トナー組成物及びプロセス
【課題】短い滞留時間で高い印刷光沢を生成する、非接触定着のためのトナーを提供する。
【解決手段】少なくとも１つの非晶質樹脂と、少なくとも１つの赤外線吸収体と、少なくとも１つの結晶性樹脂と、随意の着色剤と、随意のワックスとを含み、少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光度を有する、トナー。
【解決手段】少なくとも１つの非晶質樹脂と、少なくとも１つの赤外線吸収体と、少なくとも１つの結晶性樹脂と、随意の着色剤と、随意のワックスとを含み、少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光度を有する、トナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にトナープロセスに向けられ、より具体的には、 乳化凝集及び融合プロセス、並びにかかるプロセスにより形成されるトナー組成物及びかかるトナーを使用した現像プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の特許及び刊行物の各々の適当な構成成分及びプロセスを、本開示の実施形態における本組成物及びプロセスのために選択することもできる。
【０００３】
多くの電子写真エンジン及びプロセスにおいて、トナー画像を基材に付けることができる。次にトナーは、接触定着器又は非接触定着器でトナーを加熱することにより基材に定着させることができその際伝達された熱がトナー混合物を基材上で融解させる。現行のトナーを用いた電子写真デジタル印刷においては、ロール又はベルト式定着サブシステム等の接触定着器を用いて定着させる場合、様々な印刷光沢を生成することができる。望ましい光沢度は、特定の顧客用途による。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２２２９９１号
【特許文献２】米国特許第５、２９０、６５４号
【特許文献３】米国特許第５、３０２，４８６号
【特許文献４】米国特許第３、５９０、０００号
【特許文献５】米国特許第３、８００、５８８号
【特許文献６】米国特許第６、２１４、５０７号
【特許文献７】米国特許第５、２３６、６２９号
【特許文献８】米国特許第５、３３０、８７４号
【特許文献９】米国特許第４、２２５、９９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、トナー、トナーを製造するプロセス、及びかかるトナーを活用する装置を提供する。実施形態において、本開示のトナーは、少なくとも１つの非晶質樹脂、少なくとも１つの赤外線吸収体、少なくとも１つの結晶性樹脂、随意の着色剤、及び随意のワックスを含むことができ、ここで少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光度を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
他の実施形態において、本開示のトナーは、少なくとも１つの非晶質ポリエステル樹脂、少なくとも１つの赤外線吸収体、少なくとも１つの結晶性ポリエステル樹脂、随意の着色剤、及び随意のワックスを含み、少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大光吸収率を有し、かつ約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長の光は吸収しない。
【０００７】
本開示の印刷装置は、少なくとも１つの加熱装置、トナー供給源、随意の接触定着器、約７５０ｎｍから約２５００ｎｍまでの波長で動作する赤外光源を含む非接触定着器、基材予熱器、画像支持部材予熱器、及び注入器を含むことができ、ここでトナーは、少なくとも一つの非晶質樹脂、少なくとも一つの赤外線吸収体、少なくとも一つの結晶性樹脂、随意の着色剤、及び随意のワックスを含むことができ、ここで少なくとも一つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光度を有し、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長の光は吸収しない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示によって使用することができる赤外線（ＩＲ）吸収体のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルのグラフである。
【図２】赤外線（ＩＲ）吸収体の顔料なしの非晶質樹脂のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルのグラフである。
【図３】非晶質樹脂及び赤外線（ＩＲ）吸収体を含む本開示の樹脂のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、短い滞留時間で高い印刷光沢を生成する非接触定着のためのトナー設計を提供する。本開示によると、エネルギー吸収材料を従来のカラー・トナーに含めて、非接触定着要件を満たすことができる。実施形態において、カラー・トナーとブラック・トナーとの間の光沢及びしわの差異を防止するために、赤外線（ＩＲ）吸収体がカラー・トナーに添加される。
【００１０】
実施形態において、本開示は、結果として得られるトナー組成物が不飽和ポリエステル樹脂、ＩＲ吸収体、随意的にワックス、及び随意的に着色剤を含む、乳化凝集等の化学プロセスにより製造されるものを含む硬化性トナー組成物に向けられる。
【００１１】
本開示のプロセスは、凝集剤の存在下において、実施形態においてポリエステルのような不飽和結晶性又は非晶質ポリマー樹脂、実施形態においてＩＲ吸収体、随意的にワックス、及び随意的に着色剤を含有する粒子のような粒子を凝集させるステップを含むことができる。
【００１２】
本明細書に説明されるプロセスによって得られるトナー及びトナー組成物には多くの利点がある。本プロセスは、直径約２．５ミクロンから約９ミクロンまで、実施形態においては、直径約３ミクロンから約６ミクロンまでの大きさで、約１．２から約１．２５までのような狭い粒径分布の粒子を、分級器を使用せずに調製することを可能にする。さらに、本トナー組成物内に結晶性樹脂を使用することにより、低温溶融又は超低温溶融定着温度を得ることができる。前述の低温定着温度は非接触定着を可能にする。本トナー組成物は、約８５℃に至るような高温文書オフセット特性、並びにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の有機性溶剤に対する抵抗性のような他の利点をもたらす。
実施形態において、本開示に従って調製されるトナーは、不飽和樹脂、ＩＲ吸収体、及びシェルを含む、低温溶融ＥＡトナーとすることができる。
【００１３】
本開示のトナーは、トナーを形成する用途に適した任意の樹脂を含むことができる。次に、かかる樹脂は任意の適切なモノマーから製造することができる。
【００１４】
実施形態において、樹脂を形成するのに使用するポリマーは、ポリエステル樹脂とすることができる。
実施形態において、樹脂は、ジオールを二価酸又はジエステルと、随意的触媒の存在下で反応させることにより形成されるポリエステル樹脂とすることができる。
実施形態において、不飽和、非晶質ポリエステル樹脂を樹脂として使用することができる。
【００１５】
実施形態において、本開示のトナーに使用される好適な非晶質樹脂は、約１０，０００から約１００，０００まで、実施形態においては約１５，０００から約３０，０００までの重量平均分子量を有することができる。
【００１６】
好適な結晶性樹脂は、特許文献１に開示されたものを含む。実施形態において、好適な結晶性樹脂は、エチレングリコールと、以下の式を有するドデカン二酸及びフマル酸コモノマーの混合物から構成することができる。
【化１】
（ＩＩ）
ここで、ｂは、約５から約２０００まで、ｄは約５から約２０００までである。
【００１７】
実施形態において、本開示のトナーに使用される好適な結晶性樹脂は、約１０，０００から約１００，０００まで、実施形態においては約１５，０００から約３０，０００までの重量平均分子量を有することができる。
【００１８】
１つ、２つ、又はそれ以上の樹脂を、トナーの形成に使用することができる。２つ又はそれ以上の樹脂を使用する実施形態においては、樹脂は、例えば、約１％（第１の樹脂）／９９％（第２の樹脂）から約９９％（第１の樹脂）／１％（第２の樹脂）まで、実施形態においては約１０％（第１の樹脂）／９０％（第２の樹脂）から約９０％（第１の樹脂）／１０％（第２の樹脂）までのような、任意の好適な比（例えば、重量比）にすることができる。
【００１９】
実施形態において、本開示の好適なトナーは、２つの非晶質ポリエステル樹脂及び１つの結晶性ポリエステル樹脂を含むことができる。
【００２０】
上述の通り、実施形態において、樹脂は乳化凝集法により形成することができる。かかる方法を用いると、樹脂は樹脂エマルジョン中に存在することができ、これを次に他の成分及び添加剤と組み合せて本開示のトナーを形成することができる。
【００２１】
ポリマー樹脂は、固形分ベースでトナー粒子（つまり、外部添加剤を除いたトナー粒子）の、約６５重量％から約９５重量％まで、又は好ましくは約７５重量％から約８５重量％までの量で存在することができる。
【００２２】
低い酸価のポリマーは、照射下において、より良好な架橋結果を与えることもまた分かっている。
【００２３】
本開示によると、少なくとも１つの赤外線（ＩＲ）吸収体が、非接触定着用のトナーに添加される。ＩＲ吸収体を少なくとも一つのカラー・トナーに添加することができ、実施形態においては、複数のカラー・トナーに添加することができる。各カラー・トナー内のＩＲ吸収体の配合を変えることにより、異なるカラー・トナー間で粒子をより均一に加熱することが可能になるはずであり、透明な粒子をより効率的に加熱することもできる。
【００２４】
吸収スペクトルの可視領域の境界は、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでであり、約３．２６ｅＶから約１．７７ｅＶまでのエネルギー境界に対応する。
【００２５】
実施形態において、本開示のトナー中に使用するＩＲ吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまで、実施形態においては約７２５ｎｍから約８２５ｎｍまで、実施形態においては約７３０ｎｍから約８００ｎｍまでの波長において最大吸光度を有する。本開示のトナーに使用されるＩＲ吸収体は、約３８０ｎｍから約７００ｎｍの波長の可視光領域においては、全く吸収がないものとすることができる。
【００２６】
上述の樹脂エマルジョンの樹脂は、実施形態においてはポリエステル樹脂であり、トナー組成物を形成するために使用することができる。かかるトナー組成物は、随意の着色剤、ワックス及び他の添加剤を含むことができる。トナーは、乳化凝集法を含むがこれに限定されない、当業者の認識範囲内の任意の方法を用いて形成することができる。
【００２７】
実施形態において、トナー組成物を形成するために使用される着色剤、ワックス及び他の添加剤は、界面活性剤を含む分散液にすることができる。さらに、トナー粒子は、乳化凝集法によって形成することができ、その場合、樹脂と、少なくとも１つのＩＲ吸収体を含む他のトナー成分とを１つ又はそれ以上の界面活性剤中に配置し、エマルジョンを形成し、トナー粒子を凝集させ、融合させ、随意的に洗浄及び乾燥し、そして回収する。
【００２８】
１つ、１つ、又はそれ以上の界面活性剤を使用することができる。界面活性剤は、イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤から選択することができる。アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤は、用語「イオン性界面活性剤」に含まれる。実施形態において、界面活性剤は、トナー組成物の約０．０１重量％から約５重量％までの量、例えば、トナー組成物の約０．７５重量％から約４重量％まで、実施形態においてはトナー組成物の約１重量％から約３重量％までの量が存在するように使用することができる。
【００２９】
添加する着色剤については、染料、顔料、染料の混合物、顔料の混合物、染料と顔料の混合物等のような種々の既知の好適な着色剤をトナーに含めることができる。着色剤は、例えば、トナーの約０．１重量％から約３５重量％まで、又はトナーの約１重量％から約１５重量％まで、又はトナーの約３重量％から約１０重量％までの量を、トナーに含めることができる。
【００３０】
ポリマー結合剤樹脂及びＩＲ吸収体に加えて、本開示のトナーはまた、単一種のワックス、或いは２つ又はそれ以上の異なるワックスの混合物とすることができるワックスを随意的に含有することができる。単一のワックスをトナー配合物に添加して、例えば、トナー粒子形状、トナー粒子表面上におけるワックスの存在及び量、帯電及び／又は定着特性、光沢、剥離性、オフセット特性等のような、特定のトナー特性を改善することができる。代替的に、ワックスの組み合わせを添加して、トナー組成物に複数の特性を与えることができる。
【００３１】
随意的に、ワックスはまた、トナー粒子形成において、樹脂、ＩＲ吸収体、及び随意的なＵＶ添加剤と組み合わせることができる。ワックスが含まれる場合、ワックスは、例えば、トナー粒子の約１重量％から約２５重量％まで、実施形態においてはトナー粒子の約５重量％から約２０重量％までの量で存在することができる。
【００３２】
選択することができるワックスは、例えば、約５００から約２０，０００まで、実施形態においては約１，０００から約１０，０００までの重量平均分子量を有するワックスを含む。
【００３３】
トナー粒子は、当業者の認識範囲内の任意の方法で調製することができる。トナー粒子生成に関する実施形態は、以下では乳化凝集プロセスに関して説明するが、特許文献２及び特許文献３に開示される懸濁及びカプセル化プロセス等の化学的プロセスを含む、任意の好適なトナー粒子調製法を使用することができる。実施形態において、トナー組成物及びトナー粒子は、凝集及び融合プロセスによって調製することができ、その場合、小さいサイズの樹脂粒子を凝集させて適当なトナー粒径にし、次いで融合させて最終的トナー粒子形状及び形態を得る。
【００３４】
実施形態において、トナー組成物は、随意のワックス及び任意の他の所望の或いは必要な添加剤、並びに、上記の樹脂及びＩＲ吸収体を含むエマルジョンの混合物を、随意的に上述のように界面活性剤中で凝集させ、次いで凝集混合物を融合させるステップを含むプロセスのような、乳化凝集プロセスによって調製することができる。混合物は、同じく随意的に界面活性剤を含む分散液にすることができる随意のワックス又は他の材料を、樹脂及びＩＲ吸収体を含有する２つ又はそれ以上のエマルジョンの混合物とすることができるエマルジョンに添加することにより調製することができる。結果として得られる混合物のｐＨは、例えば、酢酸、硝酸等のような酸により調整することができる。実施形態において、混合物のｐＨは、約２から約４．５までに調整することができる。さらに、実施形態において、混合物を均質化することができる。混合物を均質化する場合、均質化は、毎分約６００回転から約４，０００回転で混合することにより達成することができる。
【００３５】
上述の混合物を調製したのち、混合物に凝集剤を添加することができる。任意の好適な凝集剤を使用してトナーを形成することができる。好適な凝集剤には、例えば、二価カチオン又は多価カチオン物質の水溶液が含まれる。
【００３６】
トナーを形成するのに使用する混合物に対して、凝集剤を、例えば、混合物中の樹脂の約０．１重量％から約８重量％まで、実施形態においては約０．２重量％から約５重量％まで、他の実施形態においては約０．５重量％から約５重量％までの量で添加することができるが、この量は、これらの範囲外であってもよい。これにより凝集に対して十分な量の凝集剤が与えられる。
【００３７】
トナーの光沢は、粒子中に保持される金属イオン、例えばＡｌ3+の量により影響され得る。保持される金属イオンの量は、ＥＤＴＡを添加することにより、さらに調整することができる。実施形態においては、本開示のトナー粒子中に保持される架橋剤、例えばＡｌ3+の量は、約０．１ｐｐｈから約１ｐｐｈまで、実施形態においては約０．２５ｐｐｈから約０．８ｐｐｈまで、実施形態においては約０．５ｐｐｈとすることができる。
【００３８】
粒子の凝集及び融合を制御するため、実施形態において、凝集剤を、時間をかけて、計量しながら混合物に添加することができる。例えば、凝集剤を約５分から約２４０分間にわたって混合物に計量して添加することができ、実施形態においては、約３０分から約２００分であるが、所望のとおり又は必要に応じてこれより長くても短くてもよい。また、混合物を、実施形態においては約５０ｒｐｍから約１，０００ｒｐｍまで、他の実施形態においては約１００ｒｐｍから約５００ｒｐｍまでの撹拌状態下に維持しながら、凝集剤の添加を行ってもよく、温度は上述の通り樹脂のガラス転移温度より低く、実施形態においては約３０℃から約９０℃まで、実施形態においては約３５℃から約７０℃までである。
【００３９】
粒子は、所定の所望の粒径が得られるまで凝集させることができる。所定の所望の粒径は、形成前に決定された得られるべき所望の粒径を指し、かかる粒径に達するまで、成長プロセス中、粒経が監視される。成長プロセス中にサンプルを採取して、例えば、コールター・カウンターによって、平均粒径について分析することができる。このように、凝集は、高温を維持することにより、或いは、例えば約４０℃から約１００℃まで、ゆっくりと温度を上昇させ、混合物をこの温度に約０．５時間から約６時間まで、実施形態においては、約１時間から約５時間まで、撹拌し続けながら維持することにより、進行させて、凝集粒子をもたらすことができる。ひとたび所定の所望の粒径に達したら、成長プロセスを停止させる。実施形態において、所定の所望の粒径は上述のトナー粒径の範囲内とすることができる。
【００４０】
凝集剤の添加後の粒子の成長及び成形は、任意の好適な条件のもとで実行することができる。例えば、成長及び成形は、凝集が融合とは別に起こる条件で実行してもよい。別々の凝集及び融合段階に対しては、凝集プロセスは、例えば、上述の樹脂のガラス転移温度より低くし得る、約４０℃から約９０℃まで、実施形態においては約４５℃から約８０℃までの高温における剪断条件下で実施することができる。
【００４１】
実施形態においては、随意のシェルを、形成された凝集トナー粒子に塗布することができる。コア樹脂として好適な上述のいずれかの樹脂を、シェル樹脂として使用することができる。シェル樹脂は、当業者の認識範囲内の任意の方法によって凝集粒子に塗布することができる。実施形態において、シェル樹脂は、上述のいずれかの界面活性剤を含むエマルジョンにすることができる。上述の凝集粒子をこのエマルジョンと組み合せて、その樹脂が、形成された凝集粒子を覆うシェルを形成するようにすることができる。実施形態においては、非晶質ポリエステルを使用して凝集粒子上にシェルを形成し、コア−シェル構造を有するトナー粒子を形成することができる。
【００４２】
シェル樹脂は、トナー粒子の約２０重量％から約３０重量％まで、実施形態においては約２４重量％から約２８重量％までの量で存在することができる。実施形態において、上述のＩＲ吸収体はシェルに含ませることができる。従って、ＩＲ吸収体はコアに、シェルに、又は両方に存在することができる。
【００４３】
従って、ＩＲ吸収体は、トナー粒子の約０．０１重量％から約５重量％まで、実施形態においてはトナー粒子の約０．５重量％から約２重量％までの量で存在することができる。
【００４４】
上述の樹脂及び随意の添加剤を含む本開示のエマルジョンは、約１００ｎｍから約２６０ｎｍまで、実施形態においては約１０５ｎｍから約１８５ｎｍまでの粒径を有する粒子を含むことができる。トナーは、トナーの約０．０１重量％から約２重量％まで、実施形態においては約０．１０重量％から約１重量％まで、実施形態においては約０．２重量％から約０．５重量％の量のＩＲ吸収体を有することができる。
【００４５】
これらの樹脂を含むエマルジョンは、約１０固形分重量％から約２５固形分重量％まで、実施形態においては約１２固形分重量％から約２０固形分重量％まで、実施形態においては約１７固形分重量％の固形分配合量を有することができる。
【００４６】
ひとたびトナー粒子の所望の最終粒径に達したら、混合物のｐＨを塩基により約６から約１０まで、実施形態においては約６．２から約７までの値に調整することができる。ｐＨの調整を利用して、トナー成長を凍結する、つまり停止することができる。トナーの成長を停止させるために使用する基材は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、これらの組み合わせ及び同様なもの等のアルカリ金属水酸化物を含むことができる。
【００４７】
所望の粒径までの凝集及び上述の随意のシェルの形成に続いて、粒子を融合させて所望の最終形状にすることができるが、この融合は、例えば、可塑化を防止するために結晶性樹脂の融点より低くすることができる、約５５℃から約１００℃まで、実施形態においては約６５℃から約７５℃まで、実施形態においては約７０℃の温度に、混合物を加熱することにより達成される。温度が結合剤に使用される樹脂の関数であることを理解して、より高い温度又は低い温度を使用できる。
【００４８】
融合は、約０．１時間から約９時間まで、実施形態においては約０．５時間から約４時間までの時間にわたって進行し達成され得るが、これらの範囲外の時間を使用してもよい。
【００４９】
融合後、混合物を、室温、例えば約２０℃から約２５℃まで冷却することができる。冷却は、必要に応じて、急速であってもゆっくりであってもよい。好適な冷却法には、反応器のまわりのジャケットに冷水を導入することが含まれる。冷却後、トナー粒子は、随意的に水で洗浄し、次に乾燥させることができる。乾燥は、例えば凍結乾燥を含む任意の好適な乾燥法により実行することができる。
【００５０】
実施形態において、トナー粒子には、所望の或いは必要な他の随意の添加剤を含めることができる。
【００５１】
トナー粒子にはまた、トナー粒子の表面上に存在することができる流れ促進添加剤を含む外部添加剤粒子を混合することもできる。これら外部添加剤の各々は、トナーの約０．１重量％から約５重量％、実施形態においては約０．２５重量％から約３重量％の量で存在することができるが、量はこれら範囲の外であってもよい。好適な添加剤は、特許文献４、特許文献５及び特許文献６に開示されたものを含む。繰り返すが、これらの添加剤は、上述のシェル樹脂と同時に若しくはシェル樹脂の塗布後に、加えることができる。
【００５２】
トナー粒子の特性は、任意の好適な技術及び装置により決定することができる。体積平均粒径Ｄ50v、ＧＳＤｖ、及びＧＳＤｎは、 製造者の使用説明書に従って操作される、ベックマンクールター社製粒度分布測定装置３等の測定機器の手段により測定することができる。代表的なサンプリングは、以下のように行うことができる。約１グラム程度の少量のトナーサンプルを得て２５マイクロメートルのふるいでフィルタ処理し、次に等張液を添加して約１０％の濃度とし、次にベックマンクールター社製粒度分布測定装置３にかける。本開示によって生成されたトナーは、極端な相対湿度（ＲＨ）条件に曝された場合に、優れた帯電特性を有する。低湿度ゾーン（Ｃゾーン）は約１０℃／１５％ＲＨとすることができる一方、高湿度ゾーン（Ａゾーン）は約２８℃／８５％ＲＨとすることができる。また、本開示のトナーは、約−３μＣ／ｇから約−４５μＣ／ｇ、実施形態においては約−１０μＣ／ｇから約−４０μＣ／ｇの親トナー比電荷（Ｑ／Ｍ）を有し、かつ、約−１０μＣ／ｇから約−４５μＣ／ｇの表面添加剤混合後の最終トナー電荷を有する。
【００５３】
本開示の方法を使用して、所望の光沢度を得ることができる。従って、例えば、本開示のトナーの光沢度は、ガードナー光沢単位（ｇｇｕ）で計測したとき、約２０ｇｇｕから約１００ｇｇｕまで、実施形態においては約５０ｇｇｕから約９５ｇｇｕまで、実施形態においては約６０ｇｇｕから約９０ｇｇｕまでの光沢を有することができる。
【００５４】
実施形態において、本開示のトナーは、超低温融解（ＵＬＭ）トナーとして使用することができる。実施形態において、乾燥トナー粒子は、外部表面添加剤を除いて、以下の特性を有することができる。
（１）体積平均直径（「体積平均粒径」とも呼ばれる）は、約２．５ミクロンから約２０ミクロンまで、実施形態においては約２．７５ミクロンから約１０ミクロンまで、他の実施形態においては約３ミクロンから約９ミクロンまでである。
（２）数平均幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）及び／又は体積平均幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）は、約１．０５から約１．５５まで、実施形態においては約１．１から約１．４までである。
（３）真円度は、（例えばＳｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ２１００分析器で計測）約０．９から約１まで、実施形態においては約０．９３から約０．９９まで、他の実施形態においては約０．９５から約０．９８までである。
（４）ガラス転移温度は、約３５℃から約６０℃まで、実施形態においては約３７℃から約４５℃までである。
（５）トナー粒子の表面積は、既知のＢＥＴ法により計測したとき、約１．３ｍ2／ｇから約６．５ｍ2／ｇまでである。例えば、シアン、イエロー、及びブラック・トナー粒子に対しては、ＢＥＴ表面積は２ｍ2／ｇ未満、例えば約１．４ｍ2／ｇから約１．８ｍ2／ｇまでとし、マゼンタ・トナーに対しては、約１．４ｍ2／ｇから約６．３ｍ2／ｇまでとすることができる。
【００５５】
実施形態においては、トナー粒子は、ＤＳＣにより計測したとき、別々の結晶性ポリエステル及びワックスの融点、及び非晶質ポリエステルのガラス転移温度を有すること、及びこれら溶融温度及びガラス転移温度は、非晶質又は結晶性ポリエステルの可塑化により、又はＩＲ吸収体若しくはいかなる随意のワックスによっても実質的に低下しないことが望ましい。非可塑化を達成するため、乳化凝集は、結晶性成分及びワックス成分の融点より低い融合温度で実施することが望ましい。
【００５６】
このようにして形成されたトナー粒子を、現像剤組成物に配合することができる。トナー粒子をキャリア粒子と混合して、２成分現像剤組成物を得ることができる。現像剤中のトナー濃度は、現像剤の全重量の約１重量％から約２５重量％まで、実施形態においては現像剤の全重量の約２重量％から約１５重量％までとすることができる。
【００５７】
トナーと混合するために使用することができるキャリア粒子の例には、トナー粒子と反対の極性の摩擦電荷を得ることができる粒子が含まれる。
【００５８】
選択されたキャリア粒子は、コーティングを有するか又は有しない状態で使用することができる。実施形態において、キャリア粒子は、帯電列内でそれにあまり接近しないポリマーの混合物から形成することができるコーティングを上に有するコアを含むことができる。
【００５９】
例えば、カスケードロール混合、タンブリング、切削、振り混ぜ、静電粉末クラウド吹きつけ、流動性ベッド、静電ディスク処理、静電カーテン、これらの組み合わせ及び類似のもの等、種々の効果的かつ好適な手段を用いて、ポリマーをキャリアコア粒子に適用することができる。キャリアコア粒子とポリマーとの混合物は、次に加熱して、ポリマーが溶解してキャリアコア粒子に定着できるようにされる。コートされたキャリア粒子は、次いで冷却され、その後所望の粒径に分粒される。
【００６０】
実施形態においては、好適なキャリア体は、例えば、約２５μｍから約１００μｍまでの大きさの、実施形態においては約５０μｍから約７５μｍまでの大きさのスチールコアを含み、特許文献７及び特許文献８に開示されるプロセスを用いて、例えば、約０．５重量％から約１０重量％まで、実施形態においては約０．７重量％から約５重量％までのメチルアクリレート及びカーボンブラックを含む導電性ポリマー混合物でコーティングすることができる。
【００６１】
キャリア粒子は、種々の好適な組み合わせでトナー粒子と混合することができる。濃度は、トナー組成物の約１重量％から約２０重量％までとすることができる。しかし、異なるトナー及びキャリアの割合を用いて、所望の特性を有する現像剤組成物を得ることもできる。
【００６２】
本トナーは、特許文献９に開示されたものを含む電子写真プロセスに使用することができる。実施形態においては、例えば、磁気ブラシ現像、一成分ジャンピング現像、ハイブリッド清掃不要現像及び同様なもの等、任意の周知の種類の画像現像装置を用いることができる。これらの及び類似の現像システムは、当業者の認識範囲内にある。
【００６３】
画像形成プロセスは、例えば、帯電要素、画像形成要素、光伝導要素、現像要素、転写要素、及び定着要素を含む電子写真装置を用いて画像を調製するステップを含む。実施形態においては、現像要素は、キャリアを本明細書で説明したトナー組成物と混合することにより調製される現像剤を含むことができる。電子写真装置は、高速プリンター、白黒高速プリンター、カラープリンター等を含むことができる。
【００６４】
ひとたび、画像が、前述の方法のいずれか一つのような好適な画像現像法により、トナー／現像剤を用いて形成されると、次いで画像は、紙等の受像媒体に転写される。実施形態において、トナーは、定着ロール部材を使用する現像装置内で、画像を現像するのに使用することができる。定着ロール部材は、当業者の認識範囲内の接触定着装置であり、ロールからの熱及び圧力を使用して、トナーを受像媒体に定着させることができる。実施形態においては、定着部材も、画像受容基材への溶解後又は溶解中に、例えば約７０℃から約１６０℃まで、実施形態においては約８０℃から約１５０℃まで、他の実施形態においては約９０℃から約１４０℃までの（これらの範囲外の温度を使用してもよいが）、トナーの定着温度より高い温度まで加熱される。
【００６５】
実施形態において、トナー画像の定着は、加熱圧力ローラの使用によるような、熱と圧力を組み合わせた定着等の任意の従来の手段によって実行することができる。例えば従来の定着が行われるのと同じ定着ハウジング及び／又はステップで、照射を行うことができ、又は照射を別個の照射定着機構及び／又はステップで実行することができる。いくつかの実施形態において、この照射ステップは、トナーの非接触定着をもたらすことができるため、従来の圧力定着は不要となり得る。
【００６６】
他の実施形態において、照射は、従来の定着ハウジング及び／又はステップとは別個の定着ハウジング及び／又はステップにおいて実行することができる。
【００６７】
他の実施形態において、トナー画像は、従来の圧力定着を用いずに、照射及び随意の加熱によって定着することができる。これは、実施形態において、非接触定着と呼ぶことができる。照射定着は、任意の好適な照射装置により、かつ好適なパラメータの下で実行して、不飽和ポリマーに所望の程度の架橋を生じることができる。好適な非接触定着法は、当業者の認識範囲内にあり、実施形態においては、フラッシュ定着、放射定着、及び／又は蒸気定着を含む。これら非接触定着プロセスは、トナー固定に圧力を必要としない。実施形態においては、フラッシュ定着を用いることができる。実施形態においては、本開示によって用いられる非接触定着装置は、約７５０ｎｍから約２５００ｎｍの波長において動作する赤外光源を含むことができる。
【００６８】
実施形態において、非接触定着は、トナーを、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまで、実施形態においては約７２５ｎｍから約８４５ｎｍまでの波長の赤外光に、約５ミリ秒から約２秒まで、実施形態においては約５０ミリ秒から約１秒までの時間、露光することにより行われる。
【００６９】
熱もまた加えられる場合、画像は、例えば約１００℃から約２５０℃まで、例えば約１２５℃から約２２５℃まで、又は約１５０℃若しくは約１６０℃から約１８０℃若しくは約１９０℃までのような加熱環境において、赤外光などの照射により定着することができる。
【００７０】
照射定着を、ＩＲ吸収体を含有するトナー組成物に適用すると、結果として得られる定着画像には、文書オフセット性状がもたらされない、つまり、約９０℃までの温度、例えば約８５℃まで又は約８０℃までの温度では、画像は文書オフセットを呈さない。
【実施例】
【００７１】
実施例１
ドデカン二酸、エチレングリコール、及びフマル酸から誘導される結晶性ポリエステル樹脂、コポリ（エチレン−ドデカノアート）−コポリ−（エチレン−フマレート）を含む結晶性樹脂エマルジョンの調製
加熱マントル、機械的撹拌器、底部排液弁、及び蒸留装置を装備した１リットルのパール反応器に、ドデカン二酸（約４４３．６グラム）、フマル酸（約１８．６グラム）、ヒドロキノン（約０．２グラム）、ｎ−ブチルスタンノン酸（ＦＡＳＣＡＴ４１００）触媒（約０．７グラム）、及びエチレングリコール（約２４８グラム）を入れた。この材料を二酸化炭素の流れの下で撹拌し、約１時間かけてゆっくりと約１５０℃まで加熱した。次に温度を約１５℃、続いて３０分毎に約１０℃刻みで、約１８０℃まで上昇させた。この間、水を副生成物として蒸留して除去した。次に温度を、約１時間かけて約５℃刻みで約１９５℃まで上昇させた。次に圧力を、約２時間かけて約０．０３ｍｂａｒまで下げ、あらゆる過剰のグリコールを蒸留受け器に収集した。二酸化炭素の流れの下で、樹脂を大気圧に戻し、次いで、無水トリメリト酸（約１２．３グラム）を添加した。圧力を、約１０分かけてゆっくりと約０．０３ｍｂａｒまで下げ、そこでさらに４０分間保持した。結晶性樹脂、コポリ（エチレン−ドデカノアート）−コポリ−（エチレン−フマレート）を大気圧に戻し、次いで、底部排液弁を通して排出し、約８７Ｐａ・ｓ（約８５℃で計測）の粘度、約６９℃の溶融開始温度、約７８℃の融点温度ピーク、及びデュポン社製示差走査熱量計により計測された約５６℃の冷却時再結晶化ピークを有する樹脂が得られた。樹脂の酸価は約１２ｍｅｑ／ＫＯＨであることが見出された。
【００７２】
約８１６グラムの酢酸エチルを、約１２５グラムの上述の結晶性樹脂に添加した。樹脂は、ホットプレート上で、約２００ｒｐｍで撹拌しながら約６５℃に加熱することにより溶解させた。別の４リットルのガラス反応容器に、約４．３グラムのＴＡＹＣＡ ＰＯＷＥＲ界面活性剤（日本国テイカ株式会社製、分岐ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）（約４７％水溶液）、約２．２グラムの重炭酸ナトリウム（約１２ｍｅｑ／ＫＯＨの酸価の）、及び約７０８．３３グラムの脱イオン水を加えた。この水溶液を、ホットプレート上で約２００ｒｐｍで撹拌しながら約６５℃に加熱した。
【００７３】
酢酸エチル混合物に溶解した樹脂を、水溶液が入った４リットルのガラス反応器に、約４，０００ｒｐｍで均質化しながらゆっくりと注ぎ入れた。次に、ホモジナイザーの速度を１０，０００ｒｐｍに上げて、約３０分間放置した。均質化した混合物を、加熱ジャケットを付けたパイレックス（登録商標）製蒸留装置内に、約２００ｒｐｍで撹拌しながら入れた。温度を、約１℃／分で約８０℃まで上昇させた。酢酸エチルを、約８０℃で約１２０分間混合物から蒸留して除去した。混合物を、約４０℃以下に冷却し、次いで、２０ミクロンのふるいでふるいにかけた。混合物のｐＨを、約４％のＮａＯＨ水溶液を用いて約７に調整して遠心分離した。結果として得られた樹脂は、水中に約３５．１重量％の固形分を含み、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（登録商標）ＵＰＡ１５０粒径分析器で計測した体積平均直径は、約１０８ナノメートルであった。
【００７４】
比較実施例１
ＩＲ吸収体を含まない、透明なトナーを以下のように調製した。２リットルのビーカ内で、約８１６グラムの酢酸エチルを、Ｒｅｉｃｈｏｌｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製のＸＰ７７７樹脂として市販の非晶質ポリエステル樹脂約１２５グラムに添加した。樹脂は、ホットプレート上で約２００ｒｐｍで撹拌しながら約６５℃に加熱することにより溶解させた。別の４リットルのガラス反応容器内で、約３．０５グラム（約１７の酸価に対して）の重炭酸ナトリウムを、約７０８．３３グラムの脱イオン水に加えた。この水溶液を、ホットプレート上で約２００ｒｐｍで撹拌しながら約６５℃に加熱した。この水溶液を含有する４リットルのガラス反応器に、溶解した非晶質樹脂と酢酸エチルの混合物を約４，０００ｒｐｍで均質化しながらゆっくりと注ぎ入れた。次に、ホモジナイザーの速度を約１０，０００ｒｐｍに上げて、約３０分間放置した。均質化した混合物を、加熱ジャケットを取り付けたパイレックス（登録商標）製蒸留装置に、約２００ｒｐｍで撹拌しながら入れた。温度を、約１℃／分の速度で約８０℃まで上昇させた。酢酸エチルを、約８０℃で約１２０分間混合物から蒸留して除去した。混合物を、約４０℃以下に冷却し、次いで、２０ミクロンのふるいでふるいにかけた。混合物のｐＨを、約４％のＮａＯＨ水溶液を用いて約７に調整して遠心分離した。結果として得られた樹脂は、水中において約３５．３重量％の固形分を含み、その粒子はＨＯＮＥＹＷＥＬＬ社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（登録商標）ＵＰＡ１５０粒径分析器で計測した体積平均直径約１２２ナノメートルを有していた。
【００７５】
オーバーヘッド撹拌器及び加熱マントルを装備した２リットルのガラス反応器内で、約１８３．２５グラムの上述の非晶質樹脂エマルジョン及び約１０４．０３グラムの実施例１の不飽和結晶性ポリエステル樹脂エマルジョン（約１６．１５重量％の結晶性樹脂）を添加した。約４１．８２グラムのＡｌ2（ＳＯ4）3溶液（１重量％）を均質化しながら凝集剤として添加した。続いて、この混合物を約３００ｒｐｍで撹拌しながら約４６．２℃に加熱して凝集させた。コア粒子の体積平均粒径が４．５９μｍ、ＧＳＤが約１．２５になるまで、コールター・カウンターで粒径を監視し、次いで約８５．５２グラムの上述の非晶質樹脂エマルジョンをシェルとして添加し、結果として平均粒径が約６．４８ミクロン、ＧＳＤが約１．２３のコア−シェル構造化粒子を得た。その後、反応スラリーのｐＨを、約１．６１５グラムのエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）（約３９重量％）及びＮａＯＨ（約４重量％）を用いて、約７．２に調製し、トナーの成長を凍結させた。
【００７６】
凍結後、反応混合物を約６９．９℃に加熱し、ｐＨを約５．９７まで下げて融合させた。融合後トナーを急冷し、約５．９０ミクロンの最終粒径、約１．２５のＧＳＤ、及び約０．９６０の真円度を有する粒子を得た。次いで、トナースラリーを室温まで冷却し、ふるい（２５ミクロンのふるいを通して）にかけて分離し、ろ過し、洗浄し、凍結乾燥した。
【００７７】
実施例２−４
トナーを、約０．２重量％のＩＲ吸収体を用いて調製した。Ｒｅｉｃｈｏｌｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手可能な非晶質樹脂ＸＰ７７７を約９９．８重量％及びＩＲ吸収体を約０．２重量％含むエマルジョンを調製した。約１２５グラムの非晶質樹脂ＸＰ７７７を約０．２４グラムのＩＲ吸収体（ＮＫ−２９１１又はＮＫ−４６８０（林原生物化学研究所製）のいずれか、又は、プラチナ含有染料であるＥＰＯＬＩＧＨＴ（商標）４１１３（ＥＰＯＬＩＮ社製））と組み合せて、約９００グラムの酢酸エチルを入れた２リットルのビーカ内で溶解させた。混合物を室温において毎分約３００回転で撹拌し、樹脂とＩＲ吸収体を酢酸エチルに溶解させた。約２．５６グラムの重炭酸ナトリウムを計量して、約７００グラムの脱イオン水を入れた３リットルのパイレックス（登録商標）ガラス製フラスコ反応器に加えた。３リットルのガラスフラスコ反応器中の水溶液の均質化を、毎分約４，０００回転で動作するＩＫＡ Ｕｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘ Ｔ５０ホモジナイザーを用いて開始した。混合物を均質化し続けながら、樹脂溶液をゆっくりと水溶液中に注入し、ホモジナイザーの速度を、毎分約８，０００回転に増加し、この条件で、均質化を３０分間実行した。均質化が完了したら、ガラスフラスコ反応器及びその内容物を加熱マントル内に配置して、蒸留装置に接続した。混合物を毎分約２７５回転で撹拌し、混合物の温度を毎分約１℃の速度で約８０℃まで上昇させ、混合物から酢酸エチルを蒸留して除去した。
【００７８】
混合物の撹拌を約８０℃で約１８０分間継続し、続いて、毎分約２℃で室温まで冷却した。生成物を２５ミクロンのふるいでふるいにかけた。結果として得られた樹脂エマルジョンは、水中に、平均粒径が約１３５ｎｍから２００ｎｍまでの固形分を約１９．６１重量％含んでいた。トナーを、上述のＩＲ／非晶質樹脂エマルジョンを用いて以下のように調製した。非晶質樹脂及びＩＲ吸収体を含有する上述のエマルジョン約３６７．１６グラムを、オーバーヘッド撹拌器及び加熱マントルを装備した２リットルのガラス反応器に添加した。さらに、約４８グラムの実施例１の不飽和結晶性ポリエステル樹脂を添加した。約３５．８４グラムのＡｌ2（ＳＯ4）3溶液（約１重量％）を均質化しながら凝集剤として添加した。続いて、混合物を約４０．８℃まで加熱し、約２６０ｒｐｍで撹拌しながら凝集させた。コア粒子の体積平均粒径が約４．５４μｍ、ＧＳＤが約１．２１になるまで、コールター・カウンターで粒径を監視した。
【００７９】
次に、上述の非晶質樹脂及びＩＲ吸収体エマルジョン約１７１．３４グラムを添加してシェルを形成し、平均粒径が約５．７７ミクロン、ＧＳＤが約１．２２のコア−シェル構造化粒子を得た。その後、反応スラリーのｐＨを、約１．３９グラムのＥＤＴＡ（約３９重量％）及びＮａＯＨ（約４重量％）を用いて、約７．２５に調製してトナーの成長を凍結した。
【００８０】
凍結後、反応混合物を約６９℃に加熱し、ｐＨを約５．９まで下げて融合させた。融合後トナーを急冷した。トナースラリーを次いで室温まで冷却し、ふるい（２５ミクロンのふるいで）にかけて分離し、ろ過し、洗浄し、凍結乾燥した。
【００８１】
これらトナーを生成するために用いられたＩＲ吸収体、並びに得られた最終粒径及び真円度の概要を、以下の表１に示す。
表１
非晶質樹脂、結晶性樹脂、及びＩＲ吸収体を含むトナー
【００８２】
上記の幾つかの成分及び組成物のＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルを、Ｖａｒｉａｎ Ｉｎｃ製Ｃａｒｙ５０００分光器を用いて測定した。
【００８３】
図１は、ＮＫ−２９１１ ＩＲ吸収体について得られたＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルであり、ＩＲ吸収体は、ＭｅＯＨに溶解したとき約８３１ｎｍにおいて最大吸収率をしたことを示す。図２は、ＴＨＦにおける非晶質樹脂のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルであり、ＵＶ領域においてのみ吸収したことを示す。図３は、０．２重量％のＮＫ−２９１１ ＩＲ吸収体と共に乳化された非晶質樹脂のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルである。混合物は、エチルアセテート内で溶解され、８３６ｎｍにピークを有した。約２００ｎｍから約３２０ｎｍまでのピークは、非晶質樹脂の吸収であった。
【００８４】
定着結果
非定着トナー画像を、Ｘｅｒｏｘ ＤＣ１２プリンター（Ｓ／Ｎ＝ＦＵ０−０２５０４２）を使用して作成し、１２０ｇｓｍＤＣＥＧ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｌｏｒ Ｅｌｉｔｅ Ｇｌｏｓｓ、Ｐ／Ｎ３Ｒ１１４５０）コート紙上に画像形成した。公称値（０．４８ｍｇ／ｃｍ2）よりやや高いトナーマス領域（ＴＭＡ）を用いて、より均一な画像品質を得た。現像剤配合量は、トナーが３５グラム、及びＸｅｒｏｘ ＤＣ−１２キャリアが３６５グラムであった。このＥＡトナーを用いて良好な品質の画像が作成された。これらの試験に使用された目標画像は、ページ中央近くに配置されたベタ領域とした。
【００８５】
非接触定着は、ベルトキャリアシステム上方に取り付けられたＩＲ加熱モジュールを用いて実施した。短波長が１．２ミクロン−１．４ミクロン、５．４ｋワットの３つのツイン管ランプを有する、Ｈｅｒａｅｒｕｓ社製ＩＲ放射器を本試験に使用した。光沢測定と共に、以下の表２に一覧化する様々な搬送速度（ｍｍ／秒（ｍｍ／ｓ））において、ＩＲ発光ランプの下で、印刷サンプリングを行った。試運転についてＩＲ吸収体なしのサンプルに対する色の差異（ΔＥ２０００）を示す色の結果を、以下の表３にまとめる。
表２
様々な速度における平均印刷光沢度
表３
カラー特性（デルタE2000）
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にトナープロセスに向けられ、より具体的には、 乳化凝集及び融合プロセス、並びにかかるプロセスにより形成されるトナー組成物及びかかるトナーを使用した現像プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の特許及び刊行物の各々の適当な構成成分及びプロセスを、本開示の実施形態における本組成物及びプロセスのために選択することもできる。
【０００３】
多くの電子写真エンジン及びプロセスにおいて、トナー画像を基材に付けることができる。次にトナーは、接触定着器又は非接触定着器でトナーを加熱することにより基材に定着させることができその際伝達された熱がトナー混合物を基材上で融解させる。現行のトナーを用いた電子写真デジタル印刷においては、ロール又はベルト式定着サブシステム等の接触定着器を用いて定着させる場合、様々な印刷光沢を生成することができる。望ましい光沢度は、特定の顧客用途による。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２２２９９１号
【特許文献２】米国特許第５、２９０、６５４号
【特許文献３】米国特許第５、３０２，４８６号
【特許文献４】米国特許第３、５９０、０００号
【特許文献５】米国特許第３、８００、５８８号
【特許文献６】米国特許第６、２１４、５０７号
【特許文献７】米国特許第５、２３６、６２９号
【特許文献８】米国特許第５、３３０、８７４号
【特許文献９】米国特許第４、２２５、９９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、トナー、トナーを製造するプロセス、及びかかるトナーを活用する装置を提供する。実施形態において、本開示のトナーは、少なくとも１つの非晶質樹脂、少なくとも１つの赤外線吸収体、少なくとも１つの結晶性樹脂、随意の着色剤、及び随意のワックスを含むことができ、ここで少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光度を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
他の実施形態において、本開示のトナーは、少なくとも１つの非晶質ポリエステル樹脂、少なくとも１つの赤外線吸収体、少なくとも１つの結晶性ポリエステル樹脂、随意の着色剤、及び随意のワックスを含み、少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大光吸収率を有し、かつ約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長の光は吸収しない。
【０００７】
本開示の印刷装置は、少なくとも１つの加熱装置、トナー供給源、随意の接触定着器、約７５０ｎｍから約２５００ｎｍまでの波長で動作する赤外光源を含む非接触定着器、基材予熱器、画像支持部材予熱器、及び注入器を含むことができ、ここでトナーは、少なくとも一つの非晶質樹脂、少なくとも一つの赤外線吸収体、少なくとも一つの結晶性樹脂、随意の着色剤、及び随意のワックスを含むことができ、ここで少なくとも一つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光度を有し、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長の光は吸収しない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示によって使用することができる赤外線（ＩＲ）吸収体のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルのグラフである。
【図２】赤外線（ＩＲ）吸収体の顔料なしの非晶質樹脂のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルのグラフである。
【図３】非晶質樹脂及び赤外線（ＩＲ）吸収体を含む本開示の樹脂のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、短い滞留時間で高い印刷光沢を生成する非接触定着のためのトナー設計を提供する。本開示によると、エネルギー吸収材料を従来のカラー・トナーに含めて、非接触定着要件を満たすことができる。実施形態において、カラー・トナーとブラック・トナーとの間の光沢及びしわの差異を防止するために、赤外線（ＩＲ）吸収体がカラー・トナーに添加される。
【００１０】
実施形態において、本開示は、結果として得られるトナー組成物が不飽和ポリエステル樹脂、ＩＲ吸収体、随意的にワックス、及び随意的に着色剤を含む、乳化凝集等の化学プロセスにより製造されるものを含む硬化性トナー組成物に向けられる。
【００１１】
本開示のプロセスは、凝集剤の存在下において、実施形態においてポリエステルのような不飽和結晶性又は非晶質ポリマー樹脂、実施形態においてＩＲ吸収体、随意的にワックス、及び随意的に着色剤を含有する粒子のような粒子を凝集させるステップを含むことができる。
【００１２】
本明細書に説明されるプロセスによって得られるトナー及びトナー組成物には多くの利点がある。本プロセスは、直径約２．５ミクロンから約９ミクロンまで、実施形態においては、直径約３ミクロンから約６ミクロンまでの大きさで、約１．２から約１．２５までのような狭い粒径分布の粒子を、分級器を使用せずに調製することを可能にする。さらに、本トナー組成物内に結晶性樹脂を使用することにより、低温溶融又は超低温溶融定着温度を得ることができる。前述の低温定着温度は非接触定着を可能にする。本トナー組成物は、約８５℃に至るような高温文書オフセット特性、並びにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の有機性溶剤に対する抵抗性のような他の利点をもたらす。
実施形態において、本開示に従って調製されるトナーは、不飽和樹脂、ＩＲ吸収体、及びシェルを含む、低温溶融ＥＡトナーとすることができる。
【００１３】
本開示のトナーは、トナーを形成する用途に適した任意の樹脂を含むことができる。次に、かかる樹脂は任意の適切なモノマーから製造することができる。
【００１４】
実施形態において、樹脂を形成するのに使用するポリマーは、ポリエステル樹脂とすることができる。
実施形態において、樹脂は、ジオールを二価酸又はジエステルと、随意的触媒の存在下で反応させることにより形成されるポリエステル樹脂とすることができる。
実施形態において、不飽和、非晶質ポリエステル樹脂を樹脂として使用することができる。
【００１５】
実施形態において、本開示のトナーに使用される好適な非晶質樹脂は、約１０，０００から約１００，０００まで、実施形態においては約１５，０００から約３０，０００までの重量平均分子量を有することができる。
【００１６】
好適な結晶性樹脂は、特許文献１に開示されたものを含む。実施形態において、好適な結晶性樹脂は、エチレングリコールと、以下の式を有するドデカン二酸及びフマル酸コモノマーの混合物から構成することができる。
【化１】
（ＩＩ）
ここで、ｂは、約５から約２０００まで、ｄは約５から約２０００までである。
【００１７】
実施形態において、本開示のトナーに使用される好適な結晶性樹脂は、約１０，０００から約１００，０００まで、実施形態においては約１５，０００から約３０，０００までの重量平均分子量を有することができる。
【００１８】
１つ、２つ、又はそれ以上の樹脂を、トナーの形成に使用することができる。２つ又はそれ以上の樹脂を使用する実施形態においては、樹脂は、例えば、約１％（第１の樹脂）／９９％（第２の樹脂）から約９９％（第１の樹脂）／１％（第２の樹脂）まで、実施形態においては約１０％（第１の樹脂）／９０％（第２の樹脂）から約９０％（第１の樹脂）／１０％（第２の樹脂）までのような、任意の好適な比（例えば、重量比）にすることができる。
【００１９】
実施形態において、本開示の好適なトナーは、２つの非晶質ポリエステル樹脂及び１つの結晶性ポリエステル樹脂を含むことができる。
【００２０】
上述の通り、実施形態において、樹脂は乳化凝集法により形成することができる。かかる方法を用いると、樹脂は樹脂エマルジョン中に存在することができ、これを次に他の成分及び添加剤と組み合せて本開示のトナーを形成することができる。
【００２１】
ポリマー樹脂は、固形分ベースでトナー粒子（つまり、外部添加剤を除いたトナー粒子）の、約６５重量％から約９５重量％まで、又は好ましくは約７５重量％から約８５重量％までの量で存在することができる。
【００２２】
低い酸価のポリマーは、照射下において、より良好な架橋結果を与えることもまた分かっている。
【００２３】
本開示によると、少なくとも１つの赤外線（ＩＲ）吸収体が、非接触定着用のトナーに添加される。ＩＲ吸収体を少なくとも一つのカラー・トナーに添加することができ、実施形態においては、複数のカラー・トナーに添加することができる。各カラー・トナー内のＩＲ吸収体の配合を変えることにより、異なるカラー・トナー間で粒子をより均一に加熱することが可能になるはずであり、透明な粒子をより効率的に加熱することもできる。
【００２４】
吸収スペクトルの可視領域の境界は、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでであり、約３．２６ｅＶから約１．７７ｅＶまでのエネルギー境界に対応する。
【００２５】
実施形態において、本開示のトナー中に使用するＩＲ吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまで、実施形態においては約７２５ｎｍから約８２５ｎｍまで、実施形態においては約７３０ｎｍから約８００ｎｍまでの波長において最大吸光度を有する。本開示のトナーに使用されるＩＲ吸収体は、約３８０ｎｍから約７００ｎｍの波長の可視光領域においては、全く吸収がないものとすることができる。
【００２６】
上述の樹脂エマルジョンの樹脂は、実施形態においてはポリエステル樹脂であり、トナー組成物を形成するために使用することができる。かかるトナー組成物は、随意の着色剤、ワックス及び他の添加剤を含むことができる。トナーは、乳化凝集法を含むがこれに限定されない、当業者の認識範囲内の任意の方法を用いて形成することができる。
【００２７】
実施形態において、トナー組成物を形成するために使用される着色剤、ワックス及び他の添加剤は、界面活性剤を含む分散液にすることができる。さらに、トナー粒子は、乳化凝集法によって形成することができ、その場合、樹脂と、少なくとも１つのＩＲ吸収体を含む他のトナー成分とを１つ又はそれ以上の界面活性剤中に配置し、エマルジョンを形成し、トナー粒子を凝集させ、融合させ、随意的に洗浄及び乾燥し、そして回収する。
【００２８】
１つ、１つ、又はそれ以上の界面活性剤を使用することができる。界面活性剤は、イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤から選択することができる。アニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤は、用語「イオン性界面活性剤」に含まれる。実施形態において、界面活性剤は、トナー組成物の約０．０１重量％から約５重量％までの量、例えば、トナー組成物の約０．７５重量％から約４重量％まで、実施形態においてはトナー組成物の約１重量％から約３重量％までの量が存在するように使用することができる。
【００２９】
添加する着色剤については、染料、顔料、染料の混合物、顔料の混合物、染料と顔料の混合物等のような種々の既知の好適な着色剤をトナーに含めることができる。着色剤は、例えば、トナーの約０．１重量％から約３５重量％まで、又はトナーの約１重量％から約１５重量％まで、又はトナーの約３重量％から約１０重量％までの量を、トナーに含めることができる。
【００３０】
ポリマー結合剤樹脂及びＩＲ吸収体に加えて、本開示のトナーはまた、単一種のワックス、或いは２つ又はそれ以上の異なるワックスの混合物とすることができるワックスを随意的に含有することができる。単一のワックスをトナー配合物に添加して、例えば、トナー粒子形状、トナー粒子表面上におけるワックスの存在及び量、帯電及び／又は定着特性、光沢、剥離性、オフセット特性等のような、特定のトナー特性を改善することができる。代替的に、ワックスの組み合わせを添加して、トナー組成物に複数の特性を与えることができる。
【００３１】
随意的に、ワックスはまた、トナー粒子形成において、樹脂、ＩＲ吸収体、及び随意的なＵＶ添加剤と組み合わせることができる。ワックスが含まれる場合、ワックスは、例えば、トナー粒子の約１重量％から約２５重量％まで、実施形態においてはトナー粒子の約５重量％から約２０重量％までの量で存在することができる。
【００３２】
選択することができるワックスは、例えば、約５００から約２０，０００まで、実施形態においては約１，０００から約１０，０００までの重量平均分子量を有するワックスを含む。
【００３３】
トナー粒子は、当業者の認識範囲内の任意の方法で調製することができる。トナー粒子生成に関する実施形態は、以下では乳化凝集プロセスに関して説明するが、特許文献２及び特許文献３に開示される懸濁及びカプセル化プロセス等の化学的プロセスを含む、任意の好適なトナー粒子調製法を使用することができる。実施形態において、トナー組成物及びトナー粒子は、凝集及び融合プロセスによって調製することができ、その場合、小さいサイズの樹脂粒子を凝集させて適当なトナー粒径にし、次いで融合させて最終的トナー粒子形状及び形態を得る。
【００３４】
実施形態において、トナー組成物は、随意のワックス及び任意の他の所望の或いは必要な添加剤、並びに、上記の樹脂及びＩＲ吸収体を含むエマルジョンの混合物を、随意的に上述のように界面活性剤中で凝集させ、次いで凝集混合物を融合させるステップを含むプロセスのような、乳化凝集プロセスによって調製することができる。混合物は、同じく随意的に界面活性剤を含む分散液にすることができる随意のワックス又は他の材料を、樹脂及びＩＲ吸収体を含有する２つ又はそれ以上のエマルジョンの混合物とすることができるエマルジョンに添加することにより調製することができる。結果として得られる混合物のｐＨは、例えば、酢酸、硝酸等のような酸により調整することができる。実施形態において、混合物のｐＨは、約２から約４．５までに調整することができる。さらに、実施形態において、混合物を均質化することができる。混合物を均質化する場合、均質化は、毎分約６００回転から約４，０００回転で混合することにより達成することができる。
【００３５】
上述の混合物を調製したのち、混合物に凝集剤を添加することができる。任意の好適な凝集剤を使用してトナーを形成することができる。好適な凝集剤には、例えば、二価カチオン又は多価カチオン物質の水溶液が含まれる。
【００３６】
トナーを形成するのに使用する混合物に対して、凝集剤を、例えば、混合物中の樹脂の約０．１重量％から約８重量％まで、実施形態においては約０．２重量％から約５重量％まで、他の実施形態においては約０．５重量％から約５重量％までの量で添加することができるが、この量は、これらの範囲外であってもよい。これにより凝集に対して十分な量の凝集剤が与えられる。
【００３７】
トナーの光沢は、粒子中に保持される金属イオン、例えばＡｌ3+の量により影響され得る。保持される金属イオンの量は、ＥＤＴＡを添加することにより、さらに調整することができる。実施形態においては、本開示のトナー粒子中に保持される架橋剤、例えばＡｌ3+の量は、約０．１ｐｐｈから約１ｐｐｈまで、実施形態においては約０．２５ｐｐｈから約０．８ｐｐｈまで、実施形態においては約０．５ｐｐｈとすることができる。
【００３８】
粒子の凝集及び融合を制御するため、実施形態において、凝集剤を、時間をかけて、計量しながら混合物に添加することができる。例えば、凝集剤を約５分から約２４０分間にわたって混合物に計量して添加することができ、実施形態においては、約３０分から約２００分であるが、所望のとおり又は必要に応じてこれより長くても短くてもよい。また、混合物を、実施形態においては約５０ｒｐｍから約１，０００ｒｐｍまで、他の実施形態においては約１００ｒｐｍから約５００ｒｐｍまでの撹拌状態下に維持しながら、凝集剤の添加を行ってもよく、温度は上述の通り樹脂のガラス転移温度より低く、実施形態においては約３０℃から約９０℃まで、実施形態においては約３５℃から約７０℃までである。
【００３９】
粒子は、所定の所望の粒径が得られるまで凝集させることができる。所定の所望の粒径は、形成前に決定された得られるべき所望の粒径を指し、かかる粒径に達するまで、成長プロセス中、粒経が監視される。成長プロセス中にサンプルを採取して、例えば、コールター・カウンターによって、平均粒径について分析することができる。このように、凝集は、高温を維持することにより、或いは、例えば約４０℃から約１００℃まで、ゆっくりと温度を上昇させ、混合物をこの温度に約０．５時間から約６時間まで、実施形態においては、約１時間から約５時間まで、撹拌し続けながら維持することにより、進行させて、凝集粒子をもたらすことができる。ひとたび所定の所望の粒径に達したら、成長プロセスを停止させる。実施形態において、所定の所望の粒径は上述のトナー粒径の範囲内とすることができる。
【００４０】
凝集剤の添加後の粒子の成長及び成形は、任意の好適な条件のもとで実行することができる。例えば、成長及び成形は、凝集が融合とは別に起こる条件で実行してもよい。別々の凝集及び融合段階に対しては、凝集プロセスは、例えば、上述の樹脂のガラス転移温度より低くし得る、約４０℃から約９０℃まで、実施形態においては約４５℃から約８０℃までの高温における剪断条件下で実施することができる。
【００４１】
実施形態においては、随意のシェルを、形成された凝集トナー粒子に塗布することができる。コア樹脂として好適な上述のいずれかの樹脂を、シェル樹脂として使用することができる。シェル樹脂は、当業者の認識範囲内の任意の方法によって凝集粒子に塗布することができる。実施形態において、シェル樹脂は、上述のいずれかの界面活性剤を含むエマルジョンにすることができる。上述の凝集粒子をこのエマルジョンと組み合せて、その樹脂が、形成された凝集粒子を覆うシェルを形成するようにすることができる。実施形態においては、非晶質ポリエステルを使用して凝集粒子上にシェルを形成し、コア−シェル構造を有するトナー粒子を形成することができる。
【００４２】
シェル樹脂は、トナー粒子の約２０重量％から約３０重量％まで、実施形態においては約２４重量％から約２８重量％までの量で存在することができる。実施形態において、上述のＩＲ吸収体はシェルに含ませることができる。従って、ＩＲ吸収体はコアに、シェルに、又は両方に存在することができる。
【００４３】
従って、ＩＲ吸収体は、トナー粒子の約０．０１重量％から約５重量％まで、実施形態においてはトナー粒子の約０．５重量％から約２重量％までの量で存在することができる。
【００４４】
上述の樹脂及び随意の添加剤を含む本開示のエマルジョンは、約１００ｎｍから約２６０ｎｍまで、実施形態においては約１０５ｎｍから約１８５ｎｍまでの粒径を有する粒子を含むことができる。トナーは、トナーの約０．０１重量％から約２重量％まで、実施形態においては約０．１０重量％から約１重量％まで、実施形態においては約０．２重量％から約０．５重量％の量のＩＲ吸収体を有することができる。
【００４５】
これらの樹脂を含むエマルジョンは、約１０固形分重量％から約２５固形分重量％まで、実施形態においては約１２固形分重量％から約２０固形分重量％まで、実施形態においては約１７固形分重量％の固形分配合量を有することができる。
【００４６】
ひとたびトナー粒子の所望の最終粒径に達したら、混合物のｐＨを塩基により約６から約１０まで、実施形態においては約６．２から約７までの値に調整することができる。ｐＨの調整を利用して、トナー成長を凍結する、つまり停止することができる。トナーの成長を停止させるために使用する基材は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、これらの組み合わせ及び同様なもの等のアルカリ金属水酸化物を含むことができる。
【００４７】
所望の粒径までの凝集及び上述の随意のシェルの形成に続いて、粒子を融合させて所望の最終形状にすることができるが、この融合は、例えば、可塑化を防止するために結晶性樹脂の融点より低くすることができる、約５５℃から約１００℃まで、実施形態においては約６５℃から約７５℃まで、実施形態においては約７０℃の温度に、混合物を加熱することにより達成される。温度が結合剤に使用される樹脂の関数であることを理解して、より高い温度又は低い温度を使用できる。
【００４８】
融合は、約０．１時間から約９時間まで、実施形態においては約０．５時間から約４時間までの時間にわたって進行し達成され得るが、これらの範囲外の時間を使用してもよい。
【００４９】
融合後、混合物を、室温、例えば約２０℃から約２５℃まで冷却することができる。冷却は、必要に応じて、急速であってもゆっくりであってもよい。好適な冷却法には、反応器のまわりのジャケットに冷水を導入することが含まれる。冷却後、トナー粒子は、随意的に水で洗浄し、次に乾燥させることができる。乾燥は、例えば凍結乾燥を含む任意の好適な乾燥法により実行することができる。
【００５０】
実施形態において、トナー粒子には、所望の或いは必要な他の随意の添加剤を含めることができる。
【００５１】
トナー粒子にはまた、トナー粒子の表面上に存在することができる流れ促進添加剤を含む外部添加剤粒子を混合することもできる。これら外部添加剤の各々は、トナーの約０．１重量％から約５重量％、実施形態においては約０．２５重量％から約３重量％の量で存在することができるが、量はこれら範囲の外であってもよい。好適な添加剤は、特許文献４、特許文献５及び特許文献６に開示されたものを含む。繰り返すが、これらの添加剤は、上述のシェル樹脂と同時に若しくはシェル樹脂の塗布後に、加えることができる。
【００５２】
トナー粒子の特性は、任意の好適な技術及び装置により決定することができる。体積平均粒径Ｄ50v、ＧＳＤｖ、及びＧＳＤｎは、 製造者の使用説明書に従って操作される、ベックマンクールター社製粒度分布測定装置３等の測定機器の手段により測定することができる。代表的なサンプリングは、以下のように行うことができる。約１グラム程度の少量のトナーサンプルを得て２５マイクロメートルのふるいでフィルタ処理し、次に等張液を添加して約１０％の濃度とし、次にベックマンクールター社製粒度分布測定装置３にかける。本開示によって生成されたトナーは、極端な相対湿度（ＲＨ）条件に曝された場合に、優れた帯電特性を有する。低湿度ゾーン（Ｃゾーン）は約１０℃／１５％ＲＨとすることができる一方、高湿度ゾーン（Ａゾーン）は約２８℃／８５％ＲＨとすることができる。また、本開示のトナーは、約−３μＣ／ｇから約−４５μＣ／ｇ、実施形態においては約−１０μＣ／ｇから約−４０μＣ／ｇの親トナー比電荷（Ｑ／Ｍ）を有し、かつ、約−１０μＣ／ｇから約−４５μＣ／ｇの表面添加剤混合後の最終トナー電荷を有する。
【００５３】
本開示の方法を使用して、所望の光沢度を得ることができる。従って、例えば、本開示のトナーの光沢度は、ガードナー光沢単位（ｇｇｕ）で計測したとき、約２０ｇｇｕから約１００ｇｇｕまで、実施形態においては約５０ｇｇｕから約９５ｇｇｕまで、実施形態においては約６０ｇｇｕから約９０ｇｇｕまでの光沢を有することができる。
【００５４】
実施形態において、本開示のトナーは、超低温融解（ＵＬＭ）トナーとして使用することができる。実施形態において、乾燥トナー粒子は、外部表面添加剤を除いて、以下の特性を有することができる。
（１）体積平均直径（「体積平均粒径」とも呼ばれる）は、約２．５ミクロンから約２０ミクロンまで、実施形態においては約２．７５ミクロンから約１０ミクロンまで、他の実施形態においては約３ミクロンから約９ミクロンまでである。
（２）数平均幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）及び／又は体積平均幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）は、約１．０５から約１．５５まで、実施形態においては約１．１から約１．４までである。
（３）真円度は、（例えばＳｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ２１００分析器で計測）約０．９から約１まで、実施形態においては約０．９３から約０．９９まで、他の実施形態においては約０．９５から約０．９８までである。
（４）ガラス転移温度は、約３５℃から約６０℃まで、実施形態においては約３７℃から約４５℃までである。
（５）トナー粒子の表面積は、既知のＢＥＴ法により計測したとき、約１．３ｍ2／ｇから約６．５ｍ2／ｇまでである。例えば、シアン、イエロー、及びブラック・トナー粒子に対しては、ＢＥＴ表面積は２ｍ2／ｇ未満、例えば約１．４ｍ2／ｇから約１．８ｍ2／ｇまでとし、マゼンタ・トナーに対しては、約１．４ｍ2／ｇから約６．３ｍ2／ｇまでとすることができる。
【００５５】
実施形態においては、トナー粒子は、ＤＳＣにより計測したとき、別々の結晶性ポリエステル及びワックスの融点、及び非晶質ポリエステルのガラス転移温度を有すること、及びこれら溶融温度及びガラス転移温度は、非晶質又は結晶性ポリエステルの可塑化により、又はＩＲ吸収体若しくはいかなる随意のワックスによっても実質的に低下しないことが望ましい。非可塑化を達成するため、乳化凝集は、結晶性成分及びワックス成分の融点より低い融合温度で実施することが望ましい。
【００５６】
このようにして形成されたトナー粒子を、現像剤組成物に配合することができる。トナー粒子をキャリア粒子と混合して、２成分現像剤組成物を得ることができる。現像剤中のトナー濃度は、現像剤の全重量の約１重量％から約２５重量％まで、実施形態においては現像剤の全重量の約２重量％から約１５重量％までとすることができる。
【００５７】
トナーと混合するために使用することができるキャリア粒子の例には、トナー粒子と反対の極性の摩擦電荷を得ることができる粒子が含まれる。
【００５８】
選択されたキャリア粒子は、コーティングを有するか又は有しない状態で使用することができる。実施形態において、キャリア粒子は、帯電列内でそれにあまり接近しないポリマーの混合物から形成することができるコーティングを上に有するコアを含むことができる。
【００５９】
例えば、カスケードロール混合、タンブリング、切削、振り混ぜ、静電粉末クラウド吹きつけ、流動性ベッド、静電ディスク処理、静電カーテン、これらの組み合わせ及び類似のもの等、種々の効果的かつ好適な手段を用いて、ポリマーをキャリアコア粒子に適用することができる。キャリアコア粒子とポリマーとの混合物は、次に加熱して、ポリマーが溶解してキャリアコア粒子に定着できるようにされる。コートされたキャリア粒子は、次いで冷却され、その後所望の粒径に分粒される。
【００６０】
実施形態においては、好適なキャリア体は、例えば、約２５μｍから約１００μｍまでの大きさの、実施形態においては約５０μｍから約７５μｍまでの大きさのスチールコアを含み、特許文献７及び特許文献８に開示されるプロセスを用いて、例えば、約０．５重量％から約１０重量％まで、実施形態においては約０．７重量％から約５重量％までのメチルアクリレート及びカーボンブラックを含む導電性ポリマー混合物でコーティングすることができる。
【００６１】
キャリア粒子は、種々の好適な組み合わせでトナー粒子と混合することができる。濃度は、トナー組成物の約１重量％から約２０重量％までとすることができる。しかし、異なるトナー及びキャリアの割合を用いて、所望の特性を有する現像剤組成物を得ることもできる。
【００６２】
本トナーは、特許文献９に開示されたものを含む電子写真プロセスに使用することができる。実施形態においては、例えば、磁気ブラシ現像、一成分ジャンピング現像、ハイブリッド清掃不要現像及び同様なもの等、任意の周知の種類の画像現像装置を用いることができる。これらの及び類似の現像システムは、当業者の認識範囲内にある。
【００６３】
画像形成プロセスは、例えば、帯電要素、画像形成要素、光伝導要素、現像要素、転写要素、及び定着要素を含む電子写真装置を用いて画像を調製するステップを含む。実施形態においては、現像要素は、キャリアを本明細書で説明したトナー組成物と混合することにより調製される現像剤を含むことができる。電子写真装置は、高速プリンター、白黒高速プリンター、カラープリンター等を含むことができる。
【００６４】
ひとたび、画像が、前述の方法のいずれか一つのような好適な画像現像法により、トナー／現像剤を用いて形成されると、次いで画像は、紙等の受像媒体に転写される。実施形態において、トナーは、定着ロール部材を使用する現像装置内で、画像を現像するのに使用することができる。定着ロール部材は、当業者の認識範囲内の接触定着装置であり、ロールからの熱及び圧力を使用して、トナーを受像媒体に定着させることができる。実施形態においては、定着部材も、画像受容基材への溶解後又は溶解中に、例えば約７０℃から約１６０℃まで、実施形態においては約８０℃から約１５０℃まで、他の実施形態においては約９０℃から約１４０℃までの（これらの範囲外の温度を使用してもよいが）、トナーの定着温度より高い温度まで加熱される。
【００６５】
実施形態において、トナー画像の定着は、加熱圧力ローラの使用によるような、熱と圧力を組み合わせた定着等の任意の従来の手段によって実行することができる。例えば従来の定着が行われるのと同じ定着ハウジング及び／又はステップで、照射を行うことができ、又は照射を別個の照射定着機構及び／又はステップで実行することができる。いくつかの実施形態において、この照射ステップは、トナーの非接触定着をもたらすことができるため、従来の圧力定着は不要となり得る。
【００６６】
他の実施形態において、照射は、従来の定着ハウジング及び／又はステップとは別個の定着ハウジング及び／又はステップにおいて実行することができる。
【００６７】
他の実施形態において、トナー画像は、従来の圧力定着を用いずに、照射及び随意の加熱によって定着することができる。これは、実施形態において、非接触定着と呼ぶことができる。照射定着は、任意の好適な照射装置により、かつ好適なパラメータの下で実行して、不飽和ポリマーに所望の程度の架橋を生じることができる。好適な非接触定着法は、当業者の認識範囲内にあり、実施形態においては、フラッシュ定着、放射定着、及び／又は蒸気定着を含む。これら非接触定着プロセスは、トナー固定に圧力を必要としない。実施形態においては、フラッシュ定着を用いることができる。実施形態においては、本開示によって用いられる非接触定着装置は、約７５０ｎｍから約２５００ｎｍの波長において動作する赤外光源を含むことができる。
【００６８】
実施形態において、非接触定着は、トナーを、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまで、実施形態においては約７２５ｎｍから約８４５ｎｍまでの波長の赤外光に、約５ミリ秒から約２秒まで、実施形態においては約５０ミリ秒から約１秒までの時間、露光することにより行われる。
【００６９】
熱もまた加えられる場合、画像は、例えば約１００℃から約２５０℃まで、例えば約１２５℃から約２２５℃まで、又は約１５０℃若しくは約１６０℃から約１８０℃若しくは約１９０℃までのような加熱環境において、赤外光などの照射により定着することができる。
【００７０】
照射定着を、ＩＲ吸収体を含有するトナー組成物に適用すると、結果として得られる定着画像には、文書オフセット性状がもたらされない、つまり、約９０℃までの温度、例えば約８５℃まで又は約８０℃までの温度では、画像は文書オフセットを呈さない。
【実施例】
【００７１】
実施例１
ドデカン二酸、エチレングリコール、及びフマル酸から誘導される結晶性ポリエステル樹脂、コポリ（エチレン−ドデカノアート）−コポリ−（エチレン−フマレート）を含む結晶性樹脂エマルジョンの調製
加熱マントル、機械的撹拌器、底部排液弁、及び蒸留装置を装備した１リットルのパール反応器に、ドデカン二酸（約４４３．６グラム）、フマル酸（約１８．６グラム）、ヒドロキノン（約０．２グラム）、ｎ−ブチルスタンノン酸（ＦＡＳＣＡＴ４１００）触媒（約０．７グラム）、及びエチレングリコール（約２４８グラム）を入れた。この材料を二酸化炭素の流れの下で撹拌し、約１時間かけてゆっくりと約１５０℃まで加熱した。次に温度を約１５℃、続いて３０分毎に約１０℃刻みで、約１８０℃まで上昇させた。この間、水を副生成物として蒸留して除去した。次に温度を、約１時間かけて約５℃刻みで約１９５℃まで上昇させた。次に圧力を、約２時間かけて約０．０３ｍｂａｒまで下げ、あらゆる過剰のグリコールを蒸留受け器に収集した。二酸化炭素の流れの下で、樹脂を大気圧に戻し、次いで、無水トリメリト酸（約１２．３グラム）を添加した。圧力を、約１０分かけてゆっくりと約０．０３ｍｂａｒまで下げ、そこでさらに４０分間保持した。結晶性樹脂、コポリ（エチレン−ドデカノアート）−コポリ−（エチレン−フマレート）を大気圧に戻し、次いで、底部排液弁を通して排出し、約８７Ｐａ・ｓ（約８５℃で計測）の粘度、約６９℃の溶融開始温度、約７８℃の融点温度ピーク、及びデュポン社製示差走査熱量計により計測された約５６℃の冷却時再結晶化ピークを有する樹脂が得られた。樹脂の酸価は約１２ｍｅｑ／ＫＯＨであることが見出された。
【００７２】
約８１６グラムの酢酸エチルを、約１２５グラムの上述の結晶性樹脂に添加した。樹脂は、ホットプレート上で、約２００ｒｐｍで撹拌しながら約６５℃に加熱することにより溶解させた。別の４リットルのガラス反応容器に、約４．３グラムのＴＡＹＣＡ ＰＯＷＥＲ界面活性剤（日本国テイカ株式会社製、分岐ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）（約４７％水溶液）、約２．２グラムの重炭酸ナトリウム（約１２ｍｅｑ／ＫＯＨの酸価の）、及び約７０８．３３グラムの脱イオン水を加えた。この水溶液を、ホットプレート上で約２００ｒｐｍで撹拌しながら約６５℃に加熱した。
【００７３】
酢酸エチル混合物に溶解した樹脂を、水溶液が入った４リットルのガラス反応器に、約４，０００ｒｐｍで均質化しながらゆっくりと注ぎ入れた。次に、ホモジナイザーの速度を１０，０００ｒｐｍに上げて、約３０分間放置した。均質化した混合物を、加熱ジャケットを付けたパイレックス（登録商標）製蒸留装置内に、約２００ｒｐｍで撹拌しながら入れた。温度を、約１℃／分で約８０℃まで上昇させた。酢酸エチルを、約８０℃で約１２０分間混合物から蒸留して除去した。混合物を、約４０℃以下に冷却し、次いで、２０ミクロンのふるいでふるいにかけた。混合物のｐＨを、約４％のＮａＯＨ水溶液を用いて約７に調整して遠心分離した。結果として得られた樹脂は、水中に約３５．１重量％の固形分を含み、ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（登録商標）ＵＰＡ１５０粒径分析器で計測した体積平均直径は、約１０８ナノメートルであった。
【００７４】
比較実施例１
ＩＲ吸収体を含まない、透明なトナーを以下のように調製した。２リットルのビーカ内で、約８１６グラムの酢酸エチルを、Ｒｅｉｃｈｏｌｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社製のＸＰ７７７樹脂として市販の非晶質ポリエステル樹脂約１２５グラムに添加した。樹脂は、ホットプレート上で約２００ｒｐｍで撹拌しながら約６５℃に加熱することにより溶解させた。別の４リットルのガラス反応容器内で、約３．０５グラム（約１７の酸価に対して）の重炭酸ナトリウムを、約７０８．３３グラムの脱イオン水に加えた。この水溶液を、ホットプレート上で約２００ｒｐｍで撹拌しながら約６５℃に加熱した。この水溶液を含有する４リットルのガラス反応器に、溶解した非晶質樹脂と酢酸エチルの混合物を約４，０００ｒｐｍで均質化しながらゆっくりと注ぎ入れた。次に、ホモジナイザーの速度を約１０，０００ｒｐｍに上げて、約３０分間放置した。均質化した混合物を、加熱ジャケットを取り付けたパイレックス（登録商標）製蒸留装置に、約２００ｒｐｍで撹拌しながら入れた。温度を、約１℃／分の速度で約８０℃まで上昇させた。酢酸エチルを、約８０℃で約１２０分間混合物から蒸留して除去した。混合物を、約４０℃以下に冷却し、次いで、２０ミクロンのふるいでふるいにかけた。混合物のｐＨを、約４％のＮａＯＨ水溶液を用いて約７に調整して遠心分離した。結果として得られた樹脂は、水中において約３５．３重量％の固形分を含み、その粒子はＨＯＮＥＹＷＥＬＬ社製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（登録商標）ＵＰＡ１５０粒径分析器で計測した体積平均直径約１２２ナノメートルを有していた。
【００７５】
オーバーヘッド撹拌器及び加熱マントルを装備した２リットルのガラス反応器内で、約１８３．２５グラムの上述の非晶質樹脂エマルジョン及び約１０４．０３グラムの実施例１の不飽和結晶性ポリエステル樹脂エマルジョン（約１６．１５重量％の結晶性樹脂）を添加した。約４１．８２グラムのＡｌ2（ＳＯ4）3溶液（１重量％）を均質化しながら凝集剤として添加した。続いて、この混合物を約３００ｒｐｍで撹拌しながら約４６．２℃に加熱して凝集させた。コア粒子の体積平均粒径が４．５９μｍ、ＧＳＤが約１．２５になるまで、コールター・カウンターで粒径を監視し、次いで約８５．５２グラムの上述の非晶質樹脂エマルジョンをシェルとして添加し、結果として平均粒径が約６．４８ミクロン、ＧＳＤが約１．２３のコア−シェル構造化粒子を得た。その後、反応スラリーのｐＨを、約１．６１５グラムのエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）（約３９重量％）及びＮａＯＨ（約４重量％）を用いて、約７．２に調製し、トナーの成長を凍結させた。
【００７６】
凍結後、反応混合物を約６９．９℃に加熱し、ｐＨを約５．９７まで下げて融合させた。融合後トナーを急冷し、約５．９０ミクロンの最終粒径、約１．２５のＧＳＤ、及び約０．９６０の真円度を有する粒子を得た。次いで、トナースラリーを室温まで冷却し、ふるい（２５ミクロンのふるいを通して）にかけて分離し、ろ過し、洗浄し、凍結乾燥した。
【００７７】
実施例２−４
トナーを、約０．２重量％のＩＲ吸収体を用いて調製した。Ｒｅｉｃｈｏｌｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社から入手可能な非晶質樹脂ＸＰ７７７を約９９．８重量％及びＩＲ吸収体を約０．２重量％含むエマルジョンを調製した。約１２５グラムの非晶質樹脂ＸＰ７７７を約０．２４グラムのＩＲ吸収体（ＮＫ−２９１１又はＮＫ−４６８０（林原生物化学研究所製）のいずれか、又は、プラチナ含有染料であるＥＰＯＬＩＧＨＴ（商標）４１１３（ＥＰＯＬＩＮ社製））と組み合せて、約９００グラムの酢酸エチルを入れた２リットルのビーカ内で溶解させた。混合物を室温において毎分約３００回転で撹拌し、樹脂とＩＲ吸収体を酢酸エチルに溶解させた。約２．５６グラムの重炭酸ナトリウムを計量して、約７００グラムの脱イオン水を入れた３リットルのパイレックス（登録商標）ガラス製フラスコ反応器に加えた。３リットルのガラスフラスコ反応器中の水溶液の均質化を、毎分約４，０００回転で動作するＩＫＡ Ｕｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘ Ｔ５０ホモジナイザーを用いて開始した。混合物を均質化し続けながら、樹脂溶液をゆっくりと水溶液中に注入し、ホモジナイザーの速度を、毎分約８，０００回転に増加し、この条件で、均質化を３０分間実行した。均質化が完了したら、ガラスフラスコ反応器及びその内容物を加熱マントル内に配置して、蒸留装置に接続した。混合物を毎分約２７５回転で撹拌し、混合物の温度を毎分約１℃の速度で約８０℃まで上昇させ、混合物から酢酸エチルを蒸留して除去した。
【００７８】
混合物の撹拌を約８０℃で約１８０分間継続し、続いて、毎分約２℃で室温まで冷却した。生成物を２５ミクロンのふるいでふるいにかけた。結果として得られた樹脂エマルジョンは、水中に、平均粒径が約１３５ｎｍから２００ｎｍまでの固形分を約１９．６１重量％含んでいた。トナーを、上述のＩＲ／非晶質樹脂エマルジョンを用いて以下のように調製した。非晶質樹脂及びＩＲ吸収体を含有する上述のエマルジョン約３６７．１６グラムを、オーバーヘッド撹拌器及び加熱マントルを装備した２リットルのガラス反応器に添加した。さらに、約４８グラムの実施例１の不飽和結晶性ポリエステル樹脂を添加した。約３５．８４グラムのＡｌ2（ＳＯ4）3溶液（約１重量％）を均質化しながら凝集剤として添加した。続いて、混合物を約４０．８℃まで加熱し、約２６０ｒｐｍで撹拌しながら凝集させた。コア粒子の体積平均粒径が約４．５４μｍ、ＧＳＤが約１．２１になるまで、コールター・カウンターで粒径を監視した。
【００７９】
次に、上述の非晶質樹脂及びＩＲ吸収体エマルジョン約１７１．３４グラムを添加してシェルを形成し、平均粒径が約５．７７ミクロン、ＧＳＤが約１．２２のコア−シェル構造化粒子を得た。その後、反応スラリーのｐＨを、約１．３９グラムのＥＤＴＡ（約３９重量％）及びＮａＯＨ（約４重量％）を用いて、約７．２５に調製してトナーの成長を凍結した。
【００８０】
凍結後、反応混合物を約６９℃に加熱し、ｐＨを約５．９まで下げて融合させた。融合後トナーを急冷した。トナースラリーを次いで室温まで冷却し、ふるい（２５ミクロンのふるいで）にかけて分離し、ろ過し、洗浄し、凍結乾燥した。
【００８１】
これらトナーを生成するために用いられたＩＲ吸収体、並びに得られた最終粒径及び真円度の概要を、以下の表１に示す。
表１
非晶質樹脂、結晶性樹脂、及びＩＲ吸収体を含むトナー
【００８２】
上記の幾つかの成分及び組成物のＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルを、Ｖａｒｉａｎ Ｉｎｃ製Ｃａｒｙ５０００分光器を用いて測定した。
【００８３】
図１は、ＮＫ−２９１１ ＩＲ吸収体について得られたＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルであり、ＩＲ吸収体は、ＭｅＯＨに溶解したとき約８３１ｎｍにおいて最大吸収率をしたことを示す。図２は、ＴＨＦにおける非晶質樹脂のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルであり、ＵＶ領域においてのみ吸収したことを示す。図３は、０．２重量％のＮＫ−２９１１ ＩＲ吸収体と共に乳化された非晶質樹脂のＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲスペクトルである。混合物は、エチルアセテート内で溶解され、８３６ｎｍにピークを有した。約２００ｎｍから約３２０ｎｍまでのピークは、非晶質樹脂の吸収であった。
【００８４】
定着結果
非定着トナー画像を、Ｘｅｒｏｘ ＤＣ１２プリンター（Ｓ／Ｎ＝ＦＵ０−０２５０４２）を使用して作成し、１２０ｇｓｍＤＣＥＧ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｌｏｒ Ｅｌｉｔｅ Ｇｌｏｓｓ、Ｐ／Ｎ３Ｒ１１４５０）コート紙上に画像形成した。公称値（０．４８ｍｇ／ｃｍ2）よりやや高いトナーマス領域（ＴＭＡ）を用いて、より均一な画像品質を得た。現像剤配合量は、トナーが３５グラム、及びＸｅｒｏｘ ＤＣ−１２キャリアが３６５グラムであった。このＥＡトナーを用いて良好な品質の画像が作成された。これらの試験に使用された目標画像は、ページ中央近くに配置されたベタ領域とした。
【００８５】
非接触定着は、ベルトキャリアシステム上方に取り付けられたＩＲ加熱モジュールを用いて実施した。短波長が１．２ミクロン−１．４ミクロン、５．４ｋワットの３つのツイン管ランプを有する、Ｈｅｒａｅｒｕｓ社製ＩＲ放射器を本試験に使用した。光沢測定と共に、以下の表２に一覧化する様々な搬送速度（ｍｍ／秒（ｍｍ／ｓ））において、ＩＲ発光ランプの下で、印刷サンプリングを行った。試運転についてＩＲ吸収体なしのサンプルに対する色の差異（ΔＥ２０００）を示す色の結果を、以下の表３にまとめる。
表２
様々な速度における平均印刷光沢度
表３
カラー特性（デルタE2000）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの非晶質樹脂と、
少なくとも１つの赤外線吸収体と、
少なくとも１つの結晶性樹脂と、
随意の着色剤と、
随意のワックスと、
を含み、
前記少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光度を有することを特徴とするトナー。
【請求項２】
前記トナーは、乳化凝集トナーを含み、
前記トナーを含む粒子は、随意的に前記少なくとも１つの赤外線吸収体と組み合わせた前記少なくとも１つの非晶質樹脂を含むシェルをさらに含み、
前記赤外線吸収体は、シアニン、プラチナ含有染料、及びこれらの組み合わせの群から選択され、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長では光を吸収せず、かつ、前記トナーは非接触定着に使用され、
前記トナーを含む粒子の直径は、約２．７５ミクロンから約１０ミクロンまでであり、約０．９３から約０．９９までの真円度を有し、
前記トナーは、約２０ｇｇｕから約１００ｇｇｕまでの光沢度を有し、母体トナーの電荷対質量比は、約−１０μＣ／ｇから約−４０μＣ／ｇまでであることを特徴とする、請求項１に記載のトナー。
【請求項３】
少なくとも１つの非晶質ポリエステル樹脂と、
少なくとも１つの赤外線吸収体と、
少なくとも１つの結晶性ポリエステル樹脂と、
随意の着色剤と、
随意のワックスと、
を含み、
前記少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において光の最大吸収率を有し、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長における光は吸収しないことを特徴とするトナー。
【請求項４】
少なくとも１つの加熱装置と、
トナー供給源と、
随意の接触定着器と
約７５０ｎｍから約２５００ｎｍまでの波長において動作する赤外光源を備えた非接触定着器と、
基材予熱器と、
画像支持部材予熱器と、
注入器と、
を含み、
前記トナーは、少なくとも１つの非晶質樹脂と、少なくとも１つの赤外線吸収体と、少なくとも１つの結晶性ポリエステル樹脂と、随意の着色剤と、随意のワックスとを含み、
前記少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光率を有し、かつ、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長においては光を吸収しないことを特徴とする印刷装置。
【請求項１】
少なくとも１つの非晶質樹脂と、
少なくとも１つの赤外線吸収体と、
少なくとも１つの結晶性樹脂と、
随意の着色剤と、
随意のワックスと、
を含み、
前記少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光度を有することを特徴とするトナー。
【請求項２】
前記トナーは、乳化凝集トナーを含み、
前記トナーを含む粒子は、随意的に前記少なくとも１つの赤外線吸収体と組み合わせた前記少なくとも１つの非晶質樹脂を含むシェルをさらに含み、
前記赤外線吸収体は、シアニン、プラチナ含有染料、及びこれらの組み合わせの群から選択され、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長では光を吸収せず、かつ、前記トナーは非接触定着に使用され、
前記トナーを含む粒子の直径は、約２．７５ミクロンから約１０ミクロンまでであり、約０．９３から約０．９９までの真円度を有し、
前記トナーは、約２０ｇｇｕから約１００ｇｇｕまでの光沢度を有し、母体トナーの電荷対質量比は、約−１０μＣ／ｇから約−４０μＣ／ｇまでであることを特徴とする、請求項１に記載のトナー。
【請求項３】
少なくとも１つの非晶質ポリエステル樹脂と、
少なくとも１つの赤外線吸収体と、
少なくとも１つの結晶性ポリエステル樹脂と、
随意の着色剤と、
随意のワックスと、
を含み、
前記少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において光の最大吸収率を有し、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長における光は吸収しないことを特徴とするトナー。
【請求項４】
少なくとも１つの加熱装置と、
トナー供給源と、
随意の接触定着器と
約７５０ｎｍから約２５００ｎｍまでの波長において動作する赤外光源を備えた非接触定着器と、
基材予熱器と、
画像支持部材予熱器と、
注入器と、
を含み、
前記トナーは、少なくとも１つの非晶質樹脂と、少なくとも１つの赤外線吸収体と、少なくとも１つの結晶性ポリエステル樹脂と、随意の着色剤と、随意のワックスとを含み、
前記少なくとも１つの赤外線吸収体は、約７００ｎｍから約８５０ｎｍまでの波長において最大吸光率を有し、かつ、約３８０ｎｍから約７００ｎｍまでの波長においては光を吸収しないことを特徴とする印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−８１３７５（Ｐ２０１１−８１３７５Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２３６１２（Ｐ２０１０−２２３６１２）
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]