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公開番号2025069220
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2025009227,2023112879
出願日2025-01-22,2019-08-06
発明の名称トナー添加剤のための複合粒子
出願人キャボットコーポレイション,CABOT CORPORATION
代理人個人,個人,個人
主分類C08F 292/00 20060101AFI20250422BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】トナー添加剤乃ための複合粒子を提供すること。
【解決手段】金属酸化物-ポリマー複合粒子は40nm～75nm又は100～150nmのメジアン粒径、及び少なくとも0.06の平均RTAを有する。代わりに又は加えて、金属酸化物-ポリマー複合体は、粒径、粒径分布又は形状において異なる金属酸化物粒子の2以上の群を含む。代わりに又は加えて、金属酸化物-ポリマー複合粒子を製造するための、アルキルシランを含む多成分の疎水化システムの使用は、複合粒子の摩擦帯電を増加させる。
【選択図】図8A
特許請求の範囲【請求項１】
複数の金属酸化物粒子と、ポリマーマトリックスとを含む、粉末形態の金属酸化物－ポリマー複合粒子であって、
前記金属酸化物粒子が、二官能性の成分を含む第一の疎水化システムによって表面改質されていて、それを介して前記金属酸化物粒子が前記ポリマーマトリックスに共有結合されていて；
前記ポリマーマトリックスのポリマーが、前記二官能性の成分のポリマー又はコポリマーであり；かつ
前記金属酸化物－ポリマー複合粒子が、４０～７５ｎｍのメジアン粒径Ｄ５０及び少なくとも０．０６の平均相対トラフ面積（ＲＴＡ）を有する、複合粒子。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
複数の金属酸化物粒子と、ポリマーマトリックスとを含む、粉末形態の金属酸化物－ポリマー複合粒子であって、
前記金属酸化物粒子が、二官能性の成分を含む第一の疎水化システムによって表面改質されていて、それを介して前記金属酸化物粒子が前記ポリマーマトリックスに共有結合されていて；
前記ポリマーマトリックスのポリマーが、前記二官能性の成分のポリマー又はコポリマーであり；かつ
前記金属酸化物－ポリマー複合粒子が、１００～１５０ｎｍのメジアン粒径Ｄ５０及び少なくとも０．０６の平均ＲＴＡを有する、複合粒子。
【請求項３】
前記金属酸化物粒子が単峰型の粒径分布を有する、請求項１又は２に記載の複合粒子。
【請求項４】
前記複合粒子が１．２２より大きい平均粒子粗さを有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の複合粒子。
【請求項５】
前記複合粒子が１．２５より大きい平均粒子粗さを有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の複合粒子。
【請求項６】
前記金属酸化物－ポリマー複合粒子の表面の少なくとも一部が第二の疎水化剤によって改質されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の複合粒子。
【請求項７】
前記平均ＲＴＡが０．０８～０．１３である、請求項１～６のいずれか１項に記載の複合粒子。
【請求項８】
前記金属酸化物－ポリマー複合粒子が少なくとも１５％の金属酸化物を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の複合粒子。
【請求項９】
前記二官能性の成分が式［Ｒ
3
3-x
（ＯＲ
1
）
x
］ＳｉＲ
2
Ｑを有し、ｘが１、２又は３であり、Ｒ
1
がメチル又はエチルであり、Ｒ
2
が一般式Ｃ
n
Ｈ
2n
を有するアルキルリンカーであり、ｎが１～１０であり、Ｒ
3
がメチル又はエチルであり、Ｑが置換された若しくは置換されていないビニル、アクリレートエステル又はメタクリレートエステル基であり、ただし、Ｑが置換された又は置換されていないビニルである場合にはｎが２～１０である、請求項１～８のいずれか１項に記載の複合粒子。
【請求項１０】
前記第一の疎水化システムが、前記金属酸化物粒子と共有結合されている単官能性の成分をさらに含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の複合粒子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属酸化物－ポリマー複合粒子の粒径、形態及び摩擦帯電の操作に関するものである。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電子写真像の形成は、感光体ドラム又はベルトの表面を均一に帯電させること；感光体表面を光で露光して、感光体表面に帯電パターン、すなわち実際の像に転写される情報を映す潜像を形成すること；バインダー樹脂中に分散された着色剤を含む静電的に帯電されたトナー粒子で潜像を現像すること；基材上に、例えば紙上に、現像されたトナーを転写すること；基材上に像を定着させること；並びに残留静電帯電を除去すること及び感光体ドラムから残留したトナー粒子を洗浄することによって、次のサイクルのために感光体表面を準備することを含む。
【０００３】
電子写真及び静電印刷における使用のためのトナーは、バインダー樹脂及び着色剤を含み、帯電制御剤、オフセット防止剤及び他の添加剤をさらに含む場合がある。流動性、転写性、付着性及び洗浄特性を含む、トナー粒子の選択される特性を改善するために、トナー外添剤、例えば金属酸化粒子が、トナー粒子としばしば組み合わせられる。トナーの様々な特性を向上するために、１つのトナー組成物において種々の外添剤が使用される場合がある。例えば、帯電性、すなわち摩擦帯電性を改善するために、幾つかの添加剤が選択される場合がある。洗浄性能又は耐湿性を改善するために、他のものが選択される場合がある。当然、１つの機能のために最適化されたトナー添加剤は、様々な添加剤によって付与される機能に弊害をもたらさないことが好ましい。
【０００４】
トナー添加剤によって付与される１つの機能は、流動性の維持及びスペーシングである。トナー粒子が互いに付着する場合、トナー粒子は良好には流動せず；添加剤が、トナー粉末の凝集を低減するように作用する。添加剤粒子は硬質である傾向がある。一方で、トナーはより軟質のポリマーから形成される。得られたトナー粒子のアグロメレーションは、電子写真装置の操作及び印刷の質の両方に弊害をもたらす。実際には、製造者らが印刷されるページを作成するのに要求されるエネルギーを減少させようとしたとき、製造者らはより軟質のポリマー（例えばより低いＴｇのポリマー）に変えて、トナーを基材に定着させるのに要求される熱の量を減少させてきた。しかし、硬質の添加剤粒子は軟質のトナー粒子中に埋め込まれる場合があり、添加剤の有効性を減少させる。添加剤粒子の粒径を増加させることは、埋め込みを減少させるが；しかし、より大きい粒子はまた、より重いものであり、より高い割合のトナー粒子からのドロップオフ（ｄｒｏｐ－ｏｆｆ）を示す。当然、トナーをドロップオフした添加剤粒子は、トナー組成物の一部としてその機能を提供することができない。米国特許第９５６８８４７号明細書において説明される金属酸化物－ポリマー複合粒子は、トナー粒子間のスペーサーとして作用し、一方でトナー粒子中への限定された埋め込み及び限定されたドロップオフの両方を示す。ここで、金属酸化物複合粒子の粗さ、形状及び粒径をさらに操作して金属酸化物複合粒子の自由流動性能を改善し、それらの摩擦帯電特性及び屈折率を操作することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
１つの態様において、粉末形態の金属酸化物－ポリマー複合粒子は、複数の金属酸化物粒子と、ポリマーマトリックスとを含み；金属酸化物粒子は、二官能性の成分を含む第一の疎水化システムによって表面改質されていて、それを介して金属酸化物粒子がポリマーマトリックスに共有結合されていて；ポリマーマトリックスのポリマーは二官能性の成分のポリマー又はコポリマーであり；金属酸化物－ポリマー複合粒子は、４０～７５ｍｍの体積加重メジアン粒径Ｄ５０及び少なくとも０．０６、例えば０．０６～０．０１９、０．０８～０．０１５又は０．０８～０．１３の平均ＲＴＡを有する。
【０００６】
代わりに、粉末形態の金属酸化物－ポリマー複合粒子は、複数の金属酸化物粒子と、ポリマーマトリックスとを含み；金属酸化物粒子は、二官能性の成分を含む第一の疎水化システムによって表面改質されていて、それを介して金属酸化物粒子がポリマーマトリックスに共有結合されていて；ポリマーマトリックスのポリマーは二官能性の成分のポリマー又はコポリマーであり；金属酸化物－ポリマー複合粒子は、１００～１５０ｎｍの体積加重メジアン粒径Ｄ５０及び少なくとも０．０６、例えば０．０６～０．０１９、０．０８～０．０１５又は０．０８～０．１３の平均ＲＴＡを有する。
【０００７】
これらの複合粒子のいずれかについて、金属酸化物粒子は単峰型の粒径分布を有していてよい。複合粒子は、１．２２より大きい、例えば１．２５より大きいか、又は最大で１．３５、１．６０、１．７０若しくは１．９０の平均粒子粗さを有していてよい。金属酸化物－ポリマー複合粒子の表面の少なくとも一部は、第二の疎水化剤によって改質されている。金属酸化物－ポリマー複合粒子は、少なくとも１５％の金属酸化物を含んでいてよい。
【０００８】
二官能性の成分は式［Ｒ
3
3-x
（ＯＲ
1
）
x
］ＳｉＲ
2
Ｑを有していてよく、ｘは１、２又は３であり、Ｒ
1
はメチル又はエチルであり、Ｒ
2
は一般式Ｃ
n
Ｈ
2n
を有するアルキルリンカーであり、ｎは１～１０であり、Ｒ
3
はメチル又はエチルであり、Ｑは置換された若しくは置換されていないビニル、アクリレートエステル又はメタクリレートエステル基であり、ただし、Ｑが置換された又は置換されていないビニルである場合にはｎは２～１０である。第一の疎水化システムは金属酸化物粒子に共有結合されている単官能性の成分を、例えばシランをさらに含んでいてよい。単官能性の成分は式（ＯＲ
1
）
4-z
ＳｉＲ
4
z
を有していてよく、Ｒ
1
はメチル又はエチルであり、ｚは１又は２であり、Ｒ
4
は分岐若しくは非分岐のＣ１～Ｃ１０アルキル基又はＲ
2
Ｐｈであり、Ｐｈは置換されていないフェニル基あるいはＣ１～Ｃ１０の分岐若しくは非分岐のアルキル、ハロゲン、Ｃ１～Ｃ１０アルキルエーテル、メトキシ、エトキシ又はヒドロキシで置換されたフェニル基である。
【０００９】
上で説明される複合粒子のうち任意のものは、トナー粒子の表面に対して配置されてトナー組成物を形成することができる。
【００１０】
別の態様において、トナー組成物は、複数の金属酸化物粒子と、ポリマーマトリックスとを含む金属酸化物－ポリマー複合粒子を含む粉末と混合されたトナー粒子を含む。金属酸化物粒子は、それを介して金属酸化物粒子がポリマーマトリックスに共有結合されている二官能性の成分と、金属酸化物粒子に共有結合されている単官能性の成分とを含む第一の疎水化システムによって表面改質される。金属酸化物－ポリマー複合粒子の表面の少なくとも一部は第二の疎水化剤によって改質されていて、ポリマーマトリックスのポリマーは二官能性の成分のポリマー又はコポリマーである。ＨＨ条件におけるトナーの摩擦帯電は、単官能性の成分が二官能性の成分で置換された対照金属酸化物－ポリマー複合体を含むトナーの摩擦帯電より少なくとも９％大きい。
（【００１１】以降は省略されています）

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