(57)【要約】【課題】優れた帯電性能を有するトナー粒子を製造するプロセス及びトナーを提供する。【解決手段】少なくとも１つの有機及び／又は有機金属電荷調整剤を含む分散液を形成し、次いで該分散液とトナー粒子の形成に好適に使用し得るエマルジョンとを組み合わせることを含む、プロセス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
随意の着色料、随意の界面活性剤、及び随意のワックスを含むエマルジョン内で、少なくとも１つの非晶質樹脂を少なくとも１つの結晶質樹脂と接触させて小粒子を形成し、
前記小粒子を凝集させて複数の大きな凝集体を形成し、
少なくとも１つの電荷調整剤を、高エネルギー・ディスペンサにより約３，０００ポンド／平方インチ乃至約３０，０００ポンド／平方インチの圧力で、分散液中を通過させて電荷調整分散液を形成し、
前記大きな凝集体を前記電荷調整分散液と接触させてその上に樹脂コーティングを形成し、
前記大きな凝集体を融合させてトナー粒子を形成し、
前記トナー粒子を回収する、
ステップを含むことを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記電荷調整剤は、有機錯体及び有機金属錯体から成る群から選択され、
前記電荷調整剤は、アゾ金属錯体、モノアゾ金属錯体、銅フタロシアニン錯体、カルボン酸、置換カルボン酸、カルボン酸の金属錯体、サリチル酸、置換サリチル酸、サリチル酸の金属錯体、アルキル化芳香族カルボン酸の金属錯体、アルキルサリチル酸誘導体の亜鉛錯体、ナフトエ酸、置換ナフトエ酸、ナフトエ酸の金属錯体、ヒドロキシカルボン酸、置換ヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸の金属錯体、ジカルボン酸、置換ジカルボン酸、ジカルボン酸の金属錯体、ニトロイミダゾール誘導体、ベンジル酸のホウ素錯体、カリックスアレーン化合物、金属カルボン酸塩、スルホン酸塩、金属スルホン酸塩、スルホン錯体、ジメチルスルホキシドと金属塩の錯体、１つ又はそれ以上の酸基を有する有機酸化合物のカルシウム塩、スルホイソフタル酸化合物のバリウム塩、置換フェニル単位を有するポリヒドロキシアルカノエート、アセトアミド、ベンゼンスルホンアミド、ニグロシン化合物、側鎖として３級アミンを含むトリフェニルメタン・ベースの化合物、４級アンモニウム塩化合物、アルキルピリジニウムハロゲン化物、アルキルピリジニウム化合物、有機硫酸エステル、有機スルホン酸エステル、重硫酸塩、４級アンモニウムニトロベンゼンスルホン酸塩、ポリアミン樹脂、グアニジン誘導体、イミダゾール誘導体、及びこれらの組合せ、から成る群から選択される、
ことを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
少なくとも１つの非晶質樹脂と、少なくとも１つの結晶質樹脂と、着色剤、ワックス、及びそれらの組合せから成る群から選択される１つ又はそれ以上の随意の成分と、を含むコアと、
前記コア内の前記少なくとも１つの非晶質樹脂及び前記少なくとも１つの結晶質樹脂と同じ又は異なるものとすることができる少なくとも１つの樹脂を、有機錯体及び有機金属錯体から成る群から選択される少なくとも１つの電荷調整剤と共に含むシェルと、
を含むことを特徴とするトナー。
【請求項４】
少なくとも１つの非晶質樹脂を、少なくとも１つの結晶質樹脂、随意の着色料、少なくとも１つの界面活性剤、及び随意のワックスと接触させて小粒子を形成し、
前記小粒子を凝集させて複数の大きな凝集体を形成し、
リガンドとしてモノアゾ化合物を有する非晶質鉄錯塩、アゾ型鉄錯体、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸のジルコニウム錯体、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸の亜鉛錯体、ジアルキルサリチル酸亜鉛、ホウ化ビス（１，１−ジフェニル−１−オキソ−アセチルカリウム塩）、２−ヒドロキシ−３−ナフトエ酸のジルコニウム錯体、リガンドとして芳香族ジカルボン酸を有する金属化合物、ホウ化ビスベンジレートカリウム、スルホン酸基を有するスチレン・アクリレート・ベースの共重合体、スルホン酸基を有するスチレン・メタクリレート・ベースの共重合体、ジメチルスルホキシドと金属塩の錯体、Ｎ置換２−（１，２−ベンズイソチアゾール−３（２Ｈ）−イリデン１，１−ジオキシド）アセトアミド、Ｎ−（２−（１，２−ベンズイソチアゾール−３（２Ｈ）−イリデン１，１−ジオキシド）−２−シアノアセチル）ベンゼンスルホンアミド、臭化セチルトリメチルアンモニウム、セチルピリジニウムテトラフルオロホウ酸塩、ジステアリルジメチルアンモニウムメチル硫酸塩、ジステアリルジメチルアンモニウム重硫酸塩、及びこれらの組合せ、から成る群から選択される少なくとも１つの電荷調整剤を含む分散液を形成し、
前記少なくとも１つの分散液内電荷調整剤を、約１５，０００ポンド／平方インチ乃至約２５，０００ポンド／平方インチの圧力でホモジナイザを通過させ、
前記大きな凝集体を前記少なくとも１つの分散液内電荷調整剤と接触させてその上に樹脂コーティングを形成し、
前記大きな凝集体を融合させてトナー粒子を形成し、
前記トナー粒子を回収する、
ステップを含み、
前記トナー粒子は、約３マイクロメートル乃至約２０マイクロメートルの粒径を有し、約０．９乃至約１の真円度を有する、
ことを特徴とするプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電子写真装置に適したトナー及びそのようなトナーの製造プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーを調製するための多くのプロセスが当業者には知られている。乳化凝集（ＥＡ）はその方法の一つである。これらのトナーは着色料を乳化重合で形成されたラテックス・ポリマーと共に凝集させることにより形成することができる。
【０００３】
望ましい低温融解性能を有する超低融点（ＵＬＭ）トナーを含む、ポリエステルＥＡの低融点トナーは、非晶質及び結晶質ポリエステル樹脂を用いて調製され、その場合、結晶質ポリエステル樹脂を非晶質ポリエステル樹脂に添加することがポリエステル・トナーに低融点を与える。しかし、結晶質ポリエステル樹脂を非晶質ポリエステル樹脂に添加することは、特に高温及び／又は高湿度条件において、トナーの帯電性能を低下させる可能性がある。これは、部分的には、結晶質樹脂の融点付近の温度での融合中にトナー粒子の表面に移動して高温及び／又は高湿度条件においてトナーの帯電を妨げる結晶質成分によるものと考えられる。
【０００４】
有機及び／又は有機金属錯体のような電荷調整剤（ＣＣＡ）が通常の融解混合トナーの帯電性能を改善し得ることが知られており、その際ＣＣＡは（ｉ）融解混合プロセス中にトナー調合物の内部に添加されるか、又は（ｉｉ）他の外部添加剤、例えばシリカ及び／又はチタニア粒子と共にトナー表面に外部から融合される。ＥＡトナーに関して、ＥＡトナー調合物に類似のＣＣＡを混合させる課題は、ＣＣＡをサブミクロン・サイズに小さくすること及びこのＣＣＡを水性溶媒中に混合させることの困難さによって難しくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，２９０，６５４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３０２，４８６号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２３６，６２９号明細書
【特許文献４】米国特許第５，３３０，８７４号明細書
【特許文献５】米国特許第４，２９５，９９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
樹脂特性及びプロセス条件の選択にはよらずにトナー電荷を改善する手段が依然として望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示はトナーを調製するためのプロセス、及びそのプロセスで調製されたトナーを提供する。実施形態において本開示のプロセスは、随意の着色料、随意の界面活性剤、及び随意のワックスを含むエマルジョン内で、少なくとも１つの非晶質樹脂を少なくとも１つの結晶質樹脂と接触させて小粒子を形成し、小粒子を凝集させて複数の大きな凝集体を形成し、少なくとも１つの電荷調整剤を約３，０００ポンド／平方インチ乃至約３０，０００ポンド／平方インチの圧力で高エネルギー・ディスペンサにより分散液中を通過させて電荷調整分散液を形成し、大きな凝集体を電荷調整分散液と接触させてその上に樹脂コーティングを形成し、大きな凝集体を融合させてトナー粒子を形成し、トナー粒子を回収する、ステップを含む。
【０００８】
本開示のトナーは、実施形態において、少なくとも１つの非晶質樹脂、少なくとも１つの結晶質樹脂、並びに、着色料、ワックス、及びそれらの組合せのような１つ又はそれ以上の随意の成分、を含むコアと、コア内の少なくとも１つの非晶質樹脂及び少なくとも１つの結晶質樹脂と同じ又は異なるものとすることができる少なくとも１つの樹脂を、有機錯体及び有機金属錯体のような少なくとも１つの電荷調整剤と共に含むシェルと、を含む。
【０００９】
他の実施形態において、本開示のプロセスは、少なくとも１つの非晶質樹脂を、少なくとも１つの結晶質樹脂、随意の着色料、少なくとも１つの界面活性剤、及び随意のワックスに接触させて小粒子を形成し、小粒子を凝集させて複数の大きな凝集体を形成するステップを含むことができる。
ここで本開示の種々の実施形態を以下で図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の、電荷調整剤を含有する分散液を形成するのに用いることができる均質化バルブ組立体を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の実施形態において、トナー粒子は、ラテックス樹脂と電荷調整剤、随意の着色料、随意のワックス及び他の随意の添加剤との凝集及び融合を含む化学プロセスを用いて調製することができる。
【００１２】
実施形態において本開示のプロセスは、有機及び／又は有機金属錯体を含む電荷調整剤（ＣＣＡ）を界面活性剤水溶液に高圧均質化により分散させるのに用いることができる。次に得られた分散ＣＣＡを、超低融点トナーを含むＥＡ低融点トナーに混ぜ合わせることができる。ＣＣＡをＥＡトナーに混ぜ合わせる設計の利点は、融解性能の小さな低下をもたらすトナー融点の小さな上昇があり得るとしても、結果として得られるトナーに対するトナー電荷及び熱粘着性能の改善を含む。
【００１３】
実施形態において、本開示のトナーは低融点又は超低融点トナーとすることができる。低融点又は超低融点トナーは、例えば約４５℃乃至約８５℃、実施形態において約５０℃乃至約６５℃、又は実施形態において約５５℃乃至約６０℃のガラス転移温度を有することができる。そのようなトナーはまた、望ましく低い定着又は融解温度、例えば、約７５℃乃至約１５０℃、実施形態において約８０℃乃至約１４５℃、又は実施形態において約９０℃乃至約１３０℃の最低融解温度を示すことが可能である。そのような低融点特性は、紙のような受像基材上に低温でトナーが定着又は融解することを可能にする点で望ましく、このことが省エネルギー及び高デバイス速度をもたらすことができる。
【００１４】
任意のラテックス樹脂を本開示のトナーを形成するのに用いることができる。次にそのような樹脂は、任意の適切なモノマーから作ることができる。
【００１５】
１つ、２つ、又はそれ以上のトナー樹脂を用いることができる。２つ又はそれ以上のトナー樹脂を用いる実施形態において、トナー樹脂は任意の適切な比（例えば、重量比）、例えば約１０パーセントの第１の樹脂／９０パーセントの第２の樹脂から、約９０パーセントの第１の樹脂／１０パーセントの第２の樹脂までの比で用いることができる。実施形態において、コア内に用いる非晶質樹脂は鎖状とすることができる。
【００１６】
実施形態において、樹脂は乳化重合法で形成することができる。他の実施形態においては、予め作られた樹脂を用いてトナーを形成することができる。
【００１７】
トナー中の結晶質ポリエステル樹脂は単独で優れた低融点及び高光沢性をもたらし得るが、それらはまた不十分な融解許容範囲をもたらす可能性がある。同様に、トナー中の非晶質ポリエステル樹脂は単独で優れた剥離性をもたらし得るが、それらの低融点性能はブロッキング及び文書オフセット要件によって制限される可能性がある。結晶質及び非晶質樹脂の両方を組み合せることにより、望ましい低温度融解性及び広い融解許容範囲を達成することができる。従って、上記のように、実施形態においてトナー粒子を形成するのに用いる樹脂は、非晶質樹脂と結晶質樹脂の両方を含むことができる。
【００１８】
上述の樹脂はトナー組成物を形成するのに用いることができる。そのようなトナー組成物は、ＣＣＡ、随意の着色料、随意のワックス、及び他の随意の添加物を含むことができる。トナーは当業者が知る範囲の任意の方法を用いて形成することができる。
【００１９】
実施形態において、トナー組成物を形成するのに用いる上記の樹脂、並びに任意のＣＣＡ、着色料、ワックス、及び他の添加物は、ラテックス、エマルジョン又は界面活性剤含有分散液中に入れることができる。さらに、トナー粒子は乳化凝集（ＥＡ）法で形成することができ、その場合、樹脂と他のトナー成分をラテックス、エマルジョン又は分散液の形態で混合し、凝集させ、融合させ、隋意に洗浄し乾燥させて回収する。
【００２０】
水性溶媒内での乳化又は分散中に、構成成分（樹脂、顔料、ワックス、ＣＣＡなど）に界面活性剤を加えてエマルジョン又は分散液を安定化させる、即ち、乳化又は分散中に分散相と水相の間の表面張力を小さくして、トナー調合物に加える前に分散相の再凝集を防ぐことができる。ひとたびトナー混合物に加えられると、界面活性剤はエマルジョン又は分散液のイオン電荷（中性、正又は負）に寄与して、随意に凝固剤の存在下でトナー成分の凝集を可能にする。実施形態において構成成分は陰イオン界面活性剤で安定化することができ、凝固剤は陽イオン性とすることができる。
【００２１】
１つ、２つ、又はそれ以上の界面活性剤をラテックス、エマルジョン及び分散液中に用いて、混合物を安定化し、イオン電荷を付与してトナー凝集中にトナー成分の凝集を支援することができる。任意のタイプの界面活性剤を用いることができ、幾つかの実施形態においては陰イオン、陽イオン又は非イオン界面活性剤を用いる。
【００２２】
電荷調整剤
上記のように、実施形態において、トナーを形成するのに用いる樹脂は結晶質ポリエステルと共に非晶質ポリエステルを含むことができる。これらのトナーの多くは優れた融解性を有し得るが、幾つかの場合にトナーは不十分な帯電性を有する可能性がある。何らかの理論に束縛されることは望まないが、この不十分な帯電性は、ＥＡ粒子形成の融合段階中に粒子表面に移動する結晶質成分による可能性がある。
【００２３】
従って、実施形態において、電荷調整剤（ＣＣＡ）をトナー調合物に混ぜ合わせることが望ましい可能性がある。適切な負又は正電荷のＣＣＡは、実施形態において、有機及び／又は有機金属錯体を含むことができる。
【００２４】
実施形態においてＣＣＡは、エマルジョン、又は、水及び／又は上記の任意の界面活性剤を含む分散液の中に入れることができる。次にＣＣＡ分散液は、少なくとも１つの樹脂を含むエマルジョン又は分散液と混合することができる。実施形態においてＣＣＡ分散液は、ＡＰＶ  Ｈｏｍｏｇｅｎｉｓｅｒ  Ｇｒｏｕｐ及び／又はＮｉｒｏ  Ｓｏａｖｉ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉａ，ＬＬＣから入手可能な高圧ホモジナイザ、Ｓｕｇｉｎｏ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｌｔｄから入手可能なＵＬＴＩＭＡＩＺＥＲ（登録商標）高剪断ディスペンサ、ＭＦＩＣ社の部門であるＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓから入手可能なＭＩＣＲＯＦＬＵＩＤＩＺＥＲ（登録商標）高剪断プロセッサ、Ａｒｄｅ−Ｂａｒｉｎｃｏ  Ｉｎｃ．から入手可能なＣＡＶＩＴＲＯＮ（登録商標）高エネルギー固定子／回転子ミキサー、及びそれらの組合せなど、を含む高エネルギー・ディスペンサを用いて形成することができる。
【００２５】
本開示で用いる高圧均質化は、圧力下で流体混合物内のエマルジョン又は分散液を作成するプロセスを含むことができる。高圧均質化のプロセスは、安定な分散生成物を作成するために少なくとも２つの要素、（ｉ）流体混合物中の固体凝集体を粉砕又は分散させる強い力の生成、及び（ｉｉ）流体混合物中の分散固体粒子の再凝集を防ぐための分散生成物の安定化、を含むことができる。
【００２６】
上記のように、高圧均質化において、界面活性剤を用いて固体分散生成物を安定化させることができる。乳化凝集プロセスに適した上記の任意の界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の機能は、（ｉ）分散固体と水相の間の表面張力を減らすこと、及び（ｉｉ）形成後の分散粒子の凝集を防ぐこと、を含むことができる。ＥＡトナー・プロセスにおける適用に関して、界面活性剤の別の機能は、分散混合物中の結果として生じた固体粒子に正、中性又は負のイオン電荷を付与することである。トナー調合物中の他の構成成分（樹脂、顔料など）の電荷に応じて、最適凝集融合性のためのイオン特性に基づいて特別の界面活性剤を選ぶことが望ましい。陽イオン界面活性剤はトナー混合物中の分散粒子に正味の正電荷を付与することができ、一方陰イオン界面活性剤は正味の負電荷を付与することができる。上記のように、任意の適切な界面活性剤を用いることができる。実施形態において、適切な陰イオン界面活性剤は、Ｔａｙｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な分岐ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウムであるＴＡＹＣＡＰＯＷＥＲ  ＢＭ２０６０を含む。
【００２７】
ＣＣＡ分散液を安定化するのに必要な界面活性剤の量は、ＣＣＡ自体の構造に依存する。一般的なガイドラインとして、安定なＣＣＡ分散液を生成する界面活性剤の量は、ＣＣＡに対して界面活性剤が約１乃至約２０パーセント、好ましくはＣＣＡに対して界面活性剤が約５乃至約１０パーセントである。
【００２８】
本開示の分散液中に、ＣＣＡは分散液の約５重量パーセント乃至約５０重量パーセント、実施形態においては分散液の約１５重量パーセント乃至約３０重量パーセントの量で存在することができる。
【００２９】
本開示により、ＣＣＡ分散液は高圧ホモジナイザを用いて形成することができる。ここで図を見ると、これは均質化バルブ組立体１０を示すが、ＣＣＡ分散液を形成するための例示的なプロセスは以下のプロセスを含むことができる。固体凝集体の混合物を水中に分散させるために、固体と水の非均質化予備混合物５０を初めにバルブ組立体１０のバルブ・シート２０に比較的低速度で、しかし高圧で入れることができる。例えば圧力は、約３，０００ポンド／平方インチ（２０メガパスカル）乃至約３０，０００ポンド／平方インチ（２００メガパスカル）、実施形態においては約１５，０００ポンド／平方インチ乃至約２５，０００ポンド／平方インチ、とすることができる。予備混合物は左から右へバルブを通して移動し、バルブ・シート２０とバルブ４０の間の間隙６０を通して出る。衝突リング３０に衝突した後、均質化生成物は間隙７０を通してバルブ組立体領域から出る。実施形態において、均質化バルブ４０をバルブ・シート２０に対して右から左へ押し付けてＣＣＡ分散液の均質化の助けとすることができる。
【００３０】
バルブ内の圧力は上流の容積式ポンプ（図示せず）と、バルブ・シート２０に対して押し付けられたバルブ４０に起因する流れの制限とによって生成することができる。非常に小さな間隙のために、この領域内で液体混合物は加速されて非常な高速になる。速度が上昇すると圧力が減少して瞬間的な圧力降下が生じる。次いで流体混合物は衝突リング３０に衝突し、最後に均質化（又は分散）生成物として放出される。
【００３１】
流体混合物が、バルブ・シート２０とバルブ４０の間の間隙６０を通過する非常に短い時間に、大量のエネルギーを液体に散逸させ、従って流体混合物の均質化の原因となり得る少なくとも２つのプロセスが起る可能性があると考えられる。第１に、キャビテーションが起る可能性がある。圧力降下が大きなときに形成されるキャビテーション気泡は、分散小滴又は固体凝集物を粉砕する衝撃波を生成する可能性がある。第２に、流体内に散逸したエネルギーが平均の小滴（又は粒子）直径と同じ大きさの激しい乱流渦を生成する。強い乱流エネルギー及び局所的な圧力差は小滴又は固体凝集物を粉砕することができる。
【００３２】
上述のＥＡトナー用途用のＣＣＡを含む固体粉末の場合、分散液を形成するのに高圧、例えば約３，０００ポンド／平方インチ（２０メガパスカル）乃至約３０，０００ポンド／平方インチ（２００メガパスカル）、実施形態においては約１５，０００ポンド／平方インチ（１００メガパスカル）乃至約２５，０００ポンド／平方インチ（１７０メガパスカル）の圧力が必要になる可能性がある。図に示した上記のホモジナイザに加えて、そのような分散液を形成するのに用いることができる適切なホモジナイザは、それに限定されないが、ＡＰＶ  Ｈｏｍｏｇｅｎｉｓｅｒ  ＧｒｏｕｐからＲＡＮＮＩＥ  ＬＡＢ２０００高圧ホモジナイザとして入手できるものを含み、これは約１１リットル／分の押出量で約３０，０００ポンド／平方インチ（２００メガパスカル）もの高い圧力を生成することができる。これらの機械のより大きなモデルは約１５，０００乃至約２２，０００ポンド／平方インチ（１００乃至１５０メガパスカル）の高さの圧力しか生成できないので、類似の固体粉末用途には、材料がホモジナイザを通る多数パス、例えば固体粉末の性質に応じて約５乃至約４０パス、実施形態においては約１０乃至約３０パスを用いることが望ましい。
【００３３】
均質化中の高エネルギー入力のために、均質化パスの間に生成物を冷却することが望ましい。例えば、水に対して、均質化中に発生する熱は、それぞれ１０，０００ポンド／平方インチ（７０メガパスカル）の均質化圧力に対して１パス当り約１７℃の温度上昇を生じ得る。従って、実施形態においてパスの間に材料を約５℃乃至約５０℃、実施形態においては約１０℃乃至約４０℃の温度まで冷却することが望ましい。
【００３４】
従って、実施形態において本開示は、ＣＣＡを水性分散液の形態のＥＡ  ＵＬＭトナー調合物に混ぜ合わせるのに用いることができる。そのような分散液中のＣＣＡの粒径は、例えばＭｉｃｒｏｔｒａｃ  ＵＰＡ１５０粒径分析器で測定するとき、直径約１００ナノメートル乃至約５００ナノメートル、実施形態において直径約２００ナノメートル乃至約４００ナノメートルとすることができる。得られる粒径は、分散液を形成するのに用いる材料及び均質化条件によって調節することができる。
【００３５】
本開示により、ＣＣＡ分散液は、１つ又はそれ以上の他のトナー成分との組合せではなく、別々に調製することができる。これは、トナー成分が混合物としてではなく別々に入手できるとき、調合物及びプロセスの大きな自由度をもたらす利点を有する。例えば、ＣＣＡの別個の分散液の形成は、プロセス変化には無関係にトナー電荷の調整を可能にすることができる。また、樹脂中の混合物などとしてではなく、別々に市販の成分を入手するほうがより経済的である。
【００３６】
前記のように、ＣＣＡ分散液は次に、それぞれがやはり分散液中にある樹脂、随意の着色料、及び随意のワックス、並びに他の添加物に加えて、トナー粒子を形成することができる。このように生成されるトナー粒子は、トナーの約０．１乃至約１０重量パーセント、実施形態においてはトナーの約１乃至約３重量パーセントの量の電荷調整剤を有することができる。
【００３７】
添加する随意の着色料として、種々の既知の着色料、例えば、染料、顔料、混合染料、混合顔料、染料と顔料の混合物などをトナー中に含めることができる。着色料は、例えば、トナーの約０．１乃至約３５重量パーセント、又はトナーの約１乃至約１５重量パーセント、又はトナーの約３乃至約１０重量パーセントの量をトナー中に含めることができる。
【００３８】
ワックス
トナー粒子を形成するのに、樹脂、電荷調整剤、及び随意の着色料に、随意にワックスを混ぜることもできる。ワックスを含める場合、ワックスは、例えばトナー粒子の約１重量パーセント乃至約２５重量パーセント、実施形態においてはトナー粒子の約５重量パーセント乃至約２０重量パーセントの量で存在することができる。
【００３９】
トナーの調製
トナー粒子は、当業者が知る範囲の任意の方法で調製することができる。トナー粒子作成に関連する実施形態を、以下で乳化凝集プロセスに関して説明するが、特許文献１及び特許文献２に開示される懸濁及びカプセル化プロセスのような化学的プロセスを含む、トナー粒子を調製する任意の適切な方法を用いることができる。実施形態においてトナー組成物及びトナー粒子は、サイズの小さな樹脂粒子を凝集させて適切なトナー粒子サイズにし、次いで融合させて最終的なトナー粒子の形状及び形態を達成する、凝集及び融合プロセスにより調製することができる。
【００４０】
実施形態においてトナー組成物は乳化凝集プロセス、例えば、随意の着色料と、随意のワックスと、任意の他の所望の又は必要な添加剤と、上記の１つ又はそれ以上の樹脂ラテックス及び隋意に上記の電荷調製剤を含む隋意の上記の界面活性剤中のエマルジョンと、の混合物を凝集させ、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によって調製することができる。随意の着色料及び随意のワックス及び他の成分もまた分散液及び／又はエマルジョンに入れることができる。結果として得られる混合物のｐＨは、例えば、酢酸、硝酸などの酸を用いて調節することができる。実施形態において混合物のｐＨは約２乃至約５に調節することができる。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、均質化は約６００乃至約４，０００回転／分で混合することにより遂行することができる。均質化は、例えば、ＩＫＡ  Ｗｏｒｋｓ  Ｉｎｃ．からのＩＫＡ  ＵＬＴＲＡ  ＴＵＲＲＡＸ  Ｔ５０プローブ・ホモジナイザを含む、任意の適切な手段で遂行することができる。例えばＩＫＡ  ＵＬＴＲＡ  ＴＵＲＲＡＸ  Ｔ５０プローブ・ホモジナイザによるプローブ均質化は、ＣＣＡを水性混合液中に分散させるのに、例えば、ＲＡＮＮＩＥ  ＬＡＢ２０００ピストン・ホモジナイザを用いる高圧均質化に必要とされるよりも有意に小さな剪断エネルギーを用いることに留意されたい。
【００４１】
上記混合物の調製に続いて、混合物に凝集剤を添加することができる。任意の適切な凝集剤を用いてトナーを形成することができる。適切な凝集剤には、例えば、２価陽イオン又は多価陽イオン材料の水溶液が含まれる。
【００４２】
凝集剤は、トナーを形成するのに用いる混合物に、混合物中の樹脂の約０．１重量パーセント乃至約８重量パーセント、実施形態においては約０．２重量パーセント乃至約５重量パーセント、他の実施形態においては約０．５重量パーセント乃至約５重量パーセントの量を加えることができる。これは凝集に十分な量の凝集剤を与える。
【００４３】
粒子の凝集及び融合を調節するために、実施形態において凝集剤は長時間にわたって計量しながら混合物に加えることができる。例えば、凝集剤は、約５乃至約２４０分、実施形態においては約３０乃至約２００分の時間にわたって計量しながら混合物に加えることができるが、但し所望又は必要なだけより長い又はより短い時間をかけることができる。凝集剤の添加はまた、実施形態において約５０回転／分（ｒｐｍ）乃至約１０００回転／分、他の実施形態においては約１００回転／分乃至約５００回転／分の攪拌条件下で、上記の樹脂のガラス転移温度よりも低い温度、実施形態において約３０℃乃至約９０℃、他の実施形態においては約３５℃乃至約７０℃の温度に混合物を維持しながら実施することができる。
【００４４】
粒子は、所定の望ましい粒径が得られるまで凝集させることができる。所定の望ましい粒径は、形成前に定めた通りに得られるべき所望の粒径を意味し、粒径は成長プロセス中にそのような粒径に達するまでモニターされる。成長プロセス中にサンプリングして、例えばＣｏｕｌｔｅｒ  Ｃｏｕｎｔｅｒを用いて平均粒径を分析することができる。従って凝集は、高温を維持しながら、又は温度を例えば約４０℃乃至約１００℃まで徐々に上昇させて混合物をこの温度に約０．５時間乃至約６時間、実施形態においては、約１時間乃至約５時間の間維持しながら、同時に攪拌し続けることにより進行させて凝集粒子を生成することができる。ひとたび所定の所望の粒径に達すると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記のトナー粒径の範囲内とする。
【００４５】
凝集剤の添加に続く粒子の成長及び成形は、任意の適切な条件下で遂行することができる。例えば、成長及び成形は、凝集が融合とは別々に起る条件下で実施することができる。別々の凝集及び融合段階に対して、凝集プロセスは、例えば、約４０℃乃至約９０℃、実施形態においては約４５℃乃至約８０℃の高温で上記の樹脂のガラス転移温度以下とすることができる温度における剪断条件下で実施することができる。
【００４６】
シェル樹脂
幾つかの実施形態において、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。コア樹脂として適切な上記の任意の樹脂をシェル樹脂として用いることができる。実施形態において、上記のＣＣＡ分散液をシェル樹脂に添加してトナーにシェルとして塗布することができる。シェル樹脂は、当業者の知る範囲の任意の方法により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、上記の任意の界面活性剤を含むエマルジョンに入れることができる。上記の凝集粒子をこのエマルジョンと結合させて樹脂が凝集体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、非晶質ポリエステルを用いて凝集体を覆うシェルを形成し、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。
【００４７】
ひとたび、トナー粒子の所望の最終的な粒径が達成されると、混合液のｐＨは、塩基を用いて約６乃至約１０、実施形態においては約６．２乃至約７の値に調節することができる。ｐＨの調節は、トナー成長を凍結、即ち停止するのに用いることができる。トナー成長を停止するのに用いる塩基は、例えば、アルカリ金属水酸化物のような任意の適切な塩基、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、及びこれらの混合物などを含むことができる。実施形態において、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を添加して、ｐＨを上記の望ましい値に調節する助けとすることができる。塩基は、混合物の約２乃至約２５重量パーセント、実施形態においては混合物の約４乃至約１０重量パーセントの量を加えることができる。
【００４８】
融合
上記の随意のシェルの形成を伴う所望の粒径への凝集の後、粒子を融合させて所望の最終形状にすることができ、ここで、融合は、例えば、約５５℃乃至約１００℃、実施形態においては約６５℃乃至約７０℃、実施形態においては約７０℃の温度で、結晶質樹脂の融点よりも低くして可塑化を防ぐことができる温度まで混合物を加熱することにより達成することができる。温度はバインダとして用いる樹脂の関数であることを理解して、より高温又はより低温を用いることができる。
【００４９】
融合の後、混合物は室温まで、例えば約２０℃乃至約２５℃に冷却することができる。冷却は、所望により速くても遅くてもよい。適切な冷却法は、冷水を反応器の回りのジャケットに通すことを含むことができる。冷却後、トナー粒子は隋意に水洗し、次いで乾燥させることができる。乾燥は、凍結乾燥のような任意の適切な乾燥法により遂行することができる。
【００５０】
添加物
実施形態においてトナー粒子はまた、所望の又は必要な他の随意の添加物を含むことができる。例えば、トナー粒子に、流動性向上添加物を含む外部添加粒子を混ぜることができ、その場合添加物はトナー粒子の表面に存在することができる。
【００５１】
実施形態において、本開示のトナーは低融点又は超低融点トナーとして用いることができる。実施形態において、外表面添加物のない乾燥トナー粒子は以下の特性を有することができる。
【００５２】
（１）例えばＣｏｕｌｔｅｒ  Ｃｏｕｎｔｅｒで測定した体積平均直径（「体積平均粒径」とも呼ぶ）は、約３乃至約２０マイクロメートル、実施形態において約４乃至約１５マイクロメートル、他の実施形態においては約５乃至約９マイクロメートルである。
【００５３】
（２）例えばＣｏｕｌｔｅｒ  Ｃｏｕｎｔｅｒで測定した数平均幾何学的標準偏差（ＧＳＤｎ）及び／又は体積平均幾何学的標準偏差（ＧＳＤｖ）は、約１．０５乃至約１．５５、実施形態において約１．１乃至約１．４である。
【００５４】
（３）例えばＳｙｓｍｅｘ  ＦＲＩＡ２１００分析器で測定した真円度は、約０．９乃至約１、実施形態において約０．９５乃至約０．９８５、他の実施形態においては約０．９６乃至約０．９８である。
【００５５】
（４）例えば示差走査熱量計（ＤＳＣ）で計測したガラス転移温度は、約４０℃乃至約６５℃、実施形態において約５５℃乃至約６２℃である。
【００５６】
さらに別の実施形態において、トナーは、例えば約０．５乃至約１０、実施形態において約０．５乃至約５の相対湿度感受性を有することができる。相対湿度（ＲＨ）感受性は高湿度条件でのトナーの帯電の低湿度条件での帯電に対する比である。即ち、ＲＨ感受性は、１５パーセント相対湿度及び温度約１２℃（ここではＣゾーンと呼ぶ）におけるトナー電荷の、８５パーセント相対湿度及び温度約２８℃（ここではＡゾーンと呼ぶ）におけるトナー電荷に対する比として定義される。従って、ＲＨ感受性は（Ｃゾーン電荷）／（Ａゾーン電荷）のように決定される。理想的には、トナーのＲＨ感受性は可能な限り１に近く、これはトナー帯電特性が低湿度条件及び高湿度条件において同じであること、即ちトナー帯電特性は相対湿度に影響されないことを示す。
【００５７】
本開示によって調製されるトナーはまた、優れた熱粘着／ブロッキング特性、並びに、Ａ及びＣゾーンにおけるＱ／ｍ（トナー電荷／質量の比）が約１０マイクロクーロン／グラム乃至約５０マイクロクーロン／グラム、実施形態において約２０マイクロクーロン／グラム乃至約４０マイクロクーロン／グラムである改善された帯電特性、並びに、約５０℃より高く、実施形態において約５２℃よりも高い熱粘着（ＨＣ）開始温度、を有する。
【００５８】
本開示により、トナー粒子の帯電を増加させることができ、それにより必要な表面添加剤は少なくなり、従って最終的なトナー帯電は機械の帯電要件を満たすように高くすることができる。
【００５９】
現像剤
トナー粒子は調合して現像剤組成物にすることができる。トナー粒子は、担体粒子と混合して２成分現像剤組成物を達成することができる。現像剤中のトナー濃度は、現像剤の全重量の約１重量パーセント乃至約２５重量パーセント、実施形態において現像剤の全重量の約２重量パーセント乃至約１５重量パーセントとすることができる。
【００６０】
担体
トナーと混合するのに用いることができる担体粒子の例には、トナー粒子と反対の極性の電荷を摩擦電気により得ることができる粒子を含む。適切な担体粒子の例証的な実施例には、粒状ジルコニウム、粒状シリコン、ガラス、スチール、ニッケル、フェライト、鉄フェライト、二酸化シリコンなどが含まれる。
【００６１】
選択された担体粒子は、コーティング付きで又はコーティングなしで用いることができる。実施形態において、担体粒子は、帯電列内で近接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有するコアを含むことができる。
【００６２】
実施形態において、結果として得られる共重合体が適切な粒径に留まる限り、隋意にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を、任意の所望のコモノマーと共重合することができる。適切なコノモノマーには、モノアルキル又はジアルキルアミン、例えば、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジイソプロピルアミノエチルメタクリレート、又はｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、などを含めることができる。担体粒子は、担体コアを、コーティングされた担体粒子の重量に基づいて、約０．０５重量パーセント乃至約１０重量パーセント、実施形態においては約０．０１重量パーセント乃至約３重量パーセントの量のポリマーと混合し、機械的密着及び／又は静電引力によりポリマーが担体コアに粘着するまで混合することにより調製することができる。
【００６３】
種々の効果的な適切な手段、例えば、カスケード回転混合、タンブリング、ミリング、シェイキング、静電粉末雲スプレー、流動床、静電ディスク処理、静電カーテン、それらの組合せなど、を用いてポリマーを担体コア粒子の表面に塗布することができる。次に、担体コア粒子とポリマーの混合物を加熱し、ポリマーが融解して担体コア粒子に融合できるようにする。次いで、コーティングされた担体粒子を冷却し、その後所望の粒径に分級することができる。
【００６４】
実施形態において、適切な担体は、例えば粒径が約２５乃至約１００μｍ、実施形態において粒径が約５０乃至約７５μｍであり、約０．５重量パーセント乃至約１０重量パーセント、実施形態において約０．７重量パーセント乃至約５重量パーセントの、例えば、特許文献３及び特許文献４に記載のプロセスによるメチルメタ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された、スチール・コアを含むことができる。
【００６５】
担体粒子はトナー粒子と種々の適切な配合で混合することができる。その濃度はトナー組成物の約１重量パーセント乃至約２０重量パーセントとすることができる。しかし、トナーと担体の異なる割合を用いて所望の特性を有する現像剤組成物を達成することができる。
【００６６】
画像化
トナーは、特許文献５に開示されたものを含む、静電写真又はゼログラフィ・プロセスに用いることができる。実施形態において、任意の既知のタイプの現像システムを現像装置内に用いることができる。これら及び類似の現像システムは当業者の知る範囲内のものである。
【００６７】
画像化プロセスは、例えば、帯電コンポーネント、画像化コンポーネント、光導電コンポーネント、現像コンポーネント、転写コンポーネント、及び融解コンポーネントを含むゼログラフィ装置を用いて画像を作成するステップを含む。実施形態において、現像コンポーネントは、本明細書で記述した、担体とトナー組成物の混合により調製される現像剤を含むことができる。ゼログラフィ装置は高速プリンタ、白黒高速プリンタ、カラープリンタなどを含むことができる。
【００６８】
ひとたび画像が、上述の方法の何れか１つのような適切な現像法により、トナー／現像剤を用いて形成されると、画像は次に紙などのような受像媒体に転写することができる。実施形態において、フューザ・ロール機材を用いる現像装置内でトナーを用いて画像を現像することができる。フューザ・ロール機材は、当業者が知る範囲内の接触融解装置であり、ロールからの熱及び圧力によりトナーを受像媒体に融着することができる装置である。実施形態においてフューザ機材は、受像基材上への融解中又はその後に、トナーの融解温度よりも高い温度、例えば約７０℃乃至約１６０℃、実施形態において約８０℃乃至約１５０℃、他の実施形態において約９０℃乃至約１４０℃、に加熱することができる。
【００６９】
トナー樹脂が架橋可能である実施形態においては、任意の適切な方法で架橋を実施することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０：均質化バルブ組立体
２０：バルブ・シート
３０：衝突リング
４０：バルブ
５０：非均質化予備混合物
６０、７０：間隙
【図１】
2010026511.tif 000002