(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた摩擦電気荷電特性を与える荷電制御剤を有するトナーを提供する。【解決手段】コア部分全体に均一に分布する荷電制御剤を含むシェルがなく、また、より高い荷電およびより良好な環境荷電安定性を有するトナー及びそれを得るためのプロセス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂、ワックス、および着色剤を含むコア部分と、
前記コア部分全体に均一に配分された荷電制御剤を含む、
シェルの無いトナー粒子を含むトナー。
【請求項２】
前記荷電制御剤が、サリチル酸、ジカルボン酸誘導体、安息香酸、オキシナフトン酸、およびスルホン酸などの酸のアルキル誘導体の金属錯体、またはポリヒドロキシアルカン酸第四ホスホニウムトリハロ亜鉛酸などの他の錯体、およびジメチルスルホキシドの金属錯体、およびその混合物などからなる群から選択される請求項１に記載のトナー。
【請求項３】
前記荷電制御剤が、前記トナー粒子の総重量の約０．０１〜約１５重量％存在する請求項１に記載のトナー。
【請求項４】
Ａゾーンに約−５〜約−６０ｕＣ／ｇｍの摩擦電気電荷を有する請求項１に記載のトナー。
【請求項５】
前記荷電制御剤の容積レベルが、前記トナー粒子の総重量の約０．１〜約５０重量％である請求項１に記載のトナー。
【請求項６】
前記荷電制御剤の容積レベルが、シェルありで調製されたトナー粒子の容積レベルに比べて約５〜約３０％増加する請求項５に記載のトナー。
【請求項７】
前記荷電制御剤の表面レベルが、前記トナー粒子の総重量の約０．０１〜約１０重量％である請求項１に記載のトナー。
【請求項８】
前記荷電制御剤の表面レベルが、シェルありで調製されたトナー粒子の容積レベルに比べて約０．１〜約１５％増加する請求項７に記載のトナー。
【請求項９】
前記トナー粒子が約４．５〜約７．５ｕｍの平均粒子サイズを有する請求項１に記載のトナー。
【請求項１０】
着色剤、ワックス、荷電制御剤を少なくとも１つの樹脂を含むエマルジョンに加えて混合し、トナー粒子を形成すること、
前記粒子を凝集させて凝集した粒子を形成すること、ならびに、
凝集した粒子を一体化して、
樹脂、ワックス、および着色剤を含むコア部分と、前記コア部分全体に均一に配分された荷電制御剤を含むシェルのないトナー粒子を形成すること、
を含むトナー製造のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、デジタル、イメージオンイメージおよび類似の装置などの装置を含んで、電子写真装置のために適したトナーを提供するのに有用なトナーおよびプロセスに関する。詳細には、本実施形態はトナー粒子の電荷を増加させるトナーを製造するためのプロセスおよびそれから作られたトナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、トナーシステムは、現像材料が、摩擦電気的にそれに付着するトナー粒子を有する磁性キャリア顆粒を含む２成分システムと、トナーのみを用いることのできる単一成分システム（ＳＤＣ）の２つの種類に分類される。電場を経由して像の移動と現像を可能にするために粒子上に電荷を配置することは、最もしばしば摩擦電気で行われる。摩擦電気的荷電は、２成分現像システムにおいてトナーとより大きなキャリアビーズを混合すること、または単一成分システムにおいてブレードとドナーロールの間でトナーを摩擦することによって発生させることができる。
【０００３】
荷電制御剤（ＣＣＡ）は摩擦電気的荷電を強化するために用いることができる。荷電制御剤は有機塩または大きな有機分子の錯体を含むことができる。それらの薬剤は混合プロセスによってトナー粒子表面に添加することができる。それらの荷電制御剤はトナーの約０．０１重量％〜約５重量％の少量を用いて、トナー上の電荷の極性とトナー上の電荷の分布の両方を制御することができる。荷電制御剤の量はトナーの他の成分と比べて少なくてよいが、荷電制御剤はトナーの摩擦電気的荷電特性のために重要であり得る。すなわち、これらの摩擦電気的特性は像形成の速度と品質に影響を与えることができ、ならびに長寿命性能を可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
荷電制御剤に付随して発生する問題は、それらを乳化凝集トナー中に組み込むのが困難なことである。一般に、組み込み中にいくつかの荷電特性が失われる。すなわち、添加剤の組が粒子に加えられるとき、もはや荷電特性は明白ではなく、電荷を劇的に減少させ、したがって最終的にトナーの寿命性能に影響を及ぼす。
【０００５】
さらに、現在のトナー処方は、荷電がゾーン規準であり、ＢゾーンとＪゾーンで安定に機能し、Ａゾーンで悪化することを示す。トナー粒子にシェルを添加することによって、顔料の不動態化が可能であるが、荷電制御剤がコア、シェルまたは両方に加えられるならば、荷電制御剤は荷電の不均一性を生む。これはシェルに荷電制御剤を加えることによって荷電制御剤の不均一な分布を招き、したがって、荷電の不均一性を招きやすいことによる。問題を倍加させるのは、多量の残渣界面活性剤も荷電におけるゾーンの変動に寄与することである。大部分の乳化凝集トナーはナノサイズの顔料、ワックス、およびラテックスで作られ、これらの置換基の全ては高いレベルの界面活性剤を用いて分散されなければならない。この方法に付随する問題は、あまりに多量の界面活性剤がＪゾーンからＡゾーン、Ｂゾーンへのゾーン荷電の問題を招くことである。
【０００６】
したがって、トナー粒子の優れた荷電制御を可能にする、トナー製造の改善された方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に示される態様によれば、樹脂、ワックス、および着色剤を含むコア部分、およびコア部分全体に均一に分布する荷電制御剤を含むシェルのないトナー粒子を含むトナーが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本実施形態によるシェルのないトナーを製造するプロセスを示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、優れた荷電特性を有するトナー粒子の調製のためのトナーおよびプロセスを提供する。シェルのない乳化凝集トナーを作ることによって、全てのゾーンにわたる荷電安定性のための荷電制御剤が、トナーの中および表面により多く存在することが判明した。さらに、乳化凝集プロセスを調節し、コア型粒子（シェルのない）中に組み込まれる荷電制御剤の量を増加することによって、より多くの荷電制御剤が露出され、有効であり、より高い湿度のゾーンに影響を与える界面活性剤の存在が少ない。結果として、本実施形態はポリマー化された内部荷電制御剤を組み込み、トナー、特に乳化凝集トナー中の界面活性剤レベルを低減するための改善されたプロセスを提供し、より高い荷電および改善された環境荷電安定性を提供する。
【００１０】
したがって、本実施形態は、トナー処方およびそれを製造するためのプロセスを提供し、荷電制御剤がシェルのないトナー粒子中に組み込まれる。シェル形成ステップ、および続く洗浄を省略することによって、荷電制御剤はより良好に粒子コア中に組み込まれ、界面活性剤はより容易に除去される。シェルは界面活性剤を封入することができ、洗浄中にそれが除去されるのを防止することができると考えられる。
【００１１】
実施形態において、本開示のトナーは、ラテックスポリマーを、場合によって着色剤、場合によってワックス、および場合によって他の添加剤と結合することによって調製することができる。実施形態において、ＣＣＡをトナー粒子内に組み込むために、ＣＣＡがラテックス、着色剤、ワックス、および他の添加剤に加えられる。ラテックスポリマーは当業者に自明の任意の方法で調製することができるが、実施形態において、ラテックスポリマーは半連続乳化重合を含む乳化重合方法によって調製することができ、トナーは乳化凝集トナーを含むことができる。乳化凝集は、サブミクロンラテックス、ワックスおよび顔料粒子をトナーサイズの粒子に凝集することを含み、平均粒子サイズにおける成長は、例えば実施形態において、約０．１ミクロン〜約１５ミクロン、または約１．５〜約１０ミクロン、または約３．５〜約８ミクロンである。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態のプロセスは、荷電制御剤、ポリマー性樹脂、ワックスおよび顔料５の結合および初期混合を含み、続いてこれらの成分１０の凝集、次いで一体化１５を行って荷電制御ラテックスの荷電を防止するためのシェルのない適切なトナー形状を達成する。
【００１３】
トナーは任意の種類とすることができるが、特定の実施形態において、トナーは乳化凝集トナーである。トナー粒子の形成は乳化／凝集プロセスを用いて最適化されることが示された。トナーは、円形、針状、ポテト状、ラズベリー状、およびその混合物を含む粒子形状を有することができる。実施形態において、トナー粒子は約０．９４０〜約０．９９９、または約０．９５０〜約０．９９５、または約０．９６０〜約０．９９０の真円度を有することができる。
【００１４】
用いることのできる適切な荷電制御剤は、実施形態において、サリチル酸などの酸のアルキル誘導体の金属錯体、ジカルボン酸誘導体、安息香酸、オキシナフトエ酸、スルホン酸などの他の酸、ポリヒドロキシアルカン酸第四ホスホニウムトリハロ亜鉛酸などの他の錯体、ジメチルスルホキシドの金属錯体、その組み合わせ等を含む。それらの錯体の形成に用いられる金属は、制限されることなく、亜鉛、マンガン、鉄、カルシウム、ジルコニウム、アルミニウム、クロム、その組み合わせ等を含む。サリチル酸の誘導体を形成するのに用い得るアルキル基は、制限されることなく、メチル、ブチル、ｔ−ブチル、プロピル、ヘキシル、その組み合わせ等を含む。それらの荷電制御剤の例は、ＢＯＮＴＲＯＮ（登録商標）Ｅ−８４およびＢＯＮＴＲＯＮ（登録商標）Ｅ−８８（Ｏｒｉｅｎｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから市場で入手可能）などの市場で入手可能なものを含む。ＢＯＮＴＲＯＮ（登録商標）Ｅ−８４は、粉状の３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸の亜鉛錯体である。ＢＯＮＴＲＯＮ（登録商標）Ｅ−８８は、ヒドロキシアルミニウム−ビス−［２−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸］および３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸の混合物である。他の適切なＣＣＡは、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸のカルシウム錯体、および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アルミニウム錯体およびその組み合わせ等を含む。
【００１５】
特定の実施形態において、荷電制御剤は例えば、亜鉛およびアルミニウム３，５−ジ−ターシャリ−ブチルサリチル酸などの亜鉛またはアルミニウム型のサリチル酸ポリマー性荷電制御剤である。実施形態において、荷電制御剤はトナー粒子の総重量の約０．０５〜約１０重量％、または約０．１〜約５重量％、または約０．１５〜約３重量％の量で存在する。実施形態において、得られるトナーは荷電制御剤の容積および表面レベルを増加させ、界面活性剤のレベルを低下させる。また、トナーはＡゾーンにおいてより高い電荷レベルを示す。例えば、トナーはＡゾーンにおいて約−１０〜約８０ｕＣ／ｇｍ、または約−１５〜約−６０ｕＣ／ｇｍ、または約−２０〜約−４０ｕＣ／ｇｍの摩擦電気的電荷を有する。
【００１６】
特に、荷電制御剤の容積レベルはトナー粒子の総重量の約０．０５〜約１５重量％、または約０．１〜約１０重量％、または約０．２〜約５重量％である。本明細書に用いられる「容積レベル」は、コアとシェルの両方の粒子全体のＣＣＡレベルとして定義される。それらの量はシェルで調製されたトナー粒子の容積レベルと比べて、約０．１〜約２０％、または約０．２５〜約１５％、または約０．７５〜約１０％の増加である。荷電制御剤の表面レベルは、トナー粒子の総重量の、約０．００１〜約１０重量％、または約０．０１〜約５重量％、または約０．１〜約２．５重量％である。本明細書に用いられる「表面レベル」は、トナーの容積ではなくトナー粒子の表面で測定されたＣＣＡのレベルとして定義される。それらの量は、シェルで調製されたトナー粒子の表面レベルと比べて約０．０１〜約１０％、または約０．１〜約５％、または約０．５〜約２．５％の増加である。
【００１７】
本実施形態において、荷電制御剤はコア部分を含んでトナー粒子全体に均一に広げられまたは配分される。本明細書に用いられる「均一な」は、全体が均一な組成物を意味する。したがって、本実施形態において、荷電制御剤はコア部分を含んでトナー粒子全体に均一に配分される。実施形態において、荷電制御配分の均一性は１００％を完全な均一性と表わすとき、約１〜約９８％、または約５〜約７８％、または約１０〜約６８％である。本実施形態はシェルで調製されたトナー粒子よりも、約０．１〜約９９％、または約１０〜約９４％、または約２０〜約９０％大きい均一性を達成する。
【００１８】
トナーのためのラテックスを調製するのに適した任意のモノマーを用いることができる。上述のように、実施形態において、トナーは乳化凝集によって製造することができる。ラテックスポリマーエマルジョンの形成に有用な適切なモノマー、したがって、得られるラテックスエマルジョン中のラテックス粒子は、制限されることなく、スチレン、アクリレート、メタクリレート、ブタジエン、イソプレン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、その組み合わせ等を含む。
【００１９】
実施形態において、ラテックスポリマーは少なくとも１つのポリマーを含むことができる。実施形態において、少なくとも１つのポリマーは約１〜約２０とすることができ、実施形態において約３〜約１０である。さらに、ポリエステル樹脂をラテックスポリマーとして用いることができる。用いることのできる適切なポリエステルは、ビスフェノールＡとプロピレンオキサイドまたはプロピレンカーボネートの反応生成物から得られるもの、ならびに、フマル酸とこれらの反応生成物の反応によって得られるポリエステル、および１，３−ブタンジオール、１，２−プロパンジオール、およびペンタエリスリトールとジメチルテレフタレートの反応から得られる分岐ポリエステル樹脂を含む。
【００２０】
実施形態において、トナーの形成に用いられる樹脂は、約２５ｋｐｓｅ〜約７５ｋｐｓｅ、実施形態において、約３０ｋｐｓｅ〜約５５ｋｐｓｅ、また他の実施形態において約３５ｋｐｓｅ〜約５５ｋｐｓｅの重量平均分子量（Ｍｗ）を有することができる。トナーの形成に用いられる樹脂は、約１ｋｐｓｅ〜約３０ｋｐｓｅ、実施形態において約２ｋｐｓｅ〜約２０ｋｐｓｅ、他の実施形態において約３ｋｐｓｅ〜約１５ｋｐｓｅの数平均分子量（Ｍｎ）を有することができる。したがって、樹脂の多分散性、すなわち、Ｍｗ／Ｍｎは、約０．５〜約１５、実施形態において約０．７５〜約１０、他の実施形態において約１〜約５とすることができる。したがって、トナーに存在する樹脂の量は、約５０％ｗｔ／ｗｔ〜約９０％ｗｔ／ｗｔ、さらに他の実施形態において約６５％ｗｔ／ｗｔ〜約８５％ｗｔ／ｗｔ、他の実施形態において約７０％ｗｔ／ｗｔ〜約８０％ｗｔ／ｗｔとすることができる。
【００２１】
実施形態において、ラテックスは、界面活性剤または補助界面活性剤を含む水相中で調製することができる。ポリマーとともにラテックス分散を形成するのに用いることのできる界面活性剤は、固体の約０．０１〜約１５重量％、実施形態において固体の約０．１〜約１０重量％、実施形態において固体の約１〜約７．５重量％の量のイオン性または非イオン性界面活性剤、またはその組み合わせとすることができる。
【００２２】
実施形態において、トナー粒子中に存在する界面活性剤の量は低減することができる。特に、トナー粒子中に存在する界面活性剤の量は、トナー粒子の総重量の約１〜約７０重量％、または約３〜約６０重量％、または約５〜約５０重量％である。それらの量は、シェルで調製されたトナー粒子中に存在する界面活性剤の量に比べて、約３０〜約９８％、または約４０〜約９４％、または約５０〜約９０％の減少である。
【００２３】
実施形態において、ラテックスポリマー形成のために開始剤を加えることができる。適切な開始剤の例は、水溶性開始剤を含む。開始剤は、モノマーの約０．１〜約８重量％、実施形態においてモノマーの約０．２〜約５重量％、実施形態においてモノマーの約０．５〜約４重量％などの適切な量加えることができる。
【００２４】
実施形態において、ラテックスポリマーの形成に連鎖移動剤を用いることもできる。本開示によって乳化重合が行われるとき、ラテックスポリマーの分子量特性を制御するための適切な連鎖移動剤は、ドデカンチオール、オクタンチオール、四臭化炭素、その組み合わせ等を、モノマーの約０．１〜約１０％、実施形態においてモノマーの約０．２〜約５重量％、実施形態においてモノマーの約０．５〜約３．５重量％含む。
【００２５】
実施形態において、ラテックスポリマーおよびポリマーを作る粒子を形成する時、官能性モノマーを含むのが有利である。適切な官能性モノマーは、カルボン酸官能性を有するモノマーを含む。それらのモノマーは以下の式（Ｉ）とすることができる。
【化１】
2014092785.tif 000002
式中、Ｒ１は水素またはメチル基であり、Ｒ２およびＲ３は約１〜約１２の炭素原子を含むアルキル基またはフェニル基から独立に選択され、ｎは約０〜約２０であり、実施形態において約１〜約１０である。それらの官能性モノマーの例は、ベータカルボキシエチルアクリレート（β−ＣＥＡ）、ポリ（２−カルボキシエチル）アクリレート、２−カルボキシエチルメタクリレート、その組み合わせ等を含む。用いることのできる他の官能性モノマーは、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、およびその誘導体、および前述の組み合わせを含む。
【００２６】
実施形態において、より良好な乳化重合結果を得るために、カルボン酸官能性を有する官能性モノマーは、ナトリウム、カリウムおよび／またはカルシウムなどの少量の金属イオンを含むこともできる。金属イオンは、カルボン酸官能性を有する官能性モノマーの約０．００１〜約１０重量％、実施形態においてカルボン酸官能性を有する官能性モノマーの約０．５〜約５重量％、実施形態においてカルボン酸官能性を有する官能性モノマーの約０．７５〜約４重量％存在することができる。
【００２７】
存在する場合、官能性モノマーは総モノマーの約０．０１〜約１０重量％、実施形態において総モノマーの約０．０５〜約５重量％、実施形態において総モノマーの約０．１〜約３重量％加えることができる。
【００２８】
また、乳化凝集合成におけるラテックスポリマーの形成の間に、ワックス分散物を加えることもできる。適切なワックスは、例えば、水とイオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤またはその組み合わせの水相に懸濁された容積平均直径で約５０〜約１０００ナノメートルのサイズ、実施形態において約１００〜約５００ナノメートルのサブミクロンワックス粒子を含む。適切な界面活性剤は上述のものを含む。イオン性界面活性剤または非イオン性界面活性剤は、ワックスの約０．１〜約２０重量％、実施形態において約０．５〜約１５重量％存在することができる。
【００２９】
ワックスはトナーの約０．１〜約３０重量％、実施形態において約２〜約２０重量％存在することができる。
【００３０】
ラテックス粒子を着色剤分散物に加えることができる。着色剤分散物は、例えば容積平均直径で約５０〜約５００ナノメートル、実施形態において容積平均直径で約１００〜約４００ナノメートルのサイズを有するサブミクロン着色剤粒子を含むことができる。着色剤粒子は、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、またはその組み合わせを含む水性水相に懸濁することができる。実施形態において、界面活性剤はイオン性とすることができ、着色剤の約１〜約２５重量％、および実施形態において約４〜約１５重量％とすることができる。
【００３１】
本開示によるトナーの形成に有用な着色剤は、顔料、染料、顔料と染料の混合物、顔料の混合物、染料の混合物等を含む。着色剤は、例えば、カーボンブラック、シアン、イエロー、マジェンタ、レッド、オレンジ、ブラウン、グリーン、ブルー、バイオレット、またはその組み合わせとすることができる。実施形態において、顔料を用いることができる。本明細書に用いられる顔料は、選択的色吸収の結果として、それが反射する光の色を変化させる材料を含む。実施形態において、一般に水性溶液に適用することのできる染料と対照的に、顔料は一般に不溶性である。例えば、染料は担持媒体（結合剤）に可溶性であるが、顔料は担持媒体に不溶性であり得る。
【００３２】
着色剤が顔料である実施形態において、顔料は、例えば、カーボンブラック、フタロシアニン、キナクリドン、レッド、グリーン、オレンジ、ブラウン、バイオレット、イエロー、ＲＨＯＤＡＭＩＮＥ  Ｂ（商標）型を含む蛍光着色剤等とすることができる。
【００３３】
着色剤は本開示のトナーにトナーの約１〜約２５重量％、実施形態においてトナーの約２〜約１５重量％存在することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、乳化凝集プロセスの速度を制御するためにｐＨ調節剤を加えることができる。本開示のプロセスに用いられるｐＨ調節剤は、製造されている製品に悪影響を与えない任意の酸または塩基とすることができる。したがって、塩基の追加は約０．１％ｗｔ／ｗｔ〜約２０％ｗｔ／ｗｔ、他の実施形態において約０．２％ｗｔ／ｗｔ〜約１０％ｗｔ／ｗｔ、さらに他の実施形態において約０．５％ｗｔ／ｗｔ〜約５％ｗｔ／ｗｔとすることができる。
【００３５】
実施形態において、ラテックスと水性着色剤分散物の凝集中または凝集前に凝固剤を加えることができる。凝固剤は処理条件に応じて約１分〜約６０分間、実施形態において約１．２５分〜約２０分間、実施形態において約２分〜約１５分間、加えることができる。
【００３６】
凝固剤は、トナーの約０．０１〜約５重量％、実施形態においてトナーの約０．１〜約３重量％、実施形態においてトナーの約０．５〜約２重量％加えることができる。
【００３７】
錯体化を起こすことのできる任意の凝集剤を本開示のトナーの形成に用いることができる。
【００３８】
エマルジョン凝集プロセスにおいて、混合容器などの適切な反応器に反応物を加えることができる。次いで、得られるラテックスの混合物、場合によって分散物、ＣＣＡ、場合によって分散物、場合によって着色剤分散物、場合によってワックス、場合によって凝固剤、場合によって凝集剤を攪拌し、ラテックスのガラス転移温度（Ｔｇ）以上、実施形態において約３０℃〜約７０℃、実施形態において約４０℃〜約６５℃、実施形態において約４５℃〜約６０℃で、約０．２時間〜約６時間、実施形態において約０．３時間〜約５時間、実施形態において約０．５時間〜約３時間加熱することができ、容積平均直径で約３ミクロン〜約１５ミクロン、実施形態において容積平均直径で約４ミクロン〜約８ミクロン、実施形態において容積平均直径で約５ミクロン〜約７ミクロンのトナー凝集を得る。
【００３９】
トナー粒子の所望の最終サイズが得られると、粒子の成長プロセスを停止するために、混合物のｐＨを塩基で７以下または４．５以下の値に調節することができる。特定の実施形態において、ｐＨは約３．５〜約７、または約４〜約６．５に調節される。塩基は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化アンモニウムなどのアルカリ金属水酸化物など、任意の適切な塩基を含むことができる。アルカリ金属水酸化物は混合物の約０．１〜約３０重量％、実施形態において混合物の約０．５〜約１５重量％加えることができる。
【００４０】
続いてトナー粒子は一体化することができる。一体化は、約８０℃〜約１００℃、実施形態において約９０℃〜約９９℃の温度で、約０．５時間〜約１２時間、実施形態において約１時間〜約６時間の攪拌および加熱を含むことができる。一体化は追加の攪拌によって加速することができる。粒子は粒子の所望の真円度または丸さ、例えば、約０．９６０〜約０．９９０、または約０．９６５〜約０．９７５が達成されるまで一体化することができる。
【００４１】
次いで、混合物のｐＨは、例えば、トナー凝集物を一体化する酸で、約３．５〜約６、実施形態において約３．７〜約５．５に下げることができる。適切な酸は、例えば、硝酸、硫酸、塩酸、クエン酸、または酢酸を含む。加えられる酸の量は、混合物の約０．１〜約３０重量％、実施形態において混合物の１〜約２０重量％とすることができる。
【００４２】
混合物は冷却または冷凍ステップで冷却される。冷却は約２０℃〜約４０℃の温度、実施形態において約２２℃〜約３０℃で約１時間〜約８時間、実施形態において約１．５時間〜約５時間とすることができる。
【００４３】
実施形態において、一体化されたトナースラリーの冷却は、約２０℃〜約４０℃の温度、実施形態において約２２℃〜約３０℃に急速冷却を行うために、例えば、氷、ドライアイス等の冷却媒体を加えることによって急冷することを含む。急冷は、少量のトナー、例えば約２リットル未満、実施形態において約０．１リットル〜約１．５リットルで可能である。より大規模のプロセス、例えば約１０リットルより大きいサイズについては、トナー混合物の急速冷却は、トナー混合物中への冷却媒体の導入、またはジャケット付き反応器冷却によっても可能性がなく、または実用性がない。
【００４４】
次いで、トナースラリーは洗浄することができる。洗浄は約７〜約１２のｐＨ、実施形態において約９〜約１１のｐＨで行うことができる。洗浄は約３０℃〜約７０℃、実施形態において約４０℃〜約６７℃の温度とすることができる。洗浄は、脱イオン水中での濾過およびトナー粒子を含むフィルターケーキの再スラリー化を含むことができる。フィルターケーキは脱イオン水で１回以上洗浄することができ、またはスラリーのｐＨを酸で調節して、約ｐＨ４で１回洗浄し、続いて場合によって１回以上の脱イオン水洗浄をすることができる。実施形態において、粒子は水で約３回洗浄することができる。
【００４５】
例えば、実施形態において、トナー粒子は４０℃の脱イオン水で洗浄することができ、濾過し、ＨＣｌ酸を添加して再スラリー化し、濾過し、新鮮な脱イオン水中で再スラリー化することができる。洗浄は濾液の溶液導電性が低く（センチメートル当たり１０マイクロジーメンス未満）測定されるまで連続することができ、これはイオン含有量が顕著に減少し、金属、実施形態において亜鉛処理を妨害しないことを表す。
【００４６】
金属イオン溶液でのトナー粒子の洗浄は、約３０℃〜約５０℃の温度で行うことができる。金属イオン溶液、実施形態において亜鉛を含む溶液は、約１〜１２０滴、スラリーに滴下して加えられる。金属イオン溶液は、約１滴／分〜約１２０滴／分、実施形態において約５滴／分〜約１００滴／分、実施形態において約１０滴／分〜約６０滴／分の速度でスラリーに滴下して加えられ、約０．５時間〜約１．５時間、実施形態において約０．７５時間〜約１．２５時間、実施形態において約１時間混合される。この混合時間中に、スラリーは約２０℃〜約６０℃、他の実施形態において約３０℃〜約５５℃、さらに他の実施形態において約３５℃〜約４５℃でわずかに加熱される。亜鉛は粒子を互いに凝集させることなく制御された状態でトナー表面に付着する。
【００４７】
次いで実施形態において、粒子はその荷電特性を強化するために、溶液中の金属を含む追加の洗浄ステップを受けることができる。トナー粒子の表面に、ある種の金属ベースの荷電剤、実施形態においてサリチル酸亜鉛または他の類似の薬品の量を増加させることは、トナー粒子の荷電を増加させ得る。したがって、本開示によれば、それらの金属を含む洗浄ステップはトナー粒子の荷電を増加することができる。
【００４８】
一体化の後、本実施形態のプロセスは、トナー粒子の荷電特性を改善するため、トナー粒子に１回以上の追加の処理ステップを行う。実施形態において、トナー粒子は上述のように最終洗浄され、水中で再スラリー化される。実施形態において、トナーの湿ったケーキは水、実施形態において脱イオン水中に再分散することができ、約２０℃〜約５０℃、実施形態において約３５℃〜約４５℃、他の実施形態において約４０℃の温度に加熱することができる。次いで荷電制御剤の分散物がスラリーに加えられる。
【００４９】
分散物は、例えばサリチル酸亜鉛、サリチル酸クロム、サリチル酸アルミニウムなどの金属ベースの荷電剤、または他の金属ベースの荷電制御剤を含むことができる。分散物がこれに加えられ、サリチル酸金属がトナー粒子の表面に付着するように混合される。このステップの金属荷電剤の適切な原料は、酢酸亜鉛、酪酸亜鉛、塩素酸亜鉛、塩化亜鉛、臭化亜鉛、クエン酸亜鉛、フッ化亜鉛、サリチル酸亜鉛、サリチル酸アルミニウム、フッ化亜鉛四水和物、３，５−ジターシャリーブチルサリチル酸亜鉛、３，５−ジターシャリーブチルサリチル酸アルミニウム、その組み合わせ等を含むことができる。本開示によれば、分散物は、本明細書に開示されるように、任意の適切なＣＣＡを組み込むことができる。特定の実施形態において、全てのゾーンにおける荷電およびトナーの寿命を改善するために、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸、またはヒドロキシアルミニウム−ビス［２−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸］と３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルサリチル酸の混合物を加えることができる。実施形態において、分散物中の荷電制御の総固体は、反応器中で互いに混合される全ての成分を含んで、粒子バッチの総重量、ＣＣＡの約０．１〜約１０重量％、または約０．５〜約８重量％、または約１〜約６重量％加えられる。実施形態において、スラリーは総固体の約１０〜約２０％を含むバッチ中の固体である。したがって、実施形態において、分散物中の荷電制御固体はスラリー中の総固体重量の約０．５〜約１０重量％、または約２．０〜約５．０重量％加えられる。
【００５０】
次に、荷電制御剤分散物を含むスラリーはラテックスのＴｇ以上、例えば、約４０〜約６５℃、または約４５〜約５５℃に加熱され、１時間まで、例えば約２〜約１２０分、または約２０〜約６０分間一定の高い剪断力で混合される。スラリーは約１，０００〜約１０，０００ＲＰＭ、または約４，０００〜約７，０００ＲＰＭの速度で混合される。
【００５１】
次いで、処理されたトナーは濾過し、脱イオン水中に再分散し、次いで約４８時間冷凍乾燥することができる。乾燥は粒子の湿度レベルが約０重量％〜約１重量％、実施形態において約０．１重量％〜約０．７重量％になるまで継続することができる。製造された粒子は約−２μＣ／ｇ〜約−６０μＣ／ｇ、または約−１０μＣ／ｇ〜約−４５μＣ／ｇ、または約−２０μＣ／ｇ〜約−３５μＣ／ｇの摩擦電気的電荷を有する。
【００５２】
トナーと結合させることのできるさらに他の任意の添加剤は、トナー組成物の粒子を強化するための任意の添加剤を含む。表面添加剤、色強化剤等が含まれる。洗浄または乾燥後にトナー組成物に加えることのできる表面添加剤は、例えば、金属塩、脂肪酸の金属塩、コロイド状シリカ、金属酸化物、チタン酸ストロンチウム、その組み合わせ等を含み、その添加剤は通常トナーの各々約０．１〜約１０重量％、実施形態においてトナーの約０．５〜約７重量％存在する。コーティングされるものは、例えばトナーの約０．０５〜約５重量％、実施形態においてトナーの約０．１〜約２重量％選択することもできる。これらの添加剤は凝集中に加えることができ、または形成されたトナー製品中に混合することができる。
【００５３】
本開示のラテックスを用いて製造されたトナー粒子は、約１ミクロン〜約２０ミクロン、実施形態において約２ミクロン〜約１５ミクロン、実施形態において約３ミクロン〜約７ミクロンのサイズを有することができる。本開示のトナー粒子は、約０．９〜約０．９９、実施形態において約０．９２〜約０．９８の真円度を有することができる。
【００５４】
本開示の方法に従って、トナー粒子は従来のトナーに比べていくつかの利点を得ることができる。（１）粒子の摩擦電気的荷電の堅牢性が増加し、これはトナーの欠陥を低減し、機械性能を改善する。（２）実施が容易であり、既存の凝集／一体化プロセスに大きな変化がない。（３）製造時間と再加工の必要性の低減（品質生産性の改善）によって生産性の増加と単位製造コスト（ＵＭＣ）が低減される。
【００５５】
本開示によるトナーはプリンター、コピー機械等の様々な像形成装置に用いることができる。本開示により製造されたトナーは、像形成プロセス、特にゼログラフプロセスにとって優れており、優れた像解像度、許容可能な信号対ノイズの割合、像の均一性とともに高い品質の色像を提供することができる。さらに、本開示のトナーは電子写真像形成およびデジタル像形成システムおよびプロセスなどの印刷プロセス用に選択することができる。
【００５６】
現像剤組成物は本明細書に開示したプロセスで得られるトナーと、鋼、フェライト等のコーティングされたキャリアを含む既知のキャリア粒子を混合することによって調製することができる。キャリアはトナーの約２重量％〜約８重量％、実施形態においてトナーの約４重量％〜約６重量％存在することができる。また、キャリア粒子はその上にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのポリマーをコーティングし、その中に導電性カーボンブラックなどの導電性成分を分散させたコアを含むことができる。キャリアコーティングは、メチルシルセスキオキサンなどのシリコーン樹脂、ポリビニリジエンフルオリドなどのフッ素樹脂、ポリビニリジエンフルオリドとアクリル樹脂などの摩擦電気シリーズ中で近接しない樹脂の混合物、アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂、その組み合わせおよび他の既知の成分を含む。
【００５７】
現像は放電領域の現像によって行うことができる。放電領域現像において、光受容体が荷電し、次いで現像すべき領域が放電される。現像の場およびトナー荷電は、トナーが光受容体の荷電領域によって反発され、放電領域に誘引されるものである。この現像プロセスはレーザースキャナーに用いられる。
【００５８】
現像は磁性ブラシ現像プロセスによって達成される。この方法は、本開示のトナーを含有する現像材料と磁性キャリア粒子を磁石によって保持することを含む。磁石の磁場は磁性キャリアをブラシ状形状に整列させ、この「磁性ブラシ」は光受容体の静電像保持表面に接触される。トナー粒子は光受容体の放電領域への静電誘引によってブラシから静電像へ引っ張られ、像が現像される。実施形態において、現像剤が導電性キャリア粒子を含み、バイアスされた磁石間にキャリア粒子を通って光受容体へ電流を流すことができる場合、導電性磁性ブラシプロセスが用いられる。
【００５９】
また、像形成方法も本明細書に開示したトナーで考えられる。像形成プロセスは電子印刷磁性像文字認識装置中で像を発生させ、その後本開示のトナー組成物で像を現像することを含む。静電気手段による光導電性材料の表面上の像の形成および現像は周知である。基本的なゼログラフプロセスは、光導電性絶縁層に均一な静電電荷を配置し、層を光と影の像に露出して光に露出された層の領域上の電荷を消失させ、微細に分割された電気感光性材料、例えばトナーを像の上に堆積することによって、得られた潜在的な静電像を現像することを含む。通常、トナーは電荷を保持する層のこれらの領域に誘引され、それによって潜在静電像に対応するトナー像を形成する。次いで、粉体の像は紙などの支持表面に転写することができる。続いて、転写された像は熱によって恒久的に支持表面に固定することができる。光導電性層の均一な荷電潜在像形成、次いで層を光と影の像に露出する替りに、層を像の形に直接荷電することによって潜在像を形成することができる。その後、粉体像の転写を省略して、粉体像を光導電性層に固定することができる。溶媒またはコーティング処理などの他の適切な固定手段を前述の熱固定ステップに置き換えることができる。
【００６０】
実施例１
トナー粒子の形成
スチレン／ブチルアクリレートラテックスポリマーが低溶融パラフィンワックスおよびカーボンブラックおよびシアン顔料と適切な割合で混合された。次いで、システムにポリ塩化アルミニウムが加えられ、混合物は所定時間均一化された。均一化された後、反応器の内容物は、粒子が所望のサイズに達するまで、ポリマーのガラス転移温度近くまで所定時間加熱された。凝集が適切なサイズ（６．２μｍ）になると、反応器は所定時間その温度に保たれ、次いで粒子サイズをさらに凝固して高いアルカリ性ｐＨに調節するために塩基が加えられた。凝固の後、粒子バッチの温度を９０℃以上に上昇させ、ｐＨは５．０以下に調節された。次いで、バッチは粒子の真円度（丸さ）が０．９７０以上になるまで所定時間一体化された。次いでバッチは冷却され、ｐＨが調節され、洗浄され、次いで乾燥された。次いで、乾燥された粒子を取り出し、トナーを製造するために最適化された添加剤処方と混合された。これにより粒子中の均一なＣＣＡポリマー分散物を得た。
【００６１】
表１は、亜鉛荷電制御剤の組み込みを改善し、界面活性剤のレベルを低減するため、シェルありおよびシェルなしで調製されたトナー粒子の実験結果を与える。
【表１】
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【００６２】
表１から、シェルありの粒子に比べて、シェルなしの粒子中の界面活性剤の低減、ならびにシェルなしの粒子中の総亜鉛荷電制御剤の増加が観察される。さらに、シェルありの２０％亜鉛荷電制御剤での粒子は、保持された亜鉛荷電制御剤の総量が低減されることを示し、シェルなしのトナー粒子はより高い容積亜鉛荷電制御剤およびＸＰＳ（表面）亜鉛レベルを示した。
【図１】
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