(57)【要約】  構造化粒子、具体的にはナノ粒子、レーザープリンター及びコピー機用のトナー、特に特定の製品特性を有する化学トナーを製造する方法。本方法によって、改善された性能を有するトナーがもたらされる。方法は特に、基礎材料の選択及び特性、並びに改善された性能をもたらすトナー製品特性を設計するためのこれらの特性の利用に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎材料が少なくとも２つの構造化粒子を製造する方法であって、
ａ．各基礎材料のうちの少なくとも１つの所定のサイズの安定な分散物を調製する工程と、
ｂ．工程「ａ」の前記分散物をともに混合する工程であって、前記基礎材料粒子間の粒度分布が所定の比率にある、工程と、
ｃ．工程「ｂ」の前記混合物を核形成させる（凝集させる）工程と、
ｄ．構造化粒子を得る工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記構造化粒子が化粧品／医薬品／色素である、請求項１に記載の構造化粒子を製造する方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法によって調製される構造化粒子。
【請求項４】
少なくとも２つの基礎材料：ラテックス及び着色剤を含むトナーを製造する方法であって、
ａ．各基礎材料のうちの少なくとも１つの安定な分散物を調製する工程であって、前記基礎材料の平均粒度が１０００ｎｍ未満、好ましくは５００ｎｍ未満である、工程と、
ｂ．工程「ａ」の前記分散物をともに混合する工程であって、前記基礎材料粒子間の粒度分布が所定の比率にある、工程と、
ｃ．核形成（凝結）のためにラテックス基礎材料のＴｇまでの温度に工程「ｂ」の前記混合物を加熱する工程と、
ｄ．任意に、ラテックスのＴｇを上回る温度に前記混合物を加熱する工程であって、前記粒子を強化して、前記粒子の形状を制御する、工程と、
ｅ．トナー粒子を得る工程と、
を含む、トナーを製造する方法。
【請求項５】
少なくとも４つの基礎材料：ラテックス、着色剤、ワックス及び電荷制御剤が存在する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記加熱する工程が、粒子の核形成（凝集）を制御するための、マイクロ波放射線の使用によって行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
基礎材料ラテックスの前記安定な分散物が、決定された分子量、分子量分布、ガラス転移温度、融点を有し、正確な粒度及び粒度分布を特徴とする分散物を得るために、エマルション重合によって調製される、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記基礎材料ラテックスが、５０ｎｍ〜５００ｎｍの平均粒度、及び１．５〜１０の粒度分布（ｄ９０／ｄ１０）を有する、請求項４に記載の方法。特に好ましくは、平均粒度範囲は５０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、粒度分布は１．５〜４である。
【請求項９】
前記基礎材料ラテックスが、１種類より多く、好ましくは最大で６種類の異なる種類のものである、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
基礎材料着色剤の前記安定な分散物が、媒体ミル粉砕又は高圧ホモジナイザーの使用によって調製される、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記基礎材料着色剤が、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの粒度、及び１．５〜１２の粒度分布（ｄ９０／ｄ１０）を有する、請求項４に記載の方法。特に好ましくは、平均粒度範囲は５０ｎｍ〜３５０ｎｍであり、粒度分布は１．５〜４である。
【請求項１２】
基礎材料ワックスの前記安定な分散物が、水性混合物による融解させたワックスの乳化によって、又は水性環境における乳化剤の存在下で該ワックスを融解させ、高圧ホモジナイザーに通過させることによって調製される、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記基礎材料ワックスが、１００ｎｍ〜２０００ｎｍの粒度、及び１．５〜１５の粒度分布（ｄ９０／ｄ１０）を有する、請求項４に記載の方法。特に好ましくは、平均粒度範囲は１００ｎｍ〜１０００ｎｍであり、粒度分布は２〜１０である。
【請求項１４】
前記基礎材料ワックスが、１種類より多く、好ましくは最大で５種類の異なる種類のものである、請求項４に記載の方法。
【請求項１５】
基礎材料電荷制御剤の前記安定な分散物が、高圧ホモジナイザーの使用によって調製される、請求項４に記載の方法。
【請求項１６】
前記基礎材料電荷制御剤が、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの粒度、及び１．５〜１５の粒度分布（ｄ９０／ｄ１０）を有する、請求項４に記載の方法。特に好ましくは、平均粒度範囲は５０ｎｍ〜３５０ｎｍであり、粒度分布は１．５〜４である。
【請求項１７】
前記基礎材料電荷制御剤が、１種類より多く、好ましくは最大で５種類の異なる種類のものである、請求項４に記載の方法。
【請求項１８】
前記基礎材料粒子間の粒度分布の前記所定の比率において、ラテックス対着色剤、ワックス及びＣＣＡの粒度の比率が０．１対１である、請求項４に記載の方法。着色剤対ラテックス、ワックス及びＣＣＡの粒度の比率が、それぞれ１０対１、０．２対１、０．２対１である。ワックス対ラテックス、着色剤及びＣＣＡの粒度の比率が、それぞれ１０対１、５対１及び１０対１である。ＣＣＡ対ラテックス及び着色剤及びワックスの粒度の比率がそれぞれ１０対１、５対１及び０．１対１である。
【請求項１９】
請求項１の工程「ｅ」において得られる前記トナー粒子が、５ミクロン〜１０ミクロン、好ましくは６ミクロン〜９ミクロンの平均サイズを有する、請求項４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
任意に追加可能な以下の工程：
ａ．前記トナー粒子を濾過及び洗浄する工程と、
ｂ．前記トナー粒子を乾燥させる工程と、
ｃ．流動添加剤をブレンドする、並びに／又は表面の形態及び／若しくは電荷の制御及びスクリーニングを変更する工程と、
を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも２つの基礎材料：ラテックス、ワックス、着色剤及び電荷制御剤からトナーを製造する方法であって、
ａ．各基礎材料のうちの少なくとも１つの安定な分散物を調製する工程であって、前記基礎材料の平均粒度が１０００ｎｍ未満、好ましくは５００ｎｍ未満である、工程と、
ｂ．加熱することによって工程「ａ」の前記分散物を連続的に凝結させる工程であって、前記基礎材料粒子間の粒度分布が所定の比率にある、工程と、
ｃ．前記粒子を強化して、前記粒子の形状を制御するために、任意に、ラテックスのＴｇを上回る温度に前記混合物を加熱する工程であって、工程と、
ｄ．トナー粒子を得る工程と、
を含む、トナーを製造する方法。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法によって調製される重合トナー。
【請求項２３】
４つの基礎材料：ラテックス、ワックス、着色剤及び電荷制御剤の各々のうちの少なくとも１つを含む重合トナーであって、
ａ．７００ｋｇ／ｍ３〜１５００ｋｇ／ｍ３、好ましくは８００ｋｇ／ｍ３〜１２００ｋｇ／ｍ３の粒子密度、
ｂ．５ｎｍ〜２０００ｎｍの平均ナノインデンテーション値、
ｃ．１．０〜５．０の粒子アスペクト比率。
ｄ．正又は負の０．５μＣ／ｇ〜２０μＣ／ｇの一成分電荷値、及びトナー表面積の１０％〜１００％の表面添加剤による表面被覆率、及び４０％〜１００％の流動数、
を有する、重合トナー。
【請求項２４】
ａ．１０００〜１２００、特に１０２５〜１１２５の粒子密度、
ｂ．２０ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に２０ｎｍ〜２５０ｎｍの平均ナノインデンテーション値、
ｃ．１．０〜２．５、特に１．０〜１．５の粒子アスペクト比率、
ｄ．２０％〜９０％、特に４０％〜８０％の表面被覆率、
ｅ．６０％〜１００％、特に８２％〜９８％の流動数、
を有する、請求項２３に記載の重合トナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造化粒子を製造する方法に関する。本発明はレーザープリンター及びコピー機用のトナーにも関し、特に、既存の市販の（aftermarket）トナーと比較して改善された性能を有するトナーをもたらすような特定の製品特性を有する、化学トナー（又は重合トナー（ＰＴ：Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ  ｔｏｎｅｒ）を作製する方法が提供される。
【０００２】
本発明は特に、基礎材料の特性及び改善された性能をもたらすようなトナー製品特性を設計するためのこれらの特性の利用、並びに基礎材料の選択に関する。
【背景技術】
【０００３】
ワックスは、定着（fusion）ローラーにおいてシリコーンオイルを必要とすることなく定着する能力をトナーに付与するために使用される。これはオイルレス定着と呼ばれる。化学トナー法によって、機械的な／従来の方法よりもワックスの組込みのより良好な制御が可能となる。しかしながら、トナー粒子内におけるワックスの位置を制御することが依然として必要である。現在利用可能な化学トナー、特にラテックス凝集法によって作製される化学トナーは、トナー粒子内におけるワックス成分の位置を制御することが困難であるという問題を抱えている。
【０００４】
Fujifilm Imaging Colorants Ltd.(FFIC)及びXeroxのラテックス凝集法は、原理が類似している。彼らはワックスがトナー粒子の表面に又はその近くに存在しないことの必要性に言及しているものの、彼らのプロセスが粒子のワックス成分（又は更に言えば、任意の他のサブ粒子成分）の位置を制御することが可能であることは示されていない。Mitsubishiは、ワックス種晶（seeds）の周囲にラテックスを作製し、更に凝集プロセス時にワックスを含まないラテックスの第２の層を形成することによって、この問題を或る程度克服した。しかしながら、これによっても、ある程度のワックス含有ラテックスがトナー粒子の表面に又はその近くに存在する可能性は排除されない。このアプローチは、他の問題、例えば、主要なラテックス及び着色剤由来の、電荷制御剤の効果及び／又は電荷効果の抑制を引き起こす可能性もある。
【０００５】
たとえわずかにでも表面又はその近くにワックスが存在すれば、印刷品質の問題及び保管安定性の問題が引き起こされる可能性がある。ワックス成分の位置と同様に、他の基礎材料（サブ成分）の位置を制御することも望ましい。例えば、電荷制御剤（ＣＣＡ）が表面の近くに存在することが望ましい場合がある。幾つかの場合では、着色剤粒子が、その摩擦電気的（tribo-electric）挙動に応じて、表面の近くに存在するほうが望ましい場合もあるし、又は表面から離れた場所に存在することが望ましい場合もある。トナー組成物中に最大で６種類の異なるラテックスが存在し得る。それらのラテックスのうちの幾つかが表面の近くに存在し、幾つかが表面から離れて存在することが望ましい場合がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、構造化粒子の成分たる基礎材料が、改善されたトナー性能をもたらす望ましい製品特質の実現をもたらすようなトナー粒子内の位置に配置されるように、構造化粒子を作製することによって、化学トナーの品質を改善することに関する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
方法１：粒子成分の粒度及び粒度分布の選択及び制御による方法
Ａ）（当該分野において既知の十分に確立された方法によって）サブ成分の安定なナノ分散物を作製する。これらは後の節に記載する。
Ｂ）成分の粒度及び粒度分布を設計する。
Ｃ）これらのナノ粒子を、安定な分散物を不安定化するための当該分野において既知の方法に（例えば熱、凝結剤（通常は多価の金属塩）、反対の電荷を有する安定化用界面活性剤、ｐＨ等）によって、混合する。本発明者らは、マイクロ波を利用して、不安定化事象（凝結／凝集）を発生させるための熱を与えている。本発明者らは、熱、ひいては凝集、ひいては最終的なトナー粒度分布の正確な制御が可能となるため、マイクロ波を選んでいる。また、本発明者らがマイクロ波放射線を適用している方法は、エネルギー効率がより高く、完全に安全である。本発明者らが調査した限りでは、本発明者らは、化学トナーの分野においてマイクロ波凝結を適用した最初の者である。
Ｄ）この方法は、類似の機能性を有する界面活性剤（複数も可）によってサブ成分が安定化される系に関して用いられる。本発明者らは、他の成分（複数も可）のサイズ及びサイズ分布と或る成分の平均サイズ及びサイズ分布との関係によって、他の成分の位置に対するその成分の最終的な位置が決定されることを見出した。例えば、本発明者らは、他の成分のサイズとワックスの粒度とを相関させることによって、ＰＴ粒子の中心の方にワックスを配置することが可能であることを見出した。同様の方法で、全ての成分のサイズ及びサイズ分布を相互に関連するように選択及び設計することで、不安定化事象が発生したときに正確な位置に配置させることが可能である。
Ｅ）さらに、本発明者らは、粒子密度の従来技術の定義において報告されている容積密度、タップ密度ではなくトナー粒子密度が重要であることを見出しており、その粒子密度の、粒子のサイズ及び形状との関係によって、現在利用可能なトナーに欠如している品質特性の向上がもたらされることを見出した。主に、ラテックス成分の特性及び全ての成分のサイズ分布の制御によって、トナーの粒子密度を制御することが可能である。容積密度及びタップ密度は、粒子の内側の空隙及び粒子の間の空隙を含む密度である。粒子密度は、粒子の内側の空隙を含み、粒子の間の空隙を含まないトナー粒子の密度である。本発明者らは、粒子の内側の空隙を調整することを可能とすることによって粒子密度を調整することを可能とした。
Ｆ）原材料の粒度及び粒度分布に対する良好な制御が、ＰＴの粒度分布に対する良好な制御を実現するのに重要である。
Ｇ）本発明者らは、構造化粒子の幾つかの特徴は、同じ処理に供された場合に原材料粒子の特徴の変化と同様の変化を受け得るため、原材料の特性を制御することが重要であることを見出した。例えば、加熱するか又はｐＨを調整したときにラテックスの粒度が変化すれば、そのラテックスから作製されるＰＴ粒子は、その工程において同じ変化を受け得る。例えば、強化及び形状制御の段階時に僅かに収縮するトナーをもたらすラテックスを作製することが可能である。本発明者らは、トナーの性能を改善するだけでなく、これらの段階のプロセス制御のためにも、この特質を利用している。
【０００８】
方法２：連続的な凝集
方法１も高品質のトナーをもたらすことができるが、本発明者らはさらに、構造化粒子の設計において更なる柔軟性をもたらす更なる方法を明らかにした。
Ａ）方法１に記載されるものと同様に、安定なナノ分散物を製造する。
Ｂ）連続的な凝結／凝集を実施して、成分を適切な位置に配置する。例えば、最初にワックスを凝結させ、引き続き、凝結させたワックス成分の「上端」上で他の成分を凝結させることによって、ワックスを最終的なトナー粒子の中心に配置する。この方法によって、層状の粒子構造が可能となる。
【０００９】
方法３：方法１及び方法２の組合せ
方法１及び方法２を組み合わせることによって、本発明者らは、所望の構造化粒子の実現における更なる制御及び柔軟性を実現している。
【００１０】
上の記載は、未配合の、すなわちいかなる流動添加剤（flow additives）もブレンドされる前のトナー粒子の組成及び内部構造に関する。
【００１１】
流動添加剤のブレンドによって実現される外部構造又は表面組成／構造も、トナーの品質の決定において等しく重要である。流動添加剤のブレンドによって影響を受ける３つの主要なトナー特性は、摩擦電荷（tribocharge）、粉体流動性（powder flow）及び表面被覆率である。
【００１２】
トナー粒子密度は、トナー粒子の流動挙動において主要な役割を果たす。トナー粒子の硬さも、流動添加剤のブレンドプロセスに影響を及ぼすトナー粒子の別の主要な特性のひとつである。トナー粒子が硬すぎる場合、流動添加剤は、硬い表面上で「跳ね返る（bounce）」傾向を有するため、トナー粒子に好適に付着しない。静電荷によって或る程度付着したとしても、流動添加剤は、保管の際に表面から脱離し、印刷品質の問題（例えば、ＯＰＣドラム上に固着した流動添加剤粒子の喪失に起因する白点）を引き起こす可能性がある。トナー粒子が軟らかすぎる場合、流動添加剤は、トナー粒子中に包埋されて埋没してしまい、その有効性を喪失する。この問題に対処するために粒度の小さい流動添加剤及び粒度の大きい流動添加剤の組合せの使用が（流動添加剤の供給業者によって）推奨されているが、実際上は、包埋の問題を克服することは困難である。
【００１３】
本発明は、過度の包埋を生じることなく流動添加剤が適切に付着するようにトナー粒子の硬さを設計することによってこの問題を克服する。本発明者らは、ナノインデンテーション技法によってトナーの硬さを規定している。この技法は、ＡＦＭ（Atomic Forced Microscopy：原子間力顕微鏡法）を利用しており、所与の適用された力に対してトナー粒子中においてＡＦＭプローブが移動した距離の測定を伴う。本発明者らは、５ｎｍ（ナノメートル）未満のナノインデンテーション値を有するトナーは硬すぎ、２０００ｎｍより高いナノインデンテーション値を有するトナーは軟らかすぎることを見出した。本発明者らは、５ｎｍ〜２０００ｎｍ、特に１０ｎｍ〜５００ｎｍのナノインデンテーション値を有するトナーが流動添加剤の良好な付着を示すことを見出した。トナーの硬さは、特にラテックスサブ成分を選ぶことによって実現される。
【００１４】
トナーが良好に機能するように、３つの外部特性（摩擦電荷、粉体流動性及び表面被覆率）を最適化する必要がある。これらの３つの特性は相互に関連している。摩擦電荷は、標準的な「ブローオフ（blow-off）」技法によって測定され、粉体流動性は、（「ホソカワパウダテスタ」において行われるのと同様に）一連の微細ふるいに対するトナー粒子の通過率（％）によって測定され、表面被覆率は、トナー粒子の走査型電子顕微鏡写真の画像解析によって測定される。
【００１５】
摩擦電荷は、トナー粒子に付着している露出した流動添加剤及び露出したトナー表面由来の電荷の寄与の尺度である。流動添加剤は摩擦電荷値に寄与し、ＣＣＡは摩擦電荷値のほかに荷電率にも寄与する。他のサブ成分、例えばラテックス及び着色剤も、摩擦電荷値に寄与する。したがって、トナー表面が流動添加剤によって完全に被覆されてはおらず、或る特定の割合のトナー表面が露出していることが必要である。流動特性は、流動添加剤の量、表面被覆率、及びブレンド条件（ブレンダー速度及び滞留時間）によって主に影響を受ける。本発明者らは、３つの外部特性の以下の組合せが良好な品質のトナーをもたらすことを決定した：−１□Ｃ／ｇ〜−２０□Ｃ／ｇ（負に荷電したトナーに関して）、＋１□Ｃ／ｇ〜＋２０□Ｃ／ｇ（正に荷電したトナーに関して）の摩擦電荷、１０％〜８０％（好ましくは２０％〜７０％）の表面被覆率、及び６０％〜１００％（好ましくは７０％〜９８％）の流動数（Flow Number）（通過率（％））。
【００１６】
粒子密度測定。
粒子密度は、粒子内の空隙を含み、粒子の間の空隙を含まない粒子の密度と定義される。Quantachromeによって生産されるＰｏｒｅＭａｔｅｒ３３（粒子の間の空隙を満たすために水銀を使用する）が、トナー粒子の粒子密度を測定するために使用される。トナー粒子の真の密度は、Quantachromeによって生産されるＭｉｃｒｏ  Ｕｌｔｒａｐｙｃｎｏｍｅｔｅｒ  １０００（粒子内の空隙中に浸透するためにヘリウムを使用する）使用しても測定される。
【００１７】
ワックス分散プロセス１。
ワックスエマルションは、相反転法によって調製することができる。はじめに、約８対１の重量比率による少なくとも１種類のワックス、例えばカルナウバ及び／又はキャンデリラ、並びに界面活性剤の混合物を最初に容器中に添加する。容器の温度をワックス混合物の融点（約９２Ｃ）を上回る温度に上昇させる。約２５対１の重量比率による脱イオン水及び界面活性剤の混合物を、融解したワックス混合物の入った容器中に約１時間添加する。容器に添加される水／界面活性剤混合物の量は、望ましい総固体含有量（約２０％）によって決定される。温度を一定に維持したまま、水−界面活性剤混合物の添加の完了後３０分間連続的に撹拌し、その後、容器を室温に冷却して、ワックスエマルションを排出する。界面活性剤の選択に応じて、混合物のｐＨを或る特定の値に制御する必要がある場合がある。この方法によって調製されるエマルション中のワックスの典型的な平均粒度は８００ミクロンである。
ワックス１ａは、１２０ｎｍの平均サイズを有していた。
ワックス１ｂは、４０５ｎｍの平均サイズを有していた。
ワックス１ｃは、６２８ｎｍの平均サイズを有していた。
【００１８】
ワックス分散プロセス２。
約２０：５：７５の重量比率の少なくとも１種類のワックス、例えばカルナウバ及び／又はキャンデリラ、界面活性剤並びに脱イオン水を容器中に添加する。界面活性剤の選択によっては、混合物のｐＨを或る特定の値に制御する必要がある。容器内の撹拌器を作動させる。容器の温度をワックス混合物の融点（約９２Ｃ）を上回る温度に上昇させる。撹拌を３０分間維持する。再循環ラインにおいて３０分間、高圧ホモジナイザーを用いて混合物を循環させる。ホモジナイザーの処理圧力は１５０ＭＰａである。流速は、容器内の全量が約３回回転するように選択する。再循環を停止させ、容器温度を室温に冷却し、その後、ワックスエマルションを排出する。この方法によって調製されるエマルション中のワックスの典型的な平均粒度は４００ミクロンである。
ワックス２ａは、１２５ｎｍの平均サイズを有していた。
ワックス２ｂは、３７１ｎｍの平均サイズを有していた。
ワックス２ｃは、６５０ｎｍの平均サイズを有していた。
【００１９】
本発明において使用されるワックスは、天然有機ワックス、合成有機ワックス及びシリコーンワックスの形態をとり得る。これらのワックスは、高分子量のカルボン酸及びより高分子量のアルコールのエステル、パラフィンワックス、炭化水素ワックス、天然植物ワックス及び合成ワックスを含み得る。天然ワックスの例は、蜜ろう、鯨ろう、水素化ヒマシ油ワックス及び水素化油である。植物ワックスは、キャンデリラ、カルナウバ、オレンジピールワックス、日本ろう、モンタンワックス及びヤマモモろうを含む。
【００２０】
色素分散プロセス１
１９：７：３：７１の重量比率の黄色色素、電荷剤、界面活性剤及び脱イオン水の混合物を調製する。数種類の生分解防止剤を混合物中に添加することもできる。混合物を高剪断装置によって１０分間処理して、均質なものとする。バッチボールミル内において、各ミル粉砕チャンバーの５０％の体積を、約０．６ミクロン〜０．８ミクロンの粒度を有するビーズで充填する。２０％の空間を残して、各ミル粉砕チャンバーにに色素混合物を充填する。ミルを３時間作動させる。ミル粉砕チャンバーから混合物を排出し、混合物をビーズと分離する。色素混合物の平均粒度を測定すると、１８０ナノメートルである。
【００２１】
色素分散プロセス２
２１：３．５：７５．５の重量比率の黒色色素、界面活性剤及び脱イオン水の混合物を調製する。数種類の生分解防止剤を混合物中に添加することもできる。混合物を高剪断装置によって５分間処理して、均質なものとする。バッチボールミル内において、各ミル粉砕チャンバーの５０％の体積を、約０．６ミクロン〜０．８ミクロンの粒度を有するビーズで充填する。２２％の空間を残して、各ミル粉砕チャンバーに色素混合物を充填する。ミルを２．５時間作動させる。ミル粉砕チャンバーから混合物を排出し、混合物をビーズと分離する。色素混合物の平均粒度を測定すると、１２０ナノメートルである。
【００２２】
色素分散プロセス３
１８：６：４：７２の重量比率のマゼンタ色素、電荷剤、界面活性剤及び脱イオン水の混合物５００リットルを、撹拌器及び冷却ジャケットを備えた容器内において調製する。数種類の生分解防止剤を混合物中に添加することもできる。混合物を、容器内に取り付けた高剪断装置によって１０分間処理して、均質なものとする。再循環ラインにおいて６０分間、高圧ホモジナイザーを用いて混合物を循環させる。その６０分の間、冷却水を使用して、容器を室温に維持する。ホモジナイザーの処理圧力は１８０ＭＰａである。容器から混合物を排出する。色素混合物の平均粒度を測定すると、１９０ナノメートルである。
【００２３】
色素分散プロセス４
２３：４：７３の重量比率のシアン色素、界面活性剤及び脱イオン水の混合物５００リットルを、撹拌器及び冷却ジャケットを備えた原料容器内において調製する。数種類の生分解防止剤を混合物中に添加することもできる。混合物を、容器内に取り付けた高剪断装置によって１０分間処理して、均質なものとする。混合物を、連続ビーズスラリーミル、例えばNetzschのＬＭＺ  ＺＥＴＡ  ｍｉｌｌ及びRomacoのＦｒｙｍａＫｏｒｕｍａ  Ｓｔｉｒｒｅｒ  Ｂｅａｄ  ＣｏＢａｌｌに移す。処理された材料を製品容器に送る。８Ｃの冷水を原料容器及びミルにおいて使用して、２０Ｃ未満の処理温度を維持する。ミルによって混合物を１５回処理し、プロセスを停止させる。色素混合物の平均粒度を測定すると、１７５ナノメートルである。
【００２４】
ラテックス
ラテックスを、従来のエマルション重合プロセスによって生産した。モノマーは、スチレン（７２％〜８５％）、ブチルアクリレート（１０％〜２２％）並びにヒドロキシル官能性モノマー及びアクリル酸エステルモノマーを含む微量成分５％から構成されるものであった。種々のレベルの標準チオールを、ラテックスの分子量を制御するための連鎖移動剤（ＣＴＡ）として使用した。過硫酸アンモニウムを開始剤として使用し、特許されている（proprietary）イオン性界面活性剤を乳化剤として使用した。
ラテックス１：平均粒度１０１ｎｍ、２４５００の重量平均分子量（Ｍｗ）、７３００の数平均分子量（Ｍｎ）。
ラテックス２：微量成分がアクリル酸及びメタクリル酸を含むものであること以外はラテックス１と同様の方法で作製した。９８ｎｍの平均粒度、Ｍｗ２２０００、Ｍｎ７５００。
ラテックス３：ＣＴＡの量を低減したこと以外はラテックス２と同様の方法で作製した。１０５ｎｍの平均粒度、Ｍｗ１２００００、Ｍｎ２３０００。
ラテックス４：ＣＴＡの量を更に低減したこと以外はラテックス３と同様の方法で作製した。１１０ｎｍの平均粒度、Ｍｗ５５００００、Ｍｎ７００００。
【００２５】
トナー
トナー１：８６部のラテックス、６部のワックス、６部の着色剤及び２部のＣＣＡと、２２リットルの脱イオン水とを、低剪断の均一な混合が可能な特許されている撹拌器を備える５０リットル容反応器内において混合した。分散物を常温で混合した。引き続き、分散物を系の界面活性剤の曇り点に加熱して、核形成（凝結）を開始させた。核形成後、任意に（Ｔｇが界面活性剤の曇り点より高い場合）、混合物を、使用されるラテックスのガラス転移温度（Ｔｇ）に加熱した。核形成させた混合物を、この温度で２時間保持して、形成されたトナー粒子を強化した。引き続き、分散物を、Ｔｇより高い温度に更に加熱し、この温度で保持して、形状及び形態の制御を実施した。この工程の後、混合物を冷却し、濾過し、洗浄し、乾燥させて、乾燥トナー粉末を得た。引き続き、高エネルギーブレンダーにおいてトナーを流動添加剤とブレンドして、機能的な配合済トナーを実現した。得られたトナーは８．２ミクロン（マイクロメートル）の平均サイズを有しており、体積平均粒度（ｄ５０ｖ）対数平均粒度（ｄ５０ｎ）の比率は１．４５であった。
【００２６】
トナー２：界面活性剤の曇り点への加熱を、マイクロ波装置を備える外部流ループに分散混合物を通過させることによって実現したこと以外は、実施例１に記載されるものと同様に、トナーを調製した。得られたトナーは７．９ミクロン（マイクロメートル）の平均サイズを有しており、体積平均粒度（ｄ５０ｖ）対数平均粒度（ｄ５０ｎ）の比率は１．１９であった。
【００２７】
より低いｄ５０ｖ／ｄ５０ｎ比率は、より狭い分布を意味し、このとき、トナーのより良好な品質がもたらされる。この実施例は、外部流ループにおけるマイクロ波によって核形成を実施することの利点を示す。
【００２８】
トナー３：トナー２と同様のトナーを、ラテックス−Ｌ１及びワックス−１ａを用いて調製した。
トナー４：トナー２と同様のトナーを、ラテックス−Ｌ１及びワックス−１ｂを用いて調製した。
トナー５：トナー２と同様のトナーを、ラテックス−Ｌ１及びワックス−１ｃを用いて調製した。
【００２９】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によってトナー３、トナー４及びトナー５の薄片を画像解析すると、トナー３内のワックス領域はトナー全体にわたって一様に分布しており、０．５ミクロンの平均サイズを有していた。一方、トナー５に関しては、ワックスは、トナー粒子の中心に向かって集中しており、２．６ミクロンの平均サイズを有していた。トナー４に関しては、ワックス平均サイズは１．６ミクロンであり、ワックスはトナー３よりは一様に分布してはいないが、トナー５中のワックスほど中心に集中してはいなかった。これらのトナーを市販のプリンターにおいても試験した。以下の表に結果を示す。
【００３０】
【表１】
2013539054.tif 000002
末尾の「０」の数字はトナーの製造直後の試験の結果を意味しており、末尾の「４」の数字は４ヶ月の保管の後に実施した試験の結果を意味している。
【００３１】
１．２を超える光学密度を許容可能とみなし、０．００５未満のバックグラウンドを許容可能とみなし、７５％より高い転写効率を許容可能とみなし、均一な印刷品質を許容可能とみなす。
【００３２】
結果は、類似の初期ワックスサイズ対ラテックスサイズの比率を有するトナー（トナー３）は許容不可能であることを示す。４ヶ月間の保管後にはトナー４も許容不可能となる。ラテックスサイズ対ワックスサイズの最高の比率を有するトナー５のみが、大きなサイズのワックスがトナー粒子の中心へ集中しており、許容可能かつ一貫した結果を示す。
【００３３】
トナー６：ラテックス、着色剤、ＣＣＡ及びワックスの平均サイズを特許文献から任意に選んだこと以外はトナー２と同様のトナーを調製した。
【００３４】
トナー７：所望の粒子構造設計を実現するために、ラテックス、着色剤、ＣＣＡ及びワックスの平均サイズを特定の相互に関連する比率にしたこと以外はトナー６と同様のトナーを調製した。
【００３５】
トナー７は、トナー６より良好な印刷性能を示した。
【００３６】
トナー８：ラテックス２を使用すること以外はトナー２と同様の方法で調製した。粒子密度は、トナー２では９９０ｋｇ／ｍ３であったが、トナー８では１０７０ｋｇ／ｍ３であった。アクリル酸及びメタクリル酸が核形成し強化した粒子の間の空隙の小さくしたため、より高い粒子密度の実現が可能となった。
【００３７】
トナー８は、表面添加剤配合の実施においてより高い柔軟性をもたらし、所望の流動特性及び電荷特性を実現した。
【００３８】
トナー９：ラテックス３及びラテックス４を小量（それぞれ１０部及び５部）添加したこと以外はトナー８と同様の方法で調製した。粒子密度は１０９５ｋｇ／ｍ３となった。得られたナノインデンテーション値は２５ｎｍであった。トナー８に関しては、ナノインデンテーション値は２００ｎｍであった。
【００３９】
トナー８及びトナー９を同じ方法で配合した。ＳＥＭ画像を見ると、トナー８よりトナー９においてより多くの流動添加剤が視認可能であり、これによって、流動添加剤がトナー９よりトナー８中に相対的に多く包埋されたことが示された。
【００４０】
トナー９は、９４％の流動数、１グラム当たり−９マイクロクーロンの摩擦電荷、及び７５％の表面被覆率を有していた。
【００４１】
トナー８は、８３％の流動数、１グラム当たり−５マイクロクーロンの摩擦電荷、及び５５％の表面被覆率を有していた。
【００４２】
印刷結果によっても、トナー９がトナー８より優れていることが確認された。
【００４３】
トナー１０：６部のワックス及び２部のＣＣＡと、２２リットルの脱イオン水とを、低剪断の均一な混合が可能な特許されている撹拌器を備える５０リットル容反応器内において、混合した。分散物を常温で混合した。引き続き、分散物をその系の界面活性剤の曇り点に加熱して、核形成（凝結）を開始させた。核形成させた混合物を、この温度で１時間保持して、形成された初期粒子を強化した。混合物を２５Ｃに冷却した。８６部のラテックス及び６部の着色剤を反応器に添加した。分散物を常温で混合した。引き続き、分散物を系の界面活性剤の曇り点に加熱して、更なる核形成（凝結）を開始させた。引き続き、分散物を、Ｔｇより高い温度に更に加熱し、この温度で保持して、形状及び形態の制御を実施した。この工程の後、混合物を冷却し、濾過し、洗浄し、乾燥させて、乾燥トナー粉末を得た。引き続き、高エネルギーブレンダーにおいてトナーを流動添加剤とブレンドして、機能的な配合済トナーを実現した。得られたトナーは、８．７ミクロン（マイクロメートル）の平均サイズを有しており、体積平均粒度（ｄ５０ｖ）対数平均粒度（ｄ５０ｎ）の比率は１．２２であった。
【００４４】
トナー１１：６部のワックス及び２部の着色剤と、２２リットルの脱イオン水とを、低剪断の均一な混合が可能な特許されている撹拌器を備える５０リットル容反応器内において、ともに混合した。分散物を常温で混合した。引き続き、分散物をその系の界面活性剤の曇り点に加熱して、核形成（凝結）を開始させた。核形成させた混合物を、この温度で１時間保持して、形成された初期粒子を強化した。混合物を２５Ｃに冷却した。８６部のラテックス、２部のＣＣＡ及び４部の着色剤を反応器に添加した。分散物を常温で混合した。引き続き、分散物を系の界面活性剤の曇り点に加熱して、更なる核形成（凝結）を開始させた。引き続き、分散物を、Ｔｇより高い温度に更に加熱し、この温度で保持して、形状及び形態の制御を実施した。この工程の後、混合物を冷却し、濾過し、洗浄し、乾燥させて、乾燥トナー粉末を得た。引き続き、高エネルギーブレンダーにおいてトナーを流動添加剤とブレンドして、機能的な配合済トナーを実現した。得られたトナーは、８．６ミクロン（マイクロメートル）の平均サイズを有しており、体積平均粒度（ｄ５０ｖ）対数平均粒度（ｄ５０ｎ）の比率は１．２３であった。
【００４５】
トナー１０及びトナー１１を市販のプリンターにおいても試験した。以下の表に結果を示す。
【００４６】
【表２】
2013539054.tif 000003
【００４７】
結果は、同じ組成及び最終的なトナーの物理特性を用いた場合であっても、ワックス、ＣＣＡ、色素及びラテックスの各成分の位置が最終的な印刷品質において大きな役割を果たすことを示す。トナー１０は、トナー粒子の中央にワックス及びＣＣＡを有する。トナー１１は、その中央にワックス及び或る程度の着色剤を有し、ラテックス、ＣＣＡ及び着色剤が外層を均一に形成している。理想的に構造化されたトナー１１の印刷品質は、極めて良好である。
【００４８】
或る特定の好ましい実施形態との関係で本発明を記載したが、以下の請求項に規定されるような本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正を行うことができることが当業者には明らかであろう。
【国際調査報告】
2013539054.tif 000004
2013539054.tif 000005
2013539054.tif 000006