JP2002296833A - トナー粒子の生成法 - Google Patents
トナー粒子の生成法Info
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Abstract
り短時間で生成し、また粗粒分及び汚損分の少ない、ト
ナー粒子の製造法を提供する。 【解決手段】 着色料を混合した樹脂のラテックスエマ
ルションに、樹脂のガラス転移温度より高い温度及び撹
拌条件下で凝集剤を加えてトナー粒子を凝集する工程を
含み、凝集剤の添加は、加えるべき凝集剤の全量の少な
くとも約40重量%を速い導入速度で加える第1の導入
と、凝集剤の残部を速い導入速度より遅い添加速度で連
続的に加える第2の添加と、を含む、トナー粒子の生成
法である。次に、粒子が所望の粒径まで成長したら、粒
子を樹脂のガラス転移温度より低い温度に放冷する。
Description
ーの生成法、特に、ポリエステルトナー組成物を調製す
るための凝集及び合一処理に関する。より詳細には、本
発明は、凝集剤を粒子の凝集工程全体に亘って一定速度
で添加する代わりに、組成物に段階的に加える、エマル
ション凝集法によるポリエステルトナー組成物の調製法
に関する。
技術では、体積平均粒径が約9〜約20μmのトナーが
多く用いられる。しかし、ゼロックス社の5090高速
コピー機−複写機などの電子写真技術では、高い解像度
特性と低い画像ノイズが強く求められ、これらの特性
は、例えば体積平均粒径が約2〜約11μm、望ましく
は約7μm以下で、幾何学径分布(GSD)が約1.1
〜約1.3と狭い、より小さなトナーを用いることによ
って達成可能である。更に、カラー写真印刷など色加工
を用いる電子写真装置では、用紙の反り返りを防ぐ、又
は最小とするため、粒径の小さな、望ましくは約3〜約
9μmの着色トナーが求められている。また、粒径が小
さく(例えば約1〜約7μm)、着色料の負荷量がより
高い(例えばトナーの約5〜約12重量%)トナーを用
いて、同じ画像品質を得るために紙上に置かれるトナー
層の量を少なくし、定着後の紙上のプラスチックトナー
層をより薄くして用紙の反り返りを防ぐ、又は最小にす
ることが望ましい。
来のポリエステル法は、樹脂を顔料と共に溶融混練又は
押出しし、微小化及び微粉砕して所望の体積平均粒径と
幾何学径分布のトナー粒子を製造するものである。大き
な材料を機械的に小さくして所望のより小さなトナー粒
子とするこの方法では、通常、前述のトナーに分級処理
を行って所望の粒径と幾何学径分布とする必要がある。
また、前述の従来法では分級後のトナー収率が低下す
る。例えば、平均粒径が約11〜約15μmのトナーの
調製では、分級後のトナー収率は約70〜約85%であ
り、粒径が約7〜約10μmとより小さいトナーの調製
では分級後のトナー収率は更に低く、約50〜約70%
である。
て、粒径を小さくするのとは対照的に、凝集によってト
ナーを生成する方法が知られている。例えばこれは、ト
ナーを化学的に現場形成する方法で、公知の微粉砕及び
/又は分級法を必要としない。
えば、(i)樹脂を水中で約65〜約90℃の温度に加
熱し、粒径が約5〜約500nmのスルホン酸ナトリウ
ム化ポリエステル樹脂粒子を含むエマルションラテック
スを調製する工程と、(ii)約10〜約25重量%のス
ルホン酸ナトリウム化ポリエステルと、約1〜約5重量
%の顔料とを水に分散し、顔料の水分散液を調製する工
程と、(iii)剪断しながら顔料分散液をラテックス混
合物に加え、次に、目安として例えばラテックスの粘度
が約2〜約100センチポアズ(約0.2〜約10cP
as)に増大し、凝集が生じるまでハロゲン化アルカリ
の水溶液を加える工程と、(iv)得られた混合物を約4
5〜約55℃の温度に加熱し、更に凝集させて合一し易
くし、体積平均粒径が約4〜約9μm、幾何学径分布が
約1.3以下のトナー粒子とする工程と、必要に応じ
て、(v)生成混合物を約25℃に放冷し、次に洗浄及
び乾燥する工程と、を含む、トナー組成物の製造法が示
されている。この特許のスルホン化ポリエステル類は、
本発明の製法にも用いられる。
機溶媒とポリエステルとを含むポリマー溶液を分散する
工程と、この混合物をホモジナイズ及び加熱して溶媒を
除き、トナー組成物とする工程と、を含むトナーの調製
法が示されている。この特許に適したポリエステル類
は、本発明の製法にも用いられる。
マルションラテックスと、着色料と、有機錯化剤との混
合物を加熱する工程を含む、界面活性剤を用いないトナ
ーの調製法が述べられている。この方法は、(i)樹脂
を水中で約65〜約90℃の温度に加熱し、粒径が約5
〜約300nmのスルホン酸ナトリウム化ポリエステル
樹脂粒子を含むエマルションラテックスを調製する工程
と、(ii)予め水に分散させた平均粒径約50〜約15
0nmの着色料を約20〜約50%含む着色料散液を、
剪断しながらラテックスに加え、次に有機錯化剤を加え
る工程と、(iii)得られた混合物を約45〜約65℃
の温度に加熱し、凝集させて合一し易くし、体積平均粒
径が約2〜約20μmのトナー粒子とする工程と、(i
v)トナー生成混合物を放冷し、次に単離及び乾燥する
工程と、を含む。有機錯化剤は、1,4−ジアミノブタ
ン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,7−ジアミ
ノヘプタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,2−ジア
ミノ−2−メチルプロパン、1,9−ジアミノノナン、
1,8−ジアミノオクタン、1,5−ジアミノペンタ
ン、1,2−ジアミノプロパン、1,3−ジアミノプロ
パン、1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン、エ
タノールアミン、トリエチルアミン、又はトリプロピル
アミンである。
を生成する方法には、凝集工程の間に凝集剤をゆっくり
と一定速度で連続的に添加する手法などがある。このよ
うな処理でも所望の粒径と幾何学径分布を持つトナー粒
子が得られるが、完了にはかなりの時間がかかる。例え
ば、約11〜約15時間の粒子成長時間が必要である。
また粗粒や汚損の総量がより少ない、トナー粒子の改良
された生成法が求められている。
が、同様の公知の凝集法に比べて著しく短い、トナー粒
子の改良された製法の開発である。
ことなく狭い幾何学径分布とすることのできる、トナー
粒子の生成法の開発である。
少ないトナー粒子の生成法の開発である。
的は、トナー粒子の凝集の際に凝集剤の添加を2段階で
行う、本発明により達成される。詳細には、最初に凝集
剤の一部を急速に樹脂/着色料混合物に導入し、次に凝
集剤の残部をより遅い添加速度で連続的に加える。
を混合した樹脂のラテックスエマルションに、樹脂のガ
ラス転移温度より高い温度及び撹拌条件下で凝集剤を添
加してトナー粒子を凝集する工程と、次に、得られた生
成混合物を樹脂のガラス転移温度より低い温度に放冷す
る工程と、を含み、凝集剤の添加は、加えるべき凝集剤
の全量の少なくとも約40重量%を速い導入速度で加え
る第1の導入と、凝集剤の残部を速い導入速度より遅い
添加速度で連続的に加える第2の添加と、を含む、トナ
ー粒子の生成法に関する。
脂を水中で樹脂のガラス転移温度より高い温度に加熱
し、樹脂粒子のラテックスエマルションを調製する工程
と、(ii)着色料を水に分散して着色料分散液を調製す
る工程と、(iii)撹拌しながら着色料分散液をラテッ
クスエマルションに添加する工程と、(iv)次に、顔料
分散液を混合した樹脂のラテックスエマルションに、樹
脂のガラス転移温度より高い温度及び撹拌条件下で凝集
剤を添加する工程と、(v)次に、得られた生成混合物
を樹脂のガラス転移温度より低い温度に放冷する工程
と、を含み、凝集剤の添加は、加えるべき凝集剤の全量
の少なくとも約40重量%を速い導入速度で加える第1
の導入と、凝集剤の残部を速い導入速度より遅い添加速
度で連続的に加える第2の添加と、を含む、トナー粒子
の生成法に関する。
り詳細には、トナー組成物を調製するための凝集処理に
関する。実施の形態では、本発明は、公知の微粉砕法及
び/又は分級法を用いない、経済的なトナーの化学的現
場調製法に関する。この実施の形態では、クールター計
数器による測定で、体積平均粒径が約1〜約15μm、
望ましくは1〜約10μm、より望ましくは約3〜約7
μmで、GSDが狭い、例えば約1.10〜約1.2
5、望ましくは約1.10〜約1.20であるトナー組
成物を得ることができる。
工を含む電子写真画像形成、デジタル、印刷処理や、平
板印刷に用いることができる。得られたトナーは特に、
優れた線解像度と実質解像度を備え、同時にバックグラ
ウンドの付着が殆ど無いカラー画像の現像に有用であ
る。
クスエマルションに、樹脂のガラス転移温度より高い温
度及び撹拌条件下で凝集剤を添加し、このとき凝集剤の
添加は、加えるべき凝集剤の全量の少なくとも約40重
量%、望ましく約40〜約80重量%、より望ましくは
約50〜約80重量%を速い導入速度で加える第1の導
入と、凝集剤の残部を速い導入速度より遅い添加速度で
連続的に加える第2の添加と、を含む、トナー粒子の改
良された凝集法に関する。トナー粒子は次に樹脂のガラ
ス転移温度より低い温度に放冷し、集める。
学的手法であり、ポリエステル粒子、望ましくはスルホ
ポリエステル粒子を、制御された混合条件下で、イオン
性塩の凝集剤、望ましくは酢酸亜鉛を用いて凝集する。
ダ樹脂のラテックスエマルションと着色料分散物との混
合物に加える。
は、スルホン酸ナトリウム化ポリエステルなどのポリエ
ステル樹脂を水中で、例えば約45〜約90℃の温度に
加熱し、樹脂の水中ラテックスとすることにより生成さ
れる。使用するポリエステル樹脂は、望ましくはスルホ
ン酸基を含み、これにより分散し易く、つまり、特にポ
リエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)より上では、
有機溶媒を用いなくとも自発的に水中エマルションとな
るものである。懸濁したポリエステル樹脂粒子のラテッ
クスには、例えばNiComp寸法測定器などの適当な装置で
の測定で、体積平均粒径が例えば約5〜約500nm、
望ましくは約10〜約250nmの粒子が含まれる。ポ
リエステル粒子は、望ましくはラテックスエマルション
の、例えば約5〜約40重量%を占める。
ポリエステルは、適当な酸とアルコールとから生成され
る。望ましくはポリエステルを、1種以上のフタル酸エ
ステル類と、1種以上のグリコール類とから誘導する。
例えば、3種のグリコール成分を含む反応からポリエス
テルを誘導しても良い。本件の最も望ましい実施の形態
では、ポリエステルは、テレフタル酸ジメチルと、5−
スルホイソフタル酸ジメチル=ナトリウムと、プロパン
ジオールと、ジエチレングリコールと、ジプロピレング
リコールとの反応から誘導したスルホン化ポリエステル
である。
類の別の例は、米国特許第5,593,807号及び米
国特許第5,945,245号に示されているものなど
であり、例えば、スルホン酸ナトリウム化ポリエステ
ル、より詳細には、ポリ(1,2−プロピレン−5−ス
ルホイソフタル酸ナトリウム)、ポリ(ネオペンチレン
−5−スルホイソフタル酸ナトリウム)、ポリ(ジエチ
レン−5−スルホイソフタル酸ナトリウム)、(1,2
−プロピレン−5−スルホイソフタル酸ナトリウム)共
重合体−(1,2−プロピレン−テレフタル酸エステル
−フタル酸エステル)共重合体、(1,2−プロピレン
−ジエチレン−5−スルホイソフタル酸ナトリウム)共
重合体−(1,2−プロピレン−ジエチレン−テレフタ
ル酸エステル−フタル酸エステル)共重合体、(エチレ
ン−ネオペンチレン−5−スルホイソフタル酸ナトリウ
ム)共重合体−(エチレン−ネオペンチレン−テレフタ
ル酸エステル−フタル酸エステル)共重合体、(プロポ
キシル化ビスフェノールA)共重合体−(プロポキシル
化ビスフェノールA−5−スルホイソフタル酸ナトリウ
ム)共重合体などのポリエステルである。
ル類は、次の構造式で示されるもの、あるいはn及びp
セグメントの異なるそのランダム共重合体である。
エチレン、プロピレン、ブチレン、オキシアルキレン、
ジエチレンオキシドなどであり、R’は、例えば炭素数
約6〜約36のアリーレンで、ベンジレン、ビスフェニ
レン、ビス(アルキルオキシ)ビスフェノレンなどであ
り、p及びnはランダムに繰り返すセグメントの数を示
し、例えば約10〜約1万である。アルカリスルホポリ
エステルは、例えば、標品としてポリスチレンを用いた
ゲル浸透クロマトグラフィの測定で、数平均分子量(M
n)が約1,500〜約5万g/モル、重量平均分子量
(Mw)が約6,000〜約15万g/モルである。
に、制御して撹拌/混合しながら、予め水に分散させた
着色料を例えば約5〜約50%含む顔料分散液を加え
る。着色料は、例えば、染料、顔料、それらの混合物、
顔料混合物、染料混合物、等であるが、顔料及び顔料混
合物の使用が望ましい。着色料の色は、例えば、黒(例
えばカーボンブラック)、シアン、黄、マゼンタ、又は
それらを混ぜたものなどである。着色料の平均粒径の範
囲は、望ましくは約50〜約150nmである。
効果的な量、例えば、トナーの約1〜約25重量%、望
ましくは約1〜約15重量%含まれる。使用される適当
な黒色顔料は、例えば、リーガル(REGAL)330(登
録商標)などのカーボンブラックである。着色顔料とし
ては、シアン、マゼンタ、黄、赤、緑、茶、青の顔料、
又はそれらの混合物を用いることができる。顔料の具体
例としては、フタロシアニン、ポール・ウーリッチ社
(Paul Uhlich & Company,Inc.)製のヘリオゲンブルー
(HELIOGEN BLUE)L6900(登録商標)、D6840
(登録商標)、D7080(登録商標)、D7020
(登録商標)、パイラムオイルブルー(PYLAM OIL BLU
E)(登録商標)、パイラムオイルイエロー(登録商
標)、ピグメントブルー 1(登録商標)、オンタリオ
州トロント、ドミニオン・カラー社(Dominion Color C
orporation,Ltd.)製のピグメントバイオレット 1
(登録商標)、ピグメントレッド 48(登録商標)、
レモンクロームイエロー DCC1026(登録商
標)、E.D.トルイジンレッド(登録商標)、ボンレ
ッド(BONRED)C(登録商標)、ヘキスト(Hoechst)
製のノバパームイエロー(NOVAPERMYELLOW)FGL(登
録商標)、ホスタパームピンク(HOSTAPERM PINK)E
(登録商標)、E.I.デュポン・ド・ヌムール社(E.
I. Du Pont de Nemours & Company)製のチンカシアマ
ゼンタ(CINQUASIA MAGENTA)(登録商標)、等が挙げ
られる。マゼンタの例は、2,9−ジメチル置換キナク
リドン、カラーインデックスにCI60710、CIデ
ィスパーズレッド 15と記載のアントラキノン染料、
カラーインデックスにCI26050、CIソルベント
レッド 19と記載のジアゾ染料などが挙げられる。シ
アンの具体例は、銅=テトラ(オクタデシルスルホンア
ミド)フタロシアニン、カラーインデックスにCI74
160、CIピグメントブルーとして挙げられているx
−銅フタロシアニン顔料、カラーインデックスにCI6
9810、スペシャルブルー X−2137と記載のア
ントラトレン(Anthrathrene)ブルーなどであり、用い
られる黄色の具体例は、ジアリール化イエロー、3,3
−ジクロロベンジジンアセトアセトアニリド、カラーイ
ンデックスにCI12700、CIソルベントイエロー
16と記載のモノアゾ顔料、カラーインデックスにホ
ロン(Foron)イエロー SE/GLN、CIディスパ
ーズイエロー 33と記載のニトロフェニルアミンスル
ホンアミド、2,5−ジメトキシ−4−スルホンアニリ
ドフェニルアゾ−4’−クロロ−2,5−ジメトキシア
セトアセトアニリド、パーマネントイエロー FGLな
どである。
色料は、市販品などの予め分散させた顔料を含むもので
ある。本発明では乾燥顔料も使用できるが、トナーとす
るには、例えばホモジナイザを用いるなど追加の処理が
必要である。予め分散してある顔料分散物を用いればこ
のような追加処理の必要がない。望ましい顔料分散物の
例としては、次の表1に示す、サン・ケミカル(Sun Ch
emical)製のフレキシバース(FLEXIVERSE)(登録商
標)シリーズやサンスパース(SUNSPERSE)(登録商
標)シリーズなどの顔料分散物が挙げられる。
な量含まれ、一般にトナーの約1〜約65重量%、望ま
しくは約2〜約12重量%である。
む濃縮物の形で入手可能な顔料などの着色料を、ホモジ
ナイザを用いて又は撹拌して容易に分散することができ
る。顔料が乾燥状態で入手可能な他の実施の形態では、
望ましくは、例えばM−110ミクロフリュイダイザを
用いて顔料分散物をミクロフリュイダイザのチャンバに
約1〜約10回通して微小流体とし、又はブランソン
(Branson)700超音波処理器を用いるなどして超音
波処理し、あるいは、例えばIKA又はクワドロ(Quad
dro)及びカディミル(Kady Mill)バッチホモジナイザ
など、ローター−ステータ形インラインホモジナイザで
ホモジナイズするなどして、水に分散する。
散物を加えたら、凝集剤の最初の部分を混合物に導入し
て凝集処理を開始する。凝集剤の添加は望ましくは、樹
脂のガラス転移温度より高い温度及び撹拌条件下で行
う。最も望ましくは、かきまぜは、容器中の撹拌インペ
ラ(攪拌機)の羽根を用いて行う撹拌又は剪断である。
これは例えば、約100〜約1万回転/分(rpm)で
行うことが望ましい。反応温度は樹脂のガラス転移温度
より高い温度とし、望ましくは樹脂のガラス転移温度よ
り約10〜約40℃高くする。本発明の望ましいスルホ
ン酸ナトリウム化ポリエステル樹脂では、温度は約45
〜約100℃が望ましい。
る段階で混合物へ添加する。第1段階では、加えるべき
凝集剤の全量の少なくとも約40重量%、最も望ましく
は約60〜約80重量%の量の凝集剤を、急速に混合物
に導入する。例えばこれは、容器中の混合物に凝集剤を
急速に調量供給することにより行う。例えば、2リット
ルの容器では、約5〜約50ml/分の調量供給速度と
する。最も望ましくは、凝集剤の第1導入段階に適した
調量供給速度を、添加の開始から約1〜約40分、望ま
しくは約10〜約30分で所望量の凝集剤が容器に加え
られるような速度とする。
すべき凝集剤の残部をより遅い添加速度で容器に加え
る。例えば、2リットルの容器では、約2ml/分以下
の調量供給速度とすることができる。この第2段階での
凝集剤残部の添加の総時間は、例えば、約1〜約7時間
程度である。この第2段階での添加速度は、凝集剤の残
部が容器に添加されるまで一定に保つことが望ましい
が、添加の第2段階の間に希望に応じて変えても良い。
マルション中の樹脂の約5〜約20重量%である。凝集
剤は望ましくは水溶液として加え、この溶液は、例えば
約1〜約20重量%程度の凝集剤を含む。水は、脱イオ
ン水であることが最も望ましい。
凝集時間を最適とし、かつ、汚損と粗粒の生成を可能な
限り少なくするため、凝集剤の希薄溶液を用いる。例え
ば、1〜10%、望ましくは3〜5%の酢酸亜鉛溶液を
凝集剤溶液として用いると、汚損は0.1%以下に減少
する。このように、凝集剤溶液は望ましくは5重量%以
下、より望ましくは3重量%以下の凝集剤を含む。更
に、泡立ちを押さえ、凝集剤と樹脂粒子とをより完全に
混合して汚損を更に少なくするため、容器中に浸るよう
にチューブを加えても良い。
集剤は酢酸亜鉛である。酢酸亜鉛を凝集剤として用いる
と、酢酸亜鉛の添加によりZn2+イオンと樹脂上のSO
3 -イオンとの間に錯体が生じる。緊密な接触と温度と媒
体のイオン強度とにより粒子が凝集してより大きな粒子
となる。スラリーを樹脂のTgより低い温度に放冷する
と粒子成長は停止する。
のような凝集剤も使用できる。アルカリ土類金属や遷移
金属の塩はいずれも凝集剤として使用できる。スルホン
酸ナトリウム化ポリエステルコロイドと着色料との凝集
に使用可能で、トナー組成物を生成するアルカリ(II)
塩の例は、望ましくは、塩化ベリリウム、臭化ベリリウ
ム、ヨウ化ベリリウム、酢酸ベリリウム、硫酸ベリリウ
ム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグ
ネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化
カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、酢酸
カルシム、硫酸カルシウム、塩化ストロンチウム、臭化
ストロンチウム、ヨウ化ストロンチウム、酢酸ストロン
チウム、硫酸ストロンチウム、塩化バリウム、臭化バリ
ウム、ヨウ化バリウムより選ばれる。遷移金属塩又はア
ニオンの例としては、バナジウム、ニオブ、タンタル、
クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、ル
テニウム、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウ
ム、銀の酢酸塩類、アセト酢酸塩類、硫酸塩類、又は酢
酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム=アルミニウ
ム、ハロゲン化アルミニウムなどのアルミニウム塩、そ
れらの混合物、等が挙げられる。これらの濃度は、必要
に応じて水の約0.1〜約5重量%である。アルカリ
(II)又は遷移金属イオンは、スルホン化ポリエステル
樹脂のコロイドの1価ナトリウムイオンと交換すると考
えられる。
いない化学的方法と見ることができる。この製法では、
着色料分散物の存在下、凝集剤を用いて加熱によりスル
ホポリエステル粒子を凝集するが、加熱の際に界面活性
剤は用いられない。この製法により、例えばクールター
計数器による測定で、体積平均粒径が例えば約1〜約1
5μm、望ましくは約3〜約7μmであるトナー大の粒
子が生じる。加熱の間に、スルホン化ポリエステルラテ
ックスと着色料分散物の成分が凝集し、共に融合して複
合トナー粒子となると考えられる。粒子の大きさは、例
えば加える凝集剤の量と加熱温度によって制御すること
ができる。
径と粒度分布のトナー粒子が得られるまで凝集工程の状
態(撹拌及び加熱)を続ける。容器から試料を取り、例
えばクールター計数器でトナー粒子の大きさを測って粒
径をモニターする。
洗浄/濯ぎを行って残った凝集剤を除き、乾燥して、樹
脂と着色料とから成るトナー粒子とする。更に、トナー
粒子をふるい分け及び/又は濾過工程にかけ、望ましく
ない粗粒をトナーから除いても良い。
集剤として3重量%の酢酸亜鉛溶液を用い、凝集の最初
の急速な添加段階で、加えるべき凝集剤の約70%を容
器の液面上に加える。更に、反応温度を58℃(大気圧
での反応温度)とし、撹拌速度を2つのインペラを用い
て275rpmとすると良い。条件をこのように組み合
わせると汚損が少なく(<0.1%)、粗粒が比較的少
なく(3重量%以下)、適当な反応時間(〜6時間)と
なる。
添加剤を加えても良く、次に必要に応じて洗浄と乾燥と
を行う。適当な外側表面添加剤としては、例えば金属
塩、脂肪酸金属塩、コロイド状シリカ、酸化チタン、そ
れらの混合物等が挙げられる。これらの添加剤の量は通
常、約0.1〜約2重量%である。これらについては米
国特許第3,590,000号、米国特許第3,72
0,617号、米国特許第3,655,374号、米国
特許第3,983,045号を参照されたい。望ましい
添加剤としては、ステアリン酸亜鉛、エアロシル(AERO
SIL)R972(登録商標)などのシリカ類、あるいは
キャボット社(Cabot Corporation)やデグサ社(Degus
sa Company)より入手可能な他のシリカ類が挙げられ
る。これらの添加剤の量は、例えば約0.1〜約2%で
あり、添加剤は凝集の間に混合し、あるいは生成したト
ナー生成物に混合することができる。トナーには、公知
の電荷添加剤も効果的な量、例えば約0.1〜約5重量
%加えることができる。電荷添加剤は、アルキルピリジ
ニウムハロゲン化物類、重硫酸塩類、あるいは、ジステ
アリルジメチルアンモニウムメチル硫酸塩電荷添加剤を
用いたトナーについて述べている、米国特許第3,94
4,493号、米国特許第4,007,293号、米国
特許第4,079,014号、米国特許第4,394,
430号、米国特許第4,560,635号の電荷制御
剤、アルミニウム錯体などの陰電荷増強剤、等である。
他の公知の陽電荷及び陰電荷増強剤も用いることができ
る。
器でも、更には工業的規模でもトナー粒子の製造に使用
できる。実験規模での反応器からより大きな反応器への
製法のスケールアップは、当該技術の作業者には容易に
達成可能である。本件の望ましいスケールアップの規則
の一つは、2つの反応器の出力/容量要求を適合させる
ことが基本である。このスケールアップ規則により、異
なるインペラを用いたりインペラ数が異なる場合でも必
要な撹拌速度を効果的に予想できる。
間のうちに凝集剤(例えば酢酸亜鉛溶液)の全量の、例
えば40〜80%までを急速に添加するポリエステル粒
子の新しい凝集法を述べるものである。この初めの速い
添加を、凝集剤の目標量の40%以上が樹脂/着色料の
脱イオン水分散液に加えられるまで続けることにより、
急速かつ制御された凝集に必要な凝集剤濃度とする。次
に残りの凝集剤を一定の速度でゆっくり加え、所望の粒
径まで粒子を成長させる。
と連続的に加える場合に比べて多くの利点がある。その
利点とは、(1)凝集時間が非常に速い(この方法では
目標の粒径とするために要する時間が40〜50%少な
く、例えば約3〜約7時間である)、(2)狭い粒度分
布が得られる(クールター計数器で求めたGSDが1.
2以下)、(3)優れた再現性、(4)ゆっくりした一
定の添加に比べ、粗粒分及び汚損分の総量が40%以上
も減少、(5)トナー収率が増大、(6)一連作業で凝
集処理が可能、などである。他の利点は、固体含量が非
常に大きく、約12%(米国特許第5,593,807
号では1〜5%)であることで、これは全ての工程の経
済性にとって非常に重要である。更に、粒子成長に有効
な温度範囲が約45〜約65℃(先行技術では45〜5
5℃とより限定される)であり、樹脂ラテックスを粒子
とは別に調製可能で、ほぼ無期限に貯蔵でき、粒子成長
の必要に応じて使用でき、ラテックスの粒径範囲が10
〜150nmである(先行技術の範囲では50〜150
nmとより大きい)などの利点がある。
スチール、フェライト等の被覆キャリヤなど、公知のキ
ャリヤ粒子に、例えばトナー濃度として約2〜約15%
混合して現像剤組成物とすることができる。キャリヤに
ついては米国特許第4,937,166号及び米国特許
第4,935,326号を参照されたい。キャリヤ粒子
は、ポリマーの被覆、あるいはその上の被覆で、その中
に伝導性カーボンブラックなどの伝導性成分を、例えば
約5〜約60重量%分散させたものを備えたキャリヤコ
アを含むものであっても良い。
証するものである。
のエマルションを次のように調製した。テレフタル酸ジ
メチル(715.0g)と、5−スルホイソフタル酸ジ
メチル=ナトリウム(95.8g)と、プロパンジオー
ル(526.0g)と、ジエチレングリコール(48.
0g)と、ジプロピレングリコール(247.1g)
と、水酸化ブチルスズ触媒(1.5g)とを、加熱ジャ
ケットと、留め具付きの攪拌機と、サーモウェル(ther
mowell)と、還流冷却器及び取り出し冷却器とを取り付
けた、2リットルのホップス(Hoppes)重縮合反応器に
入れた。混合物を190℃に加熱し、メタノール副生物
を蒸留受け器に集めながら、ゆっくりと約200〜20
2℃まで温度を上げた。次に、約4.5時間かけて圧力
を大気圧から約8mmHg(約1067Pa)まで下げ
ながら、温度を約210℃まで上げた。この間、余剰の
グリコールを蒸留受け器に集めた。生成物を底のドレー
ンバルブより取り出し、オンセットガラス転移温度が5
3.8℃の生成物を得た。
1,232gの脱イオン水に加え、92℃で2時間撹拌
して、スルホン化ポリエステル粒子の水中エマルション
とした。
ル)の反応器中、85〜90℃で12重量%のポリエス
テル樹脂を脱イオン水に加えて、12%のスルホン化ポ
リエステルから成る脱イオン水エマルションを調製し
た。NiComp寸法測定器で測定したエマルションの粒径は
典型的に、22nmであった。
のじゃま板と、外側の浴により反応器のジャケットに熱
を供給する熱源とを取り付けた、ステンレススチール製
の2リットルのバッチ(Buchi)反応器に、1,400
gのポリエステルエマルションと、14.22gのフレ
キシバース(登録商標)ブルー 15:3着色顔料分散
物(サン・ケミカル社製)とを加えた。
い、室温で酢酸亜鉛を脱イオン水に溶解して、5%酢酸
亜鉛溶液を調製した。この溶液を、秤の上に置いた貯蔵
器に入れ、0.0〜9.9ml/分で酢酸亜鉛溶液を正
確に供給可能なポンプに接続した。凝集に必要な酢酸亜
鉛の量は、エマルション中の樹脂重量の10%である。
タコメーターで撹拌を350rpmに調整した。酢酸亜
鉛溶液を9.9ml/分でポンプ供給し、凝集を開始し
た。凝集における酢酸亜鉛の量は、秤上の重量損失から
求めた。酢酸亜鉛の全量の60%(5%溶液で205
g)を加えたら、ポンプの添加速度を1.1ml/分に
下げ、酢酸亜鉛の量がエマルション中の樹脂の10%に
等しく(5%溶液で335g)なるまで添加を続けた。
数器で粒径と粒度分布とを求めた。粒径が6μm、幾何
学径分布(GSD)が1.2以下となったら、反応器の
温度を室温に下げて凝集を停止させた。次に粒子を取り
出し、150μmと38μmのふるいでふるい分けして
粗粒分を除き、次に5μmのポリプロピレン濾布上で濾
過して集めた。この粒子を次に、2度濯いで洗浄した。
濾液の伝導率を計ったところ、最終的な伝導率は23.
4μSであった。トナー粒子を真空オーブン中、室温で
64時間乾燥した。反応器の内壁から汚損分を掻き落と
した。粗粒分と汚損分も乾燥し、重さを量って物質収支
を求めた。
続的に撹拌しながら、5%酢酸亜鉛溶液を1.1ml/
分で5時間、一定速度で加えて実施例2を繰り返した。
を示す。図1の試験結果は、凝集期間に亘る粒径の比較
であり、図2の結果は凝集期間に亘る粒度分布を比較し
たものである。
速な添加によってすぐに臨界凝集濃度に達し、最初の2
時間のうちに殆どの凝集が起きることがわかった。比較
例1で酢酸亜鉛をゆっくり一定速度で加えると、同じ粒
径まで成長させるのに更に4時間が必要であった。6μ
mの粒子とするために必要な総時間は、比較例1の一定
の添加では11時間であったのに比べ、実施例2では
7.5時間であった。この製法の改良により、6μmの
粒子の凝集に要する時間が32%も短縮することがわか
った。粒度分布の目標である1.2は、いずれの場合も
達成された。
58℃に高め、より速く分散するよう、酢酸亜鉛の速い
添加の間の撹拌を700rpmに上げ、その後の酸化亜
鉛のゆっくりした添加と残りの凝集の間では350rp
mに下げて、実施例2を繰り返した。
るが、実施例3の結果を含んでいる。図3より、粒径の
成長は実施例2と同じであるが、酢酸亜鉛の速い添加の
間の撹拌速度を大きくしても再現性があることがわかっ
た。図4では、酢酸亜鉛の速い添加の間に撹拌速度を大
きくすると粒度分布が狭まり、その値は本件の特徴であ
る1.2と同程度、あるいはそれ以下であることがわか
った。
粗粒分と汚損分の量が15.1%から8.4%へと大き
く減少することを示している。これは44%の減少であ
る。トナー粒子の収率は79.8%から85.2%へと
増大した。
する粒径を示すグラフである。
する粒度分布を示すグラフである。
凝集時間に対する粒径を示すグラフである。
凝集時間に対する粒度分布を示すグラフである。
の量を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 トナー粒子の生成法であって、 着色料を混合した樹脂のラテックスエマルションに、樹
脂のガラス転移温度より高い温度及び撹拌条件下で凝集
剤を添加しトナー粒子を凝集する凝集工程と、 得られた生成混合物を樹脂のガラス転移温度より低い温
度に放冷する法令工程と、を含み、 前記凝集工程における凝集剤の添加は、加えるべき凝集
剤の全量の少なくとも約40重量%を速い導入速度で加
える第1の導入と、凝集剤の残部を速い導入速度より遅
い添加速度で連続的に加える第2の添加と、を含むこと
を特徴とするトナー粒子の生成法。
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