JP2005227780A - トナー製造法 - Google Patents

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Abstract

【課題】相対湿度の変化に帯電性が影響されにくい黒色トナーの経済的な製造法を提供する。
【解決手段】樹脂と、水と、イオン性界面活性剤と、を含むラテックスエマルションと、着色剤と、水と、イオン性界面活性剤と、を含む着色剤分散物と、ワックスと、水と、イオン性界面活性剤と、を含むワックス分散物と、を混合する工程と、生成した混合物を、凝析剤の存在下で、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より低い温度に加熱する工程と、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より高い温度に加熱する工程と、を含み、凝析剤の1つは、カルシウムイオン源である。
【選択図】なし

Description

本発明は、トナー製造法、より詳細には、化学的トナー製造法に関する。
その内容を全て本件に引用して援用する、米国特許第5,650,256号では、例えば、酸官能性(acid functionality)を持つ樹脂を塩基と反応させてアクリル酸塩を生成し、この塩を、必要に応じて金属酸化物粒子の存在下、水中で塩基又は塩とイオン交換させて、樹脂と顔料とを含むトナーの摩擦帯電性を調節し、必要に応じて得られたトナーを乾燥し、また、イオン交換塩を、ZnCl又はCaClとすることのできる、トナーを製造するためのエマルション/凝集法を示している。
また、その内容を全て本件に引用して援用する、米国特許第5,828,933号、米国特許第6,495,302号、米国特許第6,416,920号、米国特許第6,500,597号、米国特許第6,562,541号、及び米国特許第6,576,389号では、凝析剤を用いるトナー製造法を示している。
米国特許第4,983,488号明細書 米国特許第4,996,127号明細書 米国特許第5,650,256号明細書 米国特許第5,828,933号明細書 米国特許第5,994,020号明細書 米国特許第6,132,924号明細書 米国特許第6,268,102号明細書
本発明は、相対湿度の変化に帯電性が影響されにくい黒色トナーの経済的な製造法を提供する。
本発明はまた、着色剤の分散性の良い黒色及び着色トナー組成物の簡便で経済的な製造法を提供する。
本発明のトナー製造法は、樹脂と、水と、イオン性界面活性剤と、を含むラテックスエマルションと、着色剤と、水と、イオン性界面活性剤と、を含む着色剤分散物と、ワックスと、水と、イオン性界面活性剤と、を含むワックス分散物と、を混合する工程と、生成した混合物を、凝析剤の存在下で、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より低い温度に加熱する工程と、次に、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より高い温度に加熱する工程と、を含み、凝析剤の1つは、カルシウムイオン源であることを特徴とする。
また、上記トナー製造法において、カルシウムイオン源はハロゲン化カルシウムであることを特徴とする。
また、上記トナー製造法において、カルシウムイオン源は塩化カルシウムであり、ポリ塩化アルミニウムを含む第2の凝析剤を加えることを特徴とする。
また、上記トナー製造法において、凝析剤は凝析剤の混合物を含み、凝析剤の少なくとも1つは塩化カルシウムであり、凝析剤の含有量は約25〜約500ppmであり、混合物のpHを、硝酸、硫酸、及び塩酸から成る群より選ばれる酸を用いて調整することを特徴とする。
また、上記トナー製造法において、水相に懸濁した樹脂粒子を含み、前記トナー凝集体を覆う殻又はコーティングを生成する第2ラテックスをさらに含み、樹脂は架橋したポリマーであり、生成した殻の厚さは約0.1〜約1μmであり、ラテックス中に含まれるポリマー又は樹脂のガラス転移温度付近より低い温度に加熱してトナー凝集体を生成し、Tgより高い温度に加熱して、ポリマーと、ワックスと、着色剤と、を合一させることを特徴とする。
また、上記トナー製造法において、ワックスは、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はそれらの混合物を含むことを特徴とする。
また、本発明のトナー製造法は、(i) 着色剤と、水と、イオン性界面活性剤と、を含む着色剤分散物を生成し、樹脂と、水と、イオン性界面活性剤と、を含むラテックスエマルションを生成する工程と、(ii) 着色剤分散物をラテックスエマルションと混合する工程と、(iii) (ii)により生成した、ラテックスと着色剤とを含む混合物に、1つが2価又は4価の塩である、凝析剤を加える工程と、(iv) 生成した混合物を、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より低い温度に加熱する工程と、(v) 必要に応じて、水相に懸濁した樹脂粒子を含む第2ラテックスを加えて殻を生成する工程と、(vi) 生成したトナー凝集体混合物の、初め約1.9〜約3であったpHを、塩基を用いて約7〜約9のpHに調整する工程と、(vii) (vi)で生成した凝集体懸濁物を、ラテックス樹脂のTgより高い温度に加熱する工程と、(viii) (vii)の混合物に酸を加えて、約2.8〜約5のpHとし、樹脂と着色剤とを含むトナーを単離する工程と、を含むことを他の特徴とする。
本件では、トナー製造法、より詳細には、ラテックスと、顔料又は染料などの着色剤と、必要に応じて添加剤粒子と、を凝集する工程と、次に、凝集体(aggregates)を融合してトナー粒子とする工程とを含み、凝集(aggregation)を、添加剤又は凝析剤(coagulant)としてのカルシウム塩と、第2の凝析剤の存在下で行う、化学的トナー製造法を開示する。より詳細には、例えば、水相に懸濁した、体積平均粒径が約0.005〜約1μmのサブミクロンの樹脂粒子を含むラテックスを用い、この水相は、水と、アニオン界面活性剤と、必要に応じて非イオン性界面活性剤を含む。これに、例えば、体積平均粒径が例えば約0.08〜約0.3μmといったサブミクロンの着色剤粒子と、界面活性剤とを含む着色剤分散物を加える。この界面活性剤は、アニオン界面活性剤、又は必要に応じて非イオン性界面活性剤、あるいは、アニオン界面活性剤と非イオン性界面活性剤とを、例えば重量比約40:60〜約60:40で混合した、アニオン及び非イオン性界面活性剤両方の混合物である。また必要に応じて、ワックス分散物を加える。ワックス分散物は、水とアニオン界面活性剤とから成る水相に懸濁した、体積平均粒径が例えば約0.1〜約0.3μmといったサブミクロンのワックス粒子を含む。生成した混合物は、凝析剤の存在下、樹脂のTgより低い温度に加熱撹拌して凝集体とし、必要に応じてこれに第2ラテックスを加える。凝析剤の1つはカルシウム塩溶液である。次に、混合物を樹脂のTgより高い温度に加熱し、トナーを洗浄し、トナー生成物を単離(isolating)する。
本件に示す方法で製造したトナーは、画像形成法、特に電子写真法、デジタル画像形成法、カラー画像形成法などに特に有用である。
更に、トナーを特定の粒径、例えば約2〜約10μmとすることができ、また、着色剤、特に顔料の負荷量を高く、例えばトナーの約4〜約15重量%として、所望の光学密度と色域(color gamut)を得るために必要なトナーの量を減らして紙のカールを無くし、又は最小限に抑えることができる。また、トナー量が少ないと画像がより均一となる。しかし高い顔料負荷(loading)はしばしばトナーの荷電挙動に悪影響を及ぼす。例えば、適当なトナー現像を行うための電荷レベルが低くなり過ぎる、あるいは電荷分布が広がり過ぎる、また間違った電荷極性のトナーが生じるなどである。更に、顔料負荷が高いと、温度や湿度などの環境条件の変化に荷電挙動が影響され易くなる。本件に開示の方法で製造したトナーは、このような欠点を少なく、又は防止する。
その内容を全て本件に引用して援用する、米国特許第4,996,127号では、酸性又は塩基性極性基を備えたポリマーと着色剤との一次粒子を含む、2次粒子の結合粒子であるトナーを示している。
トナーを製造するための、乳化/凝集/合一(coalescence)法は、米国特許第5,290,654号、米国特許第5,278,020号、米国特許第5,308,734号、米国特許第5,370,963号、米国特許第5,344,738号、米国特許第5,403,693号、米国特許第5,418,108号など、多くのゼロックス社の特許に示されている。
本件の実施の形態では、例えば、本件に示す多くの長所を備えたトナー製造法を開示する。その長所とは、例えば、相対湿度の変化に帯電性が影響されにくい黒色トナーを経済的な方法で製造するものである。ここでいう、影響されにくいとは、例えば、相対湿度60〜80%の場合に対する相対湿度約10〜約25%の環境で測定したトナーの帯電性の比(charging ratio)が、約1〜約2である、ということである。このようなトナーは、毎分約100枚以上の高速プリンタでの使用に特に有用である。更に、トナーを何度も洗浄する必要がなく、又は洗浄を少なくでき、またこのトナーは、水分を保持してトナーの荷電性に悪影響を及ぼす界面活性剤などの表面成分(surface components)を殆ど含まない。着色剤の分散性の良い黒色及び着色トナー組成物の簡便で経済的な製造法である。着色剤の粒径は、例えば、約80〜約200nmとミクロン以下であり、分散は、例えば約30日間に亘って安定であるため、優れたカラー印刷品質を達成し、着色剤の化学組成が異なってもトナーの荷電挙動を同じにすることができ、また、特に低い相対湿度、例えば約10〜約25%でも、相対湿度に影響されにくいトナーとすることができる。例えば、塩化カルシウムなどのカルシウム塩である約2〜約5種類ほどの凝析剤と、第2の公知の凝析剤、例えば、ポリ塩化アルミニウム等を用いた、スチレン−アクリラート顔料添加(pigmented)トナー粒子などの、化学トナーの経済的な製造法である。凝析剤の主な作用は凝集の開始であり、更にカルシウム塩の主な目的は、例えば約10〜約25%と低いRH(相対湿度)でトナーが荷電し易くなるのを抑えることである。カルシウム塩の添加量は、乾燥トナー重量の、例えば約200〜約800ppmである。このトナーには、必要に応じて、トナー凝集体を覆う殻(shell)を形成する第2ラテックスを加えることができる。公知のハイブリッドジャンピング現像装置(HJD)など小型の高エネルギー現像装置を備えた高速モノクロプリンタ用のトナーとその製造法である。ゼロックス・コーポレイション DC265などに用いられるこのようなHJD装置や、ゼロックス・コーポレイション IGen3シリーズ(family)などのその他の装置(engine)で、摩擦帯電(マイクロクーロン/gで測定)が約20〜約40であるトナーを用いると、例えば、一様な領域の現像の低下(low solid area development)やバックグラウンドの汚れ(background deposits)を少なくし、又は防止できる。更に、HJD現像装置は比較的小型の激しく撹拌を行うユニットで、トナーに激しい機械的衝撃を与えると考えられるが、この衝撃は、トナー表面の設計により回避できる。トナーの摩擦帯電性は、特にトナーを洗浄した場合、急激な変化が殆ど無い。また、トナーのエージングの問題を解決する製造法であって、凝析剤としてカルシウムを含むトナーは、トナー粒子全体に一様に広げる(spread)ことができ、現像装置で撹拌(agitate)されている間にトナーとキャリヤ粒子とがぶつかり合っても、トナーの荷電性は殆ど変化しない。
本件に開示の態様は以下のとおりである。樹脂と水とイオン性界面活性剤とを含むラテックスエマルションと、着色剤と水とイオン性界面活性剤とを含む着色剤分散物と、ワックスと水とイオン性界面活性剤とを含むワックス分散物とを混合する工程と、その1つがカルシウムイオン源である凝析剤の存在下で、生成した混合物を、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より低い温度に加熱し、次に、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より高い温度に加熱する工程と、を含む製造法。
(i)着色剤と水とイオン性界面活性剤とを含む着色剤分散物(colorant dispersion)を生成し、また、樹脂と水とイオン性界面活性剤とを含むラテックスエマルションを生成する工程と、(ii)着色剤分散物をラテックスエマルションと混合する工程と、(iii)生成した、ラテックスと着色剤とを含む混合物に凝析剤(coagulants)を加える工程であって、前記凝析剤の1つは2価又は4価の塩である工程と、(iv)生成した混合物を、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より低い温度に加熱する工程と、(v)必要に応じて、水相に懸濁した樹脂粒子を含む第2ラテックスを加えて殻(shell)を生成する工程と、(vi)次に、生成した混合物のpHを塩基を用いて調整する工程であって、生成したトナー凝集体混合物の、初め約1.9〜約3であったpHを、約7〜約9のpHに調整する工程と、(vii)(vi)で生成した凝集体懸濁物(aggregate suspension)を、ラテックス樹脂のTgより高い温度に加熱する工程と、(viii)酸を加えて上記(vii)の混合物のpHを変え、約2.8〜約5のpHとし、次に樹脂と着色剤とを含む前記トナーを単離する工程と、を含む、トナー製造法。
(i)樹脂と水とイオン性界面活性剤とを含むラテックスエマルションを、着色剤と水とイオン性界面活性剤とを含む着色剤分散物と混合する工程と、(ii)凝析剤とハロゲン化カルシウムとの存在下、生成した混合物をラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)より低い温度に加熱して、凝集体を得る工程と、(iii)必要に応じて、水相に懸濁したサブミクロンの樹脂粒子を含む第2ラテックスを加える工程と、(iv)塩基を用いて、約1.9〜約3であった初期pH値を約7〜約9のpHに調整する工程と、(v)ラテックスポリマーのTgより高い温度に加熱する工程と、(vi)必要に応じて、温度を約70〜約95℃に保つ工程と、(vii)酸を用いて混合物のpHを変え、約1.5〜約3.5のpHとする工程と、(viii)トナーを単離する(isolate)工程と、を含む、トナー製造法。
(i)樹脂と水とイオン性界面活性剤とを含むラテックスエマルションを生成又は準備(provide)し、また、着色剤と、水と、イオン性界面活性剤又は非イオン性界面活性剤と、を含む着色剤分散物を生成又は準備する工程と、(ii)ラテックスエマルションを着色剤分散物と混合する工程と、(iii)生成した混合物に複数の凝析剤を加える工程であって、その凝析剤のうちの1つはカルシウム塩である工程と、(iv)生成した混合物を、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)より低い又はほぼ同じ温度に加熱する工程と、(v)必要に応じて、水相に懸濁した樹脂粒子を含む第2ラテックスを加え、殻(shell)を生成する工程と、(vi)(v)で生成した混合物を、ラテックス樹脂のTg付近より高い温度に加熱する工程と、(vii)樹脂と着色剤との融合(fusion)又は合一(coalescence)が始まるまで加熱を続け、樹脂と着色剤とを含むトナー粒子とする工程と、(viii)混合物(vii)の温度を約70〜約95℃に保って、トナー凝集体の融合又は合一を開始する工程と、(ix)約0.5〜約1.5時間後、酸を用いて上記(viii)の混合物のpHを変え、約5〜約6のpHとし、これにより前記融合又は前記合一を促進して(accelerate)、樹脂と着色剤とを含むトナーとする工程と、(x)トナーを単離する工程と、を含むトナーの調製方法。
1種類の凝析剤は、MgCl、CaCl、FeCl、CuCl、ZnCl、BaClであり、実施の形態においてはCaClが望ましく、凝析剤の量を、トナー重量に対して、例えば約200〜約1,000ppm、望ましくは約300〜約600ppmとすることのできる方法。
例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、又は硫酸アルミニウムカリウム(ミョウバン)である第2凝析剤の使用量が、樹脂と着色剤とを含むトナー重量に対して約0.15〜約0.50pph(重量%)であり、トナーの全固体成分の合計を約100%とする方法。
生成したトナー凝集体に、イオン性界面活性剤を含む水相に懸濁したサブミクロンの樹脂粒子を含む第2ラテックスを加え、第2ラテックスの使用量は、ラテックス(i)の約10〜約40重量%であり、これによってトナー凝集体を覆う殻を生成する方法。
有機脂肪族アミノエステルを酸と反応させてポリアミン塩を生成し、生成した塩の使用量は、トナーの約0.05〜約10重量%であり、トナーは、ラテックス樹脂と着色剤とを含むものである方法。
第2ラテックスを加えて(v)の凝集体を覆う殻を生成し、生成した殻の厚さが約0.1〜約1μmである方法。
加えたラテックスが(i)の最初のラテックスと同じ樹脂を含む、あるいは、最初のラテックス(i)とは異なる(dissimilar)樹脂を含む方法。
(iv)の工程を、ラテックスに含まれるポリマーのガラス転移温度付近より低い温度に加熱することにより行い、これによりトナー凝集体を生成し、合一は、ラテックスに含まれるポリマーのガラス転移温度付近より高い温度に加熱することにより行う方法。
凝集温度は約40〜約60℃であり、合一温度は約75〜約97℃である方法。
凝集を行う温度で凝集体の大きさを制御し、最終的なトナーの大きさが体積平均粒径(volume average diameter)で約2〜約25μmである方法。
着色剤は顔料であり、顔料はディスパージョンであって、ディスパージョンはイオン性界面活性剤を含み、凝析剤は主に、ラテックス又はポリマーと着色剤との凝集を可能とするよう働くものである方法。
ラテックスは、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(メチルスチレン−ブタジエン)、ポリ(メチル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(エチル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(プロピル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(ブチル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(メチル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(エチル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(プロピル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(ブチル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(スチレン−イソプレン)、ポリ(メチルスチレン−イソプレン)、ポリ(メチル メタクリラート−イソプレン)、ポリ(エチル メタクリラート−イソプレン)、ポリ(プロピル メタクリラート−イソプレン)、ポリ(ブチル メタクリラート−イソプレン)、ポリ(メチル アクリラート−イソプレン)、ポリ(エチル アクリラート−イソプレン)、ポリ(プロピル アクリラート−イソプレン)、ポリ(ブチル アクリラート−イソプレン)、ポリ(スチレン−プロピル アクリラート)、ポリ(スチレン−ブチル アクリラート)、ポリ(スチレン−ブタジエン−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブタジエン−メタクリル酸)、ポリ(スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブチル アクリラート−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブチル アクリラート−メタクリル酸)、ポリ(スチレン−ブチル アクリラート−アクリロノニトリル)、及びポリ(スチレン−ブチル アクリラート−アクリロノニトリル−アクリル酸)から成る群より選ばれる樹脂を含む方法。
着色剤が、カーボンブラック、シアン、イエロー、マゼンタ、又はそれらの混合物である方法。
単離したトナーは、必要に応じて体積平均粒径が約2〜約15μmであり、その粒度分布は、必要に応じて約1.15〜約1.30であり、生成したトナーの表面に、金属塩、脂肪酸の金属塩、シリカ、金属酸化物、又はそれらの混合物を加え、その量はそれぞれ、得られたトナーの約0.1〜約10重量%である方法。
(i)着色剤と水とイオン性界面活性剤とを含む着色剤分散物を生成し、これとは別に、ポリエチレンワックスと水とイオン性界面活性剤とを含むワックス分散物を生成し、これとは別に、樹脂と水とイオン性界面活性剤とを含むラテックスエマルションを生成する工程と、(ii)着色剤分散物をラテックスエマルション及びワックス分散物と混合する工程と、(iii)生成した、ラテックスとワックスと着色剤とを含む混合物に、凝析剤である塩化カルシウムと、塩化カルシウムとは異なる第2の凝析剤とを加える工程と、(iv)生成した混合物を、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より低い温度に加熱する工程と、(v)必要に応じて、水相に懸濁した樹脂粒子を含む第2ラテックスを加えて、殻を生成する工程と、(vii)(vi)で生成した凝集体懸濁物を、ラテックス樹脂のTgより高い温度に加熱した後、樹脂とワックスと着色剤とを含むトナーを単離する工程と、を含む方法であって、粒子表面において、樹脂の酸性官能基(acidic functionality)と塩化カルシウムとが錯体を形成し、これにより、摩擦帯電性(tribo−charging)が相対湿度にあまり影響されず、また、その荷電性が、激しく混合する現像剤装置の中でキャリヤと共にトナーをエージングしても殆ど変化しないトナーを生成するという長所を備えた方法。
(i)樹脂と水とイオン性界面活性剤とを含むラテックスエマルションを、ワックスと水とイオン性界面活性剤とを含むワックス分散物と、着色剤と水とイオン性界面活性剤とを含む着色剤分散物と混合する工程と、(ii)生成した、ラテックスとワックスと着色剤とを含む混合物に、カルシウム塩と、カルシウム塩以外の第2のカチオン凝析剤とを共に加える工程と、(iii)生成した混合物を、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より低い温度に加熱して凝集体とし、必要に応じて、水相に懸濁したサブミクロンの樹脂粒子を含む第2ラテックスを加えて、前記凝集体を覆う殻又はコーティングを生成する工程と、(v)約70〜約95℃の温度に加熱保持し、次にトナーを単離する工程と、を含む方法。
凝析剤の存在下で、樹脂のTgより低い温度、次に高い温度に加熱して、ラテックスと着色剤とワックスとを凝集する工程を含むトナー製造法であって、凝析剤の1つはカルシウム塩又はカルシウム源であり、例えば、体積平均粒径が約1〜約25μm、より詳細には約2〜約12μmであり、粒度分布の狭い、例えば約1.10〜約1.33、より詳細には約1.15〜約1.25(粒径と粒度分布はコールタカウンタ(Coulter Counter)で測定)であるトナー組成物を生成し、この方法により、従来の粉砕(pulverization)及び分級(classification)法を用いる必要がない、方法。
必要な洗浄の回数が少なく、例えば約2〜約4回であり、トナーの摩擦帯電電荷(triboelectrical charge)を、20%RHにおいて約20マイクロクーロン/g(μC/g)以上と適当なものとするトナー凝集法。
添加したラテックスが、最初のラテックスと同じ樹脂を含む、あるいは最初のラテックスとは異なる樹脂を含む方法。
凝集を行う温度により凝集体の大きさが約2〜約15μmになるよう制御し、最終的なトナーの大きさが体積平均粒径で約2〜約15μmである方法。
(iv)の凝集温度が約45〜約55℃であり、(vii)及び(viii)の合一又は融合温度が約85〜約95℃である方法。
ラテックス樹脂とワックスと着色剤との凝集の間、又はその前に凝析剤を加え、この凝析剤が、凝集を可能とする、又は開始するものである方法。
着色剤が、カーボンブラック、シアン、イエロー、マゼンタ、又はそれらの混合物である方法。
単離したトナーの体積平均粒径が約2〜約25μmであり、その粒度分布(GSD)が約1.15〜約1.30であって、生成したトナーの表面に、金属塩、脂肪酸の金属塩、シリカ、金属酸化物、又はそれらの混合物などの添加剤を加え、その量はそれぞれ、得られたトナーの約0.1〜約5重量%である方法。
生成したトナー凝集体に、最初のラテックスの約10〜約40重量%、望ましくは約15〜約30重量%の量の第2ラテックス(v)を加えて、凝集体を覆う殻を生成する方法。
添加したラテックスが、混合に用いた最初のラテックスと同じ樹脂組成及び分子特性のものを含む、あるいは、最初のラテックスと異なる組成及び特性のものを含む方法。
ラテックスに含まれるポリマーのガラス転移温度付近より低い温度に加熱することによって凝集を行う方法。
ラテックスに含まれるポリマーのガラス転移温度付近より高い温度に加熱することによって合一を行う方法。
凝集温度が約40〜約62℃、望ましくは約45〜約58℃である方法。
合一温度が約75〜約95℃、望ましくは約85〜約90℃である方法。
ラテックスがサブミクロンのポリマー又は樹脂粒子を含み、樹脂粒子が、ポリ(スチレン−アルキル アクリラート)、ポリ(スチレン−1,3−ジエン)、ポリ(スチレン−アルキル メタクリラート)、ポリ(スチレン−アルキル アクリラート−アクリル酸)など、本件に示すポリマー類から成る群より選ばれるポリマーを含む方法。
ラテックスが、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(メチルスチレン−ブタジエン)、ポリ(メチル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(エチル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(プロピル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(ブチル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(メチル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(エチル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(プロピル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(ブチル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(スチレン−イソプレン)、ポリ(メチルスチレン−イソプレン)、ポリ(メチル メタクリラート−イソプレン)、ポリ(エチル メタクリラート−イソプレン)、ポリ(プロピル メタクリラート−イソプレン)、ポリ(ブチル メタクリラート−イソプレン)、ポリ(メチル アクリラート−イソプレン)、ポリ(エチル アクリラート−イソプレン)、ポリ(プロピル アクリラート−イソプレン)、ポリ(ブチル アクリラート−イソプレン)、ポリ(スチレン−プロピル アクリラート)、ポリ(スチレン−ブチル アクリラート)、ポリ(スチレン−ブタジエン−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブタジエン−メタクリル酸)、ポリ(スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブチル アクリラート−アクリル酸)、ポリ(スチレン−ブチル アクリラート−メタクリル酸)、ポリ(スチレン−ブチル アクリラート−アクリロノニトリル)、及びポリ(スチレン−ブチル アクリラート−アクリロノニトリル−アクリル酸)から成る群より選ばれる樹脂を含み、着色剤が顔料である方法。
イオン性界面活性剤を含む水相に懸濁した、望ましくはサブミクロンの樹脂粒子を含むラテックスを用いる。その粒度範囲は、約0.05〜約0.5μm、より詳細には約0.07〜約0.35μmである。水相に含まれるイオン性界面活性剤は、固体の約0.5〜約5重量%、より詳細には約0.7〜約2重量%である。このラテックスに、ワックス分散物を加える。ワックス分散物は、サブミクロン、例えば約0.5μm以下の大きさのワックス粒子と、アニオン又は非イオン性界面活性剤とを含み、界面活性剤の使用量の範囲は、固体の約0.5〜約10.0重量%、より詳細には約0.6〜約5重量%である。これに、着色剤分散物を加える。着色剤分散物は、サブミクロン、例えば約0.5μm以下の大きさの着色剤粒子と、アニオン又は非イオン性界面活性剤とを含み、界面活性剤の使用量の範囲は、固体の約0.5〜約10.0重量%、より詳細には約0.6〜約5重量%である。固体のラテックスと着色剤とワックス成分とを含む最終的なトナーに、その5重量%の凝析剤を加える。更に、樹脂のTgより約5〜約10℃低い温度で加熱撹拌して凝集させて、約3〜約15μm、より詳細には約4〜約8μmの粒径と、狭いGSD範囲、例えば約1.15〜約1.28、より詳細には約1.17〜約1.25のトナー凝集体とし、更に、約0.5〜約1.5時間、撹拌しながら、混合物の温度を樹脂のTgより高い、約70〜約95℃、望ましくは約85〜約93℃の範囲に上げ、更に約0.5〜約4時間、より詳細には約0.6〜約3時間、混合物を加熱して、凝集体を融合又は合一させる方法。この方法は、優れた印刷品質を備えた画像を生成する、トナー粒子の製造法である。
水性の着色剤分散物とラテックスエマルションを混合する工程を含む、トナー組成物の製造法であり、着色剤分散物は、望ましくは、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、蛍光着色剤などの顔料を含み、ラテックスエマルションは、例えば、スチレン、ブタジエン、アクリラート類、メタクリラート類、アクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸(itaconic)、又はβ−カルボキシエチル アクリラート(β−CEA)等から成る群より選ばれるモノマー類の乳化重合から得られる。このラテックスは、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのイオン性界面活性剤と、必要に応じて非イオン性界面活性剤を含む。またこの工程を、塩化カルシウムなどのカルシウム源である凝析剤及び添加剤、ポリ塩化アルミニウム、又は金属塩の存在下で行う方法。
実施の形態において、本件に開示の方法で製造したトナーの粒径が、例えば、ラテックスと、顔料などの着色剤と、必要に応じた添加剤との凝集を行う温度によって制御可能である方法。一般に、凝集温度が低いと凝集体の粒径は小さくなり、これが最終的なトナーの大きさとなる。ガラス転移温度(Tg)が約55℃のラテックスポリマーで、固体含量約14重量%の反応混合物では、約53℃の凝集温度において、体積平均粒径で約7μmの大きさの凝集体が得られる。同じ条件下、約48℃の温度では、同じラテックスで約5μmの大きさの凝集体が生成すると考えられる。
使用可能なカチオン凝析剤としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム(polyaluminum chloride)又はポリスルホケイ酸アルミニウム(polyaluminum sulfosilicate)が挙げられる。この凝析剤は、約2〜約3.5のpH環境において凝集剤として有効である。pHが上がると、凝集剤としての凝析剤の効果は低下し、例えば、混合物のpHが約4〜約5.5に上がると、凝集効果はほぼ半減する。
第1の凝析剤の例としては、本件に示す、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、その他の水に可溶なカルシウム塩などが挙げられ、その量は、トナー重量に対し、カルシウムイオン濃度で100〜400ppmの範囲に相当する量である。
本件に開示の方法に使用し、またラテックス中に存在する、ラテックス樹脂類、樹脂、ポリマー、又はポリマー類の具体例としては、ポリ(スチレン−ブタジエン)、ポリ(メチル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(エチル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(プロピル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(ブチル メタクリラート−ブタジエン)、ポリ(メチル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(エチル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(プロピル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(ブチル アクリラート−ブタジエン)、ポリ(スチレン−イソプレン)、ポリ(スチレン−ブチル アクリラート−アクリロニトリル−アクリル酸)、ポリ(アクリロニトリル−ブチル アクリラート−アクリル酸)、等の、本件に示すような公知のポリマー類が挙げられる。本件に開示のトナー中におけるラテックスポリマー又は樹脂の含有量は一般に、様々な適当な量であって、例えば、トナー又は固体の約75〜90重量%、又は約80〜約87重量%であり、本件に開示の製造法に適当なラテックスの大きさは、例えば、体積平均粒径(ブルックヘブン(Brookhaven)ナノサイズ粒度分析計で測定)で約0.05〜約0.5μmとすることができる。実施の形態においては、これ以外の大きさ及び有効量のラテックスポリマーを用いても良い。樹脂や着色剤などの全てのトナー成分の合計を約100%又は約100部とする。
本件に開示の方法に使用するポリマーは、乳化重合法で調製可能であり、このような方法に使用するモノマー類としては、例えば、スチレン、アクリラート類、メタクリラート類、ブタジエン、イソプレン、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、β−カルボキシエチル アクリラート、アクリロニトリル、等が挙げられる。乳化重合を行う場合、公知の連鎖移動剤、例えば、ドデカンチオール又は四臭化炭素を用いて、ポリマーの分子量を制御しても良い。ドデカンチオールの量は、例えば約0.1〜約10%であり、四臭化炭素は効果的な量、例えば約0.1〜約10%である。米国特許第3,674,736号明細書に開示のポリマー微小懸濁法、米国特許第5,290,654号明細書に開示のポリマー溶液微小懸濁法、機械的粉砕法、その他公知の方法など、例えば約0.01〜約2μmのポリマー粒子が得られる他の方法も使用できる。
ワックス類の例としては、本件に示すもの、前述の係属中の出願に示すもの、アライド・ケミカル(Allied Chemical)及びペトロライト・コーポレーション(Petrolite Corporation)より市販品として入手可能なポリプロピレン類及びポリエチレン類、マイケルマン・インク(Michaelman Inc.)及びダニエルズ・プロダクツ・カンパニー(Daniels Products Company)より入手可能なワックスエマルション類、イーストマン・ケミカル・プロダクツ・インク(Eastman Chemical Products, Inc.)より市販品として入手可能なEPOLENE N−15(商標)、三洋化成工業(株)より入手可能な、重量平均分子量の小さいポリプロピレンである、VISCOL 550−P(商標)、また同様な材料が挙げられる。使用する、市販品として入手可能なポリエチレン類は約1,000〜約1,500の分子量を持ち、また本件に開示のトナー組成物に使用する市販品として入手可能なポリプロピレン類は、約4,000〜約5,000の分子量を持つと考えられる。官能化ワックス類の例としては、アミン類、アミド類(例えば、ミクロ・パウダ・インク(Micro Powder Inc.)製の、AQUA SUPERSLIP 6550(商標)、SUPERSLIP 6530(商標))、フッ素化ワックス類(例えば、ミクロ・パウダ・インク製の、POLYFLUO 190(商標)、POLYFLUO 200(商標)、POLYFLUO 523XF(商標)、AQUA POLYFLUO 411(商標)、AQUA POLYSILK 19(商標)、POLYSILK 14(商標))、フッ素化ワックス類とアミドワックス類との混合物(例えば、これも、ミクロ・パウダ・インク製の、MICROSPERSION 19(商標))、イミド類、エステル類、4級アミン類、カルボン酸又はアクリルポリマーエマルション(例えば、SCジョンソン・ワックス(SC Johnson Wax)製の、JONCRYL 74(商標)、89(商標)、130(商標)、537(商標)、及び538(商標))、塩素化ポリプロピレン類及びポリエチレン類(アライド・ケミカル、ペトロライト・コーポレーション、SCジョンソン・ワックスより市販品として入手可)、などが挙げられる。
本件に開示の製造法では、顔料などの様々な公知の着色剤が使用でき、そのトナー中の含有量は効果的な量であって、例えばトナーの約1〜約25重量%、より詳細には約3〜約10重量%である。着色剤としては、例えばREGAL330(登録商標)のようなカーボンブラックを用いることができる。着色顔料としては、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブラウン、ブルー、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、ヘリオゲン(HELIOGEN)ブルーL6900(商標)、D6840(商標)、D7080(商標)、D7020(商標)、パイラム(PYLAM)オイルブルー(商標)、パイラムオイルイエロー(商標)、ピグメントブルー1(商標)(ポール・ウーリッチ・アンド・カンパニー・インク(Paul Uhlich&Company,Inc.)製)、ピグメントバイオレット1(商標)、ピグメントレッド48(商標)、レモンクロムイエローDCC1026(商標)、E.D.トルイジンレッド(商標)、及びボンレッド(BON RED)C(商標)(オンタリオ州トロント、ドミニオン・カラー・コーポレーション・リミテッド(Dominion Color Corporation,Ltd.)製)、ノバパーム(NOVAPERM)イエローFGL(商標)、ホスタパーム(HOSTAPERM)ピンクE(商標)が挙げられる。染料の例としては、カラーインデックスや多くの米国特許に記載の公知の適当な染料、食品用染料、等が挙げられる。
着色剤としては、顔料、染料、顔料と染料との混合物、顔料混合物、染料混合物、等が挙げられる。
ラテックスの調製に用いる開始剤の例としては、過硫酸アンモニウム及びカリウムなどの水に可溶な開始剤が挙げられ、その量は適当な量、例えば約0.1〜約8重量%、より詳細には約0.2〜約5重量%の範囲である。可溶な有機開始剤の例としては、VAZO64(商標)、2−メチル−2,2’−アゾビスプロパンニトリル、VAZO88(商標)、2,2’−アゾビスイソブチルアミド無水物などの、Vazo過酸化物が挙げられ、その量は適当な量、例えば約0.1〜約8重量%の範囲である。連鎖移動剤の例としては、ドデカンチオール、オクタンチオール、四臭化炭素、等が挙げられ、その量は様々な適当な量、例えばモノマーの約0.1〜約10重量%、より詳細には約0.2〜約5重量%である。
ラテックス、ワックス分散物、及び着色剤分散物の調製に用いる界面活性剤は、イオン性又は非イオン性界面活性剤のどちらでも良く、その量は効果的な量、例えば、反応混合物の約0.01〜約15重量%、又は約0.01〜約5重量%である。アニオン界面活性剤としては、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルナフタレン硫酸ナトリウム、ジアルキルベンゼンアルキル硫酸塩及びスルホン酸塩、アルドリッチ(Aldrich)製のアビト酸(abitic acid)、花王製の、NEOGEN R(商標)、NEOGEN SC(商標)、等が挙げられる。
非イオン性界面活性剤の量は様々な適当な量、例えば約0.1〜約5重量%であり、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、メタロース(methalose)、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ジアルキルフェノキシポリ(エチレンオキシ)エタノール、ローヌ・プーラン(Rhone−Poulenac)製の、IGEPAL CA−210(商標)、IGEPAL CA−520(商標)、IGEPAL CA−720(商標)、IGEPAL CO−890(商標)、IGEPAL CO−720(商標)、IGEPAL CO−290(商標)、ANTAROX890(商標)、及びANTAROX897(商標)を用いることができる。
トナーにはまた、公知の電荷添加剤を、効果的な適当な量、例えば0.1〜約5重量%加えても良い。電荷添加剤としては、アルキルピリジニウムハロゲン化物、重硫酸塩、米国特許第3,944,493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、及び米国特許第4,560,635号の明細書に記載の電荷調節添加剤、アルミニウム錯体などの負電荷増強添加剤、その他公知の電荷添加剤、等が挙げられる。
洗浄又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としては、例えば、金属塩、脂肪酸の金属塩、コロイドシリカ、金属酸化物、チタン酸ストロンチウム、それらの混合物、等が挙げられ、添加剤の含有量は、それぞれ一般に約0.1〜約2重量%である。これらについては、例えば、米国特許第3,590,000号、米国特許第3,720,617号、米国特許第3,655,374号、及び米国特許第3,983,045号を参照されたい。望ましい添加剤としては、ステアリン酸亜鉛及びAEROSIL R972(登録商標)が挙げられる。米国特許第6,190,815号及び米国特許第6,004,714号の明細書に記載の被覆シリカも使用することができ、その量は、例えば約0.1〜約2重量%であり、この添加剤は、凝集の間に、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。
本件に開示の方法で得られたトナーを、公知のキャリヤ粒子と混合して、現像剤組成物とすることができる。公知のキャリヤ粒子としては、スチール、フェライトなどの被覆キャリヤが挙げられ、これ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。トナーの濃度は、例えば約2〜約8%である。キャリヤ粒子は、ポリマーで周囲を覆ったコアを含むものでも良く、例えば、ポリメチルメタクリラート(PMMA)中に伝導性カーボンブラックなどの伝導性成分を分散したものである。キャリヤコーティングとしては、シリコーン樹脂、フルオロポリマー類、摩擦帯電系列での位置が近接していない樹脂の混合物、熱硬化性樹脂、その他公知の成分などが挙げられる。
(半連続式ラテックス調製法)
以下のようにして、スチレンとブチル アクリラートとβ−カルボキシエチル アクリラート(β−CEA)との乳化重合より生成したポリマー粒子を含むラテックスエマルションを調製した。
1.59kgのDOWFAX 2A1(商標)(アニオン乳化剤)と、430kgの脱イオン水とを、ステンレススチール製保持タンク中で10分間混合し、これらの成分から成る界面活性剤水溶液を調製した。窒素で5分間保持タンクをパージした後、中身を反応器に移した。次に、反応器を窒素でパージし続けながら100rpmで撹拌した。次に、反応器を80℃に加熱した。これとは別に、6.8kgの過硫酸アンモニウム開始剤を33.55kgの脱イオン水に溶解した。
これとは別に、次の方法でモノマーエマルションを調製した。366kgのスチレンと、86kgのブチル アクリラートと、14kgのβ−CEAと、6kgの1−ドデカンチオールと、3kgのドデカンジオール ジアクリラート(ADOD)と、8.05kgのDOWFAX(商標)(アニオン界面活性剤)と、216kgの脱イオン水とを混合して、エマルションとした。次に、窒素でパージしながら、このエマルションの5%を、前述の界面活性剤の水相を入れた反応器に、80℃でゆっくりと加え、“種”を生成した。次に、先に調製した開始剤溶液をゆっくりと反応器に加え、10分後、残りの95%のモノマーエマルションを、調量ポンプを用いて連続的に加えた。
全てのモノマーエマルションを反応器に加えたら、更に2時間、温度を80℃に保ち、反応を完了させた。次に、反応器の中身を35℃まで放冷した。スチレンと、ブチル アクリラートと、β−カルボキシエチル アクリラート(β−CEA)とを、ppHでそれぞれ76.5:23.5:3の比で含む、樹脂粒子を含むラテックスを保持タンクに集めた。乾燥後の、スチレンとブチル アクリラートとβ−カルボキシエチル アクリラート(β−CEA)とから成るラテックス樹脂は、重量平均分子量M=34,500、数平均分子量M=11,400(GPCで測定)、オンセットTg52.6℃(DSCで測定)の分子特性を持つものであった。このラテックスは、40%の樹脂と、58.5%の水と、1.5%のアニオン界面活性剤とから成るものであった。
[比較例1](ワックスを含む黒色トナーの調製)
ポリトロンを用いて5,000rpmの剪断速度でかき混ぜながら、室温(約22〜約25℃に保つ)で、510ミリリットルの水に、175gの上記で調製したラテックスエマルションと、20gのR330(登録商標)カーボンブラック水性分散物(固体含量25%)とを同時に加えた。この混合物に、24gのアニオン性ポリエチレンP725ワックス水性分散物(固体含量33%)を加えた。これを混合物Aとする。
1.8gの濃ポリ塩化アルミニウム溶液(10%のアルミナを含むと検定)を20gの0.01Nの硝酸で希釈して、ポリ塩化アルミニウムの0.01N硝酸溶液である凝析剤を調製した。これを溶液Bとする。
上記の混合物Aに、ポリ塩化アルミニウムを含む凝析剤溶液(溶液B)21.8gを2分間かけて加えた後、5,000rpmの速度で10分間混合した。生成した混合物のpHは2.7であった。次にこれを2リットルの反応容器に移し、温度51℃で60分間加熱したところ、粒径5.3μm、GSD1.20(コールタカウンタで測定)の凝集体が生成した。生成したトナー凝集体に、上記で調製したラテックス43.5gを加え、次に、54℃に加熱して更に20分間撹拌した。ラテックスと着色剤とワックスとを含む凝集体は、粒径5.5μm、GSD1.21であった。
4%水酸化ナトリウムの塩基水溶液を用いて、pHを2.7から約7に調整し、生成した混合物を更に15分間撹拌した。次に、生成した混合物を95℃に加熱し、そのまま1時間置いた。次に、生成した混合物のpHを、5%硝酸を用いて約6.6から約4.5に下げた。95℃の温度で6時間(合計)置いた後の粒子は、5.7μmの粒径と、1.21のGSDとを持つものであった。次に反応器を室温(22〜25℃)まで放冷し、粒子を洗浄(1回目の洗浄は、60℃の温度において、水酸化ナトリウムを用いてpH9で行ってpHを上げ、次の2回は、室温で脱イオン水を用いて洗浄し、更に、硝酸を用いてpH2で洗浄してpHを下げた)した。次に、トナー粒子を凍結乾燥器で乾燥した。トナーは、87%の、百分率で76.5:23.5:3の、スチレンとブチル アクリラートとβ−カルボキシエチル アクリラート(β−CEA)とから成る樹脂と、5%の上記のカーボンブラック顔料と、8%のP725ワックスとから成るものであった。
20%及び80%RHで約24時間状態調節(conditioning)後、キャリヤに対するトナーの質量比を6%として、ゼロックス・コーポレイション DC265複写機/プリンタ中で、基準キャリヤ(PMMA及びKYNAR(登録商標)のポリマーコーティングを備えたスチール又はフェライト)に対し、上記のトナーの摩擦帯電性をファラデーケージ噴出装置を用いて測定した。トナーの重量当たりの電荷は、20%RHにおいて−60μC/g、80%RHにおいて−20μC/gであった。更に、トナー負荷(TC)6%の現像剤100gを、ペイントシェーカ中で60分間混合してエージングを行った。これは、激しく撹拌される現像ハウジング中に見られる、エージングの模擬実験である。20%RHでエージングしたトナーの摩擦帯電は−55μC/g、80%RHでは−20μC/gであった。
[比較例2](ワックスとカルシウムとを含み、洗浄を行った黒色トナーの調製)
異なる洗浄操作を行い、塩化カルシウムを用いる以外は、比較例1に概略を述べたものと同じ方法でトナーを調製した。
ポリトロンを用いて5,000rpmの剪断速度でかき混ぜながら、室温で、510ミリリットルの水に、175gの上記で調製したラテックスエマルションと、20gのR330(登録商標)カーボンブラック水性分散物(固体含量25%)とを同時に加えた。この混合物に、24gのアニオン性ポリエチレンP725ワックス水性分散物(固体含量33%)を加えた。これを混合物Aとする。
1.8gの濃ポリ塩化アルミニウム溶液(10%のアルミナを含むと検定)を20gの0.01N硝酸で希釈して、ポリ塩化アルミニウムの0.01N硝酸溶液である凝析剤を調製した。これを溶液Bとする。
上記の混合物Aに、上記の、ポリ塩化アルミニウムを含む凝析剤溶液(溶液B)21.8gを2分間かけて加えた後、5,000rpmの速度で10分間混合した。生成した混合物のpHは2.7であった。次にこれを2リットルの反応容器に移し、温度51℃で60分間加熱したところ、粒径5.3μm、GSD1.20(コールタカウンタで測定)の凝集体が生成した。このトナー凝集体に、上記で調製したラテックス43.5gを加え、54℃に加熱して更に20分間撹拌した。ラテックスと着色剤とワックスとを含む凝集体は、粒径5.5μm、GSD1.21であった。
次に、4%水酸化ナトリウムの塩基水溶液を用いて、pHを2.7から約7に調整し、更に15分間撹拌した。次に、生成した混合物を95℃に加熱し、そのまま1時間置いた。次に、生成した混合物のpHを、5%硝酸を用いて約6.6から約4.5に下げた。95℃の温度で6時間(合計)置いた後の粒子は、粒径5.7μm、GSD1.21であった。次に反応器を室温(22〜25℃)まで放冷し、生成した粒子を、洗浄(1回目の洗浄は、60℃で、水酸化ナトリウムを用いてpH9で行ってpHを上げ、次に、塩化カルシウムの希薄溶液(水1リットルに対して塩化カルシウム2g)で洗浄し、室温において脱イオン水で1回洗い、更に、硝酸を用いてpH2で洗浄してpHを下げた)した。生成したトナー粒子を、次に凍結乾燥器で乾燥した。生成したトナーは、87%の、ppHで76.5:23.5:3の、スチレンとブチル アクリラートとβ−カルボキシエチル アクリラート(β−CEA)とから成る樹脂と、5%の上記のカーボンブラック顔料と、8%のP725ワックスとから成るものであった。
20%及び80%RHで約24時間状態調節後、キャリヤに対するトナーの質量比を6%として、ゼロックス・コーポレイション DC265複写機/プリンタの基準キャリヤに対し、に対し、このトナーの摩擦帯電性をファラデーケージ噴出装置を用いて測定した。トナーの重量当たりの電荷は、20%RHにおいて−35μC/g、80%RHにおいて−18μC/gであった。更に、トナー負荷6%の現像剤100gを、60分間ペイントシェーカにかけてエージングした。20%RHでエージングしたトナーの60分間ペイントシェーカにかけた摩擦帯電は−50μC/g、80%RHでは−20μC/gであった。
[実施例1](ワックスとカルシウム共凝析剤とを含む黒色トナーの調製)
ポリトロンを用いて5,000rpmの剪断速度でかき混ぜながら、室温で、510ミリリットルの水に、175gの上記で調製したラテックスエマルションと、20gのR330(登録商標)カーボンブラック水性分散物(固体含量25%)とを同時に加えた。この混合物に、24gのアニオン性ポリエチレンP725ワックス水性分散物(固体含量33%)を加えた。これを混合物Aとする。
1.8gの濃ポリ塩化アルミニウム溶液(10%のアルミナを含むと検定)を20gの0.01N硝酸で希釈し、この溶液に0.5gの乾燥塩化カルシウムを加えて、0.01N硝酸に溶解した、ポリ塩化アルミニウムと塩化カルシウムの両方を含む、組み合わせた凝析剤溶液を調製した。これを溶液Bとする。
上記の混合物Aに、ポリ塩化アルミニウムと塩化カルシウムとを含む、上記で調製した2成分の凝析剤溶液(溶液B)22.3gを2分間かけて加え、5,000rpmの速度で10分間混合した。生成した混合物のpHは2.7であった。次にこれを2リットルの反応容器に移し、温度51℃で60分間加熱したところ、粒径5.2μm、GSD1.21(コールタカウンタで測定)のトナー凝集体が生成した。このトナー凝集体に、上記で調製したラテックス43.5gを加え、次に、54℃に加熱して更に20分間撹拌した。ラテックスと着色剤とワックスとを含む凝集体は、粒径5.4μm、GSD1.20であった。
次に、4%水酸化ナトリウムの塩基水溶液を用いて、pHを2.7から約7に調整し、得られた混合物を更に15分間撹拌した。次に、生成した混合物を95℃に加熱し、そのまま1時間置いた。次に、生成した混合物のpHを、5%硝酸を用いて約6.6から約4.5に下げた。95℃の温度で6時間(合計)置いた後の粒子は、粒径5.6μm、GSD1.21であった。次に反応器を室温まで放冷し、粒子を脱イオン水を用いて室温で4回洗浄した。生成したトナー粒子を、次に凍結乾燥器で乾燥した。トナーは、87%の、ppHで76.5:23.5:3の、スチレンとブチル アクリラートとβ−カルボキシエチル アクリラート(β−CEA)とから成る樹脂と、5%の、上記のカーボンブラック顔料と、8%のP725ワックスとから成るものであった。
20%及び80%RHで約24時間状態調節後、キャリヤに対するトナーの質量比を6%として、ゼロックスDC265複写機/プリンタの基準キャリヤに対し、このトナーの摩擦帯電性をファラデーケージ噴出装置を用いて測定した。トナーの重量当たりの電荷は、20%RHにおいて−32μC/g、80%RHにおいて−21μC/gであった。更に、トナー負荷6%の現像剤100gを、60分間ペイントシェーカにかけてエージングした。20%RHでエージングしたトナーの60分間ペイントシェーカにかけた摩擦帯電は−35μC/g、80%RHでは−22μC/gであった。
[実施例2](ワックスとカルシウム共凝析剤とを含む赤色トナーの調製)
ポリトロンを用いて5,000rpmの剪断速度でかき混ぜながら、室温で、510ミリリットルの水に、175gの上記で調製したラテックスエマルションと、20gの赤色R238水性分散物(固体含量25%)とを同時に加えた。この混合物に、24gのアニオン性ポリエチレンP725ワックス水性分散物(固体含量33%)を加えた。これを混合物Aとする。
1.8gの濃ポリ塩化アルミニウム溶液(10%のアルミナを含むと検定)を20gの0.01N硝酸で希釈し、この溶液に0.5gの乾燥塩化カルシウムを加えて、0.01N硝酸に溶解した、ポリ塩化アルミニウムと塩化カルシウムとを含む、組み合わせた凝析剤溶液を調製した。これを溶液Bとする。
上記の混合物Aに、ポリ塩化アルミニウムと塩化カルシウムとを含む、上記で調製した2成分の凝析剤溶液(溶液B)22.3gを2分間かけて加えた後、5,000rpmの速度で10分間混合した。生成した混合物のpHは2.7であった。次にこれを2リットルの反応容器に移し、温度51℃で60分間加熱したところ、粒径5.2μm、GSD1.21(コールタカウンタで測定)の凝集体が生成した。このトナー凝集体に、上記で調製したラテックス43.5gを加え、次に、54℃に加熱して更に20分間撹拌した。ラテックスと着色剤とワックスとを含む凝集体は、粒径5.4μm、GSD1.20であった。
次に、4%水酸化ナトリウムの塩基水溶液を用いて、pHを2.7から約7に調整し、更に15分間撹拌した。次に、生成した混合物を95℃に加熱し、そのまま1時間置いた。次に、生成した混合物のpHを、5%硝酸を用いて約6.6から約4.5に下げた。95℃の温度で6時間(合計)置いた後の粒子は、粒径5.6μm、GSD1.21であった。次に反応器を室温まで放冷し、得られた粒子を脱イオン水を用いて室温で4回洗浄した。生成したトナー粒子を、次に凍結乾燥器で乾燥した。得られたトナーは、87%の、ppHで76.5:23.5:3の、スチレンとブチル アクリラートとβ−カルボキシエチル アクリラート(β−CEA)とから成る樹脂と、5%の、上記の赤色R238顔料と、8%のP725ワックスとから成るものであった。
20%及び80%RHで約24時間状態調節後、キャリヤに対するトナーの質量比を6%として、ゼロックス・コーポレイション DC265複写機/プリンタの基準キャリヤに対し、このトナーの摩擦帯電性をファラデーケージ噴出装置を用いて測定した。トナー重量当たりの電荷は、20%RHにおいて−30μC/g、80%RHにおいて−18μC/gであった。更に、トナー負荷(TC)6%の現像剤100gを、ペイントシェーカ中で60分間エージングした。20%RHでエージングしたトナーの60分間ペイントシェーカにかけた摩擦帯電は−33μC/g、80%RHでは−21μC/gであった。

Claims (7)

  1. 樹脂と、水と、イオン性界面活性剤と、を含むラテックスエマルションと、
    着色剤と、水と、イオン性界面活性剤と、を含む着色剤分散物と、
    ワックスと、水と、イオン性界面活性剤と、を含むワックス分散物と、
    を混合する工程と、
    生成した混合物を、凝析剤の存在下で、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より低い温度に加熱する工程と、
    ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より高い温度に加熱する工程と、
    を含み、
    前記凝析剤の1つは、カルシウムイオン源である、トナー製造法。
  2. 請求項1に記載の方法であって、
    前記カルシウムイオン源は、ハロゲン化カルシウムである、トナー製造法。
  3. 請求項1に記載の方法であって、
    前記カルシウムイオン源は塩化カルシウムであり、
    ポリ塩化アルミニウムを含む第2の凝析剤を加える、トナー製造法。
  4. 請求項1に記載の方法であって、
    前記凝析剤は凝析剤の混合物を含み、
    前記凝析剤の少なくとも1つは塩化カルシウムであり、
    前記凝析剤の含有量は約25〜約500ppmであり、
    前記混合物のpHを、硝酸、硫酸、及び塩酸から成る群より選ばれる酸を用いて調整する、トナー製造法。
  5. 請求項1に記載の方法であって、
    水相に懸濁した樹脂粒子を含み、前記トナー凝集体を覆う殻又はコーティングを生成する第2ラテックスをさらに含み、
    前記樹脂は架橋したポリマーであり、
    生成した前記殻の厚さは約0.1〜約1μmであり、
    ラテックス中に含まれる前記ポリマー又は樹脂のガラス転移温度付近より低い温度に加熱してトナー凝集体を生成し、
    前記Tgより高い温度に加熱して、前記ポリマーと、前記ワックスと、前記着色剤と、
    を合一させる、トナー製造法。
  6. 請求項1に記載の方法であって、
    前記ワックスは、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はそれらの混合物を含む、トナー製造法。
  7. (i)着色剤と、水と、イオン性界面活性剤と、を含む着色剤分散物を生成し、
    樹脂と、水と、イオン性界面活性剤と、を含むラテックスエマルションを生成する工程と、
    (ii)前記着色剤分散物を前記ラテックスエマルションと混合する工程と、
    (iii)前記(ii)により生成した、ラテックスと着色剤とを含む混合物に、
    1つが2価又は4価の塩である、凝析剤を加える工程と、
    (iv)生成した混合物を、ラテックス樹脂のガラス転移温度(Tg)付近より低い温度に加熱する工程と、
    (v)必要に応じて、水相に懸濁した樹脂粒子を含む第2ラテックスを加えて殻を生成する工程と、
    (vi)生成したトナー凝集体混合物の、初め約1.9〜約3であったpHを、塩基を用いて約7〜約9のpHに調整する工程と、
    (vii)前記(vi)で生成した凝集体懸濁物を、前記ラテックス樹脂のTgより高い温度に加熱する工程と、
    (viii)前記(vii)の混合物に酸を加えて、約2.8〜約5のpHとし、
    樹脂と着色剤とを含む前記トナーを単離する工程と、
    を含む、トナー製造法。
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