JP2013171290A - 微細トナーの連続した製造 - Google Patents

Abstract

【課題】乳化／凝集トナーの製造において、試薬、反応剤および／または生成物を連通させる連続プロセスの通路の遮断を防止することができる化学トナープロセスを提供する。
【解決手段】約４μｍ以下の粒子を含む乳化／凝集トナーを二軸スクリュー押出機を用いて連続して作成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、微細トナーの連続した製造に関する。

トナーの産業的な製造は、一般的に、バッチ反応によって行う。例えば、乳化／凝集（ＥＡ）スキームでは、２つの反応器を使用することができ、片方の反応器は、粒子の作成と凝集に対応し、次いで、スラリーを第２の反応器に移し、融着によって生成物を仕上げる。いずれかのタンク中にある反応混合物の滞留時間は、ほぼ同じであってもよく、８時間まで、またはそれ以上の範囲であってもよい。

連続したプロセスが可能な場合、バッチでの凝集および融着（Ａ／Ｃ）と比べ、さらに迅速および／または有効な混合、さらに高い収率、さらに少ない不純物、柔軟なＡ／Ｃ条件、時間および費用の削減、容積に対する表面積の比率の増大のうち、１つ以上を与えることによって、良好な質量移動および熱移動を生じるという利点を得ることができる。

しかし、連続したプロセスには、いくつかの欠点があり、例えば、反応剤および生成物を連通させるデバイスが必要となるため、試薬、反応剤および／または生成物（例えば、トナー粒子のような粒状物）で通路が遮断されてしまうという危険性がある。

本開示は、約４μｍ以下の粒子を含む乳化／凝集トナーを二軸スクリュー押出機内で連続的に製造するプロセスを提供する。二軸スクリュー押出機は、試薬、例えば、ｐＨを調節するための試薬（例えば、酸または塩基を用いて）、例えば、凝集した粒子がさらに成長するのを凍結させるか、または止める凍結剤を反応器に導入するため；混合物を（例えば、そのｐＨまたは温度、反応器中のある部位での粒径、凝集および融着などを）モニタリングするために複数のポートを備えている。トナーの現像をモニタリングする実際の時間に、Ａ／Ｃ条件を調節し、トナー粒子を凝集させることができ、場合により、シェルを作成し、凝集を凍結させ、場合により、界面活性剤または他の反応剤を加えることができ、さらに粒子を融着させることができる。

トナー成分は、ミキサーおよび／またはホモジナイザに供給され、トナーを形成する混合物を生成する。この混合物を、制御可能な速度で、制御可能な量で、押出機／反応器に連続して導入するか、または計量する。混合物を押出機に導入する前、導入するとき、または導入した直後に、混合物のｐＨを約４に調節する。制御された量および様式で凝集剤を加えてもよく、混合物の温度を約４５℃まで上げ、凝集させる。シェルを作成するための任意要素の樹脂を加える。粒子が望ましい粒径に達したら、例えば、ｐＨを約７．５に上げることによって凝集を止め、次いで、反応混合物の温度を約８５℃まで上げ、融着を起こさせてもよい。最終粒径が約４μｍになったら、粒子を、押出機から、例えば、粒子を低い温度にさらすことによって、融着を止めるか、または停止させる熱交換器へと出す。次いで、例えば、濡れたふるい分けデバイスに圧送することによって粒子を液体から分離することができ、粗い粒子を除去し、次いで、洗浄し、乾燥させる。粒子を、当該技術分野で知られているように、他の添加剤と、担体などと混合し、現像剤を製造してもよい。

別段指定のない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される量および条件などをあらわすあらゆる数字は、全ての場合において「約」という用語によって変更されることを理解されたい。「約」は、記載されている値から２０％以下の変動を示すことを意味している。また、本明細書で使用される「等価」、「同様」、「本質的に」、「実質的に」、「およそ」または「釣り合う」という用語、またはこれらの文法的な変形は、一般的に、許容される定義を有するか、少なくとも、「約」と同じ意味を有すると理解される。

「接続」または「連通」、またはこれらの文法的な形態は、２つ以上のデバイス（例えば、容器または反応器）を連通し、移動させ、接続するためなどの手段またはデバイスを包含するために本明細書で使用され、例えば、パイプ、管、配管、ホース、導線、ストローなどであってもよく、あるデバイスまたは反応器から別のものへ（例えば、ある容器から別の容器へ）流体を移動させることができる任意のデバイスであってもよい。したがって、接続するデバイスの例は、配管であり、プラスチック、金属などで作られていてもよい。

「標準温度」および「標準圧力」との用語は、例えば、性質が温度および／または圧力によって変わるときに基準として用いられる標準的な条件を指す。標準温度は０℃であり、標準圧力は、１０１，３２５Ｐａまたは７６０．０ｍｍＨｇである。「室温（ＲＴ）」との用語は、例えば、約２０℃〜約２５℃の範囲の温度を指す。

目的のトナー粒子は、二軸スクリュー押出機内での連続した反応に適している限り、いかなる組成を有していてもよい。したがって、トナーは、当該技術分野で知られているように、ポリエステル、ポリスチレンなどであってもよい。以下の考察は、ポリエステルＥＡトナーに関するものであるが、この方法およびデバイスを、例えば、仕上げのために、ある温度での処理および規定のｐＨ計画が必要な本質的に任意のトナー化学物質を用いて使用することができる。

いくつかの実施形態では、トナーを作成するのに適した樹脂またはラテックス（この用語は、本明細書で相互に置き換え可能に使用される）としては、ポリエステル樹脂が挙げられる。適切なポリエステル樹脂は、例えば、結晶性、アモルファス、これらの組み合わせなどを含む。ポリエステル樹脂は、直鎖、分枝鎖、これらの組み合わせなどであってもよい。また、適切な樹脂は、アモルファスポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂の混合物を含んでいてもよい。

いくつかの実施形態では、樹脂は、ジオールと二酸とを任意要素の触媒存在下で反応させることによって作られるポリエステルであってもよい。結晶性ポリエステルを作成するために、適切な有機ジオールとしては、炭素原子を約２〜約３６個含む脂肪族ジオールが挙げられる。脂肪族ジオールは、例えば、約４０〜約６０モル％の量になるように選択されてもよい（が、これらの範囲からはずれる量を用いてもよい）。

結晶性樹脂を調製するために選択された有機二酸またはジエステル（ビニル二酸またはビニルジエステルを含む）の例としては、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸など、またはこれらのジエステルまたは無水物が挙げられる。有機二酸は、例えば、いくつかの実施形態では、約４０〜約６０モル％の量になるように選択されてもよいが、これらの範囲からはずれる量を用いてもよい。

結晶性樹脂の例としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリイソブチレート、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリプロピレン、これらの混合物など、例えば、ポリ（エチレン−アジペート）、ポリ（プロピレン−アジペート）、ポリ（ブチレン−アジペート）、ポリ（ペンチレン−アジペート）、ポリ（ヘキシレン−アジペート）、ポリ（オクチレン−アジペート）、ポリ（エチレン−サクシネート）、ポリ（プロピレン−サクシネート）、ポリ（ブチレン−サクシネート）、ポリ（ペンチレン−サクシネート）、ポリ（ヘキシレン−サクシネート）、ポリ（オクチレン−サクシネート）などが挙げられる。ポリアミドの例としては、ポリ（エチレン−アジポアミド）、ポリ（プロピレン−アジポアミド）、ポリ（ブチレン−アジポアミド）、ポリ（ペンチレン−アジポアミド）、ポリ（ヘキシレン−アジポアミド）などが挙げられる。ポリイミドの例としては、ポリ（エチレン−アジポイミド）、ポリ（プロピレン−アジポイミド）、ポリ（ブチレン−アジポイミド）、ポリ（ペンチレン−アジポイミド）、ポリ（ヘキシレン−アジポイミド）などが挙げられる。

いくつかの実施形態では、適切な結晶性樹脂は、エチレングリコールと、ドデカン二酸およびフマル酸のコモノマーの混合物とで構成されていてもよい。

結晶性樹脂は、例えば、トナー成分の約５〜約５０重量％の量で存在していてもよいが、この範囲からはずれる量を使用してもよい。結晶性樹脂は、種々の融点を有していてもよく、例えば、約３０℃〜約１２０℃であってもよい。結晶性樹脂は、数平均分子量（Ｍ_ｎ）が、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって測定される場合、例えば、約１，０００〜約５０，０００であってもよく、重量平均分子量（Ｍ_ｗ）は、ＧＰＣによって決定される場合、例えば、約２，０００〜約１００，０００であってもよい。結晶性樹脂の分子量分布（Ｍ_ｗ／Ｍ_ｎ）は、例えば、約２〜約６であってもよい。結晶性ポリエステル樹脂は、酸価が約１ｍｅｑ ＫＯＨ／ｇ未満、約０．５〜約０．６５ｍｅｑ ＫＯＨ／ｇであってもよい。

結晶性ポリエステルまたはアモルファスポリエステルのいずれかを作成する際に利用可能な重縮合触媒としては、チタン酸テトラアルキル、ジアルキルスズオキシド、テトラアルキルスズおよびジアルキルスズオキシド水酸化物が挙げられる。このような触媒は、ポリエステル樹脂を作成するために用いられる出発物質の二酸またはジエステルを基準として、例えば、約０．０１モル％〜約５モル％の量で利用されてもよい。

アモルファスポリエステルを調製するために選択される二酸またはジエステルの例としては、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、コハク酸、無水コハク酸およびこれらの混合物からなる群から選択されるジカルボン酸またはジエステルが挙げられる。有機二酸またはジエステルは、例えば、樹脂の約４５〜約５２モル％になるように選択されてもよいが、この範囲からはずれた量を使用してもよい。

アモルファスポリエステルを作成する際に利用されるジオールの例としては、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、２，２−ジメチルプロパンジオール、２，２，３−トリメチルヘキサンジオール、ヘプタンジオールおよびこれらの混合物が挙げられる。選択される有機ジオールの量は変わってもよく、さらに特定的には、例えば、樹脂の約４５〜約５２モル％であるが、この範囲からはずれた量を使用してもよい。

適切なアモルファスポリエステル樹脂としては、限定されないが、ポリ（プロポキシル化ビスフェノール コ−フマレート）、ポリ（エトキシル化ビスフェノール コ−フマレート）、ポリ（ブチルオキシル化ビスフェノール コ−フマレート）、ポリ（コ−プロポキシル化ビスフェノール コ−エトキシル化ビスフェノール コ−フマレート）、ポリ（１，２−プロピレン フマレート）、ポリ（プロポキシル化ビスフェノール コ−マレエート）およびこれらの組み合わせが挙げられる。

ラテックス樹脂として利用可能な直鎖プロポキシル化ビスフェノールＡフマレート樹脂の例は、商品名ＳＰＡＲＩＩでＲｅｓａｎａ Ｓ／Ａ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｓ Ｑｕｉｍｉｃａｓ，（サンパウロ、ブラジル）から入手可能である。利用可能であり、市販されている他のプロポキシル化ビスフェノールＡポリエステル樹脂としては、花王株式会社（日本）製のＸＰ７６７、ＦＸＣ−４２およびＦＸＣ−５６、Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ（リサーチトライアングルパーク、ノースカロライナ）製のＸＰ７７７などが挙げられる。

いくつかの実施形態では、本開示のトナーで利用されるのに適切なアモルファス樹脂は、Ｍ_ｗが約５００ダルトン〜約１５，０００ダルトンの低分子量アモルファス樹脂（時に、いくつかの実施形態では、オリゴマーと呼ばれる）である。アモルファス樹脂は、Ｔ_ｇが約５８．５℃〜約６６℃であってもよい。低分子量アモルファス樹脂は、軟化点が約１０５℃〜約１１８℃であってもよい。アモルファスポリエステル樹脂は、酸価が約８〜約２０ｍｅｑ ＫＯＨ／ｇであってもよい。

他の実施形態では、本開示のトナーを作成する際に利用されるアモルファス樹脂は、高分子量アモルファス樹脂であってもよい。高分子量アモルファスポリエステル樹脂は、例えば、Ｍ_ｎが、例えば、約１，０００〜約１０，０００であってもよい。この樹脂のＭ_ｗは、４５，０００より大きくてもよい。多分散指数（ＰＤ）は、分子量分布に相当するが、約４より大きい。高分子量アモルファスポリエステル樹脂は、多くの供給源から入手可能であり、種々の融点を有していてもよく、例えば、約３０℃〜約１４０℃であってもよい。高分子量アモルファス樹脂は、Ｔ_ｇが約５３℃〜約５８℃であってもよい。

１種類、２種類またはそれ以上の樹脂またはラテックスを使用してもよい。いくつかの実施形態では、樹脂は、アモルファス樹脂またはアモルファス樹脂の混合物であってもよく、温度は、混合物のＴ_ｇより高くてもよい。いくつかの実施形態では、２種類以上の樹脂を用いる場合、樹脂は、任意の適切な比率（例えば、重量比）であってもよく、例えば、約１％（第１の樹脂）／９９％（第２の樹脂）〜約９９％（第１の樹脂）／１％（第２の樹脂）、いくつかの実施形態では、約４％（第１の樹脂）／９６％（第２の樹脂）〜約９６％（第１の樹脂）／４％（第２の樹脂）であってもよい。

分岐したポリエステルを作成する際に使用する分岐剤としては、例えば、多価ポリ酸、これらの酸無水物、これらの低級アルキルエステル、多価ポリオールなどが挙げられる。選択される分岐剤の量は、例えば、樹脂の約０．１〜約５モル％の量である。本明細書で使用される場合、「分岐した」または「分岐している」という用語は、分岐した樹脂および／または架橋した樹脂を含む。

反応のために選択される直鎖または分岐した不飽和ポリエステルは、飽和および不飽和の二酸（または酸無水物）および二価アルコール（グリコールまたはジオール）を両方とも含む。得られた不飽和ポリエステルは、２つの前面で反応性である（例えば、架橋可能である）。（ｉ）ポリエステル鎖に沿った不飽和部位（二重結合）および（ｉｉ）官能基、例えば、カルボキシル、ヒドロキシおよび酸塩基反応を受けやすい類似の基。不飽和ポリエステル樹脂は、二酸および／または無水物およびジオールを用いる溶融重縮合または他の重合プロセスによって調製されてもよい。不飽和ポリエステルの具体例としては、種々の任意のポリエステル、例えば、ＳＰＡＲ（商標）（Ｄｉｘｉｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、ＢＥＣＫＯＳＯＬ（商標）（Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ Ｉｎｃ）、ＡＲＡＫＯＴＥ（商標）（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、ＨＥＴＲＯＮ（商標）（Ａｓｈｌａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、ＰＡＲＡＰＬＥＸ（商標）（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａｓｓ）、ＰＯＬＹＬＩＴＥ（商標）（Ｒｅｉｃｈｈｏｌｄ Ｉｎｃ）、ＰＬＡＳＴＨＡＬＬ（商標）（Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａｓｓ）、これらの混合物などを挙げることができる。この樹脂は、官能基化（例えば、カルボキシル化、スルホン酸化など、例えば、ソジオスルホン酸化）されていてもよい。

いくつかの実施形態では、得られたトナーの色を調節するか、または変えるために、樹脂混合物に着色剤を加えてもよい。いくつかの実施形態では、トナー組成物を作成するために利用される着色剤は、分散物であってもよい。種々の既知の適切な着色剤（例えば、染料、顔料、染料混合物、顔料混合物、染料と顔料の混合物など）がトナーに含まれていてもよい。着色剤を、トナーの約０．１〜約３５重量％の量で加えてもよい。

ラテックスを作成するときに、例えば、鎖の末端を再配置させて安定化し、粒子作成するために溶媒を加えてもよく、界面活性剤を用いずに安定なラテックスが作成される。いくつかの実施形態では、溶媒（時に、転相剤と呼ばれる）を用い、ラテックスを作成してもよい。溶媒としては、例えば、アセトン、トルエン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、ジクロロメタン、これらの組み合わせなどを挙げることができる。

いくつかの実施形態では、溶媒は、例えば、樹脂の約１重量％〜約２５重量％の量で利用されてもよい。いくつかの実施形態では、本開示にしたがって作成されるエマルションは、樹脂を溶融または軟化させる温度（約２０〜約１２０℃）で、水を、いくつかの実施形態では、脱イオン水（ＤＩＷ）を、約３０％〜約９５％の量で含んでいてもよい。

エマルションの粒径は、約５０ｎｍ〜約３００ｎｍであってもよい。

いくつかの実施形態では、エマルションを作成するために、樹脂に、また、任意要素の着色剤に、界面活性剤を加えてもよい。１種類、２種類またはそれ以上の界面活性剤を加えてもよい。界面活性剤は、イオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤から選択されてもよい。アニオン性界面活性剤およびカチオン性界面活性剤は、用語「イオン系界面活性剤」に包含される。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、約５重量％〜約１００重量％（純粋な界面活性剤）の濃度で固体または液体として加えられてもよい。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、樹脂の約０．０１重量％〜約２０重量％の量で存在するように利用されてもよい。いくつかの実施形態では、界面活性剤の組み合わせを利用してもよい。

場合により、トナー粒子を作成する際に、ワックスを樹脂と組み合わせてもよい。ワックスは、ワックス分散物の状態で提供されてもよく、１種類のワックスを含んでいてもよく、２種類以上の異なるワックスを含んでいてもよい。例えば、特定のトナーの特性（例えば、トナー粒子の形状、トナー粒子表面にワックスが存在すること、およびトナー粒子表面のワックスの量、帯電特性および／または融合特性、光沢、ストリッピング、オフセットの特性など）を高めるために、ワックスをトナー配合物に加えてもよい。または、トナー組成物に複数の特性を付与するために、ワックスの組み合わせを加えてもよい。ワックスが含まれる場合、ワックスは、例えば、トナー粒子の約１重量％〜約２５重量％の量で存在していてもよい。

場合により、トナー粒子を作成する際に、凝固剤または凝集剤を樹脂、任意要素の着色剤およびワックスと組み合わせてもよい。粒子の凝集中に、このような凝固剤（凝集剤）をトナー粒子に組み込んでもよい。外部添加剤を除き、乾燥重量基準で、例えば、トナー粒子の約０．０１重量％〜約５重量％の量で凝固剤がトナー粒子中に存在していてもよい。

凝集剤または凝固剤を、トナーを作成するために利用される混合物に、例えば、混合物中の樹脂の約０．１〜約１０重量％の量で加えてもよい。

当該技術分野で知られているように、所望な場合、または必要な場合、トナー粒子は、他の任意要素の添加剤も含んでいてもよい。例えば、トナーは、例えば、トナーの約０．１〜約１０重量％の量で正または負の電荷制御剤を含んでいてもよい。適切な電荷制御剤の例としては、アルキルピリジニウムハロゲン化物を含む四級アンモニウム化合物；硫酸水素塩；アルキルピリジニウム化合物、これらの組み合わせなどが挙げられる。このような電荷制御剤を、上述のシェル樹脂と同時に塗布してもよく、または、シェル樹脂を塗布した後に塗布してもよい。

また、作成後にトナー粒子と外部添加剤粒子（流動補助添加剤を含む）とをブレンドしてもよく、この場合、添加剤は、トナー粒子の表面に存在しているだろう。添加剤の例としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化スズ、これらの混合物などのような金属酸化物；コロイド状シリカおよびアモルファスシリカ、例えば、ＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）、金属塩、およびステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムを含む脂肪酸金属塩、またはこれらの長鎖アルコール（例えば、ＵＮＩＬＩＮ ７００）、およびこれらの混合物が挙げられる。

外部添加剤は、トナーの約０．１重量％〜約５重量％の量で存在していてもよい。いくつかの実施形態では、トナーは、例えば、約０．１重量％〜約５重量％のチタニア、約０．１重量％〜約８重量％のシリカ、約０．１重量％〜約４重量％のステアリン酸亜鉛を含んでいてもよい。

添加剤を、上述のシェル樹脂と同時に塗布してもよく、または、シェル樹脂を塗布した後に塗布してもよい。

したがって、いくつかの実施形態では、本開示のプロセスは、少なくとも１つの樹脂を、例えば、界面活性剤と接触させ、樹脂混合物、エマルションまたは分散物（液体に懸濁した粒状物を記述する場合、この用語は相互に置き換え可能に使用される）を作成し、樹脂混合物を任意要素の顔料、任意要素の界面活性剤および水の分散物、エマルションまたは溶液と接触させ、ラテックスエマルションを作成することを含む。いくつかの実施形態では、低分子量アモルファス樹脂エマルション、高分子量アモルファス樹脂エマルションおよび結晶性樹脂エマルションが使用される。

ＤＩＷを加え、固体含有量が約５％〜約５０％のラテックスエマルションを作成してもよい。水温が高いほど、溶解プロセスを促進することができるが、ラテックスは、室温程度の低い温度で作成されてもよい。いくつかの実施形態では、水温は、約４０℃〜約１１０℃であってもよい。

必須ではないが、トナーを含む成分のラテックスまたは混合物の生成を促進するために、撹拌を利用してもよい。任意の適切な撹拌デバイスを利用してもよい。いくつかの実施形態では、毎分約１０回転（ｒｐｍ）〜約５，０００ｒｐｍの速度で撹拌してもよい。撹拌は一定速度である必要はなく、変動してもよい。

いくつかの実施形態では、ホモジナイザ（すなわち、高せん断デバイス）を利用し、エマルションを作成するか、またはエマルションの作成を補助してもよい。したがって、例えば、場合により、混合したトナー成分をホモジナイザに入れ、トナー粒子を作成するために試薬をさらに混合してもよい。次いで、均質化した混合物を目的の二軸スクリュー押出機に通してもよい。ホモジナイザを約３，０００ｒｐｍ〜約１０，０００ｒｐｍの速度で操作してもよい。

酸（例えば、酢酸、硫酸、塩酸、クエン酸、トリフルオロ酢酸、コハク酸、サリチル酸、硝酸など）によって、混合物のｐＨを調節してもよい。いくつかの実施形態では、混合物のｐＨを約３．８、約３．９、約４．０、約４．２、約４．４、約２〜約５、約３〜約４．５、約４〜約４．４に調節してもよい。いくつかの実施形態では、酸または塩基を希釈した形態で利用するか、または水の約０．５〜約１０重量％利用し、ｐＨを調節してもよい。

粒子を、所定の望ましい粒径が得られるまで凝集させてもよい。成長プロセス中にサンプルを採取し、例えば、平均粒径の場合、Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｃｏｕｎｔｅｒで分析してもよい。例えば、約３５℃〜約５５℃、約３７℃〜約５０℃、約３８℃〜約４９℃の温度までゆっくりと上げ、維持することによって凝集を進めてもよい。いくつかの実施形態では、凝集を可能にする温度は、約４７℃以下、約４８℃以下、約４９℃以下である。

特定の混合物温度で凝固剤または凝集剤を加えることは、粒径と直接的に相関関係にあると思われ、本質的に、反応温度が低いほど、粒径が小さくなる。

トナー粒子の望ましい粒径に到達したら、塩基を用いて混合物のｐＨを約３〜約１０、約５〜約９、約６〜８に調節し、凝集を止めるか、凍結させてもよい。トナーの成長を止めるために利用される塩基としては、任意の適切な塩基、例えば、アルカリ金属水酸化物、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、これらの組み合わせなどを挙げることができる。

いくつかの実施形態では、凝集した後で融着する前に、凝集した粒子の上にシェルを作成してもよい。コア樹脂を作成するのに適しているとして上に述べた任意の樹脂をシェルとして利用してもよい。いくつかの実施形態では、シェルを作成するために、上述のようなアモルファスポリエステル樹脂が含まれていてもよい。複数の樹脂が、任意の適切な量で利用されてもよい。

いくつかの実施形態では、シェルを作成するために利用される樹脂は、上述の任意の界面活性剤および／または着色剤を含むエマルションの状態であってもよい。樹脂を含むエマルションを、凝集した粒子の上にシェルが生成するように、上述の凝集した粒子と組み合わせてもよい。

凝集した粒子の上へのシェルの生成は、約３５℃〜約５０℃、約３７℃〜約４７℃、約４０℃〜約４６℃の温度まで加熱しつつ行ってもよい。

任意のシェル添加および生成の前または後に、粒子のさらなる成長を止めるために、凍結剤を加えてもよい。凍結剤の例としては、上に提示したような塩基、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）などが挙げられる。したがって、例えば、さらなる凝集を凍結させるために、スラリーのｐＨを約７．５、約７．７、約７．９に調節することができる。

望ましい最終形状にする融着は、例えば、混合物を約７０℃〜約９５℃、約７５℃〜約９０℃、約７５℃〜約８５℃の温度まで（トナー粒子を作成するために利用される樹脂のＴ_ｇ以上であってもよい）加熱することによって達成することができる。融着した粒子は、望ましい形状に達するまで、Ｓｙｓｍｅｘ ＦＰＩＡ ２１００分析機またはＳｙｓｍｅｘ ３０００分析機を用いて、形状因子または真円度を測定してもよい。粒子の真円度は、少なくとも約０．９６５、少なくとも約０．９７０、少なくとも約０．９７５またはそれ以上であってもよい。

融着させた後、粒子の大きさがさらに変わるのを停止させるか、または止めるために、混合物を室温（例えば、約２０℃〜約２５℃）まで冷却してもよい。冷却は、所望な場合、迅速であってもよく、ゆっくりであってもよい。適切な冷却方法は、押出機または押出機から放出される粒子のための容器の下流部分の周囲にあるジャケットに冷水を導入することを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、連続した反応器の流出物は、融着しているトナー粒子を止めるために熱交換器に向かわせるか、分配してもよく、例えば、室温付近または室温まで冷却してもよい。いくつかの実施形態では、トナースラリーを冷却した水浴に入れる。

冷却した後、トナー粒子を、場合により、粒径を変えるか、または、例えば、スラリーから粗粒子および／または微粒子をふるい分けることによって望ましい粒径の粒子を選択してもよく、得られた粒子を水で洗浄し、次いで乾燥させてもよい。乾燥は、例えば、凍結乾燥、フラッシュ乾燥またはトーラス式乾燥を含む任意の適切な方法によって行われてもよい。

本開示のラテックスの粗粒子含有量は、約０．０１重量％〜約５重量％、約０．０２重量％〜約４．５重量％、約０．０５重量％〜約４．０重量％であってもよい。本開示のラテックスの固体含有量は、約５重量％〜約５０重量％であってもよい。いくつかの実施形態では、本開示の樹脂エマルション粒子の分子量は、約１８，０００グラム／モル〜約２６，０００グラム／モルであってもよい。

本発明の目的のために、「粗粒子」は、粒径が約４．５μｍより大きいもの、約４．３μｍより大きいもの、約４．１μｍより大きい者であってもよい。

使用可能なアセンブリまたは装置は、一般的に、当該技術分野で既知の部品および構成要素を含み、米国特許第７，４５９，２５８号および同第７，５７２，５６７号；および米国特許公開第２００８／０１３８７３８号（本明細書にその全体が参考として組み込まれる）の教示を参照することができる。しかし、任意の設計の二軸スクリュー押出機の反応器を使用することができる。市販のデバイスの例は、例えば、Ｆａｒｒｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、アンソニア、ＣＴ；Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｉｎｃ．、トラバースシティ、ＭＩ；Ｃｏｐｅｒｉｏｎ Ｃｏｒｐ．、ラムジー、ＮＪから入手可能な二軸スクリュー押出機である。スクリューは、同速回転であってもよく、同軸反転であってもよく、互いにかみ合っていてもよく、そうでなくてもよい。

目的のデバイスは、例えば、本明細書に教示されるような異なる機能をもつ領域（例えば、トナー粒子を凝集するための領域、凝集を凍結させるための領域、凝集した粒子を融着させるための領域、融着を停止させるための領域など）を含む１つの二軸スクリュー押出機を備えていてもよい。他の実施形態では、目的のデバイスは、複数のデバイスを通って一定方向の流体の連続した流れが得られるように、直列に接続した複数の二軸スクリュー押出機を備えており、１つ以上の機能をもつ領域が、この複数の二軸スクリュー押出機の間または中を連続的に区画に分けている。例えば、凝集を第１の押出機で行ってもよく、融着を第２の押出機で行ってもよい。

押出機の長さ方向に沿って、試薬を加える（例えば、ｐＨを変えるために酸または塩基を加える、シェルを作成するために樹脂を加える、凝集剤を加える、凍結剤を加える、界面活性剤を加えるなど）のため；押出機に含まれるスラリーについて、デバイスを検出またはモニタリングするために取り出すための、および、例えば、熱電対または温度を測定するための他のデバイス、ｐＨを決定するためのデバイス、粒子の真円度を決定するためのデバイス、トナーのサンプルを得るためのデバイスなどの要素を加熱および冷却するためのポートまたは部位がある。モニタリングする作業と、例えば、試薬の添加、加熱または冷却する作業との連動、一体化した１つ以上のデバイスによる実際の時間の連動によって、二軸スクリュー押出機の長さ方向に沿って適切な反応剤および反応条件が得られ、トナー粒子成長のさまざまな工程が得られる。

押出機に試薬を運び、押出機からトナーを運ぶために用いられる配管、ライン、導線および他の接続、輸送デバイスまたは連通デバイスは、標準的であり、市販されている。

反応剤の分解を最低限にするか、または抑え、トナー粒子の一体性を維持するか、または反応条件を制御するために、不活性ガス（例えば、窒素またはアルゴン）雰囲気下で連続反応を行ってもよい。押出機の注入ポートを使用し、不活性ガスを導入してもよく、ポートを使用し、圧力計またはセンサの検出部分を収容してもよい。

例えば、押出機の流路に沿って配置されているポートに適切に配設されたポンプ、バルブなどを用い、試薬を連続反応器に導入してもよく、反応剤を徐々に、または計量して導入することができ、連続反応器を通る適切な液体の流れまたは望ましい液体の流れのような反応環境を維持し、トナーの生成を可能にする。

スクリュー押出装置は、種々のトナー成長操作を行う（例えば、凝集を行う領域、融着を行う領域、またはある押出機は凝集、シェル添加および粒子凍結のためにあり、他の押出機は、粒子の凝集のためにあるタンデム押出機を用いる領域）機能をもつ領域を備えていてもよい。それぞれの領域は、例えば、ｐＨ計、熱電対または温度検知デバイス、およびバッファ、ｐＨを制御するための酸または塩基を加えるため、１つ以上の試薬を加えるためなどの１つ以上のポートを備えていてもよい。押出機の中の材料は、トナー混合物がデバイスに加えられる上流部位から、押出機の長さ方向または流路に沿って連続して下流方向に移動し、最終的に押出機から、トナー粒子を集め、場合により粒径を変え、洗浄し、および／または乾燥させる部位を通る。

スクリューは、構成要素の部品の形態であるモジュール式組立品であってもよく、これにより、スクリューを異なる運搬要素とともに構成することができ、例えば、それぞれの機能をもつ領域またはそれぞれの別個の構成要素または押出機のために、最適な運搬、混合、分散、排出および圧送といった機能を付与する様式で適切な長さ、スレッドの角度などを有する要素を撹拌することができる。したがって、スレッドの形状、スレッドの深さ、スレッドの角度などは、設計の選択肢として構築することができる。

領域での局所的な滞留時間は、スクリューの設計、スクリューの速度、供給速度、温度および圧力によって制御することができる。凝集／融着に適した局所的な滞留時間は、例えば、使用する特定のラテックス、バレル内の温度および特定の凝集剤、流体またはスラリーの流速などを含む多くの因子によって変わるだろう。

「滞留時間」という用語は、使用される温度および圧力で、空間を通って流れる流体について平均体積流速によって分割される空間を通って流れる反応剤液によって占められている装置内の反応領域の内部容積を指す。

本明細書で教示されるように、流路における液体の温度は、種々の温度検知デバイスおよび温度制御デバイス（例えば、熱電対、加熱コイル、ジャケットなど）によって制御され、流路の長さ方向に沿って制御された温度計画が作られる。複数の温度制御デバイスは、流路の長さ方向に沿って所定の温度プロフィールが得られるように、流路の長さ方向に沿って配置されてもよい。したがって、流路全体で温度を一定に維持することができ、流路の長さ方向に沿って連続的に上昇させることができ、反応器に混合物を入れる場所で温度を上げることができ（さらに加熱することなく、反応器の一部だけではなく、流路の半分、設計上の選択肢として流路の３分の１などを含んでいてもよく、流路の残りの部分を通って、規定の温度浸食速度で流体の内容物を冷却することができる）、所定の温度まで上げるように設計され、流路の規定の長さの間その温度を維持し、次いで、さらに加熱するか、または規定の低温まで冷却し、流路の長さ方向に沿って特別に設計された温度プロフィールを得てもよい。

同様に、必要な場合、酸、塩基またはバッファの添加を測定することによって、押出機の長さ方向に沿ってｐＨプロフィールを維持し、同じ様式で制御し、流路の特定の部位で望ましいｐＨを得る。

トナーを製造するための構成要素は、自動化された様式で、例えば、一般的な貯蔵器にメーターまたはポンプを用い、個々の容器によって構築され、十分に混合され、場合により均一化され、均一な混合物、懸濁物、エマルション、溶液などを生成する。試薬は、初期のトナー粒子を作成する試薬であり、例えば、１つ以上の樹脂、任意要素のワックス、任意要素の着色剤、任意要素の界面活性剤などである。押出機に加える前、または混合物を押出機に加えた直後の混合物のｐＨは、粒子の成長を誘発するために、約４．０、約４．１、約３．９、約４．２、約３．８に調節される。

混合物が押出機内の流路から下側に移動するにつれ、凝集が起こり、ｐＨが確実に約４．０になるようにモニタリングし、ｐＨを制御するために必要な場合、適切な酸、塩基またはバッファを加える。押出機に混合物が入るときの温度は、約４８℃以下、約４７℃以下、約４６℃以下、約４５℃以下の温度まで高められる。粒子が望ましい粒径になったら、任意要素のシェル樹脂を加えてもよい。任意要素の界面活性剤を導入してもよい。約７．４、約７．５、約７．６、約７．７、約７．８、約７．９までｐＨを上げることによって、融着を誘発させる。反応温度を約８２℃、約８３℃、約８４℃、約８５℃、約８６℃、約８７℃まで上げる。

融着が終了した後、所望の粒子を押出機から貯蔵器に取り出し、一般的に、温度を下げることによって（例えば、ジャケット付の貯蔵器、熱交換器、トナーに大量の水を分注することによって、など）貯蔵器で融着を止めてもよい。

トナー粒子をフィルタまたはふるいによって分級し、例えば、濡れた分級デバイスにスラリーを通し、所望でない、例えば粗粒子をトナー粒子スラリーから分離することによって、所望でない粒径の粒子を分離してもよい。

次いで、大きさに分けたトナー粒子スラリーを洗浄システム（例えば、母液または流体を粒状物から分離し、粒子を洗浄するための連続した液体のドラムフィルタが整列したもの、または横切って流れる濾過システム）に通してもよい。トナー粒子を、例えば脱イオン水を用いて洗浄してもよい。洗浄システムによって、流体の体積を減らすことができる。

次いで、洗浄したトナー粒子のスラリーを、当該技術分野で既知の乾燥を実施する方法によって乾燥させてもよい。例えば、洗浄した粒子を、例えば、スプレー乾燥機に向かわせてもよい。場合により、部分的に乾燥した粒子を、別の形態の乾燥機（例えば、トーラス式乾燥機）に通してもよい。

得られたトナー粒子は、直径が約３．８μｍ以下、約３．９μｍ以下、約４．０μｍ以下、約４．１μｍ以下である。

次いで、当該技術分野で知られているように、乾燥した粒子を種々の表面添加剤と混合し、現像剤を製造してもよい。また、トナー粒子を、当該技術分野で知られているように、担体と混合してもよい。

Claims (10)

1. 粒径が約４μｍ以下のトナー粒子を製造するための連続した化学トナープロセスであって、
   （ａ）１つ以上のラテックスと、任意要素の着色剤と、任意要素のワックスと、任意要素の界面活性剤とを混合し、トナー反応混合物を製造することと；
   （ｂ）前記混合物を、試薬を導入するための押出機の長さ方向に沿った複数のポートと、反応剤をモニタリングするための押出機の長さ方向に沿った複数のポートとを備える二軸スクリュー押出機に加え、前記二軸スクリューが、前記押出機の長さ方向に沿って前記混合物を移動させることと；
   （ｃ）前記混合物のｐＨを約４に調節することと；
   （ｄ）約４のｐＨで前記混合物に凝集剤を加えることと；
   （ｅ）前記混合物の温度を、約４８℃を超えない温度まで上げることと；
   （ｆ）粒子を凝集させるために前記混合物を前記押出機の長さ方向に沿って移動させ；場合により、前記凝集した粒子の上にシェルを作成し；前記粒子の凝集を凍結させ；前記凝集した粒子を融着させ、粒径が約４μｍ以下のトナー粒子を作成することと；
   （ｇ）前記トナー粒子の反応を止めることと；
   を含み、場合により、
   （ｈ）前記反応を止めたトナー粒子の寸法を測定すること；
   （ｉ）前記反応を止めたトナー粒子または寸法を測定したトナー粒子を洗浄すること；または
   （ｊ）前記反応を止めたトナー粒子、寸法を測定したトナー粒子、または洗浄した粒子を乾燥させることのうち、１つ以上を行う、方法。
2. 前記凍結することは、前記混合物のｐＨを約７．７まで上げることによって行われる、請求項１に記載のプロセス。
3. 工程（ａ）の前記混合物が、約４．２のｐＨを有する、請求項１に記載のプロセス。
4. 融着を約８５℃で行う、請求項１に記載のプロセス。
5. シェル樹脂を加えることをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
6. 前記１つ以上のラテックスが、アモルファスポリエステル樹脂、結晶性ポリエステル樹脂または両者を含む、請求項１に記載のプロセス。
7. 直列に接続された少なくとも２つの二軸スクリュー押出機を含む、請求項１に記載のプロセス。
8. 低分子量アモルファス樹脂と、高分子量の樹脂とを含む、請求項１に記載のプロセス。
9. ワックスを加えることをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
10. 結晶性樹脂を含む、請求項８に記載のプロセス。