JP4852347B2

JP4852347B2 - トナー製造方法

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Publication number: JP4852347B2
Application number: JP2006161961A
Authority: JP
Inventors: ティチュンジョー; チェンチェイ−ミン; チャンヒュイ
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2012-01-11
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Description

本発明は、トナー組成物の調製方法に関する。さらに詳細には、エマルジョン重合、凝集、合一、洗浄、および湿式篩分けの連続的工程が記載されている。これらの方法はトナー組成物の製造に用いることができる。

静電印刷、電子写真印刷、またはゼログラフィー印刷もしくは複写装置と共に使用するためのトナー組成物の形成方法が以前に開示された。例えば、トナーは、エマルジョン調製、続いてエマルジョンの凝集と合一、得られる生成物の洗浄、次いでトナーの単離を含む方法によって調製することができる。トナーの調製のためのそれらの方法は、米国特許第５，２９０，６５４号、第５，２７８，０２０号、第５，３０８，７３４号、第５，３７０，９６３号、第５，３４４，７３８号、第５，４０３，６９３号、第５，４１８，１０８号、第５，３６４，７２９号、第５，３４６，７９７号、第５，３４８，８３２号、第５，４０５，７２８号、第５，３６６，８４１号、第５，４９６，６７６号、第５，５２７，６５８号、第５，５８５，２１５号、第５，６５０，２５５号、第５，６５０，２５６号、第５，５０１，９３５号、第５，７２３，２５３号、第５，７４４，５２０号、第５，７６３，１３３号、第５，７６６，８１７号、第５，７４７，２１５号、第５，８２７，６３３号、第５，８５３，９４４号、第５，８０４，３４９号、第５，８４０，４６２号、第５，８６９，２１５号、第５，８６３，６９８号、第５，９０２，７１０号、第５，９１０，３８７号、第５，９１６，７２５号、第５，９１９，５９５号、第５，９２５，４８８号、第５，９７７，２１０号など多数の特許に示される。

米国特許第５，２９０，６５４号明細書米国特許第５，２７８，０２０号明細書米国特許第５，３０８，７３４号明細書米国特許第５，３７０，９６３号明細書米国特許第５，３４４，７３８号明細書米国特許第５，４０３，６９３号明細書米国特許第５，４１８，１０８号明細書米国特許第５，３６４，７２９号明細書米国特許第５，３４６，７９７号明細書米国特許第５，３４８，８３２号明細書米国特許第５，４０５，７２８号明細書米国特許第５，３６６，８４１号明細書米国特許第５，４９６，６７６号明細書米国特許第５，５２７，６５８号明細書米国特許第５，５８５，２１５号明細書米国特許第５，６５０，２５５号明細書米国特許第５，６５０，２５６号明細書米国特許第５，５０１，９３５号明細書米国特許第５，７２３，２５３号明細書米国特許第５，７４４，５２０号明細書米国特許第５，７６３，１３３号明細書米国特許第５，７６６，８１７号明細書米国特許第５，７４７，２１５号明細書米国特許第５，８２７，６３３号明細書米国特許第５，８５３，９４４号明細書米国特許第５，８０４，３４９号明細書米国特許第５，８４０，４６２号明細書米国特許第５，８６９，２１５号明細書米国特許第５，８６３，６９８号明細書米国特許第５，９０２，７１０号明細書米国特許第５，９１０，３８７号明細書米国特許第５，９１６，７２５号明細書米国特許第５，９１９，５９５号明細書米国特許第５，９２５，４８８号明細書米国特許第５，９７７，２１０号明細書米国特許第３，９４４，４９３号明細書米国特許第４，００７，２９３号明細書米国特許第４，０７９，０１４号明細書米国特許第４，３９４，４３０号明細書米国特許第４，５６０，６３５号明細書米国特許第３，５９０，０００号明細書米国特許第３，７２０，６１７号明細書米国特許第３，６５５，３７４号明細書米国特許第３，９８３，０４５号明細書米国特許第６，１９０，８１５号明細書米国特許第６，００４，７１４号明細書米国特許第４，９３７，１６６号明細書米国特許第４，９３５，３２６号明細書米国特許第４，２６５，９９０号明細書米国特許第４，８５８，８８４号明細書米国特許第４，５８４，２５３号明細書米国特許第４，５６３，４０８号明細書

現在、エマルジョン、凝集、合一、洗浄、単離工程の１つ以上がバッチモードで行われる。したがって、各個々のバッチ工程はバルク量の材料の取り扱いを含むので、各工程は次の工程に移るまでに長時間を要する。さらに、バッチ間の均一性は、バッチごとに発生する変動のため達成が困難である。

より効率的で時間がかからず、均一なトナー生成物が得られるトナーの調製方法を提供することは有利であろう。

本開示は、一実施形態において、連続凝集、合一、洗浄工程中に着色剤と結合することのできるラテックスエマルジョンを製造するための連続エマルジョン重合方法を提供する。

方法は、単一反応容器の凝集ゾーン中で着色剤とラテックスエマルジョンを凝集させて凝集したトナー粒子を形成する工程と、単一反応容器の合一ゾーン中で凝集したトナー粒子を合一させる工程と、凝集および合一したトナー粒子を単一反応容器の洗浄ゾーンで洗浄し、それによってトナーを形成する工程とによって、凝集ゾーンと、合一ゾーンと、洗浄ゾーンとを有する単一反応容器中でトナーを製造することを含む。実施形態において、単一反応容器は多重スクリュー押出器とすることができる。

本開示によるトナー組成物の作製方法は、ラテックスエマルジョンを提供する連続エマルジョン重合工程（図１に概要図が示される）、続いて、トナー組成物を提供する連続凝集／合一／洗浄工程（図２に概要図が示される）を含む。

図１に戻って、スクリュー押出機装置１０は、押出バレル２０、スクリュー３０、スクリュー押出チャンネル３２、加熱／冷却系４０、熱電対４２、不活性ガス供給口１１、水供給口１２、界面活性剤供給口１３、モノマー供給口１４、シード樹脂供給口１５、開始剤供給口１６、ｐＨ滴定剤供給口１７、安定化剤供給口１８を含む。スクリュー３０は、毎分約５０回転（「ｒｐｍ」）〜約１５００ｒｐｍ、実施形態において約２５０ｒｐｍ〜約１０００ｒｐｍの速度でスクリュー３０の回転が可能な従来の方法で、駆動モーター（図示せず）に接続されたシャフト３１によって駆動される。

シャフト３１は、封止２４、液体封止筐体２８、バレル２０の上流端部を封止するブリスターリング２２を通過する。封止流体は液体封止筐体２８へ封止液体供給口２６を経由して供給される。スクリュー３０は、構造中有利に要素の形のモジュールとすることができ、スクリューは、最適の輸送、混合、分散、揮発分除去、放出、ポンプ給送条件を提供するように、適切な長さ、ピッチ角度等を有する異なる運搬要素と混練要素で構成することが可能である。バレルに沿う熱電対４２はバレル２０の温度を監視し、バレル２０の温度を制御して重合反応に適した所望の温度を維持する。適切な温度は約４５℃〜約９０℃であり、実施形態において、約５５℃〜約８５℃である。

実施形態において、バレル２０は約１０〜約１２の部分に区分することができる。局所的な温度制御は、バレルの各区分の温度を独立に制御することによって達成される。

エマルジョン重合に適した酸素のない環境をバレル２０内に提供するために、バレル２０の下流端部の近くに配置された不活性ガス供給口１１を経由して、窒素などの不活性ガスがバレル２０に供給される。脱イオン水は、スクリュー３０の直前に配置することのできる水供給口１２を経由してバレル２０中へ導入される。脱イオン水は、重合反応を阻害するイオンを除去するために使用することができる。使用される水は、従来の方法（例えば、浸透工程、濾過等）を用いて任意の程度に精製することができることを理解すべきである。水は、約１００ｐｓｉ〜約１０００ｐｓｉ、実施形態において、約２５０ｐｓｉ〜７５０ｐｓｉの制御された圧力で、液体封止筐体２８の直後のポンプを経由してバレル２０中にポンプ給送することができ、これは反応混合物の上流への流れを防止するために設計される。界面活性剤は、水供給口１２の下流、モノマー供給口１４の上流の界面活性剤供給口１３を経由してバレル２０中に導入される。

界面活性剤の量は、最終エマルジョン組成物の約０．０１〜約１５重量％、実施形態において、最終エマルジョン組成物の約０．１〜約５重量％とすることができる。モノマーはモノマー供給口１４を経由してバレル２０に供給される。モノマーは、水がバレル２０に供給される圧力に調和する圧力で導入することができる。モノマーの量は、最終エマルジョン組成物の約１〜約６５重量％、実施形態において、最終エマルジョン組成物の約１０〜約５０重量％とすることができる。シード樹脂はシード樹脂供給口１５を経由してバレル２０に導入される。シード樹脂の量は、最終エマルジョン組成物の約０．１〜約２５重量％、実施形態において、最終エマルジョン組成物の約５〜約２０重量％とすることができる。

実施形態において、水、界面活性剤、モノマー、シード樹脂の２つ以上をバレル中に導入する前に予備混合することができる。例えば、界面活性剤は水と予備混合し、水と同時にバレル中へ導入することができる。他の例として、シード樹脂はモノマーと予備混合し、モノマーと同時にバレルに導入することができる。任意の他の適切な組合せを用いることができる。さらに、少なくとも１種のモノマーを樹脂の形成に使用することができ、実施形態において約２〜１０種のモノマーを使用することができる。

水、界面活性剤、モノマー、シード樹脂が窒素雰囲気中で混合され所望の温度に加熱されると、開始剤供給口１６を経由して開始剤がバレル２０中に導入されて重合反応が開始する。開始剤供給口１６は、シード樹脂供給口１５の十分下流に配置されて、開始剤を導入する前に水、界面活性剤、モノマー、シード樹脂が十分混合されることを保証する。開始剤の量は、最終エマルジョン組成物の約０．１〜約８重量％、実施形態において、最終エマルジョン組成物の約２〜約６重量％とすることができる。

エマルジョン重合の反応時間は、開始剤の量、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。エマルジョン重合に必要な反応時間は、使用される特定のモノマー、バレル内の温度、および選択される特定の開始剤を含んで、多くの要因によって変化するであろう。スクリュー押出機は、約０．５分〜約１０分間、実施形態において、約２分〜約８分間の滞留時間を提供するように設計すべきである。

ラテックスエマルジョンのｐＨは、ｐＨ滴定剤供給口１７を経由してｐＨ滴定剤の導入によって調節することができる。導入されるｐＨ滴定剤の量は、ｐＨ計４４のｐＨ読み取りに応答して自動的に求め調節することができる。ｐＨは、使用される特定のモノマー、選択される特定の開始剤、および最終的な所望のトナー組成物などの要因に応じて、約１〜約５、実施形態において、約２〜約４に調節することができる。

安定化剤供給口１８を経由して安定化剤をバレル２０に導入し、エマルジョンを安定させることができる。安定化剤の量は、最終エマルジョン組成物の約０．１〜約１０重量％、実施形態において、最終エマルジョン組成物の約２〜約８重量％とすることができる。

得られるエマルジョン（実施形態において「ラテックス」を含む）は開口２５を経由してバレル２０を出て、連続的な凝集／合一／洗浄工程が行われる第２スクリュー押出機１００（図２参照）中に直接導入することができる。

ここで図２を参照すれば、スクリュー押出装置１００は押出バレル１２０、スクリュー１３０、スクリュー押出チャンネル１３２、ヒーター１４０、熱電対１４１、水供給口１１２、界面活性剤／着色剤供給口１１３、ラテックス供給口１１４を含む。スクリュー１３０は、毎分約５０回転（「ｒｐｍ」）〜約２０００ｒｐｍ、実施形態において約２５０ｒｐｍ〜約１２５０ｒｐｍの速度でスクリュー１３０の回転が可能な従来の方法で、駆動モーター（図示せず）に接続されたシャフト１３１によって駆動される。シャフト１３１は、液体封止筐体１２８、バレル１２０の上流端部を封止するブリスターリング１２２封止パック１２６を通過する。

スクリュー押出装置１００は、３つのゾーン、すなわち、凝集が行われるゾーンＡ、合一が行われるゾーンＢ、洗浄が行われるゾーンＣを画定する。各ゾーンは、ｐＨ計１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、およびｐＨ滴定剤供給口１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃを含む。また、各ゾーンは、バレル１２０の温度を監視して制御する熱電対１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃを含み、各ゾーン中を凝集／合一／洗浄工程の各々に適した所望の温度に維持する。材料は、装置１００の上流端部から下流方向へゾーンＡ、ゾーンＢ、ゾーンＣの順序に動き、最終的にメッシュ１２４を通過し、ヘッド１６０の開口１６５を経て装置１００を出る。

スクリュー１３０は、構造的に要素の形のモジュールとすることができ、スクリューは、最適の輸送、混合、分散、揮発分除去、放出、ポンピング条件を提供するように、適切な長さ、ピッチ角度等を有する、異なる運搬要素と混練要素で構成することが可能である。例えば、長さ約１３５０ｍｍ〜約３０００ｍｍ、実施形態において約１５００ｍｍ〜約２５００ｍｍ、ピッチ角度約０°〜約９０°、実施形態において約２０°〜約７５°を用いることができる。

各ゾーンＡ、Ｂ、Ｃ中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／合一／洗浄工程に適した局所的な滞留時間は、例えば使用される特定のラテックス、バレル内の温度、および選択される特定の凝集剤を含む多くの要因によって変化するであろう。スクリュー押出機は、ゾーンＡにおいて約１分〜約５分間、ゾーンＡにおける実施形態において、約２分〜約４分間、ゾーンＢにおいて約０．５分〜約２分間、ゾーンＢにおける実施形態において、約１分〜約１．５分間、ゾーンＣにおいて約１分〜約５分間、ゾーンＣにおける実施形態において、約２分〜約４分間の局所的な滞留時間を提供するように設計すべきである。

水は、エマルジョン供給口１１４の直前に配置することのできる水供給口１１２を経由してバレル１２０中へ導入される。実施形態において、脱イオン水は、凝集／合一／洗浄工程を阻害するイオンを除去するために使用することができる。使用される水は、従来の方法（例えば、浸透方法、濾過等）を用いて任意の程度に精製することができることを理解すべきである。水は、約１００ｐｓｉ〜約１０００ｐｓｉ、実施形態において、約２５０ｐｓｉ〜７５０ｐｓｉの制御された圧力で、液体封止筐体（図示せず）の直後に配置されたポンプを経由してバレル１２０中にポンプ給送することができ、これは凝集／合一／洗浄工程を受ける組成物の上流への流れを防止するために設計される。

界面活性剤および着色剤は、界面活性剤供給口１１３を経由して、水供給口１１２の下流のバレル１２０中に導入される。界面活性剤／着色剤の混合物はポンプ（図示せず）を経由して、約１００ｐｓｉ〜約１０００ｐｓｉ、実施形態において約２５０ｐｓｉ〜約７５０ｐｓｉの制御された圧力でバレル１２０にポンプ給送することができる。界面活性剤の量は、最終トナー組成物の約０．０１〜約１５重量％、実施形態において、最終トナー組成物の約０．１〜約５重量％とすることができる。着色剤の量は、最終トナー組成物の約１〜約１５重量％、実施形態において、最終トナー組成物の約３〜約１０重量％とすることができる。図１に示す装置から出るラテックスは、界面活性剤供給口１１３とほぼ同じ位置に配置されたエマルジョン供給口１１４を経由してスクリュー押出機１００の中へ導入される。ラテックスは、水がバレル１２０に導入される圧力に調和する圧力で導入することができる。ポリマー樹脂の量は、最終トナー組成物の約６５〜約９６重量％、実施形態において、最終トナー組成物の約７５〜約９０重量％とすることができる。

実施形態において、水、界面活性剤、着色剤、およびラテックスの２つ以上をバレル中に導入する前に予備混合することができる。例えば、図２に示すように、界面活性剤を着色剤と予備混合し、２種の薬剤を同時にバレル中へ導入することができる。同様に、界面活性剤および／または着色剤を水と予備混合し、複数の薬剤を同時にバレルに導入することができる。また、界面活性剤および／または着色剤をラテックスと予備混合し、このようにしてこれらの複数の薬剤を同時にバレルに導入することができる。任意の他の適切な組合せを用いることができる。

凝集工程は、ゾーンＡの始まりを示す凝集剤供給口１１５を経由して、バレル１２０中に凝集剤を導入することによって開始される。凝集剤は、汚染と粗粒子の形成を最小にしながら、粒子凝集時間を最適化するために使用することができる。凝集剤の量は、最終トナー組成物の約０．０１〜約５重量％、実施形態において、最終トナー組成物の約０．０５〜約３重量％とすることができる。凝集剤供給口１１５下流のスクリュー１３０は、右手の混練ブロックおよび中立の混練ブロックを有するように構成し、材料の混合と輸送の両方を促進することができる。左手の混練ブロックは、凝集ゾーン１３８ａ（ゾーンＡ）の下流端部のスクリュー１３０上に配置し、局所的な滞留時間を増加させることができる。

凝集工程の間のｐＨは、ｐＨ滴定剤供給口１１７ａを経由して、ｐＨ滴定剤を導入することによって調節することができる。導入されるｐＨ滴定剤の量は、ｐＨ計１４４ａのｐＨ読み取りに応答して自動的に求め調節することができる。ゾーンＡのｐＨは、約２．５〜約７、実施形態において、約４〜約６に調節することができる。凝集工程の間の温度は、熱電対１４１ａおよび調節されたヒーター１４０によって監視することができる。ゾーンＡの温度は、約２０℃〜約５０℃、実施形態において約３０℃〜約４０℃に調節することができる。

本開示による凝集したラテックスは、実施形態において、例えば、約１μ〜約２０μ、実施形態において約３μ〜約１５μの直径を有する凝集したトナー粒子を指す。

合一は、ゾーンＢ中、高温で凝集したエマルジョンを混合および混練することによって行われる。凝集ゾーンと同様に、合一ゾーン中のスクリュー１３０は右手および中立の混練ブロックを有するように構成することができる。左手の混練ブロックは、合一ゾーン１３８ｂ（ゾーンＢ）の下流端部のスクリュー１３０上に配置し、局所的な滞留時間を増加させることができる。安定化剤供給口１１８を経由して安定化剤をバレル１２０に導入し、ラテックスの凝集と合一から得られる懸濁物を安定させることができる。安定化剤の量は、最終トナー組成物の約０．１〜約１０重量％、実施形態において、最終トナー組成物の約０．５〜約３重量％とすることができる。

合一工程中のｐＨは、ｐＨ滴定剤供給口１１７ｂを経由して、ｐＨ滴定剤を導入することによって調節することができる。導入されるｐＨ滴定剤の量は、ｐＨ計１４４ｂのｐＨ読み取りに応答して自動的に求め調節することができる。ゾーンＢのｐＨは、約３．５〜約１０、実施形態において、約５〜約７に調節することができる。合一工程の間のバレル温度は、熱電対１４１ｂによって制御し監視することができる。ゾーンＢの温度は、約７０℃〜約９８℃、実施形態において約７５℃〜約９０℃に調節することができる。

本開示によって凝集および合一したトナー粒子は、実施形態において、例えば、約１μ〜約２０μ、実施形態において約３μ〜約１５μの直径を有するトナーの粒子を指す。

合一が完了すると、ゾーンＣ中の逆流工程で洗浄が達成される。シリンダーリング１５０が合一ゾーン（ゾーンＢ）の下流端部に配置されて圧力が突然降下するので、ゾーンＣの始めのスクリュー１３０には材料が存在しない。水（例えば、脱イオン水）は、下流の水供給口１１９を経由して、ゾーンＣの下流端部に導入される。水は、約１００ｐｓｉ〜約１０００ｐｓｉ、実施形態において、約２５０ｐｓｉ〜７５０ｐｓｉの制御された圧力で、バレル１２０中にポンプ給送し、上流水に対する向流を形成することができる。狭ピッチの輸送スクリュー（図示せず）を、ヘッド１６０の前のゾーンＣの下流端部１３８ｃ近くに配置することができる。これらの狭ピッチのスクリューは、小さな出口開口１６５と一緒に、背圧の形成を助ける。また、左手の混練ブロックを洗浄ゾーンの下流端部１３８ｃ近くに設けることもできる。トナーから水を分離し、機械的フィルター（図示せず）を取り付けた２連スクリューの機械的排出口１４５を経由して除去することができる。

洗浄工程中のｐＨは、ｐＨ滴定剤供給口１１７ｃを経由して、ｐＨ滴定剤を導入することによって調節することができる。導入されるｐＨ滴定剤の量は、ｐＨ計１４４ｃのｐＨ読み取りに応答して自動的に求め調節することができる。ゾーンＣのｐＨは、約３〜約９、実施形態において、約５〜約７に調節することができる。

洗浄工程中の温度は、熱電対１４１ｃによって制御し監視することができる。ゾーンＣの温度は、約２０℃〜約６５℃、実施形態において約３５℃〜約５０℃に調節することができる。

大きな粒子の濾過はゾーンＣの下流端部に配置されたスクリーン１２４によって達成される。滴切なメッシュサイズは約１０μｍ〜約５０μｍ、実施形態において、約２０μｍ〜４０μｍである。濾過ステップは従来のバッチ式トナー調製方法に用いられた湿式篩方法に置き換えることができる。ラテックスエマルジョンの調製に適した任意のモノマーを本方法に使用することができる。ラテックスエマルジョンの形成に有用な適切なモノマー、したがってラテックスエマルジョン中に得られるラテックス粒子は、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、その混合物等を含むが制限されない。使用される特定のシード樹脂は、エマルジョン重合方法で製造される特定のラテックスポリマーに応じて選択することができる。

実施形態において、非晶質ポリエステル樹脂、例えば、ポリプロポキシル化ビスフェノールＡフマール酸ポリエステルは、本開示の連続工程で調製し、次いでトナー組成物の形成に用いることができる。ビスフェノールＡ、プロピレンオキシド、またはプロピレンカーボナートおよびフマール酸は本開示の方法中のモノマー成分として使用され、プロポキシル化ビスフェノールＡフマール酸はシード樹脂として使用されるであろう。シード樹脂として使用することのできる線状プロポキシル化ビスフェノールＡフマール酸樹脂は、商品名ＳＰＡＲＩＩとしてＲｅｓａｎａＳ／ＡＩｎｄｕｓｔｒｉａｓＱｕｉｍｉｃａｓ、ＳａｏＰａｕｌｏＢｒａｚｉｌから入手可能である。市場で入手可能な他のプロポキシル化ビスフェノールＡフマール酸樹脂は、ＫａｏＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｊａｐａｎ製のＧＴＵＦおよびＦＰＥＳＬ−２、およびＲｅｉｃｈｈｏｌｄ、ＲｅｓｅａｒｃｈＴｒｉａｎｇｌｅＰａｒｋ、ＮｏｒｔｈＣａｒｏｌｉｎａ製のＥＭ１８１６３５等を含む。

ラテックスポリマー粒子は、本開示のトナー組成物に、トナー成分の約７５重量％〜約９８重量％、実施形態において、トナー組成物の約８５重量％〜約９６重量％存在することができる。本開示のラテックスポリマー粒径は、Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎナノサイズ粒子解析計で測定して、例えば、約０．０５ミクロン〜約１ミクロンの容積平均直径、実施形態において、約０．１ミクロン〜約０．７５ミクロンの容積平均直径とすることができる。ラテックスポリマーの他のサイズおよび有効量は実施形態において選択することができる。

ラテックスを調製するための開始剤の例は、過硫酸アンモニウムおよび過硫酸カリウムなどの水溶性開始剤、および、ＶＡＺＯ６４（商標）、２−メチル２−２’−アゾビスプロパンニトリル、ＶＡＺＯ８８（商標）、および２−２’−アゾビスイソブチルアミド無水物、およびその混合物などのＶａｚｏ過酸化物を含む過酸化物やヒドロパーオキシドを含む有機可溶性開始剤を含む。本開示によってエマルジョン重合を行うとき、実施形態において、ドデカンチオール、オクタンチオール、三臭素化炭素、その混合物等を含む連鎖移動剤をモノマー重量の約０．１〜約１０％、実施形態においてモノマー重量の約０．２〜約５％使用して、ポリマーの分子量特性を制御することができる。本連続工程において、ラテックスおよび着色剤分散物を調製するための界面活性剤は、イオン性または非イオン性界面活性剤とすることができる。使用することのできるアニオン性界面活性剤は、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およびスルホン酸塩などの硫酸塩およびスルホン酸塩、Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能なアビエチン酸、Ｋａｏから得られるＮＥＯＧＥＮＲ（商標）、ＮＥＯＧＥＮＳＣ（商標）、その混合物等を含む。

本連続工程に有用な着色剤は、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。適切な着色剤は周知であり、様々な市販の供給源から入手可能であり、カーボンブラックなどのブラック顔料を含むが制限されない。一般に、選択することのできる着色顔料は、シアン、マゼンタ、レッド、ブラウン、オレンジ、またはイエロー顔料、およびその混合物である。選択することのできるマゼンタの例は、例えば、色彩インデックスにおいてＣＩ６０７１０、ＣＩＤｉｓｐｅｒｓｅｄＲｅｄ１５として識別される２，９−ジメチル置換キナクリドンおよびアントラキノン染料、色彩インデックスにおいてＣＩ２６０５０、ＣＩＳｏｌｖｅｎｔＲｅｄ１９として識別されるジアゾ染料等を含む。使用することのできるシアンの例示的例は、色彩インデックスにおいてＣＩ７４１６０、ＣＩＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅとしてリストされるテトラ（オクタデシルスルホンアミド）フタロシアニン銅、ｘ−フタロシアニン銅顔料、および色彩インデックスにおいてＣＩ６９８１０、ＳｐｅｃｉａｌＢｌｕｅＸ−２１３７として識別されるアントラトレンブルー等を含み、選択することのできるイエローの例示的例は、色彩インデックスにおいてＣＩ１２７００、ＣＩＳｏｌｖｅｎｔＹｅｌｌｏｗ１６として識別されるジアリーリドイエロー３，３−ジクロロベンジデンアセトアセトアニリド、モノアゾ顔料、色彩インデックスにおいてＦｏｒｏｎＹｅｌｌｏｗＳＥ／ＧＬＮ、ＣＩＤｉｓｐｅｒｓｅｄＹｅｌｌｏｗ３３として識別される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、およびＰｅｒｍａｎｅｎｔＹｅｌｌｏｗＦＧＬを含む。前述の混合物を実施形態において使用することができる。

本開示の方法に用いられるｐＨ滴定剤は、製造され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。適切な塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、および場合によってその混合物などの金属水酸化物を含むことができる。適切な酸は、硝酸、硫酸、塩酸、クエン酸、酢酸、および場合によってその混合物を含む。

錯化を起すことのできる任意の凝集剤は、本開示の連続工程に使用することができよう。アルカリ土類金属または遷移金属塩の両方を凝集剤として用いることができる。実施形態において、アルカリ（ＩＩ）塩を選択して、着色剤とナトリウムスルホン化ポリエステルコロイドを凝集させ、トナー組成物の形成が可能である。

本連続工程に用いることのできる安定化剤は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、および場合によってその混合物を含んで、金属水酸化物などの塩基を含む。また、水酸化ナトリウムに溶解したケイ酸ナトリウムを含む組成物は安定化剤として有用である。

トナー組成物の工程を助けるために、ラテックス中のイオン性界面活性剤と逆の極性を有するイオン性凝集剤（すなわち、逆イオン性凝集剤）を場合によってトナー組成物に用いることができる。凝集剤は、例えば、最終スラリーの微粒子の出現を防止／最小化する量存在する。微粒子は、実施形態において、例えば、平均容積直径約６ミクロン未満、実施形態において平均容積直径約２ミクロン〜約５ミクロンの小さなサイズの粒子を指し、この微粒子はトナーの生成に悪影響を与えることがある。逆イオン性凝集剤は有機または無機物質とすることができる。トナーに含まれることのできる例示的凝集剤は、ポリハロゲン化金属、ポリ金属スルホケイ酸塩、場合によってカチオン性界面活性剤と一緒に一価、二価、または多価の塩、その混合物等を含む。無機カチオン性凝集剤は、例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、ポリスルホケイ酸アルミニウム（ＰＡＳＳ）、硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、または硫酸マグネシウムを含む。例えば、実施形態において、樹脂ラテックス分散物のイオン性界面活性剤は、アニオン性界面活性剤とすることができ、逆イオン性凝集剤はポリハロゲン化金属またはポリ硫酸ケイ酸金属塩とすることができる。存在するとき、凝集剤は全トナー組成物の約０．０２〜約２重量％、実施形態において、全トナー組成物の約０．１〜約１．５重量％の量用いられる。

また、トナーは、約０．１〜約５重量％、実施形態において、約１〜約３重量％の有効量の電荷添加剤を含むことができる。適切な電荷添加剤は、ハロゲン化アルキルピリジニウム、重硫酸塩、米国特許第３，９４４，４９３号、第４，００７，２９３号、第４，０７９，０１４号、第４，３９４，４３０号、第４，５６０，６３５号の電荷制御添加剤、アルミニウム錯体などの負電荷増強添加剤、任意の他の電荷添加剤、その混合物等を含む。

さらに他の任意選択的な添加剤は、トナー組成物の特性を強化する任意の添加剤を含む。表面添加剤、色彩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、その混合物等を含み、それらの添加剤は、通常、各々、約０．１〜約２重量％、実施形態において、約０．５〜約１．５重量％の量存在する。参考文献は、例えば、米国特許第３，５９０，０００号、第３，７２０，６１７号、第３，６５５，３７４号、第３，９８３，０４５号である。特に有用な添加剤は、ステアリン酸亜鉛、およびＤｅｇｕｓｓａから入手可能なＡＥＲＯＳＩＬＲ９７２（登録商標）を含む。また、米国特許第６，１９０，８１５号、および米国特許第６，００４，７１４号の被覆されたシリカは、例えば、約０．１〜約２重量％、実施形態において、約０．５〜約１．５重量％の量選択することができ、これらの添加剤は、凝集の間に加え、または形成されたトナー製品に混合することができる。

現像剤組成物は、本明細書に開示する方法で得られたトナーを、被覆された鋼、フェライト等の担体を含む周知の担体粒子と混合することによって調製することができる。それらの担体は、米国特許第４，９３７，１６６号、第４，９３５，３２６号に開示されたものを含む。担体は、トナーの約２重量％〜トナーの約８重量％、実施形態において、トナーの約４〜約６重量％の量存在することができる。また、担体粒子は、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、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのポリマーをその上に被覆した核を含むことができる。担体被覆はメチルシルセスキオキサンなどのシリコン樹脂、ポリフッ化ビニリジエンなどのフルオロポリマー、ポリビニリジエンフルオリドとアクリル樹脂など、摩擦電気の系列が近接していない樹脂の混合物、アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂、その混合物、および他の周知の成分を含む。本明細書に開示されるトナーには画像形成方法も考えられている。それらの方法は、例えば、上記特許の中のいくつかの特許、および米国特許第４，２６５，９９０号、第４，８５８，８８４号、第４，５８４，２５３号、第４，５６３，４０８号を含む。画像形成方法は、電子印刷磁性像文字認識装置に像を形成し、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。光導電性材料の表面に静電気手段によって像を形成し現像することはよく知られている。基本的なゼログラフィー工程は、光導電性絶縁層の上に均一な静電気電荷を与え、層を光と影の像に露出して光に露出された面の電荷を消失させ、微細に分割した検電材料、例えばトナーを像の上に堆積させることによって、得られる潜在的な静電気像を現像することを含む。トナーは、通常、電荷を保持するこれらの層の面に誘引され、それによって潜在的な静電気像に一致するトナー像を形成するであろう。この粉体像は紙などの支持体表面に転写することができる。転写された像は、続いて熱によって恒久的に支持体表面上に定着することができる。光導電性層に均一な電荷を与え、次いで層を光と影の像に露出することによって潜像を形成する代わりに、層に画像形状の電荷を直接与えることによって潜像を形成することができる。その後、粉体像を光導電性層に定着し、粉体像の転写を省くことができる。溶媒または保護膜処理など、他の適切な定着手段を前述の加熱定着ステップに置き換えることができる。

〔実施例１〕
０．０２ＭのＨＮＯ_３を約１．９％と、比率約７４：２３：３のスチレン／ｎ−ブチルアクリレート／β−カルボキシエチルアクリレートのコポリマーを含むラテックス核を約２４．７％と、比率約７４：２３：３のスチレン／ｎ−ブチルアクリレート／β−カルボキシエチルアクリレートのコポリマーを含むラテックス殻を約１２．２％と、Ｒｅｇａｌ３３０カーボンブラックを約６．７％と、脱イオン水を約５４．５％とを予備混合したものを、圧力ポンプを経由して２連スクリュー押出機（Ｃｏｐｅｒｉｏｎ製のＺＳＫ２５）に注入し、凝集および合一を行った。押出機の長さ／直径（Ｌ／Ｄ比）は、約５３であり、スクリューのＬ／Ｄは約５４．１６であった。スクリューの形状は輸送スクリュー、続いて中立混練要素、右手混練要素、中立混練ブロック、左手混練要素、および応力、歪み、滞留時間を制御するための小ピッチの輸送要素、および予備混合材料のポンプ給送を有した。供給速度は約４８ｇ／分〜約９７ｇ／分に調節し、温度は約４０℃〜約１００℃であった。スクリュー速度は約２００〜約８００ｒｐｍで変化させた。樹脂粒径は、ＳｙｓｍｅｘＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＦＰＩＡ２１００を用いて測定した。その結果、約０．９μｍ〜約２．５３μｍの初期粒径から粒子が成長していることが示された。より高いスクリュー速度および供給速度で、より良好な粒子成長が観察され、粒子は懸濁されて維持された。

本開示の実施形態による連続エマルジョン合成方法と共に使用するのに適した装置の概要図である。本開示の実施形態による連続凝集、合一、洗浄工程と共に使用するのに適した装置の概要図である。

符号の説明

１０スクリュー押出機装置、１１不活性ガス供給口、１２水供給口、１３界面活性剤供給口、１４モノマー供給口、１５シード樹脂供給口、１６開始剤供給口、１７ｐＨ滴定剤供給口、１８安定化剤供給口、２０押出バレル、２２ブリスターリング、２４封止、２６封止液体供給口、２８液体封止筐体、３０スクリュー、３１シャフト、３２スクリュー押出チャンネル、４０加熱／冷却系、４２熱電対、１００スクリュー押出装置、１１２水供給口、１１３界面活性剤／着色剤供給口、１１４ラテックス供給口、１１５凝集剤供給口、１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃｐＨ滴定剤供給口、１２０押出バレル、１２２ブリスターリング、１２４メッシュ、１２６封止パック、１２８液体封止筐体、１３０スクリュー、１３１シャフト、１３２スクリュー押出チャンネル、１４０ヒーター、１４１，１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ熱電対、１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃｐＨ計。

Claims

凝集ゾーンと、合一ゾーンと、洗浄ゾーンとを含む単一反応容器中でトナーを製造する方法であって、
着色剤とラテックスエマルジョンを１分〜５分間凝集させて、凝集したトナー粒子を前記単一反応容器の凝集ゾーン中に形成する工程と、
前記凝集したトナー粒子を前記単一反応容器の合一ゾーン中で０．５分〜２分間合一させて、凝集および合一したトナー粒子を形成する工程と、
前記凝集および合一したトナー粒子を前記単一反応容器の洗浄ゾーン中で１分〜５分間洗浄し、それによってトナーを形成する工程とを含むことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法であって、前記凝集ゾーン中の前記着色剤とラテックスエマルジョンが２０℃〜５０℃の温度、および２．５〜７のｐＨであり、前記合一ゾーン中の前記凝集したトナー粒子が７０℃〜９８℃の温度、および３．５〜１０のｐＨであり、前記洗浄ゾーン中の前記凝集および合一したトナー粒子が２０℃〜６５℃の温度、および３〜９のｐＨであることを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法であって、前記ラテックスエマルジョンが、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、およびそれらの混合物からなる群から選択されるモノマーを重合してなるラテックス粒子を含み、前記着色剤が、ブラック顔料、シアン顔料、マゼンタ顔料、レッド顔料、ブラウン顔料、オレンジ顔料、イエロー顔料、およびその混合物からなる群から選択されることを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法であって、アルカリ土類金属塩および遷移金属塩からなる群から選択される凝集剤を前記凝集ゾーン中の前記ラテックスに加える工程をさらに含むことを特徴とする方法。
請求項１に記載の方法であって、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム中に溶解したケイ酸ナトリウム、およびその混合物からなる群から選択される金属水酸化物安定化剤を前記合一ゾーン中の前記凝集したトナー粒子に加える工程をさらに含むことを特徴とする方法。