JP5290318B2 - トナーとして有用なコンパウンドおよびその形成方法 - Google Patents
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Description
[1] 水性分散体を含むコンパウンドであって、前記分散体が水と:
(A)少なくとも1種の熱可塑性樹脂と;
(B)(A)および(B)の合計重量を基準にして0から5重量%の安定化剤と;
(C)内部添加剤および外部添加剤の少なくとも一方と;
(D)成分(A)および(B)中の全ての酸基のモル基準で90%未満を中和するのに十分な量で存在する中和剤と
を含み、ここで、
前記分散体が、約0.05から約10ミクロンの平均体積直径粒子サイズを有する粒子を含み;
熱可塑性樹脂および安定化剤の合計量が25mgKOH/g未満の酸価を有する、コンパウンド。
[2] 内部添加剤が、ワックス、着色剤、帯電制御剤および磁性添加剤のうちの少なくとも1種を含む、[1]に記載のコンパウンド。
[3] 着色剤が、少なくとも1種の顔料を含む、[2]に記載のコンパウンド。
[4] 顔料が、原料顔料、処理顔料、前粉砕顔料、顔料粉末、顔料プレスケーキ、顔料マスターバッチ、リサイクル顔料、および固体または液体の顔料前分散体の少なくとも1種を含む、[3]に記載のコンパウンド。
[5] 外部添加剤が、帯電制御剤、補助微粒子、艶出し剤、潤滑剤、およびワックスのうちの少なくとも1種を含む、[1]に記載のコンパウンド。
[6] 熱可塑性樹脂が、α−オレフィンのホモポリマー、コポリマー、およびエラストマー、α−オレフィンと共役または非共役ジエンとのコポリマーおよびエラストマー、エチレンビニル化合物コポリマー、スチレン系コポリマー、スチレンブロックコポリマーおよびエラストマー、ポリビニル化合物、ポリアクリル酸メチルおよびポリメタクリル酸メチル、ポリアミド、熱可塑性ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリカーボネート、ならびにポリエチレンオキシドからなる群から選択される少なくとも1種である、[1]に記載のコンパウンド。
[7] 熱可塑性樹脂が、ポリエステル、スチレンコポリマー、エチレンプロピレンコポリマー、およびジシクロペンタジエンポリマーのうちの少なくとも1種である、[1]に記載のコンパウンド。
[8] 熱可塑性樹脂が、エチレン系のホモポリマー、コポリマー、インターポリマーもしくはマルチブロックインターポリマー、プロピレン系のホモポリマー、コポリマー、インターポリマーもしくはマルチブロックインターポリマー、またはそれらの組合せを含む、[1]に記載のコンパウンド。
[9] 熱可塑性樹脂が、脂肪族ジオールとアルカン二酸とを反応させることによって形成される少なくとも1種のポリエステルを含む、[1]に記載のコンパウンド。
[10] 脂肪族ジオールが、シス−1,3−シクロヘキサンジメタノール、トランス−1,3−シクロヘキサンジメタノール、シス−1,4−シクロヘキサンジメタノール、およびトランス−1,4−シクロヘキサンジメタノールのうちの少なくとも1種を含む、[9]に記載のコンパウンド。
[11] 成分AおよびBが共に分散体の合計重量を基準として45〜99重量%の量で存在する、[1]に記載のコンパウンド。
[12] [1]に記載のコンパウンドの少なくとも一部を用いて形成されるトナー。
[13] [11]に記載のトナーを含むカートリッジまたはプロセスカートリッジ。
[14] トナーを形成するための方法であって:
コンパウンドを形成する工程であって、コンパウンドは水性分散体を含み、水性分散
体は水と:
(A)熱可塑性樹脂と;
(B)(A)および(B)の合計重量を基準にして0から5重量%の安定化剤と
を含み;ここで、
水性分散体が、約0.05から約2ミクロンの平均体積直径粒子サイズを有する粒子を含み;
熱可塑性樹脂および安定化剤の合計量が25mgKOH/g未満の酸価を有する、工程;ならびに
コンパウンドの少なくとも一部を用いてトナーを形成する工程
を含む方法。
[15] コンパウンドを形成する工程が:
熱可塑性樹脂、場合により中和剤、および場合により内部添加剤を溶融混練機において溶融混練して、樹脂溶融物を形成すること;ならびに
水を含む水相に樹脂溶融物を分散させること
を含み、中和剤が、成分(A)および(B)の酸基のモル基準で90%未満を中和するのに十分な量で存在する、[14]に記載の方法。
[16] コンパウンドを形成する工程が:
熱可塑性樹脂、場合により中和剤、および場合により内部添加剤を押出機において溶融混練して分散させること
を含み、中和剤が、成分(A)および(B)の酸基のモル基準で90%未満を中和するのに十分な量で存在する、[14]に記載の方法。
[17] 外部添加剤を水性分散体と混合することをさらに含む、[14]に記載の方法。
[18] 実質的に有機溶媒を有さない、[14]に記載の方法。
[19] 分散粒子を凝集させて凝集粒子を形成することをさらに含む、[14]に記載の方法。
[20] 凝集粒子を合体させることをさらに含む、[19]に記載の方法。
[21] 水の少なくとも一部をコンパウンドから除去すること;
コンパウンド、分散粒子、および合体された凝集粒子のうちの少なくとも1種を濾過すること;
コンパウンド、分散粒子、および合体された凝集粒子のうちの少なくとも1種を分級すること;
合体された凝集粒子および分散粒子のうちの少なくとも一方を洗浄すること;ならびに
トナー粒子を後処理すること
の少なくとも1つをさらに含む、[20]に記載の方法。
[22]
水性分散体が、内部添加剤、外部添加剤、および中和剤のうちの少なくとも1種をさらに含む、[14]に記載の方法。
[23] トナーを形成するための方法であって:
コンパウンドを形成する工程であって、コンパウンドは水性分散体を含み、水性分散体は:
(A)熱可塑性樹脂と;
(B)(A)および(B)の合計重量を基準にして0から5重量%の安定化剤と;
(C)内部添加剤および外部添加剤からなる群から選択される少なくとも一方と;
(D)成分(A)および(B)中の全ての酸基のモル基準で90%未満を中和するのに十分な量で存在する中和剤と
を含み;ここで、
水性分散体が、約2から約10ミクロンの平均体積直径粒子サイズを有する粒子を含み;
熱可塑性樹脂および安定化剤の合計量が25mgKOH/g未満の酸価を有する、工程;ならびに
コンパウンドの少なくとも一部を用いてトナー粒子を形成する工程
を含む方法。
[24] コンパウンドを形成する工程が:
熱可塑性樹脂ならびに場合により(B)、(C)、および(D)の1または複数を溶融混練機において溶融混練して、樹脂溶融物を形成すること;ならびに
水相に樹脂溶融物を分散させること
を含む、[23]に記載の方法。
[25] コンパウンドを形成する工程が、熱可塑性樹脂ならびに場合により(B)、(C)、および(D)の1または複数を押出機において溶融混練して分散させることを含む、[23]に記載の方法。
[26] トナー粒子を形成する工程が:
水の少なくとも一部をコンパウンドから除去すること;
コンパウンド、分散粒子、および合体された凝集粒子のうちの少なくとも1種を濾過
すること;
コンパウンド、分散粒子、および合体された凝集粒子のうちの少なくとも1種を分級
すること;
合体された凝集粒子および分散粒子のうちの少なくとも一方を洗浄すること;ならび
に
トナー粒子を後処理すること
の少なくとも1つを含む、[23]に記載の方法。
[27] 実質的に有機溶媒を有さない、[23]に記載の方法。
他の態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲から明らかとなるであ
ろう。
本発明の水性分散体の実施形態に含まれる熱可塑性樹脂(A)は、それ自体が易水分散性でない樹脂である。本明細書において用いる用語「樹脂」は、増量剤、安定化剤、顔料、および合成樹脂を形成するための他の成分とともに用いられる合成ポリマーまたは化学修飾された天然樹脂、例えば、限定されないが、熱可塑性物質、例えば、ポリビニルクロライド、ポリスチレン、ポリエステル、スチレンアクリレート、ポリウレタン、およびポリエチレン、ならびに熱硬化性物質、例えば、ポリエステル、エポキシ、ポリウレタン、およびシリコーンを含むと解釈されるべきである。
本発明の実施形態は、安定化剤を用いて安定な水性分散体またはエマルジョンの形成を促進する。選択された実施形態において、安定化剤は、界面活性剤、ポリマー(先に詳述した熱可塑性樹脂または樹脂ブレンドとは異なる)、またはそれらの混合物であってよい。他の実施形態において、熱可塑性樹脂は自己安定化剤であるため、さらなる外因性の安定化剤は必要でない場合がある。さらに、安定化剤は単独で、あるいは2以上の組合せで用いられ得る。
本発明の実施形態は、中和剤を用いて安定な水性分散体またはエマルジョンの形成を促進する。ポリマー安定化剤、界面活性剤、または自己安定性ポリマーの極性基が本来酸性または塩基性であるとき、安定化ポリマーは、中和剤で部分的にまたは完全に中和されて対応する塩を形成することができる。当該塩は脂肪酸のアルカリ金属またはアンモニウム塩であってよく、酸を対応する塩基、例えば、NaOH、KOH、およびNH4OHで中和することにより調製される。これらの塩は、以下により完全に記載される水性分散体形成工程においてインサイチュで形成され得る。特定の実施形態において、中和は、樹脂および安定化剤のモル基準で10〜200%;他の実施形態においてモル基準で25〜200%;他の実施形態においてモル基準で20〜110%、他の実施形態においてモル基準で15〜90%;他の実施形態においてモル基準で90%未満;さらに他の実施形態においてモル基準で50〜110%であってよい。例えば、EAAについて、中和剤は、塩基、例えば水酸化アンモニウムまたは水酸化カリウムである。他の中和剤として、例えば、アミンまたは水酸化リチウムを挙げることができる。加えて、中和剤は、単独または2種以上の組合せで用いられ得る。当業者であれば、適当な中和剤の選択は、配合される具体的な組成物に依存し、そのような選択は当業者の知識の範囲内であることを理解するであろう。
ワックス
場合により、ワックスがトナー組成物に含まれていてよい。含まれる場合、ワックスは、例えば、トナー粒子の約1重量%から約25重量%、または約5重量%から約20重量%の量で存在し得る。
本発明の実施形態は、着色剤を組成物の一部として使用し得る。種々の色が用いられ得る。典型的には、イエロー、マゼンタ、およびシアンなどの色が用いられ得る。黒色の着色剤として、カーボンブラック、磁性材料、および以下に示されるイエロー/マゼンタ/シアン着色剤を用いて黒色の色調にした着色剤が用いられ得る。
さらに、本発明のトナーは磁性材料を含有してよく、磁性トナーとして用いられてよい。この場合、磁性材料は着色剤としても機能し得る。本発明における磁性トナーに含有される磁性材料の例として、酸化鉄、例えば、マグネタイト、ヘマタイト、およびフェライト;金属、例えば、鉄、コバルト、およびニッケル、またはこれらの金属と金属、例えば、アルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、およびバナジウムとの合金;ならびにそれらの混合物が挙げられる。
帯電制御剤
本発明の特定の実施形態において、帯電制御剤が本明細書に開示されるコンパウンドに含まれていてよい。電荷を負であるように制御するために用いられる帯電制御剤の例として、有機金属化合物、キレート化合物、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、尿素誘導体、金属含有サリチル酸化合物、金属含有ナフトエ酸化合物、第三級アンモニウム塩、カリックスアレーン、ケイ素化合物、ならびに非金属カルボン酸化合物およびその誘導体が挙げられる。ここで外部添加剤として記載されているが、帯電制御剤は、一部の実施形態では内部添加剤として用いられてよい。
選択された実施形態において、流動性、帯電安定性、または高温での耐ブロッキング性などを改善するために補助微粒子をベーストナー粒子に添加することが有利である。ベーストナー粒子の表面上に固定されるべき補助微粒子は、種々の無機または有機微粒子の中から使用のために好適に選択され得る。
当業者に公知の多数の他の添加剤が、本発明の実施形態において用いられ得る。例えば、添加剤は、トナーの種々の特性を改善するために用いられ得る。そのような添加剤の例として、金属酸化物、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、およびハイドロタルサイト;カーボンブラック、ならびにフルオロ炭素が挙げられる。好ましくは、これらの添加剤は疎水性に処理されてよい。
好ましい配合において、本発明による水性分散体は、熱可塑性樹脂、場合により安定化剤、および場合により内部または外部添加剤を含んでいてよい。種々の実施形態において、熱可塑性樹脂および安定化剤は、分散体の合計重量を基準として45〜99重量%の量で存在していてよい。上述の添加剤は、分散粒子の外部の組成物に用いられてよく、例えば組成物中に組み込んだ後に水性分散体を形成してよく、または分散粒子の内部の組成物に用いられてよく、例えば水性分散体の形成の前もしくはその間に組成物中に組み込まれてもよい。
上記のトナーは、カートリッジ、プロセスカートリッジ、および画像形成装置で用いられ得る。例えば、本明細書において記載されるトナーを用いるプロセスカートリッジは、光導電体、帯電ユニット、現像ユニット、クリーニングユニットを含んでいてよく、画像形成装置の本体に取付けおよび取外し可能な方法で取り付けられ得る。別の例として、トナーカートリッジは、静電像担持部材、および、画像担持部材上に形成された静電潜像をトナーによって現像することにより可視画像を形成する現像手段を含み得る。画像形成装置は、静電潜像担持部材、静電潜像形成手段、静電像を現像して可視画像を形成するための現像手段、可視画像を支持媒体に転写する転写手段、および転写された画像を支持媒体に固定する固定手段を含み得る。カートリッジ、プロセスカートリッジ、および画像形成装置は、例えば、米国特許第7,177,582号、同第7,177,570号、同第7,169,525号、同第7,166,401号、同第7,161,612号、同第6,477,348号、同第5,974,281号などに開示されている。
所望量の安定化剤および樹脂を300mlの加圧式バッチミキサーに秤量し、これらを加熱し、次いでCowlesブレードを用いて撹拌する。混合温度が140℃に達した後、撹拌速度を1800rpmに上昇させながら水を5ml/分の速度でポンプ輸送する。120mlの水を添加する際に、サンプルを連続して撹拌しながら30分間冷却する。室温にてサンプルを取り出し、その粒子サイズを測定する。そして、50gのポリエステル樹脂(Reichhold FineTone T382ES、酸価21mgKOH/g)を6.3gの25%(w/w)KOH水溶液とともにミキサーに添加し、モル基準で約150%の中和を達成する。ミキサーを撹拌下で140℃に加熱し、120gの水を5ml/分の速度にてさらなる撹拌下でポンプ輸送する。次いで混合物を冷却し、水性分散体生成物の平均体積直径粒子サイズが0.16ミクロンであることがわかる。
30 ギアポンプ
40 塩基リザーバ
50 初期水リザーバ
55 入口
60 リザーバ
80 フィーダ
90 入口
95 入口
Claims (5)
- 水性分散体を含むコンパウンドであって、前記分散体が水と:
(A)エチレン系ホモポリマー、エチレン系コポリマー、エチレン系インターポリマー、エチレン系マルチブロックインターポリマー、プロピレン系ホモポリマー、プロピレン系コポリマー、プロピレン系インターポリマー、プロピレン系マルチブロックインターポリマー、およびこれらの組合せから成る群より選択される少なくとも1種の熱可塑性樹脂と;
(B)(A)および(B)の合計重量を基準にして0から5重量%の安定化剤と;
(C)内部添加剤および外部添加剤の少なくとも一方と;
(D)成分(A)および(B)中の全ての酸基のモル基準で90%未満を中和する量で存在し、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノ−n−プロピルアミン、ジメチル−nプロピルアミン、N−メタノールアミン、N−アミノエチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルプロパノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、トリス(ヒドロキシメチル)−アミノメタン、N,N,N’N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、およびこれらの2種以上の組合せから成る群より選択される中和剤と
を含み、ここで、前記分散体が0.05から10ミクロンの平均体積直径粒子サイズを有する粒子を含み、前記熱可塑性樹脂および前記安定化剤の合計量が25mgKOH/g未満の酸価を有する、コンパウンド。 - 請求項1に記載のコンパウンドの少なくとも一部を用いて形成されるトナー。
- 請求項2に記載のトナーを含むカートリッジまたはプロセスカートリッジ。
- トナーを形成するための方法であって:
コンパウンドを形成する工程であって、前記コンパウンドは水性分散体を含み、前記水性分散体は、水と:
(A)エチレン系ホモポリマー、エチレン系コポリマー、エチレン系インターポリマー、エチレン系マルチブロックインターポリマー、プロピレン系ホモポリマー、プロピレン系コポリマー、プロピレン系インターポリマー、プロピレン系マルチブロックインターポリマー、およびこれらの組合せから成る群より選択される熱可塑性樹脂と;
(B)(A)および(B)の合計重量を基準にして0から5重量%の安定化剤と
(C)成分(A)および(B)中の全ての酸基のモル基準で90%未満を中和する量で存在し、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノ−n−プロピルアミン、ジメチル−nプロピルアミン、N−メタノールアミン、N−アミノエチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルプロパノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、トリス(ヒドロキシメチル)−アミノメタン、N,N,N’N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、およびこれらの2種以上の組合せから成る群より選択される中和剤と
を含み;ここで、前記水性分散体が0.05から2ミクロンの平均体積直径粒子サイズを有する粒子を含み、前記熱可塑性樹脂および前記安定化剤の合計量が25mgKOH/g未満の酸価を有する、工程;ならびに
前記コンパウンドの少なくとも一部を用いてトナーを形成する工程
を含み、前記コンパウンドを形成する工程が溶融混練器において前記熱可塑性樹脂および場合により内部添加剤を溶融混練して樹脂混合物を形成する工程を含む、方法。 - トナーを形成するための方法であって:
コンパウンドを形成する工程であって、前記コンパウンドは水性分散体を含み、前記水性分散体は:
(A)エチレン系ホモポリマー、エチレン系コポリマー、エチレン系インターポリマー、エチレン系マルチブロックインターポリマー、プロピレン系ホモポリマー、プロピレン系コポリマー、プロピレン系インターポリマー、プロピレン系マルチブロックインターポリマー、およびこれらの組合せから成る群より選択される熱可塑性樹脂と;
(B)(A)および(B)の合計重量を基準にして0から5重量%の安定化剤と;
(C)成分(A)および(B)中の全ての酸基のモル基準で90%未満を中和する量で存在し、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノ−n−プロピルアミン、ジメチル−nプロピルアミン、N−メタノールアミン、N−アミノエチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルプロパノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、トリス(ヒドロキシメチル)−アミノメタン、N,N,N’N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、およびこれらの2種以上の組合せから成る群より選択される中和剤と
を含み;ここで、前記水性分散体が2から10ミクロンの平均体積直径粒子サイズを有する粒子を含み、前記熱可塑性樹脂および前記安定化剤の合計量が25mgKOH/g未満の酸価を有する、工程;ならびに
前記コンパウンドの少なくとも一部を用いてトナー粒子を形成する工程
を含む方法。
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