JP5546245B2 - 高固体分の液体トナー濃縮液及びその製法 - Google Patents

Description

本発明は、湿式電子写真印刷システムに用いられる現像液の補充可能な濃縮液、及び、その製造方法に関するものである。

多くの印刷システムにおいて、光伝導性表面を利用することによって画像のハードコピーを現像することは一般的に実施されている。光伝導性表面は、画像領域とバックグラウンド領域を有する潜在静電像を伴って選択的に帯電される。現像液貯蔵器に蓄えられていて、キャリヤー液中に帯電トナー粒子を含んでいる現像液をその選択的に帯電された光伝導性表面に接触させる。帯電トナー粒子は潜像の画像領域に付着し、一方、バックグラウンド領域はクリーンなまま残される。ハードコピー材料（例えば、紙）を光伝導性表面に直接的に又は間接的に接触させてその潜像を転写する。この方法のバリエーションは、光レセプター上に又は誘電物質上に静電潜像を形成させる種々のやり方を利用するものである。

典型的に、当該現像液（しばしば、インク又はトナーとも称される）は、当該トナー粒子（インク粒子とも称される）の基板としての熱可塑性樹脂（重合体）と、当該トナー粒子がその中に分散されるキャリヤー液としての非極性液と、を含有する。一般に、トナー粒子は顔料のような着色剤を含む。当該トナー粒子上の帯電の大きさと極性を安定化させるために、しばしば、帯電補助剤が含められる。現像液は、また、当該トナー粒子に電荷を付与するところの、チャージディレクタとして知られる、可溶性のイオン性材料を溶液中に含み得る。

当該現像液を光伝導性表面に接触させることで、現像液貯蔵器内の現像液の総量が減少する。一般的に、当該貯蔵器は二つの異なるソースから補充され、その一つ目はキャリヤー液を含みそして二つ目はキャリヤー液中にトナー粒子の濃縮分散物を含む。当該キャリヤー液の補充速度は、現像液の総量をモニターすることにより制御される。トナー粒子の補充速度は、現像液中のトナー粒子の濃度を、一般的には光学的センシングで、モニターすることにより制御される。そのため、現像液貯蔵器内のトナー粒子濃度は比較的一定に維持される。

各フォトコピー又はプリントに使用されるトナー粒子の量は、そのプリントエリアに比例して変化する。小さいプリントエリアを有する多数のプリントは非常に少量のトナー粒子の使用という結果となる。同様に、大きなプリントエリアを有する多数のプリントは、現像液中の多数のトナー粒子を消費し、現像液貯蔵器に濃縮トナー粒子分散物を追加する結果となる。

印刷品質を維持し劣化を排除するために、貯蔵器内のトナー粒子とキャリヤー液のバランスが保持されなければならない。

貯蔵器内のこのバランスを保持するために、濃縮トナーソースは、特に高インクカバレージが要求される場合における、任意の印刷モードを利用して、トナー粒子を十分に補充できなければならない。それ故に、可能な限り高濃度のインク濃縮物を採用するのが望ましい。その上、最高補充可能濃度のインク濃縮物を使用することは、貯蔵及び輸送も便利なため、全体としてより経済的でもある。

（参照によりその開示が本明細書に取り込まれている）米国特許第４，７９４，６５１号、米国特許第４，８４２，９７４号、米国特許第５，０４７，３０７号、米国特許第５，３４６，７９６号、米国特許第５，４０７，７７１号、米国特許第５，５５４，４７６号は、静電現像液の作製及び評価を記載し、トナー粒子は複数のファイバーの継ぎ足し（エクステンション）又は巻きひげ（テンドリル）状に形成され、登録商標ＥｌｅｃｔｒｏＩｎｋ（登録商標）のマークが付されている。当該重合体は、室温では実質的にキャリヤー液に不溶であり且つ溶媒和しない。

当該トナー粒子の製造及び冷却後、当該粒子は、キャリヤー液中に比較的希釈濃度の触手状のトナー粒子として存在する。キャリヤー液中に触手状トナー粒子として得られた分散物は、その後、トナー貯蔵器内のバランスを保持するために使用される補充濃縮物を生産するために、機械的な濃縮プロセスにかけられる。これまでに達成されたＩｓｏｐａｒ Ｌのような従来のキャリヤー液中の稠密触手状インクの最高濃度は、濃縮物の全重量に対する重量でトナー固体２０〜２３パーセントの範囲である。３０〜３５％ＮＶＳ（＝不揮発性固体、本明細書では単に固体とも呼ばれる）を上回る更なるトナー濃度の増加は、粒子の不可逆的な塊状集積、及び、再分散が試みられる場合には粒径子分布の顕著な増加を招来する。トナー粒子の触手化傾向（ｔｅｎｔａｃｕｌａｒｉｔｙ）のために、粒子を濃縮し且つ次いでそれらを再分散させる能力が制限される。第一に、これらは触手に関連する高い空隙容積のため濃縮しにくい。圧縮が進行するにつれ、触手を介した機械的な相互作用が粒子の分散を明らかに困難にする。

当該キャリヤー液は誘電性且つ不活性であるべきである。それは当該光伝導体上へのトナー粒子の高速且つコンパクトな電気的現像を支持し且つ容易化するべく選択される。加えて、当該キャリヤー液は、プリント像からの低速の蒸発が原因となる基板上の当該インクの耐久性に悪影響がないことが望ましい。

参照によりその開示が本明細書に取り込まれている米国特許第５，３０６，５９０号は、末端カルボキシル基ポリエステル樹脂（ｃａｒｂｏｘｙｌ ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ｒｅｓｉｎ）、顔料及び液体トナー分散剤を含有するトナー粒子から成る高固体分の現像液濃縮物を開示している。

当該発明の幾つかの実施形態の１つの様相は、本明細書ではまた濃縮物と称される、濃縮された液体現像液に関連し、その濃縮物はキャリヤー液中に分散された触手状トナー粒子を含有する。当該濃縮物中の固体濃度は少なくとも３０％、任意に少なくとも３５％、任意に少なくとも５０％の固体（濃縮物重量当りの固体の重量）及び６５％以上である。当該濃縮物は容易にキャリヤー液に分散して、印刷用の（本明細書ではプレスとも呼ばれる）電子写真印刷システムのインク貯蔵器内で利用可能な液体トナーを提供する。製造されたトナー中への一定の適切な濃縮用液体の混合が、分散物を濃縮して、容易に再分散され得るところの、高固体濃度の濃縮物を得ることを可能にすることが見出された。全ての濃縮用液体が有効な現像液中のキャリヤー液として望ましい訳ではない。それらの幾つかは、基板上のインク耐久性に、例えば、像の可塑性に起因して、逆効果を与え得る。

本発明のひとつの実施形態において、当該トナーの粉砕段階における液体ビヒクルとして、又はその中で濃縮用液体が用いられ、その後、粉砕トナーが少なくとも３５％固体に濃縮される。任意に、濃縮用液体がキャリヤー液として適していないときは、それは、インク濃縮物中に及び最終トナー中に最小限の量としてのみ存在することが望ましい。

他の実施形態において、粉砕は、トナー粒子のビヒクルとしてＩｓｏｐａｒ Ｌのような、従来のキャリヤー液を使用して行う。粉砕後、当該キャリヤー液又はその一部が、除去されて、分散可能な高濃度を与えるのに適した濃縮用液体と置き換えられる。当該分散物は、その後、少なくとも３０％固体に濃縮される。望ましくは、当該分散物は、当該液の置換後それが濃縮されるより前に、任意選択で約１時間、平衡させられる。

実験データは、従来キャリヤー液と濃縮用液体との１０％〜１００％（Ｗ／Ｗ）の置換が、少なくとも３０％固体で再分散可能な濃縮を達成するのに適していることを示す。

望ましくは、３０％、３５％、５０％又はそれ以上のトナー粒子を有する、高濃縮混合物は、キャリヤー液中に容易に分散されて、小粒子、例えば、１０、８、又は７マイクロメートル未満の平均サイズと０．５〜５重量％の濃度を有する粒子、を含む液体トナーを供給し得る。高濃度混合物は、例えば、４０％、５０％、６５％又は８５％固体を含み得る。当該高濃度混合物は、単位重量当り比較的多くのトナー粒子を有する缶またはバケットで供給され得、従って、比較的低濃縮インクの缶又はバケットに対して要求されるより、低頻度の置換を要求する。

好ましいキャリヤー液は、望ましくは、可燃性液体を指定するところの引火点を上回る、十分に高い引火点で特徴付けられ、そして付随的に、基板上の良好なインク耐久性を十分保証できるほど急速に蒸発され得る。一般に用いられるキャリヤー液は、１０^９ｏｈｍ／ｃｍを超える高い体積抵抗率、３．０を下回る低い誘電定数及び無臭性を有する、無極性、無毒液体である。キャリヤー液として働く液体の例は、Ｅｘｘｏｎ社によって製造され、Ｉｓｏｐａｒ Ｇ、Ｉｓｏｐａｒ Ｈ、Ｉｓｏｐａｒ Ｌ、及びＩｓｏｐａｒ Ｍの商標を付して販売されている、脂肪族異性化炭化水素類である。Ｉｓｏｐａｒ Ｇは、タグ密閉式キャップ方法による測定で引火点４０℃を有する。望ましいキャリヤー液は、引火点６１℃（ＡＳＴＭ Ｄ−５６）を有するところの、Ｉｓｏｐａｒ Ｌであり、Ｉｓｏｐａｒ Ｍでは引火点８０℃（ＡＳＴＭ Ｄ−５６）を有する。それは、キャリヤー液としてよりも重合体の可塑化溶媒として用いられる。

トナー粒子として用いられる重合体は、望ましくは、熱可塑性であり、そして望ましい重合体は、Ｎｕｃｒｅｌｓ^ＴＭとして知られ、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔにより製造される。Ｎｕｃｒｅｌｓ系列の重合体は、カルボキシル酸官能基を結合する、エチレンアクリル（又はメタアクリル）酸コポリマーを含有し、高い分子量と熱安定性を有する。触手状トナー粒子の使用に適する他の重合体は、Ｕｎｉｏｎ Ｃａｂｉｄｅで製造された、Ｂａｋｅｌｉｔｅ^ＴＭシリーズのエチレン−エチルアクリラートである。有効な重合体の他の種類は、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔで製造された、Ｅｌｖａｃｉｔｅ^ＴＭシリーズのポリブチルメタクリラートのようなメタクリレート樹脂である。

当該重合体は当該潜像を可視化するために通常着色される。当該顔料は、重合体の重量を基準にして１０〜３５重量％の量が含まれ得る。

顔料の例は、Ｍｏｇｕｌ Ｌ（Ｃａｂｏｔ）、Ｍｏｎａｓｔｒａｌ Ｂｌｕｅ Ｇ（Ｃ．Ｉ Ｎｏ．７４１６０）、Ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ Ｒｅｄ Ｙ（Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ ３）、Ｑｕｉｎｄｏ Ｍａｇｅｎｔａ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２２）、Ｄａｌａｍａｒ Ｙｅｌｌｏｗ（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７４、Ｃ．Ｉ． Ｎｏ．１１７４１）、Ｍｏｎａｓｔｒｅｌ Ｇｒｅｅｎ Ｂ（Ｃ．Ｉ． Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ７）である。

本発明の例示的実施形態において、粉砕中に使用される濃縮用液体は約３乃至約５０ｃＳｔの粘度を有する。それより大幅に低い粘度の液体は、濃縮物の再分散能を妨害する恐れがあり、他方、大幅により高い粘度の液体は粉砕に悪影響を及ぼす恐れがある。粉砕後に粉砕液の全て又は一部と置換することで添加される適切な濃縮用液体は、望ましくは、少なくとも３ｃＳｔの粘度を有する。

本発明の例示的実施形態において、適切な濃縮用液体は、１ｍｍＨｇを下回る、望ましくは０．１５ｍｍＨｇを下回る蒸気圧を有する。

適切な濃縮用液体の例は、２５℃で１３．９ｃＳｔの粘度と＜０．１ｍｍＨｇの蒸気圧を有するＭａｒｃｏｌ８２（Ｅｓｓｏ）、２５℃で３．５ｃＳｔの粘度と＜０．０１ｍｍＨｇの蒸気圧のＥｘｘｏｌ Ｄ１１０（Ｅｘｘｏｎによる炭化水素液体）、２５℃で４．７２ｃＳｔの粘度と０．８８ｍｍＨｇの蒸気圧のＳｏｙ Ｇｏｌｄ ２０００（Ａｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）、２５℃で２７．８ｃＳｔの粘度のホホバ油（Ｅｘｘｏｎ）、２５℃で３７．７ｃＳｔの粘度の紅花油（Ｅｘｘｏｎ）、２５℃で４０．５ｃＳｔの粘度の大豆油（Ｅｘｘｏｎ）、２５℃で４２．５ｃＳｔの粘度のひまわり油（Ｅｘｘｏｎ）、２５℃で４４．５ｃＳｔの粘度のキャノーラ油（Ｅｘｘｏｎ）、２５℃で４．７ｃＳｔの粘度のＲａｄｉｏ ７０６０オレイン酸メチル（Ｆｉｎａ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）である。Ｓｏｙ Ｇｏｌｄ^ＴＭ２０００は、その蒸気圧が上記の望ましい範囲を超えているが、好ましいキャリヤーとして適していることが判明したことに着目すべきである。

このように、本発明の幾つかの実施形態の１つの様相は、触手状インク粒子を液体キャリヤー中の固体濃度で少なくとも３０％，ＮＶＳ，３５％、少なくとも４０％，少なくとも５０％，又は少なくとも６０％含有する電子写真印刷インク濃縮物に関する。

望ましくは、当該液体キャリヤーは、炭化水素系オイル類、シリコーン油類、鉱油類及びこれらの混合物から選択される。

本発明の例示的実施形態において、印刷インク濃縮物は濃縮用液体を含み、そのトナー分散への取込は、容易に再分散可能な、３０％、３５％、４０％、５０％、又は６０％ＮＶＳを超える固体濃度の濃縮物を得るべく当該分散の濃縮を可能にする。

任意に、当該濃縮用液体の室温での蒸気圧は、０．１５ｍｍＨｇより低く、任意に０．１ｍｍＨｇより低い。

任意に、適切な濃縮用液体は、鉱油、炭化水素液又はメチルエステル溶媒である。

望ましくは、当該濃縮用液体は、当該触手状粒子に対し高い潤滑性を有する。

本発明の幾つかの実施形態の１つの様相は、再分散可能な触手状インク濃縮物の製造方法に関係し、当該方法は、
（ａ）トナー粒子前駆体を液体中で粉砕して前記液体中に触手状インク粒子の分散を得るステップと、
（ｂ）前記分散物を少なくとも３０％ＮＶＳに濃縮するステップと、
を包含する。

例示的実施形態において、粉砕に用いられる液体は、３乃至５０ｃＳｔの粘度を有する少なくとも１０％の濃縮用液体を含有する。

本発明の例示的な実施形態に従い、液体キャリヤー中に少なくとも３０％ｎｖｓ、少なくとも４０％ｎｖｓ、少なくとも５０％ｎｖｓ、又は少なくとも６０％ｎｖｓの固体濃度で触手状インク粒子を含有する電子印刷インク濃縮物がここに提供される。

任意に、当該液体キャリヤーは、炭化水素系オイル、シリコーン油、鉱油及びこれらの混合物から選択される。

任意に、当該インク濃縮物は濃縮用液体を含み、そのトナー分散物への取込は、容易に再分散可能な、３０％ＮＶＳを上回る固体濃度の濃縮物を得るべく分散物の濃縮を可能する。

任意に、濃縮用液体の室温での蒸気圧は０．１５ｍｍＨｇより低く、任意に０．１０ｍｍＨｇより低い。

任意に、当該濃縮用液体は、鉱油、炭化水素液又はメチルエステル溶媒を含有する。

本発明の実施形態において、当該濃縮用液体は当該触手状粒子に対し高い潤滑性を与える。

さらに、本発明の例示的な実施形態に従い、再分散可能な触手状インク粒子濃縮物の製造方法が提供され、当該方法は、
（ａ）トナー粒子前駆体を液体中で粉砕して前記液体中に触手状インク粒子の分散を得るステップと、
（ｂ）前記分散物を少なくとも３０％ＮＶＳに濃縮するステップと、
を包含する。

本発明の実施形態において、粉砕に用いられる当該液体は、粘度３乃至５０ｃＳｔを有する少なくとも１０重量％の濃縮用液体を含有する。

さらに、本発明の例示的な実施形態に従い、再分散可能な触手状インク粒子濃縮物の製造方法が提供され、当該方法は、
（ａ）インク粒子前駆体をキャリヤー液中で粉砕してキャリヤー液中にインク粒子の分散物を得るステップと、
（ｂ）キャリヤー液の少なくとも一部分を適切な濃縮用液体で置換して置換分散物を得るステップと、
（ｃ）前記の置換分散物を少なくとも３０％、任意に少なくとも４０％、任意に少なくとも５０％、任意に少なくとも６０％固体に濃縮するステップと
を包含する。

本発明の実施形態において、当該濃縮用液体は、粘度３乃至５０ｃＳｔを有する液体を含み、濃縮前に全液体の少なくとも１０重量％含まれる。

本発明の実施形態において、当該濃縮用液体の蒸気圧は０．１５ｍｍＨｇより低く、任意に０．１０ｍｍＨｇより低い。

任意に、当該濃縮用液体は、鉱油、炭化水素液及び／又はメチルエステル溶媒を含有する。

本発明の実施形態において、当該濃縮用液体は当該触手状粒子に対し高い潤滑性を有する。

さらに、本発明の例示的実施形態に従い、電子写真印刷インクの製造方法が提供され、ここで、当該方法は、請求項１〜８のいずれか一つの、又は、請求項９〜１６のいずれか一つの方法に従い製造された、印刷インク濃縮物をキャリヤー液で希釈して、１及び５重量％の間のトナー粒子濃度を有する液体インクを製造するステップを含む。

本発明の実施形態において、当該濃縮用液体のパーセントは、少なくとも２５％、任意に少なくとも５０％である。

本発明の実施形態において、当該トナー粒子は触手状である。

本発明のより良い理解のため、及び実際にどのように実行されるかを示すため、幾つかの実施形態を、下記図面を参照して、ここに非限定の実施例の方法としてのみ記述する。

本発明の１つの実施形態に従う方法のフローチャートである。 本発明の別の実施形態に従う方法のフローチャートである。

本発明の好ましい実施形態において、トナー粒子はトナー粒子前駆体から製造され、そしてこれらは、実施例１Ａに記述されたように、高温で、Ｉｓｏｐａｒ Ｌのような、キャリヤー液で溶媒和され、そして室温に放置冷却された、高分子材料から製造される。当該トナー粒子前駆体は、顔料及び追加液体キャリヤーと共に粉砕され、その後濃縮される。

図１は、本発明の実施形態に従う方法１０のフローチャートである。方法１０は、濃縮用液体を含有する液体中でトナー粒子前駆体を粉砕して第一分散物（１２）を得るステップを含む。第一分散は、濃縮物を得るために少なくとも３５％固体に濃縮される（１４）。この濃縮物は、印刷においてトナー貯蔵器の補充に役立ち得る。この濃縮物から有効な現像液を得るために、当該濃縮物は、キャリヤー液、例えばＩｓｏｐａｒ Ｌと混合される（１６）。

任意で、得られた現像液は当該分野で知られているように帯電される。

図２は、本発明の別の実施形態に従う方法（２０）のフローチャートである。方法２０は、トナー前駆体を、Ｉｓｏｐｅｒ Ｌのようなキャリヤー液中で粉砕して第一分散物（２２）を得るステップと、当該キャリヤー液の一部または全部を除去するステップ、及びそれを濃縮用液体と置換して（２４）第二分散物を得るステップを含む。当該第二分散物は、濃縮物を得るために少なくとも３５％固形に濃縮され（２６）、これは印刷におけるトナー貯蔵器に供され得る。有効な現像液を得るために、当該濃縮物は、キャリヤー液、好ましくはＩｓｏｐａｒ Ｌと混合される（２８）。任意に、得られる現像液は当該分野で知られているように帯電される。

濃縮プロセス１４（図１）又は対応する２６（図２）を実施するための例示的なプロトコルは以下の通りである。

濃縮用液体を含有する液体中のトナー粒子の分散物３０ｇを、Ｈｅｒｍｌｅ Ｌａｂｏｒｔｅｃｈｎｉｋ社製冷却システム付きＵｎｉｖｅｒｓａｌ遠心分離機Ｚ３８３Ｋを用いて１８℃で６０分間６．５ｋｒｐｍで遠心分離する。その沈殿物を合成織布で封じ且つ６０ｐｓｉまでの圧力下で加圧する。最初に、液体が織布の外に流出し、流出が止まったときに圧力を減じ、それで濃縮物は準備完了である。

あるいは、トナーを濃縮する他の方法も使用し得る。

本発明の実施形態において、当該トナー粒子は触手状であり、実質的には当該核と同一の材料で形成される延長部（触手）を有する、任意に着色された重合体の核を伴う。比較的低濃度で存在するときは、当該粒子は液体中を自由に動きそして電子写真的に現像又は濃縮され得る。像が現像されるとき、粒子の濃度が増加して延長部が絡まり合うか又は別法で機械的に触れ合って、他のタイプのトナー粒子の使用時には示さない程に像を硬化させる。

用語、分散物は、本明細書では、微細なトナー粒子が液体全体にわたって散乱されているところの、混合物を示すのに使用される。望ましくは、分散物は安定であり、そのため、粒径分布が、長期間にわたって、例えば一年を越えて、維持される。

本発明に従い、高濃度と容易な再分散との組合せを有することは有益であり得る。

分散物の名目固体濃度は測定方法により変化し得る。本記述及び請求項では、固体濃度は以下のように測定される。濃縮物サンプル、例えば４グラムを、ブフナー漏斗上に置き、ヘキサンで５回濯ぎ、そこに存在したかもしれない重油を除去する。濯いだ濃縮物をザルトリウス（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ）分析器（Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ ＡＧによるＭＡ４５水分計）に移し、そこで加熱暴露され、その結果、液体が蒸発されて定常重量に達する。乾燥サンプルを秤量し、固体濃度を乾燥サンプルと濯ぎ前のサンプルとの重量比であるとして決定する。

本発明の好ましい実施形態において、再分散は容易に得られる。例えば、濃縮物をキャリヤー液と高シェア混合機で５分未満、好ましくは約１分間混合することで得られる。高シェア混合機の１例は、１分間当たり１０〜２５ｋ回回転し且つ８ｍｍの直径ヘッドを有するＤｉａｘ １００（Ｈｅｉｌｄｏｌｐｈ）タイプ８Ｇである。最大出力は１００Ｗで且つ過熱に対して保護されている。以下の実施例では速度２５ｋ ｒｐｍが用いられた。代替的に、Ｓｏｎｉｃ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓのＶｉｂｒａｃｅｌｌ Ｍｏｄｅｌ ＶＣＦ−１５００のような超音波装置を用いて、濃縮物を有効な現像液に再分散させることもできる。

ＨＰ Ｉｎｄｉｇｏ Ｐｒｅｓｓシリーズでの印刷に有用である、例示的実施形態において、再分散プロセスで得られた分散物は、８又は７ミクロンを下回る平均粒径の粒子を含み、且つ２０ミクロンより大きい粒子の割合は２０％、１０％又は５％未満である。しかしながら、他の印刷システムは、他のサイズ分布を要求（若しくは許容）することがあり、そしてこれらもまた本発明によって提供される。

当該粒径分布は、Ｍａｌｖｅｒｎ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製造のＭａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ２０００で測定される。それはレーザー回折システムである。

特記されることは、触手状トナー粒子の高固体濃度への濃縮及びそのような高濃縮物から再分散させる能力は大変驚くべきことであるということである。粒子上の繊維状延長部、（触手形態）のために、不可逆的塊状集積無しに高い充填を達成し得る能力は限定されると予想された。従来の濃縮プロセスでは、濃縮は濃縮用液体を何ら使わないようなＩｓｏｐａｔ Ｌ中で、遠心分離により行われ、到達し得る最大濃度は事実上約２３％固体である。追加的な圧力の適用で更なる濃縮を試みても、粒子の部分の不可逆的塊状集積に終わり、粒径と尾部割合が顕著に増加し、そのため、そのインクはもはや印刷に適しないことになる。本発明で教示されたような高粘度と低蒸気圧を有するオイルのような、濃縮用液体の取込は、粒径分布に逆効果を及ぼさないで、容易に再分散される非常に高い濃縮インクを達成する能力を付与する。これらのオイルのあるものは、基板上のインクの耐久性に関してそれらが有する逆効果により、最終トナー現像液中では低濃度で維持されなければならない。驚きの効果は相対的容易さであり、それによって濃縮物が形成され且つより高濃度が達成され得るのである。

有効な現像液を形成するキャリヤー液の非限定例は、Ｉｓｏｐａｒ−Ｌ（Ｅｘｘｏｎ）、Ｉｓｏｐａｒ Ｈ（Ｅｘｘｏｎ）、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ（炭化水素テルペンブレンド）（Ｅｃｏｌｉｎｋ）、Ｐｏｓｉｔｒｏｎ（炭化水素−テルペン）（Ｅｃｏｌｉｎｋ）、Ｎｅｗ２（イソパラフィン系炭化水素）（Ｅｃｏｌｉｎｋ）である。

当該インク又は現像液自体に関しては、好ましくは、１０％（ｗ／ｗ）未満の固体を有し、典型量は２％固体である。

これより、本発明の具体的な実施形態を詳細に記述する。これらの実施例は例証となるべく意図されており、従って、本発明は、これらの実施形態で説明された諸々の材料条件、又はプロセスパラメータに限定されるものではない。比較実施例も記載される。

実施例１：濃縮用液体としてのＭａｒｃｏｌ ８２の使用
Ａ．トナー粒子前駆体の調製
トナー粒子前駆体は、７５０ｇのＮｕｃｒｅｌ ６９９樹脂（Ｄｕｐｏｎｔによるエチレンメタクリル酸共重合体、カルボキシル末端ポリエステル樹脂を事実上含まない）及び２２５０ｇのＩｓｏｐａｒ−Ｌ（Ｅｘｘｏｎによる、イソパラフィン系炭化水素で沸点１９６℃〜２０６℃）を、１５０℃に設定された、加熱浴で予熱された、ロス二重遊星式混合機（Ｒｏｓｓ ｄｏｕｂｌｅ ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｍｉｘｅｒ）ＤＰＭ １．５ガロン型（Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｏｓｓ ＆ Ｓｏｎ ｃｏｍｐａｎｙ）中に充填して作製された。

当該成分を約１．５時間、スピードコントロール設定３で混合する。そのスピードは３０分間でスピードコントロール設定６に上げる。樹脂の完全な可溶化の後、加熱を停止させ、混合を継続しながら混合物をファンで冷却する。結果は、約３３％固体の可溶化された樹脂を含んでいるトナー粒子前駆体を含有する白色のペースト状物資である。

Ｂ．濃縮用液体による粉砕
１４１４．１１ｇの当該トナー粒子前駆体を、４．８ミリメートル（３／１６インチ）
のボール・クロム・スチール粉砕メディアを備えた１Ｓ粉砕機（Ｕｎｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）に、８０ｇのＨｅｌｉｏｇｅｎ ｂｌｕｅ ｐｉｇｍｅｎｔ ７０８０（ＢＡＳＦ）顔料、チャージ補助剤として４．１４ｇのアルミニウムトリステアラート（Ｒｉｅｄｅｌ ｄｅｒ Ｈａａｎ）、及び８０６．６１ｇのＭａｒｃｏｌ ８２（鉱油、別称液体パラフィン、ＥＳＳＯによる）と一緒に充填する。充填された材料を一緒にして３０℃で１２時間２５０ｒｐｍで粉砕する。この方法で得られた平均粒径は６．２ミクロンでありそして尾部（２０ミクロンより大きい粒子の割合）は２．４％である。

Ｃ．当該粉砕トナーの濃縮
Ｂで得られた粉砕トナーを１８℃で６０分間６．５ｋｒｐｍで遠心分離し、上澄みを排出する。沈殿物を２つの合成ワイパー（ＴＸ １００９ ＡｌｐｈａＷｉｐｅ（登録商標）、ＩＴＷＴｅｘｗｉｐｅ製造）の間の鋳型に移す。６０ｐｓｉまでの圧力を当該液体の流出が止むまで加え、６５％固体のインク濃縮物を得る。

Ｄ．従来のキャリヤー液との混合
結果物たる濃縮物をＩｓｏｐａｒ Ｌで希釈して、トナー濃度を２％固体まで減じる。それを１分間の高シェア混合にかけて、現像液を産する。平均粒径は６．９ミクロンであり尾部は５％である。

Ｅ．得られた現像液の帯電
当該現像液を任意にチャージディレクタを利用して帯電させ、３０重量部のレクチン、３０重量部のベーシックバリウムペトロナート（Ｂａｓｉｃ Ｂａｒｉｕｍ Ｐｅｔｒｏｎａｔｅ）（ＢＢＰ）及び６重量部のイソプロピラミン・ドデシルベンゼスルフォナート（ＩＣＩ Ｇ３３００Ｂ）を安定剤として含む。Ｉｓｏｐａｒ−Ｌに溶解されたチャージディレクタを、トナー固体１グラム当りチャージディレクタの固体約３０〜４０ｍｇの量で加える。

Ｆ．印刷プレスにおけるテスト
段階Ｅで得られた結果物たる現像液を、通常のセットアップを用いるＨＰ Ｉｎｄｉｇｏ ＷＳ ２０００ ｐｒｅｓｓに搭載した。非常に良好な印刷品質が達成された。

コントロール実施例１
同様の手順を用いて実施例１のコントロールを作った。唯一の変更は、Ｂ段階においてであり、そこでは、８０６ｇのＭａｒｃｏｌ ８２を添加する代わりに、同量のＩｓｏｐａｒ Ｌを添加した。加圧下での濃度の結果は４２％固体であった。高シェアミキサーによる分散の後、平均粒径は９ミクロンで当該尾部は２４％であり、これは平均粒径６．２ミクロンで２．４％尾部の数値と比較されるものである。このように長い尾部を有する現像液は実施例１のＦ段階で用いられる種類のプロセスには適さない。

実施例２−粉砕後に濃縮用液体を添加
段階Ａは実施例１の段階Ａと同じであり、段階ＢではＭａｒｃｏｌ ８２に代わりビヒクルとしてＩｓｏｐａｒ Ｌを用いる。

段階Ｃ−Ｉｓｏｐａｒ ＬのＭａｒｃｏｌ ８２での置換
段階Ｂで得られた粉砕トナーをＩｓｏｐａｒ Ｌで１０％ｎｖｓに希釈し、そして６．５ｋｒｍｐの遠心分離にかける。上澄み（Ｉｓｏｐａｒ Ｌ）をＭａｒｃｏｌ ８２（インク分散物の全重量の４０％）と置換し、沈殿物をＭａｒｃｏｌ ８２において０．５分間の間、高シェア混合により再分散する。現像液を回復のため１時間放置する。それは平均サイズ５．８ミクロンの粒子と０．９８％の尾部を有していた。

段階Ｄ−再分散トナーの濃縮
段階Ｃで得られた現像液を１８℃で１０分間、６，５ｋｒｐｍで遠心分離し、その上澄みを排出する。沈殿物を２つの合成ワイパー（ＴＸ １００９ ＡｌｐｈａＷｉｐｅ（登録商標）、ＩＴＷＴｅｘｗｉｐｅ製造）の間の鋳型に移す。６０ｐｓｉまでの圧力を加え、６５％固体のインク濃縮物を得る。

段階Ｅ−キャリヤー液との混合
段階Ｄで得られた濃縮物を鋳型から出し、Ｉｓｏｐａｒ Ｌで希釈してトナー濃度を２％固体まで減じる。１分間の高シェア混合にかけて現像液を生成する。得られた平均粒子径は、５．９ミクロンでありそして尾部は０．９２％である。

実施例３−濃縮用液体として粉砕中に添加する、Ｉｓｏｐａｒ Ｍ
Ａ．トナー粒子前駆体の作製
作製プロセスは、前駆体を２２．４％に希釈するために作製段階の最後にＩｓｏｐａｒ Ｌを加える以外は、実施例１の記載と同一である。

Ｂ．濃縮用液体を伴う粉砕
Ａで得られた１３０ｇのトナー粒子前駆体を、４．８ミリメートル（３／１６インチ）のボール・クロム・スチール粉砕メディアを備えたＳ０粉砕機（Ｕｎｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）に、顔料（６．４ｇのＨｅｌｉｏｇｅｎ ｂｌｕｅ Ｄ−７０８０及び０．６ｇのＨｅｌｉｏｇｅｎ ｇｒｅｅｎ（ＢＡＳＦ））と、帯電補助剤として０．３６ｇのアルミニウム・トリステアラート（Ｒｉｅｄｅｌ ｄｅ Ｈａｅｎ）と、そして６３．５ｇのＩｓｏｐａｒ Ｍ（Ｅｘｘｏｎ）とを一緒に充填する。充填された材料を一緒にして３０℃で６時間２５０ｒｐｍで粉砕する。得られた平均粒径は８．９ミクロンでありそして尾部は８％である。

Ｃ．粉砕トナーの濃縮
Ｂで得られた結果物を１８℃で１時間、６．５ｋｒｐｍで遠心分離し、上澄みを排出する。沈殿物を２つの合成ワイパー（ＴＸ １００９ ＡｌｐｈａＷｉｐｅ（登録商標）、ＩＴＷＴｅｘｗｉｐｅ製造）の間の鋳型に移す。６０ｐｓｉまでの圧力を印加して、４７．９％固体のインク濃縮物を得る。

Ｄ．従来のキャリヤー液との混合
Ｄで得られた濃縮物を鋳型から出し、Ｉｓｏｐａｒ Ｌで希釈してトナー濃度を２％固体まで減じる。１分間の高シェア混合にかけて現像液を産する。平均粒径は８．４ミクロンで尾部は５．２％であった。

実施例４：粉砕液としてのＥｘｘｏｌ Ｄ１１０
Ａ．トナー粒子前駆体の作製
作製プロセスは、実施例１の記載と同一であり、そしてＩｓｏｐａｒ Ｌがさらに当該物質を２２．４％に希釈する。

Ｂ．第一の液を伴う粉砕
１３０ｇの当該トナー粒子前駆体を、４．８ミリメートル（３／１６インチ）のボール・クロム・スチール粉砕メディアを備えたＳ０粉砕機（Ｕｎｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）の中に、顔料（６．４ｇのＨｅｌｉｏｇｅｎ ｂｌｕｅ Ｄ−７０８０及び０．６ｇのＨｅｌｉｏｇｅｎ ｇｒｅｅｎ（ＢＡＳＦ））と、０．３６ｇのアルミニウム・トリステアラート（Ｒｉｅｄｅｌ ｄｅ Ｈａｅｎ）をチャージ補助剤として、及び６３．５ｇのＥｘｘｓｏｌ Ｄ１１０と一緒に充填する。充填材料を一緒に３０℃で６時間、２５０ｒｐｍで粉砕する。平均粒径は５．８ミクロンで尾部は−１％である。

Ｃ．粉砕トナーの濃縮
当該現像液を１８℃で１時間６．５ｋｒｐｍで遠心分離し、上澄みを排出する。沈殿物を２つの合成ワイパー（ＴＸ １００９ ＡｌｐｈａＷｉｐｅ（登録商標）、ＩＴＷＴｅｘｗｉｐｅ製造）の間の鋳型に移す。６０ｐｓｉまでの圧力を印加して、５２．５％固体のインク濃縮物を得る。

Ｄ．第２液との混合
得られた濃縮物を鋳型から出しそしてＩｓｏｐａｒ Ｌで希釈し、トナー濃度を２％固体まで減じる。１分間の高シェア混合にかけ現像液を生成する。平均粒径は６．６ミクロンで尾部は５．２％であった。

実施例５：粉砕液としてのＳｏｙＧｏｌｄ ２０００
Ａ．トナー粒子前駆体の作製
当該作製プロセスは実施例４の記載と同一である。

Ｂ．濃縮用液体を伴う粉砕
１３０ｇのトナー粒子前駆体を、４．８ミリメートル（３／１６インチ）のボール・クロム・スチール粉砕メディアを備えたＳ０粉砕機（Ｕｎｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）に、顔料（６．４ｇのＨｅｌｉｏｇｅｎ ｂｌｕｅ Ｄ−７０８０及び０．６ｇのＨｅｌｉｏｇｅｎ ｇｒｅｅｎ（ＢＡＳＦ））と、０．３６ｇのアルミニウム・トリステアラート（Ｒｉｅｄｅｌ ｄｅ Ｈａｅｎ）をチャージ補助剤として、及び６３．５ｇのＳｏｙＧｏｌｄ ２０００（大豆由来のメチルエステル溶媒で、簡単に水洗するため界面活性剤がブレンドされている、Ａｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｉｎｃ．、Ｏｍａｈａ，Ｎｅｂｒａｓｋａによる）を一緒に充填する。当該充填材料を一緒に３０℃で６時間２５０ｒｐｍで粉砕する。平均粒径は５．３ミクロンで尾部は４．２％であった。

Ｃ．当該粉砕トナーの濃縮
粉砕トナーを１８℃で１時間６．５ｋｒｐｍで遠心分離し、上澄みを排出する。沈殿物を２つの合成ワイパー（ＴＸ １００９ ＡｌｐｈａＷｉｐｅ（登録商標）、ＩＴＷＴｅｘｗｉｐｅ製造）の間の鋳型に移す。６０ｐｓｉまでの圧力を加えて、３７．３％固体のインク濃縮物を得る。

Ｄ．第２液との混合
得られた濃縮物を鋳型から出し、Ｉｓｏｐａｒ Ｌで希釈してトナー濃度を２％固体まで減じる。１分間の高シェア混合にかけて当該現像液を生成する。平均粒径は４．５ミクロンで尾部は０．５％であった。

比較実施例：シリコーン油を濃縮用液体として粉砕段階で添加する
Ａ．トナー粒子前駆体の作製
作製プロセスは実施例４の記載と同一である。

Ｂ．濃縮用液体を伴う粉砕
１３０ｇのトナー粒子前駆体を、４．８ミリメートル（３／１６インチ）のボール・クロム・スチール粉砕メディアを備えたＳ０粉砕機（Ｕｎｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）に、顔料（６．４ｇのＨｅｌｉｏｇｅｎ ｂｌｕｅ Ｄ−７０８０及び０．６ｇのＨｅｌｉｏｇｅｎ ｇｒｅｅｎ（ＢＡＳＦ）と、０．３６ｇのアルミニウム・トリステアラート（Ｒｉｅｄｅｌ ｄｅ Ｈａｅｎ）をチャージ補助剤として、及び６３．５ｇのシリコーン油と一緒に充填する。当該充填材料を一緒に３０℃で６時間２５０ｒｐｍで粉砕する。平均粒径は１３．７ミクロンで尾部は３２％であった。

Ｃ．粉砕トナーの濃縮
Ｃ、Ｂで得られた粉砕トナーを６．５ｋｒｐｍで１時間遠心分離し、上澄みを排出する。沈殿物を２つの合成ワイパー（ＴＸ １００９ ＡｌｐｈａＷｉｐｅ（登録商標）、ＩＴＷＴｅｘｗｉｐｅ製造）の間の鋳型に移す。６０ｐｓｉまでの圧力を印加し、５４．９％固体のインク濃縮物を得る。

当該シリコーン油は、粘性が高すぎてトナー粒子の粉砕に不向きであるように見えるが、再分散は良好であると思われる。

Ｄ．第２液との混合
得られた濃縮物を鋳型から出し、Ｉｓｏｐａｒ Ｌで希釈してトナー濃度を２％固体まで減じる。１分間の高シェア混合にかけて当該現像液を生成する。平均粒径は１２．７ミクロンで尾部は２９％であった。

実施例に挙げられた種々の粉砕液の利用可能な物理的性質を以下の表１に提供する。

表中に列挙された液体の中で、Ｍａｒｃｏｌ ８２，Ｉｓｏｐａｒ Ｍ、及びＳｏｙＧｏｌｄ ２０００は濃縮用液体として適することが判明した。これらは、全て、３ｃＳｔより高い粘度を有するものである。非常に高い粘度を有するシリコーン油は適さないことが判明したが、ＩＳＯＰＡＲのどれかを置換して用いれば適することを立証し得る。低蒸気圧は、濃縮物に長期の貯蔵寿命を許容するのに有用であり、これは低蒸気圧の液体が比較的高蒸気圧の液体よりも比較的長期間にわたって濃縮物中の濃度を一定に保持するからである。理論に拘束されることなく、暗示されることは、良好な濃縮用液体は当該触手状トナー粒子の潤滑を可能にし、且つ従って、圧力の適用下でのインク粒子のより密な充填の一助となり、そしてこの方法が容易な再分散を可能にするやり方で高濃縮までの濃縮を可能にするのである。従って、当該液体の潤滑性（即ち、トナー粒子を潤滑する液体の性向）は、ある液体を濃縮用液体として相応しいものにする際のキーファクタであると思われる。

本発明は、実施例を手段として提供され且つ本発明の範囲を限定するべく意図されていないところの本発明の諸実施形態の非限定的な詳細説明を用いて記述された。理解されるべきは、１実施形態について記述された特徴及び／又は処理ステップが他の実施形態についても使用され得ること、及び本発明の実施形態の全てが必ずしも諸実施形態の１について記述された特徴及び／又は処理ステップの全てを有するわけではないということである。記述された実施形態のバリエーションは当分野の当業者に想起されるであろう。さらに、用語「からなる」、「含む」、「有する」及びこれらの同根の語は、当該開示及び／又はクレームで使用されるときには、「含むが必ずしも限定するものではない」を意味する。

特筆されるべきことは、上述の実施形態の幾つかは、本発明者によって意図された最良の態様を記述し且つ従って構造、作用又は本発明にとって本質的でないことがあるところの及び例として記述されているところの構造及び作用の詳細を包含することがあるということである。ここに記述された構造及び作用は、当分野で周知のように、その構造又は作用が異なっていても、同一の機能を果たすところの、等価物によって置き換えられる。従って、本発明の範囲は、クレームにおいて使用された要素及び制限によってのみ限定されるものである。

Claims (21)

1. 濃縮用液体とは異なる液体キャリヤー中に、少なくとも３５％ｎｖｓの固体濃度のインク粒子および少なくとも２５重量％の濃縮用液体を含有することを特徴とし、前記濃縮用液体が室温で０．１５ｍｍＨｇより低い蒸気圧と、３乃至５０ｃＳｔの粘度とを有し、そしてここでインク粒子が触手状であり、かつインク粒子が重合体の核によって形成され、かつ重合体の核が、核と同一の材料で形成される延長部を有する、電子写真印刷用インク濃縮物。
2. 前記液体キャリヤーが、炭化水素オイル、シリコーン油、鉱油及びこれらの混合物から選択される、請求項１に記載の印刷用インク濃縮物。
3. 前記濃縮用液体が印刷用インク濃縮物の少なくとも５０重量％を占める、請求項１又は請求項２に記載の印刷用インク濃縮物。
4. 前記濃縮用液体の室温での蒸気圧が０．１０ｍｍＨｇより低い、請求項１〜３のいずれか１項に記載の印刷用インク濃縮物。
5. 前記濃縮用液体が鉱油、炭化水素液又はメチルエステル溶媒を含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の印刷用インク濃縮物。
6. 前記濃縮用液体が炭化水素液、ホホバ油、紅花油、大豆油、ひまわり油、キャノーラ油又はオレイン酸メチルを含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の印刷用インク濃縮物。
7. 前記固体濃度が少なくとも４０％ｎｖｓである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の印刷用インク濃縮物。
8. 前記固体濃度が少なくとも５０％ｎｖｓである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の印刷用インク濃縮物。
9. 前記固体濃度が少なくとも６０％ｎｖｓである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の印刷用インク濃縮物。
10. 前記濃縮用液体が前記粒子に対して高潤滑性を付与する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の印刷用インク濃縮物。
11. 重合体の核によって形成され、かつ重合体の核が、核と同一の材料で形成される延長部を有する触手状トナー粒子を少なくとも３５％ｎｖｓの固体濃度で含有し、そして少なくとも２５重量％の濃縮用液体を含有する、再分散可能な電子写真印刷用インク濃縮物を製造する方法であって、前記方法が
    （ａ）トナー粒子前駆体を、室温で０．１５ｍｍＨｇより低い蒸気圧と３乃至５０ｃＳｔの粘度とを有する濃縮用液体を少なくとも１０重量％含有する液体中で粉砕して前記液体中にインク分散物を得るステップと、
    （ｂ）前記分散物を少なくとも３５％ＮＶＳに濃縮するステップと
    を設けて成る、方法。
12. 重合体の核によって形成され、かつ重合体の核が、核と同一の材料で形成される延長部を有する触手状トナー粒子を少なくとも３５％ｎｖｓの固体濃度で含有し、そして少なくとも２５重量％の濃縮用液体を含有する、再分散可能な電子写真印刷用インク濃縮物を製造する方法であって、前記方法が、
    （ａ）トナー粒子前駆体を濃縮用液体とは異なるキャリヤー液中で粉砕して前記キャリヤー液中にインク粒子の分散物を得るステップと、
    （ｂ）前記キャリヤー液の少なくとも１０重量％を、室温で０．１５ｍｍＨｇより低い蒸気圧と３乃至５０ｃＳｔの粘度とを有する濃縮用液体で置換して置換分散物を得るようにしたステップと、
    （ｃ）前記の置換分散物を少なくとも３５％ＮＶＳに濃縮するステップと
    を設けて成る、方法。
13. 前記濃縮用液体が印刷用インク濃縮物の少なくとも５０重量％を占める、請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
14. 前記濃縮用液体が鉱油、炭化水素液又はメチルエステル溶媒を含有する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記濃縮用液体が炭化水素液、ホホバ油、紅花油、大豆油、ひまわり油、キャノーラ油又はオレイン酸メチルを含有する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記液体キャリヤーが、炭化水素オイル、シリコーン油、鉱油及びこれらの混合物から選択される、請求項１２または請求項１２に従属する請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 濃縮が少なくとも４０％ｎｖｓまでである、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 濃縮が少なくとも５０％ｎｖｓまでである、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
19. 濃縮が少なくとも６０％ｎｖｓまでである、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記濃縮用液体が前記粒子に対して高潤滑性を有する、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
21. 電子写真印刷用のインクを製造する方法であって、請求項１〜１０のいずれか１項の印刷用インク濃縮物、又は請求項１１〜２０のいずれか１項に従って製造された上記印刷用インク濃縮物をキャリヤー液で希釈して、１及び５重量％の間のトナー粒子濃度を有する液体インクを製造するようにした、方法。

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