JPH1090942A - トナーの製法 - Google Patents

トナーの製法

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JPH1090942A
JPH1090942A JP22981997A JP22981997A JPH1090942A JP H1090942 A JPH1090942 A JP H1090942A JP 22981997 A JP22981997 A JP 22981997A JP 22981997 A JP22981997 A JP 22981997A JP H1090942 A JPH1090942 A JP H1090942A
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ジェイ ペイネ アンソニー
T Hwee Ng
ヒウィー ング ティー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理を簡略化し、製造時間を大幅に短縮でき
るトナーの製法の提供する。 【解決手段】 トナーを調製するための方法であって、
その方法は、(i)イオン性界面活性剤中に分散される
色料よりなる色料分散を調製する工程と、(ii)前記
色料分散を、樹脂粒子および対イオン界面活性剤よりな
るラテックスまたはエマルション混合物と共に剪断する
工程と、(iii)前述の剪断された混合物を、前記樹
脂粒子のガラス転位温度(Tg)より低い温度で加熱
し、静電結合トナーサイズ凝集体を形成する工程と、
(iv)塩化カルシウム溶液とリン酸三ナトリウム溶液
とから生成される本来の状態のリン酸三カルシウム固形
粒子の安定剤を添加する工程と、(v)前述の(ii
i)と(iv)との混合物を、樹脂粒子のほぼTgより
高い温度に加熱し、樹脂および色料よりなるトナーサイ
ズ粒子を得る工程と、(vi)酸を用いて洗浄し、リン
酸三カルシウムを溶解する工程と、(vii)任意に水
を用いて洗浄し、得られるトナーを任意に乾燥する工程
と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くはトナー製法
に関し、特にトナー組成物の調製のための凝集および合
体方法に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】実施態様においては、
本発明は、公知の溶融混合、微粉化および/または分級
方法を使用しないトナーの経済的調製を目的とし、その
場合に、実施態様のトナー組成物、またはトナーはおよ
そ1から25ミクロンまで、好適に1から10ミクロン
までの体積平均直径を有し、また、コールターカウンタ
法による測定で、たとえば約1.16から約1.26狭
いGSDを得ることができる。結果として得られるトナ
ーは、着色処理を含む公知の電子写真撮像、印刷方法の
ために、およびリソグラフィーのために選択することが
できる。特に、本発明による方法の場合は、色料粒子を
有するラテックス粒子の凝集後、トナー凝集体の合体前
に、固体微粒子、特にミクロン以下の直径のリン酸三カ
ルシウム微粒子の水懸濁液が添加され、その場合に、ト
ナー凝集体の粒子サイズおよびトナー凝集体のGSDは
広範な温度範囲にわたり維持され、また、実施態様にお
いては、約40%から約75%の製造時間の短縮ができ
る。
【0003】リン酸三カルシウムは、たとえば、樹脂の
Tg(ガラス転位温度)より約5℃から50℃高い温度
において添加され、凝集粒子を融解すなわち粒子を合体
させ、ポリマー、色料、および任意のトナー添加物、た
とえば電荷制御剤、およびワックスなどよりなるトナー
粒子を形成することができる。さらに、別の実施態様に
おいては、イオン性界面活性剤の代わりに、色料粒子と
陰イオン界面活性剤とを含む色料混合物、および樹脂粒
子と陽イオンとを含む樹脂混合物を使用し、次に、本明
細書に述べるような確認段階によって剪断加工中の電荷
中和によるフロキュレーションを可能とし、その結果、
樹脂Tgより低い温度における加熱撹拌によって静電結
合凝集粒子を形成し、次いで、すなわち、凝集体が形成
されたときに、樹脂のTgより高い温度に加熱し、安定
なトナー組成物粒子を形成することができる。ラテック
ス混合物またはエマルションは、樹脂またはポリマー、
対イオン界面活性剤、および非イオン界面活性剤よりな
る。本発明による実施態様においては、本来の状態でミ
クロン以下のリン酸三カルシウム微粒子安定剤の量は、
凝集工程から合体工程まで粒子サイズおよびGSDを保
持するように選択され、反応器全内容物に対して0.1
重量%から5.0重量%までの範囲、好適には、0.8
重量%から2.0重量%までの範囲である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の出願に記載の製
法は、本明細書に示すように実施態様において、分級の
ない結果として、狭い粒子サイズ分布を有する微小トナ
ー粒子の効率的な調製を含む幾つかの利点を有する。す
なわち、高いトナー収率、大量の電力消費の回避、短い
合体時間を含めて処理が短時間に完了すること、および
たとえば凝集温度の制御によってトナーの粒子サイズは
厳密に制御できるので工程が制御可能であることであ
る。
【0005】本発明の別の目的は、トナー粒子調製のた
めのエマルション/凝集方法にあり、その場合に、トナ
ー合体前または合体中に、本来の状態でミクロン以下の
リン酸三カルシウム粒子が安定剤として添加され、それ
によって、狭いGSDを有する優れたトナー粒子サイ
ズ、比較的低い合体温度、および処理時間の短縮が可能
となる。安定剤としてミクロン以下のリン酸三カルシウ
ムを添加することによって、処理時間の短縮を含む幾つ
かの利点が得られる。その理由は、ひとつは安定剤を希
酸と反応させ、次いで水で2回洗浄することによって安
定剤の除去が容易に達成できるためであり、一方、公知
の界面活性剤安定化システムにおいては、通常、数回の
水洗浄、各洗浄後のトナー粒子の再スラリー化および最
小の混合時間(すなわち真水とトナー粒子との接触時
間)が必要であるので、先行技術による洗浄方法は少な
くとも4倍長い。また、合体温度は、公知の界面活性剤
安定剤処理の場合より少なくとも10℃から15℃低く
することが可能であり、それによって、合体サイクル時
間が短縮され反応処理量が増加する。さらに、シリカの
ような電荷増強剤を安定剤として受け入れやすく、合体
工程の完結時に最小数の洗浄工程しか必要としない。
【0006】その上、本発明の目的に従って、高剪断力
下で形成される超微小すなわちミクロン以下の水不溶性
リン酸塩安定化粒子、たとえば、リン酸三カルシウム
は、沈殿防止剤の比較的低い濃度および高い表面積のた
めに、樹脂粒子の表面から沈殿防止剤を除去するために
比較的少量の酸水溶液しか必要としないので、大量の酸
洗浄液の取扱および廃棄に関連する環境問題が大幅に減
少される。本発明の別の目的に従って、高分子界面活性
剤または高分子沈殿防止剤を全く使用する必要がなく、
高分子界面活性剤または高分子沈殿防止剤がトナー粒子
表面に全く残留しないので、湿度感受性および粒子電荷
ひずみの潜在発生源が排除される。
【0007】本発明のさらに別の目的において、約1ミ
クロンから約20ミクロンまでの範囲、好適には、約2
ミクロンから約10ミクロンまでの範囲の平均粒子体積
直径を有し、また、コールターカウンターによる測定よ
り約1.2から1.3まで、好適には、約1.16から
約1.25までの狭いGSDを有するトナー組成物の調
製方法が提供される。
【0008】実施態様において、本発明の目的とするト
ナー組成物の調製方法は、最初に、たとえば、ブリンク
マン ポリトロン(Brinkmann Polytr
on)のような高剪断力装置を使用し、たとえば、RE
GAL 330(登録商標)のようなカーボンブラッ
ク、フタロシアニン、キナクリドン、または塩化ベンザ
ルコニウムのような陽イオン界面活性剤を有するRHO
DAMINE B(登録商標)型のような色料の水性混
合物または色料群を分散させるイオン性色料分散を獲得
または生成する工程と、その後、ブリンクマン ポリト
ロンのような高剪断力装置を使用して、この混合物をポ
リ(スチレン ブタジエン)またはポリ(スチレン ア
クリル酸ブチル)のような高分子成分よりなる懸濁樹脂
混合物と共に剪断する工程とを含む。その場合、懸濁樹
脂混合物の粒子サイズは、ドデシルベンゼンスルホン酸
ナトリウムのような陰イオン界面活性剤および非イオン
界面活性剤を含む水性界面活性剤混合物中において、た
とえば、約0.01ミクロンから約0.5ミクロンまで
である。その結果、樹脂粒子に吸収されている陰イオン
界面活性剤が色料粒子に吸収されている反対の電荷を有
する陽イオン界面活性剤によって中和されることによっ
て、ミクロン以下の樹脂粒子とミクロン以下の色料粒子
とのフロキュレーション(flocclation)、または不均一
凝結が惹起されることになる。また、さらに、たとえ
ば、ほぼ樹脂Tgより約5℃から15℃低い温度に加熱
しながら、機械式撹拌器を使用し250rpmから50
0rpmにおいて、混紡物を撹拌し、特記する場合を除
き、全体を通じて体積平均直径が約0.5ミクロンから
約10ミクロンの範囲である静電気的に安定化された凝
集体を形成することができる。その後、ミクロン以下の
リン酸三カルシウム粒子状安定剤を添加し、次いで、た
とえば、ほぼ樹脂Tgより約5℃から35℃高い温度に
加熱することによって、ラテックスおよび色料粒子の合
体を惹起し、その加熱時間は30分から90分であり、
次いで希酸を用いて洗浄し、次に水を用いて洗浄し残留
安定剤を除去し、エアロマチック(Aeromati
c)流動床乾燥機の使用などによって乾燥する。また、
それによって、樹脂色料、および多様な粒子サイズ直径
を有する任意の添加剤よりなるトナー粒子を得ることが
可能であり、コールターカウンターによって測定される
平均体積粒子直径は約2ミクロンから約10ミクロンま
でである。選択される安定剤の量を変化させることはで
きるが、実施態様においては、この量は、樹脂、色料、
界面活性剤、および水よりなる反応器全内容物を基準と
して、約0.1重量%から約5重量%まで、好適には、
約0.8重量%から約2.3重量%までである。
【0009】実施態様においては、リン酸三カルシウム
が、好適には合体の前、または合体中に添加され、その
安定剤の添加量は、好適には、0.8重量%から2.3
重量%までである。また、実施態様においては、安定剤
は、トナー製品が得られた後で除去することが可能であ
り、その場合、除去は洗浄によって達成される。
【0010】本発明の実施態様は、樹脂および色料より
なるトナー組成物の調製方法を含み、その方法は、
(i)イオン性界面活性剤、好適には陽イオン界面活性
剤および任意の添加剤を添加された非イオン界面活性剤
中に微粒子として分散される色料よりなる色料分散を調
製する工程と、(ii)色料分散を、水および陰イオン
界面活性剤のような対イオン界面活性剤中のミクロン以
下の樹脂粒子、および非イオン界面活性剤と共に、剪断
する工程と、(iii)その結果として得られる均質化
混合物を、樹脂Tgより下の約35℃から約50℃まで
の温度(すなわち樹脂Tgより約5℃から約15℃低い
温度)に加熱し、それによって、色料、樹脂、および任
意の添加剤より形成される粒子のフロキュレーションま
たは不均一凝結を惹起させ、静電気で結合されるトナー
サイズ凝集体を形成する工程と、(iv)次に、塩化カ
ルシウム水溶液とリン酸三ナトリウム水溶液とから生成
される本来の状態においてミクロン以下であるリン酸三
カルシウム固体微粒子を添加する工程と、(v)たとえ
ば、約60℃から約95℃まで、(iv)の静電結合凝
集体粒子を加熱し、高分子樹脂および色料よりなるトナ
ー粒子を形成する工程と、(vi)次いで、トナー粒子
を希酸を用いて洗浄し、さらに水を用いて洗浄後、乾燥
する工程と、を含む。
【0011】色料分散を得るある好適な方法は、使用さ
れる色料の形態によって異なる。ある場合には、湿ケー
キの形態、または水を含む濃厚な形態として入手できる
色料は、ホモジナイザーまたは撹拌器を使用して容易に
分散することができる。別の場合には、色料は乾燥形態
で入手可能であり、その場合は、水中の分散は、たとえ
ば、M−110マイクロフルイダイザーを使用し精密に
流動化し、色料分散を1回から10回マイクロフルイダ
イザー室を通過させることによって、または、前述した
イオン性界面活性剤または非イオン界面活性剤のような
分散剤を任意に添加し、ブランソン(Branson)
700超音波処理機を使用するなどの超音波処理によ
って達成される。
【0012】本発明の実施態様は、制御される粒子サイ
ズを有するトナー組成物の調製方法を含み、その方法
は、(i)約0.01ミクロンから0.5ミクロンまで
の体積平均直径の色料、陽イオン界面活性剤のようなイ
オン性界面活性剤、および電荷制御剤または電荷放出剤
のような任意の添加剤よりなる分散である色料の水分散
を調製する工程と、(ii)色料分散を、体積平均直径
が約0.01ミクロンから0.5ミクロンまでのミクロ
ン以下のサイズの樹脂粒子よりなるラテックス混合物、
陰イオン界面活性剤のような対イオン(counterionic)界
面活性剤、および非イオン界面活性剤と共に剪断するこ
とによって、色料、樹脂、および任意の添加剤よりなる
形成される粒子のフロキュレーションまたは不均一凝結
を惹起させ、水と界面活性剤よりなるシステム中の固形
分の均一な分散を形成する工程と、(iii)連続的に
撹拌しながら、前述の剪断された混合物を、樹脂のTg
より約5℃から15℃低い温度に加熱し、静電結合また
は比較的安定に付着されて(コールターカウンター測定
の場合に)狭い粒子サイズ分布を有するトナーサイズ凝
集体を形成する工程と、(iv)次に、5,000rp
mから15,000rpmの速度で作動するポリトロン
のような高剪断力装置を使用し、塩化カルシウム水溶液
とリン酸三ナトリウム水溶液とから原位置における様式
によって生成されるミクロン以下のリン酸三カルシウム
微粒子水性安定剤を添加する工程と、(v)安定に結合
され凝集された粒子を、樹脂のTgより約5℃から約3
5℃高い温度に加熱して合体させ、高分子樹脂、色料、
および任意の添加剤よりなる機械的に安定なトナー粒子
を生成する工程と、(vi)トナー粒子を(希)酸を用
いて洗浄し、次いで、水を用いて洗浄する工程と、(v
ii)濾過によって、トナー粒子を水から分離する工程
と、(viii)前記トナー粒子を乾燥する工程と、を
含む。
【0013】実施態様において、(iii)の加熱は、
約29℃から約59℃までの温度において達成される。
(iii)の場合の樹脂Tgは約50℃から約80℃ま
でである。(v)の場合の加熱はTgより約5℃から約
50℃高い温度範囲である。また、その(v)の場合の
樹脂のTgは約50℃から約80℃までである。
【0014】実施態様において、ガラス転位温度(T
g)より低い温度における加熱は、ほぼガラス転位温度
またはそれより僅か高い温度における加熱を含むことが
ある。Tgより高い温度における加熱は、実施態様にお
いては、ほぼTgまたはTgより僅かに低い温度におけ
る加熱を含むことがある。
【0015】また、本発明による実施態様は、色料分散
工程におけるイオン性界面活性剤の選択、たとえば、陽
イオン界面活性剤を含み、またラテックス合成に対して
選択される対イオン界面活性剤、たとえば、陰イオン界
面活性剤は交換することができる。
【0016】トナーおよびトナーの現像液組成物も、本
発明による実施態様に包括される。
【0017】本発明による製法のために選択される特定
の樹脂粒子、樹脂またはポリマーの具体例は、ポリ(ス
チレン−ブタジエン)、ポリ(パラ−メチルスチレン−
ブタジエン)、ポリ(メタ−メチルスチレン−ブタジエ
ン)、ポリ(アルファ−メチルスチレン−ブタジエ
ン)、ポリ(メタクリル酸メチル−ブタジエン)、ポリ
(メタクリル酸エチル−ブタジエン)、ポリ(メタクリ
ル酸プロピル−ブタジエン)、ポリ(メタクリル酸ブチ
ル−ブタジエン)、ポリ(アクリル酸メチル−ブタジエ
ン)、ポリ(アクリル酸エチル−ブタジエン)、ポリ
(アクリル酸プロピル−ブタジエン)、ポリ(アクリル
酸ブチル−ブタジエン)、ポリ(スチレン−イソプレ
ン)、ポリ(パラ−メチルスチレン−イソプレン)、ポ
リ(メタ−メチルスチレン−イソプレン)、ポリ(アル
ファ−メチルスチレン−イソプレン)、ポリ(メタクリ
ル酸メチル−イソプレン)、ポリ(メタクリル酸エチル
−イソプレン)、ポリ(メタクリル酸プロピル−イソプ
レン)、ポリ(メタクリル酸ブチル−イソプレン)、ポ
リ(アクリル酸メチル−イソプレン)、ポリ(アクリル
酸エチル−イソプレン)、ポリ(アクリル酸プロピル−
イソプレン)、およびポリ(アクリル酸ブチル−イソプ
レン)のような公知のポリマー;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)、グッドイヤー社(Goodyear)
から入手できるプリオトーン(PLIOTONE)(登
録商標)、ポリエチレン−テレフタレート、ポリプロピ
レン−テレフタレート、ポリブチレン−テレフタレー
ト、ポリペンチレン−テレフタレート、ポリヘキサレン
−テレフタレート、ポリヘプタデン−テレフタレート、
ポリオクタレン−テレフタレート、ポリライト(POL
YLITE)(登録商標)(ポリエステル樹脂、(Re
ichhold Chemical Inc.))、プ
ラストホール(PLASTHALL)(登録商標)(ポ
リエステル、(Rohm &Hass))、シグラス
(SIGLAS)(登録商標)(ポリエステル成形材
料、(American Cyanamide社
製))、アームコ(ARMCO)(登録商標)(ポリエ
ステル、(Armco Composites社
製))、セラネックス(CELANEX)(登録商標)
(ガラス強化熱可塑性樹脂ポリエステル、(Celan
ese Eng.))、ライナイト(RYNITE)
(登録商標)(熱可塑性樹脂ポリエステル、(DuPo
nt社製))、スチポール(STYPOL)(登録商
標)(スチレンモノマーを有するポリエステル、(Fr
eeman Chemical Corporatio
n))のようなポリマー、などを含む。選択される樹脂
は、通常、実施態様においては、スチレンアクリレー
ト、スチレンブタジエン、スチレンメタクリレート、ま
たはポリエステルであり、トナーの約85重量%から約
98重量%までのような様々な有効量で存在することが
可能であり、また、ブルークヘブン(Brookhav
en)ナノサイズ粒子分析計による測定値として、約
0.01ミクロンから約1ミクロンまでの平均体積直径
のような小さな平均粒子サイズで構成することが可能で
ある。実施態様においては、樹脂粒子のその他のサイズ
および有効量を選択することも可能であり、たとえば、
ポリ(スチレン アクリル酸ブチル アクリル酸)また
はポリ(スチレン ブタジエン アクリル酸)の共重合
体である。
【0018】本発明の製法のために選択される樹脂は、
好適には、エマルション重合法によって調製され、ま
た、エマルション重合法に使用されるモノマーには、ス
チレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、
ブタジエン、イソプレン、およびアクリル酸、メタクリ
ル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアルキル
またはトリアルキルアクリルアミドまたはメタクリルア
ミドの第4級ハロゲン化アンモニウム、ビニルピリジ
ン、ビニルピロリドン、ビニル−N−メチル塩化ピリジ
ニウムなどのような任意の酸性または塩基性オレフィン
モノマーが含まれる。酸性基または塩基性基の存在は任
意であり、このような基はポリマー樹脂の約0.1重量
%から約10重量%までの種々の量で存在することがで
きる。エマルション重合によって樹脂粒子を調製すると
き、公知の連鎖移動剤、たとえば、ドデカンチオール、
約1%から約10%まで、または約1%から約10%ま
でのような有効量の4臭化炭素も選択されることがあ
る。たとえば、約0.01ミクロンから約3ミクロンの
樹脂粒子を得るための別の方法は、米国特許第3,67
4,736号によって開示されたようなミクロ懸濁法、
米国特許第5,290,654号によって開示されたよ
うなポリマー溶液ミクロ懸濁法(これらの開示は全体を
参考文献として本明細書に取り込まれる)、機械摩砕
法、およびその他の公知の方法のようなポリマーミクロ
懸濁法から選択することができる。
【0019】トナー中には、たとえば、トナーの約1重
量%から約25重量%までの有効量、好適には、約1重
量%から約15重量%までの量の種々の公知の色料また
は顔料が存在する。これらの色料または顔料は、リーガ
ル(REGAL)300(登録商標)のようなカーボン
ブラック;モベイ(MOBAY)マグネタイト MO8
029 MO8060のようなマグネタイト;コロンビ
アマグネタイト;マピコブラック(MAPICO BL
ACK)(登録商標)および表面処理マグネタイト;フ
ァイザー(Pfizer)マグネタイト CB479
9,CB5300,CB5600,MCX6369;バ
イエル(BAYER)マグネタイト、BAYERROX
8600、8610、ノーザンピグメント(Nort
hernPigments)マグネタイト、NP−60
4、NP−608;マグノックス(Magnox)マグ
ネタイト TMB−100、またはTMB−104;な
どから選択することができる。着色色料としては、シア
ン、マゼンタ、黄、赤、緑、ブラウン、青、またはそれ
らの混合物を選択することができる。色料の特定の例
は、フタロシアニン ヘリオゲン ブルー(HELIO
GEN BLUE)L6900、D6840、D708
0、D7020、PYLAM OIL BLUE、PY
LAM OIL YELLOW、Paul Uhlic
h & Company,Inc.より入手できるPI
GMENT BLUE 1、PIGMENT VIOL
ET 1、PIGMENT RED 48、LEMON
CHROME YELLOW DCC 1026、オ
ンタリオ州トロントのDominion Color
Corporation,Ltd.より入手できるE.
D.TOLUIDINE RED、およびBON RE
D C、NOVAPERM YELLOW FGL、ヘ
キスト社より入手できるHOSTAPERM PINK
E、デュポン社(E.I.DuPont de Ne
mours &Company)より入手できるCIN
QUASIA MAGENTAなどである。通常、選択
することができる着色色料は、シアン、マゼンタ、また
は黄色料、およびそれらの混合物である。色料として選
択することができるマゼンタ素材の例は、たとえば、カ
ラーインデックスにおいてCl 60710、Clディ
スパーズドレッド(Dispersed Red) 1
5として特定される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、カラーインデックスにお
いてCl 26050、Cl ソルベントレッド(So
lvent Red) 19として特定されるジアゾ染
料、などである。色料として使用することができるシア
ン素材の具体例は、銅テトラ(オクタデシル スルホン
イミド)フタロシアニン、カラーインデックスにおいて
Cl 74160、Cl ピグメントブルー(Pigm
ent Blue)として特定されるx−銅フタロシア
ニン色料、およびカラーインデックスにおいてCl 6
9810、スペシャルブルー(Special Blu
e) X−2137として特定されるアントラスレンブ
ルー(Anthrathrene Blue)などであ
る。一方、選択することができる黄色料の具体例は、ダ
イアリーリッドイエロー(diarylideyell
ow)3,3−ジクロロベンジデンアセトアセトアニリ
ド、カラーインデックスにおいてCl12700、Cl
ソルベントイエロー(SolventYellow)
16として特定されるモノアゾ色料、カラーインデック
スにおいてホロンイエロー(Foron Yello
w) SE/GLNとして特定されるニトロフェニル
アミンスルホンアミド、Cl ディスパーズドイエロー
(Dispersed Yellow) 33 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 アセトアニリドお
よびパーマネントイエロー(Permanent Ye
llow) FGLなどである。MAPICO BLA
CK(登録商標)の混合物のような着色マグネタイト、
およびシアン成分も、本発明による製法に関する色料と
して選択することができる。選択される色料は、トナー
の約1重量%から約65重量%まで、好適には、約2重
量%から約12重量%までの種々の有効量で存在する。
【0020】また、トナーは、たとえば、約0.1重量
%から5重量%の有効量の公知の電荷添加剤を含むこと
が可能であり、たとえば、ハロゲン化アルキルピリジニ
ウム、硫酸水素塩、米国特許第3,944,493号、
第4,007,293号、第4,079,014号、第
4,394,430号、および第4,560,635号
に記載の電荷制御添加剤、アンモニウム錯体のような負
電荷強化添加剤などであり、米国特許第4,560,6
35号にはジステアリル ジメチル アンモニウム メ
チル サルフェート電荷添加剤を有するトナーが開示さ
れている。
【0021】実施態様において、たとえば、0.1重量
%から約25重量%の量で使用される界面活性剤は、た
とえば、ジアルキルフェノキシポリ(エチレンオキシ)
エタノールのような非イオン界面活性剤を含み、これ
は、IGEPAL CA−210(登録商標)、IGE
PAL CA−520(登録商標)、IGEPAL C
A−720(登録商標)、IGEPAL CO−890
(登録商標)、IGEPAL CO−720(登録商
標)、IGEPAL CO−290(登録商標)、IG
EPAL CO−210(登録商標)、ANTAROX
890(登録商標)、およびANTAROX 897
(登録商標)として、ローヌプーラン社(Rhone−
Poulenac)から入手できる。実施態様において
は、非イオン界面活性剤の有効濃度は、共重合体樹脂を
調製するために使用されるモノマーに対して、約0.0
1重量%から約10重量%、好適には、約0.1重量%
から約5重量%である。
【0022】イオン性界面活性剤の例は、陰イオンおよ
び陽イオン界面活性剤を含み、陰イオン界面活性剤の例
は、たとえば、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 ベンゼンアルキルの
硫酸エステルまたはスルホン酸エステル、Aldlic
hより入手できるアビエチン酸、花王より入手できるN
EOGEN(登録商標)、NEOGEN SC(登録商
標)、などである。通常使用される陰イオン界面活性剤
の有効濃度は、エマルションまたはラテックス混合物の
共重合体樹脂粒子を調製するために使用されるモノマー
に対して、約0.01重量%から約10重量%、好適に
は、約0.1重量%から約5重量%である。
【0023】陽イオン界面活性剤は、通常、正の電荷を
有し、本発明によるトナーおよび製法のために選択され
る陽イオン界面活性剤の例は、たとえば、ジアルキル
ベンゼンアルキル 塩化アンモニウム、ラウリル トリ
メチル 塩化アンモニウム、アルキルベンジル メチル
塩化アンモニウム、アルキル ベンジル ジメチル塩
化アンモニウム、塩化ベンザルコニウム、セチル 臭化
ピリジニウム、C12,C15,C17トリメチル 臭
化アンモニウム、4級化ポリオキシエチルアルキルアミ
ンのハロゲン化物塩、ドデシルベンジル トリエチル
塩化アンモニウム、Alkaril Chemical
Companyより入手できるMIRAPOLおよび
ALKAQUAT、花王ケミカルから入手できるSAN
IZOL(登録商標)(塩化ベンザルコニウム)、な
ど、およびそれらの混合物である。この界面活性剤は、
たとえば、水に対して、約0.1重量%から約5重量%
の種々の有効量で使用される。好適には、ラテックス調
製に使用される陰イオン界面活性剤に対する凝集に使用
される陽イオン界面活性剤のモル比は、ほぼ、0.5か
ら4、好適には、0.5から2である。
【0024】粒子サイズおよびGSDを維持するために
凝集粒子に添加される微粒子の例は、カルシウム、マグ
ネシウム、スズ、ナトリウム、アルミニウム、およびそ
の他の金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、
硫酸塩、およびリン酸塩から選択することができる。
【0025】洗浄または乾燥後にトナー組成物に添加す
ることができる表面添加剤は、たとえば、金属塩、脂肪
酸の金属塩、コロイド状シリカ、それらの混合物、など
であり、これらの添加剤は、通常、約0.1重量%から
約2重量%までで存在し、出典は米国特許第3,59
0,000号、第3,720,617号、第3,65
5,374号、および第3,983,045号であり、
これらの特許による開示は参考文献として全部が本明細
書に取り込まれる。好適な添加剤は、ステアリン酸亜鉛
およびデグッサ社(Degussa)から入手できるA
EROSIL R972(登録商標)を含み、量は0.
1%から2%であり、添加剤は凝集処理中に添加、また
は形成されたトナー製品に混合することができる。
【0026】現像液組成物は、本発明による製法によっ
て得られるトナーを、鋼、フェライト、などのような被
覆担体を含む公知の担体粒子と混合することによって調
製され、出典は米国特許第4,937,166号および
第4,935,326号であり、濃度は、たとえば、ト
ナー濃度約2%からトナー濃度約8%である。
【0027】撮像方法も、本発明によるトナーを用いて
構想され、たとえば、前述の多数の特許および米国特許
第4,265,990号に開示されており、この特許の
開示は、本明細書に全部が参考文献として取り込まれ
る。
【0028】選択されるリン酸三カルシウム(TCP)
は、45.3グラムの塩化カルシウムを300グラムの
水中に含む水溶液を調製し、次に、ポリトロンのような
高剪断力装置を使用し、5,000rpmから15,0
00rpmの速度において、その水溶液を78.6グラ
ムのリン酸ナトリウムを300グラムの水に含む水溶液
と混合し、ミクロン以下のTCP微粒子を生成すること
ができる。この状態におけるTCP合成は、下記の式に
よって説明される。
【0029】
【数1】2Na3PO4.10H2O+3CaCl2.2H
2O→Ca3(PO42+6NaCl+30H2O XCa3(PO42=(リン酸三カルシウムの重量×3
10)/760 実施態様において重要であるのは、一層有効な安定化を
可能とするために、微粒子が約0.1ミクロンから約
1.0ミクロンのサイズ範囲であること、および安定剤
の量が最小、たとえば、0.8重量%から2.3重量%
の範囲であることが必要とされることである。
【0030】
【発明の実施の形態】
実施例I.ラテックスの調製 高分子ラテックスまたはエマルションラテックスは、以
下に示すように、非イオン/陰イオン界面活性剤溶液
(3.0%)中において、スチレン/アクリル酸ブチル
/アクリル酸(82/18/2部)のエマルション重合
によって調製された。656グラムのスチレン、144
グラムのアクリル酸ブチル、16グラムのアクリル酸、
24グラムのドデカンチオール、および8グラムの四臭
化炭素を、18グラムのドデシルベンゼンスルホン酸ナ
トリウム陰イオン界面活性剤(60%の活性成分を含む
NEOGEN R(登録商標))、17.2グラムのポ
リオキシエチレンノニルフェノールエーテル−非イオン
界面活性剤(ANTAROX897(登録商標))、お
よび8グラムの過硫酸アンモニウム開始剤を溶解した
1,200ミリリットルの脱イオン水と混合した。次
に、エマルションを70℃において8時間重合させた。
得られたラテックスは、水60%とポリスチレン/ポリ
アクリル酸ブチル/ポリアクリル酸の82/18/2の
共重合体の固形分40%(以下すべて重量%)よりな
り、ラテックス乾燥試料のTgは、デュポンDSCによ
る測定によれば55.1℃であり、ヒューレットパッカ
ード(Hewlett Packard) GPCによ
る測定結果、Mw=24,600、およびMn=1,2
00であった。Pen Kem Inc.のレーザジー
メータ(Laser Zee Meter)による測定
結果、ゼータ電位は高分子ラテックスついて−80ミリ
ボルトであった。ブルークヘブンのBI−90パーチク
ルナノサイザ(Particle Nanosize
r)による測定結果、ラテックスの粒子サイズは、14
7ナノメートルであった。その結果、前述のラテックス
は、以下のトナー調製のために選択された。
【0031】実施例II.トナー粒子の調製 260グラムの前述のラテックス(固形分40%)と、
7.6グラムのSUNSPERSE CYAN 15:
3(固形分53.4%)、2.3グラムの陽イオン界面
活性剤(SANISOL B(登録商標))、および2
40グラムの水ないし400グラムの水よりなる色料分
散とを同時に添加すると共に、IKAポリトロンのよう
な高速回転子−固定子装置を使用し、3分間、5,00
0rpmにおいて剪断した。次に、混合物を反応釜に移
し、凝集を実行するために、機械撹拌器を用いて撹拌し
ながら、温度45℃まで加熱した。凝集は、粒子サイズ
および粒子サイズ分布をモニタしながら2時間から4時
間、実行した。
【0032】78.6グラムのリン酸三ナトリウムを、
300グラムの水に溶解した。別のビーカーで、45.
3グラムの塩化カルシウムを300グラムの水に溶解し
た。前述の溶液のそれぞれの200グラムを、12,0
00rpmの速度において剪断しながら、同時に200
グラムの水に添加した。安定剤として一層有効とするた
めに、リン酸三カルシウム(TCP)粒子の形成に本来
由来する粘性を破壊し、ミクロン以下のサイズとする必
要があるので、この剪断を実行した。この実施例におい
て、生成されたTCPの実量は、21.3グラムであっ
た。
【0033】45℃に3時間放置後、測定した凝集粒子
サイズは、体積平均直径が5.8ミクロンであり、GS
Dは1.18であった。次に、前述の生成された状態の
水性TCP粒子含有液を反応釜に加え、その温度を90
℃まで上昇させ凝集粒子を合体させた。2時間後の粒子
サイズ測定は6.0ミクロンのサイズを示し、GSDは
1.20であった。次いで、粒子を室温、約25℃まで
冷却し、60ミリリットルの10N硝酸を添加後、45
分間撹拌し、TCPを溶解した。次に、混合物を濾過
後、1リットルの水で再度スラリーとし、30分撹拌
後、濾過した。再スラリー化、撹拌、および濾過処理を
繰り返した後、凍結乾燥によって粒子を乾燥した。トナ
ー摩擦電気電荷は、ファラデー遮蔽によって−16μc
/グラムと測定された。
【0034】実施例III.260グラムの前述のラテ
ックス(固形分40%)と、7.6グラムのSUNSP
ERSE CYAN(固形分53.4%)、2.3グラ
ムの陽イオン界面活性剤(SANISOL B(登録商
標))、および240グラムの水ないし400グラムの
水よりなる色料分散とを同時に添加すると共に、IKA
ポリトロンのような高速回転子−固定子装置を使用
し、3分間、5,000rpmにおいて剪断した。次
に、混合物を反応釜に移し、凝集を実行するために、機
械撹拌器を用いて撹拌しながら、温度45℃まで加熱し
た。凝集は、粒子サイズおよび粒子サイズ分布をモニタ
しながら2時間から4時間、実行した。
【0035】78.6グラムのリン酸三ナトリウムを、
300グラムの水に溶解した。別のビーカーで、45.
3グラムの塩化カルシウムを300グラムの水に溶解し
た。前述の溶液のそれぞれの200グラムを、12,0
00rpmの速度において剪断しながら、同時に200
グラムの水に添加した。安定剤として一層有効とするた
めに、リン酸三カルシウム(TCP)粒子の形成に本来
由来する粘性を破壊し、ミクロン以下のサイズとする必
要があるので、この剪断が必要とされた。この実施例に
おいて、生成されたTCPの実量は、21.3グラムで
あった。
【0036】45℃に3時間放置後、調製された凝集粒
子サイズは6.5ミクロン、GSDは1.18と測定さ
れた。次に、前述の生成された状態の水性TCP粒子含
有液を反応釜に加え、その温度を90℃まで上昇させ凝
集粒子を合体させた。2時間後の粒子サイズ測定は6.
8ミクロンのサイズを示し、GSDは1.18であっ
た。次いで、粒子を室温、約25℃まで冷却し、60ミ
リリットルの10N硝酸を添加し、45分間撹拌し、T
CPを溶解した。次に、混合物を濾過後、1リットルの
水で再度スラリーとし、30分撹拌後、濾過した。再ス
ラリー化、撹拌、および濾過処理を繰り返した後、凍結
乾燥によって粒子を乾燥した。トナー摩擦電気電荷は、
−13μc/グラム付近であった。
【0037】実施例IV.260グラムの前述のラテッ
クス(固形分40%)と、7.6グラムのSUNSPE
RSE CYAN(固形分53.4%)、2.3グラム
の陽イオン界面活性剤(SANISOL B(登録商
標))、および240グラムの水ないし400グラムの
水よりなる色料分散とを同時に添加すると共に、IKA
ポリトロンのような高速回転子−固定子装置を使用
し、3分間、5,000rpmにおいて剪断した。次
に、混合物を反応釜に移し、凝集を実行するために、機
械撹拌器を用いて撹拌しながら、温度45℃まで加熱し
た。凝集は、粒子サイズおよび粒子サイズ分布をモニタ
しながら2時間から4時間、実行した。
【0038】78.6グラムのリン酸三ナトリウムを、
300グラムの水に溶解した。別のビーカーで、45.
3グラムの塩化カルシウムを300グラムの水に溶解し
た。前述の溶液のそれぞれの200グラムを、12,0
00rpmの速度において剪断しながら、同時に200
グラムの水に添加した。安定剤として一層有効とするた
めに、リン酸三カルシウム(TCP)粒子の形成に本来
由来する粘性を破壊し、ミクロン以下のサイズとする必
要があるときは、必ずこの剪断を実行した。この場合、
生成されたTCPの実量は、21.3グラムであった。
【0039】50℃に2時間放置後、測定した凝集粒子
サイズは、6.3ミクロン、GSDは1.17と測定さ
れた。次に、前述の生成された状態の調製水性TCP粒
子含有液を反応釜に加え、その温度を90℃まで上昇さ
せ凝集粒子を合体させた。2時間後の粒子サイズ測定は
6.4ミクロンのサイズを示し、GSDは1.19であ
った。次いで、粒子を室温まで冷却し、60ミリリット
ルの10N硝酸を添加後、45分間撹拌し、TCPを溶
解した。次に、混合物を濾過後、1リットルの水で再度
スラリーとし、30分撹拌後、濾過した。再スラリー
化、撹拌、および濾過処理を3回繰り返した後、凍結乾
燥によって粒子を乾燥した。トナー摩擦電気電荷は、−
14μc/グラム付近と測定された。
【0040】実施例V.260グラムの前述のラテック
ス(固形分40%)と、7.6グラムのSUNSPER
SE CYAN(固形分53.4%)、2.3グラムの
陽イオン界面活性剤(SANISOL B(登録商
標))、および240グラムの水ないし400グラムの
水よりなる色料分散とを同時に添加すると共に、IKA
ポリトロンのような高速回転子−固定子装置を使用
し、3分間、5,000rpmにおいて剪断した。次
に、混合物を反応釜に移し、凝集を実行するために、機
械撹拌器を用いて撹拌しながら、温度45℃まで加熱し
た。凝集は、粒子サイズおよび粒子サイズ分布をモニタ
しながら2時間から4時間、実行した。
【0041】39.3グラムのリン酸三ナトリウムを、
150グラムの水に溶解した(溶液A)。別のビーカー
で、22.65グラムの塩化カルシウムを150グラム
の水に溶解した(溶液B)。前述の溶液のそれぞれを、
12,000rpmの速度において剪断しながら、同時
に200グラムの水に添加した。安定剤として一層有効
とするために、リン酸三カルシウム(TCP)粒子の形
成に本来由来する粘性を破壊し、ミクロン以下のサイズ
とする必要があるので、この剪断が必要とされた。この
場合、生成されたTCPの実量は、16.0グラムであ
った。
【0042】50℃に1.75時間放置後、測定した凝
集粒子サイズは、6.3ミクロン、GSDは1.17と
測定された。次に、前述の生成された状態の水性TCP
粒子含有液を反応釜に加え、凝集粒子を合体させるため
に、その温度を90℃まで上昇させた。2時間後の粒子
サイズ測定は6.4ミクロンのサイズを示し、GSDは
1.19であった。次いで、トナー粒子を室温まで冷却
し、60ミリリットルの10N硝酸を添加後、45分間
撹拌し、TCPを溶解した。次に、混合物を濾過後、1
リットルの水で再度スラリーとし、30分撹拌後、濾過
した。再スラリー化、撹拌、および濾過処理を2回繰り
返した後、凍結乾燥によって粒子を乾燥した。トナー摩
擦電気電荷は、−14μc/グラム付近と測定された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレージナ イー ミーシック−ローリノ ーワイズ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 フェア ポート コロニアル サークル 41 (72)発明者 アンソニー ジェイ ペイネ カナダ オンタリオ州 ミッシサウガ パ インウッド トレイル 129 (72)発明者 ティー ヒウィー ング カナダ オンタリオ州 ミッシサウガ コ ールドストリーム ロード 3205

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トナーを調製するための方法であって、
    前記方法は、(i)イオン性界面活性剤中に分散される
    色料よりなる色料分散を調製する工程と、(ii)前記
    色料分散を、樹脂粒子および対イオン界面活性剤よりな
    るラテックスまたはエマルション混合物と共に剪断する
    工程と、(iii)前記の剪断された混合物を、前記樹
    脂粒子のガラス転位温度(Tg)以下で加熱し、静電結
    合トナーサイズ凝集体を形成する工程と、(iv)塩化
    カルシウム溶液とリン酸三ナトリウム溶液とから生成さ
    れる本来の状態のリン酸三カルシウム固形粒子の安定剤
    を添加する工程と、(v)前記の(iii)と(iv)
    との混合物を、前記樹脂粒子のTgより高い温度に加熱
    し、樹脂および色料よりなるトナーサイズ粒子を得る工
    程と、(vi)酸を用いて洗浄し、前記リン酸三カルシ
    ウムを溶解する工程と、(vii)任意に水を用いて洗
    浄し、得られるトナーを任意に乾燥する工程と、を含む
    ことを特徴とするトナーの製法。
  2. 【請求項2】 トナーの調製方法であって、前記方法
    は、色料分散とラテックスとを混合する工程を含み、前
    記色料分散は色料およびイオン性界面活性剤よりなり、
    また前記ラテックスは樹脂および対イオン界面活性剤よ
    りなり、該方法はさらに、ほぼ樹脂Tgより低い温度に
    加熱する工程と、リン酸三カルシウムを添加する工程
    と、前記ほぼ樹脂Tgより高い温度に加熱する工程と、
    次いで、任意に酸を用いて洗浄する工程と、任意に水を
    用いて洗浄する工程と、前記トナーを任意に乾燥する工
    程とを含むことを特徴とする製法。
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