JP2002028527A

JP2002028527A - 粉体中の微粉除去方法

Info

Publication number: JP2002028527A
Application number: JP2000218839A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ametani; 信二雨谷; Takashi Hotsuta; 多可士堀田
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2002-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】体積平均粒子径2〜7μｍ程度の粉体から、目
的とする粒子径の範囲外の微粉成分を、安定かつ効率的
に分級する方法を提供する。【解決手段】微粉を含む粉体の液体分散液を静置し、
微粉とそれ以上の粒径の粉体となるように沈降分離した
後、微粉を含む液体層を除去することにより液体に分散
した粉体中の微粉を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉体を水に分散させ
た後一定時間静置し、微粉がそれ以外の必要な大きさの
粉体よりも沈降しにくいことを利用して重力により除去
する湿式分級法に関し、特に、体積平均粒子径7μｍ以
下の微粒子を50個数％以上含有する粉体を効率よく分級
する方法に関する。これは、湿式法による静電荷像現像
用トナー粒子製造工程に於ける微粉成分の除去などに特
に好適な方法である。

【０００２】

【従来の技術】粉体の分級は、主として空気を用いる乾
式分級と、主として水を用いる湿式分級に大別される。
従来、粉体、特に粉砕法によって製造される静電荷像現
像用の粉体トナーの分級は、専ら乾式分級で行われてお
り、各種の気流分級機及び気流分級方法が提案されまた
実施されている。

【０００３】粉砕法によるトナー粒子は、熱可塑ポリマ
ーからなる結着樹脂に着色剤とその他の添加剤を加え、
溶融混練・粉砕・分級などのプロセスを経て製造され
る。

【０００４】現在までのところ、粉砕法によるトナーの
体積平均粒子径は7〜13μｍ程度であるが、近年、画像
品質のさらなる向上などを目的としてトナーの小粒径化
が求められている。しかしながら、粉砕法によるトナー
では、現状の粉砕機を用いた工業的生産では6μｍ程度
が小粒径化の限界といわれている。勿論5μｍ程度の小
粒径トナーも生産可能であるが、コストアップになるこ
と、及びトナーの小粒径化に伴う摩擦帯電性や粉体流動
性の悪化という問題があり実用的とは言い難い。

【０００５】重合法による粉体トナーは、着色剤を分散
させた重合性モノマーを、液媒体中で重合させて着色樹
脂微粒子を形成し、次いで液媒体中に分散している該微
粒子を乾燥粉体として取り出すなどの方法によって製造
される。

【０００６】乳化法による粉体トナーは、着色剤と非水
溶性の結着樹脂を必須成分とする混合物と、水性媒体
（水あるいは水を主成分とした液媒体）とを混合し、乳
化させて着色樹脂微粒子を形成後、液媒体中に分散して
いる該粒子を乾燥粉体として取り出すことによって得ら
れる。

【０００７】いずれの製造方法でも、トナーとして使用
するには、粉体に含有されている目的とする粒子径の範
囲外の微粉成分を除去することが実用上好ましく、従
来、これは乾式分級法で行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、重合
法や乳化法など湿式法によって製造される微粒子は、水
または水系溶媒中で形成される。また、該微粒子を液媒
体から分離後に、微粒子に含有される不純物を除去する
目的等により、水による洗浄工程を経るのも一般的なこ
とである。

【０００９】このような乳化法あるいは重合法など湿式
法によって形成される微粒子の分級に、粉砕法など乾式
法により製造されるトナーに適用されている乾式分級法
を取り入れようとすると、最終工程に近い乾燥工程を完
了した段階で実施することになり、労力、エネルギー等
の無駄が多く、コストを押し上げる結果となり好ましく
ない。

【００１０】また、体積平均粒径が7μｍ程度以下の小
粒径粉体を製造する場合には、乾燥後では微粉を含有す
る粉体の流動性が著しく悪く、そのために乾式分級は生
産性が大幅に低下する。

【００１１】したがって、本発明の目的は、湿式分級法
により、体積平均粒子径2〜7μｍ程度の粉体から、目的
とする粒子径の範囲外の微粉成分を、乾燥工程前に安定
かつ効率的に分級する方法を提供することにある。

【００１２】この湿式分級法に関しては遠心分離機のよ
うな装置を使用し、遠心力により必要な大きさの粉体を
沈降させ、上澄み液を廃棄することでこれに含まれる微
粉を除去する方法が一般的である。

【００１３】しかしながら、遠心力を使用する方法では
微粉を効率よく分級できる遠心分離機の運転条件範囲が
狭く、また、本来必要な粉体が上澄み液側へ逃げること
を防止するため、スラリー濃度をかなり低くしなければ
ならないといった欠点もあった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、粉体が水
に分散したスラリー液を静置して必要な大きさの粉体を
沈降させ、微粉のみが粉体成分となるような上澄み液と
し、上澄み液とともに粉体中の目的とする粒子径の範囲
外の微粉成分を排出・除去することにより、効率的に微
粉を除去できることを見いだした。

【００１５】上澄み液を排出するには、ポンプ、減圧吸
引等により容器上部から抜き取る方法、容器側面に上澄
み抜き出しノズルを設置しそこから抜き出す方法等があ
るが、そのいずれの方法によっても微粉の除去に関して
は同等の効果を上げることが出来る。

【００１６】すなわち本発明は、次の発明を提供する。
微粉を含む粉体の液体分散液を静置し、微粉とそれ以上
の粒径の粉体となるように沈降分離した後、微粉を含む
液体層を除去することを特徴とする液体に分散した粉体
中の微粉除去方法。

【００１７】本発明において粉体とは、種々の径の粒子
からなる粒子の集合体を言う。また、微粉とは、微粉除
去前の粉体の体積平均粒子径の３０％以下の粒子径の成
分を言う。さらに、本発明における微粉を含む粉体は、
分散液を構成する分散媒たる液体に不溶であるような材
料が選択される。

【００１８】本発明において用いられる粉体としては、
具体的には体積平均粒子径2〜15μｍ、好適には、体積
平均粒子径2〜7μｍ、真比重1.05〜1.20程度の粉体が挙
げられる。この粉体から、目的とする粒子径の範囲外の
微粉成分を除去しようとするとき、たとえばスラリー濃
度5〜40％で静置・沈降時間1〜12時間で処理することが
好ましい。また最初の静置・沈降分離終了後、微粉を含
まない水を新たに加えて攪拌し再度静置・沈降分離を行
うという一連の操作を、たとえば1〜8回繰り返して行う
ことによりより確実に微粉のみを選択的に分離すること
ができる。

【００１９】ここで、静置・沈降分離に用いる容器は、
縦型円筒状の釜、あるいはドラム缶でも良いし、平型バ
ットのごとき形態のものであっても、スラリー液を蓄え
静置・沈降できるものであれば、その形状は問わない。

【００２０】但し、本発明の手段を用いて、目的の範囲
外の微粉を除去するには、微粉を除去しようとする粉体
の平均粒子径及び粒度分布、さらに最終的に得ようとす
る粉体の平均粒子径及び粒度分布に合わせて、静置・沈
降分離に用いる容器中に入れるスラリー液の量、及び容
器の底から液面までの深さ、静置時間、洗浄回数、スラ
リー液全量に対する排出する上澄み液の比率、スラリー
濃度等を適宜考慮して選定する必要がある。

【００２１】例えば、スラリー液を入れた容器の底から
スラリー液の液面までの距離（深さ）が大きい場合は、
静置・沈降時間は長く設定する必要があり、距離が小さ
い場合はその逆になる。また、除去する微粉量を多くす
る場合には、スラリー液全量に対する排出する上澄み液
の比率を大きくする必要があり、除去する微粉量を少な
くする場合にはその逆となる。

【００２２】本発明を実施するに当たり好ましい条件と
しては、体積平均粒子径2〜7μｍ、真比重1.05〜1.20程
度の粉体をスラリー濃度5〜40％で静置・沈降して微粉
を除去する場合、スラリー液を入れた容器の底からスラ
リー液の液面までの深さは０．５〜５ｍであり、また、
スラリー液全量に対する排出する上澄み液の比率は２０
〜８０％であり、静置する時間は1〜12時間である。

【００２３】本発明の粉体の液体分散液としては、たと
えば以下に示す様な、静電荷像現像用トナー粒子の粉体
の水分散液が好適に使用できる。

【００２４】次に本発明で使用するに好適な湿式法によ
る微粒子粉体の製法について述べる。この様な粉体は、
結着樹脂と着色剤を必須成分とする混合物と、水性媒体
とを混合し、乳化させて得られる微粒子である場合と、
着色剤を分散させた重合性モノマーを、液媒体中で重合
させて得られる微粒子である場合とに大別できる。

【００２５】まず、トナー粒子の乳化法による作り方は
次の通りである。着色剤と非水溶性の結着用樹脂を必須
成分とする混合物と、水性媒体（水あるいは水を主成分
とした液媒体）とを混合し、乳化させて着色樹脂微粒子
を形成後、液媒体中に分散している該粒子を乾燥粉体と
して取り出し、トナー粒子を得る。

【００２６】この場合の着色剤と結着樹脂の混合物は、
特開平５−６６６００号公報に記載されているように、
有機溶剤を使用して作っても良いし、また、特開平０９
−３１１５０２号公報に記載されているように、有機溶
剤を使用しないで加熱溶融する方法で作っても良い。

【００２７】本トナー微粒子に使用される着色剤として
は、特に制限はなく、公知慣用の着色剤を用いることが
でき、以下のようなものが例示できる。

【００２８】黄色顔料としては、例えば、黄鉛、亜鉛
黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、チタン
黄、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー１０Ｇ、ハ
ンザイエロー５Ｇ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー
ＧＲ、ハンザイエローＡ、ハンザイエローＲＮ、ハンザ
イエローＲ、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロ
ー、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、
パーマネントイエローＮＣＧ、バルカンファーストイエ
ロー５Ｇ、バルカンファーストイエローＲ、キノリンイ
エローレーキ、アンスラゲンイエロー６ＧＬ、パーマネ
ントイエローＦＧＬ、パーマネントイエローＨ１０Ｇ、
パーマネントイエローＨＲ、アンスラピリミジンイエロ
ー、その他イソインドリノンイエロー、クロモフタルイ
エロー、ノボパームイエローＨ２Ｇ、縮合アゾイエロ
ー、ニッケルアゾイエロー、銅アゾメチンイエロー等が
挙げられる。

【００２９】赤色顔料としては、例えば、赤色黄鉛、モ
リブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラ
ゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリ
リアントオレンジＲＫ、インダスレンブリリアントオレ
ンジＧＫ、ベンジジンオレンジＧ、パーマネントレッド
４Ｒ、パーマネントレッドＢＬ、パーマネントレッドＦ
５ＲＫ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチ
ンングレッド、レーキレッドＣ、レーキレッドＤ、ブリ
リアントカーミン６Ｂ、ブリリアントカーミン３Ｂ、ロ
ーダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、パーマネントカ
ーミンＦＢＢ、ベリノンオレンジ、イソインドリノンオ
レンジ、アンスアンスロンオレンジ、ピランスロンオレ
ンジ、キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタ、キ
ナクリドンスカーレット、ペリレンレッド等が挙げられ
る。

【００３０】青色顔料としては、例えば、コバルトブル
ー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコ
ックブルーレーキ、ファナトーンブルー６Ｇ、ビクトリ
アブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、銅フタ
ロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、インダス
レンブルーＲＳ、インダスレンブルーＢＣ、インジコ等
が挙げられる。

【００３１】黒色顔料としては、例えば、カーボンブラ
ック、シアニンブラック、アニリンブラック、フェライ
ト、マグネタイト等が挙げられる。又は、上記の有彩色
顔料を黒色となる様に調製したものを使用することが出
来るが、カーボンブラックがより好適である。

【００３２】結着樹脂と着色剤を有機溶剤に溶解・分散
する場合の好適な有機溶剤としては、例えばペンタン、
ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、
シクロヘキサン、石油エーテルなどの炭化水素類；塩化
メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロエ
チレン、トリクロロエタン、トリクロロエチレン、四塩
化炭素などのハロゲン化炭化水素類；メタノール、エタ
ノール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコ
ール、ブタノールなどのアルコール類；アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン
類；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、などが
挙げられ、これらの二種以上を混合して用いてもよい。

【００３３】前記結着樹脂としては、上記有機溶媒に可
溶か、あるいは加熱溶融できればよく、特に限定はない
が、それ自体では水性媒体に分散せず乳化剤または分散
安定剤を用いて初めて水性媒体に分散しうる非水溶性樹
脂と、それ自体で水性媒体に分散しうる、自己水分散性
を有する非水溶性樹脂とがある。

【００３４】この様な非水溶性樹脂でトナー用に好適な
ものとしては、例えばスチレン系樹脂、（メタ）アクリ
ル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂あ
るいはエポキシ系樹脂などがある。

【００３５】前記結着樹脂の内で、自己水分散性樹脂と
は、中和によりアニオン型となりうる官能基を含有した
樹脂で、それら親水性となりうる官能基の一部または全
部が塩基で中和された、水性媒体の作用下で、乳化剤ま
たは分散安定剤を用いることなく安定した水分散体を形
成できる樹脂をいう。中和により親水性基となりうる官
能基としては、例えば、カルボキシル基、燐酸基、スル
ホン酸基などのいわゆる酸性基が挙げられる。

【００３６】このような、中和により自己水分散性とな
りうるポリエステル樹脂としては、溶剤の存在下もしく
は非存在下において原料の多塩基酸と多価アルコールと
を触媒の存在下に脱水重縮合を行って得られるものが使
用できる。多塩基酸の一部は、それのエステルのひとつ
である、例えば、メチルエステル化物を使用して脱メタ
ノール重縮合を行ってもよい。

【００３７】より具体的には、フタル酸の様な、芳香族
ジカルボン酸又はそのエステルおよびそれらの誘導体を
必須成分として反応させた芳香族系ポリエステル樹脂が
好ましい。

【００３８】使用する多塩基酸の例としては、例えばテ
レフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメ
リット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸な
どの芳香族カルボン酸類、無水マレイン酸、フマール
酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸な
どの脂肪族カルボン酸類、シクロヘキサンジカルボン酸
などの脂環式カルボン酸類が挙げられる。これらの多塩
基酸を１種又は２種以上用いることができる。

【００３９】使用する多価アルコールの例としては、例
えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタ
ンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、グリセリンなどの脂肪族ジオール類、シクロヘキサ
ンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフ
ェノールＡなどの脂環式ジオール類、ビスフェノールＡ
のエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールＡのプロ
ピレンオキサイド付加物などの芳香族系ジオール類が挙
げられる。これらの多価アルコールの１種又は２種以上
用いることができる。

【００４０】ポリエステル樹脂のガラス転移点は50〜75
℃であるのが好ましく、より好ましくは55〜70℃であ
る。ガラス転移点が50℃未満であるとトナーとしての耐
熱凝集性が不良となり、75℃を越えると定着性が不良と
なるので好ましくない。

【００４１】ポリエステルの酸基の含有量は、上記の多
塩基酸と多価アルコールの配合比と反応率により、ポリ
エステルの末端のカルボキシル基を制御することによっ
て調整することができる。あるいは多塩基酸成分として
無水トリメリット酸を使用することによってポリエステ
ルの主鎖中にカルボキシル基を有するものが得られる。
ポリエステル系樹脂の酸基の含有量は、酸価として1〜3
0ｍｇ・ＫＯＨ／ｇが好適である。

【００４２】中和により自己水分散性となりうるアニオ
ン型スチレン（メタ）アクリル樹脂としては、スチレン
系モノマーを必須成分として酸基を含有した（メタ）ア
クリル系重合性ビニル単量体類と、この酸基を含有した
重合性ビニル単量体類以外の、（メタ）アクリル酸エス
テルに代表される重合性ビニル単量体を、ラジカル開始
剤存在下でラジカル重合させて得られるものが使用でき
る。それを得るための重合反応は、溶液重合でも、懸
濁、乳化重合でも適宜利用できる。

【００４３】こうした酸基含有（メタ）アクリル系重合
性単量体類としては、例えばアクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、
イタコン酸モノブチル、マレイン酸モノブチルなどが挙
げられる。

【００４４】酸基含有重合性単量体類以外の重合性単量
体類としては、例えば、スチレン系モノマー（芳香族ビ
ニルモノマー）類として、スチレン、ビニルトルエン、
２−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレンもしくはクロ
ルスチレンがある。

【００４５】アクリル酸エステル類としては、例えばア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプ
ロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチ
ル、アクリル酸ｎ−アミル、アクリル酸イソアミル、ア
クリル酸ｎ−ヘキシル、アクリル酸２−エチルヘキシ
ル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸デシルもしく
はアクリル酸ドデシル、アクリル酸２−クロルエチル、
アクリル酸フェニル、アルファクロルアクリル酸メチル
が挙げられる。

【００４６】メタクリル酸エステルとしては、例えばメ
タクリル酸メチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル
酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸
ｎ−アミル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸
２−エチルヘキシル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタ
クリル酸デシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸
２−クロルエチル、メタクリル酸フェニル、アルファク
ロルメタクリル酸メチルが挙げられる。

【００４７】また、アクリロニトリル、メタアクリロニ
トリル、アクリルアミド等のアクリル酸もしくはメタク
リル酸誘導体、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエ
ーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル
類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチ
ルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、Ｎ−ビニ
ルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルイン
ドール、Ｎ−ビニルピロリドン等のＮ−ビニル化合物等
を挙げることができる。

【００４８】また、中和により自己水分散性となりうる
樹脂を得るに際し、溶液重合の場合には、汎用の有機溶
剤を使用できる。具体的には、例えばトルエン、キシレ
ンもしくはベンゼンの如き、各種の芳香族炭化水素；メ
タノール、エタノール、プロパノールもしくはブタノー
ルの如き、各種のアルコール類；セロソルブもしくはカ
ルビトールの如き、各種のエーテルアルコール類；アセ
トン、メチルエチルケトンもしくはメチルイソブチルケ
トンの如き、各種のケトン類；酢酸エチルもしくは酢酸
ブチルの如き、各種のエステル類；またはブチルセロソ
ルブアセテートの如き、各種のエーテルエステル類など
の、いわゆる不活性溶剤である。

【００４９】また、使用する重合開始剤としては、公知
慣用の各種の有機過酸化物系の開始剤、アゾ系の開始剤
が使用できる。具体的には、例えばベンゾイルパーオキ
サイド、クメンヒドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイ
ドロパーオキサイド、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモ
ニウム等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル、ア
ゾビスイソバレロニトリル等のアゾ系化合物が挙げられ
る。

【００５０】中和により親水性基となりうるカルボキシ
基含有アニオン型樹脂のカルボキシル基の含有量は、特
に制限されるものではないが、スチレン系樹脂、（メ
タ）アクリル系樹脂および好適なスチレン（メタ）アク
リル樹脂においては、好ましくは酸価（樹脂１ｇを中和
するに必要なＫＯＨのｍｇ数）30〜150である。

【００５１】このようなスチレン（メタ）アクリル樹脂
としては、充分な機械的強度を発現するに必要なレベル
の分子量、通常重量平均分子量として3000〜300000で、
ガラス転移温度（Ｔｇ）が50〜100℃であるものが好適
である。

【００５２】これら樹脂に自己水分散性を発現させるた
めに用いられる塩基性の中和剤としては、特に限定はな
いが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水
酸化リチウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、ア
ンモニアなどの無機アルカリや、ジエチルアミン、トリ
エチルアミン、イソプロピルアミンなどの有機塩基が挙
げられる。

【００５３】結着樹脂である非水溶性樹脂として、自己
水分散性を有しない非水溶性樹脂を用いる場合には、樹
脂溶液と混合する水性媒体に乳化剤及び／又は分散安定
剤を添加して用いることが必要である。

【００５４】その分散安定剤としては、水溶性高分子化
合物が好ましく、例えばポリビニルアルコール、ポリビ
ニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボ
キシメチルセルロースなどが挙げられる。また乳化剤と
しては、例えばポリオキエチレンアルキルフェノールエ
ーテル等のノニオン系、アルキルベンゼンスルホン酸ナ
トリウム等のアニオン系、或いはカチオン系の各種界面
活性剤が挙げられる。勿論、乳化剤の2種以上を併用し
てもよいし、分散安定剤の２種以上を併用してもよい
し、乳化剤と分散安定剤とを併用してもよいが、分散安
定剤を主体にして乳化剤を併用するのが一般的である。

【００５５】この場合、乳化剤や分散安定剤を用いる場
合には、その水性媒体中における濃度は、0.5〜3重量％
程度となる様にするのが適当である。

【００５６】更に、前述した中和することにより自己水
分散性となりうる樹脂を使用する場合であっても、必要
であれば、乳化剤及び／叉は分散安定剤を使用してもよ
い。

【００５７】本発明が対象とする微粒子には、必要に応
じて、帯電制御剤（ＣＣＡ）やワックス類、シリコーン
オイル等の添加剤が添加されていてもよい。

【００５８】これらの添加剤や前記着色剤の添加につい
ては、有機溶剤を用いる場合には、結着樹脂の有機溶媒
溶液にこれらを添加後、ボールミルや連続式ビーズミル
のような一般的な混合・分散機を用いて十分に粉砕・混
合させるなどの方法でよく、有機溶剤を使用しない場合
には、結着樹脂、着色剤、添加剤をニーダー、二本ロー
ル、二軸押出機などで十分に混練すれば良い。

【００５９】この様にして乳化により得られた微粒子の
分散液は、有機溶剤を用いた場合には、蒸留等の手段に
より先ず有機溶媒を除去してから、この水分散液を本発
明の方法に規定する操作を行い、次いで濾過等の手段で
濾別して、粒子を乾燥することにより、微粒子粉体（ト
ナー）を得る。乳化剤や分散安定剤を用いて得た微粒子
は、より充分に洗浄して用いることが好ましい。

【００６０】勿論、結着樹脂として、中和によりアニオ
ン性の親水性基となる、酸性基を有する非水溶性樹脂を
塩基性の中和剤で中和して得た自己水分散性樹脂を用い
て樹脂微粒子を得る場合においては、有機溶剤を予め除
去した後、例えば塩酸、硫酸、燐酸、酢酸、蓚酸などの
酸性の中和剤で、微粒子表面の、塩基性化合物でもって
中和されて得られた親水性基をもとの官能基に戻す逆中
和処理を行い、微粒子そのものの親水性をより低下させ
ることが好ましい。

【００６１】このようにして得られた着色樹脂微粒子の
水分散液は、適切なスラリー濃度に調整後静置・沈降
後、上澄み液とともに粉体中の目的とする粒子径の範囲
外の微粉成分を除去し、目的とする粒度分布を有する微
粒子のウエットケーキを得る。

【００６２】このようにして得られる微粒子のウエット
ケーキは、乾燥することにより目的とする粉体が得られ
る。この乾燥方法としては、公知慣用の方法がいずれも
採用できるが、例えば微粒子が熱融着や凝集しない温度
で、常圧下又は減圧下で乾燥してもよいし、凍結乾燥す
るという方法も挙げられる。

【００６３】また、スプレードライヤー等を用いて、水
性媒体からの微粒子の分離と乾燥とを同時に行うという
方法もある。トナー粒子が熱融着しない温度で加熱しな
がら減圧下で粉体を攪拌して乾燥する方法（例：タナベ
ウイルテックの混合乾燥機）や、高温の空気流による乾
燥方法（例：セイシン企業のフラッシュジェットドライ
ヤー）が効率的で好ましい。

【００６４】次に、もう一方の重合法による粉体トナー
の作り方は次の通りである。着色剤を分散させた重合性
モノマーを、液媒体中で重合させて着色樹脂微粒子を形
成後、液媒体中に分散している該粒子を取り出し乾燥し
てトナー粒子を作る。

【００６５】具体的には、例えば分散安定剤や乳化剤の
存在下に、着色剤と、結着剤樹脂を形成しうる反応性モ
ノマーとを液媒体中に懸濁もしくは乳化分散させ、重合
開始剤の存在下、撹拌しながら、ラジカル重合によるポ
リマー化反応を行って、球形の、結着用樹脂中に着色剤
を内包したトナー粒子の水性分散液を得ることができ
る。

【００６６】上記したラジカル重合性単量体としては、
具体的には、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ク
ロロスチレン、ビニルスチレン等のスチレン類、エチレ
ン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレ
フィン類、酢酸ビニル、プロピオンビニル、酪酸ビニ
ル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類、アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリ
ル酸オクチル、アクリル酸ドデシルアクリル酸フェニ
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルメタクリ
ル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂
肪族モノカルボン酸エステル類、エチレングリコールモ
ノアクリレート、プロピレングリコールモノアクリー
ト、テトラメチレンエーテルグリコールモノアクリレー
ト等のグリコールモノ（メタ）アクリル酸エステル、ビ
ニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブ
チルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケト
ン、ビニルヘキシルケトン、ビニルプロペニルケトン等
のビニルケトン類等のアクリルモノマーが挙げられ、こ
れらは、それぞれ単独で、もしくは二種類以上を組み合
わせて使用することができる。

【００６７】前記した結着剤樹脂を構成する単量体組成
は、重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）が50〜80℃となる
様に調製される。

【００６８】必要に応じて、少量の、2つ以上のエチレ
ン性不飽和二重結合を有する反応性モノマーをそれに併
用しても良い。2つ以上のエチレン性不飽和二重結合を
有する反応性モノマーとしては、例えばブタジエン、イ
ソプレン等の共役ジエン、ジビニルベンゼン、ビスフェ
ノールＡアルキレンオキサイド付加物のジ（メタ）アク
リレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリ
レート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレ
ート等が挙げられる。

【００６９】尚、こうしたポリマー樹脂を得るのに使用
される重合開始剤としては、勿論、通常の油溶性又は水
溶性のものが使用できるが、例えば過酸化ベンゾイル、
ジ−ｔ−ブチルペルオキシド、クメンヒドロペルオキシ
ド、ｔ−ブチルペルオキシドもしくは２−エチルヘキサ
ノエートの如き、各種の過酸化物；またはアゾビスイソ
ブチロニトリルもしくはアゾビスイソバレロニトリルの
如き、各種のアゾ化合物などが挙げることができる。

【００７０】懸濁重合に際しては、重合に用いる液媒体
に不溶かつ単量体可溶の重合開始剤を必須として選択し
て用い、乳化重合に際しては、水溶性重合開始剤を必須
として選択して使用される。重合開始剤の使用量は、特
に制限されないが、全反応性モノマー（総単量体）重量
100重量部当たり、0.01〜5重量部である。

【００７１】重合によって形成される結着樹脂は、重合
条件等により任意に調整することができるが、重量平均
分子量として、10,000〜500,000となるようにするのが
好ましい。

【００７２】本トナー粒子における着色剤や帯電制御
剤、ワックスなどは、前記と同様に、公知慣用のものを
用いることができる。

【００７３】懸濁重合時に使用できる、前記分散安定剤
としては、一般的には、水溶性高分子化合物が用いら
れ、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリド
ン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセ
ルロース、セルロースガム、ラムザンガム等が挙げられ
る。

【００７４】さらには水不溶性で粒径が0.01〜5μｍの
無機微粉末も、懸濁分散安定剤として使用でき、例えば
リン酸三カルシウム、タルク、ベントナイト、カオリ
ン、酸化チタン、アルミナ、亜鉛華、水酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム、塩基性ケイ酸マグネシウム、
水酸化チタン、水酸化第二鉄、硫酸バリウム、シリカ、
炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。

【００７５】これらは分散安定剤は、単独使用でもよい
し、２種以上の併用でもよい。その使用量は、全反応性
モノマー100重量部当たり、通常0.1〜10重量部である。

【００７６】乳化重合に使用できる前記乳化剤として
は、例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラ
ウリル硫酸ナトリウム、ドデシルジフェニルオキサイド
ジスルホン酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤、ポ
リオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレ
ンニニルフェノールエーテル等の非イオン性界面活性剤
等を挙げることができる。これらは単独使用でもよい
し、2種以上の併用でもよい。その使用量は、全反応性
モノマー100重量部当たり、通常0.01〜5重量部である。

【００７７】懸濁重合に当たって、分散安定剤に乳化剤
を一部併用してもよいし、乳化重合に当たって、乳化剤
に分散安定剤を一部併用してもよい。また、上記分散安
定剤や乳化剤に代えて、自己乳化性エポキシ樹脂や自己
乳化性ポリウレタン樹脂を用いることもできる。

【００７８】重合性単量体、着色剤、分散安定剤及び前
記単量体不溶の液媒体、前記液媒体に不溶かつ前記単量
体に可溶の重合開始剤を同時に加えて、撹拌して単量体
液滴を重合してもよいが、重合性単量体及び着色剤を、
例えばボールミルやコロイドミル等で、予め充分に混合
して、次いでそれを重合開始剤、分散安定剤を含む前記
液媒体に加えて、例えばホモジナイザー、ローターステ
ーター式ミキサー、スタティックミキサー等により撹拌
を行い、重合性単量体を必須とする単量体液滴を液媒体
中に懸濁させ、撹拌を続けながら、所定の粒子径のトナ
ー粒子が形成されるまで重合を行うことが好ましい。

【００７９】このような重合を行うに当たって使用でき
る液媒体としては、蒸留水、イオン交換水等の水の他、
例えばトルエン、キシレンもしくはベンゼンの如き、各
種の芳香族炭化水素；メタノール、エタノール、プロパ
ノールもしくはブタノールの如き、各種のアルコール
類；セロソルブもしくはカルビトールの如き、各種のエ
ーテルアルコール類；アセトン、メチルエチルケトンも
しくはメチルイソブチルケトンの如き、各種のケトン
類；酢酸エチルもしくは酢酸ブチルの如き、各種のエス
テル類；またはブチルセロソルブアセテートの如き、各
種のエーテルエステル類などが挙げられる。

【００８０】尚、いずれの重合方法においても、コア−
シェル重合処方、パワーフィード重合処方、グラフト重
合処方を採用することにより、粒子の化学構造・層構造
等に変化をつけることもできる。上記各発明の各懸濁重
合法及び乳化重合法における、反応条件は、特に制限さ
れるものではなく、いずれの方法においても、通常室温
〜80℃で、15分〜24時間である。

【００８１】この様にして得られた着色樹脂微粒子の分
散液は、乳化法トナーの製法で述べたと同様に、静置・
沈降分離を行ってから、目的とする微粒子のウエットケ
ーキを乾燥することにより、着色樹脂粒子の粉体を得る
ことができる。

【００８２】この様にして得られる体積平均粒径2〜15
μｍ程度の着色樹脂微粒子粉体は、そのままでも静電荷
像現像用トナーとして使用できるが、樹脂微粒子の表面
に、平均粒子径5〜50ｎｍ程度の疎水性シリカや酸化チ
タンなどの無機酸化物粉体を外添してからトナーとして
使用することが一般的であり実用上好ましい。

【００８３】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。部および％はすべて重量基準である。また水は全て
脱イオン水のことである。

【００８４】(樹脂合成例)メチルエチルケトンの650部
を反応器に入れ、加熱して80℃にしてから、以下に示さ
れるような割合の混合物を、約2時間に亘って滴下し
た。その間、反応は窒素気流下で行った。

【００８５】アクリル酸７７部スチレン６００部アクリル酸−２−エチルヘキシル１４３部メタクリル酸メチル１８０部「パーブチルＯ」〔日本油脂（株）製〕８部メチルエチルケトン２０部

【００８６】上記した混合物の滴下終了の４時間後に、
「パーブチルＯ」の2部を、反応液に加え、さらに、
そののち４時間おきに、「パーブチルＯ」の2部を加
え、２４時間のあいだ80℃に保持して反応を続行させ
た。反応終了後、樹脂固形分が５０％となるようにメチ
ルエチルケトンで希釈し、重量平均分子量が５２，００
０なる共重合体の溶液を得た。これは、酸価６０、ガラ
ス転移温度７０℃の中和によりアニオン型自己水分散性
となりうる樹脂のメチルエチルケトン溶液である。

【００８７】（実施例１）前記樹脂合成例において得ら
れた、不揮発分濃度が50％に調整された樹脂溶液の70０
部に対して、カーボンブラック［キャボット社製のエル
フテックスー８］の38.8部を加えて、撹拌混合して分散
した。

【００８８】次いで、この混合物の100部に対して、1規
定カセイソーダ水溶液の10部およびイソプロピルアルコ
ールの13部を加え、撹拌しながら水の150部を滴下し転
相乳化させ、球形黒色樹脂微粒子を形成した後、減圧蒸
留により有機溶剤を除去し、該微粒子の水分散液を得
た。

【００８９】これは体積平均粒径Dvが7.2μｍで、個数
平均粒径Dｎが4.9μｍの微粒子集合体からなる静電荷像
現像用トナー粒子の粉体であった(粒径の測定はコール
ター社製のマルチサイザーを用いた。)。これを分散液
濃度20％に調整後、縦型円筒形の釜に移送し2時間静置
・沈降分離後、釜側面に設置したノズルの閉止弁を開に
して全量の50％を上澄み液として排出することで微粉を
除去した。この微粉除去後、前記釜内に前記排出した上
澄み液と同量の、微粉を含まない水を加え、釜に付属し
た攪拌機により釜底に固着した粉体ケーキ層を解砕して
粉体水分散液としてから、再度上記と同じ条件で静置・
沈降分離を行い上記と同一量を上澄み液として排出し
た。

【００９０】この微粒子の分散液を従来の濾布を張った
遠心分離機に仕込み、濾過・水洗・脱水を行い、得られ
たウエットケーキを水に再分散してから1規定塩酸水溶
液を加えてPHを2.5とした。この水分散液を再度従来の
遠心分離機で濾過・水洗・脱水し、減圧下に攪拌しなが
ら加熱乾燥して、スチレンアクリル樹脂を結着樹脂とす
る静電荷像現像用トナーを得た。この結果、Dv 7.5μ
ｍ、Dｎ 6.0μｍのシャープな粒度分布を有する微粒子
の分散液を得ることができた。

【００９１】(実施例2)実施例1と同様の転相乳化法によ
り、Dv 6.4μｍ、Dｎ 4.7μｍの微粒子を形成し、その
分散液濃度を30％に調整した。

【００９２】これを、実施例１と同様な縦型円筒形の釜
に移送し、1時間静置・沈降分離後、釜上部からポンプ
により全量の40％を上澄み液として吸引排出し微粉を除
去した。この微粒子の分散液を従来の濾布を張った遠心
分離機に仕込み、濾過・水洗・脱水を行い、得られたウ
エットケーキを水に再分散してから1規定塩酸水溶液を
加えてPHを2.5とした。この水分散液を再度従来の遠心
分離機で濾過・水洗・脱水し、減圧下に攪拌しながら加
熱乾燥して、スチレンアクリル樹脂を結着樹脂とする静
電荷像現像用トナーを得た。この結果、Dv 6.6μｍ、D
ｎ 5.6μｍのシャープな粒度分布を有する微粒子の分散
液を得ることができた。

【００９３】この結果から、分散液濃度が高いときはよ
り短い時間静置・沈降させる方が効果的であることが確
認された。

【００９４】(実施例3)実施例1と同様の転相乳化法によ
り、Dv 5.5μｍ、Dｎ 4.3μｍの微粒子を形成してから
分散液濃度10％に調整した。

【００９５】これを実施例１と同様な縦型円筒形の釜に
移送し、3時間静置・沈降分離後、釜側面に設置したノ
ズルの閉止弁を開にして全量の70％を上澄み液として排
出することで微粉を除去した。この微粉除去後、前記釜
内に前記排出した上澄み液と同量の、微粉を含まない水
を加え、釜に付属した攪拌機により釜底に固着した粉体
ケーキ層を解砕して粉体水分散液としてから、再度上記
と同じ条件で静置・沈降分離を行ない上記と同一量を上
澄み液として排出した。

【００９６】この微粒子の分散液を従来の濾布を張った
遠心分離機に仕込み、濾過・水洗・脱水を行い、得られ
たウエットケーキを水に再分散してから1規定塩酸水溶
液を加えてPHを2.5とした。この水分散液を再度従来の
遠心分離機で濾過・水洗・脱水し、減圧下に攪拌しなが
ら加熱乾燥して、スチレンアクリル樹脂を結着樹脂とす
る静電荷像現像用トナーを得た。

【００９７】この結果、Dv 5.9μｍ、Dｎ 5.0μｍのシ
ャープな粒度分布を有する微粒子の分散液を得ることが
できた。

【００９８】(実施例4)実施例1と同様の転相乳化法によ
り、Dv 7.4μｍ、Dｎ 5.5μｍの微粒子を形成してから
分散液濃度5％に調整した。

【００９９】これを実施例１と同様な縦型円筒形の釜に
移送し、9時間静置・沈降分離後、釜側面に設置したノ
ズルの閉止弁を開にして全量の90％を上澄み液として排
出することで微粉を除去した。この微粉除去後、前記釜
内に前記排出した上澄み液と同量の、微粉を含まない水
を加え、釜に付属した攪拌機により釜底に固着した粉体
ケーキ層を解砕して粉体水分散液としてから、再度上記
と同じ条件で静置・沈降分離を行い上記と同一量を上澄
み液として排出した。

【０１００】この微粒子の分散液を従来の濾布を張った
遠心分離機に仕込み、濾過・水洗・脱水を行い、得られ
たウエットケーキを水に再分散してから1規定塩酸水溶
液を加えてPHを2.5とした。この水分散液を再度従来の
遠心分離機で濾過・水洗・脱水し、減圧下に攪拌しなが
ら加熱乾燥して、スチレンアクリル樹脂を結着樹脂とす
る静電荷像現像用トナーを得た。この結果、Dv 7.6μ
ｍ、Dｎ 6.3μｍのシャープな粒度分布を有する微粒子
の分散液を得ることができた。

【０１０１】上記実施例１〜４のトナーは、微粉を実質
的に含まず静電荷像現像用トナーとして極めて有用であ
った。

【０１０２】

【発明の効果】水に分散した、微粉とそれ以上の粒子径
の微粒子を含む粉体微粒子を静置・沈降し、上澄みを除
去することで、微粉とそれ以上の微粒子を含む粉体を高
い精度で分級する事が可能となり、特に体積平均粒子径
7μｍ以下の粒子を50個数％以上含有する粉体を効率よ
く分級できるようになる。

【０１０３】更に、本発明の方式によれば湿式の分級方
法であるので、特に、静電荷像現像用トナーのように、
微粒子化するほど乾燥状態における凝集力が大きくなり
乾式での分級が困難となる粉体を分級するときに有効で
あり、重合法あるいは乳化法により製造される体積平均
粒子径7μｍ以下の粉体トナーの分級に効果が著しく、
また適用する意義も大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 9/08 ３８４Ｆターム(参考） 2H005 AB03 AB06 4D071 AA43 AA46 AB13 AB23 DA20 4F070 AA18 AA29 AA30 AB09 AB11 AE04 AE11 DA39 DC07 DC14 4J011 PA02 PA03 PA65 PA69 PB25 PB39 PC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粉を含む粉体の液体分散液を静置し、
微粉とそれ以上の粒径の粉体となるように沈降分離した
後、微粉を含む液体層を除去することを特徴とする液体
に分散した粉体中の微粉除去方法。
【請求項２】粉体が、静電荷像現像用トナー粒子であ
る請求項１に記載の微粉除去方法。
【請求項３】粉体が、結着樹脂と着色剤を必須成分と
する混合物と、水性媒体とを混合し、乳化させて得られ
る微粒子である、請求項１あるいは２に記載の微粉除去
方法。
【請求項４】粉体が、着色剤を分散させた重合性モノ
マーを、液媒体中で重合させて得られる微粒子である、
請求項１あるいは２に記載の微粉除去方法。