JP2010237315A - 静電荷像現像用トナーの製造方法及び遠心分離機 - Google Patents
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Abstract
が小粒径であっても、濾布の目詰まり、ロット間の洗浄のばらつきが発生せず、生産性の高いトナーの製造方法を提供するものである。また、濾過及び/又は洗浄後のトナー母粒
子の含水率を低くしても、トナー母粒子を濾過・洗浄装置から容易取り出すことが可能なトナーの製造方法を提供するものである。
【解決手段】 回転駆動されるドラム及び反転可能な濾布を有し、湿式法で得られたトナー母粒子を濾過する工程及び/又は洗浄する工程に用いることを特徴とする遠心分離機である。また、静電荷像現像用トナーの製造方法であって、回転駆動されるドラム及反転可能な濾布を有した遠心分離機を用いて、湿式法で得られたトナー母粒子を濾過する工程及び/又は洗浄する工程を有し、該工程において、濾布を反転しトナー母粒子を遠心分離機のドラム外に排出することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法である。
【選択図】 なし
Description
これらの湿式法を用いれば混練/粉砕法と比べ原料の分散の制御が容易であり、小粒径で、且つ粒度分布が狭いトナーを得ることができることから、上述の高解像度化の要求に応えることができる。
小粒径のトナー母粒子を濾布で濾過するためには、濾布の通気度を小さくしトナー母粒子が濾布を通過しないようにしなくてはならないが、一方、通気度を小さくすることで濾布の目詰まりが生じやすくなる。
濾過や洗浄サイクルを重ねるに従い、濾布の目詰まりも悪化するため、ロット間での濾過及び洗浄にばらつきが発生することがあった。このばらつきは、濾過及び洗浄に多量の洗浄水や時間を費やすことで改善することができるが、生産性やコスト及び排水の増加などの面から現実的ではない。また、目詰まりが発生した濾布は、濾布の交換作業等を要し手間がかかっている。
ため、機械的に解砕する必要がある。このような解砕を数回繰返した場合、摩擦によりトナーの形状や表面特性が損なわれ、帯電特性の劣化及びクリーニング性に問題が発生していた。
しかしながら、真空式のベルトフィルターで濾過処理した場合、ケーキの含水率を均一にするために、ケーキにクラックが起こらない条件で濾過する必要がある。そのような条件で濾過した場合には、ケーキ含水率が高くなり、ケーキのフィルターからの剥離性が悪く、作業効率を低下させるという欠点があり、トナー母粒子表面に残留する不純物を完全に除去できず、トナーの帯電特性が不均一になりやすい問題が発生する。
のばらつきを防止する遠心分離機を提供するものである。また、トナー母粒子を濾過及び/又は洗浄する工程を有するトナーの製造方法において、トナー母粒子が小粒径であって
も、濾布の目詰まり、ロット間の洗浄のばらつきが発生せず、生産性の高いトナーの製造方法を提供するものである。また、濾過及び/又は洗浄後のトナー母粒子の含水率を低く
しても、トナー母粒子を濾過・洗浄装置から容易取り出すことが可能なトナーの製造方法を提供するものである。
又は洗浄する工程を有し、該工程において、濾布を反転しトナー母粒子を遠心分離機のドラム外に排出することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
(2)濾布の通気度が0.5cc/cm2・sec以下であることを特徴とする前記(1)に記載
の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(3)濾過する工程及び/又は洗浄する工程における、遠心分離機のドラムの遠心加速度
が800G以上、3000G以下であることを特徴とする前記(2)又は(3)に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(4)ケーキに含まれる水分量が、ケーキ100重量部に対して、30重量部以下であることを特徴とする前記(1)乃至(3)に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(5)トナーの体積平均径が7μm以下であることを特徴とする前記(1)乃至(4)に
記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
(6)回転駆動されるドラム及び反転可能な濾布を有し、湿式法で得られたトナー母粒子を濾過する工程及び/又は洗浄する工程に用いることを特徴とする遠心分離機。
(7)濾布がドラム上で内側又は外側に反転可能であることを特徴とする前記(6)に記載の遠心分離機。
(8)濾布の通気度が0.5cc/cm2・sec以下であることを特徴とする前記(6)又は(
7)に記載の遠心分離機。
を洗浄する工程を有する。
が好ましい。
る工程においては、遠心分離機の濾布はドラム内側に存在する。濾布をドラム外に反転することで、濾布上に形成されたトナー母粒子のケーキ層をドラム外に排出する。
本発明の遠心分離機の構成は、特に限定されないが、ドラムの一端は閉鎖されており、ドラムを回転させるシャフトを有する。ドラムのもう一端は開放されており、その開放端を閉じるカバーを有する。カバーを閉じることによって、ドラムを密閉することが好ましい。ドラム内には、インナードラムを有し、ドラムの回転軸方向に移動可能である。
濾布を反転することで、濾布の目詰まりを取り除き、さらにケーキ層を機械的に解砕することなくケーキ層をドラム外に排出することができるため、生産効率が向上する。また、機械的衝撃、摩擦、摩擦熱をトナー母粒子に与えることがないため、トナー母粒子の形状や表面特性の損失が発生しない。
おいては、例えば、トナー母粒子の捕集性、耐目詰まり性、ケーキ層の形成性、通水性、濾布取替え時の簡便性などが要求される。これらの要求特性を同時に満たすことは容易ではなく、特に、トナー母粒子が小粒径の粒子である場合、同時に満たすことが特に困難となる。
トナーが小粒径化すると、単位体積辺りの表面積が著しく増大する。そのため、トナー同士のみならず、トナーと濾過装置の濾布に対する付着性も増加し、トナー単体および凝集体による濾布の目詰まりを起こし易くなる。
本発明の製造方法を用いることによってこれらの問題を解決し、効率的にトナーを製造することが可能となる。
不純物が適切に除去されていないトナー母粒子から得られるトナーは、保存安定性の点で劣る傾向がある上、画像形成するときには、画像にカブリを生じる、画像形成時の温度・湿度変化によって画像濃度などの画質変動がある、画像形成装置内でトナーが飛散する、長期間使用したときに一定した画質の画像が得られないなど、画像形成特性の点で好ましくない結果をもたらすことになる。そのため、不純物を十分に除去できる濾過、洗浄が望まれる。
上記範囲より大きいと、高解像度を実現することができない。また、上記範囲より小さいと粉体としての取り扱いが困難となる。本発明のトナーの体積平均粒径は、実施例に記載の方法で測定される。
本発明は、特に上記に示されるような小粒径のトナーに特に適した製造方法である。
。さらに好ましくは0.47cc/cm2・sec以下、特に好ましくは、0.43cc/cm2・sec以下である。上記範囲以上であると、濾過、洗浄時に小粒径のトナー母粒子が濾布を通過してしまい、液とトナー母粒子を濾別することができず、歩留まりが低下する。
濾布の通気度の下限は特にないが、液に含まれる不純物を分離するために0.01cc/cm2・sec以上であることが好ましい。不純物が適切に除去されないと、トナーの保存安定性や画像形成に問題が発生する場合がある。
おける、遠心分離機のドラムの遠心加速度は800G以上であることが好ましい。さらに1000G以上が好ましく、1500G以上がさらに好ましく、特に2000G以上が好ましい。また、3000G以下が好ましく、2800G以下がさらに好ましい。上記範囲より小さいと、濾過速度が低下し、濾過及び洗浄の効率が悪化する。また、遠心力でドラム内に形成されるトナー母粒子のケーキ層の形成が不十分となるため、トナー母粒子が濾布を通過しやすくなり収率が低下する。さらに、洗浄時において、洗浄水が、もろいケーキ層部分のみを通過し、均一な洗浄を行うことができない場合がある。
上記範囲より大きいと、ケーキ層が固く締まり過ぎて濾液、洗浄水がケーキ層を通過できない場合がある。さらに、濾布にトナー母粒子が強く押し付けられるため、過剰に濾布の目詰まりを引き起こす場合がある。また、本発明の遠心分離機を構成している装置の材料の強度からも上記範囲より小さいことが好ましい。
本発明の遠心加速度(G)は、遠心分離機のドラムの半径をr(m)、一分あたりの回転数をN(rpm)、地球の重力加速度をgとすると、G=r・(2πN/60)2・(1/g)で求め
られる。
ー母粒子を洗浄する工程に用いた場合、トナー母粒子の含水率を低くすることが可能となり、その後の工程であるトナー母粒子の乾燥工程の時間を短縮することができる。しかし、濾布の目詰まりが発生しやすくなり、生産性の低下、濾過、洗浄のばらつきが発生する。さらに、遠心分離機のドラム内でトナー母粒子のケーキ層が固化し、機械的衝撃等によってドラムから排出しなくてはならず、生産性の低下に加え、トナー母粒子の形状や表面特性の損失が発生する。
本発明のトナー母粒子を液から濾過する工程及び/又はトナー母粒子を洗浄する工程に
おいて、ドラム内に圧縮空気を加え、カバーにより密閉されたドラム内を加圧することにより、濾過時間を短縮することも可能である。
上記範囲より小さいと、ドラムの直径の絶対値が大きくなるので回転数をより速くしないと必要な遠心加速度が得られなくなり、回転軸の周速が上がることによりベアリングをはじめ回転軸を支える部品の強度が持たなくなる場合がある。また、てこの原理で軸方向に掛かる荷重が増し、軸径を太くしないとドラムの加重を支えきれなくなるが、軸径を太くすることにより軸の周速が上がってしまうことによっても、部品の強度が不足することがあり好ましくない。
一方、上記範囲より大きいと、濾布反転時のストロークが長くなり過ぎ、排出に時間が掛かかるため好ましくない。また、濾布をシャフトなどで押し出す場合は、シャフト、押し出された反転濾布をカバーするケーシングなどの装置のサイズ(幅)が大きくなり設置スペースが嵩むため好ましくない。
経て、遠心分離機のドラム外排出されたトナー母粒子のケーキ層に含まれる水分量は、ケーキ層100重量部に対して、30重量部以下であることが好ましい。さらには28重量部以下、特に25重量部以下が好ましい。上記範囲より大きいと、衝撃等でチキソトロピー現象によりケーキ層がペースト状に液状化し粘性を発現し、ドラム外へ排出することが困難となる。またケーキが粘性を持つと機内付着・閉塞を起こし、次の工程への搬送も困難となる場合がある。さらに、水分の増加により次工程の乾燥工程に時間を要し、生産性が低下する。また、水分量の下限は特になく、水分量は少ない方が好ましい。
水分量の測定は、実施例に記載の方法で測定される。
最も好ましい。電気伝導度のより小さい脱塩水を用いれば、洗浄の繰り返し回数を低減することができる。洗浄水の温度は、トナー母粒子の性状を損ねない常温の範囲で選択される。
、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジアリルフタレート等が挙げられる。また、反応性基をペンダントグループに有する重合性単量体、例えばグリシジルメタクリレート、メチロールアクリルアミド、アクロレイン等を用いることも可能である。中でもラジカル重合性の二官能性重合性単量体が好ましく、ジビニルベンゼン、ヘキサンジオールジアクリレートが特に好ましい。これら多官能性重合性単量体は、単独で用いても複数種類を混合して用いてもよい。
2種類以上の併用でもよく、重合性単量体に対して0〜5重量%用いられる。
重合開始剤および懸濁安定剤は、何れも、重合性単量体添加前、添加と同時、添加後のいずれの時期に重合系に添加してもよく、必要に応じてこれらの添加方法を組み合わせてもよい。
その他、反応系には、pH調整剤、重合度調節剤、消泡剤等を適宜添加することができる。
上記ワックスは単独で用いてもよく、混合して用いてもよい。また、トナーを定着する定着温度により、ワックス化合物の融点を適宜選択することができる。
本発明のトナーは、懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法などの何れの重合法で製造してもよく、特に限定されない。
本発明において、電解質を添加して凝集を行う場合の電解質としては、有機塩、無機塩のいずれでも良いが、具体的には、NaCl、KCl、LiCl、Na2SO4、K2SO4、Li2SO4、MgCl2、CaCl2、MgSO4、CaSO4、ZnSO4、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3、CH3COONa、C6H5SO3Na等が挙げられる。これらの
うち、2価以上の多価の金属カチオンを有する無機塩が好ましい。
電解質を用いないで加熱のみによって凝集を行う場合の凝集温度は、重合体一次粒子のガラス転移温度をTgとすると、(Tg−20)℃以上が好ましく、(Tg−10)℃以上が更に好ましい。また、Tg以下が好ましく、(Tg−5)℃以下が好ましい。
樹脂微粒子は、通常、界面活性剤により水または水を主体とする液中に分散した分散液として用いるが、帯電制御剤を凝集処理後に加える場合には、粒子凝集体を含む分散液に帯電制御剤を加えた後に樹脂微粒子を加えることが好ましい。
熟成工程で得られたトナー母粒子を含む液を、発明に記載の方法で、トナー母粒子を濾過及び/又は洗浄を行う。
<乾燥工程>
トナー母粒子を濾過及び/又は洗浄の工程を経たトナー母粒子は、乾燥され、必要に応
じて外添処理などを施されてトナーとなる。
乾燥は、従来トナーの乾燥に用いられる公知の方法を用いることができ、例えば振動型流動乾燥法や循環型流動乾燥法など流動乾燥法、気流乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥法、スプレードライ法、フラッシュジェット法などが挙げられる。
乾燥の温度、風量、減圧度等の操作条件は、着色粒子のTg、使用する装置の形状、機構、大きさ等をもとに、適宜最適化される。
本発明のトナーは、流動性や現像性を制御する為にトナー母粒子表面に公知の外添剤が配合されたものであってもよい。外添剤としては、アルミナ、シリカ、チタニア、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、タルク、ハイドロタルサイト等の金属酸化物や水酸化物、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等のチタン酸金属塩、窒化チタン、窒化珪素等の窒化物、炭化チタン、炭化珪素等の炭化物、アクリル系樹脂やメラミン樹脂等の有機粒子等が挙げられ、複数組み合わせることが可能である。中でも、シリカ、チタニア、アルミナが好ましく、また、例えばシランカップリング剤や
シリコーンオイル等で表面処理されたものがより好ましい。その平均一次粒子径は1〜500nmの範囲が好ましく、より好ましくは5〜100nmの範囲がよい。また、前記粒径範囲において小粒径のものと大粒径のものとを併用することも好ましい。外添剤の配合量の総量は、トナー母粒子100重量部に対して0.05〜10重量部の範囲が好ましく、より好ましくは0.1〜5重量部である。
均一になり、ライフ後半まで帯電量が保持されることで、高画質及び高速化を達成することができる。また、本発明のトナーは、分布がシャープであり、粗粒が少ないためトナー消費量を少なくすることもできる。
日機装株式会社製、型式:Microtrac Nanotrac 150(以下、「ナノトラック」と略記する)を用いて、ナノトラックの取り扱い説明書に従い、同社解析ソフトMicrotrac Particle Analyzer Ver10.1.2.-019EEを用い、電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交
換水を分散媒に用い、下記の条件で又は下記の条件を入力し、取り扱い説明書に記載された方法で測定した。
・測定時間 :100秒
・測定回数 :1回
・粒子屈折率:1.59
・透過性 :透過
・形状 :真球形
・密度 :1.04
以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定する。
装置:東ソー社製GPC装置 HLC−8020
カラム:ポリマーラボラトリー 社製 PL−gel Mixed−B 10μ
リファレンスカラム:東ソー社製 TSKgel GMH
溶媒:THF
試料濃度:0.1重量%
検量線:標準ポリスチレン
ベックマン・コールター社製マルチサイザーII(アパーチャー径100μm、以下マルチ
サイザーと略す)を用い、分散媒には同社アイソトンIIを用い分散質濃度0.03%になるように分散させて測定した。
本発明における「平均円形度」は、トナー母粒子を分散媒(アイソトンII、ベックマンコールター社製)に、5720〜7140個/μLの範囲になるように分散させ、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社(旧東亜医用電子社)製、FPIA2100)を用い
て、以下の装置条件にて測定を行い、その値を「平均円形度」と定義する。本発明においては、同様の測定を3回行い、3個の「平均円形度」の相加平均値を、「平均円形度」として採用する。
・モード :HPF
・HPF分析量 :0.35μL
・HPF検出個数:2000〜2500個
[円形度]=[粒子投影面積と同じ面積の円の周長]/[粒子投影像の周長]
そして、HPF検出個数である2000〜2500個を測定し、この個々の粒子の円形度の算術平均(相加平均)が「平均円形度」として装置に表示される。
電気伝導度の測定は、導電率計(横河電機社製のパーソナルSCメータモデルSC72と検出器SC72SN−11)を用いて、取扱説明書通り常法に従って行った。
得られた定着画像の画像濃度(ID)は分光側色濃度計(日本平版機材社製X−rite938)を用いて、C光源、受光角2度の設定とし、ベタ画像の先端、中間、後端において、各左端、中間、右端の計9箇所について測定し、その平均値とした。
ケーキ層10gを、水分計MX−50(株式会社エー・アンド・デイ社製)にて190℃
、1時間加熱することにより測定した。
<濾布通気度の測定方>
JISL1096 通気性A法で定義される方法で測定を行った。
得られたトナーについて、印刷速度200mm/s、非磁性一成分で現像ゴムローラー、金属ブレード、帯電ローラー(PCR)で帯電する有機感光体、ベルト転写、熱定着方式を用いたベルト定着機を搭載したフルカラープリンターを用い、印字率5%にて連続実写試験を行った。
印刷1千5百枚印刷時の印字前及び印字後の標準紙における白地部分の色差ΔEを、X−Rite938(X−Rite社製)にて測定し、ΔEの値で下記の判断基準により評価を行った。
さらに、トナー250gをポリ袋に入れ、45℃、85%の環境の恒温恒湿槽に48時間放置した後に、上記と同じ方法で測定、評価を行った(HH環境下カブリ)。
<カブリの判断基準>
◎ : 0.8未満
○ : 0.8以上、1.2未満
△ : 1.2以上、1.3未満
× : 1.3以上
印刷1千5百枚印刷時において、紙に転写されず回収ボックスに回収された回収トナー量について下記の判断基準により評価を行った
<回収トナー量の判断基準>
○ : 10未満
△ : 10以上、20未満
× : 20以上
<ワックス・長鎖重合性単量体分散液A1の調製>
パラフィンワックス(日本精鑞社製HNP−9)27部(16.3kg)、ステアリルアクリレート(東京化成社製)2.8部、20質量%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業製薬社製、ネオゲンS20A)(以下、「20%DBS水溶液」と略記する)1.9部、脱塩水68.3部を90℃に加熱して、ホモミキサー(ゴーリン社製、15−M−8PA型)を用い、20MPaの加圧条件で90分間循環乳化した。
次いで25MPaに加圧して循環乳化を開始し、ナノトラックで粒子径を測定し体積平均径が250nmになるまで分散して、ワックス・長鎖重合性単量体分散液A1を作製した。この操作を3回繰り返して、約180Lの、ワックス・長鎖重合性単量体分散液を得た。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、上記ワックス・長鎖重合性単量体分散液A1 35.6部、脱塩水259部を仕込み、攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
スチレン 76.8部
アクリル酸ブチル 23.2部
アクリル酸 1.5部
ヘキサンジオールジアクリレート 0.7部
トリクロロブロモメタン 1.0部
20%DBS水溶液 1.0部
脱塩水 67.1部
[開始剤水溶液]
8質量%過酸化水素水溶液 15.5部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液 15.5部
[追加開始剤水溶液]
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液 14.2部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液A1を得た。重合体一次粒子分散液A1の体積平均径(Mv)は280nmであった。
攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置及び各原料・助剤仕込み装置を備えた反応器に、20質量%DBS水溶液1.0部、脱塩水312部を仕込み、窒素気流下で90℃に昇温し、攪拌しながら8質量%過酸化水素水溶液3.2部、8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液3.2部を一括添加した。これらを一括添加した時から5分後の時点を
「重合開始」とする。
スチレン 92.5部
アクリル酸ブチル 7.5部
アクリル酸 0.5部
トリクロロブロモメタン 0.5部
20%DBS水溶液 1.5部
脱塩水 66.0部
[開始剤水溶液]
8質量%過酸化水素水溶液 18.9部
8質量%L(+)−アスコルビン酸水溶液 18.9部
重合反応終了後冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液A2を得た。重合体一次粒子分散液A2の体積平均径(Mv)は290nmであった。
攪拌機(プロペラ翼)を備えた容器に、カーボンブラック(三菱化学社製、三菱カーボンブラックMA100S)20部、20%DBS水溶液1部、非イオン界面活性剤(花王社製、エマルゲン120)4部、電気伝導度が2μS/cmのイオン交換水75部を加えて予備分散して顔料プレミックス液を得た。ナノトラックで測定した顔料プレミックス後の分散液中カーボンブラックの体積平均径(Mv)は90μmであった。
下記の各成分を用いて、以下の凝集工程(コア材凝集工程・シェル被覆工程)・熟成工程・洗浄工程・乾燥工程を実施することによりトナー母粒子Aを製造した。
重合体一次粒子分散液A1 固形分として95部
重合体一次粒子分散液A2 固形分として5部
着色剤分散液A 着色剤固形分として6部
20%DBS水溶液 コア材凝集工程では、固形分として0.2部
20%DBS水溶液 円形化工程では、固形分として6部
攪拌装置(ダブルヘリカル翼)、加熱冷却装置及び各原料・助剤仕込み装置を備えた混合器(容積1000L、内径850mm)に重合体一次粒子分散液A1と20%DBS水溶液を仕込み、内温10℃で10分間均一に混合した。続いて内温10℃で、101rpmで攪拌させて、硫酸カリウムの5質量%水溶液を、K2SO4として0.12部を1分かけて連続添加してから、着色剤微粒子分散液Aを5分かけて連続添加し、内温10℃で均一に混合した。
その後、脱塩水100部を30分かけて連続添加してから、回転数101rpmのまま内温を48.0℃に70分かけて昇温(0.5℃/分)した。次いで、30分毎に1℃昇
温した後(0.03℃/分)、53.0℃で保持し、マルチサイザーを用いて体積中位径を測定し5.12μmまで成長させた。
その後、液温55℃のまま、重合体一次粒子分散液A2を添加してそのまま60分保持した。
○熟成工程
続いて、20%DBS水溶液(固形分として6部)を添加し、その後30分かけて81℃に昇温して、平均円形度が0.943になるまで、攪拌を続けた。その後30℃まで冷却し、トナー母粒子分散液Aを得た。
0とシャープな分布であった。また、円形度は0.94、ピーク分子量(Mp)は4.4万であった。
また、トナー母粒子分散液Aを除去した後の反応容器内面を観察したところ、付着物が殆どないことが確認された。
○粗大粒子の濾過
得られたスラリーAを全量、目開き24μmの篩を装着した湿式電磁篩振盪機(AS200/株式会社レッチェ)を用いて、粗大粒子の除去を目的に濾過処理を行い、攪拌装置つきのタンクにて一旦蓄えた。
その後、このスラリー6.9kgを、濾布(ポリプロピレン製、通気度0.4cc/cm2・sec、綾織り) が装着された横型遠心分離機(HEINKEL F-1型/株式会社大川原製作所)
へ、加速度800G条件で回転させた状態にて2分間掛け連続供給し、当該スラリーの固液分離を行った。濾液が出なくなり乾固したケーキ層の面が露出してから3分間、800Gの加速度のまま振り切りを行った後、イオン交換水(電気伝導度0.6μS/cm)を3.3Kg/minで供給し、濾液の電気伝導度が5.0μS/cm以下になるまで洗浄した。また、濾過速度が低下して、供給水量>濾過水量となるとバケットリム幅を超えて水が溢れてしまうので、適宜供給を止めて調整した。ただし、所定伝導度になるまではケーキの面が露出しないよう水層が必ず存在するように、供給水量を調整した。
目標伝導度以下になったら、そのままの回転で3分間振り切って十分に固液分離を行った。
上記1次洗浄で所定伝導度に達したら直ぐに続けて加速度を1500Gに変更した後、0.009規定希薄硝酸水を遠心分離機に3kg/minで供給して、ケーキ層を洗浄した。供給は前述の通り、溢れない様に適宜止めたり再開したりしながら、全量を入れた。
希薄硝酸水を入れ終わってから、所定伝導度に達したら直ぐに続けて、イオン交換水を7.5Kg/minで供給し、濾液の電気伝導度が3.0μS/cm以下になるまで洗浄した。供給は前述の通り、溢れない様に適宜止めたり再開したりしながら、所定伝導度になるまで給液と遠心濾過を継続した。
上記2次洗浄で所定伝導度に達したらイオン交換水の供給を停止し、水面が下がってケーキ面が露出したら6分間、圧力0.5MPaの圧縮空気をバスケット内に供給しながら1500Gの加速度のまま振り切りを行った。振り切り終了は圧力が0.38MPaまで低下したことで判断した。振り切り終了後、濾布を回転軸側から押し出して裏返しながら反転させ、ケーキ層をバスケット外へ排出した。濾布上に形成されたケーキ層の厚さは22mmであった。装置前面蓋に付随しているケーキ排出口に回収袋を取り付け、落ちてきた粉状のケーキを回収した。また、濾布の目詰まりは確認されなかった。
1〜3サイクルにおいて、トナー母粒子の収率は高く、さらにサイクルを重ねても処理時間及び洗浄水量に変化はなく、濾過及び洗浄のロット間でのばらつきが無いことが確認された。
上記サイクルで得られたケーキ層をステンレス製バットに高さ20mmとなる様に敷き詰め、40℃に設定された送風乾燥機内で48時間乾燥することにより、各サイクルのトナー母粒子A−1、A−2、A−3を得た。トナー母粒子A−1は、1サイクルで得られたケーキ層を乾燥することにより得られたトナー母粒子を指す。
得られたトナー母粒子A−1、A−2,A−3 250gそれぞれに、外添剤としてクラリアント社製H2000シリカ1.55gとテイカ社製SMT150IBチタニア微粉末0.62gを混ぜて、ヘンシェルミキサー(三井鉱山製)で混合し、150メッシュで篩別して各サイクルのトナーA−1、A−2、A−3を得た。
1〜3サイクル目で得られたトナーA−1、A−2,A−3共、カブリ、回収量も適正であり、洗浄不良によって引き起こされる黒芯、白芯、白スジ、トナー飛散、ボタ落ちは確認されず、安定した特性、良好な画質が形成された。
「トナー母粒子Aの製造」の「洗浄工程」を下記の様に変更したこと以外は、全て実施例1の「トナー母粒子Aの製造」と同様の操作によりトナーBを得た。
スラリーAを、目詰まり等の無い新しい濾布(ポリエステル製、通気度0.8cc/cm2・sec 、綾織り)が装着された横型遠心分離機(Hz40Si型/三菱化工機株式会社)へ、加速度800G条件で回転させた状態にて7リットル分だけ供給し、当該スラリーの固液分離を行った。ケーキ層が形成されるまでは着色したスラリー液が濾液出口から漏れたので、着色分がなくなるまで別に濾液を回収した。上澄み液が無くなって乾固したケーキ層の面が露出してから30秒間、800Gの加速度のまま振り切りを行った後、6.67kg/minの量のイオン交換水(電気伝導度0.7μS/cm)を供給し、濾液の電気伝導度が5.0μS/cm以下になるまで洗浄した。
目標伝導度以下になったら、そのままの回転で3分間振り切って十分に固液分離を行った。このときのバスケット内のケーキ層の厚みは7mmであった。
遠心分離機バスケット内に均一に基礎ケーキ層が形成されたことを確認した後、再び加速度800Gでバスケットを回転させ、その状態でスラリーAをタンクよりバスケット内に14リットル供給した。
上澄み液が無くなって乾固したケーキの面が露出してから30秒間、800Gの加速度のまま振り切りを行った後、6.67kg/minの量のイオン交換水(電気伝導度0.7μS/cm)を供給し、濾液の電気伝導度が5.0μS/cm以下になるまで洗浄した。この時の供給水量を時間ごとに記録した。また、濾過速度が低下して、供給水量>濾過水量となるとバケットリム幅を超えて水が溢れてしまうので、適宜供給を止めて調整した。ただし、所定伝導度になるまではケーキの面が露出しないよう水層が必ず存在するように、供給水量を調整した。
上記1次洗浄で所定伝導度に達したらイオン交換水の供給を停止し、水面が下がってケーキ面が露出したら30秒間、800Gの加速度のまま振り切りを行った。直ぐに続けて、0.009規定希薄硝酸水28gを15.5リットルのイオン交換水で希釈した希薄硝酸水を、遠心分離機に6.67kg/minの速度で供給して、ケーキ層を洗浄した。供給は前述の通り、溢れない様に適宜止めたり再開したりしながら、全量を入れた。
希薄硝酸水を入れ終わってから、水面が下がってケーキ面が露出したら30秒間、800Gの加速度のまま振り切りを行った。その後、続けて6.67kg/minでイオン交換水を供給し、濾液の電気伝導度が3.0μS/cm以下になるまで洗浄した。供給は前述の通り、溢れない様に適宜止めたり再開したりしながら、所定伝導度になるまで給液と遠心濾過を継続した。
上記2次洗浄で所定伝導度に達したらイオン交換水の供給を停止し、水面が下がってケーキ面が露出したら300秒間、800Gの加速度のまま振り切りを行った。振り切り終了時間が到達したら、高速回転のまま掻き取り用のステライト刃をケーキ面に当てて、ケーキ層を掻き取った。装置前面蓋に付随しているケーキ排出口に回収袋を取り付け、落ちてきた粉状のケーキを回収した。
この時、装置内のケーキ層は7mmの厚み分を残した。
た、濾布の目詰まりに起因すると思われる洗浄水量の低下により、濾液の伝導度の下がり方が遅くなる傾向があったので、最終伝導度は4.4μS/cmで洗浄を打ち切った。その時間は74分間、総洗浄水量は145リトッル、乾燥ケーキ1kg当たりの洗浄水量は73.0リットルとなった。これを洗浄2サイクル目とした。また、トナー母粒子排出後の濾布の目詰まりが一部確認された。
1〜4サイクルにおいて、トナー母粒子の収率には大きな変化はなかったが、2サイクル目から濾布の目詰まりに起因すると思われる洗浄水量の低下が発生し、洗浄が十分行えなかった。
上記サイクルで得られたケーキ層を実施例1と同様に乾燥を行い、各サイクルのトナー母粒子B−1、B−2、B−3、B−4を得た。
得られた各サイクルのトナー母粒子を実施例1と同様に外添経て、トナーB−1、B−2、B−3、B−4を得た。
1サイクル目で得られたトナーB−1のカブリ、HH環境でのカブリ及び回収量は問題なかったが、2〜4サイクル目で得られたトナーB−2,B−3、B−4は、カブリ、HH環境でのカブリ共に悪く、回収量も非常に多かった。
1サイクル目のB−1では、黒芯、白芯、白スジ、トナー飛散、ボタ落ちは確認されなかったが、B−2、B−3,B−4では、トナー飛散、ボタ落ちが見られた。
「トナー母粒子Aの製造」の「洗浄工程」を下記の様に変更したこと以外は、全て実施例
1の「トナー母粒子Aの製造」と同様の操作によりトナーCを得た。
1〜4サイクルにおいて、トナー母粒子の収率には大きな変化はなかったが、2サイク
ル目から濾布の目詰まりに起因すると思われる洗浄水量の低下が発生したため、処理時間がサイクルを重ねるに連れ大幅に延びた。
上記サイクルで得られたケーキ層を実施例1と同様に乾燥を行い、各サイクルのトナー母粒子C−1、C−2、C−3、C−4を得た。
得られた各サイクルのトナー母粒子を実施例1と同様に外添経て、トナーC−1、C−2、C−3、C−4を得た。
1〜3サイクル目で得られたトナーC−1、C−2のカブリ、HH環境でのカブリ及び回
収量は問題なかったが、4サイクル目で得られたトナーC−3、C−4は、HH環境でのカブリが発生した。また、黒芯、白芯、白スジ、トナー飛散、ボタ落ちは確認されなかった。
「トナー母粒子Aの製造」の「洗浄工程」を下記の様に変更したこと以外は、全て実施例1の「トナー母粒子Aの製造」と同様の操作によりトナーDを得た。
振動篩で粗大粒子を濾過処理したスラリーAを、新品で目詰まりのない濾布(ポリプロピレン製、通気度0.4(cc/cm2/sec)、平織り)が装着されたフィルタープレス装置(単室式 φ310mm×1室/濾過面積0.087m2/容積1.6リットル)に、自動圧力調整式プランジャーポンプを使用して、濾過圧力0.1MPaで5リットルを圧入した。
引き続き、ポンプから装置スラリー給液口までの配管部残りのスラリーを残さず装置内に押し込むために、イオン交換水(電気伝導度0.5μS/cm)を供給し、濾過圧力0.3MPaを掛けて圧入しながら2分間洗浄した。
次に、装置内の濾室筐体と袋状の濾布との間に設置されているダイアフラムに圧搾空気(0.3MPa)を送り、ダイアフラムが膨らむことで濾布袋を一方向に押し付け、濾布内のケーキを60秒間搾った。
圧搾空気を抜いた後、ダイアフラムと濾布の間にイオン交換水を前述のポンプで濾過圧力0.3MPa掛けながら供給し、ダイアフラム側濾布面→ケーキ層→筐体側濾布面→筐体排水口という流れで洗浄水を通し、濾液の電気伝導度が5.0μS/cm以下になるまで濾過、洗浄した。
引き続き、0.009規定の希薄硝酸水を、前述のポンプで濾過圧力0.3MPa掛けながら供給し、上記洗浄1工程と同じ流し方で濾過、洗浄を行った。
希硝酸を流し終わったら、引き続き、イオン交換水を前述のポンプで濾過圧力0.3M
Pa掛けながら供給し、洗浄1工程と同じ流れで洗浄水を通し、濾液の電気伝導度が3.0μS/cm以下になるまで濾過、洗浄した。
次に、ダイアフラムに圧搾空気(0.7MPa)を送り、濾布内のケーキを2分間搾った。
最後に水分を落とすため、貫通洗浄で使用した経路からブローエアー(0.2MPa)を濾室筐体内に3分間吹き付けて、濾布とケーキから水分を更に除いた。ブロー停止後、プレス圧を解いて開盤して、ケーキを装置から取り外して回収した。
1〜4サイクルにおいて、トナー母粒子の収率には大きな変化はなかったが、2サイクル目から濾布の目詰まりに起因すると思われる洗浄水量の低下が発生したため、処理時間がサイクルを重ねるに連れ大幅に延びた。
上記サイクルで得られたケーキ層を実施例1と同様に乾燥を行い、各サイクルのトナー母粒子D−1、D−2、D−3、D−4を得た。
得られた各サイクルのトナー母粒子を実施例1と同様に外添経て、トナーD−1、D−2、D−3、D−4を得た。
1サイクル目で得られたトナーD−1のカブリ、HH環境でのカブリ及び回収量は問題な
かったが、2〜4サイクル目で得られたトナーD−2、D−3、D-4は、HH環境でのカブリが発生した。また、黒芯、白芯、白スジ、トナー飛散、ボタ落ちは確認されなかった。
「トナー母粒子Dの製造」の「洗浄工程」のろ布の通気度を1cc/cm2・secに変更したこと以外は、全て比較例3の「トナー母粒子Dの製造」と同様の操作によりトナーEを得た
。
1〜4サイクルにおいて、トナー母粒子の収率には大きな変化はなかったが、非常に低い収率であり、濾過液にトナー母粒子が流失していた。これは濾布の通気度が大きいことから、目詰まりによる洗浄速度の低下・運転時間の延長は起こらない代わりに、濾布からの粒子漏れが多かったと考えられる。
上記サイクルで得られたケーキ層を実施例1と同様に乾燥を行い、各サイクルのトナー母粒子E−1、E−2、E−3を得た。
得られた各サイクルのトナー母粒子を実施例1と同様に外添工程を経て、トナーE−1
、E−2、E−3を得た。
1〜3サイクル目で得られたトナーE−1、E−2、E−3のカブリ及びHH環境でのカ
ブリが非常に悪く、回収量も多かった。さらに黒芯、白芯、白スジ、トナー飛散、ボタ落ちも確認された。
これは、通気度が大きく、厚さが薄いケーキ層にヒビ等が発生し、発生した日々などの特定の部分のみを洗浄水が流れたため、見掛けの伝導度は下がっても、トナー母粒子全体の、表面の不純物を均一に洗浄できなかったためと考えられる。
Claims (8)
- 静電荷像現像用トナーの製造方法であって、回転駆動されるドラム及び反転可能な濾布を有した遠心分離機を用いて、湿式法で得られたトナー母粒子を濾過する工程及び/又は
洗浄する工程を有し、該工程において、濾布を反転しトナー母粒子を遠心分離機のドラム外に排出することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 濾布の通気度が0.5cc/cm2・sec以下であることを特徴とする請求項1に記載の静電
荷像現像用トナーの製造方法。 - 濾過する工程及び/又は洗浄する工程における、遠心分離機のドラムの遠心加速度が8
00G以上、3000G以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。 - ケーキに含まれる水分量が、ケーキ100重量部に対して、30重量部以下であることを特徴とする請求項1乃至3に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
- トナーの体積平均径が7μm以下であることを特徴とする請求項1乃至4に記載の静電
荷像現像用トナーの製造方法。 - 回転駆動されるドラム及び反転可能な濾布を有し、湿式法で得られたトナー母粒子を濾過する工程及び/又は洗浄する工程に用いることを特徴とする遠心分離機。
- 濾布がドラム上で内側又は外側に反転可能であることを特徴とする請求項6に記載の遠心分離機。
- 濾布の通気度が0.5cc/cm2・sec以下であることを特徴とする請求項6又は7に記載
の遠心分離機。
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