JP4709691B2 - 電子写真用トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
溶融状態にある、結着樹脂および着色剤を含有する着色剤含有樹脂粒子を含むスラリーを加熱下で、前記回転ローターおよび前記回転スクリーンを所定の回転速度で回転駆動させることによって攪拌するとともに剪断力を付与し、該着色剤含有樹脂粒子同士を衝突させて凝集させ、この凝集物を扁平化する造粒・扁平化工程であって、
加熱温度が(1/2T−10)℃〜(1/2T+10)℃(式中1/2Tは着色剤含有樹脂粒子中の結着樹脂の高架式フローテスター軟化点である)の範囲であり、
スラリーにおける溶融状態にある着色剤含有樹脂粒子の含有量が、スラリー全量の35〜55重量%であり、
前記回転ローターおよび前記回転スクリーンの回転保持時間が30分間である、造粒・扁平化工程と、
造粒・扁平化工程に引き続いて、前記回転ローターおよび前記回転スクリーンを回転駆動させて行われる冷却工程であって、スラリーの液温が(Tg+5)℃(式中Tgは着色剤含有樹脂粒子中の結着樹脂のガラス転移温度である)以上にある場合は、造粒・扁平化工程と同じ回転速度で前記回転ローターおよび前記回転スクリーンを回転駆動させ、スラリーの液温が(Tg+5)℃(式中Tgは前記に同じ)未満になった場合は、造粒・扁平化工程における回転速度の1/2以下の回転速度で前記回転ローターおよび前記回転スクリーンを回転駆動させる冷却工程と、を含むことを特徴とする電子写真用トナーの製造方法である。
CV値(%)=〔体積粒度分布における標準偏差〕/〔体積平均粒径〕×100
また、造粒・扁平化工程に引き続いて冷却工程を設け、該冷却工程において、スラリーの液温が(Tg+5)℃(式中Tgは前記に同じ)以上にある場合は、造粒・扁平化工程と同じ回転速度で回転ローターおよび回転スクリーンを回転駆動させ、スラリーの液温が(Tg+5)℃(式中Tgは前記に同じ)未満になった場合は、造粒・扁平化工程における回転速度の1/2以下の回転速度で回転ローターおよび回転スクリーンを回転駆動させることによって、造粒・扁平化工程で得られ、溶融状態にある扁平樹脂粒子の融着などによる粗大化が確実に防止される。また、扁平樹脂粒子の硬化後において該樹脂粒子同士の衝突による該粒子の破砕および微粉の発生が防止される。したがって、扁平トナーの収量が増加する。
本工程では、着色剤含有樹脂の混練物を調製する。着色剤含有樹脂は、結着樹脂および着色剤などのトナー原料を含み、さらに離型剤、帯電制御剤、有機微粒子、無機微粒子などの一般的なトナー用添加剤を含んでもよい。
本工程では、分散剤の溶液または分散液である分散剤含有液状媒体を調製する。分散剤を含む液状媒体は、たとえば、分散剤を溶媒に溶解または分散させることによって調製される。
本工程では、着色剤含有樹脂の溶融混練物と分散剤含有液状媒体とを、加熱下に、攪拌するとともに剪断力を付与しながら混合する。この混合において、初期には着色剤含有樹脂の溶融混練物が造粒され、着色剤含有樹脂粒子を含むスラリーが生成する。次いで、着色剤含有樹脂粒子同士が、攪拌されるとともに剪断力の付与によって衝突して凝集し、凝集粒子が得られる。この凝集粒子はさらに攪拌されるとともに剪断力の付与によって扁平化作用を受け、扁平形状に変形し、最終的に扁平形状を有するトナー(扁平トナー)が得られる。着色剤含有樹脂の溶融混練物と分散剤含有液状媒体との混合は、水性媒体に樹脂溶融混練物を添加して行うのが好ましい。
本工程では、造粒・扁平化工程で得られる扁平樹脂粒子を含むスラリーを室温程度まで冷却し、該スラリー中の扁平樹脂粒子の冷却固化物を遠心分離、濾過などの一般的な固液分離手段によって分取し、乾燥させることによって本発明の扁平トナーを得る。扁平樹脂粒子を含むスラリーの冷却方法については特に制限はないが、樹脂粒子の扁平形状を維持し、扁平トナーの収量を増加させるという観点から、次のように冷却を制御するのが好ましい。まず、冷却も攪拌するとともに剪断力を付加しながら行うのが好ましい。これによって、扁平樹脂粒子同士の融着を防止するとともに、扁平樹脂粒子の表面張力によって球状に戻ろうとする力を抑制し、扁平形状を維持できる。なお、分散剤として難水溶性塩類を用いる場合には、扁平樹脂粒子の表面に難水溶性塩類が付着するので、冷却終了後にスラリーに塩酸などの酸を加えて難水溶性塩類を分解除去するのが好ましい。冷却後の扁平樹脂粒子には繰り返し水洗を行うのが好ましい。
[混練物調製工程]
ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物とテレフタル酸誘導体とからなるポリエステル系樹脂(軟化点110℃、ガラス転移温度58℃)86部、着色剤(カーボンブラック)10部、ワックス(ポリプロピレンワックス)3部および帯電制御剤(サリチル酸の亜鉛化合物、商品名:ボントロンE−84、オリエント化学(株)製)1部をヘンシェルミキサーにて30分間混合分散したのち、押出機(商品名:ニーディスクMOS140−800、三井鉱山(株)製)を用いて溶融混練し、着色剤含有樹脂の溶融混練物を調製した。
水271部およびハイドロオキシアパタイト9部を混合し、分散剤含有水性媒体を調製した。
ダブルモーション方式の造粒機(商品名:クレアミックス、エム・テクニック(株)製)の耐圧性円筒容器内に、表1に示す固形分濃度(着色剤含有樹脂の溶融混練物濃度=着色剤含有樹脂粒子全量の含有量)で、着色剤含有樹脂の溶融混練物と分散剤含有水性媒体とを充填し、表1に示す保持温度、ローター回転速度およびスクリーン回転速度、保持時間で混合を行い、扁平樹脂粒子を含む水性スラリーを調製した。なお、実施例1および比較例1はスクリーンを回転させずに造粒・扁平化を実施した。
扁平樹脂粒子を含む水性スラリーの液温が60℃以上の間は表1に示すローター回転速度およびスクリーン回転速度を維持し、60℃よりも下がった時点でそれぞれの回転速度を1/2に調整して冷却を続けた。扁平樹脂粒子を含む水性スラリーを20℃まで冷却した後、塩酸を添加して該スラリーのpHを1に調整して扁平樹脂粒子表面に付着するハイドロオキシアパタイトを完全に分解して除去した後、洗浄を行った。洗浄は、ポリ塩化ビニル製容器中で、該スラリーに固形分濃度が10%になるように水を混合し、タービン型攪拌翼によって300rpmで30分間攪拌を行った後、この混合物を遠心分離し、得られる上澄み液の導電率が10μS/cmになるまで、同じ洗浄操作を繰り返した。その後、遠心分離によって固形分を回収して乾燥し、本発明および比較例の電子写真用トナーを製造した。なお、比較例6では、表1に示すローター回転速度およびスクリーン回転速度を維持して冷却を続けた。
参考例1、実施例1〜5および比較例1〜7で得られたトナーについて、下記の方法で体積平均粒径、平均長径、平均短径およびアスペクト比を求めた。結果を表2に示す。また、参考例1、実施例1〜5および比較例1〜7で得られたトナーを、デジタルカラー複合機(商品名:AR−C150、シャープ(株)製)において現像装置を非磁性1成分現像用に改造したレーザプリンタに充填し、フルカラー専用紙(品番:PP106A4C、A4サイズ、シャープ(株)製)上にトナー付着量が0.6mg/cm2になるように調整して印字を行い、外部定着機によって定着させ、画像を形成し、下記の評価を実施した。結果を表2に示す。
電解液(商品名:ISOTON−II、ベックマン・コールター社製)50mlに、扁平トナー粒子20mgおよびアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム1mlを加え、超音波分散器(商品名:UH−50、STM社製)により超音波周波数20kzで3分間分散処理して測定用試料を調製した。この測定用試料について、粒度分布測定装置(商品名:Multisizer2、ベックマン・コールター社製)を用い、アパーチャ径:100μm、測定粒子数:50000カウントの条件下に測定を行い、扁平トナー粒子の体積粒度分布から体積平均粒子径および体積粒度分布における標準偏差を求めた。変動係数(
CV値)については、下記式に基づいて算出した。
CV値(%)=〔体積粒度分布における標準偏差〕/〔体積平均粒子径〕×100
平均長径は扁平トナー粒子における厚み方向に垂直な方向の長さであり、いわゆる平均粒子径を意味する。ここでは、レーザ回折式粒度分布測定装置によりメジアン径として測定される値である。メジアン径は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(商品名:LA−920、(株)堀場製作所製)を用い、バッチ式セルにて測定した。試料としては、体積平均粒径の測定用試料と同じものを用いた。この測定用試料をバッチ式セルに充填し、マグネチックスターラで充分に攪拌しながら、データ取り込み回数:15回、屈折率:1.16−0.00i(HeNe)および1.19−0.00i(W)で測定し、メジアン径(μm)を求め、平均長径とした。
A4サイズ・印字率6%の文字チャートを、気温20℃、湿度50%の環境下で白紙10000枚に印刷し、評価した。10000枚印刷後の非画像部のよごれや白すじの目視観察し、次の基準によって評価した。◎:非常に良好。画像の鮮明度が良好で、白すじが全く認められない。○:良好。画像の鮮明度が良好で、白すじの長さが2.0mm以下でかつ白すじの発生箇所が3箇所以下である。△:実用上問題なし。画像の鮮明度が実使用上問題ないレベルであり、白すじの長さが2.0mm以下でかつ白すじの発生箇所が5箇所以下である。×:実用不可。画像の鮮明度が実使用上問題があり、白すじが上記△の範囲を超える。
参考例1または比較例1のトナーを市販の複写機(AR−620)の現像装置の現像槽に投入し、記録用紙(フルカラー専用紙PP106A4C)にべた画像部を含む所定のチャートを複写し、べた画像部において記録用紙の単位面積あたりに転写されたトナーの重量(以後「転写トナー量」と称す)Mp(mg/cm2)を測定した。また複写に用いた感光体のべた画像部が形成されていた部分の単位面積あたりの残留トナー重量(以後「残留トナー量」と称す)Md(mg/cm2)を測定した。トナーの重量は、温度20℃、相対湿度50%RHの環境下にて測定した。測定した転写トナー量Mpおよび残留トナー量Mdから、下記式(3)に基づいて転写率T(%)を算出した。算出された転写率Tを転写性の評価指標として用い、つぎの基準に基づいて転写性を評価した。◎:転写率92%以上で非常に優れている。○:転写率90%以上、92%未満で優れている。△:転写率85%以上、90%未満で普通の転写性能である。×:転写率85%未満で実用が困難である。
T(%)={Mp/(Md+Mp)}×100 …(3)
2 円筒状耐圧容器
2a 内部空間
2b 外壁
3 回転ローター
3a 回転軸
3b 攪拌羽根
4,5 回転スクリーン
6 固定スクリーン
7 液体流過用スリット
8 矢符
Claims (5)
- 内部空間を有して密閉可能な円筒状耐圧容器と、円筒状耐圧容器の内部空間において該耐圧容器と同一の軸心を有して回転駆動可能に設けられる回転ローターと、回転ローターの周囲に円筒状耐圧容器と同一の軸心を有するように配置される筒状または桶状の回転スクリーンであって、回転ローターの回転方向とは逆方向に回転可能に設けられ、周壁に液体流過が可能な複数のスリットが形成された回転スクリーンと、回転スクリーンの周囲に円筒状耐圧容器と同一の軸心を有するように配置され、周壁に液体流過が可能な複数のスリットが形成された筒状または桶状の固定スクリーンと、を含む造粒機を用い、
溶融状態にある、結着樹脂および着色剤を含有する着色剤含有樹脂粒子を含むスラリーを加熱下で、前記回転ローターおよび前記回転スクリーンを所定の回転速度で回転駆動させることによって攪拌するとともに剪断力を付与し、該着色剤含有樹脂粒子同士を衝突させて凝集させ、この凝集物を扁平化する造粒・扁平化工程であって、
加熱温度が(1/2T−10)℃〜(1/2T+10)℃(式中1/2Tは着色剤含有樹脂粒子中の結着樹脂の高架式フローテスター軟化点である)の範囲であり、
スラリーにおける溶融状態にある着色剤含有樹脂粒子の含有量が、スラリー全量の35〜55重量%であり、
前記回転ローターおよび前記回転スクリーンの回転保持時間が30分間である、造粒・扁平化工程と、
造粒・扁平化工程に引き続いて、前記回転ローターおよび前記回転スクリーンを回転駆動させて行われる冷却工程であって、スラリーの液温が(Tg+5)℃(式中Tgは着色剤含有樹脂粒子中の結着樹脂のガラス転移温度である)以上にある場合は、造粒・扁平化工程と同じ回転速度で前記回転ローターおよび前記回転スクリーンを回転駆動させ、スラリーの液温が(Tg+5)℃(式中Tgは前記に同じ)未満になった場合は、造粒・扁平化工程における回転速度の1/2以下の回転速度で前記回転ローターおよび前記回転スクリーンを回転駆動させる冷却工程と、を含むことを特徴とする電子写真用トナーの製造方法。 - スラリーが溶融状態にある着色剤含有樹脂粒子と水とを含むことを特徴とする請求項1
に記載の電子写真用トナーの製造方法。 - 前記回転ローターの回転速度と前記回転スクリーンの回転速度との比が1:0.8〜1であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真用トナーの製造方法。
- 体積平均粒径が4.5〜7.5μm、平均短径が2.5〜7μm、アスペクト比(平均長径/平均短径)が1.1〜2.5である電子写真用トナーを得ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の電子写真用トナーの製造方法。
- 下記式に基づいて算出される変動係数(CV値)が20〜30である電子写真用トナーを得ることを特徴とする請求項4に記載の電子写真用トナーの製造方法。
CV値(%)=〔体積粒度分布における標準偏差〕/〔体積平均粒径〕×100
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