JP4898334B2 - トナー粒子の製造方法 - Google Patents
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そのため、湿式で造粒するトナー粒子の製造方法(以下、しばしば「湿式造粒法」という。)において、生成したトナー粒子を洗浄するための様々な方法が提案されている。
また、重合反応終了後のスラリーは、攪拌等により多量の泡が発生してしまいやすく、粒子を濾過・洗浄する前に粒子含有スラリーの泡を減らしておくことが検討されている。濾過工程に泡を含有するスラリーを供給した場合、不均一なケーキが形成され、脱水不良・洗浄不良を起こしてしまうという問題が生じてしまう。また、連続式のベルトフィルター、サイホンピラー型セントリフュージ、デカンタ型遠心分離機等を用いた場合は、ケーキが形成される速度・洗浄水を脱液する速度が著しく低下することも問題となっていた。
また、脱泡を目的とするものではないが、形状制御や脱溶剤のために脱泡機を用いた提案もある(例えば、特許文献6参照)。
即ち、本発明は、湿式で造粒されるトナー粒子の製造方法において、トナー粒子分散液からトナー粒子を効率良く分離・洗浄して得られた湿潤トナー粒子ケーキの含水率を低下させ得るトナー粒子の製造方法を提供することを目的とする。
20≦P2≦1000
であることが好ましい。尚、この圧力P2は、ケーキ5に圧縮気体を通気させる際に圧搾通気部から圧縮気体がもれて、ケーキ外を通過してしまうのを防ぐためのシール圧として働く。よって、20kPa未満であると圧縮気体出口14から圧縮気体が通気される際、シール圧力不足となり、良好なケーキ状態が維持できなくなる。良好なケーキ状態が維持できないとケーキ5が破裂する如く飛び散ったり、クラックが入ったりしてしまうため、トナー粒子表面に付着した各種成分をトナー粒子から分離することができなくなる。また、1000kPaを超えるとP2の圧力でケーキ5内のトナー粒子が変形したりして悪影響を及ぼす恐れがあるために好ましくない。
30≦D≦300
接触幅が30mm未満であると、穿孔部13から通気する際に所望のシール効果が得られにくく、弾力部12から圧縮気体が漏れて、湿潤トナー粒子ケーキの含水率を良好に低下させにくい。特に、移動方向に対して下流側の弾力部12と接する湿潤トナー粒子ケーキは含水率が低減されているためシールを行いにくいが、上記の接触幅を持ってシールした場合には、良好なシールが可能となる。接触幅が300mmを超える場合には、穿孔部13の面積を十分に確保しにくくなる。また、十分な穿孔部の面積を確保するためには、装置が大きくなり好ましくない。
10≦F≦40
の部材が好ましい。具体的には、上記の硬度を有するクロロプレンゴムやEPDM(エチレンプロピレンゴム)が好ましく、特にはクロロプレンゴムが好ましい。
ゴム硬度が10°未満であると部材の耐久性に劣るようになりやすく、40°を超える場合には良好なシールが得られず、圧縮気体が漏れる怖れがある。
尚、ゴム硬度の測定には、決められた形の押針をスプリングの力で試料の表面に押し付けて変形を与え、試料の抵抗力とスプリングの力がつりあった位置での「試料への押し込み深さ」をもとに硬度を測定するアスカーゴム硬度計(型式C/JIS K7312準拠規格)を用いた。
10≦P1≦900
であることが好ましい。
圧縮空気の圧力が10kPa未満であると通気が不十分で所望の含水率低下が得られにくい。900kPaを超える場合には、ケーキ5が破裂する如く飛び散ったりしやすくなり、良好なケーキ状態の維持が困難となることに加えて、圧縮空気の製造に高いコストがかかる。
0.01≦G≦0.5
であることが好ましい。
通気量が0.01m3/m2・s未満であると所望の含水率低減が得られにくい。また、0.5m3/m2・sを超える場合には、下流側の真空ポンプの容量を大きくする必要があり、高コストとなる。
脱水されたケーキ5は、ロール1によってもたらされる曲率により、濾布2より剥離される。
また、該乾燥工程は、熱気流中に該湿潤トナー粒子ケーキを粉粒状に分散させて、熱気流と並流して送りながら乾燥する気流乾燥工程であることが好ましい。気流乾燥は短時間に大量の湿潤トナー粒子を乾燥でき、さらに低コストである。
脱泡方法としては、I.加圧脱泡、II.減圧脱泡、III.遠心脱泡、IV.超音波を用いた脱泡、V.サイクロン方式による脱泡、さらにI〜IVの組み合わせなど何れの脱泡方式でも良い。その中でも、脱泡効率の観点から、減圧による脱泡が好ましい。
また、減圧による脱泡に関しては、薄膜を形成しつつ脱泡処理を行う装置を用いることがより好ましい。
図4は、回転板よりスラリーを噴霧するタイプの減圧式の脱泡機の断面図を示す。
図5は、回転容器にスラリーを薄膜状に広がるように供給するタイプの減圧式の脱泡機の断面図を示す。
1.05≦A/C≦3.00
の範囲内になるように脱泡することが好ましい。さらに、A/Cは
1.30≦A/C≦2.50
の範囲内にすることがより好ましい。
また、嵩密度(kg/l)は、1リットルのメスシリンダーにスラリーを投入し、質量を測定することにより決定している。
更に、脱泡処理前のトナー粒子含有スラリー中のトナー粒子の濃度が10乃至45質量%の範囲内であることが好ましい。その中のトナー粒子の濃度が45質量%を超えると脱泡機内でのトナー粒子の堆積が生じ、収率が低下するだけでなく、スラリーの流れを妨げ、脱泡作用を低下させる場合がある。特に、薄膜を形成しながら脱泡を行う場合はこのような不都合が特に顕著である。また、その中のトナー粒子の濃度が10質量%より小さい場合、スラリー粘度が低く、流動性が高いため、脱泡処理後のスラリーを慎重に取扱わないと、再発泡する可能性がある。
RmSiYn
[式中、Rはアルコキシ基を示し、mは1〜3の整数を示し、Yはアルキル基、ビニル基、グリシドキシ基、メタクリル基の如き官能基を示し、nは1〜3の整数を示す]
で示されるものである。
CpH2p+1−Si−(OCqH2q+1)3
[式中、pは2〜20の整数を示し、qは1〜3の整数を示す]
又は、下記式(II)で表されるジオール又は該式(II)で表される化合物の水添物が挙げられる。
重合開始剤添加の具体的なタイミングとしては、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時と同時に加えても良いし、着色剤含有重合性単量体組成物を水系媒体中に懸濁する直前に添加混合しても良い。また、造粒後に重合を開始させる場合には、上述した如く、造粒後に添加することができる。また、重合反応中に追加の重合性単量体或いは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることも出来る。
トナーの粒度分布は種々の方法によって測定できるが、本発明においてはコールターカウンターを用いて行うことが好ましい。
測定装置としてはコールターカウンターマルチサイザーI型あるいはII型あるいはIIe型(コールター社製)を用い、個数平均分布、体積平均分布を出力するインターフェイス(日科機製)及び一般的なパーソナルコンピューターを接続し、特級又は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を電解液として調製する。
洗浄状態は、湿潤トナー粒子表面に残存する分散安定剤量によって評価した。残存分散安定剤量については、蛍光X線分析装置(RIX3000)を用いて定量分析した。この測定装置では、トナーサンプルは159N/mm2の圧力で錠剤成型器により直径40mmのペレットを作製し、ターゲット(サンプルから放出される蛍光X線を分光するための分光結晶。例えばRh。)を適宜設定し、例えば管電圧を40kVとし、管電流を90mAとし、2θ角を144.7degとする条件で測定を行い、蛍光X線分析によりトナーサンプル中の所定の金属元素を測定する。この測定結果と、定量したい金属元素について予め作成した検量線を用いて金属元素の定量を行う。この残存分散安定剤量は、帯電性の観点から180ppm以下であることが好ましい。
本発明における含水率は、湿潤トナー粒子5gをアルミ皿に採取し、それを精秤(A[g])し、105℃に設定した乾燥機に1時間放置し、冷却後精秤(B[g])し、以下の式で計算した値である。
含水率(%)=((A−B)/A)×100
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これらは本発明をなんら限定するものではない。
イオン交換水700質量部に、0.1モル/リットル−Na3PO4水溶液450質量部を投入し、60℃に加温した後、クレアミックスCLS−30S(エム・テクニック社製)を用いて、4500rpmで撹拌した。これに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液68質量部を添加し、リン酸カルシウム塩を含む水系媒体を得た。
(モノマー) スチレン 170質量部
n−ブチルアクリレート 30質量部
(着色剤) C.I.ピグメントブルー15:3 10質量部
(荷電制御剤) BONTRON E−88
(オリエント化学工業社製) 2質量部
(極性レジン) 飽和ポリエステル
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)とテレフタル酸との重縮合物(モル比10:12)、Tg=68℃、Mw=10000、Mw/Mn=5.12) 15質量部
(離型剤) 炭化水素系ワックス
(Mn=850、融点:107℃、25℃における針入度:1)
6質量部
からなる上記処方を60℃に加温し、均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)8質量部を溶解し、着色剤含有重合性単量体組成物を調製した。
本体容量 : 10リットル
回転板の周速 : 17m/s
スラリー供給量: 180リットル/hr
減圧度 : 20kPa
スラリー供給量 :140kg/時間
ベルトスピード :停止時間/移動時間=10/1の割合で稼動させ、平均0.7m/分
洗浄水の量 :50kg/時間
真空度 :−70kPa(大気圧から70kPa減圧)
シール圧(弾力部を濾布に押し当てる圧) :400kPa
弾力部の幅(進行方向上流部及び下流部) :100mm
弾力部の幅(側部) :90mm
圧縮気体 :圧縮空気
通気圧 :200kPa
通気量 :0.04m3/m2・s
ゴム材質 :クロロプレンゴム
ゴム硬度 :20°
圧搾時間 :70秒(最終スパンに圧搾通気機構を設置し、最終スパンにベルトが停止する時間75秒中の70秒圧搾した)
通気時間 :60秒(圧搾時間70秒中の60秒通気した)
吹込み温度:90℃
吹込み風量:10m3/min
湿潤トナー粒子供給量:50kg/hr
温度30℃、湿度80%の環境下で連続3000枚の耐久テストを行い、3000枚時におけるカブリの程度を測定して画質を評価した。耐久テストはキヤノン社製レーザービームプリンタ LBP−2360を用いて行った。
A:良好
B:カブリが多く画像が不鮮明
実施例1の脱水・洗浄条件においてスラリー供給量を180kg/時間に変更した以外は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の脱水・洗浄条件において通気圧を600kPa、通気量を0.2m3/m2・s、シール圧を800kPaにした以外は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の脱水・洗浄条件において通気圧を100kPa、通気量を0.02m3/m2・sにした以外は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の脱水・洗浄条件においてシール圧を800kPaにした以外は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の脱水・洗浄条件において、用いたクロロプレンゴムをゴム硬度が30°のものにした以外は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の脱水・洗浄条件において、圧搾通気機構の弾力部を幅が4方共に50mmのものにした以外は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の脱水・洗浄条件において、用いたクロロプレンゴムをゴム硬度が50°のものにした以外は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の脱水・洗浄条件において、圧搾通気機構の弾力部を幅が、進行方向上流部及び下流部に関しては350mm、側部に関しては50mmのものにした以外は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の脱水・洗浄条件において、圧搾通気機構の弾力部を幅が、進行方向上流部及び下流部に関しては50mm、側部に関しては350mmのものにした以外は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例1の脱水・洗浄条件において、圧搾通気機構を働かせず実施例1と同様の操作を行った。その結果、湿潤トナー粒子の含水率が35%と非常に高かったため、気流乾燥機の湿潤トナー粒子供給量を25kg/hrに落として乾燥を行った。その他は実施例1と同様にしてトナーを製造し、又、実施例1と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
図5に示す態様の脱泡機を用いること以外は、実施例1と同様の成分・製造方法でトナーを作成した。
尚、図5に示す脱泡機の作動条件は以下のとおりである:
回転容器の回転数: 2000rpm
スラリー供給量: 2000kg/hr
減圧度 : 5kPa
脱泡処理前のトナースラリーの嵩密度は0.65kg/lであり、脱泡が終了後に濾過機へ供給されるスラリーの嵩密度は1.01kg/lであった。
また、実施例1と同様の評価を行い、その結果を表1に示す。
イオン交換水700質量部に、0.1モル/リットル−Na3PO4水溶液450質量部を投入し、60℃に加温した後、クレアミックスCLS−30S(エム、テクニック社製)を用いて、4500rpmで攪拌した。これに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液68質量部を添加し、リン酸カルシウム塩を含む水系媒体を得た。
(モノマー) スチレン 170質量部
n−ブチルアクリレート 40質量部
(着色剤) 下記製法により得られた磁性体 180質量部
(荷電制御剤) BONTRON E−88
(オリエント化学工業社製) 2質量部
(極性レジン) 飽和ポリエステル
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)とテレフタル酸との重縮合物(モル比10:12)、Tg=68℃、Mw=10000、Mw/Mn=5.12) 15質量部
(離型剤) 炭化水素系ワックス
(Mn=850、融点:107℃、25℃における針入度:1)
5質量部
<磁性体の製造>
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対して1.0乃至1.1当量の苛性ソーダ溶液、鉄元素に対しリン元素換算で1.5質量%のヘキサメタ燐酸ソーダ、鉄元素に対して珪素元素換算で1.5質量%の珪酸ソーダを混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。
画像特性は温度30℃、湿度80%の環境下で連続5000枚の耐久テストを行い、カブリを測定して評価した。耐久テストはキヤノン社製のレーザービームプリンタ LBP−1760を用いて行った。
実施例12の磁性トナー粒子の脱水・洗浄において、圧搾通気機構を働かせず実施例12と同様の操作を行った。この結果、湿潤トナー粒子の含水率が37%と非常に高かったため、気流乾燥機の湿潤トナー粒子供給量を25kg/hrに落として乾燥を行った。その他は実施例12と同様にしてトナーを製造し、評価を行った。結果を表1に示す。
2 濾布
3 送液口
4 真空トレイ
5 ケーキ
6 濾布洗浄装置
7 ケーキ洗浄装置
8 圧搾通気機構
9 接離機構
10 圧縮気体導入口
11 ケーシング
12 弾力部材
13 穿孔部材
14 圧縮気体出口
15 圧搾通気手段
16 流入経路
17 ベッセル
18 回転板
19 パンチングプレート
20 フィルター
21 排出ポンプ
23 真空ポンプ
24 ベッセル
25 回転容器
26 スラリー排出口
27 スラリー吸引口
29 シャフト
Claims (14)
- 液状分散媒体中でのトナー粒子の製造方法であって、
トナー粒子を含有するスラリーに対して圧搾しながら通気する圧搾通気手段を具備したベルトフィルターを用いて固液分離して、湿潤トナー粒子ケーキを形成する濾過工程を少なくとも有し、
該圧搾通気手段は、少なくとも通気を行う穿孔を有する穿孔部と、該穿孔部を取り囲み、通気時には前記ベルトフィルターの濾布に接するように設けられた弾性を有する弾力部を具備し、
該穿孔部から圧縮空気を通気し、
該圧縮空気の圧力P1(kPa)が、
10≦P1≦900
であることを特徴とするトナー粒子の製造方法。 - 前記湿潤トナー粒子ケーキを形成する濾過工程が、
(1)トナー粒子を含有するスラリーを脱液して洗浄前トナー粒子ケーキを得る工程;
(2)得られた該洗浄前トナー粒子ケーキを洗浄して洗浄水含有トナー粒子ケーキを得る工程;
(3)該洗浄水含有トナー粒子ケーキに対し、前記圧搾通気手段によって圧搾しながら通気して前記湿潤トナー粒子ケーキを形成する工程;
を有することを特徴とする請求項1に記載のトナー粒子の製造方法。 - 前記弾力部の構成部材が軟質のゴムであり、該構成部材のゴム硬度F(°)が、
10≦F≦40
であることを特徴とする請求項1又は2に記載のトナー粒子の製造方法。 - 前記穿孔部の単位面積・単位時間当たりの通気量G(m3/m2・s)が、
0.01≦G≦0.50
であることを特徴とする請求項1乃至3に記載のトナー粒子の製造方法。 - 通気時において、前記穿孔部から通気される気体が圧搾通気部からもれないように、前記弾力部が濾布に圧接されており、その際の圧力P2(kPa)が、
20≦P2≦1000
であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。 - 前記スラリーに含まれる前記トナー粒子が、重合性単量体及び着色剤を少なくとも有する重合性単量体組成物を水系分散媒体中で重合して生成されたトナー粒子であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- 前記ベルトフィルターが真空式のベルトフィルターであり、真空濾過する際、減圧状態では、濾布と真空トレイとが摺擦しないことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- 前記ベルトフィルターが濾布間欠運動型のベルトフィルターであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- 前記圧搾通気手段が、前記湿潤トナー粒子ケーキと接離可能であり、前記圧搾通気手段は該濾布間欠運動型ベルトフィルターの濾布の間欠運動と連動することを特徴とする請求項8に記載のトナー粒子の製造方法。
- 前記弾力部は、穿孔部の周囲に幅D(mm)を有しており、該幅Dが、
30≦D≦300
であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。 - 前記濾過工程に供給される被濾過物が、脱泡工程で脱泡処理されたトナー粒子を含有するスラリーであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載のトナー粒子の製造方法。
- 前記脱泡処理が、減圧可能な容器にトナー粒子を含有するスラリーを供給し、減圧処理を行う工程であることを特徴とする請求項11に記載のトナー粒子の製造方法。
- 前記減圧処理が、5kPa以上50kPa以下の減圧下において行われることを特徴とする請求項12に記載のトナー粒子の製造方法。
- 脱泡処理前のトナー粒子含有スラリーの嵩密度をC(kg/l)、脱泡処理後のトナー粒子含有スラリーの嵩密度をA(kg/l)とした時、前記脱泡処理が、下記関係
1.05≦A/C≦3.00
を満たすように処理を行う工程であることを特徴とする請求項12又は13に記載のトナー粒子の製造方法。
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