JP5305926B2 - 重合トナーの製造方法 - Google Patents
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Description
(ii)該予備分散液を連続的に分散機に導入し、該分散機で処理して重合性単量体組成物分散液を得る工程、および
(iii)該重合性単量体組成物分散液を連続的に該撹拌容器に戻す工程、
を有する、造粒工程を経て重合トナーを製造する重合トナーの製造方法であって、
前記工程(iii)において、該重合性単量体組成物分散液を該撹拌容器に戻す際、該重合性単量体組成物分散液を、該撹拌容器内の液面より上部に位置する内壁に接触させてから該液面へと流下させることを特徴とする重合トナーの製造方法。
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、iso−プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、iso−ブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、n−ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−オクチルアクリレート、n−ノニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、ジメチルフォスフェートエチルアクリレート、ジエチルフォスフェートエチルアクリレート、ジブチルフォスフェートエチルアクリレート、2−ベンゾイルオキシエチルアクリレートの如きアクリル系重合性単量体類;
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、iso−プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、iso−ブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−オクチルメタクリレート、n−ノニルメタクリレート、ジエチルフォスフェートエチルメタクリレート、ジブチルフォスフェートエチルメタクリレートの如きメタクリル系重合性単量体類;
メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ギ酸ビニルの如きビニルエステル類;
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の如きビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロピルケトンの如きビニルケトン類等が挙げられる。
窒化ケイ素等の窒化物、炭化ケイ素等の炭化物、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の無機金属塩、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、カーボンブラック、シリカ等が用いられる。
トナーの各粒径は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行ない、算出した。
前項の粒径の測定により算出された各メジアン径を用い、下記式により粒度分布のシャープさを求めた。
上式の値が1に近いほど粒度分布がシャープであることを意味する。
トナー粒子100質量部に対して、BET法で測定した比表面積が300m2/gである疎水系シリカ微粉体を1.5質量部となるよう外添し、一成分系現像剤を得た。この現像剤を、キヤノン製レーザープリンターLBP−2160を用いて、変動のない環境下において連続通紙による画出し耐久試験を行い、画像濃度の変動や画像のムラ等を目視にて評価した。
カブリ(%)=普通紙の反射率−ベタ白画像の反射率
A:非常に良好なレベル(0.5%未満)
B:良好なレベル(0.5%以上1.0%未満)
C:問題ないレベル(1.0%以上2.0%未満)
D:許容レベル(2.0%以上3.0%未満)
E:悪いレベル(3.0%以上)
図3に例示される構成の装置を用い、以下の手順によりトナー粒子を製造した。
スチレン 50.0質量部
サリチル酸系化合物アルミニウム錯体(オリエント化学工業社製ボントロンE−88)
0.95質量部
カーボンブラック 10.0質量部
上記の成分を温度調節可能な撹拌槽に仕込み、撹拌を行って十分均一になじませた後に、SCミル(三井鉱山社製)を途中に組み込んだ循環ライン中をポンプを用いて、90分間循環させることによって着色剤の分散液を調製した。SCミルには直径0.5mmのジルコニアビーズを用い、SCミルにおけるローター周速を10.0m/sとした。
スチレン 33.0質量部
着色剤の分散液 60.95質量部
n−ブチルアクリレート 17.0質量部
テレフタル酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA重合体 5.0質量部
(平均分子量:7500、酸価:10mgKOH/g)
ベヘン酸ベヘニル(融点:73℃) 13.75質量部
上記の成分のうちベヘン酸ベヘニル以外を温度調節が可能な撹拌槽に投入し、常温下で撹拌混合した後、これを60℃まで昇温してからベヘン酸ベヘニルを前記撹拌槽に投入し、さらに撹拌を継続して重合性単量体組成物を得た。
水 97.8質量部
リン酸三ナトリウム 1.4質量部
上記の成分をフルゾーン翼(神鋼パンテック社製)を備え、上端及び下端に鏡板を備えた、竪型で温度調節可能な撹拌槽に投入し、60℃まで昇温した後、低速でリン酸三ナトリウムが完全に溶解するまで撹拌した。次に塩化カルシウム0.8質量部を水に溶解した水溶液を添加して、回転数170回転/分で30分間撹拌を行い、ハイドロキシアパタイトの微粒子の水懸濁液である水系媒体を得た。
前述の撹拌槽内の水系媒体を60℃に保ち、この中に同じく60℃の重合性単量体組成物を水系媒体と重合性単量体組成物の質量比が2:1となるように投入し、フルゾーン翼で撹拌して重合性単量体組成物の予備分散液を調製した。
撹拌槽内の重合性単量体組成物の予備分散液の一部を、撹拌槽底部に開口した抜き出しラインよりロータリーポンプを使って抜き出し、キャビトロンCD1010(ユーロテック社製)に1.0×10-3m3/sの流量で導入することによって造粒工程を行い、重合性単量体組成物分散液を得た。キャビトロンの最外周ローターの周速は40m/sであった。キャビトロンにより造粒された重合性単量体組成物分散液は、戻りラインを通し、図6のような形状のインターナルノズルを介して撹拌槽に戻る。このとき重合性単量体組成物分散液はインターナルノズルから水平面に対して45度の角度で吐出され、放物線を描いて撹拌槽内壁に到達し、内壁に接する面に対して30度の角度で接触した。このとき液が内壁に接触する際の、内壁に垂直な方向の速度成分は1m/sであった。この造粒工程を30分間行った。
上述の重合性単量体組成物分散液を、重合槽に移送し、フルゾーン翼で撹拌を行いながら、重合性単量体100質量部に対して重合開始剤であるt−ブチルパーオキシピバレート7.0質量部を添加した。液温を67℃まで昇温させ5時間重合を行った後、さらに液温を80℃に昇温し4時間重合工程を継続して重合体微粒子分散液を得た。
得られた重合体微粒子分散液に塩酸を添加して撹拌し、重合体微粒子を覆ったハイドロキシアパタイトを溶解した後に、加圧ろ過器で固液分離し、重合体微粒子を得た。これを水中に投入して撹拌し、再び分散液とした後に、前述のろ過器で固液分離した。重合体微粒子の水への再分散と固液分離とを、ハイドロキシアパタイトが十分に除去されるまで繰り返し行った後に、最終的に固液分離した重合体微粒子を、気流式乾燥機によって十分に乾燥してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子の粒度分布を測定したところ、体積平均粒径は5.9μmで、粒度分布のシャープさは1.11と極めてシャープな粒度分布であった。
得られたトナー粒子に前記疎水系シリカ微粉体を外添してトナー(一成分現像剤)とした。このトナーを用いて連続20000枚の画出しを行って画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はAであった。
重合槽へ移送せずにそのまま撹拌槽で重合工程を行った他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.1μmであり、粒度分布のシャープさは1.12と極めてシャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はBであった。
インターナルノズルが図5に示すような形状で、重合性単量体組成物分散液の吐出方向が水平面より下方であった他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。ノズルの開口径と屈曲の角度を調整することにより、重合性単量体組成物分散液が内壁に接触する角度および内壁に垂直な方向の速度成分についても実施例1に合せた。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.0μmであり、粒度分布のシャープさは1.13とシャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はBであった。
インターナルノズルが図7で示す形状のものを用いた他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。ノズルの開口径を調整することにより、重合性単量体組成物分散液が内壁に接触する角度および内壁に垂直な方向の速度成分についても実施例1に合せた。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.2μmであり、粒度分布のシャープさは1.13とシャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はBであった。
インターナルノズルの代わりに図9に示される環状の部材を用いた他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。環状部材の開口径を調整することにより、重合性単量体組成物分散液が内壁に接触する角度および内壁に垂直な方向の速度成分についても実施例1に合せた。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.3μmであり、粒度分布のシャープさは1.14と比較的シャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始画像濃度に変動はなく、また画像にムラはほとんどなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はCであった。
インターナルノズルの代わりに図8に示される形状の部材を用いた他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。部材の開口径を調整することにより、重合性単量体組成物分散液が内壁に接触する角度および内壁に垂直な方向の速度成分についても実施例1に合せた。得られたトナー粒子の体積平均粒径は5.9μmであり、粒度分布のシャープさは1.14と比較的シャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はBであった。
インターナルノズルの開口径を調節し、重合性単量体組成物分散液が内壁に接触する瞬間の速度の内壁に垂直な方向成分を5.5m/sとした他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.5μmであり、粒度分布のシャープさは1.16で実用上は問題ない粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはほとんどなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はCであった。
インターナルノズルの開口位置を撹拌槽内壁に近づけ、重合性単量体組成物分散液の速度方向が内壁と接する点での接面に対して80度となるようにした他は、実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.4μmであり、粒度分布のシャープさは1.15で実用上は問題ない粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはほとんどなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はCであった。
撹拌槽として箱状の容器を用いた他は、実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は5.8μmであり、粒度分布のシャープさは1.14と比較的シャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはほとんどなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はCであった。
インターナルノズルの開口径を調節し、重合性単量体組成物分散液が内壁に接触する瞬間の速度の内壁に垂直な方向成分を5.0m/sとした他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は5.9μmであり、粒度分布のシャープさは1.13で極めてシャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はAであった。
インターナルノズルの開口径を調節し、重合性単量体組成物分散液が内壁に接触する瞬間の速度の内壁に垂直な方向成分を1.0m/sとした他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.0μmであり、粒度分布のシャープさは1.12で極めてシャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はAであった。
インターナルノズルの開口位置を撹拌槽内壁に近づけ、重合性単量体組成物分散液の速度方向が内壁と接する点での接面に対して75度となるようにした他は、実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.0μmであり、粒度分布のシャープさは1.12で極めてシャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はAであった。
インターナルノズルの開口位置を撹拌槽内壁から遠ざけ、重合性単量体組成物分散液の速度方向が内壁と接する点での接面に対して5度となるようにした他は、実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は5.8μmであり、粒度分布のシャープさは1.12で極めてシャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はAであった。
インターナルノズルの開口部の角度を調節し、重合性単量体組成物分散液がインターナルノズルから吐出される方向を水平面に対して上に75度とした他は、実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.0μmであり、粒度分布のシャープさは1.11で極めてシャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はAであった。
インターナルノズルの開口部の角度を調節し、重合性単量体組成物分散液がインターナルノズルから吐出される方向を水平面に対して0度とした他は、実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.1μmであり、粒度分布のシャープさは1.13で極めてシャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はAであった。
インターナルノズルの開口部の角度を調節し、重合性単量体組成物分散液がインターナルノズルから吐出される方向を水平面に対して上に80度とした他は、実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.2μmであり、粒度分布のシャープさは1.14で比較的シャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはほとんどなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はBであった。
インターナルノズルの開口部の角度を調節し、重合性単量体組成物分散液がインターナルノズルから吐出される方向を水平面に対して下に10度とした他は、実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.0μmであり、粒度分布のシャープさは1.15で比較的シャープな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、終始、画像濃度に変動はなく、また画像にムラはほとんどなく、鮮明な画像が安定して得られた。カブリの評価はBであった。
インターナルノズルを吐出方向が直接液面へ向くようにし、重合性単量体組成物分散液が撹拌槽内壁を流下しないような形状とした他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.5μmであり、粒度分布のシャープさは1.20と実施例1と比較してブロードな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、比較的早い時期から白い筋や濃度ムラの発生が見られた。カブリの評価はDであった。
インターナルノズルの先端を液面下に届くように延長し、重合性単量体組成物分散液が直接液中に戻るようにした他は実施例1と全く同様にしてトナー粒子の製造を行った。得られたトナー粒子の体積平均粒径は6.5μmであり、粒度分布のシャープさは1.18と実施例1と比較してブロードな粒度分布であった。このトナー粒子に実施例1と同様に外添し、画質評価を行ったところ、比較的早い時期から白い筋や濃度ムラの発生が見られた。カブリの評価はDであった。
2 ポンプ
3 分散機
4 インターナルノズル
5 抜き出しライン
6 戻りライン
7 予備分散槽
8 重合槽
11 造粒槽(撹拌容器)
12 ポンプ
13 分散機
14 インターナルノズル
15 抜き出しライン
16 戻りライン
17 予備分散槽
21 造粒槽(撹拌容器)
22 ポンプ
23 分散機
24 インターナルノズル
25 抜き出しライン
26 戻りライン
27 重合槽
31 造粒槽(撹拌容器)
32 ポンプ
33 分散機
34 インターナルノズル
35 抜き出しライン
36 戻りライン
41 造粒槽内壁
42 造粒槽内壁に接する面
43 分散液が内壁に接する速度
44 接する面に垂直な速度成分
45 水平な速度成分
46 鉛直な速度成分
Claims (9)
- (i)撹拌手段が設置された撹拌容器に少なくとも着色剤および重合性単量体を含む重合性単量体組成物と水系媒体を投入し、該撹拌手段で予備的に分散して重合性単量体組成物の予備分散液を得る工程、
(ii)該予備分散液を連続的に分散機に導入し、該分散機で処理して重合性単量体組成物分散液を得る工程、および
(iii)該重合性単量体組成物分散液を連続的に該撹拌容器に戻す工程、
を有する、造粒工程を経て重合トナーを製造する重合トナーの製造方法であって、
前記工程(iii)において、該重合性単量体組成物分散液を該撹拌容器に戻す際、該重合性単量体組成物分散液を、該撹拌容器内の液面より上部に位置する内壁に接触させてから該液面へと流下させることを特徴とする重合トナーの製造方法。 - 該撹拌容器は竪型円筒形であり、且つ、該撹拌容器の内壁の上端および下端の少なくともいずれか一方に鏡部を有することを特徴とする請求項1に記載の重合トナーの製造方法。
- 該重合性単量体組成物分散液が該撹拌容器の内壁に接触する際の速度方向が、接触する点で該撹拌容器の内壁と接する平面に対して0度以上75度以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の重合トナーの製造方法。
- 該重合性単量体組成物分散液が撹拌容器の内壁に接触する瞬間の速度を該撹拌容器の内壁に垂直な垂直方向、鉛直方向、および、該垂直方向並びに鉛直方向のいずれにも直交する水平方向の三つの成分に分解した場合、該垂直方向の速度成分が、0m/s以上5m/s以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の重合トナーの製造方法。
- 該重合性単量体組成物分散液が該撹拌容器に戻される際に通過する部材の該撹拌容器内への開口部が、筒状の部材であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の重合トナーの製造方法。
- 該重合性単量体組成物分散液が該撹拌容器に戻される際に通過する部材の該撹拌容器内への開口部が、複数の小孔を有する部材であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の重合トナーの製造方法。
- 該重合性単量体組成物分散液が該撹拌容器に戻される際に通過する部材の該撹拌容器内への開口部が、撹拌容器の内壁に沿うように配置された中空で環状の部材であり、該部材の撹拌容器内壁に対向する部分に複数の小孔またはスリットを有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の重合トナーの製造方法。
- 該重合性単量体組成物分散液が該撹拌容器内に戻される際に通過する部材の該撹拌容器内への開口部からの該重合性単量体組成物分散液の吐出方向が、水平面より上方に0度以上75度以下であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の重合トナーの製造方法。
- 該造粒工程に引き続き、同一の撹拌容器内で該重合性単量体組成物分散液中の重合性単量体を重合する重合工程を経て重合トナーを製造することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の重合トナーの製造方法。
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