JP5409176B2 - トナー粒子の製造方法 - Google Patents
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Description
粉砕手段として用いられる粉砕機は、中心回転軸に取り付けられた回転子と、前記回転子の周囲に配された固定子とを有し、前記固定子表面及び回転子表面は、いずれも複数の凸部と凹部とを有しており、
前記粉砕機において粉砕を行う際、粉体原料は、冷風発生手段から供給される冷風によって−40℃以上0℃以下に冷却された領域を経て、前記領域における滞在時間である冷却時間がT[sec]となるように、高圧気体によって粉砕機の粉体投入口に搬送され、
前記高圧気体の圧力P[MPa]が0.3[MPa]≦Pであり、粉砕時の前記回転子の周速をR[m/sec]とした時、下記式(1)、(2)を満足することを特徴とするトナー粒子の製造方法に関する。
75[m]≦R[m/sec]×T[sec] ・・・式(1)
100≦R[m/sec]≦175 ・・・式(2)
このように、粉体原料が脆くなることで、脆くなる前の粉体原料に比べ、同一粒径の粉砕物を得るのに必要な粉砕エネルギーは少なくてすむので。粉砕効率は向上すると考えている。
75≦回転子周速R[m/sec]×冷却時間T[sec] ・・・式(1)
100≦回転子周速R[m/sec]≦175 ・・・式(2)
(1)粉体投入口311側或いは、粉体排出口302側の一方向から、中心回転軸312を介して、冷媒を導入するための冷媒流路L、
(2)前記回転子314において外層部へ冷媒を搬送するための冷媒流路M、
(3)前記回転子314外層部を中心回転軸312と並行に冷媒を搬送するための冷媒流路N、
(4)前記回転子314外層部から中心回転軸312に向けて冷媒を搬送するための冷媒流路P、
(5)冷媒導入方向に対して同方向域または逆方向への冷媒を排出するための冷媒流路Q、
の構成。
カルナバワックス、サゾールワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;及び脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したものなどが挙げられる。
ステアリルアルコール、アラルキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウビルアルコール、セリルアルコール、メリシルアルコールなどの飽和アルコール類;長鎖アルキルアルコール類;ソルビトールなどの多価アルコール類;
リノール酸アミド、オレイン酸アミド、ラウリン酸アミドなどの脂肪酸アミド類;メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミドなどの飽和脂肪酸ビスアミド類;
エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N−ジオレイルセバシン酸アミドなどの不飽和脂肪酸アミド類;m−キシレンビスステアリン酸アミド、N,N−ジステアリルイソフタル酸アミドなどの芳香族系ビスアミド類;
ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩(一般に金属石けんといわれているもの)、また、脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸などのビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス類;
また、ベヘニン酸モノグリセリドなどの脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物、また、植物性油脂の水素添加などによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物などが挙げられる。
トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)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。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個の位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
トナー中の個数基準の微粉量(個数%)は、以下のようにして算出する。例えば、トナー中における4.0μm以下の粒子の個数%は、前記のMultisizer 3の測定を行った後、
(1)専用ソフトでグラフ/個数%に設定して測定結果のチャートを個数%表示とし、
(2)書式/粒径/粒径統計画面における粒径設定部分の「<」にチェック、その下の粒径入力部に「4」を入力する。そして、
(3)分析/個数統計値(算術平均)画面を表示したときの「<4μm」表示部の数値が、トナー中における4.0μm以下の粒子の個数%である。
トナー中の体積基準の粗粉量(体積%)は、以下のようにして算出する。
(1)専用ソフトでグラフ/体積%に設定して測定結果のチャートを体積%表示とし、
(2)書式/粒径/粒径統計画面における粒径設定部分の「>」にチェック、その下の粒径入力部に「10」を入力する。そして、
(3)分析/体積統計値(算術平均)画面を表示したときの「>10μm」表示部の数値が、トナー中における10.0μm以上の粒子の体積%である。
超微粉量(個数%)は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
示差熱分析測定装置(DSC測定装置),DSC−7(パーキンエルマー社製)を用い測定する。測定はASTM D3418−82に準じて行う。測定試料2乃至10mgを精秤してアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲30乃至200℃の間で、昇温速度10℃/minで常温常湿下で測定を行う。この昇温過程で、温度30乃至200℃の範囲におけるメインピークの吸熱ピークが得られる。この吸熱メインピークの温度をもってワックスの融点とする。
示差走査熱量計(DSC測定装置),DSC−7(パーキンエルマー社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。測定試料は5乃至20mg、好ましくは10mgを精密に秤量する。これをアルミパン中に入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲30乃至200℃の間で、昇温速度10℃/minで常温常湿下で測定を行う。この昇温過程で、温度40乃至100℃の範囲におけるメインピークの吸熱ピークが得られる。このときの吸熱ピークが出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点を本発明におけるガラス転移温度Tgとする。
GPCによるクロマトグラムの分子量は次の条件で測定される。
結着樹脂の「酸価」は以下のように求められる。基本操作は、JIS−K0070に準ずる。
(a)溶剤エチルエーテル−エチルアルコール混液(1+1または2+1)またはベンゼン−エチルアルコール混液(1+1または2+1)で、これらの溶液は使用直前にフェノールフタレインを指示薬としてN/10水酸化カリウムエチルアルコール溶液で中和しておく。
(b)フェノールフタレイン溶液 フェノールフタレイン1gをエチルアルコール(95v/v%)100mlに溶かす。
(c)N/10水酸化カリウム−エチルアルコール溶液 水酸化カリウム7.0gをできるだけ少量の水に溶かしエチルアルコール(95v/v%)を加えて1リットルとし、2〜3日放置後ろ過する。標定はJIS K 8006(試薬の含量試験中滴定に関する基本事項)に準じて行う。
(a)平均粒子径
走査型電子顕微鏡(30000倍)の写真を撮影し、フェレ径にて算出した。
(b)磁気特性
東英工業製振動試料型磁力計VSM−P7を使用して、外部磁場796kA/mにて測定した。
・ハイブリッド樹脂A:60質量部
(スチレン、2−エチルヘキシルアクリレート、α−メチルスチレン、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、テレフタル酸、無水トリメリット酸、フマル酸からなるハイブリッド樹脂
(重量平均分子量(Mw):9,000、数平均分子量(Mn):2,550、Tg54℃)
・ハイブリッド樹脂B:40質量部
(スチレン、2−エチルヘキシルアクリレート、α−メチルスチレン、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、テレフタル酸、無水トリメリット酸、フマル酸からなるハイブリッド樹脂
(重量平均分子量(Mw):254,000、数平均分子量(Mn)3,800、Tg64℃)
・銅フタロシアニン顔料(C.I.ピグメンブルー15:3):5質量部
・パラフィンワックス(最大吸熱ピーク67℃):5質量部
・荷電制御剤(1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルムニウム化合物):1質量部
上記の処方の材料を、ヘンシェルミキサーでよく混合した後、温度130℃に設定した2軸混練機にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて2mm以下に粗粉砕し、粗粉砕物を得た。
前述したように、体積平均粒径が5.7μm以上6.0μm以下になるように、原料供給量を調節を調整し、以下の評価基準に従い、評価を行った。
A:330kg/hr以上
B:300kg/hr以上、330kg/hr未満
C:270kg/hr以上、300kg/hr未満
D:270kg/hr未満
前述した測定方法で粉砕物の10μm以上の粒子の体積%を測定し、以下の評価基準に従い、評価を行った。
A:1.0未満
B:1.0以上5.0未満
C:5.0以上10.0未満
D:10.0以上
前述した測定方法で粉砕物の2μm以下の粒子の個数%を測定し、以下の評価基準に従い、評価を行った。
A:43個数%未満
B:43個数%以上46%未満
C:46個数%以上50%未満
D:50個数%以上
粉砕物5gを、吸引しながら直径10cm,開口32μmのメッシュに通過させ、メッシュ上に残った粗粒を透明なポリエステル製の粘着テープによりテーピングしてはぎ取り、はぎ取った粘着テープを紙上に貼った後、粗粒の確認を目視で行った。以下の評価基準に従い、評価を行った。
A:10個未満
B:10個以上20個未満
C:20個以上30個未満
D:30個以上
実施例1で得られた粗粉砕物を、図1に示す粉砕機を用いて粉砕を行い、表1−1に示す条件で粉砕を行った。粉砕機の粉砕状態に関しても実施例1と同様に評価し、ランク付けを行った。その結果を表2−1に示す。
実施例1で得られた粗粉砕物を、図1に示す粉砕機を用いて粉砕を行い、表1−2に示す条件で粉砕を行った。粉砕機の粉砕状態に関しても実施例1と同様に評価し、ランク付けを行った。その結果を表2−2に示す。
実施例1で得られた粗粉砕物を、図1に示す粉砕機を用いて粉砕を行い、表1−2に示す条件で粉砕を行った。粉砕開始後、10分で機内融着が発生し、装置が止まってしまったため、粉砕機の粉砕状態に関しては10分以内で得られたものを基に、実施例1と同様に評価し、ランク付けを行った。その結果を表2−2に示す。
・ハイブリッド樹脂C:60質量部
(スチレン、2−エチルヘキシルアクリレート、α−メチルスチレン、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、テレフタル酸、無水トリメリット酸、フマル酸からなるハイブリッド樹脂
(重量平均分子量(Mw):9,000、数平均分子量(Mn):2,900、Tg54℃)
・ハイブリッド樹脂D:40質量部
(スチレン、2−エチルヘキシルアクリレート、α−メチルスチレン、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、テレフタル酸、無水トリメリット酸、フマル酸からなるハイブリッド樹脂
(重量平均分子量(Mw):25,800、数平均分子量(Mn)3,900、Tg65℃)
・銅フタロシアニン顔料(C.I.ピグメンブルー15:3):5質量部
・パラフィンワックス(最大吸熱ピーク67℃):5質量部
・荷電制御剤(1,4−ジ−t−ブチルサリチル酸アルムニウム化合物):1質量部
上記の処方の材料を、ヘンシェルミキサーでよく混合した後、温度130℃に設定した2軸混練機にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて2mm以下に粗粉砕し、粗粉砕物を得た。
実施例12で得られた粗粉砕物を、図1に示す粉砕機を用いて粉砕を行い、表1−3に示す条件で粉砕を行った。粉砕開始後、30分で機内融着が発生し、装置が止まってしまったため、粉砕機の粉砕状態に関してはそれ以前に得られたものを基に、実施例12と同様に評価し、ランク付けを行った。その結果を表2−3に示す。
実施例11、12及び比較例8で得られた微粉砕を、エルボージェット(日鉄鉱業社製)で重量平均粒径(D4)が5.4μm以上5.8μm以下、4μm以下の粒子数が20個数%以上25個数%以下、10μm以上の粒子数が1.0体積%以下になるように分級し、それぞれトナー粒子を得た。
A:70%以上
B:50%以上70%未満
C:50%未満
Claims (3)
- 結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有する混合物を溶融混練する溶融混練工程、得られた混練物を粉砕手段によって粉砕する粉砕工程、粉砕工程により得られた微粉砕物を分級する分級工程を少なくとも有するトナー粒子の製造方法において、
粉砕手段として用いられる粉砕機は、中心回転軸に取り付けられた回転子と、前記回転子の周囲に配された固定子とを有し、前記固定子表面及び回転子表面は、いずれも複数の凸部と凹部とを有しており、
前記粉砕機において粉砕を行う際、粉体原料は、冷風発生手段から供給される冷風によって−40℃以上0℃以下に冷却された領域を経て、前記領域における滞在時間である冷却時間がT[sec]となるように、高圧気体によって粉砕機の粉体投入口に搬送され、
前記高圧気体の圧力P[MPa]が0.3[MPa]≦Pであり、粉砕時の前記回転子の周速をR[m/sec]とした時、下記式(1)、(2)を満足することを特徴とするトナー粒子の製造方法。
75[m]≦R[m/sec]×T[sec] ・・・式(1)
100≦R[m/sec]≦175 ・・・式(2) - 前記粉砕機は、前記凹凸部が前記中心回転軸に対して平行に設けられており、前記回転子は内部に冷却用の冷媒流路を具備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。
- 前記トナー粒子に含まれる結着樹脂が、少なくともポリエステル系樹脂成分を含有するハイブリッド樹脂であり、
前記トナー粒子のテトラヒドロフラン(THF)の可溶成分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)におけるピーク分子量Mpが4,000以上9,000以下、数平均分子量Mnに対する重量平均分子量Mw(Mw/Mn)が300以上5000以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載したトナー粒子の製造方法。
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