JP6762698B2 - 混合処理装置、混合処理方法およびトナーの製造方法 - Google Patents
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Description
粉体混合装置は、混合処理室内で例えば撹拌翼のような混合処理部によって粉体を混合する。混合処理部は粉体との摩擦によって摩耗が発生する場合がある。摩耗が進むと所望の混合処理が困難となり修理や交換が必要となるといった課題が生じている。こうしたことから、耐摩耗性に優れた粉体混合装置が求められている。
これらの方法の中でも、被摩耗部にタングステン、コバルト、鉄、クロム等を主成分とする材料を溶接により肉盛り又は溶射することによって、耐摩耗層を形成する手法が開示されている。
これらの方法は母材表面に耐摩耗層を形成し表面硬度を高めることで耐摩耗効果を発現させている。しかしながら、粉体混合装置の被摩耗部にこうした手法により耐摩耗層を形成した場合、一定の耐摩耗効果は確認できるが、装置の接粉部に処理粉体が擦れ摩擦が起こる場合、次第に線状の溝が複数発生してしまう。粉体混合装置では、処理粉体と被摩耗部の衝突による摩耗の他に、処理粉体が被摩耗部表面を滑ることで摩擦が生じ摩耗が発生する。摩擦による摩耗には、前述の方法では効果は限定的である。そのため、製品の生産において連続して使用した場合、摩耗の進行に応じて修理、交換が必要となるばかりか、これら作業に伴い装置を停止させるため生産性を低下させてしまう。そのため、摩擦による摩耗にも耐えうる耐摩耗処理を施した粉体混合装置が求められている。
即ち、本発明は、処理粉体による摩耗を抑制した粉体混合装置を提供することである。更に、処理粉体による摩耗を抑制した粉体混合装置を用いた粉体処理方法およびトナーの製造方法を提供することである。
該混合処理装置が、該粉体が収容される混合処理室と、該混合処理室内で回転軸を中心に回転可能に設けられた回転体と、を備え、
該回転体が、回転体本体と、該回転体本体の外縁部分に形成された混合処理部と、を有し、
該混合処理室の内壁、および、該混合処理部の少なくとも一方の、該粉体に接触する部分に耐摩耗層が形成されており、
該耐摩耗層が、結着材料としての、ニッケルを含む自溶性合金と、体積基準のメディアン径(Dv50)が異なる、第1のタングステンカーバイド粒子および第2のタングステンカーバイド粒子と、を用いて形成された層であり、
該第1のタングステンカーバイド粒子の体積基準のメディアン径(Dv50)をA[μm]とし、該第2のタングステンカーバイド粒子の体積基準のメディアン径(Dv50)をB[μm]としたとき、AとBとの比A/Bが、1.6以上6.0以下である混合処理装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、
前述の混合処理装置を用いて粉体の混合処理を行う混合処理方法であって、
該粉体を前記混合処理室に収容し、前記混合処理室内で前記回転体を回転させて、該粉体の混合処理を行う混合処理方法、および、
前述の混合処理装置を用いて粉体状のトナー粒子および粉体状の外添剤を混合処理する外添工程を含むトナーの製造方法であって
該粉体状のトナー粒子および該粉体状の外添剤を前記混合処理室に収容し、前記混合処理室内で前記回転体を回転させて、該粉体状のトナー粒子および該粉体状の外添剤の混合処理を行うトナーの製造方法が提供される。
本発明が好適に適用する混合装置は、原材料の混合、製造工程での中間処理、製品の混合処理等、各種粉体の混合工程に使用される。その他、乾式での粉体の混合処理であれば適応できる。
以下に、その一例として、本発明を懸濁重合法によるトナーの製造方法に用いた場合について説明する。
以下、懸濁重合法によるトナー粒子の製造法に本発明を用いた場合について工程毎に説明する。
重合性単量体および着色剤を少なくとも含む重合性単量体組成物を調製する。着色剤は予め媒体撹拌ミルなどで重合性単量体中に分散させた後に他の組成物と混合してもよいし、全ての組成物を混合した後に分散させてもよい。
無機分散安定剤を含む水系媒体に重合性単量体組成物を投入し、分散させることにより造粒し、水系媒体中に重合性単量体組成物の粒子を形成することによって重合性単量体組成物分散液を得る。造粒工程は例えば高剪断力を有する撹拌機を設置した竪型撹拌槽で行なうことができる。高剪断力を有する撹拌機としてはハイシェアミキサー(IKA社製)、T.K.ホモミクサー(プライミクス(株)製)、T.K.フィルミックス(プライミクス(株)製)、クレアミックス(エム・テクニック(株)製)の如き市販のものを用いることができる。
上述のようにして得られた重合性単量体組成物分散液を重合工程に導入することにより、トナー粒子分散液を得る。本発明における重合工程には、温度調節可能な一般的な撹拌槽を用いることができる。
重合温度は40℃以上、一般的には50〜90℃で行われる。重合温度は終始一定でもよいが、所望の分子量分布を得る目的で重合工程後半に昇温してもよい。撹拌に用いられる撹拌羽根はトナー用原料分散液を滞留させることなく浮遊させ、かつ槽内の温度を均一に保てるようなものならばどのようなものを用いても良い。撹拌羽根又は撹拌手段としては、パドル翼、傾斜パドル翼、三枚後退翼、プロペラ翼、ディスクタービン翼、ヘリカルリボン翼及びアンカー翼のごとき一般的な撹拌羽根、並びに、「フルゾーン」((株)神鋼環境ソリューション製)、「ツインスター」((株)神鋼環境ソリューション製)、「マックスブレンド」(住友重機械工業(株)製)、「スーパーミックス」(佐竹化学機械工業(株)製)及び「Hi−Fミキサー」(綜研化学(株)製)などが挙げられる。
必要であれば未反応の重合性単量体や副生成物等の揮発性不純物を除去するために、重合終了後に一部水系媒体を蒸留工程により留去してもよい。蒸留工程は常圧もしくは減圧下で行うことができる。
重合体粒子の表面に付着した分散安定剤を除去する目的で、重合体粒子分散液を酸またはアルカリで処理をすることもできる。この後、一般的な固液分離法により重合体粒子は液相と分離されるが、酸またはアルカリおよびそれに溶解した分散安定剤成分を完全に取り除くため、水を再度添加して重合体粒子を洗浄する。この洗浄工程を何度か繰り返し、十分な洗浄が行われた後に、再び固液分離してトナー粒子を得る。得られたトナー粒子は必要であれば公知の乾燥手段により乾燥される。
こうして得られたトナー粒子は従来の粉砕法トナーと比較して十分シャープな粒度を有するものであるが、さらにシャープな粒度が要求される場合には風力分級機などで分級を行なうことにより、所望の粒度分布から外れる粒子を分別して取り除くこともできる。
トナー粒子への各種特性付与を目的として外添剤を使用することができる。トナー粒子と外添剤を混合する混合処理装置としては、例えば、図1および図2に示す混合処理装置を用いることができるが特に限定されない。
図1に示す混合処理装置1には、混合処理室2内に回転体3が具備され、回転体3は回転体本体12と混合処理部4,5とを有し、混合処理部4,5は回転体本体12の外縁部分に複数形成されている。回転体3は、混合処理室内で回転軸9を中心に回転可能に設けられている。混合処理室2の内部に収容された粉体状のトナー粒子および外添剤は、回転体3を回転させることによって混合処理部4,5がトナー粒子および外添剤を流動させることによって混合処理される。混合処理部4は混合処理部5と異なる方向へトナー粒子および外添剤を流動させるように配することが好ましく、さらには混合処理部4によって流動されるトナー粒子および外添剤の方向が混合処理部5による方向と逆方向であることが好ましい。
図1に示す例では、混合処理部4によってトナー粒子および外添剤が流動される方向は左方向であり、混合処理部5によってトナー粒子および外添剤が流動される方向は右方向である。
図3に示す混合処理装置31には、混合処理室32内に回転体33が具備され、回転体33は回転体本体41と混合処理部34,35とを有し、混合処理部34,35は回転体本体41の外縁部分に複数形成されている。回転体33は、混合処理室内で回転軸39を中心に回転可能に設けられている。混合処理室内に収容された粉体状のトナー粒子および外添剤は、回転体33を回転させることによって混合処理部34,35がトナー粒子および外添剤を流動させることによって混合処理される。混合処理部35が混合処理室32の下部のトナー粒子および外添剤を上方に流動させ、混合処理部34がトナー粒子および外添剤を混合処理室32の全体に流動させるよう具備されている。更には、混合処理室32の上部に邪魔板38が具備されている。これらによって、トナー粒子および外添剤を良好に混合することができる。
結着材料としてのニッケルを含む自溶性合金と、
体積基準のメディアン径(メジアン径)が異なる、第1のタングステンカーバイド粒子および第2のタングステンカーバイド粒子と
を用いて形成された層である。
A/B≦6.0の場合、第1のタングステンカーバイド粒子の間隙に入り込む第2のタングステンカーバイド粒子が小さすぎず、第2のタングステンカーバイド粒子が第1のタングステンカーバイド粒子に挟まりやすい状態となる。このため、耐摩耗性能が大きくなり好ましい。
・ニッケルを含む自溶性合金とタングステンカーバイドを含む溶接棒を用いて溶接によって肉盛りする方法
・ニッケルを含む自溶性合金とタングステンカーバイドを含む溶射材を溶射することによって形成する方法
本発明のトナーに好適に用いられる重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体が用いられる。該ビニル系重合性単量体としては、単官能性のものまたは多官能性のものを使用することができる。単官能性重合性単量体としては以下のものが挙げられる。
、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モノマー類;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。
本発明に好ましく使用される着色剤として、以下の有機顔料または染料、無機顔料が挙げられる。
具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー7、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー62、C.I.ピグメントブルー66。
具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド48:3、C.I.ピグメントレッド48:4、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド81:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド150、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド169、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド220、C.I.ピグメントレッド221、C.I.ピグメントレッド254。
具体的には、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー62、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー111、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー127、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー147、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー168、C.I.ピグメントイエロー174、C.I.ピグメントイエロー175、C.I.ピグメントイエロー176、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー181、C.I.ピグメントイエロー191、C.I.ピグメントイエロー194。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明のトナーに用いられる着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー中の分散性の点から選択される。
該着色剤は、好ましくは結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上、20質量部以下添加して用いられる。
本発明で用いられる離型剤としては室温で固体状態のワックスがトナーの耐ブロッキング性、多数枚耐久性、低温定着性、耐オフセット性の点でよい。
ワックスとしては以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如きポリメチレンワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、長鎖アルコール、エステルワックス及びこれらのグラフト化合物、及びこれらのブロック化合物。これらは低分子量成分が除去されており、示差走査熱量計によって得られる吸熱曲線の最大吸熱ピークがシャープなものが好ましい。OHPに定着した画像の透光性を向上させるためには特に直鎖状エステルワックスが好適に用いられる。直鎖状エステルワックスは重合性単量体100質量部に対して1乃至40質量部、より好ましくは4乃至30質量部含有されるのがよい。
本発明により製造されるトナーは荷電制御剤を含有してもよい。荷電制御剤としては公知のものが利用できる。例えばトナーを負荷電性に制御するものとしては、以下のものが挙げられる。有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ系染料金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類。さらに、以下のものが挙げられる。尿素誘導体、含金属サリチル酸系化合物、4級アンモニウム塩、カリックスアレーン、ケイ素化合物、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル−スルホン酸共重合体、非金属カルボン酸系化合物。
これらの荷電制御剤は重合性単量体100質量部に対して0.01乃至20質量部、より好ましくは0.5乃至10質量部使用するのがよい。
本発明に用いることができる重合開始剤としては、アゾ系重合開始剤がある。アゾ系重合開始剤としては以下のものが挙げられる。2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスメチルブチロニトリル。
本発明には各種架橋剤を用いることもできる。架橋剤としては、以下のものが挙げられる。ジビニルベンゼン、4,4’−ジビニルビフェニル、ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、グリシジルアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、グリシジルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート。
本発明の懸濁重合法及び溶解懸濁法で用いられる結着樹脂としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、例えばスチレン、クロロスチレン等のスチレン類;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、などの単独重合体、又は共重合体などが挙げられる。
チレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体、等が挙げられる。
本発明の溶解懸濁法で用いられる有機溶剤としては、種々の有機溶剤を用いることができる。例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。
また、沸点が100℃未満の揮発性であることが、後の溶剤除去が容易になる点から好ましい。
有機溶媒中に溶解あるいは分散させる樹脂がポリエステル骨格を有する樹脂である場合、エステル系の溶媒またはケトン系の溶媒が、溶解性が高く好ましい。エステル系の溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどが挙げられ、ケトン系の溶媒としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。これらのなかでは溶媒除去性の高い酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトンが特に好ましい。
本発明の溶解懸濁法で用いられる変性樹脂(以下「プレポリマー」と称することがある)としては、活性水素基含有化合物と反応可能な部位を少なくとも有しているものであれば特に制限はなく、公知の樹脂等の中から適宜選択することができる。例えば、ポリオール樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、これらの誘導体樹脂、等が挙げられる。
前記プレポリマーにおける活性水素基含有化合物と反応可能な部位としては、特に制限はなく、公知の置換基等の中から適宜選択することができるが、例えば、イソシアネート基、エポキシ基、カルボン酸、酸クロリド基、等が挙げられる。
これらは、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上が含まれていてもよい。これらの中でも、イソシアネート基が特に好ましい。
本発明の溶解懸濁法で用いられる活性水素基含有化合物は、水系媒体中で、活性水素基含有化合物と反応可能な変性樹脂が伸長反応、架橋反応等する際の伸長剤、架橋剤等として作用する。
活性水素基含有化合物としては、活性水素基を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、活性水素基含有化合物と反応可能な重合体が前記イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーである場合には、イソシアネート基含有ポリエステルプレポリマーと伸長反応、架橋反応等の反応により高分子量化可能な点で、アミン類が好適である。
本発明の製造方法では、トナーへの各種特性付与を目的として外添剤を使用することができる。外添剤はトナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の体積平均粒径の1/10以下の粒径であることが好ましい。外添剤としては、以下のものが挙げられる。酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛の如き金属酸化物;窒化ケイ素の如き窒化物;炭化物炭化ケイ素の如き炭化物;硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムの如き無機金属塩;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムの如き脂肪酸金属塩;カーボンブラック、シリカ。
外添剤として用いられる粉体の真密度は一般的に、2.0g/cm3以上3.7g/cm3以下である。真密度がこの範囲の外添剤であれば、本発明の耐摩耗効果が好適に発現する。更に、密度が2.9g/cm3以上である場合、外添時の摩耗作用がより大きくなるため本発明の耐摩耗層による耐摩耗効果がより顕著になる。
本発明の製造方法は、磁性材料を含有する磁性トナーの製造方法にも適用でき、トナーに含有される磁性材料は着色剤の役割を兼ねることもできる。本発明において、磁性トナー中に含まれる磁性材料としてはマグネタイト、ヘマタイト、フェライトの如き酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物。
磁性体の体積平均粒径(Dv)は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用い、1万倍ないしは4万倍の拡大倍率の写真で視野中の100個の磁性体の投影面積に等しい円の相当径を求め、それをもとに体積平均粒径の算出を行う。
また、上記磁性体の800kA/m印加時の磁気特性が、飽和磁化(σs)50乃至200Am2/kg、残留磁化(σr)2乃至20Am2/kgのものが好ましい。磁性体の磁気特性は、振動型磁力計VSM P−1−10(東英工業(株)製)を用いて、25℃の室温にて外部磁場79.6kA/mで測定する。
また、トナー粒子中でのこれらの磁性体の分散性を向上させるために、磁性体の表面を疎水化処理することも好ましい。疎水化処理にはシランカップリング剤やチタンカップリング剤などのカップリング剤類が用いられる。中でもシランカップリング剤が好ましく用いられる。シランカップリング剤としては以下のものが挙げられる。ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン。
一成分系現像剤として磁性体をトナー中に含有させた磁性トナーの場合には、現像スリーブ中に内蔵されたマグネットを利用して磁性トナーを搬送したり帯電したりする方法が用いられる。また、磁性体を含有しない非磁性トナーを用いる場合には、ブレード及びファーブラシを用い現像スリーブにて強制的に摩擦帯電しスリーブ上にトナーを付着させることで搬送させる方法がある。
これらキャリアの平均粒径は10乃至100μm、より好ましくは20乃至50μmであることが望ましい。
トナー粒子の体積基準のメディアン径(Dv50)、および個数基準のメディアン径(Dn50)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、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(株)製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、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(株)製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行なう。
尚、測定、解析を行なう前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行った。
前記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
(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/秒にて行なう。そして、専用ソフトの「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。
(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。
(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、体積基準のメディアン径(Dv50)、および個数基準のメディアン径(Dn50)を算出する。
真密度は、乾式自動密度計オートピクノメーター(ユアサアイオニクス(株)製)により測定した。条件は下記の通りである。
セル SMセル(10mL)
サンプル量 8mL
この測定装置は、気相置換法に基づいて、固体・液体の真密度を測定するものである。液相置換法と同様、アルキメデスの原理に基づいているが、置換媒体としてガス(アルゴ
ンガス)を用いるため、精度が高い。
タングステンカーバイドの体積基準のメディアン径(Dv50)は以下のようにして算出する。測定装置としては、光学顕微鏡 BX51(オリンパス(株)製)を用いる。
試料作成は、プレパラートにタングステンカーバイド粒子を乗せ、その後エアブローし不要なタングステンカーバイド粒子を除去する。タングステンカーバイド粒子を乗せたプレパラートを顕微鏡にセットし透過光に設定し、対物レンズは20倍のものを使用する。
ピントを合わせ、10視野の画像を記録する。
画像解析ソフトStreamを使用し、画像解析によって体積基準のメディアン径(Dv50)を算出する。
<未処理磁性体の製造>
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対して1.0当量以上1.1当量以下の苛性ソーダ溶液、鉄元素に対してケイ素元素換算で1.5質量%のケイ酸ソーダを混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。水溶液をpH9.0に維持しながら、空気を吹き込み、温度80℃以上90℃以下で酸化反応を行い、種晶を生成させるスラリー液を調製した。次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対し1.0当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた。その後、スラリー液をpH8.0に維持して、空気を吹込みながら酸化反応をすすめ、磁性酸化鉄を含むスラリー液を得た。このスラリーをろ過と洗浄を行った後、再びろ過をした。その後、解砕、乾燥を行い、未処理の磁性体を得た。
イソブチルトリメトキシシラン20質量部をイオン交換水80質量部に対して攪拌しながら滴下した。その後、この水溶液をpH5.5、温度40℃に保持し、ディスパー翼を用いて周速0.46m/秒で2時間分散させて加水分解を行い、加水分解物を含有する水溶液であるシラン化合物1を得た。
未処理の磁性体をヘンシェルミキサー(日本コークス工業(株)製)に入れ、周速34.5m/秒で分散しながら、シラン化合物1を噴霧して加えた。そのまま10分間分散させた後、シラン化合物1が吸着した磁性体を取り出し、温度160℃で2時間静かに置いて処理磁性体を乾燥すると共にシラン化合物の縮合反応を進行させた。その後、目開き100μmの篩を通過させた磁性体を処理磁性体1として得た。
(水系媒体の調整)
イオン交換水720質量部に0.1M−Na3PO4水溶液440質量部を投入して60℃に加温した後、1.0M−CaCl2水溶液61.2質量部を添加して、分散安定剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン 76.00質量部
・n−ブチルアクリレート 24.00質量部
・ジビニルベンゼン 0.52質量部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T−77:保土谷化学工業(株)製) 1.00質量部
・処理磁性体1 80.00質量部
・非晶質ポリエステル 3.00質量部
(ビスフェノールAのE.O.付加物とテレフタル酸との縮合反応により得られる飽和ポリエステル樹脂:数平均分子量 Mn=5,000、酸価=12mgKOH/g、ガラス転移温度 Tg=68℃)
均一に分散混合して単量体組成物を得た。この単量体組成物を60℃に加温し、そこにパラフィンワックス(吸熱ピークトップ温度:77.2℃)15.0質量部を加え70分混合溶解した後、重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)4.5質量部を溶解させ重合性単量体組成物を得た。
上記分散工程を1セットとし重合性単量体組成物を製造し、同じ分散装置を使用して20サイクル繰り返し、重合性単量体組成物を分散装置から排出し、分散装置に水を投入し撹拌し水を排出した。
上記水系媒体中に上記単量体組成物を投入し、60℃、N2雰囲気下においてハイシェアミキサー(IKA社製)にて3000rpmにて15分間撹拌し重合性単量体組成物の分散液を得た。
造粒工程終了後、重合性単量体組成物の分散液を、パドル撹拌羽根を具備した撹拌槽に移し、撹拌しつつ0.5℃/分の速度で70℃まで昇温し、70℃に保持したまま4時間反応させた。その後、0.2℃/分の速度で90℃に昇温し、2時間保持した後、0.5℃/分の速度で30℃まで徐々に冷却した。
冷却後、塩酸を加えて洗浄した後に濾過・乾燥してトナー粒子Bを得た。
得られたトナー粒子Aの体積基準のメディアン径(Dv50)は7.5μm、真密度は1.4g/cm3であった。
(混合処理装置)
図1に示す混合処理装置にて外添工程を行った。混合処理装置の混合処理室の内壁と混合処理部の粉体(トナー粒子)に接触する部分にはオーステナイト系ステンレスを使用し、表面に耐摩耗層を形成した。
耐摩耗層は、
ニッケルを含む自溶性合金と体積基準のメディアン径が250μmの第1のタングステンカーバイド粒子とを含むガス溶接棒を用いてガス溶接にて肉盛りすると共に、
ニッケルを含む自溶性合金と体積基準のメディアン径が80μmの第2のタングステンカーバイド粒子とを含む溶射材を溶射し形成した。
回転軸と直交する断面上の混合処理部における混合処理室の内壁に最も近い部分との距離は30mmに設定した。
下記の材料を、図1に示す混合処理装置に投入し、混合処理部の周速を15.4m/秒で回転させ5分間混合しトナーを得た。
・トナー粒子A 100質量部
外添剤として
・疎水性シリカ微粉体 真密度2.0g/cm3(個数平均一次粒子径7.2nm) 0.6質量部
・酸化チタン微粒子 真密度2.9g/cm3 (個数平均一次粒子径:20nm) 0.5質量部
粉体混合装置の摩耗状態は、該添工程を5000バッチ行い、1000バッチ、2500バッチ、5000バッチ終了後に混合処理室の内壁と混合処理部それぞれに摩耗評価をした。摩耗評価の結果を表1に示す。
A:摩耗が無い
B:スジ状の摩耗が1から3本発生している。
C:スジ状の摩耗が多数重なっている部分が複数個所存在する
D:摩耗により接粉部の形状が一部変化している
E:摩耗により接粉部の形状が大きく変形し、交換が必要。
第1のタングステンカーバイド粒子を体積基準のメディアン径70μm、第2のタングステンカーバイド粒子を体積基準のメディアン径45μmのものを用いた以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
第1のタングステンカーバイド粒子を体積基準のメディアン径90μm、第2のタングステンカーバイド粒子を体積基準のメディアン径15μmのものを用いた以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
第1のタングステンカーバイド粒子を体積基準のメディアン径60μm、第2のタングステンカーバイド粒子を体積基準のメディアン径45μmのものを用いた以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
第1のタングステンカーバイド粒子を体積基準のメディアン径250μm、第2のタングステンカーバイド粒子を体積基準のメディアン径15μmのものを用いた以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
回転軸と直交する断面の混合処理部と混合処理室の内壁との距離を70mmに設定した以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
混合処理部の周速を9.0m/秒で回転させ5分間混合した以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
〔実施例8〕
混合処理部の周速を70.0m/秒で回転させ5分間混合した以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
耐摩耗層は、
ニッケルを含む自溶性合金と体積基準のメディアン径が250μmの第1のタングステンカーバイド粒子を含む溶接棒を用いてアーク溶接にて肉盛りすると共に、
ニッケルを含む自溶性合金と体積基準のメディアン径が80μmの第2のタングステンカーバイド粒子とを含む溶射材を溶射し形成した以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
図3に示す混合処理装置を用いて外添工程を行った。混合処理装置の混合処理室の内壁と混合処理部の粉体(トナー粒子)に接触する部分にはオーステナイト系ステンレスを使用し、表面に耐摩耗層を形成した以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
図1に示す混合処理装置の粉体に接触する部分にはオーステナイト系ステンレスを使用し、表面に耐摩耗層を形成しなかった以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
回転軸と直交する断面の混合処理部と混合処理室の内壁との距離を70mmに設定した以外は比較例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
混合処理部の周速を9.0m/秒で回転させ5分間混合した以外は比較例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
耐摩耗層は、ニッケルを含む自溶性合金中に体積基準のメディアン径が250μmのタングステンカーバイド粒子を含む溶接棒を用いてガス溶接により肉盛りすることにより形成した。このこと以外は比較例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
耐摩耗層は、ニッケルを含む自溶性合金中に体積基準のメディアン径が80μmのタングステンカーバイド粒子を含む溶接棒を用いてガス溶接により肉盛りすることにより形成したこと以外は比較例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
図3に示す混合処理装置の粉体に接触する部分にはオーステナイト系ステンレスを使用し、表面に耐摩耗層を形成なかった以外は実施例1と同様の条件、方法により外添工程を行い、摩耗評価を行った。摩耗評価の結果を表1に示す。
2、32‥‥混合処理室
3、33‥‥回転体
4、34‥‥混合処理部
5、35‥‥混合処理部
6、36‥‥動力機
7、37‥‥ジャケット
38‥‥邪魔板
9、39‥‥回転軸
12、41‥‥回転体本体
Claims (8)
- 粉体を混合処理するための混合処理装置であって、
該混合処理装置が、
該粉体が収容される混合処理室と、
該混合処理室内で回転軸を中心に回転可能に設けられた回転体と、
を備え、
該回転体が、
回転体本体と、
該回転体本体の外縁部分に形成された混合処理部と、
を有し、
該混合処理室の内壁、および、該混合処理部の少なくとも一方の、該粉体に接触する部分に耐摩耗層が形成されており、
該耐摩耗層が、
結着材料としての、ニッケルを含む自溶性合金と、
体積基準のメディアン径(Dv50)が異なる、第1のタングステンカーバイド粒子および第2のタングステンカーバイド粒子と、
を用いて形成された層であり、
該第1のタングステンカーバイド粒子の体積基準のメディアン径(Dv50)をA[μm]とし、該第2のタングステンカーバイド粒子の体積基準のメディアン径(Dv50)をB[μm]としたとき、AとBとの比A/Bが、1.6以上6.0以下である
ことを特徴とする混合処理装置。 - 前記粉体に接触する部分にオーステナイト系ステンレスが使用されている請求項1に記載の混合処理装置。
- 前記耐摩耗層が、ガス溶接によって形成されている請求項1または2に記載の混合処理装置。
- 前記回転軸と直交する断面において、
前記混合処理室の内壁と
前記混合処理部における前記混合処理室の内壁に最も近い部分と
の距離が、70mm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の混合処理装置。 - 前記混合処理室の内壁の、前記粉体に接触する部分に、前記耐摩耗層が形成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の混合処理装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の混合処理装置を用いて粉体の混合処理を行う混合処理方法であって、
該粉体を前記混合処理室に収容し、前記混合処理室内で前記回転体を回転させて、該粉体の混合処理を行うことを特徴とする混合処理方法。 - 前記混合処理部における前記混合処理室の内壁に最も近い部分の周速が9.0m/秒以上になるように前記回転体の回転を制御して前記粉体の混合処理を行う請求項6に記載の混合処理方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の混合処理装置を用いて粉体状のトナー粒子および粉体状の外添剤を混合処理する外添工程を含むトナーの製造方法であって、
該粉体状のトナー粒子および該粉体状の外添剤を前記混合処理室に収容し、前記混合処理室内で前記回転体を回転させて、該粉体状のトナー粒子および該粉体状の外添剤の混合処理を行うことを特徴とするトナーの製造方法。
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