WO2015186710A1 - 連続式反応装置及びトナーの製造装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a continuous reaction apparatus and a toner production apparatus.
  • the electrostatic image developing toner is used in printers, copiers, facsimiles and the like.
  • the electrostatic image developing toner is used for image formation for visualizing an electrostatic image. For example, in image formation by electrophotography, first, an electrostatic latent image is formed on a photosensitive drum. Next, the electrostatic latent image is developed with toner. Thereafter, the developed image is transferred to transfer paper or the like, and the image is fixed by heat.
  • the electrostatic image developing toner is manufactured as follows. First, the binder resin and the colorant are dry mixed. If necessary, a charge control agent, a release agent, a magnetic material, and the like are further dry mixed. Next, the mixture is melt-kneaded with an extruder or the like, and then pulverized and classified. Thereby, toner particles are obtained. Such a method for producing toner particles is called a melt-kneading pulverization method. An external additive is added to the toner particles obtained by this method for the purpose of imparting various properties such as fluidity. For example, solid fine particles such as silica are added as an external additive. As a result, the external additive adheres to the surface of the toner particles.
  • a suspension polymerization method and an emulsion polymerization aggregation method are known.
  • a polymerizable monomer, a polymerization initiator, a colorant and the like are suspended and dispersed in an aqueous medium. Thereafter, these components are polymerized to produce toner particles.
  • a polymerizable monomer is added and emulsified in an aqueous medium containing a polymerization initiator and an emulsifier.
  • a colorant and, if necessary, a charge control agent are added to the polymer primary particle emulsion obtained by polymerizing the polymerizable monomer.
  • polymer primary particles are aggregated. Thereafter, the aggregated particles are fused to produce toner particles.
  • These production methods are called polymerization methods.
  • the particle size of the toner particles can be easily controlled.
  • the polymerization method can produce a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution and excellent image quality.
  • a binder resin having a low softening point can be used, so that the low-temperature fixability of the toner can also be improved.
  • the melt-kneading pulverization method can supply the raw material continuously, so that the toner can be produced efficiently. Further, when the type of toner to be manufactured is switched, the self-cleaning effect of the kneading apparatus is high, and therefore it is possible to continuously manufacture the toner simply by changing the type of raw material to be supplied.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a method for continuously producing toner by suspension polymerization. Concerning the emulsion polymerization aggregation method having many production steps, the continuation of production for each step has been studied.
  • Patent Document 3 discloses a method for continuously producing latex polymer primary fine particles.
  • Patent Documents 4 to 9 disclose a method of continuously performing a granulation step including an aggregation step and a fusion step in the emulsion polymerization aggregation method.
  • the fluid inside the continuous reactor reacts while flowing in the transfer path.
  • the fluid transfer time inside the apparatus and the uniform mixing during the transfer are important.
  • the granulation step in the emulsification (polymerization) aggregation method in order to control the particle diameter and particle size distribution, it is necessary to strictly control the aggregation time of the particles and uniformly mix the liquid inside.
  • Patent Document 4 discloses a continuous production apparatus in which a reaction product is stirred using a pin-type blade or an anchor blade in a single reaction vessel without a partition.
  • this apparatus it is difficult to control the movement path of the reactant in the reaction vessel.
  • the reaction solution passage time tends to vary. For this reason, it is difficult to strictly control the aggregate particle diameter.
  • Patent Document 5 discloses a continuous production apparatus that performs mixing and dispersion while transporting a reaction solution using a screw inside a single reaction vessel. Transfer by a screw is advantageous for securing a stable movement path and passage time.
  • the screw transfer has a weak mixed shear effect. For this reason, for example, in the case of the emulsion (polymerization) aggregation method, it is difficult to uniformly disperse the aggregation liquid having a certain viscosity. Further, since the shearing force of the screw is weak, it is difficult to precisely control the particle size of the aggregated particles.
  • Patent Documents 6 and 9 disclose a continuous production apparatus in which a plurality of spaces partitioned from each other are provided inside one reaction vessel. In each space provided in this apparatus, a stirring blade is installed. This apparatus controls the transfer path of the reaction liquid and the passage time to the reaction vessel in order to achieve uniform mixing and reaction.
  • Patent Documents 7 and 8 disclose a continuous production apparatus in which reaction vessels provided with a plurality of stirring blades are connected in series. According to this apparatus, by installing a plurality of reaction containers, the transfer path of the reactant can be set freely to some extent. For this reason, according to this apparatus, the nonuniformity of a transfer time is relieved to some extent. However, in order to obtain a target reaction effect, a large number of reaction vessels are required, so that the apparatus may be complicated or enlarged. In addition, when this apparatus is used, it is expected that it is difficult to assemble the apparatus, cope with troubles, and maintain the apparatus.
  • An object of the present invention is to provide a continuous reaction apparatus capable of precisely controlling the flow path of a liquid reactant in a reaction vessel.
  • An object of the present invention is to provide a continuous reaction apparatus capable of efficiently mixing liquid reactants in a reaction vessel.
  • An object of the present invention is to provide a continuous reaction apparatus having a simple structure and easy maintenance.
  • the present invention is as follows.
  • the continuous reaction apparatus includes a plurality of mixing tank units and partition plate units, and the plurality of mixing tank units and partition plate units are alternately stacked, and a stirring blade is installed in the internal space of each mixing tank unit.
  • the relationship between the inner diameter D1, the height H of the mixing tank unit, and the outer diameter d1 of the stirring blade satisfies the following expressions (1) and (2): 10 ⁇ (D1 / H) ⁇ 1.5 (1) 0.99 ⁇ (d1 / D1) ⁇ 0.7 (2)
  • the continuous reaction apparatus wherein the stirring blade is a disk-shaped disk type stirring blade.
  • a liquid passage hole through which a stirring shaft of a stirring blade is passed is provided at the center of the partition unit.
  • the disk-shaped disc type stirring blade is preferably a disc turbine, a blade turbine, or a disperser blade.
  • the relationship between the minimum inner diameter D2 of the size of the liquid passage hole, the maximum inner diameter D1 of the mixing tank unit installed on both surfaces of the partition plate unit, and the outer diameter d2 of the stirring shaft is expressed by the following formulas (3) and ( It is preferable to satisfy 4). 0.1 ⁇ (D2 / D1) ⁇ 0.5 (3) 0.5 ⁇ (d2 / D2) ⁇ 0.9 (4)
  • the relationship between the minimum inner diameter D2 of the liquid passage hole and the inner diameter D3 of the liquid passage hole on the surface of the upstream partition plate unit in the flow direction of the reaction liquid preferably satisfies the following formula (5).
  • the stirring shaft is provided with a liquid feeding auxiliary stirring blade on the upstream side of the position of the minimum inner diameter of the liquid passage hole in the flow direction of the reaction liquid,
  • the relationship among the inner diameter D3 of the liquid passage hole on the surface of the upstream partition plate unit, the minimum inner diameter D2 of the liquid passage hole, and the outer diameter d3 of the liquid feeding auxiliary stirring blade is expressed by the following formula ( It is preferable to satisfy 6) and (7).
  • 0.9D2 ⁇ d3 ⁇ D3 (6) 0.5 ⁇ (((D2 + D3) / 2) ⁇ d3) / (d3 ⁇ d2) ⁇ 0 (7)
  • the continuous reaction apparatus preferably includes a partition unit that controls the temperature of the reaction solution.
  • the inside of the partition plate unit has a hollow structure, and the temperature of the partition plate unit can be controlled by allowing a temperature-controlled heat medium to flow inside the partition plate unit.
  • an electric heating device and a temperature sensor for controlling the temperature are installed inside the partition unit.
  • the continuous reaction apparatus includes a reagent supply pipe that passes through the inside of the partition unit from the outer wall of the partition unit and connects to the inner wall of the liquid passage hole.
  • the continuous reaction apparatus includes a filtration partition unit, and a filter capable of filtering the particle dispersion is installed on both sides or one side of the filtration partition unit.
  • the continuous reaction apparatus includes a plurality of filtration partition units, and continuously supplies wash water from a wash water supply port provided in the mixing tank unit, while the plurality of filtration partition units serve as a reaction solution. It is preferable that the reaction solution can be washed by continuous filtration.
  • the continuous reaction apparatus preferably includes a flow rate control device for controlling the flow rates of the washing water and the filtrate.
  • the present invention relates to a continuous reaction system comprising a plurality of any of the continuous reaction apparatuses described above, wherein the plurality of continuous reaction apparatuses are connected in series.
  • the present invention relates to a fine particle production method including a step of producing fine particles continuously by a wet method using any one of the above-described continuous reaction apparatuses.
  • the fine particles are preferably toner particles.
  • the present invention is an apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner comprising any one of the above continuous reaction devices, A continuous mixing and dispersing section for continuously mixing the raw material liquid; A continuous agglomerated part for continuously aggregating the mixed liquid to form agglomerated particles; A continuous fusion part for fusing the aggregated particles with heat, controlling the particle shape, and forming toner mother particles; A cleaning section for cleaning the dispersion of toner mother particles; A drying section for drying the toner base particles;
  • the present invention relates to a toner manufacturing apparatus including an external addition unit that manufactures toner particles by adding an external additive to toner base particles.
  • a continuous reaction apparatus comprising a cylindrical reaction vessel for reacting while mixing a reaction solution, One end of the reaction vessel is provided with an inlet for continuously supplying the reaction solution, The other end of the reaction vessel is provided with an outlet for continuously extracting the reaction solution,
  • a stirring blade is installed inside the reaction vessel, The stirring blade is composed of a stirring shaft and a plurality of disk-shaped disk-type stirring blades, and is attached to the stirring shaft in a state where the plurality of disk-shaped disk-type stirring blades are stacked,
  • the disc-shaped stirring blade is composed of two types, a liquid passing blade and a mixing blade,
  • the liquid passing blade is a blade having a liquid passing hole in the vicinity of the connecting portion with the stirring shaft,
  • the mixing blade is a blade having no liquid passage hole in the vicinity of the connection portion with the stirring shaft,
  • the continuous reaction apparatus in which the liquid passing blade and the mixing blade are alternately attached to the stirring shaft.
  • the liquid passing hole is formed inside the circular region having a radius (d1 + d31) / 4 from the center of the liquid passing blade.
  • the liquid passing blade includes a disk-shaped disk, A plate-shaped flow control auxiliary fin is installed on the outer periphery of the disk-shaped disc, The flow control auxiliary fin is installed on the inner side of the outer peripheral edge of the disk-shaped disc, The flow control auxiliary fin is installed outside a circular region having a radius (d1 + d31) / 4 from the center of the disk-shaped disk, where d1 is the outer diameter of the stirring shaft and d31 is the outer diameter of the disk-shaped disk. And Four or more flow control auxiliary fins are installed on the disk-shaped disc, and the installation interval is the same.
  • the continuous reaction apparatus wherein an angle ⁇ 31 formed by the flow control auxiliary fin and the disk-shaped disk is 45 ° to 90 °.
  • the liquid passing blade includes a disk-shaped disk, A plate-shaped flow control auxiliary fin is installed on the outer periphery of the disk-shaped disc, The continuous reaction apparatus, wherein an angle ⁇ 32 formed by a line segment connecting the center of the stirring shaft and the center of the flow control auxiliary fin and the flow control auxiliary fin is 0 ° to 90 °.
  • the continuous blade is a disc turbine, a blade turbine, or a disperser.
  • the reaction vessel is a straight cylindrical shape having the same inner diameter from the upper end to the lower end, or a cylindrical shape having a plurality of ring-shaped structures whose inner wall surfaces bulge outward,
  • D1 the minimum inner diameter of the reaction vessel
  • D2 the maximum inner diameter of the reaction vessel
  • the reaction vessel has a cylindrical shape having a plurality of ring-shaped structures whose inner wall surface bulges outward, A continuous reaction apparatus in which the liquid passing blade is installed at the same height as the minimum inner diameter portion of the reaction vessel.
  • the continuous reaction apparatus wherein the reaction vessel includes a plurality of mixing tank units having a jacket structure, and the plurality of mixing tank units are installed in series.
  • a continuous reaction apparatus in which a plurality of supply ports for supplying liquid are installed on the side wall of the reaction vessel.
  • a plurality of continuous reactors according to any one of the above, A continuous granulation system in which the plurality of continuous reaction apparatuses are connected in series.
  • a toner production method comprising a step of continuously producing toner particles by a wet method using any one of the continuous reaction apparatuses described above.
  • a toner production apparatus including the continuous reaction apparatus according to any one of the above.
  • An apparatus for producing an electrostatic charge image developing toner comprising: A continuous mixing and dispersing section for continuously mixing the raw material liquid; A continuous agglomerated part that continuously agglomerates the liquid mixture to form agglomerated particles; A continuous fusion part for fusing the surface of the agglomerated particles with heat, controlling the particle shape, and forming toner particles; A cleaning section for cleaning the dispersion of toner mother particles; A drying section for drying the toner base particles; An external additive for producing toner particles by adding an external additive to the toner base particles; A toner production apparatus comprising: the continuous reaction apparatus according to any one of the above.
  • the present invention it is possible to provide a continuous reaction apparatus that can precisely control the flow path of the liquid reactant in the reaction vessel.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the continuous-type reaction apparatus which can mix the liquid reactant in reaction container efficiently can be provided. According to the present invention, a continuous reaction apparatus having a simple structure and easy maintenance can be provided.
  • FIG. 1 is a sectional side view of the continuous reaction apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the continuous reaction apparatus of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the continuous reaction apparatus of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a stirring blade used in the continuous reaction apparatus of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the partition plate unit and the mixing tank unit used in the continuous reaction apparatus of the present invention.
  • FIG. 6 is a detailed cross-sectional view of the partition unit and the mixing tank unit used in the continuous reaction apparatus of the present invention.
  • the continuous reaction apparatus of the present invention has a configuration in which a plurality of mixing tank units and a plurality of partition plate units are stacked on each other.
  • Each of the mixing tank unit and the partition plate unit has a plurality of types.
  • the mixing tank unit and the partition plate unit have different functions for each type.
  • the same kind of mixing tank units and partition plate units may be alternately stacked.
  • Mixing tank units and partition plate units having different functions may be alternately stacked according to the purpose.
  • the shape of the mixing vessel unit of the present invention is not limited.
  • a general stirring or mixing container or the like can be used.
  • a cylindrical mixing tank is suitable.
  • the temperature of the reaction solution can be controlled by a partition unit described later.
  • a cylindrical container having a jacket capable of flowing a heat medium whose liquid temperature is controlled may be used.
  • a heat insulating material may be wound around the outer wall of the mixing tank unit.
  • the inner diameter D1 of the mixing tank unit, the height H of the inner space, and the outer diameter d1 of the disk stirring blade satisfy the following expressions (1) and (2). That is, the mixing tank unit is preferably a flat type. 10 ⁇ (D1 / H) ⁇ 1.5 (1) 0.99 ⁇ (d1 / D1) ⁇ 0.7 (2)
  • the mixing tank unit includes a sampling mixing tank unit 12 for reagent supply or sampling.
  • the sampling / mixing tank unit 12 includes a sampling port 14 for supplying a reagent or for sampling a reaction solution in the mixing tank.
  • the sampling port 14 is provided on the cylindrical outer wall of the mixing tank unit.
  • the sampling port 14 is provided in the middle of the height of the mixing tank unit.
  • the number of sampling ports 14 may be one for each mixing tank unit, but a plurality of sampling ports 14 may be installed as necessary.
  • a stirring blade 52 is installed in each mixing tank unit.
  • the stirring blade 52 is preferably a disk-shaped disk type.
  • the reaction liquid flowing into the mixing tank unit from the vicinity of the stirring shaft flows along both sides of the disk-shaped disk-type stirring blade, and then flows around the outer periphery of the disk-shaped disk-type stirring blade. This makes it difficult for a short path to occur in the flow path of the reaction solution. In addition, a more stable and long flow path can be secured.
  • a mixing auxiliary fin at the tip of the disk-shaped disk type stirring blade.
  • a disk turbine having a high shearing force a curved disk turbine, a blade turbine, a disperser blade, or the like can be used.
  • the height h of the mixing auxiliary fin is not particularly limited.
  • the relationship between the height h of the mixing auxiliary fin and the internal space height H of the mixing tank unit preferably satisfies the following expression.
  • the height h of the mixing auxiliary fin is greater than 0.8H, the flow of the reaction solution may be hindered.
  • the height h of the mixing auxiliary fin is smaller than 0.2H, the shearing force and the mixing effect of the mixing auxiliary fin are weakened, and uneven mixing and stagnation of the reaction liquid are likely to occur.
  • the partition unit is installed between the two mixing tank units.
  • the partition unit is a thick disk-shaped unit. At the center of the disk, a stirring shaft and a liquid passage hole through which the reaction liquid passes are provided.
  • the size of the liquid passage hole in the center of the partition unit preferably satisfies the following formulas (3) and (4).
  • the meaning of each symbol is as follows.
  • Minimum inner diameter of fluid passage hole D2
  • Maximum inner diameter of mixing tank unit installed on both sides of partition plate unit D1
  • Diameter of stirring shaft d2 0.1 ⁇ (D2 / D1) ⁇ 0.5 (3)
  • the gap between the liquid passage hole and the stirring shaft becomes larger, and the passing speed of the reaction liquid becomes slower.
  • the passing speed of the reaction solution is slow, the flow path is likely to be disturbed by the back flow of the reaction solution.
  • the gap between the liquid passage hole and the stirring shaft is too small, the flow rate of the reaction liquid is reduced, which may cause clogging.
  • the shape of the liquid passage hole may be a cylindrical shape or a truncated cone shape.
  • the inner diameters of the liquid passage holes on both surfaces of the partition plate unit are the same.
  • the shape of the fluid passage hole is a truncated cone, the inner diameters of the fluid passage holes on both sides of the partition unit are different.
  • the size of the liquid passage hole satisfies the following formula (5).
  • the meaning of each symbol is as follows. Inner diameter of liquid passage hole in partition plate unit surface on upstream side in reaction liquid flow direction: D3 Minimum inner diameter of fluid passage hole: D2 D3 ⁇ D2 (5)
  • partition plate units include a partition plate unit 20 capable of temperature control, a partition plate unit 22 capable of supplying a reagent in addition to temperature control, and a partition plate unit 30 having a filtration function.
  • the partition plate unit 20 capable of temperature control has a hollow structure.
  • the temperature control of the unit can be performed by an electric heating device installed inside the partition unit 20.
  • temperature control can be performed by flowing a heat medium through the entrance / exit 26 into the partition unit 20.
  • a constant temperature bath for controlling the temperature of the heat medium (for example, hot water) can be installed outside the partition unit 20.
  • an electric heating device In consideration of the installation space of the device, it is preferable to use an electric heating device. This is because the size of the partition unit is reduced.
  • the two heating type partition unit can be used properly according to the environment and conditions in which the apparatus is used.
  • the partition unit 22 that can supply the reagent has the same structure as the partition unit 20 for temperature control described above.
  • the partition unit 22 further includes a reagent supply pipe 24.
  • the reagent supply pipe 24 passes from the outer wall of the partition plate unit 22 through the space between the upper and lower surfaces of the partition plate unit 22 and is connected to the inner wall of the liquid passage hole at the center of the partition plate unit 22.
  • the reagent solution supplied from the outside passes through the inside of the unit 22 via the supply pipe 24. Thereafter, the reagent solution is mixed with the reaction solution passing through the inside of the liquid passage hole via the hole provided in the inner wall of the liquid passage hole. Thereafter, the reagent solution is transferred to the next mixing tank unit.
  • the temperature of the reagent solution can be adjusted to a temperature close to that of the reaction solution by a heat medium or an electric heating device that has flowed into the unit. it can. Thereby, the change in the temperature of the reaction solution when mixing the reaction solution and the reagent solution is reduced, and the reaction can be controlled precisely.
  • the partition plate unit 30 having a filtration function includes filters provided on both sides or one side of the partition plate unit.
  • a filtrate outlet 34 is provided on the outer wall of the partition unit 30.
  • the liquid component can be extracted from the reaction solution in the reaction tank unit.
  • the filtrate can be discharged from the filtrate outlet 34 to the outside of the apparatus.
  • water or a liquid reagent can be supplied from the filtrate outlet 32 to the inside of the reaction tank unit via the filter by using the partition unit 30 having a filtration function.
  • the filter for filtration can also be washed by supplying water from the filtrate outlet 32.
  • the filter is not particularly limited, and may be a filter cloth or a ceramic filter plate.
  • the concentration of the particle component inside the reaction solution can be precisely controlled.
  • the cleaning liquid can be supplied from the sampling port 14 installed on the outer wall of the mixing tank unit or the supply pipe 24 installed on the partition unit. While supplying the cleaning liquid, the concentration of soluble components in the reaction liquid in the continuous reaction apparatus can be adjusted using the filtration function of the partition unit 30 for filtration.
  • a mixing tank unit having a plurality of washing water supply ports and a partition unit for filtration may be alternately stacked. It is also possible to construct a continuous cleaning apparatus for cleaning by connecting the mixing tank unit and the partition unit for filtration in an alternately stacked state.
  • the stirring shaft passes through the liquid passage hole in the center of the partition unit.
  • the liquid supply auxiliary stirring blade 54 (54-1 to 54-3) having a liquid supply effect in the vicinity of the liquid passage hole It is preferable to install.
  • the liquid feeding auxiliary stirring blade 54 is preferably installed at a position upstream of the middle height of the liquid passage hole.
  • the upstream side here means the upstream side of the flow of the reaction liquid, and the same applies to the following.
  • the inner diameter D3 on the upstream side of the liquid passage hole, the minimum inner diameter D2 of the liquid passage hole, and the outer diameter d3 of the liquid feeding auxiliary stirring blade preferably satisfy the following formula (6) (see FIGS. 5 and 6). . 0.9D2 ⁇ d3 ⁇ D3 (6)
  • the liquid feeding auxiliary stirring blade When the outer diameter d3 of the liquid feeding auxiliary stirring blade is larger than D3, the liquid feeding auxiliary stirring blade is installed outside the liquid passage hole. In this case, it may be difficult to install the liquid feeding auxiliary stirring blade due to the limitation of the installation space. Furthermore, only a part of the liquid flow stirred by the liquid feeding auxiliary stirring blade can pass through the liquid passage hole, and the flow path of the reaction liquid may be disturbed. Therefore, it is preferable that the outer diameter d3 of the liquid-feed auxiliary stirring blade is D3 or less. Conversely, when the outer diameter d3 of the liquid feeding auxiliary stirring blade is smaller than 0.9D2, the liquid feeding auxiliary stirring blade is smaller than the liquid passage hole.
  • the distance between the tip of the liquid feeding auxiliary stirring blade and the wall of the liquid passage hole satisfies the following formula (7).
  • the flow path of the reaction liquid between the mixing tank unit and the mixing tank unit can be controlled by installing the liquid feeding auxiliary stirring blade. Moreover, the force which transfers a reaction liquid in a liquid flow hole can also be raised. Furthermore, when supplying a reagent from a reagent supply port to a liquid passage hole, the effect which accelerates
  • the type of the auxiliary liquid stirring blade is not particularly limited.
  • a propeller blade, a screw blade, or the like can be used as the liquid feeding auxiliary stirring blade.
  • the above mixing tank unit, partition plate unit, and stirring blade are laminated.
  • the necessary number of units are laminated according to the purpose of use and reaction time.
  • the target continuous reaction apparatus can be constructed.
  • the continuous reaction apparatus may be placed vertically but may be placed horizontally. If the apparatus is small, the vertical installation is preferable because the installation area is reduced.
  • the installation angle of the continuous reaction apparatus may be inclined within a range of 40 degrees from a right angle with respect to the horizontal plane. If the apparatus is large, it is preferable that the apparatus is placed horizontally in consideration of maintainability.
  • the flow direction of the reaction liquid is not particularly limited, but when the apparatus is installed vertically, it is preferable to flow from the lower part to the upper part.
  • the material of the continuous reaction apparatus of the present invention is not particularly limited.
  • the inner surface of the mixing tank unit or both surfaces of the partition unit are preferably substantially stainless steel and / or glass except for the filter type.
  • the inner surface of the mixing tank unit or both surfaces of the partition plate unit are preferably made of smooth stainless steel and / or glass. It is preferable that the inner surface of the mixing tank unit and both surfaces of the partition plate unit are made of the above materials. In this case, it can suppress that the supplied reaction liquid, reaction product, etc. adhere to the wall surface of a container.
  • the reaction liquid L1 is supplied to the inside of the first mixing tank unit 10-1 from the vicinity of the stirring shaft by a liquid feed pump.
  • the supplied reaction liquid flows along the disk of the disc turbine blade 52-1, and moves to the outer peripheral portion of the internal space of the mixing tank unit by the action of centrifugal force.
  • the reaction liquid that has moved to the outer periphery is stirred by the disk turbine blade 52-1, and further moves to the vicinity of the stirring shaft via the upper part of the internal space of the mixing tank unit.
  • the temperature of the partition unit 20 installed on the upper part of the mixing tank unit 10-1 is controlled by the external constant temperature tank T1.
  • the temperature of the reaction liquid L1 is adjusted by the partition unit 20.
  • the reaction liquid L1 is sent to the second mixing tank unit 12 by the liquid feeding auxiliary stirring blade 54-1 through the liquid passage hole in the center of the partition unit 20.
  • the reaction solution goes around the outer periphery of the disc turbine blade 52-2 installed inside the second mixing tank unit 12 and near the liquid passing hole of the partition plate unit 22 installed at the upper part of the second mixing tank unit 12. Be transported.
  • the temperature of the partition unit 22 is controlled by the external thermostatic chamber T2.
  • the sampling liquid L3 can be extracted from the sampling port 14 installed in the second mixing tank unit 12.
  • the physical properties of the reaction liquid (sampling liquid L3) can be measured by the analyzer. Based on the measurement result, the temperature of the external thermostat T1, T2 can be adjusted.
  • the reagent L4 can be supplied by the reagent supply pipe 24 installed in the partition unit 22.
  • the reaction liquid sent to the vicinity of the liquid flow hole and the reagent L4 supplied by the reagent supply pipe 24 are uniformly mixed by the liquid supply auxiliary stirring blade 54-2.
  • the reaction liquid and the reagent L4 mixed by the liquid sending auxiliary stirring blade 54-2 can be sent to the third mixing tank unit 10-2.
  • the sent reaction liquid goes around the outer periphery of the disc turbine blade 52-3 installed inside the third mixing tank unit 10-2, and is a partition with a filter installed at the upper part of the third mixing tank unit 10-2. It is sent to the vicinity of the liquid passage hole of the plate unit 30.
  • reaction liquid is sent to the fourth mixing tank unit 10-3 by the liquid feeding auxiliary stirring blade 54-3 via the liquid passage hole in the central portion of the partition plate unit 30.
  • a part of the reaction liquid is filtered by the filter 36 installed in the partition unit 30 when moving inside the third mixing tank unit 10-2 and the fourth mixing tank unit 10-3.
  • the filtrate is discharged from the filtrate outlet 34 to the outside.
  • the concentrated reaction liquid L2 is discharged from the discharge port at the top of the fourth mixing tank unit 10-3.
  • the flow path of the reaction liquid can be controlled and the reaction liquid can be uniformly reacted by the combined use of the flat cylindrical mixing tank unit having a low height and the disc-shaped stirring blade. 2. By using a disperser blade with high mixing efficiency, a high mixing effect and shearing effect can be realized. 3. On both sides of the flat type mixing tank unit, partition plate units capable of temperature control are installed. Since the partition unit that can control the temperature has a wide heating area, the temperature of the reaction solution can be precisely controlled. 4. Reagents can be supplied into the partition unit that can control the temperature using the reagent supply pipe.
  • the temperature difference between the reagent and the reaction solution can be reduced, so that reaction unevenness can be reduced. 5.
  • a partition unit having a filtration function By installing a partition unit having a filtration function, the amount of liquid in the reaction liquid and the concentration of the reaction liquid can be controlled. Thereby, while being able to control reaction, a reaction liquid can be wash
  • the liquid passage hole at the center of the partition plate unit has a special shape. Further, a liquid feeding auxiliary stirring blade is installed inside the liquid passage hole. Thereby, the flow of the reaction liquid from the mixing tank unit to the next mixing tank unit can be promoted.
  • the uniform mixing of a reaction liquid and a reagent can also be accelerated
  • a liquid reaction solution can be reacted with uniform stirring.
  • the continuous reaction apparatus of the present invention can be preferably applied particularly to the production of toner by a wet method.
  • an example in which the continuous reaction apparatus of the present invention is applied to toner production will be described in detail.
  • the wet method is a method for producing a toner for developing an electrostatic image using an aqueous dispersion medium such as water in the production process of toner particles.
  • examples of the wet method include (a) suspension polymerization method, (b) emulsion polymerization aggregation method, and (c) dissolution suspension method. Each method is as follows.
  • (A) Suspension polymerization method A polymerizable monomer, a polymerization initiator, a colorant and the like are suspended and dispersed in an aqueous medium, and then the polymerizable monomer is polymerized. Thereby, toner particles are formed.
  • (B) Emulsion polymerization aggregation method emulsion aggregation method
  • a polymerizable monomer is added and emulsified in an aqueous medium containing a polymerization initiator and an emulsifier. The emulsion is stirred to polymerize the polymerizable monomer.
  • a colorant or the like is added to the obtained dispersion of polymer primary particles.
  • Toner particles are formed by agglomerating and fusing the polymer primary particles.
  • the binder resin is dispersed in a dispersion medium with a surfactant.
  • a colorant or the like is added to the obtained dispersion of resin particles.
  • Toner particles are formed by aggregating and fusing the resin particles.
  • C Dissolution suspension method In advance, a polymer, a colorant and the like are dissolved and dispersed in a solvent.
  • the obtained dispersion (dispersion having the same composition as the toner) is dispersed in an aqueous medium.
  • the obtained dispersion is heated or the pressure around the dispersion is reduced. As a result, the solvent is removed from the dispersion and toner particles are formed.
  • the present invention can be applied to a toner manufacturing method including a step of continuously manufacturing toner particles.
  • the present invention can be applied to a method for producing toner particles by a wet method such as the above (a), (b), (c).
  • the present invention is preferably applicable to (b) the emulsion polymerization aggregation method (or emulsion aggregation method).
  • the (b) emulsion (polymerization) aggregation method has an advantage that the circularity of the toner particles can be easily controlled. Further, (b) the emulsion polymerization aggregation method tends to obtain toner particles having a small particle size and a narrow particle size distribution.
  • the present invention can be applied to a method for producing toner particles by a wet method such as the above (a), (b), (c).
  • a wet method such as the above (a), (b), (c).
  • the binder resin used in the production of the electrostatic image developing toner can be selected from a wide range including conventionally known ones.
  • the type and manufacturing method of the binder resin are not limited.
  • Preferred examples of the binder resin include styrene polymers such as styrene-acrylic acid ester copolymers, styrene-methacrylic acid ester copolymers, or acrylic acid copolymers of these resins; saturated or unsaturated polyester polymers; An epoxy polymer etc. can be mentioned.
  • binder resin can also be used independently and can also be used together 2 or more types. When two or more kinds of binder resins are used in combination, a low molecular weight component and a high molecular weight component may be blended. Two or more types of binder resins may or may not contain a crosslinking component.
  • styrene is used as a copolymerization component
  • acrylic acid, methacrylic acid, alkyl ester of acrylic acid, and alkyl ester of methacrylic acid It is particularly preferred to use at least one selected from the group consisting of as a copolymerization component.
  • resin particles are prepared by dispersing a binder resin in a dispersion medium using a surfactant.
  • the prepared resin particles are aggregated to produce a toner.
  • the polyester resin an amorphous polyester resin may be used alone, or a crystalline polyester resin may be used together with the amorphous polyester resin.
  • the colorant may be any of inorganic pigments, organic pigments, organic dyes, or a combination thereof.
  • the colorant may be chromatic or achromatic.
  • An example of an achromatic colorant is carbon black.
  • chromatic colorants include cyan colorants, yellow colorants, and magenta colorants.
  • Specific examples of chromatic colorants include aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa yellow, rhodamine dyes, chrome yellow, quinacridone, benzidine yellow, rose bengal, triallylmethane dyes, monoazo dyes And pigments, disazo dyes and pigments, condensed azo dyes and pigments. These dyes or pigments may be used alone or in combination.
  • a full color toner it is preferable to use at least one selected from the group consisting of benzidine yellow, monoazo dyes and pigments, condensed azo dyes and pigments as the yellow colorant.
  • the magenta colorant it is preferable to use at least one selected from the group consisting of quinacridone, monoazo dyes and pigments. It is preferable to use phthalocyanine blue as the cyan colorant.
  • yellow colorants include C.I. I. Pigment yellow 74, C.I. I. Pigment Yellow 93
  • magenta colorants include C.I. I. Pigment red 238, C.I. I. Pigment red 269, C.I. I. Pigment red 57: 1, C.I. I. Pigment red 48: 2, C.I. I. Pigment Red 122 is particularly preferably used.
  • the content of the colorant is preferably in the range of 1 to 25 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight, and particularly preferably 3 to 12 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
  • a charge control agent may be added to the toner used in the present invention in order to impart charge amount and charge stability.
  • Conventionally known compounds are used as the charge control agent.
  • the charging property of the charge control agent may be either positive or negative.
  • Examples of the charge control agent include metal complexes of hydroxycarboxylic acid, metal complexes of azo compounds, naphthol compounds, metal compounds of naphthol compounds, nigrosine dyes, quaternary ammonium salts, and mixtures thereof.
  • the content of the charge control agent is preferably in the range of 0.01 to 5 parts by weight, more preferably 0.05 to 3 parts by weight, particularly preferably 0.1 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. It is.
  • Wax may be added to the toner used in the present invention to improve fixability.
  • the wax include olefin waxes such as low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene and copolymer polyethylene; paraffin wax; ester waxes having a long chain aliphatic group such as behenyl behenate, montanate ester, stearyl stearate; Plant waxes such as castor oil and carnauba wax; ketones having long chain alkyl groups such as distearyl ketone; silicones having alkyl groups; higher fatty acids such as stearic acid; long chain aliphatic alcohols such as eicosanol; glycerin, pentaerythritol, etc.
  • a carboxylic acid (partial) ester a (partial) ester of a fatty acid having 15 to 30 carbon atoms and a monovalent to pentavalent alcohol is preferred.
  • the alcohol component constituting the ester is preferably a monohydric alcohol having 10 to 30 carbon atoms, and a polyhydric alcohol having 3 to 10 carbon atoms.
  • the melting point of the wax is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, and particularly preferably 60 ° C. or higher.
  • the melting point of the wax is preferably 120 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or lower, and particularly preferably 100 ° C. or lower. If the melting point of the wax is too low, the wax is exposed on the surface after the toner is fixed, and stickiness tends to occur. When the melting point of the wax is too high, the fixing property of the toner at a low temperature is poor.
  • the content of the wax is preferably in the range of 1 to 30 parts by weight, more preferably 2 to 20 parts, and particularly preferably 4 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
  • the emulsion (polymerization) aggregation method includes at least the following steps.
  • Emulsion polymerization process or binder resin emulsification process (1) A step of supplying a colorant and polymer primary particles or a resin particle dispersion to prepare a mixed dispersion (hereinafter abbreviated as “step (1)” or “mixed dispersion step”), (2) supplying the mixed dispersion to form aggregated particles (hereinafter abbreviated as “process (2)” or “aggregation process”); (3) a step of further adding shell particles to the aggregated particles to form aggregated particles having a core-shell structure (hereinafter abbreviated as “step (3)” or “capsule step”), (4) supplying aggregated particles to form fused particles (hereinafter abbreviated as “step (4)” or “fused step”), and Cleaning and drying process.
  • a dispersion is obtained by mixing and dispersing the dispersion. Aggregated particles are obtained by aggregating the particles in the dispersion. Furthermore, resin fine particles or the like are attached to the aggregated particles as necessary. Thereafter, the toner is obtained by fusing the agglomerated particles or the agglomerated particles to which resin fine particles or the like are adhered. The toner particles thus obtained are washed and dried to obtain an electrostatic image developing toner.
  • ⁇ Emulsion polymerization process> Below, an emulsion polymerization process is demonstrated.
  • ⁇ Emulsifier used for emulsion polymerization> Examples of the emulsifier used in the emulsion polymerization include at least one emulsifier selected from a cationic surfactant, an anionic surfactant, and a nonionic surfactant.
  • cationic surfactant examples include dodecyl ammonium chloride, dodecyl ammonium bromide, dodecyl trimethyl ammonium bromide, dodecyl pyridinium chloride, dodecyl pyridinium bromide, hexadecyl trimethyl ammonium bromide and the like.
  • anionic surfactant examples include fatty acid soaps such as sodium stearate and sodium dodecanoate, sodium dodecyl sulfate, sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium lauryl sulfate and the like.
  • nonionic surfactants include polyoxyethylene dodecyl ether, polyoxyethylene hexadecyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene sorbitan monooleate ether, monodecanoyl sucrose , Etc.
  • anionic surfactants are preferred, and alkali metal salts of linear alkylbenzene sulfonic acids are particularly preferred.
  • the polymer primary particles used in the emulsion polymerization aggregation method preferably have a glass transition point (hereinafter sometimes abbreviated as “T g”) of 40 to 80 ° C., and a volume average particle size of 0.02 to 3 ⁇ m.
  • the polymer primary particles are obtained by emulsion polymerization of a monomer.
  • the method for producing the polymer primary particles is not particularly limited, but is preferably obtained by seed emulsion polymerization of a monomer mixture using wax fine particles as seeds.
  • a monomer having a Bronsted acidic group hereinafter sometimes simply referred to as “acidic group” or a Bronsted basic group (hereinafter sometimes simply referred to as “basic group”).
  • polymerization proceeds by blending a monomer and a monomer having no Bronsted acidic group or Bronsted basic group (hereinafter, also referred to as “other monomer”). At this time, the plurality of monomers can be added separately. Alternatively, a plurality of monomers may be mixed in advance, and the plurality of mixed monomers may be added. Furthermore, it is possible to change the monomer composition during the monomer addition.
  • the monomer may be blended as it is, or after mixing with water or an emulsifier in advance to prepare an emulsion, the prepared emulsion may be blended.
  • the emulsifier can use together 1 type, or 2 or more types selected from the said surfactant.
  • Examples of the “monomer having an acidic group” used in the present invention include monomers having a carboxyl group such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and cinnamic acid; sulfonic acid groups such as sulfonated styrene.
  • Monomers having include monomers having a sulfonamide group such as vinylbenzenesulfonamide.
  • Examples of the “monomer having a basic group” include an aromatic vinyl compound having an amino group such as aminostyrene; a nitrogen-containing heterocyclic ring-containing monomer such as vinyl pyridine and vinyl pyrrolidone; and dimethylaminoethyl acrylate and diethylaminoethyl methacrylate.
  • Examples include (meth) acrylic acid esters having an amino group.
  • the monomer having an acidic group and the monomer having a basic group may each exist as a salt with a counter ion.
  • the blending ratio of the monomer having an acidic group or basic group in the monomer mixture constituting the primary polymer particles is preferably in the range of 0 to 10 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the binder resin. Is 0 to 3 parts by weight, particularly preferably 0 to 1.5 parts by weight.
  • acrylic acid or methacrylic acid is particularly preferable.
  • “other monomers” include styrenes such as styrene, methylstyrene, chlorostyrene, dichlorostyrene, p-tert-butylstyrene, pn-butylstyrene, pn-nonylstyrene; methyl acrylate, Ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, methacryl (Meth) acrylic acid esters such as hydroxyethyl acid and ethylhexyl methacrylate; acrylamide, N-propylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N,
  • Crosslinking agent used for emulsion polymerization Furthermore, it is preferable to add a crosslinking agent to the polymer primary particles. In this case, it is preferable to add a crosslinking agent to the above-mentioned monomer.
  • a crosslinking agent a polyfunctional monomer having radical polymerizability is used.
  • crosslinking agent examples include, for example, divinylbenzene, hexanediol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, neopentyl glycol acrylate, diallyl phthalate, etc. Is mentioned.
  • a crosslinking agent it is possible to use a monomer having a reactive group in a pendant group, such as glycidyl methacrylate, methylol acrylamide, or acrolein.
  • radically polymerizable bifunctional monomers are preferable, and more specifically, divinylbenzene and hexanediol diacrylate are particularly preferable.
  • the blending ratio of such a polyfunctional monomer in the monomer mixture is preferably in the range of 0.05 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight, particularly 100 parts by weight of the binder resin.
  • the amount is preferably 0.2 to 3 parts by weight.
  • the glass transition point of the polymer is preferably 40 to 80 ° C. If the glass transition point exceeds 80 ° C., the fixing temperature may become too high, or the deterioration of OHP transparency may be a problem. On the other hand, when the glass transition point of the polymer is lower than 40 ° C., the storage stability of the toner may be deteriorated.
  • a more preferable glass transition point is 50 to 70 ° C., and a particularly preferable glass transition point is 55 to 65 ° C.
  • the polymerization initiator may be added to the polymerization system at any time before, simultaneously with, or after the monomer addition. Or you may combine these addition methods as needed.
  • the content of the initiator is preferably in the range of 0 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 7 parts by weight, and particularly preferably 2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
  • a known chain transfer agent can be used as necessary.
  • chain transfer agent examples include t-dodecyl mercaptan, 2-mercaptoethanol, diisopropyl xanthogen, carbon tetrachloride, trichlorobromomethane, and the like.
  • a chain transfer agent may be used independently and may use 2 or more types together.
  • ⁇ Emulsion polymerization temperature> In the presence of a polymerization initiator or the like, the above monomers are mixed with water for polymerization.
  • the polymerization temperature is 40 to 150 ° C, preferably 50 to 120 ° C, more preferably 60 to 100 ° C.
  • the volume average particle diameter of the polymer primary particles thus obtained is in the range of 0.01 ⁇ m to 3 ⁇ m, preferably 0.02 ⁇ m to 2.5 ⁇ m, more preferably 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m, and particularly preferably 0. .1 ⁇ m to 1.5 ⁇ m.
  • the average particle diameter can be measured using, for example, UPA.
  • the particle size is smaller than 0.01 ⁇ m, it may be difficult to control the aggregation rate. If the particle size is larger than 3 ⁇ m, the particle size of the toner obtained by aggregation of the polymer primary particles may be too large, and may be inappropriate for producing a toner having a particle size of 3 to 8 ⁇ m.
  • the resin particle dispersion is prepared by dispersing the binder resin in an aqueous dispersion medium such as water or alcohol with a surfactant.
  • an aqueous dispersion medium such as water or alcohol
  • a dispersion method a homogenizer, a ball mill, a sand mill, a dyno mill, or the like can be used.
  • a base is added to the organic layer composed of the hydrophobic organic solvent in which the binder resin is dissolved, and after neutralization, an aqueous medium is added to perform phase inversion between the organic layer and the aqueous layer, thereby binding.
  • a phase inversion emulsification method in which the adhesion resin is dispersed in an aqueous medium can also be used.
  • emulsifiers include, but are not limited to, anionic surfactants such as sulfate ester salts, sulfonate salts, phosphate esters, and soaps; cationic surfactants such as amine salt types and quaternary ammonium salt types And nonionic surfactants such as polyethylene glycol, alkylphenol ethylene oxide adducts, and polyhydric alcohols. Surfactant may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
  • the obtained resin particles have a volume average particle size of 0.01 ⁇ m to 3 ⁇ m, preferably 0.02 ⁇ m to 2.5 ⁇ m, more preferably 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m, and particularly preferably 0.1 ⁇ m to 1.mu.m. 5 ⁇ m.
  • the average particle diameter can be measured using, for example, UPA.
  • Solid content concentration of polymer primary particle or resin particle dispersion The solid content concentration of the dispersion of polymer primary particles or resin particles is preferably 3% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 7% by mass or more and 30% by mass or less.
  • a dispersion of polymer primary particles and a colorant are mixed to obtain a mixed dispersion. Thereafter, the polymer primary particles in the mixed dispersion can be co-aggregated to obtain aggregated particles.
  • the colorant is preferably emulsified in water and used in the form of an emulsion in the presence of an emulsifier (the aforementioned surfactant) in advance.
  • the volume average particle size of the colorant particles is preferably 0.01 to 3 ⁇ m, more preferably 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m, and particularly preferably 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the amount of the colorant to be used is 1 to 25 parts by weight, preferably 1 to 15 parts by weight, and more preferably 3 to 12 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polymer primary particles.
  • Wax is preferably used for the production of the toner. If the wax is not blended, the toner fixability may deteriorate. If no wax is added, the paper may wrap around the fixing roll during toner fixing. As the wax, those similar to those described in the above-mentioned “components commonly used in the wet method for producing toner particles” are preferably used.
  • a wax is dispersed in an emulsifier (the surfactant) to be emulsified.
  • a wax fine particle dispersion can be obtained.
  • polymer primary particles encapsulating wax can be produced.
  • the wax fine particle dispersion is co-aggregated with the polymer primary particles (which may contain the wax) and the colorant in the aggregation step.
  • the emulsion polymerization aggregation method is not limited to these methods. In the production of toner, it is preferable to carry out seed polymerization using wax as a seed to obtain polymer primary particles containing the wax.
  • the polymer primary particles used for toner production include particles obtained by seed polymerization using wax as a seed. This is because it is possible to prevent the wax from being exposed on the surface of the toner particles by seed polymerization using the wax as a seed.
  • the average particle size of the wax fine particles is common when used as a seed and for co-aggregation, and is preferably 0.01 ⁇ m to 3 ⁇ m, more preferably 0.1 to 2 ⁇ m, and particularly preferably 0.8. 1 to 1.5 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the wax fine particles can be measured using, for example, LA-500 manufactured by Horiba.
  • LA-500 manufactured by Horiba.
  • the average particle size of the wax emulsion is larger than 3 ⁇ m, it may be difficult to control the particle size during aggregation.
  • the average particle size of the wax emulsion is smaller than 0.01 ⁇ m, it may be difficult to prepare a dispersion.
  • a charge control agent In the production of the toner, it is preferable to use a charge control agent.
  • a charge control agent In the emulsion (polymerization) aggregation method, a charge control agent can be used as a seed when obtaining polymer primary particles. Thereby, a toner containing a charge control agent is obtained.
  • the charge control agent can be dissolved or dispersed in the monomer or wax.
  • the primary particles of the charge control agent can be aggregated simultaneously with the polymer primary particles and the colorant to form aggregated particles.
  • the polymer primary particles and the colorant are aggregated.
  • the charge control agent primary particles can be added to the agglomerated particles for aggregation.
  • the charge control agent can be dispersed in water using the aforementioned surfactant.
  • the charge control agent is preferably used as an emulsion (charge control agent primary particles).
  • the average particle diameter of the charge control agent primary particles is preferably 0.01 to 3 ⁇ m, more preferably 0.05 to 2 ⁇ m, and particularly preferably 0.1 to 1 ⁇ m.
  • the toner particles can be continuously produced by the apparatus of the present invention.
  • the method for producing toner particles includes at least steps (1), (2) and (3) when the above-described (b) emulsion (polymerization) aggregation method is applied.
  • Any of the steps (1) to (3) preferably includes a step of continuously supplying and a step of continuously extracting.
  • any of the steps (1) to (3) may be continuous.
  • at least step (2) has a step of continuously supplying and a step of continuously extracting. That is, the step (2) preferably includes a step of continuously supplying the mixed dispersion and a step of continuously extracting the aggregated particles. Furthermore, it is more preferable that the step (3) also includes a step of continuously supplying and a step of continuously extracting. Furthermore, it is more preferable that the step (1) also includes a step of continuously supplying and a step of continuously extracting.
  • the mixing and dispersing step is necessary to make the liquid supplied to the aggregation step uniformly dispersed.
  • the polymer primary particle dispersion or resin particle dispersion obtained in the emulsion polymerization step is supplied in the mixing and dispersing step.
  • Components other than the polymer primary particles and the resin particles may be in the form of particles or in a state of being dispersed in a medium in advance.
  • each component is preferably supplied as a dispersion, for example in the form of a slurry or emulsion, to the vessel for aggregation. In this case, it is because the residence time in a mixing process can be adjusted appropriately. Further, each component can be supplied in the form of particles without being in a slurry or emulsion state. In this case, each component may agglomerate secondary. As a result, coarse powder may be generated in the toner, and white streaks or the like may occur in an image formed by the toner.
  • the volume average particle diameter of each of the above components is preferably 3 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.5 ⁇ m or less.
  • each component is preferably supplied in the state of an aqueous dispersion.
  • the volume average particle size of each component is in the above range, and each component is supplied in the state of an aqueous dispersion, whereby the average particle size and particle size distribution of the aggregated particles in the subsequent aggregation step It becomes easy to control. Further, the charge distribution of the obtained toner becomes sharp, and an image free from fogging is obtained, which is preferable.
  • the dispersion medium is not limited as long as it is an aqueous medium, but is preferably water.
  • the dispersion concentration is not particularly limited, but is 3% by mass or more, preferably 7% by mass or more, more preferably 10% by mass or more as the solid content concentration.
  • the dispersion concentration is 40% by mass or less, preferably 30% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less as the solid content concentration.
  • the container used in the mixing and dispersing step is not particularly limited as long as each component can be mixed uniformly.
  • a normal reactor or the like can be used.
  • a mixing apparatus having a supply port for continuously supplying each component and an extraction port for continuously extracting each component.
  • a mixer such as an in-line mixer installed in the pipe.
  • the continuous mixing tank proposed in the present invention.
  • a required number of mixing tank units can be installed according to the time required for mixing. Further, supply ports for raw material liquids such as a pigment dispersion liquid, a wax dispersion liquid, and a charge control agent can be provided in accordance with the mixing order of the raw material liquids. Moreover, the mixing state in a continuous mixing tank can be optimized by setting the temperature conditions required for mixing.
  • Each raw material liquid may be added simultaneously, but can also be added in order.
  • the mixing / dispersing step may be integrated with an aggregation step described later.
  • the mixed dispersion is agglomerated while adding and mixing components other than the polymer primary particles or resin particles.
  • the aggregation step at least the above-described colorant, polymer primary particles or resin particles, and, if necessary, a wax, a charge control agent, and other components are aggregated.
  • the polymer primary particles prior to the fusing process, for example, are aggregated so as to be approximately the size of the toner particles.
  • the components may be agglomerated while adding and mixing components other than the polymer primary particles or resin particles.
  • the aggregation process may include a capsule process for forming toner particles having a core-shell structure by further adding a shell agent to the aggregated particles.
  • a continuous reaction apparatus comprising a mixing tank unit and a partition plate unit can be installed along the flow direction of the dispersion of polymer primary particles or resin particles. If necessary, a partition plate unit having a reagent supply pipe or a mixing tank unit having a sampling port can be installed. Furthermore, the number of mixing tank units can be increased or decreased in accordance with the mixing time and the aggregation time.
  • a temperature control system can be connected to the temperature-controllable partition plate unit to complete a continuous reactor for aggregation.
  • each component When performing a process (2) continuously, you may supply each component to an empty container in the initial stage of a continuous operation.
  • a dispersion medium not containing particles or the like may be filled in a container in advance, and each component may be supplied thereto to stabilize the component concentration in the container.
  • the concentration of each component in the container may be stabilized by preliminarily filling one or several of the components in a container and supplying the other components to the container.
  • the coagulation liquid similar to the coagulation liquid of the stable state at the time of continuous operation is manufactured with another method.
  • the concentration of each component in the container may be stabilized by supplying each component to the container after filling the agglomerated liquid into the container.
  • the components in the container are aggregated by, for example, heating, pH adjustment, salt addition, curing agent addition, or the like.
  • the temperature of the reaction solution in each mixing tank unit can be precisely controlled by controlling the temperature in the partition unit.
  • the temperature of the reaction solution is preferably at least 10 ° C. lower than the glass transition point of the polymer primary particles, more preferably at least 5 ° C. lower than the glass transition point.
  • the temperature of the reaction solution is preferably 10 ° C. or higher, more preferably 5 ° C. or lower, than the glass transition point of the polymer.
  • the particle size of the aggregated particles may not reach the target particle size. If the temperature exceeds the above range, the particle size of the aggregated particles may be larger than the target particle size.
  • the “temperature of the reaction solution” is an average value of the highest temperature and the lowest temperature when the temperature in the aggregation process has a distribution.
  • the residence time of the reaction solution in the container is preferably 2 hours or less, particularly preferably 1 hour or less from the viewpoint of production efficiency.
  • the “residence time” here is an average residence time when the temperature of each component contained in the reaction solution satisfies the temperature condition. By such heat treatment, the colorant, the polymer primary particles, and, if necessary, the wax, the charge control agent, and other components are integrated.
  • the “residence time” here is the time from the point of supplying the component first when the supply timing of each component to the container is different.
  • the residence time of each aggregating liquid in each mixing tank unit is not particularly limited.
  • the residence time of the flocculated liquid in each mixing tank unit can be adjusted according to the flocculating time required for the entire apparatus and the number of mixing tanks.
  • the residence time is preferably within 1 to 10 minutes. If the residence time is too short, aggregation may be insufficient and the number of necessary mixing tanks may increase. On the contrary, if the residence time is too long, the uniformity of the coagulated liquid in the mixing tank may be deteriorated.
  • step (2) the temperature of the reaction solution can be adjusted to the above range. Thereby, each component contained in the reaction solution can be aggregated without adding an electrolyte. Moreover, each component contained in the reaction solution can be aggregated by adding an electrolyte. When the components are aggregated by adding an electrolyte, the components can be aggregated at the temperature or lower.
  • the timing of actually supplying the electrolyte may be either or both of step (1) and step (2). That is, the electrolyte may be supplied in advance in step (1).
  • the electrolyte used in step (2) may be either an organic salt or an inorganic salt.
  • the valence of the electrolyte used in the step (2) is not particularly limited, but is preferably 2 or more. Specifically, as an example of an electrolyte, NaCl, KCl, LiCl, Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , Li 2 SO 4 , MgCl 2 , CaCl 2 , MgSO 4 , CaSO 4 , ZnSO 4 , Al 2 (SO 2 4) 3, Fe 2 (SO 4) 3, CH 3 COONa, C 6 H 5 SO 3 Na and the like. Of these, inorganic salts having a divalent or higher polyvalent metal cation are particularly preferred.
  • the electrolyte it becomes easy to control the average particle size and particle size distribution of the aggregated particles. Further, by using the electrolyte, the charge amount distribution of the obtained toner becomes sharp and an image free from fogging can be obtained.
  • the content of the electrolyte varies depending on the type of electrolyte and the particle size of the intended aggregated particles, but is 0.05 to 25 parts by weight, preferably 0.05 to 15 parts by weight, more preferably 0.05 to 10 parts by weight.
  • the following problems may occur.
  • Aggregation reaction progresses slowly. Even after the agglutination reaction, fine powder of 1 ⁇ m or less remains.
  • the average particle size of the obtained aggregated particles does not reach the target particle size.
  • Rapid agglomeration is likely to occur, making it difficult to control the particle size.
  • the obtained agglomerated particles include coarse powders and irregular shapes.
  • the aggregation temperature is preferably at least 20 ° C. lower than the glass transition point of the polymer primary particles, more preferably at least 10 ° C. lower.
  • the aggregation temperature is preferably 10 ° C. or less higher than the glass transition point of the polymer, and more preferably below the glass transition point of the polymer.
  • temperature control in the aggregation process is important for controlling the average particle size and particle size distribution of the obtained aggregate. Therefore, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature in the aggregation process is preferably within 20 ° C, and particularly preferably within 10 ° C. When the difference between the maximum temperature and the minimum temperature exceeds the above range, it may be difficult to control the particle size.
  • step (2) a colorant and polymer primary particles, and, if necessary, a wax, a charge control agent, and other components are mixed and dispersed.
  • the obtained dispersion may be supplied substantially simultaneously to form aggregated particles.
  • at least one selected from the group consisting of resin fine particles, a colorant, a wax and a charge control agent may be supplied to the dispersion of aggregated particles having a volume average particle diameter of 1 ⁇ m or more.
  • particle size control is performed as follows. Aggregated particles are sampled automatically or manually from a sampling port installed on the side wall of the mixing tank module. The particle size of the aggregated particles is measured automatically or manually by a particle size measuring device. From the obtained measurement result, the temperature of each mixing tank unit is adjusted automatically or manually, and the size of the aggregated particles sent to the next fusion process is controlled.
  • step (3) the aggregate obtained in step (2) is heated. Thereby, the colorant and the polymer primary particles, and, if necessary, the wax, the charge control agent, and other components are fused to each other to obtain physically integrated particles.
  • step (3) it is preferable to form the fused particles by heating the polymer primary particles to a temperature higher than the glass transition point thereof.
  • the heating temperature in the step (3) is preferably 10 ° C. or more higher than the glass transition point of the polymer primary particles, and more preferably 20 ° C. or more higher than the glass transition point.
  • the heating temperature in the step (3) is preferably 80 ° C. or less higher than the glass transition point of the polymer primary particles, and more preferably 60 ° C. or less higher than the glass transition point.
  • the heating temperature here is an average value of the highest temperature and the lowest temperature when the temperature in the fusion process has a distribution.
  • the average residence time of the aggregated particles heated to the above temperature range is preferably 2 hours or less, particularly preferably 1 hour or less, from the viewpoint of production efficiency.
  • the polymer primary particles, the colorant and the like are fused and integrated.
  • the shape of the fused particles that is, the shape of the toner particles becomes close to a sphere.
  • the temperature in the container of an extraction port is more than the temperature in a container of a supply port.
  • the particles are controlled as follows. First, an aggregation inhibitor comprising an emulsifier, a pH adjuster, and an electrolyte is added from the reagent supply pipe. The temperature of the partition unit is adjusted. The temperature of the mixing tank is raised to the target fusion temperature. Further, the aggregated particles are sampled automatically or manually from a sampling port installed on the side wall of the mixing tank unit. Further, the circularity of the aggregated particles is measured automatically or manually by a particle size measuring device. And from the measurement result, the temperature of the partition unit on the downstream side adjacent to the mixing tank unit is adjusted automatically or manually. When the aggregated particles reach the target circularity, the aggregated liquid in the mixing tank unit is cooled using the temperature control system of the partition unit. The agglomerated liquid is temporarily stored in a storage tank or sent to a cleaning process.
  • an aggregation inhibitor comprising an emulsifier, a pH adjuster, and an electrolyte is added from the reagent supply pipe.
  • the temperature of the partition unit is adjusted
  • the dispersion liquid in which the fused particles obtained in the step (3) are dispersed is continuously extracted from the container.
  • Step (2) and Step (3) Relationship between Aggregation Step and Fusion Step>
  • the container used in step (2) and the container used in step (3) preferably have the following relationship.
  • (b) or (c) is preferable. That is, it is preferable that at least two containers are connected in series.
  • the temperature condition and shearing force of the step (2) and the step (3) of the container are controlled. Thereby, the intended aggregation and fusion can be achieved.
  • the dispersion liquid of the aggregated particles is transferred to a fusion container (container in step (3)). Thereby, the dispersion liquid can be heated and the aggregated particles can be fused.
  • a fusion container container in step (3).
  • the fusion temperature of step (3) extends to step (2). In this case, an appropriate aggregation temperature may not be obtained.
  • the temperature in at least one container in the step (3) is higher than the temperature in the container in the step (2).
  • the temperature in step (3) is preferably 0 to 60 ° C. or higher, particularly preferably 5 to 40 ° C. or higher than the temperature in step (2).
  • the temperature in step (2) needs to be low to some extent and the residence time must be long. Otherwise, the particle size may not be adjusted due to slight displacement of the pump flow rate or the like. Since the process (3) takes a long time in the first place, if the temperature of the process (3) is attempted to be lower than that of the process (2), the container may become too large.
  • the fused particles obtained through the above steps are subjected to solid-liquid separation according to a known method, and the fused particles are recovered. Next, if necessary, the toner particles are washed and then dried to obtain target toner particles.
  • the toner base particles can be washed by a belt filter, a filter press, centrifugal dehydration, or vacuum filtration. Furthermore, the toner base particles can be continuously washed using the continuous mixing tank of the present invention.
  • the continuous reaction apparatus of the present invention can be used as a continuous cleaning apparatus.
  • the continuous cleaning apparatus can be constructed by combining a plurality of sets including a mixing tank unit capable of injecting cleaning water and a partition plate unit having a filtration function.
  • the toner particle dispersion is mixed with the cleaning liquid when passing through the mixing tank.
  • the toner particle dispersion mixed with the cleaning liquid is filtered by a partition unit having a filtering function, and the filtrate is squeezed out.
  • impurities contained in the toner particle dispersion can be washed out.
  • Toner particles can be obtained by filtering and drying the toner particle dispersion obtained by this cleaning method.
  • the surface of the toner particles can be modified by adding another shell particle.
  • the same container as that used in the aggregation step may be used.
  • the capsule process may be performed in a batch mode, but may be performed in a continuous mode using the continuous reaction apparatus of the present invention.
  • the operating conditions at that time may be the same as the operating conditions of the continuous aggregation process described above.
  • the container used in step (2) and the container used in step (3) may be integrated or different. These containers are preferably composed of different containers. In particular, it is preferable that at least two or more containers are connected in series. That is, it is preferable that the container used in the step (2) and the container used in the step (3) are connected in series. With such a container configuration, the step (2) and the step (3) can be clearly separated. Further, such a container configuration is preferable because the operating conditions of each step can be optimized. Even when the containers of step (2) and step (3) are integrated in shape, the region where step (2) and step (3) are substantially different depending on the partition wall, stirring conditions, flow control, etc. Is preferably carried out.
  • step (1), step (2), and step (3) are performed in separate containers, it is preferable to provide an outlet for measuring and controlling the particle size at the inlet or outlet of each container.
  • a device for monitoring the internal viscosity of each container may be provided at the inlet or outlet of each container.
  • an electrostatic charge image developing toner having a relatively small particle size for example, a volume average particle size of 3 to 8 ⁇ m
  • the toner thus obtained has a sharp particle size distribution and charge amount distribution, and can achieve high image quality and high printing speed.
  • a known external additive may be added to the toner particles in order to control fluidity and developability.
  • the external additive inorganic oxide particles such as silica, alumina, titania or the like (hydrophobized if necessary), vinyl polymer particles, or the like can be used.
  • the content of the external additive is preferably in the range of 0.05 to 5 parts by weight with respect to the toner particles.
  • the electrostatic image developing toner produced by the apparatus of the present invention can be applied to, for example, a two-component developer, a magnetic one-component developer such as a magnetite-containing toner, and a non-magnetic one-component developer.
  • a carrier for mixing with the toner to form a developer is used.
  • a magnetic substance such as a known iron powder-based, ferrite-based, or magnetite-based carrier can be used as the carrier.
  • the surface of these magnetic substances with a resin coating or a magnetic resin carrier can be used.
  • the resin coated on the carrier generally known styrene resins, acrylic resins, styrene acrylic copolymer resins, silicone resins, modified silicone resins, fluorine resins and the like can be used, but are not limited thereto. Is not to be done.
  • the average particle diameter of the carrier is not particularly limited, but is preferably 10 to 200 ⁇ m.
  • the amount of these carriers to be used is preferably 5 to 100 parts by weight with respect to 1 part by weight of the electrostatic image developing toner.
  • the particle diameter of the toner for developing an electrostatic charge image can be measured using an accurate particle size distribution measuring device Coulter Counter Multisizer II manufactured by Beckman Coulter Co., Ltd. with an aperture diameter of 100 mm.
  • a toner having a volume average particle diameter (Dv) of 3 to 8 ⁇ m can be obtained efficiently. Therefore, the apparatus of the present invention is preferably used for the production of an electrostatic image developing toner having a volume average particle diameter of 3 to 8 ⁇ m.
  • the apparatus of the present invention is more preferably used for producing a toner having a volume average particle diameter of 4 to 8 ⁇ m.
  • the apparatus of the present invention is particularly preferably used for producing a toner having a volume average particle diameter of 4 to 7 ⁇ m.
  • Toner having a volume average particle size that is too large is not suitable for high-resolution image formation.
  • a toner having a volume average particle size that is too small is difficult to handle as a powder.
  • a toner having an excessively large volume average particle diameter can be produced by a batch method without using the apparatus of the present invention. Therefore, a toner having a volume average particle size that is too large may make it difficult to obtain the effects of the present invention.
  • the average circularity of the toner is preferably 0.9 to 1, more preferably 0.92 to 0.99, and particularly preferably 0.94 to 0.98.
  • the “average circularity” here can be obtained from the following equation using a value measured with a flow type particle image analyzer FPIA-3000 manufactured by Sysmex Corporation.
  • the “average circularity” here is a circularity corresponding to a cumulative frequency of 50% based on the number.
  • Circularity circumference of a circle with the same area as the projected particle area / circumference of the projected particle image
  • the continuous toner manufacturing apparatus 100 includes a continuous mixing and dispersing unit, a continuous aggregation unit, and a continuous fusing unit.
  • the continuous mixing and dispersing portion is a portion where raw materials are mixed.
  • the continuous agglomeration part is a part centered on the continuous agglomeration reactor 100.
  • the continuous fusion part is a part centered on the continuous fusion reaction apparatus 200.
  • the continuous mixing and dispersing unit is composed of a storage tank for each raw material, a quantitative supply system for each raw material, a temperature control system for controlling the liquid temperature, and a mixing system for mixing each raw material.
  • the dispersion of the polymer primary particles obtained by emulsion polymerization or the dispersion of the resin particles obtained by resin emulsification is transferred from the storage tank 101 to the line cooling device 104 by the metering pump P10. To do.
  • the line cooling device 104 is controlled by the temperature control device T110.
  • the particle dispersion is cooled to a target temperature by the line cooling device 104.
  • the cooled particle dispersion is sequentially mixed with the wax dispersion, the pigment dispersion, and the charge control agent dispersion by the in-line mixer P11. These liquids mixed by the in-line mixer P11 are sent to the continuous aggregation process.
  • the wax dispersion liquid is sent from the wax dispersion liquid storage tank 120 to the in-line mixer P11 via the pump P12.
  • the pigment dispersion liquid is sent from the pigment dispersion liquid storage tank 122 to the in-line mixer P11 via the pump P13.
  • the charge control agent dispersion liquid is sent from the charge control agent dispersion liquid storage tank 124 to the in-line mixer P11 via the pump P14.
  • the order of mixing of the wax dispersion, the pigment dispersion, and the charge control agent dispersion is not particularly limited. Moreover, the kind of these additives is not specifically limited.
  • the continuous agglomeration part is constituted by a continuous agglomeration reactor 100, temperature control systems T11 to T19, an addition system, and a measurement system.
  • the continuous coagulation reactor 100 is configured by alternately laminating 10 mixing tank units and 9 partition unit units.
  • the temperature control systems T11 to T19 are systems that control the temperature of each partition unit.
  • the addition system is a system in which an aggregating agent and an aggregation inhibitor for adjusting the aggregation of particles are added.
  • the measurement system is a system for measuring aggregated particles and measuring the internal temperature of the system.
  • the mixed liquid sent from the continuous mixing and dispersing section is supplied to the first mixing tank unit A11 of the continuous agglomeration reactor 100 via the inlet 106 at the lower part of the continuous agglomeration reactor 100.
  • the flocculant is supplied from the flocculant storage tank 130 to the first mixing tank unit A11 via the pump P15.
  • these supplied liquids are mixed by disk turbine blades.
  • the mixed liquid is warmed by the partition unit B11 whose temperature can be controlled by the temperature controller T11. While warming the mixed liquid, the mixed liquid is passed through the liquid passage hole in the center of the partition unit B11.
  • the liquid mixture is sent to the second mixing tank unit A12 by the liquid feed auxiliary stirring blade.
  • the liquid mixture is mixed by the disc turbine blade. Furthermore, the mixed liquid is warmed by the partition unit B12 whose temperature can be controlled by the temperature controller T12. While warming the mixed liquid, the mixed liquid is passed through the liquid passage hole in the center of the partition unit B12. The mixed liquid is sent to the third mixing tank unit A13 by the liquid feeding auxiliary stirring blade.
  • 3rd mixing tank unit A13 a liquid mixture is mixed with a disk turbine blade. Furthermore, the mixed liquid is warmed by the partition unit B13 whose temperature can be controlled by the temperature controller T13. While warming the mixed liquid, the mixed liquid is passed through the liquid passage hole in the center of the partition unit B13. The liquid mixture is sent to the fourth mixing tank unit A14 by the liquid feed auxiliary stirring blade.
  • the mixed liquid is mixed by the disc turbine blade. Furthermore, the mixed liquid is warmed by the partition unit B14 whose temperature can be controlled by the temperature controller T14. While warming the mixed liquid, the mixed liquid is passed through the liquid passage hole in the center of the partition unit B14. The mixed liquid is sent to the fifth mixing tank unit A15 by the liquid feeding auxiliary stirring blade.
  • the liquid mixture is mixed by the disc turbine blade. Further, the mixed solution is warmed by the partition unit B15 whose temperature can be controlled by the temperature controller T15. While warming the mixed liquid, the mixed liquid is passed through the liquid passage hole in the center of the partition unit B15. The liquid mixture is sent to the sixth mixing tank unit A16 by the liquid sending auxiliary stirring blade.
  • the agglomerate sample extracted from the sampling port installed on the wall of the fifth mixing tank unit A15 is sent to the particle size measuring device S11 (Multisizer III).
  • the aggregated particle diameter of the sample is measured by the particle diameter measuring device S11.
  • the temperature control devices T14 and T15 are operated to control the temperature of the mixed solution. Thereby, the aggregated particle diameter can be controlled. For example, when the particle size measured by the particle size measuring device S11 is smaller than the target, the set temperature of the temperature control devices T14 and T15 may be increased to promote particle growth. Conversely, when the measured particle size is larger than the target, the growth of the particles may be suppressed by lowering the set temperature of the temperature control devices T14 and T15.
  • the mixed liquid sent to the sixth mixing tank unit A16 is sent to the seventh mixing tank unit A17 via the liquid passage hole in the center of the partition unit B16. While the mixed liquid is being sent to the seventh mixing tank unit A17, the shell agent sent from the shell agent storage tank 126 by the metering pump P16 is added to the mixed liquid. The shell agent is added from a reagent supply pipe installed in a liquid passage hole at the center of the partition unit B16. The flocculant liquid and the added shell agent are mixed by the liquid feeding auxiliary stirring blade and sent to the seventh mixing tank unit A17.
  • the mixed liquid is mixed by the disc turbine blade. Further, the mixed solution is warmed by the partition unit B17 whose temperature can be controlled by the temperature controller T17. While warming the mixed liquid, the mixed liquid is passed through the liquid passage hole in the center of the partition unit B17. The mixed liquid is sent to the eighth mixing tank unit A18 by the liquid feeding auxiliary stirring blade.
  • 8th mixing tank unit A18 a liquid mixture is mixed with a disk turbine blade. Further, the mixed solution is warmed by the partition unit B18 whose temperature can be controlled by the temperature controller T18. While warming the mixed liquid, the mixed liquid is passed through the liquid passage hole in the center of the partition unit B18. The mixed liquid is sent to the ninth mixing tank unit A19 by the liquid feeding auxiliary stirring blade.
  • the coagulated liquid sample extracted from the sampling port installed on the wall of the eighth mixing tank unit A18 is sent to the particle size measuring device S12 (Multisizer III).
  • the aggregate particle diameter of the sample is measured by the particle diameter measuring device S12.
  • the temperature control devices T17 and T18 are operated to control the temperature of the mixed solution. Thereby, the aggregated particle diameter can be controlled. For example, when the particle size measured by the particle size measuring device S12 is smaller than the target, the set temperature of the temperature control devices T17 and T18 may be increased to promote particle growth. Conversely, when the measured particle size is larger than the target, the growth of the particles may be suppressed by lowering the set temperature of the temperature control devices T17 and T18.
  • the mixed liquid sent to the ninth mixing tank unit A19 is sent to the tenth mixing tank unit A110 via the liquid passage hole in the central portion of the partition unit B19.
  • the aggregation inhibitor sent from the aggregation inhibitor storage tank 128 by the metering pump P17 is added to the mixed liquid.
  • the aggregation inhibitor is added from a reagent supply pipe installed in a liquid passage hole at the center of the partition unit B19.
  • the aggregation inhibitor is composed of an emulsifier or an electrolyte solution.
  • the flocculant liquid and the added flocculant inhibitor are mixed with the liquid feed auxiliary stirring blade and sent to the tenth mixing tank unit A110.
  • the flocculated liquid mixed with the flocculation inhibitor in the tenth mixing tank unit A110 is sent from the outlet 108 of the continuous flocculation process to the continuous fusion process by the liquid feed pump P21 via the insulated pipe.
  • the continuous fusion part is constituted by a continuous fusion reaction device 200, temperature control systems T21 to T29, a cooling system, and a measurement system.
  • the continuous fusion reaction apparatus 200 is configured by alternately laminating 10 mixing tank units and 9 partition plate units.
  • the temperature control systems T21 to T29 are systems that control the temperature of each partition unit.
  • the cooling system is a cooling system for the particle dispersion after fusion.
  • the measurement system is a system for measuring aggregated particles and measuring the internal temperature of the system.
  • the agglomerated liquid sent from the continuous agglomeration part is supplied to the first mixing tank unit A21 of the continuous fusing reaction device 200 via the inlet 202 at the bottom of the continuous fusing reaction device 200.
  • the supplied agglomerated liquid is mixed by the disc turbine blade.
  • the flocculated liquid is warmed by the partition unit B21 whose temperature can be controlled by the temperature controller T21. While warming the flocculated liquid, the flocculated liquid is passed through the liquid passage hole in the center of the partition unit B21.
  • the flocculated liquid is sent to the second mixing tank unit A22 by the liquid feeding auxiliary stirring blade. While repeating such mixing and heating, the aggregate liquid is sent to the seventh mixing tank unit A27.
  • the aggregate liquid extracted from the sampling port installed on the wall of the seventh mixing tank unit A27 is sent to the particle shape measuring device S21 (FPIA3000).
  • the particle size and circularity of the sample are measured by the particle shape measuring device S21.
  • the temperature control devices T27 to T29 or the temperature control devices T21 to T26 are operated to control the circularity of the particles. For example, when the circularity measured by the particle shape measuring device S21 reaches the target, the set temperature of the temperature control devices T27 to T29 is lowered and the cooling mode is set.
  • the temperature control devices T27 to T29 are set to the rapid cooling mode, and at the same time, the set temperature of the temperature control devices T21 to T26 is lowered to reduce the spheroidization. Adjust the speed.
  • the circularity measured by the particle shape measuring device S21 is lower than the target, the circularity is controlled by maintaining the temperature control devices T27 to T29 in the heating mode and extending the fusion process.
  • the agglomerated liquid discharged from the tenth mixing tank unit A210 is cooled by the line cooling device 204 and sent to the cleaning process by the liquid feed pump P22.
  • the toner can be washed by a general means such as a belt filter, a filter press, centrifugal dehydration, or vacuum filtration. Or it is also possible to wash
  • the continuous cleaning unit includes a continuous cleaning device 300, a cleaning water supply system, a filtrate discharge pipe, and a particle dispersion flow rate control device.
  • the continuous cleaning apparatus 300 is configured by alternately stacking a mixing tank unit having ten cleaning water injection ports and nine partition plate units having double-sided filters.
  • the dispersion liquid of toner particles sent from the continuous aggregating unit is supplied to the first mixing tank A31 by a flow rate control device P300 including a metering pump.
  • the toner particle dispersion is supplied from an inlet 32 provided at the bottom of the continuous cleaning apparatus 300.
  • the supplied toner particle dispersion is mixed with cleaning water quantitatively injected by a metering pump P31 from an inlet provided on the wall of the mixing tank unit A31. Mixing is performed by disk turbine blades.
  • the mixed liquid is filtered through a filter provided in the filtration partition unit B31.
  • the filtrate is discharged outside the continuous cleaning system 300.
  • the toner particle dispersion is sent to the second mixing tank unit A32 via a liquid passage hole provided in the center of the filtration partition unit B31.
  • the washing water is quantitatively injected from the inlet provided in each mixing tank unit, and at the same time, the filtration partition unit on both sides of the mixing tank unit. Filtration is performed by a filter provided in the system, and the filtrate is discharged outside the system.
  • the mixed liquid of toner particles washed by the mixing tank unit A310 is quantitatively sent from the outlet 43 to the next processing step by the metering pump P301.
  • the flow rate of the toner particle dispersion is controlled by the flow rate control device, and the flow rate of the cleaning liquid used at the time of cleaning is also controlled by the metering pump.
  • the flow control device is installed at the inlet / outlet of the dispersion of the continuous cleaning system.
  • concentration of the toner particle dispersion can be controlled.
  • a stable cleaning effect can be obtained by controlling the flow rate of the cleaning liquid.
  • the number of necessary units or the number of continuous cleaning systems can be adjusted in accordance with a cleaning target such as conductivity of the dispersion.
  • the continuous cleaning apparatus 310 can use the filtrate discharged from a certain unit as cleaning water for the downstream unit. According to such a continuous cleaning device 310, the amount of cleaning water used can be reduced.
  • the toner particle dispersion washed in the continuous washing section can be filtered and dried. Thereby, toner mother particles are obtained.
  • a shell agent to the toner particle dispersion
  • toner mother particles having a core-shell structure with a surface coated with the shell agent can also be formed.
  • the apparatus used in the shell agent capsule process (coating process) may be a generally used batch-type reaction tank, but the agglomeration continuous reaction apparatus of the present invention can also be used. From the viewpoint of production efficiency, it is preferable to use the continuous reactor for aggregation of the present invention.
  • a continuous reaction apparatus may be constructed by connecting a plurality of units having different functions in series.
  • the continuous reaction apparatus may be constructed by a single system having a plurality of functions.
  • the continuous reaction apparatus may be constructed by connecting a plurality of systems having different functions in series.
  • the whole or part of the toner production process can be continued by the continuous reaction apparatus of the present invention.
  • a simple and optimal continuous reaction apparatus can be constructed according to the purpose.
  • the continuous reaction apparatus of the present invention since a unit having a smaller volume is used, it is possible to construct a continuous reaction apparatus that is compact and has a large number of mixing stages. Thereby, a reaction liquid can be made to react uniformly.
  • the mixing efficiency can be increased and the shearing force can be increased by selecting a stirring blade.
  • the apparatus of the present invention can be applied to various continuous reaction processes.
  • the apparatus of the present invention can be preferably applied particularly to a wet toner manufacturing method.
  • the apparatus of the present invention can be preferably used for continuation of a toner production process by an emulsion aggregation method.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a continuous reaction apparatus.
  • FIG. 11 is a detailed cross-sectional view of the continuous reaction apparatus.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a continuous reaction apparatus.
  • FIG. 13 is a detailed cross-sectional view of the continuous reaction apparatus.
  • FIG. 14 is a perspective view of a continuous reaction apparatus.
  • FIG. 15 is a perspective view of a composite stirring blade.
  • FIG. 16 is a detailed perspective view of the composite stirring blade.
  • FIG. 17 is a plan view and a cross-sectional view of the mixing blade.
  • FIG. 18 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the mixing blade.
  • FIG. 19 is a plan view and a cross-sectional view of the mixing blade.
  • FIG. 20 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the mixing blade.
  • FIG. 21 is a plan view and a cross-sectional view of the mixing blade.
  • FIG. 22 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the mixing blade.
  • FIG. 23 is a plan view and a cross-sectional view of the mixing blade.
  • FIG. 24 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the mixing blade.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram of the installation angle ⁇ 21 of the mixing auxiliary fin with respect to the disk-shaped disk surface.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram of the installation angle ⁇ 22 of the mixing auxiliary fin with respect to the radial direction of the disk-shaped disc.
  • FIG. 27 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the liquid passing blade.
  • FIG. 28 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the liquid passing blade.
  • FIG. 29 is a plan view and a cross-sectional view of the liquid passing blade.
  • FIG. 30 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the liquid passing blade.
  • FIG. 31 is a plan view and a cross-sectional view of the liquid passing blade.
  • FIG. 32 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the liquid passing blade.
  • FIG. 33 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the liquid passing blade.
  • FIG. 34 is a plan view, a cross-sectional view, and a perspective view of the liquid passing blade.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram of the installation angle ⁇ 31 of the flow control auxiliary fin with respect to the disk-shaped disk surface.
  • FIG. 36 is an explanatory diagram of the installation angle ⁇ 32 of the flow control auxiliary fin with respect to the radial direction of the disk-shaped disk.
  • FIG. 37 is a flow diagram of a continuous agglomeration granulation system.
  • the continuous reaction apparatus of the present invention includes a cylindrical reaction vessel and a composite stirring blade.
  • the composite stirring blade includes two types of disc-shaped stirring blades that are classified according to the presence or absence of a liquid passage hole. Two types of disk-shaped stirring blades are alternately stacked.
  • the disk-shaped disc type stirring blade is classified into two types depending on the presence or absence of a liquid passage hole in the vicinity of the connection portion with the stirring shaft.
  • a disk-shaped disc type stirring blade having a liquid passage hole may be referred to as a “liquid passing blade”
  • a disk-shaped disk type stirring blade having no liquid passage hole may be referred to as a “mixing blade”.
  • the continuous reaction apparatus of the present invention includes a composite stirring blade.
  • the composite stirring blade includes a stirring shaft.
  • a liquid passing blade 14 and a mixing blade 12 are attached to the stirring shaft in a state of being alternately stacked.
  • the flow path of the liquid to be mixed that continuously flows in the reaction vessel can be controlled by these two kinds of disc-shaped stirring blades. Thereby, stable mixing time and mixing effect can be secured.
  • the most basic configuration of the composite stirring blade of the present invention is a configuration in which two mixing blades 12 sandwich one liquid passing blade 14. According to the height of the reaction vessel of the continuous reaction apparatus, the number of disk-shaped disk type stirring blades constituting the composite stirring blade can be adjusted.
  • the number of disk-shaped disc type stirring blades is not limited. In order to improve the controllability of the flow path of the reaction liquid and the uniformity of mixing, it is preferable to install a larger number of disc-shaped stirring blades.
  • the number of disk-shaped disc type stirring blades is preferably 3 or more.
  • the distance between the adjacent liquid passing blades 14 is H1 (see FIG. 12).
  • the distance between the adjacent mixing blade 12 and the liquid passing blade 14 along the flow direction of the liquid to be mixed (reaction solution) is set to H11 (see FIG. 15).
  • a distance between adjacent liquid passing blades 14 and mixing blades 12 along the flow direction of the liquid to be mixed (reaction liquid) is set to H12 (see FIG. 15).
  • H1 is preferably smaller than the maximum inner diameter D2 of the reaction vessel.
  • the liquid passing blade 14 and the stirring blade 12 are preferably installed at equal intervals.
  • the difference between the distance H11 and the distance H12 is preferably as small as possible, and more preferably equal.
  • the disk-shaped disc type stirring blade (mixing blade) having no liquid passage hole is a stirring blade for mixing.
  • the stirring blade includes a plurality of vertical mixing auxiliary fins installed on the outer periphery of a disk-like disk, such as a disk turbine, a blade turbine, or a dispaper.
  • the mixing auxiliary fin is preferably installed on the outer periphery of the disk-shaped disk.
  • the outer diameter of the disk-shaped disk is d21 and the outer diameter of the stirring shaft is d1
  • the mixing auxiliary fin is installed outside the circle of radius (d21 + d1) / 4 on the disk-shaped disk.
  • the mixing auxiliary fins may be installed inside the outer periphery on the disk-shaped disk.
  • the mixing auxiliary fins may be installed in a range that protrudes from the outer periphery on the disk-shaped disk.
  • the outer diameter d21 of the disk-shaped disk is preferably d22 or less.
  • the shape of the mixing auxiliary fin is not particularly limited.
  • the shape of the mixing auxiliary fin is preferably a flat plate shape or a tile shape in order to give sufficient shearing force to the liquid to be mixed.
  • the installation angle ⁇ 21 of the mixing auxiliary fin with respect to the disc-shaped disk surface is preferably 45 ° or more, and most preferably 90 ° with respect to the rotation direction.
  • the flow of the liquid to be mixed is controlled by an angle ⁇ 22 formed by the mixing auxiliary fin and the radial direction of the disk-shaped disk (the line segment connecting the center of the stirring shaft and the center of the mixing auxiliary fin).
  • Can do for example, when the angle ⁇ 22 is 0 ° to 90 °, the liquid to be mixed tends to flow outside the mixing auxiliary fin. On the other hand, when the angle ⁇ 22 is 90 ° to 180 °, the liquid to be mixed tends to flow inside the mixing auxiliary fin.
  • the number of mixing auxiliary fins is preferably 4 or more, and more preferably 6 or more.
  • the stirring effect may be reduced.
  • the number of the mixing auxiliary fins increases, the contact resistance with the liquid to be mixed increases. In this case, since the liquid to be mixed easily accumulates between the adjacent mixing auxiliary fins, the mixing tends to be uneven. For this reason, the number of mixing auxiliary fins is preferably 14 or less, and more preferably 10 or less.
  • the mixing auxiliary fins may be installed symmetrically on both sides of the disk-shaped disc, but may be installed asymmetrically. For example, it is possible to control the flow near the outer periphery of the disk-shaped disk by adjusting the shape, installation position, and installation angle of the mixing auxiliary fins installed on both sides of the disk-shaped disk.
  • the liquid passing blade includes a disk-shaped disk and a stirring shaft. Near the connecting portion between the stirring shaft and the disc-like disk, a liquid passage hole through which the liquid to be mixed can pass is provided.
  • the liquid to be mixed can move from the front surface to the back surface of the liquid passing blade through the liquid passing hole provided in the substantially central portion of the disc-shaped disk.
  • flow control auxiliary fins are installed in the vicinity of the outer circumferences of both sides of the disk-like disk of the liquid passing blade. The flow of the liquid to be mixed along the surface of the disk-shaped disk can be controlled by the flow control auxiliary fin.
  • the flow control auxiliary fin can prevent a short path of the liquid to be mixed flowing on both surfaces of the liquid passing blade.
  • the flow control auxiliary fin is preferably installed near the outer periphery of the disk-shaped disk in order to increase the peripheral speed during rotation.
  • the flow control auxiliary fins are installed outside the circle of radius (d31 + d1) / 4 on both sides of the disk-shaped disk. It is preferable to do.
  • the flow control auxiliary fin is preferably installed in the surface of the disk-shaped disk. That is, when the most advanced rotational diameter of the flow control auxiliary fins installed symmetrically on both sides of the disk-shaped disk is d32 and the outer diameter of the disk-shaped disk is d31, the rotational diameter d32 is preferably d31 or less. .
  • the shape of the flow control auxiliary fin is not particularly limited as long as the liquid to be mixed can be sufficiently fed along the surface of the disk.
  • the shape of the flow control auxiliary fin is preferably a flat plate shape or a tile shape.
  • the installation angle ⁇ 31 of the flow control auxiliary fin with respect to the surface of the disk-shaped disk is preferably 45 ° or more and 90 ° or less with respect to the rotation direction.
  • the installation angle ⁇ 31 is within this range, the flow parallel to the surface of the disk-shaped disk can be promoted to increase the drainage efficiency.
  • the shape of the flow control auxiliary fin is preferably a tile shape.
  • the flow control auxiliary fins may be installed along the radial direction of the disk-shaped disc, but may be installed at a certain angle with respect to the radial direction.
  • the angle ⁇ 32 formed by the flow control auxiliary fin and the radius of the disk-shaped disk is preferably 0 ° to 90 °.
  • the angle ⁇ 32 is 0 ° to 90 °, it is possible to efficiently generate the flow of the liquid to be mixed toward the outside of the disk.
  • the angle ⁇ 32 is 45 ° or more, the flow toward the outside of the disk-shaped disk can be generated more efficiently.
  • the flow control auxiliary fins symmetrically on the outer periphery of one side of the disk-shaped disc.
  • Four or more flow control auxiliary fins are preferably installed, and more preferably six or more. If the number of flow control auxiliary fins is less than four, unevenness in the parallel flow generated from the tip of the liquid passing blade tends to occur. Moreover, when the number of flow control auxiliary fins is less than four, there is a possibility that a short path of the liquid to be mixed on both surfaces of the liquid passing blade is likely to occur. Conversely, when the number of flow control auxiliary fins is increased, the contact resistance with the liquid to be mixed increases.
  • the number of flow control auxiliary fins installed is preferably 18 or less, and more preferably 14 or less.
  • the liquid passage hole is preferably provided at a position close to the center of the disk-shaped disk. More specifically, when the outer diameter of the stirring shaft is d1, and the outer diameter of the disc-shaped disc type stirring blade having a fluid passage hole is d31, the fluid passage hole has a radius (d31 + d1) on the surface of the disc-like disc. ) / 4 is preferably provided inside the circle. If a liquid passage hole is provided outside this range, the flow path of the liquid to be mixed is shortened, so that the liquid mixture is retained and mixing may be non-uniform.
  • the liquid passage hole is provided at a location immediately adjacent to the stirring shaft or a location in contact with the stirring shaft.
  • the liquid passage holes are preferably provided evenly around the stirring shaft. Considering the connection strength between the disc-shaped disk and the stirring shaft, it is necessary to secure at least one connection site between the stirring shaft and the disk-shaped disk around the stirring shaft.
  • the shape of the liquid passage hole is not particularly limited, but it is preferable that the connection strength between the disc-shaped disk and the stirring shaft is secured.
  • the shape of the liquid passage hole may be a circular donut shape surrounding the stirring shaft.
  • the shape of the liquid passage hole may be a shape having a connecting rod for connecting the stirring shaft and the disk-shaped disk.
  • the shape of the liquid passage hole may be a plurality of circular shapes arranged in a ring shape around the stirring shaft.
  • the shape of the liquid passage hole may be a plurality of arch shapes arranged in a ring shape around the stirring shaft.
  • the shape of the liquid passage hole may be a shape with unevenness.
  • a liquid flow promoting fin may be installed in the liquid flow hole.
  • the effect of promoting the flow of the liquid to be mixed and preventing the backflow can be obtained.
  • the continuous reaction apparatus of the present invention is provided with an inlet 20 and an outlet 22 for the liquid to be mixed in the vicinity of the stirring shafts at both ends of the cylindrical reaction vessel, respectively.
  • a jacket structure for temperature control is provided outside the continuous reaction apparatus. The jacket structure is divided into a number of chambers as required, enabling finer temperature control.
  • the reaction vessel may be a single structure or may be composed of a plurality of units.
  • the mixing tank unit method is preferable.
  • the mixing time can be finely adjusted according to the number of mixing tank units.
  • the inside of the reaction vessel may have a cylindrical shape with a flat inner wall as shown in FIG. 10 or an uneven structure like the inner wall 5 in FIG.
  • the reaction vessel may have a concavo-convex structure constituted by a plurality of swollen ring-shaped inner walls 5.
  • the tip of the liquid passing blade and the convex portion of the inner wall 5 of the reaction vessel are set to the same height, there is an effect of preventing a short path of the liquid to be mixed between both surfaces of the liquid passing blade, which is more preferable.
  • the minimum inner diameter D1 of the reaction vessel of the continuous reaction apparatus, the maximum inner diameter D2 of the reaction vessel, the outer diameter d31 of the disk-shaped disc type stirring blade (flowing blade) with a flow hole, and the disk-shaped disk without the flow hole The outer diameter d21 of the mold stirring blade (mixing blade) preferably satisfies the following formulas (1), (2), (3), and (4).
  • the continuous reaction apparatus may be installed vertically, but may be installed horizontally. Considering the ease of installation and maintenance, the vertical installation is preferable. Furthermore, the vertical installation has the advantage of a small installation area.
  • the installation angle of the continuous reaction apparatus may be inclined within a range of 40 degrees from a right angle with respect to the horizontal plane.
  • the direction in which the liquid to be mixed flows is not particularly limited, but when the continuous reaction apparatus is installed vertically, it is preferable to flow from the lower part to the upper part.
  • the material of the continuous reaction apparatus is not particularly limited, but the inner surface of the reaction vessel is preferably substantially stainless steel and / or glass.
  • the inner surface of the reaction vessel is preferably smooth stainless steel and / or glass.
  • the composite stirring blade is composed of two types of disc-shaped stirring blades (mixing blade and liquid passing blade).
  • the reaction vessel has an inner wall of a concavo-convex structure composed of a plurality of ring-shaped structures bulging outward. The function of each stirring blade and the flow of the liquid to be mixed will also be described in detail.
  • the liquid to be mixed is supplied into the continuous reaction apparatus from the inlet 20 provided near the stirring shaft at the bottom of the continuous reaction apparatus.
  • the supplied mixing target liquid is mixed and stirred by the mixing blade 12-1.
  • the liquid to be mixed travels around the tip of the mixing blade 12-1 and is sent to the space between the mixing blade 12-1 and the liquid passing blade 14-1. Since the flow of the liquid to be mixed is inhibited from flowing at the tip of the liquid passing blade 14-1, it cannot flow around the tip of the liquid passing blade 14-1 to the opposite side of the liquid passing blade 14-1. Therefore, most of the liquid to be mixed passes through the liquid passage hole 16 near the connection portion between the liquid passage blade 14-1 and the stirring shaft 10, and the next mixing blade 12-2, the liquid passage blade 14-1 Sent to the space between.
  • the liquid to be mixed goes around the tip of the mixing blade and repeats passing through the liquid passage hole provided in the liquid passage blade.
  • the liquids to be mixed are mixed while maintaining a constant flow path.
  • the liquid to be mixed is withdrawn from an outlet 22 provided at the upper part of the continuous reaction apparatus.
  • the temperature of the liquid to be mixed that flows inside the reaction vessel can also be controlled by flowing water through a plurality of jackets installed on the outer wall of the reaction vessel.
  • the composite stirring blade Since the maximum outer diameter of the composite stirring blade is smaller than the minimum inner diameter of the reaction vessel, the composite stirring blade can be taken out without disassembling the continuous reaction apparatus. For this reason, maintenance such as cleaning is easy. Also, it is easy to deal with clogging and to change the grade of the liquid to be mixed.
  • the flow path of the liquid to be mixed can be stably secured.
  • the liquid to be mixed can be mixed continuously and uniformly.
  • the continuous reaction apparatus of the present invention is easy to perform maintenance work.
  • the continuous agglomeration granulation system 1000 constituted by the continuous reaction apparatus of the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 37, the continuous agglomeration granulation system 1000 is composed of the following three parts.
  • a continuous agglomeration unit comprising a continuous reaction apparatus 100 and a continuous reaction apparatus 200.
  • the continuous reaction apparatus 100 is an apparatus that aggregates mixed particles obtained from a continuous mixing and dispersing unit.
  • the continuous reaction apparatus 200 is an apparatus that coats and encapsulates shell particles on the surface of aggregated particles.
  • a continuous fusing unit comprising the continuous reactor 300.
  • the continuous reaction apparatus 300 is an apparatus for controlling the particle surface by fusing the aggregated particles obtained from the continuous aggregation part with heat.
  • the continuous mixing / dispersing unit includes a raw material storage tank, a quantitative supply system, a temperature control system for controlling the liquid temperature, and a mixing system for mixing the raw materials.
  • a dispersion of primary polymer particles obtained by emulsion polymerization or a dispersion of resin particles obtained by resin emulsification is supplied from the storage tank 101 by a pump P10 via a pipe to a line cooling device. Transfer to 104.
  • the line cooling device 104 is controlled by a temperature control device.
  • the liquid temperature is adjusted to the target temperature by the line cooling device 104.
  • the particle dispersion whose liquid temperature is adjusted is sequentially mixed with a wax dispersion, a pigment dispersion, and a charge control agent dispersion by an in-line mixer P11. These liquids mixed by the in-line mixer P11 are sent to the continuous aggregation process.
  • the wax dispersion liquid is sent from the wax dispersion liquid storage tank 120 to the in-line mixer P11 via the pump P12.
  • the pigment dispersion liquid is sent from the pigment dispersion liquid storage tank 122 to the in-line mixer P11 via the pump P13.
  • the charge control agent dispersion liquid is sent from the charge control agent dispersion liquid storage tank 124 to the in-line mixer P11 via the pump P14.
  • the order of mixing of the wax dispersion, the pigment dispersion, and the charge control agent dispersion is not particularly limited. Moreover, the kind of these additives is not specifically limited. *
  • the continuous agglomeration part is mainly composed of the continuous reaction apparatus 100 and the continuous reaction apparatus 200.
  • the continuous reaction apparatus 100 is an apparatus for aggregating mixed particles obtained from a continuous mixing and dispersing unit to obtain aggregated particles serving as a core.
  • the continuous reaction apparatus 200 is an apparatus for encapsulating the surface of the agglomerated particles serving as the core by further coating the shell particles.
  • the continuous reaction apparatus 100 includes seven mixing tank units, composite stirring blades, temperature control devices T11 to T12, an addition system, a particle diameter measurement system for aggregated particles, and an internal temperature measurement system for the apparatus.
  • the composite stirring blade includes seven mixing blades and six liquid passing blades. These two types of blades are alternately installed.
  • the temperature control devices T11 to T12 control the temperature of each mixing tank unit.
  • the addition system is a system for adding an aggregating agent and an aggregation inhibitor for adjusting the aggregation of particles.
  • wing is adjusted so that the installation position of a liquid flow blade
  • wing is adjusted so that the installation position of a mixing blade
  • the mixed liquid sent from the mixing and dispersing unit is supplied to the first mixing tank unit Y11 of the continuous reaction apparatus 100 via the inlet 106 at the lower part of the continuous reaction apparatus 100.
  • the flocculant is supplied from the flocculant storage tank 130 to the first mixing tank unit Y11 via the pump P15.
  • the flocculant is supplied from the lower part of the continuous reaction apparatus 100 to the first mixing tank unit Y11.
  • the mixed liquid and the flocculant are heated by the jacket of the first mixing tank unit Y11 while being mixed by the mixing blade (disk turbine blade) installed in the first mixing tank unit Y11.
  • the temperature of the jacket of the first mixing tank unit Y11 is controlled by the temperature control device T11.
  • the liquid mixture is sent to the second mixing tank unit Y12 via a liquid passing hole in the center of the liquid passing blade installed in the intermediate part between the first mixing tank unit Y11 and the second mixing tank unit Y12.
  • the mixed liquid flows from the second mixing tank unit Y12 to the seventh mixing tank unit Y17 of the continuous reaction apparatus 100 through the same flow path as that of the first mixing tank unit Y11.
  • the liquid temperature is controlled by the temperature control device T11.
  • the liquid temperature is controlled by the temperature controller T12.
  • the aggregate liquid sample is collected from the sampling port S11 installed on the outer wall of the fourth mixing tank unit Y14.
  • the aggregated particle size of the collected sample is measured by a particle size measuring device (Multisizer III). Based on the measurement result, the temperature of the mixed liquid is controlled by the temperature control devices T11 and T12, and the aggregated particle diameter is controlled. For example, when the particle size of the particles collected from the sampling port S11 is smaller than the target, the growth of the particles is promoted by increasing the set temperature of the temperature control devices T11 and T12. On the other hand, when the measured aggregated particle diameter is larger than the target, the growth of the particles can be suppressed by lowering the set temperature of the temperature control devices T11 and T12.
  • the agglomerated liquid containing the core agglomerated particles grown to the target particle size can be extracted.
  • the extracted agglomerated liquid flows through the insulated pipe.
  • the shell agent is supplied from the shell agent storage tank 126 to the aggregate liquid flowing through the pipe by the metering pump P22.
  • the coagulated liquid is supplied to the first mixing tank unit Y21 by the liquid feed pump P21 via the inlet 206 of the continuous reaction apparatus 200.
  • the continuous reaction apparatus 200 includes seven mixing tank units, composite stirring blades, temperature control devices T21 to T22, an addition system, a particle diameter measurement system for aggregated particles, and the inside of the apparatus. Consists of a temperature measurement system.
  • the composite stirring blade includes seven mixing blades and six liquid passing blades. These two types of blades are alternately installed.
  • the temperature control devices T11 to T12 control the temperature of each mixing tank unit.
  • the addition system is a system for adding an aggregating agent and an aggregation inhibitor for adjusting the aggregation of particles.
  • wing is adjusted so that the installation position of a liquid flow blade
  • wing is adjusted so that the installation position of a mixing blade
  • the mixed liquid of the core agglomerated particles and the shell particles supplied to the first mixing tank unit Y21 of the continuous reaction apparatus 200 is mixed by mixing blades (disc turbine blades) installed in the first mixing tank unit Y21. . Moreover, the liquid mixture supplied to the first mixing tank unit Y21 is warmed by the jacket of the first mixing tank unit Y21 whose temperature is controlled by the temperature controller T21. The liquid mixture is sent to the second mixing tank unit Y22 via a liquid passing hole in the central part of the liquid passing blade installed in the intermediate part between the first mixing tank unit Y21 and the second mixing tank unit Y22.
  • the mixed liquid flows from the second mixing tank unit Y22 to the seventh mixing tank unit Y27 of the continuous reaction apparatus 200 through the same flow path as that of the first mixing tank unit Y21. Meanwhile, in the first mixing tank unit Y21 to the fourth mixing tank unit Y24, the liquid temperature is controlled by the temperature control device T21. In the fifth mixing tank unit Y25 to the seventh mixing tank unit Y27, the liquid temperature is controlled by the temperature controller T22. In the middle, an aggregate liquid sample is collected from a sampling port S21 installed on the outer wall of the fourth mixing tank unit Y24. The aggregated particle size of the collected sample is measured by a particle size measuring device (Multisizer III).
  • Multisizer III a particle size measuring device
  • the temperature of the mixed liquid is controlled by the temperature control devices T21 and T22, and the aggregated particle diameter is controlled.
  • the particle diameter of the particles collected from the sampling port S21 is smaller than the target
  • the growth of the particles is promoted by increasing the set temperature of the temperature control devices T21 and T22.
  • the measured aggregated particle diameter is larger than the target, the growth of the particles can be suppressed by lowering the set temperature of the temperature control devices T21 and T22.
  • an agglomerated liquid containing core agglomerated particles grown to the target particle size can be extracted.
  • the extracted agglomerated liquid flows through the insulated pipe.
  • the aggregation inhibitor is supplied from the storage tank 128 to the aggregation liquid flowing through the pipe by the metering pump P32.
  • the aggregation inhibitor includes a surfactant or an electrolyte solution. Further, the aggregate liquid is supplied to the first mixing tank unit Y31 by the liquid feed pump P31 via the inlet 306 of the continuous reaction apparatus 300.
  • the continuous reaction apparatus 300 includes seven mixing tank units, composite stirring blades, temperature control devices T31 to T32, an agglomerated particle measurement system, and an internal temperature measurement system. Consists of The composite stirring blade includes seven mixing blades and six liquid passing blades. These two types of blades are alternately installed.
  • the temperature control devices T31 to T32 control the temperature of each mixing tank unit.
  • wing is adjusted so that the installation position of a liquid flow blade
  • wing is adjusted so that the installation position of a mixing blade
  • the mixed liquid of the core agglomerated particles and the shell particles supplied to the first mixing tank unit Y31 of the continuous reaction apparatus 300 is mixed by mixing blades (disk turbine blades) installed in the first mixing tank unit Y31. . Moreover, the liquid mixture supplied to the first mixing tank unit Y31 is warmed by the jacket of the first mixing tank unit Y31 whose temperature is controlled by the temperature controller T31. The liquid mixture is sent to the second mixing tank unit Y32 via a liquid passing hole in the center of the liquid passing blade installed in the intermediate part between the first mixing tank unit Y31 and the second mixing tank unit Y32.
  • the mixed liquid flows from the second mixing tank unit Y32 to the seventh mixing tank unit Y37 of the continuous reaction apparatus 300 through the same flow path as that of the first mixing tank unit Y31. Meanwhile, in the first mixing tank unit Y31 to the fifth mixing tank unit Y35, the liquid temperature is controlled by the temperature controller T31. In the sixth mixing tank unit Y36 to the seventh mixing tank unit Y37, the liquid temperature is controlled by the temperature controller T32. In the middle, the aggregate liquid sample is collected from the sampling port S31 installed on the outer wall of the fifth mixing tank unit Y35. The circularity of the particles of the collected sample is measured by a particle shape measuring device (FPIA3000).
  • FPIA3000 particle shape measuring device
  • the set temperatures of the temperature control devices T31 and T32 are adjusted to control the circularity of the particles. For example, when the circularity of the measured particles reaches the target, the set temperature of the temperature control device T32 is lowered and the cooling mode is set. When the measured circularity of the particles is higher than the target, the setting temperature of the temperature control device T32 is lowered to set the rapid cooling mode, and at the same time, the setting temperature of the temperature control device T31 is lowered to adjust the spheroidization speed. . If the measured circularity of the particles is lower than the target, the circularity is controlled by maintaining the temperature control device T32 in the heating mode and extending the fusing process.
  • the agglomerated liquid extracted from the liquid outlet 308 of the seventh mixing tank unit Y37 of the continuous reaction apparatus 300 is further cooled by the line-shaped cooling device 38 and sent to the washing process by the liquid feed pump P33.
  • the toner can be washed using, for example, a belt filter, a filter press, a centrifugal dehydration device, or a vacuum filtration device.
  • the toner particle dispersion washed in the washing step is filtered and dried as it is. Thereby, toner particles are obtained.
  • the continuous reaction apparatus is not particularly limited, it may be a single system having a plurality of functions or a system in which a plurality of systems having different functions are connected in series.
  • the continuous reaction apparatus may be composed of a necessary number of mixing tank units and stirring blades matched to the mixing tank units.
  • the entire toner granulation process can be continued.
  • a required number of mixing tank units and a stirring blade adapted to the mixing tank unit can be assembled in accordance with the target toner particle size.
  • an optimal system can be easily constructed.
  • the stirring blade can be taken out without disassembling the mixing tank unit. Therefore, cleaning and maintenance of the apparatus are easy.
  • the apparatus of the present invention can be applied to various continuous reaction processes.
  • the apparatus of the present invention is particularly preferably applicable to a wet toner manufacturing method.
  • the apparatus of the present invention can be preferably applied to continuation of a toner production process by an emulsion aggregation method.
  • the particle diameter, circularity, electrical conductivity, and thermal properties were measured as follows.
  • Measuring device Model MicrotracNanotrac150 (hereinafter abbreviated as “Nanotrack”) manufactured by Nikkiso Co., Ltd. and MicrotracParticle Analyzer Ver10.1.2-019EE
  • Solvent ion-exchanged water having an electric conductivity of 0.5 ⁇ S / cm Solvent refractive index: 1.333 Measurement time: 600 seconds
  • a dispersion medium Cell Sheath: Sysmex
  • FPIA 3000 Sysmex
  • THF-soluble component of the polymer primary particle dispersion was measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
  • Equipment GPC equipment manufactured by Tosoh Corporation HLC-8020
  • Column PL-gel Mixed-B 10 ⁇ manufactured by Polymer Laboratory Solvent: THF Sample concentration: 0.1% by weight
  • Calibration curve Standard polystyrene
  • Example 1 ⁇ Preparation of wax dispersion A1> ⁇ Preparation of wax / long-chain polymerizable monomer dispersion A1> Paraffin wax (Nippon Seiwa Co., Ltd., HNP-9, melting point 82 ° C.) 100 parts, stearyl acrylate 10.4 parts, 20% sodium dodecylbenzenesulfonate aqueous solution (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Neogen S20D, 20% below) 7.0 parts of DBS aqueous solution) and 253.0 parts of demineralized water were heated to 90 ° C.
  • ⁇ Preparation of polymer primary particle dispersion B1> A reactor equipped with a stirring device (three blades), a heating / cooling device, a concentrating device, and a raw material and auxiliary agent charging device was prepared. This reactor was charged with 36.1 parts of wax dispersion A1 and 259 parts of demineralized water, and the temperature was raised to 90 ° C. under a nitrogen stream while stirring them. Thereafter, the mixture of the following monomers and an aqueous emulsifier solution was added to the reactor over 300 minutes while stirring was continued. The time when the dropping of the mixture of the monomers and the emulsifier aqueous solution is started is the polymerization start time.
  • initiator aqueous solution 1 was added into the reactor over 270 minutes after 30 minutes from the start of polymerization. Initiator aqueous solution 2 was further added over 60 minutes. Thereafter, the reactor was kept at a temperature of 90 ° C. for 1 hour while stirring was continued.
  • Dispersion B1 was measured using a nanotrack.
  • the median diameter (D50) was 300 nm.
  • the weight average molecular weight (Mw) was 157,000.
  • the continuous agglomeration device U1 includes three continuous agglomeration mixing tank units Un1 to Un3 having the same structure, a temperature control device, a liquid feeding pipe, a liquid feeding pump, and an additive mixing device.
  • the continuous agglomeration mixing tank unit (Un 1 to 3) includes a plurality of mixing tank units and a partition unit. The plurality of mixing tank units and the partition plate units are alternately stacked. Disk turbine blades are installed in each mixing tank unit. The disk turbine blades are fixed to the same stirring rod. The stir bar is rotated by an external motor (Mo1-3).
  • a jacket capable of flowing circulating water inside is provided on the side surface of the mixing tank unit used in the present embodiment.
  • the temperature of the circulating water flowing in the jacket can be controlled from the attached hot water control device. Thereby, the temperature of the dispersion liquid finally flowing into the mixing tank unit can be controlled.
  • the polymer primary particle dispersion B1 is sent from the storage tank TA1 to the static mixer SM1 by a metering pump PA1 (liquid feeding speed 25 g / min). Between the storage tank TA1 and the static mixer SM1, a cyan pigment dispersion (EP700 manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.) is sent from the storage tank TA2 by a metering pump PB1 (liquid feeding speed 1 g / min). The polymer primary particle dispersion B1 and the cyan pigment dispersion are uniformly mixed by the static mixer SM1.
  • a cyan pigment dispersion EP700 manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.
  • the mixed solution is further mixed with a 0.5% aluminum sulfate solution sent from the storage tank TA3 by a metering pump PB2 (feed rate 4 g / min).
  • the liquid mixture is supplied into the apparatus from the lower part of the continuous agglomeration mixing tank unit Un1.
  • the continuous agglomeration mixing tank unit Un1 includes 10 mixing tank units and 9 partition unit units. The mixing tank unit and the partition plate unit are alternately stacked.
  • the structure of the continuous flocculation / mixing tank unit Un1 has 10 stages.
  • the total volume of the continuous flocculation / mixing tank unit Un1 is 500 ml.
  • the rotation speed of the stirring motor Mo1 of the continuous flocculation / mixing tank unit Un1 was set to 400 rpm.
  • Hot water of 55 ° C. is sent from the thermostat TE1 to a jacket provided on the side surface of the mixing tank unit. The hot water sequentially flows from the upper mixing tank unit to the lower mixing tank unit. Thereby, the particle dispersion liquid flowing inside the mixing tank unit can be heated.
  • the heated particle dispersion is withdrawn from the outlet at the top of the continuous flocculation / mixing tank unit Un1 by the feed pump PA2.
  • a 20% DBS solution is sent from the storage tank TA4 by a metering pump PB3 (liquid feeding speed 1 g / min).
  • the particle dispersion and 20% DBS solution extracted from the continuous flocculation / mixing tank unit Un1 are uniformly mixed by the static mixer SM2.
  • the mixed liquid is supplied into the apparatus from the lower part of the continuous agglomeration mixing tank unit Un2.
  • the continuous flocculation / mixing tank unit Un2 includes two subunits (Un21, Un22) having the same structure.
  • the two subunits (Un21, Un22) are directly connected.
  • Each subunit has the same structure.
  • Each subunit includes five mixing tank units and four partition plate units.
  • the mixing tank unit and the partition plate unit are alternately stacked.
  • the structure of the continuous flocculation / mixing tank unit Un2 has five stages.
  • the total volume of the continuous flocculation / mixing tank unit Un2 is 150 ml.
  • the rotation speed of the stirring motor Mo2 of the continuous flocculation mixing tank unit Un2 was set to 250 rpm.
  • Hot water at 95 ° C. is sent from the thermostats TE2 and TE3 to the jacket provided on the side surface of each subunit (Un21, Un22). By injecting warm water into the inside of the jacket from the bottom, the particle dispersion flowing inside the subunit is heated.
  • the particle dispersion is heated while sequentially flowing through the subunits Un21 and Un22.
  • the heated particle dispersion is withdrawn from the outlet at the top of the continuous agglomeration mixing tank unit Un2 by the feed pump PA3.
  • the particle dispersion liquid extracted by the liquid feed pump PA3 is supplied to the inside from the lower part of the continuous agglomeration mixing tank unit Un3.
  • the continuous flocculation / mixing tank unit Un3 has the same structure as the continuous flocculation / mixing tank unit Un2.
  • Disk turbine blades are installed inside the continuous flocculation / mixing tank unit Un3.
  • the rotational speed of the disk turbine blade was 250 rpm.
  • the set temperature of the thermostat TE4 of the subunit Un31 of the continuous flocculation / mixing tank unit Un3 was 95 ° C.
  • the set temperature of the thermostat TE5 of the subunit Un32 was 10 ° C.
  • the particle dispersion heated by the subunit Un31 was rapidly cooled by the subunit Un32 and then discharged from the continuous flocculation / mixing tank unit Un3 from the discharge port at the top of the subunit Un32.
  • the discharged particle dispersion was continuously recovered as a dispersion of toner base particles C1.
  • the volume-based median diameter (Dv50) of the particles contained in the recovered dispersion was measured.
  • the average circularity of the particles contained in the recovered dispersion was measured using a flow particle analyzer. The measurement results are shown in FIG. 39 and Table 1 below.
  • Example 2 Using the same apparatus and the same operation method as in Example 1, a dispersion of toner mother particles C2 was continuously collected. However, in Example 2, the liquid feeding speed was changed to 2 times, and the rotation speeds of the continuous aggregating apparatuses U1 to U3 were set to 500 rpm, 400 rpm, and 400 rpm, respectively.
  • the volume-based median diameter (Dv50) of the particles contained in the recovered dispersion was measured using Multisizer III.
  • the average circularity of the particles contained in the recovered dispersion was measured using a flow particle analyzer. The measurement results are shown in FIG. 40 and Table 1 below.
  • the elapsed time means a time obtained by subtracting the process passage time from the liquid primary particle dispersion liquid feeding time (calculated value).
  • toner mother particles can be stably produced with high efficiency. Furthermore, the particle size and shape of the toner base particles can be controlled by changing the operating conditions.

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Abstract

 反応容器中の液体状反応物の流動経路を精密に制御することのできる連続式反応装置を提供する。また、反応容器中の液体状反応物を効率よく混合することのできる連続式反応装置を提供する。 連続式反応装置は、複数の混合槽ユニットと、複数の仕切り板ユニットを備える。これらのユニットは、交互に積層した状態で接続されている。各混合槽ユニットの内部空間には、撹拌翼が設置されている。混合槽ユニットの内径D1、混合槽ユニットの高さH、及び撹拌翼の外径d1の関係が、式(1)10≧(D1/H)≧1.5、式(2)0.99≧(d1/D1)≧0.7を満たしている。撹拌翼は、円盤状ディスク型撹拌翼である。

Description

連続式反応装置及びトナーの製造装置
 本発明は、連続式反応装置及びトナーの製造装置に関する。
 静電荷像現像用トナーは、プリンターや複写機、ファクシミリなどに用いられる。静電荷像現像用トナーは、静電荷像を可視化する画像形成に用いられる。例えば、電子写真方式による画像形成では、先ず、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。次に、静電潜像をトナーにより現像する。その後、現像した像を転写紙等に転写し、その像を熱によって定着させる。
 通常、静電荷像現像用トナーは、以下のように製造される。
 まず、結着樹脂及び着色剤が乾式混合される。必要に応じて、さらに、帯電制御剤、離型剤、及び磁性体等が乾式混合される。次に、その混合物を、押出機等で溶融混練した後、粉砕及び分級する。これにより、トナー粒子が得られる。このようなトナー粒子の製造方法は、溶融混練粉砕法と呼ばれる。この方法によって得られたトナー粒子に、流動性等の各種性能を付与することを目的として、外添材が加えられる。例えば、シリカ等の固体微粒子が外添剤として加えられる。これにより、トナー粒子の表面に、外添剤が付着する。
 近年、複写機やプリンターによって形成される画像を高精細化することが要求されている。その要求を達成するためには、粒度分布の狭いトナー粒子が必要である。しかし、前記の溶融混練粉砕法においては、トナー粒子の粒径制御が難しい。また、所望の粒径範囲から外れる粗粉や微粉が多量に副生する。このため、所望の粒径範囲から外れる副生物を分級によって取り除く必要があるという問題があった。
 上記問題点を解決する方法として、懸濁重合法及び乳化重合凝集法が知られている。
 懸濁重合法では、水系媒体中に、重合性単量体、重合開始剤、及び着色剤等を懸濁分散させる。その後、それらの成分を重合させてトナー粒子を製造する。
 乳化重合凝集法では、重合開始剤及び乳化剤を含有する水性媒体中に、重合性単量体を加えて乳化させる。重合性単量体を重合させて得られた重合体一次粒子エマルジョンに、着色剤並びに必要に応じて帯電制御剤等を添加する。これにより、重合体一次粒子を凝集させる。その後、凝集粒子を融着させてトナー粒子を製造する。
 これらの製造方法は、重合法と呼ばれる。重合法は、トナー粒子の粒径制御が容易である。また、重合法は、小粒径かつ粒度分布が狭く、画質に優れたトナーを製造することができる。また、重合法は、粉砕工程を含まないため、軟化点の低い結着樹脂を使用することができるため、トナーの低温定着性をも改善することができる。
 一方、溶融混練粉砕法は、原料を連続的に供給できるため、トナーを効率良く製造することが可能である。更に、製造するトナーの種類を切り替える場合、混練装置の自己洗浄効果が高いため、供給する原料の種類を変更するだけでトナーを連続的に製造することが可能であった。
 これに対し、懸濁重合法、乳化重合凝集法、あるいは溶解懸濁法などの重合法の場合は、回分式(バッチ式)の製造方法が採用されてきた。回分式の製造法を連続式の製造法に変更することにより、製造効率が向上するとともに、製造条件が安定であれば、均質な製品が得られる。このため、重合法によってトナーを連続的に製造するための技術の開発も進められている。
 例えば、特許文献1、2には、懸濁重合法よりトナーを連続的に製造する方法が開示されている。多くの製造工程を有する乳化重合凝集法についても、工程ごとの製造の連続化が検討されている。例えば、特許文献3には、ラテックスの重合体一次微粒子を連続的に製造する方法が開示されている。特許文献4~9には、乳化重合凝集法において、凝集工程と融着工程を含む造粒工程を連続的に行う方法が開示されている。
 連続式反応装置の内部の流体は、移送経路で流動しながら反応する。装置の内部における流体の移送時間、及び、移送途中での均一混合は重要である。例えば乳化(重合)凝集法における造粒工程では、粒子径及び粒度分布を制御するため、粒子の凝集時間を厳密に制御するとともに、内部の液体を均一に混合する必要がある。
 特許文献4には、仕切りのない一つの反応容器の中で、ピン型翼やアンカ翼を用いて反応物を撹拌する連続製造装置が開示されている。しかし、この装置は、反応物の反応容器内での移動経路の制御が困難である。また、反応液の通過時間に、ばらつきが発生しやすい。このため、凝集粒子径を厳密に制御することは困難である。
 特許文献5には、単一反応容器の内部で、スクリュー用いて反応液を輸送しながら混合分散を行う連続製造装置が開示されている。スクリューによる移送は、安定的な移動経路及び通過時間の確保には有利である。しかし、スクリューによる移送は、混合せん断効果が弱い。このため、例えば、乳化(重合)凝集法の場合、一定の粘度を持つ凝集液を均一に分散させることが困難である。また、スクリューのせん断力が弱いため、凝集粒子の粒子径を精密に制御することは困難である。
 特許文献6,9には、一つの反応容器の内部に、互いに仕切られた複数の空間が設けられた連続製造装置が開示されている。この装置に設けられた各空間には、撹拌翼が設置されている。この装置は、均一な混合及び反応を実現するために、反応液の移送経路及び反応容器への通過時間を制御する。
 特許文献7,8には、複数の撹拌翼を備えた反応容器を直列に接続した連続製造装置が開示されている。この装置によれば、複数の反応容器を設置することで、反応物の移送経路をある程度自由に設定できる。このため、この装置によれば、移送時間の不均一性がある程度緩和される。しかし、目標とする反応効果を得るためには、数多くの反応容器が必要であるため、装置が複雑化、あるいは大型化する恐れがある。また、この装置を用いた場合、装置の組立て、トラブル時の対応、及び装置のメンテナンスが困難であると予想される。
特開2003-316074号公報 特開2003-316075号公報 特開2008-69266号公報 特開2007-156244号公報 特開2006-350340号公報 特開2012-27466号公報 特開2012-148274号公報 特開2012-166191号公報 特開2013-56322号公報
 本発明は、反応容器中の液体状反応物の流動経路を精密に制御することのできる連続式反応装置を提供することを目的とする。
 本発明は、反応容器中の液体状反応物を効率よく混合することのできる連続式反応装置を提供することを目的とする。
 本発明は、構造が簡単であり、メンテナンスが容易な連続式反応装置を提供することを目的とする。
  本発明は、以下の通りである。
 複数の混合槽ユニットと仕切り板ユニットを備え、前記複数の混合槽ユニットと仕切り板ユニットは交互に積層されており、各混合槽ユニットの内部空間に撹拌翼が設置された連続式反応装置であって、
 前記混合槽ユニットの内径D1、高さH、及び前記撹拌翼の外径d1の関係が、以下の式(1)及び式(2)を満たしており、
   10≧(D1/H)≧1.5     (1)
   0.99≧(d1/D1)≧0.7  (2)
 前記撹拌翼は、円盤状ディスク型撹拌翼である、連続式反応装置。
 前記仕切り板ユニットの中心部に攪拌翼の攪拌軸を通す通液穴が設けられていることが好ましい。
 前記円盤状ディスク型撹拌翼は、ディスクタービン、ブレードタービン、またはディスパ翼であることが好ましい。
 前記通液穴のサイズの最小内径D2、前記仕切り板ユニットの両面に設置された混合槽ユニットの最大内径D1、及び前記撹拌軸の外径d2の関係が、以下の式(3)及び式(4)を満たすことが好ましい。
   0.1 ≦(D2/D1)≦ 0.5    (3)
   0.5 ≦(d2/D2)≦ 0.9    (4)
 通液穴の最小内径D2、及び、反応液の流れ方向において上流側の仕切り板ユニットの面の通液穴の内径D3の関係が、以下の式(5)を満たすことが好ましい。
   D3 ≧ D2     (5)
 前記攪拌軸には、反応液の流れ方向において前記通液穴の最小内径の位置よりも上流側に、送液補助攪拌翼が設けられており、
 反応液の流れ方向において上流側の仕切り板ユニットの面の通液穴の内径D3、通液穴の最小内径D2、及び、前記送液補助撹拌翼の外径d3の関係が、以下の式(6)及び(7)を満たすことが好ましい。
   0.9D2 ≦ d3 ≦ D3                 (6)
   0.5≧(((D2+D3)/2)-d3)/(d3-d2)≧0  (7)
 上記連続式反応装置は、反応液の温度を制御する仕切り板ユニットを含むことが好ましい。
 前記仕切り板ユニットの内部は中空構造となっており、温度制御された熱媒体を前記仕切り板ユニットの内部に流すことにより、前記仕切り板ユニットの温度を制御することが可能であることが好ましい。
 前記仕切り板ユニットの内部に、温度を制御するための電気発熱装置及び温度センサーが設置されていることが好ましい。
 上記連続式反応装置は、仕切り板ユニットの外壁から、仕切り板ユニットの内部を通過して、前記通液穴の内壁に接続する試薬供給配管を備えることが好ましい。
 上記連続式反応装置は、濾過用仕切り板ユニットを含み、前記濾過用仕切り板ユニットの両面または片面に、粒子分散液を濾過することが可能なフィルターが設置されていることが好ましい。
 上記連続式反応装置は、複数の濾過用仕切り板ユニットを備え、混合槽ユニットに設けられた洗浄水供給口から連続的に洗浄水を供給しながら、前記複数の濾過用仕切り板ユニットにより反応液を連続的に濾過して反応液を洗浄することが可能であることが好ましい。
 上記連続式反応装置は、洗浄水及び濾液の流量を制御する流量制御装置を備えることが好ましい。
 本発明は、上記いずれかの連続式反応装置を複数備え、前記複数の連続式反応装置が直列に連結された連続式反応システムに関する。
 本発明は、上記いずれかの連続式反応装置を用いて、湿式法で連続的に微粒子を製造する工程を含む微粒子製造方法に関する。前記微粒子は、トナー粒子であることが好ましい。
 本発明は、上記いずれかの連続式反応装置を備える静電荷像現像用トナーの製造装置であって、
 原料液を連続的に混合する連続混合分散部と、
 混合液を連続的に凝集させて凝集粒子を形成する連続凝集部と、
 凝集粒子を熱により融着させて、粒子形状を制御し、トナー母粒子を形成する連続融着部と、
 トナー母粒子の分散液を洗浄する洗浄部と、
 トナー母粒子を乾燥する乾燥部と、
 トナー母粒子に外添剤を添加してトナー粒子を製造する外添部と、を備えるトナーの製造装置に関する。
 反応液を混合しながら反応させる円筒状の反応容器を備える連続式反応装置であって、
 前記反応容器の一端には、反応液を連続的に供給するための注入口が設けられており、
 前記反応容器の他端には、反応液を連続的に抜き出すための抜出口が設けられており、
 前記反応容器の内部に、撹拌翼が設置されており、
 前記撹拌翼は、撹拌軸と、複数の円盤状ディスク型撹拌羽根とからなり、前記撹拌軸に、前記複数の円盤状ディスク型撹拌羽根が積層された状態で取り付けられており、
 前記円盤状ディスク型撹拌羽根は、通液羽根及び混合羽根の2種類からなり、
 前記通液羽根は、前記撹拌軸との接続部付近に通液穴のある羽根であり、
 前記混合羽根は、前記撹拌軸との接続部付近に通液穴のない羽根であり、
 前記通液羽根及び前記混合羽根が、前記撹拌軸に交互に取り付けられている、連続式反応装置。
 前記撹拌軸の外径をd1、前記通液羽根の円盤状ディスクの外径をd31としたとき、前記通液羽根の中心から半径(d1+d31)/4の円形領域の内側に、前記通液穴が1個以上存在する、連続式反応装置。
 前記通液羽根は、円盤状ディスクを備え、
 前記円盤状ディスクの外周部には、板状の流れ制御補助フィンが設置されており、
 前記流れ制御補助フィンは、前記円盤状ディスクの外周縁部よりも内側に設置されており、
 前記流れ制御補助フィンは、前記撹拌軸の外径をd1、前記円盤状ディスクの外径をd31としたとき、前記円盤状ディスクの中心から半径(d1+d31)/4の円形領域の外側に設置されており、
 前記流れ制御補助フィンは、前記円盤状ディスクに4枚以上設置されており、かつ、それらの設置間隔が同じであり、
 前記流れ制御補助フィンと前記円盤状ディスクとがなす角度α31は、45°~90°である、連続式反応装置。
 前記通液羽根は、円盤状ディスクを備え、
 前記円盤状ディスクの外周部には、板状の流れ制御補助フィンが設置されており、
 前記撹拌軸の中心と前記流れ制御補助フィンの中心を結ぶ線分と、前記流れ制御補助フィンとがなす角度α32が、0°~90°である、連続式反応装置。
 前記混合羽根は、ディスクタービン、ブレードタービン、またはディスパである、連続式反応装置。
 前記反応容器は、上端から下端までの内径が同じであるストレート円筒状、或いは、内壁面が外側に膨出した複数のリング状構造を有する円筒状であり、
前記反応容器の最小内径をD1、前記反応容器の最大内径をD2としたとき、以下の式(1)を満たす
 D2≧D1≧0.8D2          (1)
連続式反応装置。
 前記反応容器の最小内径をD1、前記反応容器の最大内径をD2、前記通液羽根の外径をd31、前記混合羽根の外径をd21としたとき、以下の式(2)、式(3)、及び式(4)を満たす
 0.99D1≧d31≧0.8D1  (2)
 0.99D2≧d21≧0.7D2  (3)
 d31≧d21           (4)
連続式反応装置。
 前記反応容器は、内壁面が外側に膨出した複数のリング状構造を有する円筒状であり、
 前記反応容器の最小内径の部分と同じ高さの位置に、前記通液羽根が設置されている、連続式反応装置。
 前記反応容器は、ジャケット構造を有する複数の混合槽ユニットを備え、前記複数の混合槽ユニットが直列に設置されている、連続式反応装置。
 前記反応容器の側壁に、液体を供給するための複数の供給口が設置されている、連続式反応装置。
 上記いずれかに記載の連続式反応装置を複数備え、
 前記複数の連続式反応装置が直列に連結された、連続式造粒システム。
 上記いずれかに記載の連続式反応装置を用いて湿式法で連続的にトナー粒子を製造する工程を含む、トナーの製造方法。
 上記いずれかに記載の連続式反応装置を含む、トナーの製造装置。
 静電荷像現像用トナーの製造装置であって、
 原料液を連続的に混合する連続混合分散部と、
 混合液を連続的に凝集して凝集粒子を形成する連続凝集部と、
 凝集粒子の表面を熱より融着させ、粒子形状を制御し、トナー粒子を形成する連続融着部と、
 トナー母粒子の分散液を洗浄する洗浄部と、
 トナー母粒子を乾燥する乾燥部と、
 トナー母粒子に外添剤を添加してトナー粒子を製造する外添部と、
 上記いずれかに記載の連続式反応装置と、を含む、トナーの製造装置。
 本発明によれば、反応容器中の液体状反応物の流動経路を精密制御することのできる連続式反応装置を提供することができる。本発明によれば、反応容器中の液体状反応物を効率よく混合することのできる連続式反応装置を提供することができる。本発明によれば、構造が簡単であり、メンテナンスが容易な連続式反応装置を提供することができる。
連続式反応装置の断面図である。 連続式反応装置の斜視図である。 連続式反応装置の分解斜視図である。 連続式反応装置用撹拌翼の斜視図である。 混合槽ユニット及び仕切り板ユニットの断面図である。 混合槽ユニット及び仕切り板ユニットの詳細な断面図である。 連続式トナー製造装置の概略図である。 連続式洗浄装置の概略図である。 連続式洗浄装置の概略図である。 連続式反応装置の断面図である。 連続式反応装置の詳細な断面図である。 連続式反応装置の断面図である。 連続式反応装置の詳細な断面図である。 連続式反応装置の斜視図である。 複合撹拌翼の斜視図である。 複合撹拌翼の詳細な斜視図である。 混合羽根の平面図及び断面図である。 混合羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 混合羽根の平面図及び断面図である。 混合羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 混合羽根の平面図及び断面図である。 混合羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 混合羽根の平面図及び断面図である。 混合羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 円盤状ディスク面に対する混合補助フィンの設置角度α21の説明図である。 円盤状ディスクの半径方向に対する混合補助フィンの設置角度α22の説明図である。 通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 通液羽根の平面図及び断面図である。 通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 通液羽根の平面図及び断面図である。 通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。 円盤状ディスク面に対する流れ制御補助フィンの設置角度α31の説明図である。 円盤状ディスクの半径方向に対する流れ制御補助フィンの設置角度α32の説明図である。 連続式凝集造粒システムのフロー図である。 連続凝集プロセスの概略図である。 実施例1の結果を示すグラフである。 実施例2の結果を示すグラフである。
(本発明の第1の実施形態)
 以下、本発明の連続式反応装置について詳細に説明する。
 図1は、本発明の連続式反応装置の側断面図である。
 図2は、本発明の連続式反応装置の斜視図である。
 図3は、本発明の連続式反応装置の分解斜視図である。
 図4は、本発明の連続式反応装置で使われる撹拌翼の斜視図である。
 図5は、本発明の連続式反応装置で使われる仕切り板ユニットと混合槽ユニットの断面図である。
 図6は、本発明の連続式反応装置で使われる仕切り板ユニットと混合槽ユニットの詳細な断面図である。
 図1~図3で示したように、本発明の連続式反応装置は、複数の混合槽ユニット及び複数の仕切り板ユニットが相互に積層した構成を有する。混合槽ユニット及び仕切り板ユニットは、それぞれ、複数の種類を有する。混合槽ユニット及び仕切り板ユニットは、種類毎に異なる機能を有する。同じ種類の混合槽ユニット及び仕切り板ユニットが交互に積層されてもよい。機能が異なる混合槽ユニット及び仕切り板ユニットが、目的に応じて交互に積層されてもよい。
 以下、混合槽ユニットについて詳細に説明する。
 本発明の混合槽ユニットの形状は、限定されない。本発明の混合槽ユニットとして、一般的な攪拌あるいは混合用の容器等を使用することができる。その中でも、円筒型混合槽が好適である。本発明では、後述の仕切り板ユニットにより、反応液の温度を制御することができる。仕切り板ユニットの補助として、液温が制御された熱媒体を流すことのできるジャケットを備えた円筒状容器が用いられてもよい。混合槽ユニットの外壁に、保温材を巻いてもよい。
 混合槽ユニットの内径D1、内部空間の高さH、及び、ディスク撹拌翼の外径d1は、以下の式(1)及び(2)を満たすことが好ましい。すなわち、混合槽ユニットは、扁平型であることが好ましい。
   10≧(D1/H)≧1.5       (1)
   0.99≧(d1/D1)≧0.7    (2)
 扁平型混合槽ユニットと、後述のディスク型撹拌翼とを併用することで、反応液の流動経路を制御しやすくなる。温度制御機能を有する仕切り板ユニットを混合槽ユニットの両側に設置することによって、広い熱交換面積を確保できるとともに、反応液の温度制御をより精密に行うことができる。
 混合槽ユニットの種類には、普通の混合槽ユニット10以外にも、試薬の供給或いはサンプリングのためのサンプリング混合槽ユニット12がある。
 サンプリング混合槽ユニット12は、試薬を供給するため、あるいは混合槽内の反応液をサンプリングするためのサンプリング口14を備えている。サンプリング口14は、混合槽ユニットの円筒状外壁に設けられている。サンプリング口14は、混合槽ユニットの高さの真ん中あたりに設けられている。サンプリング口14の数は、1つの混合槽ユニットに1つでもよいが、必要に応じて、複数設置してもよい。
 各混合槽ユニットには、撹拌翼52が設置されている。反応液の流動経路を制御するためには、撹拌翼52は円盤状ディスク型であることが好ましい。撹拌軸付近から混合槽ユニット内に流入した反応液は、円盤状ディスク型撹拌翼の両面に沿って流れた後、円盤状ディスク型撹拌翼の外周部を流れる。これにより、反応液の流動経路にショートパスが発生しにくくなる。また、より安定で、しかも長い流動経路を確保することができる。
 円盤状ディスク型撹拌翼の混合効果を高めるために、円盤状ディスク型撹拌翼の先端に混合補助フィンを設けることが好ましい。混合補助フィンとしては、せん断力の高い円盤構造のディスクタービン、湾曲ディスクタービン、ブレードタービン、ディスパ翼などを用いることができる。混合補助フィンの高さhは、特に限定されない。混合補助フィンの高さhと、混合槽ユニットの内部空間高さHとの関係は、以下の式を満たすことが好ましい。
   0.2H ≦ h ≦ 0.8H
 混合補助フィンの高さhが0.8Hより大きくなると、反応液の流動を阻害する恐れがある。逆に混合補助フィンの高さhが0.2Hより小さくなると、混合補助フィンのせん断力と混合効果が弱くなり、混合の不均一及び反応液の停滞が発生しやすくなる。
 以下、仕切り板ユニットについて、詳細に説明する。
 二つの混合槽ユニットの間には、仕切り板ユニットが設置されている。仕切り板ユニットは、厚みのある円盤状のユニットである。円盤の中心部には、撹拌軸及び反応液を通過させる通液穴が設けられている。
 仕切り板ユニットの中心部にある通液穴の大きさは、以下の式(3)及び(4)を満たすことが好ましい。以下の式(3)及び(4)において、各記号の意味は、以下の通りである。
 通液穴の最小内径:D2
 仕切り板ユニットの両面に設置された混合槽ユニットの最大内径:D1
 撹拌軸の直径:d2
   0.1 ≦(D2/D1)≦ 0.5   (3)
   0.5 ≦(d2/D2)≦ 0.9   (4)
 通液穴が大きくなると、通液穴と撹拌軸との隙間が大きくなり、反応液の通過速度が遅くなる。反応液の通過速度が遅くなると、反応液の逆流により、流動経路の乱れが発生しやすくなる。逆に、通液穴と撹拌軸との隙間が小さ過ぎると、反応液の流量が少なくなるため、目詰まりが発生する恐れがある。
通液穴の形状は、円筒状でもよいが、円錐台状でもよい。通液穴の形状が円筒状の場合、仕切り板ユニット両面の通液穴の内径が同じである。通液穴の形状が円錐台状の場合、仕切り板ユニット両面の通液穴の内径が異なる。
 反応液の通液方向を流れ方向として、上流側の面の通液穴の内径が、下流側の面の通液穴の内径より大きい場合は、反応液の逆流防止の効果がある。反応液の逆流を防止できる場合、流動方向の制御に有利である。従って、通液穴のサイズは、以下の式(5)を満たすことが好ましい。以下の式(5)において、各記号の意味は、以下の通りである。
 反応液の流れ方向の上流側の仕切り板ユニット面の通液穴の内径:D3
 通液穴の最小内径:D2
   D3 ≧ D2     (5)
 仕切り板ユニットの種類には、温度制御できる仕切り板ユニット20、温度制御に加えて試薬の供給ができる仕切り板ユニット22、及び、濾過機能を有する仕切り板ユニット30がある。
 温度制御できる仕切り板ユニット20は、中空構造となっている。仕切り板ユニット20の内部に設置された電気発熱装置によって、ユニットの温度制御を行うことができる。あるいは、仕切り板ユニット20の内部に、出入り口26を介して熱媒体を流すことによって、温度制御を行うことができる。仕切り板ユニット20の外部には、熱媒体(例えば温水)の温度を制御するための恒温槽を設置することができる。装置の設置スペースを考慮した場合、電気発熱装置を用いることが好ましい。仕切り板ユニットのサイズが小さくなるためである。温度制御の精度を考慮した場合、温水等の熱媒体を用いた温度制御装置を用いることが好ましい。実際には、装置を使用する環境や条件に合わせて、この二つ加熱方式の仕切り板ユニットを使い分けることができる。
 試薬の供給ができる仕切り板ユニット22は、上述の温度制御用の仕切り板ユニット20と同様の構造を有している。仕切り板ユニット22は、更に、試薬供給配管24を備えている。試薬供給配管24は、仕切り板ユニット22の外壁から、仕切り板ユニット22の上下両面の間の空間を通過し、仕切り板ユニット22の中心部にある通液穴の内壁に接続している。
 外部から供給される試薬液は、供給配管24を経由して、ユニット22の内部を通過する。その後、試薬液は、通液穴の内壁に設けられた穴を経由して、通液穴の内部を通過する反応液と混合される。その後、試薬液は、次の混合槽ユニットに移送される。
 試薬液が供給配管24経由して仕切り板ユニット22の内部を通過する時、ユニットの内部に流した熱媒体或いは電気的発熱装置により、試薬液の温度を反応液に近い温度に調整することができる。これにより、反応液と試薬液を混合する際の反応液の温度の変化が小さくなり、反応を精密に制御することができる。
 濾過機能を有する仕切り板ユニット30は、仕切り板ユニットの両面或いは片面に設けられたフィルターを有する。仕切り板ユニット30の外壁には、濾液抜き口34が設けられている。フィルターを用いた減圧濾過により、反応槽ユニット内部にある反応液から液体成分を抜き出すことができる。濾液は濾液抜き口34から装置外部に排出することができる。逆に、濾過機能を有する仕切り板ユニット30を利用して、濾液抜き口32から、フィルター経由で、反応槽ユニット内部に水或いは液体試薬を供給することもできる。濾液抜き口32から水を供給することによって、濾過用のフィルターを洗浄することもできる。フィルターは、特に限定しないが、濾布でもよいし、セラミック製の濾過板でもよい。濾過機能を有する仕切り板ユニット30を設置することより、反応液内部の粒子成分の濃度を精密に制御することができる。
 更に、混合槽ユニットの外壁に設置したサンプリング口14、或いは、仕切り板ユニットに設置した供給配管24から、洗浄液を供給することができる。洗浄液を供給しながら、濾過用仕切り板ユニット30の濾過機能を用いて、連続式反応装置の内部の反応液中の可溶成分の濃度を調整することもできる。
 図5~図7に示すように、複数の洗浄水供給口を有する混合槽ユニットと、濾過用仕切り板ユニットを交互に積層させてもよい。混合槽ユニットと濾過用仕切り板ユニットを交互に積層した状態で連結することによって、洗浄用の連続洗浄装置を構築することも可能である。
 仕切り板ユニットの中心部にある通液穴には、撹拌軸が貫通している。通液穴付近の反応液の流動を促進するために、特に反応液の粘度が高い場合は、通液穴付近に送液効果のある送液補助撹拌翼54(54-1~54-3)を設置することが好ましい。送液補助撹拌翼54は、通液穴の中間の高さよりも上流側の位置に設置することが好ましい。ここでいう上流側とは、反応液の流れの上流側を意味しており、以下でも同様である。
 通液穴の上流側の内径D3、通液穴の最小内径D2、及び、送液補助撹拌翼の外径d3は、以下の式(6)を満たすことが好ましい(図5、図6参照)。
   0.9D2 ≦ d3 ≦ D3  (6)
 送液補助撹拌翼の外径d3がD3より大きい場合は、通液穴の外側に送液補助撹拌翼が設置される。この場合、設置スペースの制限により、送液補助撹拌翼を設置することが困難な場合がある。更に、送液補助撹拌翼によって撹拌された液流の一部しか、通液穴を通過することができなくなり、反応液の流動経路が乱れる恐れがある。したがって、送液補助撹拌翼の外径d3は、D3以下であることが好ましい。
 逆に、送液補助撹拌翼の外径d3が0.9D2より小さい場合は、通液穴に対し送液補助撹拌翼が小さくなる。この場合、送液補助撹拌翼によって反応液の流動を促進する効果が低くなる。
 更に、送液補助撹拌翼の先端と、通液穴の壁との間の距離は、以下の式(7)を満たすことが好ましい。
   0.5≧(((D2+D3)/2)-d3)/(d3-d2)≧0  (7)
 送液補助撹拌翼の羽根の大きさに対して、送液補助撹拌翼の先端と通液穴の壁との隙間が大きすぎると、撹拌による送液効果が減少する一方、逆流が発生する恐れがある。
 送液補助撹拌翼を設置することで、混合槽ユニットと混合槽ユニットとの間の反応液の流動経路を制御することができる。また、通液穴において反応液を移送する力を高めることもできる。更に、通液穴に試薬供給口より試薬を供給する場合は、供給される試薬と反応液との混合を促進する効果も期待できる。
 送液補助撹拌翼の形式は,特に限定されない。送液補助撹拌翼として、例えば、プロペラ翼、スクリュー翼などを利用できる。
 上述の混合槽ユニット、仕切り板ユニット、及び撹拌翼を積層させる。使用目的及び反応時間に合わせて、必要な数のユニットを積層させる。これにより、目的とする連続反応装置を構築することができる。
 連続反応装置は、縦置きでもよいが、横置きでもよい。
 装置が小型であれば、縦置きの方が、設置面積が少なくなるので好ましい。
 連続式反応装置の設置角度は、水平面を基準にして、直角から40度の範囲で傾斜していてもよい。
 装置が大型であれば、メンテナンス性を考慮すると、装置は横置きであることが好ましい。
 反応液の流れ方向は、特に限定しないが、装置が縦置きの場合は、下部から上部に流れる方が好ましい。
 本発明の連続式反応装置の材質は、特に限定されない。
 混合槽ユニットの内面或いは仕切り板ユニットの両面は、フィルタータイプを除いて、実質的にステンレス及び/又はガラスであることが好ましい。特に、混合槽ユニットの内面或いは仕切り板ユニットの両面は、平滑なステンレス及び/又はガラスであることが好ましい。混合槽ユニットの内面及び仕切り板ユニットの両面が、前記材質であることが好ましい。この場合、供給された反応液や反応生成物等が、容器の壁面へ付着することを抑制することができる。
 以下、図1を参照しながら、異なる機能を持つ複数の混合槽ユニットと、仕切り板ユニットを交互に積層した連続式反応装置について詳細に説明する。また、各混合槽ユニットと仕切り板ユニットの機能及び反応液の流れについて詳細に説明する。
 反応液L1が、送液ポンプによって、撹拌軸付近から第一混合槽ユニット10-1の内部に供給される。供給された反応液は、ディスクタービン翼52-1の円盤に沿って流れ、遠心力の作用により、混合槽ユニットの内部空間の外周部に移動する。外周部に移動した反応液は、ディスクタービン翼52-1により攪拌され、更に混合槽ユニットの内部空間の上部を経由して、撹拌軸付近に移動する。混合槽ユニット10-1の上部に設置された仕切り板ユニット20の温度は、外部恒温槽T1によって制御される。仕切り板ユニット20により、反応液L1の温度が調整される。反応液L1は、仕切り板ユニット20の中央部にある通液穴を経由して、送液補助撹拌翼54-1によって、第二混合槽ユニット12に送られる。反応液は、第二混合槽ユニット12の内部に設置されたディスクタービン翼52-2の外周を回って、第二混合槽ユニット12の上部に設置された仕切り板ユニット22の通液穴付近に移送される。仕切り板ユニット22の温度は、外部恒温槽T2によって制御される。第二混合槽ユニット12に設置されたサンプリング口14から、サンプリング液L3を抜き出すことができる。分析装置によって、反応液(サンプリング液L3)の物性を測定することができる。測定結果に基づいて、外部恒温槽T1、T2の温度を調整することができる。仕切り板ユニット22に設置された試薬供給配管24によって、試薬L4を供給することができる。仕切り板ユニット22の通液穴付近において、通液穴付近に送られてきた反応液と、試薬供給配管24によって供給された試薬L4を、送液補助撹拌翼54-2によって均一に混合することができる。送液補助撹拌翼54-2によって混合した反応液及び試薬L4を、第三混合槽ユニット10-2に送ることができる。送られた反応液は、第三混合槽ユニット10-2の内部に設置されたディスクタービン翼52-3の外周を回って、第三混合槽ユニット10-2の上部に設置されたフィルター付き仕切り板ユニット30の通液穴付近に送られる。更に、反応液は、仕切り板ユニット30の中央部にある通液穴経由で、送液補助撹拌翼54-3によって、第四混合槽ユニット10-3に送られる。反応液は、第三混合槽ユニット10-2及び第四混合槽ユニット10-3の内部を移動するとき、仕切り板ユニット30に設置されたフィルター36によってその一部が濾過される。濾液は、濾液出口34から外部に排出される。濃縮された反応液L2は、第四混合槽ユニット10-3の上部にある排出口から排出される。
 本発明の連続式反応装置により、以下の効果が得られる。
1、高さの低い扁平型円筒状混合槽ユニットと円盤状撹拌翼の併用より、反応液の流動経路を制御できるとともに、反応液を均一に反応させることができる。
2、混合効率が高いディスパ翼を使用することで、高い混合効果とせん断効果を実現できる。
3、扁平型混合槽ユニットの両面に、温度制御できる仕切り板ユニットが設置されている。温度制御できる仕切り板ユニットは、加熱面積が広いため、反応液の温度を精密に制御できる。
4、温度制御できる仕切り板ユニットの内部に、試薬供給配管を用いて試薬を供給できる。試薬供給配管を用いて試薬を供給する時、試薬と反応液との温度差を減らすことができるため、反応ムラを減らすことができる。
5、濾過機能を有する仕切り板ユニットを設置することにより、反応液中の液量、及び、反応液の濃度を制御できる。これにより、反応を制御できるとともに、反応液を洗浄できる。
6、仕切り板ユニットの中心部の通液穴が、特殊な形状を有する。また、通液穴の内部には、送液補助撹拌翼が設置される。これにより、混合槽ユニットから次の混合槽ユニットへの反応液の流動を促進することができる。また、仕切り板ユニットの中心部から試薬を供給する場合は、反応液と試薬との均一混合を促進することもできる。
7、混合槽ユニットの側壁に設置したサンプリング口から、反応液を簡単にサンプリングできるため、連続式反応装置を精密に制御することができる。
 本発明の連続式反応装置を利用して、液状の反応液を均一に攪拌しながら反応させることができる。
 本発明の連続式反応装置は、特に、湿式法によるトナーの製造に好ましく適用することができる。以下、本発明の連続式反応装置をトナーの製造に適用した例について詳細に説明する。
 本発明の連続式反応装置を利用するためには、水系媒体中でトナー粒子を製造することが好ましい(以下、その製造方法を「湿式法」と略記する)。湿式法とは、トナー粒子の製造工程において、水等の水系分散媒を用いる静電荷像現像用トナーの製造方法である。湿式法としては、例えば、(a)懸濁重合法、(b)乳化重合凝集法、及び(c)溶解懸濁法が挙げられる。各方法は、以下の通りである。
 (a)懸濁重合法
 水系媒体中に、重合性単量体、重合開始剤、及び着色剤等を懸濁分散させた後、重合性単量体を重合させる。これにより、トナー粒子が形成される。
 (b)乳化重合凝集法(乳化凝集法)
 重合開始剤及び乳化剤等を含有する水性媒体中に、重合性単量体を加えて乳化させる。乳化液を撹拌し、重合性単量体を重合させる。得られた重合体一次粒子の分散液に、着色剤等を添加する。重合体一次粒子を凝集及び融着させることによって、トナー粒子が形成される。或いは、結着樹脂を、界面活性剤により分散媒中に分散させる。得られた樹脂粒子の分散液に、着色剤等を添加する。樹脂粒子を凝集、融着させることによって、トナー粒子が形成される。
 (c)溶解懸濁法
 あらかじめ、溶媒に、ポリマー及び着色剤等を溶解及び分散させる。得られた分散液(トナーと同じ組成の分散液)を、水系媒体中に分散させる。得られた分散液を加熱するか、又は、分散液の周囲を減圧する。これにより、分散液から溶媒が除去され、トナー粒子が形成される。
 本発明は、連続的にトナー粒子を製造する工程を含む、トナーの製造方法に適用することができる。本発明は、上記(a)、(b)、(c)等の湿式法によるトナー粒子の製造方法に適用することができる。本発明は、好ましくは、(b)乳化重合凝集法(または乳化凝集法)に適用することができる。湿式法のなかでも、(b)乳化(重合)凝集法は、トナー粒子の円形度を容易に制御できるという利点がある。また、(b)乳化重合凝集法は、小粒径でかつ粒径分布の狭いトナー粒子が得られやすい。このため、本発明を(b)乳化重合凝集法に適用した場合、本発明の上記効果(小粒径でかつ粒径分布の狭いトナー粒子が得られるという効果)がより発揮される。
 本発明は、上記(a)、(b)、(c)等の湿式法によるトナー粒子の製造方法に適用することができる。以下、これらの湿式法に共通して用いられる成分について説明する。
 以下、静電荷像現像用トナーの製造に用いる結着樹脂について説明する。
<結着樹脂>
 本発明において、トナーの製造に用いられる結着樹脂は、従来公知のものを含む広い範囲から選択できる。本発明においては、結着樹脂の種類や製造方法は限定されない。結着樹脂の好ましい例として、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸エステル共重合体、又はこれらの樹脂のアクリル酸共重合体等のスチレン系ポリマー;飽和若しくは不飽和ポリエステル系ポリマー;エポキシ系ポリマー等を挙げることができる。また、結着樹脂は、単独で使用することもできるし、2種以上併用することもできる。2種類以上の結着樹脂を併用する場合は、低分子量成分と高分子量成分を配合してもよい。また、2種類以上の結着樹脂は、それぞれ架橋成分を含んでもよく、含まなくてもよい。
 乳化重合により得られた重合体一次粒子を凝集させてトナーを製造する場合には、少なくともスチレンを共重合成分として用いるとともに、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸のアルキルエステル、及びメタクリル酸のアルキルエステルからなる群から選択される少なくとも1種を共重合成分として用いるのが特に好ましい。
 乳化凝集法では、結着樹脂を界面活性剤により分散媒に分散させることにより樹脂粒子を調製する。調製した樹脂粒子を凝集させて、トナーを製造する。乳化凝集法の場合は、ポリエステル樹脂を用いることが好ましい。更に、ポリエステル樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂を単独で用いてもよいし、非晶性ポリエステル樹脂と共に、結晶性ポリエステル樹脂を用いてもよい。
 以下、静電荷像現像用トナーの製造法に使用する着色剤について説明する。
<着色剤>
 着色剤は、無機顔料、有機顔料、有機染料の何れでも良く、又はこれらの組み合わせでも良い。また、着色剤は、有彩色でも無彩色でもよい。
 無彩色着色剤の例として、カーボンブラックが挙げられる。有彩色着色剤の例として、シアン系着色剤、イエロー系着色剤、及びマゼンタ系着色剤が挙げられる。具体的には、有彩色着色剤の例として、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエロー、ローダミン系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、モノアゾ系染料及び顔料、ジスアゾ系染料及び顔料、縮合アゾ系染料及び顔料、が挙げられる。これらの染料あるいは顔料は、単独で用いても良く、混合して用いてもよい。
 フルカラートナーの場合、イエロー系着色剤としては、ベンジジンイエロー、モノアゾ系染料及び顔料、縮合アゾ系染料及び顔料からなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。マゼンタ系着色剤としては、キナクリドン、モノアゾ系染料及び顔料からなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。シアン系着色剤としては、フタロシアニンブルーを用いることが好ましい。具体的には、シアン系着色剤としては、C.I.ピグメントブルー15:3、イエロー系着色剤としては、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、マゼンタ系着色剤としては、C.I.ピグメントレッド238、C.I.ピグメントレッド269、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド48:2、C.I.ピグメントレッド122が特に好ましく用いられる。
 着色剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対して1~25重量部の範囲が好ましく、更に好ましくは1~15重量部、特に好ましくは3~12重量部である。
 次に、静電荷像現像用トナーの製造法に用いる帯電制御剤について説明する。
<帯電制御剤>
 本発明に用いられるトナーには、帯電量及び帯電安定性付与のために、帯電制御剤を添加してもよい。帯電制御剤としては、従来公知の化合物が使用される。帯電制御剤の帯電性は、正、負の何れでもよい。帯電制御剤の例として、ヒドロキシカルボン酸の金属錯体、アゾ化合物の金属錯体、ナフトール系化合物、ナフトール系化合物の金属化合物、ニグロシン系染料、第4級アンモニウム塩、及びこれらの混合物が挙げられる。
 帯電制御剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対し、0.01~5重量部の範囲が好ましく、更に好ましくは0.05~3重量部、特に好ましくは0.1~2重量部である。
 次に、静電荷像現像用トナーの製造法に用いることができるワックス成分について説明する。
<ワックス>
 本発明に用いられるトナーには、定着性改良のため、ワックスを添加してもよい。ワックスとしては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン等のオレフィン系ワックス; パラフィンワックス; ベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステル、ステアリン酸ステアリル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス;水添ひまし油、カルナバワックス等の植物系ワックス; ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン; アルキル基を有するシリコーン; ステアリン酸等の高級脂肪酸; エイコサノール等の長鎖脂肪族アルコール; グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールとステアリン酸、モンタン酸等の長鎖脂肪酸により得られる多価アルコールのカルボン酸エステル、又は部分エステル; オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド; 低分子量ポリエステル等が例示される。カルボン酸(部分)エステルの場合は、炭素数15~30の脂肪酸と1~5価のアルコールとの(部分)エステルが好ましい。また、エステルを構成するアルコール成分としては、1価アルコールの場合は炭素数10~30のものが好ましく、多価アルコールの場合には炭素数3~10のものが好ましい。
 トナーの定着性を改良するためには、ワックスの融点は40℃以上が好ましく、50℃以上が更に好ましく、60℃以上が特に好ましい。また、ワックスの融点は、120℃以下が好ましく、110℃以下が更に好ましく、100℃以下が特に好ましい。ワックスの融点が低すぎると、トナーの定着後にワックスが表面に露出して、べたつきを生じやすい。ワックスの融点が高すぎると、トナーの低温での定着性が劣る。
 ワックスの含有量は、結着樹脂100重量部に対し、1~30重量部の範囲が好ましく、更に好ましくは2~20部、特に好ましくは4~15重量部である。
 次に、静電荷像現像用トナーの製造法の具体的な態様を、上記(b)乳化(重合)凝集法を例として詳細に説明する。
<乳化(重合)凝集法の説明>
 乳化(重合)凝集法は、少なくとも、以下の工程を有する。
 乳化重合工程、或いは、結着樹脂の乳化工程、
 (1)着色剤及び重合体一次粒子、或いは、樹脂粒子分散液を供給して混合分散液を調製する工程(以下、「工程(1)」又は「混合分散工程」と略記する)、
 (2)混合分散液を供給して、凝集粒子を形成する工程(以下、「工程(2)」又は「凝集工程」と略記する)、
 (3)凝集粒子に、更にシェル粒子を添加し、コアシェル構造をもつ凝集粒子を形成する工程(以下、「工程(3)」又は「カプセル工程」と略記する)、
 (4)凝集粒子を供給して融着粒子を形成する工程(以下、「工程(4)」又は「融着工程」と略記する)、及び、
 洗浄・乾燥工程。
 すなわち、乳化重合により得られた重合体一次粒子、或いは結着樹脂の乳化工程より得られた樹脂粒子を含む分散液に、着色剤、必要に応じて帯電制御剤、及び、ワックス等の各粒子又はその分散液を混合及び分散させることで分散液を得る。この分散液中の粒子を凝集させることによって、凝集粒子を得る。さらに、必要に応じて、凝集粒子に樹脂微粒子等を付着させる。その後、凝集粒子、あるいは、樹脂微粒子等が付着した凝集粒子を融着させることでトナーが得られる。こうして得られたトナー粒子を洗浄及び乾燥して静電荷像現像用トナーが得られる。
<乳化重合工程>
 以下に、乳化重合工程について説明する。
<乳化重合に使う乳化剤>
 乳化重合に用いる乳化剤の例としては、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、及びノニオン界面活性剤の中から選ばれる少なくとも1つの乳化剤が挙げられる。
 カチオン界面活性剤の具体例としては、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ドデシルピリジニウムブロマイド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、等が挙げられる。
 アニオン界面活性剤の具体例としては、ステアリン酸ナトリウム、ドデカン酸ナトリウム、等の脂肪酸石けん、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等が挙げられる。
 ノニオン界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレアートエーテル、モノデカノイルショ糖、等が挙げられる。
 これらの界面活性剤の内、アニオン界面活性剤が好ましく、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸のアルカリ金属塩が特に好ましい。
<重合体一次粒子の製法>
 乳化重合凝集法に用いられる重合体一次粒子としては、好ましくはガラス転移点(以下、「T g 」と略記する場合がある)が40~80℃であり、体積平均粒径が0.02~3μmのものである。この重合体一次粒子は、モノマーを乳化重合することにより得られる。重合体一次粒子の作成方法は特に限定されないが、好ましくは、ワックス微粒子をシードとしてモノマー混合物をシード乳化重合することによって得られる。
<乳化重合に使用されるモノマー>
 乳化重合では、逐次、ブレンステッド酸性基(以下、単に「酸性基」と称することがある)を有するモノマー若しくはブレンステッド塩基性基(以下、単に「塩基性基」と称することがある)を有するモノマー、及び、ブレンステッド酸性基及びブレンステッド塩基性基を有さないモノマー(以下、「その他のモノマー」と称することがある)とを配合する事により、重合を進行させる。この際、複数のモノマーは、別々に加えることができる。あるいは、予め複数のモノマーを混合しておいて、その混合した複数のモノマーを加えてもよい。更に、モノマー添加中に、モノマーの組成を変更することも可能である。また、モノマーは、そのまま配合しても良いし、予め水や乳化剤等と混合して乳化液を調製した後、調製した乳化液を配合することもできる。乳化剤は、前記の界面活性剤から選択される1種又は2種以上を併用することができる。
 本発明で用いられる「酸性基を有するモノマー」の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸、等のカルボキシル基を有するモノマー; スルホン化スチレン等のスルホン酸基を有するモノマー; ビニルベンゼンスルホンアミド等のスルホンアミド基を有するモノマー等が挙げられる。
 「塩基性基を有するモノマー」の例としては、アミノスチレン等のアミノ基を有する芳香族ビニル化合物; ビニルピリジン、ビニルピロリドン等の窒素含有複素環含有モノマー; ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
 これら酸性基を有するモノマー及び塩基性基を有するモノマーは、それぞれ対イオンを伴って塩として存在していても良い。このような、酸性基又は塩基性基を有するモノマーの、重合体一次粒子を構成するモノマー混合物中の配合率は、結着樹脂100重量部に対し0~10重量部の範囲が好ましく、更に好ましくは0~3重量部、特に好ましくは0~1.5重量部である。酸性基又は塩基性基を有するモノマーの内では、特にアクリル酸又はメタクリル酸が好ましい。
 「その他のモノマー」の例としては、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-n-ブチルスチレン、p-n-ノニルスチレン等のスチレン類;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸エチルヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル; アクリルアミド、N-プロピルアクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジプロピルアクリルアミド、N,N-ジブチルアクリルアミド、アクリル酸アミド等のアミド類等を挙げることができる。この中では、スチレン、ブチルアクリレート等が特に好ましい。
<乳化重合に使用される架橋剤>
 更に、重合体一次粒子に、架橋剤を加えることが好ましい。この場合、上述のモノマーに、更に、架橋剤を加えることが好ましい。架橋剤としては、ラジカル重合性を有する多官能性モノマーが用いられる。
 架橋剤の例としては、例えば、ジビニルベンゼン、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、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールアクリレート、ジアリルフタレート等が挙げられる。また、架橋剤としては、反応性基をペンダントグループに有するモノマー、例えばグリシジルメタクリレート、メチロールアクリルアミド、アクロレイン等を用いることが可能である。このうち、ラジカル重合性の二官能性モノマーが好ましく、更に具体的には、ジビニルベンゼン、ヘキサンジオールジアクリレートが特に好ましい。
 このような多官能性モノマーの、モノマー混合物中の配合率は、結着樹脂100重量部に対し、0.05~10重量部の範囲が好ましく、更に好ましくは0.1~5重量部、特に好ましくは0.2~3重量部である。
<乳化重合に使用するポリマーのガラス転移点>
 これらのモノマーは、単独、又は混合して用いることができる。その際、重合体のガラス転移点が、40~80℃であることが好ましい。ガラス転移点が80℃を越えると、定着温度が高くなりすぎたり、OHP透明性の悪化が問題となる場合がある。一方、重合体のガラス転移点が40℃未満の場合は、トナーの保存安定性が悪くなる場合がある。更に好ましいガラス転移点は50~70℃であり、特に好ましいガラス転移点は55~65℃である。
<乳化重合に使用される重合開始剤、連鎖移動剤>
 重合開始剤は、モノマー添加前、添加と同時、添加後の何れの時期に重合系に添加してもよい。または、必要に応じて、これらの添加方法を組み合わせてもよい。開始剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対し、0~10重量部の範囲が好ましく、更に好ましくは1~7重量部、特に好ましくは2~5重量部である。また、乳化重合に際しては、必要に応じて公知の連鎖移動剤を使用することができる。連鎖移動剤の具体的な例としては、t-ドデシルメルカプタン、2-メルカプトエタノール、ジイソプロピルキサントゲン、四塩化炭素、トリクロロブロモメタン、等が挙げられる。連鎖移動剤は、単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
<乳化重合温度>
 重合開始剤等の存在下、上記のモノマー類を水と混合して重合させる。重合温度は、40~150℃、好ましくは50~120℃、更に好ましくは60~100℃である。
<乳化重合で得られた一次粒子の粒子径>
 こうして得られた重合体一次粒子の体積平均粒径は、0.01μm~3μmの範囲であり、好ましくは0.02μm~2.5μm、更に好ましくは0.05μm~2μmであり、特に好ましくは0.1μm~1.5μmである。なお、平均粒径は、例えばUPAを用いて測定することができる。粒径が0.01μmより小さくなると、凝集速度の制御が困難となる場合がある。粒径が3μmより大きいと、重合体一次粒子の凝集によって得られるトナーの粒径が大きくなりすぎる場合があり、粒径3~8μmのトナーを製造するには不適当となる場合がある。
<樹脂粒子分散液の調製>
 樹脂粒子分散液は、結着樹脂を界面活性剤により水、アルコール類などの水系分散媒中に分散させることにより調製する。分散させる方法としては、ホモジナイザー、ボールミル、サンドミル、又はダイノミルなどを用いることができる。更に、結着樹脂の溶けた疎水性有機溶剤からなる有機層の中に塩基を加えて、中和したのち、水媒体を投入することによって、有機層と水層との転相を行い、結着樹脂を水媒体中に分散させる転相乳化法を利用することもできる。
<樹脂粒子分散に用いる乳化剤>
 乳化剤の例としては、特に限定しないが、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、4級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤などが挙げられる。界面活性剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<樹脂粒子粒径>
 得られた樹脂粒子の体積平均粒径は、0.01μm~3μmであり、好ましくは0.02μm~2.5μm、更に好ましくは0.05μm~2μmであり、特に好ましくは0.1μm~1.5μmである。なお、平均粒径は、例えばUPAを用いて測定することができる。
<重合体一次粒子或いは樹脂粒子の分散液の固形分濃度>
 重合体一次粒子或いは樹脂粒子の分散液の固形分濃度は、3質量%以上40質量%以下が好ましく、7質量%以上30質量%以下がさらに好ましい。
<着色剤粒子>
 重合体一次粒子の分散液と着色剤を混合し、混合分散液が得られる。その後、この混合分散液中の重合体一次粒子を共凝集させて、凝集粒子を得ることができる。着色剤は、予め乳化剤(前述の界面活性剤)の存在下で、水中に乳化させエマルションの状態で用いるのが好ましい。着色剤粒子の体積平均粒径は、0.01~3μmが好ましく、更に好ましくは0.05μm~2μmであり、特に好ましくは0.1μm~1μmである。着色剤の使用量は、重合体一次粒子100重量部に対して1~25重量部、好ましくは1~15重量部、更に好ましくは3~12重量部である。
<ワックス>
 トナーの製造には、ワックスを用いることが好ましい。ワックスを配合しないと、トナーの定着性が悪くなる場合がある。また、ワックスを配合しないと、トナーの定着時、紙が定着ロールに巻きつく場合がある。ワックスは、上記「湿式法のトナー粒子製造法に共通して用いられる成分」の箇所で説明したものと同様のものが好適に用いられる。
 乳化重合凝集法において、乳化剤(前記界面活性剤)にワックスを分散させてエマルジョン化させる。これにおり、ワックス微粒子分散液が得られる。そのワックス微粒子分散液をシードとする乳化重合により、ワックスを内包した重合体一次粒子を製造することができる。または、ワックス微粒子分散液を、(ワックスが内包されていてもよい)重合体一次粒子及び着色剤と、凝集工程において共凝集させる。乳化重合凝集法は、これらの方法に限定されない。
 トナーの製造においては、ワックスをシードとして、シード重合を行い、ワックスを内包した重合体一次粒子を得ることが好ましい。すなわち、トナーの製造に用いられる重合体一次粒子は、ワックスをシードとしたシード重合により得られる粒子を含むことが好ましい。ワックスをシードとするシード重合により、トナー粒子の表面にワックスが露出することを避けることができるためである。
 ワックス微粒子の平均粒径は、シードとして用いられる場合も、共凝集用である場合も共通であり、0.01μm~3μmが好ましく、更に好ましくは0.1~2μmであり、特に好ましくは0.1~1.5μmである。なお、ワックス微粒子の平均粒径は、例えば、ホリバ社製LA-500を用いて測定することができる。ワックスエマルジョンの平均粒径が3μmよりも大きい場合には、凝集時の粒径制御が困難となる場合がある。ワックスエマルジョンの平均粒径が0.01μmよりも小さい場合には、分散液を調製するのが困難となる場合がある。
<帯電制御剤>
 トナーの製造には、帯電制御剤を用いることが好ましい。乳化(重合)凝集法において、重合体一次粒子を得る際に、帯電制御剤をシードとして用いることができる。これにより、帯電制御剤を含有するトナーが得られる。または、帯電制御剤を、モノマー又はワックスに溶解又は分散させることができる。または、凝集工程で、重合体一次粒子及び着色剤と同時に、帯電制御剤一次粒子を凝集させて凝集粒子を形成することができる。または、重合体一次粒子及び着色剤を凝集させる。得られた凝集粒子がトナー粒子としてほぼ適当な粒径となった後に、凝集粒子に帯電制御剤一次粒子を加えて凝集させることもできる。これらの場合、帯電制御剤は、前述の界面活性剤を用いて水中に分散させることができる。帯電制御剤は、エマルション(帯電制御剤一次粒子)として使用することが好ましい。帯電制御剤一次粒子の平均粒径は、好ましくは0.01~3μmであり、更に好ましくは0.05~2μmであり、特に好ましくは0.1~1μmである。
<乳化(重合)凝集工程に用いる装置>
 本発明の装置によって連続的にトナー粒子を製造することができる。トナー粒子の製造方法は、上記(b)乳化(重合)凝集法を適用する場合、少なくとも、工程(1)、(2)及び(3)を有する。
(1)着色剤及び重合体一次粒子を供給して混合分散液を調製する工程(混合分散工程)
(2)混合分散液を供給して凝集粒子を形成する工程(凝集工程)
(3)凝集粒子を供給して融着粒子を形成する工程(融着工程)
 工程(1)ないし(3)の何れかの工程は、連続的に供給する工程及び連続的に抜き出す工程を含むことが好ましい。
 工程(1)ないし(3)の何れの工程が連続であってもよい。好ましくは、少なくとも工程(2)が、連続的に供給する工程及び連続的に抜き出す工程を有する。すなわち、工程(2)が、混合分散液を連続的に供給する工程及び凝集粒子を連続的に抜き出す工程を有することが好ましい。更に、工程(3)も、連続的に供給する工程及び連続的に抜き出す工程を有することがより好ましい。更に、工程(1)も、連続的に供給する工程及び連続的に抜き出す工程を有することがより好ましい。
<工程(1):混合分散工程>
 混合分散工程では、少なくとも、着色剤、及び、重合体一次粒子或いは樹脂粒子の分散液、さらに必要に応じてワックス、帯電制御剤、及び他の成分を混合して分散させる。混合分散工程は、凝集工程に供給する液を均一に分散した状態とするために必要である。上記乳化重合工程で得られた重合体一次粒子の分散液、或いは樹脂粒子分散液が、混合分散工程において供給される。重合体一次粒子及び樹脂粒子以外の成分は、粒子の状態であっても、予め媒体に分散された状態であってもよい。これらの成分は、分散液として、例えばスラリーまたはエマルジョンの状態で、凝集のための容器に供給されることが好ましい。この場合、混合工程における滞留時間を適切に調整することができるためである。また、各成分を、スラリーまたはエマルジョンの状態としないで、粒子の状態で供給することができる。この場合、各成分が2次凝集する場合がある。その結果、トナー中に粗粉が発生して、トナーによって形成された画像に白スジ等が生じる場合がある。
 混合工程において、上記各成分の体積平均粒子径は、好ましくは3μm以下であり、更に好ましくは1μm以下であり、特に好ましくは0.5μm以下である。混合工程において、各成分は、水系分散液の状態で供給されることが好ましい。混合工程において、各成分の体積平均粒子径が上記の範囲にあり、かつ、各成分が水系分散液の状態で供給されることにより、その後の凝集工程における凝集粒子の平均粒径及び粒径分布の制御が容易となる。また、得られるトナーの帯電分布がシャープになり、カブリの無い画像が得られるため、好ましい。
 分散媒は、水系媒体であれば限定はないが、好ましくは水である。分散濃度は、特に限定はないが、固形分濃度として3質量%以上、好ましくは7質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。分散濃度は、固形分濃度として40質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下である。分散濃度が前記範囲未満の場合、粒子径と粒度分布の制御が困難となる場合がある。分散濃度が前記範囲を超える場合、増粘により各成分を均一に分散できない場合がある。
 混合分散工程において用いられる容器は、各成分を均一に混合できるのであれば、特に制限されない。例えば、通常の反応器等を用いることができる。連続混合のことを考慮すると、連続的に各成分を供給するための供給口、及び、連続的に各成分を抜き出すための抜き出し口を有する混合装置を用いることが好ましい。混合時の混合液の粘度変化が少ない場合や、混合時間が短い場合は、配管に設置されたインラインミキサーなどの混合機を使って各成分を混合しながら送液することが可能である。混合時の混合液の粘度或いは粘度変化が大きい場合や、より長い混合時間が必要な場合は、本発明で提案した連続混合槽を使用することが好ましい。本発明の連続混合槽を使用する場合は、混合に必要な時間に合わせて、必要な数の混合槽ユニットを設置することができる。また、原料液の混合の順番に合わせて、顔料分散液、ワックス分散液、帯電制御剤などの原料液の供給口を設けることができる。また、混合に必要とされる温度条件をセットすることによって、連続混合槽における混合状態を最適にすることができる。
 各原料液は、同時に添加しても良いが、順番に添加することもできる。
 混合分散工程は、後述の凝集工程と一体になる場合もある。この場合、上記重合体一次粒子或いは樹脂粒子以外の成分を添加して混合しながら、混合分散液を凝集させる。
<工程(2):凝集工程>
 凝集工程では、少なくとも、上記した着色剤、及び、重合体一次粒子或いは樹脂粒子、さらに必要に応じて、ワックス、帯電制御剤、及び他の成分等を凝集させる。凝集工程では、融着工程に先立って、例えば重合体一次粒子をほぼトナー粒子の大きさとなるように凝集させる。
 凝集工程中、上記重合体一次粒子或いは樹脂粒子以外の成分を添加して混合しながら、各成分を凝集させる場合もある。更に、凝集工程は、凝集粒子に更にシェル剤を添加することにより、コアシェル構造を有するトナー粒子を形成するためのカプセル工程を含む場合もある。
<凝集用混合装置>
 工程(2)を連続で行う場合、本発明の連続式反応装置を使用することが好ましい。重合体一次粒子或いは樹脂粒子の分散液の流れ方向に沿って、混合槽ユニットと仕切り板ユニットからなる連続式反応装置を設置することができる。必要に応じて、試薬供給配管を有する仕切り板ユニット、或いはサンプリング口を有する混合槽ユニットを設置することができる。更に、混合時間及び凝集時間に合わせて、混合槽ユニットの数を増減させることができる。温度制御可能な仕切り板ユニットに温調システムを接続して、凝集用の連続式反応装置を完成させることができる。
<連続凝集運転の条件>
 工程(2)を連続で行う場合、連続運転の初期に、空の容器に各成分を供給してもよい。または、予め粒子等を含まない分散媒を容器に充填しておき、これに各成分を供給して容器内の成分濃度を安定化させてもよい。または、予め各成分のうちの1種或いは数種を容器に充填しておき、この容器に他の各成分を供給することにより、容器内の各成分の濃度を安定化させてもよい。または、連続運転時の安定状態の凝集液と同様の凝集液を他の方法で製造しておく。この凝集液を容器に充填した後、この容器に各成分を供給することにより、容器内の各成分の濃度を安定化させてもよい。工程(2)においては、上記各成分を容器に供給した後、例えば、加熱、pH調整、塩添加、硬化剤添加等によって、容器内の各成分を凝集させる。
 工程(2)で使われる本発明の連続式反応装置において、仕切り板ユニットにおける温度制御により、各混合槽ユニット内の反応液の温度を精密に制御することできる。凝集を加熱によって行う場合、反応液の温度は、重合体一次粒子のガラス転移点より10℃低い温度以上が好ましく、ガラス転移点より5℃低い温度以上がより好ましい。また、反応液の温度は、重合体のガラス転移点より10℃高い温度以下が好ましく、5℃高い温度以下がより好ましい。温度が前記範囲未満である場合は、凝集粒子の粒径が目標粒径に達しない場合がある。温度が前記範囲を超える場合は、凝集粒子の粒径が目標粒径より大きくなる場合がある。ここでいう「反応液の温度」は、凝集工程における温度に分布がある場合は、その最高温度と最低温度との平均値である。
 凝集工程を加熱によって行う場合、反応液の容器内での滞留時間は、生産効率の観点から、2時間以下が好ましく、1時間以下が特に好ましい。ここでいう「滞留時間」は、反応液に含まれる各成分の温度が、前記温度条件を満たしているときの平均滞留時間である。このような加熱処理により、着色剤、及び、重合体一次粒子、さらに必要に応じて、ワックス、帯電制御剤、及び他の成分等が一体化する。ここでいう「滞留時間」は、容器への各成分の供給時期が異なる場合は、最先に成分を供給した時点からの時間である。
 凝集液の各混合槽ユニットでの滞留時間は、特に限定されない。凝集液の各混合槽ユニットでの滞留時間は、装置全体で必要な凝集時間、及び、混合槽の数に合わせて調整することができる。滞留時間は、1~10分以内であることが好ましい。滞留時間が短過ぎると、凝集が不十分となり、必要な混合槽の数が多くなる恐れがある。逆に、滞留時間が長すぎると、混合槽内の凝集液の均一性が悪化する恐れがある。
 工程(2)において、反応液の温度を前記の範囲に調整することができる。これにより、電解質を加えることなく、反応液に含まれる各成分を凝集させることができる。また、電解質を加えることによって、反応液に含まれる各成分を凝集させることもできる。電解質を加えることによって各成分を凝集させる場合は、前記の温度以下で凝集させることもできる。実際に電解質を供給する時期は、工程(1)及び工程(2)のいずれか、または両方であってもよい。すなわち、電解質は、予め工程(1)で供給してもよい。
 工程(2)で使用する電解質は、有機塩、無機塩の何れでもよい。工程(2)で使用する電解質の価数は、特に限定するものではないが、2価以上であることが好ましい。具体的には、電解質の例として、NaCl、KCl、LiCl、NaSO、KSO、LiSO、MgCl、CaCl、MgSO、CaSO、ZnSO、Al(SO、Fe(SO、CHCOONa、CSONa等が挙げられる。これらのうち、2価以上の多価の金属カチオンを有する無機塩が特に好ましい。電解質を使用することによって、凝集粒子の平均粒径及び粒径分布の制御が容易となる。また、電解質を使用することによって、得られるトナーの帯電量分布がシャープになり、カブリの無い画像を得ることができる。
 電解質の含有量は、電解質の種類及び目的とする凝集粒子の粒径等によって異なるが、混合分散液の固形成分100重量部に対して、0.05~25重量部、好ましくは0.05~15重量部、更に好ましくは0.05~10重量部である。
 電解質を添加して凝集を行う場合、以下の問題が生じる場合がある。
(電解質含有量が上記範囲未満である場合)
 凝集反応の進行が遅くなる。
 凝集反応後も1μm以下の微粉が残る。
 得られた凝集粒子の平均粒径が目的の粒径に達しない。
(電解質含有量が上記範囲を超える場合)
 急速な凝集がおこりやすくなり、粒径の制御が困難となる。
 得られた凝集粒子中に粗粉や不定形のものが含まれる。
 電解質を添加して凝集を行う場合、凝集温度は、重合体一次粒子のガラス転移点より20℃低い温度以上が好ましく、10℃低い温度以上がより好ましい。また、凝集温度は、重合体のガラス転移点より10℃高い温度以下が好ましく、重合体のガラス転移点以下がより好ましい。
 本発明において、凝集工程における温度管理は、得られる凝集体の平均粒径及び粒径分布の制御にとって重要である。そのため、凝集工程における最高温度と最低温度との差は、20℃以内が好ましく、10℃以内であることが特に好ましい。最高温度と最低温度との差が前記範囲を超える場合、粒子径の制御が困難となる場合がある。
 工程(2)では、着色剤、及び、重合体一次粒子、さらに必要に応じて、ワックス、帯電制御剤、及び他の成分を混合して分散させる。得られた分散液を、実質的に同時に供給して凝集粒子を形成してもよい。あるいは、体積平均粒子径が1μm以上となった凝集粒子の分散液に、樹脂微粒子、着色剤、ワックス及び帯電制御剤よりなる群から選ばれる少なくとも1種を供給してもよい。
 本発明の連続式反応装置を使った凝集工程において、粒径制御は、以下のように行われる。
 混合槽モジュールの側壁に設置されたサンプリング口から、自動或いは手動で、凝集粒子をサンプリングする。
 自動或いは手動で、粒径測定装置により凝集粒子の粒径を測定する。得られた測定結果から、各混合槽ユニットの温度を自動或いは手動で調整し、次の融着工程に送られる凝集粒子の大きさを制御する。
<工程(3):融着工程>
 工程(3)では、工程(2)で得られた凝集体を加熱する。これにより、着色剤及び重合体一次粒子、さらに必要に応じて、ワックス、帯電制御剤、及び他の成分が互いに融着し、物理的に一体になった粒子が得られる。
<融着用混合装置>
 工程(3)を連続で行う場合、本発明の連続式反応装置を使用することが好ましい。凝集粒子の分散液の流れ方向に沿って、かつ、混合時間及び融着時間に合わせて、必要数の混合槽ユニットを設置する。最後に、各連続混合槽ユニットに、温調システムを接続する。これにより、融着用の連続式反応装置を完成させることができる。
 工程(3)においては、重合体一次粒子をそのガラス転移点より高い温度に加熱して、融着粒子を形成することが好ましい。更に、工程(3)における加熱温度は、重合体一次粒子のガラス転移点より10℃以上高いことが好ましく、ガラス転移点より20℃以上高いことがより好ましい。また、工程(3)における加熱温度は、重合体一次粒子のガラス転移点より80℃高い温度以下が好ましく、ガラス転移点より60℃高い温度以下がより好ましい。加熱温度が前記範囲未満である場合は、融着時の滞留時間が長過ぎるため、装置が大型化し、製造効率が低下する場合がある。加熱温度が前記範囲を超える場合は、凝集粒子の形状制御が困難となる場合がある。ここでいう加熱温度は、融着工程における温度に分布がある場合は、その最高温度と最低温度との平均値である。
 工程(3)において、前記温度範囲に加熱された凝集粒子の平均滞留時間は、生産効率の観点から、2時間以下が好ましく、1時間以下が特に好ましい。このような加熱処理により、重合体一次粒子及び着色剤等が融着して一体化する。これにより、融着粒子の形状、すなわち、トナー粒子の形状が球形に近いものとなる。また、抜き出し口の容器内温度が、供給口の容器内温度以上であることが、上記理由から好ましい。
 本発明の連続式反応装置を使った融着工程において、粒子の制御は、以下のように行われる。
 まず、試薬供給配管から、乳化剤と、pH調整剤と、電解質からなる凝集禁止剤が添加される。仕切り板ユニットの温度が調整される。混合槽の温度を、目標の融着温度まで昇温する。更に、混合槽ユニットの側壁に設置されたサンプリング口から、自動或いは手動で、凝集粒子をサンプリングする。また、自動或いは手動で、粒径測定装置により、凝集粒子の円形度を測定する。そして、測定結果から、混合槽ユニットに隣接する下流側の仕切り板ユニットの温度を、自動或いは手動で調整する。凝集粒子が目標の円形度に到達したら、仕切り板ユニットの温調システムを用いて、混合槽ユニット内の凝集液を冷却する。凝集液を、一時的に貯留槽に貯留するか、或いは、洗浄工程に送る。
 工程(3)が連続で行われる場合には、工程(3)で得られた融着粒子が分散した分散液は、容器から連続的に抜き出される。
<工程(2)と工程(3)の関係:凝集工程と融着工程の関係>
 工程(2)に用いられる容器と、工程(3)に用いられる容器は、以下の関係を有することが好ましい。
 (a)複数の容器が一体となっていている。
 (b)複数の容器が連接している。
 (c)複数の容器が移送管を介して接続されている。
 上記の関係の中では、(b)又は(c)が好ましい。
 すなわち、少なくとも2つの容器が、直列に接続されていることが好ましい。
 (b)の場合は、容器の工程(2)の部分と工程(3)の部分の温度条件や剪断力を制御する。これにより、目的とする凝集と融着を達成できる。
 (c)の場合は、融着用の容器(工程(3)の容器)へ、凝集粒子の分散液を移送する。これにより、分散液を加熱して、凝集粒子を融着させることができる。
 (a)の場合、複数の容器が一体となっている。この場合、工程(2)の凝集工程と、工程(3)の融着工程をはっきり分けられないため、工程(3)の融着温度が、工程(2)にまで及ぶ。この場合、適正な凝集温度が得られない場合がある。
 工程(3)における少なくとも1つの容器内の温度が、工程(2)における容器内の温度より高いことが好ましい。工程(3)の温度は、工程(2)の温度より、0~60℃以上高いことが好ましく、5~40℃以上高いことが特に好ましい。
 工程(2)の温度はある程度低く、かつ、滞留時間が長い必要がある。そうでない場合、わずかなポンプの流量のズレ等によって、粒子径の調整が不可能となる場合がある。工程(3)には、そもそも長時間を要するため、工程(3)の温度を工程(2)よりも低くしようとすると、容器が大きくなり過ぎる場合がある。
<洗浄・乾燥工程>
 上記の各工程を経ることにより得られた融着粒子は、公知の方法に従って固液分離され、融着粒子が回収される。次いで、これを必要に応じて、洗浄した後、乾燥することにより、目的とするトナー粒子を得ることができる。
 トナー母粒子を、ベルトフィルター、フィルタープレス、遠心脱水、あるいは真空濾過によって、洗浄することができる。更に、トナー母粒子を、本発明の連続混合槽を使って、連続的に洗浄することも可能である。
<連続式洗浄装置>
 本発明の連続式反応装置は、連続式洗浄装置として用いることができる。連続式洗浄装置は、洗浄水を注入できる混合槽ユニットと、濾過機能を有する仕切り板ユニットからなるセットを複数組み合わせることにより構築できる。トナー粒子の分散液は、混合槽を通過するときに、洗浄液と混合する。洗浄液と混合したトナー粒子の分散液は、濾過機能を有する仕切り板ユニットによって濾過され、濾液が絞り出される。これにより、トナー粒子の分散液中に含まれる不純物を洗い出すことができる。この洗浄方法により得られたトナー粒子分散液を、濾過及び乾燥することによって、トナー粒子を得ることができる。更に、別のシェル粒子を添加して、トナー粒子の表面を修飾することも可能である。トナー粒子表面の修飾工程(カプセル工程)では、凝集工程で用いた容器と同じ容器を用いてもよい。カプセル工程は、バッチ方式で行ってもよいが、本発明の連続式反応装置を用いて連続式で行ってもよい。その時の運転条件は、前述した連続凝集工程の運転条件と同じでもよい。
 工程(2)で用いられる容器と、工程(3)で用いられる容器は、一体であってもよく、異なってもよい。これらの容器は、異なる容器で構成されていることが好ましい。特に、少なくとも2つ以上の容器が、直列に接続されていることが好ましい。すなわち、工程(2)で用いられる容器と、工程(3)で用いられる容器とが、直列に接続されていることが好ましい。このような容器の構成により、工程(2)と工程(3)を明確に分けることが可能となる。また、このような容器の構成は、各工程の運転条件を最適化することができるため、好ましい。また、工程(2)と工程(3)の容器が形状的に一体である場合においても、隔壁や攪拌条件、流動制御等によって、実質的に工程(2)と工程(3)とが異なる領域で行われることが好ましい。工程(1)、工程(2)、及び工程(3)を互いに別々の容器で行う場合は、各容器の入口ないし出口に、粒径を測定及び制御するための抜出口を設けることが好ましい。また、各容器の入口ないし出口に、各容器の内部の粘度を監視する装置を設けることもできる。
 このようにして、比較的粒径が小さい(例えば、体積平均粒径3~8μm)静電荷像現像用トナーを製造することができる。しかも、こうして得られたトナーは、粒度分布及び帯電量分布がシャープであり、高画質化及び印刷の高速化を達成することができる。
<外添剤>
 トナー粒子には、更に、流動性や現像性を制御する為に、公知の外添剤を添加してもよい。外添剤としては、シリカ、アルミナ、チタニア等の無機酸化物粒子(必要に応じて疎水化処理されたもの)、あるいは、ビニル系重合体粒子等を使用できる。外添剤の含有量は、トナー粒子に対して0.05~5重量部の範囲が好ましい。
<トナーの種類>
 本発明の装置によって製造される静電荷像現像用トナーは、例えば、2成分現像剤、マグネタイト含有トナー等の磁性1成分現像剤、及び、非磁性1成分現像剤に適用することができる。
<キャリア>
 トナーを2成分現像剤として用いる場合、トナーと混合して現像剤を形成するためのキャリアを用いる。例えば、公知の鉄粉系、フェライト系、マグネタイト系キャリア等の磁性物質をキャリアとして用いることができる。また、それら磁性物質の表面に、樹脂コーティングを施したもの、あるいは、磁性樹脂キャリアを用いる事ができる。キャリアに被覆される樹脂としては、一般的に知られているスチレン系樹脂、アクリル樹脂、スチレンアクリル共重合樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等を使用できるが、これらに限定されるものではない。キャリアの平均粒径は、特に制限はないが、10~200μmであることが好ましい。これらのキャリアの使用量は、静電荷像現像用トナー1重量部に対して5~100重量部であることが好ましい。
<静電荷像現像用トナーの粒子径>
 静電荷像現像用トナーの粒子径は、ベックマン・コールター株式会社製の精密粒度分布測定装置コールターカウンターマルチサイザーIIを用いて、アパーチャー径100mmとして測定することができる。本発明の装置によって、体積平均粒径(Dv)が3~8μmであるトナーが効率よく得られる。従って、本発明の装置は、体積平均粒径3~8μmの静電荷像現像用トナーの製造に好ましく使用される。本発明の装置は、体積平均粒径4~8μmのトナーの製造にさらに好ましく使用される。本発明の装置は、体積平均粒径4~7μmのトナーの製造に特に好ましく使用される。体積平均粒径が大きすぎるトナーは、高解像度の画像形成に適さない。体積平均粒径が小さすぎるトナーは、粉体としての取り扱いが困難である。体積平均粒径が大きすぎるトナーは、本発明の装置を用いなくとも、回分法によって製造することができる。したがって、体積平均粒径が大きすぎるトナーは、本発明の上記効果が得られにくい場合がある。
<トナーの平均円形度>
 トナーの平均円形度は、好ましくは0.9~1であり、更に好ましくは0.92~0.99であり、特に好ましくは0.94~0.98である。
 ここでいう「平均円形度」は、シスメックス社製フロー式粒子像分析装置FPIA-3000にて測定した値を用いて、下記式より求めることができる。ここでいう「平均円形度」は、個数基準の累積度数50%に相当する円形度である。
 円形度=粒子投影面積と同じ面積の円の周長/粒子投影像の周長
<連続式トナー製造装置100>
 図7を参照しながら、本発明の連続式反応装置によって構成された連続式トナー製造装置100について詳細に説明する。
 連続式トナー製造装置100は、連続混合分散部、連続凝集部、及び、連続融着部から構成される。連続混合分散部は、原料を混合する部分である。連続凝集部は、連続凝集用反応装置100が中心となる部分である。連続融着部は、連続融着用反応装置200が中心となる部分である。
 連続混合分散部は、各原料の貯槽、各原料の定量供給システム、液温制御する温度制御システム、及び、各原料を混合する混合システムから構成される。
 連続混合分散部では、乳化重合で得られた重合体一次粒子の分散液、或いは、樹脂乳化で得られた樹脂粒子の分散液を、貯槽101から、定量ポンプP10によって、ライン冷却装置104に移送する。ライン冷却装置104は、温度制御装置T110によって制御される。ライン冷却装置104によって、粒子分散液を目標の温度まで冷却する。冷却した粒子分散液を、インラインミキサーP11により、ワックス分散液、顔料分散液、及び、帯電制御剤分散液、と順次混合する。インラインミキサーP11によって混合されたこれらの液体は、連続凝集工程に送られる。ワックス分散液は、ワックス分散液貯槽120から、ポンプP12を経由して、インラインミキサーP11に送られる。顔料分散液は、顔料分散液貯槽122から、ポンプP13を経由して、インラインミキサーP11に送られる。帯電制御剤分散液は、帯電制御剤分散液貯槽124から、ポンプP14を経由して、インラインミキサーP11に送られる。ワックス分散液、顔料分散液、及び帯電制御剤分散液の混合の順番は、特に限定されない。また、これらの添加剤の種類は、特に限定されない。
 連続凝集部は、連続凝集用反応装置100、温度制御システムT11~T19、添加システム、及び計測システムによって構成される。連続凝集用反応装置100は、10個の混合槽ユニットと、9個の仕切り板ユニットを交互に積層して構成される。温度制御システムT11~T19は、各仕切り板ユニットの温度を制御するシステムである。添加システムは、粒子の凝集を調整するための凝集剤および凝集禁止剤を添加するシステムである。計測システムは、凝集粒子の計測、及び、システム内部温度の計測のためのシステムである。
 連続混合分散部から送られてきた混合液は、連続凝集用反応装置100の下部にある注入口106を経由して、連続凝集用反応装置100の第一混合槽ユニットA11に供給される。これと同時に、凝集剤貯槽130から、ポンプP15を経由して、第一混合槽ユニットA11に凝集剤が供給される。第一混合槽ユニットA11において、供給されたこれらの液体をディスクタービン翼により混合する。温度制御装置T11によって温度制御可能な仕切り板ユニットB11により、混合液を温める。混合液を温めながら、混合液を仕切り板ユニットB11の中心部にある通液穴に通過させる。混合液は、送液補助撹拌翼により、第二混合槽ユニットA12に送られる。
 第二混合槽ユニットA12において、ディスクタービン翼により混合液を混合する。更に、温度制御装置T12によって温度制御可能な仕切り板ユニットB12により、混合液を温める。混合液を温めながら、混合液を仕切り板ユニットB12の中心部にある通液穴に通過させる。混合液は、送液補助撹拌翼により、第三混合槽ユニットA13に送られる。
 第三混合槽ユニットA13において、ディスクタービン翼により混合液を混合する。更に、温度制御装置T13によって温度制御可能な仕切り板ユニットB13により、混合液を温める。混合液を温めながら、混合液を仕切り板ユニットB13の中心部にある通液穴に通過させる。混合液は、送液補助撹拌翼により、第四混合槽ユニットA14に送られる。
 第四混合槽ユニットA14において、ディスクタービン翼により混合液を混合する。更に、温度制御装置T14によって温度制御可能な仕切り板ユニットB14により、混合液を温める。混合液を温めながら、混合液を仕切り板ユニットB14の中心部にある通液穴に通過させる。混合液は、送液補助撹拌翼により、第五混合槽ユニットA15に送られる。
 第五混合槽ユニットA15において、ディスクタービン翼により混合液を混合する。更に、温度制御装置T15によって温度制御可能な仕切り板ユニットB15により、混合液を温める。混合液を温めながら、混合液を仕切り板ユニットB15の中心部にある通液穴に通過させる。混合液は、送液補助撹拌翼により、第六混合槽ユニットA16に送られる。
 第五混合槽ユニットA15の壁に設置したサンプリング口から抜き出された凝集液サンプルは、粒径測定装置S11(マルチサイザーIII)に送られる。粒径測定装置S11によって、サンプルの凝集粒子径が測定される。測定した結果から、温度制御装置T14及びT15を操作し、混合液の温度を制御する。これにより、凝集粒子径を制御することができる。例えば、粒径測定装置S11で測定された粒径が目標より小さい場合は、温度制御装置T14及びT15の設定温度を高くして、粒子の成長を促進してもよい。逆に、測定された粒径が目標より大きい場合は、温度制御装置T14及びT15の設定温度を低くすることにより、粒子の成長を抑制してもよい。
 第六混合槽ユニットA16に送られた混合液は、仕切り板ユニットB16の中央部にある通液穴を経由して、第七混合槽ユニットA17に送られる。混合液が第七混合槽ユニットA17に送られる途中、混合液には、シェル剤貯槽126から定量ポンプP16によって送られてくるシェル剤が添加される。シェル剤は、仕切り板ユニットB16の中央部にある通液穴に設置された試薬供給配管から添加される。送液補助撹拌翼によって、凝集液と、添加されたシェル剤が混合されながら、第七混合槽ユニットA17に送られる。
 第七混合槽ユニットA17において、ディスクタービン翼により混合液を混合する。更に、温度制御装置T17によって温度制御可能な仕切り板ユニットB17により、混合液を温める。混合液を温めながら、混合液を仕切り板ユニットB17の中心部にある通液穴に通過させる。混合液は、送液補助撹拌翼により、第八混合槽ユニットA18に送られる。
 第八混合槽ユニットA18において、ディスクタービン翼により混合液を混合する。更に、温度制御装置T18によって温度制御可能な仕切り板ユニットB18により、混合液を温める。混合液を温めながら、混合液を仕切り板ユニットB18の中心部にある通液穴に通過させる。混合液は、送液補助撹拌翼により、第九混合槽ユニットA19に送られる。
 第八混合槽ユニットA18の壁に設置したサンプリング口から抜き出された凝集液サンプルは、粒径測定装置S12(マルチサイザーIII)に送られる。粒径測定装置S12によって、サンプルの凝集粒子径が測定される。測定した結果から、温度制御装置T17及びT18を操作し、混合液の温度を制御する。これにより、凝集粒子径を制御することができる。例えば、粒径測定装置S12で測定された粒径が目標より小さい場合は、温度制御装置T17及びT18の設定温度を高くして、粒子の成長を促進してもよい。逆に、測定された粒径が目標より大きい場合は、温度制御装置T17及びT18の設定温度を低くすることにより、粒子の成長を抑制してもよい。
 第九混合槽ユニットA19に送られた混合液は、仕切り板ユニットB19の中央部にある通液穴を経由して、第十混合槽ユニットA110に送られる。混合液が第十混合槽ユニットA110に送られる途中、混合液には、凝集禁止剤貯槽128から定量ポンプP17によって送られてくる凝集禁止剤が添加される。凝集禁止剤は、仕切り板ユニットB19の中央部にある通液穴に設置された試薬供給配管から添加される。凝集禁止剤は、乳化剤或いは電解質液からなる。送液補助撹拌翼によって、凝集液と、添加された凝集禁止剤が混合されながら、第十混合槽ユニットA110に送られる。
 第十混合槽ユニットA110において凝集禁止剤と混合された凝集液は、連続凝集工程の出口108から、送液ポンプP21によって、保温された配管を介して、連続融着工程に送られる。
 連続融着部は、連続融着用反応装置200、温度制御システムT21~T29、冷却システム、及び計測システムによって構成される。連続融着用反応装置200は、10個の混合槽ユニットと、9個の仕切り板ユニットが交互に積層して構成される。温度制御システムT21~T29は、各仕切り板ユニットの温度を制御するシステムである。冷却システムは、融着後の粒子分散液の冷却システムである。計測システムは、凝集粒子の計測、及び、システム内部温度の計測のためのシステムである。
 連続凝集部から送られてきた凝集液は、連続融着用反応装置200の下部にある注入口202を経由して、連続融着用反応装置200の第一混合槽ユニットA21に供給される。第一混合槽ユニットA21において、供給された凝集液がディスクタービン翼により混合される。温度制御装置T21によって温度制御可能な仕切り板ユニットB21により、凝集液を温める。凝集液を温めながら、凝集液を仕切り板ユニットB21の中心部にある通液穴に通過させる。凝集液は、送液補助撹拌翼により、第二混合槽ユニットA22に送られる。そのような混合と加熱を繰りかえしながら、凝集液は、第七混合槽ユニットA27に送られる。第七混合槽ユニットA27の壁に設置されたサンプリング口から抜き出された凝集液は、粒子形状測定装置S21(FPIA3000)に送られる。粒子形状測定装置S21によって、サンプルの粒径と円形度が測定される。測定した結果から、温度制御装置T27~T29或いは、温度制御装置T21~T26を操作し、粒子の円形度を制御する。例えば、粒子形状測定装置S21で測定した円形度が目標に到達した場合は、温度制御装置T27~T29の設定温度を下げて、冷却モードに設定する。粒子形状測定装置S21で測定した円形度が目標より高い場合は、温度制御装置T27~T29を急冷モードに設定するのと同時に、温度制御装置T21~T26の設定温度を低くして、球形化の速度を調整する。粒子形状測定装置S21で測定した円形度が目標より低い場合は、温度制御装置T27~T29を加熱モードに維持し、融着工程を延ばすことにより、円形度を制御する。
 第十混合槽ユニットA210から出た凝集液は、ライン状冷却装置204によって冷却され、送液ポンプP22によって洗浄工程に送られる。
 トナーの洗浄は、一般的な手段、例えば、ベルトフィルター、フィルタープレス、遠心脱水、あるいは真空濾過によって行うことができる。あるいは、図7で示した本発明の連続混合槽によって構成される連続洗浄装置を使って洗浄することも可能である。
 以下、図8を参照しながら、本発明の連続式反応装置で構成された連続式洗浄装置について詳細に説明する。
 連続洗浄部(連続式洗浄装置)は、連続洗浄装置300、洗浄水供給システム、濾液抜出し配管、及び、粒子分散液の流量制御装置から構成される。連続洗浄装置300は、10個の洗浄水注入口を備えた混合槽ユニットと、両面フィルターを備えた9個の仕切り板ユニットを交互に積層して構成される。
 連続凝集部から送られてきたトナー粒子の分散液は、定量ポンプからなる流量制御装置P300により、第一混合槽A31に供給される。トナー粒子分散液は、連続式洗浄装置300の底部に設けられた注入口32から供給される。供給されたトナー粒子分散液は、混合槽ユニットA31の壁に設けられた注入口から定量ポンプP31によって定量的に注入される洗浄水と混合される。混合は、ディスクタービン翼により行われる。混合された液体は、濾過用仕切り板ユニットB31に設けられたフィルターより濾過される。濾液は、連続洗浄システム300の外部に排出される。トナー粒子分散液は、濾過用仕切り板ユニットB31の中心部に設けられた通液穴を経由して、第二混合槽ユニットA32に送られる。その後の混合槽ユニットA32~A310では、混合槽ユニットA31と同様に、各混合槽ユニットに設置した注入口から定量的に洗浄水を注入すると同時に、混合槽ユニットの両側にある濾過用仕切り板ユニットに設けられたフィルターによって濾過を行い、濾液がシステム外部に排出される。混合槽ユニットA310によって洗浄されたトナー粒子の混合液は、抜き口43から、定量ポンプP301によって、定量的に次の処理工程に送られる。トナーの連続洗浄工程では、トナー粒子分散液は、流量制御装置により流量を制御されると同時に、洗浄時に使われた洗浄液も定量ポンプより流量制御される。流量制御装置は、連続洗浄システムの分散液の出入り口に設置される。その結果、トナー粒子分散液の濃度を制御することができる。更に、洗浄液の流量を制御することで、安定的な洗浄効果を得ることができる。トナーの連続洗浄装置では、分散液の電導度などの洗浄目標に合わせて、必要なユニット数、或いは連続洗浄システムの数の調整ができる。
 図9に示すように、連続洗浄装置310は、あるユニットから排出される濾液を、下流側のユニットの洗浄水として利用することができる。このような連続洗浄装置310によれば、洗浄水の使用量を削減することができる。
 連続洗浄部において洗浄されたトナー粒子分散液は、そのまま濾過した後、乾燥することができる。これにより、トナー母粒子が得られる。トナー粒子分散液にシェル剤を添加して、表面にシェル剤が被覆されたコアシェル構造を有するトナー母粒子を形成することもできる。シェル剤のカプセル工程(被覆工程)で用いられる装置は、一般に用いられるバッチ式の反応槽でもよいが、本発明の凝集用連続式反応装置を利用することもできる。製造効率の観点から、本発明の凝集用連続式反応装置を利用することが好ましい。
 連続式反応装置は、機能が異なる複数のユニットを直列に連結して構築してもよい。連続式反応装置は、複数の機能を備える単一のシステムによって構築してもよい。連続式反応装置は、機能が異なる複数のシステムを直列に連結して構築してもよい。
 本発明の連続式反応装置により、トナーの製造工程の全部もしくは一部を連続化することができる。また、機能が異なる複数のユニットを組換えることにより、目的に合わせて、簡単で最適な連続式反応装置を構築することができる。
 本発明の連続式反応装置によれば、より体積の小さいユニットを使うので、コンパクトでしかも混合段数が多い連続式反応装置を構築することができる。これにより、反応液を均一に反応させることができる。
 本発明の連続式反応装置によれば、撹拌翼を選択することにより、混合効率を高めるとともに、せん断力を高めることができる。本発明の装置は、様々な連続反応プロセスに適用することができる。本発明の装置は、特に、湿式トナー製造法へ好ましく適用することができる。本発明の装置は、乳化凝集法によるトナーの製造プロセスの連続化のために好ましく利用することができる。
(本発明の第2の実施形態)
 以下、本発明の連続式反応装置について詳細に説明する。
 図10は、連続式反応装置の断面図である。
 図11は、連続式反応装置の詳細な断面図である。
 図12は、連続式反応装置の断面図である。
 図13は、連続式反応装置の詳細な断面図である。
 図14は、連続式反応装置の斜視図である。
 図15は、複合撹拌翼の斜視図である。
 図16は、複合撹拌翼の詳細な斜視図である。
 図17は、混合羽根の平面図及び断面図である。
 図18は、混合羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図19は、混合羽根の平面図及び断面図である。
 図20は、混合羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図21は、混合羽根の平面図及び断面図である。
 図22は、混合羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図23は、混合羽根の平面図及び断面図である。
 図24は、混合羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図25は、円盤状ディスク面に対する混合補助フィンの設置角度α21の説明図である。
 図26は、円盤状ディスクの半径方向に対する混合補助フィンの設置角度α22の説明図である。
 図27は、通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図28は、通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図29は、通液羽根の平面図及び断面図である。
 図30は、通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図31は、通液羽根の平面図及び断面図である。
 図32は、通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図33は、通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図34は、通液羽根の平面図、断面図、及び斜視図である。
 図35は、円盤状ディスク面に対する流れ制御補助フィンの設置角度α31の説明図である。
 図36は、円盤状ディスクの半径方向に対する流れ制御補助フィンの設置角度α32の説明図である。
 図37は、連続式凝集造粒システムのフロー図である。
 図10~図34に示すように、本発明の連続式反応装置は、円筒状の反応容器と、複合撹拌翼とによって構成される。複合撹拌翼は、通液穴の有無によって区分される2種類の円盤状ディスク型撹拌羽根を備える。2種類の円盤状ディスク型撹拌羽根は、交互に積層されている。
 円盤状ディスク型撹拌羽根は、撹拌軸との接続部付近における通液穴の有無によって、2種類に区分される。以下の説明では、通液穴がある円盤状ディスク型撹拌羽根を「通液羽根」と呼び、通液穴がない円盤状ディスク型撹拌羽根を「混合羽根」と呼ぶことがある。
 以下、複合撹拌翼について詳細に説明する。
 図10~図13に示すように、本発明の連続式反応装置は、複合撹拌翼を備えている。複合撹拌翼は、撹拌軸を備えている。撹拌軸には、通液羽根14と混合羽根12が交互に積層した状態で取り付けられている。これら2種類の円盤状ディスク型撹拌羽根により、反応容器中を連続的に流れる混合対象となる液体の流動経路を制御することができる。これにより、安定的な混合時間及び混合効果を確保できる。
 本発明の複合撹拌翼の最も基本的な構成は、2枚の混合羽根12が1枚の通液羽根14を挟んでいる構成である。連続式反応装置の反応容器の高さに合わせて、複合撹拌翼を構成する円盤状ディスク型撹拌羽根の枚数を調整することができる。円盤状ディスク型撹拌羽根の枚数は、限定されない。反応液の流動経路の制御性及び混合の均一性を高めるため、より多い枚数の円盤状ディスク型撹拌羽根を設置することが好ましい。円盤状ディスク型撹拌羽根の枚数は、3枚以上が好ましい。
 隣り合う通液羽根14の間の距離をH1とする(図12参照)。
 混合対象液(反応液)の流れ方向に沿って、隣り合う混合羽根12と通液羽根14の距離をH11とする(図15参照)。
 混合対象液(反応液)の流れ方向に沿って、隣り合う通液羽根14と混合羽根12の距離をH12とする(図15参照)。
 より長い混合経路及び混合均一性を確保するためには、H1は、反応容器の最大内径D2より小さいことが好ましい。
 隣り合う羽根の間の撹拌空間の容積をより均一にするためには、通液羽根14と攪拌羽根12は等間隔で設置されることが好ましい。距離H11と距離H12は、それらの差ができるだけ小さいことが好ましく、等しいことがより好ましい。
 以下、通液穴のない円盤状ディスク型撹拌羽根(混合羽根)について詳細に説明する。
 図17~図24に示すように、通液穴のない円盤状ディスク型撹拌羽根(混合羽根)は、混合用の撹拌羽根である。この撹拌羽根は、ディスクタービン、ブレードタービン、あるいはディスパのように、円盤状ディスクの外周に設置した縦向きの複数の混合補助フィンを備えている。この撹拌羽根により、高い混合効果、及びせん断効果を実現できる。
 混合補助フィンは、混合効果を高めるために、円盤状ディスクの外周に設置した方が好ましい。
 円盤状ディスクの外径をd21、撹拌軸の外径をd1としたとき、混合補助フィンは、円盤状ディスク上で、半径(d21+d1)/4の円よりも外側に設置した方が好ましい。
 更に、混合補助フィンは、円盤状ディスク上の外周の内側に設置してもよい。より撹拌効率高めるために、混合補助フィンは、円盤状ディスク上の外周からはみ出した範囲に設置してもよい。円盤状ディスク上に対称に設置した混合補助フィンの最先端の回転直径をd22としたとき、円盤状ディスクの外径d21は、d22以下であることが好ましい。
 混合補助フィンの形状は、特に限定されない。混合補助フィンの形状は、混合対象液に十分にせん断力を与えるため、平板状、或いは瓦状が好ましい。
 図25に示すように、混合補助フィンの円盤状ディスク面に対する設置角度α21は、回転方向に対し、45°以上が好ましく、90°が最も好ましい。
 図26に示すように、混合補助フィンと、円盤状ディスクの半径方向(撹拌軸の中心と混合補助フィンの中心を結ぶ線分)とがなす角度α22により、混合対象液の流れを制御することができる。例えば、角度α22が0°~90°である場合は、混合対象液が混合補助フィンの外側を流れる傾向がある。一方、角度α22が90°~180°である場合は、混合対象液が混合補助フィンの内側を流れる傾向がある。
 混合補助フィンは、円盤状ディスクの片面の外周に等間隔に設置することが好ましい。混合補助フィンの設置数は、4枚以上であることが好ましく、6枚以上であることがより好ましい。混合補助フィンの設置数が少なくなると、撹拌効果が低下する恐れがある。逆に、混合補助フィンの設置数が多くなると、混合対象液との接触抵抗が大きくなる。この場合、隣り合う混合補助フィンの間に混合対象液が溜まりやすくなるため、混合が不均一になりやすくなる。このため、混合補助フィンの設置数は、14枚以下が好ましく、10枚以下がより好ましい。
 混合補助フィンは、円盤状ディスクの両面に対称に設置してもよいが、非対称に設置してもよい。例えば、円盤状ディスクの両面に設置する混合補助フィンの形状、設置位置、及び設置角度を調整することによって、円盤状ディスクの外周付近の流れを制御することが可能である。
 以下、通液穴のある円盤状ディスク型撹拌羽根(以下、「通液羽根」と呼ぶことがある)について詳細に説明する。
 図27~図34に示すように、通液羽根は、円盤状ディスクと撹拌軸を備える。撹拌軸と円盤状ディスクの接続部付近には、混合対象液が通過することのできる通液穴が設けられている。混合対象液は、円盤状ディスクのほぼ中心部に設けられた通液穴を通過して、通液羽根の表面から裏面に向かって移動することができる。更に、通液羽根の円盤状ディスクの両面の外周付近には、流れ制御補助フィンが設置されている。流れ制御補助フィンにより、円盤状ディスクの表面に沿った混合対象液の流れを制御することができる。流れ制御補助フィンによって、通液羽根の両面を流れる混合対象液のショートパスを防ぐことができる。
 流れ制御補助フィンは、回転時の周速をより大きくするために、円盤状ディスクの外周付近に設置することが好ましい。流れ制御補助フィンを円盤状ディスクの外周付近に設置することにより、円盤状ディスクの表面と平行な流れを発生させることができる。これにより、混合対象液をより効率的に通液羽根の表側から裏側へ送ることができる。
 通液羽根の円盤状ディスクの外径をd31、撹拌軸の外径をd1としたとき、流れ制御補助フィンは、円盤状ディスクの両面において、半径(d31+d1)/4の円よりも外側に設置することが好ましい。
 円盤状ディスクの表面と平行な流れをより安定的に発生させるためには、流れ制御補助フィンは、円盤状ディスクの表面内に設置することが好ましい。即ち、円盤状ディスクの両面に対称に設置された流れ制御補助フィンの最先端の回転直径をd32、円盤状ディスクの外径をd31としたとき、回転直径d32は、d31以下であることが好ましい。
 流れ制御補助フィンの形状は、混合対象液を十分に円盤状ディスクの表面に沿って送液できればよく、特に制限されない。流れ制御補助フィンの形状は、平板状、或いは瓦状が好ましい。
 図35に示すように、流れ制御補助フィンの円盤状ディスクの表面に対する設置角度α31は、回転方向に対し、45°以上、90°以下であることが好ましい。設置角度α31がこの範囲にある場合、円盤状ディスクの表面と平行な流れを促進して排液効率を高めることができる。平行方向の排液効率をより高めるためには、流れ制御補助フィンの形状は、瓦状であることが好ましい。
 図36に示すように、流れ制御補助フィンは、円盤状ディスクの半径方向に沿って設置してもよいが、半径方向と一定の角度を付けて設置してもよい。流れ制御補助フィンと円盤状ディスクの半径(撹拌軸の中心と流れ制御補助フィンの中心を結ぶ線分)とがなす角度α32は、0°~90°であることが好ましい。角度α32が0°~90°である場合、円盤状ディスクの外側に向かう混合対象液の流れを効率的に発生させることができる。特に、角度α32が45°以上である場合、円盤状ディスクの外側に向かう流れをより効率的に発生させることができる。
 流れ制御補助フィンは、円盤状ディスクの片面の外周に対称に設置することが好ましい。流れ制御補助フィンは、4枚以上設置することが好ましく、6枚以上設置することがより好ましい。流れ制御補助フィンの設置数が4枚よりも少なくなると、通液羽根の先端から発生した平行流のムラが発生しやすくなる。また、流れ制御補助フィンの設置数が4枚よりも少なくなると、通液羽根の両面の混合対象液のショートパスが発生しやすくなる恐れがある。逆に、流れ制御補助フィンの設置数が多くなると、混合対象液との接触抵抗が大きくなる。この場合、隣り合う流れ制御補助フィンの間に混合対象液が溜まりやすくなるため、混合が不均一になり、円盤状ディスクの表面に付着物が発生しやすくなる。そのため、流れ制御補助フィンの設置数は、18枚以下が好ましく、14枚以下がより好ましい。
 流れ制御補助フィンは、円盤状ディスクの両面に対称に設置することが好ましい。この場合、円盤状ディスクの両面において均等に横方向の流れを発生させることができる。
 通液穴について、詳細に説明する。
 通液穴は、円盤状ディスクの中心部に近い位置に設けることが好ましい。具体的に説明すると、撹拌軸の外径をd1、通液穴のある円盤状ディスク型撹拌羽根の外径をd31としたとき、通液穴は、円盤状ディスクの表面上において、半径(d31+d1)/4の円の内側に設けることが好ましい。この範囲以外に通液穴を設けた場合、混合対象液の流動経路が短くなるため、混合液の滞留が発生するとともに、混合が不均一となるおそれがある。
 通液穴は、撹拌軸のすぐ近くの場所、あるいは、撹拌軸に接する場所に設けることが好ましい。通液穴は、撹拌軸の周囲に均等に設けることが好ましい。円盤状ディスクと撹拌軸との接続強度のことを考慮すると、撹拌軸の周囲には、撹拌軸と円盤状ディスクとの接続部位が少なくとも1つ以上確保されている必要がある。
 通液穴の形状は、特に制限されるものではないが、円盤状ディスクと撹拌軸との接続強度が確保されていることが好ましい。
 図27、28に示すように、通液穴の形状は、撹拌軸を囲む円形のドーナツ型の形状であってもよい。通液穴の形状は、撹拌軸と円盤状ディスクを連結する連結棒を有する形状であってもよい。
 図29、30に示すように、通液穴の形状は、撹拌軸の周囲にリング状に配置された複数の円型の形状であってもよい。通液穴の形状は、撹拌軸の周囲にリング状に配置された複数のアーチ型の形状であってもよい。
 図31に示すように、通液穴の形状は、凹凸付きの形状であってもよい。
 図32に示すように、通液穴に通液促進フィンを設置してもよい。通液穴に通液促進フィンを設置することにより、混合対象液の流動促進及び逆流防止の効果が得られる。
 通液穴のある円盤状ディスク型撹拌羽根(通液羽根)を設置することにより、混合対象液のほとんどが円盤状ディスク型撹拌羽根の間を通液穴を経由して移動する。これにより、混合対象液の流動経路をより精密に制御することが可能となった。
 以下、連続式反応装置について詳細に説明する。
 図10~図13に示すように、本発明の連続式反応装置は、円筒状の反応容器の両端の撹拌軸付近に、それぞれ混合対象液の注入口20及び抜出口22を備えている。連続式反応装置の外側には、温度制御ためのジャケット構造が設けられている。ジャケット構造は、必要に応じて、いくつの室に分けられており、より細かい温度制御ができるようになっている。
 反応容器は、一つの構造物であってもよいが、複数のユニットから構成されてもよい。連続混合時間に合わせて、反応容器の高さを調整しやすくするためには、混合槽ユニット方式が好ましい。混合槽ユニットの数によって、細かく混合時間を調整することができる。
 反応容器の内部は、図10で示したような内壁がフラットな円筒状でもよいし、図12の内壁5のような凹凸構造でもよい。
 図12に示すように、反応容器は、複数の膨らんだリング状の内壁5によって構成された凹凸構造を有してもよい。特に、通液羽根の先端と反応容器の内壁5の凸部とを同じ高さに設定した場合は、通液羽根の両面間における混合対象液のショートパスを防ぐ効果があり、より好ましい。
 連続式反応装置の反応容器の最小内径D1、反応容器の最大内径D2、通液穴のある円盤状ディスク型撹拌羽根(通液羽根)の外径d31、及び、通液穴のない円盤状ディスク型撹拌羽根(混合羽根)の外径d21は、以下の式(1)、(2)、(3)、及び(4)を満たすことが好ましい。
 0.99D1≧d31≧0.8D1  (1)
 0.99D2≧d21≧0.7D2  (2)
 d31≧d21           (3)
 D1≧0.8D2          (4)
 式(1)の条件を満たす場合、通液羽根と反応容器の内壁との隙間が狭くなり、通液羽根の両面間における混合液のショートパスをより効果的に防ぐことができる。
 式(2)の条件を満たす場合、混合羽根の付近に安定な混合対象液の流動経路を確保することができる。
 式(3)の条件を満たす場合、混合羽根と通液羽根からなる複合撹拌翼を、反応容器から直接出し入れすることができる。この場合、複合撹拌翼の設置及びメンテナンスが容易になる。
 式(4)の条件を満たす場合、一定の円盤状ディスク型撹拌羽根(通液羽根)の回転径を確保することができるため、通液羽根先端での液のショートパスをより効果的に防ぐことができる。
 連続式反応装置は、縦置きに設置してもよいが、横置きに設置してもよい。設置及びメンテナンスのし易さを考慮すると、縦置きの方が好ましい。更に、縦置きの場合は、設置面積が少ないというメリットがある。連続式反応装置の設置角度は、水平面を基準にして直角から40度の範囲で傾斜していてもよい。
 混合対象液の流れる方向は、特に限定されないが、連続式反応装置が縦置きの場合は、下部から上部に流れる方が好ましい。
 連続式反応装置の材質は特に限定されないが、反応容器の内面は、実質的にステンレス及び/又はガラスであることが好ましい。特に、反応容器の内面は、平滑なステンレス及び/又はガラスであることが好ましい。反応容器の内面が前記材質である場合は、供給された成分や反応生成物等が容器壁面へ付着することを抑制することができる。
 以下、複合撹拌翼と、反応容器とを備えた連続式反応装置について説明する(図12、図13参照)。複合撹拌翼は、2種類の円盤状ディスク型撹拌羽根(混合羽根及び通液羽根)からなる。反応容器は、外側に膨出した複数のリング状構造からなる凹凸構造の内壁を有する。各撹拌羽根の機能及び混合対象液の流れについても詳細に説明する。
 混合対象液は、連続式反応装置の底部の撹拌軸付近に設けられた注入口20から、連続式反応装置の内部に供給される。供給された混合対象液は、混合羽根12-1により混合及び撹拌される。混合対象液は、混合羽根12-1の先端を回って、混合羽根12-1と通液羽根14-1との間の空間に送られる。送られた混合対象液は、通液羽根14-1の先端で流通が阻害されるため、通液羽根14-1の先端を回って通液羽根14-1の反対側に流れ込むことができない。このため、殆どの混合対象液は、通液羽根14-1と撹拌軸10との接続部付近にある通液穴16を通過し、次の混合羽根12-2と通液羽根14-1との間の空間に送られる。混合対象液は、混合羽根の先端を回って、通液羽根に設けられた通液穴を通過することを繰り返す。混合対象液は、一定の流れ経路を維持しながら、混合される。最終的に、混合対象液は、連続式反応装置の上部に設けられた抜出口22から抜き出される。
 混合対象液を反応容器内に流しながら、反応容器の外壁に設置した抜出口6から混合対象液を抜き出すこともできる。
 反応容器の外壁に設置した複数のジャケットに水を流すことによって、反応容器の内部を流れる混合対象液の温度を制御することもできる。
 複合撹拌翼の最大外径は、反応容器の最小内径よりも小さいため、連続式反応装置を分解しなくても、複合撹拌翼を取り出すことができる。このため、清掃などのメンテナンスが容易である。また、目詰まりへの対応、混合対象液のグレードの切り替えなどの作業が容易である。
 本発明の連続式反応装置によれば、混合対象液の流動経路を安定的に確保することができる。
 本発明の連続式反応装置によれば、混合対象液を連続的に、かつ、均一に混合することができる。
 本発明の連続式反応装置は、メンテナンスの作業がしやすい。
<連続式凝集造粒システム1000>
 本発明の連続式反応装置で構成した連続式凝集造粒システム1000について詳細に説明する。
 図37に示すように、連続式凝集造粒システム1000は、以下の三つの部分から構成される。
 重合体一次粒子或いは樹脂粒子、顔料粒子、ワックス粒子、及び帯電制御剤粒子などの原料粒子を混合する連続混合分散部
 連続式反応装置100及び連続式反応装置200からなる連続凝集部。連続式反応装置100は、連続混合分散部から得られた混合粒子を凝集させる装置である。連続式反応装置200は、凝集粒子の表面にシェル粒子を被覆してカプセル化する装置である。
 連続式反応装置300からなる連続融着部。連続式反応装置300は、連続凝集部から得られた凝集粒子を熱により融着させて粒子表面を制御する装置である。
 連続混合分散部は、各原料の貯槽、定量供給システム、液温を制御する温度制御システム、及び、原料を混合する混合システムから構成される。
 連続混合分散部では、乳化重合で得られた重合体一次粒子の分散液、或いは、樹脂乳化で得られた樹脂粒子の分散液を、貯槽101から、ポンプP10によって、配管経由で、ライン冷却装置104に移送する。ライン冷却装置104は、温度制御装置によって制御される。ライン冷却装置104によって、目標の温度に液温を調整する。液温を調整した粒子分散液を、インラインミキサーP11により、ワックス分散液、顔料分散液、及び、帯電制御剤分散液、と順次混合する。インラインミキサーP11によって混合されたこれらの液体は、連続凝集工程に送られる。ワックス分散液は、ワックス分散液貯槽120から、ポンプP12を経由して、インラインミキサーP11に送られる。顔料分散液は、顔料分散液貯槽122から、ポンプP13を経由して、インラインミキサーP11に送られる。帯電制御剤分散液は、帯電制御剤分散液貯槽124から、ポンプP14を経由して、インラインミキサーP11に送られる。ワックス分散液、顔料分散液、及び帯電制御剤分散液の混合の順番は、特に限定されない。また、これらの添加剤の種類は、特に限定されない。 
 連続凝集部は、連続式反応装置100及び連続式反応装置200を中心に構成される。連続式反応装置100は、連続混合分散部から得られた混合粒子を凝集させ、コアとなる凝集粒子を得るための装置である。連続式反応装置200は、コアとなる凝集粒子の表面に、更にシェル粒子を被覆してカプセル化するための装置である。
 連続式反応装置100は、7個の混合槽ユニット、複合撹拌翼、温度制御装置T11~T12、添加システム、凝集粒子の粒子径の計測システム、及び、装置内部温度の計測システムから構成される。複合撹拌翼は、7枚の混合羽根と、6枚の通液羽根を備えている。これら2種類の羽根は、交互に設置されている。温度制御装置T11~T12は、各混合槽ユニットの温度を制御する。添加システムは、粒子の凝集を調整するための凝集剤および凝集禁止剤を添加するためのシステムである。通液羽根の設置位置が混合槽ユニット同士の境界部付近となるように、羽根の間隔が調整される。混合羽根の設置位置が混合槽ユニットの中間部となるように、羽根の間隔が調整される。
 混合分散部から送られてきた混合液は、連続式反応装置100の下部にある注入口106を経由して、連続式反応装置100の第一混合槽ユニットY11に供給される。これと同時に、凝集剤貯槽130から、ポンプP15を経由して、第一混合槽ユニットY11に凝集剤が供給される。凝集剤は、連続式反応装置100の下部から、第一混合槽ユニットY11に供給される。混合液及び凝集剤は、第一混合槽ユニットY11内に設置された混合羽根(ディスクタービン翼)によって混合されながら、第一混合槽ユニットY11のジャケットによって温められる。第一混合槽ユニットY11のジャケットの温度は、温度制御装置T11によって制御される。混合液は、第一混合槽ユニットY11と第二混合槽ユニットY12の中間部に設置された通液羽根の中心部にある通液穴を経由して、第二混合槽ユニットY12に送られる。混合液は、第一混合槽ユニットY11と同様の流れ経路で、連続式反応装置100の第二混合槽ユニットY12から第七混合槽ユニットY17まで流れる。その間に、第一混合槽ユニットY11から第四混合槽ユニットY14では、温度制御装置T11によって液温が制御される。第五混合槽ユニットY15から第七混合槽ユニットY17では、温度制御装置T12によって液温が制御される。途中、第四混合槽ユニットY14の外壁に設置されたサンプリング口S11から、凝集液サンプルが採取される。採取されたサンプルの凝集粒子径が、粒径計測装置(マルチサイザーIII)によって測定される。測定結果に基づいて、温度制御装置T11及びT12によって混合液の温度を制御するとともに、凝集粒子径を制御する。例えば、サンプリング口S11から採取された粒子の粒径が目標より小さい場合は、温度制御装置T11、T12の設定温度を高くすることにより、粒子の成長を促進させる。逆に、測定された凝集粒子径が目標より大きい場合は、温度制御装置T11、T12の設定温度を低くすることにより、粒子の成長を抑制することができる。
 第七混合槽ユニットY17に設置された抜出口108より、目標粒径まで成長したコア凝集粒子を含む凝集液を抜き出すことができる。抜き出された凝集液は、保温した配管を流れる。配管を流れる凝集液に、シェル剤貯槽126から、定量ポンプP22によって、シェル剤が供給される。更に、凝集液は、送液ポンプP21によって、連続式反応装置200の注入口206経由で、第一混合槽ユニットY21に供給される。
 連続式反応装置200は、連続式反応装置100と同様に、7個の混合槽ユニット、複合撹拌翼、温度制御装置T21~T22、添加システム、凝集粒子の粒子径の計測システム、及び、装置内部温度の計測システムから構成される。複合撹拌翼は、7枚の混合羽根と、6枚の通液羽根を備えている。これら2種類の羽根は、交互に設置されている。温度制御装置T11~T12は、各混合槽ユニットの温度を制御する。添加システムは、粒子の凝集を調整するための凝集剤および凝集禁止剤を添加するためのシステムである。通液羽根の設置位置が混合槽ユニット同士の境界部付近となるように、羽根の間隔が調整される。混合羽根の設置位置が混合槽ユニットの中間部となるように、羽根の間隔が調整される。
 連続式反応装置200の第一混合槽ユニットY21に供給されたコア凝集粒子及びシェル粒子との混合液は、第一混合槽ユニットY21内に設置された混合羽根(ディスクタービン翼)により混合される。また、第一混合槽ユニットY21に供給された混合液は、温度制御装置T21によってその温度が制御された第一混合槽ユニットY21のジャケットによって温められる。混合液は、第一混合槽ユニットY21と第二混合槽ユニットY22の中間部に設置された通液羽根の中心部にある通液穴を経由して、第二混合槽ユニットY22に送られる。混合液は、第一混合槽ユニットY21と同様の流れ経路で、連続式反応装置200の第二混合槽ユニットY22から第七混合槽ユニットY27まで流れる。その間に、第一混合槽ユニットY21から第四混合槽ユニットY24では、温度制御装置T21によって液温が制御される。第五混合槽ユニットY25から第七混合槽ユニットY27では、温度制御装置T22によって液温が制御される。途中、第四混合槽ユニットY24の外壁に設置されたサンプリング口S21から、凝集液サンプルが採取される。採取されたサンプルの凝集粒子径が、粒径計測装置(マルチサイザーIII)によって測定される。測定結果に基づいて、温度制御装置T21及びT22によって混合液の温度を制御するとともに、凝集粒子径を制御する。例えば、サンプリング口S21から採取された粒子の粒径が目標より小さい場合は、温度制御装置T21、T22の設定温度を高くすることにより、粒子の成長を促進させる。逆に、測定された凝集粒子径が目標より大きい場合は、温度制御装置T21、T22の設定温度を低くすることにより、粒子の成長を抑制することができる。
 連続式反応装置200の第七混合槽ユニットY27に設置された抜出口208より、目標粒径まで成長したコア凝集粒子を含む凝集液を抜き出すことができる。抜き出された凝集液は、保温した配管を流れる。配管を流れる凝集液に、貯槽128から、定量ポンプP32によって、凝集禁止剤が供給される。凝集禁止剤は、界面活性剤或いは電解質溶液を含む。更に、凝集液は、送液ポンプP31によって、連続式反応装置300の注入口306経由で、第一混合槽ユニットY31に供給される。
 連続式反応装置300は、連続式反応装置100、200と同様に、7個の混合槽ユニット、複合撹拌翼、温度制御装置T31~T32、凝集粒子の計測システム、及び、装置内部温度の計測システムから構成される。複合撹拌翼は、7枚の混合羽根と、6枚の通液羽根を備えている。これら2種類の羽根は、交互に設置されている。温度制御装置T31~T32は、各混合槽ユニットの温度を制御する。通液羽根の設置位置が混合槽ユニット同士の境界部付近となるように、羽根の間隔が調整される。混合羽根の設置位置が混合槽ユニットの中間部となるように、羽根の間隔が調整される。
 連続式反応装置300の第一混合槽ユニットY31に供給されたコア凝集粒子及びシェル粒子との混合液は、第一混合槽ユニットY31内に設置された混合羽根(ディスクタービン翼)により混合される。また、第一混合槽ユニットY31に供給された混合液は、温度制御装置T31によってその温度が制御された第一混合槽ユニットY31のジャケットによって温められる。混合液は、第一混合槽ユニットY31と第二混合槽ユニットY32の中間部に設置された通液羽根の中心部にある通液穴を経由して、第二混合槽ユニットY32に送られる。混合液は、第一混合槽ユニットY31と同様の流れ経路で、連続式反応装置300の第二混合槽ユニットY32から第七混合槽ユニットY37まで流れる。その間に、第一混合槽ユニットY31から第五混合槽ユニットY35では、温度制御装置T31によって液温が制御される。第六混合槽ユニットY36から第七混合槽ユニットY37では、温度制御装置T32によって液温が制御される。途中、第五混合槽ユニットY35の外壁に設置されたサンプリング口S31から、凝集液サンプルが採取される。採取されたサンプルの粒子の円形度が、粒子形状測定装置(FPIA3000)によって測定される。測定結果に基づいて、温度制御装置T31及びT32の設定温度を調整し、粒子の円形度を制御する。例えば、測定した粒子の円形度が目標に到達した場合は、温度制御装置T32の設定温度を下げて、冷却モードに設定する。測定した粒子の円形度が目標より高い場合は、温度制御装置T32の設定温度を下げて急冷モードに設定するのと同時に、温度制御装置T31の設定温度を下げて、球形化の速度を調整する。測定した粒子の円形度が目標より低い場合は、温度制御装置T32を加熱モードに維持し、融着工程を延ばすことにより、円形度を制御する。
 連続式反応装置300の第七混合槽ユニットY37の液抜き口308から抜き出された凝集液は、ライン状の冷却装置38によって更に冷却され、送液ポンプP33により洗浄工程に送られる。
 トナーの洗浄は、例えば、ベルトフィルター、フィルタープレス、遠心脱水装置、あるいは真空濾過装置を使って行うことができる。
 洗浄工程において洗浄されたトナー粒子分散液は、そのまま濾過乾燥される。これにより、トナー粒子が得られる。
 連続式反応装置は、特に限定しないが、複数の機能を備える一つのシステムでもよく、機能の異なる複数のシステムを直列に連結したシステムでもよい。連続式反応装置は、必要数の混合槽ユニットと、混合槽ユニットに合わせた撹拌翼により構成してもよい。
 本発明で提案した連続混合システムにより、トナー造粒工程の全てを連続化することができる。
 目標とするトナーの粒径に合わせて、必要数の混合槽ユニットと、混合槽ユニットに合わせた撹拌翼を組み立てることができる。これにより、簡単に最適なシステムを構築できる。
 連続式反応装置が一旦構築された後も、混合槽ユニットを分解することなく、撹拌翼を取り出すことができる。したがって、装置の清掃及びメンテナンスが容易である。
 本発明の装置は、様々な連続反応プロセスに適用できる。本発明の装置は、特に、湿式トナー製造法へ好ましく適用できる。更に、本発明の装置は、乳化凝集法によるトナー製造プロセスの連続化へ好ましく適用できる。
 以下、本発明の実施例をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。以下の例で「部」とあるのは「質量部」を意味する。また、実写試験は、以下の方法により行った。
 粒子径、円形度、電気伝導度、及び、熱特性は、次のように測定した。
<中位径(D50)>
 1ミクロン未満の体積基準の中位径(D50)は、以下の条件で、取り扱い説明書に記載された手順に従って測定した。
 測定装置:日機装株式会社製 型式MicrotracNanotrac150(以下ナノトラックと略す)および同社製解析ソフトMicrotracParticle Analyzer Ver10.1.2-019EE
 溶媒:電気伝導度が0.5μS/cmのイオン交換水
 溶媒屈折率:1.333
 測定時間:600秒
 粒子屈折率:1.59
 透過性:透過
 形状:真球形
 密度:1.04
<中位径(Dv50)>
 1ミクロン以上の体積基準の中位径(Dv50)は、以下の条件で測定した。
 測定装置:ベックマン・コールター社製マルチサイザーIII(アパーチャー径100μm:以下、マルチサイザーと略す)
 分散媒:ベックマン・コールター社製アイソトンII
 分散質濃度:0.03%
<平均円形度>
 平均円形度は、分散質を分散媒(セルシース:シスメックス社製)に5720~7140個/μlとなるように分散させ、フロー式粒子分析装置(FPIA3000:シスメックス社製)を用いて、HPF分析量0.35μl、HPF検出量2000~2500個の条件下で、HPFモードにより測定した。
<重量平均分子量(Mw)>
 重合体一次粒子分散液のTHF可溶成分を、以下の条件で、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
 装置:東ソー社製GPC装置 HLC-8020
 カラム:ポリマーラボラトリー社製PL-gel Mixed-B 10μ
 溶媒:THF
 試料濃度:0.1重量%
 検量線:標準ポリスチレン
 [実施例1]
<ワックス分散液A1の調製> 
<ワックス・長鎖重合性単量体分散液A1の調製> 
 パラフィンワックス(日本精蝋(株),HNP-9、融点82℃)100部、ステアリルアクリレート10.4部、20%ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム水溶液(第一工業製薬社製、ネオゲンS20D、以下20%DBS水溶液と略す)7.0部、脱塩水253.0部を90℃に加熱して、ホモミキサー(特殊機化工業社製 マークIIfモデル)を用い、10分間攪拌した。次いで、90℃加熱下で、高圧乳化機を用いて、20MPaの加圧条件で、循環乳化を開始した。ナノトラックで粒子径を測定し、中位径(D50)が500nm以下になるまで、分散を継続して乳化液A2を作製した。中位径(D50)は、250nmであった。
<重合体一次粒子分散液B1の調製> 
 攪拌装置(3枚翼)、加熱冷却装置、濃縮装置、及び各原料及び助剤の仕込み装置を備えた反応器を準備した。この反応器に、ワックス分散液A1 36.1部、脱塩水259部を仕込み、これらを攪拌しながら窒素気流下で90℃に昇温した。
 その後、攪拌を続けたまま、反応器内に、下記のモノマー類及び乳化剤水溶液の混合物を300分かけて添加した。このモノマー類及び乳化剤水溶液の混合物の滴下を開始した時間が、重合開始時間である。下記の開始剤水溶液1を、重合開始から30分後に、270分かけて、反応器内に添加した。開始剤水溶液2を、さらに60分かけて添加した。その後、攪拌を続けたまま、反応器内を90℃の温度で1時間保持した。
[モノマー類]
スチレン               67.8部
アクリル酸ブチル           32.2部
アクリル酸              1.5部
トリクロロブロモメタン        1.0部
ヘキサンジオールジアクリレート    0.7部
[乳化剤水溶液]
20%DBS水溶液          1.0部
脱塩水                67.1部
[開始剤水溶液1]
8%過酸化水素水溶液         15.5部
8%L-(+)アスコルビン酸水溶液   15.5部
[開始剤水溶液2]
8%L-(+)アスコルビン酸水溶液   14.2部
 重合反応が終了した後、反応液を冷却し、乳白色の重合体一次粒子分散液B1を得た。分散液B1を、ナノトラックを用いて測定した。中位径(D50)は、300nmであった。重量平均分子量(Mw)は、157000であった。 
<トナー母粒子C1の製造> 
 図38に示す連続凝集装置U1を使って、ラテックス粒子の凝集を行った。
 連続凝集装置U1は、同じ構造を有する三つの連続凝集混合槽ユニットUn1~3、温度制御装置、送液用配管、送液用ポンプ、及び添加剤混合装置より構成される。
 連続凝集混合槽ユニット(Un1~3)は、複数の混合槽ユニットと仕切り板ユニットを備えている。複数の混合槽ユニットと仕切り板ユニットは、交互に積層されている。各混合槽ユニット内に、ディスクタービン翼が設置されている。ディスクタービン翼は、同一の撹拌棒に固定されている。撹拌棒は、外部のモーター(Mo1~3)により回転する。
 本実施例で用いられる混合槽ユニットの側面には、循環水を内部に流すことのできるジャケットが設けられている。付属の温水制御装置より、ジャケット内に流れる循環水の温度を制御することができる。これにより、最終的に混合槽ユニット内に流れる分散液の温度を制御できる。
 以下、本実施例の詳細について説明する。
 重合体一次粒子分散液B1が、貯槽TA1から、定量ポンプPA1(送液速度25g/分)によって、スタティックミキサーSM1に送られる。貯槽TA1とスタティックミキサーSM1の間に、貯槽TA2から、定量ポンプPB1(送液速度1g/分)によって、シアン顔料分散液(大日精化社製  EP700)が送られる。重合体一次粒子分散液B1とシアン顔料分散液は、スタティックミキサーSM1によって均一に混合される。混合液は、更に、貯槽TA3から定量ポンプPB2(送液速度4g/分)によって送られる0.5%硫酸アルミニウム溶液と混合される。混合液は、連続凝集混合槽ユニットUn1の下部から装置内に供給される。
 連続凝集混合槽ユニットUn1は、混合槽ユニット10個と、仕切り板ユニット9個を備えている。混合槽ユニットと仕切り板ユニットは、交互に積層されている。連続凝集混合槽ユニットUn1の構造は、10段となっている。連続凝集混合槽ユニットUn1の合計容積は、500mlである。連続凝集混合槽ユニットUn1の撹拌モーターMo1の回転数を、400rpmに設定した。混合槽ユニットの側面に設けられたジャケットに、恒温槽TE1から、55℃の温水が送られる。温水は、上段の混合槽ユニットから、下段の混合槽ユニットまで順次流れる。これにより、混合槽ユニットの内部に流れる粒子分散液を加熱することができる。
 加熱された粒子分散液は、連続凝集混合槽ユニットUn1の上部にある抜出口から、送液ポンプPA2によって抜き出される。貯槽タンクTA4から、定量ポンプPB3(送液速度1g/分)によって、20%DBS溶液が送られる。連続凝集混合槽ユニットUn1から抜き出された粒子分散液と20%DBS溶液は、スタティックミキサーSM2によって均一に混合される。混合液は、連続凝集混合槽ユニットUn2の下部から装置内に供給される。
 連続凝集混合槽ユニットUn2は、同じ構造を有する二つのサブユニット(Un21、Un22)を備える。二つのサブユニット(Un21、Un22)は、直結されている。各サブユニットは、同じ構造を有する。各サブユニットは、5つの混合槽ユニットと、4つの仕切り板ユニットを備える。混合槽ユニットと仕切り板ユニットは交互に積層されている。連続凝集混合槽ユニットUn2の構造は、5段となっている。連続凝集混合槽ユニットUn2の合計の容積は、150mlである。連続凝集混合槽ユニットUn2の撹拌モーターMo2の回転数を、250rpmに設定した。各サブユニット(Un21、Un22)の側面に設けられたジャケットに、恒温槽TE2、TE3から、95℃の温水が送られる。ジャケットの下部からその内部に温水が注入されることにより、サブユニットの内部に流れる粒子分散液が加熱される。
 粒子分散液は、サブユニットUn21、Un22を順に流れながら加熱される。加熱された粒子分散液は、連続凝集混合槽ユニットUn2の上部にある抜出口から、送液ポンプPA3によって抜き出される。
 送液ポンプPA3によって抜き出された粒子分散液は、連続凝集混合槽ユニットUn3の下部からその内部に供給される。連続凝集混合槽ユニットUn3は、連続凝集混合槽ユニットUn2と同様の構造を有する。連続凝集混合槽ユニットUn3の内部には、ディスクタービン翼が設置されている。ディスクタービン翼の回転数は、250rpmであった。連続凝集混合槽ユニットUn3のサブユニットUn31の恒温槽TE4の設定温度は、95℃であった。サブユニットUn32の恒温槽TE5の設定温度は、10℃であった。サブユニットUn31によって加熱された粒子分散液は、サブユニットUn32によって急冷された後、サブユニットUn32の上部にある排出口より連続凝集混合槽ユニットUn3から排出された。排出された粒子分散液は、トナー母粒子C1の分散液として連続的に回収された。マルチサイザーIIIを用いて、回収された分散液に含まれる粒子の体積基準の中位径(Dv50)を測定した。フロー式粒子分析装置を用いて、回収された分散液に含まれる粒子の平均円形度を測定した。測定結果を、図39及び以下の表1に示す。
 [実施例2]
 実施例1と同じ装置及び同じ操作方法を用いて、トナー母粒子C2の分散液を連続的に回収した。ただし、実施例2では、送液速度を2倍に変更し、連続凝集装置U1~3の回転数を、それぞれ500rpm、400rpm、400rpmに設定した。
 マルチサイザーIIIを用いて、回収された分散液に含まれる粒子の体積基準の中位径(Dv50)を測定した。フロー式粒子分析装置を用いて、回収された分散液に含まれる粒子の平均円形度を測定した。測定結果を、図40及び以下の表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 図39及び図40において、経過時間は、重合体一次粒子分散液の送液時間からプロセス通過時間を引いた時間を意味する(計算値)。
 図39、図40及び表1に示す結果から分かる通り、本発明の連続凝集プロセスによれば、トナー母粒子を高い効率で安定的に生産することができる。さらに、運転条件を変更することによって、トナー母粒子の粒径及び形状を制御することができる。
10-(1~4) 混合槽ユニット
20 温調付き仕切り板ユニット
22 試薬注入口付き仕切り板ユニット
24 試薬注入管
26-(1~2) 循環水接続口
30 濾過フィルター付き濾過用仕切り板ユニット
32 洗浄水注入口
34 濾液抜き口
50 撹拌軸
52-(1~4)円盤状ディスク型撹拌翼
54-(1~3)送液補助撹拌翼
A(**):混合槽ユニット
B(**):仕切り板ユニット
T(**):温調システム
P(**):送液ポンプ
100:連続凝集用反応装置100
200:連続融着用反応装置200
101:粒子分散液貯槽
12、12-1、12-2、12-3   混合羽根
14、14-1、14-2   通液羽根
16       通液穴
10       撹拌軸
100      連続式反応装置
200      連続式反応装置
300      連続式反応装置
1000     連続式凝集造粒システム

Claims (35)

  1.  複数の混合槽ユニットと仕切り板ユニットを備え、前記複数の混合槽ユニットと仕切り板ユニットは交互に積層されており、各混合槽ユニットの内部空間に撹拌翼が設置された連続式反応装置であって、
     前記混合槽ユニットの内径D1、前記混合槽ユニットの高さH、及び前記撹拌翼の外径d1の関係が、以下の式(1)及び式(2)を満たしており、
       10≧(D1/H)≧1.5     (1)
       0.99≧(d1/D1)≧0.7  (2)
     前記撹拌翼は、円盤状ディスク型撹拌翼である、連続式反応装置。
  2.  前記仕切り板ユニットの中心部に、攪拌翼の攪拌軸を通す通液穴が設けられている請求項1に記載の連続式反応装置。
  3.  前記円盤状ディスク型撹拌翼は、ディスクタービン、ブレードタービン、またはディスパ翼である請求項1または請求項2に記載の連続式反応装置。
  4.  前記通液穴の最小内径D2、前記仕切り板ユニットの両面に設置された混合槽ユニットの最大内径D1、及び前記撹拌軸の外径d2の関係が、以下の式(3)及び式(4)を満たす、請求項2または請求項3に記載の連続式反応装置。
       0.1 ≦(D2/D1)≦ 0.5    (3)
       0.5 ≦(d2/D2)≦ 0.9    (4)
  5.  通液穴の最小内径D2、及び、反応液の流れ方向において上流側の仕切り板ユニットの面の通液穴の内径D3の関係が、以下の式(5)を満たす、請求項2から請求項4のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
       D3 ≧ D2     (5)
  6.  前記攪拌軸には、反応液の流れ方向において前記通液穴の最小内径の位置よりも上流側に、送液補助攪拌翼が設けられており、
     反応液の流れ方向において上流側の仕切り板ユニットの面の通液穴の内径D3、通液穴の最小内径D2、及び、前記送液補助撹拌翼の外径d3の関係が、以下の式(6)及び(7)を満たす、請求項2から請求項5のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
       0.9D2≦ d3 ≦ D3                  (6)
       0.5≧(((D2+D3)/2)-d3)/(d3-d2)≧0  (7)
  7.  反応液の温度を制御する仕切り板ユニットを含む、請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  8.  前記仕切り板ユニットの内部は中空構造となっており、
     温度制御された熱媒体を前記仕切り板ユニットの内部に流すことにより、前記仕切り板ユニットの温度を制御することが可能である、請求項7に記載の連続式反応装置。
  9.  前記仕切り板ユニットの内部に、温度を制御するための電気発熱装置及び温度センサーが設置されている、請求項7に記載の連続式反応装置。
  10.  仕切り板ユニットの外壁から、仕切り板ユニットの内部を通過して、前記通液穴の内壁に接続する試薬供給配管を備える、請求項2から請求項9のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  11.  濾過用仕切り板ユニットを含み、
     前記濾過用仕切り板ユニットの両面または片面に、粒子分散液を濾過することが可能なフィルターが設置されている、請求項1から請求項10のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  12.  複数の濾過用仕切り板ユニットを備え、
     混合槽ユニットに設けられた洗浄水供給口から連続的に洗浄水を供給しながら、前記複数の濾過用仕切り板ユニットにより反応液を連続的に濾過して反応液を洗浄することが可能である、請求項11に記載の連続式反応装置。
  13.  洗浄水及び濾液の流量を制御する流量制御装置を備える、請求項12に記載の連続式反応装置。
  14.  請求項1から請求項13のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置を複数備え、前記複数の連続式反応装置が直列に連結されている、連続式反応システム。
  15.  請求項1から請求項13のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置を用いて、湿式法で連続的に微粒子を製造する工程を含む、微粒子製造方法。
  16.  前記微粒子はトナー粒子である、請求項15に記載の微粒子製造方法。
  17.  請求項1から請求項13のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置を備える静電荷像現像用トナーの製造装置であって、
     原料液を連続的に混合する連続混合分散部と、
     混合液を連続的に凝集させて凝集粒子を形成する連続凝集部と、
     凝集粒子を熱により融着させて、粒子形状を制御し、トナー母粒子を形成する連続融着部と、
     トナー母粒子の分散液を洗浄する洗浄部と、
     トナー母粒子を乾燥する乾燥部と、
     トナー母粒子に外添剤を添加してトナー粒子を製造する外添部と、を備えるトナーの製造装置。
  18.  反応液を混合しながら反応させる円筒状の反応容器を備える連続式反応装置であって、
     前記反応容器の一端には、反応液を連続的に供給するための注入口が設けられており、
     前記反応容器の他端には、反応液を連続的に抜き出すための抜出口が設けられており、
     前記反応容器の内部に、撹拌翼が設置されており、
     前記撹拌翼は、撹拌軸と、複数の円盤状ディスク型撹拌羽根とからなり、前記撹拌軸に、前記複数の円盤状ディスク型撹拌羽根が積層された状態で取り付けられており、
     前記円盤状ディスク型撹拌羽根は、通液羽根及び混合羽根の2種類からなり、
     前記通液羽根は、前記撹拌軸との接続部付近に通液穴のある羽根であり、
     前記混合羽根は、前記撹拌軸との接続部付近に通液穴のない羽根であり、
     前記通液羽根及び前記混合羽根が、前記撹拌軸に交互に取り付けられている、連続式反応装置。
  19.  前記撹拌軸の外径をd1、前記通液羽根の円盤状ディスクの外径をd31としたとき、前記通液羽根の中心から半径(d1+d31)/4の円形領域の内側に、前記通液穴が1個以上存在する、請求項18に記載の連続式反応装置。
  20.  前記通液羽根は、円盤状ディスクを備え、
     前記円盤状ディスクの外周部には、板状の流れ制御補助フィンが設置されており、
     前記流れ制御補助フィンは、前記円盤状ディスクの外周縁部よりも内側に設置されており、
     前記流れ制御補助フィンは、前記撹拌軸の外径をd1、前記円盤状ディスクの外径をd31としたとき、前記円盤状ディスクの中心から半径(d1+d31)/4の円形領域の外側に設置されており、
     前記流れ制御補助フィンは、前記円盤状ディスクに4枚以上設置されており、かつ、それらの設置間隔が同じであり、
     前記流れ制御補助フィンと前記円盤状ディスクとがなす角度α31は、45°~90°である、
    請求項18または請求項19に記載の連続式反応装置。
  21.  前記通液羽根は、円盤状ディスクを備え、
     前記円盤状ディスクの外周部には、板状の流れ制御補助フィンが設置されており、
     前記撹拌軸の中心と前記流れ制御補助フィンの中心を結ぶ線分と、前記流れ制御補助フィンとがなす角度α32が、0°~90°である、請求項18から請求項20のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  22.  前記混合羽根は、ディスクタービン、ブレードタービン、またはディスパである、請求項18から請求項21のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  23.  前記反応容器は、上端から下端までの内径が同じであるストレート円筒状、或いは、内壁面が外側に膨出した複数のリング状構造を有する円筒状であり、
     前記反応容器の最小内径をD1、前記反応容器の最大内径をD2としたとき、以下の式(1)を満たす
     D2≧D1≧0.8D2        (1)
    請求項18から請求項22のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  24.  前記反応容器の最小内径をD1、前記反応容器の最大内径をD2、前記通液羽根の外径をd31、前記混合羽根の外径をd21としたとき、以下の式(2)、式(3)、及び式(4)を満たす
     0.99D1≧d31≧0.8D1   (2)
     0.99D2≧d21≧0.7D2   (3)
     d31≧d21            (4)
    請求項18から請求項23のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  25.  前記反応容器は、内壁面が外側に膨出した複数のリング状構造を有する円筒状であり、
     前記反応容器の最小内径の部分と同じ高さの位置に、前記通液羽根が設置されている、請求項18から請求項24のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  26.  前記反応容器は、ジャケット構造を有する複数の混合槽ユニットを備え、前記複数の混合槽ユニットが直列に設置されている、請求項18から請求項25のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  27.  前記反応容器の側壁に、液体を供給するための複数の供給口が設置されている、請求項18から請求項26のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置。
  28.  請求項18から請求項27のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置を複数備え、
     前記複数の連続式反応装置が直列に連結された、連続式造粒システム。
  29.  請求項18から請求項27のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置を用いて湿式法で連続的にトナー粒子を製造する工程を含む、トナーの製造方法。
  30.  請求項18から請求項27のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置を含む、トナーの製造装置。
  31.  静電荷像現像用トナーの製造装置であって、
     原料液を連続的に混合する連続混合分散部と、
     混合液を連続的に凝集して凝集粒子を形成する連続凝集部と、
     凝集粒子の表面を熱より融着させ、粒子形状を制御し、トナー粒子を形成する連続融着部と、
     トナー母粒子の分散液を洗浄する洗浄部と、
     トナー母粒子を乾燥する乾燥部と、
     トナー母粒子に外添剤を添加してトナー粒子を製造する外添部と、
     請求項18から請求項27のうちいずれか1項に記載の連続式反応装置と、を含む、トナーの製造装置。
  32.  重合体一次粒子若しくは樹脂粒子を凝集させる凝集工程と、
     前記凝集工程で得られた凝集体を加熱する融着工程と、を有する、静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
     前記凝集工程及び前記融着工程の少なくとも一方において、連続式反応装置が用いられ、
     前記連続式反応装置は、複数の混合槽ユニットと仕切り板ユニットを備え、前記複数の混合槽ユニットと仕切り板ユニットは交互に積層されており、各混合槽ユニットの内部空間に撹拌翼が設置されており、
     前記混合槽ユニットの内径D1、前記混合槽ユニットの高さH、及び前記撹拌翼の外径d1の関係が、以下の式(1)及び式(2)を満たしており、
      10≧(D1/H)≧1.5     (1)
      0.99≧(d1/D1)≧0.7  (2)
     前記撹拌翼は、ディスク型撹拌翼である、静電荷像現像用トナーの製造方法。
  33.  重合体一次粒子若しくは樹脂粒子を凝集させる凝集工程と、
     前記凝集工程で得られた凝集体を加熱する融着工程と、を有する、静電荷像現像用トナーの製造方法であって、
     前記凝集工程及び前記融着工程の少なくとも一方において、連続式反応装置が用いられ、
     前記連続式反応装置は、反応液を混合しながら反応させる円筒状の反応容器を備え、前記反応容器の一端には、反応液を連続的に供給するための注入口が設けられており、前記反応容器の他端には、反応液を連続的に抜き出すための抜出口が設けられており、
     前記反応容器の内部に、撹拌翼が設置されており、
     前記撹拌翼は、撹拌軸と、複数のディスク型撹拌羽根とからなり、前記撹拌軸に、前記複数のディスク型撹拌羽根が積層された状態で取り付けられており、
     前記ディスク型撹拌羽根は、通液羽根及び混合羽根の2種類からなり、
     前記通液羽根は、前記撹拌軸との接続部付近に通液穴のある羽根であり、
     前記混合羽根は、前記撹拌軸との接続部付近に通液穴のない羽根であり、
     前記通液羽根及び前記混合羽根が、前記撹拌軸に交互に取り付けられている、静電荷像現像用トナーの製造方法。
  34.  前記反応容器は、上端から下端までの内径が同じであるストレート円筒状、或いは、内壁面が外側に膨出した複数のリング状構造を有する円筒状であり、
     前記反応容器の最小内径をD1、前記反応容器の最大内径をD2としたとき、以下の式(1)を満たす、請求項33に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
     D2≧D1≧0.8D2          (1)
  35.  前記反応容器の最小内径をD1、前記反応容器の最大内径をD2、前記通液羽根の外径をd31、前記混合羽根の外径をd21としたとき、以下の式(2)、式(3)、及び式(4)を満たす、請求項33又は請求項34に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
     0.99D1≧d31≧0.8D1  (2)
     0.99D2≧d21≧0.7D2  (3)
     d31≧d21           (4)
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