説明

濾布走行式ベルトフィルター及びトナー粒子の製造方法

【課題】湿式で造粒されるトナー粒子の製造装置において、トナー粒子の分散液からトナー粒子を分離・洗浄して得られた湿潤トナー粒子ケーキの含水率を効率良く、且つ、安定的に低下させるトナー粒子の製造装置及び製造方法を提供することである。
【解決手段】ベルトフィルター上に形成された湿潤トナー粒子ケーキ1に対して、気体を通気させて脱水させると同時に、通気ユニット3の上流側と下流側に具備されたシールユニット6を用いることで、通気される空気を効率良く密閉することができることが特徴である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真法、静電記録法、トナージェット法の如き画像形成方法における静電荷潜像を現像するためのトナーに含有されるトナー粒子の製造する際に用いる濾布走行式ベルトフィルター及びトナー粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
懸濁重合法・溶解懸濁法では液状分散媒体中で所望の粒径を有するトナー粒子を形成してトナー粒子の分散液を得る。その後、濾過装置のような固液分離装置に代表される分離手段を用いてトナー粒子の分散液からトナー粒子を分離し、洗浄して不純物を除去する。得られた湿潤トナー粒子のケーキは、乾燥、そして必要に応じて分級を行い、その後所定の添加剤を加えてトナーを製造している(特許文献1参照)。
【0003】
また、乳化重合法では、重合性単量体、重合開始剤、界面活性剤、さらに必要に応じて架橋剤、連鎖移動剤、その他添加剤を含んだ単量体組成物を水系媒体中に撹拌機を用いて分散し、重合反応を行わせ、所望の粒径を有する乳化樹脂粒子を得ている。一方、着色剤を界面活性剤を含有している水系媒体中に均一に微分散させ、前記乳化樹脂粒子と会合(凝集及び融着)させて所望の粒径を有するトナー粒子分散液を得ている。
【0004】
その後、懸濁重合法、溶解懸濁法と同様にしてろ過、洗浄、乾燥、分級を経てトナーを製造している(特許文献2参照)。
【0005】
この様な湿式で造粒されるトナー粒子は、例えば、ろ布と真空トレイが密着したベルトフィルターを用いて、トナー粒子分散液からトナー粒子を分離し、洗浄・脱水する方法が提案されている(特許文献3参照)。特許文献3に記載の方法によれば、トナー粒子分散液からトナー粒子を効率良く分離し洗浄することにより優れた画像特性を有するトナーが得られる。
【0006】
しかしながら、近年、ユーザーによるニーズの多様化により電子写真画像は、写真画質の如き高精細な画像が求められている。電子写真画像において高精細な画像を得るため、有効な手段の1つとしてトナー粒子の小粒径化がある。粉砕法でこの小粒径化を行うと多大な粉砕エネルギーが必要なため好ましくない。一方、湿式造粒法においては、トナー粒子の小粒径化は容易である。しかし、この小粒径化を行うと、トナー粒子の分散液からトナー粒子を分離する際、先に述べたベルトフィルターを用いたとしても、脱水性が低下し、得られた湿潤トナー粒子ケーキの含水率が大きくなる傾向にある。これは、湿潤トナー粒子で形成されるケーキの単位容積あたりの粒子の表面積が増加するためと考えられる。脱水性の低下は、後工程の乾燥工程の負荷を増大させ、トナー粒子へ熱的なダメージを与えてしまう。その結果、かぶりの発生などの画像特性の低下を招いていた。
【0007】
そこで、ケーキの含水率を低下させる装置として、特許文献4に記載の如き固液分離装置が提案されている。
【0008】
この装置は、ベルトフィルター上に形成された湿潤トナー粒子ケーキを穿孔を有するプレートによって加圧し、更に、穿孔よりガスを通過させることによって加圧することで、固液分離・脱水を行う装置である。
【0009】
しかしながら、上述の装置は、トナー製造方法に適用した場合、プレートを湿潤トナー粒子ケーキに押圧しているだけである為、穿孔よりガスを噴出した際、湿潤トナー粒子ケーキとプレートが密接する加圧面より外に湿潤トナー粒子が飛散することが問題であった。
【0010】
また、噴出されるガスが、加圧面からリークすることにより、湿潤トナー粒子ケーキにガスを十分に通気させることが困難となる。その結果、ケーキに残存する水分量の増加、ケーキ含水率のばらつきが生じることが問題であった。
【0011】
これらの問題を解決する固液分離装置として、特許文献5に記載の如き固液分離装置が提案されている。この装置は、図15・図16に記載の如き、枠状若しくは環状のシール材22をトレイの表面、および該表面に供給された湿潤トナー粒子ケーキ1に押圧することで、加圧・通気濾過する際も、ケーキを飛散させることを防ぎ、安定して濾過することができると記載されている。尚、図15は、ケーキ進行方向から加圧・通気部を見た装置概略図であり、図16は、加圧・通気部を下方から見た図である。
【0012】
トナー製造方法としてこの方式を適用した場合、湿潤トナー粒子ケーキ1の含水率を低下させることができるが、近年要求される高画質化に対応する為には、脱水性が十分では無い。従って、更に脱水性を向上させた製造装置及び製造方法が要求されている。また、枠状若しくは環状のシール材の中で、特に濾過部の傾斜面を押圧するシール材は、ずりの力を受ける為、シール材の劣化が著しい。その為、連続運転を行うと、通気される気体の密閉性が低下し、脱水性の低下が生じていた。従って、濾過部の傾斜面を押圧するシール材の面積を小さくすることが待望されていた。
【0013】
また、特許文献6には、トナー粒子分散液を固液分離した後に、圧搾通気脱水する製造方法が提案されている。この方法を用いれば、圧搾通気脱水を行う際、最適なシール材や運転条件を用いることで、より脱水された脱水トナー粒子ケーキを得ることができる。しかしながら、近年要求される高画質化に対応する為には、未だ脱水性が十分では無く、シール材の劣化も十分に抑制することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0014】
【特許文献1】特開昭51−14895号公報
【特許文献2】特開平5−265252号公報
【特許文献3】特開2002−365839号公報
【特許文献4】特許第3311417号公報
【特許文献5】特開2006−297366号公報
【特許文献6】特開2007−58201号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
本発明は、上述の如き問題を解決したトナー粒子の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。即ち、本発明は、湿式で造粒されるトナー粒子の製造装置及び製造方法において、トナー粒子分散液からトナー粒子を分離・洗浄して得られた湿潤トナー粒子ケーキの含水率を効率良く低下させるトナー粒子の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【0016】
また、本発明は、高い含水率の湿潤トナー粒子ケーキが生み出す生産工程上の問題を解消し、優れた画像特性を有するトナー粒子の製造に用いる濾布走行式ベルトフィルター及びトナー粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明者は、鋭意検討の結果、ベルトフィルター上に形成された湿潤トナー粒子から成るケーキに対して、トレイの上方に固定された通気ユニットから噴出された気体を湿潤トナー粒子のケーキに通気させて脱水させると同時に、少なくとも通気ユニットの上流側と下流側の2箇所に具備されたシールユニットを動作させることにより、通気される空気を効率良く密閉することで、十分に湿潤トナー粒子ケーキの含水率を低下させられることを見出し、本発明を完成させた。
【0018】
更には、湿潤トナー粒子ケーキの含水率を低下させることにより、後工程である乾燥工程の負荷を軽減し、トナー粒子への熱によるダメージを抑制できることを見出した。更に、本発明により得られたトナーは優れた画像特性を示すことを見出し、本発明を完成させた。
【0019】
すなわち、本発明は、以下の特徴事項を有する:
トナー粒子分散液からトナー粒子を濾別する濾布走行式ベルトフィルターであって、
前記濾布走行式ベルトフィルターは、トレイの上部を濾布が走行する構成であり、濾布上の湿潤トナー粒子ケーキを脱水する脱水装置を有し、
前記脱水装置は、濾別して得られた湿潤トナー粒子ケーキに気体を通気して脱水する通気手段と、湿潤トナー粒子ケーキに向けて進退可能に支持されたシール手段とを具備し、
前記通気手段は、前記湿潤トナー粒子ケーキに気体を通気するための気体吐出部を有する通気ユニットであり、
前記通気ユニットは、静止シール部材を介して前記トレイに固定されており、
前記静止シール部材は、前記濾布の進行方向に直交する方向に関して前記通気ユニット及び前記トレイの両端をシールするように設けられており、
前記シール手段は、シール材を有するシールユニットであり、
前記シールユニットは、前記濾布の進行方向に対して少なくとも通気ユニットの上流側と下流側の2箇所に具備されており、前記通気ユニットから気体を通気する際に、前記シールユニットで前記湿潤トナー粒子ケーキを押圧することを特徴とする濾布走行式ベルトフィルター;
トナー粒子分散液からトナー粒子を濾別する濾布走行式ベルトフィルターを用いるトナー粒子の製造方法であって、
前記濾布走行式ベルトフィルターは、トレイの上部を濾布が走行する構成であり、濾布上の湿潤トナー粒子ケーキを脱水する脱水装置を有し、
前記脱水装置は、濾別して得られた湿潤トナー粒子ケーキに気体を通気して脱水する通気手段と、湿潤トナー粒子ケーキに向けて進退可能に支持されたシール手段とを具備し、
前記通気手段は、前記湿潤トナー粒子ケーキに気体を通気するための気体吐出部を有する通気ユニットであり、
前記通気ユニットは、静止シール部材を介して前記トレイに固定されており、
前記静止シール部材は、前記濾布の進行方向に直交する方向に関して前記通気ユニット及び前記トレイの両端をシールするように設けられており、
前記シール手段は、シール材を有するシールユニットであり、
前記シールユニットは、前記濾布の進行方向に対して少なくとも通気ユニットの上流側と下流側の2箇所に具備されており、前記通気ユニットから気体を通気する際に、前記シールユニットで前記湿潤トナー粒子ケーキを押圧することを特徴とするトナー粒子の製造方法。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、湿潤トナー粒子ケーキの含水率を十分に低下させることができるため、乾燥工程の負荷を軽減できる。また、従来の装置に比べて、シール時にトナー粒子ケーキを押圧する面積が少ないので、トナー粒子の劣化を軽減することが出来る。その結果、得られたトナーは優れた性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】脱水装置を含んだ濾布走行式ベルトフィルターの側面図を示す。
【図2】脱水装置を示す斜視図である。
【図3】図2中の通気ユニット・シールユニット・真空トレイの一部を示した斜視図であり、シールユニット上昇時の斜視図を示す。
【図4】図2中の通気ユニット・シールユニット・真空トレイの一部を示した斜視図であり、シール時の斜視図を示す。
【図5】図4中の5−5'断面図を示す。
【図6】図4中の6−6'断面図を示す。
【図7】本発明に適用できる他のシール方式の一例を示した図である。シールユニット上昇時の通気ユニット・シールユニット・真空トレイの一部を示した斜視図である。
【図8】本発明に適用できる他のシール方式の一例を示した図である。シール時の通気ユニット・シールユニット・真空トレイの一部を示した斜視図である。
【図9】図8中の9−9'断面図を示す。
【図10】本発明に適用できる他のシール方式の一例を示した図である。シールユニット上昇時の通気ユニット・シールユニット・真空トレイの一部を示した斜視図である。
【図11】本発明に適用できる他のシール方式の一例を示した図である。シール時の通気ユニット・シールユニット・真空トレイの一部を示した斜視図である。
【図12】図11中の12−12'断面図を示す。
【図13】本発明に適用できる他のシールユニット駆動方式の一例を示した斜視図である。
【図14】図2に示す脱水装置の通気ユニットの斜視図であり、内部を透過した斜視図である。
【図15】従来のベルトフィルター用の脱水装置(加圧・通気部)を示す。
【図16】図15の脱水装置(加圧・通気部)を下から見た時の概略図を示す。
【図17】本発明に適応できるシールユニットと湿潤トナー粒子ケーキの間にろ布を設けた時の図であり、シールユニット上昇時の図である。
【図18】本発明に適応できるシールユニットと湿潤トナー粒子ケーキの間にろ布を設けた時の図であり、シールユニット下降時の図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明に好ましく用いられる脱水装置を有する濾布走行式ベルトフィルターを図1に示す。但し、本発明に用いられる脱水装置としては、これに限定されるものではない。
【0023】
図2は、脱水工程における脱水装置の全体斜視図である。また、図2は、濾布、トナー粒子ケーキを図示しない。図3・図4は、図2中の通気ユニット、シールユニット、真空トレイの一部を示した斜視図であり、湿潤トナー粒子ケーキ処理中の図である。図3はシールユニットが上昇した際の図であり、図4はシールユニットが下降したシール時の図である。図5は図4中の5−5'断面図であり、図6は図4中の6−6'断面図である。図7、図8、図10、図11は、本発明に適応できる他のシール方式を示した通気ユニット、シールユニット・真空トレイの一部を示した斜視図であり、湿潤トナー粒子ケーキ処理中の図である。図7、図10はシールユニットが上昇した際の図であり、図8、図11はシールユニットが下降したシール時の図である。
図9は図8の9−9'断面図であり、図12は図11中の12−12'断面図である。
図13は、本発明に適用できる他のシールユニット駆動方式の斜視図である。
図14は、図2に示す脱水装置の通気ユニットの斜視図であり、内部を透過した図である。
図17は、脱水装置の側面断面図である。シールユニットと湿潤トナー粒子ケーキの間にろ布を設けた時の図であり、シールユニット上昇時の図である。図18は、脱水装置の側面断面図である。シールユニットと湿潤トナー粒子ケーキの間にろ布を設けた時の図であり、シールユニット下降時の図である。
【0024】
以下、図面を用いて本発明のトナー粒子の製造装置及び製造方法の好ましい態様について説明する。
【0025】
図1に示されるベルトフィルターは、濾布7がロール33間に張架され、ロール33の回転により矢印Dの方向に連続又は間欠駆動される。好ましくは後述の通り、濾布間欠運動型である。濾布は、真空トレイ5の上部を走行し、真空トレイ5の下方には、一体であるか、もしくは複数に分割された固定式の真空トレイ下部室5dが設置されている。この真空トレイ下部室5dには真空ポンプ(図示しない)が連結されており、濾布7の下方から真空トレイ下部室5dを経由して、減圧できる構造となっている。尚、真空トレイ水平部5c、真空トレイ傾斜部5bは、穿孔を有している(図示しない)。
【0026】
湿式造粒法により得られたトナー粒子分散液中のトナー粒子の表面には、各種の分散安定剤が存在する。この分散安定剤を溶解又は除去するため、それぞれの湿式造粒方法に適した前処理を行う。この前処理を行った後、トナー粒子分散液は、送液手段34を介して濾布7上に供給され、減圧されることによりケーキ形成工程にて濾過、脱水される。
【0027】
例えば、懸濁重合法による湿式造粒法の場合、トナー粒子の表面に存在する分散剤を溶解させるために酸処理を行うが、この際、発泡現象を伴いやすい。この発泡現象はケーキ形成工程での濾過及び分離に悪影響を及ぼし、効率を低下させるおそれがある。よって酸処理を行う際には、発泡を抑制する機器、方法を選択することが好ましい。
【0028】
濾別された濾液は、真空トレイ下部室5dに集められ、図示しない濾液管より図示しない濾液タンクヘ送られる。この時、真空作用を有効に働かせるためには、濾布7は間欠駆動させることが好ましく、真空作用が得られている間は、濾布7と真空トレイ5が密着しており摺擦しないことが好ましい。連続駆動であると濾布7と真空トレイ5が密着性に不具合が生じ易く、高真空度を得るのが難しい。高真空度が得られないと濾過効率、分離効率が低下し、液状分散媒体からトナー粒子を効果的に分離することが困難となる。
【0029】
次に、濾過、分離された洗浄前トナー粒子ケーキと濾布7は、ロール33の回転により矢印Dの方向に送られて、上部に1基乃至複数基のケーキ洗浄装置36を有する洗浄工程に送られる。ケーキ洗浄装置36からは、必要に応じて1種又は複数種の洗浄液が散布され、洗浄前トナー粒子ケーキ表面の溶解性又は分散物質が洗浄・除去される。そして、真空トレイ下部室5dに集められた濾液と共にこれらの物質は排出される。この時も上記したように高真空度を得るため、濾布7と真空トレイ5が密着しており摺擦しないことが好ましい。
【0030】
次に、洗浄された湿潤トナー粒子ケーキ1(本発明では、洗浄工程を通過し、脱水装置を通り抜けるまでのケーキを湿潤トナー粒子ケーキとする。下流側のシールユニットに押圧されるケーキも湿潤トナー粒子ケーキである。)と濾布7は、ロール33の回転により矢印Dの方向に送られて、脱水工程に送られる。脱水工程は、図1に示すように複数のスパン(図1内では脱水工程が2スパンの図が描かれている)に分かれていることが好ましく、矢印D方向に向けて下流側のスパンに本発明に係る脱水装置37が少なくとも1スパン設置されていることが好ましい。図示するように、最下流側に脱水装置37を設けることで前スパンで絞りきれなかった水分を最終スパンで絞ることにより、脱水作用が有効に働く。
【0031】
脱水装置は、図2、図3、図4に示すが如く、通気ユニット3が真空トレイ5上部に固定されている。
【0032】
通気ユニット3は、図14に示すように、穿孔2を有する気体吐出部9とその上方に通気させる気体を蓄積させるエアーバッファー室8を有する。また、通気ユニット3は、濾布の進行方向に直交する方向に関して、その両端が真空トレイ5の両端と固定可能な構成である。エアー流入経路10から導入されたエアーは、ノズル11から上向きに吐出され、エアーバッファー室8に蓄積されつつ、穿孔2からケーキに向けて気体を噴出する。この際、エアーバッファー室8の上部が三角形状であり、上向きに吐出されたエアーは、エアーバッファー室8の壁面を通って、下向きに広がるように気体を噴出する。この方式により、通気エアーのショートパスが軽減され、湿潤トナー粒子ケーキ1を均一に脱水することが可能となる。但し、エアーバッファー室8の形状は、通気ユニット3に流入されたエアーをエアーバッファー室8に蓄積できる構成であれば、特に制限はない。
【0033】
気体吐出部9の構成としては、例えば適当な鉄板やポリプロピレン製のプレートをパンチングにより貫通させることで、穿孔2を具備させてもよい。
【0034】
通気ユニット3の固定方法は、図6に示すように、静止シール部材27を介してボルト28で固定することが好ましい。静止シール部材27としては、ゴムパッキンを好ましく用いるが、固定部位から通気するエアーが漏れないものであれば、特に限定されるものではない。
【0035】
上述のように通気面は、真空トレイの端部5aに固定されている為、側面(ケーキの進行方向に対し垂直方向)から、通気させるエアーが漏れることは殆ど無い。また、通気ユニットを上下に駆動させる場合と比較して、ケーキの状態に影響を受けて通気面が傾くことも少なく、通気される気体をシールする精度の低下による脱水性能のばらつきを少なくすることができる。シール性能・脱水性能の安定性の観点から通気ユニット3を固定することがより好ましい。
【0036】
また、通気ユニットを上下に駆動させる場合、装置をスケールアップした際に昇降させる部位の面積が大きくなり、昇降装置の複雑化・大型化に伴う生産エネルギーの増加を招く可能性がある。この問題を解決するためにも、通気ユニットを固定することがより好ましい。
【0037】
シールユニット6は、シール材支持体16によってシール材12が支持されており、湿潤トナー粒子ケーキに向けて進退可能なように設置されている。さらに、シールユニット6は、図2、図3、図4に示すとおり、濾布走行式ベルトフィルターの濾布進行方向に対して通気ユニット3の上流側と下流側の2箇所に具備された構成である。
【0038】
本発明では、シール部面積を抑制する為、上流側と下流側の2箇所だけシールユニット6が具備されていることが好ましい。これにより、シールする面積の増加に伴う駆動装置の負荷増大を抑制できる。また、シール材12の劣化が著しい真空トレイ傾斜部5bを押圧する面積を少なくすることができる為、連続運転において、通気される気体の高い密閉性と効率的な脱水性能を保つことができる。さらに、シール材12がトナー粒子ケーキを押圧する面積が少ないので、トナー粒子の劣化を軽減することができる。
【0039】
また、脱水装置前後のトナー粒子ケーキは、脱水前と脱水後のケーキである為、性質が大きく異なる。特に、含水率が十分に低減され、且つ、脱水装置を通り抜けた脱水トナー粒子ケーキ21は、脆く崩れやすいため、品種によっては、下流側のシールユニット6のシール材12を上流側に比べ強く押圧しなければならない場合がある。シール部を分離した本発明においては、下流側のシール材を押し付ける圧力を高めに設定したり、シール材の圧縮率を高めに設定することでこのような問題にも対応できる。
【0040】
本発明は、シールを行うことによって、気体を湿潤トナー粒子ケーキ1に通気し、脱水する。具体的には、図3、図4、図5に示すように、2つのシールユニット6を下降させる。そして、シールユニット6に具備されたシール材12を、濾布7及びトレイ傾斜部5b及び湿潤トナー粒子ケーキ1に押圧してシールし、通気、脱水を行う。
【0041】
この際、通気ユニット3とシールユニット6の間から通気気体が漏れることを抑止する必要がある。漏れを抑止する方法としては、通気ユニット3にシールユニット6に具備されるシール材12を押圧することが挙げられる。図3、図4に示すように、通気ユニット3に具備されたシールユニット挿入口4に向けて、シールユニット6を垂直方向に下降させることで、通気ユニット3とシールユニット6の間のシールを達成する。その際、図5に示すように、シールユニット挿入口4の周囲は、シール材12で押圧される。これによって、効果的に通気気体の漏れを抑止できる。
【0042】
次に、本発明に適応できる他のシール方式を説明する。図7、図8、図9に示すように、通気ユニットの端部にL字型のシールユニット6を押圧することで、通気ユニット3とシールユニット6の間のシールを達成することが可能である。
【0043】
更には、図10・図11・図12に示すように、通気ユニットの傾斜面14にシール材12を押圧することで、通気ユニット3とシールユニット6の間のシールを達成することも可能である。シールユニット6の形状は、図12に示すように通気ユニットの傾斜面14にフィットする様に同じく傾斜した形状となっている。
【0044】
以上、本発明に適応できる通気ユニット3とシールユニット6の間のシール方法を3種説明したが、これに限定されるものではない。シールユニット6とシールユニットのシール材12の形状は、真空トレイ傾斜部5b及び湿潤トナー粒子ケーキ1及び通気ユニット3を十分に押圧できるように、適宜選択されるものである。
【0045】
また、シールユニット6下降の際(シール時)、気体吐出部9から噴出された気体は、シールユニット6、通気ユニット3、湿潤トナー粒子ケーキ1、静止シール部材で囲まれて形成される空間に蓄積される。次いで、蓄積された気体が、湿潤トナー粒子ケーキ1を通過することで、トナー粒子間に存在する水分を押し出しながら、真空ラインへと排気される。
【0046】
本発明において、通気ユニット3は、気体吐出部9下面と濾布7下部にある真空トレイ水平部5c上面からの距離をK(mm)(図6参照)とすると、15≦K≦400の範囲内になるように固定されていることが好ましい。上記範囲内では、通気される気体が湿潤トナー粒子のケーキを崩壊することなく、脱水できる。上記範囲を逸脱したK<15の場合、通気される気体がトナー粒子のケーキ面で激しく暴れ、トナー粒子のケーキの崩壊に起因する脱水むらが生じてしまう為、好ましくない。また、400<Kの場合、エアーをシールする領域が増えることにより、シールの精度が低下するだけでなく、装置的な負荷が増す為、好ましくない。
【0047】
本発明に用いられるシール材12は、繰返し押圧される運転において劣化しない様に、強度と耐久性を持った材料が必要とされる。その為に、シール材12の材質としては、ポリイソプレン、ブタジエン・スチレン共重合体、ポリブタジエン、ポリクロロプレン、エチレン・プロピレン共重合体、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル共重合体、ポリウレタン、有機ポリシロキサン、ポリエチレン、ポリプロピレンの何れかから選択される重合体であることが好ましい。
【0048】
また、本発明に用いられるシール材12は、平坦で無い湿潤トナー粒子ケーキ1が生成した場合にも十分にシールを行う必要がある。従って、湿潤トナー粒子ケーキ1の凸凹面にフィットできるように弾性を持った材料であることが必要である。その為に、上述の重合体の構造は、ゴム状弾性体であることが好ましく、より好ましくは、ゴム状弾性体が発泡体構造いわゆるゴムスポンジであることが良い。
【0049】
本発明に適用できるゴムスポンジとしては、例えば、NRスポンジ、SBRスポンジ、BRスポンジ、CRスポンジ、EPDMスポンジ、BRスポンジ、NBRスポンジ、アクリルゴムスポンジ、シリコーンゴムスポンジ、ウレタンゴムスポンジが挙げられる。また、上述の重合体は、ポリウレタンフォーム・ポリエチレンフォーム・ポリプロピレンフォーム等の発泡体であっても良い。
【0050】
更に、上述のゴムスポンジ・ポリウレタンフォーム・ポリエチレンフォーム・ポリプロピレンフォームは、単独気泡構造、連続気泡構造、半連続気泡構造の何れかの発泡体構造を用いることができる。発泡体構造は、シール材12に求められる通気エアーのシール性(硬度・反発力)、強度(残留圧縮歪み)等の性能に影響を与える。その為、発泡体構造は、用途に応じて、或いは、どの性能に重点を置くかによって、適宜選択できる。特に本発明においては、上述の性能をバランス良く持ち合わせた構造として、半連続気泡構造を好ましく用いる。
【0051】
また、シール材12の表面硬度F°は、5≦F≦50であることが好ましい。5>Fであると部材の耐久性が悪くシール性が低下してしまう。また、50<Fであると、凸凹の湿潤トナー粒子ケーキ1が作成された場合、凸凹面にシール材12がフィットせず、十分に通気される気体をシールすることができない為、好ましくない。尚、シール材12の表面硬度の測定には種々の方法があるが本発明においては、決められた形の押針をスプリングの力で試料の表面に押し付けて変形を与え、試料の抵抗力とスプリングの力がバランスした位置での「試料への押し込み深さ」をもとに硬度を測定するアスカーゴム硬度計(型式C/JIS K7312準拠規格)を用いて測定した。
【0052】
更に本発明において、シールユニット6を下降させて湿潤トナー粒子ケーキ1を押圧し、通気する気体をシールする際、シール材12の圧縮率は、40乃至95%の範囲内であることが好ましい。ここで言う圧縮率は、圧縮前のシール材厚みと圧縮時のシール材厚みを測定することで算出している。例えば、圧縮前のシール材の厚みが50mm、圧縮時のシール材厚みが10mmの場合、シール材の圧縮率は、80%となる。尚、圧縮率は、シール材の押圧される部位を12点測定し、その平均値を圧縮率としている。この範囲内であれば、十分に通気される気体をシールすることが可能である。上記範囲を逸脱した圧縮率が40%より小さい場合、通気される気体を十分にシールすることができない。95%より大きい場合、シール材12の劣化が著しく、シール性、脱水性の低下に繋がる為、好ましく無い。
【0053】
シールユニット6を上下駆動させる手段としては、図2に示すエアーシリンダー17が挙げられるが、上述のシール材12の圧縮率を達成できる方式であれば、これに限定されるものでは無い。油圧シリンダー、空気ばね等の伸縮性気体を用いた駆動方式、ギアを用いた駆動方式(原動機に連結された小口径の円形歯車であるピニオンと、シールユニットに連結されたラック(平板状の棒に歯切りをしたラック)を組み合わせ、原動機によりピニオンに回転力をくわえ、ラックを上下方向に動かずことで、シールユニットを昇降させる方式 所謂、ラック・アンド・ピニオンを用いて、シールユニットを昇降させる方式も使用することができる。
【0054】
また、本発明においては、図13に示すように、シールユニット6をシールユニット支持板18に連結し、上述の駆動方式により2つのシールユニット6を同時に昇降させても良い。
【0055】
しかしながら、この方式では、先に述べたとおり、上流側と下流側で押圧を変える必要が生じた場合に対応できない。好ましくは、上流側と下流側のシールユニット6が、それぞれ駆動手段に連結されていることが好ましい。
【0056】
通気ユニットより通気される気体の通気圧力P1(kPa)は、50≦P1≦700であることが好ましい。50>P1であると通気性が低下し、所望の含水率が得にくい。またP1>700であると、脱水時に、ケーキを崩壊し、気体のショートパスが起こる為、均質且つ十分に脱水されたトナーケーキが得られにくい。
【0057】
また本発明においては、湿潤トナー粒子ケーキ1の性状によっては、湿潤トナー粒子ケーキ1をシールユニット6に具備されたシール材12で幾度も押圧すると、シール材12に湿潤トナー粒子ケーキ1が付着、堆積する場合がある。その結果、湿潤トナー粒子ケーキ1と押圧するシール材12の間のシール性を安定的に保つことができず、湿潤トナー粒子ケーキ1の含水率を十分に低減させることができない。そこで、図17、図18に示す様に、シールユニット6と湿潤トナー粒子1ケーキとの間にろ布23を設けることが好ましい。トナー粒子ケーキ下部のろ布7の走行時はシールユニット6が上昇し、それと共にろ布23もろ布シリンダー25の伸縮により上昇する。一方、気体通気時はシールユニット6が下降し、それと共にろ布23も下降する。これにより、長時間運転を行っても、シール材12へ湿潤トナー粒子ケーキ1が付着、堆積することが抑制される為、シール材12と湿潤トナー粒子ケーキ1のシール性を保ち、十分に含水率を低減することができる。
【0058】
また、シールユニット6と湿潤トナー粒子ケーキ1の間に設けるろ布23の材質としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロンが使用できる。撥水性に優れる材質として、ポリプロピレン、ポリエステルを用いることが、特に好ましい。
【0059】
また、気体吐出部9から噴出される気体が、シールユニット6と湿潤トナー粒子ケーキ1の間に設けるろ布23の抵抗により、湿潤トナー粒子ケーキ1へ十分に通気されないことを抑制する為に、ろ布23の通気量が0.5乃至20cm3/cm2・secであることが好ましい。0.5cm3/cm2・secより通気量が小さい場合、湿潤トナー粒子ケーキ1への通気性が悪化し、含水率の低下量を低減させてしまう。一方、通気量が20cm3/cm2・secより大きい場合、通気性が増す半面、トナー粒子が通過し、シール材12を汚染してしまう為、好ましくない。
【0060】
通気ユニット3からの気体の通気、シールユニット6による通気気体のシールは、前述した濾布7の間欠駆動と連動させることが好ましい。濾布7が間欠運動している間の停止時に、通気気体の噴出、シールユニット6を下降させることによる通気気体のシールを行うことが良い。一方、濾布7の走行時は、通気手段からの気体の通気を止め、シールユニット6を上昇させることが良い。
【0061】
また、気体通気時にも真空トレイ5に連結された真空ポンプにより減圧を行い真空状態を形成させることが好ましいため、濾布7と真空トレイ5が密着しており摺擦しないことが好ましい。真空トレイ5から高真空度を形成しておくと、気体通気時に濾布7上の湿潤トナー粒子ケーキ1が良好なケーキ状態で維持される。
【0062】
図1に示すように、脱水され、脱水装置を通り抜けた脱水トナー粒子ケーキ21は、ロール33によってもたらされる曲率により、濾布7より剥離される。
【0063】
得られた脱水トナー粒子ケーキの含水率は30%以下であることが好ましい。30%を超えると後工程の乾燥工程への輸送に支障をきたしたり、乾燥工程自身の効率が低下する可能性があり好ましくない。また、該乾燥工程は熱気流中に該脱水トナー粒子ケーキ21を粉粒状に分散させて、熱気流と並流に送りながら乾燥する気流乾燥であることが好ましい。気流乾燥は短時間に大量のトナー粒子を低コストで乾燥が可能である。気流乾燥機としては、均質な乾燥を行う為に、サイクル管を有する気流乾燥機を用いることが好ましい。
【0064】
具体的には、フラッシュジェットドライヤー(セイシン企業社製)が好ましく用いられる。但し、上記気流乾燥機を用いる場合、被乾燥物の含水率が高くなるに従い、サイクル管内の滞留時間が増え、トナー粒子が劣化してしまい、画質に問題が生じやすい。従って、本発明に係る脱水装置にて、乾燥前の脱水トナー粒子ケーキ21の含水率を低下させることが重要となる。
【0065】
本発明のトナー粒子の製造方法は、磁性トナー粒子の製造方法にも好ましく用いることができる。例えば懸濁重合法による湿式造粒法の場合の磁性トナー粒子を製造する場合に使用される磁性体について、以下に説明する。
【0066】
磁性トナーに使用される磁性体は、その表面が疎水化されていることが好ましい。磁性体を疎水化する際は、水系媒体中で、磁性体粒子を一次粒径となるよう分散しつつカップリング剤を加水分解しながら表面処理する方法を用いることが非常に好ましい。この疎水化処理方法は、気相中で処理するより磁性体粒子同士の合一が生じにくく、また疎水化処理による磁性体粒子間の帯電反発作用が働くため、磁性体はほぼ一次粒子の状態で表面処理される。
【0067】
カップリング剤を水系媒体中で加水分解しながら磁性体表面を処理する方法は、クロロシラン類やシラザン類のようにガスを発生するようなカップリング剤を使用する必要がない。また、これまで気相中では磁性体粒子同士が合一しやすくて、良好な処理を施すことが困難であった高粘性のカップリング剤も使用できるようになるため、疎水化の効果は絶大である。本発明に係わる磁性体の表面処理において使用できるカップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤が挙げられる。より好ましく用いられるのはシランカップリング剤であり、下記一般式
mSiYn
[式中、Rはアルコキシ基を示し、mは1乃至3の整数を示し、Yはアルキル基、ビニル基、グリシドキシ基、メタクリル基の如き官能基を示し、nは1乃至3の整数を示す]
で示されるものである。
【0068】
例えば、以下のものが挙げられる。ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン。
【0069】
この中でも、磁性体の分散性をより向上させるためには2重結合を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。フェニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランがより好ましい。これは、特に懸濁重合を行う場合、2重結合を有するカップリング剤で処理すると、磁性体と重合性単量体とのなじみが良好になる為であると考えられる。トナー粒子中での磁性体の分散性が良好なものとなる。
【0070】
しかし、これら2重結合を有するカップリング剤のみの使用では、磁性体に十分な疎水性を持たせることは困難であり、疎水性が十分でない磁性体がトナー表面に露出することによる影響により、トナーの粒度分布も広いものとなってしまう。この理由は定かではないが、カップリング剤自身の疎水性や、磁性体表面の活性基との反応性、及び磁性体表面の被覆性が劣ることによるものであると考えられる。このため、十分な疎水性を得る為に以下の式で示されるアルキルトリアルコキシシランカップリング剤を併用することがより好ましい。
p2p+1−Si−(OCq2q+13[式中、pは2乃至20の整数を示し、qは1乃至3の整数を示す]
【0071】
上記式において、pが2より小さいと疎水化処理は容易となるが、疎水性を十分に付与することが困難であり、トナー粒子からの磁性粒子の露出を抑制するのが難しくなる。またpが20より大きいと、疎水性は十分になるが、磁性体粒子同士の合一が多くなり、磁性体粒子を十分に分散性させることが困難になり、粒度分布がブロード気味になる。また、qが3より大きいとシランカップリング剤の反応性が低下して疎水化が十分に行われにくくなる。より好ましくは、上記式においてpが3乃至15の整数であり、qが1又は2であるアルキルトリアルコキシシランカップリング剤を使用することである。
【0072】
その処理量は磁性体100質量部に対して、シランカップリング剤が総量で0.05乃至20質量部、好ましくは0.1乃至10質量部であり、磁性体の表面積、カップリング剤の反応性に応じて処理剤の量を調整することが好ましい。
【0073】
また、上記疎水化処理時に用いられる水系媒体とは、水を主要成分としている媒体である。具体的には、水系媒体として水そのもの、水に少量の界面活性剤を添加したもの、水にpH調整剤を添加したもの、水に有機溶剤を添加したものが挙げられる。界面活性剤としては、ポリビニルアルコールの如きノンイオン系界面活性剤が好ましい。界面活性剤は、水に対して0.1乃至5質量%添加するのが良い。pH調整剤としては、塩酸の如き無機酸が挙げられ、有機溶剤としてはアルコール類等が挙げられる。
【0074】
なお、複数種のシランカップリング剤を用いる場合、同時に又は時間差をもって複数種のカップリング剤を投入し、磁性体の処理を行う。
【0075】
こうして得られる磁性体は粒子の凝集が見られず、個々の粒子表面が均一に疎水化処理されているため、磁性体の重合性単量体中での分散性は良好なものとなる。
【0076】
磁性体は、リン、コバルト、ニッケル、銅、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、珪素の如き元素を含んでもよい。また、磁性体は四三酸化鉄、γ−酸化鉄の如き酸化鉄を主成分とするものであり、これらを1種または2種以上併用して用いられる。これら磁性体は、窒素吸着法によるBET比表面積が好ましくは2乃至30m2/g、より好ましくは3乃至28m2/gであり、更にモース硬度が5乃至7のものが好ましい。
【0077】
湿式造粒法の場合、磁性体は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対して、10乃至200質量部を用いることが好ましい。より好ましくは20乃至180質量部を用いることである。10質量部未満ではトナーの着色力が乏しく、カブリの抑制も困難である。一方、200質量部を超えると、得られたトナーのトナー担持体への磁力による保持力が強まり現像性が低下したり、個々のトナー粒子への磁性体の均一な分散が難しくなるだけでなく、定着性が低下してしまう。
【0078】
なお、トナー中の磁性体の含有量の測定は、パーキンエルマー社製熱分析装置、TGA7で測定する。測定方法は、窒素雰囲気下において昇温速度25℃/分で常温から900℃までトナーを加熱し、100℃から750℃まで間の減量質量%を結着樹脂量とし、残存質量を近似的に磁性体量とする。
【0079】
磁性体は、例えばマグネタイトの場合、下記方法で製造される。第一鉄塩水溶液に、鉄成分に対して当量または当量以上の水酸化ナトリウムの如きアルカリを加え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水溶液のpHを7以上(好ましくはpH8乃至14)に維持しながら空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加温しながら水酸化第一鉄の酸化反応を行い、磁性酸化鉄粒子の芯となる種晶をまず生成する。
【0080】
次に、種晶を含むスラリー状の液に前に加えたアルカリの添加量を基準として約1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを6乃至14に維持しながら空気を吹込みながら水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄粒子を成長させる。酸化反応が進むにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは6未満にしない方が好ましい。酸化反応の終期に液のpHを調整し、磁性酸化鉄が一次粒子になるよう十分に撹拌し、カップリング剤を添加して十分に混合撹拌し、撹拌後に濾過し、乾燥し、軽く解砕することで疎水性処理磁性酸化鉄粒子が得られる。或いは、酸化反応終了後、洗浄、濾過して得られた酸化鉄粒子を、乾燥せずに別の水系媒体中に再分散させた後、再分散液のpHを調整し、十分撹拌しながらシランカップリング剤を添加し、カップリング処理を行っても良い。いずれにせよ、酸化反応終了後に乾燥工程を経ずに表面処理を行うことが好ましい。
【0081】
第一鉄塩としては、一般的に硫酸法チタン製造に副生する硫酸鉄、鋼板の表面洗浄に伴って副生する硫酸鉄の利用が可能であり、更に塩化鉄等が可能である。
【0082】
水溶液法による磁性酸化鉄の製造方法において、硫酸鉄を用いる場合、一般に反応時の粘度の上昇を防ぐこと、及び硫酸鉄の溶解度からその水溶液は鉄濃度0.5乃至2mol/lのものが用いられる。硫酸鉄の濃度は一般に薄いほど製品の粒度が細かくなる傾向を有する。また、反応に際しては、空気量が多い程、また反応温度が低いほど微粒化しやすい。
【0083】
このようにして製造された疎水性磁性体粒子を材料とした磁性トナーを使用することにより、安定したトナーの帯電性が得られ、転写効率が高く、高画質及び高安定性が可能となる。
【0084】
上記のようにして得られた磁性体は、トナー粒子に含有される着色剤としても好適に用いることができる。好適に用いることのできる上記磁性体以外の非磁性着色剤としては、カーボンブラック及び以下に示すイエロー/マゼンタ/シアン着色剤が挙げられる。
【0085】
イエロートナーに好適な着色剤としては、顔料或いは染料を用いることができる。具体的には、イエローの顔料として、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントイエロー1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、15、17、23、62、65、73、74、81、83、93、94、95、97、98、109、110、111、117、120、127、128、129、137、138、139、147、151、154、155、167、168、173、174、176、180、181、183、191及びC.I.バットイエロー1、3、20。イエロー染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントイエロー19、44、77、79、81、82、93、98、103、104、112、162。これらは、単独で或いは2以上が併用して用いられる。
【0086】
マゼンタトナーに好適な着色剤としては、顔料或いは染料を用いることができる。具体的には、マゼンタ顔料として以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,21,22,23,30,31,32,37,38,39,40,41,48,48;2、48;3、48;4、49,50,51,52,53,54,55,57,57;1、58,60,63,64,68,81,81;1、83,87,88,89,90,112,114,122,123,144、146,150,163,166,169,177,184,185,202,206,207,209,220,221,238、254;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1,2,10,13,15,23,29,35。マゼンタ染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントレッド1,3,8,23,24,25,27,30,49,52,58,63,81,82,83,84,100,109,111,121,122;C.I.ディスパースレッド9、C.I.ソルベントバイオレット8,13,14,21,27;C.I.ディスパースバイオレット1の如き油溶染料;C.I.ベーシックレッド1,2,9,12,13,14,15,17,18,22,23,24,27,29,32,34,35,36,37,38,39,40;C.I.ベーシックバイオレット1,3,7,10,14,15,21,25,26,27,28の如き塩基性染料。これらは、単独で或いは2以上が併用して用いられる。
【0087】
シアントナーに好適な着色剤としては、顔料或いは染料を用いることができる。具体的には、シアン顔料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、16、17、60、62、66;C.I.バットブルー6、C.I.アシッドブルー45。シアン染料としては、以下のものが挙げられる。C.I.ソルベントブルー25、36、60、70、93、95。これらは、単独で或いは2以上併用して用いられる。
【0088】
着色剤は、単独で又は2種以上を混合し、また更には固溶体の状態で用いることができる。本発明の着色剤は、色相角、彩度、明度、耐侯性、OHP透明性及びトナー中への分散性の点から選択される。例えば懸濁重合法による湿式造粒法の場合、着色剤の添加量は、重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対して1乃至20質量部が用いられる。
【0089】
本発明で製造されるトナー粒子は離型剤を含有していても良い。離型剤としては、以下のものが挙げられる。パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタムの如き石油系ワックス及びその誘導体;モンタンワックスおよびその誘導体;フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックス及びその誘導体;ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスの如きポリオレフィンワックス及びその誘導体;カルナバワックス、キャンデリラワックスの如き天然ワックス及びその誘導体。誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物を含む。更には、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸、或いはその化合物、酸アミドワックス、エステルワックス、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックスが挙げられる。
【0090】
離型剤として使用できるワックスの具体例としては、ビスコール(登録商標)330−P、550−P、660−P、TS−200(三洋化成工業社);ハイワックス400P、200P、100P、410P、420P、320P、220P、210P、110P(三井化学社);サゾールH1、H2、C80、C105、C77(シューマン・サゾール社);HNP−1、HNP−3、HNP−9、HNP−10、HNP−11、HNP−12(日本精鑞株式会社);ユニリン(登録商標)350、425、550、700、ユニシッド(登録商標)、ユニシッド(登録商標)350、425、550、700(東洋ペトロライト社);木ろう、蜜ろう、ライスワックス、キャンデリラワックス、カルナバワックス(株式会社セラリカNODAにて入手可能)。
【0091】
トナー粒子には、荷電制御剤を含有させても良い。荷電制御剤としては、公知のものが利用できる。更に、例えば懸濁重合法による湿式造粒法の場合、トナー粒子を製造する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。ネガ系荷電制御剤としては、以下のものが挙げられる。サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の如き芳香族カルボン酸の金属化合物;アゾ染料或いはアゾ顔料の金属塩または金属錯体;スルフォン酸又はカルボン酸基を側鎖に持つ高分子型化合物;ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリックスアレーン。ポジ系荷電制御剤としては、以下のものが挙げられる。四級アンモニウム塩、前記四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、ニグロシン系化合物、イミダゾール化合物。
【0092】
荷電制御剤をトナーに含有させる方法としては、トナー粒子内部に添加する方法とトナー粒子に外部添加する方法とがある。これらの荷電制御剤の使用量としては、結着樹脂の種類、他の添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではない。内部添加する場合は、好ましく重合性単量体又は結着樹脂100質量部に対して0.1乃至10質量部、より好ましくは0.1乃至5質量部の範囲で用いられる。また、外部添加する場合、トナー粒子100質量部に対し好ましくは0.005乃至1.0質量部、より好ましくは0.01乃至0.3質量部である。
【0093】
本発明において、乳化重合法や懸濁重合法による湿式造粒法の場合、重合性単量体としては以下のものが挙げられる。
【0094】
スチレン;o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−エチルスチレンの如きスチレン系単量体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル類;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−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n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルの如きメタクリル酸エステル類;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド。
【0095】
本発明のトナーの製造方法において、懸濁重合法による湿式造粒法の場合、重合性単量体に樹脂を添加して重合しても良い。重合性単量体では水溶性のため水性懸濁液中では溶解して乳化重合を起こすため使用できないアミノ基、カルボン酸基、水酸基、スルフォン酸基、グリシジル基、ニトリル基の如き親水性官能基を有する重合性単量体ユニットをトナー粒子中に導入したいときには、これらとスチレン又はエチレンの如きビニル化合物とのランダム共重合体、ブロック共重合体、或いはグラフト共重合体の如き共重合体として、或いはポリエステル、ポリアミドの如き重縮合体として、或いはポリエーテル、ポリイミンの如き重付加重合体として添加することが好ましい。
【0096】
本発明において、上記重合性単量体に添加して使用されるポリエステル樹脂を構成するアルコール成分と酸成分を以下に例示する。アルコール成分としては、以下のものが挙げられる。エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ブテンジオール、オクテンジオール、シクロヘキセンジメタノール、水素化ビスフェノールA、式(I)で示されるビスフェノール誘導体又は該式(I)で表される化合物の水添物;
【化1】

[式中、Rはエチレン基またはプロピレン基を示し、x及びyはそれぞれ1以上の整数であり、かつx+yの平均値は2〜10である。]
【0097】
または下記式(II)で表されるジオール又は該式(II)で表される化合物の水添物。
【化2】

【0098】
2価のカルボン酸としては、以下のものが挙げられる。フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸の如きベンゼンジカルボン酸またはその無水物;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸の如きアルキルジカルボン酸またはその無水物、また更に炭素数6乃至18のアルキルまたはアルケニル基で置換されたコハク酸もしくはその無水物;フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸の如き不飽和ジカルボン酸またはその無水物。
【0099】
更に、アルコール成分としては、以下のものが挙げられる。グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、ノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテルの如き多価アルコール。酸成分としては、以下のものが挙げられる。トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸やその無水物の如き多価カルボン酸。
【0100】
ポリエステル樹脂は全成分中45乃至55モル%がアルコール成分であり、55乃至45モル%が酸成分であることが好ましい。また、本発明においては、得られるトナー粒子の物性に悪影響を及ぼさない限り2種以上のポリエステル樹脂を併用したり、シリコーンやフルオロアルキル基含有化合物により変性したりして物性を調整することも好適に行われる。また、このような極性官能基を含む高分子重合体を使用する場合、その重量平均分子量は5,000以上が好ましく用いられる。
【0101】
また、上記以外の樹脂を単量体組成物中に添加しても良い。樹脂としては、以下のものが挙げられる。ポリスチレン;ポリビニルトルエンの如きスチレン置換体の単重合体;スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体の如きスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂。これらは単独で又は混合して使用できる。
【0102】
これらの樹脂の添加量としては、重合性単量体100質量部に対し1乃至20質量部が好ましい。1質量部未満では添加効果が小さく、一方20質量部超添加すると重合トナーの種々の物性設計が難しくなるためである。更に、重合性単量体を重合して得られるトナーの分子量範囲とは異なる分子量の重合体を重合性単量体中に溶解して重合しても良い。
【0103】
本発明のトナーの製造方法において、重合性単量体の重合反応を開始させるために重合開始剤を使用する場合は、重合反応温度において半減期0.5乃至30時間であるものを、重合性単量体100質量部に対し0.5乃至20質量部の添加量で用いることが好ましい。これにより、分子量1万乃至10万の間に極大を有する重合体を得、トナーに望ましい強度と適当な溶融特性を与えることが出来る。重合開始剤例としては、以下のものが挙げられる。2,2'−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2'−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルの如きアゾ系またはジアゾ系重合開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレートの如き過酸化物系重合開始剤。
【0104】
本発明のトナーを製造する際は、架橋剤を添加しても良く、好ましい添加量は重合性単量体100質部に対して0.001乃至15質量部である。架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が挙げられる。例えば、以下のものが挙げられる。ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンの如き芳香族ジビニル化合物;エチレングリコ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、1,3−ブタンジオールジメタクリレートの如き二重結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンの如きジビニル化合物;及び3個以上のビニル基を有する化合物。これらは、単独で又は2種以上の混合物として用いられる。
【0105】
本発明のトナーを製造する方法として微小樹脂粒子を水系媒体中で融着させて調製する方法もあげることができる。この方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、特開平5−265252号公報や特開平6−329947号公報、特開平9−15904号公報に示す方法をあげることができる。すなわち、微小樹脂粒子と着色剤などの構成材料の分散粒子、あるいは樹脂及び着色剤等より構成される微粒子を複数以上会合させる方法、特に水系媒体中にてこれらを乳化剤を用いて分散した後に、臨界凝集濃度以上の凝集剤を加え塩析させると同時に、形成された重合体自体のガラス転移点温度以上で加熱融着させ、その粒子を含水状態のまま流動状態で加熱乾燥することにより、本発明のトナーを形成することができる。尚、ここにおいて凝集剤と同時に水に対して無限溶解する有機溶媒を加えてもよい。
【0106】
本発明においては、一旦得られた重合粒子に更に単量体を吸着せしめた後、重合開始剤を用い重合せしめる所謂シード重合方法も本発明に好適に利用することができる。
【0107】
本発明において例えば懸濁重合法による湿式造粒法を選択した場合の具体的なトナー製造方法について説明する。
【0108】
まず、重合性単量体中に顔料、離型剤、可塑剤、荷電制御剤、架橋剤等トナーとして必要な成分及びその他の添加剤(例えば重合反応で生成する重合体の粘度を低下させるために入れる有機溶媒、高分子重合体、分散剤)を適宜加えて、均一に溶解または分散させて着色剤含有重合性単量体組成物を得る。この時、必要に応じて温調操作を行っても良い。この重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中にて懸濁し造粒する。
【0109】
このとき重合性単量体組成物の造粒を行うと同時に、又は造粒を行った後、重合開始剤を添加して上記組成物の重合を行う(重合工程)。重合開始剤の添加の具体的な時期としては、重合性単量体中に他の添加剤を添加する時同時に加えても良いし、水系媒体中に懸濁する直前に混合しても良い。また、造粒直後、重合反応を開始する前、重合反応中に追加の重合性単量体或いは溶媒に溶解した重合開始剤を加えることも出来る。
【0110】
造粒後は、温調を行いながら通常の撹拌機を用いて、粒子状態が維持され且つ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。
【0111】
トナー粒子を製造する場合には、分散安定剤として公知の界面活性剤や有機・無機分散剤が使用できる。中でも無機分散剤は有害な超微粉を生じ難く、その立体障害性により分散安定性を得ているので反応温度を変化させても安定性が崩れ難いため好ましい。無機分散剤としては、以下のものが挙げられる。燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛の如き燐酸多価金属塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムの如き炭酸塩;メタ硅酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムの如き無機塩;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムの如き無機水酸化物;シリカ、ベントナイト、アルミナの如き無機酸化物。
【0112】
これらの無機分散剤は、重合性単量体100質量部に対して、0.2乃至20質量部を単独で使用することが好ましい。0.001乃至0.1質量部の界面活性剤を併用しても良い。
【0113】
界面活性剤としては、以下のものが挙げられる。ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム。
【0114】
これら無機分散剤を用いる場合には、そのまま使用しても良いが、より細かい粒子を得るため、水系媒体中にて前記無機分散剤粒子を生成させて用いることが出来る。例えば、燐酸カルシウムの場合、高速撹拌下、燐酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液とを混合して、水不溶性の燐酸カルシウムを生成させることができ、より均一で細かな分散が可能となる。この時、同時に水溶性の塩化ナトリウム塩が副生するが、水系媒体中に水溶性塩が存在すると、重合性単量体の水への溶解が抑制されて、乳化重合に依る超微粒トナーが発生し難くなるので、より好都合である。無機分散剤は、重合終了後に酸又はアルカリで溶解して、ろ過、洗浄等の次工程によりほぼ完全に取り除くことが出来る。
【0115】
前記重合工程においては、重合温度は40℃以上、一般には50乃至90℃の温度に設定して重合を行う。この温度範囲で重合を行うと、内部に封じられるべき離型剤やワックスの類が、相分離により析出して内包化がより完全となる。また、残存する重合性単量体を消費するために、重合反応終期ならば、反応温度を90乃至150℃にまで上げることは可能である。重合反応の終了後、得られたトナー粒子の分散液は本発明に係る脱水装置付きのベルトフィルターにて濾過、洗浄した後、好ましくは気流乾燥装置によって乾燥する。
【0116】
一般的に得られたトナー粒子は分級工程において所望の粒径範囲外の粗粉や微粉が除去され、トナー粒子が得られる。なお、分級工程は、従来トナーの製造に用いられる公知の方法により行うことができ、特に限定されない。分級工程を経て得られたトナー粒子に無機微粉体の如き外添剤を混合して該トナー粒子の表面に付着させることによって、トナーを得ることができる。本発明においては、製造工程から分級工程を省き直接トナーを得ることも、また更に高精度な分級工程を行って、精度良く粗粉や微粉をカットすることも、好ましい形態の一つである。
【0117】
本発明において、トナーには上記外添剤のうち流動化剤として個数平均一次粒子径が4乃至80nmの無機微粒子が添加されることも好ましい形態である。
【0118】
本発明で用いられる無機微粒子としては、シリカ,アルミナ,酸化チタンが使用できる。例えば、ケイ酸微粉体としてはケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及び水ガラスから製造される湿式シリカが使用可能である。表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O、SO3-の製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカにおいては、製造工程において、例えば塩化アルミニウム,塩化チタンの如き他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能でありる。それらを使用しても良い。
【0119】
平均一次粒径が4乃至80nmの無機微粒子の添加量は、トナー粒子に対して0.1乃至3.0質量%であることが好ましい。添加量が0.1質量%未満ではその効果が十分ではなく、3.0質量%超では定着性が低下することがある。なお、無機微粉末の含有量は、蛍光X線分析を用い、標準試料から作成した検量線を用いて定量できる。
【0120】
無機微粒子は、疎水化処理されたものであることが高温高湿環境下での特性から好ましい。疎水化処理の処理剤としては、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機硅素化合物、有機チタン化合物の如き処理剤を単独で或いは併用して用いても良い。
【0121】
無機微粒子の処理方法としては、第一段反応としてシリル化反応を行ってシラノール基を化学結合により消失させた後、第二段反応としてシリコーンオイルにより表面に疎水性の薄膜を形成する方法が挙げられる。
【0122】
上記シリコーンオイルは、25℃における粘度が10乃至200,000mm2/sのものが、更には3,000乃至80,000mm2/sのものが好ましい。10mm2/s未満では、無機微粒子に安定性が無く、熱および機械的な応力により画質が低下する傾向がある。200,000mm2/sを超える場合は、均一な処理が困難になる傾向がある。
【0123】
使用されるシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルが特に好ましい。
【0124】
シリコーンオイルの処理の方法としては、シラン化合物で処理された無機微粒子とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサーの如き混合機を用いて直接混合してもよいし、無機微粒子にシリコーンオイルを噴霧する方法を用いてもよい。或いは適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解或いは分散させた後、無機微粒子を加えて混合し溶剤を除去する方法でもよい。無機微粒子の凝集体の生成が比較的少ない点で噴霧機を用いる方法がより好ましい。シリコーンオイルの処理量は無機微粒子100質量部に対し1乃至40質量部、好ましくは3乃至35質量部が良い。
【0125】
本発明で用いられるシリカは、トナーに良好な流動性を付与させる為に、窒素吸着によるBET法で測定した比表面積が20乃至350m2/gの範囲内のものが好ましく、25乃至300m2/gのものがより好ましい。
【0126】
比表面積はBET法に従って、比表面積測定装置オートソーブ1(湯浅アイオニクス社製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて比表面積を算出する。
【0127】
また、本発明のトナーは、クリーニング性向上の目的で、更に一次粒径が30nmを超える(より好ましくは一次粒径が50nm以上)無機又は有機の球状に近い微粒子を、外添剤としてトナー粒子に外添することも好ましい形態のひとつである。この無機又は有機の微粒子は比表面積が50m2/g未満(より好ましくは比表面積が30m2/g未満)のものを好ましく用いることができる。このような微粒子として、球状シリカ粒子、球状ポリメチルシルセスキオキサン粒子、球状樹脂粒子が挙げられる。
【0128】
トナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で、他の外添剤をトナー粒子に更に外添しても良い。例えば、以下のものが挙げられる。ポリフッ化エチレン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末;酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤;酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末の如き流動性付与剤;ケーキング防止剤。また、逆極性の有機微粒子又は無機微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。これらの外添剤も表面を疎水化処理して用いることが可能である。
【0129】
本発明において製造されたトナーは、一成分系現像剤として使用できる。例えば、一成分系現像剤として、磁性体をトナー粒子中に含有する重合トナーの場合には、現像スリーブ中に内蔵されたマグネットを利用し、重合トナーを搬送及び帯電する方法がある。しかし、必ずしも上記のような一成分系現像剤に限られる必要はなく、二成分系現像剤として用いても良い。
【0130】
二成分系現像剤として用いる場合には、上記トナーと共に磁性キャリアを用いる。磁性キャリアは、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、クロムから選ばれる元素が単独で又は複合フェライト状態で用いられる。磁性キャリアの形状としては、球状、扁平又は不定形がある。更に磁性キャリア粒子表面状態の微細構造(例えば表面凹凸性)をもコントロールすることが好ましい。一般的には、上記無機酸化物を焼成、造粒することにより、予め磁性キャリアコア粒子を生成した後、このキャリアコア粒子を樹脂でコーティングする方法が用いられている。磁性キャリアのトナーへの負荷を軽減する目的から、無機酸化物と樹脂を混練後、粉砕、分級することにより低密度分散キャリアを得る方法や、無機酸化物とモノマーとの混練物を直接水系媒体中にて懸濁重合させて真球状の磁性キャリアを得る方法も利用することが可能である。
【0131】
これらのうち、上記キャリアコア粒子の表面を樹脂で被覆してなる被覆キャリアが特に好ましい。キャリアコア粒子の表面を樹脂で被覆する方法としては、樹脂を溶剤中に溶解又は懸濁して塗布することによりキャリアコアに付着させる方法、又は単に樹脂粉体とキャリアコア粒子とを混合して付着させる方法が適用できる。
【0132】
キャリア粒子表面への固着物質としてはトナー材料により異なるが、以下のものが挙げられる。ポリテトラフルオロエチレン、モノクロロトリフルオロエチレン重合体、ポリフッ化ビニリデン、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂。これらは単独或は複数で用いられる。
【0133】
キャリアの磁性特性は以下のものが良い。磁気的に飽和させた後の、磁界の強さ79.6kA/mにおける磁化の強さ(σ1000)は3.77乃至37.7μWb/cm3であることが好ましい。更に高画質化を達成するために、12.6乃至31.4μWb/cm3であることがより好ましい。この磁化の強さが37.7μWb/cm3より大きい場合には、高画質なトナー画像が得られにくくなる。一方、3.77μWb/cm3未満であると、磁気的な拘束力も減少するためにキャリア付着を生じやすい。
【0134】
本発明で用いられるトナーと磁性キャリアとを混合して二成分現像剤を調製する場合、その混合比率は現像剤中のトナー濃度が2乃至15質量%、好ましくは4乃至13質量%であると通常良好な結果が得られる。
【0135】
本発明で用いたそれぞれの測定方法及び評価方法について以下に述べる。
【0136】
(1)重量平均粒径(D4)、個数平均粒径(D1)の測定方法
トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)は、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)と、測定条件設定及び測定データ解析をするための付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いて、実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで測定し、測定データの解析を行ない、算出した。
【0137】
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
【0138】
尚、測定、解析を行なう前に、以下のように専用ソフトの設定を行なった。
【0139】
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。閾値/ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
【0140】
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
【0141】
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行なう。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れ、この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)の水槽内に所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、分析/体積統計値(算術平均)画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、分析/個数統計値(算術平均)画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
【0142】
(2)含水率の測定
本発明における含水率は、トナー粒子5gをアルミ皿に採取し、それを精秤(A[g])し、105℃に設定した乾燥機に1時間放置し、冷却後精秤(B[g])し、以下の式で計算した値である。
含水率[%]=((A−B)/A)×100
【0143】
(3)画像性能の評価/カブリ
乾燥後に得られたトナー粒子100.0質量部に対して、BET法による比表面積が200m2/gである疎水性シリカ0.8質量部とBET法による比表面積が100m2/gである酸化チタン0.1質量部を外添してトナーを得た。このトナーを、フルカラーレーザービームプリンター(LBP−2510、キヤノン製)のプロセススピードを120mm/秒に変えた改造機を用い、評価を行った。
【0144】
最初に、得られたトナーをカートリッジに100g充填し、高温高湿下(30℃、80%RH)において、トナー劣化の促進試験として2時間空回転を行った後、印字率2%の横線のみからなる画像パターンで1000枚の画出し試験を行い非画像部のカブリの測定を行った。カブリの測定は、東京電色社製のREFLECTMETER MODEL TC−6DSを使用して測定した。フィルターは、グリーンフィルターを用い、カブリは下記の式より算出した。
カブリ(反射率)(%)=標準紙上の反射率(%)−サンプル非画像部の反射率(%)
【0145】
なお、カブリの判断基準は以下の通り。
A:非常に良好(1.5%未満)
B:良好(1.5%以上乃至2.5%未満)
C:普通(2.5%以上乃至4.0%未満)
D:悪い(4%以上)
【実施例】
【0146】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
【0147】
[スチレン系樹脂の製造]
滴下ロート、リービッヒ冷却管及び撹拌機を備えた反応機にキシレン600.0質量部を入れて135℃まで昇温した。これにスチレンモノマー100.0質量部及びn−ブチルアクリレート0.1質量部及びジ−tert−ブチルパーオキサイド13.0質量部の混合物を滴下ロートに仕込み、135℃のキシレンに2時間かけて滴下した。更にキシレン還流下(137℃乃至145℃)で溶液重合を完了して、キシレンを除去し、スチレン系樹脂を得た。得られたスチレン系樹脂の重量平均分子量(Mw)は3200で、Mw/Mnは1.19、ガラス転移点(Tg)は55℃であった。
【0148】
〔実施例1〕
イオン交換水710質量部と0.1モル/リットルのNa3PO4水溶液850質量部を添加し、クレアミックス(エム・テクニック社製)を用いて4800rpmで撹拌しながら、60℃に保持した。ここに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液68質量部を徐々に添加し、微細な難水溶性分散安定剤Ca3(PO42を含む水系分散媒体を調製した。
【0149】
一方、
スチレンモノマー 124.0質量部
n−ブチルアクリレート 36.0質量部
銅フタロシアニン顔料 13.0質量部
上記スチレン系樹脂 40.0質量部
ポリエステル系樹脂 10.0質量部
(テレフタル酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)−エチレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)(モル比 51:30:20);酸価9;ガラス転移点60℃ Mw=10000、Mw/Mn=3.20)
E−88(オリエント化学工業社製) 0.8質量部
HNP−9(日本精鑞社製) 15.0質量部
からなる上記処方物を60℃に加温し、均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤である1,1,3,3−テトラメチルブチルパ−オキシ2−エチルヘキサノエ−ト20.0質量部(トルエン溶液50%)を添加し、重合性単量体組成物を調製した。
【0150】
前記水系分散媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、60℃,N2雰囲気下において、クレアミックスにて4800rpmで15分間撹拌し、重合性単量体混合物を造粒した。その後、フルゾーン撹拌翼(神鋼パンテック社製)で撹拌しつつ、内温を70℃に昇温させ、ゆっくり撹拌しながら6時間反応させた。
【0151】
重合反応終了後、フルゾーン撹拌翼で撹拌を続けながら飽和水蒸気(ピュアスチーム/スチーム圧力205kPa/温度120℃)を導入した。飽和水蒸気の導入を開始から20分後、容器内の内容物の温度は100℃に達し、蒸留留分が出始めた。所定量の留分を得ることで残存モノマーを留去し、冷却してトナー粒子の分散液を得た。
【0152】
トナー粒子の分散液に塩酸を加えてトナー粒子表面のリン酸カルシウム塩を溶解した後、発泡を抑制しつつ、図2に示す態様の脱水装置を具備したベルトフィルター(月島機械社製、シンクロフィルター改造型)に送り、下記の条件にて洗浄・脱水して、脱水トナー粒子ケーキを得た。
【0153】
<脱水装置を具備するベルトフィルターの脱水、洗浄条件>
ろ過面積:0.02m2
スラリー供給量:180kg/hr
処理時間:処理時間(濾布停止時間)/移動時間 75sec/25sec
減圧度:−80kPa
ケーキ洗浄液19a:酸性水(pH1)供給スラリー中の固形分の3倍量
ケーキ洗浄液19b:純水(pH6)供給スラリー中の固形分の3倍量
尚、ケーキ洗浄装置36cは使用せず。
通気気体圧力P1(圧縮空気):300kPa
気体通気時間:70秒
シール時間<シール材押圧時間>:72秒(最終スパンに脱水装置を設置し、最終スパンにベルトが停止する時間75秒中の72秒間シールを行った。)
シールユニット及び通気ユニットの形状:図3、図4、図5に示す態様のユニット
シールユニット昇降手段:エアーシリンダー(CKD(株)製 セレックスシリンダ複動型)
シール材 材質: CRスポンジ(主成分:ポリクロロプレン)
硬度25° 単独気泡構造
圧縮後シール材厚み上流側・下流側:15mm(圧縮前シール材厚み 60.0mm)
*エアーシリンダーは、圧縮後のシール材厚みが15mmとなるように調整。
シール材圧縮率:75%
気体吐出部下面とトレイ水平部上面の距離K:35mm
連続運転時間:100hr
【0154】
上記の脱水、洗浄条件にて連続3hr処理した時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、19%であった。
【0155】
また、上記の脱水、洗浄条件にて連続100hr処理した時点では、圧縮前のシール材厚みは42.9mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、65%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、23%であった。次に、脱水、洗浄の処理を3hr、100hrした後の解砕後の脱水トナー粒子をそれぞれ以下の条件で気流乾燥を行いトナー粒子を得た。
【0156】
<気流乾燥機乾燥条件>
気流乾燥機(セイシン企業社製:フラッシュジェットドライヤー:配管径0.1016m)
吹込み温度:90℃
吹込み風量:10m3/min
乾燥機出口温度:40℃
湿潤トナー粒子供給量:乾燥機出口温度が40℃となるように調整。
【0157】
脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点でのトナー粒子の上記気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.20質量%であった。また、脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点でのトナー粒子の上記気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.24質量%であった。さらに、乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0158】
〔実施例2〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、気体吐出部下面とトレイ水平部上面の距離Kを400mmとしたこと以外は、実施例1と同様の条件で脱水・洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、23%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは42.9mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、65%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、27%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.24質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.27質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0159】
〔実施例3〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、気体吐出部下面とトレイ水平部上面の距離Kを15mmとしたこと以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、21%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは42.9mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、65%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、25%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.22質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.25質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0160】
〔実施例4〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、シールユニット及び通気ユニットを図7、図8に示す態様のユニットに変更したこと以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、20%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは39.5mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、62%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、26%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrしたトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.2質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrしたトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.25質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0161】
〔実施例5〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、シールユニット及び通気ユニットを図10・図11に示す態様のユニットに変更したこと以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、20%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは35.7mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、58%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、26%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.20質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.25質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0162】
〔実施例6〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。尚、油圧シリンダーは、圧縮後のシール材厚みが15mmとなるように圧力を調整した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、19%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは39.5mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、62%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、25%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.20質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.25質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0163】
〔実施例7〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、シールユニット昇降手段を空気バネに変更した以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。尚、空気バネは、圧縮後のシール材厚みが15mmとなるように内圧を調整した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、20%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは42.9mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は65%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、24%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.20質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.24質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0164】
〔実施例8〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、シールユニット昇降手段をギアを用いた駆動方式(ラック・アンド・ピニオンを用いてシールユニットを昇降させる方式)に変更した以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。尚、圧縮後のシール材厚みが15mmとなるようにピニオンに連結された原動機の出力を調整した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、19%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは35.7mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は58%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、26%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.20質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.25質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0165】
〔実施例9〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、通気ユニットより通気される気体の圧力P1が50kPaであること以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、29%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは42.9mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は65%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、32%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は6.0μm、含水率は0.3質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は6.1μm、含水率は0.33質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0166】
〔実施例10〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、通気ユニットより通気される気体の圧力P1が700kPaであること以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、23%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは42.9mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は65%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、27%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.24質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.27質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表1に示す。
【0167】
〔実施例11〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、シール材が硬度50°のCRスポンジで、単独気泡構造であること以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、24%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは30mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は50%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、30%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.24質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は6.0μm、含水率は0.3質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表2に示す。
【0168】
〔実施例12〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、シール材が硬度5°のウレタンフォーム、連続気泡構造であること以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、23%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは50mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は70%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、25%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.24質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.25質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表2に示す。
【0169】
〔実施例13〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、シール材が硬度20°のウレタンフォーム、半連続気泡構造であること以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、17%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは57.7mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は74%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、19%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.16質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.20質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表2に示す。
【0170】
〔実施例14〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、シール材が硬度20°のウレタンフォーム、半連続気泡構造であり、シールユニットの上流側の圧縮時のシール材厚みが15mm、下流側の圧縮時のシール材厚みが9mmとなるようにエアーシリンダーの圧力を調整すること以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは、上流側・下流側共に60.0mmでシール材の圧縮率は、それぞれ75%・85%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、16%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは、上流側が57.7mm、下流側が56.3mmに歪んでいた。その為、圧縮時のシール材の圧縮率は、それぞれ74%、84%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、18%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.15質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.18質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表2に示す。
【0171】
〔実施例15〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、シール材が硬度5°のCRスポンジ、単独気泡構造であること以外は、実施例1と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、23%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは33.3mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、55%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、29%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.24質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は6.0μm、含水率は0.3質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表2に示す。
【0172】
〔実施例16〕
イオン交換水332質量部にNa3PO4・12H2Oを5質量部を投入し60℃に加温した後、クレアミックス(エム・テクニック社製)を用いて3,500回転/分にて撹拌した。これに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液27質量部を添加し、Ca3(PO42を含む水系媒体を得た。
【0173】
・スチレン単量体 70質量部
・n−ブチルアクリレート 30質量部
・下記製法により得られたシランカップリング剤処理磁性体 80質量部
・ポリエステル系樹脂 10.0質量部
(テレフタル酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)−エチレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)(モル比 51:30:20);酸価9;ガラス転移点60℃ Mw=10000、Mw/Mn=3.20)
・E−88(オリエント化学工業社製) 0.8質量部
・HNP−9(日本精鑞社製) 15.0質量部
上記処方物を60℃に加温し、均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤である1,1,3,3−テトラメチルブチルパ−オキシ2−エチルヘキサノエ−ト20.0質量部(トルエン溶液50%)を添加し、重合性単量体組成物を調製した。
【0174】
<磁性体の製造>
硫酸第一鉄水溶液中に、鉄元素に対して1.0乃至1.1当量の苛性ソーダ溶液、鉄元素に対しリン元素換算で1.5質量%のヘキサメタ燐酸ソーダ、鉄元素に対して珪素元素換算で1.5質量%の珪酸ソーダを混合し、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製した。
【0175】
水溶液をpH9に維持しながら、空気を吹き込み、80乃至90℃で酸化反応を行い、種晶を生成させるスラリー液を調製した。
【0176】
次いで、このスラリー液に当初のアルカリ量(苛性ソーダのナトリウム成分)に対し0.9乃至1.2当量となるよう硫酸第一鉄水溶液を加えた後、スラリー液をpH8に維持して、空気を吹込みながら酸化反応をすすめ、磁性酸化鉄を含むスラリー液を得た。このスラリーを濾過、洗浄した。次に、この含水スラリーを別の水系媒体中に再分散させた後、再分散液のpHを約4.5に調整し、十分撹拌しながらn−ヘキシルトリメトキシシランを磁性酸化鉄100質量部に対し2.0質量部添加し、加水分解を行った。その後、分散液のpHを約10にし、縮合反応を行い、カップリング処理を行った。生成した疎水性磁性微粒子を常法により洗浄、濾過、乾燥し、得られた粒子を解砕処理した。得られた磁性微粒子は、体積平均粒径が0.20μmであった。
【0177】
前記水系分散媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、60℃,N2雰囲気下において、クレアミックスにて4800rpmで15分間撹拌し、重合性単量体混合物を造粒した。
【0178】
その後、フルゾーン撹拌翼(神鋼パンテック社製)で撹拌しつつ、内温を70℃に昇温させ、ゆっくり撹拌しながら6時間反応させた。
【0179】
重合反応終了後、フルゾーン撹拌翼で撹拌を続けながら飽和水蒸気(ピュアスチーム/スチーム圧力205kPa/温度120℃)を導入した。飽和水蒸気の導入を開始から20分後、容器内の内容物の温度は100℃に達し、蒸留留分が出始めた。所定量の留分を得ることで残存モノマーを留去し、冷却してトナー粒子の分散液を得た。
【0180】
トナー粒子の分散液に塩酸を加えてトナー粒子表面のリン酸カルシウム塩を溶解した後、発泡を抑制しつつ、図2に示す態様の脱水装置を具備したベルトフィルター(月島機械社製、シンクロフィルター改造型)に送り、下記の条件にて洗浄・脱水して、脱水トナー粒子ケーキを得た。
【0181】
<脱水装置を具備するベルトフィルターの脱水、洗浄条件>
ろ過面積:0.02m2
スラリー供給量:180Kg/hr
処理時間:処理時間(濾布停止時間)/移動時間 75sec/25sec
減圧度:−80kPa
ケーキ洗浄液19a:酸性水(pH1)供給スラリー中の固形分の3倍量
ケーキ洗浄液19b:純水(pH6)供給スラリー中の固形分の3倍量
尚、ケーキ洗浄装置36cは使用せず。
通気気体圧力P1(圧縮空気):300kPa
気体通気時間:70秒
シール時間<シール材押圧時間>:72秒(最終スパンに脱水装置を設置し、最終スパンにベルトが停止する時間75秒中の72秒間シールを行った。)
シールユニット及び通気ユニットの形状:図3・図4・図5に示す態様のユニット
シールユニット昇降手段:エアーシリンダー(CKD(株)製 セレックスシリンダ複動型)
シール材 材質:CRスポンジ(主成分:ポリクロロプレン)
硬度25° 単独気泡構造
圧縮後シール材厚み上流側・下流側:15mm(圧縮前シール材厚み 60.0mm)
*エアーシリンダーは、圧縮後のシール材厚みが15mmとなるように調整。
シール材圧縮率:75%
気体吐出部下面とトレイ水平部上面の距離K:35mm
連続運転時間:100hr
【0182】
上記の脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは、60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は、75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、17%であった。また、脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは42.9mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、65%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、21%であった。次に、3hr、100hr脱水、洗浄処理した後の解砕後のトナー粒子をそれぞれ以下の条件で気流乾燥を行いトナー粒子を得た。
【0183】
<気流乾燥機乾燥条件>
気流乾燥機(セイシン企業社製:フラッシュジェットドライヤー:配管径0.1016m)
吹込み温度:90℃
吹込み風量:10m3/min
乾燥機出口温度:40℃
湿潤トナー粒子供給量:乾燥機出口温度が40℃となるように調整。
【0184】
脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の乾燥工程後のトナー粒子の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.15質量%であった。また、脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点の乾燥工程後のトナー粒子の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.18質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表2に示す。
【0185】
〔実施例17〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、図17・図18に示す様に、シールユニット6と湿潤トナー粒子ケーキ1との間にろ布23を設けること以外は、実施例13と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。尚、ろ布23の材質はポリエステルであり、通気量は、1.0cm3/cm2・secであった。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、18%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは57.7mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、74%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、18%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.18質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後のトナー粒子の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.18質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表2に示す。
【0186】
〔実施例18〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、図17・図18に示す様に、シールユニット6と湿潤トナー粒子ケーキ1との間にろ布23を設けること以外は、実施例13と同様の条件で脱水、洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。尚、ろ布23の材質はポリプロピレンであり、通気量は、12cm3/cm2・secであった。脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmであり、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、17%であった。脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは57.7mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、74%であった。この脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、17%であった。また、脱水、洗浄の処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.16質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.8μm、含水率は0.16質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表2に示す。
【0187】
〔比較例1〕
実施例1のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、脱水装置を使用しないこと以外は、実施例1と同様の条件で洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。洗浄処理を連続3hrした時点の湿潤トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、42%であった。また、洗浄処理を連続100hrした時点の湿潤トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、42%であった。また、洗浄処理を3hrしたトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は6.2μm、含水率は0.4質量%であった。洗浄処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は6.2μm、含水率は0.4質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表3に示す。
【0188】
〔比較例2〕
実施例16のようにして作製した脱水トナー粒子ケーキに対して、脱水装置を使用しないこと以外は、実施例16と同様の条件で洗浄及び乾燥処理を行い、トナー粒子を作製した。洗浄処理を連続3hrした時点の湿潤トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、35%であった。また、洗浄処理を連続100hrした時点の湿潤トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、35%であった。また、洗浄処理を3hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は6.1μm、含水率は0.35質量%であった。洗浄処理を100hrした時点でのトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は6.1μm、含水率は0.35質量%であった。乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表3に示す。
【0189】
〔比較例3〕
使用脱水装置が図15に示す態様の脱水装置であり、下記に示す条件で運転した以外は、実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。
【0190】
<図15に示す態様の脱水装置を具備するベルトフィルターの脱水、洗浄条件>
ろ過面積:0.02m2
スラリー供給量:180kg/hr
処理時間:処理時間(濾布停止時間)/移動時間 75sec/25sec
減圧度:−80kPa
ケーキ洗浄液19a:酸性水(pH1)供給スラリー中の固形分の3倍量
ケーキ洗浄液19b:純水(pH6)供給スラリー中の固形分の3倍量
尚、ケーキ洗浄装置36cは使用せず。
通気気体圧力(圧縮空気):300kPa
気体通気時間:70秒
シール時間<脱水装置下降時間>:72秒(最終スパンに脱水装置を設置し、最終スパンにベルトが停止する時間75秒中の72秒間シールを行った。)
シールユニット昇降手段:油圧
シール材 材質:CRスポンジ(主成分:ポリクロロプレン)
硬度25° 単独気泡構造
圧縮後シール材厚み:15mm(圧縮前シール材厚み 60.0mm)
*油圧シリンダーは、圧縮後のシール材厚みが15mmとなるように圧力を調整。
シール材圧縮率:75%
連続運転時間:100hr
【0191】
脱水、洗浄の処理を連続3hrした時点の圧縮前のシール材厚みは60.0mmで、圧縮時のシール材の圧縮率は75%であった。この脱水、洗浄の処理を3hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、23%であった。
【0192】
脱水、洗浄の処理を連続100hrした時点では、圧縮前のシール材厚みは23.1mmに歪んでいた。その為、15mmまで圧縮した際のシール材の圧縮率は、35%であった。この時点で、シール材を確認したところ、真空トレイ傾斜部を押圧する部位の劣化が著しかった。脱水、洗浄の処理を100hrした時点の脱水トナー粒子ケーキを解砕し、含水率を測定したところ、37%であった。
【0193】
また、脱水、洗浄の処理を3hrしたトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は5.9μm、含水率は0.25質量%であった。脱水、洗浄の処理を100hrしたトナー粒子の気流乾燥後の重量平均粒径(D4)は6.2μm、含水率は0.4質量%であった。
【0194】
乾燥処理をしたこれらのトナー粒子を、前述した画像性能の評価方法に従い評価を行った。結果を表3に示す。
【0195】
【表1】

【0196】
【表2】

【0197】
【表3】

【符号の説明】
【0198】
1 湿潤トナー粒子ケーキ
2 穿孔
3 通気ユニット
4 シールユニット挿入口
5 真空トレイ
5a 真空トレイ端部
5b 真空トレイ傾斜部
5c 真空トレイ水平部
5d 真空トレイ下部室
6 シールユニット
7 ろ布
8 エアーバッファー室
9 気体吐出部
10 エアー流入経路
11 ノズル
12 シール材
13 シリンダーロッド
14 通気ユニットの傾斜面
15 従来の脱水装置
16 シール材支持体
17 エアーシリンダー
18 シールユニット支持板
19 ケーキ洗浄液
20 油圧シリンダー
21 脱水トナー粒子ケーキ
22 シール材(枠状)
23 ろ布(シールユニットと湿潤トナー粒子ケーキ間)
24 ろ布洗浄装置
25 ろ布シリンダー
27 静止シール部材
28 ボルト
33 ロール
34 送液手段
36 ケーキ洗浄装置
37 脱水装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トナー粒子分散液からトナー粒子を濾別する濾布走行式ベルトフィルターであって、
前記濾布走行式ベルトフィルターは、トレイの上部を濾布が走行する構成であり、濾布上の湿潤トナー粒子ケーキを脱水する脱水装置を有し、
前記脱水装置は、濾別して得られた湿潤トナー粒子ケーキに気体を通気して脱水する通気手段と、湿潤トナー粒子ケーキに向けて進退可能に支持されたシール手段とを具備し、
前記通気手段は、前記湿潤トナー粒子ケーキに気体を通気するための気体吐出部を有する通気ユニットであり、
前記通気ユニットは、静止シール部材を介して前記トレイに固定されており、
前記静止シール部材は、前記濾布の進行方向に直交する方向に関して前記通気ユニット及び前記トレイの両端をシールするように設けられており、
前記シール手段は、シール材を有するシールユニットであり、
前記シールユニットは、前記濾布の進行方向に対して少なくとも通気ユニットの上流側と下流側の2箇所に具備されており、前記通気ユニットから気体を通気する際に、前記シールユニットで前記湿潤トナー粒子ケーキを押圧することを特徴とする濾布走行式ベルトフィルター。
【請求項2】
少なくとも前記気体吐出部、前記シールユニット、前記静止シール部材及び湿潤トナー粒子ケーキから囲まれて形成される空間に前記気体吐出部から気体を吐出し、前記湿潤トナー粒子ケーキに通気して脱水することを特徴とする請求項1に記載の濾布走行式ベルトフィルター。
【請求項3】
前記トレイは、濾布下方から減圧することが可能な真空トレイであることを特徴とする請求項1または2に記載の濾布走行式ベルトフィルター。
【請求項4】
前記通気手段は、前記気体吐出部と前記気体吐出部の上部に具備された気体を蓄積させるバッファー室を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の濾布走行式ベルトフィルター。
【請求項5】
前記気体吐出部は穿孔を有し、穿孔より気体を吐出することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の濾布走行式ベルトフィルター。
【請求項6】
前記気体吐出部下面と濾布下部にあるトレイ水平部上面からの距離をK(mm)とすると、15≦K≦400の範囲内になるように、通気ユニットは、固定されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の濾布走行式ベルトフィルター。
【請求項7】
前記ベルトフィルターが濾布間欠運動型のベルトフィルターであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の濾布走行式ベルトフィルター。
【請求項8】
前記シール手段の駆動は、前記濾布間欠運動型ベルトフィルターの間欠運動と連動していることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の濾布走行式ベルトフィルター。
【請求項9】
トナー粒子分散液からトナー粒子を濾別する濾布走行式ベルトフィルターを用いるトナー粒子の製造方法であって、
前記濾布走行式ベルトフィルターは、トレイの上部を濾布が走行する構成であり、濾布上の湿潤トナー粒子ケーキを脱水する脱水装置を有し、
前記脱水装置は、濾別して得られた湿潤トナー粒子ケーキに気体を通気して脱水する通気手段と、湿潤トナー粒子ケーキに向けて進退可能に支持されたシール手段とを具備し、
前記通気手段は、前記湿潤トナー粒子ケーキに気体を通気するための気体吐出部を有する通気ユニットであり、
前記通気ユニットは、静止シール部材を介して前記トレイに固定されており、
前記静止シール部材は、前記濾布の進行方向に直交する方向に関して前記通気ユニット及び前記トレイの両端をシールするように設けられており、
前記シール手段は、シール材を有するシールユニットであり、
前記シールユニットは、前記濾布の進行方向に対して少なくとも通気ユニットの上流側と下流側の2箇所に具備されており、前記通気ユニットから気体を通気する際に、前記シールユニットで前記湿潤トナー粒子ケーキを押圧することを特徴とするトナー粒子の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【公開番号】特開2009−237567(P2009−237567A)
【公開日】平成21年10月15日(2009.10.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−51675(P2009−51675)
【出願日】平成21年3月5日(2009.3.5)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】