JP4523862B2 - トナーの製造方法及びトナー製造装置 - Google Patents
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Description
前記溶解分散物と前記水系媒体とからなる着色粒子水分散液を、せん断手段を用いて乳化する工程;
を有するトナーの製造方法であって、
前もって乳化された前記着色粒子水分散液と前記溶解分散液とが、前記せん断手段から0.2m以内の距離で、接触されることを特徴とするトナーの製造方法。これにより、粒子を均一に調製することが可能となり、帯電性が均一で地汚れの発生が抑制されたトナーを製造することができる。
前記溶解分散物と前記水系媒体とからなる着色粒子水分散液を、せん断手段を用いて乳化する工程;
を有するトナーの製造方法であって、
前もって乳化された前記着色粒子水分散液と前記溶解分散液と前記水系媒体とが、前記せん断手段から0.2m以内の距離で、接触されることを特徴とするトナーの製造方法。これにより、粒子を均一に調製することが可能となり、帯電性が均一で地汚れの発生が抑制されたトナーを製造することができる。
4≦(着色粒子水分散液の流速)/(溶解分散液の流速)≦ 30
であることを特徴とする請求項6又は9に記載のトナーの製造方法。これにより、各組成物が比較的均一な組成でせん断を受け、且つ乳化安定性にも優れたトナーを提供することができる。
4≦(着色粒子水分散液の流速)/(水系媒体の流速)≦25;及び
0.5≦(水系媒体の流速)/(溶解分散物の流速)≦2;
であることを特徴とする請求項7又は10に記載のトナーの製造方法。これにより、各組成物が比較的均一な組成でせん断を受け、且つ乳化安定性にも優れたトナーを提供することができる。
0≦D/d1≦20
であることを特徴とする請求項6、9又は14に記載のトナーの製造方法。これにより、各組成物が比較的均一な組成でせん断を受け、且つ乳化安定性にも優れたトナーを提供することができる。
0≦D/d2≦20
であることを特徴とする請求項7、10又は15に記載のトナーの製造方法。これにより、各組成物が比較的均一な組成でせん断を受け、且つ乳化安定性にも優れたトナーを提供することができる。
前記溶解分散物と前記水系媒体とからなる着色粒子水分散液を、せん断手段を用いて乳化する工程;
を有するトナーの製造方法であって、
前もって乳化された前記着色粒子水分散液と供給された前記溶解分散液とが接触してから0.1以上2秒以内に撹拌されることを特徴とするトナーの製造方法。これにより、粒子を均一に調製することが可能となり、帯電性が均一で地汚れの発生が抑制されたトナーを製造することができる。
前記溶解分散物と前記水系媒体とからなる着色粒子水分散液を、せん断手段を用いて乳化する工程;
を有するトナーの製造方法であって、
前もって乳化された前記着色粒子水分散液と前記溶解分散液及び前記水系媒体とが接触してから0.04以上1秒以内に撹拌されることを特徴とするトナーの製造方法。これにより、粒子を均一に調製することが可能となり、帯電性が均一で地汚れの発生が抑制されたトナーを製造することができる。
この現象を回避するため、乳化液と油相とを上記のPLHMを用いて乳化する際、乳化液と油相とが、PLHMからの距離0.2mで初めて接するようにすることが好ましい。また、この距離は、さらに好ましくは0.01〜0.1m、最も好ましくは0.01〜0.05mである。0.2mより大きいと未剪断の油相と水相とが交じり合った状態が長く続き、局所的にO/Wバランスが乱れ、粒子均一性・組成均一性となる。この結果、粒子表面もしくは粒子間での帯電性も均一性に欠けるとともに、地汚れが発生してしまう。
図2は、二重管を用いて、乳化液、水相及び油相を連続乳化装置に供給する方法の例である。この例において、乳化機内を循環する乳化液は、水相と接触した後、乳化機の上流部分において、二重管構造を有する配管の外径に接する中空部分に送液される。一方、油相は、この二重管構造の中心部分を介して供給される。この際、上記の通り送液された乳化液と、二重管の中心部分を送液された油相とは、二重管壁構造で隔離された状態であり、乳化液と油相とが接することはない。その後、送液された乳化液は、二重管構造の端部(図2中、B部)において初めて、上述の通り送液された油相と接する。このように接触された乳化液、水相及び油相は、その後、乳化機内に供給される。
上述の通り、二重管及び/又は三重管の中心部分を介して油相を送液する場合、これら管の中心部分を画成する壁に、複数の穴を有していてもよい。その概略を示したのが、図8である。このような端部構成を採用することにより、油相をロータ軸中心から放射状に供給することが可能となり、その結果、せん断周速が低くなってしまうローター軸方向の油相供給が回避でき、トナーの粒度分布がシャープ化となり、或いは、トナーを構成する組成が均一となる。
また、水相、油相及び乳化液を乳化機に供給してせん断処理する前に、前もって混合しておいてもよい。以下、この混合をプレ混合又はプレ混合工程と称する。
これら図4乃至図6に示す構成を有する連続乳化装置を用いることにより、流体中に発生する不均質部分を無くすことで極所的な油相、水相の組成の乱れも生じずに「せん断→乳化」と移行でき、結果、均一せん断に有利となる。プレ混合を行うことで、粒度分布がシャープとなり、より有利である。
一方、水相、油相及び乳化液を乳化機内に供給する速度、つまり流速は、油相の供給量と水相の供給量との比率が均一な撹拌(せん断)と最終的に得られるトナーの物性に影響を与えるという観点から、重要である。乳化機に供給する油相の流速は、好ましくは、0.1〜1.0m/s、さらに好ましくは、0.2〜0.8m/s、最も好ましくは0.4〜0.5m/sである。同様に、水相の流速は、0.2〜5.0m/s、さらに好ましくは0.5〜4 m/s、最も好ましくは0.5〜2m/sである。さらに、乳化機内を流動する乳化液の流速は、2〜7m/s、さらに好ましくは3〜5m/s、最も好ましくは4〜5m/sである。
上述の通り、本発明による連続乳化装置に二重管/三重管を採用する場合、各組成物の流速のみならず、各組成物間の流速比も重要な要素となる。例えば、二重管を採用する場合、乳化液の流速と油相の流速との比率は、
4≦(着色粒子水分散液の流速)/(溶解分散液の流速)≦ 30
であることが好ましい。この比率に関して、さらに好ましくは、5〜20、最も好ましくは5〜10である。
4≦(着色粒子水分散液の流速)/(水系媒体の流速)≦25;及び
0.5≦(水系媒体の流速)/(溶解分散物の流速)≦2;
であることが好ましい。特に、(水系媒体の流速)/(溶解分散物の流速)の比率は、さらに好ましくは0.5〜1.5、最も好ましくは0.8〜1.0である。
本発明における連続乳化装置において、二重管/三重管などの多重管を採用した場合、各組成物を供給する管の径、特に油相を供給する中心部分の径と、多重管の端部とせん断手段との距離を規定することが有効であることも見出した。例えば、二重管を採用した場合、中心部分の径(上記図2のd1)と、二重管の端部とせん断手段との距離(上記図2のD)とは、
0≦D/d1≦20
であることが好ましい。このD/d1は、さらに好ましくは、0〜10、最も好ましくは0〜5である。
0≦D/d2≦20
であることが好ましい。このD/d2は、さらに好ましくは0〜10、最も好ましくは0〜5である。
ポリエステル系樹脂を少なくともトナーバインダーとして含有する乾式トナーにおいて、該トナーの Dvが3〜10μmであり、Dv/Dnが1.05〜1.25である乾式トナーにより、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性のいずれにも優れ、とりわけフルカラー複写機などに用いた場合に画像の光沢性に優れ、更に二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナーの粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。また、一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなると共に、現像ローラーへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期の使用(攪拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られた。
トナーの平均粒径及び粒度分布は、コールターマルチサイザーIII(コールター社製)を用い、パーソナルコンピューター(IBM社製)を接続し専用解析ソフト(コールター社製)を用いてデータ解析した。Kd値は10μmの標準粒子を用いて設定し、アパーチャカレントはオートマティックの設定で行った。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製した。その他に、ISOTON −II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行ない、100μmアパーチャーチューブを用いて、2μm以上のトナーの体積、個数を5万カウント測定して体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)とを算出した。この算出値に基づいて、本発明に係る体積分布から求めた体積基準の体積平均粒径及び個数分布から求めた個数基準の個数平均粒径を求めた。Dv/Dnが1.0に近いほど粒度分布がシャープである。
本発明に好適なポリエステル樹脂は、変性ポリエステル樹脂であってもよい。変性ポリエステル樹脂とは、ポリエステル樹脂中、酸やアルコールなどのモノマーユニットに含まれる官能基と、エステル結合以外の結合基とを有したり、或いは、ポリエステル樹脂中、構成の異なる樹脂成分が共有結合やイオン結合などで結合した樹脂をいう。
変性ポリエステル樹脂の一種には、ウレア結合を有する変性されたポリエステル(i)が挙げられる。このポリエステル(i)としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応物などが挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)は、ポリオール(1)とポリカルボン酸(2)の重縮合物でかつ活性水素基を有するポリエステルをさらにポリイソシアネート(3)と反応させたものなどが挙げられる。上記ポリエステルが有する活性水素基は、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
本発明において、前記ウレア結合で変性されたポリエステル(i)単独使用だけでなく、この(i)と共に、変性されていないポリエステル(ii)をトナーバインダー成分として含有させることもできる。(ii)を併用することで、低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。(ii)は、前記(i)のポリエステル成分と同様なポリオール(1)とポリカルボン酸(2)との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも(i)と同様である。また、(ii)は、無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。(i)と(ii)は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、(i)のポリエステル成分と(ii)は類似の組成が好ましい。(ii)を含有させる場合の(i)と(ii)の重量比は、通常5/95〜80/20、好ましくは5/95〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、特に好ましくは7/93〜20/80である。(i)の重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
本発明の着色剤としては公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ポグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
また、トナーバインダーや着色剤とともに、ワックスなどの離型剤を含有させることもできる。本発明の離型剤としては公知のものが使用でき、例えばポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワッックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。本発明のワックスの融点は、通常40〜160℃であり、好ましくは50〜120℃、さらに好ましくは60〜90℃である。融点が40℃未満のワックスは耐熱保存性に悪影響を与え、160℃を超えるワックスは低温での定着時にコールドオフセットを起こしやすい。また、ワックスの溶融粘度は、融点より20℃高い温度での測定値として、5〜1000cpsが好ましく、さらに好ましくは10〜100cpsである。1000cpsを超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。トナー中のワックスの含有量は通常0〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%である。
本発明のトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンPー51、含金属アゾ染料のボントロンSー34、オキシナフトエ酸系金属錯体のEー82、サリチル酸系金属錯体のEー84、フェノール系縮合物のEー89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTPー302、TP一415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRAー901、ホウ素錯体であるLRー147(日本カ一リット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
本発明に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロパノール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
固体微粒子分散剤は水系媒体中で水に難溶の固体状で存在するものであり、平均粒径が0.01から1μmの微粒子のものが好ましい。
本発明によるトナーの製造方法において、乳化時又は乳化後に、分散剤を加えてもよい。分散剤は、アルキルベンゼンスルホン酸塩、αーオレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性荊、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやNーアルキルーN,Nージメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
本発明で得られた着色粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、5mμ〜2μmであることが好ましく、特に5mμ〜500mμであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5重量%であることが好ましく、特に0.01〜2.0重量%であることが好ましい.無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。
本発明のトナーを2成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、現像剤中のキャリアとトナーとの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200μm程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等があげられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
1.油相Aの各成分の調製
(1)低分子ポリエステルの合成
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で2時間反応し、[低分子ポリエステル1]を得た。[低分子ポリエステル1〕は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700,Tg43℃、酸価25であった。
水1200部、カーボンブラック(Printex35;デクサ製)540部〔DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5〕、ポリエステル樹脂1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ1]を得た。また、カーボンブラックの代わりにPY155(クラリアント製)を用いて同様の工程を経て[マスターバッチ2]を得た。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物1]を得た。[ケチミン化合物1]のアミン価は418であった。
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、[低分子ポリエステル1]378部、カルナバWAX110部、CCA(サリチル酸金属錯体E−84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ1]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液1]を得た。[原料溶解液1]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[低分子ポリエステル1]の65%酢酸エチル溶液1324部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液1]を得た([顔料・WAX分散液1]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった)。[顔料・WAX分散液1]749部、[ケチミン化合物1]2.9部を容器に入れ、ホモディスパー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合し、油相Aを得た。
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10〜15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステル1]を得た。[中間体ポリエステル1]は、数平均分子量2100、重量平均分子量9500、Tg55℃、酸価0.5、水酸基価51であった。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30;三洋化成工業製)11部、スチレン83部、メタクリル酸83部、アクリル酸ブチル110部及び過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液1]を得た。[微粒子分散液1]をLA−920で測定した体積平均粒径は、105nmであった。[微粒子分散液1]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のTgは59℃であり、重量平均分子量は15万であった。この[微粒子分散液1]83部、水990部、ドデシルジフェニルェーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7):三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
上記の通り得た、油相A60.4部、油相B7.4部及び水相101.6部を、図1に示す連続乳化装置に導入し、乳化を行った。乳化条件はそれぞれ以下の通り。
0.5m/s(以下、油相流速)
(2)水相の循環経路への送液流速:
1m/s(以下、水相流速)
(3)着色粒子水分散液の循環経路内の流速: 5m/s(以下、乳化液流速)
(4)油水相供給機構: 二重管使用(末端構造は図8)
(5)乳化液流速/油相流速= 10
(6)乳化液流速/水相流速= 5
(7)水相流速/油相流速= 2
(8)プレ混合手段: 図4を使用
(9)二重管の中心部分の径(d1)と、二重管の端部と乳化機せん断翼との距離(D)との比率(以下、D/d1と称する)= 10
上述の実施例1に記載の「5.乳化工程」に示した乳化条件を以下の通りとすること以外は、上述の実施例1と同様に行い、乳化工程を行った。
(2)水相流速: 1m/s
(3)乳化液流速: 5m/s
(4)油水相供給機構: 三重管使用(末端構造は図8)
(5)乳化液流速/油相流速= 5
(6)乳化液流速/水相流速= 5
(7)水相流速/油相流速= 1
(8)プレ混合手段: 図5を使用
(9)三重管の中心部分の径(d2)と、三重管の端部と乳化機せん断翼との距離(D)との比率(以下、D/d2と称する)=10
上述の実施例1に記載の「5.乳化工程」に示した乳化条件を以下の通りとすること以外は、上述の実施例1と同様に行い、乳化工程を行った。
(2)水相流速: 1m/s
(3)乳化液流速: 5m/s
(4)油水相供給機構: 三重管使用(末端構造は図8)
(5)乳化液流速/油相流速= 5
(6)乳化液流速/水相流速= 5
(7)水相流速/油相流速= 1
(8)プレ混合手段: 図6を使用
(9)D/d2= 10
上述の実施例1に記載の「5.乳化工程」に示した乳化条件を以下の通りとすること以外は、上述の実施例1と同様に行い、乳化工程を行った。
(2)水相流速: 1m/s
(3)乳化液流速: 5m/s
(4)油水相供給機構: 三重管使用(末端構造は図8)
(5)乳化液流速/油相流速= 5
(6)乳化液流速/水相流速= 5
(7)水相流速/油相流速= 1
(8)プレ混合手段: 図5を使用
(9)D/d2= 25
上述の実施例1に記載の「5.乳化工程」に示した乳化条件を以下の通りとすること以外は、上述の実施例1と同様に行い、乳化工程を行った。
(2)水相流速: 1m/s
(3)乳化液流速: 5m/s
(4)油水相供給機構: 三重管使用(出口構造は図8)
(5)乳化液流速/油相流速= 5
(6)乳化液流速/水相流速= 5
(7)水相流速/油相流速= 1
(8)プレ混合手段: 図3を使用
(9)D/d2= 25
上述の実施例1に記載の「5.乳化工程」に示した乳化条件を以下の通りとすること以外は、上述の実施例1と同様に行い、乳化工程を行った。
(2)水相流速: 2.5m/s
(3)乳化液流速: 5m/s
(4)油水相供給機構: 三重管使用(出口構造は図8)
(5)乳化液流速/油相流速= 5
(6)乳化液流速/水相流速= 2
(7)水相流速/油相流速= 2.5
(8)プレ混合手段: 図3を使用
(9)D/d2= 30
上述の実施例1に記載の「5.乳化工程」に示した乳化条件を以下の通りとすること以外は、上述の実施例1と同様に行い、乳化工程を行った。
(2)水相流速: 2.5m/s
(3)乳化液流速: 5m/s
(4)油水相供給機構: 三重管使用(出口構造は図9)
(5)乳化液流速/油相流速= 5
(6)乳化液流速/水相流速= 2
(7)水相流速/油相流速= 2.5
(8)プレ混合手段: 図3を使用
(9)D/d2= 30
上述の実施例1に記載の「5.乳化工程」に示した乳化条件を以下の通りとすること以外は、上述の実施例1と同様に行い、乳化工程を行った。
(2)水相流速: 0.1m/s
(3)乳化液流速: 0.3m/s
(4)油水相供給機構: 図7
(5)乳化液流速/油相流速= 0.15
(6)乳化液流速/水相流速= 0.3
(7)水相流速/油相流速= 0.05
(8)プレ混合手段: なし
上述の実施例1に記載の「5.乳化工程」に示した乳化条件を以下の通りとすること以外は、上述の実施例1と同様に行い、乳化工程を行った。
(2)水相流速: 25m/s
(3)乳化液流速: 10m/s
(4)油水相供給機構: 図7
(5)乳化液流速/油相流速= 1
(6)乳化液流速/水相流速= 0.4
(7)水相流速/油相流速= 2.5
(8)プレ混合手段: なし
乳化粒径は、図1の収斂槽前で測定した。
上述の通りに得たトナーに関し、コールターマルチサイザーIII(コールター社製)を用い、パーソナルコンピューター(IBM社製)を接続し専用解析ソフト(コールター社製)を用いてデータ解析した。Kd値は10μmの標準粒子を用いて設定し、アパーチャカレントはオートマティックの設定で行った。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製した。
上記フェライトキャリア60gとトナー3gとを混合して現像剤を作製し、その現像剤6gを計量し、密閉できる金属円柱に仕込みブローして帯電量を求めた。トナー濃度は4.5〜5.5重量%に調整する。最適範囲としては−35±4μC/gである。
細線再現性は、上記の(帯電量に関して)で得た現像剤を用い、中間転写方式の市販カラー複写機(イマジオカラー5000;リコー社製)の定着オイル部分を除去した改造機に入れ、画像占有率7%の印字率でリコー社製6000ペーパーを用いてランニングを実施した。その時の初期10枚目の画像と3万枚目の画像の細線部を原稿と比較し、光学顕微鏡で100倍で拡大観察し、ラインの抜けの状態を段階見本と比較しながら5段階で評価した。1〜5の評価で5が一番良く、3.5以上を合格とした。
Claims (23)
- 少なくとも2種類以上の異なる分子量の樹脂、着色剤及び離型剤が有機溶剤に溶解又は分散した溶解分散物と、水に不溶性の樹脂微粒子を有する水系媒体とを連続的に供給する工程と、前記溶解分散物と前記水系媒体とからなる着色粒子水分散液を、せん断手段を用いて乳化する工程を有するトナーの製造方法であって、
二重管の中心部分から前記溶解分散物を供給し、
該中心部分に近接する中空部分から前記水系媒体及び前記乳化された着色粒子水分散液を供給し、
前記中心部分から供給された溶解分散物と、前記中空部分から供給された前記水系媒体及び前記乳化された着色粒子水分散液とを接触させた後、前記せん断手段を用いて乳化することを特徴とするトナーの製造方法。 - 前記接触した前記溶解分散物と、前記水系媒体及び前記乳化された着色粒子水分散液とをプレ混合した後、前記せん断手段を用いて乳化することを特徴とする請求項1に記載のトナーの製造方法。
- 静止状態の液体分断器を備えた静止型管内混合器を用いて、前記プレ混合することを特徴とする請求項2に記載のトナーの製造方法。
- 前記静止型管内混合器は、管の一端を入口、他端を出口とし、該管内に、管断面を二分しながら中心軸線に沿って右旋回する案内板と左旋回する案内板とが中心軸線に沿う方向に交互に配置されてなる構造を備えていることを特徴とする請求項3に記載のトナーの製造方法。
- 前記二重管における前記溶解分散物を供給する流速に対する前記乳化された着色粒子水分散液を供給する流速の比が4以上30以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 少なくとも2種類以上の異なる分子量の樹脂、着色剤及び離型剤が有機溶剤に溶解又は分散した溶解分散物と、水に不溶性の樹脂微粒子を有する水系媒体とを連続的に供給する工程と、前記溶解分散物と前記水系媒体とからなる着色粒子水分散液を、せん断手段を用いて乳化する工程を有するトナーの製造方法であって、
三重管の中心部分から前記溶解分散物を供給し、
該中心部分に近接した中空部分から前記水系媒体を供給し、
該中空部分に近接した最外中空部分から前記乳化された着色粒子水分散液を供給し、
前記中心部分から供給された溶解分散物と、前記中空部分から供給された前記水系媒体と、前記最外中空部分から供給された前記乳化された着色粒子水分散液とを接触させた後、前記せん断手段を用いて乳化することを特徴とするトナーの製造方法。 - 前記接触した前記溶解分散物と、前記水系媒体と、前記乳化された着色粒子水分散液とをプレ混合した後、前記せん断手段を用いて乳化することを特徴とする請求項6に記載のトナーの製造方法。
- 静止状態の液体分断器を備えた静止型管内混合器を用いて、前記プレ混合することを特徴とする請求項7に記載のトナーの製造方法。
- 前記静止型管内混合器は、管の一端を入口、他端を出口とし、該管内に、管断面を二分しながら中心軸線に沿って右旋回する案内板と左旋回する案内板とが中心軸線に沿う方向に交互に配置されてなる構造を備えていることを特徴とする請求項8に記載のトナーの製造方法。
- 前記三重管における前記水系媒体を供給する流速に対する前記乳化された着色粒子水分散液を供給する流速の比が4以上25以下であり、
前記三重管における前記溶解分散物を供給する流速に対する前記水系媒体を供給する流速が0.5以上2以下であることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。 - 前記溶解分散物を供給する流速は、0.1〜1.0m/sであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記水系媒体を供給する流速は、0.2〜5.0m/sであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記乳化された着色粒子分散液を供給する流速は、2〜7m/sであることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 前記中心部分は、前記溶解分散物を供給する方向に対して、下流側の端部の壁に、該管の中心に対して放射状に複数の穴が配置されていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載のトナーの製造方法。
- 少なくとも2種類以上の異なる分子量の樹脂、着色剤及び離型剤が有機溶剤に溶解又は分散した溶解分散物と、水に不溶性の樹脂微粒子を有する水系媒体とを連続的に供給する供給手段と、前記溶解分散物と前記水系媒体とからなる着色粒子水分散液を乳化するせん断手段を有するトナーの製造装置であって、
前記供給手段は、前記溶解分散物を供給する中心部分と、該中心部分に近接し、前記水系媒体及び前記乳化された着色粒子水分散液を供給する中空部分からなる二重管を有し、
前記せん断手段は、前記中心部分から供給された溶解分散物と、前記中空部分から供給された前記水系媒体及び前記乳化された着色粒子水分散液とが接触した液を乳化することを特徴とするトナーの製造装置。 - 前記接触した液をプレ混合するプレ混合手段をさらに有し、
前記せん断手段は、該プレ混合された液を乳化することを特徴とする請求項15に記載のトナーの製造装置。 - 前記プレ混合手段は、静止状態の液体分断器を備えた静止型管内混合器であることを特徴とする請求項16に記載のトナーの製造装置。
- 前記静止型管内混合器は、管の一端を入口、他端を出口とし、該管内に、管断面を二分しながら中心軸線に沿って右旋回する案内板と左旋回する案内板とが中心軸線に沿う方向に交互に配置されてなる構造を備えていることを特徴とする請求項17に記載のトナーの製造装置。
- 少なくとも2種類以上の異なる分子量の樹脂、着色剤及び離型剤が有機溶剤に溶解又は分散した溶解分散物と、水に不溶性の樹脂微粒子を有する水系媒体とを連続的に供給する供給手段と、前記溶解分散物と前記水系媒体とからなる着色粒子水分散液を乳化するせん断手段を有するトナーの製造装置であって、
前記供給手段は、前記溶解分散物を供給する中心部分と、該中心部分に近接し、前記水系媒体を供給する中空部分と、該中空部分に近接し、前記乳化された着色粒子水分散液を供給する最外中空部分からなる三重管を有し、
前記せん断手段は、前記中心部分から供給された溶解分散物と、前記中空部分から供給された前記水系媒体と、前記最外中空部分から供給された前記乳化された着色粒子水分散液とが接触した液を乳化することを特徴とするトナーの製造装置。 - 前記接触した液をプレ混合するプレ混合手段をさらに有し、
前記せん断手段は、該プレ混合された液を乳化することを特徴とする請求項19に記載のトナーの製造装置。 - 前記プレ混合手段は、静止状態の液体分断器を備えた静止型管内混合器であることを特徴とする請求項20に記載のトナーの製造装置。
- 前記静止型管内混合器は、管の一端を入口、他端を出口とし、該管内に、管断面を二分しながら中心軸線に沿って右旋回する案内板と左旋回する案内板とが中心軸線に沿う方向に交互に配置されてなる構造を備えていることを特徴とする請求項21に記載のトナーの製造装置。
- 前記中心部分は、前記溶解分散物を供給する方向に対して、下流側の端部の壁に、該管の中心に対して放射状に複数の穴が配置されていることを特徴とする請求項15乃至22のいずれか一項に記載のトナーの製造装置。
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