以下、好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
まず、本発明に用いられる分級工程において使用される回分式の分級機ついて、図2を用いて詳細に説明する。
図2に示す分級機101は、円筒形状の本体ケーシング30、分級手段として、本体ケーシング30内にあって、粉体粒子中の微粉を除去するための分級ローター35を有している。また、図1に示す分級機101は、本体ケーシング30上部にあって、微粉排出ケーシングと微粉排出管とを有する微粉排出部44;案内手段として、分級ローター35の少なくとも一部が覆われた状態で設置されているガイドリング36(A)を有している。更に、図1に示す分級機101は、原料である粉体粒子を導入するために、本体ケーシング30の側面に形成された、原料投入口37及び原料供給口39を有する投入管を有している。更に、図1に示す分級機101は、微粉が除かれたトナー粒子を、本体ケーシング30外に排出するために、本体ケーシングの側面に形成された、製品排出口40及び製品抜取口42を有する製品排出管を有している。更に、図1に示す分級機101は、分級時間を自在に調整できるように、原料投入口37と原料供給口39との間に設置された、開閉可能な原料供給弁38;及び製品排出口40と製品抜取口42との間に設置された製品排出弁41を有している。
本発明のトナーの製造方法は、図2に示す分級機101において、原料供給弁38又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間において、該分級ローター35内を流れる風量をA(m3/min)とし、原料供給弁38及び製品排出弁41の両方が閉じている時間において、該分級ローター35内を流れる風量をB(m3/min)とした時、該分級手段内の風量Bが、5≦B(m3/min)≦50であり、原料供給弁38又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間において、該分級ローター35内を流れる風量Aと原料供給弁38及び製品排出弁41の両方が閉じている時間において、該分級ローター35内を流れる風量Bの関係が下記式(1)を満足することを特徴とする。
0.5≦A/B≦0.9 ・・・式(1)
本発明者が検討した結果、図2に示す回分式の分級機101において、高い収率を目指すには、分級ローター35を有効に無駄なく使用することが重要であると考えた。つまり、本来の分級操作が必要な時間のみ分級させることが重要となる。
通常、図2に示す回分式の分級機101においては、分級ローター35内を流れる風量は、原料供給弁38及び製品排出弁41の開閉に関係なく常に一定に制御しており、原料供給弁38又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間において、該分級ローター35内を流れる風量Aと原料供給弁38及び製品排出弁41の両方が閉じている時間において、該分級ローター35内を流れる風量Bの関係であるA/Bは1.0である。この状態で図2に示す回分式の分級機101を運転すると、原料供給中或いは製品排出中に分級操作が行われ、原料或いは製品の一部が分級ローター35に吸引され収率低下を招く。
本来、原料供給中或いは製品排出中は、分級操作を行う必要がない。分級操作が必要なのは、原料供給弁38及び製品排出弁41の両方が閉じている処理時間のみである。つまり、図2に示す回分式の分級機101において高い収率を目指すには、分級ローター35内を流れる風量を、原料供給弁或いは製品排出弁の開閉に合せて異ならせる必要がある。
しかしながら、原料供給弁或いは製品排出弁の開閉に合せて異ならせる風量を極端に変えると、原料供給管中の粉体粒子詰りによる原料供給性の悪化、製品が機内から排出されない製品排出性の悪化等が発生し、収率の低下や機内融着を招く。
本発明者が検討した結果、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量A(m3/min)と、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量B(m3/min)の関係は下記式(1)を満足することが好ましいことが分かった。
0.5≦A/B≦0.9 ・・・式(1)
原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量A(m3/min)と原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量B(m3/min)の関係であるA/Bが0.5未満の場合、風量Aが低過ぎるため、機内循環流が遅くなるため、原料供給性及び製品排出性が悪化し、収率低下を招く。反対にA/Bが0.9より大きいと、前述した通常状態であるA/B=1.0と有意差がない。
尚、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aと原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを異ならせる方法は、公知の方法なら何でも構わない。風量を発生させるブロワーのモーター回転数を変更することで異ならせても構わないし、輸送配管の途中に2次エアー取込み口及び風量調整自動弁で異ならせても構わない。
また、同じ思想で、分級ローター35内を流れる風量は一定で制御し、代わりに分級ローター35の周速を、原料供給弁38又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間と、原料供給弁38及び製品排出弁41の両方が閉じている時間で、異ならせる制御としても構わない。
また、本発明において、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量B(m3/min)は、図2に示す分級ローター35の羽根径が200mm以上300mm未満の場合は、5m3/min以上30m3/min以下が好ましく、分級ローター35の羽根径が300mm以上500mm未満の場合は、30m3/min以上50m3/min以下が好ましい。
図2に示す分級ローター35の羽根径が200mm以上300mm未満の場合において、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bが5m3/minより低いと、機内の旋回流が遅くなるため、分級ゾーンでの分級精度が落ち、収率の低下を招く。反対に、図2に示す分級ローター35の羽根径が200mm以上300mm未満の場合において、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bが30m3/minより高いと、分級ローター35の周速を高くしても、本来除去しなくてもよい粒子までも分級ローター35に飛び込むため、こちらも収率の低下を招く。
更に、図2に示す分級ローター35の羽根径が300mm以上500mm未満の場合において、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bが30m3/minより低い場合は、機内の旋回流が遅くなるため、分級ゾーンでの分級精度が落ち、収率の低下を招く。反対に、図2に示す分級ローター35の羽根径が300mm以上500mm未満の場合において、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bが50m3/minより高いと、分級ローター35の周速を高くしても、本来除去しなくてもよい粒子までも分級ローター35に飛び込むため、こちらも収率の低下を招く。また、分級ローター35内を流れる風量Bを50m3/minより高くしようとすると、ブロワーを大型化させる必要があると共に、各ホッパーや配管等を高圧対応させる必要がある。
更に、本発明のトナーの製造方法は、分級ローター35が同一円周上に羽根を有し、個々の羽根が回転ローターの中心と羽根の先端とを結ぶ直線に対して一定の角度θ°をなす様にして配置されている分級ローターであって、分級ローター35の中心と羽根の先端とを結ぶ直線と羽根とのなす角θ°が、20°≦θ°≦65°であることを特徴とする。
図2に示す装置において、高収率を達成するには、分級ゾーンでの粉塵濃度が均一となることが重要である。そして粉塵濃度を均一化するには、分級ローター35に高風量を導入することが必要となる。しかしながら、分級ローター35に高風量を導入すると、分級ローター35に粉体粒子が飛び込みやすくなり、結果的に収率の低下を招く。高風量を導入した状態で、収率を向上させるには、分級ローター35の周速を高速化させる必要がある。しかしながら分級ローター35の高速化は使用されるベアリングの構造上自ずと限界があり、また、あまりの高速化は分級ローター35自体の高振動を伴い、ベアリングの耐久性を悪化させる。
本発明者らは高収率を達成すべく検討した結果、図2に示す通り、分級ローター35の羽根角度θ°を調整することで、分級ローター35自体を高速化させるのと同じ効果を得られることを確認した。
分級ローターで分級を行う場合、分級ローター35の回転による遠心力、分級ローター35に導入する風量、分級ゾーンでの粉塵濃度の3点が重要であるが、ここでは、分級ローター35の回転による遠心力が重要である。つまり、分級ローター35の回転による遠心力を、分級ローター35を高速化させずに、如何に強化するかが重要である。そして、検討の結果、分級ローター35の羽根角度θ°を調整することで、分級ローター35の回転による遠心力が強化されることを確認した。
これは図3に示す、羽根角度θ°を調整した分級ローター35が、調整しない分級ローター(羽根角度θ°が0°)に比べ、分級ローター35に導入する風量を同条件とした上で、同じ粒度分布をもつトナー粒子を得るのに、低い分級ローター周速で得られることから推察できる。つまり、分級ローター35の羽根角度θ°を調整することで、分級ローター周速が同じ場合でも、分級ローター35の回転による遠心力は、調整しない分級ローター(羽根角度θ°が0°)に比べ、強くすることができる。
更に、分級ローター35の羽根角度θ°を適宜調整し、分級ローター35の周速を構造上問題ないところまで高速化し、加えて分級ローター35に高風量を導入することで、分級ゾーンでの粉塵濃度を理想的に均一化することができる。
本発明者が検討した結果、図3に示す、分級ローター35の中心と羽根の先端とを結ぶ直線と羽根とのなす角度をθ°、つまり、直線OAと直線BCとのなす角ABCをθ°とした時、該θ°の範囲は、20°以上65°以下が好ましい。
尚、本発明において、分級ローター35の周速は50m/sec以上150m/sec以下であることが好ましい。これは、分級ローター35の周速と収率とに相関関係があるためである。
前述した通り、図2に示す分級機101において、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における分級ローター35内の風量A(m3/min)と、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における分級ローター35内の風量Bを異ならせ、更に、分級ローター35の羽根角度θ°を前述の範囲に調整した上で、分級ローター35の周速を高速化し、更に、分級ローター35に高風量を導入することで、収率が向上する。
更に、本発明のトナーの製造方法は、円筒状の仕切り部材を有するガイドリング36(A)を本体ケーシング30内に有しており、ガイドリング36(A)の上部が、ガイドリング36(A)の内周円方向の接線方向に先端を向けたルーバー51により構成されていることを特徴とする。図4のガイドリング36(B)に示す通り、ガイドリング36(A)上部をルーバー51構成とすることによって、粉体粒子がルーバー51を通過する際に粉体粒子の微分散が促進され、分級ゾーンでの粉塵濃度が均一となり、定常的な分級処理が可能となることで、収率が向上する。
また、より好ましい態様としては、図1に示す通り、ルーバー51の上端部分が天板内面と密着していることが好ましい。この場合、分級ローター36に到達する粉全てがルーバー51を通過することになり、装置内部における粉の微分散及び均一分散がより効果的に達成され、収率が向上すると共に、トナー粒子中の小粒子を低減することができる。
ガイドリング36(B)の仕様としては、上部をルーバー51構成にできるよう、上部ルーバー51部分と下部のガイドリング部分が分割可能な構成にすることが、上部ルーバー51部分の構成(ルーバー枚数、ルーバー角度、ルーバー部分の高さ等)を適宜選択し最適な条件出しをする際非常に便宜である。
更に、本発明のトナーの製造方法は、図1に示す通り、表面改質手段として、本体ケーシング30内にあって中心回転軸に取り付けられた、外周上面に角型ディスク33を有し、高速に回転する円盤状の回転体である分散ローター32を有することを特徴とする。
更に、本発明のトナーの製造方法は、図1に示す通り、分散ローター32の周囲に、後述する一定間隔を保持して固定配置された分散ローター32に対向する表面に溝が設けられているライナー34を有することを特徴とする。
更に、本発明のトナーの製造方法は、図1に示す通り、分級ローター35と分散ローター32との間の空間が、ガイドリング36(B)によって、ガイドリング36(B)外側の第一の空間47と、ガイドリング36(B)内側の第二の空間48とに二分されることを特徴とする。
第一の空間47は粉体粒子及び表面改質処理されたトナー粒子を分級ローター35へ導くための空間であり、第二の空間は粉体粒子及び表面改質処理されたトナー粒子を分散ローター32へ導くための空間である。分散ローター32上に設置された角型ディスク33と、ライナー34との間隙部分が表面改質ゾーンである。
上述した構成とすることにより、高収率と高円形度の両立が図れ、更にはトナー中の小粒子が少ないトナーの製造方法を提供できる。
本発明の高収率と高収率と高円形度の両立が図れ、更にはトナー中の小粒子が少ないトナーの製造方法について、図1及び図5を用いて説明する。
図1に示す装置において粉体粒子は、図5に示す原料供給手段315を経由して、図1に示す原料投入口37から原料供給弁38を通って、原料供給口39より本体ケーシング30に供給される。図1に示す装置には、図5に示す通り、冷風発生手段319で発生させた冷風を冷風導入口46から本体ケーシング内に供給し、さらに、冷水発生手段320からの冷水を冷水ジャッケット(図示しない)に供給することで、本体ケーシング30内の温度を調整する。
供給された粉体粒子は、図5に示すブロアー364による風量、図1に示す分級ローター35の回転、分散ローター32の回転、ライナー34の溝で形成される旋回流により、ガイドリング36外側の第一の空間47を旋回しつつ分級ローター35近傍の分級ゾーンに到達して分級処理が行われる。
分級ローター35によって除去されるべき微粉及び小粒子は、図5に示すブロワー364の吸引力より、図1に示す分級ローター35より吸引され、微粉排出管の微粉排出口45を経由して、図5に示す微粉回収手段に捕集される。
微粉及び小粒子を除去された粉体粒子は、第二の空間48を経由して、分散ローター32近傍の表面改質ゾーンに至り、分散ローター32に具備される角型ディスク33と本体ケーシング30に具備されたライナー34によって、粉砕されることなく、均一分散され、粒子の表面改質処理が行われる。
表面改質が行われたトナー粒子は、ガイドリング36(B)に沿って旋回しながら再び分級ローター35近傍に到達し、分級ローター35の分級により表面改質されたトナー粒子から微粉及び小粒子の除去が再び行われる。
後述する所定の時間処理を行った後、製品排出弁41を開き、本体ケーシング30から後述する所定粒径以下の微粉が除去され、表面改質がなされたトナー粒子を取り出す。
図1に示す装置において、高円形度を達成するには、分散ローター32の周速を上げることが必要だが、分散ローター32のベアリングの構造上自ずと限界点がある。従って、分散ローター32の周速は安全範囲内で高速に保持し、表面改質ゾーンに粉体粒子を数多く循環させることが重要となる。しかしながら、粉体粒子の循環回数を多くするということは、それだけ分級ローター35を通過する機会が多くなり、結果的に収率の低下を招く。つまり、図1に示す装置において、収率と円形度はトレードオフの関係にある。
しかし、本発明者が検討した、図3に示す分級ローター35の羽根角度θ°を前述した範囲に調整した分級ローター35を使用することにより、図2に示す装置に関する記述の通り、表面改質ゾーンへの循環回数を多くするために分級ローター35に高風量を与えても、高い分級精度を保持できる。つまり、図1に示す通り、本体ケーシング30内に表面改質手段を持ち、更に、分級ローター35に高風量を導入した上で、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量A(m3/min)と、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを異ならせ、更に、分級ローター35の羽根角度θ°を前述の範囲に調整した上で、分級ローター35の周速を高速化する。
上述した構成とすることにより、分級ゾーンでは粉塵濃度が均一化し、表面改質ゾーンでは循環回数が増加するため、図1に示す装置においても、高収率と高円形度の両立が図れ、更にはトナー中の小粒子が少ないトナーの製造方法を提供できる。
更に、本発明のトナーの製造方法は、分級ローター35において、粉体粒子の通過面積R(m2)が、0.03≦R≦0.15であることを特徴とする。本発明者が検討した結果、通過面積R(m2)は、0.05≦R≦0.13であることがより好ましい。これは、分級ローター35における粉体粒子の通過面積R(m2)と収率に相関関係があるためである。
尚、該分級ローター35の粉体粒子の通過面積を変更する方法は公知の方法で構わないが、例えば、羽根の枚数で調整する、或いはめっきコーティングにより羽根厚を調整することが便宜である。
更に、本発明のトナーの製造方法においては、図1及び図2に示す装置の原料投入口37に供給される粉体粒子がシャープな粒度分布を有していることが好ましい。これは、原料である粉体粒子の粒度分布は収率に多大な影響を与えるからである。粉体粒子中に微粉が多い場合は、分級時間が長くなり、本来分級除去しなくてもよい粒子までも分級ローター35に飛び込むため、収率の低下の原因となる。また、粉体粒子中に微粉が多い場合、分級を行う際に凝集性が高くなり、粉体粒子中より本来除去すべき小粒子が除去できなくなる場合が生じやすく、得られるトナーは、かぶりが発生しやすくなる。
本発明においては、図1及び図2に示す装置の原料投入口37に供給される粉体粒子の重量平均粒径(D4)が、4.0μm以上10.0μm以下であり、且つ、トナー中の4.0μm以下の粒子の個数%が、70個数%以下であることが好ましい。
ここで、本発明のトナーの製造方法に好適に用いられる粉砕機について、図6を用いて説明する。
図6に示す粉砕機301は、回転子314の凸部と凸部との繰り返し距離aと、固定子310の凸部と凸部との繰り返し距離aが、一部異なり、回転子314上において、凸部と凸部との繰り返し距離aが異なる範囲が存在するよう回転子314を構成してある。
更に図6に示す粉砕機301は、固定子310の凸部と凸部との繰り返し距離aが3.5mm未満である。更に図6に示す粉砕機301は、回転子314を2分割し、粉体投入口側の回転子314の凸部と凸部との繰り返し距離aは3.5mm以上であり、粉体排出口側の回転子314の凸部と凸部との繰り返し距離aは3.5mm未満である。
尚、回転子314と固定子310の「凸部と凸部との繰り返し距離」とは、図7のaに相当する。
以上に様に構成した、図6に示す粉砕機301で粉体粒子を粉砕することにより、シャープな粒度分布を持ち、小粒子の少ない粉砕物を、高い処理能力で得ることができる。前述の理由として、回転子314の凸部と凸部との繰り返し距離をaと、固定子310の凸部と凸部との繰り返し距離をaとが異なる範囲が存在するよう構成することで、回転子314と固定子310の間で凸部と凸部との繰り返し距離が異相する部分ができる。
更に、上述の異相に加えて、回転子314において凸部と凸部との繰り返し距離aが異なる範囲が存在するよう回転子314を構成することで、回転子314においても凸部と凸部との繰り返し距離が異相する部分ができる。
本発明者は、シャープな粒度分布を持ち、小粒子の少ない粉砕物を、高い処理能力で得ることができる理由を、上述した2つの異相により、粉砕機内におけるトナー粒子の分散性が向上し、回転子314全体を使って、トナーが徐々に粉砕されていくためと考えている。
更に、図1及び図2に示す装置で得られる粉体粒子の、トナー中の4.0μm以下の粒子の個数%は、5個数%以上40個数%以下であることが好ましい。これは、トナー中の4.0μm以下の粒子の個数%と収率に相関関係があるからである。
更に、図1及び図2に示す装置による処理後の粉体粒子の小粒子量が、15個数%未満に制御されていることが好ましい。これは、小粒子量とトナー画像におけるかぶりとに、相関関係があることが認められているからである。
尚、本発明における小粒子量とは、後述するフロー式粒子像測定装置で計測される円相当径0.6μm以上200.0μm以下の粒子の個数基準の粒径分布において、円相当径が0.6μm以上2.0μm未満の粒子の割合をいう。
本発明においては、フロー式粒子像測定装置で計測される円相当径0.6μm以上200.0μm以下の粒子の個数基準の粒径分布において、円相当径が0.6μm以上2.0μm未満のトナー粒子の割合が0個数%以上15個数%未満であることが好ましい。円相当径が0.6μm以上2.0μm未満のトナーの割合が、0個数%以上15個数%未満の場合は、画像評価におけるかぶりのレベルを良好に維持していく上で好ましい。
更に本発明において、処理がなされたトナーのフロー式粒子像測定装置で計測される平均円形度は、0.935以上であることが好ましい。本発明者が検討した結果、前記平均円形度を0.935以上とすることにより、現像性を損なうことなく、転写効率が向上し、ドット再現性が良くなることが分かった。また外添剤による流動性付与の効果も大きくなることが分かった。
尚、本発明における表面改質とは、粒子表面の凸凹を円滑にすることであり、粒子の外観形状を球形に近づけることをいう。本発明においては、表面改質の度合いを示すものとして、平均円形度をその指標とする。
本発明において表面改質の度合いを示す指標である平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)を用いて測定する。
フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。
試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長L等が計測される。
次に、上記面積Sと周囲長Lを用いて円相当径と円形度を求める。円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことであり、円形度Cは、円相当径から求めた円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値として定義され、次式で算出される。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1になり、粒子像外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、円形度0.200以上1.000以下の範囲を800分割し、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
また、本発明のトナーの製造方法において、図1及び図2に示す装置における処理時間は、高収率と高円形度の両立を図り、更にはトナー中の小粒子を少なくする上で、5秒以上180秒以下であることが好ましい。
更に、本発明のトナーの製造方法において、分散ローター36外周上面の角型ディスク361と、ライナー34凸部との間の最小間隔は、高収率と高円形度の両立を図り、更にはトナー中の小粒子を少なくする上で、0.5mm以上15.0mm以下とすることが好ましい。
本発明者が検討した結果、図1及び図2に示す装置の処理条件を上述の範囲とすることにより、収率を向上させ、更に高円形度を有し、且つ、小粒子の少ないトナー粒子を得ることができる。更に、良好な現像性、転写性並びにクリーニング性、及び安定した帯電性を有する、長寿命のトナーを得ることができる。
次に、本発明のトナーの製造方法で、トナーを製造する手順について説明する。
まず、原料混合工程では、トナー内添剤として、少なくとも樹脂、着色剤を所定量秤量して配合し、混合する。混合装置の一例としては、ダブルコン・ミキサー、V型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー等がある。
次に溶融混練工程では、上記で配合し、混合したトナー原料を溶融混練して、樹脂類を溶融し、その中の着色剤等を分散させる。該溶融混練工程では、例えば、神戸製鋼所社製KTK型2軸押出機、東芝機械社製TEM型2軸押出機、ケイ・シー・ケイ社製2軸押出機、ブス社製コ・ニーダー等が一般的に使用される。
次に冷却工程では、トナー原料を溶融混練することによって得られる着色樹脂組成物を、2本ロール等で圧延し、水冷等で冷却する冷却ベルト等を経て冷却される。得られた着色樹脂組成物の冷却物は、次いで、粉砕工程で所望の粒径にまで粉砕される。
粉砕工程では、まず、クラッシャー、ハンマーミル、フェザーミル等で粗粉砕され、更に、イノマイザ(ホソカワミクロン社製)、クリプトロン(川崎重工社製)、スーパーローター(日清エンジニアリング社製)、ターボミル(ターボ工業社製)、等の粉砕機で微粉砕される。
次に分級工程では、粉砕工程で得られた微粉砕品を気流式分級機に導入して分級し、所望の粒度分布を持つトナー粒子を得る。また、分級工程の前後、必要に応じて、表面改質工程で表面改質=球形化処理を行い、表面改質粒子を得る。
更に外添工程において、上記のようにして得られたトナー粒子に、転写性向上剤、流動性向上剤、研磨剤等を外添剤として外添する。
トナー粒子に外添剤を外添処理する方法としては、トナー粒子と公知の各種外添剤を所定量配合し、メカノハイブリッド;ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)、ノビルタ;サイクロミックス(ホソカワミクロン社製)、等の粉体にせん断力を与える高速撹拌機を外添機として用いて、撹拌・混合する。
次に本発明に係る結着樹脂、ワックス及び着色剤を含有するトナー粒子の構成材料について説明する。本発明では、従来知られている種々のトナー粒子の材料を用いることが可能である。
トナー粒子を構成する結着樹脂としては、通常トナーに用いられ樹脂を使用することができる。以下のようなものが挙げられる。
本発明に使用される結着樹脂としては、ポリスチレン;ポリ−p−クロルスチレン、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−p−クロルスチレン共重合体、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、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、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−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン系共重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂及び石油系樹脂が挙げられる。本発明において、粒子の表面改質をする上で、架橋されたスチレン系樹脂及び架橋されたポリエステある樹脂が好ましい結着樹脂である。
スチレン系共重合体のスチレンモノマーに対するコモノマーとしては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドのような二重結合を有するモノカルボン酸又はその誘導体;マレイン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸ジメチルのような二重結合を有するジカルボン酸又はその誘導体;塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルのようなビニルエステル;エチレン、プロピレン、ブチレンのようなエチレン系オレフィン;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトンのようなビニルケトン;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル;が挙げられる。これらのビニル単量体は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
架橋剤としては、主として二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、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンのような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及び1,3−ブタンジオールジメタクリレートのような二重結合を二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及びジビニルスルホンのジビニル化合物;及び三個以上のビニル基を有する化合物が挙げられる。これらは、単独で若しくは2種以上の混合して使用できる。
トナーの物性のうち、結着樹脂に起因するものとしては、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される分子量分布において、分子量2,000以上50,000以下の領域に少なくとも一つのピークを有し、分子量1000以上30000以下の成分が50%以上90%以下存在する場合がより好ましい。
本発明においては、定着時の定着部材からの離型性の向上、定着性の向上の点から次のようなワックスがトナー粒子の材料として用いられる。ワックスとしては、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体が挙げられる。これらのワックスの誘導体として、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。そのワックスとして、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、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、鉱物系ワックス、ペトロラクタムが挙げられる。
本発明では、トナー粒子の材料として荷電制御剤をトナー粒子に配合(内添)、又はトナー粒子と混合(外添)して用いることが好ましい。荷電制御剤によって、現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能となり、特に粒度分布と荷電量とのバランスが更に安定したトナーを製造することが可能である。
トナーを負荷電性に制御するための負荷電制御剤としては、有機金属錯体、キレート化合物が有効が挙げられる。有機金属錯体としては、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸金属錯体、芳香族ジカルボン酸金属錯体が挙げられる。さらに、負荷電制御剤としては、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸及びその金属塩;芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸の無水物;芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸のエステル化合物、ビスフェノールの如きフェノール誘導体が挙げられる。
トナーを正荷電性に制御するための正荷電制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩によるニグロシンの変性物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリブチルベンジルホスホニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルホスホニウムテトラフルオロボレートの如きホスホニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物等);高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドの如きジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレートが挙げられる。これらの荷電制御剤は、単独で又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。
上述した荷電制御剤は微粒子状で用いることが好ましい。これらの荷電制御剤をトナー粒子に内添する場合は、結着樹脂100質量部に対して0.1質量部以上20.0質量部以下、特に0.2質量部以上10.0質量部以下をトナー粒子に添加することが好ましい。
本発明では、トナー粒子の材料として、従来知られている種々の着色剤を用いることができる。本発明に用いられる着色剤は、黒色着色剤としては、カーボンブラックや磁性体、以下に示すイエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤の如き有彩色着色剤によって黒色に調色されるように組み合わせたものが用いられる。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、168、174、176、180、181、191が挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48;2、48;3、48;4、57;1、81;1、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254が挙げられる。
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が用られる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66が挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明において、着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透明性、トナー中への分散性を考慮して選択される。これらの有彩色に非磁性の着色剤は、結着樹脂100質量部に対し総量で1.0質量部以上20.0質量部以下がトナー粒子中に含有される。
本発明に用いられるトナー粒子は、微粒子である外添剤を外添されていてもよい。微粒子を外添されることにより、流動性や転写性が向上しうる。トナー粒子表面に外添される外添剤は、酸化チタン、酸化アルミナ、およびシリカ微粒子のいずれかの無機微粒子を含むことが好ましい。
前記外添剤に含まれる無機微粒子の表面は、疎水化処理をされていることが好ましい。疎水化処理は、各種チタンカップリング剤、シランカップリング剤の如きカップリング剤;脂肪酸及びその金属塩;シリコーンオイル;またはそれらの組み合わせによってなされることが好ましい。
様々な組み合わせの中でも、無機微粒子の一つとして、個数平均粒子径が80nm以上300nm未満である無機微粒子を添加することが好ましい。理由としてはキャリアとの付着力を低減でき、トナーが高い帯電を持っていても、効率良く現像できるためである。
材質としては例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン等が挙げられる。シリカの場合、例えば、気相分解法、燃焼法、爆燃法など従来公知の技術を用いて製造されたいかなるシリカをも使用することができる。
外添剤に含まれる無機微粒子の疎水化処理を行うためのチタンカップリング剤としては、以下のものが挙げられる。例えば、テトラブチルチタネート、テトラオクチルチタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンスルフォニルチタネート、ビス(ジオクチルパイロフォスフェート)オキシアセテートチタネートが挙げられる。
また、シランカップリング剤としては、以下のものが挙げられる。例えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、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、ヘキシルトエリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、o−メチルフェニルトリメトキシシラン、p−メチルフェニルトリメトキシシランが挙げられる。
無機微粒子の疎水化処理を行うための脂肪酸としては、以下のものが挙げられる。例えば、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ドデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ペンタデシル酸、ステアリン酸、ヘプタデシル酸、アラキン酸、モンタン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸の如き長鎖脂肪酸が挙げられる。それらの脂肪酸金属塩の金属としては亜鉛、鉄、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、ナトリウム、リチウムが挙げられる。
疎水化処理を行うための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、アミノ変性シリコーンオイルが挙げられる。
疎水化処理は、無機微粒子に対して1質量%以上30質量%以下(より好ましくは3質量%以上7質量%以下)の疎水化処理剤を無機微粒子に添加して、無機微粒子を被覆することにより行われることが好ましい。
前記外添剤のトナー中における含有量は、0.1質量%以上5.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以上4.0質量%以下であることがより好ましい。また外添剤は、複数種の微粒子の組み合わせでもよい。
本発明のトナーと磁性キャリアとを混合して二成分系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として、2質量%以上15質量%以下、好ましくは4質量%以上13質量%以下にすると通常良好な結果が得られる。トナー濃度が2質量%未満では画像濃度が低下しやすく、15質量%を超えるとカブリや機内飛散が発生しやすい。
次に、本発明に関わる測定方法について述べる。
<トナーの重量平均粒子径(D4)の測定>
トナーの重量平均粒子径(D4)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い、算出した。
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。
尚、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行った。
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。
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。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い、重量平均粒子径(D4)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」が重量平均粒子径(D4)である。
<4.0μm以下の微粉量の算出方法>
トナー中の個数基準の微粉量(個数%)は、前記のMultisizer3の測定を行った後、データを解析することにより算出する。
例えば、トナー中の4.0μm以下の粒子の個数%は、以下の手順で算出する。まず、専用ソフトでグラフ/個数%に設定して測定結果のチャートを個数%表示とする。そして、「書式/粒径/粒径統計」画面における粒径設定部分の「<」にチェックし、その下の粒径入力部に「4」を入力する。
「分析/個数統計値(算術平均)」画面を表示したときの「<4μm」表示部の数値が、トナー中の4.0μm以下の粒子の個数%である。
<トナー粒子の平均円形度の測定>
トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000型」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定・解析条件で測定した。
具体的な測定方法としては、イオン交換水20ml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適量加えた後、測定試料0.02gを加え、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散機(例えば「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製など)を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とした。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となる様に適宜冷却する。
超音波分散器としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散器(例えば「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製))を用いる。 水槽内には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。
測定には、標準対物レンズ(10倍)を搭載した前記フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用した。前記手順に従い調整した分散液を前記フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測して、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径0.2μm以上、200.00μm以下に限定し、トナー粒子の平均円形度を求めた。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200Aをイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
尚、本願実施例では、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用し、解析粒子径を円相当0.2μm以上、200.00μm以下に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行った。
<GPCによる樹脂の分子量の測定>
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量分布は次の条件で測定することができる。
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度におけるカラムに、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を毎分1mlの流速で流し、試料濃度として0.05乃至0.6質量%に調製した樹脂のTHF試料溶液を50μl以上200μl以下注入して測定する。検出器にはRI(屈折率)検出器を用いる。
カラムとしては、1×103以上2×106以下の分子量領域を的確に測定するために、市販のポリスチレンゲルカラムを複数組み合わせることが好ましい。このような市販のポリスチレンゲルカラムの組み合わせとしては、例えば、Waters社製のμ−styragel 500、103、104、105の組み合わせや、昭和電工社製のshodex KA−801、802、803、804、805、806、807の組み合わせが好ましい。
試料である樹脂の分子量の測定にあたっては、樹脂の有する分子量分布を、数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出する。検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Pressure Chemical Co.製あるいは、東洋ソーダ工業社製の、分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106のものを用いる。少なくとも10点程度の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。
<トナーのガラス転移温度(Tg)の測定>
示差走査熱量計(DSC測定装置)、DSC 2920(TAインスツルメンツ社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
測定試料5mgを精秤してアルミパンに入れ、リファレンスとしての空のアルミパンを用い、−50〜200℃の温度範囲で昇温速度10℃/分で測定を行う。この昇温過程で、温度−50〜50℃の範囲におけるDSC曲線にメインピークの吸熱ピークが得られる。吸熱ピーク前後でベースラインを設定し、その中間点の線とDSC曲線との交点をガラス転移温度(Tg)とする。
<ワックスの吸熱ピーク温度測定>
示差走査熱量計(DSC測定装置)、DSC 2920(TAインスツルメンツ社製)を用いてASTM D3418−82に準じて測定する。
5mgの測定試料を精秤してアルミパンに入れ、リファレンスとしての空のアルミパンを用い、30〜200℃の温度範囲で昇温速度10℃/分で測定を行う。この昇温過程で、温度60〜120℃の範囲におけるDSC曲線のメインピークの温度をもってワックスの吸熱ピーク温度とする。
以下、具体的なトナーの製造方法、実施例及び比較例をもって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
〔実施例1〕
・不飽和ポリエステル樹脂〔ポリオキシプロピレン(2,2)−2,2ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン/ポリオキシエチレン(2,2)−2,2ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン/テレフタル酸/無水トリメリット酸/フマル酸からなる不飽和ポリエステル樹脂,Mw:15000、Mw/Mn:4.5、Tg:58℃〕:100質量部
・銅フタロシアニン顔料(C.I.Pigment Blue15:3):5質量部
・パラフィンワックス(最大吸熱ピーク73℃):4質量部
・荷電制御剤(サリチル酸金属錯体E−88(オリエント社製)):1質量部
上記の材料をヘンシェルミキサー(三井鉱山(株)社製FM−300型)でよく混合した後、温度120℃に設定した二軸混練機((株)池貝社製PCM−75型)にて混練した。得られた混練物を冷却後粗粉砕し、粗砕物を得た。
得られた粗砕物を、外径400mmの粉砕ローターを搭載した、図6に示す粉砕機301(ターボ工業(株)社製ターボミルT−400型を以下のように改造した改造機)を用いて粉砕した。
本実施例においては、図6に示す通り、該粉砕機301の固定子310の、図7に示す、凸部と凸部との繰り返し距離aを2.0mmとした。
更に、該粉砕機301の回転子314を2分割し、粉体投入口側の回転子314の、図7に示す、凸部と凸部との繰り返し距離aを4.0mmとし、粉体排出口側の回転子314の、図7に示す、凸部と凸部との繰り返し距離aを2.0mmとした。
粉砕条件は、フィード量:100kg/hr、ブロワー吸引風量:10m3/min、粉砕ローター周速:150m/secの条件で粉砕し、微粉砕物を得た。得られた微粉砕品の重量平均径(D4)は5.5μmであり、4.0μm以下の値は58個数%であり、平均円形度は0.940であり、円相当径2.0μm未満の値は48個数%であった。
次に得られた微粉砕物を、羽根径230mmの分級ローター35を搭載した、図1に示す装置に投入し、微粉砕物の分級及び表面改質を行った。
本実施例においては、図1に示す装置の微粉輸送配管に二次エア−吸入口及び自動制御弁を設置し、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aを11(m3/min)、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを15(m3/min)とし、A/B=0.7となるよう制御した。
また、図3に示す、分級ローター35の角度θ°を55°とし、図4に示す、ルーバー51を設置したガイドリング36(B)を使用した。また、分級ローター35の粉体粒子通過面積Rを、羽根枚数を調整することにより、0.07m2とした。
また、1サイクルあたりの投入/処理/排出時間を、投入時間15sec、処理時間25秒、排出時間20secの合計60secとし、1サイクルあたりの供給量を1.0kgとして、60分間の運転を行い、以下の評価を行った。
[収率]
同じ粒度分布での収率状態を確認するため、装置で得られるトナー粒子の粒度目標を、重量平均径(D4)6.0±0.2μm、4.0個数%以下の値を28±2%とし、目標粒度分布が得られた時の収率(=原料投入量に対する製品回収量の比)を以下の基準で評価した。尚、粒度分布は、分級ローター35の周速で調整した。
<評価基準>
A:優 収率が75%以上
B:良 収率が70%以上75%未満
C:可 収率が65%以上70%未満
D:不可 収率が65%未満
[平均円形度]
粒度分布を分級ローター35の周速で調整し、得られたトナー粒子の平均円形度を以下の基準で評価した。評価C以上が本発明における実用レベルである。
<評価基準>
A:優 平均円形度が0.954以上
B:良 平均円形度が0.952以上0.954未満
C:可 平均円形度が0.950以上0.952未満
D:不可 平均円形度が0.950未満
[円相当径2.0μm未満の粒子数]
得られたトナー粒子の円相当径2.0μm未満の粒子数を、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000型」(シスメックス社製)によって測定し、以下の基準で評価した。評価C以上が本発明における実用レベルである。
<評価基準>
A:優 円相当径2.0μm未満が5個数%未満
B:良 円相当径2.0μm未満が5個数%以上10個数%未満
C:可 円相当径2.0μm未満が10個数%以上15個数%未満
D:不可 円相当径2.0μm未満が15個数%以上
次に、得られたトナー粒子100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を1.8質量部外添混合し、トナーを得た。このトナー5質量部に対し、フェライトキャリア95質量部を混合し、現像剤とした。
この現像剤を用いて、キヤノン製フルカラー複写機CLC1000改造機(定着ユニットのオイル塗布機構を取り外した)を用いて常温常湿(23℃,60%RH)下で、画出し評価を行った。
得られた現像剤を用いてキヤノン(株)製フルカラー複写機CLC5000改造機による実機評価を行った。ここで、スタート用現像剤は、90質量部の磁性キャリアに対し、10質量部の黒トナーを加え、常温常湿(23℃、50%RH)の環境において、V型混合機により混合し作製した。作製された現像剤は、上記複写機の現像槽に導入した。
上記CLC5000改造機の改造した点は以下の通りである。評価には、マゼンタステーションを用いた。そして、レーザーは655nmの半導体レーザーを用い、スポット径を絞り、1200dpiで出力できるようにした。また、定着ユニットの定着ローラの表層をPFAチューブに変え、オイル塗布機構を取り外し、以下の評価を行った。
[評価1:転写効率]
感光体上に載り量が0.3mg/cm2になるように感光体の電位コントラストを調整し、高温高湿環境(32.5℃/85%RH)下で5%の画像チャートを用いて5万枚の画像出力後、ベタ画像を出力し、ベタ画像形成時の感光体電子写真感光体ドラム上の転写残トナーを、マイラーテープによりテーピングしてはぎ取った。
はぎ取ったテープを紙上に貼ったものの濃度から、テープのみを紙上に貼ったものの濃度を差し引いた濃度差をそれぞれ算出した。そして、その濃度差の値から、以下のようにして判定した。評価C以上が本発明における実用レベルである。尚、濃度は前記したX−Riteカラー反射濃度計で測定した。
<評価基準>
A:優 濃度差が0.05未満
B:良 濃度差が0.05以上0.10未満
C:可 濃度差が0.10以上0.20未満
D:不可 濃度差が0.20以上
[評価2:カブリ]
単色ベタ画像部の反射濃度が、1.4であり、白地部電位が現像バイアスから、画像部に対して反対方向に150Vとなるように、感光体上の電位を合わせ、高温高湿(32.5℃、85%RH)下で、30%の画像チャートを用いて1万枚の画像出力後、ベタ白画像形成中に感光体を止め、転写工程前の感光体上のトナーを、マイラーテープを用いて剥ぎ取り、紙上に貼り付けた。
また、マイラーテープをそのまま紙上に、貼り付けリファレンスとした。測定に関しては、東京電色技術センター製DENSITOMETER TC−6DSを用い、反射率(%)を測定し、レファレンスとの差分をカブリの値とした。評価C以上が本発明における実用レベルである。
<評価基準>
A:優 反射率の差が0.5%未満
B:良 反射率の差が0.5%以上1.0%未満
C:可 反射率の差が1.0%以上2.0%未満
D:不可 反射率の差が2.0%以上
〔実施例2〕
本実施例においては、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aを4(m3/min)、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを5(m3/min)とし、A/B=0.7となるよう制御した以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例3〕
本実施例においては、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aを21(m3/min)、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを30(m3/min)とし、A/B=0.7となるよう制御した以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例4〕
本実施例においては、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aを8(m3/min)、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを15(m3/min)とし、A/B=0.5となるよう制御した以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例5〕
本実施例においては、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aを14(m3/min)、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを15(m3/min)とし、A/B=0.9となるよう制御した以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例6〕
本実施例においては、分級ローター35の粉体粒子通過面積Rを、羽根枚数を調整することにより、0.03m2とした以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例7〕
本実施例においては、分級ローター35の粉体粒子通過面積Rを、羽根枚数を調整することにより、0.15m2とした以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例8〕
本実施例においては、分級ローター35の粉体粒子通過面積Rを、羽根枚数を調整することにより、0.02m2とした以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例9〕
本実施例においては、分級ローター35の粉体粒子通過面積Rを、羽根枚数を調整することにより、0.17m2とした以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例10〕
実施例1で得られた微粉砕物を、羽根径230mmの分級ローター35を搭載した、図2に示す装置に投入し、微粉砕物の分級を行った。
本実施例においては、図3に示す、分級ローター35の角度θ°を55°とし、図4に示す、ルーバー51を設置したガイドリング36(B)を使用した。また、分級ローター35の粉体粒子通過面積Rを、羽根枚数を調整することにより、0.02m2とした以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。尚、平均円形度は測定しなかった。
〔実施例11〕
本実施例においては、図2に示す装置において、図4に示す、ルーバー51を設置しないガイドリング36(A)を使用した以外は、実施例10と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例12〕
本実施例においては、図3に示す、分級ローター35の角度θ°を20°とした以外は、実施例10と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例13〕
本実施例においては、図3に示す、分級ローター35の角度θ°を65°とした以外は、実施例10と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例14〕
本実施例においては、図3に示す、分級ローター35の角度θ°を15°とした以外は、実施例10と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例15〕
本実施例においては、図3に示す、分級ローター35の角度θ°を75°とした以外は、実施例10と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔実施例16〕
実施例1で得られた微粉砕物を、羽根径330mmの分級ローター35を搭載した、図1に示す装置に投入し、微粉砕物の分級及び表面改質を行った。
本実施例においては、図1に示す装置の微粉輸送配管に二次エア−吸入口及び自動制御弁を設置し、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aを29(m3/min)、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを42(m3/min)とし、A/B=0.7となるよう制御した。
また、図3に示す、分級ローター35の角度θ°を55°とし、図4に示す、ルーバー51を設置したガイドリング36(B)を使用した。また、分級ローター35の粉体粒子通過面積Rを、羽根枚数を調整することにより、0.07m2とした。
また、1サイクルあたりの投入/処理/排出時間を、投入時間15sec、処理時間25秒、排出時間20secの合計60secとし、1サイクルあたりの供給量を5.0kgとして、60分間の運転を行い、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。
〔比較例1〕
実施例1で得られた微粉砕物を、羽根径230mmの分級ローター35を搭載した、図2に示す装置に投入し、微粉砕物の分級を行った。
本比較例においては、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aを2(m3/min)、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを4(m3/min)とし、A/B=0.4となるよう制御した。
また、図3に示す、分級ローター35の角度θ°を15°とし、図4に示す、ルーバー51を設置しないガイドリング36(A)を使用した。また、分級ローター35の粉体粒子通過面積Rを、羽根枚数を調整することにより、0.02m2とした以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。尚、平均円形度は測定しなかった。
〔比較例2〕
本比較例においては、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aを4(m3/min)、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを4(m3/min)とし、A/B=1.0となるよう制御した以外は、実施例1と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。尚、平均円形度は測定しなかった。
〔比較例3〕
実施例1で得られた微粉砕物を、羽根径330mmの分級ローター35を搭載した、図2に示す装置に投入し、微粉砕物の分級を行った。
本比較例においては、原料供給弁39又は製品排出弁41のいずれかが開いている時間における、分級ローター35内の風量Aを52(m3/min)、原料供給弁39及び製品排出弁41の両方が閉じている時間における、分級ローター35内の風量Bを52(m3/min)とし、A/B=1.0となるよう制御した。
また、図3に示す、分級ローター35の角度θ°を15°とし、図4に示す、ルーバー51を設置しないガイドリング36(A)を使用した。また、分級ローター35の粉体粒子通過面積Rを、羽根枚数を調整することにより、0.02m2とした以外は、実施例16と同様にトナー粒子及びトナーを作製し評価した。結果を表1に示す。尚、平均円形度は測定しなかった。