(57)【要約】【課題】トナー製造設備内でのトナーの堆積を効率的に防止して、優れた均質性能のトナーを効率よく製造できるトナー製造方法及びトナー製造装置を提供すること。また、機械式粉砕機を用いた場合に、優れた品質のトナーを省エネルギーかつ高収率で生産すること。【解決手段】粉砕方式によりトナーを粉砕する製造装置において、粉砕手段から排出された粉砕済み被粉砕材料を分級手段に排出する排出経路、前記分級手段で分級された粗粉トナーを前記粉砕手段に戻す帰還経路、及び、前記経路の途中に介在する粉砕トナー取扱手段を有し、該粉砕トナー取扱手段に、気流によりトナーの堆積を防止する気流式堆積防止機構を設けたことを特徴とするトナー製造装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕方式によりトナーを粉砕する製造装置において、粉砕手段から排出された粉砕済み被粉砕材料を分級手段に排出する排出経路、前記分級手段で分級された粗粉トナーを前記粉砕手段に戻す帰還経路、及び、前記経路の途中に介在する粉砕トナー取扱手段を有し、該粉砕トナー取扱手段に、気流によりトナーの堆積を防止する気流式堆積防止機構を設けたことを特徴とするトナー製造装置。
【請求項２】
前記粉砕トナー取扱手段が、前記帰還経路に配置されたものであることを特徴とする請求項１に記載のトナー製造装置。
【請求項３】
前記粉砕トナー取扱手段が、粉体捕集装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載のトナー製造装置。
【請求項４】
前記気流式堆積防止機構が、流動床であ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トナー製造装置。
【請求項５】
前記流動床の送風目開きが２〜５μｍであることを特徴とする請求項４に記載のトナー製造装置。
【請求項６】
前記流動床から供給されるエア供給圧力が０．１〜０．３Ｍｐａであることを特徴とする請求項４または５に記載のトナー製造装置。
【請求項７】
粗粉トナーを再度粉砕手段へ戻すために、前記捕集装置の前記流動床の範囲(Ｈ)を捕集装置の全長（Ｌ）に対して１／３〜１／５Ｌとすることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のトナー製造装置。
【請求項８】
前記粉砕手段が、機械式粉砕機であ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トナー製造装置。
【請求項９】
粉砕方式によりトナーを粉砕する製造方法において、粉砕手段から排出された粉砕済み被粉砕材料を分級手段に排出する排出経路、前記分級手段で分級された粗粉トナーを前記粉砕手段に戻す帰還経路、前記経路の途中に介在する粉砕トナー取扱手段を有し、該粉砕トナー取扱手段する閉回路粉砕システムを用い、前記経路の途中に介在する粉砕トナー取扱手段に、気流によりトナーの堆積を防止する気流式堆積防止機構を設けたことを特徴とするトナー製造方法。
【請求項１０】
前記粉砕トナー取扱手段が、前記帰還経路に配置されたものであることを特徴とする請求項９に記載のトナー製造方法。
【請求項１１】
前記粉砕トナー取扱手段が、粉体捕集装置であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のトナー製造方法。
【請求項１２】
前記気流式堆積防止機構が、流動床であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載のトナー製造方法。
【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、静電印刷法、またはトナージェット方式記録法の如き画像形成方法に用いられるトナーの製造方法及びトナー製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にトナー粒子の製造方法は、混練物を粉砕して得る粉砕方法と重合法を用いる方法とが挙げられる。粉砕法により製造されるトナー粒子は、コストに優れ現在においても広く複写機やプリンタに使用されるトナーに使用されている。
【０００３】
粉砕法の一般的な製造方法としては、転写材に定着させるための結着樹脂、トナーとしての色味を出させる着色剤が使用され、必要に応じてトナー粒子に電荷を付与させるための荷電制御剤、トナー自身に搬送性などを付与するための磁性材料や、離型剤、流動性付与剤などの添加剤を加えて混合する。次いで溶融混練し冷却固化した後、混練物を粉砕手段により微細化し、必要に応じて所望の粒度分布に分級後、流動化剤などを添加して、画像形成に供すトナーを形成する。
【０００４】
また、二成分現像方法に用いるトナーの場合には、各種磁性キャリアと上記トナーとを混合した後、画像形成に供する。
【０００５】
粉砕手段としては、主ジェット気流を用いた粉砕機の場合は、衝突式気流粉砕機や対向気流式粉砕機カッタージェットが知られている。例えば、衝突式気流粉砕機は、ジェット気流の如き高圧気体で粉体原料を搬送し、加速管の出口より噴射し、加速管の出口の開口面に対向して設けた衝突部材の衝突面に衝突させて、その衝撃力により粉体原料を粉砕する。
【０００６】
しかしながら、上述した衝突式気流粉砕機で小粒径のトナーを生産するためには多量のエアを必要とする。そのため電力消費が極めて多く、エネルギーコストという面において問題を抱えている。
【０００７】
また、体積平均粒径が６μｍ以下のトナーを得ようとして、上述した衝突式気流粉砕機を用いて粉砕すると、過粉砕による微粉量が増加し、後工程の微粉分級工程において微粉のカット量が増加する結果、分級収率の低下を招き、トナー生産性上好ましくない。
【０００８】
これに対し、エネルギー的にジェット気流式粉砕機より効率的な粉砕装置として、機械式粉砕装置が用いられている（特許文献１、２及び３参照）。
【０００９】
機械式粉砕機は、高速回転する回転子と、回転子の周囲に配置されている固定子との間に形成された環状空間に被粉砕原料を導入することにより粉砕する。従って機械式粉砕機によれば、粉砕の際多量のエアを必要としない。
【００１０】
そのため電力消費が極めて少なくてすみ、衝突式気流粉砕機より格段に省エネルギーで微粉砕できる。しかも過粉砕されることが少ないため微粉の発生が少なく、後工程の分級工程において分級収率を向上させることが可能となる。分級収率の向上は、また粉砕トナー分野における重要課題である（特許文献４参照）。
【００１１】
また、これらの粉砕機によって粉砕されたトナー粒子の形状に着目すると、衝突式気流粉砕機で粉砕されたトナー粒子は不定形で角張った形状であり、機械式粉砕機で粉砕されたトナー粒子は角が取れ、丸みを有する形状であることが知られている。
【００１２】
粉砕されたトナー粒子の形状の差は、粉砕プロセスの相違によるものと考えられる。すなわち、ジェット気流を利用した粉砕法では、大部分の粉砕は、衝突部材との衝突によって行われるが、機械式粉砕機においては、大部分の粉砕は高速回転する回転子及び固定子の間の狭い隙間を通りながら壁面に粒子が衝突して行われるためである。壁面への衝突は複数回生じる可能性が大きい。また、機械式粉砕においては、少なからず粉砕によって発熱が生じ、熱球形化による効果もあって、粉砕されたトナー粒子の形状は丸みを帯びることとなる。
【００１３】
しかしながら近年、複写機やプリンタの高画質化・高精細化に伴い、現像剤としてのトナーに要求される性能も一段と厳しくなっている。このため、トナーとしては、粒子径は小さく、粒度分布としては、粗大な粒子が含有されず、かつ微粉体の少ないシャープなものが必要とされている。
【００１４】
そのために、トナー生産工程については機械式粉砕機で粉砕された粉砕物を粉砕機から分級装置に排出して粗大粒子を分級し再度、機械式粉砕機へ戻すシステム（閉回路粉砕分級システム）が採用されている。
【００１５】
しかしながら、近年のトナーは画質改善のためのトナー粒子の小粒径化、定着品質改善のためにワックス成分が処方され、トナー生産設備内の配管や工程内にある粉体捕集装置などで、トナーの堆積が発生しやすくなる。
【００１６】
このトナーの堆積と崩落が、粗大粒子を機械式粉砕機へ戻す経路で発生した場合、機械式粉砕機内でのトナー処理量が、瞬間的に増加し、粗大粒子が分級工程へ流れてしまう。この場合、分級工程でも瞬間的に処理量が増加しており、粗大粒子を全て機械式粉砕機へ戻すことができなくなり、製品中に粗大粒子が混入する。
【００１７】
さらに、機械式粉砕機への瞬間的なトナー処理量の増加は、粉砕機内温度へも影響を与え、その結果として、粉砕処理能力やトナーの形状も安定しなくなる。また、堆積と崩落が発生する状態では、機内温度上昇による粉砕機内でのトナー融着等によって、機械停止や機械式粉砕機のモータ負荷も安定せず、設備的にも故障が発生しやすくなる。
【００１８】
トナー製造設備内でのトナーの堆積を防止する手段としては、従来より衝撃や振動作用を活用したバイブレーターや、ノッカーなどの払い落とし装置が使用されていた。しかし、バイブレーターやノッカーでは、トナーの堆積によるシステムの部分的な閉塞は改善されるが、システム内でのトナーの堆積と崩落をなくすことはできず、結果として、システム内でのトナーの処理量は安定しない。
【００１９】
また、バイブレーターやノッカーに、振動による騒音や金属疲労による設備の亀裂が発生する副作用も懸念される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記従来技術の現状に鑑みてなされたものであり、トナー製造設備内でのトナーの堆積を効率的に防止して、優れた均質性能のトナーを効率よく製造できるトナー製造方法及びトナー製造装置を提供することを目的とする。機械式粉砕機で粉砕されたトナー粒子は、衝突式気流粉砕機で粉砕されたトナー粒子より比表面積が小さくなるため、流動性が良好になり、また空隙が小さくなるため、充填性に優れ、さらに外添剤の添加量が少量で済むというメリットがある。また、帯電性や転写性に優れるなど品質面のメリットも挙げられる。
【００２１】
すなわち本発明の目的は、機械式粉砕機を用いた場合に、優れた品質のトナーを省エネルギーかつ高収率で生産することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題は、本発明の以下の（１）〜（１２）によって解決される。
（１）  粉砕方式によりトナーを粉砕する製造装置において、粉砕手段から排出された粉砕済み被粉砕材料を分級手段に排出する排出経路、前記分級手段で分級された粗粉トナーを前記粉砕手段に戻す帰還経路、及び、前記経路の途中に介在する粉砕トナー取扱手段を有し、該粉砕トナー取扱手段に、気流によりトナーの堆積を防止する気流式堆積防止機構を設けたことを特徴とするトナー製造装置。
（２）  前記粉砕トナー取扱手段が、前記帰還経路に配置されたものであることを特徴とする前記第（１）項に記載のトナー製造装置。
（３）  前記粉砕トナー取扱手段が、粉体捕集装置であることを特徴とする前記第（１）項または第（２）項に記載のトナー製造装置。
（４）  前記気流式堆積防止機構が、流動床であることを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載のトナー製造装置。
（５）  前記流動床の送風目開きが２〜５μｍであることを特徴とする前記第（４）項に記載のトナー製造装置。
（６）  前記流動床から供給されるエア供給圧力が０．１〜０．３Ｍｐａであることを特徴とする前記第（４）項または第（５）項に記載のトナー製造装置。
（７）  粗粉トナーを再度粉砕手段へ戻すために、前記捕集装置の前記流動床の範囲(Ｈ)を捕集装置の全長（Ｌ）に対して１／３〜１／５Ｌとすることを特徴とする前記第（４）項乃至第（６）のいずれかに記載のトナー製造装置。
（８）  前記粉砕手段が、機械式粉砕機であることを特徴とする前記第（１）項乃至第（７）項のいずれかに記載のトナー製造装置。
（９）  粉砕方式によりトナーを粉砕する製造方法において、粉砕手段から排出された粉砕済み被粉砕材料を分級手段に排出する排出経路、前記分級手段で分級された粗粉トナーを前記粉砕手段に戻す帰還経路、前記経路の途中に介在する粉砕トナー取扱手段を有し、該粉砕トナー取扱手段する閉回路粉砕システムを用い、前記経路の途中に介在する粉砕トナー取扱手段に、気流によりトナーの堆積を防止する気流式堆積防止機構を設けたことを特徴とするトナー製造方法。
（１０）  前記粉砕トナー取扱手段が、前記帰還経路に配置されたものであることを特徴とする前記第（９）項に記載のトナー製造方法。
（１１）  前記粉砕トナー取扱手段が、粉体捕集装置であることを特徴とする前記第（９）項または第（１０）項に記載のトナー製造方法。
（１２）  前記気流式堆積防止機構が、流動床であることを特徴とする前記第（９）項乃至第（１１）項のいずれかに記載のトナー製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明のトナー製造法及び製造装置によれば従来工法に比べ、トナー製造システム内でのトナーの堆積を効率的に防止し、粗粉の混入が少ないトナーを安定して得られること、また前記第（２）項乃至第（８）項及び（１０）乃至（１２）項のいずれかに記載の条件を満足することにより、上記効果は、さらに向上すること、さらに前記第（８）項に記載の機械式粉砕方式と組み合わせることにより、上記効果は、さらに向上することができるという極めて優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】装置の構成を示す図である
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を、一般的な機械式粉砕機とコアンダ効果を利用して分級する多分分割式分級機の閉回路によるトナー製造システムを例に、図面に基づいて具体的に説明する。
【００２６】
混練り工程で混練りされ、粗粉砕されたトナー（図１参照）は定量フィーダー（１）からエジェクター式供給装置（２）へ供給され圧縮エアと共に機械式粉砕機（３）へ送られる。機械式粉砕機（３）へは、トナー粉砕による発熱を防ぐために冷風発生装置（１２）が組み込まれており、粉砕機（３）入口温度を−１０℃〜５℃の間でコントロール可能である。機械式粉砕機（３）で微粉砕されたトナーは、排出経路（１３）を経て粉体捕集装置（７）に送られ、粉体捕集装置（７）にて捕集され、定量フィーダー（５）より分級装置（４）へ送られる。分級装置（４）では小粒径トナー、製品トナー、粗粉トナーへと分割され、それぞれ次工程へと送られる。粗粉トナーについては、帰還経路（１４）の途中(下流域)に配置された粉体捕集装置（１０）にて捕集されエジェクター式供給装置（２）から供給される混練り上りトナーと共に再度粉砕機（３）へ送られる。
【００２７】
粉体捕集装置（１０）には、粉体センサ（１１）が設置されており、粉体捕集装置（１０）でのトナーの堆積を監視している。図中、符号（１５）、（１６）、（１７）、１８）、（１９）は、それぞれのトナー経路である。
【００２８】
また、機械式粉砕機（３）には、粉砕機入口エア温度計（Ａ）、粉砕機出口エア温度計（Ｂ）、粉砕機モータ電力測定器（Ｃ）が設置されており粉砕の状態を監視することができる。
【００２９】
トナーの製造は、図に示したシステムにて連続的に行われており、機器を繋いだ配管の中をトナーはエア中に分散して移動している。
【００３０】
配管内での移動は、エアのスピードが速いためトナーの堆積は発生しにくいが、粉体捕集装置（７）〜（１０）の下部では、一時的にトナーとエアが分離された状態で存在するため、トナーの堆積が発生しやすい。特に、粗大粒子を機械式粉砕機へ戻す帰還経路（１４）に配置された粉体捕集装置（１０）で堆積が発生した場合、次工程への投入に定量フィーダーがないため、直接、粉砕機（３）へのトナー供給量へ影響を及ぼすことになる。
【００３１】
そこで、粗大粒子を機械式粉砕機（３）へ戻す帰還経路（１４）に配置された粉体捕集装置（１０）に流動床によるトナー堆積防止機構を設置することにより、トナーの堆積をなくすことにより粉砕機への瞬間的な処理量の増加を防止する。また、本発明においては、このようなトナー堆積防止機構は、他の粉体取扱手段、例えば粉体捕集装置（７）〜（９）にも設けることができる。
【００３２】
流動床として使用する焼結金属については、一般的なステンレス製の網を多数枚重ね合わした積層金属焼結フィルターが使用できる。焼結金属の目開きについては、実際の設定条件はトナーの粒径分布、処理フィード、その他製造条件により異なるが焼結金属の目開きについては２．０μｍ〜５．０μｍ、より好ましくは、３．０μｍ〜５．０μｍである。最近の小粒径トナーについては５μｍを超える目開きでは、トナー粒子が焼結金属の網目の中に入ってしまう。また２μｍ未満の目開きではトナーが焼結金属の表面に付着してしまい、目詰まりが発生する問題が生じる。
【００３３】
流動床から供給されるエア量（供給圧力）については、堆積防止の機能から決定されるが、供給量が大きくなると、粉砕機入口から供給している冷風温度の上昇を発生させる問題がある。具体的には、供給エア圧力の範囲は０．１Ｍｐａ〜０．３Ｍｐａ、より好ましくは０．１５Ｍｐａ〜０．２５Ｍｐａである。流動床から供給されるエア圧が、０．１Ｍｐａより小さい場合は、トナー堆積に対する改善効果が小さく、０．３Ｍｐａを超えると、粉砕機入口温度が上昇する結果となった。
【００３４】
流動床の割合は、粉体捕集装置の全長（Ｌ）に対する流動床の高さ（Ｈ）の割合で定義される。流動床の機能は、実際にトナーが堆積する部分にてトナーの堆積を防止することが目的であるので、粉体捕集装置の下部に設置することが必要である。高さ（Ｈ）が、粉体捕集装置の全長（Ｌ）に対して１／５未満であると、トナー堆積防止の効果が充分に発揮できなく、１／３を超えると流動床から供給されるエア量が多くなり、粉砕機入口温度が上昇する結果となった。
【００３５】
以下に、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。
【実施例１】
【００３６】
ポリエステル樹脂７５重量％、スチレンアクリル樹脂１０重量％、着色剤としてカーボンブラック１０重量％、離型剤としてカルナバワックス７重量％、帯電制御剤として４級アンモニウム塩１重量％の混合物をロールミルにて、溶融混練し、冷却固化した後、ハンマーミルにて粗粉砕した。
【００３７】
次に、この粗粉砕品を図に示す機械式粉砕機システムの定量フィーダー（１）より、処理量１５０ｋｇ／ｈを投入し、平均粒径８．５μｍのトナーを得た。
【００３８】
トナー堆積防止装置としては、図に示す粉体捕集装置（１０）に、焼結金属による流動床を設置した。
【００３９】
（設置／稼動条件）
流動床目開き：２．０μｍ
供給Ａｉｒ量（圧力）：０．２Ｍｐａ
設置面積：１／４
【００４０】
粒径測定については、コールターカウンター社マルチサイザーを使用した上記条件にて、３時間稼動し１０分毎にサンプリングを行い、粒径を確認した。
【００４１】
結果として３時間の稼動において粉体捕集装置（１０）下部の閉鎖の発生はなく、２０μｍ以上含有率の標準偏差は０．０２３と安定していた。
【００４２】
（比較例１）
実施例１に対し、粉体捕集装置（１０）に流動床を設置しない条件にて稼動した結果、３０分後に粉体捕集装置（１０）に設置した粉粉センサ（１１）に、トナーの堆積が発生した（下部閉塞発生）。
【実施例２】
【００４３】
実施例１に対し、粉体捕集装置（１０）に設置した流動床の設置／稼動条件を、動床目開き：５．０μｍ 供給エア量（圧力）：０．３Ｍｐａ 設置割合：１／３とした。
【００４４】
結果として３時間の稼動において粉体捕集装置下部の閉鎖の発生はなく、２０μｍ以上含有率の標準偏差は０．０１１と安定していた。
【実施例３】
【００４５】
実施例１に対し、粉体捕集装置（１０）に設置した流動床の設置／稼動条件を 動床目開き：２．０μｍ 供給エア量（圧力）：０．１Ｍｐａ 設置割合：１／５とした。
【００４６】
結果として、３時間の稼動において粉体捕集装置下部の閉鎖の発生はなく、２０μｍ以上含有率の標準偏差は０．０１５と安定していた。
【実施例４】
【００４７】
気流式粉砕機システムにて、粉砕トナーから粗粉トナーを分級し、再度粉砕機へ戻す工程の粉体捕集装置に焼結金属による流動床を設置した。
【００４８】
設置／稼動条件としては実施例１と同じ 流動床目開き：２．０μｍ 供給エア量（圧力）：０．２Ｍｐａ 設置割合：１／４とした。
【００４９】
結果として、３時間の稼動において粉体捕集装置下部の閉鎖の発生はなく２０μｍ以上含有率の標準偏差は０．０１９と安定していた。
【００５０】
（比較例２）
実施例１に対して、粉体捕集装置（１０）に焼結金属による流動床を設置する代わりにバイブレーターを１箇所設置した。
【００５１】
結果として、３時間の稼動において粉体捕集装置下部の閉鎖の発生はなかったが、２０μｍ以上含有率の標準偏差は、０．３６９と不安定であった。また、バイブレーターの稼動により、騒音が８０ｄＢから９０ｄＢへ増加した。
【００５２】
（比較例３）
実施例１に対し、粉体捕集装置（１０）に焼結金属による流動床を設置する代わりに、ノッカーを２箇所設置した。
【００５３】
結果として３時間の稼動において、粉体捕集装置下部の閉鎖の発生はなかったが、２０μｍ以上含有率の標準偏差は、０．３１３と不安定であった。また、ノッカーの稼動により騒音が稼動時８０ｄＢから９５ｄＢへ増加した。
【実施例５】
【００５４】
実施例１に対し、流動床の目開きを７．０μｍに変更した。
【００５５】
結果として、３時間の稼動において粉体捕集装置下部の閉鎖の発生はなかったが、２０μｍ以上含有率の標準偏差は０．２２７と不安定であった。
【実施例６】
【００５６】
実施例１に対し、流動床供給エア量（圧力）：０．４Ｍｐａに変更した。
【００５７】
結果として、３時間の稼動において粉体捕集装置下部の閉鎖の発生はなく、２０μｍ以上含有率の標準偏差は０．０１０と安定していた。
【００５８】
しかし、流動床から供給されるエア量が増加したため、粉砕機出口温度が上昇した。
【００５９】
（比較例４）
実施例４に対し、粉砕トナーから粗粉トナーを分級し再度粉砕機へ戻す帰還経路（１４）の粉体捕集装置（１０）に粉体堆積防止装置を設置しなかった。
【００６０】
結果として２０分の稼動において粉体捕集装置下部の閉鎖が発生した。
【００６１】
【表１】
2010181868.tif 000003
【００６２】
【表２】
2010181868.tif 000004
【００６３】
【表３】
2010181868.tif 000005
【符号の説明】
【００６４】
［図１について］
１      定量フィーダー
２      エジェクター式供給装置
３      機械式粉砕機
４      分級装置
５      定量フィーダー
７、８、９、１０      粉体捕集装置
１１    粉体センサ
１２    冷風発生装置
１３    排出経路
１４    帰還経路
１５，１５、１７，１８，１９    トナー経路
Ａ      粉砕機入口エア温度計
Ｂ      粉砕機出口エア温度計
Ｃ      粉砕機モータ電力測定器
Ｈ      流動床高さ
Ｌ      粉体捕集装置の全長
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特許第３８７００３２号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８７１８号公報
【特許文献３】特開２００８−２２５３１７号公報
【特許文献４】特開２００４−０５７８４３号公報
【図１】
2010181868.tif 000006