(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも樹脂を含むトナー原料組成物を溶融混錬する混練工程と、
該混練工程で混練された溶融混練物を冷却、粉砕する工程とを有するトナーの製造方法であって、
該混練工程では、回転円盤部材及びスクリュ部材が固定された駆動軸部材を回転することで、混練物投入口から投入された筒状の固定部の内部空間内の混練対象物を回転軸方向に搬送しながら、該固定部の内壁と該回転円盤部材の表面とが対向する領域でせん断力を付与することよって通過する混練対象物を連続的に混練するトナー製造方法において、
上記回転円盤部材よりも混練対象物の搬送方向上流側に配置された上記スクリュ部材及び該回転円盤部材の内部に設けられた冷媒流路に上記内部空間を通過する混練対象物よりも低温の冷媒を通過させ、
上記混練対象物投入口から投入される上記混練対象物の１［秒］当たりの投入量［ｇ］をＦ［ｇ／ｓ］、該回転円盤部材の最外周の周速度をＶ［ｍ／ｓ］としたときに、
０．０３≦Ｖ／Ｆ＜０．０８
の関係を満たすように混練を行うことを特徴とするトナー製造方法。
【請求項２】
請求項１のトナー製造方法において、
混練対象物の搬送方向の最上流に配置された上記回転円盤部材の混練対象物の搬送方向上流側に近接して配置された上記スクリュ部材に対して、上記内部空間を介して対抗する位置における上記筒状の固定部の冷却温度をＴｆ［℃］が、
５＜Ｔｆ＜５０
の関係を満たすように混練を行うことを特徴とするトナー製造方法。
【請求項３】
請求項１または２のトナー製造方法において、
上記内部空間の出口部分の排出ダイス部の温度Ｔｄ［℃］が、
７０＜Ｔｄ＜１５０
の関係を満たすように混練を行うことを特徴とするトナー製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトナー製造方法において、
上記混練工程の後、上記溶融混練物を冷却する冷却工程に向かう上記溶融樹脂の温度Ｖｋ［℃］が、
４０＜Ｖｋ＜１２０
の関係を満たすことを特徴とするトナー製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトナー製造方法において、
上記溶融混練物を冷却する冷却工程は、上記溶融樹脂に対して圧延部で圧延をしながら冷却する工程であり、
該圧延部における該溶融樹脂の通過する部分の最小ギャップｗ［ｍｍ］が、
０．３＜ｗ＜７
の関係を満たすことを特徴とするトナー製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のトナー製造方法において、
上記スクリュ部材及び該回転円盤部材の内部に設けられた上記冷媒流路を通過した冷媒が、上記駆動軸部材の内部に設けられた軸部材冷媒流路を通過するものであり、該軸部材冷媒流路内の冷媒の温度Ｔｒ［℃］が、
５＜Ｔｒ＜５０
の関係を満たすように混練を行うことを特徴とするトナー製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いる静電荷像現像用のトナー製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において静電荷像を現像する方式には、大別して、液体現像方式と乾式現像方式とがある。液体現像方式は、絶縁性有機液体中に各種の顔料や染料といった着色剤を微細に分散させた現像剤を用いる方式である。乾式現像方式は、カスケード法、磁気ブラシ法、パウダークラウド法等の天然または合成樹脂に着色剤を分散、含有させたトナーと言われる微粉末現像剤を用いる方式である。
【０００３】
乾式現像方式における画像形成に使用されるトナーは、通常、結着樹脂、ワックス、着色剤、及び、帯電制御剤等のトナー材料を所定量ずつ混合して混練装置により混練物を製造し、その混練物を粉砕、分級して得られる。
トナー材料の混練方式としては、大きく分けてバッチ式混練方式と連続式混練方式とがある。バッチ式混練方式は混練温度制御が難しく、バッチ毎の品質にバラツキが出やすいという問題があり、また長時間の稼動が必要である為、処理量が少なく、生産性が低いという問題もある。このようなバッチ式の問題から、近年のトナー材料の混練は連続式混練方式が主流になりつつある。
【０００４】
連続式混練方式の混練装置（以下、連続混練装置と呼ぶ）として最も一般的なのが、平行に近接配置された二本のスクリュを備えた二軸スクリュ式の連続混練装置である。二軸スクリュ式の連続混練装置は、加熱溶融したトナー材料を二本のスクリュ間のせん断力によって結着樹脂中に顔料やワックス等の他のトナー材料を混練分散させる。しかし、近年の結着樹脂中での他のトナー材料の微分散化のニーズが強まっている。二軸スクリュ式の連続混練装置では、このニーズに対応させるには有効な混練領域を増加させるために装置を軸方向に延長させる必要がある。これは、有効な混練領域は二本のスクリュが近接する領域であるため、結着樹脂中に他のトナー材料の微分散化のニーズに対応させるには混練領域となる二本のスクリュが近接する領域を延長する必要があるためである。装置を軸方向に延長させると、装置のサイズアップ及びコストアップといった問題が発生する。
【０００５】
そこで近年の樹脂コンパウンドにおけるトナー材料の微分散化のニーズに対応するために、着目されているのが石臼型の連続混練装置である（特許文献１〜３）。以下、石臼型の連続混練装置について説明する。
石臼型の連続混練装置は、加熱溶融した樹脂が通過可能な内部空間を備える筒状の固定部と、固定部の内部空間に配置され、回転することで内部空間を通過する樹脂を連続的に混練しながら回転軸方向に搬送する回転部とを有する。固定部には内部空間の径が部分的に狭くなるように配置された環状の固定円盤を備え、回転部には回転軸方向に延在し、駆動源から駆動が伝達される駆動軸部材と、円盤形状の中心を駆動軸部材が貫通した状態で駆動軸部材に固定される回転円盤部材とを備える。回転円盤部材はその円状の表面が、固定円盤の円環状の表面に対向するように配置され、回転円盤部材と固定円盤との互いに対向する面には山谷状の凹凸が設けられており、回転円盤部材と固定円盤とによって石臼状の混練領域を形成する。そして、固定円盤に対して回転円盤部材が回転することで石臼のように回転円盤部材と固定円盤との間の隙間に存在する樹脂が移動させられながらせん断作用を受けて混練分散が行われる。このような石臼型の連続混練装置では、混練領域は回転軸方向に対して直交する方向に形成されるため、二本のスクリュが近接する領域が混練領域となる二軸スクリュ式の連続混練装置よりも効率よく混練を行うことができる。このため、石臼型の連続混練装置は、結着樹脂に対する他のトナー材料の微分散化のニーズに対応させるために装置の軸方向の長さを延長させる必要がなく、二軸スクリュ式の連続混練装置に比してコンパクトで低価格な装置で、他のトナー材料の微分散化を実現できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、結着樹脂中の他のトナー材料の微分散化のニーズがあり、石臼型の連続混練装置であってもそのニーズに十分に対応できないことがあった。
石臼型の連続混練装置では、回転円盤部材と固定円盤との間の隙間で樹脂に対してせん断力が作用するが、この隙間における樹脂の温度が高過ぎると、加熱溶融した樹脂の粘度が低下し、せん断力が作用し難くなり、さらなるトナー材料の微分散化は困難になる。
特許文献１に記載の連続混練装置では、混練する樹脂よりも低温の冷媒が通過する冷媒流路を固定部に設けているが、回転部には設けておらず、混練領域でせん断力を作用させるのに適した温度まで樹脂を冷却することができなかった。
【０００７】
一方、特許文献２及び３に記載の連続混練装置では、回転部を構成する駆動軸部材及びこの駆動軸部材に固定される回転円盤部材に冷却通路を設けている。このため、特許文献１に記載の連続混練装置に比べて、混練領域でせん断力を作用させるのに適した温度に樹脂の温度を近付けることができる。しかし、駆動軸部材及び回転円盤部材に冷却溶媒を通過させる構成では、樹脂を冷却する効率が悪いことがわかった。これは以下の理由による。
【０００８】
特許文献２及び３に記載の連続混練装置の回転部は、メンテナンスの都合上、混練する樹脂に接触する部材を駆動軸部材とは別部材で作製し、混練する樹脂に接触する部材を駆動軸部材に固定する構成であることが望ましい。詳しくは、回転円盤部材に対して樹脂の搬送方向上流側で混練する樹脂に接触し、回転することで樹脂に対して回転軸方向に向かう搬送力を付与するスクリュ部材と回転円盤部材とを駆動軸部材とは別部材で作製し、スクリュ部材と回転円盤部材とを駆動軸部材に固定する構成である。
スクリュ部材や回転円盤部材は樹脂と接触することで経時の摩耗や一時的な負荷による欠けが起こるおそれがあるため、交換できる構成である必要がある。そして、スクリュ部材や回転円盤部材が駆動軸部材に対して分離できない構成であると、摩耗や欠けが生じたときに、回転部全体を交換する必要が生じ、ランニングコストの増加につながる。スクリュ部材や回転円盤部材が駆動軸部材とは別部材であり、駆動軸部材に対して分離できる構成であれば、摩耗や欠けが生じたときに、摩耗や欠けが生じた部材のみを交換すればよく、ランニングコストを抑制することができる。さらに、形状が異なるスクリュ部材や回転円盤部材に付け替えることで、搬送条件や混練条件を或る程度変更することが容易にでき、メンテナンスに都合の良い構成となる。
【０００９】
スクリュ部材と駆動軸部材とが別部材であると、スクリュ部材と駆動軸部材との間での熱伝達の効率が悪く、駆動軸部材の内部に冷媒を通過させていても、スクリュ部材と接触する位置に存在する樹脂に対して冷却作用は作用し難い。
混練領域では、せん断力が作用するときの摩擦熱によって樹脂は昇温するが、回転円盤部材の内部に冷媒を通過させることで、昇温を抑制することが出来るが、混練領域で昇温する前に冷媒による冷却作用が作用する方が効率よく冷却を行うことができる。しかし、混練領域で昇温する前に樹脂が通過するスクリュ部材と接触する位置では上述したように冷却作用が作用し難いため、駆動軸部材及び回転円盤部材に冷却溶媒を通過させる構成では、樹脂を冷却する効率が悪くなる。
そして、樹脂を冷却する効率が悪いと、混練領域に入力される樹脂の温度を十分に下げることが出来ず、樹脂に対して十分なせん断力を作用させることができずに、更なるトナー材料の微分散化を図ることができない。
【００１０】
また、電子写真用のトナーの製造工程において、材料を溶かして連続混練装置で混ぜ合わせる混練工程で、ベースとなる結着樹脂に他のトナー材料の微分散化が不十分であると、画像形成時にトナーに求められる機能を発揮することが出来ず、画像品質の低下につながるおそれがある。
【００１１】
このような問題に対して、本出願人らは、特願２００９−２８５３５０（以下、先願という）において、回転円盤部材よりも混練対象物の搬送方向上流側に配置されたスクリュ部材及び回転円盤部材の内部に設けた冷媒流路に混練対象物よりも低温の冷媒を通過させるトナー製造方法を提案している。この先願に記載のトナー製造方法であれば、せん断力によって通過する混練対象物を連続的に混練する領域よりも上流側で混練対象物と接触するスクリュ部材に冷媒流路を設けているため、混練される前の混練対象物の温度を十分に下げることが可能となり、混練対象物を効率よく冷却し、混練対象物に対して従来よりも効率的にせん断力を作用させることができる。これにより、ベースとなる結着樹脂に対して各種のトナー材料が従来よりも微分散化されたトナーを得ることができた。
【００１２】
トナーの製造過程では、混練工程で得られる溶融樹脂内に他のトナー材料が良好に微分散化されるという良好な材料分散性を得ることが出来ることは重要である。しかしながら、トナーの製造過程では、混練工程で用いる混練装置の稼動安定性や、混練工程で得られる溶融樹脂を冷却して得られた固形樹脂を粉砕する工程で粉砕するときの粉砕性も重要である。稼動安定性が悪く混練装置が頻繁に停止すると生産性が低下し、得られた固形樹脂の粉砕性が悪く、粉砕動作で所望の粒径まで粉砕され難いと、粉砕動作を繰り返し行う必要が生じ、この場合も生産性が低下する。
【００１３】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、混練工程で得られる溶融樹脂の良好な材料分散性を得ることができるとともに、混練工程での混練装置の良好な駆動安定性及び粉砕する工程での良好な粉砕性を得ることができるトナー製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、少なくとも樹脂を含むトナー原料組成物を溶融混練する混練工程と、該混練工程で混練された溶融混練物を冷却、粉砕する工程とを有するトナーの製造方法であって、該混練工程では、回転円盤部材及びスクリュ部材が固定された駆動軸部材を回転することで、混練物投入口から投入された筒状の固定部の内部空間内の混練対象物を回転軸方向に搬送しながら、該固定部の内壁と該回転円盤部材の表面とが対向する領域でせん断力を付与することよって通過する混練対象物を連続的に混練するトナー製造方法において、上記回転円盤部材よりも混練対象物の搬送方向上流側に配置された上記スクリュ部材及び該回転円盤部材の内部に設けられた冷媒流路に上記内部空間を通過する混練対象物よりも低温の冷媒を通過させ、上記混練対象物投入口から投入される上記混練対象物の１［秒］当たりの投入量［ｇ］をＦ［ｇ／ｓ］、該回転円盤部材の最外周の周速度をＶ［ｍ／ｓ］としたときに、「０．０３≦Ｖ／Ｆ＜０．０８」の関係を満たすように混練を行うことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のトナー製造方法において、混練対象物の搬送方向の最上流に配置された上記回転円盤部材の混練対象物の搬送方向上流側に近接して配置された上記スクリュ部材に対して、上記内部空間を介して対抗する位置における上記筒状の固定部の冷却温度をＴｆ［℃］が、「５＜Ｔｆ＜５０」の関係を満たすように混練を行うことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２のトナー製造方法において、上記内部空間の出口部分の排出ダイス部の温度Ｔｄ［℃］が、「７０＜Ｔｄ＜１５０」の関係を満たすように混練を行うことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトナー製造方法において、上記混練工程の後、上記溶融混練物を冷却する冷却工程に向かう上記溶融樹脂の温度Ｖｋ［℃］が、「４０＜Ｖｋ＜１２０」の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトナー製造方法において、上記溶融混練物を冷却する冷却工程は、上記溶融樹脂に対して圧延部で圧延をしながら冷却する工程であり、該圧延部における該溶融樹脂の通過する部分の最小ギャップｗ［ｍｍ］が、「０．３＜ｗ＜７」の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のトナー製造方法において、上記スクリュ部材及び該回転円盤部材の内部に設けられた上記冷媒流路を通過した冷媒が、上記駆動軸部材の内部に設けられた軸部材冷媒流路を通過するものであり、該軸部材冷媒流路内の冷媒の温度Ｔｒ［℃］が、「５＜Ｔｒ＜５０」の関係を満たすように混練を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
表１及び表２を用いて後述する本発明者らの実験の結果、上記先願に記載の連続混練装置で、混練対象物投入口から投入される混練対象物の１［秒］当たりの投入量［ｇ］をＦ［ｇ／ｓ］、回転円盤部材の最外周の周速度をＶ［ｍ／ｓ］としたときに、「０．０３≦Ｖ／Ｆ＜０．０８」の関係を満たすように設定することで、良好な材料分散性を得ることができるとともに、混練工程での混練装置の良好な駆動安定性及び粉砕する工程での良好な粉砕性を得ることができることがわかった。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、混練工程で得られる溶融樹脂の良好な材料分散性を得ることができるとともに、混練工程での混練装置の良好な駆動安定性及び粉砕する工程での良好な粉砕性を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態で用いる連続混練装置の概略構成図。
【図２】回転部の説明図。
【図３】混練部の一部の拡大説明図。
【図４】固定円盤を回転軸に平行な方向から見た外観図。
【図５】回転円盤部材を回転軸に平行な方向から見た外観図。
【図６】連続混練装置の排出機構の説明図、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用したトナー製造方法で用いる連続混練装置１００の一例について説明する。
図１は、連続混練装置１００を上方から見た概略構成図である。
連続混練装置１００は、加熱溶融された混練対象物が通過可能な内部空間を備える筒状の固定部１１０と、固定部１１０の内部空間に配置され、回転することで内部空間内の混練対象物を連続的に混練しながら回転軸方向（図１中の左方向）に搬送する回転部１２０とを有する。さらに、回転部１２０に駆動伝達ギヤ１２１を介して駆動を伝達する駆動源である駆動モータ１５０を有する。また、駆動伝達ギヤ１２１とサブ駆動伝達ギヤ２３１とを介して、駆動モータ１５０から駆動が伝達され、回転部１２０に平行に配置されたサブスクリュ２３を備える。
図２は、回転部１２０の説明図であり、図２中の斜線部に含まれる各部材が回転部１２０として一体的に回転する。
【００１９】
連続混練装置１００の混練部１１５に対して混練対象物の搬送方向上流側（図１中の右側）には、水などの冷媒が通過するフィードライナー用冷媒流路１８が形成された筒状のフィードライナー１７を備える。また、フィードライナー１７に対して搬送方向上流側には、第一フィードシリンダー１９、シリンダー受け２１、及び、第二フィードシリンダー２０等を備える。また、第二フィードシリンダー２０の搬送方向上流側端部には、シールボックス２４を備える。
【００２０】
第二フィードシリンダー２０には、冷媒流路として、下流側冷媒流路２０ａと上流側冷媒流路２０ｂとが形成されている。下流側冷媒流路２０ａが形成されている領域の第二フィードシリンダー２０の外周には不図示のバンドヒーターが設けられており、不図示の下流側温度センサの検知結果に基づいてバンドヒーターや冷媒の流れを制御し、第二フィードシリンダー２０の下流側の温度制御を行う。また、上流側冷媒流路２０ｂが形成されている領域の第二フィードシリンダー２０にはバンドヒーターは設けられておらず、不図示の上流側温度センサの検知結果が所定温度よりも高い場合は、冷媒の流れを制御して第二フィードシリンダー２０の上流側の冷却を行う。
【００２１】
また、連続混練装置１００の混練部１１５に対して混練対象物の搬送方向下流側（図１中の左側）には、排出ダイス９、出口シリンダー７、固定側フランジ６、軸受けフランジ５、ピローブロック４、及び、ロータリージョイント３等が配置されている。ロータリージョイント３には、冷媒出口配管１及び冷媒入口配管２が接続されており、これらの配管を介して不図示の冷媒温度調節機と接続されている。さらに、排出ダイス９及び出口シリンダー７の内側となる位置の回転部１２０には、それぞれ送りスクリュ１０及びロール部付き逆スクリュ８が設けられている。
【００２２】
連続混練装置１００では、少なくともバインダー樹脂と着色剤の混合物からなる混練対象物を第二フィードシリンダー２０に設けられた供給口１３０から投入する。投入された混練対象物は、回転中のメインスクリュ２２及びサブスクリュ２３の噛みこみ部に落下する。その後、フィードライナー用冷媒流路１８を通過する冷媒によって冷却されている筒状のフィードライナー１７の内部空間を通過して、混練対象物は下流側の混練部１１５へと搬送されていく。
【００２３】
次に、混練部１１５について説明する。
図３は、混練部１１５の一部の拡大説明図である。
図１及び図３に示すように、混練部１１５における固定部１１０は、混練シリンダー１２と固定円盤１３とが軸方向に交互に４箇所ずつ配置されている。一方、混練部１１５における回転部１２０は、駆動軸部材１２５に対して回転円盤部材１４とスクリュ部材１５とが軸方向に交互に固定され、メインスクリュ２２と同一の回転軸で回転する構成である。なお、回転円盤部材１４とスクリュ部材１５とは嵌合する構成であり、この嵌合部には不図示のシール部材が挟まれている。
また、図１及び図３中の矢印は、回転部１２０中を流れる水などの冷媒の流れを示している。
【００２４】
図４は、固定円盤１３を回転軸に平行な方向から見た外観図である。
図４に示すように、固定円盤１３の内周面のうち回転円盤部材１４の一部と対向する固定円盤対向面１３ｂには、山谷構造が形成されている。また、固定円盤１３の内部には、水などの冷媒が通過可能な固定円盤用冷媒流路１６が設けられ、さらに、固定円盤１３の外周には不図示の加熱用バンドヒーターが設けられている。また、固定円盤１３には、不図示の温度センサが設けられており、この温度センサの検知結果に基づいてバンドヒーターのよる加熱や冷媒の流れを制御し、固定円盤１３の温度が設定温度になるように温度制御を行う。詳しくは、温度センサで検知した固定円盤１３の温度が所望の温度よりも低い場合はバンドヒーターによる加熱を行う。また、固定円盤１３の温度が所望の温度よりも高い場合は不図示の冷媒循環機構を駆動して固定円盤用冷媒流路１６内の冷媒に流れを生じさせ、固定円盤１３内の冷媒を温度が調節された冷媒に入れ替えることで、固定円盤１３の冷却を行う。このように、固定円盤１３の温度制御を行うことで、フィードライナー１７から混練部１１５に搬送されてきた混練対象物に対して、４箇所の固定円盤１３のそれぞれの近傍で温度制御を行うことができる。
【００２５】
図５は、回転円盤部材１４を回転軸に平行な方向から見た外観図である。
図５に示すように、回転円盤部材１４の外周面のうち固定円盤１３の固定円盤対向面１３ｂと対向する回転円盤対向面１４ｂには、山谷構造が形成されている。また、回転円盤部材１４の内部には、水などの冷媒が通過可能な回転円盤用冷媒流路１４ａが設けられている。
固定円盤１３の固定円盤対向面１３ｂ及び回転円盤部材１４の回転円盤対向面１４ｂにそれぞれ山谷構造が形成されていることにより、それぞれの対向面の表面積が増え、混練対象物の温度の調整能力が向上されている。
【００２６】
混練部１１５に搬送されてきた加熱溶融された混練対象物が、表面に山谷構造をもった固定円盤対向面１３ｂと回転円盤対向面１４ｂとの間を通過することで、混練対象物はせん断応力を受けて、ベースとなる樹脂中の他の材料が混練分散される。また、回転円盤部材１４が回転することで、対向面上で山部→谷部→山部→谷部、といったように混練対象物が流動し、混練対象物がムラなく均一に温度制御されながら混練分散されていく。
【００２７】
図１に示すように、回転部１２０を構成する回転円盤部材１４、スクリュ部材１５、送りスクリュ１０、及び、ロール部付き逆スクリュ８は同じ冷媒によって冷却がなされる。連続混練装置１００では、固定部１１０の外部に配置された不図示の冷媒温度調節機によって所望の温度に調節された冷媒は冷媒入口配管２からロータリージョイント３を介して回転部１２０内に流入する。回転部１２０内では、ロール部付き逆スクリュ８、送りスクリュ１０、回転円盤部材１４及びスクリュ部材１５と、各部材に設けられた冷媒流路を流れ、各部材の冷却が行われる。その後の冷媒は、それぞれ４箇所ずつ配置された回転円盤部材１４とスクリュ部材１５とを交互に流れていき、メインスクリュ２２の途中から駆動軸部材１２５に設けられた軸部材冷媒流路１２５ａ内に流れ、冷媒の進行方向が逆向きとなる。その後の冷媒は、軸部材冷媒流路１２５ａ内を図１中の左方向に流れていき、ロータリージョイント３を介して冷媒出口配管１から装置外の冷媒温度調節機へと搬送される。
【００２８】
次に、連続混練装置１００における混練結果物の排出部について説明する。
混練領域での混練分散と、スクリュ部材１５による搬送方向下流側（図１の左側）へと向かう搬送力の付与とを繰り返した後、混練対象物は混練結果物として排出部に到達する。
【００２９】
図６は、排出部における排出機構の説明図である。図６（ａ）は、排出機構を図１と同じ方向から見た上面図、図６（ｂ）は排出機構を回転軸に平行な方向から見た排出口１１の位置における断面図である。
混練を終えた混練対象物は混練結果物として、送りスクリュ１０の回転により排出ダイス９に搬送されてくる。排出ダイス９には排出口１１が空いており、送りスクリュ１０とロール部付き逆スクリュ８のスクリューパターンがないロール部に排出口１１は空いている。このロール部で混練結果物は左右のスクリュからの圧力がかかり、唯一の逃げ場である排出口１１より連続混練装置１００の外へ排出されていく。
また、排出ダイス９には、ダイス冷媒通路２５が設けられており、さらに、外周には不図示のバンドヒーターが設けられている。そして、ダイス冷媒通路２５内の冷媒の流れやバンドヒーターの加熱を制御することによって、排出ダイス９の温度制御がなされる。
【００３０】
本実施形態のトナー製造方法では、バインダー樹脂および着色剤等のトナー材料を計量して、不図示の混合機で混合し、そこで得られた混合物である粉体状のトナー材料を図１に連続混練装置１００の供給口１３０に供給する。供給口１３０に供給されたトナー材料が、メインスクリュ２２及びサブスクリュ２３によって搬送されフィードライナー１７の内部空間を通過するまでの間にトナー材料が溶融すると、溶融したトナー材料が供給口１３０に逆流するおそれがある。このため、フィードライナー１７の内部空間を通過するまでの間は、トナー材料が粉体状態を維持するように、トナー材料が溶融しないように温度調節をしながら搬送する。その後、混練部１１５に到達した混練対象物としてのトナー材料は、四つの固定円盤１３のうちの最上流側の固定円盤１３の内側の内部空間で各材料が溶融する温度まで加熱がなされる。各材料が溶融した状態で混練することにより、液状となった材料同士が互いに濡れ合い、分散性が高まる。
【００３１】
ここで、トナー材料が溶融しない状態で、最上流側の固定円盤１３の内側の内部空間を通過すると、最上流側の固定円盤１３と回転円盤部材１４とによって形成される混練領域に粉体の状態のトナー材料が進入することになる。粉体の状態のトナー材料が混練領域に進入すると、トナー材料同士が濡れ合わず、最上流側の混練領域で所望の混練を行うことができなくなる。よって、最上流側の固定円盤１３の内側の内部空間で各材料が溶融する温度まで加熱がなされる必要がある。
混練部１１５で混練が成されたトナー材料は混練結果物として、排出口１１から排出され、圧延冷却装置にて圧延冷却をされて固形樹脂の状態となる。その後、粉砕装置で固形樹脂を粉砕して所望の粒径とすることで、電子写真用トナーを製造する。
【００３２】
次に、連続混練装置１００の特徴部について説明する。
図３に示すように、連続混練装置１００は、スクリュ部材１５に混練対象物よりも低温の冷媒が通過するスクリュ用冷媒流路１５ａを備える。また、上述したように、回転円盤部材１４の内部には、水などの冷媒が通過可能な回転円盤用冷媒流路１４ａを備える。そして、駆動軸部材１２５に対して回転円盤部材１４とスクリュ部材１５とを軸方向に交互に固定すると、図３に示すように、回転円盤部材１４の回転円盤用冷媒流路１４ａとスクリュ部材１５のスクリュ用冷媒流路１５ａとが繋がり、冷媒流路が形成される。この冷媒流路を不図示の冷媒温度調節機により温度が調節された水やオイルなどの冷媒が流れることで、回転円盤部材１４やスクリュ部材１５の温度制御がなされる。
連続混練装置１００では、混練対象物を挟み込む固定円盤１３と回転円盤部材１４との両方で温度制御ができ、更に混練領域に入る前の混練対象物に接触するスクリュ部材１５でも温度制御できるため、混練対象物の温度を容易に均一かつ狙いの温度に制御できる。
【００３３】
さらに、本実施形態のトナー製造方法における連続混練装置１００を用いた混練工程では、混練対象物投入口である供給口１３０から投入される混練対象物の１［秒］当たりの投入量［ｇ］をＦ［ｇ／ｓ］、回転円盤部材１４の最外周の周速度をＶ［ｍ／ｓ］としたときに、「０．０３≦Ｖ／Ｆ＜０．０８」の関係を満たすように混練を行う。この「Ｖ／Ｆ」の値の設定についての詳細は後述する。
【００３４】
材料の分散性は材料がどれくらいのせん断応力を受けるのかというのが重要である。ここで、平行平板モデルを考えるとせん断応力は以下の式で表現することができる。
せん断応力［Ｐａ］＝｛せん断速度［ｍ／ｓ］×材料粘度［Ｐａ・ｓ］｝／せん断距離［ｍ］
ここで、本実施形態で用いる連続混練装置１００における温度制御及び回転速度の制御等の各種制御によって条件を変化させたときの「せん断速度」、「せん断距離」及び「材料粘度」の値の振れ幅を以下に示す。
せん断速度：０．００３〜０．０２５［ｍ／ｓ］
せん断距離：０．０００３〜０．００５［ｍ］
材料粘度  ：１０２〜１０７［Ｐａ・ｓ］
【００３５】
上記振れ幅より上記「せん断応力」の式に示す「せん断応力」に影響を与えるパラメータのうち、材料粘度が最も大きなケタ数で値が振れることがわかる。このことから、「せん断速度」や「せん断距離」を多少変化させても「材料粘度」を変化させるほど、「せん断応力」に影響を与えることができない、ということがわかる。
なお、固定円盤対向面１３ｂと回転円盤対向面１４ｂとの間の距離は、「せん断距離」に該当する。
【００３６】
本実施形態で用いる連続混練装置１００では、混練領域を形成する固定円盤１３と回転円盤部材１４との組合せを４組配置している。この混練領域を形成する部材の組合せは多いほど、材料の分散性は高まるが、材料投入後、一組目の混練領域あたりで分散状態は略飽和し、２組目、３組目の混練領域では微妙に分散が進む程度であった。
これは、材料分散にも効率があり、初期の段階は分散しやすいが、さらに分散性の向上を狙うには更にせん断エネルギーを指数関数的に倍増させていく必要があるということだと考えられる。ただし、混練装置内部においてせん断エネルギーをなかなか指数関数的に上げていく事は難しく（下げる事は容易）、実際のところ、初期の一組目の混練領域で分散はほとんど完結する。
【００３７】
トナー材料の冷却温度については「材料粘度」に強く関連するため、分散性に大きく影響する。ただし、トナー材料の温度が実際に設定した温度になるかというと装置表面からの伝達のみある。このため、材料全体を冷却するのは困難であるというのが現状である。
よって、「材料粘度」に最も影響を与えているのが回転数である。これは見かけ上「せん断速度」に該当するが、回転数が高すぎると材料を発熱させてしまうため、結果的には「せん断速度」のプラス効果を「材料粘度」のマイナス効果が打ち消してより悪化させてしまう。
回転数による発熱のメカニズムとしては、低回転であれば、ゆっくりと冷却をしながら強い力を材料にかけることが可能で発熱は少なくなるが、高回転にしてしまうと、冷却はほとんどされず、弱い力ですべるように何度も材料に力をかけて、結果的に発熱していくと考えられる。
さらに、このトナー材料の発熱は対象材料の量に応じて変化する。そこで本実施形態のトナー製造方法では、供給量と回転数の関係を一元化できるＶ／Ｆという式を用いた。
【００３８】
次に、混練対象物であるトナー材料について説明する。
トナー材料のベースとなるトナー用結着樹脂としては、従来公知のものを広く使用することができる。
例えば、ビニル樹脂あるいはポリエステル樹脂あるいはポリオール樹脂からなる。
ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリＰ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、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−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロ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、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などの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、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニルなどがある。
【００３９】
ポリエステル樹脂としては、以下のＡ群に示したような二価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような三価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
Ａ群：エチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、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、ポリオキシプロピレン（３，３）−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（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンなど。
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステルなど。
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの三価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸、などの三価の以上のカルボン酸など。
【００４０】
ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と二価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
その他にも必要に応じて以下の樹脂を混合して使用することもできる。
エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂など。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡやビスフェノールＦなどのビスフェノールとエピクロロヒドリンとの重縮合物が代表的である。
【００４１】
顔料としては以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、等がある。
これら顔料は、１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。顔料の使用量は一般に結着樹脂１００重量部に対し０．１〜５０重量部である。
【００４２】
離型剤としては、低分子量のポリエチレンやポリプロピレン、それらの共重合体等の合成ワックス、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、ホホバワックス等の植物ワックス、蜜ろう、ラノリン、鯨ろう等の動物ワックス、モンタンワックスやオゾケライト等の鉱物ワックス、硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステル等の油脂ワックスなどがあげられる。中でも、カルナウバワックスおよびポリプロピレンが好ましい。
【００４３】
帯電制御剤としては次のものが用いられる。
トナーを正荷電制に制御するものとして、ニグロシン及び四級アンモニウム塩、イミダゾール金属錯体や塩類を、単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。また、静電荷像現像用トナーを負荷電性に制御するものとしてサリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物などが用いられる。
【００４４】
また、本発明のトナー製造方法で製造する静電荷像現像用トナーは、流動性向上剤として無機微粉体をトナーに添加して用いることが可能であり特に好ましい。小粒径トナーにおける離型剤の存在状態を規定したトナーにおいては、少量の無機微粉体の存在によりさらに効果を発揮し、高流動性、高耐久性の静電荷像現像用トナーを提供することが出来る。
このような無機微粉体としては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。
これらのうち二酸化珪素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、アルミナの微粒子が好適に用いられる。
【００４５】
また、これら無機微粉体の表面を疎水化処理剤等により改質処理することが有効である。
疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ｐ−クロルフェニルトリクロルシラン、３−クロルプロピルトリクロルシラン、ジビニルジクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、（４−ｔ−プロピルフェニル）−トリクロルシラン、（４−ｔ−ブチルフェニル）−トリクロルシラン、ジベンチル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、ジヘキサデシル−ジクロルシラン、（４−ｔ−ブチルフェニル）−オクチル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−２−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−３，３−ジメチルベンチル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、（４−ｔ−プロピルフェニル）−ジエチル−クロルシラン等のオルガノクロルシラン、３−クロルプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニル−トリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のオルガノアルコキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン等のオルガノアシルオキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサエチルジシラザン、ジエチルテトラメチルジシラザン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等のオルガノシラザン。
この他チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤も使用可能である。
【００４６】
無機微粉体は静電荷像現像用トナーに対して０．１〜２［重量％］使用されるのが好ましい。
０．１［重量％］未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、２［重量％］を超える場合は、細線間のトナー飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
また、本発明のトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン（登録商標）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、あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤、あるいは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末等の導電性付与剤、また、逆極性の白色微粒子、及び黒色微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【００４７】
また、本実施形態のトナー製造方法により分級して得られたトナーを母体トナーとし、これに必要に応じて、一般に広く使用されているトナー用の各種の添加剤、例えばコロイダルシリカのような流動化剤、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物や、炭化ケイ素等の研磨剤、脂肪酸金属塩などの滑剤等を分散含有させて静電荷像現像用トナーとしてもよい。
【００４８】
本実施形態のトナー製造方法にて製造される静電荷像現像用トナーは、乾式一成分現像剤及び乾式二成分現像剤として使用できる。
乾式二成分現像剤として使用する場合、キャリア並びに本発明のトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０［％］を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。
【００４９】
本実施形態のトナー製造方法によって製造されるトナーを用いた乾式二成分現像剤を構成するキャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属、マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物、前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等を挙げることが出来る。
【００５０】
これらキャリアは、より耐久性を長くする目的で表面を樹脂の層で被覆することが好ましい。その被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変性品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変性品）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂またはその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂またはその変性品である。
【００５１】
上述したキャリアの被覆用のシリコーン樹脂としては、従来から知られているいずれのシリコーン樹脂であってもよく、下記の化１の構造式で示されるオルガノシロキサン結合のみからなるストレートシリコーンおよびアルキド、ポリエステル、エポキシ、ウレタンなどで変性したシリコーン樹脂が挙げられる。
【００５２】
【化１】
0005622092.tif 000002
【００５３】
化１の構造式中の「Ｒ１」は、それぞれ独立して水素原子、炭素原子１〜４のアルキル基またはフェニル基である。「Ｒ２」および「Ｒ３」は、それぞれ独立して水素基、炭素原子数１〜４のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素原子数２〜４のアリケニル基、炭素原子数２〜４のアルケニルオキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、エチレンオキシド基、グリシジル基または下記の化２の式で示される基である。
【００５４】
【化２】
0005622092.tif 000003
【００５５】
上記化１の式中の「Ｒ４」、上記化２の式中の「Ｒ５」は、それぞれ独立してヒドロキシ基、カルボキシル基、炭素原子数１〜４のアルキル基、炭素原子数１〜４のアルコキシ基、炭素原子数２〜４のアルケニル基、炭素原子数２〜４のアルケニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基を、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐは１以上の整数を示す。
上記各置換基は、未置換のもののほか、例えばアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレンオキサイド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置換基を有してもよい。
【００５６】
またキャリアには、その体積固有抵抗を制御するために被覆層中に導電性付与材料を分散しても良い。分散される導電性材付与は従来より公知の物でよく、例えば鉄、金、銅等の金属、フェライト、マグネタイト等の酸化鉄、カーボンブラック等の顔料が挙げられる。この中でも特にカーボンブラックの一つであるファーネスブラックとアセチレンブラックの混合物を用いることにより、少量の導電性微粉末の添加で効果的に導電性の調整が可能で、更に被覆層の耐摩耗性にも優れたキャリアを得ることが出来る。
これらの導電性微粉末は、粒径０．０１〜１０［μｍ］程度のものが好ましく、被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部添加されることが好ましく、さらには５〜２０重量部が好ましい。
【００５７】
また、キャリア被覆層中には核体粒子との接着性を向上させたり導電性付与剤の分散性を向上させる目的でシランカップリング剤、チタンカップリング剤等を添加しても良い。
上記シランカップリング剤としては下記一般式（３）で示される化合物である。
【００５８】
ＹＲＳｉＸ３  ・・・・・・（３）
【００５９】
上記一般式（３）中の「Ｘ」は、ケイ素原子に結合している加水分解基でクロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、アルキルアミノ基、プロペノキシ基などがある。
また、上記一般式（３）中の「Ｙ」は、有機マトリックスと反応する有機官能基でビニル基、メタクリル基、エポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、メルカプト基などがある。
また、上記一般式（３）中の「Ｒ」は、炭素数１〜２０のアルキレン基を好適な基としてあげることができる。
このシランカップリング剤の中でも、特に負帯電性を有する現像剤を得るには「Ｙ」にアミノ基を有するアミノシランカップリング剤が好ましく、正帯電性を有する現像剤を得るには「Ｙ」にエポキシ基を有するエポキシシランカップリング剤が好ましい。
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。被覆層の厚さは０．１〜２０μｍが好ましい。
【００６０】
次に本実施形態のトナー製造方法の各工程について説明する。
少なくともバインダー樹脂、および着色剤を含むトナー材料を機械的に混合する予備混合工程は、回転させる羽による通常の混合機などを用いて通常の条件で行なえばよく、特に制限はない。例えば、ＦＭミキサー、メカノハイブリッド（日本コークス社）、スーパーミキサー（カワタ社）、ノビルタ（ホソカワミクロン社）等の装置がある。
【００６１】
予備混合工程が終了したら、次いで混合結果物を混練対象物として上述した連続混練装置１００に投入し溶融混練する。
連続混練装置１００の排出部から排出される混練結果物は、一般的な圧延冷却装置にて圧延冷却をされる。
装置としては、ＣＯＭＰＡＣＴ  ＣＯＮＴＩ  ＣＯＯＬＥＲ（ＢＢＡ社）、ドラムクーラーＤＣ（三菱エンジニアリング社）、スチールベルトクーラー（サンドビック社）、スチールベルトシングルクーラー（日本スチールコンベア社）、ダブルスチールベルトクーラー（サンドビッグ社）、ベルトクーラー（日本ベルディング社）、スチールダブルベルトクーラー（日本スチールコンベア社）等の装置を用いることができる。
【００６２】
圧延冷却工程が終了したら圧延結果物を粉砕する粉砕固定を行う。
この粉砕工程においては、まず粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際、ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕する気流式粉砕機や、機械的に回転するローターとステーターの狭いギャップで粉砕する機械式粉砕方式が好ましく用いられる。
気流式粉砕機としては、例えば、超音速ジェットミルＩＤＳ型（日本ニューマチック工業社）、流動層式カウンタージェットミル（ホソカワミクロン社）、クロスジェットミル（栗本鐵工所社）、ＣＧＳ型ジェットミル（コンダックス社）等を用いることができる。
機械式粉砕機としては、例えばターボミル（ターボ工業社）、のイノマイザー（ホソカワミクロン社）、クリプトロン（川崎重工業社）、ファインミル（日本ニューマチック工業社）等を用いることができる。
この粉砕工程が終了した後に、粉砕物を遠心力などで分級し、これに上述した外添剤を混合して電子写真用トナーを製造する。
【００６３】
粉砕物の分級を行う分級装置としては、ディスパージョンセパレータ（ＤＳ）式分級機（日本ニューマチック工業社）、多分割式（エルボージェット）分級機（日鉄鉱業社）、ＴＳＰ分級機、ＴＴＳＰ分級機（ホソカワミクロン社）などが使用できる。
外添剤の混合装置としては前述のＦＭミキサー、メカノハイブリッド（日本コークス社）、スーパーミキサー（カワタ社）、ノビルタ（ホソカワミクロン社）等の装置が使用できる。
【００６４】
上述したように、本実施形態のトナー製造方法では、混練工程において、供給口１３０から投入される混練対象物の１［秒］当たりの投入量［ｇ］をＦ［ｇ／ｓ］、回転円盤部材１４の最外周の周速度をＶ［ｍ／ｓ］としたときに、「０．０３≦Ｖ／Ｆ＜０．０８」の関係を満たすように混練を行うことを特徴としている。
【００６５】
通常、混練対象物として、溶融された樹脂にせん断応力を与え、結着樹脂中に他のトナー材料を分散させる時は、３つの因子が重要となる。
一つ目は、混練領域で混練対象物を挟む壁面同士の距離である。連続混練装置１００では、回転円盤部材１４の回転円盤対向面１４ｂと固定円盤１３の固定円盤対向面１３ｂとの間の距離に相当するが、この距離が小さいほど混練対象物が受けるせん断応力は大きくなる。
二つ目に重要なのは、混練対象物を挟む２つの壁面の相対的な速度差である。連続混練装置１００では、固定円盤１３は静止しているため、回転円盤部材１４の回転数が本因子にあたる。回転円盤部材１４の回転数を高めると混練対象物が受けるせん断応力は大きくなる。
三つ目は、混練対象物の粘度であり本因子がせん断応力に対しては最も支配的と考えられる。混練対象物の粘度が低いと機械的なエネルギーをロスしてしまうため、混練対象物の粘度が高いほうが、せん断応力が向上する。
【００６６】
乾式現像方式における画像形成に使用されるトナーは、通常、結着樹脂、ワックス、着色剤、及び、帯電制御剤等のトナー材料を所定量ずつ混合して混練装置により混練物を製造し、その混練物を粉砕、分級して得られる。トナーに要求される様々な性能、品質を発揮するために、トナー材料の混練工程においては、結着樹脂中に他のトナー材料を微分散させることが要求されている。中でも着色剤とワックスについては盛んに微分散化の研究が進められている。着色剤についてはユーザーのより高画質な画像を得たいという要求に応えるべく色再現性の向上手段として混練時の着色剤の微分散化が有効であることが知られている。また、ワックスについては近年の省エネの為の低温定着化に対応させる為にトナー中のワックス含有量は増加傾向にあるが、トナー中のワックス分散径が大きいと現像装置内の汚染や現像装置内の汚染を発生させてしまうため、混練時のワックスの微分散化が有効である。しかし、ワックスはは結着樹脂と比較した場合に軟化温度が低く、結着樹脂と相溶しずらい。
このような要求に対して、本実施形態のトナー製造方法では、混練時にせん断力を高め、ワックスを結着樹脂内に微分散化することができ、画像形成装置に対して耐久性が向上した静電荷像現像用トナーを得ることができる。
【００６７】
〔実験〕
図１に示す連続混練装置１００の各種条件を変更して、トナー製造工程の混練工程に用い、混練結果物であるトナーの機能を比較する実験を行った。本実験では、本発明の具体的な実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例で限定されるものではない。
また、連続混練装置１００における回転円盤部材１４の回転円盤対向面１４ｂの外周部までの半径（図５中のｒ１）は４５［ｍｍ］であり、固定円盤１３の固定円盤対向面１３ｂの外周部までの半径（図４中のｒ２）は４１［ｍｍ］である。
【００６８】
本実験で用いたトナー原料について下記に記載する。
ポリエステル樹脂（軟化点１０６［℃］）  ：  １００［質量部］
銅フタロシアニン顔料                    ：      ５［質量部］
カルナバワックス                        ：４．９５［質量部］
四級アンモニウム塩                      ：      ２［質量部］
【００６９】
ここで、バインダー樹脂（実施例１では、ポリエステル樹脂）の軟化点の測定方法について説明する。
軟化点を測定する対象のバインダー樹脂の試料１．０［ｇ］を秤量し、フローテスターＣＦＴ−５００（島津製作所社製）および直径０．５［ｍｍ］、高さ１．０［ｍｍ］のダイを使用し、昇温速度３．０［℃／分］、予熱時間３［分］、荷重３０［ｋｇ］の条件で、４０［℃］から１４０［℃］の範囲で測定を行い、試料が１／２流出したときの温度を軟化点とした。
【００７０】
上記トナー原材料をスーパーミキサー（ＳＭＶ−２００、カワタ製）にて混合し、静止させることで、トナー材料混合物を得た。
このトナー材料混合物を表１に示す実施例１〜１４及び比較例１〜３の実験条件で混練及び圧延冷却を実施し、以下の評価を行った。
【００７１】
【表１】
0005622092.tif 000004
【００７２】
＜材料分散性の評価＞
ミクロトームにて上記トナーの切片を得て、透過型電子顕微鏡（５０００倍）にて３０視野（箇所）の撮影を行う。各々の写真について顔料の一次粒子または凝集体部分を抽出し、長径と短径の平均値を直径とし画像別の顔料径を算出した。その後、３０枚の画像に対しての平均顔料径を算出し、顔料分散径の評価を行った。評価結果は表１に示す。
【００７３】
次に圧延冷却後の材料をハンマーミルで粗粉砕し、ジェット気流式粉砕機（Ｉ−２ジェットミル、日本ニューマチック）により微粉砕を行う、風力式分級機（ＤＳ−２分級機、日本ニューマチック）にて微粉分級を行った。
得られた粉体に疎水性シリカ粉末（二酸化ケイ素）を１部添加し、前記スーパーミキサーで混合した後、超音波振動篩により不純物および凝集体を除去してトナーを得た。
こうして得られたトナー粒子について下記項目の評価を行った。
【００７４】
＜粉砕性の評価＞
粒度測定器マルチサイザーＩＩＩ（ベックマンコールター社製）を用いて、アパーチャー径１００［μｍ］で測定し、解析ソフトＢｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｍｕｔｉｓｉｚｅｒ  
３  Ｖｅｒｓｉｏｎ３．５１を用いて解析する事により得られる重量平均径をトナー粒子径とした。評価結果は表１に示す。
【００７５】
＜稼動安定性の評価＞
４８時間の連続稼動中に供給口１３０からの原料の逆流や、排出ダイス９の排出口１１からの排出不良などに起因する設備停止の発生回数を計測し、連続安定性の評価を行った。評価結果は表１に示す。
【００７６】
材料分散性、粉砕性及び稼動判定性の各評価におけるランクの評価基準を表２に示す。
【表２】
0005622092.tif 000005
【００７７】
実施例１〜１４の実験条件では、材料分散性、粉砕性及び稼動判定性の何れ評価においてもランク１となる項目がなく、混練工程で得られる溶融樹脂の良好な材料分散性を得ることができるとともに、混練工程での混練装置の良好な駆動安定性及び粉砕工程での良好な粉砕性を得ることができることが確認された。
【００７８】
比較例１は、Ｖ／Ｆの値が、０．０８５であり、実施例と比較して混練対象物であるトナー材料の投入量に対してトナー材料を挟む２つの壁面（１３ｂ及び１４ｂ）の相対的速度差が早い構成であり、材料分散性がランク１となっている。これは、以下の理由によるものと考える。すなわち、トナー材料を挟む２つの壁面の相対的速度差が上昇すると、トナー材料と壁面との摩擦熱によってトナー材料の温度が上昇し、トナー材料の粘度が低下してしまう。トナー材料の粘度が低下すると、結果として、せん断応力が低下し、十分に材料を微分散することができなくなり、材料分散性が低下したものと考える。
一方、実施例１４では、Ｖ／Ｆの値が、０．０７５で、何れ評価においてもランク１となる項目がない。よって、Ｖ／Ｆの値が、比較例１の０．０８５よりも小さい０．０８未満とすることで、良好な分散性を得られるものと考える。
【００７９】
比較例２はＶ／Ｆの値が０．００１であり、比較例３はＶ／Ｆの値が０．０２５であって、実施例と比較してトナー材料を挟む２つの壁面の相対的速度差に対してトナー材料の投入量が多い構成であり、稼動安定性がランク１となっている。
一方、実施例１〜１４では、Ｖ／Ｆの値が、０．０３以上で、何れの評価においてもランク１となる項目がない。よって、Ｖ／Ｆの値が、比較例３の０．０２５よりも大きい０．０３以上とすることで、良好な分散性を得られるものと考える。
【００８０】
以上、本実施形態のトナー製造方法は、少なくとも樹脂を含むトナー原料組成物を溶融混錬する混練工程と、該混練工程で混練された溶融混練物を冷却、粉砕する工程とを経て電子写真用のトナーを製造するものである。また、必要に応じて、計量工程としてトナーを構成する樹脂等の複数の原料を計量し、予備混合工程として計量工程で計量された複数の原料を混合し、予備混合工程で得られた混合物をトナー原料組成物として混練工程で溶融混練する。本実施形態の混練工程出用いる連続混練装置１００は、回転円盤部材１４及びスクリュ部材１５が固定された駆動軸部材１２５を回転することで、混練物投入口である供給口１３０から投入された筒状の固定部１１０の内部空間内の混練対象物であるトナー材料を回転軸方向に搬送しながら、固定部１１０の内壁と回転円盤部材１４の表面とが対向する領域でせん断力を付与することよって通過するトナー材料を連続的に混練する。このようなトナー製造法で用いる連続混練装置１００は、回転円盤部材１４よりもトナー材料の搬送方向上流側に配置されたスクリュ部材１５及び回転円盤部材１４の内部に設けられた冷媒流路（１３ａ及び１４ａ）に内部空間を通過する混練対象物よりも低温の冷媒を通過させる。このような構成により、混練領域を形成する固定円盤１３は温度制御されており、回転円盤部材１４は温度調節がなされた冷媒によって冷却される。このため、混練領域での混練対象物を狙いの温度分布、例えば内側と外側との間でムラのない少ない低温な温度分布にすることができ、高いせん断応力を混練対象物に与えることができる。また、混練領域の前後に位置するスクリュ部材１５も温度調節がなされた冷媒によって冷却されるため、混練領域に入力する前の混練対象物を効率よく冷却することができ、混練領域で混練対象物に高いせん断応力を容易に与えることができる。
さらに、本実施形態のトナー製造方法では、投入量Ｆ［ｇ／ｓ］に対して回転円盤部材１４の回転速度すなわち、回転円盤部材１４の最外周の周速度Ｖ［ｍ／ｓ］の比率「Ｖ／Ｆ」が０．０８以上であると、混練対象物であるトナー材料を挟む２つの壁面（１３ｂ及び１４ｂ）の相対的速度差は上昇する。しかし、トナー材料を挟む２つの壁面の相対的速度差が上昇すると、トナー材料と壁面との摩擦熱によってトナー材料の温度が上昇し、トナー材料の粘度が低下してしまう。トナー材料の粘度が低下すると、結果として、せん断応力が低下し、十分に材料を微分散することができなくなる。
また、「Ｖ／Ｆ」の値が０．０３以下であると材料の搬送能力が供給に追いつかず、供給口１３０にて材料の逆流が発生する。
よって、Ｖ／Ｆの値の範囲としては、「０．０３≦Ｖ／Ｆ＜０．０８」となるように設定する。さらに好ましくは、「０．００５＜Ｖ／Ｆ＜０．０７」の範囲である。「Ｖ／Ｆ」の値の範囲がこのような範囲であれば、供給口１３０での逆流が抑制されつつも、トナー材料を高粘度に維持でき十分にトナー材料を微分散できる。
【００８１】
また、通常トナー材料は粉体状態で供給口１３０から連続混練装置１００に供給されるが、大量の空気を含んでいる。混練部１１５内でのトナー材料が低粘度であると、混練部１１５で圧縮され、供給口１３０や排出口１１から空気が抜けやすい。これに対して、「Ｖ／Ｆ」の値を「０．０３≦Ｖ／Ｆ＜０．０８」の範囲とすることで、混練部１１５内でのトナー材料を高粘度に維持することができ、空気を抜け難くなることで混練中にトナー材料中に多量の空気を含ませることができる。また、回転円盤部材１４の回転速度が速いとトナー材料中の空気が変形する機会が増え、供給口１３０や排出口１１から空気が抜け易くなるが、「Ｖ／Ｆ」の値が「０．０３≦Ｖ／Ｆ＜０．０８」の範囲となる回転数であれば、回転円盤部材１４の回転が適正であり、トナー材料中に大量の空気を含ませることができる。
これにより、混練結果物として排出口１１から排出され、冷却されることで得られる固形樹脂の状態のトナー材料として、割れやすい混練トナーを得る事ができ、粉砕性が向上する。
【００８２】
また、本実施形態のトナー製造方法では、連続混練装置１００における４つの回転円盤部材１４のうちの最上流側（図１中の右側）の回転円盤部材１４の直前のスクリュ部材１５と対向する位置の筒状の固定部１１０を構成する固定円盤１３（４つの固定円盤１３のうちの最上流側の固定円盤１３）の冷却温度Ｔｆ［℃］が、「５＜Ｔｆ＜５０」の範囲となるように設定する。「Ｔｆ＞５０」であるとスクリュ部材１５と固定部１１０（固定円盤１３）の内壁との間の摩擦熱と合わせて、トナー材料が混練領域よりも上流側のスクリュ部材１５の位置で溶融してしまい、供給口１３０にて材料の逆流が発生する。「Ｔｆ＜５」であると隣接する混練領域を形成する回転円盤部材ブロックまで冷却してしまい、混練部入口でトナー材料が溶融せずに材料同士が互いに濡れあわず、その結果、分散不良となる。これに対して、本実施形態のトナー製造方法では、Ｔｆの値が、「５＜Ｔｆ＜５０」、好ましくは、「７＜Ｔｆ＜４５」の範囲となるように設定する。これにより、供給口１３０での逆流を抑制しつつも十分にトナー材料を微分散できる。
【００８３】
また、本実施形態のトナー製造方法では、固定部１１０の内部空間の出口部分となる排出ダイス部である排出ダイス９の温度Ｔｄ［℃］が、「７０＜Ｔｄ＜１５０」の関係を満たすように、排出ダイス９の外周に設けられた不図示のバンドヒーターの加熱や、ダイス冷媒通路２５内の冷媒の流れを制御して排出ダイス９の温度制御を行う。「Ｔｄ＜７０」であると排出ダイス９での冷却が強すぎて、高粘度化し閉塞が発生しやすい。また「Ｔｄ＞１５０」ではせっかく着色剤、ワックス等の材料が樹脂中に微分散していても樹脂の粘度が低粘度化して、着色剤、ワックス等の材料が再凝集するおそれがある。これらの問題に対して、排出ダイス９の温度Ｔｄ［℃］が、「７０＜Ｔｄ＜１５０」、好ましくは「７５＜Ｔｄ＜１４０」の範囲となるように温度制御することで、排出ダイス９からトナー材料がスムースに排出されやすく、かつ十分な材料の微分散が得られる。
【００８４】
また、本実施形態のトナー製造方法では、連続混練装置１００における混練工程の後、冷却工程で用いる不図示の圧延冷却装置に入る直前の溶融トナー材料の温度Ｖｋ［℃］が、「４０＜Ｖｋ＜１２０」の関係を満たすように、温度制御を行う。「Ｖｋ＜４０」であると、圧延部にあるロール、ベルトなどに高付加がかかり、ロールの破損／変形、ベルトの破断等が発生しやすくなる。一方、「Ｖｋ＞１２０」では、圧延部でのトナー材料の粘度が低く、圧縮作用により微分散していた材料が再凝集して十分な分散を得る事ができない。これらの問題に対して、溶融トナー材料の温度Ｖｋ［℃］が、「４０＜Ｖｋ＜１２０」、好ましくは「４５＜Ｖｋ＜１１０」の範囲となるように温度制御することで、圧延部ロール、ベルトなどの負荷を減らし、かつ十分な材料の微分散を得ることができる。
【００８５】
また、本実施形態のトナー製造方法では、冷却工程は、連続混練装置１００での混練結果物である溶融トナー材料に対して圧延部で圧延をしながら冷却する工程であり、圧延部における溶融トナー材料の通過する部分の最小ギャップｗ［ｍｍ］の値が、「０．３＜ｗ＜７」の関係を満たす構成である。「ｄ＞０．３」であると圧延部にあるロール、ベルトなどに高付加がかかり、ロールの破損／変形、ベルトの破断等が発生しやすくなる。「ｄ＞７」であると圧延部にある材料の中心領域まで材料が冷却されずに、十分な冷却されないまま、圧延冷却工程を通過してしまい、材料の粘度が上昇せずに材料の再凝集が発生しやすくなる。
【００８６】
また、本実施形態のトナー製造方法では、連続混練装置１００におけるスクリュ部材１５及び回転円盤部材１４の内部に設けられた冷媒流路（１３ａ及び１４ａ）を通過した冷媒が、駆動軸部材１２５の内部に設けられた軸部材冷媒流路１２５ａを通過するものであり、軸部材冷媒流路１２５ａ内の冷媒の温度Ｔｒ［℃］が、「５＜Ｔｒ＜５０」の関係を満たすように温度制御を行って混練を行う。「Ｔｒ＜５」であると、駆動軸部材１２５の冷却が強すぎて、混練部１１５の入口でトナー材料が溶融せずに材料同士が濡れあわない。その結果、分散不良となる。一方、「Ｔｒ＞５０」であると、混練部１１５の入口よりも上流側の位置でトナー材料が溶融してしまい、供給口１３０で逆流が発生するおそれがある。
【００８７】
また、本実施形態のトナー製造方法で製造した電子写真用トナーであれば、混練時にせん断力を高め、ワックスを結着樹脂内に微分散化することができ、画像形成装置に対して耐久性を向上することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１  冷媒出口配管
２  冷媒入口配管
３  ロータリージョイント
４  ピローブロック
５  フランジ
６  固定側フランジ
７  出口シリンダー
８  ロール部付き逆スクリュ
９  排出ダイス
１０  送りスクリュ
１１  排出口
１２  混練シリンダー
１３  固定円盤
１３ｂ  固定円盤対向面
１４ｂ  回転円盤対向面
１４ａ  回転円盤用冷媒流路
１４  回転円盤部材
１５ａ  スクリュ用冷媒流路
１５  スクリュ部材
１５  固定円盤
１６  固定円盤用冷媒流路
１７  フィードライナー
１８  フィードライナー用冷媒流路
１９  第一フィードシリンダー
２０ｂ  上流側冷媒流路
２０ａ  下流側冷媒流路
２０  第二フィードシリンダー
２２  メインスクリュ
２３  サブスクリュ
２４  シールボックス
２５  ダイス冷媒通路
１００  連続混練装置
１１０  固定部
１１５  混練部
１２０  回転部
１２１  駆動伝達ギヤ
１２５ａ  軸部材冷媒流路
１２５  駆動軸部材
１３０  供給口
１５０  駆動モータ
２３１  サブ駆動伝達ギヤ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８９】
【特許文献１】特公平０２−００００９２号公報
【特許文献２】特開昭５２−１４８８６８号公報
【特許文献３】特公昭５４−０２４７４３号公報
【図１】
0005622092.tif 000006
【図２】
0005622092.tif 000007
【図３】
0005622092.tif 000008
【図４】
0005622092.tif 000009
【図５】
0005622092.tif 000010
【図６】
0005622092.tif 000011