(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも結着樹脂および着色剤を含有する混合物を溶融混練し、混練物を冷却固化し、固化物を粗粉砕して粗粉砕物を得、この粗粉砕物をさらに粉砕して電子写真用トナーを製造する方法において、さらなる粉砕工程で、内周面に溝を有する円筒容器の内部に、前記内周面から所定の間隙を有して、外周面に溝を有する回転自由な円筒が配置されており、該円筒の回転に伴って前記間隙に生じる空気の層流および渦流運動により粉砕を行う機械式粉砕機であって、前記円筒容器の内周面の溝が該円筒容器の軸に対して変曲点を有することなく傾斜している機械式粉砕機を用いることを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項２】
前記円筒容器の内周面の溝が該円筒容器の軸に対して傾斜している角度が１０〜５０度であ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械式粉砕機およびこれを用いたトナーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械式粉砕機は、円筒の内周面に軸方向に沿った溝が複数形成され内周面の断面円周形状が凹凸を有するライナーの内部に、この内周面から所定の間隙を保って、円筒の外周面に軸方向に沿った溝が複数形成され外周面の断面円周形状が凹凸を有するローターが配置されている。粉砕機内部には前記間隙内の軸方向に沿って被粉砕物を導入し粉砕物を排出するための気流が形成されている。被粉砕物はこの気流に乗って前記間隙に投入され、ローターの回転に伴って前記間隙に生じる空気の層流および渦流運動により粉砕される。被粉砕物はライナーの溝に沿ってこの溝を出入りしながら進行していく。粉砕機内部の上流側では被粉砕物が主に体積を減らすように粉砕される体積粉砕が支配的であり、下流側では表面が削られ形状が丸みを帯びるように粉砕される表面粉砕が支配的である。
【０００３】
一般に電子写真等に用いられるトナーは、結着樹脂、染顔料、およびその他の添加剤を混合、混練し、得られた混練物を冷却固化した後、この固化物を粗粉砕し、得られた粗粉砕物を微粉砕あるいは一旦中粉砕してから微粉砕することにより得られるが、上記の機械式粉砕機はこのトナー製造工程の中粉砕工程あるいは微粉砕工程にも適用されている。
【０００４】
トナーの生産性を高めるためには機械式粉砕機におけるトナーの粉砕性を向上させる必要があるが、その方法としてライナーおよびローターの長さを長くして粉砕領域を延長した機械式粉砕機が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の機械式粉砕機においては、確かに粉砕性を向上させることができるが、結果として装置の大型化を招きローターを回転させるモーターの定格トルクを大きくしなければならない等の問題を引き起こしてしまう。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、装置を大型化させることなく粉砕性を向上させた機械式粉砕機を用いたトナーの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の機械式粉砕機は、内周面に溝を有する円筒容器の内部に、前記内周面から所定の間隙を有して、外周面に溝を有する回転自由な円筒が配置されており、該円筒の回転に伴って前記間隙に生じる空気の層流および渦流運動により粉砕を行う機械式粉砕機において、前記円筒容器の内周面の溝が該円筒容器の軸に対して変曲点を有することなく傾斜していることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明のトナーの製造方法は上記機械式粉砕機を用いることを特徴としている。
【０００９】
このようにすると、従来と同じ長さの円筒容器であっても溝の長さが長くなるので、この溝に沿って移動しながら粉砕されるトナーの被粉砕時間が長くなりトナーの粉砕性は向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の機械式粉砕機の概略構成図を図１に示す。円筒状のライナー１の内部に間隙を有してローター２が回転軸５に回転可能に支持されている。粉砕機内部には導入口４から排出口５に向けて被粉砕物および粉砕物を搬送させるための気流が形成されている。導入口４より取り込まれた被粉砕物はローター２の高速回転によって発生する激しい空気の渦流によって粉砕され、ライナー１に沿って回転しながら上昇し排出口５より空気とともに排出される。ライナー１とローター２との隙間は通常１ｍｍ以下、好ましくは０．５〜０．８ｍｍである。１ｍｍを越えると粉砕機の粉砕性の低下が顕著になる。
【００１１】
本発明の特徴であるライナー１の溝形状の一例を図２に示す。図２はライナー１の内周面の溝を示した一部斜視図でありライナー１の上下方向に対して変曲点を有することなく傾斜して形成されている。
【００１２】
ライナー１の溝の軸に対する傾斜角度は導入口４から排出口５に向けて被粉砕物および粉砕物を搬送させるための気流の風量によっても異なるが、１０〜５０度傾斜しているのが好ましく、より好ましくは２０〜４０度である。１０度より小さいと粉砕性が低下するようになり、５０度より大きいと粉砕機内に粉砕物が詰まりぎみになり粉砕機に大きな負荷がかかるようになる。ライナー１の溝の傾斜の向きはローター２の移動方向とライナー１の溝に沿って流れる気流の方向とのなす角が鋭角である向きあるいは鈍角である向きのどちらに設定してもよいが、鋭角である向きの場合には気流が抜けやすいので同じ粉砕性を得るためには鈍角である向きのものよりも傾斜角度を大きく設定する必要がある。このため鈍角である向き（図２においてローターの回転方向を図中矢印方向とした場合、図のライナーの向き）に設定するのが好ましい。なお、ローター２の溝についてもライナー１と同じように傾斜をつけてもかまわない。
【００１３】
次にライナー１およびローター２の溝の断面形状を詳しく説明するために、図１における直線Ａ−Ａで水平に切ったときのライナー１およびローター２の概略断面構成図の一例を図３に示す。図３（ａ）にはライナー１の溝の断面形状が略四角形であって、ローター２の溝の断面形状が略三角形あるものが示されている。図３（ｂ）にはライナー１およびローター２の溝の断面形状が共に略三角形であるものが示されている。しかしながら、これらの例に限定されるものではなく、従来から用いられている断面形状およびこれらの組み合わせを用いることができ、例えばライナー１およびローター２の溝が共に略四角形のものを用いることができる。
【００１４】
以上のように、ライナーの溝を傾斜して設けることにより、ライナーを大型化することなく溝の長さ即ち粉砕領域を長くすることができるので、主にこの中を通過することにより粉砕されるトナーの被粉砕時間が長くなりトナーの粉砕性は向上する。
【００１５】
また、このタイプの機械式粉砕機は、粉砕機内部の上流側では被粉砕物が主に体積を減らすように粉砕される体積粉砕が支配的であり、下流側では表面が削られ形状が丸みを帯びるように粉砕される表面粉砕が支配的であるので、本発明のようにライナーの溝を傾斜させて溝の全長を長くすると粉砕物は丸みを帯びやすくなる。
【００１６】
以上のような本発明の機械式粉砕機は、少なくとも結着樹脂および着色剤を含有する混合物を溶融混練し、混練物を冷却固化し、固化物を粗粉砕して粗粉砕物を得、この粗粉砕物をさらに粉砕して得られる電子写真用トナーの製造に有用である。平均粒径約１０００〜３０００μｍの粗粉砕物を平均粒径１０〜２０μｍまで粉砕するのに特に有用である。
【００１７】
結着樹脂としては、従来からトナーに用いられているいかなる結着樹脂も使用可能であり、例えば、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等、好ましくはポリエステル系樹脂を使用することができる。
【００１８】
着色剤としては特に限定されるものではなく、従来電子写真で使用されてきた着色剤を使用することができる。以下のものが挙げられる。
【００１９】
まず、黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、フェライト、マグネタイト等を使用することができる。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、ミネラルイエローＳ、バンザーイエローＧ、バンザーイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキー、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレヘーキ等を使用することができる。
【００２０】
赤色顔料としては、赤色黄鉛、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、インダスレンブリリアントオレンジＧＫ、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、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、ウオッチングレッド、レーキレッドＣ、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、パーマネントオレンジＧＴＲ、バルカンファストオレンジＧＧ、パーマネントレッドＦ４ＲＨ、パーマネントカーミンＦＢ等を使用することができる。
【００２１】
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー等を使用することができる。
【００２２】
なお、これらの着色剤の量はトナー結着樹脂１００重量部に対して１〜２０重量部、好ましくは３〜１５重量部になるようにする。
【００２３】
本発明の粉砕機を用いて製造することのできる電子写真トナーには、トナーに従来から用いられているその他所望の添加剤、例えば、荷電制御剤、オフセット防止剤、流動化剤、離型剤、クリーニング剤等を適宜配合することもできる。
【００２４】
荷電制御剤としては、従来乾式現像剤で一般に使用されているものを使用することができ、正荷電制御剤としては、例えば、アジン化合物のニグロシン系染料のボントロンＯ３、第四級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１が挙げられ、負荷電制御剤としては、例えば、含金アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４ならびにフェノール系縮合物のＥ−８９が挙げられる。なお、これらの量はトナー結着樹脂１００重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５．０重量部になるようにする。
【００２５】
オフセット防止剤としてはポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ホホバ油ワックス、蜜ろうワックス等を使用することができる。
【００２６】
オフセット防止剤の添加量は、結着樹脂１００重量部に対して１〜７重量部、好ましくは２〜５重量部になるようにする。その量が１重量部より少ないとオフセット防止の効果が不十分になり、７重量部より多いとトナーの流動性が悪くなる。
【００２７】
流動化剤を用いる場合には、シリカ微粒子、二酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、フッ化マグネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネシウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子等を使用することができる。
【００２８】
なお、これらの微粒子は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイル等で疎水化処理して用いることが望ましい。流動化剤の量は、トナー１００重量部に対して０．０５〜５重量部、好ましくは０．１〜３重量部用いることが望ましい。
【００２９】
本発明の機械式粉砕機で得られるトナーは従来の機械式粉砕機で得られるトナーに比べて丸みを帯びているので、このトナーを現像装置に投入し画像形成に用いる場合には、現像装置内でトナーあるいは現像剤の流動性の向上によりトナーの帯電性が良くなったり、現像時および転写時にトナーが動き易くなり現像効率および転写効率が良くなるといったメリットがある。
【００３０】
本発明の機械式粉砕機およびこれを用いたトナーの製造方法を以下の実施例でさらに詳しく説明する。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
・スチレンアクリル系共重合樹脂（Ｍｎ：５０００、Ｍｎ／Ｍｗ：２８）１００重量部
・カーボンブラック（ＭＡ＃８；三菱化学工業社製）            ８重量部
・ニグロシン系染料（ニグロシンベースＥＸ；オリエント化学工業社製）５重量部
・低分子量ポリプロピレン（ビスコール５５０Ｐ；三洋化成工業社製）２重量部
上記原料をヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）にて混合し、連続押出機（池貝鉄工社製）にて混練した。その後、冷却ローラおよび冷却コンベアーにて冷却し、フェザーミル（ホソカワミクロン社製）にて粗粉砕して平均粒径２ｍｍの粗粉砕物を得た。そして、ローター回転型粉砕機（ＫＴＭ０型；川崎重工業社製）のライナーをライナー溝が軸方向に対して３０度傾斜（傾斜の向きはローターの移動方向とライナーの溝に沿って流れる気流の方向とのなす角が鈍角の向き。図２と同じ。）したライナーに代え、粗粉砕物の供給量を７ｋｇ／ｈ、ブロアーの風量を４．５ｍ3 ／ｍｉｎに固定し、ローター回転数を８０００，９０００，１００００，１１０００，１２０００と順に振り、得られたトナー粒子の粒径分布をコールターカウンターＴＡＩＩ型にて測定し、得られたトナー粒子の平均粒径を算出した。
【００３２】
このとき用いたライナー１およびローター２は図３（ａ）に示す断面形状のものであり、以下に詳細寸法を示す。
【００３３】
ライナー寸法：ｍ1＝ｎ1＝４ｍｍ，ｈ1＝３．５ｍｍ
ローター寸法：ｍ2＝１ｍｍ，ｎ2＝７ｍｍ，ｈ2＝３．５ｍｍ
両者の間隙：ｔ＝１ｍｍ
（実施例２）
ライナー溝を軸方向に対して２０度傾斜（傾斜の向きはローターの移動方向とライナーの溝に沿って流れる気流の方向とのなす角が鈍角の向き。図２と同じ。）させた以外は実施例１と同様にして実験を行った。
【００３４】
（実施例３）
ライナー溝を軸方向に対して４０度傾斜（傾斜の向きはローターの移動方向とライナーの溝に沿って流れる気流の方向とのなす角が鈍角の向き。図２と同じ。）させた以外は実施例１と同様にして実験を行った。
【００３５】
（実施例４）
実施例１においてトナー原料およびライナー，ローターの形状を以下のとおり代えたこと以外は実施例１と同様にして実験を行った。
【００３６】
トナー原料
・ポリエステル樹脂（Ｍｎ：６８００、Ｍｗ：８６０００、ゲル分率：９％）１００重量部
・カーボンブラック（ＭＡ＃８；三菱化学工業社製）            ８重量部
・Ｃｒ含金油溶性染料（ボントロンＮ−０１；オリエント化学工業社製）２重量部
・低分子量ポリプロピレン（ビスコールＴＳ２００Ｐ；三洋化成工業社製）２重量部
ローター，ライナーの形状
ライナー寸法：ｍ1＝１ｍｍ，ｎ1＝７ｍｍ，ｈ1＝３．５ｍｍ
ローター寸法：ｍ2＝１ｍｍ，ｎ2＝７ｍｍ，ｈ2＝３．５ｍｍ
両者の間隙：ｔ＝１ｍｍ
（比較例１）
ライナー溝を軸方向に対して傾斜させない以外は実施例１と同様にして実験を行った。
【００３７】
実施例１から比較例１において得られたトナー粒子の平均粒径をまとめて表１に示す。
【００３８】
【表１】
0003726409.tif 000002
【００３９】
以上の結果から、ライナーの溝を軸方向に対して傾斜させることにより、粉砕性が向上することが明らかになった。
【００４０】
次に、実施例１および比較例１においてローター回転数を調整しそれぞれ１４．３μｍおよび１８．５μｍのトナーを得たときのそのトナーの円形度を表２に示す。ここで円形度は、トナーの投影面積と投影周長を測定し、その投影面積に等しい面積の真円の円周長を投影周長で除して求めた。トナーの投影形状が真円ならば円形度は１になる。
【００４１】
【表２】
0003726409.tif 000003
【００４２】
この結果から、ライナーの溝を軸方向に対して傾斜させることにより、トナーが丸みを帯びることが明らかになった。
【００４３】
【発明の効果】
上述したように、本発明の機械式粉砕機は、ライナーの溝を傾斜して設けているので、溝の長さ即ち粉砕領域を長くすることができる。そのため、ライナーを大型化することなく被粉砕物の粉砕性を向上させることができる。そして、この粉砕機を用いることによりトナーを効率よく製造することができる。
【００４４】
また、本発明の機械式粉砕機で得られるトナーは従来の機械式粉砕機で得られるトナーに比べて丸みを帯びているので、このトナーを現像装置に投入し画像形成に用いる場合には、現像装置内でトナーあるいは現像剤の流動性の向上によりトナーの帯電性が良くなったり、現像時および転写時にトナーが動き易くなり現像効率および転写効率が良くなるといったメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の機械式粉砕機の概略断面図である。
【図２】本発明の機械式粉砕機に用いられるライナーの溝を示した一部斜視図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の機械式粉砕機で用いられるライナーおよびローターの概略断面図の一例である。
【符号の説明】
１：ライナー、２：ローター
【図１】
0003726409.tif 000004
【図２】
0003726409.tif 000005
【図３】
0003726409.tif 000006