(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗粉砕したトナー粗粉砕物を粉砕して静電荷像現像用トナーを製造するに当たり、回転軸（２）に支持され且つ略三角形の波形状の突起（３）を外側表面の母線に沿って多数設けた回転子（１）と、当該回転子に嵌装され且つ略三角形の波形状の突起（５）を内側表面の母線に沿って多数設けた固定子（６）と、回転子（１）の外側表面と固定子（６）の内側表面との間に形成された粉砕部（４）と、固定子（６）を構成するケーシングの両端部にそれぞれ形成された供給口（７）と排出口（８）とから主として構成され、回転子（１）及び固定子（６）の少なくとも一方の表面において当該表面の一部の突起の繰り返し周期を異ならせた衝撃式粉砕機を使用し、回転子（１）によって起こる気流によりトナー粗粉砕物を粉砕部（４）に供給し、トナー粗粉砕物の粉砕を行うことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【請求項２】
回転軸（２）に支持され且つ略三角形の波形状の突起（３）を外側表面の母線に沿って多数設けた回転子（１）と、当該回転子に嵌装され且つ略三角形の波形状の突起（５）を内側表面の母線に沿って多数設けた固定子（６）と、回転子（１）の外側表面と固定子（６）の内側表面との間に形成された粉砕部（４）と、固定子（６）を構成するケーシングの両端部にそれぞれ形成された供給口（７）と排出口（８）とから主として構成され、回転子（１）及び固定子（６）の少なくとも一方の表面において当該表面の一部の突起の繰り返し周期を異ならせ、回転子（１）によって起こる気流によりトナー粗粉砕物を粉砕部（４）に供給する様にしたことを特徴とする衝撃式粉砕機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、静電荷像現像用トナーの製造方法および粉砕装置に関するものであり、詳しくは、特に小粒径トナーの製造方法として好適な静電荷像現像用トナーの製造方法および効率的な微粉砕を行うことが出来るように改良された衝撃式粉砕機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電荷像現像用トナーの製造方法においては、樹脂、着色剤などのトナー原料を混合、混練して冷却した後、例えば、ハンマー式粉砕機などで粗粉砕して平均１０００〜１００μｍの粗粉砕物となし、その後、必要に応じて予備粉砕するか、または、直接粉砕して粉砕品にする方法が採用されている。そして、得られた粉砕品は、分級処理により所定の粒度分布を持つ粒子群に分離され、静電荷像現像用トナーとして使用される。
【０００３】
従来、上記の粗粉砕物の粉砕には、主として、超音速ジェット気流を利用したジェット式粉砕機、急速度で回転する回転子と固定子との間に粉砕部を形成した衝撃式粉砕機などが使用されている。また、分級機としては、気流式分級機（日本ニューマチック社製  ＤＳ分級機）、多産物同時分級機（日鉄鉱業社製  エルボージェット）、ジグザグ分級機などが使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来、平均粒径として１０数μｍ程度のトナーが主とし使用されていたが、近年、複写機やプリンター等の高速度化、画質の高品質化（高解像度、高階調度）等の要望により、より小粒径のトナー、例えば、平均粒径として３〜１０μｍ程度のトナーが切望されている。
しかしながら、上記のような小粒径のトナーの製造においては、生産効率が著しく悪いと言う問題がある。すなわち、ジェット式粉砕機を使用し５μのトナーを製造する場合は、例えば、１２μのトナーを製造する場合に比し、エネルギー効率は約１／１０となる。しかも、５μのトナーの製造においては、過粉砕が起こり易く、その歩留りは５０％前後に低下する。
【０００５】
一方、従来の衝撃式粉砕機では、回転速度などに制限があるため、小粒径のトナーの製造効率が悪いという問題がある。しかも、粉砕部における粉砕刃の谷部を被粉砕物が通過して粉砕が十分に行なわれないため、粉砕物中に所望の粒径範囲より大きい粗粉が多く含まれる傾向にあり、それがために、トナー製品への粗粉の混入による品質の低下や粗粉の除去による製品歩留りの低下などが問題とされていた。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、粉砕工程におけるエネルギー効率が優れ、微粉および粗粉の発生が少なくて小粒径のトナーであっても歩留り良く製造し得るトナーの製造方法および改良された衝撃式粉砕機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成すべく種々検討を重ねた結果、特開昭５９−１２７６５１号公報において、数１０μｍの粉砕に好適であるとして提案された衝撃式粉砕機を改良することにより、微粉砕能力に優れた斬新的な構造の衝撃式粉砕機の発明を完成した。そして、斯かる衝撃式粉砕機の使用により、小粒径トナーを容易に製造し得ることを見出し、本発明の完成に至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、静電荷像現像用トナーの製造方法および衝撃式粉砕機の２発明からなり、各発明の要旨は次の通りである。
本発明の第１の要旨は、粗粉砕したトナー粗粉砕物を粉砕して静電荷像現像用トナーを製造するに当たり、回転軸（２）に支持され且つ略三角形の波形状の突起（３）を外側表面の母線に沿って多数設けた回転子（１）と、当該回転子に嵌装され且つ略三角形の波形状の突起（５）を内側表面の母線に沿って多数設けた固定子（６）と、回転子（１）の外側表面と固定子（６）の内側表面との間に形成された粉砕部（４）と、固定子（６）を構成するケーシングの両端部にそれぞれ形成された供給口（７）と排出口（８）とから主として構成され、回転子（１）及び固定子（６）の少なくとも一方の表面において当該表面の一部の突起の繰り返し周期を異ならせた衝撃式粉砕機を使用し、回転子（１）によって起こる気流によりトナー粗粉砕物を粉砕部（４）に供給し、トナー粗粉砕物の粉砕を行うことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法に存する。
【０００９】
本発明の第２の要旨は、回転軸（２）に支持され且つ略三角形の波形状の突起（３）を外側表面の母線に沿って多数設けた回転子（１）と、当該回転子に嵌装され且つ略三角形の波形状の突起（５）を内側表面の母線に沿って多数設けた固定子（６）と、回転子（１）の外側表面と固定子（６）の内側表面との間に形成された粉砕部（４）と、固定子（６）を構成するケーシングの両端部にそれぞれ形成された供給口（７）と排出口（８）とから主として構成され、回転子（１）及び固定子（６）の少なくとも一方の表面において当該表面の一部の突起の繰り返し周期を異ならせ、回転子（１）によって起こる気流によりトナー粗粉砕物を粉砕部（４）に供給する様にしたことを特徴とする衝撃式粉砕機に存する。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
先ず、説明の便宜上、第２の要旨に係る発明について説明する。
図１は、本の衝撃式粉砕機の一例の断面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、図３は、回転子の表面の部分斜視図、図４は、回転子の表面の平面図、図５は、回転子の表面の要部の拡大説明図である。
【００１１】
回転子（１）は、水平な回転軸（２）に支持され、軸線に直角に切断した断面形状が波形状である波形状突起（３）を外側表面の母線に沿って多数設けている。ここで、母線とは、軸線と平行な線を言い、従って、多数の波形状突起（３）は、その稜線が軸線と平行で且つ軸線に直角に切断した断面形状が波形状に形成されていることとなる。回転子（１）の左側面と右側面には、それぞれ、回転子（１）と一体に高速回転する攪拌羽根（９）、（１０）が固設されていてもよい。
【００１２】
固定子（６）は、ケーシングにて構成され、軸線に直角に切断した断面形状が波形状である波形状突起（５）を内側表面の母線に沿って多数設けている。固定子（６）は、回転子（１）に嵌装され、当該回転子との間には微小間隙が設けられて粉砕部（４）が形成されている。回転子（１）の嵌装は、固定子（６）を構成するケーシングの両端部に回転軸（２）の両端部を回転可能に支持して行われる。また、上記のケーシングの左側上部と右側上部には、それぞれ、供給口（７）及び排出口（８）が設けられている。
【００１３】
回転子（１）の波形状突起（３）は、略三角形の凹部（３ａ）と凸部（３ｂ）とを連続して形成することにより構成することが出来る。また、同様に、固定子（６）の波形状突起（５）は、略三角形の凹部（５ａ）と凸部（５ｂ）とを連続して形成することにより構成することが出来る。そして、波形状の詳細は、特に限定されない。
【００１４】
回転子（１）の回転方向は、図２中において矢示した方向、すなわち、回転子（１）の波形状突起（３）と固定子（６）の波形状突起（５）との各波形が衝突しない方向、換言すれば、固定子（６）の波形状突起（５）に対して、回転子（１）の波形状突起（３）がなめるように回転する方向が好ましい。また、回転子（１）と固定子（６）との間に設けられる微小間隙、すなわち、回転子（１）の波形状突起（３）の山部と固定子（６）の波形状突起（５）の山部との距離（ｔ）は、通常、数ｍｍ以下とされるが、２ｍｍ前後の範囲が好ましい。
【００１５】
本発明の衝撃式粉砕機の最大の特徴は、回転子（１）及び固定子（６）の少なくとも一方の突起の繰り返し周期（位相）が異なる点にある。例えば、回転子（１）の波形状突起（３）の位相を異ならせる場合、図４に示すように、１個の回転子（１）の表面を２つに区分して左右対照に異ならせてもよく、３つ以上に区分して適宜の間隔で異ならせることも出来る。また、２個以上の回転子を使用し、波形状突起（３）の位相が異なるように連結してもよい。各波形状突起（３）の位相差の程度は、特に制限されず、例えば、図５に示すように、１の波形状突起（３）を構成する略三角形の凹部（３ａ）に他の波形状突起（３）を構成する略三角形の凸部（３ｂ）が位置していればよい。
【００１６】
回転子（１）の波形状突起（３）の位相を異ならせたことにより、本発明の衝撃式粉砕機においては、粉砕部（４）における被粉砕物のショートパスが効果的に阻止される。すなわち、略三角形の凹部（３ａ）を移動する被粉砕物は、略三角形の凸部（３ｂ）に衝突させられ、凹部（３ａ）と凹部（３ａ）との間のショートパスが効果的に阻止される。その結果、被粉砕物は、繰り返し粉砕されて微粉砕される。また、斯かる作用により、シャープな粒径分布の粉砕物が期待される。
【００１７】
上記の位相差は、回転子（１）の波形状突起（３）の代わりに、固定子（６）の波形状突起（５）に設けることも出来、更には、波形状突起（３）と波形状突起（５）の両者について設けることも出来る。そして、斯かる位相の組み合わせや位相差の程度は、回転子（１）と固定子（６）との間に設けられる微小間隙（ｔ）、目的とする微粉砕の程度などを考慮して適宜決定することが出来る。なお、本発明の衝撃式粉砕機は、前述の構成要件を充足する限り、縦型または横型の何れであってもよい。
【００１８】
上記の説明において、回転子（１）突起（３）及び固定子（６）の突起（５）は、共に波形状突起としているが、これらの突起の形状は、必ずしも波形状に限定されず、例えば、突起（３）を波形状、突起（５）を凹凸状、または、突起（３）、（６）を共に凹凸状、または、突起（５）を凹凸状、突起（３）を平板の埋め込みにしてもよく、更には、何れか一方の突起を波形状、他方の突起を逆台形状としてもよい。そして、これらの突起は、上記と同様に、回転子（１）及び固定子（６）の少なくとも一方の表面において、当該表面の一部の突起の繰り返し周期が異なるように設けられる。
【００１９】
次に、本発明の静電荷像現像用トナーの製造方法について説明する。
本発明のトナー製造方法においては、粉砕工程以外は、通常の製造方法を採用することが出来る。すなわち、本発明においては、先ず、トナー原料を混合し、溶融押し出し機などで混練して板状に押し出して冷却固化したペレットを得る。トナー原料としては、バインダー樹脂と着色剤とが必須成分として使用されるが、必要に応じて例えば帯電制御剤やその他のトナー特性付与剤を使用することが出来る。
【００２０】
バインダー樹脂としては、例えば、トナーに適した公知の各種の樹脂を使用することが出来る。例えば、スチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は２種以上を併用することも出来る。特に、スチレン系樹脂、飽和または不飽和ポリエステル樹脂およびエポキシ樹脂は、主樹脂として好適に使用される。
【００２１】
バインダー樹脂のガラス転移温度は、熱分析法（示唆熱分析装置、示唆走査熱量分析装置など）で測定した際の転移開始温度（変曲点）が５０℃以上であることが好ましい。ガラス転移温度が５０℃未満の場合には、４０℃以上の高温で長時間にトナーを放置した場合、トナーの凝集や固着を招き使用上支障を来すことがある。
【００２２】
トナー用着色剤としては、公知の各種の着色剤を使用することが出来、例えばカーボンブラック、ニグロシン、ベンジジンイエロー、キナクリドン、ローダミンＢ、フタロシアニンブルー等が好適に使用される。着色剤は、樹脂１００重量部当たり、通常０．１〜３０重量部、好ましくは３〜１５重量部の割合で使用される。
【００２３】
帯電制御剤としては、やはり、公知の各種の帯電制御剤を使用することが出来る。例えば、４級アンモニウム塩、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料、スチレン−アミノアクリレート共重合体、ポリアミン樹脂などの正帯電制御剤や、モノアゾ系金属錯塩などの負帯電制御剤が挙げられる。帯電制御剤は、樹脂１００重量部当たり、通常０．１〜１０重量部の割合で使用される。
【００２４】
また、トナー特性付与剤としては、例えば、オフセット防止のため、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリアルキレンワックスを使用することが出来る。また、流動性および耐凝集性の向上のために、チタニア、アルミナ、シリカ等の無機微粒子を使用することが出来る。これらのトナー特性付与剤は、樹脂１００重量部当たり、通常０．１〜１０重量部の割合で使用される。
【００２５】
更に、トナーが磁性トナーである場合には、フェライト、マグネタイトを始め、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性元素を含む合金または化合物などの磁性粒子を含有することが出来る。磁性粒子は、バインダー樹脂１００重量部当たり、通常、２０〜７０重量部の割合で使用される。
【００２６】
次に、冷却固化されたペレット状トナーは、ハンマー式粉砕機などの粗粉砕機により、重量平均粒径が約１００μ〜３０００μ、好ましくは約３００μ前後の範囲になるように粗粉砕される。ここに、重量平均粒径とは、粒径−重量分布のメジアン値粒径であり、例えば、コールターエレクトロニクス社製コールカウンタで測定することが出来る。
【００２７】
次に、上記のようにして得られたトナー粗粉砕物は、前述した本発明の衝撃式粉砕機を使用して更に粉砕される。
トナー粗粉砕物は、供給口（７）から供給され、回転子（１）によって起こる気流によって粉砕部（４）に送り込まれて粉砕された後、回転子（１）によって起こる気流によって排出口（８）から排出される。この際、トナー粗粉砕物は、回転子（１）及び固定子（６）の少なくとも一方の波形状突起の位相が異なるため、粉砕部（４）において繰り返し粉砕されて微粉砕される。衝撃式粉砕機の運転条件は適宜選択されるが、雰囲気温度は３０〜５０℃、回転子（１）の周速は１００〜２００ｍ／ｓｅｃの範囲から選択するのがよい。
【００２８】
次に、排出口（８）から排出されたトナーは、通常、分級処理される。そして、平均粒径として、約３〜２０μ、好ましくは３〜１０μのトナーを回収する。分級機としては、各種の分級機、例えば、気流式分級機（日本ニューマチック社製「ＤＳ分級機」）、コアンダ効果を利用した多産物同時分級機（日鉄鉱業社製「エルボージェット」）、ジグザグ分級機などを採用することが出来る。特に、粗粉、中粉、微粉を同時に精度良く分割することの出来る多産物同時分級機が好適に使用される。
【００２９】
そして、得られた所定粒径以外の粗粉および微粉は、製造工程に循環して再利用することが出来る。例えば、粗粉は、粉砕工程に循環して再粉砕し、微粉は、原料粉と一緒に混合工程や溶融混練工程に循環して使用することが出来る。一方、回収されたトナーは、更に、種々の公知の外添剤を添加した後、所定の容器に充填されて出荷される。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例により何ら制限されるものではない。
実施例１
以下の表１に記載のトナー原料を配合し、混合、混練、粗粉砕して平均粒径３００μｍ前後のトナー粗粉砕物を得た。
【００３１】
【表１】
スチレンアクリレート共重合樹脂                    １００部
（軟化点１４５℃、ガラス転移点６４℃）
着色剤：カーボンブラック「ＭＡ１００」                ６部
（三菱化成（株）製）
低分子量ポリプロピレン：「ビスコール５５０Ｐ」        １部
（三洋化成（株）製）
帯電制御剤：４級アンモニウム塩「ボントロンＰ−５１」  ２部
（オリエント化学（株）製）
【００３２】
次に、ターボ工業（株）製：Ｔ−４００ＲＳ型を改良し、図４及び図５に示すように回転子の波形状突起の位相を異ならせた図１に示す本発明の衝撃式粉砕機（回転子と固定子との間の微小間隙が約２ｍｍ）に、上記のトナー粗粉砕物を２０ｋｇ／ｈの速度で供給し、雰囲気温度５０℃以下、回転子の周速１４０ｍ／ｓｅｃの運転条件で粉砕した。その後、得られた粉砕品をエルボージェット分級機（ＥＪ−４５−３Ｓ型）で分級し、平均粒子径５．０μｍの製品トナー粒子群を得た。このときの微粉の発生率は３０％であり、後述する従来のジェット式粉砕機による場合の約１／２であった。また、粗粉の発生率は０．３％であった。また、粉砕分級に要する消費する電力量は、トナー１ｋｇ当たり５ＫＷＨであり、後述する従来のジェット式粉砕機による場合の約１／６であった。
【００３３】
上記のトナー４重量部とフェライト粉末をコア材とするキャリアー１００重量部とを混合して現像剤となし、有機光導電体を感光体とする複写機を使用して実写テストを行った。なお、実写テストに使用した補給用トナーは、上記現像剤に使用したのと同一のトナーを使用した。実写テストの結果、高解像度、高階調性の画像が得られ、その他使用上の不具合な点もなかった。
【００３４】
比較例１
実施例１において、本発明の衝撃式粉砕機の代わりにジェット式粉砕機（ジェットミル日本ニューマチック工業社製「Ｉ−１０」）を使用した以外は、実施例１と同様にして、平均粒径約５．０μｍのトナー製品の製造を試みた。その結果、微粉の発生率は５５％となり、製品の歩留りが悪く、また、トナー１ｋｇ当たりの必要電力量が３０ＫＷＨ程度と大きく、エネルギー効率が悪かった。
【００３５】
比較例２
実施例１において、回転子の波形状突起の位相を異ならせていない以外は同一構造の衝撃式粉砕機を使用し、実施例１と同様にして、平均粒径約５．０μｍのトナー製品の製造を試みた。その結果、粗粉の発生率は１．３％であった。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、エネルギー効率が良く、過粉砕が少なくて歩留りが良好であり、しかも、粗粉の発生量が少ない小粒径トナーの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の衝撃式粉砕機の一例の断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】回転子の表面の部分斜視図である。
【図４】回転子の表面の平面図である。
【図５】回転子の表面の要部の拡大説明図である。
【符号の説明】
１：回転子
２：回転軸
３：突起
４：粉砕部
５：突起
６：固定子
７：供給口
８：排出口
９：攪拌羽根
１０：攪拌羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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