(57)【要約】【課題】所定の粒径分布を有するトナーを簡単な方法により高生産、高収率で製造することができるトナーの製造方法の提供。【解決手段】少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有する原料混合物を溶融混練した後、冷却し粗粉砕して得た粗粉砕物を更に粉砕した後分級する工程を有するトナーの製造方法において、該粉砕手段は、粉砕原料定量供給装置から供給される粉砕原料を、中心回転軸に取り付けられた回転体である回転子と、該回転子表面と一定間隔を保持して回転子の周囲に配置されている固定子とを具備し、該回転子と該固定子との間に保持された間隔によって形成される環状空間で粉砕するように構成されている機械式粉砕機であり、該機械式粉砕機によって得た微粉砕物を、気流式分級機内で微粉、中粉及び粗粉に分級し、粗粉を粉砕原料定量供給装置に戻し、該粗粉を粉砕原料と一緒に該機械式粉砕機に定量供給する事を特徴とするトナーの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有する原料混合物を溶融混練し、得られた混練物を冷却した後、冷却物を粗粉砕し、粗粉砕物を粉砕手段によって粉砕し、得られた粉砕物を分級手段によって分級する工程を少なくとも有するトナーの製造方法であって、該粉砕手段は、粉砕原料定量供給装置から供給される粉砕原料を、少なくとも中心回転軸に取り付けられた回転体である回転子と、該回転子表面と一定間隔を保持して回転子の周囲に配置されている固定子とを具備し、該回転子と該固定子との間に保持された間隔によって形成される環状空間で粉砕するように構成されている機械式粉砕機であり、該機械式粉砕機によって得られた微粉砕物を、気流式分級機内で少なくとも微粉、中粉及び粗粉に分級し、粗粉を粉砕原料定量供給装置に戻し、該粗粉を粉砕原料と一緒に該機械式粉砕機に定量供給する事を特徴とするトナーの製造方法。
【請求項２】
粉砕原料供給装置に戻す粗粉が皆無であるか、もしくは粉砕原料供給量の３倍以下である事を特徴とする請求項１記載のトナーの製造方法。
【請求項３】
粉砕原料を０℃以下の空気と一緒に機械式粉砕機に導入する事を特徴とする請求項１又は２記載のトナーの製造方法。
【請求項４】
粉砕原料と一緒に供給される空気温度と、機械式粉砕機から機外へ排出される空気温度との差をＴとし、気流式分級機で分級された中粉の重量平均径をＭ（μｍ）、粉砕原料供給量をＦ（ｋｇ／ｈ）とし、Ｔ×Ｍ／Ｆが２３．０以下である事を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトナーの製造方法。
【請求項５】
前記気流式分級機としてコアンダ効果を利用し粉体を気流分級する多分割式分級機を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトナーの製造方法。
【請求項６】
結着樹脂のガラス転移点Ｔｇが５０〜７５℃であり、機械式粉砕機から機外へ排出される空気温度が前記Ｔｇよりも１０〜３０℃低くなる事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電荷像現像用トナーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法による画像形成プロセスにおいて使用される静電荷像現像用トナーとしては、通常、結着樹脂中に着色剤などが含有されたトナー粒子からなる粉体が用いられている。
要求される機能に応じて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、離型剤を加えて混合し、溶融混練し、冷却固化した後、混練物を粉砕手段により微粉砕し、所望の粒度分布に分級し、更に流動化剤などを添加し、トナーとする。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。
【０００３】
粉砕手段としては大きく分けて、ジェット気流を用いたジェット気流式粉砕機、特に衝突式気流粉砕機と、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粉体原料を導入することにより粉砕する機械式粉砕機が用いられている。特に、機械式粉砕機はジェット気流式粉砕機より格段に省エネルギーで微粉砕でき、しかも過粉砕されることが少ないため微粉・超微粉の発生が少なく、収率を向上させることが可能となり、近年の環境問題に対応する方式として注目されている。
【０００４】
トナーの機能を安定させるには、トナーの粒径分布を安定させる事が不可欠であり、さらに高生産性、高収率で得る事が要求される。
機械式粉砕機を用いた一番簡便なシステムは、粗粉分級機からの粗粉を直接粉砕機に戻す方法である。粉砕原料を粉砕原料定量供給装置から微粉砕機に供給し粉砕を行う。粉砕物は粗粉分級機に送られ、粗粉を分級により分離した後、サイクロンで補集して粉砕製品を得る。サイクロンからの排気は、バグフィルターによって微粉を分離した後、ブロワーによって排出される。一方、粗粉分級機によって分級された粗粉は、粉砕機に戻り循環させる。しかし、粗粉の供給量が変動すると、粉砕機にかかる負荷変動の原因になり、安定した粒径分布が得られず、また、粉砕機内の粉塵濃度が局部的に高くなる事で回転子と固定子間にトナーが融着固化し、安定稼動できない問題がある。さらに、粉砕機にかかる負荷で、粉砕機内に熱が発生し、原料の劣化、特に保存性の低下が発生する。
【０００５】
上記問題を解決する為に、特許文献１に於いては、粉砕機で粉砕原料の微粉砕を行い、得られたトナーのうち、規定外の粒径を有する粗粉を回転式風力分級機によって分離し、この粗粉を粉砕機に再度供給して微粉砕処理を行う閉回路粉砕処理において、粗粉定量供給装置によって、前記粗粉を粉砕機にトナー原料供給量の５倍以下の比率で定量供給する技術が記載されている。しかし、この技術においては、分離された粗粉を捕集して粉砕機に再度供給する装置（戻り粉定量供給装置）に重量検知手段を設ける必要があり、閉回路粉砕系の制御や操作が煩雑となり、この方法を実施するための設備および運転経費が増大してトナーの製造コストが高くなる、という欠点を有する。
【０００６】
また、特許文献２に於いて、定量供給装置を重量で制御するのではなく、粉砕時の負荷をフィード量にフィードバックして一定の負荷で粉砕する製造方法が記載されている。しかし、この方法では、安定した粒径分布を得られる一方、フィード量を下げる操作を行なう為、高生産性の観点から好ましくない。
【特許文献１】特許第２８３３０８９号公報
【特許文献２】特許第３７７３０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上のような事情に基いてなされたものであって、その目的は、所定の粒径分布を有するトナーを簡単な方法により高生産、高収率で製造することができるトナーの製造方法を提供することにある。さらに、粉砕機内の発熱量を抑え、原料の劣化を抑え、特に保存性の良いトナーを提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は鋭意検討を進めた結果、以下に記載するトナーの製造方法により前記課題が解決できることを見出した。
（１）少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有する原料混合物を溶融混練し、得られた混練物を冷却した後、冷却物を粗粉砕し、粗粉砕物を粉砕手段によって粉砕し、得られた粉砕物を分級手段によって分級する工程を少なくとも有するトナーの製造方法であって、該粉砕手段は、粉砕原料定量供給装置から供給される粉砕原料を、少なくとも中心回転軸に取り付けられた回転体である回転子と、該回転子表面と一定間隔を保持して回転子の周囲に配置されている固定子とを具備し、該回転子と該固定子との間に保持された間隔によって形成される環状空間で粉砕するように構成されている機械式粉砕機であり、該機械式粉砕機によって得られた微粉砕物を、気流式分級機内で少なくとも微粉、中粉及び粗粉に分級し、粗粉を粉砕原料定量供給装置に戻し、該粗粉を粉砕原料と一緒に該機械式粉砕機に定量供給する事を特徴とするトナーの製造方法。
（２）粉砕原料供給装置に戻す粗粉が皆無であるか、もしくは粉砕原料供給量の３倍以下である事を特徴とする上記（１）記載のトナーの製造方法。
（３）粉砕原料を０℃以下の空気と一緒に機械式粉砕機に導入する事を特徴とする上記（１）又は（２）記載のトナーの製造方法。
（４）粉砕原料と一緒に供給される空気温度と、機械式粉砕機から機外へ排出される空気温度との差をＴとし、気流式分級機で分級された中粉の重量平均径をＭ（μｍ）、粉砕原料供給量をＦ（ｋｇ／ｈ）とし、Ｔ×Ｍ／Ｆが２３．０以下である事を特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のトナーの製造方法。
（５）前記気流式分級機としてコアンダ効果を利用し粉体を気流分級する多分割式分級機を用いることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のトナーの製造方法。
（６）結着樹脂のガラス転移点Ｔｇが５０〜７５℃であり、機械式粉砕機から機外へ排出される空気温度が前記Ｔｇよりも１０〜３０℃低くなる事を特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載のトナーの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のトナーの製造方法によれば、機械式粉砕機で得られる粗粉を粉砕原料定量供給装置に戻して、該粗粉を原料と一緒に再び機械式粉砕機に定量供給するようにしたため、粉砕機への負荷変動が少なくなり、安定した粒径分布を有するトナーを得る事ができ、さらに、負荷変動が小さい事で、粉砕時に発生する発熱量が低く抑えられ、トナー保存性の劣化が抑えられるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のトナーの製造方法を実施するための装置の構成について説明する。
本発明の製造方法を実施するための装置は、トナーの粉砕原料を所定粉砕度で微粉砕する機械式粉砕機と、微粉砕された粉砕原料から、予め設定された微粉砕品の粒径に応じて、設定された微粉砕品の粒径より小さい粒径の微粉砕品（微粉）の少なくとも一部を分級して排出するとともに、残りの微粉砕原料を戻り粉（主に粗粉）として粉砕機に戻す分級機とから構成される。
【００１１】
粉砕原料は、冷風発生装置により発生した冷風とともに、原料フィーダーにより機械式粉砕機に投入されて微粉砕される。微粉砕された粉砕原料は、ブロアによる吸引空気により空気輸送される。そして、空気輸送された微粉砕後の粉砕原料は、サイクロンにおいて空気と分離されて回収された後、気流式分級機に供給される。なお、サイクロンで分離された空気は、バグフィルターを介してブロアによって吸引される。 
【００１２】
次いで、気流式分級機に供給された粉砕原料は、製品とされる少なくとも一部の微粉と、粉砕機に戻される粗粉を主成分とする粉砕原料とに分級される。その後、分級された少なくとも一部の微粉は、ブロアによる吸引空気によって空気輸送される。そして、空気輸送された微粉は、サイクロンにおいて空気と分離されて回収された後、ダブルダンパーを介して微粉砕品として排出される。なお、サイクロンで分離された空気は、バグフィルターを通ってブロアから排出される。一方、排出されない粗粉は戻り粉として、粉砕原料定量供給装置に戻し、粉砕原料と一緒に機械式粉砕機に再び戻される。 
【００１３】
このようにすると、直接、粗粉が粉砕機に戻らない為、粉砕機への負荷変動が少なくなり、安定した粒径分布を有するトナーを得る事ができる。さらに、負荷変動が小さい事で、粉砕時に発生する発熱量が低く抑えられ、発熱による原料の変化が少ない。また、粗粉の定量供給装置を設置する必要が無く、設備経費が抑えられる。
【００１４】
さらに、粉砕原料供給装置に戻す粗粉は、皆無であるか、もしくは粉砕原料供給量の３倍以下である事が好ましい。高収率を得る為、粗粉を機械式粉砕機に戻しながら粉砕するが、機械式粉砕機の粉砕力を上げる必要があり、回転子を高回転で運転しなければならない。その為、過粉砕となり、収率の低下が発生する事から、従来のように直接機械式粉砕機に粗粉を戻す方法では、２倍以下が好ましいとされていた。しかし、本発明に於いては、粗粉を粉砕原料定量供給装置に戻す為、機械式粉砕機へ負荷が少ない事から、３倍以下で運転しても過粉砕がなく、高収率でトナーを得る事ができる。
【００１５】
機械式粉砕機としては、外部駆動のロータ，ブレード，ピン等による渦や衝突を利用する方式が利用可能である。さらに具体的にはターボミル，クリプトロン等の機械式粉砕機を挙げることができる。
また、微粉砕された粉砕原料から所定粒度の微粉を得るための分級機としては、気流式分級機が良い。さらには、コアンダ効果を利用し粉体を気流分級する多分割式分級機が好ましい。具体的にはエルボージェットを挙げることができる。多分割気流式分級機では、原料供給ノズル、原料粉体導入ノズル及び高圧エアー供給ノズルを多分割気流式分級機の上面部に具備し、該分級エッジを具備する分級エッジブロックが、分級域の形状を変更できるようにその位置を変更し得るようにしたため、従来の気流式分級装置よりも分級精度を飛躍的に向上させることができる。 
【００１６】
より好ましいトナーの粉砕の形態としては、機械式粉砕機内に０℃以下の空気を送風することが好まし。０℃以下である事で、粉砕時の発熱を抑え、機械式粉砕機の回転子と固定子間にトナーが融着固化する事を防止できる。さらに、粉砕原料と一緒に供給される空気温度と、機械式粉砕機から機外へ排出される空気温度との差をＴとし、気流式分級機で分級された中粉（製品）の重量平均径をＭ（μｍ）、粉砕原料供給量をＦ（ｋｇ／ｈ）とし、Ｔ×Ｍ／Ｆが２３．０以下である事が好ましい。２３．０を超える粉砕とは、中粉（製品）の重量平均径が大きく、粉砕原料供給量が少なく、粉砕時の発熱量が大きい状態であり、高生産、高収率の観点から好ましくない。
【００１７】
上記の機械式粉砕機で粉砕する粉砕原料は、粉砕性及びトナーの保存性の観点からガラス転移点Ｔｇが５０〜７５℃である結着樹脂を含有し、機械式粉砕機から機外へ排出される空気温度が前記Ｔｇよりも５〜３０℃低くなる事が好ましい。
使用する結着樹脂としては、定着性及び耐オフセット性の観点から分子量の異なる２種類以上の樹脂を用いる事が一般的である。その場合樹脂間の相溶性がガラス転移点に影響し、相溶性が高いほど可塑性効果により樹脂全体のガラス転移点は低くなり、場合によっては個々の樹脂のガラス転移点よりも低くなる傾向があり、粉砕性及びトナーの保存性が劣化しやすい。熱変質の大きな要因となる結着樹脂の変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。
【００１８】
使用する結着樹脂の種類としては、公知の樹脂で良く、ビニル系モノマーの単重合体又は共重合体、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を、必要に応じて用いる事ができる。特に、ポリエステル樹脂は熱ローラー定着用トナーとして定着性が良好で、耐オフセット性に優れており好ましい。さらに、低温定着を改良する為に結晶性ポリエステルを用いる事が有効であり、非晶質ポリエステル樹脂と併用すると、耐オフセット性との両立が可能となる。
【００１９】
非晶質ポリエステル樹脂のガラス転移温度は好ましくは５０〜７５℃、より好ましくは５５〜６５℃であり、更に数平均分子量（Ｍｎ）は好ましくは１，５００〜５０，０００、より好ましくは２，０００〜２０，０００であり、重量平均分子量（Ｍｗ）は好ましくは６，０００〜１００，０００、より好ましくは１０，０００〜９０，０００であることが良い。 結晶性ポリエステル樹脂の軟化点は、低温定着性の観点から、７０〜１３０℃である事が好ましい。
非晶質ポリエステル樹脂と結晶性ポリエステル樹脂の重量比は、低温定着性、粉砕性、トナー保存性の観点から９５：５〜７０：３０である事が好ましい。
【００２０】
また、結晶性ポリエステルは、非晶質ポリエステルと混合し、分散させる過程で結晶構造が壊れやすく、結晶性を低下させ、トナー保存性を低下させる事になる為、結晶核剤を添加しても良い。結晶核剤は、脂肪酸アミドが結晶性ポリエステルに近い構造である事から溶融混練時に溶融しやすい為結晶性ポリエステル中に微分散が可能となる。また、融点が結晶性ポリエステル以上であり、結晶性ポリエステルよりも結晶核剤の方が早く結晶化する為、結晶核剤として機能しやすい。
さらに、原料には、着色剤、離型剤、帯電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、クリーニング性向上剤が適時含有されて良い。
【実施例】
【００２１】
[実施例１〜６、比較例１］
表１に示す結着樹脂を使用し、離型剤カルナバワックス２．５重量部、カーボンブラック「Ｒｅｇａｌ３３０Ｒ」（キャボット社製）１０．６重量部、帯電制御剤「ボントロンＮ０４」（オリエント化学工業社製）３．０重量部、結晶核剤エチレンビスステアリン酸アミド「Ｋａｏ  ＷＡＸ  ＥＢ」（花王社製）２．０重量部をヘンシェルミキサーで予備混合した後、1軸混練機で溶融混練した。得られた溶融混練物を冷却ロールで圧延し、ハンマーミルで粗粉砕後、ターボ工業製ターボミルＴ２５０で微粉砕し、日鉄鉱業社製エルボージェットEＪ-５型機で分級を行ない、中粉を得た。実施例１〜６では、粗粉を粉砕原料定量供給装置に戻し、該粗粉を原料と一緒に定量供給した。比較例１では、粗粉を直接機械式粉砕機に戻し、微粉砕を行なった。得られた中粉１００重量部に疎水性シリカ０．５重量部を添加し、ヘンシェルミキサーで混合、超音波振動篩で凝集体を除去しトナーを得た。
【００２２】
トナーの粒度分布は種々の方法によって測定できるが、本発明においては、次の測定装置を用いて行った。即ち、測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−II型或いはコールターマルチサイザーII（いずれもコールター社製）を用いた。電解質溶液には、１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製して用いたが、例えば、ＩＳＯＴＯＮＲ−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)を使用することが出来る。測定方法としては、前記電解質溶液１００〜１５０ｍｌ中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０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解質溶液は超音波分散機で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用い、トナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。それから、本発明の係るところの体積分布から求める重量基準の重量平均粒径を求めた。
【００２３】
低温定着性は、以下の方法で評価した。
トナー付着量が０．４ｍｇ／ｃｍ２ベタ画像を作成し、得られた未定着画像を面圧：２．０Ｋｇｆ／ｃｍ２、ニップ巾：５．０ｍｍ、線速：２００ｍｍ／ｓｅｃで定着を行い、得られた定着画像をスミア布で５回擦り、スミヤ布を反射濃度計「ＲＤ−９１５」（マクベス社製）で測定し、画像濃度が０．４以下となる定着ロールの温度を最低定着温度とした。
【００２４】
保存性は、以下の方法で評価した。
トナー２０gを５０℃、２４時間保存した後、トナーの状態を目視で観察し、以下の基準で判定した。
◎  凝集が認められない
○  凝集が認められるが、使用上問題ない
×  塊がある
【００２５】
実施例１は粗粉を原料定量供給装置に戻していることから、比較例１の粗粉を直接粉砕機に戻した場合に比べて、重量平均径の標準偏差が小さく安定した粒径分布が得られる。
実施例２は、粉砕原料供給装置に戻る粗粉が粉砕原料供給量の３倍以下であり、より安定した粒径分布が得られる。
実施例３は、粉砕機に導入する空気温度が０℃以下であり、さらに安定した粒径分布が得られる。
実施例４は、Ｔ×Ｍ／Ｆが２３．０以下であり、最も安定した粒径分布が得られる。
実施例５は、Ｔ×Ｍ／Ｆがさらに小さく、粉砕機排気温度が低く、原料の劣化が少ない事から保存性が良好である。
実施例６は、結晶性ポリエステルを用いる事で低温定着が良好になり、粒径分布も安定している。
【００２６】
【表１】
2008225317.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のトナーの製造方法は所望の粒径分布を有するトナーを簡単な方法により高生産、高収率で製造することができ、粉砕機内の発熱量を抑えて、原料の劣化を抑えて保存性の良いトナーを提供するができるので、画像形成プロセスにおいて使用される静電荷像現像用トナーの製造方法として好適である。