(57)【要約】【課題】大きなエネルギーを必要とする加圧や圧縮を行わず、最小限の加熱のみで行う乾式造粒装置を提供すること、また、トナー微粉が多量な場合でも作業環境を損なうことなく、さらに省エネルギー、省スペースでリサイクルでき、トナー生産性を低下しないトナー製造方法を提供すること。【解決手段】周壁に軸と直角の方向に周壁を一周する溝を複数設けた一対の円筒ローターを周壁を近接させて配設すると共に、前記一対の円筒ローターが互いに反対方向に回転するように配置し、該一対の円筒ローター間に粉体を供給することにより、前記溝に粉体が充填され、さらに該粉体が充填された円筒ローターの内部を加温する手段を設け、該加温された円筒ローターが回転する間に粉体が加温造粒されることを特徴とする造粒装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁に軸と直角の方向に周壁を一周する溝を複数設けた一対の円筒ローターを周壁を近接させて配設すると共に、前記一対の円筒ローターが互いに反対方向に回転するように配置し、該一対の円筒ローター間に粉体を供給することにより、前記溝に粉体が充填され、さらに該粉体が充填された円筒ローターの内部を加温する手段を設け、該加温された円筒ローターが回転する間に粉体が加温造粒されることを特徴とする造粒装置。
【請求項２】
請求項１記載の造粒装置において、前記粉体が造粒された回転位置のローター周壁に近接して造粒品の掻き取り手段を設けることを特徴とする造粒装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の造粒装置において、前記円筒ローターの下側に前記掻き取り手段によって掻き落とされた造粒品を切断するカッターを設けることを特徴とする造粒装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の造粒装置において、前記円筒ローターの頂部に突起を設けることを特徴とする造粒装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の造粒装置において、前記円筒ローター内部を加温する手段が温水または熱風であることを特徴とする造粒装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の造粒装置において、ローター内またはローター表面を設定温度にコントロールすることを特徴とする造粒装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の造粒装置において、前記ローターの表面温度（Ｔ）を被粉体のＴｇ−１℃＞Ｔ＞被粉体のＴｇ−５℃に制御して造粒することを特徴とする造粒装置。
【請求項８】
請求項６乃至７のいずれかに記載の造粒装置において、前記ローター内またはローター表面の温度設定に温度制御された温水または冷水をローター内に導入して行うことを特徴とする造粒装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の造粒装置において、前記ローターの回転速度を可変とすることを特徴とする造粒装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の造粒装置において、前記ローターのローターギャップを可変とすることを特徴とする造粒装置。
【請求項１１】
分級により分離されたトナー微粉を請求項１乃至１０のいずれかに記載の加温造粒装置により造粒してトナー製造工程で再使用することを特徴とするトナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体の造粒装置、特に静電荷像現像用トナーの製造過程で生じる所定粒子径以下の微粉トナーを造粒してトナー製造工程で再使用するための前記微粉トナーの造粒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トナー粒子の製造方法は、大きく分類してトナーを混練後粉砕する機械式粉砕法とトナー粒子を重合時に造粒する重合法とが知られているが、一般的には前者の製造方法が製造効率、各種トナーへの適用範囲が広いなどの理由で主流を占めている。原料配合・混合工程、混練工程、冷却工程を経て得られたペレット状トナーは、その後粉砕工程で１０数μｍ程度にまで粉砕され、所定の粒径のトナーのみ製品化するため分級される。この分級工程で分離されるトナー微粉は従来のトナー製造方法では再使用されていなかったが、近年、経済性及び環境性などの理由で再利用されることが望まれるようになり、例えば、トナー微粉は原料配合・混合工程にリサイクルされ使用されるようになった。
【０００３】
しかしながら、近年、複写物・印刷物等の高画質化に伴いトナー粒子径が小粒径化すること、及び低エネルギー定着を達成するためにトナーの軟化（粘性が低下）による過粉砕化などでトナー微粉発生量が多くなるために、従来よりトナー微粉リサイクル量が多量になることでトナー生産性及びトナー性能への影響が大きくなる傾向にある。つまり、トナー微粉を再利用しない場合に比べて、再利用する場合にはトナー微粉の嵩密度が小さいことで、トナー原料を混ぜた時に原料全体の嵩密度も小さくなる。それにより連続式押出機などの混練機への原料食い込みが悪化するので、押出量の低下による生産性の悪化、混練時の負荷が低下し、トナー中添加剤と微粉自身の分散不良を招く。また、適度な帯電量の安定性を有せず、連続コピー時の画像安定性が悪く、更に、高温・高湿環境下で感光体にトナー成分が付着するフィルミング現象を生じるなどのトナー性能悪化の問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、特開平６−２６６１５８号公報ではトナー製造工程で発生するトナー微粉を造粒した後、トナー製造工程にリサイクルすることが提案され、脱気して圧縮造粒する装置が示されているが、かかる装置では造粒に大きなエネルギーを必要とする。その他特開平７−１４４６号公報や特開平７−３０４０３３号公報にはフェノール樹脂などをペレット状製品に加工する造粒装置が提案されているが、これも圧縮、押圧を行うものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２６６１５８号公報
【特許文献２】
特開平７−１４４６号公報
【特許文献３】
特開平７−３０４０３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、大きなエネルギーを必要とする加圧や圧縮を行わず、最小限の加熱のみで行う乾式造粒装置を提供することを目的とする。他の目的は、トナー微粉が多量な場合でも作業環境を損なうことなく、さらに省エネルギー、省スペースでリサイクルでき、トナー生産性を低下しないトナー製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は下記の手段により達成される。
すなわち、本発明によれば、第一に、請求項１では、周壁に軸と直角の方向に周壁を一周する溝を複数設けた一対の円筒ローターを周壁を近接させて配設すると共に、前記一対の円筒ローターが互いに反対方向に回転するように配置し、該一対の円筒ローター間に粉体を供給することにより、前記溝に粉体が充填され、さらに該粉体が充填された円筒ローターの内部を加温する手段を設け、該加温された円筒ローターが回転する間に粉体が加温造粒されることを特徴とする造粒装置が提供される。
【０００８】
第二に、請求項２では、上記請求項１記載の造粒装置において、上記粉体が造粒された回転位置のローター周壁に近接して造粒品の掻き取り手段を配置することを特徴とする造粒装置が提供される。
【０００９】
第三に、請求項３では、上記請求項１または２記載の造粒装置において、上記円筒ローターの下側に前記掻き取り手段によって掻き落とされた造粒品を切断するカッターを設けることを特徴とする造粒装置が提供される。
【００１０】
第四に、請求項４では、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の造粒装置において、上記円筒ローターの頂部に突起を設けることを特徴とする造粒装置が提供される。
【００１１】
第五に、請求項５では、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の造粒装置において、上記円筒ローター内部を加温する手段が温水または熱風であることを特徴とする造粒装置が提供される。
【００１２】
第六に、請求項６では、上記請求項１乃至５のいずれかに記載の造粒装置において、ローター内またはローター表面を設定温度にコントロールすることを特徴とする造粒装置が提供される。
【００１３】
第七に、請求項７では、上記請求項１乃至６のいずれかに記載の造粒装置において、上記ローターの表面温度（Ｔ）を被粉体のＴｇ−１℃＞Ｔ＞被粉体のＴｇ−５℃に制御して造粒することを特徴とする造粒装置が提供される。
【００１４】
第八に、請求項８では、上記請求項６乃至７のいずれかに記載の造粒装置において、上記ローター内またはローター表面の温度設定に温度制御された温水または冷水をローター内に導入して行うことを特徴とする造粒装置が提供される。
【００１５】
第九に、請求項９では、上記請求項１乃至８のいずれかに記載の造粒装置において、上記ローターの回転速度を可変とすることを特徴とする造粒装置が提供される。
【００１６】
第十に、請求項１０では、上記請求項１乃至９のいずれかに記載の造粒装置において、上記ローターのローターギャップを可変とすることを特徴とする造粒装置が提供される。
【００１７】
第十一に、請求項１１では、分級により分離されたトナー微粉を上記請求項１乃至１０のいずれかに記載の加温造粒装置により造粒してトナー製造工程で再使用することを特徴とするトナーの製造方法が提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に係る造粒装置は、図１及び図２に例示するように、周壁に軸９と直角の方向に周壁を一周する溝１を複数設けた一対の円筒ローター２、２を、周壁を近接させて配設すると共に、一対の円筒ローター２、２が互いに反対方向に回転するように配置し、円筒ローター内に温度を設定温度に保つ温度コントローラーで制御された温水が導入される温水流入口５、温水流出口６を備え、一対の円筒ローター２、２間に供給された粉体が溝１に充填され加温された円筒ローター２が回転する間に、粉体が加温・造粒される。溝１の深さ及び幅は造粒対象となる粉体の種類等に応じて適宜設定され、熱が均一に伝わるようにする観点からその深さと幅の比は１：１程度となるようにすることが好ましい。一対の円筒ローター２、２に形成された溝１は、母線方向において互い違いに半ピッチずれるように形成されている。一対の円筒ローター２、２は、周面がほぼ接する位置から後述の突起４を設けた場合にはその高さ分だけ離した位置までの範囲で近接配置される。掻き取り装置３には爪部が設けられており、この爪部が円筒ローター２の溝１に入り込み、棒状の造粒物として掻き取られる。温水流入口５から入った温水は一方のローター２内を通過した後、図示されていないチューブ等で連結された出口と入口を通り、他方のローター２内を通過し、温水流出口６から排出される。温水を供給するチューブは図示しないロータリージョイント等の手段で回転とは関係なく固定的に設けられている。カッター７としては適宜の破砕方法を行うものが用いられるが、典型的には回転刃の付いたローター同士で破砕するものが使用される。
【００１９】
円筒ローター２、２内の加温は熱風を用いてもよく、温度コントローラーにて設定温度にコントロールする。温度は±２℃以内にコントロールしないと均一な造粒品を得ることは難しい。また、ローターの表面温度を被粉体のＴｇ−１℃＞Ｔ＞被粉体のＴｇ−５℃の範囲にしないとうまく造粒し難い。温度が低いと固化せず、温度が高すぎると溶融してしまい、溝からの離型性が極端に悪くなり、連続生産が困難となる。設定温度に保つにはフィードフォワード制御でも問題ないが、センサーによるフィードバック制御で行うことにより精度を高めることが可能である。なお、本発明の造粒装置では加温造粒後、冷却工程を経ずに造粒品が取り出される。
【００２０】
本発明の造粒装置には、円筒ローターの頂部に突起４を設けることが望ましい。突起４により粉体の噛み込みを促進させることができ、また、粉体投入時の洩れを防止することができる。すなわち、スタート時は粉体の温度が上昇するまでは固化しないため、粉体投入時の漏れを防止する必要がある。突起４は周方向に一カ所設けてもよく、複数カ所設けるようにしてもよい。また、一対の円筒ローター２、２に形成された突起４は、母線方向において互い違いとなるように設けられ、その高さは粉体洩れを防止するため相手のローター周面にほぼ接する高さに設定される。
【００２１】
ローターの速度は粉体の種類によって可変することが好ましく、０．０１＜Ｖ≦０．１ｍ／秒とすることが望ましい。ローター速度が速すぎると粉体が十分に昇温せず固化できない。また、遅すぎると温度が上がりすぎ溶融してしまう。
【００２２】
上述した突起による粉体の噛み込み具合を粉体の種類により変更できるようローターギャップを可変とすることが望ましい。
【００２３】
以上述べた本発明の造粒装置により、分級により分離されたトナー微粉を造粒してリサイクルすることができ、しかも従来のように圧縮せずに、十分な硬さを持つ造粒品を連続して生産することができる。もちろん静電荷造現像用トナーのみでなく、樹脂や成形材料等の造粒も容易に行うことができる。
【００２４】
【実施例】
図１の造粒装置により造粒する例を説明すると、まず、モーター（図示せず）を駆動させて一対の円筒ローター２、２を回転させる。このとき円筒ローター２、２の回転速度は、例えば０．０５ｍ／秒程度で、互いに反対方向（図中、矢印方向）に回転する。被造粒品を円筒ローター２の上方にある粉体供給口８から投入する。このとき、円筒ローター２上の突起４は回転軸と平行な位置にあり、円筒ローター間の隙間を塞ぐ位置においてスタートすることが望ましい。
投入された被造粒品は、円筒ローター２、２の円周面上に設けられた複数本の溝１に充填され、温水口５より導入される温度コントローラーで制御された温水により加温されながら、そのままの状態で円筒ローター２、２の回転によって円筒ローターの下側方向に移動し、掻き取り装置３、３により溝１から剥がされ、棒状にされる。おおむねローター１／２回転で造粒される。温水の設定温度は例えば７０℃である。棒状にされた造粒品は冷却工程を通ることなく、そのままカッター７で切断され、ペレット状の造粒品となって、円筒ローター２、２の外部に排出される。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の造粒装置によれば、周壁に軸と直角の方向に周壁を一周する溝を複数設けた一対の円筒ローター間に粉体を投入し、該溝に粉体が充填されたローターの内部を加温しながらを回転させて造粒することから、従来のような大きなエネルギーを必要とする加圧や圧縮を行わず、最小限の加熱のみで造粒することができ、かつまた、冷却機構を必要としないことから、省エネのみでなく省スペースも実現できる。ちなみに、本発明の実施例での原単位負荷動力は０．０１０９Ｋｗｈ／ｋｇであり、従来の圧縮型の原単位負荷動力０．０９４２Ｋｗｈ／ｋｇに比べ約１／５の動力で造粒が可能となる。
【００２６】
請求項２の造粒装置によれば、粉体が造粒された回転位置のローターの周壁に近接して造粒品の掻き取り手段を設けることから、ローターを回転させながら造粒品を取り出すことができ、粉体の供給と造粒品の取り出しを同時に行うことができ、造粒品を連続して生産することができる。
【００２７】
請求項３の造粒装置によれば、上記円筒ローターの下側に上記掻き取り手段によって掻き落とされた造粒品を切断するカッターを設けることから、取り扱いやすい大きさに切断された造粒品が得られるため、リサイクル工程を円滑に実施することができる。
【００２８】
請求項４の造粒装置によれば、上記円筒ローターの頂部に突起を設けることから、粉体の噛み込みを促進させることができると共にスタート時の粉体投入時の粉体の洩れを防止することができる。
【００２９】
請求項５の造粒装置によれば、上記円筒ローター内部を加温する手段が温水または熱風であることから、ローター内部を均一に加温することができる。
【００３０】
請求項６の造粒装置によれば、上記ローター内またはローター表面を設定温度にコントロールすることから、硬さの均一な造粒品を得ることができる。
【００３１】
請求項７の造粒装置によれば、上記ローターの表面温度（Ｔ）を被粉体のＴｇ−１℃＞Ｔ＞被粉体のＴｇ−５℃に制御して造粒することから、溝からの離型性がよく、安定した連続生産ができると共に硬さの均一な造粒品を得ることができる。
【００３２】
請求項８の造粒装置によれば、上記ローター内またはローター表面の温度設定に温度制御された温水または冷水をローター内に導入して行うことから、設定温度を得やすく、かつ設定温度を保持しやすい。
【００３３】
請求項９の造粒装置によれば、上記ローターの回転速度を可変とすることから、粉体の種類によって回転速度を可変でき、適切な昇温固化が行える。
【００３４】
請求項１０の造粒装置によれば、上記ローターのローターギャップを可変とすることから、上記突起による粉体の噛み込みを粉体の種類により変えて行うことができ、上記溝への充填を促進させることができる。
【００３５】
請求項１１のトナーの製造方法によれば、トナー微粉を上記本発明の造粒装置を用いて造粒することから、トナー微粉により作業環境を損なわないだけでなく、省エネ、省スペースでトナー微粉をリサイクルすることができ、トナーの生産性を低下しないトナーの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の造粒装置の一例を示す斜視図。
【図２】造粒装置の溝を説明するための図。
【符号の説明】
１  溝
２  ローター
３  掻き取り装置
４  突起
５  温水入口
６  温水出口
７  カッター
８  粉体供給口
９  ローターの軸
【図１】
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【図２】
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