(57)【要約】【課題】分級工程における超微粉の発生を低減し、分級効率を向上させ、効率よくトナーが得られる方法及び該製造方法に用いられる気流式分級機を提供すること。【解決手段】少なくとも結着樹脂及び着色剤を溶融混練し、冷却した後、粗粉砕した混練物と無機酸化物微粒子とを混合してなる原料混合物を、分級する工程を有するトナーの製造方法であって、分級の工程が複数連続した分級工程を含み、少なくとも１つの分級工程において、分級に供する粉体を分散させる分散室と分散させた粉体を分級する分級室とを有する気流式分級機を用い、該分散室からの排出粉を該分級室からの排出粉とともに、次の分級工程に供給するトナーの製造方法並びに該製造方法に用いる気流式分級機であって、分散室からの排出管と分級室からの排出管が連結した気流式分級機。【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溶融混練し、冷却した後、粗粉砕した混練物と無機酸化物微粒子とを混合してなる原料混合物を、分級する工程を有するトナーの製造方法であって、分級の工程が複数連続した分級工程を含み、少なくとも１つの分級工程において、分級に供する粉体を分散させる分散室と分散させた粉体を分級する分級室とを有する気流式分級機を用い、該分散室からの排出粉を該分級室からの排出粉とともに、次の分級工程に供給するトナーの製造方法。
【請求項２】
分級室からの排出粉が、上限を分級した分級粉である請求項１記載のトナーの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のトナーの製造方法に用いる気流式分級機であって、分散室からの排出管と分級室からの排出管が連結した気流式分級機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される静電潜像の現像に用いられるトナーの製造方法及び該製造方法に用いられる気流式分級機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
混練物を効率よく粉砕し、シャープな粒度分布を有するトナーを高収率で得るために、混練物を粗砕した後に、流動性付与剤と攪拌した後に微粉砕する方法が検討されている（特許文献１）。しかしながら、かかる方法では、分級工程において流動性付与剤の損失が生じる場合があり、その場合、流動性付与剤の効果を十分発揮できず、また分級効率の向上という観点からの工夫はされていない。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３１９７９号公報（請求項１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、分級工程における超微粉の発生を低減し、分級効率を向上させ、効率よくトナーが得られる方法及び該製造方法に用いられる気流式分級機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記従来技術に鑑みて検討した結果、分散室と分級室とを有する気流式分級機を用いて分級する際に、分散室からの排出粉を分級室からの排出粉とともに、次の分級工程に供給することにより、超微粉の発生が低減し、分級精度が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
本発明は、
（１）  少なくとも結着樹脂及び着色剤を溶融混練し、冷却した後、粗粉砕した混練物と無機酸化物微粒子とを混合してなる原料混合物を、分級する工程を有するトナーの製造方法であって、分級の工程が複数連続した分級工程を含み、少なくとも１つの分級工程において、分級に供する粉体を分散させる分散室と分散させた粉体を分級する分級室とを有する気流式分級機を用い、該分散室からの排出粉を該分級室からの排出粉とともに、次の分級工程に供給するトナーの製造方法並びに
（２）  前記トナーの製造方法に用いる気流式分級機であって、分散室からの排出管と分級室からの排出管が連結した気流式分級機
に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、分級工程に供する原料混合物は、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有した混練物と無機酸化物微粒子とを混合して得られる。
【０００８】
本発明に用いる混練物は、例えば、結着樹脂及び着色剤をヘンシェルミキサー等の混合機で混合した混合物を、密閉式ニーダー又は１軸もしくは２軸の押出機等で溶融混練し、冷却した後、ロートプレックス等を用いて、平均粒径を好ましくは４ｍｍ以下、より好ましくは０．１〜２ｍｍに粗粉砕して得られるものが好ましい。
【０００９】
結着樹脂としては、ポリエステル、スチレン−アクリル樹脂等のビニル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、２種以上の樹脂成分が部分的に化学結合したハイブリッド樹脂等が挙げられ、特に限定されないが、これらの中では、ポリエステル及びポリエステル成分とビニル系樹脂成分とを有するハイブリッド樹脂が好ましく、ポリエステルがより好ましい。ポリエステルもしくはハイブリッド樹脂の含有量又は両者が併用されている場合にはそれらの総含有量は、結着樹脂中、好ましくは５０〜１００重量％、より好ましくは８０〜１００重量％、特に好ましくは１００重量％である。
【００１０】
ポリエステルは、２価以上のアルコールからなるアルコール成分と２価以上のカルボン酸化合物からなるカルボン酸成分とを縮重合することにより得られる。
【００１１】
２価のアルコールとしては、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、ポリオキシエチレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等のビスフェノールＡのアルキレン（炭素数２又は３）オキサイド付加物（平均付加モル数１〜１０）、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ等が挙げられる。特にビスフェノールＡのアルキレンオキサイド付加物を用いて得られたポリエステルは、樹脂自体が堅く、粉砕、分級が困難な場合があり、本発明の効果がより顕著に発揮されるため好ましい。
【００１２】
３価以上のアルコールとしては、ソルビトール、１，４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、グリセロール、トリメチロールプロパン等が挙げられる。
【００１３】
また、２価のカルボン酸化合物としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フマル酸、マレイン酸等のジカルボン酸、炭素数１〜２０のアルキル基又はアルケニル基で置換されたコハク酸、これらの酸の無水物及びアルキル（炭素数１〜１２）エステル等が挙げられる。
【００１４】
３価以上のカルボン酸化合物としては、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）及びその酸無水物、アルキル（炭素数１〜１２）エステル等が挙げられる。
【００１５】
ポリエステルは、例えば、アルコール成分とカルボン酸成分とを不活性ガス雰囲気中にて、要すればエステル化触媒を用いて、１８０〜２５０℃の温度で縮重合することにより製造することができる。
【００１６】
ポリエステルの軟化点は、８０〜１６５℃が好ましく、ガラス転移点は５０〜８５℃が好ましい。
【００１７】
また、ポリエステルの酸価は、着色剤の分散性の観点から、０．５〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇが好ましく、水酸基価は１〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇが好ましい。
【００１８】
また、本発明において、ハイブリッド樹脂は、２種以上の樹脂を原料として得られたものであっても、１種の樹脂と他種の樹脂の原料モノマーから得られたものであっても、さらに２種以上の樹脂の原料モノマーの混合物から得られたものであってもよいが、効率よくハイブリッド樹脂を得るためには、２種以上の樹脂の原料モノマーの混合物から得られたものが好ましい。
【００１９】
従って、ハイブリッド樹脂としては、各々独立した反応経路を有する二つの重合系樹脂の原料モノマー、好ましくはポリエステルの原料モノマーとビニル系樹脂の原料モノマーを混合し、該二つの重合反応を行わせることにより得られる樹脂が好ましく、具体的には、特開平１０−０８７８３９号公報に記載のハイブリッド樹脂が好ましい。
【００２０】
着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料等のすべてを使用することができ、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンＦＧ、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントグリーンＢ、ローダミン−Ｂベース、ソルベントレッド４９、ソルベントレッド１４６  、ソルベントブルー３５、キナクリドン、カーミン６Ｂ、ジスアゾエロー等が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を混合して用いることができ、本発明で製造するトナーは、黒トナー、カラートナー、フルカラートナーのいずれであってもよい。着色剤の配合量は、結着樹脂１００重量部に対して、１〜４０重量部が好ましく、３〜１０重量部がより好ましい。
【００２１】
さらに、混練物には、結着樹脂及び着色剤に加えて、離型剤、荷電制御剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等の添加剤を、適宜添加してもよい。
【００２２】
混練物と混合する無機酸化物微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化亜鉛等が挙げられ、これらは単独でまたは２種以上を混合して用いることができる。これらのなかでは、トナーの小粒径化および流動性確保の観点から、シリカが好ましい。
【００２３】
シリカは、帯電性及び流動性の観点から、疎水化処理された疎水性シリカであるのが好ましい。疎水化の方法は特に限定されず、疎水化処理剤としては、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、シリコーンオイル、メチルトリエトキシシラン等が挙げられるが、これらの中ではヘキサメチルジシラザンが好ましい。疎水化処理剤の処理量は、無機酸化物微粒子の表面積当たり１〜７ｍｇ／ｍ２  が好ましい。
【００２４】
無機酸化物微粒子の平均粒子径は、トナー表面への埋め込み防止の観点から、０．００１μｍ以上、好ましくは０．００５μｍ以上であることが望ましく、流動性確保および感光体破損防止の観点から、１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下であることが望ましい。従って、無機酸化物微粒子の平均粒子径は、０．００１〜１μｍが好ましく、０．００５〜０．１μｍがより好ましい。なお、ここでの平均粒子径は、体積平均粒子径である。
【００２５】
混練物と無機酸化物微粒子とからなる原料混合物は、例えば、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の高速攪拌可能な混合機を用いて、混練物に無機酸化物微粒子を外添したものであるのが好ましい。
【００２６】
無機酸化物微粒子の配合量は、トナーの粉砕効率及び収率の観点から、混練物１００重量部に対して、０．３〜２重量部が好ましく、０．５〜１．５重量部がより好ましい。
【００２７】
本発明では、混練物と無機酸化物微粒子とを混合して得られる原料混合物を粉砕・分級する工程において、分級の工程が複数連続した分級工程を含み、少なくとも１つの分級工程において、分散室と分級室とを有する気流式分級機を用い、該分散室からの排出粉を該分級室からの排出粉とともに、次の分級工程に供給することに大きな特徴を有する。
【００２８】
前記分級工程に用いられる気流式分級機は、分級に供する粉体を分散させる分散室と分散させた粉体を分級する分級室とを有する分級機であれば特に限定されない。気流式分級機としては、「ＤＳ」（日本ニューマチック社製）が好適に用いられる。以上に例示した気流式分級機において、例えば、「ＤＳ」（日本ニューマチック社製）は、以下の原理により粉体を気流分級する。なお、分散室からの排出粉を該分級室からの排出粉とともに供給する次の分級工程や、その他の分級工程に用いる分級機には、分散室と分級室とを有していない篩式等の分級機や、「エルボジェット」（（株）マツボー製）、「ＴＴＳＰ」（ホソカワミクロン社製）、「ターボクラシファイア」（日清エンジニアリング社製）等の分散室と分級室とを有していない気流式分級機を用いてもよい。
【００２９】
気流分級機の分散室上部には超微粉を吸引する排気管が設けられており、分散室内に供給された粉体から、まず超微粉が除去される。超微粉以外の粉体は、円錐状の案内板に沿って旋回しつつ下降し、案内板直下の分級室へと導かれ、分級板上で、遠心力により微粉は分級板の中央部に移動し、中央開口部へと吸引され、サイクロンで捕集される。一方、粗粉は分級板の外周部へと移動し、分級機から排出される。
【００３０】
従来、分級工程に供される原料は、まず第一上限分級工程に供給されるが、粉砕・分級効率の向上を目的として混練物を無機酸化物微粒子と混合した原料混合物を用いる場合、第一上限分級工程において、無機酸化物微粒子の半分近くが超微粉とともに分散室から排気管へ吸引除去されるために、続く分級工程において、無機酸化物微粒子が不足し、十分な分級精度を確保することができない。
【００３１】
そこで、本発明では、少なくとも１つの分級工程において、分散室からの排出粉、好ましくは上限を分級した分級粉（上限分級粉）を分級室からの排出粉とともに、超微粉が分級粉と混合されるように、次の分級工程に供給することにより、後の分級工程での超微粉の発生を格段に低減させることができる。従って、本発明では、かかる分級工程において、分散室からの排出管と分級室からの排出管が連結した気流式分級機を用いることが好ましい。
【００３２】
本発明において超微粉の発生が低減する理由は、以下のように推定される。即ち、前の分級工程において無機酸化物微粒子を奪われた分級粉を、無機酸化物微粒子を多量に含有した超微粉と混合することにより、超微粉に含まれる無機酸化物微粒子の一部が、粉砕、分級により原料混合物に比べて小粒径化され、比表面積が大きくなった分級粉に供給される。無機酸化物微粒子が補われた分級粉は、後の分級工程において、分級機の分散室内で粗粉と微粉の分散が十分に行われ、その結果、後の分級工程における分級精度が向上し、所望の粒径を有する粒子が、前の分級工程に戻されることなく、粒子の余分な過粉砕が低減される。
【００３３】
なお、生産効率の観点から、最初の上限分級工程（第一上限分級工程）により排出される粗粉を粉砕して第一上限分級工程に戻して再度分級を行うことが好ましく、２番目の上限分級工程（第二上限分級工程）により排出される粗粉も第一上限分級工程に戻して再度分級を行うのが好ましい。
【００３４】
本発明において、分級工程は、複数連続した分級工程を含むものであれば、分級工程の回数は特に限定されないが、分級精度の向上の観点から、少なくとも２回の上限分級工程と少なくとも１回の下限分級工程を有していることが好ましく、本発明の特徴である分級工程を、上限分級工程で行うことがより好ましい。従って、最初の分級工程と次の分級工程が上限分級工程であり、３番目の分級工程が下限分級工程であって、さらに第一上限分級工程と第二上限分級工程の間に粉砕工程を有する態様が好ましい。なお、本発明において、上限分級工程とは、所望の粒径よりも比較的大きな粒子の除去を目的とする分級工程をいい、下限分級工程とは、所望の粒径よりも比較的小さな粒子の除去を目的とする分級工程をいう。
【００３５】
本発明により得られるトナーの体積平均粒子径は、３〜２０μｍ程度が好ましいが、特に体積平均粒子径が４〜６μｍ程度の小粒径のトナーを製造する際に、本発明の効果がより顕著に得られる。
【００３６】
【実施例】
〔軟化点〕
高化式フローテスター（島津製作所製、ＣＦＴ−５００Ｄ）を用い、樹脂の半分が流出する温度を軟化点とする（試料：１ｇ、昇温速度：６℃／分、荷重：１．９６ＭＰａ、ノズル：１ｍｍφ×１ｍｍ）。
【００３７】
〔ガラス転移点〕
示差走査熱量計（セイコー電子工業社製、ＤＳＣ２１０）を用いて昇温速度１０℃／分で測定する。
【００３８】
〔酸価及び水酸基価〕
ＪＩＳ  Ｋ００７０の方法により測定する。
【００３９】
樹脂製造例
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３５０ｇ、ポリオキシエチレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン９７５ｇ、テレフタル酸２９９ｇ、トリメリット酸２ｇ及び酸化ジブチル錫４ｇの混合物を、窒素雰囲気下、２３０℃で、軟化点が１１３℃に達するまで反応させて、白色の固体として樹脂Ａを得た。樹脂Ａのガラス転移点は６６℃、軟化点は１１３℃、酸価は６．０ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価は３９．２ｍｇＫＯＨ／ｇであった。
【００４０】
原料混合物の製造例
樹脂Ａ  １００重量部、着色剤「ジメチルキナクリドン」（大日精化社製）６重量部、離型剤「カルナバワックスＣ１」（加藤洋行社製）６重量部及び荷電制御剤「ボントロン  Ｅ−８４」（オリエント化学工業社製）３重量部を、ヘンシェルミキサーにより予備混合した後、二軸押出機により溶融混練した。
【００４１】
得られた溶融混練物を冷却し、粉砕機「ロートプレックス」（ホソカワミクロン社製）により、目開きが２ｍｍのふるいを用いて２ｍｍ以下に粗砕した。粗砕した混練物１００重量部に対し、疎水性シリカ「アエロジルＲ９７２」（日本アエロジル社製、平均粒子径：１６ｎｍ）０．５重量部を添加し、ヘンシェルミキサーにより１５００ｒ／ｍｉｎで１分間攪拌混合し、原料混合物を得た。
【００４２】
実施例１
原料混合物を、図１に示す分級ラインに、Ａの位置から供給した。図１において、第一上限分級機１には、日本ニューマチック社製のＩＤＳ２型気流分級機を、第二上限分級機２には、日本ニューマチック社製のＤＳ２型気流分級機を、下限分級機３には、日本ニューマチック社製のＤＳＸ２型気流分級機を、案内板と分級板の傾斜角を表１に示す角度に調整して、それぞれ用いた。
【００４３】
【表１】
2004191426.tif 000002
【００４４】
第一上限分級機１及び第二上限分級機２は、超微粉を吸引除去するために、途中に一次静圧用ダンパー４が配置された一次排気管６と連結し、また分級板中央の開口部から排気された分級粉を捕集するためのサイクロン７に搬送するための二次排気管８と連結しており、一次排気管６と二次排気管８は連結して１本の管となってサイクロン７に連結している。サイクロン７は、二次静圧用ダンパー９を介してブロア５に接続され、サイクロンで捕集された第一上限分級粉と第二上限分級粉は、それぞれ第二上限分級機２、下限分級機３へと供給される。
下限分級機３では、一次排気管６と二次排気管８が連結しておらず、一次排気管６は一次静圧用ダンパー４を介してブロア５に接続されている。サイクロン７もまた、二次静圧用ダンパー９を介してブロア５に接続され、下限分級粉は最終分級粉として採取され、微粉はサイクロン７で捕集される。
【００４５】
第一上限分級機１から排出された粗粉を粉砕し、再度第一上限分級機１に供給するための粉砕機１０には、日本ニューマチック社製のＩ２型衝突板式ジェットミルを、衝突部材を、半径１０ｍｍの真円を底面とする円柱を底面に対して垂直に切断することにより二等分して得られた半円柱型の衝突部材に取り替えて用いた。粉砕条件は、粗粉の供給量を３．０ｋｇ／ｈ、粉砕エア圧を０．５Ｍｐ、衝突板とノズルの距離を２０ｍｍに調整した。
【００４６】
最終分級粉の体積平均粒径、第二上限分級粉における粒径５μｍ以下の粉体の含有量、所定の時間内（原料混合物の供給開始から１０分間）に得られた第二上限分級粉の回収率（第二上限分級粉／第一上限分級機に供給した原料混合物の重量比）を表２に示す。
【００４７】
比較例１
図２に示す分級ラインに原料混合物を供給した以外は、実施例１と同様にして、原料混合物を分級、粉砕した。
【００４８】
【表２】
2004191426.tif 000003
【００４９】
以上の結果より、実施例１では、第二上限分級粉における粒径５μｍ以下の粉体の含有量（３０．０％）が比較例１（５７．８％）と対比して格段に少ないことから、微粉の発生量が少ないうえに、次に続く下限分級の負荷が大幅に低減されているものと推定される。
また、比較例１では、所定の時間内の回収率（２０．６％）が実施例１（７６．９％）と対比して格段に低いが、これは流動性の悪化や微粉と粗粉の分散不良により、分級機内に粉体が滞留しているためと推定される。
【００５０】
【発明の効果】
本発明により、分級工程における超微粉の発生を低減し、分級効率を向上させ、効率よくトナーを製造することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例１で用いた分級ラインの概略図である。
【図２】図２は、比較例１で用いた分級ラインの概略図である。
【符号の説明】
１  第一上限分級機
２  第二上限分級機
３  下限分級機
４  一次静圧用ダンパー
５  ブロア
６  一次排気管
７  サイクロン
８  二次排気管
９  二次静圧用ダンパー
１０  粉砕機
Ａ  原料供給位置
【図１】
2004191426.tif 000004
【図２】
2004191426.tif 000005