(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並設された一対のロールを備えた混練装置のロール隙間異常検知方法であって、
一対のロールのロール間隔を、隙間検知手段の検知に基づいて所定間隔に設定するステップと、
上記一対のロールの少なくとも一方を所定回転数で空回転させて、その回転トルクを経時的に検知し、ロール同士の接触により回転トルクが周期的な極値を有することを、ロール隙間の異常として検出するステップと、
を備えた混練装置のロール隙間異常検知方法。
【請求項２】
上記一対のロールの両方を、回転数を相互に異ならせると共に一方が他方の倍数とならないように設定して回転させる請求項１に記載された混練装置のロール隙間異常検知方法。
【請求項３】
上記隙間検知手段の検知に基づいて設定する所定間隔を０．１〜０．３ｍｍとする請求項１に記載された混練装置のロール隙間異常検知方法。
【請求項４】
上記一対のロールのいずれのロール外径も２００〜５００ｍｍである請求項１に記載された混練装置のロール隙間異常検知方法。
【請求項５】
並設された一対のロールを備えた混練装置を用いて樹脂混練物を製造する方法であって、
一対のロールのロール間隔を、隙間センサーの検知に基づいて所定間隔に設定するステップと、
上記一対のロールの少なくとも一方を所定回転数で空回転させて、その回転トルクを経時的に検知し、ロール同士の接触により回転トルクが周期的な極値を有することを、ロール隙間の異常として検出するステップと、
上記検知した回転トルクに基づいてロール隙間の異常が検出された場合、隙間センサーのゼロ点較正、空回転させたロールのベアリング交換、又は、空回転させたロールの交換を行うステップと、
上記混練装置を用いて混練材料を混練するステップと、
を備えた樹脂混練物の製造方法。
【請求項６】
製造対象がトナー用樹脂混練物である請求項５に記載された樹脂混練物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並設された一対のロールを備えた混練装置のロール隙間異常検知方法及びそれを含む樹脂混練物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機等のトナー用樹脂組成物は、結着樹脂、着色剤及びワックスを混練して製造される。そして、トナー用樹脂組成物の製造には、一般に、並設された一対のロールを備えたオープンロール式の混練装置が用いられる。
【０００３】
かかる混練装置では、混練力がロールによる剪断速度とロール隙間とによって特定される。つまり、剪断速度が速いほど、また、ロール隙間が狭いほど、高い混練力を得ることができる。
【０００４】
特許文献１には、混練装置のロール隙間を０．１〜１０ｍｍに設定することが好ましく、０．１〜３ｍｍに設定することがさらに好ましい、と記載されている。
【０００５】
特許文献２には、混練装置の供給側端縁のロール隙間を０．１５〜２ｍｍに設定し、排出側端縁のロール隙間をその１．５〜４．５倍に設定することが開示されている。
【０００６】
特許文献３には、ロール隙間を０．０１〜５ｍｍとすることが好ましく、０．０５〜２ｍｍとすることがより好ましい、と記載されている。
【特許文献１】特開２０００−７５５４８号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９２５６号公報
【特許文献３】特開２００３−２８０２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、隙間センサーの検知に基づいてロール隙間を狭く設定すると、ロール加工精度やベアリングの遊び等に起因して、ロール同士が接触してしまう場合がある。特に、大型の混練装置では、ロール表面の硬度を付与するための製造時の熱処理による反り、ベアリングの遊び、加熱や自重等による反り等により、小型の混練装置に比べてロールの精度が低い。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、隙間検知手段の検知に基づいてロール隙間を設定したときの異常検知方法及びそれを含む樹脂混練物の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明は、並設された一対のロールを備えた混練装置のロール隙間異常検知方法であって、
一対のロールのロール間隔を、隙間検知手段の検知に基づいて所定間隔に設定するステップと、
上記一対のロールの少なくとも一方を所定回転数で空回転させて、その回転トルクを経時的に検知するステップと、
を備える。
【００１０】
そして、樹脂混練物の製造においては、混練材料の混練の前に、このロール隙間異常検知方法を用いて必要な措置を施せばよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ロール間隔を隙間検知手段の検知に基づいて所定間隔に設定し、空回転させたロールの回転トルクを経時的に検知するので、仮に、ロール同士が接触すれば、回転トルクが周期的な極値となって現れ、その異常を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（混練装置）
図１は、本実施形態に係る混練装置Ａを示す。
【００１４】
この混練装置Ａは、略水平に並設された一対のフロントロール１０及びバックロール２０を備えている。
【００１５】
フロントロール１０及びバックロール２０のそれぞれは、一般に、金属製であって、円柱状のロール本体１１，２１とそのロール長さ方向の両側に設けられた軸部１２，２２とを有する。
【００１６】
ロール本体１１，２１は、外部に露出しており、例えば、ロール外径が小型のもので５０ｍｍ以上２００ｍｍ未満、大型のもので２００〜５００ｍｍ、及び、ロール長さが小型のもので３００ｍｍ以上１２００ｍｍ未満、大型のもので１２００〜２０００ｍｍに形成されている。フロントロール１０及びバックロール２０のそれぞれは、ロール表面がフラットに形成されたものであっても、また、はす歯状の多数の線状溝が形成されたものであってもよい。
【００１７】
両軸部１２，２２は、一方が第１ケーシング３０及び他方が第２ケーシング４０にそれぞれ挿入されており、第１ケーシング３０内、或いは、第２ケーシング４０内に設けられた軸受け１３，１４，２３，２４によって軸回転可能に支持されている。
【００１８】
第１及び第２ケーシング３０，４０内のそれぞれにおいてフロントロール１０の軸部１２を軸支する軸受け１３，１４は、いずれも前後方向に可動であると共に前方に付勢されており、それぞれ隙間調製ダイヤル３１，４１により位置決めされ、結果として、フロントロール１０の第１及び第２ケーシング３０，４０側のそれぞれが位置決めされるようになっている。
【００１９】
第１及び第２ケーシング３０，４０内のそれぞれにおいてバックロール２０の軸部２２を軸支する軸受け２３，２４は、いずれも前後方向に可動であると共に後方に付勢されており、それぞれ油圧シリンダーにより所定圧力で後方から支持されて位置決め固定され、結果として、バックロール２０の第１及び第２ケーシング３０，４０側のそれぞれが位置決め固定されている。
【００２０】
第１ケーシング３０内において、フロントロール１０の軸部１２を軸支する軸受け１３から後方に延びるようにアーム１５が設けられていると共に、バックロール２０の軸部２２を軸支する軸受け２３から側方に延びるようにアーム２５が設けられており、前者の先端に隙間センサー（隙間検知手段）３２の一方の部品が、及び、後者の先端に隙間センサー３２の他方の部品がそれぞれ相互に対向するように取り付けられている。これら一対の部品からなる隙間センサー３２は、両部品間の距離を検知して図示しない制御部にそのデータを出力するようになっている。この部品間の距離が第１ケーシング３０側のフロントロール１０とバックロール２０とのロール隙間とみなされる。
【００２１】
第２ケーシング４０内において、バックロール２０の軸部２２を軸支する軸受け２４から前方に延びるようにアーム１６が設けられていると共に、フロントロール１０の軸部１２を軸支する軸受け１４から側方に延びるようにアーム２６が設けられており、前者の先端に隙間センサー（隙間検知手段）４２の一方の部品が、及び、後者の先端に隙間センサー４２の他方の部品がそれぞれ相互に対向するように取り付けられている。これら一対の部品からなる隙間センサー４２は、両部品間の距離を検知して制御部にそのデータを出力するようになっている。この部品間の距離が第２ケーシング４０側のフロントロール１０とバックロール２０とのロール隙間とみなされる。
【００２２】
フロントロール１０は、第１ケーシング３０に挿入された方の軸部１２の先端に駆動モータ１７が取り付けられている。バックロール２０は、第２ケーシング４０に挿入された方の軸部２２の先端に駆動モータ２７が取り付けられている。これらの駆動モータ１７，２７は、制御部に接続されており、その制御部の操作により、フロントロール１０、或いは、バックロール２０の回転方向や回転数等を自在に設定できるようになっている。また、これらの駆動モータ１７，２７は、いずれもトルクセンサが内蔵されており、制御部に回転トルクのデータを出力するようになっている。
【００２３】
フロントロール１０及びバックロール２０のそれぞれは、熱媒や冷媒を流通させることによる温度設定手段が設けられている。温度設定手段は制御部に接続されており、その制御部の操作により、ロール表面の温度を自在に設定できるようになっている。
【００２４】
（ロール隙間異常検知方法）
この混練装置Ａのロール隙間異常検知方法について説明する。
【００２５】
＜ロール隙間設定＞
まず、フロントロール１０とバックロール２０とのロール間隔を、隙間センサー３２，４２の検知に基づいて所定間隔に設定する。
【００２６】
具体的には、第１及び第２ケーシング３０，４０側のそれぞれにおいて、隙間センサー３２，４２が検知する間隔が所定間隔になるように隙間調製ダイヤル３１，４１を操作する。
【００２７】
この所定間隔は、０．１〜０．３ｍｍとすることが好ましく、０．１〜０．２５ｍｍとすることがより好ましい。
【００２８】
＜回転トルク検知＞
次に、フロントロール１０及びバックロール２０の少なくとも一方を所定回転数で空回転させて、その回転トルクを経時的に検知する。トルクの検知は樹脂を混練装置にフィードして測定する場合に比べて空回転状態で測定したほうが異常トルクを検出しやすく好ましい。
【００２９】
具体的には、フロントロール１０及びバックロール２０のいずれか一方を回転させ且つ他方を静止させる場合、例えば、フロントロール１０を所定回転数で空回転させ且つバックロール２０を静止させ、フロントロール１０の駆動モータ１７から回転トルクを経時的に検知する。フロントロール１０の回転方向はいずれの方向でもよく、回転数は１０〜１００ｒｐｍとすることが好ましく、２５〜８０ｒｐｍとすることがより好ましい。
【００３０】
回転トルクが一定で変化がなければ異常なしであり、一方、回転トルクが周期的な極値を有せば、それはフロントロール１０のバックロール２０への接触を意味するので、異常ありである。ロールの接触時に回転数の高いロール側には制動力が働くのでトルクは極大値を示し、回転数の低いロール側には回転力が働くのでトルクは極小値を示す。これらからフロントロール１０及びバックロール２０の回転数を相互に異ならせることが異常値の検出を容易にするので好ましい。
【００３１】
異常が検知された場合には、隙間センサー３２，４２のゼロ点較正、フロントロール１０のベアリング交換、或いは、フロントロール１０の交換等のメンテナンスを施す。
【００３２】
続いて、それとは逆に、フロントロール１０を静止させ且つバックロール２０を所定回転数で空回転させ、バックロール２０の駆動モータ２７から回転トルクを経時的に検知し、上記と同様に異常の有無を判断する。バックロール２０の回転方向及び回転数はフロントロール１０を回転させる場合と同様である。異常が検知された場合の対応も、フロントロール１０を空回転させた場合と同様である。
【００３３】
フロントロール１０及びバックロール２０の両方を空回転させる場合、例えば、フロントロール１０を所定の第１の回転数で空回転させると共にバックロール２０を所定の第２の回転数で空回転させ、フロントロール１０及びバックロール２０それぞれの駆動モータ１７，２７から回転トルクを経時的に検知する。このとき、第１の回転数と第２の回転数とを異ならせ、しかも、一方が他方の倍数にならないように設定する。フロントロール１０及びバックロール２０の回転方向はいずれの方向でもよいが、混練動作時と同様に両方共に内向きに回転させることが好ましい。フロントロール１０の回転数は６０〜１００ｒｐｍとすることが好ましく、６０〜８０ｒｐｍとすることがより好ましい。バックロール２０の回転数は２０〜６０ｒｐｍとすることが好ましく、４０〜５０ｒｐｍとすることがより好ましい。
【００３４】
フロントロール１０及びバックロール２０のいずれの回転トルクも一定で変化がなければ異常なしであり、一方、いずれか又は両方の回転トルクが周期的な極値を有せば、それはフロントロール１０とバックロール２０との接触を意味するので、異常ありである。
【００３５】
そして、回転トルクが周期的な極値を有する場合、回転トルクの極値の周期が第１の回転数から算出される周期と一致すれば、フロントロール１０に異常があり、回転トルクの極値の周期が第２の回転数から算出される周期と一致すれば、バックロール２０に異常があるということになる。
【００３６】
また、フロントロール１０及びバックロール２０の両方に異常のある場合には、これに加えて、第１の回転数から算出される周期と第２の回転数から算出される周期との最小公倍数的な周期で回転トルクに極値が現れる。なお、このような回転トルクの周期的な極値は、フロントロール１０の異常値とバックロール２０の異常値との和がロール間隔より大きければ現れるので、それぞれ単独での周期的な極値が現れない場合、つまり、フロントロール１０及びバックロール２０のいずれの異常値もロール間隔より小さい場合でも、この条件を満たせば現れる。
【００３７】
以上のようなロール隙間異常検知は、混練装置Ａの出荷検査として採用することができる。
【００３８】
また、混練装置Ａのロール隙間異常検知を行って必要なメンテナンス措置を施し、再度、ロール隙間異常検知を行って異常がないことを確認した後、混練材料を供給してそれを混練し、例えば、トナー用樹脂混練物等の樹脂混練物を製造することもできる。トナー用樹脂混練物の製造の場合、混練材料として、ポリエステル樹脂などの結着樹脂と、染料や顔料などの着色剤と、必要に応じて、離型剤、荷電制御剤、流動性向上剤、導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質などの補強充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、及び、クリーニング性向上剤などの添加剤とを混合したものが用いられる。
【００３９】
なお、上記実施形態では、フロントロール１０及びバックロール２０の両方を空回転させるとき、第１の回転数と第２の回転数とを異ならせ、しかも、一方が他方の倍数にならないように設定したが、特にこれに限定されるものではなく、両方を同じ回転数、或いは、一方を他方の倍数の回転数に設定しても、異常の有無は検知することができる。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
混練装置として、上記実施形態と同様の構成のオープンロール型連続式混練装置（各ロール径３２０ｍｍ、ロール全長１８００ｍｍ）を用いて樹脂混練物を製造した。
【００４１】
まず、隙間センサーの検知に基づいてロール間隔を０．２ｍｍに設定し、フロントロールを７３ｒｐｍ及びバックロールを４９ｒｐｍでそれぞれ空回転させた。
【００４２】
図２（ａ）は、フロントロール及びバックロールそれぞれの駆動モータから検知した回転トルクを経時的変化を示す。なお、回転トルクは下記式に基づいて規格化したものである。
【００４３】
回転トルク(%)＝(実測動力/モータ定格動力)×(最大ロール回転数/実測回転数)×100
これによれば、フロントロール及びバックロールのいずれの駆動モータから検知した回転トルクも約１．２秒周期で極値を有し、具体的には、フロントロールの駆動トルクが極大値及びバックロールの駆動トルクが極小値をそれぞれ有することが分かる。この極値の周期１．２秒は、回転数に換算すると６０（秒）／１．２（秒）＝５０（ｒｐｍ）となるので、４９ｒｐｍで回転するバックロールに異常があるということになる。なお、仮に、フロントロールに異常があった場合には、６０（秒）／７３（ｒｐｍ）≒約０．８（秒）となり、駆動トルクが約０．８秒周期の極値を有するものとなる。このように、第１の回転数と第２の回転数とを異ならせると共に一方が他方の倍数にならないように、フロントロール及びバックロールのそれぞれの回転数を設定することにより、フロントロール及びバックロールの両方を同時に空回転させても、いずれに異常があるのかを検知することができる。
【００４４】
次いで、異常が発見されたバックロールについて、隙間センサーのゼロ点較正等の必要なメンテナンス措置を施した。
【００４５】
続いて、再度、隙間センサーの検知に基づいてロール間隔を０．２ｍｍに設定し、フロントロールを７３ｒｐｍ及びバックロールを４９ｒｐｍでそれぞれ空回転させた。
【００４６】
図２（ｂ）は、フロントロール及びバックロールそれぞれの駆動モータから検知した回転トルクを経時的変化を示す。
【００４７】
これによれば、フロントロール及びバックロールのいずれの駆動モータから検知した回転トルクも経時的に一定であり、従って、異常はないと分かる。
【００４８】
そして、フロントロールのロール表面の温度を１３０℃、回転速度を毎分７５回転にそれぞれ設定すると共に、バックロールのロール表面の温度を３５℃、回転速度を毎分５０回転にそれぞれ設定し、材料供給口から混練材料としてスチレンアクリル樹脂を毎分２．５ｋｇの割合で６０分間供給し、混練材料を混練して樹脂混練物を製造した。
【００４９】
このとき、運転中のトルクはフロントロール及びバックロールともに安定に連続運転することができた。
【００５０】
（実施例２）
混練材料として、ポリエステル樹脂（軟化点：１１５℃）１００質量部と、このポリエステル樹脂１００質量部に対して、離型剤としてカルナバワックス（融点：８３℃）６質量部、銅フタロシアニン顔料３質量部及び荷電制御剤（サリチル酸クロム錯体）１質量部とを混合したものを用いたことを除いて実施例１と同様にして樹脂混練物（トナー用樹脂混練物）を製造した。
【００５１】
このとき、運転中のトルクはフロントロール及びバックロールともに安定に連続運転することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上に説明したように、本発明は、並設された一対のロールを備えた混練装置のロール隙間異常検知方法及びそれを含む樹脂混練物の製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】混練装置の構成を示す図である。
【図２】回転トルクの経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ  混練装置
１０  フロントロール
２０  バックロール
３２，４２  隙間センサー（隙間検知手段）
【図１】
0004606320.tif 000002
【図２】
0004606320.tif 000003