(57)【要約】【課題】トナー製造用の混練物の製造装置及び製造方法であって、混練状態が良い混練物を製造することができ、生産性が高く、かつ、製造された混練物中の着色剤の分散性が優れているような利点を有する製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも加熱ロール及び冷却ロールを含んだ２以上の回転可能なオープンロールを備え、前記オープンロールの第１端から混練原料を供給し、前記オープンロールの回転により溶融混練して、前記オープンロールの第２端から混練物を排出する混練物製造装置であって、前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯは、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩよりも大きいことを特徴とする混練物製造装置。【選択図】  図１
2005013780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも加熱ロール及び冷却ロールを含んだ２以上の回転可能なオープンロールを備え、
前記オープンロールの第１端から混練原料を供給し、前記オープンロールの回転により溶融混練して、前記オープンロールの第２端から混練物を排出する混練物製造装置であって、
前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯは、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩよりも大きいことを特徴とする混練物製造装置。
【請求項２】
前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯと、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩとの比ＤＯ／ＤＩは、１．２以上かつ２．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の混練物製造装置。
【請求項３】
前記加熱ロールは加熱媒体により加熱され、前記冷却ロールは冷却媒体により冷却されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の混練物製造装置。
【請求項４】
前記加熱ロールは、第１端付近及び第２端付近において異なる温度であることを特徴とする請求項３に記載の混練物製造装置。
【請求項５】
前記加熱ロールの第１端付近における温度は、前記加熱ロールの第２端付近における温度よりも高いことを特徴とする請求項４に記載の混練物製造装置。
【請求項６】
混練原料に含まれる結着樹脂の溶融温度がＴｍであるとき、前記加熱ロールの第１端付近における温度は、（Ｔｍ−３０）℃以上であることを特徴とする請求項５に記載の混練物製造装置。
【請求項７】
離型剤を含んだ混合原料に含まれる結着樹脂の溶融温度がＴｍであるとき、
前記加熱ロールの第１端付近における温度は、（Ｔｍ＋１０）℃以上であることを特徴とする請求項５に記載の混練物製造装置。
【請求項８】
前記各オープンロール表面には螺旋状の溝が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の混練物製造装置。
【請求項９】
少なくとも加熱ロール及び冷却ロールを備えたオープンロール混練機を用いた混練物の製造方法であって、
少なくとも結着樹脂及び着色剤を含んだ混練原料を混合する予備混合ステップと、
前記混合した混練原料を、オープンロールの第１端に供給し、オープンロールを回転させて混練し、オープンロールの第２端から混練物として排出する混練ステップとを含み、
前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯは、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩよりも大きいことを特徴とする混練物の製造方法。
【請求項１０】
前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯと、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩとの比ＤＯ／ＤＩは、１．２以上かつ２．０以下であることを特徴とする請求項９に記載の混練物の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱ロールは加熱媒体により加熱され、前記冷却ロールは冷却媒体により冷却されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の混練物の製造方法。
【請求項１２】
前記加熱ロールは、第１端付近及び第２端付近において異なる温度であることを特徴とする請求項１１に記載の混練物の製造方法。
【請求項１３】
前記加熱ロールの第１端付近における温度は、前記加熱ロールの第２端付近における温度よりも高いことを特徴とする請求項１２に記載の混練物の製造方法。
【請求項１４】
混練原料に含まれる結着樹脂の溶融温度がＴｍであるとき、
前記加熱ロールの第１端付近における温度は、（Ｔｍ−３０）℃以上であることを特徴とする請求項１３に記載の混練物の製造方法。
【請求項１５】
前記予備混合ステップにおいて、混練原料に５重量％以下の離型剤を含めることを特徴とする請求項１３に記載の混練物の製造方法。
【請求項１６】
前記離型剤を含んだ混合原料に含まれる結着樹脂の溶融温度がＴｍであるとき、
前記加熱ロールの第１端付近における温度は、（Ｔｍ＋１０）℃以上であることを特徴とする請求項１５に記載の混練物の製造方法。
【請求項１７】
前記各オープンロール表面には螺旋状の溝が形成されていることを特徴とする請求項９から１６のいずれか１項に記載の混練物の製造方法。
【請求項１８】
少なくとも結着樹脂及び着色剤を含んだ混練原料を混合する予備混合ステップと、
前記混合した混練原料を、少なくとも加熱ロール及び冷却ロールを備えたオープンロール混練機のオープンロールの第１端に供給し、オープンロールを回転させて混練し、オープンロールの第２端から混練物として排出する混練ステップと、前記混練物を粉砕し分級するステップと、を含み、
前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯは、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩよりも大きい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、電子写真プロセスや静電印刷プロセスにより、被記録媒体上に画像形成を行う技術において、記録媒体として用いられる記録用トナーを製造するための装置及び方法に関し、特に、トナー製造の原料となる混練物の製造装置及び製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真等の記録用トナー（以下、単に「トナー」と略す）の製造方法としては、粉砕法、懸濁重合法、乳化重合法などがよく知られており、それぞれ様々な方面から多種多様の方法が考案され、開示され、実施されている。
【０００３】
粉砕法によるトナー製造方法の一例として、オープンロール型連続混練機を用いてトナーを製造する方法が知られている。この方法は、一般的には、ミキサー等の混合機を用いて、あらかじめ結着樹脂（熱可塑性樹脂）、着色剤（顔料）等を予備混合しておき、この混合により得られた原料混合物をオープンロールで溶融混練を行った後、そこで得られた混練物を粉砕分級して所望の粒度分布を有するトナーを得るものである。
特許文献１には、トナー製造のための混練物を製造するのに用いられるオープンロール型連続混練機が開示されている。
【０００４】
このオープンロール型連続混練機は、一対のオープンロールを備えており、各オープンロールはそれぞれ円筒状をなし、両オープンロール間にそれらの軸線方向へ一定間隔で延びるギャップが設けられるべく互いに相対向して平行に延びる状態で両端が軸受けに回転可能に支持されている。
【０００５】
各オープンロールは内部が中空状に形成されているとともに、水、オイル等の熱媒（冷媒）を供給可能に形成され、各オープンロールの外面温度を任意に調整可能に構成されている。オープンロールの一端側の上方にはフィーダーが設置され、そのフィーダーからオープンロールの一端に原料が供給可能に構成されている。
【０００６】
このオープンロール型連続混練機を使用してトナーを製造するには、まず、結着樹脂、顔料及び添加剤をそれぞれ所定量計量した後、フィーダー内に供給し、原料をフィーダーの供給口からオープンロールの一端側の間に供給する。すると、原料が両オープンロールの一端供給側の間に滞留してバンクが形成されるとともに、そのバンクにおいてオープンロールの回転によりバンク内に原料が飲み込まれて対流が形成される。
【０００７】
また、バンクにおいて、対流に飲み込まれた結着樹脂がオープンロールの加熱や混練による発熱により溶融して流体となる。溶融された結着樹脂はオープンロール表面に巻き着き、その結着樹脂に顔料、添加剤が付着し、さらに、オープンロールの他端側へ移送されるうちに結着樹脂内に練り込まれて混練物が調製される。この混練物はオープンロールの他端排出側から排出され、その混練物は冷却、固化された後、混練物の粉砕工程、分級工程、外添工程等が行われてトナーが製造される。
【０００８】
特許文献１の図１〜図４を参照すると、このオープンロール型混練機では、互いに向かい合って配置された両ロール間のギャップ幅は、原料混合物の供給側から排出側に向かって徐々に狭くなるように形成されている。このようにギャップを形成することにより、ロールから原料混合物に作用する圧縮力が、供給側から排出側に向かって大きくなり、得られた混練物の着色剤等の分散性が良くなるという効果がある。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２２９２５６号公報
【特許文献２】
特開２０００−７５５４８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１のオープンロール型連続混練機のように、互いに向かい合って配置された両ロール間のギャップ幅が原料混合物の供給側から排出側に向かって徐々に狭くなるように形成すると、原料混合物に対する圧縮力は大きくなるが、一方で、原料混合物の供給量が増えると、原料混合物が供給側付近に滞留し、その結果、生産性が低下してしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされるものであり、トナー製造用の混練物の製造装置及び製造方法であって、混練状態が良い混練物を製造することができ、生産性が高く、かつ、製造された混練物中の着色剤の分散性が優れているような利点を有する製造装置及び製造方法を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、トナー製造に用いるオープンロール型連続混練機において、互いに向かい合う両ロール間のギャップを、混練原料の供給側において比較的小さくし、混練物排出側において比較的大きくすることにより、ロールの供給側付近で混練原料が滞留するのを抑制して生産性を向上させるとともに、結着樹脂中の着色剤の分散性及び混練原料全体の混練状態を向上させることができることに想到した。
【００１３】
すなわち、本発明は、少なくとも加熱ロール及び冷却ロールを含んだ２以上の回転可能なオープンロールを備え、前記オープンロールの第１端から混練原料を供給し、前記オープンロールの回転により溶融混練して、前記オープンロールの第２端から混練物を排出する混練物製造装置であって、前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯは、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩよりも大きいことを特徴とする混練物製造装置を提供するものである。
【００１４】
このように、前記オープンロールの互いに向かい合う各ロール間のギャップを、混練原料の供給側端から排出側端に向かって徐々に広くなるように形成したことにより、供給された混練原料が供給側付近に滞留せずに排出側へ移動するので、前記加熱ロールに早く巻き付きやすくなり、混練原料の供給量が増加し、生産性が向上される。
【００１５】
本発明の混練物製造装置において、前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯと、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩとの比ＤＯ／ＤＩは、１．２以上かつ２．０以下であることを特徴としている。
【００１６】
混合原料供給側及び混練物排出側における各オープンロール間のギャップ比を上記の範囲内にすることにより、混練原料の供給量が増えても、混練原料が前記両ロールの隙間から下への落下するのを防ぎ、混練原料が混練工程に有効に利用できるため、得られる混練物が増加し、生産性が向上する。また、混練原料の供給量が増えても、供給場所付近で混練原料が滞留する事なく、スムーズに排出側へ移動し、供給側と排出側とで前記両ロールによる混練原料への圧縮力の差が形成され、混練が効率よく行えるという効果が得られる。
【００１７】
本発明の混練物製造装置において、前記加熱ロールは加熱媒体により加熱され、前記冷却ロールは冷却媒体により冷却されていることを特徴としている。
本発明の混練物製造装置において、前記加熱ロールは、第１端付近及び第２端付近において異なる温度であることを特徴としている。
【００１８】
本発明の混練物製造装置において、前記加熱ロールの第１端付近における温度は、前記加熱ロールの第２端付近における温度よりも高いことを特徴としている。
【００１９】
前記加熱ロールの排出側付近の温度を、供給側付近の温度より低くすることにより、前記加熱ロールに早く巻き付いた混練原料の混練時間が長くなり、混練原料がよく練れて混練状態が向上される。
【００２０】
本発明の混練物製造装置において、混練原料に含まれる結着樹脂の溶融温度がＴｍであるとき、前記加熱ロールの第１端付近における温度は、（Ｔｍ−３０）℃以上であることを特徴としている。
【００２１】
前記加熱ロールの原料供給側付近の温度を上記の範囲にすることにより、加熱ロールの加熱で結着樹脂が溶融して前ロールに巻き付いた状態で混練が行われるので、得られる混練物は結着樹脂中に着色剤が均一に分散したものとなり、この混練物から製造したトナーを用いれば光沢のある画像が得られる。
【００２２】
本発明の混練物製造装置において、離型剤を含んだ混合原料に含まれる結着樹脂の溶融温度がＴｍであるとき、前記加熱ロールの第１端付近における温度は、（Ｔｍ＋１０）℃以上であることを特徴としている。
【００２３】
前記加熱ロールの原料供給側付近の温度を上記の範囲に調整することにより、加熱ロールの供給側付近で混練原料が加熱ロールから剥離するのを防ぎ、混練開始時の加熱ロールへの巻き付き不良が発生しないようにしている。また、離型剤の添加により、前記混練原料より得られた混練物は、離型性が良く、画像形成時の定着不良や、オフセットの発生を防止できるという効果が得られる。
【００２４】
本発明の混練物製造装置において、前記各オープンロール表面には螺旋状の溝が形成されていることを特徴としている。
本発明は、また、少なくとも加熱ロール及び冷却ロールを備えたオープンロール混練機を用いた混練物の製造方法であって、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含んだ混練原料を混合する予備混合ステップと、前記混合した混練原料を、オープンロールの第１端に供給し、オープンロールを回転させて混練し、オープンロールの第２端から混練物として排出する混練ステップとを含み、前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯは、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩよりも大きいことを特徴とする混練物の製造方法を提供するものである。
【００２５】
このように、前記オープンロールの互いに向かい合う各ロール間のギャップを、混練原料の供給側端から排出側端に向かって徐々に広くなるように形成したことにより、供給された混練原料が供給側付近に滞留せずに排出側へ移動するので、前記加熱ロールに早く巻き付きやすくなり、混練原料の供給量が増加し、生産性が向上される。
【００２６】
本発明の混練物の製造方法において、前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯと、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩとの比ＤＯ／ＤＩは、１．２以上かつ２．０以下であることを特徴としている。
【００２７】
混合原料供給側及び混練物排出側における各オープンロール間のギャップ比を上記の範囲内にすることにより、混練原料の供給量が増えても、混練原料が前記両ロールの隙間から下への落下するのを防ぎ、混練原料が混練工程に有効に利用できるため、得られる混練物が増加し、生産性が向上する。また、混練原料の供給量が増えても、供給場所付近で混練原料が滞留する事なく、スムーズに排出側へ移動し、供給側と排出側とで前記両ロールによる混練原料への圧縮力の差が形成され、混練が効率よく行えるという効果が得られる。
【００２８】
本発明の混練物の製造方法において、前記加熱ロールは加熱媒体により加熱され、前記冷却ロールは冷却媒体により冷却されていることを特徴としている。
本発明の混練物の製造方法において、前記加熱ロールは、第１端付近及び第２端付近において異なる温度であることを特徴としている。
【００２９】
本発明の混練物の製造方法において、前記加熱ロールの第１端付近における温度は、前記加熱ロールの第２端付近における温度よりも高いことを特徴としている。
【００３０】
前記加熱ロールの排出側付近の温度を、供給側付近の温度より低くすることにより、前記加熱ロールに早く巻き付いた混練原料の混練時間が長くなり、混練原料がよく練れて混練状態が向上される。
【００３１】
本発明の混練物の製造方法において、混練原料に含まれる結着樹脂の溶融温度がＴｍであるとき、前記加熱ロールの第１端付近における温度は、（Ｔｍ−３０）℃以上であることを特徴としている。
【００３２】
前記加熱ロールの原料供給側付近の温度を上記の範囲にすることにより、加熱ロールの加熱で結着樹脂が溶融して前ロールに巻き付いた状態で混練が行われるので、得られる混練物は結着樹脂中に着色剤が均一に分散したものとなり、この混練物から製造したトナーを用いれば光沢のある画像が得られる。
【００３３】
本発明の混練物の製造方法は、前記予備混合ステップにおいて、混練原料に５重量％以下の離型剤を含めることを特徴としている。
混練原料に添加する離型剤の量を、混練原料の全体量に対して５重量％以下とすることにより、前記オープンロールに供給した混練原料の離型性が抑制され、混練原料が原料供給側付近で前記ロールから剥離しにくく、前記混練機の加熱ロールへの巻き付きも良好で長く混練できるため、混練状態が良くなる。
【００３４】
本発明の混練物の製造方法において、前記離型剤を含んだ混合原料に含まれる結着樹脂の溶融温度がＴｍであるとき、前記加熱ロールの第１端付近における温度は、（Ｔｍ＋１０）℃以上であることを特徴としている。
【００３５】
前記加熱ロールの原料供給側付近の温度を上記の範囲に調整することにより、加熱ロールの供給側付近で混練原料が加熱ロールから剥離するのを防ぎ、混練開始時の加熱ロールへの巻き付き不良が発生しないようにしている。また、離型剤の添加により、前記混練原料より得られた混練物は、離型性が良く、画像形成時の定着不良や、オフセットの発生を防止できるという効果が得られる。
【００３６】
本発明の混練物の製造方法において、前記各オープンロール表面には螺旋状の溝が形成されていることを特徴としている。
本発明は、また、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含んだ混練原料を混合する予備混合ステップと、前記混合した混練原料を、少なくとも加熱ロール及び冷却ロールを備えたオープンロール混練機のオープンロールの第１端に供給し、オープンロールを回転させて混練し、オープンロールの第２端から混練物として排出する混練ステップと、前記混練物を粉砕し分級するステップと、を含み、前記各オープンロールの第２端間の距離ＤＯは、前記各オープンロールの第１端間の距離ＤＩよりも大きいことを特徴とするトナーの製造方法を提供するものである。
【００３７】
このようにして製造したトナーは、他の型式の混練機（例えば、二軸押出混練機など）により製造されたトナーと比較して、混練原料に大きな圧縮力が作用されているため、結着樹脂中で着色剤の分散性が良いトナーである。
【００３８】
以上のような本発明の特徴により、着色剤が微細化された状態で結着樹脂中に均一に分散し、得られた混練物によるトナーの印字画像の画質が向上するという効果が得られる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。また、図１〜図３に示す構成部分のうち、特に記載しないものについては、特許文献１及び２に開示されている従来のオープンロール型連続混練機と同様であるものとする。
【００４０】
図１は、本発明の混練物製造装置の全体構成を概略的に示す図である。
図１に示す混練物製造装置は、相対向する一対のオープンロール３及び４を有するオープンロール型連続混練機（以下、「オープンロール」と略す）であり、ホッパ部１と、スクリュー部２と、加熱ロール３と、冷却ロール４と、ストリップカッター６と、回収ボックス７とから構成されている。
【００４１】
ホッパ部１は、本装置で混練する原料を収容するためのものであり、スクリュー部２とともに、テーブルフィーダー（原料供給機構）を構成している。
スクリュー部２内部には、ホッパ部１側から加熱ロール３及び冷却ロール４側へ螺旋状に延びるスクリュー（図示せず）が回転可能に備えられている。スクリュー部２は、一端においてホッパ部１内と連通しており、他端は一対の加熱ロール３及び冷却ロール４の供給側端（図１では左側）の上方に配置されている。
【００４２】
加熱ロール３及び冷却ロール４は、互いに平行に近接して配置された円筒状のロールであり、それぞれの表面には、らせん状の溝ａ及びｂが形成されている。加熱ロール３及び冷却ロール４は、それぞれ、２つの矢印５で示す方向に、すなわち互いに逆の方向に回転するようになっている。
【００４３】
また、加熱ロール３内にはオイル等の加熱媒体を、冷却ロール４内には水等の冷却媒体をそれぞれ通すことができるように構成されており、各ロール表面の温度調整を行うことができるようになっている。この温度調整機能は、さらに、加熱ロール３及び冷却ロール４のそれぞれについて、混練原料供給側と混練物排出側とで温度を変化させるように調整することもできる。本発明では、加熱ロール３の温度を、混練原料供給側において比較的高くし、混練物排出側において比較的低くすることを特徴としている。
【００４４】
ストリップカッター６は、円盤状の金属製ストリップカッターであり、加熱ロール３の混練物排出側の端近傍に配置され、加熱ロール３に巻きついた混練物の切断を行うものである。
回収ボックス７は、ストリップカッター６により切断された混練物を回収するための容器である。
【００４５】
図２は、本発明の混練物製造装置のオープンロール部及びフィーダー部の上面図である。
図２において、加熱ロール３及び冷却ロール４内には、それぞれ、金属製のロール固定軸９がその長さ方向に貫通しており、各ロール固定軸９は、両端において金属製の装置固定軸８により軸受けされて支持されている。各ロール固定軸９は、図示しないモータ等により回転駆動されるようになっており、これにより、加熱ロール３及び冷却ロール４は互いに内側方向（図１の矢印５で示す方向）に回転することができることとなる。
【００４６】
ここで、一対のロール固定軸９は、平面略Ｖ字状となるように配置されている。これにより、加熱ロール３と冷却ロール４との間のギャップ（隙間）は、混練原料供給側で小さく、混練物排出側に向かって徐々に大きくなるような構成となっている。図２では、混練原料供給側端のギャップをＤＩ、混練物排出側端のギャップをＤＯで表している。
【００４７】
次に、上記した本発明の混練物製造装置において、混練原料から混練物を製造する工程について説明する。
まず、混練原料となる結着樹脂、着色剤等を所定量計量して、Ｑ型ミキサー、ヘンシェルミキサー等のミキサー内に投入して、所定の運転条件により予備混合を行う。得られた予備混合物は、混練原料としてテーブルフィーダーのホッパ部１に供給される。
【００４８】
ホッパ部１に収容された結着樹脂、着色剤等からなる混練原料は、スクリュー部２へと送出され、スクリュー部２内の螺旋状スクリューの回転により先端（加熱ロール３及び冷却ロール４に近い端）側に搬送される。スクリュー部２の先端に達した混練原料は、図１の矢印２−ａで示すように、下方にある加熱ロール３及び冷却ロール４の供給端付近に落下する。
【００４９】
加熱ロール３及び冷却ロール４上に供給された混練原料は、落下地点付近で一時滞留した後、順次、各ロール３及び４の回転により混練されるとともに、加熱ロール３の表面温度及び混練での摩擦等により加熱されて溶融し、加熱ロール３に巻きつく。加熱ロール３に巻きついた混練原料が両ロール３及び４により加圧されることにより、結着樹脂内に着色剤が練りこまれて混練される。
【００５０】
加熱ロール３及び冷却ロール４の供給側において、混練原料が供給されつづけることにより、加熱ロール３に巻きついた混練原料は、順次、排出側に向けて押し出されてゆく。加熱ロール３及び冷却ロール４の排出側端の付近に達すると、加熱ロール３に巻きついた混練原料は、円盤状の金属製ストリップカッター６により切断されて、図１の矢印６−ａで示す方向に排出され、混練物として回収ボックス７内に回収される。
【００５１】
このようにして、本発明の混練物製造装置は、一対のオープンロールの供給側端に供給された混練原料を、オープンロールの回転により溶融混練し、混練物として排出側端から排出するものである。
【００５２】
本発明の混練物製造装置では、図２に示すように、加熱ロール３及び冷却ロール４間のギャップを、混練原料供給側において比較的小さくし、混練物排出側において比較的大きくすることにより、両ロール３及び４上に供給された混合原料が、落下地点付近に多量に滞留することなく排出側に移動し、早く加熱ロール３に巻きつくので、従来のオープンロール型混練機に比べて、混練の処理能力、生産性が向上している。
【００５３】
また、本発明の混練物製造装置では、加熱ロール３の温度を、混練原料供給側において比較的高くし、混練物排出側において比較的低くすることにより、加熱ロール３に巻きついた混練原料の混練時間が長くなり、混練原料がよく練られて良好な混練状態の混練物が得られる。すなわち、着色剤が微細化された状態で結着樹脂中に均一に分散した混練物が製造される。
こうして本発明の混練物製造装置により製造された混練物を用いることにより、印字画像の画質が向上したトナーが製造される。
【００５４】
尚、混練原料供給側及び混練物排出側それぞれにおける加熱ロール３及び冷却ロール４間のギャップＤＩ及びＤＯと、混練原料供給側及び混練物排出側それぞれにおける加熱ロール３の温度とは、以下に示す実施例を参考にして、適当な値に設定することにより、上記した本発明の利点を発揮させることができる。
【００５５】
【実施例】
上記した本発明の混練物製造装置の実施形態に従って、混合物の製造し、これを用いてトナーの製造を行った。以下に、その実施方法と結果を示す。
【００５６】
まず、予備混合として、所定量の結着樹脂及び着色剤をそれぞれ計量してＱ型ミキサーに投入し、予備混合を行って混練原料を作製した。
Ｑ型ミキサーの仕様及び運転条件は以下のとおりである。
Ｑ型ミキサー［三井鉱山（株）製］  Ｑ−２０Ａ／Ｉ（有効容量：２０リットル）
・運転条件：羽根回転数２０００回転／分
・予備混合時間：１０分
・予備混合用原料投入量：５．５ｋｇ
ここで、混練原料としては４種類の混合物を用いた。表１に各混合物の組成を処方１〜４として示す。
【００５７】
【表１】
2005013780.tif 000003
【００５８】
続いて、上記の混練原料を混練物製造装置により混練した。このとき利用した混練物製造装置の仕様及びその運転条件は以下のとおりである。
・混練物製造装置の仕様：
オープンロール型連続混練機  ［三井鉱山（株）製  商品名：ニーデックス］  ＭＯＳ１４０−８００型
ロール外径０．１４［ｍ］，有効ロール長０．８［ｍ］
両ロール間ギャップ  ［供給側］  ０．０００１〜０．０００３［ｍ］    ［排出側］  ０．０００３［ｍ］
・運転条件：
高回転［加熱］ロール（前ロール）回転数７５回転／分
加熱媒体温度：［原料供給側］  ７５〜１３０℃  ［混練物排出側］  ６０℃
低回転［冷却］ロール（後ロール）回転数６０回転／分
冷却媒体温度：［原料供給側及び混練物排出側］  １５℃
混練原料の供給速度：７ｋｇ／時
【００５９】
上記の混練物製造装置により製造された混練物を粉砕、分級して、所望の粒度分布を有する電子写真用トナーを作製した。このトナーは、体積分布の５０％が平均粒径６．５μｍ程度の２成分現像用の非磁性マゼンタトナーであった。
【００６０】
この得られたトナーに外添剤（流動性付与剤）であるシリカを０．５３重量部の割合で混合して調製サンプルとした。この調製サンプルに平均粒径８５μｍのフェライトキャリア（パウダーテック社製）をＴ／Ｄ（デベロッパー［トナー＋キャリア］中のトナーの割合）＝４重量部で加えて混合し、実験用トナーを作製した。この実験用トナーを用いて、シャープ株式会社製デジタル複写機ＡＲ−Ｃ２８０で印字画像を作成した。
【００６１】
本実施例では、表２に示すように、オープンロールの排出側ギャップＤＯ、供給側ギャップＤＩ、加熱ロール３の供給側温度、製造トナーの処方番号１〜４を様々に設定して混練を行い、粉砕、分級の各工程を経て所望の粒度分布を有するトナーを製造した。
【００６２】
【表２】
2005013780.tif 000004
【００６３】
表２の結着樹脂溶融温度Ｔｍについては、フローテスター［ＣＦＴ−５００，島津製作所（株）製］を用いて測定した。具体的には、ダイスの細孔の径１ｍｍ、長さ１ｍｍ、荷重２０ｋｇｆ、昇温速度６℃／分の測定条件で、１立方メートルの試料を溶融流出させた場合に、流出開始点から流出終了点の高さの１／２に相当する温度を、結着樹脂溶融温度Ｔｍとした。
表２に示す各実施例及び各比較例で得られた混練物の混練状態、並びにその混練物から製造されたトナーを用いた印字画像の状態を表３に示す。
【００６４】
【表３】
2005013780.tif 000005
【００６５】
表３の光沢度については、日本電色工業社製のグロスメーターＶＧ−２０００を使用し、入射角７５°の条件で測定した。印字画像のトナー付着量は、０．５ｍｇ／ｃｍ２とし、光沢度が１０以上の印字画像を良と判定した。
【００６６】
定着試験方法に関しては、トナー層の定着性は、紙への接着性とトナー層の溶融性に依存するので、印字紙上のトナー層の剥離性を測定する方法を取った。具体的には、図３に示すように、前記の複写機で作成した画像の印字面を中にして折り曲げた後、８５０ｇのローラを一定加圧になるように一往復転がすことにより荷重を与え、境界部分の折り曲げ部分を所定のはけで印字紙上のトナー層を５回こすり払い、このとき折り曲げ部分にできたライン幅ｌを目視で測定し、以下に示される４段階で判定した。
◎：幅ｌがかなり細く、また、薄く、トナー層がよく溶融し定着されている。
○：幅ｌが約０．３ｍｍ未満程度で微細線であり、切れ目がある。
△：幅ｌが約０．５ｍｍ程度で、細線がはっきりしている。
×：幅ｌがかなり乱れており、トナー層が定着されていない。
【００６７】
また、表３の総合評価については、上記の混練状態、光沢度、定着試験のそれぞれの結果を総合的に勘案して、それぞれ、○（良い）、△（普通）、×（悪い）の三段階で評価を行ったものである。
【００６８】
以下、表３に示されている結果について詳細に説明する。
表３の比較例１〜５を見ると、加熱ロール及び冷却ロール間の供給側と排出側とのギャップ比が１．２以下である場合には、予備混合物の供給量が増えたときに供給場所付近に滞留して排出側に移動せず、得られる混練物の量が減り、生産性が低下することが分かる。
【００６９】
一方、加熱ロール及び冷却ロール間の排出側におけるギャップが０．３ｍｍを越えたり、あるいは、供給側と排出側とのギャップ比が２．０以上であったりする場合には、両ロール間の隙間より落下する混合材料の量が多くなってしまい、オープンロールへ供給されたサンプルが混練されずに浪費されるため、得られる混練物の量が減り、生産性が低下することが分かる。また、結着樹脂と着色剤とが互いに十分に混練されない状態で排出側へ移動し、得られる混練物の質が低下してしまった。
【００７０】
以上より、両ロール間の排出側のギャップが０．３ｍｍ以下であり、加熱ロール及び冷却ロール間の排出側と供給側とのギャップ比が１．２〜２．０であることが望ましい。
【００７１】
また、比較例６より明らかな様に、加熱ロールの原料供給側温度が、Ｔｍ−３０℃未満（Ｔｍは、結着樹脂の溶融温度）ならば、加熱ロールの加熱による結着樹脂が十分に溶融されないため、供給サンプルの加熱ロールへの巻きつきが不良となり、その結果、印字画像の定着性が著しく悪かった。
以上より、加熱ロールの原料供給側温度が、Ｔｍ−３０℃以上で混練が行われる事が望ましい。
【００７２】
更に、比較例７より明らかな様に、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有した混練原料に離型剤が加えられた場合（処方２）、加熱ロールの原料供給側温度が、Ｔｍ＋１０℃未満（Ｔｍは、結着樹脂の溶融温度）であると、供給サンプルが加熱ロールにうまく巻きつかず、ロール下へ滑り落ち、本実施例の条件下では、混練が不可能であった。
以上より、離型剤が加えられた場合は、加熱ロールの原料供給側温度が、Ｔｍ＋１０℃以上である事が望ましい。
【００７３】
更に、比較例８〜９より明らかな様に、ワックスは、溶融混練工程時の混練の精度より、５重量部以下にする事が望ましい（処方番号３、４）。これは、処方番号３、４の様にワックス添加量が５重量部を越えると、オープンロールの加熱ロールから供給サンプルが剥離しやすく、その結果、供給サンプルの混練の精度が著しく悪化してしまうためである。処方３、４の組成の混合物に関しては、オープンロールからの剥離が発生し、結着樹脂内での着色剤の分散性が悪かった。このため、得られた混練物によるトナーの印字画像も光沢度が低下し、良好でなかった。
【００７４】
以上、本発明のトナー製造に用いる混練物の製造装置及び製造方法について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態又は他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。
【００７５】
本発明の混練物製造装置及び製造方法は、例えば、１成分現像用のトナーや、磁性トナー等の製造にも応用可能である。また、混練物の製造に用いるオープンロール型連続混練機の型式についても、３本以上の互いに平行に並設されたロールや、ロールの一端の外径が、他端外径に比べて大きい円筒形状のロールなどを用いることもできる。
【００７６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のトナー製造に用いる混練物の製造装置及び製造方法によれば、以下に示すような効果が発揮される。
【００７７】
本発明によれば、少なくとも結着樹脂、着色剤を含有した混練原料を溶融混練する混練物製造装置及び製造方法において、溶融混練にオープンロール型連続混練機を用い、前記混合物を前記混練機へ供給し、前記混練機の互いに向かい合う各ロール間のギャップを、前記混合物の前記混練機への供給側から排出側に向かって徐々に広くなるように形成したことにより、供給された混練原料が供給側付近に滞留せずに排出側へ移動するので、前記混練機の加熱ロールに早く巻き付きやすくなり、混練原料の供給量が増加し、生産性が向上される。
【００７８】
また、本発明では、加熱ロールの排出側付近の温度を、供給側付近の温度より低くすることにより、加熱ロールに早く巻き付いた混練原料の混練時間が長くなり、混練原料がよく練れて混練状態が向上される。
【００７９】
以上のような本発明の特徴により、着色剤が微細化された状態で結着樹脂中に均一に分散し、得られた混練物によるトナーの印字画像の画質が向上するという効果が得られる。
【００８０】
また、本発明の混練物製造装置及び製造方法によれば、前記各ロール間の排出側におけるギャップをＤＯ、供給側におけるギャップをＤＩとしたとき、これらのギャップ比（ＤＯ／ＤＩ）が、１．２≦ＤＯ／ＤＩ≦２．０（ただし、ＤＯ≦０．３ｍｍ）となるよう構成することにより、混練原料の供給量が増えても、混練原料が前記両ロールの隙間から下への落下するのを防ぎ、混練原料が混練工程に有効に利用できるため、得られる混練物が増加し、生産性が向上する。また、供給量が増えても、供給場所付近で混練原料が滞留する事なく、スムーズに排出側へ移動し、供給側と排出側とで前記両ロールによる混練原料への圧縮力の差が形成され、混練が効率よく行えるという効果が得られる。
【００８１】
また、本発明の混練物製造装置及び製造方法によれば、前記混練機の加熱ロールの原料供給側温度が、Ｔｍ−３０℃以上（Ｔｍは、結着樹脂の溶融温度）となるように調整することにより、加熱ロールの加熱で結着樹脂が溶融して加熱ロールに巻き付いた状態で混練が行われ、結着樹脂中に、着色剤が均一に分散し、光沢のある画像が得られるという効果が得られる。
【００８２】
また、本発明の混練物製造装置及び製造方法において、混練原料に離型剤を加えた場合には、前記混練機の加熱ロールの原料供給側温度が、Ｔｍ＋１０℃以上（Ｔｍは、結着樹脂の溶融温度）となるように調整することにより、加熱ロールの供給側付近で混練原料が加熱ロールから剥離するのを防ぎ、混練開始時の加熱ロールへの巻き付き不良が発生しないようにしている。また、離型剤の添加により、前記混練原料より得られた混練物は、離型性が良く、画像形成時の定着不良や、オフセットの発生を防止できるという効果が得られる。
【００８３】
また、本発明の混練物製造装置及び製造方法では、前記離型剤の添加量は前記混練原料の全体量に対して５重量％以下とすることにより、前記混練機に供給した混練原料の離型性が抑制され、原料供給側付近で、混練原料が、前記ロールから剥離しにくく、前記混練機の加熱ロールへの巻き付きも良好で長く混練できるため、混練状態が良くなる。
【００８４】
さらに、本発明の混練物製造装置及び製造方法により製造した混練物を用いて製造したトナーは、他の型式の混練機（例えば、二軸押出混練機など）により製造されたトナーと比較して、混練原料に大きな圧縮力が作用されているため、結着樹脂中で着色剤の分散性が良いトナーである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の混練物製造装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の混練物製造装置のオープンロール部及びフィーダー部の上面図である。
【図３】本発明の混練物製造装置を用いて製造したトナーの定着試験を行う方法を示す図である。
【符号の説明】
１    ホッパ部
２    スクリュー部
３    加熱ロール
４    冷却ロール
６    ストリップカッター
７    回収ボックス
８    装置固定軸
９    ロール固定軸
ＤＩ  供給側ギャップ
ＤＯ  排出側ギャップ
【図１】
2005013780.tif 000006
【図２】
2005013780.tif 000007
【図３】
2005013780.tif 000008