(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の成分からなるトナー原料を溶融混合する溶融混合工程と、  前記溶融混合工程で得られた前記トナー原料の溶融混合物をノズルから押し出して繊維状に形成するとともに冷却する繊維化冷却工程と、  前記繊維化冷却工程で繊維状化及び冷却された繊維状物を粉砕してトナー粒子を作製する粉砕工程とを有するトナーの製造方法であって、 前記溶融混合工程が、前記トナー原料を混練機により溶融混練した後、前記繊維化冷却工程の前に静止型ミキサ及び該静止型ミキサの出口から分岐した多段の分配流路を有する流路構造体によって溶融混合することを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項２】
前記溶融混合工程において、前記トナー原料のうちの所定成分を除いた各成分を前記混練機で溶融混合した後、当該溶融混合物に対して前記トナー原料の所定成分を前記静止型ミキサ又は前記多段の分配流路を有する流路構造体で溶融混合させることを特徴とする請求項１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、複数の成分が溶融混合されたトナー原料からトナー粒子を作製するトナーの製造方法、及び、当該トナーの製造方法を実施するためのトナーの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  トナーの製造方法として、一般的に、溶融混練機等を用いて、先ずバインダ樹脂、着色剤（顔料、染料）、ワックス等の複数の成分からなるトナー原料を各成分が均一に分散するように溶融混合させ、その後冷却されたトナー原料の混合物を機械的な粉砕手段を用い、粗粉砕及び微粉砕により所望の粒度のトナー粒子に粉砕する方法が実施されている。  この従来のトナー製造方法において、溶融混合物が混練機外に吐き出された後、比較的短い時間（例えば、５秒〜１０秒）のうちにワックスの融点よりも低い温度での圧延冷却を開始させることにより、溶融混合物中のワックスが冷却過程で再凝集して分散径が大きくなることを防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４２２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  特許文献１に記載のトナーの製造方法によれば、溶融混合物におけるワックスの凝集をある程度抑制する効果は期待できるが、溶融混合の終了（混練機出口）から冷却開始までに最少でも５秒の時間差があること、及び、圧延冷却では溶融混合物の細部（圧延物の内部）に冷却作用が及びにくいことから、必ずしも十分な再凝集防止効果が得られない可能性がある。【０００５】  本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶融混合されたトナー原料の各成分の再凝集を有効に防止して、トナー原料の各成分が均一に分散されたトナー粒子を製造することができるトナーの製造方法、及び、該製造方法に適したトナーの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するための本発明に係るトナーの製造方法の第一特徴構成は、複数の成分からなるトナー原料を溶融混合する溶融混合工程と、前記溶融混合工程で得られた前記トナー原料の溶融混合物をノズルから押し出して繊維状に形成するとともに冷却する繊維化冷却工程と、前記繊維化冷却工程で繊維状化及び冷却された繊維状物を粉砕してトナー粒子を作製する粉砕工程とを有するトナーの製造方法であって、前記トナー原料を混練機により溶融混練した後、前記繊維化冷却工程の前に静止型ミキサ及び該静止型ミキサの出口から分岐した多段の分配流路を有する流路構造体によって溶融混合する点にある。【０００７】  すなわち、溶融混合工程において複数の成分からなるトナー原料の各成分が均一に分散するように溶融混合された後、繊維化冷却工程において上記トナー原料の溶融混合物が繊維状化されるとともに冷却されるため、トナー原料の各成分の再凝集が防止され、均一な分散状態を維持した繊維状物が得られる。そして、この繊維状物を粉砕工程において粉砕することにより、各成分が均一に分散された所望の粒度のトナー粒子が作製される。  従って、溶融混合されたトナー原料の各成分の再凝集を有効に防止して、トナー原料の各成分が均一に分散されたトナー粒子を製造することができるトナーの製造方法が提供される。【０００８】 かつ、前記繊維化冷却工程において、前記トナー原料の溶融混合物はノズルから押し出されて繊維状に形成された後、冷却される。  すなわち、前記繊維化冷却工程において、前記トナー原料の溶融混合物はノズルによって押し出されて繊維状に形成された後、冷却されることで連続的に効率良く繊維状化することができ、粉砕工程では、長い繊維状物を切断作用等により粉砕するので、粉砕効率が高くなる。  従って、好適なトナーの製造方法が提供される。【０００９】 さらに、前記溶融混合工程において、前記トナー原料を混練機により溶融混練した後、前記繊維化冷却工程の前に静止型ミキサ及び該静止型ミキサの出口から分岐した多段の分配流路を有する流路構造体によって溶融混合する。 すなわち、複数の成分からなるトナー原料は、先ず混練機において強い力を受けて十分に溶融混練された後、混練機の後段で繊維化冷却工程の前段に位置した静止型ミキサ及び該静止型ミキサの出口から分岐した多段の分配流路を有する流路構造体において混合作用を受けてから繊維化冷却工程に送られるので、混練機によって得られるトナー原料の溶融混合物を静止型ミキサ及び該静止型ミキサの出口から分岐した多段の分配流路を有する流路構造体によって良好な溶融混合状態を維持しつつ繊維化冷却工程に送ることができる。 従って、トナー原料の各成分が均一に分散されたトナー粒子の製造に一層適したトナーの製造方法が提供される。【００１０】 削除【００１１】 削除【００１２】 削除【００１３】 削除【００１４】 削除【００１５】  同第ニ特徴構成は、上記第一特徴構成に加えて、前記溶融混合工程において、前記トナー原料のうちの所定成分を除いた各成分を前記混練機で溶融混合した後、当該混合物に対して前記トナー原料の所定成分を前記静止型ミキサ又は前記多段の分配流路を有する流路構造体で溶融混合させる点にある。  すなわち、複数の成分からなるトナー原料のうち所定成分を除いた各成分を混練機で溶融混合させた後で当該トナー原料の所定成分を加えて静止型ミキサ又は多段の分配流路を有する流路構造体で溶融混合するので、例えば、長時間の溶融混合によって特性が変化もしくは劣化するような成分については、後混合により溶融混合の時間を短くして、特性の変化や劣化を抑制することができ、また、短時間で他の成分と溶融混合するような成分については、後混合により不要な混合エネルギーの消費を抑えることができる。  従って、トナー原料の各成分の特性に合わせて溶融混合工程における各成分の投入構成を適切に設定できるトナーの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  本発明に係るトナーの製造方法及び製造装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。【００１７】  本発明のトナーの製造方法は、図１に示すように、バインダ樹脂、着色剤、ワックス等の複数の成分からなるトナー原料を溶融混合する溶融混合工程と、溶融混合工程で得られたトナー原料の溶融混合物を繊維状化するとともに冷却する繊維化冷却工程と、繊維化冷却工程で繊維状化及び冷却された繊維状物を粉砕してトナー粒子を作製する粉砕工程とを有する。そして、上記繊維化冷却工程では、トナー原料の溶融混合物を繊維状に形成するとともに、当該繊維状物に冷風を吹き付けて冷却する。尚、上記粉砕工程では、実際には分級機能を備えた粉砕機等を用いて粉砕物を分級し、所望の粒度のトナー粒子を得るようにしている。また、上記のように繊維状物を粉砕して作製されるトナー粒子は柱状（円柱状など）に形成されるので、粉砕工程の前や後に、適宜流動性向上剤等を外添する外添処理や球形化処理等を施す。【００１８】  次に、本発明のトナー製造装置は、図２に示すように、上記複数の成分からなるトナー原料を溶融混合する溶融混合部１０と、前記トナー原料の溶融混合物を繊維状化する繊維化部２０と、繊維状化された前記繊維状物を冷却する冷却部３０と、前記繊維状物を粉砕する粉砕部４０とを備えている。  そして、図１のトナーの製造方法と対応させると、上記溶融混合部１０によって、溶融混合工程が実行され、上記繊維化部２０と冷却部３０によって、繊維化冷却工程が実行され、上記粉砕部４０によって粉砕工程が実行される。【００１９】  具体的には、混合装置（例えば、ホソカワミクロン（株）製サイクロミックス）９、ホッパ１Ａ付で内部に回転スクリュー１５を有する一軸型エクストルーダ１、静止型ミキサ２、静止型ミキサ２の出口から分岐した多段の分配流路３Ａを有する流路構造体３などが設けられ、一軸型エクストルーダ１の出口と静止型ミキサ２の入口の間にはモータ５で駆動されるギアポンプ４が配置されている。なお、分配流路３Ａの最終段の各流路出口に対応させて、押出し用のノズル６が複数並置されて設けられている。また、一軸型エクストルーダ１、ギアポンプ４、静止型ミキサ２、流路構造体３には、図示は省略するが、トナー原料をバインダ樹脂の融点以上の高温、例えば１３０℃〜２４０℃程度に加熱して低粘度にするためのヒータを備えている。【００２０】  上記装置において、前記トナー原料は、ホッパ１Ａから一軸型エクストルーダ１内に投入されると、ヒータによって加熱されて溶融状態となり混合されながら出口側に送られる。一軸型エクストルーダ１から送り出されたトナー原料の溶融混合物は、ギアポンプ４で圧力及び押し出し量を調整された後、静止型ミキサ２内の流路と多段の分配流路３Ａを通流する間に混合が促進され、トナー原料の各成分が均一に細かく分散した状態になる。そして、複数のノズル６から下向きに繊維状に押し出されるとともに図示しない延伸用エアー吹き出し装置から吹き出す熱風によって延伸された繊維状物が、送風機７から冷風を吹き付けられて冷却される。なお、下方に落下した繊維状物は受け容器８内に回収され、所定量ごとに粉砕機４０に投入されて粉砕処理される。【００２１】  尚、上記静止型ミキサ２は、公知の静止型ミキサを使用することができ、具体的には、図２に示すように、螺旋状の流路を形成するように捩られた曲面を有する羽根体１４が、トナー原料の流れ方向に沿って隣接するもの同士で螺旋の捩れ角度を反転させながら複数個（図２の例では３個）設けられた構造である。【００２２】  以上より、溶融混合部１０が、一軸型エクストルーダ１、静止型ミキサ２及び流路構造体３によって構成される。また、繊維化部２０が、前記トナー原料の溶融混合物を押し出して繊維状に形成する前記ノズル６と延伸用エアー吹き出し装置によって構成され、冷却部３０が、冷風を吹き付ける上記送風機７で構成される。さらに、粉砕機４０が粉砕部４０に対応する。即ち、溶融混合部１０が、可動式の混練部材（具体的には、回転スクリュー１５）によって前記トナー原料を混練する混練機としての一軸型エクストルーダ１と、当該混練機（一軸型エクストルーダ１）の後段でかつ前記繊維化部２０の前段に位置した静止型ミキサ２とを備えている。【００２３】  上記粉砕機４０は、例えば、ホソカワミクロン（株）製ＡＣＭパルペライザで構成される。具体的には、図３に示すように、下方に気体導入口４１を設け上方に気体及び粉体の排出口４２を設けた本体４３の内部を筒状部材４４によって外側の粉砕室Ａと内側の分級室Ｂとに区分し、粉砕室Ａが粉砕部材４５を備えた回転体４５Ａを内蔵するとともに下方側で前記気体導入口４１に連通し、分級室Ｂが粗粉と微粉を分級して微粉のみを通過させる分級機構４６を経由して前記排出口４２に連通している。尚、原料（トナー原料の繊維状物）は本体４３の横側部に設けた投入口４３Ａから粉砕室Ａに投入する。また、排出口４２は図示しないバグフィルタ内蔵の集塵機を通して外部に向けて吸引排気されている。上記回転体４５Ａは上下軸心周りに回転自在であり、回転体４５Ａの外周部に、縦型ハンマータイプの前記粉砕部材４５が粉砕室Ａの内壁部に装着されたライナ４７と間隙を隔てる状態で複数取付けられている。そして、上記粉砕室Ａにおいて原料が粉砕部材４５から機械的衝撃力を受けて粉砕される。【００２４】  上記分級機構４６は、上下軸心周りに回転自在な回転体４８の外周部に複数の分級羽根４９を立設させた構造であり、粉砕物に作用する分級室Ｂから排出口４２に向かう気流の搬送力と回転体４８によって付与される遠心力の差によって微粉と粗粉を分離する。即ち、粉砕室Ａから分級室Ｂに流入した粉砕物のうち、気流による搬送力の方が大きく作用する微粉は分級羽根４９を通過して排出口４２から排出され、遠心力の方が大きく作用する粗粉は分級羽根４９を通過せずに筒状部材４４の下方から粉砕室Ａに戻る。【００２５】  図４に、トナー粒子１２中においてワックス粒子１１が良好に分散されてワックス粒子１１の分散径が小さい状態（イ）と、ワックス粒子１１が再凝集して分散性が悪くなり、ワックス粒子１１の分散径が大きくなった状態（ロ）の例を模式的に示す。そして、ワックス粒子１１の分散性が悪いトナー粒子１２は、ワックス粒子部分で割れ易いため、現像剤としての耐久性が劣る不利がある。【００２６】  図５は、トナー粒子中における顔料の分散性が良い場合と分散性が悪い場合とで、トナー粒子の光透過率特性が違ってくることを示すデータの一例である。分散性が良好な場合は透過率が高くなるのに対し、分散性が不良の場合は透過率が低くなる。特にカラー用トナーの場合には、各色のトナーが転写材上に層状に重なって状態で形成されるので、トナーの透過率が低いと下側の層の色が上方に現れず、カラー画像として良好な色再現範囲が得られない不都合が生じる。【００２７】 削除〔別実施形態〕【００２８】  上記実施形態では、繊維化冷却工程や冷却部３０において、トナー原料の繊維状物を冷却する手段として、冷風を吹き付ける送風機７で構成したが、ノズル６から押し出すときの押出し速度が非常に高速である（例えば、４０ｍ／ｓｅｃ）ので、上記のような送風機を設けなくても、押出した周囲の温度条件を常温又は低温条件に維持することによって冷却させることも可能である。【００２９】  上記実施形態では、粉砕工程や粉砕部４０において、上記繊維状物をいったん容器８に一定量回収してから、粉砕機４０に投入するように構成したが、繊維状物を連続的に粉砕機４０に投入するように構成することも可能である。【００３０】  上記実施形態では、溶融混合部１０を、トナー原料の各成分を最初から一緒に溶融混合するよう構成したが、トナー原料のうちの所定成分を除いた各成分を溶融混合した後、当該混合物に対して前記トナー原料の所定成分を溶融混合させるよう構成してもよい。ここで、後で混合する成分としては、バインダ樹脂以外のワックス、顔料・染料等の着色剤、荷電制御剤、シリカ等の粉砕助剤など適宜選択することができる。  溶融混合部１０で上記所定成分を後混合する位置は、混練機（一軸型エクストルーダ１）の出口箇所から静止型ミキサ２の入口箇所までの範囲、静止型ミキサ２の内部流路、静止型ミキサ２の出口箇所から流路構造体３の入口箇所までの範囲、流路構造体３の内部流路３Ａにおいて任意の位置に設定できる。図６には、ワックスを除いたトナー原料の各成分を一軸型エクストルーダ１で溶融混合した後、ワックスを静止型ミキサ２の入口箇所から混合する例を示している。図６中、１６はワックス用の溶融装置、１７はワックス用のギアポンプである。【００３１】  なお、溶融混合工程や溶融混合部１０において使用される溶融混合用の装置は上記実施形態で用いた装置に限らず、各種の装置が使用できる。【００３２】  次に、本発明に係るトナーの製造方法の実施例について、カラー用の４色のトナー（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を例にして説明する。
【実施例１】
【００３３】（ブラックトナー）  ポリエステル樹脂（Ｔｇ：６４℃、流出開始温度（島津製作所製フローテスタにより測定、以下同様）：１１９℃）１００重量部、カーボンブラック１０重量部、サリチル酸亜鉛塩３重量部、及びカルナウバワックス５重量部を、前記混合装置９で予備混合した後、一軸型エクストルーダ１に供給して溶融し、ギアポンプ４で圧力調整した後（ギアポンプ後段で約４．２ＭＰａ）、温度１５０℃の溶融状態で静止型ミキサ２に押し出し供給した。そして、静止型ミキサ２での溶融混合を経て、孔径３００μｍのノズル６から押し出しつつ熱風により線径５．０μｍとなるように延伸したのち冷却して、微粒子前駆体繊維を得た。尚、このときの繊維の生成速度は、押し出し量と繊維径から約４０ｍ／ｓｅｃと算出された。【００３４】  さらに、上記微粒子前駆体繊維を、前記分級機内蔵型粉砕機（ＡＣＭパルペライザ）で粉砕及び分級処理し、その結果、体積平均径６．４μｍ、個数平均径５．３μｍで、体積基準における１２μｍ以上の粒子の割合が１．４％、１６μｍ以上の粒子の割合が０％、個数基準における５μｍ未満の微粉粒子の割合が１１．２％の粒度分布のトナー用粒子を得た。【００３５】  次いで、上記トナー用粒子１００重量部、ステアリン酸亜鉛（平均粒子径０．３μｍ）０．０２重量部、シリカ（比表面積から算出した粒子径１２ｎｍ）０．７５重量部、及びシリカ（比表面積から算出した粒子径３０ｎｍ）０．７５重量部を、圧縮剪断型混合機（例えば、ホソカワミクロン（株）製メカノフュージョン、以下同様）により攪拌混合して、ブラック現像剤を得た。
【実施例２】
【００３６】（シアントナー）  ポリエステル樹脂（Ｔｇ：６４℃、流出開始温度：１１９℃）１００重量部、銅フタロシアニン系顔料５重量部、レシチン３重量部、及びカルナウバワックス５重量部を、実施例１と同様の条件で混合、溶融、ノズルからの押し出し等の工程を経て、線径５．０μｍの微粒子前駆体繊維を得た。さらに、この微粒子前駆体繊維を、実施例１と同様に前記分級機内蔵型粉砕機で粉砕して、体積平均径６．５μｍ、個数平均径５．６μｍで、体積基準における１２μｍ以上の粒子の割合が１．５％、１６μｍ以上の粒子の割合が０％、個数基準における５μｍ未満の微粉粒子の割合が１０．２％の粒度分布のトナー用粒子を得た。次いで、上記トナー用粒子に対して、実施例１と同じ条件で、ステアリン酸亜鉛及びシリカを混合して、前記圧縮剪断型混合機により攪拌混合して、シアン現像剤を得た。
【実施例３】
【００３７】（マゼンタトナー）  ポリエステル樹脂（Ｔｇ：６４℃、流出開始温度：１１９℃）１００重量部、キナクリドン系顔料５重量部、レシチン３重量部、及びカルナウバワックス５重量部を、実施例１と同様の条件で混合、溶融、ノズルからの押し出し等の工程を経て、線径５．０μｍの微粒子前駆体繊維を得た。さらに、この微粒子前駆体繊維を、実施例１と同様に前記分級機内蔵型粉砕機で粉砕して、体積平均径６．５μｍ、個数平均径５．５μｍで、体積基準における１２μｍ以上の粒子の割合が１．４％、１６μｍ以上の粒子の割合が０％、個数基準における５μｍ未満の微粉粒子の割合が１０．４％の粒度分布のトナー用粒子を得た。次いで、上記トナー用粒子に対して、実施例１と同じ条件で、ステアリン酸亜鉛及びシリカを混合して、前記圧縮剪断型混合機により攪拌混合して、マゼンタ現像剤を得た。
【実施例４】
【００３８】（イエロートナー）  ポリエステル樹脂（Ｔｇ：６４℃、流出開始温度：１１９℃）１００重量部、ジスアゾ系顔料５重量部、レシチン３重量部、及びカルナウバワックス５重量部を、実施例１と同様の条件で混合、溶融、ノズルからの押し出し等の工程を経て、線径５．０μｍの微粒子前駆体繊維を得た。さらに、この微粒子前駆体繊維を、実施例１と同様に前記分級機内蔵型粉砕機で粉砕して、体積平均径６．６μｍ、個数平均径５．７μｍで、体積基準における１２μｍ以上の粒子の割合が１．６％、１６μｍ以上の粒子の割合が０％、個数基準における５μｍ未満の微粉粒子の割合が９．４％の粒度分布のトナー用粒子を得た。次いで、上記トナー用粒子に対して、実施例１と同じ条件で、ステアリン酸亜鉛及びシリカを混合して、前記圧縮剪断型混合機により攪拌混合して、イエロー現像剤を得た。
【実施例５】
【００３９】  次に、上記のようにして得た各色の現像剤粒子における原料の分散状態を観察した。例えば、シアンの現像剤粒子について、金属コーティングを施してから、エポキシ樹脂に包埋し、切断した後、切断面を四酸化ルテニウムで染色し、さらに超箔切片を作製して現像剤粒子断面の試験サンプルとした。この超箔切片をＴＥＭにより観察すると、シアン顔料は均一に分散しており、大きなシアン顔料の粒は観察されなかった。また、カルナウバワックスは、約０．３μｍ程度の粒に微分散していること確認できた。その他の色の現像剤粒子についても、同様に、顔料、ワックスの良好な分散が確認できた。
【実施例６】
【００４０】  最後に、上記のようにして得た４色の現像剤粒子について、画像装置（セイコーエプソン株式会社製プリンタＬＰ−７０００Ｃ）を用いて画像評価を行った。その結果、得られた画像は、画像濃度が高く安定しており、濃淡コントロール（階調）も良好で、かつ、解像度が高くシャープであった。また、地汚れや転写時のちり（飛点）等もなかった。尚、このことから、ＴＥＭでは観察できなかったが、荷電制御剤（サリチル酸亜鉛、レシチン）の分散が良好であったことが裏付けられる。  また、耐久試験（例えば、１万枚画像出し条件）を行ったときの帯電量の変化について、４色の各現像剤とも初期帯電量（通常、２０〜３０μＣ／ｇ）に対して±７．５μＣ／ｇ程度の範囲内に収まっており、帯電安定性についても良好な結果を得ている。
【産業上の利用可能性】
【００４１】  本発明に係るトナーの製造方法及び製造装置は、トナー成分の均一化の要求が大きい例えばカラー用、高画質用などの現像トナーの製造に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るトナーの製造方法の工程図
【図２】本発明に係るトナーの製造装置を示す全体構成図
【図３】粉砕機の構造を示す断面図
【図４】トナー粒子中の成分の分散状態を示す断面模式図
【図５】トナー成分の分散状態の相違によるトナー特性の一例を示すグラフ
【図６】本発明に係る別実施形態のトナーの製造装置を示す全体構成図
【符号の説明】
【００４３】    １      一軸型エクストルーダ    ２      静止型ミキサ    ３      流路構造体    ３Ａ    流路    ４      ギアポンプ    ５      モータ    ６      ノズル    ７      送風機    ８      容器    ９      混合装置    １０    溶融混合部    １１    ワックス粒子    １２    トナー粒子    １４    羽根体    １５    混練部材    １６    溶融装置    １７    ギアポンプ    ２０    繊維化部    ３０    冷却部    ４０    粉砕部（粉砕機）    ４１    気体導入口    ４２    排出口    ４３    本体    ４４    筒状部材    ４５    粉砕部材    ４５Ａ  回転体    ４６    分級機構    ４７    ライナ    ４８    回転体    ４９    分級羽根 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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