(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に支持され外周面に母線と平行な多数の凹凸部を周方向に連続して形成した回転子と、該回転子の外側に微小間隙をあけて嵌装され内周面に母線と平行な多数の凹凸部を周方向に連続して形成した筒体とを備え、被粉砕物を前記微小間隙からなる粉砕室で微粉砕する粉砕装置において、被粉砕物の供給流路近傍に微粉砕品の排出流路を設けると共に、微粉砕品排出流路近傍に被粉砕物の流入流路を設け、粉砕処理累積時間に基づき流路を任意に変更あるいは切換える変更あるいは切換手段を設けたことを特徴とする粉砕装置。
【請求項２】
請求項１記載の粉砕装置において、被粉砕物を吸入する流路と回転子で粉砕され微粉末となって排気される流路を変更し使用する際、回転子を一旦逆回転にした後、正回転する手段を設けたことを特徴とする粉砕装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の粉砕装置において、機内に滞留する被粉砕物の時間が０．０７ｓｅｃであることを特徴とする粉砕装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の粉砕装置において、粉砕時の機内湿度が２０％であることを特徴とする粉砕装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の粉砕装置を用いて、トナーを粉砕するトナー製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒径がミクロンオーダーの被粉砕物を数十ミクロンオーダーの微細な粒子に微粉砕する技術に関し、特に画像形成装置に用いられるトナーの製造に好適な機械式粉砕装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高画質を目指す画像形成装置においては、デジタル化・カラー化が進み、用いられる乾式トナーも小粒径化されたものや、コピースピードの向上、また環境面に対応するためより低温定着が可能なトナーが要求されるようになってきている。斯かるトナーを製造する技術として、従来、粉砕装置、特に回転型機械式粉砕装置によりトナーを粉砕させる技術が知られており、具体的には、特開昭５９−１０５８５３号公報、特開平８−７１４３９号公報、特開平７−９２７３３号公報、特開平８−２９９８２７号公報、特公平３−１５４８９号公報、特開平５−２６９３９３号公報、特開平７−１５５６２８号公報、特公昭６１−３６４５７号公報、特公昭５８−１４８２２号公報、特公昭５８−１４８２３号公報、特公昭６１−３６４５９号公報、特公平４−１２１９１号公報、特開平５−１８４９６０号公報、特公平４−１２１９０号公報等に関連する技術開示がある。
【０００３】
なかでも、特開昭５９−１０５８５３号公報（あわせて特公平３−１５４８９号公報も参照）に記載された回転型機械式粉砕装置は、断面図である図１、図１のＡ−Ａ’側面図である図２及び図１のＢ−Ｂ’側面図である図３に示されているように、駆動ベルト９を介し、外周面に母線と平行な多数の凹凸部１を周方向に連続させた円筒状の回転子２を回転軸３で支持し、この回転子２の外側に微小な間隙４をあけて、内周面に母線と平行な多数の凹凸部５を周方向に連続させた円筒状の固定子（筒体）６を嵌装し、前記間隙４を粉砕室としたものである。
この微粉砕機による粉砕工程について説明すると、回転子２を高速回転させるとともに、固定子６の上方に設けた製品排出口７に連なる吸引送風機（図示せず）を運転し、被粉砕物を、固定子６の下方に設けた供給口８から空気に同伴させて機内に供給する。機内では被粉砕物が、回転子２と一体で回転する外周部凹凸１により生じる気流によって粉砕室の内周面に沿って上昇し、回転子２と固定子６との対向間隙である粉砕室４に流入し、回転子２の回転で発生した上向きの旋回気流に乗って対向間隙４を上向流で流過する間に粉砕が行われるものである。すなわち被粉砕物は、高速回転する回転子２により運動エネルギーが与えられ、固定子６の凹凸部５内に生じる渦流に乗って該凹凸部５と衝突したり、回転子２と固定子６の凸部間で磨砕されたりして微細粒子となり、間隙４から流出する。この微細粒子は、回転子２と一体で回転する外周部凹凸１により生じる気流によってケーシング１０の内周面に沿って旋回上昇し、製品排出口７から機外に排出される。
このように被粉砕物は、回転子２と固定子６との間隙４からなる粉砕室において、回転子２の高速回転によりその凹凸面と固定子６の凹凸面から生じる渦流によって互いに衝突し、剪断力を受けて数十ミクロンオーダーから数ミクロンオーダーの微細な粒子に微粉砕される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述の要求を従来の粉砕装置で対応すると、
１．摩擦、衝突エネルギー等による粉砕機内で被粉砕物の融着・固着が発生し生産能力（粉砕能力）が低下する。
２．粉砕能力の低下による粉砕摩擦熱の上昇（粉砕Δｔ℃上昇）による被粉砕物組成中の低分子やＷａｘ成分が析出しトナー品質が低下する。
３．環境変動（湿度）による粉砕機内での被粉砕物が固着し粉砕能力の低下をきたす。
４．１乃至３によるトナー画像品質（地肌汚れ、定着不良、白ぬけ、画像濃度等）の低下が発生する。
などの不具合点が発生し、安定生産、品質面で十分な粉砕ができないという問題があった。
本発明は上記問題点を解決しようとするもので、数ミクロンオーダーの微細な粉砕物が長期にわたって容易に得られる粉砕装置及び該装置を用いたトナー製造方法及び上記トナーを用いた画像形成方法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】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、回転軸に支持され外周面に母線と平行な多数の凹凸部を周方向に連続して形成した回転子と、該回転子の外側に微小間隙をあけて嵌装され内周面に母線と平行な多数の凹凸部を周方向に連続して形成した筒体とを備え、被粉砕物を前記微小間隙からなる粉砕室で微粉砕する粉砕装置において、被粉砕物の供給側に微粉砕品の排出流路を設けると共に、微粉砕品排出側面に被粉砕物の流入路を設け、粉砕処理累積時間に基づき流路を任意に変更あるいは切換える変更あるいは切換手段を設けた粉砕装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の粉砕装置において、被粉砕物を吸入する流路と回転子で粉砕され微粉末となって排気される流路を変更し使用する際、回転筒を一旦逆回転にした後、正回転する手段を設けた粉砕装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の粉砕装置において、機内に滞留する被粉砕物の時間が０．０７ｓｅｃである粉砕装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の粉砕装置において、粉砕時の機内湿度が２０％である粉砕装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の粉砕装置を用いて、トナーを粉砕するトナー製造方法を最も主要な特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図４は本発明の機械式粉砕装置の断面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ’からの側面図、図６はＤ−Ｄ’からの側面図である。これらの図で示すように図１、２、３で示した従来例に比較して、新たな被粉砕物流入路８ａ、新たな被粉砕物排出路７ａを設置している。図４から明らかなように、流入路８ａ、排出路７ａはそれぞれ、図１で示す排出路７、流入路８の側に設置されている。なお、図１を併せて参照し、同一部分には同一符号を付して説明する。
被粉砕物の流入、排出は従来例では、図７で示すように一方向の流れであったが、本発明例では図８、９で示すように、切換えバルブ（切換手段）１１（一般的に用いられているバルブを使用する）を配置した粉砕装置構成とし、粉砕稼動時間に応じてバルブ１１の開閉切換え操作を行う。例えば従来の粉体の流れを形成させる場合、図９に示す吸入流路１１ａを開、１１ｂを閉、排気流路は１１ｃを開、１１ｂを閉とし、粉体の流れを逆方向にする場合は図８に示す吸入流路１１ａを閉、１１ｂを開、排気流路は１１ｃを閉、１１ｂを開にして自在に変更可能とする。
バルブ１１の開閉切換えによって粉体の流れ方向を粉砕処理累積時間で流路が任意に変更あるいは切換え可能であることにより、凹凸表面に固着・堆積した粉砕物が剥離され、当初設定した粉砕条件を、低温定着トナー等のように被粉砕物の融着、固着が発生しやすい材料の粉砕に際しても、長期間にわたって一定条件を保つことが可能となる。
【０００７】
【実施例】
次に、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
（実施例１）
ポリエステル樹脂７５重量％とスチレンアクリル共重合樹脂１０重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化した後ハンマーミルにて粗粉砕した。次にこの粗粉砕物を図４に示す機械式粉砕機で図９の粉砕フローを用い回転子２の隙間４を１．５ｍｍに設定し回転子の周速は１４０ｍ／ｓに設定し５００ｈ粉砕したところで図８に示すバルブ切換え操作１１ａ→１１ｂ、１１ｃ→１１ｄを行い更に５００ｈ粉砕し重量平均粒子径が９．３μｍで４μｍ以下の極微粒子が個数含有率で３２％を得た。なおこの粒径測定に際してはコールターカウンター社マルチサイザーを用いた。
（比較例１）
図１に示す従来粉砕装置で請求項１と同等な粉砕条件で５００ｈｒ粉砕後実施例１と同等粒子を得ることができたが、５５０ｈｒを経過した時点で重量平均粒子径９．８μｍ、４μｍ以下の極微粒子で個数含有率３０％となった。
（実施例２）
本発明に記載されているように、実施例１に示す条件で図９フローを用い５００ｈ粉砕後、装置を一次停止し、周速１００ｍ／ｓで５分間逆回転させた後、図８に示すバルブ操作を行い更に６５０ｈｒ重量平均粒子径が９．２μｍで４μｍ以下の極微粒子が個数含有率で３１％を得た。なおこの粒径測定に際してはコールターカウンター社マルチサイザーを用いた。
【０００８】
（実施例３）
本発明に記載の条件を満たすよう、実施例１に示す条件で図９のフローを用い被粉砕物の機内通過時間が０．０７ｓｅｃ．になるように吸引送風機風量を調整し、５００ｈｒ粉砕後、図８のフローに変更し、更に５００ｈｒ重量平均粒子径が９．１μｍで４μｍ以下の極微粒子が個数含有率で３３％を得た。なおこの粒径測定に際してはコールターカウンター社マルチサイザーを用いた。尚、粉砕機内部通過時間は下式にて算出する。
通過時間（Ｓ）＝（粉砕内部容積（ｄ１／２）＾２＊π（ｍ３）−回転子容積（ｄ２／２）＾２＊π（ｍ３））／吸引送風機風量（ｍ３／ｍｉｎ）
（実施例４）
本発明に記載の条件を満たす機械式粉砕装置で、実施例１に示す条件で図９のフローを用い被粉砕物の粉砕時の機内湿度が２０％になるように流入気流温度を調整し、５００ｈ粉砕後、図８のフローに変更し、更に５００ｈｒ重量平均粒子径が８．９μｍで４μｍ以下の極微粒子が個数含有率で３４％を得た。なおこの粒径測定に際してはコールターカウンター社マルチサイザーを用いた。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１乃至４記載の発明によれば、機械式粉砕装置によれば、従来装置に比べ高生産条件を長期にわたって維持が可能で微細径の粉砕物を容易に得ることができる。請求項５記載の発明によれば、粉砕粒度分布が一定で粗粉の飛び込みが無く、粉砕粒子形状・共に均一なトナー品質を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の粉砕装置の断面図である。
【図２】従来の粉砕装置のＡ―Ａ’からの側面図である。
【図３】従来の粉砕装置のＢ―Ｂ’からの側面図である。
【図４】本発明の粉砕装置の断面図である。
【図５】本発明の粉砕装置である図１のＣ−Ｃ’からの側面図である。
【図６】本発明の粉砕装置である図１のＤ−Ｄ’からの側面図である。
【図７】従来の粉砕装置の粉体の流れを示す説明図である。
【図８】本発明の粉砕装置の流入路８ａからの粉体の流れとバルブ開閉の説明図である。
【図９】本発明の粉砕装置の流入路８からの粉体の流れとバルブ開閉の説明図である。
【符号の説明】
２  回転子、３  回転軸、４  間隙（粉砕室）、５  内周面凹凸部、６  固定子、７  排出口、７ａ  排出流路、８  供給口、８ａ  流入口、１１ａ、１１ｂ被粉砕物投入切替バルブ、１１ｃ、１１ｄ  粉砕物排出切替バルブ
【図１】
0004870885.tif 000002
【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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【図７】
0004870885.tif 000008
【図８】
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【図９】
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