JPH06289655A - 静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】より精密な分級処理を行うことにより、一層優
れた画質を与える静電荷像現像用トナーの製造方法を提
供する。 【構成】トナー粉砕物を解砕処理して分級処理を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電荷像現像用トナー
の製造方法に関するものであり、詳しくは、より精密な
分級処理を行うことにより、一層優れた画質を与える静
電荷像現像用トナーの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、静電荷像現像用トナーは次のよう
な工程を得て製造されている。すなわち、先ず、樹脂、
着色剤などのトナー原料を混合、混練して冷却した後、
例えば、ハンマー式粉砕機などで粗粉砕して平均１００
〜３０００μｍのトナー粗粉砕物を得る。次いで、粉砕
工程でトナー粗粉砕物を微粉砕し、分級工程で所定の粒
径分布を持つ粒子群に分離して静電荷像現像用トナーを
得る。上記のトナー粗粉砕物や微粉砕物の捕集には、通
常、サイクロンやバグフィルターが使用される。トナー
粗粉砕物の粉砕工程においては、必要に応じて予備粉砕
工程が設けられる。

【０００３】そして、トナー粗粉砕物の粉砕工程におい
ては、超音速ジェット気流を利用したジェット式粉砕
機、急速度で回転する回転子と固定子との間に粉砕部を
形成した衝撃式粉砕機などが使用されている。また、分
級工程においては、気流式分級機（日本ニューマチック
社製 ＤＳ分級機）、多産物同時分級機（日鉄鉱業社製
「エルボージェット」）、ジグザグ分級機などが使用さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、静電荷像現
像用トナーの製造において、特に、分級工程は、粒径分
布がシャープであり、優れた画質を与える静電荷像現像
用トナーを得るために重要な工程である。本発明の目的
は、より精密な分級処理を行うことにより、一層優れた
画質を与える静電荷像現像用トナーの製造方法を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、トナー粉砕物を解砕処理して分級処理を行なうこと
を特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法に存す
る。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おいては、先ず、トナー原料を混合し、溶融押し出し機
などで混練して板状に押し出して冷却固化したペレット
を得る。トナー原料としては、バインダー樹脂と着色剤
とが必須成分として使用されるが、必要に応じて例えば
帯電制御剤やその他のトナー特性付与剤を使用すること
が出来る。

【０００７】バインダー樹脂としては、例えば、トナー
に適した公知の各種の樹脂を使用することが出来る。例
えば、スチレン系樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マ
レイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、
アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹
脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂、
キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は２種以上
を併用することも出来る。特に、スチレン系樹脂、飽和
または不飽和ポリエステル樹脂およびエポキシ樹脂は、
主樹脂として好適に使用される。

【０００８】バインダー樹脂のガラス転移温度は、熱分
析法（示唆熱分析装置、示唆走査熱量分析装置など）で
測定した際の転移開始温度（変曲点）が５０℃以上であ
ることが好ましい。ガラス転移温度が５０℃未満の場合
には、４０℃以上の高温で長時間にトナーを放置した場
合、トナーの凝集や固着を招き使用上支障を来すことが
ある。

【０００９】トナー用着色剤としては、公知の各種の着
色剤を使用することが出来、例えばカーボンブラック、
ニグロシン、ベンジジンイエロー、キナクリドン、ロー
ダミンＢ、フタロシアニンブルー等が好適に使用され
る。着色剤は、樹脂１００重量部当たり、通常０．１〜
３０重量部、好ましくは３〜１５重量部の割合で使用さ
れる。

【００１０】帯電制御剤としては、やはり、公知の各種
の帯電制御剤を使用することが出来る。例えば、４級ア
ンモニウム塩、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染
料、スチレン−アミノアクリレート共重合体、ポリアミ
ン樹脂などの正帯電制御剤や、モノアゾ系金属錯塩など
の負帯電制御剤が挙げられる。帯電制御剤は、樹脂１０
０重量部当たり、通常０．１〜１０重量部の割合で使用
される。

【００１１】また、トナー特性付与剤としては、例え
ば、オフセット防止のため、ポリエチレンワックス、ポ
リプロピレンワックス等のポリアルキレンワックスを使
用することが出来る。また、流動性および耐凝集性の向
上のために、チタニア、アルミナ、シリカ等の無機微粒
子を使用することが出来る。これらのトナー特性付与剤
は、樹脂１００重量部当たり、通常０．１〜１０重量部
の割合で使用される。

【００１２】更に、トナーが磁性トナーである場合に
は、フェライト、マグネタイトを始め、鉄、コバルト、
ニッケル等の強磁性元素を含む合金または化合物などの
磁性粒子を含有することが出来る。磁性粒子は、バイン
ダー樹脂１００重量部当たり、通常、２０〜７０重量部
の割合で使用される。

【００１３】次に、冷却固化されたペレット状トナー
は、ハンマー式粉砕機などの粗粉砕機により、重量平均
粒径が約１００μ〜３０００μ、好ましくは約３００μ
前後の範囲になるように粗粉砕される。ここに、重量平
均粒径とは、粒径−重量分布のメジアン値粒径であり、
例えば、コールターエレクトロニクス社製コールカウン
タで測定することが出来る。

【００１４】図１は、本発明の製造方法の特徴部分を示
す一例のフローシートである。本発明の特徴は、トナー
粉砕物を解砕処理して分級処理を行なう点にある。例え
ば、上記のようにして得られたトナー粉砕物を微粉砕し
た後、解砕処理して分級処理を行なう。この場合、粉砕
工程（１１）で粉砕され、必要に応じてサイクロン（１
２）で捕集されたトナー粉砕物は、解砕工程（１３）で
処理した後、分級工程（１４）に供給される。そして、
解砕工程（１３）の後は、捕集することなく直接に分級
工程（１４）に供給するのが好ましい。

【００１５】本発明者の知見によれば、トナー粉砕物の
中には、トナー製品となるべき粒子の表面に超微粉が付
着した凝集粒子が含まれている。そして、斯かる凝集粒
子は、分級処理後のトナー製品中に混入し、マシンの現
像槽中で攪拌される際に付着した超微粉が分離し、マシ
ン内のトナー飛散、画像のカブリや汚れの原因となる。
超微粉が付着した凝集粒子を除去せんとした場合は、製
品の歩留り低下と言う不利益を免れ得ない。

【００１６】上述の事情から、特に、複写機やプリンタ
ー等の高速度化、画質の高品質化（高解像度、高階調
度）等の観点から要望される小粒径トナー（例えば、平
均粒径として３〜１０μｍ程度のトナー）においては、
凝集粒子に基づく粒径分布のブロード化は解決すべき重
要課題である。ところが、トナー粉砕物を解砕して分級
処理する本発明によれば、より精密な分級処理を行うこ
とが可能であり、一層優れた画質を与えるトナー製品が
得られる。

【００１７】粉砕工程（１１）で使用する粉砕機として
は、従来公知の各種の粉砕機、例えば、ジェット式粉砕
機や衝撃式粉砕機を使用し得るが、エネルギー効率がジ
ェット式粉砕機より優れている衝撃式粉砕機が好適に使
用される。衝撃式粉砕機は、基本的には、内側表面に多
数の突起を有する固定子と外側表面に多数の突起を有す
る回転子とを備え、回転子を固定子に嵌装させ、回転子
の突起と固定子の突起との間の微小間隙により粉砕部を
形成した構造を有する。

【００１８】図２は、本発明において好適に使用し得る
衝撃式粉砕機の一例の断面図であり、図３は、図２にお
けるＡ−Ａ線断面図である。図２及び図３に示した衝撃
式粉砕機は、水平な回転軸（２）に支持され且つ軸線に
直角に切断した断面形状が波形状である波形状突起
（３）外側表面の母線に沿って多数設けた回転子（１）
と、当該回転子に嵌装され且つ軸線に直角に切断した断
面形状が波形状である波形状突起（５）を内側表面の母
線に沿って多数設けた固定子（６）と、回転子（１）の
外側表面と固定子（６）の内側表面との間に形成された
粉砕部（４）と、固定子（６）を構成するケーシングの
両端部にそれぞれ形成された供給口（７）と排出口
（８）とから主として構成されている。回転子（１）の
左側面と右側面には、それぞれ、回転子（１）と一体に
高速回転する攪拌羽根（９）、（１０）が固設されてい
てもよい。

【００１９】回転子（１）の波形状突起（３）は、略三
角形の凹部（３ａ）と凸部（３ｂ）とを連続して形成す
ることにより構成することが出来る。また、同様に、固
定子（６）の波形状突起（５）は、略三角形の凹部（５
ａ）と凸部（５ｂ）とを連続して形成することにより構
成することが出来る。そして、波形状の詳細は、特に限
定されない。上記の母線とは、軸線と平行な線を言い、
従って、多数の波形状突起（３）は、その稜線が軸線と
平行で且つ軸線に直角に切断した断面形状が波形状に形
成されていることとなる。

【００２０】回転子（１）の回転方向は、図３中におい
て矢示した方向、すなわち、回転子（１）の波形状突起
（３）と固定子（６）の波形状突起（５）との各波形が
衝突しない方向、換言すれば、固定子（６）の波形状突
起（５）に対して、回転子（１）の波形状突起（３）が
なめるように回転する方向が好ましい。また、回転子
（１）と固定子（６）との間に設けられる微小間隙、す
なわち、回転子（１）の波形状突起（３）の山部と固定
子（６）の波形状突起（５）の山部との距離（ｔ）は、
通常、数ｍｍ以下とされるが、２ｍｍ前後の範囲が好ま
しい。

【００２１】衝撃式粉砕機による場合、トナー粗粉砕物
の処理は次のように行われる。すなわち、トナー粗粉砕
物は、供給口（７）から供給され、回転子（１）によっ
て起こる気流によって粉砕部（４）に送り込まれて粉砕
された後、回転子（１）によって起こる気流によって排
出口（８）から排出される。回転子（１）の周速は１０
０〜２００ｍ／ｓｅｃの範囲から選択するのがよい。

【００２２】解砕工程（１３）で使用する解砕機として
は、特に制限されずに各種の構造の解砕機を使用するこ
とが出来る。しかしながら、ジェット気流を利用した構
造の解砕機、特に、旋回するジェット気流を利用した構
造の解砕機を使用するのが好ましい。図４は、本発明に
おいて好適に使用し得る解砕機の一例の断面図である。
斯かる構造の解砕機は、公知のジェットミル（荏原製作
所製「ＪＭ−２０００型）の構造の一部を改良して製作
したものである。そして、ジェット気流を利用した構造
または旋回するジェット気流を利用した構造である限
り、図４に示す構造の解砕機に限られず、任意の構造の
解砕機を使用することが出来る。

【００２３】図４に示す解砕機は次のような構造を有す
る。すなわち、傾斜して配置されたインゼクター（１
５）の先端部に加速管（１６）を連結し、インゼクター
（１５）の先端部の近傍には加速管（１６）に開口する
供給管（１７）を連結し、加速管（１６）の前方周囲に
は水平に配置された旋回室（１８）を設け、当該旋回室
の側壁周囲にはノズル（１９）を配置すると共に当該ノ
ズルには加圧ガス供給管（２０）を接続し、旋回室（１
８）の略中央上部には排出管（２１）を連結してある。
なお、図示した例においては、傾斜して配置されたイン
ゼクター（１５）を使用してトナー粒子の供給を旋回室
（１８）に対して傾斜方向から行なっているが、垂直に
配置されたインゼクターを使用してトナー粒子の供給を
旋回室（１８）に対して垂直方向から行なうことも出来
る。

【００２４】上記のような構造の解砕機による場合、解
砕処理は次のように行なわれる。すなわち、先ず、供給
管（１７）から供給されたトナー粒子は、インゼクター
（１５）から導入された駆動高圧気体のジェット気流に
乗って加速管（１６）を通り旋回室（１８）に供給され
る。次いで、旋回室（１８）において、旋回中のトナー
粒子同志は、ノズル（１９）から供給される高圧気体に
より相互に衝突させられて解砕される。インゼクター
（１５）及び加圧ガス供給管（２０）を通じてノズル
（１９）から供給される高圧気体の圧力は、通常、０．
５〜１０Ｋｇｆ／ｃｍ² 、高圧気体の流速は、通常、１
００〜１０００ｍ／ｓの範囲から選ぶのが好ましい。な
お、排出管（２１）から排出されたトナーは、次の分級
工程（１４）に供給される。

【００２５】分級工程（１４）で使用する分級機として
は、各種の分級機、例えば、気流式分級機（日本ニュー
マチック社製「ＤＳ分級機」）、コアンダ効果を利用し
た多産物同時分級機（日鉄鉱業社製「エルボージェッ
ト」）、ジグザグ分級機などを採用することが出来る。
特に、粗粉、中粉、微粉を同時に精度良く分割すること
の出来る多産物同時分級機が好適に使用される。

【００２６】そして、得られた所定粒径以外の粗粉
（Ｂ）及び微粉（Ｃ）は、製造工程に循環して再利用す
ることが出来る。例えば、粗粉（Ｂ）は、粉砕工程（１
１）に循環して再粉砕し、微粉（Ｃ）は、原料粉と一緒
に混合工程や溶融混練工程に循環して使用することが出
来る。一方、回収されたトナー製品（Ａ）は、更に、種
々の公知の外添剤を添加した後、所定の容器に充填され
て出荷される。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例により何ら制限されるものではない。 実施例１ 以下の表１に記載のトナー原料を配合し、混合、混練、
粗粉砕して平均粒径３００μｍ前後のトナー粗粉砕物を
得た。

【００２８】

【表１】 スチレンアクリレート共重合樹脂 １００部 （軟化点１４５℃、ガラス転移点６４℃） 着色剤：カーボンブラック「ＭＡ１００」 ６部 （三菱化成（株）製） 低分子量ポリプロピレン：「ビスコール５５０Ｐ」 １部 （三洋化成（株）製） 帯電制御剤：４級アンモニウム塩「ボントロンＰ−５１」 ２部 （オリエント化学（株）製）

【００２９】次に、上記のトナー粗粉砕物を粉砕工程に
供給して微粉砕した。粉砕工程には、図２及び図３に示
す衝撃式粉砕機（回転子と固定子との間の微小間隙が約
２ｍｍ）を使用した。粗粉砕トナー原料の供給速度は２
０Ｋｇ／Ｈｒ、回転子の周速は１４０ｍ／ｓｅｃとし
た。また、微粉砕トナーは、サイクロンにて捕集した。
捕集した微粉砕トナーの平均粒径は、６．８μｍであっ
た。

【００３０】次に、上記の微粉砕トナーを解砕工程で解
砕処理した後、当該解砕工程に直結合した分級工程で分
級処理した。解砕工程には、図４に示す構造の解砕機を
使用した。解砕機の運転条件は、インゼクターから導入
される駆動高圧気体の圧力を６Ｋｇｆ／ｃｍ² 、ノズル
から供給される高圧気体の圧力を２Ｋｇｆ／ｃｍ² とし
た。また、分級工程には、エルボージェット分級機（Ｅ
Ｊ−１５−３Ｓ型）を使用した。分級処理の結果は、後
述の表２に示す通りであった。同表に示す結果から明ら
かな通り、本発明によれば、トナー製品となる中粉の収
率が高く、当該中粉中における３μｍ以下の超微粒子の
混入率が飛躍的に低下している。

【００３１】得られたトナー製品４重量部とフェライト
粉末をコア材とするキャリアー１００重量部とを混合し
て現像剤となし、有機光導電体を感光体とする複写機を
使用して実写テストを行った。なお、実写テストに使用
した補給用トナーは、上記現像剤に使用したのと同一の
トナーを使用した。実写テストの結果、高解像度、高階
調性の画像が得られ、その他使用上の不具合な点もなか
った。

【００３２】比較例１ 実施例１において、解砕工程を省略した以外は、実施例
１と同様に、微粉砕および分級処理を行った。分級処理
の結果は、表２に示す通りであった。

【００３３】

【表２】 ──────────────────────────────────── 実施例１ 比較例１ ＜分級収率＞ 微粉量（％） ５．９ ４．６ 中粉量（％） １８．４ １２．９ 粗粉量（％） ７５．７ ８２．５ ＜中粉中の粒度分布＞ 平均粒径（μｍ） ４．７５ ４．５９ ３μｍ以下の比率（％） ５．７ ８．８ ６μｍ以上の比率（％） ８．６ ８．５ ──────────────────────────────────── （注）：表２中の「中粉」はトナー製品を意味する。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した本発明の製造方法によれ
ば、トナー製品となる中粉の収率が向上し、更に、当該
中粉中の超微粒子の混入率が低下し、シャープな粒径分
布を有して一層優れた画質を与えるトナーが得られる。
そして、本発明の製造方法は、特に、小粒径トナーの製
造に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の特徴部分を示すフローシー
トである。

【図２】本発明において好適に使用し得る衝撃式粉砕機
の一例の断面図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図４】本発明において好適に使用し得る解砕機の一例
の断面図である。

【符号の説明】

１：回転子 ２：回転軸 ３：突起 ４：粉砕部 ５：突起 ６：固定子 ７：供給口 ８：排出口 ９：攪拌羽根 10：攪拌羽根 11：粉砕工程 12：サイクロン 13：解砕工程 14：分級工程 15：インゼクター 16：加速管 17：供給管 18：旋回室 19：ノズル 20：加圧ガス供給管 21：排出管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー粉砕物を解砕処理して分級処理を
   行なうことを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方
   法。
2. 【請求項２】 粉砕処理を衝撃式粉砕機で行なう請求項
   １に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
3. 【請求項３】 解砕処理をジェット気流を利用した解砕
   機で行なう請求項１又は２に記載の静電荷像現像用トナ
   ーの製造方法。