JPH10272379A - 機械式粉砕機およびこれを用いたトナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置を大型化させることなく粉砕性を向上さ
せた機械式粉砕機およびこれを用いたトナーの製造方法
を提供すること。 【解決手段】 ライナー１の溝をライナー１の軸に対し
て傾斜して設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械式粉砕機およ
びこれを用いたトナーの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】機械式粉砕機は、円筒の内周面に軸方向
に沿った溝が複数形成され内周面の断面円周形状が凹凸
を有するライナーの内部に、この内周面から所定の間隙
を保って、円筒の外周面に軸方向に沿った溝が複数形成
され外周面の断面円周形状が凹凸を有するローターが配
置されている。粉砕機内部には前記間隙内の軸方向に沿
って被粉砕物を導入し粉砕物を排出するための気流が形
成されている。被粉砕物はこの気流に乗って前記間隙に
投入され、ローターの回転に伴って前記間隙に生じる空
気の層流および渦流運動により粉砕される。被粉砕物は
ライナーの溝に沿ってこの溝を出入りしながら進行して
いく。粉砕機内部の上流側では被粉砕物が主に体積を減
らすように粉砕される体積粉砕が支配的であり、下流側
では表面が削られ形状が丸みを帯びるように粉砕される
表面粉砕が支配的である。

【０００３】一般に電子写真等に用いられるトナーは、
結着樹脂、染顔料、およびその他の添加剤を混合、混練
し、得られた混練物を冷却固化した後、この固化物を粗
粉砕し、得られた粗粉砕物を微粉砕あるいは一旦中粉砕
してから微粉砕することにより得られるが、上記の機械
式粉砕機はこのトナー製造工程の中粉砕工程あるいは微
粉砕工程にも適用されている。

【０００４】トナーの生産性を高めるためには機械式粉
砕機におけるトナーの粉砕性を向上させる必要がある
が、その方法としてライナーおよびローターの長さを長
くして粉砕領域を延長した機械式粉砕機が知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
機械式粉砕機においては、確かに粉砕性を向上させるこ
とができるが、結果として装置の大型化を招きローター
を回転させるモーターの定格トルクを大きくしなければ
ならない等の問題を引き起こしてしまう。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、装置を大型化させることなく粉砕性を向上させた機
械式粉砕機およびこれを用いたトナーの製造方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の機械式粉砕機は、内周面に溝を有する円筒
容器の内部に、前記内周面から所定の間隙を有して、外
周面に溝を有する回転自由な円筒が配置されており、該
円筒の回転に伴って前記間隙に生じる空気の層流および
渦流運動により粉砕を行う機械式粉砕機において、前記
円筒容器の内周面の溝が該円筒容器の軸に対して傾斜し
ていることを特徴としている。

【０００８】また、本発明のトナーの製造方法は上記機
械式粉砕機を用いることを特徴としている。

【０００９】このようにすると、従来と同じ長さの円筒
容器であっても溝の長さが長くなるので、この溝に沿っ
て移動しながら粉砕されるトナーの被粉砕時間が長くな
りトナーの粉砕性は向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の機械式粉砕機の概略構成
図を図１に示す。円筒状のライナー１の内部に間隙を有
してローター２が回転軸５に回転可能に支持されてい
る。粉砕機内部には導入口４から排出口５に向けて被粉
砕物および粉砕物を搬送させるための気流が形成されて
いる。導入口４より取り込まれた被粉砕物はローター２
の高速回転によって発生する激しい空気の渦流によって
粉砕され、ライナー１に沿って回転しながら上昇し排出
口５より空気とともに排出される。ライナー１とロータ
ー２との隙間は通常１ｍｍ以下、好ましくは０．５〜
０．８ｍｍである。１ｍｍを越えると粉砕機の粉砕性の
低下が顕著になる。

【００１１】本発明の特徴であるライナー１の溝形状の
一例を図２に示す。図２はライナー１の内周面の溝を示
した一部斜視図でありライナー１の上下方向に対して傾
斜して形成されている。

【００１２】ライナー１の溝の軸に対する傾斜角度は導
入口４から排出口５に向けて被粉砕物および粉砕物を搬
送させるための気流の風量によっても異なるが、１０〜
５０度傾斜しているのが好ましく、より好ましくは２０
〜４０度である。１０度より小さいと粉砕性が低下する
ようになり、５０度より大きいと粉砕機内に粉砕物が詰
まりぎみになり粉砕機に大きな負荷がかかるようにな
る。ライナー１の溝の傾斜の向きはローター２の移動方
向とライナー１の溝に沿って流れる気流の方向とのなす
角が鋭角である向きあるいは鈍角である向きのどちらに
設定してもよいが、鋭角である向きの場合には気流が抜
けやすいので同じ粉砕性を得るためには鈍角である向き
のものよりも傾斜角度を大きく設定する必要がある。こ
のため鈍角である向き（図２においてローターの回転方
向を図中矢印方向とした場合、図のライナーの向き）に
設定するのが好ましい。なお、ローター２の溝について
もライナー１と同じように傾斜をつけてもかまわない。

【００１３】次にライナー１およびローター２の溝の断
面形状を詳しく説明するために、図１における直線Ａ−
Ａで水平に切ったときのライナー１およびローター２の
概略断面構成図の一例を図３に示す。図３（ａ）にはラ
イナー１の溝の断面形状が略四角形であって、ローター
２の溝の断面形状が略三角形あるものが示されている。
図３（ｂ）にはライナー１およびローター２の溝の断面
形状が共に略三角形であるものが示されている。しかし
ながら、これらの例に限定されるものではなく、従来か
ら用いられている断面形状およびこれらの組み合わせを
用いることができ、例えばライナー１およびローター２
の溝が共に略四角形のものを用いることができる。

【００１４】以上のように、ライナーの溝を傾斜して設
けることにより、ライナーを大型化することなく溝の長
さ即ち粉砕領域を長くすることができるので、主にこの
中を通過することにより粉砕されるトナーの被粉砕時間
が長くなりトナーの粉砕性は向上する。

【００１５】また、このタイプの機械式粉砕機は、粉砕
機内部の上流側では被粉砕物が主に体積を減らすように
粉砕される体積粉砕が支配的であり、下流側では表面が
削られ形状が丸みを帯びるように粉砕される表面粉砕が
支配的であるので、本発明のようにライナーの溝を傾斜
させて溝の全長を長くすると粉砕物は丸みを帯びやすく
なる。

【００１６】以上のような本発明の機械式粉砕機は、少
なくとも結着樹脂および着色剤を含有する混合物を溶融
混練し、混練物を冷却固化し、固化物を粗粉砕して粗粉
砕物を得、この粗粉砕物をさらに粉砕して得られる電子
写真用トナーの製造に有用である。平均粒径約１０００
〜３０００μｍの粗粉砕物を平均粒径１０〜２０μｍま
で粉砕するのに特に有用である。

【００１７】結着樹脂としては、従来からトナーに用い
られているいかなる結着樹脂も使用可能であり、例え
ば、スチレン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリ
エステル系樹脂、エポキシ系樹脂等、好ましくはポリエ
ステル系樹脂を使用することができる。

【００１８】着色剤としては特に限定されるものではな
く、従来電子写真で使用されてきた着色剤を使用するこ
とができる。以下のものが挙げられる。

【００１９】まず、黒色顔料としては、カーボンブラッ
ク、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性
炭、フェライト、マグネタイト等を使用することができ
る。黄色顔料としては、黄鉛、亜鉛黄、カドミウムイエ
ロー、黄色酸化鉄、ミネラルイエローＳ、バンザーイエ
ローＧ、バンザーイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエロー
Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ
ー、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレヘー
キ等を使用することができる。

【００２０】赤色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデン
オレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオ
レンジ、バルカンオレンジ、インダスレンブリリアント
オレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダスレンブ
リリアントオレンジＧＫ、ベンガラ、カドミウムレッ
ド、鉛丹、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、
ピラゾロンレッド、ウオッチングレッド、レーキレッド
Ｃ、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオ
シンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、
ブリリアントカーミン３Ｂ、パーマネントオレンジＧＴ
Ｒ、バルカンファストオレンジＧＧ、パーマネントレッ
ドＦ４ＲＨ、パーマネントカーミンＦＢ等を使用するこ
とができる。

【００２１】青色顔料としては、紺青、コバルトブル
ー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、
フタロシアニンブルー等を使用することができる。

【００２２】なお、これらの着色剤の量はトナー結着樹
脂１００重量部に対して１〜２０重量部、好ましくは３
〜１５重量部になるようにする。

【００２３】本発明の粉砕機を用いて製造することので
きる電子写真トナーには、トナーに従来から用いられて
いるその他所望の添加剤、例えば、荷電制御剤、オフセ
ット防止剤、流動化剤、離型剤、クリーニング剤等を適
宜配合することもできる。

【００２４】荷電制御剤としては、従来乾式現像剤で一
般に使用されているものを使用することができ、正荷電
制御剤としては、例えば、アジン化合物のニグロシン系
染料のボントロンＯ３、第四級アンモニウム塩のボント
ロンＰ−５１が挙げられ、負荷電制御剤としては、例え
ば、含金アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフト
エ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ
−８４ならびにフェノール系縮合物のＥ−８９が挙げら
れる。なお、これらの量はトナー結着樹脂１００重量部
に対して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜５．
０重量部になるようにする。

【００２５】オフセット防止剤としてはポリエチレンワ
ックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレン
ワックス、酸化型ポリプロピレンワックス、カルナバワ
ックス、サゾールワックス、ライスワックス、キャンデ
リラワックス、ホホバ油ワックス、蜜ろうワックス等を
使用することができる。

【００２６】オフセット防止剤の添加量は、結着樹脂１
００重量部に対して１〜７重量部、好ましくは２〜５重
量部になるようにする。その量が１重量部より少ないと
オフセット防止の効果が不十分になり、７重量部より多
いとトナーの流動性が悪くなる。

【００２７】流動化剤を用いる場合には、シリカ微粒
子、二酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、フッ化マグ
ネシウム微粒子、炭化ケイ素微粒子、炭化ホウ素微粒
子、炭化チタン微粒子、炭化ジルコニウム微粒子、窒化
ホウ素微粒子、窒化チタン微粒子、窒化ジルコニウム微
粒子、マグネタイト微粒子、二硫化モリブデン微粒子、
ステアリン酸アルミニウム微粒子、ステアリン酸マグネ
シウム微粒子、ステアリン酸亜鉛微粒子等を使用するこ
とができる。

【００２８】なお、これらの微粒子は、シランカップリ
ング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコー
ンオイル等で疎水化処理して用いることが望ましい。流
動化剤の量は、トナー１００重量部に対して０．０５〜
５重量部、好ましくは０．１〜３重量部用いることが望
ましい。

【００２９】本発明の機械式粉砕機で得られるトナーは
従来の機械式粉砕機で得られるトナーに比べて丸みを帯
びているので、このトナーを現像装置に投入し画像形成
に用いる場合には、現像装置内でトナーあるいは現像剤
の流動性の向上によりトナーの帯電性が良くなったり、
現像時および転写時にトナーが動き易くなり現像効率お
よび転写効率が良くなるといったメリットがある。

【００３０】本発明の機械式粉砕機およびこれを用いた
トナーの製造方法を以下の実施例でさらに詳しく説明す
る。

【００３１】

【実施例】 （実施例１） ・スチレンアクリル系共重合樹脂（Ｍｎ：５０００、Ｍｎ／Ｍｗ：２８） １００重量部 ・カーボンブラック（ＭＡ＃８；三菱化学工業社製） ８重量部 ・ニグロシン系染料（ニグロシンベースＥＸ；オリエント化学工業社製） ５重量部 ・低分子量ポリプロピレン（ビスコール５５０Ｐ；三洋化成工業社製） ２重量部 上記原料をヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）にて混
合し、連続押出機（池貝鉄工社製）にて混練した。その
後、冷却ローラおよび冷却コンベアーにて冷却し、フェ
ザーミル（ホソカワミクロン社製）にて粗粉砕して平均
粒径２ｍｍの粗粉砕物を得た。そして、ローター回転型
粉砕機（ＫＴＭ０型；川崎重工業社製）のライナーをラ
イナー溝が軸方向に対して３０度傾斜（傾斜の向きはロ
ーターの移動方向とライナーの溝に沿って流れる気流の
方向とのなす角が鈍角の向き。図２と同じ。）したライ
ナーに代え、粗粉砕物の供給量を７ｋｇ／ｈ、ブロアー
の風量を４．５ｍ3 ／ｍｉｎに固定し、ローター回転数
を８０００，９０００，１００００，１１０００，１２
０００と順に振り、得られたトナー粒子の粒径分布をコ
ールターカウンターＴＡＩＩ型にて測定し、得られたト
ナー粒子の平均粒径を算出した。

【００３２】このとき用いたライナー１およびローター
２は図３（ａ）に示す断面形状のものであり、以下に詳
細寸法を示す。

【００３３】 ライナー寸法：ｍ₁＝ｎ₁＝４ｍｍ，ｈ₁＝３．５ｍｍ ローター寸法：ｍ₂＝１ｍｍ，ｎ₂＝７ｍｍ，ｈ₂＝３．
５ｍｍ 両者の間隙：ｔ＝１ｍｍ （実施例２）ライナー溝を軸方向に対して２０度傾斜
（傾斜の向きはローターの移動方向とライナーの溝に沿
って流れる気流の方向とのなす角が鈍角の向き。図２と
同じ。）させた以外は実施例１と同様にして実験を行っ
た。

【００３４】（実施例３）ライナー溝を軸方向に対して
４０度傾斜（傾斜の向きはローターの移動方向とライナ
ーの溝に沿って流れる気流の方向とのなす角が鈍角の向
き。図２と同じ。）させた以外は実施例１と同様にして
実験を行った。

【００３５】（実施例４）実施例１においてトナー原料
およびライナー，ローターの形状を以下のとおり代えた
こと以外は実施例１と同様にして実験を行った。

【００３６】 トナー原料 ・ポリエステル樹脂（Ｍｎ：６８００、Ｍｗ：８６０００、ゲル分率：９％） １００重量部 ・カーボンブラック（ＭＡ＃８；三菱化学工業社製） ８重量部 ・Ｃｒ含金油溶性染料（ボントロンＮ−０１；オリエント化学工業社製） ２重量部 ・低分子量ポリプロピレン（ビスコールＴＳ２００Ｐ；三洋化成工業社製） ２重量部 ローター，ライナーの形状 ライナー寸法：ｍ₁＝１ｍｍ，ｎ₁＝７ｍｍ，ｈ₁＝３．
５ｍｍ ローター寸法：ｍ₂＝１ｍｍ，ｎ₂＝７ｍｍ，ｈ₂＝３．
５ｍｍ 両者の間隙：ｔ＝１ｍｍ （比較例１）ライナー溝を軸方向に対して傾斜させない
以外は実施例１と同様にして実験を行った。

【００３７】実施例１から比較例１において得られたト
ナー粒子の平均粒径をまとめて表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】以上の結果から、ライナーの溝を軸方向に
対して傾斜させることにより、粉砕性が向上することが
明らかになった。

【００４０】次に、実施例１および比較例１においてロ
ーター回転数を調整しそれぞれ１４．３μｍおよび１
８．５μｍのトナーを得たときのそのトナーの円形度を
表２に示す。ここで円形度は、トナーの投影面積と投影
周長を測定し、その投影面積に等しい面積の真円の円周
長を投影周長で除して求めた。トナーの投影形状が真円
ならば円形度は１になる。

【００４１】

【表２】

【００４２】この結果から、ライナーの溝を軸方向に対
して傾斜させることにより、トナーが丸みを帯びること
が明らかになった。

【００４３】

【発明の効果】上述したように、本発明の機械式粉砕機
は、ライナーの溝を傾斜して設けているので、溝の長さ
即ち粉砕領域を長くすることができる。そのため、ライ
ナーを大型化することなく被粉砕物の粉砕性を向上させ
ることができる。そして、この粉砕機を用いることによ
りトナーを効率よく製造することができる。

【００４４】また、本発明の機械式粉砕機で得られるト
ナーは従来の機械式粉砕機で得られるトナーに比べて丸
みを帯びているので、このトナーを現像装置に投入し画
像形成に用いる場合には、現像装置内でトナーあるいは
現像剤の流動性の向上によりトナーの帯電性が良くなっ
たり、現像時および転写時にトナーが動き易くなり現像
効率および転写効率が良くなるといったメリットがあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機械式粉砕機の概略断面図である。

【図２】本発明の機械式粉砕機に用いられるライナーの
溝を示した一部斜視図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ本発明の機械式
粉砕機で用いられるライナーおよびローターの概略断面
図の一例である。

【符号の説明】

１：ライナー、２：ローター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面に溝を有する円筒容器の内部に、
   前記内周面から所定の間隙を有して、外周面に溝を有す
   る回転自由な円筒が配置されており、該円筒の回転に伴
   って前記間隙に生じる空気の層流および渦流運動により
   粉砕を行う機械式粉砕機において、前記円筒容器の内周
   面の溝が該円筒容器の軸に対して傾斜していることを特
   徴とする機械式粉砕機。
2. 【請求項２】 前記円筒容器の内周面の溝が該円筒容器
   の軸に対して傾斜している角度が１０〜５０度であるこ
   とを特徴とする請求項１の機械式粉砕機。
3. 【請求項３】 少なくとも結着樹脂および着色剤を含有
   する混合物を溶融混練し、混練物を冷却固化し、固化物
   を粗粉砕して粗粉砕物を得、この粗粉砕物をさらに粉砕
   して電子写真用トナーを製造する方法において、さらな
   る粉砕工程で請求項１乃至請求項２記載の機械式粉砕機
   を用いることを特徴とするトナーの製造方法。