JPS63101861A - 静電荷像現像用トナ−の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は効率よ（結着樹脂を有する固体粒子を粉砕・分
級を行って所定の粒度を有する静電荷像現像用トナーを
得るための製造方法及びその装置に関する。

〔背景技術〕

電子写真法、静電写真法、静電印刷法の如き画像形成方
法では静電荷像を現像するためにトナーが使用される。

最終製品が微細粒子であることが要求される静電荷像現
像用トナーの製造に於る原料固体粒子を粉砕・分級して
最終製品を得る工程については、従来、第７図のフロー
チャートにより示される方法が一般に採用されている。

その方法は、結着樹脂・着色剤（染料、顔料又は磁性体
等）の如き所定材料を溶融混練し、冷却して固化させた
後粉砕し、粉砕された固体粒子群を原料の粉砕物として
いる。

粉砕物は、第１分級手段に連続的又は逐次供給されて分
級され、分級された規定粒度以上の粗粒子群を主成分と
する粗粉体は粉砕手段に送って粉砕された後、再度第１
分級手段に循環される。他の規定粒径範囲内の粒子及び
規定粒径以下の粒子を主成分とする粉体は第２分級手段
に送られ、規定粒度を有する粒子群を主成分とする中粉
体と規定粒度以下の粒子群を主成分とする細粉体とに分
級される。

例えば重量平均粒径が１０〜１５μｍであり且つ５μｍ
以下の粒子が１％以下である粒子群を得る場合は、粗粉
域を除去するための分級機構を備えた衝撃式粉砕機或い
はジェット粉砕機の如き粉砕手段で所定の平均粒径まで
原料を粉砕して分級し、粗粉体を除去した後の粉砕物を
別の分級機にかけ、微粉体を除去して所望の中粉体を得
ている。

重量平均、粒子径は、例えばコールタエレクトロニクス
社（米国）製のコールタカウンターによる測定結果の表
現方法である。

以下、重量平均粒子径を単に「平均粒径」という。

このような従来の方法については、問題点として、粗粉
体を除去する分級機構を備えた粉砕機による処理と、微
粉体を除去する分級機による処理とが別工程で行われる
ことから工程の数が多くなり、操作が複雑であること、
長時間運転の場合は発熱を伴なったり、粉体に避けがた
い付着及び凝集物が多く生じてしまうことがある。

粗粉体を除去する目的の分級手段は、ある粒度以上の粒
子群だけを粉砕機に送ることが目的である。従来の分級
機は粉体の滞留時間が数分間と非常に長いため、粗粉域
を除去後に粒子群の一部が相互に凝集したり、あるいは
粗粒子に微粒子が付着して再度、粉砕機に戻されるため
に過粉砕が生じる傾向がある。そのため粉砕効率の低下
、次工程の微粉域を除去するための分級機においての収
率低下の如き現像を引きおこすという問題点がある。

微粉体を除去する目的の第２分級手段については、極微
粒子で構成される凝集物が生じることがあり、凝集物を
微粉体として除去することは困難である。

その場合、凝集物は最終製品に混入し、その結果精緻な
粒度分布の製品を得ることが難しくなるとともに凝集物
はトナー中で解壊して極微粒子となって画像品質を低下
させる原因となる。従来方式の下で精緻な粒度分布を有
する所望の製品を得ることができたとしても工程が繁雑
になり、分級収率の低下を引きおこし、生産効率が悪く
、コスト高のものになることが避けられない。この傾向
は、所定の粒度が小さくなればなる程顕著になる。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の静電荷像現像用トナーの製造方法に於
る前述の各種問題点を解決した製造方法を提供すること
を目的とする。本発明の目的は、精緻な粒度分布を有す
る静電荷像現像用トナーを効率良く生成する製造方法を
提供することにある。本発明の他の目的は小粒径（例え
ば２〜８μｍ）の品質の良いトナーを効率良く製造する
方法を提供することにある。

本発明の目的は、結着樹脂、着色剤および各種添加剤か
らなる混合物を溶融混練し、溶融混合物を冷却後、粉砕
により生成した固体粒子群から精緻な所定の粒度分布を
有する微細粒子製品（トナーとして使用される）を効率
的に収率良く製造する方法を提供することにある。

本発明の目的は、分画手段により少な（とも３つに分画
されてなる多分割分級域に結着樹脂を含有する固体着色
粒子群を導入して湾曲線的に降下せしめ；第１分画域に
Ｓ粒子群を主成分とする粗粉体を分割補集し；゛第２分
画域に所定粒径範囲の粒子群を主成分とする中粉体を分
割補集し；第３分画域に所定粒径以下の粒子群を主成分
とする細粉体を分割補集し；前記分級された粗粉体は粉
砕工程に供給；及び粉砕された粉体を該多分割分級域に
導入することを特徴とす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。

本発明の目的は、導入される結着樹脂を含有する固体着
色粒子群を分級するための少なくとも３つに分画されて
てなる多分割分級手段；該多分割分級手段によって分級
された粗粉を粉砕するための粉砕手段；及び該粉砕手段
で粉砕された粉砕粉を該多分割分級手段へ循環するため
の連通手段を有することを特徴とする静電荷像現像用ト
ナーの製造装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の方法は、粉砕物を原料とするものであって、第
１図はその方法の概要を示すフローチャートである。本
発明の方法は、原料を多分割分級域に送って少なくとも
大粒径区分（粗粒子を主成分とする粗粉体）、中粒径区
分（規定内粒径の粒子を主成分とする中粉体）、そして
小粒径区分（規定粒径以下の粒子を主成分とする細粉体
）の３種の粒径区分に分級し、大粒径区分の粒子群は適
宜の粉砕手段により粉砕し、新たに導入される原料と共
に前記多分割分級域に再循環せしめて前記と同様の分級
処理にかける。中粒径区分の規定内粒径の粒子群と小粒
径区分の規定粒径以下の粒子群は、前記多分割分級域か
ら適宜の取り出し手段によりそれぞれ取り出す。中粒径
区分からの粒子群は好適な粒度分布のものであって、そ
のままトナーとして使用可能である。他方、小粒径区分
の粒子群は溶融工程に循環して再利用してもよい。分級
される粉体の真比重は約０．５〜２．好ましくは０．６
〜１．７であることが分級効率の上で好ましい。

前記多分割分級域を提供する手段としては、ＵＳＰａｔ
ｅｎｔ　　Ｎｏ、４，１３２，６３４に記載されている
装置及び手段がある。例えば第２図、第３図又は第４図
に示す形式の多分割分級機を具体例の１つとして例示し
得る。第２図、第３図及び第４図において、側壁断面は
３２．５１で示される形状を成し、底面は、はぼ長方形
であって、長手方向に底部を底面に所定間隔で平行に固
着又は嵌着したナイフエッヂ型の分級エッヂ２７（また
は３９）、２８（または４０）の如き分級フェンスによ
り３分画されている。湾曲壁５−１のほぼ直立始点に対
向する垂直壁３２の部分に分級室に開口する原料供給ノ
ズル２６を設け、該ノズルの底部接線の延長方向に対し
て下方に折り曲げて長楕円弧を描いた形のコアンダブロ
ック３０を垂直側壁３２に突設し、分級室上部は直立角
筒形状を成し、頂壁中央に長手方向にナイフエッヂ型の
入気エッヂ２９（または４１）を設け、更に前記頂壁に
は分級室に開口する人気管２４．２５を設ける。分級エ
ッヂ２７（または３９）、２８（または４０）の位置は
、多分割分級域の室の規模により異なり、又、被処理原
料の種類により異なる。室底面には、それぞれの分画域
に対応させて室内に開口する排出管２１．２２．２３を
設ける。排出管２１．２２．２３はそれぞれバルブ手段
の如き開閉手段を具備していても良い。

分級エッヂ２７（または３９）、２８（または４０）は
、エッチ部を上方にして室内空間に突出するように設け
る。人気エッヂ２９（または４０）はエッチ部を下方に
して頂壁から室内空間に設けるのが通常である。中粒径
区分の粒子群をごく限られた粒径範囲のものにしようと
する場合、分級エッヂ２８と人気エッヂ２９を第４図に
４０．　４１として示すように、各エッチの固定位置は
そのままにしておき、前者については立上り部、後者に
ついては垂下部をそれぞれ図示する如く傾けてもよい。

原料供給ノズル２６を介しての分級室内への原料の供給
は、原料の種類に応じた検定曲線に従って行う。

以上のように構成してなる多分割分級域での原料の分級
操作は例えば次のようにして行う。

原料供給ノズル２６から粉体原料を供給させると、コア
ンダ効果により粉体はコアンダブロック３０の作用と、
その際流入する空気の如き気体の作用とにより湾曲線３
５又は３８を描いて移動し、それぞれの粒径の大小及び
重量の大小に応じて分級される。粒子の比重が同一であ
るとすると、大きい粒子（粗粒子）は気流の外側、すな
わち分級エッヂ２８の左側の第１分画に分級され、中間
の粒子（規定内の粒径の粒子）は分級エッヂ２８と２７
の間の第２分画に分級され、小さい粒子（規定粒径以下
の粒子）は分級エッヂ２７の右側の第３分画に分級され
る。分級された大きい粒子は排出口２１より、排出され
、中間の粒子は排出口２２より排出され、小さい粒子は
排出口２３よりそれぞれ排出される。第２分画域に分級
される粒子の平均粒径は約１〜１５μとなるように分級
条件を調整するのが好ましい。

上述の方法を実施するには、通常相互の機器をパイプの
如き連通手段等で連結してなる一体装置システムを使用
するのが通常であり、好ましい例を第５図に示す。第５
図に示す一体装置システムは、３分割分級機２（第２図
、第３図又は第４図に示される形式のもの）、粉砕機３
、捕集サイクロン４、捕集サイクロン５、定量供給機６
、振動フィーダー７、捕集サイクロン８、捕集サイクロ
ン９を連通手段で連結してなるものである。

この装置において、いわゆる粉砕物原料１００は、開閉
バルブ１を備えた原料供給導管３１を介して捕集サイク
ロン５に送られ、ついで定量供給機６に送り込まれ、つ
いで振動フィーダー７を介し、原料供給ノズル２６を介
して３分割分級機２内に導入される。導入に際しては、
捕集サイクロン４，８及び／又は９の吸引力を利用して
粉砕物を３分割分級機２内に吸引導入し得る。吸引導入
の場合は、装置システムのシール性が加圧式導入よりも
厳密には要求されないので好ましい。吸引導入にし際し
ては、粒子の比重および粒径によって変動するが、通常
５０〜２００　ｍ　７秒の、流速で３分割分級機２内に
粉砕物を導入すると、分級精度および分級効率の点で好
ましい。分級機２の分級域を構成する大きさは通常〔１
０〜５０ｃｍ）　Ｘ　（１０〜５　Ｑ　（ｍ　］なので
、粉砕物は０．１〜０．０１秒以下の瞬時に３種以上の
粒子群に分級し得る。３分割分級機２により、大きい粒
子（粗粒子）、中間の粒子（規定内の粒子径の粒子）、
小さい粒子（規定粒径以下の粒子）に分割される。

その後、大きい粒子は、排出導管２１を通って捕集サイ
クロン４に送られ、ついで粉砕機３に送られて粉砕され
原料供給導管３１を介して新たに導入される粉体原料１
００と共に補集サイクロン５に送られ、ついで定量供給
機に送られ前述と同様にして分級処理される。中間の粒
子は、排出導管２２を介して系外に排出され捕集サイク
ロン９で捕集されトナー製品９１となるべく回収される
。小さい粒子は、排出導管２３を介して系外に排出され
捕集サイクロン８で捕集され、ついで規定外微小粉８１
として回収される。捕集サイクロン４，８．及び９は、
粉砕原料をノズル２６を介して分級域に吸引導入するた
めの吸引減圧手段としての働きもしている。

粉砕機３には、衝撃式粉砕機、ジェット粉砕機の如き粉
砕手段が使用できる。衝撃式粉砕機としてはターボ工業
社製ターボミルが挙げられ、ジェットを利用した粉砕機
としては日本ニューマチック工業社製超音速ジェットミ
ルＰＪＭ−１，紙用ミクロン社製ミクロンジェットが挙
げられる。第１分画域から送られてくる粗粉体は中粉体
の平均粒径乃至中粉体の平均粒径＋２０μに粉砕して循
環するのが収率的に好ましい。本発明の方法における多
分割分級機としては、８鉄鉱業社製エルボージェットの
如きコアンダブロックを有し、コアンダ効果を利用した
分級手段が挙げられる。

第６図に、ノズル２６に開閉バルブｌを介して加圧気体
１０１を導入する場合の例を示す。加圧気体１０１とし
ては、圧縮空気が使用できる。加圧気体１０１を付加し
て、振動フィーダー７を介して粉体を３分割分級機２内
に導入する場合には、各工程の気密性及び各工程を連結
する連結手段の気密性が必要となる。粉砕機および３分
割分級機が定常的に稼動されている場合、単位時間当り
に第２分画域を通過する中粉体を１重量部とすると、第
１分画域を通過する粗粉体を０．０１〜１００重量部、
好ましくは０．１〜２０重量部に調整し、第３分画域を
通過する細粉体を０．００１〜０．２重量部、好ましく
は０．００１〜０．１重量部になるように調整すること
が収率を良くする上で好ましい。

以上説明したように、本発明の方法は、特定の分級手段
により粗粉粒子群と微粉粒子群とを同時に除去し、粗粒
子群は粉砕して再循環させるので、粉砕物から迅速に所
定の粒径範囲内のものであって精緻な粒度分布を有する
粒子群を得ることが効率良（できる。更に、本発明の方
法は、工程数が少な（てすむものであることから製品コ
ストを従来のものに比べ下げることができる。

さらに、本発明の方法は、分級域での滞留時間がほとん
ど無いため、従来の粗粉域を除去するための分級機で見
られたような凝集物が生じ難く、粉砕機にはある規定粒
度以上の粗大粒子だけが送られるため、粉砕機の負荷が
少な（、粉砕効率が非常に良好であり、過粉砕を引き起
こす傾向が少ない。そのため微粉域を除去することも非
常に効率よ（行うことができ、分級収率を良好に向上さ
せることができる。従来の中粉域と微粉域とを分級する
目的の分級方式では、現像画像のカブリの原因となる微
粒子の凝集物を生じ易い。凝集物が生じた場合、中粉域
から除去することが困難であったが本発明の方法による
と凝集物が粉砕物に混入したとしてもコアンダ効果およ
び／又は高速移動に伴なう衝撃により凝集物が解壊され
て細粉体として除去されるとともに、解壊を免れた凝集
物があったとしても粗粉域へ同時に除去できるため、凝
集物を効率よく取り除くことが可能である。通常、静電
荷像現像用トナーはスチレン系樹脂、スチレン−アクリ
ル酸ニスチル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル樹
脂、ポリエステル系樹脂の如き結着樹脂、着色剤（又は
／及び磁性材料）、オフセット防止剤、荷電制御剤の如
き原料を溶融混練した後、冷却、粉砕、分級を行うこと
により製造される。この際、混練工程において各原料を
均一に分散した溶融物を得ることが困難なため、粉砕さ
れた粉砕物中には、トナー粒子として不法な粒子（例え
ば、着色剤または磁性粒子を有していないもの或は各種
素原料単独粒子）が混在している。従来の粉砕分級方法
では粉砕分級過程において粒子の滞流時間が長く、この
ため不適当な粒子が凝集しやす（なるとともに、生じた
凝集物を除去することが困難であった。そのため、トナ
ーの特性が低下していた。

本発明の方法は粉砕後に瞬時に三分画以上に分級を行う
ため、前記凝集物を生じ難（、また生じたとしても凝集
物を粗粉域へ除去することが可能なため、均一成分の粒
子であり、かつ精緻な粒度分布のトナー製品を得ること
ができる。

本発明の方法によって得られるトナーは、トナー粒子間
またはトナーとスリーブ、トナーとキャリアの如きトナ
ー担持体との間の摩擦帯電量が安定である。従って、現
像カブリや、潜像のエッヂ周辺へのトナーの飛び散りが
極めて少なく、高い画像濃度が得られ、ハーフトーンの
再現性が良くなる。さらに、現像剤を長期にわたり連続
使用した際も初期の特性を維持し、高品質な画像を長期
間にわたり提供することができる。さらに、高温高湿度
の環境条件での使用においても、極微粒子及びその凝集
物の存在が少ないので現像剤摩擦帯電量が安定で、常温
常湿度と比較してほとんど変化しないため、カブリや画
像濃度の低下が少なく、潜像に忠実な現像を行える。さ
らには得られたトナー像は紙の如き転写材への転写効率
もすぐれている。

低温低温下条件の使用においても、摩擦帯電量分布は常
温湿度のそれとほとんど変化がなく、帯電量のきわめて
大きいトナーの極微粒子成分が除去されているため、画
像濃度の低下やカブリもな（、ガサツキや転写の際の飛
び散りもほとんどないという特性を本発明の方法で得ら
れたトナーは有している。

粒径の小さな中粉体（例えば平均粒径３〜７μ）を製造
する際には、従来の方法よりも効率よく本発明は実施し
得る。

以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

実施例１ 上記処方の混合物よりなるトナー原料を約１８０℃で約
１．０時間溶融混線後、冷却して固化し、ハンマーミル
で１００〜１０００μの粒子に粗粉砕し、次いでホンカ
ワミクロン社製ＡＣＭパルベライザにより重量平均粒径
１００μの粉砕物に粉砕した。粉砕物の真比重は約１．
４であった。得られた粉砕物を開閉バルブｌを介し原料
供給導管３１に導入し、捕集サイクロン５．定量供給機
６及び振動フィーダー７を介して毎分１　、　ＯＫ　ｇ
の量でコアンダ効果を利用して粗粉体、中粉体、及び細
粉体の３種に分級するために第２図に示す多分割分級装
置２に導入した。

多分割分級装置としてエルボ−ジェットＥＪ−４５−３
型機（８鉄鉱業社製）を使用した。導入に際しては、排
出口２１．２２．及び２３のそれぞれに連通している捕
集サイクロン８，９及び４の吸引減圧による系内の減圧
から派生する吸引力によって粉砕物を約１００　ｍ　／
　ｓ　ｅ　ｃの流速で供給ノズル２６に導入した。導入
された粉砕物は０．０１秒以下の瞬時に分級された。分
級された中粉体を捕集する捕集サイクロン９には重量平
均粒径的１２μ（粒径５°、０４μ以下の粒子を０．５
重量％含有し、粒径２０．２μ以上の粒子の含有量は０
，１重量％以下であり、実質的に含有していないとみな
し得る）のトナーとして好ましい中粉体が分級収率８５
重量％で得られた。

ここでいう分級収率とは、供給された粉砕物原料の全１
に対しての最終的に得られた中粉体（トナー粉）の量と
の比率をさしている。得られた中粉体を電子顕微鏡で見
たところ、極微細粒子が凝集した約５μ以上の凝集物は
実質的に見出されなかった。

分級された粗粉体は捕集サイクロン４に捕集され、粉砕
機３（日本ニューマチック工業社製の超長音速ジェット
ミルＰＪＭ−１−１０）に導入して重量平均粒径的２０
μとなるように粉砕した。粉砕された粉体は多分割分級
装置で分級するために、供給導管３１に供給した。定常
運転時の各分画域における単位時間当りの粒子の通過量
は第２分画域における単位時間当りの粒子の通過量を１
重量部とすると、第１分画域における粒子の通過量は約
８〜９重量部であり、第３分画域における粒子の通過量
は約０．０５重量分であった。

得られた中粉体をトナーとして使用し、疎水性シリカ０
．３重量％を該トナーと混合して現像剤を調整し、複写
機ＮＰ−２７０（キャノン製）に調整した現像剤を供給
して複写試験をおこなったところカブリのない細線現像
性の良好な複写画像が得られた。

比較例１ 実施例１と同様にして得た粉砕物を第７図に示す如く構
成された分級システムで分級した。重量平均粒径１００
μ粉砕物を毎分１．０　Ｋ　ｇの量で、第１分級機（日
本ニューマチック工業社製気流分級機ＤＳ−ＩＯＵＲ）
に導入し、分級された粗粉体を粉砕機（日本ニューマチ
ック工業社製超音速ジェットミルＰＪＭ−１−１０）に
導入して粉砕後、第１分級機に循環した。第１分級機で
分級された中粉体及び細粉体を第２分級機（ＤＳ−１０
ＵＲ）に導入し、中粉体と細粉体に分級した。得られた
中粉体は、重量平均粒径的１２μを有し分級収率７０重
１％で得られたが電子顕微鏡で見たところ極微粒子が凝
集した約５μ以上の凝集物が点在しているのが見出され
た。

得られた中粉体をトナーとして使用し、疎水性シリカ０
．３重量％を該トナーと混合して現像剤を調製し、複写
機ＮＰ−２７０（キャノン製）に調製した現像剤を供給
して複写試験をおこなったところ実施例１で得られた複
写画像よりもカブリが多かった。

〔実施例２〜４〕 実施例１と同様にして重量平均粒径５０μ・３０μおよ
び２０μの粉砕物をそれぞれ調製し、実施例１と同様に
して粉砕物の分級及び粉砕をおこなった。

結果を下記表に示す。

〔比較例２〕 実施例１と同様にして体積平均粒視的２０μの粉砕物を
調製し、比較例１と同様にして体積平均粒径５μの中粉
体を生成したところ分級収率が５０重１％であり、実施
例４と比較して収率の点で劣っていた。中粉体の粒径が
小さくなる捏、分級収率において本発明の実施例と比較
例とに差が太き（なる傾向があった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法のフローチャートであり、第２図
、第３図及び第４図は本発明における粉体粒子多分割分
級手段を実施するための１具体例である装置の断面図を
示す。第５図及び第６図は本発明の方法を実施するため
の分級装置システムを示す概略図である。第７図は従来
方式のフローチャート図を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）分画手段により少なくとも３つに分画されてなる
   多分割分級域に結着樹脂を含有する固体着色粒子群を導
   入し；粒子群を湾曲線的に降下せしめ；第１分画域に粗
   粒子群を主成分とする粗粉体を分割捕集し、第２分画域
   に所定粒径範囲の粒子群を主成分とする中粉体を分割捕
   集し；第３分画域に所定粒径以下の粒子群を主成分とす
   る細粉体を分割捕集し；前記分級された粗粉体は粉砕工
   程に供給し；及び粉砕された粉体を該多分割分級域に導
   入することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方
   法。
2. （２）導入される結着樹脂を含有する固体着色粒子群を
   分級するためのすくなくとも３つに分画されててなる多
   分割分級手段；該多分割分級手段によって分級された粗
   粉を粉砕するための粉砕手段；及び該粉砕手段で粉砕さ
   れた粉砕粉を該多分割分級手段へ循環するための連通手
   段を有することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製
   造装置。