JP2002326038A

JP2002326038A - トナー製造用粉砕装置

Info

Publication number: JP2002326038A
Application number: JP2002068698A
Authority: JP
Inventors: Shingo Ishiyama; 慎吾石山
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2002-11-12

Abstract

(57)【要約】【課題】静電荷像現像用トナーの粗粉砕物を微粉砕し
て製品のトナーとするための粉砕装置を提供する。【解決手段】回転軸を中心に回転し外側表面に凹凸部
を有するローターと、その外側に空間を隔てて嵌装され
ていて内側表面に凹凸部を有するライナーとを有してい
て、両者間の間隙が粉砕空間となっており、かつロータ
ーの凸部とライナーの凸部との間隙が１．０〜２．０ｍ
ｍであることを特徴とする衝撃式粉砕機、ローター及び
ライナーの凹凸部はいずれも波形状の鋭角粉砕刃に形成
されているのが好ましく、またローターの回転周速は６
０〜１４０ｍ／ｓが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法等において使用される静電荷像現像用トナーを製造す
るための粉砕装置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の製造方法
は、樹脂、着色剤等の原材料を混合、混練し、冷却工程
を経た後、例えばハンマー式粉砕機等で粗粉砕して、平
均１０００〜１００μｍの粗粉砕物とし、その後、必要
なら予備粉砕し、又は直接粉砕して平均粒径が数μｍか
ら１０数μｍ程度の粉砕品にする方法が取られている。
この粉砕品は、分級工程に於いて所定の粒度分布を持つ
粒子群に分離され、静電荷像現像用トナーとして用いら
れる。

【０００３】従来その粗粉砕物を粉砕する粉砕機として
は、超音速ジェット気流を利用したジュット式粉砕機、
急速度で回転する回転子（ローター）と固定子（ライナ
ー）との間に形成された空間に粉砕品を導入することに
より粉砕する衝撃式粉砕機などが主に用いられている。
又、分級機としては、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）、ジグザグ分級機等が使用され
ている。

【０００４】工業的規模の設備としては通常前記粉砕機
１〜２台と分級機２〜４台の組み合わせで生産ラインが
構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしたト
ナーの製造方法において、ジェット式粉砕機を用いてト
ナー粗粉砕物を微粉砕するのは電力消費量が嵩みエネル
ギー効率が悪いため、トナーを効率よく生産することは
難しい。一方、衝撃式粉砕機はエネルギ−的に効率が高
いが、従来からトナー製造用に提案されている衝撃式粉
砕機は、必ずしもトナー製造に適しているとはいえず、
更に改良された衝撃式粉砕機が求められていた。

【０００６】本発明者等は上記の課題を解決すべく鋭意
検討を行った結果、衝撃式粉砕機のローターとライナー
との間の間隙や粉砕刃の形状を改良することにより、ト
ナー粗粉砕物の粉砕に好適な粉砕機となることを見出
し、本発明に到達したものである。即ち、本発明の目的
は、電力消費が極めて少なく、エネルギー効率の良いト
ナー製造用の衝撃式粉砕機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】しかして、かかる本発明
の目的は、回転軸を中心に回転し外側表面に凹凸部を有
するローターと、その外側に空間を隔てて嵌装されてい
て内側表面に凹凸部を有するライナーとを有していて、
両者間の間隙が粉砕空間となっており、かつローターの
凸部とライナーの凸部との間隙が１．０〜２．０ｍｍで
あることを特徴とする、少なくとも樹脂及び着色剤を含
有するトナー粗粉砕物を粉砕して静電荷像現像用トナー
を製造するための衝撃式粉砕機により達成される。この
衝撃式粉砕機において、ローター及びライナーの凹凸部
は、いずれも波形状の鋭角粉砕刃に形成されているのが
好ましい。またローターの回転周速は６０〜１４０ｍ／
ｓであるのが好ましい。

【０００８】以下に本発明を詳細に説明する。衝撃式粉
砕機の原理は、図−１に示すように、回転軸（３）によ
り急速度で回転する円筒状のローター（１）と、その外
側の固定もしくは回転するライナー（２）とが微小間隙
を設けて対向配置されており、被粉砕物は投入口（４）
から投入され、そのロータ−（１）とライナー（２）と
で区切られた微小間隙（８）である粉砕空間を輸送され
る過程で粉砕され、排出口（５）から排出される。

【０００９】衝撃式粉砕機のローターの外側表面及びラ
イナーの内側表面には凹凸部（粉砕刃）が設けられてお
り、その形状としては種々のものが提案されているが、
本発明に用いる衝撃式粉砕機としては、特に図−２に示
す様にローター外側表面及びライナー内側表面の少なく
とも片方、好ましくは双方に波形状の鋭角粉砕刃を有す
るものが好ましく用いられる。

【００１０】本発明に係る衝撃式粉砕機では、ローター
の凸部とライナーの凸部との間の間隙を１．０〜２．０
ｍｍとすることが必要である。本発明者らの知見によれ
ば、トナー粗粉砕物を粉砕するに際しての粉砕成績は、
この間隙の大きさに大きく依存しており、静電荷像現像
用トナーに要求される重量平均粒径３〜２０μｍのトナ
ーを効率よく製造するには、この間隙を１．０〜２．０
ｍｍとするのが最も好ましい。

【００１１】本発明に係る衝撃式粉砕機は、ローターと
ライナーとの間の間隙を上述のように設定する以外は、
通常の衝撃式粉砕機と同様の構造とすることができる。
例えば、従来の衝撃式粉砕機では、図−３の粉砕空間の
出口部分の拡大図に示すように、通常はこの出口部分に
おいてローター長よりもライナー長が１０〜２０ｍｍ程
度長く延出しているが、本発明に係るものもこのような
構造とすることができる。また、このような構造とする
場合には、この出口部分のライナーを凹凸部が除去され
た平滑な形状とするのが好ましい。このようにすること
により粉砕されたトナー中に混入する粗大粒子量を格段
に減少させることができる。その理由は、従来の構造で
は、最も被粉砕物の温度が高く且つ機内を移動する速度
が急激におちる部分である粉砕空間の出口部分におい
て、ライナーの出口部分、特に延出部における溝（凹凸
部）に、粉砕時の発熱により溶融軟化したトナー粉が付
着し、生長して粗大粒子が発生していたのが、トナー粉
が付着する溝を無くすることによりこの機構による粗大
粒子の発生が無くなることによるものと考えられる。

【００１２】通常は、図−４に示す通り、ライナーの最
終端から０．１ｍｍ〜２００ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ
〜１００ｍｍ、更には４０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲（図−
４のａ＋ｂ）の表面を平滑な形状にする。平滑な形状に
するには特に図−４に示す様に凹凸部を除去すればよ
い。又、単にライナーの延出部のみの表面を平滑な形状
にするだけではなく、ロータ−の表面と対向する部分の
ライナーの表面をも同様に凹凸部を除去して平滑な形状
にすることが好ましい。特に好ましくは、対向するロー
ターの最終端から投入口方向に０．１ｍｍ〜１００ｍ
ｍ、好ましくは１０ｍｍ〜７０ｍｍ、最も好ましくは３
０〜５０ｍｍの範囲（ａ）を平滑な形状にすることが好
ましい。尚、この平滑な形状にするのが好ましい範囲
は、装置の大きさによっても変動する。

【００１３】本発明に係る衝撃式粉砕機で粉砕するトナ
ー粗粉砕物は、常法により製造することができる。すな
わち、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、冷却固化してペレットを得
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で
きる。

【００１４】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
を併用することもできる。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を主
樹脂として用いることが好ましい。

【００１５】そして、該バインダー樹脂のガラス転移温
度は、熱分析法（示差熱分析装置、示差走査熱量分析装
置等）で測定した時の転移開始温度（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わたりトナ
ーを放置したとき、トナーの凝集或いは固着を招き使用
上問題がある。

【００１６】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。

【００１７】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等の
負帯電制御剤が挙げられる。帯電制御剤は樹脂１００重
量部当たり、通常０．１〜１０重量部の割合で使用され
る。

【００１８】また、各種の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などのポリアルキレンワッ
クスを使用することができる。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できる。これらのトナー特
性付与剤は、樹脂１００重量部当たり、通常０．１〜１
０重量部の割合で使用される。

【００１９】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又は化合物などの磁
性粒子を含有することができる。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。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って、だ
いたい重量平均粒径が約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。この粗粉砕
物を本発明に係る衝撃式粉砕機に供給して更に微粉砕す
る。微粉砕の条件は適宜選択されるが、雰囲気温度は３
０〜５０℃、ローターの回転周速は５０〜１８０ｍ／
ｓ、特に６０〜１４０ｍ／ｓの範囲が好ましい。

【００２０】微粉砕されたトナーは、その後通常分級処
理を行って約３〜２０μ、好ましくは５〜１５μの所定
粒径のトナーを回収する。分級装置としては、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Ｄ
Ｓ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
等を採用することが出来るが、特に粗粉、中粉、微粉を
同時に精度良く分割することのできる多産物同時分級機
が好ましい。そして、得られた所定粒径以外の粗粉及び
微粉は製造工程に循環して再利用することができる。例
えば粗粉は粉砕工程に循環して再粉砕し、微粉は原料粉
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。上記のようにして得られたトナーは、更に
種々の公知の外添剤を外添する工程を経て、その後所定
の容器に充填されて製品化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】衝撃式粉砕機の原理を示す横断面概略図。

【図２】図１の衝撃式粉砕機のＡ−Ａラインのローター
とライナーの縦断面の拡大図。（凹凸形状が波形状の鋭
角粉砕刃であるもの）

【図３】従来の衝撃式粉砕機の粉砕空間出口部の横断面
拡大図

【図４】粉砕空間出口部のライナーの凹凸部を除去して
平滑な形状とした衝撃式粉砕機の粉砕空間出口部の横断
面拡大図

【符号の説明】

１ローター２ライナー３回転軸４投入口５排出口６ライナー凹凸部７ローター凹凸部８粉砕空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸を中心に回転し外側表面に凹凸部
を有するローターと、その外側に空間を隔てて嵌装され
ていて内側表面に凹凸部を有するライナーとを有してい
て、両者間の間隙が粉砕空間となっており、かつロータ
ーの凸部とライナーの凸部との間隙が１．０〜２．０ｍ
ｍであることを特徴とする、少なくとも樹脂及び着色剤
を含有するトナー粗粉砕物を粉砕して静電荷像現像用ト
ナーを製造するための衝撃式粉砕機。
【請求項２】ローター及びライナーの凹凸部が、いず
れも波形状の鋭角粉砕刃に形成されていることを特徴と
する、請求項１記載の静電荷像現像用トナーを製造する
ための衝撃式粉砕機。
【請求項３】ローターの回転周速が６０〜１４０ｍ／
ｓであることを特徴とする請求項１又は２記載の静電荷
像現像用トナーを製造するための衝撃式粉砕機。