【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電印刷等に用いるトナー等の熱可塑性樹脂粒子を熱風により熱処理して、熱可塑性樹脂粒子を球形に整形する熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置において現像剤として使用されるトナー等の熱可塑性樹脂粒子は、結着樹脂を、着色剤、帯電制御剤等と混合した組成物を所定の大きさに粉砕したトナー母粒子に流動性を改善する等の目的でシリカ等の外添剤と混合してトナーを製造している。
トナーの帯電特性を均一化して転写特性等を高める目的で、トナー母粒子の球形度を高めたり、表面を改質することが行われている。特に、カラー画像を形成するトナーにおいては、トナー粒子の帯電特性、転写特性を高めるために、トナー粒子の球形度を高めることは極めて重要となっている。
【０００３】
トナー粒子の球形度を高める方法として各種の方法が検討されているが、なかでも、熱風を利用した熱処理方法が有効な方法として検討されている。例えば、円筒状の熱風供給部材より熱風を吹き込み、装置内に円柱状の熱風領域を形成し、この周辺から分散させた原料粒子を投入させる方法が知られている。
【０００４】
図２は、従来の樹脂粒子の熱処理による球形化をさせる熱処理装置の一例を説明する図である。
熱処理装置１において、熱処理槽２の上部に筒状の熱風供給部材３を設け、熱風供給部材３を通して熱処理槽２内に熱風が吹き込まれる。
また、熱処理槽２の上部には、熱風供給部材３の周囲に樹脂粒子供給室４を設け、原料供給部材７から樹脂粒子を空気流とともに樹脂粒子供給室６内に供給している。
【０００５】
樹脂粒子供給室６の内周側に中心軸の周方向に所定の間隔で複数の樹脂粒子供給ノズル８を設け、それぞれの樹脂粒子供給ノズル８から樹脂粒子供給室６内に吹き込まれた樹脂粒子を分散した空気流を熱風供給部材３から噴射される熱風に向けて熱処理槽２内に噴射させ、樹脂粒子を熱風により熱処理して球形化させると共に、熱処理槽２の上面の熱処理槽蓋体９に設けられた空気導入口１０から冷風を熱処理槽２内に導入し、冷風により熱処理された樹脂粒子を冷却させて、熱処理によって球形化した樹脂粒子相互が結合するのを抑制し、下部より熱処理された樹脂粒子を回収している。
【０００６】
ところが、熱処理される樹脂粒子は、円柱状の熱風領域の周囲から熱風中心に向かって圧縮空気とともに投入されるため、熱風領域の中心付近まで達する粒子と、熱風領域の周辺までしか達しない粒子が生じてしまう。
その結果、熱風領域の中心付近を通過する粒子は、周辺を通過する粒子と比べて高温にさらされる時間が長くなる。また、熱風領域の周辺部と比較して中心部は温度が高い状態となるため、中心付近を通過する粒子はより多くの熱量を受けることになる。
【０００７】
したがって、原料粒子は投入された熱風領域の位置によって熱風から受ける熱量が異なり、全ての粒子を均一に処理することが困難であった。
また、中心付近を通過する粒子は、過剰な熱量を受け取り、さらに熱風中に滞在する時間が長いため、粒子同士の接触により粒子同士が会合して、これによって粒子径が大きな粒子が生成するといった問題点があった。
【０００８】
また、円柱状に形成された熱風領域の周囲から中心部に向けて樹脂粒子を噴射するために、樹脂粒子相互が会合をする機会も増大し、さらには中心部へ達した樹脂粒子は加熱によって会合して径が大きな粒子となる可能性が大であった。
【０００９】
そこで、熱風領域での処理温度を均一化するために、熱風を整流することが提案されている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、この方法では、熱風の気流の乱れに起因する原料粒子の熱風への接触時間のばらつきは改善されるが、この場合も熱風領域の中心付近に達する粒子と周辺までしか達しない粒子とでは熱風から受ける熱量をはじめとして、処理にばらつきが生じるという問題点があった。
【００１０】
また、原料噴射ノズルのそれぞれから熱風中に噴射される熱可塑性粒子の噴射量の均一化をはかることにより、処理の均一化を行うことによって、熱風で処理される粒子の処理を均一化することが提案されている（例えば、特許文献２）。
しかし、これは複数の原料噴射ノズルを設けた際に、ノズルごとのばらつきを改善するものであって、やはり、熱風領域の中心付近に達する粒子と周辺までしか達しない粒子とでは処理のされ方にばらつきが生じるという問題点があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−２９１２４３号公報
【特許文献２】
特開２０００−５２３４１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、トナー等の樹脂粒子を処理槽内で熱風により熱処理して、樹脂粒子を球形化させるのに使用する熱処理装置において、熱風領域の温度の不均一、あるいは気流の乱れによって、樹脂粒子の表面状態が不均一となり、十分に熱処理されない粒子が生じたり、また、熱処理された樹脂粒子相互が結合することを防止し、熱風領域中において樹脂粒子が熱風によって均一に熱処理され、球形度が優れた樹脂粒子を製造することが可能な樹脂粒子の熱処理装置を提供することを課題とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、樹脂粒子を熱風で処理する熱処理槽と、熱処理槽内に熱風を供給する熱風供給部材と、樹脂粒子供給ノズルを設けた樹脂粒子供給室を配置した熱風処理装置において、熱風供給部材は下部に熱風を噴射する帯状の噴射口を有し、樹脂粒子供給ノズルは形成された帯状の噴射口の一方の側に配置された樹脂粒子の熱処理装置によって解決することができる。
また、熱風が帯状に熱処理槽内に形成された前記の熱処理装置である。
【００１４】
このように、本発明の樹脂粒子の熱処理装置は、下部に帯状の噴射口を有する熱風供給部材を設け、帯状の噴射口から噴射されて形成された帯状の熱風に対して、熱風の一方の側にのみに設けた樹脂粒子供給ノズルから樹脂粒子が噴射されるので、熱風中において表面が軟化した樹脂粒子相互が会合して径が大きな樹脂粒子を形成する可能性を減少させることが可能となる。
【００１５】
また、画像形成装置に使用するトナーの熱処理用の装置である前記の熱処理装置である。
本発明の樹脂粒子の熱処理装置を画像形成装置に使用するトナーの整形処理に使用した場合には、円形度が高く、すなわちより球形に近く、また円形度の分布が小さなものが得られるので、帯電特性が均一なものとなり、かぶり等がない画像を形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、樹脂粒子を熱風で処理する熱処理装置において、熱処理装置の熱処理槽に熱風を供給する熱風供給部材として、帯状に下方に向けて噴射される熱風領域を形成し、形成された帯状すなわちカーテン状の熱風に対してその一方から樹脂粒子を供給したので、樹脂粒子と熱風との接触時間のばらつきを抑制することが可能となるので、樹脂粒子が受ける熱量のばらつきによって熱処理に不均一が生じることを防止することが可能となり、また熱風中へ片面から供給された樹脂粒子が会合して大きな樹脂粒子が生成することを防止することができる。
【００１７】
以下に、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の熱処理装置を説明する図であり、図１（Ａ）は、上部から見た平面図を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）においてＡ−Ａ’線で切断した断面図を示し、図１（Ｃ）は、熱風供給部材を説明する図である。
熱処理装置１は、トナー等の樹脂粒子を熱処理する熱処理槽２の上部に帯状の熱風を下方に向けて噴射する熱風供給部材３を有している。
熱風供給部材３の下部には帯状の熱風噴射口４を有しており、熱処理槽２の内部へ熱風５が帯状に供給される。また、熱風供給部材３に隣接して、熱風供給部材の一方の側に樹脂粒子供給室６が配置されており、樹脂粒子供給室６には、樹脂粒子供給部材７を通じて樹脂粒子を空気等の気流中に分散した分散流が供給される。
【００１８】
また、樹脂粒子供給室６には、帯状の熱風に面して設けて配置された複数個の樹脂粒子供給ノズル８を通じて帯状の熱風５の一方の面から樹脂粒子が分散流として噴射されて、熱風５中において樹脂粒子が熱処理される。
樹脂粒子供給ノズル８から噴射された樹脂粒子は帯状の熱風の一方の側からのみ噴射されるので、すべての樹脂粒子は熱風中において一様に加熱されて熱処理が行われて球形化が進行する。
【００１９】
また、熱処理槽内には、熱処理槽上部に設けた熱処理槽蓋体９に設けた空気導入口１０から冷風が導入されて、樹脂粒子を速やかに冷却して熱処理を受けた樹脂粒子の相互が融着して大きな粒子となることが防止される。
【００２０】
本発明において、形成される帯状の熱風は、樹脂粒子投入部の厚さ２０ｍｍないし２００ｍｍとすることが好ましい。
また、樹脂粒子供給ノズル８から樹脂粒子を含有した分散流を熱風に向けて噴射させる際には、樹脂粒子供給ノズル８から噴射される分散気流と熱風供給部材３から噴射される熱風５の流れ方向とがなす角度を調整して熱風処理時間を調整することができる。また、樹脂粒子供給ノズルが帯状の熱風となす角度は、１０°ないし４０°が好ましく、１５°ないし３５°とすることがより好ましい。
【００２１】
また、熱風供給部材３には、板状の整流部材を配置しても良く、熱風供給手段から供給される熱風を整流して噴射させることによって、熱処理槽内において形成されるカーテン状の熱風をより均質なものとすることができる。
【００２２】
以上のように、本発明の樹脂粒子の熱処理装置においては、帯状の噴射口を有する熱風供給部材から熱風を噴射することによって形成した帯状の熱風に対して、その一方の面から樹脂粒子を分散した分散流を噴射したので、いずれの樹脂粒子も熱風中における処理時間が均一なものとなるとともに、すべてのノズルが同一方向へ向かって樹脂粒子を噴射するので、樹脂粒子が熱風中において会合する機会が少なくなり、大きな粒子が生成することを抑制することが可能となる。
【００２３】
本発明の樹脂粒子の熱処理装置によって球形化処理を行う樹脂粒子としては、静電潜像の現像に使用するトナーを挙げることができ、結着剤樹脂、着色剤、帯電制御剤等を含有した組成物を硬化後に所定の大きさに粉砕したものである。
結着樹脂としてはトナー用樹脂として使用されている合成樹脂が使用可能であり、例えばポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変成エポキシ樹脂、シリコーン変成エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、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共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂等が単独又は複合して使用できる。
【００２４】
また、着色剤としては、顔料、染料等を使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、スピリットブラック、ランプブラック、マグネタイト、チタンブラック、黄鉛、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ネーブルイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、パーマネントイエローＮＣＧ、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、キノリンイエロー、タートラジンレーキ、赤口黄鉛、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、ベンジジンオレンジＧ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、ウオッチングレッドカルシウム塩、エオシンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ、マンガン紫、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、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、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣ、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、カルコオイルブルー、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、ファイナルイエローグリーンＧ、ローダミン６Ｇ、キナクリドン、ローズベンガル（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．４５４３２）、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド４、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１、Ｃ．Ｉ．モーダントレッド３０、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１８４、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９、Ｃ．Ｉ．アシヅドブルー１５、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー３、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー５、Ｃ．Ｉ．モーダントブルー７、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー５：１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトグリーン６、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン４、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン６、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６２、ニグロシン染料（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．５０４１５Ｂ）、金属錯塩染料、シリカ、酸化アルミニウム、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのような磁性金属を含む磁性材料等が挙げられ、これらのうち少なくと１種を用いることができる。
【００２５】
また、トナー粒子中にはワックスが含まれていても良い。ワックスとしては、例えば、オゾケライト、セルシン、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、フィッシャー・トロプシュワックス等の炭化水素系ワックス、カルナバワックス、ライスワックス、ラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ブチル、キャンデリラワックス、綿ロウ、木ロウ、ミツロウ、ラノリン、モンタンワックス、脂肪酸エステル等のエステル系ワックス、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等のオレフィン系ワックス、１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド等のアミド系ワックス、ラウロン、ステアロン等のケトン系ワックス、エーテル系ワックス等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を用いることができる。
【００２６】
また、更に、磁性粉末、帯電制御剤、分散剤等が含まれていても良い。磁性粉末としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、各種フェライト類、酸化第二銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物や、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのような磁性金属を含む磁性材料で構成されたもの等が挙げられる。
【００２７】
帯電制御剤としては、例えば、安息香酸の金属塩、サリチル酸の金属塩、アルキルサリチル酸の金属塩、カテコールの金属塩、含金属ビスアゾ染料、ニグロシン染料、テトラフェニルボレート誘導体、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、塩素化ポリエステル、ニトロフニン酸等が挙げられる。
【００２８】
分散剤としては、例えば、金属石鹸、無機金属塩、有機金属塩、ポリエチレングリコール等が挙げられる。前記金属石鹸としては、トリステアリン酸金属塩（例えば、アルミニウム塩等）、ジステアリン酸金属塩（例えば、アルミニウム塩、バリウム塩等）、ステアリン酸金属塩（例えば、カルシウム塩、鉛塩、亜鉛塩等）、リノレン酸金属塩（例えば、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等）、オクタン酸金属塩（例えば、アルミニウム塩、カルシウム塩、コバルト塩等）、オレイン酸金属塩（例えば、カルシウム塩、コバルト塩等）、パルミチン酸金属塩（例えば、亜鉛塩等）、ナフテン酸金属塩（例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン塩、鉛塩、亜鉛塩等）、レジン酸金属塩（例えば、カルシウム塩、コバルト塩、マンガン鉛塩、亜鉛塩等）等が挙げられる。前記無機金属塩、前記有機金属塩としては、例えば、カチオン性成分として、周期律表の第ＩＡ族、第ＩＩＡ族、および第ＩＩＩＡ族の金属からなる群より選ばれる元素のカチオンを含み、アニオン性成分として、ハロゲン、カーボネート、アセテート、サルフェート、ボレート、ニトレート、およびホスフェートからなる群より選ばれるアニオンを含む塩等が挙げられる。また、添加剤としては、上記のような材料のほかに、例えば、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、酸化セリウム等を用いてもよい。
【００２９】
以上のようなトナー粒子を熱風によって熱処理した場合には、トナー粒子は様々な処理が行われ、トナー粒子の表面を溶融し粒子の形状を変えること、トナー粒子表面に付着した外添剤の付着状況を変えること、粒子の表面性状を変えること、更には、熱的な作用で表面を化学的に変性させる等の作用によって、円形度が優れ、画像形成特性が優れた樹脂粒子を得ることができる。
【００３０】
【実施例】
以下に、樹脂粒子としてトナー粒子を用いた実施例、比較例を示し本発明を説明する。
実施例１
（トナー粒子の調製）
以下の組成の
不飽和ポリエステル樹脂（軟化点 Ｔｍ＝１４５℃） １００重量部
銅フタロシアニン顔料 ５重量部
サリチル酸亜鉛錯体 ２重量部
ポリエチレンワックス（軟化点 Ｔｍ＝１３５℃） ３重量部
を、ヘンシェルミキサー（三井鉱山製）によって混合の後、二軸押出式混練機（東芝機械製ＴＥＭ３７）にて溶融混練してペレットを作製した。
得られたペレットを粒径１ないし２ｍｍにハンマーミルで粗粉砕し、更にジェットミルで微粉砕し、気流式分級機で分級し体積平均粒径８．３μｍの樹脂粒子を得た。なお、平均粒径は、電気抵抗法粒度分布測定装置（ベックマン・コールター社製マルチサイザーＩＩＩ）で測定した体積分布Ｄ５０で示した。
次いで、ヘンシェルミキサーにて、シリカ１重量部を混合してトナーを得た。
【００３１】
（熱処理方法）
図１に示した、熱処理装置において、内寸法が厚さ１５ｍｍ、幅１０００ｍｍの帯状の熱風供給部材を、帯状の噴射口を下部に向けて垂直に配置した。
熱風供給部材に隣接して、幅１０００ｍｍの樹脂粒子供給室を配置し、樹脂粒子供給室の下部には、左右９０ｍｍの個所から５５ｍｍの等間隔で１６個の樹脂粒子供給ノズルを設けた。
【００３２】
熱風供給部材の下部の噴出口から下方に向けて最高温度が２５０℃の熱風を、平均風速１５ｍ／ｓで環状に熱処理槽内に送風し、樹脂粒子供給ノズルから樹脂粒子を分散した空気を、鉛直線に対して角度３０°、投入速度４０ｋｇ／ｈ、樹脂粒子を分散させた空気の流速４０ｍ／ｓで供給した。
また、熱処理槽の上部に設けらた空気導入口から冷却用の空気を１５ｍ／ｓの流速で熱処理槽内に導入した。
熱処理が終了したトナー粒子を以下の評価方法によって評価を行い、結果を表１に示す。
【００３３】
比較例１
熱処理装置の熱風供給装置として、図２に示した内径１２０ｍｍの円筒状の熱風供給部材の噴射口を下方に向けて鉛直に配置し、形成される円柱状の熱風領域の周囲に、１６個の樹脂粒子供給ノズルを周方向に等間隔に設けて、実施例１と同様にしてトナー粒子の熱処理を行って、実施例１と同様に評価を行い、結果を表１に示す。
【００３４】
（トナーの円形度）
円形度の測定は、フロー式粒子像解析装置（シスメックス株式会社製ＦＰＩＡ２１００）を用いて行い、下記式（１）で表現した。
Ｒ＝Ｌ０／Ｌ１…（１）
【００３５】
（トナーの粒径の増大）
熱処理によって会合して粒径が増加したトナーを評価するために、熱処理の前後のトナーの平均粒径を、電気抵抗法粒度分布測定装置（ベックマン・コールター社製マルチサイザーＩＩＩ）で測定した体積分布Ｄ５０で示した。
【００３６】
（かぶりの評価）
画像形成装置として、カラーレーザープリンタ（セイコーエプソン製 ＬＰ−３０００Ｃ）の現像機に、かぶりの評価をするトナーを充填し、５０００枚画像形成し、かぶりの有無を目視で判断した。
かぶりが全く無いものを優、僅かにかぶりが生じたが品質上の問題が無いものを良、全面にかぶりが生じたものを不良とした。
【００３７】
【表１】
【００３８】
実施例１は比較例１と比べて得られたトナーの円形度の分布の標準偏差、すなわち円形度ＳＤが狭く、均一な形状の粒子が得られた。また、熱風中での粒子の会合による粒径増加の増加幅が小さかった。画質評価では、５０００枚ランニング試験後もかぶりはほとんど発生せず、良好な結果が得られた。
一方、比較例１は、実施例と比べて得られたトナーの円形度の分布が大きく、また、粒子の会合による粒径増加幅も大きかった。画質評価では、５０００枚ランニング試験後にも目立ったかぶりが見られた。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の樹脂粒子の熱風による熱処理装置においては、熱風処理槽内において形成される熱風が帯状であり、帯状の熱風の一方側のみから樹脂粒子を分散した分散流が噴射されて熱処理されるので、いずれの樹脂粒子供給ノズルから噴射された樹脂粒子も、熱風領域において同様の熱処理を受けると共に、すべての噴射ノズルの樹脂粒子の噴射方向が一致しているので、軟化した樹脂粒子が会合して大きな樹脂粒子が形成されることを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の熱処理装置を説明する図である。
【図２】図３は、従来の熱処理装置の一例を説明する図である。
【符号の説明】
１…熱処理装置、２…熱処理槽、３…熱風供給部材、４…熱風噴射口、５…熱風、６…樹脂粒子供給室、７…樹脂粒子供給部材、８…樹脂粒子供給ノズル、９…熱処理槽蓋体、１０…空気導入口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus which heats thermoplastic resin particles such as toner used for electrophotography, electrostatic printing and the like with hot air to shape the thermoplastic resin particles into a spherical shape.
[0002]
[Prior art]
Thermoplastic resin particles such as toner used as a developer in an electrophotographic apparatus are fluidized to toner base particles obtained by pulverizing a composition obtained by mixing a binder resin with a colorant, a charge control agent, and the like into a predetermined size. The toner is manufactured by mixing with an external additive such as silica for the purpose of improving the toner quality.
For the purpose of making the charging characteristics of the toner uniform and enhancing the transfer characteristics and the like, the sphericity of the toner base particles has been increased and the surface has been modified. In particular, in a toner for forming a color image, it is extremely important to increase the sphericity of the toner particles in order to enhance the charging characteristics and the transfer characteristics of the toner particles.
[0003]
Various methods have been studied as a method for increasing the sphericity of the toner particles. Among them, a heat treatment method using hot air has been studied as an effective method. For example, a method is known in which hot air is blown from a cylindrical hot air supply member to form a columnar hot air region in the apparatus, and dispersed raw material particles are injected from the surrounding area.
[0004]
FIG. 2 is a view for explaining an example of a conventional heat treatment apparatus for making resin particles spherical by heat treatment.
In the heat treatment apparatus 1, a tubular hot air supply member 3 is provided above the heat treatment tank 2, and hot air is blown into the heat treatment tank 2 through the hot air supply member 3.
A resin particle supply chamber 4 is provided above the heat treatment tank 2 around the hot air supply member 3, and supplies resin particles from the raw material supply member 7 into the resin particle supply chamber 6 together with an air flow.
[0005]
A plurality of resin particle supply nozzles 8 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the central axis on the inner peripheral side of the resin particle supply chamber 6, and the resin particles blown into the resin particle supply chamber 6 from the respective resin particle supply nozzles 8. Is sprayed into the heat treatment tank 2 toward the hot air jetted from the hot air supply member 3, and the resin particles are heat-treated by the hot air to be spherical, and the heat treatment tank lid 9 on the upper surface of the heat treatment tank 2. Cool air is introduced into the heat treatment tank 2 from the air introduction port 10 provided in the heat treatment tank 2 to cool the heat-treated resin particles by the cool air, thereby suppressing the bonding of the resin particles spherical due to the heat treatment. The recovered resin particles are collected.
[0006]
However, since the resin particles to be heat-treated are injected together with compressed air from the periphery of the cylindrical hot air region toward the center of the hot air, particles reaching the vicinity of the center of the hot air region and particles reaching only the periphery of the hot air region are present. Will happen.
As a result, particles passing near the center of the hot blast region are exposed to high temperatures for a longer time than particles passing around the periphery. Further, since the temperature of the central portion is higher than that of the peripheral portion of the hot air region, the particles passing near the center receive more heat.
[0007]
Therefore, the amount of heat received from the hot air varies depending on the position of the hot air region where the raw material particles are input, and it has been difficult to uniformly treat all the particles.
In addition, particles passing near the center receive an excess amount of heat and stay in hot air for a long time, so that the particles come into contact with each other due to the contact between the particles, thereby generating particles having a large particle diameter. There was a problem.
[0008]
In addition, since resin particles are sprayed from the periphery of the cylindrical hot air region toward the center, the opportunity for the resin particles to associate with each other increases, and further, the resin particles reaching the center are heated. The possibility of associating into large diameter particles was high.
[0009]
Therefore, in order to equalize the processing temperature in the hot air region, it has been proposed to rectify the hot air (for example, Patent Document 1).
However, in this method, the variation in the contact time of the raw material particles with the hot air due to the turbulence of the hot air flow is improved, but also in this case, the particles reaching the vicinity of the center of the hot air region and the particles reaching only the periphery are not. There is a problem in that the processing varies, including the amount of heat received from the hot air.
[0010]
In addition, by uniformizing the injection amount of the thermoplastic particles injected into the hot air from each of the raw material injection nozzles, the processing is made uniform, so that the processing of the particles processed by the hot air is made uniform. Has been proposed (for example, Patent Document 2).
However, this is to improve the variation among the nozzles when a plurality of raw material injection nozzles are provided, and again, the processing is performed between particles reaching near the center of the hot air region and particles reaching only the periphery. However, there is a problem that the variation occurs.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-11-291243 [Patent Document 2]
JP 2000-52341 A
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a heat treatment apparatus used for heat-treating resin particles such as toner with hot air in a processing tank to form the resin particles into spheres. The surface state becomes uneven, and particles that are not sufficiently heat-treated are generated.Also, the heat-treated resin particles are prevented from bonding to each other, and the resin particles are uniformly heat-treated by hot air in a hot air region, and the sphericity is reduced. An object of the present invention is to provide a resin particle heat treatment apparatus capable of producing excellent resin particles.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a hot air treatment apparatus in which a heat treatment tank for treating resin particles with hot air, a hot air supply member for supplying hot air into the heat treatment tank, and a resin particle supply chamber provided with a resin particle supply nozzle are provided. The supply member has a band-shaped ejection port for ejecting hot air at a lower portion, and the resin particle supply nozzle can be solved by a heat treatment apparatus for resin particles arranged on one side of the formed band-shaped ejection port.
Further, in the above heat treatment apparatus, the hot air is formed in a band shape in the heat treatment tank.
[0014]
As described above, the heat treatment apparatus for resin particles of the present invention is provided with a hot air supply member having a band-shaped injection port at a lower portion, and one of the hot air with respect to the band-shaped hot air formed by being injected from the band-shaped injection port. Since the resin particles are ejected from the resin particle supply nozzle provided only on the side, it is possible to reduce the possibility that the resin particles whose surfaces are softened associate with each other in hot air to form a resin particle having a large diameter. Become.
[0015]
Further, the above heat treatment apparatus is an apparatus for heat treatment of a toner used in an image forming apparatus.
When the resin particle heat treatment apparatus of the present invention is used for the shaping processing of the toner used in the image forming apparatus, the circularity is high, that is, more spherical, and the distribution of the circularity is small. The charge characteristics are uniform, and an image without fog or the like can be formed.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention provides, in a heat treatment apparatus that treats resin particles with hot air, a hot air supply member that supplies hot air to a heat treatment tank of the heat treatment apparatus, forming a hot air region that is jetted downward in a band shape, and the formed band shape, Since the resin particles are supplied from one side to the curtain-shaped hot air, it is possible to suppress the variation in the contact time between the resin particles and the hot air. This makes it possible to prevent the generation of large resin particles by associating the resin particles supplied from one side into the hot air.
[0017]
The present invention will be described below with reference to the drawings.
1A and 1B are diagrams illustrating a heat treatment apparatus according to the present invention. FIG. 1A is a plan view as viewed from above, and FIG. 1B is a line AA ′ in FIG. 1 (C) is a diagram illustrating a hot air supply member.
The heat treatment apparatus 1 has a hot air supply member 3 for injecting a belt-like hot air downwardly above an heat treatment tank 2 for heat treating resin particles such as toner.
The lower part of the hot air supply member 3 has a strip-shaped hot air injection port 4, and the hot air 5 is supplied to the inside of the heat treatment tank 2 in a strip shape. In addition, a resin particle supply chamber 6 is disposed adjacent to the hot air supply member 3 on one side of the hot air supply member, and the resin particles are supplied to the resin particle supply chamber 6 through a resin particle supply member 7 such as air. A dispersed stream dispersed in the air stream is supplied.
[0018]
Further, the resin particles are injected into the resin particle supply chamber 6 as a dispersed flow from one surface of the band-shaped hot air 5 through a plurality of resin particle supply nozzles 8 provided so as to face the band-shaped hot air, The resin particles are heat-treated in the hot air 5.
Since the resin particles ejected from the resin particle supply nozzle 8 are ejected only from one side of the band-shaped hot air, all the resin particles are uniformly heated in the hot air, heat-treated, and spheroidized. .
[0019]
Further, in the heat treatment tank, cool air is introduced from an air inlet 10 provided in a heat treatment tank lid 9 provided in an upper part of the heat treatment tank, and the resin particles which have been cooled immediately by the heat treatment are cooled. It is prevented that the particles are fused into large particles.
[0020]
In the present invention, it is preferable that the band-shaped hot air to be formed has a thickness of 20 mm to 200 mm at the resin particle input portion.
When the resin particle supply nozzle 8 injects the dispersed flow containing the resin particles toward the hot air, the dispersed air flow injected from the resin particle supply nozzle 8 and the flow of the hot air 5 injected from the hot air supply member 3 The hot air processing time can be adjusted by adjusting the angle formed by the direction. Further, the angle formed by the resin particle supply nozzle with the band-shaped hot air is preferably 10 ° to 40 °, more preferably 15 ° to 35 °.
[0021]
Further, a plate-shaped rectifying member may be arranged in the hot-air supply member 3, and by rectifying and jetting the hot air supplied from the hot-air supply means, the curtain-shaped hot air formed in the heat treatment tank is reduced. It can be more homogeneous.
[0022]
As described above, in the heat treatment apparatus for resin particles of the present invention, the resin particles are dispersed from one surface of the hot air supply member having the band-shaped injection port by blowing hot air from the hot air supply member. Since the dispersed flow is jetted, all the resin particles have a uniform processing time in the hot air, and all the nozzles jet the resin particles in the same direction, so that the resin particles associate in the hot air. Opportunities are reduced, and generation of large particles can be suppressed.
[0023]
Examples of the resin particles that are subjected to the sphering treatment by the resin particle heat treatment apparatus of the present invention include toner used for developing an electrostatic latent image, and include a binder resin, a colorant, and a charge control agent. After curing, the composition is ground to a predetermined size.
As the binder resin, a synthetic resin used as a resin for a toner can be used, for example, polystyrene, poly-α-methylstyrene, chloropolystyrene, styrene-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene -Butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene- Acrylic ester-methacrylic ester copolymer, styrene-α-chloromethyl acrylate copolymer, styrene-acrylonitrile-acrylic acid ester copolymer, styrene-based resin such as styrene-vinyl methyl ether copolymer such as styrene or Homopolymer or copolymer containing styrene substituent Polymer, polyester resin, epoxy resin, urethane-modified epoxy resin, silicone-modified epoxy resin, vinyl chloride resin, rosin-modified maleic resin, phenyl resin, polyethylene, polypropylene, ionomer resin, polyurethane resin, silicone resin, ketone resin, ethylene- Ethyl acrylate copolymer, xylene resin, polyvinyl butyral resin, terpene resin, phenol resin, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin and the like can be used alone or in combination.
[0024]
In addition, pigments, dyes, and the like can be used as the colorant. Specifically, for example, carbon black, spirit black, lamp black, magnetite, titanium black, graphite, cadmium yellow, mineral fast yellow, navel yellow, naphthol yellow S, Hansa yellow G, permanent yellow NCG, chrome yellow, benzidine Yellow, quinoline yellow, tartrazine lake, red lead graphite, molybdenum orange, permanent orange GTR, pyrazolone orange, benzidine orange G, cadmium red, permanent red 4R, watching red calcium salt, eosin lake, brilliant carmine 3B, manganese purple, Fast Violet B, Methyl Violet Lake, Navy Blue, Cobalt Blue, Alkaline Blue Lake, Victoria Blue Lake, Stosky Blue, Indanthrene Blue BC, Ultramarine, Aniline Blue, Phthalocyanine Blue, Calco Oil Blue, Chrome Green, Chromium Oxide, Pigment Green B, Malachite Green Lake, Phthalocyanine Green, Final Yellow Green G, Rhodamine 6G, Quinacridone, Rose Bengal (CI No. 45432), C.I. I. Direct Red 1, C.I. I. Direct Red 4, C.I. I. Acid Red 1, C.I. I. Basic Red 1, C.I. I. Modant Red 30, C.I. I. Pigment Red 48: 1, C.I. I. Pigment Red 57: 1, C.I. I. Pigment Red 122, C.I. I. Pigment Red 184, C.I. I. Direct Blue 1, C.I. I. Direct Blue 2, C.I. I. Acid Blue 9, C.I. I. Acid Blue 15, C.I. I. Basic Blue 3, C.I. I. Basic Blue 5, C.I. I. Modant Blue 7, C.I. I. Pigment Blue 15: 1, C.I. I. Pigment Blue 15: 3, C.I. I. Pigment Blue 5: 1, C.I. I. Direct Green 6, C.I. I. Basic Green 4, C.I. I. Basic Green 6, C.I. I. Pigment Yellow 17, C.I. I. Pigment Yellow 93, C.I. I. Pigment Yellow 97, C.I. I. Pigment Yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 180, C.I. I. Pigment Yellow 162, nigrosine dye (CI No. 50415B), metal complex salt dye, silica, aluminum oxide, magnetite, maghemite, various ferrites, cupric oxide, nickel oxide, zinc oxide, zirconium oxide, titanium oxide, Examples include metal oxides such as magnesium oxide, and magnetic materials including magnetic metals such as Fe, Co, and Ni, and at least one of them can be used.
[0025]
Further, wax may be contained in the toner particles. Examples of the wax include hydrocarbon waxes such as ozokerite, celsin, paraffin wax, microwax, microcrystalline wax, petrolatum, Fischer-Tropsch wax, carnauba wax, rice wax, methyl laurate, methyl myristate, methyl palmitate , Methyl stearate, butyl stearate, candelilla wax, cotton wax, wood wax, beeswax, lanolin, montan wax, ester wax such as fatty acid ester, polyethylene wax, polypropylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax, etc. Olefin waxes, amide waxes such as 12-hydroxystearic acid amide, stearic acid amide, phthalic anhydride, laurone Ketone waxes such as stearone, ether waxes, and the like, can be used at least one of them.
[0026]
Further, a magnetic powder, a charge control agent, a dispersant, and the like may be further included. Examples of the magnetic powder include magnetite, maghemite, various ferrites, metal oxides such as cupric oxide, nickel oxide, zinc oxide, zirconium oxide, titanium oxide, and magnesium oxide, and magnetic materials such as Fe, Co, and Ni. Examples thereof include those made of a magnetic material containing a metal.
[0027]
Examples of the charge control agent include a metal salt of benzoic acid, a metal salt of salicylic acid, a metal salt of alkyl salicylic acid, a metal salt of catechol, a metal-containing bisazo dye, a nigrosine dye, a tetraphenylborate derivative, a quaternary ammonium salt, and an alkyl. Examples include pyridinium salts, chlorinated polyesters, nitrophenic acids and the like.
[0028]
Examples of the dispersant include metal soaps, inorganic metal salts, organic metal salts, polyethylene glycol and the like. Examples of the metal soap include metal tristearate (eg, aluminum salt, etc.), metal distearate (eg, aluminum salt, barium salt, etc.), metal stearate (eg, calcium salt, lead salt, zinc salt, etc.) ), Metal linolenate (eg, cobalt salt, manganese salt, lead salt, zinc salt, etc.), metal octanoate (eg, aluminum salt, calcium salt, cobalt salt, etc.), metal oleate (eg, calcium salt) , Cobalt salts, etc.), metal palmitates (eg, zinc salts, etc.), metal naphthenates (eg, calcium salts, cobalt salts, manganese salts, lead salts, zinc salts, etc.), metal resinate salts (eg, calcium Salt, cobalt salt, manganese lead salt, zinc salt and the like). Examples of the inorganic metal salt and the organic metal salt include, as a cationic component, a cation of an element selected from the group consisting of metals of Groups IA, IIA, and IIIA of the periodic table; Examples of the sex component include a salt containing an anion selected from the group consisting of halogen, carbonate, acetate, sulfate, borate, nitrate, and phosphate. As the additive, for example, zinc stearate, zinc oxide, cerium oxide, or the like may be used in addition to the above-described materials.
[0029]
When the above-described toner particles are heat-treated with hot air, the toner particles are subjected to various processes to melt the surface of the toner particles to change the shape of the particles, and to adhere the external additives attached to the surface of the toner particles. By changing the situation, changing the surface properties of the particles, and further, by chemically modifying the surface by thermal action, it is possible to obtain resin particles having excellent circularity and excellent image forming properties. it can.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described by showing Examples and Comparative Examples using toner particles as resin particles.
Example 1
(Preparation of toner particles)
100 parts by weight of an unsaturated polyester resin having the following composition (softening point Tm = 145 ° C.) 5 parts by weight of copper phthalocyanine pigment 2 parts by weight of a zinc salicylate complex 2 parts by weight of polyethylene wax (softening point Tm = 135 ° C.) 3 parts by weight of a Henschel mixer (Mitsui After mixing by a mine, the mixture was melt-kneaded with a twin-screw extruder (TEM37 manufactured by Toshiba Kikai) to produce pellets.
The obtained pellets were roughly pulverized to a particle size of 1 to 2 mm by a hammer mill, further finely pulverized by a jet mill, and classified by an airflow classifier to obtain resin particles having a volume average particle size of 8.3 μm. The average particle size was represented by a volume distribution D50 measured by an electric resistance particle size distribution analyzer (Multisizer III manufactured by Beckman Coulter, Inc.).
Next, 1 part by weight of silica was mixed with a Henschel mixer to obtain a toner.
[0031]
(Heat treatment method)
In the heat treatment apparatus shown in FIG. 1, a strip-shaped hot air supply member having an inner dimension of 15 mm in thickness and 1000 mm in width was vertically arranged with the strip-shaped injection port directed downward.
A resin particle supply chamber having a width of 1000 mm was arranged adjacent to the hot air supply member, and 16 resin particle supply nozzles were provided below the resin particle supply chamber at equal intervals of 55 mm from 90 mm left and right.
[0032]
Hot air having a maximum temperature of 250 ° C. is blown downward from the lower ejection port of the hot air supply member into the heat treatment tank in an annular shape at an average wind speed of 15 m / s, and air in which resin particles are dispersed from the resin particle supply nozzle is The air was supplied at an angle of 30 ° with respect to the vertical line, an injection speed of 40 kg / h, and a flow rate of air in which resin particles were dispersed at 40 m / s.
In addition, cooling air was introduced into the heat treatment tank at a flow rate of 15 m / s from an air inlet provided in the upper part of the heat treatment tank.
The heat-treated toner particles were evaluated by the following evaluation methods, and the results are shown in Table 1.
[0033]
Comparative Example 1
As the hot air supply device of the heat treatment device, the injection port of the cylindrical hot air supply member having an inner diameter of 120 mm shown in FIG. 2 is vertically arranged downward, and 16 hot air supply regions are formed around the formed cylindrical hot air region. The resin particle supply nozzles were provided at equal intervals in the circumferential direction, and the heat treatment of the toner particles was performed in the same manner as in Example 1. The evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[0034]
(Circularity of toner)
The circularity was measured using a flow-type particle image analyzer (FPIA2100, manufactured by Sysmex Corporation) and expressed by the following equation (1).
R = L 0 / L 1 (1)
[0035]
(Increase in toner particle size)
In order to evaluate the toner whose particle diameter increased due to the heat treatment, the average particle diameter of the toner before and after the heat treatment was measured by an electric resistance particle size distribution analyzer (Multisizer III manufactured by Beckman Coulter, Inc.). D50.
[0036]
(Evaluation of fog)
A developing machine of a color laser printer (LP-3000C manufactured by Seiko Epson) was filled with a toner for evaluating fog as an image forming apparatus, and 5,000 sheets of images were formed, and the presence or absence of fog was visually determined.
A sample with no fog was evaluated as excellent, a sample with slight fog but having no quality problem was evaluated as good, and a sample with fogging over the entire surface was evaluated as poor.
[0037]
[Table 1]
[0038]
In Example 1, the standard deviation of the circularity distribution of the toner obtained in comparison with Comparative Example 1, that is, the circularity SD was narrow, and particles having a uniform shape were obtained. Further, the increase width of the increase in particle size due to the association of particles in hot air was small. In the image quality evaluation, fog hardly occurred even after the 5000-sheet running test, and good results were obtained.
On the other hand, in Comparative Example 1, the distribution of the circularity of the obtained toner was larger than that of Example, and the increase in the particle diameter due to the association of the particles was also large. In the image quality evaluation, noticeable fog was observed even after the 5000-sheet running test.
[0039]
【The invention's effect】
In the heat treatment apparatus using hot air for resin particles of the present invention, the hot air formed in the hot air treatment tank has a band shape, and a dispersed flow in which the resin particles are dispersed is injected from only one side of the band-shaped hot air and heat-treated. Resin particles injected from any of the resin particle supply nozzles are also subjected to the same heat treatment in the hot air region, and since the injection directions of the resin particles of all the injection nozzles are the same, the softened resin particles are associated with each other. The formation of large resin particles can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a heat treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a conventional heat treatment apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat treatment apparatus, 2 ... Heat treatment tank, 3 ... Hot air supply member, 4 ... Hot air injection port, 5 ... Hot air, 6 ... Resin particle supply chamber, 7 ... Resin particle supply member, 8 ... Resin particle supply nozzle, 9 ... Heat treatment Tank lid, 10 ... air inlet
