JP2005189370A - トナーの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面改質装置のバッチ排出性を向上し、排気温度の上昇を抑制し、更に超微粉の発生を抑制することが可能なトナーの製造方法を提供する。
【解決手段】微粉砕した溶融混練物の表面改質と分級を同時に行うトナーの製造方法において、回分式の改質分級装置は、所定粒径以下の微粉を装置外へ連続的に排出する分級手段と、微粉除去された被処理粒子の表面改質手段を有し、かつ、表面改質された粒子を更に分級手段に循環させる第一空間、分級後粒子を表面改質手段に導く第２空間、二つの空間を仕切る案内手段を有し、案内手段は同心円筒状の仕切部材を有し、該部材は特定断面形状の連結部材により装置本体部に直接／間接に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷の如き画像形成装置に用いられるトナーの製造方法及びその装置に関する。

一般にトナーの製造方法は粉砕法による場合と重合法による場合が挙げられる。粉砕法により製造されるトナーは、現状、重合法に比して製造コストが低いという利点があり、現在においても広く複写機、プリンター等に使用されている。粉砕法でトナーを製造する場合を概説すると、まず結着樹脂、着色剤等を所定量混合し、溶融混練、冷却、粉砕、分級後、流動性向上剤を添加してトナーを製造している。

近年複写装置等には、高画質化、省エネルギー化及び環境対応等の要求が課されている。これに対して、トナーは、高転写効率達成し排トナー軽減に結びつけるべく球形化の方向に技術コンセプトが移行してきている。粉砕法によりこの様な技術コンセプトを達成する為には、機械式粉砕法による方法（例えば、特許文献１参照）、熱風による方法（例えば特許文献２参照）等が挙げられる。しかし、機械式衝撃力による方法では十分な球形化が達成できず、また、熱風による方法は、トナーにワックスを含有させた場合においては、ワックスの溶融が開始することでトナー粒子表面性状を制御することが困難となり品質安定性の観点より課題が残る。これに対して、高性能の表面処理及び微粉除去の同時処理可能な装置が提案されてきている（特許文献３参照）。本装置は回分式装置であり、生産上は、バッチ毎の運転が連続して行なわれる。この装置の生産性を高める場合、１バッチ量が増加することになるが、その場合バッチ毎の排出性が低下し、更に装置内部の温度上昇、微粉除去効率の低下等が生じる傾向にあり、この問題の解決が望まれている。

特開平９−８５７４１号公報 特開２０００−２９２４１号公報 特開２００２−２３３７８７号公報

本発明の課題は、表面改質及び微粉除去を同時処理する回分式装置において、バッチ毎の排出性が良好であることを特徴とするトナーの方法及び装置を提供することにある。

本発明の課題は、表面改質及び微粉除去を同時処理する回分式装置において、装置内部の温度上昇を抑制できることを特徴とするトナーの製造方法及び装置を提供することにある。

本発明の課題は、表面改質及び微粉除去を同時処理する回分式装置において、超微粉の除去が可能となり、カブリの発生を抑制できること特徴とするトナーの製造方法及び装置を提供することにある。

本発明者等は鋭意検討の結果、分級と表面改質処理を同時に行なう表面改質装置の内部構成を改良することにより、該装置のバッチ排出性向上、排気温度上昇抑制及び超微粉の除去を達成できることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有する組成物を溶融混練し、得られた混練物を冷却固化し、冷却固化物を微粉砕して微粉砕物を得る工程及び得られた微粉砕物を表面改質と分級を同時処理する工程を有するトナーの製造方法において、
該表面改質分級を同時処理する工程が、円筒状の回分式の表面改質装置を用いて行われ、該回分式の表面改質装置は、円筒形状の本体ケーシング、前記微粉砕物を本体ケーシング内に投入する投入部、前記本体ケーシング内に投入された微粉砕物から所定粒径以下の微粉を装置外へ連続的に除去して被処理粒子を得るための所定方向に回転する分級手段、該分級手段によって除去された微粉を本体ケーシング外に排出する微粉排出部、前記微粉が除去された被処理粒子を機械式衝撃力を用いて表面改質処理するための、前記分級手段の回転方向と同方向に回転する表面改質手段、前記分級手段と前記表面処理手段との間に設けられた第一及び第二の空間であって、前記被処理粒子を前記分級手段へ導入するための第一の空間及び前記被処理粒子を表面改質手段に導入するための第二の空間、前記第一の空間と第二の空間とを仕切る案内手段、並びに前記分級手段によって所定粒径以下の微粉が除去され、且つ前記表面改質手段によって表面改質処理が行われた被処理粒子を表面改質粒子として本体ケーシング外に排出する排出部、を有し、前記投入部より本体ケーシング内に投入された微粉砕物を第一の空間に導入し、前記分級手段により所定粒径以下の微粉を除去して装置外へ連続的に排出しつつ第二の空間を経由させ、前記表面改質手段へ導入して表面改質処理を行い、再び第一の空間へ循環させることにより分級と表面改質処理を繰り返し、これにより所定粒径以下の微粉が除かれた表面改質処理粒子を得るものであり、
該案内手段は、少なくとも同心円筒状の仕切り部材を有し、該同心円筒状の仕切り部材は、装置本体部（分級回転手段保持体含む）と直接又は間接に連結部材により固定され、少なくとも該連結部材の短軸方向の部分における該連結部材の短軸方向の鉛直断面形状において、該断面形状が該断面形状に外接し且つ最小面積となる長方形の長辺Ａと短辺Ｂの比Ａ／Ｂが１．０から２．０となるような断面形状を有することを特徴とするトナーの製造方法に関する。

更に、本発明の課題を好適に解決する為には、該案内手段が同心円筒状の仕切り部材及び連結部材より構成されていることが好ましい。

更に、本発明の課題を好適に解決する為には、該案内手段が同心円筒状の固定部材と同心円筒状の仕切り部材及び該固定部材と該仕切り部材とを連結する連結部材より構成されていることが好ましい。

更に、本発明の課題を好適に解決する為には、該連結部材の５０％以上の領域において該断面形状Ａ／Ｂが１．０から１．１であり概円形であることが好ましい。

更に、本発明は、トナーの製造に用いられ、粒子の分級と球形化処理を同時に行なう回分式の表面改質装置であって、
円筒形状の本体ケーシング、前記微粉砕物を本体ケーシング内に投入する投入部、前記本体ケーシング内に投入された微粉砕物から所定粒径以下の微粉を装置外へ連続的に除去して被処理粒子を得るための所定方向に回転する分級手段、該分級手段によって除去された微粉を本体ケーシング外に排出する微粉排出部、前記微粉が除去された被処理粒子を機械式衝撃力を用いて表面改質処理するための、前記分級手段の回転方向と同方向に回転する表面改質手段、前記分級手段と前記表面処理手段との間に設けられた第一及び第二の空間であって、前記被処理粒子を前記分級手段へ導入するための第一の空間及び前記被処理粒子を表面改質手段に導入するための第二の空間、前記第一の空間と第二の空間とを仕切る案内手段、並びに前記分級手段によって所定粒径以下の微粉が除去され、且つ前記表面改質手段によって表面改質処理が行われた被処理粒子を表面改質粒子として本体ケーシング外に排出する排出部、を有し、前記投入部より本体ケーシング内に投入された微粉砕物を第一の空間に導入し、前記分級手段により所定粒径以下の微粉を除去して装置外へ連続的に排出しつつ第二の空間を経由させ、前記表面改質手段へ導入して表面改質処理を行い、再び第一の空間へ循環させることにより分級と表面改質処理を繰り返し、これにより所定粒径以下の微粉が除かれた表面改質処理粒子を得るものであり、該案内手段は、少なくとも同心円筒状の仕切り部材を有し、該同心円筒状の仕切り部材は、装置本体部（分級回転手段保持体含む）と直接又は間接に連結部材により固定され、少なくとも該連結部材の短軸方向の部分における該連結部材の短軸方向の鉛直断面形状において、該断面形状が該断面形状に外接し且つ最小面積となる長方形の長辺Ａと短辺Ｂの比Ａ／Ｂが１．０から２．０となるような断面形状を有することを特徴とする表面改質装置に関する。

本発明によれば、付加価値の高いトナーの製造において、表面改質装置のバッチ排出性を向上し、排気温度の上昇を抑制し、更に超微粉の発生を抑制することが可能となる。

まず、本発明の製造方法に使用される表面改質装置に関して概説する。

本発明の表面改質装置は、分級と表面改質処理を同時に行う回分式の装置であり、円筒形状の本体ケーシング、前記微粉砕物を本体ケーシング内に投入する投入部、前記本体ケーシング内に投入された微粉砕物から所定粒径以下の微粉を装置外へ連続的に除去して被処理粒子を得るための所定方向に回転する分級手段、該分級手段によって除去された微粉を本体ケーシング外に排出する微粉排出部、前記微粉が除去された被処理粒子を機械式衝撃力を用いて表面改質処理するための、前記分級手段の回転方向と同方向に回転する表面改質手段、前記分級手段と前記表面処理手段との間に設けられた第一及び第二の空間であって、前記被処理粒子を前記分級手段へ導入するための第一の空間及び前記被処理粒子を表面改質手段に導入するための第二の空間、前記第一の空間と第二の空間とを仕切る案内手段、並びに前記分級手段によって所定粒径以下の微粉が除去され、且つ前記表面改質手段によって表面改質処理が行われた被処理粒子を表面改質粒子として本体ケーシング外に排出する排出部、を有する。

図１は、本発明に使用される表面改質装置の好適な一例を示す概略断面図である。また、図２、３は、本発明の目的を好適に達成する為の案内手段の外観図・側面図・上面図である。また、図４は本発明に使用される案内手段の連結部材の形態を表す外観図・側面図・上面図・断面図である。また、図５は連続運転時の分散ローター駆動モーター負荷電流値の挙動の概略図である。

以下更に、装置構成の詳細構成について説明する。

図１に示す回分式表面改質装置は円筒形状の本体ケーシング３０；本体ケーシングの上部に開閉可能なよう設置された天板４３；微粉排出部である微粉排出ケーシング４４；冷却水或いは不凍液を通水できる冷却ジャケット３１；表面改質手段としての、本体ケーシング３０内にあって中心回転軸に取り付けられた、上面に角型のディスク３３を複数個（回転バランスを考慮して、偶数個が好ましい）有し、所定方向（通常装置上面から見て反時計方向）に高速で回転する円盤状の回転体である分散ローター３２；分散ローター３２の周囲に一定間隔を保持して固定配置された、表面に多数の溝が設けられている固定体としてのライナー３４（尚ライナー表面上の溝は、なくても構わない）；表面改質処理された原料粒子を所定粒径に分級し、所定粒径以下の微粉を連続的に除去するための分散ローター３２の回転方向と同方向に回転する分級手段としての分級ローター３５；分級ローター３５により除去された微粉を装置外（即ち本体ケーシング３０外）に排出するために本体ケーシング３０の側面に形成された微粉排出部としての微粉排出口４５；更に、本体ケーシング３０内に冷風を導入するための冷風導入口４６；原料粒子を導入するために本体ケーシング３０の側面に形成された投入部としての、原料投入口３７及び原料供給口３９；表面改質処理後の粉体（即ち表面改質粒子）を本体ケーシング３０外に排出するための排出部としての、製品排出口４０及び製品抜取口４２；更に、表面改質時間を自在に調整できるように、原料投入口３７と原料供給口３９との間に設置された開閉可能な原料供給弁３８、及び製品排出口４０と製品抜取口４２との間に設置された製品排出弁４１を有する。

上記表面改質装置は、更に、天板４３に対して垂直な軸を有する円筒状の案内手段としてのガイドリング３６を本体ケーシング３０内に有している。このガイドリング３６は、その上端が天板から所定距離離間して設けられており、分級ローター３６の少なくとも一部がその円筒に覆われた状態で設置されている。また、ガイドリング３６の下端は分散ローター３２の円盤部又は角形ディスク３３から所定距離離間して設けられる。このガイドリング３６によって装置内において分級ローター３５と分散ローター３２−ライナー３４との間の空間が、円筒の外側の第一の空間４７と、円筒の内側の第二の空間４８とに二分される。ここで、第一の空間４７は被処理粒子を分級ローター３５へ導入するための空間であり、第二の空間は被処理粒子を分散ローターに導入するための空間である。また、分散ローター３２上に複数個設置された角型のディスク３３と、ライナー３４との間隙部分が表面改質ゾーン４９であり、分級ローター３５及び該ローター周辺部分が分級ゾーン５０である。

原料供給口３９より装置内に供給された微粉砕物は、ブロアー（図示せず）による吸引風量、分散ローター３２の回転、及び分級ローター３５の回転により形成される旋回流により、ガイドリングの外側の空間（即ち第一の空間４７）を旋回しながら分級ローター３５近傍の分級ゾーン５０に到達して分級処理が行われる。なお、ここで装置内に形成される旋回流の向きは分散ローター３２及び分級ローター３５の回転方向と同じであるので、本形態では装置上面よりみて反時計方向となる。

分級手段によって除去されるべき微粉は、分級ローター３５のスリット（図示せず）より吸引され微粉排出口４５を経由して除去される。微粉除去後の被処理粒子は第二の空間４８を経由して分散ローター３２近傍の表面改質ゾーン４９に至り、分散ローター３２に具備されるハンマーと本体ケーシングに具備されたライナー３４によって表面改質処理が行われる。表面改質が行われた被処理粒子は先述したガイドリング３６に沿って旋回しながら再び分級ローター３５近傍に到達し、同様の処理が繰り返される。所定の時間処理を行った後排出弁４１を開き、所定粒径以下の微粉が除かれた表面改質粒子を得ることができる。

本発明者らは、本装置のバッチ処理装置のように原料投入と排出が連続して行なわれる装置においては、排出操作において、槽内に、処理済み粉体が残留することが、装置の安定稼動、排気温度制御等に対して、悪影響を与えることがわかってきた。

本発明者らは、表面改質装置を構成する案内手段の構成に着目して、本発明に規定する一定の形状を有すれば、１バッチ排出性が向上し、排気温度の抑制及び超微粉の除去が可能となることを見出した。即ち、本発明に係わる表面改質装置の構成部材である案内手段（ガイドリング）を構成する連結部材の形状が重要な影響を及ぼす。

具体的には、少なくとも該連結部材の短軸方向の部分における該連結部材の短軸方向の鉛直断面形状において、該断面形状が該断面形状に外接し且つ最小面積となる長方形の長辺Ａと短辺Ｂの比Ａ／Ｂが１．０から２．０となるような断面形状を有すれば、本発明の目的を好適に達成することができるのである。

本発明の作用効果を以下の様に考えている。従来のガイドリングは連結部材が板状である為に分散ローターで形成された旋回流に乗って巻き上げられてきた粉が、板面に対して垂直に近い角度で衝突することで旋回流に乱れが生じ、粉の流れが急上昇する傾向にあると考えている。従って、排出口近傍においても層流状態に乱れが生じている為、排出弁が開いた状況において、排出口側に流入し難くなっていると考えられる。この様な状況において、連結部材を本発明で規定した形状にすることで、粉と連結部材との衝突が緩和されることで、乱れのない旋回が維持される。従って、排出口近傍においても、乱れのない旋回が維持されることで、排出弁が開いた場合に、層内の粉がスムーズに排出口から流出できるようになったと考えている。

より好ましく本発明の目的を達成するには、該連結部材の５０％以上の領域において該断面形状Ａ／Ｂが１．０から１．１であり概円形であることが好ましい。５０％より少ない場合は先述した、旋回の乱れが生じ易くなり排出性の悪化、超微粉除去効率の低下につながり好ましくない。連結部材の断面形状Ａ／Ｂが１．０から２．０の場合で概円形である場合は粉と連結部材での粉の衝撃が好適に抑制できることとなり、好適に本発明の目的を達成することができる。

案内手段の構成例としては、図２に示す様に、円筒状の仕切り部材と連結部材および円筒状の固定部材が一体となった状態で形成されているものが好ましく用いられる。本表面改質装置は、この案内手段を本体に装着し案内手段が固定された状態で用いられることになる。

例えば、図３に示す様に、案内手段が、円筒状の仕切り部材と連結部材が一体となって構成されている場合も好ましく用いることができる。

また、本体と連結部材が一体的に装備した状態にあって、案内手段が、円筒状の仕切り部材のみで構成されそれを本体に装着する場合も例示できる。ここで「一体」とは、溶接、ボルト等で直接的に連結された状態をいう。

また、連結部材の位置は例示されている位置に特に限定されるものではない。
連結部材の構成例を図４に示した。特に形状はこれらのものに限定されるものではなく、例えば、断面形状がひし形、５角形、６角形等の多角形のものであってＡ／Ｂが１．０から２．０の範囲にあれば好ましく用いられる。

但し、連結部材の一部分の断面形状のＡ／Ｂが１．０から２．０を満足するばよいのではなく、連結部分の中心部分の一定範囲（連結部材の側面図の水平方向長さに対しての中点から少なくとも５０％以上の領域）が５０％以上である場合が好ましい。５０％より少ない場合は、先述したように旋回流の乱れが生じ易くなるからである。

なお、本発明における「表面改質」とは、粒子表面の凸凹を円滑にすることであり、粒子の外観形状を球形に近づけることをいう。このような本発明の表面改質粒子の表面改質の度合いを示すものとして、本発明においては平均円形度をその指標とすることができる。

本発明における平均円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものであり、本発明ではシスメックス社製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００を用いて２３℃、６０％ＲＨの環境下で測定を行い、円相当径０．６０μｍ〜４００μｍの範囲内の粒子を測定し、そこで測定された粒子の円形度を下式（１）により求め、更に円相当径３μｍ以上４００μｍ以下の粒子において、円形度の総和を全粒子数で除した値を平均円形度と定義する。
円形度ａ＝Ｌ₀／Ｌ （１）
〔式中、Ｌ₀は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Ｌは５１２×５１２の画像処理解像度（０．３μｍ×０．３μｍの画素）で画像処理した時の粒子投影像の周囲長を示す。〕

本発明に用いている円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合１．００を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。なお、本発明で用いている測定装置である「ＦＰＩＡ−２１００」は、各粒子の円形度を算出後、平均円形度の算出にあたって、得られた円形度によって、粒子を円形度０．４〜１．０を６１分割したクラスに分け、分割点の中心値と頻度を用いて平均円形度の算出を行う算出法を用いている。しかしながら、この算出法で算出される平均円形度の値と、各粒子の円形度の総和を用いる算出式によって算出される平均円形度の誤差は、非常に少なく、実質的には無視できる程度であり、本発明においては、算出時間の短縮化や算出演算式の簡略化の如きデータの取り扱い上の理由で、各粒子の円形度の総和を用いる算出式の概念を利用し、一部変更したこのような算出法を用いても良い。さらに本発明で用いている測定装置である「ＦＰＩＡ−２１００」は、従来よりトナーの形状を算出するために用いられていた「ＦＰＩＡ１０００」と比較して、シースフローの薄層化（７μｍ→４μｍに）及び処理粒子画像の倍率の向上、さらに取り込んだ画像の処理解像度を向上（２５６×２５６→５１２×５１２）することによりトナーの形状測定の精度が上がっており、それにより微粒子のより確実な捕捉を達成している装置である。従って、本発明のように、より正確に形状及び粒度分布を測定する必要がある場合には、より正確に形状及び粒度分布に関する情報が得られるＦＰＩＡ２１００の方が有用である。

具体的な測定方法としては、予め容器中の不純物を除去した水２００〜３００ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波発振器で２分間分散し、分散液濃度を０．２〜１．０万個／μｌとして粒子の円形度分布を測定する。超音波発振器としては、例えば以下の装置を使用し、以下の分散条件を用いる。
ＵＨ−１５０（株式会社エス・エム・テー社製）
ＯＵＴＰＵＴ レベル：５
コンスタントモード

測定の概略は、以下の通りである。

試料分散液は、フラットで扁平なフローセル（厚み約２００μｍ）の流路（流れ方向に沿って広がっている）を通過させる。フローセルの厚みに対して交差して通過する光路を形成するように、ストロボとＣＣＤカメラが、フローセルに対して、相互に反対側に位置するように装着される。試料分散液が流れている間に、ストロボ光がフローセルを流れている粒子の画像を得るために１／３０秒間隔で照射され、その結果、それぞれの粒子は、フローセルに平行な一定範囲を有する２次元画像として撮影される。それぞれの粒子の２次元画像の面積から、同一の面積を有する円の直径を円相当径として算出する。それぞれの粒子の２次元画像の投影面積及び投影像の周囲長から上記の円形度算出式を用いて各粒子の円形度を算出する。

また、本発明においては、フロー式粒子像測定装置で計測される円相当径０．６μｍ以上４００μｍ以下のトナー粒子における個数基準粒径分布において０．６μｍ以上３μｍ未満のトナー粒子比率が０個数％以上１８個数％未満、好ましくは０個数％以上１５個数％未満、より好ましくは１個数％以上１３個数％未満であることが好ましい。０．６μｍ以上３μｍ未満のトナー粒子は、トナーの現像性、特にカブリ特性に大きな影響を与える。このような微粒子トナーは過度に高い帯電性を有しており、トナーの現像時に過剰に現像されやすく、画像上にカブリとして現れる。しかし本発明においてはこのような微粒子トナーの比率が少ないことによってカブリを低減することができる。

トナーの粒度分布は、種々の方法によって測定できるが、本発明においては、次の測定装置を用いて行った。

即ち、測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型あるいはコールターマルチサイザーＩＩ（コールター社製）を用いた。アパチャーとして１００μｍアパチャーを用い、トナーの体積，個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。それから、本発明に係る体積分布から求める重量基準の重量平均粒径を求めた。

次に、本発明のトナーの製造方法に関して概説する。本発明においてトナーを製造するには、例えば、結着樹脂、着色剤としての顔料又は染料、ワックス、金属塩又は金属錯体、（磁性トナーを製造する際には）磁性体、必要に応じて荷電制御剤、その他の添加剤等をヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合器により十分混合してから加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練して樹脂類をお互いに相溶させ中に金属化合物、顔料、染料、磁性体を分散又は溶解させて混練物を得る。得られた混練物を冷却固化し、固化物を粗粉砕した後、Ｉミル等のエアー式衝撃粉砕機、又はターボミル、クリプトロン等の機械式衝撃粉砕機により微粉砕して微粉砕物を得る。その後、上述した本発明に好適に用いられる回分式の表面処理装置を用いて微粉砕物の分級と表面処理を同時に行うことにより、表面改質粒子として、所望の粒径のトナー粒子を得ることができる。本発明におけるトナーはこのようにして得られたトナー粒子のみからなるものであってもよいし、該トナー粒子に必要に応じて公知の外添剤を混合することによって得られるものであってもよい。

次に、本発明に係る結着樹脂、ワックス及び着色剤を含有するトナー粒子の構成材料について説明する。本発明では、従来知られている種々のトナー粒子材料を特に限定されずに用いることが可能である。

トナー粒子を構成する結着樹脂としては、通常トナーに用いられているあらゆる樹脂を使用することができるが、例としては、以下のようなものが挙げられる。

本発明に使用される結着樹脂の種類としては、例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、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−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン系共重合体；ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂及び石油系樹脂が使用できる。架橋されたスチレン系樹脂も好ましい結着樹脂である。

スチレン系共重合体のスチレンモノマーに対するコモノマーとしては、例えば、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドのような二重結合を有するモノカルボン酸若しくはその置換体；例えば、マレイン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸ジメチルのような二重結合を有するジカルボン酸及びその置換体；例えば、塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルのようなビニルエステル類；例えば、エチレン、プロピレン、ブチレンのようなエチレン系オレフィン類；例えば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトンのようなビニルケトン類；例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル類；が挙げられる。これらのビニル単量体は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。

ここで架橋剤としては、主として二個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンのような芳香族ジビニル化合物；例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート及び１，３−ブタンジオールジメタクリレートのような二重結合を二個有するカルボン酸エステル；ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド及びジビニルスルホンのジビニル化合物；及び三個以上のビニル基を有する化合物；が単独で若しくは２種以上の混合物として使用できる。

トナー物性のうち、結着樹脂に起因するものとしては、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）可溶分のＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィ）により測定される分子量分布において、分子量２，０００〜５０，０００の領域に少なくとも一つのピークを有し、分子量１０００〜３００００の成分が５０〜９０％存在する場合がより好ましい。

本発明においては、定着時の定着部材からの離型性の向上、定着性の向上の点から次のようなワックス類がトナー粒子の材料として用いられる。前記ワックスとしては、例えばパラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体などで、誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物を含む。その他、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタム等も利用できる。

本発明では、トナー粒子の材料として荷電制御剤をトナー粒子に配合（内添）、又はトナー粒子と混合（外添）して用いることが好ましい。荷電制御剤によって、現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能となり、特に粒度分布と荷電量とのバランスが更に安定したトナーを製造することが可能である。

トナーを負荷電性に制御するための負荷電制御剤としては、例えば、有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸金属錯体、芳香族ジカルボン酸金属錯体が挙げられる。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノカルボン酸及び芳香族ポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノールの如きフェノール誘導体類がある。

トナーを正荷電性に制御するための正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料；トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物等）；高級脂肪酸の金属塩；ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドの如きジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレート類；がある。これらの荷電制御剤は、単独で又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。

上述した荷電制御剤は微粒子状で用いることが好ましく、この場合これらの荷電制御剤の個数平均粒径は４μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以下であることが特に好ましい。これらの荷電制御剤をトナー粒子に内添する場合は、結着樹脂１００質量部に対して０．１〜２０質量部、特に０．２〜１０質量部をトナー粒子に添加することが好ましい。

本発明では、トナー粒子の材料として、従来知られている種々の着色剤を用いることができる。本発明に用いられる着色剤は、黒色着色剤としては、カーボンブラックや磁性体、以下に示すイエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤の如き有彩色着色剤によって黒色に調色されるように組み合わせたもの等が利用される。

イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、１３、１４、１５、１７、６２、７４、８３、９３、９４、９５、９７、１０９、１１０、１１１、１２０、１２７、１２８、１２９、１４７、１６８、１７４、１７６、１８０、１８１、１９１が好適に用いられる。

マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、３、５、６、７、２３、４８：２、４８：３、４８：４、５７：１、８１：１、１４４、１４６、１６６、１６９、１７７、１８４、１８５、２０２、２０６、２２０、２２１、２５４が特に好ましい。

シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物が利用できる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、７、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、６０、６２、６６等が特に好適に利用できる。

これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。本発明において、着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、ＯＨＰ透明性、トナー中への分散性を考慮して選択される。これらの有彩色着色剤は、結着樹脂１００質量部に対し総量で１〜２０質量部がトナー粒子中に含有される。

更に、流動性、転写性等の向上のために該トナー粒子に公知の無機微粉末等の外添剤を外添混合し、公知の篩工程を経ることによりトナーを得ることができる。

以下、具体的なトナーの製造方法、実施例及び比較例をもって本発明を具体的に説明する。

＜実施例１＞
・結着樹脂（スチレン・アクリル系共重合体、Ｔｇ＝６２℃、ピーク分子量１３５００）
１００質量部
・磁性体（Ｆｅ₃Ｏ₄、個数平均粒形：０．２０μｍ） ９５質量部
・荷電制御剤（モノアゾ鉄錯体） ２質量部
・パラフィンワックス（融点７６℃） ４質量部
上記の処方の材料をヘンシェルミキサー（ＦＭ−７５型、三井三池化工機（株）製）でよく混合した後、温度１１０℃に設定した二軸混練機（ＰＣＭ−３０型、池貝鉄工（株）製）にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて１ｍｍ以下に粗粉砕し、トナー製造用の粗砕物を得た。

得られたトナー原料粗砕物を、機械式粉砕機ターボミルＴ２５０（ターボ工業社製）で得られた微粉砕物を得た。微粉砕物の粒度はＤ４が６．７μｍ、４．０μｍ以下の個数が４５％であった。微粉砕物を図２に示した案内手段（連結部材は図４に示したＳ１でＡ／Ｂが１．０で円筒形状）を装備した表面処理・分級同時処理機で処理しＤ４（重量平均粒径）で７．０μｍ、４．０μｍ以下の個数が１８％のトナー粒子を得た。本装置の本体ケーシング槽内内径は４４０ｍｍ、深さ方向で４００ｍｍのものを使用した。入気温度−２０℃、処理量６５ｋｇ／ｈｒ、分級ローター回転数６５００ｒｐｍ（分級ローターの外径２４０ｍｍ、先端周速は８１ｍ／ｓｅｃ）、分散ローター５３００ｒｐｍ（分散ローターの外径４００ｍｍ、先端周速は１１１ｍ／ｓｅｃ、モーターＭａｘ動力３７ｋｗ）、１サイクル時間４６ｓｅｃ（投入時間：８ｓｅｃ、処理時間３０ｓｅｃ、排出時間８ｓｅｃ）、風量２１ｍ³／ｍｉｎで１２分運転を行った。１２分時の排気温度は３３℃であり、バッチ排出性は６５％であった。バッチ排出性は以下のように定義し、その値が大きい程良好であると判断した。

バッチ排出性：一定時間のバッチ処理後の排出操作後における槽内に残留している粉体量を分散ローターの負荷電流値に着目して評価する。空状態での分散ローターの電流値をＩ０、処理時の分散ローターの最大負荷電流値をＩ１、排出後の分散ローターの負荷電流値をＩ２とする。バッチ排出性は（（Ｉ１−Ｉ２）÷（Ｉ１−Ｉ０））×１００より求めた。

トナー粒子１００質量部に対して、疎水性シリカ１．２質量部外添混合し、トナーを得た。次に、調製されたトナーを用いて、以下に示すような方法によって評価を行った。評価結果を表２に示す。

Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ社製レーザービームプリンターＬａｓｅｒ Ｊｅｔ４３００ｎを用いてカブリの評価を行った。

低温低湿環境下（１５℃、１０％ＲＨ）、２枚／１０秒のプリント速度、印字比率５％で複写機用普通紙（Ａ４サイズ：７５ｇ／ｍ²）に９０００枚の画出し試験を行い、一日放置して再び９０００枚、計１８０００枚の画出し試験を行った。結果を表１に示す。

画像濃度は「マクベス反射濃度計」（マクベス社製）を用いて、原稿濃度が０．００の白地部分のプリントアウト画像に対する相対濃度を測定した。

リフレクトメーター（東京電色（株）製）により測定した転写紙の白色度と、ベタ白をプリント後の転写紙の白色度との比較からカブリを算出した。

＜実施例２＞
表面処理装置での処理量を１００ｋｇ／ｈｒにする以外は実施例１と同様にしてトナーを作製し評価を行なった。結果を表１に示す。

＜実施例３＞
表面処理装置での処理量を１３０ｋｇ／ｈｒにする以外は実施例１と同様にしてトナーを作製し評価を行なった。結果を表１に示す。

＜実施例４＞
案内手段の連結部材の形状を図４で示すＳ２タイプ（Ａ／Ｂ＝１．０、断面形状は正方形）のものを使用する以外は実施例１と同様にしてトナーを作製し評価を行なった。結果を表１に示す。

＜実施例５＞
案内手段の連結部材の形状を図４で示すＳ３タイプ（Ａ／Ｂ＝２．０、断面形状は楕円）のものを使用する以外は実施例１と同様にしてトナーを作製し評価を行なった。結果を表１に示す。

＜実施例６＞
案内手段の連結部材の形状を図４で示すＳ４タイプ（連結部材の中心部分の６０％の領域がＡ／Ｂ＝１．０〜２．０、断面形状は長方形又は正方形）のものを使用する以外は実施例１と同様にしてトナーを作製し評価を行なった。結果を表１に示す。

＜比較例１＞
案内手段の連結部材の形状を図４で示すＳ５タイプ（Ａ／Ｂ＝５．０、断面形状は長方形）のものを使用する以外は実施例１と同様にしてトナーを作製し評価を行なった。結果を表１に示す。

＜比較例２＞
表面改質装置における処理量を１００ｋｇ／ｈｒにする以外は比較例１と同様にしてトナーを作成し評価を行なった。結果を表１に示す。

本発明の表面改質工程において使用される表面改質装置の概略的断面図である。 本発明の表面改質工程において使用される表面改質装置の案内手段の構成図である。 本発明の表面改質工程において使用される表面改質装置の案内手段の構成図である。 本発明の表面改質工程において使用される表面改質装置の案内手段の連結部材の形態図である。 本発明の表面改質工程において使用される表面改質装置における連続運転時の分散ローター駆動モーターの負荷電流値の挙動の概略図である。

符号の説明

３０ 本体ケーシング
３１ 冷却ジャケット
３２ 分散ローター
３３ 角型ディスク
３４ ライナー
３５ 分級ローター
３６ ガイドリング
３７ 原料投入口
３８ 原料供給弁
３９ 原料供給口
４０ 製品排出口
４１ 製品排出弁
４２ 製品抜取口
４３ 天板
４４ 微粉排出ケーシング
４５ 微粉排出口
４６ 冷風導入口
４７ 第一の空間
４８ 第二の空間
４９ 表面改質ゾーン
５０ 分級ゾーン
５１ シール材

Claims (8)

1. 少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有する組成物を溶融混練し、得られた混練物を冷却固化し、冷却固化物を微粉砕して微粉砕物を得る工程及び得られた微粉砕物を表面改質と分級を同時処理する工程を有するトナーの製造方法において、
   該表面改質分級を同時処理する工程が、円筒状の回分式の表面改質装置を用いて行われ、該回分式の表面改質装置は、円筒形状の本体ケーシング、前記微粉砕物を本体ケーシング内に投入する投入部、前記本体ケーシング内に投入された微粉砕物から所定粒径以下の微粉を装置外へ連続的に除去して被処理粒子を得るための所定方向に回転する分級手段、該分級手段によって除去された微粉を本体ケーシング外に排出する微粉排出部、前記微粉が除去された被処理粒子を機械式衝撃力を用いて表面改質処理するための、前記分級手段の回転方向と同方向に回転する表面改質手段、前記分級手段と前記表面処理手段との間に設けられた第一及び第二の空間であって、前記被処理粒子を前記分級手段へ導入するための第一の空間及び前記被処理粒子を表面改質手段に導入するための第二の空間、前記第一の空間と第二の空間とを仕切る案内手段、並びに前記分級手段によって所定粒径以下の微粉が除去され、且つ前記表面改質手段によって表面改質処理が行われた被処理粒子を表面改質粒子として本体ケーシング外に排出する排出部、を有し、前記投入部より本体ケーシング内に投入された微粉砕物を第一の空間に導入し、前記分級手段により所定粒径以下の微粉を除去して装置外へ連続的に排出しつつ第二の空間を経由させ、前記表面改質手段へ導入して表面改質処理を行い、再び第一の空間へ循環させることにより分級と表面改質処理を繰り返し、これにより所定粒径以下の微粉が除かれた表面改質処理粒子を得るものであり、
   該案内手段は、少なくとも同心円筒状の仕切り部材を有し、該同心円筒状の仕切り部材は、装置本体部（分級回転手段保持体含む）と直接又は間接に連結部材により固定され、少なくとも該連結部材の短軸方向の部分における該連結部材の短軸方向の鉛直断面形状において、該断面形状が該断面形状に外接し且つ最小面積となる長方形の長辺Ａと短辺Ｂの比Ａ／Ｂが１．０から２．０となるような断面形状を有することを特徴とするトナーの製造方法。
2. 該案内手段が同心円筒状の仕切り部材及び連結部材より構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトナーの製造方法。
3. 該案内手段が同心円筒状の固定部材と同心円筒状の仕切り部材及び該固定部材と該仕切り部材とを連結する連結部材より構成されていることを特徴とする請求項１に記載のトナーの製造方法。
4. 該連結部材の５０％以上の領域において該断面形状Ａ／Ｂが１．０から１．１であり概円形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトナーの製造方法。
5. トナーの製造に用いられ、粒子の分級と球形化処理を同時に行う回分式の表面改質装置であって、
   円筒形状の本体ケーシング、前記微粉砕物を本体ケーシング内に投入する投入部、前記本体ケーシング内に投入された微粉砕物から所定粒径以下の微粉を装置外へ連続的に除去して被処理粒子を得るための所定方向に回転する分級手段、該分級手段によって除去された微粉を本体ケーシング外に排出する微粉排出部、前記微粉が除去された被処理粒子を機械式衝撃力を用いて表面改質処理するための、前記分級手段の回転方向と同方向に回転する表面改質手段、前記分級手段と前記表面処理手段との間に設けられた第一及び第二の空間であって、前記被処理粒子を前記分級手段へ導入するための第一の空間及び前記被処理粒子を表面改質手段に導入するための第二の空間、前記第一の空間と第二の空間とを仕切る案内手段、並びに前記分級手段によって所定粒径以下の微粉が除去され、且つ前記表面改質手段によって表面改質処理が行われた被処理粒子を表面改質粒子として本体ケーシング外に排出する排出部、を有し、前記投入部より本体ケーシング内に投入された微粉砕物を第一の空間に導入し、前記分級手段により所定粒径以下の微粉を除去して装置外へ連続的に排出しつつ第二の空間を経由させ、前記表面改質手段へ導入して表面改質処理を行い、再び第一の空間へ循環させることにより分級と表面改質処理を繰り返し、これにより所定粒径以下の微粉が除かれた表面改質処理粒子を得るものであり、該案内手段は、少なくとも同心円筒状の仕切り部材を有し、該同心円筒状の仕切り部材は、装置本体部（分級回転手段保持体含む）と直接又は間接に連結部材により固定され、少なくとも該連結部材の短軸方向の部分における該連結部材の短軸方向の鉛直断面形状において、該断面形状が該断面形状に外接し且つ最小面積となる長方形の長辺Ａと短辺Ｂの比Ａ／Ｂが１．０から２．０となるような断面形状を有することを特徴とする表面改質装置。
6. 該案内手段が同心円筒状の仕切り部材及び連結部材より構成されていることを特徴とする請求項４に記載の表面改質装置。
7. 該案内手段が同心円筒状の固定部材と同心円筒状の仕切り部材及び該固定部材と該仕切り部材とを連結する連結部材より構成されていることを特徴とする請求項５に記載の表面改質装置。
8. 該連結部材の５０％以上の領域において該断面形状Ａ／Ｂが１．０から１．１であり概円形であることを特徴とする請求項４乃至６に記載の表面改質装置。

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