JP2010274234A - 粉砕分級装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】微粉砕上りの粗粉混入量を軽減し分級機と粉砕機は同一のブロワーで構成され分級工程の静圧負担を軽減させ、かつ、粗大粒子の混入防止が可能で、その生産条件が長期(長時間)にわたり持続可能であって、設置スペースや消費動力においても効率化が可能な粉砕分級装置を提供する。
【解決手段】原料と粉砕粒子とを同一のブロワー80で吸引・搬送し、前記サイクロン式分級機50、60は、上昇気流を発生させるための二次エアー流入孔53と粉砕微粒子上昇ガイドコーン54と粉砕微粒子排気管55で構成され、粉砕粒子を捕集した後微粉を上部に吸引排出される第1サイクロン式分級機50と第2サイクロン式分級機60とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、粒径が数十ミクロンオーダーの被粉砕物である原料をミクロンオーダーの微細な粒子に粉砕可能な機械式粉砕機にサイクロン式分級機を併設する粉砕分級装置に関する。
従来、被粉砕物を微粉砕するための回転型機械式粉砕機として、粉砕機と分級機とを併せて備える粉砕分級装置が知られている。図5は、従来の粉砕分級装置を示す概略説明図である。
この粉砕分級装置1では、原料供給機10、原料を供給する供給孔20、空気を流入させる冷気流入口30、機械式粉砕機40、機械式分級機90、微粉砕捕集サイクロン60、集塵機70、ブロワー80とから構成されている。
この微粉砕機は被粉砕物が、粉砕機ロータ43と一体で回転する外周部粉砕機ライナー44の凹凸により生じる気流によって粉砕室の内周面に沿って上昇し、粉砕機ロータ43と粉砕機ライナー44との対向間隙(粉砕室)に流入し、粉砕機ロータ43の回転で発生した上向きの旋回気流に乗って対向間隙を上向流で流過する間に粉砕が行われる。被粉砕物は、高速回転する粉砕機ロータ43により運動エネルギーが与えられ、粉砕機ライナー44の凹凸部で生じる渦流に乗って。凹凸部と衝突したり、粉砕機ロータ43と粉砕機ライナー44の凸部間で磨砕されたりして微細粒子となり、間隙から流出する。この微細粒子は、粉砕機ロータ43と一体で回転する粉砕機ライナー44の凹凸により生じる気流によってケーシングの内周面に沿って旋回上昇し、粉砕排出口から機外に排出される。この粉砕された粉砕粒子を機械式分級機90として、ジグザク式の風力分級機、回転壁式の分級機等で分級する。分級は、通常は、粉砕粒子の微粉砕粒子を除去することで、トナー等の製品にしていた。しかし、トナーの要求される平均粒径が小さくなり、また、粒度分布も狭いものが求められている。このために、微細粒子の除去だけではなく、粗大粒子も除去しなければならず、一連の工程の中で複数の分級機90、60が設けなければならず、さらに、大きなブロワー80が必要とするようになっていた。
さらに、製造におけるコストの低減が求められ、粉砕機の粉砕排気出口には微粉砕物を捕集するバグフィルターを連結した配管の途中に分級機が設けられ、分級された粗粉は分級機の粗粉排出口が粉砕機の途中に設けられた被粉砕物供給口に連結し、閉回路粉砕が行なわれている。
これらに対応して、分級された微粉砕物は特許文献1のサイクロン捕集や特許文献2のバグフィルター捕集される粉砕分級装置が開示されている。また、特許文献3記載の粉砕機は粉砕時に一旦粉砕した粒子を再凝集させることなく分級性能を高める手段として粉砕ロータと分級機ロータを同軸で回転させ粉砕と分級をくり返す閉回路粉砕装置がある。
特許文献1では、トナー原料の微粉砕処理に際して、前記機械式粉砕機の負荷の大きさを経時的に検出し、当該機械式粉砕機の負荷の大きさが一定以上の割合で変化したときには、当該負荷の大きさの変化を抑制するよう、前記トナー原料供給手段から前記機械式粉砕機へのトナー原料の供給量を増加または減少させる静電荷像用現像剤の製造方法が開示されている。また、特許文献2では、所定の形状を有する回転子と固定子とが嵌装され、その他に固定子の内周面に分級リング、外周に冷却ジャケットが、設けられた微粉砕機と、この冷却ジャケットに所定の配管をする冷却装置とからなる微粉砕装置が開示されている。
さらに、特許文献3では、外部から回転駆動され鉛直軸を中心に回転する回転軸と、円筒形の回転ロータとこれを囲む円筒形の固定ライナとを有しその間隙で粉体を粉砕する粉砕機と、粉砕機の粉体出口側に位置し粉砕後の粉体を微粒子と粗粒子に分級する分級機と、粉砕機に粉体を供給する粉体供給ダクトと、分級機で分級された粗粒子を粉体供給ダクトに再循環させる再循環装置とを備える粉砕分級装置が開示されている。
しかしながら、従来の特許文献1や、特許文献2では分級部での静圧負担(圧力損出)が多く結果、粉砕分級装置内の通過風量を制御するブロワーの静圧負担も大きくなりモータ容量の増大や装置の大型が余儀なくされる。また分級部での構造が複雑のため付帯機器が増大する。また、特許文献3では粉砕部、分級部が一体のため小スペースではあるが回転型分級機であるため、粉砕分級装置内の通過風量を制御するブロワーの静圧負担も大きくなりモータ容量の増大や装置の大型が余儀なくされる。また、粉砕機ロータと分級機ロータは同軸のため回転数が一定化されてしまうため粉砕機の粒度調整は不可能となる。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、粒径がミクロン単位の微細な粉砕物が容易に得られる機械式粉砕機において、微粉砕上りの粗粉混入量を軽減し分級機と粉砕機は同一のブロワーで構成され分級工程の静圧負担を軽減させ、かつ、粗大粒子の混入防止が可能で、その生産条件が長期(長時間)にわたり持続可能であって、設置スペースや消費動力においても効率化が可能な粉砕分級装置、トナーの製造方法を提供することである。
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の粉砕分級装置、原料を供給する原料供給機と、前記原料を回転体で機械的に粉砕する粉砕機と、前記原料を粉砕して発生する粉砕粒子を分級するサイクロン式分級機と、前記サイクロン式分級機の後の微細粒子を回収する集塵機と、前記原料、粉砕粒子を吸引・搬送するブロワーと、を備える粉砕分級装置において、前記粉砕分級装置は、原料と粉砕粒子とを同一のブロワーで吸引・搬送し、前記サイクロン式分級機は、上昇気流を発生させるための二次エアー流入孔と粉砕微粒子上昇ガイドコーンと粉砕微粒子排気管で構成され、粉砕粒子を捕集した後微粉を上部に吸引排出されることを特徴とする。
また、本発明の粉砕分級装置、さらに、前記サイクロン式分級機は、前記粉砕された粉砕粒子の粗大粒子を除去する第1サイクロン式分級機と、前記第1サイクロン式分級機からの粉砕粒子から超微粉を除去する第2サイクロン式分級機と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の粉砕分級装置、さらに、前記第1分級機の静圧Pは、負担が−2.0kPa≦P≦−10.0kPaの範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の粉砕分級装置、さらに、前記第1分級機で分級された粗大粒子は、粉砕機に戻されることを特徴とする。
また、本発明の粉砕分級装置、さらに、前記第1分級機は、少なくとも、二次エアー流入孔と粉砕微粒子上昇ガイドコーンと粉砕微粒子排気管に分割できることを特徴とする。
また、本発明の粉砕分級装置、さらに、前記第1分級機の粉砕微粒子排気管は、粉砕粒子を上部へ排出させるための吸引コーンを有することを特徴とする。
また、本発明の粉砕分級装置、さらに、前記第1分級機の粉砕微粒子上昇ガイドコーンは、上下方向に変位することを特徴とする。
また、本発明の粉砕分級装置、さらに、前記第2分級機は、二次エアーを流入させ、捕集される粉砕微粒子中の超微粉を除去することを特徴する。
本発明のトナーの製造方法は、結着樹脂と着色剤とを含有するトナー原料を溶融混練した後に、乾式で粉砕分級するトナーの製造方法において、前記トナーの製造方法は、上記いずれかに記載の粉砕分級装置を用いて粉砕分級することを特徴とする。
上記課題を解決する手段である本発明によって、サイクロン式分級機と粉砕機とを同一のブロワーで分級工程の静圧負担を軽減させて、微粉砕した後に粗粉混入量を軽減することが可能となり、粉砕能力を向上させることができる。
本発明の一実施形態の粉砕分級装置を示す概略説明図である。 本発明の他の実施形態の粉砕分級装置を示す概略説明図である。 本発明の粉砕分級装置に用いるサイクロン式分級機の構造を示す概略図である。 本発明の粉砕分級装置に用いるサイクロン式分級機の分解した状態を示す概略図である。 従来の粉砕分級装置を示す概略説明図である。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
以下、本発明の粉砕分級装置について説明する。
図1は、本発明の一実施形態の粉砕分級装置を示す概略説明図である。
本発明の粉砕分級装置1は、原料を供給する原料供給機10と、原料を回転体で機械的に粉砕する粉砕機40と、粉砕された粉砕粒子を分級する分級機50、60と、分級機60の後の微細粒子を回収する集塵機70と、粉砕した原料を吸引・搬送するブロワー80と、を備えている。さらに、この粉砕分級装置1では、原料と粉砕粒子とを同一の一つのブロワー80で吸引・搬送させている。また、本実施形態では、分級機として、原料を粉砕して発生する祖大粒子を分級する第1分級機50と、原料を粉砕して発生する微細粒子を分級する第2分級機60とを設けている。分級機は一台でも良いが、粉砕粒子の内で粗大粒子、微細粒子を分級してトナー等の製品としての粒径分布を狭くして、製品の特性を向上させる。例えば、トナーであれば、トナーの粒径分布を狭くすると帯電量分布も狭くなり、高精細な画像を得ることができる。さらに、分級機50、60は、上昇気流を発生させるための二次エアー流入孔53と粉砕微粒子上昇ガイドコーン54と粉砕微粒子排気管55で構成されていて、粉砕粒子を捕集した後微粉を上部に吸引排出するようになっている。
図2は、本発明の他の実施形態の粉砕分級装置を示す概略説明図である。
図1に示した粉砕分級装置1における第1分級機のサイクロン式分級機50で、分級された粗大粒子を粗粉排出管52から、再度粉砕機40に戻す。このでは、トナー原料として溶融混練されて粗砕されたトナー原料と共に供給孔2の配管に接続され再び機械式粉砕機4で粉砕される閉回路を構成する。これによって、トナー原料の無駄を無くし、コストを低減することができる。
更に、詳細には、図1及び図2に示すように、原材料供給機10より供給された原料は供給孔20より粉砕機40の粉砕機入口41より流入させる。原料としては、本実施形態では、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂と、カーボンブラック及びカラー用の着色剤等を含有させたトナー原料を用いている。トナー原料としては、この他に、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレン等の可塑剤、電荷を制御する荷電制御剤等を含有させることがある。これらに関しては、後述する。
粉砕機40では、高速回転する粉砕機ロータ43と粉砕機ロータ43を覆う粉砕機ライナー44の表面に設けられた凹凸部によって発生する渦流によって原料同士の衝突や粉砕機ロータ43、粉砕機ライナー44等への衝突によって粉砕が行なわれる。また、本発明の粉砕分級装置1では、粉砕機40は、気流でトナー原料を衝撃板等に衝突させて粉砕する方式であっても良い。機械式粉砕機としては例えば(株)アーステクニカ社製(川崎重工業株式会社)のクリプトロン、日清エンジニアリング(株)社製のスーパーロータ・ブレードミル、ターボ工業社製のターボミル等があるがこの限りではない。
ここで、粉砕された粉砕微粒子は、粉砕機40の粉砕機出口42より排出されて、次の第1分級機であるサイクロン式分級機50に送られる。
サイクロン式分級機50は、サイクロン式分級機50内で上昇気流を発生させるための二次エアー流入孔53と粉砕微粒子上昇ガイドコーン54と粉砕微粒子排気管55で構成され、粉砕微粒子は分級機50の上部に吸引排出する機構を有している。このときに、粗粉は、粗粉排出管52より排出される。
通常の分級機では、例えば、ジグザグ式の分級機等では、トナー等の僅かな重量で分級するために、大きい静圧、風量又は回転等による遠心力を必要とするために、システム全体を稼働させるために更に大きな静圧、風量又は回転を必要としていた。しかし、本願の粉砕分級装置1では、分級機に構造の簡単なサイクロン式の分級機を用いることとした。このサイクロン式分級機50は、サイクロン式で分級機能を持たせるために、二次エアー流入孔53と粉砕微粒子上昇ガイドコーン54と粉砕微粒子排気管55とを設けている。さらに、このサイクロン式分級機50は、構造がシンプルで、分級するための静圧Pは負担が、−2.0kPa〜−10.0kPaの範囲で稼働させることが可能になった。このサイクロン式分級機50の静圧Pは、非常に小さい値であり、これによってシステムを構成するための費用が安くすることができ、また、負荷が小さいことで故障等を少なくすることができる。
図3は、本発明の粉砕分級装置に用いるサイクロン式分級機の構造を示す概略図である。
サイクロン式分級機50は、粉砕された粉砕粒子が流入する二次エアー流入口53、この粉砕粒子の内の粉砕微粒子を上昇させる上昇ガイドコーン54、その粉砕微粒子を排気して次の工程に連絡する粉砕微粒子排気管55への排出性を向上させる事が可能な吸引コーン56を装着している。
このサイクロン式分級機50では、粉砕微粒子上昇ガイドコーン54が分級点を任意に変更可能な昇降機能を有している。風力分級では、粉砕粒子の重量、風力に対する空気抵抗等で分級点が異なってくるために、所望の分級点にするためには、風量ないし粉砕粒子の遠心力によって分級している。しかし、構造を簡単にするために、このサイクロン式分級機50では、昇降機能を有する粉砕微粒子上昇ガイドコーン54で調整することとした。
また、このサイクロン式分級機50では、粉砕微粒子上昇ガイドコーン54の昇降範囲hは、サイクロン式分級機50のストレート部高さFに対して、F×0.2≦h≦F×0.5の範囲で構成される。昇降範囲hが、ストレート部高さFに対して0.2F未満では粉砕粒子の分級ができず、すべての粉砕粒子が粉砕微粒子排気管55から排出されてしまう。また、昇降範囲hが、ストレート部高さFに対して0.5Fを越えると粉砕粒子の分級ができず、粗粉排出管52より排出される。
また、サイクロン式分級機50では、粉砕された粉砕粒子の粉砕微粒子排気管55への排出性を向上させるため、吸引コーン56を装着している。この吸引コーン56は、粉砕微粒子排気管55のある上側に対して頂点を有する三角形の形状を有している。さらに、吸引コーン56の底部広がり内筒径aは、サイクロン式分級機50の内筒径bに対し、b×0.2≦a≦b×0.8の範囲で構成されている。吸引コーン56の底部の内筒径aが、サイクロン式分級機50の内筒57の内筒径bに対し0.2b未満では、分級に多くの時間が必要となり生産性が低下する。吸引コーン56の底部の内筒径aが、サイクロン式分級機50の内筒径bに対し0.8bを越えると、分級にかかる時間が短くなるが、分級された粉砕粒子の粒径分布が広くなるという不具合が生ずる。
図4は、本発明の粉砕分級装置に用いるサイクロン式分級機の分解した状態を示す概略図である。サイクロン式分級機50は、図4に示す様に、それぞれの部品を多分割に分解することができる。ここでは、サイクロン式分級機50の内筒57を内筒上部571、内筒下部572と、特に、内筒57の内部にある上昇ガイドコーン54、粉砕微粒子排気管55、吸引コーン56が分解可能で、サイクロン式分級機50に用いるトナー原料の結着樹脂、着色剤の変更等の品種切替えおよび分級機の条件変更を容易に行うことができる。
また、この粉砕分級装置1では、サイクロン式分級機50と機械式粉砕機40に、粉砕時の発熱を防止させるため冷風流入口30より、−20℃〜0℃の範囲にある冷風が、粉砕機入口41に流入される。この冷風によって、サイクロン式分級機50と機械式粉砕機40の温度の上昇を抑えることができ、粉砕の生産性を向上させることができ、また、トナー原料となる粒子の温度を下げることで、微細な粉砕粒子への粉砕を行うことができる。
この第1分級機のサイクロン式分級機50からの粗粉の排出する粗粉排出管52から排出し、残りの粉砕粒子は粉砕粒子排気管55から第2分級機60である微粉砕捕集サイクロン60に連結されている。微粉砕捕集サイクロン60では、微細な微粉砕粒子は、サイクロン方式の遠心力で分離されて上部にある粉砕微粒子排気管63から排出される。これで、サイクロン式分級機50から微粉砕捕集サイクロン60に流入し、微粉砕粒子が除かれた粉砕粒子が下部にある排気管61から排出されて微粉砕上がりとして最終の分級処理された製品となる。
この微粉砕捕集サイクロン60で、さらに、捕集された後の微粒子が排気管61から集塵機(バグフィルター)70を介してブロワー80で吸引される。集塵機70では、微粉砕が収納容器71に収納される。収納された微粉砕は、破棄されるか又は再度トナー原料として再利用される。
本発明の粉砕分級装置1では、図1及び図2に示すように、これらの粉砕、分級工程が粉砕機40、サイクロン式分級機50、60と同一のブロワー80で構成されている。これは、サイクロン式分級機50、60を用いることで負担となる静圧を小さくすることができることが達成できた。本発明の粉砕分級装置1のブロワー80は、静圧−25kPa〜−40kPaで、一連の工程を動作させることができる。
また、この粉砕分級装置1を用いて電子写真方式の画像形成装置に用いるトナーを製造することができる。
(トナーの製造方法)
本発明のトナーの製造方法は、少なくとも粉砕工程を含み、溶融混練工程、分級工程、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記粉砕工程は、上述した本発明の前記粉砕機を用いて行われる。
<溶融混練工程>
前記溶融混練工程では、トナー材料を混合し、該混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。該溶融混練機としては、例えば、一軸又は二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。例えば、神戸製鋼所製のKTK型二軸押出機、東芝機械社製のTEM型押出機、浅田鉄工社製のKCK混練機、池貝鉄工所製のPCM型二軸押出機、Buss社製のコニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、結着樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、結着樹脂の軟化点を参考にして行われ、該軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
前記トナー材料は、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤、及び帯電制御剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
−結着樹脂−
前記結着樹脂としては、例えばスチレン、クロロスチレン等のスチレン類;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類;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、アクリル酸フェニル、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、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類、などの単独重合体、又は共重合体などが挙げられる。
特に代表的な結着樹脂としては、例えばポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
−着色剤−
前記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記着色剤の色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒色用のもの、カラー用のもの、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記黒色用のものとしては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料、などが挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、39、40、41、48、48:1、49、50、51、52、53、53:1、54、55、57、57:1、58、60、63、64、68、81、83、87、88、89、90、112、114、122、123、163、177、179、202、206、207、209、211;C.I.ピグメントバイオレット19;C.I.バットレッド1、2、10、13、15、23、29、35などが挙げられる。
シアン用着色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、60;C.I.バットブルー6;C.I.アシッドブルー45、又フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を1〜5個置換した銅フタロシアニン顔料、グリーン7、グリーン36などが挙げられる。
前記着色剤の前記トナーにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1〜15質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。前記含有量が1質量%未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、15質量%を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
前記着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。
該樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記スチレン又はその置換体の重合体としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリp−クロロスチレン樹脂、ポリビニルトルエン樹脂などが挙げられる。前記スチレン系共重合体としては、例えば、スチレン−p−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−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−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、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、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などが挙げられる。
前記マスターバッチは、前記マスターバッチ用樹脂と、前記着色剤とを高せん断力をかけて混合又は混練させて製造することができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を添加することが好ましい。また、いわゆるフラッシング法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。前記フラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合又は混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水分及び有機溶剤成分を除去する方法である。前記混合又は混練には、例えば三本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に用いられる。
−離型剤−
前記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素等のワックス類が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトンなどが挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18−オクタデカンジオールジステアレートなどが挙げられる。前記ポリアルカノールエステルとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどが挙げられる。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミドなどが挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミドなどが挙げられる。前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトンなどが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
前記ポリオレフィンワッックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどが挙げられる。
前記長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックスなどが挙げられる。
前記離型剤の前記トナーにおける含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0〜40質量%が好ましく、3〜30質量%がより好ましい。
前記含有量が、40質量%を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
−帯電制御剤−
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましく、例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、該市販品としては、例えば、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、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、フェノール系縮合物のE−89(いずれもオリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(いずれも保土谷化学工業株式会社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ
NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(いずれもヘキスト社製);LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット株式会社製);キナクリドン、アゾ系顔料;スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等を有する高分子系の化合物などが挙げられる。
前記帯電制御剤は、前記マスターバッチと共に溶融混練させた後、溶解乃至分散させてもよく、前記トナーの各成分と共に前記有機溶剤に直接、溶解乃至分散させる際に添加してもよく、あるいはトナー粒子製造後にトナー表面に固定させてもよい。
前記帯電制御剤の前記トナーにおける含有量としては、前記結着樹脂の種類、添加剤の有無、分散方法等により異なり、一概に規定することができないが、例えば、前記結着樹脂100質量部に対し、0.1〜10質量部が好ましく、0.2〜5質量部がより好ましい。前記含有量が0.1質量部未満であると、帯電制御性が得られないことがあり、10質量部を超えると、トナーの帯電性が大きくなりすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させて、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。
−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸などが挙げられる。
前記外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、脂肪酸金属塩(例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど);金属酸化物(例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど)又はこれらの疎水化物、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、チタニア粒子、疎水化されたチタニア微粒子、が好適に挙げられる。
本発明のトナーは、本発明の前記トナーの製造方法により製造される。前記トナーは、粒径4.0μm以下の微粉含有率が15個数%以下であることが好ましく、0〜10個数%がより好ましい。また、粒径12.7μm以上の粗粉含有率が5.0質量%以下であることが好ましく、0〜2.0質量%がより好ましい。また、トナーの体積平均粒径は5.0〜12.0μmが好ましい。
ここで、前記粒度分布及び体積平均粒径は、例えば、粒度測定器粒度測定器(コールターカウンターTA−II、コールターマルチサイザーII、又はコールターマルチサイザーIII、ベックマンコールター社製)を用いて測定することができる。
(実施例)
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
次に、本実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
本実施例においては、スチレンーアクリル共重合体樹脂85重量部とカーボンブラック10重量部ワックス5重量部の混合物を溶融混練、冷却し、これをハンマーミルで粗粉砕した粉体材料を、図1に示す態様の粉砕分級装置を用いてトナー製造を行なった。
(実施例1)
図1に示した粉砕分級装置を用いてトナーを製造した。
機械式粉砕機ターボミル(ターボ工業社製)を用いて冷風流入口30より−5℃の冷風を流入しロータ周速140m/sで粉砕し、連動するサイクロン式分級機50で分級を行い、微粉砕上りは微粉砕捕集サイクロン60で捕集し、体積平均粒径6.8μm、5μm以下70個数%、12.7μm以上0.8重量%の粉砕微粒子を140kg/h得た。
また、サイクロン式分級機50で分級された粗粉は、粗粉排出管52で捕集し体積平均粒径10.5μm、12.7μm以上4.5重量%の粉砕微粒子を10kg/h得た。
粒径はコールターマルチザイザーIIIで測定した。その際、ブロワー80の吸引風量は1600m/h、静圧は−25kPaで、サイクロン式分級機50の二次エアー流入孔53から流入する流量は280m/hであった。
(実施例2)
図4に示した粉砕分級装置を用いてトナーを製造した。
機械式粉砕機ターボミル(ターボ工業社製)を用いて冷風流入口30より−5℃の冷風を流入し、ロータ周速140m/sで粉砕した。
連動するサイクロン式分級機50で分級を行い、微粉砕上りは微粉砕捕集サイクロン60で捕集し、粗粉は粗粉戻り配管51で供給孔20の接続配管に戻す閉回路粉砕を行なった。
その結果、体積平均粒径6.8μm、5μm以下70個数%、12.7μm以上0.7重量%の粉砕微粒子を148kg/h得た。
粒径はコールターマルチザイザーIIIで測定した。その際、ブロワー80の吸引風量は1600m/h、静圧は−25kPaで、サイクロン式分級機50の二次エアー流入孔53から流入する流量は280m/hであった。
(比較例1)
図5に示した粉砕分級装置を用いてトナーを製造した。
機械式粉砕機ターボミル(ターボ工業社製)を用いてロータ周速140m/sで粉砕し、連動する機械式分級機5−Sファインセクター(アーステクニカ社製)90で分級を行い、微粉砕上りは微粉砕捕集サイクロン60で捕集し、粗粉は粗粉戻り配管51で供給孔20の接続配管に戻す閉回路粉砕を行なった。
その結果、体積平均粒径6.8μm、5μm以下73個数%、12.7μm以上0.9重量%の粉砕微粒子を143kg/h得た。粒径はコールターマルチザイザーIIIで測定した。その際、ブロワー80の吸引風量は1600m/h、静圧は−45kPaであった。
(実施例3)
図4に示した粉砕分級装置を用いてトナーを製造した。
機械式粉砕機ターボミル(ターボ工業社製)を用いて冷風流入口30より−5℃の冷風を流入しロータ周速140m/sで粉砕し、連動するサイクロン式分級機で分級を行い、図2に示す分級機50の粉砕微粒子排気管53に吸引コーン54を装着し、吸引コーンの底部広がり内筒径は分級サイクロン内筒57の内筒径bに対し、b×0.6とし、微粉砕上りは、微粉砕捕集サイクロン60で捕集し、粗粉は粗粉戻り配管51で供給孔20の接続配管に戻す閉回路粉砕を行なった。
その結果、体積平均粒径6.8μm、5μm以下68個数%、12.7μm以上0.5重量%の粉砕微粒子を150kg/h得た。
粒径はコールターマルチザイザーIIIで測定した。その際、ブロワー80の吸引風量は1600m/h、静圧は−25kPaで、サイクロン50の二次エアー流入孔53から流入する流量は280m/hであった。
(実施例4)
図4に示した粉砕分級装置を用いてトナーを製造した。
機械式粉砕機ターボミル(ターボ工業社製)を用いて冷風流入口30より−5℃の冷風を流入しロータ周速140m/sで粉砕し、連動するサイクロン式分級機で分級を行い図2に示す分級内の粉砕微粒子上昇ガイドコーン52を装着し、粉砕微粒子上昇ガイドコーン昇降範囲hを分級サイクロン50のストレート部高さFに対して、F×0.3とし、微粉砕上りは微粉砕捕集サイクロン60で捕集し、粗粉は粗粉戻り配管51で供給孔20の接続配管に戻す閉回路粉砕を行なった。
その結果、体積平均粒径6.7μm、5μm以下65個数%、12.7μm以上0.4重量%の粉砕微粒子を152kg/h得た。粒径はコールターマルチザイザーIIIで測定した。その際、ブロワー80の吸引風量は1600m/h、静圧は−25kPa、サイクロン50の二次エアー流入孔53から流入する流量は280m/hであった。
(実施例5)
図4に示した粉砕分級装置を用いてトナーを製造した。
機械式粉砕機ターボミル(ターボ工業社製)を用いて冷風流入口30より−5℃の冷風を流入しロータ周速140m/sで粉砕し、連動するサイクロン式分級機で分級を行い図2に示す分級内の粉砕微粒子上昇ガイドコーン52を装着し、粉砕微粒子上昇ガイドコーン昇降範囲hを分級サイクロン50のストレート部高さFに対して、F×0.3とし、微粉砕上りは微粉砕捕集サイクロン60内に二次エアー62を0.07Nm/h注入し捕集し粗粉は粗粉戻り配管51で供給孔20の接続配管に戻す閉回路粉砕を行なった。
その結果、体積平均粒径6.7μm、5μm以下60個数%、12.7μm以上0.4重量%の粉砕微粒子を152kg/h得た。
粒径はコールターマルチザイザーIIIで測定した。その際、ブロワー80の吸引風量は1600m/h、静圧は−25kPaで、サイクロン50の二次エアー流入孔53から流入する流量は279m/hであった。
1 粉砕分級装置
10 原料供給機
20 供給孔
30 冷気流入口
40 (機械式)粉砕機
41 粉砕機入口
42 粉砕機出口
43 粉砕機ロータ
44 粉砕機ライナー
50 サイクロン式分級機
51 祖粉戻り配管
52 祖粉排出管
53 二次エアー流入口
54 粉砕微粒子上昇ガイドコーン
55 粉砕微粒子排気管
56 吸入コーン
57 内筒
571 内筒上部
572 内筒下部
60 微粉砕捕集サイクロン
61 排気管
62 二次エアー
70 集塵機
71 収納容器
80 ブロワー
90 機械的分級機
特開平06−273978 特開昭59−196753 特開2006−035031

Claims (9)

  1. 原料を供給する原料供給機と、
    前記原料を回転体で機械的に粉砕する粉砕機と、
    前記原料を粉砕して発生する粉砕粒子を分級するサイクロン式分級機と、
    前記サイクロン式分級機の後の微細粒子を回収する集塵機と、
    前記原料、粉砕粒子を吸引・搬送するブロワーと、を備える粉砕分級装置において、
    前記粉砕分級装置は、原料と粉砕粒子とを同一のブロワーで吸引・搬送し、
    前記サイクロン式分級機は、上昇気流を発生させるための二次エアー流入孔と粉砕微粒子上昇ガイドコーンと粉砕微粒子排気管で構成され、粉砕粒子を捕集した後微粉を上部に吸引排出される
    ことを特徴とする粉砕分級装置。
  2. 請求項1に記載の粉砕分級装置において、
    前記サイクロン式分級機は、
    前記粉砕された粉砕粒子の粗大粒子を除去する第1サイクロン式分級機と、
    前記第1サイクロン式分級機からの粉砕粒子から超微粉を除去する第2サイクロン式分級機と、を備える
    ことを特徴する粉砕分級装置。
  3. 請求項1又は2に記載の粉砕分級装置において、
    前記サイクロン式分級機の静圧Pは、負担が−2.0kPa≦P≦−10.0kPaの範囲にある
    ことを特徴とする粉砕分級装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれかに記載の粉砕分級装置において、
    前記サイクロン式分級機で分級された粗大粒子は、粉砕機に戻される
    ことを特徴とする粉砕分級装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載の粉砕分級装置において、
    前記サイクロン式分級機は、少なくとも、粉砕微粒子上昇ガイドコーンと粉砕微粒子排気管に分割できる
    ことを特徴とする粉砕分級装置。
  6. 請求項1ないし5のいずれかに記載の粉砕分級装置において、
    前記サイクロン式分級機の粉砕微粒子上昇ガイドコーンは、上下方向に変位する
    ことを特徴とする粉砕分級装置。
  7. 請求項1ないし6のいずれかに記載の粉砕分級装置において、
    前記サイクロン式分級機の粉砕微粒子排気管は、粉砕粒子を上部へ排出させるための吸引コーンを有する
    ことを特徴とする粉砕分級装置。
  8. 請求項1ないし7のいずれかに記載の粉砕分級装置において、
    前記サイクロン式分級機は、二次エアーを流入させ、捕集される粉砕微粒子中の超微粉を除去する
    ことを特徴する粉砕分級装置。
  9. 請求項1ないし8のいずれかに記載の装置を用いてトナー原料混練物を粉砕分級する
    ことを特徴とするトナーの製造方法。
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