JP4522244B2 - 粒子製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー粒子や粉体塗料粒子等、複数の成分からなる原料の粒子を作製する粒子製造装置に関する。

従来、上記粒子製造装置として、例えばトナー粒子の例では、バインダ樹脂、着色剤（顔料、染料）、ワックス等の複数の成分が均一に分散するように溶融混練機等を用いて溶融混合させたトナー原料をノズルから押出して繊維状に形成した後、粉砕機や切断機等を用いて細かく粉砕してトナー粒子を製造するトナー製造装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

また、粉体塗料粒子の例では、溶融混練機等によって塗料樹脂、硬化剤、着色剤（顔料、染料）等の各成分を十分に混合した粉体塗料原料を回転ノズルより吐出して繊維状に形成した後、粉砕して粉体塗料粒子を製造する粉体塗料製造装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平６−１３８７０４号公報 特開平７−２４８６４８号公報 特開平８−２８１６４３号公報

しかし、特許文献１、２に記載のトナー製造装置では、溶融混練機等によって各成分が溶融混合されたトナー原料がノズル部に送られて繊維状に押出し形成されるまでの距離や時間が長く、いったん溶融混合により分散した各成分が再び凝集して分離する分離現象を抑制できない不都合があった。また、トナー原料中のワックス成分は熱履歴による劣化の問題や混合性の点から、長時間の溶融混練は必ずしも好ましくない特性を有している。

一方、特許文献３に記載の粉体塗料製造装置では、溶融混練時等での加熱によって硬化剤による硬化反応が進行し、原料成分が変質するおそれがあるので、この弊害を緩和するために、硬化剤の反応温度を高めに設計するとか、硬化反応時間を長く設計する等により、溶融混練時等における硬化反応の進行を抑制させる対策が必要である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、粒子中における各成分の分離現象を抑制して各成分が良好に分散した状態の粒子を作製することができる粒子製造装置、あるいは、粒子中の各成分の好ましくない反応・変質を抑制することができる粒子製造装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る粒子製造装置の第一特徴構成は、複数の成分からなる原料を押出して繊維状に形成するノズル孔を備え且つ当該ノズル孔の入口側に直結する状態で混合機構を内蔵したノズル部と、前記ノズル部によって形成された前記原料の繊維状物を粉砕して粒子化する粉砕部とが設けられている点にある。

すなわち、ノズル部に供給された複数の成分からなる原料は、混合機構によって各成分が均一に分散するように混合された後、混合機構に直結したノズル孔の入口側に流入し当該ノズル孔から押出されて繊維状に形成され、次に、繊維状に形成された原料は粉砕部によって粉砕されて粒子化される。その結果、ノズル孔の入口側に直結した混合機構によって均一分散された原料が、ほとんど時間と距離を置かずにノズル孔から押出されて繊維状に形成されるので、原料の繊維状物において各成分が凝集して分離することが抑制され、この原料の繊維状物を粉砕することにより、原料中の各成分が均一に分散した粒子が作製される。
従って、粒子中における各成分の分離現象を抑制して各成分が良好に分散した状態の粒子を作製することができる粒子製造装置が提供される。

同第二特徴構成は、上記第一特徴構成において、前記原料を溶融混合して前記混合機構に供給する溶融混合部が設けられている点にある。
すなわち、複数の成分からなる原料が溶融混合部によって各成分が分散するように溶融混合されてからノズル部内の混合機構に供給され、混合機構によって混合処理された後、ノズル孔から繊維状に押出し形成される。その結果、溶融混合部によって各成分が均一に分散された原料がノズル孔に供給されるまでの間に、原料中の分離し易い成分が凝集したり分離したりしとしても、ノズル孔から押出す直前に混合機構によって各成分が分散するように混合処理されるので、最終的に各成分が均一に分散した粒子が作製される。
従って、ノズル部の前段に設けた溶融混合部によって原料中の各成分を十分に分散混合させることができると共に、分離し易い成分の分離を抑制し、一層良好に分散した状態の粒子を作製することができる粒子製造装置の好適な実施形態が提供される。

同第三特徴構成は、上記第一特徴構成において、前記原料中の所定成分を含まない主原料成分を溶融混合して前記混合機構に供給する主溶融混合部と、前記原料中の所定成分を含む副原料成分を溶融混合して前記混合機構に供給する副溶融混合部とが設けられている点にある。
すなわち、原料中の所定成分を含まない主原料成分が主溶融混合部で、原料中の所定成分を含む副原料成分が副溶融混合部で夫々溶融混合されるとともに、この溶融混合された主、副両原料成分がノズル部内の混合機構に供給され、混合機構によって混合処理された後、ノズル孔から繊維状に押出し形成される。その結果、例えば、長時間もしくは高温条件での溶融混合によって望ましくない反応、変質が進行して特性が変化もしくは劣化するような成分については、副原料成分として他の主原料成分とは異なる時間、温度条件で溶融混合することで、特性の変化や劣化を抑制することができ、また、短時間で他の成分と溶融混合するような成分については、副原料成分としてあまりエネルギーを使わずに溶融混合してからノズル部の混合機構において主原料成分に混合させることで、無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。
従って、原料の各成分の特性に合わせて溶融混合部の構成を適切に設定することができる粒子製造装置の好適な実施形態が提供される。

同第四特徴構成は、上記第一から第三のいずれかの特徴構成において、前記原料としてトナー原料を用い、トナー粒子を作製する点にある。
すなわち、バインダ樹脂、着色剤、ワックス等の複数の成分からなるトナー原料が前記ノズル部において、混合機構によって各成分が分散するように混合処理された後、ノズル孔から繊維状に押出し形成され、当該トナー原料の繊維状物が粉砕されてトナー粒子が作製される。
また、ノズル部の前段に溶融混合部を設けた場合には、トナー原料が溶融混合部によって各成分が十分に分散する状態に溶融混合されてからノズル部に供給され、ノズル部の混合機構によって混合処理された後、ノズル孔から繊維状に押出し形成されるので、例えば、溶融混合部で溶融混合されたトナー原料がノズル孔に供給されるまでの間に、トナー原料中の分離し易い成分（例えばワックス）が凝集したり分離したりしとしても、ノズル孔から押出す直前に混合機構によって当該分離し易い成分が分散するように混合処理され、最終的に各成分が均一に分散したトナー粒子が作製される。

さらに、前記主溶融混合部及び副溶融混合部を設けた場合には、トナー原料中の所定成分を含まない主原料成分と所定成分を含む副原料成分を分けて溶融混合した後、ノズル部の混合機構によって混合することができるので、例えば、長時間、高温の溶融混合によって特性が変化もしくは劣化するような成分（例えばワックス）については、副原料成分として特性変化が起こらないような条件で溶融混合することができ、また、短時間で他の成分と溶融混合するような成分については、副原料成分としてあまりエネルギーを使わずに溶融混合してからノズル部の混合機構において主原料成分に混合させることで、無駄な混合エネルギーの消費を抑えることができる。
従って、トナー粒子の作製に好適な粒子製造装置が提供される。

同第五特徴構成は、上記第一から第三のいずれかの特徴構成において、前記原料として粉体塗料原料を用い、粉体塗料粒子を作製する点にある。
すなわち、塗料樹脂、硬化剤、着色剤等の複数の成分からなる粉体塗料原料が前記ノズル部において、混合機構によって各成分が分散するように混合処理された後、ノズル孔から繊維状に押出し形成され、当該粉体塗料原料の繊維状物が粉砕されて粉体塗料粒子が作製される。
また、ノズル部の前段に主溶融混合部及び副溶融混合部を設けた場合には、粉体塗料原料中の所定成分を含まない主原料成分と所定成分を含む副原料成分を分けて溶融混合した後、ノズル部の混合機構によって混合することができるので、例えば、長時間、高温の溶融混合によって反応、変質が進行するような成分（例えば硬化剤）については、副原料成分として反応、変質が進行しないような条件で溶融混合した後、他の原料成分に混合させることができる。
従って、粉体塗料粒子の作製に好適な粒子製造装置が提供される。

同第六特徴構成は、上記第一から第五のいずれかの特徴構成において、前記混合機構が静止型ミキサーである点にある。
すなわち、静止型ミキサーは小型且つ簡易な混合機構であるので、例えば複数のノズル孔を備える場合に各ノズル孔に対応させて静止型ミキサーを配置しても、静止型ミキサーを内蔵したノズル部の大型化を回避し、ノズル部を簡易に構成することができる。
従って、粒子製造装置の好適な実施形態が提供される。

本発明に係る粒子製造装置をトナー粒子及び粉体塗料粒子の作製に適用した場合の実施形態について、図面に基づいて説明する。

〔トナー粒子製造装置（１）〕
先ず、トナー粒子を作製する粒子製造装置について説明すると、図１及び図２に示すように、バインダ樹脂、着色剤、ワックス等の複数の成分からなるトナー原料を予備混合する混合装置６と、混合装置６で予備混合されたトナー原料を溶融混合する溶融混合部１と、溶融混合部１から供給されたトナー原料を後述のノズル部２の各ノズル孔２Ａに分配する多段の分配流路３Ａを有する流路構造体３などが設けられている。なお、一軸型エクストルーダー１の出口と分配流路３Ａの入口の間には、モータ５で駆動されるギアポンプ４が配置されている。上記混合装置６は、例えば、ホソカワミクロン（株）製サイクロミックスで構成され、溶融混合部１は、ホッパ１Ａ付で内部に可動式の混練部材である回転スクリュー１５を有する一軸型エクストルーダーで構成される。尚、溶融混合部１を、一軸型エクストルーダーに替えて、二軸型エクストルーダーで構成してもよい。

次に、ノズル部２には、上記流路構造体３を通過したトナー原料を押出して繊維状に形成する複数のノズル孔２Ａを備え且つ当該ノズル孔２Ａの入口側に直結する状態で混合機構２Ｂを内蔵したノズル部２と、ノズル部２によって形成されたトナー原料の繊維状物１３を粉砕して粒子化する粉砕部９とが設けられている。ここで、ノズル孔２Ａのノズル長Ｌと孔径Ｄの比Ｌ／Ｄは２〜２０の範囲、好ましは１０付近の値に設定する。

なお、上記一軸型エクストルーダー１、ギアポンプ４、流路構造体３、ノズル部２には、図示は省略するが、トナー原料をバインダ樹脂の融点以上の高温、例えば１３０℃〜２４０℃程度に加熱して低粘度にするためのヒータを備えている。ここで、各部の温度は、（エクストルーダー１の温度）≦（ギアポンプ４の温度）≦（流路構造体３の温度）≦（ノズル部２の温度）のように、エクストルーダー１からノズル部２に向けて高くなるように設定するのが好ましい。また、ノズル孔２Ａから溶融混合状態の原料を押し出すときの押出し速度が非常に高速である（例えば、４０ｍ／ｓｅｃ）ので、押出した周囲の温度条件を常温又は低温条件に維持することによって適度に冷却されて固まる。

上記混合機構２Ｂは公知の静止型ミキサーで構成されている。具体的には、図２のように、螺旋状の流路を形成するように捩られた曲面を有する羽根体１４が、上から下へ流れるトナー原料の流れ方向に沿って隣接するもの同士で螺旋の捩れ角度を反転させながら複数個（図２の例では３個）設けられた構造である。

上記装置において、前記トナー原料は、ホッパ１Ａから一軸型エクストルーダー１内に投入されると、ヒータによって加熱されて溶融状態となり混合されながら出口側に送られる。一軸型エクストルーダー１から送り出されたトナー原料の溶融混合物は、ギアポンプ４で圧力及び押し出し量を調整された後、多段の分配流路３Ａを経てノズル部２の各ノズル孔２Ａに対応する混合機構２Ｂに流入し、混合機構２Ｂによって混合処理されてトナー原料の各成分が均一に細かく分散した状態になった後、複数のノズル孔２Ａから下向きに繊維状に押し出される。そして、図示しない延伸用エアー吹き出し装置から吹き出す熱風によって延伸されたトナー原料の繊維状物１３が、送風機７から冷風を吹き付けられて冷却される。なお、下方に落下したトナー原料の繊維状物１３は受け容器８内に回収され、所定量ごとに粉砕部９に投入されて粉砕処理される。

上記粉砕部９は、分級機構内蔵型の粉砕機４０（例えば、ホソカワミクロン（株）製：ＡＣＭパルペライザ）で構成される。具体的には、図３に示すように、下方に気体導入口４１を設け上方に気体及び粉体の排出口４２を設けた本体４３の内部を筒状部材４４によって外側の粉砕室Ａと内側の分級室Ｂとに区分し、粉砕室Ａが粉砕部材４５を備えた回転体４５Ａを内蔵するとともに下方側で前記気体導入口４１に連通し、分級室Ｂが粗粉と微粉を分級して微粉のみを通過させる分級機構４６を経由して前記排出口４２に連通している。尚、原料（トナー原料の繊維状物１３）は本体４３の横側部に設けた投入口４３Ａから粉砕室Ａに投入する。また、排出口４２は図示しないバグフィルタ内蔵の集塵機を通して外部に向けて吸引排気されている。上記回転体４５Ａは上下軸心周りに回転自在であり、回転体４５Ａの外周部に、縦型ハンマータイプの前記粉砕部材４５が粉砕室Ａの内壁部に装着されたライナ４７と間隙を隔てる状態で複数取付けられている。そして、上記粉砕室Ａにおいて原料が粉砕部材４５から機械的衝撃力を受けて粉砕される。

上記分級機構４６は、上下軸心周りに回転自在な回転体４８の外周部に複数の分級羽根４９を立設させた構造であり、粉砕物に作用する分級室Ｂから排出口４２に向かう気流の搬送力と回転体４８によって付与される遠心力の差によって微粉と粗粉を分離する。即ち、粉砕室Ａから分級室Ｂに流入した粉砕物のうち、気流による搬送力の方が大きく作用する微粉は分級羽根４９を通過して排出口４２から排出され、遠心力の方が大きく作用する粗粉は分級羽根４９を通過せずに筒状部材４８の下方から粉砕室Ａに戻る。

〔トナー粒子製造装置（２）〕
次に、トナー粒子を作製する別実施形態の粒子製造装置について説明する。
即ち、トナー粒子製造装置（１）では、単一の溶融混合部１によってトナー原料の各成分を最初から一緒に溶融混合するよう構成した（図１参照）が、図４及び図５に示すように、トナー原料中の所定成分を含まない主原料成分を溶融混合してノズル部２の混合機構２Ｂに供給する主溶融混合部１０と、トナー原料中の所定成分を含む副原料成分を溶融混合してノズル部２の混合機構２Ｂに供給する副溶融混合部１６とを設けるようにしてもよい。ここで、トナー原料中の所定成分としては、バインダ樹脂以外のワックス、顔料・染料等の着色剤、荷電制御剤、シリカ等の粉砕助剤など適宜選択することができる。また、上記主溶融混合部１０としては一軸型エクストルーダー又は二軸型エクストルーダーを用い、副溶融混合部１６としては一軸型エクストルーダー又は二軸型エクストルーダー又は加熱・加圧タンク式の供給機を用いる。

図４及び図５には、ワックスを含まないトナー原料の主原料成分を主溶融混合部１０（一軸型エクストルーダー）で溶融混合したものを多段流路３Ｂで分配して各ノズル孔２Ａの混合機構２Ｂの入口側に流入させるとともに、ワックスをワックス用の副溶融混合部１６で溶融混合したものを別の多段流路３Ｃで分配して各ノズル孔２Ａの混合機構２Ｂの入口側に流入させ、混合機構２Ｂで上記主及び副原料成分を混合する例を示している。尚、図４中、１７はワックス用のギアポンプである。また、多段流路３Ｂと多段流路３Ｃは、同じ流路形状に形成されて略対称の位置関係に配置されている。

〔粉体塗料製造装置〕
次に、粉体塗料粒子を作製する粒子製造装置の実施形態について説明する。基本的には、図３〜図５に示したトナー粒子製造装置（２）の装置構成を用いるが、粉砕部９として、分級機構内蔵型の粉砕機４０の前段にピン型粉砕機５０を設ける点が異なる。
上記ピン型粉砕機は例えば、ホソカワミクロン（株）製：ファインインパクトミルで構成される。具体的には、図６に示すように、固定ディスク５１上の固定ピン５１ａに対して回転ディスク５２上の移動ピン５２ａが微少間隙を維持した状態で相対移動することによって、固定ピン５１ａと移動ピン５２ａの間にある粉砕対象物（粉体塗料原料の繊維状物）に剪断力等の機械的な力を与えて粉砕する。粉砕対象物は固定ディスク５１の中央に開口形成した供給口５３より粉砕室Ｃに投入され、回転ディスク５２の回転によって遠心力を受けてディスク外周側に分散移動するとともに、上記両ピン５１ａ、５２ａによって粉砕され、粉砕物はディスク外周部から排出される。

〔別実施形態〕
上記実施形態では、ノズル部２において混合機構２Ｂを各ノズル孔２Ａに１：１に対応させて設けたが、原料中の成分の分離が許容されるような混合機構２Ｂとノズル孔２Ａ間の距離の条件で、複数個（例えば２〜３個）のノズル孔２Ａに対して１個の混合機構２Ｂを配置するようにしてもよい。

ノズル部２に内蔵させる混合機構２Ｂは、図２及び図５に示す螺旋羽根１４を有する形式の静止型ミキサーに限らず、各種形状の混合用羽根で構成された静止型ミキサーや、その他の各種混合装置が使用できる。

上記実施形態では、ノズル部２から押出して繊維状に形成した原料をいったん容器８に一定量回収してから、粉砕部９に投入するように構成したが、繊維状に形成した原料を連続的に粉砕部９に投入するように構成することも可能である。

溶融混合部１、主溶融混合部１０、副溶融混合部１６等に使用される溶融混合装置は上記実施形態で用いた装置に限らず、各種の装置が使用できる。

粉砕部９において使用される粉砕装置は、上記実施形態で用いた装置に限らず、各種の装置が使用できる。

次に、本発明に係る粒子製造装置で作製したブラックトナー粒子及び粉体塗料粒子の実施例について説明する。

先ず、図１〜図３に示すトナー粒子製造装置（１）を用いて、ブラックトナー粒子を作製する実施例１を説明する。尚、実施例１では、原料のワックス成分の種類（カルナウバワックスとポリエチレンワックスの２種類）を変更してトナー粒子を作製した。
〔実施例１−１〕
原料として、ポリエステル樹脂（Ｔｇ：６４℃、流出開始温度（島津製作所製フローテスタにより測定、以下同様）：１１９℃）１００重量部、カーボンブラック１０重量部、サリチル酸亜鉛塩３重量部、及びカルナウバワックス５重量部を、前記混合装置６で予備混合した後、図１の一軸型エクストルーダー１に供給して溶融し、ギアポンプ４で圧力調整した後（ギアポンプ後段で約４．２Ｍｐａ）、温度１５０℃の溶融状態で流路構造体３に導き、多段流路３Ａを経て混合機構２Ｂ（静止型ミキサー）内蔵のノズル部２に供給した。ここで、エクストルーダー１、ギアポンプ４、流路構造体３及びノズル部２は１５０℃程度に加熱している。ノズル部２では、混合機構２Ｂで混合した後、孔径３００μｍのノズル孔２Ａから押し出しつつ熱風により線径５．０μｍとなるように延伸し、トナー原料の繊維状物を得た。尚、このときの繊維の生成速度は、押し出し量と繊維径から約４０ｍ／ｓｅｃと算出された。

さらに、上記トナー原料の繊維状物を、前記分級機内蔵型粉砕機（ＡＣＭパルペライザ）で粉砕及び分級処理し、その結果、体積平均径６．４〜６．６μｍ、個数平均径５．１〜５．５μｍで、体積基準における１２μｍ以上の粒子の割合が１．２〜１．６％、１６μｍ以上の粒子の割合が０％、個数基準における５μｍ未満の微粉粒子の割合が１１．９〜１１．２％の粒度分布のトナー粒子を得た。

次に、上記トナー粒子における原料各成分の分散状態を観察するために、金属コーティングを施してから、エポキシ樹脂に包埋し、切断した後、さらに７５ｎｍの超箔切片を作製し、切断面を四酸化ルテニウムで染色して粒子断面をＴＥＭ観察した。ＴＥＭ写真を図７に示すが、混合機構２Ｂ無しのノズル部２を用いた場合は、図７（イ）のように、トナー粒子１２中で特に分離し易いワックス成分１１が１μｍ程度の大きな島（白い領域）となっているのに対し、混合機構２Ｂ内蔵のノズル部２を用いた場合は、図７（ロ）のように、ワックス成分１１が０．１〜０．３μｍ程度の適度な大きさに分散されているのが確認された。

〔実施例１−２〕
原料として、ポリエステル樹脂（Ｔｇ：６４℃、流出開始温度：１１９℃）１００重量部、カーボンブラック１０重量部、サリチル酸亜鉛塩３重量部、及びポリエチレンワックス５重量部を、前記混合装置６で予備混合した後、上記実施例１−１と同様な処理条件により、トナー原料の繊維状物を得た。
次に、上記トナー原料の繊維状物を、前記分級機内蔵型粉砕機（ＡＣＭパルペライザ）で粉砕及び分級処理し、その結果、体積平均径６．４〜６．６μｍ、個数平均径５．３〜５．５μｍで、体積基準における１２μｍ以上の粒子の割合が１．２〜１．７％、１６μｍ以上の粒子の割合が０％、個数基準における５μｍ未満の微粉粒子の割合が１１．９〜１１．２％の粒度分布のトナー粒子を得た。
そして、上記トナー粒子における原料各成分の分散状態を上記実施例１−１と同様な条件で観察した結果、ワックス成分が０．１〜０．３μｍ程度の適度な大きさに分散されているのが確認された。

図３〜図５に示すトナー粒子製造装置（２）を用いて、ブラックトナー粒子を作製する実施例２を説明する。
原料として、ポリエステル樹脂（Ｔｇ：６４℃、流出開始温度：１１９℃）１００重量部、カーボンブラック１０重量部、サリチル酸亜鉛塩３重量部を、前記混合装置６で予備混合した後、図４の一軸型エクストルーダー１０に供給して溶融し、ギアポンプ４で圧力調整した後（ギアポンプ後段で約４．２Ｍｐａ）、温度１５０℃の溶融状態で流路構造体３に導き、多段流路３Ｂを経て混合機構２Ｂ（静止型ミキサー）内蔵のノズル部２に供給した。一方、カルナウバワックス５重量部を図４の供給機１６内で溶融し、ギアポンプ１７で圧力調整した後（ギアポンプ後段で約４．２Ｍｐａ）、温度１２０℃の溶融状態で流路構造体３に導き、多段流路３Ｃを経て混合機構２Ｂ（静止型ミキサー）内蔵のノズル部２に供給した。ここで、エクストルーダー１０、ギアポンプ４及び流路構造体３は１５０℃程度に加熱しているが、一方、ワックス成分の粘度低下を避けるために、供給機１６及びギアポンプ１７は、１２０℃程度の低めの温度に加熱している。ノズル部２では、エクストルーダー１０及び供給機１６から供給された両原料を混合機構２Ｂで混合した後、孔径３００μｍのノズル孔２Ａから押し出しつつ熱風により線径５．０μｍとなるように延伸し、トナー原料の繊維状物を得た。尚、このときの繊維の生成速度は、押し出し量と繊維径から約４０ｍ／ｓｅｃと算出された。

さらに、上記トナー原料の繊維状物を、前記分級機内蔵型粉砕機（ＡＣＭパルペライザ）で粉砕及び分級処理し、その結果、体積平均径６．４〜６．６μｍ、個数平均径５．１〜５．４μｍで、体積基準における１２μｍ以上の粒子の割合が１．２〜１．５％、１６μｍ以上の粒子の割合が０％、個数基準における５μｍ未満の微粉粒子の割合が１０．８〜１１．６％の粒度分布のトナー粒子を得た。
以上で得たトナー粒子について、実施例１と同様な方法により断面を観察した結果、ワックス成分が０．１〜０．３μｍ程度の適度な大きさに分散されているのが確認された。

図３〜図６に示す粉体塗料製造装置を用いて、熱硬化型の粉体塗料粒子を作製する実施例３を説明する。
本実施例３では、先ず比較例として、図８に示すシェル側の塗料樹脂用ノズル２６とコア側の硬化剤用ノズル２５からなる芯鞘二重構造ノズル２０を用いて、塗料樹脂成分２２と硬化剤成分２１が分離した芯鞘二重構造の繊維状物２４を作製することによって、硬化反応の抑止を行うとともに、それに伴う低温硬化型塗料の製造に一定の成果を上げている例を説明する。次に本発明において、比較例と同様に塗料原料内での硬化反応の抑止を行った上に、比較例に比べて更に塗料の混合度を向上させて、表面平滑性、光沢性等の塗膜品質を向上させた例を説明する。

〔比較例〕
原料として、ウレタン硬化型ポリエステル樹脂（ユピカコートＧＶ−１５０）８５重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３重量部、酸化チタン（タイペークＣＲ−９０）５０重量部、流動調整剤（ポリフローＳ）０．６重量部、ベンゾイン０．５重量部、硬化触媒０．３重量部を、ヘンシェル型ミキサー（図示せず）で混合し、シェル側原料とした。一方、低温硬化用硬化剤（自社開発品、ブロックイソシアネート系）をコア側原料とした。そして、上記シェル側原料をシェル側エクストルーダ（図示せず）で加熱混練し、上記コア側原料をコア側エクストルーダ（図示せず）で加熱混練しつつ、単位時間当たりシェル側原料１３９．４重量部対コア側原料１５重量部の比で且つ１８０℃の温度で塗料樹脂用ノズル２６と硬化剤用ノズル２５に夫々定量供給し、平均繊維径１５μｍ、生成速度５０ｍ／ｓｅｃとなるように延伸状態を調整しつつ繊維状物４を生成させる。尚、延伸用エアには、３０℃の温度の外気をターボブロアで吸引し、１８０℃に温度調整したものを利用した。

次に、上記平均繊維径１５μｍ（顕微鏡観察による）の繊維状物２４を前記ピン型粉砕機（図６参照）で長さ１〜２ｍｍ程度に解砕した後、前記分級機内蔵型粉砕装置（ＡＣＭパルペライザ）で平均径１８〜１９μｍ（オンライン型粒度分布測定器ＥＰＣＳによる）となるよう粉砕した。その結果、体積平均径が約１８．５μｍ、７４μｍ以上の粗大粒子がゼロでかつ３μｍ以下の微粉粒子が０．６６％（マイクロトラックによる）のシャープな粒度分布を持つ粉体塗料粒子を得た。尚、得られた粉体塗料粒子の破断面を顕微鏡観察したところ、コア（芯部）の平均径は約４．７μｍであった。そして、この粉体塗料粒子を鉄板（リン酸亜鉛化成処理済み）にコロナガンを用いて静電塗装した後、焼付け温度１５０℃、焼付け時間２０分で焼き付けて塗膜を得た。表面粗さを測定したところ、算術平均粗さ（Ｒａ）：０．４１μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｙ）：１．７１μｍ、光沢値：６８（光沢計：ＭＩＮＯＬＴＡ Ｍｕｌｔｉ−Ｇｌｏｓｓ２６８使用、測定角６０度、６点平均）であった。

〔本発明〕
原料として、ウレタン硬化型ポリエステル樹脂（ユピカコートＧＶ−１５０）８５重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３重量部、酸化チタン（タイペークＣＲ−９０）５０重量部、流動調整剤（ポリフローＳ）０．６重量部、ベンゾイン０．５重量部、硬化触媒０．３重量部を、ヘンシェル型ミキサー６（図４参照）で混合し、主原料とした。一方、低温硬化用硬化剤（自社開発品、ブロックイソシアネート系）を副原料とした。上記主原料を主原料用エクストルーダ１０（図４）で加熱混練し、上記副原料を副原料用エクストルーダ１６（図４）で加熱混練しつつ、各原料を夫々ギアポンプ４、１７で圧力調整した後、単位時間当たり主原料１３９．４重量部対副原料１５重量部の比で且つ１８０℃の溶融温度で流路構造体３の各多段流路３Ｂ，３Ｃを経て前記ノズル部２の混合機構２Ｂの入口箇所に夫々定量供給した。ここで、エクストルーダー１０、ギアポンプ４、エクストルーダー１６、ギアポンプ１７、流路構造体３及びノズル部２は１８０℃程度に加熱している。そして、ノズル部２によって、平均繊維径１５μｍ、生成速度５０ｍ／ｓｅｃとなるように延伸状態を調整しつつ繊維状物１３を生成させた。尚、延伸用エアには、３０℃の温度の外気をターボブロアで吸引し、１８０℃に温度調整したものを利用した。

次に、上記平均繊維径１５μｍ（顕微鏡観察による）の繊維状物１３を前記ピン型粉砕機（図６参照）で長さ１〜２ｍｍ程度に解砕した後、前記分級機内蔵型粉砕装置（ＡＣＭパルペライザ）で平均径１８〜１９μｍ（オンライン型粒度分布測定器ＥＰＣＳによる）となるよう粉砕した。その結果、体積平均径が約１８．９μｍ、７４μｍ以上の粗大粒子がゼロでかつ３μｍ以下の微粉粒子が０．６１％（マイクロトラックによる）のシャープな粒度分布を持つ粉体塗料粒子を得た。そして、この粉体塗料粒子を鉄板（リン酸亜鉛化成処理済み）にコロナガンを用いて静電塗装した後、焼付け温度１５０℃、焼付け時間２０分で焼き付けて、上記比較例よりも目視で明らかに平滑な塗膜を得た。表面粗さを測定したところ、算術平均粗さ（Ｒａ）：０．３５μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｙ）：１．６１μｍ、光沢値：８７（光沢計：ＭＩＮＯＬＴＡ Ｍｕｌｔｉ−Ｇｌｏｓｓ２６８使用、測定角６０度、６点平均）であった。

本発明に係る粒子製造装置は、トナー粒子や粉体塗料粒子等の複数の成分からなる粒子において、各成分が均一に分散した状態の粒子を作製する用途に広く適用できる。

本発明に係る粒子製造装置の全体構成図 本発明に係る粒子製造装置のノズル部の構造を示す断面図 粉砕部を構成する粉砕機の構造を示す断面図 別実施形態の粒子製造装置の全体構成図 別実施形態の粒子製造装置のノズル部の構造を示す断面図 粉砕部を構成する他の粉砕機の構造を示す断面図 トナー粒子中のワックス成分の分散状態を示す断面写真 比較例として説明する芯鞘２重構造ノズル及び繊維状物を模式的に示す断面図

符号の説明

１ 溶融混合部（一軸型エクストルーダー）
２ ノズル部
２Ａ ノズル孔
２Ｂ 混合機構（静止型ミキサー）
３ 流路構造体
３Ａ 多段流路
３Ｂ 多段流路
３Ｃ 多段流路
４ ギアポンプ
５ モータ
６ 混合装置
７ 送風機
８ 容器
９ 粉砕部
１０ 主溶融混合部（一軸型エクストルーダー）
１１ ワックス成分
１２ トナー粒子
１３ 繊維状物
１４ 羽根体
１５ 混練部材
１６ 副溶融混合部
１７ ギアポンプ
２０ 芯鞘二重構造ノズル
２１ 硬化剤成分
２２ 塗料樹脂成分
２４ 繊維状物
２５ 硬化剤用ノズル
２６ 塗料樹脂用ノズル
４０ 粉砕機
４１ 気体導入口
４２ 排出口
４３ 本体
４４ 筒状部材
４５ 粉砕部材
４５Ａ 回転体
４６ 分級機構
４７ ライナ
４８ 回転体
４９ 分級羽根
５０ 粉砕機
５１ 固定ディスク
５１ａ 固定ピン
５２ 回転ディスク
５２ａ 移動ピン
５３ 供給口
Ａ 粉砕室
Ｂ 分級室
Ｃ 粉砕室

Claims (3)

1. 複数の成分からなる原料を押出して繊維状に形成するノズル孔を有するノズル部と、前記ノズル部によって形成された前記原料の繊維状物を粉砕して粒子化する粉砕部とを備え、
   前記ノズル部に供給された前記原料を混合する静止型ミキサーが、前記ノズル孔の入口側に直結する状態で前記ノズル部に内蔵されることを特徴とする粒子製造装置。
2. 前記ノズル部に供給される前の前記原料を溶融混合してから前記静止型ミキサーに供給する溶融混合部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粒子製造装置。
3. 前記原料中の所定成分を含まない主原料成分を溶融混合して前記静止型ミキサーに供給する主溶融混合部と、前記原料中の所定成分を含む副原料成分を溶融混合して前記静止型ミキサーに供給する副溶融混合部とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粒子製造装置。