JPH06138704A

JPH06138704A - トナー製造方法及びその装置

Info

Publication number: JPH06138704A
Application number: JP4286113A
Authority: JP
Inventors: Masaji Miki; 正司三木; Haruo Kuroda; 晴雄黒田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-09-09
Filing date: 1992-10-23
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】トナー製造方法及びその装置に関し、原料歩
留り率が高められるとともに、製造時間を短縮できるよ
うにしたトナー製造方法及びその装置を提供することを
目的とする。【構成】トナー原料１を混練器２で加熱しながら混練
した後、ダイ３を介して押し出されたトナー１０をロー
ラ４で製品トナーの粒径程度（例えば１０μｍ程度）の
線径を有する繊維状に引き伸ばして凝固させ、カッター
４で微細に切断する構成とする。これによって、製品ト
ナーの粒径を均一にすることができる。更に、帯電制御
剤８を含まないトナー原料１’を上記ダイ３を介して押
し、その後に帯電制御剤８を付着させることによって、
帯電制御剤８をトナー原料１’の表面に有効に帯電制御
剤８を付着させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トナー製造方法及びそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のトナー製造方法は、原料配合工
程、混練工程、圧延工程、粗粉砕工程、分級工程からな
り、これらの工程を経て例えば粒径５〜１３μｍ、平均
粒径１０μｍ程度の微粉状のトナーが形成されている。

【０００３】原料配合工程は、混練機への原料投入段階
あるいはその前段階で行われ、トナー原料の各組成物、
すなわち、バインダー樹脂、帯電制御剤としての染料、
着色剤としての顔料、その他の添加物がそれぞれ所定の
配合量で配合される。

【０００４】混練工程では、配合されたトナー原料が混
練機で加熱されながら混練され、混練機の端末に装着し
たダイから溶融したトナー原料が約３０〜５０ｍｍの棒
状に押し出される。また、圧延工程は、混練工程に連続
して行われ、この工程では混練機から押し出された棒状
のトナー原料が圧延ローラで厚さ約２〜３ｍｍの板状に
圧延されながら冷却されて硬化する。

【０００５】板状に圧延されたトナー原料は、この後の
粗粉砕工程で破砕機（粗砕機）にかけられ、粒径１〜５
ｍｍ程度の粒状に粉砕されてトナー塊となり、粗粉砕さ
れたトナー塊が更にこの後の分級工程で分級器によって
２〜３段階に分けて粒径を微細化されながら分級されて
トナーとなり、最終的には粒径５〜１３μｍ（平均粒径
１０μｍ）程度に微細化されたトナーが収集される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、粗粉砕工程
では粒径が５μｍよりも小さいトナー粉末が形成され、
分級工程でも粒径が５μｍよりも小さいトナー粉末が生
成する。また、分級工程の終了時点で粒径が１３μｍよ
りも大きいままのトナーがある。

【０００７】粒径が５μｍよりも小さくなると、複写
機、プリンタ、ファクシミリ装置等の現像機内でトナー
が飛散し、機器内や記録紙を汚すおそれがあるので、こ
のような小径のトナーは分級工程において除去される。

【０００８】また、粒径が１３μｍよりも大きいトナー
は帯電量が低下し、トナー濃度制御が困難になるので分
級工程で除去される。もっとも、粒径が大きいトナーは
次段の分級器にかけることにより微細化することができ
るが、その手間が面倒な上、再度の分級に伴って粒径が
５μｍに微細化されたトナーが生成される。

【０００９】その結果、従来のトナーの製造方法によれ
ば、かなりの量の製品粒径の範囲外のトナーが生成さ
れ、分級工程で除去されるため、原料の歩留りは約６０
〜７０％程度にとどまっている。

【００１０】また、従来の分級工程は、大径のトナーの
残留量を少なくするため、２〜３段にわたって分級を繰
り返して行うので、製造時間が長くなる。更に、トナー
の帯電性に関しては、帯電制御剤の分散性や、トナーの
表面に付着している帯電制御剤の量が大いに寄与してい
ると考えられており、トナーの帯電制御を容易にするた
め、トナーの表面に帯電制御剤をできるだけ均一に分散
して付着させることが望まれている。

【００１１】しかしながら、帯電制御剤は粒径が小さい
ために凝集し易く、トナー原料を溶融させる前に帯電制
御剤を配合している従来のトナー製造方法では、トナー
原料の分子切断による定着性の低下を防止するため、ト
ナー原料の混練度を高めることに限界が与えられ、この
ため、トナー原料中での帯電制御剤の分散性を高めるこ
とに限界がある。

【００１２】また、従来のトナー製造方法では、帯電制
御剤に多かれ少なかれバインダー樹脂に対する相溶性が
あるので、微粉化されたトナーのバインダー樹脂中に帯
電制御剤が溶け込んで、表面に分散される帯電制御剤の
量が少なくなる。

【００１３】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、原料歩留り率が高められるとともに、製造時
間を短縮できるようにしたトナー製造方法及びその装置
を提供することを目的とする。更に、トナー原料の表面
での帯電制御剤の分散性をよくして、帯電性能の高いト
ナー製造方法及びその装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のトナー製造方法
は、上記の目的を達成するため、例えば図１に示すよう
に、トナー原料１を加熱しながら混練した後、製品トナ
ーの粒径程度の線径を有する繊維状に引き伸ばして凝固
させ、微細に切断するようにしている。

【００１５】上記において、帯電制御剤８を含まないト
ナー原料１’を加熱しながら混練して押し出した後、帯
電制御剤８を添加することも可能である。また、上記方
法を実施するため、例えば図１に示すように、トナー原
料１を加熱しながら混練する混練機２と、混練機２から
押し出される溶融したトナー原料１を紐状に形成するダ
イ３と、ダイ３から押し出されたトナー原料を製品トナ
ーの粒径程度の線径を有する繊維状に引き延ばすローラ
４と、引き延ばされて繊維状に凝固したトナー原料１を
微細に切断するカッター５とを備えることを特徴とす
る。

【００１６】上記装置において、帯電制御剤８を含まな
いトナー原料１’をダイ３から押し出すようにし、帯電
制御剤付着装置９で帯電制御剤８を付着させる構成とす
ることもできる。

【００１７】

【作用】本発明によれば、トナー原料１が混練機２で加
熱されるとともに混練されることにより、溶融したバイ
ンダー樹脂中に他の組成物が分散された溶融状態のトナ
ー原料１となる。

【００１８】この溶融状態のトナー原料１をダイ３を介
して押し出すことにより、例えば線径３〜３．５ｍｍ程
度の紐状に形成し、ローラ４を用いて製品トナーの粒径
程度の線径を有する繊維状に引き延ばして凝固させる。

【００１９】この繊維状に凝固したトナー原料１をカッ
ター５で微細に切断することにより粒径が製品トナーと
同等で、しかも、粒径がかなり狭い範囲に揃えられた粉
末状のトナーが得られ、従来の粗粉砕工程に比べて製品
粒径よりも小径及び大径のトナー粉末の生成量が少なく
なる。

【００２０】また、切断が終わった段階で粒径のばらつ
きがかなり狭い範囲に揃えられるので、適切な切断寸法
を設定することにより、切断が終わった段階で粒径が製
品粒径に揃えられた粉末状のトナーを得ることができ、
分級工程を省略することが可能になる。

【００２１】更に、帯電制御剤８が含まれていない原料
１’をダイ３から押し出すようにし、帯電制御剤付着装
置９で帯電制御剤８を付着させるようにすると、帯電制
御剤８が原料１’の表面に有効に付着することになる。

【００２２】

【実施例】本発明の一実施例に係るトナー製造方法及び
その装置について図面に基づいて具体的に説明すれば、
以下の通りである。

【００２３】図１のフロー図に示すように、まず、原料
配合工程において、混練機２への原料投入段階あるいは
その前段階で、バインダー樹脂、帯電制御剤としての染
料、着色剤としての顔料、その他の添加物が配合され
る。これら組成物の配合量は、一般的には、例えばバイ
ンダー樹脂８０〜９０部、帯電制御剤１〜１０部、着色
剤５〜１５部、その他の添加物１〜５部の範囲で適宜選
定される。

【００２４】この実施例では、このトナー原料１の配合
は、それぞれ粉末状ないし微粉末状のバインダー樹脂９
３部、着色剤としてのカーボン３部、帯電制御剤として
のニグロシン系染料３部、その他の添加剤としてワック
ス１部を混練機２のホッパーに投入するという手順で行
われる。

【００２５】この原料配合工程で配合された粉末状ない
し微粉末状のトナー原料１は、混練工程において、混練
機２で１４０〜１８０℃に加熱されながら混練され、溶
解されたバインダー樹脂中に他の組成物が分散されて溶
融したトナー原料１となり、この後、混練機２の端末に
装着したダイ３から溶融したトナー原料１が約３〜３．
５ｍｍの紐状に押し出される。

【００２６】図１においては、ダイ３から押し出される
トナー原料１を１本だけ示しているが、実際には多数本
のトナー１０が同時に押し出される。この実施例では、
混練機２の押出量が約３０ｋｇ／時間であるので、図２
の斜視図に示すように、ダイ３には直径３〜３．５ｍｍ
の押出孔３ａが６個形成され、同時に６本のトナー原料
１が押し出されるようにしている。

【００２７】押出孔３ａの数は、混練機２の押出量及び
各押出孔３ａの開口面積との関係で決定されるので、更
に押出量の大きい混練機２に対しては、例えば図３の斜
視図に示すように、ハーモニカ状あるいはハニカム状に
多数の押出孔３ａを有するダイ３を用いて、多数本のト
ナー原料１が同時に押し出されるようにすればよい。

【００２８】又、押出孔３ａの開口形状は特に限定され
ず、円形、四角形、六角形等、任意の形状に形成するこ
とができる。ダイ３から押し出されたトナー原料１は、
引延工程で、１対のキャプスタンローラ４の間に導入さ
れ、キャプスタンローラ４を例えば周速度１０００ｍ／
分で回転させることにより、線径１０μｍ程度の繊維状
に引き延ばされる。

【００２９】なお、１対のキャプスタンローラ４を用い
る代わりに１本の巻取りローラを用い、これを同様の速
度で回転させてトナー原料１を引延しながら巻き取るよ
うにしてもよい。

【００３０】ダイ３から押し出されたトナー原料１の引
延しを容易にするため、ダイ３とキャプスタンローラ４
の間のトナー１０の経路の近傍にはヒータ６を設けて、
トナー原料１が固化したり、破断したりすることを防止
している。

【００３１】線径１０μｍ程度に引き延ばされたトナー
原料１は、切断工程で、カッター５によって微細に切断
される。カッター５は、繊維状に引き延ばされたトナー
原料１を微細に切断できるように構成してあれば特にそ
の構成は限定されず、例えば、図４に示すように、回転
軸５ａの周囲に多数の切刃５ｂを周方向に適当な間隔を
置いて設け、回転軸５ａの軸心回りに所定の回転速度で
回転させるように構成することができる。

【００３２】この場合、切刃５ｂの間隔と、回転速度と
は、カッター５へのトナー原料１の送り込み速度、トナ
ー原料１の切断寸法に応じて適宜設計すればよい。トナ
ー原料１の切断寸法は特に限定されないが、原料歩留り
率を高めるため、製品トナーの粒径寸法と同等、あるい
は、これよりも僅かに大きく設定することが好ましい。

【００３３】このようにして、切断工程の終了時点で、
粒径が製品トナーの粒径と同等あるいはこれよりも少し
大きく、しかも、粒径がかなり狭い範囲に揃えられた粉
末状のトナー１０が得られる。

【００３４】この実施例では、製品品質を高めるため、
この後に分級工程を置いて、トナー粒径を一層狭い範囲
に揃えることを考えている。したがって、分級工程にお
いてトナー１０の粒径が小さくなることを考慮して、繊
維状のトナー１０を製品トナーの粒径よりも僅かに大き
く切り揃えるようにしている。

【００３５】切断されて粉末化されたトナー１０は、分
級工程で、分級器７にかけてその粒径を一層狭い範囲内
に揃える。この分級工程での分級は、切断工程の終了時
点で、トナー１０の粒径が製品トナーの粒径よりも少し
大きく、しかも、かなり狭い範囲に揃えられているの
で、１段の分級で十分である。

【００３６】この実施例によれば、切断工程の終了時点
で、粒径が製品トナーの粒径と同等あるいはこれよりも
少し大きく、しかも、粒径がかなり狭い範囲に揃えられ
た粉末状のトナー１０が形成されるので、従来の粗粉砕
工程に比べて製品粒径（例えば５〜１３μｍ）よりも小
径あるいは大径のトナー１０の生成量が少ない。

【００３７】これによって、１段の分級で十分に製品粒
径内に粒径が揃えられたトナー１０を多量に得ることが
できることになり、また、原料の歩留り率を高めること
ができる。

【００３８】このように、製品粒径外の粒径のトナー１
０の生成量が少なくなる結果、原料歩留り率を例えば９
２％程度までに高めることができた。また、分級工程の
分級段数を１段に削減することができたので、分級工程
の工程時間、ひいては全工程の工程時間を短縮すること
ができた。

【００３９】なお、上記の実施例においては、切断工程
の後に分級工程を置いているが、切断工程で粒径を製品
トナーの粒径と同等にする場合には、この分級工程は省
略してもよい。

【００４０】ところで、トナー１０の帯電性に関して
は、帯電制御剤の分散性や、トナー１０の表面に付着し
ている帯電制御剤の量が大いに寄与していると考えられ
ており、トナー１０の帯電制御を容易にするため、トナ
ー１０の表面に帯電制御剤をできるだけ均一に分散して
付着させることが望まれている。

【００４１】しかしながら、粒径が１００分の１μｍオ
ーダーの帯電制御剤は凝集し易く、トナー原料１を溶融
させる前に帯電制御剤を配合している従来のトナー製造
方法では、トナー原料１の分子切断による定着性の低下
を防止するため、トナー原料１の混練度を高めることに
限界が与えられ、このため、トナー原料１中での帯電制
御剤の分散性を高めることに限界がある。

【００４２】また、従来のトナー製造方法では、帯電制
御剤に多かれ少なかれバインダー樹脂に対する相溶性が
あるので、微粉化されたトナー１０のバインダー樹脂中
に帯電制御剤が溶け込んで、表面に分散される帯電制御
剤の量が少なくなる。

【００４３】これらの理由によって、図６（ｂ）に示す
ように、従来のトナー１０は、帯電量分布の拡がりが広
く、また、無帯電トナーや逆帯電トナーが例えば３〜５
％も含まれている。

【００４４】そこで、帯電制御剤の添加量を少なくしな
がらもトナー帯電分布量の制御が容易になるようにする
ため、例えば図５に示すように、上記のトナー製造装置
にダイ３から押し出された帯電制御剤８を含まないトナ
ー原料１’に帯電制御剤８を付着させる帯電制御剤付着
装置９を設け、上記トナーの製造方法において、帯電制
御剤８を含まないトナー原料１’を混練機２に投入しな
がら混練し、ダイ３から押し出した後、紐状に押し出さ
れた帯電制御剤８を含まないトナー原料１’に帯電制御
剤付着装置９で帯電制御剤８を添加させることが考えら
れる。

【００４５】具体的には、原料配合工程で帯電制御剤８
を含まないトナー原料１’として、ポリエステル樹脂９
５部、着色剤としてのカーボン４部、その他の添加剤１
部を混練機に投入し、混練工程で加熱混練してダイ３か
ら約３０ｋｇ／時間で押し出し、引延工程でキャプスタ
ンローラ４で約１０００ｍ／分の速度で巻取りながら、
帯電制御剤付着装置９によって未固化状態の帯電制御剤
８を含まないトナー原料１’の表面に帯電制御剤８とし
てニグロシン系の染料を付着させた。

【００４６】この帯電制御剤付着装置９は、ダイ３から
押し出された帯電制御剤８を含まないトナー原料１の表
面に帯電制御剤８を付着できるようにしてあればよく、
この実施例では、風送装置９３で原料箱９２に圧力約
１．２ｋｇ／ｃｍ²、温度５０〜６０℃の窒素ガスを吹
き込んで、原料箱９２内の帯電制御剤８を舞立たせて処
理箱９１に搬送する構成とする。処理箱９１内では上記
のように搬送された帯電制御剤８がダイ３から押し出さ
れた未固化状態の帯電制御剤８を含まないトナー原料
１’の表面に帯電制御剤８を付着されることになる。ま
た、処理箱９１内でトナー原料１’の表面に付着せずに
処理箱９１を通過した帯電制御剤８は図示しない回収装
置で回収して、大気中に放散させないようにしている。

【００４７】供給された帯電制御剤８の量から回収され
た帯電制御剤８の量を減算して付着した帯電制御剤８の
付着量を測定したところ、トナー原料１’の表面に付着
した帯電制御剤８の重量はポリエステル樹脂の重量の約
０．８％であり、添加量は従来方法に比べると約半分以
下であることが分かった。

【００４８】また、その帯電分布を測定したところ、図
６に示すように、帯電分布曲線がある値を中心にして急
峻になり、帯電量分布がその値の近傍に備えられている
ことが分かる。また、無帯電または逆帯電トナーが１．
５〜２％程度に減少していることが分かった。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、溶融したトナーを線径
１０μｍ程度の繊維状に引延し、微細に切断するので、
切断を終えた時点で、粒径が製品粒径に揃えられた粉末
状のトナーを得ることができ、厚さ約２〜３ｍｍの板状
のトナーを破砕する粗粉砕工程や、分級工程で生成され
る製品粒径よりも小径あるいは大径のトナーの生成量を
少なくして、原料歩留り率を高めることができる。ま
た、分級工程を省略して、全体としての工程時間を短縮
することが可能になる。

【００５０】更に、切断を終えた時点で、少なくとも線
径が製品粒径の範囲内に揃えられた粉末状のトナーを得
ることができるので、たとえ分級を必要とする場合であ
っても、分級後に残る製品粒径よりも大径のトナー粉末
の生成量を少なくできるから原料歩留り率を高めること
ができ、他方では、分級の段数を少なくして、分級工程
の工程時間、ひいては全体としての工程時間を短縮する
ことができる。

【００５１】また、本発明において、特にダイから押し
出されたトナー原料に帯電制御剤を付着させる場合に
は、帯電制御剤を含まないトナー原料を加熱しながら混
練して押し出した後、帯電制御剤を添加することができ
るので、トナーの表面に帯電制御剤を集中的に付着させ
ることができる。また、これによって帯電制御剤の添加
量を少なくでき、しかも、トナーの帯電量分布を所定値
の近傍に揃えることができ、トナーの帯電量制御を容易
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すフロー図である。

【図２】本発明のダイの斜視図である。

【図３】本発明の他のダイの斜視図である。

【図４】本発明のカッターの断面図である。

【図５】本発明の他の構成を示すフロー図である。

【図６】トナーの帯電特性図である。

【符号の説明】

１，１’ トナー原料２混練機３ダイ４キャプスタンローラ５カッター８帯電制御剤９帯電制御剤付着装置１０トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー原料(1) を加熱しながら混練して
押し出した後、製品トナーの粒径程度の線径を有する繊
維状に引き伸ばして凝固させ、微細に切断することを特
徴とするトナーの製造方法。
【請求項２】帯電制御剤(8) を含まないトナー原料
(1')を加熱しながら混練して押し出した後、帯電制御剤
(8) を添加することを特徴とする請求項１に記載のトナ
ー製造方法。
【請求項３】トナー原料(1) を加熱しながら混練する
混練機(2) と、混練機(2) から押し出される溶融したト
ナー原料(1) を紐状に形成するダイ(3) と、ダイ(3) か
ら押し出されたトナー原料(1) を製品トナーの粒径程度
の線径を有する繊維状に引き延ばすローラ(4) と、引き
延ばされて繊維状に凝固したトナー原料(1) を微細に切
断するカッター(5) とを備えることを特徴とするトナー
製造装置。
【請求項４】ダイ(3) から押し出された帯電制御剤
(8) を含まないトナー原料(1')に帯電制御剤(8) を付着
させる帯電制御剤付着装置(9) が設けられることを特徴
とする請求項３に記載のトナー製造装置。