KR20140022096A

KR20140022096A - 열처리 장치 및 토너의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140022096A
Application number: KR1020147000111A
Authority: KR
Inventors: 고지 다케나카; 유이치 미조; 히로노리 미나가와; 다카쿠니 고보리; 다케시 오츠; 쥰이치 하기와라; 다이스케 이토; 구니히코 가와키타
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2014-02-21
Also published as: WO2012173164A1; JP2013020243A; US20140137428A1; CN103608730A

Abstract

본 발명은 각각 결착 수지 및 착색제를 함유하는 분체 입자를 열처리하기 위한 열처리 장치를 제공하며, 본 발명의 열처리 장치는 분체 입자 공급 유닛(3); 고온 에어 공급 유닛(2); 저온 에어 공급 유닛(4); 규제 유닛(6); 및 회수 유닛(5)을 포함한다. 본 발명의 장치는 높이 2 mm 이상 50 mm 이하인 돌출부가 상기 분체 입자 공급 유닛의 하류측상 및 상기 처리실의 내부 벽면 또는 상기 규제 유닛의 외부 벽면의 저온 에어 공급 유닛의 상류측상의 구역에 제공되며; 상기 열처리 장치가 횡단면을 갖고, 상기 횡단면은 처리실의 중심축에 대하여 수직이며, 상기 돌출부가 제공된 구역에 배치되고, Dmin 및 Dmax가 관계식 0.50 ≤ Dmin/Dmax < 1.0을 만족하며, 여기서 Dmin은 상기 횡단면에서 측정한 처리실과 컬럼형 부재 사이의 간극의 거리의 최소값을 나타내고, Dmax는 상기 횡단면에서 측정한 처리실과 컬럼형 부재 사이의 간극의 거리의 최대값을 나타내는 것을 특징으로 한다.

Description

열처리 장치 및 토너의 제조 방법{HEAT TREATMENT APPARATUS AND METHOD OF OBTAINING TONER}

본 발명은 화상 형성 방법, 예컨대 전자사진법, 정전 기록법, 정전 인쇄법, 또는 토너젯 시스템 기록법에 사용되는 토너를 제조하기 위한 열처리 장치, 및 상기 열처리 장치를 사용해서 토너를 제조하는 방법에 관한 것이다.

적절한 원형도를 갖는 토너를 제조하기 위해서, 토너를 적절하게 구형화하기 위해서 분쇄된 토너를 열처리하기 위한 열처리 장치가 제안된 바 있다. 그러나, 통상적인 열처리 장치에서, 분체 입자가 수용하는 열의 양은 분체 입자가 통과하는 위치에 따라 달라지므로, 분체 입자를 균일하게 열처리하기가 곤란하다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위해서, 원료 공급부가 장치의 중심에 구비되고 고온 에어 공급부가 원료 공급부의 외부에 구비된 열처리 장치가 제안된 바 있다(특허 문헌 1 및 2 참조). 또한, 분체 입자를 균일하게 열처리하기 위해서, 장치내에서 기류를 회전시킴으로써 분체 입자를 열처리하는 열처리 장치도 제안된 바 있다(특허 문헌 3 참조).

일본 특허 출원 공개 제2004-189845호 일본 특허 출원 공개 제2004-276016호 일본 특허 출원 공고 제H03-52858호

그러나, 특허 문헌 1에 개시된 열처리 장치에서는, 다수의 원료 주입 노즐을 제공할 필요가 있는데, 이는 장치 크기를 증가시킨다. 또한, 원료를 공급하기 위해 다량의 압축 기체가 필요한데, 이는 제조 에너지 면에서 바람직하지 않다. 또한, 상기 장치에서는, 원료를 환형의 고온 에어에 직선으로 주입하므로 처리부에서 손실을 유발하고, 이는 처리량 증대 면에서 비효율적이다.

또한, 특허 문헌 2에 개시된 열처리 장치에서는, 장치 내부의 부재가 열을 수용하여 열을 저장할 경우에, 토너가 열을 저장한 부재에 융합하여 토너의 안정적인 제조를 방해하며, 이는 경우에 따라서는 토너 생산성 면에서 바람직하지 않다.

또한, 본 발명자들은 특허 문헌 3에 개시된 열처리 장치를 조사하였으며, 여기서는 토너가 충분히 분산되지 않고 토너의 합일(coalescence)에 기인하여 거친 입자가 증가한다는 것을 확인하였다. 또한, 처리량이 증가할 경우, 토너의 열처리 효율이 급감하고, 열처리된 토너와 미처리된 토너가 혼합되었다. 그 이유는 다음과 같이 생각된다: 분체 입자 주입부가 압축 기체 공급부 내부에 제공되고, 원료 토너가 장치 내부에 그다지 많이 분산되지 않으므로, 협소한 범위에서 즉각적인 열처리가 이루어진다.

본 발명의 목적은, 거친 입자를 거의 함유하지 않고 예리한 입도 분포를 갖는 토너를 제조하기 위한, 분체 입자의 열처리 장치, 및 상기 장치를 사용하여 토너를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 다른 목적은 적절한 범위내에 원형도 분포를 갖고 예리한 원형도 분포를 갖는 토너를 제조하기 위한, 분체 입자의 열처리 장치, 및 상기 장치를 사용하여 토너를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 각각 결착 수지 및 착색제를 함유하는 분체 입자의 열처리 장치에 관한 것이며, 본 발명의 열처리 장치는

(1) 분체 입자를 열처리하는 원통 형상을 갖는 처리실;

(2) 분체 입자를 상기 처리실에 공급하기 위한 분체 입자 공급 유닛;

(3) 공급된 분체 입자를 열처리하기 위한 고온 에어 공급 유닛;

(4) 열처리된 분체 입자를 냉각하기 위한 저온 에어 공급 유닛;

(5) 공급된 분체 입자의 흐름을 규제하기 위해, 상기 처리실에 제공된 규제 유닛; 및

(6) 상기 처리실의 하단부측상에 제공된 배출구로부터 열처리된 분체 입자를 회수하기 위한 회수 유닛을 포함하는 열처리 장치에 있어서,

상기 규제 유닛은 실질적으로 원형인 횡단면을 갖는 컬럼형 부재이고, 상기 부재는 상기 처리실의 하단부로부터 상단부로 돌출하도록 처리실의 중심 기둥상에 배치되며;

상기 고온 에어 공급 유닛은 공급하고자 하는 고온 에어가 상기 처리실의 내벽을 따라 회전하도록 제공되며;

상기 회수 유닛의 배출구는 분체 입자의 회전 방향을 유지하도록 처리실의 외부 원주부에 제공되고;

높이 2 mm 이상 50 mm 이하인 돌출부가 상기 분체 입자 공급 유닛의 하류측상 및 상기 처리실의 내부 벽면 또는 상기 규제 유닛의 외부 벽면의 저온 에어 공급 유닛의 상류측상의 구역에 제공되며;

상기 열처리 장치는 횡단면을 갖고, 상기 횡단면은 처리실의 중심축에 대하여 수직이며, 상기 돌출부가 제공된 구역에 배치되고, Dmin 및 Dmax가 관계식

0.50 ≤ Dmin/Dmax < 1.0을 만족하며, 여기서

Dmin은 상기 횡단면에서 측정한 처리실과 컬럼형 부재 사이의 간극의 거리의 최소값을 나타내고, Dmax는 상기 횡단면에서 측정한 처리실과 컬럼형 부재 사이의 간극의 거리의 최대값을 나타내는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 합일에 기인한 거친 입자를 거의 함유하지 않고 예리한 입도 분포를 갖는 토너를 제조할 수 있다. 또한, 적절한 범위내에서 원형도 분포를 갖고 예리한 원형도 분포를 갖는 토너를 제조할 수 있다.

이하에 첨부 도면과 관련하여 예시적인 실시양태들을 설명함으로써 본 발명의 다른 특징들을 명확히 파악할 수 있을 것이다.

도 1의 (a)는 본 발명의 열처리 장치의 외관의 한 실시예를 도시한 투시도이다.
도 1의 (b)는 본 발명의 열처리 장치의 내부 구조의 한 실시예를 도시한 투시도이다.
도 2의 (a) 내지 (l)은 실시예 및 비교예에 사용된 열처리 장치의 부분 횡단면 개요도이다. 도 2의 (k)는 도 2의 (g)의 부분 확대도이다. 도 2의 (l)은 도 2의 (i)의 부분 확대도이다.

본 발명의 열처리 장치를 설명한다. 도 1의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명의 토너 열처리용 장치의 외관 및 내부 구조의 실시예를 도시한 도면이다.

도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 열처리 장치에서, 장치 본체(1)에서 분체 입자를 열처리하기 위한 처리실은 원통 형태를 가지며, 예를 들면 고온 에어 공급 유닛(2)와 분체 입자 공급 유닛(3)이 위쪽부터 순서대로 제공된다.

고온 에어 공급 유닛은 공급하고자 하는 고온 에어가 장치내 처리실의 내벽을 따라 회전할 수 있도록 하는 형태를 갖는다. 예를 들면, 고온 에어 공급 유닛은 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 고온 에어를 장치의 수평 횡단면에 대하여 접선 방향으로부터 장치내로 공급한다. 이러한 구성외에도, 루버(louver) 형태 또는 슬릿 형태의 부재에 의해서 고온 에어의 흐름을 규제하는 시스템을 사용할 수 있다.

분체 입자는 압축 기체 공급 유닛(도시 생략)으로부터 공급되는 압축 기체와 같은 반송 수단에 의해 반송되며, 분체 입자 공급 유닛(3)에 의해서 반송 기체와 함께 장치내의 처리실에 공급된다.

분체 입자 공급 유닛(3)은 분체 입자를 장치의 수평 횡단면에 대하여 접선 방향으로부터 처리실로 공급하도록 구성된다. 이러한 구성이 바람직한 이유는 분체 입자가 고온 에어의 회전류를 방지하지 않고 처리실에서 원활하게 회전하기 때문이다. 고온 에어의 온도 및 유속, 분체 입자의 공급량 및 원료 반송 기체의 공급량과 같은 조건에 따라서, 분체 입자 공급 유닛이 상부 스테이지에 배치되고 고온 에어 공급 유닛이 하부 스테이지에 배치될 수 있다.

열처리된 분체 입자를 저온 에어 공급 유닛(4)으로부터 공급된 저온 에어로 냉각시킨다. 저온 에어 공급 유닛의 배치 위치와 수, 및 저온 에어의 온도와 에어 부피는 열처리된 입자가 충분히 냉각되도록 자유롭게 설정할 수 있다. 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 장치는 2개의 스테이지, 즉, 상부 및 하부 스테이지 각각에 4개의 저온 에어 배출부를 가짐으로써, 상부 및 하부 스테이지 각각의 에어 부피를 독립적으로 조정할 수 있다. 슬릿 형태, 루버 형태 등의 부재를 저온 에어 출력부에 사용할 수 있다. 저온 에어 공급 유닛(4)은 처리실의 저온 에어를 수평 횡단면에 대하여 접선 방향으로부터 처리실내로 공급하도록 구성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 처리실내의 회전류가 원활해지기 때문이다.

처리실의 중심 기둥상에는 실질적으로 원형 횡단면을 갖는 컬럼형 부재이고 처리실의 하단부로부터 상단부까지 돌출하도록 배치된 규제 유닛(6)이 제공된다. 또한, 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 열처리 장치에서, 분체 입자의 회전을 유지하도록 처리실의 외부 원주부 및 하단부측상에 제공된 배출구로부터 분체 입자를 회수하기 위한 회수 유닛(5)이 존재한다. 규제 유닛 및 회수 유닛의 배출부의 배치에 의해서, 장치내의 회전류가 장치의 하단측에 이르기까지 원활하게 유지될 수 있다. 규제 유닛이 분체 입자 공급 유닛의 상부측으로 연장하는 것이 바람직한데, 분체 입자가 배열된 상태로 회전류(고온 에어)에 공급될 수 있기 때문이다.

본 발명의 열처리 장치에서, 고온 에어 공급 유닛은 처리실의 내벽을 따라 고온 에어를 공급하도록 배치되고, 회수 유닛의 배출구는 고온 에어의 회전 방향을 유지하도록 처리실의 최하단부에서 외부 원주부에 제공되며, 실질적으로 원통형인 규제 유닛이 처리실의 중심 기둥상에 제공된다. 따라서, 처리실에서 분체 입자의 탁월한 분산성을 얻을 수 있으며, 시간당 처리량이 증가될 수 있다. 송풍기(도시생략)가 회수 유닛의 하류측상에 제공됨으로써, 열처리된 후에 냉각된 분체 입자가 송풍기에 의해 흡인되고 반송될 수 있다. 또한, 장치에 대한 분체 입자의 부착을 억제하는 관점에서, 냉각 재킷이 장치, 규제 유닛 등의 내벽면상에 제공되고, 분체 입자가 재킷내 냉각수의 순환과 같은 방법에 의해 냉각되는 것이 바람직하다.

본 발명의 열처리 장치는 분체 입자 공급 유닛의 하류측상과 처리실의 내벽면 또는 규제 부재의 외벽면의 저온 에어 공급 유닛의 하류측상의 범위에 하나 이상의 돌출부가 제공되는 것을 특징으로 한다. 또한, 돌출부는 2 mm 이상 50 mm 이하의 높이를 갖는다. 이어서, 처리실의 내벽면 또는 규제 부재의 외벽면에서 분체 입자 공급 유닛(3)의 아래와 저온 에어 공급 유닛(4)의 위에 있는 영역을 열처리 구역으로 언급한다. 또한, 본 발명의 열처리 장치는 횡단면을 가지며, 상기 횡단면은 처리실의 중심축에 수직이고 상기 돌출부가 제공되는 영역에 배치되며, Dmin 및 Dmax는 관계식 0.50 ≤ Dmin/Dmax < 1.0을 만족하며, 여기서 Dmin은 상기 횡단면에서 측정한 처리실과 컬럼형 부재 사이의 간극의 거리의 최소값을 나타내고, Dmax는 상기 횡단면에서 측정한 처리실과 컬럼형 부재 사이의 간극의 거리의 최대값을 나타낸다. 간극의 거리의 최대값은 오목부의 바닥과 벽면 사이 또는 오목부들 사이의 거리를 말한다. 그 반면에, 간극의 거리의 최소값은 처리실의 내벽면과 상기 내벽에 대향하는 컬럼형 부재의 외벽 사이의 가장 가까운 거리를 말하며, 이것은 돌출부의 선단과 벽면 사이 또는 돌출부들 사이의 거리이다. 돌출부가 상기 조건을 충족할 경우에, 에어 흐름은 회전류가 유지됨과 동시에 돌출부에 의해 교반된다. 그러므로, 에어 흐름중에서 분체 입자가 더 만족할만하게 분산될 수 있고 에어 흐름의 온도 불균일성이 제거될 수 있다. 돌출부의 높이가 2 mm 미만일 경우에는, 분체 입자의 교반 기능이 작아진다. 돌출부의 높이가 50 mm보다 클 경우에는, 회전류가 교란되고 분체 입자의 흐름이 정체되어, 균일한 열처리를 억제한다. 또한, 상기 비율(D_min/D_max)이 0.50 미만인 것은 바람직하지 못한데, 회전류가 교란되기 때문이다.

열처리 영역의 폭은 200 내지 600 mm인 것이 바람직하고, 300 내지 450 mm인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 돌출부는 열처리 구역의 전체 폭에 걸쳐서 형성될 수 있지만, 돌출부가 열처리 구역의 일부에 형성될 수도 있다. 특히, 돌출부가 100 mm 이상의 범위를 커버하는 것이 바람직하다.

돌출부의 높이는 후술하는 바와 같이 정의된다. 규제 부재의 중심으로부터 처리실의 내벽까지의 거리는 열처리 구역내의 처리실의 중심축에 수직인 횡단면에서 반경 방향으로 측정하며, 그 최대값이 표준 반경으로 정의된다. 또한, 동일한 횡단면상에서, 규제 부재의 중심으로부터 처리실의 내벽까지의 거리를 반경 방향으로 측정하며, 그 최소값을 결정하고, 나아가 상기 표준 반경과 최소값 사이의 차이를 결정한다. 또한, 이러한 측정을 열처리 구역내의 다른 횡단면상에서도 수행하고, 구한 차이의 최대값을 돌출부의 높이로 정한다. 오목부가 열처리 구역에 부가된 형태의 경우에는, 오목부의 가장 깊은 지점으로부터 규제 부재의 중심까지의 거리를 표준 반경으로 하여 높이를 계산한다.

돌출부의 형태의 예로서는, 삼각형, 배럴형, 파도형, 및 딤플(dimple)형을 들 수 있다. 본 발명의 효과를 달성할 수 있는 한, 어떠한 형태라도 사용할 수 있다.

도 1의 (a) 및 (b)의 장치에서, 자유롭게 교체 가능한 열처리 구역 링(7)이 열처리 구역에 제공된다. 장치에서, 상기 링은 열처리 구역에 돌출부를 제공한다. 이러한 구성에 의하면, 열처리 구역 링을 교체함으로써 돌출부의 형태와 크기를 용이하게 변경할 수 있다. 본 발명의 효과를 달성하는 한, 돌출부를 설치하는 방법이 링을 설치하는 것을 포함하는 방법에 제한되지 않는다.

열처리 단계에서 처리하고자 하는 분체 입자는 일반적으로 입도 분포를 갖는다. 관성력과 원심력이 처리실에서 유동하는 회전류중의 분체 입자에 가해지므로, 분체 입자는 처리실의 외부 원주측상에서 회전한다. 이때, 각각 보다 큰 입경을 갖는 입자가 관성력과 원심력에 의해 더 많이 영향을 받으므로, 각각 보다 큰 입경을 갖는 입자들이 각각 작은 입경을 갖는 입자에 비해서 열처리실에서 더욱 외부 원주측상에서 회전한다.

또한, 분체 입자는 고온 에어의 온도보다 낮은 온도를 갖는 반송 기체와 함께 장치내로 공급되므로, 분체 입자를 함유하는 반송 기체는 외부 원주측상에서 회전하고 반송 기체로부터 배제된 고온 에어는 내부 원주측상에서 회전한다. 따라서, 장치내에서 반경 방향으로 열 구배가 발생한다.

더욱 구체적으로, 처리실중에서 회전하는 분체 입자중에서, 내부 원주측상에서 회전하는 미립자가 고온 에어로부터 더욱 쉽게 열을 수용하게 된다. 열을 연속적으로 수용하는 미립자는 과다하게 용융되며, 토너 입자들 사이의 충돌에 기인하여 합일이 발생할 수 있다. 토너 입자가 합일에 기인하여 각각 큰 입경을 갖는 입자가 될 경우에, 원심력과 관성력이 증가한다. 그러므로, 예를 들면, 입자가 용융하는 동안 토너층의 외부 원주측으로 이동함으로써, 다른 분체 입자와 충돌하여 더욱 합일된다. 따라서, 입자가 거친 입자로 성장한다. 그 반면에, 분체 입자의 비교적 큰 입자는 장치에서 외부 원주상에서 회전한다. 그러므로, 비교적 큰 입자는 구형화에 필요한 열량을 쉽게 얻지 못하고 그 원형도의 증가없이 회수 유닛에 의해 회수된다.

본 발명에 의하면, 합일된 입자가 성장하는 현상은 열처리 구역에 돌출부를 제공함으로써 억제될 수 있다. 예를 들면, 처리실의 내벽면상에 돌출부가 존재할 경우에, 접선 방향과 다른 벡터의 관성력이 관성력에 의해 크게 영향을 받는 비교적 큰 입자상에 작용한다. 그러므로, 진행 방향이 외부 원주 접선 방향으로부터 처리실의 내측 방향 등으로 변화한다. 또한, 관성력에 의해 덜 영향을 받는 비교적 작은 입자는 기체의 코안다(Coanda) 효과 또는 저항에 의해서 돌출부의 형태를 따라 에어 스트림과 함께 진행한다. 더욱 구체적으로, 장치에서 내부 원주측으로 이동하는 힘이 장치내의 돌출부에 의해서 각각 큰 입경을 갖는 입자상에 작용하고, 외부 원주측으로 이동하는 힘은 각각 작은 입경을 갖는 입자상에 작용한다. 따라서, 처리실에서 분체 입자의 입도 분포가 균등해질 수 있다.

토너 입자가 과잉 용융 상태로 존재하지 않을 경우에는, 심지어 토너 입자가 서로 충돌하지 않을 때는, 토너 입자들이 합일되지 않는다. 합일에 의한 거친 입자의 성장은 미립자가 과잉량의 열을 수용해서 과다하게 용융되기 전에 토너의 입도 분포를 교란시킴으로써 억제할 수 있다. 또한, 과잉량의 열을 수용함으로써 발생된 실질적으로 구형인 상태의 입자의 생성을 억제할 수 있다. 지금까지 열이 쉽게 가해지지 않았던 큰 입자에 적절한 열량이 제공될 수 있으므로, 큰 입자의 원형도가 증가될 수 있다. 또한, 돌출부의 크기 및 회전류의 유속과 같은 조건을 적절하게 조정함으로써, 열처리 이후 분체 입자의 원형도 분포를 임의의 분포로 조정할 수 있다.

결과적으로, 큰 입자가 원심력에 의해서 외부 원주측으로 복귀하여 돌출부에 의한 입도 분포 교란 이후에 다시 원래의 입도 분포를 형성한다. 그러므로, 열처리 장치는 2개 이상의 돌출부를 구비하는 것이 바람직하고, 다수의 돌출부가 반복된 방식으로 제공될 수 있다.

또한, 비교적 큰 돌출부에 의해 분체 입자의 분포를 크게 교란시킴으로써, 반송 기체와 고온 에어의 혼합을 가속시킬 수 있으며, 열처리 효율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 고온 에어의 온도를 저하시킬 수 있고 열처리 장치의 크기를 감소시킬 수 있다. 또한, 보충 설비, 예컨대 고온 에어 발생 장치의 크기를 감소시킬 수 있고 제조 에너지도 감소시킬 수 있다.

장치의 내면상에 제공된 돌출부의 높이가 작을 경우에, 교란은 분체 입자중에서 비교적 큰 입자에만 가해진다. 각각 작은 입경을 갖는 입자들은 돌출부의 높이가 증가함에 따라서 교란에 의한 영향을 받게 된다. 더욱 구체적으로, 돌출부의 높이를 조정함으로써 열처리 이후 분체 입자의 원형도 교란 등을 바람직한 것으로 설정할 수 있다. 돌출부가 커질 경우에, 고온 에어와 토너 반송 기체 사이의 혼합이 가속된다.

돌출부의 최적 높이는 장치 크기, 회전류의 풍속, 요구되는 토너의 물리적 특성에 따라 적절하게 결정된다.

본 발명에서, 돌출부는 본 발명의 효과가 손상되지 않는 한 열처리 구역 외부의 위치에 제공될 수 있다.

또한, 돌출부는 분체 입자가 신속하게 냉각될 수 있기 때문에 열처리 구역내의 돌출부외에도 저온 에어 공급 유닛 아래에 제공될 수 있으며, 저온 에어와 고온 에어의 혼합이 가속되어서 냉각 효율을 증가시키고, 이로써 예컨대 저온 에어 발생 장치의 크기를 감소시킬 수 있다.

또한, 다수의 돌출부가 연속적으로 존재하고, 돌출부와 인접 돌출부 사이의 반복 거리가 20 mm 이상 200 mm 이하인 것이 바람직한데, 분체 입자가 반복적으로 교란될 수 있기 때문이다. 이때, 반복 거리는 인접한 돌출부들 사이의 원주 방향 거리(표준 반경을 기준으로 한 원주상의 원주 거리)를 말한다.

이어서, 본 발명의 열처리 장치를 사용해서 토너를 제조하는 절차를 설명한다.

먼저, 원료 혼합 단계에서, 토너용 원료로서, 적어도 수지 및 착색제를 예정된 양으로 평량하고 서로 혼합한다. 혼합 장치의 예로서는, 헨쉘 믹서(Henschel Mixer)(니폰 코크 앤드 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드 제조), 수퍼 믹서(카와타 매뉴팩츄어링 컴퍼니, 리미티드 제조), 리보콘(오카와라 코포레이션 제조), 노타(Nauta) 믹서, 터뷸라이저, 및 시클로믹스(Cyclomix)(호소카와 미크론 코포레이션 제조), 스피럴 핀 믹서(Spiral Pin Mixer)(퍼시픽 머시너리 앤드 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드 제조), 및 뢰디지(Loedige) 믹서(마츠보 코포레이션 제조)를 들 수 있다.

또한, 용융 및 혼련 단계에서, 혼합된 토너 원료를 용융 혼련시켜서 수지를 용융시키고 착색제 등을 원료에 분산시킨다. 혼련 장치의 예로서는, TEM형 압출기(도시바 머신 컴퍼니, 리미티드 제조), TEX 이축 혼련기(저팬 스틸 웍스, 리미티드 제조), PCM 혼련기(이케가이, 코포레이션 제조), 및 니덱스(Kneadex)(니폰 코크 앤드 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드 제조)를 들 수 있다. 연속형 혼련기, 예컨대 일축 또는 이축 압출기가 연속적인 제조에의 이용성과 같은 장점을 갖기 때문에 회분식 혼련기보다 바람직하다.

또한, 토너용 원료를 용융 혼련시킴으로써 수득한 착색된 수지 조성물을 용융 혼련 이후에 트윈 로울(twin roll) 등으로 압연하고, 물 등을 사용해서 냉각하는 냉각 단계를 통해 냉각시킨다.

이어서, 전술한 바와 같이 수득한 착색된 수지 조성물의 냉각된 생성물을 분쇄 단계에서 각각 소정의 입경을 갖는 입자로 분쇄한다. 분쇄 단계에서, 먼저 냉각된 생성물을 파쇄기, 해머밀(hammer mill), 페더밀(feather mill) 등에 의해 거칠게 분쇄한 후에, 크립트론(Kryptron) 시스템(가와사키 헤비 인더스트리스, 인코포레이티드 제조), 수퍼 로터(Super Rotor)(니신 엔지니어링 인코포레이티드 제조) 등에 의해서 미세하게 분쇄한다. 이와 같이 하여, 토너 미립자를 수득한다.

이와 같이 수득한 토너 미립자를 분급 단계에서 각각 소정의 입경을 갖는 토너 분체 입자로 분급한다. 분급기의 예로서는, 터보플렉스(Turboplex), 패컬티(Faculty), TSP 분리기 및 TTSP 분리기(호소카와 미크론 코포레이션 제조), 및 엘보우-제트(Elbow-JET)(니테츠 마이닝 컴퍼니, 리미티드 제조)를 들 수 있다.

이어서, 수득한 토너 분체 입자를 열처리 단계에서 본 발명의 열처리 장치를 사용해서 구형화한다.

본 발명의 토너 제조 방법에 의하면, 무기 미립자 등을 필요에 따라 열처리 단계 전에 수득한 토너 분체 입자에 첨가할 수 있다. 무기 미립자 등을 토너 분체 입자에 첨가하는 방법으로서, 토너 분체 입자 및 공지된 다양한 유형의 외부 첨가제를 정해진 양으로 배합하고; 배합된 입자들을 분체에 전단력을 제공하는 고속 교반기, 예컨대 헨쉘 믹서, 메카노하이브리드(Mechanohybrid)(니폰 코크 앤드 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드 제조), 수퍼 믹서 또는 노빌타(NOBILTA)(호소카와 미크론 코포레이션 제조)를 외부 첨가 장치로서 사용하여 배합된 입자들을 교반 및 혼합하는 것을 포함하는 방법을 이용할 수 있다.

본 발명의 토너 제조 방법에 의하면, 열처리 단계 전에 무기 미분체를 토너 분체 입자에 첨가한다. 따라서, 분체 입자는 유동성을 갖고, 처리실로 주입되는 분체 입자가 더욱 균등하게 분산되어 고온 에어와 접촉하게 되므로, 균일성이 우수한 토너를 수득할 수 있다.

본 발명의 토너 제조 방법에 의하면, 열처리후에 거친 입자가 존재할 경우에는, 필요에 따라서 분급에 의해 거친 입자를 제거하는 단계가 제공될 수 있다. 거친 입자를 제거하기 위한 분급기의 예로서는, 터보플렉스, TSP 분리기, 및 TTSP 분리기(호소카와 미크론 코포레이션 제조); 및 엘보우젯(니테츠 마이닝 컴퍼니, 리미티드 제조)를 들 수 있다.

또한, 열처리 후에, 체분류 기계, 예컨대 울트라소닉(Ultra Sonic)(고에이 산교 컴퍼니, 리미티드 제조); 레조나 시브(Rezona Sieve) 또는 자이로 시프터(Gyro Sifter)(도쿠주 코포레이션 제조); 터보 스크리너(Turbo Screener)(터보 고교 컴퍼니, 리미티드); 또는 하이-볼타(HI-VOLTA)(토요 하이텍 컴퍼니, 리미티드)를 필요에 따라 따라 입자를 체분류하는데 사용할 수 있다.

본 발명의 열처리 단계는 미분쇄 이후에 수행하거나, 분급 이후에 수행할 수 있음을 유의해야 한다.

이어서, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 토너의 바람직한 구성을 이하에 설명한다.

결착 수지의 예로서는, 비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 및 에폭시 수지를 들 수 있다. 이들 중에서, 비닐계 수지 및 폴리에스테르계 수지가 대전성 및 정착성 면에서 더욱 바람직하다. 특히, 폴리에스테르계 수지를 사용할 경우에, 장치의 주입 효과가 크다.

또한, 결착 수지를 사용전에 필요에 따라 비닐계 단량체의 단독중합체 또는 공중합체, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리비닐 부티랄, 로진, 변형된 수지, 테르펜 수지, 페놀 수지, 지방족 또는 지환족 탄화수소 수지, 방향족 석유 수지 등과 혼합할 수 있다. 2종 이상의 수지를 혼합해서 결착 수지로 사용할 경우에, 상이한 분자량을 갖는 수지들을 적절한 혼합비로 혼합할 수 있다.

결착 수지의 유리 전이 온도는 45 내지 80℃인 것이 바람직하고, 55 내지 70℃인 것이 더욱 바람직하며, 그 수평균 분자량(Mn)은 2,500 내지 50,000인 것이 바람직하고, 그 중량 평균 분자량(Mw)은 10,000 내지 1,000,000인 것이 바람직하다.

결착 수지로서는, 이하에 설명하는 폴리에스테르 수지가 바람직하다.

폴리에스테르 수지는 그 원료 단량체의 모든 성분들 중에서 알코올 성분을 45 내지 55 몰% 함유하는 것이 바람직하다.

폴리에스테르 수지의 산가는 90 mgKOH/g 이하인 것이 바람직하고, 50 mgKOH/g 이하인 것이 더욱 바람직하며, 그 히드록시가는 50 mgKOH/g 이하인 것이 바람직하고, 30 mgKOH/g 이하인 것이 더욱 바람직하다. 그 이유는 분자 사슬상의 말단기의 수가 증가함에 따라서 토너의 대전 특성이 환경에 더욱 많이 의존하기 때문이다.

폴리에스테르 수지의 유리 전이 온도는 50 내지 75℃인 것이 바람직하고, 55 내지 65℃인 것이 더욱 바람직하며, 그 수평균 분자량(Mn)은 1,500 내지 50,000인 것이 바람직하고, 2,000 내지 20,000인 것이 더욱 바람직하며, 그 중량 평균 분자량(Mw)은 6,000 내지 100,000인 것이 바람직하고, 10,000 내지 90,000인 것이 더욱 바람직하다.

토너를 자성 토너로서 사용할 경우에, 자성 토너에 함유되는 자성 재료의 예로서는, 철 산화물, 예컨대 마그네타이트, 마그헤마이트, 및 페라이트, 및 기타 금속 산화물 함유 철 산화물, 금속, 예컨대 Fe, Co 및 Ni, 또는 금속과 Al, Co, Cu, Pb, Mg, Ni, Sn, Zn, Sb, Be, Bi, Cd, Ca, Mn, Se, Ti, W, 및 V와 같은 금속의 합금, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.

자성 재료의 구체적인 예로서는 사산화삼철(Fe₃O₄), 철 세스퀴옥시드(γ-Fe₂O₃), 산화아연철(ZnFe₂O₄), 산화이트륨철(Y₃Fe₅O₁₂), 산화카드뮴철(CdFe₂O₄), 산화가돌리늄철(Gd₃Fe₅O₁₂), 산화구리철(CuFe₂O₄), 산화납철(PbFe₁₂O₁₉), 산화니켈철(NiFe₂O₄), 산화네오디뮴철(NdFe₂O₃), 산화바륨철(BaFe₁₂O₁₉), 산화마그네슘철(MgFe₂O₄), 산화망간철(MnFe₂O₄), 산화란탄철(LaFeO₃), 철 분체(Fe), 코발트 분체(Co), 및 니켈 분체(Ni)를 들 수 있다. 자성 재료 1종을 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 병용한다. 특히 적당한 자성 재료는 사산화삼철 또는 γ-철 세스퀴옥시드의 미분체이다.

자성 재료는 결착 수지 100 질량부에 대하여 바람직하게는 20 내지 150 질량부, 더욱 바람직하게는 50 내지 130 질량부, 보다 더 바람직하게는 60 내지 120 질량부로 사용된다.

비자성 착색제로서는 다음을 들 수 있다.

흑색 착색제는 카본 블랙; 및 옐로우 착색제, 마젠타 착색제 및 시안 착색제를 사용해서 흑색 색조로 만든 착색제를 포함한다.

마젠타 토너용 착색 안료로는 다음을 들 수 있다: 축합 아조 화합물, 디케토피롤로피롤 화합물, 안트라퀴논, 퀴나크리돈 화합물, 염기성 염료 레이크 화합물, 나프톨 화합물, 벤즈이미다졸론 화합물, 티오인디고 화합물, 및 페릴렌 화합물, 구체적으로, 이러한 안료로서는 C.I. 피그먼트 레드(Pigment Red) 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, 48:2, 48:3, 48:4, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 57:1, 58, 60, 63, 64, 68, 81:1, 83, 87, 88, 89, 90, 112, 114, 122, 123, 144, 146, 150, 163, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 207, 209, 220, 221, 238, 254 또는 269; C.I. 피그먼트 바이올렛(Pigment Violet) 19, 및 C.I. 배트 레드(Vat Red) 1, 2, 10, 13, 15, 23, 29 또는 35.

착색제로서, 안료를 단독으로 사용할 수 있다. 그러나, 총천연색 화상의 화상 품질을 증가시키는 관점에서 착색제의 색상 선명도를 개선하기 위해 염료와 안료를 병용하는 것이 바람직하다.

마젠타 토너용 염료로서는 다음을 들 수 있다: 오일 가용성 염료, 예컨대 C.I 솔벤트 레드(Solvent Red) 1, 3, 8, 23, 24, 25, 27, 30, 49, 81, 82, 83, 84, 100, 109 또는 121, C.I. 디스퍼스 레드(Disperse Red) 9, C.I. 솔벤트 바이올렛(Solvent Violet) 8, 13, 14, 21, 27, 및 C.I. 디스퍼스 바이올렛(Disperse Violet) 1, 및 염기성 염료, 예컨대 C.I. 베이직 레드(Basic Red) 1, 2, 9, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 22, 23, 24, 27, 29, 32, 34, 35, 36, 37, 38, 39 또는 40, 및 C.I. 베이직 바이올렛(Basic Violet) 1, 3, 7, 10, 14, 15, 21, 25, 26, 27 또는 28.

시안 토너용 착색 안료로서는 다음을 들 수 있다: C.I. 피그먼트 블루(Pigment Blue) 1, 2, 3, 7, 15:2, 15:3, 15:4, 16, 17, 60, 62 또는 66; C.I. 배트 블루(Vat Blue) 6, C.I. 애시드 블루(Acid Blue) 45, 및 1 내지 5개의 프탈이미도메틸기를 가진 프탈로시아닌 골격을 포함하는 구리 프탈로시아닌 안료.

옐로우용 착색 안료로서는 다음을 들 수 있다: 축합 아조 화합물, 이소인돌린 화합물, 안트라퀴논 화합물, 아조 금속 화합물, 메틴 화합물, 및 알릴아미드 화합물. 구체적인 예로서는 다음을 들 수 있다: C.I. 피그먼트 옐로우(Pigment Yellow) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 23, 62, 65, 73, 74, 83, 93, 95, 97, 109, 110, 111, 120, 127, 128, 129, 147, 155, 168, 174, 180, 181, 185 또는 191; 및 C.I. 배트 옐로우(Vat Yellow) 1, 3 또는 20. 또한, 염료, 예컨대 C.I. 디렉트 그린(Direct Green) 6, C.I. 베이직 그린(Basic Green) 4, C.I. 베이직 그린(Basic Green) 6, 및 C.I. 솔벤트 옐로우(Solvent Yellow) 162를 사용할 수도 있다.

또한, 토너 제조시, 착색제를 사전에 결착 수지와 혼합하여 형성한 마스터 배치를 사용하는 것이 바람직하다. 이어서, 상기 착색제 마스터 배치 및 기타 원료(예컨대 결착 수지 및 왁스)를 용융 혼련하여, 착색제가 토너에 잘 분산될 수 있도록 한다.

착색제를 결착 수지와 혼합하여 마스터 배치를 형성할 경우에, 착색제를 다량으로 사용할 경우에도 착색제의 분산성이 열화되지 않으며, 토너 입자중의 착색제의 분산성이 개선된다. 따라서, 색상 혼합성 또는 투명도와 같은 색상 재현성이 탁월해진다. 전사재상에서 큰 커버링력을 갖는 토너를 얻을 수 있다. 또한, 착색제의 분산성 개선에 의해서 토너 대전성의 지속 안정성이 탁월해지고 높은 화상 품질을 유지하는 화상을 얻을 수 있다.

착색제는 결착 수지 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 30 질량부, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 20 질량부, 특히 바람직하게는 3 내지 15 질량부의 양으로 사용된다.

필요에 따라, 토너의 대전성을 추가로 안정화시키기 위해서 전하 제어제를 토너에 사용할 수 있다. 전하 제어제는 결착 수지 100 질량부에 대하여 0.5 내지 10 질량부의 양으로 사용되는 것이 바람직하다.

전하 제어제로서는 다음을 들 수 있다.

토너가 음으로 대전 가능하도록 토너를 제어하기 위한 음전하 제어제의 예로서는, 유기 금속 착체 또는 킬레이트 화합물이 효과적이며, 그 예로서는 모노아조 금속 착체, 방향족 히드록시카르복실산 금속 착체, 및 방향족 디카르복실산계 금속 착체를 들 수 있다. 그의 또 다른 예로서는 방향족 히드록시카르복실산, 방향족 모노- 및 폴리카르복실산 및 그의 금속 염, 그의 무수물, 또는 그의 에스테르, 및 비스페놀의 페놀 유도체를 들 수 있다.

토너가 양으로 대전 가능하도록 토너를 제어하기 위한 양전하 제어제의 예로서는, 니그로신 및 지방산 금속 염 등에 의한 그의 변성 생성물, 4급 암모늄염, 예컨대 트리부틸벤질암모늄-1-히드록시-4-나프토술포네이트 및 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트, 오늄염, 예컨대 4급 암모늄염의 유사체로서의 포스포늄염, 염의 킬레이트 안료로서의 트리페닐메탄 염료, 그의 레이크 안료(레이크제로는 포스포텅스텐산, 포스포몰리브덴산, 포스포텅스텐 몰리브덴산, 탄닌산, 라우린산, 갈산, 페리시아닌산 및 페로시아니드), 및 디오르가노주석 옥시드를 포함하는 고급 지방산의 금속염, 예컨대 디부틸주석 옥시드, 디옥틸주석 옥시드, 및 디시클로헥실주석 옥시드, 및 디오르가노주석 보레이트, 예컨대 디부틸주석 보레이트, 디옥틸주석 보레이트, 및 디시클로헥실주석 보레이트를 들 수 있다.

필요에 따라 1종 또는 2종 이상의 이형제를 토너 입자내로 혼입할 수 있다. 이형제의 예로서는 다음을 들 수 있다.

그 예는 다음과 같다: 지방족 탄화수소계 왁스, 예컨대 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량 폴리프로필렌, 미소결정질 왁스, 및 파라핀 왁스, 및 지방족 탄화수소계 왁스의 산화물, 예컨대 산화 폴리에틸렌 왁스 또는 그의 블록 공중합체; 지방산 에스테르를 주로 포함하는 왁스, 에컨대 카르누바 왁스, 사솔 왁스, 및 몬탄산 에스테르 왁스; 및 부분적으로 또는 전체적으로 탈산화된 지방산 에스테르, 예컨대 탈산화된 카르누바 왁스. 또 다른 예는 다음과 같다: 포화 직쇄 지방산, 예컨대 팔미틴산, 스테아르산 및 몬탄산; 불포화 지방산, 예컨대 브라시딘산, 엘레오스테아린산 및 파리나린산; 포화 알코올, 예컨대 스테아릴 알코올, 아르알킬 알코올, 베헤닐 알코올, 카르누빌 알코올, 세릴 알코올, 및 멜리실 알코올; 장쇄 알킬 알코올; 다가 알코올, 예컨대 소르비톨; 지방산 아미드, 예컨대 리놀레인산 아미드, 올레인산 아미드, 및 라우린산 아미드; 포화 지방산 비스아미드, 예컨대 메틸렌비스(스테아린산 아미드), 에틸렌비스(카프린산 아미드), 에틸렌비스(라우린산 아미드), 및 헥사메틸렌비스(스테아린산 아미드); 불포화 지방산 아미드, 예컨대 에틸렌비스(올레인산 아미드), 헥사메틸렌비스(올레인산 아미드), N,N'-디올레일 아디프산아미드, 및 N,N-디올레일 세바신산 아미드; 방향족 비스아미드, 예컨대 m-크실렌비스(스테아린산 아미드) 및 N,N-디스테아릴 이소프탈산 아미드; 지방산 금속 염(일반적으로 금속계 비누로 언급함), 예컨대 스테아르산칼륨, 라우린산칼슘, 스테아르산아연 및 스테아르산마그네슘; 지방족 탄화수소계 왁스에 비닐계 단량체, 예컨대 스티렌 및 아크릴산을 그라프팅하여 얻은 왁스; 지방산과 다가 알코올의 부분 에스테르화 화합물, 예컨대 베헤닌산 모노글리세리드; 및 식물성 유지의 수소첨가에 의해 얻은 각각 히드록시기를 갖는 메틸 에스테르 화합물.

이형제의 양은 결착 수지 100 질량부에 대하여 0.1 내지 20 질량부인 것이 바람직하고, 0.5 내지 10 질량부인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 시차 주사 열량계(DSC)로 측정한 온도 상승시에 최대 흡열 피크 온도에 의해 정의한 이형제의 융점은 바람직하게는 65 내지 130℃, 더욱 바람직하게는 80 내지 125℃이다.

토너는 유동성 개선제로서 미분체가 토너 입자에 첨가될 수 있는 것이 바람직하다. 그의 특히 바람직한 예로는 다음을 들 수 있다: 플루오르계 수지 분체, 예컨대 비닐리덴 플루오라이드 미분체 및 폴리테트라플루오로에틸렌 미분체; 및 실리카 미분체, 예컨대 습윤 실리카 또는 건조 실리카, 산화티타늄 미분체, 알루미나 미분체 등을 그 표면을 실란 커플링제, 티타늄 커플링제 또는 실리콘 오일로 표면 처리함으로써 소수성화 처리하여 얻은 생성물(상기 생성물은 메탄올 적정 시험에 의해 측정하여 30 내지 80 범위의 소수성화도 값을 나타내도록 처리됨).

유동화제는 BET법에 의해 측정한 질소 흡착에 의해 바람직하게는 30 ㎡/g 이상, 더욱 바람직하게는 50 ㎡/g 이상의 비표면적을 갖는다.

전술한 것들을 제외한 무기 미분체는 당해 분체가 폴리싱 효과외에 대전성 및 유동성을 부여하거나 세정조제로서 작용하도록 토너에 첨가될 수 있다. 무기 미분체를 토너 입자에 외부에서 첨가할 경우, 첨가 이전과 비교하여 첨가 이후에 개선된 효과를 얻을 수 있다. 무기 미분체의 예로서는 마그네슘, 아연, 코발트, 망간, 스트론튬, 세륨, 칼슘 및 바륨의 티탄산염 및/또는 규산염을 들 수 있다.

무기 미분체는 토너 입자 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.1 내지 10 질량부, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 8 질량부의 양으로 사용된다.

토너를 자성 1성분 현상제 또는 비자성 1성분 현상제로서 사용할 수 있지만, 토너를 담체와 혼합하여 2성분 현상제로서 사용할 수도 있다.

자성 담체의 예로서는 일반적으로 다음과 같은 공지된 담체를 들 수 있다: 표면이 산화된 철 분체 또는 비산화된 철 분체; 철, 리튬, 칼슘, 마그네슘, 니켈, 구리, 아연, 코발트, 망간, 크롬, 및 희토류 원소의 금속 입자, 이들의 합금 입자; 산화물 입자; 자성 재료, 예컨대 페라이트; 및 자성 재료 및 이에 분산된 상태로 자성 재료를 담지하는 결착 수지를 함유하는 자성 재료-분산 수지 담체(소위 수지 담체).

토너를 자성 담체와 혼합하여 2성분 현상제로서 사용할 경우에, 현상제중의 토너의 농도는 바람직하게는 2 질량% 이상 15 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 4 질량% 이상 13 질량% 이하이다. 본 발명의 열처리 장치로 처리함으로써 얻은 토너 입자의 중량 평균 입경(D4)은 4 ㎛ 이상 12 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

이하에서는 토너의 다양한 물리적 특성에 대한 측정 방법을 설명한다.

<중량 평균 입경(D4)의 측정>

토너의 중량 평균 입경(D4)은, 유효 측정 구간 수를 25,000으로 하여, 소공 전기 저항법에 근거하여 100 ㎛ 미세공 관을 구비한 "코울터 카운터 멀티사이저 3(Coulter Counter Multisizer 3)" (등록 상표, 베크만 코울터, 인코오포레이티드 제조) 및 측정 조건 설정 및 측정 데이터 분석을 위한 전용 소프트웨어인 "베크만 코울터 멀티사이저 3 버젼 3.51)"(베크만 코울터, 인코오포레이티드 제조)를 사용해서 측정한다. 이어서, 측정 데이터를 분석해서 직경을 계산한다.

측정에는, 이온교환수중에 시약 등급 염화나트륨을 약 1 질량%의 농도가 되도록 용해시킴으로써 제조한 전해질 용액, 예를 들면 "이소톤(ISOTON) II"(베크만 코울터, 인코오포레이티드 제조)를 사용할 수 있다.

여기서, 측정 및 분석하기 전에 전용 소프트웨어를 다음과 같이 구성함을 유의해야 한다.

전용 소프트웨어의 "표준 작동법 변경(change standard measurement method(SOM))" 스크린에서, 제어 모드의 총 계산 수를 50,000개의 입자로 설정하고, 측정 회수를 1로 설정하며, "각각 10.0 ㎛의 입경을 갖는 표준 입자"(베크만 코울터, 인코오포레이티드 제조)를 사용해서 얻은 값을 Kd 값으로 설정한다. 역치/노이즈 레벨 측정 버튼을 눌러 역치와 노이즈 레벨을 자동으로 설정한다. 또한, 전류를 1,600 ㎂로 설정하고, 이득을 2로 설정하며, 전해질 용액을 이소톤 II로 설정하고, 측정후 미세공 관 세정 여부로서 체크 박스에 체크마크를 표시한다.

전용 소프트웨어의 "펄스에서 입경으로의 변환 설정(setting for conversion from pulses to particle diameter)" 스크린에서, 박스(bin) 간격을 로그 입경으로 설정하고, 입경 박스를 256으로 설정한 다음, 입경 범위를 2 ㎛ 내지 60 ㎛ 범위로 설정한다.

구체적인 측정 방법은 다음과 같다.

(1) 멀티사이저 3 전용인 250 ml 둥근 바닥 유리제 비이커에 상기 전해질 수용액 약 200 ml를 넣는다. 비이커를 샘플 스탠드에 놓고, 24 회전/초로 교반 막대를 사용해서 비이커내 전해질 용액을 역시계 방향으로 교반한다. 이어서, 미세공 관내의 오염물질과 기포를 전용 소프트웨어에서 "미세공 세정" 기능에 의해서 제거한다.

(2) 상기 전해질 수용액 약 30 ml를 100 ml 평면바닥 유리제 비이커에 넣는다. "컨태미넌(Contaminon) N"(비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 유기 증강제를 포함하는 pH 7의 정밀 측정 장치 세정용 중성 세제의 10 질량% 수용액, 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈, 리미티드 제조)을 이온교환수로 질량 기준 약 3배로 희석함으로써 제조한 희석 용액 약 0.3 ml를 분산제로서 전해질 용액에 첨가한다.

(3) 초음파 분산 유닛인 120W의 전기 출력을 갖는 "초음파 분산 시스템 테토라(Ultrasonic Dispersion System Tetora) 150"(닉카이 비오스 컴패니 리미티드 제조)을 준비하는데, 이 유닛에서는 각각 50 kHz의 진동 주파수를 갖는 2개의 진동자가 180°의 위상차가 되도록 장착되어 있다. 소정량의 이온 교환수를 초음파 분산 유닛의 수조에 넣는다. 컨태미넌 N 약 2 ml를 수조에 넣는다.

(4) 상기 (2)의 비이커를 초음파 분산 유닛의 비이커 고정구에 놓고, 초음파 분산 유닛을 작동시킨다. 이어서, 비이커의 높이 위치를 비이커내의 전해질 용액의 액체 높이가 초음파 분산 유닛으로부터 유래한 초음파에 의해 최대 한도로 공명할 수 있도록 조정한다.

(5) 상기 (4)의 전해질 용액에 초음파를 조사하면서, 토너 약 10 mg을 조금씩 비이커내의 전해질 용액에 첨가하고 분산시킨다. 이어서, 초음파 분산 처리를 60초 동안 더 계속한다. 초음파 분산시에, 수조내의 수온을 10℃ 이상 40℃ 이하가 되도록 적절히 조정함을 유의해야 한다.

(6) 피펫을 사용해서 상기 (5)의 토너가 분산되어 있는 전해질 용액을 샘플 스탠드에 설치된 (1)의 둥근 바닥 비이커내로 적하하며, 측정 농도가 5%가 되도록 조정한다. 이어서, 측정된 입자의 수가 50,000에 도달할 때까지 측정을 수행한다.

(7) 장치에 부속된 상기 전용 소프트웨어를 사용해서 측정 데이터를 분석하여, 중량 평균 입경(D4)을 계산한다. 여기서, 전용 소프트웨어에서 그래프/부피%를 설정할 경우에 "분석/부피 통계치(대수 평균)"의 스크린상에서 "평균 직경"이 중량 평균 입경(D4)이다.

<거친 분체의 양을 계산하는 방법>

토너 또는 분체 입자중에서 부피 기준 거친 분체의 양(부피%)을 다음과 같이 계산한다.

예를 들면, 토너의 중량 평균 입경보다 1.5배 이상 더 큰 입경을 각각 갖는 입자들을 거친 분체로 간주할 경우, 멀티사이저 3으로 측정을 수행한 후에, (1) 측정 결과의 차트를 전용 소프트웨어를 "그래프/부피%"로 설정함으로써 부피%로 환산하여 나타내고, (2) "포맷/입경/입경 통계"의 스크린에서 입경 설정 부분의 ">"를 체크하고, 입경 설정 부분 아래의 입경 입력 부분에 중량 평균 입경 x 1.5를 하여 얻은 값 (a)를 입력한다. 이어서, (3) "분석/부피 통계치(대수 평균)"의 스크린을 표시할 경우, ">(a) ㎛" 표시부에서 수치가 토너의 중량 평균 입경보다 1.5배 이상 더 큰 입경을 각각 갖는 입자들의 부피%이다.

<토너 입자의 평균 원형도 및 거친 입자에 한정된 평균 원형도의 측정 방법>

토너 또는 분체 입자의 평균 원형도는 유동형 입자 영상 분석기인 "FPIA-3000"(시스멕스 코포레이션 제조)을 사용한 검정 작업시의 측정 및 분석 조건하에 측정한다.

구체적인 측정 방법을 이하에 설명한다. 이온 교환수 20 ml에 분산제로서 적당한 양의 계면활성제, 바람직하게는 알킬벤젠 술포네이트를 첨가한 후에, 측정 샘플 0.02 g을 첨가한다. 진동 주파수가 50 kHz이고 전기 출력이 150W인 데스크탑형 초음파 세척 및 분산 유닛(예: "VS-150"(벨보-클리어에서 제조))을 사용해서, 상기 혼합물을 2분 동안 분산 처리한다. 이와 같이 하여, 측정용 분산액을 수득한다. 이때, 분산액이 10℃ 이상 40℃ 이하의 온도를 갖도록 적절히 냉각시킨다.

정규 대물렌즈(배율: 10)가 장착된 유동형 입자 영상 분석기를 측정에 사용하고, 시드(sheath)액으로서 파티클 시드(Particle Sheath) "PSE-900A"(시스멕스 코포레이션 제조)를 사용한다. 전술한 절차에 의해 제조한 분산액을 유동형 입자 영상 분석기에 넣고, 3,000개의 토너 입자를 HPF 측정 모드의 총합 계수 모드에서 측정한다. 이어서, 토너 또는 분체 입자의 평균 원형도를 입자 분석시 2진화 역치를 85%로 하고 분석하고자 하는 입경을 각각 2.00 ㎛ 이상 200.00 ㎛에 해당하는 입경으로 제한하여 측정한다.

또한, 분석하고자 하는 입경을 멀티사이저 3으로 측정한 중량 평균 입경보다 1.5배 큰 (a) ㎛ 이상 200.00 ㎛ 이하로 제한하고, 거친 분체에 대한 평균 원형도를 측정한다.

측정시, 측정을 개시하기에 앞서 표준 라텍스 입자(예를 들면 듀크 사이언티픽에서 제조한 5200A를 이온교환수로 희석함으로써 제조함)를 사용해서 자동 촛점 조정을 수행한다. 그 후에, 측정 개시로부터 매 2시간마다 촛점 조정을 수행하는 것이 바람직하다.

본원의 각 실시예에서, 시스멕스 코포레이션에서 검정하고 시스멕스 코오포레이션에 의해 검증 인증서가 발부된 유동형 입자 영상 분석 장치를 사용하였음을 알아두기로 한다. 분석하고자 하는 입자 직경을 2.00 ㎛ 이상 200.00 ㎛ 이하, 또는 (a) ㎛ 이상 200.00 ㎛ 이하의 원 상당 직경에 해당하는 입경으로 제한하는 것을 제외하고는, 검정 인증서 수령시와 동일한 측정 및 분석 조건하에서, 측정을 수행하였다.

(토너 입자 A의 제조)

결착 수지(폴리에스테르 수지)(Tg: 57.5℃, 산가: 25 mgKOH/g, 히드록시가: 20 mgKOH/g, 분자량: Mp 5,450, Mn 2,800, Mw 49,000): 100 질량부

C.I. 피그먼트 블루 15:3: 5 질량부

알루미늄 1,4-디-t-부틸살리실레이트 화합물: 0.5 질량부

피셔-트롭쉬 왁스(니폰 세이로 컴퍼니, 리미티드 제조, 제품명: FT-100, 융점: 98℃): 5 질량부

위와 같이 제제화된 재료들을 헨쉘 믹서(FM-75J 타입, 미츠이 마이닝 컴퍼니, 리미티드)로 잘 혼합한 후에 130℃의 온도하에 10 kg/hr의 온도로 설정된(토출시에 혼련된 생성물의 온도는 약 150℃임) 이축 혼련기로 혼련하였다. 수득한 혼련된 생성물을 냉각시키고 해머밀로 거칠게 분쇄한 후에 15 kg/hr의 공급량하에 기계적 분쇄기(T-250: 터보 고교 컴퍼니, 리미티드 제조)로 미분쇄하였다. 이와 같이 하여, 미분쇄된 토너 B-1을 수득하였으며, 이것은 6.6 ㎛의 중량 평균 입경을 갖고, 각각 4.0 ㎛ 이하의 입경을 갖는 입자들을 42.6 수%로, 그리고 각각 상기 중량 평균 입경의 1.5배인 9.9 ㎛ 이상의 입경을 갖는 입자들(거친 입자들)을 2.8 부피%로 함유하였다.

수득한 미분쇄된 토너 B-1을 미분체 및 거친 분체를 제거하기 위해 회전식 분급기(TTSP100, 호소카와 미크론 코포레이션 제조)를 사용해서 4.2 kg/hr의 공급량으로 분급 처리하였다. 이와 같이 하여, 토너 입자 A를 수득하였으며, 이것은 6.8 ㎛의 중량 평균 입경을 갖고, 각각 4.0 ㎛ 이하의 입경을 갖는 입자들을 19.4 수%로, 그리고 각각 상기 중량 평균 입경의 1.5배인 10.2 ㎛ 이상의 입경을 갖는 입자들(거친 입자들)을 2.6 부피%로 함유하였다.

토너 입자 A를 FPIA-3000을 사용해서 그 원형도에 대하여 측정하였다. 그 결과, 0.943의 평균 원형도를 갖고 각각 2 ㎛ 이하의 입경을 갖는 입자의 함량은 6.2%였다. 또한, 10.2 ㎛ 이상의 입경을 갖는 거친 분체의 원형도는 0.925였다.

(토너 처리된 입자의 제조)

하기 재료들을 헨쉘 믹서(FM-75, 니폰 코크 앤드 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드 제조)에 넣고 5분의 혼합 시간 동안 50.0 m/s의 회전식 베인(vane)의 원주 속도하에 혼합하였다. 이와 같이 하여, 토너 처리된 입자 A1을 수득하였으며, 이 입자에서는 실리카와 산화티타늄이 토너 입자 A의 표면에 부착하였다.

토너 입자 A: 100 질량부

실리카(졸겔법에 의해 형성된 실리카 미립자를 1.5 질량%의 헥사메틸디실라잔으로 표면 처리하고 실리카 미립자의 입도 분포를 분급에 의해서 소정의 분포로 조정함으로써 수득함): 3.0 질량부

산화티타늄(아나타제 결정형을 갖는 메타티탄산을 표면 처리함으로써 수득함): 0.5 질량부

열처리 구역 링의 실시예 1

각각 20 mm의 높이 및 200 mm의 길이를 갖는 9개의 삼각형 돌출부, 및 각각 5 mm의 깊이 및 200 mm의 길이를 갖는 9개의 반원형 오목부를 기재인 500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 원통형 링과 결합함으로써 얻은 링을 링 A로 정의하였다. 돌출부의 원주상의 반복 거리는 세가지 유형, 즉, 159 mm, 174.5 mm 및 190 mm의 조합이었다. 도 2의 (a)는 링 A 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

열처리 구역 링의 실시예 2

각각 20 mm의 높이 및 200 mm의 길이를 갖는 9개의 삼각형 돌출부를 동일한 간격으로 기재인 500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 원통형 링에 제공함으로써 얻은 링을 링 B로 정의하였다. 돌출부의 원주상의 반복 거리는 174.5 mm이었다. 도 2의 (b)는 링 B 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

열처리 구역 링의 실시예 3

각각 10 mm의 높이 및 200 mm의 길이를 갖는 60개의 둥근 돌출부를 동일한 간격으로 기재인 500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 원통형 링에 제공함으로써 얻은 링을 링 C로 정의하였다. 돌출부의 원주상의 반복 거리는 26.2 mm이었다. 도 2의 (c)는 링 C 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

열처리 구역 링의 실시예 4

각각 35 mm의 높이 및 200 mm의 길이를 갖는 6개의 부등변 사각형 돌출부를 동일한 간격으로 기재인 500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 원통형 링에 제공함으로써 얻은 링을 링 D로 정의하였다. 돌출부의 원주상의 반복 거리는 261.8 mm이었다. 도 2의 (d)는 링 D 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

열처리 구역 링의 실시예 5

각각 5 mm의 깊이를 갖는 90개의 반원형 딤플을 동일한 간격으로 기재인 500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 원통형 링의 내부 표면의 원주상에 배치함으로써 얻은 링을 링 E로 정의하였다. 오목부의 원주상의 반복 거리는 17.5 mm이었다. 도 2의 (e)는 링 E 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

열처리 구역 링의 실시예 6

각각 45 mm의 높이 및 200 mm의 길이를 갖는 단 1개의 반원형 돌출부를 기재인 500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 원통형 링에 제공함으로써 얻은 링을 링 F로 정의하였다. 도 2의 (f)는 링 F 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

열처리 구역 링의 실시예 7

각각 2.5 mm의 높이 및 200 mm의 길이를 갖는 삼각형 돌출부를 180개소 동일한 간격으로 기재인 500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 원통형 링에 제공함으로써 얻은 링을 링 G로 정의하였다. 돌출부의 원주상의 반복 거리는 8.7 mm이었다. 도 2의 (g)는 링 G 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

열처리 구역 링의 실시예 8

각각 60 mm의 높이 및 200 mm의 길이를 갖는 6개의 삼각형 돌출부를 동일한 간격으로 기재인 500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 원통형 링에 제공함으로써 얻은 링을 링 H로 정의하였다. 돌출부의 원주상의 반복 거리는 261.8 mm이었다. 도 2의 (h)는 링 H 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

열처리 구역 링의 실시예 9

각각 1.5 mm의 높이 및 200 mm의 길이를 갖는 360개의 삼각형 돌출부를 동일한 간격으로 기재인 500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 원통형 링에 제공함으로써 얻은 링을 링 I로 정의하였다. 돌출부의 원주상의 반복 거리는 4.4 mm이었다. 도 2의 (i)는 링 I 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

열처리 구역 링의 실시예 10

500 mm의 내경(직경) 및 300 mm의 높이를 갖는 내부 표면상에 요철이 없는 원통형 링을 제조하고 링 J로 정의하였다. 도 2의 (j)는 링 J 및 규제 유닛의 횡단면 개요도이다.

실시예 1

토너 처리된 입자 A1을 도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 장치에서 열처리 구역 링으로서 도 2의 (a)에 도시된 링 A를 사용하여 열처리하였다. 상기 장치의 내경을 500 mm의 직경으로 설정하고, 300 mm의 외경을 갖는 컬럼형 부재를 규제 유닛(6)으로서 사용하였다.

토너 처리된 입자 A1을 상기 구성을 갖는 장치를 사용하여 0.970의 평균 원형도를 갖도록 열처리하였다.

이때 작업 조건은 다음과 같았다: 고온 에어 온도: 160℃, 고온 에어 양(2구 합계): 27 ㎥/분, 공급량(2구 합계): 100 kg/hr, 원료 반송 압축 기체 양(IJ)(2구 합계): 3.5 ㎥/분, 저온 에어(1)의 양(상부 4구 합계); 6 ㎥/분, 저온 에어(2)의 양(하부 4구 합계): 2 ㎥/분, 회수 블로워 에어량: 50 ㎥/분 및 작업 시간: 30분.

이때 수득한 열처리된 토너 입자의 입도 분포는 다음과 같다: 중량 평균 입경: 7.2 ㎛, 각각 4.0 ㎛ 이하의 입도를 갖는 입자의 분율: 15.5 수%, 및 각각 중량 평균 입경의 1.5배 큰 10.8 ㎛ 이상의 입경을 갖는 입자(거친 분체)의 분율: 4.9 부피%. 또한, 원형도 분포에서 각각 0.990 이상의 원형도를 갖는 입자의 빈도는 14.6%이고, 10.8 ㎛ 이상의 입경을 갖는 거친 분체의 평균 원형도는 0.928이었다.

하기 표 1은 작업 조건을 나타낸다.

이와 같이 하여 얻은 열처리후의 토너 입자를 다음과 같은 기준에 근거하여 평가하였다. 표 1에 평가 결과를 나타낸다.

평가 기준 1

열처리후에 토너 입자중의 거친 분체의 양(부피%)을 측정하였다. 거친 분체의 양이 증가함은 합일된 입자가 생성되었음을 시사하며, 이는 토너 층에서 불충분한 교반 및 고온 에어의 불충분한 혼합에 기인하여 과잉량의 열을 제공받은 입자가 존재함을 시사하는 것으로 생각된다.

열처리후 토너 입자를 다음의 다섯 단계에 근거하여 평가하였다. 레벨 A 내지 C를 본 발명에서 허용가능한 레벨로 정의하였다.

A: 거친 분체의 양이 5 부피% 이하이다.

B: 거친 분체의 양이 5 부피% 초과 10 부피% 이하이다.

C: 거친 분체의 양이 10 부피% 초과 15 부피% 이하이다.

D: 거친 분체의 양이 15 부피% 초과 20 부피% 이하이다.

E: 거친 분체의 양이 20 부피% 초과이다.

평가 기준 2

열처리후의 토너 입자에서 거친 분체의 평균 원형도를 측정하였다. 종래의 제조 장치에서는, 층에서 외부 원주 주위로 회전하는 거친 분체에는 열이 쉽게 가해지지 않기 때문에 구형화가 용이하게 진행하지 않는다. 또한, 거친 분체의 평균 원형도는 각각 낮은 원형도를 갖는 합일된 입자에 기인하여 원료의 평균 원형도보다 낮아지는 경향이 있다. 거친 분체의 높은 평균 원형도는 열이 거친 분체에도 가해지고, 합일된 입자의 양이 작으며, 토너 입자의 입경에 무관하게 열이 토너 입자에 균등하게 가해진다는 것을 시사하는 것으로 생각된다.

열처리후의 토너 입자를 다음의 다섯 단계를 기준으로 하여 평가하였다.

A: 거친 분체의 평균 원형도가 0.925 이상이다.

B: 거친 분체의 평균 원형도가 0.920 이상 0.925 미만이다.

C: 거친 분체의 평균 원형도가 0.915 이상 0.920 이하이다.

D: 거친 분체의 평균 원형도가 0.910 이상 0.915 미만이다.

E: 거친 분체의 평균 원형도가 0.910 미만이다.

평가 기준 3

열처리후의 토너 입자의 원형도 분포에서 각각 0.990 이상의 원형도를 갖는 입자의 빈도를 측정하였다. 각각의 토너 입자가 동일한 열량을 균등하게 수용하는 경우에도, 미분체의 원형도가 쉽게 커지게 된다. 본 발명에서, 분체 입자는 그 입경에 무관하게 균등하게 교반되고 열을 공급받으므로, 열 구형화 효율이 증가된다. 그러므로, 동일한 원형도를 달성하기 위해 가해지는 총 열량이 감소될 수 있다. 동일한 평균 원형도에서도 0.990 이상의 원형도를 갖는 입자의 수가 감소되며, 이러한 감소는 열 구형화 효율이 높다는 것을 시사한다.

열처리후 토너 입자를 다음의 네 단계를 기준으로 하여 평가하였다.

A: 각각 0.990 이상의 원형도를 갖는 입자의 빈도가 15% 이하이다.

B: 각각 0.990 이상의 원형도를 갖는 입자의 빈도가 15% 초과 20% 이하이다.

C: 각각 0.990 이상의 원형도를 갖는 입자의 빈도가 20% 초과 30% 이하이다.

D: 각각 0.990 이상의 원형도를 갖는 입자의 빈도가 30% 초과이다.

실시예 2 내지 7, 비교예 1 내지 3

도 1의 (a) 및 (b)의 장치에서, 표 1에 제시한 바와 같이 링 B 내지 J를 각각 열처리 구역 링으로서 사용하였다.

고온 에어 온도를 평균 원형도가 0.970이 되도록 조정하고, 토너 처리된 입자 A1을 이러한 구성을 갖는 장치를 사용해서 열처리하였다. 표 1에 작업 조건을 나타내었다. 또한, 열처리후의 토너 입자를 실시예 1에서와 같은 기준에 근거하여 평가하였다. 표 1에 평가 결과를 나타내었다.

실시예 1 내지 7의 평가에 근거하여, 장치의 내벽면상에 요철부를 제공함으로써 거친 분체의 생성량이 억제되었음을 확인하였다. 그 이유는 다음과 같이 생각된다: 토너 층의 입도 분포가 요철부에 의해서 교란되고, 미분체의 과잉 용융에 의해 유발된 합일된 입자의 생성이 억제되었다. 또한, 열처리 효율이 증가되므로, 동일한 평균 원형도를 얻는데 필요한 고온 에어의 온도가 감소되었다. 각각의 요철부의 높이 또는 깊이는 20 mm 이상인 것이 바람직한데, 전체 토너 층이 교반될 수 있기 때문이다. 그러나, 높이 또는 깊이가 30 mm를 초과하여 간극의 변화 비율을 증가시킬 경우에는, 회전류가 교란될 수 있다.

요철부의 간격이 적절한 실시예 1 내지 3이 바람직한데, 그 이유는 토너의 입경에 무관하에 열이 균등하게 가해질 수 있기 때문이다.

비교예 1에서, 공급하고자 하는 고온 에어의 온도를 작업전에 190℃로 상승시킬 경우에는, 0.970의 평균 원형도를 얻을 수 없다. 고온 에어의 온도를 190℃ 초과로 상승시킬 경우에는, 장치에 융해물이 생성되었다. 각각 0.990 이상의 원형도를 갖는 입자의 비율은 평균 원형도가 증가함에도 불구하고 높았다. 따라서, 짧은 경로를 통해서 회수 유닛으로 공급되는 토너 및 장치에 장기간 동안 잔류하는 토너가 존재하는 것으로 예측된다. 돌출부가 장치내의 회전류를 억제할 정도를 큰 것으로 추측된다.

비교예 2 및 3에서, 본 발명의 효과를 달성하지 못하였다. 예를 들면, 원료 공급량 50 kg/h 이하로 작업할 경우에 본 발명의 장치의 생성물과 유사한 생성물을 수득할 수 있지만; 100 kg/h 의 원료 공급량으로 작업할 경우에는 거친 분체의 생성량 및 각각 0.990 이상의 원형도를 갖는 입자의 증가를 억제할 수 없다.

상기 실시예로부터 본 발명의 열처리용 장치를 사용해서 합일에 기인하여 생성된 거친 입자를 덜 함유하고 균일하게 열처리된 토너 입자를 수득할 수 있다는 것을 확인하였다.

이상에서는 예시적인 실시양태에 의거하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시양태에 제한되지 않음을 알아야 한다. 첨부된 특허 청구의 범위는 모든 변형예 및 등가의 구조와 기능을 모두 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

본 출원은 2011년 6월 13일자 일본 특허 출원 제 2011-130924호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 특허 출원은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.

1: 열처리 장치 본체 2: 고온 에어 공급 유닛
3: 분체 입자 공급 유닛 4: 저온 에어 공급 유닛
5: 회수 유닛 6: 규제 유닛
7: 열처리 구역 링

Claims

각각 결착 수지 및 착색제를 함유하는 분체 입자를 열처리하기 위한 열처리 장치로서,
(1) 분체 입자를 열처리하는 원통 형상을 갖는 처리실;
(2) 분체 입자를 상기 처리실에 공급하기 위한 분체 입자 공급 유닛;
(3) 공급된 분체 입자를 열처리하기 위한 고온 에어 공급 유닛;
(4) 열처리된 분체 입자를 냉각하기 위한 저온 에어 공급 유닛;
(5) 공급된 분체 입자의 흐름을 규제하기 위해, 상기 처리실에 제공된 규제 유닛; 및
(6) 상기 처리실의 하단부측상에 제공된 배출구로부터 열처리된 분체 입자를 회수하기 위한 회수 유닛을 포함하며,
상기 규제 유닛은, 실질적으로 원형인 횡단면을 갖는 컬럼형 부재를 포함하고, 상기 부재는 상기 처리실의 하단부로부터 상단부로 돌출하도록 상기 처리실의 중심 기둥상에 배치되며;
상기 고온 에어 공급 유닛은 공급하고자 하는 고온 에어가 상기 처리실의 내벽을 따라 회전하도록 제공되며;
상기 회수 유닛의 배출구는 분체 입자의 회전 방향을 유지하도록 상기 처리실의 외부 원주부에 제공되고;
높이 2 mm 이상 50 mm 이하인 하나 이상의 돌출부가 상기 분체 입자 공급 유닛의 하류측상, 및 상기 처리실의 내부 벽면과 상기 규제 유닛의 외부 벽면 중 하나 이상에서의 상기 저온 에어 공급 유닛의 상류측상의 구역에 제공되며;
상기 열처리 장치는 횡단면을 갖고, 상기 횡단면은 상기 처리실의 중심축에 대하여 수직이며, 상기 돌출부가 제공된 구역에 배치되고, Dmin 및 Dmax가 관계식
0.50 ≤ Dmin/Dmax < 1.0을 만족하며, 여기서
Dmin은 상기 횡단면에서 측정한 상기 처리실과 상기 컬럼형 부재 사이의 간극의 거리의 최소값을 나타내고, Dmax는 상기 횡단면에서 측정한 상기 처리실과 상기 컬럼형 부재 사이의 간극의 거리의 최대값을 나타내는, 열처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 처리실의 내벽상에 2개 이상의 돌출부가 제공되고, 인접한 돌출부 사이의 원주 방향 거리가 20 mm 이상 200 mm 이하인, 열처리 장치.
각각 결착 수지 및 착색제를 함유하는 분체 입자를, 토너를 제조하기 위한 열처리 장치를 사용해서 열처리하는 것을 포함하고, 상기 열처리 장치는 제1항 또는 제2항에 기재된 열처리 장치를 포함하는, 토너의 제조 방법.