JPH0666033B2 - トナー粉の製造方法及びトナー粉を製造するための装置システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、効率良く粒度分布のシヤープなトナー粉を製
造する方法及びそのための装置システムに関する。

〔従来の技術〕

従来、トナーの微粉砕方法としては１台の分級機と１台
の粉砕機の組み合せ又は２台の分級機と１台の粉砕機の
組み合せが知られており、その例としては高圧気流をジ
エツトノズルから噴出させ、そのジエツト気流中に原料
粒子を巻き込み、粒子の相互衝突又は壁その他の衝突体
との衝突で粉砕を進めるいわゆるジエツト式粉砕手段で
あるジエツトミルを用い、該粉砕手段１ケと、分級手段
１〜２ケが結合されて、粉砕に供されている。第２図お
よび第３図は、それぞれ従来行われている例である。第
２図において、原料は、原料供給管１を経て、供給さ
れ、粉砕物と共に原料は、分級手段に導入され、粗粉と
微粉にわけられる。粗粉は、粉砕手段を経て、粉砕さ
れ、再び分級手段へ導入される。一方微粉は、製品とし
て、系外へ排出される。

しかしながら、この系では、分級手段に供給される粉体
は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある種々の粒径のト
ナーが粉砕手段と分級手段の間を循環して供給されるた
め、粒度が非常にブロードであり、かつ、非常に負荷の
大きい状態で運転されることになる。従って、分級され
た微粉すなわち粉砕品には、品質上悪影響を及ぼす粗粒
子が多くなる。

一方、再度粉砕へ戻される粗粉側には、本来、これ以上
粉砕の必要のない微粉が多く混入して、これらの微粉が
さらに粉砕されることから、粉砕品中の微粉の割合が多
くなって、微粉の凝集物等が発生することもあり、次工
程の分級工程で微粉を行って所望の粒度を得ても収率が
低い。又、先に述べたように、粗粉、微粉等の割合が多
くなるので、このようにして作った現像剤を用いて得た
画像は、濃度も低く、カブリが多い、白ポチがあるなど
の問題点を有している。又、分級の効率が悪く、そして
粉砕のエネルギー効率が悪いという問題点を有してい
る。

上記の改良手段として、第３図のように、第２分級手段
を設けて、第１分級手段で比較的粗い分級点で微粉を除
去し、第２分級手段で更に微粉を除去することで、粉砕
機に付属する分級機の分級精度を上げる試みがなされて
いる。これによって上述の問題点は改善されているが、
まだ十分ではなく、又、粉砕手段や、第１分級手段から
第２分級手段への運搬手段５等が増加することにより、
工程が煩雑化し投資額が倍近くに増大し、かつ、第１分
級手段、運搬手段等を運転するエネルギー分のランニン
グコストが増大するなどの問題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来のトナー微粉砕方法における前述の各種問
題点を解決するものであって、その目的は均一かつ、精
微な粒度分布であり、また高画像濃度を達成し得る静電
現像用トナーを効率よく得られる製造方法及びそのため
の装置システムを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

具体的には、本発明は、結着樹脂及び着色剤を少なくと
も含有する組成物を溶融混練し、混練物を冷却固化し、
固化物を粉砕して粉砕原料を生成し、生成した粉砕原料
を分級してトナー粉を製造する方法において、粉砕原料
を第１風力分級手段へ導入して第１分級粗粉と第１分級
微粉とに風力分給し、得られた第１分級粗粉を、ジエツ
ト式粉砕手段からなる第１粉砕手段へ導入して５〜10kg
／cm²の範囲の粉砕エア圧で粉砕し、得られた第１分級
粗粉の第１粉砕物を粉砕原料とともに第１風力分級手段
へ導入して風力分級し、分級された第１分級微粉を第２
風力分級手段へ導入して第２分級粗粉と第２分級微粉と
に風力分級し、得られた第２分級粗粉を、該第１粉砕手
段の処理能力よりも低いジエツト式粉砕手段からなる第
２粉砕手段へ導入して、該第１粉砕手段における粉砕時
の衝撃力よりも弱い衝撃力となるように２〜6kg／cm²の
範囲の粉砕エア圧で粉砕し、得られた第２分級粗粉の第
２粉砕物を第１分級手段へ導入することを特徴とするト
ナー粉の製造方法に関する。

さらに、本発明は、結着樹脂及び接着剤を少なくとも含
有する組成物を溶融混練し、混練を冷却固化し、固化物
を粉砕して粉砕原料を生成し、生成した粉砕原料を分級
手段により分級してトナー粉を製造するための装置シス
テムにおいて、該装置システムは、第１風力分級手段、
第１粉砕手段、第２風力分級手段及び第２粉砕手段を具
備しており、該第１風力分級手段は導入された粉砕原料
を第１分級粗粉と第１分級微粉とに風力分級するための
分級手段であり、該第１粉砕手段は、分級された第１分
級粗粉を５〜10kg／cm²の範囲の粉砕エア圧による衝撃
力で粉砕するためのジエツト式粉砕手段からなる粉砕手
段であり、該第２風力分級手段は、風力分級された第１
分級微粉を第２分級粗粉と第２分級粗粉とに風力分級す
るための分級手段であり、該第２粉砕手段は、風力分級
された第２分級粗粉を、該第１粉砕手段における粉砕時
の衝撃力よりも弱い衝撃力となるように２〜6kg／cm²の
範囲の粉砕エア圧で粉砕するための、該第１粉砕手段の
処理能力より低いジエツト式粉砕手段からなる粉砕手段
であり、該装置システムは、該第１粉砕手段で粉砕され
た第１分級粗粉の第１粉砕物を粉砕原料とともに該第１
風力分級手段へ導入するための導入手段と、該第２粉砕
手段で粉砕された第２分級粗粉の第２粉砕物を該第１風
力分級手段へ導入するための導入手段とを、さらに具備
していることを特徴とするトナー粉を製造するための装
置システムに関する。

本発明の方法は、溶融混練組成物を粉砕及び分級するも
のであって、第１図はその方法の概要を示すフローチャ
ートである。

すなわち本発明の方法は、第１粉砕手段、第２粉砕手段
において粉砕された粉砕物と原料は第１分級手段へ送ら
れ、第１分級手段で分級された第１分級粗粉は、ジエツ
ト式粉砕手段からなる第１粉砕手段に導入され、粉砕さ
れる。

第１分級手段で分級された第１分級微粉は、第２分級手
段でさらに第２分級粗粉と第２分級微粉とに分級され、
第２分級粗粉は、ジエツト式粉砕手段からなる第２粉砕
手段によって粉砕されて第２粉砕品を生成し、生成した
第２粉砕品は、第１分級手段へ原料及び第１粉砕品と共
に導入される。

一方、第２分級微粉は、粉砕仕上り品として系外へ排出
される。

上述の方法を実施するには、通常相互の機器をパイプ手
段等で連結してなる一体装置システムを使用するのが通
常であり、そうした装置の好ましい例を第４図に示す。
第４図に示す一体装置は、第１粉砕機４、第１風力分級
機３、第１分級サイクロン６、輸送用インジエクシヨン
フイーダー７、第２風力分級機９、第２粉砕機13、第２
分級サイクロン11をパイプ手段で連結してなるものであ
る。この装置において、いわゆる粉体原料は原料投入口
１をへて原料供給導管２を介して、第１風力分級機３へ
導入され、分級された第１分級粗粉は、第１粉砕機４へ
導入されて粉砕され、再び導管２を介して第１風力分級
機３へ導入される。

一方、分級されて得た第１分級微粉は導管５を経て、補
集サイクロン６へ補集され、インジエクシヨンフイーダ
ー７でサイクロンよりとりだされ、導管８を経て第２風
力分級手段９へ導入され、第２分級粗粉と第２分級微粉
とに分級される。分級された第２分級粗粉は第２粉砕機
13で粉砕されて第２粉砕品を生成し、第２粉砕品は導管
14を経て第１風力分級機３へ原料及び第１粉砕品ととも
に導入される。

一方第２分級微粉は導管10を経て、補集サイクロン11に
て補集され、粉砕品排出口12より排出される。

粉砕機４及び13としては、後述の実施例に記載してある
如く、ジエツト粉砕機が好ましく使用できるが、それ自
体で目的粒度まで粉砕可能な装置であることが要求さ
れ、ジエツトを利用した粉砕機としては日本ニユーマチ
ツク工業製、PJM−Ｉ、細川ミクロン製ミクロンジエツ
トやJet−Ｏ−Mizer、Blaw−Knox、Trost Jet Mill、
その他が使用可能である。

又、風力分級機３及び９としては、日本ニユーマチツク
工業製DSセパレーター、日清エンジニアリング製ターボ
クラシフアイヤー、細川ミクロン製MSセパレーター、そ
の他の風力分級機が作用可能である。

本発明によれば、従来の装置にくらべて、投資額ではウ
エートの小さいジエツト粉砕機を追加するだけで（10％
程度）50％〜100％の大幅な処理能力の増大が可能とな
る。動力的には、従来例（図３）にくらべて、第２粉砕
手段５の電力が増加するものの、多大な電力を使用する
風力分級手段等他の電力量が変化しないため、生成され
た粉砕仕上り品の重量当りの電力量では、15％〜30％の
大幅は省エネが可能になる。

又、本発明のもう１つの効果としては、第２風力分級手
段から、第２粉砕手段で粉砕されるとき、従来と異な
り、トナー粒度に近い微細な粒子のみで粉砕されて、分
級へ送られるため、過粉砕が防止されて、２μｍ以下の
超微粉や、微粉凝集物の発生が防止できて、シヤープな
粒度分布の粉砕品が得られる。さらに、次工程で分級を
行い、７〜８μｍ以下の微粉を除去する際の分級品収率
も３〜５％向上し、かつ分級品中の超微粉や微粉の存在
も少ない。

又、本発明においては、第２風力分級手段及び第２粉砕
手段がそれぞれ第１分級手段、第１粉砕手段より低い処
理能力の装置を使用することが好ましい。すなわち、第
２工程で、大きい装置を使うことは、エネルギー効率的
にもメリツトがなく、粒度分布がブロードになり好まし
くない。

本発明のもう１つの特徴は、第１粉砕手段の粉砕時の衝
撃力より、第２粉砕手段の粉砕時の衝撃力を弱く、コン
トロールすることである。具体的な１つの例としては、
ジエツトミルの第１粉砕手段の粉砕エアのエア圧を５〜
10kg／cm²と上げて粉砕し、第２粉砕手段は第１粉砕手
段の粉砕エアのエア圧と比較してより低い２〜6kg／cm²
の低レベルで粉砕することにより、微粉や超微粉の発生
が更に少ない、粒度分布のよりシヤープな粉砕品を得る
ことが可能になる。又、このような方法で得た粉砕品を
更に次工程以降の加工を行って得た製品も、流動性がよ
く、画質も従来工程で作られたものに比べ画像濃度が高
く、かつ地カブリや、文字周辺のトビチリも少ないもの
が得られる。

又、本発明を更に有効にならしめるために、第２風力分
級手段へ、送られる粉体の脈動を防ぐ手段が合せて用い
られることが重要であり、その具体的な１つの例とし
て、第５図のごとく第１分級サイクロン６の下へ排出ダ
ブルダンパ21で排出し、排出された第１の分級微粉を受
け定量供給するフイーダー15により定量供給し、これを
受けてシユート17を経て空気に分散し第２風力分級手段
９への送り込む方法が例示される。

ここでフイーダ15は第１分級サイクロン６を通じて送ら
れてくる粉体の量よりフイード量を1.0〜1.5倍に好まし
くは1.1〜1.3倍に設定し、レベル計16により、フイーダ
15内の第１分級微粉が検知されないときは、フイーダ15
を停止し、検知された時は運転する。又、脈動を防ぐ手
段の更なる１例としては第６図のごとく、第１図及び第
２粉砕手段に供給される粉体の供給口に、絞り手段をも
うけて、大量の粉体が流れるのを、防ぐ手段とすること
も有効である。

以下実施例において本発明を詳細に説明する。

〔実施例１〕 第５図は、本発明を実施した１例であり、原料として
は、トナー用混合物を3mmスクリーンのハンマミルで粉
砕したものを用いた。粉砕機４として日本ニユーマチツ
ク工業製Ｉ−10型ジエツトミルで、粉砕圧を6kg／cm²に
設定し、第２粉砕機13としては、前記第１粉砕機４より
も処理能力の低い日本ニユーマチツク工業製、Ｉ−５型
ジエツトミルで粉砕エア圧を4.5kg／cm²で設定して用い
た。第１風力分級機３としては、日本ニユーマチツク工
業製、DS−10型風力分級機を用い、分級エア量を20m³／
minとし、第１分級粗粉と、第１分級微粉の粒度をそれ
ぞれコールタカウンターによる体積平均径で、30〜50μ
ｍ、15〜30μｍとなるよう設定した。第２風力分級機９
としては、前記第１風力分級機３よりも小型の日本ニユ
ーマチツク工業製DS−５型風力分級機を用い、分級エア
量を10m³／minとし、第２分級粗粉と、第２分級微粉
（粉砕品）粒度を、それぞれコールカウンターによる堆
積平均径で20〜35μｍ、10〜12μｍになるように設定し
て、第１表のような結果を得た。

３ 凝集度 本発明で用いた凝集度の測定方法は、ふる
い上にトナーをのせて振動を与えふるいの上の残留する
トナーの割合を測定する方法である。

この方法によればふるい上に残るトナーの割合が大きい
ほどトナーの凝集度は大きくトナー粒子が集合して挙動
し安いことを示す。具体的には細川ミクロメテイクスラ
ボラトリー製パウダーテスターを用いて温度25±１℃、
湿度60±５％の条件で測定される。

60メツシユ、100メツシユ、200メツシユのふるいをこの
順に上から並べ、振動台にセツトする。2gのトナーを60
メツシユのふるい上にセツトし、振動計に47Vの電圧を
印加して40秒間振動を与える。

終了後、各ふるい上に残ったトナーの重量を測定し、そ
れぞれに0.5、0.3、0.1の重みをかけて加え、百分率で
凝集度を表す。

〔実施例２〕 第４図は本発明を実施した１例であり、原料としては、
トナー用混練物を3mmスクリーンのハンマルミルで粗砕
したものを用いた。第１粉砕機４としては日本ニユーマ
チツク工業製Ｉ−10型ジエツトミルで粉砕エア圧を6kg
／cm²に設定し、第２粉砕機13としては前記第１粉砕機
４よりも処理能力の低い日本ニユーマチツク工業製Ｉ−
５型ジエツトミルで粉砕エア圧を5kg／cm²に設定して用
いた。第１風力分級機３としては、細川ミクロン製MS−
３型風力分級機を用い、分級エア量を25m³／minとし、
第１分級粗粉と第１分級微粉の粒度を、それぞれコール
ターカウンターによる体積平均径で30〜50μｍ、15〜30
μｍになるように設定した。第２風力分級機９として
は、前記第１風力分級機３よりも小型の細川ミクロン製
MSS−１型風力分級機を用い、分級エア量を15m³／minと
し、第２分級粗粉と、第２分級微粉（粉砕品）の粒度
を、それぞれコールカウンターによる体積平均径で20〜
35μｍ、10〜12μｍになるように設定して第２表のよう
な結果を得た。

〔発明の効果〕 本発明の製造方法及び装置システムは、高画像濃度の現
像画像を生成し得るトナー粉を効率良く生産できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフローチャート、 第２図は従来例の１例を示す図、 第３図は従来例の１例を示す図、 第４図は実施例の１例を示す図（実施例２のフローチヤ
ート）、 第５図は実施例の１例を示す図（実施例１のフローチヤ
ート）、 第６図は粉砕機にしぼり手段をつけた場合の例を示す
図、 第７図は比較例の１具体例を示す図である。 １〜12は第４図と同じであり、19は第２分級手段９から
粗粉を取り出し、排出するダブルダンパー20は、粉砕機
へ第２分級粗粉を送るシユートである。 第６図において22がこの粉砕機の本体、23は粉砕機のホ
ッパー、24は粉体供給口に取付けられた円錐形状のしぼ
り弁、25は高圧エアにより粉体を加速するエアエゼクタ
ー、26は加速された粉体を衝突させ、粉体を粉砕する衝
突板、27は粉体及びエアの排出口である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北森 直人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−128254（ＪＰ，Ａ) 日本粉体工業協会編「分級装置技術便 覧」第２版，産業技術センター（昭53−８ −１），Ｐ．429〜431，549〜554 田中達夫著「粉体プロセス入門（改訂 版）」、工学図書（昭56−３−10），Ｐ. 193 「化学増刊31粉体の物性と工学」，化学 同人，（昭42−11．１），Ｐ．164 日本科学技術（株）出版部、「最近の電 子写真現像システムとトナー材料の開発実 用化総合技術資料集（昭60−９−30）、 Ｐ．251〜252

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有する
   組成物を溶融混練し、混練物を冷却固化し、固化物を粉
   砕して粉砕原料を生成し、生成した粉砕原料を分級して
   トナー粉を製造する方法において、粉砕原料を第１風力
   分級手段へ導入して第１分級粗粉と第１分級微粉とに風
   力分級し、 得られた第１分級粗粉をジエツト式粉砕手段からなる第
   １粉砕手段へ導入して５〜10Kg／cm²の範囲の粉砕エア
   圧で粉砕し、 得られた第１分級粗粉の第１粉砕物を粉砕原料とともに
   第１風力分級手段へ導入して風力分級し、 分級された第１分級微粉を第２風力分級手段へ導入して
   第２分級粗粉と第２分級微粉とに風力分級し、 得られた第２分級粗粉を、該第１粉砕手段の処理能力よ
   りも低いジエツト式粉砕手段からなる第２粉砕手段へ導
   入して該第１粉砕手段における粉砕時の衝撃力よりも弱
   い衝撃力となるように２〜6kg／cm²の範囲の粉砕エア圧
   で粉砕し、 得られた第２分級粗粉の第２粉砕物を第１分級手段へ導
   入すること、 を特徴とするトナー粉の製造方法。
2. 【請求項２】結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有する
   組成物を溶融混練し、混練物を冷却固化し、固化物を粉
   砕して粉砕原料を生成し、生成した粉砕原料を分級手段
   により分級してトナー粉を製造するための装置システム
   において、 該装置システムは、第１風力分級手段、第１粉砕手段、
   第２風力分級手段及び第２粉砕手段を具備しており、 該第１風力分級手段は導入された粉砕原料を第１分級粗
   粉と第１分級微粉とに風力分級するための分級手段であ
   り、 該第１粉砕手段は、分級された第１分級粗粉を５〜10kg
   ／cm²の範囲の粉砕エア圧による衝撃力で粉砕するため
   のジエツト式粉砕手段からなる粉砕手段であり、 該第２風力分級手段は、風力分級された第１分級微粉を
   第２分級粗粉と第２分級微粉とに風力分級するための分
   級手段であり、 該第２粉砕手段は、風力分級された第２分級粗粉を、該
   第１粉砕手段における粉砕時の衝撃力よりも弱い衝撃力
   となるように２〜6kg／cm²の範囲の粉砕エア圧で粉砕す
   るための該第１粉砕手段の処理能力よりも低いジエツト
   式粉砕手段からなる粉砕手段であり、 該装置システムは、該第１粉砕手段で粉砕された第１分
   級粗粉の第１粉砕物を粉砕原料とともに該第１風力分級
   手段へ導入するための導入手段と、該第２粉砕手段で粉
   砕された第２分級粗粉の第２粉砕物を該第１風力分級手
   段へ導入するための導入手段とを、さらに具備している
   ことを特徴とするトナー粉を製造するための装置システ
   ム。