(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体材料と１次空気流との混合流体を装置上部の円筒形状を有した分散室に接線方向から導入して分散し、分散した粉体材料を分級室に導入して２次空気流で粗粒子と微粒子に分離する粉体分級装置において、
分散室に粉体材料と１次空気流との混合流体を供給する供給路を分散室流入路と循環路に分岐し、循環路は供給路と同じ方向の流路を有する直線通路を分岐部に有し、直線通路の下流側には分散室の周りを循環し、供給路の分岐部の上流で合流する循環通路を有し、分散室流入路は屈曲した通路を分岐部に有することを特徴とする粉体分級装置。
【請求項２】
上記循環路を分散室に密着させて分散室と一体にした請求項１記載の粉体分級装置。
【請求項３】
上記循環路の循環通路の流路断面積を下流側ほど小さくした請求項１又は２記載の粉体分流装置
【請求項４】
上記循環路の循環通路に解離手段を有する請求項１，２又は３記載の粉体分級装置。
【請求項５】
上記解離手段を循環通路に着脱自在にした請求項４記載の粉体分級装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば電子写真方式で省するトナー等の粉体材料を粗粉と微粉に分離して仕分ける粉体分級装置、特に分級精度の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式や静電写真方式等の画像形成装置では、静電潜像を現像するためにトナーが使用されている。このトナーは最終製品が微細であることが要求され、原料である結着剤樹脂と、染料や顔料や磁性体等の着色剤等の材料を溶融混練し、冷却して固化させた後、粉砕してから粗粉と微粉に分離して仕分ける分級処理を行い最終製品を得る。このトナー等の粉体材料を分級するためには、一般に旋回気流を利用する気流式粉体分級装置、例えばディスパージョンセパレーター（日本ニューマチック社製）が使用されている。
【０００３】
この気流式粉体分級装置１は、図７に示すように本体ケーシング２と下部ケーシング３と、本体ケーシング２の上部に立設された円筒上の分散室４と、分散室４の下部に設けられた分級室５及び分級室５の下部に設けられたホッパー６とを有する。分散室４の上部外周部には１次空気流と粉体材料を供給する分散室流入路７が流入方向を分散室４の外周の接線方向になるように接続されている。分散室４の下部には中央が高い円錐状のセンターコア８が設けられ、センターコア８の外周と分散室４の壁面で分級室５に連結する環状の供給溝９を形成している。分級室５の下部には中央部分に円筒状の微粉流路１０を有する円錐上のセパレータコア１１が設けられ、セパレーターコア１１の外周と下部ケーシング３の壁面でホッパー６に連結する環状の粗粉排気口１２を形成している。また、分級室５の下部外周部には２次空気流が流入するための流路として、羽根形状をした２次空気流入口１３を有する。
【０００４】
気流式粉体分級装置１の分散室流入路７から送られた粉体材料は分散室４における１次空気流の旋回気流によって生じるが遠心力と分散室４内壁面との衝突の衝撃により分散され分級室５に流入して分級される。分級室５では２次空気流入口１３から流入する２次空気流が粉体材料を旋回状に半自動流動させるときに、粉体材料中の比較的粉径の大きい粗粉と比較的粉径の小さい微粉に対して働く遠心力が異なることを利用して分級する。したがって、分級室５に入る前の分散室４においては、粉体材料中の凝集粒子を粗粒子と微粒子に分散させ、分散させた粗粒子と微粒子が再凝集しないように粒子間距離を離したまま速やかに分級室５へ送ることが望ましい。
【０００５】
この分散室４において粉体材料の凝集粒子を効率良く分散させるために、特開平７−８９１６号公報に示された気流式分級装置は、分散室４に送る１次空気の流路に粉体材料を圧送する供給口を設けている。また、実開平５−３９６８７号公報に示された気流式分級装置は、分散室４の１次空気流と粉体材料の流路に破砕板を設け、粉体材料を破砕板に衝突させて渦流としている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら分散室４に供給される粉体材料の中には、粗粒と微粒が強固に凝集し合い、分散室４内部の旋回気流あるいは分散室４の内壁面や破砕板との衝突によっても分散されない凝集粒子が存在する。この凝集粒子がそのまま分散室４から分級室５へ送られると、粗粒として分級した中に微粒が付着した凝集粒子が含まれる。この微粒が付着した凝集粒子が分級工程後の工程で、万一解離して粗粉と微粉に分離した場合には、粒径分布が変わり分級精度が低下し、電子写真等の場合いには画質を著しく劣化させる。
【０００７】
この発明はかかる問題を解消し、微粒が付着した凝集粒子を分散室に供給する前に粗粉と微粉に解離させて分級精度を向上させることができる粉体分級装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る粉体分級装置は、粉体材料と１次空気流との混合流体を装置上部の円筒形状を有した分散室に接線方向から導入して分散し、分散した粉体材料を分級室に導入して２次空気流で粗粒子と微粒子に分離する粉体分級装置において、分散室に粉体材料と１次空気流との混合流体を供給する供給路を分散室流入路と循環路に分岐し、循環路は供給路と同じ方向の流路を有する直線通路を分岐部に有し、直線通路の下流側には分散室の周りを循環し、供給路の分岐部の上流で合流する循環通路を有し、分散室流入路は屈曲した通路を分岐部に有することを特徴とする。
【０００９】
上記循環路を分散室に密着させて分散室と一体にすると良い。また、循環路の循環通路の流路断面積を下流側ほど小さくすることが望ましい。
【００１０】
さらに循環路の循環通路に解離手段を設けると良い。この解離手段を循環通路に着脱自在にすることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の粉体分級装置は、粉体材料と１次空気流との混合流体を装置上部の円筒形状を有した分散室に接線方向から導入して分散し、分散した粉体材料を分級室に導入して２次空気流で粗粒子と微粒子に分離するものであり、分散室に１次空気流と粉体材料を供給する搬送路は１次空気流と粉体材料を供給する供給路と、１次空気流と粉体材料を分散室に送る分散室流入路及び１次空気流と粉体材料を循環させる循環路を有する。供給路は分岐部で分散室流入路と循環路に分岐される。循環路は供給路と同じ方向の流路を有する直線通路を有し、直線通路の下流側には分散室の周りを循環し、供給路の分岐部の上流で合流する循環通路を有する。分散室流入路は循環路の直線通路内に円弧状で伸びたブレードを有する屈曲通路を有する。
【００１２】
供給路に粗粉粒子と微粉粒子を含む１次空気の混合流体が流入すると、供給路に流入した混合流体に含まれる粗粉粒子と微粉粒子は分散室内部にかかる負圧により吸引され加速される。加速された粗粉粒子と微粉粒子は分岐部で分散室の方向に向かおうとするため、粒径が大きく質量が大きい粗粉粒子には大きな遠心力が加えれ、粒径が小さく質量が小さい微粉粒子には小さな遠心力が加えられる。したがって遠心力の大きい粗粉粒子の多くは軌道変更しないまま循環路の直線通路へ流入する。特に粗粉粒子に微粉粒子が凝集した質量の大きい凝集粒子はほとんど直線通路へ流入する。また、遠心力が小さい微粉粒子はほとんど屈曲通路へ進み、分散室には微粉粒子と若干の粗粉粒子が流入する。この微粉粒子と若干の粗粉粒子が分散室でさらに分散されて分級室に流入する。分級室に流入した粒子には粗粉粒子のほとんどが含まれていないため、粒子密度が低下し、かつ粗粉粒子に微粉粒子が凝集した凝集粒子が含まれていないため、効率良く分級することができる。一方、循環路の直線通路に流入した粗粉粒子と凝集粒子は直線通路から循環通路を通るときに通路内部の内壁面と衝突を繰り返し、凝集粒子は粗粉粒子と微粉粒子に解離して分散され再び供給路に流入する。この動作を繰り返すことにより、循環路で凝集粒子を粗粉粒子と微粉粒子に分散させ、分散室には凝集粒子を含まない粒子を供給する。
【００１３】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例の構成を示す平面図である。図に示す気流式粉体分級装置１は分散室４に１次空気流と粉体材料を供給する搬送路２０以外は図７に示した装置と全く同じものである。分散室４に１次空気流と粉体材料を供給する搬送路２０は１次空気流と粉体材料を供給する供給路２１と、１次空気流と粉体材料を分散室４に送る分散室流入路７及び１次空気流と粉体材料を循環させる循環路２２を有する。供給路２１は分岐部２３で分散室流入路７と循環路２２に分岐される。循環路２２は供給路２１と同じ方向の流路を有する直線通路２２１を分岐部２３に有し、直線通路２２１の下流側には分散室４の周りを循環し、供給路２１の分岐部２３の上流で合流する循環通路２２２を有する。分散室流入路７は循環路２２の直線通路２２１内に円弧状で伸びたブレードを有する屈曲通路７１を分岐部２３に有する。
【００１４】
上記のように構成された搬送路２０の供給路２１に粗粉粒子と微粉粒子を含む１次空気の混合流体が矢印２４の方向に流入すると、供給路２１に流入した混合流体に含まれる粗粉粒子と微粉粒子は分散室４内部にかかる負圧により吸引され加速される。加速された粗粉粒子と微粉粒子は分岐部２３の位置で屈曲通路７１の方向に向かおうとするため、各粗粉粒子と微粉粒子には供給路２１の流入方向２４から屈曲通路７１への軌道変更方向きとは逆方向の遠心力が加えられる。この遠心力の大きさは粒径に依存し、粒径が大きく質量が大きい粗粉粒子には大きな遠心力が加えれ、粒径が小さく質量が小さい微粉粒子には小さな遠心力が加えられる。したがって遠心力の大きい粗粉粒子の多くは軌道変更しないまま循環路２２の直線通路２２１へ流入する。特に粗粉粒子に微粉粒子が凝集した質量の大きい凝集粒子はほとんど直線通路２２１へ流入する。また、遠心力が小さい微粉粒子はほとんど屈曲通路７１へ進み、分散室４には微粉粒子と若干の粗粉粒子が流入する。この微粉粒子と若干の粗粉粒子が分散室４でさらに分散されて分級室５に流入する。分級室５に流入した粒子には粗粉粒子のほとんどが含まれていないため、粒子密度が低下し、かつ粗粉粒子に微粉粒子が凝集した凝集粒子が含まれていないため、効率良く分級することができる。一方、循環路２２の直線通路２２１に流入した粗粉粒子と凝集粒子は直線通路２２１から循環通路２２２を通るときに通路内部の内壁面と衝突を繰り返し、凝集粒子は粗粉粒子と微粉粒子に解離して分散され再び供給路２２に流入する。この動作を繰り返すことにより、循環路２２で凝集粒子を粗粉粒子と微粉粒子に分散させ、分散室４には凝集粒子を含まない粒子を供給することができる。
【００１５】
上記実施例は分散室流入路７の屈曲通路７１と循環路２２の直線通路２２１を一定角度で傾斜して交差させた場合について説明したが、図２に示すように、屈曲通路７１と直線通路２２１を直角で交差させても良い。このように屈曲通路７１と直線通路２２１を直角で交差させると、分岐部２３において粗粉粒子と微粉粒子に加えられる遠心力はかなり大きくなり、屈曲通路７１へ向かう微粉粒子の限界粒径はよりに小さくなり、分級室５でかなり粒径が小さい微粉粒子と他の粒子を分級することができ、高精度な分級を行うことができる。
【００１６】
例えば、スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させたのちハンマーミルにて粗粉砕した。次にこの粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０μｍに微粉砕して微粉砕物を得た。この微粉砕物を、屈曲通路７１と直線通路２２１を直角で交差させた気流式粉体分級装置１を使用して分級した結果、重量平均粒子径９．１μｍで４μｍ以下の極微粒子の個数含有率８．９％のトナーを得ることができた。
【００１７】
上記各実施例は分岐部２３で分岐して直線通路２２１に流入した粗粉粒子と凝集粒子を循環通路２２２を循環させ、通路内部の内壁面との衝突の繰り返しにより粗粉粒子と微粉粒子に解離して分散する場合について説明したが、図３に示すように、循環通路２２２に、混合気流の流れ方向に対して９０度以下の一定角度例えば４５度傾いた複数の破砕板２２３を左右に交互に配置した解離部２２４を設けても良い。このように循環通路２２２に破砕板２２３を有する解離部２２４を設けることにより、循環通路２２２に流入した粗粉粒子と凝集粒子が解離部２２４を通るときに、破砕板２２３と衝突してより効率良く微粉に解離され分岐部２３に送られる。したがって分岐部２３で屈曲通路７１に流入する微分粒子の割合を増やすことができ、分級時間の短縮化をはかることができ、より効率良く分級を行うことができる。
【００１８】
例えば、スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させたのちハンマーミルにて粗粉砕した。次にこの粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．１μｍに微粉砕して微粉砕物を得た。この微粉砕物を、循環通路２２２に解離部２２４を有する気流式粉体分級装置１で分級した結果、重量平均粒子径９．１μｍで４μｍ以下の極微粒子の個数含有率８．６％のトナーをえることができた。
【００１９】
上記各実施例は分散室４と循環路２２を分離して別個に設けた場合について説明したが、図４に示すように、分散室４に循環路２２を密着させて、循環路２２を分散室４と一体に形成しても良い。このように循環路２２を分散室４と一体に形成することにより、直線通路２２１に流入して循環通路２２２を流れる粗粉粒子と凝集粒子の振動が分散室４に伝わり、分散室４の内部壁面で発生する粒子の固着，凝集が除去され、効率良く分級を行うことができる。また、分散室４に密着させた循環路２２の循環通路２２２に、図５に示すように、複数の破砕板２２３を有する解離部２２４を設けると、より効率良く粗粉粒子と凝集粒子を微粉に解離するとともに、分散室４の内部壁面で発生する粒子の固着，凝集をより効率良く除去することができる。さらに、この解離部２２４を例えばスライド手段により着脱自在にすると、解離部２２４に溜った粒子を簡単に除去することができ、解離効率の低下を防止することができる。
【００２０】
例えば、スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させたのちハンマーミルにて粗粉砕した。次にこの粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０μｍに微粉砕して微粉砕物を得た。この微粉砕物を、分散室４に密着させた循環路２２に解離部２２４を有する気流式粉体分級装置１で分級した結果、重量平均粒子径９．１μｍで４μｍ以下の極微粒子の個数含有率８．１％のトナーを得ることができた。
【００２１】
上記実施例は分散室４に密着させた循環路２２の循環通路２２２の流路断面積を一定にした場合について説明したが、図６に示すように、循環通路２２２の流路断面積を次第に小さくすると、より効率良く分級を行うことができる。このように循環通路２２２の流路断面積を次第に小さくすると、循環通路２２２の下流ほど粒子密度が増加し、粗粉粒子と凝集粒子の通路内壁に対する衝突頻度が増して解離効率を高めるとともに分散室４の内部壁面に大きな振動を与える。したがって分散室４の内部壁面で発生する粒子の固着、凝集をより確実に除去することができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように粉体材料と１次空気流との混合流体が分散室に流入する前に遠心力を利用して微粉粒子を粗分粒子と凝集粒子から分離して分散室に送るようにしたから、分散室には微粉粒子と若干の粗粉粒子を流入させることができ、効率良く分級することができる。
【００２３】
また、分離した粗粉粒子と凝集粒子を循環させて微粉粒子に解離して分散するから、分散室には凝集粒子を含まない粒子を供給することができ、精度良い分級を行うことができる。
【００２４】
また、分離した粗粉粒子と凝集粒子を循環させる循環路を分散室に密着させて分散室と一体にすることにより、循環路を流れる粗粉粒子と凝集粒子の振動を分散室に伝え、分散室の内部壁面で発生する粒子の固着，凝集を除去することができ、効率良く分級を行うことができる。
【００２５】
さらに、分離した粗粉粒子と凝集粒子を循環させる循環路の流路断面積を下流側ほど小さくすることにより、粗粉粒子と凝集粒子の通路内壁に対する衝突頻度を増して解離効率を高めるとともに分散室の内部壁面で発生する粒子の固着、凝集をより確実に除去することができる。
【００２６】
また、分離した粗粉粒子と凝集粒子を循環させる循環路に解離手段を設けることにより、より効率良く粗粉粒子と凝集粒子を微粉に解離するとともに分散室の内部壁面で発生する粒子の固着，凝集をより効率良く除去することができる。
【００２７】
さらに、解離手段を着脱自在にすることにより、解離手段に溜った粒子を簡単に除去することができ、解離効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示す平面図である。
【図２】第２の実施例の構成を示す平面図である。
【図３】第３の実施例の構成を示す平面図である。
【図４】第４の実施例の構成を示す平面図である。
【図５】第５の実施例の構成を示す平面図である。
【図６】第６の実施例の構成を示す平面図である。
【図７】気流式粉体分級装置の構成図である。
【符号の説明】
１      気流式粉体分級装置
４      分散室
５      分級室
７      分散室流入路
２０    搬送路
２１    供給路
２２    循環路
２３    分岐部
７１    屈曲通路
２２１  直線通路
２２２  循環通路
２２３  破砕板
２２４  解離部
【図１】
0003647644.tif 000002
【図２】
0003647644.tif 000003
【図３】
0003647644.tif 000004
【図４】
0003647644.tif 000005
【図５】
0003647644.tif 000006
【図６】
0003647644.tif 000007
【図７】
0003647644.tif 000008