(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体の供給口、ノズルおよびノズルから粉粒体を噴出させるエアーインジェクションからなる粉粒体の供給噴出手段と、噴出して粒子抗力係数に基づいて噴出方向に異なる飛行軌跡で飛行する粉粒体を捕集側に誘導する複数の分級分離エッジおよび該エッジに誘導された粉粒体を吸引して捕集する吸引ブロワー部からなる粉粒体の分級分離捕集手段とからなり、前記複数の分級分離エッジは、粉粒体が降下しながら飛来する位置に、垂直方向に沿って一定の間隔を置いて複数配置されていることを特徴とする粉粒体の形状分離装置。
【請求項２】
粉粒体の供給口、ノズルおよびノズルから粉粒体を噴出させるエアーインジェクションからなる粉粒体の供給噴出手段と、噴出して粒子抗力係数に基づいて噴出方向に異なる飛行軌跡で飛行する粉粒体を捕集側に誘導する複数の分級分離エッジおよび該エッジに誘導された粉粒体を吸収して捕集する吸引ブロワー部からなる粉粒体の分級分離捕集手段とからなり、前記分級分離エッジは、逆コアンダ状を呈し、噴出方向に沿って一定の間隔を置いて下り傾斜の縦列で複数配置されていることを特徴とする粉粒体の形状分離装置。
【請求項３】
前記形状分離装置が吸引ブロワー部で捕集された粉粒体が再び粉粒体の供給口に戻る閉回路を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の粉粒体の形状分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真、静電記録、靜電印刷などによって形成される静電荷像を現像するために用いられるトナーの製造装置、詳しくは分級前の原料トナーを形状、粒子径などによって分級分離するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電荷像を現像する方式には、カスケード法、磁気ブラシ法等いろいろの方式が知られているが、いずれも天然または合成樹脂に極性制御剤や着色剤を分散含有させたトナーと言われる微粉末現像剤が用いられる。
【０００３】
近年、デジタル式複写機、レーザプリンタの発展により、高精細画像、いわゆる高画質化の要求が強く、特に、プリンタのように、現在３００ｄｐｉが主流のものが、今後は４８０ｄｐｉや６００ｄｐｉなどになることが予想される。そのため、トナーを小粒径化することが考えられる。
【０００４】
しかし、トナーを小粒径化すると、トナーの比表面積が増加し、凝集性や付着性が増加し、流動性が低下する。凝集性が増加すると、現像時、キャリアとの帯電摩擦時、トナーの偏在が生じ、トナーとキャリアの摩擦帯電が十分生じないため、短時間での帯電立ち上がりが悪く、帯電のバラツキ、帯電量の低下が生じる。
【０００５】
このような、帯電のバラツキ、帯電量の低下が生じると、帯電量の低いトナー粒子は非画像部に現像されやすく、地汚れを発生させる。また、画像部に現像されにくいため、画像濃度低下が起こる。また、流動性が悪いと、トナーの補給不良が生じ、現像部への現像量が低下し、画像濃度低下が生じる。さらに、付着性が強いとトナーと感光体部との付着が強く、転写の際、感光体部残量が多く、転写紙への転写量が少ない転写不良が生じ、画像濃度低下や画像部での白抜け部が生じる。このような凝集性、付着性、流動性の悪化は、小粒径トナーほど顕著になる。
【０００６】
このようなことからトナーを球形化し、小粒径化による問題を改良するための多くの提案がなされている。例えば、特開平２−８７１５７号公報、特開平２−１４６５５７号公報には、ポリオレフィンの表面割合を１０〜４０％とした粉砕トナーを、機械衝撃によりワーデルの実用球形度（コールター比表面積／ＢＥＴ比表面積）が０．４〜０．８とした球形化磁性トナーにより、転写性を向上させることが記載されている。
【０００７】
また特開昭６３−２４４０５２号公報には、粉砕分級後に熱処理、低圧ジエットミル、衝撃式粉砕機等により角とりして、短径／長径比を０．７〜０．９としたトナーに壁剤を打ち込み、高画質化を図ることが記載され、また特開平４−１０２８６１号公報には粉砕トナーを熱風と摩滅により最大頻度粒子の形状係数（（周囲長）２／投影面積×１／４π）が１．０５〜１．３０、個数平均粒径が３〜１５μｍに球形化して、クリーニング性を向上させることが記載されている。
【０００８】
さらに特開昭６３−２３５９５３〜６号公報には、機械衝撃の繰り返しにより粉砕トナーを円形度（同面積円の周長／投影面の周長）２＝０．７〜０．８に球形化した磁性または非磁性トナーにより、流動性やクリーニング性を向上をさせることが記載され、また特開平２−８５８６５号公報には気相中で樹脂粉末に衝撃力主体の機械的エネルギーを繰り返し付与し、球形化処理することにより流動性を改善することが記載されている。
【０００９】
これらの球形化方法は、いずれも機械的衝撃熱の影響でトナーを球形化するものである。しかしながら、トナー粒子個々の球形化は難しく、球形化にバラツキのあることが電子顕微鏡観察などで分かる。そして球形、非定形を分離する手段がないため、すべてのトナーを球形化するには繰り返し処理、長時間処理が必要となる。そのため、繰り返しと長時間球形化処理による熱の影響で、トナーの表面組成が変化し、帯電量低下などが生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一方、トナーの凝集性、流動性を良好にするために、トナーの粒度分布が検討されてきた。トナーの粒度分布では、トナー微粉分を少なくし、シャープな分布にすることにより、凝集性を改善することができる。例えばコアンダー効果を応用したエルポジェット分級機等、粒径分布をもつ粒子の大きさにより層別するなど分級装置としての多くの出願が公開されている。
【００１１】
しかしながら、これらの分級機によって処理された粒度分布はシャープとなり、トナーの凝集性は良好になるものの、球形、不定形トナーが混在するため、球形トナーと不定形トナーで凝集性の差や帯電量の差が生じ、不定形トナー部が画像濃度低下や地汚れなどを起こす。
【００１２】
本発明は混練物を粉砕、分級、分離するトナーの製造において、前記問題点を解決し、粒子の形状や粒子径による、地汚れの発生や帯電量等に悪影響がなく安定した品質のトナーが得られる装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第一に、粉粒体の供給口、ノズルおよびノズルから粉粒体を噴出させるエアーインジェクションからなる粉粒体の供給噴出手段と、噴出して粒子抗力係数に基づいて噴出方向に異なる飛行軌跡で飛行する粉粒体を捕集側に誘導する複数の分級分離エッジおよび該エッジに誘導された粉粒体を吸引して捕集する吸引ブロワー部からなる粉粒体の分級分離捕集手段とからなり、前記複数の分級分離エッジは、粉粒体が降下しながら飛来する位置に、垂直方向に沿って一定の間隔を置いて複数配置されていることを特徴とする粉粒体の形状分離装置が提供される。
【００１４】
第二に、粉粒体の供給口、ノズルおよびノズルから粉粒体を噴出させるエアーインジェクションからなる粉粒体の供給噴出手段と、噴出して粒子抗力係数に基づいて噴出方向に異なる飛行軌跡で飛行する粉粒体を捕集側に誘導する複数の分級分離エッジおよび該エッジに誘導された粉粒体を吸収して捕集する吸引ブロワー部からなる粉粒体の分級分離捕集手段とからなり、前記分級分離エッジは、逆コアンダ状を呈し、噴出方向に沿って一定の間隔を置いて下り傾斜の縦列で複数配置されていることを特徴とする粉粒体の形状分離装置が提供される。
【００１５】
第三に、上記第一または第二に記載した粉粒体の形状分離装置において、上記形状分離装置が吸引ブロワー部で捕集された粉粒体が再び粉粒体の供給口に戻る閉回路を有していることを特徴とする粉粒体の形状分離装置が提供される。
【００１７】
以下に本発明を詳細に説明する。上述のように、本発明の粉粒体の形状分離装置は、粉粒体の粒子径、形状により気流中で受ける粉粒体の抗力係数が異なることを利用して粉粒体を分級分離するものであり、上記第一の構成は、粉粒体の供給口、ノズルおよびノズルから粉粒体を噴出させるエアーインジェクションからなる粉粒体の供給噴出手段と、噴出して粒子抗力係数にもとずいて噴出方向に異なる飛行軌跡で飛行する粉粒体を捕集側に誘導する複数の分級分離エッジおよび該エッジに誘導された粉粒体を吸引して捕集する吸引ブロワー部からなる粉粒体の分級分離捕集手段からなり、前記複数の分級分離エッジは、粉粒体が降下しながら飛来する位置に、垂直方向に沿って一定の間隔を置いて複数配置されていることを特徴とする。このような構成によれば、粉粒体を粉粒体が有する粒径および形状により厳格に分級分離し捕集することができる。
【００１８】
また、第二の構成は、上記第一の形状分離装置における分級分離捕集手段に代えて、複数の分級分離エッジと吸引ブロワー部からなることは共通するが、該複数の分級分離エッジを、噴出方向に沿って一定の間隔を置いて下り傾斜の縦列で複数配置させ、噴出口側から最初のエッジは噴出した粉粒体をそのエッジに沿わせて飛行させ、順次次のエッジはブロワーの吸引に負けず粒子抗力係数に基づいてさらに飛行を続ける粉粒体をそのエッジに沿わせて飛行させ、該吸引ブロワー部は各エッジ上を飛行する粉粒体を吸引しブロワーの吸引に負けて吸引される粉粒体を各エッジの位置ごと捕集することを特徴とする。このような構成によれば上記飛行軌跡により捕集する構成と同様、粉粒体を粉粒体が有する粒径および形状により厳格に分級分離し捕集することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図にもとずいて本発明の実施の形態を説明する。
図１に示す形状分離装置は、原料供給口から供給される粉粒体２は、エアーインジェクション手段によってノズル１から噴出し、気流中の粉粒体２の運動が各粉粒体の持つ慣性力と気流から受ける流体抗力によって支配され、粉粒体は進行方向に対し下向きに回転しながら、エジェクター部で加速される。この粉粒体２はノズル１によるフィードエアーによって噴出される。
【００２０】
原料中の各粉粒体２は、粒子径、粒子形状によって個個に異なる慣性力をもち形状分離機内３に噴出される。例えば、分級されたトナーを投入すると、球形粒子５は粒子抗力係数が低いため、噴流による下降が無く、上にある分級分離エッジに飛行する。不定形粒子４は粒子抗力係数が高いため、噴流による下降がみられ、下にある分級分離エッジに飛行する。
【００２１】
また、粉砕トナーを投入すると、小粒径の球形粒子は粒子抗力係数が低いため、慣性力により上にある分級分離エッジに飛行する。中粒径の球形粒子は慣性力が低いため、噴流とともに下降し上から２番目にある分級分離エッジに飛行する。小粒径、中粒径の不定形粒子４は慣性力が最も高いため、噴流とともに下降し最も下にある分級分離エッジに飛行する。これに対して球形化された粒子５は粒子抗力係数が小さいため、噴流の流体抵抗に打ち勝ってより遠くへ飛行する。
【００２２】
気流排出側に設ける分級分離エッジ６の誘導とブロワー７の吸引により個々での目的形状別のいくつかの分離物を同時に得ることができる。
【００２３】
上述のことから明らかなように前記原料粒子２は均一粒子径に分級された粒子群であるが、その粒子形状により飛行軌跡が異なるため、これを利用して形状分離が行われる。
【００２４】
図２は図１で示す装置によって分級分離された不定形粒子群４がフィーダ８へ戻され、閉回路処理されることを示している。
【００２５】
次に図３に示す形状分離制御装置は、気流中の粉粒体の運動が各粒子の持つ慣性力と気流から受ける流体抗力によって支配され、エジェクター部で加速された原料粒子２はノズル１によるフィードエアーによって噴出され、原料中の各粒子２は、粒子形状によって個々に異なる慣性力をもち形状分離機内に噴出される。
【００２６】
原料粒子２は、気流排出側に設けた複数の逆コアンダ状の分級分離エッジ６に沿って飛行し、不定形粒子４は粒子抗力係数が高いため失速によリブロワー吸引力に打ち勝つことなく捕集される。一方、球形化された粒子５は粒子抗力係数が小さいため噴流の流体抗力に打ち勝ってより遠くへ飛行する。
【００２７】
図４は図３で示す装置によって分級分離された不定形粒子群４がフィーダ８へ戻され、閉回路処理されることを示している。
【００２８】
上記各図で示す分級分離エッジ６は粉粒体の噴出側の任意の位置に回転可能に、またスライド可能に設けることができ、これにより目的形状別のいくつかの分級分離物を精度よく同時に得ることができる。例えば、図１または図２において、分級分離エッジ６は６ａの方向にスライド可能に、あるいは６ｂの方向に回転可能（例えば固定軸を中心に０°〜７０°に回転可能）に設けることができる。
【００２９】
またブロワー７の吸引風量を各エッジ６ごと個個に調整可能とすることによって目的形状別のいくつかの分級分離物を精度よく得ることができる。
【００３０】
また分級分離エッジ６の先端部をシリコンによるライニング処理を施すことにより付着による障害をなくすことができる。
【００３１】
図５（ａ）はノズルの側面図、図５（ｂ）はノズル噴出口の側断面を示すものであるが、図５（ｃ）のようにノズル数を複数にすることにより原料粒子２を分散して噴出させることができる。
【００３２】
図６は分離装置の原料粒子の飛行軌跡の側面側の機幅を示す断面図であり、スケールアップなど粉粒体の供給量を増加させたとき、図６（ａ）のように図６（ｂ）より機幅を拡げることにより原料粒子２の分散と噴出を容易に行うことができる。
【００３３】
以上のように本発明の粉粒体の形状分離装置によれば、粉砕後球形化したトナーなど、不揃いの球形および不定形粒子や粒径の異なる粒子を厳格に分級分離することができる。原料粒子は上述のように粉砕後球形化したトナーをそのまま分級分離処理するだけでなく、前処理としてシリカを混合し、フィードエアーとともに原料供給ノズルより噴出させることも可能である。
【００３４】
【実施例】
以下に実際にトナーを作製し、本発明の形状分離装置を使用して分級分離処理を行った例を示す。
スチレン−アクリル共重合体            １００重量部
カーボンブラック                        １０重量部
ポリプロピレン                            ５重量部
サリチル酸亜鉛                            ２重量部
からなる混合物を溶融混練し、冷却、粉砕、球形化して、平均粒子径７．５μｍのトナーを得た。これを図１に示す形状分離装置により下記処理条件で分級分離処理を行った。
フィード量：１０ｋｇ／ｈ
トータル風量：６．３ｍ3／ｍｉｎ
上記により得られたトナーにより画像試験を行い、表１の結果を得た。
【００３５】
【表１】
0003669607.tif 000002
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明の形状分離装置によれば、粉砕後球形化したトナーなど球形化のバラツキの多い粉粒体や粒径の異なる粉粒体を厳格に分級分離することができ、該球形化や粒径のバラツキの多いトナーに起因する画像形成時の地汚れや帯電量の不安定性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形状分離装置の一例を側面から見た説明図である。
【図２】図１で示す形状分離装置が閉回路を形成する場合を示す図である。
【図３】本発明の形状分離装置の別の例を側面から見た説明図である。
【図４】図３で示す形状分離装置が閉回路を形成する場合を示す図である。
【図５】ノズルの側断面を表わした図である。
【図６】本発明の形状分離装置の原料粒子の飛行軌跡の側面側の機幅を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１  ノズル
２  原料粒子（粉粒体）
３  形状分離機内部
４  不定形粒子
５  球形粒子
６  分離分級エッジ
７  ブロワー
８  フィーダ
【図１】
0003669607.tif 000003
【図２】
0003669607.tif 000004
【図３】
0003669607.tif 000005
【図４】
0003669607.tif 000006
【図５】
0003669607.tif 000007
【図６】
0003669607.tif 000008