(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧気体により被粉砕物を搬送加速するための加速管、被粉砕物を微粉砕するための粉砕室と衝突部材を少なくとも有し、該加速管は管内に供給された原料粉体を加速し、加速された原料粉体を該粉砕室へ吐出する衝突式気流粉砕機において、
該衝突部材の衝突面は、該加速管の長軸を中心に頂角αで該加速管側に突出した第１の衝突面と、該加速管の長軸に対する垂線に対して角度βを成して下流側に傾斜した第２の衝突面を少なくとも有し、
該粉砕室においては、衝突部材に対向して、上流側より第１の側壁（粉砕室前側壁）及び第２の側壁（粉砕室後側壁）が設けられており、
第１の衝突面の高さをＬ1とし、第２の衝突面の高さをＬ2とし、第２の衝突面の最外縁部の径をＡとし、衝突部材に対向する第１の側壁で形成される管の最大内径をＢとし、第２の衝突面の最外縁部に対向する粉砕室の第２の側壁で形成される管の内径をＣとし、第２の側壁は、第２の衝突面で粉砕された粉体を更に粉砕するために第２の衝突面の最下部よりも前方に延長されており、
径Ｂと径Ｃは、下記条件
１．０×Ｃ≦Ｂ≦１．６×Ｃ
を満足し、径Ａと径Ｃは、下記条件
１．２×Ａ≦Ｃ≦１．６×Ａ
を満足し、第２の衝突面の最外縁部から加速管の出口の開口部までの高さをＬ3、該加速管の最下部から第１の側壁の最下部までの高さをＤとした時に、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＤが下記条件
２×Ｌ2≦（Ｌ3−Ｄ）≦（Ｌ1＋Ｌ2）
を満足し、粉砕室の第２の側壁の最下部から粉砕物排出口までで最も径の長い部分を前部粉砕物排出口とし、その径をＥとした時、
Ｅ≧Ｃ
を満足することを特徴とする衝突式気流粉砕機。
【請求項２】
衝突部材の衝突面に突出している突出中央部の頂角をα（°）とし、外周衝突面の加速管の中心軸の垂直面に対する傾斜角をβ（°）とした場合、該α及び該βが下記式
０＜α＜９０  、  β＞０
３０≦（α＋２β）≦９０
を満足し、衝突部材後部の頂角をγ（°）とした時、
０＜γ＜９０
を満足することを特徴とする請求項１に記載の衝突式気流粉砕機。
【請求項３】
被粉砕物供給口を、高圧気体噴出ノズルの外壁と該加速管のスロート部内壁間に設けたことを特徴とする請求項１に記載の衝突式気流粉砕機。
【請求項４】
結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有する混合物を溶融混練し、混練物を冷却固化し、固化物を粉砕して粉砕物を得、得られた粉砕物を衝突式気流粉砕機で微粉砕し、微粉砕された微粉砕物から静電荷像現像用トナーを製造する方法において、
該衝突式気流粉砕機は、加速管、粉砕室及び衝突部材を少なくとも有し、該加速管は管内に供給された原料粉体を加速し、加速された原料粉体を該粉砕室へ吐出する衝突式気流粉砕機であって、
該衝突部材の衝突面は、該加速管の長軸を中心に頂角αで該加速管側に突出した第１の衝突面と、該加速管の長軸に対する垂線に対して角度βを成して下流側に傾斜した第２の衝突面を少なくとも有し、
該粉砕室においては、衝突部材に対向して、上流側より第１の側壁（粉砕室前側壁）及び第２の側壁（粉砕室後側壁）が設けられており、
第１の衝突面の高さをＬ1とし、第２の衝突面の高さをＬ2とし、第２の衝突面の最外縁部の径をＡとし、衝突部材に対向する第１の側壁で形成される管の最大内径をＢとし、第２の衝突面の最外縁部に対向する粉砕室の第２の側壁で形成される管の内径をＣとし、第２の側壁は、第２の衝突面で粉砕された粉体を更に粉砕するために第２の衝突面の最下部よりも前方に延長されており、
径Ｂと径Ｃは、下記条件
１．０×Ｃ≦Ｂ≦１．６×Ｃ
を満足し、径Ａと径Ｃは、下記条件
１．２×Ａ≦Ｃ≦１．６×Ａ
を満足し、第２の衝突面の最外縁部から加速管の出口の開口部までの高さをＬ3、該加速管の最下部から第１の側壁の最下部までの高さをＤとした時に、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＤが下記条件
２×Ｌ2≦（Ｌ3−Ｄ）≦（Ｌ1＋Ｌ2）
を満足し、粉砕室の第２の側壁の最下部から粉砕物排出口までで最も径の長い部分を前部粉砕物排出口とし、その径をＥとした時、
Ｅ≧Ｃ
を満足することを特徴とする静電荷像現像用トナーの製造方法。
【請求項５】
衝突部材の衝突面に突出している突出中央部の頂角をα（°）とし、外周衝突面の加速管の中心軸の垂直面に対する傾斜角をβ（°）とした場合、該α及び該βが下記式
０＜α＜９０  、  β＞０
３０≦（α＋２β）≦９０
を満足し、衝突部材後部の頂角をγ（°）とした時、
０＜γ＜９０
を満足することを特徴とする請求項４に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【請求項６】
被粉砕物供給口を、高圧気体噴出ノズルの外壁と該加速管のスロート部内壁間に設けたことを特徴とする請求項４に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジェット気流（高圧気体）を用い、粉体材料を粉砕する衝突式気流粉砕機、及び該粉砕機を使用して静電荷像現像用トナーを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法による画像形成法に用いられるトナー又はトナー用着色樹脂粉体は、通常結着樹脂及び着色剤又は磁性粉を少なくとも含有している。トナーは、潜像担持体に形成された静電潜像を現像し、形成されたトナー像を普通紙又はプラスチックフィルムの如き転写材へ転写され、加熱定着手段、圧力ローラ定着手段又は加熱加圧定着手段の如き定着手段によって転写材上のトナー像は転写材に定着される。したがって、トナーに使用される結着樹脂は、熱又は圧力が付加されると塑性変形する特性を有する。
【０００３】
現在、トナー又はトナー用着色樹脂粉体は、結着樹脂及び着色剤又は磁性粉（必要により、さらに第三成分を含有）を少なくとも含有する混合物を溶融混練し、溶融混練物を冷却し、冷却物を粉砕し、粉砕物を分級して調製される。冷却物の粉砕は、通常、機械的衝撃式粉砕機により粗粉砕（または中粉砕）され、次いで粗粉砕物をジェット気流を用いた衝突式気流粉砕機で微粉砕している。
【０００４】
ジェット気流を用いた衝突式気流粉砕機は、ジェット気流に粉体原料を乗せ粒子混合気流とし、加速管の出口より噴射させ、この粒子混合気流を加速管の出口前方に設けた衝突部材の衝突面に衝突させて、その衝撃力により粉体原料を粉砕するものである。
【０００５】
以下にその詳細を図８の従来例の衝突式気流粉砕機に基づいて説明する。
【０００６】
従来の衝突式気流粉砕機は、高圧気体供給ノズル２４を接続した加速管１の出口１０に対向して衝突部材１１を設け、加速管１に供給した高圧気体の流動により、加速管１の中途に連通させた粉体原料供給口２１から加速管１の内部に粉体原料を吸引し、これを高圧気体と共に噴射して衝突部材１１の衝突面２３に衝突させ、その衝撃によって粉砕する様にしたものである。
【０００７】
従来、かかる粉砕機における衝突部材の衝突面２５は、図８及び図９に示すように粉体原料を乗せたジェット気流方向（加速管の軸方向）に対し垂直あるいは傾斜（４５°）しているものが用いられてきた（特開昭５７−５０５５４号公報及び特開昭５８−１４３８５３号公報参照）。
【０００８】
図８の粉砕機において粗い粒径を有する粉体原料は、投入口２１より加速管１に供給され、ジェットノズル２２から噴き出されるジェット気流によって、粉体原料は衝突部材１１の衝突面２５にたたきつけられ、その衝撃力で粉砕され、排出口２１により粉砕室外に排出される。しかしながら、衝突面２５が加速管１の軸方向と垂直な場合、ジェットノズル２２から噴き出される原料粉体と衝突面２５近傍の粉体濃度が高くなるために、粉砕効率がよくない。さらに、衝突面２５における一次衝突が主体であり、粉砕室壁２０との二次衝突を有効に利用しているとはいえない。さらに、衝突面の角度が加速管１に対し垂直の粉砕機では、熱可塑性樹脂を粉砕するときに、衝突時の局所発熱により融着物が発生しやすく、装置の安定した運転が困難になり、粉体能力低下の原因となる。そのために、粉砕濃度を高くして使用することが困難であった。
【０００９】
一方、図９の粉砕機においては、衝突面２５が加速管１の軸方向に対して傾斜しているために、衝突面２５近傍の粉体濃度は図８の粉砕機と比較して低くなるが粉砕圧が分散されずに低下する。さらに、粉砕室壁２０との二次衝突を有効に利用しているとはいえない。また、図９に示す如く、衝突面２５の角度が加速管に対し４５°傾斜のものでは、熱可塑性樹脂を粉砕するときに上記のような問題は少ない。しかしながら、衝突する際に粉砕に使われる衝撃力が小さく、さらに粉砕室壁２０の二次衝突による粉砕が少ないので粉砕能力は、図８の粉砕機と比較して１／２〜１／１．５に粉砕能力が落ちる。
【００１０】
上記問題点が解消された衝突式気流粉砕機として実開平１−１４８７４０号公報、特開平１−２５４２６６号公報が提案されている。
【００１１】
実開平１−１４８７４０号公報では、図１１に示すように、衝突部材の原料衝突面１８を加速管の軸芯に対して直角に位置し、その原料衝突面に円錐形の突起１７を設けることにより衝突面での反射流を防止することが提案されている。
【００１２】
また、特開平１−２５４２６６号公報では、図１０に示すように衝突部材の衝突面の先端部分を特定の円錐形状とすることにより、衝突面近傍の粉体濃度を低くし、粉砕室壁６と効率良く、二次衝突するようにした衝突式気流粉砕機が提案されている。上記のように構成することで従来の問題点は、かなり改善されるが、まだ十分ではない。
【００１３】
上述の図８、図９、図１０及び図１１に示される粉砕機よりもさらに粉砕効率を良好にし、従来の問題点を改善する衝突式気流粉砕機として特開平５−３０９２８８号公報が提案されている。
【００１４】
以下にその詳細を図１２に基づいて説明する。
【００１５】
被粉砕物供給筒６より供給された被粉砕物は、加速管１の加速管スロート部２の内壁と高圧気体供給ノズル３の外壁との間で形成された被粉砕物供給口５へ到達する。一方、高圧気体は高圧気体供給ノズル３より加速管出口１０に向かって噴出する。この時、被粉砕物はこれと共存している気体に同伴されながら、被粉砕物供給口５より加速管出口１０に向けて吸引され、加速管スロート部２において高圧気体と均一に混合されながら、加速管出口１０に対向配置された衝突部材１１の衝突面２５に粉体濃度の偏りのない均一な状態で衝突し、さらに、粉砕室側壁２２と効率良く二次衝突する。このため、粉砕物の収率及び単位重量当りの粉砕効率を高めることができる。
【００１６】
また、特開平５−３０９２８７号公報では、衝突回数を増やし、かつ、より効果的に衝突させるために、図１３に示すように突出中央部１７と外周衝突面１８の２つの衝突部から構成される衝突部材１１が提案されている。該突出中央部１７で粉砕された被粉砕物の一次粉砕物を該外周衝突面１８で二次粉砕する。また、粉砕室１３には、外周衝突面１８で二次粉砕された二次粉砕物を衝突により三次粉砕するための粉砕室側壁２２を有している。
【００１７】
図１２及び図１３に示される衝突式気流粉砕機によれば、前述の問題点をかなり改善することができる。しかしながら、最近のニーズとして、より微細な粉砕処理物が望まれており、さらに粉砕効率の良好な粉砕機が待望されている。具体的には、電子写真法による画像形成法においては、より高精細、高画質を実現させるために、トナーの小径化が望まれており、さらに効率良く、トナーを製造する方法が待望されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決して、粉体原料を効率良く粉砕できる新規な衝突式気流粉砕機を提供することである。
【００１９】
即ち、本発明の目的は、加速管出口から分散性良く粉体を噴出させ、加速管内での凝集粉の発生を防ぐことにより、粉体原料を効率良く粉砕できる衝突式気流粉砕機を提供することにある。
【００２０】
また、本発明の目的は、加速管出口から噴出された粉体を衝突部材に衝突させる際に、大きな衝撃力で衝突させることにより、粉体原料を効率良く粉砕できる衝突式気流粉砕機を提供することにある。
【００２１】
さらに、本発明の目的は、加速管出口から噴出されて衝突部材の衝突面に衝突した粉体原料がさらに粉砕室内壁に衝突する多次粉砕を効果的に行うことのできる衝突式気流粉砕機を提供することにある。
【００２２】
さらに、本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決して、静電荷像現像用トナーを効率良く製造し得る製造方法を提供することにある。
【００２３】
さらに、本発明の目的は、平均粒径２００〜２０００μｍを有する樹脂粒子を平均粒径３〜１５μｍに効率良く粉砕し得る衝突式気流粉砕機を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高圧気体により被粉砕物を搬送加速するための加速管、被粉砕物を微粉砕するための粉砕室と衝突部材を少なくとも有し、該加速管は管内に供給された原料粉体を加速し、加速された原料粉体を該粉砕室へ吐出する衝突式気流粉砕機において、
該衝突部材の衝突面は、該加速管の長軸を中心に頂角αで該加速管側に突出した第１の衝突面と、該加速管の長軸に対する垂線に対して角度βを成して下流側に傾斜した第２の衝突面を少なくとも有し、
該粉砕室においては、衝突部材に対向して、上流側より第１の側壁（粉砕室前側壁）及び第２の側壁（粉砕室後側壁）が設けられており、
第１の衝突面の高さをＬ1とし、第２の衝突面の高さをＬ2とし、第２の衝突面の最外縁部の径をＡとし、衝突部材に対向する第１の側壁で形成される管の最大内径をＢとし、第２の衝突面の最外縁部に対向する粉砕室の第２の側壁で形成される管の内径をＣとし、第２の側壁は、第２の衝突面で粉砕された粉体を更に粉砕するために第２の衝突面の最下部よりも前方に延長されており、
径Ｂと径Ｃは、下記条件
１．０×Ｃ≦Ｂ≦１．６×Ｃ
を満足し、径Ａと径Ｃは、下記条件
１．２×Ａ≦Ｃ≦１．６×Ａ
を満足し、第２の衝突面の最外縁部から加速管の出口の開口部までの高さをＬ3、該加速管の最下部から第１の側壁の最下部までの高さをＤとした時に、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3及びＤが下記条件
２×Ｌ2≦（Ｌ3−Ｄ）≦（Ｌ1＋Ｌ2）
を満足し、粉砕室の第２の側壁の最下部から粉砕物排出口までで最も径の長い部分を前部粉砕物排出口とし、その径をＥとした時、
Ｅ≧Ｃ
を満足することを特徴とする衝突式気流粉砕機に関する。
【００２５】
加えて、被粉砕物供給口を、高圧気体噴出ノズルの外壁と該加速管のスロート部内壁間に設けたことを特徴とする衝突式気流粉砕機に関する。
【００２６】
また、本発明は、結着樹脂及び着色材を少なくとも含有する混合物を溶融混練し、混練物を冷却固化し、固化物を粉砕して粉砕物を得、得られた粉砕物を衝突式気流粉砕機で微粉砕し、微粉砕された微粉砕物から静電荷像現像用トナーを製造する方法において、
該粉砕物を、上記本発明の衝突式気流粉砕機により微粉砕することを特徴とするトナーの製造方法に関する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の衝突式気流粉砕機の一実施形態を示す概略的断面図、及び該粉砕機を使用した粉砕工程と分級機による分級工程を組み合わせた粉砕装置のフローチャートを示した図である。図２は図１の衝突式気流粉砕機の拡大図を示し、図３は図１のＡ−Ａ線における加速管スロート部２と高圧気体供給ノズル３を示す断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線における高圧気体供給口７と高圧気体チャンバー８を示す断面図、図５は図１のＣ−Ｃ線における粉砕室１３と衝突部材１１を示す断面図である。
【００２９】
まず、本発明の衝突式気流粉砕機による粉体原料の粉砕方法について、図１に基づいて説明する。被粉砕物供給筒６より供給された被粉砕物は、中心軸を鉛直方向に配設した加速管１の加速管スロート部２の内壁と、中心が加速管１の中心軸上にある高圧気体供給ノズル３の外壁との間に形成された被粉砕物供給口５へ到達する。一方、高圧気体は高圧気体供給口７より導入され高圧気体チャンバー８を経て、一本好ましくは複数本の高圧気体導入管９を通り高圧気体供給ノズル３より加速管出口１０に向かって急激に膨張しながら噴出する。この時、加速管スロート部２の近傍で発生するエゼクター効果により、被粉砕物はこれと共存している気体に同伴されながら、被粉砕物供給口５より加速管出口１０に向けて吸引され、加速管スロート部２において高圧気体と均一に混合されながら急加速し、加速管出口１０に対向配置された衝突部材１１の衝突面に粉塵濃度の偏りなく均一な固気混合気流の状態で衝突して粉砕される。衝突時に発生する衝撃力は、十分分散された個々の粒子（被粉砕物）に与えられるため、非常に効率の良い粉砕ができる。
【００３０】
図１の粉砕機において、衝突部材１１の衝突面は、錐体状に突出している突出中央部１７（第１の衝突面）と、該突出中央部１７の周囲に該突出中央部１７で粉砕された被粉砕物の一次粉砕物をさらに衝突により粉砕するための外周衝突面１８（第２の衝突面）を有している。また、粉砕室１３には、外周衝突面１８で二次粉砕された二次粉砕物を衝突により三次粉砕する為の粉砕室後側壁１６（第２の側壁）と、該粉砕室後側壁１６よりも長径が長い粉砕室前側壁１５（第１の側壁）を有している。
【００３１】
衝突時に発生する衝撃力は、十分分散された個々の粒子（被粉砕物）に与えられるため、非常に効率の良い粉砕ができる。衝撃部材１１の衝突面にて粉砕された粉砕物は、更に断面形状が円形もしくは楕円形状の粉砕室後側壁１６の内壁面と衝突部材１１表面の間で三次衝突を繰り返し、より粉砕効率を上昇させ、衝突部材１１後方に設けられた粉砕物排出口１４より排出される。
【００３２】
また、粉砕室前側壁１５の径（幅Ｂ）が粉砕室後側壁１６の径（幅Ｃ）より長く、加速管出口１０から粉砕室前側壁１５まで徐々に広がった粉砕室１３を構成することにより、加速管出口近傍の背圧が下がる。この効果により粉塵濃度の偏りのない均一な固気混合気流は、加速管１より十分に加速されるため、被粉砕物は加速管出口１０に対向配置された衝突部材１１に大きな衝撃力で衝突し、更に非常に効率の良い粉砕ができる。さらに、加速管出口１０から噴出される被粉砕物には、加速管中心軸方向の速度に粉砕室前側壁１５方向の速度が加わるため、有効に外周衝突面１８で二次粉砕、粉砕室後側壁１６で三次粉砕される。
【００３３】
また、粉砕室前側壁の形状は、図６に示す様に粉砕室の径が加速管出口の中心軸から鉛直に広がる場合でも同様の効果が得られる。
【００３４】
また、衝突部材１１の衝突面が、錐体状に突出している突出中央部１７と該突出中央部の周囲に外周衝突面１８を有しているため、樹脂や粘着性のある被粉砕物を粉砕した場合において、融着、凝集、粗粒化が発生せず、粉塵濃度が上昇した状態での粉砕が可能であり、また、摩耗性のある被粉砕物においては、加速管内壁や衝突部材の衝突面に発生する摩耗が局所的に集中することがなく長寿命化が図れ、安定的な稼働が可能になる。
【００３５】
また、前部粉砕物排出口１９を粉砕室後側壁１６よりも長くし、衝突部材後部２０に頂角を設けることや前部粉砕物排出口付近の断面積を広げることにより、この部分での圧損を被らないので、加速管出口１０から粉砕物排出口１４までの固気混合気流の速度が増大し、更に非常に効率の良い粉砕ができる。
【００３６】
更に、圧損の影響が少なくなることにより、第２の衝突面の最外縁部と粉砕室後壁を近づけることができる。このことにより、より有効な三次粉砕が可能となり、更に非常に効率の良い粉砕ができる。
【００３７】
次に、図１の衝突式気流粉砕機の拡大図である図２を用いて、更に詳しく説明する。
【００３８】
上記のように、衝突部材１１の衝突面に中央部１７が突出している錐体状の突起を設けることにより、加速管１から噴出された粉砕原料と圧縮空気の固気混合流は、突出中央部１７の表面で一次粉砕され、更に外周衝突面１８で二次粉砕された後、粉砕室後側壁１６で三次粉砕される。この時、粉砕室の形状は、衝突部材に対向する粉砕室の前壁の長さＢと、外周衝突面１８の最外縁部に対向する粉砕室の側壁の長さＣが、
１．０×Ｃ≦Ｂ≦１．６×Ｃ
１．２×Ａ≦Ｃ≦１．６×Ａ
の関係式を持ち、衝突部材１１の錐体状に突出している突出中央部１７の高さＬ1，外周衝突面の高さＬ2及び該外周衝突面の最外縁部から加速管出口開口部までの距離Ｌ3と該加速管と第１の側壁との長さＤが、
１．１×（Ｌ1＋Ｌ2）≦Ｌ3≦３．０×（Ｌ1＋Ｌ2）
の関係式を持ち、粉砕室の第２の側壁の最下部から粉砕物排出口までで最も径の長い部分を前部粉砕物排出口とし、その径をＥとした時、
Ｅ≧Ｃ
の関係式を持ち、衝突部材の衝突面に突出している突出中央部の頂角をα（°）とし、外周衝突面の加速管の中心軸の垂直面に対する傾斜角をβ（°）とした時、
０＜α＜９０、β＞０
３０≦（α＋２β）≦９０
の関係式を持ち、衝突部材後部の頂角をγ（°）とした時、
０＜γ＜９０
を満足し、被粉砕物供給口が、高圧気体噴出ノズルの外壁と該加速管のスロート部内壁間に設けたことを満足するときに非常に効率良く粉砕が行われる。
【００３９】
１．０×Ｃ＞Ｂの時は、加速管内で高圧気体が不足膨張のうちに加速管出口から噴出するために粉砕原料の吸い込み処理量が低下し、粉砕原料の加速が不足することから、衝突部材の衝突面の衝撃力が弱まり粉砕効率が低下するために好ましくない。
【００４０】
１．２×Ａ＞Ｃの時は、第２の衝突面の最外縁部と粉砕室後側壁との距離が近づきすぎ、圧損を被るため、衝突部材の衝突面近傍での被粉砕物の飛翔速度が低下し衝撃力が弱まり粉砕効率が低下するため好ましくない。
【００４１】
Ｃ＞１．６×Ａの時は、第２の衝突面の最外縁部と粉砕室後側壁との距離が遠すぎるため、粉砕室後壁での三次粉砕が有効に行われず粉砕効率が低下するため好ましくない。
【００４２】
Ｂ＞１．６×Ｃの時は、加速管内で高圧気体が過膨張となって加速管出口から噴出するために、衝突部材の衝突表面近傍では被粉砕物の飛翔速度が低下し衝撃力が弱まり粉砕効率が低下するために好ましくない。
【００４３】
２×Ｌ2＞（Ｌ3−Ｄ）の時は、外周衝突面で二次粉砕された二次粉砕物が粉砕室後側壁で三次衝突されないため、粉砕効率が低下するので好ましくない。
【００４４】
（Ｌ3−Ｄ）＞（Ｌ1＋Ｌ2）の時は、加速管内で高圧気体が過膨張となって加速管出口から噴出するために、衝突部材の衝突表面近傍では被粉砕物の飛翔速度が低下し衝撃力が弱まり粉砕効率が低下するために好ましくない。
【００４５】
Ｅ＜Ｃの時は、この部分の断面積が小さいので圧損を被り、加速管出口から十分大きな速度をもった被粉砕物が得られないため、粉砕効率が低下するので好ましくない。
【００４６】
β＝０のとき、すなわち外周衝突面が固気混合流に対して直角の場合には、外周衝突面での反射流が固気混合流に向かって流れるため、固気混合流の乱れを生じ好ましくない。また、外周衝突面上での粉体濃度が大きくなり熱可塑性樹脂の粉体または熱可塑性樹脂を主成分とする粉砕を原料とした場合、外周衝突面上での融着物及び凝集物を生じやすい。かかる融着物が生じた場合、装置の安定した運転が困難となる。
【００４７】
また、α、βが３０＞（α＋２β）の時には、突起方面での一次粉砕の衝撃力が弱められるため、粉砕効率の低下を招くため好ましくない。
【００４８】
また、α、βが９０＜（α＋２β）の時には、外周衝突面での反射流が、固気混合流の下流側に流れるため粉砕室後側壁での三次粉砕の衝撃力が弱くなり、粉砕効率の低下を招く。
【００４９】
また、γ＞９０の時は、この部分の断面積が小さいので圧損を被り、加速管出口から十分大きな速度を持った被粉砕物が得られないので、粉砕効率が低下するので、好ましくない。
【００５０】
以上のように、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3、α、β、γが
１．１×Ｃ≦Ｂ≦１．６×Ｃ
１．２×Ａ≦Ｃ≦１．６×Ａ
２×Ｌ2≦（Ｌ3−Ｄ）≦（Ｌ1＋Ｌ2）
Ｅ≧Ｃ
０＜α＜９０、β＞０
３０≦（α＋２β）≦９０
０＜γ＜９０
の条件を満足し、加えて、被粉砕物供給口が、高圧気体噴出ノズルの外壁と該加速管のスロート部内壁間に設けたことを満足するときに、図２に示す如く、粉砕効率を向上させることができる。即ち、加速管出口近傍の粉砕室の背圧を下げることにより、加速管スロート部の近傍で発生するエゼクター効果が十分に発揮され、被粉砕物供給口での空気の吸い込み能力が向上し、粉体原料の加速管での搬送能力が向上するため粉砕処理量を増加させ、急加速し加速管出口から噴出した被粉砕物は衝突部材により大きな衝撃力をもって一次、二次、三次粉砕と粉砕効率を向上させることができる。
【００５１】
以上説明したように、本発明に使用した衝突式気流粉砕機による粉体原料の粉砕方法は、図２に示すが如く加速管スロート部２の円周方向から加速管１内に粉体原料を供給することができるため、加速管１内の粉体原料の分散が良好になることで、衝突部材１１の衝突面に効率良く衝突し、粉砕効率が向上する。即ち、従来の粉砕機に比べ、処理能力が向上し、また、同一処理能力で得られる製品の粒子径をより小さくできる。
【００５２】
また、従来例では、粉体原料が凝集した状態で、衝突部材に衝突するため、特に熱可塑性樹脂を主体とする粉体を原料とした場合、融着物を発生し易かったが、本発明の図１によれば、分散された状態で、衝突部材の衝突面に衝突するため、融着を発生しにくい。
【００５３】
更に、従来例では、粉体原料が凝集しているため、過粉砕を生じやすく、そのため得られる粉砕品の粒度分布が幅広いものとなるという問題があったが、本発明によれば、過粉砕を防止でき、粒度分布のシャープな微粉砕品が得られる。
【００５４】
更に、粉砕室前側壁の径を粉砕室後側壁の径より長くすることにより加速管出口近傍での背圧が下がり、加速管スロート部近傍で発生するエゼクター効果が十分に発揮され、被粉砕物供給口での空気の吸い込み能力が向上し、粉体原料の加速管での搬送能力が向上するため粉砕処理量を従来より高めることができる。本発明による衝突式気流粉砕機を使用した粉体原料の粉砕方法は粒径が小さくなるほど、効果が顕著になる。
【００５５】
【実施例】
本発明の粉砕機によるトナー製造の実施例と、従来の粉砕機によるトナー製造の比較例を示す。
【００５６】
（実施例１）
・スチレン−ブチルアクリレート−ジビニルベンゼン共重合体  １００重量部
（モノマー重合重量比＝８０：１９：１  、Ｍｗ＝３５万）
・磁性酸化鉄（平均粒径０．１８μｍ）                      １００重量部
・ニグロシン                                                  ２重量部
・低分子量エチレン−プロピレン共重合体                        ４重量部
上記処方の材料をヘンシェルミキサーＦＭ−７５型（三井三池化工機株式会社製）でよく混合した後、１５０℃に設定した二軸混練機ＰＣＭ−３０型（池貝鉄工株式会社製）にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマーミルにて１ｍｍ以下に粗粉砕し、トナー粉砕原料を得た。得られた粉砕原料を図１及び図２に示した衝突式気流粉砕機で粉砕した。
【００５７】
該衝突式気流粉砕機は、粉砕室前側壁の直径が１７０ｍｍ（Ｂ＝１７０ｍｍ）、粉砕室後側壁の直径は１３６ｍｍ（Ｃ＝１３６ｍｍ）、前部粉砕物排出口の直径が１５２ｍｍ（Ｅ＝１５２ｍｍ）である。また衝突部材１１の突出中央部１７は頂角５０°（α＝５０°）の円錐状を成しており、外周衝突面１８の加速管１の中心軸に対する傾斜角は１０°（β＝１０°）である。したがって、（α＋２β）は７０°である。また、衝突部材後部の頂角は８０°（γ＝８０°）である。
【００５８】
定量供給機にて粉砕原料を５１ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径８．０μｍのトナー用微粉砕品を得た。なお、融着物の発生はなく、安定した運転ができた。
【００５９】
微粉砕品またはトナーの粒度分布は種々の方法によって測定できるが、本発明においてはコールターカウンターを用いて行った。
【００６０】
すなわち、測定装置としてはコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数分布、体積分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ−１パーソナルコンピュータ（キヤノン社製）を接続し、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。測定法としては前記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、さらに測定試料を２〜２０ｍｇを加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、１００μｍアパチャーを用い、個数を基準とした２〜４０μｍ粒子の粒度分布を測定して、それから本発明に係る値を求めた。
【００６１】
（実施例２）
実施例１と同様のトナー粉砕原料を用いて、図６に示す衝突式気流粉砕機で粉砕した。
【００６２】
該衝突式気流粉砕機は、粉砕室前側壁の直径が１７０ｍｍ（Ｂ＝１７０ｍｍ）、粉砕室後側壁の直径は１３６ｍｍ（Ｃ＝１３６ｍｍ）、前部粉砕物排出口の直径が１５２ｍｍ（Ｅ＝１５２ｍｍ）である。また衝突部材１１の突出中央部１７は頂角５０°（α＝５０°）の円錐状を成しており、外周衝突面１８の加速管１の中心軸に対する傾斜角は１０°（β＝１０°）である。したがって、（α＋２β）は７０°である。また、衝突部材後部の頂角は８０°（γ＝８０°）である。
【００６３】
定量供給機にて粉砕原料を５０ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径８．１μｍのトナー用微粉砕品を得た。なお、融着物の発生はなく、安定した運転ができた。
【００６４】
（実施例３）
実施例１と同様のトナー粉砕原料を用いて、図１に示す衝突式気流粉砕機で粉砕した。該衝突式気流粉砕機の構成は実施例１で用いたものと同じである。
【００６５】
定量供給機にて粉砕原料を３４ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径６．０μｍのトナー用微粉砕品を得た。なお、融着物の発生はなく、安定した運転ができた。
【００６６】
（実施例４）
実施例１と同様のトナー粉砕原料を用いて、図６に示す衝突式気流粉砕機で粉砕した。該衝突式気流粉砕機の構成は実施例２で用いたものと同じである。
【００６７】
定量供給機にて粉砕原料を３３ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径６．１μｍのトナー用微粉砕品を得た。なお、融着物の発生はなく、安定した運転ができた。
【００６８】
（比較例１）
実施例１と同様のトナー粉砕原料を用いて、図１３に示すような衝突式気流粉砕機で粉砕した。
【００６９】
該衝突式気流粉砕機は、粉砕室前側壁の直径が１４０ｍｍ（Ｂ＝１４０ｍｍ）であり、粉砕室後側壁の直径は１４０ｍｍ（Ｃ＝１４０ｍｍ）であり、前部排出口の直径が１４０ｍｍ（Ｅ＝１４０ｍｍ）であった。また衝突部材１１の突出中央部１７は頂角５０°（α＝５０°）の円錐状を成しており、外周衝突面１８の加速管１の中心軸に対する傾斜角は１０°（β＝１０°）である。したがって、（α＋２β）は７０°である。
【００７０】
定量供給機にて粉砕原料を４６ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径８．１μｍのトナー用微粉砕品を得た。融着物の発生は認められなかった。但し、粉砕原料の供給量を４６ｋｇ／ｈよりも多くすると、得られる細粉の重量平均径が大きくなってしまった。
【００７１】
（比較例２）
実施例１と同様のトナー粉砕原料を用いて、図８に示すような衝突式気流粉砕機で粉砕した。
【００７２】
該衝突式気流粉砕機は、衝突面の形状が加速管の長軸方向に対して垂直な平面状のものを用い、粉砕室形状は箱型で行った。
【００７３】
定量供給機にて粉砕原料を１８ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径８．３μｍのトナー用微粉砕品を得た。
【００７４】
供給料を１８ｋｇ／ｆよりも多くすると、得られる細粉の重量平均径が大きくなり、また、衝突部材上での粉砕物の融着、凝集物、粗粒子が生じはじめ、融着物が加速管の原料投入口を詰まらせる場合があり、安定した運転ができなかった。
【００７５】
（比較例３）
実施例１と同様のトナー粉砕原料を用いて、図１１に示す衝突式気流粉砕機で粉砕した。
【００７６】
該衝突式気流粉砕機は、衝突面の形状が頂角５０°（α＝５０°）の円錐状の突起を有し、外周衝突面の加速管の中心軸に対する傾斜角は１０°（β＝１０°）である。したがって、（α＋２β）は７０°であり、粉砕室形状は箱型で行った。
【００７７】
定量供給機にて粉砕原料を２２ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径８．１μｍのトナー用微粉砕品を得た。融着物の発生は認められなかった。但し、粉砕原料の供給量を２２ｋｇ／ｈよりも多くすると、得られる細粉の重量平均径が大きくなってしまった。
【００７８】
（比較例４）
実施例１と同様のトナー粉砕原料を用いて、図１３に示す衝突式気流粉砕機で粉砕した。
【００７９】
該衝突式気流粉砕機の構成は、比較例１で用いたものと同様の構成のものを使用した。
【００８０】
定量供給機にて粉砕原料を３０ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径６．１μｍのトナー用微粉砕品を得た。粉砕原料の供給量を２２ｋｇ／ｈよりも多くすると、得られる細粉の重量平均径が大きくなってしまった。なお、融着物の発生は認められなかった。
【００８１】
（比較例５）
実施例１と同様のトナー粉砕原料を用いて、図８に示す衝突式気流粉砕機で粉砕した。該衝突式気流粉砕機の構成は比較例２で用いたものと同じである。
【００８２】
定量供給機にて粉砕原料を８ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径６．４μｍのトナー用微粉砕品を得た。粉砕原料の供給量を８ｋｇ／ｈよりも多くすると、得られる細粉の重量平均径が大きくなり、また、衝突部材上での粉砕物の融着、凝集物、粗粒子が生じはじめ、融着物が加速管の原料投入口を詰まらせる場合があり、安定した運転ができなかった。
【００８３】
（比較例６）
実施例１と同様のトナー粉砕原料を用いて、図１１に示す衝突式気流粉砕機で粉砕した。該衝突式気流粉砕機の構成は比較例３で用いたものと同じである。
【００８４】
定量供給機にて粉砕原料を１４ｋｇ／ｈの割合で強制渦流式の風力分級機に供給し、分級された粗粉を該衝突式気流粉砕機に導入し、圧力６．０ｋｇ／ｃｍ2 （Ｇ）、６．０ｍ3 ／ｍｉｎの圧縮空気を用いて、粉砕した後、再度分級機に循環し、閉回路粉砕を行った。その結果、分級された細粉として重量平均径６．２μｍのトナー用微粉砕品を得た。粉砕原料の供給量を１４ｋｇ／ｈよりも多くすると、得られる細粉の重量平均径が大きくなってしまった。なお、融着物の発生は認められなかった。
【００８５】
以上の実施例１〜４及び比較例１〜６の結果をまとめて表１に示す。
【００８６】
【表１】
0003703256.tif 000002
【００８７】
表１において、粉砕効率比は比較例３の供給量に対する各条件での供給量の比として表した。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の衝突式気流粉砕機によれば、加速管内に被粉砕物を粉塵濃度の偏りがないように分散させて導入し、さらに加速管出口の粉砕室の直径を長くすることにより、加速管出口近傍の背圧を低くし、さらに衝突部材後部付近の断面積を大きくすることによりこの近傍の圧損の影響を少なくすることにより、十分に加速膨張された固気混合流を加速管出口に対向する衝突部材に向かって分散良く大きな衝突エネルギーをもって噴出し、衝突部材に設けた錐体状の突出中央部で一次粉砕され、さらに突出中央部の周囲に設けられた外周衝突面で二次粉砕された後、粉砕室後側壁でさらに三次粉砕される。このため、従来の衝突式気流粉砕機に比べ、粉砕効率が大幅に向上すると共に、同一処理能力で得られる製品の粒子径をより小さくできる。
【００８９】
また、被粉砕物が適度に分散された状態で衝突部材の衝突面に衝突するため、特に熱可塑性樹脂を主体とする粉体を原料とした場合にも、粉砕物の融着、凝集、粗粒化や加速管内壁、衝突部材の衝突面での局所的な摩耗の発生を防止でき、安定した運転を可能にすることができると共に、過粉砕を防止でき、粒度分布のシャープな微粉砕品が得られる。
【００９０】
また、本発明の衝突式気流粉砕機によれば、平均粒径２００〜２０００μｍを有する樹脂粒子を平均粒径３〜１５μｍに効率良く粉砕し得るため、小径化が望まれている静電荷像現像用トナーを効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の衝突式気流粉砕機の一例を示す概略的断面図である。
【図２】図１の拡大図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】本発明の衝突式気流粉砕機の他の例を示す概略的断面図である。
【図７】図６の拡大図である。
【図８】従来例の衝突式気流粉砕機を示す概略的断面図である。
【図９】別の従来例の衝突式気流粉砕機を示す概略的断面図である。
【図１０】別の従来例の衝突式気流粉砕機を示す概略的断面図である。
【図１１】別の従来例の衝突式気流粉砕機を示す概略的断面図である。
【図１２】別の従来例の衝突式気流粉砕機を示す概略的断面図である。
【図１３】別の従来例の衝突式気流粉砕機を示す概略的断面図である。
【符号の説明】
１  加速管
２  加速管スロート部
３  高圧気体供給ノズル
４  高圧気体供給ノズルスロート部
５  被粉砕物供給口
６  被粉砕物供給筒
７  高圧気体供給口
８  高圧気体チャンバー
９  高圧気体導入管
１０  加速管出口
１１  衝突部材
１２  衝突部材支持体
１３  粉砕室
１４  粉砕物排出口
１５  粉砕室前側壁（第１の側壁）
１６  粉砕室後側壁（第２の側壁）
１７  突出中央部（第１の衝突面）
１８  外周衝突面（第２の衝突面）
１９  前部粉砕物排出口
２０  衝突部材後部
２１  粉体原料投入口
２２  粉砕室側壁
２３  被粉砕物供給口
２４  高圧気体供給ノズル
２５  衝突面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003703256.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003703256.tif 000014
【図１３】
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