(57)【要約】【課題】流動層乾燥機の上部から排出される乾燥ガスからトナーの微粉等及びＶＯＣを効率的に除去することのできるトナーの製造装置を提供する。【解決手段】トナーの製造装置１０は、湿式法によって得られたトナー母粒子を含有するスラリーを脱水装置によって脱水した後、得られた脱水ケーキを流動層乾燥機１８によって乾燥させることでトナーを製造する装置である。トナーの製造装置１０は、流動層乾燥機のバッグフィルター出口の乾燥ガスを冷却するための冷却器２８と、バッグフィルター２０と冷却器２８とを接続する配管４０の内部に水を噴射する噴射ノズル４２を備える。【選択図】図１
2018146705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式法によって得られたトナー母粒子を含有するスラリーを脱水装置によって脱水した後、得られた脱水ケーキを流動層乾燥機によって乾燥させることでトナーを製造するトナーの製造装置であって、
前記流動層乾燥機のバッグフィルター出口の乾燥ガスを冷却するための冷却器と、
前記バッグフィルターと前記冷却器とを接続する配管の内部に水を噴射する噴射ノズルと、を備える、トナーの製造装置。
【請求項２】
前記噴射ノズルは、前記配管内を流れる乾燥ガスに対して向流で水を噴射する、請求項１に記載のトナーの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンターなどの画像形成装置に用いられる静電荷像現像用トナーの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電荷像現像用トナーは、プリンターや複写機、ファクシミリなどの画像形成装置に用いられる。一般に、静電荷像現像用トナーは、懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法などの湿式法によって製造される。懸濁重合法は、重合性単量体、重合開始剤、及び着色剤などを含む組成物を水系媒体中に分散させた後に重合させてトナー粒子を製造する方法である。乳化重合凝集法は、重合開始剤及び乳化剤を含む水性媒体中に重合性単量体を加えて攪拌することによって重合体一次粒子を得る。つぎに、これに着色剤及び必要に応じて帯電制御剤等を添加して重合体一次粒子を凝集させる。そして、得られた凝集体粒子を熟成させてトナー粒子を製造する方法である。溶解懸濁法は、結着樹脂を有機溶剤に溶解させた後、着色剤などを添加して得られる溶液相を、分散剤等を含有する水相において機械的な剪断力で分散させて液滴を形成し、液滴から有機溶剤を除去してトナー粒子を製造する方法である。
【０００３】
湿式法によって得られたトナーは水分を含んでおり、スラリー状になっている。スラリー状のトナーは、脱水、洗浄等の工程を経た後、乾燥機によって乾燥される。スラリー状のトナーを脱水するための脱水機としては、例えばフィルタープレス装置が用いられる。脱水によって得られたケーキを乾燥させるための乾燥機としては、例えば流動層乾燥機が用いられる（特許文献１を参照）。
【０００４】
従来のトナーの製造装置において、流動層乾燥機の中段には、スラリー状のトナーを脱水して得られる脱水ケーキが投入される。流動層乾燥機の下部には、投入された脱水ケーキを乾燥させるための乾燥ガスが吹き込まれる。脱水ケーキを乾燥させるための乾燥ガスとしては、例えば３０〜５５℃に加熱した空気に加え、粉塵爆発を防止する目的で窒素に代表されるイナートガスあるいはこれらの混合ガスがしばしば用いられる。流動層乾燥機の下部に乾燥ガスが吹き込まれることによって、流動層乾燥機の内部に流動層が形成され、脱水ケーキと乾燥ガスとの効率的な接触と撹拌が行われる。脱水ケーキに含まれる水分は、乾燥ガスに同伴されて流動層乾燥機の上部から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１３４０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
流動層乾燥機の上部から排出される乾燥ガスには、流動層乾燥機の上部に設置されたバグフィルタによって取り除くことのできなかったトナーの微粉等が混入している。また、流動層乾燥機の上部から排出される乾燥ガスには、脱水ケーキの乾燥によって蒸発した水分も含まれている。従来のトナーの製造装置において、イナートガスや混合ガスを用いる際は、経済的な理由により、流動層乾燥機の上部から排出される乾燥ガスは、ガスフィルタによってトナーの微粉等が取り除かれた後、冷却器によって冷却されることで水分が除去され、再度乾燥機入り口へリサイクルされる。これにより、高価なイナートガスの消費量を抑制する。
【０００７】
しかし、従来のトナーの製造装置では、ガスフィルタによってトナーの微粉等を完全に取り除くことができないため、後段の冷却器によって冷却される乾燥ガス中にトナーの微粉等が含まれてしまい、冷却器の冷却フィンにトナーの微粉等が付着してしまうという問題があった。冷却器の冷却フィンにトナーの微粉等が付着すると、冷却フィンの伝熱面積が減少するため、冷却器の冷却効率が時間の経過とともに減少してしまう。
【０００８】
また、トナーの製造過程では、トルエンやベンゼンなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ： Volatile Organic Compounds）が溶剤として用いられることがある。ＶＯＣは、環境中に放出されると光化学スモッグなどの公害を引き起こすおそれがあるのと、溶剤を使用しない水系の反応においても原料モノマー由来の未反応原料からトナー中にＶＯＣ成分として持ち込まれるものもあり、発生量が微量の場合でもプリンター・コピー機内でトナーに熱が加わって溶融・紙に定着する際にトナー内部のＶＯＣを使用者が吸引し健康に悪影響を及ぼす恐れがあることから、製品として出荷されるトナー中のＶＯＣ量は、所定値以下となるように厳格に規制されている。しかし、従来のトナーの製造装置では、乾燥ガス中に含まれるＶＯＣを完全に取り除くことが困難であった為、乾燥ガスを循環使用する際にＶＯＣを含んだ乾燥ガスがリサイクルされＶＯＣの除去効率が悪化するので、循環ガス中のＶＯＣを空気や窒素で希釈する必要がある。
【０００９】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、流動層乾燥機の上部から排出される乾燥ガスからトナーの微粉等及びＶＯＣを効率的に除去することのできるトナーの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下の通りである。
湿式法によって得られたトナー母粒子を含有するスラリーを脱水装置によって脱水した後、得られた脱水ケーキを流動層乾燥機によって乾燥させることでトナーを製造するトナーの製造装置であって、
前記流動層乾燥機のバッグフィルター出口の乾燥ガスを冷却するための冷却器と、
前記バッグフィルターと前記冷却器とを接続する配管の内部に水を噴射する噴射ノズルと、を備える、トナーの製造装置。
【００１１】
前記噴射ノズルは、前記配管内を流れる乾燥ガスに対して向流で水を噴射することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、流動層乾燥機の上部から排出される乾燥ガスからトナーの微粉等及びＶＯＣを効率的に除去することのできるトナーの製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】トナーの製造装置のフロー図である。
【図２】配管の内部に水を噴射する噴射ノズルの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態に係るトナーの製造装置は、電子写真法、静電写真法等に用いられる静電荷像現像用トナーを製造するための装置である。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るトナーの製造装置のフロー図である。
図１に示すように、トナーの製造装置１０は、貯留ホッパ１２、スクリューフィーダ１４、ロータリバルブ１６、流動層乾燥機１８、バッグフィルター２０、押込ブロア２２、加熱器２４、吸引ブロア２６、冷却器２８、大気吸入口３０、第１ガスフィルタ３２、及び、第２ガスフィルタ３４等によって構成されている。
【００１６】
懸濁重合法、溶解懸濁法、あるいは乳化重合法等の湿式法によって得られたスラリー状のトナーは、まず、フィルタープレス等の脱水機によって含水率２５％程度に脱水されてケーキ状になった後、貯留ホッパ１２に貯留される。貯留ホッパ１２に貯留されたケーキ状のトナー（脱水ケーキ）は、スクリューフィーダ１４によって粉砕されながら貯留ホッパ１２の下部から排出される。スクリューフィーダ１４によって排出された脱水ケーキは、ロータリバルブ１６によって一定量ずつ流動層乾燥機１８の中段部１８ａに投入される。ロータリバルブ１６の回転速度は可変となっており、このロータリバルブ１６によって流動層乾燥機１８に投入される脱水ケーキの供給速度を制御できるようになっている。
【００１７】
流動層乾燥機１８の下部には、目皿板３６が設置されており、この目皿板３６には多数の孔が設けられている。流動層乾燥機１８の中段部１８ａに投入されたトナー脱水ケーキは、目皿板３６の上部に堆積する。そして、目皿板３６の下方から例えば３０〜５５℃程度に加熱された乾燥ガスが吹き込まれることによって、目皿板３６の上部にトナーの流動層が形成される。これにより、トナーと乾燥ガスとの接触及び撹拌が同時に行われるため、トナーを効率良く乾燥させることができる。脱水ケーキを乾燥させるための乾燥ガスとしては、例えば、空気、窒素、あるいはこれらの混合ガスが用いられる。乾燥用の空気は、大気吸入口３０を介して系内に取り込まれる。乾燥用の窒素は、ＰＳＡ式窒素発生装置・膜分離式窒素発生装置・窒素ボンベ等の窒素供給源から系内に供給することができる。
なお、このような流動層乾燥機は公知であり、例えば特開２００１−１３４０１６号公報、特開平１１−３４４８３１号公報等に開示されている。
【００１８】
流動層乾燥機１８の内部の上方には、バッグフィルター２０が設置されている。バッグフィルター２０は、複数の円筒状の濾布２０ａを備えている。複数の円筒状の濾布２０ａは、流動層乾燥機１８の内部に吊り下げられた状態で設置されている。複数の円筒状の濾布２０ａによって、流動層乾燥機１８の上部から排出される乾燥ガスと、粉体状のトナーとを分離することができる。
また、バッグフィルター２０の上部には、円筒状の濾布２０ａの内部に空気、窒素、またはその混合ガスなどを吹き込むことのできる逆洗装置（図示せず）が設置されている。この逆洗装置によって、濾布２０ａの表面に付着したトナーを間欠的に下方に落下させることができる。
【００１９】
押込ブロア２２は、乾燥ガスを流動層乾燥機１８の下部に送り込むための装置である。本実施形態では、押込ブロア２２には、ターボファンを用いている。押込ブロア２２の吸引側には、ダンパ３８が設置されている。
【００２０】
また、押込ブロア２２の吐出側には、加熱器２４及び第１ガスフィルタ３２が設置されている。押込ブロア２２によって押し込まれる乾燥ガスは、加熱器２４によって例えば３０〜５５℃程度に加熱された後、第１ガスフィルタ３２によって塵などの小さな異物が取り除かれる。第１ガスフィルタ３２を通過した乾燥ガスは、流動層乾燥機１８の下部に送り込まれる。加熱器２４としては、例えばプレートフィンチューブ式熱交換器を用いることができる。加熱器２４の加熱媒体としては、例えばスチームを用いることができる。
【００２１】
吸引ブロア２６は、流動層乾燥機１８の上部から乾燥ガスを吸引するための装置である。本実施形態では、吸引ブロア２６には、ターボファンを用いている。
【００２２】
押込ブロア２２及び吸引ブロア２６は、インバータによって回転数が可変となっている。押込ブロア２２及び吸引ブロア２６の回転数をそれぞれ制御することによって、流動層乾燥機１８の下部に供給する乾燥ガスの時間当たりの流量を制御することができる。
【００２３】
吸引ブロア２６とバグフィルタ２０との間には、冷却器２８及び第２ガスフィルタ３４が設置されている。吸引ブロア２６によって流動層乾燥機１８の上部から吸引された乾燥ガスは、第２ガスフィルタ３４によってトナーの微粉等が取り除かれた後に、冷却器２８に送り込まれる。冷却器２８に送り込まれた乾燥ガスは、例えば８〜１６℃に冷却されることで除湿される。冷却器２８としては、例えばプレートフィンチューブ式熱交換器を用いることができる。冷却器２８の冷却媒体としては、例えば水を用いることができる。
【００２４】
吸引ブロア２６によって流動層乾燥機１８の上部から吸引された乾燥ガスの全部又は一部は、循環ライン４５を介して系内を循環する。すなわち、吸引ブロア２６によって吸引された乾燥ガスの全部又は一部は、循環ライン４５を通った後、押込ブロア２２によって流動層乾燥機１８の下部に再び送り込まれる。
【００２５】
押込ブロア２２の吐出側には、流動層乾燥機１８の内部の圧力に応じて、余剰の系内ガスを外部に放出するための放出ダクト５１が設けられている。この放出ダクト５１には、バルブ５２が設置されている。このバルブ５２を開放することによって、系内の余剰ガスを放出することが可能であり、流動層乾燥機１８の内部の圧力を一定に制御することができる。
【００２６】
また、押込ブロア２２の吐出側には、乾燥ガスが循環する系内に窒素ガスを供給するための窒素供給ダクト５３が設けられている。この窒素供給ダクト５３には、バルブ５４が設置されている。このバルブ５４によって、系内を循環する乾燥ガスの酸素濃度を所定値以下に制御することができる。また、乾燥ガスの酸素濃度を所定値以下に制御することによって、流動層乾燥機１８の内部で粉塵爆発が発生することを未然に防止することができる。
【００２７】
トナーの製造装置１０の清掃時やメンテナンス時等において、系内を空気によって置換する必要があるときは、循環ライン４５に設置されたダンパ５５を閉じるとともに、吸気ダンパ３８を開き、排気ダンパ５６を開く。これにより、系内の乾燥ガスの流れが循環パスから１パスに変更されるため、系内の乾燥ガスを外部空気によって置換することができる。
【００２８】
本実施形態のトナーの製造装置１０は、流動層乾燥機１８の上部から排出される乾燥ガスからトナーの微粉等を取り除くための第２ガスフィルタ３４と、第２ガスフィルタ３４によって微粉等が取り除かれた後の乾燥ガスを冷却するための冷却器２８を備えている。冷却器２８が、本発明の「冷却器」に対応している。
【００２９】
また、本実施形態のトナーの製造装置１０は、バッグフィルター２０と冷却器２８とを接続する配管４０の内部に水を噴射する噴射ノズル４２を備えている。
【００３０】
図２は、配管４０の内部に水を噴射する噴射ノズル４２の拡大図である。
図２に示すように、噴射ノズル４２は、配管４０内を流れる乾燥ガスに対して並流（同じ方向に流れる）でも良いが、向流（流れに対して向かい合う方向）で水を噴射するように設置されることが好ましい。水を向流で噴射することによって、乾燥ガスと水との接触効率を高めることができるためである。
【００３１】
バッグフィルター２０と冷却器２８とを接続する配管４０の内部に水を噴射することによって、第２ガスフィルタ３４から冷却器２８に送り込まれる乾燥ガス中に含まれるトナーの微粉および乾燥ガス中に含まれるＶＯＣ等を取り除くことができる。その結果、冷却器２８の冷却フィンにトナーの微粉等が付着することを防止することができるため、冷却器２８の冷却効率が時間の経過とともに低下することを防止することができると共に、乾燥ガス中のＶＯＣ濃度を下げることでクリーンな循環ガスにより効率的にＶＯＣを除去できる。
【００３２】
乾燥ガスに含まれるトナーの微粉等は、第２ガスフィルタ３４によってある程度は除去される。しかし、第２ガスフィルタ３４は小さい粒径の微粉等を十分に取り除くことができないため、第２ガスフィルタ３４を通過した乾燥ガス中には、小さい粒径のトナーの微粉等が混入している。バッグフィルター２０と冷却器２８とを接続する配管４０の内部に水を噴射することによって、第２ガスフィルタ３４によって取り除くことのできなかった小さい粒径のトナーの微粉等を取り除くことができる。
【００３３】
また、バッグフィルター２０と冷却器２８とを接続する配管４０の内部に水を噴射することによって、第２ガスフィルタ３４から冷却器２８に送り込まれる乾燥ガス中に含まれるＶＯＣを同時に除去することができる。
【００３４】
なお、噴射ノズル４２は、バッグフィルター２０と冷却器２８とを接続する配管４０であればどこに設置してもよい。例えば、噴射ノズル４２は、バッグフィルター２０に最も近い位置に設置してもよいし、冷却器２８に最も近い位置に設置してもよいし、バッグフィルター２０と冷却器２８の中間の位置に設置してもよい。
【００３５】
噴射ノズル４２から水を噴射するタイミングは、流動層乾燥機１８による脱水ケーキの乾燥工程が終わったタイミングであることが好ましい。流動層乾燥機１８による脱水ケーキの乾燥工程中に水を噴射した場合、乾燥ガス中の水分が上昇するため、脱水ケーキの乾燥工程に悪影響を及ぼす可能性があるためである。
【００３６】
バッグフィルター２０と冷却器２８とを接続する配管４０の内部に水を噴射した場合、乾燥ガス中に水の液滴が混入する可能性があるが、その液滴は冷却器２８の下部から排出される凝縮水とともに排出されるため、乾燥ガス中の液滴を取り除くための別途の設備が不要であるという利点がある。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態のトナーの製造装置１０によれば、流動層乾燥機の上部から排出される乾燥ガスからトナーの微粉等及びＶＯＣを効率的に除去することが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１０    トナーの製造装置
１２    貯留ホッパ
１８    流動層乾燥機
２０    バッグフィルター
２２    押込ブロア
２４    加熱器
２６    吸引ブロア
２８    冷却器
３０    大気吸入口
３２    第１ガスフィルタ
３４    第２ガスフィルタ
４０    配管
４２    噴射ノズル
２０ａ  濾布
【図１】
2018146705.tif 000003
【図２】
2018146705.tif 000004