(57)【要約】【課題】分級装置の分散室内での分散効率向上を達成し、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で分離し、製品の回収率を向上した分級装置およびこれを用いるトナーの製造方法を提供する。【解決手段】円錐状部材７上部に、凹凸形状を有する堆積防止手段１１を備え、円錐状部材７下部にリング状部材１２を備える。リング状部材１２は、複数設けることができ、厚みおよび直径を分級条件に応じて可変可能である。堆積防止手段１１およびリング状部材１２は、円錐状部材７に対して着脱可能である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体材料を分散する分散室と、分散室の下方に連続して設けられて分散室から流入する粉体材料を遠心分級する分級室と、分散室と分級室とを区画する円錐状部材と、分級室を区画する分級板とを有し、
分散室上部に設けられた粉体材料供給口から搬送空気と共に供給される粉体材料を、分散室内部の旋回流によって超微粉と微粉とに分級して超微粉を排出し、分級室へと導かれた粉体材料を遠心分離によって粗粉と微粉とに分級して粗粉を排出する分級装置において、
前記分級装置は、円錐状部材上部に堆積防止手段を備える
ことを特徴とする分級装置。
【請求項２】
前記堆積防止手段は、上部に凹凸形状を有する
ことを特徴とする請求項１記載の分級装置。
【請求項３】
前記堆積防止手段は、円錐状部材に対して着脱可能である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の分級装置。
【請求項４】
前記分級装置は、円錐状部材下部にリング状部材を備える
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の分級装置。
【請求項５】
前記リング状部材は、複数設けられる
ことを特徴とする請求項４記載の分級装置。
【請求項６】
前記リング状部材は、厚みおよび直径を分級条件に応じて可変する
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の分級装置。
【請求項７】
前記リング状部材は、円錐状部材に対して着脱可能である
ことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の分級装置。
【請求項８】
電子写真方式の画像形成装置に使用するトナーの製造方法において、
粉体材料を粉砕化した後に、請求項１ないし７のいずれかに記載の分級装置で分級してトナーを製造する
ことを特徴とするトナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷などにおける、静電荷像を現像するための乾式トナーの製造に用いる分級装置に関するものであって、所望の粒径を得るために粒子の篩い分けを行う分級装置およびこれを用いるトナーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ミクロンオーダーの粉体材料を粗粉と微粉に分離させるための分級装置は、円筒形状の分散室と分級室によって構成されている。分散室と分級室との間には円錐状部材が設けられ、分散室の上部外側表面一端の口から粉体材料を供給し、当該分散室内部に形成された旋回流によって分散作用を受け、さらに当該分級室へと導かれ遠心分離によって、微粉排出口又は粗粉排出口へと排出され、粉体材料が粗粉と微粉に分離される。
【０００３】
図８は従来の分級装置の構成を示す断面図である。図８に示す分級装置は、１次搬送空気である流入エアーと粉体材料が供給される供給管１と、エアーと共に超微粉が排出される排気管２と、分散室３と、分散室３に送り込まれる２次搬送空気であるエアー流入口４と、エアーと共に微粉が排出される微粉排出口５と、エアーと共に粗粉を排出する粗粉排出口６と、分散室３の下部に設けられ、分散室３内の旋回流場を増長させる円錐状部材７と、その下部に設けられた分級板８と、円錐状部材７と分級板８により区画される分級室９とを含んで構成されている。なお、分級装置本体全体は略円筒状の筐体からなる。
【０００４】
次に、図８に示す従来の分級装置の動作について説明する。
先ず、供給管１およびエアー流入口４からエアーが供給され、同時に排気管２、微粉排出口５および粗粉排出口６からエアーが排出されることにより、分散室３および分級室９の各内部には旋回流場が形成される。そこに、供給管１より粉体材料がエアーと共に供給され、分散室３の内部に導かれ、エアーの旋回流場による遠心分離作用を受けながら、粉体材料は回転しながら落下していく。この時、粉体材料の中でも非常に小さい粒径の超微粉は分散室３の中心方向に導かれ、吸引ファン等による吸引器（図示せず）と連通する排気管２より排出されることとなる。分散室３内で回転しながら落下した粉体材料は環状の間隙Ａを通過して分級室９に導かれ、ここでも遠心分離作用を受けることにより、粉体材料の中でも大きい粗粉は遠心力によって分級室９の中心から遠ざかり、分級板８と分級室９の各内壁面との環状の間隙Ｂを通過して吸引ファン等による吸引器（図示せず）と連通する粗粉排出口６より排出される。一方、微粉は向心力によって分級室９の中心へと導かれ、吸引ファン等による吸引器（図示せず）と連通する微粉排出口５より排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような従来の分級装置においては、分級装置を連続的に運転させた場合、分散室と分級室の間に設けられた円錐状部材の上部表面に、供給された粉体材料が堆積する場合がある。これは供給する粉体材料に対する製品の回収率を低下させる原因の一つとなっている。さらに、円錐状部材の上部表面に粉体材料が堆積することによって、分散室の気流が乱れたり、分散室と分級室との隙間を狭くしてしまう場合があり、これによって分級精度が低下してしまうという不具合も発生する。
また、分級装置の分級室内部には分布を持った流れが形成されており、特に円錐状部材下部壁面付近は他の場所に比べて速度が速くなっているため、粗粉回収側へと回収されるべき粉体材料が、分級装置中心部の微粉回収側へと導かれ、分級精度を低下してしまうという不具合もあった。
【０００６】
なお、本発明者らは、これらの不具合を解決するために、特開平２０００−２１８２３６号公報等に、円錐状部材上に段差を設けるなどした技術を開示している。
【０００７】
本発明はこれらの不具合を解決するためのものであり、分級装置の分散室内での分散効率向上を達成し、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で分離し、製品の回収率を向上した分級装置およびこれを用いるトナーの製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、粉体材料を分散する分散室と、分散室の下方に連続して設けられて分散室から流入する粉体材料を遠心分級する分級室と、分散室と分級室とを区画する円錐状部材と、分級室を区画する分級板とを有し、分散室上部に設けられた粉体材料供給口から搬送空気と共に供給される粉体材料を、分散室内部の旋回流によって超微粉と微粉とに分級して超微粉を排出し、分級室へと導かれた粉体材料を遠心分離によって粗粉と微粉とに分級して粗粉を排出する分級装置において、前記分級装置は、円錐状部材上部に堆積防止手段を備えることを特徴とする分級装置である。
請求項２に記載の本発明は、前記堆積防止手段は、上部に凹凸形状を有することを特徴とする請求項１記載の分級装置である。
請求項３に記載の本発明は、前記堆積防止手段は、円錐状部材に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の分級装置である。
【０００９】
請求項４に記載の本発明は、前記分級装置は、円錐状部材下部にリング状部材を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の分級装置である。
請求項５に記載の本発明は、前記リング状部材は、複数設けられることを特徴とする請求項４記載の分級装置である。
請求項６に記載の本発明は、前記リング状部材は、厚みおよび直径を分級条件に応じて可変することを特徴とする請求項４又は５に記載の分級装置である。
請求項７に記載の本発明は、前記リング状部材は、円錐状部材に対して着脱可能であることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の分級装置である。
【００１０】
請求項８に記載の本発明は、電子写真方式の画像形成装置に使用するトナーの製造方法において、粉体材料を粉砕化した後に、請求項１ないし７のいずれかに記載の分級装置で分級してトナーを製造することを特徴とするトナーの製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
本発明の分級装置は、分散室の上部に設けられた粉体材料供給口から供給された粉体材料は分散室内部に形成された旋回流によって旋回分散作用を受けて超微粉を排出し、更に分級室へと導かれて遠心分離によって粉体材料を粗粉と微粉に分級する。そして、分散室に設けられた堆積防止手段は、円錐状部材上部の速度分布を変化させ、粉体材料が円錐状部材上部に堆積しにくくすることができるため、分散室での分散効率を向上することができる。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係る分級装置の構成を示す断面図である。本発明の分級装置は、円錐状部材７の上部に堆積防止手段１１を有し、下部にリング状部材１２を有している。図１に示すように、この堆積防止手段１１は円錐状部材７の上部にて、分散室３の内部に形成されている旋回流によって回転するように設置されている。このように設定されることで、分散室３に供給された粉体材料が分散室３を旋回しながら下降して分級室９へと導かれる際に、分散室３の内部において堆積防止手段１１により粉体材料が円錐状部材７の上部に堆積することを防止する。つまり、この堆積防止手段１１が設けられたことにより、堆積防止手段１１が回転し、円錐状部材７上部の速度分布が変化し、回転方向の流れが強くなり、円錐状部材７上部に粉体材料が堆積しにくくなる。よって、分散室３での分散効率が向上し、精度の良い分級が可能となる。
【００１３】
図２は堆積防止手段１１の平面図であり、図３は円錐状部材７の側面断面図である。
堆積防止手段１１は、脱着機構１３により円錐状部材７に対して脱着可能となっている。これにより、粉体材料の処理量、平均粒径等の条件変更に対して容易に対応でき、切り替え時間の短縮化も図ることができる。堆積防止手段１１は、特にその形状を問わないが、凹凸部１０は旋回方向の流れを受け、堆積防止手段１１が回転するような羽根形状が好ましい。
また、円錐状部材７下部壁面付近は他の場所に比べて速度が速くなっているため、図３に示すように、円錐状部材７の下部にリング状部材１２を設けることにより、円錐状部材７下部壁面に沿う流れを変化させて、粗粉回収側へと回収されるべき粉体材料が微粉回収側へと導かれ分級精度を低下させる作用を防止する。なお、リング状部材１２は、特にその形状を問わないが、特に真円形状のものが好ましい。
【００１４】
また、図４に示すように、リング状部材１２を複数設けることにより、壁面に沿う流れが更に変化し、粗粉回収側に導かれるべき粒径を持つ粉体材料が微粉回収側に導かれる作用をより一層防ぐことができる。
【００１５】
図５は、分級室９に対するリング状部材１２の高さｈを示す図である。図５に示すように、リング状部材１２の高さｈを分級室９の高さＨの１／２以下が好ましい。これは、リング状部材１２の高さｈが高すぎると、分級室９内部の流れが大きく変化し、粉体材料の回収率が低下する等の問題が発生するので、これを防止するためである。なお、リング状部材１２の高さｈは分級条件に応じて可変できるものである。
【００１６】
図６は、円錐状部材７に対するリング状部材１２の構成を示す図である。図６に示すように、リング状部材１２の厚みｄを円錐状部材７の下部半径ａの３０％以下が好ましい。これは、リング状部材１２の厚みが厚すぎると、高さの条件と同様に、分級室９内部の流れが大きく変化し、粉体材料の回収率が低下する等の問題が発生するので、これを防止するためである。なお、リング状部材１２の厚みｄは分級条件に応じて可変できるものである。
また、リング状部材１２の直径ｂを、円錐状部材７の下部凸部の直径ｃ以上が好ましい。これは、円錐状部材７の下部凸部の直径ｃ以下に設定しても、壁面に沿う流れは大きく変化せず、その結果、粉体材料の動きもほとんど変わらないため、粗粉回収側に導かれるべき粒径を持つ粉体材料が、微粉回収側に導かれる作用を防ぐような効果が得られないからである。
【００１７】
また、図中矢印ｅに示すように、リング状部材１２の上部外側および／又は内側を曲面形状部とすることが好ましい。これは、円錐状部材７の下部にリング状部材１２を設けた取り付け部分に流れが淀みやすくなり、連続運転をする場合粉体材料が堆積しやすくなり、回収率が低下し、清掃性が悪くなる等の不具合を防止するためである。
【００１８】
更に、図７に示すリング状部材１２を脱着機構１４、例えばネジ止めなどによって円錐状部材７に取り付けることによって、取り付けが容易となり、リング状部材１２の切り替え作業の短縮化を図ることができ、高さ・幅調整等も容易となる。
【００１９】
更に、上述した分級装置を用いてトナーを分級して製造することにより、得られるトナーの分級精度が向上し、トナーの高品質化を図ることができる。
【００２０】
【実施例】
次に、本実施形態の実施例による具体例を説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
スチレン−アクリル共重合体樹脂８５重量部とカーボンブラック１５重量部の混合物を溶融混練、冷却し、これをハンマーミルで粗粉砕した後、ジェットミルにて微粉砕された粉体材料を、以下に示す構成の分級装置によって分級を行った。
【００２１】
分級精度試験
（実施例１）
円錐状状部材の上部に堆積防止手段を設置した分級装置に、上記組成の粉体材料を供給し、排気ブロワー圧１５．９ｋＰａ（１６２０ｍｍＡｑ）、堆積防止手段の凸部羽根を８枚に設定し、体積平均粒径７．５μｍ（コールターカウンタによる測定）の粉体を回収できるように分級を実施したところ、フィード量１０．５ｋｇ／ｈに対して、体積平均粒径７．３０μｍ、４μｍ以下の微粉含有率（重量％）６．６１％、１２．７μｍ以上の粗粉含有率（重量％）２．０５％であり、シャープな粒度分布が得られた。
【００２２】
（実施例２）
円錐状部材の下部にリング状部材を設けた分級装置に、上記組成の粉体材料を供給し、排気ブロワー圧１５．９ｋＰａ（１６２０ｍｍＡｑ）、リング状部材の高さｈを分級室高さＨの約１／２０、リング状部材の厚みｄを１．５ｍｍ、直径ｂを１７０ｍｍに設定し、他は実施例１と同条件で処理した。その結果、フィード量１０．５ｋｇ／ｈに対して、体積平均粒径７．５０μｍ、４μｍ以下の微粉含有率（重量％）４．５０％、１２．７μｍ以上の粗粉含有率（重量％）２．５２％であり、シャープな粒度分布が得られた。
【００２３】
（実施例３）
円錐状部材の下部にリング状部材を２つ設けた分級装置に、上記組成の粉体材料を供給し、リング状部材の直径ｂを１７０ｍｍと１５０ｍｍとして、他は実施例１と同条件で処理した。その結果、フィード量１０．５ｋｇ／ｈに対して、体積平均粒径７．５５μｍ、４μｍ以下の微粉含有率（重量％）４．０７、１２．７μｍ以上の粗粉含有率（重量％）２．６０％であり、シャープな粒度分布が得られた。
【００２４】
（比較例）
上記組成の粉体材料を供給して、図８に示す構成の従来の分級装置を用い、排気ブロワー圧１５．９ｋＰａ（１６２０ｍｍＡｑ）に設定し、体積平均粒径７．５μｍ（コールターカウンタによる測定）の粉体を回収できるように分級を実施した。その結果、フィード量１０．５ｋｇ／ｈに対して、体積平均粒径７．１５μｍ、４μｍ以下の微粉含有率（重量％）１０．８７％、１２．７μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．３０％であり、実施例１〜３に比べてシャープな粒度分布が得られなかった。
【００２５】
リング状部材の形状による清掃性
　円錐状部材の下部にリング状部材を設けた分級装置に、上記組成の粉体材料を供給し、リング状部材の上部外側を曲面形状として、他は実施例１と同条件で処理した。その結果、円錐状部材下部取り付け部分の粉体材料の堆積が減少し、清掃性も改善された。
【００２６】
円錐状部材の下部にリング状部材を設けた分級装置に、上記組成の粉体材料を供給し、リング状部材の上部内側を曲面形状として、他は実施例１と同条件で処理した。その結果、円錐状部材下部取り付け部分の粉体材料の堆積が減少し、清掃性も改善された。
【００２７】
部材脱着による清掃性
　円錐状状部材の上部に堆積防止手段を設置した分級装置に、上記組成の粉体材料を供給し、堆積防止手段１１を脱着可能として、他は実施例１と同条件で処理した後、清掃切替を実施した。その結果、清掃切替時間について、実施例１に比べ約１０％の短縮が可能となった。
【００２８】
円錐状部材の下部にリング状部材を設けた分級装置に、上記組成の粉体材料を供給し、リング状部材１２を脱着可能として、他は実施例１と同条件で処理した後、清掃切替を実施した。その結果、清掃切替時間について、実施例１に比べ約１５％の短縮が可能となった。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、円錐状部材上部に、旋回流によって回転する堆積防止手段を設けることで、円錐状部材上部に粉体材料が堆積するのを防止することができ、分級精度を向上した分級装置を提供することができる。
更に、円錐状部材の下部にリング状部材を設けることにより、円錐状部材の下部における流れを変化させ、良好な分級性を向上した分級装置を提供することができる。
更に、リング状部材の厚みや直径を分級条件に応じて可変することにより、分級条件に柔軟に対応可能な分級装置を提供することができる。
更に、堆積防止手段とリング状部材とを着脱可能とすることで、粉体材料の処理量、平均粒径等の条件変更に対して容易に対応でき、清掃性を向上し、切り替え時間の短縮化も可能な分級装置を提供することができる。
更に、上記分級装置をトナーの製造に用いることで、粒度分布がシャープで高品質なトナーを得ることが可能なトナー製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る分級装置の構成を示す断面図である。
【図２】堆積防止手段の平面図である。
【図３】円錐状部材の構成を示す側面断面図である。
【図４】複数のリング状部材の構成を示す側面断面図である。
【図５】分級室９に対するリング状部材の高さｈを示す図である。
【図６】円錐状部材に対するリング状部材の構成を示す図である。
【図７】リング状部材の取り付け部分を示す部分断面図である。
【図８】従来の分級装置の構成を示す断面図である。
【図９】従来の分級装置における円錐状部材の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１　供給管
２　排気管
３　分散室
４　エアー流入口
５　微粉排出口
６　粗粉排出口
７　円錐状部材
８　分級板
９　分級室
１０　凸部（凹部）
１１　堆積防止手段
１２　リング状部材
１３、１４　脱着機構
【図１】
2004057843.tif 000003
【図２】
2004057843.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004057843.tif 000006
【図５】
2004057843.tif 000007
【図６】
2004057843.tif 000008
【図７】
2004057843.tif 000009
【図８】
2004057843.tif 000010
【図９】
2004057843.tif 000011