(57)【要約】　　　（修正有）【課題】複数のジェット噴流の中心部に被粉砕物を集中させ、体積粉砕が増大される流動層式粉砕分級装置を提供する。【解決手段】粉砕ノズル１０から噴出するジェット噴流を流動状の被粉砕物層内に導入することによって衝突粉砕させる流動層式粉砕分級装置において、該粉砕ノズル１０の先端に、該ジェット噴流に被粉砕物を安定供給するためのリングノズル１ａとノズル全周から被粉砕物を供給できる供給孔１ｂと該粉砕ノズル１０に固定するための固定リング１ｃとを備えた粉砕ノズルガイドアダプター１を装着したことを特徴とする流動層式粉砕分級装置。【選択図】　　　図１
2004073992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕ノズルから噴出するジェット噴流を流動状の被粉砕物層内に導入することによって衝突粉砕させる流動層式粉砕分級装置において、該粉砕ノズルの先端に、該ジェット噴流に被粉砕物を安定供給するためのリングノズルとノズル全周から被粉砕物を供給できる供給孔と該粉砕ノズルに固定するための固定リングとを備えた粉砕ノズルガイドアダプターを装着したことを特徴とする流動層式粉砕分級装置。
【請求項２】
リングノズルの長さＬ１と粉砕ノズルのジェット噴流突出径Ｄ１との関係が５×Ｄ１≦Ｌ１≦５０×Ｄ１を満たすことを特徴とする請求項１記載の流動層式粉砕分級装置。
【請求項３】
リングノズルの径Ｄ２と粉砕ノズルのジェット噴流突出径Ｄ１との関係が２×Ｄ１≦Ｄ２≦１５×Ｄ１を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の流動層式粉砕分級装置。
【請求項４】
リングノズルの入口はテーパーを形成し、その入射角度が１０°≦θ１≦６０°、１０°≦θ１′≦６０°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流動層式粉砕分級装置。
【請求項５】
リングノズルの内部形状における長さＬ１とノズル径Ｄ３に沿う拡がり角度が２°≦θ２≦１０°、２°≦θ２′≦１０°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流動層式粉砕分級装置。
【請求項６】
供給孔の開口長さＬｂと粉砕ノズルのジェット噴流突出径Ｄ１との関係が１／５×Ｄ１≦Ｌｂ≦２×Ｄ１を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の流動層式粉砕分級装置。
【請求項７】
リングノズルの内面が耐磨耗性材料で作成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の流動層式粉砕分級装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流動層ジェット粉砕するための装置であって、粉砕ノズルから噴射するジェット噴流（高速のガス噴流または蒸気噴流）を粒状の材料からなる流動層内に導入する形式を採用した流動層式粉砕分級装置に関する。この装置は静電荷像現像用現像剤の微粉末を製造するのにも有用である。
【０００２】
【従来の技術】
流動層式粉砕方式においては、ジェット噴流の周囲に位置する粒子は、高速に加速されて、静止状態またはこの粒子に向かって飛ぶ粒子に吹きあてられると粉砕されるようになっており、この方式は特に微粉砕に適している。
【０００３】
しかし、従来の流動層式粉砕分級装置では、粉砕ノズルから噴出するジェット噴流に被粉砕物を導き加速させる際、ジェット噴流周辺の被粉砕物を無差別に供給加速させ相互衝突を行なうため、図１（ａ）の断面Ａ−Ｂを示した図６のように、ジェット噴流が交差するＣ１ゾーンの被粉砕物密度が低い。すなわち被粉砕物が正面衝突に近い状態で衝突するＣ１ゾーンの体積粉砕の割合が少ない。反面Ｃ１ゾーン以外で被粉砕物同士が角で衝突する確立が多いことにより表面粉砕が進み粉砕上りに含まれる微粉発生量の増加が問題になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、ジェット噴流が交差するＣ１ゾーンの被粉砕物密度を高めて効率的な粉砕が行なわれる動流動層式粉砕装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、いろいろな角度から検討を行なってきた結果、少なくとも図３に示す粉砕ノズル１０のジェット噴流に供給加速される被粉砕物の加速流路を決定するリングノズル１ａとノズル全周から被粉砕物を供給できる供給孔１ｂと固定リング１ｃとで形成された粉砕ノズルガイドアダプタ１を、粉砕ノズル１０の先端に装着し、被粉砕物の粉砕エネルギーの指向性を高めたことで、図１（ａ）の断面Ａ−Ｂを示した図７のように、対向する複数のジェット噴流の中心部に被粉砕物をＣ２ゾーンに集中させ体積粉砕が増大されることを確かめた。本発明はこれに基づいてなされたものである。
【０００６】
本発明によれば、粉砕ノズルから噴出するジェット噴流を流動状の被粉砕物層内に導入することによって衝突粉砕させる流動層式粉砕分級装置において、該粉砕ノズルの先端に、該ジェット噴流に被粉砕物を安定供給するためのリングノズルとノズル全周から被粉砕物を供給できる供給孔と該粉砕ノズルに固定するための固定リングとを備えた粉砕ノズルガイドアダプターを装着したことを特徴とする流動層式粉砕分級装置が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明をさらに詳細に証明する。本発明の流動層式粉砕分級装置は、図１および図３に示されるように、粉砕ノズル１０の先端に、リングノズル１ａと供給口１ｂと固定リング１ｃとを有する粉砕ノズルガイドアダプタ（以下単に、ガイドアダプタという）１を装着したことに最も特徴を有するものである。
【０００８】
リングノズル１ａは、ジェット噴流に被粉砕物を安定供給し被粉砕物の加速衝突エネルギーを集約し、粉砕能力を高める機能を有するものである。
【０００９】
供給孔１ｂは、ノズル全周から被粉砕物を供給できる機能を有するものである。ここで、ノズル全周から被粉砕物を供給できる機能とは、被粉砕物をこの供給孔１ｂからリングノズル１ａへ供給できるようにしたものである。粉砕ノズル１０から出された噴流はガイドアダプタ１を通して材料層（被粉砕物層）に流入するが、この噴流における圧力が材料層に対して負圧であるので、すぐに被粉砕物２は材料層から供給孔１ｂを通過する噴流に吸い込まれて、加速されリングノズル１ａの先端から噴出される。
【００１０】
固定リング１ｃは、ガイドアダプタ１を粉砕ノズル１０に固定できる機能を有するものである。ここでの固定できる機能とは、ガイドアダプタ１の固定リング１ｃ部分が粉砕ノズル１０の先端に固定できるのであればその形態・構造はどのようであってもかまわない。図１では、粉砕ノズル１０の外周面に固定リング１ｃの内周面が密接されるようにして、粉砕ノズル１０が固定リング１ｃに嵌め込まれる構造が採用されている。
【００１１】
本発明の粉砕装置においては、リングノズルの長さＬ１を粉砕ノズルのジェット噴流突出径Ｄ１に対しては下記範囲にあるのが好ましい。
５×Ｄ１≦Ｌ１≦５０×Ｄ１
これにより、対向する複数のジェット噴流の中心部に被粉砕物を集中加速させ、指向性を高め、相互衝突を促進させることが可能となり、衝突エネルギーと体積粉砕の増大による過粉砕が抑制される。
【００１２】
本発明の粉砕装置においては、リングノズルの径Ｄ２を粉砕ノズルのジェット噴流突出径Ｄ１に対して下記範囲にあるのが好ましい。
２×Ｄ１≦Ｄ２≦１５×Ｄ１
これにより、被粉砕物の割れ性及び要求粒度に応じて最適な被粉砕物供給量を自在に調整可能とすることができる。
【００１３】
本発明の粉砕分級装置においては、リングノズルの入口は図４に示すテーパーを形成し、その入射角θ（θ１、θ１′）すなわち、∠Ｐ１・Ｐ０・Ｐ２および∠Ｐ１′・Ｐ０′・Ｐ２′が１０°≦θ１≦６０°、１０°≦θ１′≦６０°であるのが好ましい。
ここで、点Ｐ１、Ｐ１′はリングノズル１ａの内径Ｄ３と長さＬ２の交点で決定することで、被粉砕物を導き易くさせることによって対向する複数のジェット噴流の中心部に被粉砕物を集中加速させ、指向性を高め相互衝突を促進させることが可能で、衝突エネルギーと体積粉砕の増大による過粉砕の抑制が可能となる。
この場合、リングノズル１ａの全長Ｌ１は、Ｌ２に対して上記と同様下記の範囲を形成する。
１／１０×Ｌ１≦Ｌ２≦８／１０×Ｌ１
【００１４】
本発明の粉砕分級装置においては、リングノズル１ａの内部形状は図５に示すテーパーを形成し、その入射角度θ（θ２、θ２′）すなわち、∠Ｐ４・Ｐ３・Ｐ５および∠Ｐ４′・Ｐ３′・Ｐ５′が３°≦θ２≦１５°、３°≦θ２′≦１５°であるのが好ましい。ここで、点Ｐ３、Ｐ３′はリングノズル１ａの内径Ｄ３と長さＬ２の交点で決定されることによって、ジェット噴流の流れ方向に向け、被粉砕物をより加速させ相互衝突力を高めることができる。
この場合、リングノズル１ａの全長Ｌ１は、Ｌ２に対して上記と同様下記の範囲を形成する。
１／１０×Ｌ１≦Ｌ２≦８／１０×Ｌ１
【００１５】
また、本発明の粉砕分級装置においては、供給孔１ｂの開口長さＬｂと粉砕ノズル１０のジェット噴流突出径Ｄ１との関係は下記の式を満たすのが好ましい。
１／５×Ｄ１≦Ｌｂ≦２×Ｄ１
このように、図１（ｂ）に示す供給孔１ｂの開口長さＬｂはＬｂ＝２０×Ｄ１で形成し、供給孔１ｂを図１（ｃ）の１、２、３、４、５の手順で示すように、粉砕ノズル１０の外径Ｄ２に挿入し固定リング１ｃでの調節を可能とすることによって、被粉砕部材の割れ性及び要求粒度に応じて被粉砕物の供給量を常に最適に合せられることが可能となる。
【００１６】
さらに、本発明の粉砕分級装置においては、リングノズルの内面は耐磨耗性材料で形成されているのが好ましい。耐磨耗性材料として内部セラミック（アルミナ・炭化ケイ素）、溶射、焼入れ、タングステンカーバイト、タフトライト、ステライト、ハードクロムメッキ、侵炭等を用いることによって腐食、磨耗を抑制し最適条件を保つことが可能となる。
【００１７】
本発明の粉砕分級装置で粉砕される原料としては、無機および有機の工業用原料、例えばゼオライト、シリカ、樹脂、その他、静電荷像現像用現像剤を製造するため原料等があげられる。
【００１８】
【実施例】
次に、実施例をあげて本発明をより具体的に説明する。
【００１９】
（実施例１）
ポリエステル樹脂７５重量％と、スチレンアクリル共重合樹脂１０重量％と、カーボンブラック１５重量％との混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化した後ハンマーミルで粗粉砕したトナー原料を、図１（ａ）のフローで拡大図１（ｂ）に示すリングノズルと供給孔と固定リングとを有するガイドアダプタを装着した粉砕ノズルを用いて、粉砕エアー圧力０．６Ｍｐａ、分級ローター３で周速４５ｍ／ｓで粉砕したところ、重量平均粒径６．５μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で４８ＰＯＰ．％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％のトナー粒子を１３ｋｇ／ｈｒ得ることができた。この粒径測定に際してはコールターカウンター社のマルチサイザーを用いた。
【００２０】
（比較例１）
実施例１と同一の混練品と粉砕分級条件を用いて、図１に示す工程フローで図１（ａ）に示す従来型の粉砕ノズルを用い（ガイドアダプタ１は不使用）粉砕をおこなったところ、重量平均粒径６．７μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で４８ＰＯＰ．％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％のトナー粒子を１０ｋｇ／ｈｒ得ることができた。
【００２１】
（実施例２）
実施例１の混練品と粉砕分級条件を用いて図１（ａ）に示すガイドアダプタを装着した粉砕ノズルを用い、その際、リングノズルの長さＬ１は粉砕ノズルのジェット噴流突出径Ｄ１に対しＬ１＝２０×Ｄ１で粉砕したところ、重量平均粒径６．５μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で４７ＰＯＰ．％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．８Ｖｏｌ％のトナー粒子を１４ｋｇ／ｈｒ得ることができた。
【００２２】
（実施例３）
実施例１の混練品と粉砕分級条件を用いて図１に示す工程フローで図１（ａ）に示すガイドアダプタを装着した粉砕ノズルを用い、その際、リングノズル径Ｄ３は粉砕ノズルのジェット噴流突出径Ｄ１に対しＤ３＝１０×Ｄ１で粉砕したところ、重量平均粒径６．５μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で４７ＰＯＰ．％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．８Ｖｏｌ％のトナー粒子を１５ｋｇ／ｈｒ得ることができた。
【００２３】
（実施例４）
実施例１の混練品と粉砕分級条件を用いて、装着するガイドアダプタの供給口とリングノズルの入口を図４に示すテーパーとし、その入射角度をθ１＝３０°、θ１′＝３０°で粉砕したところ、重量平均粒径６．５μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で４７ＰＯＰ．％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．８Ｖｏｌ％のトナー粒子を１６ｋｇ／ｈｒ得ることができた。
【００２４】
（実施例５）
実施例１の混練品と請求項４の粉砕分級条件を用いて、装着するガイドアダプタの供給口とリングノズルの内部形状を図５に示すテーパーとし、その入射角度をθ２＝５°、θ２′＝５°とし、Ｄ３＝５×Ｄ１で粉砕したところ、重量平均粒径６．５μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で４６ＰＯＰ．％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．５Ｖｏｌ％のトナー粒子を１７ｋｇ／ｈｒ得ることができた。
【００２５】
（実施例６）
実施例１の混練品と請求項５の粉砕分級条件を用いて、装着するガイドアダプタの供給口の開口長さＬｂをＬｂ＝１０×Ｄ１として粉砕したところ、重量平均６．５μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で４６ＰＯＰ．％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．５Ｖｏｌ％のトナー粒子を１８ｋｇ／ｈｒ得ることができた。
【００２６】
（実施例７）
実施例６の粉砕分級条件を用いて、ガイドアダプタのリングノズル内部にタングステンカーバイトを施し１５００ｋｇ粉砕処理したところ、重量平均６．５μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で４６ＰＯＰ．％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．５Ｖｏｌ％のトナー粒子を１８ｋｇ／ｈｒ得ることができ、終了後ノズルリング内部に損傷あるいは磨耗の形跡はなかった。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、従来法と比べジェット噴流中の被粉砕物はリングノズルによって指向性が高まり対向する複数のジェット噴流の交点に集中し加速衝突されるため粒子同士の体積粉砕が増加し粉砕処理能力の向上ならびに微粉の発生量が減少する。よって生産効率面で、経済的にも有利となる。また粉砕で用いたトナー用いれば粒度の安定から優れたを画像形成が得られる。
【００２８】
請求項２の発明によれば、リングノズルの長さを決定したことで被粉砕物の粉体特性に応じて加速距離ならびに相互衝突の確立をより高めることができ、体積粉砕が増加し粉砕処理能力の向上ならびに微粉の発生量が減少する。よって生産効率面で、経済的にも有利となる。また粉砕で用いたトナー用いれば粒度の安定から優れたを画像形成が得られる。
【００２９】
請求項３の発明によれば、リングノズルのリング径を決定したことで被粉砕物の粉体特性に応じて加速量ならびに相互衝突量をより高めることができ、体積粉砕が増加し粉砕処理能力の向上ならびに微粉の発生量が減少する。よって生産効率面で、経済的にも有利となる。また粉砕で用いたトナー用いれば粒度の安定から優れたを画像形成が得られる。
【００３０】
請求項４の発明によれば、リングノズルの入口をテーパーにしたことで供給孔からの被粉砕物を円滑にリングノズルへと導き粉砕性能が向上する。よって生産効率面で、経済的にも有利となる。また粉砕で用いたトナー用いれば粒度の安定から優れたを画像形成が得られる。
【００３１】
請求項５の発明によれば、リングノズルの内部形状をテーパーにしたことで被粉砕物の加速がより高まり相互衝突エネルギー高めることができ、体積粉砕が増加し粉砕処理能力の向上ならびに微粉の発生量が減少する。よって生産効率面で、経済的にも有利となる。また粉砕で用いたトナー用いれば粒度の安定から優れたを画像形成が得られる。
【００３２】
請求項６の発明によれば、被粉砕物の粉砕供給量を粉体特性に応じて調整することができ、粉砕効率を向上させることができる。よって生産効率面で、経済的にも有利となる。また粉砕で用いたトナー用いれば粒度の安定から優れたを画像形成が得られる。
【００３３】
請求項７の発明によれば、リングノズルの耐磨耗処理によって腐食、劣化が防止され高処理能力を長期にわたって持続させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の流動層式粉砕分級装置の全体図であり、（ｂ）は粉砕ノズルに粉砕ノズルガイドアダプタが装着されることを説明するための図であり、（ｃ）は粉砕ノズルに粉砕ノズルガイドアダプタが装着される様子を表わした図である。
【図２】粉砕ノズルからのジェット噴流が材料層中に流出される様子を表わした図である。
【図３】粉砕ノズルからのジェット噴流が粉砕ノズルガイドアダプタを通して材料層中に流出される様子を表わした図である。
【図４】粉砕ノズルガイドのリングノズルの内面に形成されたテーパーを証明するための図である。
【図５】粉砕ノズルガイドのリングノズルの内面に形成されたテーパーを証明するための図である。
【図６】粉砕ノズルからのジェット噴流が交差するＣ１ゾーンの被粉砕物密度を表わした図である。
【図７】粉砕ノズルに粉砕ノズルガイドアダプタを装着した場合の、ジェット噴流が交差するＣ２ゾーンの被粉砕物密度を表わした図である。
【符号の説明】
１　　粉砕ノズルガイドアダプタ
１ａ　リングノズル
１ｂ　供給孔
１ｃ　固定リング
２　　被粉砕物
３　　分級ロータ
４　　原料供給部
５　　粉砕室
６　　分級機
７　　粉砕物排気管
８　　分級モータ
９　　空気供給管
１０　　粉砕ノズル
【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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