(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融状態にある高粘度の材料を冷却して固化させることにより該材料の粒状物を製造する造粒装置であって、
略円筒形に形成され、外周部に上記粒状物の形状に対応する形状を備えた多数の凹部が形成され、かつドラム回転軸まわりに回転する冷却ドラムと、
駆動プーリーとテンションプーリーとの間に巻きかけられ、冷却ドラム円周方向にみて冷却ドラムの一部の領域で冷却ドラム外周部に当接するように配置され、かつ冷却ドラムと当接する部位では冷却ドラム回転方向に走行するように循環する無端の冷却ベルトと、
冷却ドラム円周方向にみて、冷却ドラムと冷却ベルトとの当接部の材料入口側端部近傍で、溶融状態にある材料を冷却ドラムの凹部に供給する高粘度材料供給手段と、
上記凹部内の溶融状態にある材料を冷却して固化させ、粒状物を生成する冷却手段と、
上記当接部の材料出口側端部近傍で、上記凹部内の粒状物を取り出す粒状物取り出し手段とが設けられていて、
上記凹部の開口部の形状が四角形であり、上記凹部が略蒲鉾形に形成されていることを特徴とする造粒装置。
【請求項２】
上記冷却手段が、上記当接部に対応する位置において、冷却ベルトの、冷却ドラムとは当接していない方の表面に冷却液を供給することにより溶融状態にある材料を冷却するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の造粒装置。
【請求項３】
上記冷却手段が、冷却ドラムの中空部に冷却液を供給することにより、溶融状態にある材料の冷却を促進するようになっていることを特徴とする請求項２に記載の造粒装置。
【請求項４】
溶融状態にある高粘度の材料を冷却して固化させることにより該材料の粒状物を製造する造粒装置であって、
略円筒形に形成され、外周部に上記粒状物の形状に対応する形状を備えた多数の凹部が形成され、かつドラム回転軸まわりに回転する冷却ドラムと、
駆動プーリーとテンションプーリーとの間に巻きかけられ、冷却ドラム円周方向にみて冷却ドラムの一部の領域で冷却ドラム外周部に当接するように配置され、かつ冷却ドラムと当接する部位では冷却ドラム回転方向に走行するように循環する無端の冷却ベルトと、
冷却ドラム円周方向にみて、冷却ドラムと冷却ベルトとの当接部の材料入口側端部近傍で、溶融状態にある材料を冷却ドラムの凹部に供給する高粘度材料供給手段と、
上記凹部内の溶融状態にある材料を冷却して固化させ、粒状物を生成する冷却手段と、
上記当接部の材料出口側端部近傍で、上記凹部内の粒状物を取り出す粒状物取り出し手段とが設けられていて、
上記冷却ドラムの外周部が、冷却ドラム本体とは別体に形成された曲面状のプレートからなり、該プレートが、冷却液が導入されるジャケットを備えた二重構造とされ、かつ取り替え可能となっていることを特徴とする造粒装置。
【請求項５】
上記冷却ドラムの外周部表面又はプレート表面に離型加工が施されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の造粒装置。
【請求項６】
溶融状態にある高粘度の材料を冷却して固化させることにより該材料の粒状物を製造する造粒装置であって、
略円筒形に形成され、外周部に上記粒状物の形状に対応する形状を備えた多数の凹部が形成され、かつドラム回転軸まわりに回転する冷却ドラムと、
駆動プーリーとテンションプーリーとの間に巻きかけられ、冷却ドラム円周方向にみて冷却ドラムの一部の領域で冷却ドラム外周部に当接するように配置され、かつ冷却ドラムと当接する部位では冷却ドラム回転方向に走行するように循環する無端の冷却ベルトと、
冷却ドラム円周方向にみて、冷却ドラムと冷却ベルトとの当接部の材料入口側端部近傍で、溶融状態にある材料を冷却ドラムの凹部に供給する高粘度材料供給手段と、
上記凹部内の溶融状態にある材料を冷却して固化させ、粒状物を生成する冷却手段と、
上記当接部の材料出口側端部近傍で、上記凹部内の粒状物を取り出す粒状物取り出し手段とが設けられていて、
上記粒状物取り出し手段が、凹部内の粒状物を、減圧吸引して取り出すようになっていることを特徴とする造粒装置。
【請求項７】
上記材料が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の造粒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融状態にある高粘度の材料を冷却して固化させることにより粒状物を製造するようにした造粒装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、加熱により融解して高粘度液体となる材料の粒状物を製造する場合は、溶融状態にある液状材料をダブルベルト・クーラー等で冷却して固化させた後、スクレーパ等で掻きとってフレーク状ないしはプレート状の固化物を生成し、クラッシャー等を用いてこの固化物を破砕して粒状物を製造するいった手法が用いられる。
【０００３】
なお、溶融状態にある液状材料が低粘度であれば、循環する無端の冷却ベルトの上に連続的に多数の液滴を滴下し、これらの液滴を冷却ベルト上で冷却して固化させた後、固化物を冷却ベルトから離脱させることにより、粒状物を容易に製造することができる。しかし、溶融状態にある液状材料が高粘度である場合は、多数の液滴を連続的に形成することが困難であるので、このような単純な手法で粒状物を製造することはできない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダブルベルト・クーラーを設置するには、非常に広いスペースを必要とするといった問題がある。また、複数の品種の粒状物を製造する場合は、製造する品種が変わるたびに、異種品の混入（コンタミネーション）を防止するためにダブルベルト・クーラーの清掃を行う必要があるが、この清掃にかなりの時間を要するといった問題がある。例えば、近年需要が急増している、カラー複写機等のトナー関連の粒状物では、４品種の粒状物を少量ずつ製造しなければならないので、小型でかつ清掃が容易な造粒装置を必要とする。
【０００５】
そこで、近年、冷却ドラムと無端の冷却ベルトとの間に溶融状態にある高粘度の液状材料を供給し、該液状材料を冷却ドラムないし冷却ベルトで冷却して固化させた後、スクレーパ等で掻きとってフレーク状ないしはプレート状の固化物を生成し、クラッシャー等を用いてこの固化物を破砕して粒状物を製造するようにしたドラムフレーカーが普及しつつある。
【０００６】
ただし、ドラムフレーカーは、ダブルベルト・クーラーに比べれば小型でありかつ清掃が容易であるものの、クラッシャーがかさばるので小型化が徹底されず、また製造する品種が変わったときにクラッシャーの清掃に手間がかかるといった問題がある。また、クラッシャーは粉塵を発生させるので、作業環境を低下させるといった問題がある。さらには、クラッシャーは機械的エネルギの消費量が多く、省エネルギの観点からも問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、溶融状態にある高粘度の材料を冷却して固化させることにより該材料の粒状物を製造する、エネルギ消費量が少なく、清掃が容易でかつコンパクトな造粒装置を提供することを解決すべき課題とする。
【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なされた本発明にかかる造粒装置は、（ｉ）溶融状態にある高粘度の材料を冷却して固化させることにより該材料の粒状物を製造する造粒装置であって、（ｉｉ）略円筒形（すなわち、中空部を有する略円柱形）に形成され、外周部に粒状物の形状に対応する形状を備えた多数の凹部（ないしは、窪み部）が形成され、かつドラム回転軸まわりに回転する冷却ドラムと、（ｉｉｉ）駆動プーリーとテンションプーリー（ないしは、プレスプーリー）との間に巻きかけられ、冷却ドラム円周方向にみて冷却ドラムの一部の領域で冷却ドラム外周部に当接するように配置され、かつ冷却ドラムと当接する部位では冷却ドラム回転方向に走行するように循環する無端の冷却ベルト（例えば、スチールベルト等の金属ベルト）と、（ｉｖ）冷却ドラム円周方向にみて、冷却ドラムと冷却ベルトとの当接部の材料入口側端部近傍で、溶融状態にある材料を冷却ドラムの凹部に供給する高粘度材料供給手段と、（ｖ）凹部内の溶融状態にある材料を冷却して固化させ、粒状物を生成する冷却手段と、（ｖｉ）当接部の材料出口側端部近傍で、凹部内の粒状物を取り出す粒状物取り出し手段とが設けられていることを特徴とするものである。
なお、上記材料としては、例えば、熱可塑性樹脂（より具体的には、熱可塑性樹脂を含むトナー、粉体塗料、コンパウンド樹脂等）があげられる。
【０００９】
この造粒装置によれば、該造粒装置に供給された溶融状態にある材料が、冷却ドラムの凹部内で固化して粒状物となり粒状物取出手段によって取り出される。したがって、従来のドラムフレーカーのように固化物を破砕するクラッシャー等を必要としない。このため、エネルギ消費量が低減され、清掃が容易となり、かつコンパクトな構成となる。
【００１０】
上記造粒装置においては、冷却手段は、当接部に対応する位置において、冷却ベルトの、冷却ドラムとは当接していない方の表面（すなわち、冷却ベルト裏面）に冷却液（例えば、冷却水）を供給することにより溶融状態にある材料を冷却するようになっているのが好ましい。また、冷却手段が、冷却ドラムの中空部に冷却液（例えば、冷却水）を供給することにより、溶融状態にある材料の冷却を促進するようになっているのがより好ましい。このようにすれば、凹部内の溶融状態にある材料を迅速に冷却することができる。
【００１１】
上記造粒装置においては、凹部の開口部の形状は、加工が容易なことから、円形、長円形又は楕円形であってもよいが、四角形（例えば、正方形、長方形等）であるのが好ましい。このようにすれば、例えば凹部の開口部の形状が円形、長円形ないしは楕円形である場合に比べて、冷却ドラムの外周面に多数の凹部を密集して形成することができ、デッドスペースを少なくすることができる。
また、凹部は略蒲鉾形に形成されているのが好ましい。このようにすれば、凹部からの粒状物の離型性が良好となり、該粒状物の取り出しないしは剥離が容易となる。
【００１２】
上記造粒装置においては、冷却ドラムの外周部が、冷却ドラム本体とは別体に形成された曲面状のプレートからなり、該プレートが、冷却液（例えば、冷却水）が導入されるジャケットを備えた二重構造とされ、かつ取り替え可能となっているのが好ましい。この場合、凹部の形状ないしは寸法が異なる複数のプレートを予め準備しておけば、１つの造粒装置ないしは冷却ドラムで、複数種の形状の粒状物を製造することができる。また、ジャケットからの冷却により、冷却効率が一層高められる。
【００１３】
上記造粒装置においては、冷却ドラムの外周部表面に離型加工が施されているのが好ましい。このようにすれば、凹部からの粒状物の離型性がより良好となり、粒状物の取り出しないしは剥離が一層容易となる。
【００１４】
上記造粒装置においては、粒状物取り出し手段が、凹部内の粒状物を、減圧吸引（ニューマチック吸引）して取り出すようになっているのが好ましい。このようにすれば、凹部からの粒状物の取り出しが容易となり、該造粒装置の生産性が高められる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１及び図２に示すように、本発明にかかる造粒装置１は、押出機２（高粘度材料供給手段）から押し出された溶融状態にある高粘度の樹脂材料（例えば、トナー、粉体塗料、コンパウンド樹脂等）を冷却して固化させることによりその粒状物を製造するようになっている。この造粒装置１には、略円筒形に形成され、ドラム回転軸３のまわりに矢印Ｘで示す方向に回転することができるメインドラム４（冷却ドラム）が設けられている。このメインドラム４の外周部には、粒状物の形状に対応する形状を備えた多数の凹部５が形成されている。これらの凹部５は、それぞれ、開口部の形状が正方形である略蒲鉾形（図３及び図４参照）に形成されている。
【００１６】
メインドラム４の上方と左方とには、それぞれ、該メインドラム４と近接するようにして、駆動プーリー６とプレスプーリー７（テンションプーリー）とが配設されている。ここで、プレスプーリー７は両矢印Ｙで示すように、左右方向に移動できるようになっている。そして、駆動プーリー６とプレスプーリー７との間には、無端（エンドレス）のスチールベルト８が巻きかけられている。スチールベルト８は、メインドラム円周方向（回転方向）にみて、プレスプーリー７の近傍から駆動プーリー６の近傍にかけての領域で、メインドラム外周部に当接するように配置されている。なお、スチールベルト８は、多数のアイドルプーリー９によって位置決めされている。
【００１７】
スチールベルト８は、駆動プーリー６によって駆動されて循環走行し、メインドラム８と当接する部位では、メインドラム８の回転方向にこれと同一速度で走行する。なお、プレスプーリー７を右方向に移動させることにより、スチールベルト８をメインドラム４の外周部に押圧（プレス）することができ、左方向に移動させることにより該押圧を低減ないしは解除することができる。
【００１８】
また、造粒装置１には、メインドラム４とスチールベルト８との当接部に対応する位置において、スチールベルト８の裏面に冷却水を吹付ける（スプレーする）冷却スプレー１０が設けられている。なお、メインドラム４の中空部には冷却水が供給ないし保持される。
【００１９】
さらに、メインドラム４の円周方向ないしは回転方向にみて、駆動プーリー６よりやや回転方向前方側となる位置には、凹部５内の粒状物を減圧吸引（ないしは、ニューマチック吸引）により取り出す粒状物吸い取り装置１１が設けられている。ここで、粒状物吸い取り装置１１の吸引パイプの先端は、一般に用いられている真空掃除機ないしは電気掃除機の先端と同様な形状とされている。また、吸引パイプの先端は、可能な限りメインドラム４の外周部に近接ないしは密着するように配置される。なお、粒状物吸い取り装置１１に代えて、凹部４内の粒状物を掻き取って取り出す粒状物掻き取り装置を設けてもよい。
【００２０】
図３及び図４に示すように、開口部の形状が正方形であり略蒲鉾形に形成された多数の凹部５は、互いに一定の間隔を保って、メインドラム４の幅方向（図３では左右方向）と円周方向とに整然と並んで、格子状ないしは碁盤目状に配列されている。ここで、各凹部５の開口部（正方形）の一辺の長さは、例えば５ｍｍに設定され、凹部間の間隔は０．１〜０．２ｍｍ程度に設定される。また、略蒲鉾状の凹部５の最大深さ（凹部の中央部の深さ）は、例えば２〜３ｍｍに設定される。
【００２１】
このように、凹部５の開口部の形状が正方形とされ、かつ互いに狭い間隔で配列されているので、メインドラム４の外周面に多数の凹部５を密集して形成することができ、デッドスペースを少なくすることができる。また、凹部５が略蒲鉾状となっているので、凹部５内の粒状物の離型性が良好となり、粒状物の取り出しないしは剥離が容易となる。
【００２２】
また、詳しくは図示していないが、メインドラム４の外周部は、メインドラム４の本体部とは別体の曲面状のプレートで形成され、このプレートは取り替え可能となっている。なお、冷却効率を高めるため、プレートを、ジャケットを備えた二重構造とし、ジャケット内に冷却水を流すようにしてもよい。そして、凹部５の形状ないしは寸法が異なる複数のプレートが予め準備され、これにより、この１つの造粒装置１ないしはメインドラム４で、複数種の形状の粒状物を製造することができるようになっている。
さらに、メインドラム４（プレート）の外周部表面には、離型加工（例えば、離型剤の焼付け等）が施されている。これにより、凹部５からの粒状物の離型性がより良好となり、粒状物の取り出しないしは剥離が一層容易となる。
【００２３】
以下、この造粒装置１における樹脂材料の粒状物の生成過程を説明する。
造粒装置１で粒状物を製造するときには、メインドラム４は矢印Ｘで示す方向に所定の回転速度で回転する。他方、スチールベルト８は駆動プーリー６によって駆動され循環走行する。このとき、スチールベルト８は、メインドラム４と当接する部位では、メインドラム４の回転方向にこれと同一速度で走行する。つまり、メインドラム４とスチールベルト８とは、これらの当接部では相互の相対的な移動はない。
【００２４】
このような状態において、押出機２から押し出された溶融状態にある高粘度の樹脂材料が、メインドラム円周方向にみて、メインドラム４とスチールベルト８との当接部の材料入口側端部近傍でメインドラム４の凹部５に供給され、充填される。このように凹部５内に充填された樹脂材料は、スチールベルト８によって封止された状態で、メインドラム４の回転に伴って矢印Ｘで示す方向に回転・移動する。
【００２５】
その際、凹部５内の樹脂材料は、冷却スプレー１０からスチールベルト裏面に吹き付けられる冷却水と、メインドラム４の中空部に保持された冷却水とによって冷却され、固化する。このように、凹部５内の樹脂材料が、スチールベルト側及びメインドラム側の両面から冷却されるので、迅速に冷却され固化する。このため、メインドラム４の回転速度を比較的高くすることができ、該造粒装置１の生産性が高められる。
【００２６】
このようにして、凹部５に対応する形状を備えた樹脂材料の粒状物が生成される。この粒状物は、粒状物吸い取り装置１１によって、凹部５から取り出される。この造粒装置１によれば、溶融状態にある樹脂材料が、メインドラム４とスチールベルト８との協働により冷却されながら造粒され、メインドラム４の凹部５内で固化して粒状物となる。したがって、従来のドラムフレーカーのように固化物を破砕するクラッシャー等を必要としない。このため、エネルギ消費量が低減され、清掃が容易となり、かつコンパクトな構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる造粒装置の側面断面模式図である。
【図２】  図１に示す造粒装置を構成するメインドラムの正面図である。
【図３】  図２に示すメインドラムの凹部を拡大して示した図である。
【図４】  メインドラムとスチールベルトとの当接部の断面図である。
【符号の説明】
１…造粒装置、２…押出機、３…ドラム回転軸、４…メインドラム、５…凹部、６…駆動プーリー、７…プレスプーリー、８…スチールベルト、９…アイドルプーリー、１０…冷却スプレー、１１…粒状物吸い取り装置。
【図１】
0004702676.tif 000002
【図２】
0004702676.tif 000003
【図３】
0004702676.tif 000004
【図４】
0004702676.tif 000005