(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕室内に向けてジェット噴流を噴出する噴出ノズルと、一端を噴出ノズルの先端と接続し他端を粉砕室に開口する加速管と、該加速管に開口し、ジェット噴流中に被粉砕物を供給する供給孔と、を有する粉砕ノズルと、前記粉砕ノズルに対向して設置され、被粉砕物をジェット噴流と共に直接衝突させて微粉砕する粉砕面を有する衝突部材と、を少なくとも備える粉砕装置において、
前記加速管はジェット噴流の噴出方向に向かって、該加速管の中心軸に対して垂直な断面積が拡大する加速部Ａと、前記断面積が一定で該加速管の中心軸に平行な直管路である加速部Ｂからなり、前記加速管の中心軸と供給孔の中心軸が交わる支点（ｂ）が、前記加速部Ｂ内に存在し、
前記供給孔（３）の供給元の開口部中心点（ａ２）の位置が、前記加速管の前記加速部（Ａ）を形成する前記加速管の外周面に位置するように、該加速部（Ａ）の始点（ａ１）から供給孔（３）の供給元の開口部中心点（ａ２）までの距離（Ｌ１）が前記粉砕ノズルの長さ（Ｌ）に対し、前記噴出ノズルとの接続部である前記始点（ａ１）を基点にして１／５×Ｌ≦（ａ２）≦２／５×Ｌを満たす範囲内に固定されており、
前記加速管の中心軸と該供給孔の中心軸のなす角θが４５°≦θ＜６０°となるように傾斜して前記加速管に合流することを特徴とする粉砕装置。
【請求項２】
前記加速部Ｂ内に存在する前記支点（ｂ）の位置が、前記粉砕ノズルの長さ（Ｌ）に対し、前記噴出ノズルとの接続部である前記始点（ａ１）を基点にして２／５×Ｌ≦ｂ≦４／５×Ｌを満たすことを特徴とする請求項１に記載の粉砕装置。
【請求項３】
前記粉砕ノズルの材質は金属であることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の粉砕装置。
【請求項４】
前記ジェット噴流を生じさせる気流元圧力が０．４〜０．７［ＭＰａ］であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の粉砕装置。
【請求項５】
前記被粉砕物が、重量平均粒径４μｍ以上で前記供給孔より前記粉砕ノズル中に供給されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の粉砕装置。
【請求項６】
気流式分級機と衝突式気流粉砕機の組合せにて二段粉砕分級をおこなう電子写真用トナーの製造装置において、後段の粉砕機に請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の粉砕装置を使用することを特徴とする電子写真用トナーの製造装置。
【請求項７】
気流式分級工程と衝突式気流粉砕工程の組合せの二段粉砕分級の後段の工程に、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の粉砕装置を使用することによって、重量平均粒径４〜１０μｍのトナーを得ることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジェット噴流を用い、被粉砕物を粉砕ノズルから衝突部材に衝突させて粉砕する気流粉砕方式の粉体製造方法及び粉体製造装置に関し、特に、電子写真法による画像形成に用いられるトナーまたはトナー用着色樹脂粉体の製造に好適な衝突式気流粉砕装置及び粉砕方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法、静電気写真法等の画像形成法では静電潜像を現像するためにトナーが使用されている。最終製品が微細粒子であることが要求される静電潜像のトナー製造における原料個体粒子を、粉砕及び分級して最終製品を得るには、結着剤樹脂、着色剤（染料、顔料、磁性体等）などの所定材料を溶融混練し、冷却して固化させた後粉砕し分級する。電子写真トナーなどの微粒子粉体を粉砕分級するためには、噴出するジェット噴流に被粉砕物を導き加速させ、前方の衝突板に衝突させて粉砕し、連動する上部旋回気流を利用した衝突式気流粉砕分級装置が用いられ、例えば図４に示されるようなインパクトディスパージョンセパレータが使用される。
図４の衝突式気流粉砕分級装置（７）においては、投入口（２ａ）より供給された粉体材料が分散室（２）で分散され、分級室（２ｃ）内に流入する二次空気流（２ｂ）によって、分級室（２ｃ）において粉体材料を旋回上に反自由流動させる際、該粉体材料中の粗粒子と微粒子に対して働く遠心力及び向心力作用によって、粗粉と微粉とに分級される。
分級された微粉は粉砕が終了したものとして次工程へ送られ、粗粉は、自重落下により粗粉戻り室（８）及び下部ケーシングホッパ（３）を経て粉砕機（９）へ流入される。
粉砕機（９）では供給孔（４）より粗粉（１０）が吸引された後、粉砕ノズル（５）の加速管（１４）によって加速され前方の衝突部材（６）で衝突粉砕された後、粉砕室（１１）から上昇し、投入口（１）より供給される粉体材料と一緒に再び分散室（２）に流入する閉回路粉砕が形成される。
【０００３】
この衝突式気流粉砕機では、圧縮気体供給のための噴出ノズル（１２）に接続した粉砕ノズル（５）の加速管（１４）の加速管出口（１５）に対向して衝突部材（６）を設け、前記加速管（１４）によるジェット噴流である高速気流（１３）の流動により被粉砕物である粗粉（１０）を、加速管（１４）の途中に設けた被粉砕物供給口（１６）から加速管（１４）に吸引し、これを高速気流（１３）と共に噴射し、粉砕室（１１）に入射させ衝突部材（６）の衝突面（１７）に衝突させ、その衝撃力によって粉砕する。
【０００４】
しかしながら、画像形成装置における近年の高画質化やカラー化に伴って、小粒径で低融点のトナーの要求のニーズが高まった結果、気流式粉砕分級装置における生産効率の低下抑制、トナー材料の装置内付着防止が、大変問題視されるようになるが、これら問題は、加速管（１４）における不充分かつ不均一なジェット噴流（１３）に起因した、被粉砕材料の噴流中での不充分かつ不均一な分布にも因るところが大である。
【０００５】
そのため、以前に我々は、同図（Ｂ）に示されるように、加速管（１４）の有効長さ（Ｌ）、喉部からの距離が前記（Ｌ）の１／２である共通中心線に沿う距離（Ｌ１）、加速管（１４）の拡がり角（θ）、及び、加速管内周上の距離（Ｌ１）の点と喉部内周面上の点とを結ぶ線と共通中心線とのなす角を２倍したもの（θ１）との関係を、
Ｌｔａｎ（θ／２）≧Ｌ１ｔａｎ（θ１／２）＞（１／２）Ｌｔａｎ（θ／２）
を満たすようにした衝突式気流粉砕機を既に提案済み（特許文献１の特許第３２１９９５５号公報参照）である。
【０００６】
また、特許文献２の特開２０１０−１５５２２４号公報により、図５に示されるように、粉砕室（１１）内に向けてジェット噴流（１３）を噴出する噴出ノズル（１２）と、一端を噴出ノズル（１２）の先端と接続し他端を粉砕室に開口する加速管（１４）と、該加速管（１４）に開口し前記ジェット噴流（１３）中に被粉砕物を供給する供給管（１５）をもつ粉砕ノズル（５）と、前記噴出ノズル（１２）と対向して設置され、前記被粉砕物をジェット噴流（１３）と共に直接衝突させて微粉砕する粉砕面を有する衝突部材（６）とを少なくとも備える気流式粉砕分級装置において、前記加速管（１４）と前記供給管（１５）との合流位置の上部に圧力計（Ｐ）を具備し、前記加速管（１４）への被粉砕物の供給状態を前記圧力計による測定値で管理することを特徴とする気流式粉砕分級装置を提案済みである。
【０００７】
特許文献３の特許第３０１６４０２号公報には、粉砕効率の低下及び処理能力の低下を防ぐため、高圧気体により粉体原料を搬送加速するための、ラバール形状でスロート部上流部に高圧気体導入口が設けられた加速管と、その出口に対向して設けられ、噴出粉体を衝突力により粉砕する為の衝突面を具備する衝突部材とを有する衝突式気流粉砕機において、該衝突部材の衝突面の先端部分の形状を、頂角が１１０〜１７５度の範囲にある錐体形状とした衝突式気流粉砕機が記載されている。
【０００８】
特許文献４の特許第３１１４０４０号公報には、図５に示されるように、高圧気体供給ノズル（３）より供給された高圧気体により被粉砕物を搬送加速するための加速管（１）と被粉砕物を微粉砕するための粉砕室（１３）とを有し、該粉砕室（１３）内には、該加速管（１）の出口（１０）の開口面に対向して設けた衝突面を有する衝突部材（１１）が具備されている衝突式気流粉砕機において、加速管（１）の後端部には被粉砕物を加速管内に供給するための被粉砕物供給口を有し、衝突面は、突出している突出中央部（１６）を有し、かつ、外周衝突面（１７）は錐体形状を有しており、粉砕室（１３）は、衝突部材で粉砕された被粉砕物を衝突によりさらに粉砕するための側壁（１５）を有しており、高圧気体供給ノズルスロート径ａ（＞０）を有する高圧気体供給ノズルのノズル長Ｌ１（≧０）、加速管長Ｌ２（＞０）及び衝突部材における突出中央部（１６）の頂点と外周衝突面との最近接距離Ｌ３（＞０）の関係式が２（Ｌ１＋Ｌ３）／３＜Ｌ２＜３・Ｌ３であり、さらに高圧気体供給ノズルの拡がり角度θ１が０゜≦θ１≦２０゜の範囲でａ＋２・Ｌ１ｔａｎ（θ１／２）＜ｂ＜ｃ／２（ｂ：加速管スロート径、ｃ：衝突部材の錐体形状を有する突起部底面径）である条件を満足し（請求項１）、さらに、加速管の拡がり角度θ２が０゜≦θ２≦２０゜の範囲でｂ＋２・Ｌ２ｔａｎ（θ２／２）＜ｃ＜ｄ（ｄ：外周衝突面径）である条件を満足すると同時に、衝突部材の突出中央部の頂角θ３と外周衝突面の頂角θ４が０゜＜θ３＜９０゜の範囲で０゜＜θ３＜θ４＜１８０゜であり、ｄ＋２・Ｌ３ｔａｎ（θ３／２）＞ｅ＞ｄ（ｅ：粉砕室径、ｃ＝２・Ｌ３ｔａｎ（θ３／２））である条件を満足することを内容とする衝突式気流粉砕機、が開示されている。
【０００９】
しかしながら、これら従来技術は、粉砕ノズルの供給孔の傾き角度（θ）に着目したものではない。
【００１０】
我々は、噴流の加速を充分にするため粉砕ノズルの供給孔の傾き角度（θ）に着目した技術として、粉砕室に向けてジェット噴流を噴出する噴出ノズルと、一端を該噴出ノズルの先端と接続し他端を前記粉砕室に開口する加速管と、該加速管に開口し前記ジェット噴流中に被粉砕物を供給する供給管と、前記噴出ノズルと対向して設置され、前記ジェット噴流と共に前記被粉砕物を直接衝突させて微粉砕する粉砕面を有する衝突部材とを少なくとも備える粉砕装置において、前記供給管は前記被粉砕物が供給される垂直な導入部と、一端が前記導入部と接続され他端が前記加速管に開口し、かつ、前記ジェット噴流方向に傾斜している注入部とからなり、前記注入部が該注入部に開口する第一の空気供給口と、該第一の空気供給口を通して前記注入部に空気を供給する第一の空気供給手段と、前記注入部が該注入部に開口する第二の空気供給口と、該第二の空気供給口を通して前記注入部に空気を供給する第二の空気供給手段を有し、前記第二の空気供給口は、その中心軸が前記注入部の中心軸と平行に配設されていることを特徴とする粉砕装置、を以前に提案済み（特許文献５の特許第３２１９９１８号公報参照）であるが、この特許文献も、粉砕ノズルの供給孔の傾き角度（θ）と、粉砕ノズル長さ（Ｌ）における粉砕ノズルへの供給孔の先端中心が加速管の中心軸と交わる位置（Ｂ）と、に同時に言及するものではない。
【００１１】
特許文献６の特開平０３−８６２５７号公報には、高圧気体により粉体を搬送加速するための加速管と、粉砕室と、該加速管より噴出する粉体を衝突力により粉砕するための衝突部材とを具備し、該衝突部材が加速管出口に対向して粉砕室内に設けられ、前記加速管に粉体原料投入口を設け、粉体原料供給口と加速管出口の間に２次空気導入口を有する衝突式気流粉砕機において、加速管に設けられた粉体原料投入口と加速管出口との距離をｘ、粉体原料投入口と２次空気導入口との距離をｙとした場合、ｘとｙが０．２≦ｙ／ｘ≦０．９を満足すること、および、加速管に設けられた２次空気導入口の導入角度ψが加速管の軸方向に対して１０゜≦ψ≦８０゜を満足すること、が記載されているが、この場合の導入角度ψは、２次空気導入口の導入角度であって、被粉砕物供給管の傾き角度ではなく、また、粉体原料投入口と加速管出口との距離ｘは、粉砕ノズル全長（Ｌ）との関係が問題ではなく、粉体原料投入口と２次空気導入口との距離ｙとの比率が問題とされている。
【００１２】
特許文献７の特開２０００−１４０６７５号公報には、図７に示されるように、入口（１３）に供給される圧縮気体を、その入口（１３）の下流側に設けられたスロート部（１４）において絞ると共に、そのスロート部（１４）の下流側に設けられたテーパ状のデイフューザ部（１５）において膨張させてジェット気流を形成する加速ノズル（１２）内にホッパ（９）の被粉砕物供給口（１７）から被粉砕物を供給し、この被粉砕物を加速ノズル（１２）の先端出口から、その出口と間隔をおいて対向配置した衝突部材（４）に衝突させて粉砕する粉砕装置において、前記スロート部（１４）の内面を、入口（１３）の内表面とデイフューザ部（１５）のテーパ状内面のそれぞれに滑らかに連続する円弧状内面とし、かつ、前記デイフューザ部（１５）の出口側に断面積が軸方向の全長にわたって同一大きさのストレート部（１６）を設けた粉砕装置（請求項２）について、加速ノズル各部の寸法としてＬ１＝５５ｍｍ、Ｌ２＝２３８ｍｍ、Ｌ３＝５６ｍｍ、Ｄ１＝７０ｍｍ、Ｄ２＝３７ｍｍ、θ１＝３０°、θ２＝１１°、ｒ＝３３ｍｍという寸法例が記載されているが、この寸法も、本発明における供給孔の傾斜角（θ）の範囲、及び、粉砕ノズル長さ（Ｌ）中での粉砕ノズルの中心軸と供給孔の傾斜する中心軸とが交わる支点（Ｂ）の位置範囲を同時に満たすものではない。
【００１３】
噴出するジェット噴流に被粉砕物を導き加速させる際、被粉砕物ホッパから被粉砕物を粉砕ノズルの供給孔から加速管へ供給する。被粉砕物を加速管内のジェット噴流中にジェット噴流の加速スピードを維持して供給することで被粉砕物の粉砕処理能力を向上できる。
従来の粉砕ノズルは、上記のように、粉砕ノズル形状の改良等によって処理能力が向上してきているが、従来の粉砕ノズルは、これに接続し被粉砕物を供給する被粉砕物供給孔と加速管の接続部分の合流角度θが大きい。そのため、供給孔の開口断面積Ａ１が小さく、ジェット噴流に非粉砕物を供給する際に非粉砕物の供給能力が低下してしまう。また小粒径化に伴い、被粉砕物のかさ密度が変化し、粉砕ノズルへの供給能力不足による被粉砕物ホッパの詰まりと、なり粉砕能力低下が課題となっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
而して、本発明は、装置の大幅な変更をすることなく供給被粉砕物を随伴する粉砕ノズルのジェット噴流の高加速スピードを低下させずに被粉砕物をムラなくかつ被粉砕物の凝固付着や凝集が少なく満足裡に高効率で処理し得る粉体製造装置、特にトナーの製造装置及びトナーの製造方法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】
【００１５】
上記目的は、次の（１）〜（８）項に記載の「粉砕装置」、「トナー製造装置」及び「トナーの製造方法」を含む本発明によって達成される。
（１）「粉砕室内に向けてジェット噴流を噴出する噴出ノズルと、一端を噴出ノズルの先端と接続し他端を粉砕室に開口する加速管と、該加速管に開口し、ジェット噴流中に被粉砕物を供給する供給孔と、を有する粉砕ノズルと、前記粉砕ノズルに対向して設置され、被粉砕物をジェット噴流と共に直接衝突させて微粉砕する粉砕面を有する衝突部材と、を少なくとも備える粉砕装置において、前記加速管はジェット噴流の噴出方向に向かって、該加速管の中心軸に対して垂直な断面積が拡大する加速部Ａと、前記断面積が一定で該加速管の中心軸に平行な直管路である加速部Ｂからなり、前記加速管の中心軸と供給孔の中心軸が交わる支点（ｂ）が、前記加速部Ｂ内に存在し、前記供給孔（３）の供給元の開口部中心点（ａ２）が、前記加速管の前記加速部（Ａ）を形成する前記加速管の外周面に位置するように、該加速部（Ａ）の始点（ａ１）から供給孔（３）の供給元の開口部中心点（ａ２）までの距離（Ｌ１）が固定されており、前記加速管の中心軸と該供給孔の中心軸のなす角θが３０°≦θ＜６０°となるように傾斜して前記加速管に合流することを特徴とする粉砕装置。」
（２）「前記加速部Ｂ内に存在する前記支点（ｂ）の位置が、前記粉砕ノズルの長さ（Ｌ）に対し、前記噴出ノズルとの接続部を基点にして２／５×Ｌ≦ｂ≦４／５×Ｌを満たすことを特徴とする前記第（１）項に記載の粉砕装置。
（３）「前記供給孔の前記開口部中心点（ａ２）の位置が、前記粉砕ノズルの長さ（Ｌ）に対し、前記噴出ノズルとの接続部を基点にして１／５×Ｌ≦（ａ２）≦２／５×Ｌを満たすことを特徴とする前記第（１）項又は第（２）項に記載の粉砕装置。」
（４）「前記粉砕ノズルの材質は金属であることを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項のいずれか１項に記載の粉砕装置。」
（５）「前記ジェット噴流を生じさせる気流元圧力が０．４〜０．７［ＭＰａ］であることを特徴とする前記第（１）項乃至第（４）項のいずれか１項に記載の粉砕装置。」
（６）「前記被粉砕物が、重量平均粒径４μｍ以上で前記供給孔より前記粉砕ノズル中に供給されることを特徴とする前記第（１）項乃至第（５）項のいずれか１項に記載の粉砕装置。」
（７）「気流式分級機と衝突式気流粉砕機の組合せにて二段粉砕分級をおこなう電子写真用トナーの製造装置において、後段の粉砕機に前記第（１）項乃至第（６）項のいずれか１項に記載の粉砕装置を使用することを特徴とする電子写真用トナーの製造装置。」
（８）「気流式分級工程と衝突式気流粉砕工程の組合せの二段粉砕分級の後段の工程に、前記第（１）項乃至第（６）項のいずれか１項に記載の粉砕装置を使用することによって、重量平均粒径４〜１０μｍのトナーを得ることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法。」
また、本発明は、以下の（９）項〜（１３）項に記載の「トナーボトル」、「２成分現像剤」及び「画像形成装置」を包含する。
（９）「気流式分級工程と衝突式気流粉砕工程の組合せの二段粉砕分級の後段の工程に、前記第（１）項乃至第（６）項のいずれか１項に記載の粉砕装置を使用することによって、重量平均粒径４〜１０μｍのトナーを得ることを特徴とする電子写真用トナーの製造方法」。
（１０）「前記第（１）項乃至第（６）項のいずれか１項に記載の粉砕装置、前記第（７）項に記載の電子写真用トナーの製造装置または前記第（８）項又は第（９）項に記載の電子写真用トナーの製造方法のいずれかで作られた電子写真用トナー」。
（１１）「前記第（１０）項に記載の電子写真用トナーを収納するトナーボトル」。
（１２）「前記第（１０）項に記載の電子写真用トナーとキャリアからなる２成分現像剤」。
（１３）「前記第（１０）項に記載の電子写真用トナー、前記第（１１）項に記載のトナーボトル、又は前記第（１２）項に記載の２成分現像剤のいずれかを搭載する画像形成装置」。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、加速管の中心軸に交わる支点ｂの角度（θ）の変更によって、ノズル長さＬに対する（ｂ）の位置が供給フィード量、粉砕処理能力アップできる位置に変更できることを特徴としている。被粉砕物供給孔と加速管の合流角度（θ）を前記のようなものに規定し、かつ、粉砕ノズル長さ（Ｌ）中での前記支点（ｂ）の位置、及び、加速管（Ａ）の始点（ａ１）から供給孔（３）の供給元の開口部中心点（ａ２）までの距離（Ｌ１）が固定されており、さらに、加速管の中心軸と該供給孔の中心軸のなす角（θ）を前記のようなものに規定することで、被粉砕物がジェット噴流中に入った際に、ジェット噴流の加速スピードを維持しジェット噴流に被粉砕物を安定して供給することができ、粉砕処理能力ならびに微粉収率が向上し、また、粉体特性に応じて被粉砕物の供給量を調整でき粉砕処理能力が向上し、よって生産効率面で、経済的にも有利となり、また、粉砕で用いた小粒径のトナーを用いれば優れた画像形成が得られるという優れた効果が発揮される。
加えて、供給孔の断面積（Ａ１）を１．１≦Ａ１＜１．８にすることによって加速スピードを維持したまま被粉砕物を大量に粉砕ノズルに供給することが可能になり、粉砕ノズルの加速管は中心軸に平行な直管路を有し、加速管の供給孔以降がストレートの形状をもたせることで、被粉砕物の加速状態が維持され、粉砕処理能力ならびに微粉収率が向上して、生産効率面で経済的にも有利となり、そして、得られた小粒径トナーを用いれば優れた画像形成が得られ、さらに、粉砕ノズルの材質をＳＵＳ３０３またはＳＵＳ３０４としたことで、破損を防止でき、加工が容易で安価であり処理能力を長期にわたって持続させることができ、また、ジェット噴流を発生させる粉砕元圧を０．４〜０．７ＭＰａ制御することにより、目的粒径を効率よく得ることができるという優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による粉砕装置の一例を説明するための構成図である。
【図２】図１に示した粉砕ノズルの拡大図である。
【図３】供給孔以降がストレート形状である粉砕ノズルの別の例を示す拡大図である。
【図４】従来の粉砕装置を示す図である。
【図５】従来の別の粉砕装置を示す図である。
【図６】従来の更に別の粉砕装置を示す図である。
【図７】従来の更に別の粉砕装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基いて、本発明を詳細かつ具体的に説明する。
図１及び図２には、本発明に係る粉砕装置の一例及びその粉砕ノズル部分が示される。
この粉砕装置は、粉砕室（７）内に向けてジェット噴流（６）を噴出する噴出ノズル（５）と、一端を噴出ノズル（５）の先端と接続し他端を粉砕室（７）に開口する加速管（２）と、該加速管（２）に開口し、ジェット噴流（６）中に被粉砕物（９）を供給する供給孔（３）をもつ粉砕ノズル（１）と、噴出ノズル（５）と対向して設置され、被粉砕物（９）をジェット噴流（６）と共に直接衝突させて微粉砕する粉砕面（１７）を有する衝突部材（８）とを少なくとも備えるものである。そして、この例の粉砕装置は、粉砕ノズル（１）に接続し被粉砕物（９）を粉砕ノズル（１）中に供給する被粉砕物供給孔（３）を有し、供給孔（３）の中心軸（Ｘ１）（図２参照）が加速管の中心軸（Ｘ２）（図２参照）に交わる支点（ｂ）（図２参照）を噴流方向に移動させ、３０°≦θ＜６０°で傾斜して加速管（２）に合流するものであり、また、粉砕ノズル長さ（Ｌ）と前記支点（ｂ）の関係は、支点（ｂ）がジェット噴流側を基点に２／５×Ｌ≦ｂ≦４／５×Ｌの範囲内に位置する。
【００１９】
この粉砕装置による被粉砕物（９）の粉砕は、循環管路（１８）のいずれかの箇所、例えば被粉砕物ホッパ（１０）に配置された被粉砕物投入位置（不図示）より投入された被粉砕物（９）は、ホッパ（１０）下部と粉砕ノズル（１）に接続し被粉砕物（９）を粉砕ノズル（１）中に供給する供給孔（３）を経て粉砕ノズル（１）へ流入される。供給孔（４）より吸引された被粉砕物（９）は、粉砕ノズル（１）の加速管（２）によって加速され、前方の衝突部材（８）の粉砕面（１７）に衝突、粉砕された後、粉砕室（７）から粗粉循環管路（１８）を経て分級機（１１）に導入され、ここで微粉と粗粉とに分級され、微粉は製品として回収され、粗粉は新たに投入された被粉砕物と混合されて再度、供給孔（４）から粉砕ノズル（１）内に導かれる。このような粉砕分級装置は、特に電子写真用トナーの製造に適している。
【００２０】
図２は、粉砕ノズル（１）の中心軸（Ｘ１）と供給孔（３）の中心軸（Ｘ２）との角度（θ）、粉砕ノズル長さ（Ｌ）における前記支点（ｂ）の位置範囲、及び、給孔（３）の供給元の開口部中心点（ａ２）の位置を、分かり易く示すためのものであるが、この粉砕ノズル（１）は、加速管（２）の加速部（Ｂ）が中心軸に平行な直管路を有し、ストレートのものである。供給孔（３）の開口部中心点（ａ２）の位置が、加速管の加速部（Ａ）の範囲内に位置し、噴出ノズル（５）との接続部を基点にして１／５×Ｌ≦ａ２≦２／５×Ｌの範囲内にあることが好ましい。
いずれにしても、本発明の粉砕装置における粉砕ノズル（１）においては、前記合流角度（θ）が３０°未満の場合は支点（ｂ）の位置が４／５×Ｌを超え噴流方向に移動するため被粉砕物が充分な加速をしないまま、衝突してしまい粉砕性を低下させてしまう危険性が大きい。また合流角度（θ）が６０°を超える場合は、２／５×Ｌ未満となり、加速管への被粉砕物の到達距離が短くなり被粉砕物の供給スピードが遅くなるため、噴出ノズルの加速スピード゛を低下させてしまう危険性が大である。すなわち、合流角度が小さくなる程、支点（ｂ）はジェット噴流の噴出方向即ち加速部（Ａ）の方向へ移動する。加速管（Ａ）の始点（ａ１）から供給孔（３）の供給元の開口部中心点（ａ２）までの距離（Ａ１）が固定されているためである。
【００２１】
図３は、本発明の粉砕装置の別の一例を示す。この例の粉砕装置においては、供給孔（３）の断面積（Ｚ）を１．１≦Ｚ＜１．８にしており、本発明においては、供給孔（３）をそのような断面積（Ｚ）とすることがより好ましい。供給孔（３）の断面積（Ｚ）を１．１≦Ｚ＜１．８にすることによって加速スピードを維持したまま被粉砕物を大量に粉砕ノズルに供給することが可能になる。つまり、この場合、供給孔（３）は合流角度（θ）によって支配され、供給断面積（Ｚ）は楕円となり、断面積（Ｚ）＝（πｒ＾２）/Ｃｏｓ（９０−θ）・・・で表される。その結果、θ＝６０°のときのＺの面積と比べると、３０°≦θ＜６０°のとき、Ｚの面積比は１．０以上１．８以下の範囲となる。
断面積（Ｚ）が１．１未満の場合は、粉砕ノズルへの供給能力不足による被粉砕物ホッパの詰まりとなり粉砕能力が低下してしまう。また断面積Ｚが１．８を超える場合は、加速管の径より外側に供給孔がはみ出てしまうため加速管内の加速スピード゛を低下させてしまうことが多い。
【００２２】
本発明における粉砕ノズルの材質は金属であることが好ましい。加工が比較的簡単で、強度に優れ、修復、メンテナンスも比較的簡単に行うことができる。
また、本発明の粉砕装置において、前記ジェット噴流（６）を生じさせる気流元圧力は、０．４〜０．７［ＭＰａ］であることが好ましい。気流元圧力が０．４ＭＰａ未満ではジェット噴流が加速せず粉砕能力が低下してしまう危険性がある。また気流元圧力が０．７１を超えるときエジェクター効果がなくなり被粉砕物が充分な加速ができないまま衝突するため粉砕性は悪化する危険性がある。
【００２３】
本発明の粉砕装置においては、被粉砕物の重量平均粒径が４μｍ以上で粉砕ノズルの供給孔より供給することが好ましい。重量平均粒径が４μｍ未満になると嵩密度が小さくなり供給不足になってしまうことがある。
さらに、本発明の粉砕装置は、前記のように、分級機と組合せて電子写真用トナーの製造に好適に用いられる。
また、本発明は、公知容器にそのようなトナーを収納して、画像形成装置の現像手段に搭載されるトナーボトル、前記電子写真用トナーと公知キャリアからなる２成分現像剤、を包含し、また、これらトナー、トナーボトル、又は２成分現像剤を搭載する現像手段を有する画像形成装置を包含する。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明による気流粉砕機について、実施例により更に具体的に説明する。
先に説明したように、本発明の衝突式気流粉砕機はジェット噴流（６）により供給孔（３）を介して被粉砕物（９）を輸送加速する加速管（２）の後段に、加速管（２）から粉砕室（７）に噴出される被粉砕物（９）を衝撃力によって粉砕するための衝突部材（８）を設けた構造の粉砕機を改良したものであって、被粉砕物（９）をジェット噴流（６）の加速スピードを低下させずに供給量を増やすことで効率よく粉砕することができる。図１のフローに示すように、上記のように改良した粉砕機により粉砕された材料は分級機（１１）により粗粉と微粉に分けられ粗粉は再度、粉砕機により粉砕される粉砕分級装置を構成する。
【００２５】
［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％の混合物をロールミルにて溶融混練して、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のフローで、図２に示す粉砕ノズル（１）の供給孔の中心点（ａ２）が１．７／５×Ｌで加速管の中心軸に交わる支点（ｂ）の角度（θ）を４５°に傾斜し、粉砕ノズル長さ（Ｌ）と加速管の支点（ｂ）はジェット噴流側を基点に２．６４／５×Ｌを用いて断面積（Ｚ）が１．６でストレート形状のノズルを用いて粉砕エアー圧力０．６ＭＰａで粉砕したところ重量平均粒径４．６μｍで５μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．８Ｖｏｌ％のトナー粒径を１時間あたり３５ｋｇ得ることができた。これら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、常法にしたがって用いた（以下の各例も同様）。
【００２６】
［実施例２］
実施例１と同一の混練品を用いて図２に示す粉砕ノズル（１）の供給孔の中心点（ａ２）が１．７／５×Ｌで加速管の中心軸に交わる支点（ｂ）の角度（θ）を５５°に傾斜し、粉砕ノズル長さ（Ｌ）と加速管の支点（ｂ）はジェット噴流側を基点に２．３７／５×Ｌを用いて断面積（Ｚ）が１．４でストレート形状のノズルを用いて粉砕エアー圧力０．６ＭＰａで粉砕したところ重量平均粒径４．６μｍで５μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．８Ｖｏｌ％のトナー粒径を１時間あたり３８ｋｇ得ることができた。
【００２７】
［実施例３］
実施例１と同一の混練品を用いて図２に示す粉砕ノズル（１）の供給孔の中心点（ａ２）が１．７／５×Ｌで加速管の中心軸に交わる支点（ｂ）の角度（θ）を４５°に傾斜し、粉砕ノズル長さ（Ｌ）と加速管の支点（ｂ）はジェット噴流側を基点に３．０２／５×Ｌを用いて断面積（Ｚ）が１．６に対し粉砕エアー圧力０．６ＭＰａで粉砕したところ重量平均粒径４．６μｍで５μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．８Ｖｏｌ％のトナー粒径を１時間あたり４１ｋｇ得ることができた。
【００２８】
［比較例１］
実施例１と同一の混練品を用いて図２に示す粉砕ノズル（１）の供給孔の中心点（ａ２）が１．７／５×Ｌで加速管の中心軸に交わる支点（ｂ）の角度（θ）を３５°に傾斜し、粉砕ノズル長さ（Ｌ）と加速管の支点（ｂ）はジェット噴流側を基点に２．６４／５×Ｌを用いて断面積（Ｚ）が１．８でストレート形状のノズルを用いて粉砕エアー圧力０．６ＭＰａで粉砕したところ重量平均粒径４．６μｍで５μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．８Ｖｏｌ％のトナー粒径を１時間あたり３０ｋｇ得ることができた。
これら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。
【００２９】
［比較例２］
実施例１と同一の混練品を用いて図２に示す粉砕ノズル（１）の供給孔の中心点（ａ２）が１．７／５×Ｌで加速管の中心軸に交わる支点（ｂ）の角度（θ）を６０°に傾斜し、粉砕ノズル長さ（Ｌ）と加速管の支点（ｂ）はジェット噴流側を基点に２．２６／５×Ｌを用いて断面積（Ｚ）が１．２でストレート形状のノズルを用いて粉砕エアー圧力０．６ＭＰａで粉砕したところ重量平均粒径４．６μｍで５μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．８Ｖｏｌ％のトナー粒径を１時間あたり２５ｋｇ得ることができた。
【００３０】
［比較例３］
実施例１と同一の混練品を用いて図２に示す粉砕ノズル（１）の供給孔の中心点（ａ２）が１．７／５×Ｌで加速管の中心軸に交わる支点（ｂ）の角度（θ）を７０°に傾斜し、粉砕ノズル長さ（Ｌ）と加速管の支点（ｂ）はジェット噴流側を基点に２．６５／５×Ｌを用いて断面積（Ｚ）が１．０でストレート形状のノズルを用いて粉砕エアー圧力０．６ＭＰａで粉砕したところ重量平均粒径４．６μｍで５μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．８Ｖｏｌ％のトナー粒径を１時間あたり２３ｋｇ得ることができたが被粉砕物がホッパ内で１０ｋｇ詰り、粉砕品を得られなかった。
【００３１】
［比較例４］
実施例１と同一の混練品を用いて図２に示す粉砕ノズル（１）の供給孔の中心点（ａ２）が１．７／５×Ｌで加速管の中心軸に交わる支点（ｂ）の角度（θ）を７０°に傾斜し、粉砕ノズル長さ（Ｌ）と加速管の支点ｂはジェット噴流側を基点に１．９８／５×Ｌを用いて断面積Ｚが１．０でストレート形状のノズルを用いて粉砕エアー圧力０．６ＭＰａで粉砕したところ重量平均粒径４．６μｍで５μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．８Ｖｏｌ％のトナー粒径を１時間あたり１８ｋｇ得ることができたが、被粉砕物がホッパ内で１６ｋｇ詰り、粉砕品を得られなかった。これらの結果は、表１に纏めて示される。
【００３２】
【表１】
0006255681.tif 000002
【００３３】
以上の結果から、粉砕ノズルの供給孔と加速管の合流角度θを決定することで、被粉砕物がジェット噴流中に入った際に、ジェット噴流の加速スピードを維持しジェット噴流に被粉砕物を安定して供給することができ、粉砕処理能力ならびに微粉収率が向上することが理解され、また、粉体特性に応じて被粉砕物の供給量を調整でき粉砕処理能力が向上することが理解される。よって、本発明により、生産効率面で、経済的にも有利となる。また、粉砕で用いた小粒径のトナーを用いれば優れた画像形成が得られることがわかる。
【符号の説明】
【００３４】
（図１〜３）
１    粉砕ノズル
２    加速管
３    被粉砕物供給孔
５    噴出ノズル
６    ジェット噴流
７    粉砕室
８    衝突部材
９    被粉砕物
１０  被粉砕物ホッパ
１７  粉砕面
１８  粗粉循環管路
ａ  あ」
Ｚ    供給孔（３）断面積
Ｘ１  供給孔の中心軸
Ｘ２  加速管の中心軸
ａ１  加速管（Ａ）の始点
ａ２  供給孔（３）の供給元の開口部中心点
ｂ    軸の交点
Ｌ  粉砕ノズル長さ
Ｌ１  ａ１−ａ２間の距離
ｒ  供給孔の半径
θ    軸（Ｘ１）と軸（Ｘ２）との角度
（図４）
７      衝突式気流粉砕分級装置
２      分散室
２ａ    投入口
２ｃ    分級室
２ｂ    二次空気流
３      下部ケーシングホッパ
４      供給孔
５      粉砕ノズル
６      衝突部材
８      粗粉戻り室
９      粉砕機
１０    粗粉
１１    粉砕室
１２    噴出ノズル
１４    加速管
１５    加速管出口
１３    ジェット噴流（高速気流）
１６    被粉砕物供給口
１７    衝突面
Ｌ      加速管有効長さ
Ｌ１    Ｌの１／２長距離
θ      加速管の拡がり角
θ１    距離（Ｌ１）の点と喉部内周面上の点とを結ぶ線と共通中心線とのなす角を２倍した値
（図５）
５      粉砕ノズル
６      衝突部材
１１    粉砕室
１３    ジェット噴流
１２    噴出ノズル
１４    加速管
１５    供給管
Ｐ      圧力計
（図６）
１      加速管
３      高圧気体供給ノズル
１０    加速管の出口
１１    衝突部材
１３    粉砕室
１５    粉砕側壁
１６    衝突面突出中央部
１７    外周衝突面
ａ      高圧気体供給ノズルスロート径
Ｌ１    高圧気体供給ノズル長Ｌ１
Ｌ２    加速管長
Ｌ３    突出中央部の頂点と外周衝突面との最近接距離
θ１    供給ノズルの拡がり角度
θ２    加速管の拡がり角度
θ３    衝突部材の突出中央部の頂角
θ４    外周衝突面の頂角
（図７）
４      衝突部材
９      ホッパ
１２    加速ノズル
１３    入口
１４    スロート部
１５    テーパ状デイフューザ部
１６    ストレート部
１７    被粉砕物供給口
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特許第３２１９９５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５５２２４号公報
【特許文献３】特許第３０１６４０２号公報
【特許文献４】特許第３１１４０４０号公報
【特許文献５】特許第３２１９９１８号公報
【特許文献６】特開平０３−８６２５７号公報
【特許文献７】特開２０００−１４０６７５号公報
【図１】
0006255681.tif 000003
【図２】
0006255681.tif 000004
【図３】
0006255681.tif 000005
【図４】
0006255681.tif 000006
【図５】
0006255681.tif 000007
【図６】
0006255681.tif 000008
【図７】
0006255681.tif 000009