(57)【要約】      （修正有）【課題】粉砕物の平均粒径を従来の粉砕限界粒子径以下に粉砕すること、粉砕動力は逆に小さくすること、粉砕機内部の回転子と固定子の表面の耐摩耗性を向上させること。【解決手段】円筒形固定子８円弧状底面８ｃの曲率半径ｒの溝内粉砕軌跡円Ｃ２が、固定子８の外径円8Mから飛び出さない範囲でこの粉砕溝８Ａを極力大きく取り、粉砕溝８Ａの急斜側面８ａは、直線Ｌ２に対して５〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円ｃ２にかぶさる方向の接線８Ｔ１上に位置し、他方の緩斜側面８ｂは前記直線Ｌ２に対して、３０〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円ｃ２から遠ざかる方向の接線８T２上に位置させる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置することを特徴とする微粉砕機。
【請求項２】
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、    前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置することを特徴とする微粉砕機。
【請求項３】
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、
前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置することを特徴とする微粉砕機。
【請求項４】
前記同心に配設された固定子の内接円と回転子の外接円の間隙が、前記溝内軌跡円の半径ｒの、１／２から２倍の範囲内であることを特徴とする請求項１、２、又は、３記載の微粉砕機。
【請求項５】
固定子及び回転子の放射状粉砕溝のピッチは、２〜６ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１、２、又は、３記載の微粉砕機。
【請求項６】
前記回転子および固定子は、炭素を触媒とした無水クロム酸結晶水中に浸漬され、電気鍍金法により、その表面に耐摩耗性を有するクロムおよび炭化クロム合金皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、又は、５記載の微粉砕機。
【請求項７】
前記固定子及び回転子の表面硬度が、ビッカース硬さ（ＨＶ）９００から１２００であることを特徴とする請求項６記載の微粉砕機。
【請求項８】
請求項１、２，又は、３記載の微粉砕機により生産されたことを特徴とする微粉砕機の微粉末製品。
【請求項９】
微粉末製品が、粒径１０μｍ以下の静電荷現像用トナー、熱可塑性樹脂、又は、粉体塗料であることを特徴とする請求項８記載の微粉砕機の微粉末製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、静電荷像現像用トナー、熱可塑性樹脂微粉末、粉体塗料などの微粉を得るための微粉砕機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、数ミリの原料を数ミクロンから１０数ミクロンの微粉に粉砕する、回転式の微粉砕機として、図７及び、特許文献１、２に示すような微粉砕機が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−２６９３９３号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０６７８３５号公報
【０００４】
従来例として図７に示す微粉砕機は、回転軸に支持された外側表面に母線と平行な多数の凸部を周方向に連続させた円筒状回転子と、回転子の外側に間隙を設けて装着された内側表面に母線と平行な多数の凸部を周方向に連続させた円筒状固定子との間で被粉砕物を微粉砕するものであり、固定子の各凸部は、一辺が固定子の中心に向き、他辺が前記一辺と５０°前後の角度をなし、回転子の回転方向前方が漸次低くなる三角形状断面が設けられ、又、回転子の各凸部は、一辺が回転子の中心、換言すると、固定子の中心、に向き、他辺が前記一辺と５０°前後の角度をなし、回転子の回転方向後方が漸次低くなる三角形状断面に設けられている。
【０００５】
また、特許文献１及び２の従来例の微粉砕機においては、アーチ形の半円形天井部をもつ円筒形外箱の断面の曲率中心を中心として描いた円の一部が、外箱内面を外周とした円環と、回転子の外面を内周とする円環に突入するような断面溝が多数近接して設けられ、また回転子の外面に同様な半円形の底部を持ち、その曲率中心を中心として描いた円の一部が、前記円環に突入するようなアーチ形の断面溝を多数近接して設けている。
【０００６】
前記従来例の微粉砕機は、次のような効果を奏する。
▲１▼：従来のジェット気流を利用したジェット気流式粉砕機に比較して、粉砕電力エネルギーを格段に節約できること。
▲２▼：過剰に粉砕される微粉、超微粉の発生が少なく、目的の粒度範囲の製品が得られるために製品収率が向上すること、
▲３▼：高速回転する回転子と固定子の壁面に気流に乗った粒子が衝突したり、回転子と固定子内で発生する高速渦流内でせん断作用によって粉砕されるために、粒子の形状が角が取れ  丸みを帯びるために、比表面積が小さくなり、流動性が良好となること。
▲４▼：その結果  後工程において充填性に優れ、特に静電荷像現像用トナーにおいては外添加剤の添加量が少なくなること。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来例には、次のような問題がある。
▲１▼：例えば、静電荷像現像用のトナーについては、最近のさらなる高画質化に伴い、トナーの要求粒子径は平均径（ｄ５０）が８ミクロンから５ミクロンを要求され、さらに狭い範囲の粒度分布が要求されてきているが、これらの従来の微粉砕機では、１回の粉砕で平均径を要求粒度まで粉砕することは不可能である。
そこで、要求粒度まで粉砕するために、何回も繰返し粉砕を行うことになるが、この様にすると、トナー粒子が熱の影響をうけて品質の劣化が生じるだけでなく、大きな電力エネルギーが必要となる。
【０００８】
▲２▼：樹脂微粉末、例えば、フッ素樹脂粉末においては、従来の微粉砕機では１回の粉砕で得られる平均粒径は１０数ミクロンが限界である。そこで、目的とする１０ミクロン以下を得るため、前記樹脂粉末を分級機で微粉と粗粉に分級し、その粗粉を再度微粉砕機に戻す操作を何回も繰り返して粉砕している。そのため、樹脂粉末の微粉砕においても、トナーと同様の大きなエネルギーを消費してしまう。
【０００９】
▲３▼：実際に従来の回転式粉砕機においても、回転子の周速は１３０〜１６０ｍ／ｓｅｃまで高められており、この中で粉砕原料が衝撃や高速渦流内でせん断力を受けて粉砕されるときには、供給エネルギーの多くが熱に変換され粉砕物温度と空気温度が上昇する。
【００１０】
例えば、トナーなどにおいては、トナー内に含まれる樹脂のガラス転移点の制限から、粉砕機内の温度を４０から５０℃以下に抑える必要があり、吸入空気温度を例えば、マイナス２０℃などにして供給している。そのため、従来のままの条件で回転子の周速を高くすれば理論的には粉砕粒度はさらに細かくなるが、空転動力は周速の約３乗で増加するため、粉砕動力は極端に大きくなり、製品の温度が上昇し目的とする品質が得られない。
【００１１】
現実には  周速を１８０ｍ／ｓｅｃまで上げて、原料と入口吸入空気温度を下げて、得られる製品の温度を従来と同じにしても、粉砕粒度はほとんど細かくならない。これは  従来例を含めた現状の粉砕機の回転子と固定子の形状では、限界まで細かく粉砕された粒子は、発生する気流に乗せられて、回転子や固定子に粒子が衝突したり、渦流内でのせん断作用を効果的に受ける事が出来なくなるためである。このことは粉砕機を研究している専門家の間では良く知られている現象である。
【００１２】
▲４▼：回転式微粉砕機においては、回転子が高速で回転することにより粉砕が行われる原理のために、回転子と固定子は原料粉末と激しく接触し、その結果  表面に摩耗が生じる。特に、硬く、かつ、フェライトやシリカなどの無機物が混入している、トナーや粉体塗料などの原料粉を粉砕すると、回転子と固定子で構成される粉砕室の粉砕表面の摩耗が著しく進行する。
そのため、従来は、表面に硬質クロームメッキをコーティングする方法、  タングステンカーバイトにコバルトを１２￣１７％含有した粉末を高速フレーム溶射法で溶着する方法、ニッケルクロム、シリコン、ボロン、鉄、を含有させた粉末を、溶射後加熱炉にいれて溶融密着させる方法、ニッケルクロム鋼の表面に窒化をする方法などが行われてきた。
【００１３】
しかし、いずれも磁性粉（フェライト等）が混入しているトナーや無機物の混入している樹脂粉末、粉体塗料などに対しては摩耗の進行が押さえらず、摩耗の進行と供に粉砕機としての性能の低下が著しかった。  また表面にタングステンカーバイトを貼り付けたり、ステライトを溶着した後、表面形状を所望の形状に切削する方法も技術的には可能であるが、コストが飛躍的に増大し、回転式粉砕機の経済的な優位性が損なわれてくるため現実的ではなかった。
【００１４】
この発明は、上記事情に鑑み、粉砕物の平均粒径を従来の粉砕限界粒子径以下に粉砕すると同時に、粉砕動力を小さくすることである。他の目的は、粉砕機内部の回転子と固定子の表面の耐摩耗性を向上させることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、円筒内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で極力大きく形成されおり、前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置することを特徴とする。
【００１６】
この発明は、円筒内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で極力大きく形成されおり、前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置することを特徴とする。
【００１７】
この発明は、円筒内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で極力大きく形成されおり、前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で極力大きく形成されおり、前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置することを特徴とする。
【００１８】
この発明の間隙は、前記溝内軌跡円の半径ｒの、１／２から２倍の範囲内であることを特徴とする。この発明の固定子及び回転子の放射状粉砕溝のピッチは、２〜６ｍｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１９】
この発明の回転子および固定子は、炭素を触媒とした無水クロム酸結晶水中に浸漬され、電気鍍金法により、その表面に耐摩耗性を有するクロムおよび炭化クロム合金皮膜が形成されていることを特徴とする。この発明の固定子及び回転子の表面硬度が、ビッカース硬さ（ＨＶ）９００から１２００であることを特徴とする。
【００２０】
この発明の微粉末製品は、請求項１、２、又は、３記載の微粉砕機により生産されたことを特徴とする。この発明の微粉末製品が、粒径１０μｍ以下の静電荷現像用トナー、熱可塑性樹脂、又は、粉体塗料であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明者は、前記目的を達成するため、鋭意実験研究を重ねたところ、次のような知見を得た。
高速回転する回転子の外周に粉砕原料を投入して粉砕仕事を効果的に行うためには、回転子自身が送風機のような搬送空気流を生じさせない場合には、原料の滞留時間の調整や搬送のために粉砕機とは別に送風機を必要とする。
【００２２】
一方、周速が約１００ｍ／ｓｅｃ以上で回転する回転子の外周には  回転子が断面の円の軌跡から遠ざかる方向の側面が第一に気流に接する方向に回転する場合には、回転子と固定子の粉砕溝、即ち、底面と両側面に囲まれた空間、に高速の渦流が発生する。この渦流は、溝内軌跡円、即ち、円弧状底面の曲率半径の軌跡、を有する空間において中心部を除いて、渦なしの回転運動、いわゆる自由渦の状態が生じており、（速度）×（渦の回転半径）＝（一定）、の自由渦の法則の中で粉砕原料が大きなせん断力を受けて細かく粉砕される。
【００２３】
従って、粉砕チャンスを多くして細かくするためには、多数の粉砕溝を回転子と固定子に設け、その上で円弧状底面の曲率半径を極力大きくした形状として、回転子を高速で回転させることにより、大きなせん断力を粉砕原料に与えることが出来る。又、高速渦流の中でせん断作用を受けるため粒子の形状はより丸みを帯びたものとなる。
【００２４】
但し、この半円径の空間内に生じる高速自由渦を壊さないためには、次の条件を具備する必要がある。
▲１▼：上記の条件である粉砕溝の溝内軌跡円が、回転子の外径円から飛び出さない範囲で極力大きくすること、
▲２▼：固定子の粉砕溝の溝内軌跡円も同様に固定子の内径円から飛び出ない範囲で極力大きくすること、
▲３▼：粉砕溝は、互いに傾斜角度の異なる急斜側面と緩斜側面を有する、放射状粉砕溝にすること。
【００２５】
微粉砕機の粉砕溝は、円弧状底面と、該円弧状底面に連続する左右の側面と、から構成されているが、両側面が互いに平行であると、この空間に高速の渦流が形成されにくくなり、原料粒子に確実にせん断力が働かず、現在要求される水準の粒度まで細かくならないことと、製品中に粗粒が混入し、粒度分布範囲の狭い製品が得られず、効率の良い粉砕ができなくなる。
【００２６】
そこで、固定子の粉砕溝の一方の側面、即ち、回転子の回転方向に対向する方向の側面（急斜側面）を、該側面の先端と固定子の中心とを結ぶ直線に対して５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置させ、他方の側面、即ち、回転子の回転方向を向いてる側面（緩斜側面）、を前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置させ、
又、回転子の一方の側面、即ち、回転子の回転方向に対向する方向の側面（急斜側面）を、該側面の先端と回転子の中心とを結ぶ直線に対して５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置させ、他方の側面、即ち、回転子の回転方向を向いてる側面（緩斜側面）、を前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置させること、により前記問題は解消する。
【００２７】
固定子の内面半径Ｒ１は、回転子の外面半径Ｒ２より、溝内軌跡円の半径ｒの、２倍以下から１／２以上の寸法だけ大きくし、固定子と回転子との間隙を、２ｒ（直径）〜ｒ／２（半径の半分）にする。
【００２８】
この間隙が、前記２ｒ（直径）より大きくなると、回転子のなかで生じる１つの高速渦流内で細かくならなかった粒子が、渦流から遠心力を受けて飛び出たときに、固定子側の渦流に入り込むことなく、機外に設置された原料搬送用の送風機により生じる気流に乗って搬送されやすくなり、粉砕チャンスが少なくなり希望の粒度まで粉砕されなくなる現象が生じる。
【００２９】
又、前記間隙が、前記１／２ｒ（半径の半分）より小さくなると、粉砕原料搬送気流の流れる断面積が減少して、大きな圧力損失が生じ、送風機が大きな圧力を必要とすること、及びこの間隙が非常に狭くなるため、固定子の円筒中心と回転子の円筒中心が厳密に一致するように工作精度を高めて製作することが求められるため、非常に高価なものとなる。
【００３０】
固定子と回転子表面に形成される、上記放射状粉砕溝のピッチは、２〜６ｍｍの範囲の間隔にする。
【００３１】
この自由渦の中で粉砕されて非常に細かくなった原料は、渦の中心部に行き、円筒型回転子と固定子の軸方向に搬送されていく反面、まだ細かくならない原料は、渦の外周に位置してそこから飛び出し、回転子の回転方向に搬送されながら回転速度より遅い速度で回転子の周りを移動して、隣の半円形の溝の中に発生する渦流に入り込み、再度せん断力を受ける。
【００３２】
さらに大きな未粉砕粒子は  回転子の遠心力により固定子側に飛ばされ、固定子の渦流の中で同様にせん断力による粉砕作用を受けて細かくなって行く。
【００３３】
回転子や固定子の表面の耐摩耗方法として、無水クロム酸結晶水の中に炭素を触媒として溶解した溶液中に被処理物を浸漬し、従来の硬質クロームメッキを施工する電気鍍金法の電極の数を増加し、微弱電流を制御することで被処理物上に強固な皮膜を生成する事が可能となった。
【００３４】
この方法は、炭素の反応を利用することにより、従来母材の表面とメッキ層の間に生じる酸化皮膜の生成を阻止することが出来、母材との密着力を従来の硬質クロームメッキなどの表面硬化方法に比較してはるかに強固にする事が出来る。
【００３５】
さらに、この方法によれば、１００ミクロン以上の膜厚を生成しても、固定子と回転子の細かい複雑な形状に、トレースした硬化層を形成することが可能であり、また任意の厚さに制御できるが、母材との密着力を弱めず、またこの固定子と回転子の細かい複雑な形状の上に均一な厚さの硬化層を形成するためには１００ミクロン以下が望ましい。
【００３６】
高速回転する回転子に原料が連続して接触し、また相対する固定子にも原料が高速で衝突しても、硬化層が摩耗せずに長時間維持するためには、原材料粒子の硬度と同等またはそれ以上の硬度と組織内の強固な分子間結合力が求められるが、この処理により生成される硬化層には触媒の働きにより、炭化クロム合金（Ｃｒ＋Ｃｒ２３Ｃ６）が生成され、それが核となり結晶間の結合力が強固となり、そのために、この硬化層の表面だけでなく内部の母材との結合面近傍までＨＶ９００〜１２００の硬度を維持できるものとなった。
【００３７】
さらに、この硬化層を生成するために、浸漬する溶液の処理温度は６０℃と極めて低いため、回転子と固定子の素材である炭素鋼や合金鋼の組織変態が生じず、熱処理や加工による残留応力が開放されて寸法が狂うことも回避できるようになった。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。
【００３８】
本発明の実施例を図１から図６によって説明する。
微粉砕機１の円筒形外箱１ａの中心線Ａ‐Ａ上にあって、軸受２，２´で回転できるように支持されている回転軸３は、その端部に固定されているプーリー４に掛けられた、ベルト（図示せず）により矢印Ａ７方向に高速回転させられている。
【００３９】
この回転軸３には、キー５及びナット６を介して半径Ｒ２の回転子７が固定されている。この回転子７の外表面上には、図３、図５に示すように、中心線Ａ−Ａに平行な複数の粉砕溝７Ａが、周方向に所定ピッチｐで配設されている。隣り合う粉砕溝７Ａ、７Ａは、突起７ｄを介して連続している。
【００４０】
この粉砕溝７Ａは、互いに対向する急斜側面７ａと緩斜側面７ｂと、前記側面７ａ、７ｂに連続する円弧状底面７ｃと、を備えた放射状粉砕溝である。この円弧状底面７ｃは、曲率半径ｒの円弧状に形成されている。この曲率半径ｒは、例えば、０．７ｍｍ、または１．０５ｍｍであるが、必要に応じて適宜選択される。
【００４１】
この粉砕溝７Ａでは、円弧状底面７ｃの曲率中心ｐ１を中心として描いた円の軌跡（以下、「溝内軌跡円」という）ｃ１が、回転子７の外径Ｒ２の円の軌跡（以下、「外径円」という）７Ｍから飛び出さない範囲で、この溝内軌跡円ｃ１が極力大きく取られている。
【００４２】
急斜側面７ａ、即ち、回転子７の回転方向Ａ７に対向している面、は、回転子７の中心Ｏと該急斜側面７ａの先端７ｐを結ぶ直線Ｌ１に対して、β＝５〜３０°の傾斜で溝内軌跡円ｃ１にかぶさる方向の接線７Ｔ１上に位置している。
【００４３】
緩斜側面７ｂ、即ち、回転子７の回転方向を向いている面は前記直線Ｌ１に対して、α＝３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円ｃ１から遠ざかる方向の接線７Ｔ２上に位置している。
【００４４】
一方、外箱１ａの内側は、内径Ｒ１の固定子８となっている。この固定子８の内表面上には、図３、図５に示すように、中心線Ａ−Ａに平行な複数の粉砕溝８Ａが、周方向に所定ピッチｐで配設されている。隣り合う粉砕溝８Ａ、８Ａは、突起８ｄを介して連続している。
【００４５】
この粉砕溝８Ａは、互いに対向する急斜側面８ａと緩斜側面８ｂと、前記側面８ａ、８ｂに連続する円弧状底面８ｃと、を備えた放射状粉砕溝である。この円弧状底面８ｃは、曲率半径ｒの円弧状に形成されている。この曲率半径ｒは、前記回転子７の底面７ｃと同一形状であるが、必ずしも同一寸法である必要はない。
【００４６】
この粉砕溝８Ａでは、円弧状底面８ｃの曲率中心ｐ２を中心として描いた円の軌跡（以下、「溝内軌跡円」という）ｃ２が、固定子８の内径Ｒ１の円の軌跡（以下、「内径円」という）８Ｍから飛び出さない範囲で、この構内軌跡円ｃ２が極力大きく取られている。
【００４７】
急斜側面８ａ、即ち、回転子７の回転方向Ａ７を向いている面、は、固定子８の中心Ｏと該急斜側面８ａの先端８ｐを結ぶ直線Ｌ２に対して、β＝５〜３０°の傾斜で溝内軌跡円ｃ２にかぶさる方向の接線８Ｔ１上に位置している。
【００４８】
緩斜側面８ｂ、即ち、回転子７の回転方向Ａ７に対向している面、は前記直線Ｌ２に対して、α＝３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円ｃ２から遠ざかる方向の接線８Ｔ２を上に位置している。
前述のように、回転子７の急傾側面７ａ、緩斜側面７ｂと固定子８の急斜側面８ａ、緩斜側面８ｂとは、互いに逆向きになっており、固定子８の急斜側面８ａは、回転子７の急斜側面７ａと対向し、又、回転子７の緩斜側面７ｂと固定子８の緩斜側面８ｂと対向している。
【００４９】
前述のように、溝内軌跡円ｃ１、ｃ２が固定子８の内径円８Ｍ、回転子７の外径円７Ｍから各々飛び出ることのない範囲にするのは、前記溝軌跡円ｃ１、ｃ２が飛び出ると、放射状粉砕溝７Ａ，８Ａの中で生じる高速渦流に乱れが生じ、自由渦が形成されにくくなり、原料粒子が大きなせん断力を受ける事が出来なくなるからである。
【００５０】
固定子８と回転子７の間隙Ｓは、下記寸法が採用される。
Ｒ１（固定子８の内径）−Ｒ２（回転子７の外径）
＝ｒ（溝内軌跡円の半径）×（２〜１／２）
【００５１】
固定子８、回転子７の多数の放射状粉砕溝７Ａ、８Ａは、同じ寸法ピッチｐで形成される。このピッチｐは、２〜６ｍｍの範囲で、適宜選択される。
また、原料の性質や、所望の製品粒度分布構成により、固定子８のピッチｐと、回転子７のピッチｐを２〜６ｍｍの範囲で変更することにより、最適な製品が得られることもある。
【００５２】
回転子７及び固定子８は、炭素を触媒とした無水クロム酸結晶水中に浸漬して、電気鍍金法により、表面に耐摩耗性を有するクロムおよび炭化クロム合金皮膜が形成されている。この固定子８および回転子７の表面硬度は、ビッカース硬さ（ＨＶ）９００から１２００である。
【００５３】
図６において、９はスクリューフイーダ、１０は冷風発生手段２０、を示す。
【００５４】
次に本実施例の作動について説明する。
粉体原料Ｍは、冷風発生装置を通過した気流２２と共に微粉砕機１の入口１１に入り、ここに設けられた渦巻き室１１ａにおいて旋回流となり、高速回転している回転子７と固定子８の間に搬送され、回転子の突起７ｄで加速され、かなり粗いものは打撃され細かくなる。
【００５５】
一方、気流は、回転子の緩斜側面７ｂに沿って乱れを生じること無く流れ、該粉砕溝７Ａの突起７ｄを乗り越えた後、急斜面７ａと円弧状底面７ｃの作る空間に高速の自由渦Ｆ１を形成する。
前記粉体原料Ｍは、該粉砕溝７Ａの内部でｐ１を中心とした空気の旋回流Ｆ１の中に入り、渦無しの旋回運動（自由渦）の作用でせん断力を受けて細かくなる。
【００５６】
このとき、まだ所望の粒度にならないやや粗い粒径の原料は、旋回流Ｆ１の中で遠心力を受け、該粉砕溝７Ａから出て、気流に乗り隣の粉砕溝７Ａに入り同様な働きを受ける
【００５７】
さらに粗い粒径の原料は、同様に旋回流Ｆ１の中で大きな遠心力を受け、該粉砕溝７Ａから出て、固定子側に飛ばされ、固定子側の粉砕溝８Ａの中で同様なせん断作用を受け細かくなる。
【００５８】
そして、細かくなった粉体原料は、回転子７、固定子８それぞれの旋回流Ｆ１、Ｆ２の中心に入ったまま、粉砕溝７Ａ  ８Ａの中を出口１２に向かって流れ、出口１２より機外に出る。
【００５９】
粉体原料Ｍは、回転子７、固定子８のそれぞれの粉砕溝７Ａ  ８Ａに生じる旋回流Ｆ１、Ｆ２の中で旋回すると同時に、入口１１側から出口１２側に向かって回転子７、固定子８の表面を転がりながら何度も接触を繰り返して粉砕されれるため、球状に近い形となって出口１２から排出される。
【００６０】
以上の工程において、微粉砕機１により所定の粒度、例えば、平均粒径５μｍ、に細かく粉砕された粉体原料（製品）は、図６の送風機１７により前記入口１１側から吸引される空気とともに搬送され、サイクロン１３において粉体と空気に分離される。
【００６１】
前記製品は、サイクロン１３下の製品タンク１４に捕集され、空気は集塵器（バグフィルター）１５に搬送され、微小な粉塵を取り除いた空気は大気へ放出される。この送風機１７の搬送風量と吸引圧力の制御は、風量計１０から電気変換された信号を受けて、電動弁１６の開度を調整するか、または  送風機自身の回転数を制御して必要な風量と吸引圧力に調整する。
【００６２】
【実施例】
次に、本発明の粉砕実施例および耐摩耗材の実施例について説明する。
粉砕試験：
前記実施例に示す微粉砕機（図３）の粉砕試験結果を、従来例の微粉砕機（図７）のそれと比較し、表１に示す。
粉砕原料は、非磁性１成分トナー（ポリエステル系）であり、粗粉砕機で粗粉砕して所定の粒度にした後、その粗分を微粉砕機に供給した。粉砕原料供給機の原料供給量は、２０ｋｇ／ｈに固定した。
【００６３】
なお、図７において、１０７は回転子、１０７Ａは粉砕溝、１０７ａ、１０７ｂは粉砕溝の側面、１０８は固定子、１０８Ａは粉砕溝、１０８ａ、１０８ｂは粉砕溝の側面、Ｏは中心、Ｒ１は固定子１０８の内径、Ｒ２は回転子１０７の外径、αは直線Ｌ１、Ｌ２に対する傾斜角度、Ａ７は回転方向、をそれぞれ示す。
【００６４】
【表１】
2005021768.tif 000003
【００６５】
表１から明らかなように、実施例１においては、平均径５．５μを達成し、また周速を下げた実施例２においても平均粒径６．２μとなった。
実施例３、４においては、固定子と回転子の粉砕溝のピッチ（ｐ＝４ｍｍ）を実施例１、２（ｐ＝２．９ｍｍ）より大きくしたが、これらの実施例３、４と、同じピッチ（ｐ＝４ｍｍ）の比較例１、２とを比較すると、平均粒径及び粉砕時動力において前記実施例３、４が優れていることがわかる。
前記実施例１〜４と比較例１、２の製品の１０．１μｍ以上（体積％）を比較すると、前者が１．２％、１．２％、１．３％、５．８％、後者が３２．５％、５６．６％、であり、両者間において極めて大きな相違があり、実施例の粉砕効率が著しく良いことがわかる。
【００６６】
耐摩耗性試験：
回転子および／または固定子の表面処理において、例えば、磁性粉５５％混入ポリエステル系トナーを長期に粉砕した場合の寿命の比較試験を行った。その結果、粉砕性能が初期と全く変化しない状態を維持できる連続運転時間は、電気鍍金法により回転子／固定子表面に、硬質クロームメッキを１００ミクロンの膜厚でコーテイングした場合においては、約１３００〜１５００時間であったものが、改良型炭化クローム合金メッキを１００ミクロンの膜厚でコーテイングした場合には、１００００〜１１０００時間となり、約７倍以上の寿命を維持した。
【００６７】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成したので、粉砕物の平均粒径を従来の粉砕限界粒径以下に微粉砕することができると同時に、粉砕動力は逆に従来より小さくすることができる。
【００６８】
又、固定子及び回転子は、炭素を触媒とした無水クロム酸結晶水中に浸漬して、電気鍍金法により表面に、耐摩耗性を有するクロムおよび炭化クロム合金皮膜を形成させたので、従来例より耐摩耗性が向上し、使用寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す微粉砕機の垂直断面図である。
【図２】図１のＩ‐Ｉ線垂直断面図である。
【図３】図１のＩＩ‐ＩＩ線垂直断面図である。
【図４】図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線垂直断面図である。
【図５】図３における気流の流れを示すものである。
【図６】図１の微粉砕機を使用した装置全体を示す図である。
【図７】従来の機械式粉砕機の垂直断面図を示す図で、図３に対応する図である。
【符号の説明】
７      回転子
７Ａ    放射状粉砕溝
７ａ    急斜側面
７ｂ    緩斜側面
７ｃ    円弧状底面
７ｄ    突起
７Ｔ１  接線
７Ｔ２  接線
８      固定子
８Ａ    放射状粉砕溝
８ａ    急斜側面
８ｂ    緩斜側面
８ｃ    円弧状底面
８ｄ    突起
８Ｔ１  接線
８Ｔ２  接線
Ａ−Ａ  中心線
Ｃ１    溝内軌跡円
Ｃ２    溝内軌跡円
Ｌ１    直線
Ｌ２    直線
ｒ      溝円軌跡円の半径
Ｒ１    固定子の内周半径
Ｒ２    回転子の外周半径
Ｓ      間隙
【図１】
2005021768.tif 000004
【図２】
2005021768.tif 000005
【図３】
2005021768.tif 000006
【図４】
2005021768.tif 000007
【図５】
2005021768.tif 000008
【図６】
2005021768.tif 000009
【図７】
2005021768.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月21日(2003.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置することを特徴とする微粉砕機。
【請求項２】
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置することを特徴とする微粉砕機。
【請求項３】
内表面に多数の粉砕溝が形成されている固定子と、該固定子の内側に間隙を介して同心に配設され、その外表面に多数の粉砕溝が形成されている回転子と、を備えた微粉砕機において；
前記固定子の粉砕溝は、固定子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該固定子の内径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該固定子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置し、
前記回転子の粉砕溝は、回転子の中心線に直角な断面に形成された、互いに対向する急斜側面と緩斜側面と、前記両側面に連続する円弧状底面とを有する放射状粉砕溝であり、
前記放射状粉砕溝は、前記円弧状底面の曲率中心を中心として描いた溝内軌跡円が、該回転子の外径円から飛び出さない範囲内で形成されおり、
前記急斜側面は、該回転子の中心と該急斜側面の先端とを通る直線に対して、５°〜３０°の傾斜で前記溝内軌跡円にかぶさる方向の接線上に位置し、
前記緩斜側面は、前記直線に対して３０°〜６０°の範囲で前記溝内軌跡円から遠ざかる方向の接線上に位置することを特徴とする微粉砕機。
【請求項４】
前記同心に配設された固定子の内接円と回転子の外接円の間隙が、前記溝内軌跡円の半径ｒの、１/２から２倍の範囲内であることを特徴とする請求項１、２、又は、３記載の微粉砕機。
【請求項５】
固定子及び回転子の放射状粉砕溝のピッチは、２〜６ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１、２、又は、３記載の微粉砕機。
【請求項６】
前記回転子および固定子は、炭素を触媒とした無水クロム酸結晶水中に浸漬され、電気鍍金法により、その表面に耐摩耗性を有するクロムおよび炭化クロム合金皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、又は、５記載の微粉砕機。
【請求項７】
前記固定子及び回転子の表面硬度が、ビッカース硬さ（ＨＶ）９００から１２００であることを特徴とする請求項６記載の微粉砕機。