(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧中に形成されたプラズマ雰囲気内に、粉砕法により製造されたトナー粒子を気相状態で連続供給し、トナー粒子の表面を溶融させてトナー粒子を球状化し、その後に流下するトナー粒子に冷却気体を吹き付けてトナー粒子を急速に冷却することを特徴とするトナー粒子球状化方法。
【請求項２】
前記プラズマ雰囲気は、プラズマ作動ガスを大気圧中で特定方向に送気して形成されるプラズマ雰囲気であり、このプラズマ雰囲気の中にトナー粒子を連続供給させて球状化し、前記トナー粒子を流下させて急速冷却させる請求項１に記載のトナー粒子球状化方法。
【請求項３】
前記特定方向に形成される前記プラズマ雰囲気の先端領域に前記トナー粒子を連続供給して表面溶融させ、前記トナー粒子を前記特定方向に流下した直後に前記冷却気体により急速冷却させる請求項２に記載のトナー粒子球状化方法。
【請求項４】
大気圧中にプラズマ雰囲気を形成するためのプラズマ発生手段と、粉砕法により製造されたトナー粒子を気相状態で連続供給するためのトナー供給手段と、前記プラズマ雰囲気内に連続供給されて表面溶融により球状化したトナー粒子を急速に冷却するための冷却気体を供給する冷却気体供給手段とを備えていることを特徴とするトナー粒子球状化装置。
【請求項５】
前記プラズマ発生手段により形成される前記プラズマ雰囲気は、プラズマ作動ガスを大気中で特定方向に送気して形成されるプラズマ雰囲気であり、このプラズマ雰囲気の中に前記トナー供給手段によりトナー粒子を連続供給して球状化し、前記トナー粒子が流下した直後に前記冷却気体供給手段で供給される前記冷却気体により急速冷却させる請求項４に記載のトナー粒子球状化装置。
【請求項６】
前記プラズマ発生手段により特定方向に形成される前記プラズマ雰囲気の先端領域に、前記トナー供給手段により前記トナー粒子を前記特定方向に連続供給して球状化する請求項５に記載のトナー粒子球状化装置。
【請求項７】
前記プラズマ発生手段と前記トナー供給手段とが第１筒状部に保持され、前記冷却気体供給手段が第２筒状部に保持されており、前記第１筒状部と前記第２筒状部が別体に構成され、前記第１筒状部に対して前記第２筒状部を着脱自在に構成した請求項４〜６のいずれかに記載のトナー粒子球状化装置。
【請求項８】
前記第１筒状部は前記プラズマ発生手段を保持するプラズマ筒状部と前記トナー供給手段を保持するトナー筒状部が別体に構成され、前記プラズマ筒状部に対して前記トナー筒状部を着脱自在に構成した請求項７に記載のトナー粒子球状化装置。
【請求項９】
前記冷却気体供給手段は前記第２筒状部の周側面に複数設けられ、前記第２筒状部の断面径方向内方に冷却気体を供給するように構成された請求項７又は８に記載のトナー粒子球状化装置。
【請求項１０】
前記冷却気体供給手段は前記第２筒状部の基端部に拡径形成されたフランジ部の平面部に複数設けられ、トナー粒子の流下方向に冷却気体を供給するように構成された請求項７又は８に記載のトナー粒子球状化装置。
【請求項１１】
前記第２筒状部はサイクロン部材に輸送ダクトを介して連通され、前記サイクロン部材にはトナー粒子を回収する回収コンテナが配置され、前記サイクロン部材からバクフィルターにブロアの駆動により微小なトナー粒子を回収して排気するように構成された請求項７〜１０のいずれかに記載のトナー粒子球状化装置。
【請求項１２】
前記プラズマ発生手段がグライディングアーク発生部で構成されている請求項４〜１１のいずれかに記載のトナー粒子球状化装置。
【請求項１３】
前記プラズマ発生手段がペンジェット部で構成されている請求項４〜１１のいずれかに記載のトナー粒子球状化装置。
【請求項１４】
前記プラズマ発生手段がグロー放電部、アーク放電部、ＲＦ放電部又はマイクロ波放電部で構成されている請求項４〜１１のいずれかに記載のトナー粒子球状化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕法により製造されたトナー粒子をプラズマ雰囲気内で球状化するトナー粒子球状化方法及びトナー粒子球状化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１５は特開２００４−１９１９３４号公報（特許文献１）により開示された従来技術の電子写真用正電荷トナーの球状化処理装置の概略断面図である。図１５に示すように、この従来技術の電子写真用正電荷トナーの球状化処理装置では、送風機１０１から送られた空気１１２が熱風発生器１０２に導入される。この熱風発生器１０２で、４００℃、熱風量０．２〜０．３ｍ３／分の熱風１１３が生成され、導入管１０２ａを経て熱風噴射ノズル１０４より第一サイクロン１０７へ放射される。一方、未処理コアトナー粒子１１０は粉体定量供給器１０３から所定量の高圧空気１１１により搬送され、トナー放射装置１０５に送り込まれると、高圧空気の圧力により、放射ノズル１０６から第一サイクロン１０７中に噴射される。噴射されたコアトナー粒子１１０は前記温度に調整された熱風１１３と接触して均一に加熱処理されて球状化される。加熱処理により球状化されたトナー粒子１１０は、冷却空気１１４により冷却され、冷却水循環ジャケット１０７ａを装備した第一サイクロン１０７の内壁に付着することなく、冷却水循環ジャケット１０８ａ付き第２サイクロン１０８に送り込まれる。球状化処理トナーは第２サイクロン内でさらに冷却されてトナー収容器１０９に捕集される。
【０００３】
しかし、トナー粒子１１０が熱風１１３に晒されると、熱風１１３の熱量がかなり大きいため。このトナー粒子１１０が熱風１１３で表面だけでなく内部まで溶融されて複数のトナー粒子１１０が凝集し、二次粒子化して塊状になるという問題があった。また、トナー粒子１１０は噴射ノズル１０６から第一サイクロン１０７中に高い密度に集積した状態で噴射されるから、トナー粒子１１０間の距離が接近して流下されるため、熱風１１３で溶融されたトナー粒子１１０同士が接触して凝集しやすく、より一層塊状になるという問題があった。従って、このような熱風方式では、球状化したトナー粒子１１０を単分散状態で回収することは不可能であった。また、熱風発生器１０２はサイズが大きいために、装置が大型化するという問題があった。
【０００４】
上述のような問題を解決するために、熱風方式以外の手段によってトナー粒子を球状化する技術が研究され、プラズマ処理方式が提案されている。例えば、特開平９−１６０２８９（特許文献２）には、前記プラズマ処理方式として、ベルジャー型プラズマ処理装置及び容器回転式フラスコ型プラズマ処理装置が記載されている。図１６は、ベルジャー型プラズマ処理装置の概略断面図である。従来技術のベルジャー型プラズマ処理装置では、ベルジャー２１１内は密閉された空間であり、互いに平行に配置された２つの平行平板電極２１２のうち下側の電極板の上には振動皿２１３が載置されている。この振動皿２１３にトナー粒子を堆積させ、ベルジャー２１１内を真空ポンプ２１５により真空にした後、ベルジャー２１１内にモノマーガス導入部２１４からビニルモノマーガスを適量流し込む。このとき、トナー粒子には振動皿２１３によって振動が伝えられる。この振動操作によって振動皿２１３内のトナー粒子は振動し始める。次に上下の平行平板電極２１２に１０Ｗ〜１５０Ｗの高周波電力が供給され、前記ビニルモノマーガスのプラズマが発生され、ベルジャー２１１内でトナー粒子表面にポリマーからなるプラズマ重合膜が形成される。この時トナー粒子は常に振動で流動化し、転動しているので、トナー粒子の表面で膜形成が満遍なく進み、プラズマ重合が均一になされる。
【０００５】
また、図１７は容器回転式フラスコ型プラズマ処理装置の概略図である。図１７によって説明すると、この従来の容器回転式フラスコ型プラズマ処理装置では、丸底フラスコ２２１内を真空ポンプ２２２により真空にした後、丸底フラスコ２２１内にモノマーガス導入部２２３からビニルモノマーガスを適量流し込む。次に上下の平行平板電極２２４に１０Ｗ〜１５０Ｗの高周波電力を供給することでプラズマを発生させ、丸底フラスコ２２１内でトナー粒子表面にポリマーからなるプラズマ重合膜を形成する。この時トナー粒子はモーター２２５による丸底フラスコ２２１の回転によって攪拌されているので、トナー粒子の表面で膜形成が満遍なく進み、プラズマ重合が均一になされる。
【特許文献１】特開２００４−１９１９３４号公報
【特許文献２】特開平９−１６０２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１６に示す従来のベルジャー型プラズマ処理装置においては、振動皿２１３内で堆積したトナー粒子にプラズマ重合膜を形成するから、トナー粒子同士が高密度に接近しているために凝集し、二次粒子化して塊状になる。例え、振動皿２１３で振動させたとしてもトナー粒子同士が高密度であるため、塊状になるという問題があった。更に、プラズマ重合膜が形成されたトナー粒子をプラズマ重合膜が形成されていない新たなトナー粒子と取り替える作業が面倒であり、作業性が悪く球状化されたトナー粒子を大量生産することができないという問題があった。また、ベルジャー１１内を真空にするために真空ポンプ２１５を必要とするために、装置が大型化するという問題があった。また、ビニルモノマーガスを使用することにより、ランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００７】
また、図１７に示す従来の容器回転式フラスコ型プラズマ処理装置においても、丸底フラスコ２２１内でトナー粒子にプラズマ重合膜を形成するから、トナー粒子同士が凝集し、二次粒子化して塊状になるという前記ベルジャー型プラズマ処理装置と同一の問題があった。更に、フラスコ２２１内からプラズマ重合膜が形成されたトナー粒子をプラズマ重合膜が形成されていない新たなトナー粒子と取り替える作業が面倒であり、作業性が悪く大量生産ができないという問題があった。また、フラスコ２２１内を真空にするための真空ポンプ２２２を必要とするために、装置が大型化するという問題があった。更に、フラスコ２２１を回転するためのモーター２２５と伝導ギヤを必要とするために、装置がより以上大型化するという問題があった。ビニルモノマーガスを使用しているから、ランニングコストが高くなるという問題があった。また、従来のプラズマ方式では、堆積したトナー粒子にも表面処理が行われるため、トナー粒子が塊状になることは避けられず、従来の熱風方式における問題点を十分に解決できるものではなかった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであって、表面溶融されたトナー粒子が塊状になることを防ぐことができ、ランニングコストの低い大気圧プラズマによりトナー粒子を球状化することを目的とする。更に、球状化されたトナー粒子を大量生産できるトナー粒子球状化方法及びトナー粒子球状化装置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】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであり、本発明の第１の形態は、大気圧中に形成されたプラズマ雰囲気内に、粉砕法により製造されたトナー粒子を気相状態で連続供給し、トナー粒子の表面を溶融させてトナー粒子を球状化し、その後に流下するトナー粒子に冷却気体を吹き付けてトナー粒子を急速に冷却するトナー粒子球状化方法である。
【００１０】
本発明の第２の形態は、第１の形態において、前記プラズマ雰囲気は、プラズマ作動ガスを大気圧中で特定方向に送気して形成されるプラズマ雰囲気であり、このプラズマ雰囲気の中にトナー粒子を連続供給させて球状化し、前記トナー粒子を流下させて急速冷却させるトナー粒子球状化方法である。
【００１１】
本発明の第３の形態は、第２の形態において、前記特定方向に形成される前記プラズマ雰囲気の先端領域に前記トナー粒子を連続供給して表面溶融させ、前記トナー粒子を前記特定方向に流下した直後に前記冷却気体により急速冷却させるトナー粒子球状化方法である。
【００１２】
本発明の第４の形態は、大気圧中にプラズマ雰囲気を形成するためのプラズマ発生手段と、粉砕法により製造されたトナー粒子を気相状態で連続供給するためのトナー供給手段と、前記プラズマ雰囲気内に連続供給されて表面溶融により球状化したトナー粒子を急速に冷却するための冷却気体を供給する冷却気体供給手段とを備えているトナー粒子球状化装置である。
【００１３】
本発明の第５の形態は、第４の形態において、前記プラズマ発生手段により形成される前記プラズマ雰囲気は、プラズマ作動ガスを大気中で特定方向に送気して形成されるプラズマ雰囲気であり、このプラズマ雰囲気の中に前記トナー供給手段によりトナー粒子を連続供給して球状化し、前記トナー粒子が流下した直後に前記冷却気体供給手段で供給される前記冷却気体により急速冷却させるトナー粒子球状化装置である。
【００１４】
本発明の第６の形態は、第５の形態において、前記プラズマ発生手段により特定方向に形成される前記プラズマ雰囲気の先端領域に、前記トナー供給手段により前記トナー粒子を前記特定方向に連続供給して球状化するトナー粒子球状化装置である。
【００１５】
本発明の第７の形態は、第４〜第６のいずれかの形態において、前記プラズマ発生手段と前記トナー供給手段とが第１筒状部に保持され、前記冷却気体供給手段が第２筒状部に保持されており、前記第１筒状部と前記第２筒状部が別体に構成され、前記第１筒状部に対して前記第２筒状部を着脱自在に構成したトナー粒子球状化装置である。
【００１６】
本発明の第８の形態は、第７の形態において、前記第１筒状部は前記プラズマ発生手段を保持するプラズマ筒状部と前記トナー供給手段を保持するトナー筒状部が別体に構成され、前記プラズマ筒状部に対して前記トナー筒状部を着脱自在に構成したトナー粒子球状化装置である。
【００１７】
本発明の第９の形態は、第７又は第８の形態において、前記冷却気体供給手段は前記第２筒状部の周側面に複数設けられ、前記第２筒状部の断面径方向内方に冷却気体を供給するように構成されたトナー粒子球状化装置である。
【００１８】
本発明の第１０の形態は、第７又は第８の形態において、前記冷却気体供給手段は前記第２筒状部の基端部に拡径形成されたフランジ部の平面部に複数設けられ、トナー粒子の流下方向に冷却気体を供給するように構成されたトナー粒子球状化装置である。
【００１９】
本発明の第１１の形態は、第７〜第１０のいずれかの形態において、前記第２筒状部はサイクロン部材に輸送ダクトを介して連通され、前記サイクロン部材にはトナー粒子を回収する回収コンテナが配置され、前記サイクロン部材からバクフィルターにブロアの駆動により微小なトナー粒子を回収して排気するように構成されたトナー粒子球状化装置である。
【００２０】
本発明の第１２の形態は、第４〜第１１のいずれかの形態において、前記プラズマ発生手段がグライディングアーク発生部で構成されているトナー粒子球状化装置である。
【００２１】
本発明の第１３の形態は、第４〜第１１のいずれかの形態において、前記プラズマ発生手段がペンジェット部で構成されているトナー粒子球状化装置である。
【００２２】
本発明の第１４の形態は、第４〜第１１のいずれかの形態において、前記プラズマ発生手段がグロー放電部、アーク放電部、ＲＦ放電部又はマイクロ波放電部で構成されているトナー粒子球状化装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の形態によれば、大気圧中に形成されたプラズマによりトナー粒子を球状化するから、熱風発生器や真空装置が必要とされず、ランニングコストを低減できると共に、トナー粒子球状化装置をコンパクト化することができる。また、プラズマ作動ガスとしては、空気、酸素、窒素、水素や希ガス等又はこれらから選択された２種以上の気体からなる混合ガスを用いることができる。従って、空気、酸素、窒素、水素等の安価なプラズス作動ガスを使用でき、特殊なガスを必要としないから、より一層ランニングコストを低減できるとともに、環境汚染を防止することができる。また、ランニングコストの面からは空気を用いることが望ましい。更に、プラズマ作動ガスに水を混合することにより、オゾンの発生や電極の消耗を抑制することができ、そのプラズマ作動ガスを大気圧中に流しても環境を汚染することがなく、作業環境も極めて良好に保持される。
更に、プラズマ雰囲気内にトナー粒子を気相状態で連続供給するから、トナー粒子を単分散状態で供給することができる。従って、表面溶融されたトナー粒子が相互接触する確率が極めて低く、凝集することを防止することができる。更に、単分散状態で冷却気体により急速に冷却されるから、トナー粒子同士が凝集して塊状になることを防止できる。また、トナー粒子が気相状態で供給されて連続処理されるから、トナー粒子を大量生産することができる。また、この球状化状態に生産されたトナー粒子を印刷機器に用いた場合には、印刷画像の品質を向上させ、精細度等を向上させることができる。
【００２４】
本発明の第２の形態によれば、プラズマ作動ガスを特定方向に送気するから、所望領域にプラズマ雰囲気を形成することができ、前記所望領域にトナー粒子を連続供給して、高効率にトナー粒子の球状化を行うことができる。更に、プラズマ作動ガスと共にトナー粒子が特定方向に流れて拡散せず、トナー粒子を高効率に輸送することができ、トナー粒子が分散することを防止することができる。また、特定方向に送気するから、単位時間当たりに単位面積を通過する量（以下「トナー密度」と呼ぶ）を自在に調整でき、トナー密度を小さくすれば、トナー粒子の凝集を防ぐことができる。
【００２５】
本発明の第３の形態によれば、特定方向に形成されるプラズマ雰囲気の先端領域にトナー粒子を連続供給するから、トナー粒子をプラズマのエネルギー密度が低い領域に連続供給することになり、トナー粒子に与える熱量を小さくすることができる。従って、トナー粒子の一部、例えば、粒子角部の表面溶融などの局部溶融を可能にすることができる。
【００２６】
本発明の第４の形態によれば、プラズマ発生手段とトナー供給手段と冷却気体供給手段で構成されているから、熱風発生器や真空装置が必要でなく、装置全体をコンパクト化することができる。更に、前記プラズマ発生手段に供給されるプラズマ作動ガスとしては、空気、酸素、窒素、水素や希ガス等又はこれらから選択された２種以上の気体からなる混合ガスを用いることができる。従って、本発明に係るトナー粒子球状化装置では、空気、酸素、窒素、水素等の安価なプラズス作動ガスを使用でき、特殊なガスを必要としないから、より一層ランニングコストを低減できるとともに、前記装置からの排出ガスによる環境汚染を防止することができる。また、ランニングコストの面からは空気を用いることが望ましい。更に、プラズマ作動ガスに水を混合することにより、オゾンの発生や電極の消耗を抑制することができる。
更に、前記トナー供給手段によりプラズマ雰囲気内にトナー粒子を気相状態で連続供給するから、トナー粒子が単分散状態で供給される。従って、トナー粒子間の距離がかなり開いた状態で供給されるから、表面溶融されたトナー粒子が相互に接触することを防ぐことができ、塊状になることを防ぐことができる。更に、流下するトナー粒子を冷却気体供給手段から供給される冷却気体で急速に冷却するから、トナー粒子が互いに凝集して塊状になることを防止することができる。更に、プラズマ雰囲気の中にトナー供給手段でトナー粒子を気相状態で連続供給してトナー粒子を球状化するから、球状化されたトナー粒子を大量生産することができる。
【００２７】
本発明の第５の形態によれば、プラズマ発生手段に対し、プラズマ作動ガスを特定方向に送気するから、所望領域にプラズマ雰囲気を形成することができ、前記トナー供給手段からトナー粒子を前記所望領域に連続供給して、高効率にトナー粒子の球状化を行うことができる。更に、トナー供給手段から供給されるトナー粒子がプラズマ作動ガスと共に特定方向に流れて拡散しない。従って、トナー粒子が大気中に分散することを防ぐことができる。また、プラズマ作動ガスを特定方向に送気するからトナー密度を自在に調整でき、トナー密度を小さくすれば、トナー粒子の凝集を防ぐことができる。
【００２８】
本発明の第６の形態によれば、プラズマ発生手段により特定方向に形成されるプラズマ雰囲気の先端領域に、トナー供給手段によりトナー粒子を連続供給するから、トナー粒子をプラズマのエネルギー密度が低い領域に連続供給できる。従って、トナー粒子に与えられる熱量を小さくすることができ、トナー粒子の一部、例えば、粒子角部が表面溶融するなどの局所溶融をすることができる。従って、トナー粒子は必要以上に表面溶融されることがなく球状化されるから、トナー粒子同士が凝集することを防ぐことができ、トナー粒子が塊状になることを防げる。
【００２９】
本発明の第７の形態によれば、プラズマ発生手段とトナー供給手段が保持された第１筒状部と冷却気体供給手段が保持された第２筒状部を着脱自在に構成している。従って、第１筒状部と第２筒状部とに分解することにより、各手段のメンテナンスを容易に行うことができる。また、メンテナンス終了後に第１筒状部と第２筒状部を簡単に組み付けることができる。
【００３０】
本発明の第８の形態によれば、第１筒状部のプラズマ筒状部とトナー筒状部が着脱自在に構成されている。従って、プラズマ筒状部とトナー筒状部とに分解することによって、プラズマ筒状部に保持されたプラズマ発生手段とトナー筒状部に保持されたトナー供給手段のメンテナンスを個々に且つ容易に行うことができる。また、メンテナンス終了後にプラズマ筒状部とトナー筒状部の組み付けを簡単に行うことができる。
【００３１】
本発明の第９の形態によれば、第２筒状部の周側面に複数設けられた冷却気体供給手段により、冷却気体を第２筒状部の断面径方向内方に供給する。従って、プラズマ発生手段により形成されたプラズマ雰囲気で表面溶融されて球状化されたトナー粒子を冷却気体で急速に冷却することができ、トナー粒子同士が凝集して塊状になることを防ぐことができる。特に、冷却気体供給手段を設ける位置を、冷却気体がプラズマ雰囲気の先端領域に向けて供給されるように位置させると、プラズマ雰囲気の先端領域で表面溶融されるトナー粒子を急速冷却することができる。従って、トナー粒子同士が凝集して塊状になることを防ぐことができる。
【００３２】
本発明の第１０の形態によれば、第２筒状部の基端部に拡径形成されたフランジ部の平面部に複数設けられた冷却気体供給手段により、冷却空気をトナー粒子の流下方向に供給する。従って、プラズマ雰囲気の中で表面溶融されて球状化されたトナー粒子の流下方向に向けて冷却気体を供給するから、流下するトナー粒子をこの冷却気体により急速冷却することができる。従って、トナー粒子同士が凝集して塊状になることを防ぐことができる。
【００３３】
本発明の第１１の形態によれば、プラズマ雰囲気の中で表面溶融されて球状化され、冷却気体で急速冷却されたトナー粒子は、第２筒状部から輸送ダクトを経てサイクロン部材に送られる。サイクロン部材から微小なトナー粒子がバクフィルターにブロアの駆動により回収されて排気され、使用可能で正常な径のトナー粒子は、サイクロン内で落下して回収コンテナに回収される。従って、使用可能で正常な径のトナー粒子と微小なトナー粒子とを分離でき、使用可能なトナー粒子だけを回収コンテナに回収することができる。
【００３４】
本発明の第１２の形態によれば、グライディンクアーク発生部からなるプラズマ発生手段は、電極がむき出しのまま略ハ字状に配設されている。このグライディングアーク発生部から発生されるプラズマは擬似平面プラズマであり、電極上流側にガスノズルを配設することが好ましい。また、グライディングアーク発生部の電極への電気入力は１００〜１０００Ｗが適当であり、より好適には３００〜７００Ｗである。このグライディングアーク発生部を用いると、電力−熱交換効率が高い利点がある。
【００３５】
本発明の第１３の形態によれば、ペンジェット部からなるプラズマ発生手段は、筐体に保持されて絶縁された２つの電極で構成されている。ペンジェット部への電気入力は３０〜２００Ｗが適当であり、より好適には５０〜１２０Ｗである。このペンジェット部を用いると電気入力が小さくてもよい利点がある。
【００３６】
本発明の第１４の形態によれば、プラズマ発生手段がグロー放電（誘電体バリア放電，ストリーマ放電を含む）部で構成されているものにおいては、入力が交流パルスであり、動作ガスとしてはヘリウム、アルゴンがあり、プラズマ発生の条件温度は室温である。プラズマ発生手段がアーク放電部から構成されているものにおいては、入力が直／交流とパルスであり、動作ガスとしては空気があり、プラズマ発生の条件温度は、直／交流では高温であり、パルスでは室温〜５００℃である。プラズマ発生手段がＲＦ放電部で構成されているものは、誘導結合型があり、入力が高周波であり、動作ガスとしては空気があり、プラズマ発生の条件温度は１０００〜１００００℃である。プラズマ発生手段がマイクロ波放電部で構成されているものにおいては、入力がマイクロ波であり、動作ガスとしては空気があり、プラズマ発生の条件温度は室温〜１００℃程度である。このように、プラズマ発生手段として各種放電部を利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明に係るトナー粒子球状化方法及びトナー粒子球状化装置の実施の形態を、添付する図１〜図１４に基づいて詳細に説明する。
【００３８】
図１は本発明に係るトナー粒子球状化装置の第１例を示す概略斜視図である。図１に示すように、このトナー粒子球状化装置１は、第１筒状部２の上端に空気を筒内に供給する空気供給部３が設けられている。更に、第１筒状部２内に複数のグライディングアーク発生部４からなるプラズマ発生手段が保持されている。また、第１筒状部２の筒壁に筒状内に入り込んだ左右２本のパイプ５からなるトナー供給手段が保持されている。第１筒状部２には、その下端に第２筒状部６が着脱自在に取り付けられ、この第２筒状部６は下側が次第に縮径されたテーパー筒状に形成されている。この第２筒状部６には、外周壁に複数の冷却気体供給孔７からなる冷却気体供給手段が形成されている。
【００３９】
複数のグライディングアーク発生部４で発生されたプラズマＰは、空気供給部３から下向きに供給された空気によって、下向きに広がったプラズマＰになる。このプラズマＰの雰囲気の先端領域に２本のパイプ５から筒内にトナー粒子Ｔが供給され、このトナー粒子Ｔは表面が球状化され、冷却気体供給孔７から供給される冷却気体で急速に冷却される。従って、トナー粒子Ｔ同士が凝集して塊状になることを防ぐことができる。また、第１筒状部２に第２筒状部６が着脱自在に取り付けられているから、分解することによって、グライディングアーク発生部４と左右２本のパイプ５のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００４０】
図２はトナー粒子球状化装置の第２例を示す概略斜視図である。図２に示すように、このトナー粒子球状化装置１は、第１筒状部２の上端に空気を筒内に供給する空気供給部３が設けられている。更に、第１筒状部２内に複数のグライディングアーク発生部４からなるプラズマ発生手段が保持されている。また、第１筒状部２の筒壁に筒状内に入り込んだ左右２本のパイプ５からなるトナー供給手段が保持されている。第１筒状部２には、その下端に第２筒状部６が着脱自在に取り付けられ、この第２筒状部６には、上端に拡径されたフランジ部６ａが形成されている。このフランジ部６ａの平面部６ｂに複数の冷却気体供給孔７からなる冷却気体供給手段が形成されている。また、この第２筒状部６は下側が次第に縮径されたテーパー筒状に形成されている。
【００４１】
複数のグライディングアーク発生部４から発生されたプラズマＰは、空気供給部から供給された空気によって下方に拡がった状態となる。このプラズマＰの雰囲気の先端領域に、２本のパイプ５からトナー粒子Ｔが供給され、プラズマ雰囲気の先端領域でこのトナー粒子Ｔの表面が溶融されてこのトナー粒子Ｔは流下される。第２筒状部６のフランジ部６ａの平面部６ｂに形成された複数の冷却気体供給孔７からトナー粒子Ｔの流下方向に冷却気体が供給され、表面溶融されたトナー粒子Ｔが急速に冷却される。従って、トナー粒子Ｔ同士が凝集して塊状になることを防ぐことができる。また、第１筒状部２と第２筒状部６が着脱自在に取り付けられているから、第１筒状部２と第２筒状部６とを分解することによって、第１筒状部のグライディングアーク発生部４とトナー供給手段であるパイプ５のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００４２】
図３はトナー粒子球状化装置の第３例を示す概略図である。（３Ａ）に示すように、このトナー粒子球状化装置１は、第１筒状部２が空気供給部３と複数のグライディングアーク発生部４を備えたプラズマ筒状部２Ａとトナー粒子Ｔを供給する左右２本のパイプ５を保持したトナー筒状部２Ｂから構成されている。前記プラズマ筒状部２Ａの下部には、そのダクト径が縮径して接続される縮径部２Ｃが設けられている。（３Ｂ）には、トナー粒子球状化装置の断面図を示す。各グライディングアーク発生部４において発生したプラズマＰからプラズマ雰囲気が形成されるが、（３Ｂ）に示すように、各グライディングアーク発生部４はプラズマ筒状部２Ａの上部に一定の間隔で配設されており、プラズマ筒状部２Ａの上流側において、前記プラズマ雰囲気の密度は不均一となる。しかし、前記縮径部２Ｃが設けられることにより、前記プラズマ雰囲気が下流に向かって整流され、前記プラズマ雰囲気の密度が均一化される。本発明に係るトナー粒子球状化装置において、プラズマ発生手段としてペンジェット部等の他の手段を用いても、複数のプラズマ発生部が配置される場合、上述のようにプラズマ雰囲気の密度は不均一になるため、前記縮径部２Ｃを設けることが望ましい。また、このプラズマ筒状部２Ａとトナー筒状部２Ｂは着脱自在に取り付けられているから、プラズマ筒状部２Ａとトナー筒状部２Ｂとを分解することによって、プラズマ筒状部２Ａのグライディングアーク発生部４とトナー供給手段であるパイプ５のメンテナンスを個々に行うことができる。
【００４３】
図４はトナー粒子をプラズマ雰囲気下の先端領域に連続供給してトナー粒子を球状化する状態を示す説明図である。図４に示すように、上部にプラズマ発生部８が配置され、このプラズマ発生部８で発生されるプラズマＰの雰囲気の先端領域にトナー粒子Ｔを供給するトナー供給部９がプラズマ発生部８の下側に配置されている。トナー粒子Ｔはトナー供給部９からプラズマ発生部８で発生されたプラズマＰの雰囲気の先端領域に供給されるから、トナー粒子Ｔの表面が必要以上溶融されない状態で溶融される。従って、トナー粒子Ｔ同士の凝集による塊状になることを防ぐことができる。
【００４４】
図５はトナー粒子をプラズマ雰囲気内に連続供給してトナー粒子を球状化する状態を示す説明図である。図５に示すように、上部にトナー供給部９が配置され、このトナー供給部９の下側にプラズマ発生部８が配置されている。このように、プラズマ発生部８で発生されたプラズマＰの雰囲気内にトナー供給部９からトナー粒子Ｔを供給することもできる。
【００４５】
図６はプラズマ発生手段がグライディングアーク発生部からなるトナー粒子球状化装置の要部の構成図である。図６に示すように、グライディングアーク発生部４は左右一対の末広がりの電極４ａ、４ａの上部に高電圧トランス１０が配置され、電極４ａ、４ａとトランス１０は接続されている。更に、空気等のガスＧが電極４ａ、４ａ間に供給されて、両電極４ａ、４ａ間に発生されるプラズマＰは下流側に向けて拡がるように押し出される。
【００４６】
図７はプラズマ発生手段が複数のペンジェット部で構成されている部分概略斜視図である。図７に示すように、第１筒状部２内に複数のペンジェット部１１からなるプラズマ発生手段が配置されている。このペンジェット部１１には筒状部１１ａが設けられ、筒状部１１ａの先端からプラズマＰが発生するように構成されている。また、各筒状部１１ａの上側から空気等の作動ガスＧが供給されるようになっている。
【００４７】
図８はプラズマ発生手段がペンジェット部からなるトナー粒子球状化装置の要部の構成図である。図８に示すように、このペンジェット部１１は、絶縁素材からなる筒状部１１ａ内に棒電極１１ｂが配置され、先端には円盤電極１１ｃが導電性の有る先端筒体１１ｄ内に配置され、先端には小孔１１ｅが設けられている。棒電極１１ｂと円盤電極１１ｃが高電圧トランス１２の両極に接続されている。筒状部１１ａ内には空気等の作動ガスＧが供給され、棒電極１１ｂと円盤電極１１ｃとの間に発生したプラズマＰを小孔１１ｅから前方に向けて噴出するように構成されている。このペンジェット部１１からなるプラズマ発生手段を使用すると、５０Ｗ以下の低入射電力でプラズマを発生でき、電極の消耗が小さく、操作性が高い利点がある。
【００４８】
図９はプラズマ発生手段が複数のペンジェット部からなるトナー粒子球状化装置のペンジェット部の配置例を示し、（９Ａ）は複数のペンジェット部が中心向きに配置された例の概略平面図、（９Ｂ）は複数のペンジェット部が斜め一方向に配置された例の概略平面図である。（９Ａ）に示すように、このペンジェット部１１は第１筒状部２の周壁に中心に向けて複数配置されている。従って、複数のペンジェット部１１から第１筒状部２の中心に向けてプラズマＰが発生する。また、（９Ｂ）に示すように、複数のペンジェット部１１が第１筒状部２の周壁に一方向に向けてそれぞれ斜め向きに配置されている。従って、複数のペンジェット部１１から一方向に向けて斜め向きにプラズマＰが発生され、このプラズマＰは渦流となる。
【００４９】
図１０は本発明に係るトナー粒子球状化装置を用いたトナー処理装置の全体構成を示す模式図である。図１０に示すように、このトナー処理装置１３は、プラズマ発生手段とトナー供給手段と冷却気体供給手段を備えたトナー粒子球状化装置１が輸送ダクト１４を介してサイクロン部材１５に連通している。このサイクロン部材１５のその下方には回収コンテナ１６が配置され、サイクロン部材１５はブロア１７を備えたバグフィルタ１８にその上部が連通している。正常な大きさのトナー粒子Ｔはサイクロン部材１５から回収コンテナ１６に落下して回収され、微小なトナー粒子はブロア１７の駆動によりバグフィルタ１８に回収されて排気される。
【００５０】
図１１は本発明に係るトナー粒子球状化装置で球状化されたトナー粒子を示す電子顕微鏡画像である。図１１に示すように、本発明に係るトナー粒子球状化装置１で表面を溶融され、冷却気体で急速に冷却して球状化されたトナー粒子Ｔは、溶融により角が取れた球状のトナー粒子Ｔに形成されていることが判明した。
【００５１】
図１２は、プラズマ発生手段がグロー放電（誘電体バリア放電）部からなる構成図である。このグロー放電部２３は、上下一対の誘電体２４、２５の上下面に平板電極２６、２７が取り付けられ、これらの平板電極２６、２７が交流電源２８に接続されている。このグロー放電部２３は上下一対の誘電体２４、２５間にプラズマＰが発生し、矢印Ａ方向から空気等の作動ガスＧが供給され、トナー粒子Ｔは矢印Ｂ方向に供給される。プラズマＰによりトナー粒子Ｔは表面溶融されて球状化される。
【００５２】
図１３はプラズマ発生手段の他の例を示し、（１３Ａ）はプラズマ発生手段がＲＦ放電部からなる構成図、（１３Ｂ）はプラズマ発生手段がマイクロ波放電部からなる構成図である。（１３Ａ）に示すように、このＲＦ放電部２９は、石英管３０にＲＦ電源３１に接続されたコイル３２が巻回されている。このコイル３２が励磁されて石英管３０内にプラズマＰが発生する。矢印Ｃ方向に空気等の作動ガスＧを供給すると、石英管３０の下端から下向きにプラズマＰが流れる。更に、矢印Ｄ方向にトナー粒子Ｔを供給すると、トナー粒子Ｔが表面溶融されて球状化する。（１３Ｂ）に示すように、このマイクロ波放電部３３は、矩形の導波管３４の外側にマイクロ波３５を流すと、石英管３０内にプラズマＰが発生する。矢印Ｃ方向に空気等の作動ガスＧを供給すると、石英管３０の下端から下向きにプラズマＰが流れる。更に、矢印Ｄ方向にトナー粒子Ｔを供給すると、トナー粒子Ｔが表面溶融されて球状化する。
【００５３】
図１４はプラズマ発生手段がアーク放電部からなる構成図である。図１４に示すように、このアーク放電部３６は、先端が先細りした導電性の筒状体３７内に太径の棒電極３８が配置されている。直流電源又は交流電源３９と筒状体３７及び太径の棒電極３８とが接続され、筒状体３７の先細り先端と太径の棒電極３８の先端との間にプラズマＰが発生する。矢印Ｃ方向に空気等の作動ガスＧを供給すると筒状体３７の先端から下方に向けてプラズマＰが流れる。更に、矢印Ｄ方向にトナー粒子Ｔを供給すると、トナー粒子Ｔが表面溶融して球状化する。
【００５４】
本発明は、上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲における種々変形例、設計変更などをその技術的範囲内に包含するものであることは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
この発明に係るトナー粒子球状化方法及びトナー粒子球状化装置は、主として工業用として用いられ、トナー処理装置に組み込まれて使用されることが好ましい。また、その構造が現状のトナー処理設備とほぼ同一であるため、プラズマ発生手段だけを現状の温風放出部と交換するだけで工事を完了することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係るトナー粒子球状化装置の第１例を示す概略斜視図である。
【図２】トナー粒子球状化装置の第２例を示す概略斜視図である。
【図３】トナー粒子球状化装置の第３例を示す概略斜視図である。
【図４】トナー粒子をプラズマ雰囲気下の先端領域に連続供給してトナー粒子を球状化する状態を示す説明図である。
【図５】トナー粒子をプラズマ雰囲気内に連続供給してトナー粒子を球状化する状態を示す説明図である。
【図６】プラズマ発生手段がグライディングアーク発生部からなるトナー粒子球状化装置の要部の構成図である。
【図７】プラズマ発生手段が複数のペンジェット部で構成されている部分概略斜視図である。
【図８】プラズマ発生手段がペンジェット部からなるトナー粒子球状化装置の要部の構成図である。
【図９】プラズマ発生手段が複数のペンジェット部からなるトナー粒子球状化装置のペンジェット部の配置例を示し、（９Ａ）は複数のペンジェット部が中心向きに配置された例の概略平面図、（９Ｂ）は複数のペンジェット部が斜め一方向に配置された例の概略平面図である。
【図１０】本発明に係るトナー粒子球状化装置を用いたトナー処理装置の全体構成を示す模式図である。
【図１１】本発明に係るトナー粒子球状化装置で球状化されたトナー粒子を示す電子顕微鏡画像である。
【図１２】プラズマ発生手段がグロー放電（誘電体バリア放電）部からなる構成図である。
【図１３】プラズマ発生手段の他の例を示し、（１３Ａ）はプラズマ発生手段がＲＦ放電部からなる構成図、（１３Ｂ）はプラズマ発生手段がマイクロ波放電部からなる構成図である。
【図１４】プラズマ発生手段がアーク放電部からなる構成図である。
【図１５】従来の電子写真用正電荷トナーの球状化処理装置の概略断面図である。
【図１６】従来のベルジャー型プラズマ処理装置の概略断面図である。
【図１７】従来の容器回転式フラスコ型プラズマ処理装置の概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
Ｐ        プラズマ
Ｔ        トナー粒子
Ｇ        作動ガス
１        トナー粒子球状化装置
２        第１筒状部
２Ａ      プラズマ筒状部
２Ｂ      トナー筒状部
３        空気供給部
４        グライディングアーク発生部
４ａ      電極
５        パイプ
６        第２筒状部
６ａ      フランジ部
６ｂ      平面部
７        冷却気体供給孔
８        プラズマ発生部
９        トナー供給部
１０      高電圧トランス
１１      ペンジェット部
１１ａ    筒状部
１１ｂ    棒電極
１１ｃ    円盤電極
１１ｄ    先端筒体
１１ｅ    小孔
１２      高電圧トランス
１３      トナー処理装置
１４      輸送ダクト
１５      サイクロン部材
１６      回収コンテナ
１７      ブロア
１８      バグフィルタ
１９      コロナ放電部
２０      直流電源
２１      棒電極
２２      ドラム
２３      グロー放電部
２４      誘電体
２５      誘電体
２６      平板電極
２７      平板電極
２８      交流電源
２９      ＲＦ放電部
３０      石英管
３１      ＲＦ電源
３２      コイル
３３      マイクロ波放電部
３４      導波管
３５      マイクロ波
３６      アーク放電部
３７      導電性の筒状体
３８      太径の棒電極
３９      直流電源又は交流電源
【図１】
0004477553.tif 000002
【図２】
0004477553.tif 000003
【図３】
0004477553.tif 000004
【図４】
0004477553.tif 000005
【図５】
0004477553.tif 000006
【図６】
0004477553.tif 000007
【図７】
0004477553.tif 000008
【図８】
0004477553.tif 000009
【図９】
0004477553.tif 000010
【図１０】
0004477553.tif 000011
【図１２】
0004477553.tif 000012
【図１３】
0004477553.tif 000013
【図１４】
0004477553.tif 000014
【図１５】
0004477553.tif 000015
【図１６】
0004477553.tif 000016
【図１７】
0004477553.tif 000017
【図１１】
0004477553.tif 000018