(57)【要約】【課題】  慣性力を用いた分級装置であって、高精度な分級効果を得られる分級装置および分級システムを提供する。また、高精度な分級効果によって収率上昇やコストの削減を実現できる分級装置および分級システムを提供する。【解決手段】  気流と粉体原料とからなる固気混合流を噴出する粉体原料供給管と、該粉体原料供給管の先端近傍に先端がくるように配置された弧状のコアンダ部と、前記粉体原料を分級するための分級エッジと、気流を分級室内に導入するための入気路と、分級された粉体を分級室外に排出するための排出路とを備えた分級装置であって、前記コアンダ部の先端は内部空間を有した筒状の分級ロータであり、該分級ロータは外周面全域に前記内部空間に向かって貫通するスリットを有することを特徴とする分級装置。【選択図】  図１
2007007523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流と粉体原料とからなる固気混合流を噴出する粉体原料供給管と、
該粉体原料供給管の先端近傍に先端がくるように配置された弧状のコアンダ部と、
前記粉体原料を分級するための分級エッジと、
気流を分級室内に導入するための入気路と、
分級された粉体を分級室外に排出するための排出路とを備えた分級装置であって、
前記コアンダ部の先端は内部空間を有した筒状の分級ロータであり、該分級ロータは外周面全域に前記内部空間に向かって貫通するスリットを有することを特徴とする分級装置。
【請求項２】
電子写真用トナーの分級に用いられることを特徴とする請求項１記載の分級装置。
【請求項３】
請求項１に記載の分級装置により分級された粗粉群Ｇ、中粉群Ｍおよび微粉群Ｆとを各々排出路１１８、１１９および１６１から排出させ、捕集サイクロン３００Ｇ、３００Ｍおよび３００Ｆに導入する工程と、捕集サイクロン３００Ｇにおいて共通のバッグフィルタ４００によって粗粉群Ｇから超微粉を取り除き、残った粗粉Ｇ’を粉砕装置に送る工程と、捕集サイクロン３００Ｍにおいて共通のバッグフィルタ４００によって粗粉群Ｍから超微粉を取り除き、残った中粉Ｍ’を所望の粒度の粉体として回収する工程と、捕集サイクロン３００Ｆにおいて共通のバッグフィルタ４００によって微粉群Ｆから超微粉を取り除き、残った微粉Ｆ’を回収して混練機に送る工程、とからなることを特徴とする分級システム。
【請求項４】
請求項１に記載の分級装置により分級された粗粉群Ｇ、中粉群Ｍおよび微粉群Ｆとを各々排出路１１８、１１９および１６１から排出させ、捕集サイクロン３００Ｇ、３００Ｍおよび３００Ｆに導入する工程と、捕集サイクロン３００Ｇにおいて共通のバッグフィルタ４００によって粗粉群Ｇから超微粉を取り除き、残った粗粉Ｇ’を粉砕装置に送る工程と、捕集サイクロン３００Ｍにおいて共通のバッグフィルタ４００によって粗粉群Ｍから超微粉を取り除き、残った中粉Ｍ’を所望の粒度の粉体として回収する工程と、捕集サイクロン３００Ｆにおいて共通のバッグフィルタ４００と専用のバッグフィルタ５００とによって微粉群Ｆから超微粉を取り除き、残った微粉Ｆ’を回収して混練機に送る工程、とからなることを特徴とする分級システム。
【請求項５】
電子写真用トナーの分級に用いられることを特徴とする請求項３または４記載の分級システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分級装置および分級システムに関し、特に、電子写真現像方式に使用するトナーの製造で用いられる分級装置および分級システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法による画像形成に用いられるトナー又は着色樹脂粉体は、現在、主に、結着樹脂と着色剤とを少なくとも含有する混合物を溶融混練し、該溶融混練物を冷却し冷却物とし、得られた冷却物を粉砕し、更に粉砕物を分級することによって製造される。
【０００３】
一方、粉砕物の分級については、各種の気流式分級機及び気流式分級方法が提案されているが、この中で回転翼を用いる分級機と可動部分を有しない分級機がある。
【０００４】
このうち、可動部分のない分級機として、固定壁遠心式分級機と慣性力分級式の分級機がある。
【０００５】
慣性力分級式の分級機として、図５に示す分級装置を有するものなどが従来より使用されている（例えば、特許文献１）。
具体的には、日鉄鉱業製のエルボージェット分級機等が挙げられる。
【０００６】
図５を用いて、従来の慣性力分級式の分級装置について説明する。
【０００７】
図５は、従来の慣性力分級式の分級装置の側面断面図である。
【０００８】
１０１ａは分級室、１１１〜１１５は壁、１１６、１１７は、気流を分級室１０１ａ内に導入するための入気路、１１８〜１２０は、分級された粉体を分級室１０１ａ外に排出するための排出路、１１２ｔは入気エッジ、１１４ｔ、１１５ｔは、粉体原料を分級するための分級エッジ、１２１は、分級室１０１ａ内部にせり出すように設けられた弧状のコアンダブロック、１３０は、粉体原料供給管１３１およびホッパ１３２からなる粉体原料供給部、１３１は、気流と粉体原料とからなる固気混合流を噴出する粉体原料供給管、１３２は、粉体原料を導入するためのホッパ、１７０ａは、分級室１０１ａおよび粉体原料供給部１３０からなる分級装置である。
【０００９】
分級室１０１ａは、壁１１１〜１１５、入気エッジ１１２ｔ、分級エッジ１１４ｔ、１１５ｔ、コアンダブロック１２１からなる。
【００１０】
壁１１１と壁１１２との間隔は入気路１１６として、壁１１２と壁１１３との間隔は入気路１１７として、壁１１３と壁１１４との間隔は排出路１１８として、壁１１４と壁１１５との間隔は排出路１１９として、壁１１５とコアンダブロック１２１との間隔は排出路１２０として用いられる。
【００１１】
また、コアンダブロック１２１と壁１１１との間隔には粉体原料供給管１３１が挿入される。その際、粉体原料供給管１３１の先端近傍にコアンダブロック１２１、分級エッジ１１４ｔ、分級エッジ１１５ｔの先端がくるように配置される。
【００１２】
入気エッジ１１２ｔは壁１１２に、分級エッジ１１４ｔは壁１１４に、分級エッジ１１５ｔは壁１１５に、それぞれ設けられる。
【００１３】
以上の構成により、入気路１１６、１１７からの気流と粉体原料供給部１３０からの固気混合流とが合流し、固気混合流を旋回させる弧状のコアンダブロック１２１によって、粉体原料粒子の大きさに基づく慣性力やコアンダ効果による湾曲気流の遠心力を作用させ、粉体原料を分級エッジ１１４ｔ、１１５ｔにより区画して粗粉群Ｇと中粉群Ｍと微粉群Ｆの３種類に分級し、排出路１１８、１１９、１２０に排出する。
【００１４】
次に、図６を用いて、従来の分級システムについて説明する。
【００１５】
図６は、従来の分級システムを示す図である。
【００１６】
１０２は、入気路１１６、１１７へ気流を噴出する噴出ノズル、２００ａは分級機、３００Ｇ、３００Ｍ、３００Ｆは、分級機２００ａにより分級された粉体がそれぞれ導入されるための３つの捕集サイクロン、４００は、捕集サイクロン３００Ｇ、３００Ｍ、３００Ｆ内の粉体から非常に細かい超微粉を回収するための共通のバッグフィルタである。
【００１７】
分級機２００ａは、噴出ノズル１０２および分級装置１７０ａからなる。
【００１８】
分級室１０１ａで分級された粉体は、図５に示す矢印に沿って粗粉群Ｇ、中粉群Ｍ、微粉群Ｆに分級され、図６に示すように、粗粉群Ｇは捕集サイクロン３００Ｇ、中粉群Ｍは捕集サイクロン３００Ｍ、微粉群Ｆは捕集サイクロン３００Ｆにそれぞれ導入される。
【００１９】
捕集サイクロン３００Ｇ、３００Ｍ、３００Ｆでは、共通のバッグフィルタ４００からの吸引によって超微粉を取り除き、３００Ｇでは残った粗粉Ｇ’を、３００Ｍでは残った中粉Ｍ’を、３００Ｆでは残った微粉Ｆ’をそれぞれ得る。粗粉Ｇ’は図示していない粉砕装置へ再送し、中粉Ｍ’は所望の粒度の粉体として回収し、微粉Ｆ’は溶融混練に再利用する。
【００２０】
【特許文献１】特開２００２−１２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、従来の分級装置および分級システムでは次のような問題があった。
【００２２】
すなわち、従来の分級装置および分級システムは、コアンダ効果のみによって分級を行っているので微粉と所望の粒度の粉体との分級精度が低く、またコアンダブロックへの微粉の付着による精度低下もあいまって、所望の粒度の粉体に微粉が混入する問題を有するものであった。
【００２３】
例えば、従来の一般的な慣性力分級式の分級装置を用いてトナーの分級を行った場合、所望のトナーのＤｖ５０（コールターマルチサイザーＩＩで測定した体積５０％径）を５〜７μｍとすると、４．０μｍ以下の微粉領域の粉体が１５．０〜１８．０個数％混入するので、実用上必要としている４．０μｍ以下の微粉領域の粉体混入量１２．０個数％以下を達成させることは難しかった。
【００２４】
また、微粉群Ｆに製品として回収すべき所望の粒度の粉体が入り込む現象も発生し、収率低下やコスト高の原因となっていた。
【００２５】
本発明は、このような問題を解決するために為されたものであり、その目的とする処は、慣性力を用いた分級装置であって、高精度な分級効果を得られる分級装置および分級システムを提供することにある。
【００２６】
また、本発明の他の目的は、高精度な分級効果によって収率上昇やコストの削減を実現できる分級装置および分級システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、下記の技術的構成により前述の目的を達成できたものである。
（１）気流と粉体原料とからなる固気混合流を噴出する粉体原料供給管と、該粉体原料供給管の先端近傍に先端がくるように配置された弧状のコアンダ部と、前記粉体原料を分級するための分級エッジと、気流を分級室内に導入するための入気路と、分級された粉体を分級室外に排出するための排出路とを備えた分級装置であって、前記コアンダ部の先端は内部空間を有した筒状の分級ロータであり、該分級ロータは外周面全域に前記内部空間に向かって貫通するスリットを有することを特徴とする分級装置。
（２）電子写真用トナーの分級に用いられることを特徴とする前記（１）記載の分級装置。
（３）前記（１）に記載の分級装置により分級された粗粉群Ｇ、中粉群Ｍおよび微粉群Ｆとを各々排出路１１８、１１９および１６１から排出させ、捕集サイクロン３００Ｇ、３００Ｍおよび３００Ｆに導入する工程と、捕集サイクロン３００Ｇにおいて共通のバッグフィルタ４００によって粗粉群Ｇから超微粉を取り除き、残った粗粉Ｇ’を粉砕装置に送る工程と、捕集サイクロン３００Ｍにおいて共通のバッグフィルタ４００によって粗粉群Ｍから超微粉を取り除き、残った中粉Ｍ’を所望の粒度の粉体として回収する工程と、捕集サイクロン３００Ｆにおいて共通のバッグフィルタ４００によって微粉群Ｆから超微粉を取り除き、残った微粉Ｆ’を回収して混練機に送る工程、とからなることを特徴とする分級システム。
（４）前記（１）に記載の分級装置により分級された粗粉群Ｇ、中粉群Ｍおよび微粉群Ｆとを各々排出路１１８、１１９および１６１から排出させ、捕集サイクロン３００Ｇ、３００Ｍおよび３００Ｆに導入する工程と、捕集サイクロン３００Ｇにおいて共通のバッグフィルタ４００によって粗粉群Ｇから超微粉を取り除き、残った粗粉Ｇ’を粉砕装置に送る工程と、捕集サイクロン３００Ｍにおいて共通のバッグフィルタ４００によって粗粉群Ｍから超微粉を取り除き、残った中粉Ｍ’を所望の粒度の粉体として回収する工程と、捕集サイクロン３００Ｆにおいて共通のバッグフィルタ４００と専用のバッグフィルタ５００とによって微粉群Ｆから超微粉を取り除き、残った微粉Ｆ’を回収して混練機に送る工程、とからなることを特徴とする分級システム。
（５）電子写真用トナーの分級に用いられることを特徴とする前記（３）または（４）記載の分級システム。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、慣性力を用いた分級装置であって、高精度な分級効果を得られる分級装置および分級システムを提供することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、高精度な分級効果によって収率上昇やコストの削減を実現できる分級装置および分級システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００３１】
まず、図１〜図３を用いて、本発明の分級装置の構成を説明する。
【００３２】
図１は、本発明の分級装置の側面断面図、図２は、本発明の分級ロータおよびその周辺の正面概略図、図３は、本発明の分級ロータの一例を示す図であって、（ａ）はスリットを一本のみ示した正面概略図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００３３】
なお、背景技術ですでに説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
１０１ｂは分級室、１２２は壁、１２３は、分級室１０１ｂ内部にせり出すように設けられた弧状のコアンダ部、１５１は、中空筒状すなわち内部空間１５４を有した筒状の分級ロータであって、該分級ロータ１５１は外周面全域に内部空間１５４に向かって貫通するスリット１５３を有する。
本発明においてコアンダ効果を発生させる弧状のコアンダ部１２３は、分級ロータ１５１と壁１２２とからなる。分級ロータ１５１は壁１２２の先端に配置される。
分級ロータ１５１は、スリット１５３の幅や形状その他の条件により、所定径以下の粒径の粉体原料を微粉群Ｆとしてスリット１５３を通じて内部空間１５４に引き込み、所定径より大きな粒径の粉体原料を中粉群Ｍおよび粗粉群Ｇとして分級ロータ１５１の外部に弾くことで、粉体原料を分級できる。また、分級ロータ１５１はモータ１５２により速度を調節して回転させることができる。
【００３５】
１５２は、回転のためのモータ、１５３はスリット、１５４は、分級ロータ１５１の内部空間、１５５は回転軸、１６１は排出路、１７０ｂは分級装置である。
分級ロータ１５１の一例を図３を用いて説明する。なお図３（ａ）では、説明のため、スリット１５３を１本のみ示している。（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
図３の例では、直径５４ｍｍの分級ロータ１５１周面に３４本のスリット１５３が設けられている。スリット１５３は幅２〜４ｍｍ程度、長手長４０〜５０ｍｍ程度、深さ７ｍｍ程度が好ましく、分級ロータ１５１の中心には片支えの回転軸１５５を備えることが好ましい。
なお、本発明の分級ロータ１５１はこれに限定されるものではない。
【００３６】
分級室１０１ｂは、壁１１１〜１１４、入気エッジ１１２ｔ、分級エッジ１１４ｔ、コアンダ部１２３からなる。
分級装置１７０ｂは、分級室１０１ｂ、粉体原料供給部１３０、モータ１５２、排出路１６１からなる。
【００３７】
壁１１４と壁１２２との間隔は排出路１１９として用いられる。
【００３８】
分級ロータ１５１の内部空間１５４は排出路１６１に連通され、該排出路１６１は、後述するように、捕集サイクロン３００Ｆを介して専用のバッグフィルタ５００に連通されている。
【００３９】
したがって、専用のバッグフィルタ５００に備えたブロアによって内部空間１５４を減圧することができ、これによって微粉群Ｆを分級ロータ１５１のスリット１５３を通じて内部空間１５４内に引き込むことができる。
【００４０】
また、壁１２２と壁１１１との間隔には粉体原料供給管１３１が挿入される。その際、粉体原料供給管１３１の先端が、分級ロータ１５１、分級エッジ１１４ｔの近傍にくるように配置される。
【００４１】
以上の構成により、入気路１１６、１１７からの気流と粉体原料供給管１３１からの固気混合流を合流させ、固気混合流を分級ロータ１５１に沿って旋回させた状態で、分級ロータ１５１を図１の矢印方向に回転させつつ、専用のバッグフィルタ５００に備えたブロアによって内部空間１５４を減圧する。
これによって、分級ロータ１５１への粉体原料の付着を回転によって防止しつつ、粉体原料粒子の大きさに基づく慣性力、コアンダ効果による湾曲気流の遠心力、カタパルト効果による加速力、分級ロータ１５１の内部空間１５４への吸引力をそれぞれ働かせる。
そして、微粉群Ｆを分級ロータ１５１の内部空間１５４に引き込み排出路１６１へ、中粉群Ｍを分級ロータ１５１で弾いて分級エッジ１１４ｔにより排出路１１９へ、粗粉群Ｇを慣性力等で分級エッジ１１４ｔにより排出路１１８へ、それぞれ分級できる。
【００４２】
このときの分級精度は、分級エッジ１１４ｔの位置や分級ロータ１５１の回転速度、位置、大きさ、入気エッジ１１２ｔの位置、入気路１１６、１１７からの気流の流量や粉体原料供給管１３１からの固気混合流の噴出速度等によって影響されるが、本発明では特に影響の大きい分級ロータ１５１の回転速度をモータ１５２によって粉体原料に合わせて調節可能であり、またスリット１５３の異なる分級ロータ１５１を適宜選択することで、高精度な分級を行うことができる。
【００４３】
また微粉群Ｆの内部空間１５４への引き込みの強さと超微粉の共通のバッグフィルタ４００への引き込みの強さとを同時に適切なものとすることは、共通のバッグフィルタ４００による一元的な管理の下では難しいが、後述するように、専用のバッグフィルタ５００を備えることでそれぞれの引き込みの強さを自在に調節可能とできるので、条件に合わせて調節することでさらに高精度な分級を行えるようになる。
なお、本実施例では、捕集サイクロン３００Ｆは共通のバッグフィルタ４００および専用のバッグフィルタ５００に連通しているが、共通のバッグフィルタ４００との連通を切り離し、専用のバッグフィルタ５００にのみ連通するように構成することもできる。
【００４４】
そして、分級した微粉群Ｆと中粉群Ｍと粗粉群Ｇとを、排出路１６１、１１９、１１８からそれぞれ排出する。
【００４５】
次に、図４を用いて、本発明の分級システムを説明する。
【００４６】
図４は、本発明の分級システムを示す図である。
【００４７】
なお、背景技術ですでに説明した構成と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４８】
５００は、分級ロータ１５１の内部空間１５４を減圧するための専用のバッグフィルタである。専用のバッグフィルタ５００に備えたブロアにより、内部空間１５４の減圧の程度を調節できる。
【００４９】
分級機２００ｂは、噴出ノズル１０２および分級装置１７０ｂからなる。
【００５０】
次に、本発明の分級システムによる粉体原料の分級動作について説明する。
【００５１】
まず、分級機２００ｂで分級された粗粉群Ｇと中粉群Ｍと微粉群Ｆとは、図４に示すように、排出路１１８、１１９、１６１から排出され、捕集サイクロン３００Ｇ、３００Ｍ、３００Ｆにそれぞれ導入される。
【００５２】
捕集サイクロン３００Ｇでは、共通のバッグフィルタ４００によって粗粉群Ｇから超微粉を取り除き、残った粗粉Ｇ’を回収して図示していない粉砕装置へ送る。
【００５３】
粉砕装置では、粉砕を行った後、その粉砕物を粉体原料として再び分級機２００ｂへ送る。
【００５４】
捕集サイクロン３００Ｍでは、共通のバッグフィルタ４００によって中粉群Ｍから超微粉を取り除き、残った中粉Ｍ’を所望の粒度の粉体（製品）として回収する。
【００５５】
捕集サイクロン３００Ｆでは、共通のバッグフィルタ４００および専用のバッグフィルタ５００によって微粉群Ｆから超微粉を取り除き、残った微粉Ｆ’を回収して図示していない混練機へ送り、溶融混練の原料と混ぜることで原料として再利用する。
【００５６】
共通のバッグフィルタ４００および専用のバッグフィルタ５００では、超微粉を回収して廃棄あるいは再利用する。
なお、超微粉は粉体原料外縁を構成する材料の小欠片であることが多く、その大半は例えば内添剤のワックスである。
したがって、再利用する場合は溶融混練の原料とそのまま混ぜて用いることはできず、一定限度内で成分調整の薬品等として用いられる。
【００５７】
次に、専用のバッグフィルタ５００を有しない分級システムを説明する。
この場合、共通のバッグフィルタ４００によって内部空間１５４の減圧の程度を調節することになる。
したがって、内部空間１５４の減圧の程度は、超微粉の引き込みの強さとともに共通のバッグフィルタ４００に備えるブロアによって調節されることになり、精度の高さという点では専用のバッグフィルタ５００を備えたほうが好ましい。
しかしながら、専用のバッグフィルタ５００を有しない分、分級システムを簡素化することができ、コストの削減を図ることができる。
以上のように、専用のバッグフィルタ５００を有する場合、有しない場合、それぞれに利点があり、状況に応じて使い分けることができる。
【００５８】
なお、本発明の分級システムを適用できる粉体原料は特に限定されないが、例えば、電子写真法による画像形成に用いられる電子写真用トナー又は着色樹脂粉体等が挙げられる。
【００５９】
この電子写真用トナー又は着色樹脂粉体は、主に結着樹脂と着色剤とを混合した混合物を溶融混練し、この溶融混練物を冷却し、粉砕分級して製造されるが、画像特性を良好に維持するために、粒度分布には最大の配慮がなされる。
【００６０】
このような電子写真用トナーに必要な最適な粒度分布の製品を得るためには分級の各諸条件を精度良く限定させ、且つ高精度に粗粉および微粉を取り除く必要があるが、本発明の分級装置はこの目的に対して特に効果的なものである。
【００６１】
以上のように、本発明によれば、慣性力を用いた分級装置であって、高精度な分級効果、特に小粒径（５〜７μｍ）における高精度な分級効果を得られ、シャープな粒度分布の粉体を得られる分級装置および分級システムを提供することができる。
【００６２】
また、分級ロータ１５１を用いることで、微粉の付着を防止して、メンテナンスなしに長期間高精度な分級効果を得られる分級装置および分級システムを提供することができる。
【００６３】
また、本発明によれば、高精度な分級効果によって収率が上昇し、再利用の工程でかかるコストの削減を実現できる分級装置および分級システムを提供することができる。
【００６４】
また、本発明によれば、シャープな粒子径分布を得るために繰り返し分級を行う必要がなく、安定した分級効果を得られる分級装置および分級システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の分級装置の側面断面図
【図２】本発明の分級ロータおよびその周辺の正面概略図
【図３】本発明の分級ロータの一例を示す図であって、（ａ）はスリットを一本のみ示した正面概略図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
【図４】本発明の分級システムを示す図
【図５】従来の慣性力分級式の分級装置の側面断面図
【図６】従来の分級システムを示す図
【符号の説明】
【００６６】
１０１ａ、１０１ｂ  分級室
１１１〜１１５  壁
１１２ｔ  入気エッジ
１１４ｔ、１１５ｔ  分級エッジ
１１６、１１７  入気路
１１８〜１２０  排出路
１２１  コアンダブロック
１２２  壁
１２３  コアンダ部
１３０  粉体原料供給部
１３１  粉体原料供給管
１３２  ホッパ
１５１  分級ロータ
１５２  モータ
１５３  スリット
１５４  内部空間
１６１  排出路
１７０ａ、１７０ｂ  分級装置
２００ａ、２００ｂ  分級機
３００Ｇ、３００Ｍ、３００Ｆ  捕集サイクロン
４００  共通のバッグフィルタ
５００  専用のバッグフィルタ
【図１】
2007007523.tif 000003
【図２】
2007007523.tif 000004
【図３】
2007007523.tif 000005
【図４】
2007007523.tif 000006
【図５】
2007007523.tif 000007
【図６】
2007007523.tif 000008