Die Erfindung bezieht sich auf einen Windsichter, d. h. auf
eine mit einem Luftstrom arbeitende Klassiereinrichtung, der
bzw. die imstande ist, eine Wirbelströmung mit hoher Geschwin
digkeit auf ein in eine Sichtkammer eingeführtes Pulverma
terial aufzubringen, um das Pulvermaterial in Fein- und Grob
pulver durch Zentrifugalwirkung zu trennen. Ferner bezieht
sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines
Feinpulvers, die mit einem solchen Windsichter sowie einer
Strahlmühle ausgestattet ist, auf ein Verfahren zur Erzeu
gung eines Toners mit einer unter Verwendung eines derarti
gen Windsichters arbeitenden Klassierstufe und auf eine Vor
richtung zur Erzeugung eines Toners, die den Windsichter als
eine Klassiereinrichtung verwendet.
Es wurden bereits Windsichter vorgeschlagen, wozu beispiels
weise auf den "Classiclon" (Nagoya Industrial Science and
Technology Laboratory Report 8[4] 235, 1959) und den
"Iitani′s classifier" (The Journal of the J. S. M. E. 59[3] 215,
1956) verwiesen wird. Bei diesen Windsichtern hängt die Grö
ße der zu trennenden Partikel von der Ausgestaltung der Vor
richtung ab, und es ist schwierig, die getrennten Größen zu
regeln. Diese Klassierer verwenden ein System, wobei Pulverma
terialien in eine Sicht- oder Klassierkammer von nur einer
Stelle her eingeführt werden, und es haften diesen Sichtern
die Nachteile an, daß das Pulver nur mäßig verteilt und mit
einer sehr geringen Genauigkeit klassiert werden kann, wenn
die Materialien mit einer erhöhten Geschwindigkeit zugeführt
werden, was zu einer Verschiebung in der Größe der getrenn
ten Partikel zur groben Seite hin resultiert. Als ein Mittel
zur Lösung dieser Probleme schlägt die JP-Patent-OS Nr.
54-48 378 ein Verfahren vor, das eine Regelung der Höhe einer
Sichtkammer ermöglicht, während die JP-Patent-OS Nr.
54-79 870 ein Verfahren vorschlägt, wonach ein Leitzylinder in
Gestalt eines Zyklons an einer Sichtkammer angebracht ist.
Sichter, die eine Kombination dieser Vorrichtungen umfassen,
werden zum praktischen Einsatz gebracht.
Die beigefügte Fig. 5 zeigt einen Sichter, der bereits in
der Praxis eingesetzt wurde.
Bei diesem Windsichter, der die Kombination der Sichter der oben
genannten JP-Offenlegungsschriften darstellt, wird ein Pul
vermaterial-Zuführteil zur Sichtkammer 40 in der Gestalt
eines Zyklons ausgebildet, wobei ein Leitzylinder 50 stehend
am oberen mittigen Teil einer oberen Deckplatte 60 vorgese
hen und ein Speisezylinder oder -rohr 80 mit der oberen Umfangs
fläche des Leitzylinders 50 verbunden ist. Das Speiserohr
80 ist so angeschlossen, daß das dem Umfang des Leitzylin
ders 50 durch dieses Rohr 80 zugeführte Pulvermaterial in
der zum Innenumfang des Leitzylinders tangentialen Richtung
geführt werden kann. Das Pulvermaterial kann vom Speiserohr
80 dem Leitzylinder 50 so zugeführt werden, daß es während
eines Wirbelns längs des Innenumfangs des Leitzylinders 50
abwärts fallen kann. In diesem Fall fällt das Pulvermaterial
in einer bandartigen Weise längs des Innenumfangs des Leitzy
linders 50 vom Speiserohr 80 nach unten und tritt dann in
die Sichtkammer 40 in einer ungleichförmigen Verteilung und
Dichte ein, d. h., das Pulvermaterial strömt in die Sichtkam
mer von nur einem Teil des Innenumfangs des Leitzylinders
ein, was eine mäßige Verteilung oder Dispersion zum Ergebnis
hat. Wenn der Durchsatz erhöht wird, so kann das Problem auf
treten, daß die Anhäufung oder Zusammenballung von Pulverma
terial mit größerer Wahrscheinlichkeit auftritt, was eine
weitere Verteilung (Dispersion) des Pulvermaterials und inso
fern auch eine Klassierung mit einer hohen Genauigkeit un
möglich macht.
Eine große Menge der das Pulvermaterial tragenden Luft führt
dazu, daß ein großer Anteil dieser Luft in die Sichtkammer
einströmt, und daraus erhebt sich das Problem, daß die Ge
schwindigkeit der Partikel, die zum Zentrum in der Sichtkam
mer hin wirbeln, größer wird, so daß die Abmessungen der ge
trennten Partikel vergrößert werden. Im Bestreben, die Abmes
sungen der getrennten Partikel klein zu halten, wird folglich
die Luft üblicherweise von einem oberen Teil 140 des Leitzy
linders 50 abgeführt. Jedoch kann eine große Menge von abge
führter Luft ein Problem in der Praxis insofern hervorrufen,
als ein Teil des Pulvermaterials ebenfalls mit abgeführt wird
und verlorengeht.
Die JP-GM-OS Nr. 54-81 172 schlägt einen Windsichter vor,
bei dem, wie in Fig. 6 und 7 (letztere ist ein Schnitt nach
der Linie II-II in der Fig. 6) gezeigt ist, ein Spiral- oder
Schrauben-Speisezylinder 150 am oberen Umfangsteil einer um
laufenden Wand einer Sichtkammer 40 in der Weise vorgesehen
ist, daß der Durchtrittsquerschnitt allmählich von dem Quer
schnitt auf der Einlaßseite zum Querschnitt auf der Auslaß
seite hin sich vermindert, und wobei eine Anzahl von beab
standeten, Schlitze bildenden Leitblechen 70 an einem ring
förmigen Verbindungsbereich zwischen dem Speisezylinder 150
sowie der Sichtkammer 40 angeordnet sind, eine ringförmige
Hochdruckluft-Zufuhrkammer 210 rund um den Umfang des Speise
zylinders 150 herum vorgesehen ist und eine Mehrzahl von Dü
senöffnungen 220 in Umfangsrichtung in der Innenumfangswand
der Zufuhrkammer 210 ausgebildet sind, die in der gleichen
Richtung wie die Leitbleche 70 münden oder offen sind. Bei
diesem Windsichter wurde eine Verbesserung erzielt, so daß
das Material mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit
von den Schlitzen zwischen den Leitblechen als dispergiertes
Pulvermaterial in die Sichtkammer 40 einströmen kann. Da je
doch die Zufuhr der Hochdruckluft A so gestaltet ist, daß
sie von den Düsenöffnungen 220 ausgestoßen wird, stellt sich
das Problem, daß durch die Hochdruckluft Turbulenzen hervor
gerufen werden, die die Exaktheit und Fehlerfreiheit in der
Klassierung vermindern.
Man könnte nun auch eine Zufuhrmethode in Betracht ziehen,
wobei die Hochdruckluftzufuhr weggelassen wird, wie in Fig.
8 und 9 gezeigt ist, wobei die Fig. 9 den Schnitt nach der
Linie III-III in der Fig. 8 darstellt. Bei diesem Verfahren
wird jedoch das Pulvermaterial längs der Innenwand des Umfangs
des Speisezylinders 150 unter der Wirkung einer Zentrifugal
kraft eingeführt, so daß es von den Leitblechen 70 her nicht
gleichförmig in die Sichtkammer 40 einströmt und in diese
in einer großen Menge vom Auslaßquerschnitt aus eintritt,
weshalb es ebenfalls schwierig ist, den mit der Ausführungs
form von Fig. 6 und 7 erzielten Effekt einer gleichförmigen
Verteilung des Pulvermaterials zu erreichen.
Da ferner bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Vorrichtung
der Wirbelstrom, der zur Klassierung in der Sichtkammer 40
beiträgt, lediglich von der aus den Öffnungen zwischen den
Leitblechen 70 einströmenden Luft gebildet wird, bewegt sich
das Pulvermaterial längs des Umfangs der Sichtkammer 40 unter
dem Einfluß einer durch die wirbelnde Luftströmung, die von
den Öffnungen zwischen den Leitblechen 70 eintritt, erzeugten
Zentrifugalkraft in der gleichen Weise, wie es bei einem Zy
klon bewirkt wird, so daß hier das Problem entstehen kann,
daß das Pulvermaterial stärker dazu tendiert, zusammengeballt
zu werden, wobei Feinpulver mit größter Wahrscheinlichkeit
im Grobpulver eingeschlossen wird.
Es ist im Hinblick auf den Stand der Technik die Aufgabe der
Erfindung, einen Windsichter zu schaffen, durch den die obi
gen Probleme einer Lösung zugeführt werden.
Ein Ziel der Erfindung wird darin gesehen, einen Windsich
ter zu schaffen, der gleichförmig das Pulvermaterial in die
Sichtkammer einführen kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, einen Windsich
ter zu schaffen, bei dem für die in der Sichtkammer wirbeln
den Pulverpartikel deren Geschwindigkeit in der Richtung
zum Zentrum der Sichtkammer hin klein gemacht wird, so daß
die Genauigkeit in der Klassierung gesteigert wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Ausbildung eines
Windsichters derart, daß dieser ein Pulvermaterial mit feiner
Partikelgröße in einer gesteigerten Feinheit und Genauigkeit
klassieren kann, als das mit einer herkömmlichen Vorrichtung
möglich ist.
Darüber hinaus zielt die Erfindung auf die Ausbildung einer
Vorrichtung zur Erzeugung eines Feinpulvers mit einem Parti
keldurchmesser von beispielsweise 1-20 µm bei einer hohen
Leistungsfähigkeit ab.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren
sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Toners aufzuzei
gen, wonach leistungsfähig ein Toner erlangt wird, der zur
Entwicklung von elektrostatischen, latenten Abbildungen ver
wendet wird und eine feine Partikelgröße hat.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Windsich
ter zur Klassierung von Pulver geschaffen, der umfaßt:
- - ein Pulver-Speiserohr sowie eine im Sichter angeordnete
Sichtkammer,
- - eine am oberen Teil der Sichtkammer angeordnete, mit dem
Pulver-Speiserohr verbundene Leitkammer,
- - eine Mehrzahl von Einführ-Leitblechen, die zwischen der
Leitkammer sowie der Sichtkammer angeordnet sind, wobei
das Pulver zusammen mit Trägerluft durch Schlitze oder
Spalte zwischen den Einführ-Leitblechen von der Leitkammer
in die Sichtkammer strömt,
- - eine am Boden der Sichtkammer angeordnete Klassierplatte
mit einer geneigten Fläche, die zum Zentrum dieser Platte
hin ansteigt und dort ihre höchste Stelle hat,
- - entlang der Seitenwand der Sichtkammer angeordnete Klas
sier-Leitbleche, wobei Luft durch die Schlitze oder Spalte
zwischen den Klassier-Leitblechen einströmt und eine Wir
belströmung erzeugt, die das in die Sichtkammer zusammen
mit Trägerluft eingeführte Pulver durch Zentrifugalwirkung
in Fein- sowie Grobpulver trennt,
- - eine im Zentrum der Klassierplatte angeordnete Austragöff
nung, von der das klassierte Feinpulver abgeführt wird,
- - eine mit der Austragöffnung der Klassierplatte verbundene
Feinpulver-Austragschurre und
- - eine längs des Außenumfangs der Klassierplatte ausgebilde
te, das klassierte Grobpulver abführende Austragöffnung.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine
Vorrichtung zur Erzeugung eines Feinpulvers geschaffen, die
mit einer Strahlmühle sowie mit einem Sichter zur Klassierung
von Pulver mittels eines Luftstroms, d. h. einem Windsichter,
ausgestattet ist, wobei
- - der Sichter ein Pulver-Speiserohr sowie eine im Sichter
ausgebildete Sichtkammer umfaßt, am oberen Teil der Sicht
kammer eine mit dem Pulverspeiserohr verbundene Leitkammer
angeordnet ist, zwischen der Leitkammer sowie der Sichtkam
mer eine Mehrzahl von Einführ-Leitblechen vorhanden ist
und durch die Spalte zwischen diesen Einführ-Leitblechen
das Pulver zusammen mit der Trägerluft von der Leitkammer
in die Sichtkammer strömt, eine kegelförmige, zum mittigen
Teil hin ansteigende Klassierplatte am Boden der Sichtkam
mer angeordnet ist, längs der Seitenwand der Sichtkammer
Klassier-Leitbleche vorgesehen sind und Luft durch die
Spalte zwischen diesen Klassier-Leitblechen strömt sowie
eine Wirbelströmung erzeugt, die das zusammen mit der Trä
gerluft in die Sichtkammer eingeführte Pulver in Fein- sowie
Grobpulver trennt, im Zentrum der Klassierplatte eine Aus
tragöffnung zum Abführen von klassiertem Feinpulver ausge
bildet ist, mit welcher eine Feinpulver-Austragschurre ver
bunden ist, längs des Außenumfangs der Klassierplatte eine
klassiertes Grobpulver abführende Austragöffnung ausgebil
det ist und
- - eine Verbindungsleitung zur Zufuhr des klassierten Grobpul
vers zur Strahlmühle sowie
- - eine Verbindungsleitung zur Zufuhr von in der Strahlmühle
gemahlenem Pulver zum Pulverspeiserohr vorhanden sind.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Ver
fahren zur Erzeugung eines Toners für die Entwicklung von
elektrostatischen, latenten Abbildungen aufgezeigt, das sich
auszeichnet
- - durch Schmelzkneten einer wenigstens ein Bindemittelharz
oder einen Harzträger sowie ein Farbmittel enthaltenden
Zusammensetzung, durch Kühlen sowie Verfestigen (Erstarren)
des gekneteten Produkts und durch Pulverisieren des verfe
stigten Produkts zur Erzeugung eines pulverisierten oder
feinstvermahlenen Einsatzguts,
- - durch Führen des pulverisierten Einsatzgutes zu einer
ersten Klassierstufe, um das Einsatzgut in Grob- sowie Fein
pulver zu klassieren, wobei das Klassieren in der ersten
Klassierstufe unter Anwendung eines Sichters zur Klassie
rung des klassierten Einsatzgutes mittels eines Luftstroms
erfolgt und der Sichter umfaßt: ein Pulver-Speiserohr sowie
eine Sichtkammer, eine am oberen Teil der Sichtkammer ange
ordnete, mit dem Pulver-Speiserohr in Verbindung stehende
Leitkammer, eine Mehrzahl von zwischen der Leit- sowie der
Klassierkammer vorgesehenen Einführ-Leitblechen, wobei das
Pulver zusammen mit Trägerluft durch die zwischen den Ein
führ-Leitblechen vorhandenen Spalte von der Leitkammer in
die Sichtkammer strömt, eine am Boden der Sichtkammer ange
ordnete Klassierplatte mit einer geneigten, zum Zentrum
der Klassierplatte hin ansteigenden Fläche, längs der Sei
tenwand der Sichtkammer ausgebildete Klassier-Leitbleche,
wobei Luft durch die zwischen den Klassier-Leitblechen vor
handenen Spalte strömt, um eine Wirbelströmung hervorzu
rufen, durch die das mit der Trägerluft in die Sichtkammer
eingeführte Pulver mittels Zentrifugalwirkung in Fein- und
Grobpulver getrennt wird, eine im Zentrum der Klassierplat
te ausgebildete Austragöffnung, von der klassiertes Fein
pulver ausgetragen wird, eine mit dieser Austragöffnung
verbundene Feinpulver-Austragschurre und eine längs des
Außenumfangs der Klassierplatte ausgebildete Austragöff
nung, von der klassiertes Grobpulver abgeführt wird,
- - durch Führen des klassierten Grobpulvers zu einer Mahlstu
fe und anschließendes Zurückführen des gemahlenen Produkts
zur ersten Klassierstufe,
- - durch Einführen des klassierten Feinpulvers in eine mehr
fach unterteilte Klassierzone, die durch Trenneinrichtungen
in wenigstens drei Teilbereiche getrennt ist, in die die
Feinpulverpartikel längs Kurvenbahnen mittels eines Coanda-
Effekts fallen können, wobei ein Grobpulveranteil, der
hauptsächlich Partikel mit einer über einem vorbestimmten
Maß liegenden Größe umfaßt, in einem ersten Teilbereich
gesammelt wird, ein Mittelpulveranteil, der hauptsächlich
Partikel mit einer im vorbestimmten Maßbereich liegenden
Größe umfaßt, in einem zweiten Teilbereich gesammelt wird,
sowie ein Feinpulveranteil, der hauptsächlich Partikel mit
unter dem vorbestimmten Maß liegender Größe umfaßt, in einem
dritten Teilbereich gesammelt wird, und
- - durch Zurückführen des gesammelten Grobpulveranteils zusam
men mit dem pulverisierten Einsatzgut zur ersten Klassier
stufe.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine
Vorrichtung zur Erzeugung eines Toners für die Entwicklung
einer elektrostatischen, latenten Abbildung geschaffen, die
gekennzeichnet ist
- - durch eine kontinuierlich arbeitende Stetig-Zufuhrvorrich
tung, die stetig pulverisiertes Einsatzgut für den Toner
zuführt,
- - durch eine erste Sichtervorrichtung, die das von der Stetig-
Zufuhrvorrichtung zugeführte pulverisierte Einsatzgut in
Fein- sowie Grobpulver trennt,
- - wobei die erste Sichtervorrichtung einen Sichter zur Klas
sierung des pulverisierten Einsatzgutes mittels eines Luft
stroms aufweist und der Sichter umfaßt: ein Pulver-Speise
rohr sowie eine Sichtkammer, eine am oberen Teil der Sicht
kammer angeordnete, mit dem Speiserohr verbundene Leitkam
mer, eine Mehrzahl von zwischen der Leit- sowie der Sicht
kammer angeordneten Einführ-Leitblechen, wobei das Pulver
zusammen mit Trägerluft durch zwischen den Einführ-Leit
blechen vorhandene Spalte von der Leitkammer in die Sicht
kammer strömt, eine am Boden der Sichtkammer befindliche
Klassierplatte mit einer geneigten Fläche, die zum Zentrum
der Klassierplatte hin ansteigt, längs der Seitenwand der
Sichtkammer angeordnete Klassier-Leitbleche, wobei Luft
durch zwischen diesen Leitblechen ausgebildete Spalte strömt
sowie eine Wirbelströmung erzeugt, die in die Sichtkammer
zusammen mit Trägerluft eingeführtes Pulver durch eine Zen
trifugalwirkung in Fein- sowie Grobpulver trennt, eine im
Zentrum der Klassierplatte ausgebildete Austragöffnung zur
Abfuhr von klassiertem Feinpulver, eine mit dieser Austrag
öffnung verbundene Austragschurre und eine längs des Außen
umfangs der Klassierplatte ausgebildete Austragöffnung
zur Abfuhr von klassiertem Grobpulver,
- - durch eine Mahlvorrichtung, die das in der ersten Sichter
vorrichtung klassierte Grobpulver mahlt,
- - durch eine das in der Mahlvorrichtung gemahlene Pulver
weitertransportierende Zufuhrvorrichtung,
- - durch eine mehrfach unterteilte Sichtervorrichtung mit
einem Coanda-Block, die das von der ersten Sichtervorrich
tung klassierte Feinpulver durch den Coanda-Effekt in wenig
stens einen Grobpulver-, einen Mittelpulver- sowie einen
Feinpulveranteil klassiert, und
- - durch eine das von der mehrfach unterteilten Sichtervor
richtung klassierte Grobpulver zurück zur Stetig-Zufuhr
vorrichtung transportierende Einrichtung.
Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeich
nungen anhand von Ausführungsformen erläutert, wobei aus der
Beschreibung die Aufgabe, Ziele sowie die Merkmale und Vor
teile der Erfindung deutlich werden. Es zeigt
Fig. 1 eine Ansicht bzw. einen lotrechten Schnitt eines
Windsichters gemäß der Erfindung;
Fig. 2 den Schnitt nach der Linie I-I in der Fig. 1;
Fig. 3 eine Abwandlung gegenüber der Ausbildung von Fig. 2;
Fig. 4 eine Ansicht bzw. einen Schnitt eines Windsichters
in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Fig. 5, 6 und 8 lotrechte Schnitte durch herkömmliche Sichter,
die eingangs bereits abgehandelt wurden;
Fig. 7 den Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 6;
Fig. 9 den Schnitt nach der Linie III-III in der Fig. 8;
Fig. 10 ein Ablaufschema eines Systems, bei dem ein Windsich
ter und eine Strahlmühle miteinander verbunden sind;
Fig. 11 ein Ablaufschema zur Erläuterung eines Beispiels
des Verfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung
eines Toners gemäß der Erfindung;
Fig. 12 und 13 einen lotrechten Schnitt bzw. perspektivischen
Schnitt eines mehrfach unterteilten Sichters, der
ein Beispiel für die Arbeitsweise einer mehrfach ge
teilten Klassiereinrichtung ist;
Fig. 14 eine schematsiche Darstellung eines Systems zur Er
zeugung eines Toners, wobei der Herstellungsprozeß
gemäß der Erfindung zur Anwendung kommt;
Fig. 15A und 15B eine Draufsicht bzw. eine Ansicht von Bei
spielen für Leitbleche.
Der in Fig. 1 gezeigte Windsichter in einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung umfaßt ein Gehäuse-Hauptteil 1 und ein
unteres Gehäuseteil 2, mit dessen unterem Teil ein Grobpulver-
Austragtrichter 3 verbunden ist. Innerhalb des Gehäuse-Haupt
teils 1 ist eine Sicht- oder Klassierkammer 4 ausgebildet, de
ren oberer Teil durch eine oben am Hauptteil 1 angebrachte
ringförmige Leitkammer 5 sowie durch eine konische oder kegel
förmige Abdeckhaube 6, deren höchster Punkt in ihrem Zentrum
liegt, abgeschlossen ist.
Eine Mehrzahl von Einführ-Leitblechen 7, die in der Umfangs
richtung angeordnet sind, ist an einer Trennwand zwischen der
Sichtkammer 4 und der Leitkammer 5 vorgesehen, so daß in die
Leitkammer 5 eingeführtes Pulvermaterial und die Luft von den
Öffnungen zwischen den jeweiligen Leitblechen 7 unter einem
Wirbel in die Sichtkammer 4 strömen. Um eine genaue Klassie
rung zu erreichen, müssen Luft und Pulvermaterial, die in die
Leitkammer 5 durch ein Speiserohr 8 eingeführt werden, gleich
förmig auf die jeweiligen Leitbleche 7 verteilt werden. Das
Speiserohr 8 kann einen runden, rechtwinkligen oder polygona
len Querschnitt aufweisen. Der Strömungsweg, durch den die
Luft und das Pulver die Leitbleche 7 erreichen, muß eine sol
che Gestalt aufweisen, die erschwert eine Konzentration durch
eine Zentrifugalkraft bewirkt. Demzufolge wird, wie die Fig.
2 zeigt, das Speiserohr 8 an die Leitkammer 5 rechtwinklig
mit Bezug zur tangentialen Richtung der Umfangsfläche der Leit
kammer 5 angeschlossen, wobei der Anschluß so hergestellt ist,
daß am oberen Teil der Leitbleche 7 ein ausreichender Raum vor
handen ist. Wie die Fig. 3 zeigt, können mehr als ein Zufuhr
rohr 8 vorgesehen sein. Gemäß Fig. 4 kann das Speiserohr 8
auch mit Bezug zur Ebene der Sichtkammer 4 rechtwinklig von
oben her angeschlossen sein.
Die Luft und das Pulvermaterial werden auf diese Weise der
Sichtkammer 4 zwischen den Leitblechen 7 hindurch zugeführt,
und wenn sie in die Sichtkammer 4 eintreten, so kann ihre Ver
teilung (Dispersion) im Vergleich zu herkömmlichen Vorrich
tungen erheblich verbessert werden. Die Leitbleche 7 sind be
wegbar, so daß die Abstände zwischen diesen zu justieren sind.
Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, sind die Leitbleche 7 in Ge
stalt eines Ringes angeordnet, und zwar vorzugsweise derart,
daß das durch die Spalte der Leitbleche 7 hindurch eingeström
te Pulver sowie dieses Pulver mitführende Trägerluft eine Wir
belströmung in der Sichtkammer hervorrufen, wodurch das Pulver
gut und gründlich in der Sichtkammer verteilt werden kann.
Beispiele für die Leitbleche 7 (und 9) sind in den Fig. 15A
und 15B dargestellt.
Am unteren Teil des Gehäuse-Hauptteils 1 sind Klassier-Leit
bleche 9 in der Umfangsrichtung vorgesehen, wobei Klassier
luft zur Erzeugung eine Wirbelströmung in die Sichtkammer 4
von außen her durch die Leitbleche 9 geführt wird.
Eine konische oder kegelförmige Klassierplatte 10, die in ihrem
Zentrum ihre höchste Stelle hat, ist am Boden der Sichtkammer
4 angeordnet, wobei am Umfang der Klassierplatte 10 eine Grob
pulver-Austragöffnung 11 vorgesehen ist. Mit dem zentralen
Teil der Klassierplatte 10 ist eine Feinpulver-Austragschurre
12 verbunden, deren unterer Endabschnitt in Form eines L ge
bogen ist. Ein Ende dieser Abbiegung mündet an einer außerhalb
der Seitenwand des unteren Gehäuseteils 2 befindlichen Stelle.
Diese Austragschurre 12 ist des weiteren mit einem Saugzug
durch eine Feinpulver-Sammeleinrichtung, wie einen Zyklon oder
einen Staubsammler, verbunden, wodurch bei Betrieb des Saugzu
ges in der Sichtkammer 4 eine Saugwirkung oder -kraft erzeugt
und die für die Klassierung benötigte Wirbelströmung durch
die in die Sichtkammer 4 durch die Spalte zwischen den Leit
blechen 9 eingesaugte Luft hervorgerufen wird.
Die Klassier-Leitbleche 9 sind am unteren Teil des Gehäuse-
Hauptteils 1 in Gestalt eines Ringes angeordnet, und zwar vor
zugsweise derart, daß die Klassierluft durch die Öffnungen
zwischen den Klassier-Leitblechen in derselben Richtung wie
die Wirbelrichtung des von den Öffnungen zwischen den Einführ-
Leitblechen 7 mit der Trägerluft zugeführten Pulvers einströmt.
Bei dem den obigen Aufbau aufweisenden Windsichter kann das
Pulvermaterial zusammen mit Luft in die Leitkammer 5 vom Spei
serohr 8 eingeführt werden, so daß die das Pulvermaterial
mitführende Luft von der Leitkammer 5 durch die Spalte zwi
schen den Leitblechen 7 in die Sichtkammer 4 unter einem Wir
beln einströmt und das Pulvermaterial sowie die Luft mit
gleichförmiger Dichte verteilt werden.
Das in die Sichtkammer 4 unter einem Wirbeln zwangsweise einge
führte Pulvermaterial wird zu einem Wirbeln mit ansteigender
Geschwindigkeit gebracht, indem es von der Saugluft, die durch
die Spalte zwischen den Klassier-Leitblechen 9 am Boden der
Sichtkammer 4 durch den Betrieb des mit der Austragschurre
12 verbundenen Saugzuges gezogen wird und strömt, getragen
wird, wobei das Material durch die auf die Partikel einwir
kende Zentrifugalkraft in Fein- und Grobpulver getrennt wird.
Das Grobpulver, das innerhalb der Sichtkammer 4 um den Umfang
herum wirbelt, wird an der Grobpulver-Austragöffnung 11 sowie
am unteren Teil des Trichters 3 abgeführt. Das entlang der
oberen, geneigten Fläche der Klassierplatte 10 sich bewegende
Feinpulver wird zur Feinpulver-Sammeleinrichtung durch die
Feinpulver-Austragschurre 12 ausgetragen.
Die in die Sichtkammer 4 zusammen mit dem Pulvermaterial einge
führte Luft strömt insgesamt in einer Wirbelströmung, weshalb
die Geschwindigkeit der Partikel, die innerhalb der Sichtkam
mer 4 bewegt werden, zum Zentrum hin im Vergleich mit der Zen
trifugalkraft relativ klein und die Klassierung der abgeschie
denen Partikel mit geringerer Größe in der Sichtkammer 4 er
reicht wird, so daß die feinen Partikel, die eine sehr kleine
Größe haben, zur Pulver-Austragschurre 12 abgeführt werden
können. Da darüber hinaus das Pulvermaterial in die Sichtkam
mer mit im wesentlichen gleichförmiger Dichte eingeführt wird,
kann das Pulver mit einer sehr genauen Verteilung erhalten
werden.
Insbesondere wird in einem Fall, da der erfindungsgemäße Wind
sichter in einem System verwendet wird, in welchem, wie in
Fig. 10 gezeigt ist, der Sichter unmittelbar mit einer Strahl
mühle verbunden ist und für diese Mühle als Sichter dient,
wobei die groben Partikel aus den aus dem Mahlvorgang durch
die Strahlmühle sich ergebenden Partikeln getrennt und wieder
zur Strahlmühle für ein weiteres Mahlen zurückgeführt werden,
der oben erwähnte Klassiereffekt bemerkenswerter und erhebli
cher, da die in den Sichter eingeführte Luftmenge, d. h., die
vom Speiserohr 8 zugeführte Luftmenge, größer wird. In diesem
Fall sollte die Menge der in der Strahlmühle verwendeten Mahl
luft größer gemacht werden, wenn der Durchsatz in der Strahl
mühle erhöht oder wenn gemahlene Produkte mit einer geringeren
Partikelgröße erhalten werden, so daß eine gesteigerte Disper
sionswirkung erzielt werden kann.
Um die als Mahlwerk mit dem Windsichter gemäß der Erfindung
verwendete Strahlmühle, die als ein Mahlwerk dient, mit dem
Windsichter gemäß der Erfindung zu kombinieren, so daß eine
Vorrichtung zur Erzeugung eines feinen Pulvers gebildet wird,
wird bevorzugt der Austragtrichter 3, von dem das klassierte
Grobpulver abgeführt wird, mit einer Zufuhröffnung der Strahl
mühle zur Zufuhr des Materials in diese verbunden, und diese
Bauteile werden durch eine Verbindungseinrichtung, wie eine
Verbindungsleitung, zusammengeschlossen, so daß das in der
Strahlmühle gemahlene und von dieser abgeführte Pulver zum
Speiserohr 8 des Sichters transportiert werden kann.
Bei dem Erfindungsgegenstand sind die Verfahren zur Luftzufuhr,
um die Wirbelströmung im unteren Teil der Sichtkammer 4 zu
erzeugen, in keiner Weise auf das in Fig. 1 dargestellte Luft
saugsystem begrenzt, wobei die von außen zugeführte Luft durch
die Spalte zwischen den Klassier-Leitblechen strömt.
Ein Beispiel für das Verfahren und die Vorrichtung zur Erzeu
gung eines Toners ist in den Fig. 11 und 14 dargestellt, wobei
die Fig. 11 ein Ablaufschema ist.
Die groben, einem ersten Sichter zugeführten und hier zur Ent
fernung eines groben Pulveranteils aus einem pulverisierten
oder feingemahlenen Pulver-Einsatzgut 361 abgetrennten Parti
kel werden einer geeigneten Mahlvorrichtung zugeführt und nach
dem Mahlen zu dem ersten Sichter zurückgeführt. Das Feinpul
ver, von dem die groben Partikel entfernt worden sind, wird
einer Multi-Klassierzone zugeführt, in der das Pulver in wenig
stens drei Teile mit unterschiedlichen Partikelgrößen klas
siert wird, die einen Anteil mit größerer Partikelgröße (ein
Grobpulver, das in der Hauptsache Partikel mit einer Größe
über einem vorbestimmten Maßbereich umfaßt), einen Anteil
mit mittlerer Partikelgröße, der in der Hauptsache aus Parti
keln mit einer im vorbestimmten Maßbereich liegenden Größe
besteht, und einen Anteil kleinerer Partikelgröße, der ein
Feinpulver ist, das in der Hauptsache aus Partikeln mit einer
unter dem vorbestimmten Maß liegenden Partikelgröße besteht,
enthalten. Die Partikel des Anteils mit größerem Maß werden
zum ersten Sichter zusammen mit dem Einsatzgut 361 geführt
und erneut durch das Mahlwerk gemahlen. Falls es notwendig
ist, kann ein Teil der Partikel mit größeren Abmessungen zur
Schmelzstufe zurückgeführt und erneut verwendet werden.
Die Partikel mit mittlerer Größenabmessung, deren Größe in
nerhalb des vorgegebenen Maßbereichs liegen, und die Partikel
mit der geringeren Größe, deren Abmessung unter dem vorgege
benen Maßbereich liegt, werden durch eine geeignete Abzieh
einrichtung entfernt. Die aus dem mittleren Größenbereich
erhaltenen Partikel haben eine bevorzugte Partikelgrößenver
teilung und können so, wie sie sind, als Toner verwendet wer
den. Dagegen können die Partikel mit einer geringeren Größen
abmessung zur Schmelzstufe zurückgeführt und erneut verwen
det werden.
Das zu klassierende Pulver kann vorzugsweise eine wahre rela
tive Dichte von etwa 0,5- etwa 2 und in mehr bevorzugter
Weise von 0,6-1,7 im Hinblick auf die Klassierleistung
haben.
Als eine Vorrichtung zur Durchführung einer Klassierung mit
einer hohen Leistung oder einem hohen Wirkungsgrad wird ein
mehrfach unterteilter Sichter der in Fig. 12 und 13 gezeigten
Ausführungsform als ein Beispiel gegeben. In Fig. 12 und 13
haben Seitenwandstücke 322 sowie 324 und ein unteres Wandstück
325 die in den Zeichnungen angegebene Gestalt, wobei das Sei
tenwandstück 323 und das untere Wandstück 325 mit messerschnei
denförmigen Klassierkeilstücken 317 bzw. 318 jeweils versehen
sind und diese Keilstücke 317 sowie 318 die Klassierzone in
drei Bereiche oder Abteile unterteilen. Eine in die Sichtkam
mer öffnende Feinpulver-Zufuhrdüse 316 ist am unteren Teil
des Seitenwandstücks 322 angeordnet. Längs einer Verlängerung
der unteren tangentialen Linie der Düse 316 liegt ein Coanda-
Block 326 derart, daß ein langer elliptischer Bogen mit einer
Abwärtskrümmung gebildet wird. Die Sichtkammer hat ein oberes
Wandstück 327, das mit einem abwärts gerichteten messerschnei
denförmigen Lufteinlaßkeilstück 319 versehen ist, und oberhalb
der Sichtkammer sind Lufteinlaßkanäle oder -rohre 314 sowie
315 angeordnet, die in die Sichtkammer münden. Die Lufteinlaß
kanäle 314 und 315 sind jeweils mit einem ersten sowie zweiten
Luft- oder Gaszufuhrregler 320 bzw. 321, die beispielsweise
von einer Drossel- oder Regelklappe gebildet werden, und auch
mit statischen Druckmessern 328 bzw. 329 versehen. Die Orte
der Klassierkeilstücke 317 sowie 318 und des Lufteinlaßkeil
stücks 319 können in Abhängigkeit von der Art des zu klassie
renden Einsatzgutes und auch von der gewünschten Partikelgrö
ße verändert werden. Am Boden der Sichtkammer sind den jewei
ligen Bereichen oder Abteilen zugeordnete Austragkanäle oder
-leitungen 311, 312 und 313 vorgesehen, die jeweils mit Ab
sperreinrichtungen, wie z. B. Schiebern, versehen sein können.
Die Feinpulver-Zufuhrdüse 316 umfaßt einen flachen, rechtecki
gen Rohrabschnitt sowie einen sich verjüngenden, rechteckigen
Rohrabschnitt, wobei das Verhältnis des Innendurchmessers des
flachen, rechteckigen Rohrabschnitts zum Innendurchmesser der
engsten Stelle des verjüngten, rechteckigen Rohrquerschnitts
mit 20 : 1 bis 1 : 1 und vorzugsweise mit 10 : 1 bis 2 : 1
festgesetzt wird, um eine gute Zufuhrgeschwindigkeit zu erlan
gen.
Das Klassieren in der mehrfach unterteilten Klassierzone mit
dem oben beschriebenen Aufbau geht beispielsweise folgenderma
ßen vor sich. Das Innere der Sichtkammer wird durch wenigstens
einen der Austragkanäle 311, 312 bzw. 313 evakuiert. Das Fein
pulver wird der Klassierzone mit hoher Geschwindigkeit durch
die in diese Zone mündende Feinpulver-Zufuhrdüse 316 zugeführt,
wobei die Strömungsgeschwindigkeit unter Verwendung eines auf
der Evakuierung beruhenden Gasstromes 50-300 m/s beträgt.
Der erste Gaszufuhrregler 320 wird so betrieben, daß der ab
solute Wert des statischen Drucks P 1 im Bereich des stromauf
liegenden Teils des Lufteinlaßkanals 314 auf 1470,99 Pa oder
mehr und vorzugsweise auf 1961,32 Pa oder mehr festgesetzt
werden kann, während der zweite Gaszufuhrregler 321 so betrie
ben wird, daß der absolute Wert eines statischen Drucks P 2
im Bereich des stromaufwärtigen Teils des Lufteinlaßkanals
315 auf 392,26 Pa und vorzugsweise auf 441,30 Pa-686,46 Pa
festgesetzt werden kann. Damit wird der absolute Wert |P 1|
des statischen Drucks P 1 und der absolute Wert |P 2| des sta
tischen Drucks P 2 so eingeregelt, daß die Beziehung erfüllt
wird:
|P 1|-|P 2|≧100.
Das wird, um die Genauigkeit in der Klassierung zu steigern,
bevorzugt. Der absolute Wert des statischen Drucks P 2 kann
vorzugsweise im Bereich von 441,30-686,46 Pa liegen, so daß
das Fein- und das Grobpulver in der Klassierzone weiter bzw.
breiter verteilt oder dispergiert werden können, um eine Kon
trolle der getrennten Größe zu erleichtern.
Der Fall wobei
|P 2|-|P 2|<100
ist, kann eine Erniedrigung
in der Klassiergenauigkeit zum Ergebnis haben und eine exakte
Entfernung des Feinpulveranteils unmöglich machen, was in ho
hem Maß dazu neigt, klassierte Produkte mit einer breiten Par
tikelgrößenverteilung hervorzubringen. Die Zufuhr des Fein
pulvers zur Klassierzone mit einer Strömungsgeschwindigkeit
unterhalb 50 m/s kann es unmöglich machen, gründlich und zu
friedenstellend die Zusammenballung der im Feinpulver vorhan
denen Aggregate aufzuheben oder zu zerteilen, was dazu führen
kann, daß eine Klassierausbeute und eine Klassiergenauigkeit
erniedrigt werden. Eine Zufuhr des Feinpulvers zur Klassier
zone mit einer Strömungsgeschwindigkeit über 300 m/s kann ein
Zusammenstoßen (Kollidieren) zwischen den Partikeln zum Ergeb
nis haben, was zu einer Größenverminderung und damit zu einer
erneuten Erzeugung von feinen Partikeln führt, wodurch die
Klassierausbeute vermindert wird.
Das auf diese Weise zugeführte Feinpulver wird auf einer Kur
venbahn 330 durch die auf den Coanda-Effekt des Coanda-Blocks
326 zurückzuführende Wirkung und die Wirkung von Gasen, wie
der gleichzeitig einströmenden Luft, bewegt und entsprechend
der Partikelgröße sowie der Masse der jeweiligen Partikel klas
siert. Wenn die Partikel im Feinpulver dieselbe relative Dichte
haben, werden größere oder grobe Partikel zur Außenseite des
Luftstroms, d. h. zum ersten Teilbereich auf der linken Seite
des Klassierkeilstücks 318, mittlere Partikel mit einer Par
tikelgröße innerhalb des vorgegebenen Maßbereichs zum zweiten,
zwischen den Klassierkeilstücken 318 und 317 abgegrenzten Ab
teil und kleinere Partikel mit einer Partikelgröße unter dem
vorgegebenen Maßbereich zum dritten Teilbereich auf der rech
ten Seite des Klassierkeilstücks 317 hin klassiert. Die auf
diese Weise abgeschiedenen größeren Partikel werden von dem
Austragkanal 311, die mittleren Partikel werden von dem Aus
tragkanal 312 und die kleineren Partikel werden von dem Aus
tragkanal 313 jeweils abgeführt. Die zum zweiten Teilbereich
klassierten Partikel können in bevorzugter Weise einen mittle
ren Partikeldurchmesser von etwa 1-15 µm haben, indem die
Bedingungen für die Klassierungen geregelt werden.
Bei der Durchführung des obigen Verfahrens ist es üblich,
ein Verbindungssystem zu verwenden, durch das die einzelnen
Ausrüstungseinrichtungen mit Verbindungseinrichtungen, wie
Rohren, zusammengeschlossen werden. Ein bevorzugtes Beispiel
eines derartigen Systems ist in Fig. 14 gezeigt. Dieses System
umfaßt einen dreigeteilten Klassierer oder Sichter 301 der
in Fig. 12 und 13 gezeigten sowie im Zusammenhang damit be
schriebenen Bauart, eine kontinuierlich arbeitende Zufuhrvor
richtung (Stetig-Zufuhreinrichtung) 302, eine Stetig-Zufuhr
einrichtung 310, einen Schwingförderer 303, Sammelzyklone 304,
305, 306 sowie 307, ein Mahlwerk 308 und einen ersten Sichter
309, für den beispielsweise der in Fig. 4 gezeigte Windsich
ter zum Einsatz kommt, wobei alle diese Ausrüstungsteile un
tereinander verbunden sind.
Bei diesem System wird das pulverisierte Einsatzgut in den
ersten Sichter 309 durch die Stetig-Zufuhreinrichtung 302 ein
geführt, während das Feinpulver, von dem der Großpulveranteil
nach Wunsch entfernt worden ist, in die Stetig-Zufuhreinrich
tung 310 durch den Sammelzyklon 307 eingebracht und dann in
den dreigeteilten Sichter 301 nach Zufuhr vom Schwingförderer
303 zur Feinpulver-Zufuhrdüse 316 durch diese mit hoher Ge
schwindigkeit ausgestoßen wird. Die im ersten Sichter 309
klassierten Grobpulverpartikel werden dem Klassierer bzw.
Mahlwerk 308 zugeführt sowie gemahlen und dann wieder zusammen
mit erneut eingebrachtem pulversieriserten Einsatzgut in den
ersten Sichter 309 eingebracht. Wenn das gemahlene Produkt
in den dreigeteilten Sichter 301 eingeführt wird, so unterliegt
es einer Saugwirkung mit einer Strömungsgeschwindigkeit in
der Größenordnung von 50-300 m/s durch den Einsatz der Saug
luft vom Sammelzyklon 305 und/oder Sammelzyklon 306. Eine
Zufuhr-Saugwirkung wird für das System bevorzugt, da dadurch
eine derart strikte Abdichtung, wie sie bei einer Zufuhr un
ter Druck erforderlich ist, nicht notwendig ist.
Die Klassierzone des Sichters 301 wird üblicherweise mit einer
Größenabmessung von (10-50 cm)×(10-50 cm) gefertigt,
so daß das gemahlene Produkt unverzüglich in 0,1-0,01 s oder
darunter in drei oder mehr Arten von Partikeln klassiert wer
den kann. Durch den dreigeteilten Klassierer 301 wird das ge
mahlene Produkt in die größeren Partikel (Partikel mit einer
Größe über dem vorgegebenen Maßbereich), in die mittleren Par
tikel (Partikel mit einer Größe innerhalb des vorgegebenen
Maßbereichs) und die kleineren Partikel (Partikel mit einer
Größe unterhalb des vorgegebenen Maßbereichs) klassiert. An
schließend werden die größeren Partikel durch die Austraglei
tung 311 abgeführt und durch den Sammelzyklon 306 zur Stetig-
Zufuhreinrichtung 302, in der das pulverisierte Einsatzgut
361 gehalten wird, zurückgeführt.
Die mittleren Partikel werden aus dem System durch den Aus
tragkanal 312 abgeführt und als mittelgroßes Pulver (Mittel
pulver) 351 im Sammelzyklon 305 gesammelt, so daß sie als ein
Tonerprodukt verwendet werden können. Die kleineren Partikel
werden durch den Austragkanal 313 aus dem System ausgetragen,
im Sammelzyklon 304 gesammelt und dann als Feinpulver 341 mit
einer außerhalb des vorgegebenen Maßbereichs liegenden Parti
kelgröße wiedergewonnen. Die Sammelzyklone 304, 305 und 306
arbeiten auch als Einrichtungen zur Saug-Evakuierung zum Ein
führen des Feinpulvers in die Klassierzone durch die Düse 316
unter einer Saugwirkung.
Als das Mahlwerk 308 kann eine Mahleinrichtung, wie eine Schlag-
oder Strahlmühle, verwendet werden. Für die Schlagmühle kommt
eine "Turbo Mill" von Turbo Kogyo K. K. und für das Mahlwerk,
das einen Düsenstrahl nutzt, kommt eine "Supersonic Jet Mill
PJM-I Model" von Nippon Pneumatic Kogyo K. K. oder eine "Micron
Jet" von Hosokawa Micron K. K. in Betracht. Der mehrgeteilte
Sichter, der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet
wird, ist ein solcher, der eine Klassiereinrichtung, die einen
Coanda-Effekt ausnützt und einen Coanda-Block hat, beispiels
weise der "Elbow-Jet" von Nittetsu Kogyo K. K.
Üblicherweise wird der Toner zur Entwicklung von elektrostati
schen, latenten Abbildungen durch Schmelzkneten der Ausgangs
materialien, wie eines Bindemittelharzes (Harzträgers), das
bzw. der ein thermoplastisches Harz, z. B. Styrolharze, Styrol-
Akrylatharze, Styrol-Methakrylatharze und Polyesterharze umfaßt,
eines Farbmittels (und/oder ein magnetisches Material), eines
Offset-Schutzmittels und eines Ladungssteuermittels,woran sich
ein Kühlen, Pulverisieren sowie Klassieren anschließen, her
gestellt.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird das Pulver gemah
len, das gemahlene Produkt anschließend unter Verwendung des
Sichters von Fig. 4 klassiert, dann wird das klassierte Pul
ver weiter zur Klassierzone transportiert, um die augenblick
liche Klassierung in wenigstens drei Teile durchzuführen, so
daß die vorher erwähnten Aggregate schwerlich gebildet und
selbst wenn sie gebildet werden, die Aggregate zerkleinert
oder zum Grobpulveranteil hin entfernt werden können. Auf diese
Weise werden in dem Verfahren klassierte Produkte zur Verwen
dung als Toner, die Partikel mit gleichförmiger Zusammenset
zung umfassen und eine genaue Partikelgrößenverteilung aufwei
sen, erhalten.
Der aus dem durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der
Erfindung erhaltenen Pulver gebildete Toner zeigt eine stabile
triboelektrische Menge zwischen Tonerpartikeln, zwischen dem
Toner und einer Trommel, zwischen dem Toner und einem Toner-
Transportmaterial, wie einem Träger. Insofern unterliegt die
ses Material kaum oder allenfalls in geringster Weise einem
Entwicklungsschleier, und das Verbreiten oder Ausstreuen von
Toner um die Ränder von latenten Abbildungen wird vermieden,
es kann eine hohe Bildschwärzung erhalten und auch die Repro
duzierbarkeit von Halbtönen gesteigert und verbessert werden.
Ferner kann die ursprüngliche oder anfängliche Leistungsfähig
keit aufrechterhalten werden, selbst wenn ein Entwickler kon
tinuierlich über einen langen Zeitraum verwendet wird, und
es können Abbildungen von hoher Qualität über eine lange Zeit
spanne erzeugt werden. Darüber hinaus sind, auch wenn eine
Verwendung unter Umgebungsbedingungen einer hohen Temperatur
und hoher Feuchtigkeit erfolgt, ultrafeine Partikel und Aggre
gate oder Zusammenballungen von diesen in derart geringem
Ausmaß vorhanden, daß die triboelektrische Menge des Entwick
lers stabil sein kann. Auch wird sich die triboelektrische
Quantität schwerlich im Vergleich zu derjenigen unter normaler
Temperatur und normaler Feuchtigkeit ändern, so daß die Schlei
erbildung oder die Verringerung in der Bildschwärzung kaum
auftritt, womit eine Entwicklung von latenten Abbildungen mit
getreuer Wiedergabe ausgeführt werden kann. Ferner kann die
resultierende Tonerabbildung auf ein Transfermedium, wie Pa
pier, mit einer überlegenen Übertragungsleistung übertragen
werden. Selbst bei einer Verwendung unter den Bedingungen
einer niedrigen Temperatur und niedrigen Feuchtigkeit wird
sich die triboelektrische Quantitätsverteilung kaum ändern
und kann diese im Vergleich zu derjenigen bei normaler Tempe
ratur und normaler Feuchtigkeit stabil bleiben. Da die ultra
feine Partikelkomponente, die eine sehr große Ladungsmenge
pro Gewichtseinheit hat, entfernt wird, zeigt der mit dem Ver
fahren nach der Erfindung erhaltene Toner die vorteilhaften
Merkmale, daß er frei von einer Verminderung der Bildschwär
zung sowie der Schleierbildung und auch im wesentlichen frei
von der Rauhigkeit oder dem Zerstreuen während einer Übertra
gung ist.
Bei der Herstellung des Mittelpulvers mit einer kleinen Par
tikelgröße, z. B. einem mittleren Partikeldurchmesser von
3-7 µm, kann der Erfindungsgegenstand leistungsfähiger als
die herkömmlichen Verfahren arbeiten.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Beispie
le noch näher erläutert, wobei der Ausdruck "Teil(e)" pro
Masse bedeutet.
Beispiel 1
Styrol-Akrylatharz (Kopolymerisations-Gewichtsverhältnis: 7 : 3; mittleres Molekulargewicht: etwa 300 000) |
100 Teile |
Magnetpulver (Partikeldurchmesser: etwa 0,2 µ) |
80 Teile |
niedermolekulares Polypropylen (mittleres Molekulargewicht: etwa 3000) |
2 Teile |
positives Ladungsfähigkeit-Steuermittel |
2 Teile |
Ein Tonermaterial aus der Mischung mit dem obigen Ansatz wurde
bei 180°C für etwa 1 h mischgeknetet, worauf sich ein Kühlen,
um ein Verfestigen oder Erstarren zu bewirken, anschloß, und
dann das Produkt mit einer Hammermühle zu groben Partikeln
von 100-1000 µm pulverisiert wurde. Das grobe, pulverisierte
Produkt 361 hatte eine wahre relative Dichte von etwa 1,5,
und dieses Produkt wurde in die Stetig-Zufuhreinrichtung 302
eingegeben sowie in den ersten Sichter 309 mit einer Menge
von 250 g/min eingeführt. Als erster Sichter 309 wurde der
in Fig. 4 gezeigte Windsichter verwendet. Für die Einführ-
Leitbleche 7 wurden 20 Stück in Gestalt eines Ringes (s. Fig. 2)
verwendet. Die Spalte zwischen den Leitblechen 7 wurden auf
einen Abstand von etwa 4-10 mm eingestellt. Für die Klas
sier-Leitbleche 9 wurden 25 Stück verwendet, wobei die Spalte
zwischen diesen auf einen Abstand von etwa 2-3 mm eingestellt
wurden. Die Klassier-Leitbleche wurden so angeordnet, daß die
Wirbelströmung der durch die Spalte zwischen den Einführ-
Leitblechen einströmenden Trägerluft zur Richtung der Wirbel
strömung durch die Spalte zwischen den Klassier-Leitble
chen 9 gleichen Richtung verlief.
Das grobe, pulverisierte Produkt 361 wurde in Trägerluft durch
das Speiserohr 8 in die Sichtkammer 4 in einem gründlich ver
teilten Zustand zusammen mit der Luft durch die Spalte zwischen
den Einführ-Leitblechen 7 eingebracht. Dieses Pulver-Einsatzgut
361 wurde in der Sichtkammer 4 in Grobpulver sowie Feinpulver
durch die Wirkung der durch die Klassier-Leitbleche 9 einge
führten Klassierluft getrennt. Das klassierte Grobpulver wurde
in einer Strahlmühle als das Mahlwerk 308 (Supersonic Jet
Mill PJM-I-5) gemahlen und nach dem Mahlvorgang zum ersten
Sichter 309 zurückgeführt. Die Partikelgrößenverteilung des
im ersten Sichter 309 klassierten Feinpulvers wurde gemessen,
wobei sich gezeigt hat, daß das Feinpulver einen volumetri
schen mittleren Durchmesser von etwa 7,3 µm hatte und daß 12
Vol.-% der Partikel einen Durchmesser von 4,0 µm oder weniger
sowie 3,0 Vol.-% der Partikel einen Partikeldurchmesser von
12,7 µm oder mehr hatten. Dieses resultierende Feinpulver wur
de in die Stetig-Zufuhreinrichtung 310 eingebracht und in den
mehrfach unterteilten Klassierer 301 von Fig. 12 und 13 durch
den Schwingförderer 303 in einer Menge von 250 g/min einge
führt sowie in diesem Sichter in die drei Arten von Grob-,
Mittel- und Feinpulver unter Ausnutzung des Coanda-Effekts
klassiert. Als der mehrfach unterteilte, den Coanda-Effekt
nutzende Sichter wurde der Elbow-Jet EJ-5-3 verwendet.
Bei Einführen des Feinpulvers wurden die mit den Austragka
nälen 311, 312 sowie 313 in Verbindung stehenden Sammelzyklo
ne 304, 305 und 306 betrieben, um das Innere des Systems zu
evakuieren und eine Saugkraft hervorzurufen, durch deren Wir
kung das gemahlene Produkt der Zufuhrdüse mit einer Strö
mungsgeschwindigkeit von etwa 100 m/s zugeführt wurde. Der
statische Druck P 1 am stromaufwärtigen Teil des Lufteinlaßka
nals 314 und der statische Druck P 2 am stromaufwärtigen Teil
des Lufteinlaßkanals 315 wurden auf -2843,91 Pa (Nenndruck;
Druckunterschied zum Atmosphärendruck) bzw. auf -686,46 Pa
(Nenndruck; Druckunterschied zum Atmosphärendruck) jeweils
eingeregelt. Das auf diese Weise zugeführte gemahlene Produkt
wurde unverzüglich in 0,01 s oder weniger klassiert. Im Sam
melzyklon 305 für das klassierte Mittelpulver wurde ein als
Toner geeignetes Mittelpulver in einer Klassierausbeute von
80 Gew.-% erhalten, das einen volumetrischen mittleren Parti
keldurchmesser von etwa 7,8 µm hatte, wobei 2,0 Vol.-% der
Partikel einen Durchmesser von 4,0 µm oder darunter und 1,0
Vol.-% der Partikel einen Durchmesser von 12,7 µm oder mehr
aufwiesen. Der Ausdruck "Klassierausbeute", der hier verwen
det wird, bezieht sich auf einen Prozentsatz der Menge des
Mittelpulvers (Produkts), der letztlich von dem Gesamtgewicht
des zugeführten Pulver-Beschickungsguts erhalten wird. Das er
langte, aus dem Verfahren resultierende Mittelpulver wurde
mit einem optischen Mikroskop begutachtet, wobei sich gezeigt
hat, daß im wesentlichen kein Aggregat von etwa 5 µm oder mehr
aus der Anhäufung von ultrafeinen Partikeln zu erkennen war.
Das klassierte Grobpulver wurde im Sammelzyklon 306 gesammelt
und anschließend in die Stetig-Zufuhreinrichtung 302 einge
bracht.
Das auf die oben beschriebene Weise erhaltene Mittelpulver
wurde als ein Toner verwendet, wobei 0,6 Gew.-% eines hydro
phoben Silikats mit dem Toner gemischt wurden, um einen Ent
wickler herzustellen. Der auf diese Weise hergestellte Entwick
ler wurde einem Kopiergerät NP-1215 von Canon Inc. eingege
ben, um Kopiertests durchzuführen. Das Ergebnis waren kopierte
Abbildungen, die frei von Schleierbildung waren und für dünne
Linien eine gute Entwicklungsleistung zeigten.
Beispiel 2
Styrol-Akrylharz |
100 Teile |
magnetisches Material (0,3 µm) |
60 Teile |
Ladungssteuermittel |
2 Teile |
niedermolekulares Polypropylenharz |
4 Teile |
Die zur Herstellung eines Toners verwendeten, im obigen Ver
hältnis gemischten Materialien wurden unter Wärmeeinwirkung
geknetet und nach einem Abkühlen zerkleinert sowie mit einer
Hammermühle pulverisiert, um ein Pulvermaterial zu erhalten,
das dem in Fig. 4 gezeigten Windsichter in einer Menge von
100 g/min zugeführt wurde. Das abgetrennte Grobpulver wurde
dann in eine Strahlmühle (Supersonic Jet Mill von Nippon Pneu
matic Kogyo K. K.), die mit dem Sichter in der in Fig. 10 ge
zeigten Weise verbunden war, eingeführt, worauf sich ein
Feinmahlen mit einem Druck von 49,05 N/cm2 des Mahlluftstroms
anschloß. Das feingemahlene Pulvermaterial wurde wieder in
den Sichter mit einem durch eine Grobpulverisierung erhalte
nen Pulvermaterial zusammen eingeführt, während das abgetrenn
te Feinpulver als ein feingemahlenes Produkt erhalten wurde.
Dieses feingemahlene Produkt hatte, wie sich gezeigt hat,
einen mittleren Partikeldurchmesser von 4,7 µm, es enthielt
0,1 Gew.-% an Partikeln mit einem Partikeldurchmesser von
10 µm oder darüber, und es wurde in einer Ausbeute von
100 g/min erlangt. Der mittlere Partikeldurchmesser ent
spricht dem mittleren Durchmesser einer Partikeldurchmesser-
Gewichtshäufigkeitsverteilung und wurde unter Verwendung eines
durch Coulter Electronics Comp. gefertigten Coulter-Zählers
gemessen.
Beispiel 3
Das gleiche Material wie bei Beispiel 2 wurde in dasselbe
Sichter/Strahlmühlen-System wie im Beispiel 2 mit derselben
Zufuhrmenge (100 g/min) eingebracht, und es wurde ein feinge
mahlenes Produkt bei einem Druck von 58,86 N/cm2 des Mahlluft
stroms erhalten. Es hat sich gezeigt, daß das Produkt einen
mittleren Partikeldurchmesser von 3,7 µm hatte, wobei
0 Gew.-% der Partikel einen Durchmesser von 10 µm oder mehr
aufwiesen, und es wurde mit einer Ausbeute von 100 g/min
erlangt.
Die Menge der in den Windsichter zusammen mit dem Pulvermate
rial eingeführten Luft war in diesem Fall das 1,2fache der
Luftmenge von Beispiel 2.
Vergleichsbeispiel 1
Dasselbe Material wie bei Beispiel 2 wurde in den in Fig. 5
gezeigten Windsichter mit der zum Beispiel 2 gleichen Zufuhr
geschwindigkeit (100 g/min) eingebracht; das abgetrennte Grob
pulver wurde in eine mit dem Sichter verbundene Strahlmühle
(Supersonic Jet Mill von Nippon Pneumatic Kogyo K. K.) einge
führt, worauf sich ein Mahlen (Mahlluftdruck: 49,05 N/cm2)
anschloß. Das feingemahlene Material wurde wieder zusammen
mit pulverisiertem Einsatzgut in den Sichter eingebracht, wäh
rend das abgetrennte Feinpulver als feingemahlenes Produkt
erhalten wurde. Das als Ergebnis vorliegende Produkt zeigte
einen mittleren Partikeldurchmesser von 7,5 µm, es enthielt
15,0 Gew.-% an Partikeln mit einem Partikeldurchmesser von
10 µm oder mehr, und es wurde in einer Ausbeute von 98 g/min
erhalten.
Vergleichsbeispiel 2
Dasselbe Material wie bei Beispiel 2 wurde in das gleiche
Sichter/Strahlmühlen-System wie bei dem Vergleichsbeispiel
1 mit der zum Beispiel 2 gleichen Zufuhrmenge (100 g/min)
eingebracht, und unter einem Mahlluftdruck von 58,86 N/cm2
wurde ein feingemahlenes Produkt erhalten. Das resultierende
Produkt hatte einen mittleren Partikeldurchmesser von 6,3 µm,
wobei 7 Gew.-% der Partikel einen Partikeldurchmesser von
10 µm oder mehr aufwiesen, und es wurde mit einer Ausbeute
von 97 g/min erlangt.
Wie aus dem obigen deutlich wird, wurden bei den Beispielen
2 und 3 feingemahlene Produkte (abgeschiedenes Feinpulver)
mit einem kleineren Partikeldurchmesser als im Fall der Ver
gleichsbeispiele 1 und 2 erhalten.
Bei dem Beispiel 3 wurde der Strahlluftdruck für das Mahlen
um 9,81 N/cm2 größer gemacht als im Beispiel 2, wobei eine
um das 1,2fache erhöhte Luftströmung vorlag, so daß der Parti
keldurchmesser des feingemahlenen Produkts um etwa 20% von
4,7 µm auf 3,7 µm verkleinert wurde.
Andererseits wurde bei den Vergleichsbeispielen 2 und 1 der
Strahlluftdruck für das Mahlen um 9,81 N/cm2 erhöht, jedoch
wurde der Partikeldurchmesser des feingemahlenen Produkts nur
um 15% von 7,5 µm auf 6,3 µm verkleinert.
Vergleichsbeispiel 3
Dasselbe Material wie im Beispiel 2 wurde in das gleiche Sich
ter/Strahlmühlen-System wie im Vergleichsbeispiel 1 einge
bracht, und es wurde ein feingemahlenes Produkt mit einem mitt
leren Partikeldurchmesser von 4,7 µm bei einem Strahlluftdruck
für das Mahlen von 49,05 N/cm2 erhalten, wobei das Material
in einer Menge von 25 g/min im Maximum eingebracht wurde, und
das Produkt wurde in einer Ausbeute von 24 g/min erhalten.
Es hat sich gezeigt, daß das feingemahlene Produkt einen mitt
leren Partikeldurchmesser von 4,7 µm hatte und 0,5 Gew.-% der
Partikel einen Partikeldurchmesser von 10 µm oder darüber auf
wiesen.
Aus dem obigen folgt, daß bei dem Vergleichsbeispiel 3 die
Durchsatzleistung um 1/4 vermindert wurde, um ein feingemahle
nes Produkt mit demselben mittleren Partikeldurchmesser wie
im Beispiel 2 zu erhalten.
Beispiel 4
Zur Herstellung eines Toners verwendete, im gleichen Verhält
nis wie im Beispiel 2 gemischte Materialien wurden unter Wärme
einwirkung geknetet und nach dem Abkühlen gebrochen sowie mit
einer Hammermühle pulverisiert. Das entstandene Pulvermaterial
wurde in eine Strahlmühle (eine Supersonic Jet Mill von Nip
pon Pneumatic Kogyo K. K.) eingeführt, um ein Tonerpulver mit
einem mittleren Partikeldurchmesser von 7,0 µm und mit einem
Anteil von 15 Gew.-% der Partikel mit einem Partikeldurchmes
ser von 4,9 µm oder darunter zu erhalten. Das auf diese Weise
erlangte Tonerpulver wurde unter Verwendung des in Fig. 4 ge
zeigten Windsichters klassiert, um ein abgeschiedenes Feinpul
ver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 4,0 µm als
einem Durchmesser der abgetrennten Partikel zu erlangen. Das
abgeschiedene Feinpulver hatte einen mittleren Partikeldurch
messer von 4,0 µm, wobei 7 Gew.-% der Partikel einen Durch
messer von 2,5 µm oder darunter aufwiesen. Das abgeschiedene
Grobpulver hatte einen mittleren Partikeldurchmesser von
7,5 µm, und 1,5 Gew.-% der Partikel wiesen einen mittleren
Partikeldurchmesser von 4,0 µm oder weniger auf. Das abgeschie
dene Feinpulver und das abgeschiedene Grobpulver wurden in
einem Verhältnis von 20 : 80 erlangt.
Vergleichsbeispiel 4
Dasselbe Tonerpulver wie im Beispiel 4 mit einem mittleren
Partikeldurchmesser von 7,0 µm und einem Anteil von 15 Gew.-%
der Partikel mit einem Durchmesser von 4,0 µm oder darunter
wurde unter Verwendung des in Fig. 5 gezeigten Windsichters
klassiert, so daß sich ein abgeschiedenes Feinpulver mit einem
mittleren Partikeldurchmesser von 4,0 µm als einem Durchmesser
der abgetrennten Partikel ergab. Das abgeschiedene Feinpulver
hatte einen mittleren Partikeldurchmesser von 4,0 µm bei
einem Gehalt von 15 Gew.-% der Partikel mit einem Durchmesser
von 2,5 µm oder darunter. Das abgeschiedene Grobpulver hatte
einen mittleren Partikeldurchmesser von 7,4 µm und enthielt
5 Gew.-% an Partikeln mit einem mittleren Partikeldurchmes
ser von 4,0 µm oder weniger. Bei einem Vergleich mit dem Bei
spiel 4 zeigte sich, daß bei diesem Beispiel 4 Pulver mit
einer schärferen Partikeldurchmesser/Gewichtshäufigkeitsver
teilung sowohl im Fein- als auch im Grobpulver erhalten wer
den.
Die Ausbeute an abgeschiedenem Fein- und Grobpulver lag im
Verhältnis von 25 : 75.
Wie im vorstehenden beschrieben wurde, sieht die Erfindung
einen derartigen Aufbau vor, daß das Pulvermaterial und die
Trägerluft, die vom Speiserohr 8 in die Sichtkammer einströ
men, in diese Kammer von den Schlitzen zwischen den Klassier-
Leitblechen 9, die zwischen der Leitkammer 5 und der Sichtkam
mer 4 vorhanden sind, vom gesamten Umfang her eingeführt wer
den, und zwar unter einem Verwirbeln und doch mit einer gleich
förmigen Pulvermaterialdichte. Insofern kann das Pulvermaterial
mit hoher Genauigkeit wirksam und leistungsfähig klassiert
werden. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit zum Zentrum
der in der Sichtkammer 4 wirbelnden Partikel hin klein gemacht
werden, so daß der Durchmesser der abgeschiedenen Partikel
ebenfalls klein gehalten werden kann. Insbesondere kann, wenn
die zusammen mit dem Pulvermaterial eingeführte Luft in gro
ßer Menge wie bei dem System, bei welchem der Sichter mit der
Strahlmühle verbunden ist, vorhanden ist, die Wirkung im Hin
blick auf eine Verkleinerung des Durchmessers der abgeschie
denen Partikel erheblich zur Geltung gebracht werden, so daß
Produkte mit einem geringeren Partikeldurchmesser als die Pro
dukte, die mit einer Strahlmühle fein gemahlen werden, lei
stungsfähig erhalten werden können.
Erfindungsgemäß umfaßt ein Sichter oder Klassierer zur Klas
sierung, d. h. zur Korngrößentrennung, mittels eines Luft
stroms ein Pulver-Speiserohr sowie eine im Sichter ausgebil
dete Sichtkammer. Am oberen Teil der Sichtkammer ist eine mit
dem Pulver-Speiserohr verbundene Leitkammer vorgesehen. Zwi
schen der Leit- und der Sichtkammer befinden sich Einführ-
Leitbleche in einer Mehrzahl, an denen das Pulver von der
Leit- in die Sichtkammer durch zwischen diesen Leitblechen
befindliche Schlitze zusammen mit Trägerluft eingeführt wird.
Eine Klassierplatte mit schräg zu ihrem Zentrum ansteigenden
Flächen ist am Boden der Sichtkammer angeordnet. Längs der
Seitenwand der Sichtkammer befinden sich Klassier-Leitbleche,
wobei die Luft durch die zwischen diesen Leitblechen ausgebil
deten Öffnungen einströmt, um eine Wirbelströmung zu erzeugen,
durch die das in die Sichtkammer zusammen mit der Trägerluft
eingespeiste Pulver mittels Zentrifugalwirkung in Fein- und
Grobpulver getrennt wird. Eine im mittigen Teil der Klassier
platte ausgebildete Austragöffnung dient der Abfuhr von klas
siertem Feinpulver zu einer mit der Austragöffnung verbundenen
Austragschurre. Längs des Außenumfangs der Klassierplatte ist
eine Austragöffnung ausgebildet, durch die das klassierte
Grobpulver abgeführt wird.