JP2000109721A

JP2000109721A - 粒子表面酸化方法および粒子表面酸化装置

Info

Publication number: JP2000109721A
Application number: JP28791098A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Horiuchi; 貴洋堀内; Kiyobumi Morimoto; 清文森本; Shiro Narukawa; 志郎成川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】水や水性溶媒等の溶媒に対する分散性や溶解
性を改善できる表面酸化粒子を安定に製造できる粒子表
面酸化方法および粒子表面酸化装置を提供する。【解決手段】粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る
混合工程と、上記懸濁液の状態を検知して、得られた検
知結果に基づいて懸濁液の生成を制御する制御工程と、
上記懸濁液を搬送しながら加熱して酸性液を気化させる
ことにより、粒子の表面に酸化による親水性基を付与し
た表面酸化粒子を生成する酸化工程と、混合工程および
酸化工程の状態を検知して、検知結果に基づいて表面酸
化粒子の生成を制御する制御工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット用
記録液、ボールペンやマーキングペンに好適に用いられ
る、粒子の表面が改質された表面酸化粒子を製造する粒
子表面酸化方法および粒子表面酸化装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種粒子の表面を改質する方
法として、乾式の他、液相中において重合を行わせる方
法が知られており、具体的には、例えば、疎水性を有す
る粒子（疎水性物質）を、親水性の改質剤で処理するこ
とによって粒子表面に改質剤の膜を形成して親水性を付
与する改質方法、即ち、粒子表面を親水性を有する改質
剤にて被覆する改質方法が、種々実施されている。

【０００３】上記改質方法として、例えば「微粒子工学
−分散の基礎と応用−」（社団法人日本粉体工業技術協
会編集；株式会社朝倉書店発行；1994年６月25日初版第
１刷）１２３頁〜１３６頁には、高速回転式衝撃粉砕機
や摩砕式ミル、ボールミル、ロールミル、媒体撹拌型粉
砕機、ジェットミル等の乾式粉砕機を用いて、粉体状の
粒子表面に粉体状の異種成分（表面改質剤）を物理的に
結合させることにより、該粒子表面の性質が改質された
被覆型複合粒子を製造する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
改質方法では、粒子を改質剤で処理する際に、撹拌翼等
の撹拌装置を用いて粒子を撹拌するので、該粒子が摩擦
等によって帯電してしまう。このため、得られた表面酸
化粒子（親水性粒子）は、帯電により収納部材（ホッパ
ー）内壁に吸着し搬送不良となって、取り扱いが困難と
なる。また、上記従来の改質方法では、物理的に結合さ
せるため処理に非常に長時間を要する。さらに、処理を
行う際の操作が煩雑であり、かつ、高価な装置を用いな
ければならないという問題点を有している。

【０００５】その上、上記従来の改質方法では、粒子を
改質剤で処理する際に例えば粒子の凝集等が生じるため
に、得られる改質粒子の粒子径が大きくかつ不揃いとな
り易い。さらに、サブミクロンオーダーの微小粒子の処
理を行う際においては、個々の粒子にそれぞれ処理を安
定に行うことは、微小粒子が容易に凝集し易いという欠
点から困難である。

【０００６】また、撹拌装置を用いて粒子を撹拌するこ
とによって粒子を改質剤で処理するので、改質剤等の各
種薬品を、粒子の処理に必要な理論量よりも遥かに多量
に使用しなければならず、かつ、多量の残存する各種薬
品に関する廃液処理等の後処理が面倒である。それゆ
え、上記従来の方法では、改質粒子の製造コスト（処理
コスト）が高くなるという問題点を有している。

【０００７】このように、上記従来の改質方法、即ち、
上記従来の改質粒子の製造方法では、粒子を帯電させる
ことなく、しかも、簡便な装置および操作で短時間でか
つ安価に、粒子径が比較的小さくかつ揃った改質粒子を
製造することができない。

【０００８】それゆえ、従来、粒子を帯電させることな
く、しかも、簡便な装置および操作で短時間でかつ安価
に、粒子径が比較的小さく、かつ揃った改質粒子である
表面酸化粒子を安定に製造することができる製造方法お
よび製造装置が嘱望されている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の粒子表面酸化方
法は、以上の課題を解決するために、粒子を、酸性液に
懸濁して懸濁液を得る混合工程と、上記懸濁液の状態を
検知して、得られた検知結果に基づいて懸濁液の生成を
制御する制御工程と、上記懸濁液を搬送しながら加熱し
て酸性液を気化させることにより、粒子の表面に酸化に
よる親水性基を付与した表面酸化粒子を生成する酸化工
程とを含むことを特徴としている。

【００１０】本発明の他の粒子表面酸化方法は、粒子
を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混合工程と、上記懸
濁液から、粒子を含む液滴を生成する液滴生成工程と、
上記液滴の生成状態を検知して、得られた検知結果に基
づいて液滴の生成を制御する制御工程と、上記液滴を搬
送しながら加熱して酸性液を気化させることにより、粒
子の表面に酸化による親水性基を付与した表面酸化粒子
を生成する酸化工程とを含むことを特徴としている。

【００１１】本発明のさらに他の粒子表面酸化方法は、
粒子を酸性液に懸濁して懸濁液を得る混合工程と、上記
懸濁液を輸送して供給する輸送工程と、輸送された懸濁
液を搬送しながら加熱して酸性液を気化させることによ
り、粒子の表面に酸化による親水性基を付与した表面酸
化粒子を生成する酸化工程と、輸送工程において、懸濁
液の状態を検知し、得られた検知結果に基づいて表面酸
化粒子の生成を制御する制御工程と含むことを特徴とし
ている。

【００１２】本発明のさらに他の粒子表面酸化方法は、
粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混合工程と、上
記懸濁液から、粒子を含む液滴を生成する液滴生成工程
と、上記液滴を輸送して供給する輸送工程と、輸送され
た液滴を搬送しながら加熱して酸性液を気化させること
により、粒子の表面に酸化による親水性基を付与した表
面酸化粒子を生成する酸化工程と、輸送工程において、
液滴の状態を検知し、得られた検知結果に基づいて表面
酸化粒子の生成を制御する制御工程と含むことを特徴と
している。

【００１３】本発明のさらに他の粒子表面酸化方法は、
粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混合工程と、懸
濁液を搬送しながら加熱して酸性液を気化させることに
より、粒子の表面に酸化による親水性基を付与した表面
酸化粒子を生成する酸化工程と、酸化工程の状態を検知
して、得られた検知結果に基づいて表面酸化粒子の生成
を制御する制御工程と含むことを特徴としている。

【００１４】本発明のさらに他の粒子表面酸化方法は、
粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混合工程と、上
記懸濁液から、粒子を含む液滴を生成する液滴生成工程
と、液滴を搬送しながら加熱して酸性液を気化させるこ
とにより、粒子の表面に酸化による親水性基を付与した
表面酸化粒子を生成する酸化工程と、酸化工程の状態を
検知して、得られた検知結果に基づいて、表面酸化粒子
の生成を制御する制御工程と含むことを特徴としてい
る。

【００１５】上記の各粒子表面酸化方法によれば、粒子
を酸性液、例えば硫酸に浸漬・懸濁してなる懸濁液を、
搬送しながら加熱、より好ましくは粒子を核として急激
に核沸騰させるように加熱することにより、凝集し易い
粒子を分散させると共に、粒子の表面を酸性液の酸化に
より改質して、親水性基を付与した表面酸化粒子（以
下、親水性粒子という）を生成することができる。

【００１６】したがって、上記方法では、凝集した粒子
であっても、加熱による核沸騰に起因する急激な体積膨
張、例えば水が気化するとその体積が約１０００倍とな
る体積膨張による外力を利用するため、凝集した各粒子
である二次粒子が一次粒子に分散されるので、粒径が小
さく、かつ、分散性の高い、優れた特性を有する親水性
粒子を得ることができる。

【００１７】その上、上記方法では、このような酸化処
理を、各状態の検知に基づいて制御するので、酸化処理
を、より最適化でき、優れた特性を有する親水性粒子
を、より一層安定に製造することができる。

【００１８】これにより、上記方法は、撹拌翼等の撹拌
装置を用いて粒子を撹拌しながら酸化する従来の方法と
は異なり、該粒子が摩擦等によって帯電する恐れが回避
されて、従来より、取り扱い性に優れた親水性粒子を得
ることができる。

【００１９】また、上記製造方法は、搬送しながら加熱
という簡便な装置および操作で、かつ、加熱による気化
や核沸騰を用いることにより短時間な処理にて粒子の表
面が改質された親水性粒子を得ることができる。

【００２０】上記方法によって得られる親水性粒子は、
粒子の表面に対し、例えば親水性基が導入されることに
よって親水性が付与されているので、水に対する濡れ性
が改善されている。具体的には、例えば、親水性粒子
は、上述の酸化処理によって、親水性粒子の表面にカル
ボキシル基（親水性基）が付与されているので、水に対
する濡れ性が向上している。よって、上記親水性粒子
は、安全性の高い水に分散させて用いることができて、
取り扱い性に優れる。

【００２１】上記方法によって得られる親水性粒子は、
例えば、原料として用いた粒子が疎水性を有する顔料か
らなる粒子である場合には、分散性や取り扱い性に優れ
ていることから、塗料、印刷インキ（インクジェット記
録用インクや、ボールペンやマーキングペンの記録用イ
ンク）、トナー（現像剤）等の各種用途に好適に用いら
れる。

【００２２】上記方法では、検知される状態としては、
懸濁液や液滴中の粒子の分散度や粒子径や個数濃度や流
量や輸送速度、懸濁液や液滴の各液性（pHや温度）、液
滴の粒径や個数濃度、混合工程における懸濁液の残量、
得られた親水性粒子の粒子径や個数濃度や流量、酸化工
程での加熱温度や流量を、それぞれ挙げることができ、
それらを単独あるいは組み合わせて状態検知に用いても
よい。

【００２３】上記方法では、検知を、搬送方向に沿っ
て、互いに異なる複数箇所にて、それぞれ行うことが好
ましい。この方法によれば、各検知を比較することによ
り、より正確に検知の状態を判定できて、親水性粒子の
製造工程の制御をより確実化できる。

【００２４】上記方法では、複数箇所の検知はそれぞれ
同期させて行うことが望ましい。この方法によれば、搬
送方向の上流側にて検知した粒子を、下流側にて検知で
きるので、酸化処理や搬送により変化する粒子の各状態
をより確実に検知できる。このことから、各検知を比較
することにより、より正確に検知の状態を判定できて、
親水性粒子の製造工程の制御をより確実化できる。

【００２５】上記方法では、検知結果が、規定範囲外で
あるとき、規定範囲外となる懸濁液、粒子、表面酸化粒
子である搬送路に振動を付与して、規定範囲外の不良品
を回収することが好ましい。上記方法によれば、搬送路
に付着した不良品も、搬送路に対する振動の付与により
容易に移動させることができて、不良品の回収を容易化
できる。

【００２６】上記方法では、不良品の回収は、不良品の
搬送路内に、気体をパルス状に導入して行うことが望ま
しい。上記方法によれば、気体をパルス状に導入するこ
とにより、搬送路に付着した不良品も容易に移動させる
ことができて、不良品の回収を容易化できる。

【００２７】上記粒子表面酸化方法では、顔料粒子等の
原料粒子である粒子を酸性液に懸濁して得られた懸濁液
を、酸性液の沸点に対し、１０Ｋ以上の温度、より好ま
しくは２０Ｋ以上の温度にて加熱して気化させることが
好ましい。上記方法により、酸性液を、より確実に加熱
または気化させることができて、表面が改質された親水
性粒子を、より効率的に得ることができる。上記方法に
おいては、粒子は疎水性であってもよい。

【００２８】また、上記懸濁液においては、揮発性液体
を含むことが好ましい。揮発性液体を含むことにより、
酸性液を迅速に気化できて、凝集した各粒子の分散を、
より確実にできるので、より効率的に表面が改質された
親水性粒子を得ることが可能となる。

【００２９】上記方法では、揮発性液体は、酸性液の気
化を促進する気化促進剤であってもよい。気化促進剤と
しては、加熱により、容易に発泡して気化する物質であ
ればよく、例えば、エチルアルコール、クロロフルオロ
カーボン、過酸化水素水、炭酸ガス、液化炭酸ガス、液
体窒素等が挙げられる。

【００３０】上記方法によれば、気化促進剤を含むこと
により、酸性液をより迅速に気化できて、凝集した各粒
子の分散を、より確実にできるので、より効率的に親水
性粒子を得ることが可能となる。

【００３１】上記方法においては、懸濁液の粒子を、懸
濁液中に対しより均一に分散させることが望ましい。上
記方法によれば、粒子が懸濁液中に、より均一に分散さ
れることにより、凝集した各粒子を低減でき、また、凝
集した各粒子の凝集サイズも小さくできることから、粒
子径が比較的小さく、かつ揃った親水性粒子を、より安
定に製造することができる。

【００３２】上記方法では、懸濁液は、予め加熱してお
くことが好ましい。上記方法によれば、懸濁液の酸性液
の核沸騰および気化に必要な上昇温度Δｔを小さくでき
るので、核沸騰や気化を迅速化できる。このことから、
上記方法では、核沸騰時や気化時の体積膨張の変化率を
大きくできて、凝集した各粒子の分散を効率化できるの
で、粒子径が比較的小さく、かつ揃った親水性粒子を、
より安定に製造することができる。

【００３３】上記方法では、懸濁液を液滴にして用いる
ことが好ましい。上記方法では、液滴とすることによ
り、懸濁液における酸性液の核沸騰や気化を容易化でき
ると共に加熱のための、例えば供給電力を軽減できて、
コストダウンを図ることが可能となる。

【００３４】本発明に係る粒子とは、常温・常圧で固体
の微粒子であり、かつ、酸性液に浸漬したときに、分解
や重合等といった、基本構造の変化を生じることのない
安定性を有し、かつ、官能基、例えばカルボキシル基と
いった親水性基の付与が可能な、すなわち親水性基の導
入が可能な粒子である。

【００３５】上記粒子としては、特に限定されるもので
はないが、酸化チタン、顔料などの粒子が挙げられ、特
に黒色顔料、例えばカーボンブラック粒子が好適なもの
として挙げられる。本発明において、「常温・常圧」と
は、２０℃、１気圧を示すこととする。

【００３６】本発明に係る粒子では、平均粒径が１０ｎ
ｍ〜２０μｍ、好ましくは２０ｎｍ〜１０μｍ、さらに
好ましくは４０ｎｍ〜５μｍ、の範囲内のものが好まし
く用いられる。

【００３７】また、粒子を酸性液に浸漬および懸濁させ
る際には、必要に応じて、ヒーター等により、できれば
酸性液の沸点の近傍まで加熱および／または撹拌翼など
により撹拌して粒子をできるだけ分散しておいてもよ
い。

【００３８】上記方法によって得られた親水性粒子は、
捕集した後、必要に応じて、超純水等を用いて洗浄され
ることが好ましい。これにより、不純物が除去された親
水性粒子を製造することができる。水洗された親水性粒
子は、必要に応じて、該親水性粒子同志が凝集すること
を防止できる程度に乾燥させればよい。なお、親水性粒
子から、それに含まれる不純物が除去されたか否かは、
例えば、洗浄液のpHを目安として判断すればよい。親水
性粒子の捕集方法、水洗方法、および乾燥方法について
は、特に限定されるものではない。

【００３９】本発明の粒子表面酸化装置は、粒子を、酸
性液に懸濁して懸濁液を生成して送出する懸濁液供給部
と、搬入された上記懸濁液を搬送しながら加熱して酸性
液を気化させることにより、粒子の表面に酸化による親
水性基を付与した表面酸化粒子を搬出する酸化部と、上
記懸濁液供給部および酸化部の少なくとも一つの状態を
検知して、得られた検知結果に基づいて表面酸化粒子の
生成を制御する制御手段とを含むことを特徴としてい
る。

【００４０】本発明の他の粒子表面酸化装置は、粒子
を、酸性液に懸濁して懸濁液を生成して搬出する懸濁液
供給部と、搬入された上記懸濁液から液滴を生成して気
体輸送する液滴生成部と、気体輸送により搬入された液
滴を搬送しながら加熱して酸性液を気化させることによ
り、粒子の表面に酸化による親水性基を付与した表面酸
化粒子を搬出する酸化部と、上記懸濁液供給部、液滴生
成部、および酸化部の少なくとも一つの状態を検知し
て、得られた検知結果に基づいて表面酸化粒子の生成を
制御する制御手段とを含むことを特徴としている。

【００４１】上記の各粒子表面酸化装置によれば、前述
の粒子表面酸化方法と同様に、種々な用途に好適に用い
られる、表面が改質された親水性粒子を安定に製造する
ことができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
ないし図２９に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。本発明に係る粒子表面酸化装置の一例に関し、図１
に基づいて説明すれば以下の通りである。図１に示すよ
うに、上記粒子表面酸化装置（以下、製造装置という）
１は、粒子懸濁部２、粒子供給部３、粒子酸化部４、希
釈気体導入部５、第一液体処理部６、二個の各粒子捕集
部７ａ、７ｂ、および第二液体処理部９等を備えてお
り、疎水性の粒子を搬送しながら酸性液の存在下にて加
熱することによって、上記粒子の表面に対し酸化による
親水性基が導入された親水性粒子４２ｂを連続的に安定
に製造できるようになっている。

【００４３】粒子懸濁部２は、円柱形状または角柱形状
の容器２１を備えている。容器２１内には、水または水
と水の共沸化合物との混合液（以下、単に水と略す）、
酸性力（例えば硫酸）および粒子を互いに混合して懸濁
させた懸濁液２２が収納されている。密閉された容器２
１内に供給される不活性ガス２３の圧力および流量が調
節されることにより、粒子懸濁部２から粒子供給部３を
介して粒子酸化部４に供給する懸濁液２２の液量を制御
できるようになっている。

【００４４】粒子懸濁部２の容器２１には、粒子分散装
置２４として、例えば、マグネチックスターラー等の撹
拌手段あるいは超音波振動装置等が設置されている。粒
子分散装置２４は、撹拌や振動による分散によって、容
器２１内の懸濁液２２中の粒子の凝集を防止、あるい
は、凝集した粒子の分散をある程度まで行うためのもの
である。撹拌強度が強い程、また、超音波照射強度が強
い程、懸濁液２２中の粒子の分散は進行することが予想
されるが、その強度については特に限定されるものでは
ない。粒子懸濁部２は、粒子供給部３を介して粒子酸化
部４に対し、懸濁液２２を供給できるように接続されて
いる。

【００４５】粒子酸化部４は、懸濁液２２が導入される
管４１および管４１内を加熱するための加熱部材として
の、電気炉（加熱部）４４を有している。粒子酸化部４
においては、管４１内を下から上に向かって流れる懸濁
液が、電気炉４４により予め加熱されていた管４１内に
て搬送されながら急激に加熱されると、図２に示すよう
に、予熱流、気泡流、撹乱流、気化流へと急激に変化し
て、懸濁液２２の粒子を、酸性液の気化ガスの膨張によ
って図１に示す導入口４５から搬出口４６に向う上方に
搬送しながら加熱できるようになっている。

【００４６】この際、管４１内の懸濁液２２は、図３に
示すように、酸性液４３において、粒子４２を核とした
核沸騰が生じる。各粒子４２の凝集粒子４２ａは、核沸
騰時の急激な体積膨張によって、個々の単一の粒子４２
に分散すると共に、粒子４２の周囲にある酸性液４３が
急激に核沸騰・気化する。これによって、粒子４２は、
粒子４２のまわりの酸性液４３によって煮沸され、粒子
４２の表面が急速に酸化されて親水性粒子４２ｂが生成
されることになる。

【００４７】一方、図１に示す管４１の内壁は、図示し
ないが、撥水性（撥液性）材料からなる撥水部を有して
いる。撥水性材料としては、例えば、フッ素樹脂、ポリ
スチレン、表面を粗くしたフラッシングガラス等が好適
に使用される。

【００４８】さらに、管４１の内壁は、その管４１の中
心軸が、水平方向に対し角度θで傾斜した、例えば、円
管状に形成されている。このため、このような粒子酸化
部４では、内壁に付着した懸濁液２２は下方に設けられ
た貯留部４７（液体回収部）に流れ込むことにより、管
４１内が懸濁液２２によって閉塞することを防止でき
る。

【００４９】粒子酸化部４から貯留部４７への配管に
は、その配管の導通あるいは非導通を制御するための回
収バルブ３７が、通常の酸化処理時においては閉止され
て設けられている。上記回収バルブ３７は、管４１の内
壁に付着した懸濁液２２が一定量に達したとき、あるい
は管４１や配管３４内に生じた不要な酸性液や粒子であ
る懸濁液２２（不良品）を貯留部４７に回収する際、上
記回収バルブ３７が開となり、不要な懸濁液２２が粒子
酸化部４や配管３４内から排出されるよう構成されてい
る。

【００５０】粒子酸化部４の搬出口４６から搬出され
た、粒子酸化部４で生成した親水性粒子４２ｂおよび酸
性液４３の気化ガスの混合物は、清浄な不活性気体（例
えば、窒素ガス）によって希釈され、かつ、上記親水性
粒子４２ｂが上記気化ガスおよび不活性気体によって気
体輸送されて第一液体処理部６へと導入される。

【００５１】また、上記の粒子の表面を酸化する工程に
おいて、一度の酸化工程では充分な量の親水性基を付与
できない場合がある。そこで、製造装置１において、第
一液体処理部６と第二液体処理部９との間に設けられた
粒子捕集部７の粒子取り出し口の後段に、前述の粒子懸
濁部２、粒子供給部３、粒子酸化部４および第一液体処
理部６を新たに接続し、前段にて得られた親水性粒子４
２ｂの表面を再び酸化する工程を繰り返してもよい。す
なわち、粒子懸濁部２、粒子供給部３、粒子酸化部４お
よび第一液体処理部６を、複数セット互いに直列に接続
してもよい。

【００５２】このとき、後段の工程に用いる酸性液４３
の濃度として、前段のものと異なる濃度のものを用いる
こともできる。相異なる濃度の各酸性液４３をそれぞれ
用いることにより、親水性粒子４２ｂの表面における親
水性基の量を任意に制御することが可能である。

【００５３】また、先に処理した酸性液４３と異なる薬
品、例えば硫酸水溶液、過酸化水素水といった酸性化合
物液を用いて粒子の表面を酸化処理してもよい。この場
合、上述したように粒子懸濁部２、粒子供給部３、粒子
酸化部４および第一液体処理部６よりなる製造部を、複
数、直列に互いに接続して用いるが、粒子懸濁部２に仕
込んでいる酸性液４３を、予め、所望の酸性化合物液に
代えておく。これによって、相異なる成分の親水性基、
あるいは官能基を表面にそれぞれ付与した親水性粒子４
２ｂを容易に製造することができる。

【００５４】粒子酸化部４で処理されて生成した親水性
粒子４２ｂおよび酸性液４３の気化ガスの混合物は、さ
らに、希釈気体導入部５より導入される清浄な希釈気体
により希釈され、第一液体処理部６に搬送される。この
ように混合物を、希釈気体により希釈することにより、
処理された各親水性粒子４２ｂが互いに凝集することを
防止できる。

【００５５】希釈気体としては、得られた親水性粒子４
２ｂや生成した酸性液４３の気化ガスに対して、反応性
の低い不活性ガス、例えば窒素ガスが好ましい。清浄な
希釈気体は、不活性ガスをフィルタ（例えばＨＥＰＡフ
ィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、バグフィルタ）等の捕獲部
材により塵埃などが除去されて得られる。

【００５６】第一液体処理部６は、気体輸送された、親
水性粒子４２ｂ、気化ガスおよび不活性ガスの混合体が
順次導入される第一冷却部（冷却部）６１および第一乾
燥部６２を備えている。第一冷却部６１には、上記混合
体が導入される管部６１ａと管部６１ａを冷却するため
の冷却部材６１ｂとが配されている。冷却部材６１ｂ
は、例えばペルチェ素子を備えており、ペルチェ効果に
よって管部６１ａ内、つまり上記混合体を冷却して上記
気化ガスを第一冷却部６１においてほぼ回収できるよう
になっている。

【００５７】なお、冷却部材６１ｂは、所望する冷却温
度に対応した構成とすればよく、特に限定されるもので
はない。例えば、液体窒素や水、ドライアイス等により
冷却された有機溶媒（冷媒）や比較的熱伝導のよいヘリ
ウムを用いて、導入された上記混合体を冷却する構成と
してもよい。

【００５８】第一液体処理部６では、粒子酸化部４から
の混合物を希釈した混合体を、冷却して気化ガスの飽和
蒸気量の低下を生じさせることにより、相対湿度を下
げ、蒸気化した酸性液４３を液化させて回収する。前記
の処理された親水性粒子４２ｂを含む輸送気体雰囲気の
乾燥を促進するために、希釈気体導入部５よりの希釈気
体を乾燥剤を通過させ除湿して用いてもかまわない。

【００５９】管部６１ａの内壁は、粒子酸化部４の内壁
と同様に、撥水性材料で形成されている撥水部１９を有
していると共に、水平方向に対し角度θで傾斜した例え
ば円柱管状に形成されている。このため、管部６１ａの
内壁に凝縮により付着した酸性液４３は、貯留部（液体
回収部）６１ｃに流れ込み回収される。これにより、管
部６１ａの内部の閉塞を防止して連続運転を可能にす
る。

【００６０】前記混合体は、上記冷却処理を行った後、
必要に応じて第一乾燥部６２に導入して、上記混合体か
らさらに酸性液４３を回収してもよい。第一乾燥部６２
は、その粒子輸送管を乾燥剤が充填された処理空間に曝
される構造に設定しており、さらなる親水性粒子４２ｂ
の乾燥、および、酸性液４３の除去を行うことができ
る。

【００６１】第一液体処理部６から搬出された親水性粒
子４２ｂは、第一粒子捕集部７ａにて回収（捕集）され
る。捕集方法としては、バグフィルター等を用いる濾布
集じん法が挙げられる。回収された親水性粒子４２ｂ
は、必要に応じて、図示しない洗浄装置にて超純水等を
用いて水洗される。これにより、不純物が除去された親
水性粒子４２ｂが得られる。水洗された親水性粒子４２
ｂは、必要に応じて、該親水性粒子４２ｂが凝集しない
程度に乾燥させる。

【００６２】親水性粒子４２ｂをほぼ除去した輸送気体
については、さらに第二液体処理部９に導入され、第二
液体処理部９の第二冷却部９１により極低温（２５０Ｋ
程度）にまで冷却し、飽和蒸気量を低下させることによ
って、残存している酸性液４３を液化させて回収（捕
集）し、さらに、第二乾燥部９２を通過させることによ
り除湿されて排気処理される。

【００６３】第二冷却部９１および第二乾燥部９２に関
しては、前述の第一冷却部６１および第一乾燥部６２と
同様に構成されている。第一液体処理部６および第二液
体処理部９には、冷却部および乾燥部の一方が配置され
ていればよいが、両者を備えている方がより好ましい。

【００６４】また、第二冷却部９１と第二乾燥部９２と
の間には、第二粒子捕集部７ｂが設けられている。第二
粒子捕集部７ｂにおいては、前述と同様な捕集方法によ
って、再度、親水性粒子４２ｂの回収（捕集）を行って
いる。第二粒子捕集部７ｂを配することにより、表面が
酸化されて親水性基を有する親水性粒子４２ｂの捕集効
率を向上させ、より確実に親水性粒子４２ｂを回収する
ことができる。

【００６５】このような構成とすることにより、得られ
た親水性粒子４２ｂが周囲の環境に飛散することを抑制
でき、使用後の輸送気体をより安全な状態に処理して排
出することができる。なお、第一粒子捕集部７ａおよび
第二粒子捕集部７ｂは、必要に応じて、さらに複数ずつ
設けてもかまわない。

【００６６】さらに、粒子酸化部４、第一液体処理部
６、および第二液体処理部９における各管状の処理部
は、その中心軸が水平方向に対して角度θ（０°＜θ≦
９０°、より好ましくは７０°≦θ≦９０°）で傾斜
し、互いに並列に配置されていることが好ましい。

【００６７】このように配置することにより、粒子酸化
部４における酸性液４３の気化による膨張を親水性粒子
４２ｂの製造および輸送に有効に利用でき、かつ、処理
部の管部の閉塞を防止でき、その上、装置構成が簡素化
されると共に、必要な床面積を低減できるので装置構成
を小型化つまり省スペース化することができる。

【００６８】以上のように、本発明に係る粒子表面酸化
方法および粒子表面酸化装置は、１０ｎｍ〜２０μｍの
範囲内の平均粒径を有するといった、小粒径で凝集し易
い疎水性の粒子４２に対し、親水性を付与すべく、上記
粒子４２を酸性液４３に浸漬し分散してなる懸濁液２２
を、直線または曲線上に沿って一方向に搬送しながら、
急激に加熱して沸騰（気化）させることにより、粒子４
２が凝集した凝集粒子４２ａを分散させながら、粒子４
２の表面を酸性液４３にて酸化して、酸化による親水性
基を粒子４２の表面に付与して親水性粒子４２ｂを製造
し、それら各製造工程における粒子４２や懸濁液２２
や、後述する液滴２２ａの各状態を検知して、その検知
結果から上記各製造工程を制御する方法および装置であ
る。

【００６９】したがって、本願発明では、撹拌翼等の撹
拌装置を用いて粒子を分散しながら酸化する従来の方法
とは異なり、該粒子４２が撹拌時の摩擦等によって帯電
する恐れが回避される。また、本願発明では、酸性液４
３の気化ガスによる膨張を利用して得られた親水性粒子
４２ｂを搬送（輸送）できることから、装置および操作
の簡素化および短時間で処理でき、コストを低減でき
る。さらに、上記構成および方法では、凝集粒子４２ａ
であっても体積膨張による外力を利用するため、凝集が
抑制されて分散性の高い、小粒径の親水性粒子４２ｂを
安定に得ることができる。

【００７０】これにより、本願発明では、得られた親水
性粒子４２ｂを帯電させることなく、しかも、簡素な装
置および操作にて短時間でかつ安価に、その上、粒子径
が比較的小さくかつ揃った親水性粒子４２ｂを安定に製
造することができる。

【００７１】ここで、粒子酸化部４に対する粒子４２の
供給に際し、粒子４２が均一に供給されなければ、粒子
４２の表面を均一に酸化することが困難になる。そこ
で、本発明では、粒子供給部３から粒子４２を供給する
にあたり、粒子４２を酸性液４３に懸濁させて懸濁液を
調製し、その懸濁液に粒子４２を均一に分散させた状
態、あるいは、上記懸濁液を噴霧等により液滴２２ａと
した状態にて粒子酸化部４に供給する方式を採用してい
る。粒子４２は、酸性液４３に均一に分散された状態、
あるいは液滴２２ａ、どちらで供給されてもよく、特に
限定されないが、粒子酸化部４での供給エネルギーを低
減できる後者（液滴２２ａ）の形態の方が好ましい。

【００７２】上記したように、懸濁液２２に粒子４２を
均一に分散させた状態、あるいは、上記懸濁液２２を噴
霧等により液滴２２ａとした状態により粒子酸化部４に
供給する場合でも、やはり条件によっては、粒子４２が
充分に分散せず凝集するおそれがある。

【００７３】図４は、粒子４２を液滴２２ａにて供給す
る場合の粒子４２の形態を示したものである。図では示
していないが、粒子４２を酸性液４３中に分散させて供
給する場合も同様の現象が起こりうる。図４（ａ）およ
び（ｂ）が示すように、一つの液滴２２ａに粒子４２が
一つから数１０個含まれている状態が好ましい。

【００７４】本発明の粒子表面酸化方法は、酸性液４３
中の粒子４２を核として核沸騰させ、そのときの相変化
による体積の急激な膨張を、凝集粒子４２ａを分散させ
る外力として利用することにより、液滴中に数１０個の
粒子４２が含まれていても酸化処理は可能である。

【００７５】しかしながら、図４（ｃ）に示すように、
凝集が著しい場合、あるいは図４（ｄ）に示すように、
粒子４２が液滴２２ａ中に全く含まれていない場合が有
り得る。粒子４２の凝集が著しくなると、全ての粒子４
２を均一に酸化することが困難になり、各粒子４２の少
なくとも一部については充分に酸化されないことが起こ
り得る。

【００７６】よって、所望する親水性粒子４２ｂを安定
に製造するためには、粒子酸化部４に供給される懸濁液
２２における、流量、粒子４２の濃度、粒子４２の分散
度、液滴２２ａの粒子径、流量、粒子４２の濃度、液滴
２２ａの濃度、および粒子４２の分散度などの諸条件
（諸状態）を厳密に制御する必要がある。

【００７７】図１１に、粒子懸濁部２において、粒子４
２を懸濁液２２の状態で粒子酸化部４に供給する構成の
一例を示す。まず、粒子懸濁部２について説明すると、
粒子懸濁部２には、図５に示すように、粒子懸濁部２の
容器２１に収納された懸濁液２２を分散させる前述の粒
子分散装置２４や、懸濁液２２の温度を加熱により制御
する加熱部材２５が配置されている。

【００７８】さらに、粒子懸濁部２には、懸濁液２２に
おける粒子４２の分散度をモニターする懸濁液２２の懸
濁液状態検知器２６、pH等の検知するための液性検知器
２７、温度検知器２８および残量検知器２９が設けられ
ている。以下、それぞれの検知器について説明する。

【００７９】懸濁液状態検知器２６は、懸濁液２２中の
粒子４２の分散度合いや、個数濃度をモニターするもの
であり、後述の光学測定器と同様のものが使用される。
モニター結果は、予め定められた基準値と比較され比較
結果は粒子分散装置２４や粉体供給源５１の供給バルブ
５１ａにおける開閉制御にフィードバックされる。

【００８０】懸濁液２２における粒子４２の分散度合い
を検知する際の制御を図６を用いて説明する。まず、ス
テップ１（以下、ステップをＳと略す）として、懸濁液
２２中の粒子４２の分散度の検知を行う。次に、Ｓ２と
して、検知結果を基準値と比較し、上記検知結果が基準
値の範囲内にあるか否か判定する。なお、検知結果と基
準値との比較方法としては、Ｓ２に示すように、検知結
果と基準値との差の絶対値を算出し、この差が規定の範
囲内であるか否かを判断する方法などが挙げられるが、
特に限定されるものではない。

【００８１】上記検知結果が、規定の範囲内であれば、
分散度の検知を継続して行うが、範囲外であれは、Ｓ３
として、撹拌手段および／または分散部材である粒子分
散装置２４の出力を調節する。

【００８２】次に、Ｓ４として、懸濁液２２の分散度を
複数回検知する（Ｘ＝ｎ：ｎは２以上の整数）。これら
複数回の各検知結果を基準値と比較し（Ｓ５）、これら
の検知結果が基準値からの差が規定の範囲内であれば、
懸濁液２２を粒子酸化部４に供給するプロセスは続行し
分散度の検知を継続するが、基準値との差が規定の範囲
外の状態（例えば、複数の検知結果において、粒子４２
の分散が正常であると見なせない範囲にあるとき）であ
れば、粒子分散装置２４あるいは分散度を検知している
懸濁液状態検知器２６に異常が発生していると判断し、
粒子分散装置２４や懸濁液状態検知器２６の点検を行う
ような表示や、警報の発令を行う（Ｓ６）。なお、上記
の表示および警報は同時になされてもよいし、一方のみ
であってもよい。

【００８３】また、懸濁液状態検知器２６において、懸
濁液２２中の粒子４２の個数濃度を検知する場合は、上
記のＳ３にて、粒子分散装置２４、あるいは粉体供給源
５１の供給バルブ５１ａにフィードバック制御を行い、
Ｓ６にて、粉体供給源５１や供給バルブ５１ａ、粒子分
散装置２４、状態検知器２６について点検を行うように
指示する表示や、異常を通知する警報の発令を行えばよ
い。

【００８４】次に、液性検知器２７について説明する。
本発明では、懸濁液２２として、共沸組成物（例えば
水）５３と、硝酸等の酸性液体５２とを混合した酸性液
４３中に、酸化処理を行う粒子４２を分散させたものを
用いており、該粒子４２を効率よく、安定して酸化処理
を行うには、上記懸濁液２２の液性（pH、この場合、酸
性度）が一定となるように制御する必要がある。懸濁液
２２の酸性度が低い（中性に近い）と、粒子４２の表面
を均一に酸化するのが難しく、酸性度が高い場合は、酸
化処理を行う上では問題はないが、必要以上に酸性液４
３を消費しコスト上好ましくない。

【００８５】上記液性検知器２７としては、pH測定用の
ガラス電極などを用いることができる。ガラス電極は、
pH受感部としてリチウム系ガラス薄膜が用いられてお
り、測定する懸濁液２２と内部の緩衝液（pH７の液体）
がガラス薄膜に接したときに、両液のpHの差に比例した
電圧が発生することを利用したものである。液性検知器
２７の検知結果は、酸性液体５２および共沸組成物５３
の各供給バルブ５２ａ、５３ａの制御にフィードバック
され、懸濁液２２の液性を一定に保持するように制御さ
れる。その様子を図７に示す。処理方法は懸濁液２２に
関する前述の状態検知を行う場合と同様であるので、そ
の詳細な説明については省略する。

【００８６】一般に、顔料等の樹脂材料のガラス転移温
度は６０℃程度とさほど高くなく、また、粒子酸化部４
で酸化処理を行うと共に核沸騰により分散性のよい改質
粒子である親水性粒子４２ｂを形成するには、粒子４２
を懸濁液２２の状態にて、あるいは懸濁液２２を液滴２
２ａにて粒子酸化部４に供給するときに、粒子４２を適
切な量の酸性液４３で被覆しておく必要がある。

【００８７】粒子４２を含む懸濁液２２の温度が所定値
よりも高くなると、粒子４２が溶けて互いに融着して凝
集したり、粒子酸化部４に供給された粒子４２に付着し
ている酸性液４３が少なく充分な酸化や分散が行われな
くなったりという不都合が生じる。

【００８８】そこで、懸濁液２２の温度を検知する前記
の温度検知器２８を設け、その検知結果に基づき温度制
御手段（図示せず）により懸濁液２２の温度を規定範囲
内に収まるよう制御する必要がある。温度検知器２８と
しては、例えば、熱電対や抵抗温度計等が使用される。
本発明では、懸濁液２２に酸性液４３を使用しているた
め、温度検知器２８の腐食を防止するために耐酸性の保
護管を設けたものを用いればよい。その温度制御の様子
を図８のフローチャートに示す。処理方法は図６と同様
であるので、その詳細な説明については省略する。

【００８９】残量検知器２９は、容器２１内における懸
濁液２２の残量を検知するものであり、図９（ａ）に示
すように、レーザ８１からレーザ光をビームエキスパン
ダー８２を用いて水平方向に広げ、一定の領域で垂直方
向にポリゴンミラー８３を用いてスキャンし、スキャン
されたレーザ光を検知した検知器８４の検知結果を、レ
ーザ８１からレーザ光をビームスプリッター８５で分岐
した比較用レーザ光を検知する参照光用検知器８６の比
較用検知結果で規格化し、基準点から懸濁液２２の上面
が検知されるまでの距離より求める方法や、図９（ｂ）
に示すように、アース電極８７に対して長さの相異なる
二本の各電極８８ａ、８８ｂにより懸濁液２２の上面・
下面を検知する方法が適用されているものである。

【００９０】残量検知器２９の検知結果は、酸性液体５
２および共沸組成物５３の各供給バルブ５２ａ、５３ａ
の制御にフィードバックされる。すなわち、下面を検知
した際には、酸性液体５２および共沸組成物５３が自動
的に粒子懸濁部２の容器２１内に供給され、上面が検知
されると供給が停止するように構成されている。図１０
に上記制御のフローチャートを示す。処理内容は図６と
同様であるので、ここでは省略する。

【００９１】なお、上記酸性液体５２および共沸組成物
５３が供給されている際には、前記の液性検知器２７に
て液性が検知されており、所定値となるよう両者の供給
量が調整される。また、このとき、両者を均一に混合す
るために、撹拌手段や分散部材である粒子分散装置２４
により容器２１内を撹拌および分散させるのが好まし
い。

【００９２】次に、懸濁液２２を液滴２２ａにして粒子
酸化部４に供給する際の制御について説明する。液滴２
２ａにて供給する場合は、粒子懸濁部２の後段に、図１
１に示すように、懸濁液２２から、噴霧等により液滴２
２ａを形成する噴霧部材３２を設け、さらに後段に上記
液滴２２ａの状態を検知する第１の状態検知手段３１を
設けている。具体的には、懸濁液２２を調製する上述し
た粒子懸濁部２と、懸濁液２２から噴霧等によって粒子
４２を含む液滴２２ａを生成する噴霧部材３２とを備
え、噴霧部材３２から得られ、気体輸送される液滴２２
ａの生成状態を検知する第１の状態検知手段３１と、こ
の第１の状態検知手段３１の後段に、さらに、第１の状
態検知手段３１と同様の構成である後述する第２の状態
検知手段３３とがさらに設けられている。

【００９３】このような第１の状態検知手段３１には、
光学測定器が好適に用いられ、筐体３１ｈの内部に、光
源３１ａ、レンズ３１ｂ、透光板３１ｅ・３１ｆ、光検
知部３１ｇ等が配設されることによって構成されてい
る。光源３１ａから出射された光は、筐体３１ｈの内部
に導入された粒子４２（液滴２２ａ）によって散乱およ
び減光することにより、その光量が変化する。これによ
り、第１の状態検知手段３１は、入射された光量に応じ
て光検知部３１ｇから出力される信号に基づいて、粒子
４２や液滴２２ａの粒子径および個数濃度をそれぞれ測
定できるようになっている。

【００９４】なお、上記の第１の状態検知手段３１は、
光透析・散乱法を採用して粒子径を測定する構成となっ
ているが、測定法は特に限定されるものではなく、例え
ば、Ｘ線透過法、沈降法、レーザ回折・散乱法、動的散
乱を利用した光子相関法等を採用することもできる。ま
た、光学的に測定する方法以外に、光学顕微鏡や電子顕
微鏡を使用する画像処理解析法等を採用することもでき
る。また、個数濃度に関しては、例えば光透過法により
求めることもできる。

【００９５】第１の状態検知手段３１を設けていること
により、噴霧部材３２から供給される粒子４２（液滴２
２ａ）の状態が常に確認できる。そのため、粒子４２が
必要以上に互いに凝集することにより、粒子４２の酸化
処理に悪影響を及ぼすことが回避される。また、供給さ
れる粒子４２の数量を常に検知することができるため、
酸化処理の制御を容易化できる。

【００９６】本発明に係る粒子表面酸化方法では、第１
の状態検知手段３１は、液滴２２ａの粒子径を検知する
ものである。前述のように、液滴２２ａに核となる粒子
４２が理想的に含まれている状態〔図４（ａ）、図４
（ｂ）〕、核となる粒子４２の凝集が著しい状態〔図４
（ｃ）〕、核となる粒子４２が含まれていない状態〔図
４（ｄ）〕では、それぞれ、液滴２２ａの粒子径が互い
に異なっている。それゆえ、液滴２２ａが理想的な状態
に形成されているか否かは、該液滴２２ａの粒子径を検
知することにより判定することが可能となる。

【００９７】粒子径検知器である第１の状態検知手段３
１によって検知された液滴２２ａの粒子径（検知結果）
は、粒子懸濁部２および噴霧部材３２に対し、図中破線
矢印にて示したように、フィードバックされ、この検知
結果に基づいて、粒子懸濁部２および噴霧部材３２は、
液滴２２ａの生成を調節することになる。

【００９８】このフィードバック制御について説明する
と、図１２に示すように、まず、Ｓ１０１として、第１
の状態検知手段３１により、１回目の粒子径の検知を行
う（Ｘ＝１）。次に、Ｓ１０２として、この検知結果
（液滴２２ａの実際の粒子径）と基準値（液滴２２ａの
理想的な粒子径）とを比較して、上記検知結果が、規定
の範囲内にあるか否か判定する。

【００９９】上記検知結果が規定の範囲内であれば、粒
子径の検知を継続して行うが、規定の範囲外であれば、
これらの粒子４２は酸化処理を行っても充分な処理が行
われない可能性があるため、Ｓ１０３として、不適切な
ものであることにより不要な液滴２２ａを貯留部４７に
回収し（方法については後述）、Ｓ１０４として粒子懸
濁部２および噴霧部材３２について調節する。

【０１００】例えば、検知結果が規定範囲よりも大きけ
れば、図４（ｃ）に示すように、液滴２２ａに多くの粒
子４２が凝集した凝集粒子４２ａが生成していることに
なるため、核となる粒子４２の個数（つまり個数濃度）
を減少させるように、粉体供給源５１の供給バルブ５１
ａを調節する。一方、検知結果が規定範囲よりも小さけ
れば、図４（ｄ）に示すように、液滴２２ａ中に粒子４
２が含まれていないことになるため、核となる粒子４２
の個数（つまり個数濃度）を増加させるように、粉体供
給源５１の供給バルブ５１ａを調節する。

【０１０１】粒子４２の凝集度合いが著しくなる場合
は、上記したように粒子懸濁部２中の個数濃度（粒子濃
度）が適切でないこと以外に、懸濁液２２中にて粒子４
２が均一に分散していないことが考えられる。そのとき
は、撹拌手段や分散部材である粒子分散装置２４の出力
を調整し、適切な分散状態となるようにすればよい。

【０１０２】また、粒子懸濁部２中にて粒子４２が均一
に分散されていたとしても、液滴２２ａの生成条件が適
切でなく、液滴２２ａ同志が凝集していたり、液滴２２
ａ中に粒子４２が含まれていなかったりすることが考え
られる。この場合は、液滴２２ａの生成条件（噴霧部材
３２の出力）を調整すればよい。

【０１０３】次に、Ｓ１０５として、液滴２２ａの粒子
径を複数回検知する（Ｘ＝ｎ：ｎは２以上の整数）。こ
れら複数回の各検知結果を基準値と比較し（Ｓ１０
６）、これらの検知結果が規定範囲内であれば、酸化処
理のプロセスは続行し、粒子径の検知を継続するが、規
定範囲外の状態（例えば、複数の検知結果が正常な液滴
２２ａが形成されていると見なされない範囲にあると
き）であれば、粒子懸濁部２、噴霧部材３２、第１の状
態検知手段３１に異常が発生していると判断し、粒子懸
濁部２、噴霧部材３２、第１の状態検知手段３１の点検
を行うように指示する表示や、警報の発令を行う（Ｓ１
０７）。なお、表示および警報は同時になされていても
よいし、一方のみであってもよい。

【０１０４】第１の状態検知手段３１における粒子径の
検知方法としては、前述の光学測定部と同様な方法を用
いることができるが、特に限定されるべきものではな
く、液滴２２ａの径を測定できるものであればよい。ま
た、前述したこれら方法は適宜組み合わせることができ
る。

【０１０５】噴霧部材３２の出力調整方法は、噴霧部材
３２の構成に基づいて適宜選定されるものであり、特に
限定されるものではない。例えば図１３（ａ）〜（ｄ）
に示すように、懸濁液２２の噴霧により液滴２２ａにし
て粒子４２を供給する場合では、バッフルの径を変える
ことによる調整方法が挙げられる、また、遠心力法によ
り粒子４２を液滴２２ａにて供給する場合では、回転数
を可変させる調整方法が挙げられる。ジェットに振動を
与えることにより粒子４２を液滴２２ａにて供給する場
合では、振動周波数を可変することによる調整方法が挙
げられる。超音波振動法により粒子４２を液滴２２ａに
て供給する場合では、超音波の周波数を可変することに
よる調整方法が挙げられる。

【０１０６】図１１に示す第１の状態検知手段３１や第
２の状態検知手段３３は、液滴２２ａの粒子径を検知す
る粒子径検知器以外に、例えば、粒子４２の個数濃度を
検知する個数濃度検知器であってもよい。

【０１０７】上述のように、液滴２２ａに核となる粒子
４２が理想的に含まれている状態〔図４（ａ）、図４
（ｂ）〕、核となる粒子４２の凝集が著しい状態〔図４
（ｃ）〕、および、核となる粒子４２が含まれていない
状態〔図４（ｄ）〕では、それぞれ、一定の空間内にお
いての液滴２２ａの個数（個数濃度）が互いに異なるこ
とになる。

【０１０８】そこで、第１の状態検知手段３１を個数濃
度検知器として用いて、所定空間内に存在する液滴２２
ａの個数（すなわち個数濃度）を検知してやれば、前記
の粒子径を検知する場合と同様に、液滴２２ａの状態を
判定することが可能となる。この個数濃度を検知するこ
とで得られた検知結果も、粒子径の検知結果と同様に、
粉体供給源５１の供給バルブ５１ａ、粒子懸濁部２、噴
霧部材３２にフィードバックされて懸濁液２２やその液
滴２２ａの生成の制御に用いられる。これによって、得
られる液滴２２ａの状態を常に良好状態に保つことがで
きる。

【０１０９】このときのフィードバック制御は、基本的
に前記粒子径を検知して制御する場合と同様であり（図
１４に示す）、その詳しい説明は省略する。なお、上述
した粒子径の検知と、個数濃度の検知とは、第１の状態
検知手段３１として、それぞれ１種類ずつ用いられてい
てもよいが、それらを組み合わせて用いれば、より正確
な液滴２２ａの生成状態が確認できるため好ましい。ま
た、粒子径の検知と、個数濃度の検知とを、一つの検知
器で構成し、得られる信号より、粒子径と、個数濃度と
を検知する構成を用いてもよい。

【０１１０】本発明に係る粒子表面酸化方法では、上述
した第１の状態検知手段３１を設けた場合に、この第１
の状態検知手段３１における下流側、かつ、粒子酸化部
４の前段となる配管に対し、第２の状態検知手段３３を
設けることが好ましい。第１の状態検知手段３１および
第２の状態検知手段３３との双方から得られる結果を比
較して、生成した液滴２２ａの分散状態や供給状態など
の異常をより正確に検知することができ、その検知結果
に基づき、供給バルブ５１ａ、粒子懸濁部２の粒子分散
装置２４や加熱部材２５の出力を調整したり、噴霧部材
３２からの液滴２２ａの個数濃度を調整したりすること
によって、液滴２２ａを、より一層安定して生成、供給
することが可能となる。

【０１１１】具体的には、例えば図１５に示すように、
粒子径と個数濃度の双方を検知できる第１の状態検知手
段３１を粒子供給部３の配管３４に設けた場合、その配
管３４の下流側に粒子径と個数濃度の双方を検知できる
第２の状態検知手段３３を設け、さらに、第１の状態検
知手段３１と第２の状態検知手段３３との間の配管３４
において、上記配管３４に対し振動を付与するための振
動手段３５を設けることが好ましい。

【０１１２】この第２の状態検知手段３３で得られた検
知結果は、上述したように、第１の状態検知手段３１の
検知結果と比較して液滴２２ａの形成条件や、図１５に
おいて、破線矢印で示すように、振動手段３５に関する
制御に対してフィードバックされる。

【０１１３】ここで、振動手段３５について説明する。
本発明において、上記したように表面酸化を行う粒子４
２や酸性液４３が粒子懸濁部２や噴霧部材３２で生成し
た直後に、配管３４の管壁に付着するような場合があ
る。そこで、配管３４を振動させる振動手段３５を設け
たことによって、粒子４２や酸性液４３の付着を防止す
る。これによって、付着した酸性液４３や粒子４２によ
り配管３４が閉塞するようなことが回避され、良好、か
つ効率的で、安定な液滴２２ａの製造および搬送（気体
輸送）が可能となる。

【０１１４】上記振動手段３５としては、配管３４に対
して機械的な振動を加えることが可能であるものであれ
ば、特に限定されるものではないが、例えば、超音波振
動によるものや、ハンマー等により振動を与えるものな
どが挙げられる。

【０１１５】上記振動手段３５は、粒子供給部３におけ
る配管３４部分の全般にわたって設けることによって、
配管３４の閉塞を効果的に防止することができる。な
お、配管３４を製造するに当たっての製造コストや配管
３４の稼働させる際のランニングコスト状の問題を考慮
した上で、上記振動手段３５は、特に閉塞し易い部位の
みに設けてもよい。

【０１１６】上記振動手段３５は、前記したように、第
１の状態検知手段３１および第２の状態検知手段３３の
検知結果に応じて稼働するようにしてもよい。なお、上
記振動手段３５による振動の周波数は特に限定されるも
のではなく、配管３４内が閉塞しない程度の振動を与え
ることができればよい。

【０１１７】上記配管３４は、振動手段３５による閉塞
の防止以外に、前述したように、配管３４の材質の選定
によっても閉塞を防止することができる。具体的には、
配管３４の材質を、液滴２２ａの主成分との親和性の低
い材質とすることが挙げられる。配管３４の材質が、液
滴２２ａの主成分と親和性が低いものであれば、すなわ
ち、液滴２２ａを形成する懸濁液２２と配管３４の材質
とが馴染み難いものであれば、配管３４の閉塞をより一
層効果的に防止することができる。

【０１１８】懸濁液２２（すなわち液滴２２ａ）に水系
のものを用いる場合は、配管３４は疎水性の材質であれ
ばよい。上記配管３４における内壁の材質としては、フ
ッ素樹脂やポリスチレン、表面を粗くしたフラッシング
ガラス等が挙げられる。しかしながら、上記配管３４の
具体的な材質としては、上述した液滴２２ａの主成分と
の親和性が低く、かつ、配管３４としての所定の強度や
耐久性が得られるものであれば、特に限定されるもので
はない。

【０１１９】上記第１の状態検知手段３１および第２の
状態検知手段３３にて粒子径を検知し、両者の検知結果
を比較して得られた結果が所定の範囲外であれば、液滴
２２ａが凝集しているものと考えられ、液滴２２ａの粒
子径や個数濃度が適切でない（例えば、粒子径：大きす
ぎる、個数濃度：高すぎる）と判断される。よって、こ
れらの値を適切に制御するために、懸濁液２２中の個数
濃度や上記した液滴２２ａの生成条件の調整が行われ
る。

【０１２０】このように不適切に形成された液滴２２ａ
については、酸化処理を行っても、十分な処理が行われ
ない可能性があるため、供給バルブ３６を閉止し、回収
バルブ３７を開き、上記液滴２２ａの酸性液４３や粒子
４２を貯留部４７に回収すればよい。

【０１２１】上記第１の状態検知手段３１および第２の
状態検知手段３３により、正常な液滴２２ａが形成され
ていると判断されると、供給バルブ３６を開き、回収バ
ルブ３７を閉止して、上記液滴２２ａの粒子４２に対し
酸化処理が施される。

【０１２２】また、上記第１の状態検知手段３１および
第２の状態検知手段３３により、液滴２２ａの個数濃度
に異常（後段の個数濃度が極端に低下した）を検知した
場合は、配管３４の管壁に液滴２２ａの酸性液４３や粒
子４２が付着し、配管３４が閉塞していると判断される
ので、酸化処理を停止し、前記振動手段３５を稼働させ
るように設定されていることが好ましい。その際、粒子
４２は凝集していることが有り得るため、各供給バルブ
３６、３８を閉止し、回収バルブ３７およびガス供給バ
ルブ３９を開いて、第１気体導入口５７より清浄気体を
配管３４内に導入し、上記と同様に不適切な液滴２２ａ
（配管３４に管壁に付着したり、粒子４２が凝集したり
した）を貯留部４７に回収すればよい。このとき、導入
される清浄気体は、液滴２２ａの酸性液４３や粒子４２
を効率よく回収するために、パルス状つまり断続的に供
給することが好ましい。

【０１２３】上記の回収処理を一定時間行った後、各供
給バルブ３６、３８をそれぞれ開くと共に、回収バルブ
３７およびガス供給バルブ３９を閉止して、再度、酸化
処理を行えばよい。上記清浄気体の導入は、粒子懸濁部
２に供給される清浄気体の配管ラインから分岐して設け
ることができ、新たな配管系や気体供給源を配置する必
要はない。

【０１２４】前記の第２の状態検知手段３３をさらに粒
子径検知器および個数濃度検知器として設けた場合にお
けるフィードバック制御については、図１６および図１
７に示すように、前述した第１の状態検知手段３１のフ
ィードバック制御系とほぼ同一であるので、それらの詳
しい説明は省略する。

【０１２５】なお、第１の状態検知手段３１のみの場合
では、第１の状態検知手段３１の検知結果と基準値とを
互いに比較していたが、図１６および図１７に示すフロ
ーチャートに記載のＳ１２２およびＳ１３２において
は、第２の状態検知手段３３をさらに設けている場合で
あるので、第１の状態検知手段３１と第２の状態検知手
段３３との各検知結果を互いに比較して、これらの検知
結果の差が規定値の範囲外であるか否かを判定するよう
に設定されている点が第１の状態検知手段３１のみの場
合と異なっている。

【０１２６】上記は液滴２２ａの粒子径や個数濃度を検
知し、フィードバック制御する方法について説明した
が、粒子４２を酸性液４３に分散させた状態、つまり懸
濁液２２の状態で供給する場合も同様の手法にて制御す
ることが可能である。その際は、液滴２２ａではなく、
懸濁液２２中の粒子４２の径や個数濃度を検知し、粒子
懸濁部２における懸濁液２２の調製制御にフィードバッ
クさせればよい。

【０１２７】以上説明したように、本発明の粒子表面酸
化方法においては、粒子懸濁部２および粒子供給部３に
おいて、各種検知手段を設け、それらの検知結果をもと
に供給源や制御系にフィードバック制御をかける構成に
なっている。このことにより、上記方法では、粒子４２
の酸化処理を行うに当たり、処理された親水性粒子４２
ｂを制御よく安定して形成することができる。

【０１２８】また、各検知手段により同じ供給源や制御
系にフィードバック制御がかけられることがあるが、そ
の際は、例えば、現象を直接検知するものを主とし、現
象を間接的に検知するものを従、すなわち、現象の検知
の直接的または間接的を確認するようにして構成するこ
とも可能である。あるいは、複数の検知結果を組み合わ
せてフィードバックをかけたり、問題発生の要因を特定
したりするように設定しても構わない。

【０１２９】さらに、粒子径が揃い、より均一に分散さ
れた親水性粒子４２ｂを製造するには、粒子酸化部４に
輸送される懸濁液２２や液滴２２ａの流量や温度などを
検知して、常に一定となるように制御し、また、異常な
どが生じた場合には速やかに対処することが必要であ
る。次に、それらの制御および異常時の回収処理につい
て説明する。

【０１３０】まず、流量検知手段について説明する。例
えば図１５に示すように、流量検知手段３４ｂとして
は、耐酸性の保護管等を設けた熱線風速計などを用いる
ことができ、例えば粒子酸化部４に対し、輸送方向の上
流側、すなわち手前近傍に設置される。流量を制御する
には、粒子供給部３の処理空間において、例えば、開閉
可能な供給バルブ３６を設けておき、供給バルブ３６の
開閉度合いにより流量を調整すればよい。粒子４２を液
滴２２ａにより供給する際には、供給バルブ３６により
液滴２２ａが遮断されることが生じるが、これらは、鉛
直方向の下方に設けられた貯留部４７にて回収される。

【０１３１】この流量検知手段３４ｂを用いたフィード
バック制御について説明する。図１８に示すように、ま
ず、Ｓ２０１として、粒子供給部３における処理空間の
輸送気体または、輸送液体の流量を検知する。次に、Ｓ
２０２として、検知結果と予め設定されている基準値と
を比較し、この比較結果（ここでは検知結果と基準値と
の差）が規定範囲内であるか否かを判定する。

【０１３２】規定範囲内であれば、再び、処理空間の流
量の検知を行う（すなわち、Ｓ２０１に戻る。このと
き、上記比較結果が規定範囲内であったとしても、その
差を補正するように制御装置（上記のバルブの開閉等）
の出力は可変される。）。

【０１３３】一方、上記比較結果が規定範囲外のとき、
流量が変動する要因として、気体供給源（図示せず）、
粉体（粒子）供給源５１、酸性液体供給源５２や、粒子
懸濁部２（酸性液４３に含まれる粒子４２の量や液滴２
２ａの生成状態、すなわち、粒子懸濁部２の個数濃度や
分散度あるいは噴霧部材３２の出力）が変化しているこ
とが考えられる。

【０１３４】この場合は、Ｓ２０３として、気体供給源
（図示せず）、粉体（粒子）供給源５１、酸性液体供給
源５２や、粒子懸濁部２の出力を調整し、Ｓ２０４とし
て、上記出力調整後、処理空間の流量の検知を所定回数
行い、Ｓ２０５として、検知結果と予め設定されている
基準値と比較し、この比較結果が規定範囲内であるか否
かを判定する。

【０１３５】規定範囲内であれば、再び、処理空間の流
量の検知を行う。一方、規定範囲外であれば、流量検知
手段、流量を制御する制御手段、気体供給源、粉体（粒
子）供給源５１、酸性液体供給源５２、あるいは粒子懸
濁部２に異常があるものと見なし、Ｓ２０６として、こ
れらの点検を行う指示を表示したり、警報を発令したり
する。

【０１３６】また、上記比較結果が規定範囲外のとき、
流量が変動する原因として、配管３４内の閉塞が考えら
れる。そのときは、図１９に示すように、Ｓ２１３とし
て、前述の振動手段３５を稼働させて不要な酸性液４３
や粒子４２を回収し（Ｓ２１４）、その後、Ｓ２１５と
して、処理空間の流量の検知を所定回数行い、Ｓ２１６
として、検知結果と予め設定されている基準値とを比較
し、この比較結果が規定範囲内であるか否かを判定す
る。

【０１３７】規定範囲内であれば、再び、処理空間の流
量の検知を行う。一方、規定範囲外であれば、流量検知
手段、流量を制御する制御手段、気体供給源、あるいは
配管３４に異常があるものと見なし、Ｓ２１７として、
これらの点検をおこなう指示を表示したり、警報を発令
したりするように設定すればよい。この場合、さらに、
流量検知手段３４ｂの上流側にさらに、第２の流量検知
手段３４ｄを設けることにより、配管３４の領域で閉塞
が生じているのか（配管の水平部の領域か、鉛直方向の
領域か）を把握することができるので、その結果を基
に、閉塞を生じた箇所に振動を付与するようにすれば
い。

【０１３８】配管３４の閉塞が水平部にて生じているな
らば、各供給バルブ３６、３８をそれぞれ閉止すると共
に、回収バルブ３７およびガス供給バルブ３９を開い
て、第１気体導入口５７より清浄気体をパルス状にて導
入すればよく、配管３４の鉛直部分で生じた際には、搬
入用バルブ４０およびバルブ５４を閉止する共に回収バ
ルブ３７、供給バルブ３６およびガス供給バルブ５５を
開いて、第２気体導入口５６より清浄気体をパルス状に
て導入し、不要な酸性液４３や粒子４２を回収すればよ
い。

【０１３９】次に、温度検知手段について説明する。図
１５に示すように、温度検知手段３４ａとしては具体的
には、前述の温度検知器２８と同様のものを用いること
ができ、流量検知手段３４ｂに近接して配置されてい
る。粒子酸化部４に導入される直前にて、粒子４２を含
む酸性液４３、あるいは液滴２２ａの系全体の温度を検
知することにより、供給されるされる粒子４２の状態
（融着や凝集といった現象）を把握することができ、ま
た、本結果を基に、粒子酸化部４にて供給する必要なエ
ネルギー（温度）を設定することが可能である。

【０１４０】上記温度検知手段３４ａを状態検知手段と
して用いた場合のフィードバック制御を図２０を用いて
説明する。Ｓ２２１およびＳ２２２の処理は流量検知の
場合におけるＳ２１１およびＳ２１２と同様であるの
で、その説明を省略する。

【０１４１】粒子供給部３の処理空間にて、温度検知手
段の結果が規定範囲外のとき、粒子懸濁部２から温度検
知手段までの配管３４中にて異常が生じている可能性が
高いと判断される。なぜなら、粒子懸濁部２内における
懸濁液２２の異常も有り得るが、上記懸濁液２２は、前
述の図５にて示したように、別途温度検知がなされてお
り、異常が生じたならば、その際に検知されるからであ
る。

【０１４２】粒子懸濁部２からの温度検知手段３４ａま
での配管３４部分で異常が生じる要因としては、配管３
４に設けられている加熱手段３４ｅの動作不良、粒子４
２を含む懸濁液２２や液滴２２ａを輸送する輸送気体の
流量が所定量から外れており、規定量の粒子４２を含む
懸濁液２２や液滴２２ａが供給されていない、あるい
は、前記粒子４２を含む懸濁液２２や液滴２２ａの出力
が適切でないこと等が考えられる。

【０１４３】そこで、Ｓ２２３として、気体供給源、粒
子懸濁部２（粉体供給源５１、酸性液供給源５２等の各
供給バルブ５１ａ、５２ａ、撹拌手段や分散部材を含む
粒子分散装置２４、噴霧部材３２）や、配管３４内の各
加熱手段３４ｅの出力を調整し、Ｓ２２４として、上記
出力調整後、処理空間の温度の検知を所定回数行い、Ｓ
２２５として、検知結果と予め設定されている基準値と
を比較し、この比較結果が規定範囲内であるか否かを判
定する。

【０１４４】規定範囲内であれば、再び、処理空間の温
度の検知を行う。一方、規定範囲外であれば、気体供給
源（図示せず）からの不活性ガス２３、粒子懸濁部２、
配管３４の加熱手段３４ｅ、温度の制御手段（図示せ
ず）、あるいは温度検知手段３４ａに異常があるものと
見なし、Ｓ２２６として、これらの点検を行う指示を表
示したり、警報を発令したりするように設定されてい
る。

【０１４５】また、粒子酸化部４の直前の温度を検知す
る場合も、流量検知の場合と同様に、温度検知手段３４
ａの上流側に、第２の温度検知手段３４ｃを設けること
により、温度異常の発生領域を特定することができるの
で、その結果を基に、速やかに対応することが可能とな
る。なお、当処理空間での温度検知結果を粒子酸化部４
にフィードバックする制御に関しては以下の粒子酸化部
４の制御でまとめて説明する。

【０１４６】また、粒子供給部３の処理空間には、粒子
酸化部４に供給される直前の、懸濁液２２中の粒子４２
や液滴２２ａの状態を検知する第３の状態検知手段４８
が上記処理空間の下流側に設けられている。

【０１４７】上記第３の状態検知手段４８を設けている
ことにより、粒子酸化部４に供給される直前の粒子４２
の状態が常に確認できる。すなわち、供給される粒子４
２の数量を常に検知することができるため、粒子４２に
対する酸化処理の制御を容易化することができる。以下
では、液滴２２ａの状態で粒子４２を供給する場合を例
にとって説明する。

【０１４８】本発明に係る粒子表面酸化方法では、第３
の状態検知手段４８が、液滴２２ａの粒子径を検知する
するものである。前述のように、液滴２２ａに核となる
粒子４２が理想的に含まれている状態〔図４（ａ）、図
４（ｂ）〕、核となる粒子４２の凝集が著しい状態〔図
４（ｃ）〕、核となる粒子４２が含まれていない状態
〔図４（ｄ）〕では、それぞれ、液滴２２ａの粒子径が
互いに異なっている。それゆえ、液滴２２ａが理想的な
状態に形成されているか否かは、該液滴２２ａの粒子径
を検知することにより判定することが可能となる。

【０１４９】粒子径検知器である第３の状態検知手段４
８によって検知された液滴２２ａの粒子径（検知結果）
は、粒子懸濁部２および噴霧部材３２にフィードバック
され、この検知結果に基づいて、粒子懸濁部２および噴
霧部材３２は、液滴２２ａの生成を調節することにな
る。このフィードバック制御については、前述の図１２
に示した制御方法と同様であるので、それらの詳細な説
明を省く。

【０１５０】第３の状態検知手段４８における粒子径の
検知方法としては、前述の光学測定部と同様な方法を用
いることができるが、特に限定されるべきものではな
く、液滴２２ａの径を測定できるものであればよい。ま
た、前述したこれら方法は適宜組み合わせることができ
る。

【０１５１】上記の第３の状態検知手段４８は、液滴２
２ａの粒子径を検知する粒子径検知器以外に、例えば、
粒子４２の個数濃度を検知する個数濃度検知器として用
いることもできる。

【０１５２】上述のように、液滴２２ａに核となる粒子
４２が理想的に含まれている状態〔図４（ａ）、図４
（ｂ）〕、核となる粒子４２の凝集が著しい状態〔図４
（ｃ）〕、および、核となる粒子４２が含まれていない
状態〔図４（ｄ）〕では、それぞれ、一定の空間内にお
いての液滴２２ａの個数（個数濃度）が互いに異なるこ
とになる。

【０１５３】具体的には、１つの液滴２２ａに粒子４２
が著しく凝集して含まれているような状態では、液滴２
２ａの数量は、基本的に核となる粒子４２の数量に依存
するため、液滴２２ａに粒子４２が理想的に含まれてい
る状態を基準とすると、この液滴２２ａの数量は少なく
なる。一方、粒子４２が液滴２２ａに含まれていないよ
うな場合では、液滴２２ａの数量が核となる粒子４２の
数量に依存しなくなるため、いくらでも液滴２２ａが形
成される可能性があり、結果として液滴２２ａの数量が
多くなることになる。

【０１５４】そこで、個数濃度検知器としての第３の状
態検知手段４８によって、所定空間内に存在する液滴２
２ａの個数（すなわち個数濃度）を検知してやれば、前
記の粒子径を検知する場合と同様に、液滴２２ａの状態
を判定することができる。この個数濃度を検知すること
で得られた検知結果も、粒子径の検知結果と同様に、粉
体供給源５１の供給バルブ５１ａ、粒子懸濁部２、噴霧
部材３２にフィードバックされて懸濁液２２やその液滴
２２ａの生成の制御に用いられる。これによって、得ら
れる液滴２２ａの状態を常に良好状態に保つことができ
る。

【０１５５】このときのフィードバック制御は、基本的
に前記粒子径を検知して制御する場合と同様であり（図
１４に示す）、その詳しい説明は省略する。なお、上述
した粒子径の検知と、個数濃度の検知とは、第３の状態
検知手段４８として、それぞれ１種類ずつ用いられてい
てもよいが、それらを組み合わせて用いれば、より正確
な液滴２２ａの生成状態が確認できるため好ましい。ま
た、粒子径の検知と、個数濃度の検知とを、一つの検知
器で構成し、得られる信号より、粒子径と、個数濃度と
を検知する構成を用いてもよい。

【０１５６】本発明に係る粒子表面酸化方法では、上述
した第３の状態検知手段４８の上流側に、さらに状態検
知手段を設けることが好ましい。上記では、例えば図１
５に示したように、粒子供給部３に設けられた第２の状
態検知手段３３を用いることができる。第３の状態検知
手段４８および第２の状態検知手段３３との双方から得
られる結果を比較して、生成した液滴２２ａの分散状態
や供給状態などの異常をより正確に検知することがで
き、その検知結果に基づき、供給バルブ５１ａ、粒子懸
濁部２の粒子分散装置２４や加熱部材２５の出力を調整
したり、噴霧部材３２からの液滴２２ａの個数濃度を調
整したりすることによって、液滴２２ａをより一層安定
して生成、供給することが可能となる。

【０１５７】具体的には、粒子径と個数濃度の双方を検
知できる第３の状態検知手段４８を設けた場合、その第
３の状態検知手段４８の上流側に粒子径と個数濃度の双
方を検知できる第２の状態検知手段３３を設け、さら
に、第３の状態検知手段４８と第２の状態検知手段３３
との間の配管３４において、上記配管３４に対し振動を
付与するための前述と同様な振動手段３５を設けること
が好ましい。この第３の状態検知手段４８で得られた検
知結果は、上述したように、第２の状態検知手段３３の
検知結果と比較して液滴２２ａの形成条件や、図１５に
おいて、破線矢印で示すように、振動手段３５の制御に
対してフィードバックされる。

【０１５８】上記第３の状態検知手段４８および第２の
状態検知手段３３にて粒子径を検知し、両者の検知結果
を比較して得られた結果が所定の範囲外であれば、液滴
２２ａが凝集しているものと考えられ、液滴２２ａの粒
子径や個数濃度が適切でない（例えば、粒子径：大きす
ぎる、個数濃度：高すぎる）と判断される。よって、こ
れらの値を適切に制御するために、懸濁液２２中の個数
濃度や上記した液滴２２ａの生成条件の調整が行われ
る。

【０１５９】このように不適切に形成された液滴２２ａ
については、酸化処理を行っても、十分な処理が行われ
ない可能性があるため、前述と同様に、搬入用バルブ４
０およびバルブ５４を閉止する共に回収バルブ３７、供
給バルブ３６およびガス供給バルブ５５を開いて、第２
気体導入口５６より清浄気体をパルス状にて導入し、不
要な酸性液４３や粒子４２を貯留部４７に回収すればよ
い。

【０１６０】また、上記第３の状態検知手段４８および
第２の状態検知手段３３により、液滴２２ａの個数濃度
に異常（後段の個数濃度が極端に低下した）を検知した
場合は、配管３４の管壁に液滴２２ａの酸性液４３や粒
子４２が付着し、配管３４が閉塞していると判断される
ので、酸化処理を停止し、前記振動手段３５を稼働させ
るように設定されていることが好ましい。その際、振動
手段３５を稼働後は、上述と同様にして、不適切な液滴
２２ａ（配管３４に管壁に付着したり、粒子４２が凝集
したりした）を貯留部４７に回収すればよい。

【０１６１】上記の回収処理を一定時間行った後、搬送
バルブ４０、バルブ５４をそれぞれ開くと共に、回収バ
ルブ３７およびガス供給バルブ５５を閉止して、再度、
第３の状態検知手段４８および第２の状態検知手段３３
により、液滴２２ａの個数濃度を検知し、両者の比較結
果が規定範囲内に入っている場合、酸化処理を行えばよ
い。上記清浄気体の導入は、粒子懸濁部２に供給される
清浄気体の配管ラインから分岐して設けることができ、
新たな配管系や気体供給源を配置する必要はない。

【０１６２】第３の状態検知手段４８および第２の状態
検知手段３３を設けた場合におけるフィードバック制御
については、図２１および図２２に示すように、前述し
た第３の状態検知手段４８のフィードバック制御系とほ
ぼ同一であるので、それらの詳しい説明は省略する。

【０１６３】図２１および図２２に示すフローチャート
に記載のＳ２３２およびＳ２４２は、第３の状態検知手
段４８のみの場合では、第３の状態検知手段４８の検知
結果と基準値とを互いに比較していたが、第２の状態検
知手段３３をさらに設けている場合は、第３の状態検知
手段４８と第２の状態検知手段３３との各検知結果を互
いに比較して、これらの検知結果の差が規定値の範囲外
であるか否かを判定するように設定されている点が異な
っている。

【０１６４】上記は液滴２２ａの粒子径や個数濃度を検
知し、フィードバック制御する方法について説明した
が、粒子４２を酸性液４３に分散させた状態、つまり懸
濁液２２の状態で供給する場合も同様の手法にて制御す
ることが可能である。その際は、液滴２２ａではなく、
懸濁液２２中の粒子４２の径や個数濃度を検知し、粒子
懸濁部２における懸濁液２２の調製制御にフィードバッ
クさせればよい。

【０１６５】さらに、粒子酸化部４には、図２３に示す
ように、管４１の温度を検知するための温度検知手段４
４ａが、搬送方向に沿って、例えば、３ヵ所、それぞ
れ、設けられている。また、粒子酸化部４の搬出口４６
の近傍となる、下流側の配管４１ａには、搬送方向に沿
って、振動手段４９ａ、流量検知手段４９ｂ、第４の状
態検知手段４９がそれぞれ設けられている。

【０１６６】まず、第４の状態検知手段４９について説
明する。第４の状態検知手段４９は、酸化処理された親
水性粒子４２ｂの状態を常にモニターするものであり、
異常な親水性粒子４２ｂが形成されていることが検知さ
れると、その要因を除去するよう発生源にフィードバッ
クをかけることができる。

【０１６７】上記の酸化処理された親水性粒子４２ｂの
状態検知として、得られた親水性粒子４２ｂの粒子径が
挙げられる。本発明は、酸性液４３中の粒子４２を核と
して核沸騰させ、そのときの相変化による体積の急激な
膨張を、凝集粒子４２ａを分散させる外力として利用す
ることにより、粒子４２表面の酸化処理を行うと共に均
一に分散した親水性粒子４２ｂを得るものである。よっ
て、正常な処理がなされていれば、処理後の親水性粒子
４２ｂは凝集することなく分散していることから、第４
の状態検知手段４９では、粒子４２における１個ずつの
粒子径が検知される。

【０１６８】しかしながら、何らかの異常により、粒子
径が大きくなったり、場合によっては何も観測されなか
ったりすることが有り得る。粒子径が大きくなる、すな
わち、得られた親水性粒子４２ｂが凝集する要因として
は、前述したように、粒子懸濁部２での撹拌や分散が充
分でなく、懸濁液２２中で粒子４２が凝集している、あ
るいは液滴２２ａの生成条件が不適切であることが挙げ
られる。

【０１６９】また、粒子懸濁部２で粒子４２を含む懸濁
液２２や噴霧部材３２において液滴２２ａが正常に形成
されていたとしても、粒子酸化部４での加熱温度が充分
でなく、粒子４２の分散が不十分であることが考えられ
る。一方、懸濁液２２での撹拌や分散が充分でなかった
り、噴霧部材３２での液滴２２ａの生成条件が不適切
で、懸濁液２２や液滴２２ａ中に粒子４２が含まれてい
ない時には、粒子径としては何も観測されなくなる。

【０１７０】これらのことから、粒子径の検知結果を基
に、上記供給源や制御系にフィードバック制御をかける
ことにより、要因を速やかに抽出し安定して粒子４２の
酸化処理を行うことが可能になる。

【０１７１】上記の処理を図２４のフローチャートに示
す。なお、処理方法は図１２に示した液滴２２ａにおけ
る粒子径の検知に基づく制御方法と同様であるので、そ
の詳細は省略する。また、規定範囲外の親水性粒子は、
第３の気体導入口５８より清浄気体を導入し、下方の貯
留部４７に回収すればよい。その詳細方法については別
途後述する。

【０１７２】第４の状態検知手段４９は、酸化処理後の
親水性粒子４２ｂの粒子径を検知する粒子径検知器以外
に、例えば、得られた親水性粒子４２ｂの個数濃度を検
知する個数濃度検知器であってもよい。粒子供給部３を
介して粒子酸化部４に供給された粒子４２は、酸化処理
と共に分散されるため、酸化処理後の親水性粒子４２ｂ
の数は処理前と比較して増加する。よって、第４の状態
検知手段４９にて個数濃度を検知する場合は、粒子供給
部３の処理空間に設けられた第３の状態検知手段４８と
組み合わせて用いるのが好ましい。

【０１７３】その様子を図２５および図２６に示す。ま
ず、Ｓ２６１として、第４の状態検知手段４９にて酸化
処理された親水性粒子４２ｂの個数濃度を検知する。次
に、Ｓ２６２として、その検知結果を、第３の状態検知
手段４８の検知結果と比較し、親水性粒子４２ｂの個数
濃度が増加しているか否かを判定する。増加していれ
ば、再び、個数濃度の検知を行う（すなわち、Ｓ２５１
に戻る）。

【０１７４】一方、上記比較結果が増加していない時
は、Ｓ２６３として、第４の状態検知手段４９の検知結
果と、第３の状態検知手段４８の検知結果を比較し、親
水性粒子４２ｂの個数濃度が、ほぼ同等か、または減少
しているかを判定する。

【０１７５】その結果、ほぼ同等、すなわち、酸化処理
が正常に行われていないと判断された場合、その要因と
して、上記で示したように懸濁液２２中で粒子４２が凝
集している、あるいは、噴霧部材３２での液滴２２ａの
生成条件が不適切であることが挙げられる。また、粒子
懸濁部２で粒子４２を含む懸濁液２２や、噴霧部材３２
にて液滴２２ａが正常に形成されていたとしても、粒子
酸化部４での加熱温度が充分でなく粒子４２の分散が不
十分であることが考えられる。

【０１７６】この場合、Ｓ２６４として、粒子懸濁部２
の粒子分散装置２４や加熱部材２５の出力や、噴霧部材
３２を調整したり、さらに、粒子酸化部４の加熱手段で
ある電気炉４４の出力を調整したりし、続いて、Ｓ２６
５として、上記出力調整後、前述の個数濃度の検知を所
定回数行い、Ｓ２６６として、第４の状態検知手段４９
および第３の状態検知手段４８の検知結果を比較し、個
数濃度が増加しているか否かは判定する。増加していれ
ば、再び、個数濃度の検知を行い、酸化処理を続行す
る。

【０１７７】一方、個数濃度がほとんど増加しておら
ず、ほぼ同等のレベルと見なされれば、粒子懸濁部２の
粒子分散装置２や加熱部材２５、噴霧部材３２、さら
に、粒子酸化部４における、電気炉４４、温度検知手段
４４ａ、図示しない温度制御手段に異常が有るものと見
なし、Ｓ２６７として、これらの点検を行う指示を表示
したり、警報を発令したりするように設定されている。

【０１７８】一方、Ｓ２６３にて、第４の状態検知手段
４９の検知結果と第３の状態検知手段４８の検知結果を
比較し、親水性粒子４２ｂの個数濃度が減少していると
判定された場合は、粒子酸化部４の管４１内の閉塞が、
不良の要因と考えられる。

【０１７９】そこで、まず、清掃回数としてＹ＝１を設
定し（Ｓ２６８）とし、続いて、各振動手段４８ａ、４
９ａを稼働させて粒子酸化部４を振動させ（Ｓ２６
９）、図２３に示した第３の清浄気体導入口５８より清
浄気体をパルス状で導入して管４１内の清掃を行う（Ｓ
２７０）。

【０１８０】このような清掃のとき、ガス供給バルブ６
３を開き、搬出バルブ６４を閉じ、図１５に示す搬入用
バルブ４０、回収バルブ３７、および供給バルブ３６を
開いて、ガス供給バルブ５５およびバルブ５４を閉じて
おき、粒子懸濁部２、噴霧部材３２および気体供給源
（図示せず）に対し悪影響が及ばないように設定され、
管４１内の不良品は、貯留部４７に回収されるようにな
っている。

【０１８１】また、導入される清浄気体は、前記したよ
うにパルス状に供給するのが好ましい。第３の清浄気体
導入口５８も他の場合と同様に粒子懸濁部２に輸送用の
気体を供給する配管系より分岐して設ければよい。

【０１８２】一定時間、清掃を行った後、再度、Ｓ２７
１として、酸化処理を再開して、複数回、第４の状態検
知手段４９と第３の状態検知手段４８とで、それぞれ個
数濃度を検知し、続いて、Ｓ２７２として、それらの検
知結果を比較し、前者の結果が後者より減少していなけ
れば、再開した酸化処理を続行する（Ｓ２６１に戻
る）。

【０１８３】一方、依然として、減少していれば、前述
の設定値Ｙがｍ（１以上の正の整数）に達しているか否
かを判定し（Ｓ２７３）、設定値Ｙがｍに達していない
場合には、管４１への振動付与および清浄気体による清
掃を、前述の設定値Ｙの値を、例えば１ずつ増加させな
がら（Ｓ２７４）行う（すなわちＳ２６８に戻り、この
ループを繰り返す）。

【０１８４】さらに、上記清掃を所定回数繰り返し、つ
まり、前述の設定値Ｙがｍに達した場合（Ｓ２７３）、
つまり所定回数の清掃を行っても異常が回復しないとき
は管４１内に異常が生じている、あるいは、第４の状態
検知手段４９や第３の状態検知手段４８が正常に動作し
ていないと判定されて、これらの点検を行う指示を表示
したり、警報を発令したりするように設定されている
（Ｓ２７５）。

【０１８５】ここで、第４の状態検知手段４９および第
３の状態検知手段４８にて、それぞれ、個数濃度を検知
するとき、そのタイミングが問題となる。

【０１８６】粒子４２を含む懸濁液２２や液滴２２ａ
は、通常時、ほぼ一定の速度で輸送されているので、ど
のタイミングで個数濃度を検知しても、粒子４２と親水
性粒子４２ｂとの間での個数濃度に関する増加の有無は
凡そ検知することはできる。しかしながら、懸濁液２２
や液滴２２ａの供給速度つまり輸送速度が変動しないと
はいいきれないし、異常時には供給速度は大きく変動す
る。

【０１８７】そこで、第４の状態検知手段４９および第
３の状態検知手段４８での各検知を、より正確に行うた
めに、それらの各検知を同期させて、つまり、第３の状
態検知手段４８にて検知され、上記第３の状態検知手段
４８を通過した各粒子４２が、搬送されながら粒子酸化
部４にて酸化処理されて各親水性粒子４２ｂとなり、そ
の各親水性粒子４２ｂの状態（例えば個数濃度や粒子
径）を第４の状態検知手段４９において検知することが
好ましい。

【０１８８】上記第３の状態検知手段４８および第４の
状態検知手段４９間で同期をとるには、まず、第３の状
態検知手段４８で検知開始する際にトリガーパルスを発
生し、次に個数濃度を検知する毎にパルスを生成し、第
４の状態検知手段４９および第３の状態検知手段４８間
の距離および粒子４２の供給速度（輸送速度）より決定
される経過時間だけ遅延させて、上記パルスを第４の状
態検知手段４９に入力し、第４の状態検知手段４９で
は、上記パルスを検知した際に、そのときに通過した親
水性粒子４２ｂのデータを取り込み、そのデータを出力
するように設定すればよい。

【０１８９】個数濃度の検知では、粒子４２の増加に関
しての情報は得られるが、分散度に関しては不明なの
で、粒子径を検知する際に、上記と同様に第４の状態検
知手段４９および第３の状態検知手段４８での検知結果
を比較し、制御を行っても構わない。そのフローチャー
トを図２７に示す。処理方法については、個数濃度の場
合の図２５に示すＳ２６１〜Ｓ２６７（Ｓ２６３を除
く）と同様なので、その詳細な説明は省略する。

【０１９０】得られた親水性粒子４２ｂに対し、酸化処
理が適切に行われているかを判定するには、第４の状態
検知手段４９にて親水性粒子４２ｂの粒子径をモニター
するのが確実な方法である。しかしながら、上記のよう
に第４の状態検知手段４９および第３の状態検知手段４
８の検知結果を組み合わせることにより、粒子酸化部４
内での状態をより的確に把握することができ、また、不
良を生じる要因の特定がより確実に可能である。

【０１９１】上記では、第４の状態検知手段４９および
第３の状態検知手段４８の各検知結果を比較した際、不
適切である判定されたときの要因として、粒子懸濁部２
の粒子分散装置２４や加熱部材２５、噴霧部材３２、粒
子酸化部４の電気炉４４であることを示した。上記の
内、粒子分散装置２４や加熱部材２５、噴霧部材３２に
関しては、粒子懸濁部２や粒子供給部３での各検知結果
を基にして判定することができる。

【０１９２】よって、不適切と判定された際に、粒子分
散装置２４や加熱部材２５、噴霧部材３２については異
常が検知されない場合では、粒子酸化部４の温度制御系
に問題つまり要因があると判定できる。また、粒子径と
個数濃度の検知結果を組み合わせることにより、要因特
定の確実性を増すことができる。

【０１９３】次に、温度検知手段４４ａについて説明す
る。粒子酸化部４内の温度は、前述したように、供給さ
れる粒子４２の量と密接な関係にあり、供給される粒子
４２を均一に酸化処理し、かつ、凝集粒子４２ａを均一
に分散させるだけのエネルギーを与えるよう設定する必
要がある。よって、上記の条件を充たす上で、ある温度
以上に設定されていればよいが、必要以上に高くする必
要はない。

【０１９４】本発明では、前述したように、粒子酸化部
４に搬入される懸濁液２２が加熱されていてもよく、よ
って、図２３に示した、粒子酸化部４の直前の粒子供給
部３の処理空間での温度の測定結果を基に設定するのが
効率的である。すなわち、上記酸化処理に必要な温度Ｔ
ｐに対して、粒子供給部３の処理空間での温度Ｔｏとの
差Δｔを粒子酸化部４にて供給すればよい。

【０１９５】粒子酸化部４での温度検知手段４４ａは、
もちろん、粒子酸化部４内の温度が一定になるよう制御
されるが、温度検知結果を基に粒子懸濁部２や噴霧部材
３２等の粒子供給源側にフィードバックをかけることも
可能である。その様子を図２８のフローチャートに示
す。

【０１９６】粒子酸化部４で異常が生じる要因として
は、粒子酸化部４に設けられている電気炉４４や制御手
段の動作不良、懸濁液２２や液滴２２ａを輸送する気体
の流量が所定量から外れており、規定量の懸濁液２２や
液滴２２ａが供給されていない（粒子４２を含まない液
滴２２ａや、粒子４２の凝集が著しい等）、あるいは、
懸濁液２２や液滴２２ａの出力が不適切であること等が
考えられ、これらに対して、それぞれフィードバック制
御を行えばよい。処理方法については、図２０に示した
粒子供給部３における処理空間内の温度検知に基づく制
御方法の場合と同様であるので、ここでは省略する。

【０１９７】流量検知手段４９ｂは、前記したように粒
子酸化部４の出口側に設けられており、粒子供給部３の
処理空間に設けられた各流量検知手段３４ｂ、３４ｄで
の検知結果と比較し、粒子酸化部４内での閉塞の有無を
検知するのに用いられる。このときの処理方法に関する
フローチャートを図２９に示す。その処理は、図２５お
よび図２６に示した第４の状態検知手段４９および第３
の状態検知手段４８にて粒子酸化部４内の閉塞を検知
し、それを除去する際の方法と同様に行うことができ
る。

【０１９８】なお、図２９に示したＳ３０６として、粒
子酸化部４の出口側、および粒子供給部３の処理空間に
て、それぞれ、複数回流量の検知を行うとき、例えば図
１５に示した第１気体導入口５７より清浄気体を導入す
ればよく、液滴２２ａ等を形成してそれらを導入する必
要はない。また、粒子酸化部４内の閉塞の有無を検知す
るにあたっては、前記第４の状態検知手段４９および第
３の状態検知手段４８と組み合わせて使用してもよい。

【０１９９】以上説明したように、本発明の粒子表面酸
化方法においては、粒子供給部３および粒子酸化部４に
おいて、各種検知手段を設け、その検知結果を基に、供
給源や制御系にフィードバックをかける構成となってい
ることにより、粒子４２の酸化処理を精度よく効率的に
処理することができる。

【０２００】各部での検知手段により同じ供給源や制御
系にフィードバックがかけられることがあるが、その際
は、例えば現象を直接検知するものを主とし、現象を間
接的に検知するものを従、すなわち、それら検知される
現象の主、従の確認を行うようにして構成することも可
能である。あるいは、複数の検知結果を組み合わせて相
互にフィードバックをかけたり、問題発生の要因を特定
するよう設定しても構わない。

【０２０１】次に、図１３に示した各噴霧部材３２の構
成の各例について以下に説明すると、まず、図１３
（ａ）に示す噴霧部材３２は、容器１０ａ、ノズル１
１、懸濁液供給管１５、バッフル（液滴径調節部）１
６、液滴供給管１８などを備えている。ノズル１１の先
端部１１ａ、懸濁液供給管１５の上端部１５ａ、バッフ
ル１６の先端部１６ａは、ほぼ一直線上にかつ水平とな
るように配置されている。

【０２０２】容器１０ａには、顔料等の疎水性の粒子、
例えばカーボンブラック粒子を酸性液４３に懸濁してな
る懸濁溶液２２が所定量、仕込まれている。尚、疎水性
の粒子が顔料である場合における該顔料の粒子径は、通
常１０ｎｍ〜２０μｍの範囲内程度であるが、特に限定
されるものではない。

【０２０３】懸濁液供給管１５は、支持部材１７によっ
てノズル１１に固定されている。懸濁液供給管１５は、
その下端部が懸濁液２２に浸漬されて開口しており、上
端部１５ａに対し不活性ガスが水平に吹き付けられて内
部が減圧状態となることにより、懸濁液２２を該上端部
１５ａまで吸い上げるようになっている。

【０２０４】ノズル１１は、容器１０ａにおける液滴供
給管１８に対向する位置に接続されており、不活性ガス
（キャリア）を容器１０ａ内部に供給する。ノズル１１
は、エアーフィルタ（不純物除去装置）１３およびミス
ト除去部（不純物除去装置）１２を介して図示しない不
活性ガス供給装置に接続されている。

【０２０５】そして、ノズル１１は、その先端部１１ａ
から懸濁液供給管１５の上端部１５ａに不活性ガスを水
平に吹き付けて懸濁液２２を噴霧することによって、該
懸濁液２２を液滴状（霧状）にするようになっている。
上記のミスト除去部１２およびエアーフィルタ１３は、
容器１０ａに清浄な不活性ガスが供給されるように、不
活性ガスに含まれる不純物を除去するようになってい
る。

【０２０６】バッフル１６は、懸濁液供給管１５に固定
されており、球状の先端部１６ａを有している。バッフ
ル１６は、その先端部１６ａに、懸濁液供給管１５の上
端部１５ａにて造粒された液滴が不活性ガスと共に衝突
することにより、径の比較的大きな液滴を除去するよう
になっている。つまり、バッフル１６によって液滴の液
滴径を調節することによって、上記噴霧部材３２は、粒
径が比較的小さくかつ揃った液滴を粒子酸化部４内部に
供給するようになっている。

【０２０７】粒子酸化部４の内部に供給すべき液滴の最
大粒径は、バッフル１６の先端部１６ａの大きさを適宜
調節することによって、任意に制御することができる。
また、液滴の単位時間当たりの供給量は、懸濁液供給管
１５の管径、不活性ガスの流量および圧力等の噴霧条件
を調節することによって、任意に制御することができ
る。尚、バッフル１６によって除去された液滴は、バッ
フル１６を伝って流れ落ち、懸濁液２２として再利用さ
れる。

【０２０８】なお、上記では、噴霧部材３２の構造とし
て、噴霧する構造を挙げたが、特に上記の構造に限定さ
れるものではなく、例えば図１３（ｂ）に示すように、
懸濁液２２を遠心力を利用して液膜を振り切り微小な粒
子４２を含む液滴２２ａを形成するアトマイザー式の噴
霧部材３２を用いることができる。このようなアトマイ
ザー式の噴霧部材３２は、懸濁液２２が高濃度で粘度が
大きい場合でも、小粒径の液滴を製造することができ
る。

【０２０９】このような噴霧部材３２では、筒状のケー
シング１１９の中央部に液滴生成部としての回転部１６
０が円板状に設けられ、この回転部１６０の中央真上に
懸濁液２２を供給するノズル１１１が設けられている。
また、回転部１６０の上方側におけるケーシング１１９
の端部開口を覆うスクリーン１１２を通して不活性ガス
を回転部１６０に対し吹き付けるように設置されてい
る。

【０２１０】回転部１６０の周囲には、懸濁液２２から
生成した、微小な粒子４２を含む液滴２２ａにおける、
所望する径を有する液滴のみを粒子酸化部４に導入する
ための通路１１３が設けられている。さらに、回転部１
６０の下方側には、懸濁液２２の振り切りにより生じる
所望の大きさより小さな径を有する液滴を回収して排出
する排出路１１４が設けられている。

【０２１１】次に、このような噴霧部材３２の動作につ
いて説明すると、まず、粒子４２が酸性液４３中に懸濁
している懸濁液２２は、導入管（図示せず）を介してノ
ズル１１１により高速回転している回転部１６０上に供
給され、回転部１６０上にて液膜となった懸濁液２２が
遠心力により回転部１６０の外縁部から外方に振り切ら
れて液滴（ミスト状）２２ａとなる。液滴２２ａは、ス
クリーン１１２からの不活性ガス（キャリア）により通
路１１３を介して粒子酸化部４に搬送される。また、例
えば粒径が小さすぎる、不要な液滴は、分別されて排出
路１１４により排出される。

【０２１２】さらに、噴霧部材３２としては、図１３
（ｃ）に示すように、オリフィス１６１から吹き出る懸
濁液２２のジェット噴流に対し、さらに超音波振動を与
えることにより、上記懸濁液２２から、液滴を発生する
ものでもよい。

【０２１３】このような噴霧部材３２では、懸濁液２２
は導入管１５０によりオリフィス１６１に導入され、こ
のオリフィス１６１から外部にジェット状に噴出する懸
濁液２２に対し、ピエゾ素子などの振動部材１７０によ
り超音波振動がオリフィス１６１を介して付与されて液
滴状となる。液滴２２ａの生成率は、振動部材１７０の
振動周波数で制御される。形成された液滴２２ａは、オ
リフィス１６１等を収納する空間部１１６の下方側に接
続されたガス供給管１１７から供給される不活性ガス
（キャリア）の気体輸送により粒子酸化部４に対し搬送
される。

【０２１４】最後に、噴霧部材３２としては、図１３
（ｄ）に示すように、超音波振動により液滴を発生する
ものであってもよい。このような噴霧部材３２では、懸
濁液２２が導入管（図示せず）を介して導入される槽状
の供給部１６３がケーシング１１９内の下方に設けら
れ、この供給部１６３の下方には、ピエゾ素子などの超
音波振動を発生する振動部材１７０が配置されており、
供給部１６３と振動部材１７０との間に、振動部材１７
０からの超音波振動を供給部１６３に伝達する媒体１８
０が充填されている。

【０２１５】また、供給部１６３の底部は、下方に凸に
湾曲したわん曲板１６２となっていて、振動部材１７０
より発生する超音波振動を、供給部１６３内の懸濁液２
２の液面に対し、上記の上記わん曲板１６２によって集
中させ、懸濁液２２の液面部分において上記懸濁液２２
の液滴化の生成を促進するようになっている。また、ケ
ーシング１１９の上方からは不活性ガス（キャリア）が
ケーシング１１９内に供給されており、発生した液滴は
不活性ガス（キャリア）の気体輸送により粒子酸化部４
に対し排出口１１８を介して搬送されるようになってい
る。

【０２１６】なお、上記実施の形態では、硝酸を改質剤
として含む液体を、酸性液として、粒子表面にカルボキ
シル基を導入した例を挙げたが、特に上記に限定される
ものではなく、小粒径の各粒子４２の表面に対し、加熱
により、官能基、例えば、水酸基、アミノ基、ニトロ
基、アンモニウム基等を導入できる改質剤を用いて表面
改質する場合においても、同様に本願発明の方法および
装置を用いることができる。

【０２１７】また、上記実施の形態では、酸性物質（改
質剤）は常温で液体のものを用いたが、溶媒としての水
や揮発性液体に溶解するものであればよく、例えば、酸
性物質としては、酢酸、クエン酸、酒石酸などを用いる
こともできる。

【０２１８】

【発明の効果】本発明の粒子表面酸化方法は、以上のよ
うに、粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混合工程
と、上記懸濁液を搬送しながら加熱して酸性液を気化さ
せることにより、粒子の表面に酸化による親水性基を付
与した表面酸化粒子を生成する酸化工程と、上記混合工
程および酸化工程における各状態の少なくとも一つの状
態を検知し、その検知結果に基づいて表面酸化粒子の生
成を制御する制御工程とを含む方法である。

【０２１９】それゆえ、上記方法では、凝集した粒子で
あっても、加熱による核沸騰に起因する急激な体積膨
張、例えば水が気化するとその体積が約１０００倍とな
る体積膨張による外力を利用するため、凝集した各粒子
である二次粒子が一次粒子に分散されるので、粒径が小
さく、かつ、分散性の高い、優れた特性を有する親水性
粒子を得ることができる。

【０２２０】その上、上記方法では、このような酸化処
理を、各状態の検知に基づいて制御するので、酸化処理
を、より最適化できることから、優れた特性を有する親
水性粒子を、より一層安定に製造することができる。

【０２２１】この結果、上記方法は、分散性や取り扱い
性に優れていることから、例えば、塗料、印刷インキ
（インクジェット記録用インクや、ボールペンやマーキ
ングペンの記録用インク）、トナー（現像剤）等の各種
用途に好適に用いられる親水性粒子を安定に製造できる
という効果を奏する。

【０２２２】本発明の粒子表面酸化装置は、粒子を、酸
性液に懸濁して懸濁液を生成して送出する懸濁液供給部
と、搬入された上記懸濁液を搬送しながら加熱して酸性
液を気化させることにより、粒子の表面に酸化による親
水性基を付与した表面酸化粒子を搬出する酸化部と、上
記懸濁液供給部および酸化部の少なくとも一つの状態を
検知して、得られた検知結果に基づいて表面酸化粒子の
生成を制御する制御手段とを含む構成である。

【０２２３】それゆえ、上記構成では、得られる親水性
粒子は、分散性や取り扱い性に優れていることから、例
えば、塗料、印刷インキ（インクジェット記録用インク
や、ボールペンやマーキングペンの記録用インク）、ト
ナー（現像剤）等の各種用途に好適なものとなるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る粒子表面酸化装置における実施の
形態を示す概略図である。

【図２】上記粒子表面酸化装置の粒子酸化部において、
搬送されながら懸濁液が相変化する様子を示す説明図で
ある。

【図３】上記懸濁液における核沸騰の様子を示す説明図
であって、（ａ）は核沸騰時に４個の粒子からなる凝集
粒子が分散する様子を示す説明であり、（ｂ）は核沸騰
時に３個の粒子からなる凝集粒子が分散する様子を示す
説明であり、（ｃ）は核沸騰時に２個の粒子からなる凝
集粒子が分散する様子を示す説明である。

【図４】上記懸濁液からの液滴の各状態を示す説明図で
あって、（ａ）および（ｂ）は正常な液滴に関する、
（ｃ）および（ｄ）は異常な液滴に関するものである。

【図５】上記粒子表面酸化装置における粒子懸濁部のブ
ロック図である。

【図６】上記懸濁液の分散度の検知に基づく制御工程を
示すフローチャートである。

【図７】上記懸濁液の液性の検知に基づく制御工程を示
すフローチャートである。

【図８】上記懸濁液の温度の検知に基づく制御工程を示
すフローチャートである。

【図９】上記粒子表面酸化装置における残量検知器の説
明図であり、（ａ）は、レーザ光を用いた残量検知器、
（ｂ）は電極を用いた残量検知器を示す。

【図１０】上記懸濁液の残量の検知に基づく制御工程を
示すフローチャートである。

【図１１】上記粒子表面酸化装置における粒子懸濁部、
噴霧部材および粒子供給部を示すブロック図である。

【図１２】上記噴霧部材により生成された液滴に関する
粒子径の検知に基づく制御工程を示すフローチャートで
ある。

【図１３】上記噴霧部材の概略説明図であり、（ａ）は
噴霧による液滴形成を示し、（ｂ）は遠心力による液滴
形成を示し、（ｃ）はジェット噴射に対する超音波振動
の付与による液滴形成を示し、（ｄ）は超音波振動の付
与による液滴形成を示すものである。

【図１４】上記噴霧部材により生成された液滴に関する
個数濃度の検知に基づく制御工程を示すフローチャート
である。

【図１５】第１、第２および第３の状態検知手段を配管
上に備えた上記粒子供給部の概略図である。

【図１６】上記第１および第２の状態検知手段における
液滴の粒子径の検知に基づく制御工程を示すフローチャ
ートである。

【図１７】上記第１および第２の状態検知手段における
液滴の個数濃度の検知に基づく制御工程を示すフローチ
ャートである。

【図１８】上記粒子供給部の処理空間における流量の検
知に基づく制御工程を示すフローチャートである。

【図１９】上記粒子供給部の処理空間における流量の検
知に基づく他の制御工程を示すフローチャートである。

【図２０】上記粒子供給部の処理空間における温度の検
知に基づく制御工程を示すフローチャートである。

【図２１】上記第２および第３の状態検知手段における
液滴の粒子径の検知に基づく制御工程を示すフローチャ
ートである。

【図２２】上記第２および第３の状態検知手段における
液滴の個数濃度の検知に基づく制御工程を示すフローチ
ャートである。

【図２３】上記粒子表面酸化装置における粒子酸化部お
よび第４の状態検知手段に関する概略説明図である。

【図２４】上記粒子酸化部において得られた親水性粒子
の粒子径の検知に基づく制御工程を示すフローチャート
である。

【図２５】上記粒子酸化部において得られた親水性粒子
の個数濃度の検知に基づく制御工程を示すフローチャー
トの前半部分である。

【図２６】上記フローチャートの後半部分である。

【図２７】上記第３および第４の状態検知手段における
液滴または懸濁液中の粒子と酸化処理された親水性粒子
の粒子径の検知に基づく制御工程を示すフローチャート
である。

【図２８】上記粒子酸化部の処理空間の温度の検知に基
づく制御工程を示すフローチャートである。

【図２９】上記粒子酸化部の出口側での流量の検知に基
づく制御工程を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２粒子懸濁部３粒子供給部４粒子酸化部２２懸濁液４２粒子４２ｂ親水性粒子（表面酸化粒子）４３酸性液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者成川志郎大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 4J037 AA02 AA22 DD05 DD20 EE02 EE19 EE25 EE28 EE43 FF15 4J039 BA04 BA13 BA35 BE01 CA06 EA44 GA24 GA26 GA27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混
合工程と、上記懸濁液の状態を検知して、得られた検知結果に基づ
いて懸濁液の生成を制御する制御工程と、上記懸濁液を搬送しながら加熱して酸性液を気化させる
ことにより、粒子の表面に酸化による親水性基を付与し
た表面酸化粒子を生成する酸化工程とを含むことを特徴
とする粒子表面酸化方法。
【請求項２】粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混
合工程と、上記懸濁液から、粒子を含む液滴を生成する液滴生成工
程と、上記液滴の生成状態を検知して、得られた検知結果に基
づいて液滴の生成を制御する制御工程と、上記液滴を搬送しながら加熱して酸性液を気化させるこ
とにより、粒子の表面に酸化による親水性基を付与した
表面酸化粒子を生成する酸化工程とを含むことを特徴と
する粒子表面酸化方法。
【請求項３】粒子を酸性液に懸濁して懸濁液を得る混合
工程と、上記懸濁液を輸送して供給する輸送工程と、輸送された懸濁液を搬送しながら加熱して酸性液を気化
させることにより、粒子の表面に酸化による親水性基を
付与した表面酸化粒子を生成する酸化工程と、輸送工程において、懸濁液の状態を検知し、得られた検
知結果に基づいて表面酸化粒子の生成を制御する制御工
程と含むことを特徴とする粒子表面酸化方法。
【請求項４】粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混
合工程と、上記懸濁液から、粒子を含む液滴を生成する液滴生成工
程と、上記液滴を輸送して供給する輸送工程と、輸送された液滴を搬送しながら加熱して酸性液を気化さ
せることにより、粒子の表面に酸化による親水性基を付
与した表面酸化粒子を生成する酸化工程と、輸送工程において、液滴の状態を検知し、得られた検知
結果に基づいて表面酸化粒子の生成を制御する制御工程
と含むことを特徴とする粒子表面酸化方法。
【請求項５】粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混
合工程と、懸濁液を搬送しながら加熱して酸性液を気化させること
により、粒子の表面に酸化による親水性基を付与した表
面酸化粒子を生成する酸化工程と、酸化工程の状態を検知して、得られた検知結果に基づい
て表面酸化粒子の生成を制御する制御工程と含むことを
特徴とする粒子表面酸化方法。
【請求項６】粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を得る混
合工程と、上記懸濁液から、粒子を含む液滴を生成する液滴生成工
程と、液滴を搬送しながら加熱して酸性液を気化させることに
より、粒子の表面に酸化による親水性基を付与した表面
酸化粒子を生成する酸化工程と、酸化工程の状態を検知して、得られた検知結果に基づい
て、表面酸化粒子の生成を制御する制御工程と含むこと
を特徴とする粒子表面酸化方法。
【請求項７】検知を、搬送方向に沿って、互いに異なる
複数箇所にて、それぞれ行うことを特徴とする請求項１
ないし６の何れか一つに記載の粒子表面酸化方法。
【請求項８】複数箇所の検知は、それぞれ同期させて行
うことを特徴とする請求項７記載の粒子表面酸化方法。
【請求項９】検知結果が、規定範囲外であるとき、規定
範囲外となる懸濁液、粒子、表面酸化粒子である不良品
の搬送路に振動を付与して、規定範囲外の不良品を回収
することを特徴とする請求項１ないし８の何れか一つに
記載の粒子表面酸化方法。
【請求項１０】不良品の回収は、不良品の搬送路内に、
気体をパルス状に導入して行うことを特徴とする請求項
９記載の粒子表面酸化方法。
【請求項１１】粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を生成
して送出する懸濁液供給部と、搬入された上記懸濁液を搬送しながら加熱して酸性液を
気化させることにより粒子の表面に酸化による親水性基
を付与した表面酸化粒子を搬出する酸化部と、上記懸濁液供給部および酸化部の少なくとも一つの状態
を検知して、得られた検知結果に基づいて表面酸化粒子
の生成を制御する制御手段とを含むことを特徴とする粒
子表面酸化装置。
【請求項１２】粒子を、酸性液に懸濁して懸濁液を生成
して搬出する懸濁液供給部と、搬入された上記懸濁液から液滴を生成して気体輸送する
液滴生成部と、気体輸送により搬入された液滴を搬送しながら加熱して
酸性液を気化させることにより、粒子の表面に酸化によ
る親水性基を付与した表面酸化粒子を搬出する酸化部
と、上記懸濁液供給部、液滴生成部、および酸化部の少なく
とも一つの状態を検知して、得られた検知結果に基づい
て表面酸化粒子の生成を制御する制御手段とを含むこと
を特徴とする粒子表面酸化装置。