JP2000140683A - 粉体分離装置および粉体分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉体の有する比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて当該
粉体を分離することができる粉体分離装置および粉体分
離方法を提供すること。 【解決手段】 本発明の粉体分離装置は、粉体の流路を
形成する流路形成部材（１）と、前記流路に沿って粉体
を移動させる搬送手段（２）と、前記流路を移動する粉
体を帯電させる帯電付与手段（３）と、帯電された粉体
に磁力を作用させる磁場発生手段（４）とを備えてな
り、帯電された粉体の有する比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて
当該粉体を磁力により分離することを特徴とする。ま
た、所望の比電荷を有する粉体を所定の回収領域に向け
てガイドする可動弁（５）を備えてなることが好まし
い。本発明の粉体分離方法は、流路に沿って移動する粉
体を帯電させるとともに、当該粉体に磁力を作用させる
ことにより、帯電された粉体の有する比電荷（Ｑ／Ｍ）
に応じて当該粉体を分離することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉体分離装置および
粉体分離方法に関し、さらに詳しくは、電子写真用トナ
ー、塗料などとして好適な粉体を、当該粉体の有する比
電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて分離することができる粉体分離
装置および粉体分離方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電子写真用トナーを製造する際
に、トナー粒子（粉体）の粒径に応じて、当該トナー粒
子を分級することが行われている。ここに、分級処理方
法としては、篩分けによる方法、風力分級法などが知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トナー
粒子の粒径分布がある程度均一であっても、トナー粒子
の比電荷（Ｑ／Ｍ）にバラツキがある場合には、当該ト
ナー粒子を使用して行う画像形成方法において、現像工
程の際にトナー粒子の挙動を十分にコントロールするこ
とができず、静電潜像を忠実に再現することができない
という問題がある。このため、比電荷（Ｑ／Ｍ）の分布
が均一であるトナー粒子の提供が望まれていた。

【０００４】本発明は、以上のような事情に基いてなさ
れたものである。本発明の第１の目的は、粉体の有する
比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて当該粉体を分離することがで
き、比電荷の分布の均一な粉体を得ることができる粉体
分離装置を提供することにある。本発明の第２の目的
は、粉体の有する比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて当該粉体を
分離することができ、比電荷の分布の均一な粉体を得る
ことができる粉体分離方法を提供することにある。本発
明の第３の目的は、比電荷（Ｑ／Ｍ）の分布が均一なト
ナー粒子を得ることができる粉体分離装置および粉体分
離方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の粉体分離装置
は、粉体の流路を形成する流路形成部材（１）と、前記
流路に沿って粉体を移動させる搬送手段（２）と、前記
流路を移動する粉体を帯電させる帯電付与手段（３）
と、帯電された粉体に磁力を作用させる磁場発生手段
（４）とを備えてなり、帯電された粉体の有する比電荷
（Ｑ／Ｍ）に応じて当該粉体を磁力により分離すること
を特徴とする。また、所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）を有する
粉体を所定の回収領域に向けてガイドする可動弁（５）
を備えてなることが好ましい。

【０００６】本発明の粉体分離方法は、流路に沿って移
動する粉体を帯電させるとともに、当該粉体に磁力を作
用させることにより、帯電された粉体の有する比電荷
（Ｑ／Ｍ）に応じて当該粉体を分離することを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】搬送手段（２）により流路に沿って移動してい
る粉体は、帯電付与手段（３）により帯電されるととも
に、磁場発生手段（４）からの磁力（ローレンツ力）に
より偏向して円運動する。ここに、当該円運動の半径
（Ｒ）は、粉体の質量を（Ｍ）、粉体の移動速度（搬送
速度）を（Ｖ）、粉体の帯電量を（Ｑ）、磁場の強さを
（Ｂ）とするとき、『Ｒ＝ＭＶ／ＱＢ』で表すことがで
きる。従って、粉体の移動速度（Ｖ）および磁場の強さ
（Ｂ）を一定とし、所定の半径の円運動をする粉体を捕
集することにより、所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）を有すると
ともに、その分布が均一な粉体を得ることができる。

【０００８】そして、このように比電荷（Ｑ／Ｍ）の分
布が均一な粉体をトナー粒子として使用することによ
り、静電潜像が忠実に再現され、良好なトナー画像を得
ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。 ＜本発明の装置・方法＞本発明の粉体分離装置は、粉体
の流路を形成する『流路形成部材』と、前記流路に沿っ
て粉体を移動させる『搬送手段』と、前記流路を移動す
る粉体を帯電させる『帯電付与手段』と、帯電された粉
体に磁力を作用させる『磁場発生手段』とを備えてな
る。

【００１０】本発明の装置を構成する『流路形成部材』
により、例えば、供給領域（粉体供給手段）から回収領
域に至る粉体の流路が形成される。ここに、流路形成部
材によって形成される粉体の流路は途中で分岐している
ことが好ましく、かかる場合において、分岐された流路
（流路形成部材の構成部分）は、それぞれ異なる回収領
域に連通することとなる。

【００１１】本発明の装置を構成する『搬送手段』は、
粉体を搬送する流体を発生させる手段である。ここに、
流体としては、空気を使用すること（乾式分級）が好ま
しい。

【００１２】本発明の装置を構成する『帯電付与手段』
は、流路を移動する粉体を帯電させる手段である。かか
る帯電付与手段としては、 流路を移動する粉体群に
帯電付与粒子を混合して、粉体と帯電付与粒子を接触さ
せる手段、 流路に形成され、粉体が通過することの
できるメッシュなどを挙げることができる。上記の帯
電付与手段において、粉体と帯電付与粒子との分離方法
としては、帯電付与粒子が通過できず、粉体が通過でき
る大きさの目開きを有するメッシュを流路に設置し、エ
アブローによって粉体のみを通過させる方法、帯電付与
粒子が磁性体である場合において、当該帯電付与粒子を
磁力により拘束し、エアブローによって粉体を分離する
方法を挙げることができる。また、上記の帯電付与手
段において、メッシュ開口部の一辺の長さは、粉体の粒
径の数倍程度であることが好ましい。

【００１３】本発明の装置を構成する『磁場発生手段』
は、帯電された粉体を偏向させるために、当該粉体に磁
力を作用させる手段であり、かかる磁場発生手段として
は、均一で強い磁場を発生させることができる磁石、超
伝導コイルなどを挙げることができる。

【００１４】本発明の装置においては、帯電された粉体
の有する比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて、当該粉体が磁気的
に分離される（回収領域が複数ある場合に、異なる回収
領域において回収される）。粉体の回収領域には回収容
器などが設けられている。また、回収領域においてサイ
クロンなどの分級手段（捕集手段）が設けられていても
よい。

【００１５】本発明の装置においては、目的とする粉体
〔所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）を有する粉体〕を所定の回収
領域に向けてガイドする可動弁を備えてなることが好ま
しい。これにより、可動弁を調整するという簡単な操作
によって、所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）を有する粉体を回収
することができる。

【００１６】本発明の装置によれば、搬送手段によって
流路に沿って移動している粉体が、帯電付与手段によっ
て帯電されるとともに、磁場発生手段からの磁力が作用
される。これにより、帯電された粉体の有する比電荷
（Ｑ／Ｍ）に応じて当該粉体を分離回収することができ
る。すなわち、帯電された粉体は、磁力によって、その
比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて異なる挙動（異なる半径の円
運動）を示すので、一定の半径で円運動している粉体の
みを回収することにより、所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）を有
する粉体のみを回収することができる。

【００１７】本発明の装置（方法）により分離される粉
体としては、特に限定されるものいではなく、例えば電
子写真用トナー、塗料用粉体などを例示することができ
る。また、磁場内での粒子（粉体）の動きを予測しやす
いという観点から非磁性の粉体であることが好ましく、
非磁性体のトナーを製造する際に特に好適に用いること
ができる。以下、本発明の装置（方法）を適用して製造
されるトナーについて説明する。

【００１８】＜トナー＞本発明を利用して得られるトナ
ーは、比電荷（Ｑ／Ｍ）分布の均一なトナー粒子から構
成され、このトナー粒子は、結着樹脂と着色剤とを必須
成分として含有してなり、添加剤（内部添加剤および外
部添加剤）が含有されていてもよい。

【００１９】かかるトナーは、結着樹脂、着色剤、離型
剤等の添加剤（任意成分）からなるトナー原料を予備混
合し、溶融混練し、これに粉砕した後、本発明の粉体分
離装置（方法）により、所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）のトナ
ー粒子のみを分離することにより得ることができる。

【００２０】トナーを得るために用いる結着樹脂として
は、特に限定されるものではなく、従来公知の種々の樹
脂、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン
／アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂等を使用すること
ができる。

【００２１】トナーを得るために用いる着色剤として
は、特に限定されるものではなく、従来公知の種々の材
料、例えばカーボンブラック、染料、顔料等を使用する
ことができる。ここに、着色剤として使用されるカーボ
ンブラックとしては、例えばチャネルブラック、ファー
ネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラッ
ク、ランプブラック等が挙げられる。染料としては、
Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１、同４９、同５２、同５
８、同６３、同１１１、同１２２、Ｃ．Ｉ．ソルベント
イエロー１９、同４４、同７７、同７９、同８１、同８
２、同９３、同９８、同１０３、同１０４、同１１２、
同１６２、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２５、同３６、同
６０、同７０、同９３、同９５等を用いることができ、
またこれらの混合物を用いることもできる。顔料として
はＣ．Ｉ．ピグメントレッド５、同４８：１、同５３：
１、同５７：１、同１２２、同１３９、同１４４、同１
４９、同１６６、同１７７、同１７８、同２２２、Ｃ．
Ｉ．ピグメントオレンジ３１、同４３、Ｃ．Ｉ．ピグメ
ントイエロー１４、同１７、同９３、同９４、同１３
８、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、Ｃ．Ｉ．ピグメン
トブルー１５：３、同６０等が挙げられる。これらは、
単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することがで
きる。

【００２２】トナーを得るために用いる内部添加剤とし
ては、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリエチレ
ン、エチレン−プロピレン共重合体等のオレフィン類、
マイクロクリスタリンワックス、カルナウバワックス、
サゾールワックス、パラフィンワックス、アミドワック
ス等の従来より使用されている離型剤；アゾ系金属錯
体、サリチル酸金属錯体、カリックスアレン系化合物な
どの負帯電性荷電制御剤；ニグロシン染料、４級アンモ
ニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物などの
正帯電性荷電制御剤等を挙げることができる。前記離型
剤はエステル基等により変性されていてもよい。離型剤
の添加量はトナー（Ａ）中の１〜５重量％であることが
好ましい。

【００２３】トナーを構成する外部添加剤としては、従
来公知の無機微粒子および有機微粒子を使用することが
できるが、当該着色粒子に流動性を付与する観点から無
機微粒子を使用することが好ましい。かかる無機微粒子
を構成する化合物としては、各種の無機酸化物、窒化
物、ホウ化物等を挙げることができ、その具体例として
は、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、チタン
酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロン
チウム、チタン酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化クロ
ム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステ
ン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ
素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ
素、窒化チタン、窒化ホウ素等が挙げられる。外部添加
剤として使用される無機微粒子の数平均一次粒子径（透
過型電子顕微鏡観察によって観察し、画像解析により測
定される数平均一次粒子径）は１０〜５００ｎｍである
ことが好ましい。これらの無機微粒子の表面は、各種の
チタンカップリング剤、シランカップリング剤等のいわ
ゆるカップリング剤、シリコーンオイル、脂肪酸、脂肪
酸金属塩等によって疎水化処理されていることが好まし
い。

【００２４】本発明を利用して得られるトナーは、一成
分系現像剤として単独で使用してもよいし、キャリアと
混合して二成分系現像剤として使用してもよい。

【００２５】トナーに混合されるキャリアとしては、
鉄、フェライト等の磁性材料粒子のみで構成されるキ
ャリア、 芯材粒子の表面が樹脂により被覆されてな
る樹脂被覆キャリアの何れであってもよいが、耐久性等
の観点から上記の樹脂被覆キャリアを使用することが
好ましい。キャリアの粒子径としては、体積平均粒径で
１０〜１００μｍ、好ましくは１５〜８０μｍである。
キャリアが有する磁化特性としては、飽和磁化で１０〜
１００ｅｍｕ／ｇであることが好ましい。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の具体的構成について、図面を
用いて説明する。図１（イ）は、本発明の装置の一例を
示す説明用概略図であり、同図（ロ）は、（イ）におけ
る（ｌ−ｍ）断面図である。図１において、１は流路形
成部材、２は搬送手段、３は帯電付与手段、４は磁場発
生手段、５は可動弁、６は粉体供給手段、ｐは粉体であ
る。

【００２７】流路形成部材１によって形成される流路
は、その途中で３方向に分岐されている。流路形成部材
１の構成部分（１ａ，１ｂ，１ｃ）は、それぞれ、回収
領域（図示省略）に連通しており、当該回収領域には、
捕集手段としてサイクロンが設けられている。

【００２８】搬送手段２は、流路に沿って粉体を搬送す
るための気流（図１において矢印で示す。）を発生させ
るための手段であり、搬送気流の量は、目的とする比電
荷（Ｑ／Ｍ）の値、処理すべき粉体の量などに応じて適
宜調整することができる。

【００２９】帯電付与手段３は、金属製または樹脂製の
メッシュからなり、その開口部を通過した粉体ｐを帯電
させることができる。ここに、メッシュの開口部の一辺
の長さは、粉体ｐの粒径の数倍程度（例えば１０〜１２
５μｍ）であることが好ましい。

【００３０】磁場発生手段４は、図１（ロ）にも示すよ
うに、粉体の流路（流路形成部材１）を挟んで対向する
磁石（４ａ，４ｂ）によって構成されている。これによ
り、当該流路に磁場をかけられ、流路を通過する粉体に
磁力を作用させることができる。

【００３１】可動弁５は、流路形成部材１の分岐点（構
成部分１ａと構成部分１ｂとの分岐点，構成部分１ｂと
構成部分１ｃとの分岐点）に設けられている。そして、
この可動弁５を図示のように調整することにより、粉体
ｐのうち、所望の比電荷を有するもののみを所定の回収
領域（例えば、構成部分１ｂに連通する回収領域）に移
動させることができる。

【００３２】上記のような構成の装置によれば、下記の
ようにして粉体ｐの分離処理を行うことができる。 （１）搬送手段２から搬送気流を発生させた状態で、粉
体供給手段６から粉体ｐを供給する。これにより、粉体
ｐは、搬送気流によって帯電付与手段３（メッシュ）に
向けて移動する。 （２）帯電付与手段３に到達した粉体ｐは、当該帯電付
与手段３を構成するメッシュの開口部を通過することに
より帯電され、さらに、搬送気流によって、磁石４ａ，
４ｂ（磁場発生手段４）に挟まれた領域に向けて移動す
る。 （３）磁石４ａ，４ｂ（磁場発生手段４）に挟まれた領
域に到達した粉体ｐは、磁力を受け、偏向して円運動を
開始する。ここに、所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）に対応する
当該円運動の半径（Ｒ）に基いて、可動弁（５，５）を
調整することにより、所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）を有する
粉体ｐのみを構成部分１ｂに連通する回収領域に移動さ
せ、当該回収領域において捕集することにより、得られ
る粉体ｐは、所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）を有するととも
に、比電荷分布の均一性が優れたものとなる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の粉体分離装置および粉体分離方
法によれば、粉体の有する比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて当
該粉体を磁気的に分離することができ、所望の比電荷を
有するとともに、その分布が均一な粉体を確実に得るこ
とができる。そして、このように比電荷（Ｑ／Ｍ）の分
布が均一な粉体をトナー粒子として画像形成方法に使用
することにより、トナー粒子の挙動が十分にコントロー
ルされた状態で現像を行うことができ、この結果、静電
静電潜像が忠実に再現され、良好なトナー画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）は、本発明の装置の一例を示す説明用概
略図であり、（ロ）は、（イ）における（ｌ−ｍ）断面
図である。

【符号の説明】

１ 流路形成部材 １ａ，１ｂ，１ｃ 流路形成部材の構成部分 ２ 搬送手段 ３ 帯電付与手段 ４ 磁場発生手段 ５ 可動弁 ６ 粉体供給手段 ｐ 粉体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体の流路を形成する流路形成部材
   （１）と、 前記流路に沿って粉体を移動させる搬送手段（２）と、 前記流路を移動する粉体を帯電させる帯電付与手段
   （３）と、 帯電された粉体に磁力を作用させる磁場発生手段（４）
   とを備えてなり、 帯電された粉体の有する比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて当該
   粉体を磁力により分離することを特徴とする粉体分離装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の粉体分離装置であっ
   て、所望の比電荷（Ｑ／Ｍ）を有する粉体を所定の回収
   領域に向けてガイドする可動弁（５）を備えてなること
   を特徴とする粉体分離装置。
3. 【請求項３】 流路に沿って移動する粉体を帯電させる
   とともに、当該粉体に磁力を作用させることにより、帯
   電された粉体の有する比電荷（Ｑ／Ｍ）に応じて当該粉
   体を分離することを特徴とする粉体分離方法。