JP2008126213A - 粉砕装置、粉砕方法、これを使用したトナーの製造方法及びこれによって得られたトナー - Google Patents

Abstract

【課題】粉体材料を所望の粒径に高効率で粉砕することを可能とする粉砕装置、粉砕方法、トナーの製造方法及びトナーを提供する。
【解決手段】粉砕ノズル５に、当該ノズル５から噴射される圧縮空気の流れを鉛直下向きに変更させる粉体材料加速部材６を取り付けると、粉砕ノズル５から噴射される気流および粉体材料をほぼ垂直に衝突させて、効率良く加速、衝突させることができ、粉体材料加速部材６は、粉体粒子１２ａを導入可能な粉体材料導入口７と、粉体材料導入口７から導入する粉体粒子１２ａと粉砕ノズル５から噴射される圧縮空気との流れを粉砕室４の下方に変更させ、対向する粉砕ノズル５からの圧縮空気と粉体粒子１２ａとを高速で衝突させて粉体粒子１２ａを粉砕する粉体材料加速部８を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電潜像を現像するための乾式トナー等の粉体材料を粉砕する粉砕装置並びに粉砕方法及びこの粉砕装置を用いて製造するトナーの製造方法並びにこの製造方法によって得られるトナーに関し、特に流動層式粉砕装置、粉砕方法に関する。

従来から、ミクロンオーダーの粉体材料を製造する流動層式粉砕装置は、複数の粉砕ノズル、粉砕室、および粉砕室の上方に回転するロータを備えている。かかる流動層式粉砕装置においては、粉砕室に供給された粉体材料は、複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気によって加速され、粉体材料同士が衝突し粉砕作用を受け、さらに粉砕された粉体材料は、粉砕室の上方に設けられた回転するロータ方向に導かれ、所望の粒径以下の粉体材料はロータの内側に吸引、回収され、所望の粒径以上の粉体材料はロータの外側に導かれ再び粉砕室に戻り粉砕作用を受け、所望の粒径以下に粉砕された粉体材料を回収するようになっている。

図１に基づいて、従来の流動層式粉砕装置の構成、動作について説明する。図１は、従来の流動層式粉砕装置の概略構成を示す断面図であり、図１において、１は粉体材料を粉砕室４に供給する供給管、２は、図示しない吸引手段によって空気と共に粉砕された粉体材料を外部に排出する排気管、３は、後述する方法で粉砕された粉体材料が前記吸引手段による上昇気流によって供給され、供給された粉体材料を所望の粒径以下と以上に遠心分離によって分級するロータ、５は、粉砕室４に送り込まれる圧縮空気を搬送する粉砕ノズルをそれぞれ示す。なお、粉砕装置本体全体は略円筒状の筐体からなる。

図１に示す従来の粉砕装置においては、先ず、粉砕室４内部には供給管１から供給されて一定量の粉体材料１２が充満され、次に、粉砕室４の側壁１３に対向状態で取り付けられた複数の粉砕ノズル５から圧縮空気が搬送され、該対向する粉砕ノズル５から供給された空気は、対向する各々の粉砕ノズル５の出口延長線１０が交わる付近、即ち粉砕室４の中心軸１４付近で衝突する。このとき、噴出空気流に導かれ加速された粉体材料１２も、粉砕室４の中心軸１４付近で衝突し、粉砕作用を受ける。一方、排気管２と連通する吸引ファン等の吸引手段（図示せず）により吸引を行なうと、粉砕された粉体材料１２は、排気管２に向かう。このとき、粉砕室４の上部に設置されているロータ３が回転しているので、所望の粒径に粉砕された粉体材料１２は、ロータ３の中心部と連通する排気管２より系外に排出されるが、所望の粒径よりも大きな粉体材料１２は、ロータ３の遠心力によってロータ３の外側に導かれ、粉砕室４の壁面を沿って下方に導かれ、再び、圧縮空気による粉砕作用を受けることとなる。また、所望の粒径に粉砕された粉体材料１２は、排気管２から排出されるため、粉砕室４内の粉体材料１２の量は減少することになるので、供給管１より新たに粉体材料１２を供給し、常に粉砕室４内の粉体材料の量が一定になるように設定されて連続粉砕が行われることになる。

このように、従来の流動層式粉砕装置においては、連続粉砕は可能である。しかしながら、従来の流動層式粉砕装置においては、所望の粒径を得るためには粉砕室４内でのくり返し粉砕が必要であり、所望の粒径の粉体材料を得るには、時間がかかり過ぎ、粉砕効率が充分でないという問題がある。
粉砕効率を向上させるための装置としては、例えば、特許文献１には、装置底板上に堆積した粉体材料の上面をノズルの気流噴出位置に保持するように、底板を上下動させる底板位置調整装置を設置し、所望粒径の粉砕物を効率よく得ることが開示されている。
また、粉砕効率を向上させるための装置としては、例えば、特許文献２には、衝突部材をその中心が粉砕室の中心軸上に位置するように設置し、当該衝突部材に対して、被粉砕物を含む高速ガスを垂直に噴射させ、被粉砕物を、衝突部材に衝突させることにより粉砕し、所望粒径の粉砕物を効率よく得ることが開示されている。
特開平１１−２２６４４３号公報 特開２０００−００５６２１公報

しかしながら、特許文献１に開示されている流動層式粉砕装置においては、装置底板上に堆積した粉体材料の上面をノズルの気流噴出位置に保持はできるものの、従来の流動層式粉砕装置と比較して所望粒径の粉砕物を効率よく得ることは困難であると考えられる。なぜなら、図７に示すような、従来の流動層式粉砕装置においては、装置底板上に堆積した粉体材料の上面を保持する方法として、装置底板上に堆積した粉体材料の重量を計測し、一定重量に保つことで粉体材料の上面を保持する方法が公知の技術であり、特許文献１に開示されている流動層式粉砕装置では粉体材料が受ける粉砕作用は、従来の流動層式粉砕装置と変わらないため、所望の粒径を得るためには粉砕室内部でのくり返し粉砕が必要であり、粉砕効率を低下させる原因の一つになってくる。

また、特許文献２に開示されている流動層式粉砕装置においては、ノズルから噴射される高速ガス、さらに粉砕室内部の被粉砕物を、衝突部材に衝突させる際に、粉砕ノズル圧力を上げなければならないという問題がある。なぜなら、図１に示すような、従来の流動層式粉砕装置においては、高速ガスが対向するノズルから噴射されるので、粉体材料同士が高速ガスと共に加速された相対速度を持って衝突し粉砕作用を受けるのに対し、特許文献１の装置においては、高速ガスと共に粉体材料同士の相対速度が加速されることがないので、図１に示す装置と同様な粉砕効果を得るには、粉砕ノズル圧力を上げて、より高速で被粉砕物を衝突部材に衝突させなければならないからである。また、ノズルから噴射された高速ガスによって被粉砕物は衝突部材に衝突するものの、所望の粒径を得るためには粉砕室内部でのくり返し粉砕が必要であり、充分な粉砕効率が得られない。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、粉体材料を所望の粒径に高効率で粉砕することを可能とする粉砕装置、粉砕方法、トナーの製造方法及びトナーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気同士を、粉体材料を伴って一次衝突させることによって、当該粉体材料を粉砕する粉砕室を備えた粉砕装置において、前記複数の粉砕ノズルに、当該粉砕ノズルから噴射される圧縮空気の流れを下向きに１〜６０°の角度に変更する粉体材料加速部材を取り付けたことを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の粉砕装置において、前記粉体材料加速部材は、前記粉体材料を前記粉砕ノズルから噴射される気流に導くための粉体材料導入口と、当該粉体材料導入口から導入された粉体材料を前記粉砕ノズルから噴射された気流によって加速させるための粉体材料加速部を備えていることを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の粉砕装置において、前記粉体材料加速部材は、前記粉砕ノズルに着脱自在に取り付けられていることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の粉砕装置において、前記粉体材料加速部材の前記粉砕ノズルから噴射される気流と接触する少なくとも内面に耐摩耗処理が施されていることを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の粉砕装置において、前記粉砕ノズルが、前記粉砕室の縦方向の中心軸を中心とする同心円上に２〜８個設けられていることを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項記載の粉砕装置において、前記粉砕ノズルが、前記粉砕室の縦方向の中心軸を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項記載の粉砕装置において、前記粉砕ノズルの出口方向が、水平方向を基準にして上下２０°以内を向いていることを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項記載の粉砕装置において、前記粉砕室の上方に回転するロータを取り付け、当該ロータに前記圧縮空気同士を一次衝突させて粉砕された粉体材料を流入させて微粉と粗粉とに遠心分級することを特徴とする。

また、請求項９の発明は、複数の粉砕ノズルから圧縮空気を噴射し、該圧縮空気同士を、粉体材料を伴わせて粉砕室の中で一次衝突させて、該粉体材料を粉砕する粉砕方法において、前記複数の粉砕ノズルに、当該ノズルから噴射される気流および粉体材料を下向きに角度を変更させる粉体材料加速部材を取り付け、当該粉体材料加速部材から噴射される圧縮空気同士を一次衝突させて前記粉体材料を粉砕することを特徴とする。
また、請求項１０の発明は、請求項９記載の粉砕方法において、前記粉体材料加速手段は、粉体材料をノズルから噴射される気流に導くための粉体材料導入口と、当該粉体材料導入口から導入された粉体材料を前記粉砕ノズルから噴射された気流によって加速させるための粉体材料加速部を備え、当該粉体材料加速部から噴出される粉体材料と気流同士を一次衝突させて当該粉体材料を粉砕することを特徴とする。
また、請求項１１の発明は、請求項９又は１０に記載の粉砕方法において、前記複数の粉砕ノズルの各々の出口方向が、水平方向を基準にして上下２０°以内を向くように設定して、当該複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気同士を一次衝突させることを特徴とする。
また、請求項１２の発明は、請求項９乃至１１のいずれか１項記載の粉砕方法において、前記粉砕ノズルに供給する圧縮空気の元圧力を０．２〜１．０ＭＰａに設定することを特徴とする。

また、請求項１３の発明は、請求項９乃至１２のいずれか１項記載の粉砕方法において、前記圧縮空気同士を一次衝突させて粉砕された粉体材料を、前記粉砕室の上方に取り付けられた回転するロータに流入させて、微粉と粗粉とに遠心分級することを特徴とする。
また、請求項１４の発明は、請求項１３記載の粉砕方法において、前記ロータの回転周速度が、２０〜７０ｍ／ｓであることを特徴とする。
また、請求項１５の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項記載の粉砕装置を用いて静電潜像を現像するトナー粉体材料を粉砕する粉砕工程を少なくとも含むことを特徴とする静電潜像を現像するトナーの製造方法としたものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１５に記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とする静電潜像を現像するトナーとしたものである。

本発明によれば、上記構成を採用することによって、粉体材料を所望の粒径に高効率で粉砕することを可能とする粉砕装置、粉砕方法、トナーの製造方法及びトナーを提供することが可能となる。

本発明者らは、以前、流動層式粉砕装置において、粉砕ノズルの先端に、ジェット噴流に被粉砕物を安定供給するためのリングノズルとノズル全周から被粉砕物を供給できる供給孔と粉砕ノズルに固定するための固定リングとを備えた粉砕ノズルガイドアダプターを装着することで、粉砕ノズル周りに存在する被粉砕物をジェット噴流の中心部に導く効果が生じ、粉砕ノズルガイドアダプターが装着されていない場合に比べると、所望粒径の粉砕物を効率良く得ることができることを究明した（特開２００４−７３９９２公報参照）。しかしながら、この方法では、従来のものに比べ、粉砕効率を改善することが可能であるが、未だ充分とはいえない。特に、近年の画像形成装置における高画質化要求に伴い、粉砕装置には、小粒径化、少量多品種に対応するために、従来の装置よりも品種切り替え時間を短縮することが望まれており、このような要求にも充分対応することができない。
本発明においては、前記粉砕ノズルガイドアダプターを使用した流動層式粉砕装置の改善を図るべく検討の結果、粉砕ノズルガイドアダプターの出口から排出された後の被粉砕物の挙動を制御することで、更に所望粒径の粉砕物を効率よく得ることができることを究明した。具体的には、粉砕ノズルガイドアダプターを通過した被粉砕物同士が粉砕室中央付近で衝突する角度をより垂直にさせることで、さらに被粉砕物を効率良く粉砕できるようにしたものである。

即ち、従来の粉砕ノズルを使用した場合には、図２に示すように、粉砕ノズル５から噴射された気流は、粉砕室４の中心軸１４付近で一次衝突し、前記ロータ３への吸引気流に沿って上昇し、１１で示す粉体材料軌跡を示す。この場合、前記ロータ３へ吸引される気流の影響により、噴射される圧縮空気の流れは、鉛直上向きの角度を持って衝突しており、さらに、噴射された圧縮空気の流れに導かれる粉体粒子同士も鉛直上向きの角度を持って衝突するため、衝突エネルギーをロスしている。
このような衝突エネルギーのロスを低減するため、鋭意検討の結果、図３に示すように、粉砕ノズル５に、当該ノズル５から噴射される圧縮空気の流れを鉛直下向きに変更させる粉体材料加速部材６を取り付けると、粉砕ノズル５から噴射される気流および粉体材料をほぼ垂直に衝突させて、効率良く加速、衝突させることができ、粉砕室４での粉砕効率を向上させることができることを究明した。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図４は、本発明による一実施形態の粉砕装置の概略構成を示す図である。図中、図１で示した従来の粉砕装置の構成と同一構成には、同一符号を付し、説明を省略する。
本実施形態による粉砕装置は、複数の粉砕ノズル５と、該粉砕ノズル５から噴射される圧縮空気によって供給された粉体材料を粉砕する粉砕室４と、粉砕室４の中心軸１４に対して鉛直方向に回転軸を有して回転するロータ３とを少なくとも有する。本実施形態による粉砕装置は、このように構成されているので、粉砕室４内で粉砕材料１２を、後述するように、微粉と粗粉に粉砕し、さらに粉砕された微粉と粗粉を回転するロータ３で遠心分級することができる。本実施形態においては、図４に示すように、ロータ３は、粉砕室４の上部に設けられていることが好ましい。ロータ３が粉砕室４の上部に設けられていると、粉砕された微粉と粗粉を粉砕室４から直接ロータ３内部に流入させて、微粉と粗粉とに遠心分級することができる。 この場合、ロータ３は、１個である必要はなく、図６に示すように、水平方向に２個取り付け、これらのロータ３１、３２の中心部と排気管２を連接するようにしてロータ３１、３２からそれぞれ所望の粒径の粉体材料を回収するようにしても良い。

粉砕室４の形状に制限はないが、粉体材料１２を均一に供給し均一に粉砕することができるという観点から、通常は円筒状が好ましい。又、粉砕室４の大きさにも制限はないが、多量の粉体材料を効率的に粉砕できるという観点から、内径１００〜１０００ｍｍ、高さ３００〜３０００ｍｍが好ましく、内径３００〜９００ｍｍ、高さ７００〜２７００ｍｍがより好ましく、内径５００〜８００ｍｍ、高さ１０００〜２５００ｍｍが更に好ましい。
本実施形態による粉砕装置においては、複数の粉砕ノズル５が、該粉砕ノズル５から噴射される圧縮空気同士が粉体材料１２を伴って一次衝突するように設けられている。この一次衝突により、供給された粉体材料１２は破砕作用を受ける。
本実施形態による粉砕装置においては、前記粉砕室４において、複数の粉砕ノズル５の先端に粉体材料加速部材６が設けられている。かかる粉体材料加速部材６により、前記複数の粉砕ノズル５から噴射される気流および粉体材料を効率良く加速、衝突させることが可能になり、粉砕室４での粉砕効率を向上させることができる。

粉体材料加速部材６の形状に制限はないが、粉砕ノズル５が通常円筒形であり、噴射される圧縮空気および粉体材料を効率良く加速するという観点から、通常は円筒形状が好ましい。又、粉体材料加速部材６の粉砕ノズル５からの圧縮空気の流れを変更する粉体材料加速部８の設置角度については、粉体材料加速部材６を通過した粉体材料１２同士が粉砕室４の中心軸１４付近でより垂直に衝突させるという観点から、鉛直下向きに１〜６０°に設定することが好ましく、鉛直下向きに５〜５０°に設定することがより好ましく、１０〜３０°に設定することが更に好ましい。鉛直下向きの角度が浅い場合は、粉体材料加速部材６を通過した粉体材料同士が粉砕室４の中央付近でより垂直に衝突させる効果が少なくなり、衝突エネルギーのロスが大きくなる。一方、鉛直下向きの角度が深い場合は、粉砕ノズル５から噴射される圧縮空気同士が粉体材料１２を伴って一次衝突する位置が粉砕室４の下方になり、粉砕室４の深さが必要になるばかりでなく、粉砕された粉体材料が粉砕室４の上部に設けられているロータ３に導かれにくくなり、破砕効率がかえって低下する虞がある。

更に、粉体材料加速部材６は、図５に示すように、粉体粒子１２ａを導入可能な粉体材料導入口７（図３参照）と、粉体材料導入口７から導入する粉体粒子１２ａと粉砕ノズル５から噴射される圧縮空気との流れを粉砕室４の下方に変更させ、対向する粉砕ノズル５からの圧縮空気と粉体粒子１２ａとを高速で衝突させて粉体粒子１２ａを粉砕する粉体材料加速部８を備えている。粉体材料導入口７や粉体材料加速部８の形状に制限はないが、粉体材料導入口７の口径は、粉砕ノズル５から噴射される圧縮空気の流れを妨げないという観点から、粉砕ノズル出口径よりも大きいことが好ましい。また、粉体材料導入口７の長さも、粉砕ノズル５から噴射される圧縮空気の流れを妨げないように適宜設定される。適宜設定するというのは、粉砕ノズル５の口径および、粉砕ノズル５の設定圧力によって粉砕ノズル５の出口から噴射される流れの方向と幅を考慮し、粉体材料導入口７で逆流が発生しないように設定するという意味である。同様に、粉体材料加速部８の口径、長さおよび角度も、粉砕ノズル５の口径および、粉砕ノズル５の設定圧力、粉砕室４の直径等を考慮し適宜設定される。

又、粉体粒子１２ａと気流とが摺接する該粉体材料加速部材６の少なくとも内周部は、耐摩耗処理を施されていることが、その摩耗を防止し連続粉砕時に所望の粉体材料の粉砕効率を達成することができるので好ましい。この場合、粉体材料加速部材６の全体を耐摩耗処理を施してよい。耐摩耗処理としては、例えば焼入れ、窒化、硬質クロムメッキ、タフライド処理を施すことが挙げられる。
粉砕ノズル５の数に制限はないが、粉砕室４の縦方向の中心軸１４を中心とする同心円上に２〜８個の粉砕ノズル５を用いることが好ましく、２〜６個の粉砕ノズル５を用いることがより好ましく、３〜４個の粉砕ノズル５を用いることが更に好ましい。単一の粉砕ノズル５では、圧縮空気同士を粉体材料１２を伴って一次衝突させることができないので、少なくとも複数必要であり、これらの粉砕ノズル５は、その出口延長線１０が前記同心円の中心軸上で交差するように粉砕室４の側壁１３に配置することが好ましい。一方、粉砕ノズル５の数が多すぎると、装置の製作が煩雑となり、破砕効率がかえって低下する虞がある。

粉砕ノズル５は、図７に示すように、噴射される圧縮空気同士が粉砕室４の中心軸１４上で衝突するように、粉砕室４の縦方向の中心軸１４を中心とする同心円（本実施形態においては粉砕室４の側壁１３の断面形状が相当）上に設けることが好ましく、粉体材料が均一に衝突するように、該同心円１５上に等間隔（当角度）で設けることが好ましい（図７においては、１２０度間隔）。但し、本明細書において、圧縮空気同士が粉砕室４の中心軸１４上で衝突するとは、粉砕室４の中心軸１４上付近で衝突することを含む意味である。
粉砕ノズル５の出口方向は、水平方向を基準にして上下２０°以内を向いていることが好ましく、上下１５°以内を向いていることがより好ましく、上下１０°以内を向いていることが更に好ましい。該方向が、上下２０°を超えると、粉砕効率が悪くなる虞がある。

次に、本実施形態による粉砕方法に図面に基づいて説明する。本実施形態による方法は、例えば前述した図４に示す態様の粉砕装置を用いることにより、好ましく実施することができる。
本実施形態による粉砕方法においては、まず複数の粉砕ノズル５から圧縮空気を噴射し、該圧縮空気同士を粉体材料１２を伴わせて粉砕室４の中で一次衝突させて、該粉体材料１２を粉砕する。本実施形態においては、複数の粉砕ノズル５の先端に粉体材料加速部材６が設けられている。このような噴射される気流および粉体材料１２を効率良く加速、衝突させるための粉体材料加速部材６を設けると、図３で前述したように、粉体材料１２を効率良く流動させることができ、粉砕確率が増加するため、粉体材料の粉砕効率を向上させることができる。
本実施形態による方法においては、粉体材料１２は、供給管１より供給され、粉砕された微粉は排気管２より排出される。排出された粉体材料を計量して、排出された粉体材料に相当する量の粉体材料１２を適宜供給することにより、連続粉砕が可能となる。

本実施形態による方法においては、粉砕ノズル５に供給する圧縮空気の元圧力は０．２〜１．０ＭＰａに設定することが好ましい。元圧力が当該範囲内であれば、所望する粉砕効率が得られるが、該元圧力が０．２ＭＰａ未満の場合は、圧縮空気の圧力が低すぎて、粉体材料１２を伴って粉砕できない虞がある。一方、１．０ＭＰａを超える場合は、粉体材料１２が所望の粒子径よりも小さくなる割合が多くなるという過粉砕状態になることや、粉砕ノズル内部の流れに衝撃波が発生し、速度ロスを生じる場合がある。
本実施形態による方法においては、前記一次衝突させた粉体材料を回転するロータ３に流入させて、微粉と粗粉とに遠心分級することが好ましく、該ロータ３は、図４に示すように、粉砕室４の上部に設けられていることが、粉砕された微粉と粗粉を粉砕室４から直接ロータ３内部に流入させて微粉と粗粉とに遠心分級することができるのでより好ましい。

一次衝突させて粉砕された粉体材料を回転するロータ３に流入させるには、排気管２と連通する吸引ファン等の吸引器（図示せず）により吸引すればよい。このようにすると、粉砕された粉体材料は、排気管２に向かう途中で、粉砕室４上部に設置されているロータ３内に流入するので、回転するロータ３により粉体材料を分級することができる。このとき、所望の粒径に粉砕された粉体材料は排気管２より排出されるが、所望の粒径よりも大きな粉体材料はロータ３の遠心力によってロータ３の外側に導かれ粉砕室４の壁面を沿って下方に導かれ、再び粉砕作用を受ける。
上記ロータ３の回転周速度は、２０〜７０ｍ／ｓが好ましい。該回転周速度が当該範囲内であれば、所望する分級効率を得られるが、２０ｍ／ｓであれば分級効率が低下する虞がある。一方、７０ｍ／ｓを越える場合は、ロータ３による遠心力が大きくなりすぎ、吸引ファン等の吸引器により回収されるべき粉体材料が再び粉砕室に戻り、粉砕作用を受けることとなり、粉体材料が所望の粒子径よりも小さくなる割合が多くなるという過粉砕状態になる虞がある。

また、図８に示すように、例えば、粉砕ノズル５の先端外周をコレットを形成し、これに進退自在及び着脱自在に螺合するメスねじ等の外筒状部材からなるコレットチャックタイプの脱着機構９を設け、この脱着機構９により粉体材料加速部材６先端内周に粉砕ノズル５の先端を着脱可能にすることができる。このように、脱着機構９により、粉体材料１２の処理量、平均粒径等の条件変更応じて粉体材料加速部材６を交換することで容易に対応可能となり、切り替え時間の短縮化も図れる。また、脱着機構９は、外筒状部材からなるコレットチャックタイプに限らず、他の機構も採用可能である。
以上の説明から明らかなように、本実施形態による粉砕装置は、複数の粉砕ノズル５と、該粉砕ノズル５から噴射される圧縮空気によって供給された粉体材料１２を粉砕する粉砕室４と、回転するロータ３とを有し、該粉砕室４から該ロータ３の内部に流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分級する粉砕装置であり、該複数の粉砕ノズル５から噴射される圧縮空気どうしが粉体材料１２を伴って一次衝突するように各粉砕ノズル５を設け、対向する該粉砕ノズル５から噴射される気流および粉体材料１２を効率良く加速、衝突させるための鉛直下向きに角度を持つ粉体材料加速部材６を設けたので、粉砕装置の粉砕室４内での衝突粉砕効率向上を達成し、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で粉砕することができる。

次に、上記本実施形態による粉砕装置を使用して、画像形成装置の静電潜像を現像するトナーを製造した例について説明する。 なお、以下に示すトナーの製造においては、スチレンーアクリル共重合体樹脂８５重量部とカーボンブラック１５重量部の混合物を溶融混練、冷却し、これをハンマーミルで粗粉砕した粉体材料を、図４に示す態様の粉砕装置を用いて粉砕を行なった。
［実施例１］
図４に示す態様の、粉砕室内径２５０ｍｍ、粉砕装置高さ約７００ｍｍ、粉砕ノズル出口径６．５ｍｍの３個の粉砕ノズル５が粉砕室４の壁に沿って、等間隔（当角度）で、粉砕ノズル５の出口方向が、水平方向を基準にして０°を向くように設けられた粉砕装置を用いた。
粉体材料加速部材６を各粉砕ノズル５の先端に（粉体材料導入口７幅：１５ｍｍ、粉体材料加速部８：口径φ４０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、鉛直下向き角度１０°）設置し、上記組成の粉体材料を供給し、粉砕ノズル５に供給する圧縮空気の元圧力０．５ＭＰａ、ロータ３の回転周速度を４５ｍ／ｓに設定して、粉体材料を粉砕した。得られた微粉体は、体積平均粒径６．５μｍ（コールターカウンタによる測定）、４μｍ以下の微粉含有率（個数％）５６％、１６μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．０％以下であり、粉砕処理量は５．２Ｋｇ／ｈｒであった。

［実施例２］
粉体材料加速部材６をコレットチャックタイプで脱着可能とした以外は、実施例１と同様に粉体材料を粉砕してから、清掃切替を実施した。その結果、清掃切替時間について、実施例１に比べ約１０％の短縮が可能となった。
［実施例３］
硬質クロムメッキ処理を施した粉体材料加速部材６を設置した以外は、実施例１と同様に粉体材料を粉砕した結果、摩耗耐久性が従来よりも概ね２倍向上した。

［比較例１］
粉体材料加速部材６を設置しない以外は、実施例１と同様の装置を用い、圧縮空気の元圧力０．５ＭＰａ、ロータ３の回転周速度４５ｍ／ｓに設定し、実施例１と同様に粉体材料を粉砕した。得られた微粉体は、体積平均粒径６．５μｍ（コールターカウンタによる測定）、４μｍ以下の微粉含有率（個数％）５６％、１６μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．０％以下であり、粉砕処理量は４．０Ｋｇ／ｈｒであった。
［比較例２］
粉体材料加速部材６を各粉砕ノズル５の先端に（粉体材料導入口７幅：１５ｍｍ、粉体材料加速部８：口径φ４０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、鉛直下向き角度０°）設置し、実施例１と同様の装置を用い、圧縮空気の元圧力０．５ＭＰａ、ロータ（３）の回転周速度４５ｍ／ｓに設定し、実施例１と同様に粉体材料を粉砕した。得られた微粉体は、体積平均粒径６．５μｍ（コールターカウンタによる測定）、４μｍ以下の微粉含有率（個数％）５６％、１６μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．０％以下であり、粉砕処理量は４．３Ｋｇ／ｈｒであった。
［比較例３］
粉体材料加速部材６を各粉砕ノズル５の先端に（粉体材料導入口７幅：１５ｍｍ、粉体材料加速部８：口径φ４０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、鉛直下向き角度７０°）設置し、実施例１と同様の装置を用い、圧縮空気の元圧力０．５ＭＰａ、ロータ（３）の回転周速度４５ｍ／ｓに設定し、実施例１と同様に粉体材料を粉砕した。得られた微粉体は、体積平均粒径６．５μｍ（コールターカウンタによる測定）、４μｍ以下の微粉含有率（個数％）５６％、１６μｍ以上の粗粉含有率（重量％）１．０％以下であり、粉砕処理量は３．９Ｋｇ／ｈｒであった。

以上の結果から、本発明による実施例１のものでは、１時間当たりの粉砕処理量が粉体材料加速部材６を使用しない比較例１のものに比べ、３０％増加し、また、粉体材料加速部材６の先端の下向き角度が０度の比較例２及び粉体材料加速部材６の下向き角度が７０度の比較例３のものに比べそれぞれ２０％〜３３％増加しており、処理効率が向上していることが明らかである。
また、実施例２の結果から明らかなように、粉体材料加速部材６を粉砕ノズル５に着脱自在とすることによって、清掃切替時間が短縮され、生産性が向上している。
さらに、実施例３の結果から明らかなように、粉体材料加速部材６に対し耐摩耗処理を施さないものに比べ、２倍以上の耐久性を示し、長期の使用が可能となった。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

従来の粉砕装置の概略構成を示す断面図である。 従来の粉砕装置における粉体材料の上昇軌跡を示す図である。 本発明による粉砕装置における粉体材料の上昇軌跡を示す図である。 本発明による一実施形態の粉砕装置の概略構成を示す断面図である。 本発明による一実施形態の粉砕装置に使用される粉体材料加速部材の斜視図である。 本発明による他の実施形態の粉砕装置に使用されるロータの部分拡大図である。 図４のＡ−Ａ線上で切断した断面図である。 本発明による他の実施形態の粉砕装置に使用される粉体材料加速部材の断面図である。

符号の説明

１ 供給管、２ 排気管、３ ロータ、４ 粉砕室、５ 粉砕ノズル、６ 粉体材料加速部材、７ 粉体材料導入口、８ 粉体材料加速部、９ 脱着機構、１０ 出口延長線、１１ 粉体材料軌跡、１２ 粉体材料、１２ａ 粉体粒子、１３ 側壁、１４ 中心軸

Claims (16)

1. 少なくとも複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気同士を、粉体材料を伴って一次衝突させることによって、当該粉体材料を粉砕する粉砕室を備えた粉砕装置において、
   前記複数の粉砕ノズルに、当該粉砕ノズルから噴射される圧縮空気の流れを下向きに１〜６０°の角度に変更する粉体材料加速部材を取り付けたことを特徴とする粉砕装置。
2. 請求項１記載の粉砕装置において、
   前記粉体材料加速部材は、前記粉体材料を前記粉砕ノズルから噴射される気流に導くための粉体材料導入口と、当該粉体材料導入口から導入された粉体材料を前記粉砕ノズルから噴射された気流によって加速させるための粉体材料加速部を備えていることを特徴とする粉砕装置。
3. 請求項１又は２に記載の粉砕装置において、
   前記粉体材料加速部材は、前記粉砕ノズルに着脱自在に取り付けられていることを特徴とする粉砕装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載の粉砕装置において、
   前記粉体材料加速部材の前記粉砕ノズルから噴射される気流と接触する少なくとも内面に耐摩耗処理が施されていることを特徴とする粉砕装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の粉砕装置において、
   前記粉砕ノズルが、前記粉砕室の縦方向の中心軸を中心とする同心円上に２〜８個設けられていることを特徴とする粉砕装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項記載の粉砕装置において、
   前記粉砕ノズルが、前記粉砕室の縦方向の中心軸を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることを特徴とする粉砕装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項記載の粉砕装置において、
   前記粉砕ノズルの出口方向が、水平方向を基準にして上下２０°以内を向いていることを特徴とする粉砕装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項記載の粉砕装置において、
   前記粉砕室の上方に回転するロータを取り付け、当該ロータに前記圧縮空気同士を一次衝突させて粉砕された粉体材料を流入させて微粉と粗粉とに遠心分級することを特徴とする粉砕装置。
9. 複数の粉砕ノズルから圧縮空気を噴射し、該圧縮空気同士を、粉体材料を伴わせて粉砕室の中で一次衝突させて、該粉体材料を粉砕する粉砕方法において、
   前記複数の粉砕ノズルに、当該ノズルから噴射される気流および粉体材料を下向きに角度を変更させる粉体材料加速部材を取り付け、当該粉体材料加速部材から噴射される圧縮空気同士を一次衝突させて前記粉体材料を粉砕することを特徴とする粉砕方法。
10. 請求項９記載の粉砕方法において、
    前記粉体材料加速手段は、粉体材料をノズルから噴射される気流に導くための粉体材料導入口と、当該粉体材料導入口から導入された粉体材料を前記粉砕ノズルから噴射された気流によって加速させるための粉体材料加速部を備え、当該粉体材料加速部から噴出される粉体材料と気流同士を一次衝突させて当該粉体材料を粉砕することを特徴とする粉砕方法。
11. 請求項９又は１０に記載の粉砕方法において、
    前記複数の粉砕ノズルの各々の出口方向が、水平方向を基準にして上下２０°以内を向くように設定して、当該複数の粉砕ノズルから噴射される圧縮空気同士を一次衝突させることを特徴とする粉砕方法。
12. 請求項９乃至１１のいずれか１項記載の粉砕方法において、
    前記粉砕ノズルに供給する圧縮空気の元圧力を０．２〜１．０ＭＰａに設定することを特徴とする粉砕方法。
13. 請求項９乃至１２のいずれか１項記載の粉砕方法において、
    前記圧縮空気同士を一次衝突させて粉砕された粉体材料を、前記粉砕室の上方に取り付けられた回転するロータに流入させて、微粉と粗粉とに遠心分級することを特徴とする粉砕方法。
14. 請求項１３記載の粉砕方法において、
    前記ロータの回転周速度が、２０〜７０ｍ／ｓであることを特徴とする粉砕方法。
15. 請求項１乃至８のいずれか１項記載の粉砕装置を用いて静電潜像を現像するトナー粉体材料を粉砕する粉砕工程を少なくとも含むことを特徴とする静電潜像を現像するトナーの製造方法。
16. 請求項１５に記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とする静電潜像を現像するトナー。

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