JP2009226372A - 分散装置、及び、その分散装置を備えた分級装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】凝集が生じやすい粉体材料（原料トナー粉）でも分級装置に精度良く分級させることが可能な分散装置を提供すること。
【解決手段】原料トナー粉を通過させる流路（７０４）が形成された筒状の筐体（７０１）と、略三角錐状に形成され、その先鋭状の先端が流路（７０４）の上流側となるように流路（７０４）内に設けられた被衝突部材（７０２）と、流路（７０４）内に渦流（空気流）を発生可能に設けられた噴出部（７０３）とを備えて分散装置（７００）を構成する。そして、粉砕装置からの原料トナー粉に対し予め凝集物を解離可能に、分散装置（７００）を分級装置（６００）に取り付ける。
【選択図】図２
【解決手段】原料トナー粉を通過させる流路（７０４）が形成された筒状の筐体（７０１）と、略三角錐状に形成され、その先鋭状の先端が流路（７０４）の上流側となるように流路（７０４）内に設けられた被衝突部材（７０２）と、流路（７０４）内に渦流（空気流）を発生可能に設けられた噴出部（７０３）とを備えて分散装置（７００）を構成する。そして、粉砕装置からの原料トナー粉に対し予め凝集物を解離可能に、分散装置（７００）を分級装置（６００）に取り付ける。
【選択図】図２
Description
本発明は、粉体材料の凝集を解離する分散装置、及び、その分散装置を備えた分級装置に関する。
従来から、さまざまな粉体材料を分級させるのに分級装置が用いられるが、分級させる粉体材料として、例えば、電子写真方式、静電記録方式、静電印刷方式、トナージェット方式記録方式等の画像形成装置で用いられるトナーの原料（原料トナー粉）がある。
このトナーは、さらなる高画質化を達成するために、ドット再現性に優れる粒径分布がシャープな範囲のものが求められており、これに伴い、上述した分級装置も、例えば、４μｍ以下のトナーを精度良く分級でき、５μｍ以上成分のトナーを高い収率で得ることができるものが求められている。
特に、昨今のトナーは、消費エネルギー低減の観点から低温定着が可能な材料が用いられたり、カラートナーにおいては、混色性の要請から低軟化点のバインダー樹脂が使用されたり、オイルレス定着に対応した離型剤を含有したりしている。
このように、昨今のトナーは、付着、融着し易いトナーとなってきているが、その反面、トナー製造時において、粉砕装置、分級装置、混合装置の内部で、凝集を生じやすい。特に離型剤含有トナーは、トナー凝集が顕著である。
このような凝集は、粉砕装置と分級装置とを結ぶ配管内や、その他の経路において凝集することが多く、従来のトナー製造は、その凝集したトナー（以下、凝集トナーという）であるか否か関係なく、粉砕装置で粉砕された原料トナー粉をそのまま分級装置に搬入して分級していた。
このトナーは、さらなる高画質化を達成するために、ドット再現性に優れる粒径分布がシャープな範囲のものが求められており、これに伴い、上述した分級装置も、例えば、４μｍ以下のトナーを精度良く分級でき、５μｍ以上成分のトナーを高い収率で得ることができるものが求められている。
特に、昨今のトナーは、消費エネルギー低減の観点から低温定着が可能な材料が用いられたり、カラートナーにおいては、混色性の要請から低軟化点のバインダー樹脂が使用されたり、オイルレス定着に対応した離型剤を含有したりしている。
このように、昨今のトナーは、付着、融着し易いトナーとなってきているが、その反面、トナー製造時において、粉砕装置、分級装置、混合装置の内部で、凝集を生じやすい。特に離型剤含有トナーは、トナー凝集が顕著である。
このような凝集は、粉砕装置と分級装置とを結ぶ配管内や、その他の経路において凝集することが多く、従来のトナー製造は、その凝集したトナー（以下、凝集トナーという）であるか否か関係なく、粉砕装置で粉砕された原料トナー粉をそのまま分級装置に搬入して分級していた。
ここで、従来のトナー製造工程で使用可能な二つの分級装置を説明する。
まず、最初の分級装置（６００）は、羽根車型の分級装置（ＴＳＰ；トナーセパレータ）であり、図２に示すように、ケーシング（６０１）と、ケーシング（６０１）内部の上方に収納された円筒状の分級ロータ（６０２）と、分級ロータ（６０２）の下方において垂直に配置された円筒状の駆動軸（６０３）と、駆動軸（６０３）の上端と分級ロータ（６０２）の下端を結合し分級ロータ（６０２）の下端を垂直に支持する分級ロータ支持部材（６０４）と、分級ロータ（６０２）の外周面に対して分級ロータ（６０２）の半径方向外側に間隔をおいて同軸状に配置された案内羽根環（６０５）とを備えてなる。
分級ロータ（６０２）は、頂壁としての分配円板（６０６）と、この分配円板（６０６）に対して垂直下方に間隔をおいて配置された底壁としてのカバー円板（６０７）と、分配円板（６０６）とカバー円板（６０７）の周縁部間に配置された分級羽根環（６０８）とからなっている。
分配円板（６０６）は、回転すると、原料投入口（６１５）を介して分級原料（原料トナー粉）が投入される。分配円板（６０６）の中心部には、ネジ（６１１）の取り付け及び取り外しのための工具を挿入する孔（６０６ａ）が設けられ、孔（６０６ａ）の内周面にはネジ溝が刻設されており、キャップ要のネジ（６０９）が螺着されている。
まず、最初の分級装置（６００）は、羽根車型の分級装置（ＴＳＰ；トナーセパレータ）であり、図２に示すように、ケーシング（６０１）と、ケーシング（６０１）内部の上方に収納された円筒状の分級ロータ（６０２）と、分級ロータ（６０２）の下方において垂直に配置された円筒状の駆動軸（６０３）と、駆動軸（６０３）の上端と分級ロータ（６０２）の下端を結合し分級ロータ（６０２）の下端を垂直に支持する分級ロータ支持部材（６０４）と、分級ロータ（６０２）の外周面に対して分級ロータ（６０２）の半径方向外側に間隔をおいて同軸状に配置された案内羽根環（６０５）とを備えてなる。
分級ロータ（６０２）は、頂壁としての分配円板（６０６）と、この分配円板（６０６）に対して垂直下方に間隔をおいて配置された底壁としてのカバー円板（６０７）と、分配円板（６０６）とカバー円板（６０７）の周縁部間に配置された分級羽根環（６０８）とからなっている。
分配円板（６０６）は、回転すると、原料投入口（６１５）を介して分級原料（原料トナー粉）が投入される。分配円板（６０６）の中心部には、ネジ（６１１）の取り付け及び取り外しのための工具を挿入する孔（６０６ａ）が設けられ、孔（６０６ａ）の内周面にはネジ溝が刻設されており、キャップ要のネジ（６０９）が螺着されている。
分級羽根環（６０８）は、分級円板（６０６）及びカバー円板（６０７）の周縁部に沿って等間隔をおいて環状に配列された垂直方向に伸びる複数個の分級羽根によって構成され、その横断面形状及び向きは、同図（Ｂ）〜（Ｅ）に示されるように、互いに隣接する二つの分級羽根（６０８ａ）、（６０８ｂ）間に形成されるスリット状の間隙（Ｓ）の横断面形状が、分級空気の流れに適した形状となるように設定されている。
カバー円板（６０７）の中心部には、貫通孔（６１０）が設けられており、その周囲のカバー円板（６０７）下面に分級ロータ支持部材（６０４）が固定されている。分級ロータ支持部材（６０４）はネジ（６１１）によって駆動軸（６０３）の上端に取り外し可能に固定されている。分級ロータ支持部材（６０４）は、円形の天板（６２３）とこの天板（６２３）に対して垂直下方に伸びる複数個の間隔ウエブ（６２５）とからなっている。
天板（６２３）の上面の周縁部には、周方向に等間隔をおいて配置された複数個のネジ孔が設けられており、天板（６２３）は、このネジ孔に螺合するネジ（不図示）を介して分級ロータ（６０２）の下面に取り外し可能に固定されている。天板（６２３）には、円形の貫通孔（６２６）が同心状に形成されており、この貫通孔（６２６）と分級ロータ（６０２）のカバー円板（６０７）に形成された貫通孔（６１０）によって、分級ロータ支持部材（６０４）の内部と分級ロータ（６０２）の内部が連通した状態となっている。貫通孔（６１０）の径は、貫通孔（６２６）の径よりも小さくなっており、これによって絞り作用を有する遮蔽部が形成される。
これによって、分級ロータ（６０２）内部の空気が分級ロータ支持部材（６０４）に流れこみにくくなり、分級ロータ（６０２）内部の空気密度が幾分高くなるため、分級ロータ（６０２）内部に流れ込もうとする分級空気の流れが抑制され、粗粉トナーが分級ロータ（６０２）内部に流れ込みにくくなる。また、分級ロータ支持部材（６０４）内部に流れ込む空気が加速されるため、分級ロータ支持部材（６０４）内部の微粉トナーの排出が促進される。
カバー円板（６０７）の中心部には、貫通孔（６１０）が設けられており、その周囲のカバー円板（６０７）下面に分級ロータ支持部材（６０４）が固定されている。分級ロータ支持部材（６０４）はネジ（６１１）によって駆動軸（６０３）の上端に取り外し可能に固定されている。分級ロータ支持部材（６０４）は、円形の天板（６２３）とこの天板（６２３）に対して垂直下方に伸びる複数個の間隔ウエブ（６２５）とからなっている。
天板（６２３）の上面の周縁部には、周方向に等間隔をおいて配置された複数個のネジ孔が設けられており、天板（６２３）は、このネジ孔に螺合するネジ（不図示）を介して分級ロータ（６０２）の下面に取り外し可能に固定されている。天板（６２３）には、円形の貫通孔（６２６）が同心状に形成されており、この貫通孔（６２６）と分級ロータ（６０２）のカバー円板（６０７）に形成された貫通孔（６１０）によって、分級ロータ支持部材（６０４）の内部と分級ロータ（６０２）の内部が連通した状態となっている。貫通孔（６１０）の径は、貫通孔（６２６）の径よりも小さくなっており、これによって絞り作用を有する遮蔽部が形成される。
これによって、分級ロータ（６０２）内部の空気が分級ロータ支持部材（６０４）に流れこみにくくなり、分級ロータ（６０２）内部の空気密度が幾分高くなるため、分級ロータ（６０２）内部に流れ込もうとする分級空気の流れが抑制され、粗粉トナーが分級ロータ（６０２）内部に流れ込みにくくなる。また、分級ロータ支持部材（６０４）内部に流れ込む空気が加速されるため、分級ロータ支持部材（６０４）内部の微粉トナーの排出が促進される。
間隔ウエブ（６２５）は天板（６２３）及び底板（６２４）の周縁部に沿って等間隔をおいて環状に配列されており、その横断面形状及び向きは、互いに隣接する二つの間隔ウエブ（６２５）、（６２５）間に形成されるスリット状の間隙の横断面形状が、分級ロータ支持部材（６０４）から排出される空気の流れに適した形状となるように、例えば図２（Ｂ）〜（Ｅ）に示すような分級羽根（６０８ａ）の横断面形状に対応した形状になっている。
駆動軸（６０３）は下端側で中心線まわりに回転可能に支持されており、下端部は駆動モータ（不図示）の回転軸に連結されている。
案内羽根環（６０５）は、分級ロータ（６０２）の外周面の周方向と平行な方向に等間隔をおいて環状に配列され、ケーシング（６０１）に固定された複数個の垂直方向に延びる案内羽根によって構成されている。案内羽根の横断面形状及び向きは、互いに隣接する二つの案内羽根間に形成されるスリット状の間隙の横断面形状が分級空気の流れに適した形状となるように、例えば図２（Ｂ）〜（Ｅ）に示すような分級羽根（６０８ａ）の横断面形状に対応した形状になっている。
駆動軸（６０３）は下端側で中心線まわりに回転可能に支持されており、下端部は駆動モータ（不図示）の回転軸に連結されている。
案内羽根環（６０５）は、分級ロータ（６０２）の外周面の周方向と平行な方向に等間隔をおいて環状に配列され、ケーシング（６０１）に固定された複数個の垂直方向に延びる案内羽根によって構成されている。案内羽根の横断面形状及び向きは、互いに隣接する二つの案内羽根間に形成されるスリット状の間隙の横断面形状が分級空気の流れに適した形状となるように、例えば図２（Ｂ）〜（Ｅ）に示すような分級羽根（６０８ａ）の横断面形状に対応した形状になっている。
ケーシング（６０１）は上面に分級ロータ（６０２）を挿脱するための開口部（６１３）を有し、この開口部（６１３）にはケーシングカバー（６１４）が取り外し可能に取り付けられている。ケーシングカバー（６１４）の中心部には原料投入口（６１５）が設けられている。ケーシング（６０１）の内部には、案内羽根環（６０５）の外側に同軸状に配置された環状の分級空気供給室（６１６）と、分級ロータ（６０２）の下方において駆動軸（６０３）と同軸状に配置された環状の微粉排出室（６１７）と、微粉排出室（６１７）の外側に駆動軸（６０３）と同軸状に配置された環状の粗粉トナー排出室（６１８）とが設けられている。
分級空気供給室（６１６）は内周面が開口した断面矩形状のもので、案内羽根環（６０５）を構成する複数個の案内羽根間の間隙を介して分級空間（６１２）に連通している。分級空気供給室（６１６）には外部から分級空気を取り入れるための分級空気供給管（６１９）が連通接続されている。
分級空気供給室（６１６）は内周面が開口した断面矩形状のもので、案内羽根環（６０５）を構成する複数個の案内羽根間の間隙を介して分級空間（６１２）に連通している。分級空気供給室（６１６）には外部から分級空気を取り入れるための分級空気供給管（６１９）が連通接続されている。
微粉排出室（６１７）は、分級ロータ支持部材（６０４）に設けられた間隔ウエブ（６２５）及びカバー円板（６０７）に設けられた貫通孔（６１０）を介して分級ロータ（６０２）内部と連通している。微粉排出室（６１７）には、内部の微粉トナーを外部に排出するための微粉出口としての微粉排出管（６６０）が連通接続されている。
粗粉トナー排出室（６１８）は分級空間（６１２）の下側に位置し、分級空間（６１２）の下端に連通している。粗粉トナー排出室（６１８）には、内部の粗粉トナーを外部に排出するための粗粉トナー出口としての粗粉トナー排出管（６２１）が連通接続されている。
分級ロータ（６０２）の下面とケーシング（６０１）の間にはシール部（６２２）が設けられている。このシール部（６２２）は、カバー円板（６０７）の下面周縁部全周部分と、これと同心状に対面するケーシング（６０１）の上面環状部分とによって構成され、これらの間には微小な間隙が形成されている。このシール部（６２２）によって、微粉排出室（６１７）が分級空間（６１２）及び粗粉トナー排出室（６１８）に対してシールされた状態になっている。
粗粉トナー排出室（６１８）は分級空間（６１２）の下側に位置し、分級空間（６１２）の下端に連通している。粗粉トナー排出室（６１８）には、内部の粗粉トナーを外部に排出するための粗粉トナー出口としての粗粉トナー排出管（６２１）が連通接続されている。
分級ロータ（６０２）の下面とケーシング（６０１）の間にはシール部（６２２）が設けられている。このシール部（６２２）は、カバー円板（６０７）の下面周縁部全周部分と、これと同心状に対面するケーシング（６０１）の上面環状部分とによって構成され、これらの間には微小な間隙が形成されている。このシール部（６２２）によって、微粉排出室（６１７）が分級空間（６１２）及び粗粉トナー排出室（６１８）に対してシールされた状態になっている。
分級空間（６１２）の内部には、分級空間（６１２）内部における原料トナー粉の滞留時間と凝集を制御するための螺旋状の渦巻部材（６２７）が分級ロータ（６０２）と同軸状に配置されている。渦巻部材（６２７）は帯状の部材を螺旋状に形成したもので、案内羽根環５の内周部に固定され、分級空間（６１２）の高さ方向のほぼ全長にわたって延びている。渦巻部材（６２７）の内周部と分級羽根環（６０８）の外周部の間には微小な間隙が形成されている。
渦巻部材（６２７）の勾配を選択することによって原料トナー粉の滞留時間を調節することができる。即ち、勾配を大きくすると滞留時間が短くなり、勾配を小さくすると滞留時間が長くなる。
また、渦巻部材（６２７）の勾配を分級羽根環（６０８）の高さ方向に種々変化させることもできる。このようにすると、原料トナー粉の滞留時間が分級羽根環（６０８）の高さ方向に種々調節されることになる。例えば、分級羽根環（６０８）の上部に対向する部位では勾配を大きくして原料トナー粉を迅速に引き入れるようにし、分級羽根環（６０８）の高さ方向中央部に対向する部位では、勾配を小さくして原料トナー粉の滞留時間を長くするようにし、分級羽根環（６０８）の下部に対向する部位では勾配を大きくして原料トナー粉が迅速に排出されるようにする。
渦巻部材（６２７）の勾配を選択することによって原料トナー粉の滞留時間を調節することができる。即ち、勾配を大きくすると滞留時間が短くなり、勾配を小さくすると滞留時間が長くなる。
また、渦巻部材（６２７）の勾配を分級羽根環（６０８）の高さ方向に種々変化させることもできる。このようにすると、原料トナー粉の滞留時間が分級羽根環（６０８）の高さ方向に種々調節されることになる。例えば、分級羽根環（６０８）の上部に対向する部位では勾配を大きくして原料トナー粉を迅速に引き入れるようにし、分級羽根環（６０８）の高さ方向中央部に対向する部位では、勾配を小さくして原料トナー粉の滞留時間を長くするようにし、分級羽根環（６０８）の下部に対向する部位では勾配を大きくして原料トナー粉が迅速に排出されるようにする。
粗粉トナー排出室（６１８）内部には、環状の粗粉トナー排出用部材（６２８）が同心状に設けられている。粗粉トナー排出用部材（６２８）は、粗粉トナー排出室（２１８）の内側側面及び底面に沿うように形成された断面Ｌ字形のもので、その上端は分級ロータ（６０２）のカバー円板（６０７）に固定されていて、分級ロータ（６０２）と一体的に回転する。これによって、粗粉トナー排出室（６１８）内部の粗粉トナーが流動化して粗粉トナー排出室（６１８）からの排出が促進される。
粗粉トナー排出室（６１８）の内側側面及び底面と粗粉トナー排出用部材（６２８）の間には、後述する洗浄用空気が通るための間隙が形成されている。
ケーシング（６０１）には、分級ロータ（６０２）の下面との間に形成された間隙に洗浄用空気を導入するための空気通路（６２９）が形成されている。空気通路（６１９）の上端は分級ロータ（６０２）の下面とケーシング（６０１）の間に形成された環状の空気室（Ｃ）に連通しており、空気室（Ｃ）に供給された洗浄用空気は分級ロータ（６０２）の下面とケーシング（６０１）の間の微小な間隙を通って粗粉排出室（６１８）に流入し、さらに粗粉排出用部材（６２８）と粗粉排出室（６１８）の間の間隙を通って粗粉排出管（６２１）に流入し、外部に排出される。これによって、粗粉排出室（６１８）の内側側面及び底面と粗粉排出用部材（６２８）の間の粗粉を除去することができる。
上記洗浄用空気は分級ロータ（６０２）の下面とケーシング（６０１）の間の微小な間隙を通って微粉トナー排出室（６１７）にも流入するので、この間隙における微粉トナーの詰まりや付着を防止することができる。また、粗粉トナー排出室（６１８）内部の上方には円筒状の押さえリング（６３０）が同軸状に配置されており、この押さえリング（６３０）はケーシング（６０１）に固定されている。この押さえリング（６３０）によって粗粉トナー排出室（６１８）内部の粗粉トナーが分級空間（６１２）内に逆流するのが防止される。
粗粉トナー排出室（６１８）の内側側面及び底面と粗粉トナー排出用部材（６２８）の間には、後述する洗浄用空気が通るための間隙が形成されている。
ケーシング（６０１）には、分級ロータ（６０２）の下面との間に形成された間隙に洗浄用空気を導入するための空気通路（６２９）が形成されている。空気通路（６１９）の上端は分級ロータ（６０２）の下面とケーシング（６０１）の間に形成された環状の空気室（Ｃ）に連通しており、空気室（Ｃ）に供給された洗浄用空気は分級ロータ（６０２）の下面とケーシング（６０１）の間の微小な間隙を通って粗粉排出室（６１８）に流入し、さらに粗粉排出用部材（６２８）と粗粉排出室（６１８）の間の間隙を通って粗粉排出管（６２１）に流入し、外部に排出される。これによって、粗粉排出室（６１８）の内側側面及び底面と粗粉排出用部材（６２８）の間の粗粉を除去することができる。
上記洗浄用空気は分級ロータ（６０２）の下面とケーシング（６０１）の間の微小な間隙を通って微粉トナー排出室（６１７）にも流入するので、この間隙における微粉トナーの詰まりや付着を防止することができる。また、粗粉トナー排出室（６１８）内部の上方には円筒状の押さえリング（６３０）が同軸状に配置されており、この押さえリング（６３０）はケーシング（６０１）に固定されている。この押さえリング（６３０）によって粗粉トナー排出室（６１８）内部の粗粉トナーが分級空間（６１２）内に逆流するのが防止される。
この分級装置の作用について説明する。分級空気室（６１６）には分級空気供給管（６１９）を介して分級空気が供給されており、この分級空気は案内羽根環（６０５）に形成された間隙を介して分級空間（６１２）内に噴出し、分級羽根環（６０８）に形成された間隙を介して、回転している分級ロータ（６０２）内部に流れ込んでいる。原料投入口（６１５）を介して投入された原料トナー粉は分級ロータ（６０２）の分配円板（６０６）によって全周方向に分散し、分級空間（６１２）内に流れ込む。
分級空間（６１２）内に流れ込んだ原料トナー粉は渦巻部材（６２７）の上面に沿って下方に移動してゆく。そして、粗粉トナーが分級空間（６１２）内を通過する間に微粉トナーは分級空気流に乗って分級ロータ（６０２）内部に流れ込み、分級空気流とともに軸方向下方に変向され、カバー円板（６０７）に形成された貫通孔（６１０）を介して分級ロータ支持部材（６０４）内部に流れ込む。そして、この微粉トナーは間隔ウエブ（６２５）同士間の間隙を介して微粉トナー排出室（６１７）内部に流れ込み、微粉トナー排出管（６６０）を介して外部に排出される。
一方、分級空間（６１２）内で分級空気流に乗らなかった粗粉トナーは渦巻部材（６２７）に沿って分級空間（６１２）内を下降し、粗粉トナー排出室（６１８）によって受け止められる。そして、この粗粉トナーは粗粉排出用部材（６２８）によって流動化され、粗粉トナー排出管（６２１）を介して外部に排出される。
この分級装置（６００）は、このようにして、原料トナー粉を、微分トナーと粗粉トナーとに分級している（例えば特許文献１参照）。
分級空間（６１２）内に流れ込んだ原料トナー粉は渦巻部材（６２７）の上面に沿って下方に移動してゆく。そして、粗粉トナーが分級空間（６１２）内を通過する間に微粉トナーは分級空気流に乗って分級ロータ（６０２）内部に流れ込み、分級空気流とともに軸方向下方に変向され、カバー円板（６０７）に形成された貫通孔（６１０）を介して分級ロータ支持部材（６０４）内部に流れ込む。そして、この微粉トナーは間隔ウエブ（６２５）同士間の間隙を介して微粉トナー排出室（６１７）内部に流れ込み、微粉トナー排出管（６６０）を介して外部に排出される。
一方、分級空間（６１２）内で分級空気流に乗らなかった粗粉トナーは渦巻部材（６２７）に沿って分級空間（６１２）内を下降し、粗粉トナー排出室（６１８）によって受け止められる。そして、この粗粉トナーは粗粉排出用部材（６２８）によって流動化され、粗粉トナー排出管（６２１）を介して外部に排出される。
この分級装置（６００）は、このようにして、原料トナー粉を、微分トナーと粗粉トナーとに分級している（例えば特許文献１参照）。
次の分級装置を説明する。
この分級装置（１）は、羽根車型の分級装置（ＴＴＳＰ；タンデムトナーセパレータ）であり、図４及び図５に示すように、一つのケーシング内で同軸上に複数の羽根車型ロータを有し、各分級ロータは回転数を互いに同じか或いは異ならせて設定可能であり、その各分級ロータに対応した複数段の分級が同時に行なえ、また、各分級ロータの互いに向き合う端部間において、軸方向に微小な流動空間を形成しているものである。
図４及び図５に示した分級装置（１）は、分割可能でかつ蝶番（２）を介して旋回可能なケーシングからなっており、このケーシングは、上方のケーシング半部（３）と、下方のケーシング半部（４）とを有していて、それぞれ分級ロータ（５）、分級ロータ（９）を収容している。図５（ａ）ではケーシング半部が閉じた状態を示しており、図５（ｂ）ではケーシング半部同士が開いた状態を示している。分級ロータ（５）は、上方のケーシング半部（３）内で、その駆動軸（７）が軸受部（６）内に回転可能に嵌合されている。分級ロータ（５）の駆動は駆動モータ（８）によって行なわれ、この駆動モータ（８）は駆動軸（７）を介して分級ロータ（５）と接続されている。
同様にして、上方のケーシング半部（３）と同軸上に対照的に向き合っている下方のケーシング半部（４）において、分級ロータ（９）は、その駆動軸（１０）が軸受部（１１）内に回転可能に嵌合されている。分級ロータ（９）の駆動は駆動モータ（１２）によって行なわれ、この駆動モータ（１２）は駆動軸（１０）を介して分級ロータ（９）と接続されている。
この分級装置（１）は、羽根車型の分級装置（ＴＴＳＰ；タンデムトナーセパレータ）であり、図４及び図５に示すように、一つのケーシング内で同軸上に複数の羽根車型ロータを有し、各分級ロータは回転数を互いに同じか或いは異ならせて設定可能であり、その各分級ロータに対応した複数段の分級が同時に行なえ、また、各分級ロータの互いに向き合う端部間において、軸方向に微小な流動空間を形成しているものである。
図４及び図５に示した分級装置（１）は、分割可能でかつ蝶番（２）を介して旋回可能なケーシングからなっており、このケーシングは、上方のケーシング半部（３）と、下方のケーシング半部（４）とを有していて、それぞれ分級ロータ（５）、分級ロータ（９）を収容している。図５（ａ）ではケーシング半部が閉じた状態を示しており、図５（ｂ）ではケーシング半部同士が開いた状態を示している。分級ロータ（５）は、上方のケーシング半部（３）内で、その駆動軸（７）が軸受部（６）内に回転可能に嵌合されている。分級ロータ（５）の駆動は駆動モータ（８）によって行なわれ、この駆動モータ（８）は駆動軸（７）を介して分級ロータ（５）と接続されている。
同様にして、上方のケーシング半部（３）と同軸上に対照的に向き合っている下方のケーシング半部（４）において、分級ロータ（９）は、その駆動軸（１０）が軸受部（１１）内に回転可能に嵌合されている。分級ロータ（９）の駆動は駆動モータ（１２）によって行なわれ、この駆動モータ（１２）は駆動軸（１０）を介して分級ロータ（９）と接続されている。
各分級ロータ（５）および（９）は、片側を支承されている分級ロータであり、それぞれの駆動軸（７）および（１０）、微分トナー取出室（１４）および（１３）、並びに軸受部（６）及び（１１）は、同一の側に閉じたカバー円板（１６）及び（１５）を有している。分級ロータ（５）及び（９）の軸方向外方側にはそれぞれ粗粉トナー−排出リング（図示せず）が配設されている。
分級ロータ（５）の上側には、短管（１７）が配置されており、この短管（１７）を介して、分級される原料トナー粉（Ｔ）が円周範囲の１つの箇所から投入される。粗粉トナーのための出口短管（粗粒排出口）（１８）は、分級ロータ（９）の下側に配置されている。符号（１３），（１４）は軸方向外方上下にそれぞれ設けられた微粉排出口である。分級空気の供給は、分級ロータ（５）及び（９）の円周において、両方の接線方向側に開口した分級空気供給部（１９）及び（２０）を介して行われる。
分級ロータ（５）及び（９）は、分級装置（１）内で同軸上に対照的に向き合って配置されており、それぞれのカバー円板（１６）及び（１５）は間隔をおいて互いに平行な平面内にある。この状態で、分級ロータ（５）及び（９）は同方向に回転する。そして、分級ロータ（５）及び（９）の回転数を同一に調整することにより、微分トナーと粗粉トナーとに分級することができる。さらに、分級ロータ（５）及び（９）の回転数を異ならせて調整することにより、例えば微分トナー取り出し室（１４）からは微分トナーを、微分トナー取り出し室（１３）からは中粒物を、そして出口短管（１８）からは粗粉トナーを、それぞれ取り出すことができる。なお、分級ロータ（５）及び（９）が互いに逆方向に回転する構成とすることもできる。上記カバー円板（１６）及び（１５）の間には流動空間（Ｂ）が形成されている。
分級ロータ（５）の上側には、短管（１７）が配置されており、この短管（１７）を介して、分級される原料トナー粉（Ｔ）が円周範囲の１つの箇所から投入される。粗粉トナーのための出口短管（粗粒排出口）（１８）は、分級ロータ（９）の下側に配置されている。符号（１３），（１４）は軸方向外方上下にそれぞれ設けられた微粉排出口である。分級空気の供給は、分級ロータ（５）及び（９）の円周において、両方の接線方向側に開口した分級空気供給部（１９）及び（２０）を介して行われる。
分級ロータ（５）及び（９）は、分級装置（１）内で同軸上に対照的に向き合って配置されており、それぞれのカバー円板（１６）及び（１５）は間隔をおいて互いに平行な平面内にある。この状態で、分級ロータ（５）及び（９）は同方向に回転する。そして、分級ロータ（５）及び（９）の回転数を同一に調整することにより、微分トナーと粗粉トナーとに分級することができる。さらに、分級ロータ（５）及び（９）の回転数を異ならせて調整することにより、例えば微分トナー取り出し室（１４）からは微分トナーを、微分トナー取り出し室（１３）からは中粒物を、そして出口短管（１８）からは粗粉トナーを、それぞれ取り出すことができる。なお、分級ロータ（５）及び（９）が互いに逆方向に回転する構成とすることもできる。上記カバー円板（１６）及び（１５）の間には流動空間（Ｂ）が形成されている。
この分級装置（１）は、各分級ロータ（５）、（９）の外周面に接する円筒状の分級空間（分級室）（２６）内には分級ロータ外周面から半径方向外側に間隔をおいて分級ロータ（５）（９）と同軸状に配置された円環状部材（ベーンリング）に螺旋状の渦巻部材（２７）を備えている。渦巻部材（２７）は、分級空間（２６）内部における被分級物の滞留時間と凝集を制御するための部材で、帯状部材を螺旋状に形成しベーンリングとして構成してあり、ケーシング半部（３）及び／又は（４）の内周部に固定され、分級空間（２６）の高さ方向に延びている。渦巻部材（２７）の内周部と分級羽根間隔（８）の外周部の間には微小な間隙が形成されている。
上記カバー円板（１６）及び（１５）の間には流動空間が形成されている。この流動空間は、図４（ａ）の一点鎖線で囲んだＡ部の詳細図となっている。同図（ｂ）において、符号（ｇ）は被分級物トナー粒子を示しており、これらは分級ロータ（５）及び（９）の外周に沿って下方に落下する。このとき、分級ロータ（５）及び（９）、並びにそれぞれのカバー円板（１６）及び（１５）の回転によって、矢印（Ｂ）で示されるように、流動空間内にある空気が、回転するカバー円板（１６）及び（１５）の壁の近くで外方に向って押し出され、そこで、被分級物トナー粒子（ｇ）を引き込み、これを流動空間内に運び込んで分散させる。
特に図５は、分割可能なケーシングの開き旋回による開放状態を示す図であり、同図（ａ）は開き始めた状態を、同図（ｂ）は完全に開いた状態を示している。
この分級装置は、このようにして、原料トナー粉を、微分トナーと粗粉トナーとに分級している（例えば特許文献２参照）。
特開２００１−１０４８８８公報
特開２００１−２９３４３８公報
上記カバー円板（１６）及び（１５）の間には流動空間が形成されている。この流動空間は、図４（ａ）の一点鎖線で囲んだＡ部の詳細図となっている。同図（ｂ）において、符号（ｇ）は被分級物トナー粒子を示しており、これらは分級ロータ（５）及び（９）の外周に沿って下方に落下する。このとき、分級ロータ（５）及び（９）、並びにそれぞれのカバー円板（１６）及び（１５）の回転によって、矢印（Ｂ）で示されるように、流動空間内にある空気が、回転するカバー円板（１６）及び（１５）の壁の近くで外方に向って押し出され、そこで、被分級物トナー粒子（ｇ）を引き込み、これを流動空間内に運び込んで分散させる。
特に図５は、分割可能なケーシングの開き旋回による開放状態を示す図であり、同図（ａ）は開き始めた状態を、同図（ｂ）は完全に開いた状態を示している。
この分級装置は、このようにして、原料トナー粉を、微分トナーと粗粉トナーとに分級している（例えば特許文献２参照）。
しかしながら、従来のトナー製造は、凝集トナーであるか否か関係なく、粉砕装置で粉砕された原料トナー粉をそのまま分級装置に搬入して分級していたため、以下の問題点があった。
すなわち、昨今のトナーは、上述したように、消費エネルギー低減の観点から低温定着が可能な材料が用いられたり、カラートナーにおいては、混色性の要請から低軟化点のバインダー樹脂が使用されたり、オイルレス定着に対応した離型剤を含有したりしているため、凝集が生じやすく、いったん、凝集してしまうと、従来の分級装置では、完全な分級しづらく、製品（現像剤としてのトナー）の精度の低下に繋がる恐れがあった。仮に、このようなトナーを用いて現像を行なうと、その現像時等において凝集トナーが解離し、目的粒度以下の微分トナーとなって、画像品質を低下させてしまう。
そこで本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決できる分散装置、及び、その分散装置を備えた分級装置を提供することを目的とする。
すなわち、昨今のトナーは、上述したように、消費エネルギー低減の観点から低温定着が可能な材料が用いられたり、カラートナーにおいては、混色性の要請から低軟化点のバインダー樹脂が使用されたり、オイルレス定着に対応した離型剤を含有したりしているため、凝集が生じやすく、いったん、凝集してしまうと、従来の分級装置では、完全な分級しづらく、製品（現像剤としてのトナー）の精度の低下に繋がる恐れがあった。仮に、このようなトナーを用いて現像を行なうと、その現像時等において凝集トナーが解離し、目的粒度以下の微分トナーとなって、画像品質を低下させてしまう。
そこで本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決できる分散装置、及び、その分散装置を備えた分級装置を提供することを目的とする。
上記技術課題を達成するために、本発明にかかる分散装置及び分級装置は、下記の技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１にかかる分散装置は、粉体材料を分級させる分級装置に接続可能に構成されると共に前記粉体材料を通過させる流路が形成された筐体と、前記流路を通過中の前記粉体材料に衝撃を付与させて前記粉体材料の凝集を解離させる分散手段とを備えてなることを特徴とする。
請求項２にかかる分散装置は、請求項１において、前記分散手段は、前記流路の途中に設けられ、前記流路を通過中の前記粉体材料が衝突可能な被衝突部材を備えてなることを特徴とする。
請求項３にかかる分散装置は、請求項１において、前記分散手段は、前記流路の延設方向と交わる方向に向かって空気を噴出可能な噴出部を備えてなることを特徴とする。
請求項４にかかる分散装置は、請求項１において、前記分散手段は、前記流路の途中に設けられ、前記流路を通過中の前記粉体材料が衝突可能な被衝突部材と、前記流路の延設方向と交わる方向に向かって空気を噴出可能な噴出部とを備えてなることを特徴とする。
すなわち、請求項１にかかる分散装置は、粉体材料を分級させる分級装置に接続可能に構成されると共に前記粉体材料を通過させる流路が形成された筐体と、前記流路を通過中の前記粉体材料に衝撃を付与させて前記粉体材料の凝集を解離させる分散手段とを備えてなることを特徴とする。
請求項２にかかる分散装置は、請求項１において、前記分散手段は、前記流路の途中に設けられ、前記流路を通過中の前記粉体材料が衝突可能な被衝突部材を備えてなることを特徴とする。
請求項３にかかる分散装置は、請求項１において、前記分散手段は、前記流路の延設方向と交わる方向に向かって空気を噴出可能な噴出部を備えてなることを特徴とする。
請求項４にかかる分散装置は、請求項１において、前記分散手段は、前記流路の途中に設けられ、前記流路を通過中の前記粉体材料が衝突可能な被衝突部材と、前記流路の延設方向と交わる方向に向かって空気を噴出可能な噴出部とを備えてなることを特徴とする。
請求項５にかかる分散装置は、請求項２または４において、前記被衝突部材は、略三角錐状に形成されると共にその先鋭状の先端が前記流路の上流側となるように前記流路の径方向中央部に設けられていることを特徴とする。
請求項６にかかる分散装置は、請求項５において、前記被衝突部材は、テーパー角が概ね２０〜８０度で形成されると共に、前記先端が、概ねＲ２〜Ｒ１５の面取り処理がされてなることを特徴とする。
請求項７にかかる分散装置は、請求項３または４において、前記噴出部から噴出される空気流が、前記分級装置に噴出させる分級空気量の２０％以下であることを特徴とする。
請求項８にかかる羽根車型の分級装置は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の分散装置を備えたことを特徴とする。
請求項６にかかる分散装置は、請求項５において、前記被衝突部材は、テーパー角が概ね２０〜８０度で形成されると共に、前記先端が、概ねＲ２〜Ｒ１５の面取り処理がされてなることを特徴とする。
請求項７にかかる分散装置は、請求項３または４において、前記噴出部から噴出される空気流が、前記分級装置に噴出させる分級空気量の２０％以下であることを特徴とする。
請求項８にかかる羽根車型の分級装置は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の分散装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、粉体材料を分級させる分級装置に接続可能に構成した筐体に、粉体材料が通過する流路を形成し、その流路に、被衝突部材や、流路の延設方向と交わる方向に向かって空気を噴出可能な噴出部等の、流路を通過中の粉体材料に衝撃を付与して凝集を解離する分散手段を設けたから、分級の精度を高めることができる。
次に、本発明にかかる分散装置（７００）の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態にかかる分散装置（７００）は、背景技術で例示した二例の羽根車型の分級装置（ＴＳＰ；トナーセパレータ、ＴＴＳＰ；タンデムトナーセパレータ）に夫々取り付けたものを例示しており、分級装置自体の構成は、上述したものと同一であるため、同一符号を付して説明を省略する。
すなわち、本実施の形態にかかる分散装置（７００）は、図２及び図３に示すように、接続される管より大きい所要の外径及び内径で、かつ、先端部がテーパー状の所要長さの筒状に形成されて原料トナー粉を通過させる流路（７０４）が形成された筐体（７０１）と、テーパー角が概ね２０〜８０度で形成され、先端が概ねＲ２〜Ｒ１５の面取り処理がされた略三角錐状に形成されると共に、その先鋭状の先端が流路（７０４）の上流側となるように流路（７０４）の径方向中央部に筐体（７０１）内壁から突設されたステーを介して設けられた被衝突部材（７０２）（分散手段）と、その被衝突部材（７０２）より上流側となる筐体（７０１）内壁から対向するように、且つ、内周方向に空気を噴出させて渦流を発生可能に設けられたノズル状の噴出部（７０３）（分散手段）とを備えて構成されている。
このように構成された本実施の形態にかかる分散装置（７００）は、図３に示すように、原料投入口（６１５）や、図４及び図５に示すように、短管（１７）に筐体（７０１）下部（流路（７０４）の下流側）が接続され、筐体（７０１）上部（流路（７０４）の上流側）が配管を介して粉砕装置に接続されている。
なお、上述した構成部材のうち、被衝突部材（７０２）は、凝集トナーの効率的の良い解離を行なうために、異なるテーパー角、異なる全長（三角錐の高さ）を数種用意し、筐体（７０１）に対して着脱可能にして、条件が微妙に異なるトナー製造システムに適宜対応できるようにすることが好ましい。
また、噴出部（７０３）から噴出される空気流は、分級装置に噴出させる分級空気量の２０％以下であることが好適な結果を得ることができることから好ましい。
また、本実施の形態では、被衝突部材（７０２）による解離、噴出部（７０３）からの渦流による解離の双方を組み合わせたものを例示しているが、何れか一方の分散手段でも良い。
すなわち、本実施の形態にかかる分散装置（７００）は、図２及び図３に示すように、接続される管より大きい所要の外径及び内径で、かつ、先端部がテーパー状の所要長さの筒状に形成されて原料トナー粉を通過させる流路（７０４）が形成された筐体（７０１）と、テーパー角が概ね２０〜８０度で形成され、先端が概ねＲ２〜Ｒ１５の面取り処理がされた略三角錐状に形成されると共に、その先鋭状の先端が流路（７０４）の上流側となるように流路（７０４）の径方向中央部に筐体（７０１）内壁から突設されたステーを介して設けられた被衝突部材（７０２）（分散手段）と、その被衝突部材（７０２）より上流側となる筐体（７０１）内壁から対向するように、且つ、内周方向に空気を噴出させて渦流を発生可能に設けられたノズル状の噴出部（７０３）（分散手段）とを備えて構成されている。
このように構成された本実施の形態にかかる分散装置（７００）は、図３に示すように、原料投入口（６１５）や、図４及び図５に示すように、短管（１７）に筐体（７０１）下部（流路（７０４）の下流側）が接続され、筐体（７０１）上部（流路（７０４）の上流側）が配管を介して粉砕装置に接続されている。
なお、上述した構成部材のうち、被衝突部材（７０２）は、凝集トナーの効率的の良い解離を行なうために、異なるテーパー角、異なる全長（三角錐の高さ）を数種用意し、筐体（７０１）に対して着脱可能にして、条件が微妙に異なるトナー製造システムに適宜対応できるようにすることが好ましい。
また、噴出部（７０３）から噴出される空気流は、分級装置に噴出させる分級空気量の２０％以下であることが好適な結果を得ることができることから好ましい。
また、本実施の形態では、被衝突部材（７０２）による解離、噴出部（７０３）からの渦流による解離の双方を組み合わせたものを例示しているが、何れか一方の分散手段でも良い。
次に、以上のように構成された本実施の形態にかかる分散装置（７００）を備えたトナー製造システムの一連の動作を、図１を参照しながら説明する。
まず、転写材に定着させるための結着樹脂、トナーとしての色味を出させる着色剤、必要に応じてトナー粒子に電荷を付与させるための荷電制御剤、トナー自身に搬送性などを付与するための磁性材料や、離型剤、流動性付与剤などの添加剤を加えて混合し、溶融混練して冷却固化し、ペレット状にする。
次いで、そのペレット状の混練物を、粉砕装置により粉砕して原料トナー紛を製造する。そして、その原料トナー粉は、分級装置の原料投入口（６１５）や、短管（１７）に接続した分散装置（７００）に移動する。
分散装置（７００）は、噴出部（７０３）から空気が噴出して渦流が発生しており、原料トナー紛は流路（７０４）の中を、螺旋を描きながら分級装置に移動する。このとき、原料トナー紛中、ある原料トナー紛は筐体（７０１）の内壁（流路（７０４）を形成する内壁）に衝突し、その中の凝集トナーは解離する。また、ある原料トナー紛は、渦流による高速自転等で、その中の凝集トナーは遠心力により解離する。
さらに、原料トナー紛は流路（７０４）中に設けた被衝突部材（７０２）に衝突して、その中の凝集トナーは解離する。このとき、被衝突部材（７０２）は略三角錐状に形成したことで、流れの抵抗増大を最小限に留めると同時に、原料トナー紛の衝突の際、不必要な強力な衝撃を弱めている。
このようにして、凝集トナーが解離した原料トナー紛は、上述した分級装置（１、６００）に入り、微分トナーと粗粉トナーとに分級する。なお、上述した分級装置（１、６００）を連設（分級する粒径が異なる）して、規定粒度よりも大きい粒度の粗粉トナーと、規定粒度内の中粉トナー（製品用）と、規定粒度よりも小さい粒度の微粉トナーとに粒度分級する。粗粉トナーは粉砕装置（８３１）により再粉砕され、再び、分散装置（７００）、分級装置（８３２）処理する。最後に残った微粉トナーは回収して原料混合工程へと戻る。
このようにして、中粉トナー（製品用）を分級したら、更に流動化剤などを添加して、画像形成に供する最終的な製品用トナーにする。また、二成分現像方法に用いるトナーの場合には、各種磁性キャリアと中粉トナー（製品用）とを混合して画像形成に供する最終的な製品用トナーにする。
まず、転写材に定着させるための結着樹脂、トナーとしての色味を出させる着色剤、必要に応じてトナー粒子に電荷を付与させるための荷電制御剤、トナー自身に搬送性などを付与するための磁性材料や、離型剤、流動性付与剤などの添加剤を加えて混合し、溶融混練して冷却固化し、ペレット状にする。
次いで、そのペレット状の混練物を、粉砕装置により粉砕して原料トナー紛を製造する。そして、その原料トナー粉は、分級装置の原料投入口（６１５）や、短管（１７）に接続した分散装置（７００）に移動する。
分散装置（７００）は、噴出部（７０３）から空気が噴出して渦流が発生しており、原料トナー紛は流路（７０４）の中を、螺旋を描きながら分級装置に移動する。このとき、原料トナー紛中、ある原料トナー紛は筐体（７０１）の内壁（流路（７０４）を形成する内壁）に衝突し、その中の凝集トナーは解離する。また、ある原料トナー紛は、渦流による高速自転等で、その中の凝集トナーは遠心力により解離する。
さらに、原料トナー紛は流路（７０４）中に設けた被衝突部材（７０２）に衝突して、その中の凝集トナーは解離する。このとき、被衝突部材（７０２）は略三角錐状に形成したことで、流れの抵抗増大を最小限に留めると同時に、原料トナー紛の衝突の際、不必要な強力な衝撃を弱めている。
このようにして、凝集トナーが解離した原料トナー紛は、上述した分級装置（１、６００）に入り、微分トナーと粗粉トナーとに分級する。なお、上述した分級装置（１、６００）を連設（分級する粒径が異なる）して、規定粒度よりも大きい粒度の粗粉トナーと、規定粒度内の中粉トナー（製品用）と、規定粒度よりも小さい粒度の微粉トナーとに粒度分級する。粗粉トナーは粉砕装置（８３１）により再粉砕され、再び、分散装置（７００）、分級装置（８３２）処理する。最後に残った微粉トナーは回収して原料混合工程へと戻る。
このようにして、中粉トナー（製品用）を分級したら、更に流動化剤などを添加して、画像形成に供する最終的な製品用トナーにする。また、二成分現像方法に用いるトナーの場合には、各種磁性キャリアと中粉トナー（製品用）とを混合して画像形成に供する最終的な製品用トナーにする。
次に、上述した実施形態での効果を実施例により以下に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
先ず、本発明の効果を確認するために粉粒体の付着発生の過多・分級品の収率等を評価する方法について、以下に説明する。粒径分布の測定はコールターカウンター法による。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）が挙げられる。
以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
＜トナー製造例＞
結着樹脂：ポリエステル樹脂 １００重量部
帯電制御剤：３，５−ジ−ｔ−ブチルサリチル酸亜鉛塩 ２重量部
離型剤：カルナバワックス ３重量部
着色剤：Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８０ ５重量％
上記各素材の混合物を、２軸混練機で溶融混練後、冷却固化後粗粉砕してトナー原料を準備した。このトナー原料５００ｋｇをジェットミルにて粉砕して、粉体材料を図２に示した分級装置で、分級ロータの回転速度３５００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３０ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎとし、１２０ｋｇ／ｈで供給を行い、重量平均粒径６．０μｍ、４μｍ以下が６１．２個数％の被試験粉砕物を得た。Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．３５であった。
先ず、本発明の効果を確認するために粉粒体の付着発生の過多・分級品の収率等を評価する方法について、以下に説明する。粒径分布の測定はコールターカウンター法による。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）が挙げられる。
以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
＜トナー製造例＞
結着樹脂：ポリエステル樹脂 １００重量部
帯電制御剤：３，５−ジ−ｔ−ブチルサリチル酸亜鉛塩 ２重量部
離型剤：カルナバワックス ３重量部
着色剤：Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８０ ５重量％
上記各素材の混合物を、２軸混練機で溶融混練後、冷却固化後粗粉砕してトナー原料を準備した。このトナー原料５００ｋｇをジェットミルにて粉砕して、粉体材料を図２に示した分級装置で、分級ロータの回転速度３５００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３０ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎとし、１２０ｋｇ／ｈで供給を行い、重量平均粒径６．０μｍ、４μｍ以下が６１．２個数％の被試験粉砕物を得た。Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．３５であった。
［実施例１］
上述の被試験粉砕物を図２に示した羽根車型の分級装置、分級ロータの回転速度３５００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３０ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３．２ｍ３／ｍｉｎ、被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）の被衝突部材（７０２）を、テーパー角６０度、先端をＲ１０の面取り処理をしたもののみにしたところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が８．３個数％で分級品の収率は６９％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．２３のトナーを得た。
［実施例２］
次に実施例１と同一の各種の数値条件で、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）の被衝突部材（７０２）を、テーパー角２５度、先端をＲ１２の面取り処理をしたもののみにしたところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が８．１個数％で分級品の収率は７０％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．２１のトナーを得た。
上述の被試験粉砕物を図２に示した羽根車型の分級装置、分級ロータの回転速度３５００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３０ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３．２ｍ３／ｍｉｎ、被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）の被衝突部材（７０２）を、テーパー角６０度、先端をＲ１０の面取り処理をしたもののみにしたところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が８．３個数％で分級品の収率は６９％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．２３のトナーを得た。
［実施例２］
次に実施例１と同一の各種の数値条件で、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）の被衝突部材（７０２）を、テーパー角２５度、先端をＲ１２の面取り処理をしたもののみにしたところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が８．１個数％で分級品の収率は７０％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．２１のトナーを得た。
［実施例３］
次に実施例１と同一の各種の数値条件で、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）を、実施例２の構成の被衝突部材（７０２）に加え、噴出部（７０３）から６．２ｍ３／Ｈｒの空気を噴出させ、分散装置（７００）内で被試験粉砕物を旋回状としたところ、重量平均粒径６．４０μｍ、４μｍ以下が８．２個数％で分級品の収率は７２％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．１９のトナーを得た。
［実施例４］
次に実施例１と同一の各種の数値条件で、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）の被衝突部材（７０２）を、テーパー角３０度、先端をＲ５の面取り処理をしたものとし、この被衝突部材（７０２）に加え、実施例３と同じく噴出部（７０３）から６．２ｍ３／Ｈｒの空気を噴出させ、分散装置（７００）内で被試験粉砕物を旋回状としたところ、重量平均粒径６．６０μｍ、４μｍ以下が８．０個数％で分級品の収率は７５％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．１７のトナーを得た。
次に実施例１と同一の各種の数値条件で、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）を、実施例２の構成の被衝突部材（７０２）に加え、噴出部（７０３）から６．２ｍ３／Ｈｒの空気を噴出させ、分散装置（７００）内で被試験粉砕物を旋回状としたところ、重量平均粒径６．４０μｍ、４μｍ以下が８．２個数％で分級品の収率は７２％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．１９のトナーを得た。
［実施例４］
次に実施例１と同一の各種の数値条件で、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）の被衝突部材（７０２）を、テーパー角３０度、先端をＲ５の面取り処理をしたものとし、この被衝突部材（７０２）に加え、実施例３と同じく噴出部（７０３）から６．２ｍ３／Ｈｒの空気を噴出させ、分散装置（７００）内で被試験粉砕物を旋回状としたところ、重量平均粒径６．６０μｍ、４μｍ以下が８．０個数％で分級品の収率は７５％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．１７のトナーを得た。
［実施例５］
次に実施例１と同一の各種の数値条件で、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）を取り付け、実施例４と同じ被衝突部材（７０２）と、噴出部（７０３）から噴出させる空気量を分級ブロワ風量の２０％以下になるように、６．２ｍ３／ｍｉｎから３．０ｍ３／ｍｉｎにしたところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が７．９０個数％で分級品の収率は７６％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．１６のトナーを得た。
［比較例１］
本実施の形態にかかる分散装置（７００）を用いずに図２に示した分級装置のみとし、分級ロータの回転速度３５００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３０ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎで被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給を行ったところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が８．４個数％で分級品の収率は６７％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．２６のトナーを得た。
［比較例２］
本実施の形態にかかる分散装置（７００）を用いずに、図４及び図５に示した分級装置のみとし、分級ロータの回転速度３７００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３５ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎで被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給を行ったところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が８．４個数％で、分級品の収率は６８％、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．２７のトナーを得た。
［比較例３］
本実施の形態にかかる分散装置（７００）を用いずに、図４及び図５に示した分級装置と、特開平１１−３１４０６９号公報で開示された分級装置とを連設し、分級ロータの回転速度３７００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３５ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎで被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給を行ったところ、分級を始めてから１０分程度で分級ロータ上部にトナー固着が発生し、ロータ上部を閉塞して、トナーの生産が出来なくなった。
次に実施例１と同一の各種の数値条件で、かつ、本実施の形態にかかる分散装置（７００）を取り付け、実施例４と同じ被衝突部材（７０２）と、噴出部（７０３）から噴出させる空気量を分級ブロワ風量の２０％以下になるように、６．２ｍ３／ｍｉｎから３．０ｍ３／ｍｉｎにしたところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が７．９０個数％で分級品の収率は７６％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．１６のトナーを得た。
［比較例１］
本実施の形態にかかる分散装置（７００）を用いずに図２に示した分級装置のみとし、分級ロータの回転速度３５００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３０ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎで被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給を行ったところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が８．４個数％で分級品の収率は６７％で、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．２６のトナーを得た。
［比較例２］
本実施の形態にかかる分散装置（７００）を用いずに、図４及び図５に示した分級装置のみとし、分級ロータの回転速度３７００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３５ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎで被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給を行ったところ、重量平均粒径６．５０μｍ、４μｍ以下が８．４個数％で、分級品の収率は６８％、Ｄ４（重量平均径）／Ｄ１（個数平均径）は、１．２７のトナーを得た。
［比較例３］
本実施の形態にかかる分散装置（７００）を用いずに、図４及び図５に示した分級装置と、特開平１１−３１４０６９号公報で開示された分級装置とを連設し、分級ロータの回転速度３７００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３５ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎで被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給を行ったところ、分級を始めてから１０分程度で分級ロータ上部にトナー固着が発生し、ロータ上部を閉塞して、トナーの生産が出来なくなった。
［比較例４］
本実施の形態にかかる分散装置（７００）を用いずに、図４及び図５に示した分級装置と、特公平４−６４２５号公報で開示された分級装置とを連設し、上記と同様に分級ロータの回転速度３７００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３５ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎで被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給を行ったところ、分級を始めてから１０分程度で分級ロータ上部にトナー固着が発生し、ロータ上部を閉塞して、トナーの生産が出来なくなった。
実施例１乃至５、比較例１乃至４の夫々の評価結果をまとめて表１として示す。
［表１］
このように本実施の形態にかかる分散装置（７００）を用いる（特に羽根車型の分級装置との組み合わせ）ことで、原料トナー粉中の凝集トナーを効率的に解離し、あるいは凝集トナーの生成を抑制し、分級装置へ混入する凝集トナーの量が減少して、分級の精度を向上させることができる。
また、被衝突部材（７０２）と渦流とを組み合わせたことで、凝集トナーの解離効果をより高めることができる。
さらに、噴出部（７０３）から噴出させる空気量も調整することにより、分散機内の粉体材料と二次空気流量の旋回速度を調整でき、理想的な旋回流のなかで凝集トナーの解離を促進し、結果的に分級室への凝集トナーの混入が低減でき、分級の精度を向上させることができる。
以上、本実施の形態にかかる分散装置を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
本実施の形態にかかる分散装置（７００）を用いずに、図４及び図５に示した分級装置と、特公平４−６４２５号公報で開示された分級装置とを連設し、上記と同様に分級ロータの回転速度３７００ｒｐｍ、分級ブロワ風量３５ｍ３／ｍｉｎ、シールエアー３ｍ３／ｍｉｎで被試験粉砕物を１２０ｋｇ／ｈで供給を行ったところ、分級を始めてから１０分程度で分級ロータ上部にトナー固着が発生し、ロータ上部を閉塞して、トナーの生産が出来なくなった。
実施例１乃至５、比較例１乃至４の夫々の評価結果をまとめて表１として示す。
［表１］
また、被衝突部材（７０２）と渦流とを組み合わせたことで、凝集トナーの解離効果をより高めることができる。
さらに、噴出部（７０３）から噴出させる空気量も調整することにより、分散機内の粉体材料と二次空気流量の旋回速度を調整でき、理想的な旋回流のなかで凝集トナーの解離を促進し、結果的に分級室への凝集トナーの混入が低減でき、分級の精度を向上させることができる。
以上、本実施の形態にかかる分散装置を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
７００ 分散装置、７０１ 筐体、７０２ 被衝突部材（分散手段）、７０３ 噴出部（分散手段）、７０４ 流路、１、６００ 分級装置、１７ 短管（被分級物供給部）、６１５ 原料投入口
Claims (8)
- 粉体材料を分級させる分級装置に接続可能に構成されると共に前記粉体材料を通過させる流路が形成された筐体と、
前記流路を通過中の前記粉体材料に衝撃を付与させて前記粉体材料の凝集を解離させる分散手段と、
を備えてなることを特徴とする分散装置。 - 前記分散手段は、
前記流路の途中に設けられ、前記流路を通過中の前記粉体材料が衝突可能な被衝突部材を備えてなることを特徴とする請求項１記載の分散装置。 - 前記分散手段は、
前記流路の延設方向と交わる方向に向かって空気を噴出可能な噴出部を備えてなることを特徴とする請求項１記載の分散装置。 - 前記分散手段は、
前記流路の途中に設けられ、前記流路を通過中の前記粉体材料が衝突可能な被衝突部材と、
前記流路の延設方向と交わる方向に向かって空気を噴出可能な噴出部と、
を備えてなることを特徴とする請求項１記載の分散装置。 - 前記被衝突部材は、略三角錐状に形成されると共にその先鋭状の先端が前記流路の上流側となるように前記流路の径方向中央部に設けられていることを特徴とする請求項２または４記載の分散装置。
- 前記被衝突部材は、テーパー角が概ね２０〜８０度で形成されると共に、前記先端が、概ねＲ２〜Ｒ１５の面取り処理がされてなることを特徴とする請求項５記載の分散装置。
- 前記噴出部から噴出される空気流が、前記分級装置に噴出させる分級空気量の２０％以下であることを特徴とする請求項３または４記載の分散装置。
- 請求項１乃至７の何れか１項に記載の分散装置を備えたことを特徴とする羽根車型の分級装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008078349A JP2009226372A (ja) | 2008-03-25 | 2008-03-25 | 分散装置、及び、その分散装置を備えた分級装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008078349A JP2009226372A (ja) | 2008-03-25 | 2008-03-25 | 分散装置、及び、その分散装置を備えた分級装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009226372A true JP2009226372A (ja) | 2009-10-08 |
Family
ID=41242426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008078349A Pending JP2009226372A (ja) | 2008-03-25 | 2008-03-25 | 分散装置、及び、その分散装置を備えた分級装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009226372A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011040506A1 (ja) | 2009-09-30 | 2011-04-07 | 株式会社Ihi | 着火装置 |
-
2008
- 2008-03-25 JP JP2008078349A patent/JP2009226372A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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