JP2013252493A - 振動篩装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スクリーン1等の篩網と、篩網に対してトナー等の処理物の篩分けを行うための振動運動を付与する振動モータ等の篩振動手段と、篩網上に処理物を供給する処理物投入口2等の処理物供給部と、篩網を通過した処理物を回収する製品排出口4等の処理物回収部と、篩網を通過しなかった処理物を篩網上から排出する粗粉排出口3等の処理物排出部と、篩網上に固定され、処理物供給部から篩網上に供給され、篩網を通過していない処理物を処理物排出部に向けて案内するガイド5等の篩網上ガイド部材とを備える振動篩装置100において、篩網上ガイド部材は、渦巻き状の部材あり、振動する上記篩網に追従可能な弾性材料によって形成されている。
【選択図】図1
Description
しかしながら、特許文献1の振動篩装置では、凝集物や粗大粒子を粗粉排出口に案内を促すばかりに、篩分け工程後に必要な篩網を通過可能な所望の粒径の処理物までもが排出されてしまい、歩留の低下を招くことがある。
また、上述したように、固定箇所が剥がれて隙間が生じることが起こり難く、隙間があっても隙間の開閉が生じ難いため、開閉時の摩擦熱に起因して新たな凝集体が発生することを抑制できる。
図1は、本実施形態の振動篩装置100の概略構成図であり、図1(a)は、振動篩装置100が備える篩網であるスクリーン1より少し上の位置における水平断面図であり、図1(b)は、振動篩装置100の側面図である。
ベースフレーム8内には不図示の振動モータが設置されており、この振動モータに連結された軸に設置された不図示のアンバランスウエイトの動作によりコイルスプリング7上の下枠9及び上枠10は振動運動を行う。
ここで、処理流路幅Wの狭まり具合である処理流路幅Wの減少率について図2を用いて説明する。
図1及び図2に示すように、処理流路の上流端の処理流路幅Wを上流端流路幅W1とし、処理流路の下流端の処理流路幅Wを下流端流路幅W2とし、さらに、上流端流路幅W1となる位置から下流端流路幅W2となる位置までのガイド5の長さをガイド長さLとする。また、図2中の破線矢印Dは処理物の搬送方向を示している。
そして、処理流路幅Wの減少率を流路幅減少率αと示すと、流路幅減少率αは以下の(1)式で示す比率である。
流路幅減少率α=処理流路幅Wの縮小量[mm]:ガイド長さL[mm]=上流端流路幅W1[mm]−下流端流路幅W2[mm]:ガイド長さL[mm] ・・・・・(1)
他の例として、図2(b)に示すように、等間隔の場合として、上流端流路幅W1が100[mm]、下流端流路幅W2が100[mm]、ガイド長さLが50[mm]の場合を挙げると、α=100[mm]−100[mm]:50[mm]=0:50となる。
図3で示すように、洗浄ノズル6は、スクリーン1上面から洗浄距離Jが、50[mm]以上、150[mm]以下が好ましく、更に好ましくは、洗浄距離Jが、80[mm]以上、120[mm]以下である。洗浄距離Jが、50[mm]以下であると、洗浄ノズル6から吹き付ける洗浄媒体のスクリーン1上面に対する接触面積が狭くなり、洗浄効率が悪くなる。一方、150[mm]以上であると、洗浄媒体のスクリーン1上面に対する洗浄圧力が低下し洗浄効率が悪くなる。
トナー製造過程で生成される凝集物または粗大粒子の存在が異常画像を引き起こす原因となっており、これらを篩分ける工程において、歩留・効率よく除去する方法として、誘動フィルタや振動篩装置が従来から使用・検討されている。
特許文献1には、凝集物及び粗大粒子を粗粉排出口に案内し排出を促すガイド板を取り出し口付近に設けた振動篩装置が記載されており、特許文献2には、スクリーン面上に排出阻止手段を設け処理運転時に排出口へ凝集物及び粗大粒子の排出を防止し、排出運転(逆転回転運転)時にのみ凝集物及び粗大粒子を排出することが出来る振動篩装置が記載されている。また、特許文献4〜6には、トナースラリー中の粗大粒子を除去する工程を含むトナー製造方法が記載されており、特許文献3には、ガイド板にスクリーン目詰り解消励振機能を付加した振動篩装置が記載されている。
特許文献4〜6では、トナースラリー中の粗大粒子を除去する工程が記載されているが、記載の技術では、連続処理によりスラリー中に含まれるスクリーンの目に詰りやすい粒径の粗大粒子が、徐々にスクリーンの目詰りを起し、処理量が低下し、生産性低下を招いてしまう。
このように、本実施形態の振動篩装置100では、処理物の歩留低下、スクリーンの処理能力低下、製品の圧片及び凝集物発生の問題点を解決し、長時間を安定して連続運転出来る。
まず、本実施形態に用いられるトナーの製法や材料に関して詳述する。
本実施形態に用いられるトナーの製造方法の工程全体としては、有機溶媒中に結着樹脂と着色剤とを含有する有機溶媒組成物、または、少なくとも重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を水系媒体中に混合する。そして、この混合液に剪断力を与えて、乳化液または懸濁液を得た後に、有機溶媒を除去し、振動篩装置にてスラリー中の粗大粒子を除去し、洗浄、乾燥し、さらに、外添剤を添加・混合し、不要な凝集物、粗大粒子等を除去して、トナーを製造する。
上述した不要な凝集物、粗大粒子等を除去するのに、本発明を適用した振動篩装置を使用する事が出来る。本実施形態における電子トナー用製造条件・方法については、トナースラリー及びトナーの篩分けを本実施形態の方法で実施する限り、他の点については特に使用工程に制限はなく、公知のトナー製造方法に準じて実施することが出来る。
本実施形態で使用することのできる結着樹脂にはポリエステル樹脂がある。このポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって通常得られるものである。
上記アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、1.4‐ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、及びビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノール類、その他二価のアルコール単量体、三価以上の多価アルコール単量体を挙げることができる。
また、上記カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマール酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、マロン酸等の二価の有機酸単量体、1,2,4‐ベンゼントリカルボン酸、1,2,5‐ベンゼントリカルボン酸、1,2,4‐シクロヘキサントリカルボン酸、1,2,4‐ナフタレントリカルボン酸、1,2,5‐ヘキサントリカルボン酸、1,3‐ジカルボキシル‐2‐メチレンカルボキシプロパン、1,2,7,8‐オクタンテトラカルボン酸等の三価以上の多価カルボン酸単量体を挙げることができる。
本実施形態のトナーの製造方法においては、無機微粒子、及び/または、ポリマー微粒子を含む水系媒体中に分散させたイソシアネート基含有ポリエステル系プレポリマーを、アミンと反応させる高分子量化工程を含むことが好ましい。
この場合、ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基(アルコール性水酸基およびフェノール性水酸基)、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
ジオール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2‐プロピレングリコール、1,3‐プロピレングリコール、1,4‐ブタンジオール、1,6‐ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4‐シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。
三価以上のポリオール(TO)としては、三〜八価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);三価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);上記三価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
ジカルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。
三価以上のポリカルボン酸(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、ポリカルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてポリオール(PO)と反応させてもよい。
上記ポリオール(PO)と上記ポリカルボン酸(PC)の比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
イソシアネート基を有するポリエステル系プレポリマーを得る場合、ポリイソシアネート(PIC)と活性水素を有するポリエステル系樹脂(PE)との比率は、イソシアネート基[NCO]と、水酸基を有するポリエステルの水酸基[OH]との当量比[NCO]/[OH]として、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。
末端にイソシアネート基を有するプレポリマーA中のポリイソシアネート(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40[質量%]、好ましくは1〜30[質量%]、さらに好ましくは2〜20[質量%]である。
このようなアミンには、ジアミン(B1と略称する。)、三価以上のポリアミン(B2と略称する。)、アミノアルコール(B3と略称する。)、アミノメルカプタン(B4と略称する。)、アミノ酸(B5と略称する。)、及び、上記B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6と略称する。)などが挙げられる。
ジアミン(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4'ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4'‐ジアミノ‐3,3'ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。
伸長停止剤としては、活性水素含有基を有しないモノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。その添加量は、生成するウレア変性ポリエステルに所望する分子量との関係で適宜選定される。
アミンとイソシアネート基を有するプレポリマーとの比率は、イソシアネート基を有するプレポリマー中のイソシアネート基[NCO]と、アミン中のアミノ基[NHx](xは1〜2の数を示す)の当量比[NCO]/[NHx]として、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2でとすればよい。
着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15[質量%]、好ましくは3〜12[質量%]である。
マスターバッチの製造用の樹脂またはマスターバッチとともに混練される結着樹脂としては、上述したポリエステル樹脂の他にポリスチレン、ポリp‐クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体;スチレン‐p‐クロロスチレン共重合体、スチレン‐プロピレン共重合体、スチレン‐ビニルトルエン共重合体、スチレン‐ビニルナフタリン共重合体、スチレン‐アクリル酸メチル共重合体、スチレン‐アクリル酸エチル共重合体、スチレン‐アクリル酸ブチル共重合体、スチレン‐アクリル酸オクチル共重合体、スチレン‐メタクリル酸メチル共重合体、スチレン‐メタクリル酸エチル共重合体、スチレン‐メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン‐α‐クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン‐アクリロニトリル共重合体、スチレン‐ビニルメチルケトン共重合体、スチレン‐ブタジエン共重合体、スチレン‐イソプレン共重合体、スチレン‐アクリロニトリル‐インデン共重合体、スチレン‐マレイン酸共重合体、スチレン‐マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
このマスターバッチは、マスターバッチ製造用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得ることができる。この際、着色剤と樹脂との相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。
また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤を乾燥することなくウエットケーキのまま用いることができ好ましい。
また、本実施形態のトナーの製造には、結着樹脂、着色剤とともにワックスを含有させることもできる。
本実施形態のトナーの製造方法に用いるワックスとしては公知のものが使用でき、例えば、ポリオレフィンワッックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなど);長鎖炭化水素(パラフィンワックス、サゾールワックスなど);カルボニル基含有ワックスなどが挙げられる。
これらのうち好ましいものは、カルボニル基含有ワックスである。カルボニル基含有ワックスとしては、ポリアルカン酸エステル(カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、1,18-オクタデカンジオールジステアレートなど);ポリアルカノールエステル(トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなど);ポリアルカン酸アミド(エチレンジアミンジベヘニルアミドなど);ポリアルキルアミド(トリメリット酸トリステアリルアミドなど);およびジアルキルケトン(ジステアリルケトンなど)などが挙げられる。
これらカルボニル基含有ワックスのうち好ましいものは、ポリアルカン酸エステルである。
また、ワックスの溶融粘度は、融点より20[℃]高い温度での測定値として、5〜1000[cps]が好ましく、さらに好ましくは10〜100[cps]である。1000[cps]を超えるワックスは、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果に乏しい。
本実施の形態に用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。
具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP一415(以上、保土谷化学工業社製)、第四級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カ一リット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。
本実施形態で用いるトナーの流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。
この無機微粒子の一次粒子径は、5[nm]〜2000[nm]であることが好ましく、特に5[nm]〜500[nm]であることが好ましい。
また、この無機微粒子の一次粒子径のBET法による比表面積は、20〜500[m2/g]であることが好ましい。
その他にも、高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
このような流動化剤は、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止することができる。例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイルなどが好ましい表面処理剤として挙げられる。
<ポリエステル樹脂の作製>
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280[℃]に加熱し、必要により減圧しながら生成する水を溜去して、ポリエステル樹脂を得る。
<プレポリマーの作製>
上記ポリエステル樹脂と同様の方法で得られた水酸基を有するポリエステルに、40〜140[℃]にて、多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。多価イソシアネート(PIC)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、イソシアネート化合物に対して不活性である、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などが挙げられる。
ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との反応は、他のトナー構成材料と混合させて行わせるものであっても良いし、予め作製しておくものでもよい。予め作製する場合は、ポリエステルプレポリマー(A)にアミン類(B)を0〜140[℃]にて反応させ、ウレア変性ポリエステル樹脂を得る。ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)を反応させる場合にも、プレポリマー(A)の場合と同様に、必要に応じて溶剤を用いることができる。使用可能な溶剤は、先に挙げた通りである。
<水系媒体中でのトナー製造法>
本実施形態にかかるトナーに用いる水系媒体としては、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などが挙げられる。
トナー粒子は、水系媒体中でイソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)からなる分散体を、アミン類(B)と反応させて形成しても良いし、予め作製した変性ポリエステル樹脂を用いても良い。
水系媒体中でポリエステル樹脂やポリエステルプレポリマー(A)からなる分散体を安定して形成させる方法としては、水系媒体中にポリエステル樹脂やポリエステルプレポリマー(A)からなるトナー構成材料を加えて、機械的剪断力により分散させるが、他のトナー構成材料であるワックス、帯電制御剤などは、水系媒体中で分散体を形成させる際に混合してもよいが、予めこれらトナー構成材料を混合した後、水系媒体中にその混合物を加えて分散させたほうがより好ましい。
また、本実施形態においては、ワックス、帯電制御剤などのトナー構成材料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成した後、添加してもよい。
また、水系媒体中に予め固体の微粒子分散剤を添加しておくことで、水相中での油滴の分散が均一化する。これは、分散時に油滴の表面に固体微粒子分散剤が配置するようになり、油滴の分散が均一化するものであり、それと共に油滴同士の合一が防止され、粒度分布のシャープなトナーが得られるようになる。
固体微粒子分散剤は、水系媒体中で水に難溶の固体状で存在するものであり、平均粒径が0.01〜1[μm]の無機微粒子が好ましい。
トナー組成物が分散された油相を水系媒体中に乳化、分散するための分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩、α‐オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えば、アラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN‐アルキル‐N,N‐ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族1級、2級もしくは3級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS‐l21(旭硝子社製)、フロラードFC‐135(住友3M社製)、ユニダインDS‐202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF‐150、F‐824(大日本インキ社製)、エクトップEF‐l32(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF‐300(ネオス社製)などが挙げられる。
例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α‐シアノアクリル酸、α‐シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えば、アクリル酸β‐ヒドロキシエチル、メタクリル酸β‐ヒドロキシエチル、アクリル酸β‐ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β‐ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ‐ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ‐ヒドロキシプロピル、アクリル酸3‐クロロ2‐ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3‐クロロ‐2‐ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N‐メチロールアクリルアミド、N‐メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの窒素原子、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフエニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
なお、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物質を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩等を溶解した後、水洗するなどの方法によって、微粒子からリン酸カルシウム塩等を除去する。その他にも、酵素による分解などの操作によっても除去できる。
伸長、及び/または、架橋反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)の組み合わせによる反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150[℃]、好ましくは40〜98[℃]である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。
スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどにより短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
得られた乾燥後のトナーの粉体と帯電制御剤、流動化剤、着色剤などの異種粒子とともに混合したり、混合粉体に機械的衝撃力を与えたりすることによって表面で固定化、融合化させ、得られる複合体粒子の表面からの異種粒子の脱離を防止することができる。
装置としては、スーパーミキサー、オングミル(ホソカワミクロン社製)、I式ミル(日本ニューマチック社製)を改造して、粉砕エアー圧カを下げた装置、ハイブリダイゼイションシステム(奈良機械製作所社製)、クリプトロンシステム(川崎重工業社製)、自動乳鉢などがあげられる。
更に、本実施形態で用いるトナーは、磁性体を含有した磁性トナーとして用いることができ、トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属のアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金およびその混合物などが挙げられる。特にマグネタイトが磁気特性の点で好ましい。
これらの強磁性体は平均粒径が0.1〜2[μm]程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分100[質量部]に対し約15〜200[質量部]、特に好ましくは樹脂成分100[質量部]に対し20〜100[質量部]である。
まず、トナースラリーの凝集物の除去方法について説明する。
処理物投入口2より投入されたトナースラリーは振動するスクリーン1中央部で篩分けされ、スラリーはスクリーン1下方に落下し、下枠9内部に破線で示す傾斜の底部を流れ、図1(b)中の矢印Tで示すように、製品排出口4より振動篩装置100外へ排出され、凝集物を除去したスラリーを得ることが出来る。
凝集物が中心から外側に向かう運動をする必要があるため、アンバランスウエイトの位相角度は45[°]〜60[°]程度とすることが望ましい。位相角度90[°]程度ならば、凝集物は外側から中心に集まる運動を行うこととなり、粗粉の排出が困難となる。
スクリーン1の洗浄については、トナースラリーなど液体物の処理の場合、スクリーン1上に付着した凝集物は湿って、比重・付着力が大きいために、洗浄媒体についても、界面活性剤、純水などの比重の大きい液体で洗浄することが好ましい。
振動篩装置100は、目詰り、生産能力向上の目的で従来より使用されている超音波発振器付き振動篩装置で篩い分けを使用することが好ましい。処理物投入口2より投入されたトナーは振動するスクリーン1の中央部で篩分けされ、トナーはスクリーン1の下方に落下し、下枠9内部に破線で示す傾斜の底部を滑り、図1(b)中の矢印Tで示すように、製品排出口4より振動篩装置100外へ排出され、凝集物及び粗大粒子を除去したトナーを得ることが出来る。
スクリーン1の材質は、ステンレスやそれをバフ研磨、電解研磨したもの、または、テフロン(登録商標)コーティングしたものでも良い。スクリーン1の網の織り方は、綾織、平織り、トンキャップ織りなどの一般的な篩網が使用可能である。ガイド5の部材は、クロロプレンゴム(CR)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、二トリルゴム(NBR)、シリコンゴム(Si)などの合成ゴム発泡スポンジを用いることが可能である。
粗大粒子が中心から外側に向かう運動をする必要があるため、アンバランスウエイトの位相角度は45[°]〜60[°]程度とすることが望ましい。位相角度90[°]程度ならば、粗大粒子は外側から中心に集まる運動を行うこととなり、粗大粒子の排出が困難となる。
スクリーンの洗浄については、トナーなど粉体乾燥物の処理の場合、スクリーン1上に付着した粗大粒子はある粉体であり、乾燥しており、比重・付着力が小さいため、洗浄媒体については、窒素、圧縮エアーなどの比重の小さい気体で洗浄することが好ましい。
本実施形態のトナーを二成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いればよく、現像剤中のキャリアとトナーとの含有比は、キャリア100[質量部]に対してトナー1〜10[質量部]が好ましい。磁性キャリアとしては、粒子径20〜200[μm]程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど従来から公知のものが使用できる。
また、被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素‐ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。また、ポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が使用できる。
油相の調製に必要な、変性されていないポリエステル、プレポリマー、マスターバッチ(MB)、ケチミンなど各原料を準備し、これらの原料等から油相と水相を調製し、乳化機構部を備えた混合装置を用いて、油相と水相とを混合して乳化分散液とした後、脱溶剤してトナースラリーを得て、このスラリーの篩分け処理を実施し、粗大粒子の除去を行った。
以下に、各工程を詳述する。
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物690[部]、テレフタル酸256[部]を入れ、常圧で230[℃]で8時間し、次いで10〜15[mmHg](1.3〜2.0[Pa])の減圧で5時間反応した後160[℃]まで冷却し、これに18[部]の無水フタル酸を加えて2時間反応し変性されていない「ポリエステル(B)」を得た。
<プレポリマーの合成>
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682[部]、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81[部]、テレフタル酸283[部]、無水トリメリット酸22[部]およびジブチルチンオキサイド2[部]を入れ、常圧で230[℃]で8時間反応し、さらに10〜15[mmHg](1.3〜2.0[Pa])の減圧で5時間反応した後、160[℃]まで冷却し、これに32[部]の無水フタル酸を加えて2時間反応した。次いで、80[℃]まで冷却し、酢酸エチル中にてイソホロンジイソシアネート230[部]と2時間反応を行い、イソシアネート基を含有する「プレポリマー(A)」を得た。
攪拌機及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170[部]とメチルエチルケトン75[部]を仕込み、50[℃]で5時間反応を行い、「ケチミン化合物(1)」を得た。
<トナー材料溶液の製造>
タンク内に前記の「プレポリマー(A)」14.3[部]、「ポリエステル(B)」55[部]、酢酸エチル78.6[部]を入れ、攪拌して溶解し、次いで、離型剤であるライスワックス(融点83[℃])10[部]、銅フタロシアニンブルー顔料4[部]を入れ、60[℃]にてTKホモミキサーで12,000[rpm]で15分攪拌し、ビーズミルを用い20[℃]で60分間分散した。これを「トナー材料溶液(1)」とする。
次に、タンク内にイオン交換水306[部]、リン酸三カルシウム10[%]懸濁液265[部]、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2[部]を入れ、均一に溶解した。
次いで、TKホモミキサーで12,000[rpm]に攪拌しながら、上記「トナー材料溶液(1)」749[部]及び「ケチミン化合物(1)」2.7[部]を加えウレア反応させた。
粒径及び粒径分布を光学顕微鏡で観察しながら、平均粒径がおよそ10[μm]より大きい場合は、攪拌回転数を14,000[rpm]に上げさらに5分間攪拌を続けた。
その後、脱溶剤工程として、上記の乳化溶液を45[℃]まで昇温して、攪拌翼外周端周速10.5[m/s]、大気圧(101.3[kPa])で、5時間かけ脱溶剤を行ない、トナースラリーAを得た。
このトナースラリーAを図1に示す興和工業所製振動篩にて、スクリーン1の篩目開き250[μm]、有効網径φ425[mm]、ガイド5は、材質クロロプレンゴム(CR)発泡スポンジ(密度0.19[g/cm3]、硬度24[°])とし、形状はガイド高さHを50[mm]、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])、流路幅減少率αを、「0:50」とし、図2(b)で示すように、粗粉排出口3までの処理流路幅Wが等間隔となる配置設定とした。
実施例1に対して、トナースラリーAを比較的Dv小の条件で製造したトナースラリーBに置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、トナースラリーAを比較的Dv大の条件で製造したトナースラリーCに置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から3000[mm](スクリーン外周長さ2.2[倍])に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から2800[mm](スクリーン外周長さ2.1[倍])に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から2600[mm](スクリーン外周長さ2.0[倍])に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から1100[mm](スクリーン外周長さ0.8[倍])に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から600[mm](スクリーン外周長さ0.4[倍])に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から300[mm](スクリーン外周長さ0.2[倍])に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から130[mm](スクリーン外周長さ0.1[倍])に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。実施例10では、オーバーフローしない様に処理流量を制御したが、篩処理が追いつかずオーバーフローしてしまった。オーバーフロー直後より、処理流量を絞り運転を続行した。
実施例1に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から60[mm](スクリーン外周長さ0.05[倍])に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。実施例11では、オーバーフローしない様に処理流量を制御したが、篩処理が追いつかずオーバーフローしてしまった。オーバーフロー直後より、処理流量を絞り運転を続行した。
実施例1に対して、ガイド高さHを50[mm]から10[mm]に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。実施例12では、オーバーフローしない様に処理流量を制御したが、篩処理が追いつかずオーバーフローしてしまった。オーバーフロー直後より、処理流量を絞り運転を続行した。
実施例1に対して、ガイド高さHを50[mm]から20[mm]に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド高さHを50[mm]から80[mm]に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド高さHを50[mm]から150[mm]に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド高さHを50[mm]から160[mm]に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド高さHを50[mm]から200[mm]に置き換えた以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「−5:50」とし、徐々に広げる配置設定とした以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とした以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「10:50」とし、徐々に狭める配置設定とした以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「15:50」とし、徐々に狭める配置設定とした以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。処理流路幅Wの絞りが急であったため、凝集物が流路に閉塞してしまい、運転を途中で中断した。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水(純水)で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが5[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水(純水)で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが10[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが45[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが50[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが90[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが20[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが50[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが150[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが200[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面をイオン交換水で10分間隔毎に20[L/min]×0.2[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表1に示す。
実施例1に対して、ガイド5を無しとした以外は実施例1と同様な方法で篩分けを行った。ガイド5を備えていないため、本発明を適用していない構成の振動篩装置である。結果は、表1に示す。
比較例2の装置構成図を図4に示す。図4は、比較例2の振動篩装置100のスクリーン1より少し上の位置における水平断面図であり、図4(a)は、通常運転時の説明図、図4(b)は、排出運転時の説明図である。図4中に示すスクリーン1上の矢印Eがスクリーン1を通過していない処理物(粗粉・粗大粒子を含む)の移動方向を示している。通常運転時には、スクリーン1上の処理物は中央部から外周方向に移動しつつ図4中の時計回り方向に移動するため、図4に示すように、粗粉排出口3に対して時計回り方向上流側に近接するように排出口阻止板16を設けることで、通常運転時に処理物が粗粉排出口3から排出されることを防止できる。また、排出口阻止板16は、粗粉排出口3に対して時計回り方向下流側は開放された形状となっているため、図4(b)で示すように、排出運転時には、スクリーン1上の処理物は中央部から外周方向に移動しつつ図4中の反時計回り方向に移動するため、図4(b)に示すように、排出口阻止板16の開放された部分から処理物が粗粉排出口3へ向けて移動し、粗粉排出口3から排出される。
実施例1に対して、特許文献3のように、ガイド5の材質をステンレス金属部材とし、このガイド5に超音波の励振エネルギーを作用させる機構を追加し、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から600[mm](スクリーン外周長さ0.4[倍])に置き換え、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「−5:50」とし、篩分けを行った。処理途中にガイド5の表面温度を測定した所、運転前19.3[℃]が35.2[℃]まで上昇していた。結果は、表1に示す。
実施例1同様にトナースラリーを製造し、その後、濾別、洗浄、乾燥し、母体粒子Aを得た。
<トナーの製造>
得られた母体粒子A100[部]に疎水性シリカ1.0[部]をKAWATA製スーパーミキサーに投入後、1100[rpm]で60秒運転し、60秒停止させた後、1300[rpm]で120秒運転、60秒停止させ、次に疎水化酸化チタン0.7[部]を投入した後、同様に1100[rpm]及び1300[rpm]で運転、停止し、再度疎水性シリカ1.0[部]を投入し、1000[rpm]で60秒運転、60秒停止、1100[rpm]で60秒運転、60秒停止させ混合した。このトナーA粒子の粒径をコールターマルチサイザーIIIで測定したところ、Dv(体積平均粒径)=5.39[μm]、Dv/Dn=1.17であり、25[μm]以上の粗大粒子率=1.2[VoL%]の微粒子であった。
トナーを初期フィード量20[kg/h]の条件で連続供給し、計30[kg]の処理物の篩分けを行ったときの処理時間を計測した。また、トナーの未処理物が正常に篩処理されず、ガイドを乗り越え(オーバーフロー)ない様に、フィード調整を実施した。篩分けられたトナーをコールターマルチサイザーIIIで測定したところ、25[μm]以上の粗大粒子率=1.1[VoL%]であった。また、篩分けられたトナーを分析フルイ(53[μm])上に投入し掃除機で下部より充分吸引する方法で圧片の目視測定した所、圧片は確認されなかった。また、篩分けされたトナーの工程間歩留は99.3[%]であった。評価は、工程間歩留、処理時間、篩分け後トナーの25[μm]以上の粗大粒子率とする。その結果を表2に記載する。
実施例32に対して、トナーAを比較的Dv小の条件で製造したトナーBに置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、トナーAを比較的Dv大の条件で製造したトナーCに置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から3000[mm](スクリーン外周長さ2.2[倍])に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から2800[mm](スクリーン外周長さ2.1[倍])に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から2600[mm](スクリーン外周長さ2.0[倍])に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から1100[mm](スクリーン外周長さ0.8[倍])に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド長さLを850[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から600[mm](スクリーン外周長さ0.4[倍])に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド長さLを850[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から300[mm](スクリーン外周長さ0.2[倍])に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド長さLを850[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から130[mm](スクリーン外周長さ0.1[倍])に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。実施例41では、オーバーフローしない様に処理フィード量を制御したが、篩処理が追いつかずオーバーフローしてしまった。オーバーフロー直後より、フィード量を絞り運転を続行した。
実施例32に対して、ガイド長さLを850[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から60[mm](スクリーン外周長さ0.05[倍])に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。実施例42では、オーバーフローしない様に処理フィード量を制御したが、篩処理が追いつかずオーバーフローしてしまった。オーバーフロー直後より、フィード量を絞り運転を続行した。
実施例32に対して、ガイド高さHを50[mm]から10[mm]に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド高さHを50[mm]から20[mm]に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド高さHを50[mm]から80[mm]に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド高さHを50[mm]から150[mm]に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド高さHを50[mm]から160[mm]に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド高さHを50[mm]から200[mm]に置き換えた以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「−5:50」とし、徐々に広げる配置設定とした以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とした以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「10:50」とし、徐々に狭める配置設定とした以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より15:50とし、徐々に狭める配置設定とした以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。処理流路の絞りが急であった為、凝集物が流路に閉塞してしまい、運転を途中で中断した。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが5[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが10[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが45[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが50[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが90[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが20[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが50[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが150[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが200[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」より「2:50」とし、徐々に狭める配置設定とし、処理運転中に洗浄ノズル6でスクリーン1の上面を圧縮エアーで10分間隔毎に0.8[m3N/min]×0.5[Mpa]の条件で洗浄して網目の洗浄を行い、洗浄ノズル6は、スクリーン1の上面に対して洗浄角度θが20[°]、洗浄距離Jが100[mm]となる位置で上枠10の外周上の四箇所に設置した以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、ガイド5を無しとした以外は実施例32と同様な方法で篩分けを行った。ガイド5を備えていないため、本発明を適用していない構成の振動篩装置である。結果は、表2に示す。
比較例5は、比較例2と同様にその水平断面図を図4で示す構成となる振動篩装置100である。比較例5は、比較例4に対して、排出口阻止板16を設けた条件で実施し、それ以外は比較例4と同様な方法で篩分けを行った。排出口阻止板16を備えることで処理物が通常運転では粗粉排出口3から排出されなくなるので、スクリーン1の表面上での凝集物の比率が経時で高くなる。このため処理運転を三分行う毎にモータ逆相運転を行い、凝集物の移動方向を逆向きにすることで粗粉排出口3からスクリーン1上面の粗粉の排出を行った。スクリーン1表面が凝集物の比率が高くなる事から、処理運転三分毎にモータ逆相運転を行い、凝集物の移動方向を逆向きにすることで排出口よりスクリーン面の粗粉排出を行った。結果は、表2に示す。
実施例32に対して、特許文献3のように、ガイド5の材質をステンレス金属部材とし、このガイド5に超音波の励振エネルギーを印加させる機構を追加し、ガイド長さLを900[mm](スクリーン外周長さ0.7[倍])から600[mm](スクリーン外周長さ0.4[倍])に置き換え、処理流路幅Wの流路幅減少率αを「0:50」から「−5:50」とし、篩分けを行った。処理途中にガイド5の表面温度を測定した所、運転前19.3[℃]が40.3[℃]まで上昇していた。結果は、表2に示す。
また、実施例12〜17及び43〜48より、ガイド高さHによって処理出来る流量が変化し、スクリーン1上面の液位が上昇すると処理流量が低くなるので処理時間が長くなる傾向にある。
さらに、実施例18〜21及び49〜52より流路幅減少率αによる処理効率を処理時間で確認することが出来る。
また、実施例22〜31及び53〜62より純水や圧縮エアーで洗浄ノズル6の角度・距離によりスクリーン1上面を効率良く洗浄可能なことが処理時間及びスクリーン除去性で確認することが出来る。
比較例2及び比較例5より、未処理のままでの粗粉排出口3への流出は無くなったが、スクリーン1上面上に凝集物及び粗大粒子が堆積し処理量が低下し処理時間が長くなった。洗浄ノズル無しにより、スクリーン1の目詰りが進行し、更に処理能力が低下した。
比較例3及び比較例6より、ガイド5有りであるので、歩留高く、処理時間もノズル無し時と同等の時間で処理する事が出来たが、ガイド5を金属部材とし、及びガイド5への超音波励振エネルギー伝達により、処理後の製品物への圧片発生・製品融解による凝集物の増加が確認された。
(態様A)
スクリーン1等の篩網と、篩網に対してトナー等の処理物の篩分けを行うための振動運動を付与する振動モータ等の篩振動手段と、篩網上に処理物を供給する処理物投入口2等の処理物供給部と、篩網を通過した処理物を回収する製品排出口4等の処理物回収部と、篩網を通過しなかった処理物を篩網上から排出する粗粉排出口3等の処理物排出部と、篩網上に固定され、処理物供給部から篩網上に供給され、篩網を通過していない処理物を処理物排出部に向けて案内するガイド5等の篩網上ガイド部材とを備える振動篩装置100等の振動篩装置において、篩網上ガイド部材は、渦巻き状の部材あり、振動する上記篩網に追従可能な弾性材料によって形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、振動を付与することにより篩網を振動させ、篩網上下で対象物を篩分けると共に、篩網上面上に残る凝集物及び粗大粒子を本体に設けた処理物排出部より連続排出する振動篩装置であって、篩網上面に処理物供給部から処理物排出部にかけて渦巻き状の弾性材料からなり、処理物の篩網上面での滞留を促す篩網上ガイド部材を設けることで、篩分けされていない未処理品の処理物排出部からの流出を機械的に防止することができる。また、篩網面上で処理物に滞留時間を掛けながらも連続的に凝集物及び粗大粒子を排出することが可能であり、篩網面上の凝集物及び粗大粒子の滞留比率増加・目詰りは起きず、長時間運転でも篩の処理能力の低下が起きない。さらに、篩網上ガイド部材に用いる弾性材料は振動吸収性を有するため、篩網上ガイド部材は、篩網上での滞留を促す役割も果たしつつ、篩網の振動を篩網上ガイド部材自身で減衰することで、篩網上ガイド部材と篩網との隙間で処理物がタッピングされにくくなり、タッピングに起因する新たな凝集物の発生を防止できる。さらに、篩網上ガイド部材として、密度が小さく硬度の低い材質を用いることでさらにングしにくく、製品の圧片の発生をより確実に防止できる。また、篩網上ガイド部材と篩網との間の摩擦による篩網上ガイド部材自身の発熱もガイド部材の熱伝導率が低い構成部材を用いることで、発熱を抑えることが出来、製品の溶融に起因する新たな凝集物の発生を防止できる。
(態様B)
態様Aにおいて、ガイド長さL等の篩網上ガイド部材の長さは、スクリーン1等の篩網の外周長さに対して、0.2[倍]以上、2.0[倍]以下の長さである。これによれば、上記実施形態について説明したように、適切なガイドの長さによって処理物・凝集物及び粗大粒子のスクリーン上の滞留時間を調整し凝集物及び粗大粒子の性状を制御出来る。
(態様C)
態様Aにおいて、ガイド高さH等の篩網上ガイド部材の高さは、20[mm]以上、150[mm]以下である。これによれば、上記実施形態について説明したように、篩網上ガイド部材を高くすることで装置仕様処理量以上の処理物の処理(高負荷処理)を行うことが可能となり、装置の小型化が図れ、また、篩網上ガイド部材の高さを適切な値に設定することで、篩網に振動・振幅の影響を及ぼすことを防止し、正常な振幅を得ることが出来、処理能力低下や篩網の寿命低下等を防止できる。
(態様D)
態様A乃至Cの何れか一つの態様において、ガイド5等の篩網上ガイド部材によって形成される処理物の流路である処理流路の幅の減少率(流路幅減少率α等)が、「0:50」以上、「10:50」以下の範囲となるように篩網上ガイド部材を設置する。これによれば、上記実施形態について説明したように、処理物投入口2等の処理物供給部から粗粉排出口3等の処理物排出部にかけ、徐々に処理流路幅W等の処理流路を狭めることができ、スクリーン1等の篩網の処理面積を有効に利用することが出来るので、効率的な処理が可能となる。また、適切な処理流路の幅の減少率を設定することで、処理流路を急激に絞ることに起因して、処理流路内で凝集体及び粗大粒子が閉塞を起こすことを防止できる。
(態様E)
態様A乃至Dの何れか一つの態様において、スクリーン1等の篩網の表面を洗浄する篩網洗浄機構を備える。これによれば、上記実施形態について説明したように、篩処理運転中に目詰りを解消することができ、処理能力の低下を防止できる。
(態様F)
態様A乃至Eの何れか一つの態様において、篩網洗浄機構は、流体の洗浄媒体を吐出する洗浄ノズル6等の洗浄ノズルを備え、洗浄ノズルの洗浄媒体の吐出方向についての洗浄ノズルからスクリーン1等の篩網の表面までの距離を洗浄距離J等の洗浄距離とし、洗浄ノズルの洗浄媒体の吐出方向と篩網の表面とが成す角の角度を洗浄角度θ等の洗浄角度としたときに、洗浄距離が50[mm]以上、150[mm]以下となるように、洗浄角度が10[°]以上、45[°]以下となるように、篩網の外周の上方の位置(上枠10の内周面等)に洗浄ノズルを配置する。これによれば、上記実施形態について説明したように、凝集物及び粗大粒子の移動軌跡に沿い洗浄することで凝集物及び粗大粒子を払い飛ばし篩網面より除去することが出来、篩網面の目詰り防止・清掃が可能である。洗浄ノズルの位置を適切な範囲に設定することにより、洗浄ノズルが篩網に対して近すぎることに起因して洗浄範囲が狭くなって効率が悪くなることや、洗浄ノズルが篩網に対して遠すぎては洗浄力が低下し洗浄効率が低下することなどの不具合の発生を防止できる。
2 処理物投入口
3 粗粉排出口
4 製品排出口
5 ガイド
6 洗浄ノズル
7 コイルスプリング
8 ベースフレーム
9 下枠
10 上枠
11 バンド
12 支持枠
16 排出口阻止板
100 振動篩装置
H ガイド高さ
J 洗浄距離
L ガイド長さ
W 処理流路幅
W1 上流端流路幅
W2 下流端流路幅
α 流路幅減少率
θ 洗浄角度
Claims (6)
- 篩網と、
該篩網に対して処理物の篩分けを行うための振動運動を付与する篩振動手段と、
該篩網上に処理物を供給する処理物供給部と、
該篩網を通過した処理物を回収する処理物回収部と、
該篩網を通過しなかった処理物を篩網上から排出する処理物排出部と、
該篩網上に固定され、該処理物供給部から該篩網上に供給され、該篩網を通過していない処理物を該処理物排出部に向けて案内する篩網上ガイド部材とを備える振動篩装置において、
上記篩網上ガイド部材は、渦巻き状の部材あり、振動する上記篩網に追従可能な弾性材料によって形成されていることを特徴とする振動篩装置。 - 請求項1の振動篩装置において、
上記篩網上ガイド部材の長さは、上記篩網の外周長さに対して、0.2[倍]以上、2.0[倍]以下の長さであることを特徴とする振動篩装置。 - 請求項1または2の何れか一項に記載の振動篩装置において、
上記篩網上ガイド部材の高さは、20[mm]以上、150[mm]以下であることを特徴とする振動篩装置。 - 請求項1乃至3の何れか一項に記載の振動篩装置において、
上記篩網上ガイド部材によって形成される処理物の流路である処理流路の幅の減少率が、0:50以上、10:50以下の範囲となるように該篩網上ガイド部材を設置することを特徴とする振動篩装置。 - 請求項1乃至4の何れか一項に記載の振動篩装置において、
上記篩網の表面を洗浄する篩網洗浄機構を備えることを特徴とする振動篩装置。 - 請求項1乃至5の何れか一項に記載の振動篩装置において、
上記篩網洗浄機構は、流体の洗浄媒体を吐出する洗浄ノズルを備え、
該洗浄ノズルの洗浄媒体の吐出方向についての該洗浄ノズルから上記篩網の表面までの距離を洗浄距離とし、
該洗浄ノズルの洗浄媒体の吐出方向と該篩網の表面とが成す角の角度を洗浄角度としたときに、
該洗浄距離が50[mm]以上、150[mm]以下となるように、
該洗浄角度が10[°]以上、45[°]以下となるように、上記篩網の外周の上方の位置に該洗浄ノズルを配置することを特徴とする振動篩装置。
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