JP2984505B2

JP2984505B2 - 気流式分級機及び気流式分級方法

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Publication number: JP2984505B2
Application number: JP5013479A
Authority: JP
Inventors: 洋子五箇; 和幸宮野; 仁志神田; 聡三ッ村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1999-11-29
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JPH06226208A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コアンダ効果を利用し
た気流式分級機及び気流式分級方法に関し、特に、重量
平均粒径２０μｍ以下の粒子を５０個数％以上含有する
原料粉を効率良く分級するための気流式分級機及び気流
式分級方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体の分級については、各種の気流式分
級機及び方法が提案されている。この中で、回転翼を用
いる分級機と、可動部分を有しない分級機がある。この
うち、可動部分のない分級機として、固定壁遠心式分級
機と慣性力分級機がある。かかる慣性力を利用する分級
機としては、ロフラー・エフ及びケイ・マレイ（Ｌｏｆ
ｆｌｅｒ．Ｆ．ａｎｄＫ．Ｍａｌｙ）による「Ｓｙｍ
ｐｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙＤ−２（１９８１）」に例示されている分級機、
日鉄鉱業製として商品化されているエルボジェット分級
機や、オクダ・エス及びヤスクニ・ジエイ（Ｏｋｕｄ
ａ．Ｓ．ａｎｄＹａｓｕｋｕｎｉ．Ｊ．）による「Ｐ
ｒｏｃ．Ｉｎｔｅｒ．Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎｐｏ
ｗｄｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ’８１，７７１（１
９８１）」で例示される分級機が提案されている。

【０００３】図１７に従来の慣性力を利用した分級機の
断面図を示す。図１７に示すように、好ましい態様とし
ては、分級機内へ開口する原料供給管１６から高速で気
流と共に粉体を分級域内へ噴出し、分級室内にはコアン
ダブロック２６を有して、噴出する気流と角度の交叉す
る気流を導入し、コアンダブロックに沿って流れる湾曲
気流の遠心力によって粗粉と微粉に分離し、先端の細く
なったエッジ１７、１８により、粗粉と微粉もしくは粗
粉と中粉と微粉の如き多分割の分級を行っている。

【０００４】しかしながら、これらは瞬時に原料供給管
１６から分級機内へ導入され、分級されて、分級機系外
へ排出されるため、分級機へ導入される粉体は原料供給
管１６及び分級機内の入口近傍までに十分に個々の粒子
に分散されていることが重要である。特に、角錐筒１６
ｂないし、それ以前の筒部１６ａでの分散が重要であ
る。角錐筒１６ｂから分級機へ導入される間の筒部１６
ａの側面図を図１８、斜図を図１９に示す。筒部１６ａ
の形状は直方体であり、筒部１６ａ内を流動する粉粒体
は管壁に平行にまっすぐに流れる傾向を有する。上部流
れをＡ、下部流れをＢとするとそれぞれの流れは実質的
に阻害されず、また混合されることもなく、管壁に沿っ
て平行に流れ、コアンダブロックへ噴出される。原料を
上部から導入する時、上部流れＡには軽い微粉が多く含
有し、下部流れＢには重い粗粉が多く含有しやすく、そ
れぞれの粒子が独立して流れるため、分散性が悪くなる
傾向にある。また、分級機への開口はコアンダブロック
の面から一定の開口高さを有して導入されるが、狭すぎ
ると粗大粒子による閉塞があり、広すぎると流速の低下
から分散が悪くなることや分級機内への導入部位によっ
て、それぞれ異なる軌跡を描くことや、粗粉が微粉の軌
跡を撹乱するために、分級精度の向上に限界が生じ、か
つ、２０μｍ以上の粗粒の多い粉体の分級では著しく精
度が低下する傾向があった。このことは、特に、角錐筒
１６ｂの開口の高さが高くなると顕著になるので、現状
では閉塞と精度のバランスから、３ｍｍ〜１０ｍｍの範
囲で一般に使用されている。しかしながら、前述のごと
き理由により、未だ十分なものではない。また、粉塵濃
度が高くなる程、この現象は顕著になる。十分な分散が
行われて分級室に送られるならば、理想的な分級が行わ
れるわけであるが、粉塵濃度の高い場合には不十分な分
散をもたらし、分級精度の低下から微粉を除去する場合
の製品の収率の低下や微粉の増加の原因となり、その処
理能力を抑えて使用せざるを得ないなどの問題を有して
いた。特に、複写機、プリンター等に用いられるトナー
を製造する際に、かかる問題が顕著になる。

【０００５】一般に、トナーには数多くの異なった性質
が要求され、かかる性質を得るためには、使用する原材
料は勿論のこと、製造方法によって決まることも多い。
トナーの分級工程においては、分級された粒子がシャー
プな粒度分布を有することが要求される。また、低コス
トで効率良く安定的に品質の良いトナーを作り出すこと
が望まれる。

【０００６】さらには、近年、複写機やプリンターにお
ける画質向上の為に、トナー粒子が徐々に微細化の方向
に移ってきている。一般に、物質は細かくなるに従い粒
子間力の働きが大きくなっていくが、樹脂やトナーも同
様で、微粉砕サイズになると粒子同士の凝集性が大きく
なっていく。

【０００７】特に重量平均径が１０μｍ以下のトナー原
料からシャープな粒度分布を有するトナーを得ようとす
る場合には、従来の装置及び方法では分級収率の低下を
引き起こす。さらに、重量平均径が８μｍ以下のトナー
原料からシャープな粒度分布を有するトナーを得ようと
する場合には、特に従来の装置及び方法では分級収率の
低下を引き起こす事が顕著である。

【０００８】このような点から、微粉体特にトナーの
ごとき樹脂微粉末を安定かつ効率的に分級する気流式分
級機及び分級方法が待望されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、粉粒
体の気流分級装置及び方法において各種問題点を解決し
た気流分級装置及び方法を提供することにある。

【００１０】また、本発明は、静電荷像現像用トナー等
を効率良く分級するための気流分級装置及び気流分級方
法を提供することを目的とする。

【００１１】特に、重量平均径が１０μｍ以下のトナー
原料からシャープな粒度分布を有するトナー等を効率良
く分級するための気流分級装置及び気流分級方法を提供
することを目的とする。

【００１２】さらには、重量平均径が８μｍ以下のトナ
ー原料からシャープな粒度分布を有するトナー等を効率
良く分級するための気流分級装置及び気流分級方法を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】具体的には、本
発明は、分級域に開口部を有する原料供給管を有し、該
原料供給管内を流動する気流によって該原料供給管内の
原料粉を分級域に噴出させ、噴出された気流中の原料粉
の粒子の慣性力及びコアンダ効果による湾曲気流の遠心
力によって、少なくとも粗粉領域及び微粉領域に分級す
る気流分級機において、該原料供給管内を流動する気流
及び原料粉の上部流れと下部流れを混合するための混合
域を該原料供給管が有することを特徴とする気流式分級
機に関する。

【００１４】さらには、本発明は、分級域内に開口部を
有する原料供給管内を流動する気流によって流速５０ｍ
／秒〜３００ｍ／秒の速度で原料粉を分級域に噴出さ
せ、噴出された気流中の原料粉の粒子の慣性力及びコア
ンダ効果による湾曲気流の遠心力によって、少なくとも
粗粉領域及び微粉領域に分級する気流分級方法におい
て、該原料供給管中の気流及び原料粉の上部流れと下部
流れの流路を変更し、気流及び原料粉の上部流れと下部
流れを混合し、しかる後に分級域に気流及び原料粉を噴
出させることを特徴とする気流式分級方法に関する。

【００１５】本発明によれば、粉体と粉体と共に流れる
気流の上部流れと下部流れを混合させ、かつ流路を変更
させることにより、粉体の分散がより向上し、より高い
粉塵濃度でも良好な分級精度が得られ、製品の収率が低
下するのを防止することが可能になる。また、同じ粉塵
濃度で、より良好な分級精度と製品の収率の向上が可能
となる。

【００１６】以下に、本発明の装置及び方法を３分割の
分級例で述べる。

【００１７】図１に本発明の気流分級装置１の断面図を
示す。図１において側壁は２２、２３、２４で示される
形状を有し、下部壁は２５で示される形状を有し、壁面
２３と下部壁２５にはそれぞれナイフエッジ型の分級エ
ッジ１７、１８を具備し、この分級エッジ１７、１８よ
り、分級ゾーンは３分画されている。側壁２２下の部分
に分級室に開口する供給ノズル部及び管部を有する原料
供給管１１６を設け、該供給ノズル部の底部接線の延長
方向に対して下方に折り曲げて長楕円弧を描いたコアン
ダブロック２６を設ける。分級室上部壁２７は、分級室
下部方向にナイフエッジ型の入気エッジ１９を具備し、
更に分級室上部には分級室に開口する入気管１４、１５
を設けてある。また、入気管１４、１５にはダンパーの
ごとき第１、第２気体導入調節手段２０、２１及び静圧
計２８、２９を設けてある。分級エッジ１７、１８及び
入気エッジ１９の位置は、被分級処理原料の種類によ
り、また所望の粒径により異なる。また、分級室底面に
はそれぞれの分画域に対応させて、室内に開口する排出
口１１、１２、１３を設けてある。排出口１１、１２、
１３には、それぞれバルブ手段のごとき開閉手段を設け
てもよい。

【００１８】以下に添付した図に基づいて原料供給管１
１６について詳しく説明する。

【００１９】該原料供給管１１６は供給ノズル部である
角錐筒部３２と管部である変形筒部３３から成る。変形
筒部３３の内径と角錐筒部３２の最も狭まった箇所の内
径の比を２０：１乃至１：１、好ましくは１０：１から
２：１に設定すると、良好な挿入速度が得られる。

【００２０】原料供給管１１６の変形筒部３３の側面図
の一例を図３、その斜図を図４に示す。管の形状は曲管
で上下方向にジグザグになっており、粉粒体の流路は管
壁に沿って変更され流動する。変形筒部３３に導入され
た粉粒体は管壁に沿ってまっすぐに進み、管壁の方向が
変わる混合域ｘで上部流れＡの微粉と下部流れＢの粗粉
が交差し混合される。その後、混合された粉粒体は再び
混合域ｙで混合され、さらには混合域ｚで混合され、凝
集していた粒子群は粒子同志及び管壁に衝突することに
よってより一層分散される。即ち、混合された粒子群は
均一の粉塵濃度で分級域に導入される。この原料供給管
の分級域への導入方向に対する角度θは５°から６０°
に設定される。特に、１５°から４５°ではその効果は
顕著であり、粉体及び粉体と共に流れる気流の流れに対
して任意に設定すれば良い。また、混合域の数は１箇所
より２箇所以上の方が良い分散性が得られる。但し、多
すぎると原料粉の流れが阻害され、逆に圧力損失が大き
くなり好ましくない。特に、混合域が２箇所から５箇所
の場合、高い原料粉の分散性が得られる。

【００２１】図３は混合域が３箇所の一例である。ま
た、その混合域の数が２箇所の場合の側面図を図５、斜
図を図６に示す。混合域はｘ及びｙで示され、上部流れ
Ａと下部流れＢは交差し、粒子同志及び管壁に衝突する
事によって混合され管内の粒子は分散される。

【００２２】次に原料供給管の変形筒部３３の他の一例
の側面図を図７、その斜図を図８に示す。図７の原料供
給管の変形筒部３３の形状は曲管であり、原料供給管に
導入された凝集された粉粒体は管壁に沿ってまっすぐに
流れ、混合域ｘ及びｙで壁面にぶつかり分散される。ま
た、混合域が１箇所の場合の側面図を図９、斜図を図１
０に示す。混合域ｘの１箇所のみで混合されるため、２
箇所の場合の方が分散が良好である。

【００２３】図１１及び図１２に原料供給管１１６の変
形筒部３３の形状がＶ字型の側面図及び斜図を示す。混
合域ｘ、ｙ、ｚで表される。

【００２４】他の好ましい例として図１３及び図１４
は、図１８及び図１９に示す直管の上部内壁及び下部内
壁に流路制御板４０を交互に備えた形状を有する変形筒
部３３に示す。流路は板４０に衝突することによって変
更され、その際に上部流れＡと下部流れＢに分かれてい
る粉粒体は混合域ｘ、ｙ、ｚで混合される。該流路制御
板の４０の長さをＬ₁ 、原料供給管３３の高さをＬ₂ と
した時、該Ｌ₁ 及びＬ₂が下記式

【００２５】

【外１】を満足するように流路制御板を設けることが好ましい。
原料粉を含む気流は強制的に流路をジグザグ状に変更さ
せられる事により原料粉は分散され、また流路制御板に
よる衝突効果により原料粉は解砕され、十分に分散され
る。また、図１５及び図１６に原料供給管の形状が異な
る場合を示す。先程と同様に制御板によって流路が変更
され、粉流体は混合域ｘ、ｙ、ｚ、α、βで上部流れＡ
と下部流れＢが混合され、粗粉と微粉が混ざり粉塵濃度
が一様になり、分級域へ噴出される。制御板の枚数及び
高さは使用される粉体の性状によって決定される。ま
た、その設置位置及び設置個数は、内壁面の任意の位
置、任意の個数に設定して良く、特に限定されるもので
はない。しかし、混合域は、１箇所より２箇所以上あっ
たほうが分散性が得られる。また、その粒子径は微細な
程効果が現われ、特に重量平均粒子径８μｍ以下の場合
顕著に効果が現われる。

【００２６】これらの形状及び設置方法は処理される粉
体の性状により決定すれば良く、限定されるものではな
い。トナー原料を分級する場合においては、原料の重量
平均粒子径は１０μｍ以下の場合で効果的であり、特に
８μｍ以下の場合一層効果的である。

【００２７】また、粉体を気流と共に原料供給管１１６
へ投入する手段としては、０．１〜３ｋｇ／ｃｍ² の圧
を加えて送る方法、分級ゾーンの下流側にある送風機を
大型化し分級ゾーンの負圧をより大きくすることで外気
と原料粉を自然に吸引する方法、あるいは、原料粉投入
口にインゼクションフィーダーを装着し、これによって
原料粉と外気を吸引せしめると共に原料供給管１１６を
経て分級ゾーンへ送る方法、等がある。本発明では、特
に３つの粉体の投入手段のうち、分級ゾーンの負圧を大
きくして外気と原料粉を自然に吸引する方法及びインゼ
クションフィーダーによる方法では、装置面、運転条件
にも好ましい影響が出てくる。

【００２８】また、本発明は、特に粒径２０μｍ以下の
粒子を５０個数％以上含有するようなシャープな粒度分
布、高精度な分級精度が要求される静電荷現像用トナー
の分級をより効果的に鳴らしめ、さらには、２分割分級
のみならず多分割分級でもより好ましい効果が得られ
る。さらに重量平均粒子径８μｍ以下のトナーの分級に
おいてはより一層の効果が得られる。

【００２９】以上のように構成している多分割分級域で
の分級操作は例えば次のようにして行う。即ち、排出口
１１、１２、１３の少なくとも１つを介して分級域内を
減圧し、分級域内に開口する角錐筒３２及び変形筒部３
３中を該減圧によって流動する気流によって流速５０ｍ
／秒〜３００ｍ／秒の速度で原料粉を角錐筒３２を介し
て分級域に供給する。本発明において原料供給管の管内
及び形状を変えることにより上部流れと下部流れが混合
し、かつ流路が変更されることにより、原料粉の凝集性
が低下し、分散が向上して効率がよくなる。

【００３０】以上の手段により、供給された原料粉は、
コアンダブロック２６の作用によるコアンダ効果と、そ
の際流入する空気のごとき気体の作用とにより湾曲線３
０を描いて移動し、それぞれ粒径の大小に応じて、大き
い粒子（粗粒子）は気流の外側、即ち分級エッジ１８の
外側の分画、中間の粒子（規格内粒径の粒子）は分級エ
ッジ１７と１８の間の分画、小さい粒子（規格粒径以下
の粒子）は分級エッジ１７の内側の分画に分割され、大
きい粒子は排出口１１より、中間粒子は排出口１２よ
り、小さい粒子は排出口１３よりそれぞれ排出させる。

【００３１】上述の方法を実施するためには、通常相互
の機器をパイプの如き連通手段などで連結してなる一体
装置システムを使用するのが好ましく、そうした装置の
好ましい例を図２に示す。図２に示す一体装置システム
は、３分割分級機１（図１に示されるもの。詳細は先に
説明の通りである。）、定量供給機２、振動フィーダー
３、捕集サイクロン４、５、６を連通手段で連結してな
るものである。

【００３２】この装置において、原料粉は、適宜な手段
により、定量供給機２に送り込まれ、次いで振動フィー
ダー３を介し、原料供給管１１６（角錐筒３２、変形筒
部３３）により３分割分級機１内に導入される。導入に
際しては、５０ｍ／秒〜３００ｍ／秒の流速で３分割分
級機１内に粉砕物を導入することが好ましい。分級機１
の分級域を構成する大きさは通常［１０〜５０ｃｍ］×
［１０〜５０ｃｍ］なので、粉砕物は０．１〜０．０１
秒以下の瞬時に３種以上の粒子群に分級し得る。そし
て、３分割分級機１により、大（粗粒子）、中（規定内
粒子径の粒子）、小（規定粒径以下の粒子）に分割され
る。その後、大きい粒子は排出導管１１を通って、捕集
サイクロン６に送られ回収される。中間の粒子は、排出
導管１２を介して系外に排出され捕集サイクロン５で回
収され、製品５１となるべく回収される。小さい粒子
は、排出導管１３を介して系外に排出され捕集サイクロ
ン４で回収され、ついで規定外粒径の微小粉４１として
回収される。捕集サイクロン４、５、６は粉砕原料を原
料供給管を介して分級域に吸引導入するための吸引減圧
手段としての働きをしている。

【００３３】本分級機を用いて、重量平均粒径２０μｍ
以下の粒子を５０個数％以上含有する原料粉を分級した
ところ、従来に比べ効率良く分級を行うことが出来る。

【００３４】特に重量平均径が１０μｍ以下のトナー原
料からシャープな粒度分布を有するトナーを得ることが
可能であり、さらには重量平均径が８μｍ以下のトナー
原料からシャープな粒度分布を有するトナーを得ること
ができる。

【００３５】

【実施例】以下に実施例に基づいて更に詳細に説明す
る。

【００３６】［実施例１］・スチレン−ブチルアクリレート−ジビニルベンゼン共
重合体１００重量部（モノマー重合重量比８０．０／
１９．０／１．０、重量平均分子量Ｍｗ３５万）・磁性酸化鉄（平均粒径０．１８μｍ）１００重量部・ニグロシン２重量部・低分子量エチレン−プロピレン共重合体４重量部上記材料をヘンシェルミキサー（ＦＭ−７５型、三井三
池化工機（株）製）でよく混合した後、温度１５０℃に
設定した２軸混練機（ＰＣＭ−３０型、池貝鉄工（株）
製）にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマー
ミルにて１ｍｍ以下に粗粉砕し、トナー製造用の粗砕物
を得た。該粗砕物を衝突式気流粉砕機ジェット・ミルで
粉砕し、重量平均径７．２μｍの粉砕原料を得た。

【００３７】この得られた粉砕原料を供給機２を介し
て、振動フィーダ３及び原料供給管１１６（供給ノズル
３２及び変形筒部３３）を介して３４．０ｋｇ／ｈの割
合でコアンダ効果を利用して粗粉体、中粉体及び微粉体
の３種に分級するために図１に示す多分割分級機１に導
入した。

【００３８】導入に際しては排出口１１、１２、１３に
連通している捕集サイクロン４、５、６の吸引減圧によ
る系内の減圧から派生する吸引力と原料供給管１１６に
取り付けたインジェクションからの圧縮空気を利用し
た。

【００３９】原料供給管１１６の変形筒部３３の形状は
図３及び図４で示されるものを用い、混合域の位置は
ｘ、ｙ、ｚの３箇所であり、分級域への導入方向に対す
る角度θは３０°を使用した。透明アクリル製の原料供
給管の目視テストによって混合域である位置ｘ、ｙ、ｚ
で上部流れＡと下部流れＢが混合されている事が確認さ
れた。

【００４０】粉砕原料は、分級室の分級域へ流速約９０
ｍ／ｓｅｃで噴出された。そして、導入された粉砕原料
は０．１秒以下の瞬時に分級された。

【００４１】分級された中粉体は重量平均粒径が６．８
μｍ（粒径４．０μｍ以下の粒子を２４個数％含有し、
粒径１０．０８μｍ以上の粒子を１．０体積％含有す
る）のシャープな分布を有しており、トナー用として優
れた性能を有していた。

【００４２】トナーの粒度分布は種々の方法によって測
定できるが、本実施例では、コールターカウンターを用
いて行った。

【００４３】測定装置としてはコールターカウンターＴ
Ａ−ＩＩ型（コールター社製）を用い、個数分布、体積
分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ
−１パーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し、
電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶
液を調整する。測定法としては前記電解水溶液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ホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、さ
らに測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電
解液は超音波分散機で約１〜３分間分散処理を行い、前
記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパチャ
ーとして１００μｍアパチャーを用いて、個数を基準と
して２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して、それか
ら重量平均粒径、個数平均径等の値を求めた。

【００４４】この時、投入された粉砕原料の全量に対す
る最終的に得られた中粉体との比率（即ち、分級収率）
は８６％であった。尚、この分級された粗粉は前記粉砕
工程に再度循環した。

【００４５】［実施例２］実施例１と同様のトナー製造
用の粗砕物を衝突式気流粉砕機ジェット・ミルで粉砕
し、重量平均径６．４μｍの粉砕原料を得た。該粉砕原
料を用いて同様の装置システムで分級を行った。

【００４６】原料供給管１１６の変形筒部３３の形状は
図４及び図５で示すものを用いた。透明アクリル製の供
給管の目視テストによって混合域ｘ、ｙで上部流れＡと
下部流れＢが混合されている事が確認された。

【００４７】粉砕原料を３２．０ｋｇ／ｈの割合で多分
割分級装置に導入し、重量平均径６．１μｍ（粒径４．
０μｍ以下の粒子を３０個数％含有し、粒径１０．０８
μｍ以上の粒子を０．３体積％含有する）のシャープな
分布を有する中粉体を分級収率７５％で得た。尚、この
分級された粗粉は前記粉砕工程に再度循環した。

【００４８】［実施例３］実施例１と同様のトナー粉砕
原料を用いて同様の装置システムで分級を行った。

【００４９】原料供給管の変形筒部３３の形状を図５及
び図６に示す。実施例１と同様に形状は上下方向にジグ
ザグであり、混合域は位置ｘ、ｙの２箇所であり、分級
域への導入方向に対する角度θは３０°を使用した。透
明アクリル製の原料供給管１１６の目視テストによって
混合域ｘ、ｙで上部流れＡと下部流れＢが混合されてい
る事が確認された。

【００５０】粉砕原料を３２．０ｋｇ／ｈの割合で多分
割分級装置に導入し、重量平均径６．８μｍ（粒径４．
０μｍ以下の粒子を２５個数％含有し、粒径１０．０８
μｍ以上の粒子を０．８体積％含有する）のシャープな
分布を有する中粉体を分級収率８４％で得た。尚、この
分級された粗粉は前記粉砕工程に再度循環した。

【００５１】［実施例４］実施例１と同様のトナー粉砕
原料を用いて同様の装置システムで分級を行った。

【００５２】原料供給管１１６の変形筒部３３の形状を
図７及び図８に示す。混合域は位置ｘ、ｙの２箇所であ
り、透明アクリル製の供給管の目視テストによって位置
ｘ、ｙで上部流れＡと下部流れＢが混合されている事が
確認された。

【００５３】粉砕原料を３４．０ｋｇ／ｈの割合で多分
割分級装置に導入し、重量平均径６．８μｍ（粒径４．
０μｍ以下の粒子を２５個数％含有し、粒径１０．０８
μｍ以上の粒子を０．８体積％含有する）のシャープな
分布を有する中粉体を分級収率８４％で得た。尚、この
分級された粗粉は前記粉砕工程に再度循環した。

【００５４】［実施例５］実施例１と同様のトナー粉砕
原料を用いて同様の装置システムで分級を行った。

【００５５】原料供給管１１６の変形筒部３３の形状を
図１３び図１４に示す。この形状は該原料供給管中を流
動する原料粉を含む気流が進行方向に対して流路をジグ
ザグに変更していた。流路制御板は３枚用い、高さは管
内径の１／２のものを使用した。透明アクリル製の原料
供給管の目視テストによって位置ｘ、ｙ、ｚで上部流れ
Ａと下部流れＢが混合されている事が確認された。

【００５６】粉砕原料を３４．０ｋｇ／ｈの割合で多分
割分級装置に導入し、重量平均径６．８μｍ（粒径４．
０μｍ以下の粒子を２３個数％含有し、粒径１０．０８
μｍ以上の粒子を１．０体積％含有する）のシャープな
分布を有する中粉体を分級収率８６％で得た。尚、この
分級された粗粉は前記粉砕工程に再度循環した。

【００５７】［実施例６］・不飽和ポリエステル樹脂１００重量部・銅フタロシアニン顔料４．５重量部（Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５）・荷電制御剤４．０重量部上記材料をヘンシェルミキサー（ＦＭ−７５型、三井三
池化工機（株）製）でよく混合した後、温度１００℃に
設定した２軸混練機（ＰＣＭ−３０型、池貝鉄工（株）
製）にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマー
ミルにて１ｍｍ以下に粗粉砕し、トナー製造用の粗砕物
を得た。該粗砕物を衝突式気流粉砕機ジェット・ミルで
粉砕し、重量平均径約６．５μｍの粉砕原料を得た。

【００５８】この得られた粉砕原料を供給機２を介し
て、振動フィーダ３及び原料供給管１１６（供給ノズル
３２、変形筒部３３）を介して３０．０ｋｇ／ｈの割合
でコアンダ効果を利用して粗粉体、中粉体及び微粉体の
３種に分級するために図１に示す多分割分級機１に導入
した。

【００５９】導入に際しては排出口１１、１２、１３に
連通している捕集サイクロン４、５、６の吸引減圧によ
る系内の減圧から派生する吸引力と原料供給管１１６に
取り付けたインジェクションからの圧縮空気を利用し
た。

【００６０】原料供給管の変形筒部３３の形状は実施例
１で使用した図３及び図４で示されるものを使用した。
透明アクリル製の原料供給管の目視テストによって位置
ｘ、ｙ、ｚで上部流れＡと下部流れＢが混合されている
事が確認された。

【００６１】粉砕原料は、分級室の分級域へ流速約９０
ｍ／ｓｅｃで噴出された。そして、導入された粉砕原料
は０．１秒以下の瞬時に分級された。

【００６２】分級された中粉体は重量平均粒径が６．５
μｍ（粒径４．０μｍ以下の粒子を２５個数％含有し、
粒径１０．０８μｍ以上の粒子を１．０個数％含有す
る）のシャープな分布を有しており、トナー用として優
れた性能を有していた。

【００６３】この時、投入された粉砕原料の全量に対す
る最終的に得られた中粉体との比率（即ち、分級収率）
は８２％であった。尚、この分級された粗粉は前記粉砕
工程に再度循環した。

【００６４】［比較例１］実施例１、３〜５と同様のト
ナー粉砕原料を用いて、図２０のフローチャートに従っ
て分級を行った。多分割分級機は図１７のものを用い
た。

【００６５】粉砕原料を供給機２を介して、振動フィー
ダ３及びノズル１６を介して３０．０ｋｇ／ｈの割合で
コアンダ効果を利用して粗粉体、中粉体及び微粉体の３
種に分級するために多分割分級機１に導入した。

【００６６】導入に際しては排出口１１、１２、１３に
連通している捕集サイクロン４、５、６の吸引減圧によ
る系内の減圧から派生する吸引力と原料供給ノズル１６
に取り付けたインジェクションからの圧縮空気を利用し
た。

【００６７】原料供給管１６の筒部１６ａの形状は図１
８及び図１９に示す直管を使用した。透明アクリル製の
原料供給管１６の目視テストによって微粉を多く含有す
る上部流れＡと粗粉を多く含有する下部流れＢが混合さ
れずに分離している事が確認された。

【００６８】重量平均径６．９μｍ（粒径４．０μｍ以
下の粒子を２７個数％含有し、粒径１０．０８μｍ以上
の粒子を１．５体積％含有する）の中粉体を分級収率８
１％で得た。尚、この分級された粗粉は前記粉砕工程に
再度循環した。

【００６９】［比較例２］実施例２と同様のトナー粉砕
原料を用いて同様の装置システムで分級を行った。

【００７０】原料供給管１６の筒部１６ａの形状は比較
例１と同様の直管形状のものを用いた。

【００７１】粉砕原料を３０．０ｋｇ／ｈの割合で多分
割分級装置に導入し、重量平均径６．１μｍ（粒径４．
０μｍ以下の粒子を３３個数％含有し、粒径１０．０８
μｍ以上の粒子を０．５体積％含有する）の中粉体を分
級収率７０％で得た。尚、この分級された粗粉は前記粉
砕工程に再度循環した。

【００７２】［比較例３］実施例６と同様のトナー粉砕
原料を用いて、図２０のフローチャートに従って分級を
行った。

【００７３】この得られた粉砕原料を供給機２を介し
て、振動フィーダ３及び原料供給管１６を介して２５．
０ｋｇ／ｈの割合でコアンダ効果を利用して粗粉体、中
粉体及び微粉体の３種に分級するために多分割分級機１
に導入した。

【００７４】原料供給管１６の筒部の形状は図１８及び
図１９に示す直管を使用した。透明アクリル製の供給管
の目視テストによって微粉を多く含有する上部流れと粗
粉を多く含有する下部流れが分離している事が確認され
た。

【００７５】重量平均径６．５μｍ（粒径４．０μｍ以
下の粒子を２８個数％含有し、粒径１０．０８μｍ以上
の粒子を１．６体積％含有する）の中粉体を分級収率７
６％で得た。尚、この分級された粗粉は前記粉砕工程に
再度循環した。

【００７６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の気流式分級
機及び方法によれば、より高精度の分級が可能になり、
精緻な粒度分布を有する粉体、特に重量平均粒径２０μ
ｍ以下の粒子を５０個％以上含有するトナーを効率良く
分級生成することが可能となる。

【００７７】特に、重量平均径が１０μｍ以下のトナー
原料からシャープな粒度分布を有するトナーを効率良く
得ることが可能であり、さらには、重量平均径が８μｍ
以下のトナー原料からシャープな粒度分布を有するトナ
ーを効率良く得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の気流式分級機の断面図であ
る。

【図２】図１に示す分級機を用いた分級装置システムを
示す図である。

【図３】変形筒部の一具体例を示す側面の断面図であ
る。

【図４】図３で示す変形筒部の斜視図である。

【図５】変形筒部の一具体例を示す側面の断面図であ
る。

【図６】図５で示す変形筒部の斜視図である。

【図７】変形筒部の一具体例を示す側面の断面図であ
る。

【図８】図７で示す変形筒部の斜視図である。

【図９】変形筒部の一具体例を示す側面の断面図であ
る。

【図１０】図９で示す変形筒部の斜視図である。

【図１１】変形筒部の一具体例を示す側面の断面図であ
る。

【図１２】図１１で示す変形筒部の斜視図である。

【図１３】変形筒部の一具体例を示す側面の断面図であ
る。

【図１４】図１３で示す変形筒部の斜視図である。

【図１５】変形筒部の一具体例を示す側面の断面図であ
る。

【図１６】図１５で示す変形筒部の斜視図である。

【図１７】従来の原料供給管を有する気流式分級機の断
面図である。

【図１８】従来の直管状筒部を示す側面の断面図であ
る。

【図１９】図１１で示す直管状筒部の斜視図である。

【図２０】図１７に示す従来の気流分級機を使用した分
級装置システムを示す図である。

【符号の説明】

１固体粒子多分割分級装置２定量供給機３振動フィルダー４、５、６捕集サイクロン１１、１２、１３排出口１４、１５入気口１６原料供給管１７、１８分級エッジ１９入気エッジ２０第１気体導入調節手段２１第２気体導入調節手段２２、２３、２４側壁２５下部壁２６コアンダブロック２８、２９静圧計３０固体粒子飛散方向３１インゼクションフィーダー３２原料供給管の角錐筒部３３原料供給管の変形筒部４０流路制御板１１６原料供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三ッ村聡東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平３−196881（ＪＰ，Ａ) 特開平３−178375（ＪＰ，Ａ) 特開平４−326951（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B07B 4/00 - 11/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】分級域に開口部を有する原料供給管を有
し、該原料供給管内を流動する気流によって該原料供給
管内の原料粉を分級域に噴出させ、噴出された気流中の
原料粉の粒子の慣性力及びコアンダ効果による湾曲気流
の遠心力によって、少なくとも粗粉領域及び微粉領域に
分級する気流分級機において、該原料供給管内を流動する気流及び原料粉の上部流れと
下部流れを混合するための混合域を該原料供給管が有す
ることを特徴とする気流式分級機。
【請求項２】該原料供給管は、原料供給管に気流及び
原料粉の上部流れと下部流れを混合するための混合域を
２箇所以上有する請求項１の気流式分級機。
【請求項３】分級域内に開口部を有する原料供給管内
を流動する気流によって流速５０ｍ／秒〜３００ｍ／秒
の速度で原料粉を分級域に噴出させ、噴出された気流中
の原料粉の粒子の慣性力及びコアンダ効果による湾曲気
流の遠心力によって、少なくとも粗粉領域及び微粉領域
に分級する気流分級方法において、該原料供給管中の気流及び原料粉の上部流れと下部流れ
の流路を変更し、気流及び原料粉の上部流れと下部流れ
を混合し、しかる後に分級域に気流及び原料粉を噴出さ
せることを特徴とする気流式分級方法。