JP3015458U

JP3015458U - 気流分級機

Info

Publication number: JP3015458U
Application number: JP1994015408U
Authority: JP
Inventors: 宏矢口; 信康牧野; 富昭伊藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-11-22
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1995-09-05
Anticipated expiration: 2000-11-18

Abstract

(57)【要約】【目的】分級室内部に理想的な半自由渦を形成するこ
と、及び２次空気流の流量などを気流分級機を運転しな
がら調節できるようにすること。【構成】円筒状の旋回整流器１を具備し、該旋回整流
器１には２次空気流を取り入れるためのスリット２を分
級機内壁面に対して接線方向に設置する。また、スリッ
ト２の幅を分級室の内壁円半径の１／２０以下とするな
どの機構、旋回整流器１の外壁側面に密着して個々のス
リット２の開口面積を増減させることが可能な流量調整
器を設けた機構などをもたせる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電子写真トナーなどの粉体の分級機に関し、特に旋回気流を利用する気流分級機の操作性および分級精度を向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電子写真法、静電写真法、静電印刷法などの画像形成方法では静電潜像を現像するためにトナーが使用される。最終製品が微細粒子であることが要求される静電潜像のトナーの製造における原料固体粒子を粉砕、分級して最終製品を得るには、結着剤樹脂、着色剤（染料、顔料又は磁性体等）などの所定材料を溶融混練し、冷却して固化させた後粉砕し、粗粉砕された固体粒子群の粉砕物を原料固体粒子とする。

【０００３】電子写真トナーなどの微粒子粉体を分級するには、旋回流を利用する気流分級機を使用するのが一般的で、例えばディスパージョンセパレータ（ＤＳ型：日本ニューマチック社製）が使用される。デイスパージョンセパレータによる分級では、図６のフローチャートにより示されるように、粉砕物は１次空気流と混合されて連続的又は逐次供給されてサイクロン方式で分級され、分級された規定粒度以上の粗粒子群を主成分とする粗粉体は２次空気流の働きにより分級室内で旋回、分級され、規定粒度以下の粒子群と規定粒度内の粒子群に分けられる。

【０００４】図７にディスパージョンセパレータ（ＤＳ型）の詳細を示す。図において、１０１は本体ケーシングであり、１０２は該ケーシング１０１の下部に接続した下部ケーシングであって、その下部にホッパー１０３を備えており、本体ケーシング１０１と下部ケーシング１０２との間に分級室１０４が形成されている。本体ケーシング１０１の上部に案内筒１０５が起立し、この案内筒１０５の上部外周面に１次空気流及び原料入口１０６が接続されている。案内筒１０５内の下に中央が高い円錐状（傘状）のセンタコア板１０７が取付けられており、このセンタコア板１０７の下縁外周囲に環状の供給溝１０８が形成されている。分級室１０４の底部には中央部が高い円錐状（傘状）の分級板１０９が具備されており、この分級板１０９の下縁外周に環状の粗粉排出口１１０が形成されており、また分級板１０９の中央部には微粉排出口１１１が形成されている。分級室１０４の下部周壁外周部には、２次空気が流入するための２次空気流入口１１２が具備されており、この２次空気流入口１１２は通常複数枚の羽根形状の分級ルーバー１１３の間隙により構成されている。２次空気流入口１１２より導入される空気流の方向は、分級室１０４において旋回しながら下降する粉体材料の旋回方向に噴出するように分級ルーバー１１３により調節され、粉材料を分散させ、かつ、旋回速度が加速させるようになっている。

【０００５】図８は、従来のディスパージョンセパレータ（ＤＳ型）に使用される分級ルーバー１１３を示す図である。分級室において、分級ポイントの調整手段としては、ルーバー１１３のギャップを調整するなどにより旋回流の設定条件変更によるのが一般的である。

【０００６】微粉体を除去する目的の分級室については、規定内粒度以下の極微粒子で構成される凝集物が生じることがあり、凝集物を微粉体として除去することは困難である。その場合、凝集物は最終製品に混入しその結果精緻な粒度分布の製品を得ることが難しくなるとともに、凝集物はトナー中で解壊して極微粒子となって電子写真で画像を形成する際の画像品質を低下させる原因となる。

【０００７】前述のように、分級室では旋回流を分級室に送り込むのに図８に示したようなルーバーとよばれる治具の個々の間のギャップ調整によって分級ポイントの調節を行なう。しかしながら、上記のギャップ調整は０．１ｍｍ単位での精密作業となるために、特に全ルーバー間のギャップを正確に設定する作業は、作業者に高度な習熟度が要求されるとともに、非常に多大な労力を必要とするものである。さらに、上記ギャップはルーバーに衝撃が加えられた場合には、容易に変化してしまうという構造上の欠点があり、また、分級機本体を運転しながら変更することが不可能であるという作業効率上の問題点があった。

【０００８】気流分級機の構造からすれば分級ポイントはルーバー角度、２次空気流入速度、２次空気入口断面などの条件によって調整されるとともに、分級の精度はそれらのバランスの最適化によって向上される性質のものであるため、ギャップの調整という作業は最重要項目であり、同時に作業の簡素化及び設定ギャップの安定性に対して、早急な対策が望まれていた。この場合の作業簡素化としては、単にギャップ調整作業時間を短縮するよりも、分級機本体を運転しながら簡単に調整可能にできれば実用上の効果は大きいが、従来は不可能であった。

【０００９】その他、従来のディスパージョンセパレータ型気流分級機の分級精度に関わる機構上の問題点として、前記２次空気の流入方向が挙げられる。即ち、上記の分級室内においては、ルーバーにより流入する２次空気流の形成する半自由渦の中で、粗粒子及び微粒子各々に働く遠心力が異なることを利用して分級を行なうのであり、理想的には２次空気の流入方向は分級室の内壁面に対して接線方向と一致させるのがよい。

【００１０】しかしながら、図８からわかる通り、従来のディスパージョンセパレータ型気流分級機におけるルーバーの場合にはその構造上の制約からルーバー先端を接線方向に向けることはできるが、２次空気の流入方向を接線方向に一致させることは物理的に不可能であり１５〜３０°程度中心方向に向けられている。また、この流入方向は必然的にギャップを変更することによって変化してしまう。

【００１１】その結果、分級室内の外周部近傍においては、内壁面に沿って旋回しようとする流れと、これに対して１５〜３０°程度の角度をもって中心方向に向かって流入する２次空気流とが衝突してしまい、理想的な半自由渦は得られないものであった。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】本考案は、上記のような問題点を改良すべくなされたものであり、分級室内部に理想的な半自由渦を形成すべく２次空気を取り入れる治具として従来にない形状の旋回整流器を具備する気流分級機を提案することを目的とする。また、本考案は、２次空気流の流量などを運転しながら調節可能とする気流分級機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】

即ち、本考案によれば、原料粉体を１次空気流と混合して導入し、分級室の周辺部より流入する２次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する気流分級機において、円筒状の旋回整流器１を具備し、該旋回整流器には前記２次空気流を取り入れるためのスリット２が分級機内壁面に対して接線方向に設置されていることを特徴とする気流分級機が提供される。また、本考案によれば、前記構成において、スリット２の幅を分級室の内壁円半径の１／２０以下とする機構、スリット２の高さをスリットの幅の５倍以上とする機構、旋回整流器１の円筒部の肉厚をスリットの幅の２倍以上とする機構、及びスリットを等間隔とし、かつ、スリットを１６個以上設置した機構のうちの少なくとも１つの機構を有することを特徴とする気流分級機が提供される。また、本考案によれば、前記構成において、前記旋回整流器１の外壁側面に密着して個々のスリットの開口面積を増減させることが可能な流量調整器３を設けた機構、該流量調整器の形状をリング状としリングの中心方向に可動とした機構、及び該流量調整器３に駆動装置を設け可動方向の設定位置を遠隔操作とする機構のうちの少なくとも１つの機構を有することを特徴とする気流分級機が提供される。また、本考案によれば、前記構成において、スリット２の高さを、旋回整流器１の円筒部の高さの１／２以下とすると共に流量調整器３の高さをスリット２の高さ以上でかつ（（円筒部の高さ）−（スリット２の高さ））以下とする機構を有することを特徴とする気流分級機が提供される。また、本考案によれば、前記構成において、スリット２を旋回整流器１の円筒部の鉛直方向下側面に貫通するように設けた事を特徴とする気流分級機が提供される。また、本考案によれば、前記構成において、流量調整器３の旋回整流器１に対する可動方向の位置を検知する為の位置検出手段を設けた事を特徴とする気流分級機が提供される。さらに、本考案によれば、前記構成において、流量調整器３の設定位置に関して、事前に特定の位置範囲を指定し、流量調整器３が該特定位置範囲内に設定された場合に警告等を発生させる機構、該特定位置範囲内への設定を禁止する機構の少なくとも１つの機構を有する事を特徴とする気流分級機が提供される。

【００１４】図１は、本考案の気流分級機において、分級室に用いられる旋回整流器１の一例を示す図である。本旋回整流器１によれば２次空気はスリット２から、完全に分級室の内壁に沿って流入し、乱れのない理想的な半自由渦を形成することができる。

【００１５】図２は、本考案の流量調整器３の一例を示す図である。前記旋回整流器１はスリット幅が固定であり、スリット幅の調整が不可能であるが、旋回整流器１の外側側面に密着してスリット２の開口面積を増減させるために、形状をリング状としリングの中心軸と平行な方向に可動とした流量調整器３を設けることができる。この流量調整器３により本考案の気流分級機は、従来不可能であった分級機本体を運転しながらの２次空気入口断面積の調整が可能となる。

【００１６】図３は、本考案の流量調整器３によりスリット２の開口面積を増減させる機構を示す図で、モータ４、モータギヤ５、ギヤ６、調整ギヤ７を介して、この機構を遠隔操作することによりスリット２の開口面積を自動的に調整できる。

【００１７】また、別の方法としてスリット幅の異なる数種類の旋回整流器を予め容易しておき、適宜交換することもできるが、この場合には分級機本体を運転しながらの調整は不可能となる。

【００１８】

【作用】

スリット２が分級機の内壁面に対して接線方向に設置させているので、２次空気流は分級室の内壁に沿って流入して乱れのない理想的な半自由渦を形成することができるため、分級精度を従来に比べて飛躍的に向上させることができる。

【００１９】また、スリット２の幅を分級室の内壁円の半径の１／２０以下とすることで、流入する２次空気の速度及び方向性を高めることができる。逆に、スリット２の幅を前記の１／２０より大きくした場合には、分級室に流入する２次空気の速度が低下するとともに、接線方向に流入するべき２次空気の方向性が損なわれてしまう。

【００２０】また、スリット２の高さをスリット２の幅の５倍以上にすることで、流入する２次空気の速度及び方向性を維持したまま一定値以上の空気流量を確保することができ、理想的な半自由渦を形成を確保し、分級精度を高くできる。逆に、スリット２の高さをスリット２の幅の５倍より小さくした場合には、一定値以上の流入量を確保するために、スリット幅を広くする必要が生じ、理想的な半自由渦を形成することが困難となってしまう。

【００２１】また、旋回整流器１の円筒部の肉厚をスリット２の幅の２倍以上とすることで、旋回整流器１に剛性を持たせ、結果的にスリットの長さを一定値以上に確保することができ、従ってスリット２を分級室内壁の接線方向に配設し、スリット形状を幅が広く、高く、長く形成できるので、理想的な半自由渦を形成し、分級精度を高くできる。逆に、肉厚をスリット２の幅の２倍よりも小さくした場合には、スリット２の幅が必然的に短くなってしまい、２次空気の方向性を低下させてしまう。

【００２２】また、スリット２を等間隔、かつ、１６個以上設置することで、２次空気流を分級室内で均一にすることができ、理想的な半自由渦を形成し、分級精度を高くできる。

【００２３】また、旋回整流器１の外壁側面に密着して個々のスリット２の開口面積を増減させることが可能な流量調整器３を設けることで、２次空気の流入量を自由に調節することができ、しかも従来のように流入角度まで変更されてしまう不具合がないため、理想的な半自由渦を形成するための２次空気に関わる条件調整を、分級機を運転しながら行なうことが可能である。

【００２４】また、流量調整器３の形状をリング状とすることで、全スリットの開口面積が同一になるように調整するのに多大の労力を必要とすることもなく、一括して全スリット２の開口面積を調整することが分級機を運転しながら可能である。

【００２５】また、流量調整器３をリング２の中心軸方向と平行な方向に可動とし、必要最小限の動きとすることで、スリット２の開口面積の調整時の狂いが少なくできる。従って、非常に簡単な作業によって、分級機を運転しながら、ほぼ完全に同一のスリットの開口面積に調整することができる。

【００２６】また、流量調整器３に駆動装置を設け可動方向の設定位置を遠隔操作可能とすることで、スリット２の開口面積の調整がその他の、例えば分級機の運転／停止、原料粉体の投入／停止などの作業と同次元で作業、管理することが可能となる。

【００２７】また、スリット２の高さを、旋回整流器１の円筒部の高さの１／２以下とすると共に流量調整器３の高さをスリット２の高さ以上でかつ（（円筒部の高さ）− （スリット２の高さ））以下とする機構を採用する事により旋回整流器全体を最小限の大きさに抑え、かつ２次空気流入の為のスリット実効開口面積を全開状態から全閉状態まで任意の状態に設定可能となる。

【００２８】また、スリット２を旋回整流器１の円筒部の鉛直方向下側面に貫通するように設ける事により、常に分級板の下縁外周部近傍より２次空気を取り入れる構成とすることができ、これにより理想的な半自由渦を形成するのに有利な状態とする事ができる。これに対して、スリット２を旋回整流器１の円筒部の鉛直方向上側に設けた場合にはスリット開口面積を小さくするほど開口部が上側に移動してしまう為に、分級板の下縁外周部近傍の２次空気旋回流は弱くなってしまう結果となる。

【００２９】また、流量調整器３の可動方向の位置を検知する為の位置検出手段を設ける事で、該位置情報の表示装置設置等の応用が可能となり、常に流量調整器３の位置を認知把握する事が可能となる。結果として気流分級機本体から離れた場所において該旋回整流器１の位置確認及び設定を行なうことが可能となる。

【００３０】さらにまた、流量調整器３の設定位置に関して、事前に特定の位置範囲を指定し、流量調整器３が該特定位置範囲内に設定された場合に警告等を発生させる機構、該特定位置範囲内への設定を禁止する機構等を設ける事もできる。本考案におけるスリット２の役割は２次空気流の導入であり、旋回流の形成である為、現実には全閉状態での使用はあり得ない。逆に全閉状態では全く分級操作は不可能となり、設備的にもブロワーモーター等に異常な負荷がかかってしまう負具合が発生する。特に、遠隔操作にてスリット２を全閉にしてしまう誤操作を避ける為には前記の警告や禁止機構は有効な手段として利用できる。この場合の警告機構としては警告ランプやサイレン等、また禁止機構としては物理的手段としてのストッパー等の他に遠隔操作に対して電気回路上のリミットを設定する等の手段が例示できる。

【００３１】

【実施例】

以下実施例について本考案を説明するが、本考案はこれら実施例に限定されるものではない。

【００３２】実施例１スチレン−アクリル共重合樹脂８８重量％とカーボンブラック１２重量％の混合混練物をハンマーミルで砕いて、３ｍｍパスの粗砕品として準備した。次にこの粗砕品をＩ−２型ジェットミル（日本ニューマチック社製）で平均体積粒子径１１．０μｍ、５μｍ以下の個数含有率３５％にまで粉砕して原料粉体を得た。次に、旋回整流器として、スリット幅＝４．０ｍｍ、スリット高さ＝４０ｍｍ、リング部内径＝２８０ｍｍ、リング部肉厚＝１０ｍｍ、スリット数＝１６個（等間隔）、リング部全高＝８０ｍｍのアルミナ焼結体を使用し、また流量調整器として内径＝２９０ｍｍ、外径＝２９３ｍｍ、高さ＝４０ｍｍ、のステンレス製円筒を、上記のスリットのうち下部１０ｍｍが閉鎖されるように固定した上でＤＳ−２型気流分級機（日本ニューマチック工業社製）のルーバーの代わりに使用して構成した気流分級機により、前記の原料粉体を処理した。

【００３３】実施例２流量調整器の設定位置をスリットの下部２０ｍｍが閉鎖されるように固定した以外は、実施例１と同様に処理を実施した。

【００３４】実施例３流量調整器として、図３に示したようなモータを駆動手段として設けて、設定位置を遠隔操作可能としたものを用いた以外は実施例１と同様の気流分級機を使用し、実施例１及び実施例２と同一の設定位置（１０ｍｍ及び２０ｍｍ閉鎖）となるように調整して原料粉体を処理した。

【００３５】実施例４及び５スリットを円筒リング部の下側に設けた以外は実施例１、２における旋回整流器と同寸法の治具を作成し、スリットのうち上部１０ｍｍ及び２０ｍｍを閉鎖するように流量調整器の位置を設定して実施例１、２と同様の方法にて各々実施例４及び５の処理を実施した。

【００３６】実施例６図４に示したように、流量調整器３の位置に同調して端子位置が変動するように可変抵抗器を利用した位置検出手段８を設置すると共に、該可変抵抗器の抵抗値を前記流量調整器３の位置情報に換算する為のデータ処理装置９及び該位置情報を表示する為の表示装置１０を設けた。この表示装置１０によって気流分級機から離れた場所での流量調整器３の設定位置の認知が可能である事が確認された。

【００３７】実施例７図５に示したように旋回整流器１の下側に高さ１０ｍｍのストッパー兼リミットスイッチ１１を設置すると共にこれに連結して警報ランプ１２を設置した。この状態で流量調整器１の設定をスリット開口高さ１０ｍｍの位置まで下げると前記の警報ランプ１２が点灯した。またストッパー兼リミットスイッチ１１の働きにより高さ１０ｍｍよりも下の位置への設定は不可能であった。

【００３８】比較例１スリット幅＝１５．０ｍｍ、スリット数＝８個（等間隔）とした以外は実施例１と同様の旋回整流器及び流量調整器を用いた気流分級機を使用し、スリットの下部２４ｍｍが閉鎖されるように調整して原料粉体を処理した。

【００３９】比較例２上記旋回整流器の代わりに、日本ニューマチック社製のルーバーを高さ２０ｍｍ、ギャップ４．０ｍｍとして用いた以外は、実施例１と同様にして原料粉体を処理した。

【００４０】次に、上記実施例及び比較例の各処理粉体を乾式トナーとして使用した場合の品質特性を、リコー社製複写機ＦＴ２７２０にて画像評価を行なって、表１の結果を得た。

【００４１】

【表１】画像品質の評価 ◎；特に優れる ○；良好 ×；不良

【００４２】

【考案の効果】

本考案によれば、スリットが分級機の内壁面に対して接線方向に設置されているので、２次空気流は分級室の内壁に沿って流入して乱れのない理想的な半自由渦を形成することができるため、分級精度を従来に比べて飛躍的に向上させることができる。さらに、旋回整流器の外壁側面に密着して個々のスリットの開口面積を増減させることが可能な流量調整器を設けた機構などの採用により、スリット幅の調整などの作業を、従来は不可能であった分級機本体を運転しながら自動的に、かつ、簡単に調整ができ実用上の効果が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の気流分級機に用いられる旋回整流器の
一例を示す図である。

【図２】本考案の気流分級機に用いられる流量調整器の
一例を示す図である。

【図３】流量調整器によりスリットの開口面積を増減さ
せる機構を示す図である。

【図４】位置検出手段、位置情報の処理手段及び位置情
報の表示装置を設けた例を示す図である。

【図５】ストッパー兼リミットスイッチ及び警報ランプ
を設けた例を示す図である。

【図６】トナー作成のフローチャート図である。

【図７】ディスパージョンセパレータ（ＤＳ型）の詳細
を示す図である。

【図８】従来のディスパージョンセパレータ（ＤＳ型）
に使用される分級ルーバーを示す図である。

【符号の説明】

１旋回整流器２スリット３流量調整器４モータ５モータギヤ６ギヤ７調整ギヤ８位置検出
手段９データ処理装置１０表示装置１１ストッパー兼リミットスイッチ１２警報ラ
ンプ１０１本体ケーシング１０２下部
ケーシング１０３ホッパー１０４分級
室１０５案内筒１０６１次
空気流及び原料入口１０７センタコア板１０８供給
溝１０９分級板１１０粗粉
排出口１１１微粉排出口

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】原料粉体を１次空気流と混合して導入
し、分級室の周辺部より流入する２次空気流からなる旋
回気流によって該原料粉体を分級する気流分級機におい
て、円筒状の旋回整流器（１）を具備し、該旋回整流器
には前記２次空気流を取り入れるためのスリット（２）
が分級機内壁面に対して接線方向に設置されていること
を特徴とする気流分級機。
【請求項２】スリット（２）の幅を分級室の内壁円半
径の１／２０以下とする機構、スリット（２）の高さを
スリットの幅の５倍以上とする機構、旋回整流器（１）
の円筒部の肉厚をスリットの幅の２倍以上とする機構、
及びスリットを等間隔とし、かつ、スリットを１６個以
上設置した機構のうちの少なくとも１つの機構を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の気流分級機。
【請求項３】前記旋回整流器（１）の外壁側面に密着
して個々のスリットの開口面積を増減させることが可能
な流量調整器（３）を設けた機構、該流量調整器の形状
をリング状としリングの中心方向に可動とした機構、及
び該流量調整器（３）に駆動装置を設け可動方向の設定
位置を遠隔操作とする機構のうちの少なくとも１つの機
構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の気
流分級機。
【請求項４】前記スリット（２）の高さを、旋回整流
器（１）の円筒部の高さの１／２以下とすると共に流量
調整器（３）の高さをスリット（２）の高さ以上でかつ
（（円筒部の高さ）−（スリット（２）の高さ））以下
とする機構を有する請求項３の気流分級機。
【請求項５】前記スリット（２）を旋回整流器（１）
の円筒部の鉛直方向下側面に貫通するように設けた請求
項１〜４のいずれか一項に記載の気流分級機。
【請求項６】前記流量調整器（３）の旋回整流器
（１）に対する可動方向の位置を検知する為の位置検出
手段を設けた請求項３〜５のいずれか一項に記載の気流
分級機。
【請求項７】前記流量調整器（３）の設定位置に関し
て、事前に特定の位置範囲を指定し、流量調整器（３）
が該特定位置範囲内に設定された場合に警告等を発生さ
せる機構及び該特定位置範囲内への設定を禁止する機構
の少なくとも１つの機構を有する請求項３〜６のいずれ
か一項に記載の気流分級機。