JP3606710B2 - 気流式ｄｓ分級装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気流式ＤＳ分級装置、より詳細には、トナー等の小粒径粒子を粉砕、分級するトナー分級装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法、静電写真法等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製造における原料固体粒子を、粉砕及び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、磁性体等）などの所定材料を溶融混練し、冷却・固化させた後粉砕し分級する。
電子写真トナーなどの微粒子粉体を分級するためには、一般的に旋回気流を利用する気流式分級装置が使用され、例えば、図１１に示されるような、ディスバージョンセパレータ（ＤＳ，日本ニューマチック社製、以下、ＤＳとする）が使用される。
【０００３】
以下に、図１１を参照しながら、本発明の気流式ＤＳ分級方式ならびに装置の詳細について説明する。図１１において、気流式ＤＳ分級装置は、上から分散室５、本体ケーシング１、分級室４、さらに下部ケーシング２、ホッパー３から構成されている。分散室５の上部外周面に１次空気流及び粉体材料供給のための分散室流入口６が、分散室５の周面に対して接線方向からの前記１次空気流及び粉体材料が流入されるように接続されている。分散室５内の下に中央が高い円錐状のセンターコア７が取り付けられており、このセンターコア７の下縁外周囲に環状の供給溝８が形成されている。分級室４の底部には中央部分に微粉排気口１１への円筒状の流路を有する円錐状のセパレーターコア９が具備されており、このセパレーターコア９の下縁外周囲には環状の粗粉排出口１０が形成されている。分級室４の下部周壁外周部には、二次空気流が流入するための流路が羽根形状をした二次空気流入口１２（ルーバーとも呼ばれる）が具備されており、粉体材料を分散させると共に旋回速度を加速させるように構成されている。
【０００４】
気流式ＤＳ分級方式の分配原理は、分配室内において流入する二次空気流が粉体材料を旋回状に半自動流動させる際、該粉体材料中の粗粒子と微粒子に対して働く遠心力及び向心力が異なることを利用するものである。従って、少なくとも分級室内に入る前の分散室内では、凝集粒子は分散され、また分散された粗粒子と微粒子は再凝集させることなく速やかに分級室へ送ることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の気流式ＤＳ分級装置では、分散室内の凝集粒子は旋回流または分散室内壁面との衝突でも高精度な分散は期待できず、また、一旦分散されても旋回流または分級室内壁面との衝突による弱い衝撃により再凝集し、見かけ上、粗粒子となる場合がある。このような粗粒子が最終製品に混入されている場合、製品は高精度な粒径分布を持ち得ず、製品トナー中でそのような粗粒子が解離して極微粒子となった場合、電子写真で画像を形成する際の画像品質を低下させる。また、微粒子は分散室や分級室内に付着し易く、分級室の形状が変化して分級条件を変える可能性がある。さらには、分級装置の保守作業に支障も来たす。
【０００６】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、分散室内壁に比較的簡単な手段で粒子衝突による衝撃を増加させ、これにより凝集粒子の分散性の向上、および分散粒子の再凝集性の低下を狙った新規な粒子分級装置を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、粉体材料と一次空気流との混合流体を装置上部の円筒形状を有した分散室に該円筒形状の接線方向から導入し、その後、分散室下部に位置し、かつ、上側はセンターコア、下側はセパレーターコア、側面側は二次空気流が流入する二次空気流入口から構成された分級室に導入して、該粉体材料を気流により粗粒子及び微粒子に分離する気流式ＤＳ分級装置において、分散室内壁に一つあるいは複数の棒状部材を鉛直軸方向に設け、かつ、該棒状部材断面積を前記分散室に接線方向から導入する混合流体流路断面積よりも著しく小さくしたことを特徴とし、もって、分散室内壁面に凹凸を与えて旋回中の粒子に対して衝突による微振動を与えることができ、これにより凝集粒子の分散性を増加させ、さらに分散粒子の再凝集も抑えることが可能となり、分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の気流式ＤＳ分級装置において、棒状部材が分散室内壁と接する部分の縁が曲面形状であることを特徴とし、もって、請求項１の発明に加えて、微粒子が入り込む可能性のある隙間が無くなり、微粒子の付着の回避ならびに、分級性の向上が一層図れるようにしたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の気流式ＤＳ分級装置において、分散室の中心軸を中心に回転する方向に対し、分散室の接線方向の流入口と分散室との接続位置から９０度下流位置までに、少なくとも一つの棒状部材位置を有することを特徴とし、もって、請求項２の発明に加えて、分散室内壁面に与える凹凸の最適位置が示され、分散条件の最適化の設定が可能となるようにしたものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１または２または３の気流式ＤＳ分級装置において、棒状部材下端位置が、センターコア下部位置から混合流体が分散室から分級室へ入る通路幅長の１ないし２倍以内鉛直上方に配したことを特徴とし、もって、請求項１または２または３の発明に加えて、粒子の分散室から分級室への通路を確保することができ、粒子の搬送性が一層向上し、一層の分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４の気流式ＤＳ分級装置において、分配室壁面に振動手段を付加したことを特徴とし、もって、請求項４の発明に加えて、分散室内壁面の振動により、凝集粒子に対する分散性の一層の向上、及び、分散粒子の再凝集性の一層の低下、及び、粒子搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５の気流式ＤＳ分級装置において、鉛直方向進行波生成手段を付加したことを特徴とし、もって、請求項５の発明に加えて、分散室の内壁面に鉛直下方の進行波振動を与えることにより、粒子の搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６の気流式ＤＳ分級装置において、長時間の鉛直下向き進行波、および、短時間の鉛直上向き進行波の連続的な変化を付与したことを特徴とし、もって、請求項６の発明に加えて、分散室の内壁面に瞬間的な鉛直上向きの進行波振動を与えることにより、凝集粒子の分散性の一層の向上、及び、分散粒子の再凝集性の一層の低下、及び、粒子搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（請求項１の発明）
図１は、本発明による気流式ＤＳ分級装置を説明するための要部概略構成図で、図中、図１１に示した気流式分級装置と同様の作用をする部分には、図１１の場合と同様の参照番号が付してある。而して、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ部拡大図で、本発明による分級装置は、図示のように、分散室５の内壁面上に１本あるいは複数本の棒状部材１６を分散室５の中心軸１５に平行に密着・付加させ、かつ、該棒状部材１６の断面積を、分散室流入口６の流入断面積よりも著しく小さくさせたものである。
【００１５】
図１において、粒子と気流の混合流体である流れ１７は、分散室流入口６から分散室５に流入する際、分散室５の内壁面付近で、方向が直線方向から旋回方向に変化する。このとき、流れ１７は分散室５の内壁面上の棒状部材１６と分散室５の内壁面との間の狭所１８に入射・衝突し、衝突面が分散室５の内壁面の場合以上に圧力が高くなり、かつ、衝撃力も高くなる。棒状部材１６の断面積が大きいと大きな圧力損失につながり、流れ１７の主流を塞き止めることになるが、例えば、圧力損失を１％以内にさせて流れ１７を塞き止めないようにするには、分散室流入口６の流路幅３２に対する棒状部材１６の突き出し長３３の比を、後述する式〔１〕に従って、０．０９１程度にすることで回避できる。
【００１６】
このとき棒状部材１６の断面積は、分散室流入口６の流路断面積より著しく小さいため、狭所１８との衝突があっても流れ１７の主流自体を妨げることは無い。流れ１７の主流に影響無く、かつ、上記衝突から得られた高い衝撃力は、旋回気流１４および流れ１７内に含まれる凝集粒子の強い凝集力に打ち勝ち、高効率で凝集粒子を粗粒子と微粒子に分散させる。また、連続的に回転している旋回気流１４内に含まれる粗粒子と微粒子の分散粒子に関して、高い衝撃力は、分散粒子同士の衝突を高い衝撃力で起こし、かつ、衝突後に発生する粒子間反発力が微粒子が持つ固有の凝集力よりも高くなるため、分散粒子同士の再凝集も回避させる。
以上、高効率な分散ならびに再凝集回避により、結果として全体の分級収率が向上する。
【００１７】
次に、上記気流式ＤＳ分級装置において、棒状部材１６の断面の大きさと、分散室５の内壁面上の取り付け位置に関し、条件の目安を以下に示す。
▲１▼ 棒状部材１６の断面積の条件
分散室流入口６の流入断面積よりも著しく小さくする。この決め方としては、圧力損失ΔＰ及び分散室流入口６の流路幅３２に対する棒状部材１６の突き出し長３３の比に関し、以下の比例関係式を用いる。
【００１８】
ΔＰ∝｛１−１／［１−（突き出し長３３／流路幅３２）］｝２ 〔１〕
【００１９】
例えば、圧力損失ΔＰを０．０１（＝１％）に押さえるためには、分散室流入口６の流路幅３２に対する棒状部材１６の突き出し長３３の比を、１−１／［１＋１／√（０．０１）］＝０．０９１程度に押さえればよい。
【００２０】
▲２▼ 棒状部材１６の分散室５の内壁面上の取り付け位置の条件
分散室流入口６に比較的近い分散室５の内壁面上とし、流れ１７が比較的強い間に入射させる。
【００２１】
図２は、請求項１の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図（平面図）で、この気流式ＤＳ分級装置は、棒状部材１６として、４本の同材・同形状の角柱を、分散室５の中心軸１５を中心に９０度の間隔を開けて配し接着・取り付けている。取り付け位置の絶対位置は、分散室流入口６と分散室５の接続位置を９０度絶対位置１９とすることにより、この９０度絶対位置１９よりも分散室５を上から見たときの時計周りに９０度回転した位置を０度絶対位置２０、また０度絶対位置２０より反時計周りで１８０度回転した位置を１８０度絶対位置２１、さらに、１８０度絶対位置２１より反時計周りで９０度回転した位置を２７０度絶対位置２２として決めた。
【００２２】
上記の構成により、粒子と気流の混合流体である流れ１７および連続的に回転している旋回気流１４は、中心軸１５を一回転する間に４本の棒状部材１６が各々持つ狭所１８に高圧かつ高衝撃力で衝突し、高効率な分散ならびに再凝集回避がなされ、結果として全体の分配収率が向上する。
【００２３】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後、ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、上記実施例の構成を持つ気流式ＤＳ分級装置で分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率９．０％の電子写真トナーを得た。
【００２４】
（請求項２の発明）
図３は、請求項２の発明の概要を示す要部構成図で、この気流式ＤＳ分級装置は、請求項１の発明に加えて、分散室５の内壁面上の棒状部材１６が分散室５の内壁面に接する縁を曲面形状２３としたものである。この請求項２の発明によると、棒状部材１６の側面と分散室５の内壁面は屈曲しないため、棒状部材１６の側面と分散室５の内壁面との間に生ずる隙間が無くなり、隙間による流れの圧力損失が発生せず、定常的な淀み無しの流れ領域が保証される。この結果、流れ１７や旋回気流１４に含まれる粒子分散や凝集粒子の回避がなされた粗粒子及び微粒子は、棒状部材１６の表面と分散室５の内壁面との間に生ずる隙間へ入り込むことによる目詰まりを回避させ、搬送される。従って、流れ１７の主流に一層影響を与えず、高い衝撃力による旋回気流１４および流れ１７内に含まれる凝集粒子に対する高効率分散ならびに連続的に回転している旋回気流１４内に含まれる粗粒子と微粒子からなる分散粒子に対する高い再凝集回避がなされ、結果として全体の分配収率が向上する。
【００２５】
図４は、請求項２の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図（平面図）で、この気流式ＤＳ分級装置は、請求項１に示した気流式ＤＳ分級装置に加えて、分散室５の内壁面と棒状部材１６との間に棒状部材１６と同材な２本の三角柱部材２３を、１本の棒状部材１６に対しその傍に配している。三角柱２３の付加の際には分散室５の形状により多少の鍵加工が必要で、接着剤等で接合できる。
上記の構成により、粒子と気流の混合流体である流れ１７および連続的に回転している旋回気流１４は、中心軸１５を一回転する間に４本の棒状部材１６が各々持つ狭所１８に高圧かつ高衝撃力で衝突し、かつ粗粒子および微粒子が棒状部材１６と分散室５の壁面との間に入る目詰まりも無く、高効率な分散ならびに再凝集回避がなされ、結果として全体の分配収率が一層向上する。
【００２６】
上記装置の分級実施例を示下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後、ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、上記実施例の構成を持つ分級装置で分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．９％の電子写真トナーを得た。
【００２７】
（請求項３の発明）
図５は、請求項３の発明の概要を示す要部構成図で、この請求項３の気流式ＤＳ分級装置は、請求項２の発明に加えて、分散室入口および分散室５の接続位置２４から、分散室５を上から見たときに分散室流入口６からの流れ１７方向に９０度の角度範囲内に少なくとも１本以上の棒状部材１６を有するものである。
【００２８】
請求項３の発明により、分散室流入口６の流れ１７は分散室５の内壁面付近で高流速を維持できる範囲に棒状部材１６が配され、これにより粒子と気流の混合流体である流れ１７に対し、前記角度範囲である９０度内にある棒状部材１６が持つ狭所１８に最も高圧、かつ高衝撃力で衝突することを保証する。また連続的に回転している旋回気流１４は、分散室５の中心軸１５を一回転する間に棒状部材１６が各々持つ狭所１８に高圧かつ高衝撃力で衝突するため、結果として、一層高効率な分散ならびに再凝集回避がなされ、全体の分級収率が一層向上する。
【００２９】
図６は、請求項３の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図で、請求項３の気流式ＤＳ分級装置は、１本の棒状部材１６が分散室５と分散室流入口６の接続位置２４から半時計周りに０度から９０度の範囲で取り付けられている。流れ１７の方向パターン２５は、分散室流入口６より上流の流路方向で変化するため、前記９０度の範囲内で棒状部材１６と同材の三角柱部材２３を２本用いて配させる。
【００３０】
上記請求項３の構成により、分散室流入口６の流れ１７は分散室５の内壁面付近で高流速を維持できる範囲に棒状部材１６が配され、これにより粒子と気流の混合流体である流れ１７に対し、前記角度範囲である９０度内にある棒状部材１６が持つ狭所１８に最も高圧、かつ高衝撃力で衝突し、また、連続的に回転している旋回気流１４は、分散室５の中心軸１５を一回転する間に棒状部材１６が各々持つ狭所１８に高圧かつ高衝撃力で衝突するため、結果として、一層高効率な分散ならびに再凝集回避がなされ、全体の分級収率が一層向上する。
【００３１】
上記装置の分級実施例を示下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後、ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、棒状部材１６の位置を、接続位置２４から半時計回りに６０度の位置とした場合の分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．７％の電子写真トナーを得た。
【００３２】
（請求項４の発明）
図７は、請求項４の発明の概要を示す要部構成図で、この請求項４の気流式ＤＳ分級装置は、請求項１または２または３の発明に加えて、棒状部材１６の下部からの距離２７を（分散室５内部のセンターコア７の下部位置から）、分散室５から分級室４に入る通路幅長２６の１〜２倍上方に配するようにしたものである。
この請求項３の発明により、分散室５を経た分散粒子は通路幅長２６を持つ通路幅を通って、分散室５から分級室４へ入射する。この際、本請求項４の発明により、分散粒子は通路幅で目詰まりを起こすこと無く分散室５から分級室４へ送られることが保証される。この結果、請求項１または２または３の凝集粒子の分散ならびに分散粒子の再凝集回避に加え、前記分散粒子の通路幅での目詰まりを回避させることにより、一層の分散粒子の再凝集回避がなされ、結果として全体の分級収率が一層向上する。
【００３３】
上記請求項４の気流式ＤＳ分級装置の一実施例として、棒状部材１６の下部からの距離２７を（分散室５内部のセンターコア７の下部位置から）、分散室５から分級室４に入る通路幅長２６の１．５倍上方に配した気流式ＤＳ分級装置を構成した。この構成により、分散室５における凝集粒子の分散ならびに、再凝集の回避がなされた粗粒子と微粒子は、センターコア７と分散室５の間に目詰まりを起こすこと無く、速やかに分散室５から分級室４へ搬送された。
【００３４】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、本請求項４の気流式ＤＳ分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．５％の電子写真トナーを得た。
【００３５】
（請求項５の発明）
図８は、請求項５の発明の概要を示す要部構成図で、この気流式ＤＳ分級装置は、請求項４の発明に加え、分散室５に振動手段２８を付加したもので、この請求項５の発明により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、振動手段２８による分散室５の振動は、分散室５の内壁を振動させ、さらに分散室５の内壁面上の振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解く。また、凝集粒子が分散室５の内壁面と衝突する時の衝撃力を増加させ、この結果、高効率な分散ならびに微粒子付着による生産性の低下が回避でき、結果として全体の分級収率が一層向上する。
【００３６】
請求項５の気流式ＤＳ分級装置は、図８に示したように、動手段として加振器を用いた構成を持つもので、この構成により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、振動手段２８による分散室５の内壁の振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解く。また、凝集粒子が分散室５の内壁面と衝突する時の衝撃力を増加させ、この結果、高効率な分散、ならびに、微粒子付着による生産性の低下を回避でき、結果として全体の分級収率が一層向上する。
【００３７】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、本請求項５の気流式ＤＳ分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．４％の電子写真トナーを得た。
【００３８】
（請求項６の発明）
図９は、請求項６の発明の概要を示す要部構成図で、この請求項６の気流式ＤＳ分級装置は、請求項５の発明に加え、振動手段２８に進行波発生手段２９を付加させ、分散室５の内壁面に対し鉛直下向きの進行波振動を生じさせるものである。分散室５の内壁面に対し鉛直下向きの進行波振動を生じさせる方法としては、振動手段２８を分散室５の上方に設け、進行波発生手段２９として、パルス波形を生成する等がある。
【００３９】
請求項６の発明により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、進行波発生手段２９から発生した進行波信号は、振動手段２８に伝達され、分散室５の内壁に鉛直下向きの傾行波振動を発生させる。分散室５の内壁面上の鉛直下向きの進行波振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解き、さらに、粗粒子および微粒子の分散粒子に対し、分散室５から分級室４への搬送も促す。この結果、全体の分配収率が一層向上する。
【００４０】
請求項６の気流式ＤＳ分級装置は、振動手段２８として加振器を分散室５の鉛直上部に配し、これに接続する進行波発生手段２９としてパルスジェネレータを用いたもので、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、進行波発生手段２９であるパルスジェネレータから発生した進行波信号は（たとえば、連続的にパルス信号を与えること等がある）、振動手段２８である加振器に伝達され分散室５の内壁に鉛直下向きの進行波振動を発生させる。分散室５の内壁面上の鉛直下向きの進行波振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解き、さらに、粗粒子および微粒子の分散粒子に対し、分散室５から分級室４への搬送も促す。この結果、全体の分級収率が一層向上する。
【００４１】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、本請求項６の気流式ＤＳ分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．３％の電子写真トナーを得た。
【００４２】
（請求項７の発明）
図１０は、請求項７の発明の概要を示す要部構成図で、この気流式ＤＳ分級装置は、請求項６の発明に加え、例えば、もう一組の振動手段３０と進行波発生手段３１を分散室５の鉛直下部に設け、かつ、鉛直上部にある一組の振動手段２８と進行波発生手段２９に長時間鉛直下向きの進行波を発生させた後、鉛直下部にあるもう一組の振動手段３０と進行波発生手段３１に短時間鉛直上向きの進行波を発生させるものである。
【００４３】
請求項７の発明により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、進行波発生手段２９から発生した進行波信号は、振動手段２８に伝達され分散室５の内壁に鉛直下向きの進行波振動を長時間発生させる。これにより、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解き、さらに、粗粒子および微粒子の分散室５から分級室４への搬送も促す。さらに進行波発生手段３１から発生した進行波信号は、振動手段３０に伝達され分散室５の内壁に鉛直上向きの進行波振動を短時間発生させる。この短時間の鉛直上向きの進行波振動は、長時間の鉛直下向きの進行波振動に対し、突発的な逆向きの振動変化を与え、前記した微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合に瞬間的に逆向きの力を与えて一層解き易くさせ、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合にも瞬間的な逆向きの力を与えることで一層解き易くさせ、さらに、粗粒子および微粒子の分散室５から分級室４への搬送も一層促す。この結果、全体の分級収率が一層向上する。
【００４４】
上記請求項７の気流式ＤＳ分級装置は、２組の振動手段２８と進行波発生手段２９、振動手段３０と進行波発生手段３１を持ち、振動手段２８として加振器を分散室５の鉛直上部に配し、これに接続する進行波発生装置２９としてパルスジェネレータを用い、さらに、振動手段３０として別の加振器を分散室５の鉛直下部に配し、これに接続する進行波発生手段３１として別のパルスジェネレータを用いたもので、この構成により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、進行波発生手段２９であるパルスジェネレータから発生した進行波信号は（たとえば、連続的にパルス信号を与えることなどがある）、振動手段２８である加振器に伝達され分散室５の内壁に鉛直下向きの進行波振動を発生させる。分散室５の内壁面上の鉛直下向きの進行波振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解き、さらに、粗粒子および微粒子の分散室５から分級室４への搬送も促す。さらに、進行波発生手段３１である別のパルスジェネレータから発生した進行波信号は（たとえば、連続的なパルス信号を付与することなどができる）、振動手段３０である別の加振器に伝達され分散室５の内壁に鉛直上向きの進行波振動を前記鉛直下向きの進行波振動よりも短時間だけ発生させる。この短時間の鉛直上向きの進行波振動は、長時間の鉛直下向きの進行波振動に対し、突発的な逆向きの振動変化を与えるため、前記した微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を一層解き易くさせ、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も一層解き易くさせ、さらに、粗粒子および微粒子の分散室５から分級室４への搬送も一層促す。この結果、全体の分級収率が一層向上する。
【００４５】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、本請求項７の気流式ＤＳ分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．１％の電子写真トナーを得た。
【００４６】
【発明の効果】
分級室内に流入する二次空気流が粉体材料を旋回状に半自動流動させる際、該粉体材料中の粗粒子と微粒子に対して働く遠心力及び向心力が異なることを利用する分級原理を用いる気流式ＤＳ分級装置においては、分散室で凝集粒子の分散ならびに、分散粒子の再凝集回避を可能とさせ、次工程である分配室での分級工程へ分散粒子を速やかに送る必要がある。
請求項１の発明によると、分散室内壁面に凹凸を与えて旋回中の粒子に対して衝突による微振動を与えることができ、これにより凝集粒子の分散性を増加させ、さらに分散粒子の再凝集も抑えることが可能となり、分級の高効率化が図れる。
【００４７】
請求項２の発明によると、請求項１の効果に加えて、微粒子が入り込む可能性のある隙間が無くなり、微粒子の付着の回避ならびに、分級性の向上が一層図れる。
【００４８】
請求項３の発明によると、請求項２の効果に加えて、分散室内壁面に与える凹凸の最適位置が示され、分散条件の最適化の設定が可能となる。
【００４９】
請求項４の発明によると、請求項１または請求項２または請求項３の効果に加えて、粒子の分散室から分級室への通路を確保することができ、粒子の搬送性が一層向上し、一層の分級の高効率化が図れる。
【００５０】
請求項５の発明によると、請求項４の効果に加えて、分散室内壁面の振動により、凝集粒子に対する分散性の一層の向上、及び、分散粒子の再凝集性の一層の低下、及び、粒子搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れる。
【００５１】
請求項６の発明によると、請求項５の効果に加えて、分散室の内壁面に鉛直下方の進行波振動を与えることにより、粒子の搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れる。
【００５２】
請求項７の発明によると、請求項６の効果に加えて、分散室の内壁面に瞬間的な鉛直上向きの進行波振動を与えることにより、凝集粒子の分散性の一層の向上、及び、分散粒子の再凝集性の一層の低下、及び、粒子搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による気流式ＤＳ分級装置を説明するための要部概略構成図である。
【図２】請求項１の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図（平面図）である。
【図３】請求項２の発明の概要を示す要部構成図である。
【図４】請求項２の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図（平面図）である。
【図５】請求項３の発明の概要を示す要部構成図である。
【図６】請求項３の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図である。
【図７】請求項４の発明の概要を示す要部構成図である。
【図８】請求項５の発明の概要を示す要部構成図である。
【図９】請求項６の発明の概要を示す要部構成図である。
【図１０】請求項７の発明の概要を示す要部構成図である。
【図１１】気流式ＤＳ分級装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
４…分級室、５…分散室、６…分散室流入口、７…センターコア、１４…旋回気流、１５…中心軸、１６…棒状部材、１７…流れ、１８…狭所、１９…９０度絶対位置、２１…１８０度絶対位置、２２…２７０度絶対位置、２３…曲面形状柱又は三角柱部材、２４…接続位置、２５…流れ１７の方向パターン、２６…通路幅長、２７…棒状部材１６の下部からの距離、２８…振動手段、２９…進行波発生手段、３０…振動手段、３１…進行波発生手段、３２…流路幅、３３…突き出し長。
【発明の属する技術分野】
本発明は、気流式ＤＳ分級装置、より詳細には、トナー等の小粒径粒子を粉砕、分級するトナー分級装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法、静電写真法等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製造における原料固体粒子を、粉砕及び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、磁性体等）などの所定材料を溶融混練し、冷却・固化させた後粉砕し分級する。
電子写真トナーなどの微粒子粉体を分級するためには、一般的に旋回気流を利用する気流式分級装置が使用され、例えば、図１１に示されるような、ディスバージョンセパレータ（ＤＳ，日本ニューマチック社製、以下、ＤＳとする）が使用される。
【０００３】
以下に、図１１を参照しながら、本発明の気流式ＤＳ分級方式ならびに装置の詳細について説明する。図１１において、気流式ＤＳ分級装置は、上から分散室５、本体ケーシング１、分級室４、さらに下部ケーシング２、ホッパー３から構成されている。分散室５の上部外周面に１次空気流及び粉体材料供給のための分散室流入口６が、分散室５の周面に対して接線方向からの前記１次空気流及び粉体材料が流入されるように接続されている。分散室５内の下に中央が高い円錐状のセンターコア７が取り付けられており、このセンターコア７の下縁外周囲に環状の供給溝８が形成されている。分級室４の底部には中央部分に微粉排気口１１への円筒状の流路を有する円錐状のセパレーターコア９が具備されており、このセパレーターコア９の下縁外周囲には環状の粗粉排出口１０が形成されている。分級室４の下部周壁外周部には、二次空気流が流入するための流路が羽根形状をした二次空気流入口１２（ルーバーとも呼ばれる）が具備されており、粉体材料を分散させると共に旋回速度を加速させるように構成されている。
【０００４】
気流式ＤＳ分級方式の分配原理は、分配室内において流入する二次空気流が粉体材料を旋回状に半自動流動させる際、該粉体材料中の粗粒子と微粒子に対して働く遠心力及び向心力が異なることを利用するものである。従って、少なくとも分級室内に入る前の分散室内では、凝集粒子は分散され、また分散された粗粒子と微粒子は再凝集させることなく速やかに分級室へ送ることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の気流式ＤＳ分級装置では、分散室内の凝集粒子は旋回流または分散室内壁面との衝突でも高精度な分散は期待できず、また、一旦分散されても旋回流または分級室内壁面との衝突による弱い衝撃により再凝集し、見かけ上、粗粒子となる場合がある。このような粗粒子が最終製品に混入されている場合、製品は高精度な粒径分布を持ち得ず、製品トナー中でそのような粗粒子が解離して極微粒子となった場合、電子写真で画像を形成する際の画像品質を低下させる。また、微粒子は分散室や分級室内に付着し易く、分級室の形状が変化して分級条件を変える可能性がある。さらには、分級装置の保守作業に支障も来たす。
【０００６】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、分散室内壁に比較的簡単な手段で粒子衝突による衝撃を増加させ、これにより凝集粒子の分散性の向上、および分散粒子の再凝集性の低下を狙った新規な粒子分級装置を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、粉体材料と一次空気流との混合流体を装置上部の円筒形状を有した分散室に該円筒形状の接線方向から導入し、その後、分散室下部に位置し、かつ、上側はセンターコア、下側はセパレーターコア、側面側は二次空気流が流入する二次空気流入口から構成された分級室に導入して、該粉体材料を気流により粗粒子及び微粒子に分離する気流式ＤＳ分級装置において、分散室内壁に一つあるいは複数の棒状部材を鉛直軸方向に設け、かつ、該棒状部材断面積を前記分散室に接線方向から導入する混合流体流路断面積よりも著しく小さくしたことを特徴とし、もって、分散室内壁面に凹凸を与えて旋回中の粒子に対して衝突による微振動を与えることができ、これにより凝集粒子の分散性を増加させ、さらに分散粒子の再凝集も抑えることが可能となり、分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の気流式ＤＳ分級装置において、棒状部材が分散室内壁と接する部分の縁が曲面形状であることを特徴とし、もって、請求項１の発明に加えて、微粒子が入り込む可能性のある隙間が無くなり、微粒子の付着の回避ならびに、分級性の向上が一層図れるようにしたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の気流式ＤＳ分級装置において、分散室の中心軸を中心に回転する方向に対し、分散室の接線方向の流入口と分散室との接続位置から９０度下流位置までに、少なくとも一つの棒状部材位置を有することを特徴とし、もって、請求項２の発明に加えて、分散室内壁面に与える凹凸の最適位置が示され、分散条件の最適化の設定が可能となるようにしたものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１または２または３の気流式ＤＳ分級装置において、棒状部材下端位置が、センターコア下部位置から混合流体が分散室から分級室へ入る通路幅長の１ないし２倍以内鉛直上方に配したことを特徴とし、もって、請求項１または２または３の発明に加えて、粒子の分散室から分級室への通路を確保することができ、粒子の搬送性が一層向上し、一層の分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４の気流式ＤＳ分級装置において、分配室壁面に振動手段を付加したことを特徴とし、もって、請求項４の発明に加えて、分散室内壁面の振動により、凝集粒子に対する分散性の一層の向上、及び、分散粒子の再凝集性の一層の低下、及び、粒子搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５の気流式ＤＳ分級装置において、鉛直方向進行波生成手段を付加したことを特徴とし、もって、請求項５の発明に加えて、分散室の内壁面に鉛直下方の進行波振動を与えることにより、粒子の搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項６の気流式ＤＳ分級装置において、長時間の鉛直下向き進行波、および、短時間の鉛直上向き進行波の連続的な変化を付与したことを特徴とし、もって、請求項６の発明に加えて、分散室の内壁面に瞬間的な鉛直上向きの進行波振動を与えることにより、凝集粒子の分散性の一層の向上、及び、分散粒子の再凝集性の一層の低下、及び、粒子搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れるようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（請求項１の発明）
図１は、本発明による気流式ＤＳ分級装置を説明するための要部概略構成図で、図中、図１１に示した気流式分級装置と同様の作用をする部分には、図１１の場合と同様の参照番号が付してある。而して、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ部拡大図で、本発明による分級装置は、図示のように、分散室５の内壁面上に１本あるいは複数本の棒状部材１６を分散室５の中心軸１５に平行に密着・付加させ、かつ、該棒状部材１６の断面積を、分散室流入口６の流入断面積よりも著しく小さくさせたものである。
【００１５】
図１において、粒子と気流の混合流体である流れ１７は、分散室流入口６から分散室５に流入する際、分散室５の内壁面付近で、方向が直線方向から旋回方向に変化する。このとき、流れ１７は分散室５の内壁面上の棒状部材１６と分散室５の内壁面との間の狭所１８に入射・衝突し、衝突面が分散室５の内壁面の場合以上に圧力が高くなり、かつ、衝撃力も高くなる。棒状部材１６の断面積が大きいと大きな圧力損失につながり、流れ１７の主流を塞き止めることになるが、例えば、圧力損失を１％以内にさせて流れ１７を塞き止めないようにするには、分散室流入口６の流路幅３２に対する棒状部材１６の突き出し長３３の比を、後述する式〔１〕に従って、０．０９１程度にすることで回避できる。
【００１６】
このとき棒状部材１６の断面積は、分散室流入口６の流路断面積より著しく小さいため、狭所１８との衝突があっても流れ１７の主流自体を妨げることは無い。流れ１７の主流に影響無く、かつ、上記衝突から得られた高い衝撃力は、旋回気流１４および流れ１７内に含まれる凝集粒子の強い凝集力に打ち勝ち、高効率で凝集粒子を粗粒子と微粒子に分散させる。また、連続的に回転している旋回気流１４内に含まれる粗粒子と微粒子の分散粒子に関して、高い衝撃力は、分散粒子同士の衝突を高い衝撃力で起こし、かつ、衝突後に発生する粒子間反発力が微粒子が持つ固有の凝集力よりも高くなるため、分散粒子同士の再凝集も回避させる。
以上、高効率な分散ならびに再凝集回避により、結果として全体の分級収率が向上する。
【００１７】
次に、上記気流式ＤＳ分級装置において、棒状部材１６の断面の大きさと、分散室５の内壁面上の取り付け位置に関し、条件の目安を以下に示す。
▲１▼ 棒状部材１６の断面積の条件
分散室流入口６の流入断面積よりも著しく小さくする。この決め方としては、圧力損失ΔＰ及び分散室流入口６の流路幅３２に対する棒状部材１６の突き出し長３３の比に関し、以下の比例関係式を用いる。
【００１８】
ΔＰ∝｛１−１／［１−（突き出し長３３／流路幅３２）］｝２ 〔１〕
【００１９】
例えば、圧力損失ΔＰを０．０１（＝１％）に押さえるためには、分散室流入口６の流路幅３２に対する棒状部材１６の突き出し長３３の比を、１−１／［１＋１／√（０．０１）］＝０．０９１程度に押さえればよい。
【００２０】
▲２▼ 棒状部材１６の分散室５の内壁面上の取り付け位置の条件
分散室流入口６に比較的近い分散室５の内壁面上とし、流れ１７が比較的強い間に入射させる。
【００２１】
図２は、請求項１の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図（平面図）で、この気流式ＤＳ分級装置は、棒状部材１６として、４本の同材・同形状の角柱を、分散室５の中心軸１５を中心に９０度の間隔を開けて配し接着・取り付けている。取り付け位置の絶対位置は、分散室流入口６と分散室５の接続位置を９０度絶対位置１９とすることにより、この９０度絶対位置１９よりも分散室５を上から見たときの時計周りに９０度回転した位置を０度絶対位置２０、また０度絶対位置２０より反時計周りで１８０度回転した位置を１８０度絶対位置２１、さらに、１８０度絶対位置２１より反時計周りで９０度回転した位置を２７０度絶対位置２２として決めた。
【００２２】
上記の構成により、粒子と気流の混合流体である流れ１７および連続的に回転している旋回気流１４は、中心軸１５を一回転する間に４本の棒状部材１６が各々持つ狭所１８に高圧かつ高衝撃力で衝突し、高効率な分散ならびに再凝集回避がなされ、結果として全体の分配収率が向上する。
【００２３】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後、ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、上記実施例の構成を持つ気流式ＤＳ分級装置で分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率９．０％の電子写真トナーを得た。
【００２４】
（請求項２の発明）
図３は、請求項２の発明の概要を示す要部構成図で、この気流式ＤＳ分級装置は、請求項１の発明に加えて、分散室５の内壁面上の棒状部材１６が分散室５の内壁面に接する縁を曲面形状２３としたものである。この請求項２の発明によると、棒状部材１６の側面と分散室５の内壁面は屈曲しないため、棒状部材１６の側面と分散室５の内壁面との間に生ずる隙間が無くなり、隙間による流れの圧力損失が発生せず、定常的な淀み無しの流れ領域が保証される。この結果、流れ１７や旋回気流１４に含まれる粒子分散や凝集粒子の回避がなされた粗粒子及び微粒子は、棒状部材１６の表面と分散室５の内壁面との間に生ずる隙間へ入り込むことによる目詰まりを回避させ、搬送される。従って、流れ１７の主流に一層影響を与えず、高い衝撃力による旋回気流１４および流れ１７内に含まれる凝集粒子に対する高効率分散ならびに連続的に回転している旋回気流１４内に含まれる粗粒子と微粒子からなる分散粒子に対する高い再凝集回避がなされ、結果として全体の分配収率が向上する。
【００２５】
図４は、請求項２の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図（平面図）で、この気流式ＤＳ分級装置は、請求項１に示した気流式ＤＳ分級装置に加えて、分散室５の内壁面と棒状部材１６との間に棒状部材１６と同材な２本の三角柱部材２３を、１本の棒状部材１６に対しその傍に配している。三角柱２３の付加の際には分散室５の形状により多少の鍵加工が必要で、接着剤等で接合できる。
上記の構成により、粒子と気流の混合流体である流れ１７および連続的に回転している旋回気流１４は、中心軸１５を一回転する間に４本の棒状部材１６が各々持つ狭所１８に高圧かつ高衝撃力で衝突し、かつ粗粒子および微粒子が棒状部材１６と分散室５の壁面との間に入る目詰まりも無く、高効率な分散ならびに再凝集回避がなされ、結果として全体の分配収率が一層向上する。
【００２６】
上記装置の分級実施例を示下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後、ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、上記実施例の構成を持つ分級装置で分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．９％の電子写真トナーを得た。
【００２７】
（請求項３の発明）
図５は、請求項３の発明の概要を示す要部構成図で、この請求項３の気流式ＤＳ分級装置は、請求項２の発明に加えて、分散室入口および分散室５の接続位置２４から、分散室５を上から見たときに分散室流入口６からの流れ１７方向に９０度の角度範囲内に少なくとも１本以上の棒状部材１６を有するものである。
【００２８】
請求項３の発明により、分散室流入口６の流れ１７は分散室５の内壁面付近で高流速を維持できる範囲に棒状部材１６が配され、これにより粒子と気流の混合流体である流れ１７に対し、前記角度範囲である９０度内にある棒状部材１６が持つ狭所１８に最も高圧、かつ高衝撃力で衝突することを保証する。また連続的に回転している旋回気流１４は、分散室５の中心軸１５を一回転する間に棒状部材１６が各々持つ狭所１８に高圧かつ高衝撃力で衝突するため、結果として、一層高効率な分散ならびに再凝集回避がなされ、全体の分級収率が一層向上する。
【００２９】
図６は、請求項３の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図で、請求項３の気流式ＤＳ分級装置は、１本の棒状部材１６が分散室５と分散室流入口６の接続位置２４から半時計周りに０度から９０度の範囲で取り付けられている。流れ１７の方向パターン２５は、分散室流入口６より上流の流路方向で変化するため、前記９０度の範囲内で棒状部材１６と同材の三角柱部材２３を２本用いて配させる。
【００３０】
上記請求項３の構成により、分散室流入口６の流れ１７は分散室５の内壁面付近で高流速を維持できる範囲に棒状部材１６が配され、これにより粒子と気流の混合流体である流れ１７に対し、前記角度範囲である９０度内にある棒状部材１６が持つ狭所１８に最も高圧、かつ高衝撃力で衝突し、また、連続的に回転している旋回気流１４は、分散室５の中心軸１５を一回転する間に棒状部材１６が各々持つ狭所１８に高圧かつ高衝撃力で衝突するため、結果として、一層高効率な分散ならびに再凝集回避がなされ、全体の分級収率が一層向上する。
【００３１】
上記装置の分級実施例を示下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後、ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、棒状部材１６の位置を、接続位置２４から半時計回りに６０度の位置とした場合の分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．７％の電子写真トナーを得た。
【００３２】
（請求項４の発明）
図７は、請求項４の発明の概要を示す要部構成図で、この請求項４の気流式ＤＳ分級装置は、請求項１または２または３の発明に加えて、棒状部材１６の下部からの距離２７を（分散室５内部のセンターコア７の下部位置から）、分散室５から分級室４に入る通路幅長２６の１〜２倍上方に配するようにしたものである。
この請求項３の発明により、分散室５を経た分散粒子は通路幅長２６を持つ通路幅を通って、分散室５から分級室４へ入射する。この際、本請求項４の発明により、分散粒子は通路幅で目詰まりを起こすこと無く分散室５から分級室４へ送られることが保証される。この結果、請求項１または２または３の凝集粒子の分散ならびに分散粒子の再凝集回避に加え、前記分散粒子の通路幅での目詰まりを回避させることにより、一層の分散粒子の再凝集回避がなされ、結果として全体の分級収率が一層向上する。
【００３３】
上記請求項４の気流式ＤＳ分級装置の一実施例として、棒状部材１６の下部からの距離２７を（分散室５内部のセンターコア７の下部位置から）、分散室５から分級室４に入る通路幅長２６の１．５倍上方に配した気流式ＤＳ分級装置を構成した。この構成により、分散室５における凝集粒子の分散ならびに、再凝集の回避がなされた粗粒子と微粒子は、センターコア７と分散室５の間に目詰まりを起こすこと無く、速やかに分散室５から分級室４へ搬送された。
【００３４】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、本請求項４の気流式ＤＳ分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．５％の電子写真トナーを得た。
【００３５】
（請求項５の発明）
図８は、請求項５の発明の概要を示す要部構成図で、この気流式ＤＳ分級装置は、請求項４の発明に加え、分散室５に振動手段２８を付加したもので、この請求項５の発明により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、振動手段２８による分散室５の振動は、分散室５の内壁を振動させ、さらに分散室５の内壁面上の振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解く。また、凝集粒子が分散室５の内壁面と衝突する時の衝撃力を増加させ、この結果、高効率な分散ならびに微粒子付着による生産性の低下が回避でき、結果として全体の分級収率が一層向上する。
【００３６】
請求項５の気流式ＤＳ分級装置は、図８に示したように、動手段として加振器を用いた構成を持つもので、この構成により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、振動手段２８による分散室５の内壁の振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解く。また、凝集粒子が分散室５の内壁面と衝突する時の衝撃力を増加させ、この結果、高効率な分散、ならびに、微粒子付着による生産性の低下を回避でき、結果として全体の分級収率が一層向上する。
【００３７】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、本請求項５の気流式ＤＳ分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．４％の電子写真トナーを得た。
【００３８】
（請求項６の発明）
図９は、請求項６の発明の概要を示す要部構成図で、この請求項６の気流式ＤＳ分級装置は、請求項５の発明に加え、振動手段２８に進行波発生手段２９を付加させ、分散室５の内壁面に対し鉛直下向きの進行波振動を生じさせるものである。分散室５の内壁面に対し鉛直下向きの進行波振動を生じさせる方法としては、振動手段２８を分散室５の上方に設け、進行波発生手段２９として、パルス波形を生成する等がある。
【００３９】
請求項６の発明により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、進行波発生手段２９から発生した進行波信号は、振動手段２８に伝達され、分散室５の内壁に鉛直下向きの傾行波振動を発生させる。分散室５の内壁面上の鉛直下向きの進行波振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解き、さらに、粗粒子および微粒子の分散粒子に対し、分散室５から分級室４への搬送も促す。この結果、全体の分配収率が一層向上する。
【００４０】
請求項６の気流式ＤＳ分級装置は、振動手段２８として加振器を分散室５の鉛直上部に配し、これに接続する進行波発生手段２９としてパルスジェネレータを用いたもので、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、進行波発生手段２９であるパルスジェネレータから発生した進行波信号は（たとえば、連続的にパルス信号を与えること等がある）、振動手段２８である加振器に伝達され分散室５の内壁に鉛直下向きの進行波振動を発生させる。分散室５の内壁面上の鉛直下向きの進行波振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解き、さらに、粗粒子および微粒子の分散粒子に対し、分散室５から分級室４への搬送も促す。この結果、全体の分級収率が一層向上する。
【００４１】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、本請求項６の気流式ＤＳ分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．３％の電子写真トナーを得た。
【００４２】
（請求項７の発明）
図１０は、請求項７の発明の概要を示す要部構成図で、この気流式ＤＳ分級装置は、請求項６の発明に加え、例えば、もう一組の振動手段３０と進行波発生手段３１を分散室５の鉛直下部に設け、かつ、鉛直上部にある一組の振動手段２８と進行波発生手段２９に長時間鉛直下向きの進行波を発生させた後、鉛直下部にあるもう一組の振動手段３０と進行波発生手段３１に短時間鉛直上向きの進行波を発生させるものである。
【００４３】
請求項７の発明により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、進行波発生手段２９から発生した進行波信号は、振動手段２８に伝達され分散室５の内壁に鉛直下向きの進行波振動を長時間発生させる。これにより、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解き、さらに、粗粒子および微粒子の分散室５から分級室４への搬送も促す。さらに進行波発生手段３１から発生した進行波信号は、振動手段３０に伝達され分散室５の内壁に鉛直上向きの進行波振動を短時間発生させる。この短時間の鉛直上向きの進行波振動は、長時間の鉛直下向きの進行波振動に対し、突発的な逆向きの振動変化を与え、前記した微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合に瞬間的に逆向きの力を与えて一層解き易くさせ、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合にも瞬間的な逆向きの力を与えることで一層解き易くさせ、さらに、粗粒子および微粒子の分散室５から分級室４への搬送も一層促す。この結果、全体の分級収率が一層向上する。
【００４４】
上記請求項７の気流式ＤＳ分級装置は、２組の振動手段２８と進行波発生手段２９、振動手段３０と進行波発生手段３１を持ち、振動手段２８として加振器を分散室５の鉛直上部に配し、これに接続する進行波発生装置２９としてパルスジェネレータを用い、さらに、振動手段３０として別の加振器を分散室５の鉛直下部に配し、これに接続する進行波発生手段３１として別のパルスジェネレータを用いたもので、この構成により、分散室５内部で凝集粒子の分散ならびに再凝集の回避がなされるとき、進行波発生手段２９であるパルスジェネレータから発生した進行波信号は（たとえば、連続的にパルス信号を与えることなどがある）、振動手段２８である加振器に伝達され分散室５の内壁に鉛直下向きの進行波振動を発生させる。分散室５の内壁面上の鉛直下向きの進行波振動は、微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を解き、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も解き、さらに、粗粒子および微粒子の分散室５から分級室４への搬送も促す。さらに、進行波発生手段３１である別のパルスジェネレータから発生した進行波信号は（たとえば、連続的なパルス信号を付与することなどができる）、振動手段３０である別の加振器に伝達され分散室５の内壁に鉛直上向きの進行波振動を前記鉛直下向きの進行波振動よりも短時間だけ発生させる。この短時間の鉛直上向きの進行波振動は、長時間の鉛直下向きの進行波振動に対し、突発的な逆向きの振動変化を与えるため、前記した微粒子と分散室５の内壁間の凝集による結合を一層解き易くさせ、かつ、分散室５の内壁面と接触中の凝集粒子間の結合も一層解き易くさせ、さらに、粗粒子および微粒子の分散室５から分級室４への搬送も一層促す。この結果、全体の分級収率が一層向上する。
【００４５】
上記装置の分級実施例を以下に示す。
スチレン−アクリル共重合樹脂８５重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化させた後ハンマーミルにて粗粉砕した。
次に、この粗粉砕物をジェットミルにて重量平均粒子径９．０［μｍ］に微粉砕して微粉砕物を得、この微粉砕物を、本請求項７の気流式ＤＳ分級装置にて分級した結果、重量平均粒子径９．１［μｍ］、４［μｍ］以下の極微粒子の個数含有率８．１％の電子写真トナーを得た。
【００４６】
【発明の効果】
分級室内に流入する二次空気流が粉体材料を旋回状に半自動流動させる際、該粉体材料中の粗粒子と微粒子に対して働く遠心力及び向心力が異なることを利用する分級原理を用いる気流式ＤＳ分級装置においては、分散室で凝集粒子の分散ならびに、分散粒子の再凝集回避を可能とさせ、次工程である分配室での分級工程へ分散粒子を速やかに送る必要がある。
請求項１の発明によると、分散室内壁面に凹凸を与えて旋回中の粒子に対して衝突による微振動を与えることができ、これにより凝集粒子の分散性を増加させ、さらに分散粒子の再凝集も抑えることが可能となり、分級の高効率化が図れる。
【００４７】
請求項２の発明によると、請求項１の効果に加えて、微粒子が入り込む可能性のある隙間が無くなり、微粒子の付着の回避ならびに、分級性の向上が一層図れる。
【００４８】
請求項３の発明によると、請求項２の効果に加えて、分散室内壁面に与える凹凸の最適位置が示され、分散条件の最適化の設定が可能となる。
【００４９】
請求項４の発明によると、請求項１または請求項２または請求項３の効果に加えて、粒子の分散室から分級室への通路を確保することができ、粒子の搬送性が一層向上し、一層の分級の高効率化が図れる。
【００５０】
請求項５の発明によると、請求項４の効果に加えて、分散室内壁面の振動により、凝集粒子に対する分散性の一層の向上、及び、分散粒子の再凝集性の一層の低下、及び、粒子搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れる。
【００５１】
請求項６の発明によると、請求項５の効果に加えて、分散室の内壁面に鉛直下方の進行波振動を与えることにより、粒子の搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れる。
【００５２】
請求項７の発明によると、請求項６の効果に加えて、分散室の内壁面に瞬間的な鉛直上向きの進行波振動を与えることにより、凝集粒子の分散性の一層の向上、及び、分散粒子の再凝集性の一層の低下、及び、粒子搬送性の一層の向上が可能となり、一層の分級の高効率化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による気流式ＤＳ分級装置を説明するための要部概略構成図である。
【図２】請求項１の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図（平面図）である。
【図３】請求項２の発明の概要を示す要部構成図である。
【図４】請求項２の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図（平面図）である。
【図５】請求項３の発明の概要を示す要部構成図である。
【図６】請求項３の気流式ＤＳ分級装置の一実施例を説明するための要部構成図である。
【図７】請求項４の発明の概要を示す要部構成図である。
【図８】請求項５の発明の概要を示す要部構成図である。
【図９】請求項６の発明の概要を示す要部構成図である。
【図１０】請求項７の発明の概要を示す要部構成図である。
【図１１】気流式ＤＳ分級装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
４…分級室、５…分散室、６…分散室流入口、７…センターコア、１４…旋回気流、１５…中心軸、１６…棒状部材、１７…流れ、１８…狭所、１９…９０度絶対位置、２１…１８０度絶対位置、２２…２７０度絶対位置、２３…曲面形状柱又は三角柱部材、２４…接続位置、２５…流れ１７の方向パターン、２６…通路幅長、２７…棒状部材１６の下部からの距離、２８…振動手段、２９…進行波発生手段、３０…振動手段、３１…進行波発生手段、３２…流路幅、３３…突き出し長。
Claims (7)
- 粉体材料と一次空気流との混合流体を装置上部の円筒形状を有した分散室に該円筒形状の接線方向から導入し、その後、分散室下部に位置し、かつ、上側はセンターコア、下側はセパレーターコア、側面側は二次空気流が流入する二次空気流入口から構成された分級室に導入して、該粉体材料を気流により粗粒子及び微粒子に分離する気流式ＤＳ分級装置において、分散室内壁に一つあるいは複数の棒状部材を鉛直軸方向に設け、かつ、該棒状部材断面積を前記分散室に接線方向から導入する混合流体流路断面積よりも著しく小さくしたことを特徴とする気流式ＤＳ分級装置。
- 請求項１の気流式ＤＳ分級装置において、棒状部材が分散室内壁と接する部分の縁が曲面形状であることを特徴とする気流式ＤＳ分級装置。
- 請求項１または２の気流式ＤＳ分級装置において、分散室の中心軸を中心に回転する方向に対し、分散室の接線方向の流入口と分散室との接続位置から９０度下流位置までに、少なくとも一つの棒状部材位置を有することを特徴とする気流式ＤＳ分級装置。
- 請求項１または２または３の気流式ＤＳ分級装置において、棒状部材下端位置が、センターコア下部位置から混合流体が分散室から分級室へ入る通路幅長の１ないし２倍以内鉛直上方に配したことを特徴とする気流式ＤＳ分級装置。
- 請求項４の気流式ＤＳ分級装置において、分配室壁面に振動手段を付加したことを特徴とする気流式ＤＳ分級装置。
- 請求項５の気流式ＤＳ分級装置において、鉛直方向進行波生成手段を付加したことを特徴とする気流式ＤＳ分級装置。
- 請求項６の気流式ＤＳ分級装置において、長時間の鉛直下向き進行波、および、短時間の鉛直上向き進行波の連続的な変化を付与したことを特徴とする気流式ＤＳ分級装置。
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- 1997-06-24 JP JP16774497A patent/JP3606710B2/ja not_active Expired - Fee Related
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