JP3839366B2 - 粒度分布測定用サンプリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インライン粒度測定機用サンプリングシステムに関し、更に詳細には、プリンタや複写機内で利用されるトナーの粒径を測定する場合に、製造ライン内で、分級機又はサイクロンの下部等でダブルダンパー又はロータリーバルブ等の装置により非連続的に自由落下で排出されるトナーの粒径を監視する場合の粒度分布測定用サンプリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本願の処理対象とするトナー用又は薬品等の粒度の小さい粉体を取り扱う粉体処理装置内において、粒度を測定するシステムをインライン型で構築する場合、サンプリングした粉体を計測する前に粉体の分散処理をすることが不可欠である。その処理工程が必要なために、もし粉体輸送管内のみで、高精度に粒度を測定するには、その粉体輸送管内に分散を可能とするレベルの速さの気流を作る必要がある。しかし、この方法は、粉体輸送管内に実質的に高レベルの気流の乱れを作ることになる。
【0003】
そこで、従来においては、図7に示されるような、複写機やプリンターに用いられるトナーの製造システムにおける粒度分布測定用サンプリング装置が存在しており、1はトナー等の原料、2は気流式分級機、3はダブルダンパー、4は粉体輸送管である。
【0004】
前記粉体輸送管4内には、該粉体輸送管4の側壁を貫通するようにしてサンプリング用の管としての吸引ノズル5を設置し、該吸引ノズル5の開口を粉体輸送管4内のほぼ中央に位置決めさせ、この開口は、適度な量の粉体を取り込める大きさの入り口とし、又、前記吸引ノズル5の開口と逆側に、入口バルブ6とパイプを介して負圧処理用の試料誘引用エアー装置9並びにパージエアー装置10を設けると共に、レーザー回折式等の粒度分布測定機14を設け、該粒度分布測定機14にデータ変換装置11とパソコン15とを接続し、更に、前記粒度分布測定機14に導入された粉体を前記粉体輸送管4へ戻すための出口バルブ7と排出パイプ8とを設けてある。
【0005】
前述の如き従来の粒度分布測定用サンプリング装置においては、先ず、トナー等の原料1が気流式分級機2へ導入され、分級処理がなされた製品トナーは、その気流式分級機2の下部からダブルダンパー3の開閉により非連続的に自由落下し、粉体輸送管4を通過し、下部にある捕集容器(図示せず)に捕集される。上記自由落下してきたトナーは粉体輸送管4途中にある吸引ノズル5により負圧で吸引され、レーザー回折式の粒度分布測定機14に取り込まれ、該粒度分布測定機14で粒径が測定された後、出口バルブ7と排出パイプ8を通過し粉体輸送管4に戻される。前記粒度分布測定機14で測定された粒径のデータは、データ変換装置11で所望の形式に変換された後、粒度分布測定記録ソフトがインストールされているパソコン15に送られて記録されると共に、解析等が行われる。尚、前記吸引ノズル5によるトナーの吸引は、試料誘引用エアー装置9から供給されるモーティブエアー並びにパージエアー装置10から供給されるパージエアーによるエジェクター効果により行なわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如く、粉体輸送管4内を流れる粉体をサンプリングしその粒径を測定する場合に、粉体輸送管4内を連続して流れる固気混合流中に吸引ノズル5を設けて吸引し、粒度分布測定機14内へ取り込んで粒径を測定するのでは、固気混合流がなるべく均一濃度で連続して流れている場合に有効であるが、ダブルダンパー3から排出される非連続的な粉体の自由落下の下ではサンプリングした固気混合流の流れが不連続でかつ濃度が大きいため安定して粒径をサンプリング及び測定することが不可能であった。
【0007】
又、本状況下でのサンプリング及び測定の手段として特開2001−305040号公報で提案されている方法がある。しかし本方法では、凝集性の悪い粉体は捕捉後の粉体が滞留しリアルタイムでの粒径測定ができない欠点がある。
【0008】
本発明は、斯かる実情に鑑み、安定して粒径をサンプリング及び測定することができる粒度分布測定用サンプリング装置を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項1記載の発明では、配管内を非連続的に自由落下する粉体のサンプリングを行うインライン粒度分布測定用サンプリング装置において、落下する粉体の大きさよりも十分に大きな目開きの篩を配置し、落下してきた粉体を一次捕捉し、捕捉した粉体が篩を通過した後は連続的に落下し、その粉体の一部を吸引して測定器に取り込み粒径を連続的に測定する粒度分布測定用サンプリング装置において、上段の篩の目開きを、下段の篩の目開きより大きくなるように、複数の篩を配置して振動させることを特徴とする、インライン粒度分布測定用サンプリング装置を最も主要な特徴とする。
【0010】
請求項2記載の発明では、篩の目開きを90μm〜4mmとする請求項1記載の粒度分布測定用サンプリング装置を主要な特徴とする。
【0013】
請求項3記載の発明では、篩の振動の振幅を、0.5〜5.0mm、振動数を、1000回/min〜6000回/minとすることを特徴とする請求項1記載の粒度分布測定用サンプリング装置を特徴としている。
【0014】
請求項4記載の発明では、前記複数の篩を、上段の目開き>中段の目開き>下段の目開きとなるように設けることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれかに記載の粒度分布測定用サンプリング装置を主要な特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図7と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図7に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図1に示す如く、吸引ノズル5の上方位置に篩16を配設してサンプリング装置12を構成した点にある。前記サンプリング装置12の篩16には、振動発生装置13を接続してあるが、更に、図2を参照して詳細に説明する。
【0017】
図2は粉体輸送管4内に設けられたサンプリング装置12の図である。前記サンプリング装置12の篩16は粉体輸送管4内に設けられ、該粉体輸送管4外側からの軸により支えられており、上下に振動可能となるようになっている。又、軸は振動発生装置13に直結されており、該振動発生装置13により任意の周期で上下振動を発生させることができる。
【0018】
又、篩16は複数段とすることも可能である。この場合においても、複数段の篩16は固定されており、一緒に任意の振幅、振動数で振動させることが可能である。
【0019】
サンプリング装置12に使用する篩16は、目開き90μmから4mmまで、使用する粉体により選択できる。4mm以上の篩16を使用すると、粉体は捕捉されず全量一瞬にして落下される。その結果、非連続的に供給されてくる粉体により生成される濃度変化が大きく連続的なサンプリングができなくなる。又、90μm以下の目開きでは、篩16の抵抗が大きく篩16上への粉体の滞留量が増加するため、粉体輸送管4内の閉塞を招くことになる。
【0020】
サンプリング装置12は必要に応じて上下に振動させることができるが、その振幅は0.5〜5.0mm、振動数1000回/min〜6000回/minとすることが望ましい。振幅は0.5mm以下、振動数1000回/min以下では凝集した粉体の解砕効果がない。又、5.0mm以上、振動数6000回/min以上では、粉体が落下しない状況となる。
【0021】
粉体の排出量が大きい場合、篩16を複数段にするとより効果がある。上段の篩16で一次捕集することにより、粉体出力部から排出された粉体が自由落下により加速されて篩16上に落下する衝撃を緩和する効果がある。この場合、使用する篩16の目開きは、上段>中段>下段とする必要がある。
【0022】
これらの方法により捕捉された粉体は、篩16下部に設けられた吸引ノズル5により粉体輸送管4外部に連続的に摘出される。その方法は、通常エジェクター効果により行なわれるが、吸引する方法はこれに限定されるものではない。摘出された粉体は、外部に設けられた粒度分布測定機14に連続して取り込まれ、レーザー回折式等の方法で粒径が測定された後、粉体輸送管4内に戻される。
【0023】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【0024】
(実施例1)
表1は本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置の実施例1と比較例1とを表形式にまとめたものであって、実施例1と比較例1の条件でそれぞれ測定した場合の測定結果のグラフは図3に示され、実施例1では、測定時に篩16上に滞留したトナーを連続して吸引、測定でき、測定結果も安定した結果となった。これに対し、比較例1では、ダブルダンパー3の開閉に伴い自由落下する粉体は一定時間捕捉され粒径が測定されるが、数十秒後には落下する粉体がなくなり、測定不能となる。又、濃度についても安定せず、その結果、信頼性の乏しい粒径の測定結果となった。
【0025】
【表1】
【0026】
(実施例2)
表2は本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置の実施例2と比較例2とを表形式にまとめたものであって、実施例2と比較例2の条件でそれぞれ測定した場合の測定結果のグラフは図4に示され、ダブルダンパー3からのトナー排出間隔が90秒と長いため、従来の測定方法では測定不能時間が長いが、実施例2では、篩16を3段にすることにより安定した粒径測定が可能となった。
【0027】
【表2】
【0028】
(実施例3)
表3は本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置の実施例3と比較例3とを表形式にまとめたものであって、実施例3と比較例3の条件でそれぞれ測定した場合の測定結果のグラフは図5に示され、トナーの中でも小粒径の6.5μmのトナーを使用した場合、比較例3の条件では、測定はされているがトナーの実粒径6.0〜7.0μmに対し、測定されている粒径は5.0〜7.0μmと大きくばらついており真値を表していない結果である。しかし本トナーを実施例3の条件で測定した場合、安定して測定することができた。
【0029】
【表3】
【0030】
(実施例4)
表4は本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置の実施例4と比較例4とを表形式にまとめたものであって、実施例4と比較例4の条件でそれぞれ測定した場合の測定結果のグラフは図6に示され、単位時間当りのトナー処理量が多い場合、1回当りのダブルダンパー3からの排出量が多いため、比較例4の条件では、篩16の抵抗により、複数段ある篩16の各段でトナーの滞留が大きくなり、結果として連続したトナーの排出が得られず、測定不能領域が発生した。しかし、実施例4のように、篩16の目開きを上段>中段>下段とすることにより、各段での抵抗が軽減され安定して測定することができた。
【0031】
【表4】
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1記載のインライン粒度分布測定用サンプリング装置によれば、従来のように試料が断片的に粒度測定機へ供給されていた状態から、篩を抵抗として一定時間篩上に粉体を滞留させ、少量づつ篩から落下する粉体を連続的に捕捉することができるため、試料を平均化して、粒度分布測定機へ供給できるようになり、その結果として、測定不能時間がなくなり安定して粒径を測定することが可能となる。
【0033】
本発明の請求項2記載の粒度分布測定用サンプリング装置によれば、篩の目開きを90μm〜4mmとすることにより粉体の中でも特に凝集性の強い電子写真用トナーを使用した場合に大きな効果が発揮される。
【0034】
本発明の請求項1記載のインライン粒度分布測定用サンプリング装置によれば、篩を複数段とすることにより粉体出力部から排出される間隔が非常に大きい場合に、上段から最下段まで篩が抵抗となり供給量をより安定化させる効果が発揮され有効となる。
【0035】
本発明の請求項1記載の粒度分布測定用サンプリング装置によれば、篩を振動させることによりトナー粉体の中でも小粒径のトナーを使用した場合に効果が発揮される。
【0036】
本発明の請求項3記載の粒度分布測定用サンプリング装置によれば、篩に与える振動の振幅を0.5〜3.0mm、振動数を1000回/min〜6000回/minとすることにより小粒径のトナーにおいてその種類によらず安定したサンプリングが可能となる効果を発揮する。
【0037】
本発明の請求項4記載の粒度分布測定用サンプリング装置によれば、上段の篩の目開きを下段の篩の目開きより大きくすることにより各段篩上の粉体滞留量が必要以上に増加することを防ぐ効果が発揮される。このことにより粉体出力部から排出される粉体の単位時間当たりの供給量が大きい場合、各段篩に必要以上のトナーの滞留がなくなり、その最下段の篩から落下供給される供給量を安定させる効果が発揮され、安定した粒径の測定に有効となる。
【0038】
本発明の請求項1記載の粒度分布測定用サンプリング装置によれば、これらのサンプリング装置によりサンプリングされた粉体又はトナーをオンライン粒径測定装置に取り込み、粒径の測定を行ない、測定後のサンプルが工程内に戻されることにより、製造ライン内で流れる粉体又はトナーの粒径をリアルタイムで測定及び監視が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置を付加した粉体処理装置のシステム全体を示す概略図である。
【図2】本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置の一例の概略図である。
【図3】本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置の実施例1と比較例1との各測定結果をグラフとした図である。
【図4】本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置の実施例2と比較例2との各測定結果をグラフとした図である。
【図5】本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置の実施例3と比較例3との各測定結果をグラフとした図である。
【図6】本発明に係る粒度分布測定用サンプリング装置の実施例4と比較例4との各測定結果をグラフとした図である。
【図7】従来技術としての粉体処理装置のシステム全体を示す概略図である。
【符号の説明】
1 トナーの原料
2 気流式分級機
3 ダブルダンパー
4 粉体輸送管
5 吸引ノズル
6 入口バルブ
7 出口バルブ
8 排出用パイプ
9 試料誘引用エアー装置
10 パージエアー装置
11 データ変換装置
12 サンプリング装置
13 振動発生装置
14 粒度分布測定機
15 パソコン
16 篩
Claims (4)
- 配管内を非連続的に自由落下する粉体のサンプリングを行うインライン粒度分布測定用サンプリング装置において、落下する粉体の大きさよりも十分に大きな目開きの篩を配置し、落下してきた粉体を一次捕捉し、捕捉した粉体が篩を通過した後は連続的に落下し、その粉体の一部を吸引して測定器に取り込み粒径を連続的に測定する粒度分布測定用サンプリング装置において、上段の篩の目開きを、下段の篩の目開きより大きくなるように、複数の篩を配置して振動させることを特徴とする、インライン粒度分布測定用サンプリング装置。
- 篩の目開きを、90μm〜4mmとすることを特徴とする請求項1記載の粒度分布測定用サンプリング装置。
- 篩の振動の振幅を、0.5〜5.0mm、振動数を、1000回/min〜6000回/minとすることを特徴とする請求項1記載の粒度分布測定用サンプリング装置。
- 前記複数の篩を、上段の目開き>中段の目開き>下段の目開きとなるように設けることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれかに記載の粒度分布測定用サンプリング装置。
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