JP4787788B2

JP4787788B2 - 粉砕粗粉分級装置、微粉分級装置

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Publication number: JP4787788B2
Application number: JP2007129357A
Authority: JP
Inventors: 信康牧野; 浩次野毛; 健太川角
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Description

本発明は、気流式分級装置に関するものであり、特に、機械式粉砕機で粉砕した粉体における微粉や粗大粒子の混入を抑制し効率良く分級し、粒度分布がシャープな粉体製品を得る粉砕粗粉分級装置、および微粉分級装置に関する。

近年の乾式トナーにおいては、デジタル複写方式での高画質化への要求が高まり、トナー粒径の制御、即ち、微粉や粗粉の割合を減らしシャープな粒径分布のトナーを得ることが必要とされ、所望の粒径分布のトナーが得られるトナー製造装置の開発への要求が高まっている。

従来、トナーの粉砕粗粉分級装置に用いられる粉砕装置としては、表面に凹凸を有するロータと、その周囲内面に凹凸面が固定配置されたステータにおいて、ロータを高速回転させることでロータ−ステータ間に発生する渦流によりトナー原材料を粉砕する機械式粉砕機が１〜２個用いられる。さらに粉砕されたトナー原材料は、粉砕機に結合された分級手段２個によって微粉分級されて製品であるトナーが得られる。

図１はそれぞれ従来行われているトナー製造方法における各工程のフローの例である。例えば微粉砕粗粉分級工程は閉回路粉砕で行われ、原料は原料供給管１を経て粉砕手段２で粉砕された後、サイクロン４で一旦捕集され、粗粉分級手段５へ導入され粉砕物と微粉とに分けられる。粗粉は配管３を経て戻り再び粉砕機２で粉砕される。粉砕工程で生じた微粉は経路６を通じてサイクロン７で捕集された後、微粉分級工程に供される。微粉分級工程において分級手段に供給される粉体は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある広範囲の粒径のトナーが粉砕手段と分級手段との間を循環して供給されるため、粒度がブロードであり、目的の粒度を得るためには製品回収率が悪く、閉回路粉砕を行っている機械式粉砕機へのトナー戻し量が増加し、非常に負荷の大きい状態で運転しなくてはならない。微粉分級工程において、トナーは微粉分級機８でさらに分級され、製品は製品回収器９に回収される。

分級された微粉は経路１０を経由してサイクロン１１に一旦捕集された後、経路１２を経由して微粉分級機１４で再度分級され、粗粒子は経路１３を経て分級機８に再び戻される。また微粉は経路１５を経由してサイクロン１６に捕集された後、微粉１７として回収される。この微粉分級機８、１４は、処理能力に応じて一段分級機および二段分級機の中から好適なものを用いることができる。

上述のとおり、従来のトナー製造方法では粗粉や微粉の割合が多くなるので、このよういにして製造された現像剤を用いて得られた画像は帯電量が安定せず、濃度も一定とならない。即ち、トナーの帯電量に影響を与える過粉砕されたトナーは地汚れ現象を引き起こし、粉砕不足であるトナーは転写不良で画像欠陥や品質の低下を引き起こす。また、生産においては分級機に過大な負荷がかかるため分級の効率が悪く、粉砕における粉砕エネルギー効率も悪いという問題がある。

また、ジェット式粉砕機による粉砕方法では、製品として不要な微粉が個数割合で１５〜５０％とかなり多く、製品トナーへの微粉の混入を招きやすく、さらには微粉を除去するため生産効率が悪く、除去した微粉を再利用するためには追加のエネルギーを必要とする。

特許文献１では、分散部と分級部とを設けた分級機等が、また特許文献２では、原料供給管上部円周上に二次エアー流入ベーンを備えた分級機が開示されているが、いずれも分級機内の旋回速度を上昇させ分級精度を高めるための機能が無く、また分級機内の分級機会が構造上一度しかないために分級精度が低下し、粗粉分級では粗大粒子の粉砕品への混入、微粉分級では製品への微粉混入による精度低下が発生してしまうため、上記従来の分級機では粉砕処理能力および消費動力などの点で粉砕性能が不十分であった。さらに、トナーにおいては画像品質面で粒度や分布が重要であるため、上記分級機を用いて製造されたトナーでは帯電量分布などに悪影響を与えるという問題があった。

実公昭５８−０１３９５６号公報特許第２７６６７９０号公報

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、微粉や粗大粒子の混入を抑制し効率良く粒度分布のシャープな粉体を製造する粉砕粗粉分級装置および微粉分級装置を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、少なくともセンターコアを具備する前記粉体を分散させる分散室と、セパレータコアを具備する分級室とを有するサイクロン型分級機であって、前記センターコアは、中心に微粉排出孔管が設けられていることで上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、上記課題を解決するために本発明に係る粉砕粗粉分級装置および微粉分級装置は、具体的には下記（１）〜（１６）に記載の技術的特徴を有する。
（１）：粉体原料を粉砕する機械式粉砕機と、粉砕された粉体を捕集するサイクロンと、捕集された粉体から粗粉を分級する粗粉分級機とを備える粉砕粗粉分級装置において、前記粗粉分級機は、センターコアを具備する前記粉体を分散させる分散室と、セパレータコアを具備する分級室とを有するサイクロン型分級機であって、前記センターコアは、中心に微粉排出孔管が設けられ、前記微粉排出孔管は、前記セパレータコアの方向に延びていることを特徴とする粉砕粗粉分級装置である。
（２）：上記（１）に記載の粉砕粗粉分級装置において、前記分散室は、二次エアー流入ベーンを備えていることを特徴とする粉砕粗粉分級装置である。
（３）：上記（１）または（２）に記載の粉砕粗粉分級装置において、前記センターコアは、頂角α１が下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置である。
９０°≦α１≦１４０°
（４）：上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、前記微粉排出孔管の開口面積Ａ１は、前記セパレータコアの開口面積Ａ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置である。
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２
（５）：上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、前記微粉排出孔管の長さＬは、前記セパレータコアの開口部直径Ｄに対して下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置である。
１×Ｄ≦Ｌ≦４×Ｄ
（６）：上記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、前記粗粉分級機は、上部蓋を有し、該上部蓋は、中心部に偏流防止部を備え、該偏流防止部は、ドーナツ状のリングであることを特徴とする粉砕粗粉分級装置である。
（７）：上記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、前記偏流防止部の体積Ｖ１は、前記分散室の容積Ｖ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置である。
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２
（８）：上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、前記偏流防止部の底面積ＶＡ１は、前記分散室のａ−ａ’方向の断面積ＶＡ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置である。
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２
（９）：閉回路粉砕であることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置である。

（１０）：上記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置によって粗粉が分級された粉体から、微粉を分級する微粉分級装置であって、前記微粉分級装置は、センターコアを具備する前記粉体を分散させる分散室と、セパレータコアを具備する分級室とを有するサイクロン型分級機であって、前記センターコアは、中心に微粉排出孔管が設けられ、前記微粉排出孔管は、前記セパレータコアの方向に延びていることを特徴とする微粉分級装置である。
（１１）：上記（１０）に記載の微粉分級装置において、前記分散室は二次エアー流入ベーンを備えていることを特徴とする微粉分級装置である。
（１２）：上記（１０）または（１１）に記載の微粉分級装置において、前記センターコアは、頂角α１が下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置である。
９０°≦α１≦１４０°
（１３）：上記（１０）〜（１２）のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、前記微粉排出孔管の開口面積Ａ１は、前記セパレータコアの開口面積Ａ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置である。
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２
（１４）：上記（１０）〜（１３）のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、前記微粉排出孔管の長さＬは、前記セパレータコアの開口部直径Ｄに対して下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置である。
１×Ｄ≦Ｌ≦４×Ｄ
（１５）：上記（１０）〜（１４）のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、前記微粉分級装置は、上部蓋を有し、該上部蓋は、中心部に偏流防止部を備え、該偏流防止部は、ドーナツ状のリングであることを特徴とする微粉分級装置である。
（１６）：上記（１０）〜（１５）のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、前記偏流防止部の体積Ｖ１は、前記分散室の容積Ｖ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置である。
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２
（１７）：上記（１０）〜（１６）のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、前記偏流防止部の底面積ＶＡ１は、前記分散室のａ−ａ’方向の断面積ＶＡ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置である。
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２

本発明の粉砕粗粉分級装置によれば、従来の粉砕粗粉分級装置に比べ分級機精度向上により製品に混入する粗粉含有量が減少し、同時に微粉の発生率の抑制が可能となり、生産効率面で経済的に有利となる。
また本発明の微粉分級装置によれば、分級機内の旋回速度を安定させ、従来の粉砕分級装置に比べ機精度向上により製品に混入する微粉含有量が減少し、同時に微粉の発生率の抑制が可能となり、生産効率面で経済的に有利となる。
さらに本発明の粉砕粗粉分級装置および微粉分級装置によれば、微粉含有率のコントロールが容易で長時間にわたって安定した粒径の粉体が得られる。

（粉砕粗粉分級装置）
本発明の粉砕粗粉分級装置は、粉体原料を粉砕する機械式粉砕機と、粉砕された粉体を捕集するサイクロンと、捕集された粉体から粗粉を分級する粗粉分級機とを備える粉砕粗粉分級装置において、前記粗粉分級機は、センターコアを具備する前記粉体を分散させる分散室と、セパレータコアを具備する分級室とを有するサイクロン型分級機であって、前記センターコアは、中心に微粉排出孔管が設けられていることを特徴とする粉砕粗粉分級装置である。

（微粉分級装置）
本発明の微粉分級装置は、上記粉砕粗粉分級装置によって粗粉が分級された粉体から、微粉を分級する微粉分級装置であって、前記微粉分級装置は、センターコアを具備する前記粉体を分散させる分散室と、セパレータコアを具備する分級室とを有するサイクロン型分級機であって、前記センターコアは、中心に微粉排出孔管が設けられたことを特徴とする微粉分級装置である。

また、上記本発明の粉砕粗粉分級装置および微粉分級装置に用いられる分級機は、機械式粉砕機で造粒された粉体に限らず、重合法等で造粒された粉体を分級する場合においても好適に用いることができる。

本発明の粉砕粗粉分級装置および微粉分級装置の基本的な構成に関して以下に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種種の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限りこれらの態様に限られるものではない。

〔第１の実施の形態〕
まず本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機の第１の実施の形態を説明する前に、図２において従来の分級機の構成を示し、説明する。この分級機は図１に示す粗粉分級工程の粗粉分級機５として用いられる。また、この粗粉分級機は生産能力や設備構成等によって２つ以上の多分級でも構わない。サイクロン型分級機は２−４より流入したトナー噴流は上部センターコア２−１で旋回され分散後コレクター下部に設置されたセンターコア２−５を通過し、分級室２−２に流入する。分級室周囲にはセパレータコア２−７、ルーバー２−９が設置され、セパレータコアの中心部の排出孔２−１２より吸引するブロワによってルーバーより二次エアーを吸引流入することで旋回流はさらに加速され遠心力によって微粉はセパレータコア中心に回収され粗粉はルーバーとセパレータコアのギャップ２−６を通過しホッパー２−３で回収される。この従来の分級機は、例えば日本ニューチック社製のＤＳ分級機が該当する。

本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機の第１の実施の形態の構成を図３に示す。この分級機は、図１に示す粉砕分級工程の粗粉分級機に適用されるものである。
本実施の形態では、図２で示される従来の分級機の構成に加えて、サイクロン型分級機のセンターコア３−５の中心に、分級室内のセパレータコア３−８に向けて排出管（微粉排出孔管、以下同様とする）５ａを装着する。粉砕物はコレクター入口４から流入しコレクター内１で旋回流を形成する際、排出管３−５ａの吸引作用によって更に旋回速度を増し、従来の分級機コレクター内と比較し旋回速度が上昇することで分散性が向上する。同時に粉砕物中の超微粉砕は上記分散作用によって排出管３−５ａより分級室２−２内に具備されたセパレータコアの微粉排出孔２−７を経由して微粉側に排出される。

従来の分散室内でも分級機能が付加され超微粉は排出管３−５ａより予め分級される。すなわち排出管３−５ａによって同一分級機内で二段の分級作用が可能となる事で分級精度が著しく向上する。

粉砕装置には回転するロータを用いる機械式粉砕機であれば公知のものが適用可能であり、例えばターボ工業社製のターボミルを用いて粉砕分級を行う。

本実施の形態の粉砕粗粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
ポリエステル樹脂７５重量％とスチレンアクリル共重合樹脂１０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、冷却固化した後ハンマーミルで粗粉砕したトナー原料を、機械式粉砕機ターボミルで粉砕し、図１に示す粉砕粗粉分級ならびに微粉分級工程において粗粉分級機５を図３に示す分級機に交換し、２００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径８．０μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１２個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で１．０重量％のトナー粒径を８５％得ることができた。
この粒径測定にはコールターカウンター社のマルチサイザーを用いた。

尚、本実施の形態の分級機に用いたものと同一の混練品を用いて図１に示す工程フローで粉砕分級をおこなったところ、２００ｋｇ／ｈｒの原材料供給で、重量平均粒径７．８μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１７個数％、１８μｍ以下粗粉含有率が重量平均で２．５重量％のトナー粒径を８０％得ることができた。

〔第２の実施の形態〕
まず本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機の第２の実施の形態を説明する前に、図４に従来分級機の構成を示し、説明する。この分級機は図１に示す粗粉分級工程の粗粉分級機５として用いられる。この粗粉分級機は生産能力や設備構成等によって２つ以上の多分級でも構わない。サイクロン型分級機は４−４より流入したトナー噴流は上部センターコア４−１で旋回される際、コレクター４−１の周囲に設置した一次ルーバー（二次エアー流入ベーン、以下同様とする）４−４ａにより外気エアーを吸引するため旋回流が一次ルーバーの無いタイプと比べ向上し、分散後コレクター下部に設置されたセンターコア４−５を通過し、分級室４−２に流入する。分級室周囲にはセパレータコア４−７、ルーバー４−９が設置され、セパレータコアの中心部の排出孔２−１２より吸引するブロワによってルーバーより二次エアーを吸引流入する事で旋回流はさらに加速され遠心力によって微粉はセパレータコア中心に回収され粗粉はルーバーとセパレータコアのギャップ４−６を通過しホッパー４−３で回収される。この従来の分級機は、例えば日本ニューチック社製のＤＳＸ分級機が該当する。

本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機の第２の実施の形態の構成を図５に示す。この粗粉分級機は、図１に示す粉砕分級工程の粗粉分級機に適用されるものである。
本実施の形態では、図４で示される従来の分級機の構成に加えて、サイクロン型分級機のセンターコア５−５の中心に分級室内のセパレータコア５−８に向けて、排出管５−５ａを装着する。粉砕物はコレクター入口４から流入しコレクター内１で旋回流を形成する際、排出管５−５ａの吸引作用によって更に旋回速度を増し、また一次ルーバー５−４により旋回流の増加の相乗効果も加わり、従来の分級機のコレクター内と比較し旋回速度が上昇する事で分散性が向上する。同時に粉砕物中の超微粉砕は上記分散作用によって排出管５−５ａより分級室５−２内に具備されたセパレータコアの微粉排出孔５−７を経由して微粉側に排出する事を特徴とすることで従来の分散室内でも分級機能が付加され超微粉は排出管５−５aより予め分級される。すなわち排出管５−５ａによって同一分級機内で二段の分級作用が可能となる事で分級精度が著しく向上する粉砕装置は回転するロータを用いる機械式粉砕機には、例えばターボ工業社製のターボミルを用いて粉砕分級を行う。

本実施の形態の粉砕粗粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
第１の実施の形態と同様のトナー原料の粉砕分級を行ったところ、重量平均粒径７．８μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１１個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で１．０重量％のトナー粒径を８６％得ることができた。

〔第３の実施の形態〕
本発明の微粉分級装置である第３の実施の形態では、第１の実施の形態の分級機と同様の構成の分級機を図１に示す微粉分級工程の微粉分級機８および１４として用いる。
上記第１〜２の実施の形態に記載の粉砕分級装置にて粉砕されたトナーを微粉分級する微粉分級工程において上部の分散室に具備されたセンターコアの中心に微粉排出孔管を設けた事を特徴とする微粉分級装置である。
図２に従来分級機の構成を示し図１に示す微粉分級工程の微粉分級機８および１４として活用する。サイクロン型分級機は２−４より流入したトナー噴流は上部センターコア２−１で旋回され分散後コレクター下部に設置されたセンターコア２−５を通過し、分級室２−２に流入する。分級室周囲にはセパレータコア２−７、ルーバー２−９が設置され、セパレータコアの中心部の排出孔２−１２より吸引するブロワによってルーバーより二次エアーを吸引流入する事で旋回流はさらに加速され遠心力によって微粉はセパレータコア中心に回収され粗粉はルーバーとセパレータコアのギャップ２−６を通過しホッパー２−３で回収される。例えば日本ニューチック社製のＤＳ分級機が該当する。
本実施の形態に係る静電荷像現像用トナーの製造方法は、微粉分級工程で得られるトナー生産形態に特徴を有するものであり、図３に示す分級機において、サイクロン型分級機の上部センターコア３−５の中心に分級室内のセパレータコア３−８に向けて、排出管５ａを装着する。粉砕物はコレクター入口４から流入しコレクター内１で旋回流を形成する際、排出管３−５ａの吸引作用によって更に旋回速度を増し、従来の分級機コレクター内と比較し旋回速度が上昇する事で分散性が向上する。同時に粉砕物中の超微粉砕は上記分散作用によって排出管３−５ａより分級室３−２内に具備されたセパレータコアの微粉排出孔７を経由して微粉側に排出する事を特徴とすることで従来の分散室内でも分級機能が付加され超微粉は排出管３−５ａより予め分級される。すなわち排出管３−５ａによって同一分級機内で二段の分級作用が可能となる事で分級精度が著しく向上する。

本実施の形態の微粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
第１の実施の形態と同様のトナー原料の粉砕分級を行ったところ、重量平均粒径７．８μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１１個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で１．０重量％のトナー粒径を８８％得ることができた。

〔第４の実施の形態〕
本発明の微粉分級装置である第４の実施の形態では、第２の実施の形態の分級機と同様の構成の分級機を図１に示す微粉分級工程の微粉分級機８および１４として用いる。
本実施の形態の微粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
第１の実施の形態と同様のトナー原料の粉砕分級を行ったところ、重量平均粒径７．８μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１０個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で１．０重量％のトナー粒径を８９％得ることができた。

〔第５の実施の形態〕
本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機である第５の実施の形態では、第１の実施の形態における粗粉分級機においてサイクロン型分級機上部の分散室に具備され中心に微粉排出孔管を設けたセンターコアの頂角α１を９０°≦α１≦１４０°に規定した事を特徴とする分級装置で図６に示すセンターコア頂角を規定するセンターコアの頂角が９０°未満の場合、コレクターの高さが増し分級室に至るまでの旋回速度が低下し、分級精度も低下する。またセンターコアの頂角は１４０°を超えると分級室に到達するまでのコレクター内の容積変化が現れずに充分な旋回流が得られない。コレクター内部の容積が適正化され、分級室２−２、（３−２）、（５−２）に近づく程内部容積は狭くなり旋回流を低下させることなく分級室に送り込めるため分級精度が向上する。

本実施の形態の粉砕粗粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
第１の実施の形態と同様のトナー原料／工程フローを用いセンターコアの頂角を１００°で実施したところ、重量平均粒径７．７μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１０個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．７重量％のトナー粒径を８７％得ることができた。

〔第６の実施の形態〕
本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機である第６の実施の形態では、第１の実施の形態におけるサイクロン型分級機上部の分散室に具備され中心に微粉排出孔管を設けたセンターコア中心の排出孔の径を特定の範囲に規定することを特徴とするものである。即ち、図７に示す微粉排出孔管の開口面積Ａ１を、図８に示すセパレータコアの開口面積Ａ２に対し１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２に規定したことを特徴とする分級装置で、センターコア上の微粉排出径を規定した事で粗粉分級機においては粗粉の飛び込み、微粉分級工程においては微粉の飛び込みが減少する。結果分級室に送り込めるため分級精度が向上する。

本実施の形態の粉砕粗粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
第１の実施の形態と同様のトナー原料／工程フローを用いセンターコアの開口面積を６／１０×Ａ２で実施したところ、重量平均粒径７．６μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１０個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．７重量％のトナー粒径を８７％得ることができた。

〔第７の実施の形態〕
本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機である第７の実施の形態では、第１の実施の形態におけるサイクロン型分級機上部の分散室に具備され中心に微粉排出孔管を設けたセンターコア中心の配管長さＬを特定の範囲に規定することを特徴とするものである。即ち、図７に示す微粉排出孔管の長さＬを、図８に示すセパレータコアの開口直径Ｄに対し１×Ｄ≦Ｌ≦４×Ｄに規定したことを特徴とする分級装置で、センターコア中心部の吸引力が安定し、粗粉分級機においては粗粉の飛び込み、微粉分級工程においては微粉の飛び込みが減少する。結果分級室に送り込めるため分級精度が向上する。

本実施の形態の粉砕粗粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
第１の実施の形態と同様のトナー原料／工程フローを用いセンターコアの開口面積を６／１０×Ａ２で実施したところ、重量平均粒径７．７μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１１個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．６重量％のトナー粒径を８７％得ることができた。

〔第８の実施の形態〕
本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機である第８の実施の形態では、第１の実施の形態におけるサイクロン型分級機の上部蓋に図９に示す偏流防止治具５−１ｃを具備したことを特徴とする。この偏流防止治具５−１ｃはコレクター中心の排気管にドーナツ上のリングを設けたことでコレクター内の容積が縮まると共に旋回流中心のよどみが減少し粗粉分級機においては粗粉の飛び込み、微粉分級工程においては微粉の飛び込みが減少する。結果分級室に送り込めるため分級精度が向上する。

本実施の形態の粉砕粗粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
第１の実施の形態と同様のトナー原料／工程フローを用いセンターコアの開口面積を６／１０×Ａ２で実施したところ、重量平均粒径７．７μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１１個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．６重量％のトナー粒径を８８％得ることができた。

〔第９の実施の形態〕
本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機である第９の実施の形態では、第１の実施の形態におけるサイクロン型分級機の上部蓋５−１ｂに偏流防止治具を具備したことを特徴とする。この偏流防止治具は図９に示すコレクター中心の排気管にドーナツ上のリングである偏流防止治具５−１ｃを設けその容積Ｖ１を、分散室の容積Ｖ２に対して３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２に規定したことでコレクター内の容積を抑制させ旋回流中心のよどみが減少し粗粉分級機においては粗粉の飛び込み、微粉分級工程においては微粉の飛び込みが減少する。結果分級室に送り込めるため分級精度が向上する。

本実施の形態の粉砕粗粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
第１の実施の形態と同様のトナー原料／工程フローを用いセンターコアの開口面積を６／１０×Ａ２で実施したところ、重量平均粒径７．７μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１０個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．６重量％のトナー粒径を８８％得ることができた。

〔第１０の実施の形態〕
本発明の粉砕粗粉分級装置に用いられる粗粉分級機である第１０の実施の形態では、第１の実施の形態におけるサイクロン型分級機の上部蓋５−１ｂに偏流防止治具を具備した事を特徴とする。この偏流防止治具は図９に示すコレクター中心の排気管にドーナツ上のリングである偏流防止治具５−１ｃを設けその底面積ＶＡ１を２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２に規定したことでコレクター内の容積を抑制させ旋回流中心のよどみがコレクターの内径方向で減少し粗粉分級機においては粗粉の飛び込み、微粉分級工程においては微粉の飛び込みが減少する。結果分級室に送り込めるため分級精度が向上する。
ここで、断面積ＶＡ２は、図５に示す分級機に記載されている破線ａ−ａ’で当該分級機を切断した際の断面積である。

本実施の形態の粉砕粗粉分級装置を用いて以下の通りトナーを製造した。
第１の実施の形態と同様のトナー原料／工程フローを用いセンターコアの開口面積を６／１０×Ａ２で実施したところ、重量平均粒径７．７μｍで４μｍ以下微粉含有率が個数平均で１０個数％、１６μｍ以下粗粉含有率が重量平均で０．５重量％のトナー粒径を８８％得ることができた

上記第１〜１０の実施の形態からわかるとおり、本発明の粉砕粗粉分級装置および微粉分級装置を用いて得られたトナーはシャープな粒度分布であることから、トナーの帯電量が安定し、地汚れや転写不良問題に対しても良好で、安定した画像品質が実現可能である。

粉体製造工程の工程フローと各装置の名称を示すフロー図である。分級機の従来の構成を示す概略図である。本発明に係る分級機の一実施の形態における構成を示す概略図である。分級機の従来の構成の他の形態を示す概略図である。本発明に係る分級機の他の実施の形態における構成を示す概略図である。頂角αを示す概略図である。微粉排出孔管の構成を示す概略図である。センターコアの構成を示す概略図である。上部蓋の構成を示す概略図である。

符号の説明

１原料供給管
２粉砕手段
４サイクロン
５粗粉分級手段
６経路
７サイクロン
８微粉分級機
９製品回収器
１０経路
１１サイクロン
１２経路
１３経路
１４微粉分級機
１５経路
１６サイクロン
１７微粉

Claims

粉体原料を粉砕する機械式粉砕機と、粉砕された粉体を捕集するサイクロンと、捕集された粉体から粗粉を分級する粗粉分級機とを備える粉砕粗粉分級装置において、
前記粗粉分級機は、センターコアを具備する前記粉体を分散させる分散室と、セパレータコアを具備する分級室とを有するサイクロン型分級機であって、
前記センターコアは、中心に微粉排出孔管が設けられ、
前記微粉排出孔管は、前記セパレータコアの方向に延びていることを特徴とする粉砕粗粉分級装置。
請求項１に記載の粉砕粗粉分級装置において、
前記分散室は、二次エアー流入ベーンを備えていることを特徴とする粉砕粗粉分級装置。
請求項１または２に記載の粉砕粗粉分級装置において、
前記センターコアは、頂角α１が下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置。
９０°≦α１≦１４０°
請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、
前記微粉排出孔管の開口面積Ａ１は、前記セパレータコアの開口面積Ａ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置。
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２
請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、
前記微粉排出孔管の長さＬは、前記セパレータコアの開口部直径Ｄに対して下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置。
１×Ｄ≦Ｌ≦４×Ｄ
請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、
前記粗粉分級機は、上部蓋を有し、
該上部蓋は、中心部に偏流防止部を備え、
該偏流防止部は、ドーナツ状のリングであることを特徴とする粉砕粗粉分級装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、
前記偏流防止部の体積Ｖ１は、前記分散室の容積Ｖ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置。
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２
請求項１〜７のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置において、
前記偏流防止部の底面積ＶＡ１は、前記分散室のａ−ａ’方向の断面積ＶＡ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする粉砕粗粉分級装置。
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２
閉回路粉砕であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置。
請求項１〜９のいずれか１項に記載の粉砕粗粉分級装置によって粗粉が分級された粉体から、微粉を分級する微粉分級装置であって、
前記微粉分級装置は、センターコアを具備する前記粉体を分散させる分散室と、セパレータコアを具備する分級室とを有するサイクロン型分級機であって、
前記センターコアは、中心に微粉排出孔管が設けられ、
前記微粉排出孔管は、前記セパレータコアの方向に延びていることを特徴とする微粉分級装置。
請求項１０に記載の微粉分級装置において、
前記分散室は二次エアー流入ベーンを備えていることを特徴とする微粉分級装置。
請求項１０または１１に記載の微粉分級装置において、
前記センターコアは、頂角α１が下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置。
９０°≦α１≦１４０°
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、
前記微粉排出孔管の開口面積Ａ１は、前記セパレータコアの開口面積Ａ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置。
１／１０×Ａ２≦Ａ１≦８／１０×Ａ２
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、
前記微粉排出孔管の長さＬは、前記セパレータコアの開口部直径Ｄに対して下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置。
１×Ｄ≦Ｌ≦４×Ｄ
請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、
前記微粉分級装置は、上部蓋を有し、
該上部蓋は、中心部に偏流防止部を備え、
該偏流防止部は、ドーナツ状のリングであることを特徴とする微粉分級装置。
請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、
前記偏流防止部の体積Ｖ１は、前記分散室の容積Ｖ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置。
３／１０×Ｖ２≦Ｖ１≦８／１０×Ｖ２
請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の微粉分級装置において、
前記偏流防止部の底面積ＶＡ１は、前記分散室のａ−ａ’方向の断面積ＶＡ２に対して下記の範囲を満たすことを特徴とする微粉分級装置。
２／１０×ＶＡ２≦ＶＡ１≦７／１０×ＶＡ２