JP6238104B2 - 分級装置及び粉砕分級装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体を粒子の大きさによって選り分ける分級装置、及び、この分級装置を用いた粉砕分級装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置に用いられるトナーの製造工程では、粒子径にばらつきのあるトナーの材料の粉体を粒子径に応じて分級する分級工程を備えるものがある。この分級工程に使用する分級装置としては、特許文献１〜３のように、粉体と気体とが混相された混相気体に対して旋回気流を作用させることによって粉体を粒子の粒径に応じて分級する分級装置が知られている。

図１６及び図１７は、従来の分級装置１００の一例を示す説明図である。図１６は、分級装置１００の鉛直方向に平行な断面についての説明図である。図１７（ａ）は、図１６中のＡ−Ａ’断面で示す断面についての説明図であり、図１７（ｂ）は、図１６中のＢ−Ｂ’断面で示す断面の説明図である。

分級装置１００は、円筒ケーシング２内の上部に分散室５、下部に下部ホッパー８が形成され、分散室５と下部ホッパー８との間に分級室６が形成されている。分散室５には、一次空気流と原料粉体とを供給する粉体材料供給管１が接続されている。分散室５の下方には、中央が高い笠状のセンターコア３が円筒ケーシング２に固定されるように取り付けられており、このセンターコア３の下縁外周と円筒ケーシング２の内壁との間に、粉体が通過可能な環状の供給孔３ｂが形成されている。
センターコア３の下方には、中央部が高い笠状のセパレータコア４が具備されており、このセパレータコア４の下縁外周と円筒ケーシング２の内壁との間に環状の粗粉排出孔４ｂが形成されており、また、セパレータコア４の中央部には製品粉排出口７が形成されている。このようなセンターコア３とセパレータコア４との間の空間が分級室６となる。

図１７（ａ）に示すように、粉体材料供給管１の分散室５内側の端部は、分散室５における円筒ケーシング２の内周面に沿うように配置された供給口となっている。このように配置された粉体材料供給管１から高圧の混相気体を供給することで、図１６及び図１７（ａ）中の矢印Ｃで示すように、内周面に沿うように旋回する一次空気流が形成される。

円筒ケーシング２の分級室６を形成する部分の下部には、二次空気流が流入するための二次空気流入口が具備された整流器９が配置されている。整流器９は、図１７（ｂ）に示すように、複数枚のルーバー板部１２を環状に配置した構成であり、二次空気流入口は、隣り合うルーバー板部１２同士の間のスリットによって構成されている。このスリットより導入される二次空気流の方向は、分級室６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方向であり、この二次空気流によって粉体材料を分散させ、かつ、旋回速度を加速させるようになっている。
また、製品粉排出口７には負圧が作用しており、吸引する気流が形成される。このような分級室６では、スリットから流入する二次空気流と、製品粉排出口７で吸引する気流とによって形成される半自由渦の中で、粗粒子と製品粒子との各々に作用する遠心力が異なることを利用して分級を行う。

詳しくは、分級室６に受け渡された粉体は、二次空気流による旋回気流が作用し、粒径が小さく軽い粒子は旋回気流によって作用する遠心力が小さいため製品粉排出口７に働く負圧によって吸引され、製品粉として図中矢印Ｅ４で示すように次工程へ受け渡される。
一方、粒径が大きく重い粒子は、旋回気流によって作用する遠心力が大きいため、製品粉排出口７に働く負圧では製品粉排出口７まで到達できず、セパレータコア４の上面に当たって、その笠状の表面に沿って外側に滑り落ち、粗粉排出孔４ｂから下部ホッパー８に到達する。下部ホッパー８に到達した粉体は粗粉として、図中矢印Ｅ５で示すように下部開口部１１から排出される。

しかし、図１６及び図１７に示す分級装置１００では、図１７（ａ）に示すように、分散室５内に流入する気流が粉体と混相された混相気体が円筒ケーシング２の内周面の一箇所から流入するのみである。このように一箇所からのみ気流が流入する構成では、分散室５内での混相気体の旋回速度が遅く、旋回速度が遅い混相気体が供給孔３ｂを通過して、分級室６内で二次空気流によって旋回速度を加速されても、旋回速度が不十分となることがあった。旋回速度が不十分であると、粉体の粒子に働く遠心力の差が小さくなり、製品粉に粗粒子が混入したり、粗粉に製品粉の粒子が混入したりして、分級精度が低下することがあった。

特許文献１乃至３には、整流器９のように、分散室内に旋回気流を発生させる旋回気流発生手段を分散室に配置した（以下、「分散室旋回気流発生手段」と呼ぶ）構成が記載されている。この分散室旋回気流発生手段は、分散室の円筒状の内周面の周方向に沿うように気流を流入させるスリット状の流入口を円周方向に複数備えた構成である。このような分散室旋回気流発生手段を設けることで、分散室５内での混相気体の旋回速度が速くなり、混相気体が供給孔３ｂを通過して、分級室６内で二次空気流によって旋回速度を加速されたときの十分な旋回速度を得ることが出来る。これにより、分級精度の向上を図ることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の分級装置は、分散室旋回気流発生手段を分散室の天井よりも低い位置に設けている。このような構成の場合、分散室旋回気流発生手段よりも上方の天井との間の空間に気体が滞留する領域が形成され、分散室に供給された粉体の一部が、この気体が滞留する空間に進入して滞留し、ある程度溜まると、自重により落下することがあった。ある程度溜まったタイミングで粉体が落下してくると、分散室から分級室に受け渡される粉体の量にバラツキが生じ、安定した分級を行うことができなくなる。

一方、特許文献２及び３に記載の分級装置は、分散室旋回気流発生手段を分散室の最上部に配置している。これにより、分散室の天井との間に粉体が滞留する空間が形成されることがなく、安定した分級を行うことができる。

分散室旋回気流発生手段によって分散室内に安定した旋回気流を形成するためには、筒状の内周面の複数箇所から分散室内に取り込む気流として、ある程度の流量が必要となる。
特許文献２及び３に記載の分級装置では、分散室旋回気流発生手段が円筒状の内周面の複数箇所から分散室内に取り込む気流は、分級対象である粉体と気体とが混相された混相気体の気流となっている。
特許文献２及び３に記載の分級装置では、分級装置に粉体を供給する粉砕装置がジェットミル方式の粉砕装置であり、この方式の粉砕装置は、圧縮した気体を粉砕対象の原材料と共に衝突部材に対して高速で衝突させる構成である。圧縮した気体によって粉体を衝突させているため、粉砕後の粉体を含んだ混相気体は粉体に対する気体の割合が非常に大きくなっている。この混相気体を分散室旋回気流発生手段によって分散室内に導くことで、安定した旋回気流を形成するために十分な流量の気流を得ることができる。

一方、粉砕装置として、円筒状のステーター（固定筒）内で円柱状のローター（回転子）を回転させることで、粉砕対象を粉砕する機械式粉砕機が知られている。機械式粉砕機は、ジェットミル方式の粉砕装置よりもエネルギー効率が高いため、近年、ジェットミル方式からの置き換えが進んでいる。
しかし、機械式粉砕機は、粉砕後の粉体を含んだ混相気体は、粉体に対する気体の割合がジェットミル方式に比べると、非常に小さくなる。そして、このような混相気体を分散室旋回気流発生手段によって分散室内に導いても、安定した旋回気流を形成するために十分な流量の気流を得ることができないという問題が生じる。

このような問題は、機械式粉砕機で得た混相気体を分散室に導く構成に限らず、粉体に対する気体の割合が多くない混相気体を分散室に導く構成であれば同様の問題が生じ得る。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、粉体に対する気体の割合が多くない混相気体を分散室に導く構成で、精度の良い分級を安定的に行うことができる分級装置、並びに、この分級装置を用いた粉砕分級装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、気体及び粉体材料からなる粉体含有気体が供給される粉体材料供給口を有する円柱状のケーシング内に、上から順にセンターコアと、中心に開口部を有するセパレータコアとを備え、前記ケーシングの上部内壁と前記センターコアとで囲われ、気流と共に供給される粉体材料を分散する分散室と、前記センターコア、前記セパレータコア及び前記ケーシングの内壁で囲われ、前記分散室から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室と、を構成する分級装置において、前記分散室の最上部に、前記粉体含有気体とは別に、外部から粉体を含まない粉体非含有気体が前記分散室の円筒状の内周面の周方向に沿うように流入する流入口を円周方向に複数有し、前記流入口から前記粉体非含有気体が流入することで前記分散室内に旋回気流を発生させる分散室旋回気流発生手段を備え、前記分散室旋回気流発生手段の内側の前記分散室に向けて開口する前記粉体材料供給口で前記分散室に接続され、前記粉体含有気体を前記粉体材料供給口から前記分散室に供給する粉体材料供給管と、前記分散室旋回気流発生手段に前記粉体非含有気体を供給する分散室気体供給手段と、を備え、前記分散室気体供給手段から供給された前記粉体非含有気体は、前記分散室旋回気流発生手段の前記流入口から前記分散室内に供給されることを特徴とするものである。

本発明においては、分散室旋回気流発生手段によって、粉体と共に流入する気流とは別に、外部から粉体を含まない気体が流入して旋回気流を発生させる。このため、粉体に対する気体の割合が多くない混相気体を分散室に導く構成であっても、安定した旋回気流を形成することができる。
また、このような分散室旋回気流発生手段を分散室の最上部に備えているため、上記特許文献２及び３に記載の分級装置と同様に、精度の良い分級を安定的に行うことができる。

本発明によれば、粉体に対する気体の割合が多くない混相気体を分散室に導く構成で、精度の良い分級を安定的に行うことができるという優れた効果がある。

実施形態に係る分級装置の説明図。 実施形態に係る粉砕分級装置の説明図。 インジェクションノズルの拡大説明図。 実施形態に係る分級装置の水平方向に平行な断面についての説明図、（ａ）は、図１中のＡ−Ａ’断面で示す断面についての説明図、（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ’断面で示す断面の説明図。 超微粉排出管の有無による分散室での気流の流れの違いの説明図、（ａ）は、超微粉排出管を備えない構成の説明図、（ｂ）は、超微粉排出管を備える構成の説明図。 実施例２の分級装置の説明図。 実施例２の分級装置の一部の拡大説明図、（ａ）は、センターコアの拡大説明図、（ｂ）は、セパレータコアの拡大説明図。 センターコアの頂点の角度の説明図。 実施例４のセンターコアの説明図。 実施例５の分級装置の説明図、（ａ）は分級装置の全体の説明図、（ｂ）は、セパレータコアの拡大説明図。 実施例６の粉砕分級装置の説明図。 実施例７の粉砕分級装置の説明図。 従来例１の粉砕分級装置の説明図。 エルボージェット分級機の分級部分の説明図。 従来例２の粉砕分級装置の説明図。 従来の分級装置の鉛直方向に平行な断面についての説明図。 従来の分級装置の水平方向に平行な断面についての説明図、（ａ）は、図１６中のＡ−Ａ’断面で示す断面についての説明図、（ｂ）は、図１６中のＢ−Ｂ’断面で示す断面の説明図。 従来の旋回気流式分級機の他の例の分級装置の説明図。 ジェットミル式粉砕装置を備えた粉砕分級装置の一例の説明図。

以下、本発明を適用した分級装置の実施形態について説明する。
図２は、本発明に係る分級装置１００を備えた粉砕分級装置２００を模式的に示した説明図である。
粉砕分級装置２００は、原材料供給フィーダ２０１で供給されたトナー材料（図中矢印Ｅ１）は、粉砕装置２０２で粉砕される。粉砕されたトナー材料は、捕集サイクロン２０３で回収される（図中矢印Ｅ２）。次に、定量フィーダ２０４によって、分級供給用インジェクションノズル２０５に供給され、分級供給用インジェクションノズル２０５によって分級装置１００に供給される（図中矢印Ｅ３）。

分級装置１００は、製品となる粒径の製品粒子を含んだ製品粉と、製品粉より粒径が大きい粗粒子からなる粗粉とを分級する粗粉分級機である。分級装置１００で分級された製品粉は、製品粉捕集サイクロン２０７によって捕集され、製品粉供給フィーダ２０８によって次工程へ受け渡される（図中矢印Ｅ７）。
分級装置１００で分級された粗粉は、粗粉搬送用インジェクションノズル２０６によって粉砕装置２０２に戻される。粉砕分級装置２００では、粗粉の状態のものは粉砕と分級とを繰り返すように、閉回路粉砕を構成している。

図３は、分級供給用インジェクションノズル２０５や粗粉搬送用インジェクションノズル２０６に用いることができるインジェクションノズル５００の拡大説明図である。
インジェクションノズル５００では、ホッパー５０１に供給されたトナー材料（機械式粉砕機の上がり品）に対して、ノズル部５０２から吐出速度が速い圧縮エアー（図中矢印Ｆ１）が供給される。
このとき、吐出速度が速い圧縮エアーが狭い流路を通過することで、ノズル部５０２が配置されたホッパー５０１の下部開口部近傍は、ベルヌーイの定理に基づいて説明が可能なベンチュリー効果によって、圧力が低下する。この圧力低下によってホッパー５０１内のトナーは次工程へと吸引供給される。

図２に示す粉砕装置２０２は、円筒状のステーターと、このステーターの内部にステーターに対して中心軸が重なるように配置され中心軸を中心に回転可能な円柱状のローターとを有する機械式粉砕機である。この機械式粉砕機のローターの外周面には、中心軸に平行で、間隔の狭い多数の凹凸がその周方向に沿って形成されており、ステーターの内周面にも、中心軸に平行で、間隔の狭い多数の凹凸がその周方向に沿って形成されている。そして、ローターが高速回転することによって、ステーターの内周面とローターの外周面との隙間を通過する被粉砕物を粉砕する。

図１及び図４は、粉砕分級装置２００が備える本実施形態の分級装置１００の説明図である。
図１は、分級装置１００の鉛直方向に平行な断面についての説明図である。図４（ａ）は、図１中のＡ−Ａ’断面で示す断面についての説明図であり、図４（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ’断面で示す断面の説明図である。
分級装置１００は、円筒ケーシング２と、粉体材料供給管１と、センターコア３と、セパレータコア４と、整流器９と、製品粉排出管１０と、下部開口部１１と、を備える。

円筒ケーシング２は、円柱状の空間を形成し、円柱状の空間が上部から分散室５、分級室６及び大径粉体通過室である下部ホッパー８とに仕切られている。粉体材料供給管１は、図中矢印Ｅ３で示すように、その先端部の粉体材料供給口１ａから分散室５内に粉体材料を気流と共に案内する。

円筒ケーシング２の形状としては、円筒形状である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。円筒ケーシング２の構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
円筒ケーシング２の上端部には、気体及び粉体からなる混相気体を分散室５内に供給する粉体材料供給管１が配置されている。粉体材料供給管１から粉体と共に供給される空気の流れを一次空気流と呼ぶ。

センターコア３は、分散室５の下方に配置され該分散室５と分級室６とを空間的に仕切り、中央が高い笠状で、笠状の最外周部と円筒ケーシング２の内壁との隙間によって粉体材料が通過可能な分級粉体供給孔である供給孔３ｂを形成する分散板である。セパレータコア４は、分級室６の下方に配置されて分級室６と下部ホッパー８とを空間的に仕切り、中央が高い笠状の分級板である。このセパレータコア４の笠状の最外周部と円筒ケーシング２の内壁との隙間によって粉体材料が通過可能な大径粉体排出孔である粗粉排出孔４ｂを形成する。
ここで笠状とは、上面が円錐の側面形状で、一定の厚さを備え、円錐の底面を備えず、底面側が中空の形状である。

整流器９は、円筒ケーシング２内の円柱状の空間の外から気体を導入し、分級室６内に旋回気流を発生させる分級室旋回気流発生手段である。製品粉排出管１０は、セパレータコア４の中央部に形成された開口部である製品粉排出口７に気流と共に小径粉体である製品粉を外部に排出する小径粉体排出管である。また、下部開口部１１は、製品粉排出口７に到達せず、粗粉排出孔４ｂを通過して、下部ホッパー８に流入した粗粉を外部に排出する大径粉体排出口である。
製品粉排出口７は、製品粉排出管１０の入口であり、製品粉排出管１０は製品粉捕集サイクロン２０７に接続されており、製品粉捕集サイクロン２０７を作動することで製品粉排出管１０を介して、製品粉排出口７に分級室６内の空気を吸引する負圧が発生する。

分級装置１００は、粉体材料供給管１から供給された粉体を、粒子の大きさによって、製品粉排出口７から排出される製品粉と、下部開口部１１から排出される粗粉とに選り分ける。
さらに、分散室５の最上部に、分散室５内に旋回気流を発生させる分散室旋回気流発生手段である分散室整流器６０を備える。分散室整流器６０は、粉体材料と共に流入する一次空気流とは別に、外部から粉体材料を含まない気体が分散室５の円筒状の内周面の周方向に沿うように流入するスリット状の流入口を円周方向に複数備える。このスリット状の流入口から気体が流入することで、図中矢印Ｃで示すように、分散室５内に旋回気流が発生する。

分散室整流器６０は、図４（ａ）に示すように、複数枚の分散室ルーバー板部１２０を環状に設けた形状である。環状に設けた分散室ルーバー板部１２０のうち隣り合う分散室ルーバー板部１２０の間に形成されるスリットが、旋回気流を生じさせるために分散室５内に粉体を含まない気流（以下、「分散室二次空気流」と呼ぶ）が流入するためのスリット状の流入口とある。環状に設けた分散室ルーバー板部１２０の外側に形成される分散室二次空気流供給流路６０ａには、不図示の分散室空気供給手段から空気流が供給される。これにより、分散室ルーバー板部１２０によって形成されるスリット状の流入口を通過した分散室二次空気流が分散室５内に導入される。これにより、分散室５内に旋回気流が形成され、粉体材料の分散が促され、且つ、分散室５に供給された粉体材料の旋回速度が加速する。

分級室６を形成する円筒ケーシング２の一部は、図４（ｂ）に示すように、セパレータコア４の外周に複数枚のルーバー板部１２を環状に設けた整流器９となっている。環状に設けたルーバー板部１２のうち隣り合うルーバー板部１２の間に形成されるスリットが、二次空気流が流入するための二次空気流入口となる。環状に設けたルーバー板部１２の外側に形成される二次空気流供給流路９ａに不図示の空気供給手段から空気流が供給されることによって、ルーバー板部１２によって形成されるスリットを通過した二次空気流が分級室６内に導入される。このスリットより導入される二次空気流の方向は、分級室６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方向であり、この二次空気流によって粉体材料を分散させ、かつ、旋回速度を加速させるようになっている。
分級室６では、整流器９の外周からスリットを通過して均等に流入した二次空気流の速い旋回により、粉体材料が効率良く粗粉と微粉とに遠心分級され、分級精度を向上させることができる。

分散室５内に供給された粉体材料は、一次空気流と分散室整流器６０とによって形成される旋回気流によって旋回しながら落下する。センターコア３の位置まで到達すると、センターコア３の上面に沿ってセンターコア３の外周側に搬送され、供給孔３ｂから分級室６に受け渡される。分級室６に受け渡された粉体材料は、二次空気流による旋回気流が作用し、粒径が小さく軽い粒子は旋回気流によって作用する遠心力が小さいため製品粉排出口７に働く負圧によって吸引される。一方、粒径が大きく重い粒子は、旋回気流によって作用する遠心力が大きいため、製品粉排出口７に働く負圧では製品粉排出口７まで到達できず、セパレータコア４の上面に当たって、その笠状の表面に沿って外側に滑り落ちる。そして、粗粉排出孔４ｂから下部ホッパー８に到達する。

製品粉排出口７に吸引された微粉体は、製品粉排出管１０を介して製品粉捕集サイクロン２０７に受け渡され、次工程へと受け渡される。
また、下部ホッパー８に到達した粗粉は、下部ホッパー８の最下端に形成された円形状の下部開口部１１から排出され粉砕装置２０２へと受け渡される。

分級装置１００における分級原理は、次の通りである。即ち、分級室６内において、分散室５から粉体と共に流入する一次空気流及び分散室二次空気流、外周側から流入する二次空気流、及び、製品粉排出口７から外部に排出される空気流が作用する。これらの空気流によって、粉体材料を旋回状に半自由流動させる際、粉体材料中の粒子の大きさ（質量）によって粒子に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。

図１の分級装置１００は、分散室整流器６０によって、粉体材料と共に流入する一次空気流とは別に、外部から粉体を含まない気体が分散室二次空気流として流入して旋回気流を発生させる。このため、粉体材料に対する気体の割合が多くない混相気体を分散室５に導く構成であっても、安定した旋回気流を形成することができる。また、このような分散室整流器６０を分散室５の最上部に備えているため、精度の良い分級を安定的に行うことができる。
このように分級装置１００は、粉体材料に対する気体の割合が多くない混相気体を分散室５に導く構成で、精度の良い分級を安定的に行うことができる。

ここで、従来の粉砕分級装置について説明する。
図１３は、従来の粉砕分級装置２００の一例（以下、「従来例１」と呼ぶ）を模式的に示した説明図である。
図１３に示す粉砕分級装置２００では、原材料供給フィーダ２０１で供給されたトナー材料（図中矢印Ｇ１）は、粉砕装置２０２で粉砕される。粉砕されたトナー材料は、捕集サイクロン２０３で回収され（図中矢印Ｇ２）、定量フィーダ２０４によって分級装置としてのエルボージェット分級機４００に供給される（図中矢印Ｇ３）。

エルボージェット分級機４００は、トナー材料を粒子の大きさに応じて、コアンダ効果によって微粉（図中矢印Ｇ４）、中粉（図中矢印Ｇ５）、粗粉（図中矢印Ｇ６）に分級する。分級された粉体のうち粗粉は図中矢印Ｇ６で示すように、粗粉捕集サイクロン２０９を介して粉砕装置２０２に戻る構成である。粉砕分級装置２００では、エルボージェット分級機４００で分級された粗粉は粉砕装置２０２に戻り、粗粉の状態のものは粉砕と分級とを繰り返すように、閉回路粉砕を構成している。
コアンダ効果を用いたエルボージェット分級機４００としては、日鐵工業社のエルボージェット分級機が用いることができる。

エルボージェット分級機の基本原理を以下に示す。
エルボージェット分級機は、気流中の粒子の運動が各粒子のもつ慣性力と気流から受ける流体抵抗によって支配され、各々の粒子の飛行軌跡がその粒径により異なることを利用して分級する。

図１４は、エルボージェット分級機４００の分級部分の説明図である。
図１４中矢印Ｇ３は、定量フィーダ２０４によってエルボージェット分級機４００に供給されたトナー材料等の原料の流れ示し、図１４中矢印Ｊは、分級のために供給される気流を示す。
エルボージェット分級機４００に供給された原料は、不図示のエジェクター部で加速され、フィードエアと共に原料供給ノズル３０１より噴出され、その噴流は「コアンダ効果」によりコアンダブロック３０２に沿って流れようとする。
「コアンダ効果」とは「噴流はその一方の側だけに壁面を置くと、その壁面に沿って流れる」噴流の性質のことで、噴流の出口、下流の壁面が曲面である場合でも、壁面に沿って流れる。この効果により、原料供給ノズルから噴出された原料粉を含むフィードエアはコアンダブロックに沿って流れる。

この時原料中の各粒子は、粒子径（質量）によって各々異なる慣性力をもって分級機内に噴出されるが、微細な粒子は慣性力が小さいため、流体抵抗によって失速し噴流と共に流され、コアンダブロック３０２近傍を飛行する（図１４中矢印Ｇ４）。一方、より粗い粒子は慣性力が大きいため、より遠くへ飛行とする事で分級が行われる（図１４中の矢印Ｇ５は中粉、矢印Ｇ６は粗粉の流れを示す）。
気流排出側には任意の位置に設定できる分級エッジ３０３を設け、各々目的粒度別のいくつかの分級産物を同時に得ることができる（図１４に示す構成では３分割）。

しかしながら、近年のトナーは高画質化や省エネまたは高速化に対応の要求品質が高まり低温軟化や小粒径でシャープな分布が要求されるため、従来のエルボージェットでは４「μｍ」以下の微粉分級精度に限界が生じ要求品質が満たされない問題を有している。この課題を解決するため近年では高速回転するローターによって生じる遠心力とローター内を通過するブロワー吸引によって発生する向心力によって分級する機械式分級機が知られている。このような機械式分級機としては、たとえばホソカワミクロン社のＴＳＰ，ＴＴＳＰ，ＡＴＰ分級機、日清エンジニアリング社製のターボクシファイア、コンダックス社製のＣＦＳ−ＨＤ等が知られている。
このような機械式分級機を用いることによって、微粉は精度良く分級され要求品質を確保することが可能となった。
一方、機械式粉砕機で粗粉を効率よく分級できる粗粉分級機が要求される。

図１５は、旋回気流式分級機としての分級装置１００を備えた従来の粉砕分級装置２００の二つ目の例（以下、「従来例２」と呼ぶ）を模式的に示した説明図である。

図１５に示す粉砕分級装置２００では、原材料供給フィーダ２０１で供給されたトナー材料（図中矢印Ｅ１）は、粉砕装置２０２で粉砕される。粉砕されたトナー材料は、捕集サイクロン２０３で回収され（図中矢印Ｅ２）、定量フィーダ２０４によって分級装置１００に供給される（図中矢印Ｅ３）。
分級装置１００は、製品となる粒径の製品粒子を含んだ製品粉と、製品粉より粒径が大きい粗粒子からなる粗粉とを分級する粗粉分級機である。分級装置１００で分級された製品粉は、製品粉捕集サイクロン２０７によって捕集され、製品粉供給フィーダ２０８によって次工程へ受け渡される。
従来例２の分級装置１００は、図１６及び図１７を用いて説明した分級装置１００である。

図１８は、従来の旋回気流式分級機の他の例の分級装置１００の説明図である。
図１８の分級装置１００は、分散室５内に旋回気流を発生させる分散室整流器６０を備える点で図１６の分級装置１００と異なる。また、分散室５の天井がカップ型の上蓋１０１で構成されている点も図１６の分級装置１００と異なる。
図１６及び図１７を用いて説明した分級装置１００は、日本ニューマチック社のＤＳ分級機と同様の構成であり、図１８は、特許文献１に記載の構成を備えたものであって、日本ニューマチック社のＤＳＸ分級機と同様の構成である。

図１８に示す分級装置１００は、分散室５、分級室６さらに下部ホッパー８から構成されている。分散室５の上部外周面に一次空気流及び粉体材料の供給のための粉体材料供給管１が、分散室５の円筒状の内周面に沿って一次空気流等が流入するように接続されている。分散室５内の下に中央が高い笠状のセンターコア３が取り付けられており、このセンターコア３の縁外周囲には、分級室６へ粉体材料を供給する環状の供給孔３ｂが形成されている。

分級室６内の下に中央が高い笠状のセパレータコア４が取り付けられており、このセパレータコア４は、分級室６内の微粉を製品粉排出口７に導くための部材である。また、セパレータコア４の縁外周囲には、下部ホッパー８に粗粉を供給する環状の粗粉排出孔４ｂが形成されている。
分級室６内の微粉は製品粉排出口７に連結した製品粉排出管１０より不図示のブロワーの吸引力によって排出される。
また、分級室６形成する円筒ケーシング２の一部は、複数枚のルーバー板部を環状に設け、ルーバー板部同士の間のスリット状の隙間によって二次空気流入口を形成する整流器９となっている。この整流器９から二次空気流が流入することで、粉体材料を分散させると共に旋回速度を加速させる。

図１８に示す分級装置１００の分級原理は分級室６内において流入する二次空気流が粉体材料を旋回上に反自由流動させる際、粉体材料中の粗粒子と微粒子と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。従って分級室６内では分散された粗粒子や微粒子が再凝集することなく、速やかに粗粒子と微粒子に分級されることが望ましい。

図１６及び図１７に示す分級装置１００も分散室５内で、旋回気流により原料を分散し、環状の供給孔３ｂから原料を分級室６に供給する。そして整流器９から供給される二次気流によって高速旋回流を形成し、粗粉と製品粉とを分離するものである。
また、図１８に示す分級装置１００は、分散室５に分散室整流器６０から二次空気流を流入して原料をさらに分散するタイプである。

図１６及び図１７に示す分級装置１００では、分散室５内での旋回速度が不十分となり、分級精度が低下することがあった。
一方、図１８に示す分級装置１００では、分散室整流器６０から流入する二次空気流によって分散室５内での旋回速度を十分なものとすることができ、分級精度が低下することを抑制できる。
しかし、図１８に示す構成では、分散室５の天井がカップ型の上蓋１０１で構成され、分散室整流器６０が分散室５の天井よりも低い位置となっている。このような構成の場合、分散室整流器６０よりも上方の天井との間の空間に気体が滞留する領域が形成され、分散室５に供給された粉体の一部が、この気体が滞留する空間に進入して滞留する。そして、ある程度溜まると、自重により落下することがある。このように、ある程度溜まったタイミングで粉体が落下してくると、分散室５から分級室６に受け渡される粉体の量にバラツキが生じ、安定した分級を行うことができなくなる。

一方、図１に示す本実施形態の分級装置１００では、分散室整流器６０から流入する二次空気流によって分散室５内での旋回速度を十分なものとすることができ、分散室５内に流入する粉流体の分散性向上し、分級精度が低下することを抑制できる。また、分散室整流器６０を分散室５の最上部に配置しているため、分散室５の天井近傍に粉体が溜まることを防止し、分散室５から分級室６に受け渡される粉体の量が安定し、安定した分級を行うことができる。

図１６及び図１８に示すように、従来の分級装置１００は、分散室５の天井部の中央部から、分散室５内に延在するように、微粉体を排出する超微粉排出管５５を備える。これらの構成では、超微粉排出管５５に負圧を発生させ、分散室５内の空気を吸引するが、下方に向けて開口させている。これにより、超微粉よりも粒径の大きな製品粉や粗粉が重力に逆らうように超微粉排出管５５に吸引されることを抑制し、超微粉のみを超微粉排出管５５から排出しようとするものである。

一方、図１の分級装置１００は、従来の分級装置１００と異なり、分散室５に超微粉排出管５５を備えない構成となっている。図１の分級装置１００の天井部は、平板型の上蓋１０１によって構成され、分散室５の上面となる上蓋１０１の上蓋内側面１０１ｆは下方に突き出た部材がない平面となっている。
分散室５の上面が平面上で、分散室整流器６０によって分散室二次空気流を供給することで、分散室５内に高速旋回流が発生する。

図１の分級装置１００の分散室５の高さ（Ｈ１）は、従来の分級装置１００の分散室５の高さ（Ｈ２及びＨ３）よりも低くなって、分散室５が狭い（容積が小さい）構成となっている。
粉体材料供給管１から流入する一次気流と分散室整流器６０から流入する分散室二次空気流とをあわせた気流の流量が一定の場合、分散室５が狭いほど分散室５内の旋回気流の旋回速度が速くなる。これにより、分散性が向上し、素早く分級室６へと粉体材料が移動する。

図１６及び図１７の従来の分級装置１００では、分散室５の高さ（Ｈ２）が高いため、分散室５に流入した気流によって形成される旋回流は環状の供給孔３ｂに到達する際に失速する。このとき、気流に含まれる粉体材料が再凝集して、分級室６に受け渡されることがある。
旋回気流が遅い構成で、超微粉排出管５５を空けると、排出すべき超微粉のみではなく、製品粉も超微粉排出管５５から排出されてしまい、分級点が変わることで製品粉排出管１０から排出される製品粉の回収率が低下してしまう。

粉砕装置２０２として、ジェットミル方式の粉砕装置のように、混相気体中の粉体材料に対する気体の量が多く、一次気流の流量が多い場合は、旋回気流が速くなり、超微粉排出管５５で超微粉のみを排出することも可能である。
しかし、本実施形態の粉砕分級装置２００は、エネルギー効率の向上のため粉砕装置２０２として機械式粉砕機を用いており、一次気流の流量を多くすることはできない。このように一次気流の流量を多くすることが出来ない構成では、超微粉排出管５５で超微粉のみを排出することは困難である。

また、機械式の粉砕装置２０２で粉砕した粉体材料を捕集サイクロン２０３で回収し、分級装置１００に供給するため、本実施形態では新たな供給方法を採用している。
この理由は以下のとおりである。
すなわち、機械式粉砕機で粉砕された粉体材料を捕集する捕集サイクロン２０３内部の静圧が非常に高い（一般的には−２０［Ｋｐａ］〜−３５［Ｋｐａ］）。一方、整流器９から二次空気流を流入する分級方式の分級装置１００の機内静圧は低い（-１０［Ｋｐａ］〜−１５［Ｋｐａ］）。気流は、静圧が低い方から高い方へと流入するため、上述した捕集サイクロン２０３と分級装置１００とを直接接続しても、捕集サイクロン２０３内の混相気体を分級装置１００に供給することが出来ない。このため、新たな供給方法を採用する必要がある。

そのため、捕集サイクロン２０３で一旦縁切りを行うため、分級装置１００の入口に供給されるトナー粉流体（混相体）の流量（Ｑ）は１〜３［ｍ^３／ｈ］と微量で、大半は分級供給用インジェクションノズル２０５を介して供給している。
機械式粉砕機を用いる構成であっても、ジェットミル式粉砕装置との組合わせのように分級機供給エアーを加圧方式で増加できれば解決はできる。しかし、供給のために圧縮エアーを１０［ｍ^３／ｍｉｎ］〜３０［ｍ^３／ｍｉｎ］が必要となりエネルギー効率は大幅に低下する。

供給のために外気吸引方式の二次空気流を用いると分級機内部の静圧が大きく低下（−１０［Ｋｐａ］以下で大気圧に近づく）し分散室での旋回速度は上がる。しかし、超微粉排出管５５を使用すると超微粉排出管５５内の静圧が高い（−１０［Ｋｐａ］〜−１５［Ｋｐａ］）ため製品領域まで排気されてしまい使用できない。
静圧の影響は分級室６にも及び、分散室５と同様に分級室６の静圧も低下する。そのため分級のために必要な整流器９からの二次空気流の流入が減ることで旋回速度低下が発生する。分級室６内の静圧が低下すると、分級室６に対する製品粉排出管１０内の静圧が高くなるため、製品粉だけでなく、粗粉もが混入し分級精度が低下してしまう。

また、図１８に示す分級装置１００は、図１６及び図１７に示す分級装置１００に比べて、分散室５の高さは低いものの、旋回速度を速くするために、分散室５に分散室整流器６０を配置しているため、超微粉排出管５５は活用できない。また分散室５の上蓋１０１が湾曲しているため、旋回気流によって旋回するトナーの一部が浮き上がり、分散室５の天井（上面）に滞留するトナーが発生し分散室５でのトナー濃度が上昇することで分散性が低下してしまう。

一方、図１に示す分級装置１００は、粉体材料供給管１から供給される粉流体の流量を補うために、分散室５に分散室整流器６０を設ける点までは、図１８に示す分級装置１００と同様である。しかし、上蓋１０１に湾曲部がなく、その下面（分散室５の上面）が下方に突き出た部材がない平面で、さらに、分散室高さ（Ｈ１）を最小限にしている。これにより、図１８に示す分級装置１００よりも旋回気流の速度を速くすることができ、分散性を高めることができる。

図１の分級装置１００は、分散室高さ（Ｈ１）が低く、分散室５が狭いため、旋回気流の淀みがなく高速旋回を生じるため、分散性が大きく向上する。
さらに超微粉排出管５５を排除したことにより粉体材料は、粉体材料供給管１から供給される一次空気流と、分散室整流器６０から供給される分散室二次空気流との全ては、分級室６に設けられた製品粉排出口７から排出することが可能となる。これにより、粉砕後の粉体材料に含まれた、粗粉、特に粗大粒子だけを効率よく下部ホッパー８に送り、下部開口部１１から排出することができる。下部開口部１１から排出した粗粉は、粗粉搬送用インジェクションノズル２０６によって再び粉砕装置２０２に戻され、微粉砕される。

図５は、超微粉排出管５５の有無による分散室５での気流の流れの違いの説明図であり、図５（ａ）は、超微粉排出管５５を備えない構成の説明図、図５（ｂ）は、超微粉排出管５５を備える構成の説明図である。
図１の分級装置１００は、分散室５の容積を最小限にすることで速い旋回気流が環状の供給孔３ｂを通じて分級室６に到達する。図１に示す分級装置１００のように分散室５を狭くした構成で、さらに、図５（ｂ）に示すように超微粉排出管５５を設けると、分散室５は超微粉排出管５５によって更に狭くなる。これにより、一次空気流と分散室二次空気流との流量が同じであれば、旋回気流の流速はさらに速くなることが考えられる。

しかし、分散室５の高さが低いために超微粉排出管５５の挿入比率が上がり、超微粉排出管５５とセンターコア３との距離が短く、旋回気流に対しては超微粉排出管５５が阻害物となり、流れに乱れが生じる。図５（ｂ）中の矢印Ｃ１及びＣ２のように、旋回気流が乱れると、気流と共に旋回する粉体材料が超微粉排出管５５の内部に進入する。この進入を防ぐために、超微粉排出管５５のバルブを完全に閉めてもバルブ面までは粉体材料の進入は発生する。

一方、超微粉排出管５５を設けない構成であれば、図５（ａ）中の矢印Ｃで示すように、旋回気流に乱れが生じることを抑制できるため、図１に示す分級装置１００のように、分散室５の上面は平面であることが最良である。
また、本実施形態の粉砕分級装置２００では、微粉の分級は不図示の機械式分級機で行っており、分級装置１００を粗粉分級機として使用している。このため、分級装置１００で超微粉を分級する必要がない。

仮に、図１に示す分級装置１００に超微粉排出管５５を設けると、必要としている超微粉（３［μｍ］）の分級を行うことが出来ず、製品粉も超微粉排出管５５から排出されるため、分級装置１００では超微粉排出管５５を備えない構成が好ましい。さらに、上述したように、分散室５の高さを最小限としているため超微粉排出管５５があると旋回気流に乱れが発生する点からも分級装置１００では超微粉排出管５５を備えない構成が好ましい。
３［μｍ］以下の領域の超微粉の分級には、ホソカワミクロン社製のＴＳＰ分級機やＴＴＳＰ分級機が好ましく、粗粉の分級に適した図１に示す分級装置１００を用いて超微粉の分級は不要である。なお、この領域の超微粉の一部は機械式粉砕機である２０２で粉砕された粉体材料を捕集する捕集サイクロン２０３の捕集効率によってかなり切れている。

不図示の機械式分級機や捕集サイクロン２０３によって製品粉から分離された超微粉は、原材料として再利用することができる。具体的にはトナー構成する樹脂、ワックス、カーボン、帯電制御材等の処方に、微粉再利用品として処方比に合せて添加比率が決められており混合・混練・冷却・破砕工程を経てトナー原料として活用する。
本実施形態の粉砕分級装置２００では、目標粒径の製品粉に対し、過剰微粉（超微粉）や粗粉の混入を抑制することができる。また、発生する過剰微粉をも効率的に再利用可能とし消費動力の効率化することができる。このような粉砕分級装置２００を乾式トナーの製造方法における粉砕分級工程に用いることで、粒径の分布がシャープなトナーを効率的に得ることができる。

本実施形態の粉砕分級装置２００は、粉砕装置２０２として、機械式粉砕機を用いている。
機械式粉砕機としては、特許文献６〜特許文献１０に記載されたものを挙げることができる。
機械式粉砕機は、回転筒（ローター）の水冷化と、回転筒の回転速度の更なる高速回転化（周速１３０［ｍ／ｓ］→１６０［ｍ／ｓ］→１８０［ｍ/ｓ］に拡大）とが進んでいる。これにより、今までジェットミル方式でしか粉砕できなかった微粉砕領域（１１［μｍ］→９［μｍ］→６［μｍ］）までもが可能になった。この機械式粉砕方式は回転筒とその外周に平行に具備された凹凸面の隙間で発生する磨砕力と隙間を通過する滞留時間とによって粉砕が繰り返される。このため粉砕効率が高く、ＣＯ_２の発生量が抑制されるため、環境面からジェットミル方式粉砕機からの置き換えが進んでいる。

機械式粉砕機での微粉領域粉砕が可能となったことで主流であった粗粉と微粉とを同時でカットできる三分割分級機（エルボージェット）ではシャープな分級を得ることができず困難になって来た。すなわち微粒化による嵩密度の低下によって分級機内の分散性が低下し、所望の粒径を確保できない状態となった。そのため機械式粉砕機と組み合わせる場合、微粉、粗粉共に単独分級機が必要となってきた。

嵩密度の小さいトナー中に含まれる粗粉を分級するには、以下の三つの点が求められる。
一つ目は、大量に空気を高速流入し分級機内の含塵濃度を低下させる。
二つ目は、分級機内で分散されたトナーは素早く分級する。
三つ目は、粉体材料を大量に処理できる。
本発明に係る分級装置は、これらの三つの要求を満足できる気流式（旋回気流式）分級装置である。

機械式粉砕機は高速回転する回転筒とその外周に平行な小隙間を通過し粉砕を行うことから構成上、図２に示す捕集サイクロン２０３で一旦捕集を行い、縁切りを行った後、次工程となる粗粉分級（分級装置１００）で分級を行うことが不可欠となる。

ここで、従来のジェットミル方式の粉砕装置を備えた粉砕分級装置について説明する。
図１９は、ジェットミル方式のジェットミル式粉砕装置２２２を備えた粉砕分級装置２００の一例の説明図である
図１９に示す粉砕分級装置２００では、原材料供給フィーダ２０１で供給された（図中矢印Ｋ１）粉体材料は、分級装置１００へと送られる（図中矢印Ｋ２）。分級装置１００としては、図１６及び図１７で示したものや図１８で示したものを用いることができる。この分級装置１００では、製品となる粒径の製品粒子を含んだ製品粉（図中矢印Ｋ３）と、製品粉より粒径が大きい粗粒子からなる粗粉（図中矢印Ｋ４）と、製品粉よりも粒径が小さい超微粒子からなる超微粒粉（図中矢印Ｋ７）とを分級する。分級装置１００で分級された製品粉は、製品粉捕集サイクロン２０７によって捕集され、製品粉供給フィーダ２０８によって次工程へ受け渡される（図中矢印Ｋ６）。

分級装置１００で分級された超微粉は、捕集され、原材料として再利用される（図中矢印Ｋ８）。一方、分級装置１００で分級された粗粉は、ジェットミル式粉砕装置２２２に受け渡され（図中矢印Ｋ４）、ジェットミル式粉砕装置２２２で粉砕され、分級装置１００へと受け渡される（図中矢印Ｋ５）。
ジェットミル方式の粉砕装置の場合は粉砕で発生した大量の圧縮エアーを処理して分級を行うため、図１９に示すように、粉砕と分級が同時に取れる構成となる。

一方、図２に示す粉砕分級装置２００では、粉砕装置２０２が機械式粉砕機であるため、捕集サイクロン２０３によって縁切りを行うことは必須となる。

以下、本発明に係る分級装置１００を有する粉砕分級装置２００によって粉砕分級を行った具体的な実施例について説明する。なお、以下に示す各実施例は一例であり、本発明の適用範囲を限定するものではない。また、各実施例及び各比較例の粒径測定に際してはコールターカウンター社のマルチサイザーを用いた。

〔実施例１〕
ポリエステル樹脂を８０［重量％］と、カーボンブラックを１５［重量％］と、ＷＡＸを５［重量％］との混合物をエクストルーダーにて溶融混練し、冷却固化し破砕した後、ホソカワミクロン社製のＡＣＭパルベライザーにて粗粉砕してトナー原料を得た。このトナー原料を図２に示す粉砕分級装置２００を用いて粉砕分級を行った。
粗粉砕されたトナー原料を微粉砕する粉砕装置２０２としては、機械式フロイントターボ社製ターボミルＲＳ型を用いた。
分級装置１００としては、図１に示す分級装置を用いた。

このような粉砕分級装置２００で粉砕分級を行ったところ、１５０［ｋｇ／ｈｒ］の原材料供給で、次のようなトナー粉砕粒径を得た。すなわち、重量平均粒径が６．５［μｍ］、４［μｍ］以下の微粉含有率が個数平均で５４.０［個数％］、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率が重量平均で１．４［重量％］のトナー粉砕粒径を得た。

〔比較例１〕
実施例１と同一の混練品を用いて、図１５に示す粉砕分級装置２００を用いて粉砕分級を行った。分級装置１００としては図１６及び図１７に示す従来の分級装置１００を用いた。
このような粉砕分級装置２００で粉砕分級を行ったところ、１３０［ｋｇ／ｈｒ］の原材料供給で、次のようなトナー粉砕粒径を得た。すなわち、重量平均粒径が６．６［μｍ］、４［μｍ］以下の微粉含有率が個数平均で６５.０［個数％］、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率が重量平均で２．５［重量％］のトナー粒径を得た。

〔比較例２〕
実施例１と同一の混練品を用いて、図１５に示す粉砕分級装置２００を用いて粉砕分級を行った。分級装置１００としては図１８に示す従来の分級装置１００を用いた。
このような粉砕分級装置２００で粉砕分級を行ったところ、１４０［ｋｇ／ｈｒ］の原材料供給で、次のようなトナー粉砕粒径を得た。すなわち、重量平均粒径が６．６［μｍ］、４［μｍ］以下の微粉含有率が個数平均で６３.０［個数％］、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率が重量平均で２．０［重量％］のトナー粒径を得た。

実施例１で用いた図１に示す分級装置１００は、分散室５の淀みが減少されると同時に旋回速度が上昇し分散性が向上する。また分散室５内に超微粉排出管５５を設けないことによって粉体材料と共に供給される一次空気流と、分散室整流器６０から供給される分散室二次空気流との全てが、分級室６の製品粉排出口７から全量排出させるため分級点が大きくなる。
また、図１は示す分級装置１００は、上蓋１０１の下面（分散室５の上面）がフラットのため分散室５での旋回流に淀みがなく精度よく分散される。このため比較例で用いた従来の分級装置１００に比べて分級精度が向上しシャープな分布が得られる。
各実施例及び各比較例の結果を表１に示す。

〔実施例２〕
実施例１の粉砕分級装置２００に対して、分級装置１００として図６に示す分級装置１００を用いた。図６は実施例２の分級装置１００の説明図であり、図７（ａ）は、実施例２の分級装置１００が備えるセンターコア３の拡大説明図であり、図７（ｂ）は、実施例２の分級装置１００が備えるセパレータコア４の拡大説明図である。
実施例２の分級装置１００は、分散室５のセンターコア３の中央部に、製品粉排出口７を備える製品粉排出管１０内と連通した分散室開口部である貫通孔３１を備える。
図７（ａ）に示すように、貫通孔３１の直径をＤ２としたときに、その開口面積Ａ２は、「Ａ２＝（Ｄ２／２）^２×π」となる。また、図７（ｂ）に示すように、製品粉排出口７の直径をＤ１としたときに、その開口面積Ａ１は、「Ａ１＝（Ｄ１／２）^２×π」となる。

そして、実施例２では、貫通孔３１の開口面積Ａ２と、製品粉排出口７の開口面積Ａ１とが以下の（１）式を満たす関係になっている。
（Ａ１×１／１０）≦Ａ２≦（Ａ１×１／３） ・・・・（１）

実施例２のように、分級室６のセパレータコア４の製品粉排出口７に通じる貫通孔３１を設けることで、分散室５で分散された微粉の一部をいち早く製品粉排出管１０に送り排出させることができる。そして、貫通孔３１より分級されない粉体材料が分級室６に送られる。このような構成により、淀みがなく高速の旋回気流が発生する分散室５と、分級室６とで、二回分級が成されるため、一つの分級装置１００で多段分級が可能となり、よる分級精度が向上する。
なお、貫通孔３１からの吸引力は、製品粉排出管１０内の吸引力によって行われる。

図６に示す実施例２の分級装置１００は、図１の分級装置１００と同様に分散室５を限りなく狭くしていることで従来の分級装置に比べて、分散室５での旋回気流の速度は大幅に向上する。この旋回気流の速度が増すほど、粒子に働く慣性力が増加し、より小さな粒子も分散室５内の円筒状の壁側を旋回し、環状の供給孔３ｂに到達する。このため、センターコア３の中心に集まる粉体材料は微粒子リッチの状態になる。この集まった微粒子をいち早く製品粉排出管１０側に吸引回収するために、センターコア３までの貫通孔３１を空け、製品粉排出管１０内の負圧による吸引力を利用して、センターコア３の中心から微粒子を回収する。

微粒子の分級点においては、粒子特性は狙いの粒子径によっても異なるため、粒子特性に応じて貫通孔３１の開口面積Ａ２を設定する必要がある。このように、貫通孔３１の開口面積Ａ２の設定を変更することで、分散室５での分級点をコントロールすることができる。
このように、実施例２では、分散室５の旋回気流の流速が増すことを利用して、分散室５に分級室としての機能も付加している。

実施例２の具体的な装置としては、図６に示す分級装置１００で、貫通孔３１の開口面積Ａ２を「Ａ１／５」に設定した。
このような粉砕分級装置２００で粉砕分級を行ったところ、１５０［ｋｇ／ｈｒ］の原材料供給で、次のようなトナー粉砕粒径を得た。すなわち、重量平均粒径が６．５［μｍ］、４［μｍ］以下の微粉含有率が個数平均で５２．０.［個数％］、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率が重量平均で１．２［重量％］のトナー粉砕粒径を得た。

〔実施例３〕
本実施形態の分級装置１００は、センターコアを側方から投影した投影図に表される二等辺三角形の頂角の角度（図８中の角度α１）が、１００［°］以上、１６０［°］以下となっている。センターコア３の頂点の角度α１を変更することでトナーの要求品質によって分散室５内の旋回気流の速度の調整が可能となり、実施例２で説明した二段分級と組合わせると、さらに分級精度が向上する。

実施例３の具体的な装置としては、図６に示す分級装置１００で、貫通孔３１の開口面積Ａ２を「Ａ１／５」に設定し、図８に示す角度α１を１５０［°］に設定した。
このような粉砕分級装置２００で粉砕分級を行ったところ、１５０［ｋｇ／ｈｒ］の原材料供給で、次のようなトナー粉砕粒径を得た。すなわち、重量平均粒径が６．４５［μｍ］、４［μｍ］以下の微粉含有率が個数平均で５１．０［個数％］、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率が重量平均で１．０［重量％］のトナー粉砕粒径を得た。

〔実施例４〕
実施例２の粉砕分級装置２００に対して、図９に示すように、センターコア３の中央部に、上方に向けて突き出した管状部材３２を備え、管状部材３２の上端部が貫通孔３１となる構成である。管状部材３２の突き出し量Ｌ１としては、０［ｍｍ］〜５０［ｍｍ］の範囲であることが望ましい。このような短い管状部材３２を設けることで、粒子径、粒子特性に合せてセンターコア３を上り、貫通孔３１から吸引される微粒子に、万一粗粉が混入するような場合、管状部材３２の突き出しによって、粗粉の進入をカットできる。これにより、二段分級時の粗粉の分級精度が向上する。

実施例４の具体的な装置としては、図６に示す分級装置１００で、貫通孔３１の開口面積Ａ２を「Ａ１／５」に設定し、図８に示す角度α１を１５０［°］に設定し、さらに、管状部材３２の突き出し量を３０［ｍｍ］に設定した。
このような粉砕分級装置２００で粉砕分級を行ったところ、１５０［ｋｇ／ｈｒ］の原材料供給で、次のようなトナー粉砕粒径を得た。すなわち、重量平均粒径が６．４５［μｍ］、４［μｍ］以下の微粉含有率が個数平均で５０．０.［個数％］、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率が重量平均で０．９［重量％］のトナー粉砕粒径を得た。

〔実施例５〕
実施例１の粉砕分級装置２００に対して、分級装置１００として図１０に示す分級装置１００を用いた。図１０（ａ）は実施例５の分級装置１００の説明図であり、図１０（ｂ）は、実施例５の分級装置１００が備えるセパレータコア４の拡大説明図である。
実施例５では、製品粉排出口７に上方に向けて突き出し、製品粉排出口７の円形の縁部に沿って円周方向に複数枚配置され、製品粉排出口７に流入する気流を案内する案内羽根４１を備える。このような案内羽根４１の突き出し量Ｌ２としては、０［ｍｍ］〜１００［ｍｍ］の範囲であることが望ましい。

実施例５のように、案内羽根４１を設けることで、粗粉がセパレータコア４を上ってきても案内羽根４１の突き出しによって製品粉排出口７に粗粉が進入することを防止できる。これにより、分級室６での粗粉の飛び込みが更に減少し分級精度が向上する。

実施例５の具体的な装置としては、図１０に示す分級装置１００で、貫通孔３１の開口面積Ａ２を「Ａ１／５」に設定し、図８に示す角度α１を１５０［°］に設定し、図１０（ｂ）に示す案内羽根４１を突き出し量８０［ｍｍ］で配置した。
このような粉砕分級装置２００で粉砕分級を行ったところ、１５０［ｋｇ／ｈｒ］の原材料供給で、次のようなトナー粉砕粒径を得た。すなわち、重量平均粒径６．４０［μｍ］で４［μｍ］以下の微粉含有率が個数平均で４９.［個数％］、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率が重量平均で０．７［重量％］のトナー粉砕粒径を得た。

〔実施例６〕
実施例６では、図１１に示す粉砕分級装置２００を用いた。図１１に示す構成は、定量フィーダ２０４及び分級供給用インジェクションノズル２０５を備えず、捕集サイクロン２０３から直接、インジェクションフィーダ２１１によって分級装置１００に粉体材料が供給される点で図２に示す構成と異なる。
分級装置１００に粉体材料を供給する供給機構を、インジェクションフィーダ２１１に変更することで、ライン構成がシンプルで省エネとなる。さらに、インジェクションフィーダ２１１によって搬送と同時に分級装置１００へ粉体材料の分散が進み、実施例５の分級装置１００と併用することで分級室６での粗粉の飛び込みがより減少し、分級精度が向上する。

実施例６の具体的な装置としては、図１１に示す粉砕分級装置２００に、図１０に示す分級装置１００を用いた。そして、貫通孔３１の開口面積Ａ２を「Ａ１／５」に設定し、図８に示す角度α１を１５０［°］に設定し、図１０（ｂ）に示す案内羽根４１を突き出し量８０［ｍｍ］で配置した。
そして、実施例１と同一の混練品を用いて、図１１に示すインジェクションフィーダ２１１で、粉砕上り品を分級装置１００に送った。
このような粉砕分級装置２００で粉砕分級を行ったところ、１５０［ｋｇ／ｈｒ］の原材料供給で、次のようなトナー粉砕粒径を得た。すなわち、重量平均粒径６．４０［μｍ］で４［μｍ］以下の微粉含有率が個数平均で４９.［個数％］、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率が重量平均で０．６［重量％］のトナー粉砕粒径を得た。

〔実施例７〕
実施例７では、図１２に示す粉砕分級装置２００を用いた。図１２に示す構成は、捕集サイクロン２０３の後に、機内圧力を制御するためのダブルダンパー２１２と、二次エアー調整ノズル２１３とを具備する点で図１１に示す構成と異なる。
実施例７のように、捕集サイクロン２０３の後に、ダブルダンパー２１２と、二次エアー調整ノズル２１３とを配置し、分級装置１００に供給する供給機をインジェクションフィーダ２１１に変更することで粉砕上りの脈動がなくなる。これにより、分級室６での粗粉の飛び込みがより減少し、分級精度が向上する。

実施例７の具体的な装置としては、図１２に示す粉砕分級装置２００に、図１０に示す分級装置１００を用いた。そして、貫通孔３１の開口面積Ａ２を「Ａ１／５」に設定し、図８に示す角度α１を１５０［°］に設定し、図１０（ｂ）に示す案内羽根４１を突き出し量８０［ｍｍ］で配置した。
そして、実施例１と同一の混練品を用いて、図１２に示すダブルダンパー２１２と、二次エアー調整ノズル２１３とを介して、インジェクションフィーダ２１１で、粉砕上り品を分級装置１００に送った。
このような粉砕分級装置２００で粉砕分級を行ったところ、１５０［ｋｇ／ｈｒ］の原材料供給で、次のようなトナー粉砕粒径を得た。すなわち、重量平均粒径６．４０［μｍ］で４［μｍ］以下の微粉含有率が個数平均で４９.［個数％］、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率が重量平均で０．５［重量％］のトナー粉砕粒径を得た。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
気流と共に粉体材料が供給される粉体材料供給口１ａ等の粉体材料供給口を有する円柱状の円筒ケーシング２等のケーシング内に、上から順にセンターコア３等のセンターコアと、中心に製品粉排出口７等の開口部を有するセパレータコア４等のセパレータコアとを備え、ケーシングの上部内壁とセンターコアとで囲われ、気流と共に供給される粉体材料を分散する分散室５等の分散室と、センターコア、セパレータコア及びケーシングの内壁で囲われ、分散室から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室６等の分級室と、を構成する分級装置１００等の分級装置において、分散室の最上部に、粉体と共に流入する気流とは別に、外部から粉体を含まない気体が分散室の円筒状の内周面の周方向に沿うように流入する流入口を円周方向に複数備え、流入口から気体が流入することで分散室内に旋回気流を発生させる分散室整流器６０等の分散室旋回気流発生手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体材料に対する気体の割合が多くない混相気体を分散室５に導く構成で、精度の良い分級を安定的に行うことができる。
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、分散室の上面が平面状である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、分散室での旋回気流に淀みが生じることを防止し、安定した旋回気流を形成できるため、より精度の良い分級を安定的に行うことができる。
（態様Ｃ）
態様ＡまたはＢにおいて、センターコアの中央部に、開口部内と連通した貫通孔３１等の分散室開口部を備える。
これによれば、上記実施例２について説明したように、淀みがなく高速の旋回気流が発生する分散室と、分級室とで、二回分級が成されるため、一つの分級装置で多段分級が可能となり、よる分級精度が向上する。
（態様Ｄ）
態様Ｃにおいて、センターコアの中央部に、上方に向けて突き出した管状部材３２等の管状部材を備え、管状部材の上端部が分散室開口部の入口となる。
これによれば、上記実施例４について説明したように、管状部材の突き出し量によって、粗粉の分散室開口部への進入をカットでき、二段分級時の粗粉の分級精度が向上する。
（態様Ｅ）
態様Ａ乃至Ｄの何れかの態様において、角度α等の、センターコアを側方から投影した投影図に表される二等辺三角形の頂角の角度が、１００［°］以上、１６０［°］以下である。
これによれば、上記実施例３について説明したように、当該角度を変更することでトナーの要求品質によって分散室内の旋回気流の速度の調整が可能となり、二段分級と組合わせると、さらに分級精度が向上する。
（態様Ｆ）
態様Ａ乃至Ｅの何れかの態様において、開口部に、上方に向けて突き出し、開口部の円形の縁部に沿って円周方向に複数枚配置され、開口部に流入する気流を案内する案内羽根４１等の案内羽根を備える。
これによれば、上記実施例５について説明したように、案内羽根の突き出しによって開口部に粗粉が進入することを防止でき、分級室での粗粉の飛び込みが更に減少し分級精度が向上する。
（態様Ｇ）
粉体の原材料を粉砕して粉体を作製する粉砕装置２０２等の粉砕手段と、粉砕手段で得た粉体を粒子の大きさによって選り分ける分級手段とを備える粉砕分級装置２００等の粉砕分級装置において、分級手段として、態様Ａ乃至Ｆの何れかの態様の分級装置１００等の分級装置を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、粉砕分級工程後のトナーは、シャープな粉砕粒度分布が確保できる。
（態様Ｈ）
態様Ｇにおいて、粉砕装置２０２等の粉砕手段が、円筒状のステーター等の固定筒と、固定筒の内部に固定筒に対して中心軸が重なるように配置され該中心軸を中心に回転可能な円柱状のローター等の回転子とを有し、回転子が回転することによって、固定筒の内周面と回転子の外周面との隙間を通過する被粉砕物を粉砕する機械式粉砕機である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、機械式粉砕機を用いることで粉砕工程での省エネルギー化を図ることができる。また、トナーの製造方法における粉砕分級工程に用いることで、トナー粉砕分級工程（微粉砕＋粗粉閉回路分級）において粉砕部の過粉砕を防止し、粉砕で発生する粗大粒子を要求品質以上に製品内に混入することを防止できる。さらに、トナー粒子を安定して容易に得られ、品質特性や生産効率面も好適な静電荷像現像用トナーの製造方法を実現できる。
（態様Ｉ）
態様ＧまたはＨにおいて、粉砕手段で粉砕されて得た粉砕物としての粉体は、捕集サイクロン２０３等の捕集サイクロンからインジェクションフィーダ２１１インジェクションフィーダを介して、分級装置に供給され、分級装置で分級された粗粉等の大径粉体は再び粉砕手段に戻して粉砕される閉回路粉砕を行う。
これによれば、上記実施例６について説明したように、ライン構成がシンプルで省エネとなり、インジェクションフィーダによって搬送と同時に分級装置へ粉体材料の分散が進む。
（態様Ｊ）
態様Ｉにおいて、捕集サイクロンとインジェクションフィーダとの間に、機内圧力を制御するためのダブルダンパー２１２等のダブルダンパーと二次エアー調整ノズル２１３等の二次エアー調整ノズルとを具備する。
これによれば、上記実施例７について説明したように、で粉砕上りの脈動がなくなり、分級装置の分級室での粗粉の飛び込みがより減少し、分級精度が向上する。

１ 粉体材料供給管
１ａ 粉体材料供給口
２ 円筒ケーシング
３ センターコア
３ｂ 供給孔
４ セパレータコア
４ｂ 粗粉排出孔
５ 分散室
６ 分級室
７ 製品粉排出口
８ 下部ホッパー
９ 整流器
９ａ 二次空気流供給流路
１０ 製品粉排出管
１１ 下部開口部
１２ ルーバー板部
３１ 貫通孔
３２ 管状部材
４１ 案内羽根
５５ 超微粉排出管
６０ 分散室整流器
６０ａ 分散室二次空気流供給流路
１００ 分級装置
１０１ 上蓋
１０１ｆ 上蓋内側面
１２０ 分散室ルーバー板部
２００ 粉砕分級装置
２０１ 原材料供給フィーダ
２０２ 粉砕装置
２０３ 捕集サイクロン
２０４ 定量フィーダ
２０５ 分級供給用インジェクションノズル
２０６ 粗粉搬送用インジェクションノズル
２０７ 製品粉捕集サイクロン
２０８ 製品粉供給フィーダ
２０９ 粗粉捕集サイクロン
２１１ インジェクションフィーダ
２１２ ダブルダンパー
２１３ 二次エアー調整ノズル
２２２ ジェットミル式粉砕装置
３０１ 原料供給ノズル
３０２ コアンダブロック
３０３ 分級エッジ
４００ エルボージェット分級機
５００ インジェクションノズル
５０１ ホッパー
５０２ ノズル部

特許２７６６７９０号公報 特開２００９−１８９９８０号公報 特開２０１１−２３００４８号公報 特開２００６−０５５８３８号公報 特開平０４−３７２９５９号公報 特開２００２−０４０７０２号公報 特開２００９−２２３０６６号公報 特許４０６５４９４号公報 特許４５４５８９７号公報 特許４６４４０６１号公報

Claims (10)

1. 気体及び粉体材料からなる粉体含有気体が供給される粉体材料供給口を有する円柱状のケーシング内に、
   上から順にセンターコアと、
   中心に開口部を有するセパレータコアとを備え、
   前記ケーシングの上部内壁と前記センターコアとで囲われ、気流と共に供給される粉体材料を分散する分散室と、
   前記センターコア、前記セパレータコア及び前記ケーシングの内壁で囲われ、前記分散室から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室と、を構成する分級装置において、
   前記分散室の最上部に、前記粉体含有気体とは別に、外部から粉体を含まない粉体非含有気体が前記分散室の円筒状の内周面の周方向に沿うように流入するスリット状の流入口を円周方向に複数有し、前記流入口から前記粉体非含有気体が流入することで前記分散室内に旋回気流を発生させる分散室旋回気流発生手段を備え、
   前記分散室旋回気流発生手段の内側の前記分散室に向けて開口する前記粉体材料供給口で前記分散室に接続され、前記粉体含有気体を前記粉体材料供給口から前記分散室に供給する粉体材料供給管と、
   前記分散室旋回気流発生手段に前記粉体非含有気体を供給する分散室気体供給手段と、を備え、
   前記分散室気体供給手段から供給された前記粉体非含有気体は、前記分散室旋回気流発生手段の前記流入口から前記分散室内に供給されることを特徴とする分級装置。
2. 請求項１の分級装置において、
   前記分散室の上面が平面状であることを特徴とする分級装置。
3. 請求項１または２の分級装置において、
   前記センターコアの中央部に、前記開口部内と連通した分散室開口部を備えることを特徴とする分級装置。
4. 請求項３の分級装置において、
   前記センターコアの中央部に、上方に向けて突き出した管状部材を備え、前記管状部材の上端部が前記分散室開口部の入口となることを特徴とする分級装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の分級装置において、
   前記センターコアを側方から投影した投影図に表される二等辺三角形の頂角の角度が、１００［°］以上、１６０［°］以下であることを特徴とする分級装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の分級装置において、
   前記開口部に、上方に向けて突き出し、前記開口部の円形の縁部に沿って円周方向に複数枚配置され、前記開口部に流入する気流を案内する案内羽根を備えること特徴とする分級装置。
7. 粉体の原材料を粉砕して粉体を作製する粉砕手段と、
   前記粉砕手段で得た粉体を粒子の大きさによって選り分ける分級手段とを備える粉砕分級装置において、
   前記分級手段として、請求項１乃至６の何れか一に記載の分級装置を備えることを特徴とする粉砕分級装置。
8. 請求項７の粉砕分級装置において、
   前記粉砕手段が、
   円筒状の固定筒と、
   前記固定筒の内部に前記固定筒に対して中心軸が重なるように配置され前記中心軸を中心に回転可能な円柱状の回転子とを有し、
   前記回転子が回転することによって、前記固定筒の内周面と前記回転子の外周面との隙間を通過する被粉砕物を粉砕する機械式粉砕機であることを特徴とする粉砕分級装置。
9. 請求項７または８の粉砕分級装置において、
   前記粉砕手段で粉砕されて得た粉砕物としての粉体は、捕集サイクロンからインジェクションフィーダを介して、前記分級装置に供給され、
   前記分級装置で分級された大径粉体は再び前記粉砕手段に戻して粉砕される閉回路粉砕を行うことを特徴とする粉砕分級装置。
10. 請求項９の粉砕分級装置において、
    前記捕集サイクロンと前記インジェクションフィーダとの間に、前記インジェクションフィーダの機内圧力を制御するためのダブルダンパーと二次エアー調整ノズルとを具備することを特徴とする粉砕分級装置。

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