JPH0256667B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 １ 産業上の利用分野 本発明は粉体又は粒体の熱処理装置に関し、例
えば電子写真用現像剤として用いられるトナー粒
子等の粉粒体を気流中で溶融、球形化するための
熱処理装置に関するものである。

２ 従来技術 トナー粒子等の粉粒体の球形化装置としては、
水又は有機溶剤に粉粒体を溶解、分散させた懸濁
液を二流体ノズル又は回転円盤によつて微粒化さ
せ、熱風中で乾燥させるスプレードライ法等の湿
式装置や、熱気流中にトナー粒子を分散させて球
形化する乾式装置が知られている。

しかしながら、上記湿式装置では、霧化した粒
子を捕集するまで粒子中に含まれる溶剤の殆んど
を蒸発させなければならないことから、広大な乾
燥室が必要であつて装置が大型化すること、更に
蒸発した溶剤が水以外のものである場合には溶剤
回収のために付帯設備が増え、また溶剤による火
災、毒性等の危険性を伴なうことという問題があ
る。

他方、上記乾式装置では、数μm〜数10μmのオ
ーダーのトナー粒子を熱処理する場合、トナー粒
子同士の熱融着による粗大粒子の発生や、粒子気
流の噴出ノズル及び容器壁面への粒子の付着等が
生じ、このために収率、生産性の低下、熱処理状
態の不均一化を招くことが多い。特に問題となる
ことは、熱風吹出し口の内外の壁面温度は熱風温
度に等しくて浮遊粒子はただちに熱融着し易いた
め、長時間運転していると粒子がやがて大きな塊
り状となつて熱風吹出し口付近の内外壁面に被着
し、これによつて熱風吹出し口先端に、あたかも
つらら状に垂れ下つたりしてしまうことである。
この場合、トナー粒子の塊りが熱風によつて250
〜300℃に熱せられると赤化し、内部燃焼反応を
起こし、これら火種となつて粉塵爆発の原因とも
なり、非常に危険である。

３ 発明の目的 本発明の目的は、上記した如き粒子の付着及び
熱融着を防止し、均一な熱処理と同時に安全な連
続運転が可能な装置を提供することにある。

４ 発明の構成 本発明は、トナー粒子等の粉体又は粒体の分散
気流を（望ましくは内壁面に沿つて旋回させなが
ら）先端開口から導出するためのノズル部と、こ
のノズル部の外周囲から熱風を吹き出させるため
の熱風導入部と、この熱風導入部の少なくとも熱
風吹出し口の外周囲に設けられた冷却風導入部
と、更にこの冷却風導入部の外周囲に設けられた
冷却用ジヤケツト部とを有することを特徴とする
粉体又は粒体の熱処理装置に係るものである。

５ 実施例 以下、本発明を実施例について図面参照下に詳
細に説明する。

まず第１図について、熱可塑性粒子、例えばト
ナー粒子の熱処理（球形化）装置の一例を説明す
る。

エゼクター１において、ホツパー２から供給さ
れたトナー粒子３が圧縮空気４によつて分散せし
められ、この分散気流５は旋回室６に導びかれ、
ここで旋回されながら下部の旋回ノズル７より熱
処理室８内へ噴出され、空円錐流れ９を形成す
る。この空円錐状の分散気流９に対し、ヒーター
１０で熱せられた熱風１１がまず熱風旋回室１２
に導入されて旋回流となされた後に順流的に吹込
まれ、分散気流９と均一に熱会合又は混合する。
熱処理室８の側壁内面近傍には、その上壁部から
冷却風１３が導入される。熱処理室８内で球形化
されたトナーは上記冷却風によつて冷却され、排
出口１４を経てサイクロン１５、集塵機１６にて
捕集される。ここで「空円錐流れ」とは、粒体又
は粉体が同心円方向に沿つて均一に分散され、か
つ個々の粒体又は粉体がほぼ等しい噴出角度で導
出された円錐面状の安定した流れを指す。

第２図には、トナー粒子を含む分散気流５を均
一な空円錐流れ９とするための部分が拡大して示
されている。エゼクタ１では圧縮空気４がノズル
より混合室１７内へ噴出するときにトナー粒子３
はホツパー２から空気と共に吸い込まれ、スロー
ト部１８内で強力な剪断作用を受け、凝集粒子は
解砕されて気流中に均一分散される。スロート部
１８内での分散気流の線速度は150〜450ｍ／sec
としてよく、好ましくは200〜400ｍ／secとする
のが望ましい。トナー粒子の分散気流５は次いで
旋回室６へその接線方向に沿つて（第３図参照）
入り、ここで旋回されながら旋回ノズル７内へ導
びかれる。旋回ノズル７はほぼ円錐台形に構成さ
れ、その下端の噴出口１９へ向けて順次横断面が
拡大された形状を有しているので、この噴出口１
９からは一定の噴出角度を保ちながら分散気流は
ほぼ均一な粒子濃度、一定の線速度で噴出され、
空円錐流れ９を形成する。このとき、噴出された
トナー粒子の分散気流による均一な空円錐流れ９
に関し、トナー粒子の噴出角度φはほぼ一定であ
り、旋回ノズル７の内壁先端部の接線と水平線と
のなす角度θとほぼ一致している。

一方、熱風１１は第５図に明示する如く供給管
２０から旋回室１２内へ接線方向に導入され、旋
回しながら、逆円錐台形状に形成された風向制御
板２２によりノズル７の中心方向へ絞られ、その
下端の吹出し口２３より吹出される。これによつ
て、熱風は上記分散気流９と順流的に混合、会合
し、トナー粒子を所定温度に加熱し、球形化のた
めの熱を付よする。

上記した熱処理装置において、本実施例による
重要な構成は、第４図及び第５図に示す如く、ノ
ズル７から噴出されるトナー粒子の付着及び融着
を防止するために、上記熱風吹出し口２３を含む
熱風導入部の外周囲に冷却風２４及び冷却水２５
を導入していることである。

即ち、上記風向制御板２２の外周囲に冷却水ジ
ヤケツト２６を設け、このジヤケツト２６と熱風
旋回室１２及び風向制御板２２とで形成される逆
円錐台形のスリツト空間を冷却風旋回室２７とし
ている。従つて、上記した如くにトナー粒子分散
気流と熱風とが衝突混合し、熱会合するとき、冷
却風２４が供給管２８より旋回室２７へ導入さ
れ、旋回案内羽根２９により旋回しながらスリツ
ト空間の下端から吹出される。同時に、冷却水２
５が冷却水導入管３０よりジヤケツト２６内に入
り、壁部を冷却しながら冷却水導出管３１から排
出される。

このように、冷却風及び冷却水を熱風導入部の
外周囲にて通すことによつて、風向制御板２２の
先端及びその外壁部は冷却風が流れているために
トナー粒子の付着及び熱融着が生じることが防止
される。加えて、更に外周囲は冷却水ジヤケツト
２６の壁面からなつているので、壁面温度は冷却
水温度（約20℃）と等しくなり、かつ熱処理室８
の上壁（天井）８ａは冷却水ジヤケツト２６との
間の熱伝導によつて熱処理室８内の温度が高温で
あつても充分に冷却され、40℃以下となる。この
ため、たとえトナー粒子が空気乱流により舞い上
つて壁面又は上壁に付着しても熱融着を起こすこ
とはない。

ジヤケツト２６の外壁や熱処理室天井８ａへの
粒子の付着を抑えるには、風向制御板２２の下端
位置と熱処理室天井８ａとの距離をｌとすれば、
ジヤケツト部下端位置と天井８ａとの距離は（１
±0.2）ｌとするのがよく、また風向制御板２２
下端の内径をＤとすれば、Ｄ／10≦ｌとするのが
よい。

第６図〜第８図は、本発明の他の実施例を示す
ものである。

この実施例では、上述した実施例の構成に加
え、熱風１１の案内手段を工夫している。即ち、
旋回室１２には旋回案内羽根２１を設けているの
で、加熱された熱風１１は旋回室１２内へ接線方
向から吹込まれて旋回し、更に旋回案内羽根２１
によつて下方角度αで旋回しながら軸心方向に導
びかれる。この流れは、旋回羽根２１が第７図に
明示する如くに円周に沿つて、個々に角度αだけ
下方へ傾斜した状態（第８図参照）で壁面に固定
されていることにより確実に生ぜしめることがで
きる。そして案内羽根２１からの熱風旋回流は、
逆円錐台形状に形成されて下方角度βだけ水平線
に対し傾斜した風向制御板２２によつて、上記ノ
ズル７の中心（軸心）方向へ絞られながら更に旋
回し続け、下端の吹出し口２３より加熱室８内へ
吹出される。

上記の角度αは熱風旋回流の強さを決めるパラ
メーターであり、αが小さい程軸心方向の流れよ
りも旋回流の方が支配的となる。この角度αは
15゜〜85゜とするのがよい（望ましくは30゜〜75゜）
が、15゜未満では案内羽根を設けた効果が弱く、
上記噴出口１９から出た粒子が熱風によつて舞い
上つて熱処理室８の上壁面に付着したり、或いは
上記吹出し口２３から出る熱風が周辺方向へ拡が
り易いために熱効率が悪くなる。また、αが85゜
を越えると熱風による加熱ゾーンが狭くなり、吹
出し口２３付近でのみしか熱処理ができない恐れ
がある。また、風向制御板２２の傾斜角βは、第
４図の例でも同様であるが、熱風を旋回ノズル７
の中心方向をはじめ、下方又は外方へ拡散させる
状態を制御するものであり、一般には15゜〜85゜
（望ましくは30゜〜75゜）とするのがよい。このβ
が15゜未満では却つて熱風の乱流が生じ、制御板
内部又は旋回ノズル先端にてトナー粒子の付着が
生じ易く、また熱処理を可能とするゾーンも小さ
くしてしまう。角度βが85゜を越えると中心方向
へ熱風を絞ることが困難となり、熱効率を悪くす
る。従つて、上記のαとβ、或いはこれらの組合
せによつて、熱風の吹出し角度及び熱風旋回流の
強さを制御できるから、ノズル７からのトナー粒
子分散気流と吹出し口２３からの熱風とが充分に
衝突混合し、熱会合する領域（加熱ゾーン）の熱
温度分布を制御することができる。このため、ト
ナー粒子の熱処理状態もコントロールできる。

また、第６図において、旋回ノズル７の下端の
高さと風向制御板２２の下端の高さとの差をl′と
した場合、トナー粒子の良好な熱処理状態を得る
には、ノズル７の下端は制御板２２の下端とほぼ
同じ高さか或いは上方に位置するのがよく、０≦
l′≦Ｄ／４（但、Ｄは制御板２２下端の直径）と
するのが望ましい。

上記した如く、本発明の実施例によれば、熱風
は吹出し口２３からトナー粒子分散気流の全外周
に亘つて吹込まれ、この際の吹込み角度、熱風量
が一定となるから、加熱ゾーンの温度分布はノズ
ル７の中心に対して完全な対称形をなしている。
この結果、分散気流中の個々のトナー粒子は一定
した熱量を熱風から受けるので、その熱処理状態
は常に一定となり、均質な球形化トナー粒子を得
ることができる。また、加熱ゾーンは上記空円錐
流れに従つて旋回状に外方へ拡散してゆくため、
トナー粒子が熱処理を受けた直後にトナー粒子同
士が接触して熱融着を生じる確率が小さくなり、
熱融着による粗大粒子の発生を抑えることができ
る。しかも、上記空円錐流れによつてトナー粒子
の舞い上り等による容器壁面への付着も防止で
き、上記のことと相俟つて球形化トナーを収率及
び生産性良く得ることができる。

なお、以上に述べた例においては、トナー粒子
の球形化処理について説明したが、他の粒体又は
粉体にも勿論適用可能である。例えば、溶剤を含
有している粒子の乾燥等の熱処理に適用すること
ができる。

６ 発明の効果 本発明によれば、上述した如くに熱風導入部の
少なくとも熱風吹出し口の外周囲に冷却風導入部
と更に冷却用ジヤケツト部とを設けているので、
熱風吹出し口を含むその内外の壁面への粒子の付
着又は熱融着を防止でき、安全にして連続運転が
可能となり、生産性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は熱処理装置全体の概略フロー図、第２図は
粒子の旋回流を形成する部分の拡大断面図、第３
図は第２図のＸ−Ｘ線に沿う断面図、第４図は熱
風吹込み部及び冷却機構を示す要部断面図、第５
図は第４図のＹ−Ｙ線に沿う断面図、第６図は他
の実施例による第４図と同様の部分の断面図、第
７図は第６図のＹ−Ｙ線に沿う断面図、第８図は
熱風案内羽根の傾斜状態を示す断面図、である。 なお、図面に示された符号において、１……エ
ゼクタ、３……トナー粒子、４……圧縮空気、５
……分散気流、６，１２，２７……旋回室、７…
…旋回ノズル、８……熱処理室、９……空円錐流
れ、１０……ヒーター、１１……熱風、２０……
熱風供給管、２１，２９……旋回案内羽根、２２
……風向制御板、２４……冷却風、２５……冷却
水、２６……冷却用ジヤケツトである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粉体又は粒体の分散気流を先端開口から導出
   するためのノズル部と、このノズル部の外周囲か
   ら熱風を導入するための熱風導入部と、この熱風
   導入部の少なくとも熱風吹出し口の外周囲に設け
   られた冷却風導入部と、更にこの冷却風導入部の
   外周囲に設けられた冷却用ジヤケツト部とを有す
   ることを特徴とする粉体又は粒体の熱処理装置。