JPH0330860B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えば電子写真用現像剤として用いら
れるトナー粒子を気流中で溶融、球形化するため
の熱処理装置に関するものである。

従来技術 トナー粒子の球形化装置としては、水又は有機
溶剤に粉流体を溶解、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
分散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。

一般に、流体は、粒子が微粒化されるほど、ま
た周囲気流速度が小さいほど、付着性が増す性質
がある。又、高温壁に付着すると粒子が溶融する
ため、さらに他の粒子も付着しやすくなり、最後
には熱融着物の大きなかたまり（凝集塊）ができ
る。トナー粒子の場合、使用する樹脂によつて異
なるが、軟化点約140℃、ガラス転移点約60℃で
あるため、熱処理室壁面に付着したトナーが融着
もしくは凝集しないためには、壁面温度を60℃以
下にしておく必要がある。従来、この種の粉粒体
球形化装置における粉粒体の冷却方法としては、
装置下部に冷却部を設けて強制的に移行させる
が、又は、熱処理された粒子の回収経路の途中で
冷却気流を導入する方法等がとられている。しか
し、これらの方法では、熱処理室内部壁面への付
着防止および壁面の冷却が考慮されていないた
め、壁面に付着した粉流体の熱融着あるいは粒粉
体同士による凝集塊の発生はさけられず、運転途
中あるいは運転終了後の清掃時に、これらの付着
物が製品に入ると、製品不良となり、又、付着物
のみをとりのぞくと、大巾な収率低下をきたすこ
とになる。又、少しでも壁面への熱融着あるいは
付着を減らそうとすると、どうしても高生産性は
望めず、しかも熱処理室の塔径を大きなものにす
る必要がある。

発明の目的 本発明は、このような欠点を解消するためにな
されたものであり、熱処理室側壁への熱融着およ
び付着を防止し、かつ粒子を含む混合熱気流を効
果的に冷却できる、高収率、高生産性のトナー粒
子球形化用の熱処理装置を提供するものである。

発明の構成 即ち、本発明は、トナー粒子の分散気流を熱処
理室内へ導出するためのノズル部と、このノズル
部の外周囲から前記分散気流に熱風を導入するた
めに前記ノズル部を囲む筒状の熱風導入部と、こ
の熱風導入部の外周囲において前記熱処理室の側
壁上部にてその側壁内面に沿つて冷却風をスリツ
ト状に前記熱処理室内の下方へ導入する第１の冷
却風導入手段と、前記熱処理室の側壁外周囲に設
けられた冷却用ジヤケツト部と、前記熱処理室の
側壁下部にてその側壁内周に沿つて冷却風を前記
熱処理室内へ導入する第２の冷却風導入手段とを
有する、トナー粒子球形化用の熱処理装置に係る
ものである。

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、熱可塑性粒子であるトナ
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の側壁の上部及び下部からは夫々、冷
却風１３及び２４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熱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。また上記側壁の外周囲のほ
ぼ全体に亘つて冷却用ジヤケツト２５が設けら
れ、冷却風又は冷却水等の冷媒２６が通される。
ここで「空円錐流れ」とは、粒体又は流体が同心
円方向に沿つて均一に分散され、かつ個々の粒体
又は流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４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
めの熱を付与する。

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、熱
処理室８内への冷却風導入手段及び側壁冷却手段
を設けていることである。これについて次に説明
する。

熱処理室８では、トナー粒子分散気流９と熱風
１１とが熱会合し、トナー粒子は旋回しながら下
部に落下するが、同時に、熱処理室８の側壁上部
においては、冷却風１３が接線方向より冷却風旋
回室３０内に旋回しながら吹き込まれ、垂直案内
羽根２８および冷却風規制板２９によつて下方へ
熱処理室軸心方向に沿つて（加熱室側壁にそつ
て）垂直スリツト状に吹き出される。そのため、
この上部冷却風１３は、トナー粒子が熱処理室側
壁に付着するのを防止するとともに、トナー粒子
分散気流と熱風との混合熱気流３１と混合し、こ
れを冷却する。この上部冷却風の導入において、
冷却風規制板２９によつて、トナー粒子分散気流
９と熱風１１との熱会合部（ホツトゾーン）の気
流が乱されることを防止できるため、トナー粒子
が上部にまい上がつて熱処理空天井、側壁上部に
付着するのを軽減できる。しかし、上部冷却風１
３が旋回流となつている場合は、トナー粒子のま
い上がりによる天井への付着、および遠心力によ
り粒子が旋回しながら加熱室側壁に付着する量が
多くなる。ところが、垂直案内羽根２８により、
上部冷却風１３が下方へ軸流方向に流れるため
に、上記のような現象による付着を防止できる。

次に、熱処理室側壁に付着したトナー粒子同士
の熱融着あるいは凝集を完全に防止するために、
熱処理室側壁の外周部に冷却ジヤケツト２５を設
け、ここに冷却風２６を入口３４より吹きこみ、
ジヤケツト内を旋回させながら、出口３５より排
出する。このとき、側壁の壁面温度は50〜60℃以
下になるように、冷却風２６の風量と温度とを制
御する。同時に、側壁面において、混合熱気流の
放熱冷却も期待できる。さらに、トナーを回収す
る場合は、トナー粒子同士による凝集を防ぐた
め、熱処理室からの排風３７の温度をトナーのガ
ラス転移点（60℃）以下、好ましくは50℃以下と
する必要があるため、熱処理室下部より、下部冷
却風２４を旋回室３６にまず吹き込んでから導入
口２７より熱処理室内下部へ吹き込み、排風温度
を50〜60℃以下とする。

冷却風を導入する場合、上部冷却風１３のみだ
と、吹き込み風量が多くなるため、それに伴なう
同伴流による熱会合部（ホツトゾーン）の気流の
乱れを生じ、そのため、熱処理室天井、側壁上部
への付着が大となる。又、逆に、下部冷却風２４
のみだと、トナー粒子分散気流９と熱風１１との
混合熱気流に伴なう同伴流もよび旋回流によつ
て、熱処理室天井および側壁上部への付着が大と
なる。すなわち、本例のごとく、冷却風を熱処理
室側壁上部および下部の２ケ所より導入するよう
にし、側壁へのトナー粒子の付着および混合熱気
流に伴なう同伴流を抑えるだけの冷却風１３を側
壁上部より供給し、他方排風温度を50〜60℃以下
に下げるだけの冷却風２４を下部より供給し、そ
して側璧の壁面温度を50〜60℃以下となるように
冷却ジヤケツト２５に冷却風あるいは水を流入す
れば、熱処理室側壁にトナー粒子が熱融着あるい
は付着することを防止でき、混合熱気流を冷却で
きるため、連続的に高収率、高生産性を保ちなが
ら運転可能なトナー粒子の熱処理装置を提供でき
る。

なお、本実施例では、熱風は吹き出し口２３か
らトナー粒子分散気流の全外周に亘つて吹き込ま
れ、この際の吹き込み角度、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
対して安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更に小さくなり、熱融着に
よる粗大粒子の発生を完全に抑えることができ
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。

次に、本実施例の具体例を説明する。

トナー粒子分散気流の濃度100ｇ／m³、熱風量
14Nm³／min、熱風温度360℃、上部冷却風40
m³／min、下部冷却風40m³／min、ジヤケツト冷
却風20m³／min、冷却風温度15℃の条件で、上記
装置を用いて10hr連続運転行なつたところ、運転
終了後に、熱処理室内部天井および側壁にはわず
かしかトナー粒子は付着しておらず、また側壁部
に付着しているトナー粒子はまつたく融着も凝集
もしていないため、すべて製品として回収可能な
ものであつた。

なお、以上に述べた例は、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できる。ま
た、上述の案内羽根２８は垂直でなくても、下方
へ傾斜せしめて（例えば傾斜角約70℃）配置して
もよい。また、粒子又は粉体、熱風の導入形態も
種々変更してよい。

発明の効果 本発明によれば、熱処理室の側壁上部からの冷
却風をスリツト状に吹き込むことにより粒子の付
着及び同伴流を抑え、側壁外周囲の冷却用ジヤケ
ツト部による冷却で粒子の熱融着又は付着を充分
になくした状態で排風できるので、高収率、高生
産性の熱処理を行なうことができる。また、熱処
理室の側壁下部より、第２の冷却風を側壁内周に
沿つて吹き込んでるので、排出口からトナーを回
収するときに、排風の温度をトナーのガラス転移
点以下まで確実に下げ、トナー粒子同士による凝
集を防ぐことができる。

【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
処理装置の要部断面図、第５図は熱処理室を上方
からみた平面図である。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、６，１２，３０，３６
……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、１３，２４……冷却風、２０……熱風
供給管、２５……冷却用ジヤケツト、２６……冷
媒、２８……垂直案内羽根、２９……冷却風規制
板である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トナー粒子の分散気流を熱処理室内へ導出す
   るためのノズル部と、このノズル部の外周囲から
   前記分散気流に熱風を導入するために前記ノズル
   部を囲む筒状の熱風導入部と、この熱風導入部の
   外周囲において前記熱処理室の側壁上部にてその
   側壁内面に沿つて冷却風をスリツト状に前記熱処
   理室内の下方へ導入する第１の冷却風導入手段
   と、前記熱処理室の側壁外周囲に設けられた冷却
   用ジヤケツト部と、前記熱処理室の側壁下部にて
   その側壁内周に沿つて冷却風を前記熱処理室内へ
   導入する第２の冷却風導入手段とを有する、トナ
   ー粒子球形化用の熱処理装置。