JPH07148467A - 気流式分級機及びこれを用いるトナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気流式分級機の処理能力および分級精度を向
上させる。 【構成】 分級室１１内のセパレータコア１０を、互い
に接合・分離可能な複数のリング状部材を同心状に結合
して構成する。中央コア１０ａに対して外周コア１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄの取りつけ、または取り外しを行
い、粉体材料の粒度分布に応じた最適のコア径にするこ
とにより、分級ポイントを正確に設定する。この分級機
でトナー原料粉体を分級することによって、シャープで
狭い粒度分布を有する電子写真用トナーを得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉体材料、特に電子写真
用トナーなどの微粒子粉体の分級に有効な気流式分級機
及びこれを用いるトナーの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法、静電写真法等の画像形成方
法では、静電潜像を現像するためにトナーが使用され
る。このトナーは、シャープで狭い粒度分布を有する微
粒子であることが要求される。このようなトナーを、原
料固体粒子を粉砕・分級して最終製品として得るために
は結着樹脂、着色剤（染料、顔料、磁性体等）などの所
定材料を溶融混練し、冷却固化した後粉砕して得られ
る、粗粉砕した固体粒子群の粉砕物を原料固体粒子とす
るが、この原料固体粒子を処理する場合、特に分級工程
において、高精度で高い処理能力を有する分級機構が要
求される。

【０００３】電子写真用トナーなどの微粒子粉体を得る
ためには、一般的に旋回気流を利用する気流式分級機が
使用される。このような気流式分級機としては、例えば
ディスパージョンセパレータ（ＤＳ型：日本ニューマチ
ック社製）等が知られている。また、気流式分級機で
は、必要に応じて衝突式粉砕装置を一体化したものが使
用される場合もある。

【０００４】図３に上記ディスパージョンセパレータ
（ＤＳ型）の縦断面図を示す。この図において１０１は
本体ケーシングである。１０２は本体ケーシング１０１
の下部に接続した下部ケーシングであって、ホッパー１
０３を兼ねている。本体ケーシング１０１と下部ケーシ
ング１０２との間に分級室１０４が形成されている。本
体ケーシング１０１の上部には分散室１０５が起立して
設けられ、この分散室１０５の上部外周面に一次空気流
と粉体材料との混合物の供給管１０６が接続されてい
る。

【０００５】分散室１０５内の下方部に、中央部が高い
円錐状のセンターコア１０７が設けられ、このセンター
コア１０７の下縁外周面に環状の供給溝１０８が形成さ
れている。

【０００６】分級室１０４の底部には、中央部に微粉排
出管１１１を有し中央部が高い円錐状のセパレータコア
１０９が設けられており、このセパレータコア１０９の
下縁外周面に、環状の粗粉排出溝１１０が形成されてい
る。

【０００７】分級室１０４の下部周壁に（本体ケーシン
グ１０１の下端部近傍に）、二次空気流を供給するため
の二次空気流入口１１２，１１３が設けられ、粉体材料
を分散させるとともに旋回速度を加速するように構成さ
れている。１１４は空気排出管、１１５は粗粉排出口で
ある。

【０００８】気流式分級機の処理能力は、一般的には、
分散室及び分級室の容積、あるいは一次空気流と二次空
気流の総流量でほぼ決まる。ディスパージョンセパレー
タ型気流式分級機の分級原理は、分級室内において、流
入する二次空気流が粉体材料を旋回状に半自由流動させ
る際、該粉体材料中の粗粒子と微粒子に対して働く遠心
力及び向心力が異なることを利用するものであり、目的
とする分級粒度すなわち分級ポイントに応じて条件設定
の変更が可能である点が利点である。

【０００９】ところで、従来のディスパージョンセパレ
ータ型気流式分級機におけるセパレータコアは、二次空
気流流入口に対しての位置を変えることによって、すな
わち、セパレータコアの中央部に設けた粗粉排出口の位
置を変えることによって、分級ポイントを調整するのが
一般的であった。

【００１０】この方法によれば、一次空気流と二次空気
流の総流量が２〜３ｍ³ ／ｍｉｎ程度の、従来の小型の
ディスパージョンセパレータ型気流式分級機において
は、粉体材料を微粒子と粗粒子に分離する場合、粉体材
料の重量平均粒子径が５〜２０μｍの広い範囲で、比較
的容易に高精度に分離することが可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
装置の場合、工業的な大量生産に使用される、一次空気
流と二次空気流の総流量が１０ｍ³ ／ｍｉｎ以上の比較
的大型のディスパージョンセパレータ型気流式分級機で
は、粉体材料の重量平均粒子径が１０μｍ以上のとき
に、小型設備とほぼ同等の精度で粗粒子と微粒子に分離
できるのに対し、粉体材料の重量平均粒子径が１０μｍ
以下のときには分離が困難となり、処理量あるいは分級
の精度が低下することがあった。

【００１２】すなわち、従来のセパレータコアを使用し
て１０μｍ以下の極微細な粒子を処理すると、分級処理
が円滑に行われず、粗大な粒子が微粉排出口に飛び込み
やすくなる現象が生じる問題があった。

【００１３】また、電子写真用トナーでは粗大粒子が最
終製品に混入し、その結果精緻な粒度分布の製品を得る
ことが難しくなるだけでなく、この粗大粒子は電子写真
で画像を形成する際、画像品質を低下させる原因となっ
ていた。

【００１４】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、一次空気流と二
次空気流の総流量が１０ｍ³ ／ｍｉｎ以上の大型分級機
においても、原料粉体材料の粒度分布に関わらず精度良
く分離でき、しかも従来のセパレータコアを使用した場
合と比較して処理能力の向上が達成できる気流式分級機
を提供すること、及び、この気流式分級機を利用する電
子写真用トナーの製造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来装置
の上記問題点を解決するため検討を続けた結果、気流式
分級機に設けられるセパレータコアのコア径を適宜に変
更することによって、一次空気流と二次空気流の総流量
が１０ｍ³ ／ｍｉｎ以上の大型分級機においても、処理
量及び分級精度の向上が得られることを知見し、本発明
を完成したものである。

【００１６】すなわち、セパレータコアを備えたディス
パージョンセパレータが工業的な大量生産に使用される
粉体製造設備においては、ディスパージョンセパレータ
の処理能力は粉体材料の粒径による影響が大きいのであ
るが、本発明者らは、セパレータコアのコア径に、粉体
の粒度分布に応じた最適値が存在することを見出し、こ
の最適値に設定したセパレータコアを使用することで、
常に高精度かつ高処理能力で粉体を分級処理することが
できたものである。

【００１７】請求項１に記載の気流式分級機は、粉体材
料を分散室で一次空気流中に混合・分散させ、セパレー
タコアを備えた分級室に二次空気流を供給し、前記粉体
材料を分級室で旋回気流により分級する気流式分級機に
おいて、前記セパレータコアは、コア径が増減可能であ
ることを特徴とする。

【００１８】請求項２に記載の気流式分級機は、請求項
１において前記セパレータコアは、互いに着脱可能な複
数のリング状部材を同心状に結合したものであることを
特徴とする。

【００１９】請求項３に記載の電子写真用トナーの製造
方法は、原料粉体材料を請求項１に記載の気流式分級機
により分級することを特徴とする。

【００２０】請求項４に記載の電子写真用トナーの製造
方法は、原料粉体材料を請求項２に記載の気流式分級機
により分級することを特徴とする。

【００２１】次に、本発明の気流式分級機の構成につい
て図１，２をもとに説明すると、図１はこの分級機の縦
断面図、図２はセパレータコアの断面図である。この分
級機の全体構造は従来例と類似したものであり、本体ケ
ーシング１の頂部に空気排出管２を設け、本体ケーシン
グ１の上部周壁に、一次空気流と粉体材料との混合物の
供給管３を接続する。

【００２２】本体ケーシング１の下方周壁に二次空気流
の供給管４を接続し、粉体材料を分散させるとともに旋
回速度を高めるように構成する。本体ケーシング１内の
下方部、かつ二次空気流の供給管４より下方部に、中央
部が高い円錐状のセンターコア５を設け、このセンター
コア５の上方部に分散室６を形成する。センターコア５
の構造は図３の従来例と同様であり、センターコア５の
下縁外周面に環状の供給溝５ａを形成する。

【００２３】下部ケーシング７は、下端部に粗粉排出口
８を開口してホッパーを兼ねたものとし、クランプ９等
の部材により本体ケーシング１に対し接続・分離可能に
接続する。下部ケーシング７内の上方部すなわち前記セ
ンターコア５の直下に、中央部が高い円錐状のセパレー
タコア１０をセンターコア５と同心状に設け、これらセ
パレータコア１０とセンターコア５との対向間隙により
分級室１１を形成する。このセパレータコア１０の中央
下方部に微粉排出管１２を接続する。

【００２４】前記セパレータコア１０の構造は図２に示
すとおり、互いに着脱可能な複数のリング状部材を同心
状に結合し、下縁外周面に環状の粗粉排出溝を形成した
ものであって、従来のディスパージョンセパレータ（Ｄ
Ｓ型）等の気流式分級機にはなかった新規な機構であ
る。

【００２５】すなわちセパレータコア１０は、前記微粉
排出管１２を接続した比較的大径の中央コア１０ａと、
これと同心状に接合・分離可能に結合される外周コア１
０ｂ，１０ｃ及び１０ｄとからなる。それぞれの外周コ
アにリング１３を取りつけ、下部ケーシング７内にはス
テー１４を介してガイド１５を設け、前記リング１３を
ガイド１５に挿通するとともに、遠隔操作可能な昇降機
構（図示せず）により、各外周コアを独立に上下可能と
する。

【００２６】図２は、中央コア１０ａに外周コア１０ｂ
及び１０ｃを結合した後、更に外周コア１０ｄを結合し
てセパレータコア１０のコア径を最大にする操作を示し
ている。コア径を最小にする場合には、すべての外周コ
アを中央コア１０ａから離し、リング１３をガイド１５
に沿って降下させる。

【００２７】このように本発明の分級機では、粉体材料
の粒度分布に応じてコア径の増減を行い、最適コア径と
することにより分級ポイントの設定を正確に行うことが
できるので、比較的大型の粉体製造設備において粒径１
０μｍ以下の小粒径の粉体材料を分級処理する場合にも
的確に対応することが可能となり、分級処理を円滑に行
い最終製品への粗大粒子の混入を防止することができ
る。

【００２８】

【作用】請求項１に記載の気流式分級機においては、粉
体材料の粒度分布に応じてコア径の増減を行うことによ
り、分級ポイントの設定を正確に行うことができる。す
なわち、処理される粉体材料の重量平均粒子径に応じて
コア径の異なるセパレータコアを自由に選択使用するこ
とが可能となる。また、従来のセパレータコアと比較し
て、粗粉砕物を重量平均粒子径で１０μｍ以下に微粉砕
する場合においても、分級室内において流入する二次空
気流が粉体材料を旋回状に半自由流動させるという本来
の機能は失われず、分級処理は円滑に行われ、微粉排出
口への粗大粒子の飛び込みを低減でき、分級の精度を向
上させることができる。さらに、気流式分級機に設けた
セパレータコアのコア径変更を、分級運転中にも容易に
行うことができるので、操作性も向上する。

【００２９】請求項２に記載の気流式分級機において
は、リング状部材同士の結合によりコア径が増大し、外
周側のコアを取り外すことによりコア径が縮小する。

【００３０】請求項３，４に記載の電子写真用トナーの
製造方法においては、原料粉体材料の分級が高精度で行
われるため、高品質のトナーを得ることができる。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。

【００３２】実施例１ スチレン−アクリル共重合樹脂８０重量％と、カーボン
ブラック１５重量％の混合物を２本ロールミルで溶融混
練し、冷却固化させた後、ハンマーミルで粗粉砕した。
次に、一次空気流と二次空気流の総流量が２０ｍ³ ／ｍ
ｉｎの気流式分級機を超音速ジェットミル粉砕機（日本
ニューマチック製 ＩＤＳ２０型）に接続した粉体製造
設備に本発明を適用し、前記粗粉砕物の微粉砕と、得ら
れた粉体材料の分級を行った。

【００３３】すなわち、前記気流式分級機に本発明のセ
パレータコアを設けてコア径を５００ｍｍに設定し、前
記粉体材料を供給量１００ｋｇ／Ｈで微粉砕して重量平
均粒子径が１２．５μｍで、粒子径１４μｍ以上の粗粉
含有率が８．８ｗｔ％の微粉砕物を得た。そして、この
微粉砕物を前記気流式分級機で分級し、電子写真用トナ
ーを得た。

【００３４】実施例２ 実施例１と同じ粗粉砕物を、実施例１と同じ粉体製造設
備により粉砕・分級した。この場合、前記気流式分級機
に本発明のセパレータコアを設けてコア径を４２０ｍｍ
に設定し、粗粉砕物から得られた粉体材料を供給量７０
ｋｇ／Ｈで微粉砕して重量平均粒子径が７．８μｍで、
粒子径１４μｍ以上の粗粉含有率が１．７ｗｔ％の微粉
砕物を得た。そして、この微粉砕物を前記気流式分級機
で分級し、電子写真用トナーを得た。

【００３５】比較例１ 実施例１と同じ粗粉砕物を、実施例１と同じ粉体製造設
備により粉砕・分級した。この場合、前記気流式分級機
にコア径５６０ｍｍの従来のセパレータコアを設け、粗
粉砕物から得られた粉体材料を供給量８０ｋｇ／Ｈで微
粉砕して重量平均粒子径が１２．８μｍで、粒子径１４
μｍ以上の粗粉含有率が９．２ｗｔ％の微粉砕物を得
た。そして、この微粉砕物を前記気流式分級機で分級
し、電子写真用トナーを得た。

【００３６】比較例２ 実施例１と同じ粗粉砕物を、実施例１と同じ粉体製造設
備により粉砕・分級した。この場合、前記気流式分級機
にコア径５６０ｍｍの従来のセパレータコアを設け、粗
粉砕物から得られた粉体材料を供給量４０ｋｇ／Ｈで微
粉砕して重量平均粒子径が８．５μｍで、粒子径１４μ
ｍ以上の粗粉含有率が４．８ｗｔ％の微粉砕物を得た。
そして、この微粉砕物を前記気流式分級機で分級し、電
子写真用トナーを得た。

【００３７】上記実施例及び比較例で得られた電子写真
用トナーを使用し、（株）リコー製複写機ＦＴ２７２０
により画像評価を行った。その結果を［表１］に示す。

【００３８】

【表１】 画像品質評価 ◎：特に優れている ○：良好 △：不良

【００３９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の気流式分級機によれば、粉体材料の粒度分布に
応じてコア径の増減を行うことにより、分級ポイントの
設定を正確に行うことが可能となるので、高精度かつ高
い処理能力で分級処理を行うことができる。すなわち、
一次空気流と二次空気流の総流量が１０ｍ³ ／ｍｉｎ以
上の大型粉体製造設備において、重量平均粒子径１０μ
ｍ以下に微粉砕する場合、気流式分級機の分級室に、コ
ア径が変更可能なセパレータコアを設けることによっ
て、原料粉体材料を粗粒子と微粒子に遠心分離させる本
来の分級機能を失うことなく分級処理を円滑に行うこと
ができ、製品への粗大粒子の混入を低減することがで
き、分級精度を向上させることが可能になる。請求項２
に記載の気流式分級機では、リング状部材同士を結合す
ることによりセパレータコアのコア径が増大し、外周側
のコアを取り外すことによりコア径が縮小するので、コ
ア径の増減作業を簡便に行うことができる。請求項３，
４に記載の電子写真用トナーの製造方法においては、原
料粉体材料の分級が的確に行われるので、高品質のトナ
ーを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気流式分級機の縦断面図である。

【図２】図１分級機におけるセパレータコアの断面図で
ある。

【図３】従来の気流式分級機の縦断面図である。

【符号の説明】

１，１０１ 本体ケーシング ２，１１４ 空気排出管 ３，４，１０６ 供給管 ５，１０７ センターコア ５ａ，１０８ 供給溝 ６，１０５ 分散室 ７，１０２ 下部ケーシング ８ 粗粉排出口 ９ クランプ １０，１０９ セパレータコア １０ａ 中央コア １０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 外周コア １１，１０４ 分級室 １２，１１１ 微粉排出管 １３ リング １４ ステー １５ ガイド １０３ ホッパー １１０ 粗粉排出溝 １１２，１１３ 二次空気流流入口 １１５ 粗粉排出口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体材料を分散室で一次空気流中に混合
   ・分散させ、セパレータコアを備えた分級室に二次空気
   流を供給し、前記粉体材料を分級室で旋回気流により分
   級する気流式分級機において、前記セパレータコアは、
   コア径が増減可能であることを特徴とする気流式分級
   機。
2. 【請求項２】 前記セパレータコアは、互いに着脱可能
   な複数のリング状部材を同心状に結合したものであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の気流式分級機。
3. 【請求項３】 原料粉体材料を請求項１に記載の気流式
   分級機により分級することを特徴とする電子写真用トナ
   ーの製造方法。
4. 【請求項４】 原料粉体材料を請求項２に記載の気流式
   分級機により分級することを特徴とする電子写真用トナ
   ーの製造方法。