JPH05212308A

JPH05212308A - 微粉砕装置および粉砕方法

Info

Publication number: JPH05212308A
Application number: JP4040696A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Moriya; 博之守屋; Junichi Tomonaga; 淳一朝長; Kazunari Muraoka; 一成村岡
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-08-24

Abstract

(57)【要約】【目的】軟化点、融点の低い粉砕原料を微粉砕するた
めの、粉砕エネルギー効率の高い微粉砕装置を提供す
る。また、シャープな粒度分布を有する静電荷像現像用
現像剤を製造するための粉砕方法を提供する。【構成】粉砕原料を供給する供給口１２およびジェッ
ト流を噴出するノズル３を備えた粉砕室６を有する微粉
砕装置１において、粉砕室６内部に凸曲面を有する衝突
部材２を配設し、その凸曲面の少なくとも衝突曲面に凹
凸を設けたことを特徴とする。静電荷像現像用現像剤を
製造するための組成物を、この微粉砕装置によって微粉
砕すると、組成物が、ジェット流によって、凹凸を設け
た凸曲面に衝突して微粉砕され、シャープな粒度分布を
有する静電荷像現像用現像剤が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微粉砕装置および静電
荷像現像用現像剤を製造するための粉砕方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、微粉砕装置であるジェットミル
は、コンプレッサーにより空気を圧縮し、その圧縮空気
をエアノズルから噴射することによって粒子を加速、衝
突させて粉砕を行なう。ジェットミルを構造、機械的に
分類すると、旋回流式ジェットミル、流動層式ジェット
ミル、および衝突板式ジェットミルに大別される。これ
らの代表例としては、旋回式ジェットミルとしてマイク
ロナイザー型ジェットミル、流動層式ジェットミルとし
てＡＦＧ（アルピネ社製）、そして衝突板式ジェットミ
ルとしてＩ式ミル（日本ニューマチック（株）製）等を
あげることができる。

【０００３】旋回流式ジェットミルは、偏平な円筒状の
粉砕室を持ち、その外周壁にエアノズルが中心方向から
一定の角度を持つように複数設置されている。更に、排
出管は中心部に上向き又は下向き開口している。そのた
め、ジェット流により粉砕室内に水平方向の旋回流が発
生し、粒子は一定時間粉砕室内に旋回滞留し、繰り返し
粉砕される。流動層式ジェットミルは、円筒状粉砕室の
外周壁下部に、エアノズルが中心方向に向けて複数個設
置されている。更に、排出管は円筒状粉砕室上部に水平
又は垂直に設置されている。そのため、ジェット流によ
る旋回流は、垂直方向に発生し、旋回流式ジェットミル
同様、粒子は一定時間粉砕室内に旋回、滞留し、繰り返
し粉砕される。一方、上記二者と異なり、衝突板式ジェ
ットミルは、エアノズル一本と、これに対向して衝突板
が一個設置された単純な構造を持っている。それ故、上
記二者の様な旋回流による繰り返し粉砕は行なわれず、
粗粉分級機と組合わせた閉回路粉砕システムが必須とな
る。

【０００４】ジェットミルは、圧縮空気の断熱膨脹効果
により、装置内を低温化でき、かつ、粉砕機内に回転駆
動部分がないため、発熱も起こらない。したがって、熱
に弱い物質や軟化点、融点の低い物質の微粉砕に広く応
用されている。しかしながら、ジェット式粉砕機は、大
量の圧縮空気を使用するため、大型コンプレッサーを付
帯しなければならず、消費エネルギーが膨大であるとい
う問題点を有している。ジェットミルの上記のような問
題点の改善のために、衝突板式ジェットミルにおいて
は、衝突板の衝突面がジェットエアの噴射方向に対して
傾斜しているもの（実開昭５１−１００３７４号、同５
１−１００３７５号および特開平２−６８１５４号公
報）、衝突板の衝突面が凹凸面であるもの（実開昭５６
−６４７５４号及び特開昭５７−５０５５６号公報）、
衝突板の衝突面が円錐状であるもの（特開平１−２５４
２６６号、同２−６８１５５号、同２−１１１４５９、
同２−１１１４６１号、同２−２９８３６４号、同２−
２９８３６５号、及び同３−４９４５号、同３−２６３
４９号、同３−２６３５０号、同３−６０７４９号、同
３−１０９９５１号公報）、衝突板の衝突面が角錐状で
あるもの（特開平２−１１１４６０号、特開平３−２１
３５７号及び同３−３０８４５号公報）等の提案がなさ
れているが、いずれも粉砕エネルギー効率の大幅な改善
までには至っていない。また、これら衝突板式ジェット
ミルは、粒子と衝突板の衝突を利用するため、粒子が衝
突板に衝突したエネルギーが熱エネルギーに変換され
る。したがって、軟化点、融点の低い樹脂やワックスな
どの粉砕を行うと、衝突板上で樹脂やワックスの融着が
発生し、それが成長して粉砕エネルギー効率が低下して
しまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、先に、
ジェットミルの上記欠点を改善した旋回流式ジェットミ
ルを提案した（特開平３−２１３５６号公報）。すなわ
ち、旋回流式ジェットミルと衝突板式ジェットミルの機
構構造を研究解析し、改良活動を重ねた結果、旋回流式
ジェットミルの複数のエアノズルの一つ一つに対して衝
突部材を設け、かつ衝突部材衝突面の形状を円柱、球体
などの凸曲面とすることにより、粉砕エネルギー効率を
大幅に向上させることができた。この微粉砕装置により
ジェットミルの欠点である低エネルギー効率は改善され
た。しかしながら、この微粉砕装置も、衝突板式ジェッ
トミルと同様に軟化点、融点の低い物質の粉砕では、衝
突部材上での融着およびその成長による粉砕エネルギー
効率の低下はさけられず、この問題は依然として改善さ
れずにいた。

【０００６】したがって、本発明は、従来の技術におけ
る上記のような欠点を改善することを目的としてなされ
たものである。すなわち、本発明の目的は、内部に凸曲
面を有する衝突部材を備えたジェットミルにおいて、衝
突曲面に凹凸を設けることにより、軟化点、融点の低い
物質を粉砕しても、融着を成長させることのない、粉砕
エネルギー効率の高い微粉砕装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、シャープな粒度分布を有する
静電荷像現像用現像剤を製造するための粉砕方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、粒子と衝
突部材の衝突を詳細に観察した結果、軟化点の低い物質
からなる粒子が衝突部材に衝突し、微小な融着現象が発
生しても、瞬時に剥離されれば、融着の成長が起こらな
いことを見出だした。そして、衝突エネルギーを弱めず
に、剥離効果を上げる方法として、衝突部材の凸曲面上
に凹凸構造を設けると、凸曲面上の空気流の速度分布が
局部的に変わり、剥離が促進されることを見出だし、本
発明を完成した。

【０００８】したがって、本発明は、粉砕原料を供給す
る供給口およびジェット流を噴出するノズルを備えた粉
砕室を有する微粉砕装置において、粉砕室内部に凸曲面
を有する衝突部材を配設し、該凸曲面の衝突曲面に凹凸
を設けたことを特徴とする。また、本発明の粉砕方法
は、静電荷像現像用現像剤を製造するためのものであっ
て、粉砕原料として、静電荷像現像用現像剤を製造する
ための組成物を使用し、その組成物をジェット流によっ
て、凹凸を設けた凸曲面に衝突させ、微粉砕することを
特徴とする。

【０００９】以下、本発明を図面によって説明する。図
１は、本発明の微粉砕装置の粉砕室の概略平面図であ
り、図２は本発明の微粉砕装置の概略断面図である。図
中、１は微粉砕装置本体であって、内部に粉砕室６を有
している。粉砕室の周辺部には、複数のエアノズル３が
設けられ、粉砕用圧縮空気室４からの圧縮空気を噴出す
るように構成されている。また、それぞれのエアノズル
の前方部分、すなわちジェット流の噴出方向の延長上に
は、凸曲面を有する衝突部材２が配設されている。本発
明においては、衝突部材の凸曲面の少なくともジェット
流が衝突する曲面には、凹凸が設けられている。粉砕室
の中央下部には粉砕製品排出口を有する排出管５が配設
され、排気管にオーバーハングするようにローター８を
有する回転式分級機が取り付けられている。また、中央
上部には、粉砕原料供給口１２からの粉砕原料を粉砕室
に導入するための原料供給シュート１３が設けられてい
る。なお、９はローター回転駆動装置、１０は粗粉飛び
込み防止リング、１１はスペーサーである。

【００１０】上記図１及び図２において、粉砕原料供給
機から供給される粉砕原料は、粉砕原料供給口１２から
原料供給シュート１３を経て、回転式分級機のローター
８上部に供給され、次いでローター上部の分散羽根１４
とローター８の回転力により、粉砕室６に供給される。
供給された粉砕原料は、エアノズル３からのジェットエ
アと衝突部材２により粉砕され回転式分級機のローター
８に戻される。粉砕された固形物は、ローターによって
目的粉砕粒径以下の粒子とそれより大きな粒子とに分離
され、目的粉砕粒径以下の粒子は排出管５を通り、外部
のサイクロンにて捕集され、製品として次工程に送られ
る。一方、目的粉砕粒径より大きな粒子は、回転式分級
機のローター８の遠心力により再び粉砕室６の外周部へ
飛ばされ、ジェットエアと衝突部材２により再度粉砕さ
れる。この操作が繰り返し行われ、安定した粉砕が行わ
れる。

【００１１】図３は、衝突部材の平面図および側面図を
示す。図中ａ）およびｂ）は衝突部材が円柱形状の場合
を示し、ａ）が凸曲面に凹凸を設けた場合（本発明）、
ｂ）が凹凸を設けていない場合（比較例）を示す。ま
た、ｃ）およびｄ）は衝突部材が球形の場合を示し、
ｃ）が凸曲面に凹凸を設けた場合、ｄ）が凹凸を設けて
いない場合（比較例）を示す。本発明において、衝突部
材の衝突曲面の凹凸としては、表面粗さＲａが１〜５ｍ
ｍのもの、特に円柱衝突部材の場合は、円周方向にナイ
フエッジ状の凹凸を多数設けることが好ましい。ナイフ
エッジ状の凹凸の場合、凸部凹部の高低差が１〜２ｍｍ
程度、間隔が１〜２ｍｍ程度の場合により効果がある。
また、球体衝突部材の場合は、衝突曲面上にくぼみを多
数設けることが好ましい。くぼみの直径は１〜３ｍｍ程
度、くぼみの深さは１〜２ｍｍ程度が好ましい。また、
くぼみの距離は、中心間でくぼみの半径の３倍以上、す
なわち１．５〜４．５ｍｍ以上にするのがが好ましい。
なぜならば、くぼみの距離を小さくすると球体衝突部材
の球体曲面部が少なくなり曲面に対する衝突効果が下が
るからである。

【００１２】

【作用】本発明の微粉砕装置において、エアノズルから
噴出されたジェット流は、粒子を巻き込み加速して衝突
部材に衝突し粉砕される。その時、衝突部材の衝突曲面
の凹凸により、ジェット流は局部的に乱れ速度分布が変
わる。その局部的な速度分布の変化により、軟化点、融
点の低い物資を粉砕した場合、粒子が衝突部材に融着し
ても瞬時に剥離し成長しない。したがって粉砕エネルギ
ー効率を低下させずに軟化点、融点の低い物質を粉砕で
きる。

【００１３】本発明の微粉砕装置において、粉砕原料と
して使用する静電荷像現像用現像剤を製造するための組
成物としては、結着樹脂と着色剤を主成分とする公知の
ものであれば如何なるものでも適用することが可能であ
るが、特に低軟化点、低融点の結着樹脂、例えば軟化点
が１２０℃以下の結着樹脂に対して、有効に使用するこ
とができる。使用される結着樹脂としては、スチレン、
クロロスチレン等のスチレン類；エチレン、プロピレ
ン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフィン；酢酸
ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビ
ニル等のビニルエステル；アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、ア
クリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸
メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メ
タクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボ
ン酸のエステル；ビニルメチルエーテル、ビニルエチル
エーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル；
ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイ
ソプロペニルケトン等のビニルケトン等の単独重合体あ
るいは共重合体を例示することができ、特に代表的な結
着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸
アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共
重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレ
ン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共
重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等をあげること
ができる。さらにポリエステル、ポリウレタン、エポキ
シ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パ
ラフィンワックス類をあげることができる。また、着色
剤としては、カーボンブラック、アニリンブルー、カル
コイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブル
ー、デュポンオイルレッド、キノリンエロー、メチレン
ブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグ
リーンオキサレート、ランプブラッル、ローズベンガル
等が代表的なものとして例示することができる。結着樹
脂および着色剤は、上記の例示したものに限定されるも
のではなく、また、必要に応じて帯電制御剤など、公知
の添加剤を含有することもできる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。図１および図２に示す微粉砕装置を使用し、本発
明の粉砕装置及び粉砕方法の確認を行った。微粉砕装置
として用いたジェットミルは、内径４２０ｍｍ、外周部
内壁高さ５０ｍｍ、中心部高さ２００ｍｍ、中心部に内
径１００ｍｍ、高さ１６０ｍｍの排出管とその上端を覆
う形で直径１５０ｍｍ、高さ７０ｍｍ、羽根枚数７２枚
の粗粉分級ローターを配設したものである。また、旋回
粉砕室円周部のエアノズルは、内径５．２ｍｍのラバー
ルノズル４個を中心方向から３５°ずらした角度に設置
し、衝突部材を圧縮エアの噴射方向の延長線上になるよ
うに４個設置した。さらに、粉砕原料は、分級ローター
上部の原料供給口より供給されるようにし、以下の条件
で粉砕を行った。

【００１５】実施例１衝突部材（図３（ａ）に示すもの）形状円柱凹凸構造ナイフエッジ型凹凸高低差１ｍｍ、凸部間間隔２ｍｍ大きさ２７ｍｍφ×３５ｍｍ材質ＳＵＳ３０４設置位置エアノズルの噴射方向延長線上、エアノ
ズル先端と衝突部材衝突面との距離６０ｍｍ粉砕条件粉砕圧８．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ排気風量１１〜１２ｍ³／ｍｉｎ粉砕原料として、以下に示す電子写真現像用トナー混練
物のハンマーミル破砕物を使用した。ポリエステル系樹脂（軟化点：１１７℃、Ｔｇ＝６３℃）（溶融温度：１０³ポイズ（１４０℃）、１０⁴ｐｏｉｓｅ（１１５℃））９５重量部着色剤（Ｃ．Ｉ．ピグメント．レッド１２２）５重量部回転式分級機ローター８を７５００ｒｐｍで回転させ、
定量供給機より原料を１５ｋｇ／ｈｒで定量供給し、３
０分間粉砕を行った。粉砕物の粒度分布は、コールター
カウンターＴＡ−II（コールターエレクトロニクス社
製）で測定した。更に粒度分布測定結果をコンピュータ
ー処理し、Ｒｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌｅｒの関係式よりＮ
Ｄ値を計算した。ＮＤ値は数値が大きいほど粒度分布が
シャープであることを表わす。その結果を表１に示す。
表１中の融着の項目は、粉砕終了後の衝突部材上の融着
物の観察結果を示す。

【００１６】比較例１微粉砕装置の衝突部材形状を図３（ｂ）のような凹凸構
造のない円柱とした以外は、実施例１と同様に粉砕を行
った。その結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例２回転式分級機のローター８を６０００ｒｐｍとし、定量
供給機より原料を３０ｋｇ／ｈｒで定量供給した以外
は、実施例１と同様に粉砕を行った。その結果を表２に
示す。比較例２回転式分級機のローター８を６０００ｒｐｍとし、定量
供給機より原料を３０ｋｇ／ｈｒで定量供給した以外
は、比較例１と同様に粉砕を行った。その結果を表２に
示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】表１および表２より明らかなように、粉砕
機内部に円柱のような凸曲面を有する衝突部材を具備す
るジェットミルにおいて、円柱衝突部材の衝突曲面に円
周方向にナイフエッジ状の凹凸を設けることにより、低
軟化点物質の粉砕中に、衝突部材上に融着したり、融着
が成長することがなく、且つ粉砕エネルギー効率を下げ
ずにシャープな粒度分布の粉砕物が得られた。

【００２１】実施例３微粉砕装置の衝突部材を以下に示すものに代えた以外
は、実施例１と同様に粉砕を行った。その結果を表３に
示す。衝突部材（図３（ｃ）に示すもの）形状球体凹凸構造ディンプル（球体表面に小孔を付与）構
造小孔直径２ｍｍ、深さ１ｍｍ小孔中心間距離３ｍｍ大きさ２７ｍｍφ 材質ＳＵＳ３０４設置位置エアノズルの噴射方向延長線上、エアノ
ズル先端と衝突部材衝突面との距離６０ｍｍ

【００２２】比較例３微粉砕装置の衝突部材形状を図３（ｄ）のような凹凸構
造の無い球体とした以外は、実施例３と同様に粉砕を行
った。その結果を表３に示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】実施例４回転式分級ローター８を６０００ｒｐｍとし、定量供給
機より原料を３０ｋｇ／ｈｒで定量供給した以外は、実
施例３と同様に粉砕を行った。その結果を表４に示す。比較例４回転式分級機ローター８を６０００ｒｐｍとし、定量供
給機より原料を３０ｋｇ／ｈｒで定量供給した以外は、
比較例３と同様に粉砕を行った。その結果を表４に示
す。

【００２５】

【表４】

【００２６】表３および表４から明かなように、粉砕機
内部に球体のような凸曲面を有する衝突部材を具備する
ジェットミルにおいて、球体衝突部材の衝突曲面に小孔
（ディンプル）を設けることにより、低軟化点物質の粉
砕中に、衝突部材上に融着したり、融着が成長すること
がなく、且つ粉砕エネルギー効率を下げずにシャープな
粒度分布の粉砕物が得られた。

【００２７】

【発明の効果】本発明の微粉砕装置は、上記のように粉
砕機内部に円柱、球体の様な凸曲面を有する衝突部材を
具備するジェットミルにおいて、衝突曲面に凹凸を設け
ることにより、衝突曲面に空気の局部的な速度分布を発
生させ、軟化点、融点の低い物質を粉砕しても融着を成
長させることなく、粉砕エネルギー効率の高い状態でシ
ャープな粒度分布の粉砕物を得ることができる。したが
って、本発明の微粉砕装置を用いれば、軟化点、融点の
低い結着樹脂を用いて、シャープな粒度分布を有する静
電荷像現像用現像剤を容易に製造するすることが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粉砕装置の粉砕室の平面図である。

【図２】本発明の粉砕装置の断面図である。

【図３】本発明の実施例および比較例の衝突部材の平
面図および側面図である。

【符号の説明】

１…微粉砕装置本体、２…衝突部材、３…エアノズル、
４…粉砕用圧縮空気室、５…排出管、６…粉砕室、７…
衝突部材支持部品、８…ローター、９…ローター回転駆
動装置、１０…粗粉飛込防止リング、１１…スペーサ
ー、１２…原料供給口、１３…原料供給用シュート、１
４…分散羽根。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉砕原料を供給する供給口およびジェッ
ト流を噴出するノズルを備えた粉砕室を有する微粉砕装
置において、粉砕室内部に凸曲面を有する衝突部材を配
設し、該凸曲面の少なくとも衝突曲面に凹凸を設けたこ
とを特徴とする微粉砕装置。
【請求項２】粉砕原料として、静電荷像現像用現像剤
を製造するための組成物を使用し、該組成物をジェット
流によって、凹凸を設けた凸曲面に衝突させ、微粉砕す
ることを特徴とする静電荷像現像用現像剤を製造するた
めの粉砕方法。