JPH09187733A

JPH09187733A - 気流式分級装置及びトナー製造方法

Info

Publication number: JPH09187733A
Application number: JP1476196A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Tsuji; 善則辻; Satoshi Mitsumura; 聡三ツ村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-04
Filing date: 1996-01-04
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】原料粉体の物性値に応じた正確な分級点の設
定を可能としたことにより、より高精度の分級を可能に
し、シャープな粒度分布を有する粉体を効率よく生成し
得る気流式分級装置及びトナー製造方法を提供するこ
と。【解決手段】原料粉体をコアンダ効果により分級する
為の気流式分級装置で、原料供給ノズル、原料粉体導入
ノズル及び高圧エアー供給ノズルが分級室の上部に配置
され、分級エッジを具備している分級エッジブロックの
設定位置が分級域の形状を変更できる様に変更可能で、
高圧エアー供給ノズルから噴出される高圧エアーが旋回
流入可能に構成され、且つ原料粉体の固有物性値に応じ
てコアンダ半径が変更可能に構成されている気流式分級
装置及びトナー製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コアンダ効果を利
用して原料粉体を分級する為の気流式分級装置、及びこ
れを用いたトナー製造方法に関する。特に、本発明は、
重量平均粒径１０μｍ以下の粒子を５０個数％以上含有
する様な微粉体の分級を効率良く行う為、凝集性の強い
粉体を分散力の強い旋回気流に乗せて分級域へと運び、
分級域ではコアンダ効果を利用し、粉体中の各粒子の粒
径に応じた慣性力、遠心力等の差に基づいて所定の粒度
を有する粒子群に効率良く分級し得る気流式分級装置及
び該装置を利用した静電荷像現像用トナーの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、粉体の分級については様々な
方法の気流式分級装置が提案されているが、この中で回
転翼を用いた分級機と可動部分を有さない分級機が知ら
れている。可動部分を有さない分級機としては、固定壁
遠心式分級機と慣性力分級機があるが、慣性力を利用し
た分級機としては、Ｌｏｆｆｉｅｒ．Ｆ．ａｎｄＫ．
Ｍａｌｙ：ＳｙｍｐｏｎＰｏｗｄｅｒＴｅｃｈｎ
Ｄ．２（１９８１）に例示され、日鉄鉱業製として商品
化されているエルボジェット分級機や、Ｏｋｕｄａ．
Ｓ．ａｎｄＹａｓｕｋｕｎｉ．Ｊ．Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ
ｅｒ．ＳｙｍｏｓｉｕｍｏｎＰｏｗｄｅｒＴｅｃ
ｈｎ ’８１、７７１（１９８１）で例示されている分
級機が、微粉域で分級することの出来る慣性力分級機と
して知られている。

【０００３】これらの気流式分級装置では、図６に示す
様に、分級機室３２の分級域３０に開口部を有する供給
ノズル１１６から高速で気流と共に分級室３２内へと粉
体を噴出させ、分級室３２内では、分級域３０でコアン
ダブロック１２６に沿って流れる湾曲気流の遠心力によ
って、例えば、粉体を粗粉と中粉と微粉の３種類の群に
分離し、先端の細くなった分級エッジ１１７及び１１８
により、粗粉、中粉及び微粉の分級品を得ている。

【０００４】上記した従来の気流式分級装置１０１で
は、原料粉体が原料導入ノズル３４に接続された角錐筒
状の原料供給ノズル１１６から分級室３２内に導入され
る際に、原料供給ノズル１１６内部を連動する粉体は、
水平方向に配置されている管壁に平行に真っ直ぐに推進
力をもって流れる傾向を有する。しかし、図６に示す通
り、原料粉体が原料加速ノズル３４の上部から導入され
た場合には、上記粉体流はおおまかに上部流れと下部流
れとに分かれ、上部流れには軽い微粉が多く含有され、
下部流れには重い粗粉が多く含有され易く、又、夫々の
粒子が独立して流れる為、分級機内への導入部位によっ
て夫々の粒子が異なった軌跡を描くことや粗粉が微粉の
軌跡を撹乱する為、上記従来の気流式分級装置１０１で
は分級精度の向上に限界が生じていた。特に、２０μｍ
以上の粗粒が多く含まれている原料粉体を分級する場合
には著しく分級精度が低下するという傾向があった。

【０００５】又、近年、複写機やプリンターにおける画
質向上の為、これに用いられるトナー粒子が徐々に微小
化される傾向にある。一般に、物質は細かくなるに従っ
て粒子間力の働きが大きくなっていくが、樹脂粒子やト
ナー粒子においても同様であり、微小サイズになると粒
子同士の凝集性が大きくなってくる。この様な凝集力の
強いトナー粒子を、上記した様な従来の気流式分級装置
１０１で分級すると、原料供給ノズル１１６内で原料粉
体に対する充分な分散が得られず、その結果、精度のよ
い分級品が得られないことが生じる。即ち、本来であれ
ば大きさが均一でなければならない粒子群の中に、他の
粒子群に入るべき大きさの粒子が混入してしまうという
現象が生じる。特に、原料供給ノズル１１６内における
粒子分散が不充分であることから、本来微粉体群若しく
は中粉体群の中に入るべき粒子が粗粉体群に混入してし
まい、分級効率の低下及び分級精度の低下を引き起こす
という問題があった。

【０００６】更に、従来の気流式分級装置１０１では、
図６に示す様に、コアンダブロック１２６のコアンダ径
が固定されていることから、原料粉体の固有の物性値で
ある特に、密度、粒径若しくは粉体凝集性に応じたコア
ンダ径を実現することは出来ず、分級効率や分級精度が
劣るという問題もあった。即ち、密度が大きく慣性力の
大なる粒子を分級する際には、該コアンダブロック１２
６から該湾曲気流が剥離してしまい安定した流れを得る
ことができず、一方、低密度粒子や微小径化粒子の様な
慣性力を与えられにくい粉体を分級する場合には、粉体
の噴出距離が短い為、分級域３０が非常に狭くなり、い
ずれの場合も精度のよい分級をすることが不可能であっ
た。

【０００７】特に、複写機及びプリンター等に用いられ
る静電荷像現像用トナーを製造する際に行われる、凝集
性の高いトナー微粒子を分級する分級工程において、か
かる問題が顕在化し易かった。以上の点に鑑み、特に、
トナーの如き微粉体原料を安定且つ効率的に精度よく分
級することの出来る気流式分級装置の開発が望まれてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、上記した従来技術の問題点を解消した気流式分級装
置及び該装置を利用した静電荷像現像用トナーを製造す
るトナー製造方法を提供することにある。本発明の目的
は、原料粉体の物性値に応じた正確な分級点を設定する
ことを可能とした、より高精度の分級を可能にし、シャ
ープな粒度分布を有する粉体分級品が効率良く得られる
気流式分級装置及びその装置を利用した静電荷像現像用
トナーの製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明に
よって達成される。即ち本発明は、少なくともコアンダ
ブロック及び複数の分級エッジにより形成される分級域
で、原料供給ノズルから供給されてくる原料粉体をコア
ンダ効果により少なくとも粗粉体群、中粉体群及び微粉
体群に分級する為の気流式分級装置であって、該装置の
分級室の上方に原料供給ノズル、原料粉体導入ノズル及
び高圧エアー供給ノズルが配置され、且つ分級室内の分
級域の形状が変更可能な様に上記分級エッジが回動可能
で且つ該分級エッジが具備されている分級エッジブロッ
クの位置が可動に夫々構成されている気流式分級装置に
おいて、上記高圧エアー供給ノズルから噴出される高圧
エアーが旋回流入する様に構成され、且つ原料粉体の固
有物性値に応じてコアンダブロックのコアンダ径が変更
可能に構成されていることを特徴とする気流式分級装
置、及び該装置を用いた分級工程を有することを特徴と
するトナー製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、好ましい実施の形態を挙
げ、本発明を更に詳細に説明する。本発明の気流式分級
装置及びトナー製造方法においては、気流と共に分級域
へと向うトナー粒子等の原料粉体を充分に分散させるこ
とが出来る様に、トナー粒子を運ぶ気流を発生させる高
圧エアーの剪断性を増してトナー分散力を上げる為、例
えば、高圧エアー供給ノズルの上流側にエアーを旋回流
入させる為の導入路を設ける等の手段により高圧エアー
を旋回流とする。そして、これにより、原料供給ノズル
内で、近年、凝集力が高まったトナー微粒子等の原料粉
体に充分な分散力を与えることによって、常時安定した
状態で高精度な分級をすることを可能とする。

【００１１】更に、上記構成を有する本発明の気流式分
級装置においては、先ず、従来の装置と同様に分級エッ
ジが回動可能に構成するのみならず、この分級エッジが
具備されている分級エッジブロックの位置を可動に構成
することによって、分級域の形状を従来の装置よりも大
幅に変更させることを可能とし、個々の原料粉体により
適した分級域の形状の実現を可能とする。又、これに加
えて、コアンダブロックを、例えば、アルミニウム又は
銅といった弾性のある金属からなる数ｍｍの厚さで数ｃ
ｍ〜数十ｃｍの幅を有する一種のリボン様の帯状部材
（以下、コアンダリボンと称する）で形成して、コアン
ダブロックのコアンダ径を適宜に変更することが出来る
様に構成することによって、原料粉体の有する密度や粒
径や粉体凝集性といった固有物性値に影響を受けること
なく、常時安定した状態での高精度な分級を効率的に行
い得る分級域を形成することが可能となる。即ち、例え
ば、密度が大きく慣性力の大なる粒子を分級する場合に
はコアンダ径を従来よりも大きく設定することで、これ
らの粒子のコアンダ弧からの湾曲気流の剥離が抑えられ
安定した粒子の流れを得ることが可能となり、一方、低
密度や微小径化粒子の様な慣性力を与えられにくい粉体
を分級する場合には、コアンダ径を従来よりも小さく設
定することによって分級域がコアンダ弧側に拡がり、常
時安定した状態での高精度な分級が可能となって、いず
れの場合にも良質な分級品が得られる。

【００１２】以下、添付図面に基づいて本発明をより詳
細に説明する。本発明の気流式分級装置の一具体例とし
て、図１〜図４に示す形式の装置を挙げ、これに基づい
て説明する。図１は概略断面図を、図２は分級部の立体
図を、図３は高圧エアー旋回導入路部分の水平断面図
を、及び図４は分級室部分の拡大図を夫々示す。図１、
図２、図３及び図４において、側壁２２及び２３は分級
室３２の一部を形成しており、同様に分級室３２の一部
を形成している分級エッジブロック２４及び２５には先
端が尖った分級エッジ１７及び１８が夫々具備されてい
る。この例では、該分級エッジ１７及び１８によって分
級室３２内の分級域３０が３分画されている。分級エッ
ジ１７及び１８は、軸１７ａ及び１８ａを中心として回
動可能に構成されており、これらを回動させることによ
って分級エッジ１７及び１８の先端位置を円弧に沿った
位置で変えることが出来る。更に、本例では、分級エッ
ジブロック２４及び２５の設定位置が、図１に示す様
に、上下に０〜５０ｍｍの幅でスライド可能に構成され
ている。この為、該分級エッジブロック２４及び２５に
夫々具備されているナイフエッジ型の分級エッジ１７及
び１８の位置も、上下にスライドする。従って、本発明
の気流式分級装置においては、分級エッジ１７及び１８
により形成される分級域３０の形状を従来の装置に比べ
て大幅に変更させることが可能である。尚、分級エッジ
ブロック２４及び２５を左右可動であってもよい。

【００１３】又、分級室３２の左側に設けられているブ
ロック３３には、分級室３２に向けてナイフエッジ型の
回動可能な入気エッジ１９が具備されており、該入気エ
ッジ１９の位置も適宜に調節することが出来る。本発明
の気流分級装置では、この入気エッジ１９と上記した分
級エッジ１７及び１８の位置を、被分級処理原料である
トナー粒子等の種類や所望する粒径に応じ、かなりの自
由度をもって適宜に調節することが可能である為、分級
される原料粉体により最適な分級域３０を形成すること
が出来る。

【００１４】ブロック３３の上下には、分級室３２に開
口されている入気管１４及び１５が設けられている。
又、これらの入気管１４及び１５には、ダンパーの如
き、第１気体導入調節手段２０及び第２気体導入調節手
段２１と静圧計２８及び２９とが設けられていて、入気
管１４及び１５から分級室３２内に空気等の気体が送り
込まれる。

【００１５】又、分級室３２の右側には、湾曲した夫々
の分級域３０に対応して、分級室３２内に開口された粗
粉体排出口１１、中粉体排出口１２及び微粉体排出口１
３を有し、これらの排出口１１、１２及び１３にはパイ
プの如き連通手段が接続されるが、更に、夫々にバルブ
手段の如き開閉手段が設けられていてもよい。本発明の
気流式分級装置においては、図１に示す様に、分級され
た粗粉体群を排出する為の粗粉排出口１１が、分級され
た微粉体群を排出する為の微粉排出口１３及び中粉体群
を排出する為の中粉排出口１２よりも下方に設置されて
いると、精度のよい分級が出来る為、好ましい。

【００１６】本発明の気流式分級装置においては、図６
に示した従来の分級装置と異なり、図１に示す様に、原
料供給ノズル１６、原料粉体導入ノズル４２及び高圧エ
アー供給ノズル４１が装置の分級室３２の上部に配置さ
れている為、粉体粒子は気流と共に鉛直方向から原料供
給ノズル１６を介して分級室３２内へと導入される。こ
の際、原料粉体粒子を気流に乗せて運ぶ為には、原料粉
体を加速する為の高圧エアー供給ノズル４１を、原料供
給ノズル１６よりも上流側に配置するのが好ましい。更
には、原料粉体導入ノズル４２及び高圧エアー供給ノズ
ル４１を共に、原料供給ノズル１６よりも上流側に配置
するのが好ましい。

【００１７】更に、本発明の気流式分級装置では、原料
供給ノズル１６、原料粉体導入ノズル４２及び高圧エア
ー供給ノズル４１がいずれも、鉛直方向に対してθ＝４
５°以下の鋭角な角度で設置されることが好ましい。こ
の様な構成とすれば、前記した、重力による上部流れと
下部流れに粒子流が大まかに分かれるということが防止
できる為、好ましい。

【００１８】図１に挙げた例では、原料粉体を気流分級
機に導入する為の原料供給口４０は装置の最上流部に配
置されており、この原料供給口４０と原料供給ノズル１
６との間に、高圧エアー供給ノズル４１と原料粉体導入
ノズル４２とが設けられている。そして、図１及び図３
に示した様に、原料供給ノズル１６の上流側端部に設け
られている高圧エアー供給ノズル４１は、原料粉体導入
ノズル４２の中央に配置され、且つ高圧エアー供給ノズ
ル４１の外壁と原料粉体導入ノズル１６の内壁との間に
原料粉体を導入する為の原料導入口４２´が設けられて
いる。

【００１９】更に、本発明の気流式分級装置では、高圧
エアー供給ノズル４１の上流部に高圧エアーを旋回流入
させる為の高圧エアー旋回導入路４３を設けるのが好ま
しい。この高圧エアー旋回導入路４３は、図３に示す通
り高圧エアー供給ノズル４１を水平方向に切断したとき
に描かれる円の接線方向から導入される様に構成される
のが好ましい。以上の様に構成することにより、該ノズ
ル４１から噴出する高圧エアーは、旋回流をなしながら
原料供給ノズル１６へと導入される。

【００２０】この結果、原料供給口４０から供給された
原料粉体は、原料導入口４２´から原料供給ノズル１６
内に導入されるが、この際に、導入路４３からのエアー
の導入によって旋回流となった高圧エアーが高圧エアー
供給ノズル４１から原料供給ノズル１６内に導入されて
くることとなる為、原料粉体は、原料供給ノズル１６内
を分散力の強い旋回流に乗って運ばれ、分級域３０へと
導入される。

【００２１】上記の様にして分級域へと粉体原料を運ぶ
原料供給ノズル１６は、側壁２２の右側に設けられ、分
級室３２に開口部を有している。そして、該開口部から
分級域へと原料粉体が気流と共に導入される。この原料
供給ノズル１６は、図２に示す様に、分級室３２内に設
けられた開口部を有する下部側の角錐筒部３５と、これ
に続く上流側の直角筒部３６とから構成されるのが好ま
しい。そして、直角筒部３６の内径と角錐筒部３５の最
も狭い箇所の内径との比を２０：１〜１：１、より好ま
しくは１０：１〜２：１に設定すれば、良好な原料粉体
の導入速度が得られる。

【００２２】更に、本発明の気流式分級装置において
は、図１及び図２に示した様に、上記の様な原料供給ノ
ズル１６の下部に続けて、鉛直方向から導入されて来る
粉体粒子が長楕円孤を描く様にコアンダリボン２６が設
置されている。先に述べた様に、コアンダリボン２６
は、例えば、厚さ数ｍｍのアルミニウムや銅等の弾性の
ある材質を用いて一種のリボンの様に構成されている。
この為、コアンダリボン２６を動かすことは容易であ
り、これによってコアンダブロックのコアンダ径を任意
に変更することが可能である。従って、例えば、トナー
等の原料粉体の固有物性値、特に、密度、平均粒子径、
或いは凝集性に応じたコアンダ径に変更することが出来
る。この為、分級域３０において各原料粉体に最適な湾
曲流が得られる様にコアンダ径を任意に調節することが
出来る。

【００２３】以上の様に構成してなる多分割分級域（本
例では３分割）における分級操作は、例えば次の様にし
て行う。即ち、先ず、粗粉体排出口１１、中粉体排出口
１２及び微粉体排出口１３の少なくとも１つを介して分
級室３２内を減圧にする。該減圧によって分級室３２内
に開口部を有する原料供給ノズル１６中を分級室３２に
向けて気流が流動する。この結果、原料粉体が該原料供
給ノズル１６を介して分級室３２内に噴出される。この
際、原料供給ノズル１６中における気体及び原料粉体の
流動速度は、好ましくは流速５０〜３００ｍ／秒とす
る。

【００２４】分級室３２内に導入された粉体中の粒子
は、コアンダリボン２６のコアンダ効果による作用と、
その際に原料供給ノズル１６と入気管１４及び１５とか
ら流入する空気の如き気体の作用とにより湾曲線を描い
て移動する。そして、夫々の粒子の粒径及び慣性力の大
小に応じて、大きい粒子（粗粉体）は気流の外側、即ち
分級エッジ１８の下側の第１分画へ、中程度の大きさの
粒子（中粉体）は分級エッジ１８と１７の間の第２分画
へ、そして小さい粒子（微粉体）は分級エッジ１７の上
側の第３分画へと夫々分級され、分級された粗粉体は排
出口１１より、中粉体は排出口１２より、微粉体は排出
口１３より夫々外部へと排出される。

【００２５】本例による粉体の分級において、分級点
は、原料粉体が分級室３２内へ飛び出す位置と、コアン
ダリボン２６の下方右側に位置する分級エッジ１７及び
１８の先端位置によって主に決定される。更に、分級点
は分級気流の流量或いは原料供給ノズル１６からの原料
粉体の噴出速度等の影響を受ける。

【００２６】通常、本発明の気流式分級装置は、相互の
機器をパイプの如き連通手段で連結した分級装置システ
ムに組み込まれて使用される。本発明の気流分級機を含
んだ一体となった分級装置システムの好ましい例を図５
に示した。図５に示す分級装置システムは、上記で説明
した３分割分級装置１（図１、図２、図３及び図４に示
されている分級装置）、定量供給機２、振動フィーダー
３、捕集サイクロン４、５及び６を連通手段で連結して
なるものである。

【００２７】この分級装置システムにおいて、原料粉体
は、適宜の手段により、定量供給機２に送り込まれ、つ
いで振動フィーダー３を介し、原料供給ノズル１６によ
り３分割分級装置１内に導入される。このとき、原料供
給ノズル１６内を５０〜３００ｍ／秒の流速で原料粉体
と気体とが流れる様に、３分割分級装置１内に原料粉体
を導入させる。一般に、３分割分級装置１の分級室の大
きさは通常［１０〜５０ｃｍ］×［１０〜５０ｃｍ］程
度であるので、原料粉体は、０．１〜０．０１秒の瞬時
に３種類の粒子群に分級し得る。そして、３分割分級装
置１により、大きい粒子（粗粉体）、中程度の大きさの
粒子（中粉体）及び小さい粒子（微粉体）に分級された
後、分級された粗粉体は排出導管１１ａを介して系外へ
排出され、捕集サイクロン６で回収される。中粉体は排
出導管１２ａを介して系外に排出され、捕集サイクロン
５で捕集され、微粉体は排出導管１３ａを介して系外に
排出され、捕集サイクロン４で捕集される。これらの捕
集サイクロン４、５及び６には、原料粉体を原料供給ノ
ズル１６を介して分級室３２内に送り込む為の吸引減圧
手段としての働きを持たせることも可能である。

【００２８】上記した様な構成を有する本発明の気流式
分級装置は、特に電子写真法による画像形成方法に用い
られるトナー又はトナー用着色樹脂粉体を分級する場合
に有効である。近年、複写機やプリンターにおける画質
向上の為に、トナー粒子が徐々に微小化されている傾向
にあるが、既述した如く、樹脂粒子やトナー粒子は、微
小サイズになると粒子同士の凝集性が大きくなってく
る。

【００２９】この様な凝集力の強いトナー粒子等を従来
の気流式分級装置に供給して分級を行うと、原料供給ノ
ズル内で充分な分散力が得られず、その結果、精度のよ
い分級品が得られない場合があり、本来であれば大きさ
が均一でなければならない分級後の粒子群のなかに、他
の粒子群に入るべき大きさの粒子が混入してしまうとい
う場合があった。即ち、本来微粉体群若しくは中粉体群
の中に入るべき粒子が、分級室３２に導入される際の原
料粉体粒子の分散の不充分さから、粗粉体群に混入して
しまうという場合があった。

【００３０】即ち、凝集性の大きな微少なトナー粒子を
従来の気流式分級装置に供給し分級を行うと、コアンダ
ブロックの半径が固定されていることから、密度が大き
く慣性力の大なる粒子を分級する際には、該コアンダブ
ロックから該湾曲気流が剥離してしまい、安定した流れ
を得ることが出来ず、一方、トナーの様な、低密度や微
小径化粒子の様な慣性力を与えにくい粉体を分級する際
には、粉体の噴出距離が短い為、分級域３０が非常に狭
くなり、精度のよい分級をすることが不可能であった。

【００３１】これに対し、本発明の気流式分級装置及び
トナー製造方法では、原料供給ノズル内を流れる高圧エ
アーを旋回流とした為、気流がトナー粒子を分散させる
剪断性を増し、トナー粒子の分散力が上がる。例えば、
高圧エアー供給ノズル４１上部にエアーを旋回流入させ
る導入路４３を設けて高圧エアーを旋回流とすることに
よって、近年、凝集力が高まったトナー微粒子を原料粉
体とした場合にも、原料供給ノズル内で充分な分散力を
得られる結果、常時安定した状態で高精度な分級が可能
となる。

【００３２】又、本発明の気流式分級装置及びトナー製
造方法では、コアンダブロックにコアンダリボンを使用
することにより、コアンダ径を、原料粉体の固有の物性
値、特に、原料粉体の粒径、密度、粉体凝集性に応じて
適宜に変更可能に構成したことによって、原料粉体の種
類によらず、効率のよい分級が達成される。本発明で使
用するコアンダリボン２６は、弾性のある材料からなる
数ｍｍの厚さで数ｃｍ〜数十ｃｍの幅を有する一種のリ
ボンの様の帯状部材で構成され、図１及び図２に示す様
に、原料供給ノズル１６の開口部の下部に配置されてい
る。この際に使用される弾性のある材料としては、長楕
円弧の径を任意に変更することが出来る様に、ある程度
の弾性を有する材料であればいずれも用いることが出来
るが、粒子が表面を摺動してもコアンダリボンが損傷す
ることがなく、且つ粒子の表面融着が生ずることがな
い、耐摩耗性及び耐融着性に優れた材料を使用するのが
好ましい。この様な材料としては、例えば、アルミニウ
ムや銅等の金属の薄板、或いはこれらの薄膜の上に合成
樹脂を被覆したもの等が挙げられる。又、本発明で使用
するコアンダリボン２６の厚みとしては、具体的には、
０．３〜３ｍｍとするのが好ましい。

【００３３】上記した様に、本発明の気流分級機では、
コアンダリボン２６が弾性がある部材で構成され、且つ
該部材を動かしてコアンダ径を変更することが可能に構
成されている為、図４に示す様に、コアンダ径を任意の
大きさに適宜に調節することが出来る。例えば、トナー
等の原料粉体の固有の物性値の密度、平均粒子径、或い
は粉体凝集性に応じた最適なコアンダ径を実現すること
が出来る。この結果、原料粉体の特質に応じた最適な分
級域３０が形成される。

【００３４】例えば、コアンダリボン２６を動かして、
コアンダ半径ｒ（ｍｍ）と原料の粉体密度ρ（ｇ／ｃｍ
³）との間に下記の関係が成立する様にコアンダ径を設
定することが好ましい。１．３＜ρの時、１４＜ｒ ρ≦１．３の時、ｒ＜１４即ち、原料粉体の密度が１．３＜ρと大きい、慣性力の
大きい粒子を分級する場合にコアンダ半径が１４ｍｍ以
下と小さいと、コアンダブロック２６から湾曲気流が剥
離してしまい、ブロックに沿った安定した気流が得られ
ず好ましくない。一方、原料粉体の密度がρ≦１．３と
小さい、慣性力が与えられにくい粒子を分級する場合に
は、この様な粉体では噴出距離が短くなる為、コアンダ
半径が１４ｍｍ以上と大きいと分級域３０が非常に狭く
なってしまい、精度のよい分級が不可能となるので好ま
しくない。

【００３５】更に、例えば、原料粒子の平均粒径が小さ
い慣性力が与えられにくい粒子を分級する場合には、密
度が小さい粒子の場合と同様にコアンダ径を小さく設定
するのが好ましいし、原料粒子の平均粒径が大きく、慣
性力が大きくなる粒子を分級する場合には、密度が大き
い粒子の場合と同様に、コアンダ径を大きく設定するの
が好ましい。

【００３６】

【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に
具体的に説明する。実施例１・スチレン−ブチルアクリレート−ジビニルベンゼン共重合体（モノマー重合重量比８０.０／１９.０／１．０、重量平均分子量Ｍｗ３５万）１００重量部・磁性酸化鉄（平均粒径０．１８μｍ）１００重量部・ニグロシン２重量部・低分子量エチレン−プロピレン共重合体４重量部上記の材料をヘンシェルミキサー（ＦＭ−７５型、三井
三池化工機（株）製）でよく混合した後、温度１５０℃
に設定した２軸混練機（ＰＣＭ−３０型、池貝鉄工
（株）製）にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハ
ンマーミルにて１ｍｍ以下に粗粉砕し、トナー製造用の
粗砕物を得た。この粗砕物を衝突式気流粉砕機で微粉砕
し、重量平均粒径６．７μｍ、密度１．８［ｇ／ｃ
ｍ³］、凝集度５２％の粉砕原料を得た。

【００３７】この得られた粉砕原料を原料粉体とし、図
５に示した分級装置システムを利用し、先ず、定量供給
機２、振動フィーダー３及び原料供給ノズル１６を介し
て３５．０ｋｇ／ｈの割合で３分割分級装置１に原料粉
体を導入した。３分割分級装置１は、図１〜４に示す様
に、コアンダ効果を利用して原料粉体粗粉体、中粉体及
び微粉体の３種に分級するものである。原料粉体の導入
に際しては、排出口１１、１２及び１３に連通している
捕集サイクロン４、５及び６の吸引減圧によって系内に
派生する吸引力と、原料粉体導入ノズル４２の内部に取
付けた高圧エアーノズル４１からの旋回圧縮空気とを利
用した。又、コアンダリボンには、厚さ２ｍｍで幅１ｃ
ｍのアルミニウム板を使用したが、コアンダ半径は２０
ｍｍに調節して使用した。

【００３８】導入された原料粉体は０．１秒以下の瞬時
に分級された。分級された中粉体は重量平均粒径が６．
９μｍ（粒径４．００μｍ以下の粒子を２２個数％含有
し、粒径１０．０８μｍ以上の粒子を１．０体積％含有
する）であり、このときの分級収率は９３％であった。
得られた中粉体は、トナー用として優れた性能を有して
いた。尚、ここで分級収率とは、投入された原料粉体の
全量に対する最終的に得られた中粉体の比率をいう。

【００３９】上記で用いたトナーの粒度分布は、種々の
方法によって測定することが出来るが、本発明において
は、次に挙げる測定装置を用いて行った。先ず、測定装
置としては、コールターカウンターＴＡ−II型或いはコ
ールターマルチサイザーII（いずれもコールター社製）
を用いた。又、測定に使用する電解質水溶液には、１級
塩化ナトリウムを用いて調整された約１％ＮａＣｌ水溶
液を使用した。この様なものとしては、例えば、ＩＳＯ
ＴＯＮＲ−II（コールターサイエンテイフィックジャパ
ン社製）を使用することが出来る。具体的な測定方法と
しては、先ず、上記の電解質水溶液１００〜１５０ｍｌ
中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベン
ゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料
を２〜２０ｍｇ加える。次に、この試料が懸濁されてい
る電解質水溶液を超音波分散機にかけて、約１〜３分間
分散処理を行った。そして、前記した測定装置を使用
し、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用い
てトナーの体積及び個数を測定して体積分布と個数分布
とを算出した。それから、体積分布から求める重量基準
の重量平均粒径を求めた。

【００４０】又、本実施例においてトナーの密度は以下
の様にして測定した。トナー約１ｇをＩＲ測定用錠剤成
型器に入れ、約１９６×１０⁵Ｐａの圧力で１分間加圧
し成型する。このサンプルの体積及び重量を測定し密度
を求める。

【００４１】又、本実施例において原料粉体の凝集度
は、次の様に測定した。原料粉体を２００meshのフルイ
に載せ、パスした粉体を５ｇ秤取する。パウダーテスタ
ー（細川ミクロン（株））に上から目の粗い順に６０me
sh、１００mesh、２００meshの順でフルイを３段重ねて
セットし、秤取した試料５ｇを静かにフルイ上に載せ、
振幅１ｍｍの振動を６５秒間与え、各フルイ上に残った
原料粉体の重さを測定し、下式に従って凝集度を算出し
た。尚、式中のＷは、フルイに載せた試料の重さであ
る。凝集度＝（６０meshの残試料の重量)／Ｗ×１００＋
（１００meshの残試料の重量×３/５)／Ｗ×１００＋
（２００meshの残試料の重量×１/５)／Ｗ×１００

【００４２】実施例２実施例１と同様のトナー製造用の粗砕物を原料粉体と
し、分級エッジ１７及び１８の先端位置、分級エッジブ
ロック２４及び２５の設定位置を変更した以外は実施例
１と同様にして、図５の分級装置システムで分級を行っ
た。その際の分級条件を表１に示す。その結果、表２に
示す様に、シャープな分布を有する中粉体を効率良く得
ることが出来た。又、分級品は、トナー用として優れた
性能を有していた。

【００４３】実施例３実施例１と同様の方法で得られた表１に示したトナー製
造用の粗砕物を原料粉体とし、実施例１と同様に図５に
示した分級装置システムを利用して分級を行った。分級
条件を表１に示した。その際の分級条件を表１に示す。
その結果、表２に示す様に、シャープな分布を有する中
粉体を効率良く得ることが出来た。又、分級品はトナー
用として優れた性能を有していた。

【００４４】実施例４実施例３で使用したと同様の原料粉体を用い、分級エッ
ジ１７及び１８の先端位置、分級エッジブロック２４及
び２５の設定位置を変更した以外は実施例３と同様にし
て図５に示した分級装置システムで分級を行った。分級
条件を表１に示した。その結果、表２に示す様に、シャ
ープな分布を有する中粉体を効率良く得ることが出来
た。又、この中粉体は、トナー用として優れた性能を有
していた。

【００４５】実施例５・不飽和ポリエステル樹脂１００重量部・銅フタロシアニン顔料(C.I.Pigment Blue 15) ４．５重量部・荷電制御剤４．０重量部上記材料をヘンシェルミキサー（ＦＭ−７５型、三井三
池化工機（株）製）でよく混合した後、温度１００℃に
設定した２軸混練機（ＰＣＭ−３０型、池貝鉄工（株）
製）にて混練した。得られた混練物を冷却し、ハンマー
ミルにて１ｍｍ以下に粗粉砕し、トナー製造用の粗砕物
を得た。該粗砕物を衝突式気流粉砕機で微粉砕し、重量
平均粒径６．４μｍ、密度１．１［ｇ／ｃｍ³］、凝集
度６５％の原料粉体を得た。

【００４６】上記で得られた原料粉体を、図５に示した
分級装置システムの定量供給機２、振動フィーダー３及
び原料供給ノズル１６を介して２６．０ｋｇ／ｈの割合
で多分割分級装置１に導入した。本実施例で用いた多分
割分級装置１は、コアンダ効果を利用して粗粉体、中粉
体及び微粉体の３種に分級する図１〜４に示した３分割
分級装置である。導入に際しては、排出口１１、１２及
び１３に連通している捕集サイクロン４、５及び６の吸
引減圧による系内から派生する吸引力と原料粉体導入ノ
ズル４２に取付けた高圧エアーノズル４１からの旋回圧
縮空気とを利用した。又、コアンダリボンには、厚さ２
ｍｍで幅１ｃｍのアルミニウム板を使用したが、コアン
ダ半径は１０ｍｍに調節した。分級された中粉体は重量
平均粒径が５．６μｍ（粒径４．００μｍ以下の粒子を
３８個数％含有し、粒径１０．０８μｍ以上の粒子を
０．１体積％含有する）であり、このときのを有する中
粉体を分級収率は７６％であった。得られた中粉体は、
トナー用として優れた性能を有していた。

【００４７】実施例６実施例５と同じ原料粉体を原料粉体とし、分級エッジ１
７及び１８の先端位置及び分級エッジブロック２４及び
２５の設定位置を変更した以外は、実施例５と３同様の
条件、同装置システムで分級を行った。その結果、分級
された中粉体は重量平均粒径５．９μｍ（粒径４．００
μｍ以下の粒子を３５個数％含有し、粒径１０．０８μ
ｍ以上の粒子を０．１体積％含有する。）であり、この
ときの分級収率は７４％であった。得られた中粉体は、
トナー用として優れた性能を有していた。

【００４８】表１実施例における分級条件

【００４９】表２実施例で得られた中粉体の粒度分布
と分級収率

【００５０】比較例１実施例１〜２と同様の粗砕物を原料粉体とし、この原料
粉体を図７に示した分級装置システムを利用し、先ず、
定量供給機２、振動フィーダー３及び原料供給ノズル１
１６を介して３１．０ｋｇ／ｈの割合で多分割分級装置
１０１に原料粉体を導入した。多分割分級装置１０１に
は、コアンダ効果を利用して粗粉体、中粉体及び微粉体
の３種に分級する図６に示した従来の３分割分級装置１
０１を使用した。導入に際しては、排出口１１、１２及
び１３に連通している捕集サイクロン４、５及び６の吸
引減圧による系内から派生する吸引力と、原料加速ノズ
ル３４に取付けたインジェクションノズル３１からの圧
縮空気を利用した。原料供給ノズル１１６内の気流は、
旋回流ではなく原料供給ノズル１１６の管壁に対して水
平に進む流れであった。又、３分割分級装置１０１で
は、コアンダブロック１２６のコアンダ半径は１４ｍｍ
で固定されている。上記の結果、分級された中粉体は重
量平均粒径が６．８μｍ（粒径４．００μｍ以下の粒子
を２５個数％含有し、粒径１０．０８μｍ以上の粒子を
３体積％含有する）であり、実施例１及び実施例２と比
較してブロードな分布を有するものであった。又、この
ときの分級収率は７０％であり、実施例１及び実施例２
と比べて収率が劣っていた。

【００５１】比較例２実施例３及び実施例４と同様の粗砕物を原料粉体とし、
原料粉体の導入量を２６．０ｋｇ／ｈの割合とする以外
は比較例１と同様にして、図６に示す従来の３分割分級
装置１０１に導入し、粗粉体、中粉体及び微粉体の３種
に分級した。この結果、分級された中粉体は重量平均粒
径が５．６μｍ（粒径４．００μｍ以下の粒子を４０個
数％含有し、粒径１０．０８μｍ以上の粒子を３体積％
含有する）であり、実施例３及び実施例４と比較してブ
ロードな分布を有するものであった。又、このときの分
級収率は６８％であり、実施例３及び実施例４と比べて
収率が劣っていた。

【００５２】比較例３実施例５及び実施例６と同様の粗砕物を原料粉体とし、
原料粉体の導入量を２６．０ｋｇ／ｈの割合とする以外
は比較例１と同様にして、図６に示す従来の３分割分級
装置１０１に導入し、粗粉体、中粉体及び微粉体の３種
に分級した。分級された中粉体は重量平均粒径が５．８
μｍ（粒径４．００μｍ以下の粒子を４０個数％含有
し、粒径１０．０８μｍ以上の粒子を３体積％含有す
る）であり、実施例５及び実施例６と比較してブロード
な分布を有するものであった。又、このときの分級収率
は６７％であり、実施例５及び実施例６と比べて収率が
劣っていた。

【００５３】表３比較例の分級条件

【００５４】表４得られた中粉体の粒度分布と分級収
率

【００５５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の気流式分級
装置及びトナー製造方法によれば、近年、凝集力が高ま
ったトナー粒子でも、原料供給ノズル内で粒子に充分な
分散力が与えられる為、常時安定した状態で高精度な分
級が可能となる。又、本発明の気流式分級装置及びトナ
ー製造方法によれば、コアンダブロックにコアンダリボ
ンを使用したことによりコアンダ径を適宜に変更するこ
とが可能となった結果、様々なトナー粒子の密度、粒子
径といった固有物性値、更には気流条件の違いによって
も正確な分級点が得られ、常時安定した状態で高精度な
分級が可能となる。尚、本発明の気流式分級装置及びト
ナー製造方法は、特に、重量平均粒径１０μｍ以下のト
ナー微粒子を分級する場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気流式分級装置の概略断面図である。

【図２】本発明の気流式分級装置の分級部を立体的に表
わした分解図である。

【図３】図１におけるＡ−Ａ’断面図である。

【図４】本発明の気流式分級装置の分級室の拡大図であ
る。

【図５】本発明の気流式分級装置を用いた分級プロセス
の一例を示す説明図である。

【図６】従来の気流式分級装置の概略断面図である。

【図７】従来の分級プロセスの一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１、１０１：気流式分級装置２：定量供給機３：振動フィーダー４、５、６：捕集サイクロン１１、１２、１３：排出口１１ａ、１２ａ、１３ａ：排出導管１４、１５：入気管１６、１１６：原料供給ノズル１７、１８、１１７、１１８：分級エッジ１７ａ、１８ａ：分級エッジ軸１９：入気エッジ２０：第１気体導入調節手段２１：第２気体導入調節手段２２、２３：側壁２４、２５、１２４、１２５：分級エッジブロック２６：コアンダリボン２７：上部ブロック２８、２９：静圧計３０：分級域３１：インクジェクションノズル３２：分級室３３：ブロック３４：原料加速ノズル４０：原料供給口４１：高圧エアー供給ノズル４２：原料粉体導入ノズル４３：高圧エアー旋回導入路１２６：コアンダブロック

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともコアンダブロック及び複数の
分級エッジにより形成される分級域で、原料供給ノズル
から供給されてくる原料粉体をコアンダ効果により少な
くとも粗粉体群、中粉体群及び微粉体群に分級する為の
気流式分級装置であって、該装置の分級室の上方に原料
供給ノズル、原料粉体導入ノズル及び高圧エアー供給ノ
ズルが配置され、且つ分級室内の分級域の形状が変更可
能な様に上記分級エッジが回動可能で且つ該分級エッジ
が具備されている分級エッジブロックの位置が可動に夫
々構成されている気流式分級装置において、上記高圧エ
アー供給ノズルから噴出される高圧エアーが旋回流入す
る様に構成され、且つ原料粉体の固有物性値に応じてコ
アンダブロックのコアンダ径が変更可能に構成されてい
ることを特徴とする気流式分級装置。
【請求項２】原料供給ノズル、原料粉体導入ノズル及
び高圧エアー供給ノズルが、鉛直方向に対してθ＝４５
°以下の角度で設置されている請求項１に記載の気流式
分級装置。
【請求項３】分級された粗粉体群を排出する為の粗粉
排出口が、分級された微粉体群を排出する為の微粉排出
口及び分級された中粉体群を排出する為の中粉排出口よ
りも下方に設置されている請求項１又は請求項２に記載
の気流式分級装置。
【請求項４】原料粉体を加速する為の高圧エアー供給
ノズルが原料供給ノズルの上流側端部に設置されている
請求項１〜３の何れかに記載の気流式分級装置。
【請求項５】原料粉体導入ノズルと原料粉体を加速す
る為の高圧エアー供給ノズルとが原料供給ノズルの上流
側端部に設置されている請求項１〜５の何れかに記載の
気流式分級装置。
【請求項６】原料供給ノズルの上流側の端部に設けら
れている高圧エアー供給ノズルが、原料粉体導入ノズル
の中央に配置され、且つ高圧エアー供給ノズル外壁と原
料粉体導入ノズルの内壁との間に原料粉体を導入する為
の原料導入口が設けられている請求項１〜５の何れかに
記載の気流式分級装置。
【請求項７】高圧エアー供給ノズルの上流部に高圧エ
アーを旋回流入させる導入路が設けられている請求項１
〜６の何れかに記載の気流式分級装置。
【請求項８】コアンダブロックがコアンダリボンと称
する弾性を有する材料からなる可動部材で形成され、且
つ該コアンダリボンを動かすことによって原料粉体の固
有物性値の密度、粒径、若しくは粉体凝集性に応じてコ
アンダブロックのコアンダ径が変更されている請求項１
〜７に記載の気流式分級装置。
【請求項９】コアンダブロックのコアンダ半径ｒ（ｍ
ｍ）が、原料粉体の密度ρ（ｇ／ｃｍ³）と下記の関係
を満たす様に設定されている請求項８に記載の気流式分
級装置。１．３＜ρの時、１４＜ｒ ρ≦１．３の時、ｒ＜１４
【請求項１０】電子写真法による画像形成に用いられ
る結着樹脂を含有するトナー又はトナー用着色樹脂粉体
を分級する分級工程を有するトナー製造方法において、
請求項１〜９の何れかに記載の気流式分級装置を用いる
こと特徴とするトナー製造方法。