JPH1110090A - 気流式分級装置及び静電荷像現像用トナーの製造方法 - Google Patents

気流式分級装置及び静電荷像現像用トナーの製造方法

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JPH1110090A
JPH1110090A JP16566297A JP16566297A JPH1110090A JP H1110090 A JPH1110090 A JP H1110090A JP 16566297 A JP16566297 A JP 16566297A JP 16566297 A JP16566297 A JP 16566297A JP H1110090 A JPH1110090 A JP H1110090A
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JP
Japan
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classification
edge
powder group
raw material
tip
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JP16566297A
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English (en)
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Youko Goka
洋子 五箇
Satoshi Mitsumura
聡 三ッ村
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重量平均粒径20μm以下の粒子を50個数
%以上含有する原料粉を効率良く分級し得る気流式分級
装置を提供する。 【解決手段】 粉砕原料の比重及び目標分級点及び原料
供給速度に合わせて、分級エッジ17,18を具備する
分級エッジブロック233,25が分級域32の形状を
変更できるようにその設置位置を変更でき、分級エッジ
17,18の先端部に直線部を有し、中粉体群と微粉体
群を分画する分級エッジ17の先端角aと粗粉体群と中
粉体群を分画する分級エッジ18の先端角bの大きさが
異なっていることを特徴とする。

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
用して粉体を分級するための気流式分級装置及びその装
置を利用してトナーを製造する方法に関する。本発明
は、特に、重量平均粒径20μm以下の粒子を50個数
%以上含有する原料粉を効率良く分級するための気流式
分級装置及びその装置を利用して静電荷像現像用トナー
を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】粉体の分級については、各種の気流式分
級装置及び方法が提案されている。この中で、回転翼を
用いる分級機と可動部分を有しない分級機がある。この
うち、可動部分の無い分級機として、固定壁遠心式分級
機と慣性力分級機がある。かかる慣性力を利用する分級
機としては、商品化されているエルボジェット分級機
(日鉄鉱業製)や、Okuda.S. and Yas
ukuni.J.:Proc. Inter. Sym
posium on Powder Technolo
gy ’81,771(1981)で例示される分級機
が提案されている。
【0003】図6及び図7に、従来の慣性力を利用した
分級機の断面図を示す。これらの気流式分級装置は、分
級機室の分級域に開口部を有する原料供給管116から
高速で気流と共に粉体を分級域内へ噴出し、分級室内に
はコアンダブロック126を有して、噴出する気流と角
度の交差する気流を導入し、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粗粉と微粉に分
離し、先端の細くなった分級エッジ117、118によ
り、粗粉と微粉もしくは粗粉と中粉と微粉の分級を行っ
ている。
【0004】しかしながら、分級エッジブロック123
及び125は装置本体に固定されており、分級エッジ1
17及び118の先端位置を調節し、それに応じて分級
のための気流の流量を調整することにより、分級点(す
なわち分級の境となる粒子の大きさ)を所定の位置に設
定していた。更に、粉体の比重及び所定の分級点に応じ
た分級エッジの先端位置を検知して移動させ、それに応
じて所定流量になるように制御していた。このように、
分級エッジ117及び118の先端位置のみを調節する
だけでは、角度によってそのエッジ先端付近で気流の乱
れが起こり、分級エッジ先端部及びその近郊部に付着物
あるいは融着物が発生し易く、その結果、精度の良い分
級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場合があった。ま
た、分級点を変更したい場合でも分級エッジの先端位置
を変更させ、それに応じて所定流量になるように制御し
ても気流方向に沿って分級エッジの位置を制御すること
ができず付着物あるいは融着物の発生を増進させ、結
局、分級点を所定の値に合わせるのに時間を要するばか
りでなく、分級精度も低下する等の改善すべき問題を有
していた。特に、複写機、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ための分級の際に、かか
る問題が顕著であった。
【0005】一般に、トナーには数多くの異なった性質
が要求され、かかるトナーの性質は、使用する原材料は
勿論のこと、その製造方法によっても影響されることが
多い。トナーを製造するための分級工程においては、分
級された粒子群がシャープな粒度分布を有することが要
求される。また、低コストで効率良く安定的に品質の良
いトナーを作り出すことが望まれる。
【0006】一般に、トナーに使用される結着樹脂とし
ては、低融点、低軟化点、低ガラス転移点の樹脂が使用
されるが、このような樹脂を含有する粉体を分級機に導
入して分級すると、分級装置内での付着あるいは融着が
特に発生し易い。
【0007】近年、例えば、複写機の省エネルギー対策
として、圧力により記録材に定着させるために結着樹脂
としてワックスのような軟質のものを使用したり、加熱
式定着の場合であっても定着スピードを速くしたり、定
着に要する消費電力を少なくかつ低温で定着させる為
に、低ガラス転移点の、または、低軟化点の結着樹脂を
使用するようになってきている。
【0008】さらには、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細化の方向
に進んできている。一般に、物質は細かくなるに従い粒
子間力の働きが大きくなっていくが、樹脂粒子やトナー
粒子も同様で、微粉砕サイズになると粒子同士の凝集性
が大きくなっていく、また、粒子同士の質量差も小さく
なっていく。
【0009】このような凝集体に、衝撃力や摩擦力など
の外力が働くと、粒子が分級装置内に融着し易い。特
に、分級エッジ先端への融着が起こり易く、このような
現象が発生すると分級精度が悪化し、常時安定した状態
で分級装置が稼働していないため、良質の分級品を長期
にわたり得ることが困難である。
【0010】特に重量平均径が10μm以下のトナー原
料からシャープな粒度分布を有するトナーを得ようとす
る場合には、従来の装置では分級収率の低下を引き起こ
す。さらに、重量平均径が8μm以下のトナー原料から
シャープな粒度分布を有するトナーを得ようとする場合
には、特に従来の装置では分級収率の低下を引き起こす
ことが顕著である。
【0011】このような点から、微粉体、特にトナーの
如き樹脂微粉体を安定かつ効率的に分級する気流式分級
装置及び静電荷像現像用トナーを製造する方法が望まれ
ている。
【0012】特に重量平均径8μm以下のトナーをさら
に安定かつ効率的に分級するための装置システム及び製
造方法が待望されているものである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような各種問題点を解決した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を効率良く分級す
る製造方法を提供することである。
【0014】また、本発明の目的は、正確な分級点を設
定することにより、より高精度の分級を可能にし精緻な
粒度分布を有する粉体を効率良く生成し得る気流式分級
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。
【0015】また、本発明の他の目的は、融着等が発生
しにくく装置内での分級点の変動が生じなく、安定な分
級が可能な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。
【0016】更に、本発明の目的は、分級点の変更幅の
大きい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。
【0017】更に、本発明の目的は、分級点の変更を短
時間に成し得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。
【0018】また、重量平均径が10μm以下のトナー
原料からシャープな粒度分布を有するトナーを効率良く
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を目的とす
る。
【0019】特に、重量平均径が8μm以下のトナー原
料からシャープな粒度分布を有するトナーを効率良く得
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を目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく成
された本発明の構成は、以下の通りである。
【0021】すなわち本発明は、少なくともコアンダブ
ロック、側壁ブロック及び複数の分級エッジにより形成
される分級域にて、原料供給管から供給される粉体原料
を噴出させ、該粉体原料の慣性力及びコアンダ効果によ
る湾曲気流の遠心力によって少なくとも粗粉体群、中粉
体群及び微粉体群に分級するための気流式分級装置にお
いて、該粉砕原料の比重及び目標分級点及び原料供給速
度に合わせて、該分級エッジを具備する分級エッジブロ
ックが分級域の形状を変更できるようにその設置位置を
変更でき、該中粉体群と該微粉体群を分画する分級エッ
ジと該粗粉体群と該中粉体群を分画する分級エッジの先
端部に各々直線部を有し、該中粉体群と該微粉体群を分
画する分級エッジの先端角と該粗粉体群と該中粉体群を
分画する分級エッジの先端角の大きさが異なり、各々の
形状が異なっていることを特徴とする気流式分級装置に
関する。
【0022】また、本発明は、結着樹脂及び着色剤を少
なくとも含有する着色樹脂粒子をコアンダ効果を利用し
た気流式分級装置で分級し、分級された分級物から静電
荷像現像用トナーを製造する方法において、該気流式分
級装置は、少なくともコアンダブロック、側壁ブロック
及び複数の分級エッジにより形成される分級域を、該分
級エッジを具備する分級エッジブロックの設置位置を変
更することにより変更可能な構造を有し、該分級域に原
料供給管から供給される着色樹脂粒子を、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
級するための気流式分級装置であり、中粉体群と微粉体
群を分画する分級エッジの先端角をa(度)、粗粉体群
と中粉体群を分画する分級エッジの先端角をb(度)、
原料供給管の排出口の高さ径をc、中粉体群と微粉体群
を分画する分級エッジの先端と、コアンダブロックの側
面との距離をd、粗粉体群と中粉体群を分画する分級エ
ッジの先端から、中粉体群と微粉体群を分画する分級エ
ッジへの最短距離をe、粗粉体群と中粉体群を分画する
分級エッジの先端と、これに対峙する側壁ブロックとの
距離をf、とした場合、原料供給管から供給される着色
樹脂粒子の真密度が、0.3g/cm3 以上、1.4g
/cm3 未満のとき、 a<b 、 c<d+e<f であり、原料供給管から供給される着色樹脂粒子の真密
度が、1.4g/cm3以上、3.0g/cm3 以下の
とき、 b<a 、 c<f<d+e の条件を満足させて分級を行うことを特徴とする静電荷
像現像用トナーの製造方法に関する。
【0023】本発明の気流式分級装置及びその装置を利
用して静電荷像現像用トナーを製造する方法において
は、分級エッジブロックの設置位置を変更して分級域の
形状を変えることができ、それに伴い分級点を容易に大
幅に変更させることが可能である。また、分級エッジブ
ロックの位置変更に伴う分級エッジの設定位置の変更と
共に分級エッジの先端を回動可能とし、その先端の位置
を調整し、分級域の形状を粉砕原料に合わせて変更する
ことにより、分級点を大幅に変更でき、分級エッジ先端
付近での気流の乱れを発生せず融着物を生じることな
く、分級点を精度良く調整できる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の気流式分級装置及
び静電荷像現像用トナーの製造方法を図面に基づいて詳
細に説明する。
【0025】本発明の気流式分級装置の一具体例とし
て、3分割の場合の分級装置の断面図を図1に、その分
解斜視図を図2に示す。
【0026】図1及び図2において、22及び24は側
壁ブロック、23及び25は分級エッジブロック、26
はコアンダブロック、27は上部ブロックである。
【0027】分級エッジブロック23,25はそれぞれ
分級エッジ17,18を具備し、分級エッジ17及び1
8は軸17a及び18aを中心にして回動可能であり、
分級エッジを回動して分級エッジ先端位置を変えること
ができる。また、各分級エッジブロック23及び25は
左右に設置位置をスライドさせることが可能であり、そ
れに伴ってそれぞれの分級エッジ17及び18も左右に
スライドする。この分級エッジ17,18により、分級
室32の分級ゾーンは3分画されており、分級エッジ1
7及び18の位置は、被分級処理原料である粉体の種類
もしくは所望の粒径等により調整される。
【0028】側壁22の下の部分には、分級室32に開
口部(排出口16a)を有する原料供給管16が設けら
れ、この原料供給管16の底部接線の延長方向に対して
下方に折り曲げて長楕円弧を描いたコアンダブロック2
6が設置されている。
【0029】上部ブロック27は、下側にナイフエッジ
型の入気エッジ19を具備し、更に分級室32の上部に
は分級室に開口する入気管14及び15を設けてある。
また、入気管14及び15にはそれぞれダンパーのごと
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、更には静圧計28,29を設けてある。
【0030】分級室32の下方にはそれぞれの分画域に
対応させて、分級室内に開口する排出口11,12,1
3を設けてある。この排出口11,12,13には、パ
イプの如き連通手段が接続されており、夫々にバルブ手
段の如き開閉手段を設けることもできる。
【0031】原料供給管16は直管筒部と角錐筒部から
成り、直管筒部の内径と角錐筒部の最も狭まった箇所の
内径の比を20:1乃至1:1、好ましくは10:1乃
至2:1に設定すると、良好な挿入速度が得られる。
【0032】原料粉体を気流と共に原料供給管16から
分級室32内に投入する手段としては、0.1〜3kg
/cm2 の圧力を加えて送る方法、分級域の下流側の送
風機により分級域の負圧を大きくして外気と原料粉体を
吸引する方法、あるいは、原料粉体投入口にインゼクシ
ョンフィーダーを装着し、これによって原料粉体と外気
を吸引せしめると共に供給管を経て分級域へ送る方法、
等がある。本発明では、上記3つの原料粉体の投入方法
のうち、特に分級域の負圧を大きくして外気と原料粉体
を吸引する方法及びインゼクションフィーダーによる方
法では、装置面、運転条件にも好ましい影響が出てく
る。
【0033】以上のような構成を有する多分割分級装置
での分級操作は、例えば次のようにして行うことができ
る。すなわち、排出口11,12,13の少なくとも1
つを介して分級室32内を減圧し、分級室内に開口する
原料供給管16中を該減圧によって流動する気流によっ
て、好ましくは流速50m/秒〜300m/秒の速度で
原料粉体を原料供給管16を介して分級室に供給する。
【0034】以上の手段により供給された原料粉体は、
コアンダブロック26の作用によるコアンダ効果と、そ
の際流入する空気のごとき気体の作用とにより湾曲線3
0を描いて移動し、それぞれ粒子の粒径及び慣性力の大
小に応じて、大きい粒子(粗粒子)は気流の外側、即ち
分級エッジ18の外側の第1分画、中間の粒子(規格内
粒径の粒子)は分級エッジ17と18の間の第2分画、
小さい粒子(規格粒径以下の粒子)は分級エッジ17の
内側の第3分画に分割され、大きい粒子は排出口11よ
り、中間粒子は排出口12より、小さい粒子は排出口1
3よりそれぞれ排出される。
【0035】図1及び図2に示した気流式分級装置によ
る粉体の分級において、分級点は粉体が分級室内へ飛び
出す位置であるコアンダブロック26の左端部分に対す
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あるいは原料供
給管16からの粉体の噴出速度等に影響を受ける。
【0036】本発明の気流式分級装置において、分級室
32に粉体を導入すると、粉体中の粒子の大きさに応じ
て分散して粒子流が形成されるので、その流線に沿って
中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジ17の形状及
び粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジ18の形状
を変更し、流線の向きに分級エッジを移動し、次いで分
級エッジのエッジ先端位置を固定し、所定の分級点に設
定することができる。前記分級エッジ17及び18の形
状変更及び分級エッジ17及び18の移動に際し、分級
エッジブロック23及び25の同時移動により、コアン
ダブロック26に沿って飛翔する粒子群の流れ方向にエ
ッジの向きを合わせることができる。
【0037】本発明における分級点の設定方法につい
て、図1の分級室32部分の拡大図を示す図4を用いて
以下に具体的に説明する。
【0038】中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジ
17の先端とコアンダブロック26の側面との距離d
は、分級エッジブロック23を位置決め部材33に沿っ
て左右に移動させることで分級エッジ17を左右に移動
させ、さらに分級エッジ17の先端を軸17aを中心に
回転させることにより調節可能である。また、中粉体群
と微粉体群を分画する分級エッジ17の先端と粗粉体群
と中粉体群を分画する分級エッジ18の先端との距離
e、及び粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジ18
の先端とこれに対峙する側壁ブロック24との距離f
は、分級エッジブロック25を位置決め部材35に沿っ
て左右に移動させることで分級エッジ18を左右に移動
させ、さらに分級エッジ18の先端を軸18aを中心に
回転させることにより調節可能である。即ち、分級エッ
ジブロック23又は/及び分級エッジブロック25の設
置位置の変更、更には分級エッジ17又は/及び分級エ
ッジ18の回転に伴う先端位置の変更によって分級室3
2の分級域の形状が変化し、分級点を容易に且つ大幅に
調整することが可能である。
【0039】また、入気エッジ19の先端とコアンダブ
ロック26の側面との距離は、軸19aを中心として、
入気エッジ19先端を回動させることにより調節可能で
あり、入気管14及び入気管15からの気体の流入量及
び流入速度を調節可能である。
【0040】また、遠心力と慣性力を利用した気流式分
級装置では、同粒径差での飛翔軌跡の幅は、粉体原料の
比重によって異なる傾向にある。つまり、粉砕原料の真
密度が大きい場合には、粉砕原料の真密度が小さい場合
に比べ慣性力が大きくなり、原料供給管16から分級域
32内に噴出する粒子の飛散軌跡30は大きい粒子(粗
粒子)になるほど同粒径差での飛散軌跡30aの幅が小
さくなり、小さい粒子(規定粒径以下)になるほど同粒
径差での飛散軌跡30cの幅が大きくなる傾向がある。
しかし、本装置では、粉砕原料の真密度・分級点等に合
わせて中粉体群と微粉体群とを分画する分級エッジ17
の先端角aよりも粗粉体群と中粉体群を分画する分級エ
ッジ18の先端角bを小さくし、分級域の形状を変更さ
せることにより、原料供給管16の排出口16aから噴
出する粒径の異なった各々の粒子の流れに分級エッジの
向き及び幅が一致し、分級エッジ先端部及び近郊部に粒
子の流れの乱れが生じず、分級エッジ先端部及び近郊部
の付着あるいは融着が軽減される傾向にある。
【0041】また、粉砕原料の真密度が小さい場合、粉
砕原料の真密度が大きい場合に比べ遠心力が大きくな
り、原料供給管16から分級域32内に噴出する粒子の
飛散軌跡30は大きい粒子(粗粒子)になるほど同粒径
差での飛散軌跡30aの幅が大きくなり、小さい粒子
(規定粒径以下)になるほど同粒径差での飛散軌跡cの
幅が小さくなる傾向がある。しかし、本装置では、粉砕
原料の真密度・分級点等に合わせて中粉体群と微粉体群
を分画する分級エッジ17の先端角aよりも粗粉体群と
中粉体群を分画する分級エッジ18の先端角bを大きく
し、分級域の形状を変更させることにより、原料供給管
16の排出口16aから噴出する粒径の異なった各々の
粒子の流れに分級エッジの向き及び幅が一致し、分級エ
ッジ先端部及び近郊部に粒子の流れの乱れが生じず、分
級エッジ先端部及び近郊部の付着あるいは融着が軽減さ
れる傾向にある。さらには、分級収率は向上し、装置上
安定な分級を行うことが可能になる。
【0042】本発明に係る中粉体群と微粉体群を分画す
る分級エッジ17の具体的な形状例を図5に示す。分級
エッジ17の形状は先端部分に直線部を有しており、こ
の直線部はエッジ先端部に対して両側に有している。分
級エッジ17の側面は、(a)及び(b)に示すように
直線部のみで形成されていても良く、(c)及び(d)
に示すように直線部と曲線部から形成されていても良い
し、複数の直線部及び/又は曲線部から形成されていて
も良い。また、これらに限られたものではない。
【0043】上記のように分級エッジの先端部分に直線
部を設けることにより分級エッジ先端付近で気流の乱れ
が生じず、粒子が分級され易くなり、融着物が発生しづ
らくなり分級精度が高くなる傾向にある。
【0044】また、粗粉体群及び中粉体群とに分画する
分級エッジ18の形状も分級エッジ17と同様に、先端
部分に直線部を有し、この直線部はエッジ先端部分に対
して両側に有している。分級エッジ18の側面は、直線
部のみで形成されていても良いし、直線部と曲線部から
形成されていても良く、複数の直線部及び/又は曲線部
から形成されていても良い。また、これらに限られたも
のではない。
【0045】また、分級エッジ17及び分級エッジ18
の形状は粉砕原料の特性等に応じて適宜決定されれば良
い。
【0046】上記の分級エッジの先端角及び設定距離は
粉砕原料の特性等に応じて適宜決定されるが、中粉体群
と微粉体群を分画する分級エッジ17の先端角をa
(度)、粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジ18
の先端角をb(度)、原料供給管16の排出口16aの
高さ径をc、中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジ
17の先端と、コアンダブロック26の側面との距離を
d、粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジ18の先
端から、中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジ17
への最短距離をe、粗粉体群と中粉体群を分画する分級
エッジ18の先端と、これに対峙する側壁ブロック24
との距離をf、とした場合、粉砕原料の真密度が、0.
3g/cm3 以上、1.4g/cm3 未満のとき、 a<b 、 c<d+e<f であり、 a<b<25 、 c<d+e<f であることが好ましく、 a<20 、 b<25 、 c<d+e<f であることが特に好ましく、更には、 a<15 、 b<20 、 c<d+e<f であることが望ましい。粉砕原料の真密度が0.3g/
cm3 以上1.4g/cm3 未満の場合には、コアンダ
ブロック26付近の粉体の流れは、コアンダブロック沿
いから分級エッジ17の先端寄りで粉体濃度が高いた
め、上記の条件を満足しない場合には、分級エッジ17
の先端に粒子が付着若しくは融着し、シャープな分布を
有する製品(中粉体)を効率良く得ることが困難にな
る。
【0047】また、粉砕原料の真密度が、1.4g/c
3 以上、3.0g/cm3 以下のとき、 b<a 、 c<f<d+e であり、 b<a<25 、 c<f<d+e であることが好ましく、 a<25 、 b<20 、 c<f<d+e であることが特に好ましく、更には、 a<20 、 b<15 、 c<f<d+e であることが望ましい。粉砕原料の真密度が1.4g/
cm3 以上3.0g/cm3 以下の場合には、分級エッ
ジ18の先端寄りで粉体濃度が高いため、上記条件を満
足しない場合には、分級エッジ18の先端に粒子が付着
若しくは融着し、シャープな分布を有する製品(中粉
体)を効率良く得ることが困難になる。
【0048】以上の条件設定により分級エッジ先端部に
よる流れの乱れが防止でき、排出導管11,12,13
を介しての減圧による吸引流の流量を調整することで粒
子の飛翔速度を増加させて分級域での粉体の分散をより
向上させ、より高い粉塵濃度でも良好な分級精度が得ら
れ、製品の収率低下を防止できるだけでなく、同じ粉塵
濃度でより良好な分級精度と製品の収率を向上させるこ
とができる。
【0049】トナー原料を分級する場合においては、原
料の重量平均径は10μm以下の場合に効果的であり、
特に8μm以下の場合に一層効果的である。
【0050】上述の方法を実施するためには、通常相互
の機器をパイプの如き連通手段などで連結してなる一体
装置システムを使用するのが通常であり、そうした装置
の好ましい例を図3に示す。図3に示す一体装置システ
ムは、3分割分級機1(図11及び図2に示したような
構成を有するもの。)、定量供給機2、振動フィーダー
3、捕集サイクロン4,5,6を連通手段で連結してな
るものである。
【0051】この装置システムにおいて、粉体は、適宜
の手段により、定量供給機2に送り込まれ、次いで振動
フィーダー3を介し、原料供給管16により3分割分級
機1内に導入される。導入に際しては、50m/秒〜3
00m/秒の流速で3分割分級機1内に粉砕物を導入す
る。分級機1の分級室を構成する大きさは通常[10〜
50cm]×[10〜50cm]なので、粉砕物は0.
1〜0.01秒以下の瞬時に3種類以上の粒子群に分級
し得る。そして、3分割分級機1により、大きい粒子
(粗粒子)、中間の粒子(規定内粒子径の粒子)、小さ
い粒子(規定粒径以下の粒子)に分割される。その後、
大きい粒子は排出導管11aを通って、捕集サイクロン
6に送られ回収される。中間の粒径は、排出導管12a
を介して系外に排出され捕集サイクロン5で回収され、
製品となるべく回収される。小さい粒子は、排出導管1
3aを介して系外に排出され捕集サイクロン4で回収さ
れる。捕集サイクロン4,5,6は粉砕原料を原料供給
管16を介して分級室に吸引導入するための吸引減圧手
段としての働きをしている。
【0052】本発明の気流式分級装置及び製造方法は、
特に電子写真法による画像形成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。
特に、低融点、低軟化点、低ガラス転移点を有する結着
樹脂からなるトナー組成物を分級する場合に有効であ
る。このような樹脂を用いたトナー組成物を従来の分級
機に供すると、分級エッジ先端に融着物が発生し易く、
融着物が発生した場合には適切な分級点から外れる傾向
にある。吸引減圧による流量調節を行っても、要求され
る粉体の粒度分布は得られにくく、分級効率が大幅に低
下する。また、分級した粉体の中に融着物が混入し品質
の良い製品が得られない。
【0053】本発明の気流式分級装置では、分級エッジ
17及び18の移動に際し、分級エッジブロック23及
び25を同時移動し、粗粉体群と中粉体群を分画する分
級エッジ18の形状及び中粉体群と微粉体群を分画する
分級エッジ17の先端部に直線を有させ中粉体群と微粉
体群を分画する分級エッジ17の先端角aが粗粉体群と
中粉体群を分画する分級エッジ18の先端角bを変え、
各々の形状を異ならせることによりコアンダブロック2
6に沿って飛翔する粒子流の流れ方向に分級エッジの向
きを合わせた上で、吸引減圧手段として排出導管11,
12,13を通して吸引流の流量を調節することで粒子
の飛翔速度を増加させて分級域での粉体の分散がより向
上できるために、分級収率が良好になり、かつ、分級エ
ッジ先端及び近郊での融着を防止または抑制し、高精度
な分級ができる効果がある。
【0054】本気流式分級装置及び静電荷像現像用トナ
ーの製造方法において、原料粉を分級したところ、重量
平均粒径が10μm以下のトナー原料からシャープな粒
度分布を有するトナーを得ることができ、従来に比べ効
率良く分級を行うことが可能である。特に、重量平均粒
径が8μm以下のトナー原料からシャープな粒度分布を
有するトナーを得ることができる。
【0055】また、本発明で使用する分級機において
は、分級エッジの向き及びエッジ先端位置の移動に移動
手段としてポテンションメーター等を用いて、これらを
制御する制御装置により分級エッジ先端位置を制御し、
更に流量調節の自動化を行えば、所望の分級点が短時間
のうちに、かつ、正確に得られるのでより好ましい。
【0056】本気流式分級装置及び静電荷像現像用トナ
ーの製造方法を用いて、トナーを従来に比べ効率良く分
級し、生成することができる。
【0057】
【実施例】次に、実際にトナーの製造用粗砕物を用い
て、微粉砕及び分級を行って製品(トナー)を得た具体
例を示す。
【0058】 [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 100重量部 (モノマー重合重量比80/19/1、重量平均分子量Mw35万) ・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 上記の処方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
造用の粗粉物を得た。得られた粉砕原料を衝突式気流粉
砕機ジェット・ミルで微粉砕し、重量平均径6.9μm
の粉砕原料を得た。
【0059】この得られた粉砕原料を図3に示したシス
テムにおいて供給機2を介して、振動フィーダ3及びノ
ズルを介して34.0kg/hの割合でコアンダ効果を
利用して粗粉体、中粉体及び微粉体の3種に分級するた
めに図1に示す多分割分級機1に導入した。
【0060】導入に際しては排出口11,12,13に
連通している捕集サイクロン4,5,6の吸引減圧によ
る系内の減圧から派生する吸引力と原料供給管16に取
付けたインジェクションからの圧縮空気を利用した。
【0061】また、分級域の形状を変更する為に、各々
の分級エッジの角度を、 a=19°(中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジ
17の先端角度) b=13°(粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジ
18の先端角度) とし、図5(b)の分級エッジ形状を用いた。また、各
々の設定距離を c=6mm (原料供給管排出口16aの高さ径) d=15mm(分級エッジ17の先端とコアンダブロッ
ク26の側面との距離) e=28mm(分級エッジ18の先端から分級エッジ1
7への最短距離) f=37mm(分級エッジ18の先端と側壁ブロック2
4との距離) にして分級を行った。
【0062】導入された細粉は0.1秒以下の瞬時に分
級された。また、分級された中粉体は重量平均径が6.
8μm(粒径4.0μm以下の粒子を25個数%含有
し、粒径10.08μm以上の粒子を1.6体積%含有
する)のシャープな分布を有しており、トナー用として
優れた性能を有していた。
【0063】トナーの粒度分布は種々の方法によって測
定できるが、本発明においては、コールターカウンター
を用いて行った。
【0064】即ち、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I
I’コールター社製)を用いる。電解液は1級塩化ナト
リウムを用いて約1%NaCl水溶液を調製する。例え
ば、ISOTON・R−II(コールターサイエンティ
フィックジャパン社製)が使用できる。測定方法として
は、該電解水溶液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、さらに測定試料を2〜20
mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約
1〜3分間分散処理を行い、該測定装置により、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、個数を測定して体積分布から求めた重量基準の
粗粉量(20.2μm以上)、個数分布から求めた個数
基準の微粉個数(6.35μm以下)を求めた。
【0065】また、トナー微粉砕物の真密度は、本発明
において、次の測定装置を用いて行った。
【0066】すなわち、測定装置としてはマイクロメト
リックスアキュピック1330(島津製作所製)を用
い、トナーの微粉砕物を5mg計り取って真密度を求め
た。
【0067】この時、投入された粉砕原料の全量に対す
る最終的に得られた中粉体との比率(すなわち、分級収
率)は89%であった。また、分級エッジ先端部及び近
郊部には融着物が見られなかった。尚、この分級された
粗粉は該粉砕工程に再度循環した。
【0068】[実施例2]〜[実施例3] 実施例2〜実施例3において、実施例1と同様のトナー
製造用の粗砕物を衝突式気流粉砕機ジェットミルで粉砕
を行った。得られた粉砕原料は多分割装置に導入し、以
下の表1に示す構成の装置を用いた。なお、分級エッジ
17には図5(a)に示した形状のもの、分級エッジ1
8には図5(b)に示した形状のものを用いた。
【0069】他の条件は、実施例1と同様の条件の装置
システムを用いて、いずれもシャープな分布を有するト
ナーの中粉体を効率良く得ることができ、トナー用とし
て優れた性能を有していた。また、殆ど分級エッジ先端
部及び近郊部には融着物は見られなかった。尚、この分
級された粗粉は該粉砕工程に再度循環した。
【0070】 [実施例4] ・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 4.5重量部 (C.I.Pigment Blue 15) ・荷電制御剤 4.0重量部 上記の処方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
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
造用の粗粉物を得た。得られた粉砕原料を衝突式気流粉
砕機ジェット・ミルで微粉砕し、重量平均径6.2μm
の粉砕原料を得た。この粉砕原料の真密度は1.08g
/cm3 であった。
【0071】この得られた粉砕原料を図3に示したシス
テムにおいて供給機2を介して、振動フィーダ3及びノ
ズルを介して32.0kg/hの割合でコアンダ効果を
利用して粗粉体、中粉体及び微粉体の3種に分級するた
めに図1に示す多分割分級機1に導入した。
【0072】導入に際しては排出口11,12,13に
連通している捕集サイクロン4,5,6の吸引減圧によ
る系内の減圧から派生する吸引力と原料供給管16に取
付けたインジェクションからの圧縮空気を利用した。
【0073】また、分級域の形状を変更する為に、各々
の分級エッジの角度を、 a=12°(中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジ
17の先端角度) b=16°(粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジ
18の先端角度) とし、分級エッジ17は図5(a)の分級エッジ形状を
用い、分級エッジ18は図5(b)の分級エッジ形状を
用いた。また、各々の設定距離を c=6mm (原料供給管排出口16aの高さ径) d=16mm(分級エッジ17の先端とコアンダブロッ
ク26の側面との距離) e=22mm(分級エッジ18の先端から分級エッジ1
7への最短距離) f=41mm(分級エッジ18の先端と側壁ブロック2
4との距離) にして分級を行った。
【0074】導入された細粉は0.1秒以下の瞬時に分
級された。また、分級された中粉体は重量平均径が6.
0μm(粒径4.0μm以下の粒子を24個数%含有
し、粒径10.08μm以上の粒子を1.3体積%含有
する)のシャープな分布を有しており、トナー用として
優れた性能を有していた。
【0075】この時、投入された粉砕原料の全量に対す
る最終的に得られた中粉体との比率(すなわち、分級収
率)は86%であった。また、分級エッジ先端部及び近
郊部には融着物は殆ど見られなかった。尚、この分級さ
れた粗粉は該粉砕工程に再度循環した。
【0076】[実施例5]実施例5において、実施例1
と同様のトナー製造用の粗砕物を衝突式気流粉砕機ジェ
ットミルで粉砕を行った。得られた粉砕原料は多分割装
置に導入し、以下の表1に示す構成の装置を用いた。な
お、分級エッジ17及び分級エッジ18には図5(c)
に示した形状のものを用いた。他の条件は、実施例4と
同様の条件の装置システムを用いて、シャープな分布を
有するトナーの中粉体を効率良く得ることができ、トナ
ー用として優れた性能を有していた。また、殆ど分級エ
ッジ先端部及び近郊部には融着物は殆ど見られなかっ
た。尚、この分級された粗粉は該粉砕工程に再度循環し
た。
【0077】[比較例1]実施例1〜3と同様のトナー
粉砕原料を用いて、図8のフローチャートにしたがって
分級を行った。
【0078】粉砕原料を供給機102を介して、振動フ
ィーダ103及びノズル116を介して30.0kg/
hの割合でコアンダ効果を利用して粗粉体、中粉体及び
微粉体の3種に分級するために図6及び図7に示す多分
割分級機101に導入した。この分級機の構成を表2に
示す。
【0079】導入に際しては排出口111,112,1
13に連通している捕集サイクロン104,105,1
06の吸引減圧による系内の減圧から派生する吸引力と
原料供給管116に取付けたインジェクションからの圧
縮空気を利用した。
【0080】その結果、重量平均径6.9μm(粒径
4.0μm以下の粒子を25個数%含有し、粒径10.
08μm以上の粒子を2.7体積%含有する)の中粉体
を分級収率75%で得た。尚、この分級された粗粉は該
粉砕工程に再度循環した。実施例1に比べて、分級エッ
ジ先端部及び近郊部に融着物がうっすら残っており、ま
た、分級収率は劣っていた。
【0081】[比較例2]実施例1〜3と同様のトナー
製造用の粗砕物を衝突式気流粉砕機ジェットミルで粉砕
を行った。得られた粉砕原料を多分割分級装置に導入
し、分級を行った。この分級機の構成を表2に示す。
【0082】他の条件は比較例1と同様として、シャー
プな分布を有するトナーの中粉体を得た。この結果、実
施例1〜3に比べ、分級エッジ先端部及び近郊部には融
着物が残っていた。尚、この分級された粗粉は該粉砕工
程に再度循環した。
【0083】[比較例3]実施例4と同様のトナー粉砕
原料を用いて、衝突式気流粉砕機ジェットミルで粉砕を
行った。図8のフローチャートにしたがって得られた粉
砕原料を多分割分級装置に導入し、分級を行った。この
分級機の構成を表2に示す。
【0084】他の条件は比較例1と同様として、シャー
プな分布を有するトナーの中粉体を得た。この結果、実
施例4〜5に比べ、分級エッジ先端部及び近郊部には融
着物が層になって発生した。尚、この分級された粗粉は
該粉砕工程に再度循環した。
【0085】
【表1】
【0086】
【表2】
【0087】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の気流式分
級装置及び静電荷像現像用トナーの製造方法によれば、
分級エッジ先端における分級気流の乱流を良好に防止
し、様々な粉体の比重及び分級気流条件に応じて正確な
分級点が得られ、シャープな粒度分布のトナーが高い分
級収率で得られ、トナー成分による装置的摩耗を防ぎ、
連続して安定した生産が行える利点がある。
【0088】また、本発明のトナー製造装置を用いるこ
とにより、従来の装置に比べ、画像濃度が安定して高
く、耐久性が良く、カブリ、クリーニング不良等の画像
欠陥の無い優れた所定の粒度を有する静電荷像現像用ト
ナーが、低コストで得られる。特に、重量平均径10μ
m以下のトナー原料からシャープな粒度分布を有するト
ナーを効率良く得ることが可能であり、更には、重量平
均径が8μm以下のトナー原料からシャープな粒度分布
を有するトナーを効率良く得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の気流式分級装置の一例を模式的に示し
た断面図である。
【図2】図1の気流式分級装置の分解斜視図である。
【図3】図1の気流式分級装置を用いた分級システムの
全体図である。
【図4】図1の気流式分級装置の分級域部分の拡大図で
ある。
【図5】本発明の気流式分級装置に用いられる分級エッ
ジの形状例を示す図である。
【図6】従来の気流式分級装置を模式的に示した断面図
である。
【図7】従来の気流式分級装置の分解斜視図である。
【図8】従来の気流式分級装置を用いた分級システムの
全体図である。
【符号の説明】
1 多分割分級機 2 定量供給機 3 振動フィーダ 4,5,6 捕集サイクロン 11,12,13 排出口 14,15 入気口 16 原料供給管 16a 原料供給管の排出口 17 中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジ 18 粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジ 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 入気側側壁 23 分級エッジブロック 24 側壁ブロック 25 分級エッジブロック 26 コアンダブロック 27 上部壁 28,29 静圧計 30 固体粒子飛散軌跡 30a 粗粉粒子の飛散軌跡 30b 中粉粒子の飛散軌跡 30a 微粉粒子の飛散軌跡 31 インジェクションフィーダ 32 分級室 33,34,35,36 位置決め部材 101 従来の多分割分級機 111,112,113 排出口 114,115 入気口 116 原料供給管 117,118 分級エッジ 119 入気エッジ 120 第1気体導入調節手段 121 第2気体導入調節手段 122 入気側側壁 123 分級エッジブロック 124 側壁ブロック 125 分級エッジブロック 126 コアンダブロック 127 上部壁 128,129 静圧計 130 固体粒子飛散軌跡 132 分級室

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともコアンダブロック、側壁ブロ
    ック及び複数の分級エッジにより形成される分級域に
    て、原料供給管から供給される粉体原料を噴出させ、該
    粉体原料の慣性力及びコアンダ効果による湾曲気流の遠
    心力によって少なくとも粗粉体群、中粉体群及び微粉体
    群に分級するための気流式分級装置において、 該粉砕原料の比重及び目標分級点及び原料供給速度に合
    わせて、該分級エッジを具備する分級エッジブロックが
    分級域の形状を変更できるようにその設置位置を変更で
    き、該中粉体群と該微粉体群を分画する分級エッジと該
    粗粉体群と該中粉体群を分画する分級エッジの先端部に
    各々直線部を有し、該中粉体群と該微粉体群を分画する
    分級エッジの先端角と該粗粉体群と該中粉体群を分画す
    る分級エッジの先端角の大きさが異なり、各々の形状が
    異なっていることを特徴とする気流式分級装置。
  2. 【請求項2】 前記分級エッジブロックの設置位置の変
    更にともなって、前記分級エッジの設置位置が移動可能
    である請求項1に記載の気流式分級装置。
  3. 【請求項3】 前記分級エッジの先端が回動可能なよう
    に、前記分級エッジが前記分級エッジブロックに具備さ
    れている請求項1又は2に記載の気流式分級装置。
  4. 【請求項4】 前記分級エッジブロックが水平方向又は
    略水平方向にその設置位置を移動可能な請求項1乃至3
    のいずれかに記載の気流式分級装置。
  5. 【請求項5】 前記分級エッジが水平方向又は略水平方
    向にその設置位置を移動可能な請求項1乃至4のいずれ
    かに記載の気流式分級装置。
  6. 【請求項6】 結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有す
    る着色樹脂粒子をコアンダ効果を利用した気流式分級装
    置で分級し、分級された分級物から静電荷像現像用トナ
    ーを製造する方法において、 該気流式分級装置は、少なくともコアンダブロック、側
    壁ブロック及び複数の分級エッジにより形成される分級
    域を、該分級エッジを具備する分級エッジブロックの設
    置位置を変更することにより変更可能な構造を有し、該
    分級域に原料供給管から供給される着色樹脂粒子を、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
    粉体群に分級するための気流式分級装置であり、 中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジの先端角をa
    (度)、 粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジの先端角をb
    (度)、 原料供給管の排出口の高さ径をc、 中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジの先端と、コ
    アンダブロックの側面との距離をd、 粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジの先端から、
    中粉体群と微粉体群を分画する分級エッジへの最短距離
    をe、 粗粉体群と中粉体群を分画する分級エッジの先端と、こ
    れに対峙する側壁ブロックとの距離をf、とした場合、 原料供給管から供給される着色樹脂粒子の真密度が、
    0.3g/cm3 以上、1.4g/cm3 未満のとき、 a<b 、 c<d+e<f であり、原料供給管から供給される着色樹脂粒子の真密
    度が、1.4g/cm3以上、3.0g/cm3 以下の
    とき、 b<a 、 c<f<d+e の条件を満足させて分級を行うことを特徴とする静電荷
    像現像用トナーの製造方法。
  7. 【請求項7】 前記原料供給管から供給される着色樹脂
    粒子の真密度が、0.3g/cm3 以上、1.4g/c
    3 未満のとき、 a<b<25 、 c<d+e<f であり、該原料供給管から供給される着色樹脂粒子の真
    密度が、1.4g/cm3 以上、3.0g/cm3 以下
    のとき、 b<a<25 、 c<f<d+e の条件を満足させて分級を行うことを特徴とする請求項
    6に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記原料供給管から供給される着色樹脂
    粒子の真密度が、0.3g/cm3 以上、1.4g/c
    3 未満のとき、 a<20 、 b<25 、 a<b 、 c<d+e
    <f であり、該原料供給管から供給される着色樹脂粒子の真
    密度が、1.4g/cm3 以上、3.0g/cm3 以下
    のとき、 a<25 、 b<20 、 a>b 、 c<f<d
    +e の条件を満足させて分級を行うことを特徴とする請求項
    6に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
  9. 【請求項9】 前記原料供給管から供給される着色樹脂
    粒子の真密度が、0.3g/cm3 以上、1.4g/c
    3 未満のとき、 a<10 、 b<20 、 a<b 、 c<d+e
    <f であり、該原料供給管から供給される着色樹脂粒子の真
    密度が、1.4g/cm3 以上、3.0g/cm3 以下
    のとき、 a<20 、 b<15 、 a>b 、 c<f<d
    +e の条件を満足させて分級を行うことを特徴とする請求項
    6に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法。
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