分級装置、分級方法、トナー製造方法、及び、トナー
【課題】分級室を形成するケーシングの内壁面近傍の周方向における位置によって旋回気流の速度差が生じることを抑制し、粉体の分級を精度良く行うことができる分級装置、分級方法、並びに、この分級方法を用いてトナーを製造するトナー製造方法およびこのトナー製造方法を用いて製造されたトナーを提供する。
【解決手段】分級装置ＢＺは、分級室６に二次空気流を導入するスリット１２ｓが円周方向に複数本設けられた整流器９を備え、複数枚を環状に配置することで整流器９を構成し、その隣り合う部材同士の間でスリット１２ｓを形成するルーバー板部１２のルーバー板部内周下流側端部１２ａ、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂ、ルーバー板部外周下流側端部１２ｃ及びルーバー板部外周上流側端部１２ｄから中心軸までの距離をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４としたときに、Ｒ１＜Ｒ２及びＲ３＜Ｒ４の関係を満たす。
【解決手段】分級装置ＢＺは、分級室６に二次空気流を導入するスリット１２ｓが円周方向に複数本設けられた整流器９を備え、複数枚を環状に配置することで整流器９を構成し、その隣り合う部材同士の間でスリット１２ｓを形成するルーバー板部１２のルーバー板部内周下流側端部１２ａ、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂ、ルーバー板部外周下流側端部１２ｃ及びルーバー板部外周上流側端部１２ｄから中心軸までの距離をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４としたときに、Ｒ１＜Ｒ２及びＲ３＜Ｒ４の関係を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を粒子の大きさによって選り分ける分級装置、分級方法、この分級方法を用いたトナー製造方法、このトナー製造方法を用いて製造されたトナーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に用いられるトナーを製造する製造方法としては、粒子径にばらつきのあるトナーの材料の粉体を粒子径に応じて分給する分級工程を備えるものがある。この分級工程に使用する分級装置としては、特許文献１〜特許文献３のように、粉体と気体とが混相された混相気体に対して旋回気流を作用させることによって粉体を粒子の粒径に応じて分級する分級装置が知られている。
【０００３】
以下、旋回気流を用いた分級装置の一例について図９を用いて説明する。
図９は、従来の分級装置ＢＺの一例を示す説明図であり、図９（ａ）は、分級装置ＢＺの鉛直方向に平行な断面についての断面説明図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）中のＡ−Ａ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図である。
【０００４】
分級装置ＢＺは、円筒ケーシング２内の上部に分散室５、下部に下部ホッパー８が形成され、分散室５と下部ホッパー８との間に分級室６が形成されている。分散室５を形成する部分の円筒ケーシング２の外周面から一次空気流及び原料粉体とを供給するする粉体材料供給管１が接続されている。分散室５の下方には、中央が高い円錐状（笠状）のセンターコア板３が取り付けられており、このセンターコア板３の下縁外周と円筒ケーシング２の内壁との間に環状の供給溝３ｂが形成されている。図１に示す分級装置ＢＺでは、センターコア板３は円筒ケーシング２に固定されており、センターコア板３の下縁外周の最外周部と円筒ケーシング２の内壁との間が、粉体が通過可能な供給溝３ｂとなる。
センターコア板３の下方には、中央部が高い円錐状（笠状）の分級板４が具備されており、この分級板４の下縁外周と円筒ケーシング２の内壁との間に環状の粗粉排出口４ｂが形成されており、また、分級板４の中央部には微粉排出口７が形成されている。このようなセンターコア板３と分級板４との間の空間が分級室６となる。
【０００５】
円筒ケーシング２の分級室６を形成する部分の下部には、二次空気流が流入するための二次空気流入口が具備された整流器９が配置されている。整流器９は、図９（ｂ）に示すように、複数枚のルーバー板部１２を環状に配置した構成であり、二次空気流入口は、隣り合うルーバー板部１２同士の間のスリットによって構成されている。このスリットより導入される二次空気流の方向は、分級室６において旋回しながら下降する粉体材料の旋回方向に噴出する方向であり、この二次空気流によって粉体材料を分散させ、かつ、旋回速度を加速させるようになっている。
このような分級室６では、スリットから流入する二次空気流が形成する半自由渦の中で、粗粒子及び微粒子各々に働く遠心力が異なることを利用して分級を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、旋回気流を発生させる従来の分級装置では、分級室を形成するケーシングの内壁面近傍の周方向における位置によって旋回気流の速度差が生じることがあった。周方向の位置によって旋回気流の速度差が生じると、周方向の位置によって粒子に作用する遠心力の大きさが異なり、分級精度が低下してしまうため、改善の余地があった。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、分級室を形成するケーシングの内壁面近傍の周方向における位置によって旋回気流の速度差が生じることを抑制し、粉体の分級を精度良く行うことができる分級装置、分級方法、並びに、この分級方法を用いてトナーを製造するトナー製造方法およびこのトナー製造方法を用いて製造されたトナーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、円柱状の空間を形成する円筒ケーシング内の分級室に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級装置において、上記分級室における上記円筒ケーシングの内壁面側と外壁面側とを連通し、上記二次空気流を該円筒ケーシング内に取り入れて上記旋回気流を発生させるスリットが円周方向に複数本設けられた円柱状の整流器を備え、該整流器は、円周方向に隣り合う該スリット同士の間に有り、その側面によって該スリットを形成するルーバー板部を環状に複数配置した構成であり、上記内壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部内周端面における上記旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部とし、該ルーバー板部内周端面における該旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部とし、上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、該中心軸から該ルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たし、上記外壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部外周端面における上記旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部とし、該ルーバー板部外周端面における該旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部とし、上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、該中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の分級装置において、上記円柱状の空間の中心軸の軸方向は、鉛直方向であり、複枚の上記ルーバー板部は、該円柱状の空間の中心軸を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の分級装置において、上記ルーバー板部は、上記整流器から脱着可能であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、円柱状の空間を形成する円筒ケーシング内の分級室に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級方法において、上記分級室における上記円筒ケーシングの内壁面側と外壁面側とを連通し、上記二次空気流を上記円筒ケーシング内に取り入れて該旋回気流を発生させるように円周方向に複数本設けられたスリットのうち、円周方向に隣り合う該スリット同士の間に有り、その側面によって該スリットを形成するルーバー板部の上記内壁面側の端面であるルーバー板部内周端面における上記旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部とし、該ルーバー板部内周端面における該旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部とし、上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、該中心軸から該ルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たし、上記外壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部外周端面における上記旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部とし、該ルーバー板部外周端面における該旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部とし、上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、該中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、所望の粒径の範囲よりも大きい粒径のトナー材料と所望の粒径の範囲以下の粒径のトナー材料とを分給する分級工程を含むトナー製造方法において、上記分級工程に、請求項４に記載の分級方法を用いることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【０００９】
整流器のルーバー板部は、隣り合う他のルーバー板部との間にスリットを形成するが、ルーバー板部自体に厚みがある。この厚みによって、ルーバー板部には、スリットを形成する面とは別に、円筒ケーシングの内周側と外周側とにそれぞれ端面がある。円筒ケーシングの内周側におけるスリットの出口は、そのスリットの上流側に配置されたルーバー板部のルーバー板部内周下流側端部と、当該スリットの下流側に配置されたルーバー板部のルーバー板内周上流側端部とによって形成される。また、円筒ケーシングの外周側におけるスリットの入口は、そのスリットの上流側に配置されたルーバー板部のルーバー板部外周下流側端部と、当該スリットの下流側に配置されたルーバー板部のルーバー板外周上流側端部とによって形成される。
このような整流器を用いて旋回気流を発生させる構成について、コンピュータ上でのシミュレーションを行ったところ、ルーバー板部内周下流側端部がルーバー板部内周上流側端部よりも内側となるように配置し、ルーバー板部外周下流側端部がルーバー板部内外上流側端部よりも内側となるように配置することで、分級室を形成するケーシングの内壁面近傍の周方向における位置による旋回気流の速度差が抑制できることを確認した。すなわち、円柱状の空間の中心軸からルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、中心軸からルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２、中心軸からルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、Ｒ１＜Ｒ２、且つ、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことにより、旋回気流の速度差が抑制できた。これは、旋回気流の最外周部は、ルーバー板部内周下流側端部に沿うようＲ１を半径とする円形状に形成され、この円形よりも内側に、ルーバー板部内周上流側端部があると、そこで気流が乱されることで、旋回気流の速度が変化するものと考えられる。一方、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たし、ルーバー板部内周上流側端部が上述のＲ１を半径とする円形よりも外側にあることにより、気流が乱されることを抑制し、旋回気流の速度の変化を抑制できるものと考えられる。また、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことにより、円筒ケーシングの外壁面側を流れる二次空気流を効率良くスリット内に導くことができ、分級効率の向上を図ることができるものと考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ルーバー板部内周下流側端部までの距離Ｒ１と、中心軸からルーバー板部内周上流側端部までの距離Ｒ２とについて、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすことにより、旋回気流の速度差を抑制でき、粉体の分級を精度良く行うことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】分級装置の説明図、（ａ）は、鉛直方向に平行な断面についての断面説明図、（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図。
【図２】粗粉分級粉砕工程のフローの説明図。
【図３】図１（ａ）中のＢ−Ｂ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図。
【図４】整流器におけるルーバー板部の拡大説明図。
【図５】図４に拡大図を示すルーバー板部の各端部の角度の説明図。
【図６】整流器の斜視説明図。
【図７】粗粉分級粉砕工程のフローの二つ目の例の説明図。
【図８】粗粉分級粉砕工程のフローの三つ目の例の説明図。
【図９】従来の分級装置の説明図、（ａ）は、鉛直方向に平行な断面についての断面説明図、（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した分級装置について説明する。
先ず、本発明の分級装置を適用可能なトナー製造工程における粗粉分級粉砕工程について説明する。
図２は、本発明の分級装置ＢＺを適用可能な粗粉分級粉砕工程のフローの説明図である。
図２に示す粗粉分級粉砕工程は、第一原料供給管ＦＥ１、分級装置ＢＺ、粉体分離器ＣＹ、粉砕装置ＦＺ、バグフィルターＢＦ、ブロアーＢＬ及び第二原料供給管ＦＥ２等を備える。
このような粗粉分級粉砕工程において、原料の粉体は第一原料供給管ＦＥ１を経て供給され、この供給された原料の粉体と、後述する粉砕装置ＦＺで得られた粉砕物とは、不図示のエアー供給手段によって供給される一次空気流としての高圧エアーとともに分級装置ＢＺに導入される。
【００１３】
原料と粉砕物とからなる粉体は、分級装置ＢＺで粒子の粒径に応じて粗粉体と微粉体を含む混相気体とに分けられ、粗粉体は粉砕装置ＦＺへ受け渡され、微粉体を含む混相気体は粉体分離器ＣＹへ受け渡される。粉砕装置ＦＺに受け渡された粗粉体は、粉砕装置ＦＺで粉砕され、粉砕物として上述したように、原料の粉体とともに再び分級装置ＢＺに導入され、上記同様に粗粉体と微粉体とに分けられる。すなわち、粉体中に含まれる所望の粒径よりも大きいまま粒子は、分級装置ＢＺと粉砕装置ＦＺとの間を循環する。
粉砕装置ＦＺの例としては、高圧気流をジェットノズルから噴出させ、噴出させた高圧気流中に原料粒子を巻き込み、粒子同士の相互衝突及び粒子と壁等の衝突体との衝突により粉砕を進めるジェット式粉砕装置がある。
【００１４】
次いで、分級装置ＢＺで粗粉体と分けられた微粉体を含む混相気体は、サイクロン式の粉体分離器ＣＹで、気体と微粉体とに分離され、微粉体は第二原料供給管ＦＥ２から次工程である微粉分級工程へと受け渡される。
ここで、本実施形態の粗粉分級粉砕工程における粉体分離器ＣＹには、バグフィルターＢＦを介してブロアーＢＬが接続されおり、ブロアーＢＬを作動することにより、粉体分離器ＣＹ内の気体を外部に排出する負圧が発生する。また、ブロアーＢＬと粉体分離器ＣＹとの間にバグフィルターＢＦが配置されていることにより、粉体分離器ＣＹで気体と分離されず、気体内に混入した微粉体がバグフィルターＢＦで捕集される。
【００１５】
次に、分級装置ＢＺについて説明する。
図１は、本実施形態の分級装置ＢＺの説明図であり、図１（ａ）は、分級装置ＢＺの鉛直方向に平行な断面についての断面説明図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図である。
また、図３は、図１（ａ）中のＢ−Ｂ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図である。
また、本実施形態で分級装置ＢＺを粗粉分級粉砕工程に用いる構成について説明しているが、同様の分級装置ＢＺを不図示の微粉分級工程に用いることができる。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の分級装置ＢＺは、少なくとも円筒ケーシング２と、粉体材料供給管１と、整流器９と、センターコア板３と、分級板４とを有し、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。円筒ケーシング２の内部は、分散室５、分級室６及び下部ホッパー８とから構成される。
【００１７】
円筒ケーシング２の形状としては、円筒形状である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。円筒ケーシング２の構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
円筒ケーシング２の上端部には、高圧エアー及び粉体からなる混相気体を分散室５内に供給する粉体材料供給管１が配置されている。粉体材料供給管１から供給される高圧エアーによって形成される空気の流れを一次空気流と呼ぶ。
図３に示すように、粉体材料供給管１の分散室５内側の端部は、分散室５における円筒ケーシング２の内周面に沿うように配置された供給口であり、このように配置された粉体材料供給管１から高圧の混相気体を供給することで、図１及び図３中の矢印Ｃで示すように、内周面に沿うように旋回する一次空気流が形成される。
【００１８】
粉体材料供給管１の形状、構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。粉体材料供給管１の供給口の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円形状、矩形状、などが挙げられる。粉体材料供給管１の供給口の形状が円形状である場合、円の径としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、７０［ｍｍ］〜１７０［ｍｍ］が好ましい。
【００１９】
粉体材料供給管１から粉体とともに分散室５内に送り込まれる高圧エアーとしては、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、０．４［ＭＰａ］〜０．７［ＭＰａ］の空気が挙げられる。高圧エアーとして送り込む気体として空気に限るものではなく、窒素等の他の気体を高圧で送り込む構成としてもよい。
本発明を適用した分級装置ＢＺ粉体材料供給管１から高圧エアーとともに分散室５内に送り込まれる粉体として、本実施形態ではトナーの原料であるが、同様の構成の分級装置によって分給する粉体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂、金属粉、などが挙げられる。
第一原料供給管ＦＥ１から供給される原料の粉体の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３［μｍ］〜１５［μｍ］が好ましく、５［μｍ］〜８［μｍ］がより好ましい。
【００２０】
また、粉体材料供給管１の下方には、分散室５と分級室６との境となる、センターコア板３が取り付けられている。センターコア板３は中央が高い円錐状（笠状）であり、円筒ケーシング２に固定されており、センターコア板３の最外周部と円筒ケーシング２の内壁との間は、粉体が通過可能な隙間となっており、この隙間が分級室６に粉体を供給する供給溝３ｂとなる。
センターコア板３の下方には、センターコア板３との間の空間で分級室６を形成する中央部が高い円錐状（笠状）の分級板４が配置されている。分級板４の中心には微粉排出口７となる開口部を有する。また、分級板４の下縁外周と円筒ケーシング２の内壁との間には、分級によって微粉体と分けわれた粗粉体が通過する環状の粗粉排出口４ｂが形成されている。
一方、微粉排出口７は、微粉排出管１０に連結しており、微粉排出管１０は粉体分離器ＣＹに接続されており、ブロアーＢＬを作動することで粉体分離器ＣＹ内に負圧が作用すると、微粉排出管１０を介して、微粉排出口７に分級室６内の空気を吸引する負圧が発生する。
【００２１】
分級室６を形成する円筒ケーシング２の一部は、図１（ｂ）に示すように、分級板４の外周に複数枚のルーバー板部１２を環状に設けた整流器９となっている。環状に設けたルーバー板部１２のうち隣り合うルーバー板部１２の間に形成されるスリットが、二次空気流が流入するための二次空気流入口となる。環状に設けたルーバー板部１２の外側に形成される二次空気流供給流路９ａに不図示の空気供給手段から空気流が供給されることによって、ルーバー板部１２によって形成されるスリットを通過した二次空気流が分級室６内に導入される。このスリットより導入される二次空気流の方向は、分級室６において旋回しながら下降する粉体材料の旋回方向に噴出する方向であり、この二次空気流によって粉体材料を分散させ、かつ、旋回速度を加速させるようになっている。
分級室６では、整流器９の外周からスリットを通過して均等に流入した二次空気流の速い旋回により、粉体材料が効率良く粗粉と微粉とに遠心分級され、分級精度を向上させることができる。
【００２２】
分散室５内に供給された粉体は、一次空気流によって旋回しながら落下し、センターコア板３の位置まで到達すると、センターコア板３の上面に沿ってセンターコア板３の外周側に搬送され、供給溝３ｂから分級室６に受け渡される。分級室６に受け渡された粉体は、二次空気流による旋回気流が作用し、粒径が小さく軽い粒子は旋回気流によって作用する遠心力が小さいため微粉排出口７に働く負圧によって吸引される。一方、粒径が大きく重い粒子は、旋回気流によって作用する遠心力が大きいため、微粉排出口７に働く負圧では微粉排出口７まで到達できず、分級板４の上面に当たって、その笠状の表面に沿って外側に滑り落ち、粗粉排出口４ｂから下部ホッパー８に到達する。
【００２３】
微粉排出口７に吸引された微粉体は、微粉排出管１０を介して粉体分離器ＣＹに受け渡され、粉体分離器ＣＹで、気体と微粉体とに分離され、微粉体は第二原料供給管ＦＥ２から次工程である微粉分級工程へと受け渡される。
また、下部ホッパー８に到達した粗粉体は、下部ホッパー８の最下端に形成された円形状の下部開口部１１から排出され粉砕装置ＦＺへと受け渡される。
【００２４】
本実施形態におけるセンターコア板３の形状は笠状であるが、その形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、旋回気流を滑らかに形成できる点で、笠状が好ましい。またセンターコア板３の構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
分級板４は、センターコア板３の下方に配置され、中心に開口部としての微粉排出口７を有するものである。分級板４の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、センターコア板３と同様に、旋回気流を滑らかに形成できる点で、笠形状が好ましい。また、分級板４の構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
分級板４は、その中心に設けられた微粉排出口７と、分級板４の開口部に延びる微粉排出管１０とを有することにより、分級精度を向上させることができ、過粉砕を防止し、微粉（粉砕上がり）中に混入する粗粉量を減少させることが可能となる。
【００２６】
分散室５は、円筒ケーシング２上部内壁及びセンターコア板３で画成され、上述した高圧エアーと共に粉体材料を分散するためのものである。分散室５の形状、構造、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
分級室６は、センターコア板３、分級板４、及び円筒ケーシング２内壁で形成され、分散室５から流入する粉体材料を、微粉と粗粉とに遠心分離するためのものである。分級室６の形状、構造、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２７】
分級装置ＢＺにおける分級原理は、次の通りである。即ち、分級室６内において、分散室５から粉体と共に流入する一次空気流、外周側から流入する二次空気流、及び、微粉排出口７から外部に排出される空気流によって、粉体材料を旋回状に半自由流動させる際、粉体材料中の粒子の大きさ（質量）によって粒子に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る。
【００２８】
このように、一次空気流とともに粉体を分級室６に供給し、二次空気流と微粉排出口７から外部に排出される空気流とによって、粉体材料を旋回状に半自由流動させる構成は、図９に示す従来の分級装置ＢＺにおいても同様である。
本実施形態の粗粉分級粉砕工程では、分級装置ＢＺに供給される粉体は、原料の粉体のみならず、粉砕装置ＦＺで得られた粉砕物も混ざっているため、粉体を構成する粒子の粒径のばらつきが大きい。粒径のばらつきが大きい粉体は、効率よく分級を行うことが困難である、という問題がある。
また、従来の分級装置では、トナー粒子の小粒径化に伴う粒子個数の増加及び分級工程の前工程である粉砕工程における粉砕処理能力の向上による粒子個数の増加によって、気流の旋回速度を維持できず、分級装置の分散能力が低下することがあった。分散能力が低下すると、分級室における粗粒子と微粒子との分散が不十分で、粗粉体として下部ホッパーに受け渡すべき粗粒子が微粉排出口に吸引されることにより分級精度が低下し、次工程に受け渡される微粉体に粗粒子が混入することがあった。このように、粗粒子が混入した微粉体からなるトナーを製品として使用した場合、地汚れや転写不良が生じ、画質を低下させる問題が生じる。
さらに、トナー製造工程においても、本実施形態のような粗粉分級粉砕工程がある場合は、分級装置に分級装置の分級精度が低下することで、粉砕装置に供給される粗粉体への微粒子の混入量が増加するという不具合も生じる。粗粉体への微粒子の混入量が増加すると、粉砕装置で処理が施される粉体に含まれる粉砕処理が不要な微粉体の割合が増え、粉砕のエネルギー効率が悪化する、という問題が生じる。
【００２９】
従来の分級装置として、特許文献１には、分級室に、複数のルーバー板部が設置され上下方向に隣接する整流器において、上側の整流器におけるスリットが、下側の整流器におけるスリットよりも狭くなっている気流式の分級装置が提案されている。
しかしながら、上側の整流器によって二次空気流のエアー圧の低下は抑制されるが、流入量は低減される。下側の隙間が広くなったスリットを多量のエアーが通過し補うとしても、全体のエアー流入量は低下してしまう。よって、分級処理を行う粉体の量が増加したときに、分散室内の気流の旋回速度を維持できず、分級精度が低下してしまう問題がある。
【００３０】
特許文献２には、分級装置に、調整スリーブが設置されており、調整スリーブが上昇されることにより、ルーバー板部外周部分が覆われて、分級室内に流入する二次空気流の流入位置が上昇される気流式の分級装置が提案されている。
このような分級装置では、分級板の支持部に設けられた調整リングの数を変更することによって、分級板の高さを変更する作業を容易に行うことができ、また、調整スリーブが上昇されることにより、分級室における分級限界粒径が小さくなる効果がある。
【００３１】
しかしながら、スリットの下端外周部分を調整スリーブによって覆うことにより、分級限界粒径は小さくなるとしても、スリットから流入する全体のエアー流入量は低減されてしまい、分級処理を行う粉体の量が増加したときに、分級室内の気流の旋回速度を維持できず、分級精度が低下してしまう問題がある。
【００３２】
また、特許文献３には、分級室のスリットがケーシング内壁面に対して接線方向に設けられ、さらに、スリットの開口面積を増減させることができる肉厚のある流量調整器を設けた気流式の分級装置が提案されている。この気流式の分級装置を用いることにより、スリット形状の幅を広く、また長く形成できるので内壁面に沿って旋回しようとする流れと、中心方向に向かって流入する二次空気が衝突することなく、乱れのない半自由渦を形成し、分級精度を向上させる効果がある。
【００３３】
スリットが分級室の内壁面に対して接線方向に設置されていることにより、旋回気流と二次空気が衝突することはないが、速度の速い気流同士がスリットの出口で合わさるために、スリット出口付近ではより速い気流となり、円周上で旋回気流の速度差が生じることがある。旋回気流に速度差が生じると、粗粒子及び粗粒子に働く遠心力が内壁面周辺の周方向の位置によって異なってしまい、分級精度及び製品収率が低下してしまう場合があり、改善の余地があった。
【００３４】
次に、本実施形態の分級装置ＢＺの特徴部について説明する。
図１（ｂ）に示すように、内壁面側のルーバー板部１２の端面であるルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向（図中矢印Ｄ方向）の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部１２ａとする。また、ルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部１２ｂとする。そして、円筒ケーシング２内の円柱状の空間の中心軸１５からルーバー板部内周下流側端部１２ａまでの距離をＲ１、中心軸１５からルーバー板部内周上流側端部１２ｂまでの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすように、ルーバー板部１２を設置している。
【００３５】
また、本実施形態の分級装置ＢＺは、図１（ｂ）に示すように、外壁面側のルーバー板部１２の端面であるルーバー板部外周端面１２ｆにおける旋回気流が流れる方向（図中矢印Ｄ方向）に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部１２ｃとする。また、ルーバー板部外周端面１２ｆにおける旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部１２ｄとする。そして、円筒ケーシング２内の円柱状の空間の中心軸１５からルーバー板部外周下流側端部１２ｃまでの距離をＲ３、中心軸１５からルーバー板部外周上流側端部１２ｄまでの距離をＲ４としたときに、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすように、ルーバー板部１２を設置している。
【００３６】
Ｒ１＜Ｒ２、かつ、Ｒ３＜Ｒ４のような関係が成立するよう整流器９におけるルーバー板部１２を配置することによって、センターコア板３と円筒ケーシング２内壁との間を通り分級室６内に流入した粉体材料は、整流器９の全周から均一に流入する二次空気によって効率よく分散され、本体材料の凝集が防止できる効果がある。
【００３７】
整流器９では、Ｒ１＜Ｒ２としたことで、ルーバー板部内周下流側端部１２ａとルーバー板部内周上流側端部１２ｂとが同心円上には配置されない。また、Ｒ３＜Ｒ４としたことで、ルーバー板部外周下流側端部１２ｃとルーバー板部外周上流側端部１２ｄとが同心円上には配置されない。このような配置により、ルーバー板部１２とスリット１２ｓとで二次空気流が整流され、分級室６内に流入した二次空気流が、旋回気流と衝突することがないため、整流器９の内壁面に沿う円周上で速度のばらつきが小さくなり、効率良く粗粉と微粉とに遠心分級することができる。
【００３８】
図４は、整流器９におけるルーバー板部１２の拡大説明図である。
ルーバー板部１２の配置としては、流入する二次空気流が、円周上で均一に流入できるという点で、円筒ケーシング２の重力方向の中心軸１５を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることが好ましい。
整流器９としては、同じケーシングを用い、ルーバー板部１２のみが取り替えられ、また、清掃時間の短縮につながる点で、ルーバー板部１２が脱着可能であることが好ましい。
【００３９】
図４に示すように、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ及び中心軸１５を結ぶ直線と、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂ及び中心軸１５を結ぶ直線とが成す角の角度をαとする。角度αは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。この角度αとしては、５［°］以上であることが好ましく、５［°］〜１５［°］であることがより好ましく、７［°］〜１１［°］であることが特に好ましい。
この角度αが、５［°］未満であると、ルーバー板部内周端面１２ｅによって形成される整流器９の内壁面に沿う円周上で、旋回気流の速度がばらついてしまうことがある。
一方、角度αが、７［°］〜１１［°］であると、整流器９のスリット１２ｓを通過し流入した二次空気流が、整流器９の内壁面に沿う間に、円周上の旋回気流の速度が安定する点で有利である。
【００４０】
また、図４に示すように、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ及びルーバー板部外周下流側端部１２ｃを結ぶ直線と、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ及び中心軸１５を結ぶ直線に対して垂直に交わり、ルーバー板部内周下流側端部１２ａを通る直線（中心軸１５を中心とした半径Ｒ１の仮想円のルーバー板部内周下流側端部１２ａにおける接線）とがなす角の角度をβとする。この角度βとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。角度βの値は、７［°］以上であることが好ましく、７［°］〜１０［°］であることがより好ましく、７．５［°］〜８．５［°］であることが特に好ましい。
この角度βが、７［°］未満であると、整流器９の内壁面に沿って旋回している気流と、流入した二次空気流とが衝突してしまい、気流の速度が低下してしまうことがある。
一方、角度βが、７．５［°］〜８．５［°］であると、整流器９のスリット１２ｓを通過し流入した二次空気流が、整流器９の内壁面に沿う間に、円周上の旋回気流の速度が安定する点で有利である。
【００４１】
また、図４に示すように、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂ及びルーバー板部外周上流側端部１２ｄを結ぶ直線と、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ及び中心軸１５を結ぶ直線に対して垂直に交わり、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂを通る直線（半径Ｒ１の仮想円のルーバー板部内周下流側端部１２ａにおける接線に平行で、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂを通る直線）とがなす角の角度をγとする。この角度γとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。角度γの値は、２［°］以上であることが好ましく、２［°］〜５［°］であることがより好ましく、３［°］〜４［°］であることが特に好ましい。
この角度γが、２［°］未満であると、整流器９の内壁面に沿って旋回している気流と、流入した二次空気流が衝突してしまい、気流の速度が低下してしまうことがある。
一方、角度γが、３［°］〜４［°］であると、整流器９のスリット１２ｓを通過し流入した二次空気流が、整流器９の内壁面に沿う間に、円周上の速度が安定する点で有利である。
【００４２】
図５は、図４に拡大図を示すルーバー板部１２の各端部の角度の説明図である。
ルーバー板部１２の水平断面は、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂ、ルーバー板部外周下流側端部１２ｃ及びルーバー板部外周上流側端部１２ｄの四つの頂点を持つ四角形となる。
この四角形の四つの角のうち、ルーバー板部内周下流側端部１２ａにおける角Ｅ１は鋭角であり、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂにおける角Ｅ２は鈍角である。また、ルーバー板部外周下流側端部１２ｃにおける角Ｅ３は鈍角であり、ルーバー板部外周上流側端部１２ｄにおける角Ｅ４は鋭角である。
図５に示すように、スリット１２ｓのスリット入口１６は、隣り合う二つのルーバー板部１２の一方のルーバー板部外周下流側端部１２ｃと、他方のルーバー板部外周上流側端部１２ｄによって形成される。また、スリット１２ｓのスリット出口１９は、隣り合う二つのルーバー板部１２の一方のルーバー板部内周下流側端部１２ａと、他方のルーバー板部内周上流側端部１２ｂとによって形成される。
【００４３】
整流器９に配置するルーバー板部１２の枚数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、２０枚〜４０枚が好ましく、２５枚〜３０枚がより好ましい。
隣り合うルーバー板部１２同士の間に形成される隙間の距離（スリット１２ｓの幅）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４４】
本発明者らは、Ｒ１＜Ｒ２、かつ、Ｒ３＜Ｒ４の条件を満たす本実施形態の整流器９と、図９（ｂ）に示す従来の整流器９とについて、コンピュータ上でのシミュレーションにて数値解析を行った。
この数値解析において、整流器９の内壁面の１［ｍｍ］内側の円周上における気流の速度、すなわち、半径がＲ１−１［ｍｍ］となる円周上における気流の速度を抽出すると、従来の整流器９では平均速度が１７．５［ｍ／ｓ］で最大速度と最小速度の差が約１７［ｍ／ｓ］であったのに対し、Ｒ１＜Ｒ２、かつＲ３＜Ｒ４を満たす条件では、平均速度が２２［ｍ／ｓ］で最大速度と最小速度の差が約４［ｍ／ｓ］になることが分かった。ここで、隙間を通過した後の速度は、気流速度を指す。
【００４５】
本発明者らは、過去の実機を用いた実験結果、及び、シミュレーション上での数値解析結果から、上述した分級装置ＢＺのように、整流器９を利用して分級室６で粉体材料を粗粉と微粉に分級する機構において、整流器９の内壁面の１［ｍｍ］内側の円周上における気流の速度、すなわち、半径がＲ１−１［ｍｍ］となる円周上における気流の速度の最大速度と最小速度の差が、５［ｍ／ｓ］以下であると、分級効率が明らかに向上することを見出している。
よって、整流器９の内壁面の１［ｍｍ］内側の円周上における気流の速度、すなわち、半径がＲ１−１［ｍｍ］となる円周上における気流の速度の最大速度と最小速度の差が、５［ｍ／ｓ］以下となる、Ｒ１＜Ｒ２、かつ、Ｒ３＜Ｒ４の条件を満たした整流器９を備える分級装置ＢＺであれば、従来よりも分級効率を向上させることができる。
【００４６】
図６は、整流器９の斜視説明図である。
図６に示すように、本実施形態の整流器９は、複数のルーバー板部１２を脱着可能に構成している。整流器９は分級装置ＢＺの円筒ケーシング２から取り外し可能であり、図６は、取り外した状態の整流器９を示す。図６に示すように、ルーバー板部１２は整流器９の円環状の基体９ｂに対して固定ネジ１４によって固定されており、固定ネジ１４を緩めることによって基体９ｂからルーバー板部１２を取り外すことが可能となっている。
通常、連続的に分級装置ＢＺを運転し、粉体材料を分級すると、分級する条件及び粉体材料の種類によってその様子は異なるが、ルーバー板部１２の表面に粉体材料が付着する場合がある。粉体材料の付着が進行すると、粉体材料を変更する際の清掃作業が煩雑になるばかりでなく、粉体材料の付着によってルーバー板部１２の隙間が狭くなる。これにより、圧力損失が生じ、供給された二次空気流が滑らかに流れなくなり、分級室６での空気の流れの速度が減少し、分級効率が低下することもある。したがって、ルーバー板部１２を脱着可能にすることで、付着した粉体材料を清掃する作業を簡略化でき、清掃時間を短縮できることから、条件変更時に要するトータルの時間が短くなり、生産性を向上させることができる。
【００４７】
本実施形態の分級装置ＢＺ及びこの分級装置ＢＺで行っている分級方法は、分級装置ＢＺが備える整流器９の簡易な設備変更により分級効率の向上を図ることができる。よって、所望の粒径範囲であって、誤差の少ない、分級精度の良い粒子を高効率に分級することができる。また、本実施形態の分級装置ＢＺ及びこの分級装置ＢＺで行っている分級方法は、樹脂、農薬、化粧品、顔料など粒径がミクロン単位の微粉状製品の製造に用いる分級装置及び分級方法にも有効に適用できるものである。特に、以下に説明するトナーの製造方法に好適である。
【００４８】
＜トナーの製造方法＞
本発明を適用可能なトナーの製造方法は、少なくとも分級工程を含み、溶融混練工程、粉砕工程、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
分級工程は、上述した本実施形態の分級装置ＢＺを用いて行われる。
【００４９】
＜溶融混練工程＞
溶融混練工程は、トナー材料を混合して得た混合物を、溶融混練機に仕込んで溶融混練する工程である。
溶融混練機としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一軸又は二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機などが挙げられる。溶融混練機の具体例としては、例えば、神戸製鋼所製のＫＴＫ型二軸押出機、東芝機械株式会社製のＴＥＭ型押出機、浅田鉄工株式会社製のＫＣＫ混練機、池貝鉄工所製のＰＣＭ型二軸押出機、Ｂｕｓｓ社製のコニーダー、などが挙げられるが、これらに限るものではない。この溶融混練は、結着樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、結着樹脂の軟化点を参考にして行われ、軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
【００５０】
トナー材料は、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤、及び帯電制御剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【００５１】
−結着樹脂−
結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばスチレン、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、イソプレン等のモノオレフィン類、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類、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エステル類、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類、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類、などの単独重合体、または、共重合体などが挙げられる。
これらの中でも、代表的な結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、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、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。これらは一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００５２】
−着色剤−
着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、などが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００５３】
着色剤の色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒色、カラー、などが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
黒色用のものとしては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料、などが挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３７、３８、３９、４０、４１、４８、４８：１、４９、５０、５１、５２、５３、５３：１、５４、５５、５７、５７：１、５８、６０、６３、６４、６８、８１、８３、８７、８８、８９、９０、１１２、１１４、１２２、１２３、１６３、１７７、１７９、２０２、２０６、２０７、２０９、２１１；Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９；Ｃ．Ｉ．バットレッド１、２、１０、１３、１５、２３、２９、３５などが挙げられる。
シアン用着色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．ピグメントブルー２、３、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７、６０；Ｃ．Ｉ．バットブルー６；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー４５、また、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を１〜５個置換した銅フタロシアニン顔料、グリーン７、グリーン３６などが挙げられる。
イエロー用着色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１、２、３、４、５、６、７、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、２３、５５、６５、７３、７４、８３、９７、１１０、１５１、１５４、１８０；Ｃ．Ｉ．バットイエロー１、３、２０、オレンジ３６などが挙げられる。
【００５４】
着色剤のトナーにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１［質量％］〜１５［質量％］が好ましく、３［質量％］〜１０［質量％］がより好ましい。トナーにおける着色剤の含有量が、１［質量％］未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、１５［質量％］を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
【００５５】
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。この樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、スチレンまたはその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンなどが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００５６】
上述のスチレンまたはその置換体の重合体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリｐ−クロロスチレン樹脂、ポリビニルトルエン樹脂などが挙げられる。
スチレン系共重合体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などが挙げられる。
【００５７】
上述のマスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と、着色剤とを高せん断力をかけて混合または混練させて製造することができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を添加することが好ましい。また、いわゆるフラッシング法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。このフラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合または混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水分及び有機溶剤成分を除去する方法である。この記混合又は混練には、例えば三本ロールミル等の高せん断の混練装置が好適に用いられる。
【００５８】
−離型剤−
離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素等のワックス類が挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００５９】
上述のカルボニル基含有ワックスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトンなどが挙げられる。
上述のポリアルカン酸エステルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、１,１８−オクタデカンジオールジステアレートなどが挙げられる。
上述のポリアルカノールエステルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどが挙げられる。
上述のポリアルカン酸アミドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジベヘニルアミドなどが挙げられる。
上述のポリアルキルアミドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミドなどが挙げられる。
上述のジアルキルケトンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジステアリルケトンなどが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが好ましい。
上述のポリオレフィンワッックスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどが挙げられる。
上述の長鎖炭化水素としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックスなどが挙げられる。
【００６０】
トナーにおける離型剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４０［質量％］以下が好ましく、３［質量％］〜３０［質量％］がより好ましい。この含有量が、４０［質量％］を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
【００６１】
−帯電制御剤−
帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色または白色に近い材料が好ましい。例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、四級アンモニウム塩（フッ素変性四級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体またはその化合物、タングステンの単体またはその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００６２】
帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、市販品としては、例えば、第四級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（いずれもオリエント化学工業社製）、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（いずれも保土谷化学工業株式会社製）、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（いずれもヘキスト社製）；ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット株式会社製）；キナクリドン、アゾ系顔料；スルホン酸基、カルボキシル基、または、四級アンモニウム塩等を有する高分子系の化合物などが挙げられる。
上述の帯電制御剤は、上述のマスターバッチと共に溶融混練させた後、溶解または分散させてもよく、トナーの各成分と共に前記有機溶剤に直接、溶解乃至分散させる際に添加してもよく、あるいはトナー粒子製造後にトナー表面に固定させてもよい。
【００６３】
帯電制御剤のトナーにおける含有量としては、トナーに含有する結着樹脂の種類、添加剤の有無、分散方法等により異なり、一概に規定することができないが、結着樹脂１００［質量部］に対し、０．１［質量部］〜１０［質量部］が好ましく、０．２［質量部］〜５［質量部］がより好ましい。
含有量が、０．１［質量部］未満であると、帯電制御性が得られないことがあり、１０［質量部］を超えると、トナーの帯電性が大きくなりすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させて、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。
【００６４】
−その他の成分−
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸などが挙げられる。
【００６５】
外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、脂肪酸金属塩（例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど）；金属酸化物（例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど）または、これらの疎水化物、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、チタニア粒子、疎水化されたチタニア微粒子が好ましい。
【００６６】
＜粉砕工程＞
次に、本発明の分級方法を適用可能なトナー製造方法における粉砕工程について説明する。
粉砕工程は、少なくとも１つの粉砕機と、場合によっては少なくとも１つの粗粉分級工程を用いて微粉砕を行う工程である。粉砕工程で用いられる粉砕機としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、気流式粉砕機、流動層式粉砕機、機械式粉砕機などが挙げられる。
気流式粉砕機としては、例えば、日本ニューマチック工業株式会社製の超音速ジェット粉砕機、日清エンジニアリング株式会社製のスーパージェットミル、ホソカワミクロン株式会社製のミクロンジェットなどが挙げられる。
流動層式粉砕機としては、例えば、ホソカワミクロン株式会社製のカウンタージェット粉砕機、栗本鐵工所社製のクロスジェットミルなどが挙げられる。
機械式粉砕機としては、例えば、株式会社アーステクニカ社製のクリプトロン、日清エンジニアリング株式会社製のスーパーローター、ターボ工業株式会社製のターボミルなどが挙げられる。
【００６７】
＜トナー＞
本発明のトナーは、上述した本発明のトナー製造方法により製造されるものである。
トナーは、粒径４．０［μｍ］以下の微粉含有率は、１５［個数％］以下であることが好ましく、１０［個数％］以下がより好ましい。また、粒径１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率は、５．０［質量％］以下であることが好ましく、０［質量％］〜２．０［質量％］がより好ましい。
トナーの体積平均粒径は、５．０［μｍ］〜１２．０［μｍ］が好ましく、５．０［μｍ］〜８．０［μｍ］がより好ましい。
ここで、粒度分布及び体積平均粒径は、例えば、粒度測定器粒度測定器（コールターカウンターＴＡ−ＩＩ、コールターマルチサイザーＩＩ、または、コールターマルチサイザーＩＩＩ、ベックマンコールター社製）を用いて測定することができる。
【００６８】
以下、本発明に係るトナーの具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６９】
本実施例のトナーを得るために、上述した溶融混練工程で、スチレン−アクリル共重合体を８５［質量部］と、カーボンブラックを１５［質量部］とを混合した混合物を溶融混練した。ここで得た混練物を冷却し、上述した粉砕工程で、ハンマーミルにて粗粉砕し、さらに、流動層式粉砕装置にて、微粉砕する。この粉砕工程で得た粉体材料を図１等を用いて説明した本実施形態の分級装置ＢＺによって分級を行った。
このようにして得たトナーの実施例及び比較例について、粒子の粒度分布及び体積平均粒径は、以下のようにして測定した。
【００７０】
＜体積平均粒径及び粒度分布の測定＞
コールターカウンタ法による粒子の体積平均粒径及び粒度分布の測定装置としては、コールターマルチサイザーＩＩＩ（ベックマンコールター社製）を用いて粒径及び粒度分布を測定した。
まず、電解水溶液１００［ｍＬ］〜１５０［ｍＬ］中に分散剤として界面活性剤（アルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１［ｍＬ］〜５［ｍＬ］加えた。ここで、電解液として一級塩化ナトリウムを用いて１［質量％］のＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えば、ＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。次いで、測定試料を２［ｍｇ］〜２０［ｍｇ］加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で１分間〜３分間分散処理を行い、上述の測定装置により、アパーチャーとして１００［μｍ］のアパーチャーを用いて、粉体の体積を測定して、体積分布を算出した。得られた分布から、粉体の体積平均粒径及び粒度分布を求めた。
チャンネルとしては、（１）２．００［μｍ］以上、２．５２［μｍ］未満、（２）２．５２［μｍ］以上、３．１７［μｍ］未満、（３）３．１７［μｍ］以上４．００［μｍ］未満（４）４．００［μｍ］以上５．０４［μｍ］未満、（５）５．０４［μｍ］以上、６．３５［μｍ］未満、（６）６．３５［μｍ］以上、８．００［μｍ］未満、（７）８．００［μｍ］以上、１０．０８［μｍ］未満、（８）１０．０８［μｍ］以上、１２．７０［μｍ］未満、（９）１２．７０［μｍ］以上、１６．００［μｍ］未満、（１０）１６．００［μｍ］以上、２０．２０［μｍ］未満、（１１）２０．２０［μｍ］以上、２５．４０［μｍ］未満、（１２）２５．４０［μｍ］以上、３２．００［μｍ］未満、（１３）３２．００［μｍ］以上、４０．３０［μｍ］未満、の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上、４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とした。
【００７１】
〔実施例〕
図４に示す距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を、Ｒ１＝３１２［ｍｍ］、Ｒ２＝３１３［ｍｍ］、Ｒ３＝３４１．４［ｍｍ］、Ｒ４＝３４２．４［ｍｍ］、α＝７．９［°］、β＝７．８［°］、γ＝３．１［°］とした整流器９を設置し、さらにルーバー板部１２は２９枚とし、粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．３［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は９０［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７２】
〔比較例１〕
図４に示す距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を、Ｒ１＝３１２［ｍｍ］、Ｒ２＝３１３［ｍｍ］、Ｒ３＝３４１．４［ｍｍ］、Ｒ４＝３４０．４［ｍｍ］とした整流器９を設置した以外は、実施例と同様の条件および装置を用い、実施例と同様に粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．５［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は７７［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７３】
〔比較例２〕
実施例に対して、Ｒ１＝３１２［ｍｍ］、Ｒ２＝３１１［ｍｍ］、Ｒ３＝３４１．４［ｍｍ］、Ｒ４＝３４２．４［ｍｍ］とした整流器９を設置した以外は、実施例と同様の条件および装置を用い、実施例と同様に粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．５［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は７５［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７４】
〔比較例３〕
実施例に対して、Ｒ１＝３１２［ｍｍ］、Ｒ２＝３１２［ｍｍ］、Ｒ３＝３４１．４［ｍｍ］、Ｒ４＝３４１．４［ｍｍ］とした整流器９を設置した以外は、実施例と同様の条件および装置を用い、実施例と同様に粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．５［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は７７［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７５】
〔比較例４〕
図９（ｂ）に示すような整流器９を設置し、さらにルーバー板部１２は４０枚とし、粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．４［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は７３［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７６】
実施例及び比較例１〜４の結果を表１に示す。
【００７７】
【表１】
【００７８】
図７は、本発明の分級装置ＢＺを適用可能な粗粉分級粉砕工程のフローの二つ目の例の説明図である。
図７に示す粗粉分級粉砕工程は、第一原料供給管ＦＥ１、第一分級装置ＢＺ１、第二分級装置ＢＺ２、第一粉体分離器ＣＹ１、第ニ粉体分離器ＣＹ２、粉砕装置ＦＺ、第一バグフィルターＢＦ１、第二バグフィルターＢＦ２、第一ブロアーＢＬ１、第二ブロアーＢＬ２及び第二原料供給管ＦＥ２等を備える。
図７に示す粗粉分級粉砕工程は、分級装置ＢＺ、粉体分離器ＣＹ、バグフィルターＢＦ、及び、ブロアーＢＬをそれぞれ二つずつ備える点で、図２に示す粗粉分級粉砕工程と異なる。図７に示す粗粉分級粉砕工程のように、第一分級装置ＢＺ１と第二分級装置ＢＺ２との二つの分級装置ＢＺを備え、第一分級装置ＢＺ１で粗粉体と分給した微粉体を第二分級装置ＢＺ２でさらに分給することで、粗粉分級粉砕工程で得られる微粉体への粗粒子の混入をより確実に防止することができる。
【００７９】
図８は、本発明の分級装置ＢＺを適用可能な粗粉分級粉砕工程のフローの三つ目の例の説明図である。
図８に示す粗粉分級粉砕工程は、第一原料供給管ＦＥ１、第一分級装置ＢＺ１、第二分級装置ＢＺ２、第一粉体分離器ＣＹ１、第ニ粉体分離器ＣＹ２、第一粉砕装置ＦＺ１、第二粉砕装置ＦＺ２、第一バグフィルターＢＦ１、第二バグフィルターＢＦ２、第一ブロアーＢＬ１、第二ブロアーＢＬ２及び第二原料供給管ＦＥ２等を備える。
図８に示す粗粉分級粉砕工程は、粉砕装置ＦＺを二つ備える点で、図７に示す粗粉分級粉砕工程と異なる。図７及び図８に示す粗粉分級粉砕工程のように、二つの分級装置ＢＺを備える構成では、第一分級装置ＢＺ１で分級される粗粉体と、第二分級装置ＢＺ２で分級される粗粉体とでは、平均粒径が異なり、第一分級装置ＢＺ１で分級される粗粉体の方が大きな粒径の粗粒子が多く、平均粒径も大きくなる。このように平均粒径が異なる粗粉体を一つの粉砕装置ＦＺで、共通の条件で粉砕することは粉砕効率が悪くなる。また、第二分級装置ＢＺ２で分級された粗粉体は、第一分級装置ＢＺ１で微粉体として第二分級装置ＢＺ２に受け渡されており、このような粉体を共通の粉砕装置ＦＺに受渡し、再度、第一分級装置ＢＺ１での分級工程に戻す構成は、分級効率の低下に繋がる。
これに対して、図８に示す粗粉分級粉砕工程のように、第二分級装置ＢＺ２で微粉体と分給した粗粉体を第二粉砕装置ＦＺ２に受渡し、第一粉砕装置ＦＺ１よりも平均粒径の小さい粉体に適した粉砕条件で粉砕を行うことで、より効率良く粉砕を行うことができる。さらに、第一分級装置ＢＺ１で微粉体として第二分級装置ＢＺ２に受け渡された粉体を、第一分級装置ＢＺ１に戻すことが無いため、より効率良く分級を行うことができる。
【００８０】
本発明の分級装置及び分級方法は、二次空気流が流入するスリットを備えた整流器の簡易な設備変更により分級効率の安定化を図ることができ、所望の粒径範囲であって、誤差の少ない、分級精度のよい粒子を長期にわたって高効率で分級することができるので、例えばトナー、樹脂、農薬、化粧品、顔料等の粒径がミクロン単位の微粉状製品の製造に適用でき、特に電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電荷像を現像するための乾式トナーの製造に好適である。
【００８１】
以上、本実施形態の分級装置ＢＺは、円柱状の空間を形成する円筒ケーシング２内の分級室６に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室６の周辺部である二次空気流供給流路９ａより流入する二次空気流からなる旋回気流によって原料粉体を分級する。このような分級装置ＢＺにおいて、分級室６における円筒ケーシング２の内壁面側と外壁面側とを連通し、二次空気流を円筒ケーシング２内に取り入れて旋回気流を発生させるスリット１２ｓが円周方向に複数本設けられた円柱状の整流器９を備え、整流器９は、円周方向に隣り合うスリット１２ｓ同士の間に有り、その側面によってスリット１２ｓを形成するルーバー板部１２を環状に複数配置した構成であり、内壁面側のルーバー板部１２の端面であるルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部１２ａとし、ルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部１２ｂとし、円柱状の空間の中心軸１５からルーバー板部内周下流側端部１２ａまでの距離をＲ１、中心軸１５からルーバー板部内周上流側端部１２ｂまでの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たしている。この条件を満たすことにより、ルーバー板部内周下流側端部１２ａとルーバー板部内周上流側端部１２ｂとが同心円上には配置されておらず、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂがＲ１を半径とする円形よりも外側にあることにより、気流が乱されることを抑制し、旋回気流の速度の変化を抑制できる。旋回気流の速度差を抑制できることにより、粉体の分級を精度良く行うことができる。
また、分級装置ＢＺの整流器９は、外壁面側のルーバー板部１２の端面であるルーバー板部外周端面１２ｆにおける旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部１２ｃとし、ルーバー板部外周端面１２ｆにおける旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部１２ｄとし、中心軸１５からルーバー板部外周下流側端部１２ｃまでの距離をＲ３、中心軸１５からルーバー板部外周上流側端部１２ｄまでの距離をＲ４としたときに、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たしている。これにより、二次空気流供給流路９ａを流れる二次空気流を効率良くスリット１２ｓ内に導くことができ、分級効率の向上を図ることができる。
【００８２】
また、分級装置ＢＺの円筒ケーシング２内の円柱状の空間の中心軸１５の軸方向は、鉛直方向であり、複枚のルーバー板部１２は、中心軸１５を中心とする同心円上に等間隔に設けられている。このようにルーバー板部１２を配置することにより、周方向における速度ムラのない旋回気流を発生させることができる。
【００８３】
また、分級装置ＢＺの整流器９のルーバー板部１２は、整流器９の基体９ｂから脱着可能であることにより、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００８４】
また、本実施形態の分級装置ＢＺを用いた分級方法は、円柱状の空間を形成する円筒ケーシング２内の分級室６に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室６の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級方法であり、分級室６における円筒ケーシング２の内壁面側と外壁面側とを連通し、二次空気流を円筒ケーシング２内に取り入れて旋回気流を発生させるように円周方向に複数本設けられたスリット１２ｓのうちの円周方向に隣り合うスリット１２ｓ同士の間に有り、その側面によってスリット１２ｓを形成するルーバー板部１２の内壁面側の端面であるルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部１２ａとし、ルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部１２ｂとし、中心軸１５からルーバー板部内周下流側端部１２ａまでの距離をＲ１、中心軸１５からルーバー板部内周上流側端部１２ｂまでの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすことにより、分級室６内で気流が乱されることを抑制し、旋回気流の速度の変化を抑制できる。このように、旋回気流の速度差を抑制できることにより、粉体の分級を精度良く行うことができる。
【００８５】
所望の粒径の範囲よりも大きい粒径のトナー材料と所望の粒径の範囲以下の粒径のトナー材料とを分給する分級工程を含むトナー製造方法において、分級工程に、本実施形態の分級装置ＢＺを用いた分級方法を用いることにより、粒径が所定の範囲内となったトナーを効率良く製造することができる。
【００８６】
電子写真式の画像形成装置に用いるトナーが、分級工程に、本実施形態の分級装置ＢＺを用いた分級方法を用いたトナー製造方法によって製造されたトナーであることにより、所定の範囲に揃っていることで、画像形成に用いられたときに、地汚れや転写不良の発生を防止し、良好な画質を得ることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ 粉体材料供給管
２ 円筒ケーシング
３ センターコア板
３ｂ 供給溝
４ 分級板
４ｂ 粗粉排出口
５ 分散室
６ 分級室
７ 微粉排出口
８ 下部ホッパー
９ａ 二次空気流供給流路
９ｂ 基体
９ 整流器
１０ 微粉排出管
１１ 下部開口部
１２ ルーバー板部
１２ａ ルーバー板部内周下流側端部
１２ｂ ルーバー板部内周上流側端部
１２ｃ ルーバー板部外周下流側端部
１２ｄ ルーバー板部外周上流側端部
１２ｅ ルーバー板部内周端面
１２ｆ ルーバー板部外周端面
１２ｓ スリット
１４ 固定ネジ
１５ 中心軸
１６ スリット入口
１９ スリット出口
ＢＦ バグフィルター
ＢＬ ブロアー
ＢＺ 分級装置
ＣＹ 粉体分離器
ＦＺ 粉砕装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開平０６−１２１９４０号公報
【特許文献２】特開平０６−１５４７０９号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０１５４５８号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体を粒子の大きさによって選り分ける分級装置、分級方法、この分級方法を用いたトナー製造方法、このトナー製造方法を用いて製造されたトナーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に用いられるトナーを製造する製造方法としては、粒子径にばらつきのあるトナーの材料の粉体を粒子径に応じて分給する分級工程を備えるものがある。この分級工程に使用する分級装置としては、特許文献１〜特許文献３のように、粉体と気体とが混相された混相気体に対して旋回気流を作用させることによって粉体を粒子の粒径に応じて分級する分級装置が知られている。
【０００３】
以下、旋回気流を用いた分級装置の一例について図９を用いて説明する。
図９は、従来の分級装置ＢＺの一例を示す説明図であり、図９（ａ）は、分級装置ＢＺの鉛直方向に平行な断面についての断面説明図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）中のＡ−Ａ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図である。
【０００４】
分級装置ＢＺは、円筒ケーシング２内の上部に分散室５、下部に下部ホッパー８が形成され、分散室５と下部ホッパー８との間に分級室６が形成されている。分散室５を形成する部分の円筒ケーシング２の外周面から一次空気流及び原料粉体とを供給するする粉体材料供給管１が接続されている。分散室５の下方には、中央が高い円錐状（笠状）のセンターコア板３が取り付けられており、このセンターコア板３の下縁外周と円筒ケーシング２の内壁との間に環状の供給溝３ｂが形成されている。図１に示す分級装置ＢＺでは、センターコア板３は円筒ケーシング２に固定されており、センターコア板３の下縁外周の最外周部と円筒ケーシング２の内壁との間が、粉体が通過可能な供給溝３ｂとなる。
センターコア板３の下方には、中央部が高い円錐状（笠状）の分級板４が具備されており、この分級板４の下縁外周と円筒ケーシング２の内壁との間に環状の粗粉排出口４ｂが形成されており、また、分級板４の中央部には微粉排出口７が形成されている。このようなセンターコア板３と分級板４との間の空間が分級室６となる。
【０００５】
円筒ケーシング２の分級室６を形成する部分の下部には、二次空気流が流入するための二次空気流入口が具備された整流器９が配置されている。整流器９は、図９（ｂ）に示すように、複数枚のルーバー板部１２を環状に配置した構成であり、二次空気流入口は、隣り合うルーバー板部１２同士の間のスリットによって構成されている。このスリットより導入される二次空気流の方向は、分級室６において旋回しながら下降する粉体材料の旋回方向に噴出する方向であり、この二次空気流によって粉体材料を分散させ、かつ、旋回速度を加速させるようになっている。
このような分級室６では、スリットから流入する二次空気流が形成する半自由渦の中で、粗粒子及び微粒子各々に働く遠心力が異なることを利用して分級を行う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、旋回気流を発生させる従来の分級装置では、分級室を形成するケーシングの内壁面近傍の周方向における位置によって旋回気流の速度差が生じることがあった。周方向の位置によって旋回気流の速度差が生じると、周方向の位置によって粒子に作用する遠心力の大きさが異なり、分級精度が低下してしまうため、改善の余地があった。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、分級室を形成するケーシングの内壁面近傍の周方向における位置によって旋回気流の速度差が生じることを抑制し、粉体の分級を精度良く行うことができる分級装置、分級方法、並びに、この分級方法を用いてトナーを製造するトナー製造方法およびこのトナー製造方法を用いて製造されたトナーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、円柱状の空間を形成する円筒ケーシング内の分級室に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級装置において、上記分級室における上記円筒ケーシングの内壁面側と外壁面側とを連通し、上記二次空気流を該円筒ケーシング内に取り入れて上記旋回気流を発生させるスリットが円周方向に複数本設けられた円柱状の整流器を備え、該整流器は、円周方向に隣り合う該スリット同士の間に有り、その側面によって該スリットを形成するルーバー板部を環状に複数配置した構成であり、上記内壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部内周端面における上記旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部とし、該ルーバー板部内周端面における該旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部とし、上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、該中心軸から該ルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たし、上記外壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部外周端面における上記旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部とし、該ルーバー板部外周端面における該旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部とし、上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、該中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の分級装置において、上記円柱状の空間の中心軸の軸方向は、鉛直方向であり、複枚の上記ルーバー板部は、該円柱状の空間の中心軸を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の分級装置において、上記ルーバー板部は、上記整流器から脱着可能であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、円柱状の空間を形成する円筒ケーシング内の分級室に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級方法において、上記分級室における上記円筒ケーシングの内壁面側と外壁面側とを連通し、上記二次空気流を上記円筒ケーシング内に取り入れて該旋回気流を発生させるように円周方向に複数本設けられたスリットのうち、円周方向に隣り合う該スリット同士の間に有り、その側面によって該スリットを形成するルーバー板部の上記内壁面側の端面であるルーバー板部内周端面における上記旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部とし、該ルーバー板部内周端面における該旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部とし、上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、該中心軸から該ルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たし、上記外壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部外周端面における上記旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部とし、該ルーバー板部外周端面における該旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部とし、上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、該中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、所望の粒径の範囲よりも大きい粒径のトナー材料と所望の粒径の範囲以下の粒径のトナー材料とを分給する分級工程を含むトナー製造方法において、上記分級工程に、請求項４に記載の分級方法を用いることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とするものである。
【０００９】
整流器のルーバー板部は、隣り合う他のルーバー板部との間にスリットを形成するが、ルーバー板部自体に厚みがある。この厚みによって、ルーバー板部には、スリットを形成する面とは別に、円筒ケーシングの内周側と外周側とにそれぞれ端面がある。円筒ケーシングの内周側におけるスリットの出口は、そのスリットの上流側に配置されたルーバー板部のルーバー板部内周下流側端部と、当該スリットの下流側に配置されたルーバー板部のルーバー板内周上流側端部とによって形成される。また、円筒ケーシングの外周側におけるスリットの入口は、そのスリットの上流側に配置されたルーバー板部のルーバー板部外周下流側端部と、当該スリットの下流側に配置されたルーバー板部のルーバー板外周上流側端部とによって形成される。
このような整流器を用いて旋回気流を発生させる構成について、コンピュータ上でのシミュレーションを行ったところ、ルーバー板部内周下流側端部がルーバー板部内周上流側端部よりも内側となるように配置し、ルーバー板部外周下流側端部がルーバー板部内外上流側端部よりも内側となるように配置することで、分級室を形成するケーシングの内壁面近傍の周方向における位置による旋回気流の速度差が抑制できることを確認した。すなわち、円柱状の空間の中心軸からルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、中心軸からルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２、中心軸からルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、Ｒ１＜Ｒ２、且つ、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことにより、旋回気流の速度差が抑制できた。これは、旋回気流の最外周部は、ルーバー板部内周下流側端部に沿うようＲ１を半径とする円形状に形成され、この円形よりも内側に、ルーバー板部内周上流側端部があると、そこで気流が乱されることで、旋回気流の速度が変化するものと考えられる。一方、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たし、ルーバー板部内周上流側端部が上述のＲ１を半径とする円形よりも外側にあることにより、気流が乱されることを抑制し、旋回気流の速度の変化を抑制できるものと考えられる。また、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことにより、円筒ケーシングの外壁面側を流れる二次空気流を効率良くスリット内に導くことができ、分級効率の向上を図ることができるものと考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ルーバー板部内周下流側端部までの距離Ｒ１と、中心軸からルーバー板部内周上流側端部までの距離Ｒ２とについて、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすことにより、旋回気流の速度差を抑制でき、粉体の分級を精度良く行うことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】分級装置の説明図、（ａ）は、鉛直方向に平行な断面についての断面説明図、（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図。
【図２】粗粉分級粉砕工程のフローの説明図。
【図３】図１（ａ）中のＢ−Ｂ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図。
【図４】整流器におけるルーバー板部の拡大説明図。
【図５】図４に拡大図を示すルーバー板部の各端部の角度の説明図。
【図６】整流器の斜視説明図。
【図７】粗粉分級粉砕工程のフローの二つ目の例の説明図。
【図８】粗粉分級粉砕工程のフローの三つ目の例の説明図。
【図９】従来の分級装置の説明図、（ａ）は、鉛直方向に平行な断面についての断面説明図、（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した分級装置について説明する。
先ず、本発明の分級装置を適用可能なトナー製造工程における粗粉分級粉砕工程について説明する。
図２は、本発明の分級装置ＢＺを適用可能な粗粉分級粉砕工程のフローの説明図である。
図２に示す粗粉分級粉砕工程は、第一原料供給管ＦＥ１、分級装置ＢＺ、粉体分離器ＣＹ、粉砕装置ＦＺ、バグフィルターＢＦ、ブロアーＢＬ及び第二原料供給管ＦＥ２等を備える。
このような粗粉分級粉砕工程において、原料の粉体は第一原料供給管ＦＥ１を経て供給され、この供給された原料の粉体と、後述する粉砕装置ＦＺで得られた粉砕物とは、不図示のエアー供給手段によって供給される一次空気流としての高圧エアーとともに分級装置ＢＺに導入される。
【００１３】
原料と粉砕物とからなる粉体は、分級装置ＢＺで粒子の粒径に応じて粗粉体と微粉体を含む混相気体とに分けられ、粗粉体は粉砕装置ＦＺへ受け渡され、微粉体を含む混相気体は粉体分離器ＣＹへ受け渡される。粉砕装置ＦＺに受け渡された粗粉体は、粉砕装置ＦＺで粉砕され、粉砕物として上述したように、原料の粉体とともに再び分級装置ＢＺに導入され、上記同様に粗粉体と微粉体とに分けられる。すなわち、粉体中に含まれる所望の粒径よりも大きいまま粒子は、分級装置ＢＺと粉砕装置ＦＺとの間を循環する。
粉砕装置ＦＺの例としては、高圧気流をジェットノズルから噴出させ、噴出させた高圧気流中に原料粒子を巻き込み、粒子同士の相互衝突及び粒子と壁等の衝突体との衝突により粉砕を進めるジェット式粉砕装置がある。
【００１４】
次いで、分級装置ＢＺで粗粉体と分けられた微粉体を含む混相気体は、サイクロン式の粉体分離器ＣＹで、気体と微粉体とに分離され、微粉体は第二原料供給管ＦＥ２から次工程である微粉分級工程へと受け渡される。
ここで、本実施形態の粗粉分級粉砕工程における粉体分離器ＣＹには、バグフィルターＢＦを介してブロアーＢＬが接続されおり、ブロアーＢＬを作動することにより、粉体分離器ＣＹ内の気体を外部に排出する負圧が発生する。また、ブロアーＢＬと粉体分離器ＣＹとの間にバグフィルターＢＦが配置されていることにより、粉体分離器ＣＹで気体と分離されず、気体内に混入した微粉体がバグフィルターＢＦで捕集される。
【００１５】
次に、分級装置ＢＺについて説明する。
図１は、本実施形態の分級装置ＢＺの説明図であり、図１（ａ）は、分級装置ＢＺの鉛直方向に平行な断面についての断面説明図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図である。
また、図３は、図１（ａ）中のＢ−Ｂ’断面で示す水平方向に平行な断面についての説明図である。
また、本実施形態で分級装置ＢＺを粗粉分級粉砕工程に用いる構成について説明しているが、同様の分級装置ＢＺを不図示の微粉分級工程に用いることができる。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の分級装置ＢＺは、少なくとも円筒ケーシング２と、粉体材料供給管１と、整流器９と、センターコア板３と、分級板４とを有し、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。円筒ケーシング２の内部は、分散室５、分級室６及び下部ホッパー８とから構成される。
【００１７】
円筒ケーシング２の形状としては、円筒形状である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。円筒ケーシング２の構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
円筒ケーシング２の上端部には、高圧エアー及び粉体からなる混相気体を分散室５内に供給する粉体材料供給管１が配置されている。粉体材料供給管１から供給される高圧エアーによって形成される空気の流れを一次空気流と呼ぶ。
図３に示すように、粉体材料供給管１の分散室５内側の端部は、分散室５における円筒ケーシング２の内周面に沿うように配置された供給口であり、このように配置された粉体材料供給管１から高圧の混相気体を供給することで、図１及び図３中の矢印Ｃで示すように、内周面に沿うように旋回する一次空気流が形成される。
【００１８】
粉体材料供給管１の形状、構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。粉体材料供給管１の供給口の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、円形状、矩形状、などが挙げられる。粉体材料供給管１の供給口の形状が円形状である場合、円の径としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、７０［ｍｍ］〜１７０［ｍｍ］が好ましい。
【００１９】
粉体材料供給管１から粉体とともに分散室５内に送り込まれる高圧エアーとしては、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、０．４［ＭＰａ］〜０．７［ＭＰａ］の空気が挙げられる。高圧エアーとして送り込む気体として空気に限るものではなく、窒素等の他の気体を高圧で送り込む構成としてもよい。
本発明を適用した分級装置ＢＺ粉体材料供給管１から高圧エアーとともに分散室５内に送り込まれる粉体として、本実施形態ではトナーの原料であるが、同様の構成の分級装置によって分給する粉体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、樹脂、金属粉、などが挙げられる。
第一原料供給管ＦＥ１から供給される原料の粉体の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３［μｍ］〜１５［μｍ］が好ましく、５［μｍ］〜８［μｍ］がより好ましい。
【００２０】
また、粉体材料供給管１の下方には、分散室５と分級室６との境となる、センターコア板３が取り付けられている。センターコア板３は中央が高い円錐状（笠状）であり、円筒ケーシング２に固定されており、センターコア板３の最外周部と円筒ケーシング２の内壁との間は、粉体が通過可能な隙間となっており、この隙間が分級室６に粉体を供給する供給溝３ｂとなる。
センターコア板３の下方には、センターコア板３との間の空間で分級室６を形成する中央部が高い円錐状（笠状）の分級板４が配置されている。分級板４の中心には微粉排出口７となる開口部を有する。また、分級板４の下縁外周と円筒ケーシング２の内壁との間には、分級によって微粉体と分けわれた粗粉体が通過する環状の粗粉排出口４ｂが形成されている。
一方、微粉排出口７は、微粉排出管１０に連結しており、微粉排出管１０は粉体分離器ＣＹに接続されており、ブロアーＢＬを作動することで粉体分離器ＣＹ内に負圧が作用すると、微粉排出管１０を介して、微粉排出口７に分級室６内の空気を吸引する負圧が発生する。
【００２１】
分級室６を形成する円筒ケーシング２の一部は、図１（ｂ）に示すように、分級板４の外周に複数枚のルーバー板部１２を環状に設けた整流器９となっている。環状に設けたルーバー板部１２のうち隣り合うルーバー板部１２の間に形成されるスリットが、二次空気流が流入するための二次空気流入口となる。環状に設けたルーバー板部１２の外側に形成される二次空気流供給流路９ａに不図示の空気供給手段から空気流が供給されることによって、ルーバー板部１２によって形成されるスリットを通過した二次空気流が分級室６内に導入される。このスリットより導入される二次空気流の方向は、分級室６において旋回しながら下降する粉体材料の旋回方向に噴出する方向であり、この二次空気流によって粉体材料を分散させ、かつ、旋回速度を加速させるようになっている。
分級室６では、整流器９の外周からスリットを通過して均等に流入した二次空気流の速い旋回により、粉体材料が効率良く粗粉と微粉とに遠心分級され、分級精度を向上させることができる。
【００２２】
分散室５内に供給された粉体は、一次空気流によって旋回しながら落下し、センターコア板３の位置まで到達すると、センターコア板３の上面に沿ってセンターコア板３の外周側に搬送され、供給溝３ｂから分級室６に受け渡される。分級室６に受け渡された粉体は、二次空気流による旋回気流が作用し、粒径が小さく軽い粒子は旋回気流によって作用する遠心力が小さいため微粉排出口７に働く負圧によって吸引される。一方、粒径が大きく重い粒子は、旋回気流によって作用する遠心力が大きいため、微粉排出口７に働く負圧では微粉排出口７まで到達できず、分級板４の上面に当たって、その笠状の表面に沿って外側に滑り落ち、粗粉排出口４ｂから下部ホッパー８に到達する。
【００２３】
微粉排出口７に吸引された微粉体は、微粉排出管１０を介して粉体分離器ＣＹに受け渡され、粉体分離器ＣＹで、気体と微粉体とに分離され、微粉体は第二原料供給管ＦＥ２から次工程である微粉分級工程へと受け渡される。
また、下部ホッパー８に到達した粗粉体は、下部ホッパー８の最下端に形成された円形状の下部開口部１１から排出され粉砕装置ＦＺへと受け渡される。
【００２４】
本実施形態におけるセンターコア板３の形状は笠状であるが、その形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、旋回気流を滑らかに形成できる点で、笠状が好ましい。またセンターコア板３の構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
分級板４は、センターコア板３の下方に配置され、中心に開口部としての微粉排出口７を有するものである。分級板４の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、センターコア板３と同様に、旋回気流を滑らかに形成できる点で、笠形状が好ましい。また、分級板４の構造、大きさ、材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
分級板４は、その中心に設けられた微粉排出口７と、分級板４の開口部に延びる微粉排出管１０とを有することにより、分級精度を向上させることができ、過粉砕を防止し、微粉（粉砕上がり）中に混入する粗粉量を減少させることが可能となる。
【００２６】
分散室５は、円筒ケーシング２上部内壁及びセンターコア板３で画成され、上述した高圧エアーと共に粉体材料を分散するためのものである。分散室５の形状、構造、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
分級室６は、センターコア板３、分級板４、及び円筒ケーシング２内壁で形成され、分散室５から流入する粉体材料を、微粉と粗粉とに遠心分離するためのものである。分級室６の形状、構造、大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２７】
分級装置ＢＺにおける分級原理は、次の通りである。即ち、分級室６内において、分散室５から粉体と共に流入する一次空気流、外周側から流入する二次空気流、及び、微粉排出口７から外部に排出される空気流によって、粉体材料を旋回状に半自由流動させる際、粉体材料中の粒子の大きさ（質量）によって粒子に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る。
【００２８】
このように、一次空気流とともに粉体を分級室６に供給し、二次空気流と微粉排出口７から外部に排出される空気流とによって、粉体材料を旋回状に半自由流動させる構成は、図９に示す従来の分級装置ＢＺにおいても同様である。
本実施形態の粗粉分級粉砕工程では、分級装置ＢＺに供給される粉体は、原料の粉体のみならず、粉砕装置ＦＺで得られた粉砕物も混ざっているため、粉体を構成する粒子の粒径のばらつきが大きい。粒径のばらつきが大きい粉体は、効率よく分級を行うことが困難である、という問題がある。
また、従来の分級装置では、トナー粒子の小粒径化に伴う粒子個数の増加及び分級工程の前工程である粉砕工程における粉砕処理能力の向上による粒子個数の増加によって、気流の旋回速度を維持できず、分級装置の分散能力が低下することがあった。分散能力が低下すると、分級室における粗粒子と微粒子との分散が不十分で、粗粉体として下部ホッパーに受け渡すべき粗粒子が微粉排出口に吸引されることにより分級精度が低下し、次工程に受け渡される微粉体に粗粒子が混入することがあった。このように、粗粒子が混入した微粉体からなるトナーを製品として使用した場合、地汚れや転写不良が生じ、画質を低下させる問題が生じる。
さらに、トナー製造工程においても、本実施形態のような粗粉分級粉砕工程がある場合は、分級装置に分級装置の分級精度が低下することで、粉砕装置に供給される粗粉体への微粒子の混入量が増加するという不具合も生じる。粗粉体への微粒子の混入量が増加すると、粉砕装置で処理が施される粉体に含まれる粉砕処理が不要な微粉体の割合が増え、粉砕のエネルギー効率が悪化する、という問題が生じる。
【００２９】
従来の分級装置として、特許文献１には、分級室に、複数のルーバー板部が設置され上下方向に隣接する整流器において、上側の整流器におけるスリットが、下側の整流器におけるスリットよりも狭くなっている気流式の分級装置が提案されている。
しかしながら、上側の整流器によって二次空気流のエアー圧の低下は抑制されるが、流入量は低減される。下側の隙間が広くなったスリットを多量のエアーが通過し補うとしても、全体のエアー流入量は低下してしまう。よって、分級処理を行う粉体の量が増加したときに、分散室内の気流の旋回速度を維持できず、分級精度が低下してしまう問題がある。
【００３０】
特許文献２には、分級装置に、調整スリーブが設置されており、調整スリーブが上昇されることにより、ルーバー板部外周部分が覆われて、分級室内に流入する二次空気流の流入位置が上昇される気流式の分級装置が提案されている。
このような分級装置では、分級板の支持部に設けられた調整リングの数を変更することによって、分級板の高さを変更する作業を容易に行うことができ、また、調整スリーブが上昇されることにより、分級室における分級限界粒径が小さくなる効果がある。
【００３１】
しかしながら、スリットの下端外周部分を調整スリーブによって覆うことにより、分級限界粒径は小さくなるとしても、スリットから流入する全体のエアー流入量は低減されてしまい、分級処理を行う粉体の量が増加したときに、分級室内の気流の旋回速度を維持できず、分級精度が低下してしまう問題がある。
【００３２】
また、特許文献３には、分級室のスリットがケーシング内壁面に対して接線方向に設けられ、さらに、スリットの開口面積を増減させることができる肉厚のある流量調整器を設けた気流式の分級装置が提案されている。この気流式の分級装置を用いることにより、スリット形状の幅を広く、また長く形成できるので内壁面に沿って旋回しようとする流れと、中心方向に向かって流入する二次空気が衝突することなく、乱れのない半自由渦を形成し、分級精度を向上させる効果がある。
【００３３】
スリットが分級室の内壁面に対して接線方向に設置されていることにより、旋回気流と二次空気が衝突することはないが、速度の速い気流同士がスリットの出口で合わさるために、スリット出口付近ではより速い気流となり、円周上で旋回気流の速度差が生じることがある。旋回気流に速度差が生じると、粗粒子及び粗粒子に働く遠心力が内壁面周辺の周方向の位置によって異なってしまい、分級精度及び製品収率が低下してしまう場合があり、改善の余地があった。
【００３４】
次に、本実施形態の分級装置ＢＺの特徴部について説明する。
図１（ｂ）に示すように、内壁面側のルーバー板部１２の端面であるルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向（図中矢印Ｄ方向）の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部１２ａとする。また、ルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部１２ｂとする。そして、円筒ケーシング２内の円柱状の空間の中心軸１５からルーバー板部内周下流側端部１２ａまでの距離をＲ１、中心軸１５からルーバー板部内周上流側端部１２ｂまでの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすように、ルーバー板部１２を設置している。
【００３５】
また、本実施形態の分級装置ＢＺは、図１（ｂ）に示すように、外壁面側のルーバー板部１２の端面であるルーバー板部外周端面１２ｆにおける旋回気流が流れる方向（図中矢印Ｄ方向）に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部１２ｃとする。また、ルーバー板部外周端面１２ｆにおける旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部１２ｄとする。そして、円筒ケーシング２内の円柱状の空間の中心軸１５からルーバー板部外周下流側端部１２ｃまでの距離をＲ３、中心軸１５からルーバー板部外周上流側端部１２ｄまでの距離をＲ４としたときに、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすように、ルーバー板部１２を設置している。
【００３６】
Ｒ１＜Ｒ２、かつ、Ｒ３＜Ｒ４のような関係が成立するよう整流器９におけるルーバー板部１２を配置することによって、センターコア板３と円筒ケーシング２内壁との間を通り分級室６内に流入した粉体材料は、整流器９の全周から均一に流入する二次空気によって効率よく分散され、本体材料の凝集が防止できる効果がある。
【００３７】
整流器９では、Ｒ１＜Ｒ２としたことで、ルーバー板部内周下流側端部１２ａとルーバー板部内周上流側端部１２ｂとが同心円上には配置されない。また、Ｒ３＜Ｒ４としたことで、ルーバー板部外周下流側端部１２ｃとルーバー板部外周上流側端部１２ｄとが同心円上には配置されない。このような配置により、ルーバー板部１２とスリット１２ｓとで二次空気流が整流され、分級室６内に流入した二次空気流が、旋回気流と衝突することがないため、整流器９の内壁面に沿う円周上で速度のばらつきが小さくなり、効率良く粗粉と微粉とに遠心分級することができる。
【００３８】
図４は、整流器９におけるルーバー板部１２の拡大説明図である。
ルーバー板部１２の配置としては、流入する二次空気流が、円周上で均一に流入できるという点で、円筒ケーシング２の重力方向の中心軸１５を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることが好ましい。
整流器９としては、同じケーシングを用い、ルーバー板部１２のみが取り替えられ、また、清掃時間の短縮につながる点で、ルーバー板部１２が脱着可能であることが好ましい。
【００３９】
図４に示すように、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ及び中心軸１５を結ぶ直線と、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂ及び中心軸１５を結ぶ直線とが成す角の角度をαとする。角度αは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。この角度αとしては、５［°］以上であることが好ましく、５［°］〜１５［°］であることがより好ましく、７［°］〜１１［°］であることが特に好ましい。
この角度αが、５［°］未満であると、ルーバー板部内周端面１２ｅによって形成される整流器９の内壁面に沿う円周上で、旋回気流の速度がばらついてしまうことがある。
一方、角度αが、７［°］〜１１［°］であると、整流器９のスリット１２ｓを通過し流入した二次空気流が、整流器９の内壁面に沿う間に、円周上の旋回気流の速度が安定する点で有利である。
【００４０】
また、図４に示すように、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ及びルーバー板部外周下流側端部１２ｃを結ぶ直線と、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ及び中心軸１５を結ぶ直線に対して垂直に交わり、ルーバー板部内周下流側端部１２ａを通る直線（中心軸１５を中心とした半径Ｒ１の仮想円のルーバー板部内周下流側端部１２ａにおける接線）とがなす角の角度をβとする。この角度βとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。角度βの値は、７［°］以上であることが好ましく、７［°］〜１０［°］であることがより好ましく、７．５［°］〜８．５［°］であることが特に好ましい。
この角度βが、７［°］未満であると、整流器９の内壁面に沿って旋回している気流と、流入した二次空気流とが衝突してしまい、気流の速度が低下してしまうことがある。
一方、角度βが、７．５［°］〜８．５［°］であると、整流器９のスリット１２ｓを通過し流入した二次空気流が、整流器９の内壁面に沿う間に、円周上の旋回気流の速度が安定する点で有利である。
【００４１】
また、図４に示すように、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂ及びルーバー板部外周上流側端部１２ｄを結ぶ直線と、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ及び中心軸１５を結ぶ直線に対して垂直に交わり、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂを通る直線（半径Ｒ１の仮想円のルーバー板部内周下流側端部１２ａにおける接線に平行で、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂを通る直線）とがなす角の角度をγとする。この角度γとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。角度γの値は、２［°］以上であることが好ましく、２［°］〜５［°］であることがより好ましく、３［°］〜４［°］であることが特に好ましい。
この角度γが、２［°］未満であると、整流器９の内壁面に沿って旋回している気流と、流入した二次空気流が衝突してしまい、気流の速度が低下してしまうことがある。
一方、角度γが、３［°］〜４［°］であると、整流器９のスリット１２ｓを通過し流入した二次空気流が、整流器９の内壁面に沿う間に、円周上の速度が安定する点で有利である。
【００４２】
図５は、図４に拡大図を示すルーバー板部１２の各端部の角度の説明図である。
ルーバー板部１２の水平断面は、ルーバー板部内周下流側端部１２ａ、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂ、ルーバー板部外周下流側端部１２ｃ及びルーバー板部外周上流側端部１２ｄの四つの頂点を持つ四角形となる。
この四角形の四つの角のうち、ルーバー板部内周下流側端部１２ａにおける角Ｅ１は鋭角であり、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂにおける角Ｅ２は鈍角である。また、ルーバー板部外周下流側端部１２ｃにおける角Ｅ３は鈍角であり、ルーバー板部外周上流側端部１２ｄにおける角Ｅ４は鋭角である。
図５に示すように、スリット１２ｓのスリット入口１６は、隣り合う二つのルーバー板部１２の一方のルーバー板部外周下流側端部１２ｃと、他方のルーバー板部外周上流側端部１２ｄによって形成される。また、スリット１２ｓのスリット出口１９は、隣り合う二つのルーバー板部１２の一方のルーバー板部内周下流側端部１２ａと、他方のルーバー板部内周上流側端部１２ｂとによって形成される。
【００４３】
整流器９に配置するルーバー板部１２の枚数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、２０枚〜４０枚が好ましく、２５枚〜３０枚がより好ましい。
隣り合うルーバー板部１２同士の間に形成される隙間の距離（スリット１２ｓの幅）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４４】
本発明者らは、Ｒ１＜Ｒ２、かつ、Ｒ３＜Ｒ４の条件を満たす本実施形態の整流器９と、図９（ｂ）に示す従来の整流器９とについて、コンピュータ上でのシミュレーションにて数値解析を行った。
この数値解析において、整流器９の内壁面の１［ｍｍ］内側の円周上における気流の速度、すなわち、半径がＲ１−１［ｍｍ］となる円周上における気流の速度を抽出すると、従来の整流器９では平均速度が１７．５［ｍ／ｓ］で最大速度と最小速度の差が約１７［ｍ／ｓ］であったのに対し、Ｒ１＜Ｒ２、かつＲ３＜Ｒ４を満たす条件では、平均速度が２２［ｍ／ｓ］で最大速度と最小速度の差が約４［ｍ／ｓ］になることが分かった。ここで、隙間を通過した後の速度は、気流速度を指す。
【００４５】
本発明者らは、過去の実機を用いた実験結果、及び、シミュレーション上での数値解析結果から、上述した分級装置ＢＺのように、整流器９を利用して分級室６で粉体材料を粗粉と微粉に分級する機構において、整流器９の内壁面の１［ｍｍ］内側の円周上における気流の速度、すなわち、半径がＲ１−１［ｍｍ］となる円周上における気流の速度の最大速度と最小速度の差が、５［ｍ／ｓ］以下であると、分級効率が明らかに向上することを見出している。
よって、整流器９の内壁面の１［ｍｍ］内側の円周上における気流の速度、すなわち、半径がＲ１−１［ｍｍ］となる円周上における気流の速度の最大速度と最小速度の差が、５［ｍ／ｓ］以下となる、Ｒ１＜Ｒ２、かつ、Ｒ３＜Ｒ４の条件を満たした整流器９を備える分級装置ＢＺであれば、従来よりも分級効率を向上させることができる。
【００４６】
図６は、整流器９の斜視説明図である。
図６に示すように、本実施形態の整流器９は、複数のルーバー板部１２を脱着可能に構成している。整流器９は分級装置ＢＺの円筒ケーシング２から取り外し可能であり、図６は、取り外した状態の整流器９を示す。図６に示すように、ルーバー板部１２は整流器９の円環状の基体９ｂに対して固定ネジ１４によって固定されており、固定ネジ１４を緩めることによって基体９ｂからルーバー板部１２を取り外すことが可能となっている。
通常、連続的に分級装置ＢＺを運転し、粉体材料を分級すると、分級する条件及び粉体材料の種類によってその様子は異なるが、ルーバー板部１２の表面に粉体材料が付着する場合がある。粉体材料の付着が進行すると、粉体材料を変更する際の清掃作業が煩雑になるばかりでなく、粉体材料の付着によってルーバー板部１２の隙間が狭くなる。これにより、圧力損失が生じ、供給された二次空気流が滑らかに流れなくなり、分級室６での空気の流れの速度が減少し、分級効率が低下することもある。したがって、ルーバー板部１２を脱着可能にすることで、付着した粉体材料を清掃する作業を簡略化でき、清掃時間を短縮できることから、条件変更時に要するトータルの時間が短くなり、生産性を向上させることができる。
【００４７】
本実施形態の分級装置ＢＺ及びこの分級装置ＢＺで行っている分級方法は、分級装置ＢＺが備える整流器９の簡易な設備変更により分級効率の向上を図ることができる。よって、所望の粒径範囲であって、誤差の少ない、分級精度の良い粒子を高効率に分級することができる。また、本実施形態の分級装置ＢＺ及びこの分級装置ＢＺで行っている分級方法は、樹脂、農薬、化粧品、顔料など粒径がミクロン単位の微粉状製品の製造に用いる分級装置及び分級方法にも有効に適用できるものである。特に、以下に説明するトナーの製造方法に好適である。
【００４８】
＜トナーの製造方法＞
本発明を適用可能なトナーの製造方法は、少なくとも分級工程を含み、溶融混練工程、粉砕工程、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
分級工程は、上述した本実施形態の分級装置ＢＺを用いて行われる。
【００４９】
＜溶融混練工程＞
溶融混練工程は、トナー材料を混合して得た混合物を、溶融混練機に仕込んで溶融混練する工程である。
溶融混練機としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一軸又は二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機などが挙げられる。溶融混練機の具体例としては、例えば、神戸製鋼所製のＫＴＫ型二軸押出機、東芝機械株式会社製のＴＥＭ型押出機、浅田鉄工株式会社製のＫＣＫ混練機、池貝鉄工所製のＰＣＭ型二軸押出機、Ｂｕｓｓ社製のコニーダー、などが挙げられるが、これらに限るものではない。この溶融混練は、結着樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、結着樹脂の軟化点を参考にして行われ、軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
【００５０】
トナー材料は、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤、及び帯電制御剤を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
【００５１】
−結着樹脂−
結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばスチレン、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、イソプレン等のモノオレフィン類、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類、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エステル類、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類、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類、などの単独重合体、または、共重合体などが挙げられる。
これらの中でも、代表的な結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル共重合体、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、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。これらは一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００５２】
−着色剤−
着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、などが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００５３】
着色剤の色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、黒色、カラー、などが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
黒色用のものとしては、例えばファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料、などが挙げられる。
マゼンタ用着色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２１、２２、２３、３０、３１、３２、３７、３８、３９、４０、４１、４８、４８：１、４９、５０、５１、５２、５３、５３：１、５４、５５、５７、５７：１、５８、６０、６３、６４、６８、８１、８３、８７、８８、８９、９０、１１２、１１４、１２２、１２３、１６３、１７７、１７９、２０２、２０６、２０７、２０９、２１１；Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９；Ｃ．Ｉ．バットレッド１、２、１０、１３、１５、２３、２９、３５などが挙げられる。
シアン用着色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．ピグメントブルー２、３、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７、６０；Ｃ．Ｉ．バットブルー６；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー４５、また、フタロシアニン骨格にフタルイミドメチル基を１〜５個置換した銅フタロシアニン顔料、グリーン７、グリーン３６などが挙げられる。
イエロー用着色顔料としては、例えばＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１、２、３、４、５、６、７、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、２３、５５、６５、７３、７４、８３、９７、１１０、１５１、１５４、１８０；Ｃ．Ｉ．バットイエロー１、３、２０、オレンジ３６などが挙げられる。
【００５４】
着色剤のトナーにおける含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１［質量％］〜１５［質量％］が好ましく、３［質量％］〜１０［質量％］がより好ましい。トナーにおける着色剤の含有量が、１［質量％］未満であると、トナーの着色力の低下が見られ、１５［質量％］を超えると、トナー中での顔料の分散不良が起こり、着色力の低下、及びトナーの電気特性の低下を招くことがある。
【００５５】
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。この樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、スチレンまたはその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンなどが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００５６】
上述のスチレンまたはその置換体の重合体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリｐ−クロロスチレン樹脂、ポリビニルトルエン樹脂などが挙げられる。
スチレン系共重合体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などが挙げられる。
【００５７】
上述のマスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と、着色剤とを高せん断力をかけて混合または混練させて製造することができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を添加することが好ましい。また、いわゆるフラッシング法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができ、乾燥する必要がない点で好適である。このフラッシング法は、着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合または混練し、着色剤を樹脂側に移行させて水分及び有機溶剤成分を除去する方法である。この記混合又は混練には、例えば三本ロールミル等の高せん断の混練装置が好適に用いられる。
【００５８】
−離型剤−
離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素等のワックス類が挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００５９】
上述のカルボニル基含有ワックスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトンなどが挙げられる。
上述のポリアルカン酸エステルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、１,１８−オクタデカンジオールジステアレートなどが挙げられる。
上述のポリアルカノールエステルとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエートなどが挙げられる。
上述のポリアルカン酸アミドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジベヘニルアミドなどが挙げられる。
上述のポリアルキルアミドとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミドなどが挙げられる。
上述のジアルキルケトンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジステアリルケトンなどが挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが好ましい。
上述のポリオレフィンワッックスとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどが挙げられる。
上述の長鎖炭化水素としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パラフィンワッックス、サゾールワックスなどが挙げられる。
【００６０】
トナーにおける離型剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４０［質量％］以下が好ましく、３［質量％］〜３０［質量％］がより好ましい。この含有量が、４０［質量％］を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
【００６１】
−帯電制御剤−
帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色または白色に近い材料が好ましい。例えば、トリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、四級アンモニウム塩（フッ素変性四級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体またはその化合物、タングステンの単体またはその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００６２】
帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、市販品としては、例えば、第四級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（いずれもオリエント化学工業社製）、第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（いずれも保土谷化学工業株式会社製）、第四級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、第四級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（いずれもヘキスト社製）；ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット株式会社製）；キナクリドン、アゾ系顔料；スルホン酸基、カルボキシル基、または、四級アンモニウム塩等を有する高分子系の化合物などが挙げられる。
上述の帯電制御剤は、上述のマスターバッチと共に溶融混練させた後、溶解または分散させてもよく、トナーの各成分と共に前記有機溶剤に直接、溶解乃至分散させる際に添加してもよく、あるいはトナー粒子製造後にトナー表面に固定させてもよい。
【００６３】
帯電制御剤のトナーにおける含有量としては、トナーに含有する結着樹脂の種類、添加剤の有無、分散方法等により異なり、一概に規定することができないが、結着樹脂１００［質量部］に対し、０．１［質量部］〜１０［質量部］が好ましく、０．２［質量部］〜５［質量部］がより好ましい。
含有量が、０．１［質量部］未満であると、帯電制御性が得られないことがあり、１０［質量部］を超えると、トナーの帯電性が大きくなりすぎ、主帯電制御剤の効果を減退させて、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や画像濃度の低下を招くことがある。
【００６４】
−その他の成分−
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸などが挙げられる。
【００６５】
外添剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シリカ微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、脂肪酸金属塩（例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど）；金属酸化物（例えばチタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど）または、これらの疎水化物、フルオロポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、疎水化されたシリカ微粒子、チタニア粒子、疎水化されたチタニア微粒子が好ましい。
【００６６】
＜粉砕工程＞
次に、本発明の分級方法を適用可能なトナー製造方法における粉砕工程について説明する。
粉砕工程は、少なくとも１つの粉砕機と、場合によっては少なくとも１つの粗粉分級工程を用いて微粉砕を行う工程である。粉砕工程で用いられる粉砕機としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、気流式粉砕機、流動層式粉砕機、機械式粉砕機などが挙げられる。
気流式粉砕機としては、例えば、日本ニューマチック工業株式会社製の超音速ジェット粉砕機、日清エンジニアリング株式会社製のスーパージェットミル、ホソカワミクロン株式会社製のミクロンジェットなどが挙げられる。
流動層式粉砕機としては、例えば、ホソカワミクロン株式会社製のカウンタージェット粉砕機、栗本鐵工所社製のクロスジェットミルなどが挙げられる。
機械式粉砕機としては、例えば、株式会社アーステクニカ社製のクリプトロン、日清エンジニアリング株式会社製のスーパーローター、ターボ工業株式会社製のターボミルなどが挙げられる。
【００６７】
＜トナー＞
本発明のトナーは、上述した本発明のトナー製造方法により製造されるものである。
トナーは、粒径４．０［μｍ］以下の微粉含有率は、１５［個数％］以下であることが好ましく、１０［個数％］以下がより好ましい。また、粒径１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率は、５．０［質量％］以下であることが好ましく、０［質量％］〜２．０［質量％］がより好ましい。
トナーの体積平均粒径は、５．０［μｍ］〜１２．０［μｍ］が好ましく、５．０［μｍ］〜８．０［μｍ］がより好ましい。
ここで、粒度分布及び体積平均粒径は、例えば、粒度測定器粒度測定器（コールターカウンターＴＡ−ＩＩ、コールターマルチサイザーＩＩ、または、コールターマルチサイザーＩＩＩ、ベックマンコールター社製）を用いて測定することができる。
【００６８】
以下、本発明に係るトナーの具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６９】
本実施例のトナーを得るために、上述した溶融混練工程で、スチレン−アクリル共重合体を８５［質量部］と、カーボンブラックを１５［質量部］とを混合した混合物を溶融混練した。ここで得た混練物を冷却し、上述した粉砕工程で、ハンマーミルにて粗粉砕し、さらに、流動層式粉砕装置にて、微粉砕する。この粉砕工程で得た粉体材料を図１等を用いて説明した本実施形態の分級装置ＢＺによって分級を行った。
このようにして得たトナーの実施例及び比較例について、粒子の粒度分布及び体積平均粒径は、以下のようにして測定した。
【００７０】
＜体積平均粒径及び粒度分布の測定＞
コールターカウンタ法による粒子の体積平均粒径及び粒度分布の測定装置としては、コールターマルチサイザーＩＩＩ（ベックマンコールター社製）を用いて粒径及び粒度分布を測定した。
まず、電解水溶液１００［ｍＬ］〜１５０［ｍＬ］中に分散剤として界面活性剤（アルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１［ｍＬ］〜５［ｍＬ］加えた。ここで、電解液として一級塩化ナトリウムを用いて１［質量％］のＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えば、ＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。次いで、測定試料を２［ｍｇ］〜２０［ｍｇ］加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で１分間〜３分間分散処理を行い、上述の測定装置により、アパーチャーとして１００［μｍ］のアパーチャーを用いて、粉体の体積を測定して、体積分布を算出した。得られた分布から、粉体の体積平均粒径及び粒度分布を求めた。
チャンネルとしては、（１）２．００［μｍ］以上、２．５２［μｍ］未満、（２）２．５２［μｍ］以上、３．１７［μｍ］未満、（３）３．１７［μｍ］以上４．００［μｍ］未満（４）４．００［μｍ］以上５．０４［μｍ］未満、（５）５．０４［μｍ］以上、６．３５［μｍ］未満、（６）６．３５［μｍ］以上、８．００［μｍ］未満、（７）８．００［μｍ］以上、１０．０８［μｍ］未満、（８）１０．０８［μｍ］以上、１２．７０［μｍ］未満、（９）１２．７０［μｍ］以上、１６．００［μｍ］未満、（１０）１６．００［μｍ］以上、２０．２０［μｍ］未満、（１１）２０．２０［μｍ］以上、２５．４０［μｍ］未満、（１２）２５．４０［μｍ］以上、３２．００［μｍ］未満、（１３）３２．００［μｍ］以上、４０．３０［μｍ］未満、の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上、４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とした。
【００７１】
〔実施例〕
図４に示す距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を、Ｒ１＝３１２［ｍｍ］、Ｒ２＝３１３［ｍｍ］、Ｒ３＝３４１．４［ｍｍ］、Ｒ４＝３４２．４［ｍｍ］、α＝７．９［°］、β＝７．８［°］、γ＝３．１［°］とした整流器９を設置し、さらにルーバー板部１２は２９枚とし、粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．３［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は９０［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７２】
〔比較例１〕
図４に示す距離Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を、Ｒ１＝３１２［ｍｍ］、Ｒ２＝３１３［ｍｍ］、Ｒ３＝３４１．４［ｍｍ］、Ｒ４＝３４０．４［ｍｍ］とした整流器９を設置した以外は、実施例と同様の条件および装置を用い、実施例と同様に粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．５［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は７７［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７３】
〔比較例２〕
実施例に対して、Ｒ１＝３１２［ｍｍ］、Ｒ２＝３１１［ｍｍ］、Ｒ３＝３４１．４［ｍｍ］、Ｒ４＝３４２．４［ｍｍ］とした整流器９を設置した以外は、実施例と同様の条件および装置を用い、実施例と同様に粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．５［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は７５［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７４】
〔比較例３〕
実施例に対して、Ｒ１＝３１２［ｍｍ］、Ｒ２＝３１２［ｍｍ］、Ｒ３＝３４１．４［ｍｍ］、Ｒ４＝３４１．４［ｍｍ］とした整流器９を設置した以外は、実施例と同様の条件および装置を用い、実施例と同様に粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．５［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は７７［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７５】
〔比較例４〕
図９（ｂ）に示すような整流器９を設置し、さらにルーバー板部１２は４０枚とし、粉体材料を分級した。得られた粉体材料は、体積平均粒径６．８［μｍ］（コールターカウンタによる測定）、１２．７［μｍ］以上の粗粉含有率（質量［％］）が１．４［％］であり、時間あたりの粉体材料の処理量、すなわちフィード量は７３［ｋｇ／ｈ］であった。
【００７６】
実施例及び比較例１〜４の結果を表１に示す。
【００７７】
【表１】
【００７８】
図７は、本発明の分級装置ＢＺを適用可能な粗粉分級粉砕工程のフローの二つ目の例の説明図である。
図７に示す粗粉分級粉砕工程は、第一原料供給管ＦＥ１、第一分級装置ＢＺ１、第二分級装置ＢＺ２、第一粉体分離器ＣＹ１、第ニ粉体分離器ＣＹ２、粉砕装置ＦＺ、第一バグフィルターＢＦ１、第二バグフィルターＢＦ２、第一ブロアーＢＬ１、第二ブロアーＢＬ２及び第二原料供給管ＦＥ２等を備える。
図７に示す粗粉分級粉砕工程は、分級装置ＢＺ、粉体分離器ＣＹ、バグフィルターＢＦ、及び、ブロアーＢＬをそれぞれ二つずつ備える点で、図２に示す粗粉分級粉砕工程と異なる。図７に示す粗粉分級粉砕工程のように、第一分級装置ＢＺ１と第二分級装置ＢＺ２との二つの分級装置ＢＺを備え、第一分級装置ＢＺ１で粗粉体と分給した微粉体を第二分級装置ＢＺ２でさらに分給することで、粗粉分級粉砕工程で得られる微粉体への粗粒子の混入をより確実に防止することができる。
【００７９】
図８は、本発明の分級装置ＢＺを適用可能な粗粉分級粉砕工程のフローの三つ目の例の説明図である。
図８に示す粗粉分級粉砕工程は、第一原料供給管ＦＥ１、第一分級装置ＢＺ１、第二分級装置ＢＺ２、第一粉体分離器ＣＹ１、第ニ粉体分離器ＣＹ２、第一粉砕装置ＦＺ１、第二粉砕装置ＦＺ２、第一バグフィルターＢＦ１、第二バグフィルターＢＦ２、第一ブロアーＢＬ１、第二ブロアーＢＬ２及び第二原料供給管ＦＥ２等を備える。
図８に示す粗粉分級粉砕工程は、粉砕装置ＦＺを二つ備える点で、図７に示す粗粉分級粉砕工程と異なる。図７及び図８に示す粗粉分級粉砕工程のように、二つの分級装置ＢＺを備える構成では、第一分級装置ＢＺ１で分級される粗粉体と、第二分級装置ＢＺ２で分級される粗粉体とでは、平均粒径が異なり、第一分級装置ＢＺ１で分級される粗粉体の方が大きな粒径の粗粒子が多く、平均粒径も大きくなる。このように平均粒径が異なる粗粉体を一つの粉砕装置ＦＺで、共通の条件で粉砕することは粉砕効率が悪くなる。また、第二分級装置ＢＺ２で分級された粗粉体は、第一分級装置ＢＺ１で微粉体として第二分級装置ＢＺ２に受け渡されており、このような粉体を共通の粉砕装置ＦＺに受渡し、再度、第一分級装置ＢＺ１での分級工程に戻す構成は、分級効率の低下に繋がる。
これに対して、図８に示す粗粉分級粉砕工程のように、第二分級装置ＢＺ２で微粉体と分給した粗粉体を第二粉砕装置ＦＺ２に受渡し、第一粉砕装置ＦＺ１よりも平均粒径の小さい粉体に適した粉砕条件で粉砕を行うことで、より効率良く粉砕を行うことができる。さらに、第一分級装置ＢＺ１で微粉体として第二分級装置ＢＺ２に受け渡された粉体を、第一分級装置ＢＺ１に戻すことが無いため、より効率良く分級を行うことができる。
【００８０】
本発明の分級装置及び分級方法は、二次空気流が流入するスリットを備えた整流器の簡易な設備変更により分級効率の安定化を図ることができ、所望の粒径範囲であって、誤差の少ない、分級精度のよい粒子を長期にわたって高効率で分級することができるので、例えばトナー、樹脂、農薬、化粧品、顔料等の粒径がミクロン単位の微粉状製品の製造に適用でき、特に電子写真、静電記録、静電印刷などにおける静電荷像を現像するための乾式トナーの製造に好適である。
【００８１】
以上、本実施形態の分級装置ＢＺは、円柱状の空間を形成する円筒ケーシング２内の分級室６に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室６の周辺部である二次空気流供給流路９ａより流入する二次空気流からなる旋回気流によって原料粉体を分級する。このような分級装置ＢＺにおいて、分級室６における円筒ケーシング２の内壁面側と外壁面側とを連通し、二次空気流を円筒ケーシング２内に取り入れて旋回気流を発生させるスリット１２ｓが円周方向に複数本設けられた円柱状の整流器９を備え、整流器９は、円周方向に隣り合うスリット１２ｓ同士の間に有り、その側面によってスリット１２ｓを形成するルーバー板部１２を環状に複数配置した構成であり、内壁面側のルーバー板部１２の端面であるルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部１２ａとし、ルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部１２ｂとし、円柱状の空間の中心軸１５からルーバー板部内周下流側端部１２ａまでの距離をＲ１、中心軸１５からルーバー板部内周上流側端部１２ｂまでの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たしている。この条件を満たすことにより、ルーバー板部内周下流側端部１２ａとルーバー板部内周上流側端部１２ｂとが同心円上には配置されておらず、ルーバー板部内周上流側端部１２ｂがＲ１を半径とする円形よりも外側にあることにより、気流が乱されることを抑制し、旋回気流の速度の変化を抑制できる。旋回気流の速度差を抑制できることにより、粉体の分級を精度良く行うことができる。
また、分級装置ＢＺの整流器９は、外壁面側のルーバー板部１２の端面であるルーバー板部外周端面１２ｆにおける旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部１２ｃとし、ルーバー板部外周端面１２ｆにおける旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部１２ｄとし、中心軸１５からルーバー板部外周下流側端部１２ｃまでの距離をＲ３、中心軸１５からルーバー板部外周上流側端部１２ｄまでの距離をＲ４としたときに、Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たしている。これにより、二次空気流供給流路９ａを流れる二次空気流を効率良くスリット１２ｓ内に導くことができ、分級効率の向上を図ることができる。
【００８２】
また、分級装置ＢＺの円筒ケーシング２内の円柱状の空間の中心軸１５の軸方向は、鉛直方向であり、複枚のルーバー板部１２は、中心軸１５を中心とする同心円上に等間隔に設けられている。このようにルーバー板部１２を配置することにより、周方向における速度ムラのない旋回気流を発生させることができる。
【００８３】
また、分級装置ＢＺの整流器９のルーバー板部１２は、整流器９の基体９ｂから脱着可能であることにより、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００８４】
また、本実施形態の分級装置ＢＺを用いた分級方法は、円柱状の空間を形成する円筒ケーシング２内の分級室６に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室６の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級方法であり、分級室６における円筒ケーシング２の内壁面側と外壁面側とを連通し、二次空気流を円筒ケーシング２内に取り入れて旋回気流を発生させるように円周方向に複数本設けられたスリット１２ｓのうちの円周方向に隣り合うスリット１２ｓ同士の間に有り、その側面によってスリット１２ｓを形成するルーバー板部１２の内壁面側の端面であるルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部１２ａとし、ルーバー板部内周端面１２ｅにおける旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部１２ｂとし、中心軸１５からルーバー板部内周下流側端部１２ａまでの距離をＲ１、中心軸１５からルーバー板部内周上流側端部１２ｂまでの距離をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２の関係を満たすことにより、分級室６内で気流が乱されることを抑制し、旋回気流の速度の変化を抑制できる。このように、旋回気流の速度差を抑制できることにより、粉体の分級を精度良く行うことができる。
【００８５】
所望の粒径の範囲よりも大きい粒径のトナー材料と所望の粒径の範囲以下の粒径のトナー材料とを分給する分級工程を含むトナー製造方法において、分級工程に、本実施形態の分級装置ＢＺを用いた分級方法を用いることにより、粒径が所定の範囲内となったトナーを効率良く製造することができる。
【００８６】
電子写真式の画像形成装置に用いるトナーが、分級工程に、本実施形態の分級装置ＢＺを用いた分級方法を用いたトナー製造方法によって製造されたトナーであることにより、所定の範囲に揃っていることで、画像形成に用いられたときに、地汚れや転写不良の発生を防止し、良好な画質を得ることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１ 粉体材料供給管
２ 円筒ケーシング
３ センターコア板
３ｂ 供給溝
４ 分級板
４ｂ 粗粉排出口
５ 分散室
６ 分級室
７ 微粉排出口
８ 下部ホッパー
９ａ 二次空気流供給流路
９ｂ 基体
９ 整流器
１０ 微粉排出管
１１ 下部開口部
１２ ルーバー板部
１２ａ ルーバー板部内周下流側端部
１２ｂ ルーバー板部内周上流側端部
１２ｃ ルーバー板部外周下流側端部
１２ｄ ルーバー板部外周上流側端部
１２ｅ ルーバー板部内周端面
１２ｆ ルーバー板部外周端面
１２ｓ スリット
１４ 固定ネジ
１５ 中心軸
１６ スリット入口
１９ スリット出口
ＢＦ バグフィルター
ＢＬ ブロアー
ＢＺ 分級装置
ＣＹ 粉体分離器
ＦＺ 粉砕装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開平０６−１２１９４０号公報
【特許文献２】特開平０６−１５４７０９号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０１５４５８号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の空間を形成する円筒ケーシング内の分級室に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級装置において、
上記分級室における上記円筒ケーシングの内壁面側と外壁面側とを連通し、上記二次空気流を該円筒ケーシング内に取り入れて上記旋回気流を発生させるスリットが円周方向に複数本設けられた円柱状の整流器を備え、
該整流器は、円周方向に隣り合う該スリット同士の間に有り、その側面によって該スリットを形成するルーバー板部を環状に複数配置した構成であり、
上記内壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部内周端面における上記旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部とし、該ルーバー板部内周端面における該旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部とし、
上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、該中心軸から該ルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２としたときに、
Ｒ１＜Ｒ２
の関係を満たし、
上記外壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部外周端面における上記旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部とし、該ルーバー板部外周端面における該旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部とし、
上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、該中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、
Ｒ３＜Ｒ４
の関係を満たすことを特徴とする分級装置。
【請求項２】
請求項１の分級装置において、
上記円柱状の空間の中心軸の軸方向は、鉛直方向であり、
複枚の上記ルーバー板部は、該円柱状の空間の中心軸を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることを特徴とする分級装置。
【請求項３】
請求項１または２の分級装置において、
上記ルーバー板部は、上記整流器から脱着可能であることを特徴とする分級装置。
【請求項４】
円柱状の空間を形成する円筒ケーシング内の分級室に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級方法において、
上記分級室における上記円筒ケーシングの内壁面側と外壁面側とを連通し、上記二次空気流を上記円筒ケーシング内に取り入れて該旋回気流を発生させるように円周方向に複数本設けられたスリットのうち、円周方向に隣り合う該スリット同士の間に有り、その側面によって該スリットを形成するルーバー板部の上記内壁面側の端面であるルーバー板部内周端面における上記旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部とし、該ルーバー板部内周端面における該旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部とし、
上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、該中心軸から該ルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２としたときに、
Ｒ１＜Ｒ２
の関係を満たし、
上記外壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部外周端面における上記旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部とし、該ルーバー板部外周端面における該旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部とし、
上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、該中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、
Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことを特徴とする分級方法。
【請求項５】
所望の粒径の範囲よりも大きい粒径のトナー材料と所望の粒径の範囲以下の粒径のトナー材料とを分給する分級工程を含むトナー製造方法において、
上記分級工程に、請求項４に記載の分級方法を用いることを特徴とするトナー製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とするトナー。
【請求項１】
円柱状の空間を形成する円筒ケーシング内の分級室に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級装置において、
上記分級室における上記円筒ケーシングの内壁面側と外壁面側とを連通し、上記二次空気流を該円筒ケーシング内に取り入れて上記旋回気流を発生させるスリットが円周方向に複数本設けられた円柱状の整流器を備え、
該整流器は、円周方向に隣り合う該スリット同士の間に有り、その側面によって該スリットを形成するルーバー板部を環状に複数配置した構成であり、
上記内壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部内周端面における上記旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部とし、該ルーバー板部内周端面における該旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部とし、
上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、該中心軸から該ルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２としたときに、
Ｒ１＜Ｒ２
の関係を満たし、
上記外壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部外周端面における上記旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部とし、該ルーバー板部外周端面における該旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部とし、
上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、該中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、
Ｒ３＜Ｒ４
の関係を満たすことを特徴とする分級装置。
【請求項２】
請求項１の分級装置において、
上記円柱状の空間の中心軸の軸方向は、鉛直方向であり、
複枚の上記ルーバー板部は、該円柱状の空間の中心軸を中心とする同心円上に等間隔に設けられていることを特徴とする分級装置。
【請求項３】
請求項１または２の分級装置において、
上記ルーバー板部は、上記整流器から脱着可能であることを特徴とする分級装置。
【請求項４】
円柱状の空間を形成する円筒ケーシング内の分級室に原料粉体を一次空気流と混合して導入し、分級室の周辺部より流入する二次空気流からなる旋回気流によって該原料粉体を分級する分級方法において、
上記分級室における上記円筒ケーシングの内壁面側と外壁面側とを連通し、上記二次空気流を上記円筒ケーシング内に取り入れて該旋回気流を発生させるように円周方向に複数本設けられたスリットのうち、円周方向に隣り合う該スリット同士の間に有り、その側面によって該スリットを形成するルーバー板部の上記内壁面側の端面であるルーバー板部内周端面における上記旋回気流が流れる方向の下流側の端部をルーバー板部内周下流側端部とし、該ルーバー板部内周端面における該旋回気流が流れる方向の上流側の端部をルーバー板部内周上流側端部とし、
上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部内周下流側端部までの距離をＲ１、該中心軸から該ルーバー板部内周上流側端部までの距離をＲ２としたときに、
Ｒ１＜Ｒ２
の関係を満たし、
上記外壁面側の上記ルーバー板部の端面であるルーバー板部外周端面における上記旋回気流が流れる方向に対して下流側の端部をルーバー板部外周下流側端部とし、該ルーバー板部外周端面における該旋回気流が流れる方向に対して上流側の端部をルーバー板部外周上流側端部とし、
上記円柱状の空間の中心軸から該ルーバー板部外周下流側端部までの距離をＲ３、該中心軸から該ルーバー板部外周上流側端部までの距離をＲ４としたときに、
Ｒ３＜Ｒ４の関係を満たすことを特徴とする分級方法。
【請求項５】
所望の粒径の範囲よりも大きい粒径のトナー材料と所望の粒径の範囲以下の粒径のトナー材料とを分給する分級工程を含むトナー製造方法において、
上記分級工程に、請求項４に記載の分級方法を用いることを特徴とするトナー製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とするトナー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９６５９４（Ｐ２０１２−１９６５９４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０６７１（Ｐ２０１１−６０６７１）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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