分級装置及び分級方法、並びにトナー及びその製造方法
【課題】分級装置の分級室内での分級精度を向上させ、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で分離することができる分級装置及び分級方法、並びにトナー及びトナーの製造方法の提供。
【解決手段】分級装置は、円筒形状のケーシングと、粉体材料供給口と、ルーバー環と、センターコアと、セパレータコアと、を有し、前記ケーシングの上部内壁及び前記センターコアで画成され、高圧エアーと共に粉体材料を分散するための分散室と、前記センターコア、前記セパレータコア、及び前記ケーシングの内壁で画成され、前記分散室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分級室と、前記ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給される流路と、を備え、前記粉体材料供給口と前記ルーバー環を含む断面において、前記ルーバー環が、前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線と交差しない位置に配置された。
【解決手段】分級装置は、円筒形状のケーシングと、粉体材料供給口と、ルーバー環と、センターコアと、セパレータコアと、を有し、前記ケーシングの上部内壁及び前記センターコアで画成され、高圧エアーと共に粉体材料を分散するための分散室と、前記センターコア、前記セパレータコア、及び前記ケーシングの内壁で画成され、前記分散室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分級室と、前記ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給される流路と、を備え、前記粉体材料供給口と前記ルーバー環を含む断面において、前記ルーバー環が、前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線と交差しない位置に配置された。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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を製造する際に用いられる分級装置及び分級方法、並びにトナー及びトナーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トナーの微粉砕粗粉分級方法として、１台の分級機ＢＺ１と１台の粉砕機ＦＺ１との組合せ（例えば、図１）、２台の分級機ＢＺ１，ＢＺ２と１台の粉砕機ＦＺ１との組合せ（例えば、図２）、２台の分級機ＢＺ１，ＢＺ２と２台の粉砕機ＦＺ１，ＦＺ２との組み合わせ（例えば、図３）、などが知られている。
前記粉砕機の例としては、高圧気流をジェットノズルから噴出させ、前記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。
【０００３】
前記ジェット式粉砕装置を、図３を用いて説明する。
図３において、原料は原料供給管ＦＥ１を経て供給され、粉砕物と共に原料は、第１分級機ＢＺ１に高圧エアーと共に導入され、粗粉と微粉に分けられる。
粗粉は、第１粉砕機ＦＺ１で粉砕され、サイクロンＣＹ１で一旦捕集され、再び、第２分級機ＢＺ２へ導入され、粗粉と微粉とに分けられる。
次いで、分けられた粗粉は、第２粉砕機ＦＺ２で粉砕され、サイクロンＣＹ２で捕集される。
そして、微粉分級手段に送られ、微粉と製品とに分けられる。
しかしながら、前記ジェット式粉砕装置では、第１分級機ＢＺ１には、原料の粉体のみならず、粉砕の過程にある種々の粒径の粉体が供給されるため、分級効率が低いという問題がある。
【０００４】
図４に、分級機ＢＺ１及びＢＺ２としての気流式分級装置（気流式ＤＳ分級装置）の構成を示す。
気流式分級装置は、分散室（コレクター分散室）１と、分級室７と、下部ホッパー８とから構成されている。
分散室１の上部外周面に、一次空気流及び粉体材料供給のための粉体材料供給口２が、円筒形状のケーシング１５の周面からの流入口として接続されている。
また、分散室１内の下には、笠状のセンターコア９が取り付けられ、このセンターコア９の下には、笠状のセパレータコア１３が形成され、分級室７の周壁外周部には、二次空気流が流入するための流路として羽形状をした二次空気流入口１４（ルーバーとも呼ばれる）が配置され、粉体材料を分散させると共に旋回速度を加速させるように構成されている。
したがって、分級室７内の微粉は、セパレータコア１３の微粉排出口１０に導かれ、微粉排出口１０に連結した微粉排出管１１よりブロワーの吸引力によって排出される。
また、粗粉は、セパレータコア１３の下縁外周囲に設けられた環状の粗粉排出口１２から排出される。
【０００５】
気流式ＤＳ分級方式の分級原理は、分級室内において流入する二次空気流が粉体材料を旋回上に反自由流動させる際、該粉体材料中の粗粒子及び微粒子に対して働く遠心力及び向心力が異なることを利用するものである。
したがって、分級室内では分散された粗粒子及び微粒子が再凝集することなく、速やかに粗粒子及び微粒子に分級されることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、従来の気流式ＤＳ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粉砕処理能力の向上による粒子個数の増加により、分級機内の分散能力が低下するので、分級精度が低下し、微粉排出部への粗粉の混入が避けられない状態にあり、分級工程を経て分級された製品を用いた場合、地汚れ現象が生じ、転写不良で共に画質を低下させる等の問題がある。
また、生産においても、分級機に過大な負荷がかかるため分級の効率が悪く、そして、粉砕のエネルギー効率が悪いという問題がある。
【０００７】
なお、分散室（コレクター部）にルーバーを設けた分級機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、ルーバーに粉体及び一次エアーを導入するノズルを差し込むとともに、ルーバー外周面より二次エアーを流入させて、分散を向上させる機構となっているため、高圧エアーと共に流入する原料を供給すると、分散室内の圧力差によって、原料が分散室から大気放出され分級継続が不可能となる問題がある。
【０００８】
また、分散室に、複数の案内羽根を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環と、該ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給される流路とを設けた気流式分級装置であって、粉砕で発生した超微粉を分散室で予め回収し分級精度を向上させ、また、分散室内部に設置したルーバー環における各羽根間の隙間を介して高圧エアーと共に原料をコレクター分散室に分散流入させることにより、分散性を向上させた気流式分級機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この気流式分級機を用いることにより、粉体材料供給口より投入された粉体材料がルーバー環における各羽根間の隙間を通り、全周から分散室内に分散供給できるようになり、従来の分級機と比較して供給される粒子同士の凝集を防止できる効果がある。
【０００９】
しかしながら、ルーバー環側壁面の延長線（粉体材料供給口入口内側と、粉体材料供給口出口内側とを結んだ直線の延長線）より、ルーバー環が外側に張り出しているので(図５)、前記分級機では、粉体材料供給口より供給された気流が羽根に衝突し、旋回速度が遅くなることがあり、また、気流が羽根に衝突することで、羽根と羽根の隙間の気流が乱れ、隙間の速度が環状に配置されている羽根の場所によって速度分布が異なるので、供給された粉体材料が十分に分散できず、分級精度及び製品収率が低下してしまうという問題がある。
また、原料（トナー）を原料投入管から投入した後に、該トナーを分散室ガイドベーンから導入された気体によって分散する技術が提案されています（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、この技術では、ルーバー環の中を原料と気体の両方が通るものではなく、供給された原料を効率的に分散できないという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、分級装置の分級室内での分級精度を向上させ、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で分離することができる分級装置及び分級方法、並びにトナー及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 円筒形状のケーシングと、該ケーシングの上部に配置された、高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口と、前記ケーシングの上部に配置された、複数の円弧状の案内羽根が環状に配置されたルーバー環と、前記粉体材料供給口の下方に配置されたセンターコアと、該センターコアの下方に配置され、中心に開口部を有するセパレータコアと、を有し、前記ケーシングの上部内壁及び前記センターコアで画成され、前記高圧エアーと共に前記粉体材料を分散するための分散室と、前記センターコア、前記セパレータコア、及び前記ケーシングの内壁で画成され、前記分散室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分級室と、前記ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給される流路と、を備え、前記粉体材料供給口と前記ルーバー環を含む断面において、前記ルーバー環が、前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線と交差しない位置に配置されたことを特徴とする分級装置である。
＜２＞ 粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、前記粉体材料供給口の導入開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコアの中心を通る線と、前記粉体材料供給口の前記ルーバー環側壁面の延長線との交点から前記ケーシングの中心までの距離Ｒ１と、前記ルーバー環外側から前記センターコアの中心までの距離Ｒ２とが、Ｒ１≧Ｒ２を満たす前記＜１＞に記載の分級装置である。
＜３＞ 粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、案内羽根の両端とセンターコアの中心とがなす角度αが、α≧３０°を満たす前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の分級装置である。
＜４＞ 粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、前記粉体材料供給口の導入開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコアの中心を通る線及び前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線の交点と前記センターコアの中心とを結ぶ線と、前記ケーシングの内壁及び前記ルーバー環側壁面の交点と前記センターコアの中心とを結ぶ線と、がなす角βが、β≧１５°を満たす前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の分級装置である。
＜５＞ 案内羽根が、分級装置の重力方向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前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の分級装置である。
＜６＞ 案内羽根が、脱着可能である前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の分級装置である。
＜７＞ 前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の分級装置を用いたことを特徴とする分級方法である。
＜８＞ 前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の分級装置を用いて粉体材料を分級する分級工程を少なくとも含むことを特徴とするトナーの製造方法である。
＜９＞ 前記＜８＞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である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、従来における前記問題を解決することができ、分級装置の分級室内での分級精度を向上させ、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で分離することができる分級装置及び分級方法、並びにトナー及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、トナーの粉砕粗粉分級フローを示す概略構成図である（その１）。
【図２】図２は、トナーの粉砕粗粉分級フローを示す概略構成図である（その２）。
【図３】図３は、トナーの粉砕粗粉分級フローを示す概略構成図である（その３）。
【図４】図４は、従来の分級装置の一例の構成を示す概略断面図である。
【図５】図５は、従来の分級装置の一例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る分級装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】図７は、図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明に係る分級装置の他の一例を示す概略構成図である（その１）。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明に係る分級装置の他の一例を示す概略構成図である（その２）。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明に係る分級装置の他の一例を示す概略構成図である（その３）。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明に係る分級装置の他の一例を示す概略構成図である（その４）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（分級装置及び分級方法）
以下、本発明の分級装置の説明を通じて、本発明の分級方法の詳細についても明らかにする。
本発明の分級装置は、少なくとも、ケーシングと、粉体材料供給口と、ルーバー環と、センターコアと、セパレータコアと、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
前記分級装置は、分散室と、分級室と、流路とを備える。
【００１５】
＜ケーシング＞
前記ケーシングの形状としては、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。
前記ケーシングの構造、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。
【００１６】
＜粉体材料供給口＞
前記粉体材料供給口は、ケーシングの上部に配置され、高圧エアー及び粉体材料を供給するためのものであり、高圧エアー及び粉体材料を供給される導入開口端と、粉体材料供給口の内壁とによって画成されるものである。
前記粉体材料供給口の形状、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。
前記導入開口端の形状としては、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。
前記導入開口端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、１１０ｍｍ〜１７０ｍｍが好ましい。
【００１７】
−高圧エアー−
前記高圧エアーとしては、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、０．４ＭＰａ〜０．７ＭＰａの空気、などが挙げられる。
【００１８】
−粉体材料−
前記粉体材料としては、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。
前記粉体材料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、３μｍ〜１５μｍが好ましく、５μｍ〜８μｍがより好ましい。
【００１９】
＜ルーバー環＞
前記ルーバー環は、前記ケーシングの上部に、複数の案内羽根が環状に配置されたものである。
前記ルーバー環は、粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線と交差しない位置に配置されている。
【００２０】
−案内羽根−
前記案内羽根の断面形状としては、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、円弧状、矩形状、などが挙げられる。
これらの中でも、案内羽根の隙間を通過する流れを滑らかにする点で、円弧状が好ましい。
前記案内羽根の配置としては、粉体材料供給口から投入された粉体にかかる遠心力を均一にできるという点で、分級装置の重力方向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が好ましい。
前記案内羽根の厚みとしては、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、２ｍｍ〜６ｍｍが好ましい。
前記案内羽根の厚みが、２ｍｍ未満であると、ルーバー環の機械的強度が低下するばかりでなく、粉体材料の構成によっては、連続運転時に、羽根の表面が磨耗して、案内羽根が破損することがあり、６ｍｍ超であると、案内羽根の隙間が狭くなり、圧力損失によって供給されたエアがスムースに流れなくなり、分級室での流れの速度が減少し、分級効率が低下することがある。
前記案内羽根は、同じケーシングを用い、案内羽根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、脱着可能であることが好ましい。
前記案内羽根の両端と前記ケーシングの中心とがなす角度α（図７）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、３０°以上であることが好ましく、３０°〜６０°であることがより好ましく、４０°〜６０°であることが特に好ましい。
前記角度αが、３０°未満であると、隙間の速度が十分に上がらず、円周上の速度もばらついてしまうことがある。一方、前記角度αが、４０°〜６０°であると、隙間を通過する間に粉体の速度が上がり、円周上の速度も安定する点で有利である。
前記案内羽根の枚数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１０枚〜２０枚が好ましく、１２枚〜１６枚がより好ましい。
前記案内羽根同士の隙間距離としては、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。
【００２１】
＜センターコア＞
前記センターコアは、粉体材料供給口の下方に配置されたものである。
前記センターコアの形状としては、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、旋回流を滑らかに形成できる点で、笠形状が好ましい。
前記センターコアの構造、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。
前記センターコアは、その中心に設けられた微粉排出孔（不図示）と、後述するセパレータコアの開口部に延びる微粉排出管（不図示）とを有することにより、後述する分散室内の高圧エアーと共に流入した粉砕物又は原料の分散性を、従来の分級装置と比べて、向上させる効果がさらに有効活用され、粉砕で発生した超微粉を分散室で予め回収し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。
【００２２】
＜セパレータコア＞
前記セパレータコアは、センターコアの下方に配置され、中心に開口部を有するものである。
前記セパレータコアの形状としては、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、前記センターコアと同様に、旋回流を滑らかに形成できる点で、笠形状が好ましい。
前記セパレータコアの構造、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。
前記セパレータコアは、その中心に設けられた微粉排出口（図６の１０）と、セパレータコアの開口部に延びる微粉排出管（図６の１１）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。
【００２３】
＜分散室＞
前記分散室は、前記ケーシングの上部内壁及び前記センターコアで画成され、前記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。
前記分散室の形状、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。
【００２４】
＜分級室＞
前記分級室は、前記センターコア、前記セパレータコア、及び前記ケーシングの内壁で画成され、前記分散室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。
前記分級室の形状、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。
【００２５】
＜流路＞
前記流路は、ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給されるものである。
【００２６】
＜距離Ｒ１と距離Ｒ２との関係＞
図７に示すように、粉体材料供給口２の導入開口端２ａを含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線と、粉体材料供給口２のルーバー環側壁面２ｂの延長線との交点１８からセンターコア９の中心１９までの距離（粉体材料供給口２の入口内側１６と出口内側１７とを結んだ直線２ｂの延長線、及びセンターコア９の中心１９から粉体材料供給口と平行な直線の交点１８からセンターコア９の中心１９までの距離）Ｒ１と、ルーバー環外側６ａからセンターコア９の中心１９までの距離Ｒ２とが、Ｒ１≧Ｒ２を満たす。
【００２７】
＜角β＞
図７に示すように、粉体材料供給口２のルーバー環側壁面２ｂの延長線（粉体材料供給口２の入口内側１６と出口内側１７とを結んだ直線の延長線２ｂ）と、粉体材料供給口２の導入開口端２ａを含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線との交点１８とし、ケーシング１５の内壁と粉体材料供給口２のルーバー環側壁面２ｂとの交点（粉体材料供給口２の出口内側）１７とした場合、交点１８とセンターコア９の中心１９とを結ぶ線と、交点１７とセンターコア９の中心１９とを結ぶ線と、がなす角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が、１５°以上が好ましく、３０°以上がより好ましい。
前記角βが、１５°未満であると、ケーシングの内側を回る気流の速度が速くなることで、トナーがルーバー環の隙間を通り分級室へ導かれにくくなることがある。一方、前記角βが、３０°以上であると、ケーシングの内側を回る気流の速度が遅くなることで、トナーがルーバー環の隙間を通り分級室へ導かれ易くなる点で好ましい。
【００２８】
以下に、本発明に係る気流式分級装置について説明する。
なお、本発明の気流式分級装置は、図１〜図３に示した微粉砕粗粉分級工程で使用されるものである。
【００２９】
図６は、本発明に係る気流式分級装置の一例を示す概略断面図である。
図６において、気流式分級装置は、上部に高圧エアー及び粉体材料（粉状の原料及び原料の粉砕物）を供給する粉体材料供給口２を有する円筒形状のケーシング１５内に、上から順に笠形状のセンターコア９と、笠形状で中心に開口部１０を有するセパレータコア１３とを有し、前記ケーシング１５の上部内壁とセンターコア９とで画成され、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室１と、前記センターコア９、セパレータコア１３、ケーシング１５の内壁とで画成され、前記分散室１から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室７と、下部ホッパー８と、から構成されている。
【００３０】
図７は、図４のＡ−Ａ断面図である。
図７に示すように、分散室１内にルーバー環６を設けることにより、粉体材料供給口２から供給される高圧エアー及び粉体材料（流粉体）は、流路３を通ってルーバー環６の外周全周に行き渡るとともに、ルーバー環６の羽根５の間を通って分散室内部４に流入することから、粉流体がルーバー環６の外周から均等にルーバー環６の内側（分散室内部４）に流入することとなり、分散室１における粉体材料の分散をさらに向上させることができる。
【００３１】
また、図７に示すように、本発明の分級装置においては、分散室内部４に円弧状の複数の羽根５を配置したルーバー環６を有し、粉体材料供給口の開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線と、粉体材料供給口２のルーバー環側壁面２ｂの延長線との交点１８からケーシングの中心１９までの距離（粉体材料供給口入口内側１６と材料供給口出口内側１７を結んだ直線との交点１８から、センターコア９の中心１９までの距離）をＲ１、ルーバー環６外側とセンターコア９の中心１９までの距離をＲ２とした場合、Ｒ１≧Ｒ２を満たすように設定されている。
センターコア９の中心１９は、分級装置の重力方向の中心軸で定義されるものである。
【００３２】
上記のような関係が成立するようルーバー環６を構成することによって、粉体材料供給口２より投入された粉体材料は、ルーバー環６における各羽根間の隙間を通り、全周から分散室１内に分散供給できるようになり、供給される粒子同士の凝集を防止できる効果がある。
また、Ｒ１≧Ｒ２としたことで、前記粉体材料供給口２のルーバー環側内壁面２ｂ（粉体材料供給口入口内側１６と粉体材料供給口出口内側１７を結んだ直線）の延長線より、ルーバー環６が内側（センターコア９の中心１９側）に配置されるようになり、粉体材料供給口２より供給された気流が羽根５に衝突することがなく、羽根５と羽根５の隙間の気流が乱れることなく、さらに、環状に配置されている羽根５の隙間の速度も円周上で均一になり、供給された粉体材料を十分に分散することができ、効率良く粗粉と微粉とに遠心分級することができる。
【００３３】
本発明者らは、ルーバー環６を構成している円弧状の複数の羽根５を配置したルーバー環６を有し、前記粉体材料供給口入口内側１６と材料供給口出口内側１７を結んだ直線の延長線と、粉体材料供給口２の導入開口端２ａを含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線（センターコア９の中心１９から粉体材料供給口２の導入開口端２ａと平行に延びる直線）との交点１８から、センターコア９の中心１９までの距離をＲ１、ルーバー環６外側とセンターコア９の中心１９までの距離をＲ２とした場合、Ｒ１≧Ｒ２を満たすようにした場合と、図５に示す従来のルーバー環（Ｒ１＜Ｒ２）とについて、数値解析を行った。その結果、Ｒ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６を設置した場合、図５のルーバー環を設置した場合に比べて、羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出すると、最大速度と最小速度の差が従来のルーバー環が約１８ｍ/ｓであったのに対し、Ｒ１≧Ｒ２の条件では約４ｍ/ｓになることが分かった。ここで隙間を通過する速度は、気流速度を指す。
過去の本発明者らの実験および数値解析結果から、本発明のような分散室内に配置されたルーバー環６を利用して粉体材料を粗粉と微粉に分級する機構において、その粉体材料が羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出したとき、最大速度と最小速度の差が約５ｍ/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おり、羽根５と羽根５の隙間を通過する速度の最大速度と最小速度の差が５ｍ/ｓ以下になるＲ１≧Ｒ２の条件を満たすようにすることで、従来よりも分級効率を向上させることができる。
【００３４】
次に、前記のＲ１≧Ｒ２の条件に加えて、ルーバー環６を構成している羽根５それぞれの両端とケーシング１５の中心とがなす角度をαとした場合、α≧３０°を満たす場合と、α＜３０°を満たす場合のルーバー環６とについて、数値解析を行った。その結果、α≧３０°とＲ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６を設置した場合、羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出すると、最大速度と最小速度の差が約２ｍ/ｓであり前記のＲ１≧Ｒ２の条件を満たした場合の約４ｍ/ｓに比べて約２ｍ/ｓ速度差を抑えることができた。また、Ｒ１≧Ｒ２、α＜３０°の条件のルーバー環６を設置した場合、最大速度と最小速度の差は約５ｍ/ｓであり、前記のＲ１≧Ｒ２に比べて約１ｍ/ｓ速度差が大きくなり、効果が見られなかった。よって、α≧３０°の条件を満たすことで、従来よりもさらに分級効率を向上させることができる。なお、αの上限は６５°程度である。
【００３５】
さらに、前記のＲ１≧Ｒ２の条件に加えて、粉体材料供給口出口内側１７と、粉体材料供給口２のルーバー環側内壁面２ｂ（粉体材料供給口入口内側１６と粉体材料供給口出口内側１７を結んだ直線）の延長線と、粉体材料供給口２の開口端２ａを含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線（センターコア９の中心１９から粉体材料供給口２と平行に延びる直線）との交点１８と、センターコア９の中心１９とがなす角をβとした場合、β≧１５°を満たす場合と、β＜１５°を満たす場合のルーバー環６とについて、数値解析を行った。その結果、β≧１５°とＲ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６を設置した場合、羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出すると、最大速度と最小速度の差が約３ｍ/ｓであり、前記のＲ１≧Ｒ２の条件を満たした場合の４ｍ/ｓに比べて約１ｍ/ｓ速度差を抑えることができた。羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出すると、Ｒ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６と、β≧１５°の条件を加えたルーバー環６では最大速度と最小速度の差は約４ｍ/ｓである。また、Ｒ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６とβ＜１５°の条件を加えたルーバー環６では、最大速度と最小速度の差は約５ｍ/ｓであり、前記のＲ１≧Ｒ２に比べて約１ｍ/ｓ速度差が大きくなり、効果が見られなかった。よってβ≧１５°の条件を満たすようにすることで、従来よりも分級効果を更に向上させることができるのである。なお、βの上限は４５°程度である。
【００３６】
さらに、図８Ａ〜Ｄに示すように、ルーバー環６を構成している複数の羽根５を脱着可能なようにした。図８Ａ〜Ｄは、羽根５の脱着機構の一部を示す構成図であり、それぞれ分級装置から取り外したときの状態を示す。通常、連続的に分級装置を運転し、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、羽根５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羽根５の隙間が狭くなるため、圧力損失が生じ、このため供給されたエアーが滑らかに流れなくなり、分級室７でのエアー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、羽根５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。
【００３７】
本発明の分級装置及び分級方法は、分級装置を構成しているルーバー環６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、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及び分級方法は、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用に、極めて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。
【００３８】
（トナーの製造方法）
本発明の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。
前記分級工程は、上述した本発明の前記分級装置を用いて行われる。
【００３９】
＜溶融混練工程＞
前記溶融混練工程は、トナー材料を混合し、該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。
該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。前記溶融混練機の具体例としては、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、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。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、該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。
【００４０】
前記トナー材料は、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。
【００４１】
−結着樹脂−
前記結着樹脂としては、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、又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、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１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４２】
−着色剤−
前記着色剤としては、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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
前記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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記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、又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。
【００４４】
前記着色剤の前記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。前記含有量が、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。
【００４５】
前記着色剤は、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。該樹脂としては、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、スチレン又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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４６】
前記スチレン又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。
前記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。
【００４７】
前記マスターバッチは、前記マスターバッチ用樹脂と、前記着色剤とを高せん断力をかけて混合又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。前記フラッシング法は、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又は混練し、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。前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分散装置が好適に用いられる。
【００４８】
−離型剤−
前記離型剤としては、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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４９】
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
【００５０】
前記ポリオレフィンワックスとしては、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。
【００５１】
前記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、パラフィンワックス、サゾールワックスなどが挙げられる。
【００５２】
前記離型剤の前記トナーにおける含有量としては、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。前記含有量が、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。
【００５３】
−帯電制御剤−
前記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、無色乃至白色に近い材料が好ましく、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、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５４】
前記帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、該市販品としては、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、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。
前記帯電制御剤は、前記マスターバッチと共に溶融混練させた後、溶解乃至分散させてもよく、前記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。
【００５５】
前記帯電制御剤の前記トナーにおける含有量としては、前記結着樹脂の種類、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、前記結着樹脂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。
前記含有量が、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。
【００５６】
−その他の成分−
前記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。
【００５７】
前記外添剤としては、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）又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。
【００５８】
＜粉砕工程＞
前記粉砕工程は、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り、前記粉砕工程で用いられる該粉砕機としては、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。
前記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。
前記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。
前記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。
【００５９】
（トナー）
本発明のトナーは、本発明の前記トナーの製造方法により製造される。
前記トナーは、粒径４．０μｍ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１２．７μｍ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。
前記トナーの体積平均粒径は、５．０μｍ〜１２．０μｍが好ましく、５．０μｍ〜８．０μｍがより好ましい。
ここで、前記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、又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。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の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。
【００６１】
本実施例においては、スチレン−アクリル共重合体８５質量部、及びカーボンブラック１５質量部の混合物を溶融混練、冷却し、これをハンマーミルで粗粉砕し、流動層式粉砕機にて、微粉砕した粉体材料を、図６及び図７に示す分級装置によって分級を行った例を以下に示す。
以下の実施例及び比較例において、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。
【００６２】
＜体積平均粒径及び粒度分布の測定＞
コールターカウンター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１００ｍＬ〜１５０ｍＬ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０．１ｍＬ〜５ｍＬ加えた。ここで、電解液として１級塩化ナトリウムを用いて１質量％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２ｍｇ〜２０ｍｇ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、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、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、２．００μｍ以上２．５２μｍ未満；２．５２μｍ以上３．１７μｍ未満；３．１７μｍ以上４．００μｍ未満；４．００μｍ以上５．０４μｍ未満；５．０４μｍ以上６．３５μｍ未満；６．３５μｍ以上８．００μｍ未満；８．００μｍ以上１０．０８μｍ未満；１０．０８μｍ以上１２．７０μｍ未満；１２．７０μｍ以上１６．００μｍ未満；１６．００μｍ以上２０．２０μｍ未満；２０．２０μｍ以上２５．４０μｍ未満；２５．４０μｍ以上３２．００μｍ未満；３２．００μｍ以上４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とした。
【００６３】
（実施例１）
図７に示す距離Ｒ１、Ｒ２、角度α、角度βを、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝２５°、β＝１０°としたルーバー環６を設置し、さらに、羽根５の厚みは４ｍｍ、羽根５は１３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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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８０ｋｇ／ｈであった。
【００６４】
（実施例２）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝３０°、β＝１０°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）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８２ｋｇ／ｈであった。
【００６５】
（実施例３）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝２５°、β＝１５°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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８３ｋｇ／ｈであった。
【００６６】
（実施例４）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝３０°、β＝１５°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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８５ｋｇ／ｈであった。
【００６７】
（実施例５）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝４０°、β＝１５°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）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８７ｋｇ／ｈであった。
【００６８】
（実施例６）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝４０°、β＝３０°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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９０ｋｇ／ｈであった。
【００６９】
（実施例７）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２７５ｍｍ、α＝２５°、β＝１０°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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７８ｋｇ／ｈであった。
【００７０】
(実施例８)
羽根５を脱着可能とした以外は、実施例１と同様に粉体材料を連続分級してから、ルーバー環６を清掃し、粉体材料の種類を変更させて再び連続分級を実施した。その結果、ルーバー環６の清掃時間について、実施例１に比べ約５０％の短縮が可能となった。
【００７１】
（比較例１）
実施例１において、Ｒ１＝２２０ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝２０°、β＝３０°としたルーバー環６を設置し、さらに、羽根５の枚数を２４枚とした以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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７５ｋｇ／ｈであった。
【００７２】
（比較例２）
比較例２において、Ｒ１＝２２０ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝１５°、β＝３０°としたルーバー環６を設置し、さらに、羽根５の枚数を２４枚とした以外は、比較例１と同様の条件および装置を用い、比較例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．８％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７３ｋｇ／ｈであった。
【００７３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の分級装置及び分級方法は、分級装置における貫通孔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。
【符号の説明】
【００７５】
ＢＦ１，ＢＦ２ バグフィルター
ＢＬ１，ＢＬ２ ブロアー
ＣＹ１，ＣＹ２ サイクロン
ＦＥ１，ＦＥ２ 原料供給管
ＦＺ１，ＦＺ２ 粉砕機
ＢＺ１，ＢＺ２ 分級機
１ 分散室
２ 粉体材料供給口
３ 流路
４ 分散室内部
５ 羽根
６ ルーバー環
７ 分級室
８ 下部ホッパー
９ センターコア
１０ 微粉排出口
１１ 微粉排出管
１２ 粗粉排出口
１３ セパレートコア
１４ 二次空気流入口
１５ ケーシング
１６ 粉体材料供給口入口内側
１７ 粉体材料供給口出口内側
１８ 交点
１９ センターコア中心
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特許第２７６６７９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１８９９８０号公報
【特許文献３】特許第２５９７７９４号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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を製造する際に用いられる分級装置及び分級方法、並びにトナー及びトナーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トナーの微粉砕粗粉分級方法として、１台の分級機ＢＺ１と１台の粉砕機ＦＺ１との組合せ（例えば、図１）、２台の分級機ＢＺ１，ＢＺ２と１台の粉砕機ＦＺ１との組合せ（例えば、図２）、２台の分級機ＢＺ１，ＢＺ２と２台の粉砕機ＦＺ１，ＦＺ２との組み合わせ（例えば、図３）、などが知られている。
前記粉砕機の例としては、高圧気流をジェットノズルから噴出させ、前記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。
【０００３】
前記ジェット式粉砕装置を、図３を用いて説明する。
図３において、原料は原料供給管ＦＥ１を経て供給され、粉砕物と共に原料は、第１分級機ＢＺ１に高圧エアーと共に導入され、粗粉と微粉に分けられる。
粗粉は、第１粉砕機ＦＺ１で粉砕され、サイクロンＣＹ１で一旦捕集され、再び、第２分級機ＢＺ２へ導入され、粗粉と微粉とに分けられる。
次いで、分けられた粗粉は、第２粉砕機ＦＺ２で粉砕され、サイクロンＣＹ２で捕集される。
そして、微粉分級手段に送られ、微粉と製品とに分けられる。
しかしながら、前記ジェット式粉砕装置では、第１分級機ＢＺ１には、原料の粉体のみならず、粉砕の過程にある種々の粒径の粉体が供給されるため、分級効率が低いという問題がある。
【０００４】
図４に、分級機ＢＺ１及びＢＺ２としての気流式分級装置（気流式ＤＳ分級装置）の構成を示す。
気流式分級装置は、分散室（コレクター分散室）１と、分級室７と、下部ホッパー８とから構成されている。
分散室１の上部外周面に、一次空気流及び粉体材料供給のための粉体材料供給口２が、円筒形状のケーシング１５の周面からの流入口として接続されている。
また、分散室１内の下には、笠状のセンターコア９が取り付けられ、このセンターコア９の下には、笠状のセパレータコア１３が形成され、分級室７の周壁外周部には、二次空気流が流入するための流路として羽形状をした二次空気流入口１４（ルーバーとも呼ばれる）が配置され、粉体材料を分散させると共に旋回速度を加速させるように構成されている。
したがって、分級室７内の微粉は、セパレータコア１３の微粉排出口１０に導かれ、微粉排出口１０に連結した微粉排出管１１よりブロワーの吸引力によって排出される。
また、粗粉は、セパレータコア１３の下縁外周囲に設けられた環状の粗粉排出口１２から排出される。
【０００５】
気流式ＤＳ分級方式の分級原理は、分級室内において流入する二次空気流が粉体材料を旋回上に反自由流動させる際、該粉体材料中の粗粒子及び微粒子に対して働く遠心力及び向心力が異なることを利用するものである。
したがって、分級室内では分散された粗粒子及び微粒子が再凝集することなく、速やかに粗粒子及び微粒子に分級されることが望ましい。
【０００６】
しかしながら、従来の気流式ＤＳ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粉砕処理能力の向上による粒子個数の増加により、分級機内の分散能力が低下するので、分級精度が低下し、微粉排出部への粗粉の混入が避けられない状態にあり、分級工程を経て分級された製品を用いた場合、地汚れ現象が生じ、転写不良で共に画質を低下させる等の問題がある。
また、生産においても、分級機に過大な負荷がかかるため分級の効率が悪く、そして、粉砕のエネルギー効率が悪いという問題がある。
【０００７】
なお、分散室（コレクター部）にルーバーを設けた分級機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、ルーバーに粉体及び一次エアーを導入するノズルを差し込むとともに、ルーバー外周面より二次エアーを流入させて、分散を向上させる機構となっているため、高圧エアーと共に流入する原料を供給すると、分散室内の圧力差によって、原料が分散室から大気放出され分級継続が不可能となる問題がある。
【０００８】
また、分散室に、複数の案内羽根を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環と、該ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給される流路とを設けた気流式分級装置であって、粉砕で発生した超微粉を分散室で予め回収し分級精度を向上させ、また、分散室内部に設置したルーバー環における各羽根間の隙間を介して高圧エアーと共に原料をコレクター分散室に分散流入させることにより、分散性を向上させた気流式分級機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この気流式分級機を用いることにより、粉体材料供給口より投入された粉体材料がルーバー環における各羽根間の隙間を通り、全周から分散室内に分散供給できるようになり、従来の分級機と比較して供給される粒子同士の凝集を防止できる効果がある。
【０００９】
しかしながら、ルーバー環側壁面の延長線（粉体材料供給口入口内側と、粉体材料供給口出口内側とを結んだ直線の延長線）より、ルーバー環が外側に張り出しているので(図５)、前記分級機では、粉体材料供給口より供給された気流が羽根に衝突し、旋回速度が遅くなることがあり、また、気流が羽根に衝突することで、羽根と羽根の隙間の気流が乱れ、隙間の速度が環状に配置されている羽根の場所によって速度分布が異なるので、供給された粉体材料が十分に分散できず、分級精度及び製品収率が低下してしまうという問題がある。
また、原料（トナー）を原料投入管から投入した後に、該トナーを分散室ガイドベーンから導入された気体によって分散する技術が提案されています（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、この技術では、ルーバー環の中を原料と気体の両方が通るものではなく、供給された原料を効率的に分散できないという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、分級装置の分級室内での分級精度を向上させ、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で分離することができる分級装置及び分級方法、並びにトナー及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 円筒形状のケーシングと、該ケーシングの上部に配置された、高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口と、前記ケーシングの上部に配置された、複数の円弧状の案内羽根が環状に配置されたルーバー環と、前記粉体材料供給口の下方に配置されたセンターコアと、該センターコアの下方に配置され、中心に開口部を有するセパレータコアと、を有し、前記ケーシングの上部内壁及び前記センターコアで画成され、前記高圧エアーと共に前記粉体材料を分散するための分散室と、前記センターコア、前記セパレータコア、及び前記ケーシングの内壁で画成され、前記分散室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分級室と、前記ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給される流路と、を備え、前記粉体材料供給口と前記ルーバー環を含む断面において、前記ルーバー環が、前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線と交差しない位置に配置されたことを特徴とする分級装置である。
＜２＞ 粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、前記粉体材料供給口の導入開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコアの中心を通る線と、前記粉体材料供給口の前記ルーバー環側壁面の延長線との交点から前記ケーシングの中心までの距離Ｒ１と、前記ルーバー環外側から前記センターコアの中心までの距離Ｒ２とが、Ｒ１≧Ｒ２を満たす前記＜１＞に記載の分級装置である。
＜３＞ 粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、案内羽根の両端とセンターコアの中心とがなす角度αが、α≧３０°を満たす前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の分級装置である。
＜４＞ 粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、前記粉体材料供給口の導入開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコアの中心を通る線及び前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線の交点と前記センターコアの中心とを結ぶ線と、前記ケーシングの内壁及び前記ルーバー環側壁面の交点と前記センターコアの中心とを結ぶ線と、がなす角βが、β≧１５°を満たす前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の分級装置である。
＜５＞ 案内羽根が、分級装置の重力方向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前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の分級装置である。
＜６＞ 案内羽根が、脱着可能である前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の分級装置である。
＜７＞ 前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の分級装置を用いたことを特徴とする分級方法である。
＜８＞ 前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の分級装置を用いて粉体材料を分級する分級工程を少なくとも含むことを特徴とするトナーの製造方法である。
＜９＞ 前記＜８＞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である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、従来における前記問題を解決することができ、分級装置の分級室内での分級精度を向上させ、必要とする大きさの範囲の粒子を高効率で分離することができる分級装置及び分級方法、並びにトナー及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、トナーの粉砕粗粉分級フローを示す概略構成図である（その１）。
【図２】図２は、トナーの粉砕粗粉分級フローを示す概略構成図である（その２）。
【図３】図３は、トナーの粉砕粗粉分級フローを示す概略構成図である（その３）。
【図４】図４は、従来の分級装置の一例の構成を示す概略断面図である。
【図５】図５は、従来の分級装置の一例を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る分級装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】図７は、図６のＡ−Ａ断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明に係る分級装置の他の一例を示す概略構成図である（その１）。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明に係る分級装置の他の一例を示す概略構成図である（その２）。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明に係る分級装置の他の一例を示す概略構成図である（その３）。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明に係る分級装置の他の一例を示す概略構成図である（その４）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（分級装置及び分級方法）
以下、本発明の分級装置の説明を通じて、本発明の分級方法の詳細についても明らかにする。
本発明の分級装置は、少なくとも、ケーシングと、粉体材料供給口と、ルーバー環と、センターコアと、セパレータコアと、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
前記分級装置は、分散室と、分級室と、流路とを備える。
【００１５】
＜ケーシング＞
前記ケーシングの形状としては、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。
前記ケーシングの構造、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。
【００１６】
＜粉体材料供給口＞
前記粉体材料供給口は、ケーシングの上部に配置され、高圧エアー及び粉体材料を供給するためのものであり、高圧エアー及び粉体材料を供給される導入開口端と、粉体材料供給口の内壁とによって画成されるものである。
前記粉体材料供給口の形状、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。
前記導入開口端の形状としては、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。
前記導入開口端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、１１０ｍｍ〜１７０ｍｍが好ましい。
【００１７】
−高圧エアー−
前記高圧エアーとしては、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、０．４ＭＰａ〜０．７ＭＰａの空気、などが挙げられる。
【００１８】
−粉体材料−
前記粉体材料としては、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。
前記粉体材料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、３μｍ〜１５μｍが好ましく、５μｍ〜８μｍがより好ましい。
【００１９】
＜ルーバー環＞
前記ルーバー環は、前記ケーシングの上部に、複数の案内羽根が環状に配置されたものである。
前記ルーバー環は、粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線と交差しない位置に配置されている。
【００２０】
−案内羽根−
前記案内羽根の断面形状としては、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、円弧状、矩形状、などが挙げられる。
これらの中でも、案内羽根の隙間を通過する流れを滑らかにする点で、円弧状が好ましい。
前記案内羽根の配置としては、粉体材料供給口から投入された粉体にかかる遠心力を均一にできるという点で、分級装置の重力方向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が好ましい。
前記案内羽根の厚みとしては、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、２ｍｍ〜６ｍｍが好ましい。
前記案内羽根の厚みが、２ｍｍ未満であると、ルーバー環の機械的強度が低下するばかりでなく、粉体材料の構成によっては、連続運転時に、羽根の表面が磨耗して、案内羽根が破損することがあり、６ｍｍ超であると、案内羽根の隙間が狭くなり、圧力損失によって供給されたエアがスムースに流れなくなり、分級室での流れの速度が減少し、分級効率が低下することがある。
前記案内羽根は、同じケーシングを用い、案内羽根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、脱着可能であることが好ましい。
前記案内羽根の両端と前記ケーシングの中心とがなす角度α（図７）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、３０°以上であることが好ましく、３０°〜６０°であることがより好ましく、４０°〜６０°であることが特に好ましい。
前記角度αが、３０°未満であると、隙間の速度が十分に上がらず、円周上の速度もばらついてしまうことがある。一方、前記角度αが、４０°〜６０°であると、隙間を通過する間に粉体の速度が上がり、円周上の速度も安定する点で有利である。
前記案内羽根の枚数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１０枚〜２０枚が好ましく、１２枚〜１６枚がより好ましい。
前記案内羽根同士の隙間距離としては、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。
【００２１】
＜センターコア＞
前記センターコアは、粉体材料供給口の下方に配置されたものである。
前記センターコアの形状としては、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、旋回流を滑らかに形成できる点で、笠形状が好ましい。
前記センターコアの構造、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。
前記センターコアは、その中心に設けられた微粉排出孔（不図示）と、後述するセパレータコアの開口部に延びる微粉排出管（不図示）とを有することにより、後述する分散室内の高圧エアーと共に流入した粉砕物又は原料の分散性を、従来の分級装置と比べて、向上させる効果がさらに有効活用され、粉砕で発生した超微粉を分散室で予め回収し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。
【００２２】
＜セパレータコア＞
前記セパレータコアは、センターコアの下方に配置され、中心に開口部を有するものである。
前記セパレータコアの形状としては、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、前記センターコアと同様に、旋回流を滑らかに形成できる点で、笠形状が好ましい。
前記セパレータコアの構造、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。
前記セパレータコアは、その中心に設けられた微粉排出口（図６の１０）と、セパレータコアの開口部に延びる微粉排出管（図６の１１）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。
【００２３】
＜分散室＞
前記分散室は、前記ケーシングの上部内壁及び前記センターコアで画成され、前記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。
前記分散室の形状、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。
【００２４】
＜分級室＞
前記分級室は、前記センターコア、前記セパレータコア、及び前記ケーシングの内壁で画成され、前記分散室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。
前記分級室の形状、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。
【００２５】
＜流路＞
前記流路は、ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給されるものである。
【００２６】
＜距離Ｒ１と距離Ｒ２との関係＞
図７に示すように、粉体材料供給口２の導入開口端２ａを含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線と、粉体材料供給口２のルーバー環側壁面２ｂの延長線との交点１８からセンターコア９の中心１９までの距離（粉体材料供給口２の入口内側１６と出口内側１７とを結んだ直線２ｂの延長線、及びセンターコア９の中心１９から粉体材料供給口と平行な直線の交点１８からセンターコア９の中心１９までの距離）Ｒ１と、ルーバー環外側６ａからセンターコア９の中心１９までの距離Ｒ２とが、Ｒ１≧Ｒ２を満たす。
【００２７】
＜角β＞
図７に示すように、粉体材料供給口２のルーバー環側壁面２ｂの延長線（粉体材料供給口２の入口内側１６と出口内側１７とを結んだ直線の延長線２ｂ）と、粉体材料供給口２の導入開口端２ａを含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線との交点１８とし、ケーシング１５の内壁と粉体材料供給口２のルーバー環側壁面２ｂとの交点（粉体材料供給口２の出口内側）１７とした場合、交点１８とセンターコア９の中心１９とを結ぶ線と、交点１７とセンターコア９の中心１９とを結ぶ線と、がなす角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が、１５°以上が好ましく、３０°以上がより好ましい。
前記角βが、１５°未満であると、ケーシングの内側を回る気流の速度が速くなることで、トナーがルーバー環の隙間を通り分級室へ導かれにくくなることがある。一方、前記角βが、３０°以上であると、ケーシングの内側を回る気流の速度が遅くなることで、トナーがルーバー環の隙間を通り分級室へ導かれ易くなる点で好ましい。
【００２８】
以下に、本発明に係る気流式分級装置について説明する。
なお、本発明の気流式分級装置は、図１〜図３に示した微粉砕粗粉分級工程で使用されるものである。
【００２９】
図６は、本発明に係る気流式分級装置の一例を示す概略断面図である。
図６において、気流式分級装置は、上部に高圧エアー及び粉体材料（粉状の原料及び原料の粉砕物）を供給する粉体材料供給口２を有する円筒形状のケーシング１５内に、上から順に笠形状のセンターコア９と、笠形状で中心に開口部１０を有するセパレータコア１３とを有し、前記ケーシング１５の上部内壁とセンターコア９とで画成され、前記高圧エアーと共に供給される粉体材料を分散する分散室１と、前記センターコア９、セパレータコア１３、ケーシング１５の内壁とで画成され、前記分散室１から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分離する分級室７と、下部ホッパー８と、から構成されている。
【００３０】
図７は、図４のＡ−Ａ断面図である。
図７に示すように、分散室１内にルーバー環６を設けることにより、粉体材料供給口２から供給される高圧エアー及び粉体材料（流粉体）は、流路３を通ってルーバー環６の外周全周に行き渡るとともに、ルーバー環６の羽根５の間を通って分散室内部４に流入することから、粉流体がルーバー環６の外周から均等にルーバー環６の内側（分散室内部４）に流入することとなり、分散室１における粉体材料の分散をさらに向上させることができる。
【００３１】
また、図７に示すように、本発明の分級装置においては、分散室内部４に円弧状の複数の羽根５を配置したルーバー環６を有し、粉体材料供給口の開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線と、粉体材料供給口２のルーバー環側壁面２ｂの延長線との交点１８からケーシングの中心１９までの距離（粉体材料供給口入口内側１６と材料供給口出口内側１７を結んだ直線との交点１８から、センターコア９の中心１９までの距離）をＲ１、ルーバー環６外側とセンターコア９の中心１９までの距離をＲ２とした場合、Ｒ１≧Ｒ２を満たすように設定されている。
センターコア９の中心１９は、分級装置の重力方向の中心軸で定義されるものである。
【００３２】
上記のような関係が成立するようルーバー環６を構成することによって、粉体材料供給口２より投入された粉体材料は、ルーバー環６における各羽根間の隙間を通り、全周から分散室１内に分散供給できるようになり、供給される粒子同士の凝集を防止できる効果がある。
また、Ｒ１≧Ｒ２としたことで、前記粉体材料供給口２のルーバー環側内壁面２ｂ（粉体材料供給口入口内側１６と粉体材料供給口出口内側１７を結んだ直線）の延長線より、ルーバー環６が内側（センターコア９の中心１９側）に配置されるようになり、粉体材料供給口２より供給された気流が羽根５に衝突することがなく、羽根５と羽根５の隙間の気流が乱れることなく、さらに、環状に配置されている羽根５の隙間の速度も円周上で均一になり、供給された粉体材料を十分に分散することができ、効率良く粗粉と微粉とに遠心分級することができる。
【００３３】
本発明者らは、ルーバー環６を構成している円弧状の複数の羽根５を配置したルーバー環６を有し、前記粉体材料供給口入口内側１６と材料供給口出口内側１７を結んだ直線の延長線と、粉体材料供給口２の導入開口端２ａを含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線（センターコア９の中心１９から粉体材料供給口２の導入開口端２ａと平行に延びる直線）との交点１８から、センターコア９の中心１９までの距離をＲ１、ルーバー環６外側とセンターコア９の中心１９までの距離をＲ２とした場合、Ｒ１≧Ｒ２を満たすようにした場合と、図５に示す従来のルーバー環（Ｒ１＜Ｒ２）とについて、数値解析を行った。その結果、Ｒ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６を設置した場合、図５のルーバー環を設置した場合に比べて、羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出すると、最大速度と最小速度の差が従来のルーバー環が約１８ｍ/ｓであったのに対し、Ｒ１≧Ｒ２の条件では約４ｍ/ｓになることが分かった。ここで隙間を通過する速度は、気流速度を指す。
過去の本発明者らの実験および数値解析結果から、本発明のような分散室内に配置されたルーバー環６を利用して粉体材料を粗粉と微粉に分級する機構において、その粉体材料が羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出したとき、最大速度と最小速度の差が約５ｍ/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おり、羽根５と羽根５の隙間を通過する速度の最大速度と最小速度の差が５ｍ/ｓ以下になるＲ１≧Ｒ２の条件を満たすようにすることで、従来よりも分級効率を向上させることができる。
【００３４】
次に、前記のＲ１≧Ｒ２の条件に加えて、ルーバー環６を構成している羽根５それぞれの両端とケーシング１５の中心とがなす角度をαとした場合、α≧３０°を満たす場合と、α＜３０°を満たす場合のルーバー環６とについて、数値解析を行った。その結果、α≧３０°とＲ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６を設置した場合、羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出すると、最大速度と最小速度の差が約２ｍ/ｓであり前記のＲ１≧Ｒ２の条件を満たした場合の約４ｍ/ｓに比べて約２ｍ/ｓ速度差を抑えることができた。また、Ｒ１≧Ｒ２、α＜３０°の条件のルーバー環６を設置した場合、最大速度と最小速度の差は約５ｍ/ｓであり、前記のＲ１≧Ｒ２に比べて約１ｍ/ｓ速度差が大きくなり、効果が見られなかった。よって、α≧３０°の条件を満たすことで、従来よりもさらに分級効率を向上させることができる。なお、αの上限は６５°程度である。
【００３５】
さらに、前記のＲ１≧Ｒ２の条件に加えて、粉体材料供給口出口内側１７と、粉体材料供給口２のルーバー環側内壁面２ｂ（粉体材料供給口入口内側１６と粉体材料供給口出口内側１７を結んだ直線）の延長線と、粉体材料供給口２の開口端２ａを含む線と平行であり、かつ、センターコア９の中心１９を通る線（センターコア９の中心１９から粉体材料供給口２と平行に延びる直線）との交点１８と、センターコア９の中心１９とがなす角をβとした場合、β≧１５°を満たす場合と、β＜１５°を満たす場合のルーバー環６とについて、数値解析を行った。その結果、β≧１５°とＲ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６を設置した場合、羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出すると、最大速度と最小速度の差が約３ｍ/ｓであり、前記のＲ１≧Ｒ２の条件を満たした場合の４ｍ/ｓに比べて約１ｍ/ｓ速度差を抑えることができた。羽根５と羽根５の隙間を通過する速度を円周上に抽出すると、Ｒ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６と、β≧１５°の条件を加えたルーバー環６では最大速度と最小速度の差は約４ｍ/ｓである。また、Ｒ１≧Ｒ２の条件のルーバー環６とβ＜１５°の条件を加えたルーバー環６では、最大速度と最小速度の差は約５ｍ/ｓであり、前記のＲ１≧Ｒ２に比べて約１ｍ/ｓ速度差が大きくなり、効果が見られなかった。よってβ≧１５°の条件を満たすようにすることで、従来よりも分級効果を更に向上させることができるのである。なお、βの上限は４５°程度である。
【００３６】
さらに、図８Ａ〜Ｄに示すように、ルーバー環６を構成している複数の羽根５を脱着可能なようにした。図８Ａ〜Ｄは、羽根５の脱着機構の一部を示す構成図であり、それぞれ分級装置から取り外したときの状態を示す。通常、連続的に分級装置を運転し、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、羽根５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羽根５の隙間が狭くなるため、圧力損失が生じ、このため供給されたエアーが滑らかに流れなくなり、分級室７でのエアー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、羽根５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。
【００３７】
本発明の分級装置及び分級方法は、分級装置を構成しているルーバー環６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、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及び分級方法は、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用に、極めて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。
【００３８】
（トナーの製造方法）
本発明の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。
前記分級工程は、上述した本発明の前記分級装置を用いて行われる。
【００３９】
＜溶融混練工程＞
前記溶融混練工程は、トナー材料を混合し、該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。
該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。前記溶融混練機の具体例としては、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、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。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、該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。
【００４０】
前記トナー材料は、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。
【００４１】
−結着樹脂−
前記結着樹脂としては、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、又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、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１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４２】
−着色剤−
前記着色剤としては、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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
前記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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記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、又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。
【００４４】
前記着色剤の前記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。前記含有量が、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。
【００４５】
前記着色剤は、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。該樹脂としては、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、スチレン又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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４６】
前記スチレン又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。
前記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。
【００４７】
前記マスターバッチは、前記マスターバッチ用樹脂と、前記着色剤とを高せん断力をかけて混合又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。前記フラッシング法は、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又は混練し、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。前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分散装置が好適に用いられる。
【００４８】
−離型剤−
前記離型剤としては、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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４９】
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
前記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。
【００５０】
前記ポリオレフィンワックスとしては、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。
【００５１】
前記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、パラフィンワックス、サゾールワックスなどが挙げられる。
【００５２】
前記離型剤の前記トナーにおける含有量としては、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。前記含有量が、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。
【００５３】
−帯電制御剤−
前記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、無色乃至白色に近い材料が好ましく、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、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、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、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５４】
前記帯電制御剤は、市販品を使用してもよく、該市販品としては、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、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。
前記帯電制御剤は、前記マスターバッチと共に溶融混練させた後、溶解乃至分散させてもよく、前記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。
【００５５】
前記帯電制御剤の前記トナーにおける含有量としては、前記結着樹脂の種類、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、前記結着樹脂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。
前記含有量が、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。
【００５６】
−その他の成分−
前記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。
【００５７】
前記外添剤としては、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）又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。
【００５８】
＜粉砕工程＞
前記粉砕工程は、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り、前記粉砕工程で用いられる該粉砕機としては、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。
前記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。
前記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。
前記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。
【００５９】
（トナー）
本発明のトナーは、本発明の前記トナーの製造方法により製造される。
前記トナーは、粒径４．０μｍ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１２．７μｍ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。
前記トナーの体積平均粒径は、５．０μｍ〜１２．０μｍが好ましく、５．０μｍ〜８．０μｍがより好ましい。
ここで、前記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、又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。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明の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。
【００６１】
本実施例においては、スチレン−アクリル共重合体８５質量部、及びカーボンブラック１５質量部の混合物を溶融混練、冷却し、これをハンマーミルで粗粉砕し、流動層式粉砕機にて、微粉砕した粉体材料を、図６及び図７に示す分級装置によって分級を行った例を以下に示す。
以下の実施例及び比較例において、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。
【００６２】
＜体積平均粒径及び粒度分布の測定＞
コールターカウンター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１００ｍＬ〜１５０ｍＬ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０．１ｍＬ〜５ｍＬ加えた。ここで、電解液として１級塩化ナトリウムを用いて１質量％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２ｍｇ〜２０ｍｇ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、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、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、２．００μｍ以上２．５２μｍ未満；２．５２μｍ以上３．１７μｍ未満；３．１７μｍ以上４．００μｍ未満；４．００μｍ以上５．０４μｍ未満；５．０４μｍ以上６．３５μｍ未満；６．３５μｍ以上８．００μｍ未満；８．００μｍ以上１０．０８μｍ未満；１０．０８μｍ以上１２．７０μｍ未満；１２．７０μｍ以上１６．００μｍ未満；１６．００μｍ以上２０．２０μｍ未満；２０．２０μｍ以上２５．４０μｍ未満；２５．４０μｍ以上３２．００μｍ未満；３２．００μｍ以上４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とした。
【００６３】
（実施例１）
図７に示す距離Ｒ１、Ｒ２、角度α、角度βを、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝２５°、β＝１０°としたルーバー環６を設置し、さらに、羽根５の厚みは４ｍｍ、羽根５は１３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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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８０ｋｇ／ｈであった。
【００６４】
（実施例２）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝３０°、β＝１０°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）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８２ｋｇ／ｈであった。
【００６５】
（実施例３）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝２５°、β＝１５°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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８３ｋｇ／ｈであった。
【００６６】
（実施例４）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝３０°、β＝１５°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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８５ｋｇ／ｈであった。
【００６７】
（実施例５）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝４０°、β＝１５°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）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８７ｋｇ／ｈであった。
【００６８】
（実施例６）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝４０°、β＝３０°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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９０ｋｇ／ｈであった。
【００６９】
（実施例７）
実施例１において、Ｒ１＝２７５ｍｍ、Ｒ２＝２７５ｍｍ、α＝２５°、β＝１０°としたルーバー環６を設置した以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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７８ｋｇ／ｈであった。
【００７０】
(実施例８)
羽根５を脱着可能とした以外は、実施例１と同様に粉体材料を連続分級してから、ルーバー環６を清掃し、粉体材料の種類を変更させて再び連続分級を実施した。その結果、ルーバー環６の清掃時間について、実施例１に比べ約５０％の短縮が可能となった。
【００７１】
（比較例１）
実施例１において、Ｒ１＝２２０ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝２０°、β＝３０°としたルーバー環６を設置し、さらに、羽根５の枚数を２４枚とした以外は、実施例１と同様の条件および装置を用い、実施例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．６％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７５ｋｇ／ｈであった。
【００７２】
（比較例２）
比較例２において、Ｒ１＝２２０ｍｍ、Ｒ２＝２６０ｍｍ、α＝１５°、β＝３０°としたルーバー環６を設置し、さらに、羽根５の枚数を２４枚とした以外は、比較例１と同様の条件および装置を用い、比較例１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４．７μｍ（コールターカウンタによる測定）、８．０μｍ以上の粗粉含有率（質量％）１．８％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７３ｋｇ／ｈであった。
【００７３】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の分級装置及び分級方法は、分級装置における貫通孔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。
【符号の説明】
【００７５】
ＢＦ１，ＢＦ２ バグフィルター
ＢＬ１，ＢＬ２ ブロアー
ＣＹ１，ＣＹ２ サイクロン
ＦＥ１，ＦＥ２ 原料供給管
ＦＺ１，ＦＺ２ 粉砕機
ＢＺ１，ＢＺ２ 分級機
１ 分散室
２ 粉体材料供給口
３ 流路
４ 分散室内部
５ 羽根
６ ルーバー環
７ 分級室
８ 下部ホッパー
９ センターコア
１０ 微粉排出口
１１ 微粉排出管
１２ 粗粉排出口
１３ セパレートコア
１４ 二次空気流入口
１５ ケーシング
１６ 粉体材料供給口入口内側
１７ 粉体材料供給口出口内側
１８ 交点
１９ センターコア中心
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特許第２７６６７９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１８９９８０号公報
【特許文献３】特許第２５９７７９４号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のケーシングと、
該ケーシングの上部に配置された、高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口と、
前記ケーシングの上部に配置された、複数の円弧状の案内羽根が環状に配置されたルーバー環と、
前記粉体材料供給口の下方に配置されたセンターコアと、
該センターコアの下方に配置され、中心に開口部を有するセパレータコアと、を有し、
前記ケーシングの上部内壁及び前記センターコアで画成され、前記高圧エアーと共に前記粉体材料を分散するための分散室と、
前記センターコア、前記セパレータコア、及び前記ケーシングの内壁で画成され、前記分散室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分級室と、
前記ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給される流路と、を備え、
前記粉体材料供給口と前記ルーバー環を含む断面において、
前記ルーバー環が、前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線と交差しない位置に配置されたことを特徴とする分級装置。
【請求項２】
粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、
前記粉体材料供給口の導入開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコアの中心を通る線と、前記粉体材料供給口の前記ルーバー環側壁面の延長線との交点から前記ケーシングの中心までの距離Ｒ１と、
前記ルーバー環外側から前記センターコアの中心までの距離Ｒ２とが、Ｒ１≧Ｒ２を満たす請求項１に記載の分級装置。
【請求項３】
粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、
案内羽根の両端とセンターコアの中心とがなす角度αが、α≧３０°を満たす請求項１から２のいずれかに記載の分級装置。
【請求項４】
粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、
前記粉体材料供給口の導入開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコアの中心を通る線及び前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線の交点と前記センターコアの中心とを結ぶ線と、
前記ケーシングの内壁及び前記ルーバー環側壁面の交点と前記センターコアの中心とを結ぶ線と、
がなす角βが、β≧１５°を満たす請求項１から３のいずれかに記載の分級装置。
【請求項５】
案内羽根が、分級装置の重力方向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請求項１から４のいずれかに記載の分級装置。
【請求項６】
案内羽根が、脱着可能である請求項１から５のいずれかに記載の分級装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の分級装置を用いたことを特徴とする分級方法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかに記載の分級装置を用いて粉体材料を分級する分級工程を少なくとも含むことを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項９】
請求項８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】
円筒形状のケーシングと、
該ケーシングの上部に配置された、高圧エアー及び粉体材料を供給する粉体材料供給口と、
前記ケーシングの上部に配置された、複数の円弧状の案内羽根が環状に配置されたルーバー環と、
前記粉体材料供給口の下方に配置されたセンターコアと、
該センターコアの下方に配置され、中心に開口部を有するセパレータコアと、を有し、
前記ケーシングの上部内壁及び前記センターコアで画成され、前記高圧エアーと共に前記粉体材料を分散するための分散室と、
前記センターコア、前記セパレータコア、及び前記ケーシングの内壁で画成され、前記分散室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分級室と、
前記ルーバー環の外周に配置され、前記粉体材料供給口から高圧エアー及び粉体材料が供給される流路と、を備え、
前記粉体材料供給口と前記ルーバー環を含む断面において、
前記ルーバー環が、前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線と交差しない位置に配置されたことを特徴とする分級装置。
【請求項２】
粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、
前記粉体材料供給口の導入開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコアの中心を通る線と、前記粉体材料供給口の前記ルーバー環側壁面の延長線との交点から前記ケーシングの中心までの距離Ｒ１と、
前記ルーバー環外側から前記センターコアの中心までの距離Ｒ２とが、Ｒ１≧Ｒ２を満たす請求項１に記載の分級装置。
【請求項３】
粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、
案内羽根の両端とセンターコアの中心とがなす角度αが、α≧３０°を満たす請求項１から２のいずれかに記載の分級装置。
【請求項４】
粉体材料供給口とルーバー環を含む断面において、
前記粉体材料供給口の導入開口端を含む線と平行であり、かつ、センターコアの中心を通る線及び前記粉体材料供給口のルーバー環側壁面の延長線の交点と前記センターコアの中心とを結ぶ線と、
前記ケーシングの内壁及び前記ルーバー環側壁面の交点と前記センターコアの中心とを結ぶ線と、
がなす角βが、β≧１５°を満たす請求項１から３のいずれかに記載の分級装置。
【請求項５】
案内羽根が、分級装置の重力方向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請求項１から４のいずれかに記載の分級装置。
【請求項６】
案内羽根が、脱着可能である請求項１から５のいずれかに記載の分級装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の分級装置を用いたことを特徴とする分級方法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかに記載の分級装置を用いて粉体材料を分級する分級工程を少なくとも含むことを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項９】
請求項８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８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【公開番号】特開２０１２−４５４７７（Ｐ２０１２−４５４７７Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９３４８（Ｐ２０１０−１８９３４８）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【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３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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