気流式分級装置及び微小粒子製造装置
【課題】粒子の目標粒径に対し、過剰微粉や過剰粗粉混入を容易に抑制することができる気流式分級装置及び微小粒子製造装置を提供する。
【解決手段】高圧エア及び粉体材料が導入される分散室１と、分散室１の下部に位置し、上側にセンターコア５、下側に中心に開口部７を有するセパレータコア８が設けられ、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２と、セパレータコア８の開口部７の下側に連結される微粉排出管１３と、セパレータコア８の開口部７の直上部分を囲う遮蔽リング部材２ＦＲと、少なくとも遮蔽リング部材２ＦＲよりも上側に、開口部７の開口端に対応して複数の羽根板を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー管２Ｆと、を備える。
【解決手段】高圧エア及び粉体材料が導入される分散室１と、分散室１の下部に位置し、上側にセンターコア５、下側に中心に開口部７を有するセパレータコア８が設けられ、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２と、セパレータコア８の開口部７の下側に連結される微粉排出管１３と、セパレータコア８の開口部７の直上部分を囲う遮蔽リング部材２ＦＲと、少なくとも遮蔽リング部材２ＦＲよりも上側に、開口部７の開口端に対応して複数の羽根板を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー管２Ｆと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉や粗大粒子の混入を抑制し、効率良く粒度分布のシャープなトナー粉などの粉体材料を製造するための気流式分級装置及び該気流式分級装置を備える微小粒子製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーの微粉砕粗粉装置としては、１台の分級機と１台の粉砕機からなるものを２組組み合わせたもの、又は２台の分級機と１台の粉砕機からなるものが知られている。またその例としては、高圧気流をジェットノズルから噴出させ、そのジェット気流中に原料粒子を巻き込み、粒子の相互衝突又は壁その他の衝突体との衝突で粉砕を進めるいわゆるジェット式粉砕手段であるジェットミル、または表面に凹凸のあるロータを高速回転し、その周囲内面に凹凸面を固定配置したステータ間によって発生するうず流によりトナーを粉砕する機械式粉砕機を粉砕手段として用い、該粉砕手段１つまたは２つと、粗粉分級手段２つが結合されて、粉砕に供された後、分級手段２つが結合されて微粉分級する構成のものがある。
【０００３】
図１は、それぞれ従来行われているトナー製造方法（微小粒子製造装置）における各工程のフローの例である。例えば微粉砕粗粉分級工程は閉回路粉砕で行われ、原料は原料供給管８１を経て粉砕手段８２で粉砕された後、サイクロン８４で一旦捕集され、粗粉分級手段８５へ導入され粉砕物と微粉とに分けられる。粗粉は配管８３を経て戻り再び粉砕機８２で粉砕される。粉砕工程で生じた微粉は経路８６を通じてサイクロン８７で捕集された後、微粉分級工程に供される。微粉分級工程において分級手段に供給される粉体は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある広範囲の粒径のトナーが粉砕手段と分級手段との間を循環して供給されるため、粒度がブロードであり、目的の粒度を得るためには製品回収率が悪く、閉回路粉砕を行っている機械式粉砕機へのトナー戻し量が増加し、非常に負荷の大きい状態で運転しなくてはならない。微粉分級工程において、トナーは微粉分級機８８でさらに分級され、製品は製品回収器８９に回収される。
【０００４】
分級された微粉は経路９０を経由してサイクロン９１に一旦捕集された後、経路９２を経由して微粉分級機９４で再度分級され、粗粒子は経路９３を経て分級機８８に再び戻される。また微粉は経路９５を経由してサイクロン９６に捕集された後、微粉９７として回収される。この微粉分級機８８、９４は、処理能力に応じて一段分級機および二段分級機の中から好適なものを用いることができる。
【０００５】
しかしながら、この系では、分級手段に供給される粉体は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある種々の粒径のトナーが粉砕手段と分級手段の間を循環して供給されるため、粒度が非常にブロードであり、且つ目的の粒度を得るためには、非常に負荷の大きい状態で運転されることになる。従って、分級された製品には、品質上悪影響を及ぼす粗粒子が多くなる。一方、再度粉砕へ戻される粗粉側には、本来、これ以上粉砕の必要のない微粉が多く混入してこれらの微粉がさらに粉砕されることから、粉砕品中の微粉の割合が多くなって、微粉の凝集物等が発生することもあり、次工程の分級工程で微粉除去を行って所望の粒度を得ても収率が低い。
【０００６】
また上述のとおり、従来のトナー製造方法では粗粉や微粉の割合が多くなるので、このよういにして製造された現像剤を用いて得られた画像は帯電量が安定せず、濃度も一定とならない。即ち、トナーの帯電量に影響を与える過粉砕されたトナーは地汚れ現象を引き起こし、粉砕不足であるトナーは転写不良で画像欠陥や品質の低下を引き起こす。また、生産においては分級機に過大な負荷がかかるため分級の効率が悪く、粉砕における粉砕エネルギー効率も悪いという問題がある。
【０００７】
ところで、近年の乾式トナーにおいては、高画質を目指してデジタル化が進み、粒径の制御すなわちトナー要求粒径に対し、過剰微粉や粗大粒子混入が少ないシャープな粒径が要求されている。従来の粉砕プロセスでは、微粉砕工程での消費エネルギーが大きく経済的に有利な方法とは言えない。また、ジェット式粉砕機による粉砕では、製品として不要な粗粉の発生が重量割合で１〜１５％とかなり多く、それがために、製品トナーへの粗粉の混入を招き易く、粗粉を除去するための生産効率が悪く、結果さらに小粒径化させるため追加エネルギーを必要とする。さらに上記従来の分級機では粉砕処理能力および消費動力などの点で粉砕性能が不十分であるだけでなく、画像品質面で粒度や分布が重要で、帯電量分布などに悪影響を与える問題があった。
【０００８】
そこで、特許文献１，２では、微粉や粗大粒子の混入を抑制し、効率よく粒度分布のシャープな粉体材料を製造するために分散室や分級室を改良した気流式分級装置が提案されている。
しかしながら、体積平均粒径５μｍ以下で上記トナー要求粒径（粒度分布）を満足させるためには更なる粗粉分級精度の向上が必要であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、粒子の目標粒径に対し、過剰微粉や過剰粗粉混入を容易に抑制することができる気流式分級装置及び微小粒子製造装置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】
【００１０】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 高圧エア及び粉体材料が導入される分散室（分散室１）と、前記分散室の下部に位置し、上側にセンターコア（センターコア５）、下側に中心に開口部（開口部７）を有するセパレータコア（セパレータコア８）が設けられ、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分級室（分級室２）と、前記セパレータコアの開口部の下側に連結される微粉排出管（微粉排出管１３）と、前記セパレータコアの開口部の直上部分を囲う遮蔽リング部材（遮蔽リング部材２ＦＲ）と、少なくとも前記遮蔽リング部材よりも上側に、前記開口部の開口端に対応して複数の羽根板（羽根板２Ｆａ）を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー管（ルーバー管２Ｆ）と、を備えることを特徴とする気流式分級装置（気流式分級装置１００、図２，図３）。
〔２〕 前記遮蔽リング部材の高さＴは、１／５Ｈ≦Ｔ≦３／５Ｈ（Ｈ：前記ルーバー管の高さ）を満足することを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置。
〔３〕 前記遮蔽リング部材は、上部に円周外側に張り出した鍔部（鍔部２ＦＲａ）を有することを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の気流式分級装置（図４）。
〔４〕 前記鍔部の張り出し幅Ｄは、１／２０Ｒ≦Ｄ≦５／２０Ｒ（Ｒ：前記遮蔽リング部材のリング径）を満足することを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置。
〔５〕 前記センターコアは、その中心に設けられる微粉排出口（微粉排出口５ａ）と、前記微粉排出口に接続され該微粉排出口から前記セパレートコアの開口部に延びる第２微粉排出管（第２微粉排出管５ｂ）と、を有することを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の気流式分級装置（図２）。
〔６〕 前記分散室は、その上部中心に該分散室の内部から外部に貫通する気流排出管（気流排出管１５）を有し、該気流排出管の内径Ａは、１／２Ｂ≦Ａ≦３Ｂ（Ｂ：前記微粉排出口の内径）を満足することを特徴とする前記〔５〕に記載の気流式分級装置（図２，図５）。
〔７〕 前記分散室は、その上部中心に該分散室の内部から外部に貫通する気流排出管（気流排出管１５）を有し、該気流排出管の前記分散室内への挿入長さＵＬは、１／５ＤＬ≦ＵＬ≦３／５ＤＬ（ＤＬ：分散室高さ）を満足することを特徴とする前記〔５〕または〔６〕に記載の気流式分級装置（図２，図５）。
〔８〕 機械式粉砕機または気流式粉砕機（粉砕機ＦＺ１，ＦＺ２）と、前記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の気流式分級装置（気流式分級装置１００）と、をそれぞれ１または２以上を連結してなる粉砕粗粉分級装置を備えることを特徴とする微小粒子製造装置（図１，図６〜図８）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の気流式分級装置によれば、遮蔽リング部材とルーバー管により目標粒径に対して過剰な大きさとなる粗粉の混入が抑制されるので、従来の分級装置に比べて分級精度が向上する。
また本発明の微小粒子製造装置によれば、本発明の気流式分級装置を備えるので、シャープな粒度分布の微小粒子群からなる微粉を得ることができる。また分級された粗粉は粉砕機にて再度粉砕され再利用可能とするので消費動力の効率化を図ることができ、とくに乾式トナーの製造に好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】微小粒子製造装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る気流式分級装置の構成を示す断面図である。
【図３】図２の気流式分級装置の開口部付近の構成を示す概略図である。
【図４】図２の気流式分級装置で適用可能な遮蔽リング部材の構成を示す斜視図である。
【図５】図２の気流式分級装置の分散室の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の微小粒子製造装置の粉砕粗粉分級装置に関する構成例（１）を示す概略図である。
【図７】本発明の微小粒子製造装置の粉砕粗粉分級装置に関する構成例（２）を示す概略図である。
【図８】本発明の微小粒子製造装置の粉砕粗粉分級装置に関する構成例（３）を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る気流式分級装置について説明する。
図２は、本発明に係る気流式分級装置の構成例を示す概略断面図である。図２（ａ）は、気流式分級装置の縦断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるｂ−ｂ´断面図である。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、気流式分級装置１００は、上部に高圧エア及び粉体材料（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１ａを有する円筒形状のケーシング１０内に、上から順に笠形状のセンターコア５と、笠形状で中心に開口部７を有するセパレータコア８とを備え、前記ケーシング１０の上部内壁とセンターコア５とで囲われ、前記高圧エア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５、セパレータコア８、ケーシング１０の内壁で囲われ、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２と、下部ホッパー３と、から構成されている。
【００１５】
また、分散室１内に、複数の案内羽根１ｑを一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環１Ｑと、該ルーバー環１Ｑの外周に粉体材料供給口１ａから供給される高圧エア及び粉体材料の流路となる空間１ｂと、を設けている（図２（ｂ））。案内羽根１ｑ同士の間隔は、１〜１５ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
分散室１内にルーバー環１Ｑを設けることにより、粉体材料供給口１ａから供給される高圧エア及び粉体材料（粉流体）は、空間１ｂの流路を通ってルーバー環１Ｑの外周全周に行き渡るとともに、ルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの間を通って分散室１内部１ｃに流入することから、粉流体がルーバー環１Ｑの外周から均等に該ルーバー環１Ｑの内側（分散室１内部１ｃ）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。
【００１７】
また、センターコア５は、その中心に微粉排出口５ａを有しており、さらに該微粉排出口５ａからセパレータコア８の開口部７に延びる第２微粉排出管５ｂを有する。
これにより、ルーバー環１Ｑから分散室１内部に流入した粉体物は、分散室１内で旋回流を形成する際、第２微粉排出管５ｂの吸引作用によって更に旋回速度を増し、その分散性が向上する。同時に粉流体中の超微粉砕の粉体（粒径２μｍ以下）を、上記分散作用によって微粉排出口５ａから第２微粉排出管５ｂを通し、さらにセパレータコア８の開口部７、開口部７の下側に連結した微粉排出管１３を通過させて微粉として排出することができる。
【００１８】
また、分級室２の周壁外周部には二次空気流が流入して半自由渦を形成するための流路として羽形状をした二次空気流入口９（分級ルーバー）が具備され、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２内の微粉（粒径２〜３μｍ）は、空気流に乗ってセパレータコア８の開口部７に導かれ、微粉排出管１３よりブロアの吸引力によって排出される。また、粗粉（粒径８μｍ以上）は、セパレータコア８上を旋回する際に遠心力によりセパレータコア８の下縁外周囲に設けられたセパレータコア８と二次空気流入口９の境界部であって環状の粗粉排出口６から下部ホッパー３に重力落下し排出される。
【００１９】
なお、開口部７の上側には、図３に示すように、開口部７の上端部の縁に沿って複数の羽根板２Ｆａを一定間隔を空けて環状に配置してパイプ形状のルーバー管２Ｆを構成している。このルーバー管２Ｆにより、分級室２から開口部７に流れ込む空気流を羽根板２Ｆａの間の隙間で通過させつつ、分級室２内の微粉中に紛れ込む粗粉を羽根板２Ｆａで跳ね返して開口部７への流入を阻止することができる。なお、このルーバー管２Ｆをセパレータコア８からセンターコア５の下面近傍まで延ばして分級室２の中心部全体を覆うようにするとよい。
【００２０】
また、開口部７の上側には、該開口部７の直上部分を囲う遮蔽リング部材２ＦＲが設けられている。これにより、セパレータコア８の上面に沿って開口部７側に這い上がってくる粗粉を遮蔽リング部材２ＦＲでせき止めあるいは跳ね返して開口部７に流入することを防止することが可能となる。また、遮蔽リング部材２ＦＲは導電性部材で構成され、ルーバー管２Ｆと同様にセパレータコア８に固定して使用されるものである。
【００２１】
なお、遮蔽リング部材２ＦＲと後述するルーバー管２Ｆとの配置関係としては、図３に示すように、開口部７直上に設けられたルーバー管２Ｆの開口部７側の外周を遮蔽リング部材２ＦＲで覆うようにルーバー管２Ｆに装着して、羽根板２Ｆａ間の隙間を塞ぐようにするとよい。あるいは、開口部７直上に遮蔽リング部材２ＦＲを設け、ついで該遮蔽リング部材２ＦＲの端部上にルーバー管２Ｆを設けるようにしてもよい。
【００２２】
ここで、図３に示す構成において、遮蔽リング部材２ＦＲの高さＴは、１／５Ｈ≦Ｔ≦３／５Ｈ（Ｈ：ルーバー管の高さ）を満足することが好適である。
【００２３】
また、遮蔽リング部材２ＦＲは、図４に示すように、その上部（セパレータコア８とは反対側）にリング円周外側に張り出した鍔部２ＦＲａを有することが好ましい。これにより、セパレータコア８の上面に沿って分級室２中央部の遮蔽リング部材２ＦＲに到達した粗粉は、該遮蔽リング部材２ＦＲの壁面に沿って上方に移動するが鍔部２ＦＲａで移動方向が反転されてセパレータコア８の外周側の粗粉排出口６に跳ね返されるようになり、効率的に粗粉が微粉に混入することを排除することが可能となる。
【００２４】
このとき、図４に示すように、鍔部２ＦＲａの張り出し幅Ｄは、１／２０Ｒ≦Ｄ≦５／２０Ｒ（Ｒ：前記遮蔽リング部材２ＦＲのリング径）を満足することが好適である。このように鍔部２ＦＲａの張り出し幅Ｄを調整することにより、粉砕粗粉分級工程における体積平均粒度や粗粉含有量をコントロールすることが可能となる。また、処理能力により選定される気流式分級装置の型式によっては鍔部２ＦＲａの張り出し幅Ｄを自在に変更可能な構成とすることも可能である。
【００２５】
また、図２に示すように、分散室１は、その上部中心に分散室１内部から外部に貫通する気流排出管１５を有する。このとき、気流排出管１５の内径Ａが１／２Ｂ≦Ａ≦３Ｂ（Ｂ：微粉排出口５ａの内径）を満足することが好ましい（図５）。
これにより、粉砕分級対象の粒子の体積平均粒度によって固気分離を促進させつつ、分散室１内を旋回する粒子群のうち、小粒径である中心集合粉を限りなく旋回させ、かつ気流排出管１５からの排出を防止する機能を付加することができる。
【００２６】
また、気流排出管１５の分散室１内への挿入長さＵＬは、１／５ＤＬ≦ＵＬ≦３／５ＤＬ（ＤＬ：分散室１の高さ）を満足することが好ましい（図５）。
これにより、粉砕分級対象の粒子の体積平均粒度によって固気分離を促進させつつ、分散室１内を旋回する粒子群のうち、小粒径である中心集合粉の固気分離点を調整可能とし、かつ小粒径である中心集合粉を限りなく旋回させ気流排出管１５からの排出を防止する機能を付加することができる。
【００２７】
つぎに、本発明に係る微小粒子製造装置について説明する。
本発明の微小粒子製造装置は、図１に示した微小粒子製造装置において、粉砕粗粉分級工程に前述した本発明の気流式分級装置１００を適用したものである。すなわち、本発明に係る微小粒子製造装置は、機械式粉砕機または気流式粉砕機と、本発明の気流式分級装置１００と、をそれぞれ１または２以上を連結して粉砕粗粉分級装置として備えるものである。
【００２８】
図６〜図８に、本発明の微小粒子製造装置の粉砕粗粉分級装置に関する構成例を示す。
図６は、粉砕粗粉分級装置として、１台の本発明の気流式分級装置ＢＺ１と１台の粉砕機ＦＺ１の組合せを備える構成を示している。また図７は、粉砕粗粉分級装置として、２台の本発明の気流式分級装置ＢＺ１，ＢＺ２と１台の粉砕機の組合せを備える構成を示している。また図８は、粉砕粗粉分級装置として、２台の本発明の気流式分級装置ＢＺ１，ＢＺ２と２台の粉砕機ＦＺ１，ＦＺ２の組合せを備える構成を示している。
【００２９】
図６〜図８における気流式分級装置及び粉砕機の機能はいずれも同じであるため、ここでは、図８の構成を例に取り、粉砕粗粉分級装置で行われる粉砕粗粉分級工程について説明する。
図８に示すように、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（本発明の気流式分級装置１００）ＢＺ１にブロアＢＬ１により高圧エアと共に導入され、粗粉と微粉に分けられる。分けられた粗粉は第１粉砕機ＦＺ１で粉砕され、再度第１分級機ＢＺ１に導入される。一方、分けられた微粉はサイクロンＣＹ１で一旦捕集され、再び第２分級機（本発明の気流式分級装置１００）ＢＺ２にブロアＢＬ２により高圧エアと共に導入され粗粉と微粉にわけられる。ついで、分けられた粗粉は第２粉砕機ＦＺ２で粉砕され、再度第２分級機ＢＺ２に導入される。一方、分けられた微粉はサイクロンＣＹ２で捕集される。そして、次工程（微粉分級工程）に送られ微粉と製品に分けられる。
このように、第１分級機ＢＺ１で分けられた微粉はさらに第２分級機ＢＺ２にて分級されることから、シャープな粒度分布の微粉を得ることができる。また、分級装置及び粉砕機を２組以上の直列配列によって使用することで小粒径化や生産能力増大に対し最小限のインフラで実現可能となる。
【００３０】
なお、この系では、分級手段に供給される粉体は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある種々の粒径のトナーが粉砕手段と分級手段の間を循環して供給される閉回路となっている。
【００３１】
また、ここで用いられる粉砕機は機械式粉砕機または気流式粉砕機であるが、その例として高圧気流をジェットノズルから噴出させ、そのジェット気流中に原料粒子を巻き込み、粒子の相互衝突又は壁その他の衝突体との衝突で粉砕を進めるいわゆるジェット式粉砕手段があり、例えば日本ニューチック社製のＩ式ミル粉砕機が挙げられる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図７に示す粉砕粗粉分級装置を適用した微小粒子製造装置（図１）に、ポリエステル樹脂７５重量％とスチレンアクリル共重合樹脂１０重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化した後ハンマーミルで粗粉砕したトナー原料を２００ｋｇ／ｈｒで投入し、微粉（トナー）を得た。
【００３３】
なお、粉砕粗粉分級装置の詳細構成は次の通りである。
・第１，２分級機ＢＺ１、ＢＺ２；図２に示す気流式分級装置を適用した。
・・遮蔽リング部材２ＦＲの高さＴ（ｍｍ）；０．８／５Ｈ（Ｈはルーバー管２Ｆの高さ（ｍｍ））
・・気流排出管１５の内径Ａ（ｍｍ）；1／３Ｂ（Ｂは微粉排出口５ａの内径（ｍｍ））
・・気流排出管１５の分散室１への挿入長さＵＬ（ｍｍ）；３．５／５ＤＬ（ＤＬは分散室１の高さ（ｍｍ））
【００３４】
その結果、重量平均粒径５．０μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．５Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９７％で得ることができた。なお、本実施例及びこれ以降の実施例、比較例におけるトナーの粒径測定に際してコールターカウンター社のマルチサイザーを用いた。
【００３５】
（比較例１）
実施例１において、遮蔽リング部材２ＦＲを省略し、それ以外は実施例１と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径５．１μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で９２ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で２．５Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率８０％で得た。
【００３６】
（実施例２）
実施例１において、遮蔽リング部材２ＦＲの高さＴ＝２／５Ｈとし、それ以外は実施例１と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径５．０μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９７％で得ることができた。
【００３７】
（実施例３）
実施例２において、遮蔽リング部材２ＦＲを図４に示す鍔部２ＦＲａ（張り出し幅Ｄ（ｍｍ）＝５．５／２０ Ｒ（Ｒは遮蔽リング部材２ＦＲのリング径（ｍｍ）））を有する遮蔽リング部材２ＦＲとし、それ以外は実施例２と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径４．９μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で８８ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．９Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９７％で得ることができた。
【００３８】
（実施例４）
実施例３において、鍔部２ＦＲａの張り出し幅Ｄ＝３／２０Ｒとし、それ以外は実施例３と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径４．９μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で８５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．８Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９８％で得ることができた。
【００３９】
（実施例５）
実施例４において、気流排出管１５の内径Ａ＝３／２Ｂとし、それ以外は実施例４と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径４．８μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で８５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．６Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９８％で得ることができた。
【００４０】
（実施例６）
実施例５において、気流排出管１５の分散室１への挿入長さＵＬ＝２／５ＤＬとし、それ以外は実施例５と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径４．８μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で８５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．４Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９８％で得ることができた。
【００４１】
以上の実施例１〜６で得られたトナーはシャープな粒度分布であり、トナーの帯電量も安定し、これらのトナーを用いた電子写真方式の画像形成においても地汚れや転写不良のない良好で安定した画像品質のものが得られた。
【００４２】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１ 分散室
１ａ 粉体材料供給口
１ｂ 空間
１ｃ 分散室内部
１ｑ 案内羽根
１Ｑ ルーバー環
２ 分級室
２Ｆ ルーバー管
２Ｆａ 羽根板
２ＦＲ 遮蔽リング部材
２ＦＲａ 鍔部
３ 下部ホッパー
５ センターコア
５ａ 微粉排出口
５ｂ 第２微粉排出管
６ 粗粉排出口
７ 開口部
８ セパレータコア
９ 二次空気流入口
１０ ケーシング
１３ 微粉排出管
１５ 気流排出管
８１ 原料供給管
８２ 粉砕手段
８３ 配管
８４，８７，９１，９６ サイクロン
８５ 粗粉分級手段
８６，９０，９２，９３，９５ 経路
８８，９４ 微粉分級機
８９ 製品回収器
９７ 微粉
１００，ＢＺ１，ＢＺ２ 気流式分級装置（分級機）
ＢＦ１，ＢＦ２ バグフィルター
ＢＬ１，ＢＬ２ ブロア
ＣＹ１，ＣＹ２ サイクロン
ＦＥ１，ＦＥ２ 原料供給管
ＦＺ１，ＦＺ２ 粉砕機
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開２００６−５５８３８号公報
【特許文献２】特開２００９−１８９９８０号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉や粗大粒子の混入を抑制し、効率良く粒度分布のシャープなトナー粉などの粉体材料を製造するための気流式分級装置及び該気流式分級装置を備える微小粒子製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナーの微粉砕粗粉装置としては、１台の分級機と１台の粉砕機からなるものを２組組み合わせたもの、又は２台の分級機と１台の粉砕機からなるものが知られている。またその例としては、高圧気流をジェットノズルから噴出させ、そのジェット気流中に原料粒子を巻き込み、粒子の相互衝突又は壁その他の衝突体との衝突で粉砕を進めるいわゆるジェット式粉砕手段であるジェットミル、または表面に凹凸のあるロータを高速回転し、その周囲内面に凹凸面を固定配置したステータ間によって発生するうず流によりトナーを粉砕する機械式粉砕機を粉砕手段として用い、該粉砕手段１つまたは２つと、粗粉分級手段２つが結合されて、粉砕に供された後、分級手段２つが結合されて微粉分級する構成のものがある。
【０００３】
図１は、それぞれ従来行われているトナー製造方法（微小粒子製造装置）における各工程のフローの例である。例えば微粉砕粗粉分級工程は閉回路粉砕で行われ、原料は原料供給管８１を経て粉砕手段８２で粉砕された後、サイクロン８４で一旦捕集され、粗粉分級手段８５へ導入され粉砕物と微粉とに分けられる。粗粉は配管８３を経て戻り再び粉砕機８２で粉砕される。粉砕工程で生じた微粉は経路８６を通じてサイクロン８７で捕集された後、微粉分級工程に供される。微粉分級工程において分級手段に供給される粉体は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある広範囲の粒径のトナーが粉砕手段と分級手段との間を循環して供給されるため、粒度がブロードであり、目的の粒度を得るためには製品回収率が悪く、閉回路粉砕を行っている機械式粉砕機へのトナー戻し量が増加し、非常に負荷の大きい状態で運転しなくてはならない。微粉分級工程において、トナーは微粉分級機８８でさらに分級され、製品は製品回収器８９に回収される。
【０００４】
分級された微粉は経路９０を経由してサイクロン９１に一旦捕集された後、経路９２を経由して微粉分級機９４で再度分級され、粗粒子は経路９３を経て分級機８８に再び戻される。また微粉は経路９５を経由してサイクロン９６に捕集された後、微粉９７として回収される。この微粉分級機８８、９４は、処理能力に応じて一段分級機および二段分級機の中から好適なものを用いることができる。
【０００５】
しかしながら、この系では、分級手段に供給される粉体は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある種々の粒径のトナーが粉砕手段と分級手段の間を循環して供給されるため、粒度が非常にブロードであり、且つ目的の粒度を得るためには、非常に負荷の大きい状態で運転されることになる。従って、分級された製品には、品質上悪影響を及ぼす粗粒子が多くなる。一方、再度粉砕へ戻される粗粉側には、本来、これ以上粉砕の必要のない微粉が多く混入してこれらの微粉がさらに粉砕されることから、粉砕品中の微粉の割合が多くなって、微粉の凝集物等が発生することもあり、次工程の分級工程で微粉除去を行って所望の粒度を得ても収率が低い。
【０００６】
また上述のとおり、従来のトナー製造方法では粗粉や微粉の割合が多くなるので、このよういにして製造された現像剤を用いて得られた画像は帯電量が安定せず、濃度も一定とならない。即ち、トナーの帯電量に影響を与える過粉砕されたトナーは地汚れ現象を引き起こし、粉砕不足であるトナーは転写不良で画像欠陥や品質の低下を引き起こす。また、生産においては分級機に過大な負荷がかかるため分級の効率が悪く、粉砕における粉砕エネルギー効率も悪いという問題がある。
【０００７】
ところで、近年の乾式トナーにおいては、高画質を目指してデジタル化が進み、粒径の制御すなわちトナー要求粒径に対し、過剰微粉や粗大粒子混入が少ないシャープな粒径が要求されている。従来の粉砕プロセスでは、微粉砕工程での消費エネルギーが大きく経済的に有利な方法とは言えない。また、ジェット式粉砕機による粉砕では、製品として不要な粗粉の発生が重量割合で１〜１５％とかなり多く、それがために、製品トナーへの粗粉の混入を招き易く、粗粉を除去するための生産効率が悪く、結果さらに小粒径化させるため追加エネルギーを必要とする。さらに上記従来の分級機では粉砕処理能力および消費動力などの点で粉砕性能が不十分であるだけでなく、画像品質面で粒度や分布が重要で、帯電量分布などに悪影響を与える問題があった。
【０００８】
そこで、特許文献１，２では、微粉や粗大粒子の混入を抑制し、効率よく粒度分布のシャープな粉体材料を製造するために分散室や分級室を改良した気流式分級装置が提案されている。
しかしながら、体積平均粒径５μｍ以下で上記トナー要求粒径（粒度分布）を満足させるためには更なる粗粉分級精度の向上が必要であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、粒子の目標粒径に対し、過剰微粉や過剰粗粉混入を容易に抑制することができる気流式分級装置及び微小粒子製造装置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】
【００１０】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 高圧エア及び粉体材料が導入される分散室（分散室１）と、前記分散室の下部に位置し、上側にセンターコア（センターコア５）、下側に中心に開口部（開口部７）を有するセパレータコア（セパレータコア８）が設けられ、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分級室（分級室２）と、前記セパレータコアの開口部の下側に連結される微粉排出管（微粉排出管１３）と、前記セパレータコアの開口部の直上部分を囲う遮蔽リング部材（遮蔽リング部材２ＦＲ）と、少なくとも前記遮蔽リング部材よりも上側に、前記開口部の開口端に対応して複数の羽根板（羽根板２Ｆａ）を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー管（ルーバー管２Ｆ）と、を備えることを特徴とする気流式分級装置（気流式分級装置１００、図２，図３）。
〔２〕 前記遮蔽リング部材の高さＴは、１／５Ｈ≦Ｔ≦３／５Ｈ（Ｈ：前記ルーバー管の高さ）を満足することを特徴とする前記〔１〕に記載の気流式分級装置。
〔３〕 前記遮蔽リング部材は、上部に円周外側に張り出した鍔部（鍔部２ＦＲａ）を有することを特徴とする前記〔１〕または〔２〕に記載の気流式分級装置（図４）。
〔４〕 前記鍔部の張り出し幅Ｄは、１／２０Ｒ≦Ｄ≦５／２０Ｒ（Ｒ：前記遮蔽リング部材のリング径）を満足することを特徴とする前記〔３〕に記載の気流式分級装置。
〔５〕 前記センターコアは、その中心に設けられる微粉排出口（微粉排出口５ａ）と、前記微粉排出口に接続され該微粉排出口から前記セパレートコアの開口部に延びる第２微粉排出管（第２微粉排出管５ｂ）と、を有することを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の気流式分級装置（図２）。
〔６〕 前記分散室は、その上部中心に該分散室の内部から外部に貫通する気流排出管（気流排出管１５）を有し、該気流排出管の内径Ａは、１／２Ｂ≦Ａ≦３Ｂ（Ｂ：前記微粉排出口の内径）を満足することを特徴とする前記〔５〕に記載の気流式分級装置（図２，図５）。
〔７〕 前記分散室は、その上部中心に該分散室の内部から外部に貫通する気流排出管（気流排出管１５）を有し、該気流排出管の前記分散室内への挿入長さＵＬは、１／５ＤＬ≦ＵＬ≦３／５ＤＬ（ＤＬ：分散室高さ）を満足することを特徴とする前記〔５〕または〔６〕に記載の気流式分級装置（図２，図５）。
〔８〕 機械式粉砕機または気流式粉砕機（粉砕機ＦＺ１，ＦＺ２）と、前記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の気流式分級装置（気流式分級装置１００）と、をそれぞれ１または２以上を連結してなる粉砕粗粉分級装置を備えることを特徴とする微小粒子製造装置（図１，図６〜図８）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の気流式分級装置によれば、遮蔽リング部材とルーバー管により目標粒径に対して過剰な大きさとなる粗粉の混入が抑制されるので、従来の分級装置に比べて分級精度が向上する。
また本発明の微小粒子製造装置によれば、本発明の気流式分級装置を備えるので、シャープな粒度分布の微小粒子群からなる微粉を得ることができる。また分級された粗粉は粉砕機にて再度粉砕され再利用可能とするので消費動力の効率化を図ることができ、とくに乾式トナーの製造に好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】微小粒子製造装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る気流式分級装置の構成を示す断面図である。
【図３】図２の気流式分級装置の開口部付近の構成を示す概略図である。
【図４】図２の気流式分級装置で適用可能な遮蔽リング部材の構成を示す斜視図である。
【図５】図２の気流式分級装置の分散室の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の微小粒子製造装置の粉砕粗粉分級装置に関する構成例（１）を示す概略図である。
【図７】本発明の微小粒子製造装置の粉砕粗粉分級装置に関する構成例（２）を示す概略図である。
【図８】本発明の微小粒子製造装置の粉砕粗粉分級装置に関する構成例（３）を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る気流式分級装置について説明する。
図２は、本発明に係る気流式分級装置の構成例を示す概略断面図である。図２（ａ）は、気流式分級装置の縦断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるｂ−ｂ´断面図である。
【００１４】
図２（ａ）に示すように、気流式分級装置１００は、上部に高圧エア及び粉体材料（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１ａを有する円筒形状のケーシング１０内に、上から順に笠形状のセンターコア５と、笠形状で中心に開口部７を有するセパレータコア８とを備え、前記ケーシング１０の上部内壁とセンターコア５とで囲われ、前記高圧エア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５、セパレータコア８、ケーシング１０の内壁で囲われ、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２と、下部ホッパー３と、から構成されている。
【００１５】
また、分散室１内に、複数の案内羽根１ｑを一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー環１Ｑと、該ルーバー環１Ｑの外周に粉体材料供給口１ａから供給される高圧エア及び粉体材料の流路となる空間１ｂと、を設けている（図２（ｂ））。案内羽根１ｑ同士の間隔は、１〜１５ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
分散室１内にルーバー環１Ｑを設けることにより、粉体材料供給口１ａから供給される高圧エア及び粉体材料（粉流体）は、空間１ｂの流路を通ってルーバー環１Ｑの外周全周に行き渡るとともに、ルーバー環１Ｑの案内羽根１ｑの間を通って分散室１内部１ｃに流入することから、粉流体がルーバー環１Ｑの外周から均等に該ルーバー環１Ｑの内側（分散室１内部１ｃ）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。
【００１７】
また、センターコア５は、その中心に微粉排出口５ａを有しており、さらに該微粉排出口５ａからセパレータコア８の開口部７に延びる第２微粉排出管５ｂを有する。
これにより、ルーバー環１Ｑから分散室１内部に流入した粉体物は、分散室１内で旋回流を形成する際、第２微粉排出管５ｂの吸引作用によって更に旋回速度を増し、その分散性が向上する。同時に粉流体中の超微粉砕の粉体（粒径２μｍ以下）を、上記分散作用によって微粉排出口５ａから第２微粉排出管５ｂを通し、さらにセパレータコア８の開口部７、開口部７の下側に連結した微粉排出管１３を通過させて微粉として排出することができる。
【００１８】
また、分級室２の周壁外周部には二次空気流が流入して半自由渦を形成するための流路として羽形状をした二次空気流入口９（分級ルーバー）が具備され、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２内の微粉（粒径２〜３μｍ）は、空気流に乗ってセパレータコア８の開口部７に導かれ、微粉排出管１３よりブロアの吸引力によって排出される。また、粗粉（粒径８μｍ以上）は、セパレータコア８上を旋回する際に遠心力によりセパレータコア８の下縁外周囲に設けられたセパレータコア８と二次空気流入口９の境界部であって環状の粗粉排出口６から下部ホッパー３に重力落下し排出される。
【００１９】
なお、開口部７の上側には、図３に示すように、開口部７の上端部の縁に沿って複数の羽根板２Ｆａを一定間隔を空けて環状に配置してパイプ形状のルーバー管２Ｆを構成している。このルーバー管２Ｆにより、分級室２から開口部７に流れ込む空気流を羽根板２Ｆａの間の隙間で通過させつつ、分級室２内の微粉中に紛れ込む粗粉を羽根板２Ｆａで跳ね返して開口部７への流入を阻止することができる。なお、このルーバー管２Ｆをセパレータコア８からセンターコア５の下面近傍まで延ばして分級室２の中心部全体を覆うようにするとよい。
【００２０】
また、開口部７の上側には、該開口部７の直上部分を囲う遮蔽リング部材２ＦＲが設けられている。これにより、セパレータコア８の上面に沿って開口部７側に這い上がってくる粗粉を遮蔽リング部材２ＦＲでせき止めあるいは跳ね返して開口部７に流入することを防止することが可能となる。また、遮蔽リング部材２ＦＲは導電性部材で構成され、ルーバー管２Ｆと同様にセパレータコア８に固定して使用されるものである。
【００２１】
なお、遮蔽リング部材２ＦＲと後述するルーバー管２Ｆとの配置関係としては、図３に示すように、開口部７直上に設けられたルーバー管２Ｆの開口部７側の外周を遮蔽リング部材２ＦＲで覆うようにルーバー管２Ｆに装着して、羽根板２Ｆａ間の隙間を塞ぐようにするとよい。あるいは、開口部７直上に遮蔽リング部材２ＦＲを設け、ついで該遮蔽リング部材２ＦＲの端部上にルーバー管２Ｆを設けるようにしてもよい。
【００２２】
ここで、図３に示す構成において、遮蔽リング部材２ＦＲの高さＴは、１／５Ｈ≦Ｔ≦３／５Ｈ（Ｈ：ルーバー管の高さ）を満足することが好適である。
【００２３】
また、遮蔽リング部材２ＦＲは、図４に示すように、その上部（セパレータコア８とは反対側）にリング円周外側に張り出した鍔部２ＦＲａを有することが好ましい。これにより、セパレータコア８の上面に沿って分級室２中央部の遮蔽リング部材２ＦＲに到達した粗粉は、該遮蔽リング部材２ＦＲの壁面に沿って上方に移動するが鍔部２ＦＲａで移動方向が反転されてセパレータコア８の外周側の粗粉排出口６に跳ね返されるようになり、効率的に粗粉が微粉に混入することを排除することが可能となる。
【００２４】
このとき、図４に示すように、鍔部２ＦＲａの張り出し幅Ｄは、１／２０Ｒ≦Ｄ≦５／２０Ｒ（Ｒ：前記遮蔽リング部材２ＦＲのリング径）を満足することが好適である。このように鍔部２ＦＲａの張り出し幅Ｄを調整することにより、粉砕粗粉分級工程における体積平均粒度や粗粉含有量をコントロールすることが可能となる。また、処理能力により選定される気流式分級装置の型式によっては鍔部２ＦＲａの張り出し幅Ｄを自在に変更可能な構成とすることも可能である。
【００２５】
また、図２に示すように、分散室１は、その上部中心に分散室１内部から外部に貫通する気流排出管１５を有する。このとき、気流排出管１５の内径Ａが１／２Ｂ≦Ａ≦３Ｂ（Ｂ：微粉排出口５ａの内径）を満足することが好ましい（図５）。
これにより、粉砕分級対象の粒子の体積平均粒度によって固気分離を促進させつつ、分散室１内を旋回する粒子群のうち、小粒径である中心集合粉を限りなく旋回させ、かつ気流排出管１５からの排出を防止する機能を付加することができる。
【００２６】
また、気流排出管１５の分散室１内への挿入長さＵＬは、１／５ＤＬ≦ＵＬ≦３／５ＤＬ（ＤＬ：分散室１の高さ）を満足することが好ましい（図５）。
これにより、粉砕分級対象の粒子の体積平均粒度によって固気分離を促進させつつ、分散室１内を旋回する粒子群のうち、小粒径である中心集合粉の固気分離点を調整可能とし、かつ小粒径である中心集合粉を限りなく旋回させ気流排出管１５からの排出を防止する機能を付加することができる。
【００２７】
つぎに、本発明に係る微小粒子製造装置について説明する。
本発明の微小粒子製造装置は、図１に示した微小粒子製造装置において、粉砕粗粉分級工程に前述した本発明の気流式分級装置１００を適用したものである。すなわち、本発明に係る微小粒子製造装置は、機械式粉砕機または気流式粉砕機と、本発明の気流式分級装置１００と、をそれぞれ１または２以上を連結して粉砕粗粉分級装置として備えるものである。
【００２８】
図６〜図８に、本発明の微小粒子製造装置の粉砕粗粉分級装置に関する構成例を示す。
図６は、粉砕粗粉分級装置として、１台の本発明の気流式分級装置ＢＺ１と１台の粉砕機ＦＺ１の組合せを備える構成を示している。また図７は、粉砕粗粉分級装置として、２台の本発明の気流式分級装置ＢＺ１，ＢＺ２と１台の粉砕機の組合せを備える構成を示している。また図８は、粉砕粗粉分級装置として、２台の本発明の気流式分級装置ＢＺ１，ＢＺ２と２台の粉砕機ＦＺ１，ＦＺ２の組合せを備える構成を示している。
【００２９】
図６〜図８における気流式分級装置及び粉砕機の機能はいずれも同じであるため、ここでは、図８の構成を例に取り、粉砕粗粉分級装置で行われる粉砕粗粉分級工程について説明する。
図８に示すように、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（本発明の気流式分級装置１００）ＢＺ１にブロアＢＬ１により高圧エアと共に導入され、粗粉と微粉に分けられる。分けられた粗粉は第１粉砕機ＦＺ１で粉砕され、再度第１分級機ＢＺ１に導入される。一方、分けられた微粉はサイクロンＣＹ１で一旦捕集され、再び第２分級機（本発明の気流式分級装置１００）ＢＺ２にブロアＢＬ２により高圧エアと共に導入され粗粉と微粉にわけられる。ついで、分けられた粗粉は第２粉砕機ＦＺ２で粉砕され、再度第２分級機ＢＺ２に導入される。一方、分けられた微粉はサイクロンＣＹ２で捕集される。そして、次工程（微粉分級工程）に送られ微粉と製品に分けられる。
このように、第１分級機ＢＺ１で分けられた微粉はさらに第２分級機ＢＺ２にて分級されることから、シャープな粒度分布の微粉を得ることができる。また、分級装置及び粉砕機を２組以上の直列配列によって使用することで小粒径化や生産能力増大に対し最小限のインフラで実現可能となる。
【００３０】
なお、この系では、分級手段に供給される粉体は、原料の粉体の他、粉砕の過程にある種々の粒径のトナーが粉砕手段と分級手段の間を循環して供給される閉回路となっている。
【００３１】
また、ここで用いられる粉砕機は機械式粉砕機または気流式粉砕機であるが、その例として高圧気流をジェットノズルから噴出させ、そのジェット気流中に原料粒子を巻き込み、粒子の相互衝突又は壁その他の衝突体との衝突で粉砕を進めるいわゆるジェット式粉砕手段があり、例えば日本ニューチック社製のＩ式ミル粉砕機が挙げられる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
図７に示す粉砕粗粉分級装置を適用した微小粒子製造装置（図１）に、ポリエステル樹脂７５重量％とスチレンアクリル共重合樹脂１０重量％とカーボンブラック１５重量％の混合物をロールミルにて溶融混練し、冷却固化した後ハンマーミルで粗粉砕したトナー原料を２００ｋｇ／ｈｒで投入し、微粉（トナー）を得た。
【００３３】
なお、粉砕粗粉分級装置の詳細構成は次の通りである。
・第１，２分級機ＢＺ１、ＢＺ２；図２に示す気流式分級装置を適用した。
・・遮蔽リング部材２ＦＲの高さＴ（ｍｍ）；０．８／５Ｈ（Ｈはルーバー管２Ｆの高さ（ｍｍ））
・・気流排出管１５の内径Ａ（ｍｍ）；1／３Ｂ（Ｂは微粉排出口５ａの内径（ｍｍ））
・・気流排出管１５の分散室１への挿入長さＵＬ（ｍｍ）；３．５／５ＤＬ（ＤＬは分散室１の高さ（ｍｍ））
【００３４】
その結果、重量平均粒径５．０μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．５Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９７％で得ることができた。なお、本実施例及びこれ以降の実施例、比較例におけるトナーの粒径測定に際してコールターカウンター社のマルチサイザーを用いた。
【００３５】
（比較例１）
実施例１において、遮蔽リング部材２ＦＲを省略し、それ以外は実施例１と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径５．１μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で９２ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で２．５Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率８０％で得た。
【００３６】
（実施例２）
実施例１において、遮蔽リング部材２ＦＲの高さＴ＝２／５Ｈとし、それ以外は実施例１と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径５．０μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で９０ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で１．０Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９７％で得ることができた。
【００３７】
（実施例３）
実施例２において、遮蔽リング部材２ＦＲを図４に示す鍔部２ＦＲａ（張り出し幅Ｄ（ｍｍ）＝５．５／２０ Ｒ（Ｒは遮蔽リング部材２ＦＲのリング径（ｍｍ）））を有する遮蔽リング部材２ＦＲとし、それ以外は実施例２と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径４．９μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で８８ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．９Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９７％で得ることができた。
【００３８】
（実施例４）
実施例３において、鍔部２ＦＲａの張り出し幅Ｄ＝３／２０Ｒとし、それ以外は実施例３と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径４．９μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で８５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．８Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９８％で得ることができた。
【００３９】
（実施例５）
実施例４において、気流排出管１５の内径Ａ＝３／２Ｂとし、それ以外は実施例４と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径４．８μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で８５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．６Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９８％で得ることができた。
【００４０】
（実施例６）
実施例５において、気流排出管１５の分散室１への挿入長さＵＬ＝２／５ＤＬとし、それ以外は実施例５と同じ条件で微粉（トナー）を得た。
その結果、重量平均粒径４．８μｍ、４μｍ以下微粉含有率が個数平均で８５ＰＯＰ．％、８μｍ以上粗粉含有率が重量平均で０．４Ｖｏｌ％の粒度分布の微粉（トナー）を収率９８％で得ることができた。
【００４１】
以上の実施例１〜６で得られたトナーはシャープな粒度分布であり、トナーの帯電量も安定し、これらのトナーを用いた電子写真方式の画像形成においても地汚れや転写不良のない良好で安定した画像品質のものが得られた。
【００４２】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１ 分散室
１ａ 粉体材料供給口
１ｂ 空間
１ｃ 分散室内部
１ｑ 案内羽根
１Ｑ ルーバー環
２ 分級室
２Ｆ ルーバー管
２Ｆａ 羽根板
２ＦＲ 遮蔽リング部材
２ＦＲａ 鍔部
３ 下部ホッパー
５ センターコア
５ａ 微粉排出口
５ｂ 第２微粉排出管
６ 粗粉排出口
７ 開口部
８ セパレータコア
９ 二次空気流入口
１０ ケーシング
１３ 微粉排出管
１５ 気流排出管
８１ 原料供給管
８２ 粉砕手段
８３ 配管
８４，８７，９１，９６ サイクロン
８５ 粗粉分級手段
８６，９０，９２，９３，９５ 経路
８８，９４ 微粉分級機
８９ 製品回収器
９７ 微粉
１００，ＢＺ１，ＢＺ２ 気流式分級装置（分級機）
ＢＦ１，ＢＦ２ バグフィルター
ＢＬ１，ＢＬ２ ブロア
ＣＹ１，ＣＹ２ サイクロン
ＦＥ１，ＦＥ２ 原料供給管
ＦＺ１，ＦＺ２ 粉砕機
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４４】
【特許文献１】特開２００６−５５８３８号公報
【特許文献２】特開２００９−１８９９８０号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧エア及び粉体材料が導入される分散室と、
前記分散室の下部に位置し、上側にセンターコア、下側に中心に開口部を有するセパレータコアが設けられ、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分級室と、
前記セパレータコアの開口部の下側に連結される微粉排出管と、
前記セパレータコアの開口部の直上部分を囲う遮蔽リング部材と、
少なくとも前記遮蔽リング部材よりも上側に、前記開口部の開口端に対応して複数の羽根板を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー管と、
を備えることを特徴とする気流式分級装置。
【請求項２】
前記遮蔽リング部材の高さＴは、１／５Ｈ≦Ｔ≦３／５Ｈ（Ｈ：前記ルーバー管の高さ）を満足することを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
【請求項３】
前記遮蔽リング部材は、上部に円周外側に張り出した鍔部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の気流式分級装置。
【請求項４】
前記鍔部の張り出し幅Ｄは、１／２０Ｒ≦Ｄ≦５／２０Ｒ（Ｒ：前記遮蔽リング部材のリング径）を満足することを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
【請求項５】
前記センターコアは、その中心に設けられる微粉排出口と、前記微粉排出口に接続され該微粉排出口から前記セパレートコアの開口部に延びる第２微粉排出管と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気流式分級装置。
【請求項６】
前記分散室は、その上部中心に該分散室の内部から外部に貫通する気流排出管を有し、該気流排出管の内径Ａは、１／２Ｂ≦Ａ≦３Ｂ（Ｂ：前記微粉排出口の内径）を満足することを特徴とする請求項５に記載の気流式分級装置。
【請求項７】
前記分散室は、その上部中心に該分散室の内部から外部に貫通する気流排出管を有し、該気流排出管の前記分散室内への挿入長さＵＬは、１／５ＤＬ≦ＵＬ≦３／５ＤＬ（ＤＬ：分散室高さ）を満足することを特徴とする請求項５または６に記載の気流式分級装置。
【請求項８】
機械式粉砕機または気流式粉砕機と、請求項１〜７のいずれかに記載の気流式分級装置と、をそれぞれ１または２以上を連結してなる粉砕粗粉分級装置を備えることを特徴とする微小粒子製造装置。
【請求項１】
高圧エア及び粉体材料が導入される分散室と、
前記分散室の下部に位置し、上側にセンターコア、下側に中心に開口部を有するセパレータコアが設けられ、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分級室と、
前記セパレータコアの開口部の下側に連結される微粉排出管と、
前記セパレータコアの開口部の直上部分を囲う遮蔽リング部材と、
少なくとも前記遮蔽リング部材よりも上側に、前記開口部の開口端に対応して複数の羽根板を一定間隔を空けて環状に配置してなるルーバー管と、
を備えることを特徴とする気流式分級装置。
【請求項２】
前記遮蔽リング部材の高さＴは、１／５Ｈ≦Ｔ≦３／５Ｈ（Ｈ：前記ルーバー管の高さ）を満足することを特徴とする請求項１に記載の気流式分級装置。
【請求項３】
前記遮蔽リング部材は、上部に円周外側に張り出した鍔部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の気流式分級装置。
【請求項４】
前記鍔部の張り出し幅Ｄは、１／２０Ｒ≦Ｄ≦５／２０Ｒ（Ｒ：前記遮蔽リング部材のリング径）を満足することを特徴とする請求項３に記載の気流式分級装置。
【請求項５】
前記センターコアは、その中心に設けられる微粉排出口と、前記微粉排出口に接続され該微粉排出口から前記セパレートコアの開口部に延びる第２微粉排出管と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気流式分級装置。
【請求項６】
前記分散室は、その上部中心に該分散室の内部から外部に貫通する気流排出管を有し、該気流排出管の内径Ａは、１／２Ｂ≦Ａ≦３Ｂ（Ｂ：前記微粉排出口の内径）を満足することを特徴とする請求項５に記載の気流式分級装置。
【請求項７】
前記分散室は、その上部中心に該分散室の内部から外部に貫通する気流排出管を有し、該気流排出管の前記分散室内への挿入長さＵＬは、１／５ＤＬ≦ＵＬ≦３／５ＤＬ（ＤＬ：分散室高さ）を満足することを特徴とする請求項５または６に記載の気流式分級装置。
【請求項８】
機械式粉砕機または気流式粉砕機と、請求項１〜７のいずれかに記載の気流式分級装置と、をそれぞれ１または２以上を連結してなる粉砕粗粉分級装置を備えることを特徴とする微小粒子製造装置。
【図１】
【図２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図６】
【図７】
【図８】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３００４８（Ｐ２０１１−２３００４８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１９３４（Ｐ２０１０−１０１９３４）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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