JP2003175343A

JP2003175343A - 分級装置および方法

Info

Publication number: JP2003175343A
Application number: JP2001377690A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Tanaka; 哲也田中
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2003-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】分級装置の分散室内での分散性の向上を容易
な設備変更で可能とし、分級装置の分級室内での分級精
度向上を達成し、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を提供することを目
的とする。【解決手段】搬送空気と共に供給される粉体材料に旋
回流を与えて粉体材料を分散する分散室と、該分散室の
下方に連続して設けられて分散室から流入する粉体材料
を微粉と粗粉とに遠心分級する分級室と、分散室と分級
室とを区画する円錐状部材と、分級室を区画し、粉体材
料を微粉と粗粉に分級する分級板とを有し、分散室の上
部に設けられた粉体材料供給口から供給された粉体材料
は分散室内部に形成された旋回流によって旋回分散作用
を受けて超微粉を排出し、更に分級室へと導かれて遠心
分離によって粉体材料を粗粉と微粉に分級する分級装置
において、分散室３内の上部旋回流を変化させ、粉体材
料の固体粒子の滞留を防止する滞留防止手段１１を設け
たことを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は分級装置に関し、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装置に関するものであっ
て、所望の粒径を得るために粒子の篩い分けを行う分級
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ミクロンオーダーの固体物質を粗
粉と微粉に分離させるための分級装置は、円筒形状の分
散室と分級室によって構成されている。分散室と分級室
との間には円錐状部材が設けられ、分散室の上部外側表
面一端の口から固体物質を供給し、当該分散室内部に形
成された旋回流によって分散作用を受け、さらに当該分
級室へと導かれ遠心分離によって、微粉排出口又は粗粉
排出口へと排出され、固体物質が粗粉と微粉に分離され
る。

【０００３】図８は従来の分級装置の構成を示す断面図
である。同図に示す従来の分級装置は、１次搬送空気で
ある流入エアーと固体物質が供給される供給管１と、エ
アーと共に超微粉が排出される排気管２と、分散室３
と、当該分散室３に送り込まれる２次搬送空気であるエ
アー流入口４と、エアーと共に微粉が排出される微粉排
出口５と、エアーと共に粗粉を排出する粗粉排出口６
と、分散室３の下部に設けられ、分散室３内の旋回流場
を増長させる円錐状部材７と、その下部に設けられた分
級板８と、分散室３とを円錐状部材７で、そして分級板
８で区画される分級室９とを含んで構成されている。な
お、分級装置本体全体は略円筒状の筐体からなる。

【０００４】次に、図８に示す従来の分級装置の動作に
ついて説明する。先ず、供給管１及びエアー流入口４か
らエアーが供給され、同時に排気管２、微粉排出口５及
び粗粉排出口６からエアーが排出されることにより、分
散室３及び分級室９の各内部には旋回流場が形成され
る。そこに、供給管１より固体物質がエアーと共に供給
され、分散室３の内部に導かれ、エアーの旋回流場によ
る遠心分離作用を受けながら、固体物質は回転しながら
落下していく。この時、固体物質の中でも非常に小さい
粒径の超微粉は分散室３の中心方向に導かれ、吸引ファ
ン等による吸引器（図示せず）と連通する排気管２より
排出されることとなる。分散室３内で回転しながら落下
した固体物質は環状の間隙Ａを通過して分級室９に導か
れ、ここでも遠心分離作用を受けることにより、固体物
質の中でも大きい粗粉は遠心力によって分級室９の中心
から遠ざかり、分級板８と分級室９の各内壁面との環状
の間隙Ｂを通過して吸引ファン等による吸引器（図示せ
ず）と連通する粗粉排出口６より排出される。一方、微
粉は向心力によって分級室９の中心へと導かれ、吸引フ
ァン等による吸引器（図示せず）と連通する微粉排出口
５より排出される。

【０００５】このような構成の従来の分級装置における
分級室に流入される固体物質中に凝集物が混入すること
を防ぐ方法として、例えば特開平８−５７４２４号公報
（以下従来例と称す）では分級装置における分級室上部
外周囲に傾斜する複数の案内羽根を環状に配置し、隣接
する案内羽根間に二次空気流入路を設け、分散室内での
固体粒子の凝集を防止することで製品回収率を向上させ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の分級装置によれば、分散室内での固体物質の凝集を
低減できるものの、従来例の分級装置のように分級室上
部外周囲に傾斜する複数の案内羽根を環状に配置し、隣
接する案内羽根間に二次空気流入路を設けることは比較
的容易ではなく、調整因子の増加、案内羽根への固体物
質の付着による切り替え作業時間の増加等の問題があ
る。更に、従来の分級装置の課題は大きく２つに分けら
れる。その一つの課題は分散室に供給された固体物質の
分散性の向上である。なぜなら、供給された固体物質の
一つ一つは速やかに分散室を通過し、分級室へと導かれ
分離作用を受けるのが理想的であるが、分散室内で旋回
しながら下降し分級室上部においても旋回し続けて滞留
し、固体物質の粒子が相互に関わりあって凝集物となる
場合があり、分級精度の低下を招いているからである。
もう一つの課題は分級室内での分級精度の向上である。
固体粒子は分散室から分級室へと導かれる、理想とする
分級とは、所望の粒径以上の固体物質が全て粗粉回収側
へ、所望の粒径以下の固体物質は微粉回収側に回収され
ることである。しかし、実際の分級装置においては、所
望の粒径以上の固体物質が微粉回収側へ、また所望の粒
径以下の固体物質が粗粉回収側へ回収されてしまうこと
がある。このような分級誤差があるのが現状である。よ
って、分級誤差の少ない、シャープな分布が得られる分
級装置が求められている。

【０００７】本発明はこれらの問題点を解決するための
ものであり、分級装置の分散室内での分散性の向上を容
易な設備変更で可能とし、分級装置の分級室内での分級
精度向上を達成し、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を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、搬送空気と共に供給される粉体材料に旋回流を与
えて粉体材料を分散する分散室と、該分散室の下方に連
続して設けられて分散室から流入する粉体材料を微粉と
粗粉とに遠心分級する分級室と、分散室と分級室とを区
画する円錐状部材と、分級室を区画し、粉体材料を微粉
と粗粉に分級する分級板とを有し、分散室の上部に設け
られた粉体材料供給口から供給された粉体材料は分散室
内部に形成された旋回流によって旋回分散作用を受けて
超微粉を排出し、更に分級室へと導かれて遠心分離によ
って粉体材料を粗粉と微粉に分級する、本発明に係る分
級装置は、分散室内の上部旋回流を変化させ、粉体材料
の固体粒子の滞留を防止する滞留防止手段を設けたこと
に特徴がある。また、滞留防止手段は超微粉を排出する
排気管に所定の幅および高さを持つ滞留防止部材を設け
ることにより構成する。よって、分散室での粉体材料の
分散性及び分級室での分級精度を向上することができ
る。

【０００９】更に、滞留防止部材を複数設けたことによ
り、分散室上部の固体物質の滞留を防止し、また、供給
された固体物質が滞留防止部材に衝突することで粒子同
士の凝集も防ぐことができる。

【００１０】また、滞留防止部材の幅および高さを分級
条件に応じて可変することにより、分級条件に柔軟に対
応でき、所望の粉体材料の回収率を向上できる。

【００１１】そして、滞留防止手段は着脱可能であるこ
とにより、粉体材料の処理量、平均粒径等の条件変更に
対して容易に対応でき、切り替え時間の短縮化も図れ
る。

【００１２】また、円錐状部材の下部に、所定の厚みと
所定の直径を持つリング状部材を設けることにより、円
錐状部材の下部における流れを変化させて、円錐状部材
の中心への流れが他の場所より速くなり粉体材料が分級
室の中心に導かれ易くなり分級性が悪化することを低減
する。

【００１３】更に、リング状部材を複数設けることによ
り、分級性が悪化することをより一層低減する。

【００１４】また、リング状部材の厚みや直径を分級条
件に応じて可変することにより、分級条件に柔軟に対応
でき、所望の粉体材料の回収率を向上できる。

【００１５】そして、リング状部材は着脱可能であるこ
とにより、リング状部材の高さ及び厚みの調整、分級性
の変更等の条件変更に対して容易に対応でき、切り替え
時間の短縮化も図れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の分級装置は、分散室の上
部に設けられた粉体材料供給口から供給された粉体材料
は分散室内部に形成された旋回流によって旋回分散作用
を受けて超微粉を排出し、更に分級室へと導かれて遠心
分離によって粉体材料を粗粉と微粉に分級する。そし
て、分級室に設けられた滞留防止手段は、分散室内の上
部旋回流を変化させ、粉体材料の固体粒子の滞留を防止
する。

【００１７】［実施例］図１は本発明の一実施例に係る
分級装置の構成を示す断面図である。同図において、図
８と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。異なる要素と
して、本実施例の分級装置は、分散室３の超微粉を排出
する排気管２に滞留防止部材１１を有している。図１に
示すように、この滞留防止手段１１は分散室３の排気管
２に接するように設置されている。このように設定され
るのは、図１に示したように、分散室３に供給された固
体物質は分散室３を旋回しながら下降して分級室９へと
導かれるが、分散室３の上部において滞留防止手段１１
により固体物質が凝集することを防止する。つまり、こ
の滞留防止手段１１が設けられたことにより、排気管２
の周辺の流れが変化し、固体物質の滞留が減少する。さ
らに、供給された固体物質が滞留防止部材１１に衝突す
ることにより、凝集した粒子の分散作用が働き、分散室
３での固体物質の分散性が向上する。なお、本実施例に
おける滞留防止手段１１は長方形の板状としたが、これ
に限定する必要はなく、湾曲状でもよいことは言うまで
もない。

【００１８】また、分散室３の滞留防止部材を複数設け
たことにより、分散室上部の固体物質の滞留を防止し、
また、供給された固体物質が滞留防止部材に衝突するこ
とで粒子同士の凝集も防ぐことができる。

【００１９】また、図９に示す従来の分級装置の分級室
内部には分布を持った流れが形成されており、特に円錐
状部材下部壁面付近は他の場所に比べて速度が速くなっ
ているため、分級室内に導かれた固体物質は分級装置中
心部へと導かれやすくなる。そこで、図４に示すよう
に、分級室９の上部に設けられた円錐状部材７の下部に
リング状部材１２を設けることにより、粗粉回収側へと
回収されるべき固体物質が微粉回収側へと導かれ分級精
度を低下させ、壁面に沿う流れを変化させて、粗粉回収
側に導かれるべき粒径を持つ固体物質が微粉回収側に導
かれる作用を防ぐのである。なお、このリング状部材１
２は、特にその形状を問わないが、特に真円形状のもの
が好ましい。

【００２０】更に、図５に示すように、分級室９の上部
に設けられた円錐状部材７の下部にリング状部材１２を
複数設けることにより、壁面に沿う流れが更に変化し、
粗粉回収側に導かれるべき粒径を持つ固体物質が微粉回
収側に導かれる作用をより一層防ぐことができる。

【００２１】また、図６に示すように、リング状部材１
２の高さｈを分級室９の高さＨ（図１参照）の１／２以
下とした。このように設定されるのは、リング状部材１
２の高さが高すぎると、分級室内部の流れが大きく変化
し、固体物質の回収率が低下する等の問題が発生するた
め、分級室９内の流れを大きく変化させないためであ
る。なお、リング状部材１２の高さｈは分級条件に応じ
て可変できるものである。

【００２２】更に、図４に示すように、リング状部材１
２の厚みｄを円錐状部材７の下部半径ａ（図４参照）の
３０％以下とした。このように設定されるのは、リング
状部材１２の厚みが厚すぎると、高さの条件と同様に、
分級室内部の流れが大きく変化し、固体物質の回収率が
低下する等の問題が発生するためである。なお、リング
状部材１２の厚みｄは分級条件に応じて可変できるもの
である。

【００２３】また、図４に示すようにリング状部材１２
の直径ｂが、円錐状部材７の下部凸部の直径ｃ以上とし
た。このように設定されるのは、円錐状部材７の下部凸
部の直径ｃ以下に設定しても、壁面に沿う流れは大きく
変化せず、その結果、固体物質の動きもほとんど変わら
ないため、粗粉回収側に導かれるべき粒径を持つ固体物
質が、微粉回収側に導かれる作用を防ぐような効果が得
られないからである。

【００２４】そして、図６中矢印Ｃで示す、リング状部
材１２の上部外側及び／又は内側を曲面形状部とした。
このように設定されるのは、円錐状部材７の下部にリン
グ状部材１２を設けた取り付け部分に流れが淀みやすく
なり、連続運転をする場合固体物質が堆積しやすくな
り、回収率が低下し、清掃性が悪くなる等の不具合を防
止するためである。

【００２５】また、図１の滞留防止手段１１を脱着可能
としたことによって、滞留防止手段防止部材を分散室部
材上部に設けることが容易となり、粉体材料の処理量、
平均粒径等の条件変更に対して容易に対応でき、切り替
え時間の短縮化も図れる。

【００２６】更に、図４から図６に示すリング状部材１
２を脱着可能とするために、図７に示すリング状部材１
２を脱着機構１３、例えばネジ止めなどで設けることに
よって、リング状部材１２を分級室９の上部に設けられ
た円錐状部材７の下部に設けることが容易となり、リン
グの高さ調整も容易となる。また、リング状部材を脱着
可能としたことによって、リング状部材の切り替え作業
の短縮化も図れる。

【００２７】次に、本実施例による具体例、つまりスチ
レンーアクリル共重合体樹脂８５重量部とカーボンブラ
ック１５重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た後、ジェットミルにて、微粉砕
された固体物質を、図１に示す分級装置によって分級を
行った例を以下に示す。

【００２８】（具体例１）図１に示すように、排気管２
の側面に滞留防止手段１１を設置した分級装置におい
て、上記組成の固体物質を供給し、排気ブロワー圧１６
２０ｍｍＡｑに設定し、体積平均粒径７．８μｍ（コー
ルターカウンタによる測定）になるように分級を実施し
たところ、フィード量１０．５ｋｇ／ｈに対して、体積
平均粒径７．６６μｍ、４μｍ以下の微粉含有率（重量
％）７．５９、１２．７μｍ以上の粗粉含有率（重量
％）４．２１％であり、下記に示す比較例に対しシャー
プな粒度分布が得られた。

【００２９】（具体例２）排気管２の側面に滞留防止手
段１１を３つ設置し、他は具体例１と同条件で処理し
た。その結果、フィード量１０．５ｋｇ／ｈに対して、
体積平均粒径７．７０μｍ、４μｍ以下の微粉含有率
（重量％）６．６７、１２．７μｍ以上の粗粉含有率
（重量％）２．３１％であり、比較例に対しシャープな
粒度分布が得られた。

【００３０】（具体例３）分級室３の上部に設けられた
円錐状部材７の下部にリング状部材１２を設けた分級装
置において、上記組成の固体物質を供給し、排気ブロワ
ー圧１６２０ｍｍＡｑ、リング状部材１２の高さｈを分
級室９の高さＨの約１／２０、リング状部材１２の厚さ
ｄを１．５ｍｍ、直径ｂを１７０ｍｍに設定し、他は具
体例１と同条件で処理した。体積平均粒径７．８μｍ
（コールターカウンタによる測定）になるように分級を
実施したところ、フィード量１０．５ｋｇ／ｈに対し
て、体積平均粒径７．７２μｍ、４μｍ以下の微粉含有
率（重量％）６．０７、１２．７μｍ以上の粗粉含有率
（重量％）２．８１％であり、比較例に対しシャープな
粒度分布が得られた。

【００３１】（具体例４）具体例１と同じ組成の固体物
質を供給して、リング状部材１２の直径ｂが１７０ｍｍ
と１５０ｍｍの２つを設け、他は具体例１と同条件で処
理した。その結果、フィード量１０．５ｋｇ／ｈに対し
て、体積平均粒径７．７３μｍ、４μｍ以下の微粉含有
率（重量％）６．００、１２．７μｍ以上の粗粉含有率
（重量％）２．８３％であり、比較例に対しシャープな
粒度分布が得られた。

【００３２】（具体例５）具体例１と同じ組成の固体物
質を供給して、リング状部材１２の上部外側を曲面形状
とし、他は具体例１と同条件で処理した。その結果、円
錐状部材下部取り付け部分の固体物質の堆積が減少し、
清掃性も改善された。

【００３３】（具体例６）具体例１と同じ組成の固体物
質を供給して、リング状部材１２の上部内側を曲面形状
とし、他は具体例１と同条件で処理した。その結果、円
錐状部材下部取り付け部分の固体物質の堆積が減少し、
清掃性も改善された。

【００３４】（具体例７）具体例１と同じ組成の固体物
質を供給して、滞留防止手段１１を脱着可能とし、他は
具体例１と同条件で処理した後、清掃切替を実施した。
その結果、清掃切替時間について、具体例１に比べ約１
０％の短縮が可能となった。

【００３５】（具体例８）具体例１と同じ組成の固体物
質を供給して、リング状部材１２を脱着可能とし、他は
具体例１と同条件で処理した後、清掃切替を実施した。
その結果、清掃切替時間について、具体例１に比べ約１
５％の短縮が可能となった。

【００３６】（比較例）上記組成の固体物質を供給し
て、図８に示す従来の分級装置を用い、排気ブロワー圧
１６２０ｍｍＡｑの条件で、体積平均粒径７．８μｍ
（コールターカウンタによる測定）になるように分級を
実施した処理した。その結果、フィード量１０．５ｋｇ
／ｈに対して、体積平均粒径７．８８μｍ、４μｍ以下
の微粉含有率（重量％）１０．７１、１２．７μｍ以上
の粗粉含有率（重量％）４．３０％であった。

【００３７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変
形や置換可能であることは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、搬送空気と共に供
給される粉体材料に旋回流を与えて粉体材料を分散する
分散室と、該分散室の下方に連続して設けられて分散室
から流入する粉体材料を微粉と粗粉とに遠心分級する分
級室と、分散室と分級室とを区画する円錐状部材と、分
級室を区画し、粉体材料を微粉と粗粉に分級する分級板
とを有し、分散室の上部に設けられた粉体材料供給口か
ら供給された粉体材料は分散室内部に形成された旋回流
によって旋回分散作用を受けて超微粉を排出し、更に分
級室へと導かれて遠心分離によって粉体材料を粗粉と微
粉に分級する、本発明に係る分級装置は、分散室内の上
部旋回流を変化させ、粉体材料の固体粒子の滞留を防止
する滞留防止手段を設けたことに特徴がある。また、滞
留防止手段は、分散室内での粉体材料の旋回半径を分級
室から分散室の粉体材料供給口に向かって小さくする手
段である。更に、滞留防止手段は分散室の粉体材料供給
口から分散室に向かって分散室の壁面断面形状を斜面に
して形成されることにより構成する。また、また、滞留
防止手段は超微粉を排出する排気管に所定の幅および高
さを持つ滞留防止部材を設けることにより構成する。よ
って、分散室での粉体材料の分散性及び分級室での分級
精度を向上することができる。

【００３９】更に、滞留防止部材を複数設けたことによ
り、分散室上部の固体物質の滞留を防止し、また、供給
された固体物質が滞留防止部材に衝突することで粒子同
士の凝集も防ぐことができる。

【００４０】また、滞留防止部材の幅および高さを分級
条件に応じて可変することにより、分級条件に柔軟に対
応でき、所望の粉体材料の回収率を向上できる。

【００４１】そして、滞留防止手段は着脱可能であるこ
とにより、粉体材料の処理量、平均粒径等の条件変更に
対して容易に対応でき、切り替え時間の短縮化も図れ
る。

【００４２】また、円錐状部材の下部に、所定の厚みと
所定の直径を持つリング状部材を設けることにより、円
錐状部材の下部における流れを変化させて、円錐状部材
の中心への流れが他の場所より速くなり粉体材料が分級
室の中心に導かれ易くなり分級性が悪化することを低減
する。

【００４３】更に、リング状部材を複数設けることによ
り、分級性が悪化することをより一層低減する。

【００４４】また、リング状部材の厚みや直径を分級条
件に応じて可変することにより、分級条件に柔軟に対応
でき、所望の粉体材料の回収率を向上できる。

【００４５】そして、リング状部材は着脱可能であるこ
とにより、リング状部材の高さ及び厚みの調整、分級性
の変更等の条件変更に対して容易に対応でき、切り替え
時間の短縮化も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る分級装置の構成を示す
断面図である。

【図２】図１の上面断面図である。

【図３】図２の別の構成を示す上面断面図である。

【図４】図１の円錐状部材の構成を示す断面図である。

【図５】円錐状部材の別の構成を示す断面図である。

【図６】リング状部材の改良例を示す部分断面図であ
る。

【図７】リング状部材の別の改良例を示す部分断面図で
ある。

【図８】従来の分級装置の構成を示す断面図である。

【図９】従来の分級装置における円錐状部材の構成を示
す断面図である。

【符号の説明】

１供給管２排気管３分散室４エアー流入口５微粉排出口６粗粉排出口７円錐状部材８分級板９分級室１０気流の流れ１１滞留防止手段１２リング状部材１３脱着機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送空気と共に供給される粉体材料に旋
回流を与えて粉体材料を分散する分散室と、該分散室の
下方に連続して設けられて分散室から流入する粉体材料
を微粉と粗粉とに遠心分級する分級室と、分散室と分級
室とを区画する円錐状部材と、分級室を区画し、粉体材
料を微粉と粗粉に分級する分級板とを有し、分散室の上
部に設けられた粉体材料供給口から供給された粉体材料
は分散室内部に形成された旋回流によって旋回分散作用
を受けて超微粉を排出し、更に分級室へと導かれて遠心
分離によって粉体材料を粗粉と微粉に分級する分級装置
において、分散室内の上部旋回流を変化させ、粉体材料
の固体粒子の滞留を防止する滞留防止手段を設けたこと
を特徴とする分級装置。
【請求項２】前記滞留防止手段は、前記分散室内の前
記超微粉を排出する排気管に所定の幅および高さを持つ
滞留防止部材を設ける請求項１記載の分級装置。
【請求項３】前記滞留防止部材を複数設けた請求項１
又は２記載の分級装置。前記滞留防止部材を複数設けた
請求項１又は２記載の分級装置。
【請求項４】前記滞留防止部材の幅および高さを分級
条件に応じて可変する請求項１から３のいずれかに記載
の分級装置。
【請求項５】前記滞留防止手段は着脱可能である請求
項１から４のいずれかに記載の分級装置。
【請求項６】前記円錐状部材の下部に、所定の厚みと
所定の直径を持つリング状部材を設ける請求項１から５
のいずれかに記載の分級装置。
【請求項７】前記リング状部材を複数設ける請求項６
記載の分級装置。
【請求項８】前記リング状部材の厚みおよび直径を分
級条件に応じて可変する請求項６又は７に記載の分級装
置。
【請求項９】前記リング状部材は着脱可能である請求
項６から８のいずれかに記載の分級装置。
【請求項１０】電子写真方式の画像形成装置に使用す
る潜像を顕像化するトナーの製造方法において、粉体材
料を粉砕化した後に、請求項１から９記載の分級装置で
分級してトナーを製造することを特徴とするトナーの製
造方法。