JPH09192524A - 空気作動式ノズルプラグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーを製造する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 加圧流体源を用いて表示粒子をすり砕く
粉砕機が提供される。この粉砕機は、周囲壁と、基部
と、中心軸とを有するすり砕きチャンバを備えている。
又、粉砕機は、すり砕きチャンバの周囲壁に関連したノ
ズルも備えている。ノズルは、ノズルの入口を形成す
る。入口は、加圧流体源に接続できる。加圧流体は、表
示粒子をチャンバの周囲に推進する。粉砕機は、更に、
ノズルと協働するプラグを備えている。プラグは、すり
砕きチャンバ内の圧力がノズルの入口の圧力より実質的
に大きいときにノズルに係合する。プラグは、すり砕き
チャンバ内の圧力がノズルの入口の圧力より実質的に小
さいときにはノズルから離間される。従って、加圧流体
源が入口に接続されたときには、プラグがノズルから離
間され、加圧流体をチャンバに導入できると共に、加圧
流体源が入口から切り離されたときには、プラグがノズ
ルに係合し、表示粒子がノズルに入ってノズルを詰まら
せるのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナーを製造する
方法及び装置に係る。より詳細には、本発明は、トナー
を混合する装置及び方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第４，０１８，３８８号は、円
形のチャンバを有していて、このチャンバに注入される
ガス流体により回転する渦流が形成される噴射型すり砕
き粉砕機（グラインディングミル）を開示している。す
り砕かれるべき材料は、渦流の中心にあるフィーダを通
して粉砕機へ供給される。チャンバの底部にはフィーダ
入口の下に中央くぼみがあって、上方に傾斜した壁を有
し、供給粒子を渦流に向かって上方に且つ外方に向け
る。

【０００３】米国特許第４，１９８，００４号では、再
循環噴射粉砕機において粒子をサイズで明確に分類する
ことについての著しい改善が、分類区分の壁の最外部の
付近に細長い柔軟なバリアストリップを設けることによ
り達成されている。ストリップの両端の位置は、分類を
制御するように調整できる。分類区分の断面は、洋梨の
形状にされ、断面の狭い部分は、分類区分の外側に向け
られる。バリアストリップは、この狭い部分内にある。

【０００４】米国特許第４，２４８，３８７号は、再入
循環流粉砕機であって、該粉砕機の環状周囲壁付近の再
循環流の一部分を、循環流を形成するのに用いられる複
数組の圧力ノズル及びこれと協働する加速チューブの各
々の接合部へ通気するような粉砕機を開示している。各
圧力ノズルは、高速度のガス状噴射流を形成し、この流
れは、加速チューブに入るときに材料を随伴し、この材
料は最大速度まで加速された後に、粉砕機の渦流チャン
バへと放出され、そして渦流チャンバの周囲壁付近で循
環流に当たる。この装置は、材料の粉砕を加速チューブ
において行うという利点を有する。

【０００５】米国特許第４，５０４，０１７号は、材料
を非常に微細なサイズに粉砕する装置を開示している。
この装置は、循環流噴射式の粉砕機と、個別であるが機
能的に相互接続されそして相互に従属して回転するアン
ビル−噴射衝撃粉砕機とを備えている。新たな材料は、
ロータに抗して衝撃粉砕機に注入される。部分的に粉砕
された材料は、噴射粉砕機へ供給される渦流と共に噴射
粉砕機へ移送される。噴射粉砕機内の粉砕されない材料
は、衝撃粉砕機へ再注入される。２つの粉砕機は、粒子
が粉砕され、分類され、そして噴射粉砕機から除去され
るまで、材料を前後に移送する。アンビル噴射粉砕機に
は、固定のアンビルと、ロータを高い速度で回転するた
めの支持体とが設けられている。

【０００６】米国特許第５，１３３，５０４号は、周囲
壁、基部及び中心軸を有するすり砕きチャンバを含む流
体化ベッド噴射粉砕機を開示している。衝撃ターゲット
は、すり砕きチャンバ内に取り付けられ、チャンバの中
心軸にセンタリングされる。多数の高速ガス源がすり砕
きチャンバの周囲壁に取り付けられ、中心軸の周りに対
称的に配列され、そして衝撃ターゲットの中心に交差す
る軸に沿って高速ガスを案内する向きにされる。

【０００７】米国特許出願第０８／４０２，２３０号
（ヒグチ氏等）は、トナー混合物を形成するようにトナ
ー及び材料を混合する装置を開示している。この装置
は、すり砕きチャンバを内部に有するグラインダと、す
り砕きチャンバに材料を付加する材料付加手段とを備え
ている。この装置は、更に、トナー混合物を形成するよ
うにすり砕きチャンバ内でトナーと材料を混合するため
のミクサも備えている。

【０００８】

【発明の構成】本発明の１つの特徴によれば、加圧流体
源を用いて表示粒子をすり砕く粉砕機が提供される。こ
の粉砕機は、周囲壁、基部及び中心軸を有するすり砕き
チャンバを備えている。更に、粉砕機は、すり砕きチャ
ンバの周囲壁に関連したノズルも備えている。このノズ
ルは、ノズルの入口を形成する。この入口は、加圧流体
源に接続できる。加圧流体は表示粒子をすり砕きチャン
バの周囲に推進する。更に、粉砕機はノズルと協働する
プラグを備えている。このプラグは、すり砕きチャンバ
内の圧力がノズルの入口の圧力より実質的に大きいとき
はノズルと係合される。又、プラグは、すり砕きチャン
バ内の圧力がノズルの入口の圧力より実質的に小さいと
きはノズルから離間され、これにより、加圧流体源が上
記入口に接続されたときは、プラグがノズルから離間さ
れて、加圧流体がすり砕きチャンバに入れるようにし、
そして加圧流体源が上記入口から切り離されたときは、
プラグがノズルに係合し、表示流体がノズルに入ってノ
ズルを詰まらせるのを防止する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明によれば、本発明のプロセ
スにより形成されるトナーは、樹脂、着色剤並びに好ま
しくは電荷制御添加剤及び他の既知の添加剤を含む。着
色剤は、粒状顔料であるか、又は染料の形態である。

【００１０】このプロセスでは、以下のものを含む多数
の着色剤を使用できるが、これに限定されるものではな
い。 顔料ブランド名 製造者 顔料カラーインデックス パーマネントイエローDHG Hoechest イエロー１２ パーマネントイエローGR Hoechest イエロー１３ パーマネントイエローG Hoechest イエロー１４ パーマネントイエローNCG-71 Hoechest イエロー１６ パーマネントイエローNCG-71 Hoechest イエロー１６ パーマネントイエローGG Hoechest イエロー１７ ハンサイエローRA Hoechest イエロー７３ ハンサブリリアント Hoechest イエロー７４ イエロー5GX-02 Dalamar(登録商標) Heubach イエロー７４ イエローTY-858-D ハンサイエローX Hoechest イエロー７５ Novoperm (登録商標) Hoechest イエロー７５ イエローHR Cromophtal (登録商標) Ciba-Geigy イエロー９３ イエロー3G Cromophtal (登録商標) Ciba-Geigy イエロー９５ イエローGR Novoperm (登録商標) Hoechest イエロー９７ イエローFGL ハンサブリリアント Hoechest イエロー９７ イエロー10GX Lumogen(登録商標) BASF イエロー１１０ ライトイエロー パーマネントイエローG3R-01 Hoechest イエロー１１４ Cromophtal (登録商標) Ciba-Geigy イエロー１２８ イエロー8G Irgazin(登録商標) Ciba-Geigy イエロー１２９ イエロー5GT Hostaperm(登録商標) Hoechest イエロー１５１ イエローH4G Hostaperm(登録商標) Hoechest イエロー１５４ イエローH3G L74-1357 イエロー Sun Chem. L75-1331 イエロー Sun Chem. L75-2377 イエロー Sun Chem. Hostaperm(登録商標) Hoechest オレンジ４３ オレンジGR Paliogen (登録商標) オレンジ BASF オレンジ５１ Irgalite (登録商標) 4BL Ciba-Geigy レッド５７：１ FunaPink BASF レッド８１ Quindo (登録商標) マゼンタ Mobay レッド１２２ Indofast (登録商標) Mobay レッド１２３ ブリリアントスカーレット Hostaperm(登録商標) Hoechest レッド１６８ スカーレットGO パーマネントルビンF68 Hoechest レッド１８４ Monastral(登録商標) マゼンタ Ciba-Geigy レッド２０２ Monastral(登録商標) Ciba-Geigy レッド２０７ スカーレット Heliogen (登録商標) BASF ブルー１５：２ ブルーL6901F Heliogen (登録商標) BASF ブルーNBD7010 Heliogen (登録商標) BASF ブルー１５：３ ブルーK7090 Heliogen (登録商標) BASF ブルー１５：３ ブルーK7090 Paliogen (登録商標) BASF ブルー６０ ブルーL6470 Heliogen (登録商標) BASF グリーン７ グリーンK8683 Heliogen (登録商標) BASF グリーン３６ グリーンL9140 Monastral(登録商標) Ciba-Geigy バイオレット１９ バイオレット Monastral(登録商標) レッドB Ciba-Geigy バイオレット１９ Quindo (登録商標) レッドR6700 Mobay Quindo (登録商標) レッドR6713 Mobay Indofast (登録商標) Mobat バイオレット２３ バイオレット Monastral(登録商標) Ciba-Geigy バイオレット４２ バイオレットマルーンB Sterling (登録商標) Cabot ブラック７ NSブラック Sterling (登録商標) Cabot NSX76 Tipure (登録商標) R-101 Du Pont Mogul L Cabot BK 8200 ブラックトナー Paul Uhlich

【００１１】着色剤分散体の下流注入により適当なトナ
ー樹脂を着色剤と混合することができる。使用すること
のできる適当なトナー樹脂は、例えば、ポリアミド、エ
ポキシ、ジオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、
ビニル樹脂、及びジカルボキシル酸とジフェノールより
成るジオールとのポリマエステル化生成物を含むが、こ
れに限定されるものではない。本発明のトナー樹脂に対
し、２つ以上のビニルモノマーのホモポリマ又はコポリ
マを含む適当なビニル樹脂を選択することができる。典
型的なビニルモノマ単位は、スチレン、ｐ−クロロスチ
レン、ビニルナフタリン、不飽和モノオレフィン、例え
ば、エチレン、プロピレン、ブチレン、及びイソブチレ
ン；ハロゲン化ビニル、例えば、塩化ビニル、臭化ビニ
ル、フッ化ビニル、ビニルアセテート、ビニルプロピオ
ナート、ビニルベンゾナート、ビニルブチレート等；ビ
ニルエステル、例えば、メチルアクリレート、ドデシル
アクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、２−クロロ
エチルアクリレート、フェニルアクリレート、メチルア
ルファクロロアクリレート、メチルメタクリレート、エ
チルメタクリレート及びブリルメタクリレートを含むモ
ノカルボキシル酸のエステル；アクリロニトリル、メタ
クリロニトリル、アクリルイミド；ビニルエーテル、例
えば、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテ
ル、ビニルエチルエーテル等；ビニルケトン、例えば、
ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイ
ソプロペニルケトン等；ハロゲン化ビニリデン、例え
ば、塩化ビニリデン、ビニリデンクロロフルオライド
等；Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリデン等；
グードイヤカンパニーから入手できるスチレンブタジエ
ンコポリマ、プリオライト、及びその混合物を含む。

【００１２】特に好ましいものは、８９重量％のスチレ
ン及び１１重量％のブタジエンより成るスチレン及びブ
タジエンのコポリマと、５８重量％のスチレン及び４２
重量％のｎ−ブチルメタクリレートより成るスチレン及
びｎ−ブチルメタクリレートのコポリマとを含む樹脂で
ある。

【００１３】樹脂（１つ又は複数）は、一般に、樹脂／
トナー混合物において、トナー組成物の約５０重量％な
いし約１００重量％そして好ましくは約８０重量％ない
し約１００重量％の量で存在する。

【００１４】トナーの付加的な成分を樹脂に添加した後
に、トナーと添加物が混合される。或いは又、これらの
成分を押出し中に添加してもよい。特に、顔料を含むト
ナーを液体現像剤に使用すべきときには、電荷制御添加
物のようなある付加的な成分を押出しの後に添加しても
よい。これらの成分は、安定剤、ワックス、流れ剤、他
のトナー及び電荷制御添加物を含むが、これに限定され
るものではない。

【００１５】参考としてここに取り上げる米国特許第
４，２９８，６７２号に開示されたセチルピリジニウム
ハライド及びセチルピリジニウムテトラフルオロボレー
ト、ジスチアリルジメチルアンモニウムメチルサルフェ
ート、等を含む第四アンモニウム化合物及びアルキルピ
リジニウム化合物のような種々の既知の適当な効果的な
電荷制御添加物を本発明のトナー組成物に組み込むこと
ができる。電荷制御剤として特に好ましいものは、セチ
ルピリジニウムクロライドである。電荷増強添加物は、
通常、約１重量％ないし約２０重量％の量で最終的なト
ナー組成物に存在する。

【００１６】本発明のプロセスによって得られるトナー
には他の添加物が存在してもよい。外部添加物は、例え
ば、トナーの流れを助成すべきとき又は感光体の清掃の
ような機能を助成するために潤滑が必要とされるときに
適用される。外部添加物の量は、トナー組成物の重量％
で測定されるが、トナーの％組成物を計算するときには
それら自体は含まれない。例えば、樹脂、着色剤及び外
部添加物を含むトナー組成物は、８０重量％の樹脂と２
０重量％の着色剤とを含み、存在する外部添加物の量
は、合成された樹脂及び着色剤の重量％で報告される。

【００１７】外部添加物は、静電写真のトナーに使用す
るのに適した添加物、即ち発煙シリカ、シリコン誘導
体、例えば、デグッサ社から入手できるＡｅｒｏｓｉｌ
（登録商標）Ｒ９７２、酸化鉄、ヒドロキシターミネー
テッドポリエチレン、例えばＵｎｉｌｉｎ（登録商
標）、ポリオレフィンワックス（これらは分子量が約１
０００から約２００００の低分子量材料であるのが好ま
しい）を含むと共に、ポリエチレン及びポリプロピレ
ン、ポリメチルメタクリレート、亜鉛ステアラート、酸
化クロム、酸化アルミニウム、酸化チタン、ステアリン
酸、ポリビニリデンフルオライド、例えば、Ｋｙｎａｒ
及び他の既知の又は適当な添加物を含む。外部添加物
は、本発明の目的が達成されるならば、いかなる量が存
在してもよく、約０．１ないし約１重量％の量が存在す
るのが好ましい。本発明のプロセスについては、これら
の添加物は、着色剤との混合に続いて微粉化及び分類さ
れた後のトナー粒子に導入されるのが好ましい。

【００１８】トナー組成は、何らかの既知の方法により
製造できるが、押出成形器の押出しプロセスにより製造
されるのが好ましい。このような押出成形器が図３に示
されている。図３を参照すれば、押出システム２０が示
されている。この押出システム２０は、着色剤２４を乾
燥樹脂２６と混合すると共に乾燥樹脂２６を液体の形態
へと変換するための押出器２２を備えている。一般に、
電子写真トナーを調製するのに適した単一又は二重スク
リュー押出器のような押出器は、着色剤２４を樹脂２６
と混合するのに使用される。例えば、１５馬力のモータ
が設けられたワーナーフレイダラ(Werner Pfleiderer)
のＷＰ−２８押出器は、樹脂２６、着色剤２４及び添加
物を溶融混合するのに良く適している。この押出器は、
バレルの直径が２８ｍｍであり、約３ないし１２ｌｂ／
時のピークスループットで運転される実験的製造(semiw
orks) 規模と考えられる。典型的な押出器２２は、一連
の相互接続されたハウジング３０を備えている。これら
ハウジング３０は、ハウジング３０の端３４においてフ
ランジ３２により相互接続されている。ハウジング３０
内には供給スクリュー３６が配置されている。各ハウジ
ング３０は、単一のスクリュー３６を有してもよいし、
又はハウジング３０が一対のスクリュー３６を含んでも
よい。

【００１９】図３を参照すれば、好ましくは電気モータ
の形態の動力源４０が押出器２２の端４２に配置されて
いる。モータ４０は、スクリュー３６を回転するように
作用し、各スクリュー３６は、モータ４０に機械的に接
続されている。スクリュー３６は、樹脂２６及び着色剤
２４を押出器２２を経て推進するための螺旋フィードス
クリュー４４の形態であるか、又は螺旋又は逆螺旋をも
たずに、着色剤２４を含む他の成分を樹脂２６へと分散
するのに使用されるニーダー（練り合わせ）スクリュー
の形態である。従って、各ハウジング３０内のスクリュ
ー３６は、螺旋スクリュー４４又は混合スクリュー４６
のいずれかである。従って、各ハウジング３０は、ゾー
ンを形成する。好ましい二重スクリュー押出器において
は、押出器２２の全長にわたって特定のゾーンがあり、
これらゾーンは、各区分３０ごとに同じであってもよい
し異なってもよい。これらゾーンは、供給ゾーン５２及
び混合ゾーン５４を含み、各供給ゾーン５２は、少なく
とも１つのフィードスクリュー４４を有し、そして各混
合ゾーン５４は、少なくとも１つの混合スクリュー４６
を有する。供給ゾーン５２においては、樹脂２６が押出
器２２へと計量される。温度は、樹脂の融点より低く維
持される。供給ポートにおいて樹脂が溶融し始めると、
入口が詰まり、押出器２２がしばしば停止状態となる。

【００２０】第１の供給ゾーン６０において、樹脂２６
が押出器２２に添加される。樹脂２６は、押出器２２の
付近で乾燥トナー樹脂フィーダホッパ６２に蓄積され
る。樹脂２６は、オーガー６４によりホッパ６２から樹
脂ホッパ出口６６へと均一に送られる。樹脂ホッパ出口
６６は、樹脂２６が蓄積される押出器の樹脂入口７０の
付近に配置されている。

【００２１】樹脂２６が押出器２２に追加された後に、
着色剤２４が押出器２２に追加される。樹脂２６は、１
つ以上の供給ゾーン５２を進んだ後に、着色剤２４が追
加される領域に入る。着色剤２４は、着色剤タンク７２
のような個別の容器に蓄積されるのが好ましい。この段
階の着色剤２４は、液体中に顔料が分散されたものであ
ってもよいし、又は染料又は着色剤の溶融状態の溶液で
あってもよい。着色剤溶液の苛性の性質を受け入れるた
めに、タンク７２は、ステンレススチールで作られる
か、又はガラスライナー（図示せず）を含むのが好まし
い。タンク７２は携帯用であってもよいし、タンク７２
の移動を容易にするためのローラ（図示せず）を含んで
もよい。第１コンジット７６は、タンク７２を押出器２
２に相互接続する。第１コンジット７６は、ステンレス
スチールチューブのような防食性チューブの形態である
のが好ましい。

【００２２】上記第１コンジット７６は、ポンプ７４を
押出器２２の注入ノズル８６に接続する。注入ノズル８
６内の着色剤２４は、次いで、非常に強力な混合ゾーン
９２に入る。

【００２３】着色剤２４が樹脂２６と混合されるとき
に、樹脂２６内に均一に分布された着色剤２４を含む押
出物１１０が形成される。混合スクリュー４６は、溶融
樹脂が所望の温度に到達できるようにする最も速い速度
で回転されるのが好ましい。最も速いスクリューの速度
は、高エネルギーの混合及び大きなスループットを与え
るが、ある速度より上では、樹脂２６が速く移動し過ぎ
て、バレルの温度と平衡せず、分散の質が悪化する。

【００２４】押出物１１０は、高い強度の混合ゾーン９
２から次に隣接するゾーンへと通過する。次に隣接する
ゾーンは、供給ゾーン５１の１つ又は混合ゾーン５４の
１つである。好ましくは、押出物１１０は、次いで、蒸
発ゾーン１１２を通り、ここでは、コンジット１１４が
水を押出器２２に送る。高い強度の混合ゾーン９２にお
いて熱が発生するために、蒸発ゾーン１１２における押
出物１１０の温度は、好ましくは１００℃よりも著しく
高く、それ故、コンジット１１４により蒸発ゾーン１１
２に追加された水は、蒸発して蒸気になり、これは、真
空ポート１１６により蒸発ゾーンから引き出される。真
空ポート１１６を経て出て行く蒸気と共に、揮発性化学
成分（図示せず）が真空ポート１１６において押出器か
ら同様に引き出される。押出物は、押出器２２を通し
て、押出器２２の出口１２２に配置されたダイプレート
１２０へと進み続ける。このダイプレート１２０は、孔
１２４又は多数の孔を含み、この孔を経て押出物１１０
が押出器２２を出る。ダイプレート１２０において、温
度が約１１０℃から２００℃以上に上昇し、この温度
は、押出物を流体化し、孔１２４を通して自由に流れる
ようにする。手前の混合ゾーンの圧力は、スループット
を犠牲にして孔１２４のサイズを制限することにより増
加することができる。孔１２４は、商業的に受け入れら
れるプロセスを提供するに充分な流れを形成するための
適当なサイズに選択される。

【００２５】押出器２２からの押出物１１０は、スプレ
ー掛け又は水への浸漬により冷却され、その後、回転ナ
イフ又は他の適当な手段によりストランドが切断され
る。例えば、Ａｌｐｉｎ（登録商標）カッター又はＦｉ
ｔｚ（登録商標）切断機のようなロータリカッター１２
８を用いて樹脂粒子のサイズを減少することができる。
ロータリカッター１２８は、押出物１１０をペレット１
３０へと切断する。

【００２６】樹脂が押し出された後に、樹脂混合物は、
公知のものを含む適当な方法によりサイズが減少され
る。トナーの重要な特性は、衝撃時に樹脂を破砕させる
もろさである。これは、磨滅機、他の媒体粉砕機、又は
乾燥トナー粒子を作るのに使用される噴射粉砕機におい
ても、粒子サイズを迅速に減少できるようにする。粒子
サイズの減少は、微粉化装置（図示せず）の使用も含む
ことを理解されたい。微粉化装置は、Ａｌｐｉｎｅ（登
録商標）のようなハンマーミルでよい。ハンマーは、ト
ナー粒子を約１００μｍないし約３００μｍのサイズに
減少する。本発明は、ハンマーミルを使用せずに実施で
きることが分かった。

【００２７】図２には、添加物注入混合機１３２が微粉
化システム１３４の一部分として示されている。この微
粉化システム１３４は、ペレット１３０の粒子サイズ
を、４ないし８ミクロンの適当なサイズのトナー粒子に
減少するように働く。微粉化システム１３４は、押出シ
ステム２０に接続されて、トナー製造システム１３５を
形成する。

【００２８】前記したように、トナーの重要な特性は、
衝撃時に樹脂を破砕させるもろさである。これは、アエ
レータ、他の媒体粉砕機、又は噴射粉砕機においても粒
子のサイズを迅速に減少し、乾燥トナー粒子を形成でき
るようにする。

【００２９】微粉化システム１３４は、ペレット１３０
をトナー粒子へと迅速に粒子サイズ減少する微粉化装置
１３６を備えている。微粉化装置は、ジェットミルのよ
うな噴射型粉砕機であるのが好ましい。噴射型粉砕機
は、水蒸気の噴射又は空気の噴射が高速度で吹き込まれ
そして微粉化されるべき固体物質が推進手段により注入
器を横切って運び込まれるような粉砕区分を備えてい
る。このプロセスにおいては、圧縮空気又は水蒸気が通
常は推進手段として使用される。注入器への固体物質の
導入は、通常は、フィードホッパ又は入口シュートを横
切って行われる。

【００３０】例えば、微粉化装置１３６は、約１１４ｐ
ｓｉの供給圧力を有するスターテバント(Sturtevant)１
５インチ噴射型粉砕機であり、そしてトナー樹脂粒子の
調製には約１１９ｐｓｉのすり砕き圧力が使用される。
この噴射型粉砕機のノズルはリングの周囲に配列され
る。供給材料は、空気式給送装置によって導入されそし
て注入ノズルへ搬送される。粒子は互いに衝突し、磨滅
される。これら粒子は、サイクロンセパレータにより運
ばれて収集されるに充分なほど小さくなるまで遠心力で
すり砕きゾーンに留まるようにされる。更なるサイズ分
類が空気式の分類器で行われる。

【００３１】しかしながら、微粉化装置１３６は、ＡＦ
Ｇ−８００グラインダの形態であるのが好ましい。ＡＦ
Ｇ−８００グラインダは、ＡＦＧ（Alpine Fliebbertt-
Gegenstrahlmuhle) により製造された流体化空気粉砕機
である。微粉化装置１３６は図２に詳細に示されてい
る。図２を参照すれば、微粉化装置は、供給チャンバ１
３８及びすり砕きチャンバ１４０を備えている。パイプ
又はチューブ１４２がロータリカッター１２８を供給チ
ャンバ１３８に接続する。パイプ１４２は、トナーの組
成と相互作用しない適当な耐久性材料、例えば、ステン
レススチールで作られる。ペレット１３０は、オーガー
（図示せず）又は送風機（図示せず）のような適当な手
段により供給チャンバ１３８に向かって推進される。供
給チャンバ１３８に蓄積されたペレット１３０は、供給
チャンバ１３８をすり砕きチャンバ１４０に相互接続す
るチューブ又はパイプ１４６に配置されたスクリュー１
４４によって供給チャンバ１３８から抽出される。スク
リュー１４４及びパイプ１４６は、トナーと化学的に相
互作用しない適当な耐久性材料、例えば、ステンレスス
チールで作られる。ペレット１３０は、すり砕きチャン
バ１４０の下部１５０に入る。

【００３２】好ましくは、圧縮空気の形態の加圧流体が
すり砕きチャンバ１４０の中央下部１５２に追加され
る。圧縮空気は、エアコンプレッサのような適当な圧縮
空気源１５４により供給される。圧縮空気コンジット１
５６は、圧縮空気源を、すり砕きチャンバ１４０の周り
に配置されたリング１６２と相互接続する。リング１６
２から内方に延びているのは、一連の内方に向いたノズ
ル１６４であり、これを通して圧縮空気がすり砕きチャ
ンバ１４０に入る。圧縮空気は、ペレット１３０をすり
砕きチャンバ１４０内で迅速に上方に加速させる。

【００３３】すり砕きチャンバ１４０の上部１７８で
は、一連の回転する分類ホイール１８０がトナーと空気
の混合物を迅速に回転させる。分類ホイール１８０は、
その周囲に沿ってフィン１８２を備えている。ホイール
１８０は、大きな粒子即ちペレット１３０をすり砕きチ
ャンバ１４０の内周１８４へ推進させると共に、すり砕
きチャンバ１４０の下部１５０へ戻すようにする。ペレ
ット１３０は、互いに衝突すると共に、微粉化装置１３
６の要素に衝突し、トナーを微粉トナー１８８へと微粉
化する。微粉化されたトナー１８８は、一方では、すり
砕きチャンバ１４０内をマニホールド１８６へと上方に
移動することができる。

【００３４】長い接続パイプ１９０は、その一端がマニ
ホールド１８６に接続され、そしてその他端が生成物サ
イクロン１９２に接続される。長い接続パイプ１９０
は、すり砕きチャンバ１４０と生成物サイクロン１９２
との間に微粉化トナー１８８のためのコンジットを形成
するように働く。長い接続パイプ１９０は、ステンレス
スチールのような適当な耐久性材料のものである。

【００３５】生成物サイクロン１９２は、粒子を、それ
らが搬送される空気流から分離するように設計されてい
る。生成物サイクロン１９２は、この目的のために製造
された適当な市販のサイクロンでよく、例えば、４つの
サイクロンが結合されたものより成る（四重）サイクロ
ンを含む。生成物サイクロン１９２内では、微粉化され
たトナー１８８がサイクロン１９２の内周１９４をスピ
ン状に循環する。大きな微粉化トナー１８８は、大きな
質量を有し、従って、サイクロン１９２の内周１９４へ
と推進され、生成物サイクロン１９２の下部１９６へ落
ちる。質量が小さく且つ粒子サイズがおそらく１ミクロ
ン未満の非常に小さなダスト粒子２００及び空気は、サ
イクロン１９２の上部開口２０２を経てダスト収集部２
０４へと上方に引き出される。微粉化されたトナー１８
８は、サイクロン１９２の下部１９６に収集され、そこ
から抽出される。

【００３６】本発明による粉砕機が図５に詳細に示され
ている。ノズル１６４は、粉砕機１３６の外壁２１０に
取り付けられるのが好ましい。本発明は、単一のノズル
１６４でも実施できるが、複数のノズル、例えば、３つ
の等離間されたノズル１６４が使用されるのが好まし
い。圧縮空気コンジット１５６にはバルブ２１２が配置
されて、圧縮空気源１５４からの加圧流体の流れを制御
するのが好ましい。ノズル１６４は、リング１６２に接
続された入口２１４と、すり砕きチャンバ１４０の中心
に向かって内方を指す出口２１６とを有する。

【００３７】ノズル１６４は、図１に詳細に示されてい
る。ノズル１６４は本体２２０を備えている。本体２２
０は、適当な形状を有し、そして内部チャンバ２２２を
含むのが好ましい。本体２２０は、チューブ、例えば、
円筒状チューブの形状を有するのが好ましい。本体２２
０は、入口２１４の付近に配置された入口開口２２６を
含む第１の端２２４を備えている。入口開口２２６は、
チャンバ２２２を空気コンジット１５６に相互接続す
る。又、本体２２０は、該本体が粉砕機１３６の壁２１
０に接続されるところの第２の端２３０も備えている。
本体２２０は、適当な耐久性材料、例えば、金属又はプ
ラスチックで形成され、そして好ましくはトナー材料と
化学的に相互作用しない材料で作られる。第２の端２３
０は、固定具、接着剤又は溶接のような適当な方法によ
り壁２１０に接続される。例えば、本体２２０は、壁２
１０の内部のねじ２３４と嵌合する外部のねじ２３２を
含んでもよい。更に、Ｏリング２３６を用いて、本体２
２０の第２の端２３０が壁２１０にシールされる。

【００３８】プラグ２４０は、ノズル１６４と協働可能
であり、すり砕きチャンバ１４０の圧力Ｐ_C が入口開口
２２６の圧力Ｐ_i より大きいときにノズル１６４の出口
２１６をシールするのに使用される。プラグ２４０は、
何らかの適当な形態でノズル１６４の出口２１６と協働
することができるが、好ましくは、ノズル１６４の第２
の端２３０がシート２４２を含み、これがプラグ２４０
の表面２４４に嵌合する。プラグ２４０は、適当な耐久
性材料、例えば、金属又はプラスチックで形成され、そ
してトナーと化学的に相互作用しない材料で作られるの
が好ましい。

【００３９】プラグ２４０は、適当な形態でシート２４
２に係合できる。例えば、プラグ２４０は、ノズル１６
４の本体２２０の第２の端２３０の開口２４８を経てス
ライドできるノズルシャフト２４６に接続される。この
ノズルシャフト２４６は、プラグ２４０を軸方向内方及
び外方に移動させ、シート２４２に係合させる。ノズル
シャフト２４６は中空であってそこに孔を形成し、これ
を通して空気がすり砕きチャンバ１４０へ向けられるの
が好ましい。

【００４０】ノズルシャフト２４６は、プラグ２４０に
作動的に関連した部材２５２に接続されるのが好まし
い。この部材２５２は、ノズル１６４の本体２２０の内
部チャンバ２２２内をスライドできるピストンの形態で
あるのが好ましい。ピストン２５２は、本体２２０と密
接にスライド接触するのが好ましい。シール部材、例え
ば、Ｏリング又は一対のＯリング２５４を用いて、本体
２２０とピストン２５２との間のスペースがシールされ
る。ピストン２５２は、適当な方法、例えば、ねじ係合
によりシャフト２４６に固定される。ピストン２５２
は、内部チャンバ２２２を２つの部分、即ち出口部分２
５６と入口部分２６０とに分割する。

【００４１】ピストン２５２は、出口部分２５６に接触
する第１の面２６２と、入口部分２６０に接触する第２
の面２６４とを備えている。出口部分２５６は、すり砕
きチャンバ１４０に連通するのが好ましい。この連通
は、第２端の孔即ち開口２６６によりノズル１６４の本
体２２０を経て達成される。入口部分２６０は、加圧流
体又は圧縮空気源１５４（図５）と連通する。

【００４２】図１を参照すれば、チャンバ１４０の圧力
Ｐ_C が入口開口２２６の圧力Ｐ_i より大きいときには、
ピストン２５２が矢印２７０の方向に移動する。入口開
口２２６の圧力Ｐ_i がチャンバ１４０の圧力Ｐ_C より大
きいときには、ピストン２５２が矢印２７２の方向に移
動し、プラグ２４０をシート２４２から分離し、ノズル
１６４を開放する。ピストン２５２が矢印２７０の方向
に移動すると、プラグ２４０がシート２４２に安住し、
ノズル１６４を閉じる。

【００４３】粉砕機がペレット１３０をすり砕いている
通常の運転中には、圧力Ｐ_i がチャンバ１４０の圧力Ｐ
_C より実質的に大きい。この時間中に、ピストン２５２
は、矢印２７２の方向に移動し、プラグ２４０をシート
２４２から分離し、加圧流体がノズル１６４を経て自由
に流れるようにする。一方、粉砕機の停止中に、バルブ
２１２（図５）が遮断されたときは、チャンバ１４０内
の圧力Ｐ_C が入口開口２２６の圧力Ｐ_i を越える。圧力
Ｐ_C が圧力Ｐ_i より大きくなると、ピストン２５２は矢
印２７０の方向に移動し、プラグ２４０をシート２４２
に対して安住させ、トナー粒子がノズル１６４へ通過す
るのを防止する。

【００４４】ノズルへのトナーの逆流を防止するプラグ
を有する本発明のノズルを設けることにより、すり砕か
れた材料がノズルを詰まらせて粉砕機の適切な運転を妨
げることがなくなる。

【００４５】チャンバ内の圧力がチャンバ外部の圧力を
越えたときにノズルに安住するプラグを備えたノズルを
設けることにより、ノズルは、停止中にすり砕かれた材
料で汚染されることがなくなり、清掃の必要性がなくな
る。

【００４６】ノズルへのすり砕かれた材料の逆流を防止
するプラグを備えたノズルを設けることにより、あるト
ナーロットから別のトナーロットへの切り換え中のノズ
ルの清掃が排除される。

【００４７】プラグ２４０を含むノズル１６４であっ
て、粉砕機内の１つの面にかかる圧力と粉砕機外部の他
の面にかかる圧力とによってスライド移動されるピスト
ンを有するノズルを設けることにより、プラグ２４０
は、チャンバ内の圧力に基づいて適当に安住され、ノズ
ルへのすり砕かれた材料の逆流を防止する。

【００４８】トナーを用いて液体現像剤を形成するとき
に適用される方法を含む他の方法を用いてトナーのサイ
ズを減少できることが明らかであろう。このような方法
は、例えば、磨滅機、垂直又は水平粉砕機での後処理
や、液体噴射相互作用チャンバでのトナー粒子サイズの
減少を含む。電荷制御剤のような添加物を液体現像剤に
添加することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気作動式ノズルプラグを含むノズル
の平面図である。

【図２】本発明の空気作動式ノズルプラグを用いた微粉
化システムの概略図である。

【図３】図２の微粉化システム内に使用する押出器の概
略図である。

【図４】図２の微粉化システム及び図３の押出器を含む
トナー製造システムの概略図である。

【図５】本発明のノズルプラグを用いた噴射粉砕機の上
面図である。

【符号の説明】

２０ 押出システム ２２ 押出器 ２４ 着色剤 ２６ 樹脂 ３０ ハウジング ３６ スクリュー ４０ モータ ４４ 螺旋スクリュー ４６ 混合スクリュー ５２ 供給ゾーン ５４ 混合ゾーン ６２ ホッパ ６４ オーガー ７２ 着色剤タンク ７４ ポンプ １１０ 押出物 １１２ 蒸発ゾーン １２０ ダイプレート １２４ 孔 １２８ ロータリーカッター １３０ ペレット １３４ 微粉化システム １３６ 微粉化装置 １３８ 供給チャンバ １４０ すり砕きチャンバ １５４ 圧縮空気源 １６２ リング １６４ ノズル １８０ 分類ホイール １８８ 大きな微粉化トナー １９２ 生成物サイクロン ２００ ダスト粒子 ２１２ バルブ ２１６ ノズルの出口 ２２０ ノズル本体 ２２２ 内部チャンバ ２２６ 入口開口 ２４０ プラグ ２４２ シート ２４６ ノズルシャフト ２５２ ピストン ２６２ ピストンの第１の面 ２６４ ピストンの第２の面 ２６６ 開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコット エム スミス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター シュガー クリーク ト レイル 723 (72)発明者 ジーン ティー トマシノ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14509 ロチェスター ターリントン ロード 250

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧流体源を用いて表示粒子をすり砕く
   粉砕機において、 周囲壁、基部及び中心軸を有するすり砕きチャンバと、 上記すり砕きチャンバの周囲壁に関連したノズルとを備
   え、このノズルはその入口を形成し、該入口は上記加圧
   流体源に接続でき、加圧流体は表示粒子を上記すり砕き
   チャンバの周囲に推進し、そして上記ノズルと協働する
   プラグを更に備え、このプラグは、上記すり砕きチャン
   バ内の圧力が上記ノズルの入口の圧力よりも実質的に大
   きいときは上記ノズルと係合され、そして上記プラグ
   は、上記すり砕きチャンバ内の圧力が上記ノズルの入口
   の圧力よりも実質的に小さいときは上記ノズルから離間
   され、これにより、上記加圧流体源が上記入口に接続さ
   れたときは、上記プラグがノズルから離間されて、加圧
   流体がすり砕きチャンバに入れるようにし、そして上記
   加圧流体源が上記入口から切り離されたときは、上記プ
   ラグがノズルに係合し、表示流体がノズルに入ってノズ
   ルを詰まらせるのを防止することを特徴とする粉砕機。