KR101364660B1 - 분급 장치, 분급 방법 및 토너 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 분급 장치는, 복수의 블레이드가 환형으로 배치되어 있으며 회전하는 로터와, 분체 재료를 분산 및 분급하기 위한 유체를 상기 로터의 외주부로부터 공급하도록 복수의 블레이드가 상기 로터의 외주부에 배치되어 있는 루버를 포함하고, 상기 분체 재료는 상기 로터와 상기 루버 사이의 간극에 공급되어, 미분(微粉)과 조분(粗粉)으로 원심 분급되며, 다음 관계식 중 적어도 하나가 충족되는 것이다.
관계식 (1): α≥50°
관계식 (2): D2/D1≥1.17
(여기서 α는 로터의 중심과 루버의 각 블레이드의 양단을 연결한 가상선 사이에 형성되는 각도를 나타내고, D1은 로터의 직경을 나타내며, D2는 루버의 내경을 나타낸다)

Description

분급 장치, 분급 방법 및 토너 제조 방법{CLASSIFYING APPARATUS, CLASSIFYING METHOD, AND METHOD FOR PRODUCING TONER}

발명은 분급 장치, 분급 방법 및 토너 제조 방법에 관한 것이고, 구체적으로는 전자 사진, 정전 기록, 정전 인쇄 등에서의 정전하상을 현상하기 위한 건식 토너를 제조하는 데 사용되며, 소기의 입경의 입자를 얻기 위해 입자를 체질하는 단계를 포함하는 분급 장치, 분급 방법 및 토너 제조 방법에 관한 것이다.

종래에 공지된 분급 장치로는, 미크론 오더의 분체 재료를 조분(粗粉)과 미분(微粉)으로 나누기 위한 회전형 기계식 분급 장치가 있다. 이 회전형 기계식 분급 장치는, 회전하는 로터의 원심력을 이용하여 분체 재료를 원심 분급하는 기구를 갖는다. 각 회전형 기계식 분급 장치는, 복수의 블레이드가 환형으로 배치되어 있으며 회전하는 로터; 분체 재료를 분산 및 분급하기 위한 유체를 상기 로터의 외주부로부터 공급하도록 복수의 블레이드가 상기 로터의 외주부에 배치되어 있는 루버; 및 분급 장치의 원통 형상에 기초한 형상을 갖고, 상기 로터와 상기 루버 사이의 간극에 공급된 분체 재료가 미분과 조분으로 분급되는 곳인 분급실을 포함한다. 로터와 루버 사이의 간극인 분급실에 공급된 분체 재료는, 복수의 블레이드가 환형으로 배치된 회전하는 로터의 내측으로부터 흡인되는 흐름과, 상기 회전하는 로터의 흐름에 의한 작용을 받으며, 분체 입자에 가해지는 힘의 밸런스에 따라서, 로터의 내측으로 유도되는 분체 재료와 로터의 외측으로 유도되는 분체 재료로 나뉘어진 후, 미분 배출구 또는 조분 배출구로 배출되어, 미분과 조분으로 분급된다.

종래의 회전형 기계식 분급 장치의 경우에는, 후술하는 도 1에서의 루버(6)가 본 발명에 채용된 특정 루버가 아니다.

이러한 종래의 회전형 기계식 분급 장치에서는 연속 분급이 가능하다. 그러나, 종래의 회전형 기계식 분급 장치에 있어서, 소기의 입경의 분체를 분리하기 위해서는, 분급실에서 분체 재료에 대해 항상 균등한 힘의 밸런스를 부여할 필요가 있다. 하지만 실제로는, 분체 재료 각각에 균등한 힘의 밸런스를 부여하기는 곤란하며, 이는 분급 효율을 저하시키는 원인이 되고 있다.

분급 효율을 향상시킨 분급 장치의 예로는, 특허문헌 1에 개시된 회전형 기계식 분급 장치가 있다. 이 분급 장치에서는, 임펠러 형태의 분급 로터를, 예를 들어 수직방향 축심 둘레로 회전시켜 원료 분체를 선회시키고, 분급 로터의 외주측에 형성된 분급 공간으로부터 분급 로터의 반경방향 내측을 향해 분급 공기를 송풍함으로써, 원료 분체 중의 미분은 회전에 따른 원심력보다도 기류의 반송력의 영향을 더 받기 때문에 분급 공기의 흐름에 의해 운반되어 분급 블레이드를 통과하는 반면에, 조분은 회전에 따른 원심력의 영향을 더 받기 때문에 외측으로 밀려가서 분급 블레이드를 통과할 수 없고, 이리하여 원료 분체는 미분과 조분으로 분급된다.

한편, 특허문헌 2에 개시된 회전형 기계식 분급 장치에 있어서는, 임펠러 형태의 분급 로터를 하나의 케이싱 내의 2곳에 동축으로 배치하고, 원료 분체를 두 분급 로터의 외주측에 있는 분급 공간에 순차적으로 통류시키며, 전단(前段)측의 분급 로터의 미분 출구로부터 배출된 미분을 미분으로 하고, 후단(後段)측의 분급 로터의 미분 출구로부터 배출된 미분을 중분(中粉)으로 하며, 조분 출구로부터 배출된 조분을 조분으로 하여, 토너 등의 원료 분체를 미분, 중분 및 조분의 3 부분으로 분급하고, 중분을 토너 제품으로서 이용하는 토너용 분급기가 제안되어 있다.

그러나, 이러한 분급 장치에서는, 분급 이후에, 미분 중에 조분이 혼입되거나, 혹은 조분 중에 미분이 혼입되어, 분급 정확도 및 제품 수율의 저하로 이어질 수 있으며, 그 결과 이러한 혼입을 최대한으로 줄일 필요가 있다.

특허문헌 3에 개시된 회전형 기계식 분급 장치에서는, 분급 로터의 분급 블레이드를, 로터 직경방향의 외측 단부가 로터 축방향에서의 양단부보다 중앙부에서 로터 직경방향의 외측으로 더 돌출되어 있도록, 형성하고 있다. 이러한 구성에서는, 로터 축방향의 중앙부에 위치하는 분급 블레이드의 외측 단부가, 로터 축방향의 양단부에 위치하는 분급 블레이드의 외측 단부보다 로터 직경방향의 외측으로 더 돌출되어 있기 때문에, 둘레 속도가 보다 빨라져서, 분급 로터의 회전에 따른 원심력이 커진다.

구체적으로, 로터 축방향의 중앙부에서의 기류 속도의 증가에 기인하는 조분 반송력의 증가가, 원심력의 증가에 의해 상쇄되므로, 조분이 분급 로터의 외주측으로부터 로터 내부로 밀려 들어가는 것이 방지되고, 이에 따라 로터 내부로부터 흡인 배출되는 미분 중에의 조분의 혼입이 억제된다. 예를 들어 미분을 제품으로 하는 경우에는, 미분 중에의 조분의 혼입이 억제되어 미분에 대한 분급 정확도가 높아지고, 조분을 제품으로 하는 경우에는, 미분 중에의 조분의 혼입이 억제되어 조분의 제품 수율이 향상되듯이, 미분 중에의 조분의 혼입을 억제하여 분급 정확도 및 제품 수율을 향상시킬 수 있는 분급기가 제공되는 것이라고 하고 있다.

그러나, 분급 장치의 분급 블레이드가 전술한 식으로 형성되더라도, 일부 원심력만이 약간 증가되고, 이는 분급 정확도 및 제품 수율을 향상시키기에는 불충분하다. 왜냐하면, 전술한 구성을 갖는 분급기에서는, 회전하는 분급 로터의 내측으로부터, 흡인기 등에 의해 공기와 함께 미분이 흡인되어, 로터 내측의 일측으로부터 흡인되고 있으므로, 로터 내측의 공기, 더 나아가 분급 블레이드로부터 로터 내측으로 흡인되는 공기는 그 속도 분포를 갖는다. 구체적으로, 분급 블레이드의 폭방향(로터가 종으로 배치된 로터인 경우는 수직방향)으로 분포를 갖지만, 그 효과는 불명확하다. 다시 말하자면, 분체 재료를 공기의 원심력을 이용하여 분급하는 경우, 공기로부터 분체 재료에 가해지는 힘의 밸런스가 중요한 데, 이 분급기의 경우에는, 로터의 회전에 의해 발생된 원심력과 로터 내측으로부터의 흡인력간의 밸런스에 따라, 분체 재료가 조분과 미분으로 분급된다. 따라서, 특허문헌 3에 개시된 구성에서는, 분체 재료와 흡인 공기간의 밸런스가 고려되어 있지 않으므로, 분급 정확도 및 제품 수율이 더 저하될 수도 있다.

특허문헌 3에서는, 제4의 특징으로서, 분급 로터의 외주면과의 사이에 소정의 간격을 두고 복수의 안내 블레이드가 환형으로 배치된 안내 블레이드 링과 분급 로터의 외주면의 사이에 환형의 분급 공간을 형성하고, 안내 블레이드 링의 인접하는 안내 블레이드간의 간극을 통하여 상기 분급 공간에 분급 공기를 공급하는 분급 공기 공급 유닛이 마련되며, 분급 로터의 회전에 의해 선회 상태로 된 원료 분체가 분급 로터의 외주면과 주위의 안내 블레이드 링 사이에 위치하는 환형 분급 공간에 도달하고, 안내 블레이드 링의 인접하는 블레이드간의 간극을 통해 공급된 분급 공기에 의해 미분이 분급 로터의 외주면으로부터 로터 내부로 반송되며, 조분은 분급 블레이드에 의해 밀어내어져 로터 내부로 반송되지는 않지만 분급 공간을 통과하고, 이에 따라 분급 정확도 및 제품 수율을 더 향상시킬 수 있는 분급기의 적합한 실시형태가 제공되는 것으로 기재되어 있다.

그러나, 전술한 안내 블레이드 링의 구성에 따라서는, 분급 로터의 외주면과 안내 블레이드 링의 사이에 형성된 공간에서 원심력에 따른 속도의 분포가 불균일할 수 있어, 조분이 분급 블레이드에 의해 밀어내어지지 않고 로터 내부로 반송될 수 있으며, 이는 분급 정확도 및 제품 수율의 저하로 이어지므로, 구성의 개선에 여지가 있다.

일본 특허출원 공개 평성11-216425호 일본 특허출원 공개 제2001-293438호 일본 특허출원 공개 제2008-161823호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고, 분급 장치의 분급실 내에서의 분급 정확도 향상을 달성하며, 필요로 하는 크기 범위의 입자를 고효율로 분리할 수 있는 분급 장치 및 분급 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 상기 문제점은 이하의 <1> 내지 <6>에 의해 해결된다.

<1> 복수의 블레이드가 환형으로 배치되어 있으며 회전하는 로터와, 분체 재료를 분산 및 분급하기 위한 유체를 상기 로터의 외주부로부터 공급하도록 복수의 블레이드가 상기 로터의 외주부에 배치되어 있는 루버를 포함하고, 상기 분체 재료는 상기 로터와 상기 루버 사이의 간극에 공급되어, 미분과 조분으로 원심 분급되며, 다음 관계식 중 적어도 하나가 충족되는 것인 분급 장치.

관계식 (1): α≥50°

관계식 (2): D2/D1≥1.17

(여기서 α는 로터의 중심과 루버의 각 블레이드의 양단을 연결한 가상선 사이에 형성되는 각도를 나타내고, D1은 로터의 직경을 나타내며, D2는 루버의 내경을 나타낸다)

<2> 상기 루버의 블레이드는, 상기 로터의 중심축을 중심으로 하는 동심원 상에 등간격으로 마련되어 있는 것인 <1>에 따른 분급 장치.

<3> 상기 루버의 블레이드는 탈착 가능한 것인 <1> 또는 <2>에 따른 분급 장치.

<4> 회생 컨버터를 더 포함하고, 상기 로터의 회전수는 미리 정해놓은 회전수로 되도록 상기 회생 컨버터에 의해 제어되는 것인 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 따른 분급 장치.

<5> <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 따른 분급 장치를 사용하여 분체 재료를 분급하는 것을 포함하는 분급 방법.

<6> <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 따른 분급 장치를 사용하여 분체 재료를 분급하는 것을 포함하는 토너 제조 방법.

본 발명의 분급 장치에서는, 분급에 필요한 원심력을 증가시킬 수 있고, 로터의 외주 상에서 균등한 분급이 가능하므로, 분체 재료를 효과적으로 미분과 조분으로 원심 분급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 분급 장치의 예를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 분급 장치에서의 루버를 보여주는 단면도이다.
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 분급 장치에서의 루버 블레이드의 탈착 기구의 일부를 각각 보여주는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 분급 장치에서의 분급 로터 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 로터 구동 전동기의 회전수-토크 특성을 보여주는 도면이다. 도 5에서, 점 1은 시동 토크에서 차이가 없음을 보여준다. 점선 i는 정동(停動) 토크에서 차이가 없음을 보여준다. 점선 ii는 정격 토크에서 차이가 없음을 보여준다. 점선 iii는 부하 토크를 보여준다. 점 2는 설정 주파수에 대응하는 동기 속도 토크가 제로임을 보여준다. 점 3은 설정 주파수에 대응하는 동기 속도에 대한 정격 슬립이 3% 내지 7%의 동일 범위 내에 있음을 보여준다. 주파수의 값 "a(상용 주파수)", "b", "c", "d" 및 "e"는 관계식 a＞b＞c＞d＞e를 충족시킨다. 점 A, B, C, D 및 E는 부하 토크의 존재시 주파수 a, b, c, d 및 e에 대응하는 토크 및 회전수의 변화를 보여준다.

이하에서는, 본 발명을 실시하기 위한 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 여기서, 당업자는 특허청구범위 내에서 본 발명을 변경/수정하여 다른 실시형태를 창출하기가 용이하며, 이러한 변경/수정은 본 특허청구범위에 포함되는 것이고, 이하의 내용은 본 발명에서의 실시형태를 설명하며, 본 특허청구범위를 한정하려는 것은 아님을 유의하라.

본 발명의 분급 장치는, 회전하는 로터와, 공급된 분체 재료를 분급하는 분급실, 그리고 분급실에 공기를 공급하는 루버를 포함한다. 본 발명의 분급 장치는 이와 같이 구성되므로, 분급실 내에서 분쇄 재료를 조분과 미분으로 분급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 분급 장치를 개략적으로 보여준다. 도 1에서, (1)은 분체 재료가 공급되는 분체 재료 공급구를 나타내고, (2)는 공급된 분체 재료를 효율적으로 분급하기 위한 분급 공기의 공급구를 나타내며, (3)은 분급된 분체 재료 중의 조분이 배출되는 조분 배출구를 나타내고, (4)는 분급된 분체 재료 중의 미분이 배출되는 미분 배출구를 나타내며, (5)는 로터를 나타낸다. 전체적으로 보았을 때, 분급 장치 본체는 실질적으로 원통형인 하우징으로 형성된다.

도 1에 도시된 분급 장치에서는, 분체 재료 공급구(1)로부터 일정량의 분체 재료가 공급되고, 이어서 이 공급된 분체 재료는 로터(5)의 상면으로부터 로터(6)의 외주부로 방사상으로 유도되어 분급실(7)에 도달한다. 이때, 상기 공급된 분체 재료를 분급실(7)로 유도하기 위한 공기가, 분급 공기 공급구(2)로부터 공급된다. 미분 배출구(4)와 연통되는 흡인 팬 등의 흡인기(도시 생략)에 의해 흡인을 행하면, 상기 공급된 분체 재료는 미분 배출실(9)을 통과하여 미분 배출구(4)를 향해 이동한다. 이때, 로터(5)의 회전으로 인하여, 소기의 입경 이하의 입경을 갖는 미분은 미분 배출구(4)에서 배출되는 반면에, 소기의 입경보다 큰 입경을 갖는 분체 재료는 로터(5)의 원심력으로 인하여 로터(5)의 외측으로 유도되며, 조분 배출실(8)을 통과하여, 조분 배출구(3)에서 배출된다. 분급실(7) 내부의 분체 재료의 양은 감소하므로, 분체 재료 공급구(1)로부터 분체 재료를 공급하여 분급실(7) 내부의 분체 재료의 양을 일정하게 하면, 연속 분급을 행할 수 있다.

본 발명에서, 루버(6)는 로터(5)의 외주부에 로터(5)로부터 일정 거리를 두고서 적절한 조건하에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 루버(6)가 적절한 조건하에 설치되어 있으면, 분급실(7) 내의 분체 재료에 가해지는 원심력이 증가하지 않을 뿐만 아니라, 로터(5)의 외주 상에 균일한 힘이 주어질 수 있기 때문에, 분체 재료를 효율적으로 조분과 미분으로 원심 분급할 수 있다. 루버(6)의 상세한 구성을 이하에서 설명한다.

분급실(7), 조분 배출실(8) 및 미분 배출실(9)의 형상은 제한되지 않는데, 이들 부재는 통상적으로는 로터축 방향에서 보았을 때의 단면 형상이 원형이지만, 로터축 방향에서 보았을 때의 단면 형상이 타원형 또는 다각형일 수도 있다. 하지만, 로터(5)로부터 방사상으로 원심 분리되는 조분을 선회시키면서 흐름의 정체의 발생 없이 효율적으로 회수시키는 관점과, 연속 운전시에 흐름의 정체에 의해 야기되는 분급 장치 내부에의 분체 재료의 부착을 방지하는 관점과, 가공을 용이하게 하는 관점에서, 이들 부재는 로터축 방향에서 보았을 때의 단면 형상이 원형인 것이 바람직하다.

이어서, 본 발명의 분급 장치에서의 루버(6)에 대해 구체적으로 설명한다. 도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 취한 본 발명의 분급 장치의 단면도이다. 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 루버 블레이드의 탈착 기구의 일부를 각각 보여주는 구성도이다.

루버(6)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 루버 블레이드(11)를 환형으로 배치함으로써 형성된다. 분급 공기 공급구(2)로부터 공급된 공기는, 루버 블레이드(11)간의 간극을 통해, 선회하면서 분급실(7)에 들어가서, 분급실(7)에서의 분체 재료의 분산 및 분급을 촉진시키는 기능을 갖고 있다. 도 1에서, (10)은 로터 블레이드를 나타내고, (12)는 미분 배출 블레이드를 나타낸다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 분급 장치에서는, 루버(6)를 구성하는 각 루버 블레이드(11)의 양단을 상기 로터의 중심과 연결한 가상선(도 2에 점선으로 나타내어짐) 사이에 형성되는 각도(이하에서는 "복수의 블레이드의 길이에 관련된 각도"라고도 함)를 α, 로터(5)의 직경을 D1, 루버(6)의 내경을 D2로 한 경우에, 하기의 관계식 중 적어도 하나가 충족된다.

관계식 (1): α≥50°

관계식 (2): D2/D1≥1.17

전술한 관계식들 중 적어도 하나가 충족되도록 루버(6)를 구성함으로써, 분급 공기 공급구(2)로부터 공급된 공기는, 선회하고, 루버(6)의 루버 블레이드(11)간의 간극을 통과하면서, 루버(6)와 로터(5)의 외주면 사이의 공간과, 분급실(7)로 원활하게 유도되어, 분급실(7) 내의 기류는 방해받지 않는다. 그 결과, 분급실(7)에서의 흐름의 속도를 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 로터의 원주 상에서의 속도 분포의 흐트러짐을 억제할 수 있다. 따라서, 분급에 필요한 원심력을 증가시킬 수 있고, 더 나아가 로터(5)의 외주 상에서 균등한 분급이 가능해져, 분체 재료를 효과적으로 미분과 조분으로 원심 분급할 수 있게 된다.

D2/D1은, 바람직하게는 1.17≤D2/D1≤1.20을 충족시키고, 더 바람직하게는 1.17≤D2/D1≤1.19를 충족시키며, α의 상한은 약 65°이라는 것을 유의하라.

루버 블레이드(11)의 두께는 2 mm 내지 6 mm인 것이 바람직하다. 루버 블레이드(11)가 너무 두꺼우면, 루버 블레이드(11)간의 간극이 좁아져서, 상기 공급된 공기가 압력 손실로 인하여 원활하게 흐를 수 없고, 분급실(7)에서의 흐름의 속도가 감소하여, 분급 효율이 저하된다. 루버 블레이드(11)가 너무 얇으면, 루버(6)의 기계적 강도가 저하될 뿐만 아니라, 분체 재료의 구성에 따라서는 연속 운전시에 루버 블레이드(11)의 표면이 마모될 수 있어, 루버 블레이드가 파손되는 문제가 있을 수 있다.

루버 블레이드(11)의 단면 형상은 한정되지 않는데, 루버 블레이드(11)간의 간극을 통한 흐름을 원활하게 하기 위해 통상적으로는 단면 형상이 원호의 형상이지만, 직사각형의 형상일 수도 있다. 또한, 특허문헌 3에 언급된 나선 부재와 같은 부재를 마련하여도 특별히 문제되는 일은 없음은 물론이다.

본 발명자들은, 루버(6)를 구성하는 복수의 블레이드의 길이와 관련된 각도를 α, 로터(5)의 직경을 D1, 루버(6)의 내경을 D2로 하였을 때, 관계식 α≥50°과 D2/D1≥1.17 중 어느 하나를 충족시킨 경우에 대해 수치해석을 행하였다. 그 결과, 상기 루버(6)를 설치한 경우, α=47°, D2/D1=1.16의 조건을 갖는 루버를 설치한 경우에 비해, 분급실 내부의 로터(5) 외주부에서의 평균 속도가 10% 이상 상승한다는 것을 확인하였다. 여기서, 로터(5) 외주부에서의 평균 속도는 평균 기류 속도를 의미한다.

본 발명자들이 과거에 행한 실험 및 수치 해석의 결과로부터, 본 발명에서와 같이 로터의 원심력을 이용하여 분체 재료를 조분과 미분으로 분급하는 기구에 있어서, 그 분체 재료에 작용하는 원심력과 관계된 속도가 10% 이상 상승하면, 분급 효율이 분명히 향상된다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 관계식 α≥50°과 D2/D1≥1.17 중 적어도 하나를 충족시키면, 분급실 내부의 로터(5) 외주부에서의 평균 속도가 종래에 비해 10% 이상 상승하여, 종래의 분급 장치의 경우에 비해 분급 효율을 향상시킬 수 있다.

로터(5)의 회전 둘레 속도는 20 m/s 내지 70 m/s인 것이 바람직하다. 회전 둘레 속도가 상기 범위 내에 있으면, 소기의 분급 효율을 얻을 수 있다. 회전 둘레 속도가 20 m/s 미만이면, 분급 효율이 저하될 수 있다. 회전 둘레 속도가 70 m/s를 초과하면, 로터(5)에 의해 발생되는 원심력이 커져서, 흡인 유닛에 의해 회수되어야 되는 분체 재료가 조분 배출구(3)로 유도되어, 미분이 분리되지 않게 될 수 있다.

본 실시형태에서는, 분급 로터의 외주면과 루버(6)의 사이에 형성된 공간에서, 루버(6)를 구성하는 루버 블레이드(11)가 원심력과 관련된 속도의 분포를 균일해지게 할 수 있고, 원심력을 증가시킬 수 있기 때문에, 분체 재료는 효율적으로 조분과 미분으로 원심 분급될 수 있다.

루버 블레이드(11)는 로터(5)의 중심축을 중심으로 하는 동심원 상에 등간격으로 마련되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 루버 블레이드(11)는 바람직하게는 10~20개의 블레이드로, 더 바람직하게는 12~16개의 블레이드로 형성된다. 각 루버 블레이드간의 간극 거리는 특별히 한정되지 않으며 적절히 설정될 수 있다.

이러한 루버 블레이드에서는, 로터의 중심과 어느 한 루버 블레이드의 양단을 연결한 가상선 사이에 형성되는 각도가, 로터의 중심과 다른 루버 블레이드의 양단을 연결한 가상선 사이에 형성되는 각도와 동일한 것이 바람직하다.

또한, 어느 한 루버 블레이드의 단부가 다른 루버 블레이드의 단부를 소정의 간극을 두고서 덮고 있도록, 루버 블레이드는 연속하여 둥글게 배치되고 로터의 중심축을 중심으로 하는 동심원 상에 마련되는 것이 바람직하다.

도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d에 각각 도시된 바와 같이, 루버(6)를 구성하는 루버 블레이드(11)는 탈착 가능하게 되어 있다. 도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 분급 장치로부터 떼어 내어진 상태인 루버 블레이드의 탈착 기구의 일부를 각각 보여주는 구성도이다.

일반적으로, 분급 장치를 연속적으로 운전하여 분체 재료를 분급하는 경우에는, 분급 조건 및 분체 재료의 타입에 따라 양태는 다르지만, 분체 재료가 루버 블레이드(11)의 표면에 부착될 수 있다. 분체 재료의 부착이 진행되면, 분체 재료를 변경할 때의 청소 작업이 번잡해지고, 또한 루버 블레이드(11)간의 간극이 분체 재료의 부착으로 인해 좁아져서, 압력 손실이 일어나며, 그 결과 상기 공급된 공기가 원활하게 흐르지 못하고, 분급실(7)에서의 기류의 속도가 감소되어, 분급 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 루버 블레이드(11)를 탈착 가능하게 함으로써, 부착된 분체 재료를 청소하는 작업을 간략화하여 청소 시간을 단축시킬 수 있으며, 그 결과 조건 변경시에 필요한 총 시간이 짧아져 생산성을 향상시킬 수 있다.

분급 장치(100)에서는, 로터(5)의 외주부에서의 기류 속도가 상승함에 따라, 로터의 회전수 제어가 불안정해질 수 있다. 구체적으로, 로터의 외주부에서의 기류 속도가 상승함에 따라, 로터의 회전력이 증가하고, 모터 토크보다 큰 힘이 가해짐으로 인해 모터가 발전기로 되어, 회생 전류가 발생되며, 이에 따라 로터의 회전수의 제어가 불안정해질 수 있다. 이러한 경우에, 로터의 회전수는 미리 정해놓은 회전수로 되도록 회생 컨버터를 이용하여 제어한다.

구체적으로, 회생 컨버터는 제어 유닛에 포함된다. 모터로부터 발생된 회생 전류가 처리(전류가 전원으로 복귀)되면서 로터의 회전수가 인버터에 의해 안정적으로 제어될 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 분급 로터의 제어를 도 4를 참조하여 설명한다. 로터 구동 전동기(51)의 회전수를 검출하기 위해, 로터 구동 전동기(51)에는 회전 센서(SIRCA)(52)가 부착되어 있다. 분급 로터의 회전수 설정을 위한 데이터를 제어 유닛(53)에서 입력하고, 회전 센서(52)로부터의 신호와의 차분을 측정하면서, 회전수에 대응하는 주파수 신호를 인버터(54)에 출력하며, 인버터(54)에서 구동 전류를 출력하고, 이에 따라 로터 구동 전동기(51)를 회전시킨다. 회생 컨버터(55)는 로터 구동 전동기(51)로부터의 회생 전류를 받아 이를 전원(56)으로 되돌려보낸다.

회생 컨버터(55)는 통상적으로 분급 장치의 감속 또는 정지시에 발생하는 회생 전류를 전원(56)으로 되돌려보내는 데 사용된다. 그러나, 본 발명의 분급 장치에서는, 회생 전류가 통상 운전 상태에서 항상 발생되므로, 회생 전류를 처리하면서 인버터(54)에 의한 회전 제어를 행하고 있다.

로터 구동 전동기의 회전수는 주파수를 변경함으로써 바뀔 수 있다. 도 5는 로터 구동 전동기의 회전수-토크 특성을 보여주는 도면이다. 인버터는 가변 주파수 전원으로서 사용된다. 회전수가 설정 주파수에 대응하는 회전수(동기 속도) 이상인 경우, 로터 구동 전동기는 발전기로 되고, 회생 전류가 발생된다.

회생 전류는, 분급 로터 등과 같은 회전체가 정지되었을 때 일어나는 회생 운전(구동력이 인가되지 않는 상태)을 통해 발생된다. 회생 전류의 처리 방법으로서는, 회생 전류를 저항을 사용하여 열로서 방출하는 방법이나, 혹은 회생 전류를 회생 컨버터를 이용하여 전원으로 복귀시키는 방법이 있다. 기계식 분급기 등과 같은 장치가 그 제작사에서 명시한 상태로 사용된다면, 정지시를 제외하고는, 회생 운전은 일어나지 않고 회생 전류가 발생되지 않는다. 그러나, 본 발명의 루버 블레이드는 시판 루버 블레이드를 개량함으로써 만들어지므로, 이용 조건이 제작사에서 예상한 사용 조건의 범위 밖에 있고, 이에 따라 회생 전류가 발생된다. 개량된 루버 블레이드는, 로터를 회전시키기 위한 강한 힘을 제공할 수 있으며, 로터 외주부에서의 기류 속도 분포가 균일하고 기류 속도가 상승함으로써, 로터의 회전력이 증가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 분급 방법은 전술한 분급 장치를 사용하여 분체 재료를 분급하는 것을 포함한다.

본 발명의 분급 장치(100) 및 분급 방법에서는, 분급 장치(100)의 구성 요소인 루버(6)의 구성을 간단하게 변경함으로써 분급 효율을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 소기의 입경 범위의 입자를, 거의 오차 없이 또한 바람직한 분급 정확도로, 매우 효율적으로 분급할 수 있다. 또한, 본 발명의 분급 장치(100) 및 분급 방법은, 예컨대 수지, 농약, 화장품, 안료 등 입경이 수 마이크로미터인 미분 형태의 제품을 제조하는데 매우 유효하게 적용될 수 있다. 특히, 후술하는 토너를 제조하는 방법에 적합하다.

(토너 제조 방법)

본 발명의 토너 제조 방법은, 적어도 분급 공정을 포함하고, 바람직하게는 용융 혼련 공정 및 분쇄 공정을 포함하며, 필요에 따라 다른 공정(들)을 포함한다. 분급 공정은 전술한 본 발명의 분급 장치를 사용하여 행해진다.

<용융 혼련 공정>

상기 용융 혼련 공정은, 토너 재료를 혼합하고, 이 혼합물을 용융 혼련기에서 용융 혼련하는 공정이다. 상기 용융 혼련의 적절한 예로는, 단축 또는 이축의 연속 혼련기와, 롤밀을 이용한 배치(batch)식 혼련기가 있다. 예컨대, 그 적절한 예로는, KTK-타입 이축 압출기(고베 제강소 제조), TEM-타입 압출기(도시바 기계사 제조), KCK 혼련기(아사다 철공사 제조), PCM-타입 이축 압출기(이케가이 철공소 제조), CO-KNEADER(BUSS AG 제조) 등이 있다. 이러한 용융 혼련은, 결착 수지의 분자쇄의 절단을 초래하지 않도록 적정한 조건으로 행해지는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 용융 혼련이 행해지는 온도는, 결착 수지의 연화점을 고려하여 결정된다. 상기 온도가 상기 연화점보다 너무 높으면, 분자쇄의 절단이 상당히 발생한다. 상기 온도가 상기 연화점보다 너무 낮으면, 성분의 분산이 불충분하게 진행될 수 있다.

상기 토너 재료는 적어도 결착 수지, 착색제, 이형제 및 대전 제어제를 포함하며, 필요에 따라 그 밖의 성분(들)을 포함한다.

- 결착 수지 -

상기 결착 수지로서는, 스티렌, 클로로스티렌 등의 스티렌류; 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 이소프렌 등의 모노올레핀류; 초산 비닐, 프로피온산 비닐, 안식향산 비닐, 부티르산 비닐 등의 비닐에스테르류; 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 아크릴산 도데실, 아크릴산 옥틸, 아크릴산 페닐, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 부틸, 메타크릴산 도데실 등의 α-메틸렌 지방족 모노카르복실산 에스테르류; 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 비닐 부틸 에테르 등의 비닐 에테르류; 비닐 메틸 케톤, 비닐 헥실 케톤, 비닐 이소프로페닐 케톤 등의 비닐 케톤류로 예시되는 단일중합체 또는 공중합체가 있다.

특히 대표적인 결착 수지로서는, 예컨대 폴리스티렌수지, 폴리에스테르수지, 스티렌-아크릴 공중합체, 스티렌-아크릴산 알킬 공중합체, 스티렌-메타크릴산 알킬 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-무수말레산 공중합체, 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지가 있다. 이들은 개별적으로 혹은 조합하여 사용될 수 있다.

- 착색제 -

상기 착색제는 특별히 한정되지 않고, 공지의 염료 및 안료 중에서 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 카본 블랙, 니그로신염료, 철흑, 나프톨 옐로우 S, 한사 옐로우(10G, 5G, G), 카드뮴 옐로우, 황색산화철, 황토, 황연, 티탄황, 폴리아조 옐로우, 오일 옐로우, 한사 옐로우(GR, A, RN, R), 피그먼트 옐로우 L, 벤지딘 옐로우(G, GR), 퍼머넌트 옐로우(NCG), 벌컨 파스트 옐로우(5G, R), 타트라진 레이크, 퀴놀린 옐로우 레이크, 안스라잔 옐로우 BGL, 이소인돌리논 옐로우, 벵갈라, 연단(鉛丹), 연주(鉛朱), 카드뮴 레드, 카드뮴 머큐리 레드, 안티몬 주홍, 퍼머넌트 레드 4R, 파라 레드, 파이어 레드, 파라 클로르 오르토 니트로아닐린 레드, 리솔 파스트 스칼렛 G, 브릴리언트 파스트 스칼렛, 브릴리언트 카민 BS, 퍼머넌트 레드(F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), 파스트 스칼렛 VD, 벌컨 파스트 루빈 B, 브릴리언트 스칼렛 G, 리솔 루빈 GX, 퍼머넌트 레드 F5R, 브릴리언트 카민 6B, 피그먼트 스칼렛 3B, 보르도 5B, 톨루이딘 마룬, 퍼머넌트 보르도 F2K, 헬리오 보르도 BL, 보르도 10B, 본 마룬 라이트, 본 마룬 미디엄, 에오신 레이크, 로다민 레이크 B, 로다민 레이크 Y, 알리자린 레이크, 디오인디고 레드 B, 디오인디고 마룬, 오일 레드, 퀴나크리돈 레드, 피라졸론 레드, 폴리아조 레드, 크롬 주홍, 벤지딘 오렌지, 페리논 오렌지, 오일 오렌지, 코발트 블루, 세룰리안 블루, 알칼리 블루 레이크, 피콕 블루 레이크, 빅토리아 블루 레이크, 무금속 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 블루, 파스트 스카이 블루, 인단트렌 블루(RS, BC), 인디고, 군청, 감청, 안트라퀴논 블루, 파스트 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 레이크, 코발트 바이올렛, 망간 바이올렛, 디옥산 바이올렛, 안트라퀴논 바이올렛, 크롬 그린, 아연 그린, 산화크롬, 비리디안, 에메랄드 그린, 피그먼트 그린 B, 나프톨 그린 B, 그린 골드, 애시드 그린 레이크, 말라카이트 그린 레이크, 프탈로시아닌 그린, 안트라퀴논 그린, 산화 티탄, 산화아연, 리소폰 등이 있다. 이들은 개별적으로 혹은 조합하여 사용될 수 있다.

상기 착색제의 색상은 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예컨대, 흑색 착색제, 컬러 착색제 등이 사용될 수 있다. 이들은 개별적으로 혹은 조합하여 사용될 수 있다.

흑색 착색제의 예로는, 퍼니스 블랙, 램프 블랙, 아세틸렌 블랙, 채널 블랙 등의 카본 블랙(C.I. 피그먼트 블랙 7)류; 구리, 철(C.I. 피그먼트 블랙 11), 산화 티탄 등의 금속류; 아닐린 블랙(C.I. 피그먼트 블랙 1)등의 유기 안료 등이 있다.

마젠타용 착색 안료의 예로는, C.I. 피그먼트 레드 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. 피그먼트 바이올렛 19; C.I. VAT 레드 1, 2, 10, 13, 15, 23, 29, 35 등이 있다.

시안용 착색 안료의 예로는, C.I. 피그먼트 블루 2, 3, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 17, 60; C.I. VAT 블루 6; C.I. 애시드 블루 45, 프탈로시아닌 골격에 프탈이미드메틸기를 1∼5개 치환한 구리 프탈로시아닌 안료, 그린 7, 그린 36 등이 있다.

옐로우용 착색 안료의 예로는, C.I. 피그먼트 옐로우 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. VAT 옐로우 1, 3, 20, 오렌지 36 등이 있다.

상기 착색제의 토너에서의 함유량은 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 상기 착색제의 토너에서의 함유량은, 1 질량% 내지 15 질량%인 것이 바람직하고, 3 질량% 내지 10 질량%인 것이 더 바람직하다. 상기 함유량이 1 질량% 미만이면, 토너의 착색력이 저하된다. 상기 함유량이 15 질량%를 초과하면, 안료의 토너에서의 분산이 불량하여, 착색력의 저하 및 토너의 전기 특성의 저하로 이어질 수 있다.

상기 착색제는, 마스터배치를 형성하도록 수지와 복합화될 수 있다. 상기 수지는 특별히 한정되지 않고, 당업계에 공지된 수지 중에서 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 수지의 예로는, 스티렌 또는 그 치환체의 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리메틸 메타크릴레이트 수지, 폴리부틸 메타크릴레이트 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리초산비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 에폭시 폴리올 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리아크릴산 수지, 로신, 변성 로신, 테르펜 수지, 지방족 탄화수소 수지, 지환족 탄화수소 수지, 방향족계 석유 수지, 염소화 파라핀, 파라핀 등이 있다. 이들은 개별적으로 혹은 조합하여 사용될 수 있다.

상기 스티렌 또는 그 치환체의 중합체의 예로는, 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리-p-클로로스티렌 수지, 폴리비닐톨루엔 수지 등이 있다. 상기 스티렌계 공중합체의 예로는, 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐나프탈렌 공중합체, 스티렌-아크릴산메틸 공중합체, 스티렌-아크릴산에틸 공중합체, 스티렌-아크릴산부틸 공중합체, 스티렌-아크릴산옥틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산메틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산에틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산부틸 공중합체, 스티렌-α-클로로메타크릴산메틸 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-비닐메틸케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 스티렌-말레산 에스테르 공중합체 등이 있다.

상기 마스터배치는, 마스터배치용 수지와 상기 착색제를 고전단력을 인가해 혼합 또는 혼련시킴으로써 제조될 수 있다. 이와 같이 하면서, 착색제와 수지 사이의 상호 작용을 향상시키기 위해, 유기 용제를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 소위 플러싱(flushing)법의 이용도, 착색제의 웨트 케이크가 건조할 필요 없이 그대로 이용될 수 있다는 점에서 적합이다. 상기 플러싱법은, 착색제를 함유한 수성 페이스트를 수지 및 유기 용제와 혼합 또는 혼련한 후, 착색제를 수지측으로 이행시켜 수분 및 유기 용제 성분을 제거하는 방법이다. 이러한 혼합 또는 혼련에는, 예컨대 3본 롤밀 등의 고전단 분산 장치가 적합하게 이용된다.

- 이형제 -

상기 이형제는 특별히 한정되지 않고, 당업계에 공지된 이형제 중에서 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 상기 이형제의 예로는, 카르보닐기함유 왁스, 폴리올레핀 왁스, 장쇄 탄화수소 등의 왁스류가 있다. 이들은 개별적으로 혹은 조합하여 사용될 수 있다.

상기 카르보닐기함유 왁스의 예로는, 폴리알칸산 에스테르, 폴리알칸올 에스테르, 폴리알칸산 아미드, 폴리알킬아미드, 디알킬케톤 등이 있다. 상기 폴리알칸산 에스테르의 예로는, 카나우바왁스, 몬탄 왁스, 트리메틸올프로판 트리베헤네이트, 펜타에리트리톨 테트라베헤네이트, 펜타에리트리톨 디아세테이트 디베헤네이트, 글리세린 트리베헤네이트, 1,18-옥타데칸디올 디스테아레이트 등이 있다. 상기 폴리알칸올 에스테르의 예로는, 트리멜리트산 트리스테아릴, 말레인산 디스테아릴 등이 있다. 상기 폴리알칸산 아미드의 예로는, 디베헤닐 아미드 등이 있다. 상기 폴리알킬아미드의 예로는, 트리멜리트산 트리스테아릴 아미드 등이 있다. 상기 디알킬케톤의 예로는, 디스테아릴 케톤 등이 있다. 이러한 카르보닐기함유 왁스 중에서 폴리알칸산 에스테르가 특히 바람직하다.

상기 폴리올레핀 왁스의 예로는, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 등이 있다.

상기 장쇄 탄화수소의 예로는, 파라핀 왁스, 사솔 왁스 등이 있다.

상기 이형제의 토너에 있어서의 함유량은 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 상기 이형제의 토너에서의 함유량은, 0 질량% 내지 40 질량%인 것이 바람직하고, 3 질량% 내지 30 질량%인 것이 더 바람직하다. 상기 함유량이 40 질량%를 초과하면, 토너의 유동성이 악화될 수 있다.

- 대전 제어제 -

상기 대전 제어제는 특별히 한정되지 않고, 당업계에 공지된 대전 제어제 중에서 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 하지만, 유색 재료를 이용하면 색조의 변화가 야기될 수 있기 때문에, 대전 제어제용 재료는 무색 내지 백색에 가까운 것이 바람직하다. 이러한 무색 내지 백색에 가까운 재료의 예로는, 트리페닐메탄계 염료, 몰리브덴산 킬레이트 안료, 로다민계 염료, 알콕시계 아민, 4급 암모늄염(불소변성 4급 암모늄염을 포함), 알킬아미드, 인의 단체(單體) 또는 그 화합물, 텅스텐의 단체 또는 그 화합물, 불소계 활성제, 살리실산의 금속염, 살리실산 유도체의 금속염 등이 있다. 이들은 개별적으로 혹은 조합하여 사용될 수 있다.

상기 대전 제어제는 시판 제품이어도 좋다. 시판 제품의 예로는, BONTRON P-51(4급 암모늄염), E-82(옥시나프토산계 금속착체), E-84(살리실산계 금속착체), E-89(페놀계 축합물)(이들 제품은 오리엔트 화학공업사에서 제조); TP-302 및 TP-415(4급 암모늄염 몰리브덴착체)(이들 제품은 호도가야 화학공업주식회사에서 제조); COPY CHARGE PSYVP2038(4급 암모늄염), COPY BLUE PR(트리페닐메탄 유도체), COPY CHARGE NEG VP2036 및 COPY CHARGE NX VP434(4급 암모늄염)(이들 제품은 Hoechst AG에서 제조); LRA-901 및 LR-147(붕소착체)(이들 제품은 Japan Carlit 주식회사에서 제조); 퀴나크리돈, 아조계 안료; 술폰산기, 카르복실기, 4급 암모늄염 등을 갖는 고분자계의 화합물 등이 있다.

상기 대전 제어제는, 상기 마스터배치와 함께 용융 혼련된 후, 용해 또는 분산되거나, 용해 또는 분산될 때에 상기 토너의 각 성분과 함께 상기 유기 용제에 직접 첨가되거나, 또는 토너 입자 형성 후에 토너 입자의 표면에 고정될 수 있다.

상기 대전 제어제의 상기 토너에서의 함유량은, 상기 결착 수지의 종류, 첨가제의 유무, 이용하는 분산 방법에 따라 좌우되므로, 분명하게 규정될 수 없다. 그러나, 상기 대전 제어제의 토너에서의 함유량은, 상기 결착 수지의 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부 내지 10 질량부인 것이 바람직하고, 0.2 질량부 내지 5 질량부인 것이 더 바람직하다. 상기 함유량이 0.1 질량부 미만이면, 바람직한 대전 제어 특성을 얻을 수 없다. 상기 함유량이 10 질량부를 초과하면, 토너의 대전성이 커져서, 주 대전 제어제의 효과가 감퇴되고, 토너와 현상 롤러간의 정전적 흡인력이 증대되어, 현상제의 유동성 저하 및/또는 화상 농도의 저하로 이어질 수 있다.

- 그 밖의 성분 -

상기 그 밖의 성분은 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 밖의 성분의 예로는, 외첨제, 유동성 향상제, 클리닝성 향상제, 자성 재료, 금속 비누 등이 있다.

상기 외첨제는 특별히 한정되지 않고, 당업계에 공지된 외첨제 중에서 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 상기 외첨제의 예로는, 실리카 미립자, 소수화된 실리카 미립자, 지방산 금속염(예컨대, 스테아린산 아연, 스테아린산 알루미늄 등); 금속 산화물(예컨대, 티타니아, 알루미나, 산화주석, 산화 안티몬 등), 또는 이들의 소수화물, 플루오로폴리머 등이 있다. 그 중에서도, 소수화된 실리카 미립자, 티타니아 입자, 소수화된 티타니아 미립자가 특히 적합하다.

<분쇄 공정>

상기 분쇄 공정은, 적어도 하나의 분쇄기와, 경우에 따라서는 적어도 하나의 조분 분급 공정을 이용하여 미(微)분쇄를 행하는 공정이다. 분쇄 공정에 사용되는 분쇄기는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이러한 분쇄가의 예로는, 기류식 분쇄기, 유동층식 분쇄기, 기계식 분쇄기 등이 있다.

상기 기류식 분쇄기의 예로는, 초음속 제트 분쇄기(Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd. 제조), 수퍼 제트 밀(NISSHIN ENGINEERING INC. 제조), 미크론 제트(Hosokawa Micron Corporation 제조) 등이 있다.

상기 유동층식 분쇄기의 예로는, 카운터 제트 분쇄기(Hosokawa Micron Corporation 제조), 크로스 제트 밀(Kurimoto, Ltd.) 등이 있다.

상기 기계식 분쇄기의 예로는, KRYPTRON(EARTH TECHNICA CO. LTD. 제조), SUPER ROTOR(NISSHIN ENGINEERING INC. 제조), TURBO MILL(TURBO KOGYO CO., LTD. 제조) 등이 있다.

(토너)

본 발명의 토너는, 본 발명의 토너 제조 방법에 의해 제조된다. 상기 토너는, 입경이 4.0 ㎛ 이하인 미분을 15 개수% 이하로 함유하는 것이 바람직하고, 0 개수% 내지 10 개수% 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한, 상기 토너는, 입경이 12.7 ㎛ 이상인 조분을 5.0 질량% 이하로 함유하는 것이 바람직하고, 0 질량% 내지 2.0 질량% 함유하는 것이 더 바람직하다. 또한, 토너의 체적 평균 입경은 5.0 ㎛ 내지 12.0 ㎛인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 입도 분포 및 체적 평균 입경은, 예컨대 입도 측정기(COULTER COUNTER TA-II, COULTER MULTISIZER II, 또는 COULTER MULTISIZER III, Beckman Coulter, Inc.에서 제조)를 이용하여 측정될 수 있다.

실시예

이하에서는 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않음을 물론이다.

(실시예 1)

본 실시예에서는, 스티렌-아크릴 공중합체 수지 85 질량부와 카본 블랙 15 질량부의 혼합물을 용융 혼련하고 냉각한다. 그 후에, 이 혼합물을 햄머밀을 이용해 조분쇄하여 분체 재료를 마련하고, 이 분체 재료를 유동층식 분쇄기를 이용하여 미분쇄한 후, 도 1에 도시된 분급 장치를 이용해 분급하였다.

도 2에 도시된 루버와 관련이 있는 α=45°, D2/D1=1.18의 조건의 루버(6)를, 도 1에 도시된 분급장치에 설치하여, 분체 재료를 분급했다. 여기서, α는 복수의 블레이드의 길이와 관련된 각도를 나타내고, D1은 로터(5)의 직경을 나타내며, D2는 루버(6)의 내경을 나타낸다. 루버 블레이드(11)는 그 두께가 4 mm이고, 16개의 블레이드로 이루어졌으며, 로터(5)의 회전 둘레 속도를 60 m/s로 설정하여, 분체 재료를 분급했다. 얻어진 조분은, 체적 평균 입경이 6.8 ㎛이고, 입경이 4 ㎛ 이하인 미분 함유율이 7.3 개수%이며, 입경이 12.7 ㎛ 이상인 조분 함유율이 0.0 질량%이고, 투입된 분체 재료에 대한 분급 후의 조분 비율, 즉 분급 수율은 60%이었다. 이때, 분급실 내부의 로터(5) 외주부에서의 평균 속도는 비교예 1에 비해 12% 상승되어 있다. 체적 평균 입경 및 입도 분포를 다음과 같이 측정했다.

<체적 평균 입경 및 입도 분포의 측정>

코울터 카운터법에 따라 체적 평균 입경 및 입도 분포를 측정하는 장치의 예로는, COULTER COUNTER TA-II, COULTER MULTISIZER II, 및 COULTER MULTISIZER III(이들 장치 모두는 Beckman Coulter, Inc.에서 제조)가 있다. 여기서는, COULTER MULTISIZER III를 사용하여 입경 및 입도 분포를 측정했다.

우선, 전해액 100 mL 내지 150 mL에 분산제로서 0.1 mL 내지 5 mL의 계면활성제(알킬벤젠 술폰산염)를 첨가했다. 여기서, 전해액은 1급 염화나트륨을 이용하여 조제한 1 질량% NaCl 수용액이며, 예컨대 ISOTON-II(Coulter Corporation 제조)가 사용될 수 있다. 계속해서, 2 mg 내지 20 mg의 측정 시료(분체)를 첨가하였다. 시료를 현탁한 전해액에는, 초음파 분산 장치를 이용해 1 내지 3분 동안 분산 처리를 행하였다. 상기 측정 장치에 의해, 100 ㎛의 개구를 이용하여 분체의 체적을 측정하였고, 체적 분포를 산출했다. 얻어진 체적 분포에 기초하여, 분체의 체적 평균 입경 및 입도 분포를 산출했다.

채널로서는, 2.00 ㎛ 이상 2.52 ㎛ 미만; 2.52 ㎛ 이상 3.17 ㎛ 미만; 3.17 ㎛ 이상 4.00 ㎛ 미만; 4.00 ㎛ 이상 5.04 ㎛ 미만; 5.04 ㎛ 이상 6.35 ㎛ 미만; 6.35 ㎛ 이상 8.00 ㎛ 미만; 8.00 ㎛ 이상 10.08 ㎛ 미만; 10.08 ㎛ 이상 12.70 ㎛ 미만; 12.70 ㎛ 이상 16.00 ㎛ 미만; 16.00 ㎛ 이상 20.20 ㎛ 미만; 20.20 ㎛ 이상 25.40 ㎛ 미만; 25.40 ㎛ 이상 32.00 ㎛ 미만; 32.00 ㎛ 이상 40.30 ㎛ 미만의 13 채널을 사용하고, 입경이 2.00 ㎛ 이상 40.30 ㎛ 미만인 입자를 대상으로 삼았다.

(실시예 2)

α=45°, D2/D1=1.19의 조건의 루버(6)를 설치한 것 이외에는 실시예 1의 분급 장치와 동일한 것인 분급 장치를 이용하고, 로터(5)의 회전 둘레 속도를 60 m/s로 설정하여, 실시예 1과 같은 방식으로 분체 재료를 분급했다. 얻어진 조분은, 체적 평균 입경이 6.8 ㎛이고, 입경이 4 ㎛ 이하인 미분 함유율이 7.7 개수%이며, 입경이 12.7 ㎛ 이상인 조분 함유율이 0.0 질량%이고, 투입된 분체 재료에 대한 분급 후의 조분 비율, 즉 분급 수율은 64%이었다. 이때, 분급실 내부의 로터(5) 외주부에서의 평균 속도는 비교예 1에 비해 16% 상승되어 있다.

(실시예 3)

α=50°, D2/D1=1.18의 조건의 루버(6)를 설치한 것 이외에는 실시예 1의 분급 장치와 동일한 것인 분급 장치를 이용하고, 로터(5)의 회전 둘레 속도를 60 m/s로 설정하여, 실시예 1과 같은 방식으로 분체 재료를 분급했다. 얻어진 조분은, 체적 평균 입경이 6.8 ㎛이고, 입경이 4 ㎛ 이하인 미분 함유율이 9.4 개수%이며, 입경이 12.7 ㎛ 이상인 조분 함유율이 0.0 질량%이고, 투입된 분체 재료에 대한 분급 후의 조분 비율, 즉 분급 수율은 70%이었다. 이때, 분급실 내부의 로터(5) 외주부에서의 평균 속도는 비교예 1에 비해 25% 상승되어 있다.

(실시예 4)

α=55°, D2/D1=1.18의 조건의 루버(6)를 설치한 것 이외에는 실시예 1의 분급 장치와 동일한 것인 분급 장치를 이용하고, 로터(5)의 회전 둘레 속도를 60 m/s로 설정하여, 실시예 1과 같은 방식으로 분체 재료를 분급했다. 얻어진 조분은, 체적 평균 입경이 6.8 ㎛이고, 입경이 4 ㎛ 이하인 미분 함유율이 9.7 개수%이며, 입경이 12.7 ㎛ 이상인 조분 함유율이 0.0 질량%이고, 투입된 분체 재료에 대한 분급 후의 조분 비율, 즉 분급 수율은 73%이었다. 이때, 분급실 내부의 로터(5) 외주부에서의 평균 속도는 비교예 1에 비해 27% 상승되어 있다.

(실시예 5)

α=60°, D2/D1=1.16의 조건의 루버(6)를 설치한 것 이외에는 실시예 1의 분급 장치와 동일한 것인 분급 장치를 이용하고, 로터(5)의 회전 둘레 속도를 60 m/s로 설정하여, 실시예 1과 같은 방식으로 분체 재료를 분급했다. 얻어진 조분은, 체적 평균 입경이 6.8 ㎛이고, 입경이 4 ㎛ 이하인 미분 함유율이 8.1 개수%이며, 입경이 12.7 ㎛ 이상인 조분 함유율이 0.0 질량%이고, 투입된 분체 재료에 대한 분급 후의 조분 비율, 즉 분급 수율은 67%이었다. 이때, 분급실 내부의 로터(5) 외주부에서의 평균 속도는 비교예 1에 비해 20% 상승되어 있다.

(실시예 6)

루버 블레이드(11)를 탈착 가능하게 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방식으로, 분체 재료를 연속 분급하였다. 그 후에, 루버(6)를 청소하고, 분체 재료의 종류를 변경한 후, 다시 분체 재료의 연속 분급을 행했다. 그 결과, 루버(6)를 청소하는 데 소비되는 시간을, 실시예 1에 비하여 약 50% 단축할 수 있었다.

(비교예 1)

α=45°, D2/D1=1.16의 조건의 루버(6)를 설치한 것 이외에는 실시예 1의 분급 장치와 동일한 것인 분급 장치를 이용하고, 로터(5)의 회전 둘레 속도를 60 m/s로 설정하여, 실시예 1과 같은 방식으로 분체 재료를 분급했다. 얻어진 조분은, 체적 평균 입경이 6.8 ㎛이고, 입경이 4 ㎛ 이하인 미분 함유율이 9.0 개수%이며, 입경이 12.7 ㎛ 이상인 조분 함유율이 0.0 질량%이고, 투입된 분체 재료에 대한 분급 후의 조분 비율, 즉 분급 수율은 52%이었다.

실시예 및 비교예에 관한 평가 결과를 표 1에 도시한다.

이상의 설명을 통해 명백히 드러나듯이, 본 발명의 분급 장치에서는, 루버(6)를 구성하는 복수의 블레이드의 길이와 관련된 각도를 α, 로터(5)의 직경을 D1, 루버(6)의 내경을 D2로 하였을 때, 관계식 α≥50°과 D2/D1≥1.17 중 어느 하나를 충족시키도록 루버를 구성함으로써, 분급 공기 공급구로부터 공급된 공기는, 선회하고, 루버의 블레이드간의 간극을 통과하면서, 루버와 로터의 외주면 사이의 공간과, 분급실로 원활하게 유도되어, 그 결과, 분급실 내의 기류는 방해받지 않으며, 분급실에서의 흐름의 속도를 증가시킬 수 있고, 로터의 원주 상에서의 속도 분포의 흐트러짐을 억제할 수 있다. 따라서, 분급에 필요한 원심력을 증가시키는 수 있고, 더 나아가 로터의 외주 상에서 균일한 분급이 가능해지므로, 분체 재료를 효율적으로 조분과 미분으로 원심 분급할 수 있다.

1: 분체 재료 공급구
2: 분급 공기 공급구
3: 조분 배출구
4: 미분 배출구
5: 로터
6: 루버
7: 분급실
8: 조분 배출실
9: 미분 배출실
10: 로터 블레이드
11: 루버 블레이드
12: 미분 배출 블레이드
51: 로터 구동 전동기
52: 회전 센서
53: 제어 유닛
54: 인버터
55: 회생 컨버터
56: 전원
100: 분급 장치

Claims (7)

1. 복수의 블레이드가 환형으로 배치되어 있으며 회전하는 로터와, 분체 재료를 분산 및 분급하기 위한 유체를 상기 로터의 외주부로부터 공급하도록 복수의 블레이드가 상기 로터의 외주부에 배치되어 있는 루버를 포함하고, 상기 분체 재료는 상기 로터와 상기 루버 사이의 간극에 공급되어, 미분(微粉)과 조분(粗粉)으로 원심 분급되며, 다음 관계식 중 적어도 하나가 충족되는 것인 분급 장치.
   관계식 (1): α≥50°
   관계식 (2): D2/D1≥1.17
   (여기서 α는 로터의 중심과 루버의 각 블레이드의 양단을 연결한 가상선 사이에 형성되는 각도를 나타내고, D1은 로터의 직경을 나타내며, D2는 루버의 내경을 나타낸다)
2. 제1항에 있어서, 상기 루버의 블레이드는, 상기 로터의 중심축을 중심으로 하는 동심원 상에 등간격으로 마련되어 있는 것인 분급 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 루버의 블레이드는 탈착 가능한 것인 분급 장치.
4. 제1항에 있어서, 회생 컨버터를 더 포함하고, 상기 로터의 회전수는 미리 정해놓은 회전수로 되도록 상기 회생 컨버터에 의해 제어되는 것인 분급 장치.
5. 제1항에 따른 분급 장치를 사용하여 분체 재료를 분급하는 것을 포함하는 분급 방법.
6. 제1항에 따른 분급 장치를 사용하여 분체 재료를 분급하는 것을 포함하는 토너 제조 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 루버의 블레이드의 갯수는 10 내지 20개인 분급 장치.

Images