JP2010107904A - トナー及びその製造方法、並びにトナーの製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を貯留する貯留部と、前記貯留部に設けられ、前記トナー組成液を液滴化して周期的に放出させるためのノズルが複数形成された薄膜と、前記液滴化したトナー組成液を固化させる粒子形成手段と、を少なくとも有してなり、前記薄膜の前記トナー組成液の放出側表面に、撥液膜を有するトナーの製造装置である。
【選択図】図1
Description
<1> 少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を貯留する貯留部と、
前記貯留部に設けられ、前記トナー組成液を液滴化して周期的に放出させるためのノズルが複数形成された薄膜と、
前記液滴化したトナー組成液を固化させる粒子形成手段と、を少なくとも有してなり、
前記薄膜の前記トナー組成液の放出側表面に、撥液膜を有することを特徴とするトナーの製造装置である。
<2> 撥液膜がSiO2膜と、該SiO2膜上にパーフルオロアルキル基を有し、かつ末端にシロキサン結合アルキル基を有する化合物が結合した膜である前記<1>に記載のトナーの製造装置である。
<3> 撥液膜の膜厚が、10nm〜100nmである前記<1>から<2>のいずれかに記載のトナーの製造装置である。
<4> 薄膜が液滴を放出させる方向に凸形状に形成されて、該凸形状に形成された部分に複数のノズルが形成されている前記<1>から<3>のいずれかに記載のトナーの製造装置である。
<5> 複数のノズルを有する薄膜に対して平行な振動面を垂直方向に縦振動させる機械的振動発生手段を有し、
該機械的振動手段が振動子と振動増幅子の結合体であり、かつ前記ノズルを有する薄膜に面する振動増幅子の振動面が、振動子の結合面よりも大面積である前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーの製造装置である。
<6> 複数のノズルを有する薄膜に対して平行な振動面を持つ振動発生手段を有し、トナー組成液の貯留部内に存在する液の共振現象を利用して液滴化を行う前記<1>から<4>のいずれかに記載のトナーの製造装置である。
<7> 貯留部内液の共振周波数が、複数のノズルを有する薄膜を含む貯留部を構成する構造体の共振周波数よりも低い前記<6>に記載のトナーの製造装置である。
<8> 貯留部の外部に気流形成手段として気流路を有し、複数のノズルを有する薄膜から、トナー組成液が放出される方向に気流が形成されており、前記気流路が、トナー組成液が放出されている部分の直後で、気流の通過する断面積を縮小させる気流絞りを有する前記<1>から<7>のいずれかに記載のトナーの製造装置である。
<9> 液滴化したトナー組成液を一の溶媒除去部で乾燥する前記<1>から<8>のいずれかに記載のトナーの製造装置である。
<10> 溶媒除去部内で液滴吐出方向と同方向に流れる乾燥気体によって液滴化したトナー組成液を搬送して溶媒を除去する前記<9>に記載のトナーの製造装置である。
<11> 前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーの製造装置を用いることを特徴とするトナーの製造方法である。
<12> 前記<1>から<10>のいずれかに記載のトナーの製造装置を用いて製造されたことを特徴とするトナーである。
<13> 体積平均粒径が1μm〜20μmである前記<12>に記載のトナーである。
<14> 粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.00〜1.15である前記<12>から<13>のいずれかに記載のトナーである。
本発明のトナーの製造装置は、少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を貯留する貯留部と、
前記貯留部に設けられ、前記トナー組成液を液滴化して周期的に放出させるためのノズルが複数形成された薄膜と、
前記液滴化したトナー組成液を固化させる粒子形成手段と、を少なくとも備えてなり、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
本発明のトナーの製造方法は、本発明のトナーの製造装置を用いて行われる。
本発明のトナーは、本発明のトナーの製造装置を用いて製造される。
以下、本発明のトナーの製造装置の説明を通じて、本発明のトナーの製造方法及び本発明のトナーの詳細についても明らかにする。
前記撥液膜としては、SiO2膜と、該SiO2膜上にパーフルオロアルキル基を有し、かつ末端にシロキサン結合アルキル基を有する化合物が結合した膜であることが好ましい。
前記撥液膜の膜厚は、10nm〜100nmであることが好ましく、10nm〜20nmがより好ましい。前記撥液膜の膜厚が10nm以上であることが、耐久性の観点から好ましい。前記膜厚が、10nm未満であると、分子が蒸着されない箇所がピンホールのように発生し、不均一な膜となり、撥液性が不十分となることがあり、100nmを超えると、上層部が剥がれやすく、駆動中に剥がれたものがノズルを閉塞してしまうおそれがある。
また、前記撥液膜は、前記トナー組成液に対する接触角は、40度以上が好ましく、60度以上がより好ましい。なお、接触角の上限については特に制限されない。
CF3(CF2)n−Si(OR)3・・・一般式(1)
ただし、前記一般式(1)中、Rは、SiO2膜との結合部位であり、例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基等の炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基を表す。
CF3(CF2)n−Si(OR1)2R2・・・一般式(2)
ただし、前記一般式(2)中、R1はSiO2膜との結合部位であり、例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基等の炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基、R2はSiO2膜との結合部位であり、例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基等の炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基を表す。
CF3(OCF2−CF2CF2)n−X−Si(OR)3・・・一般式(3)
ただし、前記一般式(3)中、Xは、メチレン基等の炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基、Rは上記と同じ意味を表す。
CF3(OCF2−CF2CF2)n−X−Si(OR1)2R2・・・一般式(4)
ただし、前記一般式(4)中、X、R1、R2は、上記と同じ意味を表す。
また、パーフルオロアルキル基は撥液膜の表面において、トナー組成液との撥液性を示す部位である。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばフッ素系溶剤が好適である。前記フッ素系溶剤としては、例えばパーフルオロヘキサン、パーフルオロメチルシクロヘキサン;フロリナートFC−72(住友スリーエム株式会社製)などが挙げられる。
第1の工程では、薄膜のトナー組成液の放出側表面にRFスパッタによってSiO2膜を厚みが数nm〜数十nmに形成する。次に、第2の工程では、脱脂洗浄処理を行う。次に、第3の工程では、形成されたSiO2膜上にパーフルオロアルキル基を有し、かつ末端にシロキサン結合アルキル基を有する化合物の真空蒸着を行い、最終工程では、焼成又は重合処理を行う。
前記複数のノズルを有する薄膜に対して平行な振動面を垂直方向に縦振動させる機械的振動発生手段を有し、該機械的振動手段が振動子と振動増幅子の結合体であり、かつ前記ノズルを有する薄膜に面する振動増幅子の振動面が、振動子の結合面よりも大面積であることが好ましい。
この場合、貯留部内液の共振周波数が、複数のノズルを有する薄膜を含む貯留部を構成する構造体の共振周波数よりも低いことが、液室内の液の圧力が均等に昇圧され、均一な液滴形成の点から好ましい。
前記液滴噴射ユニットとしては、複数のノズルを有し、かつ機械的振動手段を設けた貯留部に液を供給する手段を持つものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。以下、薄膜のトナー組成液の放出側表面に撥液膜が形成された液滴噴射ユニットについて詳細に説明する。
−第一の液滴噴射ユニット−
第一の液滴噴射ユニット2について、図12を用いて説明する。
複数のノズル11が形成された薄膜12、この薄膜の変形可能な領域内の周囲に配されて薄膜を振動させる円環状の振動発生手段121で構成された液滴化手段122を用いて、少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を、複数のノズルから周期的に液滴化して放出させる周期的液滴化工程と、放出されたトナー組成液の液滴を固化させる粒子化工程とを行う構成とした。
ここで、液滴化手段は、薄膜12が液滴を放出させる方向に凸形状に形成されて、凸形状に形成された部分に複数のノズル11が形成されているものである構成とすることができる。この場合、薄膜の凸形状が円錐形状であって、この円錐形状部分の高さをh、円錐形状部分の底面直径をDとすると、D/hが14〜40の範囲内にあることが好ましい。あるいは、薄膜の凸形状が円錐台形状であって、この円錐台形状部分の高さをh、円錐台形状部分の底面直径をR、円錐台形状部分の上面直径をrとしたとき、D/hが14〜40の範囲内にあり、かつ、r/Dが0.125〜0.375の範囲内にあることが好ましい。
第二の液滴噴射ユニットについて図2を参照して説明する。なお、図2右図は同液滴噴射ユニット2の概略断面説明図であり、図2左図はより詳細に説明するための組立図である。
この液滴噴射ユニット2は、複数のノズル(吐出口)11が形成された薄膜12と、振動手段13と、薄膜12と振動手段13との間に少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液10を供給する貯留部(液流路)14を備えている。振動手段としては、後述する超音波ホーンを用いて、その振動振幅の小さい節の部分17を介して壁に直接固定する形態である。また、その他の固定方法として、図9に示すように、貯留部14を形成する流路部材15と振動手段13との間には、振動を伝達させないための、振動分離部材16により位置を固定されている構成でもよい。
液貯留部14には、液供給、及び液循環に用いる配管18を通じてトナー組成液10が供給される。液貯留部14は、液貯留領域19に分割されている。
前記第一及び第二の液滴噴射ユニットは、ともに複数のノズルを有する薄膜自体が振動し、その振動によって液滴が形成され、気体中に放出されるというメカニズムを用いている。
第三の液滴噴射ユニットは、前記第二の液滴噴射ユニットの、複数のノズルを有する薄膜部の膜厚を大きくし、液滴噴射ユニットの構造共振周波数よりも貯留部内のトナー組成液自体の液共振周波数を小さくし、液の共振現象を用いて液滴の放出を行う構造である。基本構造は第二の液滴噴射ユニットと同様であるが、複数のノズルを有する薄膜の膜厚を大きくするために、図11A〜図11Dに示すシリコンプレート作製プロセスによって作製されることが好ましい。
第三の液滴噴射ユニットにおいて、この薄膜12の材質は、シリコン又はシリコン酸化物などを用いることができる。これらを用いる効用として、既存のシリコンプレート作製プロセスを用いて形状精度が高く、アスペクト比の大きいノズルを形成することが可能となる。
ここで、図11Aでは、まず、基板両面にレジスト111をコートする。次に、図11Bでは、ノズルパターンが形成されたフォトマスクで覆い、紫外線を露光し、レジスト111をノズルパターンとして形成する。図11Cでは、支持層112面側からICP放電を用いた異方性ドライエッチングを行い、第1のノズル孔115を形成し、活性層114面側を同様の異方性ドライエッチングを行って第2のノズル116を形成する。図11Dでは、最後に誘電体層113をフッ酸系エッチング液により取り除き、2段の貫通孔を得る。これにより、深堀りノズル形状を均等に形成する上で最も好ましい。また、図示しないが、シリコン基板としてはSOI基板ではなく、単層のシリコン基板でも同様の方法でノズルを形成することができる。その際には、エッチング時間を調整することにより、第1のノズル孔の深さ及び第2のノズル孔の深さを調整することが可能である。
前記第一の液滴噴射ユニットにおいて、振動手段は円環形状をした電気機械変換手段である。電気機械変換手段17としては、薄膜16に確実な振動を一定の周波数で与えることができるものであれば特に制限はないが、上述したように、バイモルフ型のたわみ振動の励起される圧電体が好ましい。該圧電体としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスが挙げられるが、一般に変位量が小さいことから、積層して使用されることが多い。その他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電高分子;水晶;LiNbO3、LiTaO3、KNbO3等の単結晶、などが挙げられる。
例えば、振動を発生する振動発生手段21と、この振動発生手段21で発生した振動を増幅する振動増幅手段22とで構成され、駆動回路(駆動信号発生源)23から所要周波数の駆動電圧(駆動信号)が振動発生手段21に印加されることによって、振動発生手段21に振動が励起され、この振動が振動増幅手段22で増幅され、薄膜12と平行に配置される振動面113aが周期的に振動し、この振動面113aの振動による貯留部液の周期的な圧力振動を行う。
前記第二及び第三の液滴噴射ユニットにおいて、振動発生手段21を構成する圧電体21Aとしては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスが挙げられる。一般に変位量が小さいため、積層して使用されることが多い。この他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電高分子;水晶;LiNbO3、LiTaO3、KNbO3等の単結晶、などが挙げられる。
この振動発生手段21としては、貯留部14内トナー組成液に対して確実な縦振動を一定の周波数で与えることができるものであれば特に制限はなく、適宜選択して使用することができるが、低電圧で大面積の振動面13aを励振させることから、振動発生手段21としては圧電体21Aが好ましい。圧電体21Aは、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する機能を有する。
また、振動発生手段21としては、特に高強度なボルト締めランジュバン型振動子を用いることがより好ましい。このボルト締めランジュバン型振動子は圧電体が機械的に結合されており、高振幅励振時に破損することがない。
前記第二及び第三の液滴噴射ユニットにおいて、上述したような振動発生手段21と結合される振動増幅手段22としては、例えばホーン型振動増幅子を用いることができる。ホーン型振動子は、圧電素子などの振動発生手段21の振幅を振動増幅手段22としてのホーン22Aで増幅することができるため、機械的振動を発生する振動発生手段21自体は小さな振動でよく、機械的負荷が軽減するために生産装置としての長寿命化につながる。
ここで、ホーン型振動子としては、公知の代表的なホーン形状でよく、例えば図4に示すようなステップ型、図5に示すようなエクスポネンシャル型、図6に示すようなコニカル型などを挙げることができる。これらのホーン型振動子は、ホーン22Aの面積の大きい面に圧電体21Aが配置され、圧電体21Aは縦振動を利用し、ホーン22Aの効率的な振動を誘起し、ホーン22Aに面積の小さい面を振動面13aとして、この振動面13aが最大振動面となるように設計されている。
液貯留部の隔壁を構成する部材は金属やセラミックス、プラスチックなど一般的な材質のうち、噴霧液に溶解しない、かつ噴霧液の変性を起こさないようなもので構成される。また、液貯留部14は複数の隔壁によって、複数の液貯留領域19に分割される。
流路部材15には貯留部14にトナー組成液を供給する液供給チューブ18及び気泡排出用の気泡排出チューブ(又は液循環用チューブ)19がそれぞれ少なくとも1箇所に接続されている。この流路部材13に取付けた図示しない支持部材によって液滴噴射ユニット2が粒子形成部3の天面部に設置保持されている。なお、ここでは、粒子形成部3の天面部に液滴噴射ユニット2を配置している例で説明しているが、粒子形成部3となる乾燥部側面壁又は底部に液滴噴射ユニット2を設置する構成とすることもできる。
上記の説明では、液滴噴射ユニット2が1個だけ粒子形成部3に取付けられている例で図示しているが、図7に示すように、好ましくは複数個を液滴噴射ユニット2を粒子形成部3(乾燥塔)上部に並列にすることが、生産性向上の観点から好ましく、その個数は100〜1,000個の範囲であることが、制御性の観点から好ましい。この場合、液滴噴射ユニット2の各貯留部14には配管8を介して原料収容部(共通液溜め)7に通じ、トナー組成液10が供給される構成とする。トナー組成液10は、液滴化に伴って自給的に供給される構成とすることもできるし、また、装置稼働時等、補助的にポンプ9を用いて液循環を行う構成とすることもできる。
次に、図1に戻って、トナー組成液10の液滴31を固化してトナー粒子Tを形成する粒子形成部3について説明する。ここでは、トナー組成液10として、前述したように、少なくとも樹脂及び着色剤を溶剤に溶解乃至分散したトナー組成液を用いているので、液滴31を乾燥して固化することでトナー粒子Tを形成している。つまり、この実施形態では、粒子形成部3は液滴31の溶媒を乾燥して除去することによってトナー粒子Tを形成する溶媒除去部としている(以下では、粒子形成部3を「溶媒除去部」あるいは「乾燥部」とも称する。)。
具体的には、この粒子形成部3は、液滴噴射ユニット2の複数のノズル11から放出される液滴31を、この液滴31の飛翔方向と同方向に流れる乾燥した気体(乾燥気体)35によって搬送することで、液滴31の溶媒を除去してトナー粒子Tを形成する。なお、乾燥気体35とは、大気圧下の露点温度が−10℃以下の状態の気体を意味する。乾燥気体35としては、液滴31を乾燥可能な気体であればよく、例えば、空気、窒素などを用いることができる。
次に、本発明のトナーの製造装置による本発明のトナーの製造方法について説明する。前述したように液滴噴射ユニット2の貯留部14に、少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液10を供給した状態で、液滴化手段11の振動手段13の振動発生手段21に対して所要の駆動周波数の駆動信号を印加することによって、振動発生手段21に振動が発生し、この振動が振動増幅手段22によって増幅されて貯留部内のトナー組成液が共振する。
この振動手段13の振動面13aの振動が貯留部14内のトナー組成液10に伝播されて周期的圧力変動を発生し、これによって複数のノズル11から加圧時にトナー組成液が周期的に液滴化されて液滴31として溶媒除去部としての粒子形成部3(図1参照)内に放出される。
なお、この実施形態では、トナー組成液10として、少なくとも樹脂及び着色剤を溶剤に溶解乃至分散したトナー組成液を用いて、液滴を固化する手段として、液滴に含まれる有機溶媒を溶媒除去部(粒子化手段)において乾燥気体へ蒸発させ、乾燥による収縮固化を行ってトナー粒子を形成しているが、これに限られるものではない。
このように、液滴噴射ユニット2には複数のノズル11が設けられているので、同時に複数の液滴化されたトナー組成液の液滴31が連続的に多数放出されることから、トナーの生産効率が飛躍的に向上する。薄膜12内の領域に複数のノズル11を配置することによって一度に多くの液滴31を放出することができ、貯留部内の液が振動することによってトナー組成液に存在する分散微粒子の沈着を防ぎ、ノズル11の目詰まりを発生することなく安定して効率的なトナー製造が可能になる。また、撥液膜を薄膜のトナー組成液の放出側表面に設けることによって、液滴の放出方向曲がりが低減し、液滴の衝突による粗大粒子、微小粒子の形成が発生しなくなった。更に、これまでにない粒度の単一分散性を有したトナーを得ることができるようになることが確認できた。
前記トナー組成液は、少なくとも樹脂及び着色剤を含有してなり、磁性体、溶媒、外添剤、ワックス、帯電制御剤、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記樹脂としては、特に制限はなく、トナーの結着樹脂として通常使用されている樹脂の中から適宜選択することができ、例えばスチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等のビニル重合体又はこれら単量体の2種類以上からなる共重合体、ポリエステル系重合体、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂、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。
ルスチレン、p−n−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−クロルスチレン、3,4−ジクロロスチレン、m−ニトロスチレン、o−ニトロスチレン、p−ニトロスチレン等のスチレン又はその誘導体、などが挙げられる。
前記架橋剤としては、例えば芳香族ジビニル化合物、アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物、エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物、その他の化合物、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。
前記アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物としては、例えばエチレングリコールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−へキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの、などが挙げられる。
前記エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物として、例えばジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール#400ジアクリレート、ポリエチレングリコール#600ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの、などが挙げられる。
その他、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物、ジメタクリレート化合物も挙げられる。
また、ポリエステル型ジアクリレート類としては、例えば、商品名MANDA(日本化薬株式会社製)、などが挙げられる。
これらの架橋剤は、前記ビニル重合体、又はビニル共重合体を形成する他のモノマー100質量部に対して、0.01質量部〜10質量部用いることが好ましく、0.03質量部〜5質量部用いることがより好ましい。これらの架橋性モノマーのうち、トナー用樹脂に定着性、耐オフセット性の点から、芳香族ジビニル化合物(特にジビニルベンゼン)、芳香族基、及びエーテル結合の少なくとも1つを含む結合鎖で結ばれたジアクリレート化合物類が好適に挙げられる。これらの中でも、スチレン系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましい。
2価のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールAにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオール、などが挙げられる。
また、ポリエステル系樹脂を架橋させるためには、3価以上のアルコールを併用することが好ましい。
前記3価以上の多価アルコールとしては、例えばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタトリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン、などが挙げられる。
また、3価以上の多価カルボン酸成分としては、トリメット酸、ピロメット酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシ−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシ)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、又はこれらの無水物、部分低級アルキルエステル、などが挙げられる。
前記分子量分布は、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される。
また、ポリエステル系重合体、ビニル重合体とその他の結着樹脂を併用する場合、全体の結着樹脂の酸価が0.1mgKOH/g〜50mgKOH/gである樹脂を60質量%以上含有するものが好ましい。
前記トナー組成液の結着樹脂成分の酸価は、以下の方法(I)〜(IV)により求め、基本操作はJIS K−0070に準ずる。
(I)試料は予め結着樹脂(重合体成分)以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。試料の粉砕品0.5g〜2.0gを精秤し、重合体成分の重さをWgとする。例えば、トナーから結着樹脂の酸価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を求める。
(II)300mlのビーカーに試料を入れ、トルエン/エタノール(体積比4/1)の混合液150mlを加え溶解する。
(III)0.1mol/LのKOHのエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
(IV)この時のKOH溶液の使用量をSmlとし、同時にブランクを測定し、この時のKOH溶液の使用量をBmlとし、以下の式(1)で算出する。ただし、fはKOHのファクターである。
酸価(mgKOH/g)=[(S−B)×f×5.61]/W ・・・(1)
前記着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、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、カドミウムレッド、カドミ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、リトボン及びこれらの混合物、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種以上を混合して使用してもよい。
前記着色剤の含有量としては、前記トナーに対して1質量%〜15質量%が好ましく、3質量%〜10質量%がより好ましい。
着色剤分散後の分散液中の着色剤の粒径は、500nm以下であることが好ましい。前記粒径が500nmより大きいと、吐出ノズルに詰りを生じやすくなる。更にはトナーを形成した際に、着色剤の粒径が大きくなり、画質が低下しやすく、特に、OHPの光透過性が低下しやすい。更に好ましくは300nm以下である。前記粒径が300nm以下では光透過性の向上が目覚しく色再現範囲が大幅に向上する。
ここで、前記着色剤の粒径は、例えばレーザー回折/散乱粒度分布測定装置「LA−920」(堀場製作所製)などで求めることができる。
前記磁性体としては、例えばマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄、又は他の金属酸化物を含む酸化鉄;鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又はこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム等の金属との合金;あるいはこれらの混合物、などが用いられる。
前記磁性体の使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、磁性体を10質量部〜200質量部が好ましく、20質量部〜150質量部がより好ましい。これらの磁性体の個数平均粒径としては、0.1μm〜2μmが好ましく、0.1μm〜0.5μmがより好ましい。前記個数平均径は、透過電子顕微鏡により拡大撮影した写真をデジタイザー等で測定することにより求めることができる。
また、磁性体の磁気特性としては、10kエルステッド印加での磁気特性がそれぞれ、抗磁力20エルステッド〜150エルステッド、飽和磁化50emu/g〜200emu/g、残留磁化2emu/g〜20emu/gが好ましい。
なお、前記磁性体としては、着色剤としても使用することができる。
前記溶媒としては、前記樹脂が分散乃至溶解可能な有機溶剤であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば水;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、メチルイソカルビノール等のアルコール類;アセトン、2−ブタノン、エチルアミルケトン、ジアセトンアルコール、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類;ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン等のエーテル類;2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、エチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル類;2−メトキシエチルアセテート、2−エトキシエチルアセテート、2−ブトキシエチルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル、乳酸エチル、エチレンカーボネート等のエステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ヘキサン、ヘプタン、iso−オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;塩化メチレン、1,2−ジクロルエタン、ジクロロプロパン、クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;N−メチル−2−ピロリドン、N−オクチル−2−ピロリドン等のピロリドン類などが挙げられる。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、疎水性シリカ、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)、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、疎水化されたチタニア微粒子、疎水化された酸化チタン微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子が好適に挙げられる。
前記シリカ微粒子としては、例えばHDK H 2000、HDK H 2000/4、HDK H 2050EP、HVK21、HDK H1303(いずれもヘキスト社製);R972、R974、RX200、RY200、R202、R805、R812(いずれも日本アエロジル株式会社製)がある。また、前記チタニア微粒子としては、P−25(日本アエロジル株式会社製)、STT−30、STT−65C−S(いずれもチタン工業株式会社製)、TAF−140(富士チタン工業株式会社製)、MT−150W、MT−500B、MT−600B、MT−150A(いずれもテイカ株式会社製)などが挙げられる。これらの中でも、疎水化処理された酸化チタン微粒子としては、T−805(日本アエロジル株式会社製);STT−30A、STT−65S−S(いずれもチタン工業株式会社製);TAF−500T、TAF−1500T(いずれも富士チタン工業株式会社製);MT−100S、MT−100T(いずれもテイカ株式会社製)、IT−S(石原産業株式会社製)などが挙げられる。
前記疎水化処理された酸化物微粒子、疎水化されたシリカ微粒子、疎水化されたチタニア微粒子、疎水化されたアルミナ微粒子を得るためには、親水性の微粒子をメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤で処理して得ることができる。また、シリコーンオイルを必要ならば熱を加えて無機微粒子に処理した、シリコーンオイル処理酸化物微粒子、無機微粒子も好適である。
前記外添剤の添加量は、前記トナーに対し0.1質量%〜5質量%が好ましく、0.3質量%〜3質量%がより好ましい。
前記無機微粒子の一次粒子の平均粒径は、100nm以下が好ましく、3nm〜70nmがより好ましい。前記無機微粒子の一次粒子の平均粒径が、3nmより小さいと、無機微粒子がトナー中に埋没し、その機能が有効に発揮されにくいことがあり、100nmを超えると、静電潜像担持体表面を不均一に傷付けるので好ましくない。
前記外添剤としては、無機微粒子や疎水化処理無機微粒子を併用することができるが、疎水化処理された一次粒子の平均粒径は1nm〜100nmが好ましく、特に5nm〜70nmの無機微粒子を少なくとも2種含むことがより好ましい。更に疎水化処理された一次粒子の平均粒径が20nm以下の無機微粒子を少なくとも2種類含み、かつ30nm以上の無機微粒子を少なくとも1種類含むことがより好ましい。また、BET法による比表面積は、20m2/g〜500m2/gであることが好ましい。
前記外添剤として樹脂微粒子も添加することができる。例えばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン;メタクリル酸エステル、アクリル酸エステルの共重合体;シリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロン等の重縮合系;熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。このような樹脂微粒子と併用することによってトナーの帯電性が強化でき、逆帯電のトナーを減少させ、地肌汚れを低減することができる。前記樹脂微粒子の添加量は、前記トナーに対し0.01質量%〜5質量%が好ましく、0.1質量%〜2質量%がより好ましい。
前記帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、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。
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、ニグロシン系染料のボントロン03、第四級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、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(以上、オリエント化学工業株式会社製);第四級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、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(以上、ヘキスト社製);LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製);銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物、などが挙げられる。
前記ワックスとしては、特に制限はなく、通常使用されるものを適宜選択して使用することができるが、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合体;キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう等の植物系ワックス;みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系ワックス;モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類;脱酸カルナバワックスの等の脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、などが挙げられる。
可塑化作用を有するワックスの種類としては、例えば、融点の低いワックス、分子の構造上に分岐のあるものや極性基を有する構造のもの、などが挙げられる。
離型作用を有するワックスとしては、融点の高いワックスが挙げられ、その分子の構造としては、直鎖構造のものや、官能基を有さない無極性のものが挙げられる。使用例としては、2種以上の異なるワックスの融点の差が10℃〜100℃のものの組み合わせや、ポリオレフィンとグラフト変性ポリオレフィンの組み合わせ、などが挙げられる。
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、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、金属石鹸、などが挙げられる。
具体的には、前記トナーの粒度分布(体積平均粒径/数平均粒径)としては、1.00〜1.15が好ましく、1.00〜1.10がより好ましい。前記粒度分布が1.15を超えると、画像の予期しない箇所に地肌汚れを生じたり、ドットパターンが悪く、画像品質が著しく低下してしまうことがある。
また、トナーの体積平均粒径(Dv)は、1μm〜20μmが好ましく、高画質化の観点から、3μm〜10μmがより好ましい。
本発明のトナーは、現像剤として用いられ、該現像剤は、キャリア等の適宜選択したその他の成分を含有していてもよい。該現像剤としては、一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよいが、近年の情報処理速度の向上に対応した高速プリンタ等に使用する場合には、寿命向上等の点で前記二成分現像剤が好ましい。
前記トナーを用いた前記一成分現像剤の場合、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なく、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の層厚規制部材へのトナーの融着がなく、現像手段の長期の使用(撹拌)においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。また、前記トナーを用いた前記二成分現像剤の場合、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なく、現像手段における長期の撹拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
前記芯材の材料としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、50〜90emu/gのマンガン−ストロンチウム(Mn−Sr)系材料、マンガン−マグネシウム(Mn−Mg)系材料などが好ましく、画像濃度の確保の点では、鉄粉(100emu/g以上)、マグネタイト(75〜120emu/g)等の高磁化材料が好ましい。また、トナーが穂立ち状態となっている静電潜像担持体への当りを弱くでき高画質化に有利である点で、銅−ジンク(Cu−Zn)系(30〜80emu/g)等の弱磁化材料が好ましい。これらは、1種単独で使用してもよい、2種以上を併用してもよい。
前記芯材の粒径としては、平均粒径(重量平均粒径(D50))で、10μm〜200μmが好ましく、20μm〜100μmがより好ましい。前記平均粒径(重量平均粒径(D50))が、10μm未満であると、キャリア粒子の分布において、微粉系が多くなり、1粒子当たりの磁化が低くなってキャリア飛散を生じることがあり、200μmを超えると、比表面積が低下し、トナーの飛散が生じることがあり、ベタ部分の多いフルカラーでは、特にベタ部の再現が悪くなることがある。
前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、一般的に知られているシリコーン樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂;アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等で変性したシリコーン樹脂、などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKR271、KR255、KR152;東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2400、SR2406、SR2410などが挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、信越化学工業株式会社製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性);東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂を単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
前記樹脂層は、例えば、前記シリコーン樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法、などが挙げられる。
前記溶剤としては、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、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテート、などが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
前記樹脂層の前記キャリアにおける量としては、0.01〜5.0質量%が好ましい。前記量が、0.01質量%未満であると、前記芯材の表面に均一な前記樹脂層を形成することができないことがあり、5.0質量%を超えると、前記樹脂層が厚くなり過ぎてキャリア同士の造粒が発生し、均一なキャリア粒子が得られないことがある。
前記二成分系現像剤のトナーとキャリアの混合割合は、一般にキャリア100質量部に対しトナー1〜10.0質量部が好ましい。
フロー式粒子像分析装置(Flow Particle Image Analyzer)を使用した測定方法に関して以下に説明する。
トナーの粒度分布は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス株式会社製、FPIA−2000)を用いて測定した。
測定は、フィルターを通して微細なごみを取り除き、その結果として10−3cm3の水中に測定範囲(例えば、円相当径0.60μm以上159.21μm未満)の粒子数が20個以下の水10ml中にノニオン系界面活性剤(和光純薬工業株式会社製、コンタミノンN)を数滴加え、更に、測定試料を5mg加え、超音波分散器(STM社製、UH−50)で20kHz,50W/10cm3の条件で1分間分散処理を行い、更に、合計5分間の分散処理を行い測定試料の粒子濃度が4,000〜8,000個/10-3cm3(測定円相当径範囲の粒子を対象として)の試料分散液を用いて、0.60μm以上159.21μm未満の円相当径を有する粒子の粒度分布を測定した。
試料分散液は、フラットで偏平な透明フローセル(厚み200μm)の流路(流れ方向に沿って広がっている)を通過させる。フローセルの厚みに対して交差して通過する光路を形成するために、ストロボとCCDカメラが、フローセルに対して、相互に反対側に位置するように装着される。試料分散液が流れている間に、ストロボ光がフローセルを流れている粒子の画像を得るために1/30秒間隔で照射され、その結果、それぞれの粒子は、フローセルに平行な一定範囲を有する2次元画像として撮影される。それぞれの粒子の2次元画像の面積から、同一の面積を有する円の直径を円相当径として算出した。
約1分間で、1,200個以上の粒子の円相当径を測定することができ、円相当径分布に基づく数及び規定された円相当径を有する粒子の割合(個数%)を測定できる。結果(頻度%及び累積%)は、0.06〜400μmの範囲を226チャンネル(1オクターブに対し30チャンネルに分割)に分割して得ることができる。実際の測定では、円相当径が0.60μm以上159.21μm未満の範囲で粒子の測定を行った。
−トナー組成液の調製−
まず、攪拌羽根を有するミキサーを用いて、カーボンブラック(Regal400、Cabot社製)17質量部、顔料分散剤(アジスパーPB821、味の素ファインテクノ株式会社製)3質量部、及び酢酸エチル80質量部を一次分散させた。得られた一次分散液を、ダイノーミルを用いて、二次分散させて、粒径が5μm以上の凝集体を除去し、顔料分散液を調製した。
次に、攪拌羽根を有するミキサーを用いて、カルナバワックス18質量部、ワックス分散剤2質量部、及び酢酸エチル80質量部を一次分散させた。なお、ワックス分散剤としては、ポリエチレンワックスにスチレン−アクリル酸ブチル共重合体をグラフト化したものを用いた。得られた一次分散液を攪拌しながら80℃まで加熱してカルナバワックスを溶解させた後、室温まで冷却して最大径が3μm以下となるようにカルナバワックスを析出させた。更に、ダイノーミルを用いて二次分散させ、最大径が2μm以下になるようにワックス分散液を調製した。
次に、攪拌羽根を有するミキサーを用いて、ポリエステル樹脂100質量部、前記顔料分散液30質量部、前記ワックス分散液30質量部、及び酢酸エチル840質量部を10分間攪拌し、均一に分散させ、トナー組成液を調製した。得られたトナー組成液は、電気伝導度が1.8×10−7S/mであった。
使用したノズルプレートは、外径8.0mm、厚み20μmのニッケル板に、真円形状の直径10μmの吐出孔を、電鋳法による加工で作製した。薄膜(ノズルプレート)のトナー組成液の放出側表面に、SiO2膜を形成し、該SiO2膜上に、ダイキン工業株式会社製デムナムSHを形成して撥液膜を形成した。撥液膜の膜厚は、非接触式膜厚測定装置(溝尻光学株式会社製、エリプソメーター)を用いて測定したところ、20nmであった。また、撥液膜の接触角は、接触角計(協和界面科学株式会社製、DM500)を用いて測定したところ、トナー組成液の接触角が43度であった。
〔トナー作製条件〕
・分散液比重 :ρ=1.1888g/cm3
・乾燥空気流量 :分散用窒素ガス 2.0L/分、装置内乾燥窒素ガス 30.0L/分
・装置内温度 :27℃〜28℃
・露点温度 :−20℃
・ノズル振動数 :98kHz
・気流路より供給される気流の流量:ノズル近傍における平均線速度20m/s
乾燥固化したトナー母体粒子は、サイクロン捕集した後、疎水性シリカ(H2000、クラリアントジャパン社製)1.0質量%を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山株式会社製)を用いて外添処理を行い、トナーを作製した。
被覆層材料としてのシリコーン樹脂をトルエンに分散させて、被覆層分散液を調製した後、加温状態にて、芯材(平均粒径50μmの球形フェライト粒子)にスプレーコートし、焼成し、冷却後、被覆層の平均厚み0.2μmのキャリアを作製した。
得られたトナー4質量部に対し、上記キャリア96質量部を混合して二成分現像剤を作製した。
作製した現像剤を、市販の複写機(イマジオネオ271、株式会社リコー製)の現像器部分を改良した改造機に入れ、画像占有率7%の印字率で株式会社リコー製6000ペーパーを用いてランニングを実施した。その時の初期10枚目の画像と3万枚目の画像の細線部を原稿と比較し、光学顕微鏡を用いて100倍で拡大観察し、ラインの抜けの状態を段階見本と比較しながら、◎、○、△、×の4段階で評価した。なお、◎>○>△>×の順に画像品質が高いことを表し、特に×の評価は製品として採用できないレベルである。
実施例1において、液滴噴射ユニットを図2に示すものに置き換え、下記条件に変えた以外は、実施例1と同様にして、トナーを作製した。
なお、複数のノズルを有する薄膜(ノズルプレート)のトナー組成液の放出側表面には、実施例1と同じ撥液膜が形成されており、接触角43度、20nmの膜厚であった。
・加振周波数:73.4kHz
・液貯留部分割数(液貯留領域の個数):6
・液貯留部長手方向寸法A:8mm
・液貯留部短手方向寸法B:8mm
・1の液貯留領域当りのノズル数:6,400
・気流路より供給される気流の流量:ノズル近傍における平均線速度20m/s
実施例2において、ノズルプレートを、図11A〜図11Dに示す製造方法で作製した厚み500μmのシリコンプレートに置き換え、下記条件に変えた以外は、実施例2と同様にして、トナーを作製した。
なお、複数のノズルを有する薄膜(ノズルプレート)のトナー組成液の放出側表面には、実施例1と同じ撥液膜が形成されており、接触角は45度、18nmの膜厚であった。
・加振周波数:32.7kHz
・液貯留部分割数(液貯留領域の個数):6
・液貯留部長手方向寸法A:8mm
・液貯留部短手方向寸法B:8mm
・1の液貯留領域当りのノズル数:6,400
・気流路より供給される気流の流量:ノズル近傍における平均線速度20m/s
実施例1において、撥液膜を形成していない複数のノズルを有する薄膜(シリコンプレート)を用いた以外は、実施例1と同様にして、トナーを作製した。
前記シリコンプレートのトナー組成液の接触角を測定したところ、15度であった。
乾燥固化したトナー粒子は、1μmの細孔を有するフィルターで吸引捕集した。稼動後3時間経過した後に捕集した粒子の粒度分布をフロー式粒子像分析装置(シスメックス株式会社製、FPIA−2000)で測定したところ、体積平均粒径(Dv)は7.2μmであり、Dv/Dnが1.20であった。
実施例2において、撥液膜を形成していない複数のノズルを有する薄膜(シリコンプレート)を用いた以外は、実施例2と同様にして、トナーを作製した。
前記シリコンプレートのトナー組成液の接触角を測定したところ、15度であった。
乾燥固化したトナー粒子は、1μmの細孔を有するフィルターで吸引捕集した。稼動後3時間経過した後に捕集した粒子の粒度分布をフロー式粒子像分析装置(シスメックス株式会社製、FPIA−2000)で測定したところ、体積平均粒径(Dv)は5.7μmであり、Dv/Dnが1.16であった。
実施例3において、撥液膜を形成していない複数のノズルを有する薄膜(シリコンプレート)を用いた以外は、実施例3と同様にして、トナーを作製した。
前記シリコンプレートのトナー組成液の接触角を測定したところ、15度であった。
乾燥固化したトナー粒子は、1μmの細孔を有するフィルターで吸引捕集した。稼動後3時間経過した後に捕集した粒子の粒度分布をフロー式粒子像分析装置(シスメックス株式会社製、FPIA−2000)で測定したところ、体積平均粒径(Dv)は6.9μmであり、Dv/Dnが1.18であった。
次に、実施例1〜3及び比較例3において、30分間おきに粒子をサンプリングして粒度分布の経時変化を測定した結果を図13に示す。
この図13の結果から、撥液膜を形成していない比較例3では、1時間後には液滴の合体による粗大粒子の形成が起こっており、撥液膜を形成した実施例1〜3においては、粒度分布は安定していた。
2 液滴噴射ユニット
3 粒子形成部
4 トナー捕集部
5 搬送チューブ
6 トナー貯留部
7 原料収容部
8 送液配管
9 ポンプ
10 トナー組成液
11 複数のノズル
12 複数のノズルが形成された薄膜
13 振動手段
14 貯留部
17 振動振幅の小さい節の部分
18 配管
19 液貯留領域
21 振動発生手段
22 振動増幅手段
23 駆動回路
15 流路部材
16 振動分離部材
35 気流
36 気流路形成部材
37 気流路
111 レジスト
112 支持層
113 誘電体層
114 活性層
115 第一のノズル孔
116 第二のノズル孔
121 円環状振動発生手段
122 液滴化手段
Claims (14)
- 少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を貯留する貯留部と、
前記貯留部に設けられ、前記トナー組成液を液滴化して周期的に放出させるためのノズルが複数形成された薄膜と、
前記液滴化したトナー組成液を固化させる粒子形成手段と、を少なくとも有してなり、
前記薄膜の前記トナー組成液の放出側表面に、撥液膜を有することを特徴とするトナーの製造装置。 - 撥液膜がSiO2膜と、該SiO2膜上にパーフルオロアルキル基を有し、かつ末端にシロキサン結合アルキル基を有する化合物が結合した膜である請求項1に記載のトナーの製造装置。
- 撥液膜の膜厚が、10nm〜100nmである請求項1から2のいずれかに記載のトナーの製造装置。
- 薄膜が液滴を放出させる方向に凸形状に形成されて、該凸形状に形成された部分に複数のノズルが形成されている請求項1から3のいずれかに記載のトナーの製造装置。
- 複数のノズルを有する薄膜に対して平行な振動面を垂直方向に縦振動させる機械的振動発生手段を有し、
該機械的振動手段が振動子と振動増幅子の結合体であり、かつ前記ノズルを有する薄膜に面する振動増幅子の振動面が、振動子の結合面よりも大面積である請求項1から4のいずれかに記載のトナーの製造装置。 - 複数のノズルを有する薄膜に対して平行な振動面を持つ振動発生手段を有し、トナー組成液の貯留部内に存在する液の共振現象を利用して液滴化を行う請求項1から4のいずれかに記載のトナーの製造装置。
- 貯留部内液の共振周波数が、複数のノズルを有する薄膜を含む貯留部を構成する構造体の共振周波数よりも低い請求項6に記載のトナーの製造装置。
- 貯留部の外部に気流形成手段として気流路を有し、複数のノズルを有する薄膜から、トナー組成液が放出される方向に気流が形成されており、前記気流路が、トナー組成液が放出されている部分の直後で、気流の通過する断面積を縮小させる気流絞りを有する請求項1から7のいずれかに記載のトナーの製造装置。
- 液滴化したトナー組成液を一の溶媒除去部で乾燥する請求項1から8のいずれかに記載のトナーの製造装置。
- 溶媒除去部内で液滴吐出方向と同方向に流れる乾燥気体によって液滴化したトナー組成液を搬送して溶媒を除去する請求項9に記載のトナーの製造装置。
- 請求項1から10のいずれかに記載のトナーの製造装置を用いることを特徴とするトナーの製造方法。
- 請求項1から10のいずれかに記載のトナーの製造装置を用いて製造されたことを特徴とするトナー。
- 体積平均粒径が1μm〜20μmである請求項12に記載のトナー。
- 粒度分布(体積平均粒径/個数平均粒径)が、1.00〜1.15である請求項12から13のいずれかに記載のトナー。
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