JP2012115766A - 粒子の製造方法、トナーの製造方法、粒子、トナー、現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置、画像形成方法、及び、粒子製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の製造方法によると、圧縮性流体と、圧可塑性材料とを接触させて溶融体を作製し、この溶融体を、振動させた貫通孔から圧力差により吐出させることで、柱状から括れ状態を経て粒状化させる。これにより、微小な粒状の溶融体から粒子を形成できるので、狭い粒径範囲に制御された粒子を得ることができる。
【選択図】図4
Description
本実施形態の粒子の製造方法は、少なくとも、溶融工程と造粒工程とを含み、さらに、必要に応じて適宜選択されるその他の工程を含む。本実施形態の製造方法で製造される粒子としては、その形状、大きさ、材質などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択され、例えば、トナー粒子等が挙げられる。
先ず、本実施形態の粒子の製造方法で製造される粒子の原料となる圧可塑性材料等の材料について説明する。
本実施形態において、圧可塑性材料とは、圧力を加えることによりガラス転移温度(Tg)が低下する性質を有する材料であり、より具体的には、熱を加えなくても圧力を加えることにより可塑化する材料を意味する。圧可塑性材料は、例えば、圧縮性流体と接触させることによって圧力を加えると、この圧可塑性材料の大気圧でのガラス転移温度より低い温度で可塑化される。
着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、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)、カドミュウムイエロー、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、カドミュウムレッド、カドミュ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、ポ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、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。
上記の界面活性剤としては、例えば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、PEG系界面活性剤等が挙げられる。これらはパーフルオロアルキル基(Rf基)やポリジメチルシロキサン基(PDMS基)、ポリエチレングリコール基(PEG基)などを主鎖あるいは側鎖に含有する化合物であり、オリゴマーや高分子の形態をとることもある。
上記の分散剤としては、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、有機微粒子、無機微粒子などを挙げることができる。これらの中でも、アクリル変性された無機微粒子、シリコーン変性された無機微粒子、フッ素変性された無機微粒子、含フッ素系有機微粒子、シリコーン系有機微粒子等が好ましく、アクリル変性された無機微粒子がより好ましい。これらの分散剤は、圧縮性流体に溶融するものであることが好ましい。
次に、フッ素原子を含有するシランカップリング剤の具体例を以下に示す。
上記の離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ワックス類等が好適に挙げられる。上記のワックス類としては、例えば、低分子量ポリオレフィンワックス、合成炭化水素系ワックス、天然ワックス類、石油ワックス類、高級脂肪酸及びその金属塩、高級脂肪酸アミド、これらの各種変性ワックスなどが挙げられる。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。
上記の帯電制御剤としては、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、有色材料を用いると色調が変化することがあるため、無色乃至白色に近い材料が好ましい。このような帯電制御剤としては、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等が挙げられる。これらの中でも、サリチル酸金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩が好ましい。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。金属塩に用いられる金属としては、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、アルミニウム、亜鉛、チタン、ストロンチウム、ホウ素、ケイ素、ニッケル、鉄、クロム、ジルコニウム、などが挙げられる。
上記の結晶性ポリエステルとしては、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、低温定着性に優れるという点で、分子量分布がシャープであり、且つ、低分子量のものが好ましく、o−ジクロロベンゼンの可溶分のGPCによる分子量Mの分布で、横軸をlog(M)、縦軸を重量%で表した分子量分布図のピーク位置が3.5〜4.0の範囲にあり、ピークの半値幅が1.5以下であり、重量平均分子量(Mw)で1,000〜30,000、数平均分子量(Mn)で500〜6,000、Mw/Mnが2〜8であるものがより好ましい。
上記の圧可塑性材料とともに用いても良いその他の成分としては、流動性向上剤、クリーニング性向上剤等が挙げられる。上記の流動性向上剤とは、表面処理を行って、疎水性を上げ、高湿度下においても流動特性や帯電特性の悪化を防止可能なものを意味し、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、などが挙げられる。
トナーの残留溶媒量は、以下の測定方法により測定される。測定対象となるトナー1質量部に2−プロパノール2質量部を加え、超音波で30分間分散させた後、冷蔵庫(5℃)にて1日以上保存し、トナー中の溶媒を抽出する。上澄み液をガスクロマトグラフィ(GC−14A,島津製作所製)で分析し、トナー中の溶媒および残留モノマーを定量することにより溶媒濃度を測定する。かかる分析時の測定条件は、以下の通りである。
装置 :島津GC−14A
カラム :CBP20−M 50−0.25
検出器 :FID
注入量 :1〜5μl
キャリアガス :He 2.5kg/cm2
水素流量 :0.6kg/cm2
空気流量 :0.5kg/cm2
チャートスピード:5mm/min
感度 :Range101×Atten20
カラム温度 :40℃
Injection Temp :150℃
次に、図2及び図3を用いて本実施形態の粒子の製造方法で用いられる圧縮性流体について説明する。図2は、温度と圧力に対する物質の状態を示す一般的な相図である。図3は、本実施形態において圧縮性流体の範囲を定義するための相図である。本実施形態において、圧縮性流体とは、物質が、図2で表される相図の中で、図3に示す(1)、(2)、(3)の何れかの領域に存在するときの状態を意味する。このような領域においては、物質はその密度が非常に高い状態となり、常温常圧時とは異なる挙動を示すことが知られている。なお、物質が(1)の領域に存在する場合には超臨界流体となる。超臨界流体とは、気体と液体とが共存できる限界(臨界点)を超えた温度・圧力領域において非凝縮性高密度流体として存在し、圧縮しても凝縮を起こさず、臨界温度以上かつ臨界圧力(Pc)以上の状態にある流体のことである。また、物質が(2)の領域に存在する場合には液体となるが、本実施形態においては、常温(25℃)、常圧(1気圧)において気体状態である物質を圧縮して得られた液化ガスを表す。また、物質が(3)の領域に存在する場合には気体状態であるが、本実施形態においては、圧力が1/2Pc以上の高圧ガスを表す。尚、圧縮性流体が二酸化炭素の場合には、3.7MPa以上の圧力が必要であり、5MPa以上が好ましく、より好ましくは臨界圧力の7.4MPa以上である。
続いて、本実施形態の粒子の製造方法に用いられる粒子製造装置について説明する。図4は、本実施形態の粒子の製造方法に用いられる粒子製造装置1の一例を示す模式図である。粒子製造装置1は、圧縮性流体と圧可塑性材料とを接触させて作製された圧可塑性材料の溶融体を供給するための溶融体供給手段16と、この溶融体を吐出するための吐出装置31と、吐出装置31から吐出した溶融体が粒状化するための空間を有する粒状体形成部331と、を備える。溶融体供給手段16には、超高圧管等によって接続されて第1の経路を構成するボンベ11、ポンプ12a、12b、バルブ13a、温度調節器付き高圧セル14、及び背圧弁15が設けられている。また、粒状体形成部331には、超高圧管等によって接続されて第2の経路を構成する圧力制御手段26(ボンベ21、ポンプ22、バルブ23、供給部24)が設けられている。また、吐出装置31には、信号発生装置320、貫通孔317が設けられている。
貯留部311や貯留部311に接続する配管は、溶融体を高圧に加圧された状態において保持する必要があるため、SUS(ステンレス鋼)などの金属部材からなり、耐圧性が少なくとも30MPa程度であることが望ましい。貯留部311は、溶融体を供給する配管318で接続され、貫通孔317を有する板を保持する機構319を設けた構造が望ましい。また、貯留部311全体を振動させる振動手段312が、貯留部311には接している。振動手段312には信号発生装置320と導電線321によって接続され、信号発生装置320が発生させた信号により振動が制御される形態が望ましい。内部の圧力を調整するため、貯留部311には開放弁322が設けられていることが柱状の溶融体(柱状体)の安定形成を行う上で好ましい。
振動付与の均一性の点から、貫通孔317を含む貯留部311の全体は一つの振動手段312により、励振されることが好ましい。貯留部311に振動を与える振動手段312としては、確実な振動を、好ましくは一定の振動数(周波数とも言う)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。振動手段312としては、上述の観点から好ましくは、伸縮によって貫通孔を一定の周波数で振動させるため、圧電体が好ましい。
貫通孔317は第1の経路から送り込まれた溶融体を柱状に吐出するための貫通した空間である。貫通孔317の形成される部材の材質としては、特に制限はないが、ステンレス(SUS)、ニッケル、銅、アルミニウム、鉄、チタン等が挙げられ、特に耐腐食性の点において、ステンレス(SUS)及びニッケルが好ましい。貫通孔317の形成される部材の厚みとしては、特に制限はないが、5μm以上100μm以下が例示される。この厚みが100μmよりも大きいと上記部材を加工して貫通孔317を形成することが困難な場合があり、5μmよりも小さいと貯留部311と粒状体形成部331との圧力差により上記部材が破断する場合がある。但し、上記部材の材質に応じ、貫通孔317の加工が可能で十分な耐久性が得られれば、厚みは上記の範囲に限定されない。
λ=4.5d・・・(1)
ここで、発生する擾乱現象の周波数fは、液柱の速度をvとした場合、次の(2)式で表される。
f=v/λ ・・・(2)
また、実験的に均一粒子を形成する条件も知られており、下記式(3)の条件において安定的に均一粒子を形成することが可能である、としている。
3.5<λ/d(jet)<7.0・・・(3)
(1)式から(3)式の条件は、本実施形態の粒子の製造方法における柱状体の均一粒状化においても全て成立することが確認されており。目的の粒子を得る条件を推定するためにも極めて有効である。
粒状体形成部331は、貫通孔317から吐出した溶融体に所定の圧力を加えるための空間を有し、溶融体を柱状から括れ状態を経て粒状化させる部材である。このため、粒状体形成部331は、貫通孔317から吐出した溶融体が、柱状から括れ状態を経て粒状化するように上記の空間と貯留部311内の圧力差を制御するための圧力制御手段26をさらに備える。溶融体を貫通孔317から吐出するためには、貯留部311内圧力が貫通孔吐出部近傍の圧力より高く、その圧力差により貫通孔から溶体が吐出する必要がある。しかしながら、溶融体は柱状から一定振動により括れ状態を経て粒状に分裂しなければならないことから、粒状化するまでの間、柱状を維持しなければならない。したがって、貫通孔317の外側付近(貫通孔317付近の粒状体形成部331)の圧力は、貯留部311内部と大きな差があってはならない。この差が大きいと、溶融体は貫通孔から吐出し圧力が開放されると同時に、急激に圧縮性流体が蒸発し括れを形成する前に固化してしまい目的の粒状体にならない。更に圧力差が大きくなると、圧力差により貫通孔317が破断してしまうといった問題が生じる。
続いて、本実施形態の粒子の製造方法における溶融工程について説明する。ここでは、図1の粒子製造装置1を用いた一例について説明する。本実施形態の粒子の製造方法における溶融工程は、第1の圧縮性流体を圧可塑性材料に溶融させて圧可塑性材料の溶融体を作製する工程である。なお、本実施形態において「圧可塑性材料の溶融体」とは、圧可塑性材料が圧縮性流体と接触することで、膨潤しつつ可塑化、液状化した状態を意味する。ところで、急速膨張法のなかでもRESS(Rapid Expansion of Supercritical Solutions)法として知られる方法で用いられる吐出対象は、圧縮性流体中に溶質となる材料を溶解させたもので、当該流体と材料は均一状態で相溶している。これに対し、本実施形態の急速膨張法(PGSS法)における吐出対象である溶融体は、上記のとおり、圧縮性流体を圧可塑性材料内に接触、湿潤させることで、当該材料の粘度を低下させて得られるものなので、当該流体と溶融体との間には界面が存在する状態となる。つまり、前者の吐出対象は、圧縮性流体−固体平衡状態の相であるのに対し、後者は、いわば気体−液体平衡状態の相ということになり、同じ急速膨張法であっても吐出対象の膨張前の相状態は異なる。
続いて、本実施形態の粒子の製造方法における造粒工程について説明する。この造粒工程は、溶融工程で作製された溶融体を、振動させた貫通孔から吐出させて粒状とする工程である。
本実施形態のトナーは本実施形態の粒子の製造方法により製造される。本実施形態のトナーは、その形状、大きさ等については、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、以下のような、画像濃度、平均円形度、質量平均粒径、質量平均粒径と個数平均粒径との比(質量平均粒径/個数平均粒径)等を有していることが好ましい。
本実施形態の現像剤は、本実施形態のトナーを少なくとも含有してなり、適宜キャリア等の選択された成分を含有してなる。このような現像剤としては、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。
上記のキャリアとしては、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、芯材と、芯材を被覆する樹脂層とを有するものが好ましい。
本実施形態の現像剤は、磁性一成分現像方法、非磁性一成分現像方法、二成分現像方法等の公知の各種電子写真法による画像形成に好適に用いることができる。
本実施形態のプロセスカートリッジは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を、本実施形態のトナーを用いて現像し可視像を形成する現像手段とを有してなり、更に必要に応じて適宜選択されるその他の手段を有してなる。
本実施形態の画像形成方法は、静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、定着工程とを含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、除電工程、クリーニング工程、リサイクル工程、制御工程等を含む。
上記の静電潜像形成工程は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程である。この静電潜像担持体(以下、「電子写真感光体」、「感光体」と称することがある)としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができるが、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えばアモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体、などが挙げられる。これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。
上記の現像工程は、静電潜像を、本実施形態のトナー又は現像剤を用いて現像して可視像を形成する工程である。この可視像の形成は、例えば、静電潜像を本実施形態のトナー又は現像剤を用いて現像することにより行うことができ、上記の現像手段により行うことができる。
上記の転写工程は、可視像を記録媒体に転写する工程であるが、中間転写体を用いこの中間転写体上に可視像を一次転写した後、可視像を記録媒体上に二次転写する態様が好ましい。また、トナーとして二色以上、好ましくはフルカラートナーを用い、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写工程と、この複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写工程とを含む態様がより好ましい。
上記の定着工程は、記録媒体に転写された可視像を定着装置によって定着させる工程であり、各色のトナーに対し記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。この定着装置としては、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、公知の加熱加圧手段が好適である。この加熱加圧手段としては、加熱ローラと加圧ローラとの組合せ、加熱ローラと加圧ローラと無端ベルトとの組合せ等が挙げられる。この加熱加圧手段における加熱は、通常、80℃〜200℃が好ましい。尚、本実施形態においては、目的に応じて、定着工程及び定着手段と共にあるいはこれらに代えて、例えば、公知の光定着器を用いてもよい。
上記の除電工程は、静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加して除電を行う工程であり、除電手段により好適に行うことができる。この除電手段としては、特に制限はなく、静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。
上記のクリーニング工程は、静電潜像担持体上に残留するトナーを除去する工程であり、クリーニング手段により好適に行うことができる。このクリーニング手段としては、特に制限はなく、静電潜像担持体上に残留する電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができる。このようなクリーニング手段としては、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。
上記のリサイクル工程は、クリーニング工程により除去されたトナーを現像手段にリサイクルさせる工程であり、リサイクル手段により好適に行うことができる。このリサイクル手段としては、特に制限はなく、公知の搬送手段等が挙げられる。
上記の制御工程は、各工程を制御する工程であり、制御手段により好適に行うことができる。この制御手段としては、上記の各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
上記実施形態では、粒子の製造方法に用いられる製造装置が図1に示される粒子製造装置1である場合について説明したが、これに限るものではない。この場合、PGSS(Particles from Gas Saturated Solutions)法で用いられる一般的な吐出装置を使用することができる。
例に制限されるものではない。なお、実施例中、部はすべて質量部を表す。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応させた。さらに10〜15mmHgの減圧で5時聞反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で2時間反応させてポリエステル樹脂1を得た。得られたポリエステル樹脂1は、数平均分子量2500、重量平均分子量6700、Tg43℃、酸価25、圧力とガラス転移温度との関係を示すグラフにおける傾きが−10℃/MPaであった。
窒素導入管、脱水管、攪拌機及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに1,4−ブタンジオール25モル、フマル酸23.75モル、無水トリメリット酸1.65モル、ハイドロキノン5.3gを入れ、160℃で5時間反応させた後、200℃に昇温して1時間反応させた。さらに8.3KPaにて1時間反応させ[結晶性ポリエステル樹脂1]を得た。得られた[結晶性ポリエステル樹脂1]は、融点119℃、Mn710、Mw2100、酸価24、水酸基価28であった。
トナー原材料
ポリエステル樹脂1 95部
着色剤(銅フタロシアニンブルー) 5部
パラフィンワックス(融点79℃) 5部
上記原材料をミキサーで混合後、2本ロールミルで溶融混練し、混練物を圧延冷却した。この混練物を図4及び図5で示される粒子製造装置1の高圧セル14に投入し、超臨界流体として二酸化炭素を130℃、65MPaになるように導入し、1時間攪拌を行った。このときの得られた溶融体(トナー溶融物)の粘度は、3mPa・sであった。尚、溶融体の粘度の測定には、ケンブリッジ・ビスコシティー社製粘度測定装置(VISCOlab PVT)を使用した。測定は測定部にサンプルをセットし、温度、圧力を制御し、粘度が一定になったところをその温度、圧力における粘度とした。次にバルブ23を開き、ポンプ22と不図示のヒータとを使用し、65MPa、135℃を維持するようにし、吐出装置31の粒状体形成部331に導入した。この状態でバルブ13bを開き、ポンプ12bを作動させ、溶融体を含む上記トナー原材料を、吐出装置31の貯留部311に導入した。更に、信号発生装置320により交流周波数320KHzの正弦波を、積層PZTで構成された振動手段312に与え、吐出装置31を励振することにより、粒状体を形成し、これを大気圧に戻し固化させることで目的のトナー1を得た。この場合、吐出された溶融体が柱状から括れ状態を経て粒状化されることを下記に示す顕微ストロボ法により確認した。貫通孔317は厚さ50μmのSUS(ステンレス鋼)に直径8.0μmで、千鳥格子状に100個設けたものを使用した。このとき、ポンプ12aと背圧弁15を調整することにより高圧セル14内は、温度130℃、圧力65MPaを一定に維持するようにした。また、開放弁322のバルブを調整し、貯留部311内の圧力と粒状体形成部331上部の圧力差は80±50Kpaに制御した。得られたトナー粒子は、体積平均粒径(Dv)5.02μm、個数平均粒径(Dn)4.91μm、Dv/Dnは1.02であった。尚、本実施例において体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dn)は、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器(コールターカウンターTAII)を用いて測定した。
溶融体の形状の変化は、いわゆる顕微ストロボ法により観察される。この方法によると、貫通孔317近傍を側面から観察できるように、直径1cmの円形の耐圧石英ガラスを粒状体形成部の壁319の側面に設け、貫通孔317を通過した直後の溶融体の形状変化を観察する。また、石英ガラスの正面から30度の照射角になるよう、貫通孔317近傍を照射できる位置にLED(Light Emitting Diode)ライトを設置する。このLEDライトは、溶融体に振動を与える信号発生装置320と同期し点滅する。更に、ガラス正面に、高感度のCCDカメラを設置し、これにより形状変化を撮影する。この場合、溶融体の形状変化がLEDの点滅周期に同期しているときは、その形状が鮮明に写し出されるが、同期しないときはぼやけて写し出される。従って、一定の振動により、柱状体が形成され、括れ状態を経て、粒状体を周期的に形成する場合は、図6のような変化がカメラ観察で確認できるが、柱状体を形成せずランダムな形状変化をする場合は、ぼやけて柱状体や粒状体は確認されないことになる。
実施例1において、貫通孔317の直径、周波数、吐出時の高圧セル14内の処理温度、処理圧力を表1で示される値に変更する以外は、実施例1と同様に操作して、トナー2〜8を得た。この場合、吐出された溶融体が柱状から括れ状態を経て粒状化されることを顕微ストロボ法により確認した。トナー2〜8の体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dn)の測定結果を表1に示す。
実施例1において、トナー原材料に結晶性ポリエステル1を5部、追加して使用する以外は、実施例1と同様に操作して、トナー9を得た。この場合、吐出された溶融体が柱状から括れ状態を経て粒状化されることを顕微ストロボ法により確認した。トナー9の体積平均粒径(Dv)、及び個数平均粒径(Dn)の測定結果を表1に示す。
信号発生装置320の電源を切り、振動を一切与えないでトナーを作製した以外は、実施例1と同様に操作して、比較トナー1を得た。この場合、吐出された溶融体が柱状から括れ状態を経て粒状化されることを顕微ストロボ法により確認できなかった。得られたトナー粒子は、粒度分布が広くなり、体積平均粒径(Dv)7.83μm、個数平均粒径(Dn)4.32μm、Dv/Dnは1.81であった。
バルブ23を閉じ、吐出装置31の粒状物形成部331には圧縮性流体(二酸化炭素)を導入しないで大気圧のままトナーを作製した以外は、実施例1と同様に操作した。この場合、バルブ13bを開き、ポンプ12bを作動させ、溶融体を含む上記のトナー原材料を導入した瞬間に、貫通孔317を形成する金属板が破断した。これにより、貯留部311の圧力を維持することができなくなり、トナーを得ることができなかった。
バルブ322を調整し、貯留部内圧力と溶融体の粒状物形成部上部の圧力差を750±100Kpaに制御した以外は、実施例1と同様に操作して、比較トナー3を得た。この場合、吐出された溶融体が柱状から括れ状態を経て粒状化されることを顕微ストロボ法により確認できなかった。得られたトナー粒子は、粒度分布が広くなり、体積平均粒径(Dv)6.32μm、個数平均粒径(Dn)4.64μm、Dv/Dnは1.66であった。
普通紙の転写紙(株式会社リコー製、タイプ6200)に低付着量となる0.3±0.1mg/cm2の付着量におけるベタ画像出力後、画像濃度を濃度計X−Rite(X−Rite社製)により測定し、画像濃度1.4以上を◎、1.35以上1.4未満を○、1.3以上1.35未満を△、1.3未満を×とした。
画像面積率95%チャートを1000枚出力後の清掃工程を通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム株式会社製)で採取して白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:ブランクとの差が0.005未満である。
○:ブランクとの差が0.005〜0.010である。
△:ブランクとの差が0.011〜0.02である。
×:ブランクとの差が0.02を超える。
温度40℃、湿度90%RHの環境下、画像形成装置(株式会社リコー製、IPSiO Color8100)をオイルレス定着方式に改造してチューニングした評価機を用いて、各トナーを用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験を実施後の複写機内のトナー汚染状態を目視にて、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:トナー汚れがまったく観察されず良好な状態である。
○:わずかに汚れが観察される程度であり問題とならない。
△:少し汚れが観察される程度である。
×:許容範囲外で非常に汚れがあり問題となる。
画像面積率20%チャートを感光体から紙に転写後、クリーニングの直前における感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム株式会社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:ブランクとの差が0.005未満である。
○:ブランクとの差が0.005〜0.010である。
△:ブランクとの差が0.011〜0.02である。
×:ブランクとの差が0.02を超える。
各トナーを用いて、画像面積率12%の文字画像パターンを用いて、連続10万枚出力耐久試験を実施し、そのときの帯電量の変化を評価した。スリーブ上から現像剤を少量採取し、ブローオフ法により帯電量変化を求め、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
○:帯電量の変化が5μc/g未満である。
△:帯電量の変化が5μc/g以上10μc/g以下である。
×:帯電量の変化が10μc/gを超える。
画像面積率100%、75%、及び50%の帯チャートを1000枚出力後の現像ローラ、及び感光体上のフィルミングを観察し、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:まったくフィルミングが発生していない。
○:うっすらとフィルミングの発生を確認できる。
△:スジ状にフィルミングが発生している。
×:全面にフィルミングが発生している。
各評価項目の評価結果の◎を1点、○を0点、△を−1点、×を−2点とし、合計点により総合評価を行った。
〔評価基準〕
◎:合計点が4〜5点
○:合計点が0〜3点
△:合計点が−3〜−1点
×:合計点が−4点以下
11,21 ボンベ
12a,12b,22 ポンプ
13a,13b,23 バルブ
14 温度調節器付き高圧セル
15 背圧弁
16 溶融体供給部
26 圧力制御手段
31 吐出装置(吐出手段の一例)
311 貯留部
312 振動手段
313 支持手段
317 貫通孔
318 供給部
320 信号発生装置
321 導電線
322 開放弁
24 供給部
331 粒状体形成部
332 開口部
21 ボンベ
31 溶融体
32 粒子
33 粒状体
101 静電潜像担持体
102 帯電手段
103 露光手段による露光
104 現像手段
105 記録媒体
107 クリーニング手段
108 転写手段
10 感光体
20 帯電ローラ
30 露光装置
40 現像装置
41 現像ベルト
42 現像剤収容部
43 現像剤供給ローラ
44 現像ローラ
45 現像ユニット
50 中間転写体
51 ローラ
58 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 中間転写体用クリーニングブレード
95 記録媒体
100 画像形成装置
Claims (12)
- 圧縮性流体と、圧可塑性材料とを接触させて、前記圧可塑性材料の溶融体を作製する溶融工程と、
前記溶融体を、振動させた貫通孔から圧力差により吐出させることで、柱状から括れ状態を経て粒状化させる造粒工程と、
を有することを特徴とする粒子の製造方法。 - 圧縮性流体と、圧可塑性材料を含むトナー材料とを接触させて、前記圧可塑性材料を溶融体として含むトナー材料を作製する溶融工程と、
前記圧可塑性材料を溶融体として含むトナー材料を、振動させた貫通孔から圧力差により吐出させることで、柱状から括れ状体を経て粒状化させる造粒工程と、
を有することを特徴とするトナーの製造方法。 - 前記圧可塑性材料が、ポリエステル樹脂、ビニル樹脂及びウレタン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種の樹脂を含むことを特徴とする請求項2に記載のトナーの製造方法。
- 前記圧縮性流体が、超臨界二酸化炭素又は液化二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項2又は3に記載のトナーの製造方法。
- 請求項1に記載の粒子の製造方法により製造されたことを特徴とする粒子。
- 請求項2乃至4のいずれか一項に記載のトナーの製造方法により製造されたことを特徴とするトナー。
- 有機溶媒を実質的に含有しないことを特徴とする請求項6に記載のトナー。
- 請求項6又は7に記載のトナーを含むことを特徴とする現像剤。
- 静電潜像担持体と、
該静電潜像担持体上に請求項6又は7に記載のトナーを用いて静電潜像を現像して可視像を形成する現像手段とを有し、
画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。 - 静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
前記静電潜像を請求項6又は7に記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像工程と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着する定着工程と、
を有することを特徴とする画像形成方法。 - 静電潜像担持体と、
該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
前記静電潜像を請求項6又は7に記載のトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、
前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 圧縮性流体と圧可塑性材料とを接触させて作製された前記圧可塑性材料の溶融体を吐出するための吐出手段と、
前記吐出手段から吐出した前記溶融体が粒状化するための空間を有する粒状体形成部と、
を備え、
前記吐出手段は、前記溶融体を貯留するための貯留部、該貯留部を構成する壁の一部に形成された1以上の貫通孔、及び該貫通孔に振動を付与するために前記貯留部に接するように配置された振動手段、を少なくとも有し、
前記粒状体形成部は、前記貫通孔から吐出した前記溶融体が、柱状から括れ状態を経て粒状化するように前記空間と前記貯留部内の圧力差を制御するための圧力制御手段をさらに備える、
ことを特徴とする粒子製造装置。
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