JP2013212494A - 樹脂微粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粒子径分布が狭い微粒子を、連続して安定的に吐き出すことができる微粒子の製造方法を提供すること。
【解決手段】 微粒子化する固体成分を溶媒に溶解乃至分散させた又は微粒子化する固体成分を溶融させた微粒子成分液を、２つ又はそれ以上の吐出孔から鉛直方向下向きに吐出させて液滴を形成する、液滴形成工程と、吐出された前記液滴を固化して微粒子を形成する、液滴固化工程と、を有し、前記液滴形成工程において、鉛直方向下向きに対して、０度より大きく９０度以下の角度を有して気流を供給し、前記気流に対して風上側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速は、前記気流に対して風下側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速以上である、微粒子の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂微粒子の製造方法に関する。

電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置においては、感光体上に形成された静電潜像を、トナーを含有する現像剤で現像してトナー像とし、形成されたトナー像を、紙等の記録媒体に転写した後、加熱、加圧により定着させて、画像を形成している。

近年、より高画質で画像を形成することが要求されており、高画質化へのトナー設計がなされている。高画質化の要求に対応するため、トナーを小粒径化し、潜像を忠実に再現することが検討されている。

トナーなどの小粒径の微粒子の製造方法としては、重合法と呼ばれる水系媒体中で微粒子を形成する工法が広く行なわれている。重合法で得られるトナー微粒子は、一般的に、小粒子径で粒子径分布が狭い、形状が球形に近いといった特徴を有する。しかしながら、重合法には、多くの時間と、多量の水、エネルギーを必要とするという欠点がある。具体的には、重合過程に長時間を必要とし、さらに固化終了後に溶媒とトナー微粒子を分離し、その後トナー微粒子の洗浄乾燥を繰り返す必要がある。

重合法に代わる微粒子の製造方法として、噴射造粒法と呼ばれる方法の開発が進められている（例えば、特許文献１〜４参照）。噴射造粒法とは、トナーの原材料成分を有機溶媒に溶解または分散した液体を、様々なアトマイザを用いて微粒子化した後に乾燥させて、粉体状のトナー微粒子を得る方法である。この方法によれば、水を用いる必要が無いため、洗浄や乾燥といった工程を大幅に削減することができる。

しかしながら、特許文献１〜３に示される微粒子の製造方法では、トナー成分液を噴霧した後において、形成された液滴が乾燥する前に液滴同士が合着し、合着状態のまま溶媒が乾燥してトナーが得られることがある。そのため、得られるトナーの粒子径分布が広くなるという問題を有していた。

また、特許文献４に示されるトナーの製造方法では、連続的に噴霧工程を実施する際に、一部の吐出孔からの吐出が停止し、その吐出孔からトナー成分液がにじみ出し、他の吐出孔からの吐出を停止することがある。即ち、トナー成分液の吐出効率及び安定性が低いという問題を有していた。

そこで、本発明は、粒子径分布が狭い微粒子を、連続して安定的に吐き出すことができる微粒子の製造方法を提供することを課題とする。

本発明によると、
微粒子化する固体成分を溶媒に溶解乃至分散させた又は微粒子化する固体成分を溶融させた微粒子成分液を、２つ又はそれ以上の吐出孔から鉛直方向下向きに吐出させて液滴を形成する、液滴形成工程と、
吐出された前記液滴を固化して微粒子を形成する、液滴固化工程と、
を有し、
前記液滴形成工程において、鉛直方向下向きに対して、０度より大きく９０度以下の角度を有して気流を供給し、
前記気流に対して風上側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速は、前記気流に対して風下側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速以上である、
微粒子の製造方法が提供される。

本発明によれば、粒子径分布が狭い微粒子を、連続して安定的に吐き出すことができる微粒子の製造方法を提供できる。

図１は、本実施形態の微粒子の製造方法における、液柱共鳴タイプの液滴吐出手段の構成を例示する断面図である。 図２は、本実施形態の微粒子の製造方法における、液柱共鳴液滴ユニットの構成を例示する断面図である。 図３は、吐出孔の断面形状の一例を説明するための概略図である。 図４は、速度及び圧力変動の定在波の一例を示す概略図である。 図５は、速度及び圧力変動の定在波の一例を示す概略図である。 図６は、液柱共鳴タイプの液滴吐出手段の、液柱共鳴流路で生じる液柱共鳴現象の様子を示す概略図である。 図７は、液柱共鳴タイプの液滴吐出手段における液滴吐出の様子の一例を示す図である。 図８は、駆動周波数と液滴吐出速度周波数特性を示す特性図である。 図９は、液滴吐出手段により気体中に速度を有して吐出された液滴が、系内の気流の影響を受けて、その軌道を変更する原理を説明するための概略図である。 図１０は、液滴吐出手段により吐出された液滴の軌跡の一例を説明するための概略図である。 図１１は、液滴吐出手段により吐出された液滴の軌跡の他の例を説明するための概略図である。 図１２は、本実施形態の微粒子の製造方法を実施可能な、微粒子製造装置の一例を示す断面図である。 図１３は、本実施形態の液滴吐出方法の他の例を説明するための概略図である。 図１４は、実施例１の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図である。 図１５は、実施例２の実施形態の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図である。 図１６は、実施例３の実施形態の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図である。 図１７は、比較例１の実施形態の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図である。 図１８は、比較例２の実施形態の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図である。

以下、図を参照しながら、本発明のトナーの製造方法について詳細に説明する。なお、当業者は、特許請求の範囲内における本発明を変更及び／又は修正して他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更及び／又は修正は、この特許請求の範囲に含まれる。また、以下の説明は、本発明における最良の形態の例であって、本発明を限定するものではない。

［液滴吐出手段］
本実施形態で使用できる液滴吐出手段としては、特に制限はなく、公知のものを使用することができる。具体的には、流体ノズル；膜振動タイプの液滴吐出手段；レイリー分裂タイプの液滴吐出手段；液振動タイプの液滴吐出手段；液柱共鳴タイプの液滴吐出手段などを使用することができる。膜振動タイプの液滴吐出手段としては、例えば、特開２００８−２９２９７６号公報、レイリー分裂タイプの液滴吐出手段としては、例えば、特許第４６４７５０６号公報、液振動タイプの液滴吐出手段としては、例えば、特開２０１０−１０２１９５号公報に記載されているものを一例として使用することができる。

上述した液滴吐出手段の中でも、液柱共鳴タイプ液滴吐出手段を使用することが好ましい。液柱共鳴タイプ液滴吐出手段は、複数の吐出孔が形成された液柱共鳴液室内の液体に振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、定在波の腹となる領域に形成された吐出孔から液体を吐出する手段である。液柱共鳴タイプ液滴吐出手段は、形成できる液滴の粒子径分布が狭く、微粒子の生産性が高いため、好ましい。

［液柱共鳴タイプの液滴吐出手段］
液柱共鳴タイプの液滴吐出手段について、説明する。なお、ここで説明する液滴吐出手段より吐出される液体としては、得ようとしている微粒子の成分が、溶媒中に溶解及び／又は分散された状態のもの（以後、微粒子成分含有液と呼ぶことがある）、又は、吐出させる条件下で、微粒子成分が溶融したもの（以後、微粒子成分溶融液と呼ぶことがある）などが挙げられる。ここでは、説明のために、微粒子としてトナーを製造する場合について説明し、微粒子成分含有液及び微粒子成分溶融液をトナー成分液と称するが、本発明はこの場合に限定されない。

図１に、本実施形態の微粒子の製造方法における、液柱共鳴タイプの液滴吐出手段の構成を例示する断面図を示す。また、図２に、本実施形態の微粒子の製造方法における、液柱共鳴液滴ユニットの構成を例示する断面図を示す。

液滴吐出ヘッド１１は、液共通供給路１７及び液柱共鳴液室１８を有する。液柱共鳴液室１８は、長手方向の両端の壁面のうち片側の壁面に設けられた液共通供給路１７と連通されている。また、液柱共鳴液室１８は、短手方向の両端の壁面のうち片側の壁面に吐出孔１９を有し、該吐出孔よりトナー液滴２１が吐出される。

さらに、吐出孔１９と対向する壁面に液柱共鳴定在波を形成するために高周波振動を発生する振動発生手段２０とを有している。なお、振動発生手段２０には、図示していない高周波電源が接続されている。

また、液柱共鳴液室毎に、液供給のための流路が液共通供給路１７から連通接続されており、液共通供給路１７は複数の液柱共鳴液室１８と連通している。

トナー成分液１４は、図示しない液循環ポンプにより液柱共鳴液滴形成ユニット１０の液共通供給路１７内に流入し、液柱共鳴液室１８に供給される。液柱共鳴液室１８内には、振動発生手段２０によって発生する液柱共鳴定在波により圧力分布が形成される。そして、液柱共鳴定在波において振幅及び圧力変動が大きい、定在波の腹となる領域に配置されている吐出孔１９からトナー液滴２１が吐出される。

吐出孔１９は、液柱共鳴定在波の腹となる領域に配置されており、ここから液滴２１が吐出される。ここで言う、定在波の腹となる領域とは、液柱共鳴定在波の圧力波において振幅が大きく、かつ液滴を吐出するのに十分な大きさの圧力変動を有する領域である。すなわち、定在波の節以外の領域を意味する。吐出孔が、圧力定在波の腹となる領域に形成されていると、複数の吐出孔が開口されていても、それぞれの吐出孔からほぼ均一な液滴を形成することができる。さらに、効率的に液滴の吐出を行うことができるため、吐出孔の詰まりも生じ難くなる点でも好ましい。より好ましい吐出孔の配置位置としては、圧力定在波の振幅が極大となる位置から極小となる位置に向かって±１／８波長である。

液共通供給路１７を通過したトナー成分液１４は、図示しない液戻り管を流れて図示しない原料収容器に戻される。トナー液滴２１の吐出によって液柱共鳴液室１８内のトナー成分液１４の量が減少すると、液柱共鳴液室１８内の液柱共鳴定在波の作用による吸引力が作用する。これにより、液共通供給路１７から供給されるトナー成分液１４の流量が増加し、液柱共鳴液室１８内にトナー成分液１４が補充される。液柱共鳴液室１８内にトナー成分液１４が補充されると、液共通供給路１７を通過するトナー成分液１４の流量が元に戻り、液供給管１６及び液戻り管には装置内を循環するトナー成分液１４の流れが再形成された状態となる。

液柱共鳴液室１８は、後述する振動の駆動周波数においてトナー成分液の共鳴周波数に影響を与えない程度の高い剛性を持つ材質により形成されたフレームがそれぞれ接合されて形成されることが好ましい。具体的には、金属やセラミックス、シリコーンなどが挙げられる。

液柱共鳴液室の長手方向の両端の壁面間の長さＬ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、後述する液柱共鳴原理に基づいて決定されることが好ましい。また、液柱共鳴液室の幅Ｗ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、液柱共鳴に余分な周波数を与えないように、前記液柱共鳴液室の長さＬの２分の１より小さいことが好ましい。

液柱共鳴液室の液共通供給路１７側の端部から、端部液共通供給路１７側の端部に最も近い吐出孔１９までの距離をＬｅとした時の、ＬとＬｅの距離比（Ｌｅ／Ｌ）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、０．６より大きいことが好ましい。

１つの液滴形成ユニットに対して複数の液柱共鳴液室を配置することが、生産性の観点から好ましい。１つの液滴形成ユニットに対して設置される液柱共鳴液室の数としては、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。１つの液滴形成ユニットに対して設置される液柱共鳴液室の数が多くなると、生産性が高くなるが、操作性が悪くなる。操作性と生産性が両立できる液柱共鳴液室の数としては、１００個〜２，０００個が好ましい。また、複数の液柱共鳴液室の各々に、トナー成分液の供給のための流路が液共通供給路１７から連通接続されており、液共通供給路１７には複数の液柱共鳴液室１８と連通している。

液柱共鳴液滴吐出手段１１における振動発生手段２０は、圧電体を弾性板９に貼りあわせた形態で設置されていることが好ましい。また、弾性板９は、前記振動発生手段がトナー成分液と接液しないように、液柱共鳴液室の壁の一部に形成されていることが好ましい。また、振動発生手段２０は、１つの液柱共鳴液室毎に個別に制御できるように配置されていることが望ましい。さらに、ブロック状の振動部材を液柱共鳴液室の配置にあわせて一部切断し、弾性板を介してそれぞれの液柱共鳴液室を個別に制御できるように構成されていることが好ましい。

圧電体としては、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、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミックス、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の圧電高分子、水晶、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＫＮｂＯ_３等の単結晶などの材質から形成された圧電体などが挙げられる。これらは、変位量に応じて、積層構造にして使用しても良い。

吐出孔１９の開口径としては、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、１〜４０μｍであることが好ましい。開口径が、１μｍ未満の場合、形成される液滴が非常に小さくなるためトナーを得ることができない場合がある。また、トナー成分液の成分として着色剤などの固形微粒子を含有する場合、吐出孔の閉塞が頻繁に発生して生産性が低下することもある。また、４０μｍを超える場合、トナー液滴の直径が大きいため、乾燥固化後に有機溶剤でトナー組成を希釈する工程が必要となる場合があり、トナーを得るためには大量の乾燥エネルギーが必要となることがある。

また、図２に示すように、吐出孔１９は液柱共鳴液室１８内の幅方向に複数設ける構成とすることが、生産効率が高くなり、好ましい。

図３に吐出孔１９の断面形状の一例を示す。図３（ａ）は吐出孔１９の接液面から吐出口に向かってラウンド形状を持ちながら開口径が狭くなるような形状を有している。この形状の場合、薄膜４１が振動した際に吐出孔１９の出口付近で液にかかる圧力が最大となる。そのため、吐出の安定化の面では、最も好ましい形状である。

図３（ｂ）は、吐出孔１９の接液面から吐出口に向かって一定の角度で開口径が狭くなるような形状を有している。このノズル角度４４は当業者が適宜変更することができる。図３（ａ）の場合と同様に、このノズル角度により薄膜４１が振動したときの吐出孔１９の出口付近で液にかかる圧力を高めることができる。ノズル角度４４の角度の範囲は６０〜９０°であることが好ましい。ノズル角度４４の角度６０°未満の場合、液に圧力がかかりにくく、さらに薄膜４１の加工も困難であるため好ましくない。一方、ノズル角度４４の角度が９０°である場合（図３（ｃ））、液滴吐出の出口付近に圧力がかかりにくくなる。また、ノズル角度４４の角度が９０°以上の場合、孔１２の出口に圧力がかからなくなるため、液滴吐出が非常に不安定化する。図３（ｄ）は、図３（ａ）の構造と、図３（ｂ）の構造とを組み合わせた形状である。図３（ｄ）のように、段階的に形状を変更しても構わない。

前記吐出孔１９の開口径は、吐出孔１９が複数である場合においても、全て同じ開口径であってもよく、また、少なくとも１つの吐出孔の開口径が異なっていてもよい。

なお、前記吐出孔１９の開口径とは、真円であれば直径を意味し、楕円や、四角形、六角形、八角形等の多角形又は正多角形であれば平均径を意味する。

１つの液柱共鳴液室１８に対する吐出孔１９の数は、複数個配置することが生産性の観点から好ましい。具体的には、２〜１００個であることが好ましい。１つの液柱共鳴液室１８に対して、吐出孔１９の数が１００個を超える場合、振動発生手段２０に与える電圧を高く設定する必要がある。そのため、振動発生手段２０としての圧電体の挙動が不安定となることがある。

複数の吐出孔１９を開孔する場合、吐出孔間のピッチは２０μｍ以上であることが好ましい。吐出孔間のピッチが２０μｍより小さい場合、隣あう吐出孔より放出される液滴同士が衝突することがある。

［液柱共鳴タイプの液滴吐出手段の液滴形成メカニズム］
次に、本実施形態の微粒子の製造方法における、液滴形成ユニット１０による液滴形成のメカニズムについて説明する。

まず、液滴吐出ユニット１０内の液柱共鳴液室１８において生じる、液柱共鳴現象の原理について説明する。液柱共鳴液室内のトナー成分液の音速をｃとし、振動発生手段２０から媒質であるトナー成分液に与えられた駆動周波数をｆとした場合、トナー成分液の共鳴が発生する波長λは、下記の式１の関係にある。

λ＝ｃ／ｆ ・・・（式１）
また、図１の液柱共鳴液室１８において、固定端側のフレームの端部から液共通供給路１７側の端部までの長さをＬとし、さらに液共通供給路１７側のフレームの端部の高さをｈ１（例えば８０μｍ）とし、連通口の高さをｈ２（例えば４０μｍであり、ｈ１は、通常、ｈ２の略２倍である）とする。

液共通供給路１７側の端部が閉じている固定端と等価であるとした両側固定端の場合には、長さＬが波長λの４分の１の偶数倍に一致する場合に共鳴が最も効率的に形成される。つまり、次の式２で表現される。

Ｌ＝（Ｎ／４）λ ・・・（式２）
（但し、Ｎは偶数を表す。）
また、液柱共鳴液室１８の両端が完全に開いている両側自由端の場合、及び、両側自由端と等価である場合にも、上記式２が成立する。

同様にして、片方側が圧力の逃げ部がある自由端と等価で、他方側が閉じている（固定端）の場合、つまり片側固定端（＝片側自由端）の場合には、上記式２において、長さＬが波長λの４分の１の奇数倍に一致する場合に共鳴が最も効率的に形成される。つまり、上記式２のＮが奇数で表現される。

最も効率の高い駆動周波数ｆは、上記式１と上記式２より、下記式３が導かれる。

ｆ＝Ｎ×ｃ／（４Ｌ） ・・・（式３）
（ｆ：トナー成分液に与えられた駆動周波数、Ｌ：液柱共鳴液室の長手方向の長さ、ｃ：トナー成分液の音波の速度、Ｎ：整数（偶数；両側固定端および、両側自由端、奇数；片側固定端））
本実施形態の微粒子の製造方法において、トナー成分液に対して、上記式３が成立する周波数ｆの振動を付与することが好ましい。しかし、実際には、液体はＱ値を持ち、共鳴を減衰させる粘性を有するため、実際には無限に振動が増幅されるわけではない。後述する式４、式５に示すように、式３に示す最も効率の高い駆動周波数ｆの近傍の周波数でも共鳴は発生する。

図４に、Ｎ＝１、２、３の場合の速度及び圧力変動の定在波の形状（共鳴モード）を示し、かつ図５にＮ＝４、５の場合の速度及び圧力変動の定在波の形状（共鳴モード）を示す。本来、音波は疎密波（縦波）であるが、図４（ａ）〜（ｄ）及び図５（ａ）〜（ｃ）のように横波に変換して表記することが一般的である。実線が速度定在波、点線が圧力定在波である。

音響学において、開口端とは長手方向の媒質（液）の移動速度が極大となる端であり、逆に圧力はゼロとなる。固定端においては、逆に媒質の移動速度がゼロとなる端と定義される。この際、固定端は音響的に硬い壁として考え、波の反射が発生する。

理想的には、端が完全に閉口若しくは開口している場合は、波の重ね合わせによって図４（ａ）〜（ｄ）及び図５（ａ）〜（ｃ）のような形態の共鳴定在波を生じる。具体的には、Ｎ＝１の片側固定端の場合を示す図４（ａ）からわかるように、固定端で速度分布の振幅がゼロとなり、開口端で速度分布の振幅が最大となる。

しかし、実際には、吐出孔の数や、吐出孔の開口配置位置、吐出孔の断面形状によっても定在波パターンは変動するため、上記式３より求めた位置からずれた位置に共鳴周波数が現れるが、適宜駆動周波数を調整することで安定吐出条件を作り出すことができる。なお、端部の条件は、吐出孔の開口や供給側の開口の状態などに依存する。また、Ｎ＝１〜５の場合に定在波が最も効率良く発生する。

具体的には、吐出孔１９の開口数、開口配置位置、吐出孔の断面形状も駆動周波数を決定する因子となり、駆動周波数はこれに応じて適宜決定することができる。

例えば、液体の音速ｃを１，２００ｍ／ｓと、液柱共鳴液室の長さＬを１．８５ｍｍとして、液柱共鳴液室の両端に壁面が存在して（両側固定端と完全に等価）、Ｎ＝２の共鳴モードを仮定した場合、上記式３より、最も効率の高い共鳴周波数は３２４ｋＨｚと導かれる。

他の例では、液体の音速ｃが１，２００ｍ／ｓ、液柱共鳴液室の長さＬが１．８５ｍｍと上記と同じ条件を用い、液柱共鳴液室の両端に壁面が存在して（両側固定端と完全に等価）、Ｎ＝４の共鳴モードを用いた場合、上記式３より、最も効率の高い共鳴周波数は６４８ｋＨｚと導かれる。このため、同じ構造を有する液柱共鳴液室であっても、より高次の共鳴を利用することができる。

本実施形態における液柱共鳴液室は、両端が固定端と等価であるか、吐出孔の開口の影響で、音響的に軟らかい壁として説明できるような端部であることが、周波数を高めるためには好ましい。しかしながら、それに限らず、少なくとも一方が自由端であってもよい。なお、吐出孔の開口の影響とは、音響インピーダンスが小さくなり、特にコンプライアンス成分が大きくなることなどを意味する。図４の（ｂ）及び図５の（ａ）のような、液柱共鳴液室の長手方向の両端に壁面を形成する構成は、両側固定端の共鳴モード、そして吐出孔側が開口とみなす片側開放端の全ての共鳴モードが利用できるために、好ましい構成である。

吐出孔の開口数、開口配置位置、吐出孔の断面形状は、駆動周波数を決定する因子となり、駆動周波数はこれに応じて適宜決定することができる。例えば、吐出孔１９の数を多くすると、固定端であった液柱共鳴液室１８の先端の拘束が徐々に緩くなり、ほぼ開口端に近い共鳴定在波が発生し、駆動周波数は高くなる。また、吐出孔１９の断面形状がラウンド形状となることや、フレームの厚さによる吐出孔の体積が変動することでも、実際上の駆動周波数が変動する。さらに、共鳴定在波が最も効率よく発生する駆動周波数の近傍の周波数でも液柱共鳴定在波は発生する。つまり、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さＬ及び、液共通供給路１７側の端部に最も近い吐出孔１９までの距離Ｌｅを用いて、下記式４及び式５で決定される範囲の駆動周波数ｆを主成分とした駆動波形を用いて振動発生手段を振動させ、液柱共鳴を誘起して液滴を吐出孔から吐出することが可能である。

Ｎ×ｃ／（４Ｌ）≦ｆ≦Ｎ×ｃ／（４Ｌｅ） ・・・（式４）
Ｎ×ｃ／（４Ｌ）≦ｆ≦（Ｎ＋１）×ｃ／（４Ｌｅ） ・・・（式５）
なお、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さＬと、液供給側の端部に最も近い吐出孔までの距離Ｌｅの比は、Ｌｅ／Ｌ＞０．６であることが好ましい。

このように、液柱共鳴液室内には振動発生手段の高周波駆動によって液柱共鳴による定在波が発生し、また圧力が最も大きく変動する位置となる液柱共鳴による定在波の腹の領域に吐出孔１９が配置されていることから、当該定在波の周期に応じてトナー液滴２１が吐出孔１９から連続的に吐出される。

次に、液滴形成ユニットにおける液滴吐出ヘッド内の液柱共鳴液室で生じる液柱共鳴現象の様子について、図６を用いて説明する。なお、図６では、液柱共鳴液室内に記した実線は、液柱共鳴液室内の固定端側から液共通供給路側の端部までの各測定位置における速度をプロットした速度分布を示している。この時、液共通供給路側から液柱共鳴液室への方向を＋とし、その逆方向を−としている。また、液柱共鳴液室内に記した点線は、液柱共鳴液室内の固定端側から液共通供給路側の端部までの各測定位置における圧力値をプロットした圧力分布を示している。この時、大気圧に対して正圧を＋とし、負圧は−としている。また、正圧であれば図中の鉛直下方向に圧力が加わり、負圧であれば図中の鉛直上方向に圧力が加わる。さらに、図６において、上述したように液共通供給路側が開放されているが、液共通供給路１７と液柱共鳴液室１８とが連通する開口の高さ（図１に示す高さｈ２）に比して固定端となるフレームの高さ（図１に示す高さｈ１）が約２倍以上である場合、液柱共鳴液室１８はほぼ両側固定端であると近似可能である。そのため、図６では、液柱共鳴液室１８はほぼ両側固定端であると近似した条件のもとで、速度分布及び圧力分布の時間変化を示している。

図６（ａ）は、液滴吐出直前（及び吐出時、吐出直後）の圧力波形と速度波形を示している。液柱共鳴液室１８における吐出孔１９が設けられている流路内での圧力は徐々に大きくなり、直前の液滴吐出時の液引き込み後において減少したメニスカス圧が、再び増加している。図６（ａ）に示すように、液柱共鳴液室１８における吐出孔１９が配置されている領域周辺において、流路内の圧力が極大となっている。その後、図６（ｂ）に示すように、吐出孔１９付近の正の圧力は小さくなり、液滴２１が吐出されると共に、負圧の方向へ移行する。

そして、図６（ｃ）に示すように、吐出孔１９付近の圧力は極小になる。このときから液柱共鳴液室１８へのトナー成分液１４の充填が始まる。その後、図６（ｄ）に示すように、吐出孔１９付近の負の圧力は小さくなり、正圧の方向へ移行する。この時点で、トナー成分液１４の充填が終了する。そして、再び、図６（ａ）に示すように、液柱共鳴液室１８の液滴吐出領域の正の圧力が極大となって、吐出孔１９から液滴２１が吐出される。

このように、液柱共鳴液室内には、振動発生手段の高周波駆動によって液柱共鳴による定在波が発生する。この時、圧力が最も大きく変動する（即ち、液柱共鳴による定在波の腹に相当する）液滴吐出領域に、吐出孔１９が配置されている。そのため、定在波の周期に応じて液滴２１が吐出孔１９から連続的に吐出される。

次に、液柱共鳴現象によって液滴が吐出された構成の一実施形態の例について説明する。この一例は、図１においてＬが１．８５ｍｍで、Ｎ＝２の共鳴モードであって、Ｎ＝２の共鳴モードの圧力定在波の腹の位置に第一から第四の吐出孔を配置されている。また、駆動周波数を３４０ｋＨｚのサイン波で行った。

図７に、液柱共鳴タイプの液滴吐出手段における液滴吐出の様子の一例を説明するための、各々の吐出孔からの吐出の様子をレーザーシャドウグラフィ法にて撮影した様子を示す。図７から、非常に液滴の径が揃い、吐出速度もほぼ同じであることがわかる。また、図８は駆動周波数２９０ｋＨｚ〜３９５ｋＨｚの同一の振幅を有するサイン波にて駆動した際の、液滴速度周波数特性を示す特性図である。図８からわかるように、第一乃至第四のノズルにおいて、駆動周波数が３４０ｋＨｚ付近では、各ノズルからの吐出速度が均一であり、かつ、吐出速度が最大となっている。この特性結果から、液柱共鳴周波数の第二モードである３４０ｋＨｚにおいて、液柱共鳴定在波の腹の位置で均一吐出が実現していることがわかる。また、図８の特性結果から、１３０ｋＨｚ付近の第一モードと、３４０ｋＨｚ付近の第二モードとの間では、液滴は吐出しないことがわかる。これは、液柱共鳴の特徴的な液柱共鳴定在波の周波数特性によるものである。

［気流による合着防止手段］
次に、吐出された液滴同士の合着を防止する手段について、説明する。

図９に、前述した液滴吐出手段により気体中に速度を有して吐出された液滴が、系内の気流の影響を受けて、その軌道を変更する原理を説明するための概略図を示す。また、図１０に、液滴吐出手段により吐出された液滴の軌跡の一例を説明するための概略図を示し、図１０（ａ）は、吐出される系内に気流が存在しない場合の軌跡の一例を示し、図１０（ｂ）は、吐出される系内に気流が存在する場合の軌跡の一例を示す。

図９に示すように、前述した液滴吐出手段によって、吐出孔により液体が放出される。この時、液体は、表面張力により液滴化する。吐出される液滴は、液柱共鳴室の昇圧により、ある初速度を有して吐出される。吐出される方向は、吐出孔の開口する面に対して、略垂直方向である。

液滴が、気流の存在しない系内に放出された場合、液滴は、ストークスの法則として知られる、下記式（６）に示す関係式で表される力を受け、速度が減速する。

そのため、吐出された液滴は、ストークスの法則に従い、減速し、連続的に放出された液滴は、図１０（ａ）に示されたような軌跡を描く。なお、図１０（ａ）における、矢印は、吐出方向の速度ベクトルの大きさを意味する。

また、液滴の速度の減衰率は、隣接液滴間距離に依存することが知られている（ファクセンの法則など参照）。これは液滴の存在による気流の乱れに起因すると言われている。

一方、図１０（ｂ）に示すように、本実施形態では、液滴の吐出方向に対して、略垂直な方向に気流を供する。この場合、図１０（ｂ）中における横方向に、液滴の軌跡が曲がる。液滴の軌跡を曲げるための力は、気流の下記式（７）に示すように、気流の線速度Ｕに比例する。なお、図１０（ｂ）における、矢印は、吐出方向及び吐出方向に鉛直な方向の座標における、速度ベクトルの大きさを意味する。

図１０（ｂ）で明らかであるように、図１０（ｂ）の鉛直方向下向きの速度は、ストークス則に従い、徐々に低下する。しかしながら、図１０（ｂ）の水平方向右向きにおいて、気流から受ける力により液滴は加速され、最終的には、粒子の軌跡の方向は、気流と略同じ方向になる。

図１１に、液滴吐出手段により吐出された液滴の軌跡の他の例を説明するための概略図を示す。図１１では、複数の吐出孔が配置されており、また、図１１（ａ）は、複数の吐出孔から吐出される液滴が、全て同じ初速で吐出される場合の軌跡の一例を示し、図１１（ｂ）は、複数の吐出孔から吐出される液滴が、気流の風上部と風下部とで異なる初速で吐出される場合の軌跡の一例を示す。

図１１（ａ）では、風上側から風下側へと、吐出孔Ｎ（ｍ）、吐出孔Ｎ（ｍ＋１）、吐出孔Ｎ（ｍ＋２）、吐出孔Ｎ（ｍ＋３）と配置されており、それぞれの吐出孔からは、同一質量の液滴が、等初速で吐出される。図１１（ａ）より明らかであるように、各々の吐出孔から吐出された液滴の軌跡は、鉛直方向で略一致するため、液滴分布密度が高い領域が発生し、粒子の合着が促進される場合がある。

しかしながら、図１１（ｂ）で示されるように本実施形態においては、複数の吐出孔から吐出される液滴の初速に分布が与えられている。そのため、最終的に収束する液滴軌跡の位置がずれ、空間の液滴分布密度が低く抑制される。したがって、吐出孔が図１１（ｂ）に示す場合よりも増大したときにおいても、液滴間の合着を回避することができる。

液柱共鳴液室１８内における、複数の吐出孔から吐出される液滴の初速に分布を与える方法としては、先ず、複数の吐出孔の間で、吐出孔の径を変更することが挙げられる。この場合、通常、吐出孔の径（例えば、円形の吐出孔の場合は、その直径）が大きくなるほど、吐出される液滴の初速は遅くなる。それ以外にも、各々の吐出孔の配置位置を、液柱共鳴液室の長手方向で変える（又は隣接する吐出孔間のピッチを変える）ことが挙げられる。図４から明らかであるように、発生させた定在波の圧力分布は、液柱共鳴液室の長手方向で異なる。そのため、各々の吐出孔の配置位置を選択することにより、吐出される液滴の初速に分布を与えることができる。

気流に対して風上側に配置された吐出孔から吐出された液滴の初速は、気流に対して風下側に配置された吐出孔から吐出された液滴の初速よりも高いことが好ましい。また、隣接する吐出孔の組のうち少なくとも１組は、風下側に配置された吐出孔から吐出される液滴の吐出初速Ｖ１が、気流に対して風上側に配置された前記吐出孔から吐出される液滴の吐出初速Ｖ２に関して、０．９×Ｖ２以下となるように、吐出孔の径及び配置位置を選択することが好ましい。さらに、隣接する吐出孔の組の全てにおいて、風下側に配置された吐出孔から吐出される液滴の吐出初速Ｖ１が、気流に対して風上側に配置された前記吐出孔から吐出される液滴の吐出初速Ｖ２に関して、０．９×Ｖ２以下となるように、吐出孔の径及び配置位置を選択することが好ましい。またさらに、風下側に配置された吐出孔の開口直径Ｄ１は、風上側に配置された吐出孔の開口直径Ｄ２に関して、１．１×Ｄ２以上とすることが好ましい。

以上のように、当業者は、吐出孔の径と、配置位置と、を適宜選択することにより、液滴の初速に分布を与えることができ、結果として、吐出される液滴間の合着を回避することができる。

なお、吐出される液滴の初速は、水平方向の気流の速度よりも、小さいことが好ましい。

［液滴固化手段］
次に、前述の液滴吐出手段から吐出されたトナー成分液の液滴を固化させる手段について説明する。

トナー成分液の固化特性は、トナー成分液の性状に依存するが、トナー成分液を固体状態にできれば、手段は限定されない。例えば、トナー成分液が固体原材料を揮発可能な溶媒に溶解及び／又は分散させたものの場合、液滴吐出後、搬送気流中で液滴を乾燥させる、即ち、溶媒を揮発させることにより、固化することができる。

溶媒の乾燥は、噴射する気体の温度、蒸気圧、気体種類などを当業者が選定することで、乾燥状態を調整することができる。このとき、トナー成分液は、完全に乾燥させる必要はなく、後述する捕集手段により捕集された微粒子が固体状態を維持していれば、捕集後に別工程で追加乾燥させても良い。他にも、温度変化や化学反応などを利用して液滴を固化しても良い。

［固化粒子（微粒子）捕集手段］
次に、先に説明した液滴吐出手段からトナー成分液の液滴を、固化させた後に捕集する手段について説明する。固化された微粒子は、公知の粉体捕集手段、例えば、サイクロン捕集、バックフィルターなどによって、回収することができる。

図１２に、本実施形態の微粒子の製造方法を実施する、微粒子製造装置の一例を示す断面図を示す。微粒子製造装置１は、主に、液滴吐出手段２及び乾燥捕集ユニット６０を含んで構成されている。液滴吐出手段２は、前述の液柱共鳴方式の液滴吐出手段を用いることが出来る。

液滴吐出手段２には、原料収容器１３と液循環ポンプ１５とが連結されている。原料収容器１３はトナー成分液１４を収容している。液循環ポンプ１５は、原料収容器１３に収容されているトナー成分液１４を、液供給管１６経由で液滴吐出手段２に供給する。また、液循環ポンプ１５は、トナー成分液１４を液戻り管２２により原料収容器１３に戻すために、液供給管１６内のトナー成分液１４を圧送する。これにより、トナー成分液１４を随時液滴吐出手段２に供給することができる。

液供給管１６にはＰ１、乾燥捕集ユニットにはＰ２の圧力測定器が設けられている。液滴吐出手段２への送液圧力および、乾燥捕集ユニット内の圧力は圧力計Ｐ１、Ｐ２によって管理される。このときに、Ｐ１＞Ｐ２の場合には、トナー成分液１が孔１２から染み出す恐れがあり、Ｐ１＜Ｐ２の場合には、吐出手段に気体が入り、吐出が停止する恐れがあるため、Ｐ１≒Ｐ２があることが望ましい。

図１２に示す乾燥捕集手段６０は、チャンバ６１及び微粒子捕集手段６２、トナー貯留部６３を含んで構成される。チャンバ６１内では、搬送気流導入口６４から作られる搬送気流１０１が形成されている。液滴吐出手段２から吐出された液滴２１は、重力の他に、搬送気流１０１によって、例えば、鉛直方向下向き搬送される。

［搬送気流］
上述したような搬送気流を微粒子製造装置に設置することにより、噴射された液滴２１が空気抵抗によって減速されることを抑制できる。そのため、液滴２１を連続的に噴射したときに、前に噴射された液滴２１が乾燥する前に空気抵抗によって減速し、後に噴射された液滴２１と合着し、トナー液滴２１の粒子径が大きくなることを抑制できる。

図１２では液滴吐出手段２は鉛直方向下向きに液滴２１を吐出しているが、吐出させる角度は適宜選択できる。例えば、図１３に、本実施形態の液滴吐出方法の他の例を説明するための概略図を示すように、吐出方向に対して、図１３の水平方向に搬送気流を供給しても良い。また、図示しないが、吐出方向と搬送気流の方向とは、図１２や図１３の例に限定されず、他の角度を有しても良い。このとき、液滴吐出手段より液滴が離れるように、吐出方向と搬送気流の方向とを選定することが好ましい。

なお、吐出口から液滴が搬送される際に、液滴同士の軌跡が重ならないような方向に、搬送気流を供することが好ましい。

また、上述の搬送気流（以後、第１の搬送気流と呼ぶ）によって、液滴同士の合着を防いだ後に、第２の搬送気流によって、固化した粒子を上述の固体粒子捕集手段まで搬送する構成であっても良い。

第１の搬送気流の速度は、液滴吐出速度と同じ又はそれより大きいことが好ましい。第１の搬送気流の速度が、液滴吐出速度よりも遅い場合、第１の搬送気流の、液滴同士を合着させない効果が十分に発揮されないことがある。

なお、搬送気流は、液滴の固化を促進させるような化学物質を含んでいても良い。

搬送気流の発生手段としては、チャンバ６１上部の搬送気流導入口６４に送風機を設けて加圧する方法や、搬送気流排出口６５より吸引する方法などを採用することもできる。微粒子捕集手段６２としては公知の捕集装置を用いることができ、サイクロン捕集機やバックフィルター等を用いることが出来る。

搬送気流１０１の状態は、液滴２１同士の合着を抑制することが出来れば特に限定されることは無く、層流や旋回流や乱流などを適宜選択することができる。搬送気流１０１を構成する気体の種類は特に限定は無く、空気以外にも、窒素等の不燃性気体を用いても良い。前述のように液滴２１は、乾燥することで合着しなくなる性質を有するため、液滴２１の乾燥を促進できる条件を持つことが好ましい。つまり、搬送気流１０１は、トナー成分液１４に含まれる溶剤の蒸気を含まないことが望ましい。また、搬送気流１０１の温度は、当業者が適宜調整可能であり、生産時において変動の無いことが望ましい。さらに、チャンバ６１内に、搬送気流１０１の気流状態を変える手段を有する構成として構わない。搬送気流１０１は液滴２１同士の合着を防止するだけでなく、液滴２１がチャンバ６１に付着することを防止することも可能である。

［２次乾燥］
固体粒子捕集手段によって得られた微粒子に対して、残留溶剤量が多い場合は、これを低減するために必要に応じて、二次乾燥が行われる。二次乾燥としては、流動床乾燥や真空乾燥のような一般的な公知の乾燥手段を用いることが出来る。有機溶剤が微粒子（トナー）中に残留すると、耐熱保存性、定着性、帯電特性等のトナー特性が経時で変動する。さらに、加熱による定着時において有機溶剤が揮発し、機器使用者および周辺機器へ悪影響を及ぼす可能性が高まる。そのため、トナー中の残留溶剤量を低く抑えることが望ましい。

［トナー成分液］
本実施形態の微粒子の製造法でトナーを製造する場合の、トナー成分液の成分及び調製方法について説明する。なお、下記で挙げるトナー成分液の材料は一例であり、従来の電子写真用トナーのトナー材料と同じ物を使用することができる。

本実施形態のトナーの製造法は、下記のトナー材料（例えば、着色剤、離型剤、結着樹脂及びその他の成分を含むトナー材料）を溶融したトナー材料溶融液を使用しても良い。また、本実施形態の微粒子の製造方法では、下記の樹脂成分を各種有機溶媒に溶解乃至分散させた樹脂微粒子組成液又は樹脂成分を溶融した樹脂微粒子溶融液を使用しても良い。

≪結着樹脂≫
本発明のトナーの製造方法で製造されるトナーの結着樹脂としては、特に限定されない。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から成るビニル重合体、これらの単量体の２種類以上から成る共重合体、ポリエステル系樹脂、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、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、石油系樹脂等が挙げられる。

結着樹脂の性状としては、特に限定されないが、後述する溶媒に溶解することが好ましい。

結着樹脂の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、樹脂成分のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に可溶分の分子量分布は、分子量３千〜５万（数平均分子量換算）の領域に少なくとも１つのピークが存在することが、トナーの定着性、耐オフセット性の観点から好ましい。また、分子量１０万以下の成分が、６０％〜１００％となるような結着樹脂を使用することが好ましく、分子量５０００〜２００００の領域に少なくとも1つのピークが存在する結着樹脂を使用することがより好ましい。

また、結着樹脂の酸価が０．１ｍｇＫＯＨ／ｇ〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇである樹脂を、６０質量％以上含有することが好ましい。なお、ここで言う結着樹脂の酸価は、ＪＩＳ Ｋ−００７０に準拠する方法で測定することができる。

≪磁性体≫
本実施形態で使用できる磁性体としては、例えば、マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き磁性酸化鉄、及び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；及びこれらの混合物等を使用することができる。これらの磁性体は、着色剤としても使用することができる。

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１０〜２００質量部であることが好ましく、２０〜１５０質量部であることより好ましい。また、磁性体の個数平均粒径としては、０．１〜２μｍであることが好ましく、０．１〜０．５μｍであることがより好ましい。個数平均粒径は、例えば、透過電子顕微鏡を用いて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。

≪着色剤≫
着色剤としては、特に限定されず、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、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、リトボン及びこれらの混合物等が挙げられる。

着色剤の含有量としては、トナーに対して１〜１５質量％であることが好ましく、３〜１０質量％であることがより好ましい。

本実施形態で用いる着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチとは、着色剤を予め分散させるためのものであり、着色剤を十分に分散させることができれば、マスターバッチとして使用しなくても良い。

混練されるバインダー樹脂としては、ポリエステル樹脂やポリスチレン、ポリｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられる。これらは、１種類を単独で使用しても良く、２種類以上を併用して使用しても良い。

マスターバッチは、マスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練することで製造できる。

マスターバッチの使用量としては、結着樹脂１００質量部に対して、０．１〜２０質量部であることが好ましい。

マスターバッチ製造時に、着色剤の分散性を向上させるために、分散剤を使用しても良い。着色剤を分散させる場合の分散剤としては、結着樹脂との相溶性が高いものを使用することが好ましい。例えば、市販品として、アジスパーＰＢ８２１、アジスパーＰＢ８２２（味の素ファインテクノ株式会社製）、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−２００１（ビックケミー・ジャパン株式会社製）、ＥＦＫＡ−４０１０（ＥＦＫＡ社製）等が挙げられる。

分散剤は、トナー中に、着色剤に対して０．１〜１０質量％の割合で配合することが好ましい。配合割合が０．１質量％未満の場合、顔料分散性が不十分となることがある。一方、配合割合が１０質量％を超える場合、高湿下での帯電性が低下することがある。

≪離型剤（ワックス）≫
本実施形態のトナーは、離型剤を含むことが好ましい。離型剤を含むことにより、定着時のオフセットを防止することができる。

離型剤としては、特に限定されず、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等が挙げられる。

離型剤の融点は、耐ブロッキング性と耐オフセット性を両立する観点から、７０〜１４０℃であることが好ましく、７０〜１２０℃であることがより好ましい。離型剤の融点が７０℃未満の場合、得られるトナーの耐ブロッキング性が低下することがある。一方、離型剤の融点が１４０℃を超える場合、得られるトナーの耐オフセット効果が発現しにくくなることがある。

離型剤の含有量としては、結着樹脂１００質量部に対し０．２〜２０質量部であることが好ましく、０．５〜１０質量部であることがより好ましい。

なお、本実施形態における離型剤の融点は、ＤＳＣ（ディファレンシャルスキャニングカロリメトリー）において測定された、離型剤の吸熱ピークの最大ピークのピークトップ温度を、離型剤の融点と定義している。

離型剤のＤＳＣ測定方法としては、内熱式入力補償型の示差走査熱量計を用いて、ＡＳＴ Ｄ３４１８−８２に準じて測定することができる。また、ＤＳＣ曲線は、１回昇温、降温させて前履歴を取った後、昇温速度１０℃／ｍｉｎで昇温させたときに測定されたものを用いることができる。

≪その他の成分≫
本実施形態に係るトナー（及びトナー母体粒子）は、その他の成分を含んでも良い。

その他の成分としては、静電潜像担持体・キャリアの保護、クリーニング性の向上、熱特性・電気特性・物理特性の調整、抵抗調整、軟化点調整、定着率向上等を目的として、各種金属石けん、フッ素系界面活性剤、フタル酸ジオクチルや、導電性付与剤として酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンブラック、酸化アンチモン等や、酸化チタン、酸化アルミニウム、アルミナ等の無機微粉体等を必要に応じて添加することが好ましい。

また、これらの無機微粉体は、必要に応じて疎水化してもよい。また、ポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデン等の滑剤、酸化セシウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨剤、ケーキング防止剤、更に、トナー粒子と逆極性の白色微粒子及び黒色微粒子とを、現像性向上剤として少量用いることも好ましい。

上述の添加剤は、帯電量をコントロールする目的などで、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤、又は種々の処理剤で処理して使用することも好ましい。

添加剤としては、無機微粒子を好ましく使用することができる。無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタンなどを使用することができる。

その他の外添剤としては、高分子系微粒子、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やアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子を使用することができる。

このような外添剤は、表面処理剤により、疎水性を上げ、高湿度下においても外添剤自身の劣化を防止することができる。前記表面処理剤としては、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等が好適に挙げられる。

外添剤の一次粒子径としては、５ｎｍ〜２μｍであることが好ましく、５ｎｍ〜５００ｎｍであることがより好ましい。また、ＢＥＴ法による外添剤の比表面積としては、２０ｍ^２／ｇ〜５００ｍ^２／ｇであることが好ましい。

また、外添剤の含有量としては、トナーの質量に対して、０．０１質量％〜５質量％であることが好ましく、０．０１質量％〜２質量％であることがより好ましい。

静電潜像担持体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合によって製造されたポリマー微粒子等を挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が０．０１〜１μｍのものを使用することが好ましい。

次に、実施例を参照することにより、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。

［着色剤分散液の調製］
着色剤として、カーボンブラックを選択し、着色剤の分散液を調製した。

カーボンブラック（ＲｅｇａＬ４００；Ｃａｂｏｔ社製）１７質量部及び顔料分散剤３質量部を、酢酸エチル８０質量部中に、攪拌羽を有するミキサーを使用して、一次分散させた。なお、顔料分散剤としては、アジスパーＰＢ８２１（味の素ファインテクノ社製）を使用した。

得られた一次分散液を、ビーズミル（アシザワファインテック社製LMZ型、ジルコニアビーズ径0.3ｍｍ）を用いてより細かく分散し、５μｍ以上の凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。

［離型剤分散液の調製］
次に、離型剤分散液を下記の方法により調製した。

カルナバワックス１８質量部及びワックス分散剤２質量部を、酢酸エチル８０質量部中に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、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使用した。

得られた一次分散液を、攪拌しながら８０℃まで昇温しカルナバワックスを溶解した後、室温まで液温を下げ、最大径が３μｍ以下となるように、ワックス粒子を析出させた。得られた分散液は、ビーズミル（アシザワファインテック社製LMZ型、ジルコニアビーズ径0.3ｍｍ）を用いて更に細かく分散し、最大径が１μｍ以下となるように調製した。

［トナー成分液の調製］
次に、結着樹脂、着色剤分散液及び離型剤分散液を含むトナー成分液を調製した。

結着樹脂としてのポリエステル樹脂１００質量部、前述の着色剤分散液３０質量部及び前述の離型剤分散液３０質量部を、酢酸エチル８４０質量部中に、攪拌羽を有するミキサーを使用して１０分間攪拌を行い、均一に分散させた。このとき、溶媒希釈によるショックによる、着色剤及びワックス粒子の凝集はなかった。

［微粒子製造装置］
微粒子製造装置としては、図１２に示した微粒子製造装置１を用いた。液滴吐出手段としては、下記の吐出条件の液柱共鳴タイプの液滴吐出手段を用いた。なお、吐出孔は、１つの液柱共鳴流路内に４つ設置した。

液柱共鳴タイプの液滴吐出手段：
液柱共鳴液室１８の長手方向の両端間の長さＬは、１．８５ｍｍであり、Ｎ＝２共鳴モードであって、第１から第４の吐出孔がＮ＝２の共鳴モードの定在波の腹の位置に吐出孔を配置した、液滴吐出手段を使用した。

駆動信号発生源としては、株式会社エヌエフ回路設計ブロック製ファンクションジェネレーターWF1973を用いて、ポリエチレン製の被覆リード線で振動発生手段に接続した。駆動周波数は、液共鳴周波数に合わせて３４０［ｋＨｚ］とした。

［捕集手段］
チャンバ６１の内径φ４００ｍｍ、高さ２０００ｍｍの円筒形の捕集手段を使用した。また、チャンバ６１は、鉛直方向に固定されており、その上端部及び下端部が絞られている。また、気流導入口６２及び排出口６３の内径は、それぞれφ５０ｍｍとした。

液滴吐出手段２は、チャンバ６１内上端より３００ｍｍの高さでチャンバ６１の中央に配置した。また、チャンバ６１の水平方向に対して、３０℃の窒素ガスを、１２．０ｍ／ｓの速度で供した。なお、実施例では、この窒素ガスを合着防止用気流と呼ぶ。

《実施例１》
液共通供給路１７が合着防止用気流の風上側に配置されるように、液滴吐出手段を配置した。

各実施例及び各比較例における、１つの液柱共鳴液室の４つの吐出孔における、吐出孔の直径と、隣接する吐出孔間のピッチと、を表１に示す。また、表１には、この吐出孔の直径と吐出孔間のピッチの条件としたときの、吐出された液滴の初速も示している。なお、全ての実施例及び比較例において、最も風上側に配置された吐出孔から、最も風下側に配置された吐出孔へと向かって、吐出孔１〜吐出孔４と記している。

作成したトナー成分液を吐出させ、チャンバ内で乾燥固化したトナー粒子をサイクロン捕集機で捕集し、実施例１のトナー（母体粒子）を得た。

得られたトナーは、フロー式粒子像解析装置（シスメックス社；ＦＰＩＡ−３０００）を用いて、体積平均粒径を測定した。体積平均粒径の測定については後述する。

図１４に、本実施形態の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図を示す。液滴の吐出軌跡の計算には、ＬＥＮＯＶＯ社製のパソコンを使用し、Ｊａｖａ（登録商標）言語を用いて前述の式（７）の方程式を、２．０μｓ毎に発展させて、算出した。

また、液滴吐出手段から吐出され、固化した微粒子の粒度分布から、合着せずに乾燥した粒子数を数えたところ、９０％の粒子が合着していないことがわかった（表１参照）。この結果は、粒子の合着割合が非常に低いことを示し、また、図１４の吐出軌跡の推定の結果より粒子の軌跡が同一の経路に収束していないことからも、妥当であると思われる。

＜＜細線再現性＞＞
作製した現像剤を、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％の印字率でタイプ６０００ペーパー（株式会社リコー製）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、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４段階で評価した。なお、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの順に画像品質が高いことを表し、特にＤの評価は製品として採用できないレベルである。結果を表１に示す。

《実施例２》
吐出孔間ピッチを表１に示す条件に変更した以外は、実施例１と同様の方法により液滴を吐出させた。吐出孔間ピッチを変更したことによって変化した、液滴の吐出速度（初速）は、表１に示されている。

図１５に、本実施形態の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図を示す。

また、液滴吐出手段から吐出され、固化した微粒子の粒度分布から、合着せずに乾燥した粒子数を数えたところ、８７％の粒子が合着していないことがわかった（表１参照）。この結果も、粒子の合着割合が非常に低いことを示し、また、図１５の吐出軌跡の推定の結果より、粒子の軌跡が同一の経路に収束していないことからも、妥当であると思われる。

《実施例３》
吐出孔の直径を表１に示す条件に変更し、液共通供給路１７が合着防止用気流の風下側に配置されるように、液滴吐出手段を配置した以外は、実施例１と同様の方法により液滴を吐出させた。吐出孔の直径を変更したことによって変化した、液滴の吐出速度（初速）は、表１に示されている。

図１６に、本実施形態の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図を示す。

また、液滴吐出手段から吐出され、固化した微粒子の粒度分布から、合着せずに乾燥した粒子数を数えたところ、８４％の粒子が合着していないことがわかった（表１参照）。この結果も、粒子の合着割合が非常に低いことを示し、また、図１６の吐出軌跡の推定の結果より、粒子の軌跡が同一の経路に収束していないことからも、妥当であると思われる。

《実施例４》
吐出孔の直径を表１に示す条件に変更し、液共通供給路１７が合着防止用気流の風下側に配置されるように、液滴吐出手段を配置した以外は、実施例１と同様の方法により液滴を吐出させた。吐出孔の直径を変更したことによって変化した、液滴の吐出速度（初速）は、表１に示されている。

また、液滴吐出手段から吐出され、固化した微粒子の粒度分布から、合着せずに乾燥した粒子数を数えたところ、８０％の粒子が合着していないことがわかった（表１参照）。

《実施例５》
吐出孔の直径を表１に示す条件に変更し、液共通供給路１７が合着防止用気流の風下側に配置されるように、液滴吐出手段を配置した以外は、実施例１と同様の方法により液滴を吐出させた。吐出孔の直径を変更したことによって変化した、液滴の吐出速度（初速）は、表１に示されている。

また、液滴吐出手段から吐出され、固化した微粒子の粒度分布から、合着せずに乾燥した粒子数を数えたところ、８０％の粒子が合着していないことがわかった（表１参照）。

《比較例１》
吐出孔間ピッチを表１に示す条件に変更した以外は、実施例３と同様の方法により液滴を吐出させた。

図１７に、本実施形態の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図を示す。

また、液滴吐出手段から吐出され、固化した微粒子の粒度分布から、合着せずに乾燥した粒子数を数えたところ、５１％の粒子が合着していないことがわかった（表１参照）。この結果も、粒子の合着割合が十分でないことを示す。これは図１７の吐出軌跡の推定の結果からもわかるように、粒子の軌跡が同一の経路に収束し、合着頻度が高められたことが一因であると考えられる。

《比較例２》
吐出孔間ピッチを表１に示す条件に変更し、液共通供給路１７が合着防止用気流の風上側に配置されるように、液滴吐出手段を配置した以外は、実施例３と同様の方法により液滴を吐出させた。

図１８に、本実施形態の液滴吐出条件における、液滴の吐出軌跡を推定した概略図を示す。

また、液滴吐出手段から吐出され、固化した微粒子の粒度分布から、合着せずに乾燥した粒子数を数えたところ、３１％の粒子が合着していないことがわかった（表１参照）。この結果も、粒子の合着割合が十分でないことを示す。図１８の吐出軌跡の推定の結果からもわかるように、吐出後すぐに、各々の液滴が衝突し、合着を起こして、一つの軌道になったと考えられる。

[体積平均粒径]
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、簡単に説明する。トナー、トナー母体粒子及び外添剤のフロー式粒子像分析装置による体積平均粒径測定は、例えば、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−３０００（シスメックス社製）を用いて測定することができる。

まず、フィルタを通してを通して微細なごみを取り除き、円相当径０．６０μｍ以上１５９．２１μｍ未満である粒子が、１０^−３ｃｍ^３の水中で２０個以下である水１０ｍｌ中に、ノニオン系界面活性剤（好ましくは、和光純薬社製コンタミノンＮ）を数滴加える。次に、測定試料を５ｍｇ加え、超音波分散器（例えば、ＵＨ−５０（ＳＴＭ社製））を用いて、２０ｋＨｚで５０Ｗ／１０ｃｍ^３の条件で１分間分散処理させた後、合計５分間の分散処理を行う。さらに、円相当径０．６０μｍ以上１５９．２１μｍ未満の測定粒子が、１０^−３ｃｍ^３の水中で４０００〜８０００個／１０^−３ｃｍ^３である試料分散液を用いて、前記円相当径の粒子の粒度分布を測定する。

なお、円相当径の算出は、一例として下記のように行うことができる。試料分散液を、フラットで偏平な透明フローセル（厚み約２００μｍ）の流路（流れ方向に沿って広がっている）に通過させる。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、互い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、フローセルを流れている粒子の画像を得るために、ストロボ光が１／３０秒間隔で照射される。結果として、各々の粒子は、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。各々の粒子の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する。

上述の方法により、約１分間で、１２００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、表１に示す通り、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う。

以上のように、本実施形態の微粒子の製造方法は、液柱共鳴液室１８内における、複数の吐出孔から吐出される液滴の初速の分布を制御することにより、吐出される液滴の合着を効果的に防止することができる。即ち、多数の吐出孔を設けた生産性に優れた微粒子製造装置を提供することができる。また、微粒子の製造方法をトナーの製造方法に適用することにより、得られるトナーの粒子径は５μｍと十分小さく、吐出孔を目詰まりさせることなく連続して安定的に吐き出すことができる。さらに、細線再現性に優れたトナーを得ることができる。

１ 微粒子製造装置
２ 液滴吐出手段
９ 弾性板
１０ 液滴形成ユニット
１１ 液柱共鳴タイプの液滴吐出手段
１２ 気流通路
１３ 原料収容器
１４ トナー成分液
１５ 液循環ポンプ
１６ 液供給管
１７ 液共通供給路
１８ 液柱共鳴液室
１９ 吐出孔
２０ 振動発生手段
２１ 液滴

特許第３７８６０３４号公報 特許第３７８６０３５号公報 特開昭５７−２０１２４８号公報 特開２００６−２９３３２０号公報

Claims (11)

1. 微粒子化する固体成分を溶媒に溶解乃至分散させた又は微粒子化する固体成分を溶融させた微粒子成分液を、２つ又はそれ以上の吐出孔から鉛直方向下向きに吐出させて液滴を形成する、液滴形成工程と、
   吐出された前記液滴を固化して微粒子を形成する、液滴固化工程と、
   を有し、
   前記液滴形成工程において、鉛直方向下向きに対して、０度より大きく９０度以下の角度を有して気流を供給し、
   前記気流に対して風上側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速は、前記気流に対して風下側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速以上である、
   微粒子の製造方法。
2. 前記２つ又はそれ以上の吐出孔のうちの、隣接する前記吐出孔の組のうち少なくとも１組は、前記気流に対して風下側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速Ｖ１が、前記気流に対して風上側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速Ｖ２に関して、０．９×Ｖ２以下である、
   請求項１に記載の微粒子の製造方法。
3. 前記少なくとも１組とは、前記気流に対して最も風上側に配置された前記吐出孔と、該吐出孔に隣接する前記吐出孔である、
   請求項２に記載の微粒子の製造方法。
4. 前記２つ又はそれ以上の吐出孔のうちの、隣接する前記吐出孔の全ての組において、前記気流に対して風下側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速Ｖ１は、前記気流に対して風上側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速Ｖ２に関して、０．９×Ｖ２以下である、
   請求項１に記載の微粒子の製造方法。
5. 前記気流に対して風下側に配置された前記吐出孔の開口直径Ｄ１は、前記気流に対して風上側に配置された前記吐出孔の開口直径Ｄ２に関して、１．１×Ｄ２以上である、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の微粒子の製造方法。
6. 前記気流は、鉛直方向下向きに対して、９０度の角度を有して供される、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の微粒子の製造方法。
7. 前記液滴形成工程は、前記２つ以上の吐出孔が形成された液柱共鳴液室内で、前記微粒子成分液に振動を付与することで液柱共鳴による定在波を形成させ、前記定在波の腹となる領域に配置された前記吐出孔から前記微粒子成分液を吐出させて液滴を生成する、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の微粒子の製造方法。
8. 前記振動の周波数ｆは、Ｎ×ｃ／（４Ｌ）≦ｆ≦（Ｎ＋１）×ｃ／（４Ｌｅ）の関係を満たす、請求項７に記載の微粒子の製造方法。
   （式中、Ｌは前記液柱共鳴液室の長手方向の長さであり、Ｌｅは前記液柱共鳴液室に前記微粒子成分液を供給する供給路に最も近い前記吐出孔までの距離であり、ｃは前記微粒子成分液の音波の速度であり、Ｎは整数である。）
9. 前記液滴の吐出初速は、前記気流の速度よりも小さい、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の微粒子の製造方法。
10. 前記２つ又はそれ以上の吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速は、前記吐出孔のピッチ又は前記吐出孔の孔径を変更することによって調節される、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の微粒子の製造方法。
11. 鉛直方向下向きに対して、０度より大きく９０度以下の角度を有する気流を発生させる、気流発生手段と、
    前記気流発生手段により発生した気流が通る、気流路と、
    ２つ又はそれ以上の吐出孔を有し、微粒子化する固体成分を溶媒に溶解乃至分散させた又は微粒子化する固体成分を溶融させた微粒子成分液を前記気流路へと吐出する、液滴吐出手段と、
    を有し、
    前記前記気流に対して風上側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速は、前記気流に対して風下側に配置された前記吐出孔から吐出される前記液滴の吐出初速以上である、
    微粒子製造装置。