JP5151727B2 - トナーの製造方法及びトナーの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真、静電記録、静電印刷等における静電荷像を現像する現像剤として使用されるトナーの製造方法及びこのトナーの製造方法を実施するのに好適なトナーの製造装置に関するものである。

従来、電子写真記録方法に基づく複写機、プリンター、ファックス、およびそれらの複合機に使用される電子写真用トナーの製法としては粉砕法のみであったが、近年重合法と呼ばれる（重合法によるトナーは「重合トナー」、または国によっては「ケミカルトナー」と呼ばれる）水系媒体中で形成される方法が広く行なわれ、粉砕法を凌駕する勢いである（例えば特許文献１参照）。なお、重合法には必ずしも重合過程を伴わない製造方法も便宜上含んでいる。現在実用化されている重合方法は懸濁重合、乳化凝集、ポリマー懸濁（ポリマー凝集）、エステル伸長の各方法である。

重合法は総じて、粉砕法に比べ、小粒径トナーが得易い、粒径分布がシャープ、形状が球形に近い等の利点がある反面、通常は水である溶媒中でトナー粒子から脱溶剤するためその効率が悪く、また重合過程に長時間を必要とし、さらに固化終了後溶媒とトナー粒子を分離し、その後洗浄乾燥を繰り返す必要が有り、その間多くの時間と、多量の水、エネルギーを必要とする。

そのため、トナー組成分を有機溶媒に溶解した溶融液又はトナー組成物を有機溶媒に溶解、分散した液体を、様々なアトマイザを用いて微粒子化して放出する噴霧乾燥法（スプレードライ法）が知られている（例えば、特許文献２〜４参照）。
しかしながら、特許文献３及び４に示されたトナーの製造方法においては、噴霧乾燥法（スプレードライ法）でなく、複数のノズルからノズル径に対応した液滴を放出するものであり、液滴同士の合着による粒度分布の広がりが避けられず、単一分散性という点においても満足のいくものでなかった。なお、特許文献２記載のトナー製造法は、トナー材料を溶融状態で噴霧するもの（スプレードライ法）であり、特許文献３及び４に記載されたトナー製造法とは相違している。

また、特許文献５に示された製造方法は、樹脂と着色剤を含有した流動性を有するトナー組成物を一定の周波数で振動させてノズルから放出させて微小液滴を形成し、この微小液滴を乾燥固化してトナー粒子を形成している。
特許文献５のものは、上記特許文献３及び４で発生する上記問題段を解決する方法として、本出願人によって提案されたもので、多量の洗浄液、溶媒と粒子の分離の繰り返しが不要で、非常に製造効率が高く、かつ省エネルギーで製造できる。また、所要時間も重合トナーより格段に短縮できる。この特許文献５に記載の噴射造粒によるトナー製造方法は、溶媒に、少なくとも結着樹脂、顔料からなるトナー材料を溶解または分散したトナー組成液を、該トナー組成液を収容する容器の一部に設けた複数の孔を有するヘッドから液滴として噴射し、該噴射された液滴を固化乾燥させることによりトナーを得る製造方法であるが、ある初速をもって噴射された液滴はその後チャンバー部内の気体による粘性の抵抗を受けて加速度的に減速され、液滴流の方向を上下方向と仮定すれば粘性抵抗と重力が平衡したところで等速、即ち、自由落下速度で落下する。

この状況について図６によってさらに詳しく説明する。図６は、従来のトナー製造装置の液滴噴射ユニットの模式図である。液滴噴射ユニット２は、複数のノズル１５が形成された金属製等の薄膜１６及び薄膜１６を振動させる圧電素子等の振動手段１７を有する液滴化手段１１を備えている。さらに当該薄膜１６上に、溶媒に、少なくとも結着樹脂、着色剤からなるトナー材料を溶解または分散したトナー組成液１０を貯留する貯留部１２とトナー組成液１０を貯留部１２に供給する供給路１４を有する容器１３が備えられており、この容器１３が液滴噴射ユニット２から放出されたトナー組成液の液滴を乾燥固化させてトナー粒子を形成する粒子形成手段３を有するチャンバー部１８上に取り付けられている。そして、振動手段１７の振動に伴い薄膜１６が振動され、薄膜１６の振動によって、貯留部１２からノズル１５によって、トナー組成液１０が液滴２３となって噴射、放出される。このように、大きな初速Ｖ_０をもって噴射された液滴２３は、周囲の気体による粘性の抵抗を受けて加速度的に減速され、遂には自由落下速度Ｖｇで平衡する。この平衡速度Ｖｇは、初速Ｖ_０に比して格段に遅いため、液滴２３が落下しながら乾燥、固化するまでの間に、図７に示すように、２個の液滴が合着する場合（図７（ａ）参照）や３個の液滴が合着する場合（図７（ｂ）参照）のように液滴同士が合着する可能性がある。全液滴粒子が均一な粒径で、均一な平衡速度で落下してくれば合着は起こらないが、実際には液滴粒子間で粒径および平衡速度にバラツキがあり、また水平方向の速度のブレもあるため合着が起こる。

実際、このような方法で製造されたトナー粒子の粒度分布を調べて見ると、図８に示すように、現状では平衡速度下での合着と思われる２倍体、３倍体、４倍体・・が観測され、粒径分布がブロードとなっている。粒径分布がブロードであると、トナーの帯電量分布もブロードとなり、もって画像の均一性およびシャープ性（鮮鋭度）が低下する。因みに、液滴２３は、チャンバー部１８中での落下とともに乾燥されていく（粒径が小さくなる）が、合着が起こることからすれば、平衡速度に達する時点ではまだ完全に乾燥していないと考えられる。

特開平７−１５２２０２号公報 特開昭５７−２０１２４８号公報 特許第３７８６０３４号公報 特許第３７８６０３５号公報 特開２００６−２９３３２０号

この発明は、上記従来の問題を解消し、トナーの合着を防止し、均一な粒子サイズを有するトナーを安定して製造することができるトナーの製造方法及びトナーの製造装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を、複数のノズルから振動手段により周期的にチャンバー部に放出し、気相中で液滴化し、次いで当該液滴を固化して製造するトナーの製造方法において、
前記トナー組成液を前記ノズルから液滴化して放出する際に、前記液滴の自由落下速度より大きい流速の搬送気流により前記液滴を搬送することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１記載のトナーの製造方法において、
前記搬送気流が前記ノズルを覆って配設されたシュラウド部に気体を流すことによって得られる気流であることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２記載のトナーの製造方法において、
前記搬送気流が前記シュラウド部の上部から気体を吹き出すことにより得られる気流であることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１記載のトナーの製造方法において、
前記搬送気流がチャンバー部の下方に配設された吸気手段からの気体の吸引によって発生させることを特徴とする。請求項１記載のトナーの製造方法において、

また、請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載のトナーの製造方法において、前記搬送気流は、層流であることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を、一定の周波数で振動させたノズルからチャンバー部に放出させて、液滴を形成する液滴形成手段と、当該液滴中に含まれる溶媒を除去することにより前記液滴を乾燥させ、トナー粒子を形成するトナー粒子形成手段とを有するトナーの製造装置において、
前記ノズルからのトナー組成液の放出方向に沿って流れる前記トナー組成液の液滴を搬送する搬送気流を形成するシュラウド部を配設し、前記搬送気流を前記液滴の自由落下速度より速い流速としたことを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項６記載のトナーの製造装置において、
前記シュラウド部が前記ノズルに対応する位置に開口を有し、開口の断面において、シュラウド部の外側に行くほど口径が大きくなるようにテーパーが付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、トナー組成液を前記ノズルから液滴化して放出する際に、前記液滴の自由落下速度より大きい流速の搬送気流により前記液滴を搬送することによって、トナーの合着を防止し、均一な粒子サイズを有するトナーを安定して製造することができるトナーの製造方法を提供することができる。

また、本発明によれば、ノズルからのトナー組成物の放出方向に沿って流れる前記トナー組成液の液滴を搬送する搬送気流を形成するシュラウド部を配設し、前記搬送気流を前記液滴の自由落下速度より速い流速としたことによって、トナーの合着を防止し、均一な粒子サイズを有するトナーを安定して製造することができるトナーの製造装置を提供することができる。

本発明者らは、上記トナー粒子の製造時におけるトナー組成液の液滴の合着について検討した結果、トナー組成液の液滴が落下しながら乾燥される際に、液滴が乾燥、固化される前に自由落下速度になってしまい、この自由落下速度に到達したときに、合着が発生し易いことに着目し、液滴が乾燥、固化するまで自由落下速度にならないようにすれば、液滴の合着を抑制できるものと考えた。

この考えの基に、さらに、検討を進めた結果、トナー組成液をノズルから液滴化して下方に放出する際に、前記液滴の自由落下速度より大きい流速の搬送気流により前記液滴を搬送することによって、液滴の合着を抑制できることを究明し、本発明を完成させるに至った。

本発明によれば、溶媒に、少なくとも結着樹脂、顔料からなるトナー材料を溶解または分散させた溶解乃至分散液を、該溶解乃至分散液を収容する容器の一部に設けた複数の孔を有するヘッドから液滴として噴射し、該噴射された液滴を乾燥固化させることによりトナーを得るトナー製造方法において、噴射された液滴を該液滴の自由落下速度より高い流速を有する搬送気流に乗せることによって、前記トナー同士の合着を防止することができる。より好ましくは、前記噴射された液滴を収容するチャンバーを設け、該溶解乃至分散液を収容する容器の外側に、前記複数の孔以外を覆うシュラウド部を設け、前記搬送気流が該シュラウド部に気体を流すことによって得られる気流であることが好ましい。

本発明の要部を示す図１により、本発明の動作について説明する。溶媒に、少なくとも結着樹脂、顔料からなるトナー材料を溶解または分散させた溶解乃至分散液（トナー組成液）１０が該溶解乃至分散液１０を収容する容器１３に収容されている。容器１３は液滴噴射ユニット２を構成する円柱状の部材１３ａが円状に座ぐられてなる部屋である。部材１３ａには、液供給孔２０及び排出孔２１が形成されており、後述するように、配管７及び９と連結されてトナー組成液１０が供給、排出されるようになっている。液滴噴射ユニット２は容器１３を構成する部材１３ａと液供給孔２０及び排出孔２１で構成される。部材１３ａの底面には薄膜１６が取り付けられ、容器１３の底部を構成している。図２に示すように、薄膜１６の中心部には貫通したノズル１５が複数設けられている。液滴噴射ユニットのヘッド２ａは複数のノズル１５を有する薄膜１６、薄膜１６の外面に同心円状に取り付けられた円環状振動板１７、容器１３で構成される。

いま、図示しない駆動装置により、円環状振動手段１７に電圧が印加されて振動手段１７が振動する。この振動手段１７の振動によって、薄膜１６が振動する。この場合、薄膜１６と振動手段１７とは、図２に示すように、薄膜１６の外周に円環状の振動手段１７が取り付けられ、薄膜１６の中心部に複数のノズルが形成されているので、振動手段１７の振動によって、図３に示すように、薄膜１６の外周１６ａが固定された状態で、薄膜１６の中心部が突没するように変形しながら振動する。その結果、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、貯留部１２内に貯留されているトナー組成液１０が液滴２３となってノズル１５から放出されることになる。その時の液滴２３の初速度をｖ_０とする。噴射された液滴２３は液滴を含む流れ２３ａを構成する。流れ２３ａの周りには搬送気流８が流れており、この気流８の液滴噴射後の位置での流速はｖ_１である。

いま、仮に搬送気流がないとすると、前述の図６で示すように、液滴の周囲の空気等の気体の粘性により減速され自由落下速度で平衡し、合着が起こるが、ｖ_１はこの自由落下速度よりも大きく、液滴の粒径や初速度のバラツキを考えても十分液滴を引き離す程度に大きく設定されている。搬送気流８に乗せられた液滴２３の流れは、搬送気流８で強制され、結局搬送気流８の速度と等しい速度で流下する。このようにして、噴射された液滴２３は合着することなく、乾燥され、捕集される。図１では搬送気流流速ｖ_１が初速度ｖ_０よりも小さい場合であったが、合着防止を考えると逆に搬送気流流速ｖ_１が初速度ｖ_０よりも大きい方が好ましい。

このようにして、トナーを製造することによって、合着が抑制されて均一な粒子サイズを有するトナー粒子を安定して製造することが可能となる。

本発明において使用される上記振動手段１７としては、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、例えば、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。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。この他にも、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の圧電高分子や、水晶、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＫＮｂＯ_３、等の単結晶、などが挙げられる。

この振動手段１７の振動周波数は２０ｋＨｚ以上２．０ＭＨｚ未満であることが好ましい。さらに、５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲がより好ましい。２０ｋＨｚ以下の振動周波数では、液体の励振によるトナー組成液１０中の着色剤やワックスなどの微粒子の分散促進が得られにくく、また、２．０ＭＨｚ以上の周波数では安定して液滴化することが困難となる。

また、薄膜１６は、厚み５〜５００μｍの金属薄膜で形成され、複数のノズル１５の孔径は円形の同一開口径で、３〜３５μｍの範囲内であることが好ましい。また、ノズル１５の数は５０ないし３０００個であることが好ましい。

また、搬送気流８は、後述するように、容器１３の外周に取り付けられるシュラウド部を通じて送給する気体によって形成される気流が好ましい。しかしながら、容器の下方に配設された吸気手段によって形成される気流であっても良い。この場合、気流は、液滴２３の流れを可及的に損なわないように、層流であることが好ましい。

次に、本発明による一実施形態に係るトナー製造装置について、図５に基づいて説明する。図５は、本発明による一実施形態に係るトナー製造装置の概略構成を示す構成図である。

図５に示すように、トナー製造装置１は、液滴化手段１１及び貯留部１２を備える液滴噴射ユニット２と、液滴噴射ユニット２の下方に配置され、液滴噴射ユニット２から放出される液滴化されたトナー組成液の液滴を固化してトナー粒子を形成する粒子形成手段３を有するチャンバー部１８と、粒子形成手段３で形成されたトナー粒子を捕集するホーン状のトナー捕集部４及び捕集されたトナーを貯留するトナー貯留部５と、トナー組成液１０を収容し、矢印Ａ方向に送給する原料収容部６と、ポンプ１００及び原料収容部６に収容したトナー組成液１０を液滴噴射ユニット２に供給する配管７とを備えている。

液滴噴射ユニット２は、少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成物を有機溶媒中に分散ないし溶解させたトナー組成液１０を液滴化して放出させる液滴化手段１１と、この液滴化手段１１にトナー組成液１０を供給する貯留部（液流路）１２を形成した容器１３とを備えている。

液滴化手段１１は、容器１３上に配置されて貯留部１２に臨む複数のノズル（放出口）１５が形成された薄膜１６と、この薄膜１６の周囲に配されて薄膜１６を振動させる円環状の機械的振動手段である振動手段１７とで構成されている。薄膜１６は周囲をハンダ又はトナー組成液１０に溶解しない樹脂結着材料によって容器１３に接合固定している。また、円環状の振動手段１７もハンダ又はトナー組成液１０に溶解しない樹脂結着材料によって薄膜１６に接合固定されている。この振動手段１７にはリード線などを介して図示しない駆動回路から駆動電圧が印加される。

薄膜１６は厚み５〜５００μｍの金属板で形成され、前述の図２で示すように、３〜３５μｍの口径を有するノズル孔１５が５０〜３０００個形成されている。また、振動手段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、例えば、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。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。

容器１３には貯留部１２にトナー組成液１０を供給する液供給孔２０及び排出孔２１がそれぞれ少なくとも１箇所に接続されている。液滴化手段１１による液滴形成のメカニズムは、前述の図２〜図４で説明したようにして、ノズル１５から液滴２３を放出する。

そして、容器１３の外周には、ノズル１５に対向する部分を開口する開口部３０ａを有し、ノズル１５からのトナー組成液１０の放出方向に沿って流れる液滴２３を搬送する気体の気流路を形成するシュラウド部３０が取り付けられている。シュラウド部３０は、２重の釜状の壁３０ｂ、３０ｃからなり、互いが蓋部３１で結合されている。シュラウド部３０の側面には気体吹き出し用のパイプ９１が気密的に嵌入されている。２重の壁の内、内側の壁３０ｃは、容器１３の下端近傍で終わっている。２重の壁の内、外側の壁３０ｂは丸味を帯びながらノズル１５の下部まで回り込んでおり、ノズル１５に対向する下部の円状の開口部３０ａで終わる。開口部３０ａの口径は「Ｄ」である。外側の壁３０ｂの底部３０ｄの内壁とノズル１５の下端とはクリアランスＧを保っている。Ｄに比してＧのサイズが小さいため、Ｇが搬送気流８の流速を決める主な要因となる。

容器１３は、前記図１で述べた通りであるが、図５上左側の排出孔２１には、配管９が接続され、その先にトナー組成液１０の流れを制御するバルブ３２が連結されている。バルブ３２からさらに配管９で繋がり、原料収容部６に至る。原料収容部６からポンプ１００に至りさらに配管７で繋がり、図５上右側の液供給孔２０に繋がり、トナー組成液１０の循環経路が完結する。トナー組成液１０の噴射（放出）時、トナー組成液１０はバルブ３２を開き、循環的に流しながら噴射してもよいし、バルブ３２を閉め、静止状態で噴射してもよい。静止の場合は容器１３の貯留部１２内のトナー組成液１０がなくなった場合、バルブ３２を空けて補充する。

液滴２３を含む流れ２３ａは、次に、上部にシュラウド部３０及び容器１３を取り付けた容積の大きいチャンバー部１８内に導かれる。チャンバー部１８内には、後述するチャンバー部噴出し口９３により図５中下方向に一様な層流となる気流９６が形成されており、液滴２３を含む流れ２３ａは、その気流９６に乗り、乾燥、固化されながら底部のトナー捕集部４に連結された誘導管９２に送られる。誘導管９２は図示しないサイクロンにつながり、さらに乾燥されながら捕集され、トナー貯留部５に送給される。チャンバー部１８の上部側面には気体吹き出し用のパイプ９１が気密的に嵌入されている。チャンバー部１８の反対側側面には圧力計ＰＧ１が挿入されている。また、シュラウド部３０の吹き出しパイプの側面にも圧力計ＰＧ２が挿入されている。

次に、本実施形態に係るトナー製造装置の動作について説明する。トナー組成液１０は循環させる場合とした。適当な圧力でトナー組成液１０がトナー組成液１０を収容する容器１３に収容されているところに、図示しない駆動装置により、振動手段である円環状振動手段１７が１００ｋＨｚで振動駆動されると、薄膜１６に振動が伝えられ、図３および図４に示すような振動により、トナー組成液１０が複数のノズル１５から液滴２３として放出される。放出の周波数は振動駆動の周波数と一致する。放出されるときの初速度ｖ_０はシュラウド部３０中の気体による粘性による抵抗を受け減速しようとする。

一方、シュラウド部３０中には、吹き出しパイプ９１により気体が吹き出されており、吹き出された気流はシュラウド部３０中を通って搬送気流９５を形成し、開口部３０ａからチャンバー部１８に放出される。形成される搬送気流９５は図に示した通りであり、円周方向に均一な下向きの気流が生じ、シュラウド部３０の壁３０ｂの下端部が丸味を帯びているため気流はスムースに横向きに方向を変え、ノズル１５下で合流し、さらに開口部３０ａから放出される。この時の気流は層流であることが好ましい。乱流であると液滴２３同士の合着が起こり易い。

ここにおいて、図５で示した層流の気流９６が実現され、放出された液滴２３は図５に示すように、減速されることなく、搬送気流９５に乗って開口部３０ａからチャンバー部１８内へ放出され、さらにそこで層流である気流９６に乗り、合着することなくトナー捕集部４まで送られる。

この例では、液滴２３の初速度ｖ_０より搬送気流９５の流速ｖ_１が大きく、液滴２３は加速されてから搬送気流９５に乗って送られる場合を示している。チャンバー内にはｖ_１より速い流速ｖ_２の気流９６が形成されている。気流９６の流速ｖ_２は大きいほど、合着を防止する上で好ましい。チャンバー部１８中の気流９６は、吹き出し用のパイプ９１より気体を吹き出すことによりシュラウド部３０中と同様に周方向に均一な一様の気流が形成される。チャンバー部１８内では層流が好ましい。チャンバー部１８中に放出された液滴２３を含む液滴の流れ２３ａ（流速はｖ_１）が乱流を起こさず、スムースに流下されるためには、チャンバー部１８内の気流９６の流速ｖ_２に対し、ｖ_２≧ｖ_１であることが好ましい。

シュラウド部３０内の搬送気流９５及びチャンバー部１８内の気流９６の流速は圧力計ＰＧ１及びＰＧ２によって管理される。シュラウド部３０内の圧力Ｐ_１、チャンバー部１８内の圧力Ｐ_２は、Ｐ_１≧Ｐ_２の関係があることが好ましい。この関係が保てていないと液滴２３が逆流する可能性がある。なお、図５中、符号９３は、チャンバー部１８内の気体を排出するための気体の噴出し口である。

前述したように、シュラウド部３０の搬送気流９５の流速を決める律速となるのは、Ｄ＞Ｇであるため、Ｇ、即ち、壁３０ｂとヘッド２ａとのクリアランスである。

以上はシュラウド部３０の搬送気流９５及びチャンバー部１８内の気流９６とも、チャンバー部１８の上部にある吹き出しパイプ９１及びチャンバー部噴出し口９３から気体を吹き出すことにより形成されたが、チャンバー部１８の下部に設けたパイプ９２から吸引によって気流を形成してもよい。

シュラウド部３０の壁３０ｂの開口部３０ａの断面は、気体の放出方向に沿って口径が大きくなる、即ち、外側の径が大なる方向にテーパー３０ｅが付いていることが好ましい。このように、開口部３０ａにテーパー３０ｅを形成することによって、液滴２３が開口部３０ａを通過する際に、液滴２３が開口部３０ａの壁面に接触して付着することを回避できる。

因みに、本実施形態に係るトナー製造装置の主要部の寸法は以下の通りである。容器１３は、直径２３ｍｍ、高さ１０ｍｍであり、液供給孔２０及び排出孔２１の高さは５４ｍｍである。配管７，９の径は直径４ｍｍである。薄膜１６は直径１２ｍｍで厚味２０μｍのニッケル板である。ノズル１５の径は１０μｍで直径５ｍｍの中央部エリアに８００個形成されている。シュラウド部３０の内側の壁３０ｃの径は直径２２ｍｍ、外側壁３０ｂの径は直径３６ｍｍであり、高さは５５ｍｍである。クリアランスＧは３ｍｍであり、開口部３０ａの径は直径９ｍｍである。シュラウド部３０の吹き出し用パイプ９１の径は直径６ｍｍである。チャンバー部１８の内径は直径７４ｍｍであり、高さは１６０ｍｍである。チャンバー部１８の吹き出し用パイプ９３の径は直径１２ｍｍである。以上の装置において、チャンバー部１８の気体の吹き出し量は１．５ｇ／分である。また、シュラウド部３０の圧力Ｐ_１は４０ｋＰａ、チャンバー部の圧力Ｐ_２は１５ｋＰａである。流速はｖ_０、ｖ_１が各々８ｍ／ｓ、２６ｍ／ｓであった。また、チャンバー部１８内温度は２７〜２８℃であった。また、自由落下速度は、２ｍｍ／ｓ〜１０ｍｍ／ｓであり、液滴の落下速度は、上記流速ｖ_１と略同等であり、上記流速ｖ_０、ｖ_１が自由落下速度に比べ、格段に大きいことが理解される。なお、これらの速度は、液滴化手段１１から放出される液滴２３の流れ２３ａの背景部分に長さを計測するスケールを設置し、スケールと共に液滴２３をハイスピードカメラで撮影し、録画することによって計測することができる。

本実施形態においては、吹き出される気体として、シュラウド部３０、チャンバー部１８とも窒素ガスを用いたが、空気であってもよい。また、図５ではシュラウド部３０が２重のお釜状の壁で構成されていたが、内側３０ｃの壁を、流路部材１３を構成する外周壁で兼用してもよい。また、１つのチャンバー部１８中に複数の液滴噴射ユニット２とシュラウド部３０を並設した構成にすることによってさらにトナーの製造効率を上げることができる。

次に、本発明において使用されるトナー組成物の調整について実施例に基づいて説明する。

−着色剤分散液の調製−
先ず、着色剤としての、カーボンブラック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、顔料分散剤３質量部を、酢酸エチル８０質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。該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、ダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、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。

−ワックス分散液の調整−
次にワックス分散液を調整した。
カルナバワックス１８質量部、ワックス分散剤２質量部を、酢酸エチル８０質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用し、一次分散させた。この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以下となるようワックス粒子を析出させた。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。得られた分散液を、更にダイノーミルを用いて強力なせん断力により細かく分散し、最大径が２μｍ以下なるよう調整した。

−トナー組成物の調製−
次に、結着樹脂としての樹脂、上記着色剤分散液及び上記ワックス分散液を添加した下記組成からなるトナー組成物分散液を調製した。
結着樹脂としてのポリエステル樹脂１００質量部、前記着色剤分散液３０質量部、ワックス分散液３０質量部を、酢酸エチル８４０質量部を、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。溶媒希釈によるショックで顔料やワックス粒子が凝集することはなかった。

このようなトナー組成液を使用して、上記図５で示すトナー製造装置を使用し、トナー粒子を調製し、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。捕集して実施例のトナーを得た。このトナーの粒径分布をフロー式粒子像解析装置（ＦＰＩＡ−２０００）で下記に示す測定条件にて測定した。これを３回繰り返したところ、重量平均粒径（Ｄ４）の平均は５．５μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．２μｍであり、Ｄ４／Ｄｎの平均は１．０５であった。このトナー１００重量部と、外添剤である疎水性シリカＨ−２０００、０．５重量部をヘンシェルミキサーにて混合し、最終トナーとした。

次に、キャリアを以下の方法にて作製した。
芯材：平均粒径５０μｍの球形フェライト粒子
コート材構成材料：シリコーン樹脂
シリコーン樹脂をトルエンに分散させ、分散液を調整後、加温状態にて上記芯材にスプレーコートし、焼成、冷却後、平均コート樹脂膜厚み０．２μｍのキャリア粒子を作成した。

キャリア１００重量部に対し、最終トナーを５重量部添加混合し、現像剤を得た。
この現像剤を用い、市販の複写機、リコー社製ｉｍａｇｉｏ Ｎｅｏ ４５０で画像形成を行った所、十分な画像濃度とシャープネスを有する画像が得られた。

比較例として、シュラウド部３０を設けなかった以外は、同じトナー組成物、液滴噴射ユニット２、チャンバー部１８等の条件で液滴を噴射し比較トナーを得た。これを３回繰り返した。比較トナーの重量平均粒径（Ｄ４）の平均は５．９μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．４μｍであり、Ｄ４／Ｄｎの平均は１．０９であった。比較トナーを上記実施例のトナーと、以下のようにして比較した。

上記本発明による実施例によるトナー製造方法と比較例で示すトナー製造方法によって得られた両トナーの複数サンプルに対し、合着の評価をコールターカウンター・マルチサイザーIII（ベックマンコールター社製）で測定した粒径分布のうち、粒径が１２．７μｍ以上のいわゆる大粒径トナーの占有率によって行った。１２．７μｍ以上のいわゆる大粒径トナーは実用トナーとして不都合であることが知られているが、測定の結果、粒径が１２．７μｍ以上の占有率は、比較例のトナーでは３０〜４０％の範囲であったのに対して、実施例のトナーでは３〜５％の範囲と著しく低かった。このことから、本発明による実施例の製造方法によるトナーは、液滴の合着が著しく低減されることが明らかである。

本発明によるトナー製造方法の原理を示す模式図である。 本発明によるトナー製造方法で適用される液滴化手段の平面図である。 本発明によるトナー製造方法で適用される液滴化手段の振動状態を示す断面図である。 本発明によるトナー製造方法で適用される液滴噴射ユニットによる液滴形成状態を示す図で、（ａ）は、薄膜が突出状態を示す断面図、（ｂ）は、薄膜が没入して、液滴が形成される状態を示す断面図である。 本発明による一実施形態に係るトナー製造装置の概略構成を示す構成図である。 従来のトナー製造装置の液滴噴射ユニットの模式図である。 従来のトナー製造装置によって形成される合着トナーの断面形状を示す図で、（ａ）は、２個の液滴が合着する場合の断面図、（ｂ）は、３個の液滴が合着する場合の断面図である。 従来のトナー製造装置によって形成されるトナーの粒度分布を示すグラフ図である。

符号の説明

１ トナー製造装置
２ 液滴噴射ユニット
２ａ ヘッド
３ チャンバー部（粒子形成手段）
４ トナー捕集部
５ トナー貯留部
６ 原料収容部
７，９ 配管
８ 搬送気流
１０ トナー組成液
１１ 液滴化手段
１２ 貯留部
１３ 容器
１４ 供給路
１５ ノズル
１６ 薄膜
１７ 振動手段
２３ 液滴
２３ａ 液滴の流れ
３０ シュラウド部
３０ａ 開口部
３０ｂ、３０ｃ 壁
３０ｅ テーパー
３１ 蓋部
３２ バルブ
９１ 噴出し用パイプ
９２ 誘導管
９５ 搬送気流
９６ 気流

Claims (4)

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収容する容器の一部に設けた複数の孔から振動手段により周期的にチャンバー部に前記トナー組成液を放出し、気相中で液滴化し、次いで前記液滴を固化して製造するトナーの製造方法において、
   前記容器の外側に、前記複数の孔に対向する部分を開口し前記容器を覆うシュラウド部を設け、前記トナー組成液を前記孔から液滴化して放出する際に、前記シュラウド部の内側に気流を流して得られ、前記開口において前記孔からの前記液滴の放出方向と同一の方向に流れる、前記液滴の自由落下速度より大きい流速の搬送気流により前記液滴を搬送することを特徴とするトナーの製造方法。
2. 請求項１に記載のトナーの製造方法において、
   前記搬送気流は、層流であることを特徴とするトナーの製造方法。
3. 少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を収容する容器の一部に設けた複数の孔から振動手段によりチャンバー部に前記トナー組成液を放出させて、液滴を形成する液滴形成手段と、前記液滴中に含まれる溶媒を除去することにより前記液滴を乾燥させ、トナー粒子を形成するトナー粒子形成手段とを有するトナーの製造装置において、
   前記孔からの前記トナー組成液の放出方向に沿って流れる前記トナー組成液の液滴を搬送する搬送気流を形成するシュラウド部を、前記容器の外側に、前記複数の孔に対向する部分を開口し前記容器を覆い配設し、前記シュラウド部の内側に気流を流して得られ、前記開口において前記孔からの前記液滴の放出方向と同一の方向に流れる前記搬送気流を前記液滴の自由落下速度より速い流速としたことを特徴とするトナーの製造装置。
4. 請求項３に記載のトナーの製造装置において、
   前記開口の断面において、前記シュラウド部の外側に行くほど口径が大きくなるようにテーパーが付けられていることを特徴とするトナーの製造装置。

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