JP5347481B2

JP5347481B2 - トナーの製造方法

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Publication number: JP5347481B2
Application number: JP2008322474A
Authority: JP
Inventors: 幸夫田端; 義浩法兼; 隆浩本多; 陽一郎渡辺
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: JP2010145716A

Description

本発明は、電子写真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」と呼ばれるが、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。

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

一方、水系媒体中での造粒を必要とせず、有機溶媒中に溶解または分散させた液を１個の噴霧ノズル（噴霧孔）から噴霧させる、いわゆるスプレードライ法が古くから行なわれて来た（例えば特許文献２参照）。しかしながらスプレードライ法においては、形成されるトナーの粒径分布がブロードなため分級が必要であり、この分級の結果、収率が非常に低いという欠点が有った。
最近、これを解決する方法として、複数の孔（ノズル）を有するオリフィスから圧電素子により圧力パルスを加え、複数の液滴を形成する方法が提案された（特許文献３、４参照）。また、これの改良型として、ノズルを振動させて液滴を吐出させるものが本願出願人により提案されている（特許文献５参照）。これらの方法（以下「噴射造粒法」と呼ぶ）はいずれも、複数の孔（ノズル）を有し、各孔（ノズル）から１個ずつの液滴が吐出されるため、粒径が均一となる特徴を有する。
しかしながら長期間使用した時に、一定であった吐出状態が劣化して来るという問題があった。これは、孔（ノズル）の外面に固形物が付着し、ついには目詰まりして各孔（ノズル）の状態の変化することが一因であると考えられる。またその他、送液量（送流速度）の変化や、液粘度の変化等の原因も考えられる。

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号公報

本発明は、上記した噴射造粒法における従来の問題を解消すること、すなわちトナーの吐出性能を長時間一定に維持し、もって均一なトナーを長時間安定して形成できるようなトナーの製造方法を提供することを課題とする。

前記課題は以下に示す本発明の方法により解決される。
（１）少なくとも結着樹脂及び着色剤からなるトナー材料を溶媒に溶解または分散させた材料液を液室（容器）に導入し、該液室の一つの面に設けられた複数の孔を有する吐出板から前記材料液を液滴として吐出した後、固化、乾燥させるトナーの製造方法において、前記液滴状態から固化、乾燥状態に至るまでの複数のトナー粒子からなるトナー群の透過率を測定し、この結果に基づいて、前記吐出板からの液滴の吐出条件を制御するに際し、更に次の（ａ）〜（ｃ）の要件を満たすことを特徴とするトナーの製造方法。
（ａ）前記吐出板をクリーニングする工程を設ける。
（ｂ）前記材料液に振動を与えて液滴を吐出する振動手段を設ける。
（ｃ）前記液滴の吐出条件の制御を、前記振動手段に印加する電圧の制御、前記振動手段に印加する電圧の周波数の制御、および前記クリーニング工程を実行させて吐出板を清浄な状態に保つことから選ばれた少なくとも一つにより行う。

本発明によって、トナーの吐出性能を長時間一定とし、もって均一なトナーを長時間安定して形成できるトナーの製造方法を提供することができる。

本発明は、背景技術で述べたように、従来の噴射造粒方法において、長時間使用するにつれて吐出性能が低下して来るという問題に鑑みてなされたものである。この問題は、孔（ノズル）に物が付着すること、ひどい場合は目詰まりが起こり閉塞されること、その他、吐出性能の低下や、材料液の特性の変化等によって引き起こされるものと考えられる。本発明は吐出性能の低下を液滴状態から固化、乾燥状態に至るまでの複数のトナー粒子からなるトナー群の濃度、すなわちトナーのチャンバーまたは誘導管中での液滴状態から固化、乾燥状態に至るまでの複数のトナー粒子からなるトナー群濃度の透過率を測定（することにより評価）し、その結果に基づき、吐出条件などを制御することによって、長時間に渡り、均一な吐出性能を維持して、均一なトナーを安定して得ることができるような解決手段を提供することができるようにしたものである。

発明を実施するための最良の形態により、本発明を以下に詳述する。
［第１実施形態］
まず、図１を用いて、本発明のトナーの製造方法について述べる。
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材料液（以下、トナー組成液とも言う）が、この材料液を収容する液室（容器１３）に収容される。

液室に供給される材料液は、液供給孔２０から送入され、過剰な材料液は排出孔２１から排出される。
図１に示すように、原料収容部６に一時的に貯留されたトナー組成液は、ポンプ１００により送液管７を介して、液供給孔２０から容器１３に至り、余剰のトナー組成液は、排出孔２１の排液管９を介し、その先にバルブ３２がトナー組成液の流れを制御するように連結されている。バルブ３２を通過した余剰のトナー組成液は、排液管９により原料収容部６に戻る。
図中、配管７、９は煩雑さを避けるため実線で表記したが、実際はパイプである。
このようにして、トナー組成液の循環がなされる。トナー組成液の噴射（放出）時には、トナー組成液のバルブ３２を開きながら循環的に流して噴射してもよく、バルブ３２を閉め静止状態で噴射してもよい。静止状態の場合には、容器１３の貯留部１２内にトナー組成液がなくなると、バルブ３２を空けて補充する。
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形成され、部屋状に形成されている。
部材１３ａには、ユニットの上面に、液供給管７及び排出管９が形成され、トナー組成液１０が供給管７から供給され、排出管９により排出されるようになっている。部材１３ａの底面には吐出板１６が取り付けられ、容器１３の底部を構成している。図１に示すように、吐出板１６は吐出板が用いられ、その中心部には貫通したノズルが複数設けられている。この例に示すように、液滴噴射ユニットのヘッドは複数のノズル１５を有する吐出板１６の外面に同心円状に吐出板振動手段１７が接着されて構成される。

いま、図示しない駆動装置により、吐出板振動手段１７に駆動電圧が印加されると吐出板振動手段１７が振動し、それに伴い吐出板が振動する。
この場合、吐出板１６の中心部に複数のノズルが形成されているので、吐出板振動手段１７の振動によって、吐出板の外周が固定された状態でその吐出板の中心部が突没（突出したり没入）するように変形しながら振動する。その結果、液室内に貯留されているトナー材料液が液滴２３となってノズル１５から放出される。その時の液滴２３の初速度をｖ_０とする。噴射された液滴は液滴のトナー群（トナー流れ）を構成する。

いま、チャンバー内に搬送気流が存在しないとすると、吐出により初速ｖ_０を得た液滴は図１のようにチャンバー中の気体の粘性抵抗を受けて流速ｖ_１となり、ついには自由落下による力と粘性抵抗力とが打ち消しあって終端速度ｖ_２に至る。

この場合、長時間装置を使用するにつれて吐出性能が低下するという問題があった。その理由としては、孔（ノズル）に付着物が付着すること、ひどい場合は目詰まりが起こり閉塞されることの他、送液量（送流速度）の低下や、材料液特性の変化等が考えられる。
本発明は吐出性能の低下を、吐出された液滴状態から固化、乾燥状態に至るまでの複数のトナー粒子からなるトナー群の濃度、すなわちトナーのチャンバー内またはその下流に設けられた誘導管内でのトナー群濃度を、透過率を測定することにより評価し、その結果に基づき、前記吐出板から液滴を吐出条件を制御するものである。これによって、長時間に渡り、均一な吐出性能を維持し、もって、均一なトナーを安定して得ることができる。

すなわち本発明の要諦は、透過率測定装置５０（図２参照）を設けたことにある。すなわち、チャンバー内またはその下流に設けられた誘導管において液滴状態から、固化乾燥される状態までの過程におけるトナー群の透過率を透過率測定装置５０により測定される。この測定された透過率はトナー群の濃度を代表する物理量となっており、該透過率すなわちトナー濃度の検出結果により、吐出条件が制御される。これによって、長時間に渡り、均一な吐出性能を維持し、もって、均一なトナーを安定して得ることができる。例えば図１に示すように、チャンバー部１８に透過率測定装置５０を設けることができる。以下、チャンバー部１８に透過率測定装置５０を設けた例により、本実施形態を説明する。なお本発明では、透過率測定装置５０を、トナー製造装置の誘導管に設けることもできる。

本発明のトナーを製造する方法を実現する製造装置は、流動性を有する材料液を少なくとも一次的に留めておくための液室（容器）１３と、前記液室の一つの面に設けられた複数の孔を有する吐出板１６と、前記吐出板に機械的振動を付与する振動付与手段１７と、前記吐出板から吐出された吐出物を固化し乾燥させるチャンバー部１８と前記チャンバーに続く誘導管９２とを有する。このトナー製造装置１は、チャンバー部１８または誘導管９２に、トナー群の流れる方向と垂直に光を照射する照射手段たとえば投光器５１と、この照射光を受光する受光手段たとえば受光器５２とを備えている。吐出板の外側に振動付与手段を設ける代わりに、液室の吐出板に対抗する壁に振動付与手段、例えばホーンを設置してもよい。

光を照射する照射手段たとえば投光器５１と、この照射光を受光する受光手段たとえば受光器５２は、光学式測定装置５０として構成されることが好ましい。この光学式測定装置５０は、図２に示すように、好ましくは、レーザー光を所定の大きさに拡光して平行光（帯状のレーザー光）とし、この帯状のレーザー光を、透光窓Ｗを通してトナー製造装置１のチャンバー部１８または誘導管９２に投光してトナー群にトナー群の流れ方向と垂直な方向に照射し、その照射光の吸収された後の残りの光を受光器５２で検出する。これによって、トナー群の透過率から、トナー群の濃度が測定される。図２に、この関係位置と投光器５１、受光器５２を示す。透過率測定装置５０が設けられるチャンバー部１８または誘導管９２の位置は様々な過程（液滴状態から完全乾燥した状態までの一連の過程）のトナー群における少なくとも１過程におけるトナー群に光照射した後の残りの光を受光することによって、情報を得ることができる。この情報には、さらに、トナー群を構成する各トナー粒子の大きさ、その形状に関する情報などを含むこともできる。透過光量または透過率の測定には、レーザー式判別センサーＬＸ−１３０（キーエンス社製）のユニットを用いた。

投光器に使用される光源のレーザー光として連続光を用いたり、偏向したレーザー光を用いたり、時間分割してデータを得ることができるように変調したレーザー光を用いたり、自在に選択可能である。また照射光のスポット径を調整してブロード光あるいはデフューズ光（帯状のレーザー光も含む）として照射して測定範囲を調整してデータを収集したり、前記したレーザー光を横方向（水平方向）に走査して照射し、これを受光してその方向に関するデータを得るようにすることができる。

透過率測定装置は図２に示すように、投光器５１と受光器５２とからなり、投光器５１で形成される帯型のレーザー光をチャンバーの一部に対で設けられた透光窓を通して投光し、トナー群で吸収された残りの光量を受光器で検出する。これによって、トナー群の透過率すなわちトナー群の濃度が測定される。図２にこの関係位置と投光器、受光器の詳細を示す。さらに投光器、受光器の詳細構成を図３に示す。
このような照射手段である投光器５１と、受光手段である受光器５２のトナー製造装置への配置される詳細構成例を図２に示す。図２の例に示すように、投光器５１はレーザー光源５１−１と、光学系５１−２を有して構成される。さらに投光器は、走査系（ポリゴンミラーまたは振動ミラーなど）を有することもできる。また受光器５２は、受光した光を電気信号に変換する光電変換手段を有するか、あるいはそのまま電気信号に変換する画像入力手段（たとえばＣＣＤなど）を有している。他に受光器５２は、光学系を有することができる。

光電変換手段を採用した場合、測定された透過光強度Ｉは、図４に示すように、受光光が光電変換手段により電気信号に変換された後にＡ／Ｄ変換されてデジタルデータ化される。なおＣＣＤなどにより画像信号化される場合には、このＡ／Ｄ変換は、省略が可能である。その後、図４に図示していないが、制御部にデジタル化されたデータが入力され、例えば以下のように処理される。
デジタル化された透過光強度Ｉをたとえば所定時間間隔毎に求め、測定開始時からの透過光強度をその製造の経過時間と共に、またはこの経過時間の情報を含む透過光強度Ｉデータとして、記憶しておくことができる。
予め求められたリファレンスの光強度を差し引いた値と閾値を比較する。
このように、閾値内にあるかどうかを制御部は判定し、たとえば閾値を外れた場合にはこれがフィードバックされ、吐出条件を制御部にＩ／Ｆを介して接続された各コントローラに制御信号を送って吐出条件を変化するように制御する。これによって、例えば吐出液の目詰まり等を解消する。このようにして、本発明では、長時間に渡り、均一な吐出性能が維持され、もって、均一なトナーを安定して得ることができる。なお前記した例に示す透過光強度を用いるのではなく、透過率を求めて上記したようなフィードバック制御を行なうことができる。この場合、出射光強度はたとえばトナーの製造装置によりトナーの製造を開始する前などに、投光器を稼働させて受光器でレーザー光強度を読み取り、これを記憶しておくことができる（この強度をＩ_０とする）。そして前記透過光強度Ｉとレーザー光強度Ｉ_０から、透過率Ｉ／Ｉ_０を得るようにすることができる。前記した制御部はコンピュータ機能を有するデジタル装置であり、少なくともＣＰＵと少なくとも一次的に記憶する記憶手段とを有して構成される。さらに制御部は、この制御部で制御される各部に関する制御方法を実行するためのプログラムを少なくとも一時的に保存する記憶手段も有することができる。

本発明の製造方法に用いられる吐出条件の制御には、吐出板振動手段に印加する電圧値、周波数などの駆動条件による制御およびクリーニング工程の作動による制御が含まれる。
以下、これらの条件について、簡単に説明する。
＜印加電圧値制御＞
図１の例における吐出板の駆動電圧は標準で２００Ｖであり、トナー群の透過率が増加して来る（先述のように孔への付着、目詰まり等による）に従い、駆動電圧を上げるように制御する。但しこの場合、上昇させる電圧として、高々３００Ｖまでが好ましい。
＜印加周波数制御＞
振動付与手段に印加する印加電圧の周波数を制御してもよい。また、周波数の標準の６０〜１００ｋＨｚに対し、１０〜３０ｋＨｚに周波数を下げると、液内の共鳴振動数が変わり、それにより汚れ、すなわちコンタミ（Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）がノズルから乖離するように清浄化されることが実験で分かっている。この方法も制御に用いることができる。

＜クリーニング工程の追加＞
最後に、制御方法として、クリーニング工程を付加し、作動させる制御方法について説明する。本発明では、制御方法の１つに、このクリーニング工程を含ませることができる。たとえば、クリーニング手段４０を設け、透過率などが増加して来ると、このクリーニング手段４０を稼動させて吐出板１６のノズル１５を清浄化することも有効である。
図５に示すように、チャンバー部１８にはアーム制御装置４２が取り付けられている。制御装置にはモーターが内蔵されており、モーターにはアーム制御ギアが結合され、モーターの回転あるいは逆回転によりアームが駆動状態または退避状態に置かれる。駆動状態では、アームの先に付いているモーターが回転され、モーター軸に結合されたシャフトの回転により、ブラシ軸の周りに植え込まれた毛からなるブラシがブラシ軸の中点を中心に回転される。回転によって吐出板１６の外面が清浄され、初期状態に復帰させられ、もって吐出トナー群濃度が復帰させられる。なお本例では吐出板１６の外面を清掃したが、液室内部にクリーニング装置を設置し、吐出板１６の内面を清掃してもよい。なお本実施形態において、前記したクリーニング工程で用いられるクリーニング手段にはアーム制御装置４２に換えてマニピュレータあるいはフレキシブルアームにすることができる。このようなクリーニング手段を、開口部３０ａ上に配置されているノズルまで移動して自在にクリーニング工程を実行する。

本実施形態では、光学的測定装置を透過率あるいは透過光強度によりトナー群の光学的な特徴を検出して得られた結果を用いて、前記したように吐出条件を制御する。これによって、吐出手段であるノズルの目詰まりを解消して、長時間のトナー製造を行うことができる。

＜２以上の併用による制御＞
本発明では、前記したような透過率などの測定により、たとえばその測定の結果、前記したように透過率が所定の閾値に達した場合に、前記した印加電圧値制御（１）、印加周波数制御（２）、クリーニング工程の追加による制御（３）を、単独で行うか、またはこれらの制御を２以上組み合わせて行うことができる。この場合に、トナー組成液を停止してトナー製造を行う場合の他、トナー組成液を循環しながら行う循環制御も行うことができる。この場合、停止とこのような循環制御とを交互に、あるいは所定時間間隔をもって制御することもできる。また印加電圧値制御（１）と、印加周波数制御（２）とを組み合わせて、設定することもできる。なお前記（１）と（２）を組み合わせたり、単独で行ったりする制御を行い、最終的に（３）の制御を行うように制御することができる。これらの制御は前記した制御部により行われる。

＜本例の詳細＞
本実施形態におけるトナー製造装置は、図１に示すように、液滴噴射ユニットを装置上部に有し、液滴を噴射させ乾燥させるチャンバー部１８と、そのチャンバー部１８で得られたトナーをトナー貯留部に送るための誘導管９２とを有して構成されている。
前記したように、本発明では、液滴として吐出した後の液滴状態から、固化、乾燥状態に至るまでの複数のトナー粒子からなるトナー群に光を照射し、その照射光の残りの光を受光して得られた透過率などの光学的情報に基づいて液滴の吐出条件を制御する。このようなトナーの製造装置では、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。

吐出板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に接合固定されている。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吐出板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。

たとえば吐出板１６は厚み５〜５００μｍの金属板で形成され、３〜３５μｍの口径を有するノズル孔１５が５０〜３０００個程度の範囲で形成されている。また、振動手段１７としては、吐出板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が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、一般に、積層して使用することにより、変位量を増加させることができる。その他、圧電体として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの有機高分子や、水晶、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＫＮｂＯ_３などの単結晶を挙げることもできる。

容器１３には貯留部１２にトナー組成液（材料液）１０を供給する液供給孔２０及び排出孔２１がそれぞれ接続されている。液滴化手段１１により、ノズル１５から液滴２３が放出される。

前記した振動手段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。

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、吐出板１６が振動する。この場合、吐出板１６と振動手段１７とは、吐出板１６の外面、ノズル１５の周囲に円環状の振動手段１７が取り付けられ、吐出板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、吐出板１６の外周が固定された状態で、振動手段に前記した周波数の電圧が印加されて、材料液が吐出板から押し出すことと、吸引することを１以上交互に行なわれる。これにより、吐出板１６の中心部が突になったり没したりする突没するように変形しながら振動する。その結果、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から吐出されて放出されることになる。

［第２実施形態］
図６は本発明のトナー製造方法に用いられるトナー製造装置の第２実施形態を示す図である。本実施形態では、吐出部にはシュラウド（さや部または覆い部）を有し、トナー流の周囲に搬送気流を有して、この搬送気流により、吐出されたトナー群の群速度を増加させるように、また、吐出初速度が高い場合には逆に減少させるようにする。これにより、吐出されたトナーが固化するまでの乾燥工程中に互いに衝突することによる合着を効率よく防止し、得られるトナー群は合一物が極めて少なく、歩留などを含む生産性を向上させることができる。

本実施形態でも第１実施形態における製造装置と同様に、液滴噴射ユニットを装置上部に有し、液滴を噴射させ乾燥させるチャンバー部１８と、そのチャンバー部１８で得られたトナーをトナー貯留部に送るための誘導管とを有して構成されている。
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、第１実施形態と同様である。その他、異なる部分について、以下に説明する。
トナーの容器１３には貯留部１２にトナー組成液（材料液）１０を供給する液供給孔２０及び排出孔２１がそれぞれ接続されている。液滴化手段１１により、ノズル１５から液滴２３が放出される。

そして、容器１３の外側には、ノズル１５に対向する部分を開口した開口部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、ノズル部が開口した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の側面には気体の吹き出し用のパイプ９１が嵌入されている。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で終わっている。開口部３０ａの口径は「Ｄ」であり、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が搬送気流の流速を決める主な要因である。

液滴化手段１１の上部にあるトナー組成液の循環システムは図１と同様である。

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シュラウド部３０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口９３により、図６に示す下方向への気流９６が形成されている。この気流９６は一様な層流であり、液滴２３を含む流れ２３ａは、気流９６により層流状態で乾燥、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。シュラウド部３０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。

本実施形態においても、図６に示すように、チャンバー部１８または誘導管９２に、投光器５１と受光器５２とからなる光学式測定装置５０を配し、トナーの液滴の状態から、完全に固化した状態に至るまでの複数のトナー粒子からなるトナー群に光を照射し、そのトナー群での吸収された残りの光を受光器で受光して、透過率などのデータを得て、トナー液滴形成条件を制御している。

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。ここでは、トナー組成液１０を循環させる場合について説明する。適当な圧力でトナー組成液１０が容器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がたとえば１００ｋＨｚで振動駆動されると、吐出板１６に振動が伝播し、トナー組成液１０が複数のノズル１５から、振動駆動の周波数と一致した放出振動数で液滴２３が放出される。放出された初速度ｖ_０はシュラウド部３０中の気体の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、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は円周方向に均一で下向きであり、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。この時の気流は乱流であると液滴２３同士の合着が起こり易いので、層流であることが好ましい。

放出された液滴２３は、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、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。ｖ_１は自由落下速度速度より高ければよく、初速度ｖ_０より低くてよい。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、合着を防止する点で好ましい。チャンバー部１８中の気流９６は、吹き出し用のパイプ９３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中に放出された直後の液滴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、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。この関係でないと液滴２３に負圧が作用して逆流する可能性がある。

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から吸引すること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。

本実施形態では、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、気体であればよく、空気あるいはその他の気体であってもよい。また、図６ではシュラウド部３０を２重のお釜状の壁で構成したが、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。

本実施形態でも製造過程中におけるノズルの目詰まりの状態を、前記した第１実施形態と同様にして、チャンバー部または誘導管９２に設けられた光学式測定装置により光学的なデータとして求め、場合によっては解析等することによって、変化状態（たとえば透過率の増加など）を測定して、ノズルの目詰まりの状態を検知し、前記した第１実施形態における制御（印加電圧値制御、印加周波数制御、クリーニング工程の作動による制御など）を行って、吐出部の目詰まり等を早期に解消することができる。

以上、本発明のトナーの製造方法における光学式測定装置を用いた例を前記した実施形態により説明した。

本発明のトナーの製造方法を実行するための装置の全体構成を示す図である。光学式測定器の構成例を示す図である。投光器、受光器の配置例を説明するための図である。吐出条件をフィードバックするシステムのブロック構成を示す図である。クリーニング方法およびクリーニング手段の構成を説明するための図であり、（Ａ）はクリーニング手段４０の全体構成を示す図であり、（Ｂ）はＡ部拡大図である。本発明のトナーの製造方法を実行するための別の装置の全体構成を示す図である。

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チャンバー域（粒子固化域）
４トナー捕集部
５トナー貯留部
６原料収容部
７送液管
８搬送気流
９排液管
１０トナー組成液（材料液）
１１液滴化手段
１２貯留部
１３液室（容器）
１４供給路
１５ノズル
１６吐出板
１７振動手段
１８チャンバー部
２０液供給孔
２１排出孔
２３液滴
２３ａ液滴の流れ
３０シュラウド部
３０ａ開口部
３０ｂ壁
３０ｃ壁
３０ｄ底部
３０ｅテーパー
３１蓋部
３２バルブ
４０クリーニング手段
４２アーム制御装置
５０透過率測定装置（光学式測定装置）
５１投光器
５２受光器
９１噴出し用パイプ
９２誘導管
９３噴出口
９５搬送気流
９６気流
ＰＧ１圧力計
ＰＧ２圧力計
１００ポンプ

Claims

少なくとも結着樹脂及び着色剤からなるトナー材料を溶媒に溶解または分散させた材料液を液室（容器）に導入し、該液室の一つの面に設けられた複数の孔を有する吐出板から前記材料液を液滴として吐出した後、固化、乾燥させるトナーの製造方法において、前記液滴状態から固化、乾燥状態に至るまでの複数のトナー粒子からなるトナー群の透過率を測定し、この結果に基づいて、前記吐出板からの液滴の吐出条件を制御するに際し、更に次の（ａ）〜（ｃ）の要件を満たすことを特徴とするトナーの製造方法。
（ａ）前記吐出板をクリーニングする工程を設ける。
（ｂ）前記材料液に振動を与えて液滴を吐出する振動手段を設ける。
（ｃ）前記液滴の吐出条件の制御を、前記振動手段に印加する電圧の制御、前記振動手段に印加する電圧の周波数の制御、および前記クリーニング工程を実行させて吐出板を清浄な状態に保つことから選ばれた少なくとも一つにより行う。