(57)【要約】【課題】狭い粒径分布を有する粒子を、液滴吐出ヘッドが複数配列された小型の設備で製造することができる粒子製造装置の提供。【解決手段】粒子成分液を吐出させて液滴を形成する液滴形成手段１１と、前記液滴を気流によって搬送固化して粒子を形成する搬送固化手段とを少なくとも備えた粒子製造装置であって、前記搬送固化手段は、前記気流を発生させる気流発生手段と、複数の第一の気流路６７と、前記複数の第一の気流路６７のそれぞれの下流端にその上流端が接続された第二の気流路６９とを有し、前記第二の気流路６９は、気流路壁面に沿って下流側に流れる補助気流２０１を発生させる補助気流発生手段２０３と、第二の気流路の上流端の中心に配置された気流整流部材２０４とを有することを特徴とする粒子製造装置。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子成分液を吐出させて液滴を形成する液滴形成手段と、前記液滴を気流によって搬送固化して粒子を形成する搬送固化手段とを少なくとも備えた粒子製造装置であって、
前記搬送固化手段は、前記気流を発生させる気流発生手段と、複数の第一の気流路と、前記複数の第一の気流路のそれぞれの下流端にその上流端が接続された第二の気流路とを有し、
前記第二の気流路は、気流路壁面に沿って下流側に流れる補助気流を発生させる補助気流発生手段と、第二の気流路の上流端の中心に配置された気流整流部材とを有することを特徴とする粒子製造装置。
【請求項２】
前記気流整流部材の中心に、第二の気流路の中心に沿って下流側に流れる第二の補助気流を流す第二の補助気流導入口を有することを特徴とする請求項１に記載の粒子製造装置。
【請求項３】
粒子成分液を吐出させて液滴を形成し、次いでこの液滴を気流によって搬送し固化して粒子を形成する粒子製造方法であって、
複数の第一の気流路のそれぞれに液滴吐出手段から液滴を吐出する工程と、
前記第一の気流路において、前記液滴を気流によって液滴の吐出方向に対して略直交する方向に搬送し、複数の第一の気流路の下流端に接続される第二の気流路に搬送する工程と、
第一の気流路から搬送された液滴を、気流路壁面に沿って下流側に流れる補助気流を発生させる第二の気流路を形成する壁面に設置された補助気流発生手段と第二の気流路の上流端の中心に設置された気流整流部材とを備えた第二の気流路において液滴を気流路の壁面に近接させないようにして搬送し固化させる工程と
を含むことを特徴とする粒子製造方法。
【請求項４】
請求項１あるいは２に記載の粒子製造装置、又は請求項３に記載の粒子の製造方法によって製造されたことを特徴とするトナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射造粒法における粒子製造装置及び粒子の製造方法、並びに、該粒子の製造方法又は該粒子製造装置を用いて製造される、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ためのトナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
粒子製造装置及び粒子の製造方法に関する従来技術として、トナー製造装置及びトナーの製造方法を例に説明する。
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、及びそれらの複合機に使用される静電荷像現像用トナーの製造方法としては粉砕法のみであったが、近年では重合法と呼ばれる、水系媒体中でトナー粒子形成する工法が広く行なわれ、粉砕法を凌駕する勢いである。前記重合法により製造されたトナーは、「重合トナー」又は「ケミカルトナー」と呼ばれている。
【０００３】
前記重合法は、トナー粒子形成時、或いはその過程においてトナー原材料の重合反応を伴うことから、このように称される。重合の方法としては、各種重合方法が実用化されており、懸濁重合、乳化凝集、ポリマー懸濁（ポリマー凝集）、エステル伸長反応などが挙げられる。
【０００４】
前記重合法により得られたトナーは、総じて、粉砕法で得られたトナーに比べ、小粒径のものが得やすい、粒径分布が狭い、形状が球形に近いなどの特徴を有している。そのため、重合法により得られたトナーを用いることで、電子写真方式において高画質な画像を得やすいという利点がある。しかしながら、重合過程に長時間を必要とし、更に固化させた後に溶媒とトナー粒子とを分離し、その後洗浄及び乾燥を繰り返す必要が有り、多くの時間、水、及びエネルギーを要するという欠点がある。
【０００５】
そのため、トナーの原材料成分を有機溶媒に溶解又は分散した液体（以下、トナー成分液と称することもある）を、様々なアトマイザを用いて粒子化した後に乾燥させて粉体状のトナーを得る噴射造粒法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。これらの提案によれば、水を用いる必要がなく、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ため、重合法の欠点を回避することができる。
しかしながら、前記提案で示されたトナーの製造方法においては、トナー成分液を噴霧して形成された液滴が、乾燥する前に液滴同士で合着し、その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。その結果、得られるトナーの粒径分布の広がりが避けられず、粒径分布としては十分でないという問題があった。
【０００６】
このような課題に対して、本出願人が提案した特許文献４に記載されている噴射造粒による粒子製造方法は、非常に製造効率が高く、かつ省エネルギーで、粒径分布の狭い粒子を製造できる。 
しかしながら、特許文献４に記載されている粒子製造方法においては、製造効率を高めるために液滴吐出ヘッドを複数配列すると相互干渉が発生する可能性がある。相互干渉が発生すると、トナー成分液を噴霧して形成された液滴が、乾燥する前に壁面に接触して堆積し、その状態のまま乾燥剥離したトナーが得られ、結果として得られるトナーの粒径分布の広がりが避けられない。このため、設備の大型化による相互干渉防止が必要であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、従来工法では得られなかった狭い粒径分布を有する粒子を、液滴吐出ヘッドが複数配列された小型の設備で製造することができる粒子製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、粒子成分液を噴霧して形成された液滴を乾燥固化させるに際し、液滴が乾燥固化する前に合着したり、壁面に付着したりすることを防止することによって前記課題を解決することが出来ることを見いだして本発明を完成した。
前記課題を解決するための粒子製造方法は以下の通りである。
【０００９】
粒子成分液を吐出させて液滴を形成する液滴形成手段と、前記液滴を気流によって搬送固化して粒子を形成する搬送固化手段とを少なくとも備えた粒子製造装置であって、
前記搬送固化手段は、前記気流を発生させる気流発生手段と、複数の第一の気流路と、前記複数の第一の気流路のそれぞれの下流端にその上流端が接続された第二の気流路とを有し、
前記第二の気流路は、気流路壁面に沿って下流側に流れる補助気流を発生させる補助気流発生手段と、第二の気流路の上流端の中心に配置された気流整流部材とを有することを特徴とする粒子製造装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、噴射造粒法において、液滴の壁面への付着及び合着を防止し、もって従来工法では得られなかった極めて狭い粒度分布を有する粒子を効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】液柱共鳴液滴形成手段の構成を示す断面図である。
【図２】液柱共鳴液滴ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】吐出口の断面図である。
【図４】Ｎ＝１、２、３の場合の速度及び圧力変動の定在波を示す概略図である。
【図５】Ｎ＝４、５の場合の速度及び圧力変動の定在波を示す概略図である。
【図６】液柱共鳴液滴形成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】トナー製造装置の概略図である。
【図８】液柱共鳴液滴形成手段の別構成を示す断面図である。
【図９】本発明のトナー製造装置の構成を示す概略図である。
【図１０】本発明のトナー製造装置の別構成を示す概略図である。
【図１１】本発明のトナー製造装置の別構成を示す概略図である。
【図１２】本発明のトナー製造装置の別構成を示す概略図である。
【図１３】本発明のトナー製造装置における第一の気流路の配置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（粒子製造装置及び粒子の製造方法）
本発明の粒子製造装置は、液滴吐出手段と搬送固化手段とを少なくとも有し、更に必要に応じてその他の手段を有する。
また、本発明の粒子の製造方法は、液滴吐出工程と搬送固化工程とを少なくとも含み、更に必要に応じてその他の手段を含む。
【００１３】
本発明においては、得ようとしている粒子を形成する成分を含んだ液体を液滴吐出手段より吐出する。本発明においては、前記粒子を形成する成分を含んだ液を粒子成分液という。粒子成分液は吐出させる条件下で液体であればよい。従って、粒子成分液は粒子の成分が溶媒中に溶解又は分散された状態のものであってもよく、溶媒を含まず粒子成分が溶融している状態であってもよい。
【００１４】
以下では、前記粒子製造装置及び粒子の製造方法について、その一形態としてトナーに適用したトナー製造装置を例にとって説明する。この場合、粒子成分液をトナー成分液という。
【００１５】
＜液滴吐出工程及び手段＞
前記液滴吐出工程は、少なくとも１つの吐出孔を有する液滴吐出手段からトナー成分液を液滴として吐出させる工程である。
また、前記液滴吐出手段は、少なくとも１つの吐出孔からトナー成分液を液滴として吐出する手段である。
前記液滴吐出手段としては、前記トナー成分液を液滴化できる限り、特に制限はなく、公知の液滴吐出手段を用いることができる。
【００１６】
液滴吐出手段としては１流体ノズル、２流体ノズル、膜振動タイプ吐出手段、レイリー分裂タイプ吐出手段、液振動タイプ吐出手段、液柱共鳴タイプ吐出手段等が挙げられ、これらのいずれかを用いるのが好ましい。
膜振動タイプの液滴吐出手段は例えば、特開２００８−２９２９７６号公報に、レイリー分裂タイプの液滴吐出手段は特許第４６４７５０６号号公報に、液振動タイプの液滴吐出手段は特開２０１０−１０２１９５号公報にそれぞれ記載されている。
【００１７】
液滴の粒径分布を狭くし、かつ、トナーの生産性を確保するためには例えば、液滴化液柱共鳴を利用することができる。液滴化液柱共鳴では、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、該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。
以下、液柱共鳴タイプの液滴吐出手段について図１及び２を用いて解説する。
【００１８】
図１は、液滴吐出手段１１の構造を示す断面図であり、図２は、液柱共鳴液滴吐出ユニットの構成の一例を示す断面図である。図１に示す前記液滴吐出手段１１は、液共通供給路１７及び液柱共鳴液室１８を有し、前記液柱共鳴液室１８は、長手方向の両端の壁面のうち一方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、前記液柱共鳴液室１８は、両端の壁面と連結する壁面のうち一つの壁面に液滴２１を吐出する吐出孔１９と、該吐出孔１９と対向する壁面に設けられ、かつ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。
【００１９】
トナー成分液１４は図示されない液循環ポンプにより液供給管を通って、図２に示す液柱共鳴液滴吐出ユニット１０の液共通供給路１７内に流入し、図１に示す液滴吐出手段１１の液柱共鳴液室１８に供給される。そして、トナー成分液１４が充填されている液柱共鳴液室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の大きな部分であって圧力変動が大きい、定在波の腹となる領域に配置されている吐出孔１９から液滴２１が吐出される。
【００２０】
この液柱共鳴による定在波の腹となる領域とは、定在波の節以外の領域を意味するものである。好ましくは、前記領域は定在波の圧力変動が液を吐出するのに十分な大きさの振幅を有する領域であり、より好ましくは圧力定在波の振幅が極大となる位置（速度定在波としての節）から極小となる位置に向かって±１／４波長の範囲である。定在波の腹となる領域であれば、吐出孔が複数で開口されていても、それぞれからほぼ均一な液滴を形成することができ、更には効率的に液滴の吐出を行うことができ、吐出孔の詰まりも生じ難くなる。なお、液共通供給路１７を通過したトナー成分液１４は図示されない液戻り管を流れて原料収容器に戻される。
【００２１】
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し、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。そして、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の流量が元に戻る。
【００２２】
前記液滴吐出手段１１における液柱共鳴液室１８は、金属やセラミックス、シリコンなどの駆動周波数において液体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るフレームがそれぞれ接合されて形成されている。また、図１に示すように、液柱共鳴液室１８の長手方向の両端の壁面間の長さＬは、後述するような液柱共鳴原理に基づいて決定される。また、図２に示す液柱共鳴液室１８の幅Ｗは、液柱共鳴に余分な周波数を与えないように、液柱共鳴液室１８の長さＬの２分の１より小さいことが好ましい。
更に、液柱共鳴液室１８は、生産性を飛躍的に向上させるために１つの液滴吐出ユニット１０に対して複数配置されていることが好ましい。１つの液滴吐出ユニットに対する液柱共鳴液室の個数としては、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が、操作性と生産性が両立できる点で、１００個〜２，０００個がより好ましい。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。
【００２３】
また、前記液滴吐出手段１１における振動発生手段２０としては、所定の周波数で駆動できるものであれば特に制限はないが、圧電体を、弾性板９に貼りあわせた形態が好ましい。前記弾性板は、圧電体が接液しないように液柱共鳴液室の壁の一部を構成している。前記圧電体は、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が挙げられる。前記圧電セラミックスは、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。更に、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好ましい。また、１つの材質のブロック状の振動部材（圧電体）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制御できるような構成が好ましい。
【００２４】
更に、吐出孔１９の開口部の直径としては、液滴が吐出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るが、１μｍ〜４０μｍが好ましい。前記直径が、１μｍ未満であると、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り、またトナーの構成成分として着色剤などの固形微粒子が含有された構成の場合、吐出孔１９において閉塞を頻繁に発生して生産性が低下するおそれがある。前記直径が、４０μｍを超えると、液滴の直径が大きく、これを乾燥固化させて、所望のトナー粒子径３μｍ〜６μｍを得る場合、有機溶媒でトナー組成を非常に希薄な液に希釈する必要がある場合があり、一定量のトナーを得るために乾燥エネルギーが大量に必要となってしまい、不都合となる。
【００２５】
また、図２からわかるように、吐出孔１９を液柱共鳴液室１８内の幅方向に設ける構成を採用することは、吐出孔１９の開口を多数設けることができ、よって生産効率が高くなる点で好ましい。また、吐出孔１９の開口配置によって液柱共鳴周波数が変動するため、液柱共鳴周波数は液滴の吐出を確認して適宜決定することが好ましい。
吐出孔１９の断面形状は図１等で開口部の径が小さくなるようなテーパー形状として記載されているが、適宜断面形状を選択することができる。
【００２６】
図３に吐出孔１９の取りうる断面形状を示す。（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おり、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ため、吐出の安定化に際しては最も好ましい形状である。
（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を持って開口径が狭くなるような形状を有しており、このノズル角度４４は適宜変更することができる。（ａ）と同様のこのノズル角度によって薄膜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が、その範囲６０〜９０°が好ましい。６０°以下は液に圧力がかかりにくく、さらに薄膜４１の加工もし難いため好ましくない。ノズル角度４４が９０°である場合は（ｃ）が相当するが出口に圧力がかかりにくくなるため、９０°が最大値となる。９０°以上は孔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。
（ｄ）は（ａ）と（ｂ）を組み合わせた形状である。このように段階的に形状を変更しても構わない。
【００２７】
次に、液柱共鳴における液滴吐出ユニットによる液滴形成のメカニズムについて説明する。先ず、図１の液柱共鳴タイプの液滴吐出手段１１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、液体の共鳴が発生する波長λは、
λ＝ｃ／ｆ              ・・・（式１）
の関係にある。
【００２８】
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とする。更に液共通供給路１７側のフレームの端部の高さｈ１（＝約８０μｍ）は連通口の高さｈ２（＝約４０μｍ）の約２倍あり当該端部が閉じている固定端と等価であるとする。このような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）
（Ｌ：液柱共鳴液室の長手方向の長さ、Ｎ：偶数）
【００２９】
更に、両端が完全に開いている両側開放端の場合にも前記式２が成り立つ。
同様にして、片方側が圧力の逃げ部がある開放端と等価で、他方側が閉じている（固定端）の場合、つまり片側固定端又は片側開放端の場合には、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、前記式２のＮが奇数で表現される。
【００３０】
最も効率の高い駆動周波数ｆは、前記式１と前記式２より、
ｆ＝Ｎ×ｃ／（４Ｌ）    ・・・（式３）
（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：自然数）
と導かれる。しかし、実際には、液体は共鳴を減衰させる粘性を持つために無限に振動が増幅されるわけではなく、Ｑ値を持ち、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。
【００３１】
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。本来は疎密波（縦波）であるが、図４及び図５のように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。例えば、Ｎ＝１の片側固定端の場合を示す図４の（ａ）からわかるように、速度分布の場合閉口端で速度分布の振幅がゼロとなり、開口端で振幅が最大となり、直感的にわかりやすい。液柱共鳴液室の長手方向の両端の間の長さをＬとしたとき、液体が液柱共鳴する波長をλとし、整数Ｎが１〜５の場合に定在波が最も効率よく発生する。また、両端の開閉状態によっても定在波パターンは異なるため、それらも併記した。後述するが、吐出孔の開口や供給側の開口の状態によって、端部の条件が決まる。なお、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。閉口端においては、逆に媒質の移動速度がゼロとなる端と定義される。閉口端は音響的に硬い壁として考え、波の反射が発生する。理想的に完全に閉口、も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及び図５のような形態の共鳴定在波を生じる。しかし、吐出孔数、吐出孔の開口位置によっても定在波パターンは変動し、前記式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。この場合には、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。例えば、液体の音速ｃが１，２００ｍ／ｓ、液柱共鳴液室の長さＬが１．８５ｍｍを用い、両端に壁面が存在して、両側固定端と完全に等価のＮ＝２の共鳴モードを用いた場合、前記式（２）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、前記と同じ条件を用い、両端に壁面が存在して、両側固定端と等価のＮ＝４の共鳴モードを用いる。この場合、前記式（２）より、最も効率の高い共鳴周波数は６４８ｋＨｚと導かれる。このように同じ構成の液柱共鳴液室においても、より高次の共鳴を利用することができる。
【００３２】
図１に示す液滴吐出手段１１における液柱共鳴液室は、両端が閉口端状態と等価であるか、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が、それに限らず開放端であってもよい。ここでの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を意味する。よって、図４（ｂ）及び図５（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。
【００３３】
また、吐出孔の開口数、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。例えば吐出孔の数を多くすると、徐々に固定端であった液柱共鳴液室の先端の拘束が緩くなり、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。更に、最も液供給路側に存在する吐出孔の開口配置位置を起点に緩い拘束条件となり、また吐出孔の断面形状がラウンド形状となったりフレームの厚さによる吐出孔の体積が変動したり、実際上の定在波は短波長となり、駆動周波数よりも高くなる。このように決定された駆動周波数で振動発生手段に電圧を与えたとき、振動発生手段が変形し、駆動周波数にて最も効率よく共鳴定在波を発生する。また、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。液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さをＬ、液供給側の端部に最も近い吐出孔までの距離をＬｅとする。このとき、Ｌ及びＬｅの両方の長さを用いて下記式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。
【００３４】
Ｎ×ｃ／（４Ｌ）≦ｆ≦Ｎ×ｃ／（４Ｌｅ）            ・・・（式４）
Ｎ×ｃ／（４Ｌ）≦ｆ≦（Ｎ＋１）×ｃ／（４Ｌｅ）    ・・・（式５）
（Ｌ：液柱共鳴液室の長手方向の長さ、Ｌｅ：液供給路側の端部と、該端部に最も近い吐出孔の中心部との距離、ｃ：トナー成分液の音波の速度、Ｎ：自然数）
【００３５】
なお、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さＬと、液供給側の端部と該端部に最も近い吐出孔の中心部との距離Ｌｅの比（Ｌｅ／Ｌ）が、下記式６を満たすことが好ましい。
Ｌｅ／Ｌ＞０．６      ・・・（式６）
【００３６】
以上説明した液柱共鳴現象の原理を用いて、図１の液柱共鳴液室１８において液柱共鳴圧力定在波が形成され、液柱共鳴液室１８の一部に配置された吐出孔１９において連続的に液滴吐出が発生するのである。なお、定在波の圧力が最も大きく変動する位置に吐出孔１９を配置すると、吐出効率が高くなり、低い電圧で駆動することができる点で好ましい。また、吐出孔１９は１つの液柱共鳴液室１８に１つでも構わないが、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個の間であることが好ましい。
１００個を超えると、１００個の吐出孔１９から所望の液滴を形成させるために振動発生手段２０に与える電圧を高く設定する必要が生じ、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。
【００３７】
複数の吐出孔１９を開孔する場合、吐出孔間のピッチ（隣接する吐出孔の中心部間の最短間隔）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、２０μｍ以上、液柱共鳴液室の長さ以下であることが好ましい。吐出孔間のピッチが２０μｍ未満であると、隣あう吐出孔より放出された液滴同士が衝突して大きな滴となってしまう確率が高くなり、トナーの粒径分布悪化につながることがある。
【００３８】
次に、液滴吐出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について図６を用いて説明する。なお、同図において、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間の任意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、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−とする。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間の任意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、大気圧に対して正圧を＋とし、負圧は−とする。また、正圧であれば図中の下方向に圧力が加わることになり、負圧であれば図中の上方向に圧力が加わることになる。更に、同図において、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。このため図６では、液柱共鳴液室１８はほぼ両側固定端であるという近似的な条件のもとでの速度分布及び圧力分布の時間的なそれぞれの変化を示している。
【００３９】
図６の（ａ）は液滴吐出時の液柱共鳴液室１８内の圧力波形と速度波形を示している。
また、図６の（ｂ）は液滴吐出直後の液引き込みを行った後再びメニスカス圧が増加してくる。これらの図に示すように、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極大となっている。その後、図６の（ｃ）に示すように、吐出孔１９付近の正の圧力は小さくなり、負圧の方向へ移行して液滴２１が吐出される。
【００４０】
そして、図６の（ｄ）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の（ｅ）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の（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。そして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に相当する液滴吐出領域に吐出孔１９が配置されていることから、当該腹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。
【００４１】
次に、実際に液柱共鳴現象によって液滴が吐出された構成の一例について説明する。この一例は、図１において液柱共鳴液室１８の長手方向の両端間の長さＬが１．８５［ｍｍ］、Ｎ＝２の共鳴モードであって、第一から第四の吐出孔がＮ＝２モード圧力定在波の腹の位置に吐出孔を配置し、駆動周波数を３４０［ｋＨｚ］のサイン波で行った吐出は非常に径の揃った、速度もほぼ揃った液滴の吐出が実現していた。第一〜第四のノズルにおいて駆動周波数が３４０［ｋＨｚ］付近では各ノズルからの吐出速度が均一となって、かつ最大吐出速度となっていた。この結果から、液柱共鳴周波数の第二モードである３４０［ｋＨｚ］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。
【００４２】
＜搬送固化工程及び手段＞
前記搬送固化工程は、前記液滴吐出工程において吐出させた液滴を搬送固化手段により搬送固化させる工程である。
前記搬送固化手段は、前記液滴を搬送するための気流の流路となる気流路と、前記気流を発生させる気流発生手段とを有し、必要に応じてその他の手段を有する。したがって、先に説明した液滴吐出手段１１によって、トナー成分液を気流中に吐出させ、吐出したトナー成分液の液滴を前記搬送固化手段により乾燥固化させた後に捕集することで、本発明のトナーを得ることができる。なお、ここで固化とは、前記液滴が乾燥し、後述する液滴同士の合着や接着が生じない状態になることをいう。
以下、搬送固化手段について、図７を用いて説明する。
【００４３】
図７は、本発明の粒子（トナー）の製造方法を実施する装置一例の断面図である。トナー製造装置１は、主に、液滴吐出手段１１及び搬送固化手段６０を含んで構成されている。
製造効率を高めるため、トナー製造装置１内に複数の液滴吐出手段１１が含まれているのが好ましい。
【００４４】
液体供給手段３はトナー成分液１４を収容する原料収容器１３、原料収容器１３に連結されている液供給管１６、液循環ポンプ１５及び液戻り管２２から構成されている。
液滴吐出手段１１には、トナー成分液１４を収容する原料収容器１３に連結されている液供給管１６が液循環ポンプ１５を介して連結されている。
原料収容器１３に収容されているトナー成分液１４は液循環ポンプ１５によって随時液滴吐出手段１１に供給され、更に液戻り管２２を通って原料収容器１３に戻される。
【００４５】
液供給管１６には、流量計である液体供給量測定手段４、およびＰ１、搬送固化手段にはＰ２の圧力測定器が設けられており、液滴吐出手段１１への送液圧力および、搬送固化手段内の圧力は圧力計Ｐ１、Ｐ２によって管理される。このときに、Ｐ１＞Ｐ２の関係であると、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７では液滴吐出手段１１は水平方向に向かって液滴２１を吐出しているが、必ずしもその必要はなく、吐出させる角度は適宜選択できる。
【００４６】
搬送固化手段６０は、気流発生手段６８、搬送気流路６６、チャンバ６１、固化粒子捕集手段６２、及びトナー貯留部６３を含んで構成されている。
【００４７】
＜搬送気流＞
気流発生手段６８としては、搬送気流導入口６４に送風機を設けて加圧する方法と、搬送気流排出口６５より吸引する方法のいずれを採用することもでき、気流発生手段６８によって搬送固化手段６０内に搬送気流１０１が形成される。
【００４８】
トナー成分液１４で構成された液滴２１は液滴吐出手段１１から搬送気流路６６内に吐出され、搬送気流１０１によって、チャンバー６１、固化粒子捕集手段６２に搬送される。
【００４９】
吐出された液滴２１同士が乾燥前に接触すると、液滴２１同士が合体し一つの粒子になってしまう（以下この現象を合着と呼ぶ）。均一な粒径分布の固化粒子を得るためには、吐出された液滴２１同士の距離を保つ必要がある。しかしながら、吐出された液滴２１は一定の初速度を持っているが空気抵抗により、やがて失速する。失速した粒子には後から吐出された液滴２１が追いついてしまい、結果として合着する。この現象は定常的に発生するため、この粒子を捕集すると粒径分布はひどく悪化することとなる。合着を防ぐためには液滴２１の速度低下を無くし、液滴２１同士を接触させないように搬送気流１０１によって合着を防ぎながら、液滴２１を固化させつつ搬送する必要がある。
【００５０】
また、液滴２１の合着は、液滴２１同士だけでなく、ある程度乾燥が進行した液滴２１が配管壁面へ付着し、やがて別の乾燥の進んでいない液滴２１が壁面に付着した液滴と接触することでも発生している。壁面に付着した液滴２１の乾燥が進行し、この粒子が壁面から剥がれて捕集されるため、粒度分布はひどく悪化することになる。このような合着を防ぐためには、気流制御によって液滴２１を壁面に付着させないようにすることや、液滴２１の乾燥を早く確実に実施することで達成できる。
【００５１】
また、液滴を連続して吐出する際の液適の初速度Ｖ０は、吐出直後の液滴径をｄ０、駆動周波数をｆとしたとき、Ｖ０＞２ｄ０×ｆであることが好ましく、より好ましくはＶ０＞３ｄ０×ｆである。Ｖ０が２ｄ０×ｆより小さいと前後の液滴の間隔が小さくなり液滴の進行方向を変化させる前に合着してしまう。液滴直径および吐出速度は、吐出孔１９の径、駆動周波数ｆおよび印加電圧などで調整可能である。
【００５２】
例えば搬送気流１０１は図１に示されるように、液滴吐出手段１１近傍に液滴吐出方向と同一方向に配置することで、液滴吐出直後の液滴速度低下を防ぎ、合着を防止することが出来る。好ましくは図８に示すように液滴吐出方向に対して横方向であるのがよい。あるいは図示していないが角度を持っていても良く、液滴吐出手段１１より液滴２１が離れるような角度を持っていることが望ましい。
【００５３】
本発明では、搬送固化手段の壁面に液滴吐出手段１１が設けられる。チャンバー６１の上端部には搬送気流１０１が流れる搬送気流路６６が接続される。この搬送気流路６６は、液滴２１同士を接触させないための搬送気流１０１を形成する第一の気流路６７と、液滴２１を壁面に付着させないようにチャンバー６１まで搬送する搬送気流１０１を形成する第二の気流路６９を含んで構成されている。
【００５４】
第一の気流路６７では、液滴吐出手段１１から吐出した液滴２１の吐出方向と直交方向に搬送気流１０１が流れる。吐出直後の液滴２１は、吐出方向に進むが、その後、搬送気流１０１により進行方向が曲げられ、吐出方向に対して直交方向に進行方向を徐々に変える。さらに液滴２１は、搬送気流１０１により徐々に拡散しながら搬送され、液滴間距離が増加するため、液滴同士が接触し合着する確率が減少する。
【００５５】
第一の気流路６７内を流れる搬送気流１０１の速度は、液滴吐出速度と同じかそれ以上であることが望ましい。液滴吐出速度より搬送気流１０１の速度が遅いと、液滴粒子を接触させないという機能を発揮させることが難しい。
【００５６】
第一の気流路６７の断面形状としては、整流された流れになればどのような形状であっても良いが、気流の乱れを防止できる観点から、液滴吐出手段１１の吐出孔１９が開口された面の形状に沿った凸凹が無い形状とするのが好ましい。
【００５７】
第二の気流路６９では、図７に示すように、気流路の断面積を全周方向に拡大させることで、搬送気流１０１により徐々に拡散しながら搬送される液滴２１と壁面との距離が増加するため、液滴２１が壁面に付着する確率が減少する。
【００５８】
また、図９に示すように、第二の気流路６９内に液滴２１の搬送を補助するための補助気流２０１を流す補助気流導入口２０２と補助気流発生手段２０３を設ける。これにより、補助気流２０１による空気の壁が形成されることにより、液滴２１が壁面に付着する確率がさらに減少するとともに、液滴２１の軌跡を制御することができる。
【００５９】
補助気流導入口２０２の開口位置としては液滴２１が壁面に付着しなければ特に制限はないが、第二の気流路の上流端外周に開口されているのが好ましい。
また、整流を目的として、補助気流導入口２０２にスリット／整流板を設け、スリット状／格子状の隙間から補助気流が導入されるような構成としてもよい。
スリット／整流板を設けない場合の補助気流導入口２０２の開口断面積を１００％としたときのスリット／整流板を設けた場合の開口断面積（開口率）は液滴２１が壁面に付着しなければ特に制限はなく、液滴２１の性状に応じて適宜な開口率とすることができる。
【００６０】
補助気流２０１の流量が増加すると空気の壁が形成される長さが長くなるが、第二の気流路６９の形状、補助気流導入口２０２の形状、液滴物性、液滴吐出量等に応じて、液滴２１に含まれる残留溶媒を揮発させ、液滴２１が壁面に接触しても付着しない長さの空気の壁が形成される流量であるのが望ましい。また、必要に応じて、第二の気流路６９内に複数の補助気流導入口２０２を設けてもよい。
【００６１】
図７及び図９に示された液滴吐出手段１１が複数配列された構成のトナー製造装置では、第二の気流路６９の一部に気流滞留域が発生し、巻き込まれた液滴２１が乾燥する前に壁面に付着して堆積し、その状態のまま乾燥剥離してトナーが捕集されてしまう。これを防ぐため、図９に示すものでは、第二の気流路６９の中心を基準として同心円上に等間隔で第一の気流路６７を第二の気流路６９と接続して配置し、第二の気流路６９の上端部中心に接するように気流整流部材２０４を設けている。これにより気流滞留が防止され、気流路内の流れが整流される。
【００６２】
また、第一の気流路６７の液滴吐出手段１１が配置された壁面を、第二の気流路６９の外周方向となるように接続することで、吐出直後の液滴２１が、液滴吐出手段１１が配置された壁面に付着することを防止できる。
【００６３】
本発明に用いられる気流整流部材２０４の好ましい形状は、具体的には図９〜図１１に示されるが、本発明の効果を有する限り特に制限はなく、液滴の大きさ、気流の速度、気流路の断面積などに応じて適宜設定することができる。
【００６４】
また、図１２に示すように気流整流部材２０４の中心に第二の補助気流導入口２０５を設け、第二の気流路６９の中心に沿って下流側に流れる第二の補助気流２０６を導入することで更に好適に気流滞留を防止できる。
【００６５】
搬送気流１０１、補助気流２０１及び第二の補助気流２０６の性状は、液滴２１同士が合着しないような条件を追加することが出来る。また、搬送気流１０１、補助気流２０１及び第二の補助気流２０６に粒子表面の固化を促進させるような化学物質を混入したり、物理的作用を期待して付与したりしても良い。
【００６６】
搬送気流１０１、補助気流２０１及び第二の補助気流２０６を構成する気体の種類は特に限定は無く、空気であっても窒素等の不燃性気体を用いても良い。また、搬送気流１０１、補助気流２０１及び第二の補助気流２０６の温度は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。
【００６７】
チャンバー６１では、搬送気流１０１によって、液滴２１に含まれる残留溶媒を揮発させながら固化粒子捕集手段６２に搬送している。
チャンバー６１内に搬送気流１０１の気流状態を変えるような手段をとり、液滴２１がチャンバー６１の壁面に付着することを防止することに用いても良い。
【００６８】
＜固化粒子捕集手段＞
固化粒子捕集手段６２としては公知の捕集装置を用いることが出来、サイクロン捕集機やバグフィルター等によって気中から回収することが出来る。
【００６９】
＜二次乾燥＞
乾燥捕集手段によって得られたトナー粒子に含まれる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。有機溶剤がトナー中に残留すると耐熱保存性や定着性、帯電特性等のトナー特性が経時で変動するだけでなく。加熱による定着時において有機溶剤が揮発するため、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ため、充分な乾燥を実施する。
【００７０】
本発明は、粒子の製造方法に関するものであるが、この粒子を電子写真用のトナーとして使用することも可能である。以下にトナーとしての説明を記載する。当然、成分を適切に選ぶことにより、他の粒子の製造も行うことができる。
次にトナーについて説明する。
本発明のトナーは少なくとも樹脂、着色剤およびワックスを含有し、必要に応じて、帯電調整剤、添加剤およびその他の成分を含有する。
【００７１】
本発明で用いる、「トナー成分液」について説明する。トナー成分液は上記トナー成分が溶媒に溶解又は分散させた液体状態を呈しているものである。
トナー材料としては、上記のトナー成分液を調製することが出来れば、従来の電子写真用トナーと全く同じものが使用できる。これを前記のように液滴吐出手段より微小液滴とし、液滴固化捕集手段により、目的とするトナー粒子を作製することが可能である。
【００７２】
〔樹脂〕
前記樹脂としては、少なくとも結着樹脂が挙げられる。
前記結着樹脂としては、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。結着樹脂としては、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、これらの単量体又は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。
【００７３】
結着樹脂の性状としては溶媒に溶解することが望まく、この特徴を除けば従来公知の性能を持っていることが望ましい。
〔結着樹脂の分子量分布〕
結着樹脂のＧＰＣ（ゲルパーメンテーションクロマトグラフィ）による分子量分布で、分子量３千〜５万の領域に少なくとも１つのピークが存在するのが、トナーの定着性、耐オフセット性の点で好ましい。また、ＴＨＦ可溶分としては、分子量１０万以下の成分が６０〜１００［％］となるような結着樹脂も好ましく、分子量５千〜２万の領域に少なくとも１つのピークが存在する結着樹脂がより好ましい。
【００７４】
〔結着樹脂の酸価〕
結着樹脂の酸価が０．１〜５０［ｍｇＫＯＨ／ｇ］を有する樹脂を６０［質量％］以上有するものが好ましい。
本発明において、トナー組成物の結着樹脂成分の酸価は、ＪＩＳ  Ｋ−００７０に準じて測定したものである。
【００７５】
〔磁性体〕
本発明で使用できる磁性体としては、従来電子写真トナーに用いられる公知のものを使用することができる。磁性体としては、例えば、（１）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、（２）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。（３）及びこれらの混合物、などが用いられる。前記磁性体は、着色剤としても使用することができる。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１０〜２００質量部が好ましく、２０〜１５０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、０．１〜２［μｍ］が好ましく、０．１〜０．５［μｍ］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。
【００７６】
〔着色剤〕
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。
前記着色剤の含有量としては、トナーに対して１〜１５［質量％］が好ましく、３〜１０［質量％］がより好ましい。
【００７７】
本発明に係るトナーで用いる着色剤は、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。マスターバッチは顔料を予め分散させるためのものであり、顔料の充分な分散が得られていれば用いなくても良い。マスターバッチは一般的に顔料と樹脂とを高せん断をかけることで樹脂中に顔料を硬度に分散させたものである。マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、従来公知のものを使用することが出来る。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質量部が好ましい。
【００７８】
マスターバッチ製造時に顔料の分散性を高めるために分散剤を用いてもよい。分散剤は顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、従来公知の分散剤を用いることができる。分散剤の具体的な市販品としては、「アジスパーＰＢ８２１」、「アジスパーＰＢ８２２」（味の素ファインテクノ社製）、「Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−２００１」（ビックケミー社製）、「ＥＦＫＡ−４０１０」（ＥＦＫＡ社製）、などが挙げられる。
【００７９】
前記分散剤は、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％未満であると、顔料分散性が不十分となることがあり、１０質量％より多いと、高湿下での帯電性が低下することがある。
【００８０】
前記分散剤の添加量は、着色剤１００質量部に対して１〜２００質量部であることが好ましく、５〜８０質量部であることがより好ましい。１質量部未満であると分散能が低くなることがあり、２００質量部を超えると帯電性が低下することがある。
【００８１】
＜ワックス＞
本発明で用いるトナー成分液は、結着樹脂、着色剤とともにワックスを含有する。
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。ワックスとしては、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。
【００８２】
前記ワックスの融点としては、定着性と耐オフセット性のバランスを取るために、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。７０℃未満では耐ブロッキング性が低下することがあり、１４０℃を超えると耐オフセット効果が発現しにくくなることがある。
前記ワックスの総含有量としては、結着樹脂１００質量部に対し、０．２〜２０質量部が好ましく、０．５〜１０質量部がより好ましい。
【００８３】
本発明では、ＤＳＣ（ディファレンシャルスキャニングカロリメトリー）において測定されるワックスの吸熱ピークの最大ピークのピークトップの温度をもってワックスの融点とする。
前記ワックス又はトナーのＤＳＣ測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。測定方法としては、ＡＳＴＭ  Ｄ３４１８−８２に準じて行う。本発明に用いられるＤＳＣ曲線は、１回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度１０［℃／ｍｉｎ］で、昇温させた時に測定されるものを用いる。
【００８４】
本発明に係るトナーには、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他の添加剤を含有しても良い。このような添加剤としては各種金属石けん、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、シリカ等の無機微粉体などを必要に応じて添加することができる。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できる。
【００８５】
これらの添加剤は、帯電量コントロール等の目的でその表面をシリコーンワニス、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することも好ましい。
前記添加剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。前記無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、等公知のものを使用できる。
【００８６】
この他の添加剤としては高分子系微粒子たと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が挙げられる。
【００８７】
このような添加剤は、表面処理剤により、疎水性を上げ、高湿度下においても添加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、などが好適に挙げられる。
【００８８】
前記添加剤の一次粒子径としては、５［ｎｍ］〜２［μｍ］であることが好ましく、５［ｎｍ］〜５００［ｎｍ］であることがより好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積としては、２０〜５００［ｍ２／ｇ］であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合としては、トナーの０．０１〜５［重量％］であることが好ましく、０．０１〜２．０［重量％］であることがより好ましい。
【００８９】
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、など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から１［μｍ］のものが好ましい。
【実施例】
【００９０】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明の範囲はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、以下で示す「部」は「質量部」を表す。
【００９１】
次に、実施形態で用いた溶解乃至分散液の処方を示す。
なお、噴射条件は前述の通りである。
−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部、顔料分散剤３部を、酢酸エチル８０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、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。
【００９２】
−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部、及びワックス分散剤２部を、酢酸エチル８０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以下となるようにワックス粒子を析出させた。前記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）を用いて強力なせん断力により細かく分散し、最大径が１μｍ以下となるよう調整した。
【００９３】
−溶解乃至分散液の調製−
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部、前記着色剤分散液３０部、及び前記ワックス分散液３０部を、酢酸エチル８４０部に、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。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。
【００９４】
＜＜トナーの粒径分布の測定方法＞＞
トナーの粒径分布の測定は、以下の手順で行った。
・測定に使用する水をフィルターを通して微細なごみを取り除き、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個以下の水を得る。
・前記水１０ｍＬ中にノニオン系界面活性剤（コンタミノンＮ、和光純薬工業株式会社製）を数滴加え、更に、測定試料としてのトナーを５ｍｇ加え、超音波分散器（ＵＨ−５０、株式会社エスエムテー製）で２０ｋＨｚ、５０Ｗ／１０ｃｍ３の条件で１分間分散処理を行う。
・次いで、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径分布を測定する。
【００９５】
試料分散液は、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）を通過させた。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ている。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％）を測定した。結果（頻度％及び累積％）は、０．０６μｍ〜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が、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。
【００９６】
（実施例１）
<トナー製造装置＞
液滴吐出手段と搬送固化手段を備えた図７に示される構成のトナー製造装置に、図９に示される構成の搬送気流路を用いてトナーの製造を行った。
以下に液滴吐出手段、搬送固化手段及び搬送気流路のサイズ、条件などを記載する。
【００９７】
＜＜液滴吐出手段＞＞
図１において、液柱共鳴液室の長手方向の両端間の長さＬが１．８５ｍｍ、Ｎ＝２の共鳴モードであって、第一から第四の吐出孔がＮ＝２モード圧力定在波の腹の位置に吐出孔を配置したものを使用した。また、吐出孔が開口された面が平面である液柱共鳴タイプの液滴吐出手段を使用した。なお、吐出ユニットは、液柱共鳴室が１，２８０個集積したものを用いた。
駆動信号発生源としては、ファンクションジェネレーター（ＷＦ１９７３、株式会社エヌエフ回路設計ブロック製）を用い、ポリエチレン被覆のリード線で振動発生手段に接続した。この時の駆動周波数は、液共鳴周波数に合わせて３４０ｋＨｚとなる。
【００９８】
＜＜搬送固化手段＞＞
気流発生手段としてはルーツブロワを使用し、トナー捕集手段としてはサイクロン捕集機を使用した。チャンバー下端部にサイクロン捕集機を接続し、吸引捕集した。捕集時の搬送気流としては３０℃の窒素ガスを使用した。
前記チャンバーは、内径（直径）９００ｍｍ、高さ２，０００ｍｍの円筒形で垂直に固定され、上端部と下端部は絞られていて、上端部は搬送気流路と接続されている。
【００９９】
＜＜＜搬送気流路＞＞＞
気流路壁面に液滴吐出手段を備え、液滴吐出空間を形成し、液滴吐出方向に対して直交する方向に液滴が搬送されるように搬送気流を導く第一の気流路と、該第一の気流路の下流側の末端にて接続して配置され、気流路壁面に環状スリット状に１００％開口された補助気流導入口と気流整流部材を備えた第二の気流路とを設け、搬送気流路形状を以下の形状とした。
【０１００】
第一の気流路は液柱共鳴タイプ液滴吐出手段の吐出面が壁面に凹凸無く固定でき、気流路断面形状が長方形の気流路である。液滴吐出手段が配置された壁面側と、対向する壁面側の距離を気流路高さＨとすると、図９及び図１３（ａ）に示したように、第一の気流路高さＨ１が１０ｍｍ、奥行き方向気流路幅Ｗ１が６０ｍｍ、液柱共鳴液室端部から第二の気流路入口までの距離Ｓが３０ｍｍである。
第二の気流路は第一の気流路との接続部において全周方向に急拡大し、内径（直径）２００ｍｍ、高さ１２０ｍｍの円筒形の気流路である。
【０１０１】
図１３（ａ）に示したように、第一の気流路の本数を２本とし、液滴吐出手段が配置された側面側が外周方向となるように第二の気流路の中心からの距離Ｙ１が４０ｍｍの位置に設置し、同心円上に等間隔で接続して配置した。補助気流導入口の幅は２０ｍｍとした。
気流整流部材は直径６０ｍｍ、高さ５２ｍｍの円錐形状とし、円錐の底面中心が第二の気流路の上端部中心に接するように配置した。
【０１０２】
前記したトナー製造装置を用いて前記トナー成分液を吐出させ、搬送気流路及びチャンバー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た。なお、このときの製造条件としては、入力信号は印加電圧サイン波ピーク値１２．０Ｖ、周波数３４０ｋＨｚとし、搬送気流流量３０ｍ３／ｈ、補助気流流量６０ｍ３／ｈ、合計の気流流量１２０ｍ３／ｈとした。
トナー貯蔵容器よりトナーを取り出し、トナー１を得た。
【０１０３】
＜評価＞
得られたトナー１の粒径分布をフロー式粒子像分析装置（ＦＰＩＡ−３０００、シスメックス株式会社製）を用いて下記に示す測定方法にて測定した。これを３回繰り返したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は６．１μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．３μｍであり、粒径分布（Ｄｖ／Ｄｎ）は１．１５であった。
なお、トナー１の製造後、気流路壁面への液滴の付着乃至粒子の合着は見られなかった。
【０１０４】
（実施例２）
実施例１において、第二の気流路の内径（直径）４００ｍｍとし、図１３（ｂ）に示したように、第一の気流路の本数を８本とした。液滴吐出手段が配置された側面側が外周方向となるように第二の気流路の中心からの距離Ｙ１が１６０ｍｍの位置に設置し、同心円上に等間隔で接続して配置した。気流整流部材を直径２４０ｍｍ、高さ１６０ｍｍの円錐形状とした搬送気流路を用いた。この装置を用いて、製造条件を補助気流流量２４０ｍ３／ｈ、合計の気流流量４８０ｍ３／ｈに変更した以外は、実施例１と同様の条件と操作で、トナー２を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は６．３μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．３μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．１９であった。
【０１０５】
（実施例３）
実施例２において、図１３（ｃ）に示したように、第一の気流路のうち４本を液滴吐出手段が配置された側面側が外周方向となるように第二の気流路の中心からの距離Ｙ２が８５ｍｍの位置に変更し、気流整流部材を直径１５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円錐形状とした以外は、実施例２と同様の条件と操作で、トナー３を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は６．４μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．４μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．１９であった。
【０１０６】
（実施例４）
実施例１において、図１０に示したように、気流整流部材を直径６０ｍｍ、高さ５２ｍｍの半楕円球形状とした以外は、実施例１と同様の条件と操作で、トナー４を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は６．２μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．３μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．１７であった。
【０１０７】
（実施例５）
実施例２において、気流整流部材を直径２４０ｍｍ、高さ１６０ｍｍの半楕円球形状とした以外は、実施例２と同様の条件と操作で、トナー５を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は６．２μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．３μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．１７であった。
【０１０８】
（実施例６）
実施例３において、気流整流部材を直径１５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの半楕円球形状とした以外は、実施例３と同様の条件と操作で、トナー６を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は６．３μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．３μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．１９であった。
【０１０９】
（実施例７）
実施例１において、図１１に示したような、気流整流部材を直径６０ｍｍ、高さ５２ｍｍの形状（ラッパ形状）とした以外は、実施例１と同様の条件と操作で、トナー７を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は６．０μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．３μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．１３であった。
【０１１０】
（実施例８）
実施例２において、気流整流部材を直径２４０ｍｍ、高さ１６０ｍｍの図１１に示したような形状（ラッパ形状）と」した以外は、実施例２と同様の条件と操作で、トナー８を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は６．４μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．４μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．１９であった。
【０１１１】
（実施例９）
実施例３において、気流整流部材を直径１５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの図１１に示したような形状（ラッパ形状）とした以外は、実施例３と同様の条件と操作で、トナー９を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は６．３μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．３μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．１９であった。
【０１１２】
（実施例１０）
実施例１において、図１２に示したように、気流整流部材の中央に直径６ｍｍの第二の補助気流導入口を開口し、製造条件を第二の補助気流流量１．２ｍ３／ｈ、合計の気流流量１２１．２ｍ３／ｈに変更した以外は、実施例１と同様の条件と操作で、トナー１０を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は５．５μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．２μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．０６であった。
【０１１３】
（実施例１１）
実施例２において、気流整流部材の中央に直径６ｍｍの第二の補助気流導入口を開口し、製造条件を第二の補助気流流量１．２ｍ３／ｈ、合計の気流流量４８１．２ｍ３／ｈに変更した以外は、実施例２と同様の条件と操作で、トナー１１を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は５．７μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．３μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．０８であった。
【０１１４】
（実施例１２）
実施例３において、気流整流部材の中央に直径６ｍｍの第二の補助気流導入口を開口し、製造条件を第二の補助気流流量１．２ｍ３／ｈ、合計の気流流量４８１．２ｍ３／ｈに変更した以外は、実施例３と同様の条件と操作で、トナー１２を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は５．８μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は５．３μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．０９であった。
【０１１５】
（比較例１）
実施例１において、図７に示したように、第二の気流路の補助気流導入口と気流整流部材がない搬送気流路を用いて、製造条件を搬送気流流量３０ｍ３／ｈ、補助気流流量０ｍ３／ｈ、合計の気流流量６０ｍ３／ｈに変更した以外は、実施例１と同様の条件と操作で、トナー１３を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は７．８μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は６．０μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．３０であった。
吐出された液滴が、第二の気流路上端部の中心周辺壁面と、第二の気流路外周壁面に付着・合着し、粒度分布が広くなっている。
【０１１６】
（比較例２）
実施例２において、第二の気流路の補助気流導入口と気流整流部材がない搬送気流路を用いて、製造条件を搬送気流流量３０ｍ３／ｈ、補助気流流量０ｍ３／ｈ、合計の気流流量２４０ｍ３／ｈに変更した以外は、実施例２と同様の条件と操作で、トナー１４を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は１０．３μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は６．９μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．４９であった。
吐出された液滴が、第二の気流路上端部の中心周辺壁面と、第二の気流路外周壁面に付着・合着し、粒度分布が広くなっている。
【０１１７】
（比較例３）
実施例３において、第二の気流路の補助気流導入口と気流整流部材がない搬送気流路を用いて、製造条件を搬送気流流量３０ｍ３／ｈ、補助気流流量０ｍ３／ｈ、合計の気流流量２４０ｍ３／ｈに変更した以外は、実施例３と同様の条件と操作で、トナー１５を得た。
このトナーの粒径分布を実施例１と同様に測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）の平均は９．４μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）の平均は６．７μｍであり、Ｄｖ／Ｄｎは１．４０であった。
吐出された液滴が、第二の気流路上端部の中心周辺壁面と、第二の気流路外周壁面に付着・合着し、粒度分布が広くなっている。
【０１１８】
上記実施例１〜１２及び比較例１〜３の評価結果を以下の表１にまとめた。
【０１１９】
【表１】
2014147892.tif 000003
【０１２０】
表１より、比較例１〜３では、液滴の気流路壁面への付着が見られ、多くの合着粒子が見られ、実施例１〜１２に比べて粒度分布が広くなっていることがわかる。前記合着粒子は、液滴が気流路の壁面へ付着し乾燥される過程でトナー粒子同士が合着して形成され、これが壁面から剥離し捕集されたものと考えられ、前記合着粒子により粒径分布の悪化が起きたと考えられる。
一方、実施例１〜１２では、液滴の気流路壁面への付着及び合着が見られず、粒径分布が極めて狭いトナーが得られている。
したがって、本発明の粒子の製造装置は、液滴の合着及び液滴の壁面への付着を防止し、もって従来工法では得られなかった極めて狭い粒度分布を有する粒子を効率良く製造することができることが示された。
【符号の説明】
【０１２１】
１：トナー製造装置
３：液体供給手段
４：液体供給量測定手段
９：弾性板
１０：液柱共鳴液滴吐出ユニット
１１：液滴吐出手段
１２：気流通路
１３：原料収容器
１４：トナー組成液
１５：液循環ポンプ
１６：液供給管
１７：液共通供給路
１８：液柱共鳴流路
１９：吐出孔
２０：振動発生手段
２１：液滴
２２：液戻り管
４４：ノズル角度
６０：搬送固化手段
６１：チャンバー
６２：固化粒子捕集手段
６３：固化粒子貯留部
６４：搬送気流導入口
６５：搬送気流排出口
６６：搬送気流路
６７：第一の気流路
６８：気流発生手段
６９：第二の気流路
１０１：搬送気流
２０１：補助気流
２０２：補助気流導入口
２０３：補助気流発生手段
２０４：気流整流部材
２０５：第二の補助気流導入口
２０６：第二の補助気流
Ｐ１：液圧力計
Ｐ２：チャンバー内圧力計
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２２】
【特許文献１】特許第３７８６０３４号公報
【特許文献２】特許第３７８６０３５号公報
【特許文献３】特開昭５７−２０１２４８号公報
【特許文献４】特開２０１１‐２１２６６８号公報
【図１】
2014147892.tif 000004
【図２】
2014147892.tif 000005
【図３】
2014147892.tif 000006
【図４】
2014147892.tif 000007
【図５】
2014147892.tif 000008
【図６】
2014147892.tif 000009
【図７】
2014147892.tif 000010
【図８】
2014147892.tif 000011
【図９】
2014147892.tif 000012
【図１０】
2014147892.tif 000013
【図１１】
2014147892.tif 000014
【図１２】
2014147892.tif 000015
【図１３】
2014147892.tif 000016