(57)【要約】      （修正有）【課題】トナー液滴の合一を確実に防止できるトナー製造方法、トナー製造装置及びトナーを提供する。【解決手段】液滴吐出手段２から吐出されたトナー液滴２１は、第１段目の補助搬送気流５０３によって液滴吐出手段２の近傍において速度を落とすことなく列を維持しながら搬送される。更に、第１段面の補助搬送気流５０３に乗って搬送されたトナー液滴は、第２段目の補助搬送気流５０３によって速度を落とすことなく列を維持しながら搬送される。この搬送を繰り返しながら、トナー液滴を乾燥固化する領域まで搬送される。【選択図】図１７
2012113137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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少なくとも１つの吐出孔から吐出して液滴化し、液滴化された上記トナー液滴を気流に乗せて搬送し、搬送されながら固化することでトナーを製造するトナー製造方法において、
液滴化された上記トナー液滴を複数の気流に順次乗せながら搬送することを特徴とするトナー製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のトナー製造方法において、
上記各気流の方向は上記トナー液滴の搬送方向と同じであることを特徴とするトナー製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトナー製造方法において、
上記吐出孔が形成された液柱共鳴液室内の上記トナー組成液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上記吐出孔から上記トナー組成液を吐出して液滴化することを特徴とするトナー製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のトナー製造方法において、
上記吐出孔が形成された液室内の上記トナー組成液に振動を付与することで、上記吐出孔が形成された薄膜を周期的に振動させて上記吐出孔から上記トナー組成液を吐出して液滴化することを特徴とするトナー製造方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のトナー製造方法において、
上記吐出孔が形成された薄膜に振動を付与することで上記薄膜を周期的に振動させて上記吐出孔から上記トナー組成液を吐出して液滴化することを特徴とするトナー製造方法。
【請求項６】
少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液を少なくとも１つの吐出孔から吐出して液滴化する液滴吐出手段と、液滴化したトナー液滴を固化する固化手段と、該固化手段まで上記トナー液滴を乗せて搬送する気流を発生する気流発生手段と、を有するトナー製造装置において、
上記液滴出手段と上記固化手段との搬送路間に該搬送路に沿って上記気流発生手段を複数設け、
上記トナー液滴を上記各気流発生手段によってそれぞれ発生させた複数の気流に順次乗せて上記固化手段まで搬送することを特徴とするトナー製造装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のトナー製造方法、あるいは請求項６記載のトナー製造装置によって製造される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、トナー製造方法、トナー製造装置及びトナーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
均一性を要する樹脂微粒子としては、電子写真用のトナー微粒子、液晶パネルのスペーサー粒子や、電子ペーパー用の着色微粒子、医薬品の薬剤担持体としての微粒子等様々な用途で利用されている。均一な微粒子を製造する方法として、ソープフリー重合法など、液中で反応を誘起して均一な粒子径の樹脂微粒子を得る方法が知られている。このソープフリー重合法は、総じて小粒径トナーが得易い、粒径分布がシャープ、形状が球形に近い等の利点がある。しかし、その反面、通常は水である溶媒中でトナー粒子から脱溶剤を行うためその製造効率が悪い。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あり、その間多くの時間と、多量の水、エネルギーを必要とするなどの課題がある。
【０００３】
このような課題に対して、本願出願人は、特許文献１に記載されている噴射造粒によるトナー製造方法を提案した。具体的には、このトナー製造方法によれば、トナーの原料となるトナー組成液を液滴噴射する液滴噴射ユニットにて、複数のノズルが形成された薄膜を振動発生手段である電気機械変換素子によって振動させることで、上記薄膜が周期的に上下に振動する。これにより、薄膜で一部構成されている液室内の圧力が周期的に変化し、その周期的変化に対応してノズルから液滴がノズル下に広がる気相の空間へ吐出される。そして、吐出されたトナー液滴は気相の空間内で同一の進行方向に進み、トナー液滴の列を形成する。気相に吐出されたトナー液滴はトナー組成物自体の液相と気相との表面張力差によって球体状に整形され、その後乾燥固化されトナー化される。
【０００４】
しかし、上記特許文献１によれば、吐出されたトナー液滴が空気抵抗によって減速し、続けて直後に吐出されたトナー液滴が先に吐出されたトナー液滴に追い付きはじめる。つまり、トナー液滴の前後で速度差が生じる。その前後の液滴の間隔が徐々に狭くなり、ついには合一する。合一したトナー液滴は体積が増加し、更に空気抵抗を受け減速し、後続のトナー液滴が次々と合一し易くなる。そして、合一したトナー液滴と合一しなかったトナー液滴とが気相内に混在することなる。このため、その後乾燥固化され大きさの異なるトナーが製造されることになり、トナーの均一性が損なわれる。
【０００５】
このようなトナー液滴の合一を解決するために、本願出願人は特許文献２に記載のトナー製造方法を新たに提案した。具体的には、トナー組成液が複数のノズルから連続して吐出され、各ノズルから吐出されたトナー液滴は列をなして気相の下流側の乾燥固化される領域まで搬送される。そして、吐出孔の孔先から乾燥固化される領域までの搬送路中に、乾燥固化される領域に向けて気流を発生させる。この気流に各列のトナー液滴を乗せることで、トナー液滴を合一する速度にならないようにしてトナー液滴の合一を防止している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２では、ポンプ等で圧力を加えて気相中にかなりの風量の気体を供給することで、搬送路中に気流を形成している。気流を気相内に供給する供給口先の近傍では供給される気体の圧力が加わって圧力が高くなり、供給口先の領域の周辺の圧力は低くなる。このため、供給口先の近傍とその周辺に圧力差が生じる。これにより、供給口から気相内へ供給された気流は、圧力が低い領域、つまり周辺の方向に引き付けられ、徐々に広がりはじめる。列をなして搬送されているトナー液滴の搬送方向も気流に乗って周囲に広がりはじめる。そして、上記のように圧力差のある圧力分布が気相内で生じているため、トナー液滴の各列毎で広がる角度が異なる。このため、隣接する列のトナー液滴同士が交差し、乾燥固化される領域に到達する前に合一してしまうという不具合があった。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、トナー液滴の合一を確実に防止できるトナー製造方法、トナー製造装置及びトナーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１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少なくとも１つの吐出孔から吐出して液滴化し、液滴化された上記トナー液滴を気流に乗せて搬送し、搬送されながら固化することでトナーを製造するトナー製造方法において、液滴化された上記トナー液滴を複数の気流に順次乗せながら搬送することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１記載のトナー製造方法において、上記気流の方向は上記トナー液滴の搬送方向と同じであることを特徴とするものである。
更に、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のトナー製造方法において、上記吐出孔が形成された液柱共鳴液室内の上記トナー組成液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上記吐出孔から上記トナー組成液を吐出して液滴化することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１又は２に記載のトナー製造方法において、上記吐出孔が形成された液室内の上記トナー組成液に振動を付与することで、上記吐出孔が形成された薄膜を周期的に振動させて上記吐出孔から上記トナー組成液を吐出して液滴化することを特徴とするものである。
更に、請求項５の発明は、請求項１又は２に記載のトナー製造方法において、上記吐出孔が形成された薄膜に振動を付与することで上記薄膜を周期的に振動させて上記吐出孔から上記トナー組成液を吐出して液滴化することを特徴とするものである。
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少なくとも１つの吐出孔から吐出して液滴化する液滴吐出手段と、液滴化したトナー液滴を固化する固化手段と、該固化手段まで上記トナー液滴を乗せて搬送する気流を発生する気流発生手段と、を有するトナー製造装置において、上記液滴出手段と上記固化手段との搬送路間に該搬送路に沿って上記気流発生手段を複数設け、上記トナー液滴を上記各気流発生手段によって発生した複数の気流に順次乗せて上記固化手段まで搬送することを特徴とするものである。
更に、請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のトナー製造方法、あるいは請求項６記載のトナー製造装置によって製造されることを特徴とするトナーである。
【０００９】
本発明において、トナー組成液を吐出孔から吐出して液滴化されたトナー液滴は吐出孔の孔先から乾燥固化される領域に向かう搬送路中に形成された複数の気流に次々に乗せられて乾燥固化される領域に向けて搬送される。このような搬送を繰り返すことで、吐出されたトナー液滴は、気流に乗って搬送されて上記圧力分布によって気流が徐々に広がりはじめる前に次の気流に乗ることでトナー液滴は列を維持して乾燥固化される領域へ搬送される。これにより、トナー液滴は、合一することなく吐出孔の孔先から乾燥固化される領域まで搬送される。よって、トナー液滴の合一を確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
以上、本発明によれば、トナー液滴の合一を確実に防止できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】トナー製造装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の液滴形成ユニットにおける液滴吐出ヘッドの構成を示す断面図である。
【図３】図１の液滴形成ユニットの構成を示すＡ−Ａ’線断面図である。
【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を示す概略図である。
【図７】実際の液滴吐出の様子を示す図である。
【図８】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】間接振動型吐出手段の構成を示す概略断面図である。
【図１０】間接振動型吐出手段における薄膜の構成を示す底面図である。
【図１１】薄膜の径方向座標と振動変位の関係を示す特性図である。
【図１２】直接振動型吐出手段の構成を示す概略断面図である。
【図１３】直接振動型吐出手段における薄膜の構成を示す底面図である。
【図１４】吐出孔の断面形状の一例を示す断面図である。
【図１５】トナーの製造方法を実施する装置の一例の構成を示す概略図である。
【図１６】１つの補助搬送気流による合一防止手段の構成を示す概略断面図である。
【図１７】本実施形態の２つの補助搬送気流による合一防止手段の構成を示す概略断面図である。
【図１８】本実施形態の合一防止手段によるトナーの個数粒径分布を示す図である。
【図１９】１つの補助搬送気流による合一防止手段によるトナーの個数粒径分布を示す図である。
【図２０】トナー液滴の吐出開始位置からの距離変化におけるトナー液滴の速度変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１はトナー製造装置の全体構成を示す断面図である。図２は図１の液滴形成ユニットにおける液滴吐出ヘッドの構成を示す断面図である。図３は図１の液滴形成ユニットの構成を示すＡ−Ａ’線断面図である。図１に示すトナー製造装置１は、主に、液滴形成ユニット１０及び乾燥捕集ユニット３０を含んで構成されている。液滴形成ユニット１０は、吐出孔によって外部と連通する液噴射領域を有する液室であって後述する条件下のもとで液柱共鳴定在波が発生する液柱共鳴液室内のトナー組成液を液滴として吐出孔から噴射する液滴化手段である液滴吐出ヘッド１１を複数配列して構成されている。各液滴吐出ヘッド１１の両側には液滴吐出ヘッド１１から吐出したトナー組成液の液滴が乾燥捕集ユニット３０側に流出されるように図示していない気流発生手段によって発生する気流が通る気流通路１２が設けられている。また、液滴形成ユニット１０は、トナー原料であるトナー組成液１４を収容する原料収容器１３と、原料収容器１３に収容されているトナー組成液１４を液供給管１６を通して液滴吐出ヘッド１１内の後述する液共通供給路１７に供給し、更に液戻り管２２を通って原料収容器１３に戻すために液供給管１６内のトナー組成液１４を圧送する液循環ポンプ１５とを含んで構成されている。更に、液滴吐出ヘッド１１は、図２に示すように、液共通供給路１７及び液柱共鳴液室１８を含んで構成されている。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、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トナー液滴２１を吐出する吐出孔１９と、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。
【００１３】
また、図１に示す乾燥捕集ユニット３０は、チャンバ３１及びトナー捕集部３２を含んで構成されている。チャンバ３１内では、図示していない気流発生手段によって発生する気流と搬送気流３３が合流した大きな下降気流が形成されている。液滴噴射ユニット１０の液滴吐出ヘッド１１から噴射されたトナー液滴２１は、重力よってのみではなく、搬送気流３３によっても下方に向けて搬送されるため、噴射されたトナー液滴２１が空気抵抗によって減速されることを抑制できる。これにより、トナー液滴２１を連続的に噴射したときに、前に噴射されたトナー液滴２１が空気抵抗によって減速し、後に噴射されたトナー液滴２１が前に噴射されたトナー液滴２１に追い付くことで、トナー液滴２１同士が合一して一体となり、トナー液滴２１の粒径が大きくなることを防止できる。なお、気流発生手段として、上流部分に送風機を設けて加圧する方法と、トナー捕集部３２より吸引して減圧する方法のいずれを採用することもできる。また、トナー捕集部３２には、鉛直方向に平行な軸周りに回転するような回転気流を発生させる回転気流発生装置（図示せず）が配置されている。更に、トナー捕集部３２には、チャンバ３１と連通するトナー捕集チューブ３４を通った乾燥・固化されたトナー粒子を貯留するトナー貯留部３５を有している。
【００１４】
次に、図１のトナー製造装置におけるトナー製造工程について概説する。
図１に示す原料収容器１３に収容されているトナー組成液１４は、当該トナー組成液１４を循環させるための液循環ポンプ１５によって液供給管１６を通って、図３に示す液滴形成ユニット１０の液共通供給路１７内に流入し、図２に示す液滴吐出ヘッド１１の液柱共鳴液室１８に供給される。そして、トナー組成液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からトナー液滴２１が吐出される。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、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（後述の図２１参照）。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を通過したトナー組成液１４は液戻り管２２を流れて原料収容器１３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内のトナー組成液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組成液１４の流量が増加し、液柱共鳴液室１８内にトナー組成液１４が補充される。そして、液柱共鳴液室１８内にトナー組成液１４が補充されると、液共通供給路１７を通過するトナー組成液１４の流量が元に戻り、液供給管１６及び液戻り管２２には装置内を循環するトナー組成液１４の流れが再び形成された状態となる。一方、液滴噴射ユニット１０の液滴吐出ヘッド１１から噴射されたトナー液滴２１は、図１に示すように、重力よってのみではなく、図示していない気流発生手段によって発生する気流が気流通路１２を通り形成される搬送気流３３によって下方に向けて搬送される。次に、トナー捕集部３２における図示していない回転気流発生装置が発生させる回転気流と搬送気流３３とによって、トナー捕集部３２を構成する円錐状内壁面に沿って螺旋気流が形成され、トナー粒子はその螺旋気流にのって層流状態で乾燥、固化される。乾燥、固化されたトナー粒子はトナー捕集チューブ３４を通ってトナー貯留部３５に収納される。
【００１５】
なお、液滴吐出ヘッド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２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３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より小さいことが望ましい。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つの液滴形成ユニット１０に対して複数配置されているほうが好ましい。その範囲に限定はないが、１００〜２０００個の液柱共鳴液室１８が備えられた１つの液滴形成ユニットであれば操作性と生産性が両立でき、もっとも好ましい。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には複数の液柱共鳴液室１８と連通している。
【００１６】
また、液滴吐出ヘッド１１における振動発生手段２０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、弾性板に貼りあわせた形態が望ましい。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。圧電体は、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）等の圧電高分子や、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望ましい。また、上記の１つの材質の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制御できるような構成が望ましい。
【００１７】
更に、吐出孔１９の開口部の直径は、１［μｍ］〜４０［μｍ］の範囲であることが望ましい。１［μｍ］より小さいと、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顔料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恐れがある。また、４０［μｍ］より大きい場合、トナー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３〜６μｍ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。また、図３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ために好ましい。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望ましい。
【００１８】
次に、トナー製造装置における液滴形成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２の液滴吐出ヘッド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と、液柱共鳴液室内のトナー組成液の音速をｃとし、振動発生手段２０から媒質であるトナー組成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。
【００１９】
また、図２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、更に液共通供給路１７側のフレームの端部の高さｈ１（＝約８０［μｍ］）は連通口の高さｈ２（＝約４０［μｍ］）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）
【００２０】
更に、両端が完全に開いている両側開放端の場合にも上記式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、上記式２のＮが奇数で表現される。
【００２１】
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、
ｆ＝Ｎ×ｃ／（４Ｌ）    ・・・（式３）
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。
【００２２】
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）の移動速度がゼロとなる端であり、逆に圧力は極大となる。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が、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、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。例えば、液体の音速ｃが１，２００[ｍ／ｓ]、液柱共鳴液室の長さＬが１．８５[ｍｍ]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、上記式（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１，２００[ｍ/ｓ]、液柱共鳴液室の長さＬが１．８５[ｍｍ]と、上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た場合、上記式（２）より、最も効率の高い共鳴周波数は６４８ｋＨｚと導かれ、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。
【００２３】
なお、図１及び図２に示す液滴形成ユニットの液滴吐出ヘッド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。
【００２４】
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。つまり、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としたとき、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。
【００２５】
Ｎ×ｃ／（４Ｌ）≦ｆ≦Ｎ×ｃ／（４Ｌｅ）            ・・・（式４）
Ｎ×ｃ／（４Ｌ）≦ｆ≦（Ｎ＋１）×ｃ／（４Ｌｅ）    ・・・（式５）
【００２６】
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の比がＬｅ／Ｌ＞０．６であることが好ましい。
【００２７】
以上説明した液柱共鳴現象の原理を用いて、図２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個を超えた場合、１００個の吐出孔１９から所望のトナー液滴を形成させようとすると、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。また、複数の吐出孔１９を開孔する場合、吐出孔間のピッチは２０［μｍ］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２０［μｍ］より大きい場合、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。
【００２８】
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当該様子を示す図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２に示す高さｈ２）に比して固定端となるフレームの高さ（図２に示す高さｈ１）が約２倍以上であるため、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。
【００２９】
同図の（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、同図の（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。これらの同図の（ａ）,（ｂ）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、同図の（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トナー液滴２１が吐出される。
【００３０】
そして、同図の（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へのトナー組成液１４の充填が始まる。その後、同図の（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、トナー組成液１４の充填が終了する。そして、再び、同図の（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からトナー液滴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トナー液滴２１が吐出孔１９から連続的に吐出される。
【００３１】
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２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をレーザーシャドウグラフィ法にて撮影した様子を図７に示す。同図からわかるように、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る。また、図８は駆動周波数２９０［ｋＨｚ］〜３９５［ｋＨｚ］の同一振幅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。同図からわかるように、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。また、図８の特性結果から、第一モードである１３０［ｋＨｚ］においての液滴吐出速度ピークと、第二モードである３４０［ｋＨｚ］においての液滴吐出速度ピークとの間では液滴は吐出しないという液柱共鳴の特徴的な液柱共鳴定在波の周波数特性が液柱共鳴液室内で発生していることがわかる。
【００３２】
次に、膜振動タイプの液滴吐出手段として、間接振動型吐出手段と直接振動型吐出手段について概説する。
図９は間接振動型吐出手段の構成を示す概略断面図である。同図において、図１と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す間接振動型吐出手段１００は、複数の吐出孔１９が形成された薄膜１０１と、この薄膜１０１を振動させる機械的振動手段１０２と、薄膜１０１と機械的振動手段１０２との間にトナー組成液１４を供給する液流路７を形成するフレーム１０３とを備えている。トナー組成液１４は図示されない原料収容器から液循環ポンプによって液供給管を通ってトナー組成液供給口６から供給され、液流路７を通り、トナー組成液排出口８から排出され、図示されない液戻り管を通って再び原料収容器に戻る。
【００３３】
複数の吐出孔１９を有する薄膜１０１は、機械的振動手段１０２の振動面１０４に対して平行に設置されて、薄膜１０１の一部がフレーム１０３に接合固定されている。これにより、機械的振動手段１０２の振動方向とは実質的に垂直な位置関係となる。機械的振動手段１０２の振動発生手段２０の上下面に電圧信号が付与されるように駆動回路１０５が設けられている。そして、駆動信号発生源１０６からの信号が振動発生手段２０に付与されて機械的振動に変換される。電気信号を与える回路としては、表面を絶縁被覆されたリード線が適している。また、機械的振動手段１０２は後述する各種ホーン型振動子、ボルト締めランジュバン型振動子など、振動振幅の大きな素子を用いることが、効率的かつ安定なトナー生産には好適である。
【００３４】
また、機械的振動手段１０２は、振動を発生する振動発生手段２０と、この振動発生手段２０で発生した振動を増幅する振動増幅手段１０７とで構成されている。駆動信号発生源１０６から所要周波数の駆動電圧（駆動信号）が振動発生手段２０の電極１０９間に印加されることによって、振動発生手段２０に振動が励起される。この振動が振動増幅手段１０７で増幅され、薄膜１０１と平行に配置される振動面１０４が周期的に振動する。これにより、この振動面１０４の振動による周期的な圧力によって薄膜１０１が所要周波数で振動する。なお、図９の振動発生手段２０は１つの振動発生部材１０８を電極１０９で挟んでいる構成になっているが、これを複数重ねた構造となっていても構わない。
【００３５】
この振動発生手段２０としては、薄膜１０１に対して確実な縦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く、適宜選択して使用することができる。しかし、薄膜１０１を振動させることから、振動発生手段２０の振動発生部材１０８には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。圧電体は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換する機能を有する。具体的には、電圧を印加することにより、たわみ振動が励起され、薄膜１０１を振動させることが可能となる。
【００３６】
撓み振動は、図１１に示すように、薄膜１０１の中心で変位ΔＬが最大（ΔＬmax）となる断面形状となり、振動方向に周期的に上下振動する。薄膜１０１が周期的に上下振動することで吐出孔１９からトナー液滴２１が周期的に吐出することとなる。トナー液滴２１が吐出できる薄膜１０１の速度範囲は図１１のような関係があり、吐出可能な面積範囲は限られるため、この面積範囲に吐出孔１９を形成することが望ましい。吐出孔１９は図１０に示すように薄膜１０１の中心部に配置されている。
【００３７】
振動発生手段２０を構成する振動発生部材１０８の圧電体としては、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為、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、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ＫＮｂＯ3、等の単結晶などが挙げられる。
【００３８】
機械的振動手段１０２は、吐出孔１９を有する薄膜１０１に対して垂直方向の振動を与えるものであれば、どのような配置でもよいが、振動面１０４と薄膜１０１とは平行に配置される。
【００３９】
図示した例では振動発生手段２０と振動増幅手段１０７で構成される機械的振動手段１０２としてホーン型振動子を用いている。このホーン型振動子は、圧電素子などの振動発生手段２０の振幅を振動増幅手段１０７で増幅することができるため、機械的振動を発生する振動発生手段２０自体は小さな振動でよく、機械的負荷が軽減するために生産装置としての長寿命化につながる。ホーン型振動子としては、公知の代表的なホーン形状でよく。目的に合わせて適宜形状を選択することができる。また、振動発生手段２０としては、特に高強度なボルト締めランジュバン型振動子を用いることもできる。このボルト締めランジュバン型振動子は圧電セラミックスが機械的に結合されており、高振幅励振時に破損することがない。
【００４０】
機械的振動手段１０２の大きさは、発振振動数の減少に伴い大きくなることが一般的であり、必要な周波数に応じて、適宜振動手段に直接穴あけ加工を施し貯留部を設けることができる。また、貯留部全体を効率的に振動させることも可能である。
【００４１】
図１２は直接振動型吐出手段の構成を示す概略断面図である。同図において、図９と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。同図に示す直接振動型吐出手段２００は、少なくともトナー液滴２１を吐出させる吐出孔１９を備えた薄膜１０１と、薄膜１０１を振動させるための円環状振動発生手段２０１と、トナー組成液１４を供給する流路７を設けたフレーム１０３とを備えている。トナー組成液１４は図示されない原料収容器から液循環ポンプによって液供給管を通ってトナー組成液供給口６から供給される。そして、トナー組成液１４は流路７を通り、トナー組成液排出口８から排出され、図示されない液戻り管を通って再び原料収容器に戻る。
【００４２】
薄膜１０１は、外周部をフレーム１０３に接合固定している。円環状振動発生手段２０１は、この薄膜１０１の吐出孔１９を設けた領域の周囲に配されている。この円環状振動発生手段２０１は、円環状圧電体２０２と電極１０９によって構成されている。電極１０９に駆動回路１０５を通じて駆動信号発生源１０６から所要周波数の駆動電圧（駆動信号）が印加される。これにより、例えば撓み振動を発生する。円環状圧電体２０２の種類や電極１０９は間接振動型吐出手段１００で用いるものと同じものを用いることができる。
【００４３】
撓み振動は間接振動型吐出手段１００と同様に、図１１のように薄膜の中心で変位ΔＬが最大（ΔＬmax）となる断面形状となり、振動方向に周期的に上下振動する。膜が周期的に上下振動することで吐出孔１９からトナー液滴２１が周期的に吐出される。トナー液滴２１が吐出できる薄膜１０１の速度範囲は図１１のような関係があり、吐出可能な面積範囲は限られるため、この面積範囲に吐出孔１９を形成することが望ましい。吐出孔１９は図１３に示すように薄膜１０１及び円環状振動手段２０１の中心部に配置されている。
【００４４】
（液滴形成メカニズム）
次に、間接振動型液滴吐出手段１００及び直接振動型液滴吐出手段２００による液滴形成のメカニズムについて概説する。
上述したような、いずれの液滴吐出手段によれば、流路７に臨む複数の吐出孔１９を有する薄膜１０１に振動発生手段によって発生した振動を伝播させて、薄膜１０１を周期的に振動させる。そして、比較的大面積の領域に複数の吐出孔１９を配置し、それら複数の吐出孔１９より液滴を周期的に、安定に形成して放出することができる。
【００４５】
円形薄膜の振動により、円形膜各所に設けられたノズル近傍の液体には、膜の振動速度Ｖｍに比例した音圧Ｐａｃが発生する。音圧は、媒質（トナー組成液）の放射インピーダンスＺｒの反作用として生じることが知られており、音圧は、放射インピーダンスと膜振動速度Ｖｍの積で下記式（６）の方程式を用いて表される。
Ｐａｃ（ｒ，ｔ）＝Ｚｒ・Ｖｍ（ｒ，ｔ）      ・・・（式６）
膜の振動速度Ｖｍは時間とともに周期的に変動しているため時間（ｔ）の関数であり、例えばサイン波形、矩形波形など、様々な周期変動を形成することが可能である。また、前述のとおり膜の各所で振動方向の振動変位は異なっており、Ｖｍは、膜上の位置座標の関数でもある。ここで用いられる膜の振動形態は、上述のとおり軸対象である。したがって、実質的には半径（ｒ）座標の関数となる。
【００４６】
以上のように、分布を持った膜の振動変位速度に対して、それに比例する音圧が発生し、音圧の周期的変化に対応してトナー組成液が、気相へ吐出される。気相へ周期的に排出されたトナー組成液は、液相と気相との表面張力差によって球体を形成するため、液滴化が周期的に発生する。
【００４７】
液滴化を可能とする膜の振動周波数としては２０ｋＨｚ〜２．０ＭＨｚの領域が用いられ、５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲がより好適に用いられる。２０ｋＨｚ以上の振動周期であれば、液体の励振によって、トナー組成液中の顔料やワックスなどの微粒子の分散が促進される。更には、前記音圧の変位量が、１０ｋＰａ以上となることによって、上述の微粒子分散促進作用がより好適に発生する。
【００４８】
（複数のノズルを有する薄膜）
吐出孔１９を有する薄膜１０１は、先にも述べたように、トナー組成物の溶解乃至分散液を、吐出させて液滴とする部材である。この薄膜１０１の材質、吐出孔１９の形状としては、特に制限はなく、適宜選択した形状とすることができる。例えば、薄膜１０１は厚み５〜５００μｍの金属板で形成され、かつ吐出孔１９の開口径が３〜３０μｍであることが、吐出孔１９からトナー組成液１４のトナー液滴２１を噴射させるときに、極めて均一な粒子径を有する微小液滴を発生させる観点から好ましい。なお、吐出孔１９の開口径は、真円であれば直径を意味し、楕円であれば短径を意味する。また、複数の吐出孔１９の個数は、２〜３０００個が好ましい。吐出孔１９の断面形状は間接振動型液滴吐出手段を示す図９や直接振動型液滴吐出手段を示す図１２においては吐出孔１９の開口部と接液面とで大きさが変わらない形状として記載されているが、適宜断面形状を変更することができる。
【００４９】
図１４は吐出孔の断面形状の一例を示す断面図である。同図の（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である。薄膜１０１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。同図の（ｂ）は吐出孔１９の接液面から吐出口に向かって一定のノズル角度３０１を持って開口径が狭くなるような形状である。このノズル角度３０１は適宜変更することができる。同図の（ａ）と同様にノズル角度３０１によって薄膜１０１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、そのノズル角度の範囲は６０〜９０°が好ましい。６０°より小さいと液に圧力がかかりにくく、さらに薄膜１０１の加工もし難いため好ましくない。ノズル角度３０１が９０°である場合は同図の（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。９１°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。同図の（ｄ）は同図の（ａ）と同図の（ｃ）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。
【００５０】
先に説明した液滴吐出手段から気体中に吐出させたトナー組成液の液滴を乾燥させた後に、捕集することで本発明のトナーを得ることができる。ここでは乾燥及び捕集を行う手段について概説する。
【００５１】
図１５はトナーの製造方法を実施する装置の一例の構成を示す概略図である。トナー製造装置１は、主に、液滴吐出手段２及び乾燥捕集ユニット４００を含んで構成されている。液滴吐出手段２は、前述のように幾つかの方式の液滴吐出手段を適宜用いることができる。液滴吐出手段２には、トナー組成液１４を収容する原料収容器１３に収容されているトナー組成液１４を通す液供給管１６と、原料収容器１３に戻す液戻り管２２とが接続されている。また、液供給管１６を通って原料収容器１３に戻すために液供給管１６内のトナー組成液１４を圧送する液循環ポンプ１５が連結されて、トナー組成液１４を随時液滴吐出手段２に供給できる。液供給管１６には圧力測定器Ｐ１が、乾燥捕集ユニットには圧力測定器Ｐ２がそれぞれ設けられている。液滴吐出手段２への送液圧力及び乾燥捕集ユニット内の圧力は圧力測定器Ｐ１、Ｐ２によって管理される。このときに、（圧力測定器Ｐ１の圧力値Ｐ１）＞（圧力測定器Ｐ２の圧力値Ｐ２）の関係であると、トナー組成液１４が吐出孔（図示せず）から染み出す恐れがある。逆に、圧力値Ｐ１＜圧力値Ｐ２の場合には液滴吐出手段２に吐出孔から気体が入り、吐出が停止する恐れがある。そのため、圧力値Ｐ１≒圧力値Ｐ２があることが望ましい。つまり、液滴吐出手段２と気相内の圧力状態が均等に保たれていることが望ましい。
【００５２】
図１５に示す乾燥捕集ユニット４００は、チャンバ４０１、トナー捕集手段４０２及びトナー貯留部４０３を含んで構成されている。乾燥工程のメカニズムを以下で示す。トナー組成液１４で構成されたトナー液滴２１は液滴吐出手段２から吐出された直後は液体の状態であるが、チャンバ内を搬送される間にトナー組成液中に含まれる揮発溶剤が揮発することで乾燥が進行し、液体から固体に変化する。このような状態ではもはや粒子同士が接触しても合一は生じないため、トナー捕集手段４０２によってトナー粉体として回収することができ、トナー貯留部４０３に格納することができる。トナー貯留部４０３に格納されたトナーは必要に応じて更に別工程で乾燥される。
【００５３】
チャンバ４０１内では、搬送気流導入口４０４から作られる下降気流の搬送気流が形成されている。液滴吐出手段２から吐出されたトナー液滴２１は、重力よってのみではなく、搬送気流によっても下方に向けて搬送されるため、噴射されたトナー液滴２１が空気抵抗によって減速されることを抑制できる。これにより、トナー液滴２１を連続的に噴射したときに、前に噴射されたトナー液滴２１が乾燥する前に空気抵抗によって減速し、後に噴射されたトナー液滴２１が前に噴射されたトナー液滴２１に追い付く。そして、トナー液滴２１同士が合一して一体となり、トナー液滴２１の粒径が大きくなることを抑制できる。図１５では液滴吐出手段２は重力方向に向かってトナー液滴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。なお、気流発生手段として、チャンバ４０１上部の搬送気流導入口４０４に送風機を設けて加圧する方法と、搬送気流排出口４０５より吸引する方法のいずれを採用することもできる。トナー捕集手段４０２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等を用いることができる。
【００５４】
搬送気流はトナー液滴２１同士の合一を抑制することができれば、特に気流の状態として限定されることは無く層流や旋回流や乱流であっても構わない。搬送気流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。前述のようにトナー液滴２１が乾燥することで合一しなくなる性質があるために、トナー液滴２１の乾燥を促進できる条件を持つことが好ましい。このことから、トナー組成液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。また、チャンバ４０１内に搬送気流の気流状態を変えるような手段をとっても構わない。搬送気流はトナー液滴２１同士の合一を防止すだけでなく、液滴がチャンバ４０１に付着することを防止することに用いても良い。
【００５５】
以上説明したように、液滴乾燥捕集手段では合一を搬送気流によって抑えているが、これが充分でない場合は更なる合一防止手段を取り入れることもできる。合一防止手段としては、液滴吐出手段付近での補助搬送気流の導入や、液滴への同一極性の帯電、および電界制御等が挙げられ、適宜用いることができる。
【００５６】
図１６は１つの補助搬送気流による合一防止手段の構成を示す概略断面図である。液滴吐出手段２の周りにはシュラウド５０１が配置されており、その一部に補助搬送気流導入口５０２が配置されている。補助搬送気流導入口５０２から導入された気体はシュラウド５０１によって形成された気流通路１２を通って液滴吐出手段２の吐出孔１９の周辺に補助搬送気流５０３が作られる。ただし、補助搬送気流５０３は補助搬送気流導入口５０２から導入されるだけでなく、搬送気流排出口から引圧で引かれた気体により生ずることもある。液滴吐出手段２から吐出されたトナー液滴２１は順次補助搬送気流５０３によって、液滴吐出手段２の近傍においては速度を落とすことなく移動するので、液滴同士の合一の頻度はきわめて低く抑えることができる。補助搬送気流５０３の速度は液滴吐出手段２から吐出された直後の液滴速度に対して同じか早いことが望ましく、それより遅い場合は逆効果となる場合もある。
【００５７】
図１６に示すように、補助搬送気流５０３はトナー液滴２１の進行方向と同一であることが望ましいが、合一を防ぐことができれば液滴吐出方向と補助搬送気流の方向が同じである必要は無い。シュラウド５０１の形状は図１６に示すように液滴吐出手段２の吐出孔１９付近で開口部を絞ることによって流速を制御しても良いが、絞りを持たせなくても良適宜選択できる。補助搬送気流５０３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。
【００５８】
図１７は本実施形態の２つの補助搬送気流による合一防止手段の構成を示す概略断面図である。液滴吐出手段２の周りにはシュラウド５０１が２段に配置されている。各補助搬送気流導入口５０２から導入された気体は、各シュラウド５０１によって形成された気流通路１２を通って液滴吐出手段２の吐出孔１９の周辺に補助搬送気流５０３がそれぞれ作られる。液滴吐出手段２から吐出されたトナー液滴２１は、第１段目の補助搬送気流５０３によって液滴吐出手段２の近傍においては速度を落とすことなく移動し、更に第２段目の補助搬送気流５０３によって速度を落とすことなく移動する。このため、乾燥領域に至ってトナー液滴２１が固化するまでトナー液滴２１の速度は維持され、液滴同士の合一の頻度はきわめて低く抑えることができる。このようにして捕集したトナーの粒径分布を示す図１８からわかるように、ほとんど単一粒径のトナー粒子しか存在しないことがわかる。これは前述のように吐出されたトナー液滴２１が合一することなく、単一粒径のトナー粒子が乾燥して得られていることを示すものである。なお、本実施形態では２つの補助搬送気流による合一防止手段を設けたが、３つ以上の補助搬送気流を気相内に供給する構成でもよい。
【００５９】
一方で、液敵状態が合一した場合の捕集したトナーの粒径分布を示す図１９からわかるように、微量の搬送気流や補助搬送気流を用いていないだけで他の構成や条件等は図１８におけるものと同じとする。液滴吐出手段２から吐出したトナー液滴２１は空気抵抗を受けて吐出速度が急速に低下し、かつ自然落下を始める。吐出速度が低下すると液滴間距離が短くなり、やがては液滴間の合一を生じるようになる。また、合一した粒子は空気抵抗が増し、乾燥も遅れるために更に別の液滴と合一を引き起こすようになる。そして、数個の液滴が合一する場合もあり、これが乾燥すると合一した後に乾燥した粒子を生じ、結果として得られるトナーの粒径分布は広くなる。図１９に示す粒径分布は捕集したトナーの一例であるが、図中の基本粒径と示したピークを構成する乾燥粒子は合一しなかったトナー液滴２１がそのまま乾燥固化したものである。２倍と記載されたピークを形成する乾燥粒子はトナー液滴２１が吐出後に合一した後に乾燥固化してえられたものである。同様に３倍、４倍、それ以上の合一が進行していることが粒径分布測定結果から推測することができる。ここで、粒径分布測定はフロー式粒子像解析装置（シスメックス社  ＦＰＩＡ−２０００）を用い解析を行うことができる。粒度分布としては体積平均粒子径（Ｄｖ）と個数平均粒子径（Ｄｎ）の比で比較することができ、Ｄｖ／Ｄｎで示すことができる。Ｄｖ／Ｄｎ値は最も小さいもので１．０であり、これはすべての粒径が同一であることを示している。Ｄｖ／Ｄｎが大きいほど粒径分布が広いことを示す。一般的な粉砕トナーはＤｖ／Ｄｎ＝１．１５〜１．２５程度である。また、重合トナーはＤｖ／Ｄｎ＝１．１０〜１．１５程度である。本発明のトナーはＤｖ／Ｄｎ＝１．１５以下とすることで印刷品質に効果が確認されており、より好ましくはＤｖ／Ｄｎ＝１．１０以下である。電子写真システムにおいては粒径分布が狭いことが現像工程、転写工程、定着工程に求められるため、このような粒径分布の広がりは望ましくない。また、安定的に高精細な画質を得るためにはＤｖ／Ｄｎ＝１．１５以下が望ましく、より高精細な画像を得るためにはＤｖ／Ｄｎ＝１．１０以下がよい。
【００６０】
必要に応じて、さらに流動床乾燥や真空乾燥といった二次乾燥が行われる。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。そのため、使用者及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。
【００６１】
次に、微粒子の一例として本発明に係るトナーについて説明する。
本発明に係るトナーは上述した本実施の形態に係るトナー製造装置のように、本発明を適用したトナーの製造方法により製造されたトナーであり、これによ、粒度分布が単分散なものが得られる。
【００６２】
具体的には、トナーの粒度分布（重量平均粒径／数平均粒径）としては、１．００〜１．１５の範囲内にあるのが好ましい。より好ましくは１．００〜１．０５である。また、重量平均粒径としては、１〜２０［μｍ］の範囲内にあることが好ましく、より好ましくは３〜１０［μｍ］である。
【００６３】
次に、本発明で使用できるトナー材料について説明する。先ず、前述したようにトナー組成物を溶媒に分散、溶解させたトナー組成液について説明する。
トナー材料としては、従来の電子写真用トナーと全く同じ物が使用できる。すなわち、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオール系樹脂、エポキシ系樹脂、等のトナーバインダーを各種有機溶媒に溶解し、着色剤を分散、かつ、離型剤を分散又は溶解し、これを前記トナー製造方法により微小液滴とし乾燥固化させることで、目的とするトナー粒子を作製することが可能である。
【００６４】
〔トナー用材料〕
トナー用材料としては、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。
【００６５】
〔樹脂〕
樹脂としては、少なくとも結着樹脂が挙げられる。
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が、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。
【００６６】
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−フエニルスチレン、ｐ−エチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−アミルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−へキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−クロルスチレン、３，４−ジクロロスチレン、ｍ−ニトロスチレン、ｏ−ニトロスチレン、ｐ−ニトロスチレン等のスチレン、又はその誘導体、などが挙げられる。
【００６７】
アクリル系単量体としては、例えば、アクリル酸、あるいはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ｎ−ドデシル、アクリル酸２−エチルへキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル酸、又はそのエステル類、などが挙げられる。
【００６８】
メタクリル系単量体としては、例えば、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ｎ−ドデシル、メタクリル酸２−エチルへキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸又はそのエステル類、などが挙げられる。
【００６９】
前記ビニル重合体、又は共重合体を形成する他のモノマーの例としては、以下の（１）〜（１８）が挙げられる。（１）エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフイン類；（２）ブタジエン、イソプレン等のポリエン類；（３）塩化ビニル、塩化ビニルデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル類；（４）酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類；（５）ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類；（６）ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類；（７）Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドン等のＮ−ビニル化合物；（８）、ビニルナフタリン類；（９）アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸若しくはメタクリル酸誘導体等；（１０）マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸の如き不飽和二塩基酸；（１１）マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物の如き不飽和二塩基酸無水物；（１２）マレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸モノブチルエステル、シトラコン酸モノメチルエステル、シトラコン酸モノエチルエステル、シトラコン酸モノブチルエステル、イタコン酸モノメチルエステル、アルケニルコハク酸モノメチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、メサコン酸モノメチルエステルの如き不飽和二塩基酸のモノエステル；（１３）ジメチルマレイン酸、ジメチルフマル酸の如き不飽和二塩基酸エステル；（１４）クロトン酸、ケイヒ酸の如きα，β−不飽和酸；（１５）クロトン酸無水物、ケイヒ酸無水物の如きα，β−不飽和酸無水物；（１６）該α，β−不飽和酸と低級脂肪酸との無水物、アルケニルマロン酸、アルケニルグルタル酸、アルケニルアジピン酸、これらの酸無水物及びこれらのモノエステルの如きカルボキシル基を有するモノマー；（１７）２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸ヒドロキシアルキルエステル類；（１８）４−（１−ヒドロキシ−１−メチルブチル）スチレン、４−（１−ヒドロキシ−１−メチルへキシル）スチレンの如きヒドロキシ基を有するモノマー。
【００７０】
本発明に係るトナーにおいて、結着樹脂のビニル重合体、又は共重合体は、ビニル基を２個以上有する架橋剤で架橋された架橋構造を有していてもよい。この場合に用いられる架橋剤としては、芳香族ジビニル化合物として、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、などが挙げられる。アルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として、例えば、エチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６へキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの、などが挙げられる。エーテル結合を含むアルキル鎖で結ばれたジアクリレート化合物類として、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール＃４００ジアクリレート、ポリエチレングリコール＃６００ジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、これらの化合物のアクリレートをメタアクリレートに代えたもの、などが挙げられる。
【００７１】
その他、芳香族基及びエーテル結合を含む鎖で結ばれたジアクリレート化合物、ジメタクリレート化合物も挙げられる。ポリエステル型ジアクリレート類として、例えば、商品名ＭＡＮＤＡ（日本化薬社製）が挙げられる。
【００７２】
多官能の架橋剤としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、オリゴエステルアクリレート及び以上の化合物のアクリレートをメタクリレートに代えたもの、トリアリルシアヌレート、トリアリルトリメリテートが挙げられる。
【００７３】
これらの架橋剤は、他のモノマー成分１００質量部に対して、０．０１〜１０質量部用いることが好ましく、０．０３〜５質量部用いることがより好ましい。これらの架橋性モノマーのうち、トナー用樹脂に定着性、耐オフセット性の点から、芳香族ジビニル化合物（特にジビニルベンゼン）、芳香族基及びエーテル結合を１つ含む結合鎖で結ばれたジアクリレート化合物類が好適に挙げられる。これらの中でも、スチレン系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体となるようなモノマーの組み合わせが好ましい。
【００７４】
本発明のビニル重合体又は共重合体の製造に用いられる重合開始剤としては、例えば、２，２'−アゾビスイソブチロニトリル、２，２'−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２'−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２'−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、ジメチル−２，２'−アゾビスイソブチレート、１，１'−アゾビス（１−シクロへキサンカルボニトリル）、２−（カルバモイルアゾ）−イソブチロニトリル、２，２'−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、２−フェニルアゾ−２'，４'−ジメチル−４'−メトキシバレロニトリル、２，２'−アゾビス（２−メチルプロパン）、メチルエチルケトンパ−オキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、シクロへキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類、２，２−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジークミルパーオキサイド、α−（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）イソプロピルべンゼン、イソブチルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｍ−トリルパーオキサイド、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−２−エチルへキシルパーオキシジカーボネート、ジ−ｎ−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−２−エトキシエチルパーオキシカーボネート、ジ−エトキシイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ（３−メチル−３−メトキシブチル）パーオキシカーボネート、アセチルシクロへキシルスルホニルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルへキサレート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔｅｒｔ−ブチル−オキシベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソフタレート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキアリルカーボネート、イソアミルパーオキシ−２−エチルへキサノエート、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシへキサハイドロテレフタレート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシアゼレート、などが挙げられる。
【００７５】
結着樹脂がスチレン−アクリル系樹脂の場合、樹脂成分のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に可溶分のＧＰＣによる分子量分布で、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つのピークが存在し、分子量１０万以上の領域に少なくとも１つのピークが存在する樹脂が、定着性、オフセット性、保存性の点で好ましい。また、ＴＨＦ可溶分としては、分子量分布１０万以下の成分が５０〜９０％となるような結着樹脂が好ましく、分子量５千〜３万の領域にメインピークを有する結着樹脂がより好ましく、５千〜２万の領域にメインピークを有する結着樹脂が最も好ましい。
【００７６】
結着樹脂がスチレン−アクリル系樹脂等のビニル重合体のときの酸価としては、０．１［ｍｇＫＯＨ／ｇ］〜１００［ｍｇＫＯＨ／ｇ］であることが好ましく、０．１［ｍｇＫＯＨ／ｇ］〜７０［ｍｇＫＯＨ／ｇ］であることがより好ましく、０．１［ｍｇＫＯＨ／ｇ］〜５０［ｍｇＫＯＨ／ｇ］であることが最も好ましい。
【００７７】
ポリエステル系重合体を構成するモノマーとしては、以下のものが挙げられる。
２価のアルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールＡ、又は、ビスフェノールＡにエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の環状エーテルが重合して得られるジオール、などが挙げられる。
【００７８】
ポリエステル樹脂を架橋させるためには、３価以上のアルコールを併用することが好ましい。
前記３価以上の多価アルコールとしては、ソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、例えば、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタトリオール、グリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，３，５−トリヒドロキシベンゼン、などが挙げられる。
【００７９】
ポリエステル系重合体を形成する酸成分としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のべンゼンジカルボン酸類又はその無水物、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等のアルキルジカルボン酸類又はその無水物、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アルケニルコハク酸、フマル酸、メサコン酸等の不飽和二塩基酸、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、アルケニルコハク酸無水物等の不飽和二塩基酸無水物、などがあげられる。また、３価以上の多価カルボン酸成分としては、トリメット酸、ピロメット酸、１，２，４−ベンゼントリカルボン酸、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシ−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカルボキシ）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、エンポール三量体酸、又はこれらの無水物、部分低級アルキルエステル、などが挙げられる。
【００８０】
結着樹脂がポリエステル系樹脂の場合は、樹脂成分のＴＨＦ可溶成分の分子量分布で、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く、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。
【００８１】
結着樹脂がポリエステル樹脂の場合、その酸価としては、０．１［ｍｇＫＯＨ／ｇ］〜１００［ｍｇＫＯＨ／ｇ］であることが好ましく、０．１［ｍｇＫＯＨ／ｇ］〜７０［ｍｇＫＯＨ／ｇ］であることがより好ましく、０．１［ｍｇＫＯＨ／ｇ］〜５０［ｍｇＫＯＨ／ｇ］であることが最も好ましい。
【００８２】
本発明において、結着樹脂の分子量分布は、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。
【００８３】
本発明に係るトナーに使用できる結着樹脂としては、前記ビニル重合体成分及びポリエステル系樹脂成分の少なくともいずれか中に、これらの両樹脂成分と反応し得るモノマー成分を含む樹脂も使用することができる。ポリエステル系樹脂成分を構成するモノマーのうちビニル重合体と反応し得るものとしては、例えば、フタル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸又はその無水物、などが挙げられる。ビニル重合体成分を構成するモノマーとしては、カルボキシル基又はヒドロキシ基を有するものや、アクリル酸若しくはメタクリル酸エステル類が挙げられる。
【００８４】
また、ポリエステル系重合体、ビニル重合体とその他の結着樹脂を併用する場合、全体の結着樹脂の酸価が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。
【００８５】
本発明において、トナー組成物の結着樹脂成分の酸価は、以下の方法により求め、基本操作はＪＩＳ  Ｋ−００７０に準ずる。
（１）試料は予め結着樹脂（重合体成分）以外の添加物を除去して使用するか、結着樹脂及び架橋された結着樹脂以外の成分の酸価及び含有量を予め求めておく。試料の粉砕品０．５〜２．０［ｇ］を精秤し、重合体成分の重さをＷ［ｇ］とする。例えば、トナーから結着樹脂の酸価を測定する場合は、着色剤又は磁性体等の酸価及び含有量を別途測定しておき、計算により結着樹脂の酸価を求める。
（２）３００［ｍｌ］のビーカーに試料を入れ、トルエン／エタノール（体積比４／１）の混合液１５０［ｍｌ］を加え溶解する。
（３）０．１［ｍｏｌ／ｌ］のＫＯＨのエタノール溶液を用いて、電位差滴定装置を用いて滴定する。
（４）この時のＫＯＨ溶液の使用量をＳ［ｍｌ］とし、同時にブランクを測定し、この時のＫＯＨ溶液の使用量をＢ［ｍｌ］とし、以下の式で算出する。ただしｆはＫＯＨのファクターである。
酸価［ｍｇＫＯＨ／ｇ］＝[（Ｓ−Ｂ）×ｆ×５．６１]／Ｗ
【００８６】
トナーの結着樹脂及び結着樹脂を含む組成物は、トナー保存性の観点から、ガラス転移温度（Ｔｇ）が３５〜８０［℃］であるのが好ましく、４０〜７５［℃］であるのがより好ましい。Ｔｇが３５［℃］より低いと高温雰囲気下でトナーが劣化しやすく、また定着時にオフセットが発生しやすくなることがある。また、Ｔｇが８０［℃］を超えると、定着性が低下することがある。
【００８７】
本発明で使用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。
【００８８】
磁性体として具体的に例示すると、Ｆｅ３Ｏ４、γ−Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＦｅ２Ｏ４、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＣｄＦｅ２Ｏ４、Ｇｄ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＣｕＦｅ２Ｏ４、ＰｂＦｅ１２Ｏ、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＮｄＦｅ２Ｏ、ＢａＦｅ１２Ｏ１９、ＭｇＦｅ２Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ＬａＦｅＯ３、鉄粉、コバルト粉、ニッケル粉、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種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも特に、四三酸化鉄、γ−三二酸化鉄の微粉末が好適に挙げられる。
【００８９】
また、異種元素を含有するマグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の磁性酸化鉄、又はその混合物も使用できる。異種元素を例示すると、例えば、リチウム、ベリリウム、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、ゲルマニウム、ジルコニウム、錫、イオウ、カルシウム、スカンジウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、などが挙げられる。好ましい異種元素としては、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、リン、又はジルコニウムから選択される。異種元素は、酸化鉄結晶格子の中に取り込まれていてもよいし、酸化物として酸化鉄中に取り込まれていてもよいし、又は表面に酸化物あるいは水酸化物として存在していてもよいが、酸化物として含有されているのが好ましい。
【００９０】
異種元素は、磁性体生成時にそれぞれの異種元素の塩を混在させ、ｐＨ調整により、粒子中に取り込むことができる。また、磁性体粒子生成後にｐＨ調整、あるいは各々の元素の塩を添加しｐＨ調整することにより、粒子表面に析出することができる。
【００９１】
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［μｍ］〜２［μｍ］が好ましく、０．１［μｍ］〜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。
【００９２】
また、磁性体の磁気特性としては、１０Ｋエルステッド印加での磁気特性がそれぞれ、抗磁力２０〜１５０エルステッド、飽和磁化５０〜２００［ｅｍｕ／ｇ］、残留磁化２〜２０［ｅｍｕ／ｇ］のものが好ましい。磁性体は、着色剤としても使用することができる。
【００９３】
〔着色剤〕
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が、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、などが挙げられる。
【００９４】
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。
【００９５】
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、先にあげた変性、未変性ポリエステル樹脂の他に、例えば、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、脂肪族叉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、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種以上を混合して使用してもよい。
【００９６】
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、混練して得ることができる。この際、着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いる事ができる。また、いわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の、水を含んだ水性ペーストを、樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も、着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため、乾燥する必要がなく、好適に使用される。混合混練するには、３本ロールミル等の高せん断分散装置が好適に使用される。
【００９７】
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。
【００９８】
また、マスターバッチ用の樹脂は、酸価が３０［ｍｇＫＯＨ／ｇ］以下、アミン価が１〜１００で、着色剤を分散させて使用することが好ましく、酸価が２０［ｍｇＫＯＨ／ｇ］以下、アミン価が１０〜５０で、着色剤を分散させて使用することがより好ましい。酸価が３０［ｍｇＫＯＨ／ｇ］を超えると、高湿下での帯電性が低下し、顔料分散性も不十分となることがある。また、アミン価が１未満であるとき、及び、アミン価が１００を超えるときにも、顔料分散性が不十分となることがある。なお、酸価はＪＩＳ  Ｋ００７０に記載の方法により測定することができ、アミン価はＪＩＳ  Ｋ７２３７に記載の方法により測定することができる。
【００９９】
また、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、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。
【０１００】
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。
【０１０１】
分散剤の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにおけるスチレン換算重量での、メインピークの極大値の分子量で、５００〜１０００００が好ましく、顔料分散性の観点から、３０００〜１０００００がより好ましい。特に、５０００〜５００００が好ましく、５０００〜３００００が最も好ましい。分子量が５００未満であると、極性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがあり、分子量が１０００００を超えると、溶剤との親和性が高くなり、着色剤の分散性が低下することがある。
【０１０２】
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。
【０１０３】
〔ワックス〕
本発明で用いるトナー組成液は、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が、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。
【０１０４】
ワックスの例としては、更に、パルミチン酸、ステアリン酸、モンタン酸、あるいは更に直鎖のアルキル基を有する直鎖アルキルカルボン酸類等の飽和直鎖脂肪酸、プランジン酸、エレオステアリン酸、バリナリン酸等の不飽和脂肪酸、ステアリルアルコール、エイコシルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウピルアルコール、セリルアルコール、メシリルアルコール、あるいは長鎖アルキルアルコール等の飽和アルコール、ソルビトール等の多価アルコール、リノール酸アミド、オレフィン酸アミド、ラウリン酸アミド等の脂肪酸アミド、メチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド等の飽和脂肪酸ビスアミド、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、Ｎ，Ｎ'−ジオレイルアジピン酸アミド、Ｎ，Ｎ'−ジオレイルセパシン酸アミド等の不飽和脂肪酸アミド類、ｍ−キシレンビスステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ−ジステアリルイソフタル酸アミド等の芳香族系ビスアミド、ステアリン酸カルシウム、ラウリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸金属塩、脂肪族炭化水素系ワックスにスチレンやアクリル酸等のビニル系モノマーを用いてグラフト化させたワックス、ベヘニン酸モノグリセリド等の脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化合物、植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物が挙げられる。
【０１０５】
より好適な例としては、オレフィンを高圧下でラジカル重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィン重合時に得られる低分子量副生成物を精製したポリオレフィン、低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒の如き触媒を用いて重合したポリオレフィン、放射線、電磁波又は光を利用して重合したポリオレフィン、高分子量ポリオレフィンを熱分解して得られる低分子量ポリオレフィン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、ジントール法、ヒドロコール法、アーゲ法等により合成される合成炭化水素ワックス、炭素数１個の化合物をモノマーとする合成ワックス、水酸基又はカルボキシル基の如き官能基を有する炭化水素系ワックス、炭化水素系ワックスと官能基を有する炭化水素系ワックスとの混合物、これらのワックスを母体としてスチレン、マレイン酸エステル、アクリレート、メタクリレート、無水マレイン酸の如きビニルモノマーでグラフト変性したワックスが挙げられる。
【０１０６】
また、これらのワックスを、プレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法又は溶液晶析法を用いて分子量分布をシャープにしたものや、低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものも好ましく用いられる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
また、２種以上の異なる種類のワックスを併用することにより、ワックスの作用である可塑化作用と離型作用を同時に発現させることができる。可塑化作用を有するワックスの種類としては、例えば融点の低いワックス、分子の構造上に分岐のあるものや極性基を有する構造のもの、などが挙げられる。離型作用を有するワックスとしては、融点の高いワックスが挙げられ、その分子の構造としては、直鎖構造のものや、官能基を有さない無極性のものが挙げられる。使用例としては、２種以上の異なるワックスの融点の差が１０［℃］〜１００［℃］のものの組み合わせや、ポリオレフィンとグラフト変性ポリオレフィンの組み合わせ、などが挙げられる。
【０１０９】
２種のワックスを選択する際には、同様構造のワックスの場合は、相対的に、融点の低いワックスが可塑化作用を発揮し、融点の高いワックスが離型作用を発揮する。この時、融点の差が１０［℃］〜１００［℃］の場合に、機能分離が効果的に発現する。１０［℃］未満では機能分離効果が表れにくいことがあり、１００［℃］を超える場合には相互作用による機能の強調が行われにくいことがある。このとき、機能分離効果を発揮しやすくなる傾向があることから、少なくとも一方のワックスの融点が７０〜１２０［℃］であることが好ましく、７０［℃］〜１００［℃］であることがより好ましい。
【０１１０】
ワックスは、相対的に、枝分かれ構造のものや官能基の如き極性基を有するものや主成分とは異なる成分で変性されたものが可塑作用を発揮し、より直鎖構造のものや官能基を有さない無極性のものや未変性のストレートなものが離型作用を発揮する。好ましい組み合わせとしては、エチレンを主成分とするポリエチレンホモポリマー又はコポリマーとエチレン以外のオレフィンを主成分とするポリオレフィンホモポリマー又はコポリマーの組み合わせ、ポリオレフィンとグラフト変成ポリオレフィンの組み合わせ、アルコールワックス、脂肪酸ワックス又はエステルワックスと炭化水素系ワックスの組み合わせ、フイシャートロプシュワックス又はポリオレフィンワックスとパラフィンワックス又はマイクロクリスタルワックスの組み合わせ、フィッシャトロプシュワックスとポルリオレフィンワックスの組み合わせ、パラフィンワックスとマイクロクリスタルワックスの組み合わせ、カルナバワックズ、キャンデリラワックス、ライスワックス又はモンタンワックスと炭化水素系ワックスの組み合わせが挙げられる。
【０１１１】
いずれの場合においても、トナー保存性と定着性のバランスをとりやすくなることから、トナーのＤＳＣ測定において観測される吸熱ピークにおいて、７０〜１１０［℃］の領域に最大ピークのピークトップ温度があることが好ましく、７０〜１１０［℃］の領域に最大ピークを有しているのがより好ましい。
【０１１２】
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。
【０１１３】
本発明では、ＤＳＣ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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
〔流動性向上剤〕
本発明に係るトナーには、流動性向上剤を添加してもよい。該流動性向上剤は、トナー表面に添加することにより、トナーの流動性を改善（流動しやすくなる）するものである。
【０１１６】
流動性向上剤としては、例えば、カーボンブラック、フッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末、湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナ、それらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤若しくはシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカ，処理酸化チタン，処理アルミナ、などが挙げられる。これらの中でも、微粉末シリカ、微粉未酸化チタン、微粉未アルミナが好ましく、また、これらをシランカップリング剤やシリコーンオイルにより表面処理を施した処理シリカが更に好ましい。
【０１１７】
流動性向上剤の粒径としては、平均一次粒径として、０．００１［μｍ］〜２［μｍ］であることが好ましく、０．００２［μｍ］〜０．２［μｍ］であることがより好ましい。
【０１１８】
微粉末シリカは、ケイ素ハロゲン化含物の気相酸化により生成された微粉体であり、いわゆる乾式法シリカ又はヒュームドシリカと称されるものである。
【０１１９】
ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば、ＡＥＲＯＳＩＬ（日本アエロジル社商品名、以下同じ）−１３０、−３００、−３８０、−ＴＴ６００、−ＭＯＸ１７０、−ＭＯＸ８０、−ＣＯＫ８４：Ｃａ−Ｏ−ＳｉＬ（ＣＡＢＯＴ社商品名）−Ｍ−５、−ＭＳ−７、−ＭＳ−７５、−ＨＳ−５、−ＥＨ−５、Ｗａｃｋｅｒ  ＨＤＫ（ＷＡＣＫＥＲ−ＣＨＥＭＩＥ社商品名）−Ｎ２０  Ｖ１５、−Ｎ２０Ｅ、−Ｔ３０、−Ｔ４０：Ｄ−ＣＦｉｎｅＳｉ１ｉｃａ（ダウコーニング社商品名）：Ｆｒａｎｓｏ１（Ｆｒａｎｓｉ１社商品名）、などが挙げられる。
【０１２０】
更には、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を疎水化処理した処理シリカ微粉体がより好ましい。処理シリカ微粉体において、メタノール滴定試験によって測定された疎水化度が好ましくは３０〜８０［％］の値を示すようにシリカ微粉体を処理したものが特に好ましい。疎水化は、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物等で化学的あるいは物理的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の気相酸化により生成されたシリカ微粉体を有機ケイ素化合物で処理する方法がよい。
【０１２１】
有機ケイ素化合物としては、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキサデシルトリメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジメチルビニルクロロシラン、ジビニルクロロシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、へキサメチルジシラン、トリメチルシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、アリルジメチルクロロシラン、アリルフェニルジクロロシラン、ベンジルジメチルクロロシラン、ブロモメチルジメチルクロロシラン、α−クロルエチルトリクロロシラン、β−クロロエチルトリクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、へキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフエニルテトラメチルジシロキサン及び１分子当り２から１２個のシロキサン単位を有し、未端に位置する単位にそれぞれＳｉに結合した水酸基を０〜１個含有するジメチルポリシロキサン等がある。更に、ジメチルシリコーンオイルの如きシリコーンオイルが挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【０１２２】
流動性向上剤の個数平均粒径としては、５〜１００［ｎｍ］になるものが好ましく、５〜５０［ｎｍ］になるものがより好ましい。
【０１２３】
ＢＥＴ法で測定した窒素吸着による比表面積としては、３０［ｍ２／ｇ］以上が好ましく、６０〜４００［ｍ２／ｇ］がより好ましい。表面処理された微粉体としては、２０［ｍ２／ｇ］以上が好ましく、４０〜３００［ｍ２／ｇ］がより好ましい。
【０１２４】
これらの微粉体の適用量としては、トナー粒子１００質量部に対して０．０３〜８質量部が好ましい。
【０１２５】
本発明に係るトナーには、他の添加剤として、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。
【０１２６】
これらの添加剤は、帯電量コントロール等の目的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することも好ましい。
【０１２７】
現像剤を調製する際には、現像剤の流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、先に挙げた疎水性シリカ微粉末等の無機微粒子を添加混合してもよい。外添剤の混合は、一般の粉体の混合機を適宜選択して使用することができるが、ジャケット等を装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。外添剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中または漸次外添剤を加えていけばよいし、混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよく、はじめに強い負荷を、次に比較的弱い負荷を与えても良いし、その逆でも良い。使用できる混合機の例としては、例えば、Ｖ型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、などが挙げられる。
【０１２８】
得られたトナーの形状をさらに調節する方法としては、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、例えば、結着樹脂、着色剤からなるトナー材料を溶融混練後、微粉砕したものをハイブリタイザー、メカノフュージョン等を用いて、機械的に形状を調節する方法や、いわゆるスプレードライ法と呼ばれるトナー材料をトナーバインダーが可溶な溶剤に溶解分散後、スプレードライ装置を用いて脱溶剤化して球形トナーを得る方法、水系媒体中で加熱することにより球形化する方法、などが挙げられる。
【０１２９】
外添剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ペンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、などを挙げることができる。無機微粒子の一次粒子径は、５［ｍμ］〜２［μｍ］であることが好ましく、５［ｍμ］〜５００［ｍμ］であることがより好ましい。
【０１３０】
ＢＥＴ法による比表面積は、２０［ｍ２／ｇ］〜５００［ｍ２／ｇ］であることが好ましい。前記無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１［質量％］〜５［質量％］であることが好ましく、０．０１［質量％］〜２．０［質量％］であることがより好ましい。
【０１３１】
この他、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。
【０１３２】
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。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。
【０１３３】
無機微粒子の一次粒子径としては、５［ｍμ］〜２［μｍ］であることが好ましく、５［ｍμ］〜５００［ｍμ］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［ｍ２／ｇ］〜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［重量％］〜５［重量％］であることが好ましく、０．０１［重量％］〜２．０［重量％］であることがより好ましい。
【０１３４】
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［μｍ］〜１［μｍ］のものが好ましい。
【０１３５】
本発明に係るトナーを用いた現像方法は、従来の電子写真法に使用する静電潜像担持体が全て使用できるが、例えば、有機静電潜像担持体、非晶質シリカ静電潜像担持体、セレン静電潜像担持体、酸化亜鉛静電潜像担持体、などが好適に使用可能である。
【０１３６】
次に、本実施形態で用いた溶解乃至分散液の処方について概説する。
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、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、５［μｍ］以上の凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。
【０１３７】
（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１［μｍ］以下なるよう調整した。
【０１３８】
（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組成液を調製した。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。
【０１３９】
（トナー製造装置）
図１５に示した構成のトナー製造装置１を用い、液滴吐出手段としては幾つかの液滴吐出手段でトナーの製造を行った。
各構成物のサイズ・条件について以下に示す。
【０１４０】
（液柱共鳴液滴吐出手段）
液柱共鳴液室１８の長手方向の両端間の長さＬが１．８５［ｍｍ］、Ｎ＝２の共鳴モードであって、第１から第４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用いた。駆動信号発生源はＮＦ社ファンクションジェネレーターWF1973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３４０［ｋＨｚ］となる。
【０１４１】
（直接膜振動液滴吐出手段）
フレーム外径は２６［ｍｍ］、薄膜１０１はφ２０［ｍｍ］、厚さ４０［μｍ］のニッケル板である。複数の吐出孔の出口径は１０［μｍ］で、薄膜１０１の中心部φ１［ｍｍ］のエリアに１００個空けられている。振動発生手段３７の振動発生部材３６の外径はφ１５．０［ｍｍ］、内径はφ４．０［ｍｍ］で厚さは０．５［ｍｍ］であり、電極１０９は銀ペーストで作成されている。駆動信号発生源１０６はNF社ファンクションジェネレーターWF1973を用い、駆動回路１０５はポリエチレン被覆のリード線で振動発生手段に接続されている。この時の駆動周波数は液共鳴周波数に合わせて１０８［ｋＨｚ］となる。
【０１４２】
（トナー捕集部）
シュラウド５０１は円筒状であり、径は５０［ｍｍ］、開口部の径はφ１０［ｍｍ］である。チャンバ４０１の内径はφ４００［ｍｍ］、高さは２０００［ｍｍ］の円筒形で垂直に固定されている。そして、上端部と下端部が絞られており、搬送気流導入口の径はφ５０［ｍｍ］、搬送気流出口の径はφ５０［ｍｍ］である。液滴吐出手段２はチャンバ４０１内上端より３００［ｍｍ］の高さでチャンバ４０１の中央に配置されている。搬送気流は１０．０［ｍ／ｓ］、４０［℃］の窒素とした。
【０１４３】
（実施例）
前述のトナー製造装置を元に吐出液滴の気流解析を行った。直径２０［ｍｍ］、長さ７０［ｍｍ］以上の円筒状の筒において、中心部に液滴を１０［ｍ／ｓ］で噴射させ、２段に分けて補助気流を６［ｍ／ｓ］で与えた。このときの気流を計算した結果、図２０の速度分布を得た。最大速度は３３［ｍ／ｓ］であり、吐出開始位置から７０［ｍｍ］進んだ位置でも速度は２５［ｍ／ｓ］を保っている。同じ風量の横風を与えた結果を比較すると１段目で与えた気流は減速が早く、乱れも生じている。２段目に分けて与えた気流は比較的安定した流れになっている。
【０１４４】
（比較例）
前述のトナー製造装置を元に吐出液滴の気流解析を行った。上記実施例と同様の直径２０［ｍｍ］、長さ７０［ｍｍ］以上の円筒状の筒において、中心部に液滴を噴射させ、ノズル付近で強い補助気流１２［ｍ／ｓ］を与えた。最大速度は４５［ｍ／ｓ］であり、７０［ｍｍ］進んだ位置でも速度は２０［ｍ／ｓ］に低下している。同じ風量の横風を与えた結果を比較すると１段目で与えた気流は減速が早く、乱れも生じている。上記実施例の２段に分けて与えた補助気流の方が比較的安定した流れになっている。以上のように、補助気流を数段に分けて与えた方が速度低下も防げ、安定した気流を保つことができることがわかる。
【０１４５】
以上説明した本実施形態のトナー製造方法によれば、図１７に示すように、トナー組成液を吐出孔１９から吐出して液滴化する。液滴化されたトナー液滴２１は、乾燥固化される固化手段に向けて吐出速度によって搬送し始める。吐出孔１９から固化手段に向かう搬送路上に第１段目の気流５０３を発生させる。トナー液滴はこの第１段目の気流５０３に乗ってこの気流５０３による搬送力が加わり、減速せずに固化手段に向かって列をなして搬送される。更には、固化手段に向かう搬送路上に第２段目の気流５０３を発生させる。トナー液滴は第２段目の気流５０３に乗って第２段目の気流５０３による搬送力が再び加わり、合一する速度に減速することなく列を維持しながら固化手段に向かって更に搬送されていく。このような搬送を繰り返しながら、トナー液滴は複数の気流に順次乗りながら搬送される。これにより、トナー液滴は合一が生じる速度まで減速することなく、かつ列を維持しながら固化手段まで搬送される。よって、合一を確実に防止することができる。
【０１４６】
また、図１７に示すように、発生される複数の気流の方向はトナー液滴の搬送方向と同じであることで、気相内の気流状態に乱れを生じさせず、安定した気流を保つことができる。
【０１４７】
更に、図１及び図２に示すように、吐出孔１９が形成された液柱共鳴液室１８内のトナー組成液に振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、この定在波の腹となる領域に形成された吐出孔１９からトナー組成液１４を吐出して液滴化する。よって、連続的なトナー液滴の吐出が実現でき、高い生産性が期待できる。
【０１４８】
また、図９に示すように、間接振動型吐出手段１００により、吐出孔１９が形成された液室内のトナー組成液１４に振動を付与することで、吐出孔１９が形成された薄膜１０１を周期的に振動させて吐出孔１９からトナー組成液を吐出して液滴化する。また、図１２に示すように、直接振動型吐出手段２００により、吐出孔１９が形成された薄膜１０１に振動を付与することで薄膜１０１を周期的に振動させて吐出孔１９からトナー組成液１４を吐出して液滴化する。よって、連続的なトナー液滴の吐出が実現でき、高い生産性が期待できる。
【符号の説明】
【０１４９】
１  トナー製造装置
１０  液滴形成ユニット
１１  液滴吐出ヘッド
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  液柱共鳴液室
１９  吐出孔
２０  振動発生手段
２１  トナー液滴
２２  液戻り管
３０  乾燥捕集ユニット
３１  チャンバ
３２  トナー捕集部
３３  搬送気流
３４  トナー捕集チューブ
３５  トナー貯留部
１００  間接振動型吐出手段
１０１  薄膜
１０２  機械的振動手段
１０３  フレーム
１０４  振動面
１０５  駆動回路
１０６  駆動信号発生源
１０７  振動増幅手段
１０８  振動発生部材
１０９  電極
２００  直接振動型吐出手段
２０１  円環状振動発生手段
２０２  円環状圧電体
３０１  ノズル角度
４００  乾燥捕集ユニット
４０１  チャンバ
４０２  トナー捕集手段
４０３  トナー貯留部
４０４  搬送気流導入口
４０５  搬送気流排出口
５０１  シュラウド
５０２  補助搬送気流導入口
５０３  補助搬送気流
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５０】
【特許文献１】特開２００７−１９９４６３号公報
【特許文献２】特開２００８−２８６９４７号公報
【図１】
2012113137.tif 000003
【図２】
2012113137.tif 000004
【図３】
2012113137.tif 000005
【図４】
2012113137.tif 000006
【図５】
2012113137.tif 000007
【図６】
2012113137.tif 000008
【図８】
2012113137.tif 000009
【図９】
2012113137.tif 000010
【図１０】
2012113137.tif 000011
【図１１】
2012113137.tif 000012
【図１２】
2012113137.tif 000013
【図１３】
2012113137.tif 000014
【図１４】
2012113137.tif 000015
【図１５】
2012113137.tif 000016
【図１６】
2012113137.tif 000017
【図１７】
2012113137.tif 000018
【図１８】
2012113137.tif 000019
【図１９】
2012113137.tif 000020
【図２０】
2012113137.tif 000021
【図７】
2012113137.tif 000022