(57)【要約】【課題】噴射造粒法での微粒子及びトナーの製造装置において、吐出後の液滴同士の合一を防止し、もって狭い粒径分布の微粒子及びトナーの製造が可能な製造装置の提供。【解決手段】微粒子化成分が溶媒に溶解もしくは分散してなるもの、または微粒子化成分が溶融した液体が供給された液柱共鳴液室内に、振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、前記定在波の腹となる領域に形成された複数の吐出孔から前記液体を吐出して液滴化する液滴吐出手段と、前記液滴を気流により固化する固化手段と、を有し、前記複数の吐出孔が、前記気流方向に対して重ならないように配列されたことを特徴とする微粒子の製造装置。【選択図】図９
2013237037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粒子化成分が溶媒に溶解もしくは分散してなるもの、または微粒子化成分が溶融した液体を複数の吐出孔から吐出して液滴を形成する液滴吐出手段と、
前記液滴を気流により固化する液滴固化手段と、
を有し
前記複数の吐出孔が、前記気流方向に対して重ならないように配列された
ことを特徴とする微粒子の製造装置。
【請求項２】
前記液滴吐出手段が、前記液体が供給された液柱共鳴液室内に、振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、前記定在波の腹となる領域に形成された複数の吐出孔から前記液体を吐出して液滴化する
ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子の製造装置。
【請求項３】
前記複数の吐出孔の風上で前記気流を整流する手段を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の微粒子の製造装置。
【請求項４】
前記気流の速度が７[ｍ/ｓ]以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
【請求項５】
前記気流の速度が１５[ｍ/ｓ]以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
【請求項６】
前記液滴の吐出方向の初速度Ｖ０が
Ｖ０≧２ｄ０×ｆ
（Ｖ０：吐出速度、ｄ０：液滴直径、ｆ：駆動周波数）
を満たす速度であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
【請求項７】
前記液滴の吐出方向の初速度Ｖ０が
Ｖ０≧３ｄ０×ｆ
（Ｖ０：吐出速度、ｄ０：液滴直径、ｆ：駆動周波数）
を満たす速度であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の微粒子の製造装置において、
前記微粒子化成分を含有する液が、樹脂を含有するトナー組成液であり、前記微粒子がトナー粒子であることを特徴とするトナーの製造装置。
【請求項９】
前記トナー粒子の体積平均粒径Ｄｖが３［μｍ］〜１０［μｍ］であることを特徴とする請求項８に記載のトナーの製造装置。
【請求項１０】
前記トナー粒子の体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎの比である粒径分布Ｄｖ／Ｄｎが１．００〜１．１０であることを特徴とする請求項８又は９に記載のトナーの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ために使用される微粒子及びトナーの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。重合法により製造されたトナーは「重合トナー」、または国によっては「ケミカルトナー」と呼ばれている。
重合法はトナー粒子形成時、ある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。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）、エステル伸長反応等がある。
【０００３】
重合法で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、小粒径が得易い、粒径分布が狭い、形状が球形に近いといった特徴によって、これを用いることで電子写真方式での画像は高画質を得やすい利点がある。しかしその反面、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、多くの時間と、多量の水、エネルギーを必要とするという欠点がある。
【０００４】
そのため、トナーの原材料成分を有機溶媒に溶解または分散した液体（以下トナー組成液）を、様々なアトマイザを用いて微粒子化した後に乾燥させて粉体状のトナーを得る噴射造粒法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。この方法によれば、水を用いる必要が無いため、洗浄や乾燥といった工程を大幅に削減することができるため、重合法の欠点を回避することができる。
特許文献１〜３に示されたトナーの製造方法においては、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る。この方法ではトナー組成液を噴霧した後において、形成された液滴が乾燥する前に液滴同士が合一し、その状態のまま溶媒が乾燥してトナーが得られるため、結果として得られるトナーの粒度分布の広がりが避けられず、粒径分布としては満足のいくものでなかった。
【０００５】
このような課題に対して、特許文献４に記載されている液柱共鳴を利用した噴射造粒による微粒子及びトナー製造方法は、非常に製造効率が高く、かつ省エネルギーで、粒径分布が狭いトナーを製造できる。
しかしながら、上記特許文献４では、複数の吐出孔が搬送気流方向に対して並列に配列されているため、吐出された微粒子化成分含有液滴同士が交差し、乾燥固化される領域に到達する前に合一が生じてしまうという不具合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、噴射造粒法での微粒子及びトナーの製造装置において、吐出後の液滴同士の合一を防止し、もって狭い粒径分布を有する微粒子及びトナーの製造が可能な製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴は以下のとおりである。
（１）微粒子化成分が溶媒に溶解もしくは分散してなるもの、または微粒子化成分が溶融した液体を複数の吐出孔から吐出して液滴を形成する液滴吐出手段と、
前記液滴を気流により固化する液滴固化手段と、
を有し
前記複数の吐出孔が、前記気流方向に対して重ならないように配列された
ことを特徴とする微粒子の製造装置。
（２）前記液滴吐出手段が、前記液体が供給された液柱共鳴液室内に、振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、前記定在波の腹となる領域に形成された複数の吐出孔から前記液体を吐出して液滴化する
ことを特徴とする上記（１）に記載の微粒子の製造装置。
（３）前記複数の吐出孔の風上で前記気流を整流する手段を有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の微粒子の製造装置。
（４）前記気流の速度が７[ｍ/ｓ]以上であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
（５）前記気流の速度が１５[ｍ/ｓ]以上であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
（６）前記液滴の吐出方向の初速度Ｖ０が
Ｖ０≧２ｄ０×ｆ
（Ｖ０：吐出速度、ｄ０：液滴直径、ｆ：駆動周波数）
を満たす速度であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
（７）前記液滴の吐出方向の初速度Ｖ０が
Ｖ０≧３ｄ０×ｆ
（Ｖ０：吐出速度、ｄ０：液滴直径、ｆ：駆動周波数）
を満たす速度であることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の微粒子の製造装置。
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の微粒子の製造装置において、
前記微粒子化成分を含有する液が、樹脂を含有するトナー組成液であり、前記微粒子がトナー粒子であることを特徴とするトナーの製造装置。
（９）前記トナー粒子の体積平均粒径Ｄｖが３［μｍ］〜１０［μｍ］であることを特徴とする上記（８）に記載のトナーの製造装置。
（１０）前記トナー粒子の体積平均粒径Ｄｖと個数平均粒径Ｄｎの比である粒径分布Ｄｖ／Ｄｎが１．００〜１．１０であることを特徴とする上記（８）又は（９）に記載のトナーの製造装置。
【発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決する手段である本発明によって、以下のような特有の効果を奏する。
本発明の微粒子及びトナーの製造装置によって、液滴同士の合一を防止し、従来得られなかった極めて狭い粒径分布を有する微粒子及びトナーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】液柱共鳴液滴形成ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】吐出孔の断面図である。
【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】液柱共鳴液滴形成手段での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】吐出孔面の吐出孔の配列例を表す図である。
【図１０】トナー製造装置の概略図である。
【図１１】実施例における吐出孔の配列を表す図である。
【図１２】比較例における吐出孔の配列を表す図である。
【図１３】合一液滴が発生する場合の一例を示す図である。
【図１４】膜振動タイプの液滴吐出手段の構成の一例を示す図である。
【図１５】図１４を下側から見た底面説明図である。
【図１６】図１４の液滴吐出手段の液滴化手段の拡大断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの出願の特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における形態の例であって、この出願の特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
本発明の微粒子の製造装置は、微粒子化成分が溶媒に溶解もしくは分散してなるもの、または微粒子化成分が溶融した液体を複数の吐出孔から吐出して液滴を形成する液滴吐出手段と、前記液滴を気流により固化する液滴固化手段と、を有し前記複数の吐出孔が、前記気流方向に対して重ならないように配列されたことを特徴とする。前記微粒子成分が溶媒に溶解もしくは分散してなるもの、又は微粒子化成分が溶融した液体として、樹脂を含有するトナー組成液を用いることにより、トナーの製造装置とすることができる。
以下では、本発明のトナーの製造手段の一例を図１〜図１０を用いて説明する。本発明の微粒子及びトナーの製造装置は液滴吐出手段、液滴固化手段、固化粒子捕集手段に分けられる。それぞれ下記で解説する。
【００１２】
−液滴吐出手段−
本発明で用いる液滴吐出ユニット（液滴吐出手段）は吐出する液滴の粒径分布が狭ければ、特に制限は無く、公知のものを用いることができる。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、膜振動タイプとしては例えば、特開２００８−２９２９７６号公報、レイリー分裂タイプとしては特許第４６４７５０６号公報号、液振動タイプとしては特開２０１０−１０２１９５号公報に記載されている。
液滴の粒径分布が狭く、微粒子の生産性を確保するためには、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液滴化液柱共鳴があり、これらのいずれかを用いるが好ましい。
【００１３】
−膜振動液滴吐出手段−
膜振動タイプの液滴吐出手段について、前記特開２００８−２８２９７６号公報に記載の図面を参考にしながら説明する。図１４は膜振動タイプの液滴吐出手段１０２の断面説明図、図１５は図１４を下側から見た要部底面説明図、図１６は液滴化手段の概略断面説明図である。
【００１４】
この液滴吐出手段１０２は、少なくとも樹脂及び着色剤を含有するトナー組成液１１０を液滴化して放出させる液滴化手段１１１と、この液滴化手段１１１にトナー組成液１１０を供給する貯留部（液流路）１１２を形成した流路部材１１３とを備えている。
【００１５】
液滴化手段１１１は、複数のノズル（吐出孔）１１５が形成された薄膜１１６と、この薄膜１１６を振動させる円環状の振動発生手段である電気機械変換手段（素子）１１７とで構成されている。ここで、薄膜１１６は、最外周部（図１５の斜線を施して示す領域）をハンダ又はトナー組成液に溶解しない樹脂結着材料によって流路部材１１３に接合固定している。電気機械変換手段１１７は、この薄膜１１６の変形可能領域１１６Ａ（流路部材１１３に固定されていない領域）内の周囲に配されている。この電気機械変換手段１１７にはリード線１２１、１２２を通じて駆動回路（駆動信号発生源）１２３から所要周波数の駆動電圧（駆動信号）が印加されることで、例えば撓み振動を発生する。
【００１６】
薄膜１１６の材質、ノズル１１５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が、例えば、薄膜１１６は厚み５〜５００μｍの金属板で形成され、かつ、ノズル１１５の開口径が３〜３５μｍであることが、ノズル１１５からトナー組成液の液滴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、前記ノズル１１５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、複数のノズル１１５の個数は、２ないし３０００個が好ましい。
【００１７】
電気機械変換手段１１７としては、薄膜１１６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、バイモルフ型のたわみ振動の励起される圧電体などが好ましい。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、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＮｂＯ３、等の単結晶、などが挙げられる。
【００１８】
流路部材１１３には貯留部１１２にトナー組成液を供給する液供給チューブ１１８及び気泡排出用の気泡排出チューブ１１９がそれぞれ少なくとも１箇所に接続されている。この流路部材１１３に取り付けた支持部材１２０によって粒子形成部の天面部に設置保持されている。なお、ここでは、粒子形成部の天面部に液滴噴射ユニット２を配置している例で説明しているが、粒子形成部となる乾燥部側面壁又は底部に液滴吐出手段１０２を設置する構とすることもできる。
【００１９】
−液柱共鳴液滴吐出手段−
前記液滴吐出手段として、液柱の共鳴を利用して液滴を吐出する液柱共鳴タイプ液滴吐出手段について解説する。
図１に液柱共鳴液滴吐出手段１１を示す。液柱共鳴液滴吐出手段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。
【００２０】
本発明で液滴吐出手段より吐出される液体としては、得ようとしている微粒子の成分が溶解又は分散された状態のもの「微粒子成分含有液」または、吐出させる条件下で液体であれば溶媒を含まなくてもよく、微粒子成分が溶融している状態「微粒子成分溶融液」である（以下、トナーを製造する場合についての説明のため、これらを「トナー組成液」と記して説明する）。トナー組成液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形成ユニット１０の液共通供給路１７内に流入し、図１に示す液柱共鳴液滴吐出手段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。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は図示されない液戻り管を流れて原料収容器に戻される。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の流量が元に戻る。
【００２１】
液柱共鳴液滴吐出手段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つの液柱共鳴液滴形成ユニット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つの液柱共鳴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。
【００２２】
また、液柱共鳴液滴吐出手段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９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。
【００２３】
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］以上であることにより液滴が小さくなり過ぎることを防止して適度な大きさの液滴を形成することができる。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にも、吐出孔１９において閉塞を発生させることがなく、生産性を高めることができる。また、４０［μｍ］以下であることにより、液滴の直径が大きくなりすぎることを防止できる。これにより、トナー組成液を大幅に希釈しなくても乾燥固化させて、所望のトナー粒子径３〜６μｍを得ることができる。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、このため、希釈に用いる有機溶媒の量を少なくでき、一定量のトナーを得るために必要な乾燥エネルギーを減らすことができる。また、図２から分かるように、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。
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。
【００２４】
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の接液面から吐出孔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。
【００２５】
（ｂ）は吐出孔１９の接液面から吐出孔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２４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°以上とすることにより、液に充分な圧力をかけることができ、さらに薄膜４１の加工も容易であるため好ましい。ノズル角度２４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°を最大値とすることが好ましい。
（ｄ）は（ａ）と（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。
【００２６】
次に、液柱共鳴における液柱共鳴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１の液柱共鳴液滴吐出手段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。
【００２７】
また、図１の液柱共鳴液室１８において固定端側のフレームの端部から液共通供給路１７側の端部までの長さをＬとし、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）
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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）から分かるように、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、逆に圧力は極小となる。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。
【００３１】
図１に示す液柱共鳴液滴吐出手段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。
【００３２】
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。
【００３３】
Ｎ×ｃ／（４Ｌ）≦ｆ≦Ｎ×ｃ／（４Ｌｅ）            ・・・（式４）
Ｎ×ｃ／（４Ｌ）≦ｆ≦（Ｎ＋１）×ｃ／（４Ｌｅ）    ・・・（式５）
【００３４】
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。
【００３５】
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。吐出孔１９は、生産性を向上させる観点から、１つの液柱共鳴液室１８に複数設けられており、具体的には、２〜１００個の間であることが好ましい。
１００個以下とすることにより、吐出孔１９から所望の液滴を形成させる際に振動発生手段２０に与える電圧を低く抑えることができ、振動発生手段２０としての圧電体の挙動を安定させることができる。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。吐出孔間のピッチを２０［μｍ］以上とすることにより、隣り合う吐出孔から放出された液滴同士が衝突して大きな滴となる確率を低くすることができ、トナーの粒径分布を良好にすることができる。
【００３６】
次に、液柱共鳴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。
【００３７】
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。同図の（ａ）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（ｂ）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。
【００３８】
そして、図６の（ｃ）に示すように、吐出孔１９付近の圧力は極小になる。このときから液柱共鳴液室１８へのトナー組成液１４の充填が始まる。その後、図６の（ｄ）に示すように、吐出孔１９付近の負の圧力は小さくなり、正圧の方向へ移行する。この時点で、トナー組成液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液滴２１が吐出孔１９から連続的に吐出される。
【００３９】
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。同図から分かるように、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た。
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。同図から分かるように、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。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。
【００４０】
吐出孔１９の配列に関して説明する。図９に示したような、気流方向に対し吐出孔が重なる配列してしまうと、吐出された微粒子化成分含有液滴同士が交差し、乾燥固化される領域に到達する前に合一が生じてしまう。本発明の微粒子の製造装置においては、図９に示すように、気流方向に対し複数の吐出孔が重ならないように吐出孔を配列する。
【００４１】
また、液滴の吐出速度は、液滴吐出速度をＶ0、液滴直径をｄ0、駆動周波数をｆとしたときに、Ｖ0≧２ｄ0×ｆの関係を満たすようにすることが好ましく、Ｖ0≧３ｄ0×ｆの関係を満たすようにすることがより好ましい。これにより液滴同士の合一がより生じにくくなり、良好な粒径分布が得られる。Ｖ0が２ｄ0×ｆ未満となると前後の液滴の間隔が小さくなり合一液滴２３が発生しやすくなる。液滴直径および吐出速度は、ノズル孔の径、駆動周波数ｆおよび印加電圧などで調整可能である。
【００４２】
−液滴固化−
先に説明した液柱共鳴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固化させた後に、捕集することでトナーを得ることが出来る。
【００４３】
−液滴固化手段−
前記液滴を固化させるには、トナー組成液の性状しだいで、考え方は異なるが、基本的にトナー組成液を固体状態にできれば手段を問わない。
例えばトナー組成液が固体原材料を揮発可能な溶媒に溶解または分散させたものであれば、液滴噴射後、気流中において液滴を乾燥させる、すなわち溶媒を揮発させることで達成することができる。溶媒の乾燥にあたっては、噴射する気体の温度や蒸気圧、気体種類等を適宜選定して乾燥状態を調整することが出来る。また、完全に乾燥していなくとも、捕集された粒子が固体状態を維持していれば、回収後に別工程で追加乾燥させても構わない。前記例に従わなくとも、温度変化や化学的反応等の適用で達成しても良い。
【００４４】
−固化粒子捕集手段−
固化した粒子は公知の粉体捕集手段、例えばサイクロン捕集、バックフィルター等によって気中から回収することが出来る。
【００４５】
図１０は、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２及び乾燥捕集ユニット６０を含んで構成されている。
液滴吐出手段２には、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を通して液滴吐出手段２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とが連結されており、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Ｐ１、乾燥捕集ユニットにはＰ２の圧力測定器が設けられており、液滴吐出手段２への送液圧力および、乾燥捕集ユニット内の圧力は圧力計Ｐ１、Ｐ２によって管理される。このときに、Ｐ１＞Ｐ２の関係であると、トナー組成液１が吐出孔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。
チャンバー６１内では、気流導入口６４から作られる下降気流（気流１０１）が形成されている。液滴吐出手段２から吐出された液滴２１は、重力よってのみではなく、気流１０１によっても下方に向けて搬送され、固化粒子捕集手段６２によって捕集される。
【００４６】
−気流−
噴射された液滴同士が乾燥前に接触すると、液滴同士が合体し一つの粒子になってしまう（以下この現象を合一と呼ぶ）。均一な粒径分布の固化粒子を得るためには、噴射された液滴どうしの距離を保つ必要がある。しかしながら、噴射された液滴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噴射された液滴が追いついてしまい、結果として合一する。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。合一を防ぐためには液滴の速度低下を無くし、液滴同士を接触させないように気流１０１によって合一を防ぎながら、液滴を固化させつつ搬送する必要があり、最終的には固化粒子捕集手段６２まで固化粒子を運ぶ。
液滴を搬送する気流１０１の方向は図１に示されるように、吐出方向に対して垂直方向であることが好ましい。気流１０１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、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。またチャンバー６１内に気流１０１の気流状態を変えるような手段をとっても構わない。気流１０１は液滴２１同士の合一を防止すだけでなく、チャンバー６１に付着することを防止することに用いても良い。
【００４７】
気流流路１２内の気流１０１は時間的、空間的に不規則に変化する大小様々な渦となっている。気流流路内１２で発生している渦による気流の乱れが、噴射された液滴同士を合一し、粒径分布を悪化させる場合がある。気流の渦による液滴の合一を防ぐため、吐出孔の風上に図１に示すような気流を整流する整流化手段２５を設けることが好ましい。
気流整流化手段２５の一例としてはハニカム構造体が上げられる。ハニカム構造体以外であっても気流を整流化させることが可能であれば、特に制約はない。ハニカム構造体とは立体構造を隙間なくならべた構造体であり、流体を整流させる効果がある。ハニカム構造体を構成する立体構造は気流を整流させる効果があれば、形状に制約はない。
【００４８】
前記気流の速度は、７［ｍ／ｓ］以上であることが好ましく、１５［ｍ／ｓ］以上であることがより好ましい。これにより、得られる微粒子の粒径分布をより小さくすることができる。気流が７［ｍ／ｓ］未満の場合、液滴吐出手段２から液滴２１を連続的に吐出したときに、図１３に示すように、前に吐出された液滴２１が乾燥する前に、気体の粘性抵抗によって減速し、後に吐出された液滴２１に追い付いて液滴同士が接触して粒径の大きい合一液滴２３が生じてしまう場合がある。このような合一液滴２３は、乾燥後の粒径も大きくなり粒径分布を大きくする原因になる。気体の粘性抵抗による合一液滴の発生を抑制するために、気流の速度を上記の範囲にすることが好ましい。
【００４９】
−二次乾燥−
図１０で示された乾燥捕集ユニット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。
【００５０】
以下に、本発明の微粒子の製造装置により製造されるトナーについて説明する。
本発明の微粒子の製造装置により製造される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。
【００５１】
本発明で用いる、「トナー組成液」について説明する。トナー組成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であるか、または吐出させる条件下で液体であれば溶媒を含まなくてもよく、トナー成分の一部または全てが溶融した状態で混合され液体状態を呈しているものである。
トナー材料としては、上記のトナー組成液を調整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物が使用できる。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。
【００５２】
〔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。
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。
【００５３】
−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。
【００５４】
−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。
【００５５】
−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出来る。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。
【００５６】
−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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
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。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、従来公知のものを用いることができ、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。
【００５９】
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％］以上とすることにより、充分な顔料分散性が得られ、１０［質量％］以下とすることにより高湿下での帯電性の低下を防ぐことができる。
【００６０】
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質量部以上とすることにより充分な分散能が得られ、２００質量部以下とすることで良好な帯電性が得られる。
【００６１】
−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、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。
【００６２】
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［℃］以上であることにより充分な耐ブロッキング性が得られ、１４０［℃］以下であることにより良好な耐オフセット効果が発揮される。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
−添加剤−
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
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。
【００６９】
このような外添剤（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外添剤自身の劣化を防止することができる。前記表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、などが好適に挙げられる。
【００７０】
前記外添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。
【００７１】
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０．０１〜１［μｍ］のものが好ましい。
【００７２】
＜トナー粒径及び粒径分布＞
前記トナーの粒子径としては、トナー粒径が小さいほど、ドットや細線の再現性が向上し、ざらつきがなくシャープで高品位な画像が得られるが、トナー粒径が小さすぎると見掛けの付着力が増加して現像性や転写性を低下させるため、体積平均粒径（Ｄｖ）が３μｍ〜１０μｍが好ましく、３．０μｍ〜８．０μｍがより好ましく、４．０μｍ〜６．０μｍが特に好ましい。
【００７３】
本発明のトナーの粒径分布は、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）の比Ｄｖ／Ｄｎで表され、Ｄｖ／Ｄｎ＝１であれば、均一な粒径をもった単分散のトナーであることを表す。
【００７４】
電子写真現像法は、一成分現像方式と二成分現像方式に大別されるが、いずれの現像方式においても現像され易い粒径が存在し、現像を繰り返すことにより現像装置内に残っているトナーの粒径や粒径分布が変化する結果、画像品質が変化してしまうことがあるため、できる限り粒径分布が狭いことが好ましい。しかし、従来のトナー生産工法においては、前記粒径分布を極めて狭くすることは困難であり、例えば、従来の粉砕トナー場合には、前記粒径分布（Ｄｖ／Ｄｎ）は、分級による生産性の低下を考慮して、通常１．２〜１．４程度である。
【００７５】
一方、本発明のトナーは、その粒径分布が極めて狭く、粒径分布（Ｄｖ／Ｄｎ）としては、現像を繰り返しても非常に安定した画像を得る観点から、１．００〜１．１０が好ましく、１．００〜１．０５がより好ましい。
なお、前記重量平均粒径（Ｄｖ）及び個数平均粒径（Ｄｎ）は、例えば、粒径測定器（マルチサイザーIII、ベックマンコールター社製）を用い、解析ソフト（Ｂeckman Ｃoulter Ｍutlisizer ３ Ｖersion3.51）にて解析することができる。
【実施例】
【００７６】
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。
まず、溶解乃至分散液のトナー組成液の処方を示す。
−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、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。
【００７７】
−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１μｍ以下となるように調整した。
【００７８】
−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、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。
【００７９】
−トナー製造装置−
図１０に示される構成のトナー製造装置１を用い、トナー組成溶液乃至分散液の吐出と捕集を行い、得られたトナーの粒径分布を評価し、結果を表２、３にまとめた。各実施例、比較例のトナー粒径分布評価基準は以下の表１に示すとおりである。
【００８０】
【表１】
2013237037.tif 000003
【００８１】
各構成物のサイズ・条件を記載する。
−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。
【００８２】
−トナー捕集部−
チャンバー６１の内径はφ４００ｍｍ、高さは２０００ｍｍの円筒形で垂直に固定されており、上端部と下端部が絞られており、気流導入口の径はφ５０ｍｍ、気流出口の径はφ５０ｍｍである。液滴吐出手段２はチャンバー６１内上端より３００ｍｍの高さでチャンバー６１の中央に配置されている。気流は１０．０ｍ／ｓ、４０℃の窒素とした。
【００８３】
−粒径測定方法−
フロー式粒子像分析装置（Ｆlow Ｐarticle Ｉmage Ａnalyzer）を使用した測定方法に関して以下に説明する。トナー、トナー粒子及び外添剤のフロー式粒子像分析装置による測定は、例えば、シスメックス社製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−３０００を用いて測定することができる。
測定は、フィルターを通して微細なごみを取り除き、その結果として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１０ｍｌ中にノニオン系界面活性剤（好ましくは和光純薬社製コンタミノンＮ）を数滴加え、更に、測定試料を５ｍｇ加え、超音波分散器ＳＴＭ社製ＵＨ−５０で２０ｋＨｚ，５０Ｗ／１０ｃｍ3の条件で１分間分散処理を行い、さらに、合計５分間の分散処理を行い測定試料の粒子濃度が４０００〜８０００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。
【００８４】
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）を通過させる。フローセルの厚みに対して交差して通過する光路を形成するために、ストロボとＣＣＤカメラが、フローセルに対して、相互に反対側に位置するように装着される。試料分散液が流れている間に、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する。
約１分間で、１２００個以上の粒子の円相当径を測定することができ、円相当径分布に基づく数及び規定された円相当径を有する粒子の割合（個数％）を測定できる。結果（頻度％及び累積％）は、表２、３に示す通り、０．０６〜４００μｍの範囲を２２６チャンネル（１オクターブに対し３０チャンネルに分割）に分割して得ることができる。実際の測定では、円相当径が０．６０μｍ以上１５９．２１μｍ未満の範囲で粒子の測定を行う。
【００８５】
（実施例１）
前述のトナー製造装置を用いて、作製したトナー組成液を吐出させ、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。トナー貯蔵容器よりトナーを取り出し、実施例１のトナーを得た。なお、このときのトナー製造条件の入力信号は印加電圧サイン波ピーク値、周波数［ｋＨｚ］、気流速度[ｍ／ｓ]は表２に記載した。また、吐出孔の配列は図１１に示す通り、気流方向に対して吐出孔が重ならない配列のものとした。図１１においては、左側に吐出孔の面全体の様子を表し、右側に吐出孔の配列を拡大したものを示している。液滴の吐出直後の様子はレーザーシャドウグラフィ法により撮影した。撮影した画像から液滴径［μｍ］と吐出速度[ｍ／ｓ]を算出し表３にまとめた。製造したトナーの粒径分布をフロー式粒子像解析装置（シスメックス社 ＦＰＩＡ−３０００）で上記に示した測定条件にて測定した。これを３回繰り返し表２、３に体積平均粒径（Ｄｖ）、個数平均粒径（Ｄｎ）、Ｄｖ／Ｄｎをまとめた。
【００８６】
（実施例２）
気流速度が１０[ｍ／ｓ]であること以外は実施例１と同様のトナー組成液、トナー製造方法でトナーを製造した。製造条件と得られたトナーの粒径分布は表２、３にまとめた。
【００８７】
（実施例３）
気流速度が６[ｍ／ｓ]であること以外は実施例１と同様のトナー組成液、トナー製造方法でトナーを製造した。製造条件と得られたトナーの粒径分布は表２、３にまとめた。
【００８８】
（実施例４）
印加電圧サイン波ピーク値を１２[Ｖ]に設定し、液滴の初速度が９．０[ｍ／ｓ] (３ｄ０×ｆ＞Ｖ０＞２ｄ０×ｆになる条件)である以外は実施例１と同様のトナー組成液、トナー製造方法でトナーを製造した。製造条件と得られたトナーの粒径分布は表２、３にまとめた。
（Ｖ０：吐出速度、ｄ０：液滴直径、ｆ：駆動周波数）
【００８９】
（実施例５）
印加電圧サイン波ピーク値を７[Ｖ]に設定し、液滴の初速度が６．０[ｍ／ｓ] (Ｖ０＜２ｄ０×ｆになる条件)である以外は実施例１と同様のトナー組成液、トナー製造方法でトナーを製造した。製造条件と得られたトナーの粒径分布は表２、３にまとめた。
（Ｖ０：吐出速度、ｄ０：液滴直径、ｆ：駆動周波数）
【００９０】
（実施例６）
気流速度が６[ｍ／ｓ]であることと、印加電圧サイン波ピーク値を７．０[Ｖ]に設定し、液滴の初速度が６．０[ｍ／ｓ] (Ｖ０＜２ｄ０×ｆになる条件)である以外は実施例１と同様のトナー組成液、トナー製造方法でトナーを製造した。製造条件と得られたトナーの粒径分布は表２、３にまとめた。
（Ｖ０：吐出速度、ｄ０：液滴直径、ｆ：駆動周波数）
【００９１】
（実施例７）
特開２００８−２９２９７６号公報に記載されている膜振動タイプ吐出手段による液滴吐出手段１０２（図１４〜図１６）を用い、実施例１〜６と同様にトナー製造を実施した。膜振動タイプの噴射デバイスのノズル配列は、図１１と同様に気流方向に対し重ならないように配列してあり、気流速度は１８ｍ/ｓとした。振動発生機への印加電圧は２０.０Ｖであり、薄膜の振動膜の周波数は９８ｋＨｚであった。得られたトナーの体積平均径Ｄｖは５．４０μｍであり、粒径分布Ｄｖ／Ｄｎは１．０７であった。
【００９２】
（比較例１）
吐出孔が図１２に示すように気流方向に対して重なる様態である以外は実施例１と同様のトナー組成液、トナー製造方法でトナーを製造した。なお、図１２においては、左側に吐出孔の面全体の様子を表し、右側に吐出孔の配列を拡大したものを示している。製造条件と得られたトナーの粒径分布は表２、３にまとめた。
【００９３】
（比較例２）
気流速度が６[ｍ／ｓ]であることと、印加電圧サイン波ピーク値を７．０[Ｖ]に設定し、液滴の初速度が６．０[ｍ／ｓ] (Ｖ０＜２ｄ０×ｆになる条件)である以外は比較例２と同様のトナー組成液、トナー製造方法でトナーを製造した。製造条件と得られたトナーの粒径分布は表２、３にまとめた。
（Ｖ０：吐出速度、ｄ０：液滴直径、ｆ：駆動周波数）
【００９４】
【表２】
2013237037.tif 000004
【００９５】
【表３】
2013237037.tif 000005
【符号の説明】
【００９６】
１：トナー製造装置
２：液滴吐出手段
６：トナー組成液供給
７：トナー組成液流路
８：トナー組成液排出口
９：弾性板
１０：液柱共鳴液滴形成ユニット
１１：液柱共鳴液滴吐出手段
１２：気流流路
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：液滴
２２：液戻り管
２３：合一液滴
２４：ノズル角度
２５：整流化手段
４１：薄膜
６０：乾燥捕集ユニット
６１：チャンバー
６２：固化粒子捕集手段
６３：固化粒子貯留部
６４：気流導入口
６５：気流排出
１０１：気流
Ｐ１：液圧力計
Ｐ２：チャンバー内圧力計
１０２：膜振動タイプの液滴吐出手段
１１０：トナー組成液
１１１：液滴化手段
１１２：貯留部
１１３：流路部材
１１５：ノズル
１１６：薄膜
１１６Ａ：変形可能領域
１１７：電気機械変換手段（振動発生手段）
１１８：液供給チューブ
１１９：気泡排出チューブ
１２０：支持部材
１２１：リード線
１２２：リード線
１２３：駆動回路（駆動信号発生源）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９７】
【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２】
2013237037.tif 000006
【図３】
2013237037.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図１０】
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【図１３】
2013237037.tif 000012
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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【図６】
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【図７】
2013237037.tif 000018
【図９】
2013237037.tif 000019
【図１１】
2013237037.tif 000020
【図１２】
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