JP4017996B2

JP4017996B2 - 現像剤製造方法、現像剤製造装置、及び現像剤

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Publication number: JP4017996B2
Application number: JP2003028528A
Authority: JP
Inventors: 真一仲野; 康博芝井; 敬一紀川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: JP2004240121A; US20040161686A1; US7931876B2; US20090117479A1

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスやイオンフロー方式により、像担持体上に形成された静電潜像を現像するための現像剤、その製造方法、及び製造装置に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザープリンター、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）プリンターやデジタル複写機の電子写真方式を用いた画像形成装置は、感光体表面を一様に帯電させ、画像情報に対してレーザービームやＬＥＤ等により光照射して所望の静電潜像を形成し、現像部により、この静電潜像を現像剤によって可視化して可視画像を形成し、これを記録材に固定して画像を得るものである。
【０００３】
近年、画像形成装置に対する小型化の要求はますます高まってきている。電子写真方式の画像形成装置においては、小型化を達成する上で、画像形成装置中における現像剤の占める割合がかなり大きい。特に、近年のネットワーク環境においては、複数の人間が１台の画像形成装置を使用し、その印字量も膨大であるため、使用者の使い勝手の良さを配慮した場合、現像剤を大容量にて内蔵する必要がある。
【０００４】
近年、カラー画像出力に対する要求も増加しており、カラー画像形成装置では、３色または４色の現像剤を使用するため、現像剤の占める容積は画像形成装置中において、より大きなものとなる。更には、カラー画像の場合、多色の重ね合わせにより色再現を行うが、このとき、記録材（例えば紙やＯＨＰシート等）上の現像剤量が多くなり、これを熱定着させる場合、モノクロ画像に比べて、多量の熱量を必要とするため、定着部の大型化が必要となる。
【０００５】
また、現像剤の製造方法については、より省エネルギーで、環境に対する影響の小さい手法が要求されている。現在の現像剤の製造方法としては、従来からの溶融混練粉砕法や、近年では液体溶媒中での重合法（懸濁法、乳化法、分散法、等）によるものが主流である。
【０００６】
例えば、乾式現像法に用いられる現像剤は熱可塑性樹脂（結着樹脂）、顔料（着色剤）、離型剤などを主成分とし、これに必要に応じて、磁性粉、帯電荷制御剤、流動性向上剤などを添加して製造される。そして、これらの現像剤の製造方法としては、原料を全て一度に混合して混練機などにより加熱、溶融、分散を行い均一な組成物とした後、これを冷却して、粉砕、分級することにより体積平均粒径１０μｍ程度の現像剤を製造する方法が一般的に採用されている。
【０００７】
特にカラー画像の形成に用いられる電子写真用カラー現像剤は、一般に、バインダー樹脂中に各種の有彩色顔料を分散含有させて構成される。この場合、使用する現像剤に要求される性能は、黒色画像を得る場合に比べ厳しいものとなる。即ち、現像剤としては、衝撃や湿度等の外的要因に対する機械的電気的安定性に加え、適正な色彩の発現（着色度）やオーバーヘッドプロジェクター（ＯＨＰ）に用いたときの光透過性（透明性）が必要となる。
【０００８】
着色剤として顔料を用いるものとしては、下記特許文献１等に記載のものがある。しかしながら、顔料系のカラー現像剤は耐光性については優れているものの、反面、結着樹脂に対する顔料の分散性が悪いため、着色度（発色性）や透明性が劣るという問題がある。
【０００９】
結着樹脂に対する顔料の分散性を向上する方法としては、
（１）バインダー樹脂としてポリエステル樹脂（樹脂Ａ）を用い、当該樹脂Ａよりも高い分子量のポリエステル樹脂（樹脂Ｂ）により顔料をあらかじめ被覆し、この被覆された顔料を樹脂Ａ中に分散させてカラー現像剤を得る技術（特許文献２）。
（２）樹脂と顔料用樹脂とを溶融混練して得られる加工顔料が結着樹脂中に分散含有されてなり、前記顔料用樹脂の重量平均分子量が前記結着樹脂の重量平均分子量よりも小さく、前記結着樹脂の重量平均分子量が１０万以上であることを特徴とするカラー現像剤（特許文献３）。
（３）結着樹脂と顔料の混合物をあらかじめ有機溶剤と共に結着樹脂の溶融温度よりも低い温度で１段目の混練を行い、さらに結着樹脂、帯電制御剤を加えて２段目の加熱溶融混練してカラー現像剤を得る技術（特許文献４）。
（４）現像剤に用いられる顔料において、現像剤の主構成成分である結着樹脂よりも融点が低く、かつ溶融粘度の小さな低分子物質を吸油（吸収）させた現像剤用顔料であり、低分子物質の吸油量が５０ｇ（／顔料１００ｇ）以上、顔料に対する低分子物質の吸油率が飽和吸油量の１００〜３００％である。低分子物質の融点＋２０℃における溶融粘度が０．１Ｐａ・ｓ以下である。又、これらによる現像剤顔料の前処理方法、現像剤さらには現像剤の製造方法（特許文献５）、等が提案されている。
【００１０】
しかしながら、前記特許文献２〜５に記載の方法でも、いずれも十分な顔料の分散は得られず、着色度、透明性が劣っているのが現状である。さらに、モノクロ用の黒現像剤においては、黒色着色剤としてカーボン７〜１５重量部を用いるのが通常であり、その製造方法は、混練前にカーボンの粉体を他の原材料と混合した後、溶融混練する方法が一般的である。黒現像剤はカラー現像剤と違い、透明性は要求されないため、着色度を上げるためにはカーボン量を増加するという方法が採用される。しかしながら、この導電性のカーボンを増加することは、現像剤の体積固有抵抗値を低下することになるため、帯電量の安定上好ましくない。したがって、カーボンは十分に分散させて、現像剤の体積固有抵抗値を高くする必要がある。
【００１１】
カーボンの分散を向上させる方法としては、前記カラー現像剤のような２段混練はコスト高になるため行われず、（５）混練時の処理量を下げる方法が一般的であるが、その他、（６）混練時の樹脂温度を下げる方法や、（７）混練後の圧廷冷却方法を規定するものが提案されている。しかしながら、（５）、（６）、（７）は、いずれも処理量が少なくなるためコストが高くなるという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】
特開昭４９−４６９５１号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２８０７５５号公報
【特許文献３】
特開平２−６６５６１号公報
【特許文献４】
特開平９−１０１６３２号公報
【特許文献５】
特開２０００−８１７３６号公報
【特許文献６】
特開２００１−３１２０９号公報
【特許文献７】
特開平８−１４１３０６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献７には、超臨界流体や液体を用いて固体物質（例えば天然物質、セラミック）より所定の物質を抽出する半径方向流れ流体抽出方法及び装置に関する技術が開示されている。しかしながら特許文献７に開示の技術は、抽出時間を短縮させるには不十分であり、いずれも処理量が少なくなるためコストが高くなるという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑み、被処理物の充填操作及び取り出し操作を簡単にし、かつ、デッドスペースを削減して処理量を増加できる流体抽出方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究した結果、超臨界流体あるいは亜臨界流体を利用するトナー製造方法及び製造装置において、反応容器内に特定の現像剤材料担持体を設けることによって上記課題が解決されることを見出した。
【００１６】
第１に、本発明は、結着樹脂成分を、超臨界流体中あるいは亜臨界流体中にて溶解して、着色剤成分と混合し、上記超臨界流体中あるいは亜臨界流体中における結着樹脂成分の溶解度を低下せしめて、上記結着樹脂成分を、結着樹脂成分の内部に着色剤成分を分散させながら粒子状に析出させることを特徴とする現像剤の製造方法で、少なくと攪拌機構と溶解成分の排出機構を持った反応容器内において、被処理物の通過を阻止して超臨界流体あるいは亜臨界流体の通過を許容するメッシュからなる現像剤材料担持体を有することを特徴とする現像剤の製造方法である。
【００１７】
本発明の背景となる技術は、少なくとも、結着樹脂成分を超臨界流体あるいは亜臨界流体中にて溶解して、着色剤成分と混合し、上記結着樹脂成分の溶解度を低下させて、上記結着樹脂成分を粒子状に析出させることで、粒子状に析出した結着樹脂成分内に着色剤成分が分散した現像剤を作製する方法である。適切な現像剤材料の補給を行わずに結着樹脂成分を、超臨界流体中あるいは亜臨界流体中にて溶解して、着色剤成分と混合し、上記超臨界流体中あるいは亜臨界流体中における結着樹脂成分の溶解度を低下せしめて、上記結着樹脂成分を、結着樹脂成分の内部に着色剤成分を分散させながら粒子上に析出させる現像剤製造法では、組成の均一でない現像剤を生成することがある。例えば、ある現像剤は過剰の樹脂成分を含有し、他の現像剤は少なすぎる樹脂成分を含有していることがある。よって現像剤成分の均等な投入量が必要となる。
【００１８】
これに対して、本発明によれば、以下のような作用・効果が生まれる。即ち、少なくと攪拌機構と溶解成分の排出機構を持った反応容器内において、被処理物の通過を阻止して超臨界流体あるいは亜臨界流体の通過を許容するフィルタからなる現像剤材料担持体を有することで、不溶成分を捕捉することにより、溶解成分のみを反応容器内の超臨界流体あるいは亜臨界流体中に分散させることにより、疎粒の発生を防ぐことができ、所望の形状を有する粒子を生成することが可能である。
【００１９】
第２に、本発明は、少なくとも反応容器と噴出機構及びそれらの接続機構からなり、結着樹脂成分を、超臨界流体中あるいは亜臨界流体中にて溶解して、着色剤成分と混合し、上記超臨界流体中あるいは亜臨界流体中における結着樹脂成分の溶解度を低下せしめて、上記結着樹脂成分を、結着樹脂成分の内部に着色剤成分を分散させながら粒子状に析出させることでトナーを製造する製造装置において、少なくと攪拌機構と溶解成分の排出機構を持った反応容器内において、被処理物の通過を阻止して超臨界流体あるいは亜臨界流体の通過を許容するメッシュからなる現像剤材料担持体を有することを特徴とする現像剤製造装置である。
【００２０】
前記現像剤材料担持体は、複数枚のメッシュにより構成されていることが好ましい。前記現像剤材料担持体は、メッシュにより構成されていることで、より均一な状態で溶出することから所望の粒子径をもつ現像剤を得ることが可能である。
【００２１】
前記現像剤材料担持体は攪拌機構を内部に取り込む構造になっていることが好ましい。前記現像剤材料担持体は攪拌機構を内部に取り込む構造になっていることで、超臨界流体あるいは亜臨界流体に対する現像剤材料の溶解速度をアップさせ、生産効率を上げることが可能である。
【００２２】
前記現像剤材料担持体は攪拌機構と共に回転することが好ましい。前記現像剤材料担持体は攪拌機構と共に回転することで、超臨界流体あるいは亜臨界流体の対流が活性化され、現像剤材料の超臨界流体あるいは亜臨界流体に対する溶解速度が向上し、また、疎粒の通過を抑制することが可能である。
【００２３】
前記現像剤材料担持体は攪拌機の回転方向に対して、逆回転していることが好ましい。前記現像剤材料担持体は攪拌機の回転方向に対して、逆回転していることで、超臨界流体と現像剤材料の接触頻度を多くすることにより、溶解速度をアップさせることが可能である。
【００２４】
前記現像剤材料担持体が攪拌機構を兼ね備えることが好ましい。前記現像剤材料担持体を攪拌機構とすることで、反応容器内の部品点数をへらすことにより、コンタミ等の影響を防ぐことが可能である。
【００２５】
第３に、本発明は、上記の製造方法または製造装置により作製されていることを特徴とする静電荷現像用現像剤である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、結着樹脂成分を、超臨界流体中あるいは亜臨界流体中にて溶解して、着色剤成分と混合し、上記超臨界流体中あるいは亜臨界流体中における結着樹脂成分の溶解度を低下せしめて、上記結着樹脂成分を、結着樹脂成分の内部に着色剤成分を分散させながら粒子状に析出させる方法である。
【００２７】
物質の温度・圧力をある一定条件（臨界点）以上に設定すると、気相と液相とでの密度が等しい状態の流体となり、この臨界点近傍以上の温度・圧力下での流体が超臨界流体と呼ばれている。また、超臨界点未満であっても、臨界点に近い条件でも超臨界流体に近い状態となり、このような流体を亜臨界流体と呼ぶ。
【００２８】
超臨界流体あるいは亜臨界流体（以下の、超臨界流体の記載では、特に断らないかぎり亜臨界流体も含むものとする）中では、気体の性質と液体の性質が共に現れる。例えば、密度は液体に近く（気体の数１００倍程度）、粘度は気体に近く（液体の１／１０ないし１／１００程度）、拡散係数も液体の１／１０ないし１／１００程度、熱伝導度は液体に近い（気体の１００倍程度）とすることができる。
【００２９】
超臨界流体は、一般的に非常に物を溶かす力が大きく、温度・圧力の変化により物質の溶解力を大幅に変化させることができる性質を有している。これは、反応溶媒や抽出溶媒としては非常に優れたものであり、近年、物質の分離・抽出・精製等の分野で盛んに研究がされている。例として、コーヒーにおけるカフェイン抽出や、廃棄物の分離・抽出等が挙げられる。
【００３０】
また、超臨界流体中に、所望の物質を溶解し、急速膨張〔ＲＥＳＳ法（Rapid Expansion of Supercritical Solution)〕させたり、貧溶媒や界面活性剤を添加したりすることで、超臨界流体中における溶質分の溶解度が大幅に低下し、この作用によって溶解していた物質が析出することを利用した微粒子の作製等も行われている。
【００３１】
超臨界流体を用いて、微粒子を作製する方法としては、例えば上記特許文献８に記載されている技術がある。この方法は、あくまで現像剤に外添される微粒子の製造方法に関するものであり、現像剤自身の製造方法については、何ら記載されていない。
【００３２】
本発明者らは、超臨界流体に関する前述のような性質に着目し、これを現像剤作製への適用を種々試みた。そして、前述したように現像剤を用いる電子写真方式の画像形成装置における小型化を達成するのに、現像剤の着色力を高めることが重要である。この場合に、現像剤中の着色剤成分量を増加させる際に着色剤成分の分散性を向上させなければならない。
【００３３】
ここで、減圧後の現像剤材料補給システムを備えているプロセスにおいて、着色剤成分と現像剤の結着樹脂成分とを反応容器中にて超臨界流体中に混合することにより、超臨界流体あるいは亜臨界流体の特徴である物質を良く溶かし、及び、大きな拡散係数により、溶解した物質（着色剤成分）または混合した物質（微粒子の着色剤成分）が、上記物質の凝集を防止しながら、均一に分散する。この作用により着色剤成分は超臨界流体において良好な分散状態となる。
【００３４】
この後、反応容器内の超臨界流体を、例えば減圧することにより、溶解していた溶質成分が析出してくる。このとき、ＲＥＳＳ法等の方法によって、超臨界流体における、溶質の溶解度を急速に低下させると、溶解していた結着樹脂成分が微粒子状となって析出する。この際、超臨界流体中で顔料が良好な分散状態となっているため、結着樹脂成分の微粒子中に着色剤成分が均一に分散された状態で、微粒子状の現像剤を得ることができる。
【００３５】
上記超臨界流体として使用可能な物質としては、例えば、ＣＯ₂、Ｎ₂ 、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、ＣＦ₃Ｈ、ＮＨ₃、ＣＦ₃Ｃｌ、ＣＨ₃ＯＨ、Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ、Ｈ₂Ｏ等が挙げられる。
【００３６】
上記結着樹脂成分としては、現像剤に用いられる樹脂であれば特に限定されないが、例えば、ポリスチレン、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／アクリル共重合体などのスチレン系樹脂や、ポリエチレン、ポリエチレン／酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン／ビニルアルコール共重合体などのエチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、また、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、アリルフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、マレイン酸系樹脂等を用いることができる。上記結着樹脂成分の、上記結着樹脂成分の、重量平均分子量は、１×１０³から１×１０⁶の範囲内が望ましい。
【００３７】
上記着色剤成分としては、有機顔料や無機顔料等が含まれる。例えば、カーボンブラックや、アニリンブルー、カルコオイルブルー、クロームイエロー、ウルトラマリンイエロー、メチレンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ローズベンガル、ジスアゾイエロー、カーミン６Ｂ、キナクリドン系顔料等が挙げられる。上記顔料の粒子径（１次粒子）は、４０ｎｍ〜４００ｎｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００３８】
また、超臨界流体に混合する上記の結着樹脂成分や着色剤成分に加え、超臨界流体あるいは亜臨界流体と溶質間との親和力を高めるために、添加助剤（エントレーナー）を加えてもよい。
【００３９】
上記添加助剤としては、使用する超臨界流体の物質と、混合する溶質との組み合わせにもよるが、アルコール類（メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等）や、ケトン類（メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン等）や、エーテル類（ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等）、炭化水素類（トルエン、ベンゼン、シクロヘキサン等）や、エステル類（酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルアセテート、アルキルカルボン酸エステル等）や、ハロゲン化炭化水素類（クロロベンゼン、ジクロロメタン等）や、水、アンモニア等が挙げられる。ただし、水やアンモニアを添加助剤として用いる場合は、水、アンモニアを超臨界流体あるいは亜臨界流体として用いないときである。
【００４０】
次に、少なくと攪拌機構と溶解成分の排出機構を持った反応容器内において、現像剤材料を担持し、溶解成分のみが反応容器内の超臨界流体あるいは亜臨界流体中に溶解・分散させる機構についての説明を行う。
【００４１】
本発明にかかる上記操作方法及び装置の一例について説明する。本発明の現像剤を作製するための製造装置としては、例えば図１に示すにような構成が挙げられる。まず、超臨界流体とする物質が充填されたガスボンベ１より、反応容器７に向けガスが供給される。このガスは加圧ポンプ２により所望の圧力に高められる。また、エントレーナー（添加助剤）３も同様に加圧ポンプ４で所望の圧力まで高められる。これら高圧ガスやエントレーナー３はバルブ５、６を介して反応容器７に送られる。このとき、図示しないが、予熱コイル等で高圧ガスを所望の温度近くまで温調してもよい。また、反応容器７へ導入する前に、超臨界ガスとエントレーナー３とを図示していないが予め別の容器中で混合しておいてもよい。
【００４２】
反応容器７中には、現像剤材料となる結着樹脂成分と着色剤成分を封入しておき、この反応容器７は例えばヒーター１０やあるいは図示していないが恒温水槽等で所望の温度となるよう構成されている。また、前記のバルブ５、６により、反応容器７内は所望の圧力となるように調整される。これら温度、圧力は温度計９、圧力計１１によりモニターされる。
【００４３】
このようにして反応容器７中には、超臨界状態となった超臨界流体、エントレーナー、結着樹脂成分、着色剤成分が混合された状態となる。このとき、必要に応じて、図示していないが、攪拌装置（例えば、プロペラ状の攪拌装置等）にて反応容器７内を攪拌してもよい。
【００４４】
反応容器７からノズル１５までの接続機構、及びノズル１５自体は、予熱コイル等で高圧ガスを所望の温度近くまで温調できる。さらにノズル１５の出口付近に温度計を設置し、それによりモニターすることができる。
【００４５】
このような状態を維持し、図１に示す減圧バルブ１２を開くことによって、反応容器７内の超臨界流体が急速膨張する。このとき、超臨界流体中に溶解していた各溶質の溶解度は、それぞれ著しく低下し、その結果、各溶質が微粒子状にそれぞれ析出する。
【００４６】
この工程において、着色剤成分および結着樹脂成分と、エントレーナー及び超臨界流体との間での親和性、及び、反応容器７の圧力調整条件を適切に設定することで、微粒子状に析出した結着樹脂成分中に、さらに着色剤成分がほぼ均一に分散した状態にて抱埋された状態となっている現像剤微粒子を得ることができる。これら現像剤微粒子は、ノズル１５を介して、粒子捕集箱１７にて採取され、３μｍ〜７μｍの体積平均粒子径を有するものである。
【００４７】
この後、このような現像剤に対し、必要に応じて、流動性等を調整するために、シリカ等の微粉体等を公知の手法（例えば、乾式のミキサー等）により外添処理し、最終の現像剤を作製してもよい。
以下、請求項に対応して、実施の形態と作用・効果を説明する。
【００４８】
（請求項１）
従来の現像剤の製造方法では、現像剤組成物の不溶物が排出されることにより、凝集体が発生し、また析出過程においてはせん断力がかかることにより繊維状の生成物が析出する。
【００４９】
少なくと攪拌機構と溶解成分の排出機構を持った反応容器内において、被処理物の通過を阻止して超臨界流体あるいは亜臨界流体の通過を許容するメッシュからなる現像剤材料担持体を有することを特徴とすることにより、以下の作用・効果が生まれる。即ち、不溶成分を捕捉することにより、溶解成分のみを反応容器内の超臨界流体あるいは亜臨界流体中に分散させることにより、疎粒の発生を防ぐことができ、所望の形状を有する粒子を生成することが可能である。
【００５０】
（請求項２）
上記請求項１と同様に、少なくと攪拌機構と溶解成分の排出機構を持った反応容器内において、被処理物の通過を阻止して超臨界流体あるいは亜臨界流体の通過を許容するメッシュからなる現像剤材料担持体を有することを特徴とすることにより、以下の作用・効果が生まれる。即ち、不溶成分を捕捉することにより、溶解成分のみを反応容器内の超臨界流体あるいは亜臨界流体中に分散させることにより、疎粒の発生を防ぐことができ、所望の形状を有する粒子を生成することが可能である。
【００５１】
（請求項３）
現像剤材料を格納する機構においては、隙間の不均一な材料を使用すると不溶成分をカットすることが出来ず、最終的に疎粒の発生を促す。本発明では前記現像剤材料担持体は、複数枚のメッシュにより構成することにより、以下の作用・効果が生まれる。即ち、メッシュを使用することにより、より均一な状態で溶出することから所望の粒子径をもつ現像剤を得ることが可能である。
【００５２】
（請求項４）
現像剤材料を超臨界流体あるいは亜臨界流体中に溶解させるには時間がかかり、生産効率を上げるための障害現像剤っている。本発明では前記現像剤材料担持体は攪拌機構を内部に取り込む構造になっている。本構成とすることにより、以下の作用・効果が生まれる。即ち、攪拌機構を前記現像剤材料担持体内部に取り込むことにより、超臨界流体あるいは亜臨界流体に対する現像剤材料の溶解速度をアップさせ、生産効率を上げることが可能である。
【００５３】
（請求項５）
現像剤材料を超臨界流体あるいは亜臨界流体中に溶解させるには時間がかかり、生産効率を上げるための障害現像剤っている。前記現像剤材料担持体は攪拌機構と共に回転する。本構成とすることにより、以下の作用・効果が生まれる。即ち、攪拌機構を前記現像剤材料担持体内部に取り込むことにより、超臨界流体あるいは亜臨界流体に対する現像剤材料の溶解速度をアップさせ、生産効率を上げることが可能である。
【００５４】
（請求項６）
前記現像剤材料担持体を攪拌機と同方向に回転させた場合、一方向に流体が流れ、攪拌効果が少ない場合がある。さらに本発明では前記現像剤材料担持体は攪拌機の回転方向に対して、逆回転している。本構成とすることにより、以下の作用・効果が生まれる。即ち、逆回転させることにより、超臨界流体と現像剤材料の接触頻度を多くすることにより、溶解速度をアップさせることが可能である。
【００５５】
（請求項７）
現像剤材料担持体と攪拌機構を別々にすることにより、デッドスペースが生まれ、洗浄する際に付着した現像剤材料がコンタミとして、装置内に残留する可能性がある。本発明では前記現像剤材料担持体を攪拌機構とする。本構成とすることにより、以下の作用・効果が生まれる。即ち、現像剤材料担持体が攪拌機構も兼ね備えることにより、反応容器内の部品点数をへらすことで、コンタミ等の影響を防ぐことが可能である。
【００５６】
【実施例および比較例】
以下、本発明について具体的な実施例および比較例に基づき説明するが、本発明は以下の各実施例に限定されるものではない。
【００５７】
(現像剤製造例)
本発明に関わる現像剤の製造には、図１に示すような現像剤製造装置を用いる。反応容器７の容積は、例えば１０００ｃｍ³のものであり、反応容器７の内部に現像剤材料担持体８を有する。本製造例では、超臨界流体とするガスとして二酸化炭素を用いる。また、エントレーナーとしては、エタノール（一般的な試薬用の市販品である）を用いる。
【００５８】
結着樹脂成分としてはポリエステル系樹脂（三洋化成工業株式会社製、商品名：EP２０８）を５０ｇ、これを１００重量部とした場合、顔料としてカーボンブラック（三菱化学株式会社製、商品名：MA１００）を２０重量部を反応容器７内に予め投入しておく。なお、常温・常圧条件下において、上記エントレーナーは、結着樹脂成分と非相溶な関係のものである。
【００５９】
ガスボンベ１より供給された、二酸化炭素ガスは加圧ポンプ２にて昇圧され、バルブ６を介して反応容器７に導入される。エントレーナー３であるエタノールも加圧ポンプ４を介して反応容器７に２００ｍｌ導入する。
【００６０】
ここで、排出用の減圧バルブ１２は閉じたままであり、高圧状態の二酸化炭素導入により、反応容器７内の圧力が上昇する。また、ヒーター１０、１３、１４にて反応容器７内、噴出機構温度、接続機構温度、さらに噴出機構出口付近温度を調整する。
【００６１】
反応容器７内の圧力が７．３ＭＰａ以上にて、反応容器７内は超臨界状態となる。また、二酸化炭素の臨界温度は３０４．６Ｋであり、これ以上に温度設定を行うことで超臨界状態となる。
【００６２】
この状態を、例えば２０分間維持した後、減圧バルブ１２を開けて、反応容器７内の混合溶液をノズル１５より粒子捕集箱１７内に排出することで急速膨張させると、略球状に析出した結着樹脂成分中に顔料がほぼ均一に分散されて含有された現像剤微粒子は捕集箱１７内に堆積して捕集される。
【００６３】
このとき、上記混合溶液に含まれている超臨界流体としての二酸化炭素と、エントレーナーとしてのエタノールは、図示していない回収機構により二酸化炭素とエタノールとに互いに分離され、それぞれ再利用される。
【００６４】
本製造例では、常温・常圧条件下において、結着樹脂成分と非相溶なエントレーナーを使用しているため、仮に、得られた現像剤微粒子の表面にエントレーナーが微量付着していても、各現像剤微粒子同士の合一（つまり相互間での結合）が発生せず、微細な状態のままで現像剤微粒子を得ることができる。この後、流動性等を調整するためにシリカ（日本エアロジル株式会社製、商品名：R７４２）0.1重量部を公知の手法（例えば、乾式のミキサー等）により外添処理し、最終の現像剤を得る。
また、図２は、反応容器７の内部であり、図２（ａ）は撹拌機構１８を有し、図２（ｂ）は撹拌機構を内部に取り込んだ現像剤材料担持体１９を有する。
【００６５】
（実施例１）
前記現像剤材料担持体を１枚の４００メッシュで構成すること以外は製造例と同様にして行った。
【００６６】
反応容器７内の圧力が７．３ＭＰａ以上にて、反応容器７内は超臨界状態となる。本実施例１では、各バルブ５、６を調整して反応容器７内の圧力を２０ＭＰａに設定し、反応容器７内の、少なくとも結着樹脂成分を溶解させた状態に設定する。
【００６７】
こうして作製された現像剤は、顔料の含有量が高く、かつ、顔料の分散性が優れていることから、少量でも所望の印字濃度が得られ、所定の印字枚数を得るのに必要な現像剤量も従来の現像剤（例えば公知の溶融混練粉砕法）を用いた場合に比べ、数分の１で済み、現像剤交換サイクルを短くすることなく、使い勝手の良い、小型の画像形成装置を提供することができる。
【００６８】
従来法（例えば公知の溶融混練粉砕法）で、本実施例のような高濃度の顔料を含有させて作製した現像剤の場合、画像品位としては地カブリの発生や、使用環境により現像剤帯電量の不安定さが増し、良好な画像形成装置が阻害される。
【００６９】
また、従来法では、長期使用により現像剤粒子が解砕して微紛が発生したり、粒径分布が変化し、画像品位が劣化したりするという不具合を生じる。しかしながら、本発明を適用した現像剤では、上記のような不具合を防止でき、良好な画像形成が安定して得られる。
【００７０】
(実施例２)
前記現像剤材料担持体８は、３枚の400メッシュにより構成されていること以外は製造例と同様にして行った。
【００７１】
(実施例３)
前記現像剤材料担持体８は攪拌機構１８を内部に取り込む構造になっていること以外は製造例と同様にして行った。
【００７２】
(実施例４)
前記現像剤材料担持体８は攪拌機構１８と共に回転することを特徴とする以外は製造例と同様にして行った。
【００７３】
(実施例５)
前記現像剤材料担持体８は攪拌機構１８の回転方向に対して、逆回転していること以外は製造例と同様にして行った。
【００７４】
(実施例６)
前記現像剤材料担持体が攪拌機構を兼ね備えた構造１９をとること以外は製造例と同様にして行った。
【００７５】
［現像剤の収率及び評価］
実施例１〜６で作成した各現像剤の収率については反応容器７への投入量に対するものとの比で求めた。
【００７６】
実施例１〜６で作成した各現像剤１００質量部に対し、平均粒径８０μｍのフェライトキャリアを配合し、現像剤濃度４％の二成分現像剤を作成した。得られた現像剤を、電子写真複写機（型番ＡＲ−４５０Mシャープ（株）製）によって、初期および原稿濃度６％の原稿を１００００枚連続複写したのちに、５０ｍｍ×５０ｍｍのべた画像の画像出しを行い、その画像部および非画像部の濃度を濃度計（型番ＲＤ−９１８マクベス社製）にて測定を行った。また、上記初期および１００００枚連続複写した後の現像剤を電子写真複写機の現像器内よりサンプリングし、その帯電量をブローオフ法によって測定した。更に、帯電安定性とは初期および１００００枚連続複写後における帯電量の変化率の少なさを示した。
【００７７】
画像濃度については、1.4以上を「◎」（極めて良好）、1.4〜1.2「○」（良好）、1.2以下を「×」（不良）として３段階で評価した。
また、カブリについても0.8以下を「◎」（極めて良好）、1.2〜0.8「○」（良好）、1.2以上を「×」（不良）として３段階で評価した。
【００７８】
さらに、帯電安定性については、１万枚目の帯電量が初期の帯電量の１００〜８０％の場合を「◎」（極めて良好）、８０〜６０％を「○」（良好）、６０％以下を「×」（不良）とし、３段階で評価した。
現像剤製造方法と収率及び画像品位の関係を表１、表２にまとめた。
【００７９】
【表１】

【００８０】
【表２】

【００８１】
表１に示すように、不溶成分の飛び出しを規制すると画像濃度、カブリ、帯電安定性について良好であった。また、表２に示すように、溶解成分を効率よく溶出させることで、画像濃度、カブリ、帯電安定性について極めて良好であった。
【００８２】
【発明の効果】
本発明により、現像剤中の着色剤の分散性を一次粒子レベルまで高分散させ、均一な微粒子形状で、粒径分布の狭い現像剤を得ることができるとともに、反応容器を開閉することなく連続的に生産できる生産効率の良い現像剤製造方法、及び現像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像剤製造に用いる現像剤製造装置の模式図である。
【図２】本発明の現像剤製造に用いる現像剤製造装置の高圧セルの内部模式図である。
【図３】本発明の現像剤と粉砕法による現像剤の粒径分布の比較を示すグラフである。
【図４】本発明に関わる実施例３に示した現像剤のTEM観察結果の概略図であって、(a)は粉砕法による現像剤製造の場合、(b)は超臨界法による現像剤製造の場合を示す。
【符号の説明】
１；ガスボンベ、２；加圧ポンプ、３；高圧ガスやエントレーナー（添加助剤）、４；加圧ポンプ、５，６；バルブ、７；反応容器、８；現像剤材料担持体、９；温度計、１０；ヒーター、１１；圧力計、１２；減圧バルブ、１３，１４；ヒーター、１５；ノズル、１６；温度計、１７；粒子捕集箱、１８；撹拌機構、１９：撹拌機構を内部に取り込んだ現像剤材料担持体、２０；ワックス成分、２１；結着樹脂成分、２２；着色材成分。

Claims

結着樹脂成分を、超臨界流体中あるいは亜臨界流体中にて溶解して、着色剤成分と混合し、上記超臨界流体中あるいは亜臨界流体中における結着樹脂成分の溶解度を低下せしめて、上記結着樹脂成分を、結着樹脂成分の内部に着色剤成分を分散させながら粒子状に析出させることを特徴とする現像剤の製造方法で、少なくとも攪拌機構と溶解成分の排出機構を持った反応容器内において、不溶な現像剤材料の通過を阻止して超臨界流体あるいは亜臨界流体の通過を許容するメッシュからなる現像剤材料担持体を有し、上記現像剤材料担持体は攪拌機構を内部に取り込む構造になっていることを特徴とする現像剤の製造方法。
結着樹脂成分及び着色剤成分に加え、添加助剤（エントレーナー）を混合することを特徴とする請求項１に記載の現像剤の製造方法。
少なくとも反応容器と噴出機構及びそれらの接続機構からなり、結着樹脂成分を、超臨界流体中あるいは亜臨界流体中にて溶解して、着色剤成分と混合し、上記超臨界流体中あるいは亜臨界流体中における結着樹脂成分の溶解度を低下せしめて、上記結着樹脂成分を、結着樹脂成分の内部に着色剤成分を分散させながら粒子状に析出させることでトナーを製造する製造装置において、少なくとも攪拌機構と溶解成分の排出機構を持った反応容器内において、不溶な現像剤材料の通過を阻止して超臨界流体あるいは亜臨界流体の通過を許容するメッシュからなる現像剤材料担持体を有し、上記現像剤材料担持体は攪拌機構を内部に取り込む構造になっていることを特徴とする現像剤製造装置。
前記現像剤材料担持体は、複数枚のメッシュにより構成されていることを特徴とする請求項３記載の現像剤製造装置。
前記現像剤材料担持体は攪拌機構と共に回転することを特徴とする請求項３又は４に記載の現像剤製造装置。
前記現像剤材料担持体は攪拌機構の回転方向に対して、逆回転していることを特徴とする請求項５に記載の現像剤製造装置。
前記現像剤材料担持体が攪拌機構を兼ね備えることを特徴とする請求項３ないし６に記載の現像剤製造装置。
請求項１又は２に記載の製造方法により作製されていることを特徴とする現像剤。