專利名稱：生產調色劑的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種生產調色劑的裝置。
背景技術：
目前有很多已知的電子攝影方法。一種電子攝影方法通常包括一個使用光電傳導材料通過多種方法在感光器上形成靜電潛象的步驟(曝光步驟)，一個用調色劑使潛象顯影的顯影步驟，一個將調色劑轉印到轉印材料如紙上的轉印步驟，和一個用定影輥進行加熱和加壓等對調色劑圖像進行定影的步驟。
用于這種電子攝影術中的調色劑的生產工藝的例子，包括研磨工藝、聚合工藝和噴霧干燥工藝。
在研磨工藝中，起始原料包括一種作為主要成分的樹脂(下文中簡稱”樹脂”)和一種染料，該起始原料在一個高于樹脂軟化點的溫度被捏和以獲得一種捏和的材料，然后該捏和的材料被冷卻并被研磨。研磨工藝是有優勢的，因為起始原料的選擇度大，使生產期望的調色劑比較容易。但是，通過研磨工藝獲得的調色劑具有顆粒間形狀離散度大、顆粒直徑分布寬的缺點。結果，調色劑顆粒間可充電性、定影性等的離散度就被提高了，從而降低了調色劑整體上的可靠性。
在聚合工藝中，作為樹脂組分的單體在液相中進行聚合反應以生產一種期望的樹脂作為粒狀調色劑。該聚合工藝是有優勢的，因為得到的粒狀調色劑可以成型為具有較高的球形度(接近幾何完全球形)的形狀。但是，該聚合工藝不能給出粒子間足夠小的粒子直徑離散度。該聚合工藝通常涉及對可聚合單體與含水介質間的界面性能的利用以調節這樣獲得的顆粒的尺寸，其中可聚合單體被分散在該含水介質中。但是，在利用這種界面性質的情況下，通常必須要向含水介質中加入如表面活性劑之類的化學制劑。結果，這樣獲得的調色劑被這些化學制劑影響，因此其電性質(可充電性)和抗環境性如抗水性可能不好。聚合工藝也是有不足的，因為樹脂材料的選擇度小，使得難于獲得具有期望性質的調色劑。
在噴霧干燥工藝中，高壓氣體被用來噴射溶解在溶劑中的調色劑的起始原料，從而獲得細碎的粉末作為調色劑。該噴霧干燥工藝是有優勢的，因為不需要上述研磨步驟。但是，該噴霧干燥工藝涉及噴射起始原料的高壓氣體的使用，因此可能難于將起始原料的噴射條件控制準確。因此，使得難于有效地生產具有期望形狀和尺寸的粒狀調色劑。此外，在噴霧干燥工藝中，通過噴射形成的顆粒尺寸的離散度大，提高了顆粒運動速度的離散度。因此，在這樣噴射的起始原料固化之前，噴射的顆粒可能碰撞并聚集成不固定形狀的粉末。這樣，最終獲得的粒狀調色劑其形狀和尺寸的離散度都提高了。因此，通過噴霧干燥工藝獲得的調色劑在顆粒間具有比較大的形狀和尺寸的離散度，所以在顆粒間有較大的可充電性、定影性等的離散度。結果，調色劑整體的可靠性就降低了。
實用新型內容因此，本實用新型的目的是提供一種生產具有均一形狀和窄顆粒尺寸分布的調色劑的裝置。
這些目的是通過本實用新型的以下方面來實現的1、一種用于從有流動性的起始原料中生產調色劑的裝置，包括頭部，包括起始原料存儲部分，存儲起始原料；壓電材料，產生壓力脈沖，并將該壓力脈沖施加給起始原料；和噴射部分，利用壓力脈沖從頭部噴射出起始原料；和固化部分，將從頭部噴射出的起始原料固化成粒狀材料。
2、如方案1所述的裝置，其中，頭部包括一個會聚壓力脈沖的聲透鏡；并且其中，噴射部分用聲透鏡會聚的壓力脈沖噴射起始原料。
3、如方案1所述的裝置，其中，聲透鏡被設置成使得焦點在噴射部分附近形成。
4、如方案1所述的裝置，其中，頭部包括一個具有向噴射部分會聚的形狀的變窄構件，該變窄構件設置在聲透鏡和噴射部分之間。
5、如方案1所述的裝置，還包括傳送單元，傳送從頭部噴射出的起始原料。
6、如方案5所述的裝置，其中，傳送單元是一個供應氣流的氣流供應單元。
7、如方案1所述的裝置，其中，有多個所述的頭部。
8、如方案7所述的裝置，還包括注入氣體的氣體注入噴嘴；并且其中，氣體注入噴嘴設置在多個頭部的相鄰的噴射部分之間。
9、如方案7所述的裝置，其中，至少兩個相鄰的頭部在不同的時間噴射起始原料。
10、如方案1所述的裝置，還包括給固化部分施加電壓的電壓供應單元。
11、如方案1所述的裝置，其中，噴射部分具有基本上為圓形的形狀，具有從5μm到500μm的直徑。
12、一種從具有流動性的起始原料中生產調色劑的裝置，包括頭部，包括起始原料存儲部分，存儲起始原料；加熱元件，向起始原料施加熱能以在起始原料存儲部分中產生氣泡；和噴射部分，通過氣泡的體積變化來噴射起始原料；和固化部分，將從頭部噴射出的起始原料固化成粒狀材料。
13、如方案12所述的裝置，其中，加熱元件通過被施加交流電壓產生熱。
14、如方案12所述的裝置，還包括傳送單元，傳送從頭部噴射出的起始原料。
15、如方案14所述的裝置，其中，傳送單元是一個提供氣流的氣流供應單元。
16、如方案12所述的裝置，其中，有多個所述的頭部。
17、如方案16所述的裝置，還包括注入氣體的氣體注入噴嘴；并且其中，氣體注入噴嘴設置在頭部的相鄰噴射部分之間。
18、如方案16所述的裝置，其中，至少兩個相鄰頭部在不同時間噴射起始原料。
19、如方案12所述的裝置，還包括一個給固化部分施加電壓的電壓供應單元。
20、如方案12所述的裝置，其中，噴射部分具有基本上是圓形的形狀，具有從5μm到500μm的直徑。
利用上述結構，一種具有均一形狀和窄顆粒尺寸分布的調色劑被生產出來。
通過適當調整生產條件，例如起始原料的組成、壓電材料的頻率、噴射部分的孔徑、起始原料的溫度和粘度，可以更加充分地實現上述效果。
利用上述結構，通過適當調整生產條件，例如起始原料的組成、壓電材料的頻率、聲透鏡的孔徑和焦距、起始原料的溫度和粘度，可以更加充分的實現上述效果。
利用上述結構，通過適當調整生產條件，例如起始原料的組成、施加給加熱元件的交流電壓的頻率、噴射部分的孔徑、起始原料的溫度和粘度，可以更加充分的實現上述效果。


通過結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細描述，本實用新型的上述目的和優勢將變得更加清楚，其中圖1是根據本實用新型的生產調色劑的裝置的縱剖面示意圖。
圖2是根據本實用新型第一個實施例的生產調色劑的裝置頭部附近的部分的放大的剖視圖。
圖3是根據本實用新型第二個實施例的生產調色劑的裝置附近的結構示意圖。
圖4是根據本實用新型第三個實施例的生產調色劑的裝置頭部附近的部分的放大的剖視圖。
圖5是根據本實用新型第四個實施例的生產調色劑的裝置頭部附近的部分的放大的剖視圖。
圖6是根據本實用新型第五個實施例的生產調色劑的裝置附近的結構的示意圖。
圖7是根據本實用新型第六個實施例的生產調色劑的裝置附近的結構的示意圖。
圖8是根據本實用新型第七個實施例的生產調色劑的裝置附近的結構的示意圖。
圖9是根據本實用新型第八個實施例的生產調色劑的裝置頭部附近的部分的放大的剖視圖。
圖10是根據本實用新型第九個實施例的生產調色劑的裝置頭部附近的部分的放大的剖視圖。
具體實施方式
下面將結合附圖，對根據本實用新型的用于生產調色劑的裝置的優選實施例、用該裝置生產調色劑的方法、以及用該裝置所生產的調色劑進行詳細地描述。
圖1是根據本實用新型第一個實施例的用于生產調色劑的裝置的縱剖面示意圖。圖2是圖1中的用于生產調色劑的裝置的頭部附近的一部分的放大剖視圖。
首先將描述起始原料6，本實用新型中的調色劑用該起始原料生產。本實用新型中的調色劑用具有流動性的起始原料6生產。起始原料6通常包括至少一種樹脂(或者一種單體、二聚物、低聚物或其他作為前體的類似物)作為主要成份和一種混入樹脂中的染色劑。
作為主要成份的樹脂(以下簡稱“樹脂”)，染色劑和其他組成起始原料6的成份將在下面描述。
1.樹脂(粘合劑用的樹脂)樹脂(粘合劑用的樹脂)的例子包括基于苯乙烯的樹脂，該樹脂是包括苯乙烯或取代苯乙烯化合物(例如，聚苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚氯苯乙烯、苯乙烯-氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-氯乙烯共聚物、苯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-馬來酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-α-甲基氯丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基乙烯基醚共聚物)的均聚物或共聚物，聚酯、環氧樹脂、氨基甲酸乙脂改性的環氧樹脂、有機硅改性的環氧樹脂、聚氯乙烯樹脂、松香改性的馬來酸脂、苯樹脂、聚乙烯、聚丙烯、離子化合物樹脂、聚氨酯樹脂、聚硅氧烷樹脂、酮醛樹脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、二甲苯樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、萜烯樹脂、苯酚樹脂、脂肪族烴樹脂和脂環烴樹脂。這些樹脂可以單獨地或者組合其中兩種或多種使用。在后面要描述的起始原料6在固化部分3中進行聚合反應以生產調色劑的情況下，上述樹脂原料通常以單體、二聚物、低聚物等的形式使用。
起始原料6中這些樹脂的含量沒有特別的限制，但最好是重量百分比從50％到95％，更優選地重量百分比從80％到94％。
2、染色劑關于染色劑，這里可以使用顏料、染料或類似物。這種顏料或染料的例子，包括炭黑、醇溶黑、燈黑(C.I.No.77266)、磁鐵礦、鈦黑、鉻黃、鎘黃、礦物堅牢黃、中心黃(navel yellow)、萘酚黃S、漢撒黃G、永固黃NCG、鉻黃、二氨基聯苯黃、喹啉黃、酒石黃色淀、鉻橙、鉬橙、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、對二氨基聯苯橙G、鎘橙、永固紅4R、紅鈣鹽、曙紅色淀、亮洋紅3B、錳紫、堅牢粉紅B、甲基紫色淀、普魯士藍、鈷籃、堿性藍色淀、維多利亞藍色淀、堅牢天藍、吲唑酮藍BC、群青、苯胺藍、酞菁藍、C藍(chalcoyl blue)、鉛鉻綠、氧化鉻、顏料綠B、品綠色淀、酞菁綠、終極黃綠G(final yellow green G)、黃光堿性蕊香紅、喹吖啶酮、孟加拉玫瑰紅(C.I.No.45432)、直接紅1、直接紅4、酸性紅1、堿性紅1、媒染紅30、顏料紅48、顏料紅57、顏料紅122、顏料紅184、直接藍1、直接藍2、酸性藍9、酸性藍15、堿性藍3、堿性藍5、媒染藍7、顏料藍15:1、顏料藍15:3、顏料藍5:1、直接綠6、堿性綠4、堿性綠6、顏料黃17、顏料黃93、顏料黃97、顏料黃12、顏料黃180、顏料黃162、苯胺黑染料(C.I.No.50415B)、金屬絡合染料、二氧化硅、氧化鋁、磁鐵礦、菱鎂礦、各種鐵素體，金屬氧化物例如氧化銅、氧化鎳、氧化鋅、氧化鋯、氧化鈦和氧化鎂，以及磁性材料，包括磁性金屬，如鐵、鈷和鎳。這些顏料或染料可以單獨地或者組合其中兩種或多種使用。
起始原料6中染色劑的含量沒有特別的限制，但最好是重量百分比從1％到10％，更優選地重量百分比從2％到7％。當染色劑的含量低于上面界定的下限時，一些染色劑可能難于形成具有足夠密度的可見圖像。相反地，當染色劑的含量超過上面界定的上限時，所得的調色劑可能具有降低的定影性或可充電性。
3、溶劑起始原料6可以包含一種用于使起始原料6具有流動性的溶劑。關于這種溶劑，可以使用任何能夠溶解組成起始原料6的至少部分組份的溶劑。這里要使用的溶劑最好能夠在固化部分3中被去除。
這里可使用的溶劑的例子，包括無機溶劑，如水，二硫化碳和三氯化碳，和有機溶劑，如酮類的溶劑(例如，甲基乙基甲酮(MEK)、丙酮、二乙酮、甲基異丁基甲酮(MIPK)、環己酮)，醇類的溶劑(例如，甲醇、乙醇、異丙醇)，醚類的溶劑(例如，二乙醚、二異丙醚、1，2-二甲氧基乙烷(DME)、，四氫呋喃(THF)、四氫吡喃(THP)、苯甲醚、二甘醇二甲醚(二甘醇二甲醚))、溶纖劑類溶劑(甲基溶纖劑，乙基溶纖劑，苯基溶纖劑)、脂肪烴類溶劑(例如，己烷，戊烷，庚烷，環己烷)、芳香烴基溶劑(例如，甲苯、二甲苯、苯)、芳香烴雜環化合物類溶劑(例如，嘧啶、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩)、酰胺基溶劑(例如，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMA))、鹵素化合物類溶劑(例如，二氯甲、氯仿、1，2-二氯乙烷)和酯基溶劑(例如，乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯)。這些顏料或染料可以單獨或以其中的兩者或兩者以上的混合物使用。
4、蠟起始原料6可以包括混入其中的蠟。蠟通常用于改善模制產品的脫模能力。這里可使用的蠟的例子，包括天然的蠟，如基于植物的蠟(例如，小燭樹蠟、巴西棕櫚蠟、米蠟、棉蠟、木蠟)，基于動物的蠟(例如，蜂蠟、羊毛脂)和礦物蠟(例如，褐煤蠟、地蠟、微晶蠟)和基于石油的蠟(例如，石蠟、微蠟、微晶蠟、礦脂)，合成的碳氫蠟，如費希爾-特羅普希蠟，聚乙烯蠟(聚乙烯樹脂)、聚丙烯蠟(聚丙烯樹脂)、氧化物型聚乙烯蠟和氧化物型聚丙烯蠟，和合成蠟，如脂肪族酸酰胺、樹脂、酮和醚(例如，1，2-羥基硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺、無水鄰苯二甲酸酰亞胺、氯代烴類)。這些蠟可以單獨地或者組合其中兩種或多種來使用。或者，關于這種蠟，可以使用低分子晶體聚合物樹脂，如在側鏈上具有長烷基集團的晶體聚合物(例如，聚丙烯酸酯的均聚物和共聚物，如聚甲基丙烯酸正十八烷基酯、聚甲基丙烯酸月桂醇酯，例如，正丙烯酸正十八烷基酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物)。
起始原料6中的蠟的含量沒有特別的限制，但是最好是重量百分比不大于5％，更優選地不大于3％。當蠟的含量過大時，得到的粒狀調色劑被蠟影響形成粗糙的顆粒。這樣，蠟向調色劑顆粒表面的滲透可能十分顯著地發生，給出調色劑的轉印效率將降低的趨勢。
蠟的軟化點沒有特別地限制，但最好是從50℃到180℃，更優選地從60℃到160℃。
除了上述的樹脂、染色劑、溶劑和混入其中的蠟以外，起始原料6還可以包括其他組份。這些組份的例子包括磁性粉末、電荷控制劑和分散劑。
磁性粉末的例子包括金屬氧化物，如磁鐵礦、磁赤鐵礦、各種鐵素體、氧化亞銅、氧化鎳、氧化鋅、氧化鋯、氧化鈦和氧化鎂，和包括如Fe、Co和Ni的磁性金屬的磁性材料。
這里可使用的上述電荷控制劑的例子包括苯甲酸金屬氧化物、水楊酸鹽、烷基水楊酸金屬鹽、苯磷二酚金屬鹽、含有金屬的雙偶氮染料、苯胺黑染料、四苯基硼酸鹽衍生物、季銨鹽、烷基吡啶鎓鹽、氯化聚酯和硝基腐殖酸。
這里可使用的上述分散劑的例子包括金屬皂、無機金屬鹽、有機金屬鹽和聚氧乙二醇。
上述金屬皂的例子包括三硬酯酸鹽(例如，三硬酯酸鋁)、二硬脂酸鹽(例如，二硬脂酸鋁、二硬脂酸鋇)、硬脂酸鹽(例如，硬脂酸鹽鈣、硬脂酸鹽鉛、硬脂酸鹽鋅)、亞麻酸鹽(例如，亞麻酸鈷、亞麻酸錳、亞麻酸鉛、亞麻酸鋅)、辛酸鹽(例如，辛酸鋁、辛酸鈣、辛酸鈷)、油酸鹽(例如，油酸鈣、油酸鈷)、棕櫚酸鹽(例如，棕櫚酸鋅)、環烷酸鹽(例如，環烷酸鈣、環烷酸鈷、環烷酸錳、環烷酸鉛、環烷酸鋅)和樹脂酸鹽(樹脂酸鈣、樹脂酸鈷、樹脂酸錳、樹脂酸鋅)。
上述無機金屬鹽和有機金屬鹽的例子包括以從IA、IIA、IIIA族中選出的金屬元素的陽離子作為陽離子成份，以從鹵素、碳酸鹽、醋酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、硝酸鹽和磷酸鹽中選出的陰離子作為陰離子成份的鹽類。
關于添加劑，除上述材料外，可以使用硬脂酸鋅、氧化鋅、氧化鈰等。
根據第一實施例的用于生產調色劑的裝置1，包括頭部2，用于噴射生產調色劑的具有流動性的起始原料6；固化部分3，用于固化從頭部2中所噴出的起始原料6，使其在被傳送的同時形成粒狀材料；進料器4，用于將起始原料6供給頭部2；和回收部分5，用于回收這樣生產的粒狀調色劑9。
頭部2有起始原料存儲部分21、壓電元件22和噴射部分23。
起始原料存儲部分21存儲具有流動性的起始原料6。起始原料6可以是至少有部分組份溶解在溶劑中的溶液狀態(以下簡稱“溶液狀態”)，或者可以是其組分至少部分熔融的狀態(以下簡稱“熔融狀態”)。
存儲在起始原料存儲部分21中的起始原料6伴隨來自壓電元件22的壓力脈沖，被從噴射部分23噴射進入固化部分3。
噴射部分23的形狀沒有特別的限制，但最好是基本上是圓形的。在這種安排中，起始原料6和這樣噴出的粒狀調色劑9的球形度可以被提高。
如果噴射部分23基本上是圓形的，其直徑(噴嘴直徑)最好是從5μm到500μm，更優選的是從10μm到200μm。當噴射部分23的直徑低于上述界定的下限時，容易發生堵塞，有時會增加這樣噴出的起始原料6尺寸的離散度。相反地，當噴射部分23的直徑超過上述界定的上限時，在起始原料存儲部分21中的負壓和噴嘴的表面張力之間的一些關系可能導致這樣噴出的起始原料6包裹空氣泡。
如圖2所示，壓電元件22包括依次層疊的較低的電極(第一電極)221、壓電材料222和較高的電極(第二電極)223薄片。換句話說，壓電元件22包括插入在較高電極223和較低電極221之間的壓電材料222。
壓電元件22起振動源的作用。振動板24隨著壓電元件(振動源)22的振動而振動。振動板24具有暫時增加起始原料存儲部分21的內壓的功能。
在頭部2中，當沒有來自于壓電元件驅動電路(未示出)的預定的噴射信號輸入時，即在壓電元件22的較低電極221和較高電極223之間沒有施加電壓時，壓電材料222不會變形。因此，振動板24不變形，不會引起起始原料存儲部分21體積變化。因此，起始原料6不會從噴射部分23被噴出。
相反地，當來自壓電元件驅動電路的預定的噴射信號被供應給壓電元件22時，即預定的電壓被施加在壓電元件22的較低電極221和較高電極223之間時，壓電材料222就變形了。因此，振動板24被劇烈彎曲(如圖2所示的向下彎曲)，導致起始原料存儲部分21體積的下降(變化)。然后，起始原料存儲部分21的內壓暫時增加，導致起始原料6從噴射部分23中被噴出。
當起始原料6的一次噴射結束時，壓電元件驅動電路就暫停在較低電極221和較高電極223之間施加電壓。這樣，壓電元件222基本上恢復到原來的形狀，增加了起始原料存儲部分21的體積。這時，起始原料6處在進料器4對噴射部分23的壓力(向前方向的壓力)的作用下。因此，從噴射部分23到起始原料存儲部分21的空氣的進入被防止了，使得可能按照與起始原料6的預定噴射量相對應的量，從進料器4向起始原料存儲部分21提供起始原料6。
通過以預定的周期按上述方式施加電壓，壓電元件22產生振動以使粒狀起始原料6被反復噴射。
這樣，本實用新型的特征在于，具有流動性的起始原料隨著壓電材料的振動以粒狀形式被噴射，然后被固化以獲得調色劑。
在此之前，已有一種公知的噴霧干燥工藝，作為一種從具有流動性的起始原料生產調色劑的方法。噴霧干燥工藝包括使用高壓氣體噴射溶解在溶劑中用于生產調色劑的起始原料，以獲得細碎的粉末作為調色劑。但是，該噴霧干燥工藝有如下問題。
換句話說，該噴霧干燥工藝涉及使用高壓氣體來噴射起始原料，因而很難精確地控制噴射條件。因此，該噴霧干燥工藝難于有效地生產具有期望形狀和尺寸的粒狀調色劑。而且，在噴霧干燥工藝中，通過噴射生產的顆粒尺寸的離散度很大(顆粒尺寸分布的寬度大)，使得顆粒的運動速度的離散度很大。因此，在噴出的起始原料被固化之前，噴出的顆粒發生碰撞和聚集，生產出不固定形狀的粉末。于是，最終獲得的調色劑顆粒的形狀和尺寸的離散度有時會進一步增加。于是，通過噴霧干燥工藝獲得的調色劑具有形狀和尺寸上的較大的離散度，因此在顆粒的可充電性和定影性方面也具有較大的離散度并且整體上靠性較低。
相反地，在本實用新型中，起始原料是隨著壓電材料的振動產生的壓力脈沖被一滴滴地間歇地噴出的，使得獲得具有固定形狀的調色劑成為可能，并比較容易使得這樣生產的粒狀調色劑具有很高的球形度(接近幾何完全球形)。
而且，在本實用新型中，壓電材料的頻率、噴射部分的開口面積(噴嘴直徑)、起始原料的溫度和粘度、一滴起始原料的噴射量等能夠被相對精確地控制，這使得將要生產的調色劑的形狀和尺寸控制為期望值容易了。
在本實用新型中，使用了壓電材料的振動，使得以預定的時間間隔噴射起始原料成為可能。因此，這樣噴射的起始原料顆粒能夠被有效地防止相互間的碰撞和聚集，使得與噴霧干燥方法相比，不容易形成不固定形狀的粉末。
而且，通過控制一滴所噴射的起始原料的量、壓電材料的頻率等，調色劑等的生產量能夠被容易、確定地控制。
在本實用新型中，從頭部2噴射到固化部分3中的起始原料6的初始速度最好是從0.1米/秒到10米/秒、從2米/秒到8米/秒。當起始原料6的初始速度低于上面界定的下限時，調色劑的可生產性降低。另一方面，當起始原料6的初始速度超過上面界定的上限時，產生粒狀調色劑9的球形度被降低的趨勢。
從頭部2噴出的起始原料6的粘度沒有特別地限制，但最好是從1厘泊到1,000厘泊，更優選地從1厘泊到300厘泊。當起始原料6的粘度低于上面所界定的下限時，使得完全地控制噴出顆粒(粒狀起始原料6)的尺寸困難了，有時增加了這樣獲得的調色劑顆粒9尺寸的離散度。相反地，當起始原料6的粘度超過上面所界定的上限時，作為結果的粒狀材料具有增大的直徑，產生了起始原料6的噴射速度降低、起始原料的噴射所消耗的能量增加的趨勢。而且，具有急劇增加的粘度的起始原料6不能以小滴的形式被噴射。
一滴所噴射的起始原料的量沒有特別地限制，但最好是從0.05pl到500pl，更優選地從0.1pl到50pl。通過將一滴所噴射的起始原料的量預定在上面所界定的范圍內，最終獲得的粒狀調色劑9就能夠具有適當的顆粒直徑。
壓電元件22的頻率沒有特別的限制，但最好是從10kHz到500MHz，更優選地從20kHz到200MHz。當壓電元件22的頻率低于上面所界定的下限時，調色劑的生產率下降。相反地，當壓電元件22的頻率超過上面所界定的上限時，粒狀起始原料6的噴射不能連續，導致起始原料6一滴的尺寸被嚴重地分散。
具有所示結構的調色劑生產裝置1具有多個頭部2。起始原料6從這些頭部2中的每一個噴射到固化部分3中。
頭部2可以被安排成幾乎同時噴射起始原料6。但是，最好被控制為至少兩個相鄰的頭部在不同時間噴射起始原料6。在這種安排下，能夠更加有效地防止從相鄰頭部2中噴出的起始原料6的顆粒在被固化之前相互間的碰撞或聚集。
如圖1所示，調色劑生產裝置1具有氣流供應單元10。氣流供應單元10被安排成使得它所供應的氣體是以幾乎一樣的壓力經過輸送管101、從裝備在頭部2之間的氣體注入噴嘴7被注入的。在這種方式下，從噴射部分23中間歇噴出的粒狀起始原料6可以在以受控制的時間間隔被傳送的同時被固化。結果是，這樣噴射的粒狀起始原料6的碰撞和聚集可以被更加有效地防止。
而且，通過從氣體注入噴嘴7注入由氣流供應單元10提供的氣體，在固化部分3中能夠形成基本上在一個方向(如圖所示的向下的方向)的氣流。當這樣的氣流形成時，粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)能夠在固化部分3中被有效地傳送。
而且，當氣體從氣體注入噴嘴7被注入時，在從頭部2中噴出的顆粒之間形成了氣流幕，使得可能更有效地防止從相鄰頭部中噴出的顆粒的碰撞和聚集。
氣流供應單元10還裝備了熱交換器11。在這種安排中，從氣體注入噴嘴7注入的氣體的溫度能夠被預先確定為一個期望值。換句話說，當起始原料6是溶液狀態時，可以注入溫度較高的氣體。相反地，當起始原料6是熔融狀態時，可以注入溫度較低的氣體。結果是，已經被噴射到固化部分3中的粒狀起始原料6能夠被有效地固化。
當裝備有這樣的氣流供應單元10時，從噴射部分23等噴出的起始原料6的固化速度能夠被容易地控制，例如，通過調節氣流的供應量。
從氣體注入噴嘴7注入的氣體的溫度依賴于起始原料6等所包含的樹脂和溶劑的組成，但最好落在下面的范圍內。
換句話說，當起始原料6為熔融狀態時，從氣體注入噴嘴7注入的氣體的溫度最好是從50℃到350℃，更優選地從100℃到300℃。在這種安排下，溶劑能夠從起始原料6中被有效地去除，同時保持這樣獲得的粒狀調色劑9的形狀一致，使得進一步提高調色劑的生產率成為可能。
在起始原料6為熔融狀態的情況下，從氣體注入噴嘴7注入的氣體的溫度最好是從0℃到100℃，更優選地從5℃到50℃。在這種安排下，粒狀起始原料6能夠被冷卻和固化，同時保持這樣獲得的粒狀調色劑9的形狀一致，使得進一步提高調色劑的生產率成為可能。
從頭部2中噴出的粒狀起始原料6，在固化部分3中被傳送的同時被固化以形成粒狀調色劑9。
固化部分3由圓柱狀的外殼31構成。
粒狀起始原料6可以通過從氣體注入噴嘴7注入的氣體固化，或者通過其他方式被固化。例如，設置在外殼31內部或外部的加熱源或冷卻源可以被用來固化起始原料6。或者，外殼31可以是在其中有加熱介質或冷卻介質通道的套筒。在從頭部2中噴出的起始原料6是溶液狀態的情況下，外殼31內部被置于減小的壓力下以從起始原料6中去除溶劑，從而獲得固化的粒狀調色劑9。
粒狀調色劑9的生產方法不限于上述的涉及從溶液狀態的起始原料6中去除溶劑或熔融起始原料6的冷卻和固化的方法。例如，在起始原料6包含樹脂材料前體(例如，對應于上述樹脂材料的單體、二聚體和低聚物)的情況下，粒狀調色劑9可以通過涉及在固化部分3中進行聚合反應的方法來獲得。
外殼31上連有用于施加電壓給外殼31的電壓供應單元8。通過允許電壓供應單元8給外殼31的內表面施加與粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)相同極性的電壓，能夠獲得下面的結果。
通常，粒狀調色劑帶有正電或負電。因此，當材料被充電為與粒狀調色劑極性不同時，粒狀調色劑被靜電吸引到帶電材料的現象就會發生。相反地，當材料被充電為與粒狀調色劑極性相同時，帶電材料與粒狀調色劑互相排斥，使得可能有效地防止上述粒狀調色劑被吸引到帶電的材料上的現象。因此，通過給外殼31的內表面施加一個與粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)相同極性的電壓，就能夠有效地防止粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)被吸引到外殼31的內表面上。在這種安排中，能夠有效地防止不固定形狀的粒狀調色劑的產生，并且粒狀調色劑9的回收效率能夠被提高。
外殼31有一個縮徑部分311，其內徑如圖1所示在回收部分5附近向下減小。縮徑部分311的構造使得有效地回收粒狀調色劑9成為可能。如前所述，從噴射部分23噴出的起始原料6在固化部分3中被固化。起始原料6的固化在回收部分5附近幾乎已經全部完成。于是，即使當顆粒在縮徑部分311附近互相接觸時，象聚集這樣的問題幾乎不發生。
然后，通過粒狀起始原料6的固化獲得的粒狀調色劑9在回收部分5被回收。
這樣獲得的調色劑可以任意地進行多種處理，如分粒和外部添加。
分粒可以通過使用篩、空氣分類器等來完成。
在外部添加中使用的外部添加劑的例子，包括無機材料如金屬氧化物(例如，硅石、鋁的氧化物、鈦的氧化物、鈦酸鍶、氧化鈰、氧化鎂、氧化鉻、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、四氧化三鐵)、氮化物(例如，氮化硅)和金屬鹽(例如，硫酸鈣、碳酸鈣、脂肪酸金屬鹽)的粒狀材料，有機材料(例如，丙烯酸樹脂、氟樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚脂樹脂、脂肪酸金屬鹽)和它們的組合物。
或者，可以用六甲基二硅胺烷(HMDS)、基于硅烷的偶聯劑、基于鈦酸的偶聯劑、基于含氟硅烷偶聯劑、硅樹脂等對粒狀材料進行表面處理，將獲得的那些材料作為外部添加劑。
這樣生產的本實用新型中的調色劑具有均一的形狀和窄顆粒尺寸分布。特別地，在本實用新型中，能夠獲得具有基本球形形狀的粒狀調色劑。
詳細地說，調色劑(粒狀調色劑)最好具有不小于0.95，優選地不小于0.97，更優選地不小于0.98的平均圓形度R，如下面的公式(1)中所表述的。當平均圓形度R不小于0.95時，調色劑的轉印效率能被進一步提高。
R＝L0/L1…(1)其中，L1[μm]代表要測量的調色劑顆粒的投影的周長；L0代表與被測量調色劑顆粒的投影的面積相同的真實圓形的周長。
調色劑最好被設置成使得顆粒的顆粒直徑的標準偏差不大于1.5μm，更優選地不大于1.0μm。當顆粒的顆粒直徑的標準偏差不大于1.5μm時，可充電性、定影性等的離散度能夠被顯著減小，從而進一步增強調色劑整體上的可靠性。
這樣獲得的調色劑的基于重量的平均顆粒直徑最好是從2μm到20μm，更優選地從4μm到10μm。當調色劑的平均顆粒直徑低于上面所界定的下限時，調色劑顆粒不能被均一地充電并具有升高的對靜電潛像載體(例如，感光器)表面的吸引力，有時增加了未被轉印的剩余調色劑的量。相反地，當調色劑的平均顆粒直徑超過上面所界定的上限時，調色劑形成的圖像在它的輪廓上、尤其是在字母圖像或光圖樣的顯影中的再現性降低了。
盡管用于生產調色劑的裝置和方法以及調色劑是根據本實用新型的第一個實施例描述的，但是本實用新型不局限于此。
例如，根據本實用新型的用于生產調色劑的裝置的各構成零件都可以被其他任何具有相同功能的零件所代替，或者這些零件還可以包括其他構造。盡管第一實施是參照被安排成在向下和垂直方向噴射起始原料的結構進行描述的，但是，起始原料的噴射方向可以是向上和垂直、水平的方向等。或者，如圖3所示，根據第二個實施例的裝置中，起始原料6的噴射方向和來自氣體注入噴嘴7的氣體的注入方向可以基本上相互垂直。這種情況下，這樣噴出的粒狀起始原料6在受到氣流作用時，將改變其運動方向。于是，粒狀起始原料6在基本垂直于噴射部分23的噴射方向的方向上被傳送。
調色劑的生產(例1)一種樹脂溶液A和一種分散液B被制備出來。
<樹脂溶液A>
向一個配有攪拌葉的可密封容器中，按重量計加入如下材料98份聚酯樹脂(酸值26.2KOHmg/g；羥基數12.2KOHmg/g；玻璃轉變溫度62℃；下游流量計軟化溫度104.8℃)，6份基于喹吖(二)酮的染料，以及100份丁酮。然后旋轉攪拌葉，以獲得樹脂溶液A。
<分散液B>
向一個有氧化鋯珠的可密封容器中，按重量計加入如下材料2份水楊酸鋅，3份巴西棕櫚蠟，2份聚酯樹脂，以及300份丁酮。然后，在該可密封容器中，將這些材料進行球磨分散1小時以獲得分散液B。
然后，將這樣制備的分散液B加入到這樣制備的樹脂溶液A中。然后，將混合物攪拌10分鐘以獲得一種均勻的品紅溶液(分散液)作為調色劑的起始原料。這樣獲得的起始原料具有182厘泊的粘度。
然后，將這樣獲得的起始原料放到調色劑生產裝置的進料器中，如圖1和圖2所示。再將進料器接收到的起始原料，通過計量泵加入到頭部的起始原料存儲部分中。然后，起始原料從噴射部分中被噴射到固化部分中。噴射部分是直徑為25μm的圓形結構。
起始原料的噴射是在下面的條件下實現的在頭部的起始原料的溫度為25℃，壓電材料的頻率是30kHz，從噴射部分噴射的起始原料的初始速度為3.5米/秒，從頭部噴射的一滴起始原料的量被調節成4pl。起始原料的噴射也以這樣一種方式被完成，即，使得在多個頭部中至少相鄰的頭部在不同時間噴射起始原料。
在起始原料的噴射過程中，100℃的空氣從氣體注入噴嘴中以3米/秒的流速垂直向下注入。給固化部分的外殼施加一個電壓，使得其內表面的電勢為-200V。
然后，在固化部分被固化的粒狀材料在一個旋流器中被回收。這樣回收的粒狀材料，其平均圓形度為0.985，其圓形度的標準偏差為0.007。粒狀材料具有8.6μm的重量平均顆粒直徑。重量平均顆粒直徑的標準偏差為1.2。使用FPIA-2000型流式顆粒影像分析儀(圖阿醫療有限責任公司生產)測量圓形度。測量在含水分散液中完成。圓形度R由下面的公式(1)所示R＝L0/L1……(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示與待測調色劑顆粒的投影具有相同面積的真實的圓的周長。
然后，向這樣獲得的按重量計的100份粒狀材料中，加入按重量計的0.5份疏水的二氧化硅，以獲得最終的調色劑。最終獲得的調色劑的重量平均顆粒直徑為8.7μm。
(例2)制得了一種液體起始原料6，它含有分散于按重量計的100份熔融聚烯烴樹脂中的按重量計的6份基于喹吖(二)酮的染料和按重量計的2份水楊酸鋅。這樣獲得的起始原料具有在120℃下210厘泊的粘度。
然后，將這樣獲得的起始原料加入到調色劑生產裝置的進料器中，如圖1和圖2所示。再將進料器接收到的起始原料，通過計量泵加入到頭部的起始原料存儲部分中。然后，起始原料從噴射部分中被噴射到固化部分中。噴射部分是直徑為25μm的圓形結構。
起始原料的噴射是在下面的條件下實現的在頭部的起始原料的溫度為120℃，壓電材料的頻率是1MHz，從噴射部分噴射的起始原料的初始速度為3米/秒，從頭部噴射的一滴起始原料的量被調節成2pl。起始原料的噴射也以這樣一種方式被完成，即，使得在多個頭部中至少相鄰的頭部在不同時間噴射起始原料。
在起始原料的噴射過程中，10℃的空氣從氣體注入噴嘴中以3米/秒的流速垂直向下注入。給固化部分的外殼施加一個電壓，使得其內表面的電勢為-200V。
然后，在固化部分被固化的粒狀材料在一個旋流器中被回收。這樣回收的粒狀材料，其平均圓形度為0.992，其圓形度的標準偏差為0.006。粒狀材料具有8.9μm的重量平均顆粒直徑。重量平均的顆粒直徑的標準偏差為1.1。使用FPIA-2000型流式顆粒影像分析儀(圖阿醫療有限責任公司生產)測量圓形度。測量在含水分散液中完成。圓形度R由下面的公式(1)所示R＝L0/L1……(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示與待測調色劑顆粒的投影具有相同面積的真實的圓的周長。
然后，向這樣獲得的按重量計的100份粒狀材料中，加入按重量計的0.5份疏水的二氧化硅，以獲得最終的調色劑。最終獲得的調色劑的重量平均顆粒直徑為9.0μm。
評價這樣獲得的多種調色劑，每一種都進行調色劑顆粒的平均圓形度、轉印效率、定影溫度范圍、耐久性和成霧性的評價。
調色劑顆粒的平均圓形度在多種例子和比較性實例中所生產的調色劑，每一種都測定了平均圓形度R。使用FPIA-2000型流式顆粒影像分析儀(圖阿醫療有限公司生產)測定圓形度。測量在含水分散液中進行。圓形度R由下面的公式(1)所示R＝L0/L1……(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示與待測調色劑顆粒的投影具有相同面積的真實的圓的周長。
轉印效率的測定使用LP-2000C型激光彩色打印機(精工愛普生公司生產)，在上述不同例子中生產的調色劑的轉印效率按照下述方法評價。
感光器上已經顯影(轉印前)的調色劑以及感光器上轉印后(打印后)的調色劑，用不同的取樣帶進行取樣，然后分別測定重量。獲得的(Wb-Wa)×100/Wb的值被定義為轉印效率，其中Wb[克]表示轉印前感光器上調色劑的重量，Wa[克]表示感光器上轉印后調色劑的重量。
耐久性在上面多種例子和比較性實例中所生產的調色劑，每一種都被裝在LP-2000C型激光彩色打印機(精工愛普生公司生產)的墨盒中。然后，這些墨盒中的每一個都要打印5,000張以上的紙。第4901張到第5000張印刷品上的圖像，均按照下述的四步標準進行評價E(優秀)在圖像上觀察不到條痕或擾動；G(良好)在圖像上只有很少的條痕或擾動，或者根本觀察不到；F(不合格)在圖像上能觀察到一些條痕或擾動；P(較差)在圖像上能觀察到明顯的條痕或擾動。
這些數據列在下面的表1中，給出了基于重量的粒狀調色劑顆粒圓形度的標準偏差、調色劑顆粒的平均顆粒直徑以及顆粒直徑的標準偏差。
表1

從表1中可以看出，本實用新型中的調色劑具有大的圓形度和窄的顆粒尺寸分布。而且，本實用新型的所有調色劑在轉印效率和耐久性上都是優秀的，沒有圖像密度、背景染色、轉印和定影方面的問題。因此，獲得了在打印區域附近具有高清晰度、并且密度均勻的印刷品。
在使用噴霧干燥工藝的情況下，即使將如氣體注入壓力、起始原料溫度等多種條件預設為最佳，所得到的粒狀調色劑通常具有約0.97的圓形度、約0.04的圓形度標準偏差和約2.7μm的標準顆粒直徑偏差。
除了染色劑不是用基于喹吖(二)酮染料，而是分別使用C.I染料藍15:3，C.I染料黃93和碳黑之外，調色劑以與多個例子中相同的方法制備。然后，這些調色劑中的每一個都用上述的方式進行評價。其結果與上述多個例子的結果相似。
接下來，下面將參照圖1和圖4對依照第三個實施例的用于生產調色劑的裝置1作詳細描述。除了頭部2的結構以外，該實施例的裝置1與第一個實施例的裝置1相同。
該頭部2具有一個用于存儲起始原料6的起始原料存儲部分21、一個用于產生壓力脈沖的壓電元件22、一個用于會聚壓力脈沖的聲透鏡(凹透鏡)23和一個用于通過這樣會聚的壓力脈沖噴射起始原料6的噴射部分123。
起始原料存儲部分21存儲具有流動性的起始原料6。起始原料6可以是至少部分組分溶解在溶劑中的(以下簡稱為”溶液狀態”)或者至少部分組分是熔融的(以下簡稱為”熔融狀態”)。
壓電元件22包括按下面的順序依次層疊的一個低電極(第一電極)221、一種壓電材料222和一個高電極(第二電極)223薄片。壓電元件22運行如下。
當沒有來自壓電元件驅動電路(未示出)的預定噴射信號供應給壓電材料222時，也就是說，當沒有電壓施加在壓電元件22的低電極221和高電極223之間時，壓電材料222不顯示變形。相反地，當來自壓電元件驅動電路的預定噴射信號供應到壓電元件22時，也就是說，當在壓電元件22的低電極221和高電極223之間施加了預定電壓時，壓電材料222顯示出一些變形，產生一個壓力脈沖(振動能量)。因此，壓電材料22起到了振動源的作用，因而是一個壓力脈沖源。
壓電元件22產生的壓力脈沖(振動能量)被傳送給聲透鏡26，然后壓力脈沖通過聲透鏡被會聚在壓力脈沖會聚部分25。
起始原料存儲部分21中的起始原料6通過這樣會聚的壓力脈沖從噴射部分123被噴射到固化部分3中。
通過以預定時間間隔施加電壓，壓電元件22振動使得粒狀起始原料6被反復地噴射。
這樣，第三個實施例的特征在于，具有流動性的起始原料通過由壓電元件產生、然后被聲透鏡會聚的壓力脈沖(振動能量)被噴射。
在該實施例中，起始原料通過壓電材料的振動產生的壓力脈沖被一滴滴地間歇噴射，使得有可能獲得具有穩定形狀的調色劑，并相對容易地使這樣生產的粒狀調色劑具有較高的球形度(接近幾何上的完全球體)。
特別地，本實用新型第三個實施例涉及到使用通過聲透鏡26會聚的壓力脈沖來噴射起始原料6，這樣能夠有效使用來自壓電元件22的振動能量作為噴射起始原料6的能量。結果是，存儲在起始原料存儲部分21中的起始原料6，即使它具有相對高的粘度，也一定能夠從噴射部分123被噴射出來。而且，存儲在起始原料存儲部分21的起始原料6，即使它具有相對高的內聚力(表面張力)，也能夠以粒狀液滴的形式被噴射，使得有可能容易和確定地將最終獲得的粒狀調色劑9的顆粒直徑控制到一個相對小的值。
這樣，第三個實施例允許采用具有相對高的粘度和內聚力的材料作為起始原料6，顯著提高了材料的選擇度，因此使得容易獲得具有期望性能的調色劑。
在該實施例中，壓電材料的頻率、聲透鏡的孔徑和焦距、材料的溫度和粘度、一個液滴噴射的起始原料的量等能夠被相對準確地控制，使得容易將最終獲得的調色劑的形狀和尺寸控制到期望值。
在第三個實施例中，使用了壓電材料的振動，使得可能以預定的時間間隔噴射起始原料。因此，能夠有效地防止這樣噴射的起始原料的顆粒彼此碰撞和聚集，與使用噴霧干燥方法相比，不容易形成不固定形狀的粉末。
而且，通過控制一滴液滴噴射的起始原料的量、壓電材料的頻率等，調色劑的生產量等可以被容易、確定地控制。
在第三個實施例中，壓電元件22的頻率沒有具體限制，但是優選為從10kHz到500MHz，更優選為從20kHz到200MHz。當壓電元件22的頻率降低到以上給出的下限，調色劑的生產率降低。相反，當壓電元件22的頻率超過以上給出的上限，粒狀起始原料6的噴射不能連續，導致起始原料的一滴液滴的尺寸嚴重地分散。
在所示結構中，這樣設置聲透鏡26，即，使得在噴射部分123附近(在存儲在起始原料存儲部分21中的起始原料6的液面附近)形成一個焦點。在這種安排下，來自壓電元件22的振動能量能夠被更有效地利用作為噴射起始原料6的能量。結果是，存儲在起始原料存儲部分21中的起始原料6，即使具有相對高的粘度，也一定能夠從噴射部分123被噴射出來。
噴射部分123的形狀沒有具體限制，但是優選為基本上是圓形的。在這種安排下，起始原料6和這樣噴射的粒狀調色劑9的球度能夠被提高。
而且，在第三個實施例中，即使當噴射部分123的面積(開口面積)較大，將被噴射的起始原料6的尺寸也能夠比較小以便被這樣會聚的壓力脈沖噴射出來。換句話說，即使在期望將最終獲得的粒狀調色劑9的顆粒直徑預定為相對較小的時候，噴射部分123的面積也能夠被增大。這樣，即使當起始原料6具有較高的粘度，也能夠更加有效地防止在噴射部分123發生堵塞。
如果噴射部分123基本上是圓的，那么它的直徑(噴嘴直徑)最好是從5μm到500μm，更優選地從10μm到200μm。當噴射部分123的直徑低于上面所界定的下限時，堵塞就很容易發生，有時會增加這樣噴射的起始原料6尺寸的離散度。相反地，當噴射部分123的直徑超過上面所界定的上限時，起始原料存儲部分21內的負壓和噴嘴的表面張力之間的一些關系，可能導致這樣噴射的起始原料6包含氣泡。
從頭部2噴射到固化部分3中的起始原料6的初始速度最好是從從0.1米/秒到10米/秒，從2米/秒到8米/秒。當起始原料6的初始速度低于上面所界定的下限時，調色劑的生產率降低。另一方面，當起始原料6的初始速度超過上面所界定的上限時，就會產生粒狀調色劑9的球形度降低的趨勢。
從頭部2噴射的起始原料6的粘度沒有特別的限制，但是最好是從1厘泊到1000厘泊，更優選地從1厘泊到300厘泊。當起始原料6的粘度低于上面所界定的下限時，使得難于完全地控制噴出的顆粒(粒狀起始原料6)的尺寸，有時會增加這樣獲得的調色劑顆粒9尺寸的離散度。相反地，當起始原料6的粘度超過上面所界定的上限時，最終得到的粒狀材料具有增大的直徑，產生起始原料6的噴射速度降低、噴射起始原料所消耗的能量增加的趨勢。而且，具有急劇增加粘度的起始原料6不能以小滴的形式被噴射。
一滴液滴噴射的起始原料6的量沒有特別的限制，但是最好是從0.05pl到500pl，更優選地從0.1pl到50pl。通過將一滴液滴噴射的起始原料6的量預定在上面界定的范圍內，最終獲得的粒狀調色劑9就能夠具有適當的顆粒直徑。
具有所示結構的調色劑生產裝置1具有多個頭部2。粒狀起始原料6從這些頭部2中的每一個被噴射到固化部分3中。
頭部2可以被安排成幾乎同時噴射起始原料6。但是，頭部最好被調節為使得至少兩個相鄰的頭部在不同時間噴射起始原料6。在這種安排下，能夠更加有效地防止從相鄰頭部2中噴出的起始原料6的顆粒在固化之前相互碰撞或聚集。
如圖4所示，調色劑生產裝置1有一個氣流供應單元10。該氣流供應單元10被安排成使得它所供應的氣體，經過輸送管101、從位于頭部2之間的氣體注入噴嘴7中以幾乎一樣的壓力被注入。在這種方式下，從噴射部分123間歇噴出的粒狀起始原料6，能夠在以受控制的時間間隔被傳送的同時被固化。結果是，可以更加有效地防止這樣噴出的粒狀起始原料6的碰撞和聚集。
而且，通過從氣體注入噴嘴7注入由氣流供應單元10供給的氣體，能夠在固化部分3中形成一個基本在一個方向(如圖中所示的向下的方向)上的氣流。當這個氣流形成時，粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)可以在固化部分3中被更加有效地傳送。
而且，當氣體從氣體注入噴嘴7中注入時，在從頭部2中噴出的顆粒之間就形成了一個氣流幕，使得可能更加有效地防止從相鄰的頭部中噴出的顆粒的碰撞和聚集。
氣流供應單元10也具有熱交換器11。在這種安排下，從氣體噴嘴8中噴射出的氣體的溫度可以被預先界定為一個期望值。換句話說，在起始原料6是溶液狀態的時候，就可以注入相對較高溫度的氣體。相反地，在起始原料6是熔融狀態的時候，就可以注入相對較低溫度的氣體。結果是，被噴射進入固化部分3的粒狀的起始原料6，可以被有效地固化。
在設置了這樣一個氣流供應單元10的情況下，從噴射部分123等噴出的起始原料6的固化速度就可以被容易地控制，例如，通過調節氣流的供給量。
從噴嘴7中噴出的氣體溫度依賴于起始原料6中包含的樹脂和溶劑的組成，但是最好落在下面的范圍內。
換句話說，在起始原料6是熔融狀態的時候，從噴嘴7中噴出的氣體溫度最好在50℃到350℃之間，在100℃到300℃之間則更好。在這種安排下，溶劑可以從起始原料6中被有效地除去，同時保持這樣獲得的粒狀調色劑9的形狀均一，使得進一步提高調色劑的生產率成為可能。
在起始原料6是熔融狀態的情況下，從噴嘴7中噴出的氣體溫度最好在0℃到100℃之間，在5℃到50℃之間則更好。在這種安排下，粒狀起始原料6可以被冷卻和固化，同時保持這樣獲得的粒狀調色劑9的形狀均一，使得進一步提高調色劑的生產率成為可能。
從頭部2中噴出的粒狀起始原料6，在固化部分3中被傳送的同時被固化，以形成粒狀調色劑9。
固化部分3由圓柱狀的外殼31形成。
粒狀起始原料6可以通過從氣體噴嘴7中注入的氣體固化，或者可以通過其他方法固化。例如，可以用設置在外殼31內部或外部的一個加熱源或者冷卻源來固化起始原料6。或者，外殼31可以是一種在其中有熱傳導介質或冷卻介質的套筒。在從頭部2中噴出的起始原料6是溶液狀態的情況下，外殼31內部處于降低的壓力下，以從起始原料6去除溶劑，從而獲得固化的粒狀調色劑9。
粒狀調色劑9的生產方法，不限于上述的涉及從溶液狀態的起始原料6中去除溶劑或者對熔融狀態的起始原料6的冷卻和固化的方法。例如，在起始原料6包含一種樹脂材料前體(例如，相應于上述樹脂材料的單體、二聚物和齊聚物)的情況下，粒狀調色劑9就可以通過一種涉及在固化部分3中進行聚合反應的方法來獲得。
一個電壓供給單元8被連接到外殼31上，以給外殼31施加電壓。通過允許電壓供給單元8給外殼31內表面施加一個與粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)的極性相同的電壓，就可以獲得下面的結果。
通常，粒狀調色劑是帶正電或者負電的。因此，當材料被充電為與粒狀調色劑極性不同時，就會發生粒狀調色劑被靜電吸引到帶電材料上的現象。相反的，當材料被充電為與粒狀調色劑極性相同時，帶電材料就與粒狀調色劑互相排斥，使得可能有效地防止上述現象，即調色劑被吸引到帶電材料上的現象的發生。因此，通過給外殼31內表面施加一個與粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)的極性相同的電壓，就可以有效地防止起始原料6(粒狀調色劑9)被吸引到外殼31的內表面上。在這種安排下，就可以有效地防止不固定形狀的粒狀調色劑的生產，并且粒狀調色劑9的回收率可以被提高。
外殼31在回收部分5附近有一個縮徑部分311，其內徑向下逐漸縮小，如圖1中所示。縮徑部分311的設置使得有效回收粒狀調色劑9成為可能。如前所述，從噴射部分123中噴出的起始原料6在固化部分3中被固化。起始原料6的固化在回收部分5附近幾乎全部完成。這樣，即使粒子在縮徑部分311附近彼此接觸，如聚集這樣的問題也幾乎不會發生。
通過粒狀起始原料6的固化獲得的粒狀調色劑9，然后被回收部分5回收。
這樣獲得的粒狀調色劑可以任意進行多種處理，如分粒和外部添加。
分粒可以通過使用篩、空氣分類器或者類似的裝置完成。
在外部添加中使用的外部添加劑的例子，包括無機材料的粒狀材料，無機材料包括如金屬氧化物(例如，硅石、氧化鋁、氧化鈦、鈦酸鍶、氧化鈰、氧化鎂、氧化鉻、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、四氧化三鐵)，氮化物(例如，氮化硅)和金屬鹽(例如，硫酸鈣、碳酸鈣、脂肪酸金屬鹽)，有機材料(例如，丙烯酸樹脂、氟樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚脂樹脂、脂肪酸金屬鹽)和它們的組合物。
或者，將粒狀材料用六甲基二硅胺烷(HMDS)、基于硅烷的偶聯劑、基于鈦酸的偶聯劑、基于含氟硅烷的偶聯劑、硅樹脂等進行表面處理，將所獲得的材料作為外部添加劑。
這樣生產的本實用新型中的調色劑，具有一致的形狀和窄顆粒尺寸分布。特別地，在本實用新型中，可以獲得具有基本球形形狀的粒狀調色劑。
詳細地說，調色劑(粒狀調色劑)最好具有不小于0.95，優選不小于0.97，更優選地不小于0.98的平均圓形度R，如下面的公式(1)中所表述的。當平均圓形度R不小于0.95的時候，調色劑的轉印效率可以被進一步提高。
R＝L0/L1…(1)其中，L1[μm]代表要測量的調色劑顆粒投影圖像的周長；L0代表與要測量的調色劑顆粒的投影圖像有相同面積的真實圓形的周長。
調色劑最好被設置成使得顆粒的顆粒直徑的標準偏差不大于1.5μm，更優選地不大于1.0μm。當顆粒的顆粒直徑的標準偏差不大于1.5μm時，可充電性、定影性等的離散度可以被顯著地減小，從而進一步增強了調色劑作為整體的可靠性。
這樣獲得的調色劑的基于重量的平均顆粒直徑最好是從2μm到20μm，更優選地從4μm到10μm。當調色劑的平均顆粒直徑低于上面所界定的下限時，調色劑顆粒不能被均一充電，并且具有升高的對靜電潛影載體(例如，感光器)表面的吸引力，有時增加了未被轉印的剩余調色劑的量。相反，當調色劑的平均顆粒直徑超過上面所界定的上限時，調色劑形成的圖像在它的輪廓線上，尤其是在字母圖像或光圖像的顯影中，其再現性就降低了。
例如，根據這些實施例的用于生產調色劑的裝置的許多構成零件，可以被任何具有相同功能的其他零件所代替，或者還可以包括其他構造。盡管上述實施例是參考被安排成在向下和垂直方向上噴射粒狀起始原料的結構進行描述的，但是起始原料的噴射方向可以是向上和垂直方向、水平方向等的任何一種。或者，根據第七個實施例，如圖8所示，在裝置1中，起始原料6的噴射方向和從氣體注入噴嘴7注入氣體的方向，可以基本上互相垂直。在這種情況下，這樣噴出的粒狀起始原料6，當被氣流作用時，就改變了其運動方向。這樣，粒狀起始原料6基本上在垂直于噴射部分123的噴射方向上被傳送。
雖然實施例是參照將凹透鏡作為聲透鏡的結構進行描述的，但是聲透鏡并不限于此。這樣的聲透鏡，可以使用菲涅耳透鏡、電子掃描透鏡或其它類似透鏡。
雖然以上實施例是參照將調色劑的起始原料6放置在聲透鏡26和噴射部分123之間的結構進行描述的，但是，在第四個到第六個實施例的裝置中，如圖5到圖7所示，在聲透鏡26和噴射部分123之間設置了具有向噴射部分123會聚的形狀的變窄構件12。在這些安排下，可以幫助由壓電單元22產生的壓力脈沖(振動能量)的會聚，使得更有效地使用由壓電單元22產生的壓力脈沖成為可能。
[1]調色劑的生產(例3)一種樹脂溶液A和一種分散液B的制備。
<樹脂溶液A>
向一個配有攪拌葉的可密封容器中，按重量計加入如下材料98份聚酯樹脂(酸值26.2KOHmg/g；羥基數12.2KOHmg/g；玻璃轉變溫度62℃；下游流量計軟化溫度104.8℃)，6份基于喹吖(二)酮的染料，以及100份丁酮。然后旋轉攪拌葉，以獲得樹脂溶液A。
<分散液B>
向一個有氧化鋯珠的可密封容器中，按重量計加入如下材料2份水楊酸鋅，3份巴西棕櫚蠟，2份聚酯樹脂，以及300份丁酮。然后，在該可密封容器中，將這些材料進行球磨分散1小時以獲得分散液B。
然后，將這樣制備的分散液B加入到這樣制備的樹脂溶液A中。然后，將混合物攪拌10分鐘以獲得一種均勻的品紅溶液(分散液)作為調色劑的起始原料。這樣獲得的起始原料具有182厘泊的粘度。
然后，將這樣獲得的起始原料放到調色劑生產裝置的進料器中，如圖1和圖6所示。再將進料器接收到的起始原料，通過計量泵加入到頭部的起始原料存儲部分中。然后，起始原料從噴射部分中被噴射到固化部分中。所使用的聲透鏡孔徑(有效孔徑)150μm，F值(用透鏡的有效孔徑[μm]除焦距[μm]獲得的值)1.5，在噴射部分附近形成焦點。噴射部分是直徑為85μm的圓形形狀。
起始原料的噴射是在下面的條件下實現的在頭部的起始原料的溫度為25℃，壓電材料的頻率是1.5kHz，從噴射部分噴射的起始原料的初始速度為6.2米/秒，從頭部噴射的一滴起始原料的量被調節成0.5pl。起始原料的噴射也以這樣一種方式被完成，即，使得在多個頭部中至少相鄰的頭部在不同時間噴射起始原料。
在起始原料的噴射過程中，100℃的空氣從氣體注入噴嘴中以6.5米/秒的流速垂直向下注入。給固化部分的外殼施加一個電壓，使得其內表面的電勢為-200V。
然后，在固化部分被固化的粒狀材料在一個旋流器中被回收。這樣回收的粒狀材料，其平均圓形度為0.985，其圓形度的標準偏差為0.007。粒狀材料具有8.6μm的重量平均顆粒直徑。重量平均的顆粒直徑的標準偏差為1.2。使用FPIA-2000型流式顆粒影像分析儀(圖阿醫療有限責任公司生產)測量圓形度。測量在含水分散液中完成。圓形度R由下面的公式(1)所示R＝L0/L1……(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示與待測調色劑顆粒的投影具有相同面積的真實的圓的周長。
然后，向這樣獲得的按重量計的100份粒狀材料中，加入按重量計的0.5份疏水的二氧化硅，以獲得最終的調色劑。最終獲得的調色劑的重量平均顆粒直徑為8.6μm。
(例4)
制得了一種液體起始原料6，它含有分散于按重量計的100份熔融聚烯烴樹脂中的按重量計的6份基于喹吖(二)酮的染料和按重量計的2份水楊酸鋅。這樣獲得的起始原料具有在120℃下210厘泊的粘度。
然后，將這樣獲得的起始原料加入到調色劑生產裝置的進料器中，如圖1和圖4所示。再將進料器接收到的起始原料，通過計量泵加入到頭部的起始原料存儲部分中。然后，起始原料從噴射部分中被噴射到固化部分中。所使用的聲透鏡孔徑(有效孔徑)為300μm，F值為1.0，在噴射部分附近形成焦點。噴射部分是直徑為120μm的圓形形狀。
起始原料的噴射是在下面的條件下實現的在頭部的起始原料的溫度為120℃，壓電材料的頻率是150MHz，從噴射部分噴射的起始原料的初始速度為3.8米/秒，從頭部噴射的一滴起始原料的量被調節成0.5pl。起始原料的噴射也以這樣一種方式被完成，即，使得在多個頭部中至少相鄰的頭部在不同時間噴射起始原料。
在起始原料的噴射過程中，10℃的空氣從氣體注入噴嘴中以4米/秒的流速垂直向下注入。給固化部分的外殼施加一個電壓，使得其內表面的電勢為-200V。
然后，在固化部分被固化的粒狀材料在一個旋流器中被回收。這樣回收的粒狀材料，其平均圓形度為0.992，其圓形度的標準偏差為0.006。粒狀材料具有8.9μm的重量平均顆粒直徑。重量平均的顆粒直徑的標準偏差為1.1。使用FPIA-2000型流式顆粒影像分析儀(圖阿醫療有限責任公司生產)測量圓形度。測量在含水分散液中完成。圓形度R由下面的公式(1)所示R＝L0/L1……(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示與待測調色劑顆粒的投影具有相同面積的真實的圓的周長。
然后，向這樣獲得的按重量計的100份粒狀材料中，加入按重量計的0.5份疏水的二氧化硅，以獲得最終的調色劑。最終獲得的調色劑的重量平均顆粒直徑為9.0μm。
(例5)用與例3中相同的方式生產調色劑，除了調色劑生產裝置的頭部具有一個如圖5所示的變窄構件。
在固化部分被回收的粒狀材料，其平均圓形度為0.992，其圓形度的標準偏差為0.007。粒狀材料具有8.6μm的重量平均顆粒直徑。重量平均的顆粒直徑的標準偏差為0.9。使用FPIA-2000型流式顆粒影像分析儀(圖阿醫療有限責任公司生產)測量圓形度。測量在含水分散液中完成。圓形度R由下面的公式(1)所示R＝L0/L1……(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示與待測調色劑顆粒的投影具有相同面積的真實的圓的周長。
最終獲得的調色劑具有基于重量的8.7μm的平均顆粒直徑。
評價對這樣獲得的多種調色劑分別進行調色劑顆粒的平均圓形度、轉印效率、定影溫度范圍、耐久性和成霧性評價。
調色劑顆粒的平均圓形度在多種例子和比較性實例中所生產的調色劑，每一種都測定了平均圓形度R。使用FPIA-2000型流式顆粒影像分析儀(圖阿醫療有限公司生產)測定圓形度。測量在含水分散液中進行。圓形度R由下面的公式(1)所示R＝L0/L1……(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示與待測調色劑顆粒的投影具有相同面積的真實的圓的周長。
轉印效率的測定使用LP-2000C型激光彩色打印機(精工愛普生公司生產)，在例3到例5中生產的調色劑的轉印效率按下述方法評價。
感光器上已經顯影(轉印前)的調色劑以及感光器上轉印后(打印后)的調色劑，用不同的取樣帶進行取樣，然后分別測定重量。獲得的(Wb-Wa)×100/Wb的值被定義為轉印效率，其中Wb[克]表示轉印前感光器上調色劑的重量，Wa[克]表示感光器上轉印后調色劑的重量。
耐久性在多種例子和多種比較性實例中所生產的調色劑，每一種都被裝在LP-2000C型激光彩色打印機(精工愛普生公司生產)的墨盒中。然后，這些墨盒中的每一個都要打印5,000張以上的紙。第4901張到第5000張印刷品上的圖像，均按照下述的四步標準進行評價E(優秀)在圖像上觀察不到條痕或擾動；G(良好)在圖像上只有很少的條痕或擾動，或者根本觀察不到；F(不合格)在圖像上能觀察到一些條痕或擾動；P(較差)在圖像上能觀察到明顯的條痕或擾動。
這些數據列在下面的表2中，給出了粒狀調色劑顆粒圓形度的標準偏差、調色劑顆粒的平均顆粒直徑以及顆粒直徑的標準偏差。
表2

從表2中可以看出，本實用新型中的調色劑具有大的圓形度和窄的顆粒尺寸分布。而且，本實用新型的所有調色劑在轉印效率和耐久性上都是優秀的，沒有圖像密度、背景染色、轉印和定影方面的問題。因此，獲得了在打印區域附近具有高清晰度、并且密度均勻的印刷品。
在使用噴霧干燥工藝的情況下，即使將如氣體注入壓力、起始原料溫度等多種條件預設為最佳，所得到的粒狀調色劑通常具有約0.97的圓形度、約0.040的圓形度標準偏差和約2.7μm的標準顆粒直徑偏差。
除了染色劑不是用基于喹吖(二)酮染料，而是分別使用C.I染料藍15:3，C.I染料黃93和碳黑之外，調色劑以與多個例子中相同的方法制備。然后，這些調色劑中的每一個都用上述的方式進行評價。其結果與上述多個例子的結果相似。
一種調色劑生產裝置，以與例5中相同的方式生產出來，除了頭部具有一個如圖6和圖7所示的結構。使用這種調色劑生產裝置，以與例5中相同的方式制備調色劑。這樣獲得的調色劑然后以上述的相同的方式被評價。這樣獲得的結果與例子的結果相似。
一種調色劑生產裝置，以與例4中相同的方式生產出來，除了頭部具有一個如圖5到圖7所示的結構。使用該調色劑生產裝置，以與例4中相同的方式制備調色劑。這樣獲得的調色劑然后以上述的相同的方式被評價。這樣獲得的結果與例子的結果相似。
接下來，參考圖1和圖9對根據本實用新型的第八個實施例的用于生產調色劑的裝置1進行詳細描述。除了頭部2的構造外，本實施例的裝置1與第一個實施例的裝置相同。
頭部2有起始原料存儲部分321、加熱元件322和噴射部分323。
起始原料存儲部分321是圓柱形的，在其內部存儲具有流動性的起始原料6。起始原料6可以是有至少部分成份溶解在溶劑中的溶液狀態(以下簡稱“溶液狀態”)，或者可以是至少部分成份是熔融的(以下簡稱“熔融狀態”)。
加熱元件322具有在電壓施加下產生熱能的功能。由加熱元件322產生的熱能導致存儲在起始原料存儲部分321中的起始原料6被快速地加熱并猛烈沸騰，在起始原料存儲部分321中產生氣泡312。
在起始原料存儲部分321中產生的氣泡312的體積變化導致存儲在起始原料存儲部分321中的起始原料6從噴射部分323被噴射到固化部分3中。
在起始原料存儲部分321和加熱元件322之間裝備有保護膜324，用于防止起始原料6和加熱元件322之間的直接接觸。
噴射部分323的形狀沒有特別地限制，但最好基本上是圓形的。在這種安排下，這樣噴射的起始原料6和粒狀調色劑9的球形度能夠被提高。
如果噴射部分323基本上是圓形的，那么其直徑(噴嘴直徑)最好是從5μm到500μm，更優選地從10μm到200μm。當噴射部分323的直徑低于上面所界定的下限時，在噴射部分323附近很容易發生堵塞。相反地，當噴射部分323的直徑超過上面所界定的上限時，就難于控制這樣噴射的起始原料6的液滴尺寸。
通過熱能的反復產生，在起始原料存儲部分321中的氣泡312的體積隨著時間改變(氣泡312在起始原料存儲部分321中間歇地產生)，使得粒狀起始原料6從起始原料存儲部分321中被反復噴射。
如上所述，該實施例的特征在于，具有流動性的起始原料隨著在起始原料中由加熱元件產生的熱能產生的氣泡的體積變化，以粒狀形式被噴射，然后被固化。
本實施例涉及導致在起始原料存儲部分中的氣泡的體積隨時間變化(在起始原料存儲部分中的氣泡的間斷產生)的熱能的反復產生，這允許起始原料被一滴一滴地間斷噴射，使得可能獲得具有固定形狀的調色劑，并相對容易地使得這樣生產的粒狀調色劑具有較高的球形度(接近幾何完全球體)。
而且，在這個實施例中，由加熱元件產生熱能的周期、噴射部分的開口面積(噴嘴直徑)、起始原料的溫度和粘度、一滴液滴噴射的起始原料的量等能夠被相對精確地控制，使得將最終獲得的調色劑的形狀和尺寸控制到期望值容易了。
此外，該實施例涉及加熱元件產生的熱能的使用。因此，通過適當地控制熱能的產生周期，起始原料能以預定的時間間隔被噴射。在這種方式中，能有效地防止這樣噴射的顆粒的碰撞和聚集，與使用相關技術的噴霧干燥工藝相比，不容易形成不固定形狀的粉末。
而且，通過適當地控制一滴液滴噴射的起始原料的量、熱能的產生周期等，調色劑的生產量等能夠被容易、確定地控制。
前述熱能的產生可以通過任何方法完成，但是最好通過給加熱元件322施加交流電壓完成。通過施加交流電壓來產生熱能，能夠容易和精確地控制氣泡312的產生周期和氣泡312的體積隨時間的變化。結果是，能精確地控制調色劑的生產量、粒狀調色劑9的尺寸等。
在施加交流電壓來產生熱能的情況下，施加到加熱元件322上的交流電壓的頻率沒有特別的限制，但是最好是從1到50kHz，更優選地從5到30kHz。當交流電壓的頻率低于上面所界定的下限時，調色劑的產率降低了。相反，當交流電壓的頻率超過上面所界定的上限時，粒狀起始原料6的噴射不連續，導致一滴起始原料6的尺寸被嚴重地分散。
從頭部2噴射到固化部分3地起始原料6的初始速度最好是從0.1米/秒到10米/秒，從2米/秒到8米/秒。當起始原料6的初始速度低于上面所界定的下限時，調色劑的生產率降低。另一方面，當起始原料6的初始速度超過上面所界定的上限時，產生粒狀調色劑9的球形度降低的趨勢。
從頭部2噴射的起始原料6的粘度沒有特別的限制，但是最好是從1厘泊到1,000厘泊，更優選地從1厘泊到300厘泊。當起始原料6的粘度低于上面所界定的下限時，使得完全地控制所噴射的顆粒(粒狀起始原料6)的尺寸困難了，有時增加了這樣獲得的顆粒9尺寸的離散度。相反，當起始原料6的粘度超過上面所界定的上限時，所謂的“空白發射”，即在將被噴射的起始原料6之前噴射氣泡可能會容易地發生，使得難于控制最終獲得的調色劑9的尺寸和形狀以及調色劑的產量。
一滴液滴噴射的起始原料6的量沒有特別的限制，但是最好是從0.05pl到500pl，更優選地從0.1pl到50pl。通過將一滴液滴噴射的起始原料的量預定在上面界定的范圍內，最終獲得的粒狀調色劑9能夠具有恰當的顆粒直徑。
具有所示結構的調色劑生產裝置1具有多個頭部2。起始原料6從這些頭部2中的每一個被噴射到固化部分3中。
頭部2可以被設置成幾乎同時地噴射起始原料6。但是，最好控制成使至少兩個相鄰的頭部在不同的時間噴射起始原料6。在這種設置中，能更有效地防止從相鄰頭部2中噴射的起始原料6的顆粒在固化之前相互碰撞或聚集。
如圖1所示，調色劑生產裝置1具有氣流供應單元10。氣流供應單元10被安排成使得它所供應的氣流通過輸送管101、從設置在頭部2之間的注入噴嘴7以幾乎一樣的壓力被注入。在這種方式中，從噴射部分323中間斷噴射的粒狀起始原料6，能夠在以受控的間隔被傳送的同時被固化。結果是，可以更加有效地防止這樣被噴射的粒狀起始原料6的碰撞和聚集。
而且，通過從氣體注入噴嘴307注入由氣流供應單元10供應的氣體，在固化部分3中能夠形成基本在一個方向上(如圖所示的向下的方向)的氣流。當這個氣流形成時，粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)在固化部分3中可以被更加有效地傳送。
而且，當氣體從氣體注入噴嘴307被注入時，在頭部2噴射的顆粒之間形成了氣流幕，使得可能更加有效地防止從相鄰頭部噴射的顆粒的碰撞和聚集。
氣流供應單元10也可以配備熱交換器11。在這種安排中，從氣體注入噴嘴7中注入的氣流的溫度能被預定為一個期望值。換句話說，當起始原料6為溶液狀態時，可以注入溫度較高的氣體。相反，當起始原料6為熔融狀態時，可以注入溫度較低的氣體。結果是，被噴射進入固化部分3中的粒狀起始原料6能夠被有效地固化。
當配備這樣的氣流供應單元10時，從噴射部分323等噴出的起始原料6的固化速度能夠被容易地控制，例如，通過調節氣流的供應量。
從氣體注入噴嘴307注入的氣體的溫度依賴于包含在起始原料6等中的樹脂和溶劑的組成，但是最好落入下面的范圍內。
換句話說，當起始原料6為熔融狀態時，從氣體注入噴嘴307注入的氣體的溫度最好是從50℃到350℃，更優選地從100℃到300℃。在這個配置中，溶劑能從起始原料6中被有效地去除，同時使得這樣獲得的粒狀調色劑9的形狀均一，使得可能進一步提高調色劑的生產率。
在起始原料6為熔融狀態的情況下，從氣體注入噴嘴7注入的氣體的溫度最好是從0℃到100℃，更優選地從5℃到50℃。在這種安排下，粒狀起始原料6能夠被冷卻和固化，同時保持這樣獲得的粒狀調色劑9的形狀一致，使得進一步提高調色劑的生產率成為可能。
從頭部2中噴射的粒狀起始原料6，在固化部分3中被傳送的同時被固化以形成粒狀調色劑9。
固化部分3由圓柱形的外殼31構成。
粒狀起始原料6可以使用從氣體注入噴嘴307注入的氣體固化，或者使用其他方式被固化。例如，在外殼31內部或外部設置的加熱源或冷卻源可以被用來固化起始原料6。或者，外殼31可以是在其中具有加熱介質或冷卻介質通道的套筒。在從頭部2噴射的起始原料6是溶液狀態的情況下，將外殼31內部置于減小的壓力下以從起始原料6中去除溶劑，從而獲得固化的粒狀調色劑9。
用于制造粒狀調色劑9的方法不局限于上述涉及從溶液狀態的起始原料6中去除溶劑或者熔融起始原料6的冷卻和固化的方法。例如，在起始原料6包含樹脂材料前體(例如，對應于上面的樹脂材料的單體、二聚體和低聚物)的情況下，可以通過涉及在固化部分3中聚合反應的方法獲得粒狀調色劑9。
外殼31連接有用于給外殼31施加電壓的電壓施加單元8。通過允許電壓施加單元8給外殼31的內表面施加一個與粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)電壓極性相同的電壓，能夠獲得如下結果。
通常，粒狀調色劑帶有正電或負電。因此，當材料被充電為與粒狀調色劑極性不同時，粒狀調色劑被靜電吸引到帶電材料的現象就會發生。相反地，當材料被充電為與粒狀調色劑極性相同時，帶電材料與粒狀調色劑互相排斥，使得可能有效地防止上述粒狀調色劑被吸引到帶電的材料上的現象。因此，通過給外殼31的內表面施加一個與粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)相同極性的電壓，就能夠有效地防止粒狀起始原料6(粒狀調色劑9)被吸引到外殼31的內表面上。在這種安排中，能夠有效地防止不固定形狀的粒狀調色劑的產生，并且粒狀調色劑9的回收效率能夠被提高。
外殼31有一個縮徑部分311，其內徑如圖1所示在回收部分5附近向下減小。縮徑部分311的構造使得有效地回收粒狀調色劑9成為可能。如前所述，從噴射部分23噴出的起始原料6在固化部分3中被固化。起始原料6的固化在回收部分5附近幾乎已經全部完成。于是，即使當顆粒在縮徑部分311附近互相接觸時，象聚集這樣的問題幾乎不發生。
然后，通過粒狀起始原料6的固化獲得的粒狀調色劑9在回收部分5被回收。
這樣獲得的調色劑可以任意地進行多種處理，如分粒和外部添加。
分粒可以通過使用篩、空氣分類器等來完成。
在外部添加中使用的外部添加劑的例子，包括無機材料如金屬氧化物(例如，硅石、鋁的氧化物、鈦的氧化物、鈦酸鍶、氧化鈰、氧化鎂、氧化鉻、二氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、四氧化三鐵)、氮化物(例如，氮化硅)和金屬鹽(例如，硫酸鈣、碳酸鈣、脂肪酸金屬鹽)的粒狀材料，有機材料(例如，丙烯酸樹脂、氟樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚脂樹脂、脂肪酸金屬鹽)和它們的組合物。
或者，可以用六甲基二硅胺烷(HMDS)、基于硅烷的偶聯劑、基于鈦酸的偶聯劑、基于含氟硅烷偶聯劑、硅樹脂等對粒狀材料進行表面處理，將獲得的那些材料作為外部添加劑。
這樣生產的本實用新型中的調色劑具有均一的形狀和窄顆粒尺寸分布。特別地，在本實用新型中，能夠獲得具有基本球形形狀的粒狀調色劑。
詳細地說，調色劑(粒狀調色劑)最好具有不小于0.95，優選地不小于0.97，更優選地不小于0.98的平均圓形度R，如下面的公式(1)中所表述的。當平均圓形度R不小于0.95時，調色劑的轉印效率能被進一步提高。
R＝L0/L1…(1)其中，L1[μm]代表要測量的調色劑顆粒的投影的周長；L0代表與被測量調色劑顆粒的投影的面積相同的真實圓形的周長。
調色劑最好被設置成使得顆粒的顆粒直徑的標準偏差不大于1.5μm，更優選地不大于1.0μm。當顆粒的顆粒直徑的標準偏差不大于1.5μm時，可充電性、定影性等的離散度能夠被顯著減小，從而進一步增強調色劑整體上的可靠性。
這樣獲得的調色劑的基于重量的平均顆粒直徑最好是從2μm到20μm，更優選地從4μm到10μm。當調色劑的平均顆粒直徑低于上面所界定的下限時，調色劑顆粒不能被均一地充電并具有升高的對靜電潛像載體(例如，感光器)表面的吸引力，有時增加了未被轉印的剩余調色劑的量。相反地，當調色劑的平均顆粒直徑超過上面所界定的上限時，調色劑形成的圖像在它的輪廓上、尤其是在字母圖像或光圖樣的顯影中的再現性降低了。
盡管已經對根據本實用新型的用于生產調色劑的裝置的優選實施例、用該裝置生產調色劑的方法以及所生產的調色劑進行了描述，但是本實用新型不局限于此。
例如，根據本實用新型的用于生產調色劑的裝置的許多構成零件可以被任何具有相同功能的零件所代替或者還可以包括其他構造。盡管上述實施例是參照被安排成在向下和垂直方向上噴射起始原料的結構進行描述的，但是起始原料噴射的方向可以是向上和垂直、水平的方向等的任何一種。或者，如圖10所示，根據第九個實施例，起始原料6的噴射方向和氣體從氣體注入噴嘴307注入的方向可以基本上相互垂直。這種情況中，這樣噴射的粒狀起始原料6在受到氣流的作用時，會改變運動方向。于是，粒狀起始原料6基本上在垂直于噴射部分323噴射的方向上被傳送。
[1]調色劑的生產(例6)一種樹脂溶液A以及一種分散液B的制備<樹脂溶液A>
向一個配有攪拌葉的的可密封容器中，加入按重量計的如下材料98份聚酯樹脂(酸值26.2KOHmg/g；羥基數目12.2KOHmg/g；玻璃轉變溫度62℃；下游流量計軟化溫度104.8℃)，6份基于喹吖(二)酮的染料以及100份丁酮。然后旋轉攪拌葉，以制備樹脂溶液A。
<分散液B>
向一個裝有氧化鋯珠的可密封容器中，加入按重量計的如下材料2份水楊酸鋅，3份巴西棕櫚蠟，2份聚酯樹脂，以及300份丁酮。然后，在該可密封容器中，將這些材料進行球磨分散1小時以獲得分散液B。
然后將制得的分散液B加入到這樣制備的樹脂溶液A中。然后，將混合物攪拌10分鐘以獲得一種均勻的品紅溶液(分散液)作為調色劑的起始原料。
然后，將這樣制得的起始原料加入到調色劑生產裝置的進料器中，如圖1和圖9所示。再將加入到進料器中的起始原料，通過計量泵加入到頭部的起始原料儲存部分中。然后，起始原料從噴射部分被噴射到固化部分中。噴射部分是直徑為25μm的圓形形狀。
通過給加熱元件施加20kHz的高頻交流電壓來使在起始原料存儲部分中產生的氣泡體積發生周期性變化，來完成起始原料的噴射。起始原料從噴射部分噴射的初始速度為3.5米/秒。從頭部所噴射的一滴液滴的起始原料的量為4pl。從噴射部分噴射的起始原料的粘度為182厘泊(25℃)。起始原料的噴射也是以這樣一種方式完成的，即在多個頭部中至少相鄰頭部在不同時間噴射起始原料。
在起始原料的噴射過程中，100℃的空氣從氣體注入噴嘴以3米/秒的流速被向下垂直注入。在固化部分的外殼施加一個電壓，使得其內表面的電勢為-200伏。
然后，將固化部分中固化的粒狀材料在一個旋流器中回收。這樣回收的粒狀材料，其平均圓形度為0.985，圓形度的標準偏差為0.007。粒狀材料具有8.6μm的重量平均顆粒直徑。重量平均顆粒直徑的標準偏差為1.2。使用FPIA-2000型流式微粒影像分析儀(圖阿醫療有限公司生產)測定圓形度。測量在含水分散液中進行。圓形度R由下面的公式(1)表示R＝L0/L1…(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示實際的圓的周長，這個圓與待測調色劑顆粒的投影具有相同的面積。
然后，向按重量計的100份這樣獲得的粒狀材料中，加入0.5份按重量計的疏水的二氧化硅，以獲得最終的調色劑。最終獲得的調色劑的重量平均顆粒直徑為8.7μm。
(例7)制得了一種液體起始原料6，含有分散于100份按重量計的熔融聚烯烴樹脂中的6份按重量計的基于喹吖啶的染料和2份按重量計的水楊酸鋅。
然后，這樣獲得的起始原料加入到調色劑生產裝置的進料器中，如圖1和圖9所示。再將加入到進料器中的起始原料，通過計量泵加入到頭部的起始原料存儲部分中。然后，起始原料從噴射部分被噴射到固化部分中。噴射部分是圓形的，直徑為25μm。加入到起始原料存儲部分中的起始原料的溫度是120℃。
通過給加熱元件施加24kHz的高頻交流電壓來使在起始原料存儲部分中產生的氣泡體積發生周期性變化，來完成起始原料的噴射。起始原料從噴射部分噴射的初始速度為3米/秒。從頭部所噴射的一滴起始原料的量為2pl。從噴射部分噴射的起始原料的粘度為210厘泊(120℃)。起始原料的噴射也是以這樣一種方式完成的，即在多個頭部中至少相鄰頭部在不同時間噴射起始原料。
在起始原料的噴射過程中，10℃的空氣從氣體注入噴嘴以3米/秒的流速被向下垂直注入。在固化部分的外殼施加一個電壓，使得其內表面的電勢為-200伏。
然后，將固化部分中固化的粒狀材料在一個旋流器中回收。這樣回收的粒狀材料，其平均圓形度為0.992，圓形度的標準偏差為0.006。粒狀材料具有8.9μm的重量平均顆粒直徑。重量平均顆粒直徑的標準偏差為1.1。使用FPIA-2000型流式微粒影像分析儀(圖阿醫療有限公司生產)測定圓形度。測量在含水分散液中進行。圓形度R由下面的公式(1)表示R＝L0/L1…(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示實際的圓的周長，這個圓與待測調色劑顆粒的投影具有相同的面積。
然后，向按重量計的100份這樣獲得的粒狀材料中，加入0.5份按重量計的疏水的二氧化硅，以獲得最終的調色劑。最終獲得的調色劑的重量平均顆粒直徑為9.0μm。
評價這樣獲得的多種調色劑中的每一種都進行下述指標的評價調色劑顆粒的平均圓形度、轉印效率、定影溫度范圍、耐久性和成霧性。
調色劑顆粒的平均圓形度在例子6和7和比較性實例中所生產的調色劑，分別進行了平均圓形度R的測量。使用FPIA-2000型流式微粒影像分析儀(圖阿醫療有限公司生產)測定圓形度。測量在含水分散液中進行。圓形度R由下面的公式(1)表示R＝L0/L1…(1)此處，L1[μm]表示待測調色劑顆粒的投影的周長；L0表示實際的圓的周長，這個圓與待測調色劑顆粒的投影具有相同的面積。
轉印效率的測定使用LP-2000C型激光彩色打印機(精工愛普生公司生產)，按照下述方法評價在上述不同的實例中制得的調色劑的轉印效率。
用不同的取樣帶分別對感光器上已經顯影(轉印前)的調色劑以及感光器上轉印之后(打印后)的調色劑進行取樣，然后分別測定重量。以Wb(克)表示感光器上轉印之前調色劑的重量，以Wa(克)表示感光器上轉印之后調色劑的重量，則(Wb-Wa)×100/Wb的值即為轉印效率。
耐久性在例子6和7和前述的不同比較性實例中生產的調色劑，分別被裝于LP-2000C型激光彩色打印機(精工愛普生公司生產)的墨盒中。然后，每個墨盒都要打印5,000張以上的紙。第4901張到第5000張打印紙上的圖像，均按照下述的四步標準進行評價E(優秀)在圖像上看不到條痕或擾動；G(良好)在圖像上只有很少的條痕或擾動，或者根本看不到；F(不合格)在圖像上能看到一些條痕或擾動；P(較差)在圖像上能看到明顯的條痕或擾動。
這些數據列于下面的表3中，同時列出了調色劑顆粒圓形度的標準偏差，調色劑顆粒的平均顆粒直徑(按重量計算的)，以及顆粒直徑的標準偏差。
表3

從表3中可以看出，本實用新型中的調色劑具有大的圓形度和窄的顆粒尺寸分布。而且，本實用新型的全部調色劑都具有優秀的轉印效率和耐久性，在圖像密度、背景染色、轉印和定影等方面都沒有問題。因此，獲得了在打印區域附近具有高清晰度、并且密度均勻的印刷品。
在使用噴霧干燥工藝的情況中，即使將如氣體注入壓力和起始原料溫度等多種條件預設為最佳，所得到的調色劑通常具有約0.97的圓形度、約0.04圓形度標準偏差和2.7μm的顆粒直徑標準偏差。
除染色劑分別使用C.I染料藍15:3、C.I染料黃93和炭黑而不是基于喹吖(二)酮的染料外，以在前述的多種例子中所使用的相同的方法制備調色劑。然后，分別用上述的方式對這些調色劑進行評價。其結果與前述的多個例子的結果是相似的。
權利要求1.一種用于從有流動性的起始原料中生產調色劑的裝置，包括頭部，包括存儲起始原料的起始原料存儲部分；產生壓力脈沖并將該壓力脈沖施加給起始原料的壓電材料；和利用壓力脈沖從頭部噴射出起始原料的噴射部分；和將從頭部噴射出的起始原料固化成粒狀材料的固化部分。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，頭部包括一個會聚壓力脈沖的聲透鏡；并且其中，噴射部分用聲透鏡會聚的壓力脈沖噴射起始原料。
3.如權利要求1所述的裝置，其中，聲透鏡被設置成使得焦點在噴射部分附近形成。
4.如權利要求1所述的裝置，其中，頭部包括一個具有向噴射部分會聚的形狀的變窄構件，該變窄構件設置在聲透鏡和噴射部分之間。
5.如權利要求1所述的裝置，還包括傳送從頭部噴射出的起始原料的傳送單元。
6.如權利要求5所述的裝置，其中，傳送單元是一個供應氣流的氣流供應單元。
7.如權利要求1所述的裝置，其中，有多個所述的頭部。
8.如權利要求7所述的裝置，還包括注入氣體的氣體注入噴嘴；并且其中，氣體注入噴嘴設置在多個頭部的相鄰的噴射部分之間。
9.如權利要求7所述的裝置，其中，至少兩個相鄰的頭部在不同的時間噴射起始原料。
10.如權利要求1所述的裝置，還包括給固化部分施加電壓的電壓供應單元。
11.如權利要求1所述的裝置，其中，噴射部分具有基本上為圓形的形狀，具有從5μm到500μm的直徑。
12.一種從具有流動性的起始原料中生產調色劑的裝置，包括頭部，包括存儲起始原料的起始原料存儲部分；向起始原料施加熱能以在起始原料存儲部分中產生氣泡的加熱元件；和通過氣泡的體積變化來噴射起始原料的噴射部分；和將從頭部噴射出的起始原料固化成粒狀材料的固化部分。
13.如權利要求12所述的裝置，其中，加熱元件通過被施加交流電壓產生熱。
14.如權利要求12所述的裝置，還包括傳送從頭部噴射出的起始原料的傳送單元。
15.如權利要求14所述的裝置，其中，傳送單元是一個提供氣流的氣流供應單元。
16.如權利要求12所述的裝置，其中，有多個所述的頭部。
17.如權利要求16所述的裝置，還包括注入氣體的氣體注入噴嘴；并且其中，氣體注入噴嘴設置在頭部的相鄰噴射部分之間。
18.如權利要求16所述的裝置，其中，至少兩個相鄰頭部在不同時間噴射起始原料。
19.如權利要求12所述的裝置，還包括一個給固化部分施加電壓的電壓供應單元。
20.如權利要求12所述的裝置，其中，噴射部分具有基本上是圓形的形狀，具有從5μm到500μm的直徑。
專利摘要本實用新型涉及生產調色劑的裝置，主要是用于從有流動性的起始原料中生產調色劑，該裝置包括頭部和固化部分。頭部用于噴射起始原料，包括起始原料存儲部分，用于存儲起始原料；壓電材料，用于產生壓力脈沖并將此壓力脈沖施加給起始原料；噴射部分，通過壓力脈沖噴射起始原料。固化部分將從頭部噴出的起始原料固化成一種粒狀材料。
文檔編號B01J2/18GK2703575SQ0323944
公開日2005年6月8日 申請日期2003年3月7日 優先權日2002年3月7日
發明者手島孝 申請人:精工愛普生株式會社