專利名稱：制造調(diào)色劑和樹脂顆粒的方法、以及調(diào)色劑制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造調(diào)色劑或樹脂顆粒的方法、以及調(diào)色劑制造裝置。
背景技術(shù)：
尺寸均勻的樹脂顆粒已經(jīng)應(yīng)用到各種用途，例如電子照相調(diào)色劑顆粒、液晶面板用間隔物(spacer)顆粒、電子紙用著色顆粒、和用于承載醫(yī)藥品或藥劑的顆粒。尺寸均勻的樹脂顆粒可通過，例如，在液體中引起的無皂聚合獲得。無皂聚合令人合意地制造具有窄的粒度分布和近似球形的小尺寸顆粒。但是，由于無皂聚合通常是在水中引起的，因此除去水以收集所得樹脂顆粒的效率差。無皂聚合需要長的時間至反應(yīng)終止，且進(jìn)一步需要另一段時間將所得顆粒從液體分離以及反復(fù)洗滌和干燥該顆粒。因此，無皂聚合浪費大量時間、 水和能量。日本專利申請公開2008-286947公開了一種制造調(diào)色劑的方法。在這種方法中， 將調(diào)色劑成分液體從形成在薄膜上的多個噴嘴排出。所述薄膜通過振動發(fā)生器周期性地并在豎直方向上振動。根據(jù)薄膜的周期性振動，設(shè)有薄膜的液室的內(nèi)部壓力也周期性地變化， 由此調(diào)色劑成分液體從液室排出到氣相以形成為液滴。這樣排出的各液滴在氣相內(nèi)以相同的方向成列移動。由于液滴與氣相之間的表面張力之差，液滴形成為球形，并進(jìn)一步干燥為固體顆粒。在液滴以相同的方向移動的同時，在液滴的周圍產(chǎn)生氣流，這是因為粘性的氣相被賦予了移動液滴的速度。這種氣流在下文中稱為伴隨氣流。當(dāng)在一列液滴周圍產(chǎn)生伴隨氣流時，液滴的移動速度通過氣相的粘度和伴隨氣流的作用而逐漸降低。由于具有不同的尺寸，該列中的各液滴具有不同的移動速度。因此，相鄰液滴之間的距離變得越來越小，并且相鄰的液滴最終合并。合并的液滴由于具有更大的流體抗力和更低的移動速度而加速了后續(xù)液滴的合并。這種液滴在移動方向上合并的現(xiàn)象在下文中稱為豎向合并(vertical coalescence)。在氣相中，豎向合并的液滴與未合并的液滴共存。因此，所得的顆粒具有各種尺寸，不適用于調(diào)色劑顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性方面鑒于上述情況提出，并提供制造尺寸均勻的調(diào)色劑的新方法和制造尺寸均勻的調(diào)色劑的新裝置。在一個示例性的實施方式中，新方法包括從多個噴嘴排出調(diào)色劑成分液體以形成液滴和使所述液滴固化為調(diào)色劑顆粒，同時所述多個噴嘴滿足下式2.5，其中 d表示各噴嘴的出口直徑，且ρ表示相鄰的兩個噴嘴之間的間隔。在另一個示例性的實施方式中，新裝置包括將調(diào)色劑成分液體從多個噴嘴排出以形成液滴的液滴排出單元和使液滴固化的固化單元，同時所述多個噴嘴滿足下式 2. 5彡p/d彡7. 5，其中d表示各噴嘴的出口直徑，且ρ表示相鄰的兩個噴嘴之間的間隔。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，參考以下詳細(xì)描述，本發(fā)明及其許多附帶優(yōu)點由于變得更好理解，從而將得以更完整的領(lǐng)會，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的調(diào)色劑制造裝置的示意圖；圖2是示出圖1所示的液滴形成單元中的液滴排出頭的截面圖；圖3是示出從圖1中的A-A’線觀察時的液滴形成單元的截面圖；圖4A是示出液滴排出頭11的示意圖，圖4B是圖4A中通過虛線圈出的區(qū)域的放大圖；圖5是示出發(fā)生液滴的豎向合并的示意圖；圖6A 6D顯示當(dāng)N為1、2或3時的速度和壓力駐波的波形態(tài)(即，共振模)；圖7A 7C顯示當(dāng)N為4或5時的速度和壓力駐波的波形態(tài)(即，共振模)；圖8A 8E表示液柱共振液室中速度和壓力分布的暫時變化；圖9顯示通過激光陰影照相法獲得的液滴排出的圖像；圖10顯示驅(qū)動頻率與排出速度之間的關(guān)系；圖11顯示施加的電壓與排出速度之間的關(guān)系；和圖12顯示施加的電壓與液滴直徑之間的關(guān)系。
具體實施例方式圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的調(diào)色劑制造裝置的示意圖。圖2是示出圖1所示的液滴形成單元中的液滴排出頭的截面圖。圖3是示出從圖1中的A-A’線觀察時的液滴形成單元的截面圖。圖1中所示的調(diào)色劑制造裝置1具有液滴形成單元10和干燥收集單元30。液滴形成單元10具有通過噴嘴與外部連通的液室。液滴形成單元10具有多個液滴排出頭11，所述多個液滴排出頭11將調(diào)色劑成分液體從后面將詳細(xì)描述的液柱共振液室中通過噴嘴排出以將該調(diào)色劑成分液體形成為液滴。在各液滴排出頭11的兩側(cè)， 設(shè)置供氣流發(fā)生器產(chǎn)生的氣流穿過的氣流通路12，使得液滴導(dǎo)向至干燥收集單元30。液滴形成單元10還具有原料容器13和液體循環(huán)泵15，所述原料容器13含有調(diào)色劑成分液體 14，所述液體循環(huán)泵15將該調(diào)色劑成分液體14從原料容器13通過液體供給管16供給到液體公共供給路徑17和將該調(diào)色劑成分液體14從液體供給管16通過液體返回管22返回到原料容器13。如圖2中所示，液滴排出頭11具有液體公共供給路徑17和液柱共振液室 18。該液柱共振液室18與設(shè)置在它的一個縱向端壁表面上的液體公共供給路徑17連通。 液柱共振液室18還具有排出調(diào)色劑液滴21的噴嘴19和產(chǎn)生高頻振動從而在液柱共振中出現(xiàn)駐波的振動發(fā)生器20。噴嘴19設(shè)置在與兩個縱向端壁表面均相連的液柱共振液室18 的一個壁表面上。振動發(fā)生器20與高頻電源(未示出)連接。干燥收集單元30具有腔室31和調(diào)色劑收集部分32。在腔室31中，由氣流發(fā)生器產(chǎn)生的氣流(未示出)和下降氣流33結(jié)合在一起，并形成大的下降氣流。從液滴排出頭 11排出的調(diào)色劑液滴21不僅通過重力，而且還通過下降氣流33向下輸送。由此，防止調(diào)色劑液滴21由于空氣阻力而減速。即使在連續(xù)排出調(diào)色劑液滴21時，也防止它們由于空氣阻力而減速。因此，防止后續(xù)的液滴追上前面的液滴和與前面的液滴合并。氣流可通過在腔室31的上游設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)以向腔室31施加壓力或者從調(diào)色劑收集部分32抽吸腔室31以降低腔室31中的壓力來產(chǎn)生。在調(diào)色劑收集部分32中，設(shè)置旋轉(zhuǎn)氣流發(fā)生器(未示出)。 旋轉(zhuǎn)氣流發(fā)生器產(chǎn)生可圍繞平行于豎直方向的軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)氣流。腔室31與調(diào)色劑保留部分35連接，該調(diào)色劑保留部分35保留通過調(diào)色劑收集管34收集的干燥固化的調(diào)色劑顆粒。調(diào)色劑制造裝置1可如下運行。參考圖1，液體循環(huán)泵15將調(diào)色劑成分液體14從原料容器13供給到液體供給管16。然后調(diào)色劑成分液體14流入如圖3中所示的液體公共供給路徑17中，并且進(jìn)一步供給到設(shè)置在如圖2中所示的液滴排出頭11中的液柱共振液室18。在填充有調(diào)色劑成分液體14的液柱共振液室18內(nèi)，振動發(fā)生器20在其中引起液柱共振和壓力駐波，即，形成壓力分布。調(diào)色劑液滴21從設(shè)置在包括液柱共振中產(chǎn)生的壓力駐波的波腹的區(qū)域上的噴嘴19排出。在壓力駐波的波腹處，壓力變化的振幅大到足以排出調(diào)色劑液滴21。壓力駐波的各波腹(即，速度駐波的波節(jié))定義為從局部最大振幅處的位置向局部最小振幅處的位置延伸士2/3波長、優(yōu)選士 1/4波長的距離的區(qū)域。在壓力駐波的波腹處，多個噴嘴19的每一個均以高效率均勻地排出調(diào)色劑液滴而不引起噴嘴堵塞。在通過液體公共供給路徑17后，調(diào)色劑成分液體14流入液體返回管22中并返回到原料容器 13。由于液柱共振液室18中調(diào)色劑成分液體14的量在調(diào)色劑液滴21排出后減少，在液柱共振液室18內(nèi)，由液柱共振中出現(xiàn)的駐波的作用產(chǎn)生的抽吸力減小。因此，液體公共供給路徑17暫時增大調(diào)色劑成分液體14的流速以用該調(diào)色劑成分液體14填充液柱共振液室 18。在液柱共振液室18用調(diào)色劑成分液體14再填充之后，液體公共供給路徑17中的調(diào)色劑成分液體14的流速恢復(fù)。因此，調(diào)色劑成分液體14開始再次通過液體供給管16和液體返回管22循環(huán)。從液滴排出頭11排出的調(diào)色劑液滴21不僅通過重力，而且還通過由氣流發(fā)生器(未示出)產(chǎn)生的氣流穿過氣流通路12形成的下降氣流33向下輸送，如圖1中所示。由旋轉(zhuǎn)氣流發(fā)生器(未示出)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)氣流和下降氣流33沿著調(diào)色劑收集部分32 的圓錐形內(nèi)壁表面形成螺旋氣流。螺旋氣流使調(diào)色劑液滴21干燥和固化為調(diào)色劑顆粒。由此形成的調(diào)色劑顆粒通過調(diào)色劑收集管34保留在調(diào)色劑保留部分35中。液柱共振液室18通過接合框架而形成。所述框架由在驅(qū)動頻率下不會不利地影響液體共振頻率的高剛度材料形成，所述材料例如金屬、陶瓷和硅。參考圖2，液柱共振液室 18的兩個縱向端之間的長度L基于將在后面詳細(xì)描述的液柱共振原理確定。參考圖3，液柱共振液室18的寬度W優(yōu)選小于長度L的一半，從而不使液柱共振具有過大的頻率。為了顯著改進(jìn)制造性，液滴形成單元10優(yōu)選包括多個液柱共振液室18。從操作性和制造性的觀點來看，一個液滴形成單元10中的液柱共振液室18的數(shù)量優(yōu)選為100 2，000。液體公共供給路徑17與多個液柱共振液室18連通，使得調(diào)色劑成分液體14供給到各液柱共振液室 18。振動發(fā)生器20以預(yù)定頻率驅(qū)動。優(yōu)選地，振動發(fā)生器20由彼此附著的壓電體和彈性板形成。彈性板構(gòu)成液柱共振液室18的壁的一部分，使得壓電體不接觸液體。壓電體可為，例如，壓電陶瓷如鋯鈦酸鉛(PZT)。由于具有小的位移，壓電體通常是層疊的。此外， 還可使用壓電聚合物例如聚偏二氟乙烯(PVDF)，晶體，以及LiNb03、LiTa0dP KNbO3的單晶。 優(yōu)選地，各液柱共振液室18中的振動發(fā)生器20是可獨立控制的。或者，可部分地切割單個塊狀的振動材料以配合液柱共振液室18的布置。在這種情況下，優(yōu)選地，各液柱共振液室 18可通過彈性板獨立控制。
各噴嘴19優(yōu)選具有1 40 μ m的出口直徑。當(dāng)出口直徑小于1 μ m時，所得的液滴可能太小而無法用作調(diào)色劑顆粒。而且，在調(diào)色劑成分液體包括固體顆粒如顏料的情況下，噴嘴19可能會頻繁堵塞。當(dāng)出口直徑大于40 μ m時，所得的液滴可能較大。它們干燥和固化成粒徑為3 6 μ m的調(diào)色劑顆粒。在這些情況的某些中，調(diào)色劑成分液體需要用有機(jī)溶劑稀釋，因此需要大量的干燥能量來獲得調(diào)色劑顆粒，這是不合乎期望的。如圖3中所示，優(yōu)選在液柱共振液室18的寬度方向上設(shè)置大量的噴嘴19，以改進(jìn)生產(chǎn)效率。液柱共振頻率取決于噴嘴19的布置。因此，液柱共振頻率優(yōu)選基于液滴的排出條件而確定。為了防止液滴的合并，相鄰噴嘴19之間的間隔ρ優(yōu)選為6 160 μ m。當(dāng)間隔ρ太小或太大時，從相鄰噴嘴19排出的液滴彼此太接近，以至于它們可能橫向合并。這種液滴與從相鄰噴嘴19排出的液滴合并的現(xiàn)象在下文中稱為橫向合并。噴嘴19的間隔ρ與出口直徑d之比p/d在2. 5 7. 5之間。圖4A是示出液滴排出頭11的示意圖，圖4B是圖4A 中通過虛線圈出的區(qū)域的放大圖。當(dāng)P、d和p/d在上述范圍內(nèi)時，如圖4B中所示，不發(fā)生合并，因為相鄰液滴周圍形成的伴隨氣流彼此重疊。當(dāng)P、d和p/d在上述范圍以外時，如圖 5中所示，在噴嘴19下方約2 5mm處發(fā)生豎向合并。這是因為相鄰液滴周圍形成的伴隨氣流彼此重疊不充分，因此液滴減速。相鄰噴嘴19之間的間隔ρ定義為相鄰噴嘴19的圓周上特定點之間的最小距離，如圖4B所示。不是所有的噴嘴19都必須處于以上條件，但是至少一對噴嘴19處于以上條件，使得相鄰液滴周圍形成的伴隨氣流彼此重疊。處于以上條件的多對噴嘴19可分布在液滴排出頭11的整個區(qū)域上。下面詳細(xì)描述液滴形成單元10中的液滴形成機(jī)理。首先，參考圖2描述液柱共振液室18中的液柱共振的機(jī)理。共振波長λ由下式(1)表示λ = c/f (1)其中c表示液柱共振液室18中調(diào)色劑成分液體中的聲速，且f表示由振動發(fā)生器 20賦予調(diào)色劑成分液體的驅(qū)動頻率。在圖2中，L表示液柱共振液室18的框架的固定端與其更靠近液體公共供給路徑 17的另一端之間的長度；hi (約80 μ m)表示液柱共振液室18的框架更靠近液體公共供給路徑17的端的高度；且h2 (約40 μ m)表示液柱共振液室18與液體公共供給路徑17之間的連通口的高度。這里，hi為h2的兩倍。當(dāng)兩端均固定(即，封閉)時，共振在長度L為 λ /4的偶數(shù)倍時最有效地發(fā)生。在這種情況下，長度L由下式( 表示L = (Ν/4) λ (2)其中N表示偶數(shù)。當(dāng)兩端均開放時也滿足式(2)。類似地，當(dāng)一端開放(使得可以釋放壓力)且另一端封閉(即，固定)時，共振在長度L為λ/4的奇數(shù)倍時最有效地發(fā)生。在這種情況下，長度L也由式⑵表示，其中N表示奇數(shù)。因此，最有效的驅(qū)動頻率f由式(1)和(2)得出，且由下式(3)表示f = NXc/(4L) (3)實際上，振動不是無限放大的，因為液體由于它的粘度而使共振衰減。因此，即使在式C3)表示的最有效的驅(qū)動頻率f附近的頻率處，也可發(fā)生共振。圖6A 6D顯示當(dāng)N為1、2或3時的速度和壓力駐波的波形態(tài)(即，共振模)。圖 7A 7C顯示當(dāng)N為4或5時的速度和壓力駐波的波形態(tài)(即，共振模)。駐波事實上是縱波，但大體上如圖6A 6D和圖7A 7C顯示的所示。在圖6A 6D和圖7A 7C中，實線表示速度駐波且虛線表示壓力駐波。參考圖6A，當(dāng)一端封閉且N為1時，速度駐波的振幅在封閉端為零，且在開放端最大。當(dāng)液柱共振液室18的兩個縱向端之間的長度為L且液體的共振波長為λ時，駐波在N為整數(shù)1 5時最有效地發(fā)生。駐波的波形態(tài)取決于各端是開放的還是封閉的。各端是開放的還是封閉的取決于噴嘴和/或供給口的狀態(tài)。在聲學(xué)中， 封閉端定義為介質(zhì)(例如，液體)的縱向速度為零且其壓力最大的點。開放端定義為介質(zhì)的壓力為零的點。封閉端在聲學(xué)上被認(rèn)為是反射波的硬壁。當(dāng)各端理想地完全封閉或開放時，發(fā)生圖6Α 6D和圖7Α 7C中所示的共振駐波。駐波的形態(tài)取決于噴嘴的數(shù)量和 /或布置而變化。因此，即使在與式(3)得到的位置偏離的位置處，也可出現(xiàn)共振頻率。因此，穩(wěn)定的排出條件可通過調(diào)節(jié)驅(qū)動頻率而創(chuàng)造。例如，當(dāng)液體中的聲速c為1，200m/s，液柱共振液室18的兩端之間的長度L為1. 85mm，兩端均與壁表面固定，即兩端均封閉，且N為 2時，由式(3)得到的最有效的共振頻率為3MkHz。又例如，當(dāng)液體中的聲速c為1，200m/ s，液柱共振液室18的兩端之間的長度L為1. 85mm，兩端均與壁表面固定，即兩端均封閉，且 N為4時，由式(3)得到的最有效的共振頻率為648kHz。在相同的液柱共振液室18中可出現(xiàn)更高的共振。為了提高頻率，優(yōu)選地，液柱共振液室18的兩端均相當(dāng)于封閉端或在噴嘴口的影響下視為聲學(xué)上的軟壁。當(dāng)然，兩端可均相當(dāng)于開放端。噴嘴口的影響意味著較小的聲阻抗和較大的柔度分量(compliance component)。優(yōu)選地，液柱共振液室18在兩個縱向端上均具有壁表面，如圖6B和7A所示，因為可得到所有可能的共振模，如同兩端均封閉或一端
開放一樣。驅(qū)動頻率取決于噴嘴19的數(shù)量、布置和橫截面形狀。例如，隨著噴嘴19的數(shù)量增力口，液柱共振液室18的封閉端逐漸解除限制。結(jié)果，如同兩端均基本開放一樣產(chǎn)生共振駐波，并且驅(qū)動頻率增大。限制從最靠近液體供給路徑17設(shè)置的噴嘴19的位置解除。實際上，各噴嘴19的橫截面形狀可為圓形的，或者各噴嘴19的容積可取決于框架厚度而變化。 因此，實際的駐波具有較短的波長和比驅(qū)動頻率高的頻率。在以由此確定的驅(qū)動頻率向振動發(fā)生器20施加電壓時，振動發(fā)生器20變形，從而最有效地產(chǎn)生共振駐波。即使在產(chǎn)生共振駐波的最有效的驅(qū)動頻率附近的頻率處，也可產(chǎn)生液柱共振駐波。當(dāng)振動發(fā)生器20以滿足下式(4)和(5)的驅(qū)動頻率振動時，產(chǎn)生液柱共振且液滴從噴嘴19排出其中L表示液柱共振液室18的兩個縱向端之間的長度，且Le表示設(shè)置有液體公共供給路徑17的液柱共振液室18的縱向端與最靠近該縱向端的噴嘴19之間的距離。 NXc/(4L) ^ f ^ NXc/(4Le) (4)NXc/(4L) ^ f ^ (N+l) Xc/(4Le) (5)優(yōu)選地，滿足Le/L > 0. 6。根據(jù)上述液柱共振原理，如圖2所示，在液柱共振液室18中形成壓力駐波，并且液滴從設(shè)置在液柱共振液室18的部分上的噴嘴19連續(xù)排出。當(dāng)噴嘴19設(shè)置在壓力駐波的最大振幅位置處時，排出效率變?yōu)樽畲?，這允許低壓驅(qū)動。就生產(chǎn)率而言，優(yōu)選設(shè)置多于一個噴嘴19。具體而言，噴嘴19的數(shù)量優(yōu)選為2 100。當(dāng)噴嘴19的數(shù)量太大時，振動發(fā)生器20需要更高的電壓形成所需尺寸的液滴，導(dǎo)致作為振動發(fā)生器20的壓電體的性質(zhì)不穩(wěn)定。為了防止液滴合并，噴嘴19之間的間隔優(yōu)選為6 μ m 160 μ m。
8
參考圖8A 8E描述液柱共振液室18中產(chǎn)生的液柱共振的細(xì)節(jié)。在圖8A 8E 中，實線表示液柱共振液室18內(nèi)任意點處的速度分布。對于速度而言，從液體公共供給路徑17側(cè)朝向液柱共振液室18的方向定義為正(+)方向，并且相反的方向定義為負(fù)(_)方向。虛線表示液柱共振液室18內(nèi)任意點處的壓力分布。相對于大氣壓的正(+)壓力和負(fù) (-)壓力在圖8A 8E中分別產(chǎn)生向上和向下的壓力。在圖8A 8E中，更靠近液體公共供給路徑17的液柱共振液室18的框架端的高度(相當(dāng)于圖2中的hi)是液柱共振液室18和液體公共供給路徑17之間的連通口的高度(相當(dāng)于圖2中的h2)的兩倍。圖8A 8E表示假設(shè)液柱共振液室18的兩端均近似封閉時速度和壓力分布的暫時變化。圖8A顯示當(dāng)液滴排出時液柱共振液室18內(nèi)的壓力和速度波形態(tài)。圖8B顯示在液滴排出和液體收回后彎液面壓力立即再次逐漸增大。在圖8A和8B中，液柱共振液室18 內(nèi)的壓力在設(shè)有噴嘴19的位置處變?yōu)樽畲?。此后，如圖8C中所示，噴嘴19周圍的正壓力朝向負(fù)壓力降低，從而開始排出液滴21。此后，如圖8D中所示，當(dāng)噴嘴19周圍的壓力變?yōu)樽钚r，調(diào)色劑成分液體14開始填充液柱共振液室18。此后，如圖8E中所示，噴嘴19周圍的負(fù)壓力朝向正壓力增大。因此，調(diào)色劑成分液體14停止填充液柱共振液室18。此后，如圖8A中所示，液柱共振液室18 內(nèi)的壓力在設(shè)有噴嘴19的位置處再次變?yōu)樽畲?，從而再次開始排出液滴21。總之，液柱共振液室18內(nèi)，在通過振動發(fā)生器20的高頻驅(qū)動引起的液柱共振中產(chǎn)生駐波。噴嘴19設(shè)置到對應(yīng)于壓力振幅變?yōu)樽畲蟮鸟v波波腹的位置。因此，調(diào)色劑液滴21根據(jù)波腹的周期從噴嘴19連續(xù)排出。下面詳細(xì)描述通過液柱共振原理引起液滴排出的示例性實施方式。在該實施方式中，參考圖2，液柱共振液室18的兩個縱向端之間的長度L為1. 85mm且共振模為2。第一至第四噴嘴設(shè)置到對應(yīng)于壓力駐波的波腹的位置。圖9顯示當(dāng)通過驅(qū)動頻率為340kHz 的正弦波引起排出時通過激光陰影照相法獲得的液滴排出的圖像。從圖9中清楚的是，排出的液滴在粒度和排出速度方面均是非常均勻的。圖10顯示當(dāng)通過相同振幅的驅(qū)動頻率為290 395kHz的正弦波引起液滴排出時驅(qū)動頻率和排出速度之間的關(guān)系。從圖10中清楚的是，當(dāng)驅(qū)動頻率在全部第一至第四噴嘴中均為約340kHz時，排出速度變?yōu)樽畲蠛途鶆虻?。相?yīng)地，清楚的是，在對應(yīng)于頻率為340kHz (其為第二共振模)的液柱共振中產(chǎn)生的駐波波腹的位置處引起液滴排出。從圖10中還清楚的是，在排出速度變?yōu)榫植孔畲蟮尿?qū)動頻率在130kHz (即，第一共振模)至340kHz (即，第二共振模)之間時未引起液滴排出。這清楚地表明在液柱共振中產(chǎn)生駐波。圖11顯示施加的電壓與排出速度之間的關(guān)系。圖12顯示施加的電壓與液滴直徑之間的關(guān)系。從圖11和12中清楚的是，排出速度和液滴直徑均隨著施加電壓的增大而單調(diào)遞增。因此，通過控制施加的電壓可以任意調(diào)節(jié)排出速度和液滴直徑兩者。以下實施例顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的調(diào)色劑制造裝置。它們顯示駐波與噴嘴的數(shù)量、式樣和布置之間的關(guān)系。在此提供的這些實施例僅出于說明的目的而不擬為限制性的。在以下實施例的描述中，數(shù)量表示重量份比，除非另有說明。在以下實施例中， 共振頻率可以通過以實驗的方式改變排出頻率來確定。所述實施例還包括用調(diào)色劑制造裝置獲得的調(diào)色劑的評價結(jié)果。實施例1
在實施例1中，使用圖2中所示的液滴排出頭11。在兩端均固定的同時產(chǎn)生共振模N為2的駐波。驅(qū)動頻率為M8kHz，其為共振峰頻率。共振峰頻率是排出速度變?yōu)樽畲髸r的頻率，其可以實驗的方式由圖8中所示的圖確定。共振峰頻率通常在壓力變?yōu)樽畲蟮囊褐舱裰挟a(chǎn)生的速度駐波的波節(jié)和壓力駐波的波腹處獲得。著色劑分散體的制備首先，將17份炭黑(Cabot Corporation的REGAL 400)、3份著色劑分散劑 (Ajinomoto Fine-Techno Co. , Inc.的 AJISPER PB821)和 80 份乙酸乙酯用具有攪拌槳的混合機(jī)混合。由此，制備初級著色劑分散體。使用DYN0MILL以強(qiáng)的剪切力將該初級著色劑分散體進(jìn)一步分散以完全除去尺寸大于5 μ m的聚集體。由此，制備著色劑分散體。蠟分散體的制備首先，將18份巴西棕櫚蠟、2份蠟分散劑(即，用苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物接枝的聚乙烯蠟)和80份乙酸乙酯用具有攪拌槳的混合機(jī)混合。由此，制備初級蠟分散體。將該初級蠟分散體在攪拌的同時加熱至80°C以使巴西棕櫚蠟溶解，隨后冷卻至室溫，使得最大直徑為3μπι以下的巴西棕櫚蠟的顆粒沉積。之后，使用DYN0MILL以強(qiáng)的剪切力將該初級蠟分散體進(jìn)一步分散，使得最大直徑變?yōu)镮ym以下。由此，制備蠟分散體。調(diào)色劑成分液體的制備通過使用具有攪拌槳的混合機(jī)均勻混合100份聚酯樹脂(即，粘結(jié)劑樹脂)、30份著色劑分散體、30份蠟分散體和840份乙酸乙酯10分鐘來制備調(diào)色劑成分液體。著色劑顆粒和蠟顆粒均沒有因為溶劑沖擊而聚集。調(diào)色劑的制備將由此制備的調(diào)色劑成分液體裝到具有圖2所示的液滴排出頭11的圖1所示的調(diào)色劑制造裝置中。使該調(diào)色劑成分液體在以下條件下形成為液滴，并使液滴干燥和固化為母體調(diào)色劑顆粒。排出條件液柱共振液室的長度1. 85mm噴嘴的數(shù)量10噴嘴的直徑8·0μπι噴嘴的間隔60 μ m調(diào)色劑制造條件分散體的比重P= 1. 1888g/cm3內(nèi)部溫度27 驅(qū)動頻率340kHz施加的電壓正弦波的峰值10. OV將干燥和固化的母體調(diào)色劑顆粒暴露于軟X射線以進(jìn)行電中和，然后通過用具有 1 μ m孔的過濾器抽濾而收集。用流式顆粒圖像分析儀(Sysmex Corporation的FPIA-2000) 對收集的母體調(diào)色劑顆粒進(jìn)行粒度分布測量。結(jié)果母體調(diào)色劑顆粒具有5. 5 μ m的重均粒徑(D4)和5. 0 μ m的數(shù)均粒徑(Dn)。粒度分布(D4/Dn)為1. 10。下面描述使用FPIA-2000的示例性測量工序。首先，將幾滴非離子型表面活性劑 (優(yōu)選為 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.的 CONTAMINON N)加入 10ml 之前已通過過濾器除去細(xì)小雜質(zhì)的水中。所述水含有數(shù)量僅為20個/IO-3Cm3以下的當(dāng)量圓直徑落入測量范圍(例如，0.60 159. 21 μ m)內(nèi)的顆粒。在加入5mg樣品后，使用STM的超聲波分散機(jī)UH-50以20kHz和50W/10cm3對所得的液體進(jìn)行分散處理1分鐘。該液體總共進(jìn)行該分散處理5分鐘。所得的樣品分散體含有4，000 8，000個/10_3cm3的顆粒，所述顆粒具有落入不小于0. 60 μ m且小于159. 21 μ m的測量范圍的當(dāng)量圓直徑。使樣品分散體穿過厚度為約200 μ m的扁平透明流動單元的流動路徑。在流動單元的相對側(cè)上分別設(shè)置頻閃燈和CCD照相機(jī)，使得光程與流動單元的厚度方向交叉形成。 在樣品分散體流動的同時，頻閃燈以1/30秒的間隔發(fā)射光以獲得在流動單元中流動的顆粒的二維圖像。該圖像平行于一部分流動單元。各顆粒的當(dāng)量圓直徑作為與該顆粒的二維圖像具有相同面積的圓計算。多于1，200個顆?？稍诩s1分鐘內(nèi)進(jìn)行當(dāng)量圓直徑的測量。因此，可確定具有特定的當(dāng)量圓直徑的顆粒的數(shù)量分布和比例(數(shù)量％)。在所得的頻率和累計分布(％)中， 將范圍0. 06 400 μ m分為2 個通道(即，1倍頻程分為30個通道)。實際的測量范圍不小于0. 60 μ m且小于159. 21 μ m。外部處理在通過旋風(fēng)分離器收集后，使用亨舍爾(HENSCHEL)混合機(jī)(Mitsui Mining Co.， Ltd.)將干燥和固化的母體調(diào)色劑顆粒與1.0%疏水化的二氧化硅(Clariant Japan K. K.的H2000)混合。由此，制備調(diào)色劑。載體的制備將有機(jī)硅樹脂分散在甲苯中的涂層分散體噴涂到芯材料(即，平均粒徑為50μπι 的球形鐵氧體顆粒)上，之后煅燒和冷卻。由此，制備具有平均厚度為0.2μπι的涂層的載體。顯影劑的制備通過混合4份調(diào)色劑和96份載體制備雙組分顯影劑。細(xì)線再現(xiàn)性的評價將上述顯影劑裝入市售的復(fù)印機(jī)(Ricoh Co.，Ltd.的IMAGIO NEO 271)中，并進(jìn)行運行測試。在運行測試中，在TYPE 6000紙(Ricoh Co.，Ltd.)上連續(xù)印刷圖像占有率為 7%的圖像。用光學(xué)顯微鏡以1，000，000的放大率目視觀察第10張圖像(即，初始圖像) 和第30，000張圖像，以評價細(xì)線再現(xiàn)性，細(xì)線再現(xiàn)性分為4級(A、B、C*D)。A是最好的， 而D是最差的。D級不適于實際使用。評價結(jié)果示于表1中。在實施例1中，豎向和橫向合并均未發(fā)生，且細(xì)線再現(xiàn)性非常好。表 1
1權(quán)利要求
1.制造調(diào)色劑的方法，包括從多個噴嘴排出調(diào)色劑成分液體以形成液滴；和使所述液滴固化為調(diào)色劑顆粒， 所述多個噴嘴滿足下式2.5 彡 p/d 彡 7. 5其中d表示各噴嘴的出口直徑，且ρ表示相鄰的兩個噴嘴之間的間隔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述出口直徑d為4 15μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述排出進(jìn)一步包括使所述調(diào)色劑成分液體在具有所述多個噴嘴的液柱共振液室中振動，以通過液柱共振形成駐波，和所述多個噴嘴形成在包括所述駐波的波腹的區(qū)域內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述調(diào)色劑成分包含樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述液柱共振液室的至少一個縱向端具有反射壁表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述調(diào)色劑成分液體以下式表示的頻率f振動 f = NXc/(4L)其中L表示所述液柱共振液室的縱向長度，c表示所述調(diào)色劑成分液體中的聲速，且N 表示整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述調(diào)色劑成分液體以下式表示的頻率f振動 NXc/(4L) ^ f ^ NXc/(4Le)其中L表示所述液柱共振液室的縱向長度，Le表示其上設(shè)有液體公共供給路徑的液柱共振液室的縱向端與最靠近該縱向端的噴嘴之間的距離，c表示所述調(diào)色劑成分液體中的聲速，且N表示整數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步滿足下式 Le/L > 0. 6。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述調(diào)色劑成分液體以下式表示的頻率f振動 NXc/(4L) ^ f ^ (N+l) Xc/(4Le)其中L表示所述液柱共振液室的縱向長度，Le表示其上設(shè)有液體公共供給路徑的液柱共振液室的縱向端與最靠近該縱向端的噴嘴之間的距離，c表示所述調(diào)色劑成分液體中的聲速，且N表示整數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述調(diào)色劑成分液體以300kHz以上的頻率振動。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括 通過氣流將排出的液滴輸送到使所述液滴固化的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述液滴的初始排出速度小于所述氣流的速度。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述調(diào)色劑成分液體包括有機(jī)溶劑，且所述固化進(jìn)一步包括從所述液滴除去所述有機(jī)溶劑。
14.調(diào)色劑制造裝置，包括將調(diào)色劑成分液體從多個噴嘴排出以形成液滴的液滴排出單元；和使液滴固化的固化單元， 所述多個噴嘴滿足下式 2. 5 彡 p/d 彡 7. 5其中d表示各噴嘴的出口直徑，且ρ表示相鄰的兩個噴嘴之間的間隔。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的調(diào)色劑制造裝置，進(jìn)一步包括 具有多個噴嘴的液柱共振液室；和使所述調(diào)色劑成分液體在所述液柱共振液室中振動以通過液柱共振形成駐波的振動發(fā)生器，所述多個噴嘴形成在包括所述駐波的波腹的區(qū)域內(nèi)。
16.制造樹脂顆粒的方法，包括從多個噴嘴排出包含樹脂的液體以形成液滴；和使所述液滴固化為樹脂顆粒， 所述多個噴嘴滿足下式 2. 5 彡 p/d 彡 7. 5其中d表示各噴嘴的出口直徑，且ρ表示相鄰的兩個噴嘴之間的間隔。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述出口直徑d為4 15μ m。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述排出進(jìn)一步包括使所述液體在具有所述多個噴嘴的液柱共振液室中振動，以通過液柱共振形成駐波，禾口所述多個噴嘴形成在包括所述駐波的波腹的區(qū)域內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述液柱共振液室的至少一個縱向端具有反射壁表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述液體以下式表示的頻率f振動 f = NXc/(4L)其中L表示所述液柱共振液室的縱向長度，c表示所述液體中的聲速，且N表示整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供制造調(diào)色劑和樹脂顆粒的方法、以及調(diào)色劑制造裝置。所述制造調(diào)色劑的方法包括從多個噴嘴排出調(diào)色劑成分液體以形成液滴，和使所述液滴固化為調(diào)色劑顆粒。所述多個噴嘴滿足下式2.5≤p/d≤7.5，其中d表示各噴嘴的出口直徑，且p表示相鄰的兩個噴嘴之間的間隔。
文檔編號B01J2/02GK102455610SQ201110316499
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者A.M.馬爾瓦, 關(guān)口裕子, 大垣杰, 法兼義浩 申請人:株式會社理光