CN2703575Y - 生产调色剂的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及生产调色剂的装置，主要是用于从有流动性的起始原料中生产调色剂，该装置包括头部和固化部分。头部用于喷射起始原料，包括：起始原料存储部分，用于存储起始原料；压电材料，用于产生压力脉冲并将此压力脉冲施加给起始原料；喷射部分，通过压力脉冲喷射起始原料。固化部分将从头部喷出的起始原料固化成一种粒状材料。

Description

生产调色剂的装置
技术领域
本实用新型涉及一种生产调色剂的装置。
背景技术
目前有很多已知的电子摄影方法。一种电子摄影方法通常包括一个使用光电传导材料通过多种方法在感光器上形成静电潜象的步骤(曝光步骤)，一个用调色剂使潜象显影的显影步骤，一个将调色剂转印到转印材料如纸上的转印步骤，和一个用定影辊进行加热和加压等对调色剂图像进行定影的步骤。
用于这种电子摄影术中的调色剂的生产工艺的例子，包括研磨工艺、聚合工艺和喷雾干燥工艺。
在研磨工艺中，起始原料包括一种作为主要成分的树脂(下文中简称”树脂”)和一种染料，该起始原料在一个高于树脂软化点的温度被捏和以获得一种捏和的材料，然后该捏和的材料被冷却并被研磨。研磨工艺是有优势的，因为起始原料的选择度大，使生产期望的调色剂比较容易。但是，通过研磨工艺获得的调色剂具有颗粒间形状离散度大、颗粒直径分布宽的缺点。结果，调色剂颗粒间可充电性、定影性等的离散度就被提高了，从而降低了调色剂整体上的可靠性。
在聚合工艺中，作为树脂组分的单体在液相中进行聚合反应以生产一种期望的树脂作为粒状调色剂。该聚合工艺是有优势的，因为得到的粒状调色剂可以成型为具有较高的球形度(接近几何完全球形)的形状。但是，该聚合工艺不能给出粒子间足够小的粒子直径离散度。该聚合工艺通常涉及对可聚合单体与含水介质间的界面性能的利用以调节这样获得的颗粒的尺寸，其中可聚合单体被分散在该含水介质中。但是，在利用这种界面性质的情况下，通常必须要向含水介质中加入如表面活性剂之类的化学制剂。结果，这样获得的调色剂被这些化学制剂影响，因此其电性质(可充电性)和抗环境性如抗水性可能不好。聚合工艺也是有不足的，因为树脂材料的选择度小，使得难于获得具有期望性质的调色剂。
在喷雾干燥工艺中，高压气体被用来喷射溶解在溶剂中的调色剂的起始原料，从而获得细碎的粉末作为调色剂。该喷雾干燥工艺是有优势的，因为不需要上述研磨步骤。但是，该喷雾干燥工艺涉及喷射起始原料的高压气体的使用，因此可能难于将起始原料的喷射条件控制准确。因此，使得难于有效地生产具有期望形状和尺寸的粒状调色剂。此外，在喷雾干燥工艺中，通过喷射形成的颗粒尺寸的离散度大，提高了颗粒运动速度的离散度。因此，在这样喷射的起始原料固化之前，喷射的颗粒可能碰撞并聚集成不固定形状的粉末。这样，最终获得的粒状调色剂其形状和尺寸的离散度都提高了。因此，通过喷雾干燥工艺获得的调色剂在颗粒间具有比较大的形状和尺寸的离散度，所以在颗粒间有较大的可充电性、定影性等的离散度。结果，调色剂整体的可靠性就降低了。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的是提供一种生产具有均一形状和窄颗粒尺寸分布的调色剂的装置。
这些目的是通过本实用新型的以下方面来实现的：
1、一种用于从有流动性的起始原料中生产调色剂的装置，包括：
头部，包括：
起始原料存储部分，存储起始原料；
压电材料，产生压力脉冲，并将该压力脉冲施加给起始原料；和
喷射部分，利用压力脉冲从头部喷射出起始原料；和
固化部分，将从头部喷射出的起始原料固化成粒状材料。
2、如方案1所述的装置，其中，头部包括一个会聚压力脉冲的声透镜；并且
其中，喷射部分用声透镜会聚的压力脉冲喷射起始原料。
3、如方案1所述的装置，其中，声透镜被设置成使得焦点在喷射部分附近形成。
4、如方案1所述的装置，其中，头部包括一个具有向喷射部分会聚的形状的变窄构件，该变窄构件设置在声透镜和喷射部分之间。
5、如方案1所述的装置，还包括：
传送单元，传送从头部喷射出的起始原料。
6、如方案5所述的装置，其中，传送单元是一个供应气流的气流供应单元。
7、如方案1所述的装置，其中，有多个所述的头部。
8、如方案7所述的装置，还包括：
注入气体的气体注入喷嘴；并且
其中，气体注入喷嘴设置在多个头部的相邻的喷射部分之间。
9、如方案7所述的装置，其中，至少两个相邻的头部在不同的时间喷射起始原料。
10、如方案1所述的装置，还包括给固化部分施加电压的电压供应单元。
11、如方案1所述的装置，其中，喷射部分具有基本上为圆形的形状，具有从5μm到500μm的直径。
12、一种从具有流动性的起始原料中生产调色剂的装置，包括：
头部，包括：
起始原料存储部分，存储起始原料；
加热元件，向起始原料施加热能以在起始原料存储部分中产生气泡；和
喷射部分，通过气泡的体积变化来喷射起始原料；和
固化部分，将从头部喷射出的起始原料固化成粒状材料。
13、如方案12所述的装置，其中，加热元件通过被施加交流电压产生热。
14、如方案12所述的装置，还包括：
传送单元，传送从头部喷射出的起始原料。
15、如方案14所述的装置，其中，传送单元是一个提供气流的气流供应单元。
16、如方案12所述的装置，其中，有多个所述的头部。
17、如方案16所述的装置，还包括：
注入气体的气体注入喷嘴；并且
其中，气体注入喷嘴设置在头部的相邻喷射部分之间。
18、如方案16所述的装置，其中，至少两个相邻头部在不同时间喷射起始原料。
19、如方案12所述的装置，还包括一个给固化部分施加电压的电压供应单元。
20、如方案12所述的装置，其中，喷射部分具有基本上是圆形的形状，具有从5μm到500μm的直径。
利用上述结构，一种具有均一形状和窄颗粒尺寸分布的调色剂被生产出来。
通过适当调整生产条件，例如起始原料的组成、压电材料的频率、喷射部分的孔径、起始原料的温度和粘度，可以更加充分地实现上述效果。
利用上述结构，通过适当调整生产条件，例如起始原料的组成、压电材料的频率、声透镜的孔径和焦距、起始原料的温度和粘度，可以更加充分的实现上述效果。
利用上述结构，通过适当调整生产条件，例如起始原料的组成、施加给加热元件的交流电压的频率、喷射部分的孔径、起始原料的温度和粘度，可以更加充分的实现上述效果。
附图说明
通过结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，本实用新型的上述目的和优势将变得更加清楚，其中：
图1是根据本实用新型的生产调色剂的装置的纵剖面示意图。
图2是根据本实用新型第一个实施例的生产调色剂的装置头部附近的部分的放大的剖视图。
图3是根据本实用新型第二个实施例的生产调色剂的装置附近的结构示意图。
图4是根据本实用新型第三个实施例的生产调色剂的装置头部附近的部分的放大的剖视图。
图5是根据本实用新型第四个实施例的生产调色剂的装置头部附近的部分的放大的剖视图。
图6是根据本实用新型第五个实施例的生产调色剂的装置附近的结构的示意图。
图7是根据本实用新型第六个实施例的生产调色剂的装置附近的结构的示意图。
图8是根据本实用新型第七个实施例的生产调色剂的装置附近的结构的示意图。
图9是根据本实用新型第八个实施例的生产调色剂的装置头部附近的部分的放大的剖视图。
图10是根据本实用新型第九个实施例的生产调色剂的装置头部附近的部分的放大的剖视图。
具体实施方式
下面将结合附图，对根据本实用新型的用于生产调色剂的装置的优选实施例、用该装置生产调色剂的方法、以及用该装置所生产的调色剂进行详细地描述。
图1是根据本实用新型第一个实施例的用于生产调色剂的装置的纵剖面示意图。图2是图1中的用于生产调色剂的装置的头部附近的一部分的放大剖视图。
[构成原料]
首先将描述起始原料6，本实用新型中的调色剂用该起始原料生产。本实用新型中的调色剂用具有流动性的起始原料6生产。起始原料6通常包括至少一种树脂(或者一种单体、二聚物、低聚物或其他作为前体的类似物)作为主要成份和一种混入树脂中的染色剂。
作为主要成份的树脂(以下简称“树脂”)，染色剂和其他组成起始原料6的成份将在下面描述。
1.树脂(粘合剂用的树脂)
树脂(粘合剂用的树脂)的例子包括基于苯乙烯的树脂，该树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-马来酸共聚物、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、环氧树脂、氨基甲酸乙脂改性的环氧树脂、有机硅改性的环氧树脂、聚氯乙烯树脂、松香改性的马来酸脂、苯树脂、聚乙烯、聚丙烯、离子化合物树脂、聚氨酯树脂、聚硅氧烷树脂、酮醛树脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、二甲苯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、萜烯树脂、苯酚树脂、脂肪族烃树脂和脂环烃树脂。这些树脂可以单独地或者组合其中两种或多种使用。在后面要描述的起始原料6在固化部分3中进行聚合反应以生产调色剂的情况下，上述树脂原料通常以单体、二聚物、低聚物等的形式使用。
起始原料6中这些树脂的含量没有特别的限制，但最好是重量百分比从50％到95％，更优选地重量百分比从80％到94％。
2、染色剂
关于染色剂，这里可以使用颜料、染料或类似物。这种颜料或染料的例子，包括炭黑、醇溶黑、灯黑(C.I.No.77266)、磁铁矿、钛黑、铬黄、镉黄、矿物坚牢黄、中心黄(navel yellow)、萘酚黄S、汉撒黄G、永固黄NCG、铬黄、二氨基联苯黄、喹啉黄、酒石黄色淀、铬橙、钼橙、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、对二氨基联苯橙G、镉橙、永固红4R、红钙盐、曙红色淀、亮洋红3B、锰紫、坚牢粉红B、甲基紫色淀、普鲁士蓝、钴篮、碱性蓝色淀、维多利亚蓝色淀、坚牢天蓝、吲唑酮蓝BC、群青、苯胺蓝、酞菁蓝、C蓝(chalcoyl blue)、铅铬绿、氧化铬、颜料绿B、品绿色淀、酞菁绿、终极黄绿G(final yellow green G)、黄光碱性蕊香红、喹吖啶酮、孟加拉玫瑰红(C.I.No.45432)、直接红1、直接红4、酸性红1、碱性红1、媒染红30、颜料红48、颜料红57、颜料红122、颜料红184、直接蓝1、直接蓝2、酸性蓝9、酸性蓝15、碱性蓝3、碱性蓝5、媒染蓝7、颜料蓝15:1、颜料蓝15:3、颜料蓝5:1、直接绿6、碱性绿4、碱性绿6、颜料黄17、颜料黄93、颜料黄97、颜料黄12、颜料黄180、颜料黄162、苯胺黑染料(C.I.No.50415B)、金属络合染料、二氧化硅、氧化铝、磁铁矿、菱镁矿、各种铁素体，金属氧化物例如氧化铜、氧化镍、氧化锌、氧化锆、氧化钛和氧化镁，以及磁性材料，包括磁性金属，如铁、钴和镍。这些颜料或染料可以单独地或者组合其中两种或多种使用。
起始原料6中染色剂的含量没有特别的限制，但最好是重量百分比从1％到10％，更优选地重量百分比从2％到7％。当染色剂的含量低于上面界定的下限时，一些染色剂可能难于形成具有足够密度的可见图像。相反地，当染色剂的含量超过上面界定的上限时，所得的调色剂可能具有降低的定影性或可充电性。
3、溶剂
起始原料6可以包含一种用于使起始原料6具有流动性的溶剂。关于这种溶剂，可以使用任何能够溶解组成起始原料6的至少部分组份的溶剂。这里要使用的溶剂最好能够在固化部分3中被去除。
这里可使用的溶剂的例子，包括无机溶剂，如水，二硫化碳和三氯化碳，和有机溶剂，如酮类的溶剂(例如，甲基乙基甲酮(MEK)、丙酮、二乙酮、甲基异丁基甲酮(MIPK)、环己酮)，醇类的溶剂(例如，甲醇、乙醇、异丙醇)，醚类的溶剂(例如，二乙醚、二异丙醚、1，2-二甲氧基乙烷(DME)、，四氢呋喃(THF)、四氢吡喃(THP)、苯甲醚、二甘醇二甲醚(二甘醇二甲醚))、溶纤剂类溶剂(甲基溶纤剂，乙基溶纤剂，苯基溶纤剂)、脂肪烃类溶剂(例如，己烷，戊烷，庚烷，环己烷)、芳香烃基溶剂(例如，甲苯、二甲苯、苯)、芳香烃杂环化合物类溶剂(例如，嘧啶、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩)、酰胺基溶剂(例如，N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMA))、卤素化合物类溶剂(例如，二氯甲、氯仿、1，2-二氯乙烷)和酯基溶剂(例如，乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯)。这些颜料或染料可以单独或以其中的两者或两者以上的混合物使用。
4、蜡
起始原料6可以包括混入其中的蜡。蜡通常用于改善模制产品的脱模能力。这里可使用的蜡的例子，包括天然的蜡，如基于植物的蜡(例如，小烛树蜡、巴西棕榈蜡、米蜡、棉蜡、木蜡)，基于动物的蜡(例如，蜂蜡、羊毛脂)和矿物蜡(例如，褐煤蜡、地蜡、微晶蜡)和基于石油的蜡(例如，石蜡、微蜡、微晶蜡、矿脂)，合成的碳氢蜡，如费希尔-特罗普希蜡，聚乙烯蜡(聚乙烯树脂)、聚丙烯蜡(聚丙烯树脂)、氧化物型聚乙烯蜡和氧化物型聚丙烯蜡，和合成蜡，如脂肪族酸酰胺、树脂、酮和醚(例如，1，2-羟基硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺、无水邻苯二甲酸酰亚胺、氯代烃类)。这些蜡可以单独地或者组合其中两种或多种来使用。或者，关于这种蜡，可以使用低分子晶体聚合物树脂，如在侧链上具有长烷基集团的晶体聚合物(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中的蜡的含量没有特别的限制，但是最好是重量百分比不大于5％，更优选地不大于3％。当蜡的含量过大时，得到的粒状调色剂被蜡影响形成粗糙的颗粒。这样，蜡向调色剂颗粒表面的渗透可能十分显著地发生，给出调色剂的转印效率将降低的趋势。
蜡的软化点没有特别地限制，但最好是从50℃到180℃，更优选地从60℃到160℃。
除了上述的树脂、染色剂、溶剂和混入其中的蜡以外，起始原料6还可以包括其他组份。这些组份的例子包括磁性粉末、电荷控制剂和分散剂。
磁性粉末的例子包括金属氧化物，如磁铁矿、磁赤铁矿、各种铁素体、氧化亚铜、氧化镍、氧化锌、氧化锆、氧化钛和氧化镁，和包括如Fe、Co和Ni的磁性金属的磁性材料。
这里可使用的上述电荷控制剂的例子包括苯甲酸金属氧化物、水杨酸盐、烷基水杨酸金属盐、苯磷二酚金属盐、含有金属的双偶氮染料、苯胺黑染料、四苯基硼酸盐衍生物、季铵盐、烷基吡啶鎓盐、氯化聚酯和硝基腐殖酸。
这里可使用的上述分散剂的例子包括金属皂、无机金属盐、有机金属盐和聚氧乙二醇。
上述金属皂的例子包括三硬酯酸盐(例如，三硬酯酸铝)、二硬脂酸盐(例如，二硬脂酸铝、二硬脂酸钡)、硬脂酸盐(例如，硬脂酸盐钙、硬脂酸盐铅、硬脂酸盐锌)、亚麻酸盐(例如，亚麻酸钴、亚麻酸锰、亚麻酸铅、亚麻酸锌)、辛酸盐(例如，辛酸铝、辛酸钙、辛酸钴)、油酸盐(例如，油酸钙、油酸钴)、棕榈酸盐(例如，棕榈酸锌)、环烷酸盐(例如，环烷酸钙、环烷酸钴、环烷酸锰、环烷酸铅、环烷酸锌)和树脂酸盐(树脂酸钙、树脂酸钴、树脂酸锰、树脂酸锌)。
上述无机金属盐和有机金属盐的例子包括以从IA、IIA、IIIA族中选出的金属元素的阳离子作为阳离子成份，以从卤素、碳酸盐、醋酸盐、硫酸盐、硼酸盐、硝酸盐和磷酸盐中选出的阴离子作为阴离子成份的盐类。
关于添加剂，除上述材料外，可以使用硬脂酸锌、氧化锌、氧化铈等。
[生产调色剂的装置]
根据第一实施例的用于生产调色剂的装置1，包括头部2，用于喷射生产调色剂的具有流动性的起始原料6；固化部分3，用于固化从头部2中所喷出的起始原料6，使其在被传送的同时形成粒状材料；进料器4，用于将起始原料6供给头部2；和回收部分5，用于回收这样生产的粒状调色剂9。
头部2有起始原料存储部分21、压电元件22和喷射部分23。
起始原料存储部分21存储具有流动性的起始原料6。起始原料6可以是至少有部分组份溶解在溶剂中的溶液状态(以下简称“溶液状态”)，或者可以是其组分至少部分熔融的状态(以下简称“熔融状态”)。
存储在起始原料存储部分21中的起始原料6伴随来自压电元件22的压力脉冲，被从喷射部分23喷射进入固化部分3。
喷射部分23的形状没有特别的限制，但最好是基本上是圆形的。在这种安排中，起始原料6和这样喷出的粒状调色剂9的球形度可以被提高。
如果喷射部分23基本上是圆形的，其直径(喷嘴直径)最好是从5μm到500μm，更优选的是从10μm到200μm。当喷射部分23的直径低于上述界定的下限时，容易发生堵塞，有时会增加这样喷出的起始原料6尺寸的离散度。相反地，当喷射部分23的直径超过上述界定的上限时，在起始原料存储部分21中的负压和喷嘴的表面张力之间的一些关系可能导致这样喷出的起始原料6包裹空气泡。
如图2所示，压电元件22包括依次层叠的较低的电极(第一电极)221、压电材料222和较高的电极(第二电极)223薄片。换句话说，压电元件22包括插入在较高电极223和较低电极221之间的压电材料222。
压电元件22起振动源的作用。振动板24随着压电元件(振动源)22的振动而振动。振动板24具有暂时增加起始原料存储部分21的内压的功能。
在头部2中，当没有来自于压电元件驱动电路(未示出)的预定的喷射信号输入时，即在压电元件22的较低电极221和较高电极223之间没有施加电压时，压电材料222不会变形。因此，振动板24不变形，不会引起起始原料存储部分21体积变化。因此，起始原料6不会从喷射部分23被喷出。
相反地，当来自压电元件驱动电路的预定的喷射信号被供应给压电元件22时，即预定的电压被施加在压电元件22的较低电极221和较高电极223之间时，压电材料222就变形了。因此，振动板24被剧烈弯曲(如图2所示的向下弯曲)，导致起始原料存储部分21体积的下降(变化)。然后，起始原料存储部分21的内压暂时增加，导致起始原料6从喷射部分23中被喷出。
当起始原料6的一次喷射结束时，压电元件驱动电路就暂停在较低电极221和较高电极223之间施加电压。这样，压电元件222基本上恢复到原来的形状，增加了起始原料存储部分21的体积。这时，起始原料6处在进料器4对喷射部分23的压力(向前方向的压力)的作用下。因此，从喷射部分23到起始原料存储部分21的空气的进入被防止了，使得可能按照与起始原料6的预定喷射量相对应的量，从进料器4向起始原料存储部分21提供起始原料6。
通过以预定的周期按上述方式施加电压，压电元件22产生振动以使粒状起始原料6被反复喷射。
这样，本实用新型的特征在于，具有流动性的起始原料随着压电材料的振动以粒状形式被喷射，然后被固化以获得调色剂。
在此之前，已有一种公知的喷雾干燥工艺，作为一种从具有流动性的起始原料生产调色剂的方法。喷雾干燥工艺包括使用高压气体喷射溶解在溶剂中用于生产调色剂的起始原料，以获得细碎的粉末作为调色剂。但是，该喷雾干燥工艺有如下问题。
换句话说，该喷雾干燥工艺涉及使用高压气体来喷射起始原料，因而很难精确地控制喷射条件。因此，该喷雾干燥工艺难于有效地生产具有期望形状和尺寸的粒状调色剂。而且，在喷雾干燥工艺中，通过喷射生产的颗粒尺寸的离散度很大(颗粒尺寸分布的宽度大)，使得颗粒的运动速度的离散度很大。因此，在喷出的起始原料被固化之前，喷出的颗粒发生碰撞和聚集，生产出不固定形状的粉末。于是，最终获得的调色剂颗粒的形状和尺寸的离散度有时会进一步增加。于是，通过喷雾干燥工艺获得的调色剂具有形状和尺寸上的较大的离散度，因此在颗粒的可充电性和定影性方面也具有较大的离散度并且整体上靠性较低。
相反地，在本实用新型中，起始原料是随着压电材料的振动产生的压力脉冲被一滴滴地间歇地喷出的，使得获得具有固定形状的调色剂成为可能，并比较容易使得这样生产的粒状调色剂具有很高的球形度(接近几何完全球形)。
而且，在本实用新型中，压电材料的频率、喷射部分的开口面积(喷嘴直径)、起始原料的温度和粘度、一滴起始原料的喷射量等能够被相对精确地控制，这使得将要生产的调色剂的形状和尺寸控制为期望值容易了。
在本实用新型中，使用了压电材料的振动，使得以预定的时间间隔喷射起始原料成为可能。因此，这样喷射的起始原料颗粒能够被有效地防止相互间的碰撞和聚集，使得与喷雾干燥方法相比，不容易形成不固定形状的粉末。
而且，通过控制一滴所喷射的起始原料的量、压电材料的频率等，调色剂等的生产量能够被容易、确定地控制。
在本实用新型中，从头部2喷射到固化部分3中的起始原料6的初始速度最好是从0.1米/秒到10米/秒、从2米/秒到8米/秒。当起始原料6的初始速度低于上面界定的下限时，调色剂的可生产性降低。另一方面，当起始原料6的初始速度超过上面界定的上限时，产生粒状调色剂9的球形度被降低的趋势。
从头部2喷出的起始原料6的粘度没有特别地限制，但最好是从1厘泊到1,000厘泊，更优选地从1厘泊到300厘泊。当起始原料6的粘度低于上面所界定的下限时，使得完全地控制喷出颗粒(粒状起始原料6)的尺寸困难了，有时增加了这样获得的调色剂颗粒9尺寸的离散度。相反地，当起始原料6的粘度超过上面所界定的上限时，作为结果的粒状材料具有增大的直径，产生了起始原料6的喷射速度降低、起始原料的喷射所消耗的能量增加的趋势。而且，具有急剧增加的粘度的起始原料6不能以小滴的形式被喷射。
一滴所喷射的起始原料的量没有特别地限制，但最好是从0.05pl到500pl，更优选地从0.1pl到50pl。通过将一滴所喷射的起始原料的量预定在上面所界定的范围内，最终获得的粒状调色剂9就能够具有适当的颗粒直径。
压电元件22的频率没有特别的限制，但最好是从10kHz到500MHz，更优选地从20kHz到200MHz。当压电元件22的频率低于上面所界定的下限时，调色剂的生产率下降。相反地，当压电元件22的频率超过上面所界定的上限时，粒状起始原料6的喷射不能连续，导致起始原料6一滴的尺寸被严重地分散。
具有所示结构的调色剂生产装置1具有多个头部2。起始原料6从这些头部2中的每一个喷射到固化部分3中。
头部2可以被安排成几乎同时喷射起始原料6。但是，最好被控制为至少两个相邻的头部在不同时间喷射起始原料6。在这种安排下，能够更加有效地防止从相邻头部2中喷出的起始原料6的颗粒在被固化之前相互间的碰撞或聚集。
如图1所示，调色剂生产装置1具有气流供应单元10。气流供应单元10被安排成使得它所供应的气体是以几乎一样的压力经过输送管101、从装备在头部2之间的气体注入喷嘴7被注入的。在这种方式下，从喷射部分23中间歇喷出的粒状起始原料6可以在以受控制的时间间隔被传送的同时被固化。结果是，这样喷射的粒状起始原料6的碰撞和聚集可以被更加有效地防止。
而且，通过从气体注入喷嘴7注入由气流供应单元10提供的气体，在固化部分3中能够形成基本上在一个方向(如图所示的向下的方向)的气流。当这样的气流形成时，粒状起始原料6(粒状调色剂9)能够在固化部分3中被有效地传送。
而且，当气体从气体注入喷嘴7被注入时，在从头部2中喷出的颗粒之间形成了气流幕，使得可能更有效地防止从相邻头部中喷出的颗粒的碰撞和聚集。
气流供应单元10还装备了热交换器11。在这种安排中，从气体注入喷嘴7注入的气体的温度能够被预先确定为一个期望值。换句话说，当起始原料6是溶液状态时，可以注入温度较高的气体。相反地，当起始原料6是熔融状态时，可以注入温度较低的气体。结果是，已经被喷射到固化部分3中的粒状起始原料6能够被有效地固化。
当装备有这样的气流供应单元10时，从喷射部分23等喷出的起始原料6的固化速度能够被容易地控制，例如，通过调节气流的供应量。
从气体注入喷嘴7注入的气体的温度依赖于起始原料6等所包含的树脂和溶剂的组成，但最好落在下面的范围内。
换句话说，当起始原料6为熔融状态时，从气体注入喷嘴7注入的气体的温度最好是从50℃到350℃，更优选地从100℃到300℃。在这种安排下，溶剂能够从起始原料6中被有效地去除，同时保持这样获得的粒状调色剂9的形状一致，使得进一步提高调色剂的生产率成为可能。
在起始原料6为熔融状态的情况下，从气体注入喷嘴7注入的气体的温度最好是从0℃到100℃，更优选地从5℃到50℃。在这种安排下，粒状起始原料6能够被冷却和固化，同时保持这样获得的粒状调色剂9的形状一致，使得进一步提高调色剂的生产率成为可能。
从头部2中喷出的粒状起始原料6，在固化部分3中被传送的同时被固化以形成粒状调色剂9。
固化部分3由圆柱状的外壳31构成。
粒状起始原料6可以通过从气体注入喷嘴7注入的气体固化，或者通过其他方式被固化。例如，设置在外壳31内部或外部的加热源或冷却源可以被用来固化起始原料6。或者，外壳31可以是在其中有加热介质或冷却介质通道的套筒。在从头部2中喷出的起始原料6是溶液状态的情况下，外壳31内部被置于减小的压力下以从起始原料6中去除溶剂，从而获得固化的粒状调色剂9。
粒状调色剂9的生产方法不限于上述的涉及从溶液状态的起始原料6中去除溶剂或熔融起始原料6的冷却和固化的方法。例如，在起始原料6包含树脂材料前体(例如，对应于上述树脂材料的单体、二聚体和低聚物)的情况下，粒状调色剂9可以通过涉及在固化部分3中进行聚合反应的方法来获得。
外壳31上连有用于施加电压给外壳31的电压供应单元8。通过允许电压供应单元8给外壳31的内表面施加与粒状起始原料6(粒状调色剂9)相同极性的电压，能够获得下面的结果。
通常，粒状调色剂带有正电或负电。因此，当材料被充电为与粒状调色剂极性不同时，粒状调色剂被静电吸引到带电材料的现象就会发生。相反地，当材料被充电为与粒状调色剂极性相同时，带电材料与粒状调色剂互相排斥，使得可能有效地防止上述粒状调色剂被吸引到带电的材料上的现象。因此，通过给外壳31的内表面施加一个与粒状起始原料6(粒状调色剂9)相同极性的电压，就能够有效地防止粒状起始原料6(粒状调色剂9)被吸引到外壳31的内表面上。在这种安排中，能够有效地防止不固定形状的粒状调色剂的产生，并且粒状调色剂9的回收效率能够被提高。
外壳31有一个缩径部分311，其内径如图1所示在回收部分5附近向下减小。缩径部分311的构造使得有效地回收粒状调色剂9成为可能。如前所述，从喷射部分23喷出的起始原料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附近几乎已经全部完成。于是，即使当颗粒在缩径部分311附近互相接触时，象聚集这样的问题几乎不发生。
然后，通过粒状起始原料6的固化获得的粒状调色剂9在回收部分5被回收。
这样获得的调色剂可以任意地进行多种处理，如分粒和外部添加。
分粒可以通过使用筛、空气分类器等来完成。
在外部添加中使用的外部添加剂的例子，包括无机材料如金属氧化物(例如，硅石、铝的氧化物、钛的氧化物、钛酸锶、氧化铈、氧化镁、氧化铬、二氧化钛、氧化锌、氧化铝、四氧化三铁)、氮化物(例如，氮化硅)和金属盐(例如，硫酸钙、碳酸钙、脂肪酸金属盐)的粒状材料，有机材料(例如，丙烯酸树脂、氟树脂、聚苯乙烯树脂、聚脂树脂、脂肪酸金属盐)和它们的组合物。
或者，可以用六甲基二硅胺烷(HMDS)、基于硅烷的偶联剂、基于钛酸的偶联剂、基于含氟硅烷偶联剂、硅树脂等对粒状材料进行表面处理，将获得的那些材料作为外部添加剂。
这样生产的本实用新型中的调色剂具有均一的形状和窄颗粒尺寸分布。特别地，在本实用新型中，能够获得具有基本球形形状的粒状调色剂。
详细地说，调色剂(粒状调色剂)最好具有不小于0.95，优选地不小于0.97，更优选地不小于0.98的平均圆形度R，如下面的公式(1)中所表述的。当平均圆形度R不小于0.95时，调色剂的转印效率能被进一步提高。
R＝L0/L1…(1)
其中，L1[μm]代表要测量的调色剂颗粒的投影的周长；L0代表与被测量调色剂颗粒的投影的面积相同的真实圆形的周长。
调色剂最好被设置成使得颗粒的颗粒直径的标准偏差不大于1.5μm，更优选地不大于1.0μm。当颗粒的颗粒直径的标准偏差不大于1.5μm时，可充电性、定影性等的离散度能够被显著减小，从而进一步增强调色剂整体上的可靠性。
这样获得的调色剂的基于重量的平均颗粒直径最好是从2μm到20μm，更优选地从4μm到10μm。当调色剂的平均颗粒直径低于上面所界定的下限时，调色剂颗粒不能被均一地充电并具有升高的对静电潜像载体(例如，感光器)表面的吸引力，有时增加了未被转印的剩余调色剂的量。相反地，当调色剂的平均颗粒直径超过上面所界定的上限时，调色剂形成的图像在它的轮廓上、尤其是在字母图像或光图样的显影中的再现性降低了。
尽管用于生产调色剂的装置和方法以及调色剂是根据本实用新型的第一个实施例描述的，但是本实用新型不局限于此。
例如，根据本实用新型的用于生产调色剂的装置的各构成零件都可以被其他任何具有相同功能的零件所代替，或者这些零件还可以包括其他构造。尽管第一实施是参照被安排成在向下和垂直方向喷射起始原料的结构进行描述的，但是，起始原料的喷射方向可以是向上和垂直、水平的方向等。或者，如图3所示，根据第二个实施例的装置中，起始原料6的喷射方向和来自气体注入喷嘴7的气体的注入方向可以基本上相互垂直。这种情况下，这样喷出的粒状起始原料6在受到气流作用时，将改变其运动方向。于是，粒状起始原料6在基本垂直于喷射部分23的喷射方向的方向上被传送。
[例子]
[1]调色剂的生产
(例1)
一种树脂溶液A和一种分散液B被制备出来。
<树脂溶液A>
向一个配有搅拌叶的可密封容器中，按重量计加入如下材料：98份聚酯树脂(酸值：26.2KOHmg/g；羟基数：12.2KOHmg/g；玻璃转变温度：62℃；下游流量计软化温度：104.8℃)，6份基于喹吖(二)酮的染料，以及100份丁酮。然后旋转搅拌叶，以获得树脂溶液A。
<分散液B>
向一个有氧化锆珠的可密封容器中，按重量计加入如下材料：2份水杨酸锌，3份巴西棕榈蜡，2份聚酯树脂，以及300份丁酮。然后，在该可密封容器中，将这些材料进行球磨分散1小时以获得分散液B。
然后，将这样制备的分散液B加入到这样制备的树脂溶液A中。然后，将混合物搅拌10分钟以获得一种均匀的品红溶液(分散液)作为调色剂的起始原料。这样获得的起始原料具有182厘泊的粘度。
然后，将这样获得的起始原料放到调色剂生产装置的进料器中，如图1和图2所示。再将进料器接收到的起始原料，通过计量泵加入到头部的起始原料存储部分中。然后，起始原料从喷射部分中被喷射到固化部分中。喷射部分是直径为25μm的圆形结构。
起始原料的喷射是在下面的条件下实现的：在头部的起始原料的温度为25℃，压电材料的频率是30kHz，从喷射部分喷射的起始原料的初始速度为3.5米/秒，从头部喷射的一滴起始原料的量被调节成4pl。起始原料的喷射也以这样一种方式被完成，即，使得在多个头部中至少相邻的头部在不同时间喷射起始原料。
在起始原料的喷射过程中，100℃的空气从气体注入喷嘴中以3米/秒的流速垂直向下注入。给固化部分的外壳施加一个电压，使得其内表面的电势为-200V。
然后，在固化部分被固化的粒状材料在一个旋流器中被回收。这样回收的粒状材料，其平均圆形度为0.985，其圆形度的标准偏差为0.007。粒状材料具有8.6μm的重量平均颗粒直径。重量平均颗粒直径的标准偏差为1.2。使用FPIA-2000型流式颗粒影像分析仪(图阿医疗有限责任公司生产)测量圆形度。测量在含水分散液中完成。圆形度R由下面的公式(1)所示：
R＝L0/L1……(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示与待测调色剂颗粒的投影具有相同面积的真实的圆的周长。
然后，向这样获得的按重量计的100份粒状材料中，加入按重量计的0.5份疏水的二氧化硅，以获得最终的调色剂。最终获得的调色剂的重量平均颗粒直径为8.7μm。
(例2)
制得了一种液体起始原料6，它含有分散于按重量计的100份熔融聚烯烃树脂中的按重量计的6份基于喹吖(二)酮的染料和按重量计的2份水杨酸锌。这样获得的起始原料具有在120℃下210厘泊的粘度。
然后，将这样获得的起始原料加入到调色剂生产装置的进料器中，如图1和图2所示。再将进料器接收到的起始原料，通过计量泵加入到头部的起始原料存储部分中。然后，起始原料从喷射部分中被喷射到固化部分中。喷射部分是直径为25μm的圆形结构。
起始原料的喷射是在下面的条件下实现的：在头部的起始原料的温度为120℃，压电材料的频率是1MHz，从喷射部分喷射的起始原料的初始速度为3米/秒，从头部喷射的一滴起始原料的量被调节成2pl。起始原料的喷射也以这样一种方式被完成，即，使得在多个头部中至少相邻的头部在不同时间喷射起始原料。
在起始原料的喷射过程中，10℃的空气从气体注入喷嘴中以3米/秒的流速垂直向下注入。给固化部分的外壳施加一个电压，使得其内表面的电势为-200V。
然后，在固化部分被固化的粒状材料在一个旋流器中被回收。这样回收的粒状材料，其平均圆形度为0.992，其圆形度的标准偏差为0.006。粒状材料具有8.9μm的重量平均颗粒直径。重量平均的颗粒直径的标准偏差为1.1。使用FPIA-2000型流式颗粒影像分析仪(图阿医疗有限责任公司生产)测量圆形度。测量在含水分散液中完成。圆形度R由下面的公式(1)所示：
R＝L0/L1……(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示与待测调色剂颗粒的投影具有相同面积的真实的圆的周长。
然后，向这样获得的按重量计的100份粒状材料中，加入按重量计的0.5份疏水的二氧化硅，以获得最终的调色剂。最终获得的调色剂的重量平均颗粒直径为9.0μm。
[2]评价
这样获得的多种调色剂，每一种都进行调色剂颗粒的平均圆形度、转印效率、定影温度范围、耐久性和成雾性的评价。
[2.1]调色剂颗粒的平均圆形度
在多种例子和比较性实例中所生产的调色剂，每一种都测定了平均圆形度R。使用FPIA-2000型流式颗粒影像分析仪(图阿医疗有限公司生产)测定圆形度。测量在含水分散液中进行。圆形度R由下面的公式(1)所示：
R＝L0/L1……(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示与待测调色剂颗粒的投影具有相同面积的真实的圆的周长。
[2.2]转印效率的测定
使用LP-2000C型激光彩色打印机(精工爱普生公司生产)，在上述不同例子中生产的调色剂的转印效率按照下述方法评价。
感光器上已经显影(转印前)的调色剂以及感光器上转印后(打印后)的调色剂，用不同的取样带进行取样，然后分别测定重量。获得的(Wb-Wa)×100/Wb的值被定义为转印效率，其中Wb[克]表示转印前感光器上调色剂的重量，Wa[克]表示感光器上转印后调色剂的重量。
[2.3]耐久性
在上面多种例子和比较性实例中所生产的调色剂，每一种都被装在LP-2000C型激光彩色打印机(精工爱普生公司生产)的墨盒中。然后，这些墨盒中的每一个都要打印5,000张以上的纸。第4901张到第5000张印刷品上的图像，均按照下述的四步标准进行评价：
E(优秀)：在图像上观察不到条痕或扰动；
G(良好)：在图像上只有很少的条痕或扰动，或者根本观察不到；
F(不合格)：在图像上能观察到一些条痕或扰动；
P(较差)：在图像上能观察到明显的条痕或扰动。
这些数据列在下面的表1中，给出了基于重量的粒状调色剂颗粒圆形度的标准偏差、调色剂颗粒的平均颗粒直径以及颗粒直径的标准偏差。
表1
  平均圆形度   圆形度标准偏差 平均颗粒直径[μm] 颗粒直径标准偏差[μm]     转印效率[％]   耐久性评价
例1   0.985   0.007     8.6     1.2     99.2     E
例2   0.992   0.006     9.0     1.1     99.6     E
从表1中可以看出，本实用新型中的调色剂具有大的圆形度和窄的颗粒尺寸分布。而且，本实用新型的所有调色剂在转印效率和耐久性上都是优秀的，没有图像密度、背景染色、转印和定影方面的问题。因此，获得了在打印区域附近具有高清晰度、并且密度均匀的印刷品。
在使用喷雾干燥工艺的情况下，即使将如气体注入压力、起始原料温度等多种条件预设为最佳，所得到的粒状调色剂通常具有约0.97的圆形度、约0.04的圆形度标准偏差和约2.7μm的标准颗粒直径偏差。
除了染色剂不是用基于喹吖(二)酮染料，而是分别使用C.I染料蓝15:3，C.I染料黄93和碳黑之外，调色剂以与多个例子中相同的方法制备。然后，这些调色剂中的每一个都用上述的方式进行评价。其结果与上述多个例子的结果相似。
接下来，下面将参照图1和图4对依照第三个实施例的用于生产调色剂的装置1作详细描述。除了头部2的结构以外，该实施例的装置1与第一个实施例的装置1相同。
该头部2具有一个用于存储起始原料6的起始原料存储部分21、一个用于产生压力脉冲的压电元件22、一个用于会聚压力脉冲的声透镜(凹透镜)23和一个用于通过这样会聚的压力脉冲喷射起始原料6的喷射部分123。
起始原料存储部分21存储具有流动性的起始原料6。起始原料6可以是至少部分组分溶解在溶剂中的(以下简称为”溶液状态”)或者至少部分组分是熔融的(以下简称为”熔融状态”)。
压电元件22包括按下面的顺序依次层叠的一个低电极(第一电极)221、一种压电材料222和一个高电极(第二电极)223薄片。压电元件22运行如下。
当没有来自压电元件驱动电路(未示出)的预定喷射信号供应给压电材料222时，也就是说，当没有电压施加在压电元件22的低电极221和高电极223之间时，压电材料222不显示变形。相反地，当来自压电元件驱动电路的预定喷射信号供应到压电元件22时，也就是说，当在压电元件22的低电极221和高电极223之间施加了预定电压时，压电材料222显示出一些变形，产生一个压力脉冲(振动能量)。因此，压电材料22起到了振动源的作用，因而是一个压力脉冲源。
压电元件22产生的压力脉冲(振动能量)被传送给声透镜26，然后压力脉冲通过声透镜被会聚在压力脉冲会聚部分25。
起始原料存储部分21中的起始原料6通过这样会聚的压力脉冲从喷射部分123被喷射到固化部分3中。
通过以预定时间间隔施加电压，压电元件22振动使得粒状起始原料6被反复地喷射。
这样，第三个实施例的特征在于，具有流动性的起始原料通过由压电元件产生、然后被声透镜会聚的压力脉冲(振动能量)被喷射。
在该实施例中，起始原料通过压电材料的振动产生的压力脉冲被一滴滴地间歇喷射，使得有可能获得具有稳定形状的调色剂，并相对容易地使这样生产的粒状调色剂具有较高的球形度(接近几何上的完全球体)。
特别地，本实用新型第三个实施例涉及到使用通过声透镜26会聚的压力脉冲来喷射起始原料6，这样能够有效使用来自压电元件22的振动能量作为喷射起始原料6的能量。结果是，存储在起始原料存储部分21中的起始原料6，即使它具有相对高的粘度，也一定能够从喷射部分123被喷射出来。而且，存储在起始原料存储部分21的起始原料6，即使它具有相对高的内聚力(表面张力)，也能够以粒状液滴的形式被喷射，使得有可能容易和确定地将最终获得的粒状调色剂9的颗粒直径控制到一个相对小的值。
这样，第三个实施例允许采用具有相对高的粘度和内聚力的材料作为起始原料6，显著提高了材料的选择度，因此使得容易获得具有期望性能的调色剂。
在该实施例中，压电材料的频率、声透镜的孔径和焦距、材料的温度和粘度、一个液滴喷射的起始原料的量等能够被相对准确地控制，使得容易将最终获得的调色剂的形状和尺寸控制到期望值。
在第三个实施例中，使用了压电材料的振动，使得可能以预定的时间间隔喷射起始原料。因此，能够有效地防止这样喷射的起始原料的颗粒彼此碰撞和聚集，与使用喷雾干燥方法相比，不容易形成不固定形状的粉末。
而且，通过控制一滴液滴喷射的起始原料的量、压电材料的频率等，调色剂的生产量等可以被容易、确定地控制。
在第三个实施例中，压电元件22的频率没有具体限制，但是优选为从10kHz到500MHz，更优选为从20kHz到200MHz。当压电元件22的频率降低到以上给出的下限，调色剂的生产率降低。相反，当压电元件22的频率超过以上给出的上限，粒状起始原料6的喷射不能连续，导致起始原料的一滴液滴的尺寸严重地分散。
在所示结构中，这样设置声透镜26，即，使得在喷射部分123附近(在存储在起始原料存储部分21中的起始原料6的液面附近)形成一个焦点。在这种安排下，来自压电元件22的振动能量能够被更有效地利用作为喷射起始原料6的能量。结果是，存储在起始原料存储部分21中的起始原料6，即使具有相对高的粘度，也一定能够从喷射部分123被喷射出来。
喷射部分123的形状没有具体限制，但是优选为基本上是圆形的。在这种安排下，起始原料6和这样喷射的粒状调色剂9的球度能够被提高。
而且，在第三个实施例中，即使当喷射部分123的面积(开口面积)较大，将被喷射的起始原料6的尺寸也能够比较小以便被这样会聚的压力脉冲喷射出来。换句话说，即使在期望将最终获得的粒状调色剂9的颗粒直径预定为相对较小的时候，喷射部分123的面积也能够被增大。这样，即使当起始原料6具有较高的粘度，也能够更加有效地防止在喷射部分123发生堵塞。
如果喷射部分123基本上是圆的，那么它的直径(喷嘴直径)最好是从5μm到500μm，更优选地从10μm到200μm。当喷射部分123的直径低于上面所界定的下限时，堵塞就很容易发生，有时会增加这样喷射的起始原料6尺寸的离散度。相反地，当喷射部分123的直径超过上面所界定的上限时，起始原料存储部分21内的负压和喷嘴的表面张力之间的一些关系，可能导致这样喷射的起始原料6包含气泡。
从头部2喷射到固化部分3中的起始原料6的初始速度最好是从从0.1米/秒到10米/秒，从2米/秒到8米/秒。当起始原料6的初始速度低于上面所界定的下限时，调色剂的生产率降低。另一方面，当起始原料6的初始速度超过上面所界定的上限时，就会产生粒状调色剂9的球形度降低的趋势。
从头部2喷射的起始原料6的粘度没有特别的限制，但是最好是从1厘泊到1000厘泊，更优选地从1厘泊到300厘泊。当起始原料6的粘度低于上面所界定的下限时，使得难于完全地控制喷出的颗粒(粒状起始原料6)的尺寸，有时会增加这样获得的调色剂颗粒9尺寸的离散度。相反地，当起始原料6的粘度超过上面所界定的上限时，最终得到的粒状材料具有增大的直径，产生起始原料6的喷射速度降低、喷射起始原料所消耗的能量增加的趋势。而且，具有急剧增加粘度的起始原料6不能以小滴的形式被喷射。
一滴液滴喷射的起始原料6的量没有特别的限制，但是最好是从0.05pl到500pl，更优选地从0.1pl到50pl。通过将一滴液滴喷射的起始原料6的量预定在上面界定的范围内，最终获得的粒状调色剂9就能够具有适当的颗粒直径。
具有所示结构的调色剂生产装置1具有多个头部2。粒状起始原料6从这些头部2中的每一个被喷射到固化部分3中。
头部2可以被安排成几乎同时喷射起始原料6。但是，头部最好被调节为使得至少两个相邻的头部在不同时间喷射起始原料6。在这种安排下，能够更加有效地防止从相邻头部2中喷出的起始原料6的颗粒在固化之前相互碰撞或聚集。
如图4所示，调色剂生产装置1有一个气流供应单元10。该气流供应单元10被安排成使得它所供应的气体，经过输送管101、从位于头部2之间的气体注入喷嘴7中以几乎一样的压力被注入。在这种方式下，从喷射部分123间歇喷出的粒状起始原料6，能够在以受控制的时间间隔被传送的同时被固化。结果是，可以更加有效地防止这样喷出的粒状起始原料6的碰撞和聚集。
而且，通过从气体注入喷嘴7注入由气流供应单元10供给的气体，能够在固化部分3中形成一个基本在一个方向(如图中所示的向下的方向)上的气流。当这个气流形成时，粒状起始原料6(粒状调色剂9)可以在固化部分3中被更加有效地传送。
而且，当气体从气体注入喷嘴7中注入时，在从头部2中喷出的颗粒之间就形成了一个气流幕，使得可能更加有效地防止从相邻的头部中喷出的颗粒的碰撞和聚集。
气流供应单元10也具有热交换器11。在这种安排下，从气体喷嘴8中喷射出的气体的温度可以被预先界定为一个期望值。换句话说，在起始原料6是溶液状态的时候，就可以注入相对较高温度的气体。相反地，在起始原料6是熔融状态的时候，就可以注入相对较低温度的气体。结果是，被喷射进入固化部分3的粒状的起始原料6，可以被有效地固化。
在设置了这样一个气流供应单元10的情况下，从喷射部分123等喷出的起始原料6的固化速度就可以被容易地控制，例如，通过调节气流的供给量。
从喷嘴7中喷出的气体温度依赖于起始原料6中包含的树脂和溶剂的组成，但是最好落在下面的范围内。
换句话说，在起始原料6是熔融状态的时候，从喷嘴7中喷出的气体温度最好在50℃到350℃之间，在100℃到300℃之间则更好。在这种安排下，溶剂可以从起始原料6中被有效地除去，同时保持这样获得的粒状调色剂9的形状均一，使得进一步提高调色剂的生产率成为可能。
在起始原料6是熔融状态的情况下，从喷嘴7中喷出的气体温度最好在0℃到100℃之间，在5℃到50℃之间则更好。在这种安排下，粒状起始原料6可以被冷却和固化，同时保持这样获得的粒状调色剂9的形状均一，使得进一步提高调色剂的生产率成为可能。
从头部2中喷出的粒状起始原料6，在固化部分3中被传送的同时被固化，以形成粒状调色剂9。
固化部分3由圆柱状的外壳31形成。
粒状起始原料6可以通过从气体喷嘴7中注入的气体固化，或者可以通过其他方法固化。例如，可以用设置在外壳31内部或外部的一个加热源或者冷却源来固化起始原料6。或者，外壳31可以是一种在其中有热传导介质或冷却介质的套筒。在从头部2中喷出的起始原料6是溶液状态的情况下，外壳31内部处于降低的压力下，以从起始原料6去除溶剂，从而获得固化的粒状调色剂9。
粒状调色剂9的生产方法，不限于上述的涉及从溶液状态的起始原料6中去除溶剂或者对熔融状态的起始原料6的冷却和固化的方法。例如，在起始原料6包含一种树脂材料前体(例如，相应于上述树脂材料的单体、二聚物和齐聚物)的情况下，粒状调色剂9就可以通过一种涉及在固化部分3中进行聚合反应的方法来获得。
一个电压供给单元8被连接到外壳31上，以给外壳31施加电压。通过允许电压供给单元8给外壳31内表面施加一个与粒状起始原料6(粒状调色剂9)的极性相同的电压，就可以获得下面的结果。
通常，粒状调色剂是带正电或者负电的。因此，当材料被充电为与粒状调色剂极性不同时，就会发生粒状调色剂被静电吸引到带电材料上的现象。相反的，当材料被充电为与粒状调色剂极性相同时，带电材料就与粒状调色剂互相排斥，使得可能有效地防止上述现象，即调色剂被吸引到带电材料上的现象的发生。因此，通过给外壳31内表面施加一个与粒状起始原料6(粒状调色剂9)的极性相同的电压，就可以有效地防止起始原料6(粒状调色剂9)被吸引到外壳31的内表面上。在这种安排下，就可以有效地防止不固定形状的粒状调色剂的生产，并且粒状调色剂9的回收率可以被提高。
外壳31在回收部分5附近有一个缩径部分311，其内径向下逐渐缩小，如图1中所示。缩径部分311的设置使得有效回收粒状调色剂9成为可能。如前所述，从喷射部分123中喷出的起始原料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附近几乎全部完成。这样，即使粒子在缩径部分311附近彼此接触，如聚集这样的问题也几乎不会发生。
通过粒状起始原料6的固化获得的粒状调色剂9，然后被回收部分5回收。
这样获得的粒状调色剂可以任意进行多种处理，如分粒和外部添加。
分粒可以通过使用筛、空气分类器或者类似的装置完成。
在外部添加中使用的外部添加剂的例子，包括无机材料的粒状材料，无机材料包括如金属氧化物(例如，硅石、氧化铝、氧化钛、钛酸锶、氧化铈、氧化镁、氧化铬、二氧化钛、氧化锌、氧化铝、四氧化三铁)，氮化物(例如，氮化硅)和金属盐(例如，硫酸钙、碳酸钙、脂肪酸金属盐)，有机材料(例如，丙烯酸树脂、氟树脂、聚苯乙烯树脂、聚脂树脂、脂肪酸金属盐)和它们的组合物。
或者，将粒状材料用六甲基二硅胺烷(HMDS)、基于硅烷的偶联剂、基于钛酸的偶联剂、基于含氟硅烷的偶联剂、硅树脂等进行表面处理，将所获得的材料作为外部添加剂。
这样生产的本实用新型中的调色剂，具有一致的形状和窄颗粒尺寸分布。特别地，在本实用新型中，可以获得具有基本球形形状的粒状调色剂。
详细地说，调色剂(粒状调色剂)最好具有不小于0.95，优选不小于0.97，更优选地不小于0.98的平均圆形度R，如下面的公式(1)中所表述的。当平均圆形度R不小于0.95的时候，调色剂的转印效率可以被进一步提高。
R＝L0/L1…(1)
其中，L1[μm]代表要测量的调色剂颗粒投影图像的周长；L0代表与要测量的调色剂颗粒的投影图像有相同面积的真实圆形的周长。
调色剂最好被设置成使得颗粒的颗粒直径的标准偏差不大于1.5μm，更优选地不大于1.0μm。当颗粒的颗粒直径的标准偏差不大于1.5μm时，可充电性、定影性等的离散度可以被显著地减小，从而进一步增强了调色剂作为整体的可靠性。
这样获得的调色剂的基于重量的平均颗粒直径最好是从2μm到20μm，更优选地从4μm到10μm。当调色剂的平均颗粒直径低于上面所界定的下限时，调色剂颗粒不能被均一充电，并且具有升高的对静电潜影载体(例如，感光器)表面的吸引力，有时增加了未被转印的剩余调色剂的量。相反，当调色剂的平均颗粒直径超过上面所界定的上限时，调色剂形成的图像在它的轮廓线上，尤其是在字母图像或光图像的显影中，其再现性就降低了。
例如，根据这些实施例的用于生产调色剂的装置的许多构成零件，可以被任何具有相同功能的其他零件所代替，或者还可以包括其他构造。尽管上述实施例是参考被安排成在向下和垂直方向上喷射粒状起始原料的结构进行描述的，但是起始原料的喷射方向可以是向上和垂直方向、水平方向等的任何一种。或者，根据第七个实施例，如图8所示，在装置1中，起始原料6的喷射方向和从气体注入喷嘴7注入气体的方向，可以基本上互相垂直。在这种情况下，这样喷出的粒状起始原料6，当被气流作用时，就改变了其运动方向。这样，粒状起始原料6基本上在垂直于喷射部分123的喷射方向上被传送。
虽然实施例是参照将凹透镜作为声透镜的结构进行描述的，但是声透镜并不限于此。这样的声透镜，可以使用菲涅耳透镜、电子扫描透镜或其它类似透镜。
虽然以上实施例是参照将调色剂的起始原料6放置在声透镜26和喷射部分123之间的结构进行描述的，但是，在第四个到第六个实施例的装置中，如图5到图7所示，在声透镜26和喷射部分123之间设置了具有向喷射部分123会聚的形状的变窄构件12。在这些安排下，可以帮助由压电单元22产生的压力脉冲(振动能量)的会聚，使得更有效地使用由压电单元22产生的压力脉冲成为可能。
[例子]
[1]调色剂的生产
(例3)
一种树脂溶液A和一种分散液B的制备。
<树脂溶液A>
向一个配有搅拌叶的可密封容器中，按重量计加入如下材料：98份聚酯树脂(酸值：26.2KOHmg/g；羟基数：12.2KOHmg/g；玻璃转变温度：62℃；下游流量计软化温度：104.8℃)，6份基于喹吖(二)酮的染料，以及100份丁酮。然后旋转搅拌叶，以获得树脂溶液A。
<分散液B>
向一个有氧化锆珠的可密封容器中，按重量计加入如下材料：2份水杨酸锌，3份巴西棕榈蜡，2份聚酯树脂，以及300份丁酮。然后，在该可密封容器中，将这些材料进行球磨分散1小时以获得分散液B。
然后，将这样制备的分散液B加入到这样制备的树脂溶液A中。然后，将混合物搅拌10分钟以获得一种均匀的品红溶液(分散液)作为调色剂的起始原料。这样获得的起始原料具有182厘泊的粘度。
然后，将这样获得的起始原料放到调色剂生产装置的进料器中，如图1和图6所示。再将进料器接收到的起始原料，通过计量泵加入到头部的起始原料存储部分中。然后，起始原料从喷射部分中被喷射到固化部分中。所使用的声透镜孔径(有效孔径)150μm，F值(用透镜的有效孔径[μm]除焦距[μm]获得的值)1.5，在喷射部分附近形成焦点。喷射部分是直径为85μm的圆形形状。
起始原料的喷射是在下面的条件下实现的：在头部的起始原料的温度为25℃，压电材料的频率是1.5kHz，从喷射部分喷射的起始原料的初始速度为6.2米/秒，从头部喷射的一滴起始原料的量被调节成0.5pl。起始原料的喷射也以这样一种方式被完成，即，使得在多个头部中至少相邻的头部在不同时间喷射起始原料。
在起始原料的喷射过程中，100℃的空气从气体注入喷嘴中以6.5米/秒的流速垂直向下注入。给固化部分的外壳施加一个电压，使得其内表面的电势为-200V。
然后，在固化部分被固化的粒状材料在一个旋流器中被回收。这样回收的粒状材料，其平均圆形度为0.985，其圆形度的标准偏差为0.007。粒状材料具有8.6μm的重量平均颗粒直径。重量平均的颗粒直径的标准偏差为1.2。使用FPIA-2000型流式颗粒影像分析仪(图阿医疗有限责任公司生产)测量圆形度。测量在含水分散液中完成。圆形度R由下面的公式(1)所示：
R＝L0/L1……(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示与待测调色剂颗粒的投影具有相同面积的真实的圆的周长。
然后，向这样获得的按重量计的100份粒状材料中，加入按重量计的0.5份疏水的二氧化硅，以获得最终的调色剂。最终获得的调色剂的重量平均颗粒直径为8.6μm。
(例4)
制得了一种液体起始原料6，它含有分散于按重量计的100份熔融聚烯烃树脂中的按重量计的6份基于喹吖(二)酮的染料和按重量计的2份水杨酸锌。这样获得的起始原料具有在120℃下210厘泊的粘度。
然后，将这样获得的起始原料加入到调色剂生产装置的进料器中，如图1和图4所示。再将进料器接收到的起始原料，通过计量泵加入到头部的起始原料存储部分中。然后，起始原料从喷射部分中被喷射到固化部分中。所使用的声透镜孔径(有效孔径)为300μm，F值为1.0，在喷射部分附近形成焦点。喷射部分是直径为120μm的圆形形状。
起始原料的喷射是在下面的条件下实现的：在头部的起始原料的温度为120℃，压电材料的频率是150MHz，从喷射部分喷射的起始原料的初始速度为3.8米/秒，从头部喷射的一滴起始原料的量被调节成0.5pl。起始原料的喷射也以这样一种方式被完成，即，使得在多个头部中至少相邻的头部在不同时间喷射起始原料。
在起始原料的喷射过程中，10℃的空气从气体注入喷嘴中以4米/秒的流速垂直向下注入。给固化部分的外壳施加一个电压，使得其内表面的电势为-200V。
然后，在固化部分被固化的粒状材料在一个旋流器中被回收。这样回收的粒状材料，其平均圆形度为0.992，其圆形度的标准偏差为0.006。粒状材料具有8.9μm的重量平均颗粒直径。重量平均的颗粒直径的标准偏差为1.1。使用FPIA-2000型流式颗粒影像分析仪(图阿医疗有限责任公司生产)测量圆形度。测量在含水分散液中完成。圆形度R由下面的公式(1)所示：
R＝L0/L1……(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示与待测调色剂颗粒的投影具有相同面积的真实的圆的周长。
然后，向这样获得的按重量计的100份粒状材料中，加入按重量计的0.5份疏水的二氧化硅，以获得最终的调色剂。最终获得的调色剂的重量平均颗粒直径为9.0μm。
(例5)
用与例3中相同的方式生产调色剂，除了调色剂生产装置的头部具有一个如图5所示的变窄构件。
在固化部分被回收的粒状材料，其平均圆形度为0.992，其圆形度的标准偏差为0.007。粒状材料具有8.6μm的重量平均颗粒直径。重量平均的颗粒直径的标准偏差为0.9。使用FPIA-2000型流式颗粒影像分析仪(图阿医疗有限责任公司生产)测量圆形度。测量在含水分散液中完成。圆形度R由下面的公式(1)所示：
R＝L0/L1……(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示与待测调色剂颗粒的投影具有相同面积的真实的圆的周长。
最终获得的调色剂具有基于重量的8.7μm的平均颗粒直径。
[2]评价
对这样获得的多种调色剂分别进行调色剂颗粒的平均圆形度、转印效率、定影温度范围、耐久性和成雾性评价。
[2.1]调色剂颗粒的平均圆形度
在多种例子和比较性实例中所生产的调色剂，每一种都测定了平均圆形度R。使用FPIA-2000型流式颗粒影像分析仪(图阿医疗有限公司生产)测定圆形度。测量在含水分散液中进行。圆形度R由下面的公式(1)所示：
R＝L0/L1……(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示与待测调色剂颗粒的投影具有相同面积的真实的圆的周长。
[2.2]转印效率的测定
使用LP-2000C型激光彩色打印机(精工爱普生公司生产)，在例3到例5中生产的调色剂的转印效率按下述方法评价。
感光器上已经显影(转印前)的调色剂以及感光器上转印后(打印后)的调色剂，用不同的取样带进行取样，然后分别测定重量。获得的(Wb-Wa)×100/Wb的值被定义为转印效率，其中Wb[克]表示转印前感光器上调色剂的重量，Wa[克]表示感光器上转印后调色剂的重量。
[2.3]耐久性
在多种例子和多种比较性实例中所生产的调色剂，每一种都被装在LP-2000C型激光彩色打印机(精工爱普生公司生产)的墨盒中。然后，这些墨盒中的每一个都要打印5,000张以上的纸。第4901张到第5000张印刷品上的图像，均按照下述的四步标准进行评价：
E(优秀)：在图像上观察不到条痕或扰动；
G(良好)：在图像上只有很少的条痕或扰动，或者根本观察不到；
F(不合格)：在图像上能观察到一些条痕或扰动；
P(较差)：在图像上能观察到明显的条痕或扰动。
这些数据列在下面的表2中，给出了粒状调色剂颗粒圆形度的标准偏差、调色剂颗粒的平均颗粒直径以及颗粒直径的标准偏差。
表2
 平均圆形度  圆形度标准偏差   平均颗粒直径[μm]   颗粒直径标准偏差[μm]   转印效率[％]   耐久性评价
例3  0.985  0.007   8.6   1.2   99.5   E
例4  0.992  0.006   8.9   1.1   99.6   E
例5  0.992  0.007   8.6   0.9   99.8   E
从表2中可以看出，本实用新型中的调色剂具有大的圆形度和窄的颗粒尺寸分布。而且，本实用新型的所有调色剂在转印效率和耐久性上都是优秀的，没有图像密度、背景染色、转印和定影方面的问题。因此，获得了在打印区域附近具有高清晰度、并且密度均匀的印刷品。
在使用喷雾干燥工艺的情况下，即使将如气体注入压力、起始原料温度等多种条件预设为最佳，所得到的粒状调色剂通常具有约0.97的圆形度、约0.040的圆形度标准偏差和约2.7μm的标准颗粒直径偏差。
除了染色剂不是用基于喹吖(二)酮染料，而是分别使用C.I染料蓝15:3，C.I染料黄93和碳黑之外，调色剂以与多个例子中相同的方法制备。然后，这些调色剂中的每一个都用上述的方式进行评价。其结果与上述多个例子的结果相似。
一种调色剂生产装置，以与例5中相同的方式生产出来，除了头部具有一个如图6和图7所示的结构。使用这种调色剂生产装置，以与例5中相同的方式制备调色剂。这样获得的调色剂然后以上述的相同的方式被评价。这样获得的结果与例子的结果相似。
一种调色剂生产装置，以与例4中相同的方式生产出来，除了头部具有一个如图5到图7所示的结构。使用该调色剂生产装置，以与例4中相同的方式制备调色剂。这样获得的调色剂然后以上述的相同的方式被评价。这样获得的结果与例子的结果相似。
接下来，参考图1和图9对根据本实用新型的第八个实施例的用于生产调色剂的装置1进行详细描述。除了头部2的构造外，本实施例的装置1与第一个实施例的装置相同。
头部2有起始原料存储部分321、加热元件322和喷射部分323。
起始原料存储部分321是圆柱形的，在其内部存储具有流动性的起始原料6。起始原料6可以是有至少部分成份溶解在溶剂中的溶液状态(以下简称“溶液状态”)，或者可以是至少部分成份是熔融的(以下简称“熔融状态”)。
加热元件322具有在电压施加下产生热能的功能。由加热元件322产生的热能导致存储在起始原料存储部分321中的起始原料6被快速地加热并猛烈沸腾，在起始原料存储部分321中产生气泡312。
在起始原料存储部分321中产生的气泡312的体积变化导致存储在起始原料存储部分321中的起始原料6从喷射部分323被喷射到固化部分3中。
在起始原料存储部分321和加热元件322之间装备有保护膜324，用于防止起始原料6和加热元件322之间的直接接触。
喷射部分323的形状没有特别地限制，但最好基本上是圆形的。在这种安排下，这样喷射的起始原料6和粒状调色剂9的球形度能够被提高。
如果喷射部分323基本上是圆形的，那么其直径(喷嘴直径)最好是从5μm到500μm，更优选地从10μm到200μm。当喷射部分323的直径低于上面所界定的下限时，在喷射部分323附近很容易发生堵塞。相反地，当喷射部分323的直径超过上面所界定的上限时，就难于控制这样喷射的起始原料6的液滴尺寸。
通过热能的反复产生，在起始原料存储部分321中的气泡312的体积随着时间改变(气泡312在起始原料存储部分321中间歇地产生)，使得粒状起始原料6从起始原料存储部分321中被反复喷射。
如上所述，该实施例的特征在于，具有流动性的起始原料随着在起始原料中由加热元件产生的热能产生的气泡的体积变化，以粒状形式被喷射，然后被固化。
本实施例涉及导致在起始原料存储部分中的气泡的体积随时间变化(在起始原料存储部分中的气泡的间断产生)的热能的反复产生，这允许起始原料被一滴一滴地间断喷射，使得可能获得具有固定形状的调色剂，并相对容易地使得这样生产的粒状调色剂具有较高的球形度(接近几何完全球体)。
而且，在这个实施例中，由加热元件产生热能的周期、喷射部分的开口面积(喷嘴直径)、起始原料的温度和粘度、一滴液滴喷射的起始原料的量等能够被相对精确地控制，使得将最终获得的调色剂的形状和尺寸控制到期望值容易了。
此外，该实施例涉及加热元件产生的热能的使用。因此，通过适当地控制热能的产生周期，起始原料能以预定的时间间隔被喷射。在这种方式中，能有效地防止这样喷射的颗粒的碰撞和聚集，与使用相关技术的喷雾干燥工艺相比，不容易形成不固定形状的粉末。
而且，通过适当地控制一滴液滴喷射的起始原料的量、热能的产生周期等，调色剂的生产量等能够被容易、确定地控制。
前述热能的产生可以通过任何方法完成，但是最好通过给加热元件322施加交流电压完成。通过施加交流电压来产生热能，能够容易和精确地控制气泡312的产生周期和气泡312的体积随时间的变化。结果是，能精确地控制调色剂的生产量、粒状调色剂9的尺寸等。
在施加交流电压来产生热能的情况下，施加到加热元件322上的交流电压的频率没有特别的限制，但是最好是从1到50kHz，更优选地从5到30kHz。当交流电压的频率低于上面所界定的下限时，调色剂的产率降低了。相反，当交流电压的频率超过上面所界定的上限时，粒状起始原料6的喷射不连续，导致一滴起始原料6的尺寸被严重地分散。
从头部2喷射到固化部分3地起始原料6的初始速度最好是从0.1米/秒到10米/秒，从2米/秒到8米/秒。当起始原料6的初始速度低于上面所界定的下限时，调色剂的生产率降低。另一方面，当起始原料6的初始速度超过上面所界定的上限时，产生粒状调色剂9的球形度降低的趋势。
从头部2喷射的起始原料6的粘度没有特别的限制，但是最好是从1厘泊到1,000厘泊，更优选地从1厘泊到300厘泊。当起始原料6的粘度低于上面所界定的下限时，使得完全地控制所喷射的颗粒(粒状起始原料6)的尺寸困难了，有时增加了这样获得的颗粒9尺寸的离散度。相反，当起始原料6的粘度超过上面所界定的上限时，所谓的“空白发射”，即在将被喷射的起始原料6之前喷射气泡可能会容易地发生，使得难于控制最终获得的调色剂9的尺寸和形状以及调色剂的产量。
一滴液滴喷射的起始原料6的量没有特别的限制，但是最好是从0.05pl到500pl，更优选地从0.1pl到50pl。通过将一滴液滴喷射的起始原料的量预定在上面界定的范围内，最终获得的粒状调色剂9能够具有恰当的颗粒直径。
具有所示结构的调色剂生产装置1具有多个头部2。起始原料6从这些头部2中的每一个被喷射到固化部分3中。
头部2可以被设置成几乎同时地喷射起始原料6。但是，最好控制成使至少两个相邻的头部在不同的时间喷射起始原料6。在这种设置中，能更有效地防止从相邻头部2中喷射的起始原料6的颗粒在固化之前相互碰撞或聚集。
如图1所示，调色剂生产装置1具有气流供应单元10。气流供应单元10被安排成使得它所供应的气流通过输送管101、从设置在头部2之间的注入喷嘴7以几乎一样的压力被注入。在这种方式中，从喷射部分323中间断喷射的粒状起始原料6，能够在以受控的间隔被传送的同时被固化。结果是，可以更加有效地防止这样被喷射的粒状起始原料6的碰撞和聚集。
而且，通过从气体注入喷嘴307注入由气流供应单元10供应的气体，在固化部分3中能够形成基本在一个方向上(如图所示的向下的方向)的气流。当这个气流形成时，粒状起始原料6(粒状调色剂9)在固化部分3中可以被更加有效地传送。
而且，当气体从气体注入喷嘴307被注入时，在头部2喷射的颗粒之间形成了气流幕，使得可能更加有效地防止从相邻头部喷射的颗粒的碰撞和聚集。
气流供应单元10也可以配备热交换器11。在这种安排中，从气体注入喷嘴7中注入的气流的温度能被预定为一个期望值。换句话说，当起始原料6为溶液状态时，可以注入温度较高的气体。相反，当起始原料6为熔融状态时，可以注入温度较低的气体。结果是，被喷射进入固化部分3中的粒状起始原料6能够被有效地固化。
当配备这样的气流供应单元10时，从喷射部分323等喷出的起始原料6的固化速度能够被容易地控制，例如，通过调节气流的供应量。
从气体注入喷嘴307注入的气体的温度依赖于包含在起始原料6等中的树脂和溶剂的组成，但是最好落入下面的范围内。
换句话说，当起始原料6为熔融状态时，从气体注入喷嘴307注入的气体的温度最好是从50℃到350℃，更优选地从100℃到300℃。在这个配置中，溶剂能从起始原料6中被有效地去除，同时使得这样获得的粒状调色剂9的形状均一，使得可能进一步提高调色剂的生产率。
在起始原料6为熔融状态的情况下，从气体注入喷嘴7注入的气体的温度最好是从0℃到100℃，更优选地从5℃到50℃。在这种安排下，粒状起始原料6能够被冷却和固化，同时保持这样获得的粒状调色剂9的形状一致，使得进一步提高调色剂的生产率成为可能。
从头部2中喷射的粒状起始原料6，在固化部分3中被传送的同时被固化以形成粒状调色剂9。
固化部分3由圆柱形的外壳31构成。
粒状起始原料6可以使用从气体注入喷嘴307注入的气体固化，或者使用其他方式被固化。例如，在外壳31内部或外部设置的加热源或冷却源可以被用来固化起始原料6。或者，外壳31可以是在其中具有加热介质或冷却介质通道的套筒。在从头部2喷射的起始原料6是溶液状态的情况下，将外壳31内部置于减小的压力下以从起始原料6中去除溶剂，从而获得固化的粒状调色剂9。
用于制造粒状调色剂9的方法不局限于上述涉及从溶液状态的起始原料6中去除溶剂或者熔融起始原料6的冷却和固化的方法。例如，在起始原料6包含树脂材料前体(例如，对应于上面的树脂材料的单体、二聚体和低聚物)的情况下，可以通过涉及在固化部分3中聚合反应的方法获得粒状调色剂9。
外壳31连接有用于给外壳31施加电压的电压施加单元8。通过允许电压施加单元8给外壳31的内表面施加一个与粒状起始原料6(粒状调色剂9)电压极性相同的电压，能够获得如下结果。
通常，粒状调色剂带有正电或负电。因此，当材料被充电为与粒状调色剂极性不同时，粒状调色剂被静电吸引到带电材料的现象就会发生。相反地，当材料被充电为与粒状调色剂极性相同时，带电材料与粒状调色剂互相排斥，使得可能有效地防止上述粒状调色剂被吸引到带电的材料上的现象。因此，通过给外壳31的内表面施加一个与粒状起始原料6(粒状调色剂9)相同极性的电压，就能够有效地防止粒状起始原料6(粒状调色剂9)被吸引到外壳31的内表面上。在这种安排中，能够有效地防止不固定形状的粒状调色剂的产生，并且粒状调色剂9的回收效率能够被提高。
外壳31有一个缩径部分311，其内径如图1所示在回收部分5附近向下减小。缩径部分311的构造使得有效地回收粒状调色剂9成为可能。如前所述，从喷射部分23喷出的起始原料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附近几乎已经全部完成。于是，即使当颗粒在缩径部分311附近互相接触时，象聚集这样的问题几乎不发生。
然后，通过粒状起始原料6的固化获得的粒状调色剂9在回收部分5被回收。
这样获得的调色剂可以任意地进行多种处理，如分粒和外部添加。
分粒可以通过使用筛、空气分类器等来完成。
在外部添加中使用的外部添加剂的例子，包括无机材料如金属氧化物(例如，硅石、铝的氧化物、钛的氧化物、钛酸锶、氧化铈、氧化镁、氧化铬、二氧化钛、氧化锌、氧化铝、四氧化三铁)、氮化物(例如，氮化硅)和金属盐(例如，硫酸钙、碳酸钙、脂肪酸金属盐)的粒状材料，有机材料(例如，丙烯酸树脂、氟树脂、聚苯乙烯树脂、聚脂树脂、脂肪酸金属盐)和它们的组合物。
或者，可以用六甲基二硅胺烷(HMDS)、基于硅烷的偶联剂、基于钛酸的偶联剂、基于含氟硅烷偶联剂、硅树脂等对粒状材料进行表面处理，将获得的那些材料作为外部添加剂。
这样生产的本实用新型中的调色剂具有均一的形状和窄颗粒尺寸分布。特别地，在本实用新型中，能够获得具有基本球形形状的粒状调色剂。
详细地说，调色剂(粒状调色剂)最好具有不小于0.95，优选地不小于0.97，更优选地不小于0.98的平均圆形度R，如下面的公式(1)中所表述的。当平均圆形度R不小于0.95时，调色剂的转印效率能被进一步提高。
R＝L0/L1…(1)
其中，L1[μm]代表要测量的调色剂颗粒的投影的周长；L0代表与被测量调色剂颗粒的投影的面积相同的真实圆形的周长。
调色剂最好被设置成使得颗粒的颗粒直径的标准偏差不大于1.5μm，更优选地不大于1.0μm。当颗粒的颗粒直径的标准偏差不大于1.5μm时，可充电性、定影性等的离散度能够被显著减小，从而进一步增强调色剂整体上的可靠性。
这样获得的调色剂的基于重量的平均颗粒直径最好是从2μm到20μm，更优选地从4μm到10μm。当调色剂的平均颗粒直径低于上面所界定的下限时，调色剂颗粒不能被均一地充电并具有升高的对静电潜像载体(例如，感光器)表面的吸引力，有时增加了未被转印的剩余调色剂的量。相反地，当调色剂的平均颗粒直径超过上面所界定的上限时，调色剂形成的图像在它的轮廓上、尤其是在字母图像或光图样的显影中的再现性降低了。
尽管已经对根据本实用新型的用于生产调色剂的装置的优选实施例、用该装置生产调色剂的方法以及所生产的调色剂进行了描述，但是本实用新型不局限于此。
例如，根据本实用新型的用于生产调色剂的装置的许多构成零件可以被任何具有相同功能的零件所代替或者还可以包括其他构造。尽管上述实施例是参照被安排成在向下和垂直方向上喷射起始原料的结构进行描述的，但是起始原料喷射的方向可以是向上和垂直、水平的方向等的任何一种。或者，如图10所示，根据第九个实施例，起始原料6的喷射方向和气体从气体注入喷嘴307注入的方向可以基本上相互垂直。这种情况中，这样喷射的粒状起始原料6在受到气流的作用时，会改变运动方向。于是，粒状起始原料6基本上在垂直于喷射部分323喷射的方向上被传送。
[例子]
[1]调色剂的生产
(例6)
一种树脂溶液A以及一种分散液B的制备
<树脂溶液A>
向一个配有搅拌叶的的可密封容器中，加入按重量计的如下材料：98份聚酯树脂(酸值：26.2KOHmg/g；羟基数目：12.2KOHmg/g；玻璃转变温度：62℃；下游流量计软化温度：104.8℃)，6份基于喹吖(二)酮的染料以及100份丁酮。然后旋转搅拌叶，以制备树脂溶液A。
<分散液B>
向一个装有氧化锆珠的可密封容器中，加入按重量计的如下材料：2份水杨酸锌，3份巴西棕榈蜡，2份聚酯树脂，以及300份丁酮。然后，在该可密封容器中，将这些材料进行球磨分散1小时以获得分散液B。
然后将制得的分散液B加入到这样制备的树脂溶液A中。然后，将混合物搅拌10分钟以获得一种均匀的品红溶液(分散液)作为调色剂的起始原料。
然后，将这样制得的起始原料加入到调色剂生产装置的进料器中，如图1和图9所示。再将加入到进料器中的起始原料，通过计量泵加入到头部的起始原料储存部分中。然后，起始原料从喷射部分被喷射到固化部分中。喷射部分是直径为25μm的圆形形状。
通过给加热元件施加20kHz的高频交流电压来使在起始原料存储部分中产生的气泡体积发生周期性变化，来完成起始原料的喷射。起始原料从喷射部分喷射的初始速度为3.5米/秒。从头部所喷射的一滴液滴的起始原料的量为4pl。从喷射部分喷射的起始原料的粘度为182厘泊(25℃)。起始原料的喷射也是以这样一种方式完成的，即在多个头部中至少相邻头部在不同时间喷射起始原料。
在起始原料的喷射过程中，100℃的空气从气体注入喷嘴以3米/秒的流速被向下垂直注入。在固化部分的外壳施加一个电压，使得其内表面的电势为-200伏。
然后，将固化部分中固化的粒状材料在一个旋流器中回收。这样回收的粒状材料，其平均圆形度为0.985，圆形度的标准偏差为0.007。粒状材料具有8.6μm的重量平均颗粒直径。重量平均颗粒直径的标准偏差为1.2。使用FPIA-2000型流式微粒影像分析仪(图阿医疗有限公司生产)测定圆形度。测量在含水分散液中进行。圆形度R由下面的公式(1)表示：
R＝L0/L1…(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示实际的圆的周长，这个圆与待测调色剂颗粒的投影具有相同的面积。
然后，向按重量计的100份这样获得的粒状材料中，加入0.5份按重量计的疏水的二氧化硅，以获得最终的调色剂。最终获得的调色剂的重量平均颗粒直径为8.7μm。
(例7)
制得了一种液体起始原料6，含有分散于100份按重量计的熔融聚烯烃树脂中的6份按重量计的基于喹吖啶的染料和2份按重量计的水杨酸锌。
然后，这样获得的起始原料加入到调色剂生产装置的进料器中，如图1和图9所示。再将加入到进料器中的起始原料，通过计量泵加入到头部的起始原料存储部分中。然后，起始原料从喷射部分被喷射到固化部分中。喷射部分是圆形的，直径为25μm。加入到起始原料存储部分中的起始原料的温度是120℃。
通过给加热元件施加24kHz的高频交流电压来使在起始原料存储部分中产生的气泡体积发生周期性变化，来完成起始原料的喷射。起始原料从喷射部分喷射的初始速度为3米/秒。从头部所喷射的一滴起始原料的量为2pl。从喷射部分喷射的起始原料的粘度为210厘泊(120℃)。起始原料的喷射也是以这样一种方式完成的，即在多个头部中至少相邻头部在不同时间喷射起始原料。
在起始原料的喷射过程中，10℃的空气从气体注入喷嘴以3米/秒的流速被向下垂直注入。在固化部分的外壳施加一个电压，使得其内表面的电势为-200伏。
然后，将固化部分中固化的粒状材料在一个旋流器中回收。这样回收的粒状材料，其平均圆形度为0.992，圆形度的标准偏差为0.006。粒状材料具有8.9μm的重量平均颗粒直径。重量平均颗粒直径的标准偏差为1.1。使用FPIA-2000型流式微粒影像分析仪(图阿医疗有限公司生产)测定圆形度。测量在含水分散液中进行。圆形度R由下面的公式(1)表示：
R＝L0/L1…(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示实际的圆的周长，这个圆与待测调色剂颗粒的投影具有相同的面积。
然后，向按重量计的100份这样获得的粒状材料中，加入0.5份按重量计的疏水的二氧化硅，以获得最终的调色剂。最终获得的调色剂的重量平均颗粒直径为9.0μm。
[2]评价
这样获得的多种调色剂中的每一种都进行下述指标的评价：调色剂颗粒的平均圆形度、转印效率、定影温度范围、耐久性和成雾性。
[2.1]调色剂颗粒的平均圆形度
在例子6和7和比较性实例中所生产的调色剂，分别进行了平均圆形度R的测量。使用FPIA-2000型流式微粒影像分析仪(图阿医疗有限公司生产)测定圆形度。测量在含水分散液中进行。圆形度R由下面的公式(1)表示：
R＝L0/L1…(1)
此处，L1[μm]表示待测调色剂颗粒的投影的周长；L0表示实际的圆的周长，这个圆与待测调色剂颗粒的投影具有相同的面积。
[2.2]转印效率的测定
使用LP-2000C型激光彩色打印机(精工爱普生公司生产)，按照下述方法评价在上述不同的实例中制得的调色剂的转印效率。
用不同的取样带分别对感光器上已经显影(转印前)的调色剂以及感光器上转印之后(打印后)的调色剂进行取样，然后分别测定重量。以Wb(克)表示感光器上转印之前调色剂的重量，以Wa(克)表示感光器上转印之后调色剂的重量，则(Wb-Wa)×100/Wb的值即为转印效率。
[2.3]耐久性
在例子6和7和前述的不同比较性实例中生产的调色剂，分别被装于LP-2000C型激光彩色打印机(精工爱普生公司生产)的墨盒中。然后，每个墨盒都要打印5,000张以上的纸。第4901张到第5000张打印纸上的图像，均按照下述的四步标准进行评价：
E(优秀)：在图像上看不到条痕或扰动；
G(良好)：在图像上只有很少的条痕或扰动，或者根本看不到；
F(不合格)：在图像上能看到一些条痕或扰动；
P(较差)：在图像上能看到明显的条痕或扰动。
这些数据列于下面的表3中，同时列出了调色剂颗粒圆形度的标准偏差，调色剂颗粒的平均颗粒直径(按重量计算的)，以及颗粒直径的标准偏差。
表3
  平均圆形度  圆形度标准偏差 平均颗粒直径[μm] 颗粒直径标准偏差[μm]     转印效率[％]   耐久性评价
例1   0.985  0.007     8.6     1.2     99.2     E
例2   0.992  0.006     9.0     1.1     99.6     E
从表3中可以看出，本实用新型中的调色剂具有大的圆形度和窄的颗粒尺寸分布。而且，本实用新型的全部调色剂都具有优秀的转印效率和耐久性，在图像密度、背景染色、转印和定影等方面都没有问题。因此，获得了在打印区域附近具有高清晰度、并且密度均匀的印刷品。
在使用喷雾干燥工艺的情况中，即使将如气体注入压力和起始原料温度等多种条件预设为最佳，所得到的调色剂通常具有约0.97的圆形度、约0.04圆形度标准偏差和2.7μm的颗粒直径标准偏差。
除染色剂分别使用C.I染料蓝15:3、C.I染料黄93和炭黑而不是基于喹吖(二)酮的染料外，以在前述的多种例子中所使用的相同的方法制备调色剂。然后，分别用上述的方式对这些调色剂进行评价。其结果与前述的多个例子的结果是相似的。

Claims (20)

1、一种用于从有流动性的起始原料中生产调色剂的装置，包括：
头部，包括：
存储起始原料的起始原料存储部分；
产生压力脉冲并将该压力脉冲施加给起始原料的压电材料；和
利用压力脉冲从头部喷射出起始原料的喷射部分；和
将从头部喷射出的起始原料固化成粒状材料的固化部分。
2、如权利要求1所述的装置，其中，头部包括一个会聚压力脉冲的声透镜；并且
其中，喷射部分用声透镜会聚的压力脉冲喷射起始原料。
3、如权利要求1所述的装置，其中，声透镜被设置成使得焦点在喷射部分附近形成。
4、如权利要求1所述的装置，其中，头部包括一个具有向喷射部分会聚的形状的变窄构件，该变窄构件设置在声透镜和喷射部分之间。
5、如权利要求1所述的装置，还包括：
传送从头部喷射出的起始原料的传送单元。
6、如权利要求5所述的装置，其中，传送单元是一个供应气流的气流供应单元。
7、如权利要求1所述的装置，其中，有多个所述的头部。
8、如权利要求7所述的装置，还包括：
注入气体的气体注入喷嘴；并且
其中，气体注入喷嘴设置在多个头部的相邻的喷射部分之间。
9、如权利要求7所述的装置，其中，至少两个相邻的头部在不同的时间喷射起始原料。
10、如权利要求1所述的装置，还包括给固化部分施加电压的电压供应单元。
11、如权利要求1所述的装置，其中，喷射部分具有基本上为圆形的形状，具有从5μm到500μm的直径。
12、一种从具有流动性的起始原料中生产调色剂的装置，包括：头部，包括：
存储起始原料的起始原料存储部分；
向起始原料施加热能以在起始原料存储部分中产生气泡的加热元件；和
通过气泡的体积变化来喷射起始原料的喷射部分；和
将从头部喷射出的起始原料固化成粒状材料的固化部分。
13、如权利要求12所述的装置，其中，加热元件通过被施加交流电压产生热。
14、如权利要求12所述的装置，还包括：
传送从头部喷射出的起始原料的传送单元。
15、如权利要求14所述的装置，其中，传送单元是一个提供气流的气流供应单元。
16、如权利要求12所述的装置，其中，有多个所述的头部。
17、如权利要求16所述的装置，还包括：
注入气体的气体注入喷嘴；并且
其中，气体注入喷嘴设置在头部的相邻喷射部分之间。
18、如权利要求16所述的装置，其中，至少两个相邻头部在不同时间喷射起始原料。
19、如权利要求12所述的装置，还包括一个给固化部分施加电压的电压供应单元。
20、如权利要求12所述的装置，其中，喷射部分具有基本上是圆形的形状，具有从5μm到500μm的直径。
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