JP2018079470A - Liquid droplet discharge device and particle production method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid droplet discharge device capable of suppressing a substantial reduction in voltage or current, and stabilizing discharge performance while oscillating oscillation generation means at a high frequency.SOLUTION: A liquid droplet discharge device comprises: supply means for supplying a voltage or a current to an input side of a piezoelectric element 101; and voltage measurement means 205, or current measurement means 215, or voltage/current measurement means 225 such as measurement means for measuring a voltage or a current at an output side of the piezoelectric element 101. The supply means controls the voltage or the current supplied to the input side of the piezoelectric element 101 so as to reduce a difference between a voltage value 204, a current value 214, or voltage/current values 224 at the output side of the piezoelectric element 101 measured by the measurement means and a target voltage value or a target current value which is preset.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、吐出孔から液体を吐出して液滴化する液滴吐出装置、及び、その液滴吐出装置を備えたトナー製造装置などの粒子製造装置に関するものである。   The present invention relates to a droplet discharge device that discharges liquid from discharge holes into droplets, and a particle manufacturing device such as a toner manufacturing device including the droplet discharge device.

電子写真記録方法に基づく複写機、プリンタ、ファクシミリ及びそれらの複合機などの画像形成装置に使用される静電荷像現像用のトナーを製造する方法としては、従来は粉砕法が主流であったが、近年では重合法を採用することが多くなってきている。重合法とは、水系媒体中でトナー粒子を形成する工法であり、トナー粒子形成時あるいはその過程においてトナー原材料の重合反応を伴うことから、このように称される。重合法は、各種重合方法が実用化されており、懸濁重合、乳化凝集、ポリマー懸濁(ポリマー凝集)、エステル伸長反応等を利用したものが知られている。重合法により製造されたトナーは、重合トナーあるいはケミカルトナーなどと呼ばれる。   As a method for producing toner for developing an electrostatic image used in image forming apparatuses such as copying machines, printers, facsimiles, and composite machines based on the electrophotographic recording method, a pulverization method has been mainly used. In recent years, a polymerization method is increasingly employed. The polymerization method is a method of forming toner particles in an aqueous medium, and is referred to as such because it involves a polymerization reaction of the toner raw material at the time of toner particle formation or in the process. Various polymerization methods have been put into practical use, and those utilizing suspension polymerization, emulsion aggregation, polymer suspension (polymer aggregation), ester elongation reaction, and the like are known. The toner manufactured by the polymerization method is called a polymerization toner or a chemical toner.

重合法で得られたトナーは、総じて、粉砕法で得られたトナーに比べ、小粒径が得やすく、粒径分布が狭く、形状が球形に近いといった特徴を有する。これらの特徴は、電子写真方式で形成される画像として高画質を得やすいという効果をもたらす。しかしながら、重合過程に長時間を必要とし、さらに固化終了後に溶媒とトナー粒子とを分離し、その後洗浄乾燥を繰り返すという作業が必要となり、多くの時間、多量の水、多くのエネルギーを必要とするといった問題点がある。   The toner obtained by the polymerization method generally has the characteristics that it is easy to obtain a small particle size, the particle size distribution is narrow, and the shape is almost spherical compared to the toner obtained by the pulverization method. These characteristics bring about an effect that it is easy to obtain high image quality as an image formed by an electrophotographic method. However, it takes a long time for the polymerization process, and further, it is necessary to separate the solvent and toner particles after completion of solidification, and then repeat washing and drying, which requires a lot of time, a lot of water and a lot of energy. There is a problem.

また、トナーの原材料成分を有機溶媒に溶解または分散した液体(トナー成分液)を、噴霧器(アトマイザ)などを用いて微小な液滴となるように放出し、これを乾燥させて微粒子状のトナーを得る、噴射造粒法と呼ばれるトナー製造方法が知られている(特許文献1〜3)。このトナー製造方法によれば、水を用いる必要がないため、洗浄や乾燥に要する時間とエネルギーを大幅に削減でき、重合法の問題点を回避することができる。   Also, a liquid (toner component liquid) in which the raw material components of the toner are dissolved or dispersed in an organic solvent is discharged into fine droplets using a sprayer (atomizer), etc., and dried to form a fine particle toner A toner production method called a jet granulation method is known (Patent Documents 1 to 3). According to this toner manufacturing method, since it is not necessary to use water, the time and energy required for washing and drying can be greatly reduced, and the problems of the polymerization method can be avoided.

トナー等の微粒子を噴射造粒法で製造する場合、液滴吐出装置の吐出面に開口した複数の吐出孔からトナー成分液等の微粒子含有液(微粒子の原材料成分を溶媒に溶解または分散した液体)の液滴を吐出する吐出動作を継続し、吐出した液滴を固化させることにより微粒子を製造する。   When producing fine particles such as toner by the jet granulation method, a liquid containing fine particles (liquid in which raw material components of fine particles are dissolved or dispersed in a solvent) from a plurality of discharge holes opened on the discharge surface of the droplet discharge device ) Is continuously discharged, and the discharged droplets are solidified to produce fine particles.

ところが、液滴吐出装置の吐出面に開口した複数の吐出孔から微粒子含有液の液滴を吐出して微粒子を製造する場合、各吐出孔から吐出された液滴が吐出方向に向けて狙いの吐出速度で適切に吐出しないと、以下のような問題が発生する。例えば、吐出後の液滴が固化する前に他の液滴と接触して一体化する合着と呼ばれる現象が発生する場合がある。このような合着が発生すると、合着した微粒子の粒径が所望の粒径よりも大きなものとなる。また、例えば、吐出後の液滴が固化する前に他の液滴と勢いよく衝突すると、液滴が砕けて、より微小な液滴に分裂する現象が発生する場合もある。この場合、分裂した微小液滴が固化して得られた微粒子の粒径は、所望の粒径よりも小さいものとなる。これらの事象が発生することにより、製造される微粒子の粒径分布が広がってしまうというという問題が発生する。   However, in the case of producing fine particles by discharging droplets of a fine particle-containing liquid from a plurality of discharge holes opened on the discharge surface of the droplet discharge device, the droplets discharged from each discharge hole are aimed toward the discharge direction. The following problems occur if the ink is not properly discharged at the discharge speed. For example, there may be a phenomenon called coalescence where the discharged droplets come into contact with other droplets before solidifying. When such coalescence occurs, the particle diameter of the coalesced fine particles becomes larger than the desired particle diameter. In addition, for example, when the ejected droplets collide with other droplets vigorously before solidifying, a phenomenon may occur in which the droplets break and split into smaller droplets. In this case, the particle size of the fine particles obtained by solidifying the divided microdroplets is smaller than the desired particle size. When these events occur, there arises a problem that the particle size distribution of the produced fine particles is widened.

特許文献4の微粒子製造装置では、液室に液体に振動を付与する振動発生手段が設けられ、液室内の液体に振動を付与して液室内に液柱共鳴による定在波を形成することにより、その定在波の腹となる領域に形成された吐出孔から液体を下方に吐出され、その後液滴化した液滴を固化することによって微粒子を製造する。そして、液滴の吐出方向に向けて流れる気流を形成することで、吐出孔から吐出された液滴が、自重によってのみではなく、気流によって搬送される。この結果、液滴の吐出速度が増し、空気抵抗によって減速されることを抑制できる。これにより、吐出後の液滴が固化する前に他の液滴と接触したり、勢いよく衝突したりすることを減らせる。   In the fine particle manufacturing apparatus of Patent Document 4, vibration generating means for applying vibration to the liquid is provided in the liquid chamber, and by applying vibration to the liquid in the liquid chamber and forming a standing wave by liquid column resonance in the liquid chamber. Then, the liquid is discharged downward from the discharge hole formed in the region where the standing wave is antinode, and then the liquid droplets are solidified to produce fine particles. Then, by forming an air flow that flows in the droplet discharge direction, the droplet discharged from the discharge hole is conveyed not only by its own weight but also by the air flow. As a result, it is possible to suppress the droplet discharge speed from increasing and being decelerated by air resistance. As a result, it is possible to reduce contact with other droplets or collision with force before the discharged droplets solidify.

しかしながら、上記特許文献4の液滴吐出装置では、振動発生手段を100[kHz]以上の高周波で振動させるために、高周波電源が振動発生手段に接続されている。振動発生手段に用いられる圧電素子の圧電性材料には誘電損失があるため、振動周波数が高い場合は自己発熱が発生する。振動発生手段と高周波電源との間を電気的に接続している配線でも、その配線の抵抗によって配線に発熱が生じる。これらの発熱に圧電素子に供給される本来の電力の一部が消費される。この結果、振動発生手段の入力側に供給される実質的な電圧又は電流が狙いの電圧又は電流より低下し、吐出能力が低下する。これにより、狙いの電圧又は電流が供給されたときに比べて、単位時間あたりの振動数が減って粒子の吐出量が減ったり、振動発生手段の振動幅が小さくなって粒子直径が狙いの値より小さくなったりしていた。   However, in the droplet discharge device of Patent Document 4, a high frequency power source is connected to the vibration generating means in order to vibrate the vibration generating means at a high frequency of 100 [kHz] or higher. Since the piezoelectric material of the piezoelectric element used for the vibration generating means has dielectric loss, self-heating occurs when the vibration frequency is high. Even in the wiring that electrically connects the vibration generating means and the high-frequency power source, heat is generated in the wiring due to the resistance of the wiring. A part of the original power supplied to the piezoelectric element is consumed by these heat generations. As a result, the substantial voltage or current supplied to the input side of the vibration generating means is lower than the target voltage or current, and the discharge capacity is reduced. As a result, compared to when a target voltage or current is supplied, the number of vibrations per unit time is reduced and the amount of discharged particles is reduced, or the vibration width of the vibration generating means is reduced and the particle diameter is the target value. It was getting smaller.

なお、この問題は、液滴を吐出する液滴吐出手段が液室内に液柱共鳴による定在波を形成しその定在波の腹の振動で液体を吐出する場合に限らず、生じる問題である。また、上記問題は、吐出孔から吐出する液体がトナー成分液等の微粒子含有液である場合に限らず、例えば画像形成装置における画像を形成する記録液でも、同様に生じ得る問題である。   This problem is not limited to the case where the droplet discharge means that discharges a droplet forms a standing wave due to liquid column resonance in the liquid chamber and discharges the liquid by antinode vibration of the standing wave. is there. Further, the above problem is not limited to the case where the liquid discharged from the discharge hole is a liquid containing fine particles such as a toner component liquid. For example, the problem can also occur in a recording liquid for forming an image in an image forming apparatus.

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、振動発生手段を高周波数で振動しつつ実質的な電圧又は電流の低下を抑制し、吐出能力の安定化を図ることができる液滴吐出装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress a substantial decrease in voltage or current while vibrating the vibration generating means at a high frequency and to stabilize the discharge capacity. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge device that can be used.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、吐出孔が形成された液室内の液体に、振動発生手段によって振動板を介して振動を付与して前記吐出孔から前記液体を吐出して液滴化する液滴吐出装置において、前記振動発生手段の入力側に電圧又は電流を供給する供給手段と、前記振動発生手段の出力側の電圧又は電流を計測する計測手段とを備え、前記計測手段によって計測された前記振動発生手段の出力側の電圧値又は電流値と、予め設定された目標電圧値又は目標電流値との差分が小さくなるように、前記供給手段によって前記振動発生手段の入力側に供給される前記電圧又は前記電流を制御することを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to ejecting the liquid from the ejection hole by applying vibration to the liquid in the liquid chamber in which the ejection hole is formed through the vibration plate by the vibration generating means. In the droplet discharge device for forming droplets, the apparatus includes a supply unit that supplies a voltage or a current to the input side of the vibration generating unit, and a measuring unit that measures a voltage or a current on the output side of the vibration generating unit, The supplying means reduces the difference between the voltage value or current value on the output side of the vibration generating means measured by the measuring means and the preset target voltage value or target current value. The voltage or current supplied to the input side is controlled.

本発明によれば、振動発生手段を高周波数で振動しつつ実質的な電圧又は電流の低下を抑制し、吐出能力の安定化を図ることができるという特有な効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain a specific effect that it is possible to suppress a substantial decrease in voltage or current while vibrating the vibration generating means at a high frequency, and to stabilize the discharge capacity.

実施形態で用いる液柱共鳴タイプの液滴吐出装置の液滴吐出部の一部を拡大して示した模式図である。It is the schematic diagram which expanded and showed a part of droplet discharge part of the liquid column resonance type droplet discharge apparatus used by embodiment. 同液滴吐出装置である液柱共鳴液滴形成ユニットの一部を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically a part of liquid column resonance droplet formation unit which is the droplet discharge device. (a)〜(d)は、同液柱共鳴液滴形成ユニットの吐出孔の断面形状として採用できる各種断面形状を例示した断面図である。(A)-(d) is sectional drawing which illustrated various cross-sectional shapes employable as a cross-sectional shape of the discharge hole of the same liquid column resonance droplet formation unit. (a)〜(d)は、N=1、2、3の場合において、同液柱共鳴液滴形成ユニットの液柱共鳴液室内の液体に生じる速度分布と圧力分布の定在波の様子を説明するための説明図である。(A) to (d) show the state of the standing wave of the velocity distribution and the pressure distribution generated in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber of the liquid column resonance droplet forming unit when N = 1, 2, and 3. It is explanatory drawing for demonstrating. (a)〜(c)は、N=4、5の場合において、同液柱共鳴液室内の液体に生じる速度分布と圧力分布の定在波の様子を説明するための説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing for demonstrating the mode of the standing wave of the velocity distribution and pressure distribution which arise in the liquid in the same liquid column resonance liquid chamber in the case of N = 4 and 5. FIG. (a)〜(d)は、同液柱共鳴液室で生じる液柱共鳴現象の様子を模式的に表した説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which represented typically the mode of the liquid column resonance phenomenon which arises in the same liquid column resonance liquid chamber. 吐出をレーザーシャドウグラフィ法にて撮影した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that discharge was image | photographed by the laser shadowgraphy method. 駆動周波数と液滴吐出速度の特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic of a drive frequency and a droplet discharge speed. 本実施形態に係る液滴吐出装置の圧電素子駆動回路100の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the piezoelectric element drive circuit 100 of the droplet discharge apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る液滴吐出装置の圧電素子駆動回路100の構成の他の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another example of a structure of the piezoelectric element drive circuit 100 of the droplet discharge apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る液滴吐出装置の圧電素子駆動回路100の構成の他の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another example of a structure of the piezoelectric element drive circuit 100 of the droplet discharge apparatus which concerns on this embodiment. 電流制御手段の概略構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the schematic structure of a current control means. 本実施形態に係るトナー製造装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram showing an example of a toner manufacturing apparatus according to the present embodiment.

以下、本発明に係る微粒子製造装置をトナーの製造に適用した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態のトナー製造装置は、液滴が固化するとトナー粒子(微粒子)となるトナー成分液(微粒子成分含有液)を液滴吐出装置へ補充しながら、液滴吐出装置の吐出孔からトナー成分液の液滴を吐出する吐出動作を継続して行う。その後、吐出した液滴を固化させることによりトナー粒子を得るものである。
Hereinafter, an embodiment in which a fine particle production apparatus according to the present invention is applied to production of toner will be described with reference to the drawings.
The toner manufacturing apparatus according to the present embodiment supplies toner component liquid (particulate component-containing liquid), which becomes toner particles (fine particles) when the droplets are solidified, to the droplet discharge device while replenishing the toner component from the discharge hole of the droplet discharge device. The ejection operation for ejecting liquid droplets is continued. Thereafter, the discharged droplets are solidified to obtain toner particles.

本実施形態の液滴吐出装置は、吐出する液滴の粒径分布が狭いものが好ましいが、特に制限は無く、公知のものを用いることができる。液滴吐出装置としては、1流体ノズル、2流体ノズル、膜振動タイプの吐出手段、レイリー分裂タイプの吐出手段、液振動タイプの吐出手段、液柱共鳴タイプの吐出手段等が挙げられる。膜振動タイプの吐出手段は、例えば特開2008−292976号公報に開示されたものがある。また、レイリー分裂タイプの吐出手段としては、特許第4647506号公報に開示されたものがある。また、液振動タイプの吐出手段としては、特開2010−102195号公報に開示されたものがある。   The droplet discharge device of the present embodiment preferably has a narrow particle size distribution of discharged droplets, but there is no particular limitation and a known one can be used. Examples of the droplet discharge device include a one-fluid nozzle, a two-fluid nozzle, a membrane vibration type discharge unit, a Rayleigh split type discharge unit, a liquid vibration type discharge unit, and a liquid column resonance type discharge unit. An example of a membrane vibration type discharge means is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-292976. Further, as a Rayleigh splitting type discharge means, there is one disclosed in Japanese Patent No. 4647506. Moreover, as a liquid vibration type discharge means, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-102195.

液滴の粒径分布が狭く、トナーの生産性を確保するためには、複数の吐出孔が形成された液柱共鳴液室内の液体に振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成する。その定在波の腹となる領域に形成された吐出孔から液体を吐出する液柱共鳴タイプの液滴吐出装置が好適である。本実施形態では、液柱共鳴タイプの液滴吐出装置を用いてトナーを製造する例について説明する。   In order to ensure the productivity of the toner with a narrow droplet size distribution, vibration is imparted to the liquid in the liquid column resonance liquid chamber in which a plurality of ejection holes are formed to form a standing wave by liquid column resonance. To do. A liquid column resonance type liquid droplet ejection device that ejects liquid from the ejection holes formed in the region that becomes the antinode of the standing wave is suitable. In the present embodiment, an example in which toner is manufactured using a liquid column resonance type droplet discharge device will be described.

図1は、本実施形態で用いる液柱共鳴タイプの液滴吐出装置の液滴吐出部11の一部を拡大して示した模式図である。
本実施形態の液滴吐出部11は液柱共鳴液室18を備えており、この液柱共鳴液室18は、長手方向(図中左右方向)両端の側壁部のうち一方の側壁部(開口側壁部)に設けられた連通路を介して液共通供給路17へと連通している。また、液柱共鳴液室18は、長手方向両端の側壁部間を連結する壁部のうち1つの壁部(図中下側の底壁部)に液滴21を吐出する複数の吐出孔19を備えている。また、液柱共鳴液室18における吐出孔19と対向する上壁部側には、振動板22を介して、液柱共鳴定在波を形成するために高周波振動を発生させる振動発生手段20が設けられている。この振動発生手段20は、図示しない高周波電源に接続されている。
FIG. 1 is an enlarged schematic view showing a part of a droplet discharge section 11 of a liquid column resonance type droplet discharge apparatus used in the present embodiment.
The liquid droplet ejection unit 11 of the present embodiment includes a liquid column resonance liquid chamber 18, and this liquid column resonance liquid chamber 18 has one side wall portion (opening) among the side wall portions at both ends in the longitudinal direction (left-right direction in the drawing). It communicates with the liquid common supply path 17 via a communication path provided in the side wall portion. Further, the liquid column resonance liquid chamber 18 has a plurality of discharge holes 19 for discharging the droplets 21 to one wall portion (the bottom wall portion on the lower side in the drawing) of the wall portions connecting the side wall portions at both ends in the longitudinal direction. It has. In addition, vibration generating means 20 that generates high-frequency vibrations to form a liquid column resonance standing wave is provided on the side of the upper wall portion facing the discharge hole 19 in the liquid column resonance liquid chamber 18 via a vibration plate 22. Is provided. The vibration generating means 20 is connected to a high frequency power source (not shown).

図2は、本実施形態の液滴吐出装置である液柱共鳴液滴形成ユニット10の一部を模式的に示した断面図である。なお、図2は、図1中上方又は下方から見たものである。
本実施形態において、液滴吐出部11から吐出される液体は、製造対象である微粒子の成分が溶解又は分散された状態の微粒子成分含有液である。本実施形態は、トナーを製造する例であるため、この微粒子成分含有液をトナー成分液と記して説明する。トナー成分液14は、図示しない液循環ポンプにより液供給管を通って、液柱共鳴液滴形成ユニット10の液共通供給路17内に流入し、各液滴吐出部11の液柱共鳴液室18へと補充される。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a part of the liquid column resonance droplet forming unit 10 which is the droplet discharge device of the present embodiment. 2 is viewed from above or below in FIG.
In the present embodiment, the liquid discharged from the droplet discharge unit 11 is a fine particle component-containing liquid in a state where the fine particle components to be manufactured are dissolved or dispersed. Since the present embodiment is an example of producing toner, this fine particle component-containing liquid will be described as a toner component liquid. The toner component liquid 14 flows into the liquid common supply path 17 of the liquid column resonance droplet forming unit 10 through a liquid supply pipe by a liquid circulation pump (not shown), and the liquid column resonance liquid chamber of each droplet discharge unit 11. 18 is replenished.

液柱共鳴液室18内に充填されたトナー成分液14には、振動発生手段20によって発生する液柱共鳴定在波により圧力分布が形成される。そして、液柱共鳴定在波の腹となる領域(振幅が大きくて圧力変動が大きい領域)に配置されている吐出孔19から液滴21が吐出される。液柱共鳴による定在波の腹となる領域とは、定在波の節以外の領域を意味するものである。好ましくは、定在波の圧力変動が液を吐出するのに十分な大きさの振幅を有する領域であり、より好ましくは定在波の振幅が極大となる位置から極小となる位置に向かって±1/4波長の範囲である。定在波の腹となる領域であれば、本実施形態のように1つの液柱共鳴液室18内に複数の吐出孔19が形成されている構成であっても、それぞれからほぼ均一な大きさの液滴が吐出できる。液滴21の吐出によって液柱共鳴液室18内の液量が減少すると、液柱共鳴液室18内の液柱共鳴定在波の作用による吸引力が作用して、液共通供給路17から供給される液の流量が増加し、液柱共鳴液室18内に液が補充される。   In the toner component liquid 14 filled in the liquid column resonance liquid chamber 18, a pressure distribution is formed by the liquid column resonance standing wave generated by the vibration generating means 20. Then, the droplet 21 is discharged from the discharge hole 19 disposed in a region that is an antinode of the liquid column resonance standing wave (a region where the amplitude is large and the pressure fluctuation is large). The region that becomes the antinode of the standing wave due to the liquid column resonance means a region other than the node of the standing wave. Preferably, it is a region where the pressure fluctuation of the standing wave has an amplitude large enough to discharge the liquid, and more preferably ± from the position where the amplitude of the standing wave is maximized to the position where the amplitude is minimized. The range is a quarter wavelength. If the region is an antinode of a standing wave, even if it has a configuration in which a plurality of discharge holes 19 are formed in one liquid column resonance liquid chamber 18 as in this embodiment, the size is almost uniform from each. Can be discharged. When the amount of liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 decreases due to the discharge of the liquid droplet 21, a suction force due to the action of the liquid column resonance standing wave in the liquid column resonance liquid chamber 18 acts and the liquid common resonance supply chamber 17 The flow rate of the supplied liquid increases and the liquid is replenished in the liquid column resonance liquid chamber 18.

液滴吐出部11の液柱共鳴液室18は、駆動周波数において液体の共鳴周波数に影響を与えない程度の高い剛性を持つ金属、セラミックス、シリコンなどの材料によって形成されたフレームをそれぞれ接合して形成されている。また、図1に示すように、液柱共鳴液室18の長手方向両端の側壁部間の長さLは、後述するような液柱共鳴原理に基づいて決定される。また、図2に示すように、液柱共鳴液室18の短手方向両端の側壁間の長さ(幅)Wは、液柱共鳴に余分な周波数を与えないように、液柱共鳴液室18の長さLの2分の1より小さいことが望ましい。   The liquid column resonance liquid chamber 18 of the droplet discharge unit 11 is formed by joining frames formed of a material such as a metal, ceramics, or silicon having such a high rigidity that does not affect the liquid resonance frequency at the driving frequency. Is formed. Further, as shown in FIG. 1, the length L between the side wall portions at both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 is determined based on the liquid column resonance principle as described later. Further, as shown in FIG. 2, the length (width) W between the side walls at both ends in the short direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 is set so as not to give an extra frequency to the liquid column resonance. It is desirable to be less than half of the length L of 18.

液柱共鳴液室18は、生産性を向上させるために、1つの液柱共鳴液滴形成ユニット10に対して複数配置されている方が好ましいので、本実施形態では1つの液柱共鳴液滴形成ユニット10に対して複数の液柱共鳴液室18が配置された構成を採用している。1つの液柱共鳴液滴形成ユニット10に対して設ける液柱共鳴液室18の数には特に限定はないが、100〜2000個の液柱共鳴液室18が備えられた1つの液柱共鳴液滴形成ユニット10であれば、操作性と生産性の両立が実現でき、好適である。本実施形態では、1つの液共通供給路17に対して複数の液柱共鳴液室18が連通した構成となっている。   In order to improve productivity, it is preferable that a plurality of liquid column resonance liquid chambers 18 are arranged with respect to one liquid column resonance droplet forming unit 10. Therefore, in this embodiment, one liquid column resonance droplet is used. A configuration in which a plurality of liquid column resonance liquid chambers 18 are arranged with respect to the forming unit 10 is adopted. The number of liquid column resonance liquid chambers 18 provided for one liquid column resonance droplet forming unit 10 is not particularly limited. However, one liquid column resonance liquid chamber having 100 to 2000 liquid column resonance liquid chambers 18 is provided. The droplet forming unit 10 is preferable because both operability and productivity can be realized. In the present embodiment, a plurality of liquid column resonance liquid chambers 18 communicate with one liquid common supply path 17.

また、液滴吐出部11における振動発生手段20は、所定の周波数で駆動できるものであれば特に制限はないが、本実施形態のように圧電素子に振動板22を貼り付けた構造のものが好ましい。振動板22は、圧電素子が接液しないように液柱共鳴液室18から圧電素子を隔離するように設けられる。圧電素子の圧電体は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の圧電セラミックスが挙げられるが、一般に変位量が小さいため積層して使用されることが多い。この他にも、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電高分子や、水晶、LiNbO、LiTaO、KNbO等の単結晶などが挙げられる。更に、振動発生手段20は、液柱共鳴液室18ごとに個別に制御できるように配置されていることが望ましい。例えば、液柱共鳴液室の配置にあわせて1つの圧電体材料を複数の圧電体に分断し、各圧電体でそれぞれの液柱共鳴液室を個別制御できるような構成が好ましい。 Further, the vibration generating means 20 in the droplet discharge unit 11 is not particularly limited as long as it can be driven at a predetermined frequency, but has a structure in which a diaphragm 22 is attached to a piezoelectric element as in this embodiment. preferable. The diaphragm 22 is provided so as to isolate the piezoelectric element from the liquid column resonance liquid chamber 18 so that the piezoelectric element does not come into contact with the liquid. Examples of the piezoelectric body of the piezoelectric element include piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate (PZT). In general, the piezoelectric element is often used by being laminated because of its small displacement. In addition, piezoelectric polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF), single crystals such as quartz, LiNbO 3 , LiTaO 3 , KNbO 3, and the like can be given. Furthermore, it is desirable that the vibration generating means 20 is arranged so that it can be individually controlled for each liquid column resonance liquid chamber 18. For example, a configuration in which one piezoelectric material is divided into a plurality of piezoelectric bodies in accordance with the arrangement of the liquid column resonance liquid chambers, and each liquid column resonance liquid chamber can be individually controlled by each piezoelectric body is preferable.

吐出孔19の出口側直径は、1[μm]以上40[μm]以下の範囲であることが望ましい。
1[μm]より小さいと、形成される液滴が非常に小さくなるため、トナーを得ることができない場合がある。特に、トナーの構成成分として顔料などの固形微粒子が含有されている場合には、この固形微粒子が吐出孔19を閉塞させるおそれがあり、トナーの生産性を低下させるおそれがある。一方、40[μm]より大きい場合、液滴の直径が大きいため、これを乾燥固化させて、3[μm]以上6[μm]以下のトナー粒子径を得ようとすると、有機溶媒でトナー組成を非常に希薄な液に希釈する必要がある。この場合、一定量のトナーを得るために乾燥エネルギーが大量に必要となってしまい、不都合となる。
The outlet side diameter of the discharge hole 19 is preferably in the range of 1 [μm] to 40 [μm].
If it is smaller than 1 [μm], the formed droplets will be very small, and toner may not be obtained. In particular, when solid fine particles such as a pigment are contained as a constituent component of the toner, the solid fine particles may block the discharge holes 19 and may reduce the productivity of the toner. On the other hand, if it is larger than 40 [μm], the diameter of the droplet is large, so that it is dried and solidified to obtain a toner particle diameter of 3 [μm] or more and 6 [μm] or less. Needs to be diluted to a very dilute solution. In this case, a large amount of drying energy is required to obtain a certain amount of toner, which is inconvenient.

また、本実施形態では、複数の吐出孔19が配列された吐出孔の列(図1参照)が、図2に示すように、液柱共鳴液室18内の幅方向(図2中左右方向)に複数並列配置されている。このような構成により、一度の吐出動作によって、より多くの液滴を吐出することができるので、生産効率が高まる。吐出孔19の配置によって液柱共鳴周波数が変動するため、液柱共鳴周波数は液滴の吐出を確認しながら適宜決定するのが望ましい。   In the present embodiment, the row of discharge holes (see FIG. 1) in which a plurality of discharge holes 19 are arranged is arranged in the width direction in the liquid column resonance liquid chamber 18 (left-right direction in FIG. 2), as shown in FIG. ) Are arranged in parallel. With such a configuration, more liquid droplets can be ejected by a single ejection operation, which increases production efficiency. Since the liquid column resonance frequency varies depending on the arrangement of the discharge holes 19, it is desirable that the liquid column resonance frequency is appropriately determined while confirming the discharge of the droplet.

図3(a)〜(d)は、吐出孔19の断面形状として採用できる各種断面形状を例示した断面図である。
本実施形態においては、吐出孔19の断面形状が、図1に示すように、出口側に向けて径が小さくなるようなテーパー形状である場合を例示しているが、この断面形状は適宜選択することができる。
図3(a)に示す吐出孔19の断面形状は、吐出孔19の入口側から出口側に向かってラウンド形状(湾曲形状)を持ちながら径が狭くなる断面形状である。この断面形状は、吐出孔19が形成される液柱共鳴液室18の底壁部を構成する吐出孔用薄膜41が振動した際、吐出孔19の出口付近で液にかかる圧力が最大となるため、吐出の安定化に際して好ましい形状である。
図3(b)に示す吐出孔19の断面形状は、吐出孔19の入口側から出口側に向かって一定の角度を持って径が狭くなるようなテーパー形状をもった断面形状であり、本実施形態が採用しているものである。この断面形状においては、テーパー形状となっていることで、図3(a)に示した断面形状のものと同様、吐出孔用薄膜41が振動したときの吐出孔19の出口付近で液にかかる圧力を高めることができる。テーパー角42は適宜変更することができるが60°よりも大きく90°以下の範囲であるのが好ましい。ノズル角度24が60°以下の場合、液に圧力がかかりにくく、さらに吐出孔用薄膜41の加工も困難となるからである。一方、ノズル角度24が90°である場合、図3(c)に示したような断面形状となるが、吐出孔19の出口付近に圧力がかかりにくくなるので、テーパー角42の好適な角度範囲としては90°が最大値となる。テーパー角42が90°よりも大きいと、吐出孔19の出口付近に圧力がかからなくなるため、液滴吐出が非常に不安定化する。
図3(d)に示す吐出孔19の断面形状は、図3(a)に示した断面形状と図3(c)に示した断面形状とを組み合わせた形状である。このように段階的に断面形状を変更しても構わない。
FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating various cross-sectional shapes that can be adopted as the cross-sectional shape of the discharge hole 19.
In the present embodiment, the case where the cross-sectional shape of the discharge hole 19 is a tapered shape whose diameter decreases toward the outlet side as shown in FIG. 1 is illustrated, but this cross-sectional shape is appropriately selected. can do.
The cross-sectional shape of the discharge hole 19 shown in FIG. 3A is a cross-sectional shape in which the diameter becomes narrower while having a round shape (curved shape) from the inlet side to the outlet side of the discharge hole 19. This cross-sectional shape maximizes the pressure applied to the liquid near the outlet of the discharge hole 19 when the discharge hole thin film 41 constituting the bottom wall portion of the liquid column resonance liquid chamber 18 in which the discharge hole 19 is formed vibrates. For this reason, it is a preferable shape for the stabilization of discharge.
The cross-sectional shape of the discharge hole 19 shown in FIG. 3 (b) is a cross-sectional shape having a taper shape such that the diameter becomes narrower from the inlet side to the outlet side of the discharge hole 19 with a certain angle. The embodiment is employed. In this cross-sectional shape, since it is a tapered shape, like the cross-sectional shape shown in FIG. 3A, the liquid is applied near the outlet of the discharge hole 19 when the discharge hole thin film 41 vibrates. The pressure can be increased. The taper angle 42 can be appropriately changed, but is preferably in the range of more than 60 ° and not more than 90 °. This is because when the nozzle angle 24 is 60 ° or less, it is difficult for pressure to be applied to the liquid, and further, the processing of the discharge hole thin film 41 becomes difficult. On the other hand, when the nozzle angle 24 is 90 °, the cross-sectional shape as shown in FIG. 3C is obtained, but pressure is not easily applied near the outlet of the discharge hole 19, so a suitable angle range of the taper angle 42 is obtained. As a result, 90 ° is the maximum value. When the taper angle 42 is larger than 90 °, no pressure is applied to the vicinity of the outlet of the discharge hole 19, so that the droplet discharge becomes very unstable.
The sectional shape of the discharge hole 19 shown in FIG. 3D is a combination of the sectional shape shown in FIG. 3A and the sectional shape shown in FIG. In this way, the cross-sectional shape may be changed step by step.

次に、液柱共鳴液滴形成ユニット10による液滴形成のメカニズムについて説明する。
まず、図1に示した液滴吐出部11内の液柱共鳴液室18において生じる液柱共鳴現象の原理について説明する。
液柱共鳴液室内のトナー成分液の音速を「c」とし、振動発生手段20から媒質であるトナー成分液に与えられた駆動周波数を「f」とすると、液体の共鳴が発生する波長λは、下記の式(1)より算出することができる。
λ = c/f ・・・(1)
Next, the mechanism of droplet formation by the liquid column resonance droplet forming unit 10 will be described.
First, the principle of the liquid column resonance phenomenon that occurs in the liquid column resonance liquid chamber 18 in the droplet discharge section 11 shown in FIG. 1 will be described.
When the sound velocity of the toner component liquid in the liquid column resonance liquid chamber is “c” and the drive frequency applied to the toner component liquid as a medium from the vibration generating unit 20 is “f”, the wavelength λ at which the liquid resonance occurs is It can be calculated from the following equation (1).
λ = c / f (1)

本実施形態では、液共通供給路17と連通するための連通路が形成された液柱共鳴液室18の側壁部(開口側壁部)が、連通路が形成されていない反対側の側壁部(閉口側壁部)と等価であると考えることができる。この場合、液柱共鳴液室18の長手方向長さLが、波長λの4分の1の偶数倍に一致するときに、振動発生手段20の振動によって液柱共鳴液室18内の液体に共鳴振動が最も効率的に発生する。このような液柱共鳴が最も効率的に発生する液柱共鳴最適条件は、下記の式(2)によって表すことができる。なお、上記の式(2)に示す液柱共鳴最適条件は、液柱共鳴液室18の長手方向両側壁部が完全に開放された状態でも、同様に成り立つものである。
L = (N/4)×λ ・・・(2)
In the present embodiment, the side wall portion (opening side wall portion) of the liquid column resonance liquid chamber 18 in which the communication passage for communicating with the liquid common supply passage 17 is formed is the opposite side wall portion (where the communication passage is not formed) ( It can be considered that it is equivalent to the closed side wall. In this case, when the longitudinal length L of the liquid column resonance liquid chamber 18 coincides with an even multiple of a quarter of the wavelength λ, the vibration in the liquid column resonance liquid chamber 18 is changed by the vibration of the vibration generating means 20. Resonant vibration occurs most efficiently. The optimum liquid column resonance condition in which such liquid column resonance occurs most efficiently can be expressed by the following equation (2). Note that the optimum condition of the liquid column resonance shown in the above formula (2) holds true even when the both side walls in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 are completely opened.
L = (N / 4) × λ (2)

一方、液柱共鳴液室18の長手方向両側壁部のうちの一方が開放された状態で、他方が閉じた状態である場合には、液柱共鳴液室18の長手方向長さLが波長λの4分の1の奇数倍に一致するときに液柱共鳴が最も効率的に形成される。つまり、この場合の液柱共鳴最適条件は、上記式(2)中の「N」を奇数で表現したものとなる。   On the other hand, when one of the longitudinal side walls of the liquid column resonance liquid chamber 18 is open and the other is closed, the length L of the liquid column resonance liquid chamber 18 is the wavelength. Liquid column resonance is most efficiently formed when it coincides with an odd multiple of λ. In other words, the optimum condition for liquid column resonance in this case is expressed by an odd number of “N” in the above formula (2).

最も液柱共鳴効率の高い駆動周波数fは、上記式(1)と上記式(2)より、下記の式(3)のようになる。しかしながら、実際には、液体が共鳴を減衰させる粘性を有するので無限に振動が増幅されるわけではなく、Q値を持ち、後述する式(4)及び式(5)に示すように、上記式(3)に示した最も効率の高い駆動周波数fの近傍の周波数でも共鳴は発生する。
f = N×c/(4L) ・・・(3)
The driving frequency f with the highest liquid column resonance efficiency is represented by the following equation (3) from the above equations (1) and (2). However, in reality, since the liquid has a viscosity that attenuates resonance, the vibration is not amplified infinitely. It has a Q value and, as shown in equations (4) and (5) described later, the above equation Resonance also occurs at a frequency in the vicinity of the most efficient drive frequency f shown in (3).
f = N × c / (4L) (3)

図4(a)〜(d)は、N=1、2、3の場合において、液柱共鳴液室18内の液体に生じる速度分布と圧力分布の定在波の様子を説明するための説明図である。
ただし、図4(a)は、N=1の場合であって、液柱共鳴液室18の長手方向両端部の一方が開放された状態で、他方が閉じた状態である場合の例である。図4(b)は、N=2の場合であって、液柱共鳴液室18の長手方向両端部がいずれも閉じた状態である場合の例である。図4(c)は、N=2の場合であって、液柱共鳴液室18の長手方向両端部がいずれも開放された状態である場合の例である。図4(d)は、N=3の場合であって、液柱共鳴液室18の長手方向両端部の一方が開放された状態で、他方が閉じた状態である場合の例である。
FIGS. 4A to 4D are diagrams for explaining the standing wave of the velocity distribution and the pressure distribution generated in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 when N = 1, 2, and 3. FIG.
However, FIG. 4A is an example in the case of N = 1, where one of the longitudinal ends of the liquid column resonance liquid chamber 18 is open and the other is closed. . FIG. 4B shows an example in which N = 2 and both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 are closed. FIG. 4C shows an example in which N = 2 and the both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 are open. FIG. 4D shows an example in which N = 3, where one of the longitudinal ends of the liquid column resonance liquid chamber 18 is open and the other is closed.

また、図5(a)〜(c)は、N=4、5の場合において、液柱共鳴液室18内の液体に生じる速度分布と圧力分布の定在波の様子を説明するための説明図である。
ただし、図5(a)は、N=4の場合であって、液柱共鳴液室18の長手方向両端部がいずれも閉じた状態である場合の例である。図5(b)は、N=4の場合であって、液柱共鳴液室18の長手方向両端部がいずれも開放された状態である場合の例である。図5(c)は、N=5の場合であって、液柱共鳴液室18の長手方向両端部の一方が開放された状態で、他方が閉じた状態である場合の例である。
FIGS. 5A to 5C are explanatory views for explaining the standing wave of the velocity distribution and the pressure distribution generated in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 when N = 4 and 5. FIG. FIG.
However, FIG. 5A shows an example where N = 4 and both end portions in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 are closed. FIG. 5B is an example in the case where N = 4 and both end portions in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 are open. FIG. 5C shows an example in which N = 5, where one of the longitudinal ends of the liquid column resonance liquid chamber 18 is open and the other is closed.

図4及び図5において、実線が速度の定在波、点線が圧力の定在波である。また、液柱共鳴液室18内の液体に生じる波は実際には疎密波(縦波)であるが、図4及び図5では、これを正弦波(余弦波)の形で表記している。例えば、図4(a)の速度分布を見ると、閉じている閉口側壁部で速度分布の振幅がゼロとなり、開口している開口側壁部で振幅が最大となることが直感的に理解でき、わかりやすいので、ここでは正弦波表記とした。なお、長手方向両側壁部の開閉状態(開放端と固定端との組み合わせパターン)によって定在波パターンは異なるため、図4及び図5では、説明のため、本実施形態の液柱共鳴液室18とは整合しない開放端と固定端との組み合わせパターンも併記した。   4 and 5, the solid line represents the velocity standing wave, and the dotted line represents the pressure standing wave. The wave generated in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 is actually a sparse wave (longitudinal wave), but in FIG. 4 and FIG. 5, this is expressed in the form of a sine wave (cosine wave). . For example, when looking at the velocity distribution of FIG. 4A, it can be intuitively understood that the amplitude of the velocity distribution becomes zero at the closed side wall portion that is closed, and the amplitude becomes maximum at the opened side wall portion, Since it is easy to understand, sine wave notation is used here. Since the standing wave pattern varies depending on the open / closed state of the both side walls in the longitudinal direction (combination pattern of the open end and the fixed end), FIGS. 4 and 5 illustrate the liquid column resonance liquid chamber of the present embodiment for the sake of explanation. The combination pattern of the open end and the fixed end that do not match 18 is also shown.

詳しくは後述するが、吐出孔19の開口や、液柱共鳴液室18と液共通供給路17とを連通させる連通路の開口の状態によって、端部条件が決まる。音響学においては、開放端(開口端)では、長手方向の媒質(液)の移動速度が極大となり、圧力はゼロとなる。一方、固定端(閉口端)においては、逆に媒質の移動速度がゼロとなり、圧力が極大となる。固定端(閉口端)は音響的に硬い壁として考え、波が完全に反射することを前提に、端部が理想的に完全に閉口もしくは開口している場合は、波の重ね合わせによって図4及び図5に示したような定在波が発生するものと考える。本実施形態の液柱共鳴液室18のように吐出孔19や連通路などの開口が存在していると、その吐出孔19の数や吐出孔19の位置、連通路の大きさや位置などによっても、定在波パターンが変動する。そのため、上記式(3)から求められる理想の共鳴周波数からズレた位置に実際の共鳴周波数が現れる。ただし、このようなズレがあっても、実際の吐出状況を確認しながら駆動周波数を適宜調整すればよいので、問題ない。   As will be described in detail later, the end condition is determined by the state of the opening of the discharge hole 19 and the opening of the communication path that connects the liquid column resonance liquid chamber 18 and the liquid common supply path 17. In acoustics, at the open end (open end), the moving speed of the medium (liquid) in the longitudinal direction is maximum, and the pressure is zero. On the other hand, at the fixed end (closed end), on the contrary, the moving speed of the medium becomes zero and the pressure becomes maximum. The fixed end (closed end) is considered as an acoustically hard wall, and on the assumption that the wave is completely reflected, if the end is ideally completely closed or open, the wave is superposed as shown in FIG. It is assumed that a standing wave as shown in FIG. 5 is generated. If there are openings such as the discharge holes 19 and the communication passages as in the liquid column resonance liquid chamber 18 of the present embodiment, the number of the discharge holes 19, the positions of the discharge holes 19, the size and position of the communication passages, and the like. However, the standing wave pattern fluctuates. Therefore, the actual resonance frequency appears at a position shifted from the ideal resonance frequency obtained from the above equation (3). However, even if there is such a shift, there is no problem because the drive frequency may be adjusted as appropriate while confirming the actual discharge state.

液体の音速cとして1200[m/s]を用い、液柱共鳴液室18の長手方向長さLが1.85[mm]であって、長手方向両端に壁部が存在する。両端が固定端であるモデルと等価のN=2の共鳴モードの場合、上記式(2)より、液柱共鳴液室18内の液体に最も効率に液柱共鳴を生じさせる理想の共鳴周波数は324[kHz]と導かれる。一方、液体の音速cとして1200[m/s]を用い、液柱共鳴液室18の長手方向長さLが1.85[mm]であって、両端に壁部が存在する。両端が固定端であるモデルと等価のN=4の共鳴モードの場合、上記式(2)より、液柱共鳴液室18内の液体に最も効率に液柱共鳴を生じさせる理想の共鳴周波数は648[kHz]と導かれる。このように、同じ構成の液柱共鳴液室18においても、より高次の共鳴を利用することが可能である。   1200 [m / s] is used as the sound velocity c of the liquid, the longitudinal length L of the liquid column resonance liquid chamber 18 is 1.85 [mm], and there are wall portions at both ends in the longitudinal direction. In the case of N = 2 resonance mode equivalent to a model in which both ends are fixed ends, from the above equation (2), the ideal resonance frequency that causes liquid column resonance most efficiently in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 is 324 [kHz]. On the other hand, 1200 [m / s] is used as the sound velocity c of the liquid, the longitudinal length L of the liquid column resonance liquid chamber 18 is 1.85 [mm], and there are wall portions at both ends. In the case of N = 4 resonance mode equivalent to a model in which both ends are fixed ends, from the above equation (2), the ideal resonance frequency that causes liquid column resonance most efficiently in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 is 648 [kHz]. Thus, higher-order resonance can be used also in the liquid column resonance liquid chamber 18 having the same configuration.

本実施形態の液柱共鳴液室18では、長手方向両端が閉口端と等価になるような構成であるか、吐出孔19の開口の影響で音響的に軟らかい壁として説明できる構成であることが、共鳴周波数を高めるためには好ましい。しかし、それに限らず、例えば長手方向両端が開放端と等価になるような構成を採用してもよい。ここでの吐出孔19の開口の影響とは、音響インピーダンスが小さくなり、特にコンプライアンス成分が大きくなることを意味する。本実施形態の液柱共鳴液室18に設けられる吐出孔19は、図1に示すように、その全体が長手方向一端側(液共通供給路17とは逆側)に寄せて配置されているので、当該一端側は、吐出孔19の開口の影響により開放端(開口端)とみなすこともできる。その結果、図4(b)や図5(a)のような液柱共鳴液室18の長手方向両端壁部を閉口端と等価な構成とする場合、両端が固定端である共鳴モードだけでなく、一端が開放端で他端が固定端である共鳴モードも利用することが可能である。   The liquid column resonance liquid chamber 18 of the present embodiment has a configuration in which both ends in the longitudinal direction are equivalent to the closed end, or can be described as an acoustically soft wall due to the opening of the discharge hole 19. It is preferable for increasing the resonance frequency. However, the configuration is not limited thereto, and for example, a configuration in which both ends in the longitudinal direction are equivalent to the open ends may be employed. The influence of the opening of the discharge hole 19 here means that the acoustic impedance is reduced, and in particular, the compliance component is increased. As shown in FIG. 1, the discharge hole 19 provided in the liquid column resonance liquid chamber 18 of the present embodiment is arranged so as to be close to one end side in the longitudinal direction (the side opposite to the liquid common supply path 17). Therefore, the one end side can be regarded as an open end (open end) due to the influence of the opening of the discharge hole 19. As a result, when the both end walls in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 are equivalent to the closed ends as shown in FIG. 4B and FIG. 5A, only the resonance mode in which both ends are fixed ends is used. It is also possible to use a resonance mode in which one end is an open end and the other end is a fixed end.

また、吐出孔19の数、吐出孔19の配置、吐出孔19の断面形状も、駆動周波数を決定する因子となり、駆動周波数はこれに応じて適宜決定することができる。例えば、吐出孔19の配置を長手方向一端側へ寄せるほど、当該長手方向端部において液柱共鳴液室18の壁部による拘束が緩くなる。よって、吐出孔19の配置を長手方向一端側へ寄せるほど、当該長手方向端部がほぼ開口端に近い状態になり、駆動周波数が高くなるように変更される。また、例えば、吐出孔19の数を多くすると、吐出孔19の配置が寄せられた長手方向一端において液柱共鳴液室18の壁部による拘束が緩くなり、当該長手方向端部がほぼ開口端に近い状態になって駆動周波数が高くなるように変更される。そのほかにも、例えば、吐出孔19の断面形状を変更したり、吐出孔19の寸法を変更したりする場合にも、駆動周波数を変更する必要がある。   In addition, the number of ejection holes 19, the arrangement of the ejection holes 19, and the cross-sectional shape of the ejection holes 19 are factors that determine the driving frequency, and the driving frequency can be appropriately determined according to this. For example, the closer the arrangement of the discharge holes 19 is to the one end side in the longitudinal direction, the more restrained the wall portion of the liquid column resonance liquid chamber 18 becomes at the end portion in the longitudinal direction. Therefore, as the arrangement of the discharge holes 19 is moved closer to one end in the longitudinal direction, the end in the longitudinal direction is almost close to the opening end, and the drive frequency is changed. Further, for example, when the number of the discharge holes 19 is increased, the restriction by the wall portion of the liquid column resonance liquid chamber 18 becomes loose at one end in the longitudinal direction where the arrangement of the discharge holes 19 is approached, and the end in the longitudinal direction is almost the open end. It is changed so that the drive frequency becomes high in a state close to. In addition, for example, when the cross-sectional shape of the discharge hole 19 is changed or the dimension of the discharge hole 19 is changed, the drive frequency needs to be changed.

このように決定される駆動周波数で振動発生手段20に交流電圧を与えたとき、その電圧変動に応じて振動発生手段20の圧電素子が変形し、これにより振動板22が変位する。その結果、駆動周波数に対応した振動が液柱共鳴液室18内の液体に加えられ、液柱共鳴液室18内の液体には液柱共鳴定在波が発生する。ただし、液柱共鳴定在波が最も効率よく発生する駆動周波数の近い周波数であれば、液柱共鳴定在波は発生する。具体的には、液共通供給路17側の長手方向壁部と液共通供給路17に最も近くに配置された吐出孔との距離をLeとしたとき、このLeと液柱共鳴液室の長手方向両壁部間の長さLとを用いる。液柱共鳴定在波を発生させる駆動周波数fの範囲は、例えば、下記の式(4)及び(5)によって定義することができる。これらの式(4)及び(5)によって決定される範囲内の駆動周波数fを主成分とした駆動波形を用いて振動発生手段20を振動させることで、液柱共鳴を誘起して液滴を吐出孔19から適切に吐出することが可能である。ただし、LとLeとの比がLe/L>0.6であることが好ましい。
N×c/(4L) ≦ f ≦ N×c/(4Le) ・・・(4)
N×c/(4L) ≦ f ≦ (N+1)×c/(4Le) ・・・(5)
When an AC voltage is applied to the vibration generating means 20 at the drive frequency determined in this way, the piezoelectric element of the vibration generating means 20 is deformed according to the voltage fluctuation, and thereby the diaphragm 22 is displaced. As a result, vibration corresponding to the driving frequency is applied to the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18, and a liquid column resonance standing wave is generated in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18. However, if the liquid column resonance standing wave has a frequency close to the drive frequency at which it is most efficiently generated, the liquid column resonance standing wave is generated. Specifically, when the distance between the longitudinal wall on the liquid common supply path 17 side and the discharge hole arranged closest to the liquid common supply path 17 is Le, the length of the liquid column resonance liquid chamber is defined as Le. The length L between the directional walls is used. The range of the driving frequency f for generating the liquid column resonance standing wave can be defined by, for example, the following equations (4) and (5). By vibrating the vibration generating means 20 using a drive waveform whose main component is the drive frequency f within the range determined by these formulas (4) and (5), a liquid column resonance is induced to cause a droplet to It is possible to discharge appropriately from the discharge hole 19. However, the ratio of L to Le is preferably Le / L> 0.6.
N × c / (4L) ≦ f ≦ N × c / (4Le) (4)
N × c / (4L) ≦ f ≦ (N + 1) × c / (4Le) (5)

以上説明した液柱共鳴現象の原理を用いて、本実施形態では、図1に示す液柱共鳴液室18において液柱共鳴圧力定在波を形成し、液柱共鳴液室18に配置された吐出孔19から連続的な液滴吐出を生じさせるのである。そのため、圧力の定在波が最も大きく変動する位置に吐出孔19を配置すると、吐出効率が高くなり、駆動電圧をより低く抑えることができる点で好ましい。   Using the principle of the liquid column resonance phenomenon described above, in this embodiment, a liquid column resonance pressure standing wave is formed in the liquid column resonance liquid chamber 18 shown in FIG. The continuous droplet discharge is caused from the discharge hole 19. Therefore, it is preferable to dispose the discharge hole 19 at a position where the standing wave of the pressure fluctuates the most, because the discharge efficiency is increased and the driving voltage can be further suppressed.

また、吐出孔19は1つの液柱共鳴液室18に1つでも構わないが、上述したように1つの液柱共鳴液室18に対して複数個配置することが生産性の観点から好ましい。具体的には、2〜100個の間であることが好ましい。100個を超えると、それぞれの吐出孔19から液滴を適切に吐出させようとすると、振動発生手段20に与える駆動電圧を高く設定する必要が生じ、振動発生手段20の圧電素子の挙動が不安定となりやすい。   Further, although one discharge hole 19 may be provided for one liquid column resonance liquid chamber 18, it is preferable to arrange a plurality of discharge holes 19 for one liquid column resonance liquid chamber 18 from the viewpoint of productivity. Specifically, it is preferably between 2 and 100. When the number exceeds 100, if the droplets are appropriately discharged from the respective discharge holes 19, it is necessary to set a high driving voltage to the vibration generating means 20, and the behavior of the piezoelectric element of the vibration generating means 20 is not good. It tends to be stable.

また、1つの液柱共鳴液室18に対して複数の吐出孔19を形成する場合、吐出孔間のピッチは、20[μm]以上であるのが好ましい。吐出孔間のピッチが20[μm]より小さい場合、隣り合う吐出孔からそれぞれ吐出された液滴同士が接触して大きな液滴となってしまう確率が高くなり、トナーの粒径分布が悪化する可能性が高まるからである。   When a plurality of discharge holes 19 are formed for one liquid column resonance liquid chamber 18, the pitch between the discharge holes is preferably 20 [μm] or more. When the pitch between the discharge holes is smaller than 20 [μm], there is a high probability that the liquid droplets discharged from the adjacent discharge holes come into contact with each other to form large liquid droplets, and the toner particle size distribution deteriorates. This is because the possibility increases.

次に、液柱共鳴液滴形成ユニット10における液滴吐出部11内の液柱共鳴液室18で生じる液柱共鳴現象の様子について説明する。
図6(a)〜(d)は、液柱共鳴液室18で生じる液柱共鳴現象の様子を模式的に表した説明図である。
図6における液柱共鳴液室18内に記した実線は、液柱共鳴液室18の長手方向の任意の測定位置における速度をプロットして得た速度分布を示すものである。図中左側の閉口側壁部側から図中右側の開口側壁部へ向かう方向をプラスとし、その逆方向をマイナスとしている。また、図6における液柱共鳴液室18内に記した点線は、液柱共鳴液室18の長手方向の任意の測定位置における圧力値をプロットして得た圧力分布を示すものであり、大気圧に対して正圧をプラスとし、負圧をマイナスとしている。
Next, the state of the liquid column resonance phenomenon that occurs in the liquid column resonance liquid chamber 18 in the droplet discharge section 11 in the liquid column resonance droplet forming unit 10 will be described.
6A to 6D are explanatory views schematically showing the state of the liquid column resonance phenomenon that occurs in the liquid column resonance liquid chamber 18.
The solid line written in the liquid column resonance liquid chamber 18 in FIG. 6 shows the velocity distribution obtained by plotting the velocity at an arbitrary measurement position in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18. The direction from the closed side wall portion side on the left side in the figure to the open side wall portion on the right side in the figure is positive, and the opposite direction is negative. Further, the dotted line written in the liquid column resonance liquid chamber 18 in FIG. 6 shows the pressure distribution obtained by plotting the pressure value at an arbitrary measurement position in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18. Positive pressure is positive with respect to atmospheric pressure, negative pressure is negative.

本実施形態において、図1に示したように、液滴吐出部11内の液柱共鳴液室18の底面から、液共通供給路17と連通する連通路の下端までの高さh1(=約80[μm])は、連通口の高さh2(=約40[μm])の約2倍に設定されている。そのため、本実施形態の液柱共鳴液室18は、長手方向両端がほぼ固定端であるのと近似的に考えることができる。図6(a)〜(d)は、このような考えの下で、速度分布及び圧力分布の時間的な変化を示している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the height h <b> 1 (= about) from the bottom surface of the liquid column resonance liquid chamber 18 in the droplet discharge unit 11 to the lower end of the communication path communicating with the liquid common supply path 17. 80 [μm]) is set to about twice the height h2 (= about 40 [μm]) of the communication port. Therefore, the liquid column resonance liquid chamber 18 of the present embodiment can be approximately considered that both ends in the longitudinal direction are substantially fixed ends. FIGS. 6A to 6D show temporal changes in the velocity distribution and the pressure distribution under such an idea.

図6(a)は、液滴吐出時における液柱共鳴液室18内の圧力波形と速度波形を示している。このとき、液柱共鳴液室18内における閉口側壁部側の液体部分、すなわち、吐出孔19が設けられている液室領域内の液体部分(吐出孔付近の液体)は、圧力が極大となる。これにより、メニスカス圧が増大して各吐出孔19から液体が迫り出す。その後、図6(b)に示すように、吐出孔19付近の液体の圧力は小さくなり、負圧の方向へと移行することで、吐出孔19から液滴21が吐出される。   FIG. 6A shows a pressure waveform and a velocity waveform in the liquid column resonance liquid chamber 18 at the time of droplet discharge. At this time, the liquid portion on the closed side wall portion side in the liquid column resonance liquid chamber 18, that is, the liquid portion in the liquid chamber region where the discharge hole 19 is provided (liquid in the vicinity of the discharge hole) has a maximum pressure. . As a result, the meniscus pressure increases, and the liquid comes out from each discharge hole 19. Thereafter, as shown in FIG. 6B, the pressure of the liquid in the vicinity of the discharge hole 19 decreases, and the liquid droplet 21 is discharged from the discharge hole 19 by shifting in the negative pressure direction.

その後、図6(c)に示すように、吐出孔19付近の液体の圧力は極小になる。このときから、液共通供給路17から液柱共鳴液室18へのトナー成分液14の補充が始まる。そして、図6(d)に示すように、吐出孔19付近の液体の圧力は、今度は徐々に大きくなり、正圧の方向へと移行する。この時点で、トナー成分液14の補充が終了し、再び、液柱共鳴液室18の吐出孔19付近の液体の圧力は、図6(a)に示すように、その圧力が極大となる。   Thereafter, as shown in FIG. 6C, the pressure of the liquid in the vicinity of the discharge hole 19 becomes minimum. From this time, replenishment of the toner component liquid 14 from the liquid common supply path 17 to the liquid column resonance liquid chamber 18 starts. Then, as shown in FIG. 6D, the pressure of the liquid in the vicinity of the discharge hole 19 gradually increases and shifts in the positive pressure direction. At this time, the replenishment of the toner component liquid 14 is completed, and the pressure of the liquid near the discharge hole 19 of the liquid column resonance liquid chamber 18 is maximized again as shown in FIG.

このように、液柱共鳴液室18内における吐出孔19付近の液体には、振動発生手段20の高周波駆動によって液柱共鳴による定在波が発生し、また圧力が最も大きく変動する位置となる液柱共鳴による定在波の腹に相当する箇所に吐出孔19が配置されている。このことから、当該腹の周期に応じて液滴21が吐出孔19から連続的に吐出される。   As described above, in the liquid near the discharge hole 19 in the liquid column resonance liquid chamber 18, a standing wave due to the liquid column resonance is generated by the high frequency driving of the vibration generating means 20, and the pressure is the position where the pressure fluctuates most greatly. Discharge holes 19 are arranged at locations corresponding to antinodes of standing waves due to liquid column resonance. From this, the droplet 21 is continuously discharged from the discharge hole 19 according to the antinode period.

次に、実際に液柱共鳴現象によって液滴が吐出された構成の一例について説明する。この一例は、図1において液柱共鳴液室18の長手方向の両端間の長さLが1.85[mm]、N=2の共鳴モードである。また、第一から第四のトナー吐出孔がN=2モード圧力定在波の腹の位置にトナー吐出孔を配置し、駆動周波数を340[kHz]のサイン波で行った吐出をレーザーシャドウグラフィ法にて撮影した様子を図7に示す。同図からわかるように、非常に径の揃った、速度もほぼ揃った液滴の吐出が実現している。また、図8は駆動周波数290[kHz]〜395[kHz]の同一振幅サイン波にて駆動した際の液滴速度周波数特性を示す特性図である。図8からわかるように、第一〜第四のノズルにおいて駆動周波数が340[kHz]付近では各ノズルからの吐出速度が均一となって、かつ最大吐出速度となっている。この特性結果から、液柱共鳴周波数の第二モードである340[kHz]において、液柱共鳴定在波の腹の位置で均一吐出が実現していることがわかる。また、図8の特性結果から、第一モードである130[kHz]においての液滴吐出速度ピークと、第二モードである340[kHz]においての液滴吐出速度ピークとの間では液滴は吐出しないという液柱共鳴の特徴的な液柱共鳴定在波の周波数特性が液柱共鳴流路内で発生していることがわかる。なお、圧電素子に供給される電力の周波数は、100〜1000[kHz]の範囲が好ましい。100[kHz]より低い周波数では粒子の生産性が低く、1000[kHz]を越える周波数では液柱共鳴液室の横方向の共鳴が発生し易くなり、不均一な吐出になる。   Next, an example of a configuration in which droplets are actually ejected by the liquid column resonance phenomenon will be described. An example of this is a resonance mode in which the length L between both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 is 1.85 [mm] and N = 2 in FIG. In addition, the first to fourth toner discharge holes are arranged at the antinodes of the N = 2 mode pressure standing wave, and the laser shadowgraphy is performed with a sine wave having a drive frequency of 340 [kHz]. FIG. 7 shows a state photographed by the method. As can be seen from the figure, it is possible to discharge droplets having a uniform diameter and a substantially uniform speed. FIG. 8 is a characteristic diagram showing droplet velocity frequency characteristics when driven by the same amplitude sine wave with a drive frequency of 290 [kHz] to 395 [kHz]. As can be seen from FIG. 8, in the first to fourth nozzles, when the drive frequency is around 340 [kHz], the discharge speed from each nozzle is uniform and the maximum discharge speed. From this characteristic result, it can be seen that, in the second mode of the liquid column resonance frequency, 340 [kHz], uniform discharge is realized at the antinode position of the liquid column resonance standing wave. Further, from the characteristic results of FIG. 8, the droplet is between the droplet discharge speed peak at 130 [kHz] which is the first mode and the droplet discharge speed peak at 340 [kHz] which is the second mode. It can be seen that the characteristic frequency characteristic of the liquid column resonance standing wave of the liquid column resonance that does not discharge is generated in the liquid column resonance channel. The frequency of power supplied to the piezoelectric element is preferably in the range of 100 to 1000 [kHz]. When the frequency is lower than 100 [kHz], the productivity of the particles is low, and when the frequency exceeds 1000 [kHz], resonance in the horizontal direction of the liquid column resonance liquid chamber is likely to occur, resulting in uneven discharge.

図9は、本実施形態に係る液滴吐出装置の圧電素子駆動回路100の構成の一例を示すブロック図である。図9において、一般的な高周波数対応のパワーアンプの構成であり、負荷となる振動発生手段の圧電素子に交流電圧を与えている。振動発生手段は容量性負荷として表され、駆動信号に基づいて放電と充電とを繰り返す。圧電素子駆動回路100は、圧電素子101に印加される交流波形の駆動信号を生成する波形生成手段102を備えている。また、波形生成手段から出力された駆動信号を増幅して圧電素子101に供給するプリアンプ103とメインアップ104、メインアップ104の出力信号である駆動信号を供給する圧電素子101の出力側の電圧を計測する電圧計としてのオシロスコープ106を備えている。波形生成手段102から出力された駆動信号はプリアンプ103の正極端子に供給され、プリアンプ103の負極端子から供給される、制御部(不図示)からの制御信号によって狙いのプリ増幅値に増幅された第1駆動信号をメインアップ104の正極端子に供給する。メインアップ104では、負極端子から供給される、制御部(不図示)からの制御信号によって狙いの増幅値に増幅された第2駆動信号を圧電素子101に供給され、圧電素子101では、交流電圧に伴い圧電素子12の充放電が行われ、振動する。オシロスコープ106では、圧電素子101の出力側における交流電圧のピーク値を計測する。その計測値は、後述する駆動制御部に供給される。具体的には、配線抵抗の抵抗値R1による発熱に伴い圧電素子101の入力側に供給される電圧が低下する。更には、圧電素子101の抵抗Rとコンデンサ容量Cとによる誘電損失による自己発熱に伴い、圧電素子101の出力側の電圧が低下する。この圧電素子101の出力側の電圧を、インピーダンスが無限大に大きいオシロスコープ106で計測することで、正確に圧電素子101の出力側の電圧を計測できる。その計測できた圧電素子101の出力側の電圧計測値と目標電圧値との差分を求めて、その差分が小さくなるように、波形生成手段102が圧電素子101の入力側に供給する電圧を制御する。 FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the piezoelectric element driving circuit 100 of the droplet discharge device according to the present embodiment. In FIG. 9, it is the structure of the general power amplifier corresponding to a high frequency, and alternating voltage is given to the piezoelectric element of the vibration generation means used as a load. The vibration generating means is expressed as a capacitive load, and repeats discharging and charging based on the drive signal. The piezoelectric element drive circuit 100 includes waveform generation means 102 that generates a drive signal having an AC waveform applied to the piezoelectric element 101. Further, the preamplifier 103 that amplifies the drive signal output from the waveform generation means and supplies the piezoelectric element 101 with the preamplifier 103 and the voltage on the output side of the piezoelectric element 101 that supplies the drive signal that is the output signal of the main up 104 and the main up 104 An oscilloscope 106 is provided as a voltmeter for measurement. The drive signal output from the waveform generation unit 102 is supplied to the positive terminal of the preamplifier 103, and is amplified to a target preamplified value by a control signal from a control unit (not shown) supplied from the negative terminal of the preamplifier 103. The first drive signal is supplied to the positive terminal of the main up 104. In the main up 104, the second drive signal, which is supplied from the negative terminal and amplified to a target amplification value by a control signal from a control unit (not shown), is supplied to the piezoelectric element 101. In the piezoelectric element 101, an AC voltage is supplied. Accordingly, the piezoelectric element 12 is charged / discharged and vibrates. The oscilloscope 106 measures the peak value of the AC voltage on the output side of the piezoelectric element 101. The measured value is supplied to a drive control unit described later. Specifically, the voltage supplied to the input side of the piezoelectric element 101 decreases with heat generation due to the resistance value R1 of the wiring resistance. Furthermore, the voltage on the output side of the piezoelectric element 101 decreases with self-heating due to dielectric loss due to the resistance R 0 and the capacitor capacitance C 1 of the piezoelectric element 101. By measuring the voltage on the output side of the piezoelectric element 101 with an oscilloscope 106 having an infinitely large impedance, the voltage on the output side of the piezoelectric element 101 can be accurately measured. The difference between the measured voltage value on the output side of the piezoelectric element 101 that can be measured and the target voltage value is obtained, and the voltage that the waveform generation means 102 supplies to the input side of the piezoelectric element 101 is controlled so that the difference becomes small. To do.

図10は、本実施形態に係る液滴吐出装置の圧電素子駆動回路100の構成の他の一例を示すブロック図である。図10において、圧電素子駆動回路100は、圧電素子101に印加される駆動信号の出力を制御する制御信号Vc1,Vc2の波形を規定する基準信号(共通基準信号)Vsを生成する発振器110を有している。また、その1つの基準信号(共通基準信号)Vsに基づいて、ハイサイドFET112及びローサイドFET113それぞれに対する2つの制御信号を出力する制御信号出力部としてのFET駆動回路111を有している。直流電源114の出力電圧V2に対し、充電用のハイサイドFET112と放電用のローサイドFET113とが直列に接続され、その中点(接続点)にインダクタLと抵抗Rとを介して圧電素子101が接続されている。ハイサイドFET112及びローサイドFET113はそれぞれ、FET駆動回路111からの制御信号Vc1,Vc2により互いに独立に制御される。FET駆動回路111は、基準信号Vsに基づいて制御信号Vc1,Vc2を生成する。ハイサイドFET112の制御端子としてのゲートには、制御信号Vc1を生成するFET駆動回路111が接続され、ローサイドFET113の制御端子としてのゲートには制御信号Vc2を生成するFET駆動回路111が接続されている。 FIG. 10 is a block diagram showing another example of the configuration of the piezoelectric element driving circuit 100 of the droplet discharge device according to the present embodiment. In FIG. 10, a piezoelectric element driving circuit 100 includes an oscillator 110 that generates reference signals (common reference signals) Vs that define the waveforms of control signals Vc1 and Vc2 that control the output of a driving signal applied to the piezoelectric element 101. doing. In addition, an FET drive circuit 111 is provided as a control signal output unit that outputs two control signals for the high-side FET 112 and the low-side FET 113 based on the one reference signal (common reference signal) Vs. To the output voltage V2 of the DC power source 114, and low FET113 for discharging high-side FET112 for charging are connected in series, the piezoelectric element via an inductor L to the middle point (connecting point) and the resistor R 1 101 Is connected. The high-side FET 112 and the low-side FET 113 are controlled independently from each other by control signals Vc1 and Vc2 from the FET drive circuit 111. The FET drive circuit 111 generates control signals Vc1 and Vc2 based on the reference signal Vs. The FET drive circuit 111 that generates the control signal Vc1 is connected to the gate as the control terminal of the high-side FET 112, and the FET drive circuit 111 that generates the control signal Vc2 is connected to the gate as the control terminal of the low-side FET 113. Yes.

上記構成の圧電素子駆動回路100では、ハイサイドFET112とローサイドFET113とは同時にONにならないように、制御信号Vc1,Vc2それぞれの位相などが調整されている。圧電素子12にかかる電圧をVpとすると、例えば次の表1のように、ハイサイドFET112及びローサイドFET113が制御信号Vc1,Vc2によりON/OFF制御される。これにより、圧電素子101に印加される電圧が変化して圧電素子12の充放電が行われ、圧電素子101が振動する。電流計115は直流電源114の直流電流値を計測し、電圧計116は直流電源114の電圧値を計測する。電圧計のオシロスコープ117は、圧電素子101の交流電圧のピーク値を計測する。その計測値は、後述する駆動制御部に供給される。具体的には、配線抵抗(抵抗値R)による発熱、や圧電素子101の抵抗Rとコンデンサ容量Cとによる誘電損失による自己発熱に伴い、圧電素子12の出力側の電圧が低下する。この減った電圧を、インピーダンスが無限大に大きいオシロスコープ106で計測することで、正確に圧電素子12の出力側の電圧を計測できる。その計測できた圧電素子12の出力側の電圧計測値と目標電圧値との差分を求めて、その差分が小さくなるように、直流電源114の電圧V2を制御する。もしくは、電流計115を計測することでも、その計測値に基づいて上記同様な制御が可能である。 In the piezoelectric element driving circuit 100 configured as described above, the phases of the control signals Vc1 and Vc2 are adjusted so that the high-side FET 112 and the low-side FET 113 are not turned on at the same time. Assuming that the voltage applied to the piezoelectric element 12 is Vp, for example, as shown in Table 1 below, the high-side FET 112 and the low-side FET 113 are ON / OFF controlled by the control signals Vc1 and Vc2. As a result, the voltage applied to the piezoelectric element 101 changes to charge / discharge the piezoelectric element 12, and the piezoelectric element 101 vibrates. The ammeter 115 measures the direct current value of the direct current power supply 114, and the voltmeter 116 measures the voltage value of the direct current power supply 114. The oscilloscope 117 of the voltmeter measures the peak value of the AC voltage of the piezoelectric element 101. The measured value is supplied to a drive control unit described later. Specifically, the voltage on the output side of the piezoelectric element 12 decreases due to heat generation due to wiring resistance (resistance value R 1 ) and self-heat generation due to dielectric loss due to the resistance R 0 of the piezoelectric element 101 and the capacitor capacitance C 1. . By measuring this reduced voltage with an oscilloscope 106 having an infinitely large impedance, the voltage on the output side of the piezoelectric element 12 can be accurately measured. The difference between the measured voltage value on the output side of the piezoelectric element 12 that can be measured and the target voltage value is obtained, and the voltage V2 of the DC power supply 114 is controlled so that the difference becomes smaller. Alternatively, the same control as described above can be performed by measuring the ammeter 115 based on the measured value.

ハイサイドFET112とローサイドFET113との駆動を一定の周期(周波数f)で繰り返すと、圧電素子101にかかる電圧は立ち上がりノイズの少ない状態で台形波状に変化する。   When the driving of the high-side FET 112 and the low-side FET 113 is repeated at a constant period (frequency f), the voltage applied to the piezoelectric element 101 changes in a trapezoidal shape with little rising noise.

図11は、本実施形態に係る液滴吐出装置の圧電素子駆動回路100の構成の他の一例を示すブロック図である。図11において、駆動信号生成回路は、振動発生手段としての圧電素子101の充放電のタイミングを規定する充放電パルス121を出力する信号生成回路120と、この充放電パルス121に対する電圧増幅回路122とを有している。また、充放電パルス121に基づいて、プッシュプル接続されたNPN型のバイポーラトランジスタ(以下、「NPNトランジスタ」という。)123及びPNP型のバイポーラトランジスタ(以下、「PNPトランジスタ」という。)124がスイッチング動作を行って増幅した共通の駆動信号COMを圧電素子101に出力する電流増幅回路を有している。ここで、圧電素子101は容量性負荷C1として表されており、駆動信号COMが印加されると、圧電素子101は、駆動信号COMに基づいて放電と充電とを繰り返す。電流計125は直流電源114の直流電流値を計測し、電圧計126は直流電源114の電圧値を計測する。電圧計のオシロスコープ127は、圧電素子101の交流電圧のピーク値を計測する。その計測値は、後述する駆動制御部に供給される。具体的には、配線抵抗(抵抗値R)による発熱、や圧電素子101の抵抗Rとコンデンサ容量Cとによる誘電損失による自己発熱に伴い、圧電素子12の出力側の電圧が減る。この減った電圧を、インピーダンスが無限大に大きいオシロスコープ106で計測することで、正確に圧電素子12の出力側の電圧を計測できる。その計測できた圧電素子12の出力側の電圧計測値と目標電圧値との差分を求めて、その差分が小さくなるように、直流電源124の電圧V2を制御する。もしくは、電流計125を計測することでも、その計測値に基づいて上記同様な制御が可能である。 FIG. 11 is a block diagram illustrating another example of the configuration of the piezoelectric element driving circuit 100 of the droplet discharge device according to the present embodiment. In FIG. 11, the drive signal generation circuit includes a signal generation circuit 120 that outputs a charge / discharge pulse 121 that defines the charge / discharge timing of the piezoelectric element 101 as a vibration generating unit, and a voltage amplification circuit 122 for the charge / discharge pulse 121. have. Further, based on the charge / discharge pulse 121, push-pull connected NPN bipolar transistor (hereinafter referred to as “NPN transistor”) 123 and PNP bipolar transistor (hereinafter referred to as “PNP transistor”) 124 are switched. A current amplifying circuit that outputs a common drive signal COM amplified by operation to the piezoelectric element 101 is provided. Here, the piezoelectric element 101 is represented as a capacitive load C1, and when the drive signal COM is applied, the piezoelectric element 101 repeats discharging and charging based on the drive signal COM. The ammeter 125 measures the direct current value of the direct current power supply 114, and the voltmeter 126 measures the voltage value of the direct current power supply 114. The oscilloscope 127 of the voltmeter measures the peak value of the AC voltage of the piezoelectric element 101. The measured value is supplied to a drive control unit described later. Specifically, the voltage on the output side of the piezoelectric element 12 decreases with heat generation due to the wiring resistance (resistance value R 1 ) and self-heat generation due to dielectric loss due to the resistance R 0 of the piezoelectric element 101 and the capacitor capacitance C 1 . By measuring this reduced voltage with an oscilloscope 106 having an infinitely large impedance, the voltage on the output side of the piezoelectric element 12 can be accurately measured. The difference between the measured voltage value on the output side of the piezoelectric element 12 that has been measured and the target voltage value is obtained, and the voltage V2 of the DC power supply 124 is controlled so that the difference becomes smaller. Alternatively, the same control as described above can be performed by measuring the ammeter 125 based on the measured value.

図9〜図11に示す圧電素子駆動回路において、電流計測手段及び電圧計測手段は、公知な手段のいずれを用いることができるが、各種オシロスコープによって電圧波形を取得し、ピーク値を結果として出力する手段が交流電圧計測において利用しやすい。また、交流電流の計測は、同様にオシロスコープを用いることができるが、クランプメータなどの電流検出手段を追加することで、計測可能である。また、電力増幅回路の形態によっては、電力を供給する直流電源からの出力の直流電圧または直流電流を代表値として用いることが可能である。また、汎用的な電源の場合、電流又は電圧を出力している場合があり、これを用いることも可能である。   In the piezoelectric element driving circuits shown in FIGS. 9 to 11, any of known means can be used as the current measuring means and the voltage measuring means, but the voltage waveform is acquired by various oscilloscopes and the peak value is output as a result. The means is easy to use in AC voltage measurement. Moreover, although an oscilloscope can be used similarly for the measurement of alternating current, it can be measured by adding current detection means such as a clamp meter. Further, depending on the form of the power amplifier circuit, it is possible to use a DC voltage or a DC current output from a DC power supply that supplies power as a representative value. Further, in the case of a general-purpose power source, a current or voltage may be output, and this can be used.

次に、本実施形態の液滴吐出装置における駆動制御部の構成について図面を参照して説明する。図12は、駆動制御部の概略構成を説明するブロック図である。図12(a)は電圧制御部の概略構成を説明するブロック図、図12(b)は電流制御部の概略構成を説明するブロック図、図12(c)は電圧制御部の概略構成を説明するブロック図である。図12の駆動制御部では、フィードバック制御を行う。最も単純な制御としては、一定時間間隔において電流計測手段や電圧計測手段により得られる計測値と、目標値との差分を確認する。(目標値)>(計測値)の場合には設定値を微小に増大させ、(目標値)<(計測値)の場合には設定値を微小に減少させることで制御する。   Next, the configuration of the drive control unit in the droplet discharge device of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the drive control unit. 12A is a block diagram illustrating a schematic configuration of the voltage control unit, FIG. 12B is a block diagram illustrating a schematic configuration of the current control unit, and FIG. 12C illustrates a schematic configuration of the voltage control unit. FIG. The drive control unit in FIG. 12 performs feedback control. As the simplest control, the difference between the measured value obtained by the current measuring means or the voltage measuring means and the target value is confirmed at regular time intervals. When (target value)> (measured value), the set value is slightly increased, and when (target value) <(measured value), the set value is decreased slightly.

図12(a)の電圧制御部では、上位装置によって設定された設定電圧値201に基づいて比較調整手段202の出力部(不図示)から振動発生手段203の入力側に設定電圧値の電圧が印加される。その印加された電圧に伴った振動発生手段203の出力側の電圧を電圧計測手段204、例えば図9のオシロスコープ106、図10のオシロスコープ117又は図11のオシロスコープ127によって計測する。比較調整手段202の制御部(不図示)において、その計測した電圧計測値と予め設定した目標電圧値との差分を算出し、その差分が小さくなるように、比較調整手段202の制御部から出力部に制御信号を出力する。以上のようなフィードバック制御を行う。   In the voltage control unit of FIG. 12A, the voltage of the set voltage value is output from the output unit (not shown) of the comparison adjusting unit 202 to the input side of the vibration generating unit 203 based on the set voltage value 201 set by the host device. Applied. The voltage on the output side of the vibration generating means 203 according to the applied voltage is measured by the voltage measuring means 204, for example, the oscilloscope 106 in FIG. 9, the oscilloscope 117 in FIG. 10, or the oscilloscope 127 in FIG. A control unit (not shown) of the comparison adjustment unit 202 calculates a difference between the measured voltage measurement value and a preset target voltage value, and outputs the difference from the control unit of the comparison adjustment unit 202 so that the difference becomes small. A control signal is output to the unit. The feedback control as described above is performed.

図12(b)の電流制御部では、上位装置によって設定された設定電流値211に基づいて比較調整手段212の出力部(不図示)から振動発生手段213の入力側に設定電流値の電流が供給される。その供給された電流に伴った振動発生手段の出力側の電流(クランプ電流値)を電流計測手段214、例えば図10の電流計115又は図11の電流計125によって計測する。比較調整手段212の制御部(不図示)において、その計測した電流計測値と予め設定した目標電流値との差分を算出し、その差分が小さくなるように、比較調整手段202の制御部から出力部に制御信号を出力する。以上のようなフィードバック制御を行う。   In the current control unit of FIG. 12B, the current of the set current value is output from the output unit (not shown) of the comparison adjustment unit 212 to the input side of the vibration generation unit 213 based on the set current value 211 set by the host device. Supplied. The current (clamp current value) on the output side of the vibration generating means according to the supplied current is measured by the current measuring means 214, for example, the ammeter 115 in FIG. 10 or the ammeter 125 in FIG. A control unit (not shown) of the comparison adjustment unit 212 calculates a difference between the measured current measurement value and a preset target current value, and outputs the difference from the control unit of the comparison adjustment unit 202 so that the difference becomes small. A control signal is output to the unit. The feedback control as described above is performed.

図12(c)の電力制御部では、上位装置によって設定された設定電力値221に基づいて比較調整手段222の出力部(不図示)から振動発生手段223の入力側に設定電力値の電力が供給される。その供給された電力に伴った振動発生手段の出力側の電力を電圧計測手段/電流計測手段224、例えば図10の電流計115、電圧計116、又は図11の電流計125、電圧計126によって計測する。比較調整手段222の制御部(不図示)において、その計測した電力計測値と予め設定した目標電力値との差分を算出し、その差分が小さくなるように、比較調整手段202の制御部から出力部に制御信号を出力する。以上のようなフィードバック制御を行う。   In the power control unit in FIG. 12C, the power of the set power value is output from the output unit (not shown) of the comparison adjusting unit 222 to the input side of the vibration generating unit 223 based on the set power value 221 set by the host device. Supplied. The electric power on the output side of the vibration generating means accompanying the supplied electric power is converted into voltage measuring means / current measuring means 224, for example, the ammeter 115 and voltmeter 116 in FIG. 10, or the ammeter 125 and voltmeter 126 in FIG. measure. A control unit (not shown) of the comparison adjustment unit 222 calculates a difference between the measured power measurement value and a preset target power value, and outputs the difference from the control unit of the comparison adjustment unit 202 so that the difference becomes small. A control signal is output to the unit. The feedback control as described above is performed.

図13は、本実施形態に係るトナー製造方法を実施するトナー製造装置の一例を示す模式図である。
このトナー製造装置300は、主に、上述した液柱共鳴液滴形成ユニット310と、乾燥捕集ユニット320と、トナー成分液補充ユニット330とから構成されている。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of a toner manufacturing apparatus that performs the toner manufacturing method according to the present embodiment.
The toner manufacturing apparatus 300 mainly includes the above-described liquid column resonance droplet forming unit 310, a dry collection unit 320, and a toner component liquid replenishment unit 330.

トナー成分液補充ユニット330は、トナー成分液331を貯留したトナー成分液タンク332を備えている。トナー成分液タンク332は、トナー成分液供給流路333を介して液柱共鳴液滴形成ユニット310に接続されている。トナー成分液供給流路333には、トナー成分液供給流路333内のトナー成分液331を圧送する液循環ポンプ334が接続されている。その液循環ポンプ334の駆動により、トナー成分液タンク332内のトナー成分液331はトナー成分液供給流路333を通じて液柱共鳴液滴形成ユニット310へと供給される。   The toner component liquid replenishment unit 330 includes a toner component liquid tank 332 that stores the toner component liquid 331. The toner component liquid tank 332 is connected to the liquid column resonance droplet forming unit 310 via the toner component liquid supply channel 333. A liquid circulation pump 334 that pumps the toner component liquid 331 in the toner component liquid supply flow path 333 is connected to the toner component liquid supply flow path 333. By driving the liquid circulation pump 334, the toner component liquid 331 in the toner component liquid tank 332 is supplied to the liquid column resonance droplet forming unit 310 through the toner component liquid supply channel 333.

また、トナー成分液タンク332は、液戻り管335を介して液柱共鳴液滴形成ユニット310に接続されている。トナー成分液供給流路333から液柱共鳴液滴形成ユニット310へ供給されたトナー成分液331のうち、液柱共鳴液滴形成ユニット310の液柱共鳴液室へ補充されなかったものは、液循環ポンプ334の駆動により、液戻り管335を通じてトナー成分液タンク332へ戻される。   The toner component liquid tank 332 is connected to the liquid column resonance droplet forming unit 310 via a liquid return pipe 335. Among the toner component liquids 331 supplied from the toner component liquid supply flow path 333 to the liquid column resonance droplet forming unit 310, those not replenished to the liquid column resonance liquid chamber of the liquid column resonance droplet forming unit 310 are liquid. The circulation pump 334 is driven to return to the toner component liquid tank 332 through the liquid return pipe 335.

本実施形態において、トナー成分液供給流路333には圧力測定器P1が設けられており、乾燥捕集ユニット320には圧力測定器P2が設けられている。液柱共鳴液滴形成ユニット310への送液圧力及び乾燥捕集ユニット320内の圧力はこれらの圧力測定器P1,P2の測定結果に基づいて管理される。このとき、圧力測定器P1の圧力が圧力測定器P2の圧力よりも大きい関係であると、トナー成分液331が吐出孔から染み出すおそれがある。逆に、圧力測定器P1の圧力が圧力測定器P2の圧力よりも小さい関係であると、液柱共鳴液滴形成ユニット310内に気体が入り込んで吐出が停止してしまうおそれがある。したがって、圧力測定器P1の圧力と圧力測定器P2の圧力とはほぼ等しい関係であるのが望ましい。   In the present embodiment, the toner component liquid supply flow path 333 is provided with a pressure measuring device P1, and the dry collection unit 320 is provided with a pressure measuring device P2. The liquid feeding pressure to the liquid column resonance droplet forming unit 310 and the pressure in the dry collection unit 320 are managed based on the measurement results of these pressure measuring devices P1 and P2. At this time, if the pressure of the pressure measuring device P1 is greater than the pressure of the pressure measuring device P2, the toner component liquid 331 may ooze out from the ejection hole. On the other hand, if the pressure of the pressure measuring device P1 is smaller than the pressure of the pressure measuring device P2, there is a possibility that gas enters the liquid column resonance droplet forming unit 310 and the discharge stops. Therefore, it is desirable that the pressure of the pressure measuring device P1 and the pressure of the pressure measuring device P2 have a substantially equal relationship.

乾燥捕集ユニット320には、チャンバ321が設けられており、このチャンバ321内に液柱共鳴液滴形成ユニット310が設置される。チャンバ321内には、搬送気流導入口322から下降気流(搬送気流)323が送り込まれ、液柱共鳴液滴形成ユニット310から吐出された液滴21は、重力だけでなく、この下降気流323によっても、下方に向けて搬送される。チャンバ321内を下方へ搬送された液滴は、その搬送中に乾燥固化し、捕集用出口324から排出されて、固化粒子捕集手段325へと送り込まれ、捕集される。固化粒子捕集手段325で捕集された粒子は、その後、必要に応じて二次乾燥処理を行う乾燥手段326に送られる。   The dry collection unit 320 is provided with a chamber 321, and a liquid column resonance droplet forming unit 310 is installed in the chamber 321. A descending airflow (conveying airflow) 323 is sent into the chamber 321 from the conveying airflow inlet 322, and the droplets 21 discharged from the liquid column resonance droplet forming unit 310 are not only gravity but also the descending airflow 323. Is also transported downward. The liquid droplets conveyed downward in the chamber 321 are dried and solidified during the conveyance, discharged from the collection outlet 324, sent to the solidified particle collecting means 325, and collected. The particles collected by the solidified particle collecting means 325 are then sent to a drying means 326 that performs a secondary drying process as necessary.

吐出された液滴同士が乾燥前に接触すると、液滴同士が合体して一つの大きな粒子になってしまう合着と呼ばれる現象が発生し、トナー粒径分布が広がってしまう。そのため、粒径分布の狭いトナー粒子を得るためには、吐出された液滴どうしの距離を確保する必要がある。しかしながら、吐出された液滴は、一定の初速度を持っているが、空気抵抗によって徐々に失速する。そのため、失速した液滴に対して後から吐出された液滴が追いついてしまうことがあり、合着が発生するおそれがある。このような合着現象は定常的に発生するため、この粒子を捕集すると、粒径分布はひどく悪化することとなる。このような合着現象を防ぐため、本実施形態では、下降気流によって液滴の速度低下を防ぎ、液滴同士が接触しないようにしている。   When the ejected droplets come into contact with each other before drying, a phenomenon called coalescence in which the droplets coalesce into one large particle occurs, and the toner particle size distribution spreads. Therefore, in order to obtain toner particles having a narrow particle size distribution, it is necessary to secure the distance between the discharged droplets. However, the ejected droplets have a constant initial velocity, but gradually become stalled due to air resistance. For this reason, the liquid droplets discharged later may catch up with the stalled liquid droplets, which may cause coalescence. Since such a coalescence phenomenon occurs constantly, when the particles are collected, the particle size distribution is greatly deteriorated. In order to prevent such a coalescence phenomenon, in the present embodiment, a drop in the velocity of the droplets is prevented by the descending airflow so that the droplets do not come into contact with each other.

本実施形態における搬送気流(下降気流323)の向きは下方に向いているが、液滴吐出方向に対して横方向に向かう搬送気流を採用することもできる。ただし、この場合には、吐出孔から搬送気流によって搬送される液滴の軌跡が重ならないように搬送気流を形成することが望まれる。搬送気流の向きは、液滴吐出方向に対して横方向でなくても、液滴吐出方向に対して斜め方向であってもよいが、吐出された液滴が離れるような角度を持っていることが望まれる。   Although the direction of the carrier airflow (downward airflow 323) in the present embodiment is directed downward, a carrier airflow directed in the lateral direction with respect to the droplet discharge direction can also be employed. However, in this case, it is desirable to form the transport airflow so that the trajectories of the droplets transported by the transport airflow from the ejection holes do not overlap. The direction of the carrier airflow may not be transverse to the droplet ejection direction, but may be oblique to the droplet ejection direction, but has an angle such that the ejected droplets are separated. It is desirable.

また、本実施形態では、下降気流によって合着の防止と固化粒子捕集手段への搬送の両方を実現しているが、合着の防止を行うための第1気流と、固化粒子捕集手段へと搬送するための第2気流とを別々に形成してもよい。この場合、第1気流の流速は吐出時における液滴の移動速度と同じかそれ以上であることが望ましい。吐出時の液滴移動速度より第1気流の流速が遅いと、第1気流本来の目的である液滴同士の接触を防止する機能を十分に果たせない可能性がある。第1気流のその他の特性については、液滴同士が接触しないような条件を適宜追加してもよく、第2気流の特性と必ずしも同じである必要はない。例えば、第1気流に液滴の固化を促進させるような化学物質を混入させたり、液滴の固化を促進させるように物理的な作用を施したりしてもよい。   In the present embodiment, both the prevention of coalescence and the conveyance to the solidified particle collecting means are realized by the descending airflow. However, the first airflow and the solidified particle collecting means for preventing the coalescence are realized. You may form separately the 2nd airflow for conveying to. In this case, it is desirable that the flow rate of the first air stream is equal to or higher than the moving speed of the droplets during discharge. If the flow velocity of the first air stream is slower than the droplet moving speed at the time of ejection, there is a possibility that the function of preventing contact between the droplets, which is the original purpose of the first air stream, may not be performed. About the other characteristic of 1st airflow, you may add suitably the conditions that droplets do not contact, and it does not necessarily need to be the same as the characteristic of 2nd airflow. For example, a chemical substance that promotes solidification of the droplets may be mixed in the first air stream, or a physical action may be performed so as to promote solidification of the droplets.

本実施形態の下降気流は、例えば、層流、旋回流、乱流などであっても構わない。下降気流を構成する気体の種類は特に限定は無く、空気であっても窒素等の不燃性気体を用いたものでもよい。また、下降気流の温度は適宜調整可能であり、生産時において変動の無いことが望ましい。また、チャンバ内に下降気流の気流状態を変えるような手段を設けても構わない。また、下降気流は、液滴同士の接触を防止すだけでなく、チャンバの内壁に付着することを防止することに用いても良い。   The descending airflow of the present embodiment may be, for example, a laminar flow, a swirling flow, a turbulent flow, or the like. There are no particular limitations on the type of gas that constitutes the downdraft, and it may be air or a nonflammable gas such as nitrogen. Further, the temperature of the descending airflow can be adjusted as appropriate, and it is desirable that there is no fluctuation during production. Also, means for changing the airflow state of the descending airflow may be provided in the chamber. Further, the downward airflow may be used not only to prevent contact between droplets but also to prevent adhesion to the inner wall of the chamber.

図13で示すように、本実施形態では、固化粒子捕集手段325によって捕集されたトナー粒子に含まれる残留溶剤量が多い場合には、これを低減するために必要に応じて、乾燥手段326によって二次乾燥が行われる。二次乾燥としては、流動床乾燥や真空乾燥のような一般的な公知の乾燥手段を用いることができる。有機溶剤がトナー中に残留すると、耐熱保存性や定着性、帯電特性等のトナー特性が経時で変動するだけでなく、画像形成動作時の加熱定着の際に有機溶剤が揮発する。このため、使用者、画像形成装置内の各種機器や周辺機器へ悪影響を及ぼす可能性が高まり、充分な乾燥を実施することが望まれる。   As shown in FIG. 13, in this embodiment, when the amount of residual solvent contained in the toner particles collected by the solidified particle collecting means 325 is large, the drying means is used as necessary to reduce this. Secondary drying is performed by 326. As the secondary drying, general known drying means such as fluidized bed drying or vacuum drying can be used. When the organic solvent remains in the toner, not only the toner characteristics such as heat-resistant storage stability, fixing property, and charging characteristics fluctuate with time, but also the organic solvent volatilizes during heat-fixing during the image forming operation. For this reason, there is a high possibility that the user and various devices and peripheral devices in the image forming apparatus will be adversely affected, and it is desired to perform sufficient drying.

以下、本実施形態で製造するトナーについて説明する。
本実施形態で製造するトナーは、少なくとも樹脂、着色剤及びワックスを含有し、必要に応じて、帯電調整剤、添加剤及びその他の成分を含有する。
Hereinafter, the toner manufactured in this embodiment will be described.
The toner manufactured in this embodiment contains at least a resin, a colorant, and a wax, and optionally contains a charge adjusting agent, an additive, and other components.

まず、本実施形態で用いるトナー成分液について説明する。
トナー成分液は上述したトナー成分が溶媒に溶解又は分散させた液体状態であるか、または吐出させる条件下で液体であれば溶媒を含まなくてもよく、トナー成分の一部またはすべてが溶融した状態で混合され液体状態を呈しているものである。トナー材料としては、上記のトナー成分液を調整することができれば、公知の電子写真用トナーと同じ物が使用できる。このようなトナー成分液を液柱共鳴液滴形成ユニットから微小液滴となるように吐出し、その微小液滴を乾燥固化したものを固化粒子捕集手段325で捕集することで、目的とするトナー粒子を作製する。
First, the toner component liquid used in this embodiment will be described.
The toner component liquid may be in a liquid state in which the above-described toner component is dissolved or dispersed in a solvent, or may be free from a solvent as long as it is liquid under the conditions of discharge, and a part or all of the toner component is melted. It is mixed in a state and presents a liquid state. As the toner material, the same materials as known electrophotographic toners can be used as long as the toner component liquid can be adjusted. Such a toner component liquid is ejected from the liquid column resonance droplet forming unit into microdroplets, and the microdroplets dried and solidified are collected by the solidified particle collecting means 325. Toner particles are produced.

上記樹脂としては、少なくとも結着樹脂が挙げられる。
上記結着樹脂としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができるが、例えば、スチレン系単量体、アクリル系単量体、メタクリル系単量体等のビニル重合体、これらの単量体又は2種類以上からなる共重合体、ポリエステル系重合体、ポリオール樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油系樹脂、などが挙げられる。
Examples of the resin include at least a binder resin.
The binder resin is not particularly limited, and a commonly used resin can be appropriately selected and used. For example, a styrene monomer, an acrylic monomer, a methacrylic monomer, etc. Vinyl polymers, copolymers of these monomers or two or more types, polyester polymers, polyol resins, phenol resins, silicone resins, polyurethane resins, polyamide resins, furan resins, epoxy resins, xylene resins, terpene resins , Coumarone indene resin, polycarbonate resin, petroleum resin, and the like.

結着樹脂の性状としては溶媒に溶解することが望ましく、この特徴を除けば従来公知の性能を持っていることが望ましい。
結着樹脂のGPC(ゲルパーメンテーションクロマトグラフィ)による分子量分布で、分子量3千〜5万の領域に少なくとも1つのピークが存在するのが、トナーの定着性、耐オフセット性の点で好ましい。また、THF可溶分としては、分子量10万以下の成分が60〜100[%]となるような結着樹脂も好ましく、分子量5千〜2万の領域に少なくとも1つのピークが存在する結着樹脂がより好ましい。結着樹脂の酸価が0.1〜50[mgKOH/g]を有する樹脂を60[質量%]以上有するものが好ましい。
本実施形態において、トナー組成物の結着樹脂成分の酸価は、JIS K−0070に準じて測定したものである。
As the properties of the binder resin, it is desirable to dissolve in a solvent, and it is desirable to have a conventionally known performance except for this feature.
The molecular weight distribution of the binder resin by GPC (gel permeation chromatography) and at least one peak in the region of molecular weight of 3,000 to 50,000 are preferable from the viewpoint of toner fixing property and offset resistance. In addition, as a THF soluble component, a binder resin in which a component having a molecular weight of 100,000 or less is 60 to 100 [%] is preferable, and a binder having at least one peak in a region having a molecular weight of 5,000 to 20,000. A resin is more preferable. What has 60 [mass%] or more of resin whose acid value of binder resin has 0.1-50 [mgKOH / g] is preferable.
In this embodiment, the acid value of the binder resin component of the toner composition is measured according to JIS K-0070.

本実施形態で使用できる磁性体としては、電子写真トナーに用いられる公知のものを使用することができる。例えば、(1)マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄、(2)鉄、コバルト、ニッケル等の金属、又は、これらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、錫、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウム等の金属との合金、及び(3)これらの混合物、などが用いられる。上記磁性体は、着色剤としても使用することができる。上記磁性体の使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、磁性体10〜200質量部が好ましく、20〜150質量部がより好ましい。これらの磁性体の個数平均粒径としては、0.1〜2[μm]が好ましく、0.1〜0.5[μm]がより好ましい。上記個数平均径は、透過電子顕微鏡により拡大撮影した写真をデジタイザー等で測定することにより求めることができる。   As the magnetic material that can be used in the present embodiment, known materials used for electrophotographic toners can be used. For example, (1) iron oxide containing magnetic iron oxide such as magnetite, maghemite and ferrite, and other metal oxides, (2) metals such as iron, cobalt, nickel, or these metals and aluminum, cobalt, copper , Lead, magnesium, tin, zinc, antimony, beryllium, bismuth, cadmium, calcium, manganese, selenium, titanium, tungsten, vanadium, and alloys thereof, and (3) mixtures thereof. The magnetic material can also be used as a colorant. As the usage-amount of the said magnetic body, 10-200 mass parts of magnetic bodies are preferable with respect to 100 mass parts of binder resin, and 20-150 mass parts is more preferable. The number average particle diameter of these magnetic materials is preferably 0.1 to 2 [μm], more preferably 0.1 to 0.5 [μm]. The number average diameter can be obtained by measuring a photograph taken with a transmission electron microscope with a digitizer or the like.

上記着色剤としては、特に制限はなく、通常使用される樹脂を適宜選択して使用することができる。
上記着色剤の含有量としては、トナーに対して1〜15[質量%]が好ましく、3〜10[質量%]がより好ましい。本実施形態に係るトナーで用いる着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチは顔料を予め分散させるためのものであり、顔料の充分な分散が得られていれば用いなくても良い。マスターバッチは一般的に顔料と樹脂とを高せん断をかけることで樹脂中に顔料を硬度に分散させたものである。マスターバッチの製造またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、従来公知のものを使用することができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
The colorant is not particularly limited, and a commonly used resin can be appropriately selected and used.
The content of the colorant is preferably 1 to 15 [% by mass] and more preferably 3 to 10 [% by mass] based on the toner. The colorant used in the toner according to the exemplary embodiment can be used as a master batch combined with a resin. The master batch is for dispersing the pigment in advance, and may not be used if sufficient dispersion of the pigment is obtained. In general, a master batch is obtained by dispersing a pigment in hardness in a resin by applying high shear to the pigment and the resin. A conventionally well-known thing can be used as binder resin knead | mixed with manufacture of a masterbatch or a masterbatch. These may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.

上記マスターバッチの使用量としては、結着樹脂100質量部に対して、0.1〜20質量部が好ましい。マスターバッチ製造時に顔料の分散性を高めるために分散剤を用いてもよい。顔料分散性の点で、結着樹脂との相溶性が高いことが好ましく、公知のものを用いることができ、具体的な市販品としては、「アジスパーPB821」、「アジスパーPB822」(味の素ファインテクノ社製)、「Disperbyk−2001」(ビックケミー社製)、「EFKA−4010」(EFKA社製)、などが挙げられる。   As the usage-amount of the said masterbatch, 0.1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of binder resin. A dispersant may be used to increase the dispersibility of the pigment during the production of the masterbatch. From the viewpoint of pigment dispersibility, high compatibility with the binder resin is preferable, and known ones can be used. Specific examples of commercially available products include “Azisper PB821”, “Azisper PB822” (Ajinomoto Fine Techno) And “Disperbyk-2001” (by Big Chemie), “EFKA-4010” (by EFKA), and the like.

上記分散剤は、トナー中に、着色剤に対して0.1〜10[質量%]の割合で配合することが好ましい。配合割合が0.1[質量%]未満であると、顔料分散性が不十分となることがあり、10[質量%]より多いと、高湿下での帯電性が低下することがある。上記分散剤の添加量は、着色剤100質量部に対して1〜200質量部であることが好ましく、5〜80質量部であることがより好ましい。1質量部未満であると分散能が低くなることがあり、200質量部を超えると帯電性が低下することがある。   The dispersant is preferably blended in the toner at a ratio of 0.1 to 10 [mass%] with respect to the colorant. When the blending ratio is less than 0.1 [% by mass], the pigment dispersibility may be insufficient, and when more than 10 [% by mass], the chargeability under high humidity may be deteriorated. The addition amount of the dispersant is preferably 1 to 200 parts by mass, more preferably 5 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the colorant. If it is less than 1 part by mass, the dispersibility may be lowered, and if it exceeds 200 parts by mass, the chargeability may be lowered.

本実施形態で用いるトナー成分液は、結着樹脂、着色剤とともにワックスを含有する。
ワックスとしては、特に制限はなく、通常使用されるものを適宜選択して使用することができ、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の脂肪族炭化水素系ワックス、酸化ポリエチレンワックス等の脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物又はそれらのブロック共重合体、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ホホバろう等の植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物系ワックス、オゾケライト、セレシン、ペテロラタム等の鉱物系ワックス、モンタン酸エステルワックス、カスターワックスの等の脂肪酸エステルを主成分とするワックス類、脱酸カルナバワックスの等の脂肪酸エステルを一部又は全部を脱酸化したもの、などが挙げられる。
The toner component liquid used in this embodiment contains a wax together with a binder resin and a colorant.
The wax is not particularly limited and can be appropriately selected from commonly used ones such as low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene, polyolefin wax, microcrystalline wax, paraffin wax, and sazol wax. Oxides of aliphatic hydrocarbon waxes such as aliphatic hydrocarbon waxes, polyethylene oxide waxes or block copolymers thereof, plant waxes such as candelilla wax, carnauba wax, wood wax, jojoba wax, beeswax, lanolin , Animal waxes such as whale wax, mineral waxes such as ozokerite, ceresin and petrolatum, waxes mainly composed of fatty acid esters such as montanic ester wax and castor wax, and fatty acid esters such as deoxidized carnauba wax. part Those deoxygenated all are and the like.

上記ワックスの融点としては、定着性と耐オフセット性のバランスを取るために、70〜140[℃]であることが好ましく、70〜120[℃]であることがより好ましい。70[℃]未満では耐ブロッキング性が低下することがあり、140[℃]を超えると耐オフセット効果が発現しにくくなることがある。上記ワックスの総含有量としては、結着樹脂100質量部に対し、0.2〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。本実施形態では、DSC(ディファレンシャルスキャニングカロリメトリー)において測定されるワックスの吸熱ピークの最大ピークのピークトップの温度をもってワックスの融点とする。上記ワックス又はトナーのDSC測定機器としては、高精度の内熱式入力補償型の示差走査熱量計で測定することが好ましい。測定方法としては、ASTM D3418−82に準じて行う。本実施形態に用いられるDSC曲線は、1回昇温、降温させ前履歴を取った後、温度速度10[℃/min]で、昇温させた時に測定されるものを用いる。   The melting point of the wax is preferably 70 to 140 [° C.] and more preferably 70 to 120 [° C.] in order to balance the fixing property and the offset resistance. If it is less than 70 [° C.], the blocking resistance may be lowered, and if it exceeds 140 [° C.], the offset resistance effect may be difficult to be exhibited. The total content of the wax is preferably 0.2 to 20 parts by mass and more preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. In the present embodiment, the temperature of the peak top of the maximum endothermic peak of the wax measured by DSC (differential scanning calorimetry) is defined as the melting point of the wax. The wax or toner DSC measuring device is preferably measured with a high-precision internal heat input compensation type differential scanning calorimeter. As a measuring method, it carries out according to ASTM D3418-82. The DSC curve used in the present embodiment is one that is measured when the temperature is raised at a temperature rate of 10 [° C./min] after raising and lowering the temperature once and taking a previous history.

本実施形態に係るトナーには、他の添加剤として、潜像担持体やキャリアの保護、クリーニング性の向上、熱特性・電気特性・物理特性の調整、抵抗調整、軟化点調整、定着率向上等を目的として、各種金属石けん、フッ素系界面活性剤、フタル酸ジオクチルや、導電性付与剤として酸化スズ、酸化亜鉛、カーボンブラック、酸化アンチモン等や、酸化チタン、酸化アルミニウム、アルミナ等の無機微粉体などを必要に応じて添加することができる。これらの無機微粉体は、必要に応じて疎水化してもよい。また、ポリテトラフルオロエチレン、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデン等の滑剤、酸化セシウム、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム等の研磨剤、ケーキング防止剤、更に、トナー粒子と逆極性の白色微粒子及び黒色微粒子とを、現像性向上剤として少量用いることもできる。   In the toner according to the exemplary embodiment, as other additives, protection of the latent image carrier and carrier, improvement of cleaning properties, adjustment of thermal characteristics / electrical characteristics / physical characteristics, resistance adjustment, softening point adjustment, improvement of fixing rate For purposes such as various types of metal soaps, fluorosurfactants, dioctyl phthalate, tin oxide, zinc oxide, carbon black, antimony oxide, etc. as conductivity imparting agents, inorganic fine powders such as titanium oxide, aluminum oxide, alumina, etc. A body etc. can be added as needed. These inorganic fine powders may be hydrophobized as necessary. In addition, lubricants such as polytetrafluoroethylene, zinc stearate, polyvinylidene fluoride, abrasives such as cesium oxide, silicon carbide, strontium titanate, anti-caking agents, white particles and black particles having opposite polarity to the toner particles, Can also be used in small amounts as a developability improver.

これらの添加剤は、帯電量コントロール等の目的で、その表面をシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤、又は種々の処理剤で処理することも好ましい。上記添加剤としては、無機微粒子を好ましく用いることができる。上記無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、等公知のものを使用できる。   These additives have a silicone varnish, various modified silicone varnishes, silicone oil, various modified silicone oils, silane coupling agents, silane coupling agents having a functional group, and other organic materials for the purpose of controlling the amount of charge. It is also preferable to treat with a treating agent such as a silicon compound or various treating agents. As the additive, inorganic fine particles can be preferably used. As said inorganic fine particle, well-known things, such as a silica, an alumina, a titanium oxide, can be used, for example.

この他、高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。   In addition, polymer fine particles such as polystyrene obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization and dispersion polymerization, methacrylic acid ester and acrylic acid ester copolymer, polycondensation system such as silicone, benzoguanamine and nylon, thermosetting resin And polymer particles.

このような外添剤は、表面処理剤により、疎水性を上げ、高湿度下においても外添剤自身の劣化を防止することができる。上記表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル、などが好適に挙げられる。   Such an external additive can be made hydrophobic by the surface treatment agent and prevent deterioration of the external additive itself even under high humidity. Examples of the surface treatment agent include silane coupling agents, silylating agents, silane coupling agents having a fluorinated alkyl group, organic titanate coupling agents, aluminum coupling agents, silicone oils, modified silicone oils, Etc. are preferable.

上記外添剤の一次粒子径としては、5[nm]〜2[μm]であることが好ましく、5[nm]〜500[nm]であることがより好ましい。また、BET法による比表面積としては、20〜500[m/g]であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合としては、トナーの0.01〜5[重量%]であることが好ましく、0.01〜2.0[重量%]であることがより好ましい。 The primary particle diameter of the external additive is preferably 5 [nm] to 2 [[mu] m], and more preferably 5 [nm] to 500 [nm]. Moreover, as a specific surface area by BET method, it is preferable that it is 20-500 [m < 2 > / g]. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 5 [% by weight] of the toner, and more preferably 0.01 to 2.0 [% by weight].

静電潜像担持体や一次転写媒体に残存する転写後の現像剤を除去するためのクリーニング性向上剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸等の脂肪酸金属塩、ポリメチルメタクリレート微粒子、ポリスチレン微粒子等のソープフリー乳化重合によって製造されたポリマー微粒子、などを挙げることかできる。ポリマー微粒子は比較的粒度分布が狭く、体積平均粒径が0.01から1[μm]のものが好ましい。   Examples of the cleaning property improver for removing the developer after transfer remaining on the electrostatic latent image carrier or the primary transfer medium include fatty acid metal salts such as zinc stearate, calcium stearate, stearic acid, and polymethyl methacrylate. There may be mentioned polymer fine particles produced by soap-free emulsion polymerization such as fine particles and polystyrene fine particles. The polymer fine particles preferably have a relatively narrow particle size distribution and a volume average particle size of 0.01 to 1 [μm].

〔実施例1〕
以下、本発明の一実施例(以下、本実施例を「実施例1」という。)について説明する。
本実施例1で使用したトナー成分液の処方を以下に示す。なお、液滴吐出条件は、上述した実施形態で説明した通りである。
まず、着色剤としての、カーボンブラックの分散液を調製した。カーボンブラック(RegaL400:Cabot社製)17質量部、顔料分散剤3質量部を、酢酸エチル80質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用して一次分散させた。この顔料分散剤としては、アジスパーPB821(味の素ファインテクノ社製)を使用した。得られた一次分散液を、ビーズミル(アシザワファインテック社製LMZ型、ジルコニアビーズ径0.3[mm])を用いて強力なせん断力により細かく分散し、5[μm]以上の凝集体を完全に除去した二次分散液を調製した。
[Example 1]
Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “embodiment 1”) will be described.
The formulation of the toner component liquid used in Example 1 is shown below. Note that the droplet discharge conditions are as described in the above-described embodiment.
First, a carbon black dispersion as a colorant was prepared. 17 parts by mass of carbon black (RegaL400: manufactured by Cabot) and 3 parts by mass of a pigment dispersant were primarily dispersed in 80 parts by mass of ethyl acetate using a mixer having stirring blades. As this pigment dispersant, Ajisper PB821 (manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) was used. The obtained primary dispersion is finely dispersed by a strong shearing force using a bead mill (LMZ type manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd., zirconia bead diameter 0.3 [mm]), and aggregates of 5 [μm] or more are completely obtained. The secondary dispersion removed in the above was prepared.

次にワックス分散液を調整した。カルナバワックス18質量部、ワックス分散剤2質量部を、酢酸エチル80質量部に、攪拌羽を有するミキサーを使用して一次分散させた。この一次分散液を攪拌しながら80[℃]まで昇温し、カルナバワックスを溶解した後、室温まで液温を下げ、最大径が3[μm]以下となるようワックス粒子を析出させた。ワックス分散剤としては、ポリエチレンワックスにスチレン−アクリル酸ブチル共重合体をグラフト化したものを使用した。得られた分散液を、更にビーズミル(アシザワファインテック社製LMZ型、ジルコニアビーズ径0.3[mm])を用いて強力なせん断力により細かく分散し、最大径が1[μm]以下なるよう調整した。   Next, a wax dispersion was prepared. 18 parts by mass of carnauba wax and 2 parts by mass of a wax dispersant were primarily dispersed in 80 parts by mass of ethyl acetate using a mixer having stirring blades. The primary dispersion was heated to 80 [° C.] while stirring to dissolve the carnauba wax, and then the temperature of the liquid was lowered to room temperature to precipitate wax particles so that the maximum diameter was 3 [μm] or less. As the wax dispersant, a polyethylene wax grafted with a styrene-butyl acrylate copolymer was used. The obtained dispersion is further finely dispersed by a strong shearing force using a bead mill (LMZ type manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd., zirconia bead diameter 0.3 [mm]) so that the maximum diameter is 1 [μm] or less. It was adjusted.

次に、結着樹脂としての樹脂、上記着色剤分散液及び上記ワックス分散液を添加した下記組成からなるトナー成分液を調製した。結着樹脂としてのポリエステル樹脂100質量部、上記着色剤分散液30質量部、ワックス分散液30質量部を、酢酸エチル840質量部を、攪拌羽を有するミキサーを使用して10分間攪拌を行い、均一に分散させた。溶媒希釈によるショックで顔料やワックス粒子が凝集することはなかった。   Next, a toner component liquid having the following composition to which a resin as a binder resin, the colorant dispersion, and the wax dispersion were added was prepared. 100 parts by mass of a polyester resin as a binder resin, 30 parts by mass of the colorant dispersion, 30 parts by mass of the wax dispersion, 840 parts by mass of ethyl acetate, and stirring for 10 minutes using a mixer having stirring blades, Evenly dispersed. Pigments and wax particles did not aggregate due to shock due to solvent dilution.

次に、本実施例1で使用したトナー製造装置の条件について説明する。なお、このトナー製造装置の構成は、実施形態で説明した通りである。
本実施形態の液柱共鳴液滴形成ユニット310において、図1の液柱共鳴液室18の長手方向両端間の長さLは1.85[mm]、N=2の共鳴モードであって、当該長手方向に沿って並んだ第1〜第4の吐出孔19がN=2モードでの圧力定在波の腹の位置に配置されている。駆動周波数は液共鳴周波数に合わせて340[kHz]とした。
Next, conditions of the toner manufacturing apparatus used in Example 1 will be described. The configuration of the toner manufacturing apparatus is as described in the embodiment.
In the liquid column resonance droplet forming unit 310 of this embodiment, the length L between both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 in FIG. 1 is 1.85 [mm], N = 2 resonance mode, The first to fourth discharge holes 19 arranged along the longitudinal direction are arranged at the antinodes of the pressure standing wave in the N = 2 mode. The driving frequency was set to 340 [kHz] according to the liquid resonance frequency.

図13の本実施形態の乾燥捕集ユニット320において、チャンバ321の内径はφ400[mm]、高さは2000[mm]の円筒形で垂直に固定されており、上端部と下端部が絞られた形状である。上端の搬送気流導入口の径はφ50[mm]、下端の搬送気流出口の径はφ50[mm]である。液柱共鳴液滴形成ユニット310はチャンバ321内の上端より300[mm]の高さでチャンバ321の水平方向中央に配置されている。搬送気流(下降気流323)は10.0[m/s]、40[℃]の窒素とした。固化粒子捕集手段325としては、サイクロン捕集機を用いた。   In the dry collection unit 320 of this embodiment of FIG. 13, the inner diameter of the chamber 321 is φ400 [mm] and the height is 2000 [mm] and is fixed vertically, and the upper end and the lower end are narrowed. Shape. The diameter of the carrier air inlet at the upper end is φ50 [mm], and the diameter of the carrier air outlet at the lower end is φ50 [mm]. The liquid column resonance droplet forming unit 310 is disposed at the center of the chamber 321 in the horizontal direction at a height of 300 mm from the upper end in the chamber 321. The carrier airflow (downward airflow 323) was 10.0 [m / s] and 40 [° C] nitrogen. A cyclone collector was used as the solidified particle collecting means 325.

本実施形態のトナー製造装置に用いた圧電素子駆動回路として図9の実施例1の圧電素子駆動回路を用い、オシロスコープ106で交流電圧のピーク値を一定にするように制御した。制御時間間隔は1[秒]、設定電圧8.0[V]に対し、許容電圧範囲は±0.4[V]で制御した。   The piezoelectric element driving circuit of Example 1 in FIG. 9 was used as the piezoelectric element driving circuit used in the toner manufacturing apparatus of this embodiment, and the oscilloscope 106 was controlled so that the peak value of the AC voltage was constant. The control time interval was 1 [second], and the allowable voltage range was controlled at ± 0.4 [V] with respect to the set voltage 8.0 [V].

本実施例1により製造されるトナーの評価を、以下のようにして行った。
図13の本実施例1のトナー製造装置を用いて、作成したトナー成分液331を1時間吐出させ、その液滴をチャンバ321内で乾燥固化して得たトナー粒子をサイクロン捕集機で捕集して、トナー貯蔵容器に収容した。トナー貯蔵容器よりトナーを取り出し、トナーを収集した。そして、それぞれのトナーについて、そのトナー粒径分布を、フロー式粒子像解析装置(シスメックス社 FPIA−3000)を用い、下記に示す測定条件にて測定した。以上のようなトナーの製造と測定を3回繰り返し、その平均値で評価を行った。
Evaluation of the toner produced in Example 1 was performed as follows.
Using the toner production apparatus of Example 1 of FIG. 13, the produced toner component liquid 331 is discharged for 1 hour, and the droplets are dried and solidified in the chamber 321 to collect toner particles by a cyclone collector. Collected and stored in a toner storage container. The toner was removed from the toner storage container, and the toner was collected. Then, for each toner, the toner particle size distribution was measured using a flow type particle image analyzer (Sysmex Corporation FPIA-3000) under the following measurement conditions. The production and measurement of the toner as described above were repeated three times, and the average value was evaluated.

フロー式粒子像解析装置(Flow Particle Image Analyzer)による測定は、フィルターを通して微細なごみを取り除き、その結果として10−3[cm]の水中に測定範囲(例えば、円相当径0.60[μm]以上159.21[μm]未満)の粒子数が20個以下の水10[ml]中にノニオン系界面活性剤(好ましくは和光純薬社製コンタミノンN)を数滴加える。更に、測定試料を5[mg]加え、超音波分散器STM社製UH−50で20[kHz]、50[W]/10[cm]の条件で1分間分散処理を行う。さらに、合計5分間の分散処理を行い測定試料の粒子濃度が4000〜8000[個/10−3・cm](測定円相当径範囲の粒子を対象として)の試料分散液を用いて、0.60[μm]以上159.21[μm]未満の円相当径を有する粒子の粒度分布を測定する。 Measurement with a flow particle image analyzer (Flow Particle Image Analyzer) removes fine dust through a filter, and as a result, a measurement range (for example, an equivalent circle diameter of 0.60 [μm]) in 10 −3 [cm 3 ] water. A few drops of a nonionic surfactant (preferably Contaminone N manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added to 10 [ml] of water having 20 or less particles having a particle size of 159.21 [μm] or less. Further, 5 [mg] of a measurement sample is added, and dispersion treatment is performed for 1 minute under the conditions of 20 [kHz] and 50 [W] / 10 [cm 3 ] using an ultrasonic dispersing device UH-50 manufactured by STM. Further, a dispersion treatment is performed for a total of 5 minutes, and a sample dispersion liquid in which the particle concentration of the measurement sample is 4000 to 8000 [pieces / 10 −3 · cm 3 ] (for particles in the measurement equivalent circle diameter range) is 0 The particle size distribution of particles having an equivalent circle diameter of .60 [μm] or more and less than 159.21 [μm] is measured.

試料分散液は、フラットで偏平な透明フローセル(厚み約200[μm])の流路(流れ方向に沿って広がっている)を通過させる。フローセルの厚みに対して交差して通過する光路を形成するために、ストロボとCCDカメラが、フローセルに対して、相互に反対側に位置するように装着される。試料分散液が流れている間に、ストロボ光がフローセルを流れている粒子の画像を得るために1/30秒間隔で照射され、その結果、それぞれの粒子は、フローセルに平行な一定範囲を有する2次元画像として撮影される。それぞれの粒子の2次元画像の面積から、同一の面積を有する円の直径を円相当径として算出する。   The sample dispersion is passed through a flat and flat transparent flow cell (thickness: about 200 [μm]) flow path (spread along the flow direction). In order to form an optical path that passes across the thickness of the flow cell, the strobe and the CCD camera are mounted on the flow cell so as to be opposite to each other. While the sample dispersion is flowing, strobe light is irradiated at 1/30 second intervals to obtain an image of the particles flowing through the flow cell, so that each particle has a certain range parallel to the flow cell. Photographed as a two-dimensional image. From the area of the two-dimensional image of each particle, the diameter of a circle having the same area is calculated as the equivalent circle diameter.

約1分間で、1200個以上の粒子の円相当径を測定することができ、円相当径分布に基づく数及び規定された円相当径を有する粒子の割合(個数%)を測定できる。結果(頻度%及び累積%)は、0.06〜400[μm]の範囲を226チャンネル(1オクターブに対し30チャンネルに分割)に分割して得ることができる。実際の測定では、円相当径が0.60[μm]以上159.21[μm]未満の範囲で粒子の測定を行う。   In about 1 minute, the equivalent circle diameter of 1200 or more particles can be measured, and the number based on the equivalent circle diameter distribution and the ratio (number%) of particles having a prescribed equivalent circle diameter can be measured. The results (frequency% and cumulative%) can be obtained by dividing the range of 0.06 to 400 [μm] into 226 channels (divided into 30 channels for one octave). In actual measurement, particles are measured in a range where the equivalent circle diameter is 0.60 [μm] or more and less than 159.21 [μm].

本実施例1において、この測定の結果、得られたトナー粒子の体積平均粒径(Dv)の平均(3回測定の平均。以下同様。)は、5.5[μm]で、個数平均粒径(Dn)の平均は、5.2[μm]であり、Dv/Dnの平均は1.05であった。更に、捕集開始後1時間経過した後の粒子径を計測した結果、上記結果と全く同じ体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)を得た。   In Example 1, as a result of this measurement, the average of the volume average particle diameter (Dv) of the obtained toner particles (average of three measurements; the same applies hereinafter) is 5.5 [μm], and the number average particle The average diameter (Dn) was 5.2 [μm], and the average Dv / Dn was 1.05. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter after 1 hour has passed since the start of collection, the same volume average particle diameter (Dv) and number average particle diameter (Dn) as the above results were obtained.

〔実施例2〕
次に、本発明の他の実施例(以下、本実施例を「実施例2」という。)について説明する。
本実施例2は、本実施形態のトナー製造装置に用いた圧電素子駆動回路として図10の圧電素子駆動回路を用い、オシロスコープ117で交流電圧のピーク値を一定にするように制御し、それ以外は実施例1と同一の条件でトナーを1時間捕集した。得られたトナー粒子の体積平均粒径(Dv)の平均は、5.5[μm]で、個数平均粒径(Dn)の平均は、5.1[μm]であり、Dv/Dnの平均は1.08であった。更に、捕集開始後1時間経過した後の粒子径を計測した結果、上記結果と全く同じ体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)を得た。
[Example 2]
Next, another embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “embodiment 2”) will be described.
In Example 2, the piezoelectric element driving circuit of FIG. 10 is used as the piezoelectric element driving circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and the oscilloscope 117 is controlled so that the peak value of the AC voltage is constant. The toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The resulting toner particles have an average volume average particle size (Dv) of 5.5 [μm], an average number average particle size (Dn) of 5.1 [μm], and an average of Dv / Dn. Was 1.08. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter after 1 hour has passed since the start of collection, the same volume average particle diameter (Dv) and number average particle diameter (Dn) as the above results were obtained.

〔実施例3〕
次に、本発明の更に他の実施例(以下、本実施例を「実施例3」という。)について説明する。
本実施例3は、本実施形態のトナー製造装置に用いた圧電素子駆動回路として図11の圧電素子駆動回路を用い、オシロスコープ127で交流電圧のピーク値を一定にするように制御し、それ以外は実施例1と同一の条件でトナーを1時間捕集した。得られたトナー粒子の体積平均粒径(Dv)の平均は、5.5[μm]で、個数平均粒径(Dn)の平均は、5.1[μm]であり、Dv/Dnの平均は1.08であった。更に、捕集開始後1時間経過した後の粒子径を計測した結果、上記結果と全く同じ体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)を得た。
Example 3
Next, still another embodiment of the present invention (hereinafter, this embodiment is referred to as “embodiment 3”) will be described.
In Example 3, the piezoelectric element driving circuit shown in FIG. 11 is used as the piezoelectric element driving circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and the oscilloscope 127 is used to control the peak value of the AC voltage to be constant. The toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The resulting toner particles have an average volume average particle size (Dv) of 5.5 [μm], an average number average particle size (Dn) of 5.1 [μm], and an average of Dv / Dn. Was 1.08. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter after 1 hour has passed since the start of collection, the same volume average particle diameter (Dv) and number average particle diameter (Dn) as the above results were obtained.

〔実施例4〕
次に、本発明の更に他の実施例(以下、本実施例を「実施例4」という。)について説明する。
本実施例4は、本実施形態のトナー製造装置に用いた圧電素子駆動回路として図10の圧電素子駆動回路を用い、電圧計116で電圧値を一定にするように制御し、それ以外は実施例1と同一の条件でトナーを1時間捕集した。得られたトナー粒子の体積平均粒径(Dv)の平均は、5.6[μm]で、個数平均粒径(Dn)の平均は、5.2[μm]であり、Dv/Dnの平均は1.08であった。更に、捕集開始後1時間経過した後の粒子径を計測した結果、上記結果と全く同じ体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)を得た。
Example 4
Next, still another embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “embodiment 4”) will be described.
In Example 4, the piezoelectric element driving circuit shown in FIG. 10 is used as the piezoelectric element driving circuit used in the toner manufacturing apparatus of this embodiment, and the voltage value is controlled to be constant by the voltmeter 116. Toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The resulting toner particles have an average volume average particle size (Dv) of 5.6 [μm], an average number average particle size (Dn) of 5.2 [μm], and an average of Dv / Dn. Was 1.08. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter after 1 hour has passed since the start of collection, the same volume average particle diameter (Dv) and number average particle diameter (Dn) as the above results were obtained.

〔実施例5〕
次に、本発明の更に他の実施例(以下、本実施例を「実施例5」という。)について説明する。
本実施例5は、本実施形態のトナー製造装置に用いた圧電素子駆動回路として図10の圧電素子駆動回路を用い、電流計115で電流値を一定にするように制御し、それ以外は実施例1と同一の条件でトナーを1時間捕集した。得られたトナー粒子の体積平均粒径(Dv)の平均は、5.6[μm]で、個数平均粒径(Dn)の平均は、5.3[μm]であり、Dv/Dnの平均は1.06であった。更に、捕集開始後1時間経過した後の粒子径を計測した結果、上記結果と全く同じ体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)を得た。
Example 5
Next, still another embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “embodiment 5”) will be described.
In Example 5, the piezoelectric element driving circuit shown in FIG. 10 is used as the piezoelectric element driving circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and the current value is controlled to be constant by the ammeter 115. Toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The resulting toner particles have an average volume average particle size (Dv) of 5.6 [μm], an average number average particle size (Dn) of 5.3 [μm], and an average of Dv / Dn. Was 1.06. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter after 1 hour has passed since the start of collection, the same volume average particle diameter (Dv) and number average particle diameter (Dn) as the above results were obtained.

〔実施例6〕
次に、本発明の更に他の実施例(以下、本実施例を「実施例6」という。)について説明する。
本実施例6は、本実施形態のトナー製造装置に用いた圧電素子駆動回路として図11の圧電素子駆動回路を用い、電圧計126で電圧値を一定にするように制御し、それ以外は実施例1と同一の条件でトナーを1時間捕集した。得られたトナー粒子の体積平均粒径(Dv)の平均は、5.6[μm]で、個数平均粒径(Dn)の平均は、5.3[μm]であり、Dv/Dnの平均は1.06であった。更に、捕集開始後1時間経過した後の粒子径を計測した結果、上記結果と全く同じ体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)を得た。
Example 6
Next, still another embodiment of the present invention (hereinafter, this embodiment is referred to as “embodiment 6”) will be described.
In Example 6, the piezoelectric element driving circuit shown in FIG. 11 is used as the piezoelectric element driving circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and the voltmeter 126 is controlled so as to make the voltage value constant. Toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The resulting toner particles have an average volume average particle size (Dv) of 5.6 [μm], an average number average particle size (Dn) of 5.3 [μm], and an average of Dv / Dn. Was 1.06. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter after 1 hour has passed since the start of collection, the same volume average particle diameter (Dv) and number average particle diameter (Dn) as the above results were obtained.

〔実施例7〕
次に、本発明の更に他の実施例(以下、本実施例を「実施例7」という。)について説明する。
本実施例7は、本実施形態のトナー製造装置に用いた圧電素子駆動回路として図11の圧電素子駆動回路を用い、電流計125で電流値を一定にするように制御し、それ以外は実施例1と同一の条件でトナーを1時間捕集した。得られたトナー粒子の体積平均粒径(Dv)の平均は、5.5[μm]で、個数平均粒径(Dn)の平均は、5.3[μm]であり、Dv/Dnの平均は1.04であった。更に、捕集開始後1時間経過した後の粒子径を計測した結果、上記結果と全く同じ体積平均粒径(Dv)と個数平均粒径(Dn)を得た。
Example 7
Next, still another embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “embodiment 7”) will be described.
In Example 7, the piezoelectric element driving circuit shown in FIG. 11 is used as the piezoelectric element driving circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and the current value is controlled to be constant by the ammeter 125. Toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The resulting toner particles have an average volume average particle size (Dv) of 5.5 [μm], an average number average particle size (Dn) of 5.3 [μm], and an average of Dv / Dn. Was 1.04. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter after 1 hour has passed since the start of collection, the same volume average particle diameter (Dv) and number average particle diameter (Dn) as the above results were obtained.

以上のように、本実施例1〜7においても、吐出動作開始から1時間経過後、及び捕集開始後1時間経過した後であっても、吐出能力の変動による液滴の合着や分裂が引き起こされず、初期時と同様の狭いトナー粒径分布が得られた。   As described above, also in the first to seventh embodiments, even after one hour has elapsed from the start of the discharge operation and after one hour has elapsed since the start of collection, droplet coalescence or splitting due to fluctuations in the discharge capacity Narrow toner particle size distribution similar to that in the initial stage was obtained.

〔比較例1〕
比較例1は、本実施形態のトナー製造装置に用いた圧電素子駆動回路として図11の圧電素子駆動回路を用い、本実施形態のような安定化制御を実施しないで、それ以外は実施例1と同一の条件でトナーを1時間捕集した。得られたトナー粒子の体積平均粒径(Dv)の平均は、5.5[μm]で、個数平均粒径(Dn)の平均は、5.2[μm]であり、Dv/Dnの平均は1.05であった。更に、捕集開始後1時間経過した後の粒子径を計測した結果、トナー粒子の体積平均粒径(Dv)の平均は、4.8[μm]で、個数平均粒径(Dn)の平均は、4.2[μm]であり、Dv/Dnの平均は1.14であった。比較例1では、時間経過とともに捕集した粒子径が減少し、1時間後には高品質な画像を形成することが困難な粒子となっていることが判明した。本比較例においては、経時に伴い吐出能力の変動による液滴の合着や分裂が引き起こされて、初期時と同様の狭いトナー粒径分布が得られなかった。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, the piezoelectric element driving circuit of FIG. 11 is used as the piezoelectric element driving circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and the stabilization control as in the present embodiment is not performed. The toner was collected for 1 hour under the same conditions. The resulting toner particles have an average volume average particle size (Dv) of 5.5 [μm], an average number average particle size (Dn) of 5.2 [μm], and an average of Dv / Dn. Was 1.05. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter after 1 hour has passed since the start of collection, the average of the volume average particle diameter (Dv) of the toner particles is 4.8 [μm], and the average of the number average particle diameter (Dn). Was 4.2 [μm], and the average Dv / Dn was 1.14. In Comparative Example 1, it was found that the particle diameter collected with the passage of time decreased, and it became difficult to form a high-quality image after 1 hour. In this comparative example, the coalescence and breakage of the droplets due to the change in the discharge capability with time were caused, and the same narrow toner particle size distribution as in the initial stage could not be obtained.

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
吐出孔19が形成された液室などの液柱共鳴液室18内の液体などのトナー成分液14に、振動発生手段としての圧電素子101によって振動板22を介して振動を付与して吐出孔19からトナー成分液14を吐出して液滴化する液滴吐出装置において、振動発生手段としての圧電素子101の入力側に電圧又は電流を供給する供給手段としての波形生成手段102、直流電源114、124と、圧電素子101の出力側の電圧又は電流を計測する計測手段などの電流計115、125、電圧計116、126、オシロスコープ106、117、127とを備え、計測手段によって計測された圧電素子101の出力側の電圧計測値又は電流計測値と、予め設定された目標電圧値又は目標電流値との差分が小さくなるように、供給手段によって圧電素子の入力側に供給される電圧又は電流を制御する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、圧電素子101と供給手段とを電気的に接続している配線の抵抗での発熱によって圧電素子101の入力側に供給される本来の電力の一部が消費され、圧電素子101の入力側に供給される電圧又は電流が減る。更には、圧電素子101の自己発熱によって圧電素子101の入力側に供給された電圧又は電流に対し本来の圧電素子の出力側の電圧又は電流が減る。圧電素子101の出力側の電圧又は電流を計測することで、配線抵抗での発熱や圧電素子101の自己発熱によって減った圧電素子101の出力側の実質的な電圧又は電流を検知することができる。圧電素子101の出力側の電圧又は電流を計測した電圧計測値又は電流計測値が目標電圧値又は目標電流値に略等しくなるように、供給手段によって圧電素子101の入力側に供給される電圧又は電流を制御する。この結果、実質的な電圧又は電流の減りによって低下した吐出能力を相殺することできる。よって、安定した液滴吐出を行うことができる。
(態様2)
(態様1)において、電力計測手段は、圧電素子101に電気的に接続される配線の一部に設けられている。これによれば、上記実施形態について説明したように、配線抵抗での発熱によって減った圧電素子101の入力側の実質的な電圧又は電流を検知することができる。そして、圧電素子101の出力側の電圧又は電流を計測することができれば、配線抵抗での発熱によって減った圧電素子101の入力側の実質的な電圧計測値又は電流計測値と、計測した圧電素子101の出力側の電圧計測値又は電流計測値とから圧電素子101の自己発熱によって減った圧電素子の出力側の実質的な電圧又は電流を検知することができる。
(態様3)
(態様1)又は(態様2)
圧電素子101に供給される電力の周波数が100〜1000[kHz]の範囲である。これによれば、上記実施形態について説明したように、高周波の振動によって吐出され、狭い粒径分布が得られる。
(態様4)
(態様1)〜(態様3)のいずれかにおいて、吐出孔が形成された液柱共鳴液室内の液体に、振動発生手段によって振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、該定在波の腹となる領域に形成された吐出孔から液体を吐出して液滴化する。これによれば、上記実施形態について説明したように、連続的な安定した吐出が可能になり、狭い粒径分布が得られる。
(態様5)
粒子の成分を含有する粒子成分含有液を吐出孔から吐出する液滴吐出手段としての液柱共鳴液滴形成ユニット310と、吐出孔から吐出した粒子成分含有液の液滴を固化乾燥させる固化乾燥手段としての乾燥捕集ユニット320とを備えた粒子製造装置のトナー製造装置300であって、液滴吐出手段として(態様1)〜(態様4)のいずれかの液滴吐出装置を用いた。これによれば、上記実施形態について説明したように、粒径の均一なトナーなどの粒子の製造が可能となる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect 1)
The toner component liquid 14 such as the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 such as the liquid chamber in which the discharge hole 19 is formed is vibrated through the vibration plate 22 by the piezoelectric element 101 as the vibration generating means. In a droplet discharge device that discharges toner component liquid 14 from 19 to form droplets, waveform generating means 102 as supply means for supplying voltage or current to the input side of piezoelectric element 101 as vibration generating means, and DC power supply 114 , 124, and ammeters 115 and 125 such as measuring means for measuring the voltage or current on the output side of the piezoelectric element 101, voltmeters 116 and 126, and oscilloscopes 106, 117, and 127, and the piezoelectric measured by the measuring means By supplying means so that the difference between the voltage measurement value or current measurement value on the output side of the element 101 and the preset target voltage value or target current value is small. Controlling the voltage or current supplied to the input side of the electric element.
According to this, as described in the above embodiment, the original electric power supplied to the input side of the piezoelectric element 101 due to the heat generated by the resistance of the wiring electrically connecting the piezoelectric element 101 and the supply means. A part is consumed, and the voltage or current supplied to the input side of the piezoelectric element 101 decreases. Furthermore, the voltage or current on the output side of the original piezoelectric element is reduced with respect to the voltage or current supplied to the input side of the piezoelectric element 101 by self-heating of the piezoelectric element 101. By measuring the voltage or current on the output side of the piezoelectric element 101, it is possible to detect a substantial voltage or current on the output side of the piezoelectric element 101 that is reduced by heat generation due to wiring resistance or self-heating of the piezoelectric element 101. . The voltage or voltage supplied to the input side of the piezoelectric element 101 by the supply means so that the voltage measurement value or current measurement value obtained by measuring the voltage or current on the output side of the piezoelectric element 101 is substantially equal to the target voltage value or target current value. Control the current. As a result, it is possible to cancel out the discharge capability that has decreased due to a substantial decrease in voltage or current. Therefore, stable droplet discharge can be performed.
(Aspect 2)
In (Aspect 1), the power measuring means is provided in a part of the wiring electrically connected to the piezoelectric element 101. According to this, as described in the above embodiment, it is possible to detect a substantial voltage or current on the input side of the piezoelectric element 101 that is reduced due to heat generated by the wiring resistance. If the voltage or current on the output side of the piezoelectric element 101 can be measured, the actual voltage measurement value or current measurement value on the input side of the piezoelectric element 101 reduced due to heat generated by the wiring resistance, and the measured piezoelectric element It is possible to detect a substantial voltage or current on the output side of the piezoelectric element reduced by self-heating of the piezoelectric element 101 from the voltage measurement value or current measurement value on the output side of 101.
(Aspect 3)
(Aspect 1) or (Aspect 2)
The frequency of the electric power supplied to the piezoelectric element 101 is in the range of 100 to 1000 [kHz]. According to this, as described in the above embodiment, the particles are ejected by high-frequency vibration and a narrow particle size distribution is obtained.
(Aspect 4)
In any one of (Aspect 1) to (Aspect 3), vibration is imparted to the liquid in the liquid column resonance liquid chamber in which the discharge hole is formed to form a standing wave by liquid column resonance, Liquid is ejected from the ejection holes formed in the region where the standing wave becomes an antinode to form droplets. According to this, as described in the above embodiment, continuous and stable ejection is possible, and a narrow particle size distribution is obtained.
(Aspect 5)
Liquid column resonance droplet forming unit 310 as droplet discharge means for discharging a particle component-containing liquid containing particle components from the discharge holes, and solidification drying for solidifying and drying the droplets of the particle component-containing liquid discharged from the discharge holes In the toner manufacturing apparatus 300 of the particle manufacturing apparatus including the dry collection unit 320 as a means, any one of the droplet discharge devices of (Aspect 1) to (Aspect 4) is used as the droplet discharge means. According to this, as described in the above embodiment, it is possible to manufacture particles such as toner having a uniform particle diameter.

100 圧電素子駆動回路
101 圧電素子
102 波形生成手段
103 プリアンプ
104 メインアップ
105 抵抗
106 オシロスコープ
110 発振器
111 FET駆動回路
112 ハイサイドFET
113 ローサイドFET
114 直流電源
115 電流計
116 電圧計
117 オシロスコープ
120 信号生成回路
121 充放電パルス
122 電圧増幅回路
123 NPNトランジスタ
124 PNPトランジスタ
125 電流計
126 電圧計
127 オシロスコープ
201 設定電圧値
202 比較調整手段
203 振動発生手段
204 電圧値
205 電圧計測手段
211 設定電流値
212 比較調整手段
213 振動発生手段
214 電流値
215 電流計測手段
221 設置電力値
222 比較調整手段
223 振動発生手段
224 電圧値/電流値
225 電圧計測手段/電流計測手段
300 トナー製造装置
310 液柱共鳴液滴形成ユニット
320 乾燥捕集ユニット
321 チャンバ
322 搬送気流導入口
323 下降気流
324 捕集用出口
325 固化粒子捕集手段
326 乾燥手段
330 トナー成分液補充ユニット
331 トナー成分液
332 トナー成分液タンク
333 トナー成分液供給流路
334 液循環ポンプ
335 液戻り管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Piezoelectric element drive circuit 101 Piezoelectric element 102 Waveform generation means 103 Preamplifier 104 Main up 105 Resistance 106 Oscilloscope 110 Oscillator 111 FET drive circuit 112 High side FET
113 Low-side FET
114 DC power supply 115 Ammeter 116 Voltmeter 117 Oscilloscope 120 Signal generation circuit 121 Charge / discharge pulse 122 Voltage amplification circuit 123 NPN transistor 124 PNP transistor 125 Ammeter 126 Voltmeter 127 Oscilloscope 201 Set voltage value 202 Comparison adjustment means 203 Vibration generation means 204 Voltage value 205 Voltage measurement means 211 Set current value 212 Comparison adjustment means 213 Vibration generation means 214 Current value 215 Current measurement means 221 Installed power value 222 Comparison adjustment means 223 Vibration generation means 224 Voltage value / current value 225 Voltage measurement means / current measurement Means 300 Toner production apparatus 310 Liquid column resonance droplet forming unit 320 Dry collection unit 321 Chamber 322 Conveying air flow inlet 323 Downstream air 324 Collection outlet 325 Solidified particle collecting means 326 Drying hand 330 toner component replenishment unit 331 toner component liquid 332 toner component liquid tank 333 toner component liquid supply passage 334 liquid circulating pump 335 fluid return pipe

特許第3786034号公報Japanese Patent No. 3786034 特許第3786035号公報Japanese Patent No. 3786035 特開昭57−201248号公報JP-A-57-201248 特開2011−212668号公報JP 2011-212668 A

本発明は、吐出孔から液体を吐出して液滴化する液滴吐出方法、及び、その液滴吐出方法用いたトナー製造方法などの粒子製造方法に関するものである。 The present invention relates to a droplet discharge method for discharging liquid from discharge holes into droplets, and a particle manufacturing method such as a toner manufacturing method using the droplet discharge method .

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、振動発生手段を高周波数で振動しつつ実質的な電圧又は電流の低下を抑制し、吐出能力の安定化を図ることができる液滴吐出方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress a substantial decrease in voltage or current while vibrating the vibration generating means at a high frequency and to stabilize the discharge capacity. It is an object of the present invention to provide a droplet discharge method that can be used.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、吐出孔が形成された液室内の液体に、振動発生手段によって振動板を介して振動を付与して前記吐出孔から前記液体を吐出して液滴化する液滴吐出方法において、前記振動発生手段の入力側に電圧又は電流を供給するとともに、前記振動発生手段の出力側の電圧又は電流の計測値の計測を行い、前記計測された前記振動発生手段の出力側の電圧計測値又は電流計測値を、目標電圧値又は目標電流値との差分が小さくなるように、前記振動発生手段の入力側に供給される前記電圧又は前記電流を制御することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to ejecting the liquid from the ejection hole by applying vibration to the liquid in the liquid chamber in which the ejection hole is formed through the vibration plate by the vibration generating means. in a droplet discharge method for Te droplets of, along with supplying a voltage or current at the input side of the vibration generating means performs measurement of the measurement values of the output side of the voltage or current of said vibration generating means, measurement before Symbol meter has been a voltage measurement or current measurement values of the output side of the vibration generating means, so that the difference between the goal voltage value or target current value becomes smaller, the voltage supplied to the input side of the front Symbol vibration generating means Alternatively, the current is controlled.

Claims (5)

吐出孔が形成された液室内の液体に、振動発生手段によって振動板を介して振動を付与して前記吐出孔から前記液体を吐出して液滴化する液滴吐出装置において、
前記振動発生手段の入力側に電圧又は電流を供給する供給手段と、
前記振動発生手段の出力側の電圧又は電流を計測する計測手段とを備え、
前記計測手段によって計測された前記振動発生手段の出力側の電圧計測値又は電流計測値と、予め設定された目標電圧値又は目標電流値との差分が小さくなるように、前記供給手段によって前記振動発生手段の入力側に供給される前記電圧又は前記電流を制御することを特徴とする液滴吐出装置。
In a liquid droplet ejection apparatus that applies vibration to a liquid in a liquid chamber in which a discharge hole is formed via a vibration plate by a vibration generation unit to discharge the liquid from the discharge hole to form droplets.
Supply means for supplying voltage or current to the input side of the vibration generating means;
Measuring means for measuring the voltage or current on the output side of the vibration generating means,
The vibration by the supply means so that a difference between a voltage measurement value or current measurement value on the output side of the vibration generation means measured by the measurement means and a preset target voltage value or target current value becomes small. A droplet discharge device that controls the voltage or the current supplied to the input side of the generating means.
請求項1記載の液滴吐出装置において、
前記計測手段は、前記振動発生手段に電気的に接続されている配線の一部に設けられていることを特徴とする液滴吐出装置。
The droplet discharge device according to claim 1,
The liquid droplet ejection apparatus, wherein the measuring unit is provided in a part of a wiring electrically connected to the vibration generating unit.
請求項1又は2に記載の液滴吐出装置において、
前記振動発生手段に供給される電力の周波数が100〜1000[kHz]の範囲であることを特徴とする液滴吐出装置。
The liquid droplet ejection apparatus according to claim 1 or 2,
The droplet discharge device according to claim 1, wherein a frequency of electric power supplied to the vibration generating means is in a range of 100 to 1000 [kHz].
請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出装置において、
前記吐出孔が形成された液柱共鳴液室内の液体に、前記振動発生手段によって振動を付与して液柱共鳴による定在波を形成し、該定在波の腹となる領域に形成された前記吐出孔から前記液体を吐出して液滴化することを特徴とする液滴吐出装置。
In the droplet discharge device according to any one of claims 1 to 3,
A vibration is applied to the liquid in the liquid column resonance liquid chamber in which the discharge hole is formed to form a standing wave by liquid column resonance, and the liquid is formed in a region that becomes an antinode of the standing wave. A liquid droplet ejection apparatus, wherein the liquid is ejected from the ejection holes to form liquid droplets.
粒子の成分を含有する粒子成分含有液を吐出孔から吐出する液滴吐出手段と、
前記吐出孔から吐出した前記粒子成分含有液の液滴を固化乾燥させる固化乾燥手段と、を備えた粒子製造装置であって、
前記液滴吐出手段として請求項1〜4のいずれかの液滴吐出装置を用いたことを特徴とする粒子製造装置。
Droplet discharge means for discharging the particle component-containing liquid containing the particle components from the discharge holes;
Solidifying and drying means for solidifying and drying droplets of the particle component-containing liquid discharged from the discharge holes, and a particle manufacturing apparatus comprising:
5. A particle manufacturing apparatus using the droplet discharge device according to claim 1 as the droplet discharge means.
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