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JP6536977B2 - Particle production method - Google Patents

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JP6536977B2 JP2018018604A JP2018018604A JP6536977B2 JP 6536977 B2 JP6536977 B2 JP 6536977B2 JP 2018018604 A JP2018018604 A JP 2018018604A JP 2018018604 A JP2018018604 A JP 2018018604A JP 6536977 B2 JP6536977 B2 JP 6536977B2
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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方法を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 particle production method such as toner production method using a droplet discharge how to droplets of ejecting liquid from the ejection hole.

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 of manufacturing toner for electrostatic charge image development used in image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles and composite machines thereof based on the electrophotographic recording method, the pulverization method has conventionally been mainstream. In recent years, the polymerization method has been increasingly adopted. The polymerization method is a method of forming toner particles in an aqueous medium, and is referred to as such because it involves the polymerization reaction of toner raw materials at the time of or during the formation of toner particles. As the polymerization method, various polymerization methods are put to practical use, and those utilizing suspension polymerization, emulsion aggregation, polymer suspension (polymer aggregation), ester elongation reaction and the like are known. The toner produced 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。   Generally, the toner obtained by the polymerization method is characterized in that the particle diameter is easy to obtain, the particle diameter distribution is narrow, and the shape is nearly spherical compared to the toner obtained by the pulverization method. These features bring about the effect that it is easy to obtain high image quality as an image formed by the electrophotographic method. However, it takes a long time for the polymerization process, and after the completion of solidification, it is necessary to separate the solvent and the toner particles, and then to repeat washing and drying, requiring a large amount of water and a large amount of energy. There is a problem such as

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。   In addition, a liquid (toner component liquid) in which raw material components of toner are dissolved or dispersed in an organic solvent is discharged into fine droplets using a sprayer (atomizer) or the like, and dried to obtain fine particle toner. There is known a toner production method called an injection granulation method to obtain (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 fine particles such as toner are manufactured by a jet granulation method, a liquid containing fine particles containing toner component liquid etc. from a plurality of discharge holes opened at the discharge surface of the droplet discharge device The discharge operation of discharging the liquid droplets is continued, and fine particles are manufactured by solidifying the discharged liquid droplets.

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 liquid containing fine particles 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 in the discharge direction. If the discharge speed is not properly discharged, the following problems occur. For example, a phenomenon called coalescence may occur in which the discharged droplets come into contact with and integrate with other droplets before they solidify. When such coalescence occurs, the particle diameter of the coalesced fine particles becomes larger than the desired particle diameter. In addition, for example, when a droplet after ejection is vigorously collided with another droplet before it solidifies, the droplet may be broken to break into smaller droplets. In this case, the particle size of the fine particles obtained by solidifying the split microdroplet is smaller than the desired particle size. The occurrence of these events causes a problem that the particle size distribution of the manufactured microparticles is broadened.

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 particle manufacturing apparatus of Patent Document 4, vibration generating means for applying vibration to the liquid in the liquid chamber is provided, and vibration is applied to the liquid in the liquid chamber to form a standing wave by liquid column resonance in the liquid chamber. The fine particles are manufactured by discharging the liquid downward from the discharge holes formed in the area that becomes the antinode of the standing wave, and then solidifying the droplets formed into droplets. Then, by forming an air flow that flows in the discharge direction of the droplets, the droplets discharged from the discharge holes are transported not only by their own weight but also by the air flow. As a result, the discharge speed of the droplets is increased, and it is possible to suppress the deceleration by the air resistance. As a result, it is possible to reduce contact or violent collision of the discharged droplet with other droplets before it solidifies.

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 more. Since the piezoelectric material of the piezoelectric element used for the vibration generating means has a dielectric loss, self-heating occurs when the vibration frequency is high. Even in the wiring electrically connecting the vibration generating means and the high frequency power source, the resistance of the wiring generates heat in the wiring. Part of the original power supplied to the piezoelectric element is consumed by these heat generation. 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 capability is reduced. As a result, the frequency per unit time decreases and the discharge amount of particles decreases, and the vibration width of the vibration generating means decreases and the particle diameter reaches the target value, compared to when the target voltage or current is supplied. 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 for discharging droplets forms a standing wave by liquid column resonance in the liquid chamber and discharges the liquid by the vibration of the antinode 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 fine particle-containing liquid such as a toner component liquid, and is a problem which may similarly occur in, for example, 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粒子製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to stabilize a discharge capability by suppressing a substantial decrease in voltage or current while vibrating the vibration generating means at a high frequency. It is an object of the present invention to provide a particle production method that can

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、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した後、次いで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粒子製造方法であって、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を用い前記液滴吐出方法では、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し、前記吐出孔からの液滴の吐出方向に対して横方向から、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し、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ことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 solidifies the droplets of the particle component-containing liquid discharged from the discharge hole after discharging the particle component-containing liquid containing the component of particles from the discharge hole. A method for producing particles to be dried, comprising applying vibration to a liquid in a liquid chamber in which discharge holes are formed through a vibration plate by a vibration generating means, and discharging the liquid from the discharge holes to form droplets According to the droplet discharge method , in the droplet discharge method, voltage or current is supplied to the input side of the vibration generating means, and a measurement value of the voltage or current on the output side of the vibration generating means is measured.
The voltage supplied to the input side of the vibration generating means so that the measured voltage measured value or current measured value on the output side of the vibration generating means becomes smaller from the target voltage value or the target current value. Alternatively, by controlling the current , a transport air stream is formed so that the trajectories of the droplets being transported do not overlap in the lateral direction with respect to the droplet ejection direction from the ejection holes, and the particles ejected from the ejection holes The method is characterized in that the droplets of the component-containing liquid are solidified and dried .

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 the unique effect of being able to stabilize the discharge capability by suppressing a substantial decrease in voltage or current while vibrating the vibration generating means at a high frequency.

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 droplet discharge apparatus of the liquid column resonance type used in 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 same droplet discharge apparatus. (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 the various cross-sectional shape employable as a cross-sectional shape of the discharge hole of the 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 pressure distribution generated in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber of the same liquid column resonance droplet forming unit in the case of N = 1, 2, 3 It is an explanatory view for explaining. (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 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 | emission was image | photographed by the laser shadowography 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。FIG. 6 is a characteristic diagram showing characteristics 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 showing an example of composition of piezoelectric element drive circuit 100 of a droplet discharge device concerning 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 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 which shows an example of the toner manufacturing apparatus which concerns on this 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 the apparatus for producing particles according to the present invention is applied to the production of toner will be described with reference to the drawings.
In the toner manufacturing apparatus of this embodiment, the toner component liquid (liquid containing fine particle component), which becomes toner particles (fine particles) when liquid droplets are solidified, is replenished to the liquid droplet discharge device while the toner component is discharged from the discharge hole of the liquid droplet discharge device. The discharge operation for discharging 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。   Although it is preferable that the droplet discharge device of the present embodiment has a narrow particle diameter distribution of the droplets to be discharged, there is no particular limitation, and a known device can be used. Examples of the droplet discharge device include a one-fluid nozzle, a two-fluid nozzle, a film vibration type discharge device, a Rayleigh split type discharge device, a liquid vibration type discharge device, a liquid column resonance type discharge device, and the like. For example, a membrane vibration type discharge means is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-292976. Further, as a Rayleigh split type discharge means, there is one disclosed in Japanese Patent No. 4647506. Moreover, as a liquid vibration type discharge means, there are some which were disclosed by Unexamined-Japanese-Patent 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 secure the productivity of the toner, the particle size distribution of the droplets is narrow, vibration is applied to the liquid in the liquid column resonance liquid chamber in which a plurality of discharge holes are formed, and a standing wave is formed by the liquid column resonance. Do. A liquid column resonance type droplet discharge device which discharges a liquid from the discharge hole formed in the region which becomes the antinode of the standing wave is preferable. In this embodiment, an example of manufacturing toner 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 a schematic view showing an enlarged part of the droplet discharge portion 11 of the liquid column resonance type droplet discharge device used in the present embodiment.
The droplet discharge portion 11 of the present embodiment is provided with a liquid column resonance liquid chamber 18, and this liquid column resonance liquid chamber 18 is a side wall portion (opening of one of the side wall portions in the longitudinal direction (left and right direction in the drawing) It communicates with the common liquid 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 of the wall portions (bottom wall portion in the lower side in the drawing) connecting the side wall portions at both ends in the longitudinal direction. Is equipped. Further, on the upper wall side facing the discharge hole 19 in the liquid column resonance liquid chamber 18, a vibration generating means 20 for generating high frequency vibration to form a liquid column resonance standing wave through the diaphragm 22 is provided. It is provided. The vibration generating means 20 is connected to a high frequency power supply (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. FIG. 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 in which the component of the fine particles to be manufactured is dissolved or dispersed. Since this embodiment is an example of producing a toner, the liquid containing the fine particle component is described as a toner component liquid. The toner component liquid 14 flows through the liquid supply pipe by a liquid circulation pump (not shown), flows into the common liquid supply path 17 of the liquid column resonance liquid droplet forming unit 10, and the liquid column resonance liquid chamber of each liquid droplet discharge portion 11 Replenished to 18

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。   A pressure distribution is formed in the toner component liquid 14 filled in the liquid column resonance liquid chamber 18 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 the region (the region where the amplitude is large and the pressure fluctuation is large) which is the antinode of the liquid column resonance standing wave. The area | region which becomes the antinode of the standing wave by liquid column resonance means the area | regions other than the node of a standing wave. Preferably, the pressure fluctuation of the standing wave is an area having an amplitude large enough to eject the liquid, and more preferably, from the position where the amplitude of the standing wave is maximum to the position where the amplitude is minimum. It is in the range of 1⁄4 wavelength. If it is a region that becomes an antinode of a standing wave, even if a plurality of discharge holes 19 are formed in one liquid column resonance liquid chamber 18 as in the present embodiment, substantially uniform sizes are obtained from each of them. Can be ejected. When the amount of liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 decreases due to the discharge of the droplets 21, the suction force by the action of the liquid column resonance standing wave in the liquid column resonance liquid chamber 18 acts and the common liquid supply path 17 The flow rate of the supplied liquid is increased, and the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 is replenished.

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 portion 11 has a frame formed of a material such as metal, ceramic, or silicon having a rigidity high enough not to affect the liquid resonance frequency at the driving frequency. It 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 such that the liquid column resonance liquid chamber does not give an extra frequency to the liquid column resonance. It is desirable to be smaller than one half of the length L of eighteen.

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。   Since it is preferable that a plurality of liquid column resonance liquid chambers 18 be disposed for one liquid column resonance droplet forming unit 10 in order to improve productivity, one liquid column resonance liquid droplet is used in this embodiment. A configuration in which a plurality of liquid column resonance liquid chambers 18 are disposed with respect to the forming unit 10 is employed. The number of liquid column resonance liquid chambers 18 provided for one liquid column resonance droplet forming unit 10 is not particularly limited, but one liquid column resonance provided with 100 to 2000 liquid column resonance liquid chambers 18 The droplet forming unit 10 is preferable because coexistence of 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 portion 11 is not particularly limited as long as it can be driven at a predetermined frequency, but as in the present embodiment, the structure in which the diaphragm 22 is attached to the piezoelectric element preferable. The vibrating plate 22 is provided to isolate the piezoelectric element from the liquid column resonance liquid chamber 18 so that the piezoelectric element does not contact with the liquid. The piezoelectric body of the piezoelectric element is, for example, a piezoelectric ceramic such as lead zirconate titanate (PZT), but in general, it is often used in lamination because the displacement amount is small. Other than these, piezoelectric polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF), quartz, single crystals such as LiNbO 3 , LiTaO 3 , KNbO 3 and the like can be mentioned. Furthermore, it is desirable that the vibration generating means 20 be disposed so as to be individually controllable for each liquid column resonance liquid chamber 18. For example, a configuration is preferable in which one piezoelectric material is divided into a plurality of piezoelectric bodies in accordance with the arrangement of liquid column resonance liquid chambers, and each liquid column resonance liquid chamber can be individually controlled by each piezoelectric body.

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 may be so small that toner may not be obtained. In particular, in the case where solid fine particles such as a pigment are contained as a component of the toner, the solid fine particles may block the discharge hole 19 and may reduce the productivity of the toner. On the other hand, if the particle diameter is larger than 40 μm, the diameter of the droplet is large, and if it is attempted to obtain a toner particle diameter of 3 μm to 6 μm by drying and solidifying it, the toner composition with an organic solvent is obtained. Needs to be diluted to a very dilute solution. In this case, a large amount of drying energy is required to obtain a fixed amount of toner, which is disadvantageous.

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。   Further, in the present embodiment, the row of discharge holes (see FIG. 1) in which the plurality of discharge holes 19 are arranged is the width direction (horizontal direction in FIG. 2) in the liquid column resonance liquid chamber 18 as shown in FIG. Are arranged in parallel. With such a configuration, more droplets can be ejected by one ejection operation, and thus the production efficiency is enhanced. Since the liquid column resonance frequency fluctuates depending on the arrangement of the discharge holes 19, it is desirable to appropriately determine the liquid column resonance frequency while confirming the discharge of the droplets.

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 cross-sectional shape of the discharge hole 19 is illustrated as being tapered such that the diameter decreases toward the outlet side as shown in FIG. can do.
The cross-sectional shape of the discharge hole 19 shown in FIG. 3A is a cross-sectional shape in which the diameter is narrowed while having a round shape (curved shape) from the inlet side to the outlet side of the discharge hole 19. In this cross-sectional shape, when the discharge hole thin film 41 constituting the bottom wall portion of the liquid column resonance liquid chamber 18 in which the discharge holes 19 are formed vibrates, the pressure applied to the liquid becomes maximum near the outlet of the discharge hole 19 Therefore, it is a preferable shape for stabilizing the discharge.
The cross-sectional shape of the discharge hole 19 shown in FIG. 3B is a cross-sectional shape having a tapered shape such that the diameter is narrowed at a constant angle from the inlet side to the outlet side of the discharge hole 19. The embodiment is adopted. In this cross-sectional shape, by being tapered, as in the cross-sectional shape shown in FIG. 3A, when the thin film 41 for discharge hole vibrates, the liquid is caught in the vicinity of the outlet of the discharge hole 19 The pressure can be increased. The taper angle 42 can be appropriately changed, but is preferably in the range of more than 60 ° and 90 ° or less. When the nozzle angle 24 is 60 ° or less, it is difficult for pressure to be applied to the liquid, and also 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 unlikely to be applied near the outlet of the discharge hole 19. As 90 ° is the maximum value. When the taper angle 42 is larger than 90 °, pressure is not applied near the outlet of the discharge hole 19, and droplet discharge becomes very unstable.
The cross-sectional shape of the discharge hole 19 shown in FIG. 3D is a shape combining the cross-sectional shape shown in FIG. 3A and the cross-sectional shape shown in FIG. Thus, the cross-sectional shape may be changed stepwise.

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 generated in the liquid column resonance liquid chamber 18 in the droplet discharge portion 11 shown in FIG. 1 will be described.
Assuming that the sound velocity of the toner component liquid in the liquid column resonance liquid chamber is "c" and the driving frequency given to the toner component liquid as the medium from the vibration generating means 20 is "f", the wavelength λ at which the liquid resonance occurs is And 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 in which the communication passage is not formed ( It can be considered to be equivalent to (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 one quarter of the wavelength λ, the vibration of the vibration generating means 20 causes the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 to Resonant vibration occurs most efficiently. The liquid column resonance optimum condition at which such liquid column resonance occurs most efficiently can be expressed by the following equation (2). The liquid column resonance optimum condition shown in the above-mentioned formula (2) is similarly satisfied even in the state where both longitudinal side wall portions 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 longitudinal length L of the liquid column resonance liquid chamber 18 has a wavelength The liquid column resonance is most efficiently formed when it corresponds to an odd multiple of one quarter of λ. That is, the liquid column resonance optimum condition in this case is expressed by expressing “N” in the above equation (2) as an odd number.

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 as shown in the following equation (3) from the above equation (1) and the above equation (2). However, in practice, since the liquid has a viscosity that attenuates the resonance, the vibration is not amplified infinitely, but has a Q value, and as shown in the equations (4) and (5) described later, The resonance also occurs at the frequency near the highest efficiency driving frequency f shown in (3).
f = N x 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. 4 (a) to 4 (d) are diagrams for explaining the state of the standing wave of the velocity distribution and pressure distribution generated in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 in the case of N = 1, 2, 3 FIG.
However, FIG. 4A is an example in the case where N = 1 and one of both longitudinal end portions of the liquid column resonance liquid chamber 18 is open and the other is closed. . FIG. 4B is an example in the case where N = 2 and both longitudinal ends of the liquid column resonance liquid chamber 18 are closed. FIG. 4C shows an example in which N = 2 and both longitudinal ends of the liquid column resonance liquid chamber 18 are open. FIG. 4D is an example of the case where N = 3 and one of both 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。
5 (a) to 5 (c) are diagrams for explaining the state of the standing wave of the velocity distribution and pressure distribution generated in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 in the case of N = 4 and 5 when N = 4 and 5, respectively. FIG.
FIG. 5 (a) is an example where N = 4 and both longitudinal ends of the liquid column resonance liquid chamber 18 are closed. FIG. 5B is an example of the case where N = 4 and both longitudinal ends of the liquid column resonance liquid chamber 18 are open. FIG. 5C shows an example of the case where N = 5 and one of both 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。   In FIG. 4 and FIG. 5, the solid line is the standing wave of velocity, and the dotted line is the standing wave of pressure. The wave generated in the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 is actually a compressional wave (longitudinal wave), but in FIGS. 4 and 5, this is represented in the form of a sine wave (cosine wave) . For example, looking at the velocity distribution in FIG. 4 (a), it can be intuitively understood that the amplitude of the velocity distribution is zero at the closed side wall that is closed and is the maximum at the open side wall. As it is easy to understand, I used sine wave notation here. The standing wave pattern differs depending on the open / close state (the combination pattern of the open end and the fixed end) of the longitudinally opposite side wall portions, so in FIG. 4 and FIG. The combination pattern of the open end and the fixed end not matching 18 is also described.

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。   Although the details will be described later, the end condition is determined by the state of the opening of the discharge hole 19 and the opening of the communication passage connecting the liquid column resonance liquid chamber 18 and the common liquid supply passage 17. In acoustics, at the open end (opening end), the moving speed of the medium (liquid) in the longitudinal direction is maximal, and the pressure is zero. On the other hand, at the fixed end (closed end), on the other hand, 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 assuming that the wave is completely reflected, if the end is ideally completely closed or opened, the superposition of the waves is as shown in FIG. And, it is considered that a standing wave as shown in FIG. 5 is generated. As in the case of the liquid column resonance liquid chamber 18 of the present embodiment, when the openings such as the discharge holes 19 and the communication passage exist, the number of the discharge holes 19, the position of the discharge holes 19, the size and the position of the communication passage, etc. Also, the standing wave pattern fluctuates. Therefore, the actual resonance frequency appears at a position deviated from the ideal resonance frequency obtained from the equation (3). However, even if there is such a deviation, there is no problem because the drive frequency may be appropriately adjusted while confirming the actual discharge condition.

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。   Using 1200 [m / s] 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 the wall portion exists at both ends in the longitudinal direction. In the case of the resonance mode of N = 2 equivalent to the model in which both ends are fixed ends, from the above equation (2), the ideal resonance frequency that causes the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 to generate the liquid column resonance most efficiently is It is derived as 324 [kHz]. On the other hand, using 1200 [m / s] 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 wall portions exist at both ends. In the case of the resonance mode of N = 4 equivalent to the model in which both ends are fixed ends, from the above equation (2), the ideal resonance frequency that causes the liquid in the liquid column resonance liquid chamber 18 to generate the liquid column resonance most efficiently is It is led with 648 [kHz]. Thus, higher order resonances can be used even 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。   In the liquid column resonance liquid chamber 18 of the present embodiment, the both ends in the longitudinal direction are configured to be equivalent to the closed end, or can be described as an acoustically soft wall under the influence of the opening of the discharge hole 19. It is preferable to increase the resonance frequency. However, the configuration is not limited thereto, and for example, a configuration may be adopted in which both longitudinal ends are equivalent to the open end. Here, the influence of the opening of the discharge hole 19 means that the acoustic impedance becomes small, and in particular, the compliance component becomes large. As shown in FIG. 1, the whole of the discharge hole 19 provided in the liquid column resonance liquid chamber 18 of the present embodiment is disposed close to one end side in the longitudinal direction (opposite to the common liquid supply path 17). Therefore, the one end side can also be regarded as an open end (open end) under the influence of the opening of the discharge hole 19. As a result, in the case where the longitudinal direction both end wall portions of the liquid column resonance liquid chamber 18 as shown in FIG. 4B and FIG. 5A are equivalent to the closed end, only the resonance mode in which both ends are fixed ends. Alternatively, it is possible to use a resonant 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。   Further, the number of the discharge holes 19, the arrangement of the discharge holes 19, and the cross-sectional shape of the discharge holes 19 also become factors to determine the drive frequency, and the drive frequency can be appropriately determined accordingly. For example, as the arrangement of the discharge holes 19 is closer to one end in the longitudinal direction, the restraint by the wall of the liquid column resonance liquid chamber 18 becomes looser at the longitudinal end. Therefore, as the arrangement of the discharge holes 19 is closer to one end in the longitudinal direction, the end in the longitudinal direction becomes closer to the open end, and the drive frequency is changed to be higher. Further, for example, when the number of the discharge holes 19 is increased, the restraint by the wall portion of the liquid column resonance liquid chamber 18 becomes loose at one end in the longitudinal direction to which the arrangement of the discharge holes 19 is moved. The drive frequency is changed so as to be close to the above. In addition, for example, also when changing the cross-sectional shape of the discharge hole 19 or changing the dimension of the discharge hole 19, it is necessary to change a drive frequency.

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 alternating voltage is applied to the vibration generating means 20 at the driving frequency determined in this way, the piezoelectric element of the vibration generating means 20 is deformed according to the voltage fluctuation, and the diaphragm 22 is displaced thereby. 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 driving frequency at which the liquid column resonance standing wave is generated most efficiently is close, 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 disposed closest to the liquid common supply path 17 is Le, the length of the Le and the liquid column resonance liquid chamber Use the length L between the direction walls. The range of the driving frequency f for generating the liquid column resonance standing wave can be defined, for example, by the following equations (4) and (5). By causing the vibration generating means 20 to vibrate using a drive waveform whose main component is the drive frequency f within the range determined by the equations (4) and (5), the liquid column resonance is induced to generate droplets. It is possible to properly discharge from the discharge hole 19. However, it is preferable that the ratio of L to Le is Le / L> 0.6.
N × c / (4 L) ≦ f ≦ N × c / (4 Le) (4)
N × c / (4 L) ≦ f ≦ (N + 1) × c / (4 Le) (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。   According to the principle of the liquid column resonance phenomenon described above, in the present embodiment, a liquid column resonance pressure standing wave is formed in the liquid column resonance liquid chamber 18 shown in FIG. 1 and disposed in the liquid column resonance liquid chamber 18. A continuous droplet discharge is generated from the discharge hole 19. Therefore, it is preferable to dispose the discharge hole 19 at a position where the standing wave of pressure fluctuates the most, since the discharge efficiency becomes high and the drive voltage can be suppressed lower.

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 in one liquid column resonance liquid chamber 18, it is preferable from the viewpoint of productivity to arrange a plurality of discharge holes 19 in one liquid column resonance liquid chamber 18 as described above. Specifically, it is preferably between 2 and 100. If the number exceeds 100, it is necessary to set a high driving voltage to the vibration generating means 20 to appropriately discharge the droplets from the respective discharge holes 19, 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, the probability that the droplets discharged from the adjacent discharge holes contact each other and become large droplets increases, and the particle size distribution of the toner is deteriorated. It is because the possibility is increased.

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 generated in the liquid column resonance liquid chamber 18 in the droplet discharge unit 11 in the liquid column resonance droplet forming unit 10 will be described.
FIGS. 6A to 6D are explanatory views schematically showing the liquid column resonance phenomenon generated in the liquid column resonance liquid chamber 18.
The solid line in the liquid column resonance liquid chamber 18 in FIG. 6 indicates the velocity distribution obtained by plotting the velocity at any measurement position in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18. The direction from the closed side wall portion on the left side in the drawing to the opening side wall portion on the right side in the drawing is positive, and the opposite direction is negative. The dotted line in the liquid column resonance liquid chamber 18 in FIG. 6 indicates 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, and 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 1 from the bottom of the liquid column resonance liquid chamber 18 in the droplet discharge unit 11 to the lower end of the communication passage communicating with the common liquid supply passage 17 (= approximately 80 [μm] is set to about twice the height h2 (= about 40 [μm]) of the communication port. Therefore, it can be approximately considered that both ends in the longitudinal direction of the liquid column resonance liquid chamber 18 of the present embodiment are substantially fixed ends. 6 (a) to 6 (d) show temporal changes in velocity distribution and pressure distribution under such a concept.

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 pressure becomes maximum at 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 near the discharge hole) . As a result, the meniscus pressure is increased and the liquid is pushed 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 becomes smaller, and the droplet 21 is discharged from the discharge hole 19 by shifting in the direction of the negative pressure.

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 is minimized. 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. 6 (d), the pressure of the liquid near the discharge hole 19 gradually increases this time, and shifts in the direction of the positive pressure. At this point, 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. 6A.

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 is generated by the liquid column resonance by the high frequency driving of the vibration generating unit 20, and the pressure is most greatly fluctuated. The discharge hole 19 is disposed at a position corresponding to the antinode of the standing wave by the liquid column resonance. From this, the droplets 21 are continuously discharged from the discharge holes 19 according to the cycle of the belly.

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 discharged 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 in FIG. 1 is 1.85 [mm] and N = 2. In addition, the first to fourth toner discharge holes are arranged at the antinode positions of N = 2 mode pressure standing waves, and laser shadowography is performed with a drive frequency of 340 [kHz] as a sine wave. A picture taken by the method is shown in FIG. As can be seen from the figure, ejection of droplets having a very uniform diameter and a substantially uniform velocity is realized. Further, FIG. 8 is a characteristic diagram showing droplet velocity frequency characteristics when driven with the same amplitude sine wave of drive frequencies 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 becomes uniform, and the maximum discharge speed is achieved. From this characteristic result, it is understood that uniform discharge is realized at the position of the antinode of the liquid column resonance standing wave in the second mode of the liquid column resonance frequency of 340 [kHz]. Further, from the characteristic result of FIG. 8, the droplet is between the droplet discharge velocity peak in the first mode of 130 [kHz] and the droplet discharge velocity peak in the second mode of 340 [kHz]. It can be seen that the frequency characteristic of the liquid column resonance standing wave characteristic of the liquid column resonance not to be ejected is generated in the liquid column resonance channel. The frequency of the power supplied to the piezoelectric element is preferably in the range of 100 to 1000 kHz. At frequencies lower than 100 kHz, the productivity of particles is low, and at frequencies higher than 1000 kHz, lateral resonance of the liquid column resonance liquid chamber tends 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 drive circuit 100 of the droplet discharge device according to the present embodiment. In FIG. 9, it is the structure of the power amplifier corresponding to a general high frequency, and applies the alternating voltage 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 discharge and charge based on the drive signal. The piezoelectric element drive circuit 100 includes a waveform generation unit 102 that generates a drive signal of an AC waveform applied to the piezoelectric element 101. In addition, the voltage on the output side of the piezoelectric element 101 for supplying the drive signal which is the output signal of the preamplifier 103 and the main up 104 and the main up 104 supplied to the piezoelectric element 101 by amplifying the drive signal outputted from the waveform generation means An oscilloscope 106 is provided as a voltmeter to measure. The drive signal output from the waveform generation means 102 is supplied to the positive terminal of the preamplifier 103 and amplified from the control signal (not shown) supplied from the negative terminal of the preamplifier 103 to a target pre-amplification value. The first drive signal is supplied to the positive terminal of the main up 104. In the main up 104, the second drive signal amplified to the target amplification value is supplied to the piezoelectric element 101 by the control signal from the negative electrode terminal and is supplied to the piezoelectric element 101 by the control signal from the control unit (not shown). As a result, charge and discharge of the piezoelectric element 12 are performed to vibrate. 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 the heat generation due to the resistance value R1 of the wiring resistance. Furthermore, the voltage on the output side of the piezoelectric element 101 is lowered due to the self-heating due to the dielectric loss due to the resistance R 0 of the piezoelectric element 101 and the capacitor capacity C 1 . The voltage on the output side of the piezoelectric element 101 can be measured accurately by measuring the voltage on the output side of the piezoelectric element 101 with the oscilloscope 106 having a large impedance to infinity. The difference between the measured voltage value on the output side of the piezoelectric element 101 and the target voltage value that has been measured is determined, and the voltage supplied to the input side of the piezoelectric element 101 by the waveform generation means 102 is controlled so that the difference becomes small. 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 drive circuit 100 of the droplet discharge device according to the present embodiment. In FIG. 10, the piezoelectric element drive circuit 100 has an oscillator 110 that generates a reference signal (common reference signal) Vs that defines the waveforms of control signals Vc1 and Vc2 that control the output of the drive signal applied to the piezoelectric element 101. doing. In addition, an FET drive circuit 111 as a control signal output unit that outputs two control signals to each of the high side FET 112 and the low side FET 113 based on the one reference signal (common reference signal) Vs is provided. 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 of each other by control signals Vc1 and Vc2 from the FET drive circuit 111, respectively. The FET drive circuit 111 generates control signals Vc1 and Vc2 based on the reference signal Vs. An FET drive circuit 111 generating a control signal Vc1 is connected to the gate as a control terminal of the high side FET 112, and an FET drive circuit 111 generating a control signal Vc2 is connected to a gate as a control terminal of the low side FET 113 There is.

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 drive 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 simultaneously turned on. Assuming that the voltage applied to the piezoelectric element 12 is Vp, the high side FET 112 and the low side FET 113 are on / off controlled by the control signals Vc1 and Vc2 as shown in Table 1 below, for example. As a result, the voltage applied to the piezoelectric element 101 changes, charging / discharging of the piezoelectric element 12 is performed, and the piezoelectric element 101 vibrates. The ammeter 115 measures the DC current value of the DC power supply 114, and the voltmeter 116 measures the voltage value of the DC 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 the wiring resistance (resistance value R 1 ) or self-heating due to dielectric loss due to the resistance R 0 of the piezoelectric element 101 and the capacitor capacitance C 1. . The voltage on the output side of the piezoelectric element 12 can be measured accurately by measuring this reduced voltage with the oscilloscope 106 having a large impedance of infinity. 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 small. Alternatively, even by measuring the ammeter 115, the same control as described above is possible 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 wave in a state of 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 showing another example of the configuration of the piezoelectric element drive circuit 100 of the droplet discharge device according to the present embodiment. In FIG. 11, the drive signal generation circuit outputs a signal generation circuit 120 for outputting a charge / discharge pulse 121 for defining the charge / discharge timing of the piezoelectric element 101 as vibration generation means, and a voltage amplification circuit 122 for the charge / discharge pulse 121. have. In addition, based on the charge and discharge pulse 121, a push-pull connected NPN bipolar transistor (hereinafter referred to as "NPN transistor") 123 and a PNP bipolar transistor (hereinafter referred to as "PNP transistor") 124 are switched. A current amplification circuit that outputs a common drive signal COM that has been operated and amplified 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 discharge and charge based on the drive signal COM. The ammeter 125 measures the DC current value of the DC power supply 114, and the voltmeter 126 measures the voltage value of the DC 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 ) or self-heating due to dielectric loss due to the resistance R 0 of the piezoelectric element 101 and the capacitor capacitance C 1 . The voltage on the output side of the piezoelectric element 12 can be measured accurately by measuring this reduced voltage with the oscilloscope 106 having a large impedance of infinity. 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 determined, and the voltage V2 of the DC power supply 124 is controlled so that the difference becomes small. Alternatively, even by measuring the ammeter 125, the same control as described above is possible 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 drive circuit shown in FIGS. 9 to 11, any of known means can be used as the current measuring means and the voltage measuring means, but various oscilloscopes acquire voltage waveforms and output peak values as results. Means are easy to use in AC voltage measurement. Moreover, although measurement of an alternating current can use an oscilloscope similarly, measurement is possible by adding current detection means, such as a clamp meter. Further, depending on the form of the power amplification circuit, it is possible to use the DC voltage or DC current of the output from the DC power supply that supplies power as a representative value. Moreover, in the case of a general-purpose power supply, current or voltage may be output, and it is also possible to use this.

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 for explaining a schematic configuration of the drive control unit. 12 (a) is a block diagram for explaining the schematic configuration of the voltage control unit, FIG. 12 (b) is a block diagram for explaining the schematic configuration of the current control unit, and FIG. 12 (c) is for explaining the schematic configuration of the voltage control unit. Block diagram. The drive control unit of FIG. 12 performs feedback control. As the simplest control, the difference between the measurement value obtained by the current measurement means or the voltage measurement means and the target value at a constant time interval is confirmed. In the case of (target value)> (measurement value), the set value is minutely increased, and in the case of (target value) <(measurement value), control is performed by minutely reducing the set value.

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 applied from the output unit (not shown) of the comparison adjustment unit 202 to the input side of the vibration generation 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 of FIG. 9, the oscilloscope 117 of FIG. 10 or the oscilloscope 127 of FIG. The control unit (not shown) of the comparison adjustment means 202 calculates the difference between the measured voltage value and the preset target voltage value, and the control unit of the comparison adjustment means 202 outputs the difference so that the difference becomes small. Output control signal to the unit. The above feedback control 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. 12 (b), the current of the set current value is supplied to the input side of the vibration generation unit 213 from the output unit (not shown) of the comparison adjustment unit 212 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 associated with the supplied current is measured by the current measuring means 214, for example, the ammeter 115 of FIG. 10 or the ammeter 125 of FIG. The control unit (not shown) of the comparison adjustment unit 212 calculates the difference between the measured current value and the preset target current value, and the control unit of the comparison adjustment unit 202 outputs the difference so that the difference becomes small. Output control signal to the unit. The above feedback control 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 of FIG. 12C, the power of the set power value is supplied from the output unit (not shown) of the comparison adjustment unit 222 to the input side of the vibration generation unit 223 based on the set power value 221 set by the host device. Supplied. The power on the output side of the vibration generating means associated with the supplied power is measured by the voltage measuring means / current measuring means 224, for example, the ammeter 115 of FIG. 10, the voltmeter 116, or the ammeter 125 of FIG. measure. The control unit (not shown) of the comparison adjustment means 222 calculates the difference between the measured power value and the preset target power value, and the control unit of the comparison adjustment means 202 outputs the difference so that the difference becomes small. Output control signal to the unit. The above feedback control 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 view showing an example of a toner production apparatus for carrying out the toner production method according to the present embodiment.
The toner manufacturing apparatus 300 mainly includes the above-described liquid column resonance droplet forming unit 310, a drying and collecting 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 is provided with a toner component liquid tank 332 storing 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 flow path 333. A liquid circulation pump 334 for pressure-feeding the toner component liquid 331 in the toner component liquid supply channel 333 is connected to the toner component liquid supply channel 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 flow path 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。   Further, the toner component liquid tank 332 is connected to the liquid column resonance droplet forming unit 310 via the 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 liquid droplet forming unit 310, those which have not been replenished to the liquid column resonance liquid chamber of the liquid column resonance liquid droplet forming unit 310 are 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, a pressure measuring device P1 is provided in the toner component liquid supply flow path 333 and a pressure measuring device P2 is provided in the dry collection unit 320. The pressure of liquid supply to the liquid column resonance droplet forming unit 310 and the pressure in the drying and collecting 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 larger than the pressure of the pressure measuring device P2, the toner component liquid 331 may leak out from the discharge hole. Conversely, if the pressure of the pressure measuring device P1 is smaller than the pressure of the pressure measuring device P2, gas may enter the liquid column resonance droplet forming unit 310 and the discharge may stop. Therefore, it is desirable that the pressure of the pressure measuring device P1 and the pressure of the pressure measuring device P2 be approximately equal.

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 drying and collecting unit 320 is provided with a chamber 321, and the liquid column resonance droplet forming unit 310 is installed in the chamber 321. A descending air flow (conveying air flow) 323 is fed into the chamber 321 from the conveying air flow introduction port 322, and the droplets 21 discharged from the liquid column resonance droplet forming unit 310 are not only gravity but also by the downward air flow 323. Are also transported downward. The droplets transported downward in the chamber 321 dry and solidify during transportation, are discharged from the collection outlet 324, are sent to the solidified particle collection means 325, and are collected. The particles collected by the solidified particle collection means 325 are then sent to the drying means 326 which performs secondary drying processing 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 discharged droplets come in contact with each other before drying, a phenomenon called coalescence occurs in which the droplets coalesce into one large particle, 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 stall due to air resistance. As a result, droplets discharged later may catch up with the droplets that have stalled, which may cause coalescence. Since such a coalescence phenomenon occurs regularly, if the particles are collected, the particle size distribution will be seriously deteriorated. In order to prevent such a bonding phenomenon, in the present embodiment, the falling air flow prevents the drop in the velocity of the droplets and prevents the droplets from contacting 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 transport air flow (downdraft air flow 323) in the present embodiment is directed downward, a transport air flow that is directed in the lateral direction with respect to the droplet discharge direction can also be adopted. 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 discharge holes do not overlap. The direction of the carrier air flow may not be horizontal to the droplet discharge direction, but may be oblique to the droplet discharge direction, but it has an angle such that the discharged droplets are separated. Is desired.

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。   Further, in the present embodiment, both the prevention of coalescence and the conveyance to the solidified particle collecting means are realized by the descending air flow, but the first air flow for preventing the coalescence and the solidified particle collecting means You may form separately with the 2nd air flow for conveying to. In this case, it is desirable that the flow velocity of the first air flow be equal to or greater than the moving velocity of the droplets at the time of discharge. If the flow velocity of the first air flow is slower than the droplet movement speed at the time of discharge, there is a possibility that the function of preventing contact between droplets, which is the purpose of the first air flow, may not be sufficiently performed. With respect to the other characteristics of the first air flow, conditions may be appropriately added so that the droplets do not contact each other, and they do not have to be the same as the characteristics of the second air flow. For example, a chemical substance that promotes the solidification of the droplets may be mixed into the first air flow, or a physical action may be performed to promote the 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 downdraft of the present embodiment may be, for example, laminar flow, swirl flow, turbulent flow or the like. The kind of gas which comprises downdraft is not specifically limited, Even if it is air, what used nonflammable gas, such as nitrogen, may be used. In addition, the temperature of the downdraft can be appropriately adjusted, and it is desirable that there is no fluctuation at the time of production. In addition, means may be provided in the chamber to change the flow state of the downdraft. The downdraft may be used not only to prevent the droplets from contacting each other, but also to prevent the droplets from adhering 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 the present embodiment, in the case where the amount of residual solvent contained in the toner particles collected by the solidified particle collection means 325 is large, a drying means, as necessary, to reduce this. Secondary drying is performed at 326. As secondary drying, general known drying means such as fluidized bed drying and vacuum drying can be used. When the organic solvent remains in the toner, not only toner characteristics such as heat resistance storage stability, fixing ability, charging characteristics, etc. fluctuate with time, but the organic solvent is volatilized at the time of heat fixation at the time of image forming operation. Therefore, the possibility of adversely affecting the user, various devices in the image forming apparatus, and peripheral devices is increased, and it is desirable 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 the present embodiment will be described.
The toner produced in the present embodiment contains at least a resin, a colorant and a wax, and as necessary, a charge control 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 the present embodiment will be described.
The toner component liquid is in a liquid state in which the toner component is dissolved or dispersed in the solvent, or the solvent may not be contained as long as it is a liquid under the conditions to be discharged, and a part or all of the toner component is melted. It is mixed in the state and is in the liquid state. As the toner material, if the above-mentioned toner component liquid can be prepared, the same one as a known electrophotographic toner can be used. Such a toner component liquid is discharged from the liquid column resonance droplet forming unit so as to be minute droplets, and the minute droplets are dried and solidified and collected by the solidified particle collection 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。
As said resin, a binder resin is mentioned at least.
There is no restriction | limiting in particular as said binder resin, Although the resin used normally can be selected suitably and can be used, For example, a styrene-type monomer, an acryl-type monomer, a methacryl-type monomer etc. Vinyl polymer, copolymer of these monomers or two or more types, polyester polymer, polyol resin, phenol resin, silicone resin, polyurethane resin, polyamide resin, furan resin, epoxy resin, xylene resin, terpene resin , 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 a property of the binder resin, it is desirable to dissolve in a solvent, and it is desirable to have conventionally known performance except this characteristic.
In the molecular weight distribution of the binder resin according to GPC (gel permeation chromatography), it is preferable in terms of the fixing property of the toner and the offset resistance that at least one peak is present in a region of a molecular weight of 3,000 to 50,000. In addition, a binder resin in which components having a molecular weight of 100,000 or less are 60 to 100 [%] is also preferable as a THF soluble component, and a binder having at least one peak in a region having a molecular weight of 5,000 to 20,000 Resin is more preferred. It is preferable that the resin having an acid value of 0.1 to 50 [mg KOH / g] of the binder resin is 60 [mass%] or more.
In the present embodiment, the acid value of the binder resin component of the toner composition is measured in accordance with 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 a magnetic material that can be used in the present embodiment, known materials used for electrophotographic toner can be used. For example, (1) iron oxide including 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 And alloys with metals such as lead, magnesium, tin, zinc, antimony, beryllium, bismuth, cadmium, calcium, manganese, selenium, titanium, tungsten and vanadium, and (3) mixtures thereof, and the like. The magnetic material can also be used as a colorant. The amount of the magnetic material used is preferably 10 to 200 parts by mass, and more preferably 20 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. As a number average particle diameter of these magnetic bodies, 0.1-2 [micrometers] are preferable, and 0.1-0.5 [micrometers] are more preferable. The above-mentioned number average diameter can be determined by measuring a photograph magnified and photographed by 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。
There is no restriction | limiting in particular as said coloring agent, Usually used resin can be selected suitably and can be used.
The content of the coloring agent 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 also be used as a master batch combined with a resin. The masterbatch is for dispersing the pigment in advance, and may not be used if sufficient dispersion of the pigment is obtained. The masterbatch is generally one in which the pigment is dispersed in the resin into hardness by applying high shear to the pigment and the resin. As the binder resin to be kneaded with the production or masterbatch of the masterbatch, conventionally known ones can be used. These may be used singly or in combination of two or more.

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 a usage-amount of the said masterbatch, 0.1-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of binder resin. A dispersing agent may be used to enhance the dispersibility of the pigment during masterbatch production. From the viewpoint of pigment dispersibility, it is preferable that the compatibility with the binder resin is high, and known ones can be used, and specific commercial products include “Adisper PB 821” and “Adisper PB 822” (Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) Company), "Disperbyk-2001" (made by Bick Chemie), "EFKA-4010" (made by EFKA), etc. are mentioned.

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% by 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 it is more than 10% by mass, the chargeability under high humidity may be reduced. It is preferable that it is 1-200 mass parts with respect to 100 mass parts of coloring agents, and, as for the addition amount of the said dispersing agent, it is more preferable that it is 5-80 mass parts. When the amount is less than 1 part by mass, the dispersibility may be lowered, and when the amount is more than 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 the present embodiment contains a wax together with a binder resin and a colorant.
The wax is not particularly limited, and those which are usually used can be appropriately selected and used. For example, low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene, polyolefin wax, microcrystalline wax, paraffin wax, sazole wax, etc. Aliphatic hydrocarbon waxes, oxides of aliphatic hydrocarbon waxes such as oxidized polyethylene wax or block copolymers thereof, candelilla waxes, carnauba waxes, plant waxes such as wax, jojoba wax, beeswax, lanolin Animal waxes such as spermaceti wax, mineral waxes such as ozokerite, ceresine, and peteralat, waxes composed mainly of fatty acid esters such as montanic acid ester wax and castor wax, fatty acid esters such as deacidified 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 the temperature is less than 70 ° C., the blocking resistance may decrease, and if the temperature exceeds 140 ° C., the anti-offset effect may not be easily exhibited. As a total content of the said wax, 0.2-20 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of binder resin, and 0.5-10 mass parts is more preferable. In this embodiment, the temperature of the peak top of the maximum peak of the endothermic peak of the wax measured in DSC (differential scanning calorimetry) is taken as the melting point of the wax. As a DSC measurement device of the wax or toner, it is preferable to measure 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 uses a curve that is measured when the temperature is raised at a temperature rate of 10 [° C./min] after the temperature rise and fall once to obtain the 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。   The toner according to the exemplary embodiment includes, as other additives, protection of latent image carrier and carrier, improvement of cleaning performance, adjustment of thermal characteristics, electric characteristics and physical characteristics, adjustment of resistance, adjustment of softening point, improvement of fixing rate Inorganic fine powders such as various metal soaps, fluorosurfactants, dioctyl phthalate, tin oxide, zinc oxide, carbon black, antimony oxide etc., titanium oxide, aluminum oxide, alumina etc. A body etc. can be added as needed. These inorganic fine powders may be hydrophobized as required. In addition, lubricants such as polytetrafluoroethylene, zinc stearate and polyvinylidene fluoride, abrasives such as cesium oxide, silicon carbide and strontium titanate, anti-caking agents, white particles and black particles having a reverse polarity to that of 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 are used for controlling the amount of charge, etc., and the surface thereof is a silicone varnish, various modified silicone varnishes, silicone oils, various modified silicone oils, silane coupling agents, silane coupling agents having functional groups, and other organic compounds. It is also preferable to treat with a treating agent such as a silicon compound, or various treating agents. Inorganic fine particles can be preferably used as the additive. As the inorganic fine particles, for example, known ones such as silica, alumina, titanium oxide and the like can be used.

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。   Other than these, polymer particles, such as polystyrene obtained by soap-free emulsion polymerization, suspension polymerization, dispersion polymerization, methacrylic acid ester, acrylic acid ester copolymer, silicone, polycondensation system such as benzoguanamine, nylon, thermosetting resin Polymer particles according to

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 can prevent deterioration of the external additive itself even under high humidity. Examples of the surface treatment agent include a silane coupling agent, a silylating agent, a silane coupling agent having an alkyl fluoride group, an organic titanate coupling agent, an aluminum coupling agent, a silicone oil, a modified silicone oil, Are preferably mentioned.

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 μm, 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 proportion of the inorganic fine particles used 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 and the primary transfer medium include fatty acid metal salts such as zinc stearate, calcium stearate, stearic acid, and polymethyl methacrylate. Polymer fine particles produced by soap-free emulsion polymerization such as fine particles and polystyrene fine particles can be mentioned. The fine polymer particles preferably have a relatively narrow particle size distribution and a volume average particle diameter 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, this embodiment will be referred to as “embodiment 1”) will be described.
The formulation of the toner component liquid used in Example 1 is shown below. The droplet discharge conditions are as described in the above embodiment.
First, a dispersion of carbon black as a colorant was prepared. 17 parts by mass of carbon black (Rega L400: 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 a stirring blade. As this pigment dispersant, Agisper PB 821 (manufactured by Ajinomoto Fine Techno Co., Ltd.) was used. The obtained primary dispersion is finely dispersed by a strong shear force using a bead mill (LMZ type manufactured by Ashizawa Finetech, zirconia bead diameter 0.3 [mm]), and aggregates of 5 [μm] or more are completely formed. The secondary dispersion removed 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。   The wax dispersion was then prepared. 18 parts by mass of carnauba wax and 2 parts by mass of the wax dispersant were primarily dispersed in 80 parts by mass of ethyl acetate using a mixer having a stirring blade. This primary dispersion was heated to 80 ° C. while stirring to dissolve carnauba wax, and then the liquid temperature was lowered to room temperature to precipitate wax particles such that the maximum diameter was 3 μm or less. As the wax dispersant, polyethylene wax on which a styrene-butyl acrylate copolymer was grafted was used. The obtained dispersion is further finely dispersed by a strong shear force using a bead mill (LMZ type manufactured by Ashizawa Finetech, 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 above-mentioned colorant dispersion and the above-mentioned 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, and 30 parts by mass of a wax dispersion, and 840 parts by mass of ethyl acetate are stirred for 10 minutes using a mixer having a stirring blade. It was dispersed uniformly. Shock due to solvent dilution did not cause aggregation of pigment or wax particles.

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 the first embodiment 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 the longitudinal ends of the liquid column resonance liquid chamber 18 in FIG. 1 is 1.85 [mm], N = 2 resonance mode, First to fourth discharge holes 19 aligned along the longitudinal direction are disposed at the antinode positions of the pressure standing wave in the N = 2 mode. The driving frequency was set to 340 [kHz] in accordance with 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 drying and collecting unit 320 of this embodiment shown in FIG. 13, the inner diameter of the chamber 321 is φ400 mm and the height is cylindrically fixed at 2000 mm, and the upper end and the lower end are narrowed. Shape. The diameter of the conveying air flow inlet at the upper end is φ50 [mm], and the diameter of the conveying air flow outlet at the lower end is φ50 [mm]. The liquid column resonance droplet forming unit 310 is arranged at the height of 300 [mm] from the upper end in the chamber 321 and at the center of the chamber 321 in the horizontal direction. The carrier air flow (downdraft air 323) was nitrogen of 10.0 [m / s] and 40 [° C.]. A cyclone collector was used as the solidified particle collection 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 drive circuit of Example 1 of FIG. 9 was used as the piezoelectric element drive circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and control was performed to make the peak value of the alternating voltage constant by the oscilloscope 106. The control time interval was controlled to 1 [seconds], and the allowable voltage range was controlled to ± 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。
The evaluation of the toner produced by Example 1 was performed as follows.
The prepared toner component liquid 331 is discharged for 1 hour using the toner manufacturing apparatus of the first embodiment of FIG. 13, and the droplets are dried and solidified in the chamber 321, and toner particles obtained by a cyclone collector are captured. It was collected and stored in a toner storage container. The toner was removed from the toner storage container, and the toner was collected. The toner particle size distribution of each toner was measured using a flow type particle image analyzer (FPIA-3000 manufactured by Sysmex Corporation) under the measurement conditions shown below. The production and measurement of the toner as described above were repeated three times, and the evaluation was performed using the average value.

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。 The measurement by a flow type particle image analyzer removes fine dust through a filter, and as a result, the measurement range (for example, circle equivalent diameter 0.60 [μm]) in water of 10 -3 [cm 3 ] Several droplets of a nonionic surfactant (preferably, Contaminone N manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are added to 10 ml of water having a particle number of not less than 159.21 [μm] and not more than 20 particles. Furthermore, 5 [mg] of the measurement sample is added, and dispersion treatment is performed for 1 minute under the conditions of 20 [kHz] and 50 [W] / 10 [cm 3 ] with UH-50 manufactured by STM Corporation. Furthermore, dispersion treatment is performed for a total of 5 minutes, and the sample concentration of the measurement sample is 400 to 8000 [number / 10-3 · cm 3 ] (for particles of the measurement equivalent circle diameter range) using a sample dispersion of 0 The particle size distribution of particles having a circle-equivalent 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 passes through a flat, flat, transparent flow cell (having a thickness of about 200 μm) (which extends along the flow direction). A strobe and a CCD camera are mounted on opposite sides of the flow cell to form an optical path that crosses and passes through the thickness of the flow cell. While the sample dispersion is flowing, strobe light is illuminated at intervals of 1/30 seconds to obtain an image of the particles flowing through the flow cell, so that each particle has a constant 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。   The equivalent circle diameter of 1200 or more particles can be measured in about 1 minute, and the number based on the equivalent circle diameter distribution and the percentage (number of particles) of particles having the defined 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 the actual measurement, the particles are measured in the range of equivalent circle diameter of 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 is The average of the diameter (Dn) was 5.2 [μm], and the average of Dv / Dn was 1.05. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter one hour after the start of collection, the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn) which are exactly the same as the above result 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, this embodiment will be referred to as “embodiment 2”) will be described.
In the second embodiment, the piezoelectric element drive circuit of FIG. 10 is used as the piezoelectric element drive circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and control is performed to make the peak value of alternating voltage constant by the oscilloscope 117. The toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The average of the volume average particle diameter (Dv) of the obtained toner particles is 5.5 [μm], and the average of the number average particle diameter (Dn) is 5.1 [μm], and the average of Dv / Dn is Was 1.08. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter one hour after the start of collection, the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn) which are exactly the same as the above result 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 will be referred to as “third embodiment”) will be described.
In the present example 3, the piezoelectric element drive circuit of FIG. 11 is used as the piezoelectric element drive circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and control is performed such that the peak value of AC voltage is made constant by the oscilloscope 127. The toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The average of the volume average particle diameter (Dv) of the obtained toner particles is 5.5 [μm], and the average of the number average particle diameter (Dn) is 5.1 [μm], and the average of Dv / Dn is Was 1.08. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter one hour after the start of collection, the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn) which are exactly the same as the above result 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, this embodiment will be referred to as “embodiment 4”) will be described.
In the fourth embodiment, the piezoelectric element drive circuit of FIG. 10 is used as the piezoelectric element drive circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and control is performed to make the voltage value constant with the voltmeter 116. The toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The average of the volume average particle diameter (Dv) of the obtained toner particles is 5.6 [μm], and the average of the number average particle diameter (Dn) is 5.2 [μm], and the average of Dv / Dn is Was 1.08. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter one hour after the start of collection, the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn) which are exactly the same as the above result 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, this embodiment will be referred to as “Embodiment 5”) will be described.
In the fifth embodiment, the piezoelectric element drive circuit of FIG. 10 is used as the piezoelectric element drive circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and control is performed so that the current value is made constant by the ammeter 115. The toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The average of the volume average particle diameter (Dv) of the obtained toner particles is 5.6 [μm], and the average of the number average particle diameter (Dn) is 5.3 [μm], and the average of Dv / Dn is Was 1.06. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter one hour after the start of collection, the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn) which are exactly the same as the above result 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 will be referred to as “embodiment 6”) will be described.
In the sixth embodiment, the piezoelectric element drive circuit of FIG. 11 is used as the piezoelectric element drive circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and control is performed to make the voltage value constant by the voltmeter 126. The toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The average of the volume average particle diameter (Dv) of the obtained toner particles is 5.6 [μm], and the average of the number average particle diameter (Dn) is 5.3 [μm], and the average of Dv / Dn is Was 1.06. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter one hour after the start of collection, the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn) which are exactly the same as the above result 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, this embodiment will be referred to as “the seventh embodiment”) will be described.
In the seventh embodiment, the piezoelectric element drive circuit of FIG. 11 is used as the piezoelectric element drive circuit used in the toner manufacturing apparatus of the present embodiment, and control is performed so as to make the current value constant by the ammeter 125; The toner was collected for 1 hour under the same conditions as in Example 1. The average of the volume average particle diameter (Dv) of the obtained toner particles is 5.5 [μm], and the average of the number average particle diameter (Dn) is 5.3 [μm], and the average of Dv / Dn is Was 1.04. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter one hour after the start of collection, the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn) which are exactly the same as the above result 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, after one hour has elapsed from the start of the discharge operation, and even after one hour after the start of collection, the coalescence or splitting of the droplets due to the fluctuation of the discharge capability As a result, the same narrow toner particle size distribution as 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 drive circuit of FIG. 11 is used as the piezoelectric element drive 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 as in the above. The average of the volume average particle diameter (Dv) of the obtained toner particles is 5.5 [μm], and the average of the number average particle diameter (Dn) is 5.2 [μm], and the average of Dv / Dn is Was 1.05. Furthermore, as a result of measuring the particle diameter one hour after 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) Of 4.2 [μm], and the average of Dv / Dn was 1.14. In Comparative Example 1, it was found that the diameter of the collected particles decreased with the passage of time, and it was difficult to form a high quality image after 1 hour. In this comparative example, due to the change of the discharge capacity with the lapse of time, the coalescence and splitting of the droplets are caused, and the same narrow toner particle size distribution as in the initial stage can 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 an example, and the present invention has unique effects in 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 by the piezoelectric element 101 as a vibration generating means through the vibration plate 22 to be a discharge hole In the droplet discharge apparatus that discharges the toner component liquid 14 from the liquid container 19 into droplets, a waveform generation unit 102 as a supply unit that supplies voltage or current to the input side of the piezoelectric element 101 as a vibration generation unit, a 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, oscilloscopes 106, 117 and 127, and the piezoelectric measured by the measuring means By the supply means, the difference between the voltage measurement value or the current measurement value on the output side of the element 101 and the preset target voltage value or target current value becomes small. Controlling the voltage or current supplied to the input side of the electric element.
According to this, as described in the above-described embodiment, the heat generated by the resistance of the wiring electrically connecting the piezoelectric element 101 and the supply means causes the original power supplied to the input side of the piezoelectric element 101 to be Part is consumed, and the voltage or current supplied to the input side of the piezoelectric element 101 is reduced. Furthermore, due to the self-heating of the piezoelectric element 101, the voltage or current of the original output side of the piezoelectric element decreases with respect to the voltage or current supplied to the input side 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 which is reduced by heat generation due to wiring resistance or self heat generation 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 becomes substantially equal to the target voltage value or target current value. Control the current. As a result, it is possible to offset the reduced discharge capacity by the reduction of the substantial voltage or current. Therefore, stable droplet discharge can be performed.
(Aspect 2)
In (Aspect 1), the power measuring unit is provided on 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 the substantial voltage or current on the input side of the piezoelectric element 101 which is reduced by the heat generation in the wiring resistance. Then, if it is possible to measure the voltage or current on the output side of the piezoelectric element 101, the substantial voltage measurement value or current measurement value on the input side of the piezoelectric element 101 reduced by heat generation in the wiring resistance, and the measured piezoelectric element From the voltage measurement value or the current measurement value on the output side of 101, it is possible to detect the substantial voltage or current on the output side of the piezoelectric element reduced by the self-heating of the piezoelectric element 101.
(Aspect 3)
(Aspect 1) or (Aspect 2)
The frequency of the 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, discharge is performed by high frequency vibration, and a narrow particle size distribution can be obtained.
(Aspect 4)
In any of (Aspect 1) to (Aspect 3), vibration is applied to the liquid in the liquid column resonance liquid chamber in which the discharge hole is formed by the vibration generating means to form a standing wave by liquid column resonance, The liquid is discharged from the discharge holes formed in the region which becomes the antinode of the standing wave to form droplets. According to this, as described in the above embodiment, continuous and stable discharge can be performed, and a narrow particle size distribution can be obtained.
(Aspect 5)
A liquid column resonance droplet forming unit 310 as a droplet discharge means for discharging a particle component-containing liquid containing particle components from a discharge hole, and a solidifying and drying method for solidifying and drying droplets of the particle component-containing liquid discharged from the discharge hole A toner manufacturing apparatus 300 of a particle manufacturing apparatus including a drying and collecting unit 320 as a unit, wherein the liquid droplet discharging apparatus according to any one of (Aspect 1) to (Aspect 4) is used as a liquid droplet ejection 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
Reference Signs List 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 and discharge pulse 122 Voltage amplification circuit 123 NPN transistor 124 PNP transistor 125 Ammeter 126 Voltmeter 127 Oscilloscope 201 Setting 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 Installation electric power value 222 Comparison adjustment means 223 Vibration generation means 224 Voltage value / current value 225 Voltage measurement means / current measurement Means 300 Toner manufacturing apparatus 310 Liquid column resonance droplet forming unit 320 Drying and collecting unit 321 Chamber 322 Conveying air flow inlet 323 Downdrafting 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Patent No. 3786034 gazette 特許第3786035号公報Patent No. 3786035 gazette 特開昭57−201248号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-201248 特開2011−212668号公報JP, 2011-212668, A

Claims (4)

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した後、次いで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粒子製造方法であって、
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を用い
前記液滴吐出方法では、
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し、
前記吐出孔からの液滴の吐出方向に対して横方向から、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し、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ことを特徴とする粒子製造方法
A particle production method, comprising discharging a particle component-containing liquid containing particle components from a discharge hole, and then solidifying and drying droplets of the particle component-containing liquid discharged from the discharge hole,
The liquid in the liquid chamber in which the discharge holes are formed is vibrated by the vibration generating means through the diaphragm, and the liquid is discharged from the discharge holes to form droplets, using a droplet discharge method.
In the droplet discharge method,
While supplying voltage or current to the input side of the vibration generating means,
Measuring the measured value of the voltage or current on the output side of the vibration generating means;
The voltage supplied to the input side of the vibration generating means so that the measured voltage measured value or current measured value on the output side of the vibration generating means becomes smaller from the target voltage value or the target current value. Or control the current ,
A transport air stream is formed so that the trajectories of the droplets being transported do not overlap in the lateral direction with respect to the droplet ejection direction from the ejection holes, and the droplets of the particle component-containing liquid ejected from the ejection holes A method for producing particles, comprising solidifying and drying .
請求項1記載の粒子製造方法において、
前記振動発生手段に供給する電力の周波数が100〜1000[kHz]の範囲であることを特徴とする粒子製造方法
In the particle production method according to claim 1,
The frequency of the electric power supplied to the said vibration generation means is a range of 100-1000 [kHz], The particle manufacturing method characterized by the above-mentioned.
請求項1または2に記載の粒子製造方法において、
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粒子製造方法
In the particle production method according to claim 1 or 2,
The liquid within the liquid column resonance liquid chamber in which the discharge hole is formed is vibrated by the vibration generating means to form a standing wave by liquid column resonance, and is formed in a region which becomes an antinode of the standing wave A particle manufacturing method characterized in that the liquid is discharged from the discharge hole to form droplets.
請求項1〜3のいずれかに記載の粒子製造方法において、
前記振動発生手段は、所定の周波数で振動することを特徴とする粒子製造方法。
In the particle production method according to any one of claims 1 to 3,
A method of producing particles , wherein the vibration generating means vibrates at a predetermined frequency .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020130270A (en) * 2019-02-14 2020-08-31 Scentee株式会社 Cartridge apparatus and diffuser apparatus
DE112020005701T5 (en) 2019-11-19 2022-09-29 Sony Group Corporation DRIVE METHOD FOR A PIEZOELECTRIC ACTUATOR, DRIVE CIRCUIT FOR A PIEZOELECTRIC ACTUATOR AND DRIVE SYSTEM FOR A PIEZOELECTRIC ACTUATOR
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010076371A (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Fujifilm Corp Liquid ejection head drive circuit, liquid ejection device and liquid ejection head driving method
JP2011212668A (en) * 2010-03-18 2011-10-27 Ricoh Co Ltd Production method of fine particle, fine particle production apparatus, and toner
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