CN100578382C - 成像设备、成像方法及处理盒 - Google Patents
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Abstract
成像设备,包括图像载体部件以承载静电潜像、静电潜像形成装置以在图像载体部件上形成静电潜像、显影装置以利用调色剂将静电潜像显影并可视于图像载体部件上、转印装置以将可视的调色剂图像转印到记录介质上、有清洁刮板的清洁装置,该刮板接触图像载体部件表面去除残留的调色剂。其中图像载体部件静摩擦系数μ为0.1至0.3,刮板与图像载体部件的接触压力为1.5至10g/cm,图像载体部件和清洁刮板满足下列关系式(1)和(2):0.01(kg)≤(Toff-T0)/r≤0.15(kg) (1);1.2≤(Ton-T0)/(Toff-T0)≤3.8 (2);其中,T0、Toff和Ton分别为刮板未与图像载体部件表面接触时、接触但未使用调色剂进行显影时和清洁刮板与接触且使用调色剂进行显影时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),r为图像载体部件的半径。
Description
技术领域
本发明涉及一种成像设备及其相应的成像方法和处理盒,更具体地,本发明涉及一种成像设备,其使用一种清洁刮板以去除残留在图像载体部件表面上的调色剂。
背景技术
有许多公知的方法例如卡尔森方法(Carson Process)及其变化形式作为电子照相法,并且这些方法广泛地应用于复印机和打印机中。近来,利用电子照相方式的成像设备已在着色(colorization)、图像质量和处理速度上得到改进。
有一种单鼓型彩色成像设备,该设备以这样的方式形成彩色图像,即在图像载体部件(也称为静电潜像载体部件、电子照相感光体和感光体)周围提供的用于多种颜色的多个显影装置分别与彩色调色剂连接以在图像载体部件上形成层叠的彩色调色剂图像,随后将彩色调色剂图像转印并记录在片状材料上。还有一种串列鼓型彩色成像设备,其中具有各自显影装置的多个图像载体部件并列设置。单色的调色剂图像形成于每一个图像载体部件上,并且将单色的调色剂图像顺序地转印并层叠在片状材料上以记录彩色图像。
典型地,这些成像设备使用一种低价且尺寸紧凑的清洁刮板作为清洁装置以去除残留在图像载体部件表面上的调色剂。有两种类型的刮板清洁系统,它们是相对接触系统(counter contact system)和从动接触系统(trailingcontact system)。目前主要使用相对接触系统。聚氨酯橡胶用作这种图像载体部件的清洁刮板,因为聚氨酯橡胶在清洁性能、抗臭氧性能、机械耐久性、耐气候性、耐磨损性和抗冲击性方面都非常优异。
对于成像设备而言,由于其具有着色和高速处理优点,串列型成像设备被广泛地传播。此外,由于具有小直径并具有清晰分布的聚合调色剂图像质量上的优点,其在在越来越多的情况下被使用。但是,这种具有小粒径和清晰分布的聚合调色剂大体上呈球形,以致于调色剂容易在刮板和图像载体部件间滑过。因此,当使用这种聚合调色剂时,刮板清洁系统就不适用。为了改善聚合调色剂的清洁性能,已经考虑到增加清洁刮板的接触压力。
当增加清洁刮板的接触压力时,减少了滑过的调色剂的量。但是,过分地将调色剂挤靠在图像载体部件表面上,将导致边界效应,例如在图像载体部件上出现薄膜。进一步地,容易加快图像载体部件和刮板边缘的磨损,导致其使用寿命降低。而且,这会引起图像载体部件旋转扭矩的增加,导致图像载体部件的动力消耗增加。
此外,当刮板的接触压力不合适时,会在图像载体部件表面上出现薄膜。随着成像过程重复进行,所述的薄膜将增长并在对应于薄膜位置的部分上产生异常的图像。当薄膜部分进一步增长时,在刮板和图像载体部件间的接触部分上形成微小的间隙,这将产生异常的图像,例如由在其间滑过的调色剂在图像上产生的条纹。
针对上述在不恰当刮板接触压力下容易出现的薄膜形成有下述防范措施。
未审公开的日本专利申请(在下文中用JOP表示)№.平05-323833和№.2001-296781,公开了一种成像设备,其包括一个研磨刮板以清理图像载体部件。JOP平10-111629公开了一种使用一具有研磨剂的辊子来清理图像载体部件表面的方法。
但是,在这些防范措施中,不仅研磨了薄膜同时也磨损了图像载体部件本身,从而加剧了图像载体部件的磨损,导致其使用寿命的降低。
JOP平06-67500公开了一种技术,其中包含无机颗粒和有机颗粒的调色剂研磨图像载体部件表面。但是,该方法涉及到为了清理而增加调色剂的消耗的问题。JOP 2001-83734公开了一种技术,其中调色剂中所含的研磨剂颗粒研磨图像载体部件表面。但是,研磨剂颗粒往往会磨损图像载体部件和清洁刮板,导致缩短了其使用寿命。
日本专利(在下文中用JPP表示)№.3406099和№.3514591公开了一种技术,其中将润滑剂涂覆在图像载体部件表面上以便容易去除成膜的材料。当将润滑剂涂覆在图像载体部件时,改善了清洁性能。但是在重复进行的成像过程中,少量的调色剂和外部的添加剂与润滑剂一起滑动。因此,清洁刮板的磨损明显并且会降低其使用寿命。进一步地,根据润滑剂的量,润滑剂自身可变成与外部添加剂结合的粘合剂,这将导致薄膜形成。此外,涂覆在图像载体部件上的润滑剂会污染其它处理装置,导致其功能变劣。
JOP 2000-75527公开了一种技术,其中将润滑剂从外部或内部加入到调色剂中以改善清洁性能和转印效率。但是,在此技术中,图像载体部件上的润滑剂的涂覆状态和涂覆量会根据影像比而改变。当影像比小时,会产生较差的清洁性能并出现薄膜的形成。
JOP 2005-62830公开了一种技术,其中通过将一种润滑剂材料施加到图像载体部件的表层上以降低其摩擦系数,从而改善了清洁性能。在该技术中,氟树脂颗粒包含于图像载体部件的表面中,并且在那里付出的摩擦为0.2至0.3。然而,在清洁刮板的常规接触条件下,柔软的润滑剂材料包含于图像载体部件的表层内,由此图像载体部件易于磨损。在这种刮板接触条件下,图像载体部件的耐久性是一个问题。
为了解决上述缺陷,JOP平11-327191公开了一种技术,该技术通过使用具有低摩擦系数(μ=0.4至0.6)的图像载体部件而减少了磨损量,在降低的刮板接触压力(5至15g/cm)下将氟树脂等加入到该图像载体部件上。但是,JOP平11-327391还公开了该技术具有一个问题,即在如此低的接触压力下,不能将调色剂从具有如此低的摩擦系数(μ=0.4至0.6)的图像载体部件上去除。
如上所述,对于针对具有小颗粒尺寸的聚合调色剂而使用清洁刮板的清洁方法而言,成像设备及其相应的方法和处理盒的性能在清洁性能、抗成膜性和图像载体部件及清洁刮板的使用寿命的综合方面不能令人满意。
考虑到由于温度变化和图像载体部件表面性能对刮板橡胶体波动,刮板的接触压力通常为20至40g/cm,以便为清洁性能留有余地。然而,作为本发明人深入研究的结果,在使用具有0.1至0.3的摩擦系数的图像载体部件和具有小颗粒尺寸的聚合调色剂的刮板清洁中,已经发现,当在去除残留调色剂的期间以提高扭矩的方式来设定刮板条件时,能够降低接触压力而不会牺牲清洁性能。因此,就可以延长图像载体部件和清洁刮板的使用寿命。还发现可以使图像载体部件的旋转扭矩降低,这可使能源消耗降低并提供在长时间后能够保持良好清洁性能的成像设备。
发明内容
由于这些原因,本发明人认为,需要一种成像设备,其具有长的耐久性和在长时间反复成像后保持良好清洁性能而不会在图像载体部件上形成薄膜、以及相应的成像方法和处理盒。
因此,本发明的一个目的是提供一种成像设备,该设备具有长的耐久性和在长时间反复成像后保持良好清洁性能而不会在图像载体部件上产生薄膜,并提供相应的成像方法和处理盒。简单地说,通过一种成像设备,下文中所述的本发明的这一目的及其它目的将变得更容易显现并且能够单独地或者以其组合的方式来实现,所述的成像设备包括图像载体部件以承载静电潜像,在图像载体部件上形成静电潜像显影装置的静电潜像形成装置,利用调色剂在图像载体部件上将静电潜像显影并使其可视化,转印装置以将可视的调色剂图像转印到记录介质上,包括清洁刮板的清洁装置,该刮板与图像载体部件表面接触以除去残留在其上的调色剂。图像载体部件的静摩擦系数μ为0.1至0.3,清洁刮板与图像载体部件的接触压力为1.5至10g/cm,图像载体部件和清洁刮板满足下列关系式(1)和(2):
关系式(1)
0.01(kg)≤(Toff-T0)/r≤0.15(kg)
关系式(2)
1.2≤(Ton-T0)/(Toff-T0)≤3.8
在关系式(1)和(2)中,T0表示当清洁刮板未与图像载体部件表面接触时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),Toff表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且未使用调色剂在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),Ton表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),r表示图像载体部件的半径。
优选地,在上述成像设备中,图像载体部件具有圆筒的形状,并且图像载体部件表面相对于其驱动轴的总摆振要不大于0.080mm。
进一步优选地,在上述成像设备中,与图像载体部件接触的清洁刮板的刮板边缘具有不超过0.1mm的平直度。
进一步优选地,在上述成像设备中,图像载体部件的最外层包括氟树脂颗粒并且满足下述关系式:0.15(μm)≤D≤3(μm)
在关系式中,D表示从最外层上投影的氟树脂颗粒的投影图像的平均直径,并且氟树脂颗粒投影图像的总面积不小于最外层的总表面积的10%。
进一步优选地,在上述成像设备中,最外层上的氟树脂颗粒的含量为20至60体积%。
进一步优选地,在上述成像设备中,图像载体部件包括一个基底和在基底上的光敏层。
进一步优选地,在上述成像设备中,光敏层为单层并且构成最外层。
进一步优选地,在上述成像设备中,该光敏层被形成最外层并且包括电荷产生层和沉积在电荷产生层上的电荷转移层。
进一步优选地,在上述成像设备中,图像载体部件进一步包括一保护层,该保护层沉积在光敏层上并且成为最外层。
进一步优选地,上述成像设备包括多个图像载体部件、静电潜像形成装置、显影装置和转印装置。
进一步优选地,在上述成像设备中,转印装置包括一个中间转印体,在图像载体部件上形成的可视调色剂图像首次被转印至该中间转印体上,和一个二级转印装置以便将承载于中间转印体上的可视图像二次转印到记录介质上。
进一步优选地,在上述成像设备中,调色剂为聚合调色剂。
进一步优选地,在上述成像设备中,调色剂具有3至8μm的体积平均颗粒直径和不小于0.95的平均圆度。
作为本发明的另一个方面,提供了一种图像形成方法,该方法包括:在图像载体部件上形成一个静电潜像;
使用调色剂显影静电潜像以形成可视图像;
将可视图像转印到记录介质上;和
通过使图像载体部件与清洁刮板接触而除去残留在图像载体部件表面上的调色剂,
其中图像载体部件的静摩擦系数μ为0.1至0.3,清洁刮板与图像载体部件的接触压力为1.5至10g/cm,图像载体部件和清洁刮板满足下列关系式(1)和(2):
关系式(1)
0.01(kg)≤(Toff-T0)/r≤0.15(kg)
关系式(2)
1.2≤(Ton-T0)/(Toff-T0)≤3.8
在关系式(1)和(2)中,T0表示当清洁刮板未与图像载体部件表面接触时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),Toff表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且未使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),Ton表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),r表示图像载体部件的半径。
作为本发明的另一个方面,提供了一种处理盒,该处理盒包括承载静电潜像的图像载体部件,选自为图像载体部件充电的充电装置、利用调色剂在图像载体部件将静电潜像显影并使其可视化的显影装置、将可视的调色剂图像转印到记录介质上的转印装置、放电装置构成的组中的至少一种装置,和包括清洁刮板的清洁装置,该刮板通过与图像载体部件表面接触以去除残留在其上的调色剂。处理盒可拆卸地与成像设备连接,并且图像载体部件的静摩擦系数μ为0.1至0.3,清洁刮板与图像载体部件的接触压力为1.5至10g/cm,图像载体部件和清洁刮板满足下列关系式(1)和(2):
关系式(1)
0.01(kg)≤(Toff-T0)/r≤0.15(kg)
关系式(2)
1.2≤(Ton-T0)/(Toff-T0)≤3.8
在关系式(1)和(2)中,T0表示当清洁刮板未与图像载体部件表面接触时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),Toff表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且未使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),Ton表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),r表示图像载体部件的半径。
通过本发明优选实施方案的下述描述并参考附图,本发明的这些及其它目的、特点和优点将变得更加清晰。
附图说明
根据本发明的详细描述并结合附图,本发明的各种其它目的、特点和所伴随的优点将会得到更全面的理解并变得更易于理解,在附图中始终用相同的附图表示相同的对应部件,其中:
图1是表示本发明成像设备中使用的图像载体部件的层状结构一个实施例的示意图;
图2是表示本发明成像设备中使用的图像载体部件的层状结构另一个实施例的示意图;
图3是表示本发明成像设备中使用的图像载体部件的层状结构另一个实施例的示意图;
图4是表示本发明成像设备中使用的图像载体部件的层状结构另一个实施例的示意图;
图5是表示本发明成像设备中使用的相对接触型刮板清洁系统一个实施例的示意图;
图6是表示清洁刮板三面形基底的一个实施例的示意图;
图7是表示清洁刮板的L形基底的一个实施例的示意图;
图8是表示本发明成像设备例如数字复印机的一个实施例的示意图;
图9是表示本发明成像设备(串列型彩色成像设备)实施本发明成像方法的的一个实施例的示意图;
图10是表示图9中所示的成像设备的一部分的放大示意图;
图11是表示本发明处理盒的一个实施例的示意图;
图12是表示用于测量本发明成像设备中使用的实施例中图像载体部件表面摩擦系数的方法的示意图;和
图13是表示实施例中的清洁刮板测量部分的示意图,用于评价其磨损量。
具体实施方式
在本发明的成像设备中,当将刮板接触压力降低至一个预想不到的低水平(例如1.5至10g/cm)时,该值与常规的情况相比是非常小的,能够在很长时间内去除具有小颗粒直径的聚合调色剂。此外,由于可将刮板接触压力降低至极低水平,能够极有效地降低清洁过程中图像载体部件和清洁刮板的磨损量,这样可延长其使用寿命。
基于在实现本发明的过程中获得的结果,可以推断出如下能够抑制图像载体部件和刮板边缘的磨损、能够保持良好的清洁性能以及能够防止薄膜形成的原因。
当在成像过程中图像载体部件的旋转扭矩满足关系式:1.2≤(Ton-T0)/(Toff-T0)≤3.8并保持良好的刮板清洁性能时,所消耗的能量用于刮掉成像后残留在图像载体部件上的调色剂。结果,这就意味着图像载体部件的旋转扭矩实际上增加了。其次,在未成像过程中,将刮板接触压力降低至1.5至10g/cm以使图像载体部件的旋转扭矩满足下列关系式:0.01(kg)≤(Toff-T0)/r≤0.15(kg)表示了这样的条件,其中在图像载体部件被清洁刮板磨损的过程中,不以浪费的方式使用能量。可以认为,这样可降低图像载体部件和刮板的磨损量。此外,已经发现的是,当这些条件与图像载体部件的摩擦系数为0.1至0.3相结合时,本发明就能够解决所述的缺陷。
具有低摩擦系数的图像载体部件自然地具有良好的释放能力。因此可以认为,由刮板的低接触压力和良好释放能力的协同效果能够获得明显的抗成膜效果。特别地,具有如此低摩擦系数的图像载体部件由于其表层包含了柔软的润滑剂材料而易于被擦净。通过包含在其中的装置改善图像载体部件的耐久性是有限的。但是,已经发现,可以通过采用实施例中描述的本发明结构来极大地改善所述耐久性。
此外,关于形成薄膜,由于刮板接触压力较小,可以认为调色剂不必要被挤靠在图像载体部件和刮板边缘的相互接触的部分上。这被认为是防止出现薄膜因素。在此防止成膜的机构中,在最小的接触压力下清洁的,调色剂被保持在该图像载体部件表面上(也就是不会滑动)。也就是,成膜的材料不会被过大的压力挤靠在图像载体部件和清洁刮板上。因此,防止了薄膜形成但其具体的原因还不清楚。
当使用刮板清洁系统的成像设备采用本发明的结构时,成像设备及其相应的处理盒在长时间的重复成像过程中能够保持良好的清洁性能,而不会在图像载体部件表面上形成薄膜。
此外,这种成像设备省去了传统的应用机构,以致于成像设备能够具有小型尺寸。进一步地,由于成像设备的旋转扭矩较小,能够减少能源消耗,特别是在四级串列型的彩色成像设备中。
下面,将参照几个实施方案并结合附图详细地说明本发明。
成像设备和成像方法
本发明的成像设备包括至少一个图像载体部件、静电潜像成像装置、显影装置、转印装置和清洁装置。如果需要,可任选包括其它装置,例如定影装置、放电装置、回收装置和控制装置。
本发明的成像方法包括至少一个静电潜像形成步骤、显影步骤、转印步骤和清洁步骤。如果需要,可任选包括其它步骤,例如定影步骤、放电步骤、回收步骤和控制步骤。
利用本发明的成像制备能够适当地进行本发明的成像方法。利用静电潜像成像装置能够进行静电潜像成像步骤。利用显影装置能够进行显影步骤。利用清洁装置可进行清洁步骤。利用相应的其它装置能够进行其它步骤。
静电潜像成像步骤和静电潜像成像装置
静电潜像成像步骤是在图像载体部件上形成静电潜像的步骤。
图像载体部件包括一个基底、在基底上的光敏层,和如果需要,任选的保护层等。
在一个实施方案中,图像载体部件包括一个基底、在基底上的单层的光敏层、保护层,和如果需要,任选的其它层例如中间层和内涂层。
在另一个实施方案中,图像载体部件包括一个基底、包括电荷产生层和电荷转移层的层压的光敏层、保护层和任选的其它层例如中间层和底层。在该实施方案中,电荷产生层可以是以这种顺序层压在电荷转移层上,反之亦然。
图1是表示本发明图像载体部件一个实施例的示意图,其中光敏层202位于基底201上。此外,图2至4是表示其它实施例的本发明图像载体部件层状结构的示意图。图2所表示的实施例是功能分离型,其中光敏层包括电荷产生层(CGL)203和电荷转移层(CTL)204。在图3中,在基底201和功能分离的光敏层之间有底层205。在图4中,保护层206设置在电荷转移层(CTL)204上。本发明的图像载体部件包括至少基底201和光敏层202。其它层和其它类型的光敏层可任选在其中进行组合。
图像载体部件的静摩擦系数(μ)优选为0.1至0.3。当静摩擦系数(μ)太大时,限制了清洁刮板的良好清洁性能的范围,这将导致降低刮板接触压力的困难。结果,图像载体部件和清洁刮板的磨损量可能增加。当静摩擦系数(μ)太小时,降低了调色剂和图像载体部件间的附着力,从而难以将用于显影的调色剂保持在图像载体部件上,导致图像清晰度和密度的降低。
如在JOP平09-166919中所述的Oiler带系统能够测量图像载体部件的静摩擦系数(μ)。
在上述图像载体部件中,当最外层(例如表层)包含氟树脂颗粒(包括初级颗粒和次级颗粒),并且覆在表层的氟树脂颗粒的投影图像的平均直径用D表示时,最佳的满足下述关系式:0.15μm≤D≤3μm,同时占据表层的氟树脂颗粒的投影图像的总面积不小于表层总表面积的10%。
投影图像的平均直径是指当基本上垂直地从表层的表面进行观察时,穿过颗粒(或者可以被认为是一个颗粒的颗粒聚积)的投影图像的重力中心的内径的平均值。通过两度的增量(increment of two degrees)来测量所述内径。具有如此结构的表层的图像载体部件在经过重复使用后具有并保持极低的表面摩擦系数。
当使用清洁刮板刮擦覆在表层的氟树脂颗粒时,氟树脂颗粒沿着刮擦的方向展开。结果,没有氟树脂颗粒存在的图像载体部件的表面部分上被氟树脂颗粒覆盖。当优选尺寸的氟树脂颗粒基本上均匀地出现在优选的范围内时,氟树脂颗粒能够覆盖其中没有氟树脂颗粒的几乎整个图像载体部件表面上,而不用增加氟树脂颗粒的量。因此,图像载体部件表面能够在其整个表面上几乎均匀地具有低摩擦系数。此外,当刮擦表层时,氟树脂颗粒存在于最外层表面的内,从而能够长时间保持低摩擦系数。因此,包括这种图像载体部件的成像设备能够长时间地将清洁性能保持在高水平上并且生产出高质量图像而没有例如图像变形(image flow)的异常。
当上述初级颗粒在表面部分的投影图像和由许多初级颗粒聚积而成的次级颗粒的平均颗粒直径用D表示,并且满足关系式:0.15μm≤D≤3μm的颗粒的投影图像的总面积比小于总表面面积的10%时,下述状态是可能的。
首先,表层中氟树脂颗粒的含量低。
第二,大多数在表面上的氟树脂颗粒(包括次级颗粒)小于0.15μm。
第三,大多数在表面上的氟树脂颗粒大于3μm。
在第一种情况中,与形成表层的粘合剂树脂相比,用作润滑剂的氟树脂颗粒在表层中是不足的。因此,图像载体部件表面不能保持低摩擦系数。
在第二中情况中,当氟树脂颗粒在表面上部分的平均颗粒直径太小时,极小的氟树脂颗粒分散在表层上。因此,降低图像载体部件表层摩擦系数的效果可能会不够。也就是,调色剂与氟树脂颗粒的初级颗粒和次级颗粒间的接触面积变得小于图像载体部件表面具有低摩擦系数从而使得色调剂滚动并具有良好的清洁性能的机理要求的面积。因此,调色剂在图像载体部件表面上滚动的效果降低,这被认为将导致清洁性能变差。
在第三种情况中,由于具有大颗粒直径(例如大于3μm)的大量氟树脂颗粒出现在表层上,因此如上所述,表面粗糙度很大,这将导致清洁性能的变差。此外,这也导致由激光束散射的静电潜像的清晰度变劣以及由于电压衬度的降低出现异常图像。
因此,当氟树脂颗粒在表面部分上的投影图像平均直径用D表示时,优选地满足下述关系式:0.15μm≤D≤3μm,并且氟树脂颗粒投影图像占据表层表面的总面积优选地不小于10%,更优选地为12至50%。
表层中氟树脂颗粒的含量优选地为20至60体积%,更优选地为21至50体积%。当氟树脂颗粒的含量太低时,在表面上的颗粒的投影图像的面积比将变小。这将导致保持低摩擦系数的能力变差。当氟树脂颗粒的含量太大时,粘合剂树脂的含量不可避免地降低。结果,涂层的热机械强度将降低。
通过将氟树脂颗粒的含量限定在上述范围内,并且以其中的次级颗粒并不存在于表层中这样的方式形成表层,即使表层受到磨损和刮擦时,存在于其内部的次级颗粒会暴露于表层上。因此,存在于在表面上的投影图像的面积比可连续地保持在优选的范围内。此外,氟树脂颗粒不会过多地存在,从而也可以将表层的机械强度保持在优选的范围内。因此,也可以抑制耐磨损性的降低。
优选地,氟树脂颗粒的次级颗粒在图像载体部件表层中具有0.3至4μm颗粒直径、并更优选地为0.3至1.5μm,以不小于10%的面积比覆盖所述表层。太大的次级颗粒可导致上述的调色剂接触面积太小及激光束的散射,将导致异常图像的产生。与此相反,从微观考虑,过小的表面覆盖率将使表面摩擦系数不够低。
下面,将描述氟树脂颗粒在表面部分的平均颗粒直径和投影图像面积比实例性的计算方法。也就是,描述使用扫描电子显微镜(SEM)观察表层的方法,但观察暴露氟树脂颗粒的方法不限于此。
利用SEM对在其上分散有氟树脂颗粒的图像载体部件表面进行拍照,并且利用图像分析仪分析在SEM图像中显示出的氟树脂颗粒的图像。由此,获得平均颗粒直径、颗粒的数量和面积比。
由于作为SEM图像的所得图像是从基本上垂直于表面的方向上投影的,氟树脂颗粒的显示图像也是从相同方向投影的图像。投影图像的平均颗粒直径是一个颗粒或一个颗粒聚积体的投影图像测量结果的平均值,该颗粒的聚积体被认为是一个颗粒。利用两度增量测量穿过重力中心的投影图像的内径。
图像分析仪能够以二元的方式区分氟树脂颗粒和其周围的粘合剂树脂的投影图像。此外,对图像分析仪而言优选选择这样的条件,其中由许多初级颗粒的聚积体形成的次级颗粒能够近似成一个大颗粒。另外,优选的是具有一种至少能够计算每一个氟树脂颗粒的平均颗粒直径和面积比的程序。作为这种图像分析仪,例如,能够使用专门的装置,如高分辨图像分析系统IP-1000(由朝日工程有限公司(Asahi Engineering Corporation)制造),并使用其中安装图像分析软件(Image-Pro plus,由Media Cybernetics,Inc.制造)的计算机。当加速电压高时,能够获得SEM图像作为包括在所述图像载体部件的表面附近的内部的图像信息。在将氟树脂颗粒分散到粘合剂树脂中的系统中,当加速电压高时,能够观察到不仅仅是位于表面上还有在表面附近的氟树脂颗粒。因此,优选地调节加速电压以便显示露在表面上的氟树脂颗粒。
例如,当使用场发射扫描电子显微镜(S-4200,由日立有限公司Hitachi,Ltd.制造)作为SEM时,加速电压的适宜范围是约2至约6kV。但是,优选地根据所使用的装置和图像载体部件中所使用的材料来调节该范围。
将由此所得SEM图像输入图像分析软件中,并且计算在观察到的区域中计数的每一个氟树脂颗粒的平均颗粒直径以及面积比。因此,能够观察到氟树脂颗粒在图像载体部件表面上的状态。
氟树脂颗粒的具体实例包括四氟乙烯树脂颗粒、全氟烷氧基树脂颗粒、三氟氯乙烯树脂颗粒、六氟乙烯丙烯树脂颗粒、氟化乙烯树脂颗粒、偏二氟乙烯树脂颗粒、氟二氯乙烯树脂颗粒以及它们的共聚物。它们能够单独使用或者组合使用。在其中,优选四氟乙烯树脂颗粒和全氟烷氧基树脂颗粒,并且特别优选其平均初级颗粒直径为0.1至0.3μm。
通过使用例如超微磨碎机、砂磨机、振动研磨机或超声波的常规的方法,可以将氟树脂颗粒与至少一种有机溶剂一起散布。在其中,就可散布性而言,优选的是球磨机或振动研磨机,在球磨机中很少会有杂质从外部混入。可以使用任何常规使用的介质,例如锆、铝和玛瑙。在其中,就对氟树脂颗粒的可散布性的效果而言,特别优选的是使用锆。这些散布方法的组合使用可改善其可散布性。此外,为了满足初级颗粒和次级颗粒的上述平均颗粒直径,不优选过小或过大的初级颗粒直径的氟树脂颗粒。初级颗粒直径优选0.1至10μm,更优选0.05至2.0μm,并且如果需要,能够通过下述的散布处理调节初级颗粒直径。
另外,可以将散布剂加入到粘合剂树脂中以改善氟树脂颗粒的可散布性。这种散布剂的具体实例包括含氟表面处理剂、接枝聚合物、嵌段共聚物和偶联剂。
可以将填料材料加入到图像载体部件表层中以改善其耐磨损性。有两种类型的填料,它们是有机填料和无机填料。就对于耐防水性的改善而言,无机填料是有利的。这种无机填料的具体实例包括铜、锡、铝和铟的金属粉末;金属氧化物,例如氧化锡、氧化锌、氧化锆、氧化铟、氧化锑、氧化铋、氧化钙、掺杂锑的氧化锡和掺杂锡的氧化铟;金属氟化物,例如氟化锡、氟化钙和氟化铝、钛酸钾和氮化硼。
可以利用至少一种表面处理剂对这些填料进行表面处理。优选进行表面处理以改善这些填料的可散布性。具有低散布性的填料将导致残余电压升高、透明度降低、被形成的层具有缺陷并且耐磨损性变差。这可能引起阻碍耐久性和图像质量改善的大问题。能够使用任何常规的表面处理剂作为这种表面处理剂。在它们当中,优选能够保持填料绝缘性能的表面处理剂。其具体实例包括含偶联剂的钛酸、含偶联剂的铝、含偶联剂的锆铝酸盐和较高的脂肪酸。硅烷偶联剂可以与这些表面处理剂组合使用。表面处理剂的其它具体实例包括Al2O3、TiO2、ZrO2、硅和硬脂酸铝。就填料的可散布性和抗图像模糊方面而言,更优选地对所述填料进行混合处理。利用硅烷偶联剂的处理对于图像模糊有不利的影响。但是,硅烷偶联剂与上述表面处理剂的混合处理可有效地抑制该不利的影响。
上述表面处理剂的量取决于所用填料的初级颗粒直径,但优选地为3至30重量份,更优选5至20重量份。表面处理剂的量太低会对填料的分散效果产生不利影响。与此相反,太高的量将导致残余电压的明显升高。
成层的光敏层
如上所述,成层的光敏层包括至少一个电荷产生层和在其上的一个电荷转移层,并且如果需要可任选包括其它层。
电荷产生层
电荷产生层至少包括电荷产生材料、粘合剂树脂,以及需要的话可任选包括其它组分。
对电荷产生材料的选择没有特别的限制。为此可以适宜地选择任何电荷产生材料。能够使用有机材料或无机材料。
对于无机材料没有特别的限制。为此可以适宜地选择任何无机材料。其具体实例包括结晶的硒、无定形硒、和硒碲、硒碲的卤化物和硒砷的化合物。
对于有机材料没有特别的限制。为此可以适宜地选择任何公知的材料。其具体实例包括酞菁染料基颜料例如金属酞菁染料和非金属酞菁染料、azulenium盐颜料、次甲基方形酸酯(squarate)颜料、具有咔唑构架的含氮颜料、具有具有三苯基胺构架的含氮颜料、具有具有二苯基胺构架的含氮颜料、具有具有二苯并噻吩构架的含氮颜料、具有芴酮构架的含氮颜料、具有噁二唑构架的偶氮颜料、具有双1,2-二苯乙烯构架的偶氮颜料、具有二苯乙烯基噁二唑构架的偶氮颜料、具有二苯乙烯基咔唑构架的偶氮颜料、二萘嵌苯基颜料、蒽醌基或多环醌基颜料、醌胺基颜料、二苯基甲烷或三苯基甲烷基颜料、苯醌或萘醌基颜料、青色素和偶氮甲碱基颜料、靛蓝类染料基颜料和二苯并咪唑基颜料。这些材料可以单独使用或者组合使用。
对于上述粘合剂树脂的选择没有特别的限制。为此能够适宜地选择任何粘合剂。其具体实例包括聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酮树脂、聚碳酸酯树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚乙烯酮树脂、聚苯乙烯树脂、聚-N-乙烯咔唑树脂、聚丙烯酰胺树脂。这些材料可以单独使用或者组合使用。
如果需要,能够任意添加电荷转移材料。此外,除了上述粘合剂树脂以外,也可以添加电荷转移聚合物作为用于电荷产生层的粘合剂树脂。
作为形成电荷产生层的方法,可以提出利用溶液散布系统的真空薄膜形成法和模塑法。
作为真空薄膜形成法,例如,有辉光放电聚合法、真空沉积法、化学真空沉积法(CVD)、溅射法、反应性溅射法、离子电镀法和加速离子注入法。在这些真空薄膜形成法中,能够适合使用无机材料和有机材料。
为了通过模塑法形成电荷产生层,可以使用常规的方法,例如浸渍涂覆法、喷涂法和脉冲涂覆法。
在形成用于电荷产生层的液体中使用有机溶剂的具体实例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基异丙基酮、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、二氯丙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烷、四氢呋喃、二恶茂烷、二氧杂环乙烷、甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲亚砜、甲基纤维素、乙基纤维素和丙基纤维素。这些溶剂可以单独使用或者组合使用。
在其中,具有40至80℃的沸点的四氢呋喃、甲基乙基酮、二氯甲烷、甲醇和乙醇是特别优选的,因为在进行涂覆后它们容易干燥。
通过将电荷产生材料和粘合剂树脂散布并溶解在有机溶剂中,来制备用于形成电荷产生层的液体。作为在有机溶剂中散布有机颜料的方法,存在着使用散布介质例如球磨机、玻珠研磨机(bead mill)、砂磨机和振动研磨机的散布方法,和高速液体碰撞散布法。
电子照相性能、特别是光敏性会根据电荷产生层的厚度而变化。通常,随着膜变厚,光敏性就会升高。因此,优选根据所需成像装置的规格将电荷产生层的膜厚度设定在适宜的范围内。为了获得适用于一图像载体部件的感光度,优选其膜厚度为0.01至5μm,更优选0.05至2μm。
电荷转移层
电荷转移层是这样的一种层,其用于保持带电电荷并且转移通过光照射在电荷产生层中产生并分离的电荷,从而与所保持的带电电荷相结合。为了达到保持带电电荷的目的,希望电荷转移层具有高电阻。为了实现利用所保持的带电电荷获得高表面电压的目的,期望所保持的充电电荷具有低的介电常数和良好的电荷移动性。
电荷转移层包含电荷转移层和粘合剂树脂。在其中可任选包含其它成分。
此外,当电荷转移层构成图像载体部件的表层时,电荷转移层至少包含氟树脂颗粒。
当电荷转移层中包含氟树脂颗粒时,优选地在电荷转移层的表面附近增加氟树脂颗粒的含量,以有效地获得降低图像载体部件表面摩擦系数的效果。也就是,主要是露在图像载体部件表面的氟树脂颗粒降低了其摩擦系数。因此,期望氟树脂颗粒包含在表层上或最小厚度上面的位置,在该位置上,当重复使用过程中磨损电荷转移层的同时,图像载体部件可适宜地发挥功效。在最小厚度的下面包含氟树脂颗粒是浪费的。甚至更糟糕的是,在最小厚度的下面所含的氟树脂颗粒会对图像载体部件的电子照相性能产生不利影响。作为以浓缩方式在电荷转移层表面附近具有氟树脂颗粒的图像载体部件的制造方法,例如,存在着这样的一种方法,其中在涂覆用于形成包含氟树脂颗粒的电荷转移层的液体之前,涂覆用于形成不包含氟树脂颗粒的电荷转移层的液体。具体地说,使用用于形成不包含氟树脂颗粒的电荷转移层的液体制造第一电荷转移层,以及使用用于形成包含氟树脂颗粒的电荷转移层的液体在第一电荷转移层上形成第二电荷转移层。随后进行烘干,获得在其表面上或表面附近包含氟树脂颗粒的电荷转移层。
电荷转移材料的具体实例包括阳性空穴载体转移材料(电子供给材料)、电子转移材料(电子接受材料)和电荷转移聚合物。
电子转移材料(电子接受材料)的具体实例包括氯醌、四溴代(对)苯醌、四氰乙烯、四氰基醌二甲烷、2,4,7-三硝基-9-芴酮、2,4,5,7-四硝基-9-芴酮、2,4,5,7-四硝基吨酮、2,4,8-三硝基噻吨酮、2,6,8-三硝基-4H-茚并[1,2-b]噻吩-4-酮和1,3,7-三硝基苯并噻吩-5,5-二氧化物。它们可以单独使用或者组合使用。
阳性空穴载体转移材料(电子供给材料)的具体实例包括噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、三苯胺衍生物、9-(p-二乙氨基苯乙烯基蒽)、1,1,-二-(4-二苯甲基氨苯基)丙烷、苯乙烯基蒽、苯乙烯吡唑啉、苯腙类、α-苯芪衍生物、噻唑衍生物、三唑衍生物、吩嗪衍生物、吖啶衍生物、苯并呋喃衍生物、苯并咪唑衍生物和噻吩衍生物。它们可单独使用或者组合使用。
电荷转移聚合物的具体实例包括具有下述结构的化合物。
(a)具有咔唑环的聚合物的具体实例包括聚-N-乙烯咔唑和在JOP昭50-82056、昭54-9632、昭54-11737、平04-175337、平04-183719和平06-234841中公开的化合物。
(b)具有腙结构的聚合物的具体实例包括在JOP昭57-78402、昭61-20953、昭61-296358、平01-134456、平01-179164、平03-180851、平03-180852、平03-50555、平05-310904和平06-234840中公开的聚合物。
(c)聚亚甲硅基(polysilylenes)的具体实例包括在JOP昭63-285552、平01-88461、平04-264130、平04-264131、平04-264132、平04-264133和平04-289867中公开的聚合物。
(d)具有三芳基胺结构的聚合物的具体实例包括N,N,二(4-甲基苯基)-4-氨基聚苯乙烯、在JOP平01-134457、平02-282264、平02-304456、平04-133065、平04-133066、平05-40350和平05-202135中公开的聚合物。(e)其它聚合物的具体实例包括硝基丙烯的缩聚合的甲醛化合物、在JOP昭51-73888、昭56-150749、平06-234836和平06-234837中公开的聚合物。
此外,存在着电荷转移聚合物的其它实例,例如,它们是具有三芳基胺结构的聚碳酸酯树脂、具有三芳基胺结构的聚氨酯树脂、具有三芳基胺结构的聚酯树脂和具有三芳基胺结构的聚醚树脂。其具体实例包括在JOP昭64-1728、昭64-13061、昭64-19049、平04-11627、平04-225014、平04-230767、平04-320420、平05-232727、平07-56374、平09-127713、平09-222740、平09-265197、平09-211877和平09-304956中公开的聚合物。
除了上述聚合物以外,具有公知单体的共聚物、嵌段聚合物、接枝聚合物和星形聚合物、在JOP H03-109406中公开的具有电子供给基团的交联聚合物可以用作具有电子供给基团的聚合物。
粘合剂树脂的具体实例包括聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、聚氯乙稀树脂、聚乙酸乙烯酯树脂、聚苯乙烯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、醇酸树脂、硅树脂、聚乙烯咔唑树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂、聚丙烯酸酯类树脂、聚丙烯酰胺树脂和苯氧基树脂。它们可以单独使用或者组合使用。
电荷转移层还可包含交联的粘合剂树脂和交联的电荷转移材料的共聚物。
通过将这些电荷转移材料和粘合剂树脂溶解或散布在适宜的溶剂中,随后涂覆并干燥,能够形成电荷转移层。如果需要,电荷转移层可任选包含适宜量的添加剂,例如增塑剂、抗氧化剂和均化剂(leveling agent)。
电荷转移层的厚度优选为5至100μm。近年来,为满足用于改善图像质量的需要,已经使电荷转移层的厚度变薄。为了获得1200dpi或更高的清晰度,电荷转移层优选具有5至30μm的厚度。
单层的光敏层
上述单层的光敏层包含电荷产生材料和电荷转移材料、粘合剂树脂和其它任选的组分。
在成层的光敏层中所使用的材料可以用作单层的光敏层中的电荷产生材料、电荷转移材料和粘合剂树脂。
进一步地,当单层的光敏层形成图像载体部件的表层时,单层的光敏层包含至少氟树脂颗粒和至少选自氧化硅、氧化钛和氧化铝中的一种无机颗粒。
因此,能够获得与在上述电荷转移层的情况下相同的效果。
此外,与上述电荷转移层相同的是,优选地以浓缩的方式在单层光敏层的表面附近包含氟树脂颗粒,并且能够以上述相同的方法制造单层的光敏层。
通过模塑法可以制造单层的光敏层。在大多数情况下,通过将电荷产生材料、低分子量的电荷转移材料和电荷转移材料聚合物溶解或分散在适宜的溶剂中,随后涂覆并烘干,能够制造单层的光敏层。其中可任选包含增塑剂和粘合剂树脂。在电荷转移层中使用的粘合剂树脂可以使用或与电荷产生层中使用的粘合剂树脂混合。
单层的光敏层的厚度优选地为5至100μm,更优选地为5至50μm。过薄的涂层将降低单层的光敏层的可充电性能,而且过厚的涂层将破坏其感光度。
保护层
优选的是,图像载体部件具有在上述光敏层上的一个保护层。保护层的具体实例包括ABS树脂、ACS树脂、烯烃-乙烯基单体共聚物、氯化的聚醚、芳基树脂、酚醛树脂、聚缩醛树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚烯丙基砜(polyallylsulfon)树脂、聚丁烯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂和环氧树脂。
当使用保护层时,保护层形成了图像载体部件的表层。因此,其中包含氟树脂颗粒。保护层具有功能性分离的目的。在本发明中,通过以适当的散布状态包含氟树脂颗粒,在长时间的重复使用的过程中,保护层的摩擦系数能够保持在低水平。因此,改善了保护层的耐磨损性。进一步地,由于保护层是相对较薄地形成于光敏层上,保护层对图像载体部件的电性能具有相对较小的影响,因此,与电荷转移层中所含的氟树脂颗粒相比,保护层可以具有相对较高的含量。另外,包含氟树脂颗粒的保护层是有利的,其中能够使用专门用于形成低摩擦系数和改善的耐磨损性的制法来制造保护层。因此,其功能能够明显与电荷转移层的功能区分。
此外,在保护层中包含电荷转移材料对于图像载体部件的电性能方面、特别是在防止光敏性的变劣和重复使用过程中残余电压升高方面,是特别有用的。可以认为,这是因为在保护层中包含了电荷转移材料,因此能够容易地将电荷移动到图像载体部件的表面上。作为这种电荷转移材料,能够使用上述电荷转移层中所用的电荷转移材料。
进一步地,保护层可任选包含各种添加剂以改善粘附性、平滑度和化学稳定性。
利用常规的涂覆方法例如浸渍涂布法、喷涂法、刮板涂布法和刮刀涂布法,能够在光敏层上形成保护层。在它们当中,考虑到大量生产的产率和涂覆的膜的质量,优选浸涂法和喷涂法。
但是,图像载体部件表面中氟树脂颗粒的散布状态根据不同类型的涂覆条件而变化。因此,非常重要的是设定涂覆条件。例如,在喷涂法中,存在着这样的涂覆条件,例如固体部分的密度和类型与在使用混合的溶剂时的混合比。进一步地,对于喷涂装置而言,存在着这样的条件,例如使用的液体的排出量、喷雾的气压、喷嘴的端部与要涂覆的表面间的距离、要涂覆的表面的移动速度以及涂覆次数的值。例如,当降低所使用液体的排出量并增加涂覆次数以形成所需厚度的保护层时,所述层以相对干燥的状态形成。与此相反,当增加所使用液体的排出量并减少涂覆次数时,所述层以相对湿润状态形成。因此,即使是涂覆期间的一种状态也可以对表面中的氟树脂颗粒的状态产生影响。因此,希望研究各种涂覆条件并确定适宜的范围,在该范围中,氟树脂颗粒能够达到本发明所述的状态。
保护层的厚度优选为0.1至15μm,更优选1至10μm。
基底
对于用于上述基底的材料选择没有具体限制,只要该材料是导电的即可。为此能够适宜地选择任何材料。例如,可适宜地使用导电体或经过导电处理的绝缘体。其具体实例包括金属,例如铝(Al)、镍(Ni)、铁(Fe)、铜(Cu)和金(Au),以及其合金;还包括这样一些材料,其中在例如聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺和玻璃的绝缘基底上形成一个例如铝(Al)、银(Ag)和金(Au)的金属或者例如氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)的导电材料的薄层;还包括通过均匀地将炭黑、石墨、例如铝(Al)、铜(Cu)和镍(Ni)的金属粉末导电玻璃粉末加入到树脂中以产生导电性从而赋予导电性的树脂基底;以及包括经过导电处理的纸。
对于基底的外形和尺寸没有具体的限制。能够使用平板状、鼓状或带状基底。当使用带状基底时,希望设置例如驱动辊和从动辊的设备。因此,使用这种基底的设备的尺寸增加。但这样有一个优点,即版面宽度增加。当形成保护层时,其挠性不充分,将可能导致在表面上出现裂纹。这样会使背景污垢而显现粒状。因此,优选具有高刚度的鼓形作为基底。
如果需要,可选择在基底和光敏层间设置一个底层。设置所述底层以改善粘附性、防止波纹的出现、改善在其上设置的层的涂覆性能、降低残余电压等。
典型地,底层主要是由树脂构成。考虑到要将溶剂涂覆到树脂上以形成光敏层,因此优选的是所述树脂几乎不会在常规的有机溶剂中溶解。
所述树脂的具体实例包括水溶性树脂例如聚乙烯醇、酪蛋白和聚丙烯酸钠,例如共聚的尼龙和甲氧基甲基化的尼龙的醇溶性树脂,形成三维结构的固化树脂,例如聚氨酯、三聚氰胺甲醛树脂、醇酸-三聚氰胺甲醛树脂和环氧树脂。
此外,可任选加入细粉末的金属氧化物例如氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化锡和氧化铟、金属硫化物和金属氮化物。可以通过常规的方法使用适宜的溶剂制造这种底层。
通过对用溶胶-凝胶法等形成的Al2O3的金属氧化物层进行阳极化处理、或者通过使用硅烷偶联剂、钛偶联剂和铬偶联剂利用真空薄膜形成法,涂覆例如聚对二甲苯(聚对亚苯基二甲基)的有机化合物或例如SnO2、TiO2、ITO和CeO2的无机化合物,能够形成所述内涂层。
对于这种内涂层的厚度没有特别的限制。可以为了获得适当的效果确定其厚度,并且其厚度优选为0.1至10μm,更优选1至5μm。
在图像载体部件中,如果需要可以任选在基底设置一个中间层以改善粘附性和电荷阻挡性能。中间层主要是由树脂制成。考虑到要将溶剂涂覆到树脂上以形成光敏层,最好所述树脂几乎不会在常规的有机溶剂中溶解。
树脂的具体实例包括水溶性树脂例如聚乙烯醇、酪蛋白和聚丙烯酸钠,例如共聚的尼龙和甲氧基甲基化的尼龙的醇溶性树脂,形成三维结构的固化树脂,例如聚氨酯、三聚氰胺甲醛树脂、醇酸-三聚氰胺甲醛树脂和环氧树脂。
常规的涂覆方法可以作为形成中间层的方法。所述中间层的层厚优选为约0.05至2μm。
例如,通过均匀地对图像载体部件表面充电并使用静电潜像成像装置成影像地照射图像载体部件,形成上述的静电潜像。
静电潜像成像装置包括,例如至少一个充电装置以均匀地对图像载体部件表面充电,和一个照射装置以成影像地对图像载体部件的表面照射。
例如,通过使用充电装置在图像载体部件表面上施加电压,能够进行充电过程。
对于充电装置的选择没有特别的限制。为此可以选择任何充电装置。例如,公知的包括导电或半导电的辊、刷、膜、橡胶刮板的接触型充电装置、采用电晕充电例如电晕管和斯克洛顿(scorotron)的非接触型充电装置都能用作所述充电装置。
可以通过使用照射装置对图像载体部件的表面进行成影像照射,进行照射。
对于这种照射装置没有特别的限制,只要照射装置能够成影像地照射由充电装置充电的图像载体部件表面即可。其具体实例包括各种照射装置,例如影印光学系统、棒形透镜阵列系统(rod-lens array system)、激光光学系统和液晶开关光学系统。
本发明能够使用背照射(dorsal irradiating)系统,其中从图像载体部件的后面对其进行成影像照射。
显影步骤和显影装置
上述的显影步骤是通过使用用于显影的调色剂或显影剂使静电潜像可视化的步骤。
调色剂
对于调色剂的制备方法或材料没有特别的限制。为此能够选择任何公知的方法和材料。优选的是,调色剂具有小颗粒尺寸的基本球形的形状。作为形成该调色剂的方法,例如在日本图像协会的杂志Vol.43 No.1(No.1 of Vol.43 of Journal of the Imaging Society of Japan)(于2004年出版)中公开的那样,有这样的一些方法,例如所述的粉碎和分类法以及悬浮聚合法、乳化聚合法和聚合物悬浮法,其中在含水介质中油相被乳化、悬浮和/或凝聚,以形成母体调色剂颗粒。特别地,优选聚合的调色剂。
粉碎法是通过对调色剂组分进行熔融和混合、粉碎和分类来制备母体调色剂颗粒的方法。在粉碎法中,通过对其施加机械冲击,可以控制所得母体调色剂颗粒的形状。使用例如混合机(hybridizer)和机械混合机(mechanofusion)的装置,能够对母体调色剂颗粒施加机械冲击。
悬浮聚合法是这样的一种方法,其中将着色剂、释放剂等散布在油溶的聚合引发剂和聚合的单体中,并利用下述的乳化法将所得油相进行乳化并散布在包含表面活性剂和其它固体分散剂的含水介质中。在所得的产物进行聚合反应并使其成粒状后,能够将无机颗粒附着于调色剂颗粒的表面上。优选的是,在清洗和去除存在的过量试剂例如表面活性剂之后,进行无机颗粒的附着。
上述聚合单体的具体实例包括酸,例如丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、反丁烯二酸、马来酸或马来酸酐;酰胺,例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺及其羟甲基化合物;和具有氨基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,例如乙烯基吡啶、乙烯吡咯烷酮、乙烯基咪唑、吖丙啶和二甲基氨基甲基丙烯酸乙酯。通过部分地混合这些单体,能够将所述官能团施加到调色剂颗粒的表面上。
此外,当选择和使用具有酸性基团或碱性基团的分散剂时,能够将分散剂附着在调色剂颗粒的表面上以将官能团引入到其中。
在乳化聚合法中,利用常规的乳化聚合法合成乳状液,所述乳化聚合法包括在包含表面活性剂和水溶性聚合引发剂的水中乳化聚合的单体。通过将乳状液与分散体混合,在其中着色剂、释放剂等被散布在含水介质中,并通过加热和熔合使所得产物凝聚成调色剂颗粒的尺寸,可以获得调色剂。随后,无机微粒可以附着于调色剂上。当将上述的悬浮聚合法中使用的单体用作乳状液的单体时,能够将官能团引入到调色剂颗粒的表面上。
通过将调色剂组分溶解于溶剂中来制备调色剂组分的溶液,并通过将调色剂组分散布在溶剂中来制备调色剂组分的液体分散剂。
调色剂组分包含至少一种含有化合物的活性氢基团和与其反应的聚合物、粘合剂树脂、释放剂、着色剂以及任选其它的组分例如树脂颗粒和电荷控制剂。
在它们当中,考虑到树脂的广泛选择性、高低温下的固着能力、良好的粒度度、以及易于控制的颗粒直径、颗粒尺寸的分布及形态,在含水介质中对调色剂组分的溶液或液体分散相进行乳化和/或分散以使调色剂颗粒成粒状的方法为制备调色剂的优选。
调色剂具有3至8μm的体积平均颗粒直径,更优选3至6μm。当体积平均颗粒直径太小时,太细的调色剂颗粒的比例可变得很大,这样会使出现异常图像的几率增大。太大的体积平均颗粒直径往往难以满足改善电子照相图像质量所需的要求。
例如利用由Beckman Coulter Inc.制造的粒子尺寸测量装置“COULTERCOUNTER TAII”,可以测量体积平均粒子直径。
色调剂的平均圆度优选为不小于0.95,更优选为不小于0.98。当平均圆度不小于0.95时,显影性能和转印性能得到改善,并且易于获得高质量的图像。
例如,利用光学探测波段法能够测量调色剂的平均圆度,在该方法中,悬浮液中所含颗粒在图像探测波段下经过一个平板,对该颗粒的图像进行光学检测并使用电荷耦合装置(CCD)对其进行分析。例如,能够使用流动型颗粒图像分析仪FPIA-2100(由Sysmex Corporation制造)。
显影剂
上述的显影剂包含调色剂和其它任选的组分例如载体。能够使用单组分显影剂或双组分显影剂。近年来,当显影剂用于高速打印机中以满足改善信息处理速度的需要时,考虑到其使用寿命,优选双组分显影剂。
当包含调色剂的单组分显影剂被使用和被添加时,调色剂颗粒直径的差异较小。进一步地,在显影辊上未出现调色剂的薄膜。而且,调色剂液不会结合和附着在装置部件上例如刮板上以形成调色剂薄膜。另外,当长时间使用显影装置时,能够获得具有良好和稳定显影能力的图像。当在长时间重复使用过程中,包含调色剂的双组分显影剂被使用和添加时,调色剂颗粒直径的差异较小。尽管长时间在显影装置中搅拌双组分显影剂,也能够获得良好和稳定的显影能力。
对于载体的选择没有特别的限制。为此能够适宜地选择任何的载体。优选包含芯材料和包裹芯材料的树脂层的载体。
对于用作芯材料的材料没有特别的限制。为此能够适当地选择任何公知的材料。例如,优选具有50至90emu/g的锰-锶(Mn-Sr)基材料和锰-镁(Mn-Mg)基材料。为了保证图像的密度,优选高度磁化的材料例如铁粉(不小于100emu/g)和磁体矿(75至120emu/g)。由于细丝(filament)与图像载体部件的接触变得柔和,这对图像质量是有益的,优选弱磁性材料、例如铜-锌(Cu-Zn)基材料(具有30至80emu/g)。这些材料可以单独使用或者组合使用。
芯材料的颗粒尺寸优选平均(体积平均颗粒直径(D50))为10至200μm,更优选平均为40至100μm。
对于用于树脂层的材料选择没有特别的限制,为此能够适当地选择任何公知的材料。其具体实例包括氨基树脂、聚乙烯基树脂、聚苯乙烯基树脂、卤化的烯烃树脂、聚酯基树脂、聚碳酸酯基树脂、聚乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、聚偏二氟乙烯、聚三氟乙烯树脂、聚六氟丙烯树脂、偏二氟乙烯和丙烯的共聚物、偏二氟乙烯和氟乙烯的共聚物、氟三元聚合物例如四氟乙烯、偏二氟乙烯和不含氟的单体的三元共聚物,以及硅树脂。这些材料可以单独使用或者组合使用。
如果需要,树脂层可任选包含导电的粉末。其具体实例包括金属粉末、炭黑、氧化钛、氧化锡和氧化锌。所含导电粉末的平均颗粒直径优选不大于1μm。太大的平均颗粒直径会导致难以控制电阻。
例如,通过将硅树脂溶解在溶剂中以形成所使用的液体,并利用公知的方法均匀地将液体涂覆在芯材料表面,随后烘干并烘焙,形成树脂层。作为公知的涂覆方法,可以提及浸涂法、喷涂法和刷涂法。
对溶剂没有特别的限制并且可适宜地为了此目的进行选择。例如,能够使用甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁酮和乙酸丁酯溶纤剂。
对于烘焙没有特别的限制。能够使用内部或外部加热法。例如,使用固定型加热炉、流体型加热炉、旋转型加热炉、燃烧型加热炉或微波的方法是可以提及的。
树脂层中载体的含量优选为0.01至5.0重量%。
当该含量太小时,在芯材料表面上形成的树脂层不均匀。当该含量太大时,所形成的树脂层就过厚,以至于载体颗粒聚集,导致难以形成均匀的载体颗粒。
当显影剂为双组分显影剂时,对于在双组分显影剂中所含作为基础的载体的含量没有具体的限制。能够适宜地选择任何含量用于此目的。例如,其含量优选为90至98重量%,更优选93至97重量%。
基于100重量份的载体,双组分显影剂中所含调色剂对载体的混合比通常为1至10重量份。
例如,通过采用显影装置利用调色剂或显影剂使静电潜像显影,能够形成可视图像。
对于显影装置没有特别的限制,为此可以适当地选择任何公知的显影装置,只要该显影装置能够使用调色剂或显影剂进行显影即可。例如,优选使用一种显影装置,其包括至少一个容纳调色剂或显影剂并且以接触或非接触的方式将调色剂或显影剂提供给静电潜像的显影单元。
显影单元可以是干型或湿型显影系统。可以使用单色或多色显影单元。例如,优选使用具有搅拌装置和一个可旋转磁辊的显影单元,该搅拌装置研磨搅拌调色剂或显影剂从而为调色剂或显影剂充电。
例如,在显影单元中,调色剂和显影剂被混合和搅拌。通过搅拌调色剂被充电并被固定在旋转的磁辊表面上,同时形成细丝以构成磁刷。由于磁辊设置在靠近图像载体部件的位置上,构成在磁辊表面上形成的磁刷的部分调色剂受到电吸引并移动到图像载体部件的表面上。结果,通过调色剂在图像载体部件表面上而使静电潜像显影并可视。
在显影单元中容纳的显影剂包括调色剂,并且可以是单组分显影剂和双组分显影剂。
转印步骤和转印装置
转印步骤是将可视图像转印到记录介质上的步骤。优选的是,使用中间转印体首先将可视图像转印至图像载体部件上,随后再次将其转印到记录介质上。更优选的是,在初级转印步骤中和次级转印步骤中使用至少有两种颜色的调色剂,优选全色的调色剂,在初级转印步骤中将可视图像转印至中间转印体上以形成复合的转印(重叠的)图像,在次级转印步骤中将重叠的图像转印到记录介质上。
例如,通过使用转印充电装置对图像载体部件充电,能够转印可视图像。作为转印装置,优选其包括初级转印装置和次级转印装置,利用该初级转印装置将可视图像转印至中间转印体上以形成复合转印(重叠的)图像,利用该次级转印装置将复合的转印图像转印到记录介质上。
对中间转印体没有特别的限制,为此可以适当地选择任何公知的转印体。例如,转印带可以适用。
上述转印装置(初级转印装置和次级转印装置)优选包括一个转印单元,以将在图像载体部件上形成的可视图像装载并分离到记录介质的侧上。可提供至少一个转印装置。
作为转印装置,可提及的是使用电晕放电的电晕转印装置、转印带、转印辊、压力转印辊和粘附转印装置。
对于记录介质没有特别的限制,为此可以选择任何公知的记录介质例如记录纸。
定影步骤是使用定影装置将转印至记录介质上的可视图像定影的步骤。可以按每一种颜色的调色剂可视图像或重叠的可视图像定影对可视的调色剂图像进行定影。
对于上述定影装置没有特别的限制,为此可适宜地选择任何定影装置。优选公知的利用加热和压力的定影装置。作为这样的定影装置,例如,可以提及的是加热辊和压力辊的组合以及加热辊、压力辊和环状带的组合。
定影装置的加热温度优选为80至200℃。
在本发明中,能够使用公知的光学定影装置与上述定影装置相结合或者将其取代。
放电步骤是使用放电装置对图像载体部件施加放电偏压的步骤。
对于放电装置没有特别的限制,为此可以适宜地选择任何公知的放电装置,只要放电装置能够对图像载体部件施加放电偏压即可。例如,放电灯可以适用。
清洁步骤是使用适宜的清洁装置去除残留在图像载体部件表面上的调色剂的步骤,下面将进行详细描述。
对于清洁装置没有特别的限制。清洁装置能够去除残留在图像载体部件表面上的调色剂。在本发明的成像设备中,使用至少清洁刮板。
图5是描述相对接触刮板清洁系统的一个实施例的示意图。有两种使用清洁刮板的清洁系统,它们是相对接触型和从动接触型。目前主要推广相对接触型系统,而很少使用从动接触型系统。因此,刮板清洁系统的描述仅限于相对接触型的情况。
在图5中所示的使用清洁刮板的刮板清洁系统包括清洁单元310,其包括清洁刮板和调色剂收集螺杆301。通过调色剂收集螺杆301,将从图像载体部件302上刮掉的调色剂排放到单元外部。在相对于图像载体部件302的旋转方向下游侧的清洁刮板303的边缘与图像载体部件302接触,接触角度为3至40°,优选地为5至25°。
例如,通过以适宜的比例混合聚酯型多元醇和用作预聚合物的MDI(4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯)、1,4-丁二醇和用作固化剂的三甲基丙烷以获得一种液体材料,将该材料置于模具中,将模具加热到130至150℃并使用例如离心模塑法和浇注压模法的一种方法,可制造在清洁刮板中所使用的聚氨酯橡胶。
清洁刮板具有下述(a)至(g)的特性。
(a)清洁刮板的厚度优选为1至5mm,更优选1.5至3mm。
具有过大厚度的刮板将使得调色剂颗粒在图像载体部件和刮板间阻塞,导致较差的清洁性能。因此,如果可能,薄的刮板是优选的。
(b)刮板的硬度优选为40至90度硬度(JIS-A硬度K6301),更优选55至80度硬度。
当刮板硬度的JIS-A硬度低时,刮板的前点受挤压并且接触面积变宽,从而使得摩擦阻力增加同时由于挤压使得刮板边缘变形。因此在图象载体部件和刮板之间形成间隙。结果,调色剂颗粒滑过该间隙并且清洁性能变劣。当刮板硬度太高时,刮板边缘的强度增加,从而使得图像载体部件与刮板边缘间的粘附力足够高。但是,边缘变脆并容易破碎。在此情况下,将刮擦图像载体部件,或者刮板不够柔软到能缩小它们之间的间隙。因此,调色剂颗粒可滑过刮板,这导致了清洁性能的降低。
(c)刮板边缘的表面粗糙度优选不大于10μm,更优选不大于5μm。
刮板边缘的表面粗糙度对于调色剂的可清洁性具有重要的影响。即,当表面粗糙度太大时,调色剂颗粒自由地滑过刮板而刮板没有作用。当将接触压力(例如不小于20g/cm)施加到具有适宜表面粗糙度(例如不大于10μm)的刮板上时,刮板弯曲并充分地与图像载体部件贴合。但是,当降低接触压力时例如不大于20g/cm时,优选地要稍微降低刮板的表面粗糙度,并特别优选地为5至6μm。当刮板边缘不能充分阻挡调色剂和载体颗粒以致于少量的调色剂和载体颗粒不断滑过刮板时,刮板可能已破损。因此,希望防止清洁性能的变劣。
(d)刮板的杨氏模量(弹性常数)优选为4至10N/mm2,更优选约6N/mm2。
(e)刮板的100%模量优选为2至5Mpa。
(f)刮板的300%模量优选为10至15Mpa。
(g)刮板的回弹性优选为10至80。
也就是,当在一定压力下将清洁刮板压靠在图像载体部件上时,希望在刮板和图像载体部件间不会形成间隙,同时刮板具有适合柔韧性及对于粘附性的物理性能。
下面,参考图6和7将说明制造清洁刮板33的方法。
使用具有大附着力的粘接剂,例如热熔粘接剂将清洁刮板33固定在具有高刚度的基底30上。
使用例如铝、黄铜、铁和不锈钢的金属作为基底。最好是使用具有高刚度和高减震性的金属。对不具有减震性的刮板要进行减震处理。减震处理可在刮板摩擦图像载体部件时,防止刮板轧轧声的出现。使用丁基橡胶和Sorbothane(一种合成的橡胶,例如丁基橡胶)作为振动抑制材料。
上述基底30的金属的厚度为约1至5mm,优选约1.5至3mm。
由不锈钢制成的基底30的厚度优选不小于1.5mm。由黄铜或铁制成的基底30的厚度优选不小于2mm。由铝制成的基底30的厚度优选为约3mm。当使用具有不足刚度的基底30时,当图像载体部件旋转时,其清洁刮板33振动,从而使得清洁性能易于变劣。因此,希望充分固定清洁刮板33以防止其微小的振动。
如图6(三边形基底)和7(L形基底)所示,在所述基底30中形成定位孔31和螺钉保持孔32。在一图像成像设备中,使用螺钉固定成像设备中的处理盒或清洁单元,处理盒和清洁单元处于受压状态(接触压力)。有两种固定物体的方法,将清洁刮板固定在该物体上。一种是完全固定清洁刮板33的位移恒定法(constant displacement method),而另一种是使用弹簧悬置清洁刮板33的负荷恒定法(constant load method)。
在位移恒定法中,当刮板边缘磨损时,接触压力被逐渐放松,这将逐渐地降低清洁性能。但是,清洁刮板33不会振动,从而使得清洁性能通常好于弹簧悬挂法。当去除球形的调色剂时,该方法被认为是适宜的。
在负荷恒定法(弹簧悬置法)的情况下,即使当由于很大的恒定的负荷施加到图像载体部件上而使刮板边缘磨损时,清洁性能仍是稳定的。但是,当弹簧不坚固时,由于图像载体部件的旋转,清洁刮板可在右和左的方向上移动。因此,调色剂颗粒滑过清洁刮板33的机会增加,并由此使得清洁性能略低于位移恒定法。
当使用粘接剂将清洁刮板30粘附地固定在降低30上时,其自由长度FL优选为1至10mm,更优选2至8mm。希望具有此范围的自由长度FL以便在长时间保持刮板边缘与图像载体部件相附着而没有间隙。这就意味着,希望清洁刮板具有适宜的挠性。非挠性的清洁刮板往往在清洁刮板和图像载体部件间形成间隙,将导致清洁性能的变劣。因此,最好对清洁刮板33在一定程度上保持自由长度FL。但是,当清洁刮板33的自由长度FL过长时,将使清洁刮板33扭曲并振动。因此,尽管依赖于清洁刮板33的厚度和硬度,但最好将清洁刮板33的自由长度FL值限制为不大于10mm,更优选2至8mm。
刮板的自由长度FL(其宽度=未固定在基底上的部分的长度)优选为1至10mm,更优选2至8mm。
固定在基底30上的清洁刮板33是以下述的接触角的范围靠着图像载体部件而被固定的。
清洁刮板33接触图像载体部件的角度(接触角)优选为3至40°,更优选5至25°。过大或过小的接触角会对清洁性能产生不利影响。因此,最好将接触角设定在适宜的范围内。
当接触角太小时,刮板边缘浮起且不能以附着的方式接触图像载体部件,由此导致清洁性能的降低。与此相反,当接触角太大时,调色剂颗粒在图像载体部件和与其相对接触的清洁刮板33的部分之间阻塞。阻塞的调色剂颗粒挤压刮板边缘而导致清洁性能的降低。随着清洁刮板33的宽度增加,调色剂颗粒趋于阻塞并导致图像载体部件的薄膜形成、磨损和刮伤。因此,希望清洁刮板的宽度要窄。
能够将导电涂层介质涂布在清洁刮板33的侧面上并对其施加电压。在清洁刮板33上施加电压以防止调色剂附着在其上,从而能够抑制由调色剂在清洁刮板33上的附着而导致的清洁性能的下降。电压的施加能对导电涂层材料附近的调色剂产生效果。但是电场几乎不影响其它色调剂。因此,当大量的调色剂流动到清洁部分时,这样没有太大作用。
下面,将说明使用毛刷和清洁刮板的清洁系统。
在使用包括毛刷和清洁刮板的清洁单元的清洁方法中,典型地,相对于图像载体部件旋转方向,毛刷设置在上游侧(靠近转印装置),而清洁刮板设置在下游侧(靠近充电装置侧)。对于高容量的成像设备而言,使用包括毛刷和清洁刮板的清洁单元的清洁方法是有利的。
这是因为不可能仅用清洁刮板处理在转印后残留的大量粉末。因此,最好设置辅助清洁刮板的装置。
当残留的粉末大量地流动到或者聚积在清洁刮板的清洁部分时,清洁刮板承受到重的负荷,这会对其耐久性和清洁性能产生不利影响。这样导致了充电装置的污染和例如SN比的图像质量的变劣。
设置一个毛刷,通过预先去除流到清洁刮板的清洁部分的色调剂,以便减轻清洁刮板的负担并利用清洁刮板保持清洁性能。
当以这样的方式设定清洁条件时,即(Ton-T0)/(Toff-T0)的比值是在1.2至3.8的范围内,清洁性能是良好的。当该比值太小时,调色剂将滑过,导致清洁性能的降低。这种过小的比值不会给刮板橡胶性能的变化留有大的余地,这将加速低温环境中清洁性能的降低。与此相反,当(Ton-T0)/(Toff-T0)的比值太大时,在去除调色剂的过程中,调色剂容易与图像载体部件磨擦,将导致图像载体部件磨损量的增加以及薄膜的出现。
JOP 2002-31994公开了一种技术,其中通过测量未提供调色剂和提供调色剂时图像载体部件的旋转扭矩(Toff和Ton),同时将Toff和Ton间的差限制在一定的范围内,从而获得良好的清洁能力。也就是,在该技术中,设定清洁条件以使去除调色剂时的扭矩大于扭矩Toff。就能够获得良好的清洁性能的条件而言,该技术和本发明的一个实施例的结构具有共同的思想,尽管限定条件的方法不同。
但是,本发明与JOP 2002-31994的区别在于:可以使用一个容易被擦损的并具有在较大范围条件下有较好清洁性能和在1.5至10g/cm的极小刮板接触压力下的低摩擦系数的图像载体部件,从而改善图像载体部件和刮板的耐久性。
刮板接触压力和(Toff-T0)/r具有线性的相互关系,并且认为其相互关系的斜率会根据图像载体部件的动摩擦系数而改变。
优选刮板接触压力为1.5至10g/cm,更优选2至8g/cm。当刮板接触压力太大时,图像载体部件的磨损量将变大。当刮板接触压力太小时,保留调色剂的效果将变差,这将减少良好清洁性能的范围。
(Toff-T0)/r优选为0.01至0.15kg,更优选0.02至0.14kg。当(Toff-T0)/r太小时,保留调色剂的效果将降低,将减少良好清洁性能的范围。当(Toff-T0)/r太大时,图像载体部件的磨损量将变大。
相对于图像载体部件旋转轴的总偏心率优选不大于0.080mm。当总偏心率增加同时刮板接触压力较小时,由于图像载体部件的旋转循环,清洁性能将变劣。
进一步地,清洁刮板的平直度优选为不大于0.1mm。当平直度太大并且刮板接触压力小时,在刮板贴合的位置处对图像载体部件的接触压力不均匀,由于清洁性能的变劣将导致具有条纹或条带的异常图像的产生。
回收步骤是将由上述清洁步骤去除的在电子照相中使用的彩色调色剂回收而重新用于显影装置中的步骤,而且该步骤能够使用一个回收装置而适宜地进行。
对于回收装置没有特别的限制,而且能够使用任何公知的传送装置。
控制步骤是控制上述每一个步骤的步骤,而且该步骤能够使用控制装置而适宜地进行。
对于控制装置没有特别的限制,只要控制装置能够控制上述每一个装置的工作即可。为此能够适宜地选择任何控制装置。例如,能够使用例如程控装置和计算机的装置。
作为一种记录介质,普通纸是一种代表性的介质。对于记录介质没有特别的限制,只要能够将未定影的显影的图像转印到其上即可。为此能够适宜地选择任何记录介质。能够使用高架投影机中的聚对苯二甲酸乙二醇酯基膜(赛璐珞)。
图8是描述本发明成像设备(例如数字复印机)一个实施例的示意图。在图8所示的成像设备中,1表示图像载体部件(鼓);2表示放电灯;3表示充电装置;4表示由激光二极管(LD)产生的激光束(记录光);5表示定影辊;6表示电压传感器;7表示压辊;8表示温度传感器;9表示转印单元;10表示光学反射型感光体;11表示清洁单元;12表示显影剂搅拌部分;13表示调色剂补充部分;14表示显影单元;15表示第一显影辊;16表示第二显影辊;17表示调色剂漏斗;18表示调色剂补充辊;19表示显影偏压动力源;20表示调色剂密度传感器;21表示中央处理单元(CPU);22表示只读存储器(ROM);23表示随机存取存储器(RAM);24表示输入/输出接口(I/O);25表示用于充电装置的电源;26表示转印带驱动辊;27表示转印带从动辊;28表示转印带;和29表示温度传感器。
利用成像设备的成像操作是普通且常规的,下面将参考图8简要地说明该操作。
利用一个射灯照射在接触玻璃上的文件。利用一个扫描仪读取反射的光。根据由扫描仪读取的图像而启动的激光二极管(LD)使用激光束4照射由充电装置3均匀充电的图像载体部件1。在图像载体部件4上获得静电潜像,并通过显影单元14用调色剂使其可视。利用转印单元9将图像载体部件1上形成的调色剂图像转印到转印介质上。最后,转印介质经过包括定影辊5和压辊7的定影单元被排出。
参考图9将详细说明串列型彩色成像设备。该串列型彩色成像设备包括主体250,介质供给台200,扫描仪300和自动文件进给机(ADF)400。图10是表示图9中所示的成像设备的一部分的局部放大示意图。
主体250包括具有设置在其中心部分的环状带的中间转印体150。中间转印体150悬挂在支撑辊114、115和116上,并且在图9中被设定为顺时针旋转。用于中间转印体150以去除残留在其上的调色剂的清洁装置117设置在支撑辊115附近。包括四个成像单元118的串列型显影单元120设置在与支撑辊114和115之间悬挂的中间转印体150的一部分相对的位置上,所述四个成像单元118分别对应于黄色、青色、品红色和黑色,并以串列的方式沿中间转印体150的输送方向排列。在串列型显影单元120附近安装有照射装置121。次级转印装置122设置在与串列型显影单元120相对于中间转印体150所设置的那侧的相反侧上。在次级转印带122中,环状的次级转印带124悬挂在一对辊子123上。在次级转印带124和中间转印体150上所输送的转印介质能够相互接触。定影装置125设置在次级转印装置122附近。定影装置125包括环状的定影带126和由定影带126挤压的压辊127。
关于串列的成像设备,在次级转印装置122和定影装置125附近,设置有介质翻转装置128以翻转转印介质用以在其双面上形成图像。附图标记155、156和157分别表示一对转印辊、一对排出辊和排出托盘。
下面,将说明使用串列型成像设备的全色图像的形成过程。有两种放置文件的方式。一种是将文件放置在自动文件输送器(ADF)400的文件放置台130上。另一种是打开自动文件输送器400,将文件放置在扫描仪300的接触玻璃132上并关闭自动文件输送器400。
当按压开始按钮(未示出)时,放置在自动文件输送器400上的文件被转移到接触玻璃132上,随后扫描仪300起动第一扫描体133和第二扫描体134。在开始时将文件放置在接触玻璃132上的情况下,扫描仪300立即开始工作。当光源照射文件时,第一扫描体133反射来自文件的光,并且在第二扫描体134中的镜片反射来自第一扫描体133的光。经过成像透镜135,将反射的光接收到读取传感器136中以读出文件并且获得黑色、黄色、品红色和青色的图像。
将每一份黑色、黄色、品红色和青色的图像信息输送给串列型成像设备中的相应的成像装置118(用于黑色的成像装置、用于黄色的成像装置、用于品红色的成像装置和用于青色的成像装置)。在每一个成像装置上,形成了黑色、黄色、品红色和青色的每一种颜色的调色剂。
如图10所示,在串列型成像设备中所包含的每一个成像装置118(用于黑色的成像装置、用于黄色的成像装置、用于品红色的成像装置和用于青色的成像装置),包括图像载体部件110(用于黑色的图像载体部件110K、用于黄色的图像载体部件110Y、用于品红色的图像载体部件110P和用于青色的图像载体部件110C)、充电装置160、照射装置(未图示)、显影单元161、转印充电装置162、用于图像载体部件110的清洁装置163和放电装置164。充电装置160均匀地对图像载体部件110进行充电。照射装置利用基于每一种颜色的图像信息的光L成影像地照射图像载体部件110,并且在图像载体部件110上形成了对应于每一种颜色图像的静电潜像。显影单元161利用每一种颜色的调色剂(黑色调色剂、黄色调色剂、品红色调色剂和青色调色剂)使静电潜像显影以在图像载体部件110上形成每一种颜色的调色剂图像。转印充电装置将调色剂图像转印至中间转印体150上。由此,基于每一种颜色的图像信息,能够形成每一种颜色的单色图像(黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像)。
首先将由此在图像载体部件110K上形成的黑色图像、在图像载体部件110Y上形成的黄色图像、在图像载体部件110M上形成的品红色图像和在图像载体部件110C上形成的青色图像转印至由支撑辊114、115和116旋转驱动的中间转印体150上。将黑色图像、黄色图像、品红色图像和青色图像层叠在中间转印体150上以形成合成的彩色图像(彩色转印图像)。
在介质供给台200上,供给辊142中的一个选择性地旋转,并且记录介质由在介质储存器143中多层堆叠的供给盒144供给。分离辊145逐一地分离介质并且将分离的介质输出到介质路径146中。转印辊147输送并引导介质到主体250中的纸张路径148中。介质停止在定位辊149处。或者,设置在手动供给支架151上的记录介质通过旋转供给辊142来供给、利用分离辊152逐一地将其分离、输送到手动介质喂给给路径153中并且在定位辊149处停止。通常将定位辊接地使用,但也能够以对其施加偏压来去除记录介质上的灰尘的方式使用定位辊149。
旋转定位辊149与中间转印体150上的合成彩色图像(转印的彩色图像)同步定时地被旋转,以便将记录介质输送至中间转印体150和次级转印装置122之间。利用由次级转印装置122进行的次级转印,将合成的彩色图像转印至记录介质上。在图像转印后利用用于中间转印体150的清洁装置117去除残留在中间转印体150上的调色剂。
如图10所示,在构成成像装置118的部件中,充电装置160为滚筒状,并且与图像载体部件接触并通过对其施加偏压而对图像载体部件110充电。利用非接触型充电装置例如斯克洛顿(scorotron)充电器,也能够对图像载体部件110充电。
在图10中所示的实施例中,显影装置161使用一种包含磁性载体c和非磁性调色剂的双组分显影剂,但也能够使用单组分显影剂。显影装置161包括一个搅拌部分166以在搅拌的同时将双组分显影剂输送至显影套管165中,和一个显影部分167以将在附着在显影套管165上的双组分显影剂中所含的调色剂输送至图像载体部件110上。显影部分167设置在搅拌部分166上面。
搅拌部分166包括平行设置的两个螺杆168。隔板169设置在两个螺杆168之间以便除了它们的两个端部之外将其分隔开。调色剂密度传感器171连接在显影外壳170上。
显影部分167包括穿过显影外壳170开口与图像载体部件110相对的显影套管165,磁体172固定在显影套管165内部。一刮刀173被设置在其前端靠紧所述显影套管165。在图10所示的实施例中,刮刀173和显影套管165之间的最短距离设定为500μm。
双螺杆168搅拌、循环和输送双组分显影剂至显影套管165中。被输送至显影套管165的显影剂被磁体172吸引并保持,同时在显影套管165上形成了磁体刷。在显影套管165旋转时,磁体刷被刮墨刀173切割至适宜的高度。从磁体刷上切下的显影剂返回到搅拌部分166中。
另一方面,通过施加在显影套管165上的显影偏压,将显影套管165上的显影剂中所含的调色剂输送至图像载体部件110上,以使图像载体部件110上的静电潜像可视。当显影剂到达磁体172的磁力以外的区域时,残留在显影套管165上的显影剂被从该处分离,并被送回搅拌部分166中。当这一操作重复进行时,搅拌部分166中的调色剂密度变小。利用调色剂密度传感器171对此进行探测,并向搅拌部分166中补充调色剂。
在图10所示的实施例中,显影处理是在这样的条件下进行的,即图像载体部件110的线速度为125mm/s,显影套管165的线速度为150mm/s,图像载体部件110的直径为30mm,显影套管165的的直径为18mm。显影套管165上的调色剂的装填量适宜地为-10至-30μC/g。显影间隙Gp、即图像载体部件110和显影套管165之间的间隙,设定在0.4至0.8mm的常规范围内。通过减小该值,能够改善显影效能。
图像载体部件110的厚度设定为28μm,光学系统的聚束光的直径设定为50×60μm,光量设定为0.47mW。在显影步骤中,图像载体部件110的充电(在照射前)电压V0为-700V,照射后的电压VL是-120V,显影偏压是-470V,也就是显影电势为350V。
第一转印装置162为滚筒状,并且利用在其间的中间转印体150与图像载体部件110挤压接触。第一转印装置162可以具有导电刷和非接触型电晕充电器。
设置用于图像载体部件110的清洁装置163并且使其前端与图像载体部件110挤压接触。例如,清洁装置163包括由聚氨酯橡胶制成的清洁刮板175。为了改善其清洁性能,清洁装置163还具有其圆周与图像载体部件110接触的毛刷。在图10所示的实施例中,安装有导电毛刷176,其圆周与图像载体部件110接触,并且能够以箭头所示的方向旋转。安装了对毛刷176施加偏压的金属电场辊177,并且金属电场辊177能够以箭头所示的方向旋转。安装有刮刀178,其前端受压地抵靠接触金属电场辊。此外,安装有调色剂收集螺杆179以回收被去除的调色剂。
与图像载体部件110反向旋转的毛刷176去除了残留在图像载体部件110上的调色剂。利用金属电场辊177去除附着在毛刷176上的调色剂,所述金属电场辊177是偏压的、与毛刷接触并与其反向旋转。利用刮刀178去除了附着在金属电场辊177上的调色剂。通过调色剂收集螺杆179,将由用于图像载体部件110的清洁装置163回收的调色剂移动到清洁装置163的一侧,并通过调色剂循环装置180将所述调色剂返回到显影装置161中以重新使用。
放电装置164为例如一种灯,并利用光照射图像载体部件110的表面以初始化其表面电压。
当图像载体部件110旋转时,充电装置160对图像载体部件110的表面均匀充电,同时照射装置121利用例如由LED产生的激光束的记录光L照射图像载体部件110以在图像载体部件110上形成静电潜像。
随后,利用显影装置161附着调色剂以使静电潜像可视。利用初级转印装置162将可视图象转印到中间转印体150上。在图像转印后,通过用于图像载体部件110的清洁装置163从图像载体部件110的表面上清除残留在其上的调色剂,并且利用放电装置164对图像载体部件110的表面放电以为下一次的成像循环作准备。
在图9至10所述的串列型彩色成像设备包括四个由上述方式制造的图像载体部件。除了调色剂图像被叠印在中间转印体上并且照射光的强度是逐色地进行控制的以外,该实施方案的成像设备与以串列的方式并排排列的四个图像成像设备相同。
处理盒
本发明的处理盒包括图像载体部件和充电装置、显影装置、转印装置、清洁装置和放电装置中的至少一种。通过清洁装置中所包括的清洁刮板与图像载体部件接触,清洁装置去除残留在图像载体部件表面上的调色剂。如果需要,处理盒可任选包括其它装置。
图像载体部件的静摩擦系数(μ)为0.1至0.3。清洁刮板抵靠在图像载体部件上的接触压力为1.5至10g/cm。此外,图像载体部件和清洁刮板满足下述关系式(1)和(2)。
关系式(1)
0.01(kg)≤(Toff-T0)/r≤0.15(kg)
关系式(2)
1.2≤(Ton-T0)/(Toff-T0)≤3.8
在关系式(1)和(2)中,T0表示当清洁刮板未与图像载体部件表面接触时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),Toff表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且未使用调色剂进行显影时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),Ton表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且使用调色剂进行显影时图像载体部件的旋转扭矩(kgcm),r表示图像载体部件的半径。
显影装置包括用于容纳调色剂和显影剂的显影剂容器、用于携带和转印显影剂容器中所含调色剂和显影剂的显影辊以及任选的用于调节显影剂辊上携带的调色剂层厚度的层厚调节部件。
本发明的处理盒可拆卸地与各种电子照相设备、传真机和打印机连接,最好的是可拆卸地与本发明的成像设备连接,随后将对其进行描述。
如图11所示,上述处理盒包括图像载体部件101和充电装置102、显影装置104、转印装置106、清洁装置107和放电装置(未示出)中的至少一种,并且该处理盒是可拆卸地与成像设备的主体连接的装置。
通过图11所示的处理盒进行的成像处理如下所述:根据充电装置102的充电和照射装置(未示出)的照射光103,在图像载体部件101以箭头所示的方向旋转的同时,在图像载体部件101上形成了与照射图像相应的静电潜像;通过显影装置104利用调色剂对该静电潜像进行显影;利用转印装置106将调色剂图像转印到记录介质105上并被印出;在图像转印后,利用清洁装置清洁图像载体部件101的表面并且利用放电装置(未示出)使其放电。重复地进行这一过程。
能够使用静电潜像载体部件、显影装置、清洁装置等的整体构造成处理盒。处理盒能够可拆卸地与本发明的成像装置连接。此外,也能够使用图像载体部件与充电装置、照射装置、显影装置、转印装置、分离装置和清洁装置中的至少一种的整体构造成处理盒。使用导向装置例如与主体连接的导轨,该处理盒可以作为单独的单元可拆卸地与成像设备的主体连接。
已经简要地描述了本发明的优选实施方案,通过参考特定的具体实施例能够获得进一步的理解,在此所提供的实施例仅用于解释说明的目的并非是要限制本发明。在下述实施例的描述中,除非特别说明,数字表示重量比。
实施例
制备实施例1
制造图像载体部件1
利用浸涂法,将用于内涂层层、电荷产生层和电荷转移层的下述涂覆液体按此顺序涂覆在具有30mm直径的铝圆柱体上。随后进行烘干,获得具有3.5μm厚度的内涂层、具有0.2μm厚度的电荷产生层和具有27μm厚度的电荷转移层的图像载体部件1。
用于底层的液体
二氧化钛粉末 400份
三聚氰胺树脂 65份
醇酸树脂 120份
2-丁酮 400份
用于涂覆电荷产生层的液体
由下面化学结构式表示的双偶氮颜料 12份
化学结构式1
聚乙烯醇缩丁醛 5份
2-丁酮 200份
环己烷 400份
用于涂覆电荷转移层的液体
聚碳酸酯(Z Polica,由Teijin Chemicals Ltd.制造) 8份
由下面的化学结构式表示的电荷转移层 10份
化学结构式2
四氢呋喃 100份
制备实施例2
制造图像载体部件2
利用浸涂法,将在制备实施例1中所制备的用于内涂层、电荷产生层和电荷转移层的涂覆液体以所述的顺序涂覆在具有30mm直径的铝圆柱体上。随后进行烘干,获得具有3.5μm厚度的内涂层、具有0.2μm厚度的电荷产生层和具有27μm厚度的电荷转移层。
利用喷涂法(喷枪:PieceCom PC308,具有2kgf/cm2的气压,由Olympos.,Ltd.制造),将用于保护层的下述涂覆液体涂覆在电荷转移层上。随后在150℃下烘干60分钟后,获得具有5μm厚度的的保护层的图像载体部件2。
用于保护层的涂覆液体的制备
将具有下述组分的溶液放置在高速液体碰撞装置(UltimaizerHJP-25005,由Sugino Machine Limited制造)中,并且在100MPa的压力下循环30分钟。在进行超声波辐射10分钟后,获得用于涂覆保护层的液体。
溶液
PFA树脂颗粒 1.0份
(MPE-056,由杜邦三井氟石联合公司(Du pont Mitsui FluorochemicalCo.,Ltd.)制造)
分散助剂(Modiper F210,由NOF Corporation制造) 0.1份
聚碳酸酯(Z Polica,由Teijin Chemicals Ltd.制造) 8.9份
四氢呋喃 200份
环己烷 60份
制备实施例3
图像载体部件3的制造
除了使用下述用于涂覆保护层的液体来制造保护层以外,以与实施例1相同的方式制造图像载体部件3。
用于保护层的液体
PFA树脂颗粒 3.5份
(MPE-056,由杜邦三井氟石联合公司(Du pont Mitsui Fluorochemical Co.,Ltd.)制造)
分散助剂(Modiper F210,由NOF Corporation制造) 0.35份
聚碳酸酯(Z Polica,由Teijin Chemicals Ltd.制造) 6.15份
四氢呋喃 200份
环己烷 60份
制备实施例4
图像载体部件4的制造
除了使用下述用于涂覆保护层的液体来制造保护层以外,以与实施例1相同的方式制造图像载体部件4。
用于涂覆保护层的液体的制备
PFA树脂颗粒 5.5份
(MPE-056,由杜邦三井氟石联合公司(Du pont Mitsui Fluorochemical Co.,Ltd.)制造)
分散助剂(Modiper F210,由NOF Corporation制造) 0.55份
聚碳酸酯(Z Polica,由Teijin Chemicals Ltd.制造) 3.95份
四氢呋喃 200份
环己烷 60份
制备实施例5
图像载体部件5的制造
除了使用下述用于涂覆保护层的液体来制造保护层以外,以与实施例1相同的方式制造图像载体部件5。
用于保护层的液体的制备
PFA树脂颗粒 70份
(MPE-056,由杜邦三井氟石联合公司(Du pont Mitsui Fluorochemical Co.,Ltd.)制造)
分散助剂(Modiper F210,由NOF Corporation制造) 0.7份
聚碳酸酯(Z Polica,由Teijin Chemicals Ltd.制造) 2.3份
四氢呋喃 200份
环己烷 60份
图像载体部件(氟树脂颗粒)的评价1
利用具有4500放大倍数的场致发射扫描电子显微镜(FE-SEM),对所得图像载体部件表面上10个随机选择的观测点拍摄扫描电子显微镜(SEM)照片。利用所得SEM照片和图像处理软件(Image Pro Plus),获得在表层上的氟树脂颗粒的初级颗粒和由许多具有平均直径D为0.15至3μm的初级颗粒聚集成的次级颗粒的总投影面积与表层面积的比例(露在表层表面的部分的比例)。其结果在表1中示出。
图像载体部件的评价2(表面摩擦系数)
使用在JOP平09-166919中所述的Oiler带系统,求出所得图像载体部件的表面摩擦系数。
在Oiler带系统中,摩擦系数的获得如下所述:如图12所示,使纸的纤维方向与纵向重合地将具有中等厚度的高级纸悬挂在图像载体部件四分之一圆周上;在带的一侧挂上100g的负载且将测力计(弹簧平衡)挂在另一侧;逐渐地拉动测力计并观察带的移动;当带开始移动时记录负载的值;根据下述关系式(3)计算图像载体部件的摩擦系数。
在图12中,使用100g的桩(deadman)作为负载、Type 6200作为带、纵向方向作为纤维方向、A4尺寸的纸、30mm宽(沿着纤维方向切割)和两个双层夹。其结果在表1中示出。
关系式(3)
μ=2/π×ln(F/W)
在关系式(3)中,μ表示摩擦系数,F表示张力,W表示负载(100g)。
图像载体部件的评价3(总偏心率)
凸缘齿轮与每一个所得图像载体部件连接。
相对于凸缘齿轮驱动轴的中心使图像载体部件旋转。利用激光束在整个图像载体部件的成像区域中测量图像载体部件与以平行于驱动轴的中心设置的刀的边缘间的距离。获得所述距离的最大值和最小值之间的差并确定作为图像载体部件的总偏心率。其结果在表1中示出。
表1
制备实施例6
调色剂1的制备
将下述组分放入安装有冷凝器、搅拌器和氮气注入管的反应容器中,并且在常压、210℃下将其进行缩聚反应10小时。
具有2摩尔乙烯氧化物的双酚A的加合物 690份
对苯二酸 230份
在10至15mmHg的低压下进一步进行该反应5小时。
随后冷却至160℃,在其中加入18份的邻苯二甲酸酐,将所得混合物反应2小时以合成未改性的聚酯(a)(重量平均分子量(Mw):85000)。
将下述组分放入安装有冷凝器、搅拌器和氮气注入管的反应容器中,并且在常压、230℃下将其进行反应8小时。
具有2摩尔乙烯氧化物的双酚A的加合物 800份
异酞酸 160份
对苯二酸 60份
二丁基氧化锡 2份
在脱水的同时,在10至15mmHg的低压下进一步进行反应5小时。
随后冷却至160℃,在其中加入32份的邻苯二甲酸酐,将所得混合物反应2小时。
随后冷却至80℃,在其中加入170份的异佛乐酮二异氰酸酯,同时在乙酸乙酯中将混合物反应2小时以合成包含异氰酸酯基团的聚合物(1)(重量平均分子量(Mw):35000)。
将下述组分放入安装有搅拌器和温度计的反应容器中,并且在50℃下反应5小时以合成酮亚胺(Ketimine)化合物(1)。
异佛乐酮二胺 30份
甲基乙基酮 70份
接着,在烧杯中放入、搅拌并溶解下述组分。
预聚物(1) 14.3份
未改性的聚酯(a) 55份
乙酸乙酯 78.6份
在40℃下,向其中加入10份的米糠蜡(rice wax)(熔点:83℃)和4份的炭黑,并使用TK型高速搅拌机在12000rpm下搅拌混合物5分钟。在20℃下使用球磨机将所得产物进行粉碎30分钟以获得调色剂材料油悬浮液(1)。
随后,在烧杯中加入下述组分,获得了水悬浮液(1)。
去离子水 306份
10%的磷酸三钙的悬浮液 55份
十二烷基苯磺酸钠 0.2份
在使用TK型高速搅拌机在12000rpm下搅拌的同时,将上述调色剂材料油悬浮液(1)和2.7份的酮亚胺化合物(1)加入到水悬浮液(1)中,以进行尿素反应。从在温度不超过50℃、低压下进行了1小时的反应后获得的分散液(粘度:3500mPas)中去除有机溶剂。随后,将所得产物过滤、清洗、烘干和风选以获得球形的母体调色剂颗粒(1)。
接着,将100份母体调色剂颗粒(1)和0.25份电荷控制剂(BONTRONE-84,由Orient Chemical Industries,Ltd.制造)放入Q型混合器(由MitsuiMining Co.,Ltd.制造)中,在涡轮型翼状物的圆周速度设定为50m/sec下,将其进行混合处理。所述混合处理进行5个循环(一个循环为2分钟的操作和1分钟的停止,),也就是,混合处理总共10分钟。
接着,加入0.5份的疏水硅(H2000,由Clariant Japan制造)并对其进行混合处理。这种混合处理以15m/sec的圆周速度执行5个循环(一个循环具有30秒混合时间和1分钟停止)。
所得调色剂的体积平均颗粒直径为6.6μm。
使包含所得调色剂的悬浮液穿过具有平板状的图像探测带。利用CCD相机光学地测试颗粒图像,并测量其平均圆度。通过具有与被投影调色剂面积相同面积的圆的圆周长度被被投影调色剂面积的周长除,可获得平均圆度,并能利用流动型颗粒图像分析仪(FPIA-2000,由Sysmex Corporation制造)测量平均圆度。一种具体的测量方法如下所述:在100至150ml的水中加入0.1至0.5ml作为分散剂的表面活性剂(烷基苯磺酸盐),其中预先去除了容器内掺杂的固体;在其中进一步加入约0.1至0.5g的测量样品;利用超声波分散装置将在悬浮液中测量样品分散1至3分钟,对该悬浮液进行分散;对利用上述装置的具有液体分散密度为3000至10000个颗粒/μl的调色剂的形状和分布进行测量。至此作为研究的结果,可以发现,具有不小于0.960的平均圆度的调色剂有效地形成了具有适宜密度的可复制的高分辨率图像。在制备实施例6中制造的调色剂的平均圆度为0.962。
制备实施例7
清洁刮板1和2
利用常规的方法,制造具有在表2中所示特性的由聚氨酯橡胶形成的清洁刮板1和2。
当将每一个所得清洁刮板固定在刮板支架上并具有7.5mm的自由长度时,每一个刮板边缘的平直度不大于0.1mm。所述清洁刮板的平直度的测量如下:将要被测量的所述清洁刮板倾斜45度;利用及光束测量在所述清洁刮板的边缘和刀口之间的距离,所述刀口被布置在平行于所述清洁刮板边缘的所述成像面积的两端,所述清洁刮板在整个成像面积上与图像载体部件接触。获得所述距离的最大值和最小值之间的差并确定作为所述清洁刮板的平直度。
表2
刮板1 | 刮板2 | |
硬度 | 65度 | 74度 |
抗冲击性 | 45% | 20% |
100%模量 | 2.3MPa | 2.8MPa |
厚度 | 2mm | 2mm |
评价方法
将所得图像载体部件、调色剂和清洁刮板安装在成像设备(imagioNeo270,由Ricoh,Co.,Ltd.制造,以如下方式改造该成像设备,即使用具有655nm波长的半导体激光器代替照射光源,并将转矩变换器与图像载体部件的驱动轴连接)中,并进行下述评价。
以表3中所示的组合为基础设定清洁角度和刮板接触角。
利用触觉感受器I-SCAN测量刮板接触压力,并通过调节刮板压力弹簧设定接触压力。此外,通过改变刮板支架的形态设定清洁角度。
在常温(23℃)和常压(55%RH)下,将具有不同图像比分别为0.5%、2.5%、5%、10%和25%的5份文件以此顺序作为一项工作顺序地打印出来。打印出200000份图像(A4尺寸,风景)以用肉眼观察清洁性能用于评价。
另外,评价图像载体部件和清洁刮板的磨损量以及图像载体部件的成膜状态,并且测量(Toff-T0)/r和(Ton-T0)/(Toff-T0)。
其结果在表3和4中示出。
图像载体部件的评价
利用电涡流型厚度测量计测量图像输出后图像载体部件的厚度,以便获得磨损量(μm)。每输出50000份图像后拆下图像载体部件,观察其表面并根据下述标准评价成膜状态。其结果在表3和4中示出。
评价标准
E:没问题
G:不是用肉眼而是利用光学显微镜观察到少许成膜。
F:用肉眼观察到少许成膜。
P:在几个点上清晰地观察到成膜。
B:到处可观察到成膜。
刮板磨损量的评价
在图像输出后,拆下清洁刮板。使用断面激光显微镜(VK-8500,由Keyence Corporation制造),测量如图13所示的由于磨损已经消失的部分(清洁刮板的磨损量,μm)。
用于输出图像的清洁性能的评价
使用肉眼观察输出图像以基于下述标准评价清洁性能。其结果在表3和4中示出。
评价标准
E:没问题
G:在连续的图像输出过程中偶尔稍微观察到条纹。
F:用肉眼观察到在输出图像中有一点条纹。
P:清晰地观察到黑色条纹。
B:到处可观察到条纹。
测定显影调色剂量
当改变显影偏压时,利用调色剂使图像载体部件上的图像显影。将用于显影的调色剂输送到透明的带上。根据反射密度测量调色剂的量。设定显影偏压以具有所需显影量的调色剂。
(Toff-T0)/r和(Ton-T0)/(Toff-T0)的测量
将图像载体部件与没有清洁刮板的成像设备连接。在不进行成像的同时旋转并驱动图像载体部件和其它装置30秒。将低通滤波器应用于安装在图像载体部件驱动轴上的转矩变换器的输出中。在200Hz频率下对AD转变进行取样后,将其结果输入家用计算机中并取平均值以获得T0。随后,连接清洁刮板,以同样的方式获得30秒的Toff平均值。接着,当进行带输送时,顺序地在图像载体部件上形成具有0.4的图像密度(ID)固态图像30秒,测量其旋转扭矩,并以同样的方式获得了Ton。
在初始状态输出图像和输出了200000份图像后,以30秒的T0、Toff和Ton的平均值为基础,计算每一个(Toff-T0)/r和(Ton-T0)/(Toff-T0)。
表3
表4
从表3和4中所示的结果可以看出,可以发现,实施例1至16的成像设备与对比实施例1至12相比,在长时间的重复成像后保持了相对良好的清洁性能。因此,可以发现,实施例1至16的图像载体部件和刮板的磨损降低,使得成像设备的使用寿命的延长。
本申请要求2005年7月15日提交的日本专利申请第2005-207355的优先权并且其全部内容在此作为参考。
已经对本发明的实施例进行了详细的描述。本领域普通技术人员应该明白在不背离本发明的精神和所描述的本发明的实施例范围的情况下可以做出多种的改变和变形。
Claims (14)
1、一种成像设备,包括:
构成为承载静电潜像的图像载体部件;
构成为在图像载体部件上形成静电潜像的静电潜像形成装置;
构成为利用调色剂使图像载体部件上的静电潜像显影并可视的显影装置;
构成为将可视的调色剂图像转印到记录介质上的转印装置;和
清洁装置,包括:
清洁刮板,其与图像载体部件的表面接触以去除在所述表面上残留的调色剂,
其中图像载体部件的静摩擦系数μ为0.1至0.3,清洁刮板与图像载体部件的接触压力为1.5至10g/cm,且图像载体部件和清洁刮板满足下列关系式(1)和(2):
关系式(1)
0.01kg≤(Toff-T0)/r≤0.15kg
关系式(2)
1.2≤(Ton-T0)/(Toff-T0)≤3.8
其中,T0表示当清洁刮板未与图像载体部件表面接触时图像载体部件的旋转扭矩,单位为kgcm,Toff表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且未使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩,单位为kgcm,Ton表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩,单位为kgcm,r表示图像载体部件的半径,
其中,图像载体部件的最外层包含氟树脂颗粒,并满足下述关系式:
0.15≤D≤3
其中,D表示从最外层上突出的氟树脂颗粒的投影图像的平均直径,单位为微米,并且氟树脂颗粒投影图像的总面积不小于最外层总表面积的10%。
2、根据权利要求1所述的成像设备,其中图像载体部件为圆筒形,并且图像载体部件表面相对于其驱动轴的总偏心率不大于0.080mm。
3、根据权利要求1或2所述的成像设备,其中与图像载体部件接触的清洁刮板的刮板边缘具有不大于0.1mm的平直度。
4、根据权利要求1或2所述的成像设备,其中基于最外层的氟树脂颗粒的含量为20至60体积%。
5、根据权利要求1或2所述的成像设备,其中图像载体部件包括基底和在基底上的光敏层。
6、根据权利要求5所述的成像设备,其中光敏层为单层并且构成所述最外层。
7、根据权利要求5所述的成像设备,其中光敏层构成所述最外层并且包括电荷产生层和在电荷产生层上设置的电荷转移层。
8、根据权利要求5所述的成像设备,其中图像载体部件进一步包括保护层,该保护层设置在光敏层上并且构成所述最外层。
9、根据权利要求1或2所述的成像设备,其包括多个图像载体部件、静电潜像形成装置、显影装置和转印装置。
10、根据权利要求1或2所述的成像设备,其中转印装置包括将在图像载体部件上形成的可视调色剂图像最初转印到其上的中间转印体,和构成为将承载在中间转印体上的可视图像转印给记录介质的次级转印装置。
11、根据权利要求1或2所述的成像设备,其中调色剂为聚合的调色剂。
12、根据权利要求1或2所述的成像设备,其中调色剂具有3至8μm的体积平均颗粒直径和不小于0.95的平均圆度。
13、一种图像形成方法,包括:
在图像载体部件上形成静电潜像;
使用调色剂将静电潜像显影以形成可视图像;
将可视图像转印给记录介质;和
通过使清洁刮板与图像载体部件接触而去除图像载体部件表面上残留的调色剂,
其中图像载体部件的静摩擦系数μ为0.1至0.3,清洁刮板与图像载体部件的接触压力为1.5至10g/cm,图像载体部件和清洁刮板满足下列关系式(1)和(2):
关系式(1)
0.01kg≤(Toff-T0)/r≤0.15kg
关系式(2)
1.2≤(Ton-T0)/(Toff-T0)≤3.8
其中,T0表示当清洁刮板未与图像载体部件表面接触时图像载体部件的旋转扭矩,单位为kgcm,Toff表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且未使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩,单位为kgcm,Ton表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩,单位为kgcm,r表示图像载体部件的半径,
其中,图像载体部件的最外层包含氟树脂颗粒,并满足下述关系式:
0.15≤D≤3
其中,D表示从最外层上突出的氟树脂颗粒的投影图像的平均直径,单位为微米,并且氟树脂颗粒投影图像的总面积不小于最外层总表面积的10%。
14、一种处理盒,包括:
构成为支撑静电潜像的图像载体部件;
选自构成为为图像载体部件充电的充电装置、构成为利用调色剂显影静电潜像的显影装置、构成为将显影的图像转印至记录介质的转印装置和放电装置组成的组中至少一种装置;和
包括清洁刮板的清洁装置,该清洁装置设置成通过与图像载体部件接触而去除残留在图像载体部件表面上的调色剂,
其中处理盒可拆卸地与成像设备连接,并且图像载体部件的静摩擦系数μ为0.1至0.3,清洁刮板与图像载体部件的接触压力为1.5至10g/cm,图像载体部件和清洁刮板满足下列关系式(1)和(2):
关系式(1)
0.01kg≤(Toff-T0)/r≤0.15kg
关系式(2)
1.2≤(Ton-T0)/(Toff-T0)≤3.8
其中,T0表示当清洁刮板未与图像载体部件表面接触时图像载体部件的旋转扭矩,单位为kgcm,Toff表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且未使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩,单位为kgcm,Ton表示当清洁刮板与图像载体部件表面接触且使用调色剂用于在图像载体部件表面上进行显影时图像载体部件的旋转扭矩,单位为kgcm,r表示图像载体部件的半径,
其中,图像载体部件的最外层包含氟树脂颗粒,并满足下述关系式:
0.15≤D≤3
其中,D表示从最外层上突出的氟树脂颗粒的投影图像的平均直径,单位为微米,并且氟树脂颗粒投影图像的总面积不小于最外层总表面积的10%。
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