CN103217880B - 图像形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像形成装置包括:像载置体;显影手段,使用外添加体积平均粒径为30nm以上的无机微粒的调色剂,使得形成在像载置体上的潜像显影;调色剂容器,收纳调色剂;以及调色剂补给手段,使用设有定子和转子的粉体泵,所述定子具有由螺旋状延伸的槽形成的贯通孔,所述转子的外周面形成螺旋状槽,以便在与该贯通孔的内周面之间形成调色剂移送用的空隙,该图像形成装置还包括:清洁手段,清洁像载置体表面;润滑剂涂布手段,设在清洁手段的像载置体表面移动方向下游侧;以及润滑剂均一部件,设在润滑剂涂布手段的像载置体表面移动方向下游侧。提供既能抑制调色剂固结在粉体泵的转子或定子、又能抑制发生称为“鳉鱼”的白点图像的图像形成装置。
Description
技术领域
本发明涉及打印机、传真机、复印机等图像形成装置。
背景技术
在图像形成装置中,实行用显影装置的调色剂使得形成在作为像载置体的感光体上的潜像可视像化,由于对潜像显影,调色剂被消耗,因此,需要向显影装置内补给调色剂。为此,通过设在图像形成装置主体内的调色剂补给装置,从收纳调色剂的调色剂容器向显影装置运送调色剂,向显影装置内进行调色剂补给。
在专利文献1记载的图像形成装置中,设有调色剂补给装置,其设有作为粉体泵的莫诺泵,该粉体泵包括定子以及转子,所述转子通过在定子内部旋转,使得调色剂沿着轴向移动。转子是在硬质轴状部件的外周面形成螺旋状槽,相对驱动电机,通过驱动传递部或旋转轴等连结。定子由橡胶状的柔软材料制作,内部具有贯通孔,其由螺旋状延伸的槽形成,定子的螺旋间距形成为转子的螺旋间距的二倍长度。并且,使得转子嵌合在定子的贯通孔,使得转子旋转,通过使得形成在转子槽和定子槽之间的空隙沿着转子轴向移动,能将进入该空隙的调色剂朝着转子轴向移送。
在莫诺泵中,转子的沿着转子轴向位于槽和槽之间的凸部,和定子的沿着转子轴向位于槽和槽之间的凸部直接相接,密闭形成在转子的槽和定子的槽之间的空隙。但是,在转子和定子之间,摩擦热或压力施加在调色剂上,有时调色剂固结在转子或定子上。尤其,若调色剂固结在转子或定子的上述凸部,则转子的上述凸部和定子的上述凸部之间产生间隙,上述空隙的密闭性降低,难以移送调色剂,产生调色剂补给装置的补给性能恶化的问题。
本发明人进行不断研究结果得知,通过使用添加体积平均粒径为30nm以上的无机微粒的调色剂,能抑制调色剂固结在粉体泵的转子或定子上。又,添加到调色剂的无机微粒的量越多越能抑制上述固结。
但是,若添加到调色剂的无机微粒的量变多,则从调色剂游离的无机微粒会附着到感光体表面,进而,无机微粒附着到该附着物上成长,产生称为鳉鱼的白点图像问题。因此,考虑通过清洁装置从感光体表面除去无机微粒,但是,仅仅设置清洁装置恐怕不能从感光体表面充分除去无机微粒。
【专利文献1】日本专利第4014194号公报
发明内容
本发明是为了解决上述课题而提出来的,其目的在于,提供既能抑制调色剂固结在粉体泵的转子或定子、又能抑制发生称为鳉鱼的白点图像的图像形成装置。
为了实现上述目的,本发明提出的技术方案(1)的发明涉及一种图像形成装置,包括:
像载置体,设为表面可移动;
显影手段,使用外添加体积平均粒径为30nm以上的无机微粒的调色剂,使得形成在上述像载置体上的潜像显影;
调色剂容器,收纳上述调色剂;以及
调色剂补给手段,使用粉体泵,该粉体泵设有定子和转子,所述定子具有由螺旋状延伸的槽形成的贯通孔,所述转子的外周面形成螺旋状槽,以便在与该贯通孔的内周面之间形成调色剂移送用的空隙,通过使得该转子回转,使得上述空隙移动,移送进入该空隙的上述调色剂,将收纳在上述调色剂容器的调色剂向上述显影手段补给;
所述图像形成装置的特征在于,进一步包括:
清洁手段,清洁像载置体表面;
润滑剂涂布手段,设在上述清洁手段的像载置体表面移动方向下游侧,将润滑剂涂布在上述像载置体表面;以及
润滑剂均一部件,设在上述润滑剂涂布手段的像载置体表面移动方向下游侧,使得涂布在上述像载置体表面的上述润滑剂均一。
在本发明中,能一边抑制由润滑剂涂布手段涂布在像载置体表面的润滑剂被清洁手段从像载置体表面除去,一边通过润滑剂均一部件均一上述润滑剂,在像载置体表面形成均一的润滑剂层。由此,因上述润滑剂层减少像载置体和无机微粒之间产生的附着力,能由清洁手段容易地从像载置体表面除去无机微粒。因此,即使外添加在调色剂的无机微粒的量多,也能从像载置体表面良好地除去无机微粒,因此,能抑制产生称为“鳉鱼图像”的白点图像。
下面说明本发明的效果:
如上所述,按照本发明,具有既能抑制调色剂固结在粉体泵的转子或定子、又能抑制发生称为“鳉鱼图像”的白点图像的优异效果。
附图说明
图1是图像形成单元的截面图。
图2是实施形态涉及的图像形成装置的概略构成图。
图3是图像形成单元的外观立体图。
图4是表示调色剂补给装置的放大构成图。
图5是莫诺泵的截面图。
图6A,图6B是说明调色剂的热特性测定的图。
图7是表示莫诺泵的差压推移的图线。
图8是表示小粒径二氧化硅的粒径和莫诺泵寿命关系的图线。
图9是表示通过小粒径二氧化硅的粒径和玻化温度Tg的组合引起的莫诺泵的差压推移的图线。
图10是表示既能满足莫诺泵寿命又能抑制发生称为鳉鱼的白点图像的范围的图线。
图11是说明感光体的清洁装置及润滑剂涂布装置的构成引起的“鳉鱼图像”发生程度的图。
图12是表示有无添加脂肪酸金属盐和莫诺泵的差压推移的图线。
图13是表示有无添加脂肪酸金属盐和玻化温度Tg的组合引起的莫诺泵的差压推移的图线。
图14是表示对于脂肪酸金属盐的添加量的既能满足莫诺泵寿命又能抑制充电辊污脏的范围的图线。
具体实施方式
下面,说明将本发明适用于作为图像形成装置的打印机的实施形态。在以下实施形态中,虽然对构成要素,种类,组合,位置,形状,数量,相对配置等作了各种限定,但是,这些仅仅是例举,本发明并不局限于此。
图1是图像形成单元1Y的截面图。图2是本实施形态涉及的打印机的概略构成图。图3是图像形成单元1Y的外观立体图。
图2的打印机包括用于生成黄色、青色、品红色、黑色(以下记为Y、C、M、K)的调色剂像的四个图像形成单元1Y、1C、1M、1K。上述图像形成单元1Y、1C、1M、1K使用互相不同色的Y调色剂、C调色剂、M调色剂、K调色剂,作为形成图像的图像形成物质,除此以外构成相同。若以用于生成Y调色剂像的图像形成单元1Y为例,则图像形成单元1Y如图1所示,包括感光体单元2Y和显影装置7Y。所述感光体单元2Y和显影装置7Y如图3所示,作为图像形成单元1Y,能相对打印机主体一体装卸,在从打印机主体卸下状态下,显影装置7Y能相对感光体单元2Y装卸。
在图像形成单元1Y、1C、1M、1K的下方,配设光写入单元20。作为潜像形成手段的光写入单元20根据图像信息将激光L照射在各图像形成单元1Y、1C、1M、1K的感光体3Y、3C、3M、3K上。由此,在感光体3Y、3C、3M、3K上形成Y、C、M、K用的静电潜像。光写入单元20将从光源发出的激光L一边通过由电机驱动旋转的多面镜21偏转,一边通过多个光学透镜及反光镜照射到感光体3Y、3C、3M、3K上。也可以采用LED阵列进行光扫描,代替上述构成。在光写入单元20下方,沿着铅垂方向叠合地配设第一供纸盒31,第二供纸盒32。在第一供纸盒31及第二供纸盒32内,以多张重叠的纸叠合状态分别收纳作为记录介质的纸P。又,最上面的纸P分别与第一供纸辊31a或第二供纸辊32a相接。若第一供纸辊31a由没有图示的驱动手段驱动朝图示逆时钟方向旋转,则第一供纸盒31内最上面的纸P向着配设为在第一供纸盒31的图中右侧方朝铅垂方向延伸的供纸通道33排出。又,若第二供纸辊32a由没有图示的驱动手段驱动朝图示逆时钟方向旋转,则第二供纸盒32内最上面的纸P向着供纸通道33排出。
在供纸通道33内,配设多个输送辊对34,送入到供纸通道33的纸P一边被夹入上述输送辊对34的辊之间,一边在供纸通道33内从图示下侧向着上侧输送。在供纸通道33末端,配设定位辊对35。若定位辊对35将从输送辊对34输送来的纸P夹入辊间,则立刻暂时停止两辊的旋转。接着,在合适的时间将纸P向着后述的二次转印夹持部送出。
在各图像形成单元1Y、1C、1M、1K的上方,配设作为转印手段的转印单元80,其一边张紧架设中间转印带81,一边朝着图示逆时钟方向环状移动。转印单元80除了中间转印带81,还设有带清洁单元82,第一托架83,第二托架84等。又,还设有四个一次转印辊85Y、85C、85M、85K、二次转印对向辊86、驱动辊87、辅助辊88、张力辊89等。
中间转印带81一边被张紧架设在上述八个辊上,一边由驱动辊87驱动旋转,朝着图中逆时钟方向环状移动。四个一次转印辊85Y、85C、85M、85K将这样环状移动的中间转印带81夹入到与感光体3Y、3C、3M、3K之间,分别形成一次转印夹持部。接着,对中间转印带81的背面(环内周面)施加与调色剂的带电极性相反极性(例如正)的转印偏压。中间转印带81伴随其环状移动,在顺序通过Y、C、M、K各色用的一次转印夹持部的过程中,进行一次转印,使得感光体3Y、3C、3M、3K上的Y调色剂像、C调色剂像、M调色剂像、K调色剂像叠合在中间转印带81的表面上。由此,在中间转印带81上形成四色叠合的调色剂像(以下称为“四色调色剂像”)。
在二次转印对向辊86和配设在中间转印带81的环外侧的二次转印辊50之间,夹入中间转印带81,形成二次转印夹持部。
夹入在定位辊对35的辊间的纸P在与中间转印带81上的四色调色剂像同步的时间,向二次转印夹持部送出。被施加二次转印偏压的二次转印辊50和二次转印对向辊86之间形成二次转印电场,中间转印带81上的四色调色剂像因该二次转印电场及夹持部压力的影响,在二次转印夹持部内一下子二次转印在纸P上。并且,与纸P的白色协同形成彩色调色剂像。
即使通过二次转印夹持部但没有转印在纸P上、残留在中间转印带81的转印残留调色剂由带清洁单元82清洁。带清洁单元82使得清洁刮板82a与中间转印带81的表面相接,由此,刮取带上的转印残留调色剂除去。
在二次转印夹持部上方,配设定影单元60。该定影单元60包括内包卤素灯等发热源的加压加热辊61以及定影带单元62。
定影带单元62包括作为定影部件的环状定影带64,内包卤素灯等发热源63a的加热辊63,张力辊65,以及驱动辊66等。并且,一边由加热辊63、张力辊65、以及驱动辊66张紧架设定影带64,一边朝着图示逆时钟旋转方向环状移动。在该环状移动的过程中,由加热辊63从背面侧加热定影带64。在这样被加热的定影带64的卷绕在加热辊处,驱动朝着图示顺时钟方向旋转的加压加热辊61从表面侧相接。由此,形成加压加热辊61和定影带64相接的定影夹持部。
在定影带64的环外侧,配设没有图示的温度传感器,其与定影带64的表面隔开所定间隙对向,检测将要进入定影夹持部前的定影带64的表面温度。该检测结果送向没有图示的定影电源电路。定影电源电路根据温度传感器的检测结果,控制对于内包在加热辊63的发热源63a以及内包在加压加热辊61的发热源61a的电源供给的接通/断开。由此,定影带64的表面温度维持为约140℃。
通过二次转印夹持部的纸P从中间转印带81分离后,送向定影单元60内。并且,在一边夹持在定影单元60内的定影夹持部一边从图示下侧向上侧输送的过程中,由定影带64以及加压加热辊61加热、推压,使得彩色图像定影。这样施以定影处理的纸P经排纸辊对67的辊间后,排出到机外。在打印机主体的框体的上面形成码放部68,由排纸辊对67排出到机外的纸P顺序码放在该码放部68。
在转印单元80的上方,配设四个作为调色剂容器的调色剂瓶19Y、19C、19M、19K,收纳Y调色剂、C调色剂、M调色剂、K调色剂。调色剂瓶19Y、19C、19M、19K内的各色调色剂分别合适地供给图像形成单元1Y、1C、1M、1K的显影装置7Y、7C、7M、7K。又,调色剂瓶19Y、19C、19M、19K可以与图像形成单元1Y、1C、1M、1K独立相对打印机主体装卸。
感光体单元2Y包括作为像载置体的鼓状感光体3Y,鼓清洁装置4Y,没有图示的消电装置,充电装置5Y等。充电装置5Y使得由没有图示的驱动手段驱动朝着图示顺时钟方向旋转的感光体3Y的表面均一带电。
在图1中,表示以下方式的充电装置5Y:充电辊6Y一边由没有图示的电源施加充电偏压,一边朝着图示逆时钟方向被驱动旋转,通过使得该充电辊6Y接近感光体3Y,使得感光体3Y均一带电。也可以使用使得充电刷相接的机构,代替充电辊6Y。又,也可以如栅控电晕器充电那样,通过充电方式使得感光体3Y均一带电。通过充电装置5Y均一带电的感光体3Y的表面由从光写入单元20发出的激光进行曝光扫描,载置Y用静电潜像。
作为显影手段的显影装置7Y包括配设第一运送螺旋8Y的第一剂收纳部9Y。又,还包括配设由透磁率传感器构成的调色剂浓度传感器10Y、第二运送螺旋11Y、显影辊12Y、刮板13Y等的第二剂收纳部14Y。在上述二个剂收纳部内,包含具有磁性载体和负带电性的Y调色剂的Y显影剂(没有图示)。第一运送螺旋8Y由没有图示的驱动手段驱动旋转,将第一剂收纳部9Y内的Y显影剂从图示前侧向里侧输送。接着,经设在第一剂收纳部9Y和第二剂收纳部14Y之间的分隔壁的没有图示的连通口,使得Y显影剂进入第二剂收纳部14Y内。
第二剂收纳部14Y内的第二运送螺旋11Y被驱动旋转,将Y显影剂从图示里侧向前侧输送。输送中途的Y显影剂由固定在第二剂收纳部14Y底部的调色剂浓度传感器10Y检测其调色剂浓度。在第二运送螺旋11Y的上方,显影辊12Y配设为与第二运送螺旋11Y平行。
显影套15Y由非磁性管构成,朝着图示逆时钟方向被驱动旋转,显影辊12Y在该显影套15Y内包含磁辊16Y。由第二运送螺旋11Y输送的Y显影剂的一部分因磁辊16Y产生的磁力汲取到显影套表面。并且,刮板13Y与作为显影部件的显影套15Y之间配设为保持所定间隙,通过该刮板13Y限制汲取到显影套表面的Y显影剂的层厚。
这样限制层厚后,Y显影剂被输送到与感光体3Y对向的显影区域,使得Y调色剂附着到感光体3Y上的Y用静电潜像上。通过该附着,在感光体3Y上形成Y调色剂像。因显影而消耗Y调色剂的Y显影剂伴随显影套15Y的旋转,回到第二运送螺旋11Y上。并且,若通过第二运送螺旋11Y,Y显影剂输送到图示前端,则经没有图示的连通口,Y显影剂从第二剂收纳部14Y回到第一剂收纳部9Y。
调色剂浓度传感器10Y对Y显影剂的透磁率的检测结果作为电压信号送向没有图示的控制部。Y显影剂的透磁率表示与Y显影剂的Y调色剂浓度相关,因此,调色剂浓度传感器10Y输出与Y调色剂浓度相对应的值的电压。
上述控制部包括RAM,其中储存作为来自调色剂浓度传感器10Y的输出电压的目标值的Y用Vtref,作为来自搭载在其它显影装置7的各调色剂浓度传感器的输出电压的目标值的C用Vtref,M用Vtref,K用Vtref的数据。关于显影装置7Y,比较来自调色剂浓度传感器10Y的输出电压值和Y用Vtref,仅仅以与比较结果相对应的时间驱动后述的Y用的调色剂补给装置。通过该驱动,对于伴随显影消耗Y调色剂使得Y调色剂浓度降低的Y显影剂,在第一剂收纳部9Y供给适量的Y调色剂。因此,第二剂收纳部14Y内的Y调色剂浓度维持在所定范围内。其它色用的图像形成单元1C、1M、1K内的显影剂也实施同样的调色剂供给控制。
形成在感光体3Y上的Y调色剂像中间转印在中间转印带81上。又,经中间转印工序后残留在感光体表面的调色剂由鼓清洁装置4Y除去,这样施以清洁处理的感光体表面由没有图示的消电装置消电。通过该消电,感光体3Y表面被初始化,备做下次形成图像。
在图2中,其它色的图像形成单元1C、1M、1K也同样在感光体3C、3M、3K上形成C调色剂像、M调色剂像、K调色剂像,中间转印在中间转印带81上。
在本实施形态中使用的没有图示的温度传感器设置在显影装置7Y内或图像形成装置主体内的显影装置7Y附近,即,设置在成为与显影装置内温度相关高的检测温度的位置,其它色用的图像形成单元1C、1M、1K也成为同样构成。
鼓清洁装置4Y包括作为清洁部件的清洁刮板41Y。该清洁刮板41Y相对感光体表面移动方向以逆向方式支承。又,鼓清洁装置4Y还设有没有图示的废调色剂回收线圈,其用于将通过清洁刮板41Y刮取回收的转印残留调色剂输送到没有图示的废调色剂瓶。
在本实施形态中,在清洁刮板41Y的感光体表面移动方向下游侧,充电装置5Y的感光体表面移动方向上游侧,配置润滑剂涂布装置。润滑剂涂布装置包括作为润滑剂供给部件的刷辊42Y,与刷辊42Y相接设置的由硬脂酸锌构成的固形润滑剂(没有图示),用于使得固形润滑剂与刷辊42Y压接的加压弹簧。
刷辊42Y也与感光体3Y表面相接,朝着图示顺时钟方向驱动旋转。刷辊42Y系将刷卷绕在金属轴上呈辊状,在其刷部分从固形润滑剂刮取润滑剂,将所刮取的粉末状的润滑剂涂布在感光体表面。在本实施形态中使用的润滑剂设为硬脂酸锌,但并不局限于此。
又,润滑剂涂布装置如图1所示,沿着感光体表面移动方向,在刷辊42Y的相接部分的下游侧,设有与感光体3Y表面相接的润滑剂均一刮板43Y。该润滑剂均一刮板43Y由聚氨酯橡胶形成,其支承方式为逆向方式。
图4是调色剂补给装置130的放大构成图。作为调色剂容器的调色剂瓶19包括收纳调色剂的瓶部191,以及与瓶部191的头部嵌合、可回转地保持瓶部191的盖部192。若调色剂瓶19安装到打印机主体,则与该安装动作连动,喷嘴142插入盖部192的孔部192b。这时,作为调色剂瓶19的开闭部件的口旋塞部件193在夹入喷嘴142和爪部件145的状态下,开放调色剂排出口192a(粉体排出口)。由此,设在喷嘴142的调色剂接受口(粉体接受口)和调色剂排出口192a连通。
调色剂瓶19的瓶部191形成为大致呈圆筒状的形状,在其内周面设有螺旋状的突起191a(若从外周面侧看,成为螺旋状槽)。若瓶部191由设在装置主体的没有图示的调色剂瓶驱动部驱动朝着图示箭头方向回转,则螺旋状的突起191a向着盖部192内的空间送出收纳在瓶部191内的调色剂。由此,收纳在调色剂瓶19的瓶部191内的调色剂通过调色剂排出口192a输送到喷嘴142内。
另一方面,在喷嘴142的另一端,连接作为调色剂补给通道的管139的一端。管139由耐调色剂性优异的挠性材料构成,其另一端与调色剂补给装置130的作为调色剂供给手段的螺旋泵即莫诺泵131连接。作为管139的材料可以使用聚氨酯,腈,EPDM,硅酮等橡胶材料,或聚乙烯,尼龙等树脂材料。通过使用这种挠性管139,能增加调色剂补给路径的配置自由度,实现打印机的小型化。
莫诺泵131由吸引型一轴偏心螺旋泵构成,包括转子135,定子132,吸引口133,驱动轴134,以及电机136等。转子135,定子132,以及驱动轴134等收纳在没有图示的壳体内。定子132为由橡胶等弹性材料构成的阴螺纹状部件,在其内部形成双螺距的螺旋槽。转子135为由金属等刚性材料构成的外周面形成螺旋状槽的阳螺纹状部件,回转自如地嵌入到定子132内。转子135的一端通过驱动轴134与电机136连接。
莫诺泵131由电机136驱动使得定子132内的转子135朝着所定方向旋转,使得吸引口133产生吸引力(送出管139内的空气,使得管139内产生负压)。由此,调色剂瓶19内的调色剂和空气一起,通过管139吸引到吸引口133。吸引到吸引口133的调色剂被送入到定子132和转子135之间的间隙,沿着转子135的回转,送出到另一端侧,通过调色剂输送管138补给到显影装置7内。暂时收纳补给到显影装置7的调色剂的料斗可以设置在莫诺泵131和显影装置7之间。
在本实施形态中作为补给装置使用的莫诺泵131的截面图表示在图5。
莫诺泵131包括形成贯通孔106的定子132,配置在该贯通孔106被驱动回转的转子135,驱动该转子135旋转的驱动轴134,上述各部件收纳在壳体109中。贯通孔106成为二条螺旋状槽,另一方面,转子135是一条螺旋状杆,若将转子135配置在贯通孔106内,则形成空隙G。
若用驱动轴134驱动转子135旋转,则空隙G从图示右方向着左方移动。因此,在贯通孔106的入口开口120,即,莫诺泵131的调色剂吸入侧,产生吸引压力,位于T1位置的调色剂被送入到空隙G(T2)。这样,调色剂输送到左侧,从贯通孔106的出口开口121排出到T3位置,补给到显影装置7内。
下面,说明在本实施形态中使用的调色剂。
[结晶性聚酯的效果]
调色剂中的结晶性聚酯树脂具有结晶性,因而,显示在定影开始温度附近显示急剧的粘度降低的热熔融特性。即,在将要开始熔融温度前,因结晶性关系,耐热保存性良好,在开始熔融温度下,发生急剧的粘度降低(急速熔融性),进行定影,因此,能设计兼有良好的耐热保存性以及低温定影性的调色剂。又,关于脱模幅度(定影下限温度和热粘附发生温度之差)也显示良好的结果。
[圆形度及圆形度分布]
本实施形态的调色剂具有特定的形状和形状分布很重要,在平均圆形度不足0.95,成为过于偏离球形的不定形的形状的调色剂场合,不能得到令人满意的转印性及无尘埃的高画质图像。作为形状的测量方法,使含有粒子的悬浮液通过平板上的摄像部检测带,用CCD照相机对粒子图像进行光学检测,进行解析的光学检测带的方法很合适。
将与通过该方法得到的投影面积相等的相当圆的周长,用实际粒子的周长去除,其所得值作为平均圆形度,如在0.99~0.95的调色剂,则其可以有效地形成合适浓度再现性良好的高精细图像。关于该平均圆形度,确认在感光体及中间转印带的清洁刮板耐久评价中,需要设为0.99以下,在转印不良/尘埃评价中,需要设为0.95以上。更好的是,平均圆形度在0.99~0.96范围,且圆形度不到0.96的颗粒在10%以下。
又,平均圆形度为0.991以上场合,在采用刮板清洁等的系统中,会发生感光体及转印带等清洁不良,导致产生图像污脏。例如,在图像面积率低的显影、转印时,转印残余调色剂少,没有发生清洁不良问题,但在照相图像等图像面积率大场合,或由于送纸不良等原因,未转印的用于形成图像的调色剂作为转印残余调色剂发生于感光体上,若其蓄积,则会发生图像基底污染。又,污染使感光体接触带电的充电辊等,导致无法发挥本来的充电能力。
其值可以由流动式粒子像分析装置FPIA-2000(东亚医用电子株式会社制)作为平均圆形度检测。作为具体测定方法,将表面活性剂作为分散剂,较好的是,将烷基苯磺酸盐0.1~0.5ml加入预先在容器中除去了固形杂质的水100~150ml中,再添加约0.1~0.5g的测定试样。对分散了试样的悬浮液用超声波分散器进行约1~3分钟的分散处理,将分散液浓度作成3000~10000个/μl,由上述装置测得调色剂的形状及分布。
[Dv/Dn(体积平均粒径/个数平均粒径之比)]
较好的是,调色剂的体积平均粒径Dv为4~8μm。确认为了使得细线再现性良好,需要8μm以下,在感光体及中间转印带的清洁刮板耐久评价以及图像连续印刷时的载体带电能力下降评价(失效评价)中,需要设为4μm以上。较好的是,体积平均粒径Dv和个数平均粒径Dn之比(Dv/Dn)为1.00~1.25范围。通过使用干式调色剂,耐热保存性、低温定影性、耐热粘附性哪个都优异,尤其在用于彩色复印机等场合,图像光泽性优异,在双组分显影剂中,即使长期进行调色剂消耗/补充动作,其显影剂中的调色剂的粒径变动也很少,即使在显影装置7的长期搅拌中,也可以获得良好、稳定的显影性。
又,在用于单组分显影剂时,即使进行调色剂消耗/补充动作,调色剂的粒径变动也很少,而且,无调色剂在显影辊上结膜,不会发生调色剂熔融在用于减薄调色剂层的刮板等部件上,即使长期使用(搅拌)显影装置7,仍能获得良好、稳定的显影性及图像。
通常认为,调色剂的粒径越小,越是有利于以高分辨率获得高画质的图像,然而,反之,对转印性及清洁性不利。又,当体积平均粒径小于本实施形态范围时,使用双组分显影剂,在显影装置7的长期搅拌中,载体的表面熔融粘附调色剂,导致载体的带电能力下降;或在用作单组分显影剂时,存在调色剂在显影辊上结膜,或调色剂易熔融在用于减薄调色剂层的刮板等部件上。
又,上述现象即使在微粉的含有率比本实施形态范围多的调色剂中也同样发生。
相反,当调色剂粒径比本实施形态范围大时,难以得到高分辨率的高画质的图像,而且,当显影剂中的调色剂进行消耗/补充动作时,大多调色剂的粒径变动大。又,体积平均粒径/个数平均粒径比1.25大场合也同样。
又,体积平均粒径/个数平均粒径比1.05小场合,从调色剂变动稳定化、带电量均一化角度看很合适,但是,有时不能使得调色剂充分带电,或使得清洁性恶化。
[改性聚酯树脂]
作为改性聚酯树脂(i),可以列举由异氰酸酯基或环氧基等改性的聚酯预聚物。其与具有活性氢基的化合物(胺类等)发生伸长反应,带来提高脱模幅度(定影下限温度和热粘附发生温度之差)的效果。
作为改性聚酯树脂(i)的合成方法,通过使得以往公知的异氰酸酯化剂或环氧化剂等与作为基体的聚酯树脂反应,能容易地合成。作为异氰酸酯化剂,可以举出脂肪族聚异氰酸酯(二异氰酸四亚甲基酯,二异氰酸六亚甲基酯,2,6-二异氰酸酯等);脂环族聚异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯,环己基甲基二异氰酸酯等);芳香族二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯,二苯基甲基二异氰酸酯等);芳香脂肪族二异氰酸酯(α,α,α’,α’-四甲基二甲苯二异氰酸酯等);三聚异氰酸酯类;上述聚异氰酸酯用苯酚衍生物、肟、己内酰胺嵌段形成的嵌段聚异氰酸酯等。这些化合物可单独使用,也可二种以上并用。作为环氧化剂,可以列举表氯醇等作为其代表例。
关于异氰酸酯化剂的比例,作为异氰酸酯基(NCO)和作为基体的聚酯的羟基(OH)的当量比(NCO)/(OH),通常为5/1~1/1,较好的是,4/1~1.2/1,更好的是,2.5/1~1.5/1。如(NCO)/(OH)超过5,则低温定影性恶化。如(NCO)的摩尔比不到1,则改性聚酯中的脲含量较低,耐热粘附性恶化。该改性聚酯中的异氰酸酯化剂的含量通常在0.5-40重量%,较好的是,1-30重量%,更好的是2-20重量%。如其含量不到0.5重量%,则耐热粘附性恶化,同时,耐热保存性和低温定影性难以两立。当其含量超过40重量%,则低温定影性恶化。
又,该改性聚酯树脂中每一分子所含有的异氰酸酯基通常在一个以上,较好的是,平均为1.5~3个,更好的是,平均为1.8~2.5个。如每一分子所含有的异氰酸酯基不到一个,则伸长反应后的脲改性聚酯的分子量较低,耐热粘附性能恶化。
作为胺类,可以举出二胺化合物,三价以上的多元胺化合物,氨基醇化合物,氨基硫醇化合物,氨基酸化合物,及上述化合物的氨基嵌段(block)形成的嵌段化合物等。
作为二胺化合物,可以举出芳香族二胺(苯二胺,二乙基甲苯二胺,4,4’-二氨基二苯甲烷等);脂环族二胺(4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二己基甲烷等,二胺基环己烷,异佛尔酮二胺等);及脂肪族二胺(乙二胺,四亚甲基二胺,环亚甲基二胺等)。作为三价以上的聚胺化合物,可以举出二乙三胺,三乙基四胺等。
作为氨基醇化合物,可以举出乙醇胺、羟乙基苯胺等。作为氨基甲醇化合物,可以举出氨基乙硫醇,氨基丙硫醇等。作为氨基酸化合物,可以举出氨基丙氨酸、氨基正己酸等。作为上述化合物的氨基嵌段形成的嵌段化合物,可以举出由上述胺类和酮类(丙酮,甲基乙基酮,甲基异丁酮等)得到的酮胺化合物、恶唑啉(oxazolidine)化合物等。这些胺类中,较好的是二胺化合物以及二胺化合物和少量聚胺化合物混合的混合物。又,作为交联剂,伸长剂,可以使用胺类。
再有,根据需要可以使用伸长停止剂调整脲改性聚酯的分子量。作为伸长停止剂,可以举出一元胺(二胺,四胺,丁胺,十二胺等),以及将上述一元胺嵌段形成的嵌段物(酮亚胺化合物)等。
关于胺类的比例,作为改性聚酯树脂中的异氰酸酯基(NCO)和胺类中的氨基(NHx)的当量比(NCO)/(NHx)比值通常在1/2~2/1,较好的是1.5/1~1/1.5,更好的是,1.2/1~1/1.2。如(NCO)/(NHx)比值超过2,或是不到1/2,则伸长反应后的脲改性聚酯的分子量低下,耐热粘附性恶化。在本实施形态中,在脲改性聚酯中,也可与脲键一起含有脲烷键。脲键含量和脲烷键含量的摩尔比通常在100/0~10/90,较好的是在80/20~20/80,更好的是在60/40~30/70。如脲键的摩尔比不到10%,则耐热粘附性恶化。
本实施形态中的伸长反应后的脲改性聚酯由例如单步法或预聚物法制备。脲改性聚酯的重均分子量通常在一万以上,较好的是2万~1000万,更好的是3万~100万。若不足一万,则耐热粘附性恶化。脲改性聚酯的数均分子量在后述的使用未改性聚酯场合,不作特别限定,可以是易得到上述重均分子量的数均分子量。单独场合,数均分子量通常为20000以下,较好的是1000~10000,更好的是2000~8000。若超过20000,当低温定影性恶化,以及用于彩色装置场合光泽性恶化。
[未改性聚酯]
在本实施形态中,不仅上述脲改性聚酯,而且,与其同时还可以含有未改性聚酯树脂(ii),作为调色剂粘结剂成分。通过并用未改性聚酯树脂(ii),提高低温定影性及用于彩色装置时的光泽性,比单独使用场合好。上述(i)和(ii)至少一部分相溶,有利于低温定影性和耐热粘附性。因此,较好的是,上述改性聚酯(i)的聚酯成分和未改性聚酯(ii)的组成类似。
未改性聚酯树脂(ii)的峰值分子量通常为1000~30000,较好的是1500~10000,更好的是2000~8000。若不满1000,耐热保存性差,若超过10000,低温定影性恶化。未改性聚酯(ii)的重均分子量较好的是2000~9000,玻化温度Tg较好的是4~80℃。
未改性聚酯树脂(ii)的羟基值优选为5以上,较好的是10~120,更好的是20~80。不足5时,无法同时得到耐热保存性和低温定影性。未改性聚酯树脂(ii)的酸值通常为1~30,优选5~20。通过使其具有酸值,具有易成为负带电性的倾向。又,酸值及羟基值分别超过各自范围者在高温高湿环境下、低温低湿环境下,易受环境影响,易引起图像劣化。
[结晶性聚酯]
结晶性聚酯(iii)是至少具有熔点的聚酯。
作为上述结晶性聚酯(iii),较好的是,使用乙醇成分和酸成分合成的具有用下式(1)表示的反复结构单位的结晶性聚酯树脂,所述乙醇成分特别含有碳原子数为2-6的二醇化合物、或者特别含有1,4-丁烷醇、1,6-己烷醇、以及上述醇的洐生物的至少一种,所述酸成分含有马来酸、福马酸、琥珀酸、以及上述酸的洐生物的至少一种。
(式中,R1,R2为烃基,其碳原子数为1-20。又,n为自然数)
又,作为控制结晶性聚酯树脂的结晶性及软化点的方法,可以列举以下方法:在聚酯合成时,在醇成分中追加丙三醇等三元以上的多元醇,以及在酸成分中追加三苯六甲酸等三元以上的多元碳酸,进行缩聚的非线状聚酯等。
结晶性聚酯的分子结构能通过固体NMR等确认。关于分子量,从上述分子量分布陡、低分子量者低温定影性优异角度进行研究。其结果,发现在o-二氯代苯的可溶性成分的GPC的分子量分布中,较好的是,用横轴表示log(M)、纵轴表示重量%的分子量分布图的峰值位置处于3.5~4.0范围,峰值的半值宽为1.5以下,重均分子量Mw为1000-6500,数均分子量Mn为500~2000,Mw/Mn为2~5。关于熔融温度以及F1/2温度,在耐热保存性不恶化范围,希望低,发现较好的是,处于50~130℃范围。
熔融温度以及F1/2温度为50℃以下场合,耐热保存性恶化,在显影装置内部温度下易发生结块,130℃以上场合,定影下限温度变高,因此,不能得到低温定影性。
上述结晶性聚酯树脂的DSC(differentialscanningcalorimetry,差示扫描量热仪)吸热峰值温度为50~150℃。
调色剂中的结晶性聚酯树脂的分散粒径较好的是,长轴径为0.2~3.0μm。
结晶性聚酯的酸值从与纸和树脂的亲和性角度考虑,为了实现作为目的的低温定影性,优选8mgKOH/g以上,更好的是20mgKOH/g以上,另一方面,为了提高热粘附性,优选45mgKOH/g以下。进而,关于结晶性高分子的羟基值,为了实现所定的低温定影性,且实现良好的带电特性,优选0~50mgKOH/g,更好的是5~50mgKOH/g。
在基于本实施形态的调色剂中,为了显现低温定影性,调色剂中的上述(i)、(ii)、(iii)的重量比通常(i)/(ii)+(iii)为5/95~25/75,较好的是10/90~25/75,更好的是12/88~25/75,特别好的是12/88~22/78,并且,(ii)和(iii)的重量比为99/1~50/50,较好的是95/5~60/40,更好的是90/10~65/35。若脱离上述范围,则耐粘附性恶化,同时,在耐热保存性和低温定影性两立方面不利。
在本实施形态中,调色剂粘结剂的玻化温度Tg通常40~70℃,较好的是40~65℃。不足40℃时,调色剂的耐热保存性恶化,若超过70℃,则低温定影性不充分。
由于脲改性聚酯树脂的共存,在本实施形态的图像形成用调色剂中,与公知的聚酯系调色剂相比,即使玻化温度低也显示耐热保存性良好的倾向。
作为调色剂粘结剂的储存弹性率,在测定频率20Hz下成为10000dyne/cm2的温度TG’通常为100℃以上,较好的是110~200℃。不足100℃时,耐热粘附性恶化。
作为调色剂粘结剂的粘性,在测定频率20Hz下成为1000泊的温度Tη通常为180℃以下,较好的是90~160℃。若超过180℃,低温定影性恶化。
即,从低温定影性和耐热粘附性两立角度看,较好的是TG’比Tη高。换句话说,较好的是,TG’和Tη的差(TG’-Tη)为0℃以上。更好的是10℃以上,特别好的是,20℃以上。对差的上限不作特别限定。又,从耐热保存性和低温定影性两立角度看,较好的是Tη和Tg的差为0~100℃。更好的是10~90℃,特别好的是,20~80℃。
在上述调色剂中含有的聚酯树脂的THF可溶性成分的分子量分布中,较好的是,分子量峰值处于1000-30000,分子量30000以上成分为1-80重量%,且数均分子量为2000~15000。又,在上述调色剂中含有的聚酯树脂的THF可溶性成分的分子量分布中,较好的是,分子量1000以下成分为0.1-5重量%。又,较好的是,在上述调色剂中含有的聚酯树脂的THF不溶性成分为1~15重量%。
[着色剂]
作为着色剂,可以使用所有公知的染料及颜料,例如,可以使用碳黑、尼格洛辛系染料、铁黑、纳夫妥黄S、汉撒黄(10G,5G,G)、镉黄、黄色氧化铁、黄土、黄铅、钛黄、聚偶氮黄、油黄、汉撒黄(GR,A,RN,R)、油漆黄L、联苯氨黄(G,GR)、永久黄(NCG)、乌尔康坚牢黄(5G,R)、塔特拉津黄色淀、喹啉黄色淀、蒽烯黄BGL、异吲哚满-1-酮黄、氧化铁红、铅丹、铅朱、镉红、镉汞红、锑朱、永久红4R、帕拉红、火红(firered)、对氯邻硝基苯胺红、立索尔坚牢猩红G、艳坚牢猩红、艳胭脂红BS、永久红(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、坚牢猩红VD、乌尔康坚牢玉红、艳猩红G,立索尔玉红GX、永久红F5R、艳胭脂红6B、颜料猩红3B、枣红5B、甲苯胺褐红、永久枣红F2K、赫里奥枣红BL、枣红10B、邦褐红、邦褐红媒介、曙红色淀、若丹明B色淀、若丹明Y色淀、茜素色淀、蒂奥英迪戈红B、蒂奥英迪戈何红、油红、喹吖酮红、吡唑啉酮红、偶氮红、铬朱砂、联苯氨橙、帕丽诺(perynone)橙、油橙、钴蓝、天蓝蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、无金属酞菁蓝、酞菁蓝、坚牢天蓝蓝、阴丹士林蓝(RS、BC)、靛蓝、群青、绀青、蒽醌蓝、坚牢紫、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二噁烷紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、氧化铬、微利迪安染料、祖母绿、颜料绿B、纳夫妥绿B、纯金、酸性绿色淀、孔雀绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、氧化钛、锌白、锌钡白及其混合物。着色剂的含有量通常相对调色剂为1~15重量%,较好的是,3~10重量%。
在本实施形态中使用的着色剂也可用作与树脂复合化的母体色粒。
作为母体色粒的制造或与母体色粒同时混练的粘结剂树脂,除了先前举出的改性、未改性的聚酯树脂之外,还可以使用如聚苯乙烯,聚对氯苯乙烯,聚乙烯基甲苯等的苯乙烯及其取代的聚合物;如苯乙烯-对氯苯乙烯共聚物,苯乙烯-丙烯共聚物,苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物,苯乙烯-乙烯基萘共聚物,苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物,苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物,苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物,苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物,苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物,苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物,苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物,苯乙烯-α-氯甲基丙烯酸甲酯共聚物,苯乙烯-丙烯腈共聚物,苯乙烯-乙烯基甲基酮共聚物,苯乙烯-丁二烯共聚物,苯乙烯-异戊二烯共聚物,苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物,苯乙烯-马来酸共聚物,苯乙烯-马来酸酯共聚物等的苯乙烯系共聚物;如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯,聚酯、环氧树脂、环氧多元醇树脂,聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸酯,松香、改性松香、萜烯树脂、脂肪族或脂环族烃树脂、芳香族系石油树脂、氯化链烷烃、链烷烃蜡等,上述树脂既可以单独使用,也可以组合使用。
本母体色粒系施加高剪切力于母体色粒用的树脂及着色剂,进行混合、混练得到母体色粒。此时,为提高着色剂和树脂的相互作用,可以使用有机溶剂。又,所谓清洗法的含有着色剂的水的水性浆料与树脂、有机溶剂一起混合、混练,使着色剂移至树脂侧,除去水份的和有机溶剂成分的方法也可直接使用着色剂的湿饼,因此,不必干燥,优选使用。混合、混练时,较好的是使用三辊磨等的高剪切力分散装置。
[脱模剂]
又,与调色剂粘结剂、着色剂一起还可以含有蜡。作为本实施形态的蜡,可以使用公知的蜡,例如,可以列举:聚烯烃蜡(聚乙烯蜡,聚丙烯蜡等),长链烃(烯烃蜡,SAZOL蜡等),含有羰基的蜡等。其中较好的是含羰基的蜡。
作为含有羰基的蜡,可以举出:聚链烷(烃)酸酯(如巴西棕榈蜡、褐煤蜡、三羟甲基丙烷三山俞酸(二十二碳烷酸)酯、季戊四醇四山俞酸酯、季戊四醇二乙酸二山俞酸酯、甘油三山俞酸酯、1,18-十八烷二醇硬脂酸酯等);聚烷醇酯(三苯六甲酸三硬脂酸酯、马来酸二硬脂酸酯等);聚烷链(烃)酸酰胺(乙烯二胺二山俞酸酰胺等);聚烷基酰胺(三苯六甲酸三硬脂酸酰胺等);及二烷基酮(二硬脂酸酮等)。这些含有羰基的蜡中,较好的是聚烷基酸酯。
本实施形态的蜡的熔点通常在40-160℃,较好的是在50-120℃,更好的是在60-90℃。如所述熔点不到40℃的蜡,则给予耐热保存性以不利影响;如所述熔点超过160℃的蜡,则容易导致低温定影时的低温粘附。
又,蜡的熔融粘度是在高于熔点20℃的温度下的测定值,以5-1000cps为宜,更好的是10-100cps。超过1000cps的蜡其耐热粘附性、低温定影性难以提高。调色剂中的蜡含量通常为0-40重量%,较好的是3-30重量%。
[带电控制剂]
视需要,本实施形态的调色剂也可含有带电控制剂。作为带电控制剂可以使用已知的全部带电控制剂,例如,可以使用尼格若辛系染料、三苯甲烷系染料、含铬的金属络合物染料、钼酸熬合染料、若丹明系染料、烷氧基系胺、季胺盐(包括氟改性季胺盐),烷基酰胺、磷的单体及化合物、钨的单体及化合物、氟系活性剂、水杨酸金属盐、及水杨酸衍生物的金属盐。
具体地说,可以举出:如尼格若辛系染料的BONTRON03、季胺盐的BONTRONP-51、含金属偶氮染料的BONTRONS-34、羟萘酸系金属配位染料的E-82、水杨酸系系金属配位染料的E-84、苯酚类缩合物的E-89(以上为东方化学工业公司制);如季胺盐钼配位染料的TP-302、TP-415(以上为保土谷化学工业公司制);如季胺盐的COPYCHARGEPSYVP-2038、三苯甲烷衍生物的COPY蓝PR、季胺盐的COPYCHARGENEGVP-2036、COPYCHARGENXVP434、(以上为Hoechst公司制);LRA-901、硼配位物的LR-147(日本Carlit公司制);铜酞菁、二萘嵌苯、2,3-喹吖酮、偶氮系颜料、及其他含有磺酸基、羧基、季胺盐等官能团的高分子系化合物。
在本实施形态中,带电控制剂的使用量可取决于粘结剂树脂的种类、视需要有无使用添加剂、包括分散方法的调色剂制造方法而定,不能一概而定。但较好的是,上述带电控制剂的使用量对于100重量份的粘结剂树脂,在0.1-10重量份的范围,更好的是,在0.2-5重量份的范围。如其使用量超过10重量份,则调色剂的带电性过大,主带电控制剂的效果降低,与显影辊之间的静电吸引力增大,显影剂的流动性降低,导致图象浓度低下。上述带电控制剂、脱模剂也可和母体色粒、树脂一起熔融混练后溶解、分散;当然也可在直接溶解、分散时加在有机溶剂中;也可在调色剂表面形成调色剂粒子之后固定化。
[树脂微粒]
在本实施形态中所使用的树脂微粒只要是可形成水性分散体的树脂,则可以使用任何树脂,上述树脂既可以使用热塑性树脂,也可以使用热固性树脂,例如,可以列举乙烯类树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、硅系树脂、苯酚树脂、蜜胺树脂、尿醛树脂、苯胺树脂、离子键聚合物树脂、聚碳酸酯树脂等。作为树脂微粒也可并用上述树脂的二种或二种以上。其中,从容易获得微粒球状树脂颗粒的水性分散体角度考虑,较好的是,使用由乙烯类树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂及其混合树脂组成的树脂。
作为乙烯类树脂,可以举出乙烯类单体的单独聚合物或共聚物,例如,可以举出苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物,苯乙烯-丁二烯共聚物,(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯共聚物,苯乙烯-丙烯腈共聚物,苯乙烯-马来酸酐共聚物,苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物等。
上述树脂微粒的体积平均粒径较好的是5-500nm。
[外添加剂]
作为用于辅助本实施形态得到的调色剂(着色粒子)的流动性、显影性、带电性的外添加剂,较好的是,可以使用无机微粒。在本实施形态中,无机微粒的体积平均粒径为30nm以上,100nm以下。添加在该调色剂的无机微粒的添加量优选1.0-3.0份。作为无机微粒的具体例,可以举出,例如二氧化硅,氧化铝,氧化二钛,钛酸钡,钛酸镁,钛酸钙,钛酸锶,氧化锌,氧化锡,硅砂,粘土,云母,硅灰石,硅藻土,氧化铬,氧化铈,氧化铁红,三氧化锑,氧化镁,氧化锆,硫酸钡,碳酸钡,碳酸钙,碳化硅,氮化硅等。
此外,高分子系微粒可以列举例如由无皂乳化聚合、悬浮聚合、分散聚合法所制得的聚苯乙烯、甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯共聚物,及聚硅氧烷、苯并鸟粪胺、聚酰胺等的缩聚类、由热固化性树脂形成的聚合物微粒。
这种流动化剂进行表面处理,提高疏水性,即使在高湿度下也可防止流动特性及带电特性的恶化。例如,硅烷偶合剂、硅烷基化剂、具有氟化烷基的硅烷偶合剂、有机酞酸酯系偶合剂、铝系偶合剂、硅油、改性硅油等,可以作为较好的表面处理剂。
作为用于除去残存在感光体及一次转印介质上的转印后显影剂的清洁性提高剂,可以举出,例如,硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸等的脂肪酸金属盐;如聚甲基丙烯酸甲酯微粒、聚苯乙烯微粒等的无皂乳化聚合法等制得的聚合物微粒等。聚合物微粒的粒度分布较窄,其体积平均粒径较好的是在0.01-1μm。作为外添加在调色剂的脂肪酸金属盐的例,除了上述列举之外,还可以列举硬脂酸钡,硬脂酸铅,硬脂酸铁,硬脂酸镍,硬脂酸钴,硬脂酸铜,硬脂酸锶,硬脂酸钾,硬脂酸镉,硬脂酸镁,硬脂酸锌,油酸锌,油酸镁,油酸铁,油酸钴,油酸铜,油酸铅,油酸锰,棕榈酸锌,棕榈酸钴,棕榈酸铅,棕榈酸镁,棕榈酸铝,棕榈酸钾,辛酸铅,癸酸铅,亚麻酸锌,亚麻酸钴,亚麻酸钾,蓖麻酸锌,蓖麻酸镉及它们的混合物,但并不限定于此。也可以把这些混合起来使用。
[制造方法]
调色剂粘结剂可按下述方法等制得。将多元醇(1)和多价羧酸(2)在存在有如四丁氧基酞酸酯、二丁基锡氧化物等已知酯化催化剂时,加热至150-280℃,视需要,边减压,边蒸馏除去生成水,得到具有羟基的聚酯。
其次,在40~140℃,使聚异氰酸酯(3)与之反应,得到具有异氰酸酯基的预聚物(A)。再在(A)中使胺类(B)在0~140℃反应,得到脲键改性的聚酯。使异氰酸酯(3)反应时及使(A)和(B)反应时,也可根据需要添加溶剂。
作为可使用的溶剂,可以举出芳香族溶剂(甲苯、二甲苯等),酮类(丙酮,甲乙酮,甲基异丁酮等);酯类(乙酸乙酯等);酰胺类(二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺等);基醚类(四氢呋喃等)等对于异氰酸酯(3)为惰性的化合物。在同时使用未经改性的聚酯(ii)时,由如同具有羟基的聚酯的同样的方法制造(ii),将其在前述(i)的反应完毕后的溶液中溶解、混合。
本实施形态的干式调色剂可由下述方法制造,当然,其制造方法并不限于这些。
[水系介质中的调色剂的制造方法]
作为本实施形态中所使用的水系介质,既可以是单独的水,也可以并用可与水混合的溶剂。作为上述可混合的溶剂,可以举出醇(甲醇,异丙醇,乙二醇等),二甲基甲酰胺,四氢呋喃,溶纤素类(甲基溶纤素等),低级酮类(丙酮,甲乙酮等)等。
调色剂粒子既可以由在水系介质中使具有异氰酸酯基的预聚物(A)作成的分散体与(B)反应而形成,也可以使用预先制造的脲改性聚酯(i)。作为在水系介质中由脲改性聚酯(i)和预聚物(A)作成的分散体稳定形成的方法,可以举出在水系介质中添加由脲改性的聚酯(i)和预聚物(A)作成的调色剂原料的组合物,由剪切力实施分散的方法等。
在水系介质中形成分散体时,也可混合预聚物(A)和作为其他调色剂组合物(以下,称为调色剂原料)的着色剂、着色剂母体色粒、脱模剂、带电控制剂、未改性的聚酯树脂等,最好在预先混合调色剂原料之后,再在水系介质中添加其混合物,进行分散。在本实施形态中,着色剂、脱模剂、及带电控制剂等其他调色剂原料并不一定必须在水系介质中形成粒子时混合,也可在粒子形成后添加。例如,也可以在形成不含着色剂的粒子之后,由已知的着色方法添加着色剂。
作为分散的方法并无特别的限制,可以使用低速剪切式、高速剪切式、摩擦式、高压注射式、超声波等已知分散设备。为将分散体的粒径作成2~20μm,较好的是使用高速剪切式分散机。在使用高速剪切式分散机时,转速并无特别的限制,但通常在1000~30000rpm,较好的是在5000~20000rpm。分散时间也没有特别的限制,在批量式的场合通常为0.1~5分钟。分散时的温度通常为0~150℃(加压下),较好的是40~98℃。从脲改性聚酯(i)和预聚物(A)作成的分散体的粘度低容易分散考虑,以高温为宜。
对于含有脲改性聚酯(i)和预聚物(A)的调色剂组合物100重量份的水系介质的使用量,通常为50~2000重量份,较好的是100~1000重量份。如所述水系介质使用量不到50重量份,则调色剂组合物的分散状态恶化,得不到所定粒径的调色剂粒子。如所述水系介质使用量超过20000重量份,则不经济。另外,视需要,也可使用分散剂。从粒度分布陡峭,同时分散稳定角度考虑,使用分散剂较好。
从预聚物(A)合成脲改性聚酯的工序既可以在水系介质中分散调色剂组成成分之前添加胺类(B),使其反应,也可在水系介质中分散后,添加胺类(B),从粒子界面发生反应。此时,可在所制造的调色剂表面优先生成脲改性的聚酯,在粒子内部形成浓度梯度。
作为使分散调色剂组合物的油相乳化、分散于含水液体中的分散剂,可以举出如烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、磷酸酯等的阴离子表面活性剂;如烷基铵盐,氨基醇脂肪酸衍生物,聚胺脂肪酸衍生物、咪唑啉等的铵盐型及烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄铵盐、吡啶(pyridinium)盐、烷基异喹啉(quinolinium)盐、苄乙胺等的季铵盐型的阳离子表面活性剂;脂肪酸酰胺衍生物、多价醇衍生物等的非离子型表面活性剂;如丙氨酸、十二(氨基乙基)甘氨酸、二(辛基氨基乙基)甘氨酸及N-烷基-N,N二甲基铵甜菜碱等的两性表面活性剂。
又,通过使用具有氟化烷基的表面活性剂,可以用非常少的量获得效果。优选使用的具有氟化烷基的表面活性剂可以举出:碳原子数2~10的氟化烷基羧酸及其金属盐,过氟辛基磺酰谷氨酸二钠,3-[ω-氟化烷基(C6-C11)氧]-1-烷基(C3-C4)磺酸钠,3-[ω-氟化烷醇基(C6-C8)-N-乙基氨基]-1-丙烷磺酸钠,氟化烷基(C11-C20)羧酸及金属盐,过氟烷基羧酸(C7-C13)羧酸及金属盐,过氟辛烷基磺酸二乙醇酰胺,N-丙基-N-(2-羟乙基)过氟辛烷基磺酰胺,过氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲胺盐,过氟烷基(C6-C10)-N-乙基磺酰甘氨酸盐,一过氟烷基(C6-C16)-N-乙基磷酸酯等。
作为商品名,可以举出SURFLONS-111、S-112,S-113(旭硝子株式会社制),FRORARDFC-93、FC-95、FC-98、FC-129(住友3M公司制),UNIDYNEDS-101,DS-102(大金工业公司制),MEGAFACEF-110、F-120、F-113、F-191、F-812、F-833(大日本印墨公司制),ECTOPEF-102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(Tohchem产品公司制),FUTARGENTF-100、F105(Neos公司制)等。
又,作为阳离子表面活性剂,可以举出具有氟烷基的脂肪酸伯、仲或叔胺酸,过氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲胺盐等的脂肪酸季胺盐,苄烷铵盐,氯化苄甲乙氧铵,吡啶(pyridinium)盐,咪唑啉(imidazolinium)盐,商品名有SURFLONS-121(旭硝子株式会社制),FRORARDFC-135(住友3M公司制),UNIDYNEDS-202(大金工业公司制),MEGAFACEF-150、F-824(大日本印墨公司制),ECTOPEF-132(Tohchem产品公司制),FUTARGENTF-300(Neos公司制)等。
又,作为难溶于水的无机化合物分散剂,可以使用磷酸钙、碳酸钙、二氧化钛、硅胶、羟基磷灰石等。
也可由高分子系保护胶体使分散液滴稳定化。例如,可以使用: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、富马酸、马来酸、或马来酸酐等的酸类;或是含有羟基的(甲基)丙烯酸系单体,如丙烯酸-β-羟基乙酯、甲基丙烯-β-羟基乙酯、丙烯酸-β-羟基丙酯、甲基丙烯酸-β-羟基丙酯、丙烯酸-γ羟基乙酯、甲基丙烯酸-γ-羟基丙酯、-β-羟基乙酯、丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯、二乙二醇一丙烯酸酯、二乙二醇一甲基丙烯酸酯、丙三醇一丙烯酸乙酯、丙三醇一甲基丙烯酸乙酯、N-羟甲基-丙烯酸酰胺、N-羟甲基-甲基丙烯酸酰胺等;如乙烯醇或与乙烯醇的醚类,如乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基丙基醚等;如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等含有乙烯醇和羧基的化合物的酯类;如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺或其羟甲基化合物;如氯丙烯酸、氯甲基丙烯酸等的酸氯化物类;如乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、乙抱亚胺等的具有氮原子、或其杂环的均聚物或共聚物;如聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷烷基胺、聚环氧丙烷烷基胺、聚环氧乙烷烷基酰胺、聚环氧丙烷烷基酰胺、聚环氧乙烷壬基苯基醚、聚环氧乙烷月桂基苯基醚、聚环氧乙烷硬脂酸苯基酯、聚环氧乙烷壬基苯基酯等的聚环氧乙烷系化合物;如甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等的纤维素类等。
作为分散稳定剂使用磷酸钙盐等的、可溶解于酸、碱的场合,由盐酸等酸,在溶解磷酸钙盐之后,通过水洗等方法,从微粒去除磷酸钙盐。也可由其他发酵分解等方法去除。
使用分散剂时,也可使该分散剂残留于调色剂粒子表面,但从调色剂的电荷稳定性考虑,以在链增长及/或交联反应之后清洗去除为宜。
再有,为降低调色剂组合物的粘度,脲改性的聚酯及预聚物(A)也可使用可溶性溶剂。使用溶剂对粒度分布的陡峭有利。该溶剂具有其沸点不到100℃的挥发性,对去除有利。
作为该溶剂可以使用,例如,甲苯、二甲苯、苯、四氯化碳、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯、氯甲醛、一氯苯、二氯亚乙基酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁酮等,可以单独使用,也可组合二种或二种以上使用。特别优选的是,使用甲苯、二甲苯等的芳香族系溶剂及二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳等的卤化烃。
溶剂对于预聚物(A)100份的使用量,通常在0~300份,较好的是在0~100份,更好的是在25~75份。使用溶剂时,在进行链增长及/或交联反应之后,在常压下或减压下加热去除。
使作为交联剂及/或链增长剂的胺类与可与活性氢反应的改性聚酯反应时,所述交联剂及/或链增长剂的反应时间根据预聚物(A)所具有的异氰酸酯基结构和胺类(B)的组合反应性而定,通常为10分钟~40小时,较好的是,2~24小时。反应温度通常为0~150℃,较好的是,40~98℃。另外,视需要,可使用公知的催化剂,例如,具体可列举月桂酸二丁酯、月桂酸二辛酯等。
为从所得到的乳化分散液中完全去除有机溶剂,可以采用将整个系统缓缓升温、完全蒸发去除液滴中的有机溶剂的方法。或者,将乳化分散液喷雾于干燥气氛中,完全去除液滴中的非水溶性有机溶剂,形成调色剂微粒,并可蒸发去除水系分散介质。作为喷雾乳化分散液的氛围气体,通常可以使用空气、氮气、碳酸气体、燃烧气体等加热的气体。特别是,可以使用加热至最高沸点溶剂的沸点以上的温度的各种气流。由喷雾干燥器、皮带干燥器、旋转窑炉的短时间的处理即可充分得到所希望的品质。乳化分散时的粒度分布广,在保持其粒度分布,进行清洗、干燥处理时,可以将其分级至所希望的粒度分布,进行粒度分布的整理。
在分级操作中,由旋风分离器、倾析器、离心分离器等取出微粒部分。当然,也可干燥后,作为粉体取出,然后进行分级操作。但从效率来说,以液体中进行分级为宜。得到的不需要的微粒或粗粒再返回至混练工序用于造粒。此时,微粒及粗粒可以是处于湿态。
使用的分散剂最好从得到的分散液中取出,但也可与上述分级操作同时进行。
将所得干燥后的调色剂粉体与脱模剂微粒、带电控制剂微粒、流动化剂微粒、着色剂微粒等异种粒子一起混合,通过给予混合粉体以机械性冲击力,使其表面固定、熔合,由此,可以防止异种粒子从所得复合体粒子表面脱落。
具体的方法有:通过高速回转的旋翼施于混合物以冲击力的方法,将混合物投入高速气流中,使之加速,使粒子相互之间或复合粒子撞击至适当的撞击板上的方法等。装置可使用改造了ONG磨机(HosokawaMicron公司制)、I式磨机(日本Pneumatic公司制),降低其粉碎空气压力的装置,混合系统(奈良机械制作所制)、KRYPTRON系统(川崎重工业公司制)、自动乳钵等。
[双组分用载体]
本实施形态的调色剂用于双组分系显影剂时,可与磁性载体混合使用,显影剂中载体和调色剂的含量比,较好的是,相对100重量份载体,调色剂1~10重量份。
作为磁性载体可以使用粒径为20~200μm左右的铁粉、铁氧体粉、磁铁矿粉、磁性树脂载体等以往公知的磁性载体。
又,作为被覆材料,可以举出氨基系树脂,例如,脲-甲醛树脂、三聚氰氨树脂、苯并鸟粪胺树脂、脲醛树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂等。
又,可以使用聚乙烯及聚偏乙烯系树脂,例如,丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈树脂、聚乙酸乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚苯乙烯树脂及苯乙烯-丙烯酸共聚树脂等的聚苯乙烯树脂;如聚氯乙烯等的卤化聚烯烃树脂;如聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚对苯二甲酸丁二醇酯等的聚酯树脂;如聚碳酸酯系树脂、聚乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚三氟乙烯树脂、聚六氟乙烯树脂、偏氟乙烯和丙烯酸单体的共聚物、偏氟乙烯和氟乙烯的共聚物、四氟乙烯和偏氟乙烯、非氟化单体的三元共聚物等的三元共聚物,及硅氧烷树脂等。
又,视需要,在被覆树脂中也可含有导电性粉末等。作为导电性粉末可以使用金属粉、碳黑、氧化钛、氧化锡、氧化锌等。较好的是,这些导电性粉末的平均粒径在1μm以下。如平均粒径大于1μm,则电阻的控制困难。
又,本实施形态的调色剂也可用作不使用载体的单组分系的磁性调色剂,或者非磁性调色剂。
图6说明调色剂的热特性测定。
为了减少消耗电力,使用低温定影化的调色剂。尤其,调色剂中的结晶性聚酯树脂具有结晶性,因此,显示热熔融特性,在定影开始温度附近,显示急剧的粘度低下。
即,在将要开始熔融温度前,因结晶性关系,耐热保存性良好,在开始熔融温度下,发生急剧的粘度降低(急速熔融性),进行定影,因此,能设计兼有良好的耐热保存性以及低温定影性的调色剂。
但是,将T1/2流出温度为110℃的低温定影调色剂加入MPC5001进行试验结果,硬脂酸锌的添加量为0.05重量%以下场合,调色剂固结在位于调色剂瓶和显影装置7之间的调色剂补给泵内部,有时发生泵破损。若设为0.05重量%以上,则确认具有调色剂固结防止效果。
因此,通过添加0.05重量%以上的硬脂酸锌,可以使用T1/2流出温度为110℃以下的低温定影调色剂,降低定影温度,能减少电力消耗。
<调色剂的热特性(流动试验特性)>
作为测定调色剂的热特性的流动试验器,有例如岛津制作所制的高架式流动试验器CFT500型。
使用该高架式流动试验器,测定条件设为如下所记,首先,使用加压成形器成形重量1.0g的试料,将该试料在升温速度:3.0℃/min,柱塞载荷:10kg/cm2条件下,从模具(die)口径:0.50mm、模具长度:10.0mm的喷嘴挤出,由此,测定流动试验器的柱塞下降量。
所述柱塞意味调色剂的热特性测定装置(流动试验器)的测定部,对于用加压成形器成形的调色剂试料,从上方下降,挤出调色剂。
该流动试验器的流动曲线成为如图6A及图6B所示数据,由此可以读取各温度。图中,Ta表示软化温度,Tfb表示流出开始温度,1/2法的熔融温度为T1/2温度。作为调色剂的流出开始温度Tfb,较好的是为70~150℃。
<测定条件>
载荷:10kg/cm2
升温速度:3.0℃/min
模具口径:0.50mm
模具长度:10.0mm
图7是相对莫诺泵131的驱动时间(换算为图像面积率为5%的印刷张数),绘制莫诺泵131的差压(吸引压力)的图线。
作为无机微粒的二氧化硅(也称为小粒径二氧化硅),使用以往的粒径22nm场合,在印刷30~40万张时刻,莫诺泵131的补给能力下降。与此相反,使得小粒径二氧化硅的粒径越大,补给能力不易下降,可以得到确认,当使用粒径35nm的小粒径二氧化硅时,即使印刷150万张以上还能维持充分的补给能力。
这样,通过增大作为外添加在调色剂中的无机微粒的二氧化硅的体积平均粒径,二氧化硅增加使得调色剂之间或调色剂和转子135不直接相接触的间隔效果,能抑制调色剂固结在莫诺泵131的定子132及转子135等。
图8是根据图7的数据,对于小粒径二氧化硅的粒径绘制莫诺泵131的寿命的图线。
若线性插补评价的粒径之间,则可知为了实现莫诺泵131的寿命目标150万张,可以使得小粒径二氧化硅的粒径为30nm以上。
又,若增大小粒径二氧化硅的体积平均粒径,调色剂难以固结在转子135等,另一方面,作为副作用,调色剂的流动性降低。若流动性降低,则调色剂在补给路径的管内堵塞而引起补给不良,或补给到显影装置7内的调色剂难以混入到显影剂中。若补给调色剂的分散性差,则在不能充分带电的状态下,调色剂汲取到显影套上,存在引起背景污脏或调色剂向机内飞散等问题。
表1表示评价因增大小粒径二氧化硅的粒径引起的副作用之一、调色剂补给装置130的管139因调色剂堵塞的管堵塞的结果。
表1
从表1可知,为了在动作保证环境下不发生管堵塞,可以使用100nm以下的小粒径二氧化硅(120nm过于勉强,为了使其具有余量,设为100nm)。
详细省略,关于补给调色剂的分散性也实施同样评价,得到确认,以100nm的小粒径二氧化硅,不存在背景污脏或调色剂飞散等问题。
图9是表示通过小粒径二氧化硅的粒径和玻化温度Tg的组合引起的莫诺泵131的差压推移的图线。
在图9中,作为调色剂母体的调色剂粘结剂,准备玻化温度Tg=50℃和Tg=60℃二种,各自分别添加体积平均粒径22nm和体积平均粒径35nm的小粒径二氧化硅,作成四种调色剂。并且,将各调色剂的莫诺泵131的差压推移图线化。
Tg=60℃场合,即使将小粒径二氧化硅的体积平均粒径从22nm变化到35nm,寿命只从150万张延长到200万张,延长了50万张。另一方面,Tg=50℃场合,通过将小粒径二氧化硅的体积平均粒径从22nm变化到35nm,寿命从40万张延长到170万张,延长了130万张。再有,Tg=50℃的母体能使得定影温度低10℃,因此,TEC值约下降100Wh,能实现节能化。
图10是表示相对小粒径二氧化硅的添加量的莫诺泵寿命和发生白点等异常图像(以下称为“鳉鱼图像”)的关系的图线。
在图10中,准备将小粒径二氧化硅的添加量按0份~4份配布的五种水准的调色剂。关于莫诺泵131寿命,是将能维持差压1.5kPa以上的驱动时间换算成印刷张数,若为150万张以上则OK。
又,使用事前印刷图像形成单元1的寿命张数使其劣化的、清洁刮板41,润滑剂,以及作为润滑剂涂布刷的刷辊42,新品的感光体3,以及充电辊6,对于全实心图像印刷2500张时的感光体上的“鳉鱼图像”发生程度进行分级评价。
越增加小粒径二氧化硅的添加量,增加扩展调色剂间的间隙的间隔效果,改善调色剂固结在莫诺泵131的转子135等。得到确认,为了使得莫诺泵131的寿命张数超过150万张,需要添加1.0份以上的小粒径二氧化硅。
又,越增加小粒径二氧化硅的添加量,成为“鳉鱼图像”发生原因的物质增加,因此“鳉鱼图像”恶化,但是,得到确认,只要小粒径二氧化硅的添加量为3.0份以下,用上述评价法,成为等级4(大致不发生)。
图11是说明感光体的清洁装置及润滑剂涂布装置的构成引起的“鳉鱼图像”发生程度的图。在图11中,第一方式是相当于本实施形态的实施例的方式。具体地说,图1的刷辊42设在清洁刮板41的感光体表面移动方向的下游侧,润滑剂均一刮板43设在刷辊42的感光体表面移动方向的下游侧。第二方式是作为比较例1的方式,系刷辊42设在清洁刮板41的感光体表面移动方向的上游侧的方式。第三方式是作为比较例2的方式,系不设置润滑剂涂布装置仅仅设置清洁刮板41的方式。各方式使用的清洁刮板41,刷辊42,以及润滑剂均一刮板43系事前通过印刷动作使其劣化直到到达寿命。
接着,对于全实心图像(solidimage)印刷2500张时的感光体上的“鳉鱼图像”发生程度进行分级评价。其结果,在第三方式中,由于没有设置润滑剂涂布装置,因此,相当于没有保护感光体表面的保护层,因而,易附着游离的添加剂,难以除去。确认全实心图像通纸张数超过500张后,发生“鳉鱼图像”成为等级1(存在发生)。在第二方式中,除去在转印工序残留的调色剂之前,涂布润滑剂,因此,难以在感光体表面均一形成润滑剂层。其结果,随着全实心图像通纸张数增加,逐渐发生“鳉鱼图像”,等级下降,易发生“鳉鱼图像”。
与此相反,在第一方式中,能抑制由刷辊42涂布在感光体表面的硬脂酸锌等的润滑剂被清洁刮板41从感光体表面除去。并且,通过润滑剂均一刮板43均一,能在感光体表面形成均一的润滑剂层。由此,因润滑剂层减少感光体表面和从调色剂游离的无机微粒之间产生的附着力,能由清洁刮板41容易地从感光体表面除去无机微粒。其结果,即使全实心图像通纸张数增加也不会降低发生“鳉鱼图像”的等级,难以发生“鳉鱼图像”。通常,添加剂附着在调色剂上。通过涂布润滑剂也能减少添加剂附着在感光体表面的附着力。又,通过将润滑剂在感光体表面涂布成层状,该润滑剂层具有保护感光体表面的功能。其结果,从调色剂游离的添加剂与润滑剂层相接触,由清洁刮板41清洁时易于除去。因此,即使外添加在调色剂的小粒径二氧化硅的量多,也能良好地从感光体表面除去小粒径二氧化硅,能抑制称为“鳉鱼图像”的白点图像发生。
图12是相对莫诺泵131的驱动时间(换算为图像面积率为5%的印刷张数),绘制莫诺泵131的差压(吸引压力)的图线。
如图12所示,没有添加脂肪酸金属盐场合,在印刷30~40万张时刻,莫诺泵131的补给能力下降。与此相反,添加脂肪酸金属盐场合,能够确认,即使印刷150万张以上还能维持充分的补给能力。
这样,通过外添加脂肪酸金属盐在调色剂中,增加使得调色剂之间或调色剂和转子135不直接相接触的间隔效果,能抑制调色剂固结在莫诺泵131的定子132及转子135等。
图13是表示有无添加脂肪酸金属盐和玻化温度Tg的组合引起的莫诺泵131的差压推移的图线。
在图13中,作为调色剂母体的调色剂粘结剂,准备玻化温度Tg=50℃和Tg=60℃二种,各自分别添加脂肪酸金属盐场合和不添加脂肪酸金属盐场合,作成四种调色剂。并且,将各调色剂的莫诺泵131的差压推移图线化。
Tg=60℃场合,即使添加脂肪酸金属盐,寿命只从150万张延长到200万张,延长了50万张。另一方面,Tg=50℃场合,通过添加脂肪酸金属盐,寿命从40万张延长到170万张,延长了130万张。再有,Tg=50℃的母体能使得定影温度低10℃,因此,TEC值约下降100Wh,能实现节能化。
图14是表示对于脂肪酸金属盐的添加量的既能满足莫诺泵寿命又能抑制充电辊污脏的范围的图线。
在图14中,准备将脂肪酸金属盐的添加量按0.1份~0.4份配布的五种水准的调色剂。关于莫诺泵131寿命,是将能维持差压1.5kPa以上的驱动时间换算成印刷张数,若为150万张以上则OK。
又,使用事前印刷图像形成单元1的寿命张数使其劣化的、清洁刮板41,润滑剂,以及作为润滑剂涂布刷的刷辊42,新品的感光体3,以及充电辊6,对于全实心图像印刷2500张时的充电辊的污脏程度进行分级评价。
越增加脂肪酸金属盐的添加量,增加扩展调色剂间的间隙的间隔效果,改善调色剂固结在莫诺泵131的转子135等。得到确认,为了使得莫诺泵131的寿命张数超过150万张,需要添加0.1份以上的脂肪酸金属盐。又,关于充电辊污脏,越增加脂肪酸金属盐的添加量,调色剂从感光体的清洁刮板穿过增加,充电辊污脏恶化,但是,得到确认,只要脂肪酸金属盐的添加量为0.3份以下,不会污脏充电辊。
上述说明是一例,本发明在以下各形态具有特有的效果:
[形态A]
本发明的图像形成装置包括:
感光体3等的像载置体,设为表面可移动;
显影装置7等的显影手段,使用外添加体积平均粒径为30μm以上的二氧化硅等的无机微粒的调色剂,使得形成在像载置体上的潜像显影;
调色剂瓶19等的调色剂容器,收纳上述调色剂;以及
调色剂补给装置130等的调色剂补给手段,使用粉体泵,该粉体泵设有定子132等的定子和转子135等的转子,所述定子具有由螺旋状延伸的槽形成的贯通孔,所述转子的外周面形成螺旋状槽,以便在与该贯通孔的内周面之间形成调色剂移送用的空隙,通过使得该转子回转,使得上述空隙移动,移送进入该空隙的上述调色剂,将收纳在上述调色剂容器的调色剂向上述显影手段补给;
所述图像形成装置进一步包括:
清洁刮板41等的清洁手段,清洁像载置体表面;
刷辊42等的润滑剂涂布手段,设在清洁手段的像载置体表面移动方向下游侧,将润滑剂涂布在上述像载置体表面;以及
润滑剂均一刮板43等的润滑剂均一部件,设在上述润滑剂涂布手段的像载置体表面移动方向下游侧,使得涂布在上述像载置体表面的上述润滑剂均一。
根据本形态A,如上述实施形态说明那样,能一边抑制调色剂固结在粉体泵的转子或定子上,一边防止发生称为“鳉鱼图像”的白点图像。
[形态B]
在[形态A]中,上述调色剂使用以下调色剂:调色剂组成成分包含可与具有活性氢基的化合物反应的改性聚酯树脂,使得所述调色剂组成成分溶解或/及分散在有机溶剂中,使得该溶解液或分散物在包含树脂微粒的水系介质中,与交联剂和/或伸长剂反应制得,该调色剂粘结剂和该改性聚酯树脂一起,含有结晶性聚酯树脂,外添加硬脂酸锌和一种以上的无机微粒,该无机微粒之中至少一种的该无机微粒的体积平均粒径为30nm以上、100nm以下。
根据本形态B,如上述实施形态说明那样,能提供既能减少消耗电力又能得到良好的图像品质的图像形成装置。
[形态C]
在[形态B]中,上述调色剂粘结剂和上述改性聚酯树脂(i)一起,含有没有改性的聚酯树脂(ii)和结晶性聚酯树脂(iii),(i)和(ii)+(iii)的重量比为5/95~25/75,且(ii)和(iii)的重量比为99/1~50/50。
根据本形态C,如上述实施形态说明那样,能抑制耐热粘附性恶化,且能抑制对于耐热保存性和低温定影性两立不利的缺点。
[形态D]
在[形态A]至[形态C]的任一个形态中,上述调色剂的玻化温度(Tg)为40~70℃。
根据本形态D,如上述实施形态说明那样,能抑制调色剂的耐热保存性恶化,或能抑制低温定影性不充分。
[形态E]
在[形态A]至[形态D]的任一个形态中,较好的是,上述调色剂的流出开始温度(Tfb)为70~150℃。
[形态F]
在[形态A]至[形态E]的任一个形态中,较好的是,上述调色剂的体积平均粒径为4~8μm。
[形态G]
在[形态A]至[形态F]的任一个形态中,较好的是,上述调色剂的体积平均粒径(Dv)和个数平均粒径(Dn)之比Dv/Dn为1.00~1.25。
[形态H]
在[形态A]至[形态G]的任一个形态中,较好的是,在调色剂中含有的聚酯树脂的THF可溶性成分的分子量分布中,分子量峰值处于1000~30000,分子量30000以上成分为1~80重量%,且数均分子量为2000~15000。
[形态I]
在[形态A]至[形态H]的任一个形态中,较好的是,在调色剂中含有的聚酯树脂的THF可溶性成分的分子量分布中,分子量1000以下成分为0.1~5重量%。
[形态J]
在[形态A]至[形态I]的任一个形态中,较好的是,在调色剂中含有的聚酯树脂的THF不溶性成分为1~15重量%。
[形态K]
在[形态A]至[形态J]的任一个形态中,较好的是,除去乳化分散液的溶剂的工序在减压及加热的至少一方的条件下进行。
[形态L]
在[形态A]至[形态K]的任一个形态中,较好的是,上述树脂微粒的体积平均粒径为5nm~500nm。
[形态M]
在[形态A]至[形态L]的任一个形态中,较好的是,上述结晶性聚酯树脂的分散粒径的长轴径为0.2~3.0μm。
[形态N]
在[形态A]至[形态M]的任一个形态中,较好的是,上述结晶性聚酯树脂的DSC吸热峰值温度为50~150℃。
[形态O]
在[形态A]至[形态N]的任一个形态中,较好的是,上述结晶性聚酯树脂的o-二氯代苯的可溶性成分的GPC的分子量分布,重均分子量(Mw)为1000~6500,数均分子量(Mn)为500~2000,Mw/Mn为2~5。
[形态P]
在[形态A]至[形态O]的任一个形态中,较好的是,上述结晶性聚酯树脂用上述式(1)表示。
[形态Q]
在[形态A]至[形态P]的任一个形态中,较好的是,上述结晶性聚酯树脂的乙醇成分含有碳原子数为2-6的二醇化合物,酸成分含有马来酸、福马酸、琥珀酸、以及上述酸的行生物的至少一种。
[形态R]
在[形态A]至[形态Q]的任一个形态中,较好的是,上述结晶性聚酯树脂的乙醇成分含有1,4-丁烷醇、1,6-己烷醇、以及上述醇的洐生物的至少一种。
[形态S]
在[形态A]至[形态R]的任一个形态中,较好的是,未改性聚酯树脂的玻化温度(Tg)为40~80℃。
[形态T]
在[形态A]至[形态S]的任一个形态中,较好的是,未改性聚酯树脂的重均分子量为2000~90000。
[形态U]
在[形态A]至[形态T]的任一个形态中,上述调色剂作为脱模剂含有的蜡的熔点为40~160℃。
根据本形态U,如上述实施形态说明那样,能抑制对耐热保存性给与坏影响,或在低温定影时能抑制发生冷粘附。
[形态V]
在[形态A]至[形态U]的任一个形态中,较好的是,上述调色剂使用体积平均粒径为0.2~3μm的结晶性聚酯树脂分散液制造。
[形态W]
在[形态A]至[形态V]的任一个形态中,上述无机微粒的添加量为1.0~3.0份。
根据本形态W,如上述实施形态说明那样,能抑制外添加剂堆积在像载置体而发生白点等异常图像的“鳉鱼图像”。
[形态X]
在[形态A]至[形态W]的任一个形态中,较好的是,添加在上述调色剂的硬脂酸锌为0.30重量%以下。
上面参照附图说明了本发明的实施形态,但本发明并不局限于上述实施形态。在本发明技术思想范围内可以作种种变更,它们都属于本发明的保护范围。
Claims (24)
1.一种图像形成装置,包括:
像载置体,设为表面可移动;
显影手段,使用外添加体积平均粒径为30nm以上的无机微粒的调色剂,使得形成在上述像载置体上的潜像显影;
调色剂容器,收纳上述调色剂;以及
调色剂补给手段,使用粉体泵,该粉体泵设有定子和转子,所述定子具有由螺旋状延伸的槽形成的贯通孔,所述转子的外周面形成螺旋状槽,以便在与该贯通孔的内周面之间形成调色剂移送用的空隙,通过使得该转子回转,使得上述空隙移动,移送进入该空隙的上述调色剂,将收纳在上述调色剂容器的调色剂向上述显影手段补给;
所述图像形成装置的特征在于,进一步包括:
清洁手段,清洁像载置体表面;
润滑剂涂布手段,设在上述清洁手段的像载置体表面移动方向下游侧,将润滑剂涂布在上述像载置体表面;以及
润滑剂均一部件,设在上述润滑剂涂布手段的像载置体表面移动方向下游侧,使得涂布在上述像载置体表面的上述润滑剂均一。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂使用以下调色剂:调色剂组成成分包含可与具有活性氢基的化合物反应的改性聚酯树脂,使得所述调色剂组成成分溶解或/及分散在有机溶剂中,使得溶解液或分散物在包含树脂微粒的水系介质中,与交联剂和/或伸长剂反应制得,调色剂粘结剂和该改性聚酯树脂一起,含有结晶性聚酯树脂,外添加硬脂酸锌和一种以上的无机微粒,该无机微粒之中至少一种的该无机微粒的体积平均粒径为30nm以上、100nm以下。
3.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂粘结剂和上述改性聚酯树脂一起,含有未改性聚酯树脂和结晶性聚酯树脂,改性聚酯树脂和未改性聚酯树脂加结晶性聚酯树脂的重量比为5/95~25/75,且未改性聚酯树脂和结晶性聚酯树脂的重量比为99/1~50/50。
4.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂的玻化温度为40~70℃。
5.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂的流出开始温度为70~150℃。
6.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂的体积平均粒径为4~8μm。
7.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂的体积平均粒径和个数平均粒径之比为1.00~1.25。
8.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
在调色剂中含有的聚酯树脂的THF可溶性成分的分子量分布中,分子量峰值处于1000~30000,分子量30000以上成分为1~80重量%,且数均分子量为2000~15000。
9.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
在调色剂中含有的聚酯树脂的THF可溶性成分的分子量分布中,分子量1000以下成分为0.1~5重量%。
10.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
在调色剂中含有的聚酯树脂的THF不溶性成分为1~15重量%。
11.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
除去乳化分散液的溶剂的工序在减压及加热的至少一方的条件下进行。
12.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述树脂微粒的体积平均粒径为5nm~500nm。
13.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述结晶性聚酯树脂的分散粒径的长轴径为0.2~3.0μm。
14.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述结晶性聚酯树脂的DSC吸热峰值温度为50~150℃。
15.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述结晶性聚酯树脂的o-二氯代苯的可溶性成分的GPC的分子量分布,重均分子量为1000~6500,数均分子量为500~2000,重均分子量和数均分子量之比为2~5。
16.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述结晶性聚酯树脂用以下通式(1)表示:
式中,R1,R2为各自独立的碳原子数为1~20的烃基,n为自然数。
17.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述结晶性聚酯树脂的乙醇成分含有碳原子数为2~6的二醇化合物,酸成分含有马来酸、福马酸、琥珀酸、以及上述酸的洐生物的至少一种。
18.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述结晶性聚酯树脂的乙醇成分含有1,4-丁烷醇、1,6-己烷醇、以及上述醇的洐生物的至少一种。
19.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂组成成分还包含未改性聚酯树脂,该未改性聚酯树脂的玻化温度为40~80℃。
20.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂组成成分还包含未改性聚酯树脂,该未改性聚酯树脂的重均分子量为2000~90000。
21.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂作为脱模剂含有的蜡的熔点为40~160℃。
22.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
上述调色剂使用体积平均粒径为0.2~3μm的结晶性聚酯树脂分散液制造。
23.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
上述无机微粒的添加量为1.0~3.0份。
24.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
添加在上述调色剂的硬脂酸锌为0.30重量%以下。
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