CN103777490A - 图像形成装置以及处理卡盒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像形成装置以及在图像形成装置中采用的处理卡盒。图像形成装置包括:与感光体表面抵接的充电辊(41),以及与感光体表面抵接、除去残留的调色剂的清洁刮板(5)。充电辊(41)在表面设有沿周向延伸的凹凸。清洁刮板由与感光体表面抵接的边缘层(1)和背撑层(2)构成,使得边缘层(1)的100%弹性模量值比背撑层(2)的100%弹性模量值大,通过边缘层(1)磨削因充电辊(41)的凹凸为起因的感光体的表面的凹凸的凸部。在图像形成装置中,长期维持良好的充电性能,且维持良好的清洁性能。
Description
技术领域
本发明涉及复印机、传真机、打印机等图像形成装置,以及在上述图像形成装置中采用的处理卡盒。
背景技术
以往,使得作为像载置体的感光体带电后,对其曝光,形成静电潜像,使得该静电潜像显影,形成调色剂像,将该调色剂像转印在被转印体上,形成图像,这样的图像形成装置为人们所公知。转印调色剂像后的感光体上残留的调色剂等附着物被清除,备作此后形成图像。
作为使得感光体带电的充电手段,以下结构为人们所公知:充电辊等的充电部件是在金属芯上形成导电性弹性层,对该充电部件施加电压,使得与表面移动的感光体表面抵接。要求充电部件具有稳定的充电特性,且不对感光体带来污染,对于感光体上调色剂等引起的污染强(耐污染性强)等特性。
在专利文献1中,记载在表面形成沿着周向延伸的凹凸的充电辊。详细地说,在充电辊表面,断续地具有间隔,设有周向长的所设定宽度的凸部,在凸部和凸部之间形成周向延伸的长槽状的凹部。若在充电辊表面形成周向延伸的长槽状的凹部,则调色剂挤过凹部,在表面难以捕捉。因此,充电辊难以污脏,能长期维持充电特性。
另一方面,作为除去感光体上残留调色剂的清洁手段,使用由成型为板状的橡胶等弹性部件构成的清洁刮板的刮板清洁方式,为人们所公知。在刮板清洁方式中,使得清洁刮板的作为前端棱线部的缘部与表面移动的感光体表面压接,刮落除去感光体上调色剂等附着物。刮板清洁方式构成简单性能稳定,得到广泛使用。
若将上述专利文献1的在表面形成沿着周向延伸的凹凸的充电辊用于图像形成装置,则因充电辊表面凹凸抵接不匀,感光体表面逐渐形成凹凸而磨耗。若因长期使用,形成在感光体表面的凹凸变深,则清洁刮板的缘部不能追随感光体表面形状,在感光体凹部,调色剂易潜入刮板部件和感光体之间。存在潜入的调色剂挤过刮板部件发生清洁不良的危险。
为了抑制这样的清洁不良,考虑增强清洁刮板相对感光体的压接力(线压),阻止调色剂潜入。但是,若增强压接力附加高负荷,则感光体或清洁刮板的磨耗加快,寿命会极端变短。近年,要求装置高寿命化,因此,必须避免关于耐久性的不良状况。
【专利文献1】日本特开2011-095725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,提供能长期维持良好的带电性能、且能维持良好的清洁性能的图像形成装置以及处理卡盒。
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;
充电部件,与该像载置体的表面抵接,使得该像载置体带电;
曝光装置,对该像载置体进行曝光,形成潜像;
显影装置,对该像载置体上的潜像显影,使其调色剂像化;
转印装置,将该像载置体上的调色剂像转印在被转印体上;以及
清洁刮板,与转印后的该像载置体的表面抵接,除去该像载置体上的附着物;
所述图像形成装置的特征在于,上述充电部件在表面设有沿上述像载置体的表面移动方向延伸的凹凸,上述清洁刮板磨削该像载置体的表面的凸部。
在本发明中,通过使用在表面设有沿像载置体的表面移动方向延伸的凹凸的充电部件,像载置体上的调色剂挤过凹部,难以捕捉在表面。因此,充电部件表面难以污脏,能长期维持良好的充电特性。又,使用该充电部件时,通过清洁刮板磨削由充电部件表面凹凸形成在像载置体表面的凹凸的凸部,使得像载置体表面均一化。因此,能抑制因像载置体表面凹凸为起因的清洁不良的发生。清洁刮板能良好地追随像载置体表面,长期维持良好的清洁性能。
下面说明本发明的效果:
按照本发明,具有既能长期维持良好的充电性能、又能维持良好的清洁性能的优异效果。
附图说明
图1是表示实施形态1涉及的打印机的主要部分的概略构成图。
图2是表示该打印机的成像单元的放大构成图。
图3是实施形态1涉及的充电辊的说明图。
图4是用激光显微镜测定实施形态1涉及的充电辊一例的表面形状照片。
图5A表示实施形态1涉及的充电辊一例的轴向表面粗糙度曲线,图5B表示实施形态1涉及的充电辊一例的周向表面粗糙度曲线。
图6是用激光显微镜测定比较例涉及的充电辊的表面形状照片。
图7A表示比较例涉及的充电辊的轴向表面粗糙度曲线,图7B表示比较例涉及的充电辊的周向表面粗糙度曲线。
图8是实施形态1涉及的清洁刮板说明图。
图9是表示由100%模量值大的材质构成的刮板部件与感光体抵接部状态的截面图。
图10是表示由100%模量值小的材质构成的刮板部件与感光体抵接部状态的截面图。
图11是说明表面形成细凹凸的感光体和刮板部件的抵接状态的正面图。
图12是表示刮板部件的边缘层的前端和感光体互擦状态的截面图。
图13是表示刮板部件的边缘层的侧面和感光体互擦状态的截面图。
图14是为了说明形状系数SF-1模式表示调色剂形状的图。
图15是为了说明形状系数SF-2模式表示调色剂形状的图。
图16A~图16C是模式表示调色剂形状的图。
图17是实施形态3涉及的感光体和充电辊接触状态的意象图。
图18A~图18D是实施形态3涉及的感光体的层构成说明图。
具体实施方式
下面,说明本发明实施形态。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。
[实施形态1]
下面,关于将本发明适用于作为图像形成装置的打印机的一实施形态(以下,将本实施形态称为“实施形态1”),列举多个实施例进行说明。
图1是表示本实施形态1的作为图像形成装置的打印机100的概略构成图。打印机100形成彩色图像,主要由图像形成部120,中间转印装置160,以及供纸部130构成。在以下说明中,添附文字Y、C、M、K分别表示黄色用、青色用、品红色用、黑色用的部件。
在图像形成部120,从图中左侧顺序设有黄色用处理卡盒121Y、青色用处理卡盒121C、品红色用处理卡盒121M、黑色用处理卡盒121K。这些处理卡盒121(Y、C、M、K)在大致水平方向排列配置。
中间转印装置160主要由架设在多个支承辊、作为中间转印体的环状中间转印带162,一次转印辊161(Y、C、M、K),以及二次转印辊165构成。中间转印带162在各处理卡盒121(Y、C、M、K)的上方,沿着设在各处理卡盒的表面移动的作为像载置体(潜像载置体)的鼓状感光体10(Y、C、M、K)的表面移动方向配置。中间转印带162与感光体10(Y、C、M、K)的表面移动同步表面移动。又,各一次转印辊161(Y、C、M、K)配置在中间转印带162的内周面侧。通过上述一次转印辊161(Y、C、M、K),位于中间转印带162下侧的外周面(表面)与各感光体10(Y、C、M、K)的外周面(表面)弱压接。
在各感光体10(Y、C、M、K)上形成调色剂像,将该调色剂像转印在作为中间被转印体的中间转印带162的构成及动作在各处理卡盒121(Y、C、M、K)中实质上相同。但是,关于与彩色用三个处理卡盒121(Y、C、M)对应的一次转印辊161(Y、C、M),设有使其上下摆动的没有图示的摆动机构。当不形成彩色图像时,摆动机构动作使得中间转印带162不与感光体10(Y、C、M)接触。
作为中间转印单元的中间转印装置160构成为相对打印机100本体装卸自如。具体地说,图1中纸面前侧的前盖(没有图示)覆盖打印机100的图像形成部120,打开上述前盖,将中间转印装置160从图1中纸面里侧朝前侧滑动。由此,能将中间转印装置160从打印机100本体卸下。将中间转印装置160安装到打印机100本体场合,可以实行与卸下作业相反的作业。
又,沿着中间转印带162的表面移动方向B,在二次转印辊165的下游侧,黄色用处理卡盒121Y的上游侧,设有中间转印带清洁装置167。中间转印带清洁装置167除去二次转印后残留调色剂等附着在中间转印带162的附着物。中间转印带清洁装置167以与中间转印带162支承为一体的状态,作为中间转印装置160,构成为相对打印机100本体装卸自如。
在中间转印装置160的上方,与各处理卡盒121(Y、C、M、K)对应的调色剂盒159(Y、C、M、K)在大致水平方向排列配置。
又,在处理卡盒121(Y、C、M、K)的下方,配置曝光装置140,向带电的感光体10(Y、C、M、K)表面照射激光,形成静电潜像。
又,在曝光装置140的下方,配置供纸部130。在供纸部130设有收纳作为最终被转印体的记录材料(转印纸)的供纸盒131以及供纸辊132。从供纸部130经定位辊对133,向着中间转印带162和二次转印辊165之间的二次转印夹持部,在所设定时刻供给转印纸。
又,在二次转印夹持部的转印纸运送方向下游侧,配置定影装置90,在该定影装置90的转印纸运送方向下游侧,配置排纸辊以及收纳所排转印纸的排纸收纳部。
图2是表示打印机100设有的处理卡盒121的概略构成图。在此,各处理卡盒121(Y、C、M、K)的构成大致相同,因此,在以下说明中,只要没有必要特别区分颜色,省略区分色用的添附文字(Y、C、M、K),说明处理卡盒121的构成及动作。处理卡盒121包括感光体10,配置在感光体10周围的清洁装置30,充电装置40,以及显影装置50,将上述各装置构成(保持)为一体。
清洁装置30主要由在感光体10的回转轴方向长的作为弹性部件的清洁刮板(以下称为“刮板部件5”)以及排出螺旋43构成。将刮板部件5的沿其长方向延伸的一边(抵接边)作为缘部,与感光体10表面压接,分离并除去感光体10上的转印残留调色剂等不需要的附着物。所除去的调色剂由排出螺旋43排出到清洁装置30外。
充电装置40主要由与感光体10抵接配置的充电辊41,以及与该充电辊41抵接回转的充电辊清洁器42构成。
显影装置50将调色剂供给到感光体10表面使得静电潜像可视像化,设有将显影剂载置在表面的作为显影剂载置体的显影辊51。显影装置50主要由该显影辊51、一边搅拌收纳在显影剂收纳部的显影剂一边运送的搅拌螺旋52、以及一边将搅拌的显影剂供给显影辊51一边运送的供给螺旋53构成。
具有上述那样构成的四个处理卡盒121(Y、C、M、K)能由维修人员或客户分别单独装卸/更换。这样,由感光体10,充电装置40,显影装置50,以及清洁装置30构成一体的处理卡盒121(Y、C、M、K)能装卸/更换,因此,能提高设置性及维修保养性。进而,通过一体化,充电装置40,显影装置50,以及清洁装置30相对感光体10的位置精度变得良好。
又,关于从打印机100卸下状态的处理卡盒121(Y、C、M、K),感光体10,充电装置40,显影装置50,以及清洁装置30构成为能分别单独更换为新装置。处理卡盒121(Y、C、M、K)可以设有回收由清洁装置30回收的转印残留调色剂的废调色剂罐。该场合,在处理卡盒121(Y、C、M、K)中,若构成为废调色剂罐能单独装卸/更换,则能进一步提高便利性。
下面,说明打印机100的动作。
在打印机100中,若从没有图示的操作面板或计算机等外部设备接到打印指令,则首先使得感光体10朝图中箭头A方向回转。接着,通过充电装置40的充电辊41使得感光体10的表面以所设定的极性带电。对于带电后的感光体10,曝光装置140与输入的彩色图像数据对应,按各色照射经光调制的例如激光光束,由此,在感光体10表面分别形成各色静电潜像。对于各静电潜像,从各色显影装置50的显影辊51供给各色显影剂,用各色显影剂对各色静电潜像进行显影,形成与各色对应的调色剂像,可视像化。
接着,对一次转印辊161(Y、C、M、K)施加与调色剂像逆极性的转印电压。由此,夹着中间转印带162在感光体10和一次转印辊161之间形成一次转印电场,通过在一次转印辊161与中间转印带162弱压接,形成一次转印夹持部。通过上述作用,效率良好地将各感光体10上的调色剂像一次转印在中间转印带162上。在中间转印带162上,形成在各感光体10(Y、C、M、K)形成的各色调色剂像互相叠合转印的叠层调色剂像。
收纳在供纸盒131内的转印纸经供纸辊132及定位辊对133等以所设定的时刻供给。并且,通过对二次转印辊165施加与调色剂像逆极性的转印电压,夹着转印纸在中间转印带162和二次转印辊165之间,形成二次转印电场,在中间转印带162的叠层调色剂像转印在转印纸上。转印有叠层调色剂像的转印纸送向定影装置90,用热及压力定影。调色剂像得到定影的转印纸由排纸辊排出到排纸收纳部135载置。另一方面,一次转印后的各感光体10(Y、C、M、K)上残留的转印残留调色剂由各清洁装置30的刮板部件5刮取除去。
下面说明作为本发明特征部分的充电装置40及充电装置40,显影装置50,以及清洁装置30。
图3是本实施形态1的充电装置40的充电辊41的说明图。
如图3所示,作为充电部件的充电辊41是在金属芯6上设置导电性橡胶层7,在导电性橡胶层7的表面,形成沿着作为像载置体的感光体10的表面移动方向延伸的凹凸8,即,沿着周向延伸的微小凹凸8。该微小凹凸8可以在使得充电辊41回转的状态下,通过研磨纸等抵接形成。
这样,通过充电辊41表面具有微小凹凸8,相对感光体10的接触面积小,接触部和间隙部分布合适,因此,放电机会增加,充电稳定。尤其,处理线速度快场合,充电稳定性效果好。又,通过接触面积小,也能抑制因充电辊41引起的对感光体10的污染。又,凹凸8的轴向表面粗糙度优选Rz=2~20μm左右。
在本实施形态1中,使用仅仅对充电辊41施加直流电压的直流充电方式。直流充电方式与在直流电压上重叠交流电压的交流充电方式相比,能减少对感光体10的负荷,感光体10的磨耗量变小,能长寿命化。但是,在直流充电方式中,处理线速度快场合,若表面粗糙度Rz过大,则充电电位变化大,有时图像出现浓度不匀。因此,优选Rz=2-10μm左右。
沿着充电辊41表面周向延伸的微小凹凸,通过在表面断续设有周向长的所设定宽度的凸部,形成沿周向延伸的所设定宽度的凹部。即,构成凹凸部的凹部由形成在具有间隔配置的周向长的凸部和凸部间的长槽状的凹部构成。充电辊41沿着周向具有这种长槽状的凹部,调色剂挤过凹部,难以捕捉在表面。因此,充电辊41难以污脏,能长期间维持充电特性。
图4和图5表示用激光显微镜VK-8500测定在表面具有沿周向延伸的微小凹凸的充电辊41的表面状态结果一例。图4是表面形状照片,图5A是轴向表面粗糙度曲线,图5B是周向表面粗糙度曲线。作为比较例,图6和图7表示同样测定在表面具有沿轴向延伸的微小凹凸的充电辊的表面状态结果一例。图6是表面形状照片,图7A是轴向表面粗糙度曲线,图7B是周向表面粗糙度曲线。
作为具有沿周向延伸的微小凹凸的充电辊41,可以列举SYNZTEC公司制CW131纵纹。作为具有沿轴向延伸的微小凹凸的充电辊,可以列举SYNZTEC公司制CW131横纹。在图4和图5所示具有沿周向延伸的微小凹凸(纵纹)的充电辊41中,与图6和图7所示的具有沿轴向延伸的微小凹凸(横纹)的充电辊比较,在感光体10污染、充电辊41污染上能得到良好的结果。
但是,若使用在表面具有沿周向延伸的凹凸的充电辊41,则因表面凹凸相接不匀,感光体10表面逐渐形成凹凸而磨耗。若感光体10表面形成的凹凸变深,则在使用以往的刮板部件的打印机中,缘部不能追随感光体10的表面形状,在感光体10凹部,调色剂易潜入刮板部件5和感光体10之间。潜入的调色剂挤过刮板部件5,存在发生清洁不良的问题。
图8是本实施形态1涉及的清洁刮板的说明图。清洁装置30包括将由多层构成的弹性体作为清洁刮板使用的叠层结构的刮板部件5,以及保持刮板部件5一端的刮板架3。刮板部件5由作为多层的边缘层1及支撑层2共二层构成,互相由100%模量值不同的材质构成,与感光体10相接的层为边缘层1,边缘层1的背面层为支撑层2。即,刮板部件5作为多层,是由边缘层1及支撑层2共二层构成的二层刮板,互相由100%模量值不同的材质构成。
清洁装置30使得刮板部件5的与由刮板架3保持的保持位置侧相反侧的缘部与图2中朝箭头A方向表面移动的感光体10表面相接,使得感光体10上的调色剂等的附着物分离除去。再有,与充电辊41表面凹凸对应,在感光体10表面形成细的凹凸场合,磨削凹凸的凸部使得表面均一化。以下,详细说明刮板部件的材质。
图9是表示由100%模量值大的材质构成的刮板部件500的与感光体10的相接部的状态的截面图。因高硬度,若由100%模量值大的材质构成的刮板部件5与感光体10相接,则刮板部件5与感光体10相接部的夹持宽度不会不必要地大。因此,能得到为了阻止近年小粒径且圆形度高的调色剂而必要的高的峰值压力。与充电辊41凹凸对应,在感光体10表面形成细的凹凸场合,能得到为了磨削凹凸的凸部使其均一化而必要的高的峰值压力。
另一方面,图10是表示由100%模量值小的材质构成的刮板部件500的与感光体10的相接部的状态的截面图。因低硬度,若由100%模量值小的材质构成的刮板部件5与感光体10相接,则刮板部件5与感光体10相接部的夹持宽度变大,不能得到高的峰值压力。因此,在感光体10表面形成细的凹凸场合,难以磨削凸部使其均一化。
本实施形态1的刮板部件5的与感光体10相接的边缘层1硬度高,使用100%模量值大的材质,支撑层2与边缘层1相比,硬度低,使用100%模量值小的材质。
在这样构成的边缘层1中,刮板部件5与感光体10相接部的夹持宽度不会不必要地大,能得到为了阻止近年小粒径且圆形度高的调色剂而必要的高的峰值压力。与充电辊41表面凹凸对应,在感光体10表面形成细的凹凸场合,能得到为了磨削凹凸的凸部使其均一化而必要的高的峰值压力。但是,因适合用于边缘层1的高硬度,在仅由100%模量值大的材质构成的单层的刮板部件中,由于其弱化,因时间经过或环境变化,不能维持稳定的线压。
于是,在支撑层2使用与边缘层1相比低硬度,100%模量值小的材质。即,将刮板部件5设为多层的叠层结构,在支撑层2使用与边缘层1相比低硬度,100%模量值小的材质,抑制刮板整体的弱化。因此,能长期抑制清洁性能的变化,能维持稳定的清洁性能。
图11是说明表面形成细小凹凸的感光体10和刮板部件5的相接状态的正面图。在本实施形态1的清洁刮板5中,由高硬度、100%模量值大的材质构成的边缘层1难以追随感光体10的凹凸,仅仅与凸部接触。在这种状态下,峰值压力变高,能良好地磨削凸部使其均一化。
图12和图13是表示刮板部件5的边缘层1和感光体10相接状态例的截面图。在例如低温环境下,如图12所示,边缘层1的前端与感光体10表面互相摩擦,感光体10表面被均一化。随着成为高温环境,如图13所示,与边缘层1的前端交叉的侧面1a与感光体10表面互相摩擦,感光体10表面被均一化。
具体地说,作为边缘层1和支撑层2的组合一例,边缘层1使用100%模量值(23℃)为6-12MPa的聚氨酯橡胶材料,支撑层2组合使用4-5MPa的聚氨酯橡胶材料。作为橡胶硬度,边缘层1使用80度(JISA)的聚氨酯橡胶材料,支撑层2使用75度(JISA)的聚氨酯橡胶材料。边缘层1厚度为0.5mm,支撑层2厚度为1.3mm。
这样,本实施形态1的刮板部件5一边使得感光体10上的调色剂等的附着物分离除去,与充电辊41表面凹凸对应,在感光体10表面形成细的凹凸场合,一边磨削凹凸的凸部使得表面均一化。由此,能防止调色剂潜入感光体10表面凹凸的凹部,发生清洁不良的问题。因此,在本实施形态1的打印机100中,能长期维持充电性能,且能维持清洁性能。
也可以在清洁装置设置润滑剂涂布装置(没有图示)。由此,减少感光体10磨耗量,使得刮板部件5的边缘稳定化,能进一步提高清洁性能,能更长寿命化。作为润滑剂涂布装置,可以利用由固形润滑剂、支持固形润滑剂的润滑剂支持部件、与固形润滑剂及感光体10双方接触回转的刷辊构成者。在这种润滑剂涂布装置中,通过刷辊从固形润滑剂削取粉末状的润滑剂涂布在感光体10表面。
下面,说明适合用于本打印机的调色剂。
适合用于本打印机的调色剂为了再现600dpi以上的点,较好的是,调色剂体积平均粒径为3~6μm。又,体积平均粒径(Dv)与个数平均粒径(Dn)之比Dv/Dn优选处于1.00~1.40范围。Dv/Dn越接近1.00,表示粒径分布陡。在这种小粒径,粒径分布狭的调色剂中,调色剂带电量分布均一,能得到背景模糊少的高质量图像,在静电转印方式中,能提高转印率。
在本发明的图像形成装置中使用的调色剂,较好的是,调色剂形状系数SF-1处于100~180范围,SF-2处于100~180范围。图14是为了说明形状系数SF-1,模式地表示调色剂形状的图。形状系数SF-1表示调色剂形状的圆度的比例,用下式(1)表示:
SF-1={(MXLNG)2/A}×(100π/4) (1)
式中,“MXLNG”表示将调色剂投影在二维平面上所得形状的最大长度,“A”表示上述投影所得形状图形的面积。
当“SF-1”值为100场合,调色剂形状成为真球形,“SF-1”值越大,离球形越远。
图15是为了说明形状系数SF-2,模式地表示调色剂形状的图。形状系数SF-2表示调色剂形状的凹凸的比例,用下式(2)表示:
SF-2={P2/A)×(100/4π) (2)
式中,“P”表示将调色剂投影在二维平面上所得形状的周边长度,“A”表示上述投影所得形状图形的面积。
当“SF-2”值为100场合,调色剂表面不存在凹凸,“SF-2”值越大,调色剂表面凹凸越显著。
形状系数的测定具体是用扫描型电子显微镜(S-800,日立制作所制)拍摄调色剂照片,再将其导入图像分析装置(LUSEX3,Nireco公司制)进行解析计算得到。若调色剂形状接近球形,调色剂与调色剂,或调色剂与感光体1的接触成为点接触,调色剂之间的吸附力变弱,因此,流动性高,且由于调色剂与感光体1之间吸附力也变弱,转印率变高。形状系数SF-1和SF-2不管哪个若超过180,则转印率低下,因而不好。
适合用于彩色打印机的调色剂用下述方法制备:将至少包括聚酯预聚物、聚酯树脂、着色剂和脱模剂的调色剂组成材料分散在有机溶剂中,制备调色剂材料液,上述聚酯预聚物包含含有氮原子的官能团,在水系介质中使得上述调色剂材料液发生交联和/或伸长反应,制得调色剂。下面,说明调色剂组成材料及制造方法。
(聚酯树脂)
聚酯树脂通过多元醇化合物和多元羧酸化合物的缩聚反应而得到。
作为多元醇化合物(PO),可以举出二元醇(DIO)及三价以上的多元醇(TO)。较好的是,二元醇(DIO)单独、或其和少量的(TO)的混合物。作为二元醇(DIO),可以举出如亚烷基二醇(乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇等);亚烃醚二醇(二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四甲基醚二醇等);脂环类二醇(1,4-环己烷二甲醇、加氢双酚A等);双酚类(双酚A、双酚F、双酚S等);所述脂环类二醇的环氧化物(环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等)加聚物;上述双酚类的环氧化物(环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等)加聚物等。其中,较好的是碳原子数2-12的亚烷基二醇及双酚类的环氧化物加聚物。特别好的是双酚类的环氧化物加聚物,及其和碳原子数2-12的亚烷基二醇的并用。作为三价以上的多元醇(TO),可以举出3-8价或其以上的多价脂肪族醇(并三醇,三羟甲基乙烷,三羟甲基丙烷,季戊四醇,山梨糖醇等);三价以上的苯酚类(三酚PA,线型酚醛树脂等);上述三价以上的多酚类的烯烃环氧化物加聚物等。
作为多元羧酸(PC),可以举出二羧酸(DIC)及三价以上的多元羧酸(TC),较好的是,(DIC)单独,及(DIC)和少量的(TC)的混合物。作为二羧酸(DIC),可以举出烯烃二羧酸(琥珀酸,己二酸,癸二酸等);链烯二羧酸(马来酸,福马酸等);芳香族二羧酸(邻苯二甲酸,异苯二甲酸,对苯二甲酸,萘二羧酸等)。其中,较好的是碳原子数为4-20的链烯二羧酸及碳原子数为8-20的芳香族二羧酸。作为三价以上的多元羧酸(TC),可以举出碳原子数9-20的芳香族多元羧酸(偏苯三酸,均苯四甲酸等)。又,作为多元羧酸(PC),也可以使用羧酸的酸酐或低级烷基酯(甲基酯,乙基酯,异丙基酯等)与多元醇(PO)反应。
多元醇(PO)和多元羧酸(PC)的比率,作为羟基(OH)和羧基(COOH)的当量比(OH)/(COOH),通常为2/1~1/1,较好的是,1.5/1~1/1,更好的是,1.3/1~1.02/1。多元醇(PO)和多元羧酸(PC)的缩聚反应在四丁氧基酞酸酯,二丁基锡氧化物等公知的酯化催化剂的存在下,加热到150~280℃,根据需要,边减压,边蒸馏除去生成水,得到具有羟基的聚酯。聚酯树脂的羟基值最好在5以上,聚酯树脂的酸值通常为1~30,优选5~20。通过使其具有酸值,易带负电,且在记录纸定影时,记录纸与调色剂的亲和性好,提高低温定影性。但是,聚酯树脂的酸值若超过30,则带电稳定性恶化,尤其对于环境变化存在恶化倾向。重均分子量为1~40万,优选2~20万。若重均分子量少于1万,耐粘附性恶化,若重均分子量超过40万,则低温定影性恶化。
在本发明中,除了上述由缩聚反应得到的未改性聚酯外,最好含有脲改性聚酯。脲改性聚酯使得上述缩聚反应中得到的聚酯树脂端部的羧基,羟基等与聚异氰酸酯化合物(PIC)反应,得到具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A),通过其与胺类反应,分子链被交联和/或伸长。作为聚异氰酸酯(PIC),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,甲基己酸酯等);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。聚异氰酸酯(PIC)的比例,作为异氰酸酯基(NCO)和具有羟基(OH)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)/(OH)比不到1,则改性聚酯中的脲含量较低,耐热粘附性能恶化。具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中聚异氰酸酯(PIC)构成成分的含量通常在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%,则耐热粘附性能恶化,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。具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)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。如具有异氰酸酯基的预聚物(A)中每一分子所含有的异氰酸酯基不到一个,则脲改性聚酯的分子量较低,耐热粘附性能恶化。
作为与聚酯预聚物(A)反应的胺类(B),可以举出二胺(B1),三价以上的多元胺(B2),氨基醇(B3),氨基硫醇(B4),氨基酸(B5),及B1~B5的氨基嵌段(block)形成的嵌段胺(B6)等。
作为二胺(B1),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(B2),可以举出二乙三胺,三乙基四胺等。作为氨基醇(B3),可以举出乙醇胺、羟乙基苯胺等。作为氨基甲醇(B4),可以举出氨基乙硫醇,氨基丙硫醇等。作为氨基酸(B5),可以举出氨基丙氨酸、氨基正己酸等。作为嵌段胺(B6),可以举出由上述B1-B5的胺类和酮类(丙酮,甲基乙基酮,甲基异丁酮)得到的酮胺化合物、噁唑啉(oxazolidine)化合物等。这些胺类(B)中,较好的是二胺(B1)以及二胺(B1)和少量聚胺(B2)混合的混合物。
胺类(B)的比例,作为具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中的异氰酸酯基(NCO)和胺类(B)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,则脲改性聚酯的分子量低下,耐热粘附性能恶化。
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%,则耐热粘附性能恶化。
上述脲改性聚酯可以通过例如单步法制备。在四丁氧基酞酸酯,二丁基锡氧化物等公知的酯化催化剂的存在下,将多元醇(PO)和多元羧酸(PC)加热到150~280℃,根据需要,边减压,边蒸馏除去生成水,得到具有羟基的聚酯。接着,在40~140℃,使得多元异氰酸酯(PIC)与其反应,得到具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)。再在0~140℃,使得胺类(B)与该聚酯预聚物(A)反应,得到脲改性聚酯。
使得多元异氰酸酯(PIC)反应时,以及使得胺类(B)与聚酯预聚物(A)反应时,根据需要可以使用溶剂。作为可使用的溶剂,可以列举对聚异氰酸酯(PIC)惰性的溶剂,例如芳香族系溶剂(甲苯,二甲苯等),酮类(甲基乙基酮,甲基异丁基酮等),酯类(乙酸乙酯等),酰胺类(二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺等),醚类(四氢呋喃等)等。
在聚酯预聚物(A)和胺(B)的交联反应和/或伸长反应中,根据需要可使用反应抑制剂,用于调整所得脲改性聚酯的分子量。作为上述反应抑制剂可以列举单胺(例如,二乙基胺,二丁基胺,丁基胺,月桂基胺等),以及将上述单胺嵌段所制备的嵌段胺(例如,酮亚胺化合物)等。
脲改性聚酯的重均分子量通常在1万以上,较好的是2万~1000万,更好的是3万~100万。若不足1万,耐热粘附性能恶化。当使用上述未改性聚酯场合,对脲改性聚酯等的数均分子量并没有特别限定,但以容易得到上述重均分子量的数均分子量为宜。当单独使用脲改性聚酯场合,其数均分子量通常为2000~15000,较好的是2000~10000,更好的是2000~8000。若超过20000,则低温定影性及用于彩色图像形成装置时的光泽性变差。
通过并用上述脲改性聚酯和未改性聚酯,提高低温定影性及用于彩色图像形成装置时的光泽性,比单独使用脲改性聚酯场合好。此外,未改性聚酯也可包含由脲键以外的化学键进行改性的聚酯。
上述未改性聚酯和脲改性聚酯中至少一部分相溶,有利于低温定影性和耐热粘附性。因此,较好的是,上述未改性聚酯和脲改性聚酯组成类似。
未改性聚酯和脲改性聚酯的重量比通常在20/80~95/5;较好的是70/30~95/5;更好的是75/25~95/5,特别好的是80/20~93/7。如脲改性聚酯的重量比不到5%,则耐热粘附性能恶化,无法同时得到耐热保存性和低温定影性。
在本发明中,包含未改性聚酯和脲改性聚酯的粘合树脂的玻璃化温度(Tg)通常在45~65℃,较好的是45~60℃。如所述玻璃化温度(Tg)不到45℃,则调色剂的耐热性恶化,如所述玻璃化温度(Tg)超过65℃,则低温定影性不够。
脲改性聚酯树脂易存在于所得调色剂母体色粒表面,因此,与公知的聚酯系调色剂比较,即使玻璃化温度低,也显示了良好的耐热保存性。
(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(fire red)、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。着色剂的使用量通常对调色剂为1~15重量%,较好的是,3~10重量%。
本发明的着色剂也可用作与树脂复合化的母体色粒。作为所述母体色粒的制造及可与所述母体色粒同时混练的粘合剂树脂可以列举如聚苯乙烯,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;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、萜烯树腊、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。
(电荷控制剂)
本发明的调色剂根据需要可含有电荷控制剂。作为电荷控制剂可以使用公知的控制剂,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、钼酸螯合染料、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。具地说,可以举出:如尼格若辛系染料的BONTRON03、季胺盐的BONTRON P-51、含金属偶氮染料的BONTRON S-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COPY CHARGE PSY V P-2038、三苯甲烷衍生物的COPY蓝PR、季胺盐的COPY CHARGE NEG V P-2036、COPY CHARGE NX V P434、(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。其中,控制调色剂具有负极性的物质尤其合适。
电荷控制剂的使用量可取决于粘合剂树脂的种类、视需要有无使用添加剂、是否包括分散方法而定,不能一概而定。但较好的是,上述电荷控制剂的使用量对于100重量份的粘合剂树脂,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,电荷控制剂的效果降低,使显影辊的静电吸引力增大,显影剂的流动性降低,导致图象浓度低下。
(脱模剂)
在本发明中,熔点在50~120℃的低熔点的蜡在与粘合剂树脂的分散中可以作为脱模剂,在定影辊和调色剂表面之间有效发挥作用,由此,不必在定影辊上涂布如油等脱模材料,显示对于耐高温粘附的效果。作为本发明中可使用的蜡,例如,可以列举以下材料:作为蜡类可以列举如巴西棕榈蜡、棉蜡、木蜡、赖斯蜡等的植物蜡;如蜂蜡、羊毛酯等的动物系蜡;如地蜡、纯白地蜡等的矿物系蜡;及烯烃蜡、微晶蜡、石蜡蜡等的石油蜡等。又,除这些天然蜡之外,也可举出费-托合成蜡、聚乙烯蜡等的合成烯烃蜡;酯、酮、醚等的合成蜡等。再有,也可以使用1,2-羟基硬脂酰胺、酞酐酰胺、氯化烃等的脂肪酰胺,低分子量的结晶高分子树脂等的聚甲基丙烯酸正硬脂酸酯、聚甲基丙烯酸正月桂基酯等的聚甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物(例如,甲基丙烯酸正硬脂酸酯-甲基丙烯酸乙酯的共聚物等)等,其侧链具有长烷基的结晶性高分子等。
上述电荷控制剂、脱模剂也可和母体色粒、粘合剂树脂一起熔融混练,当然也可在溶解、分散在有机溶剂中时加入。
(外添加剂)
为提高本发明调色剂粒子的流动性、显影性、带电性,可以使用外添加剂。所述外添加剂较好的是,可以使用无机微粒。所述无机微粒的一次粒径较好的是在5nm~2μm,特别好的是在5nm~0.5μm。又,根据BET法测得的比表面积较好的是在20~500m2/g。该无机微粒的使用比例较好的是为调色剂的0.01~5重量%,特别好的是占调色剂的0.01~2.0重量%。
作为本发明的无机微粒具体例,可以举出,例如二氧化硅,氧化铝,氧化钛,钛酸钡,钛酸镁,钛酸钙,钛酸锶,氧化铁,氧化铜,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,钛碳酸钙,碳化硅,氮化硅等。其中,作为流动性给予剂,较好的是使用疏水性二氧化硅微粒和疏水性二氧化钛微粒。特别是,使用二微粒的平均粒径在5×10-2μm以下的微粒搅拌混合时,由于与调色剂的静电力、范德瓦尔斯力格外提高,为达到所希望的电平而进行的显影器内部的搅拌混合时,流动性给予剂也不会从调色剂脱出,司以得到不会发生萤火虫样的良好的图像画质,还可减少转印残余调色剂。二氧化钛微粒具有优异的环境稳定性、图像浓度稳定性,但是,其带电起始特性存在恶化倾向。由此,如二氧化钛微粒的添加量大于疏水性二氧化硅微粒,则副作用影响增大。然而,疏水性二氧化硅微粒和疏水性二氧化钛微粒的添加量在0.3~1.5重量%时,其带电上升性能并不受到很大损伤,可以得到所需的带电上升性,即,即使复印反复进行,也可得到稳定的图像品质。
(调色剂制造方法)
下面,说明调色剂制造方法,在此,表示一较佳的制造方法,但本发明并不局限于此。
(1)将着色剂,未改性聚酯树脂,含有异氰酸酯基的聚酯预聚物和脱模剂溶解或分散在有机溶剂中,制备调色剂材料液。
较好的是,有机溶剂沸点低于100℃,具有挥发性,这样,调色剂母体色粒形成后易于除去。具体地说,可以列举例如甲苯,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,氯仿,单氯苯,乙酸甲酯,乙酸乙酯,甲基乙基酮,甲基异丁基酮等。这些溶剂可以单独使用或组合使用。其中,尤其合适的是,甲苯,二甲苯等芳香族系溶剂,以及二氯甲烷,1,2-二氯乙烷,氯仿,四氯化碳等卤代烃。关于有机溶剂的使用量,相对所使用的聚酯预聚物100重量份,通常,有机溶剂使用量为0~300重量份,较好的是0~100重量份,更好的是25~70重量份的范围。
(2)在存在表面活性剂和粒状树脂下,在水性介质中使得上述调色剂材料液乳化。作为水性介质,可以是单独的水,也可以是水与醇(例如甲醇,异丙醇,乙二醇等),二甲基甲酰胺,四氢呋喃,溶纤剂(例如甲基溶纤剂),低级酮类(例如丙酮,甲基乙基酮)等有机溶剂的混合物。
关于水性介质的使用量,相对调色剂材料液100重量份,通常,水性介质的使用量为50~2000重量份,较好的是100~1000重量份。若不满50重量份,调色剂材料液的分散状态差,不能得到所定粒径的调色剂粒子;但若超过2000重量份,则不经济。
为了良好地分散在水性介质中,可以适当地添加表面活性剂,树脂微粒等分散剂。
作为表面活性剂,可以列举阴离子表面活性剂,例如烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、磷酸酯等;阳离子表面活性剂,例如铵盐型(例如烷基铵盐,氨基醇脂肪酸衍生物,聚胺脂肪酸衍生物、咪唑啉等),以及季铵盐型(例如烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄铵盐、吡啶鎓盐、烷基异喹啉鎓盐、苯索氯铵等);非离子型表面活性剂,例如脂肪酸酰胺衍生物、多价醇衍生物等;两性表面活性剂,例如丙氨酸、十二(氨基乙基)甘氨酸、二(辛基氨基乙基)甘氨酸,N-烷基-N,N二甲基甜菜碱铵等。
通过使用具有氟化烷基的表面活性剂,即使使用少量表面活性剂,也很有效。可以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,全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,全氟烷基羧酸(C7-C13)的羧酸及金属盐,全氟辛烷基磺酸二乙醇酰胺,N-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛烷基磺酰胺,全氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲胺盐,全氟烷基(C6-C10)-N-乙基磺酰甘氨酸盐,单全氟烷基(C6-C16)-N-乙基磷酸酯等。
作为商品名,可以举出SURFLON S-111、S-112,S-113(旭硝子株式会社制),FRORARD FC-93、FC-95、FC-98、FC-129(住友3M公司制),UNIDYNE DS-101,DS-102(大金工业公司制),MEGAFACE F-110、F-120、F-113、F-191、F-812、F-833(大日本油墨公司制),ECTOP EF-102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(Tohchem产品公司制),FUTARGENT F-100、F105(Noes公司制)等。
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,全氟烷基(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,吡啶鎓盐,咪唑啉鎓盐,商品名有SURFLON S-121(旭硝子株式会社制),FRORARD FC-135(住友3M公司制),UNIDYNE DS-202(大金工业公司制),MEGAFACE F-150、F-824(大日本油墨公司制),ECTOPEF-132(Tohchem产品公司制),FUTARGENT F-300(Noes公司制)等。
加入树脂微粒是为了使得在水性介质中形成的调色剂母体色粒稳定化。为此,较好的是,使得调色剂母体色粒表面的包覆率为10~90%范围。例如,甲基丙烯酸甲酯树脂微粒1μm及3μm,聚苯乙烯微粒0.5μm及2μm,聚(苯乙烯-丙烯腈)微粒1μm,商品名有PB-200H(花王公司制),SGP(总研公司制),TECHNO POLYMER SB(积水化成品工业公司制),SGP-3G(总研公司制),MICROPEARL(积水FINE CHEMICAL公司制)等。又,作为无机化合物分散剂,可以使用例如磷酸三钙、碳酸钙、二氧化钛、硅胶、羟基磷石等。
作为可以和上述无机化合物分散剂、树脂微粒并用的分散剂,也可由高分子系保护胶体使分散液滴稳定化。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、富马酸、马来酸、或马来酸酐等的酸类、或是含由羟基的(甲基)丙烯酸系单体,例如,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;乙烯醇或与乙烯醇的醚类,例如,乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等;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,氯丙烯酸、氯甲基丙烯酸等的酸氯化物类;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;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;如甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等的纤维素类。
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、超声波等的已知分散设备。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℃。
(3)在制备乳化液时,同时将胺(B)加入水性介质中,使其与含有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)反应。
伴随着这种反应的是聚酯预聚物(A)分子链的交联和或伸长反应。虽然可以根据胺(B)与所使用的聚酯预聚物的反应活性确定反应时间,但是反应时间通常从10分钟到40小时,优选为从2小时到24小时。反应温度为0~150℃,优选为40~98℃。如果需要,反应中可使用公知的催化剂,例如月桂酸二丁基锡,月桂酸二辛基锡。
(4)反应结束后,从乳化分散体(反应产物)中清除有机溶剂,然后冲洗,干燥,制得调色剂母体色粒。
为了除去有机溶剂,可以在层流搅拌状态下使整个系统缓慢升温,在一定温度区进行强力搅拌之后,脱溶剂,制得纺锤形调色剂母体色粒。又,作为分散稳定剂使用磷酸钙盐等的、可溶解于酸、碱的场合,由盐酸等的酸,在溶解磷酸钙盐之后,通过水洗等方法,从调色剂母体色粒去除磷酸钙盐。也可由其他发酵分解方法去除。
(5)使得电荷控制剂粘附到上述所得调色剂母体色粒上,接着,将外添加剂例如硅石微粒,氧化酞微粒等无机微粒加入,得到本发明调色剂。上述加入电荷控制剂及无机微粒可以使用搅拌器等公知方法。
通过使用上述制造方法,生成的调色剂具有相对小的微粒直径和陡的微粒直径分布。通过在清除溶剂过程中剧烈搅拌,可控制调色剂形状,形成从橄榄球形到真球形的各种所需要的形状。还可控制调色剂表面状况,形成从光滑表面到梅干形状的各种所需要的表面。
本发明涉及的调色剂形状大致呈球形,可以根据下面的形状规定表示。图16A、图16B、图16C是模式表示本发明涉及的调色剂形状图。在图16A、图16B、图16C中,用长轴r1,短轴r2,厚度r3(其中,r1≥r2≥r3)规定上述大致呈球形的调色剂,较好的是,短轴与长轴之比(r2/r1)为0.5~1(参照图16B),厚度与短轴之比(r3/r2)为0.7~1(参照图16C)。当短轴与长轴之比(r2/r1)不足0.5时,调色剂的形状远离真球形,点再现性差,转印效率低,不能得到高质量的图像。当厚度与短轴之比(r3/r2)不足0.7时,接近扁平形状,不能得到球形调色剂那样的高转印率。尤其,当厚度与短轴之比(r3/r2)为1.0时,成为以长轴为回转轴的回转体,能提高调色剂的流动性。
用扫描型电子显微镜(SEM),通过改变视野角度,拍摄照片,一边观测一边测定上述r1,r2,r3。
根据上述构成,能提供长期间维持稳定的带电性能、且具有耐久性高的清洁性能的长寿命的图像形成装置(打印机100)以及处理卡盒(处理卡盒121)。
[实施形态2]
下面,说明将本发明适用于作为图像形成装置的打印机的另一实施形态(以下,将本实施形态称为“实施形态2”)。
在本实施形态2和上述实施形态1中,仅仅涉及到充电辊清洁器42这一点上不同,该充电辊清洁器42除去附着在充电装置40设有的充电辊41表面的调色剂的添加剂等的附着物。因此,关于与上述实施形态1相同的构成、动作、以及作用、效果适当省略说明。对于起相同功能的的构成部件,标以相同符号进行说明。
本实施形态2的打印机100与上述实施形态1相同,按各色设有同样构成的处理卡盒121。在处理卡盒121,设有感光体10,配置在感光体10周围的清洁装置30,充电装置40,以及显影装置50。又,在打印机100中,在各处理卡盒121中,设有对感光体10曝光形成潜像的曝光装置140,将感光体10上的调色剂像转印在中间转印带162上的中间转印装置160的一次转印辊161。
并且,即使本实施形态2的充电装置40也与实施形态1相同,在充电辊41的表面,形成沿着周向延伸的(纵纹)凹凸8,相对感光体10的接触面积小,通过使得接触部和间隙部在轴向分布合适,能使得充电稳定。又,通过减小充电辊41相对感光体10的接触面积,能使得因充电辊41引起的对感光体10的污染,或相反因感光体10上的调色剂等引起的充电辊41的污染难以发生。
但是,使用充电辊41等的充电辊方式的最重要课题是用清洁装置30不能除尽的感光体10上的调色剂的添加剂等附着在表面上,因污脏部分电阻上升发生的异常图像。尤其,在直流充电方式中,尽管具有感光体10磨耗降低的优点,但与交流充电方式相比,存在易发生异常图像的问题。
于是,提高能减少感光体10磨耗的直流充电方式的充电辊41的清扫能力,为了实现感光体10、充电辊41、以及打印机100的长寿命化,将充电装置设为以下那样的结构。
作为树脂泡沫体的泡沫树脂具有泡沫径比充电辊41表面的凹凸8的平均距离(平均间隔)小的连续气泡结构,由该泡沫树脂形成与充电辊41相接回转的充电辊清洁器42。
通过这样构成充电辊清洁器42,能有效地除去附着在充电辊41表面的调色剂或调色剂添加剂等附着物,抑制因充电辊41污脏为起因的异常图像发生,能实现打印机100的长寿命化。又,通过将泡沫树脂设为连续气泡结构,将除去的调色剂或调色剂添加剂等附着物保持在气泡内,也能防止向充电辊41表面的再附着。
并且,设有朝充电辊41表面的周向延伸的凹凸8,相对感光体10的接触面积小,接触部和间隙部在轴向合适分布,因此,充电稳定。因接触面积小,充电辊41对感光体10的污染或因充电辊41污脏引起的异常图像也难以发生。
在此,如上所述,在充电辊41表面设有周向凹凸8,能提高充电性稳定等,当然,充电辊41轴向也存在凹凸8,因此,与周向及轴向两者的凹凸8的平均距离相比,需要使得泡沫径小。
再有,与能提高充电性稳定等的凹凸8的周向平均距离相比,使得泡沫径小,充电辊41对感光体10的污染,或相反因感光体10上的调色剂等引起充电辊41污脏也更难以发生。
作为泡沫树脂,聚氨酯树脂等也可以,但优选由密胺泡沫树脂形成,在本实施形态2中,作为泡沫树脂,使用密胺泡沫树脂。密胺泡沫树脂网眼状的纤维硬,容易削取或刮取剥离充电辊41表面的附着物,能进一步提高由充电辊清洁器42除去调色剂或调色剂添加剂等附着物的性能。
密胺泡沫树脂的泡沫径通过加热压缩成型能使其比原材料小。一般,在充电辊41表面存在平均距离几十至一百几十μm的凹凸,密胺泡沫树脂的原材料的泡沫径为一百几十μm左右。根据必要的充电性能决定充电辊41的表面性后,能合适地设定加热压缩率,使得泡沫径比该凹凸8的平均距离小。这样,通过加热压缩成型使气泡直径小,能有效地清扫充电辊41表面,防止异常图像,能实现打印机100的长寿命化。
作为加热压缩方法,可以将块状原材料加热压缩后,加工成辊状,或者将原材料加工成辊状,插入金属心材后加热压缩。
并且,在清洁装置30设有与实施形态1同样的二层板的刮板部件5,通过充电辊41相接,削取在感光体10表面经长时间产生的凸部。通过这样的构成,与实施形态1的打印机相同,能提供长期维持良好的充电性能、同时能维持良好的清洁性能的打印机100。
根据上述构成,与实施形态1同样,能提供长期维持稳定的充电性能、且具有耐久性高的清洁性能长寿命的打印机100以及处理卡盒21。加之,能抑制充电辊41对感光体10的污染,或相反因感光体10上的调色剂等引起充电辊41污脏,导致异常图像发生,能实现充电装置的长寿命化。
[实施形态3]
下面,说明将本发明适用于作为图像形成装置的打印机的又一实施形态(以下,将本实施形态称为“实施形态3”)。
在本实施形态3和上述实施形态1,2中,仅仅以下结构不同:
作为像载置体的感光体10的表面层含有微粒,以及作为调色剂使用低温定影性优异者。因此,关于与上述实施形态1,2相同的构成、动作、以及作用、效果适当省略说明。对于起相同功能的的构成部件,标以相同符号进行说明。
本实施形态3的打印机100与上述实施形态1,2相同,按各色设有同样构成的处理卡盒121。在处理卡盒121,设有感光体10,配置在感光体10周围的清洁装置30,充电装置40,以及显影装置50。又,在打印机100中,在各处理卡盒121中,设有对感光体10曝光形成潜像的曝光装置140,将感光体10上的调色剂像转印在中间转印带162上的中间转印装置160的一次转印辊161。
并且,即使本实施形态3的充电装置40也与实施形态1,2相同,在充电辊41的表面,形成沿着周向延伸的(纵纹)凹凸8,相对感光体10的接触面积小,通过使得接触部和间隙部在轴向分布合适,能使得充电稳定。又,通过减小充电辊41相对感光体10的接触面积,能使得因充电辊41引起的对感光体10的污染,或相反因感光体10上的调色剂等引起的充电辊41的污染难以发生。
又,感光体10和调色剂的接触面积小,调色剂母体或外添加剂等薄膜状固结在感光体10表面上,所谓结膜难以发生。
但是,在长期使用中,感光体10的表面因带电引起损伤,或与刮板部件5及充电辊41的抵接及滑擦,经时磨耗,有时不能维持初始表面形状。这样,在长期使用中,在感光体10表面产生调色剂母体或外添加剂等薄膜状固结的所谓结膜发生,有时与固结部分对应的条纹或浓度不匀等异常图像出现。尤其,使用低温定影性优异的调色剂场合,通过能使得定影温度低,节能上存在优点,但对于结膜不利。
例如,在专利文献2中,记载在感光体的表面层含有填料,使得感光体表面粗糙度Rz处于0.4-1.0μm的范围,用润滑剂涂布装置涂布的润滑剂能稳定供给到感光体,长期维持清洁性。另一方面,关于润滑剂涂布,从降低成本、图像形成装置小型化角度考虑,近年,对于不涂布润滑剂的结构要求高涨。但是,在不涂布润滑剂的构成中,感光体的磨耗量变大,难以长期间维持感光体表面的粗糙度。即,在感光体磨耗表面粗糙度变小的部分和大的部分,产生局部粗糙度不匀,出现产生结膜部分和没有产生结膜部分,条纹和浓度不匀等异常图像发生。
于是,在本实施形态3的打印机100中,为了抑制因结膜为起因的异常图像发生,在实施形态1,2结构的基础上,在感光体10上设置含有微粒的表面层。在此,图17是本实施形态3涉及的感光体10和充电辊41的接触状态的意象图。
如图17所示,感光体10的表面层含有微粒,因此,在感光体10的表面层(表面)形成微粒引起的凹凸形状,调色剂母体或外添加剂向感光体10的结膜难以发生。
充电辊41也在表面设有沿着感光体10的表面移动方向延伸的凹凸8,因此,相对感光体10的接触面积小,不会使得调色剂相对感光体10强力挤压。因此,因充电辊41引起的感光体10污染或结膜,相反因感光体10上的调色剂等引起充电辊41的污脏也难以发生。
因充电辊41的凹凸,接触部和间隙部在轴向合适地分布,因此,充电稳定,放电引起的对感光体10的损伤也成为均一,因此,即使感光体10磨耗,也能维持感光体10表面的凹凸形状。
具体地说,通过充电辊41的凹凸8以及感光体10的表面层的微小凹凸形状,能使得相对感光体10的接触面积比实施形态1的构成更小。
在间隙部,夹入多量感光体10载置的调色剂的调色剂母体或其外添加剂等。并且,在充电辊41和感光体10双方表面上设有凹凸形状(凹凸8),因此,与仅仅在某一方设置凹凸形状结构相比,能使得感光体10和调色剂母体或其外添加剂等的接触面积减小。
为此,相对感光体10强力挤压的调色剂母体或其外添加剂等大幅度减少,充电辊41引起的感光体10污染,相反像载置体上的调色剂等引起充电辊的污脏,以及向感光体10的结膜更难以发生。
在充电辊41和感光体10双方表面上设有凹凸形状,因此,接触部和间隙部合适地分布,放电机会增加,充电稳定。并且,即使因放电引起的对感光体10的损伤也与凹凸形状对应,随机地成为均一,因此,难以发生磨耗不匀,能维持初始的凹凸形状,使其磨耗。即,经过长期间也能维持感光体10的表面粗糙度。
与实施形态1,2相同,使用对充电辊41仅仅施加直流电压的直流充电方式,因此,对感光体10的负荷减少,能减小感光体10的磨耗量,也能实现感光体10及打印机100的长寿命化。
下面,关于能适用于本实施形态3的作为像载置体的感光体10的层结构,列举几个例子,参照附图进行说明。图18A-图18D是本实施形态3涉及的感光体10,10A,10B的层结构的说明图,其中,图18A是在导电性支持体91上设置表面附近含有无机微粒的感光层92一例,图18B是在导电性支持体91上设置感光层92以及含有无机微粒的表面层93一例,图18C是在导电性支持体91上设置使得电荷发生层92a和电荷输送层92b叠层的感光层92以及含有无机微粒的表面层93一例,图18D是在导电性支持体91上设置底涂层(undercoat)94,再在其上设置使得电荷发生层92a和电荷输送层92b叠层的感光层92以及含有无机微粒的表面层93一例。
本实施形态3的感光体10在导电性支持体91上至少设置感光层92,在其表面层的树脂中使得作为微粒的无机微粒分散。即,本实施形态3的感光体10可以构成为在导电性支持体91上至少设置表面附近含有无机微粒的感光层92,或设有无机微粒分散在树脂中的表面层93,即使任意组合其它层等也没有关系。
作为图18A-图18D所示的导电性支持体91,可使用显示体积电阻1010Ω·cm以下的导电性的例如以下那样的材料。将铝,镍,铬,镍铬合金,铜,金,银,铂等的金属,氧化锡,氧化铟等金属氧化物,利用蒸镀或溅涂包覆于薄膜状或圆筒状的塑料、纸上。或者使用通过将铝、铝合金、镍、不锈钢等的板及通过将其挤压、拉制等的工序,做成坯管后,经切削、超精加工、研磨等表面处理的管等。镍环形带、不锈钢环形带也可以作为导电性支持体91使用。此外,将导电性粉体分散在合适的粘合树脂中涂布在上述各支持体上者也可以作为导电性支持体91使用。
作为导电性粉体,可以列举炭黑,乙炔黑,例如铝、镍、铁、镍铬合金、铜、锌、银等的金属粉末,例如导电性氧化锡、铟锡氧化物(ITO)等的金属氧化物粉体等。
另外,作为一起使用的粘合树脂,可以列举聚苯乙烯,苯乙烯-丙烯腈共聚物,苯乙烯-丁二烯共聚物,苯乙烯-马来酸酐共聚物,聚酯,聚氯乙烯,氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。进一步可以列举聚乙酸乙烯酯,聚偏氯乙烯,聚芳酯树脂,苯氧基树脂,聚碳酸酯,醋酸纤维素树脂,乙基纤维素树脂,聚乙烯醇缩丁醛,聚乙烯醇缩甲醛,聚乙烯基甲苯。还可以列举热塑性树脂,热固性树脂,光固化性树脂等,例如聚-N-乙烯基咔唑,丙烯酸树脂,有机硅树脂,环氧树脂,三聚氰胺树脂,聚氨酯树脂,酚醛树脂,醇酸树脂等。
这样的导电性层可以将上述导电性粉体和粘结树脂分散在适当的溶剂,如四氢呋喃,二氯甲烷,甲基乙基酮,甲苯等进行涂布。
此外,可以优选使用以下方法制作作为本实施形态3的导电性支持体91。在合适的圆筒基体上,通过使得上述导电性粉体包含在例如聚氯乙烯,聚丙烯,聚酯,聚苯乙烯,聚偏二氯乙烯,聚乙烯,氯化橡胶,特氟隆(注册商标)等材料中的热收缩管,设置导电性层。
接着,说明感光层92。
感光层92如图18A和图18B所示,可以是单层型,或叠层的功能分离型,为了说明方便,首先,如图18C和图18D所示,说明电荷发生层92a和电荷输送层92b叠层的功能分离型。
如图18C和图18D所示的电荷发生层92a是将电荷发生物质作为主要成份的层。在电荷发生层92a可以使用公知的电荷发生物质,作为其代表,可以列举单偶氮颜料,双偶氮颜料,三偶氮颜料,苝颜料,紫环酮颜料,喹吖啶酮颜料,醌系聚丙烯化合物,方酸染料,酞菁颜料,萘酞菁颜料,薁鎓盐染料等。
上述电荷发生物质可以单独使用或组合使用。
在本实施形态3中,尤其偶氮颜料和/或酞菁系颜料非常有效。特别是偶氮颜料和酞菁氧钛(titanyL phtha1ocyanine)可以有效使用。在此,关于酞菁氧钛,作为相对CuKα的特征X射线(波长1.514埃)的布拉格角2θ的衍射峰值(±0.2°),至少在27.2°具有最大衍射峰值的酞菁氧钛非常有效。
此外,电荷发生层92a可以根据需要将上述那样的电荷发生物质与粘结树脂一起,,使用球磨机、超微粉碎机、砂磨机,超声波设备等分散在所设定的溶剂中,制备涂布液,将其涂覆在导电性支持体91上,干燥形成。
作为根据需要用于电荷发生层92a的粘合树脂,可以列举聚酰胺,聚氨酯,环氧树脂,聚酮,聚碳酸酯,有机硅树脂,丙烯酸树脂,聚乙烯醇缩丁醛,聚乙烯醇缩甲醛,聚乙烯酮。还可以列举聚苯乙烯,聚磺酸酯,聚-N-乙烯基咔唑,聚丙烯酰胺,聚乙烯基苄叉,聚酯,苯氧基树脂,氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物,聚乙酸乙烯酯,聚苯醚,聚酰胺。进一步还可以列举聚乙烯基吡啶,纤维素树脂,酪蛋白,聚乙烯醇,和聚乙烯基吡咯烷酮等。
粘合树脂的量相对电荷发生物质100重量份,为0~500重量份,优选10~300重量份。
在此,作为形成电荷发生层92a时使用的所设定的溶剂,可以列举异丙醇,丙酮,甲基乙基酮,环己酮,四氢呋喃,二恶烷,乙基溶纤剂,乙酸乙酯,乙酸和乙酸。此外,还可以列举二氯甲烷,二氯乙烷,氯苯,二甲苯和石油醚等,特别是酮类溶剂,酯类溶剂,醚类溶剂等可以优选使用。
作为涂布液的涂布方法,可以使用浸渍涂布法,喷涂法,熔珠涂布法(bead coating),喷射涂布法,旋涂法,环涂法等。
电荷发生层92a的膜厚优选0.01μm~5μm,更好的是0.1~2μm。
电荷传输层92b可以将电荷传输物质及粘合树脂溶解及分散在所设定的溶剂中,将其涂布在电荷发生层92a上,进行干燥形成。根据需要还可以添加增塑剂,流平剂,抗氧化剂等。
在此,电荷传输物质有正空穴传输物质和电子传输物质。
作为电荷传输物质,可以列举例如氯醌,溴醌,四氰乙烯,四氰基对苯二醌二甲烷,2,4,7-三硝基-9-芴酮,2,4,5,7-四硝基-9-芴酮等的电子接收性物质。进一步还可以列举例如2,4,5,7-四硝基呫吨酮,2,4,8三硝基噻吨酮,2,6,8-三硝基-4H-茚并〔1,2-b]噻吩-4-酮等电子接收性物质。进一步还可以列举例如1,3,7-三硝基二苯并噻吩-5,5-二氧化物,苯醌衍生物等的电子接收性物质。
作为正空穴传输物质,可以列举聚-N-乙烯基咔唑及其衍生物,聚-γ-咔唑基乙基谷氨酸盐及其衍生物,芘-甲醛缩合物及其衍生物,聚乙烯基芘,聚乙烯菲等材料。还可以列举聚硅烷,恶唑衍生物,恶二唑衍生物,咪唑衍生物,单芳胺衍生物,二芳基胺衍生物,三芳基胺衍生物,二苯乙烯衍生物,二苯乙烯衍生物和α-苯基等材料。还可以列举联苯胺衍生物,二芳基甲烷衍生物,三芳基甲烷衍生物,9-苯乙烯基蒽衍生物,吡唑啉衍生物,二乙烯基苯衍生物,腙衍生物,茚衍生物,丁二烯衍生物,芘衍生物等材料。另外,bissti1bene衍生物,烯胺衍生物,以及其他公知材料都可以使用。
上述电荷传输物质可以单独使用或组合使用。
作为粘合树脂,可以列举热塑性或热固性树脂,例如聚苯乙烯,苯乙烯-丙烯腈共聚物,苯乙烯-丁二烯共聚物,苯乙烯-马来酸酐共聚物,聚酯,聚氯乙烯,氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等。还可以列举例如聚乙酸乙烯酯,聚偏氯乙烯,聚芳酯,苯氧基树脂,聚碳酸酯,醋酸纤维素树脂,乙基纤维素树脂,聚乙烯醇缩丁醛,聚乙烯醇缩甲醛,聚乙烯基甲苯等的热塑性或热固性树脂。还可以列举例如聚-N-乙烯基咔唑,丙烯酸树脂,有机硅树脂,环氧树脂,三聚氰胺树脂,聚氨酯树脂,酚醛树脂,醇酸树脂等的热塑性或热固性树脂。
并且,电荷传输物质的量相对粘合树脂100重量份,为20~300重量份,优选40~150重量份。
在此,作为形成电荷传输层92b时使用的所设定的溶剂,可以列举四氢呋喃,二恶烷,甲苯,二氯甲烷,一氯苯,二氯乙烷,环己酮,甲基乙基酮,丙酮等。
电荷传输层92b的膜厚从分辨率/响应性角度考虑,优选等于或小于25μm。关于下限值,根据使用系统(尤其带电电位等)而不同,优选为5μm或更大。
本实施形态3的感光体10场合,也可以在其电荷输送层92b中添加增塑剂和/或流平剂。
作为形成电荷传输层92b时使用的增塑剂,可以将例如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯)等作为一般的树脂增塑剂使用者,直接使用,其使用量优选为相对粘合树脂为0至30重量%左右。
作为流平剂,可以使用例如二甲基硅油、甲基苯基硅油等的硅油类,侧链具有全氟烷基的聚合物,低聚物,其使用量相对粘合树脂,优选0~1重量%。
图示省略,电荷输送层92b成为最表层场合,在电荷输送层92b含有无机微粒。
作为含有的无机微粒,可以列举例如铜,锡,铝,铟等的金属粉末,例如氧化硅氧化硅,二氧化硅,氧化锡,氧化锌,氧化钛,氧化铟,氧化锑,氧化铋等无机材料。还可以列举掺杂锑的氧化锡,掺杂锡的氧化铟等的金属氧化物,钛酸钾等的无机材料。金属氧化物尤其良好,再有,能有效使用氧化硅,氧化铝,氧化钛等。
在此,从表面层的光透射率及耐磨耗性角度考虑,无机微粒的平均一次粒径优选0.01~0.5μm。无机微粒的平均一次粒径为0.01μm以下场合,引起耐磨耗性低下、分散性低下等,无机微粒的平均一次粒径为0.5μm以上场合,在分散液中存在促进无机微粒的沉降性或使得调色剂成膜的可能性。
无机微粒的添加量越高耐磨耗性越好,但是,过高场合,有时会发生残留电位上升、保护层的写入光透射率降低的副作用。因此,一般情况下,相对总固体份,为30重量%以下,优选20重量%以下。其下限值一般为3重量%。
上述无机粒子可以用至少一种表面处理剂进行表面处理,从无机微粒分散性角度考虑很合适。
无机微粒的分散性降低不仅导致残留电位上升,也引起涂膜透明性降低,或涂膜缺陷发生,进而引起耐磨耗性降低,因此,存在发展为妨害高耐久化或高画质化的大问题。
下面,如图18A和图18B所示,说明感光层为单层构成型。
感光层92为单层场合,如上所述,可以使用使得电荷发生物质分散到粘合树脂中的感光体10。
单层构成的感光层92可以将电荷发生物质、电荷传输物质、以及粘合树脂溶解在所设定的溶剂中或分散在所设定的溶剂中,将其涂布,干燥形成。
单层构成的感光层92如图18A所示,成为表面层93场合,含有上述无机微粒。
也可以根据需要添加增塑剂,流平剂,抗氧化剂等。
作为粘合树脂,可以按原样使用上文在说明电荷输送层92b时列举的粘合树脂,此外,也可以混合在上文对电荷发生层92a的说明中列举的粘合树脂使用。
相对粘合树脂100重量份,电荷发生物质的量优选5~40重量份,电荷传输物质的量优选0~190重量份,更优选为50~150重量份。
单层构成的感光层92可以将电荷发生物质及粘合树脂,根据需要和电荷传输物质一起,用分散机等分散到所设定的溶剂中,制备涂布液,通过浸渍涂布法或喷涂、熔珠涂布等进行涂布形成。
在此,作为形成单层构成的感光层92时使用的所设定的溶剂,可以列举四氢呋喃,二恶烷,二氯乙烷,环己烷等。单层构成的感光层92膜厚可以是5~25μm。
下面,说明在本实施形态3的感光体10中,如图18D所示,在导电性支持体91和感光层92(电荷发生层92a)之间,设有底涂层94的构成。
底涂层94通常情况下以树脂作为主要成分,若考虑在其上用溶剂涂布感光层92,则该树脂优选对于一般的有机溶剂耐溶剂性高的树脂。
作为这种树腊可以列举水溶性树脂(例如聚乙烯醇,酪蛋白,聚丙烯酸钠等),醇可溶性树脂(例如共聚尼龙,甲氧基甲基化尼龙等),聚氨酯、密胺树脂等的形成三维网状结构的固化型树脂等。还可以列举酚醛树脂、醇酸树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂等的形成三维网状结构的固化型树脂等。
在底涂层94中,为了防止莫尔条纹,降低残留电位等,也可以添加例如氧化钛,二氧化硅,氧化铝,氧化锆,氧化锡,氧化铟等的金属氧化物的微粉末颜料。
该底涂层94可以如上述感光层92那样,使用所设定的溶剂、涂布法形成。
此外,在本实施形态3中,作为底涂层,也可以使用硅烷偶联剂,钛偶联剂,铬偶联剂等。此外,在底涂层94,可以通过阳极氧化设置Al2O3,通过真空薄膜形成方法设置聚对苯二亚甲基或聚对二甲苯等的有机化合物,或无机化合物(如二氧化硅,二氧化锡,二氧化钛,In2O3/SnO2(ITO),CeO2等)。另外,公知的材料也可使用。
底涂层94的膜厚可以是0~5μm。
下面,说明在本实施形态3的感光体10中,如图18B至图18D所示,在感光层92(电荷输送层92b)的最表面,设有含有无机微粒的表面层93的构成。
表面层93至少包括无机微粒和粘合树脂。
粘合树脂可以使用聚芳酯树脂、聚碳酸酯树脂等的热塑性树脂,聚氨酯树脂、酚醛树脂等的交联树脂。
作为微粒,可以是有机类微粒及无机微粒。
作为有机类微粒,可以列举含氟树脂微粒,碳类微粒等。
另一方面,作为无机微粒,可以列举铜,锡,铝,铟等的金属粉末。又,可以列举氧化硅,二氧化硅,氧化锡,氧化锌,氧化钛,氧化铟,氧化锑,氧化铋,掺杂锑的氧化锡,掺杂锡的氧化铟等的金属氧化物,钛酸钾等的无机材料。尤其金属氧化物良好,氧化硅,氧化铝,氧化钛等能有效使用。
从表面层93的光透射率和耐磨耗性角度考虑,无机微粒的平均一次粒径优选0.01~0.5μm。
无机微粒的平均一次粒径为0.01μm以下场合,引起耐磨耗性低下、分散性低下等,无机微粒的平均一次粒径为0.5μm以上场合,在分散液中存在促进无机微粒的沉降性或使得调色剂成膜的可能性。
表面层93中的无机微粒浓度越高耐磨耗性越好,但是,过高场合,有时会发生残留电位上升、保护层的写入光透射率降低的副作用。因此,一般情况下,相对总固体份,为50重量%以下,优选30重量%以下。其下限值一般为5重量%。
上述无机微粒可以用至少一种表面处理剂进行表面处理,从无机微粒分散性角度考虑很合适。
无机微粒的分散性降低不仅导致残留电位上升,也引起涂膜透明性降低,或涂膜缺陷发生,进而引起耐磨耗性降低,因此,存在发展为妨害高耐久化或高画质化的大问题。
作为表面处理剂,可以使用以往使用的表面处理剂,优选能够维持无机微粒绝缘性的表面处理剂。可以列举例如钛酸酯类偶联剂,铝类偶联剂,锆铝酸盐类偶联剂,高级脂肪酸等,或上述物质和硅烷偶联剂施以混合处理的表面处理剂。此外,可以列举氧化铝,二氧化钛,氧化锆,硅,硬脂酸铝等,或上述施以混合处理的表面处理剂。上述表面处理剂从无机微粒的分散性和图像模糊角度考虑,很合适。
通过硅烷偶联剂的处理对图像模糊影响强,但是,通过施以上述表面处理剂和硅烷偶联剂的混合处理,有时能抑制其影响。
关于表面处理量,根据使用的无机微粒的平均一次粒径而不同,3~30重量%很合适,优选5~20重量%。如果表面处理量小于该范围时,不能得到无机微粒分散效果,如果该量过大,则残留电位上升显著。
上述那样的无机微粒(材料)可以单独使用或组合使用。
表面层93(感光层92)的膜厚优选1.0~8.0μm范围。
在此,由于感光体10长期反复使用,因此,要求机械耐久性高,不易磨耗。
然而,在作为图像形成装置的打印机100内,从充电装置40的作为充电部件的充电辊41等产生臭氧和NOx气体等,附着在感光体10的表面。若存在上述附着物,则引起图像缺失,为了防止图像缺失,需要以某一定速度以上使得表面层93(感光层92)磨耗。为此,考虑长期反复使用场合,优选表面层93至少为1.0μm以上的膜厚。表面层93的膜厚大于8.0μm时,残留电位上升,微细点再现性降低。
并且,构成表面层93(感光层92)的上述那样的无机微粒(材料)在与粘合树脂的分散液中,可以利用公知的分散装置进行分散。
在分散液中的无机微粒的平均粒径为1μm以下,从表面层93的透射率角度考虑,优选为0.5μm以下。
作为在感光层92上设置表面层93的方法,可以通过浸渍涂布法,环涂法,喷涂法等。
在这些方法中,作为一般的表面层93的制膜方法,使用喷涂法,从具有微小开口部的喷嘴喷出由上述分散液构成的涂料,使得由雾化生成的微小液滴附着到感光层92上,形成涂膜。
作为在此使用的溶剂,可以是四氢呋喃,二恶烷,甲苯,二氯甲烷,一氯苯,二氯乙烷,环己酮,甲基乙基酮,丙酮等。
另外,在表面层93,为了减少残留电位,改进响应性,可以含有电荷输送物质。在此,电荷输送物质可以使用与电荷输送层92b所用材料同样的材料。
作为电荷输送物质,使用低分子电荷输送物质场合,即使在表面层93中发生浓度倾斜也没有关系。另外,在表面层93也可以良好地使用具有作为电荷传输物质功能以及具有粘合树脂功能的高分子电荷输送物质。
由上述那样的高分子电荷输送物质构成的表面层93耐磨耗性优异。作为高分子电荷输送物质,可以使用公知材料,优选从聚碳酸酯,聚氨酯,聚酯,聚醚中选择的至少一种聚合体。特别优选在主链和/或侧链含有三芳基胺结构的聚碳酸酯。
作为像载置体的感光体10的表面层93的硬度优选为马氏硬度190N/mm2以上,且弹性功率(We/Wt值)优选为37.0%以上。在此,上述马氏硬度和弹性功率可以在以下条件下测定:
评价装置:Fisherscope H-100
试验方法:反复加载/卸载(一次)试验
压头:显微维氏压头
最大负荷:9.8mN
加载(卸载)时间:30秒
保持时间:5秒
马氏硬度不足190N/mm2场合,产生调色剂固结在感光体10表面的不良状况。弹性功率(We/Wt值)不足37.0%场合,发生在感光体10的轴向,图像面积率变化场合等,感光体10的磨耗速度变化,产生磨耗不匀不良状况。
因此,通过无机微粒的添加量或不同的树脂,控制硬度和弹性功率。聚碳酸酯、聚芳酯等树脂通过在树脂骨架中取入刚性结构,提高硬度和弹性功率。此外,通过采用上述高分子电荷输送物质,提高硬度和弹性功率。
在此,感光体10的表面粗糙度Rz优选为0.3~1.0μm左右。感光体10的表面粗糙度的测定可以用例如SURFCOM1400D(东京精密公司制)进行测定。
并且,使用上述那样形成的如图18A至图18D所示层结构的感光体10,且设有与实施形态1,2相同的双层刮板的刮板部件5,构成为削取感光体10表面的凸部。
具体地说,相对制造时含有的表面层93的无机微粒引起的感光体10的凹凸形状,充电辊41在表面具有沿周向延伸的凹凸8,用与实施形态1,2相同的双层刮板的刮板部件5,削取因充电辊41产生的凸部。
通过这样构成,与实施形态1,2的打印机相同,提供能长期维持良好的带电性能、能长期维持良好的清洁性能的打印机100。
即使在本实施形态3中,作为树脂泡沫体的密胺泡沫树脂具有泡沫径比充电辊41表面的凹凸8的平均距离(平均间隔)小的连续气泡结构,可以通过所述密胺泡沫树脂形成与充电辊41抵接回转的充电辊清洁器42。
通过这样构成,能进一步提高充电辊清洁器42的对调色剂或调色剂添加剂等的附着物的除去性能,使得因充电辊41引起的对感光体10的污染,或相反因感光体10上的调色剂等引起的充电辊41的污染难以发生。
下面,说明用于本实施形态3的作为图像形成装置的打印机100的显影剂。在下面关于显影剂的说明中,术语“份”是指“质量份”。
在本实施形态3的打印机100中,在显影剂中通过使用以下那样的低温定影性优异的调色剂,能一边抑制成膜发生,一边降低定影温度,能使得作为图像形成装置的打印机100节能。
包含在显影剂中的调色剂含有母体微粒,其包括结晶性树脂和非结晶性树脂,作为粘合树脂,至少包含粘合树脂及脱模剂的调色剂材料溶解或分散在有机溶剂中,得到分散液,使得该分散液乳化或分散在水系介质中得到母体微粒。且作为结晶性树脂,含有结晶性聚酯树脂,作为非结晶性树脂,含有非结晶性聚酯树脂,脱模剂为酯蜡。并且,调色剂的由差示热量分析仪(DSC)得到的脱模剂的吸热峰值温度(熔点)Tm1和结晶性聚酯树脂的吸热峰值温度(熔点)Tm2满足下式(1),调色剂的流出开始温度Tfb和上述Tm2满足下式(2)。结晶性聚酯树脂的熔点(测定树脂单体的DSC时的吸热峰值温度)处于55~80℃的范围。
Tm2≤Tm1≤Tm2+20℃ (1)
Tm2+12℃<Tfb<Tm2+25℃ (2)
下面,说明含有满足上述条件的调色剂的显影剂的一例的具体的制造方法。
<“调色剂1”的制备>
“酯蜡1”的合成
将脂肪酸成分和醇成分与催化剂(有效量)一起装入反应容器内,在氮气气流下,在240℃使其进行酯化反应,合成“酯蜡1”。
“结晶性聚酯树脂1”的合成
在装备氮气导入管、脱水管、搅拌器和热电偶的5升四颈烧瓶中,加入2,120克1,10-癸二酸,1,520克1,8-辛烷二醇,1200克1,6-己烷二醇,和4.9克氢醌。接着,在180℃反应10小时后,升温到200℃反应三小时,进而,在8.3kPa下反应2小时,得到“结晶性聚酯树脂1”。
“非晶性聚酯树脂1”的合成
在带有冷却管、搅拌器、和氮气入口管的反应槽中,加入双酚A环氧乙烷2摩尔加成物67份,双酚A二乙基甲酮氧化物(propione oxide)3摩尔加成物84份,苯对二甲酸274份,以及二丁基氧化锡2份。接着,在常压下,在230℃下,反应8小时。接着,将该反应液在10至15毫米汞柱的减压下反应5小时,合成“非晶性聚酯树脂1”。
这样得到的“非晶性聚酯树脂1”的数均分子量(Mn)为2100,质均分子量(Mw)为5600,玻璃化转变温度(Tg)为55℃。
“母料”(MB)的制备
用亨舍尔混合机(三井矿山公司制)混合1000份水,540份炭黑(Printex35,德固赛公司制,DBP吸油量为42毫升/100克,pH值为9.5),和1200份上述未改性聚酯树脂。将该混合物用双辊在150℃下混炼30分钟后,轧制冷却,用粉碎机(细川密克朗公司制)粉碎,制备“母料”。
“结晶性聚酯树脂分散液1”的制备
在一个两升的金属制容器中装入“结晶性聚酯树脂1”100克和乙酸乙酯400克,在70℃加热溶解后,在冰水中以20℃/分钟的速度快速冷却。冷却后,使得100克的“结晶性聚酯树脂1”溶解在分散液中,向其中加入500毫升的具有直径3毫米的玻璃珠,用批量式砂磨机(Kanpe Hapio公司制)一边保持平均液温24℃,一边进行10小时粉碎。接着,得到体积平均粒径为0.3μm的“结晶性聚酯树脂分散液1”。
“聚酯预聚物1”的合成
向带有冷却管、搅拌器、和氮气导入管的反应容器中,装入以下材料:
双酚A环氧乙烷2摩尔加成物 682份
双酚A二乙基甲酮氧化物2摩尔加成物 81份
苯对二甲酸 283份
偏苯三酸酐 22份
二丁基氧化锡 2份
在常压下,在230℃下,反应8小时,接着,在10至15毫米汞柱的减压下反应5小时,得到“中间体聚酯1”。
这样得到的“中间体聚酯1”的数均分子量为2100,质均分子量为9,500,玻璃化转变温度Tg为55℃,酸值为0.5,羟值为51。
接着,向带有冷却管、搅拌器、和氮气导入管的反应容器中,装入“中间体聚酯1”410份,异佛尔酮二异氰酸酯89份,醋酸乙酯500份,在100℃下反应5小时,制备“聚酯预聚物1”。
这样得到的“聚酯预聚物1”的游离异氰酸酯量为1.53质量%。
“颜料/蜡分散液1”(油相)的制备
向配备有搅拌棒和温度计的容器中,加入“非结晶性聚酯树脂1”378份,“酯蜡1”110份,以及乙酸乙酯947份,在搅拌下升温至80℃,保持80℃状态5小时后,花费1小时冷却至30℃。接着,向容器中加入“母料”500份,乙酸乙酯500份,进行1小时混合,得到“原料溶解液1”。
接着,将“原料溶解液1”1324份移到容器,使用珠磨机(ULTRAVISCOMILL,AIMEX公司制),在以下条件:
送液速度:1kg/hr
盘圆周速度:6米/秒
将0.5mm直径的氧化锆珠充填80体积%
进行炭黑和蜡的分散三次(3次通过)。
接着,加入“非晶性聚酯树脂1”的65%乙酸乙酯溶液1042.3份,在上述条件的珠磨机进行分散操作一次(1次通过)。得到“颜料/蜡分散液1”。
这样得到的“颜料/蜡分散液1”的固体份浓度为50%(在130℃下,30分钟测量场合)。
“微粒分散液1”(有机微粒乳液)的制备
向配备有搅拌棒和温度计的容器中,加入水683份,甲基丙烯酸环氧乙烷加合物硫酸酯的钠盐(ELEMINOL RS-30,三洋化成工业公司制)11份,苯乙烯138份,甲基丙烯酸138份,过硫酸铵1份。接着,以400转/分钟的转速搅拌15分钟,获得白色乳液后,升温直到体系内温度75℃,进行五小时反应。
进而,加入1%过硫酸铵水溶液30份,在75℃下进行5小时熟化,得到乙烯类树脂(例如,苯乙烯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸环氧乙烷加成物硫酸酯的钠盐的共聚物)的水性分散液“微粒分散液1”。
这样得到的“微粒分散液1”的体积平均粒径(用LA920测定)为0.14μm。
接着,干燥“微粒分散液1”的一部分,单独分离树脂份。
“水相1”的制备
混合990份水,83份“微粒分散液1”,37份十二烷基二苯基醚二磺酸钠的48.5%水溶液(ELEMINOL MON-7,三洋化成工业公司制),和90份乙酸乙酯,进行搅拌,得到乳白色的液体。将其作为“水相1”。
“分散浆液1”的制备(乳化)
将“颜料/蜡分散液1”664份,“预聚物1”109.4份,“结晶性聚酯树脂分散液1”73.9份,和“酮亚胺化合物1”4.6份加入容器,使用TKHOMOMIXER(特殊机化公司制)以5000rpm混合一分钟。此后,向容器加入“水相1”1200份,由TK HOMOMIXER混合(转速11000rpm,5分钟),得到“乳化液浆1”。
接着,向配备有搅拌机和温度计的容器中,加入“乳化液浆1”,在30℃下进行8小时脱溶剂后,在45℃下进行4小时熟成,制备“分散浆液1”。
“调色剂母体微粒B”的制备(清洗/干燥)
将上述“分散浆液1”100份减压过滤得到滤饼,对其进行以下(1)~(4)的操作:
(1)向滤饼加入离子交换水100份,用TK HOMOMIXER混合(转速12000rpm,10分钟)后,进行过滤。
(2)接着,加入10%氢氧化钠水溶液100份,用TK HOMOMIXER混合(转速12000rpm,30分钟)后,减压过滤。
(3)接着,加入10%盐酸100份,用TK HOMOMIXER混合(转速12000rpm,10分钟)后,进行过滤。
(4)接着,加入离子交换水300份,通过热风干燥机,以45℃干燥48小时,得到“调色剂母体微粒B”
“调色剂1”的制备(外添加处理)
对于上述“调色剂母体微粒B”100份,添加二氧化硅A(UFP-35,日本电气化学工业公司制)1.5份,用亨舍尔混合机(三井矿山公司制),以圆周速度13米/秒混合1分钟,接着,以圆周速度40米/秒混合10分钟。向其添加体积平均粒径为20nm的氧化钛0.5份,通过亨舍尔混合机以圆周速度13米/秒混合1分钟,接着,以圆周速度40米/秒混合10分钟。向其添加二氧化硅B(H1303,Clariant日本公司制)2.0份,用亨舍尔混合机,以圆周速度13米/秒混合1分钟,接着,以圆周速度40米/秒混合10分钟。向其添加脂肪酸金属盐微粒(硬脂酸锌1)0.2份,用亨舍尔混合机以圆周速度13米/秒混合1分钟,接着,以圆周速度40米/秒混合10分钟。
使得混合后的粉体通过网眼500μm的筛网,除去大的粉粒,制造外添加脂肪酸金属盐和无机微粒的“调色剂1”。
测定上述那样得到的“调色剂1”的调色剂的流出开始温度Tfb(通过流动试验仪测定)、蜡熔点(Tm1,由DSC测定),结晶性聚酯的熔点(Tm2,由DSC测定)。“调色剂1”的测定结果如下:
Tfb=80.2℃
Tm1=67.9℃
Tm2=64.3℃
<“载体”的制备>
向甲苯100份添加硅树脂有机直链硅氧烷100份,γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷5份,以及炭黑10份,通过均混器分散20分钟,调制树脂层涂布液。
接着,使用流化床型涂布装置,向体积平均粒径50μm的球状磁铁矿1000份的表面,涂布树脂层涂布液,制备“载体”。
<“显影剂1”的制备>
使用球磨机,将上述“调色剂1”5份和上述“载体”95份混合,制作“显影剂1”。
下面,说明通过使用本实施形态3的“显影剂1”进行效果验证时的评价方法和评价结果。
<评价方法1>
在以下条件下,使用所得到的“显影剂1”,对于清洁性,成膜性,低温定影性,以及形成在记录材料上的实心图像的均一性进行评价。
评价用的图像形成装置使用对理光公司制造的产品RICOHProC751ex机进行改造的改造机1。该改造机1能变更接触充电装置,处理线速度,显影装置的显影间隙等。没有特别说明场合,以处理线速度为500mm/s,接触充电,显影间隙为0.3毫米实施。
[清洁性]
具有图像面积率为95%的图输出1000张后,用透明胶带(住友3M公司制)将通过清洁工序的感光体10上的转印残留调色剂移到白纸,对其用Macbeth反射浓度计RD514型进行测定评价。
评价结果,与空白磁带的差不足0.005,因此,清洁性没有问题。
[成膜性]
具有图像面积率为100%、75%、50%的各带图输出1000张后,观察、评价显影辊和感光体上的成膜。
评价结果确认到轻微成膜,但是处于没有问题水平。
[低温定影性]
在理光公司制6200型纸,进行复印试验。具体地说,使得定影温度变化,求取冷粘附温度(定影下限温度)。用以下基准进行评价。
定影下限温度的评价条件设定如下:
送纸线速度:120-150mm/sec
面压:1.2Kgf/cm2
夹持宽度:3mm
定影上限温度的评价条件设定如下:
送纸线速度:50mm/sec
面压:2.0Kgf/cm2
夹持宽度:4.5mm
定影下限温度由于抑制消耗电力,以温度低为好,若是130℃以下,实际使用上没有问题。
评价结果为125℃以下。
[实心图像均一性]
将调色剂充填到补给用瓶,以40℃、60%Rh保管四个星期。使用上述显影剂和调色剂补给用瓶,实心图像100张连续印刷,进行评价。
评价结果图像均匀良好。
<评价方法2>
在以下条件下,使用所得到的“显影剂1”,对于清洁性,充电辊污脏性,成膜性,低温定影性,以及形成在记录材料上的实心图像的均一性进行评价。
评价用的图像形成装置使用对理光公司制造的产品RICOH IMAGIO MPC4000机进行改造的改造机2。该改造机2搭载实施形态1的感光体10、刮板部件5、以及充电辊41,进行评价。
[清洁性]
在高温高湿环境(32℃,54%RH)以及低温低湿环境(10℃,15%RH)下合计输出24,000张,评价是否发生清洁不良。
评价结果,不管哪种环境都没有发生清洁不良。
[充电辊污脏性]
在低温低湿环境(10℃,15%RH)下合计输出36000张,评价是否因充电辊41的污脏引起异常图像。
评价结果,没有发生因充电辊41污脏引起异常图像。
[成膜性]
具有图像面积率为5%的图输出50000张,评价是否因成膜引起浓度不匀导致异常图像。
评价结果,没有发生因成膜引起浓度不匀导致异常图像。
从评价方法1,2的评价结果,能验证通过长期保持稳定的带电性,维持感光体10的表面性,能抑制因成膜引起异常图像发生,且能提供具有耐久性高的清洁性能的长寿命的图像形成装置。
根据上述结构,与上述实施形态1,2相同,能提供长期维持稳定的带电性能、且具有耐久性高的清洁性能的长寿命的打印机100以及处理卡盒121。加之,能大幅度减少对感光体10强力挤压的调色剂母体及其外添加剂等,使得因充电辊41引起的对感光体10的污染、或相反因像载置体上的调色剂等引起的充电辊的污染、以及向感光体10的成膜更难以发生。
(变形例1)
下面,说明本实施形态3的变形例1。
在本变形例和上述本实施形态3(实施形态1,2)中,在本变形例的打印机100中,使得彩色用充电装置40Y,40C,40M的充电方式与黑色用充电装置40K的充电方式不同,仅仅在这一点上不同。
近年,在上述实施形态1中,如参照图1说明的打印机100那样,在复印机或打印机等图像形成装置中,伴随着彩色化、高速化、高画质化的进展,四连串列方式的图像形成装置成为主流。
此外,随着环保意识提高,图像形成装置的高可靠性、高寿命化、以及构成部件等的再利用比以往增加,日益重要。此外,考虑到工作环境等,关于减少臭氧发生量、粉尘发生量的意识也增加。
为此,在电子照相式图像形成装置中,作为充电部件,大多采用臭氧发生量少的充电辊方式。另外,由于高寿命化和高画质化的要求,作为充电方式,充电电流充分流过、充电电位稳定的在直流电压叠加交流电压的交流充电方式变多。
然而,在上述那样的交流充电方式的图像形成装置中,由于对充电辊施加在直流电压上叠加交流电压的电压,因此,产生充电音。此外,虽然是臭氧发生量少的接触充电方式,但若施加交流电压,充电电流变大,因而与只施加直流电压场合相比,臭氧发生量增加。因此,在同时使用四种颜色成像的全色成像时,充电噪声更大,有时利用者视为异常音,或臭氧发生量增加这种不良状况。为抑制这种不良状况,以往,在图像形成装置追加隔音部件,或追加臭氧过滤器等臭氧处理系统进行对应,因此,图像形成装置大型化、重量化。
另外,在一般的办公室环境下,相对黑白图像输出,彩色图像输出明显少。因此,若在使用频率最高的黑色用处理卡盒等的成像单元的更换周期,也对彩色用成像单元进行更换,则有时黑色用以外的成像单元成为浪费。
于是,本变形例构成打印机100,不向四连串列方式的打印机100追加隔音部件或追加臭氧处理系统等,且使得黑色用成像单元和彩色用成像单元寿命最优化。这样,通过不需要追加隔音部件或臭氧处理系统等,且使得黑色用成像单元和彩色用成像单元寿命最优化,避免图像形成装置大型化及重量化,抑制资源浪费,实现省资源化。
具体而言,在上述本实施形态3(实施形态1,2)的打印机100中,对黑色用充电装置40K的充电辊41K施加在直流电压上叠加交流电压的电压。另一方面,对彩色用充电装置40Y,40C,40M的充电辊41Y,41C,41M施加直流电压。
通过这样构成,在彩色用成像单元中,由于仅仅施加直流电压,在同时使用四种颜色成像的全色成像时,能抑制发生利用者视为异常音或臭氧发生量增加这种不良状况。因此,不需要如以往那样在图像形成装置追加隔音部件或追加臭氧过滤器等臭氧处理系统,能抑制图像形成装置大型化、重量化。
当在直流电压上叠加交流电压场合,因交流电压关系,感光体膜磨耗、感光体表面劣化大幅度增加,因此,以感光体表面保护为目的,需要涂布润滑剂。该润滑剂除了感光体表面保护功能,还使得清洁刮板的边缘动作稳定化,同时具有提高除去调色剂性能的功能。
但是,在四连串列方式的图像形成装置的将润滑剂涂布在全部(四个)成像单元的构成中,需要在全部成像单元设置润滑剂涂布装置,担心引起图像形成装置大型化,导致成本上升。
另一方面,在本变形例的打印机100中,在彩色用成像单元中,仅仅施加直流电压,至少在彩色用三个成像单元中,没有必要为了防止感光体10的膜磨耗或防止感光体10表面劣化的目的涂布润滑剂。因此,在本变形例中,能实现打印机100小型化,减少成本。
根据以上构成,与上述本实施形态3具有同样效果,加之,能避免作为图像形成装置的打印机100大型化及重量化,抑制资源浪费,实现省资源化。
(变形例2)
下面,说明本实施形态3的变形例2。
在本变形例和上述变形例1中,在本变形例的打印机100中,仅仅在黑色用成像单元设置作为润滑剂涂布手段的润滑剂涂布装置,向感光体10K涂布润滑剂,仅仅在这一点上不同。
在一般的办公室环境下,与彩色图像输出相比,黑白图像输出多,黑色用成像单元的长寿命化成为必要。
并且,黑色用成像单元的充电方式采用在直流电压上叠加交流电压的交流充电方式,在该黑色用成像单元中,因施加的交流成分的充电危险等的作用,需要保护感光体10,使得感光体10K以及作为图像形成装置的打印机100长寿命化。
于是,在本变形例2的打印机100中,仅仅在黑色用成像单元设置作为润滑剂涂布手段的润滑剂涂布装置,向感光体10K涂布润滑剂。
通过这样构成,通过涂布在感光体10K的润滑剂,能使得作为双层刮板的刮板部件5的边缘动作稳定化,提高清洁性能,能进一步提高转印性。
根据以上构成,与上述本实施形态3以及变形例1具有同样效果,加之,能使得作为像载置体的感光体10K、作为处理卡盒的处理卡盒121K、以及作为图像形成装置的打印机100长寿命化。
在上述各实施形态中,哪个都说明将本发明适用于作为中间转印方式的图像形成装置的打印机100的例子,但是,本发明并不局限于这种构成。例如,也能适用于直接转印方式的图像形成装置。
在上述各实施形态中,哪个都说明将本发明适用于设有多个处理卡盒等的成像单元的串列方式的图像形成装置(打印机100)的例子,但是,本发明并不局限于这种构成。除实施形态3的变形例1,2的构成,例如,也能适用于处理卡盒等成像单元只设置一个的单色对应的图像形成装置。
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]
本发明的作为打印机100等的图像形成装置包括:
感光体10等的像载置体;
充电装置40的充电辊41等的充电部件,与像载置体的表面抵接,使得像载置体带电;
曝光装置40,对像载置体进行曝光,形成潜像;
显影装置50,对像载置体上的潜像显影,使其调色剂像化;
中间转印装置160等的转印装置,将像载置体上的调色剂像转印在中间转印带162等的被转印体上;以及
清洁装置30的刮板部件5等的清洁刮板,除去转印后残留在像载置体表面的调色剂。
在该图像形成装置中,充电部件在表面设有沿像载置体的表面移动方向延伸的凹凸。清洁刮板使得边缘部与转印后的像载置体表面抵接,除去残留在像载置体上的调色剂,且通过清洁刮板磨削像载置体表面的凸部。
由此,如上述实施形态1至3说明那样,能长期维持良好的充电性能,同时维持良好的清洁性能。
[形态B]
在[形态A]中,清洁刮板为叠层多层的结构。由此,如上述实施形态1至3说明那样,多层之中,通过与像载置体抵接的层,能良好地磨削由表面具有沿表面移动方向延伸的凹凸的充电部件形成在像载置体表面的凹凸的凸部。与此同时,与像载置体抵接层以外的层,通过经过时间及环境变化,能维持稳定的线压,能维持稳定的清洁性能。
[形态C]
在[形态B]中,上述清洁刮板的多层之中,设有与像载置体抵接的边缘部的边缘层,与其它层相比,由100%模量值大的材质形成。由此,如上述实施形态1至3说明那样,能良好地磨削由表面具有沿表面移动方向延伸的凹凸的充电部件形成在像载置体表面的凹凸的凸部。但是,在仅由适合用于边缘层的高硬度、100%模量值大的材质形成的单层的刮板部件中,因其弹力减弱,因时间经过或环境变化,不能维持稳定的线压。与此相反,在背撑层2等的不与像载置体抵接的层,通过使用低硬度、100%模量值小的材质,抑制刮板整体的弹力减弱。因此,能长期清洁性能的变化,维持稳定的清洁性能。
[形态D]
在[形态B]或[形态C]中,上述清洁刮板的多层之中,形成设有上述边缘部的边缘层的材质的23℃时的100%模量值为6~12MPa。由此,如上述实施形态1至3说明那样,能良好地磨削由表面具有沿表面移动方向延伸的凹凸的充电部件形成在像载置体表面的凹凸的凸部,能长期维持稳定的清洁性能。由于能长期维持稳定的清洁性能,减少充电辊污脏,因此,能防止因充电辊污脏引起的异常图像,实现长寿命化。
[形态E]
在[形态B]至[形态D]的任一个形态中,通过清洁刮板的边缘层的前端或与边缘层前端交叉的侧面与像载置体表面的凸部互相摩擦,磨削凸部。由此,如上述实施形态1至3说明那样,能良好地磨削由表面具有沿表面移动方向延伸的凹凸的充电部件形成在像载置体表面的凹凸的凸部。
[形态F]
在[形态B]至[形态E]的任一个形态中,清洁刮板的边缘部与像载置体表面的凸部抵接。由此,如上述实施形态1至3说明那样,能良好地磨削由表面具有沿表面移动方向延伸的凹凸的充电部件形成在像载置体表面的凹凸的凸部。
[形态G]
在[形态A]至[形态F]的任一个形态中,对充电部件施加直流电压,使得像载置体带电。由此,如上述实施形态1至3说明那样,能减少向像载置体的负荷,减小像载置体的磨耗量,实现长寿命化。
[形态H]
在[形态A]至[形态G]的任一个形态中,充电部件是充电装置40等的充电装置设有的充电辊41等的充电辊,充电装置还包括清扫充电辊表面的充电辊清洁器42等的充电辊清洁器,充电辊清洁器由密胺泡沫树脂等具有连续气泡结构的树脂泡沫体形成,上述树脂泡沫体的气泡直径比上述充电辊表面设有的上述凹凸的沿上述像载置体的表面移动方向的平均距离小。由此,如上述实施形态2或3说明那样,能抑制因调色剂添加剂等附着在充电辊表面而发生的异常图像,能实现充电装置的长寿命化。充电辊表面设有朝周向延伸的凹凸,相对像载置体的接触面积小,接触部和间隙部在轴向分布合适,充电稳定。因接触面积小,难以发生因充电辊引起像载置体的污染,或因充电辊污染引起发生异常图像。
[形态I]
在[形态H]中,上述充电辊清洁器由密胺泡沫树脂形成,通过加热压缩成型,设为比上述充电辊表面设有的凹凸的平均距离小的气泡直径。由此,如上述实施形态2或3说明那样,密胺泡沫树脂网眼状的纤维硬,容易削取或剥去充电辊表面附着物。因此,能进一步提高充电辊清洁器的除去调色剂添加剂等附着物的性能。通过加热压缩成型减小气泡直径,能有效地清扫充电辊表面,防止异常图像,实现充电装置长寿命化。
[形态J]
在[形态A]至[形态H]的任一个形态中,上述像载置体包括含有无机微粒等的微粒的表面层93等的表面层。由此,如上述实施形态3说明那样,由于像载置体表面层含有微粒,因此,在像载置体表面由微粒形成凹凸形状,调色剂母体、外添加剂向感光体的结膜难以发生。再有,在充电部件表面也有沿像载置体的表面移动方向延伸的凹凸,因此,相对像载置体的接触面积小,不会使得调色剂相对感光体强力挤压。因此,因充电部件引起的对像载置体的污染或成膜,以及相反因像载置体上的调色剂等引起的充电部件的污染难以发生。又,因充电部件的凹凸形状,接触部和间隙部在轴向合适地分布,因此,充电稳定,因放电引起的对像载置体的损伤也成为均一,即使像载置体磨耗也能维持像载置体表面的凹凸形状。
[形态K]
一种处理卡盒,至少使得像载置体、充电部件,清洁刮板构成为一体,构成为能相对图像形成装置本体装卸,其中,使用[形态A]至[形态J]的任一个形态的图像形成装置的充电部件以及清洁刮板。由此,如上述实施形态1至3说明那样,提高设置性、维修性。进而,由于一体化,能至少使得充电部件和清洁刮板相对像载置体的位置精度良好。
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 (11)
1.一种图像形成装置,包括:
像载置体,设为表面可移动;
充电部件,与该像载置体的表面抵接,使得该像载置体带电;
曝光装置,对该像载置体进行曝光,形成潜像;
显影装置,对该像载置体上的潜像显影,使其调色剂像化;
转印装置,将该像载置体上的调色剂像转印在被转印体上;以及
清洁刮板,与转印后的该像载置体的表面抵接,除去该像载置体上的附着物;
所述图像形成装置的特征在于,上述充电部件在表面设有沿上述像载置体的表面移动方向延伸的凹凸,上述清洁刮板磨削该像载置体的表面的凸部。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于:
上述清洁刮板为叠层多层的结构。
3.根据权利要求2所述的图像形成装置,其特征在于:
上述清洁刮板的多层之中,设有与上述像载置体抵接的边缘部的边缘层,与其它层相比,由100%模量值大的材质形成。
4.根据权利要求2或3所述的图像形成装置,其特征在于:
上述清洁刮板的多层之中,形成设有上述边缘部的边缘层的材质的23℃时的100%模量值为6~12MPa。
5.根据权利要求2~4中任一个所述的图像形成装置,其特征在于:
通过上述清洁刮板的上述边缘部或与该边缘部交叉的边缘层的侧面与上述像载置体表面的凸部互相摩擦,磨削该凸部。
6.根据权利要求2~5中任一个所述的图像形成装置,其特征在于:
上述清洁刮板的边缘部与上述像载置体表面的凸部抵接。
7.根据权利要求1~6中任一个所述的图像形成装置,其特征在于:
对上述充电部件施加直流电压,使得上述像载置体带电。
8.根据权利要求1~7中任一个所述的图像形成装置,其特征在于:
上述充电部件是充电装置设有的充电辊;
上述充电装置还包括清扫上述充电辊表面的充电辊清洁器;
上述充电辊清洁器由具有连续气泡结构的树脂泡沫体形成;
上述树脂泡沫体的气泡直径比上述充电辊表面设有的上述凹凸的沿上述像载置体的表面移动方向的平均距离小。
9.根据权利要求8所述的图像形成装置,其特征在于:
上述充电辊清洁器由密胺泡沫树脂形成;
通过加热压缩成型,设为比上述充电辊表面设有的凹凸的平均距离小的气泡直径。
10.根据权利要求1~9中任一个所述的图像形成装置,其特征在于:
上述像载置体包括含有微粒的表面层。
11.一种处理卡盒,至少使得像载置体、充电机构、清洁机构构成为一体,构成为能相对图像形成装置本体装卸,其特征在于:
在上述充电机构、清洁机构中,使用上述权利要求1~10中任一个所述的图像形成装置的充电部件、充电辊清洁器、清洁刮板。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140507 |