CN105278289B - 盒和图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了盒和图像形成装置。图像形成装置包含：图像承载部件；带电部件，用于与图像承载部件接触而使图像承载部件带电；以及显影部件，用于与图像承载部件接触而供给显影剂。在转印之后残留在图像承载部件上的显影剂被显影部件收集。带电部件的表面的马氏硬度HMR和显影剂的表面的马氏硬度HMD满足以下关系：HMD>HMR。

Description

盒和图像形成装置
技术领域
本发明涉及用于在记录材料上形成图像的图像形成装置和能够可拆卸地安装到图像形成装置的盒。
背景技术
传统地，在例如电子照相类型的图像形成装置中，从简化装置构成和消除废弃物的观点，已提出了无清洁器系统(调色剂再循环系统)。该无清洁器系统是这样的类型：其中，作为用于转印之后的感光鼓的清洁手段的专用鼓清洁器被消除，并且转印之后的感光鼓上的转印残余调色剂通过“同时显影和清洁”利用显影设备从感光鼓去除并且在显影设备中被收集并然后被再次使用。同时显影和清洁是转印之后残留在感光鼓上的调色剂在随后步骤或者更晚的显影期间通过除雾偏压(作为施加到显影设备的DC电压与感光鼓的表面电势之间的电势差的除雾电势差)被收集的方法。根据该方法，转印残余调色剂在显影设备中被收集并然后在随后步骤或更晚中被再次使用，因此，可消除废弃(残余)调色剂并且能够降低用于维护的麻烦处理程度。并且，利用无清洁器系统，使得关于空间的优点大，并因此图像形成装置可显著小型化。
在上述的无清洁器系统(调色剂再循环系统)中，在一些情况下利用感光鼓在与感光鼓接触而被均匀地带电的接触带电类型。然而，在接触带电类型中，存在引起以下的问题的可能性。
在接触带电类型中，带电辊与感光鼓挤压接触，并因此当在转印之后残留在感光鼓上的调色剂通过感光鼓与带电辊之间的接触部分时，存在由感光鼓与带电辊之间的调色剂的压碎产生裂开和变形的可能性。转印之后的残余调色剂被离散地孤立，并因此在感光鼓与带电辊之间的接触部分处施加于其上的负载大，使得调色剂易于发生裂开和变形。难以向发生裂开或变形的不规则形状调色剂均匀地赋予电荷，并因此由于显影性能、转印性能、收集性能等的劣化，带电辊被调色剂污染，使得带电辊易于引起诸如带电不均匀性的图像缺陷。并且，不规则形状调色剂不容易被转印，因此，在无清洁器系统(调色剂再循环系统)中，伴随调色剂的消耗和收集的重复，显影设备中的不规则形状调色剂的量增加。作为结果，伴随长期使用的调色剂消耗，易于引起由于调色剂流动性的劣化和调色剂电荷的维持失败而产生的图像缺陷。
作为利用传统的带电辊带电类型的无清洁器系统，为了解决上述的问题，已提出了三个专利文献。日本公开专利申请(JP-A)2003-162085通过抑制通过感光鼓与带电辊之间的接触部分的调色剂的变形程度长期提供稳定的图像。JP-A 2005-173485和JP-A 2006-154093定义调色剂的圆形度、量和比电荷，并且，其目的是抑制诸如雾的图像缺陷。
然而，在JP-A 2003-162085、JP-A 2005-173485和JP-A 2006-154093的构成中，存在不能长期获得良好图像质量的可能性。在JP-A 2003-162085中，调色剂形状的变形程度被定义，然而JP-A 2003-162085仅仅公开了构成带电辊的层的结构以及可通过适当地选择控制这些层的材料、厚度等。并且，在JP-A 2005-173485和JP-A 2006-154093中，已提出了改善显影性能和收集性能的劣化的构成，但这些构成进一步留下改善耐久性这样的问题。
发明内容
本发明是现有技术构成的进一步发展。本发明的主要目的是，在当转印之后残留的显影剂通过图像承载部件与带电部件之间时较少引起显影剂的裂开和变形的同时长期提供质量稳定的图像。
根据本发明的一方面，提供一种图像形成装置，该图像形成装置包括：图像承载部件；带电部件，用于与图像承载部件接触地使图像承载部件带电；以及显影部件，用于与图像承载部件接触地供给显影剂，其中，在转印之后残留在图像承载部件上的显影剂被显影部件收集，并且其中，带电部件的表面的马氏硬度HMR和显影剂的表面的马氏硬度HMD满足以下关系：
HMD>HMR。
根据本发明的另一方面，提供一种能够可拆卸地安装到图像形成装置的处理盒，该处理盒包括：图像承载部件；带电部件，用于与图像承载部件接触地使图像承载部件带电；以及显影部件，用于与图像承载部件接触地供给显影剂，其中，在转印之后残留在图像承载部件上的显影剂被显影部件收集，并且其中，带电部件的表面的马氏硬度HMR和显影剂的表面的马氏硬度HMD满足以下关系：
HMD>HMR。
根据本发明的又一方面，提供一种盒，该盒包括：带电部件，用于与图像承载部件接触地使图像承载部件带电，其中，带电部件的表面的马氏硬度HMR和显影剂的表面的马氏硬度HMD满足以下关系：
HMD>HMR。
与附图相结合地考虑本发明的优选实施例的以下描述，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得更清楚。
附图说明
图1是示出图像形成装置的结构的示意性截面图。
图2是示出实施例1中的带电辊和调色剂中的每一个的负载-压入深度曲线的示图。
在图3中，(a)和(b)是分别示出通过带电辊与感光部件之间的调色剂的变形的示意图。
在图4中，(a)和(b)是各自分别示出实施例1和比较例1中的加速评价之后的调色剂观察图像的示图。
图5是用于比较实施例4和比较例3中的马氏硬度的示图。
图6是示出能够可拆卸地安装鼓盒和显影盒中的每一个的图像形成装置的结构的示意性截面图。
具体实施方式
将参照附图详细描述根据本发明的图像形成装置。以下描述的实施例示例性地示出本发明，并且，关于构成要素的尺寸、材料、形状、相对布置等，除非另外指定，否则本发明的范围不意在限于此。
图1是示出图像形成装置的结构的示意性截面图。图1所示的图像形成装置是使用转印类型的电子照相处理的单色激光打印机。
在本实施例中，作为图像承载部件的感光鼓是直径为24mm的带负电的OPC感光部件。该感光鼓1以作为一定速度的100mm/sec(＝处理速度PS，打印速度)的圆周速度沿图中的顺时针方向旋转驱动。
作为带电部件的带电辊2被设置为与感光鼓1接触，并且使作为图像承载部件表面的感光鼓1的表面带电。带电辊2以预定的压力(在本实施例中在驱动期间为600gf)与感光鼓1挤压接触，使得在其自身与感光鼓1之间形成带电压合部c。在本实施例中，通过感光鼓1的旋转，带电辊2被驱动和旋转。作为用于向带电辊2施加带电偏压的电压施加手段的带电电源(电压源)被设置，并且在本实施例中，从带电电源向芯金属2a施加DC电压。施加的DC电压被设定，使得感光鼓1表面与带电辊2的电势差是放电开始电压或更大，并且具体而言，施加-1300V的DC电压作为带电偏压。此时，带电辊2使感光鼓1的表面均匀地接触带电到-700V的带电电势(暗部电势)。
作为用于在带电的图像承载部件上形成静电潜像的曝光手段，使用包含激光二极管、多棱镜等的激光束扫描器4。该激光束扫描器4输出与目标图像信息的时序电数字像素信号对应地强度调制的激光光L，并且感光鼓1的均匀带电表面经受激光光L的扫描曝光。在感光鼓1的带电表面经受激光光L的整个表面曝光的情况下，激光功率被调整，使得感光鼓1的表面电势为-150V。
作为包含显影部件的显影手段的显影设备3向在感光鼓1上形成的静电潜像供给显影剂。可通过显影套筒显影静电潜像，该显影套筒作为从作为用于向显影部件施加电压的电压施加手段的显影偏压电源(未示出)向其施加-350V的显影偏压(Vdc)的显影部件。
将描述显影设备3。显影套筒31被显影设备3可旋转地支撑，并且被以感光鼓1的圆周速度的140％的圆周速度旋转地驱动。通过在中空的铝裸管的圆周表面周围形成导电弹性橡胶层制备显影套筒31，并且导电弹性橡胶层的表面具有用于馈送显影剂的1.0μm-2.0μm的表面粗糙度Ra。在显影套筒31内部，固定和设置磁辊32。通过搅拌部件34，在显影设备3中搅拌作为显影中的显影剂的磁芯-成分黑色显影剂(带负电特性)T。通过搅拌，通过磁辊32的磁力，显影剂T在显影设备3中被馈送到显影套筒31的表面。馈送到显影套筒31的表面的显影剂通过通过与显影套筒31接触的显影刮刀33以薄层均匀形成，并且通过摩擦带电带电到负极性。然后，显影套筒31的表面上的显影剂被馈送到显影套筒31接触感光鼓1的显影位置(接触位置)，使得感光鼓1上的静电潜像通过显影剂被显影。
作为转印手段(接触转印手段)的中电阻转印辊5以预定的压力与感光鼓1挤压接触，使得在其自身与感光鼓1之间形成转印压合部b。转印辊5将通过利用显影手段可视化潜像所获得的显影剂图像从感光鼓1转印到通过馈送辊71从盒子70馈送的转印材料P上。在本实施例中使用的转印辊5通过在芯金属5a上形成中电阻泡沫层5b来制备，并且具有5×108Ω的辊电阻值。通过向芯金属5a施加+2.0kV的电压进行转印。通过馈送辊71从盒子70馈送的转印材料P被发送到转印压合部b。
作为定影手段，使用热定影类型的定影设备6。调色剂图像通过通过转印压合部b而被转印在其上的转印材料P与感光鼓1的表面分离，并且被引入到定影设备6中，使得在转印材料P上定影调色剂图像，并然后转印材料P作为n图像形成产物(打印、复印)被排出到图像形成装置的外面。
顺便提及，在本实施例中，在通过转印手段转印之后，残留在图像承载部件上的显影剂与显影同时地通过显影手段收集。即，利用不设置用于从感光鼓1去除残留在感光鼓1上而没有被转印的转印残余调色剂的清洁部件的所谓的无清洁器系统。以下，将详细描述通过使用显影套筒31收集在转印之后残留在感光鼓1的表面上的显影剂的无清洁器系统。
与感光鼓1的情况类似，通过带电辊2与感光鼓1之间的接触部分(带电压合部c)前的间隙部分处的放电，在转印步骤之后残留在感光鼓1上的转印残余调色剂带电到负极性。此时，感光鼓1的表面带电到-700V。带电到负极性的转印残余调色剂不沉积于带电辊2上，并且在带电压合部c处基于表面电势差(感光鼓表面电势＝-700V，带电辊电势＝-1300V)通过带电压合部c。
通过带电压合部c的转印残余调色剂到达激光照射位置。转印残余调色剂在量上没有大到遮蔽曝光手段的激光光L的程度，因此，转印残余调色剂对在感光鼓1上形成静电潜像的步骤没有影响。通过激光照射位置d并且位于非曝光部分(不经受激光照射的感光鼓表面)处的调色剂在显影套筒31与感光鼓1之间的接触部分(显影压合部a)处通过静电力在显影套筒31上被收集。另一方面，位于曝光部分(经受激光照射的感光鼓表面)处的调色剂不通过静电力被收集并且继续存在于感光鼓1上。然而，在一些情况下，由于显影套筒31与感光鼓1之间的圆周速度差，调色剂的一部分通过物理力被收集。
以这种方式，残留在感光鼓1上而没有被转印在转印材料P上的转印残余调色剂主要在显影设备3中被收集。在显影设备3中收集的调色剂与残留在显影设备3中的调色剂混合并然后被再次使用。
在本发明中，为了使转印残余调色剂通过带电压合部c而不沉积于带电辊2上，以事先提供的预定的圆周速度差驱动和旋转带电辊2。通过以预定的圆周速度差驱动和旋转带电辊2和感光鼓1，这样的调色剂可通过在带电辊2与感光鼓1之间滑动带电到负极性。作为结果，实现抑制在带电辊2上沉积调色剂的效果。在本发明中，带电辊2的芯金属2a具有带电辊齿轮，并且带电辊齿轮与设置在感光鼓端部处的鼓齿轮啮合。因此，伴随感光鼓1的旋转驱动，带电辊2也被旋转驱动。带电辊2的表面的圆周速度被设定为感光鼓1的表面的圆周速度的115％。顺便提及，带电辊2的旋转方向在其与感光鼓1的接触的点处被设定为与感光鼓1的旋转方向相同的方向。并且，带电辊2的圆周速度在它被设定为感光鼓1的表面的圆周速度的101％或更大、优选105％或更大时是有效的，并且带电辊2的表面的圆周速度的实际范围为感光鼓1的表面的圆周速度的200％或更小、优选150％或更小。
在根据本发明的图像形成装置中，转印残余调色剂离散地散开，并且基本上孤立。出于这种原因，当转印残余调色剂通过感光鼓与带电辊之间时，大大地施加负载，使得存在产生由于裂开或变形而导致的不规则形状调色剂的可能性。
如上所述，通过提供圆周速度差，能够提高感光鼓的带电程度并且减轻带电辊上的调色剂的沉积程度。然而，从转印残余调色剂的观点，转印残余调色剂通过感光鼓与带电辊之间时的负载进一步变大。在提供圆周速度差的情况下，进一步引起产生不规则形状调色剂的这样的要解决的问题。
当带电辊2的旋转方向在与感光鼓1的接触点处被设定为与感光鼓1的旋转方向相同的方向时，能够进一步增加感光鼓1的带电程度并且进一步减轻带电辊2上的调色剂的沉积程度，并因此这样的构成是优选的。然而，从转印残余调色剂的观点，调色剂通过感光鼓与带电辊之间时的负载进一步变大。出于这种原因，上述的问题进一步变大。
因此，在本发明中，作为带电部件的带电辊的表面的马氏硬度(martenshardness)HMR和作为显影剂的调色剂的表面的马氏硬度HMD的关系被设定为HMD>HMR。
作为结果，即使当转印残余调色剂通过感光鼓1与带电辊2之间的接触部分时，如图3的(a)所示，带电辊2的表面也比调色剂t早变形。此时，如图3的(a)所示，带电辊2的表面变形，使得残留在感光鼓1上的调色剂t在与感光鼓1的接触位置(带电压合部c)处咬入带电辊2中。作为结果，调色剂t的变形程度减轻，并因此能够抑制调色剂t的裂开和变形。另一方面，在带电辊2比调色剂t硬的情况下，如图3的(b)所示，调色剂t比带电辊2早变形，使得易于产生调色剂t的裂开和变形。并且，即使在在感光鼓与带电辊之间提供圆周速度差的条件下，也可实现充分的效果。
因此，本发明中的显影剂需要被调整为具有上述的预定的马氏硬度。在使用可带负电的磁性一成分调色剂作为显影剂的情况下，可以以以下的方式制造调色剂。
在本发明中，作为1μm的非常小的压入深度的马氏硬度被控制。为了获得适于本发明的显影剂，在以上的情况下，构成显影剂的粒子的硬度即含在显影剂中的磁性一成分调色剂粒子的硬度需要被控制。
为了获得具有希望的马氏硬度的磁性一成分调色剂，可以使用以下的方法。作为方法中的一种，可以举出控制用于磁性一成分调色剂的粘接剂树脂的材料、成分、分子量等的方法。并且，可以举出通过适当地在磁性一成分调色剂的基材的表面处提供壳层实现控制的方法。并且，可通过适当地选择要在磁性一成分调色剂粒子中加入的材料，包含诸如蜡的软化材料或者诸如包含着色剂或磁性粉末的无机颜料的材料，实现控制。
当调色剂表面的马氏硬度HMD过小时，存在沉积力变大并因此不容易使用调色剂的可能性。并且，当调色剂表面的马氏硬度HMD过大时，调色剂易于引起感光鼓受损的缺点。因此，从沉积力的观点，调色剂表面的马氏硬度HMD可以优选为2或更大、进一步优选为2.5或更大。并且，在与感光鼓表面层的关系中，可以优选在50或更小、更优选为20或更小、进一步优选为15或更小的范围中使用调色剂表面的马氏硬度HMD。
另一方面，在本发明的图像形成装置中使用的带电辊也需要具有预定的马氏硬度。为了对带电辊提供预定的马氏硬度，可以举出例如控制带电辊的表面层及其近邻的材料、成分、分子量、交联程度等的方法。并且，也可通过在带电辊的表面层中加入硬材料或软材料实现控制。
当带电辊表面的马氏硬度HMR过小时，存在粘结性能变高并且扭矩变大并因此不容易使用调色剂的可能性。并且，当带电辊表面的马氏硬度HMR过大时，存在引起感光鼓受损的缺点的可能性。因此，从粘结性能和扭矩的观点，可以优选在0.5或更大、进一步优选为1或更大的范围中使用带电辊表面的马氏硬度HMR。并且，从感光鼓受损的观点，带电辊表面的马氏硬度HMR可以优选为19或更小、进一步优选为10或更小。
并且，当带电辊表面的算术平均粗糙度Ra过小时，存在粘结性能变高并且扭矩变大并因此不容易使用调色剂的可能性。并且，当带电辊表面的算术平均粗糙度Ra过大时，产生带电辊的表面硬度不均匀性，使得存在调色剂裂开的可能性。因此，从粘结性能和扭矩的观点，可以优选在0.1μm或更大、更优选为0.6μm或更大的范围中使用算术平均粗糙度Ra。并且，从带电辊表面硬度不均匀性的观点，可以优选在10μm或更小、更优选为5μm或更小的范围中使用算术平均粗糙度Ra。并且，可以在1或更大、更优选为3或更大的范围中使用调色剂与带电辊之间的马氏硬度上的差。顺便提及，上述的算术平均粗糙度Ra根据JIS B0601:2001测量。
在本发明的实施例和比较例中使用的调色剂和带电辊以以下的方式制备。以下，将示例性描述调色剂和带电辊的制造实施例。
[调色剂制造实施例1]
苯乙烯 ...75重量份
n-丙烯酸丁酯 ...25重量份
二乙烯基苯 ...0.5重量份
饱和聚酯 ...8重量份
(对苯二甲酸与双酚A的环氧乙烷加合物的反应产物，数平均分子量＝4000，Mw/Mn＝2.8，酸值＝11mg/KOH)
磁性粉末 ...80重量份
(利用n-乙基甲氧基硅烷进行S处理，体积平均粒子大小(particle size)：0.2μm，饱和磁化：在79.6kA/m的磁场下为70Am2/kg)
具有磺酸基的树脂 ...1.5重量份
(83重量份的苯乙烯、12重量份的n-丙烯酸丁酯和5重量份的2–甲基丙磺酸的共聚物，重量平均分子量：23000)
石蜡(DSC中的最大吸热峰(温度)：78℃) ...10重量份
聚合引发剂(2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈) ...5重量份
以上的混合物根据通常的方法均匀地溶解和分散，并且，在混合物中，倒入750重量份的含有分散剂的离子交换水，使得形成粒子。然后，进行分散剂的反应、冷却和去除，并然后反应产物被干燥以获得调色剂基材。顺便提及，由此制备的调色剂基材包含作为其表面层的聚酯层。
向100重量份的调色剂基材外添BET值为120m2/g的1.0重量份的疏水性二氧化硅微粒子，使得获得重量平均粒子大小为7.9μm的磁性调色剂。磁性调色剂的平均圆形度为0.975。当测量该制造实施例中的磁性调色剂的马氏硬度时，马氏硬度(HMD)为1.1。
[调色剂制造实施例2]
除了调色剂制造实施例1中的饱和聚酯树脂的重量量变为3重量份以外，以与调色剂制造实施例1中相同的方式获得调色剂基材。
向100重量份的调色剂基材外添BET值为120m2/g的1.0重量份的疏水性二氧化硅微粒子，使得获得重量平均粒子大小为7.5μm的磁性调色剂。磁性调色剂的平均圆形度为0.977。当测量该制造实施例中的磁性调色剂的马氏硬度时，马氏硬度(HMD)为5.0。
[调色剂制造实施例3]
苯乙烯 ...80重量份
n-丙烯酸丁酯 ...25重量份
聚甲基丙烯酸酯大单体(Mn＝6000) ...0.3重量份
二乙烯基苯 ...0.3重量份
磁性粉末 ...80重量份
(利用n-乙基甲氧基硅烷进行S处理，体积平均粒子大小：0.2μm，饱和磁化：在79.6kA/m的磁场下为70Am2/kg)
具有磺酸基的树脂 ...1.0重量份
(83重量份的苯乙烯、12重量份的n-丙烯酸丁酯和5重量份的2–甲基丙磺酸的共聚物，重量平均分子量：23000)
双季戊四醇六肉豆蔻酸(DSC中的最大吸热峰(温度)：66℃) ...6重量份
聚合引发剂(t-丁基过氧化-异丁酸酯) ...6重量份
以上的混合物根据通常的方法均匀地溶解和分散，并且，在混合物中，倒入750重量份的含有分散剂的离子交换水，使得形成粒子。然后，进行反应以获得调色剂浆液(slurry)。
混合以下的组分以获得水-甲基丙烯酸甲酯分散液。
甲基丙烯酸甲酯 ...2重量份
离子交换水 ...65重量份
在得到的浆液中，添加以下的组分，使得引起反应。在得到的调色剂基粒子周围，形成聚甲基丙烯酸甲酯的层。
上述的水-甲基丙烯酸甲酯分散液 ...67重量份
2,2-偶氮二[2-甲基-N(2-羟乙基)-丙酰胺] ...0.3重量份
向100重量份的调色剂基材外添BET值为120m2/g的1.0重量份的疏水性二氧化硅微粒子，使得获得重量平均粒子大小为7.6μm的磁性调色剂。磁性调色剂的平均圆形度为0.972。当测量该制造实施例中的磁性调色剂的马氏硬度时，马氏硬度(HMD)为2.1。
[调色剂制造实施例4]
以以下的方式通过悬浮聚合方法制造具有19的马氏硬度(HMD)的调色剂。
除了调色剂制造实施例1中的饱和聚酯树脂的重量量变为15重量份以外，以与调色剂制造实施例1中相同的方式获得调色剂基材。
向100重量份的调色剂基材外添BET值为120m2/g的1.0重量份的疏水性二氧化硅微粒子，使得获得重量平均粒子大小为7.8μm的磁性调色剂。当测量该制造实施例中的磁性调色剂的马氏硬度时，马氏硬度(HMD)为19。
[带电辊制造实施例1]
丁二烯-丙烯腈橡胶(商品名称：“Nipol DN-219”，由Zeron Corp.制造) ...100重量份
塑化剂(癸二酸-聚丙二醇共聚物：Mn＝8000) ...7重量份
硬脂酸 ...1.2重量份
氧化锌 ...5重量份
碳黑(商品名称：“TOKABLACK#7360SB”，由Tokai Carbon Co.,Ltd.制造) ...45重量份
以上的组分通过混合机混合，并且，在得到的混合物中，通过开口辊混炼(knead)以下的组分，使得获得NBR混炼材料。
硫磺 ...1重量份
四苄基二硫化秋兰姆 ...3重量份
然后，通过挤出机以外径为10.5mm且内径为4.5mm的圆筒形状挤出NBR混炼材料。然后，以250mm的长度切割圆筒混炼材料，并然后通过使用蒸汽硫化锅在160℃的温度的水蒸汽中对其进行一次硫化40分钟，使得获得用于导电弹性层的一次硫化橡胶管。
然后，将热固性粘合剂施加到直径为5mm且长度为256mm的钢制圆柱(具有镀镍表面)的长度为231mm的中央部分上，并然后使其在80℃处干燥10分钟以获得导电支撑体。然后将导电支撑体插入到一次硫化橡胶管，然后在150℃的电炉中加热1小时，以获得未研磨辊。
未研磨辊的橡胶部分以232mm的长度在其端部被切割，并然后通过磨石研磨，使得制备直径为9mm的导电基材。
8-尼龙(N-甲氧基甲基化尼龙，商品名称“Toresin EF30T”，由Teikoku KagakuSangyo K.K.制造) ...100重量份
碳黑(商品名称：“DENKA BLACK”(注册商标)，由Denki Kagaku Kogyo K.K.制造) ...10重量份
柠檬酸 ...1重量份
甲醇 ...350重量份
甲苯 ...150重量份
以上的组分通过球磨机分散和混合，并然后进行过滤以获得涂敷液体。
涂敷液体通过辊涂方法被涂敷于导电基材上并且被空气干燥，然后在60℃和1小时的条件下干燥，然后是130℃、30分钟的交联反应，使得形成15μm厚的表面层。
在本制造实施例中制造的带电辊具有3.0的马氏硬度(HMR)和65的MD-1硬度。带电辊的算术平均粗糙度Ra为2.1μm。
[带电辊制造实施例2]
除了带电辊制造实施例1中的柠檬酸的重量量变为0.5重量份以外，以与带电辊制造实施例1中相同的方式获得包含13μm厚的表面层的带电辊2。
本制造实施例中的带电辊2具有2.5的马氏硬度(HMR)和62的MD-1硬度。带电辊2的算术平均粗糙度Ra为2.0μm。
[带电辊制造实施例3]
以与带电辊制造实施例1中相同的方式获得导电基材。
丙烯酸硅酮聚合物(商品名称：“MODIPER FS700”，由NOF Corp.制造) ...100重量份
碳黑(商品名称：“DENKA BLACK”(注册商标)，由Denki Kagaku Kogyo K.K.制造) ...40重量份
乙酸乙酯 ...500重量
通过球磨机分散和混合以上的组分，并然后进行过滤以获得分散液。在分散液中，添加和混合以下的组分以获得涂敷液体。
二苯基甲烷二异氰酸酯 …10重量份
涂敷液体通过辊涂方法被涂敷于导电基材上并且被空气干燥，并然后在120℃和1小时干燥。表面层具有20μm的厚度。
在本制造实施例中制造的带电辊具有13.4的马氏硬度(HMR)和61的MD-1硬度。带电辊的算术平均粗糙度Ra为2.1μm。
本发明中的平均圆形度被用作用于定量表示粒子形状的简单方法，并且，在本发明中，粒子形状是通过使用流式粒子图像分析仪(“FPIA-2100”，由Sysmex Corp.制造)测量的，使得通过以下示出的式1获得圆形度。并且，如下式2所示，通过将所有测量的粒子的圆形度值的和除以所有粒子的数量而获得的值被定义为平均圆形度。
圆形度(Ci)＝(具有与粒子数相同的投影面积的圆的周长)/(粒子的投影图像的周长) ...式1
Figure BDA0000766734260000141
...式2
顺便提及，在用作本发明中的测量设备的“FPIA-2100”中，首先，计算粒子中的每一个的圆形度。在计算之后，对于平均圆形度的计算，使用从0.400到1.000的圆形度根据获得的粒子的圆形度被分成以预定的增量分割的范围并然后通过使用分割范围中的每一个的中心值和频率计算平均圆形度的计算方法。具体而言，从0.400到1.000的圆形度以0.010的增量分成从大于或等于0.400且小于0.410的范围开始到大于或等于0.410且小于0.420的范围、…大于或等于0.990且小于1.000的范围以及1.000的61个分割范围。
通过以上的计算方法计算的平均圆形度的相应值中的每一个与通过直接使用粒子中的每一个的上述圆形度的计算方法计算的平均圆形度的相应值中的每一个之间的误差非常小，并且处于基本上可忽略的水平。出于这种原因，在本发明中，出于诸如缩短计算时间或简化计算的运算表达的数据处理的原因，利用使用并部分改变直接使用上述的粒子中的每一个的圆形度的计算式的概念的这样的计算方法。
在根据本发明的图像形成装置中使用的调色剂可优选具有高的圆形度。具体而言，这是因为，当圆形度为0.960或更大、优选0.970或更大时，转印性能高并因此容易获得具有较少的雾的图像。
并且，在本发明中使用的调色剂可优选在重量平均粒子大小为4-9μm时被使用，使得可获得高清图像。本发明中的重量平均粒子大小以以下的方式测量。
作为测量设备，例如，使用Coulter Counter TA-II或Coulter II(由CoulterInc.制造)或Coulter Multisizer III(由Beckman Coulter K.K.制造)被使用。作为电解(水)溶液，使用通过使用一级氯化钠制备的约1％NaCl水溶液，诸如ISOTON-II(由CoulterScientific Japan Ltd.制造)。
作为测量方法，0.1ml的表面活性剂(优选烷基苯磺酸盐)作为分散剂被添加到100ml的上述电解水溶液中。然后，5mg的测量样品(调色剂或调色剂粒子)被添加到以上的混合物。然后，其中样品悬浮的电解水溶液通过超声分散设备经受分散约1分钟。然后，通过使用提供100μm孔径作为孔径的测量装置对每个通道测量调色剂粒子的体积和数量，由此计算体积分布和数量分布。获得从调色剂粒子的体积分布获得的调色剂的重量基准重量平均粒子大小D4(μm)。
<马氏硬度的测量方法>
对于马氏硬度HM的测量，使用测量设备(“FISCHERSCOPE HM2000S”，由FischerInstruments K.K.制造)。
马氏硬度HM在施加测试负载的状态下测量。马氏硬度HM从从测试负载如果可能增加达到预定的负载之后的凹陷深度和负载所获得的值获得。具体而言，以以下的方式测量马氏硬度HM。
马氏硬度被定义为施加的测试力(F)除以凹陷的表面积As(h)的商，并且，从压头(穿透器)压痕深度(h)计算凹陷的表面积As(h)。作为压头，使用维氏(Vickers)压头。
HM＝F/As(h)＝F/(26.43x h2) ...式(3)
该测量设备被设定，使得最大压痕深度h2为0.002mm、最大测试负载Fmax为0.2mN并且测试时间为30秒。
从由此获得的压痕深度为1μm时的测试负载，通过以上的式3，可获得本发明中的马氏硬度HM。顺便提及，在本发明中，通过式3获得的调色剂表面的马氏硬度为HMD，并且，通过式3获得的带电辊表面的马氏硬度为HMR。
更具体而言，以以下的方式测量本发明中的调色剂表面马氏硬度HMD和带电辊表面马氏硬度HMR。
a)方法：根据ISO 14577-1
b)压头的材料和形状：维氏压头，面角＝136，杨氏模量＝1140，泊松比＝0.07，HV＝0.0945XHIT
c)用于确定零点的方法：玻璃参考(Glass REFERENCE)
d)测试期间的温度/湿度：23℃/50％RH
e)分析方法：HM2000S，WIN-HCU软件
顺便提及，在调色剂表面马氏硬度HMD的测量中，测量是在潜像在图像承载部件上被显影成调色剂图像的状态下进行的。此时，在通过显微镜观察调色剂粒子的同时，在图像承载部件上的每一个调色剂粒子上测量调色剂表面马氏硬度。测量样品是任意地选择的50个调色剂粒子，并且，使用50个测量值的平均值作为调色剂表面马氏硬度。
另一方面，通过在从用于形成图像的带电辊部分相对应的区域中任意选择的50个部分处进行测量并然后通过计算50个测量值的平均值，获得带电辊表面马氏硬度HMR。
顺便提及，在本发明中，马氏硬度从压痕深度达到0.001mm时的负载计算。本发明中的马氏硬度的单位是N/mm2。本发明的特征是该极表面(extreme surface)处的硬度被注明。
例如，当使得压痕深度过大时，例如，在7μm的附近，带电辊表面层的硬度的微小差异不能被区分，使得测量没有差异的值。出于这种原因，不能进行本实施例中的调色剂裂开的判别。并且，调色剂的粒子表面被压下，使得存在不可测量马氏硬度的可能性。因此，用于测量的压痕深度可优选为约0.001mm。
并且，类似地，在MD1硬度的测量中，压痕深度也变得过深，并由此不能测量带电辊的极表面处的硬度的差异，并因此不能导致本发明的问题被解决。在本发明中，通过本领域技术人员常用的测量方法测量MD1硬度。具体而言，MD1硬度是通过使用奥斯卡(Asker)微橡胶硬度计(“MD-1类型A”(商品名称)，由Kobunshi Keiki Co.,Ltd.制造)测量的硬度。在本发明中，在常温/常湿(23℃/50％RH)的环境中静置12小时或更多的带电部件通过该硬度计在10N的峰值保持模式的操作中经受测量，并且，由此获得的值被用作MD1硬度。
并且，在本发明中，感光鼓1与带电辊2之间的接触位置、感光鼓1与显影套筒31之间的接触位置以及显影套筒31与显影刮刀33之间的接触位置的关系是图1所示的位置关系。即，这些接触位置间的关系关于重力方向从上方依次为感光鼓1与带电辊2之间的接触位置、感光鼓1与显影套筒31之间的接触位置、显影套筒31与显影刮刀33之间的接触位置。
并且，本发明不限于图像承载部件、带电部件和显影手段可独立地互换的图像形成装置。例如，当本发明被应用到能够可拆卸地安装到图像形成装置的处理盒时，本发明也是有效的。处理盒至少集成地地保持图像承载部件、带电部件和显影手段，并且使得能够可拆卸地安装到图像形成装置，使得用户可容易地互换处理盒。并且，当带电部件的表面的马氏硬度为HMR且显影剂的表面的马氏硬度为HMD时，满足HMD>HMR的关系，使得与本发明被应用到图像形成装置的情况类似，能够长期获得具有稳定的图像质量的图像。
[实施例1]
通过使用上述的图像形成装置并且通过使用[带电辊制造实施例1]的带电辊作为带电辊以及[调色剂制造实施例1]的调色剂作为调色剂，进行评价。
通过在温度为23℃且湿度为50％的评价环境中在显影设备中填充100g的调色剂并然后通过用1.5％的打印比实现3000张A4大小的片材的打印，进行耐久性评价。
评价项目是图像质量、鼓上的雾和此时的显影套筒上的调色剂形状观察。通过电子显微镜进行调色剂形状观察。通过识别为不规则形状的调色剂粒子的数量与全部调色剂粒子的数量的比(比例)，测量效果。
评价结果如以下所示的表1和表2所示。在带电辊马氏硬度为3且调色剂马氏硬度为11的构成中，基本上在显影套筒上不存在调色剂的裂开并且感光鼓上的雾为4％，使得图像质量良好。
表1
Figure BDA0000766734260000181
表2
Figure BDA0000766734260000182
*1：“TO”表示显影套筒上的调色剂观察。
“SNC”意指基本上不存在调色剂粒子的裂开。
“HC”意指大约一半的调色剂粒子裂开。
*2：“Fog”表示在感光鼓上的雾(％)。
“IQ”表示图像质量。
“O”意指图像质量良好。
“IC”意指产生不良的带电。
顺便提及，测量带电辊和调色剂中的每一个的马氏硬度时的负载-凹陷深度曲线的例子在图2中示出。在图3中，带电辊马氏硬度由实线表示，而调色剂马氏硬度由虚线表示。
与耐久性评价分开，还进行用于简单地检查调色剂的裂开和变形的加速评价。在加速评价方法中，通过使用在实施例和比较例中的每一个中描述的图像形成装置，进行调色剂的评价。首先，意在进行评价的调色剂被使用，以对于关于感光鼓的周方向的长度为25mm的实黑图像(m/s＝约8g/m2)显影静电潜像，由此被放在感光鼓上。在这种情况下，使用意在进行评价的带电辊。然后，卸下显影设备，并且，执行空运转12分钟。在经过12分钟之后，观察沉积于带电辊上的调色剂。通过电子显微镜进行调色剂形状的观察，并且，通过每全部调色剂粒子的数量的被识别为不规则形状的调色剂粒子的数量的比例(比)，检查效果。作为例子，在表1中的实施例1的构成和比较例1的构成中的每一个中进行加速评价，并且，分别在图4的(a)和(b)中示出通过电子显微镜拍摄的图像。在实施例1的构成中，如图4的(a)所示，能够确认大多数的调色剂粒子维持在球形状态。并且，在比较例1的构成中，如图4的(b)所示，能够确认调色剂粒子的裂开和变形。
[实施例2]
与实施例1类似，通过使用[带电辊制造实施例3]的带电辊作为带电辊以及[调色剂制造实施例4]的调色剂作为调色剂，进行耐久性评价。评价结果在表1和表2中示出。在带电辊马氏硬度为13.4且调色剂马氏硬度为19.1的构成中，基本上在显影套筒上不存在调色剂的裂开并且感光鼓上的雾为4％，使得图像质量良好。
[实施例3]
与实施例1类似，通过使用[带电辊制造实施例2]的带电辊作为带电辊以及[调色剂制造实施例2]的调色剂作为调色剂，进行耐久性评价。评价结果在表1和表2中示出。在带电辊马氏硬度为2.5且调色剂马氏硬度为5的构成中，基本上在显影套筒上不存在调色剂的裂开并且感光鼓上的雾为4％，使得图像质量良好。
[比较例1]
与实施例1类似，通过使用[带电辊制造实施例3]的带电辊作为带电辊以及[调色剂制造实施例1]的调色剂作为调色剂，进行耐久性评价。评价结果在表1和表2中示出。在带电辊马氏硬度为13.4且调色剂马氏硬度为11的构成中，显影套筒上的约一半的调色剂粒子裂开并且感光鼓上的雾为24％，使得图像质量是不良的带电。
[比较例2]
与实施例1类似，通过使用[带电辊制造实施例1]的带电辊作为带电辊以及[调色剂制造实施例3]的调色剂作为调色剂，进行耐久性评价。评价结果在表1和表2中示出。在带电辊马氏硬度为3且调色剂马氏硬度为2.1的构成中，显影套筒上的约一半的调色剂粒子裂开并且感光鼓上的雾为20％，使得图像质量是不良的带电。
<本发明的效果>
通过使用满足HMD(调色剂表面马氏硬度)>HMR(带电辊表面马氏硬度)的关系的实施例1的构成和不满足该关系的比较例1和2的构成，进行调色剂裂开、雾和图像质量的评价。在作为实施例1的比较样品的比较例1中，利用仅带电辊在实施例1的构成中的带电辊的硬度上增加的构成，并且，在比较例2中，利用仅调色剂在实施例1的构成中的调色剂的硬度上增加的构成。
并且，关于实施例2和3，硬度在满足上述的HMD>HMR的条件的范围内变为上侧和下侧，并然后进行评价。
如上所述，在实施例1中，即使在3000张片材时，也基本上不存在调色剂的裂开并且雾调色剂的量小，因此可在不污染带电辊的情况下维持稳定的图像质量。另一方面，在比较例1和2中，在3000张片材时，雾恶化，并且，沉积于带电辊上的调色剂的量增加，使得引起产生不良的带电。并且，在显影套筒上，观察到约一半的裂开的调色剂粒子。这是因为，在比较例1和2的构成中，调色剂在带电辊与感光部件之间裂开并且裂开的调色剂在显影容器中被收集。因此，关于显影容器中的调色剂，裂开的调色剂的比例伴随长期使用而增加，并且，关于粒子大小的调色剂，裂开的调色剂的比例也增加。出于这种原因，没有赋予足够的电荷的调色剂在量上变大，使得感光部件上的雾调色剂增加。雾调色剂不容易带电到负极性，并因此不被转印而沉积于带电辊上，由此引起不良的带电。
并且，如实施例2和3中那样，即使当硬度变为上侧和下侧时，在带电辊和调色剂满足上述的HMD>NMR的条件的情况下，也在3000张片材的耐久性测试中获得稳定的图像质量。
如上所述，具有比调色剂表面马氏硬度HMD小的马氏硬度HMR的带电辊被使用。作为结果，在带电辊与感光鼓之间，调色剂的裂开和变形可被抑制，使得雾的程度可维持在令人满意的水平，并且，可通过耐久性测试获得良好的图像。
马氏硬度关系是以纳米为单位的表面区域中的硬度值之间的关系。关于调色剂，测量每一个粒子的表面强度，并因此表面区域的边可优选为700nm或更小(0.7μm或更小)。在马氏硬度中，测量压入强度，并因此马氏硬度是从表面层的表面到离表面700nm或更小的深度的硬度。当调色剂小时，范围进一步变小。
如上所述，在本实施例中，使用通过悬浮聚合方法制备的磁性球形调色剂，但可用的调色剂不限于此。本发明也可被类似地应用到通过诸如粉碎方法和通过凝聚乳化粒子制造调色剂粒子的方法的已知制造方法制造的其它调色剂。并且，调色剂不限于磁性调色剂，而是本发明也适用于非磁性调色剂。
在本实施例中，示出一成分显影方法的例子，但也能够利用诸如所谓的二成分显影方法的另一已知显影方法。
如上文所述，根据本发明，即使当在转印之后残留在图像承载部件上的显影剂通过图像承载部件与带电部件之间时，带电部件也比显影剂软，并因此容易变形，使得减轻加在显影剂上的负载。出于这种原因，变得能够抑制显影剂的裂开和变形。
出于这种原因，在通过显影部件收集在转印之后残留在图像承载部件上的显影剂的所谓的无清洁器系统中，诸如雾的图像缺陷被抑制，使得能够长期获得图像质量稳定的图像。
[实施例4]
在上述的实施例中，通过使用带电辊的平均值进行与调色剂的比较。然而，实际上存在硬度的变化，使得还存在带电辊硬度的分布。出于这种原因，即使当使得带电辊的平均值比调色剂的平均值软(小)时，根据带电辊的分布，也大量存在比调色剂硬的部分，使得该部分易于引起调色剂的裂开和变形。
因此，在实施例4中，还考虑带电辊的硬度的变化，并且，相对于作为带电部件的带电辊的表面的马氏硬度HMR，作为显影剂的调色剂的表面的马氏硬度HMD被设定在比(HYMR+3σ)的值高的值(HMD>HMR+3σ)。作为结果，调色剂的裂开、变形等被长期抑制，使得减轻雾劣化的程度，并且，可因此实现图像质量的稳定。
在实施例4中，带电辊马氏硬度在其分布方面被控制。对于比较，比较仅满足上述的MHD>HMR的条件的比较例3和满足HMD>HMR和HMD>HMR+3σ两个条件的实施例4(表3和图5)。
表3
*1：“MM”表示制造方法。
“T”是调色剂，并且“CR”是带电辊。“TME5”是调色剂制造实施例5，“TME6”是调色剂制造实施例6，并且“CRME4”是带电辊制造实施例4。
*2：“MH”表示马氏硬度。“T50”是50点平均调色剂表面马氏硬度，“CR50”是50点平均带电辊表面马氏硬度，并且“CR+3σ”是50点平均带电辊表面马氏硬度和3σ的和的值。
与实施例1类似，通过使用图像形成装置进行评价。在表3中示出使用的带电辊和调色剂的构成。在图5中示出马氏硬度的分布。
在实施例4中，通过使用[带电辊制造实施例4]的带电辊作为带电辊以及[调色剂制造实施例5]的调色剂作为调色剂，进行评价(表3)。在[调色剂制造实施例5]中，使用具有调色剂马氏硬度中的比[带电辊制造实施例4]中的带电辊硬度与3σ的和的值硬(大)的平均值的调色剂。在调色剂制造实施例5中，与调色剂制造实施例6相比，试制调色剂，使得调色剂的纵横比(aspect ratio)比调色剂制造实施例6的调色剂的纵横比大。不规则形状调色剂在硬度方面是软的，并因此纵横比高的调色剂变为硬度的平均值高的调色剂。这里提到的纵横比意指调色剂粒子的长边与短边的比。
并且，在比较例3中，通过使用[带电辊制造实施例5]的带电辊作为带电辊以及[调色剂制造实施例6]的调色剂作为调色剂，进行评价。在[调色剂制造实施例6]中，使用具有调色剂马氏硬度的比[带电辊制造实施例4]中的带电辊硬度与3σ的和的值软(小)的平均值的调色剂。
顺便提及，在使用具有马氏硬度HMD(表3中的8)的调色剂的比较例3和使用具有马氏硬度HMD(表3中的11)的调色剂的实施例4中的每一个中，使用具有比[带电辊制造实施例4]的带电辊的马氏硬度HMR硬的马氏硬度的调色剂。
在本实施例中，作为调色剂马氏硬度HMD，提取由n条数据x1、x2、…xn组成的样品。此时，通过下式4定义标准平均值(均值)。在本实施例中，通过使用50条数据和下式4计算调色剂马氏硬度MHD的平均值。
…式4
然而，仅从以上的平均值不能理解数据以何种方式分布，因此，使用指示这些数据中的变化范围的分散度。作为数据的该分散度，使用通过计算每个数据与平均值之间的差(偏差)的均方并然后通过计算得到的值的正的平方根以便指示与变量相同次元的正的平方根所获得的标准偏差s(σ)。计算正的平方根之前的值(标准偏差的平方)被称为分散度s2，并且，由下式5定义。在本实施例中，通过使用下式5计算带电辊马氏硬度HMR的标准偏差σ：
Figure BDA0000766734260000242
…式5
这里，50条数据中的70％分布于带电辊马氏硬度平均值±(标准偏差)σ的范围内，50条数据中的96％分布于带电辊马氏硬度平均值±2σ的范围内，并且，50条数据中的100％分布于带电辊马氏硬度平均值±3σ的范围内。在本实施例中，要与调色剂马氏硬度比较的值是上至带电辊马氏硬度平均值+3σ的值(HMD>HMR+3σ)。作为结果，即使当存在带电辊马氏硬度的变化时，也能够降低调色剂的裂开、缺失等的程度，并因此可实现寿命延长。
[调色剂制造实施例5]
通过使用包含以下步骤的调色剂粒子制造方法获得在本实施例中使用的调色剂。该步骤包含在含有分散稳定剂A的第一水溶剂中形成含有可聚合单体、着色剂和聚酯树脂材料的可聚合单体组成物的粒子的粒子形成步骤和通过聚合含在可聚合单体组成物的粒子中的可聚合单体获得调色剂粒子的聚合步骤。在调色剂中，聚酯树脂材料具有大于或等于0.3mgKOH/g且小于或等于1.5mgKOH/g的酸值。调色剂含有基于可聚合单体组成物的大于或等于5.0重量％且小于或等于20重量％的量的聚酯树脂材料，并且，第一水溶剂含有基于可聚合单体组成物的大于或等于1.5重量％且小于或等于5.9重量％的量的氯化钠。
在本发明中的调色剂粒子制造方法中，为了获得具有高的横纵比的调色剂粒子，聚酯树脂材料的酸值是低的酸值且聚酯树脂材料的含量为基于可聚合单体组成物的大于或等于5.0重量％且小于或等于20重量％是重要的。其原因不清楚，但可以认为，粒子形成步骤和聚合步骤中的可聚合单体组成物中的着色剂的分散性能通过加入大量的具有低的酸值的聚酯树脂材料提高，并因此可聚合单体组成物中的粒子在水溶剂中稳定。作为结果，可以认为，粒子之间的聚结被抑制，并且，可因此获得具有高的纵横比的调色剂粒子。
另一方面，当大量加入具有高的酸值的聚酯树脂材料时，粒子大小分布变宽。已考虑传统加入在可聚合单体中的树脂材料具有高的酸值且容易在水相和油相之间的界面处取向，并因此粒子稳定。然而，当过分大量添加高酸值聚酯树脂材料时，可聚合单体组成物中的着色剂的分散性能降低，使得液滴的稳定性在一些情况下被损害。
因此，低酸值聚酯树脂材料的含量可优选为大于或等于5.0重量％且小于或等于20重量％。当含量小于5.0重量％时，调色剂粒子的纵横比变得不充分。即使当含量超过20重量％时，也不能获得对调色剂粒子的纵横比的进一步影响，并且，可聚合单体组成物的粘度增加。出于这种原因，制造稳定性在一些情况下不可取地降低。
并且，为了抑制微小粒子，在本发明的调色剂粒子制造方法中控制低酸值树脂材料的含量且在水溶剂中含有基于可聚合单体组成物的大于或等于1.5重量％且小于或等于5.9重量％的量的氯化钠是重要的。通过在水溶剂中加入大量的氯化钠，基于其盐析效果，能够抑制来自可聚合单体组成物的粒子的可聚合单体溶解到水溶剂中。当可聚合单体溶解到水溶剂中时，分散稳定剂沉积于单体上，使得产生诸如所谓的乳化粒子的微小粒子。并且，作为起点，乳化粒子使可聚合单体组成物中的具有希望的粒子大小的粒子相互接合，使得在一些情况下产生聚结粒子。
因此，氯化钠的含量可优选为基于可聚合单体组成物的大于或等于1.5重量％且小于或等于5.9重量％。传统的分散稳定剂在水溶剂中产生副产物盐。然而，为了实现副产物盐的盐析效果，含量小。另一方面，当分散稳定剂的添加量大时，不能获得具有希望的粒子大小的调色剂粒子，因此，优选进一步添加氯化钠。当副产物盐和进一步添加的氯化钠的含量小于1.5重量％时，微小粒子的抑制变得不充分。即使当含量超过5.9重量％时，也不能获得对微小粒子的进一步的抑制效果，并且，残留在调色剂粒子中的氯化钠的含量增加。出于这种原因，调色剂带电性能在一些情况下不可取地降低。
并且，本发明可优选包含混合第二水溶剂与在粒子形成步骤中获得的可聚合单体组成物的粒子的步骤，并且，第二水溶剂含有基于分散稳定剂A的大于或等于5.0重量％且小于或等于40重量％的量的分散稳定剂B。通过在第二水溶剂中以以上的含量加入分散稳定剂B，可以抑制粒子形成期间的分散稳定剂短缺，使得变得能够获得具有更高的纵横比的调色剂粒子。然而，当分散稳定剂B的含量小于基于分散稳定剂A的5.0重量％时，进一步的纵横比提高效果不充分。另一方面，当分散稳定剂B的含量超过40重量％时，过量的分散稳定剂B趋于在聚合期间沉积于可聚合单体的挥发性单体成分上以增加微小粒子，由此不是可取的。
并且，在本发明中，如上所述，通过在第一水溶剂中添加氯化钠，第一水溶剂中的氯化钠的含量可优选被调整。
并且，在本发明中，可优选通过混合氯化钙水溶液和磷酸钠水溶液制备分散稳定剂A。从氯化钙和磷酸钠，如下式6所示，产生羟基磷灰石和作为副产物的氯化钠。羟基磷灰石是用于稳定可聚合单体组成物的粒子的优选的分散稳定剂。并且，作为副产物盐，产生氯化钠，使得也可在本发明中优选使用羟基磷灰石以便实现用于抑制微小粒子的盐析效果。
6Na3PO4+10CaCl2+2H2O→[Ca3(PO4)2]3Ca(OH)2+18NaCl+2HCl
..式6
以下，将详细描述用于实施本发明的材料构成和制造方法。
在本发明中，作为可聚合单体，使用能够自由基聚合的乙烯基单体。作为乙烯基单体，能够使用单官能单体或多官能单体。
作为单官能单体，可以举出：苯乙烯；苯乙烯衍生物，诸如α-甲基苯乙烯、β-甲基苯乙烯、o-甲基苯乙烯、m-甲基苯乙烯、p-甲基苯乙烯、p-甲氧基苯乙烯和p-苯基苯乙烯；丙烯酸类可聚合单体，诸如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、磷酸二丁酯丙烯酸乙酯和2-苄氧基(benzoiloxy)丙烯酸乙酯；甲基丙烯酸可聚合单体，诸如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和磷酸二丁酯甲基丙烯酸乙酯；亚甲基脂肪族单羧酸；乙烯基酯，诸如乙酸乙烯酯和丙酸乙烯酯；乙烯基醚，诸如乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚和乙烯基异丁基醚；和乙烯基酮，诸如乙烯基甲基酮；乙烯基己基酮和乙烯基异丙基酮。
在这些单体中，可聚合单体可优选包含苯乙烯或苯乙烯衍生物。
作为多官能单体，可以举出：二甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯和二乙烯基醚。
上述单官能单体可以单个使用，或者以两种或更多种的组合使用或者以其与上述多官能单体的组合使用。多官能单体还可以用作交联剂。
作为在本发明中使用的聚合引发剂，使用油溶性引发剂和/或水溶性引发剂。在优选的例子中，聚合引发剂在聚合反应期间的反应温度下具有0.5-30小时的半减期(half-life)。并且，当以每100重量份的可聚合单体的0.5-20重量份的添加量进行聚合反应时，一般地，获得具有10000的分子量与100000的分子量之间的最大值的聚合物，使得能够获得具有适当的强度和熔融特性的调色剂粒子，并因此是优选的。
作为聚合引发剂，可以举出：偶氮或重氮聚合引发剂，诸如2,2'-偶氮二-(2,4-二甲基戊腈)、2,2'-偶氮二异丁腈、1,1'-偶氮二(环己烷-1-甲腈、2,2'-偶氮-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈和偶氮二异丁腈；和过氧化物聚合引发剂，诸如苯甲酰过氧化物、t-丁基过氧-2-乙基己酸、t-丁基过氧新戊酸酯、t-丁基过氧异丁酸酯、t-丁基过氧新癸酸酯、过氧化甲乙酮、二异丙基碳酸酯、过氧化氢异丙苯、过氧化2,4-二苯甲酰和过氧化月桂酰。
在本发明中，为了控制可聚合单体的聚合程度，也可进一步添加和使用已知的链转移剂、聚合抑制剂等。
在本发明中，在可聚合单体组成物中加入聚酯树脂材料。对于在本发明中使用的聚酯树脂材料，可以列举以下材料。
作为二价酸成分，可以举出以下的二羧酸及其衍生物。其例子可包含：苯二羧酸或其酸酐或其低烷基酯，诸如邻苯二甲酸、对苯二甲酸和邻苯二甲酸酐；烷基二羧酸，诸如琥珀酸、己二酸、癸二酸和壬二酸或其酸酐或其低烷基酯；链烯基琥珀酸或烷基琥珀酸，诸如正十二烯基琥珀酸和正十二烷基琥珀酸或其酸酐或其低烷基酯；和不饱和二羧酸，诸如富马酸、马来酸、柠康酸和衣康酸或其酸酐或其低烷基酯。
作为二价醇成分，可以举出以下的材料。其例子可包含乙二醇、聚乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、氢化双酚A、由下式(1)表示的双酚、及其衍生物。
Figure BDA0000766734260000281
式(1)
在式(1)中，R是乙烯或丙烯基团，并且x和y中的每一个是0或更大的整数，附带条件是x+y的平均值为0-10。
除了上述的二价羧酸化合物和二元醇化合物以外，可在本发明中使用的聚酯树脂材料还可含有以下的材料。构成成分可以包含一价羧酸化合物、一价醇化合物、三价或更多价羧酸化合物和三价或更多价醇化合物。
作为一价羧酸化合物，可以举出：具有30或更少个碳的芳族羧酸，诸如苯甲酸和对甲基苯甲酸；和具有20或更少个碳的脂族羧酸，诸如硬脂酸和山萮酸。
并且，作为一价醇化合物，可以举出：具有30或更少个碳的芳族醇，诸如苄醇；和具有30或更少个碳的脂肪族醇，诸如月桂醇、鲸蜡醇、硬脂醇和二十二烷醇。
作为三价或更多价羧酸化合物，材料不被特别限制，但可以列举偏苯三酸、偏苯三酸酐、均苯四酸等等。
并且，作为三价或更多价醇化合物，可以举出三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油等。
可在本发明中使用的聚酯树脂材料的制造方法不被特别限制，但可以使用已知的方法。
在本发明中，也可在可聚合单体组成物中加入作为分离(parting)剂的蜡。
作为蜡，从高分离性能的观点，可以优选使用烃蜡，诸如低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、微晶蜡和石蜡。根据需要，也可以组合使用两种或更多种蜡。
蜡的具体例子可包含：VISCOL(注册商标)330-P、550-P、660-P、TS-200(SanyoChemical Industries,Ltd.)；HiWAX 400P、200P、100P、410P、420P、320P、220P、210P、110P(Mitsui Chemicals,Inc.)；Sasol H1、H2、C80、C105、C77(Schumann Sasol Ltd.)；HNP-1、HNP-3、HNP-9、HNP-10、NHP-11、HNP-12(Nippon Seiro Co.,Ltd)；Unilin(注册商标)350、425、550、700、Unicid(注册商标)350、425、550、700(TOYO ADL Corp.)；日本蜡、蜂蜡、米蜡、小烛树蜡、巴西棕榈蜡(可从CERARICA NODA Co.,Ltd.得到)。
作为蜡的添加量，蜡可优选以每粘接剂树脂大于或等于1.0重量份且小于或等于20.0重量份的量加入。
并且，本发明中的调色剂粒子可以是磁性调色剂粒子或非磁性调色剂粒子。
在调色剂粒子制造为磁性调色剂粒子的情况下，磁性氧化铁可优选用作磁性材料。作为磁性氧化铁，使用磁铁矿、maghematite、铁氧体等等。每100重量份的粘接剂树脂，含在调色剂中的磁性氧化铁的量可优选为大于或等于25.0重量份且小于或等于100.0重量份。
在调色剂粒子制造为非磁性调色剂粒子的情况下，作为着色剂，可以使用炭黑和其它已知的颜料和染料。并且，可以单个使用颜料和染料，并且也可以组合两种或更多种使用。每100重量份的粘接剂树脂，含在调色剂中的着色剂的量可以优选为大于或等于0.1重量份且小于或等于60.0重量份，更优选大于或等于0.5重量份且小于或等于50.0重量份。
在通过悬浮聚合的调色剂粒子的制造方法中，除了上述的材料以外，也可添加已知的电荷控制剂、导电性赋予剂、润滑剂、研磨剂等。
悬浮聚合调色剂粒子以以下的方式获得。以上添加剂被均匀地溶解或分散以制备可聚合单体组成物。然后，通过使用适当的搅拌设备将该可聚合单体组成物分散于含有分散稳定剂的水溶剂中，并且根据需要，添加芳族溶剂和聚合引发剂，并然后使可聚合单体组成物经受聚合反应，以获得具有希望的粒子大小的调色剂粒子。
在聚合结束之后，通过已知的方法过滤、洗净和干燥调色剂粒子，并然后根据需要，在调色剂粒子中混合作为流动性提高剂的无机细粉末，使得无机细粉末沉积于调色剂粒子上，并可由此获得调色剂。
作为无机细粉末，可以使用已知的无机细粉末。无机细粉末可优选为二氧化钛微粒子、诸如湿处理二氧化硅和干处理二氧化硅的二氧化硅微粒子以及通过用硅烷偶联剂、titane偶联剂或硅酮油等表面处理这些微粒子获得的无机细粉末。表面处理的无机细粉末可优选具有通过甲醇滴定测试滴定的大于或等于30且小于或等于98的疏水化程度。
<磁性材料1的制造例>
在硫酸亚铁水溶液中，混合与铁元素相当的1.00-1.10的量的氢氧化钠溶液、相对于铁元素的以磷元素表达的0.15重量％的量的P2O5和相对于铁元素的以硅元素表达的0.5重量％的量的SiO2。以这种方式，制备含有氢氧化铁的水溶液。该水溶液的pH被调整在8.0，并然后在将空气吹入到水溶液中的同时在85℃处进行氧化反应，使得制备包含籽晶的浆液。
然后，以与原始碱含量(氢氧化钠的钠成分)相当的0.90-1.20的量将硫酸亚铁水溶液添加到该浆液中。然后，浆液的pH维持在7.6，并且在将空气吹入到浆液中的同时使氧化反应进行，使得获得含有磁性氧化铁的浆液。在过滤和洗净浆液之后，一次取出得到的含水浆液。此时，少量取得含水样品，并且，测量含水量。然后，含水样品在没有干燥的情况下倒入到另一水溶剂中，并然后在搅拌和循环浆液的同时再次通过针磨机被分散，使得得到的分散液的pH被调整在4.8。然后，在搅拌该分散液的同时以1.6份的量将n-己基三甲氧基硅烷(n-hexytrimethoxysilane)偶联剂添加到100份的磁性氧化铁中(在这种情况下，磁性氧化铁的量计算为通过从含水样品减去含水量获得的值)，使得进行水解。然后，将得到的分散液充分搅拌，并在8.6的pH处经受表面处理。由此形成的疏水性磁性材料通过压滤机被过滤，并用大量的水洗净。然后，磁性材料在100℃处干燥15分钟并然后在90℃处干燥30分钟，并然后将得到的粒子进行粉碎，使得获得体积粒子大小为0.21μm的磁性材料1。
<聚酯树脂材料B1的制造例>
在具有氮气导入管、脱水管、搅拌器和热电偶的反应器皿中，放置下表4所示的使用量的单体，并然后以关于单体的总量的每100重量份1.5重量份的量添加二丁基锡作为催化剂。然后，在氮气气氛中在常压下混合物在温度上迅速增加直至180℃，并然后在以10℃/小时的速度将混合物从180℃加热到210℃的同时将水蒸馏掉，以执行缩聚。在温度达到210℃之后，使反应器皿的内部的压力降低至5kPa或更小，并且，在210℃和5kPa或更小的条件下执行缩聚，使得获得聚酯树脂材料B1。此时，调整聚合时间，使得得到的聚酯树脂材料B1的软化点变为下表5中的值(125℃)。聚酯树脂材料B1的物理性能在表5中示出。
表4
*1：“PER”表示聚酯树脂材料。
*2：“ACID”包含TPA(对苯二甲酸)、IPA(间苯二甲酸)和TMA(偏苯三甲酸)。
*3：“Alcohol”包含BPA-PO(双酚A-环氧丙烷(PO)2mol加合物)和BPA-EO(双酚A-环氧乙烷(EO)2mol加合物)。
表5
Figure BDA0000766734260000322
*1：“PER”表示聚酯树脂材料。
*2：“Tg”表示玻璃转变温度(点)。
*3：“SP”表示软化点。
*4：“AV”表示酸值。
在以下的过程中，制造调色剂粒子和调色剂。
(第一水溶剂的制备)
在342.8重量份的离子交换水中，添加3.1重量份的磷酸钠十二水合物，并然后在通过使用T.K.均质混合机(homomixer)(由PRIMIX Corp.制造)进行搅拌的同时将混合物加温至60℃。此后，在混合物中，添加通过在12.7重量份的离子交换水中添加1.8重量份的氯化钙二水合物获得的氯化钙水溶液和通过在14.5重量份的非交换水中添加4.3重量份的氯化钠获得的氯化钠水溶液，并然后将得到的混合物进一步搅拌。由此，获得含有分散稳定剂A的第一水溶剂。
(可聚合单体组成物的制备)
苯乙烯 ...74.0重量份
n-丙烯酸丁酯 ...26.0重量份
1,6-己二醇二丙烯酸酯 ...0.5重量份
水杨酸铝化合物(“E-101”，由Orient Chemical Industries Co.，Ltd.制造) ...0.5重量份
着色剂：磁性材料1 ...65.0重量份
聚酯树脂材料B1 ...20.0重量份
以上的材料通过使用磨碎机(由Nippon Coke&Engineering Co.,Ltd.制造)均匀分散和混合，并然后被加温至60℃。在混合物中，添加、混合和溶解15.0重量份的石蜡(DSC峰值温度：80℃)，使得获得可聚合单体组成物。
(第二水溶剂的制备)
在164.7重量份的离子交换水中，添加0.9wt.份的磷酸钠十二水合物，并然后在通过使用桨式搅拌叶片搅拌的同时将混合物加温至60℃。然后，在混合物中，添加通过在3.8重量份的离子交换水中添加0.5重量份的氯化钙二水合物获得的氯化钙水溶液，并然后将得到的混合物进一步搅拌。由此，获得含有分散稳定剂B的第二水溶剂。
(粒子形成)
在第一水溶剂中，添加以上获得的可聚合单体组成物和作为聚合引发剂的7.0重量份的t-丁基过氧新戊酸酯。然后，在通过T.K.均质混合机(由PRIMIX Corp.制造)以12000rpm搅拌混合物10分钟的同时，在N2的气氛中在60℃处形成粒子。使得获得含有可聚合单体组成物的液滴的粒子形成液体。
(聚合/蒸馏/干燥/外部添加)
在第二水溶液中，添加以上获得的粒子形成液体，并且，在通过使用桨叶搅拌叶片搅拌的同时使混合物在74℃处经受反应3小时。在反应之后，使混合物在98℃处经受蒸馏3小时，并然后将得到的悬浮液冷却。在悬浮液中，添加盐酸以洗净该悬浮液，并然后将悬浮液过滤和干燥，使得得到重量平均粒子大小为8.0μm的调色剂粒子。
在100重量份的由此获得的调色剂粒子中，通过亨舍尔(Henschel)混合机(“FM-10”，由Nippon Coke&Engineering Co.,Ltd.制造)混合以下的材料，使得获得调色剂1。顺便提及，亨舍尔混合机的夹套(jacket)被温度调整到45℃。
利用25重量％的六甲基二硅氮烷表面处理的疏水性二氧化硅微粒子(一次粒子数量平均粒子大小：20nm) ...0.5重量份
利用15重量％的六甲基二硅氮烷表面处理的疏水性二氧化硅微粒子(一次粒子数量平均粒子大小：110nm) ...0.5重量份
以上获得的调色剂粒子大小分布(D50/D1)为1.10、纵横比为0.930以及马氏硬度HM为11。
马氏硬度HM如实施例1中描述的那样测量。
其它的物理性能通过以下的方法测量。
<调色剂的物理性能的测量>
(重量平均粒子大小(D4)的测量方法>
通过25000的有效测量通道数以以下的方式测量调色剂的重量平均粒子大小(D4)，并然后进行测量数据的分析并且由此计算重量平均粒子大小(D4)。对于测量，使用具有100μm孔径管且利用细孔电阻方法的精密粒子大小分布测量设备(“(Coulter-counter)Multisizer 3”(注册商标，由Beckman Coulter K.K.制造)和用于设定测量条件并分析测量数据的附带专用软件(“Beckman Coulter Multisizer 3Version 3.51，可从BeckmanCoulter K.K.得到)。
作为用于测量的电解水溶液，可以使用通过在离子交换水中溶解特级盐酸钠以便具有约1重量％的浓度而得到的水溶液，例如，“ISOTON II”(由Beckman Coulter K.K.制造)。
顺便提及，在执行测量和分析之前，以以下的方式进行专用软件的设定。
在专用软件的“用于改变标准操作方法(SOM)的画面”中，控制模式中的操作中的总计数被设定在50000个粒子，测量次数被设定为1且Kd值被设定在通过使用“标准粒子10.0μm”(由Beckman Coulter K.K.制造)获得的值。阈值和噪声水平通过按压用于“阈值/噪声水平”的测量按钮自动设定。并且，电流被设定在1600μA，增益被设定为2，电解质溶液被设定为ISOTON II，并且然后检查测量之后的孔径管的“冲洗”。然后，在“用于从脉冲向粒子大小转换的设定画面”中，仓(bin)间隔被设定在对数粒子大小，粒子大小仓被设定在256个粒子大小仓，并且粒子大小范围被设定在2μm-60μm的范围。
具体的测量方法如下。
1.在专用于Multisizer 3的玻璃制250ml圆底烧杯中，放入约200ml的电解水溶液，并且，将烧瓶设置在样品台上，并且在通过搅拌器杆以24转/秒沿逆时针方向的旋转搅拌水溶液的同时进行测量。并且，通过分析软件的“孔径冲洗”功能去除孔径管中的污染物和气泡。
2.在玻璃制100ml平底烧杯中，放入约30ml的电解水溶液。在水溶液中，添加通过用离子交换水以3重量倍稀释“Contaminon N”(由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.制造、含有非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机促净剂且具有7的pH的用于洗净精密测量设备的10重量％的中性洗涤剂的水溶液)作为扩散剂获得的约0.3ml的稀释溶液。
3.分别具有50kHz的振荡频率的两个振荡器在其相位彼此偏差180度的状态下被加入。在具有120W的电输出的超声分散设备(“Ultrasonic Dispersion System Tetora150”，由Nikkaki Bias Co.,Ltd.制造)的水槽中，放入预定量的离子交换水。然后，在该水槽中添加约2ml的上述的“Contaminon N”。
4.将2的烧杯设定于超声分散设备的烧杯固定孔中，并然后促动超声分散设备。然后，调整烧杯的高度位置，使得烧杯中的电解水溶液的液体表面的共振状态变为最大。
5.在4的烧杯中的电解水溶液经受超声照射的状态下，在电解水溶液中逐渐添加和分散约10mg的调色剂。然后，超声分散进一步继续60秒。顺便提及，对于超声分散，水槽的水温度被适当地调整为等于或高于10℃且等于或低于40℃。
6.在设置在试样台中的1的圆底烧杯中，通过使用管逐滴添加分散调色剂的5的电解水溶液，使得测量密度(浓度)被调整为约5％。然后，进行测量，直到测量粒子的数量达到50000个粒子。
7.通过使用测量设备附带的专用软件进行测量数据的分析，使得计算平均粒子大小中的每一个。当在专用软件中设定“图形/体积％”时，在分析/体积统计画面中，“算术直径”是重量平均粒子大小D4，并且，“50％D直径”是D50。并且，也类似地计算数量平均粒子大小D1。
<纵横比和小粒子比的测量方法>
在校准操作期间，在测量和分析条件下，通过流式粒子图像分析仪(“FPIA-3000”，由Sysmex Corp.制造)测量调色剂粒子的圆形度。
具体的测量方法如下。首先，将事先去除了杂质固体物质的约20ml的离子交换水放入玻璃制成的容器(器皿)中。在离子交换水中，添加通过用离子交换水以约3重量倍稀释“Contaminon N”获得的约0.2ml的稀释溶液。并且，添加约0.02g的测量样品并然后通过使用超声分散设备使其分散2分钟，使得制备用于测量的分散液。此时，分散液适当地冷却，使得其温度等于或大于10℃且等于或小于40℃。作为超声分散设备，使用具有150W的电输出的桌面超声清洁和分散设备(例如，“VS-150”，由VELVO-CLEAR Co.制造)，并且，在水槽中，放入预定量的离子交换水并然后添加约2ml的“Contaminon N”。
对于测量，使用安装物镜(“LUCPLFLN”，倍率：20，数值孔径：0.40)的上述的流式粒子图像分析仪，并且，作为鞘液，使用粒子鞘(“PSE-900A”，由Sysmex Corp.制造)。根据上述过程制备的分散液被引入到流式粒子图像分析仪中，在HPF测量模式和总计数模式中的操作中测量2000个调色剂粒子。并且，粒子分析期间的二值化阈值被设定在85％，并且，在圆相当直径方面，分析粒子大小不限于大于或等于1.977μm且小于39.54μm，使得获得调色剂粒子的纵横比和小粒子比。
对于测量，在开始测量之前进行使用以下材料的自动聚焦调整。即，通过离子交换水稀释的标准乳胶粒子(例如，“RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex MicrosphereSuspensions 5100A”，由Duke Scientific Corp.制造)被用于执行自动聚焦调整。然后，可优选从测量开始每两小时进行聚焦调整。
顺便提及，在本实施例中，使用由Sysmex Corp.进行校准操作且从Sysmex Corp.发出校准证书的流式粒子图像分析仪。除了在圆相当直径方面分析粒子大小限于大于或等于1.977μm且小于39.54μm以外，在进行校准认证时在相同的测量和分析条件下执行测量。
<树脂的Tg的测量>
树脂材料的玻璃转变温度Tg通过使用示差扫描量热分析仪(“Q2000”，由TAInstruments Japan Inc.制造)根据ASTM D3418-82测量。对于设备的检测部分的温度校正，使用铟和锌的熔点，并且，对于热量的校正，使用铟的熔解热。具体而言，约2mg的样品被精确地称重并放在铝制盘中，并且，作为参考，使用空的铝制盘。以10℃/分钟的温度上升速度在30℃-200℃的测量温度范围中执行测量。在测量中，温度一度增加到200℃并随后下降到30℃，并然后再次增加。在该第二温度增加过程中，在40℃-100℃的温度范围中获得比热的变化。在这种情况下，比热变化之前和之后的基线的中点的线与示差热曲线之间的相交点为树脂材料的玻璃转变温度Tg。
<树脂的软化点的测量>
树脂材料的软化点的测量通过使用恒定负载挤出类型的毛细管流变仪(流动特性评价设备)(“Flow Tester CFT-500D”，由Shimadzu Corp.制造)根据该装置附带的手册进行。在该设备中，在通过活塞从上面向测量样品施加恒定负载的同时，装入缸体中的测量样品温度上增加并且熔融，并然后通过缸体的底部处的模具挤出熔融的测量样品，使得可以获得示出此时的温度与活塞下降量之间的关系的流动曲线。
在“Flow Tester CFT-500D”附带的手册中描述的“1/2方法中的熔融温度”是软化温度。顺便提及，以以下的方式计算1/2方法中的熔融温度。首先，获得挤出结束时的活塞下降量Smax与挤出开始时的活塞下降量Smin之间的差的1/2作为X(＝(Smax-Smin)/2)。流动曲线上的活塞下降量为X与Smin的和时的流动曲线上的温度为1/2方法中的熔融温度。
作为测量样品，使用通过使用压片成型机(例如，“NT-100H”，由NPa System Co.,Ltd.制造)在25℃的环境中以约10MPa的压力压缩成型约1.0g的样品约60秒获得的约8mm直径的圆柱样品。
“CFT-500D”的测量条件包含测试模式：温度上升方法，温度增加率：4℃/分钟，开始温度：50℃，以及到达温度：200℃。
<树脂的酸值的测量>
树脂材料的酸值是中和含在1g的样品中的酸所需要的氢氧化钾的mg数。聚酯树脂材料的酸值根据JIS K0070-1992测量，但具体根据以下的过程进行测量。
(1)试剂的制备
通过在90ml的乙醇(95体积％)中溶解1.0g的酚酞并然后通过添加离子交换水直到总量达到100ml，获得酚酞溶液。
在水中，溶解7g的特级氢氧化钾，并然后添加乙醇(95体积％)，直到总量达到1l。将该溶液放在耐碱性容器中，以不接触二氧化碳气体等，并且静置3天，并然后过滤以获得氢氧化钾溶液。由此获得的氢氧化钾被存放在耐碱性容器中。通过添加25ml的0.1mol/l的盐酸和几滴酚酞溶液并然后通过用氢氧化钾溶液滴定盐酸以获得中和盐酸所需要的氢氧化钾溶液的量，获得氢氧化钾溶液的因子(factor)。0.1ml/l的盐酸根据JIS K8001-1998制备并使用。
(2)操作
(A)主测试(main test)
在200ml的爱伦美氏(Erlenmeyer)烧瓶中，精确地称重2.0g的粉碎聚酯树脂材料样品，并且，添加100ml的甲苯/乙醇(2:1)的混合溶液，使得样品溶解5小时。然后，作为指示剂，添加几滴酚酞溶液，并然后通过使用氢氧化钾溶液滴定样品。顺便提及，滴定的终点是指示剂的浅粉红色持续约30秒的时间。
(B)空测试(Blank test)
除了不使用样品(即，仅使用甲苯/乙醇(2:1)的混合溶液)以外，与以上的操作类似地进行滴定。
(3)将结果代入下式(7)中，使得酸值被计算。
A＝[(C-B)×f×5.61]/S …式7
这里，A是酸值(mgKOH/g)，B是空测试中的氢氧化钾溶液的添加量(mg)，C是主测试中的氢氧化钾溶液的添加量(mg)，f是氢氧化钾溶液的因子，并且S是样品的量(g)。
[调色剂制造实施例6]
本发明中的调色剂也可以是通过已知的粉碎方法制造并且通过使粉碎产物经受诸如热球化处理的已知的表面处理获得的调色剂或者通过已知的聚合方法制造的调色剂。
为了实现本发明中的调色剂的纵横比，可优选使用上述的悬浮聚合。
苯乙烯-丙烯酸共聚物(苯乙烯:n-丙烯酸丁酯的重量比＝74.0：26.0，主峰分子量Mp＝10000) ...100重量份
磁性材料1 ...90重量份
水杨酸铝化合物(“E-101”，由Orient Chemical Industries Co.，Ltd.制造) ...0.5重量份
石蜡(最大热吸收峰温度：80℃) ...5重量份
通过亨舍尔混合机预混合以上的混合物，并且，然后通过在150℃处加热的双轴挤出机进行熔融混炼。将冷却的混炼产物粗粉碎，以获得调色剂的粗粉碎产物。由此获得的粗粉碎产物通过使用机械粉碎机(“Turbo Mill”，由Freund-Turbo Corp.制造，在转子和定子中的每一个的表面处通过电镀涂敷含有碳化铬的铬合金(电镀厚度：150μm，表面硬度HV：1050))经受机械粉碎(细粉碎)。得到的细粉碎产物通过利用柯恩达(Coanda)效应的多分割分级设备(“Elbow jet”，由Nittetsu Mining Co.，Ltd.制造)被分级，使得同时去除细粉末和粗粉末。
然后，分级的产物被热球化。通过使用“Surfusing System”(由Nippon PneumaticMfg.Co.,Ltd.制造)执行热球化处理。热球化设备的操作条件包含：馈送量＝5kg/小时，热空气温度C＝260℃，热空气流量＝6m3/分钟，冷空气温度E＝5℃，冷空气流量＝4m3/分钟，冷空气绝对水含量＝3g/m3，鼓风机空气流量＝20m3/分钟，注入空气流量＝1m3/分钟，以及扩散空气流量＝0.3m3/分钟。
在以上的条件下通过表面处理获得调色剂粒子。调色剂粒子的重量平均粒子大小(D4)为8.0μm。在100重量份的获得的调色剂粒子中，通过亨舍尔混合机(“FM-10”，由NipponCoke&Engineering Co.,Ltd.制造)混合以下的材料，使得获得调色剂2。顺便提及，亨舍尔混合机的夹套被温度调整到45℃。
利用25重量％的六甲基二硅氮烷表面处理的疏水性二氧化硅微粒子(一次粒子数量平均粒子大小：20nm) ...0.5重量份
利用15重量％的六甲基二硅氮烷表面处理的疏水性二氧化硅微粒子(一次粒子数量平均粒子大小：110nm) ...0.5重量份
以上获得的调色剂粒子大小分布(D50/D1)为1.25、纵横比为0.900、小粒子比为8.8％、以及马氏硬度HM为8。
物理性能如[调色剂制造实施例5]中描述的那样测量。并且，马氏硬度HM如实施例1中描述的那样测量。
[带电辊制造实施例4]
<1.未硫化橡胶组成物的制备>
利用加压混炼机通过混合具有下表6所示的种类和用量的材料获得混炼橡胶组成物A。然后，通过开口辊混合183.0重量份的混炼橡胶组成物A和具有下表7所示的种类和用量的材料，使得制备未硫化橡胶组成物。
表6
Figure BDA0000766734260000411
*1：“weight part(s)”是重量份。
*2：“EEATP”是环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物(GECO)(商品名称：“Epichlometer CG-102”，由Daiso Chemical Co.,Ltd.制造)。
*3：使用两种氧化锌(由Seido Chemical Industry Co.,Ltd.制造)。
*4：商品名称：“Silver W”，由Shiraishi Calcium Kaisha,Ltd.制造。
*5：商品名称：“Thermax(flow form)N990”，由Cancarb Ltd.制造。
*6：商品名称：“Polycizer P202”，由DIC Corp.制造。
*7：商品名称：“Adekacizer LV70”，由ADEKA Corp.制造
表7
Figure BDA0000766734260000421
*1：“weight part(s)”是重量份。
*2：“CA”是交联剂。
*3：商品名称：“Sulfax PMC”，由Tsurumi Chemical Industry Co.,Ltd.制造。
*4：“VA”是硫化促进剂。
*5：商品名称：“Nocceler PM”，由Ouchi Shinko Chemical Industrial Co.,Ltd.制造。
*6：商品名称：“Nocceler TS”，由Ouchi Shinko Chemical Industrial Co.,Ltd.制造。
<2.导电弹性辊的制备>
制备在易切削钢的表面处经受无电镀镍的全长为252mm且外径为6mm的圆棒。然后，除了分别具有11mm的长度的端部以外，在230mm的范围中在全部圆周上将粘合剂施加到圆棒上。粘合剂为热熔类型。通过使用辊涂敷机进行施加。在本实施例中，其上施加粘合剂的圆棒被用作导电轴芯。
然后，制备包含导电轴芯馈送机构和未硫化橡胶辊排出机构的十字头挤出机，并且，将分别具有12.5mm内径的模具附接到十字头。挤出机和十字头被调整到80℃的温度，并且，导电轴芯的馈送速度被调整到60mm/秒。在此条件下，未硫化橡胶组成物通过挤出机被馈送并且作为弹性层涂覆于十字头中的导电轴芯上，使得获得未硫化橡胶辊。然后，将未硫化橡胶辊放在温度为170℃的热空气硫化炉子中，并加热60分钟，使得获得未研磨导电弹性辊。然后，切掉和去除弹性层的端部。最后，通过磨石磨光弹性层的表面。作为结果，获得中央部分处直径为8.5mm的导电弹性辊。顺便提及，此辊的凸度(crown)量(中央部分和与中央部分分开90mm的位置之间的外径差)为110μm。
<3.涂敷液体1的制备>
用于在本发明中形成导电层的粘接剂树脂材料的涂敷液体通过以下的方法制备。
在反应容器中，100重量份的聚酯多元醇(商品名称：“P3010”，由Kuraray Co.，Ltd.制造)逐渐逐滴添加到27重量份的聚合MDI(商品名称：“Millionate MR200”，由NipponPolyurethane Industry Co.，Ltd.制造)中。此时，在使反应容器中的温度维持在65℃的同时，逐滴添加聚酯多元醇。此后，反应在65℃的温度处进行2小时。得到的反应混合物被冷却到室温，使得获得具有4.3％的异氰酸酯基含量的异氰酸酯基终端预聚物1。
然后，将54.9重量份的异氰酸酯基终端预聚物1、41.52重量份的聚酯多元醇(商品名称：“P2010”，由Kuraray Co.，Ltd.制造)和碳黑(“MA230”，由Mitsubishi ChemicalCorp.制造)溶解在甲基乙基酮(MEK)中。因此，该溶液被调整，使得固含量为27重量％，使得制备混合物溶液1。在450ml玻璃瓶中，放入270g的混合物溶液1、200g的平均粒子大小为0.8mm的玻璃珠，并然后通过使用涂料摇动器(分散设备)分散12小时。在分散之后，在分散液(液体)中，添加320重量份的平均粒子大小为7.0μm的聚氨酯粒子(“Daimicbeaz UCN-5070D”，由Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.，Ltd.制造)。然后，将该混合物进一步分散15分钟，并然后去除玻璃珠，使得获得表面层涂敷液体1。
<4.导电辊的涂敷>
将在2中制备的导电辊浸入到通过上述的方法3制备的涂敷液体1中1次，并然后在23℃处空气干燥30分钟。然后，导电辊在设定在80℃的具有内部(热)空气循环的干燥设备中干燥1小时并且进一步在设定在160℃的干燥设备中干燥1小时，使得在导电弹性辊的外周表面上形成导电层。浸渍涂敷时间为9秒，并且，浸渍涂敷上升速度被调整，使得初始速度为20mm/秒，并且，最终速度为2mm/秒。在从20mm/秒的速度到2mm/秒的速度的时段中，速度相对于时间线性改变。
通过上述的方法制造带电辊。50点平均马氏硬度HM为6。并且，此时的带电辊的马氏硬度的分布在图5中示出。
<耐久性评价结果>
在温度为23℃且湿度为50％的评价环境中，将100g的调色剂装入显影设备中，并且以1.5％的打印比实现5000张A4片材大小的片材的打印，使得进行耐久性评价。
通过3000张片材和5000张片材处的雾(％)的评价，进行实施例4与比较例3的结果之间的比较，并且，结果如表8所示。
表8
Figure BDA0000766734260000451
*1：“Toner”意指相关联的调色剂制造实施例。
*2：“CR”意指相关联的带电辊制造实施例。
*3：“Fog”意指雾化。“3000处”意指3000张片材处的雾，并且“5000处”意指5000张片材处的雾。
在实施例4中，在3000张片材和5000张片材的耐久性评价片材数量处均没有观察到雾的劣化。另一方面，在比较例3中，雾在3000张片材处为5％，但在5000张片材处劣化到12％。
因此，不仅使得带电辊马氏硬度的平均值比调色剂马氏硬度的平均值软，而且获得带电辊马氏硬度的分布，并且，使得分布的+3σ值比调色剂马氏硬度的平均值软。作为结果，当使用本实施例中的带电辊时，能够降低调色剂裂开、缺失等的程度，使得可实现寿命延长。
(其它实施例)
本发明可以仅需要利用可通过比显影剂表面马氏硬度小的带电部件表面马氏硬度降低显影剂的变形程度的构成。在以上中，描述了无清洁器构成，但如果构成满足上述的马氏硬度关系，也可以利用不是无清洁器构成的构成。
并且，能够可拆卸地安装的各种构成适用于图像形成装置。例如，如图6所示，包含带电部件和图像承载部件的鼓盒和包含显影剂承载部件的显影盒也可构成为能够可拆卸地安装到图像形成装置。
并且，也可利用容纳显影剂的调色剂盒与显影盒分开地设置并且能够可拆卸地安装到显影盒的构成。作为另一构成，也可使用调色剂盒能够可拆卸地安装到图像形成装置主组件的构成。也可使用包含图像承载部件、带电部件和显影部件的处理盒能够可拆卸地安装到图像形成装置主组件的构成。
尽管已参照本文公开的结构描述了发明，但它不限于阐述的细节，并且本申请意在覆盖可能落入改进的目的或随附权利要求的范围内的这样的修改或变化。

Claims (45)

1.一种被配置为在记录材料上形成调色剂图像的图像形成装置，其特征在于，包括：
图像承载部件；
带电部件，所述带电部件用于与所述图像承载部件接触而使所述图像承载部件带电；以及
显影设备，所述显影设备包括调色剂和用于向所述图像承载部件供给调色剂的显影部件，所述显影部件与所述图像承载部件接触并且收集没有被用于在记录材料上形成调色剂图像而残留在所述图像承载部件上的调色剂，并且
其中，所述带电部件的表面的马氏硬度HMR和所述调色剂的调色剂粒子的表面的马氏硬度HMD满足以下关系：
HMD＞HMR。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述带电部件的表面的马氏硬度大于或等于0.5且小于或等于19。
3.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述带电部件的表面的马氏硬度大于或等于1且小于或等于10。
4.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述调色剂粒子的表面的马氏硬度大于或等于2且小于或等于50。
5.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述调色剂粒子的表面的马氏硬度大于或等于2.5且小于或等于20。
6.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述带电部件的表面的算术平均粗糙度Ra大于或等于0.1μm且小于或等于10μm。
7.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，当表示所述带电部件的表面的马氏硬度的变化范围的分散度为σ时，满足以下关系：
HMD＞HMR+3σ。
8.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述带电部件的表面变形，使得残留在所述图像承载部件上的调色剂在与所述图像承载部件的接触位置处咬入所述带电部件的表面中。
9.根据权利要求1所述的图像形成装置，还包括用于与所述显影部件接触而使调色剂的层均匀地变薄的显影刮刀，
其中，接触位置关系关于重力的方向从上方为所述图像承载部件与所述带电部件之间的接触位置、所述图像承载部件与所述显影部件之间的接触位置、以及所述显影部件与所述显影刮刀之间的接触位置的次序。
10.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述带电部件为带电辊。
11.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述调色剂为一成分调色剂。
12.根据权利要求11所述的图像形成装置，其中，所述调色剂为磁性调色剂。
13.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述带电部件的旋转方向在所述图像承载部件与所述带电部件接触的接触点处被设定为与所述图像承载部件的旋转方向相同的方向。
14.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述调色剂为聚合调色剂。
15.一种能够可拆卸地安装到用于在记录材料上形成调色剂图像的图像形成装置的处理盒，包括：
图像承载部件；
带电部件，所述带电部件用于与所述图像承载部件接触而使所述图像承载部件带电；以及
显影设备，所述显影设备包括调色剂和用于向所述图像承载部件供给调色剂的显影部件，所述显影部件与所述图像承载部件接触并且收集没有被用于在记录材料上形成调色剂图像而残留在所述图像承载部件上的调色剂，并且
其中，所述带电部件的表面的马氏硬度HMR和所述调色剂的调色剂粒子的表面的马氏硬度HMD满足以下关系：
HMD＞HMR。
16.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述带电部件的表面的马氏硬度大于或等于0.5且小于或等于19。
17.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述带电部件的表面的马氏硬度大于或等于1且小于或等于10。
18.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述调色剂粒子的表面的马氏硬度大于或等于2且小于或等于50。
19.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述调色剂粒子的表面的马氏硬度大于或等于2.5且小于或等于20。
20.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述带电部件的表面的算术平均粗糙度Ra大于或等于0.1μm且小于或等于10μm。
21.根据权利要求15所述的处理盒，其中，当表示所述带电部件的表面的马氏硬度的变化范围的分散度为σ时，满足以下关系：
HMD＞HMR+3σ。
22.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述带电部件的表面变形，使得残留在所述图像承载部件上的调色剂在与所述图像承载部件的接触位置处咬入所述带电部件的表面中。
23.根据权利要求15所述的处理盒，还包括用于与所述显影部件接触而使调色剂的层均匀地变薄的显影刮刀，
其中，接触位置关系关于重力的方向从上方为所述图像承载部件与所述带电部件之间的接触位置、所述图像承载部件与所述显影部件之间的接触位置、以及所述显影部件与所述显影刮刀之间的接触位置的次序。
24.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述带电部件为带电辊。
25.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述调色剂为一成分调色剂。
26.根据权利要求25所述的处理盒，其中，所述调色剂为磁性调色剂。
27.根据权利要求15所述的处理盒，其中，调色剂盒能够可拆卸地安装到所述处理盒。
28.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述带电部件的旋转方向在所述图像承载部件与所述带电部件接触的接触点处被设定为与所述图像承载部件的旋转方向相同的方向。
29.根据权利要求15所述的处理盒，其中，所述调色剂为聚合调色剂。
30.一种盒，包括：
图像承载部件，调色剂被供给到所述图像承载部件以形成调色剂图像；以及
带电部件，所述带电部件用于与所述图像承载部件接触而使所述图像承载部件带电，
其中，所述带电部件的表面的马氏硬度HMR和所述调色剂的调色剂粒子的表面的马氏硬度HMD满足以下关系：
HMD＞HMR。
31.根据权利要求30所述的盒，其中，所述带电部件的表面的马氏硬度大于或等于0.5且小于或等于19。
32.根据权利要求30所述的盒，其中，所述带电部件的表面的马氏硬度大于或等于1且小于或等于10。
33.根据权利要求30所述的盒，其中，所述调色剂粒子的表面的马氏硬度大于或等于2且小于或等于50。
34.根据权利要求30所述的盒，其中，所述调色剂粒子的表面的马氏硬度大于或等于2.5且小于或等于20。
35.根据权利要求30所述的盒，其中，所述带电部件的表面的算术平均粗糙度Ra大于或等于0.1μm且小于或等于10μm。
36.根据权利要求30所述的盒，其中，当表示所述带电部件的表面的马氏硬度的变化范围的分散度为σ时，满足以下关系：
HMD＞HMR+3σ。
37.根据权利要求30所述的盒，其中，所述带电部件的表面变形，使得残留在所述图像承载部件上的调色剂在与所述图像承载部件的接触位置处咬入所述带电部件的表面中。
38.根据权利要求30所述的盒，其中，所述带电部件为带电辊。
39.根据权利要求30所述的盒，其中，容纳调色剂的调色剂盒能够可拆卸地安装到所述盒。
40.根据权利要求30所述的盒，其中，包含用于携载调色剂的调色剂携载部件的显影设备能够可拆卸地安装到所述盒。
41.根据权利要求30所述的盒，其中，所述调色剂为一成分调色剂。
42.根据权利要求41所述的盒，其中，所述调色剂为磁性调色剂。
43.根据权利要求30所述的盒，其中，所述盒能够可拆卸地安装到图像形成装置，并且显影盒能够可拆卸地安装到所述图像形成装置。
44.根据权利要求30所述的盒，其中，所述带电部件的旋转方向在所述图像承载部件与所述带电部件接触的接触点处被设定为与所述图像承载部件的旋转方向相同的方向。
45.根据权利要求30所述的盒，其中，所述调色剂为聚合调色剂。
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