CN107490941B - 图像形成装置和图像形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像形成装置和图像形成方法。所述图像形成装置包括:充电单元,充电单元包括与图像保持部件的表面接触的导电性部件,并对导电性部件施加直流电压从而对图像保持部件的表面充电;和清洁单元,清洁单元具有与图像保持部件的表面接触的刮板,并在色调剂图像转印至记录介质后以所述刮板清洁所述表面,其中,显影剂包括色调剂颗粒、经硅油处理过的二氧化硅颗粒和载体,载体的体积平均粒径为20μm至35μm,并且载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比为0.05至0.2。
Description
技术领域
本发明涉及图像形成装置和图像形成方法。
背景技术
专利文件1公开了一种静电荷图像显影用色调剂,其包括:色调剂颗粒、数量平均粒径为100nm至180nm并且形状系数SF2为130至180的第1二氧化硅颗粒、和数量平均粒径为100nm至180nm并且形状系数SF2为100至125的第2二氧化硅颗粒。
专利文件2公开了一种静电荷图像显影用色调剂,其包括:色调剂颗粒和接受过硅油表面改性的外部添加剂,其中外部添加剂的加入量相对于100重量份的色调剂为0.5至4重量份,并且硅油的游离量为0.2至0.5重量%。
专利文件3公开了一种静电荷图像显影用色调剂,其包括:色调剂颗粒和二氧化硅颗粒,其中二氧化硅颗粒的游离比例为5%至30%。
[专利文件1]JP-A-2015-022078
[专利文件2]JP-A-2013-064826
[专利文件3]JP-A-2013-195847
发明内容
本发明的目的是提供一种图像形成装置,与静电荷图像显影剂中包含的载体的体积平均粒径超过35μm的情况,或载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅)小于0.05或大于0.2的情况相比,本发明的图像形成装置抑制了延记录介质的输送方向延伸的条纹图像缺陷的产生,并且对与图像保持部件的表面接触的导电性部件仅施加直流电压。
上述目的通过以下构造实现。
根据本发明的第一方面,提供了一种图像形成装置,其包括:
图像保持部件;
充电单元,其包括与所述图像保持部件的表面接触的导电性部件,并且对所述导电性部件仅施加直流电压从而对所述图像保持部件的表面充电;
静电荷图像形成单元,其在所述图像保持部件的经充电表面上形成静电荷图像;
显影单元,其包含静电荷图像显影剂,并以所述静电荷图像显影剂使在所述图像保持部件的表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像;
转印单元,其将在所述图像保持部件的表面上形成的色调剂图像转印至记录介质的表面;
定影单元,其将转印到所述记录介质的表面上的色调剂图像定影;和
清洁单元,其具有与所述图像保持部件的表面接触的刮板,并在所述色调剂图像转印至所述记录介质的表面后以所述刮板清洁所述图像保持部件的表面,
其中,所述静电荷图像显影剂包括色调剂颗粒、外部添加到所述色调剂颗粒的经硅油处理过的二氧化硅颗粒和载体,
所述载体的体积平均粒径为20μm至35μm,并且
所述载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅)为0.05至0.2。
根据本发明的第二方面,在第一方面的图像形成装置中,所述载体的体积平均粒径为25μm至30μm。
根据本发明的第三方面,在第一方面的图像形成装置中,所述静电荷图像显影剂还包括数量平均粒径为50nm至200nm的第2二氧化硅颗粒。
根据本发明的第四方面,在第一方面的图像形成装置中,所述色调剂颗粒的体积平均粒径为3.8μm至5.0μm。
根据本发明的第五方面,在第一方面的图像形成装置中,所述载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅)为0.05至0.18。
根据本发明的第六方面,在第一方面的图像形成装置中,所述色调剂的粘合剂树脂包括结晶性聚酯树脂。
根据本发明的第七方面,在第三方面的图像形成装置中,所述经硅油处理过的二氧化硅颗粒与所述第2二氧化硅颗粒的重量比为4∶1至1∶4。
根据本发明的第八方面,在第三方面的图像形成装置中,所述经硅油处理过的二氧化硅颗粒与所述第2二氧化硅颗粒的重量比为3∶2至2∶3。
根据本发明的第九方面,提供了一种图像形成方法,其包括:
对与图像保持部件的表面接触的导电性部件仅施加直流电压,从而对所述图像保持部件的表面充电;
在所述图像保持部件的经充电表面上形成静电荷图像;
以所述静电荷图像显影剂使在所述图像保持部件的表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像;
将在所述图像保持部件的表面上形成的色调剂图像转印至记录介质的表面;
将转印到所述记录介质的表面上的色调剂图像定影;和
在所述色调剂图像转印至所述记录介质的表面后,以与所述图像保持部件的表面接触的刮板清洁所述图像保持部件的表面,
其中,所述静电荷图像显影剂包括色调剂颗粒、外部添加到所述色调剂颗粒的经硅油处理过的二氧化硅颗粒和载体,
所述载体的体积平均粒径为20μm至35μm,并且
所述载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅)为0.05至0.2。
根据本发明的第十方面,在第九方面的图像形成方法中,所述载体的体积平均粒径为25μm至30μm。
根据本发明的第十一方面,在第九方面的图像形成方法中,所述静电荷图像显影剂还包括体积平均粒径为50nm至200nm的第2二氧化硅颗粒。
根据本发明的第十二方面,在第九方面的图像形成方法中,所述色调剂颗粒的体积平均粒径为3.8μm至5.0μm。
根据本发明的第十三方面,在第九方面的图像形成方法中,载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅)为0.05至0.18。
根据本发明的第十四方面,在第十一方面的图像形成方法中,所述经硅油处理过的二氧化硅颗粒与所述第2二氧化硅颗粒的重量比为4∶1至1∶4。
根据本发明第一至第八方面中任一项,提供了一种图像形成装置,与静电荷图像显影剂中包含的载体的体积平均粒径超过35μm的情况,或载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅)小于0.05或大于0.2的情况相比,本发明的图像形成装置抑制了延记录介质的输送方向延伸的条纹图像缺陷的产生,并且对与图像保持部件的表面接触的导电性部件仅施加直流电压。
根据本发明第九至第十四方面中任一项,提供了一种图像形成方法,与静电荷图像显影剂中包含的载体的体积平均粒径超过35μm的情况,或载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅)小于0.05或大于0.2的情况相比,本发明的图像形成方法抑制了延记录介质的输送方向延伸的条纹图像缺陷的产生,并且对与图像保持部件的表面接触的导电性部件仅施加直流电压。
附图说明
将基于下图详细描述本发明的示例性实施方式,其中:
图1是显示示例性实施方式的图像形成装置的实例的示意性构造图。
具体实施方式
下文中,将描述本发明的示例性实施方式。以下说明和实例用于说明示例性实施方式,并不限制本发明的范围。
本说明书中,当组合物中存在对应于每种组分的多种物质时,组合物中每种组分的量是指组合物中存在的所述多种物质的总量,除非另有说明。
本说明书中,“静电荷图像显影剂”也简称为“显影剂”,接受过硅油表面改性的二氧化硅颗粒称为“经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒”或“经硅油改性的二氧化硅颗粒”。
图像形成装置和图像形成方法
本示例性实施方式的图像形成装置包括:图像保持部件、对所述图像保持部件的表面充电的充电单元、在所述图像保持部件的经充电表面上形成静电荷图像的静电荷图像形成单元、包含显影剂并以显影剂将在所述图像保持部件的表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像的显影单元、将在所述图像保持部件的表面上形成的色调剂图像转印至记录介质表面的转印单元、将转印到所述记录介质的表面上的色调剂图像定影的定影单元、和具有与所述图像保持部件的表面接触的刮板并在色调剂图像转印后以所述刮板清洁所述图像保持部件的表面的清洁单元。
在本示例性实施方式的图像形成装置中进行的图像形成方法是包括下述步骤的图像形成方法:对图像保持部件的表面充电,在所述图像保持部件的经充电表面上形成静电荷图像,以本示例性实施方式的显影剂将在所述图像保持部件的表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像,将在所述图像保持部件的表面上形成的色调剂图像转印至记录介质的表面,将转印到所述记录介质的表面上的色调剂图像定影,和在色调剂图像转印后通过与所述图像保持部件的表面接触的刮板清洁所述图像保持部件的表面。
在本示例性实施方式的图像形成装置中包括的充电单元是包括与图像保持部件的表面接触的导电性部件,并且对导电性部件仅施加直流电压从而对所述图像保持部件的表面充电的充电单元。在本示例性实施方式的图像形成装置中,进行对与图像保持部件的表面接触的导电性部件仅施加直流电压从而通过接触充电法对所述图像保持部件的表面充电的充电步骤。
在本示例性实施方式的图像形成装置中,包含色调剂颗粒、外部添加到所述色调剂颗粒的经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒和载体的显影剂适合作为显影剂,其中所述载体的体积平均粒径优选为20μm至35μm,并且载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(硅油来源/二氧化硅来源)为0.05至0.2。下文中,该显影剂也称为本示例性实施方式的显影剂。
本示例性实施方式的图像形成装置是包括对与图像保持部件的表面接触的导电性部件仅施加直流电压的接触充电式充电单元的图像形成装置,并抑制延记录介质的输送方向延伸的条纹图像缺陷的产生。其理由不明,但据推测如下。
与非接触式充电单元的情况相比,接触式充电单元容易通过放电而改质(modify)所述图像保持部件的表面,并容易使放电产物附着在其表面上,因此,容易形成延记录介质的输送方向延伸的条纹图像缺陷。在对导电性部件仅施加直流电压的方法中,与对导电性部件施加通过在直流电压上叠加交流电压获得的电压的方法相比,充电电场强,因此施加在图像保持部件上的负荷大,容易形成延记录介质的输送方向延伸的条纹图像缺陷。在对导电性部件仅施加直流电压的方法中,图像保持部件的表面和清洁刮板的摩擦面积小,因此过量的外部添加剂通过清洁刮板从而引起接触式充电单元的污染,并且接触式充电单元的清洁性劣化,从而导致图像缺陷的形成。
同时,色调剂的至少一些外部添加剂从图像保持部件上的色调剂颗粒游离,并聚集在清洁刮板的与图像保持部件接触的区域(称为“刮板夹缝”)的前部从而形成聚集层(称为“外部添加剂坝”),并抑制了色调剂颗粒从刮板夹缝通过和放电产物的堆积。当未形成具有高聚集性的外部添加剂坝时,发生色调剂颗粒从刮板夹缝的通过或放电产物的堆积,从而容易引起延记录介质的输送方向延伸的条纹图像缺陷的产生。
对此,甚至当本示例性实施方式的图像形成装置包括对导电性部件仅施加直流电压的接触式充电单元时,推测通过将本示例性实施方式的显影剂设置为满足以下条件(a)、(b)和(c)可抑制延记录介质的输送方向延伸的条纹图像缺陷。
(a)经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒外部添加至色调剂颗粒。
二氧化硅颗粒广泛用作色调剂的外部添加剂,并且出于疏水化目的而使用接受过硅油表面改性的二氧化硅颗粒。经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒由于硅油对二氧化硅颗粒表面的附着而容易相互聚集,并形成具有高聚集性的外部添加剂坝。因此,抑制了可通过上述机制形成的条纹图像缺陷。
(b)载体的体积平均粒径等于或小于35μm。
在搅拌并混合载体和色调剂的显影装置中,色调剂的外部添加剂可受到来自载体的外力从而被嵌埋到色调剂颗粒中。载体的粒径越大,则外部添加剂越倾向于被嵌埋到色调剂颗粒中。与载体的体积平均粒径大于35μm的情况相比,当载体的体积平均粒径等于或小于35μm时,抑制了由于显影装置中搅拌而导致的二氧化硅颗粒被嵌埋到色调剂颗粒中,并且二氧化硅颗粒容易从图像保持部件上的色调剂颗粒游离。从色调剂颗粒游离出的经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒形成具有高聚集性的外部添加剂坝,因此,抑制了可通过上述机制形成的条纹图像缺陷。
从显影装置中的搅拌性、充电性能的稳定性和色调剂输送性的角度而言,载体的体积平均粒径大于或等于20μm。
(c)载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油/源自二氧化硅)为0.05至0.2。
在通过混合搅拌外部添加有二氧化硅颗粒的色调剂和载体制备显影剂的过程中,一些二氧化硅颗粒从色调剂颗粒游离从而附着在载体表面上。附着在载体表面上的二氧化硅颗粒主要提供载体表面上存在的元素硅的来源。载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比反映了从色调剂颗粒游离并附着在载体表面上的经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒的量,并且该量反映出外部添加到所述色调剂颗粒的经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒的量和经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒从色调剂颗粒游离的容易程度。因此,显影剂中载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比是从图像保持部件上的色调剂颗粒游离的经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒的量的指标。当所述元素硅的量比为0.05至0.2时,从图像保持部件上的色调剂颗粒游离的经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒平衡,并且在该情况中,经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒形成具有高聚集性的外部添加剂坝,并抑制了可因上述机制而引起的条纹图像缺陷。
载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油/源自二氧化硅)更优选为0.05至0.18。
载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比例如通过经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒与色调剂的附着强度或上述二氧化硅颗粒与组合使用的二氧化硅颗粒的外部添加量的比例控制。经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒和组合使用的二氧化硅颗粒从色调剂颗粒游离的容易程度通过两种二氧化硅颗粒的粒径或在经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒上附着的硅油(即,用于二氧化硅颗粒表面改性的硅油)的粘度调节,从而控制元素硅的量比。
利用X射线光电子能谱(XPS)通过对载体表面上存在的元素硅定量,确定载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油/源自二氧化硅)。将描述利用X射线光电子能谱进行的载体表面上存在的元素硅的定量方法。
由于构成硅油的硅原子和构成二氧化硅的硅原子具有不同的化学键合状态,因此在元素硅的2p轨道的XPS谱中出现多个峰。各峰的归属(即,该峰是构成硅油的硅原子的峰还是构成二氧化硅的硅原子的峰)通过各峰的化学位移位置确定。确定各峰的面积强度,确定{源自硅油的峰的面积强度/源自二氧化硅的峰的面积强度}的值,并将其设定为“载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比”。
下文中,将更具体描述本示例性实施方式的图像形成装置的构造。
作为本示例性实施方式的图像形成装置,可采用已知图像形成装置,例如在图像保持部件的表面上形成的色调剂图像直接转印到记录介质上的直接转印式装置;在图像保持部件的表面上形成的色调剂图像一次转印到中间转印部件的表面,并将转印到中间转印部件的表面上的色调剂图像二次转印到记录介质的表面上的间接转印式装置;或,设置有除电单元的装置,除电单元在色调剂图像转印后并在充电前以除电用光照射图像保持部件的表面。
在本示例性实施方式的图像形成装置是间接转印式装置的情况下,转印单元构造为具有:例如,将色调剂图像转印至其表面的中间转印部件、将在图像保持部件的表面上形成的色调剂图像一次转印到中间转印部件的表面上的一次转印单元、和将转印到中间转印部件的表面上的色调剂图像二次转印到记录介质的表面上的二次转印单元。
在本示例性实施方式的图像形成装置中,包含显影单元的部分可具有例如能够从图像形成装置上拆卸的盒结构(处理盒)。作为处理盒,例如适合使用包含本示例性实施方式的显影剂并包括显影单元的处理盒。
下文中,将参考附图描述本示例性实施方式的图像形成装置的实例。然而,图像形成装置不限于此。在以下描述中,将描述图中显示的主要部分,并省略对其他部分的描述。
图1是显示本示例性实施方式的图像形成装置的示意性构造图。
图1所示的图像形成装置设置有第一至第四电子照相图像形成单元10Y、10M、10C和10K(图像形成单元),基于色彩分离图像数据分别输出黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)图像。这些图像形成单元(下文中,在一些情况下简称为“单元”)10Y、10M、10C和10K在水平方向上相互以预定间隔并行排列。这些单元10Y、10M、10C和10K可以是能够在图像形成装置拆卸的处理盒。
中间转印带(中间转印部件的实例)20安装在各单元10Y、10M、10C和10K的上并延伸穿过各个单元。中间转印带20缠绕在驱动辊22和支撑辊24上,并沿从第一单元10Y到第四单元10K的方向行进。支撑辊24通过弹簧等(未示出)在与驱动辊22背离的方向上受压,并对两个辊上缠绕的中间转印带20施加张力。另外,与驱动辊22相对的中间转印部件清洁装置30设置在中间转印带20在图像保持部件侧的表面上。
单元10Y、10M、10C和10K的显影装置(显影单元的实例)4Y、4M、4C和4K通过色调剂供应管(未示出)连接至对应各颜色的色调剂盒8Y、8M、8C和8K。色调剂盒8Y、8M、8C和8K中含有的黄色、品红色、青色和黑色色调剂供应至显影装置4Y、4M、4C和4K。色调剂盒8Y、8M、8C和8K中每一个可从图像形成装置上拆卸下来,并且在色调剂盒所含色调剂减少的情况下,替换色调剂盒。
第一至第四单元10Y、10M、10C和10K具有相同的构造并进行相同的操作,因此,现将描述设置在中间转印带的行进方向的上游侧且形成黄色图像的第一单元10Y。
第一单元10Y具有感光体1Y,其充当图像保持部件。在感光体1Y周围,依次设置有:将感光体1Y的表面充电至预定电势的充电辊(充电单元的实例)2Y;基于色彩分离图像信号用激光束3Y对经充电的表面进行曝光以形成静电荷图像的曝光设备(静电荷图像形成单元的实例)3;将充电的色调剂供应至所述静电荷图像以使所述静电荷图像显影的显影设备(显影单元的实例)4Y;将已显影的色调剂图像转印到中间转印带20上的一次转印辊(一次转印单元的实例)5Y;和将在一次转印后残留在感光体1Y表面上的色调剂除去的感光体清洁设备(清洁单元的实例)6Y。
充电辊2Y是与感光体1Y的圆周表面接触并对感光体1Y的圆周表面充电的导电辊。由电源对充电辊2Y仅施加直流电压。图像形成装置可包括接触式充电器,例如充电刷、充电膜、充电橡胶刮板和充电管,替代充电辊2Y。
感光体清洁装置6Y具有与感光体1Y表面接触的清洁刮板。清洁刮板例如以弹性材料构成,弹性材料的实例包括热固性聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶和乙烯-丙烯-二烯橡胶。清洁刮板的接触压力例如为1.0gf/mm至5.0gf/mm。清洁刮板的接触宽度(沿感光体旋转方向的接触长度)例如为0.5mm至2.0mm。清洁刮板的接触角例如为5°至30°。
一次转印辊5Y设置在中间转印带20内,以位于与感光体1Y相对的位置。此外,施加一次转印偏压的偏压电压(未示出)分别连接至各单元的一次转印辊5Y、5M、5C和5K。各偏压电压在控制器(未示出)的控制下改变施加在各一次转印辊上的转印偏压。
下文将描述在第一单元10Y中形成黄色图像的操作。
首先,在操作之前,充电辊2Y将感光体1Y的表面充电至-600V~-800V的电势。
通过将感光层层压在导电(例如,20℃下的体积电阻率为1×10-6Ω·cm以下)基体上,形成了感光体1Y。尽管感光层通常具有高电阻(即,大约与一般树脂的电阻相同),但感光层具有下述性质:当施加激光束时,该激光束所照射的部分的比电阻会发生变化。因此,根据从控制器(未示出)传送出的黄色图像数据,通过曝光装置3将激光束3Y施加到感光体1Y的带电表面。由此,在感光体1Y表面上形成黄色图像图案的静电荷图像。
所述静电荷图像是通过充电在感光体1Y表面上形成的图像,并且是所谓的负潜像,其通过以下方式形成:对感光层施加激光束3Y,使被照射的部分的比电阻降低,从而使电荷在感光体1Y表面上流动,同时电荷停留在未施加激光束3Y的部分。
随着感光体1Y的移动,使在感光体1Y上形成的静电荷图像转动到预定的显影位置。使用显影装置4Y使感光体1Y上的静电荷图像显影并可视化为色调剂图像。
显影装置4Y包括例如至少包含黄色色调剂和载体的显影剂。通过在显影装置4Y中搅拌来对黄色色调剂进行摩擦充电,从而使之具有与感光体1Y上的电荷极性相同(负极性)的电荷,并由此保持在显影剂辊(显影剂保持部件的实例)上。通过使感光体1Y的表面通过显影装置4Y,从而使黄色色调剂静电附着至感光体1Y表面上的已除电的潜像部分,用黄色色调剂使潜像显影。然后,使其上形成有黄色色调剂图像的感光体1Y以预定的速度继续行进,并将感光体1Y上显影的色调剂图像输送至预定的一次转印位置。
当将感光体1Y上的黄色色调剂图像转移到一次转印位置时,将一次转印偏压施加到一次转印辊5Y上,并且从感光体1Y指向一次转印辊5Y的静电力作用到所述色调剂图像上,由此将感光体1Y上的色调剂图像转印到中间转印带20上。此时施加的转印偏压具有与色调剂的极性(-)相反的极性(+),并且例如用控制单元(未示出)在第一单元10Y中将转印偏压控制为+10μA。
在色调剂图像转印后感光体1Y连续旋转并接触感光体清洁装置6Y所含的清洁刮板。残留在感光体1Y上的色调剂通过感光体清洁装置6Y除去并收集。
施加到第二单元10M和后续单元的一次转印辊5M、5C和5K上的一次转印偏压也以与第一单元中相同的方式受到控制。
按照此方式,其上在第一单元10Y中转印了黄色色调剂图像的中间转印带20依次通过第二至第四单元10M、10C和10K,并且以重叠方式多重转印各颜色的色调剂图像。
其上通过第一至第四单元多重转印有四种颜色的色调剂图像的中间转印带20到达二次转印单元,二次转印单元由中间转印带20、与中间转印带内表面接触的支撑辊24和设置在中间转印带20的图像支持表面侧上的二次转印辊(二次转印单元的实例)26构成。另外,通过供给机构以预定的时机将记录纸(记录介质的实例)P供应至相互接触的二次转印装置26与中间转印带20之间的空隙中,并向支撑辊24施加二次转印偏压。此时所施加的转印偏压具有与色调剂的极性(-)相同的极性(-),从中间转印带20指向记录纸P的静电力作用在色调剂图像上,从而将中间转印带20上的色调剂图像转印到记录纸P上。此情况中,二次转印偏压根据检测二次转印部的电阻的电阻检测器(未示出)所检测出的电阻来确定,并且其受电压控制。
随后,将记录纸P也输送至定影装置(定影单元的实例)28中的定影辊对之间的压接部分(辊隙部分),从而将色调剂图像定影在记录纸P上,并形成定影图像。
其上转印色调剂图像的记录纸P的实例包括:在电子照相类复印机和打印机等中使用的普通纸等。作为记录介质,除记录纸P以外,还例举OHP片。
为了进一步提高定影后的图像表面的光滑度,记录纸P的表面优选光滑。例如优选使用例如通过用树脂等涂覆普通纸表面而获得的涂层纸以及打印用艺术纸。
向排放部排放表面上已完成了彩色图像定影的记录纸P,一系列彩色图像形成操作完成。
接下来,具体描述应用于本示例性实施方式的图像形成装置的显影剂。
静电荷图像显影剂
本示例性实施方式的图像形成装置中使用的显影剂包括色调剂颗粒、外部添加到所述色调剂颗粒的经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒和载体,所述载体的体积平均粒径为20μm至35μm,并且载体表面上存在的源自硅油的元素硅至源自二氧化硅的元素硅的量比(源自硅油/源自二氧化硅)为0.05至0.2。
下文中,将描述构成显影剂的构成要素以及构成要素中包含的成分。
色调剂颗粒
色调剂颗粒例如包括粘合剂树脂,以及必要时的着色剂和防粘剂和其他添加剂。
粘合剂树脂
粘合剂树脂的实例包括由单体的均聚物或通过组合两种或更多种下述单体获得的共聚物形成的乙烯基树脂,所述单体例如为苯乙烯(例如苯乙烯、对氯苯乙烯、α-甲基苯乙烯),(甲基)丙烯酸酯(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯,丙烯酸正丁酯,丙烯酸月桂酯,丙烯酸2-乙基己酯,甲基丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯),烯键式不饱和腈(例如丙烯腈和甲基丙烯腈),乙烯基醚(例如乙烯基甲基醚和乙烯基异丁基醚),乙烯基酮(例如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮和乙烯基异丙烯基酮)和烯烃(例如,乙烯、丙烯和丁二烯)。
粘合剂树脂的实例还包括非乙烯基树脂,例如环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、聚醚树脂和改性松香,它们与上述乙烯基树脂的混合物,或通过在此类非乙烯基树脂的存在下使乙烯基单体聚合而获得的接枝聚合物。
这些粘合剂树脂可以单独使用或将其中两种以上组合使用。
作为粘合剂树脂,适合的是聚酯树脂。聚酯树脂的实例包括多元羧酸和多元醇的缩聚物。在聚酯树脂中,优选结晶性聚酯树脂。
多元羧酸的实例包括:脂肪族二羧酸(例如,草酸、丙二酸、马来酸、富马酸,柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、琥珀酸、烯基丁二酸、己二酸或癸二酸);脂环族二羧酸(例如,环己烷二甲酸);芳香族二羧酸(例如,对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸或萘二甲酸);和它们的酸酐或低级烷基酯(例如,1~5个碳原子)。其中,例如,优选芳香族二羧酸作为多元羧酸。
作为多元羧酸,可以将二羧酸与采用交联结构或分枝结构的三元以上羧酸组合使用。三元以上羧酸的实例包括偏苯三酸、均苯四酸和它们的酸酐或低级烷基酯(例如,1~5个碳原子)。
多元羧酸可以单独使用或将其中两种以上组合使用。
多元醇的实例包括:脂肪族二醇(例如,乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇或新戊二醇);脂环族二醇(例如,环己二醇、环己烷二甲醇或氢化双酚A);和芳香族二醇(例如,双酚A的环氧乙烷加合物或双酚A的环氧丙烷加合物)。其中,作为多元醇,例如优选使用芳香族二醇或脂环族二醇,更优选使用芳香族二醇。
作为多元醇,可以将采用交联结构或分枝结构的三元以上多元醇与二醇组合使用。三元以上多元醇的实例包括甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
多元醇可以单独使用或将其中两种以上组合使用。
聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为50℃~80℃,更优选50℃~65℃。
玻璃化转变温度根据从差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线确定,更具体而言,根据JIS K 7121-1987的“塑料的转变温度的测试方法”中的玻璃化转变温度计算方法中描述的“外推的玻璃化转变起始温度”确定。
聚酯树脂的重量平均分子量(Mw)优选为5,000至1,000,000,更优选为7,000至500,000。聚酯树脂的数量平均分子量(Mn)优选为2,000至100,000。聚酯树脂的分子量分布Mw/Mn优选为1.5至100,更优选为2至60。
重量平均分子量和数量平均分子量通过凝胶渗透色谱(GPC)测定。GPC测定分子量通过使用作为测定装置的HLC-8120GPC(由Tosoh Corporation制造的GPC)、TSKGELSUPERHM-M(15cm;由Tosoh Corporation制造的柱)和THF溶剂进行。通过使用分子量校准曲线根据该测定获得的测定结果来计算重量平均分子量和数量平均分子量,所述分子量校准曲线通过单分散聚苯乙烯标准样来获得。
使用公知的制备方法获得聚酯树脂。其具体实例包括下述方法:在设定为180℃~230℃的聚合温度下,必要时,在反应体系中降低的压力下进行反应,同时除去缩合过程中所产生的水和醇。
在原料单体在反应温度下不溶或不相容的情况下,可以添加高沸点溶剂作为增溶剂以使这些单体溶解。在此情况下,在进行缩聚反应的同时蒸除所述增溶剂。在存在相容性差的单体的情况下,可以预先使该相容性差的单体与用来和该单体缩聚的酸或醇进行缩合,然后与主要成分进行缩聚。
相对于色调剂颗粒的总量,粘合剂树脂的含量例如优选为40重量%~95重量%,更优选50重量%~90重量%,进而更优选60重量%~85重量%。
着色剂
着色剂的实例包括颜料,例如炭黑、铬黄、汉沙黄、联苯胺黄、士林黄、喹啉黄、颜料黄、永久橙GTR、吡唑啉酮橙、瓦拉肯橙(vulcan orange)、色淀红、永久红、亮胭脂红3B、亮胭脂红6B、杜邦油红、吡唑啉酮红、立索尔红、罗丹明B色淀、色淀红C、颜料红、玫瑰红、苯胺蓝、群青蓝、卡扣油蓝(calco oil blue)、氯化亚甲基蓝、酞菁蓝、颜料蓝、酞菁绿和孔雀石绿草酸盐;和染料,例如吖啶染料、氧杂蒽染料、偶氮染料、苯醌染料、吖嗪染料、蒽醌染料、硫靛蓝染料、二噁嗪染料(dioxadine dyes)、噻嗪染料、偶氮甲碱染料、靛青染料、酞菁染料、苯胺黑染料、聚甲炔染料、三苯基甲烷染料、二苯基甲烷染料和噻唑染料。
着色剂可以单独使用或将其中两种以上组合使用。
作为着色剂,需要时可以使用经表面处理过的着色剂。可以将着色剂与分散剂组合使用。多种着色剂可以组合使用。
相对于整个色调剂颗粒,着色剂的含量例如优选为1重量%~30重量%、更优选为3重量%~15重量%。
防粘剂
防粘剂的实例包括:烃蜡;天然蜡,例如巴西棕榈蜡、米糠蜡或小烛树蜡;合成蜡或者矿物/石油蜡,例如褐煤蜡;酯蜡,例如脂肪酸酯或褐煤酸酯。防粘剂并不限于此。
防粘剂的熔融温度优选为50℃至110℃,更优选为60℃至100℃。
从通过差示扫描量热法(DSC)获得的DSC曲线,根据JIS K 7121-1987的“塑料转变温度的测试方法”的熔融温度获得方法中所描述的“熔融峰值温度”,获得熔融温度。
相对于整个色调剂颗粒,防粘剂的含量例如优选为1重量%~20重量%、更优选为5重量%~15重量%。
其他添加剂
其他添加剂的实例包括公知的添加剂,例如磁性材料、电荷控制剂和无机粉末。色调剂颗粒包括这些添加剂作为内部添加剂。
色调剂颗粒的特性
所述色调剂颗粒可以为具有单层结构的色调剂颗粒,或具有所谓芯/壳结构的色调剂颗粒,芯/壳结构由芯(芯颗粒)和涂覆在芯部分上的涂层(壳层)构成。具有芯/壳结构的色调剂颗粒由例如芯部分和涂层构成,芯部分含有粘合剂树脂并且必要时含有其他添加剂例如着色剂和防粘剂,涂层含有粘合剂树脂。
色调剂颗粒的体积平均粒径(D50v)优选为2μm至10μm,更优选为2.5μm至8.0μm,进而更优选为3.0μm至6.0μm,并且还更优选为3.8μm至5.0μm。
色调剂颗粒的各种平均粒径和各种粒径分布指数用COULTER MULTISIZER II(由Beckman Coulter,Inc.制造)和作为电解液的ISOTON-II(由Beckman Coulter,Inc.制造)来测量。
在该测量中,将0.5mg~50mg的测量样品添加到2ml作为分散剂的5重量%的表面活性剂(优选为烷基苯磺酸钠)水溶液中。将获得的材料添加到100ml~150ml的电解液中。
用超声分散器对悬浮有该样品的电解液进行分散处理1分钟,并用COULTERMULTISIZER II使用孔径为100μm的孔隙来测量粒径为2μm至60μm的颗粒的粒径分布。取样50000个颗粒。
对于根据所要测量的粒径分布而划分的粒径范围(频道),从最小径侧起绘制体积和数量的累积分布。将累积百分比为16%时的粒径定义为对应于体积粒径D16v和数量粒径D16p的粒径,将累积百分比为50%时的粒径定义为对应于体积平均粒径D50v和数量平均粒径D50p的粒径。此外,将累积百分比为84%时的粒径定义为对应于体积粒径D84v和数量粒径D84p的粒径。
使用这些值,将体积粒径分布指数(GSDv)计算为(D84v/D16v)1/2,将数量粒径分布指数(GSDp)计算为(D84p/D16p)1/2。
色调剂颗粒的形状系数SF1优选为110至150,更优选为120至140。
形状系数SF1通过下列表达式获得。
表达式:SF1=(ML2/A)x(π/4)x100
在上述表达式中,ML表示色调剂的绝对最大长度,A表示色调剂的投影面积。
具体而言,主要利用图像分析仪分析显微镜图像或扫描电子显微镜(SEM)图像,并进行以下计算,数字上换算出形状系数SF1。即,通过摄像机将载玻片表面上散布的颗粒的光学显微镜图像输入到图像分析仪LUZEX中,从而获得100个颗粒的最大长度和投影面积,通过上述表达式计算SF1的值,并获得其平均值。
色调剂颗粒的制备方法
色调剂颗粒可通过任何干式制备法(例如,捏合粉碎法)和湿式制备法(例如,凝集聚结法、悬浮聚合法和溶解悬浮法)制备。对这些制备方法没有具体限制,并且采用已知的制备方法。其中,色调剂颗粒可优选通过凝集聚结法获得。
具体而言,例如,当通过凝集聚结法制备色调剂颗粒时,色调剂颗粒通过以下工序制备:制备其中分散有作为粘合剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液(树脂颗粒分散液制备工序);通过使树脂颗粒分散液(必要时,混合其他颗粒分散液之后的分散液)中的树脂颗粒(必要时的其他颗粒)凝集而形成凝集颗粒(凝集颗粒形成工序);和通过加热其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液以使凝集颗粒聚结而形成色调剂颗粒(聚结工序)。
下文中,将详细描述各工序。
在以下描述中将描述获得含有着色剂和防粘剂的色调剂颗粒的方法,但是必要时使用着色剂和防粘剂根据。当然可以使用着色剂和防粘剂以外的其他添加剂。
树脂颗粒分散液制备工序
首先,例如制备其中分散有着色剂颗粒的着色剂颗粒分散液,和其中分散有防粘剂颗粒的防粘剂颗粒分散液,以及其中分散有作为粘合剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液。
例如通过借助表面活性剂将树脂颗粒分散在分散介质中而制备树脂颗粒分散液。
用于树脂颗粒分散液的分散介质的实例包括水性介质。
水性介质的实例包括水(如蒸馏水和离子交换水)和醇等。这些水性介质可以单独使用或将其中两种以上组合使用。
表面活性剂的实例包括:阴离子表面活性剂,如硫酸酯盐、磺酸盐、磷酸盐和皂类阴离子表面活性剂;阳离子表面活性剂,如胺盐和季铵盐阳离子表面活性剂;和非离子表面活性剂,如聚乙二醇、烷基酚的氧化乙烯加合物和多元醇非离子表面活性剂。其中,特别优选使用阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂可以与阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂组合使用。
表面活性剂可以单独使用或将其中两种以上组合使用。
对于树脂颗粒分散液,作为将树脂颗粒分散在分散介质中的方法,例举例如使用旋转剪切型均化器或者球磨机、砂磨机或具有介质的戴诺磨的常规分散方法。取决于树脂颗粒的种类,可以利用转相乳化法将树脂颗粒分散在分散介质中。转相乳化法包括:将拟分散的树脂溶解在能够溶解该树脂的疏水性有机溶剂中;通过向有机连续相(O相)中添加碱进行中和;和通过投入水性介质(W相)以进行树脂从W/O向O/W的相转移,从而将树脂以颗粒形式分散在水性介质中。
分散在树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径例如优选为0.01μm至1μm,更优选为0.08μm至0.8μm,甚至更优选为0.1μm至0.6μm。
对于树脂颗粒的体积平均粒径,使用通过激光衍射型粒径分布测量装置(例如LA-700,Horiba,Ltd.制造)测量获得的粒径分布,相对于划分的粒径范围(区段)由最小直径侧起绘制对于体积的累积分布,并将累积百分比相对于全部颗粒为50%的粒径定义为体积平均粒径D50v。其他分散液中颗粒的体积平均粒径也以同样的方式测量。
包含于树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的含量例如优选为5重量%至50重量%,更优选为10重量%至40重量%。
例如,着色剂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液也可以以与树脂颗粒分散液相同的方式来制备。即,树脂颗粒分散液中的颗粒在颗粒的体积平均粒径、分散介质、分散方法和含量方面与着色剂颗粒分散液中分散的着色剂颗粒和防粘剂颗粒分散液中分散的防粘剂颗粒相同。
凝集颗粒形成工序
接下来,将树脂颗粒分散液、着色剂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液相互混合。
在混合分散液中,树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒异质凝集,从而形成凝集颗粒,该凝集颗粒具有接近目标色调剂直径的直径,并含有所述树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒。
具体而言,例如,将凝集剂添加至混合分散液,并将混合分散液pH调整为酸性(例如,pH为2~5)。必要时向添加分散稳定剂。随后,混合分散液加热至接近树脂颗粒的玻璃化转变温度的温度(具体而言,例如为(树脂颗粒玻璃化转变温度-30℃)至(玻璃化转变温度-10℃)),使分散于混合分散液中的颗粒凝集以形成凝集颗粒。
在凝集颗粒形成工序中,例如,可以在利用旋转剪切型均化器搅拌分散液混合物下,于室温(例如,25℃)添加凝集剂,并将分散液混合物的pH调节至酸性(例如,pH为2~5),必要时可添加分散稳定剂,随后进行加热。
凝集剂的实例包括极性与混合分散液中所含表面活性剂相反的表面活性剂、无机金属盐和二价以上金属络合物。当使用金属络合物作为凝集剂时,表面活性剂的使用量降低,充电性改善。
必要时,可以将添加剂与凝集剂共同使用,添加剂能够与凝集剂的金属离子形成络合物或类似键。优选使用螯合剂作为该添加剂。
无机金属盐的实例包括:金属盐,如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝和硫酸铝等;和无机金属盐聚合物,如聚氯化铝、聚氢氧化铝和多硫化钙等。
可使用水溶性螯合剂作为螯合剂。螯合剂的实例包括:羟基羧酸,如酒石酸、柠檬酸和葡糖酸等;氨基羧酸,如亚氨基二乙酸(IDA)、次氮基三乙酸(NTA)和乙二胺四乙酸(EDTA)。
相对于100重量份树脂颗粒,螯合剂的添加量例如优选为0.01重量份至5.0重量份,更优选为0.1重量份至小于3.0重量份。
聚结工序
接下来,加热其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液,例如在树脂颗粒的玻璃化转变温度以上的温度(例如,比树脂颗粒的玻璃化转变温度高10℃~30℃的温度)加热,使凝集颗粒聚结并形成色调剂颗粒。
通过上述工序获得色调剂颗粒。
色调剂颗粒可以通过以下工序制备:在获得其中分散有凝集颗粒的凝集颗粒分散液后,进一步混合其中分散有树脂颗粒的树脂颗粒分散液和凝集颗粒分散液,以进行凝集,从而使树脂颗粒进一步附着在凝集颗粒表面,从而形成第二凝集颗粒;并通过加热其中分散有第二凝集颗粒的第二凝集颗粒分散液使第二凝集颗粒聚结,由此形成具有芯/壳结构的色调剂颗粒。
在聚结工序完成之后,对于在溶液中形成的色调剂颗粒进行已知的洗涤工序、固液分离工序和干燥工序,并由此获得干燥的色调剂颗粒。在洗涤工序中,从充电性的角度出发,可优选充分进行离子交换水的置换洗涤。在固液分离工序中,从生产率的角度出发,可进行抽滤或压滤。在干燥工序中,就生产率而言,可进行冷冻干燥、闪喷干燥(flushdrying)、流化干燥或振动型流化干燥等。
经硅油进行过表面处理的二氧化硅颗粒
经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒是以硅油对诸如气相二氧化硅或胶体二氧化硅等二氧化硅颗粒进行表面改性获得的颗粒。硅油附着在经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒的表面。
用于二氧化硅颗粒表面改性的硅油的实例包括二烷基聚硅氧烷,例如二甲基聚硅氧烷、二乙基聚硅氧烷或二丙基聚硅氧烷;通过以苯基取代二烷基聚硅氧烷的一部分侧链获得的苯基改性聚硅氧烷;通过以氟烷基取代二烷基聚硅氧烷的一部分侧链获得的氟烷基改性聚硅氧烷。硅油可以单独使用或将其中两种以上组合使用。硅油的动力学粘度(25℃)优选为10mm2/s至70mm2/s,更优选为25mm2/s至60mm2/s。
以硅油对二氧化硅颗粒进行表面改性的处理方法的实例包括:将硅油或包含硅油的溶液喷射到气相中的二氧化硅颗粒上的喷射方法;将二氧化硅颗粒浸渍在硅油或包含硅油的溶液的浸渍法;和将硅油或包含硅油的溶液与二氧化硅颗粒通过混合装置相互混合的混合法。
从与色调剂颗粒分离的容易程度考虑和外部添加剂坝的聚集性角度考虑,经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒的数量平均粒径优选为10nm至50nm,更优选为20nm至45nm,甚至更优选为30nm至40nm。
相对于至100重量份色调剂颗粒,经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒的外部添加量优选为0.1重量份至3.0重量份,更优选为0.3重量份至2.5重量份,甚至更优选为0.5重量份至2.0重量份。
可组合使用的二氧化硅颗粒(第2二氧化硅颗粒)
可组合使用的二氧化硅颗粒可以是以除硅油之外的油(例如,石蜡油或氟油)进行表面改性的二氧化硅颗粒,但优选未以任何类型的油进行表面改性的二氧化硅颗粒。即,可组合使用的二氧化硅颗粒优选为表面未附着油的二氧化硅颗粒。
与经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒相比,表面未附着油的二氧化硅颗粒具有低聚集性,因此,推测该二氧化硅颗粒不掺入外部添加剂坝中,或容易与外部添加剂坝分离,并一点一点通过刮板夹缝,从而引起清洁刮板和图像保持部件之间摩擦的降低。因此,推测抑制了对清洁刮板的损伤,抑制了一些色调剂颗粒或一部分凝集的外部添加剂坝从刮板夹缝通过,并抑制了沿记录介质的输送方向延伸的彩色条纹或白色条纹的形成。
可组合使用的二氧化硅颗粒可以是表面进行了疏水化的二氧化硅颗粒。二氧化硅颗粒的疏水化剂的实例包括六甲基二硅氮烷和硅烷化合物,例如二乙氧基二甲基硅烷、二甲氧基二苯基硅烷和二甲基二氯硅烷。
可组合使用的二氧化硅颗粒的数量平均粒径优选为50nm至200nm。当其数量平均粒径大于或等于50nm时,容易展示出其作为降低清洁刮板和图像保持部件之间摩擦的润滑剂的作用,当其数量平均粒径等于或小于200nm,所述图像保持部件的表面难以被损伤。
从上述角度而言,可组合使用的二氧化硅颗粒数量平均粒径更优选为80nm至200nm,进而更优选为90nm至150nm。
可组合使用的二氧化硅颗粒的形状系数SF2优选为100至125,更优选为100至120,甚至更优选为100至110。当其形状系数SF2在上述范围内时,容易展示出其作为降低清洁刮板和图像保持部件之间摩擦的润滑剂的作用。
相对于100重量份的色调剂颗粒,可组合使用的二氧化硅颗粒的外部添加量优选为1.0重量份至3.5重量份,更优选为1.5重量份至3.0重量份,甚至更优选为2.0重量份至2.5重量份。
从将载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比控制为0.05至0.2的角度而言,经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒与可组合使用的二氧化硅颗粒的外部添加量之比(重量比,经处理:可组合使用)优选为4∶1至1∶4,更优选为7∶3至3∶7,甚至更优选为3∶2至2∶3。
二氧化硅颗粒的数量平均粒径为,通过利用扫描电子显微镜(SEM)观察在二氧化硅颗粒外部添加到所述色调剂颗粒的状态下的二氧化硅颗粒的100个一次颗粒后,通过对一次颗粒的图像分析获得的球当量直径的累积频率中50%直径(D50p)。
二氧化硅颗粒的形状系数SF2为,通过利用SEM观察在二氧化硅颗粒外部添加到所述色调剂颗粒状态下的二氧化硅颗粒的100个一次颗粒获得的一次颗粒的图像分析后,基于下列表达式由周长和投影面积计算的值的平均值。
表达式:SF2={PM2/(4πA)}x100
在上述表达式中,M表示二氧化硅颗粒的周长,A表示二氧化硅颗粒的投影面积。
其他外部添加剂
在本示例性实施方式中,除经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒和可组合使用的二氧化硅颗粒之外的外部添加剂可外部添加到色调剂颗粒中。然而,在本示例性实施方式中,优选仅外部添加经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒和可组合使用的二氧化硅颗粒至色调剂颗粒。
其他外部添加剂的实例包括由TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、K2O·(TiO2)n、CaCO3、MgCO3、BaSO4和MgSO4形成的无机颗粒。无机颗粒的表面可用疏水化剂处理。
载体
载体没有特殊限制,并且例举已知载体。载体的实例包括:树脂涂覆载体,其中由磁性粉末形成的芯的表面涂覆有树脂;磁性粉末分散型载体,其中磁性粉末分散并混合在基质树脂中;树脂浸渍型载体,其中多孔磁性粉末浸渍有树脂;和其中将磁性粉末分散型载体或树脂浸渍型载体设为芯并用树脂涂覆芯表面的载体。
磁性粉末的实例包括:磁性金属如铁、钴和镍等,磁性氧化物如铁氧体和磁铁矿。特别是优选含有Mn和Mg的铁氧体,其即使在具有小直径的载体的情况下,磁力变化也较小,优选使用Mn-Mg-Sr铁氧体和Mn-Mg-Ca铁氧体。
涂覆用树脂和基质树脂的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯醚、聚乙烯酮、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸树脂、构造成包括有机硅氧烷键的直链硅树脂或其改性产物、氟树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚树脂和环氧树脂。涂覆用树脂和基质树脂可以包含添加剂,例如导电颗粒。导电颗粒的实例包括例如金、银和铜等金属的颗粒,炭黑颗粒、氧化钛颗粒、氧化锌颗粒、氧化锡颗粒、硫酸钡颗粒、硼酸铝颗粒和钛酸钾颗粒。
使用利用其中涂覆用树脂和各种添加剂(必要时使用)溶解在适当溶剂中的涂覆层形成用溶液的涂覆方法来以树脂涂覆芯的表面。溶剂没有特殊限制,可考虑所用树脂类型和涂覆适宜性来选择。树脂涂覆方法的具体实例包括将芯浸入涂覆层形成用溶液中的浸渍法;将涂覆层形成用溶液喷射在芯表面的喷射法;在通过流动空气使芯漂浮的状态下喷射涂覆层形成用溶液的流化床法;和将载体的芯与涂覆层形成用溶液在捏合机-涂覆机中相互混合然后除去溶剂的捏合机-涂覆机法。在本示例性实施方式中,特别优选使用其中以树脂涂覆由铁氧体形成的芯的载体。
从抑制延记录介质的输送方向延伸的条纹图像缺陷的形成的角度而言,所述载体的体积平均粒径等于或小于35μm,更优选等于或小于30μm,甚至更优选小于30μm。同时,从显影装置中的搅拌性、充电性能的稳定性和色调剂输送角度而言,载体的体积平均粒径大于或等于20μm,更优选大于或等于23μm,甚至更优选大于或等于25μm。
载体的体积平均粒径利用激光衍射散射型颗粒尺寸分布测量装置(例如,BeckmanCoulter,Inc.制造的LS 13320)测定。显影剂中所含的载体的体积平均粒径通过将色调剂从显影剂上吹出以分离载体来测定。
例如,将经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒和可组合使用的二氧化硅颗粒外部添加到干燥色调剂颗粒中制备外部添加的色调剂,并将该外部添加的色调剂与载体相互混合,从而制备本示例性实施方式的显影剂。外部添加的色调剂与载体之间的混合比(重量比)优选为1∶100至30∶100,更优选为3∶100至20∶100(外部添加的色调剂∶载体)。
实施例
下文中,将利用实施例详细描述本发明的示例性实施方式,但本发明的示例性实施方式不限于实施例。在以下描述中,除非明确说明,否则“份”基于重量。
色调剂颗粒的制备
非晶性树脂颗粒分散液的制备
·对苯二甲酸:30摩尔份
·富马酸:70摩尔份
·双酚A的氧化乙烯2mol加合物:20摩尔份
·双酚A的氧化丙烯2mol加合物:80摩尔份
上述材料投入装配有搅拌器、氮气引入管、温度传感器和精馏塔的反应容器中。然后,温度经1小时升至190℃,并向100份上述材料加入1.2份二丁基氧化锡。温度经6小时升至240℃,同时蒸除产生的水,在保持温度为240℃的同时继续进行脱水缩合反应3小时,然后冷却反应物。
以100g/分钟的速率将熔融状态的反应物转移到CAVITRON CD1010(Eurotec Ltd.制造)。同时,将另外制备的浓度为0.37重量%的氨水以0.1升/分钟的速率转移到CAVITRONCD1010,同时以热交换器在120℃加热。CAVITRON CD1010在转子转速为60Hz且压力为5kg/cm2的条件下运行,获得其中分散有体积平均粒径为160nm的树脂颗粒的树脂颗粒分散液。向树脂颗粒分散液加入离子交换水以调节固体含量至20重量%,因此获得非晶性树脂颗粒分散液。
结晶性树脂颗粒分散液的制备
·十二烷二酸:100摩尔份
·1,12-十二烷二醇:100摩尔份
上述材料投入装配有搅拌器、氮气引入管、温度传感器和精馏塔的反应容器中。然后,温度经1小时升至160℃,并向100份上述材料中加入0.02份二丁基氧化锡。温度经6小时升至200℃,同时蒸除产生的水,在保持温度为200℃的同时继续进行脱水缩合反应4小时,然后冷却反应物。冷却后,进行固-液分离,将固体材料干燥,由此获得结晶性聚酯树脂。
·结晶性聚酯树脂:50份
·阴离子表面活性剂(NEOGEN SC manufactured by DKS Co.,Ltd.):2份
·离子交换水:200份
上述材料相互混合,加热至120℃,并利用均化器(IKA Works,Inc.制造的ULTRATURRAX T50)分散,利用压力排出型均化器进行分散处理。当体积平均粒径成为160nm时,收集分散液,由此获得固体含量为20重量%的结晶性树脂颗粒分散液。
着色剂分散液的制备
·C.I.颜料蓝15:3(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造):70份
·阴离子表面活性剂(DKS Co.,Ltd.制造的NEOGEN RK):5份
·离子交换水:200份
上述材料相互混合,并利用均化器(IKA Works,Inc.制造的ULTRA TURRAX T50)分散10分钟。加入离子交换水,从而使分散液的固体含量为20重量%,由此获得其中分散有体积平均粒径为170nm的着色剂颗粒的着色剂分散液。
防粘剂分散液的制备
·石蜡(Nippon Seiro Co.,Ltd.制造的HNP-9):50份
·阴离子表面活性剂(DKS Co.,Ltd制造的NEOGEN RK):1份
·离子交换水:200份
上述材料相互混合,加热至95℃,并利用均化器(IKA Works,Inc.制造的ULTRATURRAX T50)分散。之后,以MANTON-GAULIN HIGH PRESSURE均化器(Gaulin Co.,Ltd.制造)对混合物进行分散处理,由此获得其中分散有防粘剂颗粒的防粘剂分散液(固体含量20重量%)。防粘剂颗粒的体积平均粒径为180nm。
色调剂颗粒的制备
·非晶性树脂颗粒分散液(固体含量20重量%):150份
·结晶性树脂颗粒分散液(固体含量20重量%):50份
·着色剂分散液(固体含量20重量%):25份
·防粘剂分散液(固体含量20重量%):40份
·阴离子表面活性剂(DKS Co.,Ltd.制造的NEOGEN RK):1份
·离子交换水:100份
上述材料投入装配有温度计、pH计和搅拌器的反应容器中,并以覆套式加热器从外侧加热至30℃,在以150rpm的转速搅拌的同时保持30分钟。加入0.3N硝酸水溶液从而调整pH至3.0,然后,在利用均化器(ULTRA TURRAX T50 manufactured by IKA Works,Inc.)分散混合物的同时加入3重量%聚氯化铝水溶液。在搅拌的同时加热分散液至50℃,并保持30分钟。加入70份非晶性树脂颗粒分散液,保持1小时,加入0.1N氢氧化钠水溶液以调节pH至8.5,在继续搅拌的同时加热混合物至85℃,并保持5小时。依次进行冷却、固-液分离、固形物的洗涤和干燥,由此获得体积平均粒径为4.8μm的色调剂颗粒。
经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒的制备
将SiCl4、氢气和氧气在燃烧炉的混合室中相互混合,在1,000℃至3,000℃的温度燃烧,在燃烧后从气体中取出二氧化硅粉末,从而获得二氧化硅颗粒。此时,氢气和氧气的摩尔比设为2∶1。将300份甲苯和1份二甲基硅油(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造的KF96,50mm2/s)加入到10份所得二氧化硅颗粒中,施加超声波,将混合物在室温搅拌30分钟,浓缩并干燥,在200℃热干燥3小时,从而获得经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒。当在外部添加到色调剂颗粒中的状态下测定其数量平均粒径时,经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒的数量平均粒径为40nm。
疏水性二氧化硅颗粒(未经硅油处理的二氧化硅颗粒)的制备
疏水性二氧化硅颗粒(1)的制备
300份甲醇和49.4份10%氨水投入到装配有金属搅拌棒、滴液嘴(Teflon(注册商标)制造的微管泵)和温度计的容积3L的玻璃反应容器中,搅拌混合以获得碱性催化剂溶液。将碱性催化剂溶液的温度调整至25℃,并对碱性催化剂溶液进行氮气置换。在搅拌碱性催化剂溶液时,将450份四甲氧基硅烷(TMOS)和270份催化剂(NH3)浓度为4.44%的氨水以下述供应速率同时逐滴加入,以获得二氧化硅颗粒悬浮液。此处,TMOS的供应速率为3.3份/min,4.44%氨水的供应速率为1.98份/min。
接下来,将所得二氧化硅颗粒悬浮液通过喷射干燥去除溶剂进行干燥,获得亲水性二氧化硅颗粒的粉末。100份所得亲水性二氧化硅颗粒粉末加入到混合器中,在氮气氛下加热至200℃的同时以200rpm搅拌,30份六甲基二硅氮烷逐滴加入到亲水性二氧化硅颗粒粉末中,使反应进行2小时。将所得材料冷却以获得疏水性二氧化硅颗粒(1)。当在外部添加到色调剂颗粒的状态下测定其数量平均粒径和形状系数SF2时,疏水性二氧化硅颗粒(1)的数量平均粒径为140nm,其形状系数SF2是110。
疏水性二氧化硅颗粒(2)的制备
按照与疏水性二氧化硅颗粒(1)制备相同的方式获得疏水性二氧化硅颗粒(2),不同之处在于将10%氨水的量改变为48.2份,将TMOS的供应速率改变为4.25份/min,将4.44%氨水的供应速率改变为2.55份/min。当在外部添加到色调剂颗粒中的状态下测定其数量平均粒径和形状系数SF2时,疏水性二氧化硅颗粒(2)的数量平均粒径为90nm,其形状系数SF2是115。
疏水性二氧化硅颗粒(3)的制备
按照与疏水性二氧化硅颗粒(1)制备相同的方式获得疏水性二氧化硅颗粒(3),不同之处在于将10%氨水的量改变为50.5份,将TMOS的供应速率改变为4.25份/min,将4.44%氨水的供应速率改变为2.55份/min。当在外部添加到色调剂颗粒中的状态下测定其数量平均粒径和形状系数SF2时,疏水性二氧化硅颗粒(3)的数量平均粒径为190nm,其形状系数SF2是115。
载体的制备
·铁氧体颗粒(Mn-Mg-Sr铁氧体,体积平均粒径为20μm):100份
·甲苯:14份
·全氟辛基甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(共聚比(重量比)为20∶80):2份
·炭黑(Cabot Corporation制造的R330):0.2份
将除铁氧体颗粒以外的上述材料在砂磨机中分散,以制备分散液。将该分散液与铁氧体颗粒一同投入到真空除气型捏合机中,并在搅拌的同时减压以蒸馏甲苯,从而制备树脂涂覆载体。树脂涂覆载体通过利用风力分级机进行分级,从而制备体积平均粒径为20μm的树脂涂覆载体。
改变树脂涂覆载体制备中使用的铁氧体颗粒的体积平均粒径,并且必要时通过利用风力分级机对载体进行分级,从而制备体积平均粒径分别为27μm、30μm、35μm和40μm的树脂涂覆载体。
显影剂的制备
实施例1至24和比较例1至20
按照表1所示的量向100份色调剂颗粒加入疏水性二氧化硅颗粒(1)至(3)中任一种和经硅油表面处理过的二氧化硅颗粒,并通过利用砂磨机以10,000rpm的转速混合30秒。以孔径45μm的振动筛筛分混合物,获得外部添加的色调剂。将表1所示的外部添加的色调剂和载体以8∶92的重量比投入V型共混机中,搅拌混合20分钟。以孔径212μm的筛将所得材料筛分,获得显影剂。
载体表面上的元素硅的定量
从显影剂上吹出色调剂,从而分离载体。利用分离的载体作为样品,采用X射线光电子光谱装置(ULVAC-PHI,Inc.制造的PHI 5000 VERSAPROBE II,X射线类型:AL单色器射线,X射线输出:25W,15kV)测定硅的电子状态,获得Si2p谱。确定Si2p谱中显示的各峰的面积强度,并确定{源自硅油的峰的面积强度/源自二氧化硅的峰的面积强度}的值。
图像评价
将实施例和比较例的显影剂加载到图像形成装置中,形成图像来评价是否形成延记录介质的输送方向延伸的条纹(彩色条纹和白色条纹)。结果如表1所示。
在以下图像形成中,保持低图像浓度,从而使条纹图像缺陷容易形成。当图像浓度低时,很少替换显影装置中的色调剂,因此,外部添加剂频繁受到来自载体的外力,高度倾向于被嵌埋到色调剂颗粒中。
条纹图像缺陷(1)
准备富士施乐株式会社制造的AP-V C 7775作为图像形成装置。图像形成装置包括充电辊(为接触式充电装置)和由热固性聚氨酯橡胶制成的感光体清洁刮板。利用该图像形成装置对充电辊仅施加直流电压,在温度23℃且相对湿度50%的环境下,在A3尺寸的纸上连续打印图像浓度为1.5%的图像。目视观察所打印的图像,并将条纹的形成程度如下分类。
A:第1至第15,000张纸没有形成条纹。
B:第12,501至15,000张纸形成条纹。
C:第10,001至12,500张纸形成条纹。
D:第5,001至10,000张纸形成条纹。
E:第1至5,000张纸形成条纹。
条纹图像缺陷(2)
准备富士施乐株式会社制造的DOCUPRINT CP400d作为图像形成装置。图像形成装置包括充电辊(其为仅对其施加直流电压的接触式充电装置)和由热固性聚氨酯橡胶制成的感光体清洁刮板。利用该图像形成装置,在温度23℃且相对湿度50%的环境下,在A3尺寸的纸上连续打印图像浓度为1.5%的图像。目视观察所打印的图像,并将条纹的形成程度如下分类。
A:第1至1,500张纸没有形成条纹。
B:第1,251至1,500张纸形成条纹。
C:第1,001至1,250张纸形成条纹。
D:第501至1,000张纸形成条纹。
E:第1至500张纸形成条纹。
表1
与比较例相比,在实施例中,在图像形成的初始阶段和在反复图像形成之后,抑制了条纹图像缺陷的形成。
提供对本发明的示例性实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然,许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述所述实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途,由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于预计的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由所附权利要求及其等同物所限定。
Claims (13)
1.一种图像形成装置,其包括:
图像保持部件;
充电单元,其包括与所述图像保持部件的表面接触的导电性部件,并且对所述导电性部件仅施加直流电压从而对所述图像保持部件的表面充电;
静电荷图像形成单元,其在所述图像保持部件的经充电表面上形成静电荷图像;
显影单元,其包含静电荷图像显影剂,并以所述静电荷图像显影剂使在所述图像保持部件的表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像;
转印单元,其将在所述图像保持部件的表面上形成的色调剂图像转印至记录介质的表面;
定影单元,其将转印到所述记录介质的表面上的色调剂图像定影;和
清洁单元,其具有与所述图像保持部件的表面接触的刮板,并在所述色调剂图像转印至所述记录介质的表面后以所述刮板清洁所述图像保持部件的表面,
其中,所述静电荷图像显影剂包括色调剂颗粒、外部添加到所述色调剂颗粒的经硅油处理过的二氧化硅颗粒和数量平均粒径为50nm至200nm的疏水性二氧化硅颗粒以及载体,
所述载体的体积平均粒径为20μm至35μm,并且
所述载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比,即源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅,为0.05至0.2。
2.如权利要求1所述的图像形成装置,
其中,所述载体的体积平均粒径为25μm至30μm。
3.如权利要求1所述的图像形成装置,
其中,所述色调剂颗粒的体积平均粒径为3.8μm至5.0μm。
4.如权利要求1所述的图像形成装置,
其中,所述载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比,即源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅,为0.05至0.18。
5.如权利要求1所述的图像形成装置,
其中,所述色调剂的粘合剂树脂包括结晶性聚酯树脂。
6.如权利要求1所述的图像形成装置,
其中,所述经硅油处理过的二氧化硅颗粒与所述疏水性二氧化硅颗粒的重量比为4:1至1:4。
7.如权利要求1所述的图像形成装置,
其中,所述经硅油处理过的二氧化硅颗粒与所述疏水性二氧化硅颗粒的重量比为3:2至2:3。
8.一种图像形成方法,其包括:
对与图像保持部件的表面接触的导电性部件仅施加直流电压,从而对所述图像保持部件的表面充电;
在所述图像保持部件的经充电表面上形成静电荷图像;
以静电荷图像显影剂使在所述图像保持部件的表面上形成的静电荷图像显影为色调剂图像;
将在所述图像保持部件的表面上形成的色调剂图像转印至记录介质的表面;
将转印到所述记录介质的表面上的色调剂图像定影;和
在所述色调剂图像转印至所述记录介质的表面后,以与所述图像保持部件的表面接触的刮板清洁所述图像保持部件的表面,
其中,所述静电荷图像显影剂包括色调剂颗粒、外部添加到所述色调剂颗粒的经硅油处理过的二氧化硅颗粒和载体,
所述载体的体积平均粒径为20μm至35μm,并且
所述载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比,即源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅,为0.05至0.2。
9.如权利要求8所述的图像形成方法,
其中,所述载体的体积平均粒径为25μm至30μm。
10.如权利要求8所述的图像形成方法,
其中,所述静电荷图像显影剂还包括体积平均粒径为50nm至200nm的疏水性二氧化硅颗粒。
11.如权利要求8所述的图像形成方法,
其中,所述色调剂颗粒的体积平均粒径为3.8μm至5.0μm。
12.如权利要求8所述的图像形成方法,
其中,所述载体表面上存在的源自硅油的元素硅与源自二氧化硅的元素硅的量比,即源自硅油的元素硅/源自二氧化硅的元素硅,为0.05至0.18。
13.如权利要求10所述的图像形成方法,
其中,所述经硅油处理过的二氧化硅颗粒与所述疏水性二氧化硅颗粒的重量比为4:1至1:4。
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