CN1301447C - 图像形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种图像形成方法,至少具有带电步骤、静电潜像形成步骤、显影步骤、转印步骤;其特征在于,所述调色剂承载体与层厚限制构件抵接,所述图像承载体和所述调色剂承载体间按间隔100~250μm进行配置,所述磁性调色剂具有至少含有粘合树脂和磁性体的调色剂粒子和导电性微粉,形成于所述调色剂承载体上的交变电场的显影时最大电场强度(V/μm)、交变电场的交流成分的频率(Hz)和调色剂承载体的圆周速度(mm/sec)满足式(1)的关系,形成于该调色剂承载体上的交变电场的交流成分的频率(Hz)、调色剂承载体的圆周速度(mm/sec)、该磁性调色剂的Carr射流性指数和Carr流动性指数满足式(2)的关系,(1)22≤(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×显影时的最大电场强度≤120,(2)8≤(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(Carr射流性指数/Carr流动性指数)≤50。

Description

图像形成方法
技术领域
本发明涉及一种用于对电摄影方法中的静电潜像进行显影的图像形成方法。
背景技术
近年来,在电摄影方法的领域中从装置的紧凑化和成本、生态学的观点等出发形成了几个技术潮流。其中的一个为被称为显影同时清洁或无清洁器的技术。
在过去的电摄影步骤中,一般情况下采用经过清洁步骤并反复进行上述步骤的图像形成方法,所述清洁步骤是指将转印后没有转印到记录介质而残留于潜像承载体上的调色剂用各种方法清除,作为废调色剂储存到废调色剂容器的步骤。
在该清洁步骤中,过去使用刮板清洁、毛刷清洁、辊清洁等。所有的方法都以力学方式刮落或挡住转印残留的调色剂,捕集到废调色剂容器中。因此,存在由于这样的构件被推压到潜像承载体表面而产生的问题。例如,可到举出由于强有力地推压构件而使潜像承载体磨损,导致缩短寿命的问题。当从装置面观看时,由于具有该清洁装置,所以,装置必然增大,成为希望装置紧凑化时的瓶颈。另外,从节省资源、减少废弃物的观点和有效地利用调色剂的意义考虑,期待不产生废调色剂的系统和定影性、耐偏移性优良的系统。
作为不产生废调色剂的系统,提出有被称为显影同时清洁或无清洁器的技术,作为具体地公开了与无清洁器相关的技术的文献有日本特开昭59-133573号公报、特开昭62-203182号公报、特开昭63-133179号公报、特开昭64-20587号公报、特开平2-302772号公报、特开平5-2289号公报、特开平5-53482号公报、特开平5-61383号公报等。
另外,作为涉及带电的生态学技术,有与接触带电相关的技术。
对于电摄影法,在利用作为潜像承载体的光敏性物质的感光体上进行带电处理使其均匀地带有所需要的极性和电位后,通过实施图像图案曝光从而形成电潜像的方法是通常的方法。
过去,作为对潜像承载体进行带电处理(也包含消电处理)使其均匀地带有所需要的极性和电位的带电装置,常使用电晕带电器(电晕放电器)。电晕带电器为非接触型的带电装置,装备有线电极等放电电极和包围该放电电极的屏蔽电极,使放电开口部与作为被带电体的图像承载体相对地非接触地配置,通过使图像承载体面暴露于在放电电极和屏蔽电极上施加高压而产生的放电电流(电晕簇射)中,使图像承载体面进行预定的带电。
近年来,作为潜像承载体等被带电体的带电装置,由于与电晕带电器相比,具有低臭氧、低功率等优点,所以,提出了很多接触带电装置,并已实用化。
接触带电装置使辊型(带电辊)、毛刷型、磁刷型、刮板型等导电性的带电构件(接触带电构件、接触带电器)接触图像承载体等被带电体,在该接触带电构件上施加预定的带电偏压,使被带电体表面带有预定的极性和电位。
在接触带电的带电机制(带电的机理、带电原理)中混存有(1)放电带电机制和(2)直接注入带电机制这样2种带电机制,根据哪一个起主导性作用而呈现出各种各样的特性。
(1)放电带电机制
是通过在接触带电构件与被带电体的微小间隙发生的放电现象使被带电体表面带电的机构。放电带电机制在接触带电构件和被带电体具有一定的放电阈值,所以,需要在接触带电构件上施加比带电电位大的电压。另外,与电晕带电器相比,虽然发生量非常少,但从原理上讲不能避免产生放电生成物,所以,不能避免臭氧等活性离子产生的危害。
(2)直接注入带电机制
是通过从接触带电构件直接将电荷注入到被带电体从而使被带电体表面带电的系统。也称为直接带电或注入带电或电荷注入带电。更为详细地说,中电阻的接触带电构件接触于被带电体表面,不通过放电现象,即基本上不使用放电,直接将电荷注入到被带电体表面。因此,即使在接触带电构件上的施加电压为放电阈值以下的施加电压,也可使被带电体带有与施加电压相当的电位。由于该带电系统不产生离子,所以,不会产生放电生成物形成的危害。然而,由于是直接注入带电,所以,接触带电构件与被带电体的接触性对带电性产生很大的影响。因此,为了形成以高频度接触于被带电体的结构,接触带电构件需要成为具有更紧密的触点的、具有较多的与被带电体的速度差等的结构。
在接触带电装置中,使用导电辊(带电辊)作为接触带电构件的辊带电方式由于带电稳定性这样的优点是优选的,被广泛应用。
在过去的辊带电的带电结构中,上述(1)的放电带电机构起主导作用。
带电辊使用导电或中电阻的橡胶材料或发泡体制作。进一步将其层叠,获得所期望的特性。
带电辊为了获得与被带电体的一定的接触状态而具有弹性,但为此使得摩擦阻力大,在很多场合,与被带电体从动地或具有一些速度差地被驱动。因此,即使想直接注入带电,也不能避免绝对的带电能力的下降、接触性的不足、辊形状导致的接触不均和被带电体的附着物导致的带电不均。
图1为表示电摄影法的接触带电的带电效率例的图。横轴表示施加于接触带电构件的偏压,纵轴表示此时获得的被带电体(以下称感光体)带电电位。辊带电时的带电特性由A表示。即,大体超过-500V的放电阈值后开始带电。因此,在按-500V带电的场合,一般方法是施加-1000V的直流电压,或在施加-500V直流带电电压的基础上,为了经常保持放电阈值以上的电位差而施加峰间电压1200V的交流电压,使感光体电位收敛为带电电位。
具体而言,使带电辊加压接触于厚25μm的OPC感光体时,如施加约640V或640V以上的电压,则感光体的表面电位开始上升,此后,感光体表面电位相对于施加单元以斜率1线性增加。将该阈值电压定义为带电开始电压Vth。
即,为了获得电摄影所需要的感光体表面电位Vd,在带电辊需要Vd+Vth那样的超过需要的DC电压。将这样仅在接触带电构件上施加DC电压进行带电的方法称为“DC带电方式”。
然而,在DC带电的场合,由于环境变动等使得接触带电构件的电阻值变动,或由于感光体被削刮使膜厚变化会使Vth变动,所以,难以使感光体的电位达到所期望的值。
为此,为了实现进一步的带电均匀化,如在日本特开昭63-149669号公报中公开的那样,使用“AC带电方式”,即,在相当于所期望的Vd的DC电压上叠加具有2×Vth以上的峰值间电压的AC成分,将由此获得的电压施加到接触带电构件的带电方式。其目的在于获得AC产生的电位平均效果。被带电体的电位收敛为作为AC电压峰值中央的Vd,不会受到环境等外部干扰的影响。
可是,在这样的接触带电装置中,其本质的带电机制由于使用从接触带电构件向感光体的放电现象,所以,也如前面说明的那样,施加到接触带电构件的电压需要超过感光体表面电位的值,产生微量的臭氧。
另外,为了使带电均匀化,在进行AC带电的场合,臭氧进一步的产生、AC电压的电场导致的接触带电构件和感光体的振动噪声(AC带电声)的发生、及放电导致的感光体表面的劣化等变得显著,成为新的问题点。
另外,毛刷带电使用具有导电性纤维刷部的构件(毛刷带电器)作为接触带电构件,使其导电性纤维刷部接触作为被带电体的感光体,施加预定的带电偏压,使感光体面带有预定的极性和电位。在该毛刷带电的带电机制中,上述(1)的放电带电机理也起主导作用。
在毛刷带电器中,固定型和辊型得到了实用。将中电阻的纤维织入到底布,形成毛茸(pile),然后将其粘结到电极,成为固定型,辊型通过将毛茸卷绕在金属芯而形成。作为纤维密度,100根/mm2左右虽然较容易获得,但在由直接注入带电进行充分均匀的带电时,接触性不充分,要由直接注入带电进行充分均匀的带电时,需要使感光体具有机械构成上难以实现的足够大的速度差,并不现实。
该毛刷带电的直流电压施加时的带电特性采用图1的B所示的特性。因此,即使在毛刷带电的场合,固定型、辊型都大多施加高带电偏压,利用放电现象进行带电。
而磁刷带电使用具有由磁性辊等对导电性磁性粒子进行磁约束形成刷状的磁刷部的构件(磁刷带电器)作为接触带电构件,使该磁刷部接触于作为被带电体的感光体,施加预定的带电偏压,使感光体表面带有预定的极性和电位。
在该磁刷带电的场合中,其带电机制以上述(2)的直接注入带电机制起主导作用。
作为构成磁刷部的导电性磁性粒子,使用粒径5~50μm的粒子,与感光体设置足够的速度差,从而可均匀地直接注入带电。
如在图1的带电特性图的C那样,可获得与施加偏压大体成正比的带电电位。
然而,也存在设备构成复杂、构成磁刷部的导电性磁性粒子脱落后附着于感光体等问题。
在这里,考虑将这些接触带电方法适用于上述显影同时清洁方法和无清洁器图像形成方法的情况。
在显影同时清洁方法和无清洁器图像形成方法中,由于没有清洁构件,在感光体上残留的转印残留调色剂以原有状态与接触带电构件接触、附着或混入。另外,在放电带电结构起主导作用的带电方法的场合,还发生放电能量导致的调色剂劣化引起的对带电构件的附着性的恶化。当一般使用的绝缘性调色剂附着或混入到接触带电构件时,带电性下降。
在放电带电机制起主导作用的带电方法的场合,附着于接触带电构件表面的调色剂层成为阻碍放电电压的电阻,急剧地发生该被带电体的带电性的下降。而在直接注入带电机制起主导作用的带电方法的场合,附着或混入的转印残留调色剂使接触带电构件表面与被带电体的接触概率下降,从而使被带电体的带电性下降。
该被带电体的均匀带电性的下降导致图像曝光后的静电潜像的对比度和均匀性下降,使图像浓度下降或使灰雾增大。
另外,在显影同时清洁方法、无清洁器图像成形方法中,重点在于控制感光体上的转印调色剂的带电极性和带电量,在显影步骤中稳定地回收转印残留调色剂,回收调色剂不会使显影特性恶化;由带电构件进行转印残留调色剂的带电极性和带电量的控制。
下面,具体地以一般的激光打印机为例说明转印步骤前后的调色剂特性。使用施加负极性电压的带电构件、负带电性的感光体、及负带电性的调色剂的反转显影的场合,在转印步骤中,由正极性的转印构件将可视化了的图像转印到记录介质,但根据记录介质的种类(厚度、电阻、介电常数等的不同)与图像面积等的关系,使转印残留的调色剂的带电极性从正变动到负。然而,通过利用使负带电性的感光体带电时的负极性的带电构件,即使转印残留的调色剂也与感光体表面一起在转印步骤朝正极性偏移,也可均匀地使带电极性统一为负极性。此外,在作为显影方法使用反转显影的场合,在应进行调色剂显影的亮部电位部残留下带负电的转印残留的调色剂,在不应进行调色剂显影的暗部电位部,转印残留调色剂不残留于具有暗部电位的感光体上,而由于显影电场的关系被吸往调色剂承载体一方而被回收。即,利用带电构件在感光体带电的同时控制转印残留调色剂的带电极性,构成显影同时清洁、无清洁器图像形成方法。
然而,当转印残留调色剂以超过接触带电构件的调色剂带电极性的控制能力的量附着或混入到接触带电构件时,不能均匀地统一转印残留调色剂的带电极性,难以由显影构件回收调色剂。另外,即使由滑动摩擦等机械力回收到调色剂承载体,当转印残留调色剂的带电未被均匀地统一时,也对调色剂承载体上的调色剂的带电性产生不良影响,使显影特性下降。
即,在显影同时清洁或无清洁器图像形成方法中,转印残留调色剂通过带电构件时的带电控制特性和对带电构件的附着和混入特性与耐久特性、图像品质特性紧密相关。
为此,从对带电构件的附着、混入特性的观点出发,公开了许多涉及带电工艺的技术。
为了防止带电不均、进行稳定的均匀带电,在接触带电构件中将粉末涂敷到与被带电体表面的接触面的构成也公开于日本特公平7-99442号公报。然而,接触带电构件(带电辊)是随着被带电体(感光体)从动回转(无速度差驱动),与栅控式电晕器等电晕带电器相比,臭氧生成物的发生即使变得非常少,但带电原理与上述辊带电的场合同样依然以放电带电结构为主。特别是为了获得更稳定的带电均匀性,施加通过在DC电压上重叠AC电压获得的电压,结果放电导致的臭氧生成物的生成变得更多。因此,在长期使用装置的场合,由臭氧生成物导致的图像流(flow)等危害易于出现。另外,在适用于无清洁器的图像形成装置的场合,由于转印残留调色剂的混入,使得涂敷的粉末难以均匀地附着于带电构件,进行均匀带电的效果变差。
另外,在日本特开平5-150539号公报公开的使用接触带电的图像形成方法中,为了防止长时间反复进行图像形成期间不能完全进行刮板清洁的调色剂粒子和二氧化硅微粒附着、积蓄到带电装置的表面导致的带电障碍,在调色剂中至少含有显像(image-manifesting)粒子和具有比显像粒子小的平均粒径的导电性粒子。然而,在这里使用的接触带电或接近带电由放电带电机理实现,不是直接注入带电机理,存在放电带电产生的上述问题。另外,在适用到无清洁器的图像形成装置的场合,与具有清洁装置的场合相比,大量的导电性微粒和转印残留调色剂通过带电步骤而产生的对导电性的影响、这些大量的导电性微粒和转印残留调色剂在显影步骤中的回收性、回收后的导电性微粒和转印残留调色剂导致的对调色剂的显影特性的影响都未得到任何考虑。进而,在将直接注入带电装置适用于接触带电的场合,未向接触带电构件供给必要量的导电性粒子,结果发生转印残留调色剂的影响导致的带电不良。
另外,在接近带电的场合,大量的导电性微粒和转印残留调色剂使感光体难以均匀带电,不能获得使转印残留调色剂图案均匀的效果,所以,产生了由于对转印残留调色剂的图案图像曝光进行遮光的图案叠影(pattern ghost)。另外,图像形成过程中的电源瞬断或卡纸时调色剂导致的机内污染显著。
另外,在转印步骤与带电步骤之间使用与感光体或带电构件接触的辊构件/毛刷等,辅助或控制显影时的转印残留调色剂回收性的显影同时清洁的图像形成方法也例如公开于日本特开2001-188416号公报、特开2001-215798号公报、特开2001-215799号公报等。这样的图像形成装置显示出良好的显影同时清洁性,可大幅度减少废调色剂量,但成本高,在小型化方面也使显影同时清洁的优点受到损害。
而在例如日本特开平10-307456号公报、特开平10-307421号公报、特开平10-307455号公报、特开平10-307457号公报、特开平10-307458号公报、特开平10-307456号公报等中,公开了将特定粒径的导电性粒子直接涂敷到带电构件,或外加到调色剂中,从而间接地持续向带电构件供给导电性粒子的显影同时清洁的图像形成方法。这些方法在打印初期至少可获得不产生带电不良和图像曝光的遮光的、良好的图像,但这些提案为了提高长期反复使用的稳定性能、析像度,使用更小粒径调色剂粒子时的性能还具有进一步改良的余地。
另外,将转印、带电性、回收性等也考虑进去的调色剂的改良也是有必要的,但在过去的技术中,未提及理想的调色剂构成,或未考虑相对耐久性、打印比例的变化的带电稳定性等,依然是不充分的。
例如,虽然有日本特开昭59-133573号公报、特开昭62-203182号公报、特开昭63-133179号公报、特开昭64-20587号公报、特开平2-302772号公报、特开平5-2289号公报、特开平5-53482号公报、特开平5-61383号公报、特开2001-194864号公报等,但未说明理想的图像形成方法,也未提及调色剂构成。
在日本特开2001-188416号公报、特开2001-215798号公报、特开2001-215799号公报等提出了使用二组分显影方式的接触带电无清洁器系统,虽然对于带电不良确实有某种程度的改善,但由于二组分显影的载体的尖端的滑擦,使得感光体原本易于被削刮,而且深缺陷等导致的半色调不均等特别易于发生,所以,将感光体寿命也一并考虑在内,需要做进一步的改良。
另外,如日本特开2000-181200号公报那样,提出了通过使调色剂刮取构件接触于带电辊从而控制调色剂的极性、提高调色剂回收性的系统,采用该方法,虽然确实在最初提高了调色剂回收性,但残留调色剂必需经过带电构件与调色剂图像承载体之间,所以,易于发生调色剂的凝集和熔融粘结,结果由于发生遮光和粘结等,有必要进一步改良。
另外,作为通过提高转印残留调色剂的带电构件通过时的带电控制特性,提高显影同时清洁性能的方案,在日本特开平11-15206号公报中,提出使用含有特定的碳黑和特定的偶氮系铁化合物的调色剂粒子和具有无机微粉的调色剂的图像形成方法。另外,在显影同时清洁的图像形成方法中,还提出采用规定了调色剂的形状系数的、转印效率优良的调色剂使转印残留调色剂量减少,从而提高显影同时清洁性能的提案。
然而,在这里使用的接触带电也基于放电带电机理,不是直接注入带电机理,存在放电带电的上述问题。另外,这些方案即使具有抑制接触带电构件的转印残留调色剂导致的带电性下降的效果,也不能获得积极地提高带电性的效果。
另外,在日本特开2001-235897号公报、特开2001-235899号公报中公开了通过在表面没有磁性体而改良了感光体表面的磨损性,而且将由于具有特定的圆形度而具有优良的转印性和调色剂的刚性的调色剂用于接近或接触显影方法中的方法。在该方法中,由于转印残留少,所以,对带电部的阻碍小而且显影部的回收性优良,但由于流动性优良所以易于发生表面的导电性粒子的剥离,结果产生了在耐久后阶段容易使其应供给的导电性粒子量减少这样的新问题。此外,通过使存在于带电部的调色剂量极端地少而维持带电性,所以,在所谓的堵塞(卡纸)等发生使得直到转印步骤下游感光体受到调色剂污染的场合,作用于带电部的阻力变动和调色剂的侵入等变大,存在从带电不良状态的图像的恢复变迟、在半色调图像上产生条纹状的灰雾和不均等倾向。
此外,随着近年来的打印速度的增加和调色剂的小粒径化带来的高像质化动向,存在易于产生带电不足导致的调色剂灰雾的增大、转印残留调色剂的增加、调色剂带电分布扩大等的现象的倾向,还未得到考虑了这些情况的、具有适当的显影性、回收性的调色剂和无清洁器图像形成方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使长时间使用也可获得图像浓度高、半色调均匀、无灰雾和遮光的高品质图像的无清洁器图像形成方法。
本发明的图像形成方法,至少具有下列步骤:在带电构件上施加电压使图像承载体带电的带电步骤;在带电的图像承载体上写入作为静电潜像的图像信息的静电潜像形成步骤;利用承载在调色剂承载体上的磁性调色剂显影所述静电潜像形成调色剂像的显影步骤;及将所述调色剂像转印在记录介质上的转印步骤;
所述带电步骤为所述带电构件和所述图像承载体形成抵接部进行接触且相互在抵接部朝反方向移动进行带电的步骤;
所述显影步骤为兼有回收在转印步骤中未转印到记录介质而残留于图像承载体上的调色剂的清洁步骤的显影兼清洁步骤;
其特征在于,
所述调色剂承载体与层厚限制构件抵接,所述图像承载体和所述调色剂承载体间按间隔100~250μm进行配置,所述磁性调色剂具有至少含有粘合树脂和磁性体的调色剂粒子和导电性微粉,形成于所述调色剂承载体上的交变电场的显影时最大电场强度(V/μm)、交变电场的交流成分的频率(Hz)和调色剂承载体的圆周速度(mm/sec)满足式(1)的关系,形成于该调色剂承载体上的交变电场的交流成分的频率(Hz)、调色剂承载体的圆周速度(mm/sec)、该磁性调色剂的卡尔射流性指数(Carr jet property index)和卡尔流动性指数(Carrfluidity index)满足式(2)的关系,
(1)22≤(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×显影时的最大电场强度≤120,
(2)8≤(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)≤50。
附图说明
图1为表示电摄影法的接触带电的带电效率例的图。
图2为本发明图像形成方法的带电构件周边的示意图。
图3为用于实施本发明图像形成方法的接触转印构件的概略构成图。
图4为用于实施本发明图像形成方法的图像形成装置的概略构成图。
图5为用于实施本发明图像形成方法的图像承载体的层构成示意图。
图6为用于实施本发明的图像形成方法的分散度测定方法的测定装置示意图。
具体实施方式
在磁性单组分无清洁器系统中,最重要的点在于如何稳定地进行带电,为此,在抑制转印残留调色剂、灰雾调色剂的同时,有效地回收残留于图像承载体上的调色剂是很重要。当不能很好地进行回收时,纸上灰雾增大,或由于残留于图像承载体上的调色剂不能进行均匀带电,不能获得高精细的图像,同时,产生带电不良等图像缺陷。
因此,在本发明人进行认真的研究后,发现了可解决上述问题的图像形成方法,获得了本发明。即,本发明的图像形成方法至少具有带电步骤、静电潜像形成步骤、显影步骤、及转印步骤;该带电步骤在带电构件上施加电压,使图像承载体带电;该静电潜像形成步骤在带电的图像承载体上作为静电潜像写入图像信息;该显影步骤使层厚限制构件接触于承载调色剂的调色剂承载体,在该调色剂承载体上形成调色剂层;该转印步骤将该调色剂像转印到记录介质;其中:(1)该显影装置的调色剂包含调色剂粒子和导电性微粉,至少该带电步骤为上述带电构件和上述图像承载体形成抵接部,接触而且朝相反方向移动地使图像承载体带电的步骤;(2)通过设置一定的间隔地配置上述图像承载体和调色剂承载体从而形成显影部,在形成交变电场的上述显影部中,图像承载体与调色剂承载体的距离为100~250μm;(3)形成于该调色剂承载体上的交变电场的显影时的最大电场强度(V/μm)、交变电场的交流成分的频率(Hz)和调色剂承载体的圆周速度(mm/sec)满足式下述关系,即,(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×显影时的最大电场强度的值为22~120;(4)形成于该调色剂承载体上的交变电场的交流成分的频率(Hz)、调色剂承载体的圆周速度(mm/sec)、该调色剂的卡尔射流性指数和卡尔流动性指数满足下述关系,即,(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)为8~50。
如上述那样,为了均匀地带电,需要使带电构件接触于图像承载体而进行带电。另外,通过进行接触带电,由于可抑制臭氧等的发生,不易发生图像承载体的劣化,所以,即使长期使用也可获得高精细的图像。然而,在无清洁器系统中,当进行接触带电时,转印残留调色剂和灰雾调色剂等残留于图像承载体上的调色剂附着于带电构件,损害带电均匀性,引起带电不良等。为此,为了稳定地进行带电,至少在带电构件与图像承载体之间不附着许多调色剂是很重要的。因此,认真研究后发现,通过组合具有本发明的范围的流动性指数/射流性指数的调色剂和朝相反方向滑动的带电构件的构成,可控制带电构件的夹持部前后的调色剂带电量和凝集性,由此获得了本发明。
图2示出本发明的带电构件夹持部的示意图。如该图所示那样,在本发明中,产生夹持部前的调色剂的聚集,本发明人通过降低在图像承载体上运送来的残留调色剂和导电性微粉向带电构件的冲入速度,与过去相比,可提高调色剂的回收性。此外,本发明对于带电构件的耐久电阻(resistance)变动也有效果,在本发明中,由于在带电构件线压的影响减小的上述调色剂周围近旁柔和地回收,结果减少带电构件的线压导致的调色剂变形和调色剂嵌入发泡构件等。
另外,使残留调色剂本身暂时滞留,使得相对正规调色剂带电性相反的残留调色剂(反转调色剂)静电吸附于带电构件,施加、注入为正规的极性。另外,即使为正规的极性,带电量低的调色剂也物理性地附着于带电构件,施加适度的带电量。由于施加正规而且适当的电荷的调色剂为与带电构件相同极性,所以,由静电排斥逐渐从带电构件排出。为此,在本发明中,具有易于在带电构件的凹部滞留调色剂成为凝聚块的特征,本发明的调色剂由于具有适度的流动性指数,所以,排出的调色剂成为凝集块,可减少污染图像承载体等现象。
另外,这些调色剂由于具有正规的适度的带电量,所以,在显影部具有与显影调色剂相同的特性,由显影部的交变电场回收。
关于(2)的图像承载体与调色剂承载体的距离(S-D间距),在与本发明的调色剂的组合中,为100~250μm,优选为100~200μm是必要的。研究S-D间距与图像承载体上的灰雾的关系可知,在S-D间距较宽的场合,随着在图像承载体的灰雾的增加,转印调色剂量也增大。
其原因的详细情况虽然不明确,但可以认为,由于看到了与作为本发明调色剂射流性指数的1个系数的分散度和流动性指数某种程度的相关,所以,在组合某种程度流动性优良的本发明的调色剂与显影条件(后述)的场合,回收的调色剂和导电性微粉、调色剂组等的带电的转移易于发生,另外,SD间距扩展,从而其效果增大。
为了进行稳定的带电,需要降低转印残留调色剂和灰雾调色剂,在这些残留调色剂多的场合,带电构件的滞留量过多,滞留和排出的平衡破坏。特别是在S-D间距宽、反转调色剂多的场合,由于反转调色剂静电吸附于带电构件,所以,在完全施加、注入正规极性的电荷之前不从带电构件排出。为此,滞留量易于增加,不理想。另一方面,当S-D间距变窄时,图像承载体上的灰雾调色剂减少,同时,反转调色剂成分大幅度减少,带电构件不会由滞留的调色剂发生饱和,可保持带电的均匀性。然而,当S-D间距比100μm更近时,形成于调色剂承载体上的调色剂层实质上接触于图像承载体,导致由接触产生的物理性灰雾和由与调色剂一起回收的纸粉引起的电荷泄漏增大,所以,S-D间距为100~250μm,优选为100~200μm是重要的。
关于(3),(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×显影时的最大电场强度的值需要为22~120,优选为30~150。
关于这一点,(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)可理解为在显影区域的显影和拉回的振幅次数,另外,通过乘上最大电场强度,可理解为在显影区域的显影的容易度和残留调色剂的回收的容易度。在无清洁器中,关键在于如上述那样如何回收残留调色剂。为此,作为回收性的标准的(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×显影时的最大电场强度最好较大,如比22(优选为30)小则回收性下降。另一方面,如果增大该值,可考虑增加施加到调色剂承载体的交变电场的交流成分的频率,或增大最大电场强度。然而,如果增大频率,调色剂不易跟随偏压,显影量下降的同时,回收性也易于变差,不理想。另外,如果提高最大电场强度,灰雾增加,同时由于绝缘破坏使显影偏压泄漏,不能获得图像。
由以上可知,为了同时满足良好的显影性和回收性,需要使施加到调色剂承载体的交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度×显影时的最大电场强度为22~120,优选为30~105。这里所说的显影区域指实质上调色剂飞到图像承载体上的区域。
关于(4),(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)为8~50,更优选为8~35。
可认为本发明的调色剂的回收性如上述那样由带电构件夹持部周边的残留调色剂的存在状态和带电性决定,另外,根据在显影区域的调色剂的灰雾量/转印成分量等的调色剂的特性和施加到调色剂承载体的交变的显影偏压决定残留调色剂向带电构件的供给性。
另外,关于耐久的显影性,除了磁力·带电性等调色剂物性之外,如上述那样,与本发明的流动性指数和分散度等也相关,决定灰雾、转印性。
这样,在无清洁器系统中,除了带电条件和显影条件这样的过程的要素之外,需要包含显影性、回收性的调色剂特性的平衡。因此,通过确定滞留于带电构件的调色剂量与调色剂物性的关系和显影部的反转成分量/灰雾量等可知,通过使包含上述流动性/射流性的关系式(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)的值在一定范围内,显影·回收的过程的要素的适用范围扩大。本发明的调色剂的场合,已知当卡尔射流性指数/卡尔流动性指数大时,主要发生压缩度和凝集度等的下降和分散度的增大,反转成分和灰雾等残留调色剂量增大,进一步易于压密,滞留量多,排出进行不好,另外,易于成为调色剂凝集块,可以预见,凝集块引起的对图像承载体的遮光和带电构件由残余调色剂而饱和,反转调色剂的正规带电化和适当的带电量在带电量不足的残留调色剂的施加受到阻碍。另一方面,当卡尔射流性指数/卡尔流动性指数的值小时,流动性过好,结果带电构件夹持部积存部的调色剂滞留量少,另外,由于还发生一部分调色剂从夹持部通过,所以,该场合也可预想到带电稳定性下降、回收性下降。
因此,进一步研究(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)与回收性后得知,该值与作为在显影区域下的偏压的接受方的(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)的积的值与调色剂的回收性相关。虽然该原因不确定,但可以认为原因在于,通过使(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)为特定的值,由于在带电构件上具有适度的滞留量,所以残留调色剂具有适于回收的带电量,调色剂承载体上的调色剂的尖端非常均匀,同时,显影区域扩展,在特定的回收偏压条件下调色剂具有适于回收的特性。
在(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)不到8的场合,意味着卡尔射流性指数/卡尔流动性指数小或交变电场的交流成分的频率小。在前者的场合,如前面说明的那样,图像承载体上的残留调色剂易于通过带电构件,不能获得足够的电荷,回收性下降。另外,在后者的场合,一般可以认为,在跳跃显影中,如果显影时的频率低,存在导致灰雾增大的倾向。为此,冲入到带电构件的残留调色剂的总量增加,带电构件饱和,从而使残留调色剂的回收性下降。
另一方面,(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)比50(最好为35)大意味着(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)大或施加到调色剂承载体的交变电场的交流成分的频率大,或双方的值都大。在该场合,可认为发生与此前的说明同样的情况,调色剂的回收性下降。
如此前说明的那样,本发明的图像形成方法至少具有带电步骤、静电潜像形成步骤、显影步骤、及转印步骤;该带电步骤在带电构件上施加电压,使图像承载体带电;该静电潜像形成步骤在带电的图像承载体上作为静电潜像写入图像信息;该显影步骤使层厚限制构件接触于承载调色剂的调色剂承载体,在该调色剂承载体上形成调色剂层;该转印步骤将该调色剂像转印到记录介质;其中:(1)该显影装置的调色剂包含调色剂粒子和导电性微粉,该带电步骤为上述带电构件和上述图像承载体形成抵接部,接触而且朝相反方向移动,使图像承载体带电的步骤,由此使残留调色剂滞留,对残留调色剂施加正规而且适度的带电量;(2)通过设置一定的间隔地配置上述图像承载体和调色剂承载体从而形成显影部,在形成交变电场的上述显影部中,图像承载体与调色剂承载体的距离为100~250μm,从而使灰度调色剂减少;(3)通过使(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×显影时的最大电场强度的值为22~120,使用具有良好的显影性和回收性的显影偏压;(4)通过使(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)为8~50,从而调节滞留于带电构件的残留调色剂的滞留量的4个协同相乘效果,即使在无清洁器系统的长期使用中带电稳定性也优良,可获得高精细的图像。
对于本发明的调色剂,为了高像质化,忠实地对更微小的潜像点进行显影,调色剂的重量平均直径优选为3~12μm,更优选为4~10μm。在重量平均粒径不到3μm的调色剂中,由于转印效率下降,所以,感光体上的转印残留调色剂增多,带电稳定性受到损害。另外,作为粉体的流动性和搅拌性下降,难以使各调色剂粒子均匀地带电,此外,由于调色剂粒子一粒含有的磁性体的量减少,所以,导致灰雾的增大,不理想。
另一方面,在调色剂的重量平均粒径超过12μm的场合,在文字和线图像上易于产生飞散,不易获得高析像度。另外,当装置成为高析像度时,12μm以上的调色剂存在1个点的再现恶化的倾向。
本发明的磁性调色剂的重量平均粒径/数平均粒径的比优选在1.40或1.40以下,更优选为1.35或1.35以下。重量平均粒径/数平均粒径的比大于1.40意尾着调色剂的粒长分布宽,易于发生选择显影,在长期使用中易于导致转印性和灰雾的恶化。
在这里,调色剂的平均粒径和粒度分布可按Coulter(コ一ルタ一)计数器TA-II型或Coulter多分级机(Coulter公司制)等多种方法测定,本发明使用Coulter多分级机(Coulter公司制),连接输出个数分布、体积分布的接口(日科机制)和PC9801个人计算机(NEC制),电解液使用1级氯化钠调制1%NaCl水溶液。例如,可使用ISOTON R-II(Coulter科学日本公司制造)。
作为测定方法,将表面活性剂(最好为烷基苯磺酸盐)0.1~5ml作为分散剂,加入到上述电解水溶液100~150ml中,并加入2~20mg的测定试样。混悬了试样的电解液在超声波分散器中进行约1~3分钟分散处理,由上述Coulter多分级机,使用100μm开口作为开口,测定2μm以上的调色剂粒子的体积、个数,计算出体积分布和个数分布。然后,求出由体积分布求出的体积基准的重量平均粒径(D4)、从个数分布求出的个数基准的长度平均粒径,即数平均粒径(D1)。在后述的实施例中也同样地测定。
在本发明的图像形成方法中使用的调色剂的(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)的值优选为0.8~2.0,更优选为1.0~1.5。如上述那样,(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)与带电构件的残留调色剂的供给量和滞留量存在相关关系。但是,如上述那样,不论滞留量过多还是过少,都不能获得残留调色剂的良好的回收性。因此,在长期使用中为了获得稳定的图像,在带电构件具有适当的滞留时间、获得捕集与排出的平衡很重要。为此,可以认为(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)在上述范围很重要。卡尔射流性指数/卡尔流动性指数虽然与调色剂的蜡、着色剂·带电控制剂·粘合树脂等内添剂、外添剂的种类、量、强度等调色剂处方、调色剂/外添剂形状等都有关,但在比重特别大的磁性调色剂中存在与磁性体表面处理剂,例如聚硅氧烷化合物的量有关的倾向。
通过使得在调色剂存在聚硅氧烷化合物,从而可控制(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)的值的理由虽然不确定,但可以认为是由于在调色剂表面存在一部分聚硅氧烷化合物,从而使表面张力变化,改变调色剂的流动性、休止角、破坏角等(后述)。当在调色剂中存在的聚硅氧烷的量比0.01质量%少时,(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)易于变低,当比0.20质量%多时,(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)的值易于变大。
在这里,射流性指数为表示飞散现象易于发生程度的指数,可作为流动性指数、破坏角指数、差角指数、及分解度指数的合计值求出。流动性指数为用于评价重力引起的流出的难易的指数,作为休止角指数、压缩度指数、平勺角指数、及均匀度指数或凝集度指数的合计值求出。这些各指数通过使用通常的粉末测试仪,测定粉粒体的各种物理特性,并由预定的指数表将测定值指数化而求出。
具体地说,使用粉末测试仪PT-R型(Hosokawa micron株式会社制造),根据“改订增补粉体物性图说(粉体工学会日本粉体工业技术协会编)151~155”页所记载的方法进行测定,根据以下的方法求出。
[卡尔流动性指数的测定方法]
进行与下述4个项目相关的测定,根据下述换算表(表1)计算出各指数。将其合计值作为流动性指数。
A)休止角
B)压缩度
C)平勺角
D)凝集度
表1
  休止角   压缩度   平勺角   凝集度
  度   指数   %   指数   度   指数   %   指数
  <2526~2930   252422.5   <56~910   252322.5   <2526~3031   252422.5
  3132~3435   222120   1112~1415   222120   3233~3738   222120
  3637~3940   19.51817.5   1617~1920   19.51817.5   3940~4445   19.51817.5
  4142~4445   171615   2122~2425   171615   4647~5960   171615 <6 15
  4647~5455   14.51210   2627~3031   14.51210   6162~7475   14.51210   6~910~2930   14.51210
  5657~6465   9.575   3233~3637   9.575   7677~8990   9.575   3132~5455   9.575
  6667~8990   4.520   3839~45<45   4.520   9192~99<99   4.520   5657~79>79   4.520
A)休止角测定方法
在直径8cm的圆板上通过漏斗使调色剂落下,使用量角器直接测定形成的圆锥状的堆积层的角度。此时的调色剂的供给在漏斗上配置网眼608μm(24目)的筛,在其上堆放调色剂,施加振动,供给到漏斗。
B)压缩度测定方法
压缩度C由下述式计算。
C=[(ρP-ρA/ρP)]×100
其中,ρA为松密度,通过网眼608μm(24目)的筛,从上方均匀地供给到直径5.03cm、高5.03cm的圆筒容器,刮平上面后称量,获得ρA。
ρP为压实密度,在测定上述ρA后配合圆筒状的盖,将粉体加到该上缘,进行180次压头高1.8cm的压实。结束后,拆下盖,在容器的上面刮平粉体进行称量,将该状态的密度作为ρP。
C)平勺角测定方法
将22×120mm的金属制的平勺水平地设置到上下升降的托盘的正上方,在其上堆积通过网眼608μm(24目)的筛的粉体。充分堆积后,使托盘轻轻地下降,将此时堆积于平勺上的粉体的侧面的角度作为(1)。然后,在支承平勺的臂上施加一次由重锤落下产生的冲击,将再次测定的角度作为(2)。将上述(1)和(2)的平均值作为平勺角。
D)凝集度测定方法
进行测定时,从网眼较粗一方开始重叠上、中、下层3种网眼大小的筛,在其上设置2g的粉体,根据由1mm的振幅施加振动后的筛上残存量计算出凝集度。使用的筛根据松密度值决定。
在松密度不到0.4g/cm3的场合,使用网眼355μm(40目)、263μm(60目)、154μm(100目)的筛,在松密度为0.4g/cm3以上不到0.9g/cm3的场合,使用网眼263μm(60目)、154μm(100目)、77μm(200目)的筛,在松密度为0.9g/cm3以上的场合,使用网眼154μm(100目)、77μm(200目)、43μm(325目)的筛。
此时的振动时间T(sec)根据下式决定。
T=20+{(1.6-ρW)/0.016}
ρW=(ρP-ρA)×(C/100)+ρA
凝集度通过测定上、中、下层的振动后的残存量w1、w2、w3根据下式求出。
C0=w1×100(1/2)+w2×100×(1/2)×(3/5)+w3×100×(1/2)×(1/5)
[卡尔射流性指数测定方法]
进行与下述4个项目相关的测定,根据下述换算表(表2)计算出各指数。将其合计值作为射流指数。
E)流动性
F)破坏角
G)差角
H)分散度
表2
  流动性   破坏角   差角   分散度
  根据表1的指数   指数   度   指数   度   指数   %   指数
  >6059~56555453~5049   252422.5222120   1011~19202122~2425   252422.5222120   >3029~2827262524   252422.5222120   >5049~44434241~3635   252422.5222120
  4847~45444342~4039   19.51817.5171615   2627~29303132~3940   19.51817.5171615   2322~20191817~1615   19.51817.5171615   3433~29282726~2120   19.51817.5171615
  3837~3433   14.51210   4142~4950   14.51210   1413~1110   14.51210   1918~1110   14.51210
  3231~2928   9.586.25   5152~5657   9.586.25   987   9.586.25   987   9.586.25
  2726~23<23   630   5859~64>64   630   65~10   630   65~10   630
E)流动性
流动性沿用流动指数。
F)破坏角
对于破坏角,在测定休止角后,对放置了注入休止角基座的短形柄施加由重锥落下产生的一定的冲击,使堆积层破坏,将破坏后的斜面的角度作为破坏角。
G)差角
将休止角与破坏角的差作为差角。
H)分散度
如图6所示,通过内径98mm、长344mm的玻璃圆筒,从上方使10g的粉体同时落下,测定聚集到表面玻璃上的量w,从下述式子求出。
分散度(%)=(10-w)×100/10
本发明的磁性调色剂的平均圆形度优选在0.955或0.955以上,更优选为0.970或0.970以上。调色剂的平均圆形度为0.955或0.955以上时,磁性调色剂易于在显影部形成均匀的尖端,可对潜像进行忠实的显影,提高像质。另外,平均圆形度在0.970或0.970以上那样的调色剂由于调色剂形状非常统一,所以,易于均匀地带电,对灰雾的抑制和回收性的提高具有大的效果。
另外,当平均圆形度为0.955或0.955以上时,调色剂的转印性良好。可以认为,这是由于调色剂粒子与感光体的接触面积小、吸引力和范德瓦尔斯力等导致的调色剂在感光体的附着力下降所致。
另外,在调色剂的圆形度分布中,当平均圆形度为0.99或0.99以上时,意味着调色剂粒子的大多数具有接近正球的形状,上述作用更显著,非常理想。
本发明的平均圆形度用作定量地表现粒子形状的简便方法,在本发明中,使用东亚医用电子制流动式粒子像分析装置“FPIA-1000”进行测定,由下式(9)分别求出对3μm以上的圆相当直径的粒子群测定的各粒子的圆形度(Ci),另外,如下式(10)所示那样,将由所有粒子数(m)除测定的所有粒子的圆形度的总和获得的值定义为平均圆形度(C)。
式(9)
圆形度(Ci)=具有与粒子像相同投影面积的圆的圆周/粒子的投影像的周长
式(10)
平均圆形度 ( C ) = Σ i = 1 m Ci / m
另外,对于模式圆形度,将圆形度按0.01的间隔将0.40~1.00分割成61份,将测定获得的粒子的圆形度相应于各圆形度分配到各分割范围,在圆形度频率分布中频率值最大的峰值的圆形度为模式圆形度。
本发明中使用的测定装置“FPIA-1000”在计算出各粒子的圆形度后,当计算平均圆形度和模式圆形度时,使用这样的方法,即,根据获得的粒子的圆形度,将圆形度0.40~1.00划分为61个等级,使用分割点的值和频率计算平均圆形度和模式圆形度。然而,由该计算法计算出的平均圆形度和模式圆形度的各值,与由直接使用上述各粒子的圆形度的计算式计算出的平均圆形度和模式圆形度的各值的误差非常小,实质上为可忽略的程度,在本发明中,出于计算时间的缩短和计算式的简化那样的数据的处理上的原因,也可利用直接使用了上述各粒子的圆形度的计算式的概念,采用改变了一部分那样的计算方法。
测定顺序如下。
在溶解了表面活性剂约0.1mg的水10ml中,分散磁性调色剂约5mg,调制分散液,对分散液照射超声波(20KHz、50W)5分钟,使分散液浓度为5000~2万个/μl,由上述装置进行测定,求出3μm或3μm以上的圆相当直径的粒子群的平均圆形度和模式圆形度。
本发明的平均圆形度为磁性调色剂的凹凸程度的指标,在磁性调色剂为完全球形的场合为1.000,磁性调色剂的表面形状越复杂,则平均圆形度为越小的值。
在本测定中,仅对3μm或3μm以上的圆相当直径的粒子群测定圆形度的原因在于,在不到3μm的圆相当直径的粒子群中还包含多个与调色剂粒子独立地存在的外部添加剂的粒子群,其影响使得不能正确地对调色剂粒子群的圆形度进行估计。
在本发明的图像形成方法中使用的磁性调色剂的铁和铁化合物的游离率优选为0.05~3.00%,更优选为0.05~1.50%,最优选为0.05~1.00%。
在本发明中,磁性调色剂的铁和铁化合物的游离率由微粒分析仪(PT1000:横河电机(株)制造)进行测定。微粒分析仪按JapanHardcopy97论文集的65~68页所记载的原理进行测定。该装置将调色剂等微粒1个1个地导入到等离子体,从微粒的发光谱线可知发光物的元素、粒子数、粒子的粒径。
其中,游离率定义为根据作为粘合树脂的构成元素的碳原子的发光和铁原子的发光的同时性由下式(11)求出的值。
(11)铁及铁化合物的游离率(%)=100×仅铁原子的发光次数/(与碳原子同时发光的铁原子的发光次数+仅铁原子的发光次数)
碳原子和铁原子的同时发光是指,将碳原子发光之后2.6msec以内发光的铁原子的发光作为同时发光,将此后的铁原子的发光作为仅铁原子的发光。
在本发明中,由于含有很多磁性体,所以,也可换成这样的说法,即,碳原子和铁原子同时发光意味着磁性体分散到调色剂中,仅铁原子的发光意味着磁性体从调色剂游离
具体的测定方法如下。使用含0.1%氧的氦气,在23℃、湿度60%的环境下进行测定,调色剂样品在相同环境下放置1晚,调湿后用于测定。另外,在通道1测定碳原子(测定波长247.860nm,K因子使用推荐值),在通道2测定铁原子(测定波长239.56nm,K因子使用3.3764),由1次扫描使碳原子的发光数为1000~1400个那样进行采样,碳原子的发光数的总数达到10000以上之前反复进行扫描,累计发光数。此时,在以碳元素的发光个数为纵轴、元素的立方根电压为横轴的分布中,该分布具有1个极大值,另外,成为没有谷的分布那样采样,进行测定。然后,根据该数据,使所有元素的干扰截止电平为1.50V,使用上述计算式,计算出铁和铁化合物的游离率。在后述的实施例中也同样测定。
另外,虽然存在调色剂中也包含作为带电控制剂的偶氮系的铁化合物等那样的含有铁原子的无机化合物以外的材料的场合,但对于这样的化合物,由于有机化合物中的碳也与铁原子同时地发光,所以,不作为游离的铁原子计数。
在这里,对于铁和铁化合物的游离率高的调色剂,调色剂的带电量变低,而且游离的磁性体在调色剂承载体上不规则地积蓄,调色剂的均匀带电性受到妨碍,导致转印效率下降,结果,残留调色剂增多,不理想。为此,在本发明中,铁和铁化合物的游离率在3.0%或3.0%以下,优选在1.50%或1.50%以下,更优选在1.00%或1.00%以下。
另一方面,当铁和铁化合物的游离率比0.05%少时,意味着实质上磁性体不从调色剂游离。铁和铁化合物的游离率较低的调色剂虽然具有高的带电量,但由于不存在带电的泄漏部位,所以易于带电,难以均匀带电。为此,存在反转灰雾增加的倾向,不理想。
铁和铁化合物的游离率与调色剂含有的磁性体的量和磁性体的粒度、粒度分布、调色剂的制造方法等有关,在作为本发明的较好制造方法的混悬聚合法(后述)中,与磁性体的疏水化度、处理的均匀性、及制粒条件等有关,但作为一例,在磁性体的表面处理不均匀的场合,表面处理实施不充分(亲水性强)的磁性体的一部分或全部都游离。
本发明的磁性调色剂可根据公知的所有方法制造。首先,在由粉碎法制造的场合,例如由亨舍尔混合机、球磨机等混合设备充分地混合粘合树脂、磁性体、离模剂、带电控制剂、在有的场合的着色剂等作为磁性调色剂必要的成分、及其它添加剂等,然后使用加热辊、捏合机、挤压机那样的热混匀机进行熔融混匀,使树脂相溶,在此期间使磁性体等其它磁性调色剂材料分散或溶解,冷却固化、粉碎后,进行分级,根据需要进行表面处理,可获得调色剂粒子。分级和表面处理的顺序哪一个在先都行。在分级步骤中,从生产效率考虑,优选使用多分割分级机。
粉碎步骤可按照使用机械冲击式、喷射式等公知的粉碎装置的方法进行。为了获得具有本发明的特定的圆形度的调色剂,最好进一步加热进行粉碎,或进行施加辅助性机械冲击的处理。另外,也可使用将微粉碎(根据需要分级)的调色剂粒子分散到热水中的热水浴法、使其通过热气流的方法等。
作为施加机械冲击力的手段,可列举出例如使用川崎重工制造的微粉碎机cryptron系统和Tabo工业公司制造的Tabo粉碎机等机械冲击式粉碎机的方法、还有Hosokawa micron公司制造的mechanofusion系统或奈良机械制作所制造的hybridization系统等装置那样由高速回转的叶片由离心力朝外壳的内侧对调色剂进行推压,由压缩力、摩擦力等力对调色剂施加机械冲击力的方法。
在使用机械冲击法的场合,作为处理温度施加调色剂的玻璃化转变点Tg附近的温度(Tg±10℃)的加热机械性冲击从防止凝集、生产率的观点考虑是优选的。作为更优选的情况,在调色剂的玻璃化转变点Tg±5℃的范围的温度进行对提高转印效率特别有效。
作为由粉碎法制造与本发明相关的调色剂的场合的粘合树脂,可单独或混合使用聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯等苯乙烯及其取代生成物的均聚物;苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-甲基苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物、苯乙烯-乙烯基·甲基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基·乙基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基·甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊间二烯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物等苯乙烯系共聚物;聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、硅酮树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、聚丙烯酸树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、酚醛树脂、脂肪族或脂环族烃树脂、芳香族系石油树脂、石蜡、巴西棕榈蜡等。特别是苯乙烯系共聚物和聚酯树脂在显影特性、定影性等方面较理想。
在本发明的图像形成方法中使用的调色剂的玻璃化转变点(Tg)优选为40~80℃,更优选为45~70℃好。当Tg比40℃低时,调色剂的保存性下降,当比80℃高时定影性变差。在调色剂的玻璃化转变点测定中,例如按Perkin-Elmer公司制造DSC-7那样的高精度内热式输入补偿型的示差扫描热量计进行测定。测定方法根据ASTMD3418-8进行。在本发明中,使用使试样升温1次,形成经历后,骤冷,再次按升温速度10℃/min、在温度30~200℃的范围升温时测定的DSC曲线。
在本发明的图像形成方法中使用的磁性调色剂也可如上述那样由粉碎法进行制造,但在由该粉碎法获得的调色剂粒子一般为不定形,为了获得本发明的调色剂的优选条件的平均圆形度0.955或0.955以上那样的物性,需要进行机械形式的·热形式的或任何的特殊处理,生产性变差。因此,本发明的调色剂优选分散聚合法、缔合凝集法、悬浮聚合法等,在湿介质中制造调色剂,特别是悬浮聚合法易于满足本发明的最佳条件,非常理想。
悬浮聚合法使聚合性单体和着色剂(根据需要为聚合引发剂、偶联剂、带电控制剂、及其它添加剂)均匀地溶解或分散,形成聚合性单系统后,使用适当的搅拌器将该聚合性单系统分散到含有分散稳定剂的连续层(例如水相)中,同时,使其进行聚合反应,获得具有所期望的粒径的调色剂。由该悬浮聚合法获得的调色剂(以后称聚合调色剂)的各调色剂粒子形状大体统一为球形,所以,易于获得满足平均圆形度0.97或0.97以上的、模式圆形度0.99或0.99以上的对本发明适合的物性必要条件的调色剂,这样的调色剂的带电量的分布也较均匀,所以,具有高的转印性。
然而,如上述那样,即使在聚调色剂中含有通常的磁性体,也存在很多游离的磁性体,调色剂粒子的带电特性明显下降。另外,磁性体的分散也存在变差的倾向,难以满足作为本发明的必要条件的磁性体的分散性。另外,进行悬浮聚调色剂的制造时,磁性体与水的相互作用强,从而难以获得圆形度高的调色剂,调色剂的粒度分布宽。
这可以认为是由于以下原因的缘故,即,(1)由于磁性体一般为亲水性,所以,易于存在于调色剂表面,(2)搅拌水溶剂时磁性体杂乱移动,而且由单体构成的悬浮粒子表面被拖拉,形状变形,不易成为圆形。为了解决这样的问题,磁性体具有的表面特性的改性很重要。
关于用于聚合调色剂的磁性体的表面改性,如上述那样,提出有多个提案,但存在磁性体表面的疏水化难以均匀进行的问题,因此,不能避免磁性体未进行相互的聚合和疏水化的磁性体的产生,磁性体的分散性不充分,粒度分布也变宽。
另外,作为使用疏水化磁性氧化铁的例子,在日本特公昭60-3181号公报中提出了包含由烷基三烷氧基硅烷处理后的磁性氧化铁的调色剂。由该磁性氧化铁的添加,虽然确实地提高了调色剂的电摄影诸特性,但磁性氧化铁的表面活性本来较小,在处理阶段产生聚合粒子,或疏水化不均匀,未必一定满足,为了适用于本发明的图像形成方法需要进一步的改良。另外,在大量使用处理剂等或使用高粘性的处理剂等的场合,疏水化度确实地提高,但产生粒子相互的聚合等,分散性反而恶化。
在这样使用过去的表面处理磁性体的聚合调色剂中,并不一定能够同时满足疏水性和分散性,难以稳定地获得高精度的图像。
因此,本发明的磁性调色剂使用的磁性体最好由偶联剂进行疏水化处理。当对磁性体表面进行疏水化时,使用含水介质中成为一次粒径地分散磁性体、对偶联剂进行加水分解而进行表面处理的方法更优选,另外,将在水溶液中制造的磁性体洗清后,不干燥地进行疏水化处理非常理想。在水中的疏水化处理方法比在气相中处理更难以产生磁性体相互的聚集,可进行均匀的处理。另外,不经过干燥步骤进行疏水化处理的场合,由于不发生在干燥时产生的凝集,所以,在处理时大体分散成一次粒径,可进行非常均匀的表面处理。
在含水介质中边对偶联剂进行加水分解边进行磁性体表面处理的方法不需要使用如氯硅烷和硅烷那样产生气体的偶联剂,另外,此前在气相中磁性体相互易于聚集、难以进行良好的处理的高粘性的偶联剂也可使用,疏水化的效果非常大。
作为可在本发明的磁性体的表面处理中使用的偶联剂,例如可列举出硅烷偶联剂、钛偶联剂等。硅烷偶联剂可更好地得到使用,由式(I)表示。
Rm=SiYn        (I)
(式中,R表示烷氧基,m表示1~3的整数,Y表示烷基、乙烯基、环氧丙氧基、甲基丙烯基那样的烃基,n表示1~3的整数。其中,m+n=4)
作为由式(I)表示的硅烷偶联剂,例如可列举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、正丁基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、羟丙基三甲氧基硅烷、正十六烷基三甲氧基硅烷、正十八烷三甲氧基硅烷等。
其中,为了获得足够的疏水性,最好使用下述式(II)表示的烷基三烷氧基硅烷偶联剂。
CpH2p+1-Si-(OCqH2q+1)         (II)
[式中,p表示2~20的整数,q表示1~3的整数。]
当上述式中的p比2小时,疏水化处理容易,但难以充分地获得疏水性,难以抑制游离的磁性体。另外,当p比20大时,疏水性足够,磁性体相互的聚集变多,难以充分地将磁性体分散到调色剂中。
另外,当q比3大时,硅烷偶联剂的反应性下降,难以充分地进行疏水化。特别是使用式中的p表示2~20的整数(更优选3~15的整数)、q表示1~3的整数(更优选1或2的整数)的烷基三烷氧基硅烷偶联剂较理想。
对于其处理量,相对磁性体100质量份,硅烷偶联剂的总量优选为0.05~5.0质量份,最好相应于磁性体的表面积、偶联剂的反应性等调整处理剂的量。
作为磁性体的表面处理,为了在含水介质中由偶联剂进行处理,可列举出在含水介质中搅拌适量的磁性体和偶联剂的方法。搅拌例如应由具有搅拌叶的混合机使磁性体在含水介质中成为一次粒子地充分进行。
在这里,含水介质为以水作为主要成分的介质。具体地说,作为含水介质,可列举出水本身的介质、在水中添加少量表面活性剂的介质、在水中添加pH调整剂的介质、在水中添加有机溶剂的介质。作为表面活性剂,优选如聚乙烯醇那样的非离子系表面活性剂。表面活性剂最好相对水添加0.1~5质量%。作为pH调整剂,可列举出盐酸等无机酸。作为有机溶剂,可列举出乙醇等。
在使用上述硅烷偶联剂的场合,可单独地处理或并用多种进行处理,在并用的场合,同时或形成时间差地分别投入各偶联剂,进行磁性体的处理。
由于这样获得的磁性体看不到粒子的凝集,各粒子表面均匀地进行疏水化处理,所以在用作聚合调色剂用材料的场合,调色剂粒子的均匀性良好。
用于本发明的聚硅氧烷化合物还具有这样的特征:由极微量可在本发明的射流性指数/流动性指数发挥出效果,相反,与树脂的相溶化明显,易于发生耐阻塞性或转印性的下降。为此,在将聚硅氧烷化合物用于本发明的调色剂的场合,需要控制添加量,提高制造稳定性,本发明人经研究发现,最好使用相对磁性体100质量份进行0.05~0.40质量份的聚硅氧烷化合物的处理后的磁性体。如使用这样的磁性体,当进行调色剂化时,由于改善磁性体本身的凝集性,也提高调色剂着色力,作为游离量在微量的状态下也可能存在聚硅氧烷,为此、易于稳定地发挥本发明的效果。特别是在作为本发明的优选调色剂制造方法的悬浮聚合中,由于聚硅氧烷化合物易于聚集到调色剂表面,所以,该倾向很强。
而在本发明中,当另行添加聚硅氧烷化合物时,由于转印性的下降带来的调色剂的回收性的恶化和灰雾等产生的倾向变强,所以,成为不理想的倾向。
作为用聚硅氧烷化合物处理磁性体的方法,在含水介质中对硅烷偶联剂在酸性区域进行加水分解,此后提高温度,或通过使制造时的pH处于碱性区域,从而在短时间进行缩合反应,由此对磁性体表面进行偶联处理,同时,可由聚硅氧烷化合物进行处理。
在该场合,为了发挥出疏水性处理的均匀性和聚硅氧烷的协同效果,各处理量很重要,最好相对磁性体100质量份,由0.5~5.0质量份的硅烷偶联剂、0.05~0.4质量份的聚硅氧烷化合物进行处理。
磁性体具有的上述聚硅氧烷化合物的量可根据上述反应条件、投入的偶联剂的量、种类进行控制。
聚硅氧烷化合物的量的测定如以下那样进行。
本发明的聚硅氧烷由于可认为在调色剂粒子中处于溶解/分散状态,所以,由调色剂粒子的溶剂萃取操作进行定量。具体地说,在测定调色剂粒子中的聚硅氧烷的场合,将调色剂以超声波分散到IPA溶剂中,过滤/真空干燥、除去外部的添加剂后,在THF溶剂中萃取,测定萃取物的NMR(Si),将聚硅氧烷成分峰值强度的积分值与预先由硅油等测定的检量线比较从而进行定量。
在从磁性体直接进行测定的场合,在甲苯中投入疏水化处理磁性体100g,进行1小时超声波处理。处理后,过滤分离磁性体和甲苯溶液。
此后,计算出甲苯洗提前后的Si元素量或从碳量洗提出的聚硅氧烷化合物的量。另外,浓缩过滤分离后的甲苯溶液,从获得的化合物量求出聚硅氧烷化合物的量。
另外,用于本发明的磁性调色剂的磁性体也可包含磷、钴、镍、铜、镁、锰、铝、硅等元素,以四氧化三铁、γ-氧化铁等氧化铁为主成分,可以并用1种或2种以上。这些磁性体由氮吸附法获得的BET比表面积优选为2~30m2/g,特别优选为3~28m2/g更好。另外,莫氏硬度最好为5~7。
作为磁性体的形状,具有多面体、8面体、6面体、球形、针状、鳞片状等,但多面体、8面体、6面体、球形等各向异性少的形状对提高图像浓度有利。
另外,本发明的磁性体在磁场79.6kA/m(1000奥斯特)的调色剂的磁化的强度(饱和磁化:σs)与剩余磁化(σr)的比、σr/σs最好在0.11或0.11以下。σr/σs比0.11大指调色剂的剩余磁化大,显影后的调色剂由磁凝集的作用易于作为链(链状)存在。该状态对于转印残留调色剂和灰雾调色剂也同样,在该场合,调色剂不能作为大的块起作用,即使具有适度的带电性在回收区域的回收性也较差。
从这样的意义考虑,磁性体的形状优选为剩余磁化少的球形、多面体、6面体。另外,通过具有磁性体的磷、硅等元素,可使σr/σs更低。磁性体的形状可由SEM或TEM等确认,当形状存在分布时,将存在的形状中的最多的形状作为该磁性体的形状。
磁性体的体积平均粒径优选为0.05~0.40μm。体积平均粒径不到0.05μm的场合,黑色度的下降明显,作为白黑用调色剂的着色剂,着色力不充分,而且复合氧化物粒子相互的凝集较强,存在分散性恶化的倾向。另外,存在成为带红色感觉的黑色的倾向,图像品质下降。另一方面,当体积平均粒径超过0.40μm时,与一般的着色剂同样,着色力不足。此外,特别是在作为小粒径调色剂用的着色剂使用的场合,将磁性体均匀地分散到各调色剂粒子在概率上较困难,分散性易于恶化,不理想。
磁性体的体积平均粒径可使用透射电子显微镜(TEM)测定。具体地说,在将应观察的调色剂粒子充分地分散到环氧树脂中后,在温度40℃的气氛中硬化2天获得的硬化物由切片机切成薄片状试样,在透射电子显微镜(TEM)中以1万倍~4万倍的放大倍率的照相测定视野中的100个磁性体粒子直径。根据与磁性体的投影面积相等的圆的相当直径,计算出体积平均粒径。另外,也可由图像解析装置测定粒径。
在本发明的图像形成方法中使用的磁性调色剂除磁性体以外也可并用其它着色剂。作为可并用的着色剂,可列举出磁性或非磁性无机化合物、公知的染料和颜料。具体地说,例如可列举出钴、镍等强磁性金属粒子、或在其中加入铬、锰、铜、锌、铝、稀土元素等后获得的合金、赤铁矿等的粒子、钛黑、苯胺黑染料/颜料、炭黑、酞菁染料等。它们也最好进行表面处理后使用。
在本发明中使用的磁性体的疏水化度优选为35~95%,更优选为40~95%。疏水化度可根据磁性体表面的处理剂的种类、量、及处理方法任意地改变。疏水化度表示磁性体的疏水性,疏水化度低意味着亲水性高。为此,在使用疏水化度低的磁性体的场合,在制造本发明的调色剂时可较好地得到使用的悬浮聚合法中,制粒时磁性体转移到水系,粒度分布变宽,同时,作为游离的磁性体存在,不理想。另外,磁性体的分散也存在恶化的倾向。另外,为了使疏水化度比95%更高,必须大量使用磁性体表面的处理剂,在这样的状态下,易于产生磁性体的聚集,处理的均匀性受到损害。
本发明的疏水化度由以下的方法测定。
磁性体的疏水化度的测定由甲醇滴定试验进行。甲醇滴定试验为确认具有疏水化的表面的磁性体的疏水化度的实验性试验。
使用甲醇的疏水化度测定如以下那样进行。将磁性体0.1g添加到容量250ml的烧杯的水50ml中。此后,在液中缓慢地添加甲醇,进行滴定。此时从液底部供给甲醇,一边平缓地搅拌一边进行。磁性体的沉降结束设为在液面不能确认到磁性体的浮游物的时刻,疏水化度用到达沉降结束时刻时的甲醇和水混合液中的甲醇的体积百分比表示。后述的实施例也同样地进行测定。
本发明的磁性调色剂所用的磁性体最好相对100质量份的粘合树脂使用10~200质量份。更优选使用20~180质量份。在不到10质量份时,调色剂的着色力较差,灰雾的抑制也困难。另一方面,当超过200质量份时,由磁力将调色剂保持在调色剂承载体上的保持力增强,显影性下降,或磁性体不仅难以均匀地分散到各调色剂粒子,而且易于进行磁凝集,不理想。
调色剂中的磁性体的含量的测定可使用帕京耳鲁玛公司制造的热分析装置、TGA7进行测定。作为测定方法,在氮气氛下按升温速度25℃/min从常温将调色剂加热到900℃,将100℃~750℃间的减量质量%作为粘合树脂量,将残留重量近似地作为磁性体量。
本发明的图像形成方法的磁性调色剂所用的磁性体例如在磁铁矿的场合,由下述方法制造。
在亚铁盐水溶液中,相对铁成分加入当量或当量以上的氢氧化钠等碱,调制包含氢氧化亚铁的水溶液。在将调制的水溶液的pH维持在pH7或pH7以上(最好为pH8~14)的状态下吹入空气,将水溶液加热到70℃或70℃以上,同时进行氢氧化亚铁的氧化反应,首先生成成为磁性氧化铁粉体的芯的晶种。
然后,在包含晶种的浆状的液体中以之前加入的碱的添加量为基准,加入约1当量的硫酸亚铁的水溶液。在将液体的pH维持在6~14的同时吹入空气,同时,进行氢氧化亚铁的反应,以晶种为芯,使磁性氧化铁粉体生长。此时,通过选择任意的pH,可控制磁性体的形状。随着氧化反应进行,液体的pH转移到酸性侧,但最好液体的pH不到6。虽然也可在氧化反应结束后直接调节pH等,进行偶联处理,但最好在氧化反应结束后,不干燥地将洗净、过滤获得的氧化铁粉体再分散到别的含水介质中,然后,使再分散液的pH处于酸性区域,充分地进行搅拌,同时,添加硅烷偶联剂,加水分解后,提高温度,或通过使pH处于碱性区域,从而进行偶联处理。总之,氧化反应结束后不经过干燥步骤进行表面处理很重要,如在进行偶联处理之前使其干燥,则难以使磁性体均匀地在水系中分散,不能进行均匀的处理。
作为亚铁盐,一般可利用由硫酸法制造钛时副生的硫酸铁、在钢板的表面洗涤时副生的硫酸铁,也可为氯化铁。
利用水溶液法进行的磁性氧化铁的制造方法一般防止反应时的粘度的上升,并根据从硫酸铁的溶解度使用铁浓度0.5~2mol/l。硫酸铁的浓度一般存在越薄则产品的粒度越细的倾向。另外,当进行反应时,空气量越多,则反应温度越低,易于微粒化。
通过使用将这样制造的疏水性磁性体作为材料的磁性调色剂,可获得稳定的调色剂的带电性,转印效率高,可实现高像质和高稳定性。
在本发明中,调色剂在磁场79.6kA/m(1000奥斯特)中的磁化强度为10~50Am2/kg(emu/g)的磁性调色剂。这是因为通过在显影装置内设置磁性发生装置,在磁性调色剂中可防止调色剂泄漏,不仅提高了调色剂的输送性或搅拌性,而且由于磁性调色剂形成尖端,所以容易防止调色剂的飞溅。然而,当调色剂的磁场79.6kA/m的磁化的强度不到10Am2/kg时,不能获得上述效果,如在调色剂承载体上作用磁力,则调色剂的尖端变得不稳定,易于产生由于不能均匀地进行对调色剂的带电导致的灰雾、图像浓度不均。另一方面,当调色剂在磁场79.6kA/m中的磁化强度比50Am2/kg大时,如在调色剂作用磁力,则由磁凝集使调色剂的流动性明显下降,显影性下降,调色剂易于受到损伤,调色剂劣化显著。另外,转印性下降,使得转印残留调色剂增加,不理想。调色剂的磁化的强度(饱和磁化)可由含有的磁性体的量、磁性体的饱和磁化任意地改变。为此,磁性体的饱和磁化最好在磁场796kA/m为30~120Am2/kg。
在本发明中,磁性调色剂的饱和磁化和剩余磁化的强度使用振动式型磁力计VSM P-1-10(东英工业公司制),在25℃的室温以及外部磁场79.6kA/m测定。另外,对于磁性体的磁特性,也可使用振动式磁力计VSM P-1-10(东英工业公司制),在25℃的室温以及外部磁场796kA/m测定。
为了提高在本发明的图像形成方法中使用的磁性调色剂的定影性,也可含有脱模剂,相对粘合树脂优选含有1~30质量%,更优选为3~25质量%。
脱模剂的含有量在不到1质量%时缺乏低温偏离抑制效果,如超过30质量%,则长期保存性恶化,同时,由向调色剂表面的渗出等使调色剂的带电均匀性劣化,导致转印效率的下降。另外,由于内包大量的蜡,所以,调色剂形状易于变形。
作为用于本发明的磁性调色剂的脱模剂,为石蜡、微晶石蜡、不定形石蜡等石油系蜡及其衍生物、褐煤蜡及其衍生物、由费-托法获得的烃蜡及其衍生物、以聚乙烯为代表的聚烯烃蜡及其衍生物、巴西棕榈蜡、小烛树蜡等天然蜡及其衍生物等,在衍生物中包含氧化物、与乙烯系单体的嵌段共聚物、接枝变性物。另外,高级脂肪族乙醇、硬脂酸、棕榈酸等脂肪酸、或其化合物、酰胺蜡、酯蜡、酮、硬化蓖麻油及其衍生物、植物系蜡、动物性蜡等也可使用。
在这些脱模剂成分中,优选示差热分析产生的吸热峰最好为40~110℃,即,在由示差扫描热量计测定的DSC曲线中当升温时在40~110℃的区域具有最大的吸热峰值的物质,另外,更优选在45~90℃区域的物质。通过在上述温度区域具有最大的吸热峰,从而具有良好的定影性,可抑制脱模剂成分的渗出等,所以较理想。当最大吸热峰不到40℃时,脱模剂成分的自身凝集力变弱,结果易于发生脱模剂成分的渗出,调色剂的带电均匀性下降。另一方面,当该最大吸热峰值超过110℃时,在作为本发明的优选制造方法的悬浮聚合法中,脱模剂向聚合性单体的溶解性极端恶化,所以,脱模剂的分散性恶化,不理想。
脱模剂的吸热量和最大吸热峰值温度的测定根据“ASTM D3418-99”和“ASTM D 3417-99”进行。测定时,例如使用Perkin-Elmer公司制DSC-7。装置检测部的温度校正使用铟和锌的熔点,对于热量的校正使用铟的融解热。在测定试样中使用铝制的盘,为了对照而设置空盘,使用将试样1次升温到200℃消除热经历后骤冷、再次以升温速度10℃/min在温度30~200℃的范围升温时测定的DSC曲线。对后述的实施例也同样地测定。
本发明的磁性调色剂为了使电荷特性稳定化,也可配入带电控制剂。作为带电控制剂,可利用公知的带电控制剂,特别是带电速度快而且可稳定地维持一定的带电量的带电控制剂较好。另外,在使用直接聚合法制造调色剂的场合,聚合阻碍性低、实质没有对含水分散介质的可溶物的带电控制剂特别理想。作为具体的化合物,负型带电控制剂可列举出水杨酸、烷基水杨酸、二烷基水杨酸、萘甲酸、二羧酸那样的芳香族羧酸的金属化合物、偶氮染料或偶氮颜料的金属盐或金属络合物、在支链具有磺酸或羧酸基的高分子型化合物、硼化合物、尿素化合物、硅化合物、杯芳烃等。正型带电控制剂可列举出季铵盐、在支链具有该季铵盐的高分子型化合物、胍化合物、苯胺黑类化合物、咪唑化合物等。
作为在调色剂中含有带电控制剂的方法,具有在调色剂粒子内部添加的方法和外添的方法。作为这些带电控制剂的使用量,由包含粘合树脂的种类、其它添加剂的有无、分散方法的调色剂制造方法决定,所以,虽然不能唯一地限定,但在内部添加的场合,最好相对粘合树脂100质量份在0.1~10质量份的范围使用,在0.1~5质量份的范围使用更好。另外,在外部添加的场合,最好相对调色剂100质量份为0.005~1.0质量份,为0.01~0.3质量份更好。
然而,本发明的磁性调色剂并非一定要添加带电控制剂,通过积极地利用与调色剂的层厚限制构件和调色剂承载体的摩擦带电,不一定非要在调色剂中包含带电控制剂。
下面,说明可较好地制造本发明的图像形成方法的磁性调色剂的利用了悬浮聚合法的制造方法。本发明的聚合调色剂一般可这样制造,即,在调色剂组合物,即成为粘合树脂的聚合性单体中适当加入磁性体、脱模剂、增塑剂、带电控制剂、偶联剂、某些场合需要的着色剂等、作为调色剂必要的成分和其它添加剂例如高分子聚合物、分散剂等,将由分散机等均匀地溶解或分散的聚合性单体混悬于含有分散稳定剂的含水介质中。
在本发明的聚合调色剂的制造中,作为构成聚合性单体类的聚合性单体,可列举出以下聚合性单体。
作为聚合性单体,可列举出苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对乙基苯乙烯等苯乙烯系单体、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸硬脂酰酯、丙烯酸-2-氯乙酯、丙烯酸苯酯等丙烯酸酯类,甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸硬脂酰酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯等甲基丙烯酸酯类,除此之外还有丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺等单体。这些单体可单独或混合使用。在上述单体中,单独使用苯乙烯或苯乙烯衍生物或与其它单体混合使用从调色剂的显影特性和耐久性考虑较理想。
在本发明的聚合调色剂的制造中,也可在聚合性单体类中添加树脂进行聚合。例如,当希望在调色剂中导入由于作为单体具有水溶性使得在水性混悬液中溶解发生乳液聚合而不能使用的含有氨基、羧酸基、羟基、磺酸基、缩水甘油基、腈基等亲水性官能团的聚合性单体成分时,可形成为它们与苯乙烯或乙烯等乙烯化合物的无规共聚物、嵌段共聚物、或接枝共聚物等共聚物的形式加以使用,或可在聚酯、聚酰胺等缩聚物、聚醚、聚亚胺等加聚聚合物的形式使用。这样在调色剂中共存包含这样的极性官能团的高分子聚合物或苯乙烯-丁二烯树脂等、无极性的树脂时,根据水/油层的相溶性的不同,使上述蜡成分相互分离,内包化更强,可获得耐阻塞性、显影性良好的调色剂。
即使在这些树脂中,特别是通过含有聚酯树脂,从而使其效果增大。这可从下述的原因加以考虑。聚酯树脂由于包含极性较高的作为官能团的酯键,所以,树脂自身的极性变高。由于该极性的原因,在含水分散介质中,聚酯在液滴表面不均匀地存在的倾向增强,在保持该状态的情况下进行聚合,成为调色剂。为此,由于在调色剂表面不均匀地存在聚酯树脂,表面状态和表面组成变得均匀,结果带电性均匀化,同时,可由与脱模剂的内包性良好这一状态的协同效果,获得非常良好的显影性。
在本发明中使用的聚酯树脂例如通过控制调色剂的带电性、耐久性和定影性等物性,从而适当地选择使用饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、或其两者。
本发明中使用的聚酯树脂可使用由乙醇成分和酸成分构成的通常的聚酯树脂,两成分例示如下。
作为乙醇成分,可列举出1,2-亚乙基二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、二甘醇、三甘醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、2-乙基-1,3-环己二醇、环己甲醇、丁烯二醇、辛烯二醇、环己烯甲醇、氢化双酚A、或由式(III)表示的双酚衍生物;
[化1]
[式中,R为乙烯或丙烯基,x,y分别为1或1以上的整数,而且x+y的平均值为2~10。],或式(III)的化合物的加氢物,
另外,由式(IV)示出的二醇;
[化2]
[式中,R′为
Figure C0313738300463
或式(IV)的化合物的加氢物的二醇。
作为2价的羧酸,可列举出邻苯二酸、对苯二酸、间苯二酸、邻苯二酸酐那样的苯二甲酸或其酸酐;丁二酸、己二酸、癸二酸、壬二酸那样的烷基二羧酸或其酸酐、由碳数6~18的烷基或链烯基取代后的丁二酸或其酸酐;富马酸、马来酸、甲基马来酸、衣康酸等不饱和二羧酸或其酸酐等。
另外,作为乙醇成分,可列举出甘油、季戊四醇、山梨糖醇、山梨糖醇酐、线型酚醛树脂的氧亚烷基醚等多元醇,作为酸成分,可列举出苯偏三酸、苯均四酸、1,2,3,4-丁烷四羧酸、二苯甲酮四甲酸或其酸酐等多元羧酸。
上述聚酯树脂的带电特性、环境稳定性优良,在其它的电摄影特性中,最好使用获得了平衡的上述双酚A的环氧化物加成产物。在该化合物场合,从定影性和调色剂的耐久性考虑,最好环氧化物的平均加成摩尔数为2~10。
最好本发明中的聚酯树脂的全部成分中45~55摩尔%为乙醇成分,55~45摩尔%为酸成分。
在本发明的磁性调色剂中,为了表达存在于调色剂粒子表面、获得的调色剂粒子稳定的带电性,最好聚酯树脂具有0.1~50mgKOH/树脂1g的酸值。当不到0.1mgKOH/树脂1g时,在调色剂表面的聚酯树脂的存在量绝对不足,当超过50mgKOH/树脂1g时,对调色剂的带电性产生不良影响。另外,在本发明中,5~35mgKOH/树脂1g的酸值的范围更理想。
在本发明中,只要不对获得的调色剂粒子的物性产生不良影响,则并用2种以上的聚酯树脂,例如由硅酮或氟烷基的化合物进行改性,也可很好地调整物性。
另外,在使用包含这样的极性官能团的高分子聚合物的场合,其平均分子量优选5,000或5,000以上。不到5,000特别是在4,000或4,000以下时,本聚合物易于集中于表面附近,所以,存在显影性、耐阻塞性、耐久性恶化的倾向,所以不理想。
另外,为了改善材料的分散性和定影性或图像特性,也可在单体中添加上述以外的树脂,作为使用的树脂,例如可单独或混合使用聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯等苯乙烯及其取代生成物的均聚物,苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-甲基苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物、苯乙烯-乙烯基·甲基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基·乙基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基·甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊间二烯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物等苯乙烯系共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、硅树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、聚丙烯酸树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、酚醛树脂、脂肪族或脂环族烃树脂、芳香族系石油树脂等。作为这些树脂的添加量,相对聚合性单体最好为1~20质量份。在不到1质量份时,添加效果小,另一方面,当添加比20质量份多时,难以进行聚合调色剂的各种物性设计。
另外,如在单体中溶解与将聚合性单体聚合后获得的调色剂的分子量范围不同的分子量的聚合物,则可获得分子量分布宽、耐偏移性高的调色剂。
作为在本发明的磁性调色剂的制造中使用的聚合引发剂,当聚合反应时,对于半衰期0.5~30小时的材料,如相对聚合性单体100质量份按0.5~20质量份的添加量进行聚合反应,则在分子量1万~10万间获得具有极大值的聚合物,可对调色剂提供理想的强度和适当的熔融特性。
作为聚合引发剂,可列举出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′-偶氮二-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)、偶氮二异丁腈等偶氮系或重氮系聚合引发剂、过氧化苯甲酰、过氧化甲基乙基酮、过氧化二碳酸二异丙基酯、氢过氧化枯烯、2,4-过氧化二氯苯甲酰、过氧化月桂酰、叔丁基过氧2-乙基己酸酯等过氧化物系聚合引发剂。
制造本发明的图像形成方法的磁性调色剂时,也可添加交联剂,作为优选的添加量,相对聚合性单体100质量份为0.001~15质量份。
在这里,作为交联剂,主要可使用具有2个以上可聚合双键的化合物,例如,可单独或作为混合物使用二乙烯基苯、二乙烯基萘等芳香族二乙烯化合物;例如,二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1,3-丁二醇酯等具有2个双键的羧酸酯;二乙烯基苯胺、二乙烯基醚、二乙烯基硫醚、二乙烯基砜等二乙烯基化合物;及具有3个以上乙烯基的化合物。
在由聚合法制造本发明磁性调色剂的方法中,一般适当地加入上述调色剂组合物等,由均化器、球磨、胶体磨、超声波分散器等分散设备均匀溶解或分散的聚合性单体混悬到含有分散稳定剂的含水介质中。此时,使用高速搅拌机或超声波分散器那样的高速分散设备一步获得期望的调色剂粒子尺寸时,获得的调色剂粒子的粒径分布集中。作为聚合引发剂的添加时间,可在向聚合性单体中添加其它添加剂的同时加入,也可在即将混悬到含水介质中之前混合。另外,也可在刚结束制粒后、聚合反应开始之前,加入聚合性单体或溶于溶剂中的聚合引发剂。
制粒后,可使用通常的搅拌机进行维持粒子状态而且防止粒子的浮游·沉降的程度的搅拌。
在制造本发明的磁性调色剂的场合,作为分散稳定剂,可使用公知的表面活性剂或有机分散剂·无机分散剂。其中,无机分散剂难以产生有害的超微粉,由其立体阻碍性获得分散稳定性,所以,即使反应温度改变,稳定性也不易破坏,洗涤也容易,不易对调色剂产生不良影响,所以,可很好地使用。作为这样的无机分散剂的例子,可列举出磷酸三钙、磷酸镁、磷酸铝、磷酸锌、羟基磷石灰等磷酸多价金属盐、碳酸钙、碳酸镁等碳酸盐、偏硅酸钙、硫酸钙、硫酸钡等无机盐、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝等无机化合物。
这些无机分散剂最好相对聚合性单体100质量份使用0.2~20质量份。另外,上述分散稳定剂可单独使用,也可多种并用。另外,也可并用0.001~0.1质量份的表面活性剂。
在使用这些无机分散剂的的场合,虽然也可直接使用,但为了获得更细的粒子,可在含水介质中生成该无机分散粒子后再加以使用。例如,在磷酸三钙的场合,在高速搅拌下,混合磷酸钠水溶液、及氯化钙水溶液,生成水不溶性磷酸钙,可获得更均匀、细小的分散。此时,同时副产水溶性的氯化钠盐,但当在含水介质中存在水溶性盐时,可抑制聚合性单体在水中的溶解,不易发生乳液聚合导致的超微粒调色剂,更为适合。
作为表面活性剂,例如可列举出十二烷基苯硫酸钠、十四烷基苯硫酸钠、十五烷基苯硫酸钠、辛基硫酸钠、油酸钠、月桂酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸钾等。
在上述聚合步骤中,将聚合温度设于40℃或40℃以上(一般50~90℃)的温度地进行聚合。当在该温度范围进行聚合时,应封入到内部的脱模剂和蜡由互相分离而析出,内包化更完全。为了消耗残留的聚合性单体,如达到聚合反应末期,可将反应温度提高到90~150℃。
聚合调色剂粒子聚合结束后,由公知的方法进行过滤、洗涤、干燥,根据需要混合无机微粉,使其附着于表面,从而可获得本发明的磁性调色剂。另外,也可将分级步骤纳入到制造步骤,将粗粉和细粉除去。
在本发明中,为了使调色剂具有良好的流动性,并使(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)为特定的值,最好将微粒添加到调色剂。这些微粒可使用有机微粒或无机微粒,可使用所有公知的微粒。
由于与调色剂相反极性的微粒易于积蓄到带电构件,所以,在使用的场合,最好选择低电阻的微粒,或添加量最好对每100质量份调色剂粒子为0.01~1.00质量份的少量。
另外,在本发明中,调色剂添加个数平均一次粒径4~80nm的无机微粉作为流动化剂的场合也为优选的形式。无机微粉是为了调色剂的流动性改良和调色剂粒子的带电均匀化而添加的,但由对无机微粉进行疏水化处理等处理实现调色剂的带电量的调整、环境稳定性的提高等功能也为优选形式。
在无机微粉的个数平均一次粒径比80nm大的场合或不添加80nm或80nm以下的无机微粉的场合,当转印残留调色剂附着于带电构件时易于粘着于带电构件,难以稳定地获得良好的带电特性。另外,不能获得良好的调色剂的流动性,在调色剂粒子的带电施加不易变得均匀,灰雾增大、图像浓度下降、调色剂飞散等问题不可避免。无机微粉的个数平均一次粒径比4nm小的场合,无机微粉的凝集性增强,不作为一次粒子起作用,易于作为由粉碎处理也难以分开的具有牢固的凝集性的粒度分布宽的凝集物起作用,易于产生凝集物的显影、因损伤图像承载体或磁性调色剂承载体等而导致的图像缺陷。为了使调色剂粒子的带电分布更均匀,无机微粉的个数平均一次粒径为6~35nm则更好。
在本发明中,无机微粉的个数平均一次粒径测定方法在由扫描电子显微镜放大摄影获得的调色剂的照片,由附属于扫描电子显微镜的XMA等元素分析装置,与由包含无机微粉的元素测出的调色剂的照片进行对照,测定附着于调色剂表面或游离地存在的无机微粉的一次粒子100个或100个以上,求出个数基准的平均一次粒径、个数平均一次粒径,从而可进行测定。
作为在本发明中使用的无机微粉,可使用二氧化硅、氧化钛、氧化铝等。
作为硅酸微粉,例如可使用由硅的卤化物的蒸汽相氧化生成的所谓干法或烘制二氧化硅的干式二氧化硅、及由水玻璃制造的所谓湿式二氧化硅两者,但处于表面和二氧化硅微粉的内部的硅烷醇基少,另外,Na2O、SO3 2-等制造残渣少的干式二氧化硅较理想。另外,对于干式二氧化硅,在制造步骤中,例如通过与硅的卤化合物一起使用氯化铝、氯化钛等其它金属卤化合物,也可获得二氧化硅和其它金属氧化物的复合微粉,它们也包含在内。
个数平均一次粒径为4~80nm的无机微粉的添加量最好相对调色剂粒子为0.1~3.0质量%,添加量不到0.1质量%时,其效果不充分,在3.0质量以上时,定影性变差。
另外,无机微粉的含有量可利用荧光X射线分析由从标准试样制成的检量线进行定量。
另外,在本发明中,无机微粉进行了疏水化处理时,环境稳定性提高,较理想。当添加到调色剂中的无机微粉吸湿时,调色剂粒子的带电量明显下降,带电量变得不均匀,调色剂易于发生飞溅。
作为用于疏水化处理的处理剂,可单独或并用硅酮漆、各种改性硅酮漆、硅油、各种改性硅油、硅烷化合物、硅烷偶联剂、其它有机硅化合物、有机钛化合物等处理剂。
其中,优选由硅油进行处理,更优选的情况是在由硅烷化合物对无机微粉进行疏水化处理的同时或处理之后由硅油进行处理的,这使得在高湿环境下也维持高的调色剂粒子的带电量,有利于防止调色剂飞溅。
在那样的无机微粉的处理方法中,例如作为第1级反应,由硅烷化合物进行甲硅烷基化反应,由化学键使硅烷醇基消失后,作为第2级反应,可由硅油在表面形成疏水性的薄膜。
上述硅油在25℃的粘度为10~200,000mm2/s,另外,优选为3,000~80,000mm2/s。在不到10mm2/s时,无机微粉没有稳定性,存在由热和机械应力使像质劣化倾向。当超过200,000mm2/s时,存在难以均匀处理的倾向。
作为使用的硅油,特别优选例如为二甲基硅油、甲基苯基硅油、α-甲基苯乙烯改性硅油、氯苯硅油、氟改性硅油等。
作为由硅油处理无机微粉的方法,例如可直接使用亨舍尔混合机等对由硅烷化合物处理后的无机微粉和硅油进行混合,也可使用将硅油喷雾到无机微粉的方法。或也可为在将硅油溶解或分散到适当的溶剂后,加入无机微粉进行混合,除去溶剂的方法。从无机微粉的凝集体的生成较少这一点考虑,使用喷雾器的方法更好。
硅油的处理量应相对无机微粉100质量份为1~40质量份,最好为3~35质量份。当硅油的量过少时,不能获得良好的疏水性,过多时存在产生灰雾发生等问题。
对于本发明中使用的无机微粉、为了使调色剂具有良好的流动性,由利用氮吸附的BET法测定的比表面积处于20~350m2/g的范围内时较好,为25~300m2/g时更好。
另外,本发明的磁性调色剂含有以下说明的导电性微粉。导电性微粉相对于调色剂整体的含有量最好为0.2~10质量%。在本发明中,由显影部回收的调色剂和新供给/显影的新调色剂的带电量差最好较小,为此,通过在调色剂粒子中添加导电性微粒,注入带电性和回收/显影步骤的带电的平均效果都能得到发挥。
当导电性微粉相对调色剂整体的含量比0.2质量%少时,存在带电分布展宽、显影性下降的倾向。另外,不能使得足够量的导电性微粉处于带电构件与图像承载体的抵接部或其近旁的带电区域,带电性下降,产生带电不良,上述足够量的导电性微粉是用于克服绝缘性的转印残留调色剂在带电用接触带电构件的附着·混入导致的带电障碍以良好地进行图像承载体的带电所需要的。另外,在含量比10质量%多的场合,由显影同时清洁回收的导电性微粉变得过多,使得在显影部的调色剂的带电能力、显影性下降,易于产生图像浓度的下降和调色剂飞溅。导电性微粉相对调色剂整体的含有量为0.5~5质量%时更理想。
导电性微粉的电阻最好在109Ω·cm以下。导电性微粉的电阻值比109Ω·cm大时,与上述同样,存在显影性下降的倾向。另外,当适用于使用显影同时清洁的图像形成方法时,即使使导电性微粉处于带电构件与图像承载体的抵接部或其近旁的带电区域,维持接触带电构件经由导电性微粉与图像承载体的致密的接触性,也不能得到用于获得良好的带电性的带电促进效果。为了充分地发挥导电性微粉的带电促进效果,稳定地获得良好的带电性,最好导电性微粉的电阻值比与接触带电构件的表面部或图像承载体的抵接部的电阻小。另外,当导电性微粉的电阻值在106Ω·cm或106Ω·cm以下时更理想。
另外,本发明图像形成方法的调色剂中包含的导电性微粉最好具有比磁性调色剂粒子的体积平均粒径小的平均粒径,体积平均粒径为0.3μm或0.3μm以上粒径更好。当导电性微粉的平均粒径较小时,为了防止显影性的下降,必须将导电性微粉相对调色剂整体的含有量设定得较小。在导电性微粉的平均粒径不到0.3μm时,不能确保导电性微粉的有效量,在带电步骤中,不能使得足够的量的导电性微粉处于带电构件与图像承载体的抵接部或其近旁的带电区域,产生带电不良,上述足够的量的导电性微粉是用于克服绝缘性的转印残留调色剂附着·混入接触带电构件导致的带电障碍以良好地进行图像承载体的带电所需要的。从该观点出发,最好导电性微粉的平均粒径在0.8μm或0.8μm以上,为1.1μm或1.1μm以上时更理想。
另外,如导电性微粉的平均粒径比磁性调色剂的粒子的平均粒径大,则在与调色剂混合时易于从调色剂粒子游离,在显影步骤中,从显影容器向图像承载体的供给量不足,难以获得足够的带电性。另外,从带电构件脱落的导电性微粉对写入静电潜像的曝光光线进行遮光或使其扩散,产生静电潜像的缺陷,图像品质下降。另外,当导电性微粉的平均粒径较大时,由于单位质量的粒子数减少,所以,考虑到导电性微粉从带电构件的脱落等导致的减少、劣化,为了逐渐地持续供给导电性微粉,使导电性微粉处于带电构件与图像承载体的抵接部或其近旁的带电区域,另外,为了接触带电构件经由导电性微粉与图像承载体维持致密的接触性,稳定地获得带电性,必须增大导电性微粉相对调色剂整体的含有量。然而,当使导电性微粉的含有量过大时,特别是使高温环境下的调色剂整体的带电能力、显影性下降,产生图像浓度下降和调色剂飞溅。根据这样的观点,导电性微粉的平均粒径最好在5μm或5μm以下。
另外,导电性微粉为透明、白色或淡色的导电性微粉时,转印到转印材料上的导电性微粉作为灰雾不明显,所以较理想。从不妨碍静电潜像形成步骤中的曝光光线的意义上说,导电性微粉应为透明、白色或淡色的导电性微粉,当导电性微粉相对曝光光的透射率在30%或30%以上时更理想。
另外,为了提高从图像承载体和带电构件的脱模性,得到稳定的带电性,如导电性微粉在不阻碍本发明的电阻值的范围,则也最好与上述无机微粉同样由偶联剂和润滑剂进行表面处理,明显改善转印残留调色剂在带电构件表面的积蓄导致的均匀带电性的下降。
作为对导电性微粉进行表面处理的润滑剂,可列举出天然或合成的油类、清漆、蜡、脂肪酸及其衍生物、含氟化合物或含氟原子的树脂等。它们可单独使用一种,也可并用两种以上。
作为对导电性微粉进行表面处理的润滑剂,最好能容易均匀地对导电性微粉表面进行处理,不容易从导电性微粉表面脱离。从这些观点出发,作为润滑剂,(各种改性)硅油、(各种改性)硅酮漆、碳数5或5以上的脂肪酸或其衍生物、氟改性化合物。其中,硅油、具有碳数5或5以上的烷基部位的钛偶联剂或铝偶联剂、碳数5或5以上的脂肪酸金属盐、氟改性偶联剂特别理想。
研究后发现,使用流动性优良的本发明的调色剂粒子和上述无机微粉、经过表面处理后的导电性微粉进行调色剂化,在获得本发明的流动性指数、射流性指数的比的场合,混合条件的调整很重要,例如在使用进行过硅油处理后的导电性微粉进行调色剂化的场合,需要减弱附着强度。
在本发明中,按以下顺序测定微粉的光透射率。在固定了1层量的在单面具有粘结层的透明薄膜的导电性微粉的状态下测定透射率。光从膜片的铅直方向照射,对透过到薄膜背面的光进行会聚,测定光量。根据仅有薄膜时和附着了粒子时的光量,作为有效光量计算出微粉的透射率。实际上使用X-Rite公司制造的310T透射型浓度仪进行测定。
作为本发明的导电性微粉,例如炭黑、石墨等碳微粉;铜、金、银、铝、镍等金属微粉;氧化锌、氧化钛、氧化锡、氧化铝、氧化铟、氧化硅、氧化铝、氧化钡、氧化钼、氧化铁、氧化钨等金属氧化物;硫化钼、硫化镉、钛酸钾等金属化合物或它们的复合氧化物等可根据需要调整粒度和粒度分布。在其中,至少在表面具有氧化锌、氧化锡、氧化钛等无机氧化物的微粉特别理想。
另外,出于控制导电性无机氧化物的电阻值等目的,也可使用含有0.1~5质量%的与该导电性无机氧化物的主金属元素不同的锑、铝等元素的金属氧化物、在表面具有导电性材料的微粒等。例如,为由氧化锡·锑进行了表面处理的氧化钛微粒、锑掺杂氧化锡微粒、或氧化锡微粒等。在这里“氧化物的主金属元素”意味着在氧化物例如为氧化钛、氧化锡的场合,如钛、锡那样与氧结合的主要的金属元素。
另外,最好使用将该无机氧化物作为氧缺损型的微粒。作为市场上出售的经过氧化锡·锑处理后的导电性氧化钛微粒,例如可列举出EC-300(钛工业株式会社)、ET-300、HJ-1、HI-2(以上为石原产业株式会社)、W-P(三菱原料株式会社)等。作为市场上出售的锑掺杂的导电性氧化锡,可列举出例如T-1(三菱原料株式会社)和SN-100P(石原产业株式会社)等,作为市场上出售的氧化亚锡列举SH-S(日本化学产业株式会社)等。特别是从显影性的观点考虑,最好为含有铝的金属氧化物和/或氧缺损型的金属氧化物。
在本发明的导电性微粉的体积平均粒径和粒度分布的测定中,在coulter公司制造的LS-230型激光衍射式粒度分布测定装置安装液体模块,在0.04~2000μm的测定范围进行测定。作为测定方法,将微量的表面活性剂添加到纯水10ml中,在其中加入导电性微粉的试样10mg,由超声波分散器(超声波均化器)分散10分钟后,按测定时间90秒、测定次数1次进行测定。
在本发明中,作为导电性微粉的粒度和粒度分布的调整方法,除了在制造导电性微粉的一次粒子时获得所期望的粒度和粒度分布那样设定制造法和制造条件的方法以外,可为使一次粒子较小的粒子凝集的方法、粉碎一次粒子的大粒子的方法或利用分级的方法等,另外,也可为使导电性粒子附着或固化于所期望的粒度和粒度分布的基材粒子表面的一部分或全部的方法、使用具有将导电性成分分散到所期望的粒度和粒度分布的粒子的形式的方法等,也可组合这些方法对导电性微粉的粒度和粒度分布进行调整。
导电性微粉的粒子作为凝集体构成的场合的粒径定义为作为其凝集体的平均粒径。导电性微粉不仅以一次粒子的状态存在,而且以二次粒子的凝集的状态存在也没有问题。不论为什么样的凝集状态,只要作为凝集体处于带电构件与图像承载体的抵接部或其近旁的带电区域,可实现带电辅助或促进的功能,则对其形式不进行限定。在本发明中,导电性微粉的电阻值的测定由药片法(tablet method)测定,正规化后求出。即,在底面积2.26cm2的圆筒内大体加入0.5g的粉体试样,在上下电极进行147N(15kg)的加压,同时,施加100V的电压,测定电阻值,此后进行正规化,计算出电阻率。
比表面积根据BET法使用比表面积测定装置Autosolve 1(汤浅Ionics公司制造),使氮气吸附于试样表面,使用BET多点法计算出比表面积。
另外,本发明的磁性调色剂出于提高清洁性等目的,进一步添加超过一次粒径30nm的(最好比表面积不到50m2/g)的无机或有机的接近球状的微粒也是一个优选形式,更优选一次粒径在50nm以上(最好比表面积不到30m2/g)。例如,最好使用球状二氧化硅粒子、球状聚倍半硅氧烷粒子、球状树脂粒子等。
在本发明使用的磁性调色剂中,在不产生实质性的不良影响的范围内,也可以少量添加例如聚氟乙烯粉末、硬脂酸锌粉末、聚偏氟乙粉末那样的润滑剂粉末,或氧化铈粉末、碳化硅粉末、钛酸锶粉末等减磨剂,或例如氧化钛粉末、氧化铝粉末等流动性增加剂,防结块剂,具有反极性的有机微粒、及无机微粒等显影提高剂等其他添加剂。这些添加剂也可对表面进行疏水化处理。
下面对本发明的图像形成方法进行说明。
首先,虽然根据附图详细说明本发明图像形成方法的优选实施形式,但本发明不由其进行任何限定。下面,具体说明作为本发明一个形式的显影同时清洁方法(无清洁器系统)的图像形成方法。图4为按照本发明的图像形成装置的一例的示意构成模型图。该图像形成装置为利用转印式电摄影方法的显影同时清洁方法(无清洁器系统)的激光打印机(记录装置)。图中示出非接触显影的例子,即,具有取消了如清洁刮板那样具有清洁构件的清洁单元的处理盒,使用磁性单组分系调色剂作为显影剂,非接触地配置调色剂承载体上的调色剂层与图像承载体。
附图标记21为作为图像承载体的转鼓型OPC感光体,被以一定速度的圆周速度(处理速度)朝箭头所示顺时针方向驱动回转。附图标记22为作为接触带电构件的带电辊。带电辊22相对感光体21反抗弹性地以预定的推压力进行压接地配置。n为作为感光体21与带电辊22的抵接部的带电抵接部。带电辊22在作为与感光体21的接触面的带电抵接部n朝相反方向(与感光体表面的移动方向相反的方向)被驱动回转。即,作为接触带电构件的带电辊22的表面相对感光体21的表面具有速度差。另外,在带电辊22的表面使涂敷量均匀地涂敷上述导电性微粉3。
另外,在带电辊22的金属芯22a从带电偏压施加电源施加直流电压作为带电偏压。在这里,感光体21的表面以直接注入带电方式均匀地带电处理成与对于带电辊22的施加电压大体相等的电位。附图标记23为曝光器。由该曝光器在感光体21的表面形成与目标图像信息对应的静电潜像。附图标记24为显影装置。感光体21的表面的静电潜像由该显影位置作为调色剂像进行显影。
该显影装置24为非接触型的反转显影装置。该显影装置24接近感光体100,配置由铝、不锈钢等非磁性金属制作的圆筒状的调色剂承载体24a(以下也称“显影套筒”),感光体100与显影套筒24a的间隙由图中未示出的套筒/感光体间隙保持构件等维持成一定的间隙。在显影套筒24a内与显影套筒24a同心地固定配置磁性辊。但是,显影套筒24a可回转。在磁性辊设置有图中所示的多个磁极,对显影/调色剂涂敷量限制/取入/输送/吹出防止等产生影响。另外,在作为与感光体21的相向部的显影部a(显影区域部)按与感光体21的回转方向相同的方向按一定速度的圆周速度使其回转。在此显影套筒24a上由显影刮板24c形成调色剂薄层。显影剂由弹性刮板24c限制相对显影套筒24a的层厚,并施加电荷。涂敷于显影套筒24a的显影剂由显影套筒24a的回转输送到作为感光体21与显影套筒24a的相反部的显影部a。另外,在显影套筒24a上通过显影偏压施加电源施加显影偏压。在显影套筒24a与感光体21之间(显影部a)进行单组分跳跃显影。
附图标记25为作为接触转印机构的转印辊,按一定线压压接于感光体21,形成转印抵接部b。从图中未示出的供纸部按预定的时刻将作为记录介质的转印材料P供给到该转印抵接部b,而且,从转印偏压施加电源将预定的转印偏压电压施加到转印辊25,依次将感光体21侧的调色剂像转印于供给到转印抵接部b的转印材料P的表面。然后,使用一定的辊电阻值,施加DC电压,进行转印。即,导入至转印抵接部b的转印材料P在该转印抵接部b被夹持着输送,由静电力和推压力依次将形成承载于感光体21表面的调色剂图像转印到其表面侧。
附图标记26为热定影方式等的定影装置。供给到转印抵接部b接受感光体21侧的调色剂像的转印的转印材料P从感光体21的表面分离,导入至该定影装置26,接受调色剂像的定影,作为图像形成物(打印、复印)排出到装置外。
该打印机取消了清洁单元,在相对转印材料P的调色剂像转印后的感光体21的表面残留的转印残留调色剂不由清洁器除去,随着感光体21的回转,经由带电抵接部n到达显影部a,在显影装置24进行显影同时清洁(回收)。
附图标记27为可相对打印机本体自由装拆的图像形成装置和处理盒。该打印机将感光体21、带电辊22、显影装置24这3个处理设备一起作为可相对打印机本体自由装拆的处理盒构成。处理盒化的处理设备的组合等不限于上述情形,可为任意。例如,可考虑显影装置与感光体的组合、显影装置与带电辊的组合、显影装置与感光体和带电辊的组合等。附图标记28为处理盒的装拆导向·保持构件。
下面,说明本发明的图像形成方法中的导电性微粉的特性。混入到显影装置24的显影剂t的导电性微粉m在由显影装置24感光体1侧的静电潜像进行调色剂显影时与调色剂一起将适当量转移到感光体21侧。感光体21上的调色剂像在转印抵接部b由转印偏压的影响拉向作为记录介质的转印材料P侧而积极地转印,但感光体21上的导电性微粉m由于具有导电性,不积极地转移到转印材料P侧,在感光体21上实质地附着保持并残留。
在本发明的一个形式中,由于图像形成装置没有清洁步骤,所以,转印后的感光体1的表面残留的转印残留调色剂和上述的残留导电性微粉m由感光体21表面的移动依原样输送到感光体1与作为接触带电构件的带电辊22的抵接部的带电抵接部n,附着或混入到带电辊22。因此,在该导电性微粉m存在于感光体21与带电辊22的带电抵接部n的状态下,进行感光体21的直接注入带电。
由于该导电性微粉m的存在,即使在调色剂以某种程度附着·混入到带电辊22的场合,也可维持带电辊22对感光体21的致密的接触性和接触电阻,所以,可由该带电辊22进行感光体21的直接注入带电。
即,带电辊22通过导电性微粉m紧密地接触于感光体21,使存在于带电辊22与感光体21的相互接触面的导电性微粉m没有间隙地地在感光体21表面滑擦,这样,对于由带电辊22对感光体21的带电,由于导电性微粉m的存在不使用放电现象的,稳定而且安全的直接注入带电占主导地位,可获得过去的辊带电等不能获得的高带电效率,可向感光体21提供与施加于带电辊22的电压大体相同的电位。
另外,附着或混入到带电辊22的转印残留调色剂从带电辊22逐渐地排出到感光体21,随着感光体21面的移动达到显影部,在显影机构进行显影同时清洁(回收)。显影同时清洁用于在转印后进行下一图像形成步骤的显影,即继续使感光体带电、曝光而形成潜像并进行该潜像的显影时,由显影装置的灰雾消除偏压即施加于显影装置的直流电压与感光体表面电位间的电位差即灰雾消除电位差(Vback)回收残留于感光体21的调色剂。在上述打印机那样的反转显影的场合,该显影同时清洁由从利用显影偏压形成的感光体的暗部电位将调色剂回收到显影套筒的电场和从显影套筒将调色剂附着到感光体的亮部电位的电场的作用实施。
另外,通过运行图像形成装置,混入到显影装置24的显影剂t的导电性微粉m在显影部a转移到感光体21表面,由该图像承载面的移动经过转印抵接部b运送到带电抵接部n,逐渐将新的导电性微粉m继续供给到带电抵接部n,在带电抵接部n即使导电性微粉m因脱落等而减少或该导电性微粉m劣化等,也可防止带电性的下降,稳定地维持良好的带电性。
这样,在接触带电方式、转印方式、调色剂循环过程的图像形成装置中,使用简易的带电辊22作为接触带电构件,而且不会受到带电辊22的转印残留调色剂的污染,可由低施加电压长期稳定地维持无臭氧直接注入带电,可提供均匀的带电性,可获得无臭氧生成物导致的障碍和带电不良产生的障碍等的简易构成、低成本的图像形成装置。
另外,如上述那样,为了不使导电性微粉m损害带电性,电阻值需要在109Ω·cm以下。为此,当使用在显影部a调色剂直接与感光体21接触的接触显影装置的场合,通过调色剂中的导电性微粉m,由显影偏压将电荷注入到感光体21,产生图像灰雾。
然而,由于在上述例子中显影装置为非接触型显影装置,所以,显影偏压不注入到感光体21,可获得良好的图像。另外,在显影部a由于不在感光体21产生电荷注入,所以,AC的偏压等可使显影套筒24a与感光体21之间具有高电位差,导电性微粉m易于均匀地显影,可将导电性微粉m均匀地涂敷到感光体21表面,在带电部进行均匀的接触,可获得良好的带电性,获得良好的图像。
通过使导电性微粉m存在于带电辊22与感光体21之间的带电抵接部n,也可由该导电性微粉m的润滑效果(摩擦降低效果)在带电辊22与感光体21之间容易而有效地设置速度差。通过在带电辊22与感光体21之间设置速度差,可在带电辊22与感光体21相互的接触面部(带电抵接部n)进一步增加导电性微粉m接触感光体21的机会,可获得高接触性,可进行良好的直接注入带电。
在本发明中,通过驱动带电辊22回转,其回转方向朝与感光体21表面的移动方向相反方向回转地构成,从而产生在紧接带电抵接部n之前的调色剂的聚积,可极度抑制带电抵接部n的调色剂量,而且使调色剂进行正规带电/回收成为可能。
在本发明的图像形成方法中,感光体利用光敏性物质,适当地使用有机感光体、非晶硅等感光体等。
例如,存在在硒、非晶硅等无机感光体体上设置以树脂为主体的保护膜的场合、或具有作为功能分离型有机图像承载体的电荷输送层,由电荷输送物质和树脂构成的表面层的场合、及进一步在其上设置上述那样的保护层的场合等。作为对这样的表面层施加脱模性的手段,可列举出
(1)在构成膜的树脂自身使用表面能低的材料,
(2)加入产生防水、亲油性的那样的添加剂,
(3)使具有高脱模性的材料分散成粉体状等。
作为(1)的例子,通过在树脂结构中导入含氟基团、含硅基团等而实现。作为(2),将表面活性等作为添加剂即可。作为(3),可列举出含氟原子的化合物,即聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、氟化碳等含氟树脂。
由这些手段可使得感光体表面相对水的接触角在85度以上,可进一步提高调色剂的转印性和感光体的耐久性。最好相对水的接触角在90度以上。
在这些手段中,(3)的将含氟树脂等脱模性粉体分散到最表面层的方法较好,特别是使用聚四氟乙烯较好。
为了在表面含有这些粉体,如在感光体最表面设置将该粉体分散于粘合树脂中的层,或为将原本以树脂为主体构成的有机感光体,则即使不新设置表面层,只要最上层分散该粉体即可。添加量相对表面层总质量为1~60质量%,优选为2~50质量%。如比1质量%少,则调色剂的转印性和感光体的耐久性改善的效果不充分,如超过60质量%,则膜的强度下降,或对感光体的入射光量明显下降,所以不理想。
在接触角的测定中,使用滴下式的接触角仪(例如协和界面科学(株)的接触角仪CA-X型),在水的自身表面与感光体接触的场所,按液面与感光体表面所成的角(处于液体内部的角)加以定义。上述测定在室温(约21~25℃)进行。
下面,说明在本发明中使用的一个图像承载体的优选形式。
作为导电性基体,可使用具有由铝、不锈钢等金属、铝合金、氧化铟-氧化锡合金等形成的被膜层的塑料、浸渗了导电性粒子的纸、塑料、具有导电性聚合物的塑料等的圆筒状的筒和薄膜。
在这些导电性基体上,也可出于感光层的粘结性提高、涂敷性改良、基体的保护、电荷注入性改良、对感光层的电破坏的保护等目的设置底层。底层由聚乙烯醇、聚-N-乙烯基咪唑、聚环氧乙烷、乙基纤维素、甲基纤维素、硝化纤维、乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、酪蛋白、聚酰胺、共聚尼龙、骨胶、明胶、聚氨基甲酸乙酯、氧化铝等材料形成。其膜厚通常为0.1~10μm,优选为0.1~3μm程度。
电荷发生层是由偶氮系颜料、酞菁类颜料、靛蓝系颜料、二萘嵌苯系颜料、多环苯醌颜料、squalilium色素、吡喃鎓盐、硫代吡喃鎓盐、三苯甲烷色素、硒、非晶质硅等无机物质等电荷发生物质分散到适当的粘合剂中,由涂敷或蒸镀等形成。作为粘合剂,可从宽范围的粘结性树脂进行选择,例如,可列举出聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、酚醛树脂、硅树脂、环氧树脂、醋酸乙烯酯树脂等。电荷发生层中粘合剂的含量在80质量%或80质量%以下,优选在0~40质量%。另外,电荷发生层的膜厚在5μm或5μm以下,特别优选在0.05~2μm。
电荷输送层具有在电场的存在下从电荷发生层接受电荷载体、对其进行输送的功能。电荷输送层是通过将电荷输送物质根据需要与粘合树脂一起溶解到溶剂中,进行涂敷而形成,其膜厚一般为5~40μm。作为电荷输送物质,可列举出在主链或支链具有亚联苯基、蒽、芘、菲等结构的多环芳香族化合物、吲哚、咔唑、噁二唑、吡唑啉等含氮环式化合物、腙化合物、苯乙烯基化合物、硒、硒-碲、非晶质硅、硫化镉等。另外,作为分散这些电荷输送物质的粘合树脂,可列举出聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂等树脂、聚-N-乙烯基咔唑、聚乙烯基蒽等有机光导电性聚合物等。
作为表面层,也可设置保护层。作为保护层的树脂,可单独或将2种以上的下述树脂组合使用,所述树脂为聚酯、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、或这些树脂的固化剂等。
另外,为了调整体积电阻值,也可在保护层的树脂中分散导电粒子。作为导电粒子的例,可列举出金属、金属氧化物等,优选氧化锌、氧化钛、氧化锡、氧化锑、氧化铟、氧化铋、氧化锡被膜氧化钛、锡被膜氧化铟、锑被膜氧化锡、氧化锆等超微粒。它们可单独使用也可混合使用2种以上。一般在将导电粒子分散到保护层的场合,为了防止分散粒子产生的入射光的散射,需要粒子的粒径比入射光的波长小,作为在本发明的保护层中分散的导电粒子的粒径,最好在0.5μm或0.5μm以下。另外,保护层中的含有量相对保护层总质量优选为2~90质量%,更优选为5~80质量%。保护层的膜厚优选为0.1~10μm,更优选为1~7μm。
表面层的涂敷可通过树脂分散液的喷涂、束流涂敷、浸涂进行。
下面,说明本发明的带电步骤。在带电步骤中,通过与图像承载体形成抵接部,在接触的带电构件上施加电压,从而使图像承载体带电。在本发明中,设置使导电性微粉存在于带电构件与图像承载体之间的抵接部。因此,带电构件最好具有弹性,为了通过对带电构件上施加电压而使图像承载体带电,最好具有导电性。
为此,带电构件可使用磁性导电辊、具有对磁性粒子进行磁约束的磁刷部,该磁刷部是由接触于被带电体的磁刷接触带电构件和导电性纤维构成的刷等,但在本发明中,从稳定地形成带电部n的调色剂聚积的角度考虑,最好使用弹性导电辊。另外,为了一次性回收图像承载体上的转印残留调色剂并承载导电性微粉、顺利地实施直接注入带电,也最好使用作为柔性构件的弹性导电性辊作为接触带电构件。
这是因为,如接触带电构件具有柔性,则可在接触带电构件与图像承载体的抵接部增加导电性微粉接触图像承载体的机会,可获得高接触性,可提高直接注入带电性。即,接触带电构件通过导电性微粉紧密地接触于图像承载体,存在于接触带电构件与图像承载体之间的抵接部的导电性微粉在图像承载体表面没有间隙地滑擦,这样,由接触带电构件使图像承载体的带电由导电性微粉的存在,使得不使用放电现象的、稳定而且安全的直接注入带电起主导作用,可获得在过去的辊带电等不能获得的高带电效率,可向接触带电构件提供与施加于接触带电构件的电压大体相同的电位。
另外,在形成抵接部的带电构件的表面的移动速度与图像承载体的表面的移动速度设置相对的速度差时,在接触带电构件与图像承载体的抵接部使导电性微粉接触于图像承载体的机会进一步增加,可获得更高的接触性,所以,对提高直接注入带电性有利。通过在接触带电构件与图像承载体的抵接部存在导电性微粉,从而由导电性微粉的润滑效果(摩擦减小效果)不在接触带电构件与图像承载体之间产生大幅度的转矩的增大,以及接触带电构件和图像承载体表面的明显削去等,能够设置速度差。作为用于设置速度差的构成,可列举出驱动接触带电构件,在图像承载体与该接触带电构件间设置速度差的场合。
另外,作为带电机构,具有使用带电辊、带电刮板的方法和使用导电性刷的方法。这些接触带电机构具有不需要高电压、臭氧的发生减少的效果。作为接触带电机构的带电辊和带电刮板的材质优选为导电性橡胶,也可在其表面设置脱模性被膜。作为脱模性被膜,可适用尼龙系树脂、PVdF(聚偏氟乙烯)、PVdC(聚偏氯乙烯)、含氟丙烯酸树脂等。
对于弹性导电性辊的硬度,当硬度过低时,形状不稳定,所以,与被带电体的接触性变差,另外,由于使导电性微粉B存在于带电构件与图像承载体之间的抵接部,从而削刮或损伤弹性导电性辊表层,不能获得稳定的带电性。另外,当硬度过高时,不仅不能在与被带电体之间确保带电抵接部,而且在被带电体表面的微接触性变差,所以,Asker-C硬度优选为25度~50度。
弹性导电性辊重要的是具有弹性,获得与被带电体的充分的接触状态,同时,作为用于对移动的被带电体进行带电的具有足够低的电阻的电极起作用。另一方面,在被带电体存在针孔等缺陷部位的场合,需要防止电压的泄漏。在作为被带电体使用电摄影用感光体的场合,为了获得足够的带电性和耐泄漏性,体积固有电阻值应为103~108Ω·cm的电阻值,更优选为104~107Ω·cm的电阻值。测量辊的电阻值时在对辊的金属芯施加总压9.8N(1kg)的加重那样将辊压接到φ30mm的圆筒状铝鼓的状态下,在金属芯与铝鼓之间施加100V进行测量。
例如,弹性导电性辊通过在金属芯形成作为柔性构件的橡胶或发泡体的中电阻层而制作。中电阻层包含树脂(例如氨基甲酸乙酯)、导电性粒子(例如炭黑)、硫化剂、发泡剂等,在金属芯上形成为辊状。此后,可根据需要切削,对表面进行磨削,修整形状,制作弹性导电性辊。该辊表面为了使导电性微粒存在其上,所以,最好具有微小的微孔或凹凸。
另外,辊构件至少表面具有按球形换算的平均微孔直径5~300μm的凹部,将该凹部作为空隙部的辊构件表面的空隙率优选为15~90%。
作为导电性弹性辊的材质,不限定于弹性发泡体,作为弹性体的材料,可列举出在乙烯-丙烯-二烯聚乙烯(EPDM)、氨基甲酸乙酯、丁二烯-丙烯腈橡胶(NBR)、硅橡胶、异戊间二烯橡胶等中为了调整电阻而分散了炭黑和金属氧化物等导电性物质的橡胶材料和使其发泡的材料。另外,也可不分散导电性物质或与导电性物质并用地使用离子导电性的材料进行电阻调整。
导电性弹性辊相对作为图像承载体的被带电体反抗弹性地按规定的推压力压接地配置,形成导电性弹性辊与图像承载体的抵接部,即带电抵接部。该带电抵接部宽度没有特别限制,但为了获得导电性弹性辊与图像承载体的稳定紧密的密接性优选在1mm或1mm以上,更优选在2mm或2mm以上。
下面,具体地说明在本发明的图像形成方法中较好地适用的接触转印步骤。
接触转印步骤用于经由记录介质将感光体接触于转印构件,并在同时将调色剂图像静电转印到记录介质,但转印构件的接触压力优选在线压2.9N/m(3g/cm)或2.9N/m(3g/cm)以上,更优选为19.6N/m(20g/cm)或19.6N/m(20g/cm)以上。如作为接触压力的线压不到2.9N/m(3g/m),则易于发生记录介质的输送偏移和转印不良,所以不理想。
另外,作为接触转印步骤的转印构件,使用转印辊或转印带等。图3示出转印辊的构成的一例。转印辊34至少由金属芯34a和导电性弹性层34b构成,导电性弹性层34b由使碳等导电材料分散的聚氨酯和表氯醇橡胶等体积电阻值为106~1010Ω·cm左右的弹性体制成,由转印偏压电源35施加转印偏压。
另外,适用接触转印方法的本发明的图像形成方法可特别有效地用于具有直径在50mm或50mm以下的小直径的感光体的图像形成装置。这是因为,在小直径感光体的场合,相对同一线压的曲率大,易于发生抵接部的压力集中。虽然对带感光体也可考虑同一现象,但本发明对转印部的曲率半径为25mm或25mm以下的图像形成装置也有效。
另外,在本发明的图像形成方法中,为了获得没有灰雾的高像质,最好在磁性调色剂承载体上以比磁性调色剂承载体-感光体的最接近距离(S-D间距)还薄的层厚涂敷磁性调色剂,在显影步骤进行显影。一般情况下,由限制磁性调色剂承载体上的磁性调色剂的层厚限制构件(磁刀、限制刮板等)限制磁性调色剂承载体上的调色剂层厚,但在本发明中,层厚限制构件需要经由磁性调色剂接触于磁性调色剂承载体进行限制。作为接触于调色剂承载体的层厚限制构件,限制刮板较一般,在本发明中也可很好地使用。
通过将限制刮板接触于图像承载体对调色剂层厚进行限制,具有提高转印效率和减少灰雾的效果。可以认为这是因为,通过可对应于调色剂的带电性设计限制刮板的材质,而且通过限制刮板具有特定接触压力地与调色剂承载体接触,从而进行充分的摩擦带电,调色剂的带电量变大,同时可获得均匀的带电性。另外,这样抑制灰雾,提高转印效率,从而可维持良好的无清洁性,不产生带电不良等图像缺陷,即使长期使用也可维持高精细的图像。
作为限制刮板,可使用硅橡胶、聚氨酯橡胶、NBR那样的橡胶弹性体,聚对苯二甲酸乙二酯那样的合成树脂弹性体,另外,也可使用其复合体。最好为橡胶弹性体。
限制刮板的材质与调色剂承载体上的调色剂的带电有很大关系。为此,在使用弹性体作为限制刮板的场合,可在弹性体中添加有机物或无机物的物质,可使其熔融混合,也可使其分散。作为添加的物质,例如可列举出金属氧化物、金属粉、陶瓷、碳同素异形体、须晶、无机纤维、染料、颜料、表面活性剂。另外,以控制调色剂的带电性为目的,也可在橡胶、合成树脂、金属弹性体等弹性支撑体中加入树脂、橡胶、金属氧化物、金属那样的带电控制物质,使其接触于调色剂承载体抵接部分。另外,最好将树脂、橡胶贴合到金属弹性体,使其与调色剂承载体相接触。
在调色剂为负带电性时,作为弹性刮板和带电控制物质,优选为聚氨酯橡胶、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、尼龙树脂那样的易于带电成正极性的材料。在调色剂为正带电性的场合,作为弹性刮板和带电控制物质,最好为聚氨酯橡胶、聚氨酯树脂、硅橡胶、硅树脂、聚酯树脂、含氟树脂、聚酰胺树脂等易于带电成负极性的材料。
在调色剂承载体抵接部分为树脂或橡胶的成型体的场合,为了调整调色剂的带电性,最好也使其中含有二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锡、氧化锆、氧化锌那样的金属氧化物、炭黑、一般用于调色剂中的带电控制剂。
作为限制刮板上边部一侧的基部固定保持于调色剂容器侧,使下边部侧反抗刮板的弹性力成为朝调色剂承载体的相同方向或相反方向弯曲的状态,以适度的弹性推压力接触于调色剂承载体表面。
刮板与调色剂承载体的接触压力作为调色剂承载体母线方向的线压,在0.98N/m(1g/cm)或0.98N/m(1g/cm)以上,优选为1.27~245N/m(3~250g/cm),更优选为4.9~118N/m(5~120g/cm)。如接触压力比0.98N/m(1g/cm)小,则调色剂难以均匀涂敷,成为灰雾和飞溅的原因。接触压力如超过245N/m(250g/cm),则在调色剂产生大的压力,易于发生调色剂的劣化,不理想。
作为调色剂承载体上的调色剂层,最好形成5~50g/m2的调色剂层。如磁性调色剂承载体上的调色剂量比5g/m2小,则不易获得足够的图像浓度,调色剂的带电过剩导致调色剂层的不均。磁性调色剂承载体上的调色剂量如超过50g/m2,则调色剂的均匀带电困难,转印性下降,同时,导致灰雾的增大,易于发生飞溅。
本发明使用的磁性调色剂承载体最好使用铝、不锈钢等金属或合金形成的导电性圆筒(显影辊)。可由具有足够的机械强度和导电性的树脂组合物形成导电性圆筒,也可使用导电性橡胶辊。另外,不限于上述那样的圆筒状,也可为进行回转驱动的环形带的形式。
用于本发明的磁性调色剂承载体的表面粗糙度最好在按JIS中心线平均粗糙度(Ra)表示时处于0.2~3.5μm的范围。Ra不到0.2μm时,磁性调色剂承载体上的带电量变高,存在显影性不足的倾向。当Ra超过3.5μm时,在磁性调色剂承载体上的调色剂涂敷层产生不均,在图像上存在浓度不均的倾向。当处于0.5~3.0μm的范围时更理想。
在本发明中,磁性调色剂承载体的表面粗糙度Ra与根据JIS表面粗糙度(JIS B 0601),使用表面粗糙度测定器(Surfcoader SE-30H,株式会社小坂研究所制造)测定的中心线平均粗糙度相当。具体地说,从粗糙宽曲线朝其中心线的方向以测定长度a截取2.5mm的部分,该截取部分的中心线用X轴表示,纵倍率的方向用Y轴表示,粗糙度曲线用y=f(x)表示,则用微米(μm)表示由下式(12)求出的值。
( 12 ) - - - Ra = 1 / a ∫ 0 a | f ( x ) | dx
为了使本发明的磁性调色剂承载体的表面粗糙度(Ra)处于上述范围,例如可通过改变调色剂承载体的表层的磨削状态、或添加球状碳粒子、碳微粒、石墨等加以实现。
另外,本发明的磁性调色剂为了具有高的带电能力,最好在显影时控制调色剂的总带电量,本发明的磁性调色剂承载体的表面由分散了导电性微粒和/或润滑剂的树脂层覆盖。
包含于磁性调色剂承载体的涂层的导电性微粒在由11.7Mpa(120kg/cm2)加压后的电阻值,最好在0.5Ω·cm或0.5Ω·cm以下。作为导电性微粒,优选为碳微粒、碳微粒与结晶性石墨的混合物、或结晶性石墨。导电性微粒优选具有粒径0.005~10μm的物质。
作为用于树脂层的树脂,例如可使用苯乙烯系树脂、乙烯系树脂、聚醚砜树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯醚树脂、聚酰胺树脂、含氟树脂、纤维素树脂、丙烯酸树脂那样的热塑性树脂;环氧树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、尿素树脂、硅树脂、聚酰亚胺树脂那样的热固性树脂或光固性树脂。
其中优选硅树脂、含氟树脂那样的具有脱模性的树脂、或聚醚砜、聚碳酸酯、聚苯醚、聚酰胺、酚醛树脂、聚酯、聚氨酯、苯乙烯系树脂那样的机械性能优良的材料。特别优选酚醛树脂。导电性微粒相对10质量份的树脂成分优选使用3~20质量份。
在组合使用碳微粒和石墨粒子的场合,相对于10质量份的石墨优选使用1~50质量份的碳微粒。
将导电性微粒分散的磁性调色剂承载体的树脂层的体积电阻值优选为10-6~106Ω·cm。
在本发明中,承载磁性调色剂的磁性调色剂承载体表面优选朝与图像承载体表面的移动方向相同的方向移动。另外,调色剂承载体的移动速度最好相对图像承载体的移动速度按比表示时为1.00~1.80倍。如移动速度比不到1.00倍,则图像质量易于恶化,移动速度比越高,则供给到显影部位的调色剂的量越多,可相对潜像获得对潜像忠实的图像。然而,如调色剂承载体的移动速度比1.80倍大,则易于发生调色剂劣化,长期使用使像质下降。
本发明的图像承载体在内部具有被固定的磁铁,该磁铁具有多极,磁极优选具有3~10极。另外,通常磁铁的显影极中心处于连接图像承载体与调色剂承载体的中心的线上,但在本发明中,当磁铁的显影极的中心线比连接图像承载体与调色剂承载体的中心的线朝上游偏移3~10°时,即使长期使用也不增加灰雾,较理想。在显影极处于中心线的线上的场合,存在于图像承载体的残留调色剂的回收仅在显影区域进行。然而,通过使显影极朝上游偏移,在通常的显影区域的上游侧开始由磁场进行的残留调色剂的回收,即使长期使用,也可抑制灰雾。为此,最好显影极朝上游侧偏移3°或3°以上。然而,由于电场形成的显影区域不受磁场位置影响地大体为一定,所以,如显影极朝上游偏移10°或10°以上,则导致显影性的下降,产生图像缺失等,不理想。
在本发明中,显影(兼清洁)步骤最好为对于磁性调色剂承载体施加交变的显影偏压,将调色剂转移到感光体的静电潜像形成调色剂像的步骤,显影偏压也可为在直流电压叠加交变电压后获得的电压。
作为交变电场的电流的波形,可适当地使用正弦波、矩形波、三角波等。另外,也可为通过周期地使直流电源通/断而形成的脉冲波。这样可使用其电压值周期性变化的那样的偏压作为交变电场的电流波形。
作为施加到承载调色剂的磁性调色剂承载体与图像承载体之间的显影偏压,最好以显影时的最大电场强度表示时为3.8~4.8V/μm,频率最好为1600~4500Hz。
显影时的最大电场强度由下式表示。
最大电场强度={1/2Vpp+(VL-Vdc)}/(S-D间距)
式中,Vpp为交流电压的峰到峰电压,VL为图像承载体的明电位,Vdc为直流电压的电位。在显影时施加电场的时间与拉回电场的时间的比不同的场合(后述),使用交流成分的显影时的电位代替1/2Vpp。
由于通过提高最大电场强度进行与图像承载体的紧密接触性强的高摩擦调色剂的显影,所以,可获得高精细的图像,另外,通过提高交流电压的Vpp,可提高最大电场强度,但在该场合,由于从图像承载体返回的电场强度增强,所以,回收性提高。出于这些原因,显影时的最大电场最好在3.8V/μm或3.8V/μm以上。然而,当提高最大电场强度时,存在灰雾增大的倾向,当最大电场强度比4.8V/μm大时,导致灰雾的增大,同时,易于发生绝缘破坏,不理想。
另外,对交流偏压的频率进行研究后发现,在不到1600Hz时,灰雾调色剂增加,同时,显影和拉回次减少,所以像质下降。另一方面,在比4500Hz高的频率下,调色剂不跟随偏压,产生浓度下降、回收性下降,不理想。
另外,当设施加到调色剂承载体的交变电场的交流成分中的加到使磁性调色剂飞起的方向的电压的施加时间为t1、加到从图像承载体返回磁性调色剂的方向的电压的施加时间为t2时,如t1/t2的比为1.10~2.30,则维持良好的显影性,同时,灰雾减少,较理想。
这认为是由于以下原因所致。
如提高t1/t2的比,则加到显影方向的电压的施加时间较长,而电压变低。另一方面,拉回的电压的施加时间虽然变短,但返回的电压增大,图像承载体上的调色剂的拉回强度增大,所以,灰雾减少,因此较理想。另一方面,如t1/t2变得过大,则浓度变淡,同时,易于发生选择显影现象,在耐久后半期产生灰雾,不理想。为此,t1/t2的比优选为1.10~2.30,更优选为1.15~1.80。
在本发明中,在图像承载体的带电面形成静电潜像的静电潜像形成步骤最好由图像曝光机构进行。作为用于静电潜像形成的图像曝光机构,不限于形成数字潜像的激光扫描曝光机构,可以是通常的模拟图像曝光和LED等其它发光元件,也可以是由荧光灯等的发光元件与液晶快门等的组合形成的组件等,只要可形成与图像信息对应的静电潜像即可。
(实施例)
下面,根据制造例和实施例具体地说明本发明,但不对本发明进行任何限定。以下的配比中的份数全部为质量份。
(1)磁性体的制造
如以下那样,获得表面处理磁性体1~13和磁性体1。
(表面处理磁性体1的制造)
在硫酸亚铁水溶液中混合相对铁元素的1.0~1.1当量的苛性钠溶液、相对铁元素按磷元素换算的1.5质量%的六偏磷酸钠、相对铁元素的按硅元素换算的1.6质量%的硅酸钠,调制包含氢氧化亚铁的溶液。
在将水溶液维持在pH9的状态下,吹入空气,在82~95℃下进行氧化反应,调制生成晶种的浆液。
接着,在该浆液中加入相对当初的碱量(苛性钠的钠成分)为0.9~1.2当量的硫酸亚铁水溶液后,将浆液维持在pH8,吹入空气,进行氧化反应,获得包含磁性氧化铁的浆液。经过滤、洗涤后,将该含水浆液一次性取出。此时,采取少量含水试样,测量含水量。接着,不使该含水试样干燥就再分散到别的含水介质中后,将再分散液的pH调整到约4.5,充分搅拌,同时相对磁性氧化铁100份添加2.0份(磁性氧化铁的量作为从含水试样减去含水量后获得的值进行计算)正己基三甲氧基硅烷偶联剂,进行加水分解。此后,使分散液的pH约为10,进行缩合反应,进行偶联处理。生成的疏水性磁性体按常法洗涤、过滤、干燥,对获得的粒子进行充分的粉碎处理,获得粒径为0.2μm的球形的表面处理磁性体1。获得的表面处理磁性体1的物性示于表3。
(表面处理磁性体2的制造)
除将表面处理磁性体1的制造中的正己基三甲氧基硅烷偶联剂2.0份改为1.0份、延长洗涤时间外,其它与表面处理磁性体1同样地制造表面处理磁性体2。获得的表面处理磁性体2的物性示于表3。
(表面处理磁性体3的制造)
除将表面处理磁性体1的制造中的正己基三甲氧基硅烷偶联剂2.0份改为0.62份外,其它与表面处理磁性体1同样地制造表面处理磁性体3。获得的表面处理磁性体3的物性示于表3。
(表面处理磁性体4的制造)
除将表面处理磁性体1的制造中的正己基三甲氧基硅烷偶联剂2.0份改为2.6份外,其它与表面处理磁性体1同样地制造表面处理磁性体4。获得的表面处理磁性体4的物性示于表3。
(表面处理磁性体5的制造)
将表面处理磁性体1投入到甲苯中,进行30分钟超声波分散。进行3次该处理后,按常法过滤、干燥,对获得的粒子进行充分的粉碎处理,获得表面处理磁性体5。获得的表面处理磁性体5的物性示于表3。
(表面处理磁性体6的制造)
在硫酸亚铁水溶液中混合相对铁元素为1.0~1.1当量的苛性钠溶液、相对铁元素按磷元素换算的1.5质量%的六偏磷酸钠、相对铁元素的按硅元素换算的1.5质量%的硅酸钠,调制包含氢氧化亚铁的溶液。
在将水溶液维持在pH9的状态下,吹入空气,在80~90℃下进行氧化反应,调制生成晶种的浆液。
接着,在该浆液中加入相对当初的碱量(苛性钠的钠成分)为0.9~1.2当量的硫酸亚铁水溶液后,将浆液维持在pH13,吹入空气,进行氧化反应,获得包含磁性氧化铁的浆液。经过滤、洗涤后,将该含水浆液一次性取出。此时,采取少量含水试样,测量含水量。接着,不使该含水试样干燥直接再分散到别的含水介质中后,将再分散液的pH调整到约4.5,充分搅拌,同时相对磁性氧化铁100份添加2.0份(磁性氧化铁的量作为从含水试样减去含水量后获得的值进行计算)正己基三甲氧基硅烷偶联剂,进行加水分解。此后,使分散液的pH约为10,进行缩合反应,进行偶联处理。生成的疏水性磁性体由常法洗涤、过滤、干燥,对获得的粒子进行充分的粉碎处理,获得平均粒径为0.19μm的八面体的表面处理磁性体6。获得的表面处理磁性体6的物性示于表3。
(表面处理磁性体7的制造)
与表面处理磁性体1的制造同样地进行氧化反应,对氧化反应结束后生成的磁性氧化铁粉体进行过滤、洗涤、干燥,对凝集的粒子进行粉碎处理,获得磁性体。将该磁性体再次分散到含水介质中后,将再分散液的pH调整到约4.5,充分搅拌,同时相对磁性氧化铁100份添加0.6份(磁性氧化铁的量作为从含水试样减去含水量后获得的值进行计算)正己基三甲氧基硅烷偶联剂,进行加水分解。此后,使分散液的pH约为10,进行缩合反应,进行偶联处理。生成的疏水性磁性体由常法洗涤、过滤、干燥,对获得的粒子进行充分的粉碎处理,获得表面处理磁性体7。获得的表面处理磁性体7的物性示于表3。
(磁性体1的制造)
与表面处理磁性体1的制造同样地进行氧化反应,对氧化反应结束后生成的磁性氧化铁粉体进行过滤、洗涤、干燥,对凝集的粒子充分地进行粉碎处理,获得磁性体1′。获得的磁性体1′的物性示于表3。
表3
处理剂/添加量 疏水化度(%)   聚硅氧烷量(质量%)
 表面处理磁性体1   正己基三甲氧基硅烷偶联剂=2.0   82   0.16
 表面处理磁性体2   正己基三甲氧基硅烷偶联剂=1.1   59   0.09
 表面处理磁性体3   正己基三甲氧基硅烷偶联剂=0.62   44   0.09
 表面处理磁性体4   正己基三甲氧基硅烷偶联剂=2.6   85   0.48
 表面处理磁性体5   正己基三甲氧基硅烷偶联剂=2.0   81   0
 表面处理磁性体6   正己基三甲氧基硅烷偶联剂=2.0   81   0.18
 表面处理磁性体7   正己基三甲氧基硅烷偶联剂=0.6   30   0.10
 磁性体1   无   0   0
(2)导电性微粉的制造
(导电性微粉的制造例1)
含有铝元素的电阻值为100Ω·cm的氧化锌微粉(由一次粒子的个数平均粒径为0.1μm、一次粒子凝集的粒子直径为0.7~7μm的凝集体构成)由六甲基二硅氮烷1质量%进行处理后,由二甲基硅油1质量%进行表面处理,在表面处理后进行粉碎,从而获得电阻值为1000Ω·cm的氧化锌微粉。将其作为导电性微粉1。
该导电性微粉1由一次粒子的个数平均粒径为0.1μm、一次粒子凝集的粒子直径为1.3μm的凝集体构成。该导电性微粉1为白色,在本实施例使用的图像形成装置中对应于用于图像曝光的激光扫描器的曝光光波长740nm,使用波长740nm的光源和X-Rite公司制310T透射型浓度计测定上述波长区的透射率,测定获得的透射率为37%。
进行导电性微粉的电阻率的测定时,在底面积2.26cm2的圆筒内大体加入0.5g的粉体试样,在配置于粉体试样的上下的上下电极间进行142.5N(15kg)的加重,同时,施加100V的电压,测定电阻值,此后进行正规化,计算出电阻率。
对于导电性微粉的粒度分布,将微量的表面活性剂添加到纯水10ml中,在其中加入导电性微粉的试样10mg,由超声波分散器(超声波均化器)分散10分钟后,使用安装了液体模块的coulter公司制造的LS-230型激光衍射式粒度分布测定装置,将0.04~2000μm作为粒经的测定范围,按测定时间90秒、测定次数1次进行测定,以获得的体积基准的粒度分布的主要峰值的粒径作为凝集体的粒度。
另外,导电性微粉由扫描式电子显微镜以3000倍和3万倍观察一次粒子和凝集体的状态。
(导电性微粉的制造例2)
除在导电性微粉的制造例1中不由六甲基二硅氮烷进行处理、由二甲基硅油5质量%进行表面处理以外,进行完全与导电性微粉的制造例1同样的处理,获得电阻值为2500Ω·cm的氧化锌微粉。将其作为导电性微粉2。
(3)磁性调色剂的制造
(磁性调色剂1的制造例)
在去离子水720份中投入0.1M-Na3PO4水溶液450份、1N盐酸19份,加热到60℃后,添加1.0M-CaCl2水溶液67.7份,获得包含分散稳定剂的pH=5.2的含水介质。
·苯乙烯                                    83份
·丙烯酸正丁酯                              17份
·饱和聚酯树脂                              5份
·负带电性控制剂(单偶氮染料系的Fe化合物)    1份
·表面处理磁性体1                           80份
·二乙烯基苯                                0.8份
使用粘土式干式粉碎机(三井三池化工机(株))均匀地分散混合上述配方。将该单体组合物加热到60℃,在其中添加酯蜡(DSC的最大吸热峰值72℃)10份进行混合溶解,在其中溶解聚合引发剂2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)5份。
在上述含水介质中投入上述聚合性单体,在60℃、N2气氛下由TK式均匀混合机(特殊机化工业(株))按10,000rpm搅拌15分钟,进行制粒。此后,由叶片搅拌叶进行搅拌,同时在80℃下反应8小时。反应结束后,冷却混悬液,加入盐酸,在pH=2或pH=2以下溶解分散剂,经过滤、水洗、干燥后获得调色剂粒子1。
由六甲基二硅氮烷对该100份调色剂粒子1和个数平均一次粒径12nm的二氧化硅进行处理后,由硅油进行处理,由亨舍尔混合机(三井三池化工机(株))按4000rpm、2分钟的条件对处理后的BET值为120m2/g的疏水性二氧化硅微粉1.0份和导电性微粉11.0份进行混合,调制重量平均粒径7.3μm的磁性调色剂1。磁性调色剂1的物性示于表4。
(磁性调色剂2的制造例)
除了将表面处理磁性体1改变成表面处理磁性体2以外,其它与磁性调色剂1的制造同样地制造磁性调色剂2。磁性调色剂2的物性示于表4。
(磁性调色剂3的制造例)
除了将表面处理磁性体1改变成表面处理磁性体3以外,其它与磁性调色剂1的制造同样地制造磁性调色剂3。磁性调色剂3的物性示于表4。
(磁性调色剂4的制造例)
除了将表面处理磁性体1改变成表面处理磁性体4以外,其它与磁性调色剂1的制造同样地制造磁性调色剂4。磁性调色剂4的物性示于表4。
(磁性调色剂5的制造例)
除了将表面处理磁性体1改变成表面处理磁性体4、并进一步在单体组合物中加入1.1份硅油以外,其它与磁性调色剂1的制造同样地制造磁性调色剂5。磁性调色剂5的物性示于表4。
(磁性调色剂6的制造例)
除了将表面处理磁性体1改变成表面处理磁性体5以外,其它与磁性调色剂1的制造同样地制造磁性调色剂6。磁性调色剂6的物性示于表4。
(磁性调色剂7的制造例)
除了将表面处理磁性体1改变成表面处理磁性体6以外,其它与磁性调色剂1的制造同样地制造磁性调色剂7。磁性调色剂7的物性示于表4。
(磁性调色剂8的制造例)
除了将表面处理磁性体1改变成表面处理磁性体7以外,其它与磁性调色剂1的制造同样地制造磁性调色剂8。磁性调色剂8的物性示于表4。
(磁性调色剂9的制造例)
·苯乙烯                                    65.0份
·丙烯酸-2-乙基己酯                         35.0份
·二乙烯基苯                                0.8份
·磁性体1′                                 98.0份
·在磁性调色剂1中使用的饱和聚酯             5份
使用粘土式干式粉碎机均匀地分散混合上述配方。此后,加热到65℃,添加和溶解在磁性调色剂1的制造中使用的酯蜡8质量份、2,2′-偶氮二异丁腈4.5份。
然后,将磷酸三钙4质量%的水性胶体溶液650份加热到60℃后,添加上述聚合性单体216.3份,由TK式均匀混合机在室温下按转速10,000rpm搅拌3分钟,使其乳化而分散。
此后,在氮气氛下继续搅拌,同时在80℃下反应10小时,然后冷却到室温,获得磁性调色剂粒子分散液。
然后,在水20份中投入苯乙烯14.0份、丙烯酸-2-乙基己酯5.0份、2,2′-偶氮二异丁腈0.9份、二乙烯基苯0.3份、月桂基硫酸钠0.1份,采用超声波均化器分散,获得水乳浊液。
将其滴下到上述磁性调色剂粒子分散液中,使粒子膨润。此后,在氮气氛下进行搅拌,在85℃下进行10小时反应。此后,冷却混悬液,与磁性调色剂1同样地洗涤、过滤、干燥,然后进行风力分级,获得磁性调色剂粒子9。
由亨舍尔混合机(三井三池化工机(株))按4000rpm、2分钟的条件对该磁性调色剂粒子9的100份和在磁性调色剂1的制造中使用的二氧化硅1.0份和导电性微粉1的1.0份进行混合,调制重量平均粒径7.5μm的磁性调色剂9。磁性调色剂9的物性示于表4。
(磁性调色剂10的制造例)
·苯乙烯/丙烯酸正丁酯/二乙烯基苯共聚物      100份
(质量比78/22/0.6)
·饱和聚酯树脂                              5份
·负带电性控制剂(单偶氮染料系的Fe化合物)    4份
·表面处理磁性体1                           80份
·在磁性调色剂1的制造中使用的酯蜡           10份
用混合机混合上述材料,用加热到110℃的二轴挤压机进行熔融混匀,使用锤磨机对冷却后的混匀物进行粗粉碎,用喷射磨将粗粉碎物进行微粉碎后,对获得的微粉碎物进行风力分级,获得磁性调色剂粒子10。对该磁性调色剂粒子10的100份加入在磁性调色剂1的制造中使用的二氧化硅1.0份和导电性微粉1的1.0份和导电性微粉1的1.0份,由亨舍尔混合机(三井三池化工机(株))按4000rpm、2分钟的条件进行混合,调制重量平均粒径7.3μm的磁性调色剂10。磁性调色剂10的物性示于表4。
(磁性调色剂11的制造例)
使用混合机对在磁性调色剂10的制造中获得的磁性调色剂粒子10进行2次6000转、3分钟的处理,获得磁性调色剂粒子11。相对该磁性调色剂粒子11的100份加入在磁性调色剂的制造中使用的二氧化硅1.0份和导电性微粉1的1.0份,由亨舍尔混合机(三井三池化工机(株))按4000rpm、2分钟的条件进行混合,调制磁性调色剂11。磁性调色剂11的物性示于表4。
(磁性调色剂12的制造例)
(树脂微粒分散液的调制)
苯乙烯                               330份
丙烯酸正丁酯                         80份
丙烯酸                               6份
二乙烯基苯                           2.3份
十二烷基硫醇                         6份
四溴化碳                             4份
混合溶解上述成分,调制溶液。
另外,在去离子水550份中投入非离子性表面活性剂6份和阴离子性表面活性剂9份,加入上述溶液,在烧瓶中分散乳化,缓慢地搅拌和混合10分钟,同时投入溶解了过硫酸铵5份的去离子水50份。然后,用氮充分置换反应系统内,一边搅拌烧瓶一边用油浴加热到70℃,在该状态下继续进行乳液聚合5小时,获得含中心直径160nm、玻璃化转变点59℃、Mw52,500的树脂微粒的阴离子性树脂微粒分散液1。
(磁性体分散液的调制)
磁性体1′                          160份
非离子性表面活性剂                 10份
去离子水                           400份
混合溶解上述成分,由均化器分散10分钟,获得磁性体分散液1。
(脱模剂分散液的调制)
石蜡                               50份
阳离子性表面活性剂                 5.2份
去离子水                           200份
将上述成分在加压下加热到98℃,由均化器充分分散后,由压力排出型均化器进行分散处理,获得含中心直径0.16μm的脱模剂粒子的脱模剂分散液1。
(调色剂的制造)
树脂微粒分散液1                    200份
磁性体分散液1                      283份
脱模剂分散液1                      64份
聚氯化铝                           1.23份
在圆形不锈钢制烧瓶中用均化器对上述成分进行充分混合和分散后,由油浴一边搅拌烧瓶一边加热到58℃。此后,在58℃保持50分钟后,进一步追加10份树脂微粒分散液1,缓慢地搅拌。
此后,由0.5Mol/L的氢氧化钠水溶液将反应系统内的pH调整到7.5后,将不锈钢制的烧瓶密闭,一边继续搅拌一边加热到85℃。此后,使pH下降到4.0,保持6小时。反应结束后,冷却、过滤,由去离子水进行充分的洗涤后,由吸滤式吸引过滤实施固液分离。另外,再次分散到40℃的去离子水3L,进行搅拌、洗涤。
反复进行5次该洗涤操作后,由过滤进行固液分离。接着,继续进行12小时真空干燥,获得磁性粒子12。对获得的磁性粒子12的100份加入在磁性调色剂1的制造中使用的二氧化硅1.0份和导电性微粉1的1.0份,由亨舍尔混合机(三井三池化工机(株))按4000rpm、2分钟的条件混合,调制磁性调色剂12。磁性调色剂12的物性示于表4。
上述各磁性调色剂在磁场79.6kA/m的磁化强度均为24~28Am2/kg。
(磁性调色剂13的制造例)
为了降低导电性微粒的附着强度,在磁性调色剂10的制造例中,获得调色剂粒子10后,用六甲基二硅氮烷处理个数平均一次粒径12nm的二氧化硅,然后由硅油处理,由亨舍尔混合机(三井三池化工机(株))按2000rpm、1分钟的条件对处理后的BET值为120m2/g的疏水性二氧化硅微粉1.0份和导电性微粉1的1.0份进行混合,调制磁性调色剂13。磁性调色剂13的物性示于表5。
(磁性调色剂14的制造例)
除将磁性调色剂13的制造例中的疏水性二氧化硅1.0份和导电性微粉1的11.0份改变成疏水性二氧化硅2.0份和导电性微粉2的3.0份以外,进行与磁性调色剂13的制造例完全同样的操作,调制磁性调色剂14。磁性调色剂14的物性示于表5。
表4
  调色剂制造例   磁性调色剂   使用磁性体   调色剂平均粒径   D4/D1   平均圆形度   模型圆形度   铁化合物的游离率(%)   σrs   卡尔射流性指数/卡尔流动性指数   聚硅氧烷量(质量%)
  1   1   1   7.3μm   1.17   0.984   1.00   0.13   0.06   1.2   0.05
  2   2   2   6.8μm   1.36   0.977   1.00   1.53   0.06   1.0   0.03
  3   3   3   6.3μm   1.39   0.969   1.00   2.75   0.06   1.0   0.03
  4   4   4   7.5μm   1.16   0.982   1.00   0.15   0.06   1.7   0.21
  5   5   4   7.9μm   1.27   0.978   1.00   0.35   0.06   2.1   0.59
  6   6   5   7.0μm   1.15   0.983   1.00   0.12   0.06   0.6   0.0
  7   7   6   7.3μm   1.18   0.982   1.00   0.21   0.12   1.2   0.06
  8   8   7   6.1μm   1.43   0.959   0.98   3.55   0.06   1.1   0.06
  9   9   1   7.5μm   1.38   0.970   1.00   0.02   0.06   1.2   0.02
  10   10   1   7.3μm   1.44   0.954   0.96   1.86   0.06   1.4   0.06
  11   11   1   7.7μm   1.29   0.961   0.96   1.95   0.06   1.4   0.06
  12   12   1   5.8μm   1.09   0.962   0.97   0.03   0.06   0.9   0.06
表5
  调色剂制造例   磁性调色剂   使用调色剂粒子   疏水性二氧化硅/导电性微粉量(种)   外添加条件   卡尔射流性指数/卡尔流动性指数
  13   13   10   1.0/1.0[1]   2000rpm1分   1.3
  14   14   10   2.0/3.0[2]   2000rpm1分   3.0
  10(参考)   10   10   1.0/1.0[1]   4000rpm2分   1.4
(实施例1)
(感光体1的制造)
作为感光体,将直径30mm的A1圆筒作为基体。在其上依次由浸涂层压如图6和下述所示那样构成的层,制作感光体1。
(1)导电涂层:将氧化锡和氧化钛的粉末分散到酚醛树脂中,形成主体。膜厚15μm。
(2)底层:将改性尼龙和共聚尼龙作为主体。膜厚0.6μm。
(3)电荷发生层:将在长波长区域具有吸收的偶氮颜料分散到丁缩醛树脂中,形成主体。膜厚0.6μm。
(4)电荷输送层:按8∶10的质量比将ホ一ル输送性三苯胺化合物溶解到聚碳酸酯(奥斯特瓦尔特粘度法获得的分子量2万),形成主体。膜厚25μm。
(5)电荷注入层:通过在光硬性的丙烯酸树脂中分散导电性氧化锡超微粒和粒径约0.25μm的四氟乙烯树脂粒子而获得。膜厚3.0μm。相对水的接触角为95度。
进行接触角的测定时,使用纯水,装置为协和界面科学(株)的接触角仪CA-X型。
(图像形成装置)
作为图像形成装置,使用改造LB-1760、与上述实施形式所示图4同样的装置。作为图像承载体的感光体100使用上述感光体1。
在该感光体,作为带电构件,将6φ、264mm的SUS滚筒作为金属芯,在金属芯上以滚筒状形成配入有聚氨酯树脂、作为导电性微粒的炭黑、硫化剂、发泡剂等的中电阻的发泡聚氨酯层,进一步切削磨削,修整形状和表面性,使用12φ、234mm的带电辊22作为柔性构件。带电辊22的电阻值为105Ω·cm,硬度以ASKER C硬度表示时为30度。另外,由扫描电子显微镜观察该带电辊表面后得知,平均微孔直径约为100μm,空隙率为60%。该带电辊22反抗弹性地按预定的推压力(接触压力40g/cm)压接于感光体21地配置。n为作为感光体21与带电辊22的抵接部的带电抵接部。在本例中,带电辊22朝作为与感光体21的接触面的带电抵接部n相反方向(与感光体表面的移动方向相反的方向)按100%的圆周速度驱动回转。即,作为接触带电构件的带电辊22的表面相对感光体21的表面具有相对移动速度比200%的相对速度差。另外,在带电辊22的表面,按1×104个/mm2的涂布量,均匀地涂布于上述导电性微粉3。
另外,在带电辊2的金属芯22a上,从带电偏压施加电源施加-700V的直流电压作为带电偏压。带电之后,通过由激光使图像部分曝光而形成静电潜像。此时,暗部电位Vd=-620V,亮部电位VL=-120V。
设感光鼓与显影套筒的间隙为150μm,作为磁性调色剂承载体,使用具有树脂层的显影套筒,所述树脂层是在对表面进行了喷射处理的直径16mm的铝圆筒上形成的,具有下述构成的,层厚约7μm、JIS中心线平均粗糙度(Ra)1.0μm的树脂层,显影磁极85mT(850高斯),按39.2N/m(40g/cm)的线压,使作为调色剂限制构件厚1.0mm、自由长度0.70mm的聚氨酯制刮板接触。
·酚醛树脂                         100份
·石墨(粒径7μm)                   90份
·炭黑                             10份
显影磁极的中心线从连接图像承载体与调色剂承载体的中心的线朝上游偏移5°。
然后,作为显影偏压使用直流电压Vdc=-440V,作为重叠的交变电压使用0.7kVpp、频率2500Hz、显影侧的电场的时间与拉回侧的电场的时间的比(t1/t2)为1.50的电压。另外,显影套筒的圆周速度相对感光体圆周速度(96mm/sec)朝相同方向为110%的速度(106mm/sec)。
此时的最大电场强度为4.0V/μm,当使用磁性调色剂1时,本发明的式(1)[(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×显影时的最大电场强度为94.3,式(2)[(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)]的值为28.3。
作为转印构件114,相对图4中的x方向的感光体圆周速度(96mm/sec)使图3那样的转印辊(由分散导电性碳获得的乙烯-丙烯橡胶制成,导电性弹性层的体积电阻值为108Ω·cm,表面橡胶硬度24°,直径20mm,接触压力59N/m(60g/cm))为相等速度,转印偏压为直流1.4kV。最初,使用磁性调色剂1,在常温常湿环境下(23℃,60%RH),以打印率4%的格子图案进行6000张的间歇图像形成试验。在初期和耐久后,对图像浓度、全黑3张连续走纸后的全白上的灰雾、全黑3张后的半色调图像的均匀性、及遮光进行评价。作为记录介质,使用75g/m2的纸。结果,磁性调色剂1通过耐久显示出高的转印性,获得了在非图像部没有灰雾、不发生遮光的均匀的半色调图像。评价结果示于表6。
下面说明本发明的实施例和比较例中记载的评价项目和其判断基准。
(图像浓度)
图像浓度形成全图像部,由Macbeth反射浓度计(Macbeth公司制造)进行测定。
(半色调均匀性)
按全黑3张后的半色调图像的均匀性进行判断。
A:图像的均匀性优良、鲜明的图像。
B:虽然图像的均匀性稍差、但良好的图像。
C:实用上没有问题的像质。
D:图像的均匀性差、实用上不理想的图像
(遮光)
对全黑3张后的半色调图像上的遮光(白色稍不足)进行目测评价。
A:遮光未发生。
B:虽然遮光稍发生但实用上完全没有问题的程度。
C:虽然遮光发生但实用上没有问题的程度。
D:遮光严重、实用上不理想的图像。
(灰雾)
输出全黑3张后的白图像,进行纸上灰雾的测定,按以下基准进行判断。灰雾的测定使用东京电色公司制造的REFLECTMETER MODELTC-6DS进行测定。滤色器使用绿色滤色器,灰雾根据下式(16)计算。
(16)灰雾(反射率)(%)=标准纸的反射率(%)-试样非图像部的反射率(%)
灰雾的判断基准如以下所示。
A:非常好(不到1.5%)
B:良好(1.5%或1.5%以上不到2.5%)
C:普通(2.5%或2.5%以上,不到4.0%)
D:差(4.0%或4.0%以上)
(实施例2~13)
作为调色剂,使用磁性调色剂2~13,按与实施例1同样的条件进行图像形成试验和耐久性评价。结果表明,初期的图像特性也没有问题,打印直到6000张都没有大的问题。在常温常湿下的评价结果示于表6。
(比较例1)
作为调色剂,使用磁性调色剂14,按与实施例1同样的图像形成方法进行图像形成试验和耐久性评价。结果表明,随着耐久试验的进行,产生图像浓度下降、灰雾、遮光的恶化等。另外,由于调色剂污染带电构件,所以,为半色调的均匀性差的图像。在常温常湿下的评价结果示于表6。
表6常温常湿环境下的评价结果
  使用的调色剂  本发明式(2)的值   初期   打印耐久后
图像浓度 灰雾 半色调均匀性   遮光   图像浓度   灰雾   半色调均匀性   遮光
  实施例1   1  28.3   1.58   A   A   A   1.56   A   A   A
  实施例2   2  23.6   1.52   B   A   B   1.48   B   B   B
  实施例3   3  23.6   1.48   C   B   B   1.42   C   B   C
  实施例4   4  40.1   1.49   B   B   B   1.45   C   B   B
  实施例5   5  49.5   1.47   C   B   B   1.42   C   B   C
  实施例6   6  14.2   1.53   B   B   B   1.48   C   B   C
  实施例7   7  28.3   1.56   A   A   B   1.46   B   A   B
  实施例8   8  25.9   1.39   C   B   C   1.25   C   C   C
  实施例9   9  28.3   1.46   A   A   A   1.29   C   B   C
  实施例10   10  23.6   1.45   C   B   C   1.34   C   B   C
  实施例11   11  25.9   1.46   B   B   B   1.32   B   B   C
  实施例12   12  21.2   1.45   B   B   B   1.33   C   B   C
  实施例13   13  30.7   1.49   B   B   B   1.43   B   B   C
  比较例1   14  70.8   1.41   C   B   C   1.28   D   C   D
下面,为了求出无清洁系统的适用范围,提高处理速度,显影套筒的圆周速度相对感光体圆周速度(192mm/sec)朝相同方向为110%的速度(211mm/sec)。显影条件与上述实施例1同样。
(实施例14~26)
作为调色剂,使用磁性调色剂1~5和7~14,按上述条件进行与实施例1同样的图像形成试验和耐久性评价。结果表明,初期的图像特性也没有问题,打印直到6000张都没有大的问题。在常温常湿下的评价结果示于表7。
(比较例2)
作为调色剂,使用磁性调色剂6,按与实施例15同样的图像形成方法进行图像形成试验和耐久性评价。结果表明,随着耐久试验的进行,产生图像浓度下降、灰雾、遮光的恶化等。另外,由于调色剂污染带电构件,所以,为半色调的均匀性差的图像。在常温常湿下的评价结果示于表7。
表7
                                            常温常湿环境下的评价结果
  使用的调色剂  本发明式(2)的值   初期   打印耐久后
  图像浓度   灰雾   半色调均匀性   遮光   图像浓度   灰雾   半色调均匀性   遮光
  实施例14   1  14.2   1.53   A   A   A   1.51   A   A   A
  实施例15   2  11.8   1.50   B   B   B   1.45   B   B   C
  实施例16   3  11.8   1.45   C   B   B   1.43   C   C   C
实施例17 4 20.1 1.48 B C B 1.42 C C B
  实施例18   5  24.9   1.43   C   C   B   1.39   C   B   B
  实施例19   7  14.2   1.51   A   A   A   1.43   B   B   C
  实施例20   8  13.0   1.42   C   C   C   1.31   C   C   C
  实施例21   9  14.2   1.46   A   A   A   1.27   B   B   C
  实施例22   10  11.8   1.42   C   B   C   1.35   C   C   C
  实施例23   11  13.0   1.43   B   B   B   1.37   B   B   C
  实施例24   12  10.7   1.43   C   B   C   1.40   C   C   C
  实施例25   13  15.4   1.50   B   B   B   1.45   B   B   C
  实施例26   14  35.5   1.37   C   B   C   1.30   C   C   C
  比较例2   6  7.1   1.39   C   B   C   1.27   D   C   D
(实施例27、比较例3、4)
使用磁性调色剂1,使调色剂承载体与图像承载体的间隔(S-D间距)为80μm、210μm、350μm,与实施例14同样地进行图像形成试验评价。当S-D间距变化时,最大电场强度不同,所以,如表8所示那样改变施加到调色剂承载体上的交流电压的Vpp。图像形成评价结果示于表9。
S-D间距为210μm时,通过耐久也获得了没有问题的图像。另一方面,当S-D间距为80μm时,灰雾、不均匀较多,为实用上不理想的程度。另外,在S-D间距为350μm的场合,进行耐久试验期间,带电量调整构件由灰雾饱和,摩擦通过的残留调色剂污染带电构件,或半色调调色剂的均匀性较差。
表8图像形成条件
  S-D间距[μm]   频率(Hz)   Vpp(V)   直流电压(V)   t1/t2   最大电场强度(V/μm)
  实施例27   210   2500   1200   -440   1.22   4.1
  比较例3   90   2500   300   -420   2.33   4.3
  比较例4   350   2500   2400   -440   1.12   4.1
表9
  S-D间距(μm)   初期   图像形成耐久后
  图像浓度   灰雾   半色调均匀性   遮光   图像浓度   灰雾   半色调均匀性   遮光
  实施例27   210   1.50   A   A   A   1.48   B   B   A
  比较例3   90   1.49   D   C   C   1.46   D   D   C
  比较例4   350   1.53   C   B   B   1.48   D   B   C
(实施例28、比较例5)
使用磁性调色剂1,使调色剂承载体与图像承载体的间隔(S-D间距)为150μm,与实施例14同样地进行图像形成试验评价。如表10所示那样改变施加到调色剂承载体上的交流电压的Vpp、频率、及直流电压。图像形成评价结果示于表11。
实施例28、29经过耐久也获得了实用上没有问题的图像。比较例5的残留调色剂的回收性较差,或引起带电不良,半色调调色剂的均匀性较差。另外,比较例6的回收性也较差,或引起带电不良,半色调调色剂的均匀性较差。
表10图像形成条件
  S-D间距[μm]   频率(Hz)   Vpp(V)   直流电压(V)   t1/t2   最大电场强度(V/μm)   式(1)的值   式(2)的值
  实施例28   150   1500   650   -430   1.6   3.7   26.3   8.5
  实施例28   150   4600   1000   -440   1.38   4.9   107.5   26.2
  比较例5   150   1300   500   -400   1.5   3.2   19.7   7.4
  比较例6   150   5000   1100   -440   1.33   5.3   125   28.4
表11评价结果
  初期   图像形成耐久后
  图像浓度   灰雾   半色调均匀性   遮光   图像浓度   灰雾   半色调均匀性   遮光
  实施例28   1.51   B   B   B   1.47   C   B   C
  实施例29   1.41   B   B   C   1.34   C   B   C
  比较例5   1.47   C   C   C   1.45   D   D   C
  比较例6   1.35   B   B   C   1.24   D   C   C
(实施例30~35)
使用磁性调色剂1,使调色剂承载体与图像承载体的间隔(S-D间距)为150μm,使加到调色剂承载体的交流电压为2500Hz、800Vpp、直流电压为-400V,与实施例1同样地进行图像形成评价。本次对t1/t2和显影磁极的位置进行讨论。
表中,对于显影磁极的位置,将显影磁极处于连接图像承载体与调色剂承载体的中心线上的场合表示为±0°。各显影条件示于表12,图像形成评价结果示于表13。
表12图像形成条件
  显影磁极位置   频率(Hz)   Vpp(V)   直流电压(V)   t1/t2   最大电场强度(V/μm)   式(1)的值
  实施例30   向上偏移5°   2500   700   -440   1   4.47   53
  实施例31   向上偏移5°   2500   700   -440   1.13   4.33   51.3
  实施例32   向上偏移5°   2500   700   -400   1.86   3.77   44.7
  实施例33   向上偏移5°   2500   700   -440   2.33   3.53   41.8
  实施例34   ±0°   2500   700   -400   1.5   4   47.4
  实施例35   向上偏移12°   2500   700   -440   1.5   4   47.4
表13评价结果
  显影磁极位置   初期   图像形成耐久后
  图像浓度   灰雾   半色调均匀性   遮光   图像浓度   灰雾   半色调均匀性   遮光
  实施例30   向上偏移5°   1.56   C   B   B   1.54   C   B   B
  实施例31   向上偏移5°   1.54   B   B   A   1.52   B   B   B
  实施例32   向上偏移5°   1.52   A   A   A   1.51   B   B   B
  实施例33   向上偏移5°   1.47   B   A   A   1.43   C   B   B
  实施例34   ±0°   1.54   B   A   A   1.51   C   C   B
  实施例35   向上偏移12°   1.48   A   B   A   1.45   B   B   B

Claims (28)

1.一种图像形成方法,至少具有下列步骤:在带电构件上施加电压使图像承载体带电的带电步骤;在带电的图像承载体上写入作为静电潜像的图像信息的静电潜像形成步骤;利用承载在调色剂承载体上的磁性调色剂显影所述静电潜像形成调色剂像的显影步骤;及将所述调色剂像转印在记录介质上的转印步骤;
所述带电步骤为所述带电构件和所述图像承载体形成抵接部进行接触且相互在抵接部朝反方向移动进行带电的步骤;
所述显影步骤为兼有回收在转印步骤中未转印到记录介质而残留于图像承载体上的调色剂的清洁步骤的显影兼清洁步骤;
其特征在于,
所述调色剂承载体与层厚限制构件抵接,所述图像承载体和所述调色剂承载体间按间隔100~250μm进行配置,所述磁性调色剂具有至少含有粘合树脂和磁性体的调色剂粒子和导电性微粉,形成于所述调色剂承载体上的交变电场的显影时最大电场强度V/μm、交变电场的交流成分的频率Hz和调色剂承载体的圆周速度mm/sec满足式(1)的关系,形成于该调色剂承载体上的交变电场的交流成分的频率Hz、调色剂承载体的圆周速度mm/sec、该磁性调色剂的卡尔射流性指数和卡尔流动性指数满足式(2)的关系,
(1)22≤(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×显影时的最大电场强度≤120,
(2)8≤(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)≤50。
2.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:在所述带电步骤中,至少在带电构件与图像承载体的抵接部和/或近旁,包含在磁性调色剂中的导电性微粉在显影步骤中附着于图像承载体,在转印步骤后也残留于图像承载体上而被运走,参与到带电步骤中。
3.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述调色剂承载体与图像承载体的间隔为100~200μm。
4.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:形成于所述调色剂承载体上的交变电场的显影时最大电场强度为3.8~4.8V/μm。
5.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:形成于所述调色剂承载体上的交变电场的交流成分的频率为1600~4500Hz。
6.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:形成于调色剂承载体上的交变电场的显影时最大电场强度V/μm、交变电场的交流成分的频率Hz、及调色剂承载体的圆周速度mm/sec的关系满足式(3),
(3)30≤交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度×显影时的最大电场强度≤105。
7.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:形成于调色剂承载体上的交变电场的交流成分的频率Hz、调色剂承载体的圆周速度mm/sec、卡尔射流性指数、及卡尔流动性指数的关系满足式(4),
(4)8≤(交变电场的交流成分的频率/调色剂承载体的圆周速度)×(卡尔射流性指数/卡尔流动性指数)≤35。
8.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:在调色剂承载体上形成的交变电场的交流成分中,以施加到使磁性调色剂飞出方向上的电场的时间为t1、以施加到从图像承载体返回磁性调色剂的方向上的电场的时间为t2时,t1/t2满足式(5),
(5)1.10≤t1/t2≤2.30。
9.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:在调色剂承载体上形成的交变电场的交流成分中,以施加到使磁性调色剂飞出方向上的电场的时间为t1、以施加到从图像承载体返回磁性调色剂的方向上的电场的时间为t2时,t1/t2满足式(6),
(6)1.15≤t1/t2≤1.80。
10.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述调色剂承载体具有固定的磁铁,该固定的磁铁在可回转的空心圆筒构件内部具有多极。
11.如权利要求10所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁铁的显影极位于从连接图像承载体与调色剂承载体的中心的线上向上游偏移3°~10°的位置处。
12.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂在磁场为79.6kA/m即1000奥斯特下的磁化强度为10~50Am2/kg。
13.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂的重量平均粒径为3~12μm。
14.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂在粒度分布中,重量平均粒径/数平均粒径的比在1.40或1.40以下。
15.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述卡尔射流性指数/卡尔流动性指数为0.8~2.0。
16.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述卡尔射流性指数/卡尔流动性指数为1.0~1.5。
17.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂中的铁和铁化合物的游离率为0.05~3.00%。
18.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂中的铁和铁化合物的游离率为0.05~1.50%。
19.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂中的铁和铁化合物的游离率为0.05~1.00%。
20.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂中的平均圆形度为0.955或0.955以上。
21.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂的平均圆形度为0.970或0.970以上。
22.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂的模式圆形度为0.99或0.99以上。
23.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:以磁场为79.6kA/m即1000奥斯特下的所述调色剂的磁化强度即饱和磁化为σs、剩余磁化为σr时,σr/σs为0.11或0.11以下。
24.如权利要求1~13中任一项所述的图像形成方法,其特征在于:所述调色剂在调色剂粒子内部含有0.01~0.2质量%的聚硅氧烷化合物。
25.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性体为相对磁性体100质量份,由0.5~5.0质量份的硅烷偶联剂进行疏水化处理,并进一步由0.05~0.40质量份的聚硅氧烷化合物处理过的磁性体。
26.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于:所述磁性调色剂的电阻值为109Ω·cm或109Ω·cm以下,相对于磁性调色剂整体含有0.2~10质量%的比调色剂的体积平均粒径小的导电性微粉。
27.如权利要求26所述的图像形成方法,其特征在于:所述导电性微粉的电阻值为106Ω·cm或106Ω·cm以下。
28.如权利要求26所述的图像形成方法,其特征在于:所述导电性微粉为由偶联剂或润滑剂进行过表面处理的物质。
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