CN1403883A - 显影装置、处理卡盒和图像形成方法 - Google Patents

显影装置、处理卡盒和图像形成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有显影剂容器、显影剂载体和显影剂层厚限制部件的显影装置,该显影装置的特征在于,该显影剂具有含有粘结树脂和着色剂的调色剂粒子和导电性微粒子,而且在该显影剂载体的基体上具有由非磁性金属、合金或金属化合物形成的表面层。根据本发明的显影装置,不产生套重像,可以真实显影静电潜像,并且,不产生褪色现象,在各环境下都可以得到高浓度的图像。另外,本发明提供一种利用一体保持显影装置和潜像载体,相对于图像形成装置主体可拆卸的构成的处理卡盒,和该显影装置的特征的图像形成方法。

Description

显影装置、处理卡盒和图像形成方法
技术领域
本发明涉及一种可用于利用电子照相法或静电记录法的记录方法中的显影装置、处理卡盒和图像形成方法。
背景技术
在美国专利2297691号说明书、特公昭42-23910号公报(美国专利3666363号说明书)和特公昭43-24748号公报(美国专利4071361号说明书)等中记载了电子照相法。通常利用光导电性物质,通过各种方法在静电潜像载体(感光体)上形成静电潜像,接着,用显影剂(下面有时简单标记为“调色剂”)显影该静电潜像,必要时,在将调色剂图像转印到纸等转印材料上后,通过加热、压力、溶剂蒸气、加热加压而定影,得到复印或打印物。
近年来,使用电子照相法的设备除现有的复印机外,还有打印机或传真机等多种。显影方式大致分为使用载流子粒子的二成分显影方式和不使用载流子粒子的一成分显影方式。一成分显影方式主要通过调色剂与摩擦带电部件的摩擦使调色剂摩擦带电而进行,并分为通过使磁性粒子包含在调色剂内、通过磁力作用进行显影剂的承载传输的一成分磁性显影方式和,不使用磁性粒子、通过显影剂的摩擦电荷作用等使显影剂承载到显影剂载体上的非磁性一成分显影方法。在一成分磁性显影方式中,也可以不使用碳黑等着色剂,将磁性粒子兼用作着色剂。
二成分显影方式中,为了通过与调色剂的摩擦使调色剂带电,需要玻璃珠或铁粉等载流子粒子,或显影剂中需要保持一定的调色剂浓度,因此需要检测调色剂浓度以供给必要量的调色剂的装置,显影装置大且重,并且结构复杂。另外,在二成分显影方式中,调色剂成分容易附着(消耗)在载流子上,所以载流子的交换频度高。一方面,在一成分显影方式下,不需要这种载流子或上述复杂结构,显影装置本身可以小型化、轻量化,并且由于不必交换载流子,所以长期内不必维修。另一方面,磁性一成分显影方法由于在调色剂中使用暗黑色的磁性粒子,难以彩色化,二成分显影方式下,通过浓度检测装置等可细致调整显影状态,所以可很好地用于彩色显影中。
另外,提出了为了不凭借一成分系、二成分系的差异而改善调色剂的流动特性、带电特性等,在调色剂粒子中添加无机微粉末作为外部添加剂(外添剂)的方法,并被广泛使用。
例如,在特开平5-66608号公报、特开平4-9860号公报等中公开了添加实施疏水化处理后的无机微粉末或在疏水化处理后进一步用硅离子等进行处理后的无机微粉末的方法,或在特开昭61-249059号公报、特开平4-264453号公报、特开平5-346682号公报中公开了同时添加疏水化处理后的无机微粉末和硅离子处理后的无机粉末的方法。
另外,提出较多向显影剂中添加导电性微粒子作为外添剂的方法。例如,公知为了使调色剂带有导电性,或抑制调色剂过剩带电并使摩擦分布均匀等,将作为导电性微粒子的碳黑用作附着或固着在调色剂表面上的外添剂。另外,在特开昭57-151952号公报、特开昭59-168458号公报、特开昭60-69660号公报中公开了分别在高电阻磁性调色剂中外添氧化锡、氧化锌、氧化钛的导电性微粒子。另外,在特开昭56-142540号公报中提出向高电阻磁性调色剂中添加氧化铁、铁粉、铁氧体等导电性磁性粒子,并通过在导电性磁性粒子中促进对磁性调色剂的电荷感应来同时实现显影性和转印性的显影剂。另外,除了在特开昭61-275864号公报、特开昭62-258472号公报、特开昭61-141452号公报、特开平02-120865号公报中公开了在调色剂中添加石墨、四氧化三铁、聚吡咯导电性粒子、聚苯胺导电性粒子之外,还公知向调色剂中添加多种多样的导电性粉末。
对于在电子照相感光体或静电记录介电体等潜像载体上形成潜像的方法,已知多种方法。例如,在电子照相法中,通常为如下方法,将作为潜像载体的利用了光导电性物质的感光体带电处理成相同的所需极性、电位后,在该感光体上进行图像图案曝光,形成电潜像。
以前,作为带电处理(包含除电处理)潜像载体使之带有相同所需极性、电位的带电装置,常使用电晕带电器(电晕放电器)。
电晕带电器是非接触型带电装置,具备金属丝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潜像载体对置并非接触配置,通过将潜像载体面置于向放电电极和屏蔽电极施加高压产生的放电电流(电晕浴)中,使潜像载体面带有规定的电。
近年来,作为潜像载体等被带电体的带电装置,提出了很多种接触带电装置的方案,因为与电晕带电器相比,它具有低臭氧、低耗电等优点,而且,正在实用化。
接触带电装置是使辊型(带电辊)、毛刷型、磁刷型、刮板型等导电性带电部件(接触带电部件、接触带电器)与潜像载体等被带电体接触,对该接触带电部件施加规定的偏压,使被带电体面带有规定的极性、电位。
接触带电的带电装置(带电机械、带电原理)包括①放电带电装置和②直接注入带电装置两种带电装置,根据哪一种处于支配地位,呈现不同的特性。
①接触带电的放电带电装置
是通过在接触带电部件与被带电体之间的微小间隙产生的放电现象使被带电体表面带电的装置。放电带电装置在接触带电部件与被带电体之间具有一定的放电阈值,所以必须向接触带电部件施加比带电电位大的电压。另外,如果与电晕带电器相比,产生量特别少,但原理上不能避免产生放电生成物,所以不能避免臭氧等活性离子引起的故障。
②接触带电的直接注入带电装置
是通过从接触带电部件直接向被带电体注入电荷使被带电体表面带电的装置。也被称为直接带电、注入带电或电荷注入带电。详细来说,中电阻的接触带电部件与被带电体表面接触,不通过放电现象,即基本不用放电,向被放电体表面直接注入电荷。因此,即使施加给接触带电部件的电压为放电阈值以下的外加电压,也可使被带电体带有相当于外加电压的电位。由于该带电系不伴随臭氧等活性离子的发生,所以不产生放电生成物引起的故障。但是,因为是直接注入带电,所以接触带电部件对被带电体的接触性对带电性影响大。因此,由于构成为高频度地与被带电体接触,所以接触带电部件的结构需要具有较密的接触点,具有与被带电体的较大速度差等。
接触带电装置中,使用导电辊(带电辊)作为接触带电部件的辊带电方式在带电稳定性方面好,被广泛使用。
现有的辊带电的带电装置是前述①的放电带电装置处于支配地位。用导电或中电阻的橡胶材料或发泡体来制作带电辊,进一步叠层这些橡胶材料和发泡体,得到期望的特性。
为了得到与被带电体的一定的接触状态,而使带电辊具有弹性,但因此摩擦阻力大时,大多情况下,从动于被带电体或具有一些速度差而被驱动。因此,即使直接注入带电,也不能避免绝对带电能力低下、接触性不足或辊形状引起的接触不匀、被带电体的附着物引起的带电不匀。
图1是表示电子照相法中接触带电的带电效率例子的曲线图。横轴表示施加到接触带电部件上的偏压,纵轴表示此时得到的被带电体(以下记为感光体)的带电电位。辊带电时的带电特性用A表示。即,从外加电压超过约-500V的放电阈值后,感光体的表面电位开始上升,之后,感光体表面电位相对于外加电压基本以倾斜率为1呈线性增加。将该阈值电压定义为带电开始电压Vth。因此,在带电-500V的情况下,一般方法是施加-1000V的直流电压,或者,在-500V直流带电电压基础上,为了总保持放电阈值以上的电位差,例如还施加峰间电压为1200V的交流电压,使感光体电位收敛于带电电位。
为了得到电子照相所需的感光体表面电位Vd,必需向带电辊施加Vd+Vth这一必需值以上的DC电压。这样在向接触带电部件上仅施加DC电压进行带电的方法称为“DC带电方式”。
但是,在DC带电中,由于接触带电部件的电阻值因环境变动等而变动,另外,削减感光体而膜厚变化时,Vth变动,所以感光体的电位难以达到期望值。
因此,为了进一步实现带电均匀化,采用特开昭63-149669号公报中公开的在接触带电部件上施加在相当于期望Vd的DC电压上重叠了具有2×Vth以上峰间电压的AC成分的电压的“AC带电方式”。该目的在于AC的电位平均效果,被带电体的电位收敛于作为AC电压峰中央的Vd,从而不受环境等外部干扰的影响。
但是,在这种接触带电装置中,由于其实质的带电机构是使用从接触带电部件向感光体的放电现象的机构,因此如上所述,施加在接触带电部件上的电压必须是期望的感光体表面电位以上的值,产生微量的臭氧。另外,在为了带电均匀化而进行AC带电的情况下,产生更多的臭氧、由AC电压电场引起的接触带电部件和感光体的振动噪声(AC带电音)的发生,另外,因放电引起的感光体表面恶化等显著化,成为新的问题。
另外,毛刷带电使用具有导电性纤维电刷部的部件(毛刷带电器)作为接触带电部件,使该导电性纤维电刷部与作为被带电体的感光体接触,向导电性纤维电刷部施加一定的带电偏压,使感光体面带有规定的极性、电位。该毛刷带电也可使其带电装置以前述①的放电带电装置为主。
毛刷带电器的固定型和辊型已被实用化。将中电阻的纤维织入基布中形成绒毛状,将其粘结到电极上的为固定型,辊型是将绒毛卷在芯轴上形成的。比较容易得到的纤维密度是100根/mm2左右的,但要通过直接注入带电进行充分均匀带电,其接触性还不够。要想通过直接注入带电进行充分均匀的带电,必须使毛刷带电器具有相对于感光体在机械结构上非常困难的速度差,这是不现实的。
图1B表示该毛刷带电的施加直流电压时的带电特性。因此,即使在毛刷带电的情况下,无论固定型还是辊型,大多施加高的带电偏压并使用放电现象进行带电。
与此相对,磁刷带电是使用具有用磁辊等对导电性磁性粒子进行磁约束、形成刷状的磁刷部的部件(磁刷带电器)作为接触带电部件,使该磁刷部与作为被带电体的感光体接触,施加一定的带电偏压,使感光体面带电形成规定的极性和电位。在磁刷带电的场合,其带电装置主要是前述②的直接注入带电装置。
作为构成磁刷部的导电性磁性粒子,使用粒径5μm-50μm的粒子,通过设置与感光体充分的速度差,可以实现均一的直接注入带电。
图1C中示出磁刷带电的施加直流电压时的带电特性。如图1所示,可以获得大致与外加偏压成比例的带电电位。
但是,在磁刷带电方式中,机器的结构复杂,而且还存在构成磁刷部的导电性磁性粒子脱落并附着在感光体上等弊端。因此,希望开发研制一种采用直接注入带电装置的、简易而稳定的均一带电装置,它基本上不产生臭氧等放电生成物,在较低的外加电压下就可以获得均一的带电。
另一方面,特别是近年来,从节省资源、减少废弃物和有效利用调色剂的角度考虑,期望没有转印剩余调色剂、即没有废弃调色剂的图像形成装置。以前广泛使用,一般是,通过调色剂使潜影显影,形成可视图像,将调色剂图像转印在纸等记录介质上,然后用清洁方法(清洁器)清除未转印到记录介质上而残留在潜像载体上的调色剂,经过向废弃调色剂容器内搬运废弃调色剂并存储的清洁工序,重复图像形成工序的图像形成装置。
对于该清洁工序,以前采用刮板清洁、毛刷清洁、辊清洁等。任一方法都是力学上刮掉转印剩余的调色剂,或停止后搬送到废调色剂容器中。因此,随着越来越提倡节省资源、环保,需求构筑回收存储在废调色剂容器内的废调色剂之后,进行再利用或进行废弃处理的系统。另一方面,将在清洁工序回收的调色剂在显影装置内循环再利用的、所谓调色剂再利用已达实用化。但是,存在清洁部件压接在潜像载体表面,导致潜像载体磨损,使之寿命变短的问题。另外,从装置角度考虑,由于具备这样的调色剂再利用装置和清理装置,图像形成装置必然增大,因而要想使装置紧凑化有很大困难。
针对这一问题,作为不产生废调色剂的系统,有人提出了被称为显影同时清洁或无清洁器的技术方案。以往的与显影同时清洁或无清洁器有关的技术,如特开平5-2287中所述的,主要是针对转印残留的调色剂对图像产生影响的正存储和负存储。但是,当今时代电子照相的应用日益广泛,需要对各种各样的记录介质转印调色剂图像,因而上述技术还不能满足对于各种各样记录介质的应用。
在特开昭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号公报等中也公开了与无清洁器有关的技术,但都没有关于所希望的图像形成方法的描述,也没有谈及调色剂的构成。
作为本质上没有清理装置、能适用于显影同时清洁或无清理器的显影方法,以往由于必须用显影剂(调色剂)和显影剂(调色剂)载体擦过潜像载体表面,因而大多研究调色剂或显影剂与潜像载体接触的所谓接触显影方法。这是因为,在显影装置中,为了回收转印残留调色剂粒子,调色剂或显影剂接触、擦过潜影载体的结构较为有利。但是,适用接触显影方法的显影同时清理或无清理器方法,经过长期使用,引起显影剂(调色剂)劣化,显影剂(调色剂)载体表面劣化或磨损,潜像载体表面劣化或磨损等,对于耐久性方面的问题还没有充分地解决。因此,希望研制开发采用非接触显影方法的显影同时清洁的方法。
在此考虑将接触带电方法适用于显影同时清洁方法、无清理器图像形成方法的情况。在显影同时清洁方法、无清理器图像形成方法中,由于不使用清洁部件,所以在潜像载体剩余的转印剩余调色剂原样与接触带电部件接触,并附着或混入到该接触带电部件。另外,在放电带电装置为支配地位的带电方法的情况下,因放电能量的调色剂恶化导致对带电部件的附着性恶化。若一般采用的绝缘性调色剂附着或混入到接触带电部件上,则发生带电性降低。
在放电带电装置为支配地位的带电方法的情况下,附着到接触带电部件表面的调色剂层一成为阻碍放电电压的电阻,该被带电体的带电性就急速降低。与此相对,在直接注入带电装置为主的带电方法的情况下,附着或混入的转印剩余调色剂通过使接触带电部件表面和被带电体的接触率降低,从而被带电体的带电性降低。
该被带电体的均匀带电性的降低导致图像曝光后的静电潜像的对比度和均匀性降低,从而导致图像浓度降低和翳影增大。
另外,显影同时清洁方法、无清理器图像形成方法中,最主要的是控制潜像载体上的转印剩余调色剂的带电极性和带电量,在显影工序稳定回收转印剩余调色剂,以便回收调色剂不恶化显影特性。因此,利用带电部件进行转印剩余调色剂的带电极性和带电量的控制。以一般的激光打印机为例进行具体说明。在使用施加负极性电压的带电部件、带负电的感光体和带负电的调色剂的反转显影的场合,在转印工序中,将利用施加正极性的电压的转印部件被可视化的影像转印到记录介质上,但由于记录介质的种类(厚度、电阻、介电常数等不同)和图像面积等的关系,转印残留调色剂的带电极性发生从正性到负性的改变。但是,即使转印残留调色剂在转印工序中偏向正极性,通过在使带负电的潜像载体带电时的负极性的带电部件,也可以使转印残留调色剂的带电极性与表面一起同样转向负侧。因此,作为显影方法使用反转显影的场合,在调色剂应当显影的明部电位部残留带负电的转印残留调色剂,另一方面,在调色剂不应当显影的暗部电位部,由于显影电场的关系,调色剂被拉向显影剂(调色剂)载体,转印残留调色剂粒子没有残留在具有暗部电位的感光体上而被回收。即,在利用带电部件使感光体带电的同时,通过控制转印残留调色剂的带电极性,可以实现显影同时清理、无清理器图像形成方法。
但是,当转印残留调色剂超过接触带电部件的调色剂带电极性控制能力而附着或混入接触带电部件时,不能使转印残留调色剂的带电极性一致,在显影工序中难以回收调色剂。另外,即使转印残留调色剂借助于摩擦等机械力而被回收到显影剂(调色剂)载体上,如果转印残留调色剂的带电不均匀一致,也会对显影剂(调色剂)载体上的调色剂的摩擦带电性产生不利的影响,致使显影特性降低。即,在显影同时清理、无清理器图像形成方法中,转印残留调色剂粒子通过带电部件时的带电控制特性和附着、混入带电部件的特性与耐久性和图像品质特性密切相关。
在显影同时清理图像形成方法中,作为通过提高转印残留调色剂粒子通过带电部件时的带电控制特性而改善显影同时清理性能的技术,在特开平11-15206号公报中提出了使用具有调色剂粒子和无机微粉末的调色剂的图像形成方法,所述的调色剂粒子含有特定的碳黑和特定的偶氮系铁化合物。此外,还有人提出,在显影同时清理的图像形成方法中,采用规定了调色剂形状系数的转印效率良好的调色剂,减少转印残留调色剂粒子量,提高显影同时清理性能的方案。但是,由于其中所使用的接触带电还是采用放电带电装置,不是直接注入带电装置,因而存在上述由放电带电引起的问题。另外,这些技术方案虽然具有抑制接触带电部件由于转印残留调色剂而引起的带电性低下的效果,但不可能期待积极提高带电性的效果。
另外,在市售的电子照相打印机中,还有一种显影同时清理的图像形成装置,它在转印工序和带电工序之间使用与感光体当接的辊部件,帮助或控制显影时的转印残留调色剂回收能力。这样的图像形成装置显示出良好的显影同时清理性,可以大幅度减少废调色剂的量,但其成本变高,在小型化方面损害了显影同时清理的优点。
另外,为了防止带电不均一、进行稳定的均一带电,在特公平7-99442号公报中公开了一种在与接触带电部件的被带电体面的接触面上涂布粉末的方案。但是,接触带电部件(带电辊)是随被带电体(潜像载体)从动旋转(没有速度差驱动)的结构,与栅控式等电晕带电器相比,虽然臭氧生成物大为减少,但与上述辊带电的场合同样,带电原理仍然是以放电带电装置为主。特别是,为了获得更稳定的带电均一性,由于施加在DC电压上重叠了AC电压的电压,因而因放电而产生的臭氧生成物增多。因此,长期使用该装置时,容易出现因臭氧生成物而引起的图像漂动等弊端。另外,将上述结构用于无清理器的图像形成装置时,由于转印残留调色剂的混入涂布的粉末难以均一地附着在带电部件上,进行均一带电的效果被削弱。
另外,在特开平5-150539号公报中公开了一种技术方案,在使用接触带电的图像形成方法中,长时间反复进行图像形成时,为了防止没有被刮板清除的调色剂或二氧化硅微粒子附着、蓄积在带电装置的表面而引起的带电障碍,在显影剂中至少含有显像粒子和平均粒径比显像粒子小的导电性粒子。但是,由于其中使用的接触带电或邻近带电是采用放电带电装置,不是直接注入带电装置,因而仍然存在因放电带电而引起的上述问题。此外,将该结构用到无清理器的图像形成装置上时,与具有清理装置的场合相比,对于大量导电性微粒子和转印残留调色剂粒子通过带电工序而引起的对于带电性的影响、这些大量导电性微粒子和转印残留调色剂粒子在显影工序中的回收性、被回收的导电性微粒子和转印残留调色剂粒子对于显影剂的显影特性的影响等都丝毫没有加以考虑。此外,将直接注入带电装置用于接触带电时,无法向接触带电部件供给必要量的导电性微粒子,由于转印残留调色剂的影响而产生带电不良。
另外,在邻近带电中,由于通过大量的导电性微粒子和转印残留调色剂难以使潜像载体均一带电,不能获得使转印残留调色剂粒子的图案均匀的效果,因而转印残留调色剂遮住图案图像曝光,产生重影。另外,图像形成过程中电源瞬间中断或卡纸时,由于显影剂而造成的机内污染更严重。
针对这一问题,在特开平10-307456号公报中公开了一种将含有调色剂粒子和具有调色剂粒径的1/2以下粒径的导电性带电促进粒子的显影剂用于使用直接注入带电装置的显影同时清理图像形成方法中的图像形成装置。采用该方案,可以得到不产生放电生成物、能大幅度减少废调色剂量、成本低而且有利于小型化的显影同时清理图像形成装置,可以获得不发生带电不良、图像曝光的遮光或扩散的良好图像。但该技术方案还有待进一步改进。
另外,在特开平10-307421号公报中公开了一种在使用直接注入带电装置的显影同时清理图像形成方法中使用含有具有调色剂粒径的1/50~1/2的粒径的导电性粒子的显影剂、使导电性粒子具有转印促进效果的图像形成装置。
另外,在特开平10-30745 5号公报中记载了,将导电性微粒子的粒径设定为构成像素的1像素的大小以下,并且,为了得到更好带电均一性,将导电性微粒子的粒径设定为10nm~50μm。
在特开平10-307457号公报中记载了,考虑到人的视觉特点为了使带电不良部对图像的影响成为视觉上不易察觉的状态,将导电性粒子设定为约5μm以下,优选的是20nm~5μm。
另外,在特开平10-307458号公报中记载了通过将导电性微粒子的粒径设定为调色剂粒径以下,可以防止显影时阻碍调色剂的显影或显影偏压通过导电性微粒子而漏电,使图像不产生缺陷。同时,记载了一种使用直接注入带电装置的显影同时清理图像形成方法,通过将上述导电性微粒子的粒径设定为大于0.1μm,将导电性微粒子埋置在潜像载体中,解决了遮住曝光光线的问题,实现良好的图像记录。但该方法还有待进一步改进。
特开平10-307456号公报中公开了一种显影同时清理图像形成装置,通过在调色剂中外部添加导电性微粒子,至少在挠性的接触带电部件与潜像载体的接触部中,上述调色剂中含有的导电性微粒子在显影工序中附着在潜像载体上,在转印工序后仍残留在潜像载体上并搬运存在,从而得到不产生带电不良和图像曝光遮光的良好图像。但是,对于这些技术方案,为了提高长期反复使用时的稳定性能和解像性,在使用粒径更小的调色剂粒子的场合其性能还有待于进一步改进。
另外,还有人提出外部添加规定了平均粒径的导电性粒子的方案。例如,在特开平9-146293号公报中提出了一种调色剂,它是以平均粒径5nm~50nm的微粉末A和平均粒径0.1μm~3μm的微粉末B作为外部添加剂,使之在规定程度以上强力附着在4μm~12μm的调色剂母粒子上而形成的调色剂,但其目的是减少微粉末B的游离以及从调色剂母粒子上脱落的比例。此外,特开平11-95479号公报中提出了含有规定粒径的导电性二氧化硅粒子和疏水化的无机氧化物的调色剂,但其目的仅仅是在通过调色剂上过剩蓄积的电荷的、导电性二氧化硅粒子向外部的漏电作用。
另外,还有多个规定了调色剂粒度分布和形状的申请,近年来,如日本专利第2862827号公报,提出了规定用流式粒子像解析装置测定的粒度分布和圆形度。作为规定了考虑了外添加剂影响的调色剂粒度分布和形状的申请,例如在特开平11-174731号公报中提出了具有规定为圆形度的平均长径为10nm~400nm的无机微粉体A和非球形状无机微粉体B的调色剂,但其目的在于利用非球形状无机微粉体B的间隔效果抑制无机微粉体A埋没到调色剂母体中。在特开平11-202557号公报中也提出了对调色剂的粒度分布和圆形度的规定,但其目的在于通过加大作为调色剂图像显影的调色剂粒子的密度来抑制甩尾现象,改善高温高湿环境下的调色剂的保存性。
在特开平11-194530号公报中提出了具有0.6μm~4μm的外添加剂微粒子A和无机微粉末B、并规定了粒度分布的调色剂,但其目的在于通过外添加剂微粒子A的存在来防止无机微粉末B埋入调色剂母粒子等而引起的调色剂恶化,没有考虑外添加剂微粒子A在调色剂母粒子对附着、游离。另外,在特开平10-83096号公报中提出了在内包有着色剂的球形树脂微粒子表面添加了导电性微粒子和二氧化硅微粒子的调色剂,其目的在于使调色剂粒子表面具有导电性,加快调色剂粒子间的电荷的移动、交换,从而提高调色剂的摩擦带电的均匀性。
另一方面,为了实现具有上述注入带电工序的图像形成方法、显影同时清洁图像形成方法或无清理器图像形成方法,即,为了使上述显影剂(调色剂)带有最佳电荷,还进行了显影剂载体的改进。
以前,例如在电子照相方式的图像形成装置中,在由电子照相感光体构成的潜像载体上形成静电潜像,利用显影器显影该潜像。显影器具有作为承载显影剂并搬送的显影剂载体的显影套筒。
为了显影剂的搬送性将该显影套筒的表面进行凹凸的粗面化,以前就公知例如特开昭54-79043号所示的,主要二成分显影用的显影套筒的花筒凹槽沟和、如特开昭55-26526号所示,主要一成分显影用显影套筒中的喷射处理。
在喷射处理过的显影套筒的场合,由于因长期使用而容易磨耗减少表面的凹凸,所以为了防止该现象,显影套筒的材料大多用例如SUS(维克斯硬度Hv180)等高硬度材料,或以前采用将氧化铝粒子作为喷射砂粒的烧结刚玉喷射法(特开昭57-66455号)。
但是,如特开昭57-116372号、特开昭58-11974号、特开平1-131586号等所示,在烧结刚玉的喷射中,在SUS的显影套筒表面形成尖锐的凹凸粗面。图2示出烧结刚玉喷射处理的显影套筒表面的粗度截面曲线的模式图。在长期使用时,在该表面的尖锐凹部埋入粒径特别小的调色剂粒子等(以下,将埋入该调色剂等的状态称为“套污染”),在该部分阻碍调色剂带电,导致图像不良。
考虑例如采用玻璃珠等球形粒子进行喷射处理的方法。图3示出玻璃珠喷射处理的同样粗度截面曲线的模式图。如图3所示,利用玻璃珠喷射处理,可以得到在SUS的显影套筒表面具有光滑截面形状的粗面,并且可以不充分但在一定程度上降低套污染。
另一方面,作为显影套筒材料现在的主流是采用铝。SUS价高,但铝具有降低套的成本等优点。
但是,由于铝套的Hv100硬度差,所以在使用时容易磨耗喷射处理产生的表面凹凸,凹凸很快就被磨耗完。
近年,为了实现高图像质量,调色剂的粒径有越来越小的倾向,从上述可知容易产生套污染。
根据图4对此进行说明。图4是放大了图3的粗度截面曲线的凹凸的图。如上所述,图3是用球状粒子的玻璃珠喷射处理了SUS的显影套筒表面时的粗度截面曲线。图4中,在大粒径调色剂的情况下,虽然不进入粗度截面曲线的大凹凸中的裂缝,即小凹部,例如凹部a、b、c等,但若使调色剂的粒径变小,则进入小凹部a、b、c等的调色剂增加,从而产生套污染。
例如,在具有体积平均粒径为约7μm的粒度分布的小粒径调色剂粒子中,一般含有约15个数%~20个数%左右粒径小于4μm的调色剂粒子,这些进入小凹部a、b、c等。当然,若削减调色剂中的微粉,则可以减少更小的调色剂,但当前不可能完全去除。
如上所述,即使不使调色剂的粒径变小,在使用带电性低的调色剂的情况下,也容易发生微少套污染引起的调色剂带电阻碍,并导致浓度稀等缺点。
或者,相对于调色剂粒子外添了具有与该调色剂同极性的带电系列的外添加剂的显影剂中,在显影套筒上产生作为打印图案的履历的、所谓“套重像”,该套重像有时也出现在打印图像上。该套重像是上述外添加剂的带电能越高越容易产生。例如,如图5所示,在负带电性调色剂外添负带电性的微粒子而得到的显影剂的情况下产生的套重像称为正重像。即,由于非打印部分(白色背景)连续,所以即使在进行打印也只进行薄显影的(X)部分和、因继续打印而进行浓显影的(Y)部分产生浓度不匀。
考虑一下形成该套重像的机理。在显影工序中,对显影剂载体(显影套筒)上消耗显影剂(调色剂)的地方重新提供带电的调色剂并进行以下的显影。此时,没有消耗掉而残留在显影套筒上的调色剂和、重新提供的调色剂的带电量不同。调色剂的带电量越高,对潜像载体上的静电潜像的飞跃能力越高,但同时因在调色剂和显影套筒之间工作的镜映力,可看到被静电强烈约束的倾向。这样,显影能力由上述飞跃能力和镜映力的平衡确定。
另外,该套重像与显影套筒上存在的调色剂中的微粉和外添到该调色剂的外添剂形成的层密切相关。即,对在形成显影套筒上的调色剂层的最底层的调色剂的粒度分布中,调色剂消耗部和调色剂未消耗部产生明显的差,这是因为在未消耗部的调色剂最底层形成由调色剂中的微粉和外添给该调色剂的外添剂形成的微粉层。形成该微粉层的粒子由于单位体积的表面积大,所以与大粒径的调色剂相比,单位质量的摩擦带电电荷量变大,由本身的镜映力被静电强烈拘束于显影套筒。因此,在形成了微粉层的部分上的调色剂,因没有与显影套筒表面充分摩擦带电而显影能力下降,在图像上出现套重像。
一般,在消耗了调色剂的地方重新提供的带电调色剂的显影能力比没有被消耗而残留在显影套筒上的调色剂的显影能力高时,产生上述的正重像,与此相反,在上述重新提供的调色剂的显影能力比其它部分的调色剂的显影能力低时,与图5相反,非打印部(白色背景)连续,由于与没有更换调色剂的部分相比,继续打印,所以没有更换调色剂的部分的浓度更低,产生负重像。
以上套重像是因为由调色剂中的微粉和外添给该调色剂的外添剂形成微粉层,同时调色剂的带电在很大程度上依存于与显影套筒的摩擦带电而产生的现象。因此,为了解决套重像,需要用某种方法去除或减轻在显影套筒表面附近充电的微粉调色剂和显影套筒之间工作的镜映力。
除上述套重像显影以外,还有在由显影得到的图像上产生条纹状浓度低的部分的问题。即,这是在文字图像上文字变细,在中间色调图像和实黑图像中,如图6所示那样浓度变低的现象。
该现象称为“褪色现象”。我们观察了产生了该褪色现象时的显影套筒,在套上形成了厚度相同的调色剂层。但是,测定套上的调色剂的摩擦带电电荷量时,判明对应于图像中的低浓度条纹区域的调色剂电荷量比正常值低。
上述调色剂的带电量部分降低的理由可如下考虑。复制图像或图像输出图案在图像面内不一定相同,产生调色剂消耗多的部分和少的部分。其中,调色剂消耗少的部分由于调色剂的更换比较少,所以对应部分的显影套筒附近的调色剂循环慢,在套附近调色剂被堆积。接着,在该状态下,通过调色剂与套表面磨擦,调色剂粒子恶化,从而不能受到正规摩擦。其结果,若在该状态下继续进行复制或打印,则促进调色剂恶化,从而在该部分引起浓度降低。
低带电调色剂也通过与套的摩擦力,将显影剂层厚限制部作为具有与正常带电调色剂层相同厚度的层穿通。从而,套上的调色剂厚度均匀。
上述褪色现象是调色剂粒径越小时越容易引起。这是起因于微粒子调色剂的凝聚性高。即,微粒子调色剂由于粒径小,与通常粒径调色剂相比,表面积大而得到过多的摩擦,所以因静电凝聚而使调色剂的流动性降低。另外,附着在调色剂表面附近的外添剂的影响也大,在添加阻碍调色剂的流动性的粒子或明显改变调色剂的带电量的粒子时需要注意。
另外,上述褪色现象不仅在调色剂的静电凝聚促进流动性降低的低湿度环境下产生,在常温常湿度环境下、或调色剂的带电能降低的高温高湿度环境下也明显产生。
为了实现具有注入带电工序的图像形成方法、显影同时清洁图像形成方法或无清理器图像形成方法,进行了显影剂(调色剂)和显影剂载体的改进,但是并没有提出可以解决至此举出的所有问题的解决方案,现状是还需要继续进行充分的研究。
发明内容
本发明的目的在于提供解决上述问题的可得到良好的显影特性的显影装置、处理卡盒、以及图像形成方法。
本发明的目的在于提供不产生上述套重像、可在静电潜像真实显影的、可得到良好的图像特性的显影装置、处理卡盒、以及图像形成方法。
本发明的另一目的在于提供在各环境下也不产生上述褪色现象、可得到高浓度图像的显影装置、处理卡盒、以及图像形成方法。
本发明的另一目的在于提供实质上不产生如臭气那样的放电生成物、用低的外加电压可均匀带电的直接注入带电装置的、可简易、稳定的均匀带电的图像形成方法、以及该图像形成方法中使用的显影装置、处理卡盒。
另外,本发明的另一目的在于提供可大幅度减少废调色剂量的、可进行利于低成本、小型化的显影-清洁工序(显影同时清洁工序)的图像形成方法、以及该图像形成方法所用的显影装置、处理卡盒。
本发明的另一目的在于提供实质上不产生如臭气那样的放电生成物、用低的外加电压可均匀带电的直接注入带电装置的、可简易、稳定的均匀带电,并且在长期重复使用中也可得到不产生带电不良的良好的图像的图像形成方法、以及该图像形成方法所用的显影装置、处理卡盒。
另外,本发明的另一目的在于提供可进行不需要可稳定得到良好的均匀带电性的独立的清洁工序的无清理器图像形成的图像形成方法、以及该图像形成方法所用的显影装置、处理卡盒。
另外,本发明的另一目的在于提供可进行转印残留调色剂粒子的回收性卓越的显影-清洁工序的图像形成方法、以及该图像形成方法所用的显影装置、处理卡盒。
另外,本发明的另一目的在于提供具有在为了提高分辨率而使用小粒径调色剂粒子时,也可以稳定得到良好图像的显影-清洁工序的图像形成方法、以及该图像形成方法所用的显影装置、处理卡盒。
另外,本发明的目的在于提供一种显影装置,该显影装置至少具有,容纳显影剂的显影容器;承载容纳在该显影容器的该显影剂,并搬送到显影区域的显影剂载体;和限制在该显影剂载体上承载的显影剂的层厚的显影剂层厚限制部件,其中,该显影剂至少具有至少含有粘结树脂和着色剂的调色剂粒子和导电性微粒子,该显影剂载体在基体上具有选自非磁性金属、合金、和金属化合物中的材料形成的表面层。
另外,本发明的目的在于提供一种处理卡盒,该处理卡盒至少具有,承载静电潜像的潜像载体;使该潜像载体带电的带电装置;通过使用显影剂显影在上述潜像载体上形成的静电潜像而形成显影剂像的显影装置,其中,该显影装置和该潜像载体被一体化,形成可拆卸地安装在图像形成装置主体的结构,该显影剂至少具有至少含有粘结树脂和着色剂的调色剂粒子和导电性微粒子,该显影装置至少具有用于容纳显影剂的显影容器,用于承载该显影容器容纳的该显影剂、并搬送到显影区域的显影剂载体,和用于限制承载在该显影剂载体上的显影剂层厚的显影剂层厚限制部件,该显影剂载体在基体上具有选自磁性金属、合金、和金属化合物中的材料形成的表面层。
另外,本发明的目的在于提供一种图像形成方法,该方法至少具有,使潜像载体带电的带电工序;在该带电工序中,在带电的潜像载体的带电面形成静电潜像的潜像形成工序;使用具有一边承载显影剂,一边向与上述潜像载体对置的显影区域搬送显影剂的显影剂载体的显影装置显影上述静电潜像,以显影剂像进行可视化的显影工序;将上述显影剂像转印到转印材料上的转印工序;和利用定影装置定影转印在上述转印材料上的显影剂像的定影工序;其中,依次重复进行这些各工序,该显影剂至少具有至少含有粘结树脂和着色剂的调色剂粒子和导电性微粒子,该显影剂载体在基体上具有选自非磁性金属、合金、和金属化合物中的材料形成的表面层。
附图说明
图1是表示各带电部件的带电特性的曲线图。
图2是对SUS套进行烧结刚玉喷射处理的显影套筒表面的粗度截面曲线的模式图。
图3是对SUS套进行玻璃珠处理的同样的粗度截面曲线的模式图。
图4是放大了图3的套表面的粗度截面曲线凹凸的图。
图5是用于说明套重像的打印图像的模式图。
图6是用于说明褪色的打印图像的模式图。
图7是模式地表示可用于本发明的、在基体上具有非磁性金属或合金或金属化合物构成的层的显影剂载体的截面图。
图8是表示可用于本发明的、在进行了玻璃珠喷射处理的铝套表面设置了电镀层时,套表面的粗度截面曲线模式图。
图9是表示在基体表面设置电镀层前的套表面的粗度截面曲线的模式图。
图10是表示一例本发明的图像形成装置的概要模式图。
图11A、图11B、图11C是在本发明的实施例中、用于说明套重像的评价方法的打印图像的模式图。
具体实施方式
下面对可最佳用于本发明的显影装置、处理卡盒、和图像形成方法的显影剂载体进行说明。
本发明的显影装置优选用于,至少具有带电工序,使潜像载体带电;潜像形成工序,在该带电工序中,在带电的潜像载体的带电面以静电潜像写入图像信息;显影工序,使用具有一边承载显影剂,一边向与上述潜像载体对置的显影区域搬送显影剂的显影剂载体的显影装置显影该静电潜像,以显影剂像进行可视化;转印工序,将上述显影剂像转印到转印材料上;和定影工序,利用定影装置定影转印在上述转印材料上的显影剂像,重复这些各工序进行图像形成,上述带电工序,至少在带电装置和潜像载体的当接部,在存在具有显影剂的导电性微粒子的状态下外加电压来进行潜像载体的带电的,为进行接触带电的图像形成装置,特别优选具有所谓直接注入带电装置的图像形成装置、和可用于该图像形成装置的显影装置或处理卡盒或上述工序形成的图像形成方法。
另外,本发明的显影装置优选用于,至少具有带电工序,使潜像载体带电;潜像形成工序,在该带电工序中,在带电的潜像载体的带电面以静电潜像写入图像信息;显影工序,使用具有一边承载显影剂,一边向与上述潜像载体对置的显影区域搬送显影剂的显影剂载体的显影装置显影该静电潜像,以显影剂像进行可视化;转印工序,将上述显影剂像转印到转印材料上;和定影工序,利用定影装置定影转印在上述转印材料上的显影剂像,重复这些各工序进行图像形成,上述显影工序是进行使上述静电潜像可视化的同时,回收将显影剂像转印到转印材料之后残留在该潜像载体上的显影剂的工序的,所谓为进行显影同时清洁的图像形成装置、和可用于该图像形成装置的显影装置或处理卡盒或上述工序形成的图像形成方法。
本发明的显影装置的特征在于在使用基体上具有由非磁性金属或合金或金属化合物构成的层的显影剂载体。
根据图7说明可用于本发明的显影剂载体的一例。图中,(A)表示磁铁辊(内包在显影套筒里),(B)表示套基体,(C)表示由非磁性金属或合金或金属化合物构成的层(以下,记为“电镀层”)。
图8是表示对进行了玻璃珠喷射处理的铝套(图9)设置了电镀层时的套表面的粗度截面曲线的模式图。在设置了电镀层的情况下,该电镀层以镜面状覆盖弧坑状凹部内,用以填平微小凹部。从而,可以发挥防止套污染的效果。
若用光学显微镜观察在上述喷射处理后设置电镀层时的套表面,可确认体表面的弧坑状凹部内的微小凹部被电镀层填埋。
另外,如上所述,套重像是形成由调色剂中的微粉和添加到该调色剂的外添剂构成的微粉层,因该层上的调色剂与显影套筒表面不充分摩擦带电而使显影能力降低产生的现象。特别是,现有的显影剂载体(显影套筒)的问题是在套基体表面的弧坑状凹部内的微小凹部容易存积微粉,以此为起点形成上述微粉层,其结果产生套重像,但通过用电镀层填埋表面的弧坑状凹部内的微小凹部,可以大大改善套重像。
另外,即使对于伴随部分调色剂的静电凝聚引起的流动性下降的褪色,也通过用电镀层填埋套基体表面的弧坑状凹部内的微小凹部,可以使调色剂的微粉不存积在凹部,从而可以也改善褪色的水平。
另外,在设置了电镀层的情况下,如上所述,弧坑状凹部内的微小凹部消失,但由于模仿弧坑状凹部形成了电镀层,所以电镀表面的粗度Rz、Ra、平均间隔Sm等与喷射到基体上的状态没有很大差别,从而,不降低显影剂的搬送性等。
特别是在本发明中,以后再具体说明,通通采用在显影剂中添加导电性微粒子的体系,使导电性微粒子与调色剂粒子一起显影,充分提供给潜像载体上的非图像部,在转印工序中从调色剂粒子表面积极游离,所以经转印后的潜像承载面有效提供给带电部,会良好地进行接触带电。因此,除了调色剂微粉以外,在显影系统中存在很多游离的导电性微粒子,但由于不产生伴随存积在显影套筒表面的微小凹部而使显影性下降的现象,所以可以始终保持良好的显影性。
通过在基体表面均匀保持这样的电镀层,可以在显影剂载体的纵向使显影剂均匀带电,可以得到良好的显影性。作为在显影套筒基体表面形成上述电镀层的方法可以优选采用电解电镀或无电解电镀。特别是无电解电镀由于是化学电镀,所以可以与凸部粗面无关地均匀形成高精度的电镀层。
具体说来,在电镀层最好是由从镍、铬、钼、钯构成的组中选择的非磁性金属或合金或金属化合物构成的层形成,可以举出例如,无电解Ni-P电镀、无电解Ni-B电镀、无电解Pd电镀、无电解Pd-P电镀、无电解Cr电镀、电解Mo电镀或无电解Mo电镀等。作为套表面的物性,由于在套内部具有磁铁辊,所以最好是非磁性。因此,电镀层优选是0.5μm~20μm,更优选是3μm~15μm。电镀层的厚度小于0.5μm时,由于层薄,所以难以发挥设置电镀层而产生的效果,在电镀层厚度大于20μm时,难以在纵向均匀保持存在于基体表面的电镀层的厚度。例如,对于上述Ni-P电镀,Ni是单体为强磁体,但在无电解电镀中通过与磷或硼反应成为非晶质并使其失去磁性。在无电解Cr电镀的情况下,若电镀层小于20μm,则实际不打乱内部的磁石磁场,可以充分利用。
作为显影套筒的基体可优选使用维克斯硬度(Hv)为50~200的金属材料。在HV小于50时,在强度方面差,恐怕容易产生变形或切削。在Hv大于200时,在如喷射处理那样在表面形成凹凸的工序中,难以在表面均匀形成凹凸。作为具体例可以举出铝合金、黄铜等铜合金等,但考虑到成本,更优选采用铝合金。
设置了金属层之后的显影套筒的维克斯硬度(Hv)根据所选择的材料而不同,但可以由退火处理时的温度控制。作为可用于本发明的物质,优选是Hv为200~1000的物质。在HV小于200时,强度不够,套表面容易产生划痕或切削。另外,在HV大于1000时,在制造方面难以调整。作为提高Hv的方法,例如有提高退火温度的方法。但是若在高温下进行退火处理,则具有套的偏心量变大的倾向,其结果,会对影响图像浓度和图像质量等产生恶劣影响。
另外,显影剂载体的基体表面优选是用球状粒子进行粗面化处理而形成凹凸面之后,形成由非磁性金属或合金或金属化合物构成的层(电镀层)。这是因为通过预先进行粗面化处理减少存在于基体表面的微小裂缝,使电镀后的表面具有更均匀的表面粗度。
显影套筒的表面粗度优选是在基体上形成非磁性金属或合金或金属化合物构成的层之后的表面凹凸的算数平均厚度Ra值为0.1μm~3.5μm。Ra小于0.1μm时,特别是在低湿度环境下,由于显影剂载体上的显影剂利用镜映力在显影剂载体表面形成不动层,不能使显影剂充分带电,所以显影性降低,产生不匀、飞散、图像浓度薄等图像不良。Ra大于3.5μm时,由于显影剂载体上的调色剂涂层的限制不充分、或图像的均匀性不充分、或带电不足,所以图像浓度变薄。另外,本发明中表面粗度的测定是使用小坂研究所制:表面粗度计SE-3300H,测定条件为用切断0.8mm、规定距离8.0mm、发送速度0.5mm/s取了12处的测定值平均。
下面说明优选适用于本发明的显影装置、处理卡盒、图像形成装置以及图像形成方法的显影剂。
在本发明使用的显影剂至少具有至少含有粘结树脂和着色剂的调色剂粒子和导电性微粒子。在显影潜像载体上形成的静电潜像时,显影剂具有的导电性微粒子与调色剂粒子一起以适当量从显影剂载体转移到潜像载体。通过显影静电潜像而在潜像载体上形成的显影剂像,在转印工序中转移到纸等转印材料。此时,潜像载体上的部分导电性微粒子也附着到转印材料,但剩余的附着保持并残留在潜像载体上。在施加与调色剂粒子的带电极性相反的转印偏压进行转印时,调色剂被吸引到转印材料侧而积极转移,但潜像载体上的导电性微粒子由于是导电性的,所以难以转移到转印材料侧。因此,部分导电性微粒子附着到转印材料,剩余的附着保持在潜像载体并残留。
在如清洁工序,不具有从潜像载体上去除附着保持并残留在潜像载体上的导电性微粒子的工序的图像形成方法中,在转印工序后残留在潜像载体表面的调色剂粒子(以下,称为“转印残留调色剂粒子”)和导电性微粒子随着在潜像载体承载像的面(以下,称为“像承载面”)的移动而搬运到带电部。即,在带电工序使用接触带电部件时,导电性微粒子搬运到潜像载体和接触带电部件当接形成的当接部,并附着混入接触带电部件。从而,在潜像载体和接触带电部件的接触部存在导电性微粒子的状态下进行潜像载体的接触带电。
在本发明中,通过将导电性微粒子积极搬运到带电部,尽管由于转印残留调色剂粒子的附着、混入而污染接触带电部件,但由于可以维持接触带电部件的接触电阻,所以可以良好地进行利用接触带电部件的潜像载体的带电。
但是,在接触带电部件的带电部没有存在充分的导电性微粒子时,容易发生因转印残留调色剂粒子附着、混入接触带电部件导致的潜像载体带电的降低,导致图像污染。
另外,通过将导电性微粒子积极搬运到潜像载体和接触带电部件接触形成的接触部,可以维持接触带电部件对潜像载体的致密接触性和接触电阻,所以可以良好地进行通过接触带电部件的潜像载体的直接注入带电。
另外,附着并混入到接触带电部件的转印残留调色剂粒子从接触带电部件慢慢吐出到潜像载体上,随着潜像承载面的移动到达显影部,在显影工序进行显影同时清洁,即进行转印残留调色剂粒子的回收。附着、混入到接触带电部件的导电性微粒子也同样慢慢从接触带电部件吐出到潜像载体上,随着潜像承载面的移动到达显影部。即,在潜像载体上导电性微粒子与转印残留调色剂粒子一起存在,在显影工序进行转印残留调色剂粒子的回收。在显影工序中的转印残留调色剂粒子的回收利用显影偏压电场的情况下,对于转印残留调色剂粒子由显影偏压电场回收,由于潜像载体上的导电性微粒子是导电性而难以回收。因此,部分导电性微粒子被回收,但剩余的导电性微粒子附着保持并残留在潜像载体上。根据本发明人员的研究,知道了通过像这样在潜像载体上存在显影工序难以回收的导电性微粒子,具有提高潜像载体上的转印残留调色剂粒子的回收性的效果。即,潜像载体上的导电性微粒子作为潜像载体上的转印残留调色剂粒子的回收助剂工作,更可靠进行显影工序的转印残留调色剂粒子的回收,可以有效防止转印残留调色剂粒子的回收不良引起的翳影等图像缺陷。
以前,在显影剂添加导电性微粒子的目的大多是通过在调色剂粒子表面附着导电性微粒子来控制调色剂的摩擦带电性,从调色剂粒子游离或脱离的导电性微粒子会改变或恶化显影剂特性。对此,本发明的显影剂在使导电性微粒子从调色剂粒子表面积极游离的方面与以前研究很多的对显影剂外添导电性微粒子不同。通过将导电性微粒子经由转印后的潜像载体上搬运到作为潜像载体和接触带电部件接触形成的接触部的带电部并存在,积极提高潜像载体上的带电性,可以进行稳定、均匀的均匀带电,防止潜像载体的带电降低引起的图像不良。另外,在显影工序中通过在潜像载体上存在导电性微粒子,导电性微粒子作为潜像载体上的转印残留调色剂粒子的回收助剂工作,在显影工序可以进一步可靠进行转印残留调色剂粒子的回收,可以有效防止转印残留调色剂粒子的回收不良引起的翳影等图像缺陷。
在本发明所用的显影剂中,附着到调色剂粒子表面并与调色剂粒子一起动作的导电性微粒子对于作为本发明的显影剂效果表现的促进潜像载体的带电性和提高显影同时清洁性能很少起作用,通过因调色剂粒子的显影性降低、在显影同时清洁工序的转印残留调色剂粒子回收性的降低、以及因转印性降低的转印残留调色剂粒子增加,带来阻碍均匀带电等缺点。
本发明所用的显影剂所包含的导电性微粒子通过反复图像形成,经带电工序和显影工序移到潜像承载面,并伴随潜像承载面的移动经转印工序再次搬运到带电部,对带电部依次继续提供导电性微粒子。从而,在带电部导电性微粒子因脱落等减少、或导电性微粒子的均匀带电性促进能力恶化的情况下,也由于对带电部继续提供导电性微粒子,所以长期重复使用装置,也可以防止潜像载体的带电性降低,可以稳定维持良好的均匀带电。
按照本发明者们关于添加到显影剂的导电性微粒子对潜像载体的带电性促进效果和显影同时清洁性的影响的研究,体积平均粒径小于0.1μm时,存在导电性微粒子容易牢固附着到调色剂粒子表面,在显影工序不能对潜像载体上的非图像部提供充分的导电性微粒子,在转印工序中导电性微粒子也不从调色剂粒子表面游离的情况。因此,使导电性微粒子积极残留在转印后的潜像载体上,不能将导电性微粒子积极提供给带电部。从而,此时得不到提高潜像载体的带电性的效果,在接触带电部件附着混入转印残留调色剂粒子时,产生因潜像载体的带电性降低引起的图像不良。
另外,在显影同时清洁工序中,由于不能将导电性微粒子提供给潜像载体上,另外,即使提供给潜像载体上,由于导电性微粒子的粒径过小,所以得不到提高转印残留调色剂粒子的回收性的效果,不能有效防止转印残留调色剂粒子的回收不良引起的正重像或翳影等图像缺陷。
另外,在导电性微粒子的体积平均粒径大于10μm时,即使提供给带电部,也由于粒径大,导电性微粒子从带电部容易脱落,在带电部难以继续稳定存在粒子数足够的导电性微粒子,难以促进潜像载体的均匀带电性。另外,由于每单位重量的导电性微粒子的粒子数减少,所以要在带电部存在尽量可充分得到潜像载体的均匀带电促进效果的粒子数的导电性微粒子(为了通过增加带电部的潜像载体和导电性微粒子的接触点数,提高促进潜像载体的均匀带电性的效果,要求在带电部存在的导电性微粒子的粒子数多),必需增加显影剂中的导电性微粒子的添加量。但是,若导电性微粒子的添加量过多,则使作为显影剂整体的摩擦带电能和显影性降低,产生图像浓度降低和调色剂飞散等弊端。另外,由于导电性微粒子的粒径大,所以在显影工序中不能充分得到作为转印残留调色剂粒子的回收助剂的效果。若为了提高转印残留调色剂粒子的回收而过分加大导电性微粒子在潜像载体上的存在量,则由于粒径大,对潜像形成工序产生恶劣影响,例如有时会产生遮光图像曝光带来的图像缺陷。
下面将例示上述导电性微粒子的体积平均粒径和粒度分布的测定法。在コ-ルタ-公司制,LS-230型激光衍射式粒度分布测定装置中安装液体模块,以0.04μm~2000μm的粒径作为测定范围,从得到的体积基准的粒度分布算出导电性微粒子的体积平均粒径。作为测定顺序在纯净水10cm3中添加微量表面活性剂,向其中加入导电性粉末的试样10mg,用超声波分散机(超声波均化器)分散10分钟之后,在测定时间90秒,测定次数1次进行测定。
在显影剂(调色剂)的测定中,相对于100g的纯净水添加微量表面活性剂,再加入2g~10g的显影剂(调色剂),用超声波分散机(超声波均化器)分散10分钟之后,利用远心分离机等分离显影剂(调色剂)粒子和上述导电性微粒子。在具有磁性调色剂粒子的磁性显影剂的情况下可以利用磁石。对分离的分散液进行1次测定时间90秒的测试。
本发明人员从导电性微粒子的粒径的研究,还进一步研究了与实际的显影剂的动作直接有关的、含有添加剂的显影剂的粒度分布。
其结果,可知通过显影剂在大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的个数基准的粒度分布中,具有15个数%~60个数%的大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的粒子,并且含有15个数%~70个数%的大于等于3.00μm~小于8.96μm的粒径范围的粒子,可以有效防止接触带电引起的潜像载体的带电不良,可以在直接注入带电装置使潜像载体的均匀带电性。另外,可知提高显影同时清洁的转印残留调色剂粒子的回收,可以有效防止转印残留调色剂粒子的回收不良引起的翳影等图像缺陷。下面说明该理由。
在本发明所用的显影剂具有的导电性微粒子,有助于使粒径大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒子在显影剂的大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的个数基准的粒度分布中具有15个数%~60个数%。更具体说来,将本发明的显影剂具有的导电性微粒子设定为至少具有大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的粒子,通过使该导电性微粒子含在显影剂中含有以达到大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的粒子在显影剂中的含量在上述范围内,可以得到上述本发明的效果。根据本发明人员的研究,通过在显影剂中存在大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的导电性微粒子,防止在接触带电中转印残留调色剂粒子附着混入到接触带电部件引起的潜像载体的带电不良,提高直接注入带电中潜像载体的均匀带电性,有效防止采用了显影同时清洁的图像形成方法中的带电不良和转印残留调色剂粒子回收不良的效果很大。另外,在显影工序中导电性微粒子作为转印残留调色剂粒子的回收助剂的效果与导电性微粒子的粒径有很大关系,作为转印残留调色剂粒子的回收助剂存在最佳的导电性微粒子的粒径范围,特别是具有大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的粒径的导电性微粒子的含量(个数%)与作为转印残留调色剂粒子的回收助剂的效果有很大关系。
大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的导电性微粒子的粒子,难以牢固地附着在调色剂粒子表面,在显影工序中充分提供到潜像载体上的非图像部,在转印工序从调色剂粒子表面积极游离,经转印后的潜像承载面有效提供给带电部。另外,由于上述导电性微粒子通过在带电部均匀分散并存在,潜像载体的带电促进效果好,在带电部稳定保持,所以即使在长期重复使用图像形成装置的情况下,也可以防止潜像载体的带电性降低,稳定地维持良好的均匀带电。另外,如在带电工序采用了接触带电部件的显影同时清洁图像形成方法,在不能避免转印残留调色剂粒子对带电部件的污染的情况下,也可以防止潜像载体的带电性降低。另外,通过将导电性微粒子的粒子有效提供给转印后的潜像承载面,作为转印残留调色剂粒子的回收助剂发挥特别出色的效果,可以提高在显影同时清洁工序的转印残留调色剂粒子的回收性。
如上所述,本发明所用的显影剂在大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的个数基准的粒度分布中,大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的粒子的含量优选是15个数%~60个数%。通过使上述粒径测定范围中大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的粒子的含量在上述范围内,可以提高在带电工序中潜像载体的均匀带电性。另外,通过可使在带电部稳定存在适当量的导电性微粒子,在之后的曝光工序中也可以防止因导电性微粒子过多存在于潜像载体上引起的曝光不良。在显影剂中的大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的粒子含量低于上述范围时,难以充分提高利用接触带电的潜像载体的均匀带电性,难以充分发挥防止在显影同时清洁时转印残留调色剂粒子的回收不良的效果。另外,在显影剂中大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒径范围的粒子含量大于上述范围时,由于对带电部提供过多的导电性微粒子,所以在带电部不能保持的剩余导电性微粒子排出到潜像载体上,以致遮住曝光光的程度,从而因曝光不良产生图像缺陷,或飞散污染设备内。
显影剂的大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的个数基准的粒度分布中,粒径是大于等于1.00μm~小于2.00μm的粒子含量更优选是20个数%~50个数%,进一步优选是20个数%~45个数%。通过将上述粒子含量设在该范围,可以进一步提高利用接触带电的潜像载体的均匀带电性,并且进一步提高有效防止采用了显影同时清洁的图像形成方法中的转印残留调色剂粒子的回收不良的效果。另外,防止将过多的导电性微粒子提供给带电部,可以进一步可靠抑制产生因带电部不能保持的导电性微粒子大量排出到潜像载体上引起的曝光不良的图像缺陷。
如上所述,为了使在显影剂在大于等于0.60μm、小于159.21μm粒径范围的个数基准的粒度分布中含有大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的粒子为15个数%-60个数%,只要按照显影剂中的大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的粒子的含量在上述范围那样使显影剂中含有该导电性微粒子即可。但是,显影剂中的在大于等于0.60μm、小于159.21μm粒径范围的个数基准的粒度分布中的大于等于1.00μm、小于2.00μm的粒径范围粒子不仅仅限于上述导电性微粒子,也可包括调色剂粒子和添加到显影剂中的其它粒子。
显影剂中含有的至少含有粘结树脂和着色剂的调色剂粒子,可以采用公知的制造方法获得,取决于调色剂制造方法和制造条件(例如调色剂的均匀粒径或采用粉碎法制造时的粉碎条件),生成的大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的调色剂粒子的量是不一样的。但是,在显影剂的大于等于0.60μm、小于159.21μm粒径范围的个数基准的粒度分布中,起因于调色剂粒子的大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的粒子的含量超过10个数%时,大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的调色剂粒子具有的摩擦带电性与平均粒径附近的粒径的调色剂粒子具有的摩擦带电性差别很大,因此有摩擦分布(带电量分布)变宽的倾向,因此不是优选的。
在显影剂的大于等于0.60μm、小于159.21μm粒径范围的个数基准的粒度分布中,最好是含有起因于导电性微粒子的大于等于1.00μm、小于2.00μm的粒子5个数%~60个数%。
另外,优选显影剂是,在大于等于0.60μm、小于159.21μm粒径范围的个数基准的粒度分布中,含有大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子15~70个数%。
在显影剂中,为了将潜像载体上形成的静电潜像显影,形成显影剂图像,将该显影剂图像转印到转印材料上在转印材料上形成显影剂图像,大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子必须有一定的量,另外,可以使大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子具有适合于在潜像载体上形成的静电潜像上静电附着、将静电潜像忠实地显影成为显影剂像的摩擦带电特性。
小于3.00μm粒径的粒子,保持过剩带电或者使摩擦带电电荷过度衰减,难以具有稳定的摩擦带电特性。因此,在潜像载体上没有静电潜像的部分(图像的白色背景)上的附着量容易过多,难以将静电潜像忠实地显影成为显影剂像。另外,3.00μm以下粒径的粒子,对于表面有凹凸的转印材料(例如表面上有纤维引起的凹凸的纸)难以维持良好的转印性,因而转印残留调色剂粒子增大。因此,转印残留调色剂粒子以大量附着在潜像载体上的状态被供给带电工序,大量的转印残留调色剂粒子附着或混入接触带电部件上,因而潜像载体的带电受到阻碍,有损害接触带电部件通过导电性微粒子与潜像载体致密接触而提高潜像载体的带电性的本发明效果的倾向。另外,转印残留调色剂粒子过小时,在显影工序中作用于转印残留调色剂粒子的机械回收力、静电回收力、或者磁性调色剂场合的磁回收力减小,相对地转印残留调色剂粒子与潜像载体的附着力增大,显影工序中的转印残留调色剂粒子的回收性降低,由于转印残留调色剂粒子的回收不良容易产生正象重影或翳影等图像缺陷。
另外,8.96μm或以上粒径的粒子难以具有对于将静电潜像忠实地显影成为显影剂像来说足够高的摩擦带电性。一般地说,显影剂的粒径越大,所得到的显影剂图像的解象性越低,按照大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的粒子在显影剂中的含量在规定范围那样含有导电性微粒子的本发明显影剂,由于显影剂中含有许多导电性微粒子,特别是粒径大的调色剂粒子的摩擦带电量容易降低,对于8.96μm或以上粒径的粒子来说,难以使之具有对于将静电潜像忠实地显影成为显影剂像足够高的摩擦带电特性,获得具有良好解象性的显影剂图像更加困难。
因此,在大于等于0.60μm、小于159.21μm粒径范围的个数基准的粒度分布中,将大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子的含量限定在上述范围,可以确保具有适合于将静电潜像忠实地显影成为显影剂图像的摩擦带电特性的调色剂粒子,使用按照大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的粒子在显影剂中的含量为规定范围那样含有导电性微粒子的本发明的显影剂,可以以高的图像浓度获得解象性优异的图像。
在本发明中,显影剂中的大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子含量少于上述范围时,难以确保具有适合于将静电潜像忠实地显影成为显影剂图像的摩擦带电特性的调色剂粒子。因此,所得到的图像翳影较多,图像浓度低或者解象性低。
另外,显影剂中的大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子含量多于上述范围时,难以将上述大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的粒子在显影剂中的含量限定在本发明规定的范围内。另外,即使大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的粒子在显影剂中的含量处于本发明规定的范围内,相对于大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子的含量,大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围的粒子相对不足。因此,不能充分提高由接触带电产生的潜像载体的均匀带电性,也不能充分得到有效防止显影同时清理中的转印残留调色剂粒子的回收不良的效果。
显影剂的在大于等于0.60μm、小于159.21μm粒径范围的个数基准的粒度分布中的粒径大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子的含量,更优选的是20个数%~65个数%,最好是25个数%~60个数%。将上述粒子含量限定在这一范围,可以进一步提高接触带电产生的潜像载体的均匀带电性,进一步提高有效防止在采用显影同时清理的图像形成方法中的转印残留调色剂粒子的回收不良的效果,并且可以在高的图像浓度下得到翳影少、解象性优良的图像。
如上所述,为了确保具有适合于将静电潜像忠实地显影成为显影剂像的摩擦带电特性的粒子,在高图像浓度下得到翳影少、解象性优良的图像,本发明的显影剂在大于等于0.60μm、小于159.21μm粒径范围的个数基准的粒度分布中优选含有大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子15个数%~70个数%。因此,大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子在显影剂中的含量希望是起因于调色剂粒子。但是,由于在显影剂中的大于等于0.60μm、小于159.21μm粒径范围的个数基准的粒度分布中,大于等于3.00μm、小于8.96μm粒径范围的粒子不仅仅限于调色剂粒子,也可包括导电性微粒子或显影剂中添加的其它粒子。
另外,在本发明中可使用的显影剂,优选重量平均粒径(D4)是4μm~10μm的显影剂。在显影剂的重量平均粒径小于4μm时,在白色背景部容易产生翳影。在显影剂的重量平均粒径大于10μm时,难以对显影剂载体上均匀给予适当电荷。
在本发明中,显影剂的粒径和粒度分布,是将采用流动式粒子像分析装置FPIA-1000(东亚医用电子公司制造)测定的当量圆直径定义为“粒径”,使用粒径大于等于0.60μm、小于159.21μm的个数基准的粒度分布出的数值。
采用流动式粒子像分析装置的测定按以下方法进行。通过过滤器除去微细的灰尘,在103cm3中滴加数滴在测定范围(例如当量圆直径大于等于0.60μm、小于159.21μm)的粒子数为20个或以下的在10ml水中稀释的表面活性剂(最好是用除去微细灰尘的水将烷基苯磺酸盐稀释10倍左右的产物)。向其中添加适量(例如0.5~20mg)的测定试样,用超声波均化器(输出功率50W、直径6mm、步进式芯片)进行3分钟分散处理,将测定试样的粒子浓度调整为7000个/10-3cm3~10000个/10-3cm3(以测定当量圆直径范围的粒子为对象),使用所得到的试样分散液,测定具有大于等于0.60μm、小于159.21μm的当量圆直径的粒子的粒度分布和球形度分布。重量平均粒径(D4)从上述个数基准的粒度分布换算求出。
测定的大致程序在东亚医用电子(株)发行的FPIA-1000产品目录(1995年6月版)、测定装置的操作手册和特开平8-136439中有记载,具体说明如下。
使试样分散液通过扁平的透明流槽(厚约200μm)的流路(沿流动方向增宽)。相对于流槽在以彼此相对位置安装闪光灯和CCD摄像机,以便形成相对于流槽厚度交叉通过的光路。在试样分散液流动过程中,闪光灯以1/30秒的间隔照射光,以得到流过流槽的粒子的图像。结果,各个粒子被摄影形成与流槽平行的具有一定范围的二维图像。根据各个粒子的二维图像的面积,计算出具有与该二维图像面积相同面积的圆的直径作为当量圆直径。
另外,根据各粒子的二维图像求出各粒子的周长,再计算出与具有与该二维图像的面积相同的面积的圆的周长之比,求出球形度分布。
测定结果(粒度分布和球形度分布的频度%和累积%)如下面表1所示,将0.06~400μm的范围分割成226个间隔(相对于1倍频程分割成30个间隔)。实际测定时,是在当量圆直径大于等于0.60μm、小于159.21μm的范围进行粒子测定。
〔表1〕
  粒径范围(μm)   粒径范围(μm)     粒径范围(μm)    粒径范围(μm)
    0.60~0.61     3.09~3.18     15.93~16.40     82.15~84.55
    0.61~0.63     3.18~3.27     16.40~16.88     84.55~87.01
    0.63~0.65     3.27~3.37     16.88~17.37     87.01~89.55
    0.65~0.67     3.37~3.46     17.37~17.88     89.55~92.17
    0.67~0.69     3.46~3.57     17.83~18.40     92.17~94.88
    0.69~0.71     3.57~3.67     18.40~18.94     94.88~97.63
    0.71~0.73     3.67~3.78     18.94~19.49     97.63~100.48
    0.73~0.75     3.78~3.89     19.49~20.08     100.48~103.41
    0.75~0.77     3.89~4.00     20.06~20.65     103.41~106.43
    0.77~0.80     4.00~4.12     20.65~21.25     106.43~109.53
    0.80~0.82     4.12~4.24     21.25~21.87     109.53~112.73
    0.82~0.84     4.24~4.36     21.87~22.51     112.73~116.02
    0.84~0.87     4.36~4.49     22.51~23.16     116.02~119.41
    0.87~0.89     4.49~4.62     23.16~23.84     119.41~122.89
    0.89~0.92     4.62~4.76     23.64~24.54     122.89~128.48
    0.92~0.395     4.76~4.90     24.54~25.25     128.48~130.17
    0.95~0.97     4.90~5.04     25.25~25.99     130.17~133.97
    0.97~1.00     5.04~5.19     25.89~26.75     133.97~137.88
    1.00~1.03     5.19~5.34     26.75~27.53     137.88~141.90
    1.03~1.06     5.34~5.49     27.53~28.33     141.90~148.05
    1.06~1.08     5.49~5.65     28.33~29.16     148.05~150.31
    1.08~1.12     5.65~5.82     29.16~30.01     150.31~154.70
    1.12~1.16     5.82~5.99     30.01~30.89     154.70~159.21
    1.16~1.19     5.99~6.16     30.89~31.79     159.21~163.88
    1.19~1.23     6.16~6.34     31.79~32.72     163.88~168.64
    1.23~1.28     6.34~6.53     32.72~33.67     168.64~173.58
    1.28~1.30     6.53~6.72     33.67~34.65     173.58~178.83
    1.30~1.34     6.72~6.92     34.65~35.67     178.83~183.84
    1.34~1.38     6.92~7.12     35.67~36.71     183.84~189.21
    1.38~1.42     7.12~7.33     36.71~37.78     189.21~194.73
    1.42~1.46     7.33~7.54     37.78~38.88     194.73~200.41
    1.46~1.50     7.54~7.78     38.88~40.02     200.41~206.26
    1.50~1.55     7.78~7.99     40.02~41.18     206.26~212.28
    1.55~1.59     7.99~8.22     41.18~42.39     212.28~218.48
    1.59~1.64     8.22~8.46     42.39~43.62     218.48~224.88
    1.64~1.69     8.46~8.71     43.62~44.90     224.88~231.42
    1.69~1.73     8.71~8.93     44.90~46.21     231.42~238.17
    1.73~1.79     8.93~9.22     46.21~47.56     238.17~245.12
    1.79~1.84     9.22~9.49     47.56~48.94     245.12~252.28
    1.84~1.89     9.49~9.77     48.94~50.37     252.28~259.84
    1.89~1.95     9.77~10.05     50.37~51.84     259.84~267.22
    1.95~2.00     10.05~10.35     51.84~53.36     267.22~275.02
    2.00~2.08     10.35~10.65     53.36~54.91     275.02~283.05
    2.08~2.12     10.65~10.96     54.91~56.52     283.05~291.31
    2.12~2.18     10.96~11.28     56.52~58.17     291.31~299.81
    2.18~2.25     11.28~11.61     58.17~59.88     299.81~308.58
    2.25~2.31     11.61~11.95     59.88~61.61     308.58~317.58
    2.31~2.38     11.95~12.30     61.61~63.41     317.58~328.83
    2.38~2.45     12.30~12.66     63.41~65.28     328.83~338.37
    2.45~2.52     12.66~13.03     65.28~67.16     338.37~348.19
    2.52~2.60     13.03~13.41     67.16~69.12     348.19~358.29
    2.60~2.67     13.41~13.80     69.12~71.14     358.29~388.89
    2.67~2.76     13.80~14.20     71.14~73.22     388.89~377.40
    2.76~2.83     14.20~14.62     73.22~75.36     377.40~388.41
    2.83~2.91     14.62~15.04     75.36~77.58     388.41~400.00
    2.91~3.00     15.04~15.48     77.58~79.82
    3.00~3.09     15.48~15.93     79.82~82.15
*)粒径范围的上限不包含该数值,表示“小于”
显影剂的粒度分布也可以由采用了与上述测定方法相同的测定原理的其它装置测定。
显影剂中的导电性微粒子的含量最好是整个显影剂的0.5质量%~10质量%。通过将导电性微粒子含量设为上述范围,可以将用于促进潜像载体带电的适当量的导电性微粒子提供给带电部,在显影同时清洁中为了提高转印残留调色剂粒子的回收性,可以将所需量的导电性微粒子提供给潜像载体上。在显影剂的导电性微粒子含量低于上述范围时,提供给带电部的导电性微粒子的量容易不足,难以得到潜像载体的稳定的带电促进效果。此时,即使采用显影同时清洁的图像形成中,有时在显影时与转印残留调色剂粒子一起存在于潜像载体上的导电性微粒子的量容易不足,难以充分提高转印残留调色剂粒子的回收性。另外,在显影剂的导电性微粒子含量高于上述范围时,容易将过多的导电性微粒子提供给带电部,因带电部不能保持的导电性微粒子大量排出到潜像载体上而容易产生曝光不良。另外,还降低或打乱显影剂的摩擦带电特性,导致图像浓度降低和翳影增加。从这样的角度出发,显影剂的导电性微粒子的含量优选是0.5~10质量%,更优选是1~5质量%。
另外,为了对显影剂赋予促进潜像载体带电的效果和提高转印残留调色剂粒子回收性的效果,导电性微粒子的体积电阻优选是100~109Ω·cm。若导电性微粒子的体积电阻大于109Ω·cm,则在带电部件和潜像载体的接触部或其附近的带电区域存在导电性微粒子,即使经导电性微粒子的接触带电部件对潜像载体维持致密接触性,潜像载体的为获得良好的均匀带电性的带电促进效果也变小。即使在显影同时清洁中,导电性微粒子容易携带与转印残留调色剂粒子同极性的电荷,若导电性微粒子的电荷与转印残留调色剂粒子同极性并变大,则可降低提高转印残留调色剂粒子回收性的效果。
为了充分发挥利用导电性微粒子促进潜像载体带电的效果,稳定得到潜像载体的良好的均匀带电性,优选导电性微粒子的体积电阻比接触带电部件的表面部或与潜像载体的接触部的电阻低,更优选是该接触带电部件的电阻的1/100或以下。
另外,导电性微粒子的电阻为101~106Ω·cm,可以克服绝缘性转印残留调色剂粒子附着混入到接触带电部件引起的带电阻碍,可以进一步良好地进行潜像载体的均匀带电,另外,在显影同时清洁中,还可以稳定得到提高转印残留调色剂粒子的回收性的效果,因此是优选的。
在本发明中,导电性微粒子的体积电阻可以利用锭剂法测定并归一化求出。即,在底面积2.26cm2的圆筒内放入约0.5g的粉体试样,在配置在粉体试样的上下的上下电极间加压15kg,同时施加100V的电压而计测电阻值,之后归一化并算出比电阻。
另外,导电性微粒子为透明、白色或淡色时,被转印在转印材料上的导电性微粒子由于不显著翳影,因此优选。从防止防碍潜像形成工序的曝光光的角度出发,导电性微粒子优选是透明、白色或淡色的。另外,导电性微粒子优选相对于形成该静电潜像的像曝光光的穿透率大于等于30%。该穿透率更优选是大于等于35%。
以下示出本发明的导电性微粒子的透光性的测定方法的一例。在单面具有接合层的透明薄膜的接合层上固定1层导电性微粒子的状态下测定穿透率。光从薄板的垂直方向照射,聚光穿透至薄膜背面的光并测定其光量。基于只是薄膜时和附着了导电性微粒子时的光量差,算出了作为净光量的光穿透率。实际上可以采用X-Rite社制310T穿透型浓度计进行测定。
另外,导电性微粒子最好是非磁性的。通过导电性微粒子为非磁性,容易得到透明、白色或淡色的导电性微粒子。相反,具有磁性的导电性材料很难设成透明、白色或淡色。另外,在为了承载显影剂而利用磁力进行搬送和保持显影剂的图像形成法中,具有磁性的导电性微粒子难以被显影,所以提供给潜像载体的导电性微粒子不足,或在显影剂载体表面存积导电性微粒子,容易引起防碍调色剂粒子的显影等弊端。另外,若在磁性调色剂粒子添加具有磁性的导电性微粒子,则由磁凝聚力,导电性微粒子难以从调色剂粒子游离,容易降低对潜像载体上的导电性微粒子的提供性。
作为导电性微粒子,例如碳黑、石墨等炭素微粒子;铜、金、银、铝、镍等金属微粒子;氧化锌、氧化钛、氧化锡、氧化铝、氧化铟、氧化硅、氧化镁、氧化钡、氧化钼、氧化铁、氧化钨等金属化合物;硫化钼、硫化镉、钛酸钾等金属化合物,或这些复合氧化物等,可以根据需要通过调整粒度和粒度分布来使用。
导电性微粒子最好含有从其中的氧化锌、氧化锡、氧化钛中选择的至少一种氧化物。另外,特别优选至少在表面具有氧化锌、氧化锡、氧化钛等无机氧化物的微粒子。这些氧化物作为导电性微粒子可以设定低电阻,是非磁性的、白色或淡色的,转印到转印材料上的导电性微粒子不显著翳影,因此优选。
通过与上述的在基体上具有由非磁性金属或合金或金属化合物构成的层的显影剂载体(显影套筒)的协同,从可以表现出提高显影剂的带电性的角度出发是优选的。
另外,导电性微粒子由导电性无机氧化物构成时或含有导电性无机氧化物时,为了控制电阻值等,可以使用含有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、导电性材料。例如是含有铝的氧化锌、含有锑的氧化亚锡微粒子、或将氧化钛、硫酸钡或硼酸铝的表面用含有锑的氧化锡处理得到的微粒子等。在导电性无机氧化物中的锑、铝等元素的含量优选是0.05~20质量%,更优选是0.05~10质量%,特别优选是0.1~5质量%。
另外,也可以优选使用将该无机氧化物制成缺氧型的导电性无机氧化物。
市场上的进行了氧化锡、锑处理的导电性氧化钛微粒子,可以举出例如,EC-300(钛工业株式会社)、ET-300、HJ-1、HI-2(以上,石原产业株式会社)、W-P(三菱材料株式会社)等。
作为市场上的掺杂了锑的导电性氧化锡,可以举出例如T-1(三菱材料株式会社)、SN-100P(石原产业株式会社)等,作为市场上的氧化亚锡可以举出SH-S(日本化学产业株式会社)等。
从获得高度白色度或透光性方面,作为特别优选的物质,可以举出含有铝的氧化锌等金属氧化物,缺氧型氧化锌、氧化锡、氧化钛等金属氧化物,以及至少在表面至少具有这些的微粒子的物质。
作为本发明中可使用的调色剂粒子所含有的粘结树脂的种类,可以列举例如,苯乙烯类树脂、苯乙烯类共聚树脂、聚酯树脂、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、天然树脂改性的酚醛树脂、天然树脂改性马来酸树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、硅氧烷树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、呋喃树脂、环氧树脂、二甲苯树脂、聚乙烯醇缩丁醛、萜烯树脂、苯并呋喃树脂、石油类树脂等。
作为苯乙烯类共聚物中可与苯乙烯单体共聚的共聚用单体,例如可以使用下列的乙烯类单体:例如乙烯基甲苯等苯乙烯衍生物;例如,丙烯酸或丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸-2-乙基己基酯、丙烯酸苯酯等丙烯酸酯类;例如甲基丙烯酸或甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯等甲基丙烯酸酯类;例如,马来酸或马来酸丁酯、马来酸甲酯、马来酸二甲基酯等具有双键的二羧酸酯类;例如,丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、丁二烯或氯乙烯、醋酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等乙烯基酯类;例如,乙烯、丙烯、丁烯等乙烯系烯烃类;例如,乙烯基甲酮、乙烯基己酮等乙烯基酮类;例如,乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚、乙烯基异丁基醚等乙烯基醚类。这些单体可以单独使用或者1种或以上组合使用。
其中,作为交联剂主要使用具有2个或以上可以聚合的双键的化合物,例如二乙烯基苯、二乙烯基萘等芳香族二乙烯基化合物;例如乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯等具有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;以及具有3个或以上乙烯基的化合物。这些化合物可以单独使用或者作为混合物使用。
粘结树脂的玻璃转化温度(Tg)在50~70℃为宜。玻璃转化温度与上述范围相比过低时,显影剂的保存性低下,过高时定影性差。
一个优选方案是使在本发明可使用的调色剂粒子中含有蜡成分。这是因为在调色剂的示差热分析装置(DSC)的DSC图表的吸热曲线中,最大吸热峰值最好在大于等于70℃、小于120℃的温度区域。该最大吸热峰值温度相当于调色剂的熔点,即调色剂中含有的蜡的熔点。
作为可用于本发明的调色剂中所含的蜡,优选熔点为大于等于70℃、小于120℃。在熔点低于70℃时,在制造调色剂时的熔化混炼时,由于与树脂的粘度差大,所以在树脂中难以分散,容易相分离,因此,蜡的分散性容易变差。在熔点超过120℃时,有时调色剂的粘性过高,也容易蜡在调色剂中的分散不均匀。
上述调色剂熔点的测定方法是,作为示差热分析装置(DSC测定装置)采用DSC-7(帕金埃尔默公司(パ-キンェルマ-社)),以ASTM D3418-82为准进行测定。
精密称量测定试样5~20mg,优选10mg。将该测定试样放入铝皿中,作为参考采用空的铝皿,在测定温度范围30~200℃之间,以10℃/分升温速度的温度测定图案,在常温常湿度环境下进行测定。接着,求出其最大吸热峰值的温度,即调色剂的熔点。
作为本发明中可使用的调色剂粒子所含有的蜡可以举出:低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯、聚烯烃、聚烯烃共聚物、微晶蜡、石蜡、费-托(Fischer-Tropsch)蜡等脂肪族烃系蜡;聚环氧乙烷蜡等脂肪族烃系蜡的氧化物;或者它们的嵌段共聚物;巴西棕榈蜡、褐煤酸酯蜡等以脂肪酸酯为主要成分的蜡类;脱氧巴西棕榈蜡等将脂肪酸酯类部分或全部脱氧的蜡等。另外,还可以举出:棕榈酸、硬脂酸、褐煤酸、或者具有更长链的烷基的长链烷基羧酸类等饱和直链脂肪酸类;巴西烯酸、桐酸、十八碳四烯酸等不饱和脂肪酸类;硬脂醇、芳烷基醇、山萮醇、巴西棕榈醇、鲸蜡醇、蜂花醇、或者具有更长链的烷基的长链烷基醇类等饱和醇类;山梨糖醇等多元醇类;亚油酸酰胺、油酸酰胺、月桂酸酰胺等脂肪酸酰胺类;亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双癸酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、六亚甲基双硬脂酸酰胺等饱和脂肪酸双酰胺类;亚乙基双油酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、N,N’-二油基己二酸酰胺、N,N’-二油基癸二酸酰胺等不饱和脂肪酸酰胺类;间二甲苯双硬脂酸酰胺、N,N’-二硬脂基间苯二甲酸酰胺等芳香族系双酰胺类;硬脂酸钙、月桂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁等脂肪族金属盐(一般称为金属皂);用苯乙烯或丙烯酸等乙烯基单体在脂肪族烃类蜡上接枝的蜡类;萮酸单甘油酯等脂肪酸与多元醇的部分酯化物;通过植物性油脂加氢得到的具有羟基的甲基酯化合物等。
在本发明中,相对于100质量份粘结树脂,上述蜡优选使用0.5-20质量份,更优选使用0.5~15质量份。
作为在本发明中可使用的调色剂粒子所含有的着色剂,可以单独或混合使用下列以往公知的染料或颜料:炭黑、灯黑、氧化铁黑、群青、苯胺黑染料、苯胺蓝、酞菁蓝、酞菁绿、汉撒黄G、若丹明6G、焦油蓝、铬黄、喹吖啶酮、联苯胺黄、孟加拉玫红、三芳甲烷类染料、单偶氮类染料、双偶氮类染料等。
显影剂优选的是,在79.6kA/m磁场中的磁化强度为10~40Am2/kg的磁性显影剂,更优选的是,显影剂的磁化强度是20~35Am2/kg。
在本发明中规定在79.6kA/m磁场中的磁化强度的理由如下。通常,作为表示磁性体的磁特性的量使用磁饱和的磁化强度(饱和磁化度),但在本发明中,在图像形成装置内实际作用于磁性显影剂的磁场中的磁性显影剂的磁化强度是非常重要的。在图像形成装置中使用磁性显影剂时,作用于磁性显影剂的磁场,为了不使磁场向图像形成装置外的泄漏增大或者为了将磁场发生源的成本降低,在市售的许多图像形成装置中该磁场是数十至数百kA/m,作为在图像形成装置内实际作用于磁性显影剂的磁场的有代表性的值,选择磁场79.6kA/m(1000奥斯特),规定在磁场79.6kA/m中的磁化强度。
显影剂在磁场79.6kA/m中的磁化强度与上述范围相比过小时,利用磁力运送显影剂比较困难,有时很难使显影剂载体上均一地载持显影剂。另外,在利用磁力运送显影剂时,由于不能均一地形成单组分系磁性显影剂的出穗,导电性微粒子向潜像载体的供给性低下,转印残留调色剂粒子的回收性也低下。在磁场79.6kA/m中的磁化强度与上述范围相比过大时,调色剂粒子的磁凝集性高,导电性微粒子在显影剂中的均一分散和向潜像载体的供给比较困难,损害了作为本发明效果的潜像载体的带电促进效果和调色剂回收性促进效果。
为获得这样的显影剂,可以使调色剂粒子含有磁性体。在本发明中,作为为使显影剂成为磁性显影剂而在调色剂粒子中含有的磁性体,可以举出磁铁矿、磁赤铁矿、铁氧体等磁性氧化铁、铁;钴、镍等金属或这些金属与铝、钴、铜、铅、镁、锡、锌、锑、铍、铋、镉、钙、锰、硒、钛、钨、钒等金属的合金以及混合物。
优选使用这些磁性体的磁特性是,在磁场795.8kA/m下饱和磁化度为10~200Am2/kg,残留磁化度为1~100Am2/kg,矫顽力为1~30kA/m的磁性体。相对于100质量份粘结树脂,这些磁性体的用量为20~200质量份。在这样的磁性体中,特别优选的是以磁铁矿为主的磁性体。
在本发明中,磁性显影剂的磁化强度可以使用振动型磁力计VSMP-1-10(东英工业公司制造),在25℃的室温和79.6kA/m的外部磁场条件下测定。另外,磁性体的磁特性可以在25℃的室温和796kA/m外部磁场条件下测定。
显影剂优选含有电荷控制剂。在电荷控制剂中,作为将显影剂控制为正电荷性的物质例如有下述物质。
苯胺黑和由脂肪酸金属盐的改性物,三丁基苄基铵-1-羟基-4-萘磺酸盐、四丁基铵四氟硼酸盐等季铵盐、以及作为它们的类似物的鏻盐等鎓盐和它们的色淀颜料、三苯基甲烷染料以及它们的色淀颜料(作为色淀化剂,例如,磷钨酸、磷钼酸、磷钨钼酸、单宁酸、月桂酸、没食子酸、氰铁酸、氰亚铁酸等)、高级脂肪酸的金属盐;二丁基氧化锡、二辛基氧化锡、二环己基氧化锡等二有机基氧化锡;二丁基硼酸锡、二辛基硼酸锡、二环己基硼酸锡等二有机基硼酸锡类;胍化合物、咪唑化合物。上述化合物可以单独使用或者1种或以上组合使用。其中优选三苯基甲烷化合物、抗衡离子不是卤素的季铵盐。另外,还可以使用通式(1)表示的单体的均聚物;与上述苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等聚合性单体的共聚物作为带正电荷性控制剂。在这种场合,这些带电控制剂还具有作为粘结树脂(的全部或一部分)的作用。
Figure A0214699800421
[式中,R1表示氢原子或CH3,R2和R3表示取代或未取代的烷基(优选C1~C4)]。
在本发明中,作为带正电荷控制剂特别优选下列通式(2)所示的化合物。[式中,R1、R2、R3、R4、R4和R6彼此可以是相同的,也可以是不同的,表示氢原子、取代或未取代的烷基、或者取代或未取代的芳基。R7、R8和R9彼此可以是相同的,也可以是不同的,表示氢原子、卤原子、烷基、烷氧基。A-表示硫酸根离子、硝酸根离子、硼酸根离子、磷酸根离子、氢负离子、有机硫酸根离子、有机磺酸根离子、有机磷酸根离子、羧酸根离子、有机硼酸根离子、四氟硼酸根离子等阴离子。]
另外,作为将显影剂控制成带负电性的控制剂可以举出下列物质。例如,有机金属配位化合物、螯合物是有效的、单偶氮金属配位化合物、乙酰丙酮金属配位化合物、芳香族羟基羧酸、芳香族二羧酸系的金属配位化合物。除此之外还有芳香族羟基羧酸、芳香族一元羧酸和多元羧酸及其金属盐、酸酐、酯类、双酚等酚衍生物类。
另外,优选下面所示的通式(3)表示的偶氮类金属配位化合物。[式中,M表示配位中心金属,可以举出Sc、Ti、V、Cr、Co、Ni、Mn、Fe等。Ar是芳基,可以举出苯基、萘基,也可以具有取代基。作为该场合的取代基,有硝基、卤基、羧基、酰苯胺基和碳原子数1~18的烷基、烷氧基等。X、X’、Y、Y’是-O-、-CO-、-NH-或-NR-(R表示碳原子数1~4的烷基)。K表示氢、钠、钾、铵、脂肪族铵或无。
作为中心金属特别优选的是Fe、Cr,作为取代基特别优选的是卤素、烷基、酰苯胺基,作为抗衡离子特别优选的是氢、铵、脂肪族铵离子。
或者,下面通式(4)所示的碱性有机酸金属配位化合物也能赋予带负电性,可以在本发明中使用。作为中心金属特别优选的是Fe、Al、Zn、Zr、Cr,作为取代基特别优选的是卤素、烷基、酰苯胺基,作为抗衡离子特别优选的是氢、碱金属、铵、脂肪族铵离子。另外,也优选使用抗衡离子不同的络盐混合物。[式中,M表示配位中心金属,可以举出Cr、Co、Ni、Mn、Fe、Zn、Al、Si、B或Zr。A表示:(也可以具有烷基等取代基)
Figure A0214699800451
(X表示氢原子、卤原子、硝基或烷基)和(R表示氢原子、C1~C18的烷基或C2~C18的链烯基)。Y可以举出氢、钠、钾、铵、脂肪族铵或者无。Z是-O-或
使显影剂中含有带电控制剂的方法有,在调色剂粒子内部添加的方法和在调色剂粒子表面附近外添加的方法。这些带电控制剂的用量是根据粘结树脂的种类、有无其它添加剂、包括分散方法在内的调色剂制造方法来确定的,因此不能一概而论,但优选的是相对于100质量份粘结树脂为0.1~10质量份,更优选的是0.1~5质量份。
在本发明中,为了对显影剂给予流动性,优选在表面附近添加流动化剂。
作为该流动化剂优选从二氧化硅微粉体、氧化钛微粉体和氧化铝微粉体构成的组中选择。
在可用于本发明的显影剂中的,为了提高环境稳定性、带电稳定性、显影性、流动性、保存性以及提高清洁性,优选外添,即在显影剂表面附近存在二氧化硅微粉体、氧化钛、铝等无机微粉体。其中特别优选采用二氧化硅微粉体。
例如,作为二氧化硅微粉末,可以使用通过卤化硅的气相氧化生成的所谓干式法或被称为热解法二氧化硅的干式二氧化硅以及由水玻璃制成的所谓湿式二氧化硅两者,优先选用处于表面和二氧化硅微粉末内部的硅烷醇基少,或者Na2O、SO3 2-等制造残渣少的干式二氧化硅。另外,在干式氧化硅中,通过在制造过程中与例如,氯化铝、氯化钛等其它金属卤化物与卤化硅化合物一起使用,可以得到二氧化硅与其它金属氧化物的复合微粉体,这些复合微粉体也包括在本发明中。
作为可用于本发明的流动化剂,可以采用有机处理的无机微粉体。作为这样的有机处理方法有,用与前述无极微粉体反应或物理吸附硅烷偶合剂、钛偶合剂等有机金属化合物处理的方法。通过进行这样的处理,可以促进无机微粉体的疏水化,特别是利用在高湿度下的环境稳定性可得到出色的调色剂,所以最好采用该方法。作为用于有机处理的硅烷偶合剂,例如可以举出例如六甲基二硅氮烷、三甲基硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、烯丙基二甲基氯硅烷、烯丙基苯基二氯硅烷、苄基二甲基氯硅烷、溴甲基二甲基氯硅烷、α-氯乙基三氯硅烷、β-氯乙基三氯硅烷、氯甲基二甲基氯硅烷、三有机硅硫醇、三甲基甲硅烷基硫醇、三甲硅烷基丙烯酸酯、乙烯基二甲基乙酰氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二苯二乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、1,3-二苯四甲基二硅氧烷、以及在1个分子中具有2个至12个硅氧烷单位并在位于末端的单位中含有分别与每个硅原子结合的羟基的二甲基聚硅氧烷等。
另外,可以单独或并用具有氮原子的氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、二甲基氨基丙基三甲氧基硅烷、二乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、二丙基氨基丙基三甲氧基硅烷、二丁基氨基丙基三甲氧基硅烷、单丁基氨基丙基三甲氧基硅烷、二辛基氨基丙基二甲氧基硅烷、二丁基氨基丙基二甲氧基硅烷、二丁基氨基丙基单甲氧基硅烷、二甲基氨基苯基三乙氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基-γ-丙基苯胺、三甲氧基甲硅烷基-γ-丙基苄基胺等硅烷偶合剂。作为优选的硅烷偶合剂可以举出六甲基二硅氮烷(HMDS)、氨基丙基三甲氧基硅烷。
作为利用上述硅烷偶合剂处理无机微粉体的方法,有例如喷雾法、有机溶剂法、水溶液法等,但没有特别限定。
作为其它有机处理,也可以采用用硅油处理的微粉体。作为优选的硅油,可使用在250℃下的粘度是0.5~10000mm2/s,优选1~1000mm2/s的硅油。可列举例如,甲基氢硅油、二甲基硅油、苯甲基硅油、氯甲基硅油、烷基改性硅油、脂肪酸改性硅油、聚氧化烯改性硅油、氟改性硅油等,但在用于正带电性显影剂时,最好采用在氨基改性硅油等在侧锁具有氮原子的硅油。
本发明所用的二氧化硅微粉体、氧化钛微粉体和氧化铝微粉体,在用BET法测定的通过氮吸附的比表面积为大于等于30m2/g,特别是在50~400m2/g范围的微粉体,可给出良好的结果,另外,本发明所用的二氧化硅微粉体、氧化钛微粉体和氧化铝微粉体相对于调色剂粒子100质量份优选是0.01~8质量份,更优选是0.1~5质量份,最优选是0.2~3质量份。在低于0.01质量份时,改善显影剂凝聚的效果差,其结果,有流动性指数变大的倾向,在超过8质量份时,有时容易产生流动化剂不附着到调色剂粒子表面,以游离的状态存在的现象,一成分系显影剂难以维持均匀、适当的带电量,导致显影特性降低等。
可用于本发明的显影剂也可以加入上述流动化剂以外的外添剂使用。例如,如聚氟化乙烯、硬脂酸锌、聚偏氟乙烯的润滑剂。其中优选采用聚偏氟乙烯。或者,氧化铈、钛酸锶、硅酸锶等研磨剂,其中最好采用钛酸锶。此外,还可以作为显影性提高剂使用少量结块防止剂,或例如碳黑、氧化锌、氧化锑氧化锡等导电性赋予剂,或将反极性的白色微粒子和黑色微粒子。
这些外添剂相对于调色剂粒子100质量份,可采用0.01~10质量份(优选0.1~7质量份)。
制造本发明的调色剂粒子时,最好是采用利用球磨机及其它混合机充分混合上述的构成材料之后,采用加热辊、捏合机、挤压机等热混炼机充分混炼,冷却固化后,进行粉碎、分级、根据需要进行调色剂形状调整等表面处理获得调色剂粒子的方法,此外还可以采用特公昭56-13945号公报等记载的使用磁盘或多流体喷嘴在空气中雾化熔融混合物而得到球状调色剂粒子的方法;在粘结树脂溶液中分散了构成材料之后,通过喷雾干燥来得到调色剂粒子的方法;采用特公昭36-10231号公报、特开昭59-53856号公报、特开昭59-61842号公报记载的悬浮聚合方法直接生成调色剂粒子的方法;以水溶性极性聚合引发剂存在下直接聚合并生成调色剂粒子的无皂聚合方法为代表的乳化聚合方法;在溶液中会合树脂微粒子和着色剂等并生成调色剂粒子的会合聚合法;采用可溶解单体但不溶解得到的聚合物的水系有机溶剂直接生成调色剂粒子的分散聚合方法;或在所谓由核心材料、套材料构成的微胶囊调色剂中,使核心材料、套材料、或在这些两方含有规定材料的方法等方法。
作为用于调色剂粒子的形状调整的处理,可以举出将用粉碎法得到的调色剂粒子分散于水中或有机溶液中进行加热或膨润的方法,使之通过热气流中的热处理法,施加机械能进行处理的机械冲击法等。作为施加机械冲击力的方法,例如可以举出,象Hosokawa Micron公司制造的机械系统或奈良机械制作所制造的混成系统等装置那样,利用高速旋转的叶片通过离心力将调色剂粒子压到壳体的内侧,通过压缩力和/或摩擦力等力向调色剂粒子施加机械冲击力的方法。
在本发明中进行施加机械冲击的处理时,从防止凝集和生产性的角度考虑,最好是将处理时的氛围气温度设定为调色剂粒子的玻璃化转变点Tg附近的温度(Tg±30℃)。更优选的是,处理时的氛围气温度在调色剂的玻璃化转变点Tg±20℃范围的温度下,利用热机械的冲击进行调色剂粒子的球型化处理,可以有效地使导电性微粒子发挥作用。
另外,作为分批装置最好使用奈良机械(株)制的杂化系统。
要控制利用粉碎法得到的调色剂粒子形状,可以通过选择粘结树脂等调色剂粒子构成材料和适当设定粉碎时的条件来进行,但若用气流式粉碎机提高调色剂粒子的圆形度,则生产性容易降低,所以最好适当设定使用机械式粉碎机提高调色剂粒子的圆形度的条件。
在本发明中,最好是快速进行调色剂粒子的粒度分布,因此,从生产性的角度,在分级工序最好采用多分割分级机。另外,为了减少大于等于1.00μm、小于2.00μm的粒径范围的调色剂粒子的超微粒子,在粉碎工序中最好采用机械式粉碎机。
通过对如上述得到的调色剂粒子加入(外部)添加剂并利用混合机进行混合,再根据需要过筛,可以制造本发明的显影剂。
作为用粉碎法制造调色剂粒子时使用的制造装置,作为混合机例如可以举出享舍尔混合机(三井矿山公司制造)、超级混合机(Kawata公司制造)、Ribocone(大川原制作所制造)、Nauta混合机、Turbulizer、Cyclomix(Hosokawa Micron公司制造)、螺旋销混合机(太平洋机工公司制造)、Rhedige混合机(Matsubo公司制造),作为混炼机例如可以举出KRC捏和机(栗本铁工所制造)、Buss co-kneader(Buss公司制造)、TEM型挤出机(东芝机械公司制造)、TEX双螺杆混炼机(日本制钢所制造)、PCM混炼机(池贝铁工所制造)、三辊磨、辊式混炼机、捏和机(井上制作所制造)、Kneadex(三井矿山公司制造)、MS型加压捏和机、Kneader Ruder(森山制作所制造)、班伯里混炼机(神户制钢所制造),作为粉碎机例如可以举出逆喷射式磨机、超细喷咀、Inomizer(Hosokawa Micron公司制造)、IDS型磨机、PJM喷射研磨机(日本Pneumatic工业公司制造)、横向喷射磨(栗本铁工所制造)、Ulmax(Nisso Engineering公司制造)、SK喷射磨(Seishin企业公司制造)、Criptron(川崎重工业公司制造)、涡轮研磨机(Turbo工业公司制造),其中优先选用Criptron、涡轮研磨机等机械式粉碎机。作为分级机例如可以举出Classyl、超细分级机、斯派泰克分级机(Seishin企业公司制造)、涡轮分级机(日清工程公司制造)、Micron Separator、Turboprex(ATP)、TSP分选机(Hosokawa Micron公司制造)、Elbow Jet(日铁矿业公司制造)、分散分离机(日本Pneumatic工业公司制造)、YM Microcut(安川商事公司制造),其中,优先选用弯头喷咀等多分割分级机。作为用于筛分粗粒的筛装置可以举出Ultrasonic(晃荣产业公司制造)、Rezona筛、Gyrosifter(德寿工作所制造)、Vibrasonic System(Dulton公司制造)、Soniclean(新东工业公司制造)、Turbo Screener(Turbo工业公司制造)、Microsifter(MakinoSangyo公司制造)、圆型振动筛等。
下面,对可适用于本发明的显影装置、显影剂载体和显影剂的本发明的处理卡盒、图像形成装置以及图像形成方法进行说明。
本发明的处理卡盒的第1实施方式是,通过显影剂以显影剂像化可视在潜像载体上形成的静电潜像,通过将该可视化的显影剂像转印到转印材料来形成图像的处理卡盒,其特征在于,该处理卡盒至少具有:潜像载体,用于承载静电潜像;带电装置,用于使该潜像载体带电;显影装置,用于通过使用前述显影剂显影上述潜像载体上形成的静电潜像而形成显影剂像,上述显影装置和上述潜像载体成为一体,是可拆卸地安装在图像形成装置主体的结构,上述显影装置至少具有用于容纳显影剂的显影容器,用于承载该显影容器容纳的上述显影剂、并搬送到显影区域的上述显影剂载体,以及用于限制承载在该显影剂载体上的显影剂层厚的显影剂层厚限制部件,上述带电装置通过在存在上述显影剂具有的导电性微粒子的状态下对该带电装置和潜像载体的当接部外加电压,使上述潜像载体带电。
本发明的处理卡盒的第2实施方式是,通过显影剂以显影剂像可视化在潜像载体上形成的静电潜像,通过将该可视化的显影剂像转印到转印材料来形成图像的处理卡盒,其特征在于,该处理卡盒至少具有:潜像载体,用于承载静电潜像;带电装置,用于使该潜像载体带电;显影装置,用于通过使用显影剂使前述潜像载体上形成的静电潜像以显影剂像可视化,同时在将该显影剂像转印到作为记录介质的转印材料之后,回收残留在上述潜像载体上的显影剂,上述显影装置和上述潜像载体成为一体,形成可拆卸地安装在图像形成装置主体的结构,上述显影剂由上述构成形成,上述显影装置至少具有用于容纳显影剂的显影容器,用于承载该显影容器中容纳的上述显影剂、并搬送到显影区域的上述显影剂载体,以及用于限制承载在该显影剂载体上的显影剂层厚的显影剂层厚限制部件。
另外,在本发明的图像形成方法中使用的图像形成装置的第1实施方式是至少具有①潜像载体,用于承载静电潜像;②带电装置,用于使该潜像载体带电;③显影装置,具有一边承载显影剂,一边向与上述潜像载体对置的显影区域搬送显影剂的显影剂载体,通过使用上述显影剂载体承载的显影剂显影该潜像载体上形成的静电潜像而得到显影剂像;④转印装置,用于将承载在上述潜像载体上的上述显影剂像转印到作为记录介质的转印材料;⑤定影装置,通过使该转印材料移动通过定影部位,将转印材料上的显影剂像定影在转印材料面,其特征在于,上述显影剂和上述显影剂载体具有上述结构,上述带电装置通过对该带电装置和潜像载体的当接部以存在上述显影剂具有的导电性微粒子的状态外加电压,使上述潜像载体带电。
在本发明的图像形成方法中使用的图像形成装置的第2实施方式是,至少具有①潜像载体,用于承载静电潜像;②带电装置,用于使该潜像载体带电;③显影装置,具有一边承载显影剂,一边向与上述潜像载体对置的显影区域搬送显影剂的显影剂载体,通过使用上述显影剂载体承载的显影剂显影该潜像载体上形成的静电潜像而得到显影剂像;④转印装置,用于将承载在上述潜像载体上的上述显影剂像转印到作为记录介质的转印材料;⑤定影装置,通过使该转印材料移动通过定影部位,将转印材料上的显影剂像定影在转印材料面,其特征在于,上述显影剂和上述显影剂载体具有上述结构,上述显影装置通过使用显影剂进行上述静电潜像显影,以显影剂像可视化,同时在将该显影剂像转印到上述转印材料之后,回收残留在上述潜像载体上的显影剂。
另外,本发明的图像形成方法的第1实施方式是,至少具有:带电工序,使潜像载体带电;潜像形成工序,在该带电工序中,在带电的潜像载体的带电面以静电潜像写入图像信息;显影工序,使用具有一边承载显影剂,一边向与上述潜像载体对置的显影区域搬送显影剂的显影剂载体的显影装置显影上述静电潜像,以显影剂像进行可视化;转印工序,将上述显影剂像转印到转印材料;和定影工序,利用定影装置定影转印在上述转印材料上的显影剂像,重复进行这些各工序而形成图像的图像形成方法,上述显影剂和上述显影剂载体具有上述结构,上述带电工序通过至少对该带电装置和潜像载体的当接部以存在上述显影剂具有的导电性微粒子的状态外加电压,使上述潜像载体带电的方法。
本发明的图像形成方法的第2实施方式是,在至少具有:带电工序,使潜像载体带电;潜像形成工序,在该带电工序中,在带电的潜像载体的带电面以静电潜像写入图像信息;显影工序,使用具有一边承载显影剂,一边向与上述潜像载体对置的显影区域搬送显影剂的显影剂载体的显影装置显影上述静电潜像,以显影剂像进行可视化;转印工序,将上述显影剂像转印到转印材料;和定影工序,利用定影装置定影转印在上述转印材料上的显影剂像,重复进行这些各工序而形成图像的图像形成方法中,上述显影剂和上述显影剂载体具有上述结构,上述显影工序进一步具有可视化前述静电潜像的同时,在将上述显影剂像转印到上述转印材料之后,回收残留在上述潜像载体上的显影剂的工序。
上述处理卡盒、图像形成装置、图像形成方法的各第1实施方式中,带电工序采用的是通过至少对潜像载体与该潜像载体当接的带电部件的当接部,以存在上述显影剂成分的状态对带电部件外加电压,使潜像载体带电的所谓接触带电方法。
上述处理卡盒、图像形成装置、图像形成方法的各第2实施方式中,显影工序采用兼有将显影剂像转印到转印材料之后,回收残留在潜像载体上的显影剂的工序的所谓显影同时清洁的方法。
以下,具体说明本发明的处理卡盒、图像形成装置、和图像形成方法。
带电工序是采用作为带电装置的电晕带电器等非接触型带电装置或者接触带电装置进行的,所述的接触带电装置是,使被带电体的图像载体与辊型(带电辊)、毛刷型、磁刷型、刮板型的导电性带电部件(接触带电部件、接触带电器)接触,在该带电部件(以下简称“接触带电部件”)上施加一定的带电偏压,使被带电体面带电成为规定的极性和电位。在本发明中,与电晕带电器等非接触型带电装置相比,优先选用具有低臭氧、低电耗等优点的接触带电装置。
另外,潜像载体上的转印残留调色剂粒子,可以考虑有与形成的图像的图案相对应的转印残留调色剂粒子和由于没有形成图像的部分的所谓翳影调色剂引起的转印残留调色剂粒子。与形成的图像的图案相对应的转印残留调色剂粒子,在显影同时清理时难以完全回收,如果回收不充分,回收不良的调色剂粒子就原封不动地出现在随后形成的图像上,产生图案重影。这样的与图像的图案对应的转印残留调色剂粒子,通过使转印残留调色剂粒子的图案弄平,可以大幅度提高在显影同时清理时的回收性。例如,如果显影工序是接触显影工艺,通过使载持显影剂的显影剂载体的移动速度和与显影剂载体接触的潜像载体的移动速度保持相对匀速的速度差,在将转印残留调色剂粒子的图案弄平的同时可以高效率地回收转印残留调色剂粒子。但是,在图像形成过程中电源瞬间中断或者发生塞纸时潜像载体上残留大量转印残留调色剂粒子的场合,由于转印残留调色剂粒子以残留在图像载体上的图案阻碍图像曝光等潜像形成,产生图像重影。与此相对,在使用接触带电装置的场合,利用接触带电部件将转印残留调色剂粒子的图案弄平,即使显影工序是非接触显影时,也能高效率地回收转印残留调色剂粒子,可以防止因回收不良而产生图案重影。另外,在潜像载体上残留大量的转印残留调色剂粒子的场合,接触带电部件一旦将转印残留调色剂粒子拦住,将转印残留调色剂粒子的图案弄平,缓慢地使转印残留调色剂粒子喷出到图像载体上,可以防止因潜像形成阻碍而引起的图案重影。对于大量的转印残留调色剂粒子被接触带电部件拦住时由于接触带电部件的污染可能会引起潜像载体的带电性低下的问题,采用本发明的特定的显影剂可以将潜像载体的均匀带电性的低下减小到实用上不存在问题的程度。从这一点考虑,在本发明中也优选接触带电装置。
在本发明中优选的是,在带电部件表面的移动速度和潜像载体表面的移动速度之间设置相对的速度差。在带电部件表面的移动速度和潜像载体表面的移动速度之间设置相对的速度差时,接触带电部件与潜像载体之间的转矩大幅度增大,接触带电部件和潜像载体表面产生明显的切削,但通过在接触带电部件和潜像载体的接触部存在显影剂所具有的成分,可以获得润滑效果(减低摩擦效果),使设置速度差而不产生大幅度转矩增大和明显的切削成为可能。
另外,在潜像载体和与潜像载体接触的带电部件的接触部存在的显影剂所具有的成分优选至少含有上述导电性微粒子。更优选的是,相对于在该接触部存在的显影剂成分全体,导电性微粒子的含有比率,比上述本发明的显影剂中所含有的导电性微粒子(供给本发明图像形成之前的显影剂中的导电性微粒子)的含有比率高。通过使上述接触部存在的显影剂具有的成分至少含有导电性微粒子,可以确保潜像载体和接触带电部件之间的导通路,抑制由于转印残留调色剂粒子附着或混入接触带电部件而引起的潜像载体的均匀带电性低下。另外,由于相对于上述接触部存在的显影剂成分全体导电性微粒子的含有比率,比上述本发明的显影剂含有的导电性微粒子的含有比率高,可以更稳定地抑制由于转印残留调色剂粒子附着或混入接触带电部件而引起的潜像载体的均匀带电性低下。另外,通过使用本发明的显影剂,即使在带电部上保持较大的接触带电部件和潜像载体的相对移动速度,通过向带电部供给含有许多发挥良好润滑性的大于等于1.00μm、小于2.00μm粒径范围粒子的导电性微粒子,仍然可以抑制接触带电部件和潜像载体表面的切削和损伤。
对于接触带电部件施加的带电偏压是单纯的直流电压时,也能得到潜像载体的良好带电性,不过也可以在直流电压上重叠交变电压(交流电压)。作为这样的交变电压的波形,可以适当使用正弦波、矩形波、三角波等。另外,交变电压也可以是通过周期性开、关直流电源而形成的脉冲波电压。这样,作为交变电压,可以使用具有电压值周期变化的波形的偏压。
在本发明中,对于接触带电部件施加的带电偏压最好是在不产生放电生成物的范围内施加。即,该放电偏压最好是比接触带电部件与被带电体(潜像载体)之间的开始放电电压要低。另外,最好是直接注入带电装置占支配地位的带电方法。
在显影同时清理方法中,在由于残留在潜像载体上的绝缘性转印残留调色剂粒子与接触带电部件接触,或者附着、混入其中,潜像载体的带电性降下,但放电带电装置占支配地位的带电方法的场合,由于附着在接触带电部件表面上的显影剂层形成阻碍放电电压的电阻时开始,潜像载体的带电性降下加剧。与此相对,在直接注入带电装置占支配地位的带电方法的场合,由于附着或混入接触带电部件的转印残留调色剂粒子降低了接触带电部件表面与被带电体的接触几率,被带电体(潜像载体)的均匀带电性降低,导致静电潜像的对比度和均一性低下,图像浓度降低或翳影增大。根据放电带电装置和直接注入带电装置的带电性低下的机理,至少在潜像载体和与潜像载体接触的带电部件的接触部存在导电性微粒子而产生的潜像载体带电低下的防止效果和带电促进效果,在直接注入带电装置中更为显著,在直接注入带电装置中优选使用本发明的显影剂。
在放电带电装置中,为了通过在潜像载体和与潜像载体接触的带电部件的接触部至少存在导电性微粒子,不使转印残留调色剂粒子附着或混入接触带电部件而形成的调色剂层成为阻碍从带电部件到潜像载体的放电电压的电阻,必须进一步增大在潜像载体和与潜像载体接触的带电部件的接触部及其附近的带电区域存在的、导电性微粒子相对于显影剂成分总体的含有比率。因此,在大量的转印残留调色剂粒子附着或混入接触带电部件的场合,为了限制附着或混入的转印残留调色剂粒子量,使附着或混入接触带电部件上的调色剂层不成为阻碍放电电压的电阻,不得不向潜像载体上喷出更多的转印残留调色剂粒子,从而容易阻碍潜像形成。与此相对,在直接注入带电装置中,通过至少在潜像载体和与潜像载体接触的带电部件的接触部存在导电性微粒子,可以容易地通过导电性微粒子确保接触带电部件与被带电体的接触点,防止附着或混入接触带电部件的转印残留调色剂粒子使接触带电部件与被带电体的接触几率降低,抑制潜像载体的带电性低下。
特别是在接触带电部件表面的移动速度和潜像载体表面的移动速度之间设置相对的速度差的场合,通过接触带电部件与潜像载体的滑动摩擦来限制在潜像载体与接触带电部件的接触部存在的显影剂成分总量,可以更可靠地抑制潜像载体的带电阻碍,并且通过显著增加在接触带电部件与潜像载体的接触部中导电性微粒子与潜像载体接触的机会,可获得接触带电部件与潜像载体的更高的接触性,进一步促进借助于导电性微粒子向潜像载体的直接注入带电。与此相对,由于放电带电不是在潜像载体与接触带电部件的接触部,而是在潜像载体与接触带电部件非接触的具有微小间隙的区域进行放电,因而不能期待得到通过限制存在于接触部的显影剂成分总量达到抑制带电阻碍的效果。从这一角度考虑,在本发明中,优选直接注入带电装置占支配地位的带电方法,为了实现不依赖于放电带电装置的直接注入带电装置占支配地位的带电方法,对于接触带电部件施加的带电偏压最好是比接触带电部件与被带电体(潜像载体)之间的开始放电电压要低。
作为在接触带电部件表面的移动速度和潜像载体表面的移动速度之间设置相对的速度差的构成方案,最好是通过旋转驱动接触带电部件来设置速度差。
另外,带电部件表面的移动方向和潜像载体表面的移动方向最好是彼此相反。即,带电部件和潜像载体最好是彼此反向移动。为了提高被接触带电部件携带的潜像载体上的转印残留调色剂粒子暂时回收到接触带电部件上并将其弄平的效果,接触带电部件和潜像载体最好是彼此反向地移动。例如,最好是旋转驱动接触带电部件,使其旋转方向与潜像载体表面的移动方向反向地旋转。也就是说,通过反向旋转使潜像载体上的转印残留调色剂粒子离开潜像载体并进行带电,可以优势地进行直接注入带电并抑制潜像形成的阻碍。另外,由于通过提高将转印残留调色剂粒子的图案弄平的效果,可以提高转印残留调色剂粒子的回收性,更可靠地防止因回收不良而产生的图案重影。
也可以使带电部件与潜像载体表面的移动方向同方向地移动来使之具有相对的速度差。但是,由于直接注入带电的带电性依赖于潜像载体的移动速度与带电部件相对于潜像载体的移动速度的相对移动速度之比,为了获得与反向时相同的相对移动速度比,在同方向时带电部件的移动速度要比反向时大,因此在移动速度这一点上,使带电部件反向移动较为有利。另外,在将转印残留调色剂粒子的图案弄平的效果方面,使带电部件与潜像载体表面的移动方向反向地移动也是有利的。
在本发明中,潜像载体的移动速度与带电部件的移动速度之比(相对移动速度比)优选在10~500%,更优选20~400%。相对移动速度比与上述范围相比小时,不能充分增加接触带电部件与潜像载体的接触几率,难以维持通过直接注入带电产生的潜像载体的带电性。另外,通过接触带电部件与潜像载体的滑动摩擦限制在潜像载体与接触带电部件的接触部存在的导电性微粒子量而抑制潜像载体的带电阻碍的效果,以及将转印残留调色剂粒子的图案弄平、提高显影同时清理时的显影剂回收性的效果有时也不能充分得到。相对移动速度比与上述范围相比大时,为了提高带电部件的移动速度,会造成潜像载体与接触带电部件的接触部上携带的显影剂成分飞散,容易产生装置内的污染,潜像载体和接触带电部件容易产生摩损或损伤,有致使工作寿命缩短的倾向。
另外,在带电部件的移动速度是0的场合(带电部件静止的状态),由于带电部件与潜像载体的接触点为定点,带电部件与图像载体的接触部容易产生摩损或劣化,抑制潜像载体的带电阻碍的效果以及将转印残留调色剂粒子的图案弄平、提高显影同时清理时的显影剂回收性的效果容易降低,因而不是优选的。
这里,表示上述相对的速度差的相对移动速度比可以用下面的公式表示。式中,带电部件的移动速度为Vc,潜像载体的移动速度为Vp,在接触部上带电部件表面与潜像载体表面同方向移动时,带电部件的移动速度是与潜像载体的移动速度相同符号的值。
相对移动速度比(%)=|[(Vc-Vp)/Vp]×100|
在本发明中,为了在将潜像载体上的转印残留调色剂粒子暂时回收到带电部件上的同时,将导电性微粒子载持带电部件上,设置潜像载体与带电部件的接触部,优势地进行直接注入带电,接触带电部件最好是具有弹性。另外,即使为了利用接触带电部件将转印残留调色剂粒子的图案弄平,提高转印残留调色剂粒子的回收性,接触带电部件也最好是具有弹性。
在本发明中,为了通过对带电部件施加电压使潜像载体带电,带电部件最好是导电性的。因此,带电部件最好是弹性导电辊、具有磁约束磁性粒子的磁刷部、使该磁刷部与被带电体接触的磁刷接触带电部件,或者是由导电性纤维构成的刷。为了使带电部件的结构简化,更优选的是,带电部件是弹性导电辊或者具有导电性的刷辊,为了使附着或混入带电部件的显影剂成分(例如转印残留调色剂粒子或导电性微粉末)不飞散容易稳定地保持,带电部件特别优选是弹性导电辊。
作为辊部件的弹性导电辊的硬度过低时,由于形状不稳定,与被带电体的接触性变差,另外,由于在带电部件与潜像载体的接触部存在的导电性微粒子会切削或损伤弹性导电辊的表层,不能得到潜像载体的稳定的带电性。另外,如果其硬度过高,不仅在与被带电体之间不能确保带电接触部,而且与被带电体(潜像载体)表面的微接触性恶化,因而不能得到潜像载体的稳定的带电性。此外,将转印残留调色剂粒子的图案弄平的效果低下,不能提高转印残留调色剂粒子的回收性。因此,如果为了充分获得带电接触部和弄平效果而提高弹性导电辊与潜像载体的接触压力,则接触带电部件或潜像载体容易产生切削或损伤等。基于这些考虑,作为辊部件的弹性导电辊的ァスカ-C硬度在20~50范围为宜,更优选的是25~50的范围,进一步优选25~40的范围。这里,ァスカ-C硬度是使用JISK6301中规定的弹簧式硬度计ァスカ-C(高分子计器株式会社制造)测定的硬度。在本发明中,将载荷设定为9.8N,以辊的形态进行测定。
在本发明中,为了稳定地保持导电性微粒子,作为接触带电部件的辊部件表面最好是具有微小的穴窝或凹凸。
另外,导电性弹性辊在具有弹性、获得与潜像载体的充分接触状态的同时,作为具有对于使移动的潜像载体带电足够低电阻的电极发挥作用是十分重要的。另一方面,在潜像载体上存在气孔等缺陷部位的场合,必须防止电压的泄漏。在使用电子照相用感光体等潜像载体作为被带电体的场合,为了获得足够的带电性和耐泄漏,导电性弹性辊的电阻优选103~108Ω·cm,更优选的是104~107Ω·cm。导电性弹性辊的电阻可以按下面所述测定,即,在该辊上施加49N/m的接触压力,将辊压接到直径30mm的圆筒状铝鼓上,在这一状态下,在芯棒与铝鼓之间施加100V进行测定。
例如,导电性弹性辊可以通过在芯棒上形成作为挠性部件的橡胶或发泡体的中电阻层来制作。中电阻层是由树脂(例如氨基甲酸酯)、导电性粒子(例如碳黑)、硫化剂、发泡剂等配制而成,在芯棒上形成辊状,然后根据需要进行切削,研磨表面,修整形状,可制成导电性弹性辊。
作为导电性弹性辊的材质不限于弹性发泡体,作为弹性体的材料还可以举出,在乙烯-丙烯-二烯聚乙烯(EPDM)、尿烷、丁二烯丙烯腈橡胶(NBR)、硅橡胶和异戊二烯橡胶等橡胶材料中,为了调整电阻,分散了碳黑或金属氧化物等导电性物质的橡胶材料,或使它们发泡形成的物质。另外,还可以不分散导电性物质或者与导电性物质并用,使用离子导电性的材料来调整电阻。
导电性弹性辊相对于作为被带电体的潜像载体、抗拒弹性以规定的压力压接配置,形成导电性弹性辊与潜像载体的接触部即带电接触部。该带电接触部的宽度没有特别的限制,不过为了使导电性弹性辊和潜像载体稳定地获得密切的附着性,其宽度优选的是1mm或以上,更优选2mm或以上。
另外,本发明的带电工序中使用的带电部件,也可以通过在由导电性纤维构成的刷(刷部件)上施加电压使潜像载体带电。作为这样的接触带电部件的带电刷,可以使用在常用的纤维中分散导电材料、调整电阻而形成的刷。所述的纤维可以使用公知的纤维,例如尼龙、丙烯酸、人造丝、聚碳酸酯和聚酯等。作为导电材料,可以使用公知的导电材料,例如镍、铁、铝、金、银等导电性金属,或者氧化铁、氧化锌、氧化锡、氧化锑、氧化钛等导电性金属氧化物,此外还可以举出碳黑等导电粉末。这些导电材料可以根据需要为了疏水化、调整电阻等目的而进行表面处理。另外,在使用时,考虑到与纤维的分散性或生产性,可以适当选择上述导电材料使用。
作为接触带电部件的带电刷有固定型和可以转动的辊状的带电刷。作为辊状带电刷,例如有将导电性纤维形成绒面的带呈螺旋形卷绕在金属制的芯棒上形成辊刷。导电性纤维最好是选用纤维粗细为1旦~20旦(纤维直径10~500μm左右)、刷的纤维长度1~15mm、刷密度为每1平方英寸1万根~30万根(每1平方米1.5×107根~4.5×108根)。
带电电刷最好尽可能使用电刷密度高的,最好也由数根~数百根细纤维制作1根纤维。例如,像300旦/50单纤维那样,也可以将300旦的细纤维50根形成1束作为1根纤维进行植毛。但是,在本发明中,决定直接注入带电的带电点时,主要取决于带电部件与潜像载体的带电接触部及其附近的导电性微粒子的存在密度,因此带电部件的选择范围很大。
带电刷的电阻值和弹性导电性辊的情况相同,为了得到与潜像载体的充分带电性和耐泄漏性,优选103~108Ω·cm,更优选104~107Ω·cm。
作为带电刷的材质,有Unichika,Ltd.制的人造纤维REC-B、REC-C、REC-M1、REC-M10,还有东丽(株)制的SA-7、日本蚕毛(株)制的Thunderon、Kanebo,Ltd.制的Belltron、Kuraray Co.,Ltd.制的Clacarbo、在人造丝中分散了碳的纤维、三菱丽阳(株)制的Roabal等,在环境稳定性这点上,特别优选使用REC-B、REC-C、REC-M1、REC-M10。
另外,接触带电部件具有可挠性,可使在接触带电部件和潜像载体的接触部处,导电性微粒子与潜像载体的接触机会增加,能够得到高的接触性,使直接注入带电性提高,所以是优选的。即,接触带电部件通过导电性微粒子紧密地接触潜像载体,存在于接触带电部件和潜像载体的接触部的导电性微粒子,无间隙地摩擦潜像载体表面,因而由接触带电部件导致的潜像载体的带电,不使用放电现象,通过导电性微粒子的稳定而且安全的直接注入带电占支配地位。因此,通过使用借助于导电性微粒子的直接注入带电,可得到在利用以往的放电带电的辊带电等得不到的高带电效率,能够在潜像载体上给予与外加在接触带电部件上的电压大致同等的电位。此外,通过使接触带电部件具有可挠性,在向接触带电部件供给多量的转印残留调色剂粒子的场合下,通过提高暂时阻挡转印残留调色剂粒子的效果和使转印残留有机调色剂粒子的图形弄平的效果,可以可靠地防止潜像形成阻碍及由转印残留调色剂粒子的回收不良引起的图像不良的发生。
潜像载体和接触带电部件的接触部中的导电性微粒子的存在量,如果过少,就不能充分地得到由导电性微粒子产生的润滑效果,由于潜像载体和接触带电部件的摩擦变大,所以使接触带电部件相对潜像载体保持速度差进行旋转驱动变得困难。即,如果导电性微粒子的存在量少,驱动转矩就变得过大,如果强制地使其旋转,就容易刮削接触带电部件或潜像载体的表面。而且有时也不能充分得到由导电性微粒子产生的接触机会增加的效果,有时也得不到潜像载体的良好带电性能。另一方面,如果上述接触部中的导电性微粒子的存在量过多,导电性微粒子从接触带电部件的脱落就会显著地增加,引起图像曝光的遮光等潜像形成阻碍,容易对成像产生不良影响。
根据本发明人的研究,潜像载体和接触带电部件的接触部中的导电性微粒子的存在量,优选103个/mm2或以上,更优选为104个/mm2或以上。通过使该导电性微粒子的存在量保持在103个/mm2或以上,驱动转矩就不会变得过大,可充分地得到由导电性微粒子产生的润滑效果。如果其存在量低于103个/mm2,很难得到充分的润滑效果和接触机会增加的效果,有产生像载体的带电性降低的倾向。
在以直接注入带电方式作为在显影同时清理图像形成中的潜像载体的均匀带电方式使用的场合下,担心由转印残留调色剂粒子向带电部件附着或混入引起的潜像载体的带电性降低。为了抑制转印残留调色剂粒子向带电部件附着或混入,或者克服由转印残留调色剂粒子向带电部件附着或混入引起的潜像载体的带电阻碍,进行良好的直接注入带电,潜像载体和接触带电部件的接触部中的导电性微粒子的存在量优选为104个/mm2或以上。如果其存在量比104个/mm2低,在转印残留调色剂粒子多的情况下,潜像载体的带电性容易变低。
在带电工序中的潜像载体上的导电性微粒子的存在量的合适范围,也取决于以多大密度将导电性微粉末涂布在潜像载体上,可得到潜像载体的均匀带电性的效果。
导电性微粒子在潜像载体上的存在量的上限值是导电性微粒子在潜像载体上均匀地涂布1层的量,即使进行1层以上涂布,也不一定使效果提高,相反由于在带电工序后,过剩的导电性微粉末被喷出,产生遮蔽曝光光源,或使其散射等弊端。
涂布密度上限值也随导电性微粒子的粒径、接触带电部件的导电性微粒子的保持性等不同而变化,因此不能一概而论,但如果非要记载其上限的话,可以将使导电性微粒子在潜像载体上均匀地涂布1层的量作为其上限。
导电性微粒子在潜像载体上的存在量也取决于导电性微粒子的粒径等,但如果超过5×105个/mm2,就会出现导电性微粒子从潜像载体的脱落显著地增加的倾向,不仅对图像形成装置内造成污染,而且不管导电性微粒子自身的光透过性如何,都会发生向潜像载体的曝光量不足的问题。该存在量如果在5×105个/mm2或以下,可以将脱落的粒子量抑制至较低,减低因导电性微粒子的飞散引起的装置内的污染的同时,改善曝光的阻碍。
此外,在显影同时清理工序中,对由潜像载体上的导电性微粒子的存在量产生的转印残留调色剂粒子的回收性提高效果也进行了实验,如果带电后显像前的潜像载体上的导电性微粒子存在量超过102个/mm2,与潜像载体上不存在导电性微粒子的情况相比,明显地提高了转印残留调色剂粒子的回收性,直到导电性微粒子在潜像载体上均匀地涂布至1层的程度为止、得到了没有图像缺陷的由显影同时清理形成的图像。与导电性微粒子在转印后带电前的潜像载体上的存在量的情况相同,从导电性微粒子的存在量超过5×105个/mm2时开始,出现导电性微粒子从潜像载体的脱落慢慢变得显著,可见对潜像形成造成影响,翳影增加的倾向。
为使潜像载体的带电性良好,转印残留调色剂粒子的回收性良好,形成没有因装置内污染或曝光阻碍引起的图像缺陷的图像,优选将潜像载体和接触带电部件的接触部中的导电性微粒子的存在量设定成103个/mm2或以上,并且将成潜像载体上的导电性微粒子的存在量设定为102个/mm2或以上、但不远远超过5×105个/mm2。更优选是将潜像载体和接触带电部件的接触部中的导电性微粒子的存在量设定为104个/mm2或以上。
由于潜像载体和接触带电部件的接触部中的导电性微粒子的存在量和潜像形成过程中的潜像载体上的导电性微粒子的存在量之间的关系,取决于①向潜像载体和接触带电部件的接触部的导电性微粒子的供给量,②导电性微粒子对潜像载体和接触带电部件的附着性,③接触带电部件对导电性微粒子的保持性,④潜像载体对导电性微粒子的保持性等因素,所以不能一概决定。在实验上,潜像载体和接触带电部件的接触部中的导电性微粒子的存在量在103~106个/mm2的范围内,测定潜像载体上的脱落的粒子的存在量(在潜像形成工序中的潜像载体上的导电性微粒子的存在量)时,为102~105个/mm2
下面,叙述带电接触部中的导电性微粒子的存在量和潜像形成工序中的潜像载体上的导电性微粒子的存在量的测定方法。带电部中的导电性微粒子的存在量最好直接测定接触带电部件和潜像载体的接触面部中的值,但在形成接触部的接触带电部件表面的移动方向与潜像载体表面的移动方向相反时,由于在接触接触带电部件之前存在于潜像载体上的粒子的大部分向反方向移动的同时,被接触的带电部件剥离,因此在本发明中以到达接触面部之前的接触带电部件表面的粒子量作为存在量。具体地说,在不施加带电偏压的状态停止潜像载体和弹性导电性辊的旋转,用视频显微镜(OLYMPUS制OVM1000N)和数字静态记录器(DELTIS制SR-3100)对潜像载体和弹性导电性辊的表面摄影。关于弹性导电性辊,以和弹性导电性辊当接潜像载体相同的条件与玻璃载片当接,从玻璃载片的背面,在视频显微镜上用1000倍的对物镜对接触面摄影10处以上。为了从所得到的数字图像将各个粒子进行区域分离,保持某一域值进行2值化处理,使用所希望的图像处理软件计测粒子存在的区域数。另外,对于潜像载体上的存在量,也使用同样的视频显微镜,对潜像载体上摄影,进行同样的处理后计测。
潜像载体上的导电性微粒子的存在量,用与上述相同的手段,对转印后带电前和带电后显影前的潜像载体摄影,使用图像处理软件进行计测。
在本发明中,优选通过使潜像载体的最表面层的体积电阻为1×109~1014Ω·cm,更优选为1×1010~1014Ω·cm,可提供更良好的潜像载体的带电性。在利用电荷的直接注入的带电方式中,通过使被带电体侧的电阻下降,可以进行更良好的电荷的授受。为此,作为最表面层的体积电阻值优选为1×1014Ω·cm或以下。另一方面,作为潜像载体,为了使静电潜像保持一定的时间,作为最表面层的体积电阻值优选为1×109Ω·cm或以上。即使在高湿环境下,为了实现尽管是微小潜像也没有散乱地保持静电潜像,作为电阻值优选为1×1010Ω·cm或以上。
此外,优选的是潜像载体是电子照像感光体,通过使该电子照像感光体的最表面层的体积电阻为1×109~1×1014Ω·cm,即使在处理速度快的装置中,也可使潜像载体具有充分的带电性。
潜像载体优选为具有非晶态硒、CdS、ZnO2、非晶态硅或者像有机系感光物质的光导电绝缘物质层的感光鼓或者感光带,特别优选使用具有非晶态硅感光层或者有机感光层的感光体。
作为有机感光层,既可以是在同一层中含有电荷发生物质和具有电荷输送性能的物质的单一层型感光层,也可以是具有电荷输送层和电荷发生层的机能分离型感光层。在导电性基体上以电荷发生层、接着电荷输送层的顺序叠层结构的叠层型感光层是优选例之一。
通过调整潜像载体的表面电阻,能够更稳定地进行潜像载体的均匀带电。
为了通过调整潜像载体的表面电阻来更有效或促进电荷注入,优选在电子照相感光体的表面设置电荷注入层。电荷注入层优选是在树脂中分散了导电性微粒子的形态。
在本发明中,在潜像载体的带电面上形成静电潜像的潜像形成工序和潜像形成装置,优选通过图像曝光在潜像载体表面写入作为静电潜像的图像信息的工序和图像曝光装置。作为为形成静电潜像的图像曝光装置,并不限于形成数字潜像的激光扫描曝光装置,通常的模拟式图像曝光或LED等的其他发光元件也可以,荧光灯等发光元件和液晶快门等的组合等,只要是能够形成对应图像信息的静电潜像的装置即可。
潜像载体也可以是静电记录介电体。在此情况下,使作为像载体面的介电体面一次均匀地带电成规定的极性、电位后,通过利用消电针头、电子枪等消店装置选择性地进行消电,写入目的的静电潜像来形成。
另外,在本发明中,载持显影剂的显影剂载体表面,可以沿与潜像载体表面的移动方向相同的方向移动,也可以沿与其相反方向移动。在其移动方向为相同方向时,希望对潜像载体的移动速度的比是100%或以上。如果不到100%,图像品质往往恶化。
显影剂载体表面的移动速度对潜像载体表面的移动速度的移动速度比如果是100%或以上(显影剂载体表面的移动速度大于潜像载体表面的移动速度或者相同),由于充分地进行调色剂粒子从显影剂载体侧向潜像载体侧的供给,因此容易得到充分的图像浓度,也由于充分地进行导电性微粒子的供给,因此可得到潜像载体的良好的带电性。
此外,显影剂载体表面的移动速度相对于潜像载体表面的移动速度,更优选为1.05~3.0倍的速度。移动速度比越高,供给显影部的调色剂的量越多,调色剂对潜像的着脱频度变大,通过将不需要部分刮掉、对必要部分赋予这样的反复操作,可提高转印残留调色剂粒子的回收性,更可靠地抑制由回收不良产生的图像重影的发生。进而,可得到忠实于潜像的图像。另外,在接触显影过程中,移动速度比越高,利用潜像载体和显影剂载体的摩擦,越能提高转印残留调色剂粒子的回收性。但是,如果移动速度比大大超过上述范围,就容易产生因显影剂从显影剂载体上的飞散引起的翳影,图像污染,在接触显影过程中由于潜像载体或者显影剂载体由摩擦引起的磨损或削掉,而容易寿命变短。在控制显影剂载体上的显影剂量的显影剂层厚控制部件,通过显影剂当接显影剂载体时,显影剂层厚控制部件或者显影剂载体由于摩擦产生的磨损或削掉,而容易寿命变短。从上述角度考虑,显影剂载体表面的移动速度,相对于潜像载体表面的移动速度,进一步优选为1.1~2.5倍的速度。
在本发明中,为了使用非接触型显影方法,优选在显影剂载体上形成比显影剂载体对潜像载体的规定的间隔距离更薄的显影剂层。按照本发明,能够以高图像品质实现使用以往是困难的非接触型显影方法的显影同时清理图像形成。在显影工序中,通过使用使显影剂层对潜像载体非接触,以显影剂像可视化潜像载体的静电潜像的非接触型显影方法,即使在显影剂中多量地添加电阻值低的导电性微粒子,也不发生由显影偏压向像载体注入引起的显影翳影。因此,能够得到良好的图像。
另外,显影剂载体优选相对潜像载体具有100~1000μm的间隔距离、相对地设置。如果显影剂载体相对于潜像载体的间隔距离与上述范围相比过小,相对于间隔距离变化的显影剂显影特性的变化变大,因此大量生产满足稳定的图像性的图像形成装置变得困难。如果显影剂载体相对于潜像载体的间隔距离与上述范围相比过大,调色剂粒子对潜像载体上的潜像的追随性降低,因此容易导致解像度的降低、图像浓度降低等的图像品质降低。另外,导电性微粒子向潜像载体上的供给性也容易降低,潜像载体的带电性变得容易降低。显影剂载体相对潜像载体更优选具有100~600μm的间隔距离、相对地设置。通过使显影剂载体相对潜像载体的间隔距离为100~600μm,在显影同时清理工序中的转印残留调色剂粒子的回收性可以优势地进行。如果间隔距离与上述范围相比过大,转印残留调色剂粒子向显影装置的回收性就会降低,变得容易产生由回收不良引起的翳影。
在本发明中,优选在显影剂载体和潜像载体之间形成交变电场(交流电场),在进行显影的显影工序中进行显影。交变电场可以通过在显影剂载体和像载体之间施加交流电压来形成。施加的显影偏压也可以是在直流电压上重叠交变电压(交流电压)的电压。
作为交变电压的波形,可以使用正弦波、矩形波、三角形波等。另外,也可以是通过周期地开/关直流电源而形成的脉冲波。像这样作为交变电压的波形,可以使用其电压值周期地变化的偏压。
在担载显影剂的显影剂载体和潜像载体之间,优选通过施加显影偏压,形成至少峰间的电场强度为3×106~10×106V/m、频率100Hz~5000Hz的交流电场(交变电场)。通过施加显影偏压形成上述范围的交流电场,可使添加在显影剂中的导电性微粒子容易均等地向潜像载体侧移动,通过得到在带电部通过导电性微粒子的接触带电部件和潜像载体的均匀而且致密的接触,可以显著地促进潜像载体的均匀带电(尤其直接注入带电)。另外,因为通过显影偏压形成交流电场,所以即使在显影剂载体和潜像载体之间存在高电位差时,也会不发生向显影部中的潜像载体的电荷注入,因此即使在显影剂中多量地添加导电性微粒子,也不会发生由显影偏压向潜像载体注入电荷引起的显影翳影,能够得到良好的图像。如果在显影剂载体和像载体之间通过外加显影偏压形成的交流电场的强度与上述范围相比过小,向潜像载体供给的导电性微粉末的量就容易不足,潜像载体的均匀的带电性容易降低。另外,因为显影力小,所以容易成为图像浓度低的图像。另一方面,如果交流电场的强度与上述范围相比过大,因为显影力过大,所以容易产生由细线的崩溃引起的解像度的降低、由翳影增大引起的图像品质降低以及潜像载体的带电性降低,容易产生由显影偏压向潜像载体的泄漏而引起的图像缺陷。另外,如果在显影剂载体和潜像载体之间通过施加显影偏压形成的交流电场的频率与上述范围相比过小,就难以向潜像载体均匀地供给导电性微粒子,容易产生潜像载体的均匀带电的不匀。如果交流电场的频率与上述范围相比过大,向潜像载体供给的导电性微粒子的量就容易不足,潜像载体的均匀带电性容易降低。
另外,在担载显影剂的显影剂载体和潜像载体之间,优选通过施加显影偏压,形成至少峰间的电场强度为4×106~10×106V/m、频率500Hz~4000Hz的交流电场(交变电场)。因为通过施加显影偏压形成上述范围的交流电场,所以添加在显影剂中的导电性微粒子容易均等地向潜像载体侧移动,能够在转印后的潜像载体上均匀地涂布导电性微粒子,即使在使用非接触型显影方法的场合,也能够维持高的转印残留调色剂粒子的回收性。
如果在显影剂载体和潜像载体之间通过施加显影偏压形成的交流电场的强度与上述范围相比过小,转印残留调色剂粒子向显影装置的回收性就会降低,容易产生由回收不良引起的翳影。另外,如果在显影剂载体和潜像载体之间通过施加显影偏压形成的交流电场的频率与上述范围相比过小,调色剂粒子对潜像的着脱频度变少,转印残留调色剂粒子向显影装置的回收性容易降低,图像品质也容易降低。如果交流电场的频率与上述范围相比过大,能够追随电场变化的调色剂粒子变少,因此转印残留调色剂粒子的回收性降低,容易产生由转印残留调色剂粒子的回收不良引起的正重影。
在本发明中,转印工序也可以是将由显影工序形成的显影剂图像转印到中间转印体上后,再转印在纸等记录媒体上的工序。即,从潜像载体接受显影剂图像的转印的转印材料也可以是转印鼓等中间转印体。在将转印材料制成中间转印体的场合,通过从中间转印体再转印在纸等记录媒体上,可得到显影剂图像。通过使用中间转印体,可以不依赖于厚纸等的各种记录媒体,减低潜像载体上的转印残留调色剂粒子量。
另外,在本发明中,在转印时转印部件优选借助于转印材料(记录介质)当接潜像载体。
在一边通过借助转印材料使潜像载体与转印装置当接,一边将潜像载体上的显影剂图像转印在转印材料上的接触转印工序中,作为转印装置的接触压力,线压优选为2.94~980N/m,更优选为19.6~490N/m。如果转印装置的接触压力与上述范围相比过小时,容易引起产生转印材的运送偏移或转印不良,因此不可取。在接触压力与上述范围相比过大时,会引起潜像载体表面的劣化或调色剂粒子的附着,其结果,往往发生调色剂向感光体表面的熔着。
另外,作为接触转印工序中的转印装置,优选使用转印辊或者具有转印带的装置。转印辊至少具有芯轴和被覆芯轴的导电性弹性层,导电性弹性层最好是在如聚氨酯橡胶、乙烯-丙烯-二烯聚乙烯(EPDM)的弹性材料中配合分散碳黑、氧化锌、氧化锡、碳化硅等导电性赋予剂、将电阻值(体积电阻率)调整成106~1010Ω·cm的中电阻、由密实或者发泡质的层等形成的弹性体。
作为在转印辊下的优选的转印工艺条件,转印辊的接触压优选为2.94~490N/m,更优选为19.6~294N/m。在作为接触压力的线压与上述范围相比过小时,转印残留调色剂粒子增加,容易阻碍潜像载体的带电性。如果转印装置的接触压力与上述范围相比过大,由于挤压力,导电性微粒子容易转印在转印材料上,导电性微粒子向潜像载体或者带电接触部件的供给量减少,因此潜像载体的带电促进效果降低,在显影同时清理中的转印残留调色剂粒子的回收性降低。另外,在图像上的调色剂的飞散增加。
在一边通过转印材使转印装置接触像载体,一边将调色剂图像静电转印在转印材料上的接触转印工序中,所施加的直流电压优选是±0.2~±10kV。
另外,本发明,可特别有效地用于作为潜像载体具有直径30mm或以下的小直径的感光体的图像形成装置中。即,由于在转印工序后而且带电工序前不具有独立的清理工序,所以带电、曝光、显影、转印各工序的配置的自由度提高,通过使其与直径30mm或以下的小直径的感光体进行组合,可以实现图像形成装置的小型化、节省空间。即使带状感光体,也同样地可提高各工序的配置自由度,由此实现图像形成装置的小型化、节省空间,因此,对于使用在接触部的曲率半径为25mm或以下的感光体带的图像形成装置,也是有效的。
以下,举出实施例更具体说明本发明,但本发明不限于这些实施例。
首先说明在显影剂含有的调色剂粒子的制备例、导电性微拉子的例子、以及显影剂的制备例。
调色剂粒子的制备例1
将作为粘结树脂的苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸单丁酯共聚物(共聚比为75∶15∶10、Mn=5000、Mw=30万、Tg=58℃)100质量份,作为磁性粉的磁铁矿(在磁场795.8kA/m下,饱和磁化度85Am2/kg、残留磁化度6Am2/kg、抗磁力5kA/m)90质量份,单偶氮铁配合物(负带电性控制剂)2质量份,以及费-托合成蜡(脱模剂)4质量份用亨舍尔混合机混合,通过加热到130℃的双轴混炼挤出机熔融混炼混合物,冷却得到的混炼物之后,进行粗粉碎,采用喷气气流的微粉碎机进行了微粉碎。接着,将得到的微粉碎品用利用了柯恩达效应的多分割分级装置严密分级,得到从大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的粒度分布求出的重量平均粒径(D4)为6.9μm的负带电性调色剂粒子1(T-1)。另外,在DSC图表的吸热曲线中,在96℃存在最大吸收峰值。
调色剂粒子的制备例2
将作为粘结树脂的以摩尔比33∶14∶7∶24∶22加入对苯二甲酸、富马酸、苯偏三酸、环氧乙烷酸加成双酚A、环氧丙烷加成双酚A,缩合聚合得到的聚酯树脂(酸值:28、羟基值:10、Mn=6000、Mw=40万、Tg=60℃)100质量份,作为磁性粉的磁铁矿(在磁场795.8kA/m下,饱和磁场85Am2/kg、残留磁化度6Am2/kg、抗磁力5kA/m)90质量份,3,5-二-叔丁基水杨酸的铁配合物(负带电性控制剂)2质量份,以及低分子量聚环氧丙烷(脱模剂)4质量份用亨舍尔混合机混合,通过加热到130℃的双轴混炼挤出机熔融混炼混合物,冷却得到的混炼物之后,进行粗粉碎,采用喷气气流的微粉碎机进行了微粉碎。接着,将得到的微粉碎品用利用了柯恩达效应的多分割分级装置严密分级,得到从大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的粒度分布求出的重量平均粒径(D4)为7.5μm的负带电性调色剂粒子2(T-2)。另外,在DSC图表的吸热曲线中,在114℃存在最大吸收峰值。
调色剂粒子的制备例3
将作为粘结树脂的苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸单丁酯共聚物(共聚比为75∶15∶10、Mn=5000、Mw=30万、Tg=58℃)100质量份,作为磁性粉的磁铁矿(在磁场795.8kA/m下,饱和磁化度85Am2/kg、残留磁化度6Am2/kg、抗磁力5kA/m)90质量份,单偶氮铁配合物(负带电性控制剂)2质量份,以及费-托合成蜡(脱模剂)4质量份用亨舍尔混合机混合,通过加热到130℃的双轴混炼挤出机熔融混炼混合物,冷却得到的混炼物之后,进行粗粉碎,采用机械式粉碎装置进行了微粉碎。接着,将得到的微粉碎品用利用了柯恩达效应的多分割分级装置严密分级,得到从大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的粒度分布求出的重量平均粒径(D4)为6.0μm的负带电性调色剂粒子3(T-3)。另外,DSC图表的吸热曲线中,在97℃存在最大吸收峰值。
调色剂粒子的制备例4
除了代替磁性粉,采用7质量份的碳黑作为着色剂之外,与调色剂粒子的制备例1同样地进行处理,得到了重量平均粒径为6.8μm的负带电性调色剂粒子4。在DSC图表的吸热曲线中,在94℃存在最大吸收峰值。
调色剂粒子的制备例5
在调色剂粒子的制备例1中,通过改变粉碎和分级条件,得到了从大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的粒度分布求出的重量平均粒径为8.7μm的负带电性调色剂粒子5(T-5)。
调色剂粒子的制备例6
在调色剂粒子的制备例1中,通过改变粉碎和分级条件,得到了从大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的粒度分布求出的重量平均粒径为9.5μm的负带电性调色剂粒子6(T-6)。
导电性微粒子的制备例1~7
利用压力制造氧化锌的原始粒子后,通过风力分级得到导电性氧化锌微粒子(C-1~C-7)。这些粒子全为白色。另外,这些导电性微粒子的物性值如表2所示。
导电性微粒子的制备例8、9
利用压力制造氧化锡的原始粒子后,通过风力分级得到导电性氧化锌微粒子(C-8、C-9)。这些粒子全为白色。另外,这些导电性微粒子的物性值如表2所示。
导电性微粒子的制备例10
利用压力制造氧化钛的原始粒子后,通过风力分级去除粗粒子之后,分散到水系并反复过滤来去除微粒子,得到白色的氧化钛微粒子(C-10)。物性值如表2所示。
表2
序号 材质 体积平均粒径/μm 体积电阻值/Ω·cm
C-1  ZnO  1.0  1.0×104
C-2  ↑  1.5  9.1×105
C-3  ↑  0.5  5.3×103
C-4  ↑  5.5  1.0×104
C-5  ↑  0.06  1.0×104
C-6  ↑  1.0  7.2×106
C-7  ↑  1.0  1.9×1010
C-8  SnO2  0.8  5.8×103
C-9  ↑  2.1  3.6×105
C-10  TiO2  0.9  1.5×106
显影剂的制备例1
相对于100质量份的磁性调色剂粒子T-1添加1.0质量份的用二甲基硅油和六甲基硅氮烷进行了表面处理的二氧化硅微粒子(BET比表面积300m2/g)、0.6质量份的钛酸锶微粒子(体积平均粒径为1.0μm)、以及1.0质量份的上述导电性氧化锌微粒子C-1,用亨舍尔混合机均匀混合之后,得到负带电性磁性显影剂(D-1)。
如发明的实施方案中所述那样,以使用流动式粒子像分析装置FPIA-1000(东亚医用电子公司制)测定了所得的磁性显影剂D-1的大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的个数基准的粒度分布。更详细地说,在内径30mm、高65mm的硬质玻璃制螺纹口瓶(例如,日电理化硝子株式会社制30ml用螺纹口瓶SV-30)中,加入通过过滤器去除微细灰尘的水(最好在圆当量径大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的粒子数为103cm3中规定为测定20个或以下)10ml、稀释的表面活性剂(最好用去除微细灰尘的水将烷基苯磺酸盐稀释至10倍左右的表面活性剂)数滴。向其中适量(例如,0.5~20mg)加入测定试样,以便以测定圆相当径范围的粒子作为对象,使测定试样的粒子浓度成为7000~10000个/103cm3,使用用超声波均化器进行了3分钟分散处理(在输出50W、频率20kHz的株式会社SMT公司制超声均化器UH-50上,使用6mm直径等级型芯片,将动力控制电位器的刻度设定成7,即以使用相同的芯片时的最大输出的一半程度的分散力处理)的试样分散液,测定具有大于等于0.60μm、小于159.21μm的圆当量径的粒子的粒度分布。从所得到的粒度分布求出大于等于1.00μm、小于2.00μm的粒径范围,和大于等于3.00μm、小于8.96μm的粒子含量(个数%)。关于粒度分布等数据记载于表3。
显影剂的制备例2~17
相对于100质量份的磁性调色剂粒子,添加1.0质量份的用二甲基硅油和六甲基硅氮烷进行了表面处理的二氧化硅微粒子(BET比表面积300m2/g)、0.6质量份的钛酸锶微粒子(体积平均粒径为1.0μm)、以及导电性微粒子,用亨舍尔混合机均匀混合之后,得到负带电性磁性显影剂(D-2~D-13、D-15~D-17)和负带电性非磁性显影剂(D-14)。接着,与显影剂的制备例1同样进行处理,并对得到的显影剂的粒度分布进行了测定。配方和粒度分布数据如表3所示。
表3
序号 调色剂粒子 导电性微粒子 粒度分布
含量(质量%) 重量平均粒径/μm 大于等于1.00μm,小于2.00μm的个数% 大于等于3.00μm,小于8.96μm的个数%
 D-1  T-1  C-1  1.0  6.8  35.7  22.9
 D-2  ↑  C-2  1.5  6.8  38.9  25.1
 D-3  ↑  C-3  2.0  6.8  40.2  25.9
 D-4  ↑  C-4  1.0  6.9  27.8  14.8
 D-5  ↑  C-5  2.0  6.6  61.1  25.1
D-6  C-1C-8  0.60.4 6.8 31.4 19.8
D-7  C-1C-10  0.70.1 6.8 35.1 21.4
 D-8  T-2  C-1  1.0  7.5  18.8  53.1
 D-9  ↑  C-3  1.0  7.3  24.3  27.8
 D-10  ↑  C-6  1.0  7.5  19.7  52.7
 D-11  ↑  C-7  1.0  7.5  19.4  54.1
 D-12  T-3  C-1  1.0  6.0  21.0  53.9
D-13  C-1C-9  0.20.8 6.1 19.1 49.8
 D-14  T-4  C-1  1.0  6.8  35.9  23.1
 D-15  T-5  C-1  0.3  6.7  13.4  43.7
 D-16  T-6  C-1  1.0  9.5  15.1  73.4
 D-17  T-1  -   -  6.8  9.8  73.5
显影剂载体的制备例1
采用维克斯硬度(Hv)为100、外径20mm、壁厚0.65mm的铝套素管,首先喷射处理了其表面。作为喷射砂粒采用粒径为25μm的球形玻璃珠如下进行了喷射处理。
将玻璃珠相对于对于以0.6S-1(36rpm)旋转的套,从位于离套距离150mm的位置通过7mm径的4根喷嘴从4个方向以喷射压:各2.5kg/cm2喷射了9秒钟(总共36秒钟)。喷射处理后,为了去除残留在套素管的喷射砂粒,洗净套表面,并进行干燥。干燥/冷却后,测定了套表面粗糙度Ra为0.73μm。
接着,作为电镀前处理,对上述喷射套表面进行锌酸盐处理,使表面附着锌。在该锌酸盐处理中,使用了市场上的锌酸盐处理剂(商品名:シュ-マK-102,日本カニゼン株式会社制)。
然后,在上述表面用锌酸盐处理的套浸在Ni-P电镀液中,使之形成7μm厚的无电场Ni-P电镀层。Ni-P电镀层中的P浓度为10.3质量%。作为无电场Ni-P电镀液,采用了市售的电镀液(商品名:S-754,日本カニゼン株式会社制)。另外,形成了Ni-P电镀层的套的硬度Hv为500,表面粗糙度Ra为0.75μm。通过在这样表面设置了电镀层的套内部安装磁辊,并安装法兰盘,制造了显影剂载体1(S-1)。该显影剂载体1(S-1)的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例2
将如显影剂载体的制备例1记载那样得到的表面进行了锌酸盐处理的铝套浸在Cr电镀液中进行电镀处理,形成了5μm厚的Cr电镀层。作为Cr电镀液,采用了市售的催化铬酸酐液。形成了Cr电镀层的套的硬度Hv为800、表面粗糙度Ra为0.67μm。通过这样在表面设置了电镀层的套内部安装磁辊,并安装法兰盘,制造了显影剂载体2(S-2)。该显影剂载体2(S-2)的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例3
将如显影剂载体的制备例1记载的那样得到的表面进行了锌酸盐处理的铝套浸在Ni-B电镀液中形成了10μm厚的无电场Ni-B电镀层。Ni-B电镀层中的B浓度为6.1质量%。作为无电场Ni-B电镀液,采用了硫酸镍、二甲基氨基硼烷、以及丙二酸钠的弱酸性溶液。形成了Ni-B电镀层的套的硬度Hv为610,表面粗糙度Ra为0.59μm。这样,通过在表面设置了电镀层的套内部安装磁辊,并安装法兰盘,制造了显影剂载体3(S-3)。S-3的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例4
将如显影剂载体的制备例1记载的那样得到的表面进行了锌酸盐处理的铝套浸在Pd-P电镀液中形成了12μm厚的无电场Pd-P电镀层。另外,作为无电场Pd-P电镀液,采用了氧化钯、二甲基氨基硼烷、以及盐酸构成的弱酸性溶液。形成了Pd-P电镀层的套的硬度Hv为720,表面粗糙度Ra为0.57μm。通过这样在表面设置了电镀层的套内部安装磁辊,并安装法兰盘,制造了显影剂载体4(S-4)。S-4的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例5
将如显影剂载体的制备例1记载的那样得到的表面进行了锌酸盐处理的铝套浸在钼酸溶液中,在套表面形成了5μm厚的被膜。形成了钼层的套的硬度HV为350,表面粗糙度Ra为0.64μm。通过这样在表面设置了电镀层的套内部安装磁辊,并安装法兰盘,制造了显影剂载体5(S-5)。S-5的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例6
采用维克斯硬度(Hv)为180、外径20mm、壁厚0.65mm的SUS套,首先喷射处理了其表面。对于喷射条件,除了将喷射压变更为4.0kg/cm2之外,与显影剂载体的制备例1的铝套的情况相同条件下实施。喷射处理后进行干燥/冷却,测定了套表面粗糙度Ra为0.75μm。接着,与显影剂载体的制备例1同样进行处理形成了Ni-P电镀层。电镀层形成后的套的硬度Hv为600,表面粗糙度Ra为0.75μm。通过这样在表面设置了电镀层的套内部安装磁辊,并安装法兰盘,制造了显影剂载体6(S-6)。S-6的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例7
除了在显影剂载体的制备例1中改变电镀时的条件以外,其它与显影剂载体的制备例1同样地进行制造得到了显影剂载体7(S-7)。S-7的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例8
除了在显影剂载体的制备例2中改变电镀时的条件以外,其它与显影剂载体的制备例2同样地进行制造得到了显影剂载体8(S-8)。S-8的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例9
将如显影剂载体的制备例1记载的那样得到的表面进行了锌酸盐处理的铝套浸在硫酸铜浴中进行电镀处理,形成了0.7μm厚的Cu电镀层。形成了Cu电镀层的套的硬度Hv为230,表面粗糙度Ra为0.72μm。通过这样在表面设置了电镀层的套内部安装磁辊,并安装法兰盘,制造了显影剂载体9(S-9)。S-9的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例10
对在显影剂载体的制备例1中使用的铝套素管不进行喷射处理,直接将磁辊安装在套内部,并安装法兰盘,制造了显影剂载体10(S-10)。该套的表面粗糙度Ra为0.10μm。S-10的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
用“括号”记载表4中的表面Ra值是因为在表面没有进行层形成,所以记载了原来的素管的表面粗度(与后述的S-13相同)。
显影剂载体的制备例11
采用上述显影剂载体10(S-10)进行了电镀处理。除了改变电镀时的条件以外,其它与显影剂载体的制备例1同样地进行制造,得到了在表层具有Ni-P电镀层的显影剂载体11(S-11)。S-11的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例12
在显影剂载体的制备例1中,除了作为喷射处理表面的喷射砂粒采用粒径150μm的球形玻璃珠之外,在相同条件下进行了铝套素管的喷射处理。除了改变电镀时的条件以外,对得到的喷射套进行与显影剂载体的制备例1同样的处理,得到了在表层具有Ni-P电镀层的显影剂载体12(S-12)。S-12的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
显影剂载体的制备例13
采用在显影剂载体的制备例1中使用的、设置电镀层前的铝套(喷射套),在套内部安装磁辊,并安装法兰盘,制造了显影剂载体13(S-13)。S-13的配方和表面硬度/粗度数据如表4所示。
表4
序号 基体 层形成后 备注
材质 Hv 层的材质 层厚/μm Hv 表面Ra/μm
 S-1  铝  100  Ni-P  7  500  0.75  -
 S-2  ↑  ↑  Cr  5  800  0.67  -
 S-3  ↑  ↑  Ni-B  10  610  0.59  -
 S-4  ↑  ↑  Pd-P  12  720  0.57  -
 S-5  ↑  ↑  Mo  5  350  0.64  -
 S-6  SUS  180  Ni-P  7  600  0.75  -
 S-7  100  ↑  0.3  170  0.74  -
 S-8  ↑  ↑  Cr  23  1000  0.65  -
 S-9  ↑  ↑  Cu  0.7  230  0.72  -
S-10 - - - (0.10) 无喷射镜面套筒
 S-11  ↑  ↑  Ni-P  0.8  420  0.25  -
 S-12  ↑  ↑  ↑  0.6  380  3.8  -
 S-13  ↑  ↑   -   -   - (0.73) 喷射套筒
实施例1
使用图10模式地显示的图像形成装置进行图象评价。该图像形成装置,是利用转印式电子照像方法的显影同时清理方法(无清洁器系统)的激光打印机(记录装置)。它是具有去除了清理刮板等清理部件的清理装置的处理卡盒,作为显影剂使用磁性一成分系显影剂(即,具有外添剂和磁性调色剂粒子的磁性调色剂),使显影剂载体上的显影剂层和潜像载体非接触地配置的非接触显影的图像形成装置。
(1)图像形成装置的构成
1是作为潜像载体的OPC感光体,沿时针方向(箭头方向)具有230mm/s的圆周速度(处理速度)被旋转驱动。
2是作为接触带电部件的带电辊,由于将直径6mm的SUS辊作为芯轴,在芯轴上辊状形成以尿烷树脂、作为导电性微粒子的碳黑、硫化剂、发泡剂等为配方的中电阻的发泡尿烷层,接着,进行切削研磨调整形状和表面性,所以是具有直径16mm的具有挠性的发泡尿烷辊的带电辊。该带电辊的发泡尿烷辊的电阻为105Ω·cm,硬度为ァスカ-C硬度30度。
带电辊2是相对于感光体1抵抗弹性以规定的挤压力被压接配设。n是作为感光体1和带电辊2当接部的带电部。在本实施例中,带电辊2在作为与感光体1当接部的带电部n中沿相反方向(与感光体表面的移动方向相反的方向),以235mm/s(相对移动速度比200%)的圆周速度被旋转驱动。另外,在带电辊2的表面,预先涂布涂布量是以便在其表面上形成基本均匀的一层的导电性微粒子C-1。
另外,在带电辊2的芯轴2a上,作为带电偏压,从带电偏压施加电源S1施加-700V的直流电压。在本实施例中,对感光体1的表面在与对带电辊2的施加电压大致相等的电位(-680V)以直接注入带电方式进行一样地带电处理。关于这种带电处理将在下面叙述。
3是包含激光二极管、多角棱镜等的激光束扫描器(曝光器)。该激光束扫描器,对应于目的图像信息的按时间顺序的电数字像素信号,输出强度被变调的激光(波长740nm),用该激光对感光体1的均匀带电面进行扫描曝光。通过该扫描曝光,在旋转感光体1上形成对应于目的图像信息的静电潜像。
4是显影装置。感光体1表面的静电潜像通过该显影装置,以显影剂像被显影。本实施例的显影装置4是作为显影剂4d使用负带电性一成分绝缘显影剂的显影剂D-1的非接触型的反转显影装置。
4a是显影剂载体(显影套筒),内包有磁体辊4b。该显影套筒4a相对感光体1以300μm的间隔距离相对配置,在与感光体1的对置部的显影部(显影区域部)a处,沿与感光体1的旋转方向相同的方向以感光体1的圆周速度的120%的圆周速度(圆周速度282mm/s)被旋转。
在该显影套筒4a上,显影剂4d被作为显影剂层限制部件的聚氨酯橡胶制弹性刮板4c涂布为薄层。在利用弹性刮板4c控制显影套筒4上的层厚的同时,显影剂1被赋予电荷。
涂布在显影套筒4a上的显影剂4d,通过套筒4a的旋转,被运送到感光体1与该套筒4a的对置部的显影部a处。另外,通过显影偏压施加电源S2在套筒4a上施加显影偏压电压,。显影偏压使用重叠-420V的直流电压和频率1600Hz、峰间电压1500V(电场强度5×106V/m)的矩形交流电压的重叠电压,在显影套筒4a和感光体1之间进行一成分的跳动显影。
5是作为接触转印装置的中电阻的转印辊,与感光体1以98N/m的线压压接形成转印接触部b。从未图示的给纸部以规定的定时向该转印接触部b供纸给作为记录介质的转印材料P,而且从转印偏压施加电源S3对转印辊5施加规定的转印偏压电压,由此感光体1侧的显影剂顺序地被转印在向转印部b供纸的转印材料P的表面上。
在本实施例中,转印辊5使用电阻为5×108Ω·cm的转印辊,施加+3000V的直流电压进行转印。即,向转印接触部b导入的转印材料P被夹持运送至该转印部b,在其表面侧用静电力和挤压力顺序地转印在感光体1的表面形成并担栽的显影剂图像。
6是热定影方式等的定影装置。向转印部b供纸的接受感光体1侧的显影剂像的转印的转印材料P,与感光体1的表面分离,被导入该定影装置6中,使显影剂像的定影,以图像形成物(打印品、复制品)向装置外排出。
本例的图像形成装置去掉了清理装置,在显影剂像对转印材料P的转印后的感光体1的表面残留的转印残留的显影剂(转印残留调色剂粒子),不是用清理装置去除,而是伴随感光体1的旋转,经由带电部n到达显影部a,在显影装置4中被显影同时清理(回收)。
本例的图像形成装置,以感光体1、带电辊2、显影装置4的3个处理机器作为一体,以对图像形成装置本体可自由拆装的处理卡盒7而构成。在本发明中,处理卡盒化的处理机器的组合等不限于上述,而是任意的。另外,8是处理卡盒着脱导向·保持部件。
(2)导电性微粒子的行为
显影装置4的显影剂4d中混入的导电性微粒子m,在由感光体1侧的静电潜像的显影装置4进行显影时,与调色剂粒子t一起以适当量向感光体1侧移动。
感光体1上的显影剂图像(即调色剂粒子),在转印部b中由于转印偏压的影响,被引向作为记录介质的转印材料P侧积极地转移。但是,由于感光体1上的导电性微粉末m是导电性的,因此不积极地向转印材料P侧转移,在感光体1上实质上被附着保持而残留。
在本实施例中,图像形成装置由于没有清理工序,因此在转印后的感光体1的表面残存的转印残留调色剂粒子和导电性微粒子,伴随感光体1的旋转,被运送到与感光体1与作为接触带电部件的带电辊2的接触部的带电部n,附着或混入带电辊2上。因此,以在感光体1和带电辊2的接触部n上存在导电性微粒子m的状态进行感光体1的直接注入带电。
由于存在该导电性微粒子m,即使在带电辊2上附着、混入转印残留调色剂粒子的场合,也能够维持带电辊2向感光体1的致密的接触性和接触电阻,因此能够利用该带电辊2进行感光体1的直接注入带电。
带电辊2通过导电性微粒子m紧密地接触感光体1,该导电性微粒子m无间隙地摩擦感光体1表面。由此,使由带电辊2产生的感光体1的带电,不使用放电现象、稳定而且安全的直线注入带电起支配作用成为可能,得到用以往的带电辊带电等得不到的高带电效率。由此,可以给予感光体1以与施加在带电辊2上的电压大致同等的电位。
另外,在带电辊2上附着或者混入的转印残留调色剂粒子,被从带电辊2逐渐地吐出到感光体1上,伴随感光体1表面的移动到达显影部a,在显影装置4中被显影同时清理(回收)。
显影同时清理是在图像形成工序的下次或以后的显影时(显影后,通过再次带电工序、曝光工序后的潜像的显影时),利用显影装置的翳影消除偏压(施加在显影装置上的直流电压与感光体的表面电位间的电位差的翳影消除电位差Vback)回收在转印后残留在感光体1上的残留调色剂粒子。像本实施例中的图像形成装置那样,在反转显影时,该显影同时清理,是通过从利用显影偏压的感光体的暗部电位将调色剂粒子回收到显影套筒上的电场和从显影套筒向感光体的明部附着调色剂粒子(进行显影)的电场作用来实现的。
另外,通过图像形成装置运转,在显影装置4的显影剂中含有的导电性微粒子m,在显影部a向感光体1表面移动,伴随感光体1表面的移动,经过转印部b被运送到带电部n,由此持续向带电部n供给新的导电性微粒子m,因此在带电部n上减少导电性微粒子的脱落等,或即使带电部n的导电性微粒子m发生劣化等,也可防止带电性降低的发生,稳定地维持感光体1的良好的带电性。
在接触带电方式、转印方式、调色剂再循环处理的图像形成装置中,作为接触带电部件使用简易的带电辊2,能够用施加电压对作为潜像载体的感光体1赋予均匀的带电性。而且,即使该带电辊2被转印残留调色剂粒子污染,也可长期稳定地维持无臭氧的直接注入带电,能够赋予均匀的带电性。因此,可以得到没有由臭氧生成物引起的障碍、由带电不良引起的障碍,构成简易、低成本的图像形成装置。
另外,在本实施例中,由于显影装置为非接触显影装置,所以不用向感光体1注入显影偏压,即可得到良好的图像。另外,在显影部a不发生向感光体1注入电荷,通过交流偏压等使显影套筒4a与感光体1之间维持高电位差成为可能。由此导电性微粒子m容易被均等地显影,可在感光体1表面均匀地涂布导电性微粒子m,在带电部进行均匀的接触,得到良好的带电性。
利用介于带电辊2和感光体1的接触面之间的导电性微粒子的润滑效果(减低摩擦效果),在带电辊2和感光体之间能够容易有效地设置速度差成为可能。利用该润滑效果,减低带电辊2和感光体1的摩擦,减低驱动转矩,可以防止带电辊2或感光体1的表面的磨削或者损伤。另外,通过设置该速度差,在带电辊2和感光体1的相互接触部(带电部)n,导电性微粒子接触感光体1的机会显著增加,由此可得到高接触性。因此,可进行良好的直接注入带电。
在本实施例中,通过旋转驱动带电辊2,使其旋转方向与感光体1表面的移动方向相反,得到了被运送到带电部n的感光体1上的转印残留调色剂粒子暂时地回收到带电辊2上,使存在于带电部n上的转印残留调色剂粒子的存在量均匀的效果。因此,可防止由转印残留调色剂粒子在带电部n的偏在产生的带电不良的发生,可得到更稳定的带电性。
此外,由于使带电辊2沿相反方向旋转,一旦使感光体1上的转印残留调色剂粒子离开感光体1,便进行带电,使得优势地进行直接注入带电成为可能。另外,不引起由导电性微粒子从带电辊2过度的脱落产生的带电性的降低。
(3)评价
对调色剂盒内充填1650g的显影剂D-1,在常温常湿度环境下(23℃/50%RH)连续打印了覆盖率5%的3万张图像。另外,作为转印材料采用了90g/m2的LTR大小的普通纸。其结果,初期和连续打印完3万张之后,图像浓度也很高,翳影少,看不到显影性降低。
另外,连续打印完3万张之后,观察了在带电辊2上与感光体1的接触部n对应的部分,发现有微量的转印残留调色剂粒子,但被几乎白色的导电性微粒子覆盖。
另外,由于在感光体1和带电辊2的接触部n存在导电性微粒子的状态,并且导电性微粒子的电阻非常低,所以从初期到连续打印完3万张之后也不会出现因带电不良的图像缺陷,可以得到良好的直接注入带电性。
以下,叙述印刷图像的评价法。
(I)图像浓度
初期和结束3万张连续印刷结束后,放置2天,根据第1张图像浓度进行评价。这里,图像浓度使用“Macbeth反射浓度计”(Macbeth公司制),测定原稿浓度对0.00空白部分印刷输出图像的相对浓度。在表5中示出评价结果。另外,表5中的各符号分别意味着以下的评价。
A:非常良好,为高品位地表现图形图像的充分的图像浓度(1.40或以上)。
B:良好,为得到非图形的高品位的图像品质的充分的图像浓度(大于等于1.35、小于1.40)。
C:普通,在识别文字上是充分的、可被允许的图像浓度(大于等于1.20、小于1.35)。
D:差。浓度低不能允许的图像浓度(不到1.20)。
(II)图像翳影
初期和3万张连续印刷输出结束后,进行印刷输出图像抽样,从印刷输出图像的空白部分的白色度和转印纸的白色度的差,计算出翳影浓度(%),评价图像翳影。使用“反射计”(东京电色公司制)测定白色度。在表5中示出评价结果。另外,表5中的各符号分别意味着以下的评价。
A:非常良好,用肉眼一般不能识别的翳影(不到1.5%)。
B:良好,不特别注意看不能识别的翳影(大于等于1.5%、小于2.5%)。
C:普通。容易识别的翳影,但被允许的翳影(大于等于2.5%、小于4.0%)
D:差。被认为是图像污染的不能允许的翳影(4.0%以上)。
(III)重影
初期和连续打印完3万张之后,打印完了图11(A)所示的宽度a、长度1的实黑的带状图像X之后,打印完图11(B)所示的宽度b(>a)、长度1的中间色调图像Y时,评价了该中间色调图像上出现的浓淡差(图11(C)的A、B、C的部分)。
A:完全看不出浓度差。  (浓度差小于0.02)
B:B和C可以看出轻微的浓度差。(浓度差大于等于0.02、小于0.04)
C:A、B、C分别都可以看出一些浓度差。(浓度差大于等于0.04、小于0.07)
D:可看出显著的浓度差。(浓度差大于等于0.07)
(IV)褪色
对初期和连续打印完3万张之后,打印完实黑图像,评价了在图6所示的图像上带状产生的浓度稀的部分的浓度和正常图像部的浓度之差。
A:完全看不出浓度稀发生部分。(浓度差小于0.02)
B:可看出轻微的浓度稀发生部分。(浓度差大于等于0.02、小于0.08)
C:可看出浓度稀发生部分,但不影响实用图像。(浓度差大于等于0.08、小于0.20)
D:可看出显著的浓度稀发生部分,影响实用图像。(浓度差大于等于0.20)
(V)显影剂载体的表面粗度(Ra)变化
通过比较评价前和连续打印完3万张之后的显影剂载体的表面粗度(Ra)之差(ΔRa),判断了显影剂载体表面的耐磨耗性。另外,Ra的测定采用小坂研究所制:表面粗度计SE~3300H,在切开0.8mm、规定距离8.0mm、搬送速度0.5mm/s的测定条件下取了12处的测定值的平均。但是,对于使用了与初期相比Ra为0.1或以下的显影剂载体S-10的实施例和比较例,没有进行该项评价。
A:耐磨耗性非常好。(ΔRa小于0.10μm)
B:耐磨耗性比较好。(ΔRa大于等于0.10μm、小于0.15μm)
C:耐磨耗性有点差,但不影响实用。(ΔRa大于等于0.15μm、小于0.20μm)
D:耐磨耗性差,影响实用。(ΔRa大于等于0.20μm)
(VI)转印效率
在初期和3万张印刷输出终了后,进行转印性的评价。利用Mylar带进行带卷绕,将实心黑图像形成时的感光体上的转印残留调色剂粒子剥出,从将剥出的Mylar带贴在纸上的麦克贝斯浓度,减去仅将Mylar带贴在纸上的麦克贝斯浓度的数值来评价转印性。在表5中示出评价结果。
A:非常良好(不到0.04)
B:良好(大于等于0.04、小于0.08)
C:普通(大于等于0.08、小于0.20)
D:差(大于等于0.20)
(VII)潜像载体的带电性
在初期(印刷输出约40~50张)均匀带电后测定感光体表面电位,进一步在3万张的连续印刷输出终了后,在显影器位置配置传感器,同样测定均匀带电后的感光体表面电位,根据两时点的电位差别评价潜像载体的带电性。评价结果示于表5中。差值负的越大,就显示潜像载体的带电性的降低越大。
(VIII)图案回收不良
将纵线的同一图案(2点98间隔的纵线重复)连续印刷输出后,进行中间色调图像(2点3间隔的横线重复)的印刷输出试验,用目视评价在中间色调图像上是否发生对应于纵线的图案的浓淡。评价结果示于表5中。
A:非常良好(未发生)
B:良好(虽然可稍微看到浓淡的发生,但不影响图像)
C:普通(发生浓淡不匀,但在实用允许范围内)
D:差(显著地发生浓淡不匀,不能允许)
实施例2~90以及比较例1~4
用与实施例1相同的方法进行了图像评价。表5~8示出其结果。在此,实施例24、实施例31、实施例38、实施例45、实施例59和实施例66是将显影装置变更为用于显影非磁性一成分系显影剂的显影装置,进行了图像评价。另外,实施例89中,将作为显影剂层厚限制部件的弹性叶片变更为磁性叶片并进行了实施。另外,实施例90中,对利用清洁器回收转印后残留在作为潜像载体的感光辊上的转印残留调色剂粒子,没有实施再次返回到显影系统的操作进行了评价
表5
显影剂载体 显影剂 图像浓度 翳影 重像 褪色 显影剂载体的表面粗度(Ra)变化/μm 转印效率 带电性ΔV 图案回收不良
初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 3万张后 3万张后
实施例1  S-1  D-1 A A A A A A A A A A B -30  A
实施例2  S-2  D-1 A A A A A A A A A A B -30  B
实施例3  S-3  D-1 A A A A A B A B A B B -35  B
实施例4  S-4  D-1 A B B A A B A B A B B -40  B
实施例5  S-5  D-1 A B B B A A B B C B C -50  C
实施例6  S-6  D-1 A A A A A B A A A A B -30  B
实施例7  S-7  D-1 A C B B B C C B C B C -60  C
实施例8  S-8  D-1 B C B C C C C C A B C -60  C
实施例9  S-9  D-1 A B B C B B B B C B B -45  B
比较例1  S-10  D-1 C D C C C D C C - B D -100  D
实施例10  S-11  D-1 A C A B A C A C A B C -50  C
实施例11  S-12  D-1 B B C B C C C C A B C -55  C
比较例2  S-13  D-1 C D D D C D D D D C D -90  D
实施例12  S-1  D-2 A A A A A A A A A A B -30  B
实施例13  S-1  D-3 A A A A A A A A A B B -35  B
实施例14  S-1  D-4 B C C B B C B C A B C -55  C
实施例15  S-1  D-5 B B C C B C C C A C C -60  C
实施例16  S-1  D-6 A A A A A A A A A A A -25  A
实施例17  S-1  D-7 A A A A A A A A A A A -30  A
实施例18  S-1  D-8 A C B C B C B C A B C -60  C
实施例19  S-1  D-9 A A A B A A A A A A B -35  B
实施例20  S-1  D-10 B C C B B B B C A C C -90  C
实施例21  S-1  D-11 A B B B A B A B A B B -40  C
表6
显影剂载体 显影剂 图像浓度 翳影 重像 褪色 显影剂载体的表面粗度(Ra)变化/μm 转印效率 带电性ΔV 图案回收不良
初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 3万张后 3万张后
实施例22  S-1  D-12 A B A B A B A B A B  B -35  B
实施例23  S-1  D-13 A A A A A A A A A A  B -30  B
实施例24  S-1  D-14 A B A A A A A A A A  B -35  A
实施例25  S-1  D-15 C B B B A A A A A B  B -40  B
实施例26  S-1  D-18 B B C C B C C C A C  C -55  C
比较例3  S-1  D-17 B D A D B C B C A A  D -140  D
实施例27  S-2  D-2 A A A A A A A A A A  B -25  B
实施例28  S-2  D-3 A A A A A A A A A B  B -40  B
实施例29  S-2  D-8 A B B B B B B B A B  C -55  C
比较例30  S-2  D-12 A B A B A B A B A B  B -30  B
实施例31  S-2  D-14 A B A A A A A A A A  B -40  B
实施例32  S-2  D-15 C B B B A B A A A B  B -45  B
比较例33  S-2  D-16 B B C C B C C C A C  C -50  C
实施例34  S-3  D-3 A B A A A B A B A B  B -40  B
实施例35  S-3  D-7 A A A A A A A A A A  B -35  B
实施例36  S-3  D-9 A B A B A B A B A A  B -40  B
实施例37  S-3  D-12 A B A B B B B B A B  B -40  B
实施例38  S-3  D-14 A B A A A B A B A A  B -40  A
实施例39  S-3  D-15 C B B B A B A B A B  B -45  B
实施例40  S-3  D-16 C B C C B C C C A C  C -60  C
实施例41  S-4  D-4 B C C B B C B C A B  C -55  C
实施例42  S-4  D-8 B B B B B B B B A B  C -50  C
实施例43  S-4  D-11 B C B B B C B C A B  C -50  C
实施例44  S-4  D-13 A B A B A B A B A A  B -35  B
表7
显影剂载体 显影剂 图像浓度 翳影 重像 褪色 显影剂载体的表面粗度(Ra)变化/μm 转印效率 带电性ΔV 图案回收不良
初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 3万张后 3万张后
实施例45  S-4  D-14 A B A  B  A  B A B  A  A  B -35  B
实施例46  S-4  D-15 C B B  B  A  B A B  A  B  B -40  B
实施例47  S-5  D-2 A B B  B  A  B B B  C  B  C -60  C
实施例48  S-5  D-3 A B B  B  A  B A B  C  B  B -40  B
实施例49  S-5  D-4 C C C  B  B  B C C  C  B  C -60  C
实施例50  S-6  D-5 B C C  C  A  B C C  C  C  C -60  C
实施例51  S-5  D-6 A C A  B  A  A B B  C  B  B -40  B
实施例52  S-5  D-7 A C A  B  A  A A B  C  B  B -35  B
实施例53  S-5  D-8 B C B  C  B  B B C  C  B  C -60  C
比较例54  S-5  D-9 A C A  B  A  A B B  C  B  B -35  B
实施例55  S-5  D-10 B C C  B  A  B B C  C  C  C -75  C
实施例56  S-5  D-11 A C B  B  A  A A B  C  B  C -45  B
实施例57  S-5  D-12 A C A  B  A  A B B  C  B  C -35  B
实施例58  S-5  D-13 A B A  B  A  A A B  C  A  B -35  B
实施例59  S-5  D-14 A C A  A  A  A A A  C  A  B -40  C
实施例60  S-5  D-15 C C B  B  A  A A B  C  B  B -40  C
实施例61  S-5  D-16 B C B  C  B  B B C  C  C  C -55  C
比较例4  S-5  D-17 B D A  D  A  C B C  C  B  D -110  D
实施例62  S-6  D-5 R B R  C  B  C B C  A  C  C -55  C
实施例63  S-6  D-8 A A B  B  A  B A B  A  A  B -35  B
实施例64  S-6  D-8 A C B  C  B  C B C  A  B  C -60  B
实施例65  S-6  D-12 A A B  B  B  C A B  A  B  B -40  B
实施例66  S-6  D-14 A A B  B  A  B A B  A  A  B -35  B
实施例67  S-6  D-15 C B C  B  A  B A B  A  B  B -40  B
表8
显影剂载体 显影剂 图像浓度 翳影 重像 褪色 显影剂载体的表面粗度(Ra)变化/μm 转印效率 带电性ΔV 图案回收不良
初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 初期 3万张后 3万张后 3万张后
实施例68   S-6  D-16   B   B   C   C   A   C   B   C   A   C   C   -50   C
实施例69   S-7  D-4   B   C   C   B   B   C   B   C   C   B   C   -55   C
实施例70   S-7  D-5   B   C   B   C   C   C   C   C   C   C   C   -60   C
实施例71   S-7  D-15   B   C   C   B   B   C   B   C   C   C   C   -50   C
实施例72   S-7  D-16   B   C   B   C   C   C   C   C   C   C   C   -70   C
实施例73   S-8  D-4   C   B   C   C   B   C   C   C   A   C   C   -60   C
实施例74   S-8  D-5   B   B   C   C   B   C   C   C   A   C   C   -60   C
实施例75   S-8  D-15   C   B   C   C   B   C   C   C   A   C   C   -55   C
实施例76   S-8  D-16   B   B   C   C   C   C   C   C   A   C   C   -70   C
实施例77   S-9  D-4   A   B   B   C   C   C   C   B   C   B   C   -45   B
比较例78   S-9  D-5   A   C   C   C   C   C   C   C   C   B   C   -50   C
实施例79   S-9  D-15   B   B   C   C   C   C   C   B   C   B   B   -50   C
实施例80   S-9  D-16   B   C   C   C   C   C   C   C   C   C   C   -65   C
实施例81   S-11  D-4   B   C   A   B   A   C   A   C   A   A   C   -50   B
实施例82   S-11  D-5   B   C   A   B   C   C   C   C   A   B   C   -60   C
实施例83   S-11  D-15   B   C   A   B   B   C   B   C   A   C   C   -55   C
实施例84   S-11  D-16   B   C   B   C   C   C   C   C   A   C   C   -65   C
实施例85   S-12  D-4   B   B   C   B   C   C   C   C   A   B   C   -55   C
实施例86   S-12  D-5   B   C   C   C   C   C   C   C   A   C   C   -60   C
实施例87   S-12  D-15   C   B   C   B   C   C   C   C   A   C   C   -55   C
实施例88   S-12  D-16   B   B   C   C   C   C   C   C   A   B   B   -35   B
实施例89   S-1  D-1   C   A   B   A   B   B   B   B   A   B   B   -35   B
实施例90 S-1 D-1 A A A A A A A A A A A -10 A

Claims (28)

1.一种显影装置,该显影装置至少具有,容纳显影剂的显影容器;承载容纳在该显影容器的该显影剂,并搬送到显影区域的显影剂载体;和限制在该显影剂载体上承载的显影剂的层厚的显影剂层厚限制部件,其中,该显影剂至少具有至少含有粘结树脂和着色剂的调色剂粒子和导电性微粒子,该显影剂载体在基体上具有选自非磁性金属、合金、和金属化合物中的材料形成的表面层。
2.如权利要求1所述的显影装置,其中,该表面层的厚度为0.5μm~20μm。
3.如权利要求1所述的显影装置,其中,该表面层的厚度为3μm~15μm。
4.如权利要求1所述的显影装置,其中,该表面层具有选自镍、铬、钼、和钯中的原子。
5.如权利要求1所述的显影装置,其中,该表面层是选自无电解Ni-P电镀、无电解Ni-B电镀、无电解Pd电镀、无电解Pd-P电镀、无电解Cr电镀、或电解Mo电镀或无电解Mo电镀中的电镀形成的。
6.如权利要求1所述的显影装置,其中,上述显影剂载体是利用球形粒子对基体表面进行粗面化处理形成了凹凸面之后,形成的表面层。
7.如权利要求1所述的显影装置,其中,上述显影剂载体的基体是由维克斯硬度(Hv)为50~200的金属材料形成。
8.如权利要求1所述的显影装置,其中,上述显影剂载体的在基体上形成了表面层之后的表面层的表面凹凸的算数平均粗糙度Ra值为0.1μm~3.5μm。
9.如权利要求1所述的显影装置,其中,上述显影剂载体形成了表面层之后的维克斯硬度(Hv)为200~1000。
10.如权利要求1所述的显影装置,其中,上述显影剂层厚限制部件为弹性叶片。
11.如权利要求1所述的显影装置,其中,显影剂为具有磁性调色剂粒子的磁性显影剂。
12.如权利要求1所述的显影装置,其中,显影剂的重量平均粒径(D4)为4μm~10μm。
13.如权利要求1所述的显影装置,其中,显影剂在大于等于0.60μm、小于159.21μm的粒径范围的个数基准的粒度分布中,含有15个数%~60个数%的大于等于1.00μm、小于2.00μm的粒径范围的粒子,含有15个数%~70个数%的大于等于3.00μm、小于8.96μm的粒径范围的粒子。
14.如权利要求1所述的显影装置,其中,导电性微粒子的体积平均粒径为0.1μm~10μm。
15.如权利要求1所述的显影装置,其中,导电性微粒子的体积电阻值为100Ω·cm~109Ω·cm。
16.如权利要求1所述的显影装置,其中,导电性微粒子的体积电阻值为101Ω·cm~106Ω·cm。
17.如权利要求1所述的显影装置,其中,导电性微粒子为非磁性的导电性微粒子。
18.如权利要求1所述的显影装置,其中,导电性微粒子至少含有从氧化锌、氧化锡、氧化钛中选择的氧化物的微粒子。
19.如权利要求1所述的显影装置,其中,导电性微粒子在显影剂中的含量为0.5~10质量%。
20.一种处理卡盒,该处理卡盒至少具有,承载静电潜像的潜像载体;使该潜像载体带电的带电装置;通过使用显影剂显影在上述潜像载体上形成的静电潜像而形成显影剂像的显影装置,其中,该显影装置和该潜像载体被一体化,形成可拆卸地安装在图像形成装置主体的结构,该显影剂至少具有至少含有粘结树脂和着色剂的调色剂粒子和导电性微粒子,该显影装置至少具有用于容纳显影剂的显影容器,用于承载该显影容器容纳的该显影剂、并搬送到显影区域的显影剂载体,和用于限制承载在该显影剂载体上的显影剂层厚的显影剂层厚限制部件,该显影剂载体在基体上具有选自磁性金属、合金、和金属化合物中的材料形成的表面层。
21.如权利要求20所述的处理卡盒,其中,该带电装置是,与该潜像载体当接,通过对该当接部外加电压进行上述潜像载体带电的带电部件。
22.如权利要求21所述的处理卡盒,其中,通过至少在带电装置和潜像载体的当接部存在导电性微粒子的状态下外加电压进行该潜像载体的带电。
23.如权利要求20所述的处理卡盒,其中,显影装置是权利要求2至19的任一项的显影装置。
24.一种图像形成方法,该方法至少具有,使潜像载体带电的带电工序;在该带电工序中,在带电的潜像载体的带电面形成静电潜像的潜像形成工序;使用具有一边承载显影剂,一边向与上述潜像载体对置的显影区域搬送显影剂的显影剂载体的显影装置显影上述静电潜像,以显影剂像进行可视化的显影工序;将上述显影剂像转印到转印材料上的转印工序;和利用定影装置定影转印在上述转印材料上的显影剂像的定影工序;其中,依次重复进行这些各工序,该显影剂至少具有至少含有粘结树脂和着色剂的调色剂粒子和导电性微粒子,该显影剂载体在基体上具有选自非磁性金属、合金、和金属化合物中的材料形成的表面层。
25.如权利要求24所述的图像形成方法,其中,该显影工序是,使静电潜像可视化的同时,将显影剂像转印到转印材料之后,回收残留在潜像载体上的显影剂的工序。
26.如权利要求24所述的图像形成方法,其中,该带电工序是,带电装置与潜像载体当接,通过对该当接部外加电压进行潜像载体的带电。
27.如权利要求24所述的图像形成方法,其中,该带电工序是,通过至少在带电装置和潜像载体的当接部存在导电性微粒子的状态下外加电压,进行潜像载体的带电。
28.如权利要求24所述的图像形成方法,其中,静电潜像是利用权利要求2至19的任一项的显影装置被显影的。
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