CN1416027A - 图像形成方法,补给用墨粉及其制造方法,含载体墨粉匣 - Google Patents

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Abstract

一种能够显著地延长显影剂的使用寿命,且同时能够减小整体设备大小以及进行高速着色的图像形成方法。以及一种补给用墨粉及其制造方法,和一种墨粉匣。在上述图像形成方法中,其是利用一种具有多个静电复印单元的图像形成装置来完成图像形成处理的,其中至少有一个静电复印单元的显影剂装置具有一种用于适时向显影剂装置中补充由墨粉及载体组成的补给用墨粉,以及从上述设备中回收上述显影剂的多余部分的显影剂复原机制。上述补给用墨粉中载体的含量在5到40%之间,上述载体是一种涂覆有一种具有特定组成成份的树脂的载体,且/或上述墨粉具有一种特定的形状。上述补给用墨粉可以是利用上述回收显影剂制造而成的。

Description

图像形成方法,补给用墨粉及其制造方法,含载体墨粉匣
技术领域
本发明涉及一种图像形成方法,其包括如下步骤:利用诸如电刻技术(electrography)方法、静电记录方法及诸如此类的方法,来显影静电潜像以形成一幅图像,此方法中所采用的补给用墨粉,以及一种含载体墨粉匣。
背景技术
在电刻技术方法中,其利用含有着色剂的墨粉对形成于静电潜像保持部件(感光器:photorecepter)表面上的静电潜像进行显影处理,再将所得到的墨粉图像转印到诸如纸张及诸如此类的图像接收组件上,以得到最终的图像。另一方面,转印完墨粉图像之后,通常需要对静电潜像保持部件表面进行清洗,以用于以后再次形成静电潜像。
在上述电刻技术方法中所采用的干性显影剂(dry developer)大致可以分类为,单独使用一种通过将某种着色剂或诸如此类试剂与一种结合树脂(bonding resin)混合而得到的墨粉的单一成分显影剂,以及使用通过将上述墨粉与某种载体相混合所获得的双成分显影剂。而单一成分显影剂则又可以再分类为,使用磁粉并利用其磁力来通过显影剂保持部件传送图像,并引发显影效果的磁性单一成分显影剂,以及不使用磁粉而是通过加载电荷来通过显影剂保持部件传送图像并完成显影处理的非磁性单一成分显影剂。
从1980年代的后期开始,市场对对电刻技术要求不断提高,其包括尽可能地减小设备大小以及增加使用关键词(key word)的功能,设备数字化,以及特别是对全彩图像品质,高等级印刷,以及接近卤化银摄影技术下的高图像品质等方面提出更高的要求。为了获得高图像品质,数字化处理是其根本方式,而作为此类数字化处理中关于图像品质方面的性能指标,能够高速地执行复杂的图像处理则十分重要。由此,其可以单独地对字母和摄影图像的处理单独地进行控制,而与模拟技术相比,两种图像品质的再现性均可以得到提高。特别是对于摄影图像,与模拟方法相比,其能够进行层次校正(gradation correction)以及色彩校正是其一个巨大优点,而在层次特性,明晰度(definition),清晰度(sharpness),色彩再现以及粒度等方面也均存在着特有的优势。
对于图像的输出,其需要将由光学系统所生成的潜像正确地转换为一幅图像,通过进一步减小墨粉微粒的大小,其可以促进实现更好的图像正确再现效果。然而,仅仅通过减小墨粉微粒的大小,其将很难稳定地获得高图像品质的图像,这是因为,显影过程中基本特性的改善,转印(transfer)以及固影特性另外也十分重要。
在获取彩色图像的过程中,通常其将通过堆叠三色或四色墨粉来形成最终图像。因此,当这些彩色墨粉中的任何一种显示出从显影、转印和固影角度来看与其初始特性不同的特性,或者与其它颜色不同的显影能力时,其都将会引起色彩再现能力的下降、粒度的变差,色彩的不均匀及诸如此类的不良成像效果。为了即使在经过很长时间后,利用其所形成的图像仍然能保持象其初始状态的稳定高品质,则稳定地控制色彩墨粉的特性的方式将十分重要。
最近,从提高获取彩色图像的速度(可以简称为“色彩加速”)的角度来看,所常采用的是其中使用了多个由包含有显影剂保持部件、潜像支承物及诸如此类的显影装置所构成的静电复印单元的所谓串联型(tandem)显影系统,而从为节省所占空间而减小装置整体大小的角度看,其还需要进一步减小静电潜像保持部件的大小。另外,目前有许多关于串联显影系统的专利(日本待公开(laid-open)专利申请(JP-A)Nos.6-35287,6-100195等等)。
当所采用的是上述一种串联型显影系统时,与旋转型显影系统相比,提高彩色图像成像速度将会变得十分容易,然而,同样在试图获得诸如黑色或诸如此类颜色的单色图像时,通常其它颜色的显影剂保持部件也会与静电潜像保持部件发生接触,并同时强迫其顺处理方向发生旋转。在此情况下,显影剂将会受到很大的应力,因此会引入显影剂充电(charging)能力的下降,同样也会很容易地引起显影能力的下降以及转印能力的下降,并最终导致图像品质的降低。另外,在该类串联型显影系统中,由于静电潜像保持部件周围空间以及设备尺寸的限制,单部显影装置的尺寸将受到限制,而从可用空间的角度看,其并不能保障在每部显影装置中均具有充分多的显影剂量。因此,从设备结构的角度看,某种显影剂倾向于接收更大的应力。因此,其将会出现显影剂性能变差的现象,并使得不得不更换该种显影剂,从而导致服务成本的显著增加。
作为用于抑制显影剂发生恶化的手段,专利JP-A No.8-234550中公开了一种使用多种类型的含有具有不同物理特性的载体的补给用墨粉的技术。在此技术中,墨粉可流动性和墨粉色间特性及诸如此类性质,是随载体物理特性变化而变化的,从而将导致需要复杂的控制系统,增加整体设备的大小,以及成本的升高。JP-A No.11-202630中公开了一种用于补充含有其充电量高于初始显影剂中所用载体的充电量的载体的补给用墨粉的技术。这些技术均十分有效,使得显影剂的使用寿命均得到了延长,然而,当进一步考虑到图像稳定性的因素时,更为重要的一点是需要显影剂的物理特性不会随时间和环境而发生变化,并且其也很难在微量级别上来对上述变化进行控制。
另一方面,墨粉所具有的另一个问题是,墨粉形状和微粒大小的不规则性会引起墨粉充电特性的不规则性,具有优良充电特性的墨粉被优先地消耗掉,而具有较低充电特性的墨粉被将被存留在显影剂装置(developerapparatus)中而得不到利用,引起作为整个显影剂的现有性能下降,从而显示出选择性显影效应。当显影剂的显影性能进一步变差时,由于上述选择性显影效应,其将出现更换显影剂的必要性,从而导致服务成本的显著增加。特别是在串联型显影系统中,由于从空间角度看不能保障在每个显影剂装置中均有充分多的显影剂数量,其将会很容易地出现由于墨粉充电特性的不规则性而使得显影剂显影变差的现象,因此,从墨粉的角度来看,其很需要提高用于使显影剂显影效果长期保持不变的特性。
另外,有报道表明,由于在显影剂装置中墨粉会发生搅拌(stir)现象,会使得墨粉表面上的精细结构很容易发生变化,从而显著地改变转印特性(JP-A No.10-312089)。由于墨粉表面精细结构的变化,墨粉充电特性的不规则性将趋于增大,从而导致上述选择性显影效应的加剧,因此显影剂显影效果保持特性出现下降的问题将变得更加显著。
发明内容
因此,本发明的目的便是为了解决现有技术中的上述问题,以及取得如下的目标。即,本发明的一个目标是提供一种能够显著延长显影剂寿命并能够实现免维护操作的图像形成方法,可以减小显影系统载体尺寸以及提高着色处理速度的串联型图像形成装置,在此方法中所使用的一种补给用墨粉及其制造方法,以及一种含载体墨粉匣。
本发明人通过大量细致的研究发现,在串联型图像形成装置使用一种具有用于适时向显影剂装置中补充由墨粉及载体组成的补给用墨粉,以及从上述设备中回收上述显影剂的多余部分的补给用系统和卸放用系统的所谓滴流式(trickle)显影系统,同时将某种特定载体或墨粉作为上述补给用墨粉,对改善显影性能十分有效,这也就是本发明的发明设计技术基础。
根据本发明的第一方面,其提供了一种用于利用一种具有多个包含有静电潜像保持部件的静电复印单元的图像形成装置,来执行图像形成处理的图像形成方法;一种用于对静电潜像保持部件的表面进行充电的充电装置;一种用于在上述充电后的静电潜像保持部件的表面上形成潜像的潜像形成装置;一种用于容放由墨粉和载体组成的显影剂,并利用形成于显影剂保持部件表面上的一层上述显影剂来对上述潜像进行显影处理,以在上述静电潜像保持部件上形成墨粉图像的显影机装置;以及一个用于将上述墨粉图像转印到某种图像接收组件上的转印装置,其中
上述图像形成装置中至少有一个静电复印单元的显影机装置,具有一种用于适时向显影剂装置中补充由墨粉及载体组成的补给用墨粉,以及从上述设备中回收上述显影剂的多余部分的显影剂复原机制。
上述补给用墨粉中载体的重量含量在在5-40%范围之间。
上述载体是通过在核心材料上涂覆一层包含有某种导电材料的树脂来制成的,而可用于涂覆上述核心材料的树脂是,一种由含羧基团单体,含氟单体,具有3到10个碳原子的支化(branched)甲基丙烯酸烷基酯单体,以及含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的甲基丙烯酸烷基酯单体,以及/或含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的丙烯酸烷基酯单体,所构成的共聚物。
根据本发明的第二第二方面,其提供了一种用于利用具有多个分别包含有静电潜像保持部件的静电复印单元的图像形成装置,来执行成像处理的图像形成方法;一种用于对静电潜像保持部件的表面进行充电的充电装置;一种用于在上述充电后的静电潜像保持部件的表面上形成潜像的潜像形成装置;一种用于容放由墨粉和载体组成的显影剂,并利用形成于显影剂保持部件表面上的一层上述显影剂来对上述潜像进行显影处理,以在上述静电潜像保持部件上形成墨粉图像的显影机装置;以及一个用于将上述墨粉图像转印到某种图像接收组件上的转印装置,其中
上述图像形成装置中至少有一个静电复印单元的显影机装置具有一种用于适时向显影剂装置中补充由墨粉及载体组成的补给用墨粉,以及从上述设备中回收上述显影剂的多余部分的显影剂复原机制。
上述补给用墨粉中载体的重量含量在在5-40%范围之间。
上述墨粉的微粒体积平均尺寸为3到10微米,而由如下公式(1)所定义的墨粉形状系数SF1的值则在110到135之间:
[公式1] SF 1 = R 2 A × π 4 × 100
(其中R表示墨粉微粒的最大长度,而A则表示墨粉的投影面积(projected area))。
在根据本发明的各种图像形成方法(当我们简称“根据本发明的图像形成方法”时,其表示是根据本发明第一和第二方面的两种图像形成方法)中,上述具有显影剂复原机制的静电复印单元,优选地进一步包含一种用于在利用上述转印装置完成墨粉图像转印处理之后,对静电潜像保持部件表面进行清洗的装置。
如上所述,利用本发明,通过在具有多个静电潜像保持部件以及显影剂支承体并需要具有很高可靠性的串联型图像形成装置中,采用一种能够在很长时间段内显示出很小的物理特性变化,如充电性能变差,电阻变化及诸如此类性能变化的显影系统及显影剂,其能够提供具有良好图像稳定性的图像。
具体地说,在根据本发明的第一方面中,其采用了一种滴流式显影系统;而在根据本发明的第二方面中,通过将由多种特定单体组合在一起所形成的共聚物用作载体树脂涂层的涂覆树脂,其则采用了一种具有微粒形状接近于球形的墨粉。为了获得高等级的图像品质,其优选地将根据本发明的第一方面与根据本发明的第二方面结合在一起。
根据本发明的第一方面,其可以提供一种用于对静电潜像进行显影的载体,以及一种在高湿度条件下仍具有良好充电特性,同时在低湿度条件下可以抑制充电量的增加,防止树脂涂层的剥落,而使得墨粉与外部添加剂的不易粘结,从而使显影剂的可流动性和可传送性保持不变,以及有较好的显影效果保持特性的显影系统。另外,通过在树脂涂层中掺放基质(matrix)形式的导电材料,其能够,即使当其受到载体-载体应力以及载体-墨粉应力时,也会在很长时间段内引起很小阻抗变化的情况下来形成图像。
另一方面,根据本发明的第二方面,由于采用其微粒具有高度球状(sphericity)(接近于球体)的墨粉,其充电特性以及转印特性得到了改善。具体来说,由于墨粉微粒的形状接近于球体,且形状完全均匀,墨粉充电特性的不规则性将得到抑制,因此由于选择性显影效应所造成的问题也就得到了减少,从而使得显影剂显影效果的保持特性得到了提高。另外,由于墨粉微粒的形状接近于球形,因此其不会很容易地使墨粉微粒表面的精细结构发生改变,因此即使在各种应力的作用下,其也将不会促进选择性显影效应的发生。
另外,本发明的图像形成方法同样适用于能够在给定条件下自动或手动改变处理速度的图像形成装置。
在上述具有显影剂复原机制的静电复印单元中,上述充电装置优选地是一种滚转充电模式的充电设备。
另一方面,本发明的补给用墨粉特征在于,在用于本发明的上述图像形成方法中时,其优选地是通过从利用本发明中的上述显影剂复原机制所复原的多余显影剂中选出多种载体,并将其全部地或部分地混合到墨粉中来制成补给用墨粉的。在此处理中,混合到墨粉中的所有载体的体积电阻率(Volume Specific Resistivity)优选地在107到1014Ω·cm之间。
本发明的含载体墨粉匣是一种用于将补给用墨粉供给到图像形成装置中的显影剂装置中的墨粉匣,其特征在于其中装放有本发明的上述补给用墨粉。
附图说明
图1所示为本发明中所采用的图像形成装置的一种示例的剖面示意图;
图2所示为用于测量载体的体积电阻率的方法的示意图。
具体实施方式
接下来将对本发明进行详细地说明。
A.图像形成方法
根据本发明的图像形成方法的特点分别在于:使用了根据本发明第一方面的载体以及根据本发明第二发明的墨粉,而下面在对本发明第一方面和第二方面均相同的内容进行解释之前,我们将首先对上述两个特性进行说明。
[本发明第一方面的特有组成成份(constitution)]
在根据本发明的第一方面中,其特征在于所使用的载体是通过在核心材料上涂覆一层含有导电材料的树脂来制成的,其中用于涂覆核心材料的树脂是一种由含羧基团单体,含氟单体,具有3到10个碳原子的支化(branched)甲基丙烯酸烷基酯单体,以及含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的甲基丙烯酸烷基酯单体,以及或含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的丙烯酸烷基酯单体所构成的共聚物。
通过使用具有上述组成成份的载体,由于即使出现了树脂涂层利落现象也不会显著地改变其体积电阻率,其能够在很长时间段内均显示出较高的图像品质。同时为了对充电进行控制,其还可以一起使用一种树脂微粒并将其弥散在涂覆树脂中。
为了提高与核心材料的粘结紧密性,其中将混合加入含羧基团单体。通过引入从含羧基团单体中所衍生出的聚合单元,涂覆树脂对某种金属核心材料的粘结紧密性将得到提高,从而可以防止其在多种应力的作用下从核心材料上剥落下来。
包含羧基单体的例子包括,但并不仅局限于,诸如丙烯酸、乙烯基乙酸、烯丙基乙酸,10-十一碳稀酸及诸如此类的不饱和羧酸,具有羧基的苯乙烯衍生物诸如羧基苯乙烯,诸如p-羧基苯乙烯的含有两个或多个羧基的单体。
为了在涂覆树脂环境下达到紧密的粘结性和稳定性,可以适当地按占组成涂覆树脂的所有单体的总重量的0.1%到15%来混合一些含羧基团单体,其更优选地是将其的重量比例控制在0.5%到10%范围内。在某些情况下,当含羧基团单体的混合数量低于总重的0.1%时,充电电平将不够高,这样会使涂覆树脂对载体核心材料的紧密粘结性发生下降,从而会使涂覆树脂发生剥落,并因此不能抑制由此所产生的摩擦力。另一方面,在某些情况下,当其重量比例超过总重的15%时,涂覆树脂的粘性又会过大,而使其很难在核心材料上均匀地形成一层涂层,从而会导致出现一些难于充电的现象。
通过防止污染来提高显影效果保持特性,其将混合一些含氟单体。通过引入含氟单体的衍生聚合单元,其可以减小表面能量,而由此可以防止在受到各种应力作用情况下出现污染物的粘结(adhesion)现象。
作为含氟单体,合适的材料有:甲基丙烯酸四氟丙基酯,五氟甲基丙烯酸酯,甲基丙烯酸八氟戊烷基酯,甲基丙烯酸全氟辛基乙基酯(perfluorooctylethyl methacrylate),甲基丙烯酸三氟乙基酯及诸如此类,以及基于甲基丙烯酸氟烷基酯的含氟单体。但是此类单体并不仅局限于此。
可以适当地按占组成涂覆树脂的所有单体的总重量的0.1%到15%来混合一些含氟单体,其更优选地是将其的重量比例控制在0.5%到40%范围内。在某些情况下,当混合数量低于总重的0.1%时,其将很难保证污染抵抗力,而当其重量比例超过总重的50%时,涂覆树脂对核心材料的粘性又会降低,从而使得在某些情况下充电特性会发生下降。
为了抑制环境依赖性,其将混合一些具有3到10个碳原子的支化甲基丙烯酸烷基酯单体(下文中简称为具有3到10个碳原子的支化单体)。由于分支(branching)的存在,将可以防止作为整个涂覆树脂的玻璃态转化温度(Tg)的下降,从而可以防止由于环境变化所造成的载体特性的变化。
具有3到10个碳原子的支化单体的例子包括,但并不仅局限于,甲基丙烯酸异丙基酯,甲基丙烯酸叔丁基酯,甲基丙烯酸异丁基酯,甲基丙烯酸叔戊基酯,甲基丙烯酸异戊基酯,甲基丙烯酸异己基酯,以及甲基丙烯酸环己基酯。
为提高树脂强度,其还可以混合含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的甲基丙烯酸烷基酯单体和含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的烷基丙烯酸酯单体(下文中将两者统称为“具有1到3个碳原子的线性单体”)。通过引入从具有1到3个碳原子的线性单体中衍生出的聚合体单元,整个涂覆树脂的玻璃态转化温度(Tg)和机械强度将同时得到改善。上述两种或其中任一种具有1到3个碳原子的线性单体均可以被使用。
含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的甲基丙烯酸烷基酯单体的例子包括:甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丙酯。另一方面,含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的烷基丙烯酸酯单体的例子则包括,但不仅局限于,丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯以及丙烯酸丙酯。
具有1到3个碳原子的线性单体对具有3到10个碳原子的支化单体的重量比,优选地被控制在10∶90到90∶10之间,由于在此范围内可以使充电特性、涂覆强度以及可流动性保持很好的平衡。上述各种单体的优选重量比范围是在20∶80到80∶20之间。
这些单体可以通过自由基聚合共聚在一起。作为共聚,可选择的有无规共聚、接枝(graft)共聚、嵌段共聚,而其中任何一种均可以被用来获取根据本发明第一方面所定义的共聚物,并最终实现显示本发明所期望的效果。
作为上述可以被添加到树脂涂层中的导电材料的例子有,诸如金、银和铜等类型的金属,以及氧化钛,氧化锌,硫酸钡盐,磷酸铝盐,钛酸钾,氧化锡,炭黑,而其中从在树脂内均匀分散性以及阻抗控制的角度来看,炭黑则最为适合。然而,导电材料并不仅局限于此。如果将将树脂重量作为100份来算来计算的话,上述导电材料的含量优选地在1到50份之间,更优选地在3到20份之间。
而对于载体的核心材料,其可以单独使用磁粉,或者可以将磁粉微粉化并弥散到树脂内而获得一种核心材料。作为此种磁粉的原料,其可以使用诸如铁、镍、钴及诸如此类的金属,以及诸如铁氧盐、磁铁矿及诸如此类的磁氧化物。
作为将磁粉微粉化并将所得的细粉弥散到树脂内的方法,可以采用如下一种将树脂和磁粉被掺揉(knead)在一起再进行研磨的方法,一种将树脂和磁粉溶化再进行喷射干燥(spray-dried)的方法,一种利用聚合加工方法将含树脂磁粉聚合在某种溶液中的方法,以及其他合适的方法。以抑制载体的飞溅(splashing),上述载体优选地含有精细微粒状的磁粉,其重量占载体总重量的80%或更高。
上述核心材料的体积平均微粒大小通常为10到500微米,优选在25到80微米之间。
作为用于在载体表面上形成上述树脂涂层的方法,可以采用一种先制备一种其中含有上述树脂、导电材料以及溶剂的涂层形成溶液,再将载体核心材料被沉浸在此溶液中的浸入式方法,一种将涂层形成溶液喷溅到载体核心材料表面上的喷溅方法,一种在载体核心材料在流动空气的作用下处于飘浮状态的条件下,喷溅涂层形成溶液的流化床方法,一种将载体核心材料以及涂层形成溶液混合在掺揉涂料器中再去除溶剂方法,以及其他多种合适的方法。
用于制备上述涂层形成溶液的溶剂并不受特别的限制,只要其能够溶解上述树脂,以及例如,诸如甲苯、二甲苯以及诸如此类的烃氢化合物,诸如丙酮、丁酮及诸如此类的酮类,诸如四氢呋喃、二氧杂环乙烷及诸如此类的醚类均可。
上述树脂涂层的薄膜厚度为0.1到1.0微米,而在本发明中,为了使载体在一定时间段内均能显示稳定的体积电阻率,其优选地将其设定为0.5到3微米之间。
为了获得较高的图像品质,在对应于通常的显影对比度能力的上、下界的1000V电压下,本发明中所使用的载体的体积电阻率优选地为106到1013Ω·cm欧姆之间,更优选地在108到1013Ω·cm欧姆之间。当载体的体积电阻率低于106Ω·cm时,由于其很容易出现由于电荷充电所引起的在背景部分上的墨粉雾化现象,会使得图像中精细线条的再现性将变得很差。另一方面,当载体的体积电阻率高于1014Ω·cm时,纯黑色以及半色调图像的再现性将变差。另外,移动到感光器(静电潜像保持部件)上的载体的数量将会增大,由此会导致对感光器造成刮坏的可能性的增加。
[本发明第二方面的特有组成成份]
在根据本发明的第二方面中,其特征在于所用墨粉的体积平均微粒大小为3到10微米,由公式(1)所定义的墨粉形状系数SF1在110到135之间:
[公式1] SF 1 = R 2 A × π 4 × 100
(其中R代表墨粉的最大长度,而A表示墨粉的投影面积)
根据本发明的第二方面中所定义的“墨粉”,所表示的是除了(如果加入有)外部添加剂之外的墨粉的母微粒,也可以被称为“墨粉微粒”或“着色微粒”。在如下的说明中,为了与其中包含有被另外加入的外部添加剂粘的墨粉相区分,在某些情况下其也被称为“墨粉微粒”。
在根据本发明的第二方面中,墨粉微粒的体积平均微粒大小在3到10微米之间。通过将墨粉微粒的体积平均微粒大小控制在3到10微米范围内,其可以获得高度精细的图像,同时也可以获取良好的粉末可流动性、充电稳定性、转印特性及诸如此类的性能指标。从高图像品质的角度来看,墨粉微粒的体积平均微粒大小应优选地在3到6微米范围内。
在根据本发明的第二方面中,起到关键作用的是使得由公式(1)所定义的墨粉形状系数SF1在110到135之间。通过将墨粉形状系数SF1控制在上述范围内,其可以获得高品质图像的高显影特性和转印特性。另外,由于其微粒形状接近球形并完全均匀,所以其将抑制墨粉充电特性的不规则性,减少由于选择性显影所造成的问题,以及改善显影机的显影效果保持。另外,由于墨粉微粒的形状接近球形,即使在多种应力的作用下,其也将不容易引起墨粉表面精细结构的改变,同时也不会加剧选择性显影现象。
在根据本发明的第二方面中,其是通过对所要测量的墨粉微粒进行采样,通过利用某种图像分析装置对由光学显微镜所拍摄的墨粉微粒图像进行分析,通过将1000个墨粉微粒的对应参数值的平均值取为用作墨粉形状系数SF1,来获得上述墨粉形状系数SF1的。当墨粉微粒形状为理想球形时,墨粉形状系数SF1的值将为100,而当其大于100时,则表示其形状非理想球形而呈不规则形状。
在根据本发明的第二方面中,并不对用于制造墨粉(墨粉微粒)的方法进行特别的限制,而为了获得具有如上所述的良好球性SF的墨粉微粒,其优选地是利用一种湿式制造方法来加工上述墨粉的。作为上述湿式制造方法的选择有,一种先对某种可聚合单体型粘合树脂(binder resin)进行乳化聚合处理,再将所形成的弥散胶体与某种着色剂和防粘试剂(如果必要),充电控制试剂以及诸如此类试剂相混合,并使上述混合试剂凝结后再通过加热聚结在一起,最终获得墨粉微粒的乳化聚集方法;一种将用于获得粘合树脂的可聚合单体,着色剂以及防粘试剂(如果必要),充电控制试剂及诸如此类试剂,悬浮在某种水性溶剂中并被聚合的悬浮(suspension)聚合方法;一种粘合树脂,着色剂以及防粘试剂(如果必要),充电控制试剂及诸如此类试剂的溶液,被悬浮在某种水性溶剂中并被粒化(granulate)的溶液悬浮方法;以及诸如此类的方法。另外,其还允许将在上述方法中所获得的墨粉微粒用作核心材料,并另外将某种凝结微粒粘结在其上并通过加热聚结而得到一种核心-外壳结构。另外,其还允许通过对利用一种通用碾磨分类方法所获得的墨粉微粒进行一次球化处理(其中微粒被加热熔化后再被固化),来将墨粉形状系数SF1调控在给定范围内。
[本发明第一方面和第二方面所共有的组成成份]
如上所述,根据本发明的图像形成方法有如下特征:根据本发明第一方面的载体以及根据本发明第二方面的墨粉,而对于本发明第一方面内的墨粉以及本发明第二方面内的载体则均不作特别地限制。然而,为了获得高级别的高图像品质,其优选地将根据本发明的第一方面和根据本发明的第二方面结合在一起。
接下来将主要针对对于根据本发明的第一方面和根据本发明的第二方面所共有的并关于其优选方面的组成成份来进行说明。
<显影剂>
本发明中所用的术语“显影剂”包括先前事先存放在显影剂装置中的显影剂(下文中在某些情况下简称为“初始显影剂”),以及补给用墨粉中的显影剂,它们之间的区别仅在于混合比例上,并基本上具有类似的组成成分。
(载体)
对于本发明中采用的载体,在根据本发明的第一方面中使用了如上所述的特定载体,而在根据本发明的第二方面中,则对可使用的载体没有作任何的限制。例如,其可以是上文中所提到过的在核心材料表面上具有一层树脂涂层的树脂涂覆载体。其也可以是基质树脂(matrix resin)中弥散有磁性物质及诸如此类物质的磁性微粒分散体型载体。
在根据本发明的第二方面中所采用的涂层树脂/基质树脂的例子包括,但不仅局限于,聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,聚丙烯腈,聚乙酸乙烯酯,聚乙烯醇,聚乙烯缩丁醛,聚氯乙烯,聚乙烯咔唑,聚乙烯醚,聚乙烯酮,氯乙烯醋酸乙烯酯共聚物,苯乙烯丙烯酸共聚物,包含有有机硅氧烷键的纯净硅树脂及其改进型产品,含氟树脂,聚酯,聚氨基酯,聚碳酸酯,酚醛树脂,氨基树脂,密胺树脂,2,4二氨基-6苯基均三嗪树脂,尿素树脂,酰胺树脂,环氧树脂及诸如此类物质。
导电材料的例子包括,但不仅局限于,诸如金、银和铜等类型的金属,和炭黑,以及氧化钛,氧化锌,硫酸钡,磷酸铝,钛酸钾,氧化锡,炭黑及诸如此类。
作为载体的核心材料,其可以使用诸如铁,镍,钴及诸如此类金属,诸如铁氧盐,磁铁矿及诸如此类的磁氧化物,玻璃珠及诸如此类。在磁刷方法中优选采用磁性物质。
载体的核心材料的体积平均微粒大小通常为10到500微米,优选地在30到100微米之间。
为了将树脂涂覆在载体的核心材料的表面上,其提出了一种利用通过溶解上述涂覆树脂,以及必要时再加上多种外部添加剂,溶解在合适的溶剂中制备而成的涂层形成溶液,进行涂层涂覆的方法。上述溶剂并不受特别的限制,并可以根据所使用的涂覆树脂,应用适宜性及诸如此类因素来合适地进行选择。
作为专用的树脂涂覆方法,其存在如下选择:一种将载体核心材料浸在涂层形成溶液中的浸蘸式方法;一种将涂层形成溶液喷溅到载体核心材料的表面上的喷溅方法;一种在载体核心材料在流动空气的作用下处于飘浮状态的条件下,喷溅涂层形成溶液的流化床方法,一种将载体核心材料以及涂层形成溶液混合在掺揉涂料器中再去除溶剂方法,以及其他多种合适的方法。
(墨粉)
如上所述,在根据本发明的第二方面中对墨粉(墨粉微粒)的形状系数SF1有一定地限制,然而,在根据本发明的第一方面中则不存在上述限制。接下来将总结一下对于根据本发明的第一方面和根据本发明的第二方面来说相同的其他组成成份。
本发明中所用的墨粉(墨粉微粒)包含有至少一种粘合树脂以及一种着色剂,以及必要情况下,一种防粘试剂和其他成份。另外,除了具有上述组成成份的所谓墨粉微粒之外,其还将在本发明所采用的墨粉中优选地添加用于多种不同用途的多种外部添加剂。
粘合树脂
作为上述粘合树脂的例子有,诸如苯乙烯,氯苯乙烯及诸如此类;诸如乙烯,丙烯,丁烯,异戊二烯及诸如此类的单烯烃;诸如醋酸乙烯酯,丙酸乙烯酯,安息香酸乙烯酯,丁酸乙烯酯及诸如此类的乙烯基酯;诸如丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯,丙烯酸丁酯,丙烯酸十二烷基酯,丙烯酸辛酯,丙烯酸苯基酯,甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸乙酯,甲基丙烯酸丁酯,甲基丙烯酸十二烷基酯及诸如此类的α-亚甲基脂族一元羧基酯(methylene aliphaticmonocarboxylate);诸如乙烯基·甲基醚,乙烯基·乙基醚,乙烯基·丁基醚及诸如此类的乙烯醚;诸如乙烯基·甲基酮,乙烯基·己基酮,乙烯基·异丙烯基酮及诸如此类的乙烯基酮等的均聚物和共聚物及诸如此类的物质;而作为特别典型的粘合树脂,主要有聚苯乙烯,苯乙烯·丙烯酸烷基酯共聚物,苯乙烯·甲基丙烯酸烷基酯共聚物,苯乙烯·丙烯腈共聚物,苯乙烯·丁二烯共聚物,苯乙烯·顺丁二烯酸酐共聚物,聚乙烯,聚丙烯等诸如此类的物质。另外,可用的物质还有聚酯,聚氨酯,环氧树脂,硅酮树脂,聚酰胺,改性松香,石蜡及诸如此类。
着色剂
作为上述着色剂的典型例子有,例如,磁铁矿,铁氧体及诸如此类,炭黑,苯胺蓝,青铜蓝,铬黄,群青色,Dupont油红,喹啉黄,亚甲蓝氯化物,苯二甲蓝,孔雀绿草酸盐,灯黑,玫瑰红,C.I.色素 红48∶1,C.I.色素 红122,C.I.色素 红57∶1,C.I.色素 黄97,C.I.色素 黄17,C.I.色素 蓝15∶1,C.I.色素 蓝15∶3等诸如此类的彩色着色剂。
以上述粘合树脂的重量作为100份的基准,当所采用的是色素或染料时,上述着色剂的添加量,优选地在3到20份重量之间,更优选地在4到10份重量之间。当上述添加量小于3份时,墨粉的着色效果将会变得不够充分,添加量优选地应在使得图像表面的平滑性在定影之后不会被破坏的情况下,在上述范围内尽可能地大。当着色剂的添加量增大时,在获得相同色彩浓度(concentration)的图像的过程中,其对应图像的厚度将可以被减小,从而提供了一种在增加图像品质以及防止残留偏差(offset)方面的优势。
以上述粘合树脂的重量作为100份的基准,当将磁铁矿或铁氧体用作上述着色剂时,其添加量3到60份之间,优选地在10到30份之间。
防粘试剂
作为上述防粘试剂的例子,有低分子量聚乙烯,Fischer-Tropsch蜡,褐煤蜡,巴西棕榈蜡,米蜡(rice wax),坎台里蜡及诸如此类物质。
以上述粘合树脂的重量作为100份的基准,上述防粘试剂的添加量是优选地选用1到15份之间的重量,更优选地选用3到10份之间的重量。当上述添加量小于1份重量时,其防粘效果可能会显示不出来,而另一方面,如果使用了超过15份重量的防粘试剂时,则在某些情况中,其可流动性将显著变差,且电荷分布将显著地扩大。
其他成份
在本发明中,如果必要的话,可以在墨粉中添加一些充电控制试剂。作为充电控制试剂,可以采用一些常见的试剂,而优选使用的是含氮金属化合物,诸如水杨酸金属化合物的,含极性基(polar group)树脂类型的充电控制试剂。具体来说,从离子强度控制以及降低废水污染的角度看,当墨粉是通过湿式制造方法加工而成的时,其优选地使用一种不易溶于水的材料。在本发明中,墨粉可以是任何含有磁性物质的磁性墨粉,以及不包含磁性物质的非磁性墨粉。
外部添加剂
添加到本发明所使用的墨粉中的外部添加剂并不受特别地限制,现有技术中所经常使用的各种外部添加剂均可以继续使用。例如,为了提高充电特性、导电性、粉末可流动性、润滑特性及诸如此类的特性,其可以将炭黑金属、金属氧化物、金属盐、陶瓷、树脂、炭黑及诸如此类物质的精细粉末用作外部添加剂。
尽管显影和转印处理还会受到显影剂的均匀可传输性、转印电流及诸如此类因素的影响,但基本上是一种其中墨粉微粒摆脱(detach)来自用于支撑墨粉微粒的支承体(载体或静电潜像保持部件)的约束力作用,并被允许移动到主体(subject)(静电潜像保持部件或图像接收组件)上去的处理。因此,显影和转印处理将会受到“库仑力”以及“墨粉微粒与载体(墨粉充电组件)或墨粉微粒与静电潜像保持部件之间的粘附力”之间的平衡关系的影响。尽管十分难于对上述平衡进行控制,此处理将直接影响图像品质,而当效率得到提高时,其还可以获得由于洁净及诸如此类因素所带来的可靠性和节能方面的改善。因此,在上述处理中,其需要更好的显影和转印特性。
当“库仑力”大于“粘附力”时,便会出现上述显影和转印处理。因此,为了提高显影和转印处理的效率,其可以优选地进行控制,以增大静电引力(增大显影和转印力)或减小粘附力。但是当增大显影和转印力时,例如当转印电场增强时,将趋于出现反向极性墨粉的生成及诸如此类现象的一些继发问题。即,减小粘附力的方式将更为合适有效。
作为粘附力,可以利用Van der Waals力(非静电粘附力)以及由于由墨粉微粒所携带的电荷所产生的图像力。由于在其之间存在接近一个数量级的电平差别,因此本说明书中所讨论的大多是Van der Waals力。球形微粒之间的Van der Waals力由公式(2)来表示
F=H·r1·r2/6(r1+r2)·a2
(其中H为常数,r1,r2为发生作用的两个微粒的半径,a为微粒间距离)
为了降低粘附力,一种其半径与墨粉微粒相比小很多的精细微粒被允许出现在墨粉微粒中间,静电潜像保持部件的表面上或墨粉充电组件的表面上,以使其之间保持一定的距离,而接触面积(接触点)由此将被减小的方法是有效的。通过采用单一弥散的球形二氧化硅,其可以稳定持续地获得上述效果。
当根据本发明的第二方面中所采用的是具有接近球形形状的墨粉时,其通常将会很难对静电潜像保持部件进行清洗。通常,其将对清洗叶片(blade)的叶面压力进行优化,以保证能够实现给定的清洗特性,除此之外,将真实比重在1.3到1.9之间,同时体积平均微粒大小为80到300纳米的单一弥散型球形二氧化硅用作墨粉的外部添加剂,也会十分有效。其之所以具有上述效果的原因在于,通过使用此类单一弥散型球形二氧化硅,墨粉对静电潜像保持部件的粘附力可以被减小,以及由于墨粉的滚动接近清洗叶片与静电潜像保持部件之间的接触部分时所造成的叶片滑移(passing)(清洗失败)将能够被抑制。
另一方面,在某些情况下,由于通过充电滚轴而在静电潜像保持部件上所形成的放电产物的作用,清洗叶片与静电潜像保持部件之间的摩擦系数将被增大,因此随着处理速度的改变,很可能会在清洗叶片中出现拉紧和叶片振动现象,以及清洗失败及诸如此类的问题。由于放电产物的数量与电流值及放电次数成比例,当从高速模式切换到正常模式或低速模式时,例如在可以改变处理速度的装置中执行的类似操作,在其中放电产物停留在清洗叶片与静电潜像保持部件之间接触部分上的条件下,处理速度将会下降,因此,诸如清洗叶片拉紧,叶片振动,清洗失败及诸如此类问题将会变得更加显著。
为了防止出现上述问题,一种有效的方法是将某种磨料(abrasive)以及润滑剂一起用作墨粉的外部添加剂。通过添加磨料,放电产物将会被抛光及刷新(refresh)。另外,尽管其具有放电产物清除及诸如此类的效果,上述磨料并不会很容易地转移位置,并依然停留在静电潜像保持部件上,因此,叶片磨损以及叶片撕力将会增大,使其难于保持稳定的清洗能力,然而通过与润滑剂一起使用,其则能够保持叶片边缘的锋利,并使其只需可以很长时间后才需要对叶片进行清洗。
因此,在本发明中,其优选地将单一弥散型球形二氧化硅以及/或某种磨料与润滑剂的组合,用作墨粉的外部添加剂。当然,该种外部添加剂,并不仅限于此,本发明也可以包括其他类型的外部添加剂。
(a)单一弥散型球形二氧化硅
本发明中所特别优选采用的单一弥散型球形二氧化硅的特征在于,其具有1.3到1.9之间的真实比重,以及80到300纳米之间的体积平均微粒大小。
通过将真实比重控制为1.9或更小,其可以抑制出现从墨粉微粒上的剥落下来的现象。通过将真实比重控制为1.3或更大,其可以抑制凝结弥散(coagulation dispersion)现象。优选地,单一弥散型球形二氧化硅的真实比重处于1.4到1.8之间。由于上述单一弥散型球形二氧化硅是单一弥散的且具有球形形状,其能够被均匀地弥散在墨粉微粒的表面上,以获得稳定隔离物(spacer)的效果。
另一方面,当上述单一弥散型球形二氧化硅的体积平均微粒大小小于80纳米时,则有一种趋势是,其将不能有效地发挥作用以达到降低非静电型粘附力的效果。特别地,由于显影剂装置中存在应力,二氧化硅倾向于埋没在墨粉微粒中,因此其改善显影与转印处理的效果也将显著下降。另一方面,当其超过300纳米时,二氧化硅将倾向于从墨粉微粒上脱离开来,因此其将不能有效地发挥作用以减小非静电型粘附力,并倾向于移动到接触组件上去,从而将会引发出现诸如电荷干扰,图像品质缺陷及诸如此类的继发问题。优选地,本发明中,单一弥散型球形二氧化硅的体积平均微粒大小在100到200纳米之间。
本发明中关于单一弥散的定义是根据针对包括凝结体在内的平均微粒大小的标准方差来进行讨论的,上述标准方差优选地为D50×0.22或更小。本发明中关于球形形状的定义是根据由如下公式(3)所表示的Wadell球性来进行讨论的,上述球性优选地为0.6或更高,更优选地为0.8或更高。
球性=S1/S2
(其中S1表示具有与实际微粒相同体积的球体的表面积,而S2则表示该实际微粒自身的表面积)。
本发明中优选地将二氧化硅用作材料的原因是,其折射率约1.5,即使微粒尺寸增大了,其也不会对由于光散射所造成的透射性下降构成什么影响,具体地说,即对将图像采集到OHP及诸如此类的PE值(投影效率)不构成任何影响。
一般煅制(fumed)二氧化硅的真实比重为2.2,而从加工过程的角度看,其最大微粒大小将被限制在最大50纳米之内。尽管其可以通过形成某种凝结体来增大微粒的大小,但是这样作以后将无法方便地获得均匀弥散以及稳定隔离物的效果。另一方面,作为被用作外部添加剂的其他类型的无机精细微粒,还可以有钛氧化物(真实比重为4.2,折射率为2.6),氧化铝(真实比重为4.0,折射率为1.8),氧化锌(真实比重为5.6,折射率为2.0)等选择,然而,上述任何一种物质的真实比重均过高,而当微粒大小大于80纳米时,隔离物效应将会很容易地显示出来,由此将会使其易于出现从墨粉微粒上剥落下来的现象,而剥落下来的微粒很可能又会移动到墨粉充电组件或静电潜像保持部件及诸如此类组件上,从而在某些情况下会引起电荷增加或图像缺陷等问题。另外,由于其折射率也很高,因此使用这些大微粒尺寸的的无机材料将不适于彩色图像形成处理。
单一弥散型球形二氧化硅可以利用溶胶-凝胶互换(sol-gol)湿式制造方法来获得。与蒸汽相态氧化方法相比,由于采用的是湿式制造方法而且无需煅烧处理,其真实比重可以被控制在较低的水平上。通过控制疏水胶体化处理试剂的种类,或疏水胶体化处理中的处理量,可以对其真实比重值进行进一步地控制。利用溶胶-凝胶互换方法中的水解作用,缩聚处理中的烷氧基硅烷、氨水以及酒精、水的重量比例,反应温度,搅动速度以及馈送速度,可以自由地对微粒大小进行控制。利用此方法进行制造,其可以获得单一弥散型球形二氧化硅所需的单一弥散性及球性形状。
作为利用溶胶-凝胶互换方法来制造单一弥散型球形二氧化硅的方法,可以采用如下所述的具体方法。
滴入四甲氧基硅烷(Tetramethoxysilane)或四乙氧基硅烷(Tetraethoxysilane)并与水和酒精一起进行搅拌,利用氨水作为催化剂并进行加热。随后,将通过反应所得的硅氧化胶通过离心分离作用分离为湿硅胶、酒精和氨水。将某种溶剂添加到湿硅胶中,以再次得到一种硅胶状态(condition),并添加疏水胶体化处理试剂以实现二氧化硅表面上的疏水胶体化反应。随后,从上述疏水胶体化处理过的、然后进行干燥与过滤的硅胶中去除掉溶剂,以获得所需的单一弥散型球形二氧化硅。另外,还可以对由此所获得的二氧化硅再次进行上述处理。
在本发明中,用于生产单一弥散型球形二氧化硅的方法并不仅局限上述方法。
也可使用上述硅烷混合物、水溶化合物性化合物。
作为上述硅烷混合物,其可以使用化学式为RaSiX4-a(其中,a表示0到3之间的一个整数,R表示氢原子,或诸如烷基与链烯基及诸如此类的有机基,而X则表示氯原子,或诸如甲氧基与乙氧基及诸如此类的可水解基)的混合物,同时也可以使用其他任何由氯硅烷,烷氧基硅烷,硅氮烷及特殊的硅烷化(silylating)试剂。
作为上述硅烷混合物,典型的实例有:甲基三氯硅烷,二甲基二氯硅烷,三甲基氯硅烷,苯基三氯硅烷,二苯基二氯硅烷,四甲氧基硅烷,甲基三甲氧基硅烷,二甲基二甲氧基硅烷,苯基三甲氧基硅烷,二苯基二甲氧基硅烷,四乙氧基硅烷,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,异丁基三甲氧基硅烷,癸基三甲氧基硅烷,六甲基二硅氮烷,N,O-(双三甲基甲硅烷)乙酰胺,N,N-双(三甲基甲硅烷)脲(bistrimethylsilyl),叔丁基二甲基氯硅烷,乙烯基三氯硅烷,乙烯基三甲氧基氯硅烷,乙烯基三乙氧基氯硅烷,γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,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-巯丙基三甲氧基硅烷,乙基氯丙基三甲氧基硅烷。
作为上述疏水胶体化处理试剂,优选地可以采用二甲基二甲氧基硅烷,六甲基二硅氮烷,甲基三甲氧基硅烷,异丁基三甲氧基硅烷,癸基三甲氧基硅烷及诸如此类的物质。
以墨粉微粒重量作为100份的基准,上述单一弥散型球形二氧化硅的添加量优选地在0.5到5份重量之间,更优选地在1到3份之间。当其添加量小于0.5份重量时,在某些情况中其将无法充分地获得减小非静电粘附力,以及改善显影和转印性能的效果。另一方面,当其添加超过5份重量时,其将超过在墨粉微粒表面上涂覆一层薄膜所需的添加量,从而使得涂覆条件超标,进而使得二氧化硅会移动到接触组件上去,并因此而很容易造成其他的继发问题。
(b)磨料
作为可用于本发明中的优选磨料,通常为氧化铈,碳化硅,钛酸锶,氧化铝,氧化钛,复合材料及诸如此类,然而,磨料的选择并不仅局限于此。上述各种材料中,优选地采用氧化铈。
上述磨料的平均微粒大小优选地在0.1到2微米之间。以墨粉微粒的重量作为100份的基准,墨粉微粒中上述磨料的添加量,优选地在0.3到2份重量之间,更优选地在0.5到1.5份重量之间。当添加量少于0.3份重量时,其将无法充分地获得研磨效果,而当添加量超过了2份重量时,则在某些情况中研磨处理将会促进墨粉的软性阻塞,并引起诸如显影过程中的暗影引入(cloud induction),转印缺陷及诸如此类的问题。
(c)润滑剂
作为润滑剂,其可以采用固体酒精,金属皂,低分子量聚烯烃及诸如此类的物质。上述润滑剂的体积平均微粒大小优选地在1到8微米之间。以墨粉微粒的重量作为100份的基准,墨粉微粒中上述润滑剂的添加量优选地在0.1到1份重量之间,更优选地在0.2到0.8份重量之间。
(d)其他外部添加剂
在本发明中,为了控制墨粉的可流动性以及充电特性,其需要对墨粉微粒表面进行充分地涂覆,而仅仅使用上述具有大微粒大小的单一弥散型球形二氧化硅有可能会无法得到所需的充分涂覆效果,因此,其优选地另外一起使用一种具有小微粒尺寸的无机混合物。作为上述具有小微粒尺寸的无机混合物,其优选地采用具有体积平均微粒大小大约为80纳米或更小的无机混合物,而更优选地是其体积平均微粒大小为50纳米或更小的无机混合物。
作为上述具有小微粒尺寸的无机混合物,其可以采用某些常用的混合物。例如,二氧化硅,氧化铝,钛混合物(氧化钛,m钛酸及诸如此类),碳酸钙,碳酸镁,磷酸钙等等。另外,为实现其目的,还可以对这些无机微粒的表面进行某些常见的表面处理。
具体地说,在上述物质之间,微粒大小在15到50纳米之间的的钛混合物并不会对透明性施加什么影响,但可以向显影剂提供良好的充电特性,环境稳定性,可流动性,抗烧结性,稳定底片充电特性,以及稳定的图像品质保持特性。
另外,通过结合使用体积平均微粒大小在20到50纳米之间的二氧化硅,其可以对墨粉进行均匀地涂覆,并抑制墨粉的阻塞,并能够改善初始转印特性。
在本发明中,上述外部添加剂被添加到墨粉微粒中并与之混合,而上述混合处理则,例如通过某种常用的混合机,如V型混合器,Henschel混合机,LODIGE型混合机及诸如此类的机器来进行。
另外,在此处理过程中,如果需要的话,其也另外使用其他多种外部添加剂。作为上述其他外部添加剂,可以使用其他类型的液化试剂,以及诸如聚苯乙烯精细微粒,聚甲基丙烯酸甲酯精细微粒,聚偏氟乙烯精细微粒等类型的清洁助剂,或转印助剂及诸如此类的物质。
以墨粉微粒的重量作为100份的基准,微粒大小在15到50纳米之间的的钛混合物,和微粒大小在20到50纳米之间的二氧化硅的添加量优选地在0.3到3份重量之间,更优选地在0.5到2.5份重量之间。当其添加量少于0.3份的重量时,其将无法充分地获得墨粉的可流动性,通过蓄热来抑制阻塞的效果也有可能不是很充分。另一方面,当其添加量超过了3份重量时,其将会使涂覆条件出现超标,因此在某些情况中过多的无机氧化物将会移动到接触组件中去,并引起一些继发问题。
在本发明中,上述外部添加剂到墨粉微粒表面的粘结状态可以是简单机械粘结,或者外部添加剂也可以只是松散地粘附在其表面上。其可以涂覆墨粉微粒的整个表面,或也可以只涂覆其部分表面。
另外,在与外部添加剂混合之后,墨粉还可以经过一次过滤处理,而不会造成任何问题。
接下来将对把外部添加剂添加到上述墨粉微粒中的方法进行详细地说明。
根据需要,其可以采用其中上述单一弥散型球形二氧化硅以及小微粒大小的无机混合物,磨料以及润滑剂被同时加入,并与墨粉微粒一起混合的方法,或者也可以采用其中分步骤地混合上述各种物质的方法。
通过对各种添加方法进行研究,发明人发现,通过首先混合墨粉微粒与其体积平均微粒大小在1.3到1.9之间、体积平均微粒大小在80到300纳米之间的单一弥散型球形二氧化硅,然后再在与先前混合步骤相比剪力(shear)要弱一些的情况下,混合其微粒半径小于单一弥散型球形二氧化硅微粒半径的无机混合物、磨料以及润滑剂,可以提高加入外部添加剂的效果。
在本发明中,上述单一弥散型球形二氧化硅被添加到墨粉微粒中并与之混合,上述混合处理可以,例如,通过某种常用的混合机,诸如V型混合器,Henschel混合机,LODIGE混合机及诸如此类的机器来进行。
(显影剂的制备)
本发明中所采用的显影剂是通过将合适混合比例的上述载体和墨粉,与初始显影剂以及补给用墨粉一起进行混合来制备的。
初始显影剂中载体的含量((载体)/(载体+墨粉)×100)优选地在85%到99%之间(重量),更优选地在87%到98%之间,再优选地就是在89%到97%之间。
另一方面,基本情况下,补给用墨粉中载体的含量是总重量的5%到40%,优选情况下是总重量的6%到30%。当载体的含量少于5%时,其将不能充分地显示出控制充电恶化,防止阻抗变化,以及控制图像品质变化的效果。显影剂装置中过多的显影剂将会被从显影剂装置中清除掉,而当补给用墨粉中载体的含量高于总重量的40%时,此回收量将会很大,从而使得其需要增大用于容放回收后的显影剂的容器的体积,因此,上述含量不适用于需要尽可能节省空间的装置。
<图像形成装置>
在根据本发明的图像形成方法中,即,其是将一种所谓的串联型图像形成装置来用作进行成像处理的图像形成装置的,该装置包括:包含有静电潜像保持部件的多个静电复印单元;用于对静电潜像保持部件的表面进行充电的充电装置;用于在上述被充电的静电潜像保持部件表面上形成潜像的潜像形成装置;一种用于容放由墨粉和载体构成的显影剂,并用来利用形成于上述显影剂保持部件表面上的一层显影剂对上述潜像进行显影处理,以在上述静电潜像保持部件上形成墨粉图像的显影剂装置;以及一种用于将上述墨粉图像转印到某种图像接收组件上的转印装置。
具体地说,当利用根据本发明的成像方法形成了全彩色图像时,从纸张通用性以及图像高品质的角度看,其优选地是通过转印到一条中间转印带或作为图像接收组件的中间转印光电鼓的表面上一次,来堆叠各色墨粉图像的,随后,再在一次操作中将堆叠后的彩色墨粉图像转印到诸如纸张或诸如此类的记录介质的表面上。当然,一种其中将诸如纸张及诸如此类材料的记录介质用作图像接收组件,和将各色墨粉图像直接堆叠到其上的方法也是允许的。
在本发明中,上述图像形成装置中至少有一个静电复印单元的显影剂装置采用了具有用于适时向显影剂装置中补充由墨粉及载体组成的补给用墨粉以及从上述设备中回收上述显影剂的多余部分的显影剂复原机制的所谓滴流式显影系统。如果其所使用的静电复印单元中至少有一个采用了滴流式显影系统,则在此单元中便可以获得本发明的效果,同时也可以使其能够减少显影机的维护费用,以及实现免维护操作,当然,其优选地希望有更多的静电复印单元采用上述滴流式显影系统,最优选地是所有的静电复印单元均采用上述滴流式显影系统。
滴流式显影系统中的墨粉通常会混合有某种载体(补给用墨粉),随着墨粉的消耗其需要不断补充一定数量的载体。另外,作为对此进行控制的一般方法,存在一种其中按顺序补充及控制墨粉,并利用显影剂装置中的墨粉浓度传感器使墨粉浓度始终保持在恒定范围内的方法。显影剂装置中达到超标水平的显影剂,将通过把多余部分溢出到回收容器中来复原为标准水平。
本发明中所采用的图像形成装置为具有多个静电复印单元的串联模式,,而其其他组成元件则并不受限制,只要显影剂装置中至少一个静电复印单元采用滴流式显影系统即可。下面将通过实例对本发明中所用的图像形成装置进行详细地说明。
图1所示为本发明中所用图像形成装置的一种示例的剖面示意图。如图1所示,在此图像形成装置中,分别用于形成黄色,洋红色,青色以及黑色四种颜色图像的四个静电复印单元40Y,40M,40C和40K以预定的距离平行排列。这里,由于静电复印单元40Y,40M,40C和40K除了显影机中的墨粉的颜色不同之外,均具有基本上相同的结构,因此接下来将仅对黄色静电复印单元40Y进行示例性地说明。
黄色静电复印单元40Y具有一个作为图像支承体的感光鼓(静电潜像保持部件),而此感光鼓1Y的主轴与其上绘制有附图1的纸张相垂直,同时被图中未示出的驱动装置驱动,并沿图中所示箭头A方向以给定的处理速度旋转。作为感光鼓1Y,例如,其可以采用具有红外区敏感性的有机感光器。
其允许在给定条件下自动或手动地切换上述处理速度。根据本发明的图像形成方法可以实现高品质图像的形成,以及在使用了其中处理速度在处理过程可进行切换的装置时仍能保持显影机的显影特性。这里,短语“在给定条件下自动地”表示,例如,在其中输入了包含有高度精细部分的图像信息,例如一幅摄影图像及诸如此类图像的情况下,为获得满足要求的高品质图像,正常模式将以被自动地切换为低速模式。
在图1所示的感光鼓1Y上,安装有一个滚转充电模式的充电设备20Y(充电装置),充电设备20Y的电源(未示出)上加载有给定的电压,感光鼓1Y的表面被充电为给定的电势(同样的机理也作用在感光鼓1M,1C和1K的充电设备20M,20C和20K)。
在感光鼓1Y的周围,用于在感光鼓1Y表面上进行逐图像(image-wise)曝光以形成静电潜像的潜像形成装置3Y被放置在,沿感光鼓1Y的旋转方向位于充电设备20Y下游的某个位置上。尽管这里是将从空间角度看其大小可以被减小的LED阵列用作潜像形成装置3Y的,但其并不仅局限于此,其也可以被采用利用激光束及诸如此类方式的其他类型的潜像形成装置3Y,而不会造成任何问题。
在感光鼓1Y周围,黄色显影机装置4Y被放置在,沿感光鼓1Y旋转方向位于潜像形成装置3Y下游的某个位置上,用于在感光鼓1Y表面上清晰地生成静电潜像,随后利用黄色墨粉再在感光鼓1Y表面上形成一幅墨粉图像。
在图1所示的感光鼓1Y下方,放置有一条用于对形成于感光鼓1Y表面上的墨粉图像进行主转印(primary transfer)的中间转印带15,其从下方穿过感光鼓1Y,1M,1C和1Y,中间转印带15将通过主转印滚轴5Y被推挤到感光鼓1Y的表面上。中间转印带15将由包含有三个滚轴,即一个驱动滚轴11,支承滚轴12和备份滚轴13的驱动装置进行拉紧,并沿箭头B的方向以与感光鼓1Y的处理速度相同的速度进行旋转。在中间转印带15的表面上,除了以如上方式被主转印的黄色墨粉图像之外,洋红色的、青色的以及黑色的墨粉图像也将被依次主转印并被堆叠在一起。
在感光鼓1Y周围,在沿感光鼓1Y的旋转方向(箭头A方向)上主转印滚轴5Y下游的某个位置上,还放置有一个由用于清洗残留在感光鼓1Y表面上的墨粉以及被再次转印的墨粉的清洗叶片构成的清洗装置6Y,而清洗装置6Y中的清洗叶片是以可以使得其沿反方向与感光鼓1Y表面进行接触的方式来进行安装的。
在用于产生中间转印带15的拉紧力的备份滚轴13上,次转印(secondarytransfer)滚轴14将通过中间转印带15受到挤压,而被主转印且堆叠到中间转印带15表面上的墨粉图像,将以静电方式转印到从图中未示出的纸匣(位于备份滚轴13及次转印滚轴14的夹钳(nip)部件位置上的)中所馈送来的图像接收组件16表面上。
另外,在中间转印带15的外围,还放置有一个用于与中间转印带15接触,并对其进行清洗的清洗组件17(在近似对应于驱动滚轴11表面的位置上)。
在图1所示的中间转印带15的驱动滚轴11的下方,放置有一个熔凝器18,以用于利用热量和压力将多次转印到图像接收组件16上的墨粉图像,转印到图像接收组件16的表面上,以得到最后的永久图像。
随后,将对以如上方式构成的用于分别形成黄色、洋红色、青色以及黑色图像的静电复印单元40Y,40M,40C和40K的运动进行详细地说明。由于静电复印单元40Y,40M,40C和40K的各自运动方式彼此均相同,因此这里将只对黄色静电复印单元40Y的运动进行示例性的说明。
在黄色静电复印单元40Y中,感光鼓1Y沿箭头方向A以给定的处理速度进行旋转,而通过利用未示出的电源对充电设备20Y加载给定的电压,感光鼓1Y的表面上将通过发生在充电设备20Y与感光鼓1Y之间的精细空隙中的电荷放电或电荷注入处理,被充电为给定的负电势。此后,在感光鼓1Y的表面上,其将利用潜像形成装置3Y进行逐图像曝光,以形成对应于最终成像的静电潜像。接着,形成于感光鼓1Y表面上的静电潜像,将利用由显影机装置4Y反向地充电的墨粉的反向显影,而被可视化,从而形成墨粉图像。此后,其利用主转印滚轴5Y,将感光鼓1Y表面上的墨粉图像主转印到中间转印带15的表面上。在完成主转印处理之后,在准备接下来的成像处理的过程中,其将利用清洗装置6Y的清洗叶片把存留在感光鼓1Y表面上的墨粉及诸如此类物质刮去,并对感光鼓1Y进行清洗。
在静电复印单元40Y,40M,40C和40K中将依次执行上述操作步骤,因此,可视化在感光鼓1Y,1M,1C和1K上的墨粉图像被顺序地分多次转印到中间转印带15的表面上。在全彩色模式下,黄色的、洋红色的、青色的以及黑色的墨粉图像将按此顺序分多次进行转印,而在单色,双色及三色模式下,仍旧依照上述次序,只是只有所需颜色的墨粉图像被单次转印或多次转印。此后,单次或多次转印到中间转印带15表面上的墨粉图像被次转印到,利用次转印滚轴14从未示出的纸匣中送出的图像接收组件16的表面上,随后,在熔凝器18中将通过加热及加压完成最终的固影处理。在次转印之后残留在中间转印带15表面上的墨粉,将被由用于清洗中间转印带15的清洗叶片构成的清洗组件17清洗干净。
如上所述,在本发明中,分别具有静电复印单元40Y,40M,40C和40K的显影剂装置中至少有一个(4Y,4M,4C和4K中的任一个)采用了一种滴流式显影系统,此种显影剂装置中存放有根据本发明如上所述的第一方面以及/或第二方面的显影剂。
在上述串联模式的图像形成装置中,与旋转型显影系统相比,其可以很容易地实现高速着色,而当只需要利用静电复印单元40K获得黑色图像时,其他颜色的静电复印单元40Y,40M和40C也将一起操作,且包含在显影剂装置4Y,4M和4C中的显影剂支承体将绕感光鼓1Y,1M和1C旋转,因此,存放在显影剂装置4Y,4M和4C中的显影剂所受到的应力将会极大。另外,由于感光鼓1Y,1M,1C和1K周围空间或整个装置大小的限制,其将对显影剂装置4Y,4M,4C和4K的大小进行限制,因此从空间的角度看其将无法确保在每个显影剂装置中均具有充分多的显影剂量,因此由于装置的结构,也使得显影剂所受到的应力将更趋于增大。
然而,在根据本发明的图像形成方法中,显影剂装置4Y,4M,4C和4K中至少有一个采用了滴流式显影系统,另外,对其还补充了具有较高显影效果保持特性的补给用墨粉。因此,显影机的寿命将被显著地延长,同时也可以实现免维护操作。
在采用了根据本发明的图像形成方法的图像形成装置中,除了本发明的定义部分之外,其他组成部件并不受特别地限制。例如,作为诸如静电潜像保持部件,中间转印带(或中间转印光电鼓),充电设备及诸如此类的组成部件,其可以采用任何形式的常用元件。
然而,作为上述充电装置,由于臭氧产生量的下降所带来的环保特性及诸如此类的优点能高水平地实现,其优选地采用了旋转充电模式的充电设备。
作为清洗装置6Y,由于其具有较好的稳定性,通常其优选地采用一种叶片清洗模式的装置,在上述例子便采用了该种装置。为了使其能够清洗接近球形的墨粉,其优选地对叶片的物理特性进行了控制,并对接触条件进行了优化,此外,利用在本发明中所定义的上述显影剂,即一种包含有其中添加有包括上述单一弥散型球形二氧化硅、磨料以及润滑剂的墨粉的显影剂,其可以稳定地将残留在静电潜像保持部件表面上的墨粉清洗干净,并由于其抗磨损性而使得静电潜像保持部件的寿命可以得到延长。另外,在沿静电潜像保持部件的旋转方向清洗装置的上游或下游位置上还可以另外放置一个静电刷。
作为上述静电刷,其可以采用由包含有诸如炭黑,金属氧化物及诸如此类的导电填充剂的树脂构成的纤维材料,或其表面涂覆有上述导电填充剂的纤维材料,然而,上述静电刷并不仅局限于此。
上文中通过示例附图对根据本发明的图像形成方法,以及该方法中所采用的图像形成装置进行了说明,然而,本发明允许根据已知信息对其他可选元件进行任意地改动与修正,而并不对本发明所包括的各种组成成分进行限制。
B.补给用墨粉及其制备方法
根据本发明的补给用墨粉特征在于其被用于如上所述的根据本发明的图像形成方法中。根据本发明的补给用墨粉包括,包含有根据本发明的第一方面或根据本发明的第二方面的,针对相应的图像形成方法的两种组成成份的显影剂,或同时具有两种组成成份的显影剂。具体地说,其具有如下三个方面:
(a)包含在补给用墨粉中的载体是通过在核心材料上涂覆一层包含有导电材料的树脂来形成的,其中上述用于涂覆核心材料的树脂是一种由含羧基团单体,含氟单体,具有3到10个碳原子的支化甲基丙烯酸烷基酯单体,以及含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的甲基丙烯酸烷基酯单体,以及/或含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的烷基丙烯酸酯单体,所构成的共聚物。
(b)包含在补给用墨粉中的墨粉的体积平均微粒大小在3到10微米之间,而其由如下公式(1)所定义的墨粉形状系数SF1的值则在110到135之间:
[公式1] SF 1 = R 2 A &times; &pi; 4 &times; 100
(其中R表示墨粉的最大长度,而A则表示墨粉的投影面积。)
(c)上述载体(a)与墨粉(b)的组合
上文中关于“A.图像形成装置”的说明中对根据本发明的补给用墨粉的细节和优选方面及诸如此类性质进行了说明。
如上所述,根据本发明的补给用墨粉是通过将给定墨粉与载体相互混合而制成的。上述补给用墨粉还可以是通过,从由本发明的上述图像形成方法中的上述显影剂复原机制所回收的过多显影剂中选出载体,并将其作为整体或部分地混合到墨粉中来制成的。
在本发明的图像形成方法中,其可以从由于采用了滴流式显影系统可以从补给用墨粉的补充中回收过多的显影剂,优选地从所回收的显影剂中选出载体,并另外将其用作补给用墨粉的原始材料的至少一部分,以达到节省资源的目的。
在此情况下,当上述被选出的载体的体积电阻率在107到1014Ω·cm之间时,其可以用上述新制成的载体来替换所制成的补给用墨粉的所有载体,而当超出上述范围时,其优选地,例如通过与某种新的载体进行混合来控制其体积电阻率,以将其阻抗限制在上述范围之内。通过将载体的体积电阻率限制在上述范围之内,可以确保其具有良好的充电特性,从而使得整体上像一种新的产品。被混合进墨粉中的全部载体的体积电阻率优选地处于108到1013Ω·cm之间。
C.含载体墨粉匣
在滴液显影模式的图像形成装置中,安装有一个用于装放补给用墨粉的含载体墨粉匣,而上述补给用墨粉则被连续地或间断地补充到上述图像形成装置的显影剂装置中。作为装放在上述含载体墨粉匣中的补充墨粉,其优选装放的是根据本发明的上述补给用墨粉。
例子
接下来的例子具体地例示了本发明的各种细节,但并不对本发明的范围构成限制。在接下来的说明中,“份”均表示以重量计。
[测量方法]
在接下来的例子与对比示例中,对墨粉、载体及显影剂的测量均是根据如下方法来进行的。
<真实比重的测量>
真实比重是根据采用了Le Chatelier真实比重瓶的JIS-K-006,5-2-1方法来进行测量的。其所执行的操作如下。
(1)向Le Chatelier真实比重瓶中倒入大约250毫升的乙醇,并对其进行控制,以使其弯月面到达刻度线。
(2)将真实比重瓶浸入到恒温水箱中,而当液体温度达到20.0±0.2℃时,其根据真实比重瓶的刻度线正确地读出弯月线的位置(精度为0.025毫升)。
(3)称出大约100克的样本,精确称出其重量,并表示为W(克)
(4)将所称出的样本放入到真实比重瓶中,并清除掉其中的气泡
(5)将真实比重瓶浸入到恒温水箱中,而当液体温度达到20.0±0.2℃时,其根据真实比重瓶的刻度线正确地读出弯月线的位置(精度为0.025毫升)。
(6)利用如下的公式计算出真实比重。
D=W/(L2-L1)
S=D/0.9982
在上述公式中,D表示样本(20℃)的密度(克/立方厘米),S表示样本(20℃)的真实比重,W表示样本的重量(克),L1表示在将样本放入到真实比重瓶(20℃)中之前的弯月面的真实读数值(毫升),而L2则表示在将样本放入到真实比重瓶(20℃)中之后的弯月面的真实读数值(毫升),0.9982是水在20℃温度下的密度(克/立方厘米)。
<外部添加剂的主要微粒大小的测量及其标准方差>
上述参数是利用一种激光衍射/散射型微粒大小分布测量装置(HORIBALA-910)来进行测量的。
<外部添加剂的球性>
作为外部添加剂的球性参数ψ,由如下公式(3)所表示的Wadell球性被采用。
球性ψ=S1/S2(3)
(其中,S1表示具有与实际微粒相同体积的球体的表面积,而S2则表示该实际微粒自身的表面积)。
在此情况下,S1是从上述平均微粒尺寸中计算出来的。S2则是利用由Shimadzu公司所生产的SS-100型粉末特定面积测量装置,通过将BET特定表面积代入S2来计算所得的。
<墨粉微粒的墨粉形状系数SF1>
如上所述的墨粉微粒的墨粉形状系数SF1是通过从光学显微镜将墨粉图像的放大图像输入到一种图像分析装置(由Nireco公司生产的LUZEXIII)中并对其进行分析来进行测量的。
<载体的形状系数>
载体的形状系数是利用与上述用于测量墨粉微粒的墨粉形状系数SF1的相同方式来进行测量的。
<饱和磁化的测量>
收集一些常量的样本作为VSM正常温度样本粉末(H-2902-151),并精确地称出其重量,随后,再利用一种样本振动性磁力计(由Riken DenshiK.K公司生产的BHV-525),在398kA/m(5kOe)大小的磁场下进行测量。
<体积电阻率的测量>
体积电阻率的测量是利用如图2所示的装置来进行的。如图2所示,测量样本53被夹放在低端电极54与高端电极52之间,在从上方加压的同时利用千分表测量出测量样本53的厚度H,随后利用高压阻抗计55测量出测量样本53的体积电阻率。
具体地说,当其将作为外部添加剂的钛氧化物用作测量样本53时,通过向一种制模机加载大小为500kg/cm2的压力,其可以制成一个直径大小为100mm而厚度为2毫米的测量盘,随后利用一个刷子对该盘的表面进行清洗,并将其夹放在高端电极52与低端电极54之间(两个电极的大小均为100mm)(in a cell),并利用千分表测量出其厚度H。随后,利用高压阻抗计55加载电压,并读出其电流值,由此便可以显示出其体积电阻率的大小。
另一方面,当载体被用作测量样本53时,则该载体将在直径为100mm的低端电极以及同样直径大小的高端电极52之间进行充电,随后在其上加载一个3.43公斤大小的负载,并利用千分表测量出厚度H。然后,利用高压阻抗计55加载电压,并读出其电流值,以显示出其体积电阻率的大小。
[外部添加剂]
在接下来的例子中和对比示例中,从(A)到(K)的任何种类的外部添加剂均可以作为外部添加剂被添加到墨粉中去。
(A)单一弥散型球形二氧化硅A
通过利用六甲基硅氮烷对利用溶胶-凝胶互换方法所获得的二氧化硅进行疏水胶体化处理(下文中,简称为HMDS处理),干燥及研磨处理以得到其真实比重为1.50,球性ψ为0.85,且体积平均微粒大小D50为135纳米(标准方差为=29纳米)的单一弥散型球形二氧化硅A。
(B)单一弥散型球形二氧化硅B
对利用硅溶胶凝胶方法获得的二氧化硅进行HMDS处理,干燥及研磨以得到其真实比重为1.60,球性ψ为0.90,且体积平均微粒大小D50为80纳米(标准方差为=13纳米)的单一弥散型球形二氧化硅B。
(C)单一弥散型球形二氧化硅C
对利用硅溶胶凝胶方法获得的二氧化硅进行HMDS处理,干燥及研磨以得到其真实比重为1.50,球性ψ为0.70,且体积平均微粒大小D50为100纳米(标准方差为=40纳米)的单一弥散型球形二氧化硅C。
(D)煅制二氧化硅D
一种市场有售的、其真实比重为2.2,球性ψ为0.58,且体积平均微粒大小D50为40纳米的(标准方差为=20纳米)的煅制二氧化硅RY50(由Nippon Aerosil有限公司生产)被用作煅制二氧化硅D。
(E)硅酮树脂精细微粒
可以采用一种其真实比重为1.32,球性ψ为0.90,且体积平均微粒大小D50为500纳米(标准方差为=100纳米)的硅酮树脂精细微粒。
(F)聚甲基丙烯酸甲酯树脂微粒
可以采用一种其真实比重为1.16,球性ψ为0.95,且体积平均微粒大小D50为300纳米(标准方差为=100纳米)的聚甲基丙烯酸甲酯树脂微粒。
(G)煅制二氯化硅G
一种市场有售的、其真实比重为2.20,球性ψ为0.40,且体积平均微粒大小D50为12纳米(标准方差为=5纳米)的煅制二氧化硅RX200(由NipponAerosil有限公司生产)被用作煅制二氧化硅G。
(H)氧化钛(a)
一种市场有售的、其真实比重为4.20,最小半径为15纳米而最大半径为35纳米的金红石型氧化钛MT-3103(由Tayca公司生产)被用作氧化钛(a)。
(I)氧化钛(b)
一种市场有售的、其真实比重为4.2,且体积平均微粒大小D50为50纳米的锐钛矿型氧化钛STT-65C(由Titan Kogyo K.K.公司生产)被用作氧化钛(b)。
(J)润滑剂(a)
研磨固体酒精UNILIN(由toyo-Pelrolite有限公司生产)以制成固体形式的,其体积平均微粒大小为5微米的润滑剂,并将用作润滑剂(a)。
(K)润滑剂(b)
将市场有售的金属皂(由Sakai化学工业有限公司生产的锌硬脂酸盐)(体积平均微粒大小为3微米)用作润滑剂(b)。
(L)氧化铈
采用的是市场有售的氧化铈(由Mitsui采矿&提炼有限公司生产)(体积平均微粒大小为0.7微米)。
[墨粉微粒的制造]
(墨粉微粒A(黑色)的制造)
苯乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物
(Tg=58℃,Mn=40000,Mw=24000)设其重量为100份基准
炭黑(MoguL:由Cabot公司制造)          3份重量
利用一台挤压机对上述成分的混合物进行揉捏,利用喷射碾磨机进行研磨,随后,再利用一种风力型分类机进行弥散,以制造出其体积平均微粒大小D50为5.0微米且其墨粉形状系数SF1为139.8的墨粉微粒A(黑色)。
(墨粉微粒B(黑色)的制造)
树脂分散体(1)的制造
苯乙烯                 370克
丙烯酸正丁酯           30克
丙烯酸                 8克
十二烷硫醇             24克
四溴化碳               4克
将上述成分混合并溶解,在烧瓶中将此溶液乳化并弥散到,通过将6克非离子表面活性剂(由Sanyo化学工业有限公司生产的Nonipol 400)以及10克的阴离子型表面活性剂(由Dai-ichi Kogyo Seiyaku有限公司生产的Neogen SC)加入到550克的离子交换水中所形成的溶液中,并将其加入到通过将4克过硫酸铵溶解到50克的离子交换水中所形成的溶液中,并缓慢地混合10分钟。在利用氮净化之后,上述烧瓶以油洗方式进行加热,同时不断搅拌直到其温度达到70℃,并在相同条件下继续进行5个小时的乳化聚合反应。其结果是,可以获得包含有其平均微粒大小为155纳米,Tg为59℃,而平均分子量Mw为12000的弥散树脂的树脂分散体(1)。
树脂分散体(2)的制造
苯乙烯                       280克
丙烯酸正丁酯                 120克
丙烯酸                       8克
将上述成分混合并溶解,在烧瓶中将此溶液乳化并弥散,到通过将6克非离子表面活性剂(由Sanyo化学工业有限公司生产的Nonipol 400)以及12克的阴离子型表面活性剂(由Dai-ichi Kogyo Seiyaku有限公司生产的Neogen SC)加入到550克的离子交换水中所形成的溶液中,并将其加入到通过将3克过硫酸铵溶解到50克的离子交换水中所形成的溶液中,并缓慢地混合10分钟。在利用氮净化之后,上述烧瓶以油洗方式进行加热,同时不断搅拌直到其温度达到70℃,并在相同条件下继续进行5个小时的乳化聚合反应。其结果是,可以获得包含有其平均微粒大小为105纳米,Tg为53℃,而平均分子量Mw为550000的弥散树脂的树脂分散体(2)。
着色剂分散体(1)的制造
炭黑(MoguL:由Cabot公司制造)                               50克
非离子表面活性剂(由Sanyo化学工业有限公司生产的Nonipol 400)  5克
离子交换水                                                200克
将上述成分混合并溶解,利用均化器(由IKA K.K.公司生产的UlatrTalaxT50)弥散10分钟,以制备一种包含有其平均微粒大小为250纳米的弥散着色剂(炭黑)微粒的着色剂分散体(1)。
防粘试剂分散体
石蜡(由Nippon Serio有限公司生产的HNPO190,熔点为85℃)50克
阳离子表面活性剂(由Kao公司生产的Sanisol B50)          5克
离子交换水                                          200克
将上述成分混合并加热到95℃,并利用均化器(由IKA K.K.公司生产的UlatrTalax T50)弥散在一个圆形纯净钢烧瓶中达10分钟,随后利用一种压力排放型均化器进行弥散,以制备一种包含有其平均微粒大小为550内米的弥散防粘试剂微粒的防粘试剂分散体。
墨粉微粒B(黑色)的制造
树脂分散体(1)         120克
树脂分散体(2)         80克
着色剂分散体(1)       200克
防粘试剂分散体        40克
阳离子表面活化剂(由Kao公司生产的Sanisol B50)        1.5克
将上述成分混合并利用均化器(由IKA K.K.公司生产的UlatrTalax T50)弥散在一个圆形纯净钢烧瓶中,随后在不断搅拌的情况下通过油浴方式对该分散体进行加热直到50℃。将上述分散体保持在45℃达20分钟,随后,利用光学显微镜观察,以确认形成了其平均微粒大小为大约4.0微米的凝结微粒。另外,轻轻地在上述混合液体中加入60克的树脂分散体(1)。随后将利用油浴使温度升高到50℃,并保持30分钟。随后利用光学显微镜观察上述弥散,以确认形成了其平均微粒大小为大约4.8微米的凝结微粒。
在上述混合液体中加入3克的阴离子表面活化剂(由Dai-ichi KogyoSeiyaku有限公司生产的Neogen SC),随后将上述纯净钢烧瓶密封,并在不断搅拌的同时加热到105℃,并保持4小时,利用磁性密封。随后,将上述溶液冷却,并过滤出反应产物,利用离子交换水充分地清洗,并干燥,便可以制造出墨粉微粒B(黑色)。所得到的墨粉微粒B(黑色)的墨粉形状系数SF1为118.5,而体积平均微粒大小D50为5.2微米的。
墨粉微粒B(青色)的制造
墨粉微粒B(青色)的墨粉形状系数SF1为119而体积平均微粒大小D50为5.4微米,是以与(墨粉微粒B(黑色)的制造)方式相同的方式来制造的,除了用如下的着色剂分散体2代替了(墨粉微粒B(黑色)的制造)中的着色剂分散体1之外。
着色剂分散体2的制造
青色色素:C.I.色素蓝15∶3          70克
非离子表面活性剂(由Sanyo化学工业有限公司生产的Nonipol 400)  5克
离子交换水          200克
将上述成分混合在一起溶解后在弥散10分钟,再利用均化器(由IKAK.K.公司生产的UlatrTalax TS0),以制备包含有其平均微粒大小为250纳米的弥散着色剂(青色色素)微粒的着色剂分散体2。
墨粉微粒B(洋红色)的制造
墨粉微粒B(洋红色)的墨粉形状系数SF1为120.5而体积平均微粒大小D50为5.5微米,是以与(墨粉微粒B(黑色)的制造)方式相同的方式来制造的,除了用如下的着色剂分散体3代替了(墨粉微粒B(黑色)的制造)中的着色剂分散体1之外。
着色剂分散体3的制造
洋红色素:C.I.色素红122          70克
非离子表面活性剂(由Sanyo化学工业有限公司生产的Nonipol 400)  5克
离子交换水            200克
将上述成分混合在一起溶解后在弥散10分钟,再利用均化器(由IKAK.K.公司生产的UlatrTalax T50),以准备包含有其平均微粒大小为250纳米的弥散着色剂(洋红色素)微粒的着色剂分散体3。
墨粉微粒B(黄色)的制造
墨粉微粒B(黄色)的墨粉形状系数SF1为120而体积平均微粒大小D50为5.3微米,是以与(墨粉微粒B(黑色)的制造)方式相同的方式来制造的,除了用如下的着色剂分散体4代替了(墨粉微粒B(黑色)的制造)中的着色剂分散体1之外。
着色剂分散体4的制造
黄色色素:C.I.色素黄180       100克
非离子表面活性剂(由Sanyo化学工业有限公司生产的Nonipol400)  5克
离子交换水           200克
将上述成分混合在一起溶解后在弥散10分钟,再利用均化器(由IKAK.K.公司生产的UlatrTalax T50),以制备包含有其平均微粒大小为250纳米的弥散着色剂(黄色色素)微粒的着色剂分散体4。
墨粉微粒C(黑色)的制造
树脂分散体(1)            120克
树脂分散体(2)            80克
着色剂分散体(1)          200克
防粘试剂分散体           40克
阳离子表面活化剂(由Kao公司生产的Sanisol B50)  1.5克
将上述成分混合并利用均化器(由IKA K.K.公司生产的UlatrTalax T50)弥散在一个圆形纯净钢烧瓶中,随后在不断搅拌的情况下通过油浴方式对该分散体进行加热直到50℃,同时对pH进行控制。将上述分散体保持在40℃达20分钟,随后,利用光学显微镜观察,以确认形成了其平均微粒大小为大约5.0微米的凝结微粒。另外,轻轻地在上述混合液体中加入60克的树脂分散体(1)。随后将加入油浴的温度升高到45℃,并保持20分钟。随后利用光学显微镜观察上述弥散,以确认形成了其平均微粒大小为大约5.6微米的凝结微粒。
在上述混合液体中加入3克的阴离子表面活化剂(由Dai-ichi KogyoSeiyaku有限公司生产的Neogen SC),随后利用磁性密封将上述纯净钢烧瓶密封,并在不断搅拌的同时加热到90℃,并保持4小时。随后,将上述溶液冷却,并过滤出反应产物,利用离子交换水完全地冲洗干净,并干燥,便可以制造出墨粉微粒C(黑色)。所得到的墨粉微粒C(黑色)的墨粉形状系数SF1为134.5,而体积平均微粒大小D50为5.6微米。
墨粉微粒C(青色)的制造
墨粉微粒C(青色)的墨粉形状系数SF1为131而体积平均微粒大小D50为5.7微米,是以与(墨粉微粒C(黑色)的制造)方式相同的方式来制造的,除了用上述着色剂分散体2代替了(墨粉微粒C(黑色)的制造)中的着色剂分散体1之外。
墨粉微粒C(洋红色)的制造
墨粉微粒C(洋红色)的墨粉形状系数SF1为130而体积平均微粒大小D50为5.5微米,是以与(墨粉微粒C(黑色)的制造)方式相同的方式来制造的,除了用上述着色剂分散体3代替了(墨粉微粒C(黑色)的制造)中的着色剂分散体1之外。
墨粉微粒C(黄色)的制造
墨粉微粒C(黄色)的墨粉形状系数SF1为134而体积平均微粒大小D50为5.7微米的,是以与(墨粉微粒C(黑色)的制造)方式相同的方式来制造的,除了用上述着色剂分散体4代替了(墨粉微粒C(黑色)的制造)中的着色剂分散体1之外。
墨粉微粒D(黑色)的制造
在70℃的温度下对墨粉微粒C(黑色)进行热空气加热,另外还将其微粒形状制造成接近球形,并将其用作墨粉微粒D(黑色)。墨粉微粒D的墨粉形状系数SF1为108.5而体积平均微粒大小D50为5.6微米。
[载体的制造]
载体涂覆树脂A的制造
50份重量的甲基丙烯酸甲酯,40份重量的甲基丙烯酸异丁酯,7份重量的甲基丙烯酸全氟辛基乙基酯(perfluorooctylethyl),以及3份重量的丙烯酸通过利用了甲苯溶剂的溶液聚合反应,被无规地共聚在一起,以获得其平均分子量Mw在48000左右的载体涂覆树脂A。
载体涂覆树脂B的制造
50份重量的甲基丙烯酸甲酯,43份重量的甲基丙烯酸异丁酯,7份重量的甲基丙烯酸全氟辛基乙基酯,通过利用了甲苯溶剂的溶液聚合反应,被无规地共聚在一起,以获得其平均分子量Mw在46000左右的载体涂覆树脂B。
载体涂覆树脂C的制造
80份重量的甲基丙烯酸甲酯,15份重量的苯乙烯,5份重量的甲基丙烯酸全氟辛基乙基酯,以及3份重量的丙烯酸通过利用了甲苯溶剂的溶液聚合反应,被无规地共聚在一起,以获得其平均分子量Mw在50000左右的载体涂覆树脂C。
(载体A的制造)
铁氧体微粒(平均微粒大小:40微米)         100份
甲苯                                     14份
载体涂覆树脂A                            2份
炭黑(由Cabot公司生产的R330)              0.2份
密胺树脂精细微粒                         0.3份
首先,利用搅拌机将上述成分中除了铁氧体微粒之外的其它所有成分一起搅拌达10分钟,便可以获得一种弥散涂覆层形成溶液。随后,将此涂覆层形成溶液与铁氧体树脂一起放置在真空除气型捏合机中,并在60℃的温度下搅拌30分钟,随后减压同时加热的条件下进行除气处理,并将其干燥,从而制成载体A。所得到的载体A的形状系数为118,真实比重为4.5,饱和磁化度为63emu/g,在强度为1000V/cm的电场作用下的体积电阻率为1011Ω·cm。
(载体B的制造)
铁氧体微粒(平均微粒大小:40微米)    100份
甲苯                             14份
涂层树脂A                        1.5份
炭黑(由Cabot公司生产的R330)      0.2份
密胺树脂精细微粒                 0.3份
首先,利用搅拌机将上述成分中除了铁氧体微粒之外的其它所有成分一起搅拌达10分钟,便可以获得一种弥散涂覆层形成溶液。随后,将此涂覆层形成溶液以铁氧体树脂一起放置在真空除气型捏合机中,并在60℃的温度下搅拌30分钟,随后减压同时加热的条件下进行除气处理,并将其干燥,从而制成载体B。所得到的载体B的形状系数为119,真实比重为4.5,饱和磁化度为63emu/g,在强度为1000V/cm的电场作用下的体积电阻率为107cm。
(载体C的制造)
铁氧体微粒(平均微粒大小:40微米)    100份
甲苯                                14份
涂层树脂A                           3份
炭黑(由Cabot公司生产的R330)         0.1份
密胺树脂精细微粒                    0.3份
首先,利用搅拌机将上述成分中除了铁氧体微粒之外的其它所有成分一起搅拌达10分钟,便可以获得一种弥散涂覆层形成溶液。随后,将此涂覆层形成溶液以铁氧体树脂一起放置在真空除气型捏合机中,并在60℃的温度下搅拌30分钟,随后减压同时加热的条件下进行除气处理,并将其干燥,从而制成载体C。所得到的载体C的形状系数为118,真实比重为4.5,饱和磁化度为63emu/g,在强度为1000V/cm的作用下的体积电阻率为1014Ω·cm。
(载体D的制造)
铁氧体微粒(平均微粒大小:40微米)    100份
甲苯                          14份
涂层树脂A                     2份
密胺树脂精细微粒              0.3份
首先,利用搅拌机将上述成分中除了铁氧体微粒之外的其它所有成分一起搅拌达10分钟,便可以获得一种弥散涂覆层形成溶液。随后,将此涂覆层形成溶液以铁氧体树脂一起放置在真空除气型捏合机中,并在60℃的温度下搅拌30分钟,随后减压同时加热的条件下进行除气处理,并将其干燥,从而制成载体D。所得到的载体D的形状系数为118,真实比重为4.5,饱和磁化度为63emu/g,在强度为1000V/cm的电场作用下的体积电阻率为1016Ω·cm。
(载体E的制造)
铁氧体微粒(平均微粒大小:40微米)    100份
甲苯                                14份
涂层树脂B                           2份
炭黑(由Cabot公司生产的R330)         0.2份
密胺树脂精细微粒                    0.3份
首先,利用搅拌机将上述成分中除了铁氧体微粒之外的其它所有成分一起搅拌达10分钟,便可以获得一种弥散涂覆层形成溶液。随后,将此涂覆层形成溶液以铁氧体树脂一起放置在真空除气型捏合机中,并在60℃的温度下搅拌30分钟,随后减压同时加热的条件下进行除气处理,并将其干燥,从而制成载体E。所得到的载体E的形状系数为118,真实比重为4.5,饱和磁化度为63emu/g,在强度为1000V/cm的作用下的体积电阻率为1011Ω·cm。
(载体F的制造)
铁氧体微粒(平均微粒大小:40微米)    100份
甲苯                                14份
涂层树脂C                           2份
炭黑(由Cabot公司生产的R330)         0.2份
密胺树脂精细微粒                    0.3份
首先,利用搅拌机将上述成分中除了铁氧体微粒之外的其它所有成分一起搅拌达10分钟,便可以获得一种弥散涂覆层形成溶液。随后,将此涂覆层形成溶液以铁氧体树脂一起放置在真空除气型捏合机中,并在60℃的温度下搅拌30分钟,随后减压同时加热的条件下进行除气处理,并将其干燥,从而制成载体F。所得到的载体F的形状系数为119,真实比重为4.5,饱和磁化度为63emu/g,在强度为1000V/cm的作用下的体积电阻率为1011Ω·cm。
[例子1]
对于每100份的上述墨粉B(黑色)、墨粉B(青色)、墨粉B(洋红色)以及墨粉B(黄色),作为外部添加剂,其中将混合进2份的上述单一弥散型球形二氧化硅A,1份重量的氧化钛(a),0.8份重量的煅制二氧化硅D,0.5份的氧化铈以及0.3份的润滑剂(a),并利用圆周速度为32m/s的Henschel混合器将其充分混合15分钟,随后利用网格大小为45微米的筛子将其中的粗微粒去除掉,以获得四种颜色的墨粉。所得的墨粉被分别主存储(primary-store)在多个漏斗中,并通过一个推进加料机(auger)倒入进一个装料匣中,随后载体A将以每100克墨粉20克载体的比例来进行灌入(charge),随后对其进行外包装(wrap)以获得一个包含有4种颜色载体的墨粉匣(补给用墨粉中载体的含量大约为16.7%)。
另一方面,其还利用一个V形混合器以40rpm的速度将8份上述墨粉与100份上述载体A搅拌20分钟,并利用一个其网格大小为177微米的筛子进行过滤,以获得4种颜色的初始显影剂。
[例子2]
对于100份的上述墨粉B(黑色),作为外部添加剂,其中将混合进2份的上述单一弥散型球形二氧化硅B,1份重量的氧化钛(a),0.8份重量的煅制二氧化硅D,0.5份的氧化铈以及0.3份的润滑剂(a),并利用圆周速度为32m/s的Henschel混合器将其充分混合15分钟,随后利用网格大小为45微米的筛子将其中的粗微粒去除掉,以获得一种颜色的墨粉。所得的墨粉被主存储一个漏斗中,并通过一个推进加料机倒入进一个装料匣中,随后载体A将以每100克墨粉20克载体的比例来进行灌入,随后对其进行外包装以获得一个包含有载体的墨粉匣(补给用墨粉中载体的含量大约为16.7%)。
另一方面,其还利用一个V形混合器以40rpm的速度将8份上述墨粉与100份上述载体A搅拌20分钟,并利用一个其网格大小为177微米的筛子进行过滤,以获得初始显影剂。
[例子3]
通过除了将例子2中的单一弥散型球形二氧化硅B替换为单一弥散型球形二氧化硅C之外、与例子2相同的方式来获得含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子4]
通过除了将例子2中的墨粉B(黑色)替换为墨粉A(黑色)之外、与例子2相同的方式来获得含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子5]
对于每100份的上述墨粉C(黑色),墨粉C(青色),墨粉C(洋红色)以及墨粉C(黄色),作为外部添加剂,其中将混合进2份的上述单一弥散型球形二氧化硅A,1份重量的氧化钛(a),0.8份重量的煅制二氧化硅D,0.5份的氧化铈以及0.3份的润滑剂A,并利用圆周速度为32m/s的Henschel混合器将其充分混合15分钟,随后利用网格大小为45微米的筛子将其中的粗微粒去除掉,以获得四种颜色的墨粉。所得的墨粉被分别主存储在多个漏斗中,并通过一个推进加料机倒入进一个装料匣中,随后载体A将以每100克墨粉15克载体的比例来进行灌入,随后对其进行外包装以获得一个包含有4种颜色载体的墨粉匣(补给用墨粉中载体的含量大约为13.0%)。
另一方面,其还利用一个V形混合器以40rpm的速度将8份上述墨粉与100份上述载体A搅拌20分钟,并利用一个其网格大小为177微米的筛子进行过滤,以获得4色初始显影剂。
[例子6]
通过除了将例子5中所获得的黑色墨粉中的载体A替换为载体B之外、与例子5相同的方式来获得只包含黑色的含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子7]
通过除了将例子5中所获得的黑色墨粉中的载体A替换为载体C之外、与例子5相同的方式来获得只包含黑色的含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子8]
对于100份的上述墨粉D(黑色),作为外部添加剂,其中将混合进2份的上述单一弥散型球形二氧化硅A,1份重量的氧化钛(a),0.8份重量的煅制二氧化硅D,0.5份的氧化铈以及0.3份的润滑剂(a),并利用圆周速度为32m/s的Henschel混合器将其充分混合15分钟,随后利用网格大小为45微米的筛子将其中的粗微粒去除掉,以获得一种颜色的墨粉。所得的墨粉被主存储一个漏斗中,并通过一个推进加料机倒入进一个装料匣中,随后载体A将以每100克墨粉15克载体的比例来进行灌入,随后对其进行外包装以获得一个包含有载体的墨粉匣(补给用墨粉中载体的含量大约为13.0%)。
另一方面,其还利用一个V形混合器以40rpm的速度将8份上述墨粉与100份上述载体A搅拌20分钟,并利用一个其网格大小为177微米的筛子进行过滤,以获得初始显影剂。
[例子9]
对于100份的上述墨粉C(黑色),作为外部添加剂,其中将混合进2份的上述单一弥散型球形二氧化硅,1份重量的氧化钛(a),0.8份重量的煅制二氧化硅D,0.5份的氧化铈以及0.3份的润滑剂(a),并利用圆周速度为32m/s的Henschel混合器将其充分混合15分钟,随后利用网格大小为45微米的筛子将其中的粗微粒去除掉,以获得一种颜色的墨粉。所得的墨粉被主存储一个漏斗中,并通过一个推进加料机倒入进一个装料匣中,随后载体A将以每100克墨粉15克载体的比例来进行灌入,随后对其进行外包装以获得一个包含有载体的墨粉匣(补给用墨粉中载体的含量大约为13.0%)。
另一方面,其还利用一个V形混合器以40rpm的速度将8份上述墨粉与100份上述载体A搅拌20分钟,并利用一个其网格大小为177微米的筛子进行过滤,以获得初始显影剂。
[例子10]
通过除了将例子9中的单一弥散型球形二氧化硅替换为聚甲基丙烯酸甲酯之外、与例子9相同的方式来获得含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子11]
通过除了将例子9中的润滑剂(a)替换为润滑剂(b)之外、与例子9相同的方式来获得含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子12]
通过除了不再使用例子9中的润滑剂(a)之外、与例子9相同的方式来获得含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子13]
通过除了不再使用例子9中的铈氧化物之外、与例子9相同的方式来获得含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子14]
对于100份的上述墨粉C(青色),作为外部添加剂,其中将混合进1份重量的氧化钛(b),1份重量的氧化钛(a),0.8份重量的煅制二氧化硅D,0.5份的氧化铈以及0.3份的润滑剂(a),并利用圆周速度为32m/s的Henschel混合器将其充分混合15分钟,随后利用网格大小为45微米的筛子将其中的粗微粒去除掉,以获得一种颜色的墨粉。所得的墨粉被主存储一个漏斗中,并通过一个推进加料机倒入进一个装料匣中,随后载体A将以每100克墨粉15克载体的比例来进行灌入,随后对其进行外包装以获得一个包含有载体的墨粉匣(补给用墨粉中载体的含量大约为13.0%)。
另一方面,其还利用一个V形混合器以40rpm的速度将8份上述墨粉与100份上述载体A搅拌20分钟,并利用一个其网格大小为177微米的筛子进行过滤,以获得初始显影剂。
[例子15]
通过除了将例子14中的氧化钛(b)替换为煅制二氧化硅G之外、与例子14相同的方式来获得含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子16]
通过其中除了将例子5中所获得的青色墨粉中的载体A灌注量从15g变为6克(补给用墨粉中载体的含量大约为6.4%)之外、与例子5相同的方式获得只包括青色的含载体墨粉匣。本例中,所采用的是与例子5相同的初始显影剂。
[例子17]
通过其中除了将例子5中所获得的青色墨粉中的载体A灌注量从15g变为65克(补给用墨粉中载体的含量大约为39.4%)之外、与例子5相同的方式获得只包括青色的含载体墨粉匣。本例中,所采用的是与例子5相同的初始显影剂。
[对比示例1]
通过其中除了将在例子5中所获得的青色墨粉以与例子5相同方式灌注到装料匣中之后,在不灌注载体的情况下便进行外包装(补给用墨粉中载体的含量大约为0%)之外、与例子5相同的方式获得只包括青色的含载体墨粉匣。本对比例中,所采用的是与例子5相同的初始显影剂。
[对比示例2]
通过其中除了将例子5中所获得的青色墨粉中的载体A灌注量从15g变为200克(补给用墨粉中载体的含量大约为66.7%)之外、与例子5相同的方式获得只包括青色的含载体墨粉匣。本例中,所采用的是与例子5相同的初始显影剂。
[例子18]
通过除了将例子5中所获得的黑色墨粉中的载体A替换为载体D之外、与例子5相同的方式来获得只包括黑色的含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子19]
通过除了将例子5中所获得的黑色墨粉中的载体A替换为载体E之外、与例子5相同的方式来获得只包括黑色的含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[例子20]
通过除了将例子5中所获得的黑色墨粉中的载体A替换为载体F之外、与例子5相同的方式来获得只包括黑色的含载体墨粉匣以及初始显影剂。
[评估测试]
本测试所针对的是上文例子1到19以及对比示例1到2中所采用的含载体墨粉匣以及初始显影剂,其中利用一种采用了由Fuji Xerox公司所制造的滴流式显影系统的C2220型改进型机(串联模式机)来对其显影特性以及转印特性进行评估(改进之处:在每次测试中,初始显影剂和含载体墨粉匣可以互换,处理速度可以从外部进行控制,同时可以强制性停机,在此操作中,其可以以如下所述的方式对静电潜像保持部件以及中间图像接收组件表面上的墨粉进行采样。)
<显影特性的评估>
(纯色显影量)
a)初始
在给定温度和湿度(在29℃,90%RH条件下,以及在10℃和20%的RH条件下)将初始显影剂过夜保存,复制其上具有两个大小为2cm×5cm的纯色图块,在将其转印到纸张上之前强制停机,并测量其显影量(在转印到纸张上之前墨粉的数量)。具体来说,事先准备好两条被精确称重的胶带,利用粘结剂将感光器(静电潜像支持组件)表面上的两个被显影部分转印到上述胶带上,在充分粘附完墨粉后再次精确地称出上述胶带的重量,并减去采集墨粉前所称得的重量,多次重量差的平均值便是所要测量的显影量,并将其用作初始显影特性的初始评估。其优选值是在4.0到5.0g/m2之间。
b)在100000张之后
在给定温度和湿度(在29℃,90%RH条件下,以及在10℃和20%RH条件下)利用初始显影剂进行完100000次(A4大小)拷贝。在不改变上述温度和湿度的条件下将上述拷贝进一步过夜保存,随后,拷贝一幅其上具有大小分别为2cm×5cm的两个纯色图块的图像,并以如上方式强制停机上述机器并测量其显影量。具体来说,其先准备好两条被精确程重的胶带,利用粘结剂将感光器表面上的两个被显影部分转印到上述胶带上,在充分粘附完墨粉后再次精确地称出上述胶带的重量并减去采集墨粉前所称得的重量,多次重量差的平均值便是所要测量的显影量,并将其视为在100000次拷贝后的显影特性。
(雾化(fogging)现象)
在上述(纯色显影量)测试中,当在初始时刻以及100000份拷贝后利用胶带从感光器表面上粘附墨粉时,在距离上述纯色图块距离很远达10mm的位置上的背景部分,也将以与<显影特性评估>相同的方式被转印到胶带上,随后将统计每1平方厘米上墨粉的数目,并以如下方式来评估雾化效果:小于100;○,100到200之间;△,多于200,×。
<初始时刻及100000次之后墨粉灌注量的测试>
在上述<显影特性评估>中,在初始时刻以及100000张之后,其采集显影剂装置中的磁性套管(Magsleeve)(显影剂保持部件)表面上的显影剂,并在25℃以及55%RH的条件下,利用由日本东芝公司所制造的中间TB200机来测量上述墨粉灌注量。
<初始时刻以及100000次之后的转印特性的评估>
在上述<显影特性评估>中,在初始时刻以及100000张之后,其将复制一幅其上具有大小分别为2cm×5cm大小的两个纯色图块的图像,在完成转印处理之后以及固影处理之前将强制停机,并测量其转印效率。具体来说,其先准备好四条被精确称重的胶带,利用粘性将在中间转印带表面上形成有两个纯色图块的上述部分上的墨粉转移到上述胶带上,在粘附到墨粉之后再次精确地称取上述胶带的重量,并减去粘附墨粉之前所称得的重量,将多次差值平均便可以得到转移的墨粉量a,而利用所剩下的两条胶带,以同样的方式可以测量出存留在感光器表面上形成有上述两个图块的那部分位置上的墨粉数量b,利用如下公式(3)便可以计算出转印效率η(%)。
转印效率η(%)=a×100/(a+b)       (3)
转印效率η(%)的优选值为在95%或更高,并以如下的标准来评估:η>95%;○,85%≤η<95%;△,80%≤η<85%;▲,η<80%;×。
<清洗特性的评估:应力测试>
(整体表面纯色评估)
在上述<显影特性评估>中,在初始时刻以及100000张之后,在不显影条件下,以104mm/s的处理速度,以及在同时充电的情况下将一个静电潜像保持部件旋转100分钟。随后,以104mm/s的处理速度在静电潜像保持部件表面上形成上述全表面纯色图像,在不进行转印的条件下,利用某种清洗设备对上述静电潜像保持部件的表面进行清洗。重复上述操作,并评估清洁程度,并将上述结果用来评估全表面纯色的清洁特性。评估指数如下。G1到G3在具体实践中均没有问题。
G1:可以对全表面清洗3次或更多而没有任何问题
G2:可以对全表面清洗1次而没有任何问题
G3:从第一次之后便不能再进行全表面清洗,并出现若干带状(Stripe)的不良全表面清洁。
G4:从第一次之后便不能再进行全表面清洗,将会出现条纹状(band)的不良全表面清洁。
(评估叶片振动)
在上述<显影特性评估>中,在初始时刻以及100000张之后,在不显影条件下,以194mm/s的处理速度,以及同时充电的情况下将一个静电潜像保持部件旋转10分钟。此后,其将处理速度切换到104mm/s,并评估叶片的叶片振动。评估指数如下:G1到G3在实践中没有问题。
G1:没有非正常声音及诸如此类产生。
G2:尽管在速度下降后出现了轻微的叶片振动,但会在少量次复制操作之后消失(虽然在打开机器正面机壳并将耳朵贴近机器时仍可以听到,但在正常条件下可以忽略)。
G3:出现轻微的叶片振动(虽然在打开机器正面机壳并将耳朵贴近机器时仍可以听到,但在正常条件下可以忽略)
G4:在速度下降时会出现叶片振动,但此后将不再出现(在通常情况下便可以听到)
[例子21]
在上述评估测试中,先是利用例子5中的初始显影剂和含载体墨粉匣印制100000张图像,随后利用配备有20微米网格的涡轮式移动装置将由滴流式显影系统(显影剂复原机制)所回收的所有4种颜色显影剂的多余部分分离为墨粉及载体。所分离出的载体的体积电阻率为1015Ω·cm。对于100克所得载体,将加入50克的上述新载体A,以制备出一种新载体G。上述新载体G的体积电阻率为1013Ω·cm。
以除了在例子5中所获得的青色墨粉中用载体G替换载体A之外与例子5相同的方式,获得只包括有青色一种颜色的含载体墨粉匣以及初始显影剂。
利用所得的含载体墨粉匣以及初始显影剂,还可以利用与上述例子以及对比示例相同的方式,来进行多种其他形式的评估测试。
从上述例子以及对比示例中所获得的评估结果被汇总在接下来的表格1到4中。其中1到2所示为初始结果,而表格3到4所示为100000张之后的结果。表1:评估结果(初始)
显影特性     充电量(μC/g)
                纯色显影量(g/m2))               雾化(等级) 29℃90%RH 10℃20%RH
       29℃90%RH        10℃20%RH        29℃90%RH        10℃20%RH
例子1   青色   4.5   ○   4.5   ○   50   ○   20   ○   32   36
  洋红色   4.8   ○   4.7   ○   60   ○   30   ○   28   33
  黄色   4.2   ○   4.1   ○   40   ○   10   ○   35   40
  黑色   4.8   ○   4.6   ○   50   ○   30   ○   30   35
    例子2黑色   4.7   ○   4.5   ○   55   ○   32   ○   29   32
    例子3黑色   4.7   ○   4.5   ○   58   ○   35   ○   29   33
    例子4黑色   4.2   ○   4.0   ○   89   ○   75   ○   25   32
例子5   青色   4.5   ○   4.5   ○   52   ○   30   ○   32   38
  洋红色   4.8   ○   4.8   ○   62   ○   35   ○   29   30
  黄色   4.3   ○   4.2   ○   42   ○   15   ○   36   42
  黑色   4.6   ○   4.5   ○   52   ○   35   ○   31   34
    例子6黑色   4.8   ○   4.5   ○   88   ○   35   ○   28   30
    例子7黑色   4.2   ○   4.0   ○   35   ○   45   ○   38   42
    例子8黑色   4.9   ○   4.9   ○   78   ○   75   ○   35   38
    例子9黑色   4.7   ○   4.2   ○   98   ○   85   ○   28   37
    例子10黑色   4.5   ○   4.4   ○   90   ○   78   ○   33   35
    例子11黑色   4.7   ○   4.5   ○   55   ○   42   ○   32   33
    例子12黑色   4.8   ○   4.7   ○   45   ○   38   ○   35   37
    例子13黑色   4.6   ○   4.5   ○   38   ○   35   ○   37   39
    例子14青色   5.0   ○   4.8   ○   95   ○   69   ○   30   32
    例子15青色   5.0   ○   4.2   ○   65   ○   99   ○   25   58
    例子16青色   4.4   ○   4.5   ○   53   ○   32   ○   32   38
    例子17青色   4.3   ○   4.6   ○   55   ○   30   ○   33   38
    对比示例1青色   4.5   ○   4.5   ○   56   ○   32   ○   32   38
    对比示例2青色   4.7   ○   4.6   ○   52   ○   35   ○   30   36
    例子18黑色   4.2   ○   4.0   ○   60   ○   55   ○   35   36
    例子19黑色   4.9   ○   4.5   ○   65   ○   45   ○   28   34
    例子20黑色   5.2   △   4.2   ○   110   △   55   ○   25   42
    例子21黑色   4.8   ○   4.3   ○   55   ○   45   ○   30   35
表2:评估结果(初始)
         转印特性(转印效率η%)    清洗特性          应力测试     备注
       29℃90%RH        10℃20%RH   全表面纯色   叶片振动
例子1   青色   98.5   ○   98.8   G1     G1     G1
  洋红色   97.5   ○   96.3   G1     G1     G1
  黄色   96.3   ○   95.5   G1     G1     G1
  黑色   99.2   ○   99.8   G1     G1     G1
    例子2黑色   99.0   ○   99.5   ○     G1     G1
    例子3黑色   975   ○   96.5   ○     G1     G1
    例子4黑色   90.8   △   91.2   △     G1     G1
例子5   青色   97.5   ○   97.3   G1     G1     G1
  洋红色   96.7   ○   97.0   G1     G1     G1
  黄色   95.0   ○   95.5   G1     G1     G1
  黑色   98.0   ○   98.5   G1     G1     G1
    例子6黑色   97.0   ○   98.5   ○     G1     G1
    例子7黑色   97.5   ○   93.5   △     G1     G1 *1
    例子8黑色   99.8   ○   99.9   ○     G3     G3 *2
    例子9黑色   89.0   △   91.8   △     G2     G3
    例子10黑色   88.5   △   90.8   ○     G2     G3
    例子11黑色   97.8   ○   98.0   ○     G1     G1
    例子12黑色   97.0   ○   97.0   ○     G1     G1
    例子13黑色   98.0   ○   96.5   ○     G1     G2
    例子14青色   88.0   △   91.2   △     G2     G3 OHP透明性减小
例子15青色 86.0 85.0 G2 G3 明显的温度和湿度影响
    例子16青色   97.0   ○   97.2   ○     G1     G1
    例子17青色   97.1   ○   97.2   ○     G1     G1
    对比示例1青色   97.3   ○   97.4   ○     G1     G1
    对比示例2青色   97.0   ○   96.2   ○     G1     G1
    例子18黑色   97.5   ○   98.0   ○     G1     G1 *3
    例子19黑色   98.0   ○   98.5   ○     G1     G1
例子20黑色 96.2 95.4 G1 G1 明显的温度和湿度影响
    例子21黑色   97.2   ○   97.8   ○     G1     G1
*1:在半色调1(Cin60%)以及半色调2(Cin40%)图像上的色调改变区域上出现有轻微的一带状缺陷(可允许的水平)
*2:在机器主体操作的振动下出现有轻微的图像点[带状的图像浓度改变](可允许水平)
*3:在字母周围出现缺陷(可允许水平)表3:评估结果(100000张之后)
显影特性     充电量(μC/g)
               纯色显影量(g/m2))                  雾化(等级) 29℃90%RH 10℃20%RH
          29℃90%RH        10℃20%RH          29℃90%RH     10℃20%RH
例子1   青色     4.5   ○   4.5   ○   52   ○   25   ○   31   36
  洋红色     4.7   ○   4.7   ○   63   ○   32   ○   30   35
  黄色     4.2   ○   4.2   ○   45   ○   15   ○   36   42
  黑色     4.8   ○   4.6   ○   55   ○   35   ○   32   37
    例子2黑色     4.7   ○   4.5   ○   58   ○   35   ○   29   32
    例子3黑色     4.7   ○   4.6   ○   63   ○   40   ○   27   33
    例子4黑色     4.2   ○   4.0   ○   130   △   105   △   28   35
例子5   青色     4.6   ○   4.6   ○   55   ○   35   ○   33   37
  洋红色     4.7   ○   4.9   ○   65   ○   40   ○   31   30
  黄色     4.3   ○   4.4   ○   45   ○   25   ○   35   41
  黑色     4.5   ○   4.6   ○   53   ○   35   ○   31   35
    例子6黑色     4.8   ○   4.5   ○   99   ○   45   ○   20   32
    例子7黑色     4.0   ○   4.0   ○   35   ○   45   ○   42   45
    例子8黑色     4.9   ○   4.9   ○   76   ○   70   ○   38   40
    例子9黑色     5.3   △   4.8   ○   150   △   115   △   18   25
    例子10黑色     4.8   ○   4.4   ○   100   △   78   ○   22   28
    例子11黑色     4.6   ○   4.5   ○   58   ○   40   ○   33   33
    例子12黑色     4.8   ○   4.7   ○   48   ○   35   ○   34   36
    例子13黑色     4.6   ○   4.3   ○   38   ○   30   ○   38   42
    例子14青色     5.3   △   4.8   ○   110   △   99   ○   25   28
    例子15青色     5.5   △   4.0   △   125   △   110   △   20   65
    例子16青色     4.8   ○   4.5   ○   100   △   77   ○   28   30
    例子17青色     4.4   ○   4.6   ○   56   ○   33   ○   35   38
    对比示例1青色     4.2   ○   4.3   ○   300   ×   280   ×   18   20
    对比示例2青色     4.6   ○   4.6   ○   52   ○   35   ○   32   36
    例子18黑色     4.2   ○   3.9   △   60   ○   75   ○   38   39
    例子19黑色     4.9   ○   4.5   ○   180   △   170   △   21   22
    例子20黑色     5.5   △   4.8   ○   190   △   155   △   15   22
    例子21黑色     4.9   ○   4.5   ○   75   ○   65   ○   28   30
表4:评估结果(初始)
          转印特性(转印效率η%)     清洗特性       应力测试     备注
      29℃90%RH          10℃20%RH 全表面纯色 叶片振动
例子1   青色   96.5   ○   95.8   ○     G2     G1
  洋红色   95.5   ○   95.3   ○     G2     G1
  黄色   97.3   ○   95.5   ○     G2     G1
  黑色   99.2   ○   99.8   ○     G2     G1
    例子2黑色   99.0   ○   99.5   ○     G2     G1
    例子3黑色   93.5   △   92.5   △     G2     G1   *4
    例子4黑色   85.0   △   86.0   △     G1     G1
例子5   青色   97.2   ○   97.0   ○     G1     G1
  洋红色   96.0   ○   96.0   ○     G1     G1
  黄色   95.0   ○   95.0   ○     G1     G1
  黑色   96.0   ○   96.5   ○     G1     G1
    例子6黑色   95.0   ○   96.5   ○     G1     G1
    例子7黑色   97.5   ○   94.5   △     G1     G1   *1
    例子8黑色   95.8   ○   94.9   △     G3     G1   *2
    例子9黑色   80.0   ▲   81.8   ▲     G2     G1
    例子10黑色   82.5   ▲   80.8   ▲     G2     G1
    例子11黑色   97.6   ○   98.5   ○     G1     G1
    例子12黑色   97.0   ○   97.0   ○     G3     G2   *5
    例子13黑色   98.5   ○   96.7   ○     G2     G3
例子14青色 80.0 81.2 G2 G1   OHP透明性减小
例子15青色 80.0 80.0 G2 G3   明显的温度和湿度影响
    例子16青色   96.0   ○   97.2   ○     G1     G1
    例子17青色   96.1   ○   97.2   ○     G1     G1   *6
    对比示例1青色   88.3   △   95.4   ○     G1     G1   *7
    对比示例2青色   97.0   ○   96.2   ○     G4     G4   *8
    例子18黑色   96.5   ○   96.0   ○     G1     G1   *3
    例子19黑色   87.1   ▲   95.5   ○     G1     G1
    例子20黑色   88.2   ▲   92.4   △     G1     G1
    例子21黑色   95.2   ○   96.8   ○     G1     G1
*1到3:如表2下方标注所述
*4:粒度变差(可允许水平)
*5:静电潜像保持部件受到磨损,叶片磨损十分明显
*6:显影剂回收盒的互换频率增大(回收器盒在100000张工作量时被互换的概率达10%)
*7:在高温和高湿度条件下出现低充电转印点(low charge transfter spot)所造成的图像点
*8:由于在显影剂保持部件底端上的显影剂泄漏,将会在静电潜像保持部件上发生显影处理,出现静电潜像保持部件污点和叶片污点,以及将会在图像出现彩色点以及出现清洗失败等问题
如上所述,本发明可以提供一种能够显著延长显影剂寿命,并能够实现免维护操作的图像形成方法,利用一种能够提供尺寸减小以及高速着色的串联型图像形成装置,此方法中所使用的一种补给用墨粉及其制造方法,以及一种含载体墨粉匣。

Claims (22)

1.一种用于利用图像形成装置中的多个静电复印单元中的至少一个来形成图像的方法,该方法特征在于包括如下步骤:
对静电潜像保持部件的表面进行充电;
在被充电的静电潜像保持部件表面上形成潜像;
在显影设备中的显影剂保持部件上显影静电潜像以形成包含墨粉和载体的显影剂的墨粉图像;
将墨粉图像转印至图像接收组件上;
所述的显影设备具有通过补给用系统向显影设备补充补给墨粉的步骤,和通过卸放用系统从显影设备中回收多余部分的显影剂之卸放显影剂步骤,其中补给墨粉包括补给用墨粉和补给用载体,所述的载体的重量比例在5到40%范围之间,并且核心上具有涂层,所述的涂层包括树脂和导电材料,所述的树脂至少是一种由含羧基团单体,含氟单体,具有3到10个碳原子的支化甲基丙烯酸烷基酯单体,以及至少含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的甲基丙烯酸烷基酯单体,以及/或含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的丙烯酸烷基酯单体,所构成的;
2.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于上述墨粉和补给用墨粉的体积平均微粒大小在3到10微米之间,其根据如下公式 SF 1 = R 2 A &times; &pi; 4 &times; 100
进行计算的墨粉形状系数SF1在110到135之间,其中R表示墨粉微粒的最大长度,而A则表示墨粉的投影面积。
3.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于进一步包括在转印墨粉图像之后,清洗静电潜像保持部件的表面的步骤。
4.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于所述图像形成装置的处理速度以自动或手动方式至少一种方式来进行切换。
5.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于所述对表面进行充电的步骤是利用包含有一种滚轴充电型充电设备的充电装置来完成的。
6.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于补给用墨粉中的补给用载体的体积电阻率在107到1014Ω·cm之间。
7.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于所述含羧基团单体对涂覆树脂中的所有单体总重量的混合比例在0.1到15.0%之间。
8.如权利要求1所述的种图像形成方法,其特征在于所述含氟单体对涂覆树脂中的所有单体总重量的混合比例在0.1到15.0%之间。
9.如权利要求1所述的图像形成方法,其特征在于所述树脂中含有具有1到3个碳原子的线性烷基团的至少一种单体的含量,与所述含有具有3到10个碳原子的支链的单体含量的重量比在10∶90到90∶10之间。
10.一种用于利用图像形成装置中的多个静电复印单元中的至少一个来形成图像的方法,该方法特征在于包括如下步骤:
对静电潜像保持部件的表面进行充电;
在被充电的静电潜像保持部件表面上形成潜像;
在显影设备中的显影剂保持部件上显影静电潜像以形成包含墨粉和载体的显影剂的墨粉图像;
将墨粉图像转印至图像接收组件上;
所述的显影设备具有通过补给用系统向显影设备补充补给用墨粉步骤,和通过卸放用系统从显影设备中回收多余部分的显影剂之卸放显影剂步骤,其中补给墨粉包括补给用墨粉和补给用载体,所述的载体的重量比例在5到40%范围之间,并且核心上具有涂层,所述的涂层包括树脂和导体材料,所述的补给用墨粉体积平均微粒大小在3到10微米之间,而其根据公式 SF 1 = R 2 A &times; &pi; 4 &times; 100
进行计算的墨粉形状系数SF1则在110到135之间,其中R表示墨粉微粒的最大长度,而A则表示墨粉的投影面积。
11.如权利要求10所述的图像形成方法,其特征在于所述补给用墨粉还包含,被用作墨粉外部添加剂的、且其真实比重在1.3到1.9之间,体积平均微粒大小在80到300纳米之间的二氧化硅。
12.如权利要求10所述的图像形成方法,其特征在于进一步包括在转印墨粉图像之后,清洗静电潜像保持部件的表面的步骤。
13.如权利要求10所述的图像形成方法,其特征在于所述图像形成装置的处理速度以自动或手动方式至少一种方式来进行切换。
14.如权利要求10所述的图像形成方法,其特征在于所述对静电潜像保持部件表面进行充电的步骤是利用包含有一种滚轴充电型充电设备的充电装置来完成的。
15.一种包括补给用墨粉和补给用载体的补给墨粉,其特征在于可被用于如权利要求1所述的图像形成方法中补充补给用墨粉的步骤中。
16.一种包括补给用墨粉和补给用载体的补给墨粉,其特征在于可被用于如权利要求10所述的图像形成方法中补充补给用墨粉的步骤中。
17.一种用于制造补给用墨粉的方法,其特征在于该方法包括如下步骤:
从如权利要求1所述的图像形成方法中的回收多余部分的显影剂的步骤所回收的多余显影剂中分离出载体;
将用作补给用载体的载体与补给用墨粉混合。
18.一种用于制造补给用墨粉的方法,其特征在于该方法包括如下步骤:
从如权利要求10所述的图像形成方法中的回收多余部分的显影剂的步骤所回收的多余显影剂中分离出载体;
将用作补给用载体的载体与补给用墨粉混合。
19.如权利要求15所述的用于制造补给用墨粉的方法,其特征在于与上述补给用载体进行混合的补给用墨粉的体积电阻率在107到1014Ω·cm之间。
20.如权利要求16所述的用于制造补给用墨粉的方法,其特征在于与上述补给用载体进行混合的补给用墨粉的体积电阻率在107到1014Ω·cm之间。
21.一种用于向图像形成装置的显影设备补充补给用墨粉的墨粉匣,其特征在于所述墨粉匣存放有如权利要求15所述的补给用墨粉。
22.一种用于向图像形成装置的显影设备补充补给用墨粉的墨粉匣,其特征在于所述墨粉匣存放有如权利要求16所述的补给用墨粉。
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