JP4693350B2 - 特に液体トナー画像形成システム部品のための被覆 - Google Patents

Description

本発明は、液体トナー画像形成システム、特に、スラッジを避けるためのシステムの様々な部品の被覆に関する。

通常“スラッジ”として知られているトナー粒子の塊状化を避けるために、液体トナー画像形成システムの部品を被覆することは知られている。一般に、そのような被覆は、シリコーン又はフルオロシリコーン物質を含む。通常処理された表面は、通常トナーが電場により被着する表面、トナーが長期間又はトナーが他の型のストレスにさらされる領域に存在する金属表面を含む。

その記載が引用により本明細書に含まれるものとされるＷＯ９０／０５９４１では、通常トナー粒子が電場により被着する表面の被覆が記載されている。記載されている被覆には、フルオロシリコーン、及び一連のデュポンのフッ素系界面活性剤のブランド名であるゾニル（Ｚｏｎｙｌ）がある。ゾニルは、（誤って）フルオロシリコーンとして記載されている。被覆としてのゾニルの使用に関し、この文献は、“或いは、現像電極をゾニル（デュポン）のようなフルオロシリコーン界面活性剤で被覆することは、トナー粒子からの被着を抑制するのに効果的であるが、しかし、この手段は、ある限られた期間だけ、トナー粒子の被着を抑制する。”と述べている。

本発明の幾つかの形態の一般的態様は、被覆物質としてアニオン性基を有するフッ素系界面活性剤の使用に関する。

本発明の例示的形態では、そのような物質はスラッジの形成から防御されるべき表面、例えば金属及び特にアルニミウム部品に被覆される。被覆の１つの方法は、スラッジから防御されるべき部品を界面活性剤に浸漬し、乾燥することである。驚くべきことに、その物質は金属上にほぼ永久に留まるだけでなく、スラッジの形成に対し防御するのに有効であることがわかった。

スラッジの形成は、トナーが被着又は他のストレスにさらされる場合だけに生ずるが、電場又は他のストレスにさらされず、（例えば、画像形成装置が動作するときのように）液体トナーが周期的に適用される面にも形成されることがわかった。少量のトナーが、表面に残留し、乾燥し、液体トナーによる表面のその後の濡れに基づき、スラッジの形成のための中心点を形成する表面に付着するものと考えられる。この効果は、液体トナーが繊維状延長部により形成された粒子を含むときに、促進され得る。

このように、本発明の例示的形態によると、少なくともその一部に、約０．１〜約２ミクロンの厚さを有し、アニオン性フッ素系界面活性剤を含む被覆を有する金属部品が提供される。

任意に、被覆は、５０重量％を越える界面活性剤を含む。

更に、本発明の一態様によると、５０重量％を越えるアニオン性フッ素系界面活性剤を含む被覆を有する金属部品が提供される。

任意に、フッ素系界面活性剤は、金属面にそれを結合するための化学的アンカーを含む。

本発明の一態様によると、更に、金属表面にそれを結合するために化学的アンカーを有するフッ素系界面活性剤で被覆された金属部品が提供される。

任意に、この被覆は、８０重量％、９０重量％、９５重量％、又は９９重量％を越える前記界面活性剤を含む。

本発明の一態様では、界面活性剤は、組成（ＲｆＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｘＰ（Ｏ）（ＯＨ）_ｙ（式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ_２Ｆ_２）_ｚ、ｘ＝１又は２、ｙ＝２又は１、ｘ＋ｙ＝３、ｚ＝１〜約７）を有する物質を含む。

或いは又はそれに加えて、界面活性剤は、組成（ＲｆＣＨ_２ＣＨ_２ＳＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯ_２Ｌｉ）（式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ_２Ｆ_２）_ｘ、ｘ＝１〜約９）を有する物質を含む。。

或いは又はそれに加えて、界面活性剤は、組成（ＲｆＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｘＰＯ（ＯＮＨ_４）_ｙ（式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ_２Ｆ_２）_ｚ、ｘ＝１又は２、ｙ＝２又は１、ｘ＋ｙ＝３、ｚ＝１〜約７）を有する物質を含む。

或いは又はそれに加えて、界面活性剤は、組成（ＲｆＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｘＰＯ（ＯＮＨ_４）_ｙ（式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ_２Ｆ_２）_ｚ、ｘ＝１又は２、ｙ＝２又は１、ｚ＝１〜約７、ｘ＋ｙ＝３）を有する物質を含む。

任意に、金属はアルミニウムである。

任意に、厚さは約０．３又は０．５ミクロンを越える。任意に、厚さは、約１ミクロン未満である。

更に、液体トナーと接触する、上述した少なくとも１つの金属部品を有する液体トナー画像形成システムが提供される。

任意に、金属部品は、液体トナーと連続接触していない少なくとも１つの面を含む。

任意に、金属部品は、その表面にトナー粒子を被着する傾向を有する電場にさらされない液体トナーと接触する少なくとも１つの面を有する。任意に、液体トナーと接触する金属部品のどの被覆面も、その表面にトナー粒子を被着する傾向を有する電場にさらされない。

図１は、スラッジの形成に予想外に遭遇した現像システム１０の断面図である。類似のシステムが、これまで、本願出願人の特許及び特許出願に記載されてきた。選択された特定のデバイスは、本発明の一部を構成せず、単に本発明の用途を例示するための引用の目的にのみここに記載されていることに留意すべきである。

図示しない手段により、光受容体１２のような画像形成面に、潜像が形成される。そのような潜像を形成する多くの方法が、この分野で周知であり、この潜像は、（有機又はセレン系光受容体が使用されるときのように）一時的であっても、永久的なものであってもよい。

液体トナーで潜像を現像するために現像装置１４が使用され、画像形成面１２に現像された像が形成され、その後、紙又はプラスチックのような基体（図示せず）に転写される。

示された例示的現像システムは、ハウジング１５内に収容されている。電極１６は、メイン電極１８及びバック電極２０の２つの部分として形成されている。メイン及びバック電極の両方は、現像ローラーの形に示されている、現像電極２２と、動作的に組み合わされている。電極１６には、トナー入口２６を通して液体トナーが導入されるキャビティ２４が形成されている。液体トナーは、圧力により、通路２８を通して電極１８及び２０と現像電極２２との間の狭い空間に入るように押される。一方においてメイン電極１８及びバック電極２０、他方において現像電極２２は、異なる電圧に帯電され、そのため荷電トナー粒子は現像電極上に置かれ、トナー粒子の薄い濃縮層を提供する。好ましくは、帯電されたスクイーズローラ３０は、置かれた濃縮現像剤から液体を除去し、より濃縮した層を形成する。この層は、それを付着するように帯電されている潜像の部分に画像状に転写される。現像ローラは、好ましくは潜像の画像領域へのその層の転写を助け、潜像の背景領域への転写を妨げるように帯電されている。従来知られているように、その層の厚さのすべて又は一部が転写されてもよい。

示された例示的態様では、クリーニングローラ３４、スクレーパー３６、スポンジローラ３８、及びスキーズローラ４０を備えるクリーニングシステム３２は、現像ローラ上に残留する層（又は層の一部）を除去するために使用される。この物質は、電極１６とハウジング１５との間のスペース４２内に貯蔵されるか、又は再使用のためにハウジングから除かれる。

スラッジは、トナーの被着が生じる面、及びトナーが金属面と接触するままとされ、トナー粒子が排出され、凝集する領域に形成するものと考えられる。

この領域においてトナーは何ら電気的ストレスにさらされず、画像形成システムが遊んでいる時にトナーはスペース２４から排出するので、従来技術の考えを用いれば、現像ローラに至る前の液体トナーの通路にスラッジは形成すべきではないことを理解すべきである。電極１６とローラ電極２２の間の領域及びローラ電極２２とスキーズローラの間の領域を除いて、この領域は電場にさらされない。しかし、これらの領域は現像ローラ上への被着を生じさせ、従って、システムにおいてスラッジを生じさせないであろう。

それにもかかわらず、このシステムにスラッジが形成することが見出された。スラッジの原因は完全には理解されていないが、わずか１．５ｍｍのギャップを有する通路２８にその形成が生ずるものと考えられる。

電極の表面にフルオロシリコーンを形成することにより、スラッジの形成を停止する試みがなされた。しかし、これらの試みは、部分的にしか成功しなかった。本発明者らは、あるフッ素系界面活性剤がフルオロシリコーンよりも有効であることを発見した。なお、それ以外のものはいずれも長期間表面に付着しないか、又はスラッジの形成を減少させる上でそれほど有効ではなく、アニオン性フッ素系界面活性剤が最も効果がある。すべてのアニオン性フッ素系界面活性剤が効果的であり、それらの幾つかは、これまで最も効果があると考えられていたフルオロシリコーンよりもスラッジの形成の減少に良好に動作する。

本発明の例示的態様では、以下のフッ素系界面活性剤が良好な結果を与えた。

デュポン社により製造された、式（ＲｆＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）ｘＰ（Ｏ）（ＯＨ）ｙ（式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ_２ＣＦ_２）ｚ、ｘ＝１又は２、ｙ＝２又は１、ｘ＋ｙ＝３、ｚ＝１〜約７）の界面活性剤を含むＡ−Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＵＲ
デュポン社により製造された、式ＲｆＣＨ_２ＣＨ_２ＳＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯ_２Ｌｉ（式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ_２ＣＦ_２）ｘ、ｘ＝１〜約９の界面活性剤を含むＢ−Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＡ
デュポン社により製造された、式（ＲｆＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）ｘＰＯ（ＯＮＨ_４）ｙ（式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ_２ＣＦ_２）ｚ、ｘ＝１又は２、ｙ＝２又は１、ｘ＋ｙ＝３、ｚ＝１〜約７）の界面活性剤を含むＣ−Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＰ
デュポン社により製造された、式（ＲｆＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）ｘＰＯ（ＯＮＨ_４）ｙ（式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ_２ＣＦ_２）ｚ、ｘ＝１又は２、ｙ＝２又は１、ｚ＝１〜約７、ｘ＋ｙ＝３）の界面活性剤を含むＤ−Ｚｏｙｎｌ（登録商標）ＦＳＥ。

他のアニオン性Ｚｏｙｎｌは試験しなかった。予備的試験では、イオン性Ｚｏｙｎｌは、アニオン性Ｚｏｙｎｌと同一の効果を有することが見出せなかった。イオン性Ｚｏｙｎｌは、時間とともに比較的急速に壊れ（上で引用したＷＯ９０／０５９４１に示すように）、そのため、それらはアニオン性のものに驚異的に見出されたスラッジの持続的防止を示していない。

フッ素系界面活性剤被覆の使用の第１の例では、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＵＲが温（４０℃）イソプロピルアルコールに溶解されて、２％固形分の溶液を形成する。この溶液は、例えばマグネチックスターラーで３０分間攪拌され、次いで室温に冷却され、濾過される。次いで、その部品は、ディップコーティング又はスプレーコーティングにより被覆される。

ディップコーティング法では、部品は清浄され、次いで室温で１分間、溶液に浸漬される。次いで、均一層の形成を助けるために、部品は溶液から一定の速度で取出される。部品は室温で１５分間空気乾燥される。浸漬中、フッ素系界面活性剤は、金属電極に結合し、乾燥界面活性剤の０．０５−０．１ミクロンの（乾燥後の）（計算された）厚さの層を形成する。

スプレーコーティング法では、部品は清浄され、次いでスプレーが部品に対し均一であるような距離、例えば１５ｃｍ離れた位置で、溶液がスプレーされる。スプレー操作は頂部から底部であり、部品は２分間乾燥される。次いで、部品は、底部から頂部までのかなり翁距離（２０ｃｍ）、底部から頂部までスプレーされる。このプロセスにより、乾燥物質の均一な層が得られる。部品は室温で３０分間乾燥される。乾燥被覆層の厚さは、０．０５〜０．１ミクロンである。

第２の例では、Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＦＳＰがイソプロピルアルコールで希釈されて、１％固形分の溶液を形成する。この溶液は、例えばマグネチックスターラーで３０分間攪拌され、次いで室温に冷却され、濾過される。第１の例で説明したディップ又はスプレー法のいずれかで被覆が行われる。

いずれかの方法を用いると、被覆は５０重量％を越える界面活性剤物質を有するものと考えられ、８０、９０又は９９重量％を越える界面活性剤を有することもある。

上述の例における層は０．０５〜０．１μｍの厚さであるが、０．１〜１又は２μｍのような他の厚さでも等しく良好に動作するものと考えられる。中間の厚さ、より厚い厚さ又はより薄い厚さでも良好に動作するであろう。

何ら特定の理論に結び付けるつもりはないが、本発明者らは、以下の理由の１つ又は両方から、アニオン性フッ素系界面活性剤がスラッジの永続的防止を達成し、イオン性界面活性剤は達成しないものと考える。

１−アニオンは、一般にアルミニウムである金属面に化学的アンカーを形成する。

２−アニオンは、アルミニウム面の頂部に反撥アニオン面を現像する。トナーが一般に負の電圧に帯電されることを理解すべきである。

上述の例では単一の界面活性剤が使用されたが、本発明の実施においては、適切な界面活性剤の混合物も有用であるものと考えられる。

本発明は、実施例により提供され、本発明の範囲を制限することを意図しない、例示的態様の非限定的詳細な説明を用いて説明された。様々な態様からの特徴の組み合わせ、他のトナー物質の使用を含む、本発明の態様の変形が、当業者において行われるであろう。このように、本発明の範囲は、請求の範囲によってのみ限定される。「備える」、「含む」、「有する」なる語は、包含する意味であって、必ずしもそれらに限定されないことを意味する。

本発明が試験された画像形成システムの一部の断面図。

Claims (13)

1. 液体トナーと接触する、少なくとも１つの金属部品を有する液体トナー画像形成システムにおいて、前記部品は、０．１〜２マイクロメートルの厚さの被覆を有し、前記被覆は、組成（ＲｆＣＨ _２ ＣＨ _２ Ｏ） _ｘ Ｐ（Ｏ）（ＯＨ） _ｙ （式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ _２ Ｆ _２ ） _ｚ 、ｘ＝１又は２、ｙ＝２又は１、ｘ＋ｙ＝３、ｚ＝１〜７）および／もしくは組成（ＲｆＣＨ _２ ＣＨ _２ ＳＣＨ _２ ＣＨ _２ ＣＯ _２ Ｌｉ）（式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ _２ Ｆ _２ ） _ｘ 、ｘ＝１〜９）および／もしくは組成（ＲｆＣＨ _２ ＣＨ _２ Ｏ） _ｘ ＰＯ（ＯＮＨ _４ ） _ｙ （式中、Ｒｆ＝Ｆ（ＣＦ _２ Ｆ _２ ） _ｚ 、ｘ＝１又は２、ｙ＝２又は１、ｘ＋ｙ＝３、ｚ＝１〜約７）を持つアニオン性フッ素系界面活性剤を含む液体トナー画像形成システム。
2. 前記被覆は、５０重量％を越える前記界面活性剤を含む請求項１に記載のシステム。
3. 前記被覆は、８０重量％を越える前記界面活性剤を含む請求項１〜２のいずれかに記載の液体トナー画像形成システム。
4. 前記被覆は、９０重量％を越える前記界面活性剤を含む請求項３に記載の液体トナー画像形成システム。
5. 前記被覆は、９５重量％を越える前記界面活性剤を含む請求項４に記載の液体トナー画像形成システム。
6. 前記被覆は、９９重量％を越える前記界面活性剤を含む請求項５に記載の液体トナー画像形成システム。
7. 前記金属はアルミニウムである請求項１〜６のいずれかに記載の液体トナー画像形成システム。
8. 前記被覆の厚さは約０．３マイクロメートルを越える請求項１〜７のいずれかに記載の液体トナー画像形成システム。
9. 前記被覆の厚さは約０．５マイクロメートルを越える請求項８に記載の液体トナー画像形成システム。
10. 前記厚さは、約１マイクロメートル未満である請求項１〜９のいずれかに記載の液体トナー画像形成システム。
11. 前記金属部品は、液体トナーと連続接触していない少なくとも１つの面を含む請求項１〜１０のいずれかに記載の液体トナー画像形成システム。
12. 前記金属部品は、その表面にトナー粒子を被着する傾向を有する電場にさらされない液体トナーと接触する少なくとも１つの面を有する請求項１〜１１のいずれかに記載の液体トナー画像形成システム。
13. 液体トナーと接触する金属部品のどの被覆面も、その表面にトナー粒子を被着する傾向を有する電場にさらされない請求項１２に記載の液体トナー画像形成システム。

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