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CN1940753A - 成像装置、处理盒和成像方法 - Google Patents

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CN1940753A CNA2006101274911A CN200610127491A CN1940753A CN 1940753 A CN1940753 A CN 1940753A CN A2006101274911 A CNA2006101274911 A CN A2006101274911A CN 200610127491 A CN200610127491 A CN 200610127491A CN 1940753 A CN1940753 A CN 1940753A
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Abstract

本发明提供一种成像装置,包括:图像承载部件、静电潜像形成单元、显影单元,其中显影单元包含图像显影单元、显影剂供应单元、和显影剂容器,在显影剂容器中调色剂对载体的质量丰度比例是80∶20到95∶5,显影剂容器包含通过减小其内部压力来减小其体积的柔性袋状部件,和排出包含在其中的显影剂的显影剂出口,显影剂满足式(1)的关系,其中A表示由调色剂的振实密度计算的调色剂空隙百分率,而B表示在载体的调色剂覆盖率为50%时显影剂的流动性程度(秒/50克):A≤0.01xB-0.2 (1)。

Description

成像装置、处理盒和成像方法
技术领域
本发明涉及成像装置如复印机、传真和打印机,其中图像通过静电复制法形成,设置在该成像装置中的处理盒,和用于该成像装置的成像方法。
背景技术
用于通过静电潜像使图像信息可见的方法,例如电子照相术,现在已经用于各种领域。在电子照相术中,静电潜像通过充电和曝光在光电导体上形成,用包含调色剂的显影剂使该图像显影,并且通过转印和定影而可见。在本文中使用的显影剂是由载体和调色剂组成的二组分显影剂和由调色剂如磁性调色剂单独构成的一组分显影剂。二组分显影剂具有良好的可控性优点,并且现在被广泛使用,因为载体具有搅拌显影剂、输送显影剂并使显影剂带电的功能,并这些功能与作为显影剂的分离。尤其是,包含用树脂包覆的载体的显影剂在电荷控制性能方面优异,并且对于改善环境依赖性相对容易。
在二组分显影装置中,调色剂和载体包含于显影器件中的显影剂容器内。在调色剂和载体被搅拌并且摩擦带电之后,通过显影剂承载输送器如显影辊向潜像承载部件如导体供应摩擦带电的调色剂和载体使潜像承载部件上的潜像显影。
在潜像的显影过程中,显影器件中的显影剂容器中的调色剂随着消耗而减少,另一方面载体并不消耗,并且留在显影剂容器中。因此,与调色剂比较,载体在显影剂容器中被搅拌得更频繁,并且因此,退化的载体比例增加。如果在显影剂容器中退化的载体的比例增加,则调色剂的带电量不稳定,并且发生故障,例如诱发图像退化。
按照惯例,为了抑制由于如上所述的载体退化导致的图像退化,提出了所谓的“滴流显影系统(trickle developing system)”,也就是:不仅向显影剂容器适当地供应调色剂而且适当地供应载体,另外,由于供应载体,在显影剂容器中过量的二组分显影剂被回收(recover)(日本专利申请公开(JP-B)No.2-21591)。
滴流显影系统是:在显影器件或显影剂容纳部分中通过提供新的载体代替退化的载体以及补充减少的调色剂。补充和回收包含载体的二组分显影剂使得显影器件或显影剂容纳部分中的载体的退化能够被抑制,并且维持二组分显影剂的恒定显影性能,并且因此,可以抑制由显影剂的显影性能波动所导致的图像退化。
供应到显影器件或显影剂容纳部分的显影剂,被填充在与各个显影器件分离设置的供应器件中。取决于根据形成图像的显影剂消耗,显影剂供应到各个显影器件。
在上述滴流显影系统中,实现以下系统:其中调色剂和载体独立供应到显影器件,和回收显影剂槽中过量的显影剂的系统(例如日本专利申请特许公开(JP-A)No.9-204105);和其中调色剂和载体进行预先混合,并且调色剂和载体的混合物填充在供应器件中,并且将这种显影剂供应到显影器件中的的系统(例如JP-B2-21591)。
在这些显影剂供应系统中,在前者的情况下,有这样问题:显影剂必须在调整调色剂和载体之间的混合比之后供应,因此,控制复杂。
相反,在后者的情况下,在显影剂供应器件中,调色剂和载体预先在显影剂供应器件中处于混合状态,不需要调整调色剂和载体之间的供应比例的复杂过程,并且该装置可以简化。
然而,在后者系统中,当两者混合并填充在显影剂供应器件中时,在调色剂和载体之间的比重的大差异导致它们中的每一个趋于不成比例地存在的状态。另外,由于调色剂和载体在流动性方面的差异,在调色剂和载体之间的供应性能不同,当从显影剂供应器件向显影器件供应显影剂时,调色剂和载体的供应比例发生波动。如果调色剂和载体的供应比例发生波动,则在显影器件中载体的带电量是变化的,并且然后发生不能获得稳定的显影性能的问题。
为了在显影器件中获得调色剂的稳定带电量,显影剂必须以其中调色剂和载体之间的比例为恒定比率供应到显影装置。
作为使调色剂和载体均匀地存在于显影剂供应器件中的单元,例如,有这样的方法,使用在供应器件中具有搅拌部件的显影剂供应器件,并且通过该搅拌部件,搅拌并混合调色剂和载体。
日本专利申请特许公开(JP-A)No.2004-29306公开一种显影剂供应器件,或一种圆柱形显影剂供应器件,其中沿着内圆周表面的螺旋形凸出部分包含具有排出所包含的显影剂的开口部分的显影剂供应容器,其至少包括设置成从内壁向内突出并且向着开口部分成螺旋形地形成的突出边缘,且根据显影剂供应容器的旋转通过突出边缘输送的显影剂从开口部分供应到显影剂接收器件。
日本专利申请特许公开(JP-A)No.2004-264510公开一种设置称为螺旋推运器(auger)的螺旋形螺杆的填充器件。具体地说,它公开一种调色剂容器,其中设置运动部件如称为螺旋推运器的螺杆或盘簧,和圆柱形调色剂容器,所谓的螺杆容器(bottle)15,其中螺旋形突出部分14沿着其内圆周表面形成。
在日本专利申请特许公开(JP-A)No.2004-264510所公开的填充器件中,通过旋转地驱动运动部件的旋转轴,在显影剂供应器件中的调色剂被输送到面对出口的方向,并且从出口排出,并且然后供应到显影剂供应部分。
通过使用这些具有运动部件的供应器件,或其中供应器件本身旋转的显影器件,在供应器件中的显影剂被完全排出,而无剩余量,另外,排出的显影剂可以确定地输送到显影器件,在该装置中的显影剂可以被充分搅拌和混合,然后调色剂和载体可以是均匀分散的状态。
然而,在供应器件中搅拌并混合显影剂的情况下,载体在供应到显影器件之前劣化。因此,不能充分获得滴流显影系统的效果,即通过在载体劣化之前将其供应到显影器件可恒定地维持二组分显影剂的显影性能。
最近,提出了具有排出机构如螺旋推运器和螺杆容器不包含在调色剂容器中的系统的显影剂供应器件。
例如,日本专利申请特许公开(JP-A)No.2001-324863和No.2002-72649公开了:用抽吸泵抽吸具有在袋状软质容器中的调色剂的系统,并且供应到显影单元,且该系统已经是可市购的。这些发明公开了:该容器可以减少其体积,也就是,在调色剂从容器排出之后,通过抽吸其中的调色剂使容器紧缩的状态。
如上所述,通过使用其中没有搅拌单元的供应器件,不会发生在供应到显影器件之前载体发生劣化的问题。可以实现占地面积小(small-footprint)的器件主体,并且另外,在回收时,与使用坚固容器进行处理相比较,每单位体积回收的量可以降低。
然而,如上所述,当由调色剂和载体组成的并且填充在不包含搅拌单元的显影剂供应器件中的显影剂被供应到显影器件中时,例如在显影剂出口设置在供应器件主体的下面时,具有较大比重的载体容易移动到下面。因而,可能发生这种现象:调色剂和载体不成比例地存在于显影剂供应器件中。当在调色剂和载体之间流动性的性能差异大时,它们之间的供应性能差异大,并且发生在显影器件中不能获得调色剂的稳定带电量的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种成像装置、处理盒和成像方法,其中可以均匀地保持在显影器件中的调色剂的带电性能,并且获得长时间稳定的图像。
本发明的成像装置包含图像承载部件,构置成在该图像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元,构置成用包括调色剂和载体的显影剂使图像承载部件上的静电潜像显影以形成调色剂图像的显影单元,其中该显影单元包括:构置成向图像承载部件供应显影剂以使静电潜像显影的图像显影单元,构置成向图像显影单元供应显影剂的显影剂供应单元,和包含要供应到图像显影单元的显影剂的显影剂容器,其中在显影剂容器中调色剂对载体的质量丰度比是80∶20到95∶5,其中显影剂容器包括通过降低内部压力减小其体积的柔性袋状部件和排出包含在其中的显影剂的显影剂出口,其中显影剂满足式(1)的关系,其中A表示由调色剂的振实密度计算的空隙百分率,而B表示在载体的调色剂覆盖比例为50%时显影剂的流动性程度(秒/50g):
A≤0.01×B-0.2     (1)。
处理盒包含承载静电潜像的图像承载部件,和至少一种与承载静电潜像的图像承载部件相对布置的图像显影单元,其中处理盒可拆卸地附在成像装置上。
上述成像装置是本发明的成像装置。
成像方法包括在图像承载部件上形成静电潜像,用包括调色剂和载体的显影剂使静电潜像显影以形成调色剂图像,将调色剂图像转印到记录介质上,使记录介质上的调色剂图像定影,其中用构置成向图像承载部件供应显影剂以使静电潜像显影的图像显影单元、构置成向图像显影单元供应显影剂的显影剂供应单元、和包含要供应到图像显影单元的显影剂的显影剂容器来进行显影,
其中在显影剂容器中调色剂对载体的质量丰度比例为80∶20到95∶5,
其中显影剂容器包括通过减少内部压力减小其体积的柔性袋状部件和排出包含在其中的显影剂的显影剂出口,
其中显影剂满足式(1)的关系,其中A表示由调色剂的振实密度计算的调色剂空隙百分率,而B表示在载体的调色剂覆盖比例为50%时显影剂的流动性程度(秒/50g):
A≤0.01×B-0.2    (1)。
附图说明
图1是显示本发明的成像装置的结构的实例的示意图。
图2是显示在与本发明实施方案有关的图像显影单元的显影部分周围处的结构的实例的示意结构。
图3是显示用于本发明的显影剂供应部分的实例的示意结构。
图4A是显示装在显影剂供应单元中的喷嘴的示意结构的实例的轮廊图。
图4B是显示装在显影剂供应单元中的喷嘴的轴向剖视图的实例。
图4C是图4B的实例沿线A-A的剖视图。
图5是显示螺杆泵的示意结构的实例的剖视图。
图6是显示显影剂填充在显影剂容纳部件中的状态的实例的透视图。
图7是显示填充在显影剂容纳部件中的显影剂被排出并且显影剂容纳部件的体积减小的状态的前视图。
图8是显示用于本发明的显影剂的流变测定器的实例。
图9显示了实施例的实验结果的实例。
图10是显示本发明的处理盒的实例的示意图。
具体实施方式
(成像装置和成像方法)
本发明的成像方法至少包括静电潜像形成步骤、显影步骤、转印步骤和定影步骤,并且它进一步包括根据要求适当选择的其它步骤如放电步骤、清洁步骤、循环步骤和控制步骤。
本发明的成像装置至少包括图像承载部件、静电潜像形成单元、显影单元、转印单元和定影单元,并且它进一步包括根据要求适当选择的其它单元如放电单元、清洁单元、循环单元和控制单元。
静电潜像形成步骤是在图像承载部件上形成静电潜像的步骤。
图像承载部件(以下称为“电子照相光电导体”、“光电导体”、或“光电导体鼓”)在材料、形状、结构和尺寸方面没有限制,并且它可以从已知的那些中适当地选择。鼓状是优选的。材料的实例包括无机光导体如非晶硅和硒,和有机光电导体如聚硅烷和酞聚甲川(phthalopolymethine)。
例如可以通过使图像承载部件的表面均匀地充电,接着成像曝光,形成静电潜像,这可以通过静电潜像形成单元进行。静电潜像形成单元至少包括构置成使图像承载部件的表面均匀充电的充电单元和构置成在图像承载部件上成像曝光的曝光单元。
例如可以通过用充电单元对图像承载部件的表面施加电压进行充电。
充电单元没有特别的限制,并且可以根据应用适当地选择。其实例包括本身是已知的具有导电或半导电的辊、刷、膜或橡胶刀的接触充电单元,和利用电晕放电的非接触充电单元如电晕管和scorotron。
例如可以通过用曝光单元使图像承载部件的表面成像曝光进行曝光。
曝光单元没有特别限制,只要它可以成像曝光以便在被充电装置充电的图像承载部件的表面上形成,并且它可以根据应用适当地选择。曝光单元的实例包括复制光学系统、棒形透镜阵列系统、激光光学系统和液晶快门(shutter)光学系统。
在本发明中,可以采用背面曝光方法,其中从图像承载部件的背面进行成像曝光。
-显影步骤和显影单元-
显影步骤是使用调色剂或显影剂使静电潜像显影以形成调色剂图像或可视图像的步骤,它可以由显影单元执行。
显影单元包括构置成向图像承载部件供应显影剂以使在其上形成的静电潜像显影的图像显影单元,构置成向图像显影单元供应显影剂的显影剂供应单元,和包含要供应到图像显影单元的显影剂的显影剂容器。
显影剂容器包括通过降低内部压力减小其体积的柔性袋状部件和排出包含在其中的显影剂的显影剂出口。
这些将在下文详细描述。
-转印步骤和转印单元-
转印步骤是将可视图像转印到记录介质上的步骤。转印过程优选具有以下方面:采用中间转印部件,进行将可视图像转印到中间转印部件上的初始转印,接着将可视图像转印到记录介质上的二次转印。转印过程更优选具有以下方面:包括将可视图像转印到中间转印部件上以形成复合(complex)转印图像的初始转印步骤,和使用具有两种或多种颜色的调色剂或优选全色(full-color)调色剂将复合转印图像转印到记录介质上二次转印步骤。
转印可视图像可以通过使用转印充电单元使图像承载部件即光电导体充电来进行,并且它可以通过转印单元执行。转印单元优选具有以下方面:包括构置成将可视图像转印到中间转印部件上以形成复合转印图像的初始转印单元,和构置成将复合转印图像转印到记录介质上的二次转印单元。
中间转印部件没有特别的限制,并且可以根据应用从已知的转印部件中适当地选择。优选的实例包括转印带。
转印单元,即初始转印单元和二次转印单元,优选至少包括构置成使图像承载部件即光电导体上形成的可视图像释放(release)到并加载(charge)到记录介质上的转印单元。可以有一个转印单元,或可以有两个或多个。
转印单元的实例包括通过电晕放电的电晕转印单元、转印带、转印辊、压力转印辊和粘附转印单元。
记录介质没有特别的限制,并且可以根据应用从已知的记录介质或记录纸中适当地选择。
-定影步骤和定影单元-
定影步骤是通过定影单元将转印到记录介质上的可视图像定影的步骤。它可以在每当各个颜色转印到记录介质上时进行,或也可以当所有颜色的调色剂层叠时同时进行。
定影单元没中选特别的限制,并且可以根据应用适当地选择。优选已知的热压单元。热压单元的实例包括加热辊和压力辊的组合和加热辊、压力辊和环形带的组合。
在热压单元中的加热温度优选为80℃到200℃。
在本发明中,例如,已知的光学定影单元可以根据应用与定影步骤和定影单元一起使用,或代替定影步骤和定影单元进行使用。
-其它步骤和其它单元-
放电步骤是通过施加放电偏压(discharging bias)使图像承载部件放电的步骤,并且它优选可以通过放电单元执行。
放电单元没有特别的限制,只要能对图像承载部件施加放电偏压。它可以从已知的放电单元中适当地选择,并且优选的实例包括放电灯。
清洁步骤是通过除去图像承载部件上的残余调色剂的步骤,并且它优选可以通过清洁单元执行。
清洁单元没有特别的限制,只要它能除去残留在图像承载部件上的电子照相调色剂,并且它可以从已知的清洁器中适当地选择。其优选的实例包括磁刷清洁器、静电(static)刷清洁器、磁力辊清洁器、刮板清洁器、刷式清洁器和网式清洁器。
循环步骤是使清洁步骤中除去的调色剂循环到显影单元的步骤,并且它优选可以通过循环单元执行。
循环单元没有特别的限制,并且可以使用已知的输送单元。
控制步骤是控制每一个上述步骤的步骤,并且它优选可以通过控制单元执行。
控制步骤没有特别的限制,只要它可以根据要求适当地控制每一个单元的行为。其实例包括设备如序列发生器和电脑。
图1是显示应用到紧凑全色打印机的本发明成像装置的结构的示意图。
在成像装置主体(下文称为“装置主体”)100中,具有四个光电导体鼓1作为图像承载部件的成像单元2A、2B、2C和2D分别可拆卸地安装到装置主体100上。在装置主体100的近似附近,布置其中在多个辊4之间布置有可逆时针旋转的转印带8的转印单元。
在每个成像单元2A、2B、2C和2D中,分别布置光电导体鼓1a、1b、1c和1d,使其与转印带8的下表面接触。然后,作为图像显影单元的显影器件10A、10B、10C和10D对应于成像单元2A、2B、2C和2D布置,其中所使用的调色剂的各个颜色不同。
成像单元2A、2B、2C和2D是具有相同构造的单元,并且成像单元2A形成对应于品红色的图像,成像单元2B形成对应于青色的图像,成像单元2C形成对应于黄色的图像,成像单元2D形成对应于黑色的图像。
在布置于每个成像单元2A、2B、2C和2D中的显影器件(图像显影单元)10A、10B、10C和10D中使用包括调色剂和载体的二组分显影剂。采用滴流显影系统,它可以根据调色剂密度的传感器从下述显影剂供应单元供应调色剂,同时供应载体并且排出老的显影剂,且可以交换显影剂。
在成像单元2A、2B、2C和2D以上的空间中,布置显影剂供应部分200A、200B、200C和200D,并且用于滴流显影系统。每一个显影剂供应部分200A、200B、200C和200D包括显影剂供应单元和显影剂容器,并且构造以便向显影器件(图像显影单元)10A、10B、10C和10D供应与供应到光电导体鼓1a、1b、1c和1d的调色剂不同的新调色剂和新载体。图像显影单元的构造在图2中显示。
在成像单元2A、2B、2C和2D下面,布置曝光器件6作为写入单元。曝光器件6由四个分别用于各个颜色的激光二极管(LD)体系的光源、由具有六个表面的多角镜和多角形(polygon)马达组成的一对多角形扫描器、布置在每个光源线路上的fθ透镜、以及透镜和镜子如长的柱面透镜组成。来自激光二极管曝光的激光用多角形扫描器转向并且扫描,并且曝光到每一光电导体1a、1b、1c和1d上。
布置作为定影单元的定影器件9以在转印带8和显影剂供应部分200之间在转印纸上使转印的图像定影。在定影器件(定影单元)9中转印纸的输送方向的下游,形成排纸路径51,沿着该路径输送的转印纸可以通过一对排纸辊52排出到输出盒53上。
在装置主体100中,布置供给盒7,其中可以储存转印纸。
接着,说明在成像中成像装置100的操作。当开始成像时,每个光电导体鼓1分别在如图1所示的顺时针方向上旋转。然后,通过充电单元3的充电辊301使光电导体鼓1的表面均匀充电。然后,用曝光器件6分别将对应于品红色图像的激光曝光到成像单元2A的光电导体鼓1a上,将对应于青色图像的激光曝光到成像单元2B的光电导体鼓1b上,将对应于黄色图像的激光曝光到成像单元2C的光电导体鼓1c上,将对应于黑色图像的激光曝光到成像单元2D的光电导体鼓1d上,然后分别形成对应于各个颜色的图像数据的潜像。当各个潜像通过光电导体鼓1的旋转而位于各个显影器件10A、10B、10C和10D中时,使用品红色、青色、黄色和黑色各种调色剂使各个潜像显影,并且形成四色调色剂图像。
另一方面,通过独立-供给(separate-feeding)部分从供给盒7供给转印纸,并且转印纸通过布置在转印带8前面的一对阻挡(resist)辊55与在各个光电导体鼓1上形成的调色剂图像同步传送。转印纸通过布置在转印带8入口附近的吸纸(paper absorption)辊54而带正电,因此,静电吸引到转印带8的表面。然后当转印纸以吸附在转印带8上进行传送时,品红色、青色、黄色和黑色的各种调色剂图像依次转印到转印纸上,从而形成由四种颜色重叠的全色调色剂图像。调色剂图像通过用定影器件(定影单元)9加热并且施加电压而熔化并且定影到转印纸上,并且然后转印纸通过排纸系统排出到布置在装置主体100上面区域的出纸盒53上。
-显影单元-
接着,详细描述用于本发明成像装置100中的包括图像显影单元10和显影剂供应部分200的显影单元,该显影剂供应部分200包括显影剂供应单元和显影剂容器。
--图像显影单元--
图2是显示在与本发明实施方案有关的显影器件(图像显影单元)10的显影部分周围处的结构的实例的示意结构。
每一个显影器件(图像显影单元)10A、10B、10C和10D由布置以面对光电导体鼓1的显影辊12、传送并搅拌显影剂的传送螺杆11a和11b、调色剂密度传感器10b等组成。显影辊12由外部可旋转的套筒和内部固定的磁铁组成。
显影器件(图像显影单元)10是所谓的二组分显影器件并且使用包括调色剂和载体的混合物的显影剂。用两个传送螺杆11a和11b搅拌储存在显影器件(图像显影单元)10中的显影剂,同时在用分隔部件10a分隔的空间中循环。然后,传送到作为显影剂承载部件的显影辊12附近的显影剂通过显影辊12中提供的磁性的磁引力保持在显影辊12的表面上(未显示)。在通过相应于显影辊12旋转的刮刀13将保持于显影辊12的表面上的显影剂控制到预定厚度之后,将光电导体鼓1上的静电潜像在面对光电导体鼓1的位置上显影。
当用显影器件(图像显影单元)10显影时,调色剂由于通过粘附到光电导体鼓1上的静电潜像上消耗而逐渐减少。当用调色剂密度传感器10b检测到调色剂量的减少时,从显影剂供应部分200供应二组分显影剂。在搅拌部分15用传送螺杆11a和11b搅拌新供应的二组分显影剂,并且与供应之前所包含的二组分显影剂一起充分搅拌并混合。
在显影器件10中的显影剂容纳槽16中,设置闸门部分17,以溢出过量的显影剂,以便使包含于槽内的显影剂的量保持恒定。从闸门部分17溢出的显影剂被排出到回收部分(未显示)。溢出显影剂的回收部分不局限于设置在显影剂容纳槽16内部,并且闸门部分17可以固定在显影器件(图像显影单元)10的外面。
--显影剂供应部分--
下文参考附图说明用于实施方案中的显影剂供应单元200的构造。
显影剂供应部分200由包含显影剂容纳部件231的显影剂容器230和将包含于显影剂容器230中显影剂供应到显影器件(图像显影单元)10的显影剂供应单元220组成,显影剂容纳部件231是能减小其体积的柔性袋状部件。
图3是显示用于本发明的显影剂供应部分200的实例的示意结构。
显影剂供应部分200具有连接到显影器件(图像显影单元)10中的显影剂供应口14的螺杆泵223和与螺杆泵223连接作为显影剂输送通道的输送管221。输送管221可以优选由柔性并且对调色剂具有优异抗性的橡胶材料如聚氨酯、腈、EPDM制成。显影剂供应部分200具有支持显影剂容器230的容器支持器222,并且容器支持器222由高刚性材料如树脂制成。
显影剂容器230具有由柔性片材制成的显影剂容纳部件231作为柔性袋状部件,和形成显影剂出口的盖(cap)部分232作为出口形成部件。
显影剂容纳部件231的材料的优选的实例包括塑料片如聚酯片、聚乙烯片和聚氨酯片。
在盖部分232中设置由海绵和橡胶等制成的密封材料233,并且在其中具有X形状切口。显影剂容器230和显影剂供应单元220通过X形切口经过显影剂供应单元220的喷嘴240相互连通并且彼此固定。
在该实施方案中,盖部分232设置在显影剂容器230的下侧。这意味着:显影剂容器230布置在显影剂供应部分200内,盖部分232设置在显影剂容器230中向下方向上容纳垂直部分的位置处。
在显影剂容器230布置在显影剂供应部分200中的条件下,盖部分232设置在显影剂容纳主体中的位置没有限制,并且可以在显影剂容器230的主体内水平或倾斜设置。
根据调色剂的消耗,显影剂容器230顺序地用新的代替。这种构造使调色剂容纳部分容易设置和去除,并且当替换和使用时防止调色剂渗漏。
图4A是显示安装在显影剂供应单元220中的喷嘴240的示意结构的轮廓图,图4B是喷嘴240的轴向剖视图的实例,和图4C是图4B的实例沿线A-A的剖视图。如图4B所示,喷嘴240具有由内管241和将内管241容纳在其内部的外管242组成的双层管结构。作为排出显影剂容器230中的显影剂的显影剂输送通道的显影剂通道241a在内管241内部。显影剂容器230中的调色剂由于螺杆泵223的吸力通过显影剂通道241a在螺杆泵223中抽吸。
图5是表示螺杆泵223的示意结构的实例的剖视图。螺杆泵223是所谓的单轴偏置(bias)螺杆泵,其中设置转子224和定子225。转子224具有螺旋扭曲的圆形截面,并且由刚性材料制成,并且配合在定子225的内部。另一方面,定子225由橡胶状柔性材料制成,并且具有螺旋扭曲的椭圆截面的孔,并且转子224在孔中配合。定子225的螺旋间距形成为转子224的螺旋角的两倍长。转子224连接到驱动马达226上,该驱动马达通过万向接头227和轴承228旋转驱动转子224。
在这种构造中,从显影剂容器230经过喷嘴240内的显影剂通道241a和输送管221中输送的调色剂和载体从螺杆泵223的调色剂吸入口223a进入内部。然后,调色剂和载体进入在转子224和定子225之间形成的空间中,并且相应于转子224旋转的图3的右侧方向抽吸并输送。在调色剂通过转子224和定子225之间的空间之后,调色剂从调色剂下落口223b下面下落,并且通过显影器件(图像显影单元)10中的显影剂供应口14被供应到显影器件(图像显影单元)10内。
-空气供应通道-
在用于显影剂供应单元220的实施方案中,设置空气供应单元260,以供应空气到显影剂容器230中。
如图4B所示,在显影剂供应单元220中的喷嘴240在内管241和外管242之间具有空气通道244。如图4C所示,空气通道244由两个通道244a和244b构成,其每一个独立地形成半圆形横截面。如图3所示,经过每个空气供应通道261a和261b作为气体供应通道的每一个空气通道244a和244b分别连接到作为气体输送器件的每个空气泵260a和260b。空气泵260a和260b可以使用常用的隔膜式空气泵。从空气泵260a和260b分别经过空气通道224a和244b输送的空气在每个空气通道中从作为气体供应口的空气供应口246a和246b供应到显影剂容器230内。每一个空气供应口246a和246b布置在作为调色剂通道241a的显影剂出口的调色剂排出口247的下侧。因此,从供应口246a和246b供应的空气在调色剂排出口247周围供应到调色剂中,并且即使由于长时间放置不使用导致调色剂阻塞调色剂排出口247,也可以打破阻塞调色剂排出口247的调色剂。
在空气供应通道261a和261b中,设置开关阀262a和262b作为通过来自于作为气体输送控制单元(未显示)的控制部分的控制信号开启或关闭的关闭单元。当从控制部分收到开通信号时,开关阀262a和262b打开,使空气通过,并且当从控制部分收到断开信号时,开关阀262a和262b关闭,防止空气通过。
-显影剂供应操作-
在这个实施方案中,说明显影剂供应单元220的操作。
当从显影器件(图像显影单元)10接收到缺少调色剂密度的信号时,上述控制部分开始显影剂供应操作。在显影剂供应操作中,首先当分别地驱动空气泵260a和260b以向显影剂容器230供应空气的同时,驱动螺杆泵223中的驱动马达226以抽吸和输送显影剂。
当空气从空气泵260a、260b送入时,空气从空气供应通道261a和261b进入到喷嘴240的空气通道244a和244b中,并且从空气供应口246a和246b供应到显影剂容器230。空气在显影剂容器230中搅拌显影剂,使显影剂容纳许多空气,并且因此促进显影剂的流化。
当空气供应进入显影剂容器230时,显影剂容器230的内部压力增加。因此,在显影剂容器230的内部压力和外部压力(大气压力)之间产生压力差,并且向通过该压力的牵引方向移动的力作用在流化的显影剂上。因而,显影剂容器230中的显影剂可以从通过压力的牵引方向,即显影剂排出口247排出。
在这个实施方案中,由于吸力还通过螺杆泵223作用,显影剂容器230中的显影剂可以从显影剂排出口247排出。
如上所述,从显影剂容器230排出的显影剂从显影剂排出口247转移通过喷嘴240中的显影剂通道241a,并且通过输送管221进入螺杆泵223。在显影剂在螺杆泵223中移动之后,从显影剂下落口223b下方下落,并且显影剂从显影剂供应口14供应到显影器件(图像显影单元)10内。在供应一定量显影剂之后,控制部分停止空气泵260a、260b和驱动马达226,并且关闭开关阀262a和262b,因此调色剂供应操作完成。通过在调色剂供应操作完成时关闭开关阀262a和262b,防止显影剂容器230中的调色剂通过喷嘴240中的气体供应通道244a和244b回流到空气泵260a和260b中。
设定从空气泵260a、260b供应的空气量小于通过螺杆泵223抽吸的调色剂和空气的量。因此,显影剂容器230的内部压力随着调色剂的消耗降低。在这个实施方案中,由于显影剂容器230的显影剂容纳部件231由柔性片材制成,显影剂容纳部件231随着内部压力降低而减小其体积。
图6是显示显影剂填充在显影剂容纳部件231中的状态的实例的透视图。
图7是显示显影剂容纳部件231中的显影剂被排出并且其体积减小(即紧缩)的状态的前视图。优选减小显影剂容纳部件231的体积的60%或更多。
在图6所示的显影剂容器230中,包含由新的调色剂和载体组成的显影剂,并且调色剂对载体的质量丰度比例(调色剂:载体)是80∶20到95∶5。
在显影剂容器230中,调色剂对载体的质量丰度比例小于80质量%,在显影剂容纳部件231中,载体彼此凝聚,并且不能获得对显影器件(图像显影单元)10的稳定供应性能。当调色剂对载体的质量丰度比例大于95质量%时,与调色剂的量相比,供应到显影器件(图像显影单元)10中的载体的量不足,并且然后在显影器件(图像显影单元)10中不能获得稳定的调色剂带电量。
以下描述本发明中使用的载体。
在采用滴流显影系统的成像装置100中,从如图6所示的显影剂容器230经过显影剂供应口14向显影器件(图像显影单元)10供应新的调色剂和载体。新的调色剂和载体必须以使显影剂中的调色剂和载体的比例保持恒定状态进行供应。
作为图3所示的显影剂供应部分200,在显影剂容纳部件231中不提供搅拌部件,通过由空气供应单元260送来的空气获得其中显影剂的流动性。当包含于显影剂容纳部件231中的显影剂的调色剂和包覆有调色剂的载体之间的性能如流动性或比重明显彼此不同时,这些供应性能之间的差异大。较高供应性能的显影剂从显影剂排出口247供应到显影器件(图像显影单元)10中,接着供应较低供应性能的显影剂。
尤其是,在显影剂排出口247设置在下侧,如显影剂容器230的情况下,由于通常载体的比重大于调色剂的比重,因此载体先供应到显影器件(图像显影单元)10中,并且调色剂和载体之间的供应比例在使用中随着时间波动。
然而,控制包含于显影剂容纳部件231中的调色剂和载体的性能,使调色剂和包覆有调色剂的载体的供应性能保持均匀状态(rate)。即使显影剂容器230是没有使用搅拌部件而构成的,这也使得供应到显影器件(图像显影单元)10中的显影剂中的调色剂和载体的比例保持恒定状态。
具体地说,例如通过改善调色剂的流动性或调色剂对载体的粘附性能,调色剂和载体的供应性能可以接近均匀状态。调色剂的流动性可以通过增加向调色剂粒子添加外部添加剂的量并且使调色剂粒子的形状球形化来改善。调色剂对载体的粘附性能可以通过改善调色剂的带电性能或使调色剂粒子的直径更小来实现。
适当地制备包含于显影剂容纳部件231中的显影剂中的调色剂和载体的性能,并且显影剂满足以下式(1)的关系,该关系涉及由显影剂中调色剂的振实密度计算的调色剂空隙百分率A,和在载体的调色剂覆盖率为50%时显影剂的流动性程度B(秒/50g)。这使调色剂和包覆有调色剂的载体的供应性能处于均匀状态,并且在显影剂中供应到到显影器件10中的调色剂和载体的比例保持恒定状态。
A≤0.01×B-0.2  (1)
在式(1)中,空隙百分率A单独用作调色剂的流动性指数,而流动性程度B用作由包覆有调色剂的载体组成的显影剂的流动性指数。空隙百分率A越小,调色剂流动性变得越好,并且流动性程度B越大,显影剂的流动性变得越好。
当空隙百分率A大于由上式(1)右边计算得到的数值时,单独的调色剂的流动性不足。因此,与载体的供应性能相比,单独的调色剂的供应性能不足,并且在调色剂和载体之间的供应比例不能保持恒定状态,然后供应到显影器件(图像显影单元)10中的显影剂中的调色剂和载体之间的比例波动。
当供应到显影器件(图像显影单元)10中的显影剂中的调色剂和载体之间的比例波动时,在显影器件(图像显影单元)10中的调色剂密度变化。因此,不能获得稳定的显影性能,并且在显影器件(图像显影单元)10中的调色剂的带电量波动。这些导致产生异常图像如背景污迹。
空隙百分率A可以通过改变调色剂粒子的粒度分布,和改变外部添加剂如二氧化硅的添加量或种类进行调整。具体地说,调色剂的粒度越小,并且细粉的量越大,空隙百分率趋于越大,相反,调色剂的粒度越大并且细粉量越小,空隙百分率趋于越小。调色剂的流动性通过增加外部添加剂的添加量而改善,并且结果,空隙百分率A可以更小。也就是说,空隙百分率A的数值越小,调色剂的流动性变得越高。
显影剂的流动性程度用作载体流动性的指数。因为调色剂对载体的质量丰度比例在上述范围内,因此在显影剂容器230中的全部载体完全包覆有调色剂。因而,载体的流动性必须对包覆有调色剂的载体进行评估。
在本发明中,为了方便起见,在载体的调色剂覆盖率为50%时显影剂的流动性程度B用作显影剂容器230中载体流动性的指数。
-空隙百分率A-
空隙百分率A以下列方法计算。
调色剂的空隙百分率A的测量方法:
(1)调色剂真实密度的测量方法:
制备具有内径为10毫米并且长度为大约5厘米的不锈钢圆筒、具有外径为约10毫米并且高度为5毫米的可以插入与不锈钢筒紧密接触的盘(A)、和具有外径为约10毫米并且高度为约8厘米的活塞(B)。插入用于圆筒底部的盘(A),并且插入约1克要测量的样品,并且轻轻地压入活塞(B)。然后,通过油压机向样品施加400kg/cm2的力,并且在压缩5分钟之后取出样品。将压缩样品称重(wg),并且用测微计测量压缩样品的直径(Dcm)和高度(Lcm),然后通过下式计算真实密度。
Figure A20061012749100201
(2)调色剂的振实密度的测量方法:调色剂的振实密度(g/cm3)是使用Hosokawa Micron Corporation的Powder Tester和附在Powder Tester上的容器按照Powder Tester的指示测量的数值。
(3)调色剂的空隙百分率由下式(3)计算:
Figure A20061012749100202
对于调色剂的流动性,从上述说明计算的空隙百分率A优选0.3到0.6。当调色剂的空隙百分率A小于0.3时,调色剂不可能均匀地充电,因此发生问题,例如图像密度减少,并产生许多图像模糊(fog)。当空隙百分率A大于0.6时,调色剂的流动性变差,并且当向显影器件10供应显影剂时,调色剂的供应性能削弱。
-载体的调色剂覆盖率-
在本发明中,作为载体流动性的指数,使用在覆盖有调色剂的载体比例为50%的条件下的流动性程度。载体上的调色剂覆盖率由下式(4)计算。
F = ( 3 / ( 2 π ) ) × dc × ρc × Ct dt × ρt × Cc × 100 . . . ( 4 )
在式(4)中,“dt”表示调色剂的平均粒径(μm),并且“dc″表示载体的平均粒径(μm),“ρt”表示调色剂的真实比重,“ρc”表示载体的真实比重,“Ct”表示调色剂的质量份,和“Cc”表现载体的质量份。
--载体的调色剂覆盖率为50%时显影剂的流动性程度B的测量方法--
显影剂的流动性程度B按照以下方法测量。即,以预定比例混合调色剂和载体,在这个实施方案中,在载体上的调色剂覆盖率为50%的比例下,在温度为23℃±2℃和湿度为60%±3%下,并且在放置1小时后测量。测量方法根据JIS-Z2502。
图8显示与发明的实施方案有关的显影剂的流变测定器的实例。
在图8中,流变测定器30由支持座31、漏斗支持器32、以预定高度将漏斗支持器32对支持座31定位的支柱33组成,并且支柱33基本上垂直于支持座31安装。在漏斗支持器32中,设置在从支柱33突出的板状部分中支持漏斗34的支持部分32a,并且漏斗34自上插入支持漏斗34的支持部分32a中。容器35如杯(cup)置于支持座31上在漏斗34下,使容器35接收从漏斗34流出的显影剂。
作为载体的流动性,在载体上调色剂覆盖率为50%时,流动性程度B更优选40到120(秒/50g)。当流动度B大于120秒/50g时,流动性差,并且该显影剂不能平稳地供应到显影器件(图像显影单元)10。然后,发生图像劣化。当流动度B小于40秒/50g时,在显影剂流动中观察到小的聚集。然后,发生调色剂扩散和背景污迹。
-平均圆度-
调色剂的平均圆度优选0.94到0.99。
定义平均圆度SR=(具有与调色剂粒子形状的投影面积相同的面积的等价圆的圆周/调色剂粒子形状的投射图像的圆周)×100%。调色剂越接近理想球形,该数值变得越接近100%。具有高圆度的调色剂趋于受显影场(development field)影响,并且沿着静电潜像的电场忠实地(truly)显影。当复制微小的潜像点时,细线的重现性通过浓密并且均匀显影而提高。具有高圆度的调色剂趋于受电场的影响,因为调色剂的表面具有平滑的并且适度的流动性,并且由于调色剂趋于沿着电场忠实地转印,因此可以增加转印的速率。因而,可以获得优质图像。然而,当调色剂的平均圆度小于0.94时,不能进行在高速下的忠实显影和转印。因此,平均圆度优选0.94或更大。
通过干磨制造的调色剂的圆度是热或机械地球形化的。可以进行热处理,例如用热流将调色剂基体粒子喷入雾化器。可以进行机械处理,例如,将调色剂与具有轻比重的混合介质如玻璃放入混合器如球磨机中并搅拌。然而,在热的球形化处理中,调色剂基体粒子由于聚集具有大的粒径,或在机械的球形化处理中可以产生细粉,因此还需要分级步骤。在水介质中制备的调色剂的形状通过在除去溶剂步骤中强力搅拌来控制。
当平均圆度在上述范围内时,可以高重现性形成适当的密度和高分辨率的图像。
调色剂的平均圆度可以用Sysmex Corp.的流动型粒子图像分析器FPIA-2000测量。具体地说,测量是如下进行的:通过向在容器中的100毫升到150毫升预先除去固体杂质的水中添加0.1毫升到0.5毫升表面活性剂(优选烷基苯磺酸盐)作为分散剂,并且然后添加0.1克到0.5克测试样品并且分散。悬浮液使用超声波分散器进行分散处理约1分钟到3分钟,并且通过上述装置在3,000/μl到10,000/μl的分散浓度下测量调色剂的形状和分布,并且从以上结果计算平均圆度。
-调色剂质量平均粒径和D4/Dn-
调色剂的质量平均粒径优选为3μm到8μm。通过使用具有质量平均粒径为8μm或更小的调色剂,可以改善点的重现性,可以使静电潜像浓密地显影,并且对载体的粘附性能可以改善。由于改善了对载体的粘附性能,在显影器件中调色剂,调色剂带电量稳定,因而可以获得优异的图像。
另一方面,当质量平均粒径小于3μm时,由于在显影单元中长时间搅拌,二组分显影剂的调色剂可能融合在载体表面上,并且磁载体的充电能力可劣化。因而这不是优选的。
在调色剂中质量平均粒径(D4)对数量平均粒径(Dn)的比例(D4/Dn)更优选为1.00到1.40。由于以这种方式限定D4/Dn,可以获得用于高分辨率和高图像质量的调色剂。
为了获得更高图像质量,优选D4为3μm到7μm,D4/Dn为1.00到1.20,并且3μm或更小的粒子更优选为1数量%到10数量%,D4为3μm到6μm,并且D4/Dn是1.00到1.15。这些调色剂在耐热存储稳定性、低温定影性能和热偏移方面性能优异,尤其是在该调色剂用于全色复印机的情况下,在图像的光泽度方面性能优异。而且,使用本发明的调色剂的二组分显影剂在调色剂长时间流入/流出之后显影剂中的调色剂粒径方面展现出较小的波动,并且在显影器件中长时间搅拌之后可以获得优异的且稳定的显影性能。
上述质量平均粒径(D4)可以使用Coulter计数器(counter)TA-II和CoulterMultisizer(均由Beckman Coulter Inc.制造)测量装置测量。
测量方法如下:首先,向100毫升到150毫升电解水溶液中添加0.1毫升到5毫升表面活性剂,优选烷基苯磺酸盐作为分散剂。本文中的电解液是通过使用ISOTON R-II(由Coulter Scientific Japan制造)用一级氯化钠制备约1质量%NaCl水溶液而制造的。另外,向其中添加2mg到20mg测试样品,并且在电解液中分散。悬浮液使用超声波分散器进行分散处理约1分钟到3分钟。在上述测量仪器中,使用100μm孔径,在每一通道上测量样品中调色剂粒子的体积和数目,并且计算调色剂的体积分布和数量分布。然后,获得从调色剂粒子的体积分布计算基于质量标准的调色剂的质量平均粒径(D4),即每一个通道的中间值为每一个通道典型值。
作为通道,使用13个通道:2.00μm或更大到小于2.52μm;2.52μm或更大到小于3.17μm;3.17μm或更大到小于4.00μm;4.00μm或更大到小于5.04μm;5.04μm或更大到小于6.35μm;6.35μm或更大到小于8.00μm;8.00μm或更大到小于10.08μm;10.08μm或更大到小于12.70μm;12.70μm或更大到小于16.00μm;16.00μm或更大到小于20.20μm;20.20μm或更大到小于25.40μm;25.40μm或更大到小于32.00μm;和32.00μm或更大到小于40.30μm。
具体地说,调色剂的平均粒径和粒度分布使用连接到产生数量分布和体积分布的界面(Interface)(由The Institute of Japanese Union of Scientists &Engineers制造)和个人电脑PC9801(由NEC Corporation制造)的Coulter计数器TA-II测量。
-调色剂的平均带电量-
显影剂容器230中的显影剂中调色剂的平均带电量优选为30(μC/g)到50(μC/g)。
在二组分显影系统中,显影剂中的调色剂通过与载体接触充电,并且调色剂对载体的粘附性能由静电力保证。当许多带电量不足的调色剂存在于显影剂中时,调色剂不能粘附到载体的表面,并且许多调色剂悬浮在显影剂中,因而容易发生诸如背景污迹和调色剂扩散的现象。
当显影剂中调色剂的平均带电量为30μC/g或更高时,几乎所有的调色剂具有充足的带电量,以粘附在载体的表面上,并且可以获得在图像上无背景污迹和调色剂扩散的优异图像。
当显影剂中调色剂的平均带电量小于30μC/g,产生带弱电(weaklycharged)的调色剂,这导致背景污迹和调色剂扩散,并且不能获得稳定的显影性能。
当调色剂的平均带电量大于50μC/g,调色剂和磁载体之间的粘附力太强,即使通过施加显影偏压也不能在光电导体鼓1上使必要量的调色剂显影。从而不能得到足够的图像密度。
由于显影剂容器230中的调色剂的平均带电量设置在30μC/g到50μC/g的范围内,防止背景污迹和调色剂扩散,并且防止由于显影调色剂的量减少而导致的图像密度的降低。因而在显影器件10中可以获得稳定的显影性能。
说明本发明带电量分布的测定方法。在本发明中,采用使用日本专利申请特许公开(JP-A)No.2004-264510所公开的吹扫装置测量的方法。该装置具有用于检测流入或流出吹出室的电荷量的单元,并且可以逐渐改变来自下侧的抽气压力,和来自上侧的吹气压力。当吹气压力弱时,只有带电量小的调色剂被吹出。随着增加吹气压力,具有较高带电量的调色剂可以被吹出。因此,显影剂的带电量分布可以这种方法测量,其中测量用预定吹气压力吹出和能够被抽吸的调色剂的质量,并且随着从低压分阶段增加吹气压力,通过静电计重复测量电荷流出量或流入量。
在本发明中带电量的测量方法按照如下进行:
在常温和正常湿度、7%的调色剂密度下,将调色剂和载体混合预定时间,随后将混合的调色剂和载体放入测量计,其中设置635μm筛目的筛子并且吹出30秒。测量扩散细粒的带电量Q(μC)和质量M(g),然后从带电量Q(μC)和质量M(g)得到带电量Q/M(μC/g)。
[二组分显影剂的载体]
本发明使用的调色剂可以通过与磁载体混合用作二组分显影剂。
所使用的磁载体的实例包括已知的那些,如铁粉、铁氧体粉末、和磁铁矿粉末和磁性树脂载体。在这些中,尤其优选磁性树脂载体。
磁性树脂载体包含芯部材料和包覆芯部材料的包覆膜。
包覆膜的材料没有限制,并且可以根据应用适当地选择。其实例包括尿素甲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯并胍胺树脂、尿素树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸类共聚物树脂、聚氯乙烯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯树脂、聚碳酸酯树酯、聚乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚三氟乙烯树脂、聚六氟丙烯树脂、偏二氟乙烯和丙烯酸类单体的共聚物、偏二氟乙烯和氟乙烯的共聚物、氟代三元共聚物如四氟乙烯、偏二氟乙烯和非氟化单体的三元共聚物和有机硅树脂。
包覆膜可以任选地根据需要包括导电粉末。导电粉末的实例包括金属粉末、炭黑、氧化钛、氧化锡和氧化锌。这些导电粉末的平均粒径优选1μm或更小。当平均粒径大于1μm时,难以控制电阻。
-载体的质量平均粒径(Dc)-
所使用的磁载体的质量平均粒径优选为20μm到40μm。当平均粒径小于20μm时,载体粒子可能粘附在光电导体上。当平均粒径大于40μm时,与调色剂的混合性能低,并且当调色剂密度高时,不能获得足以使调色剂立即摩擦带电所必须的载体粒子的表面积。因此,容易产生带电差的调色剂,并且难以获得高分辨率的图像。
在本发明中,与载体有关的质量平均粒径Dw根据粒子的粒子分布计算,该粒子的粒子分布是基于数量标准、即数量频率和粒径之间的关系测量的。在这种情况下,质量平均粒径Dw如下式表示。
Dw={1/∑(nD3)}×{∑(nD4)}……(5)
在式(5)中,“D”表示存在于每一个通道中的粒子的典型的粒子直径(μm),并且“n”表示离开每一个通道的粒子的总数。
通道表示在粒子分布图中等分直径范围的长度。在本发明中采用的长度为2μm。作为存在于每一个通道的粒子的典型粒径,采用存储在每一个通道中的粒径的最大值。
作为测量粒子分布的粒度分析器,使用MICROTRACK粒度分析器(Honewell Co.Ltd制造的型号HRA 9320-X 100)。
测量条件如下:
(1)粒径范围:100μm到8μm
(2)通道长度(通道的宽度):2μm
(3)通道数目:46
-干磨方法-
制造调色剂的方法的实例包括但不局限于研磨、聚合如悬浮聚合、乳液聚合、分散聚合、乳化絮凝、乳化凝聚。研磨法的实例如下:首先,将上述树脂、作为着色剂的颜料或染料、电荷控制剂、防粘剂及其他添加剂通过混合器如HENSCHEL MIXER充分混合,随后使用分批捏合机如双辊塑炼机和班伯里密炼机或连续双螺杆挤出机或加热捏合机如连续单螺杆捏合机将各种组分充分混合,冷轧之后,将调色剂混合物切割。切割后的调色剂混合物通过锤磨机粗粉碎,并且进一步用喷射磨及其它机械研磨机进一步细磨,并且使用利用漩涡流的分级器或基于Coanda效应的分级器分级到预定粒径。然后,通过混合器将由无机粒子组成的添加剂粘附或固定到粒子表面。
-溶液聚合方法-
通过在水介质中使包含调色剂材料的液体进行交联和/或延长反应获得调色剂。包含调色剂材料的液体是通过至少将具有活性氢基团的组分、具有可与活性氢反应的部分的聚合物、聚酯、着色剂和防粘剂溶解和/或分散在有机溶剂形成的。该调色剂的组分和制造该调色剂的方法在下文说明。
本发明的调色剂包含改性的聚酯(i)作为粘合剂树脂。改性聚酯(i)是指其中在聚酯树脂中可以存在除了酯键以外的结合基团的聚酯,不同的树脂组分通过共价键、离子键等结合到聚酯树脂中。具体地说,改性聚酯是与羧酸基和氢基团反应的官能团如异氰酸酯基等引入到聚酯末端并与包含活性氢的化合物进一步反应以对聚酯末端改性的聚酯。
改性聚酯(i)包括尿素改性聚酯,它是通过具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)和胺(B)之间的反应获得的。这种具有异氰酸酯基的预聚物(A)的实例是作为多元醇(PO)和多元羧酸(PC)的缩聚物且具有活性氢的聚酯与多异氰酸酯(PIC)反应的反应产物。包含于聚酯中的具有活性氢的基团的实例包括羟基如醇羟基和酚羟基;氨基;羧基;和巯基。在这些中,优选醇羟基。
尿素改性聚酯按照下述方法制造。
多元醇(PO)的实例包括二醇(DIO)和具有三价或多价的多元醇(TO)。优选单独的DIO或DIO与少量TO的混合物。二醇(DIO)的实例包括亚烷基二醇如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇;亚烷基醚二醇如二甘醇、三甘醇、一缩二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚四亚甲基醚二醇;脂环族二醇如1,4-环己烷二甲醇和氢化双酚A;双酚如双酚A、双酚F和双酚S;脂肪族二醇的环氧烷烃加合物如环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷;环氧烷烃如环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷的双酚加合物。在这些中,优选具有碳数为2到12的亚烷基二醇和双酚的环氧烷烃加合物。优选具有碳数为2到12的亚烷基二醇和双酚的环氧烷烃加合物的组合。具有三价或多价的多元醇(TO)的实例包括具有3到8价或更高价的多价脂族醇如甘油、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇和山梨糖醇;具有三价或多价的酚如三苯酚PA、苯酚酚醛清漆和甲酚酚醛清漆;和具有三价或多价的多酚的环氧烷烃加合物。
多元羧酸(PC)的实例包括二羧酸(DIC)和具有三价或多价的多元羧酸(TC);优选单独的DIC和DIC与少量TC的组合。二羧酸的实例包括亚烷基二羧酸如琥珀酸、已二酸和癸二酸;亚烯基二羧酸如马来酸和富马酸;和芳族二羧酸如邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和萘二甲酸。在这些中,优选具有碳数为4到20的亚烯基二羧酸和具有碳数为8到20的芳族二羧酸。具有三价或多价的多元羧酸(TC)的实例包括具有碳数为9到20的芳香族多元羧酸如偏苯三酸和均苯四酸。在本文中,对于多元羧酸(PC),可使用上述化合物的酸酐或低级烷基酯如甲酯、乙酯和异丙酯与多元醇(PO)反应。
多元醇(PO)对多元羧酸(PC)的比例定义为羟基[OH]对羧基[COOH]的当量比[OH]/[COOH],通常为2/1到1/1,优选1.5/1到1/1,并且更优选1.3/1到1.02/1。
多异氰酸酯(PIC)的实例包括脂肪族多异氰酸酯如四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、和2,6-二异氰酸根合甲基己酸酯;脂环族多异氰酸酯如异佛尔酮二异氰酸酯和环己基甲烷二异氰酸酯;芳族二异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯;芳香族-脂肪族二异氰酸酯如α,α,α’,α’-四甲基二甲苯二异氰酸酯;异氰脲酸酯;被苯酚衍生物、肟和己内酰胺封端的多异氰酸酯;以及上述组分的两种或多种的组合。
多异氰酸酯(PIC)的比例定义为异氰酸酯[NCO]对具有羟基的聚酯的羟基[OH]的当量比[NCO]/[OH],通常为5/1到1/1,优选4/1到1.2/1,且更优选2.5/1到1.5/1。当[NCO]/[OH]的比例大于5时,低温定影性能下降。当[NCO]的摩尔比率小于1时,在尿素改性的聚酯的情况下,聚酯的尿素含量下降,并且热偏移性能下降。
在其末端具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)中多异氰酸酯(PIC)组分的含量通常为0.5质量%到40质量%,优选1质量%到30质量%,并且更优选2质量%到20质量%。小于0.5质量%的含量使热偏移性能退化,并且它在耐热存储稳定性和低温定影性能之间的相容性方面是不利的。当它大于40质量%时,低温定影性能下降。在具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)的一个分子中包含的异氰酸酯基的数量通常为一个或多个,优选平均1.5到3个,并且更优选平均1.8到2.5个。当它小于每分子一个时,尿素改性的聚酯的分子量减小,并且热偏移性能下降。
与聚酯预聚物(A)反应的胺(B)的实例包括二胺化合物(B1)、具有三价或多价的多胺化合物(B2)、氨基醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)、和其中B1到B5的氨基被封端的组分(B6)。
二胺化合物(B1)包括芳族二胺如苯二胺、二乙基甲苯二胺、和4,4’-二氨基二苯甲烷;脂环族二胺如4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二环已基甲烷、二胺环己烷和异佛尔酮二胺;和脂族二胺如乙二胺、四亚甲基二胺和六亚甲基二胺。具有三价或多价的多胺化合物(B2)的实例包括二亚乙基三胺和三亚乙基四胺。氨基醇(B3)的实例包括乙醇胺和羟乙基苯胺。氨基硫醇(B4)的实例包括氨甲基硫醇和氨丙基硫醇。氨基酸(B5)的实例包括丙氨酸和氨基己酸。其中B1到B5中的氨基被封端的组分(B6)的实例包括从胺B1到B5和酮如丙酮、甲基乙基酮、和甲基异丁基酮得到的酮亚胺化合物;和唑烷化合物。在这些胺(B)中,优选B1和B1与少量B2的混合物。
胺(B)的比例定义为具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)的异氰酸酯[NCO]对胺(B)中的氨基[NHx]的当量比[NCO]/[NHx],通常为1/2到2/1,优选1.5/1到1/1.5,并且更优选1.2/1到1/1.2。当[NCO]/[NHx]的比率大于2或小于1/2时,尿素改性的聚酯的分子量下降,并且热偏移性能下降。
用尿素键改性的聚酯可以包含尿烷键以及尿素键。尿素键含量对尿烷键含量的摩尔比率通常是100/0到10/90,优选80/20到20/80,并且更优选60/40到30/70。当尿素键的摩尔比率小于10%时,热偏移性能降解。
用于本发明的改性聚酯(i)可以通过一步法或预聚物方法制造。改性聚酯(i)的重均分子量通常是10,000或更大,优选20,000到10,000,000,并且更优选30,000到1,000,000。分子量峰优选1,000到10,000,并且当小于1,000时,难以进行延长反应,并且调色剂弹性低,因而热偏移性能差。当它大于10,000时,可以导致定影性能退化,并且在制造过程中在得到调色剂细粒和在调色剂研磨中带来困难。当使用下文提到的未改性的聚酯(ii)时,改性聚酯(i)的数均分子量没有限制,并且可以选择适当的数均分子量以容易地获得重均分子量。在单独的改性聚酯(i)的情况下,数均分子量通常是20,000或更低,优选1,000到10,000,并且更优选2,000到8,000。当它大于20,000时,用于全色器件中的低温定影性能和光泽度性能退化。
可以任选地使用终止剂用于聚酯预聚物(A)和胺(B)之间的交联和/或延长,以便得到改性聚酯(i),调整要获得的尿素改性聚酯的分子量。终止剂的实例包括一元胺如二乙胺、二丁胺、丁胺、和月桂胺;和上述组分的胺官能度被封端的酮亚胺化合物。
在本发明中,不仅可以单独使用改性聚酯(i),而且可包括未改性的聚酯(ii)与改性聚酯(i)一起作为粘合剂树脂组分。将未改性的聚酯(ii)与改性聚酯(i)组合使用优于单独使用改性聚酯(i),因为当用于全色器件时低温定影性能和光泽度性能得到改善。未改性的聚酯(ii)的实例包括多元醇(PO)和多价羧酸(PC)的缩聚聚酯等,与改性聚酯(i)组分中的相同。其优选的化合物也与改性聚酯(i)中的相同。至于未改性的聚酯(ii),除未改性的聚酯以外,还可以是通过除了尿素键以外的化学键改性的聚合物,例如它可以通过尿烷键改性。从低温定影性能和热偏移性能方面看,优选至少一部分改性聚酯(i)与未改性的聚酯(ii)是相容的。因而,优选改性聚酯(i)的组成与未改性的聚酯(ii)的组成类似。当包括未改性的聚酯(ii)时,改性聚酯(i)对未改性的聚酯(ii)的质量比通常是5/95到80/20,优选5/95到30/70,更优选5/95到25/75,并且还更优选7/93到20/80。当改性聚酯(i)的质量比小于5%时,它使热偏移性能下降,并且产生在耐热存储稳定性和低温定影性能之间的相容性中的缺点。
(ii)的峰分子量通常是1,000到10,000,优选2,000到8,000,更优选2,000到5,000。当具有分子量小于1,000的数量增加时,耐热存储稳定性趋于下降,并且当大于10,000时,低温定影性能下降。(ii)的羟基值优选5mg KOH/克或更大,更优选10到120,并且最优选20到80。当它小于5时,它在耐热存储稳定性和低温定影性能之间的相容性方面是不利的。
(ii)的酸值优选1毫克KOH/克到5毫克KOH/克,更优选2毫克KOH/克到4毫克KOH/克。因为使用具有高酸值的蜡,具有低酸值的粘合剂导致带电并且具有高的体积电阻率。因而,具有低酸值的粘合剂容易与二组分显影剂中使用的调色剂匹配。
粘合剂树脂的玻璃化转变温度(Tg)通常是35℃到70℃,并且优选55℃到65℃。当它小于35℃时,调色剂的耐热存储稳定性下降。当它大于70℃时,低温定影性能不足。由于尿素改性的聚酯趋于存在于所获得调色剂基础粒子的表面上,与已知的聚酯调色剂相比,本发明的调色剂展现出这样的趋势:即使玻璃化转变温度低,也具有优选的耐热存储稳定性。
可以使用已知的染料和颜料作为本发明的着色剂。其实例包括炭黑、苯胺黑染料、铁黑、萘酚黄S、汉撒黄(10G、5G、G)、镉黄、黄色氧化铁、赭石、铬黄、钛黄、多偶氮(polyazo)黄、油黄、汉撒黄(GR、A、RN、R)、颜料黄L、联苯胺黄(G、GR)、永久黄(NCG)、巴尔干坚牢黄(5G、R)、酒石黄色淀、喹啉黄色淀、蒽吖嗪(anthrazine)黄BGL、异二氢吲哚酮黄、氧化铁红、铅丹、赤铅矿(crocosite)、镉红、镉汞红、锑朱砂、永久红4R、对位红、Phiser红、对氯邻硝基苯胺红、立索尔(Resol)坚牢猩红G、亮坚牢猩红、亮洋红BS、永久红(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、坚牢猩红VD、巴尔干坚牢玉红(rubin)B、亮猩红G、立索尔玉红GX、永久红F5R、亮洋红6B、颜料猩红3B、枣红5B、甲苯胺褐红、永久枣红F2K、埃利奥(Hellio)枣红BL、枣红10B、Bon淡褐红、Bon中等褐红、曙红色淀、若丹明色淀B、若丹明色淀Y、茜素(Alizaline)色淀、硫靛红B、硫靛褐红、油红、喹吖啶酮红、二氢化吡唑红、多偶氮红、铬朱砂、联苯胺橙、perinone橙、油橙、钴蓝、青天蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、非金属酞菁蓝、坚牢天蓝、阴丹士林蓝(RS、BC)、靛蓝、群青、普鲁士蓝、蒽醌蓝、坚牢紫B、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二烷紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、氧化铬、翠绿(pyridian)、翡翠绿、颜料绿B、萘酚绿B、绿金、酸性绿色淀、孔雀石绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、氧化钛、锌白、锌钡白和其混合物。
相对于调色剂,着色剂的组成优选1质量%到15质量%,并且更优选3质量%到10质量%。
用于本发明的着色剂也可以与树脂复合物作为母料使用。用于生产母料或与母料捏合的粘合树脂的实例包括:苯乙烯和其取代产物的聚合物如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯和聚乙烯基甲苯,或上述苯乙烯和乙烯基化合物的共聚物;聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、环氧树脂、环氧多元醇树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸类树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂族或脂环族烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡和石蜡。这些可以单独或组合使用。
作为本发明的电荷控制剂,可以使用已知的电荷控制剂,并且电荷控制剂的实例包括苯胺黑染料、三苯甲烷染料、包含铬的金属配合物染料、钼酸螯合物颜料、若丹明染料、烷氧基胺、季铵盐(包括氟改性的季铵盐)、烷基酰胺、作为单质(element)或化合物的磷、作为单质或化合物的钨、氟活化剂、水杨酸的金属盐和水杨酸衍生物的金属盐。
其具体实例包括由Orient Chemical Industries,Ltd.制造的BONTRON 03(苯胺黑染料)、BONTRON P-51(季铵盐)、BONTRON S-34(金属化的偶氮染料)、E-82(α-萘酚酸的金属配合物)、E-84(水杨酸的金属配合物)和E-89(酚的缩合物);由Hodogaya Chemical Co.,LTD.制造的TP-302和TP-415(季铵盐的钼配合物);由Hoechst AG制造的COPY CHARGE PSY VP2038(季铵盐)、COPY BLUE PR(三苯基甲烷衍生物)、COPY CHARGE NEG VP2036和NXVP434(季铵盐);由Japan Carlit Co.,Ltd.制造的LRA-901和LR-147(硼配合物);铜酞菁、二萘嵌苯、喹吖啶酮、偶氮颜料和具有官能团如磺酸盐基、羧基和季铵基的聚合物。在这些电荷控制剂中,优选使用能控制调色剂成负极性的物质。
用于本发明的电荷控制剂的量取决于制造方法而变化,该制造方法包括粘合树脂的种类、存在或不存在任选使用的添加剂和分散方法,并且它不可以清楚确定。然而,它以100质量份粘合树脂计,优选0.1质量份到10质量份,更优选0.2质量份到5质量份。超过10质量份的电荷控制剂量增加太多的带电性能并且削弱电荷控制剂的效果。对显影辊的静电引力的增加导致显影剂的流动性和图像质量降低。
作为防粘剂,分散在粘合剂树脂中的具有50℃到120℃的低熔点的蜡在定影辊和调色剂之间的相界上更有效地工作。在没有向定影辊应用防粘剂等油的情况下,这影响高温偏移。蜡组分如下。蜡包括植物蜡如巴西棕榈蜡、棉蜡、木蜡、米蜡;动物蜡如蜂蜡和羊毛脂;矿物蜡如地蜡和纯地蜡;石油蜡如石腊、微晶蜡和矿脂。蜡的实例除了这些天然蜡以外还包括合成烃如费托合成(Fischer-Tropsch)蜡和聚乙烯蜡、合成石蜡如酯、酮、醚。此外,它也可以使用脂肪酰胺如12-羟基硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺、酞酐酰亚胺、和氯化烃;作为低分子量结晶聚合物树脂的聚丙烯酸酯均聚物如聚甲基丙烯酸正十八酯和聚甲基丙烯酸正月桂酯,或共聚物如丙烯酸正十八酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物等;和在其侧链中具有长烷基的结晶聚合物如丙烯酸酯正十八酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物。
这些电荷控制剂和防粘剂可以在与母料和粘合剂树脂熔化和捏合之后溶解和分散;它当然可以直接添加到有机溶剂进行溶解和分散。
优选使用无机粒子作为外部添加剂用于帮助调色剂粒子的流动性、显影性能和带电性能。
无机细粒的初级粒径优选5纳米到2微米,更优选5纳米到500纳米。通过BET法的无机细粒比面积优选20m2/g到500m2/g。
无机细粒的量基于100质量份调色剂基体计优选为1.3质量份到4.5质量份。
当添加的无机细粒的量小于1.3质量份时,流动性变坏,并且不能获得足够的带电量。
当添加的无机细粒的量为4.5质量份或更大时,外部添加剂从调色剂的表面脱落,并且不能获得稳定的流动性和带电性能。
无机粒子的实例包括:氧化硅、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酸钙、钛酸锶、氧化锌、氧化锡、石英砂、粘土、云母、硅灰石、硅藻土、氧化铬、氧化铈、铁丹、三氧化锑、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅和氮化硅。
对这些外部添加剂进行表面处理,提高其疏水性,并且即使在高湿度下,它也可以防止流动性和带电性能的下降。表面处理试剂的优选实例包括硅烷偶联剂、甲硅烷基化试剂、具有氟化烷基的硅烷偶联剂、有机钛酸酯(盐)偶联剂、铝酸酯(盐)偶联剂、硅油和改性硅油。
在这些无机粒子中,最优选使用氧化硅作为外部添加剂。这允许获得具有良好流动性和带电性能的调色剂
当氧化硅粒子用作外部添加剂时,平均直径优选为50纳米到260纳米。当平均直径小于50纳米时,氧化硅粒子嵌入调色剂中,并且不能获得充分的流动性。当平均直径为260纳米或更大时,外部添加剂粒子容易从调色剂的表面脱落,并且不能获得足够的流动性和稳定的带电性能。
将就示范性方面说明本发明制造调色剂的优选方法,但不限于此。
1)包含调色剂原料的液体是通过将着色剂、未改性的聚酯、具有异氰酸酯基的聚酯预聚物和防粘剂分散或溶解在有机溶剂制备的。
根据在调色剂基础粒子形成之后容易除去,有机溶剂优选为挥发性的并且具有沸点低于100℃。有机溶剂的具体实例的包括甲苯、二甲苯、苯、四氯化碳、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、一氯苯、1,1-二氯乙烷(dichloroethylidene)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮。这些溶剂可以单独或组合使用。在这些溶剂中,优选使用芳香族溶剂如甲苯和二甲苯;和卤代烃如二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、和四氯化碳。溶剂的添加量基于100质量份聚酯预聚物计为0质量份到300质量份,优选从0质量份到100质量份,并且更优选从25质量份到70质量份。
2)包含调色剂原料的液体在水介质中在有表面活性剂和树脂细粒存在的条件下乳化。水介质可以是单独的水,或者水介质可以包含有机溶剂如醇,例如甲醇、异丙醇、和乙二醇;二甲基甲酰胺;四氢呋喃;溶纤剂如甲基溶纤剂;和低级酮如丙酮甲基乙基酮。
水介质的量以100质量份包含调色剂原料的液体计优选为50质量份到2,000质量份,更优选100质量份到1,000质量份。当该量小于50质量份时,包含调色剂原料的液体在水介质中分散不充分,不能获得预定粒径的调色剂粒子;大于2,000质量份的量导致较高的成本。
为了适当地调整水介质内的分散状态,可以任选地添加分散剂如表面活性剂和树脂细粒。
表面活性剂包括阴离子表面活性剂如烷基苯磺酸盐、α-烯烃-磺酸盐和磷酸盐;胺盐类型的阳离子表面活性剂如烷基胺盐、氨基醇脂肪酸衍生物、聚胺醇脂肪酸衍生物和咪唑啉;季铵盐类型的阳离子表面活性剂如烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐、吡啶盐、烷基异喹啉盐和苄索氯铵;非离子型表面活性剂如脂肪酰胺衍生物和多元醇衍生物;和两性表面活性剂如丙氨酸、十二烷基二(氨乙基)甘氨酸、二(辛基氨基乙基)甘氨酸和N-烷基-N,N-二甲基铵甜菜碱。
另外,即使使用少量具有氟烷基的表面活性剂也可以大大提高效果。优选使用的具有氟烷基的阴离子表面活性剂的实例包括具有碳数为2到10的氟烷基羧酸酯和其金属盐、全氟辛烷磺酰基谷氨酸二钠、3-[ω-氟烷氧基(C6到C11)]-1-烷基(C3到C4)磺酸钠、3-[ω-氟烷酰基(C6到C8)-N-乙基氨基]-1-丙烷磺酸钠、氟烷基(C11到C20)羧酸及其金属盐、全氟烷基羧酸(C7到C13)及其金属盐、全氟烷基(C4到C12)磺酸及其金属盐、全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺、N-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛烷磺酰胺、全氟烷基(C6到C10)磺酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基(C6到C16)-N-乙基磺酰甘氨酸(ethylsulfonylglycin)盐和单全氟烷基(C6到C16)乙基磷酸酯。
市售的具有氟烷基的阴离子表面活性剂的实例包括:由Asahi Glass Co.,Ltd.制造的SURFLON S-111、S-112和S-113;由Sumitomo 3M Limited制造的Fluorad FC-93、FC-95、FC-98和FC-129;由Daikin Industries,Ltd.制造的Unidyne DS-101和DS-102;由DAINIPPON INK AND CHEMICALS,INCORPORATED制造的MEGAFACE F-110、F120、F113、F191、F812和F833;由Tohkem Products Co.,Ltd.制造的EFTOP EF-102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201和204;和由NEOS Co.,Ltd.制造的FTERGENT F-100和F150。
同样,阳离子表面活性剂的实例包括脂肪族伯和仲酸或仲胺酸:脂肪族季铵盐如全氟烷基(C6到C10)磺酰胺丙基三甲基铵盐;苯甲烃铵盐;苄索氯铵;吡啶盐和咪唑啉盐。市售的阳离子表面活性剂的实例包括由AsahiGlass Co.,Ltd.制造的SURFLON S-121;由Sumitomo 3M Limited制造的Fluorad FC-135;由Daikin Industries,Ltd.制造的Unidyne DS-202;由DAINIPPON INK AND CHEMICALS,INCORPORATED制造的MEGAFACEF-150和F-824;由Tohkem Products Co.,Ltd.制造的EFTOP EF-132;和由NEOSCo.,Ltd.制造的FTERGENT F-300。
对于树脂粒子,可以使用任何树脂,只要它形成水分散体,并且可以是热塑性树脂或热固性树脂。其实例包括:乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、硅树酯、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、苯胺树脂、离子键树脂和聚碳酸酯树酯。这些树脂可以单独使用或以两种或多种树脂粒子组合使用。
在这些中,从容易获得精细并且球状树脂粒子的含水分散胶体考虑,优选乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚酯树脂和其组合。乙烯基树脂是乙烯基单体均聚或共聚的聚合物,并且其实例包括:苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、(甲基)丙烯酸-丙烯酸酯聚合物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物。树脂粒子的初级粒径优选5纳米到200纳米,并且更优选20纳米到300纳米。可以使用无机化合物分散剂如磷酸三钙、碳酸钙、氧化钛、胶态氧化硅和羟基磷灰石。
可以使用作为有效分散剂的聚合物保护胶体与上述树脂粒子和无机化合物分散剂组合来稳定分散的小滴。其实例包括酸如丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸和马来酐;具有羟基的(甲基)丙烯酸类单体如丙烯酸β-羟乙酯、甲基丙烯酸β-羟乙酯、丙烯酸β-羟丙酯、甲基丙烯酸β-羟丙酯、丙烯酸γ-羟丙酯、甲基丙烯酸γ-羟丙酯、丙烯酸3-氯-2-羟丙酯、甲基丙烯酸3-氯-羟丙酯、二甘醇单丙烯酸酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、甘油单丙烯酸酯、甘油单甲基丙烯酸酯、N-羟甲基丙烯酰胺和N-羟甲基甲基丙烯酰胺;乙烯醇或乙烯醇的醚如乙烯基甲基醚、乙烯基乙基醚和乙烯基丙基醚;乙烯醇和具有羧基的化合物的酯如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺和其羟甲基化合物;酰基氯如丙烯酰氯和甲基丙烯酰氯;具有氮原子或其杂环的化合物如乙烯吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑和乙烯亚胺的均聚物或共聚物;聚氧化乙烯化合物如聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚氧化乙烯烷基胺、聚氧化丙烯烷基胺、聚氧化乙烯烷基酰胺、聚氧化丙烯烷基酰胺、聚氧化乙烯壬基苯基醚、聚氧化乙烯月桂基苯基醚、聚氧化乙烯硬脂酰(stearyl)苯基酯、和聚氧化乙烯壬基苯基酯;和纤维素如甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素。
分散方法没有限制,并且可以使用已知的装置如低速剪切、高速剪切、摩擦、高压喷射和超声波装置。为了具有分散体粒径为2μm到20μm,优选高速剪切装置。对于高速剪切分散装置,旋转数没有特别的限制,但是通常是1,000rpm到30,000rpm,并且更优选5,000rpm到20,000rpm。分散时间没有特别的限制,但是在间歇处理系统中,通常是0.1分钟到5分钟。分散温度在加压下通常是0℃到150℃,并且优选40℃到98℃。
3)在制备乳化液体同时,将胺(B)加入乳化液体中以与具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)反应。
该反应导致分子链的交联和/或延长反应。反应时间根据聚酯预聚物(A)具有的异氰酸酯基结构和胺之间的反应性选择,并且通常是10分钟到40时间,优选2小时到24小时。反应温度通常是0℃到150℃,优选40℃到98℃。如需要,可以使用已知的催化剂。具体地说,催化剂的实例包括月桂酸二丁基锡、和月桂酸二辛基锡(diocryltin)。
4)在反应完成之后,从乳化分散体或反应混合物中除去有机溶剂,并且洗涤剩余物,并且干燥,获得调色剂基础粒子。
使整个体系逐渐提高温度同时以层流搅拌在设定温度下强力地进行,并且除去有机溶剂,因而得到纺锤形调色剂基础粒子。当可溶于酸或碱的磷酸钙盐或其他分散体稳定剂用作分散体稳定剂时,通过酸如盐酸的作用溶解磷酸钙盐并且用水洗涤调色剂基础粒子从调色剂基础粒子中除去磷酸钙盐。或者,例如通过酶分解,可以除去该组分。
5)将电荷控制剂混入所获得的调色剂基础粒子中,并且然后向调色剂粒子中添加无机细粒如氧化硅细粒和氧化钛细粒作为外部添加剂,从而获得调色剂。
例如,电荷控制剂的引入和无机粒子的外部添加通过常规方法使用混合器进行。
因而,可以容易地制造粒径分布窄的调色剂。另外,在除去有机溶剂时的强烈搅拌可以控制处于基本上球形和橄榄球球形之间的调色剂粒子形状,并且可以形态上控制调色剂粒子的表面处于光滑表面到皱缩表面之间的范围内。
(处理盒)
本发明的处理盒至少包括图像承载部件和构置成用显影剂使图像承载部件上的静电潜像显影以形成可视图像的显影单元,并且它进一步包括根据要求适当选择的其它单元。
显影单元至少包括包含调色剂和/或显影剂的显影剂容器和承载和转移包含于显影剂容器中的调色剂或显影剂的显影剂承载部件,并且它可以进一步包括例如用于调整部件承载的调色剂层的厚度的厚度调整部件。
本发明的处理盒可拆卸地设置在各种电子照相成像装置、传真和打印机中,并且它优选可拆卸地设置在以下所述的本发明的成像装置中。
处理盒,例如如图10所示,容纳静电潜像承载部件101。它还包括充电单元102、图像显影单元104、转印单元108、和清洁单元107,并且它根据要求进一步包括其它部件。在图10中,103和105分别指由曝光单元的曝光光线和记录介质。
接着,说明利用图10所示的处理盒的成像方法。对应于曝光图像的静电潜像在静电潜像承载部件101的表面上形成,它通过来自充电单元102的电荷和来自曝光单元(未显示)的曝光103沿着箭头方向旋转。利用图像显影单元104使该静电潜像显影,并且通过转印单元108将获得的可视图像转印到记录介质105上,并且然后打印出来。接着,在图像转印之后静电潜像承载部件的表面用清洁单元107进行清洁,并且进一步通过放电单元(未显示)进行放电。上述操作再次重复。
实施例
进一步参考以下几个实施例详细说明本发明,这些实施例不是用于限制本发明的范围。除非另有说明,否则,所有份数和百分数(%)是以质量计。
在实施例和对比例中,通过以下方法测量“调色剂的空隙百分率”、“显影剂的流动性程度”、“调色剂的质量平均粒径和数量平均粒径”、“调色剂的平均圆度”、“带电量”、“载体的质量平均粒径”、和“载体包覆膜的厚度”。
<调色剂的空隙百分率A的测量方法>
(1)调色剂真实密度的测量方法:
制备具有内径为10毫米并且长度为大约5厘米的不锈钢圆筒、具有外径为约10毫米并且高度为5毫米的可以插入不锈钢圆筒紧密接触的盘(A)、和具有外径为约10毫米并且高度为约8厘米的活塞(B)。插入用于圆筒底部的盘(A),并且插入约1克要测量的样品,并且轻轻压入活塞(B)。然后,通过油压机向样品施加400kg/cm2的力,并且在压缩5分钟之后取出样品。将压缩样品称重(wg),并且用测微计测量压缩样品的直径(Dcm)和高度(Lcm),然后通过下式计算真实密度。
Figure A20061012749100371
(2)调色剂的振实密度的测量方法:调色剂的振实密度(g/cm3)是使用Hosokawa Micron Corporation的Powder Tester和附于Powder Tester的容器按照Powder Tester的指示测量的数值。
(3)调色剂的空隙百分率A根据下式(3)计算:
Figure A20061012749100381
<显影剂的流动性程度B的测量方法>
显影剂的流动度B按照以下方法测量。也就是说,以预定比例混合调色剂和载体,在这个实施方案中,在载体上的调色剂覆盖率为50%的比例下,在温度为23℃±2℃和湿度为60%±3%下,并且在放置1小时后测量。测量方法根据JIS-Z2502。
<调色剂的质量平均粒径和数量平均粒径的测量方法>
上述质量平均粒径(D4)和数量平均粒径使用Coulter计数器TA-II(由Beckman Coulter Inc.制造)测量装置测量。
测量方法如下:首先,向100毫升到150毫升电解水溶液中添加0.1毫升到5毫升表面活性剂烷基苯磺酸盐作为分散剂。本文中的电解液是通过使用ISOTON R-II(由Coulter Scientific Japan制造)用一级氯化钠制备约1质量%NaCl水溶液来制备的。另外,向其中添加2毫克到20毫克测试样品,并且在电解液中分散。悬浮液使用超声波分散器进行分散处理约1分钟到3分钟。在上述测量仪器中,使用100μm孔径,在每一通道上测量样品中调色剂粒子的体积和数目,并且计算调色剂的体积分布和数量分布。然后,获得从调色剂粒子的体积分布计算基于质量标准的调色剂的质量平均粒径(D4),即每一个通道的中间值为每一个通道典型值。
作为通道,使用13个通道:2.00μm或更大到小于2.52μm;2.52μm或更大到小于3.17μm;3.17μm或更大到小于4.00μm;4.00μm或更大到小于5.04μm;5.04μm或更大到小于6.35μm;6.35μm或更大到小于8.00μm;8.00μm或更大到小于10.08μm;10.08μm或更大到小于12.70μm;12.70μm或更大到小于16.00μm;16.00μm或更大到小于20.20μm;20.20μm或更大到小于25.40μm;25.40μm或更大到小于32.00μm;32.00μm或更大到小于40.30μm。
<调色剂平均圆度的测量方法>
调色剂的平均圆度用Sysmex Corp.的流动型粒子图像分析器FPIA-2000测量。具体地说,测量是通过向100毫升到150毫升在容器中预先除去固体杂质的水中添加0.1毫升到0.5毫升表面活性剂烷基苯磺酸盐作为分散剂,并且然后添加0.1克到0.5克测试样品并且分散。悬浮液使用超声波分散器进行分散处理约1分钟到3分钟,并且通过上述装置在3,000/μl到10,000/μl的分散浓度下测量调色剂的形状和分布,并且从以上结果计算平均圆度。
<测量带电量>
在常温和正常湿度、7%的调色剂密度下,调色剂和载体混合预定时间,随后将混合的调色剂和载体放入测量计,其中设置635μm筛目的筛子并且吹出30秒。测量扩散细粒的带电量Q(μC)和质量M(g),然后从带电量Q(μC)和质量M(g)得到带电量Q/M(μC/g)。
<测量载体的质量平均粒径>
作为测量粒子分布的粒度分析器,使用MICROTRACK粒度分析器(由Honewell Co.Ltd制造的型号HRA 9320-X 100)。
测量条件如下:
(1)粒径范围:100μm到8μm
(2)通道长度(通道的宽度):2μm
(3)通道数目:46
<测量载体的包覆膜的厚度>
以这样的方式测量本发明中限定的载体的包覆膜的厚度,用Hitachi,Ltd.制造的透射电子显微镜H-9000 NAR在载体的横截面上观察包覆载体表面的膜。然后,从1,000×放大率的显微照片中随机取样50个载体,并从在各自的50个载体上10个点处粗粒的膜厚度的平均值计算包覆膜的膜厚度。
<调色剂制备实施例1>
~有机粒子乳液的合成~
在装备有搅拌器和温度计的反应容器中,加入683份水、11份甲基丙烯酸环氧乙烷加合物硫酸酯的钠盐(由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造的ELEMINOL RS-30)、166份甲基丙烯酸、110份丙烯酸丁酯和1份过硫酸铵,并且在3,800rpm下搅拌30分钟,获得白色乳液。加热乳液直到体系温度达到75℃,并且反应3小时。此外,添加30份1%的过硫酸铵水溶液,并且在75℃下将该混合物老化5小时,以获得乙烯基树脂(甲基丙烯酸-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸环氧乙烷加合物的硫酸酯的钠盐的共聚物)的水分散体、“细粒分散体1”。“细粒分散体1”的体积平均粒径通过LA-920测量,并且发现是75纳米。将一部分“细粒分散体1”干燥,以分离树脂组分。树脂组分的玻璃化转变温度(Tg)是60℃,并且重均分子量是110,000。
~水相的制备~
将990份水、83份“细粒分散体1”、37份48.3%的十二烷基二苯基醚二磺酸钠(由Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造的ELEMINOL MON-7)的水溶液和90份乙酸乙酯混合并搅拌,以获得乳白色液体,这在下文简称“水相1”。
~低分子聚酯的合成~
在装备有冷凝管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入229份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、529份双酚A环氧丙烷3摩尔加合物、208份对苯二甲酸、46份己二酸和2份氧化二丁锡,并且在常压和230℃的温度下反应7小时。在它进一步在10毫米汞柱到15毫米汞柱的减压下反应5小时之后,向反应容器添加44份偏苯三酸酐。在常压和180℃的温度下使混合物反应3小时,以得到“低分子聚酯1”。“低分子聚酯1”具有数均分子量为2,300,并且重均分子量为6,700,玻璃化转变温度(Tg)为43℃,并且酸值为25毫克KOH/克。
~中间体聚酯的合成~
在装备有冷凝管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入682份双酚A环氧乙烷2摩尔加合物、81份双酚A环氧丙烷2摩尔加合物、283份对苯二甲酸、22份偏苯三酸酐和2份氧化二丁锡,并且在常压和230℃的温度下反应7小时。它进一步在10毫米汞柱到15毫米汞柱的减压下反应5小时,以获得“中间体聚酯1”。“中间体聚酯1”具有数均分子量为2,200,并且重均分子量为9,700,玻璃化转变温度(Tg)为54℃,并且酸值为0.5毫克KOH/克和羟基值为52毫克KOH/克。
接着,在装备有冷凝管、搅拌器和氮气引入管的反应容器中,加入410份“中间体聚酯1”、89份异佛尔酮二异氰酸酯和500份乙酸乙酯,并且在100℃的温度下反应5小时,以得到“预聚物1”。“预聚物1”具有游离异氰酸酯含量为1.53质量%。
~酮亚胺的合成~
在装备有搅拌器和温度计的反应容器中,加入170份异佛尔酮二胺和75份甲基乙基酮,并且在50℃的温度下反应4.5小时,以便获得“酮亚胺化合物1”。“酮亚胺化合物1”具有胺值为417毫克KOH/克。
-母料(MB)的合成-
在由MITSUI MINING COMPANY,LIMITED制造的HENSCHELMIXER中,加入600份水、800份具有固体含量为50%的C.I.颜料蓝15:3的湿滤饼、和1,200份聚酯树脂,并且混合。在使用双辊塑炼机在120℃的温度下将其捏合45分钟之后,将混合物冷轧,并且用粉碎机研磨,以便获得“母料1”。
~油相的制备~
在具有搅拌器和温度计的容器中,加入378份“低分子聚酯1”、100份巴西棕榈蜡、和947份乙酸乙酯。在搅拌下加热到80℃并且在保持温度在80℃的同时保持5小时之后,在一小时内将混合物冷却到30℃。接着,向容器中加入500份“母料1”和500份乙酸乙酯,混合1小时,以便得到“原料溶液1”。
在容器中,转移1,324份“原料溶液1”,并且使用由Aimex Co.,Ltd.制造的珠磨机Ultraviscomill以0.5毫米氧化锆球填充80体积%在液体进料速率为1公斤/小时并且盘圆周速度为6米/秒的条件下将颜料和蜡分散三遍。接着,添加1,324份65%的“低分子聚酯1”的乙酸乙酯溶液,并且在上述相同条件下将该混合物分散两遍,以便得到“颜料-蜡分散体1”。“颜料-蜡分散体1”具有固体含量为53%(130℃和30分钟)。
~乳化和去溶剂化~
在容器中,加入749份“颜料-蜡分散体1”、115份“预聚物1”和2.9份“酮亚胺化合物1”,并且用由Tokushu Kika Kogyo Co.,Ltd.制造的T.K.HOMOMIXER在5,000rpm下混合2分钟。然后,向容器添加1,200份“水相1”,并且将该混合物用HOMO MIXER在13,000rpm下混合25分钟,以得到“乳化浆1”。
在装备有搅拌器和温度计的容器中,引入“乳化浆1”,并且在30℃下去溶剂化8小时。然后,在45℃下老化7小时,以便获得“分散浆1”
~洗涤和干燥~
在减压下过滤100份“分散浆1”之后:
(1)向滤饼添加100份离子交换水,并用T.K.HOMO MIXER在12,000rpm混合10分钟,并且然后过滤;
(2)向(1)的滤饼添加100份10%的氢氧化钠溶液,用T.K.HOMO MIXER在12,000rpm下混合30分钟,并且然后在减压下过滤;
(3)向(2)的滤饼添加100份10%的盐酸,用T.K.HOMO MIXER在12,000rpm下混合10分钟,并且然后过滤;和
(4)向(3)的滤饼添加300份离子交换水,用T.K.HOMO MIXER在12,000rpm下混合10分钟,接着过滤,这些操作重复两次,以便获得“滤饼1”。
“滤饼1”在循环空气干燥器中在45℃下干燥48小时。
然后,向水介质相中混入相对于调色剂基体为0.1质量%的氟化合物,其中由以下结构式表示的氟化合物以1质量%的浓度分散。在氟化合物粘附或结合到调色剂基体之后,在循环空气干燥器中在45℃干燥48小时,接着,在容器中在30℃下将混合物干燥10小时。其后,利用75μm筛目的筛使混合物过筛,从而获得“调色剂基体粒子1”。
Figure A20061012749100421
接着,将100份“调色剂基体粒子1”、1.0份具有初级粒径为10纳米的疏水性氧化硅(外部添加剂A)、1.5份由溶胶-凝胶法制造的具有初级粒径为110纳米的基本上为球状的六甲基二硅氮烷疏水性氧化硅(外部添加剂B)、和1.0份具有初级粒径为15纳米的疏水性氧化钛(外部添加剂C)在HENSCHELMIXER(由Mitsui Mining Co.,Ltd.制造的FM20C)中混合。因而,获得调色剂。
通过在圆周速度为30米/秒下搅拌30秒并静置60秒,如此重复10次,进行混合。所得到的调色剂称为“调色剂1”。
<调色剂制备实施例2>
~“低分子聚酯2”的制备~
将460g聚氧化丙烯(2.2)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、72g乙二醇、306g对苯二甲酸、90g的1,2,4-苯三酸酐(偏苯三酸酐)、和1.2g氧化二丁锡置于装备有温度计、不锈钢搅拌器、降膜(falling-film)冷凝器和氮气引入管的2升的四口玻璃烧瓶中,并且通过在覆套式加热器中在氮气流中在190℃下搅拌4小时,然后在220℃下搅拌来进行反应。
当玻璃化转变点到达130℃时,终止反应。获得的树脂的数均分子量为4,800,重均分子量为17,700,玻璃化转变温度(Tg)为63℃,并且酸值为5毫克KOH/克。
(调色剂组成原料)
粘合剂树脂:“低分子聚酯1”        50份
        “低分子聚酯2”          50份
着色剂:对于黄色调色剂;
        苯并咪唑酮黄色颜料
        (C.I.颜料黄180)          5份
        对于品红色调色剂;
        喹吖啶酮品红颜料
        (C.I.颜料红122)          4份
        对于青色调色剂;
        酞菁铜蓝色颜料
        (C.I.颜料蓝15)           2份
        对于黑色调色剂;
        炭黑                     6份
电荷控制剂:水杨酸衍生物的锌盐   2份
防粘剂:巴西棕榈蜡               5份
在用搅拌机将每一种颜色的调色剂组成原料充分混合后,加热到100℃到110℃下通过双螺杆挤出机熔化捏合。在将捏合的混合物放置冷却之后,用切碎机粗磨,然后使用射流用粉碎机研磨。通过使用风力分级器,获得“调色剂基体粒子2”,它是每一种调色剂的每种调色剂基体粒子。随后,将100份“调色剂基体粒子2”、1.5份具有初级粒径为10纳米的疏水性氧化硅(外部添加剂A)、0.5份由溶胶-凝胶法制造的具有初级粒径为110纳米的基本上为球状的六甲基二硅氮烷疏水性氧化硅(外部添加剂B)、和0.5份具有初级粒径为15纳米的疏水性氧化钛(外部添加剂C)在HENSCHEL MIXER(由MitsuiMining Co.,Ltd.制造的FM20C)中混合。因而,获得调色剂。
通过在圆周速度为30米/秒下搅拌30秒并静置60秒,如此重复10次,进行混合。所得到的调色剂称为“调色剂2”。
<调色剂制备实施例3>
该调色剂是通过对调色剂制备实施例2所制备“调色剂基体粒子2”改变研磨和分级条件来制备的,并且获得具有不同粒子分布的调色剂。所得到的调色剂称为“调色剂3”。
在表1中,说明该调色剂的细节。
<调色剂制备实施例4>
该调色剂是通过对调色剂制备实施例2所制备“调色剂基体粒子2”改变研磨和分级条件来制备的,并且获得具有不同粒子分布的调色剂。所得到的调色剂称为“调色剂4”。
在表1中,说明该调色剂的细节。
<调色剂制备实施例5>
~“低分子聚酯3”的制备~
将740g聚氧化丙烯(2.2)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、300g聚氧化乙烯(2.2)-2,2-双(4-羟苯基)丙烷、466g对苯二甲酸二甲酯、80g异十二烯基琥珀酸酐、114g 1,2,4-苯三羧酸三正丁基置于装备有温度计、不锈钢搅拌器、降膜冷凝器和氮气引入管的2升的四口玻璃烧瓶中,并且通过前一半在覆套式加热器中在氮气流中在常压和210℃的温度下搅拌,然后后一半在减压(100毫米汞柱)和210℃的温度下搅拌进行反应。
获得的树脂的数均分子量为5,200,重均分子量为26,500,玻璃化转变温度(Tg)为64℃,并且酸值为2.3毫克KOH/克。
除了用“低分子聚酯3”代替调色剂制备实施例2中的“低分子聚酯2”以外,该调色剂用调色剂制备实施例2中相同的方法制备。
所得到的调色剂称为“调色剂5”。在表1中,说明该调色剂的细节。
<载体制备实施例1>
丙烯酸类树脂溶液(固体含量50质量%)                    21.0份
三聚氰二胺溶液(固体含量70质量%)                      6.4份
氧化铝粒子[粒径0.3μm,电阻率1014(Ω·cm)]           7.6份
有机硅树脂溶液[固体含量23质量%(SR2410:由Dow Corning ToraySilicone Co.,Ltd.制造)]                                  65.0份
氨基硅烷[固体含量100质量%(SH6020:由Dow Corning Toray SiliconeCo.,Ltd.制造)]                                           0.3份
甲苯                                                  60份
丁基溶纤剂                                            60份
用均质混合器将上述组分分散10分钟,然后获得包含氧化铝粒子的丙烯酸类树脂和有机硅树脂的共混包覆膜形成溶液。
通过使用煅烧的铁氧体粉末[(MgO)1.8(MnO)49.5(Fe2O3)48.0:平均粒径:35μm]作为芯,通过Spiller Coater(由Okada Seiko Co.,Ltd.制造)在该芯的表面上包覆上述包覆膜形成溶液至厚度为0.15μm,并且干燥。获得的载体通过在电炉中在150℃下放置1小时进行烘焙。冷却以后,将铁氧体粉末块研磨,并用106μm筛目的筛子过筛,从而得到“载体1”
涂膜膜的厚度通过以下方法测量:可用透射电子显微镜在载体的横截面上观察包覆载体表面的膜,并且然后从厚度的平均值计算厚度。在表2中,说明该载体的细节。
<载体制备实施例2>
有机硅树脂溶液[固体含量23质量%(SR2410:由Dow Corning ToraySilicone Co.,Ltd.制造)]                      100份
氨基硅烷[固体含量100质量%(SH6020:由Dow Corning Toray SiliconeCo.,Ltd.制造)]                               0.6份
甲苯                                      60份
丁基溶纤剂                                60份
用均质混合器将上述组分分散10分钟,然后获得有机硅树脂的包覆膜形成溶液。
通过使用煅烧的铁氧体粉末[(MgO)1.8(MnO)49.5(Fe2O3)48.0:平均粒径:35μm]作为芯,通过Spiller Coater(由Okada Seiko Co.,Ltd.制造)在该芯的表面上包覆上述包覆膜形成溶液至厚度为0.15μm,并且干燥。获得的载体通过在电炉中在160℃下放置1小时进行烘焙。冷却以后,将铁氧体粉末块研磨,并用106μm筛目的筛子过筛,从而得到“载体2”。
涂膜膜的厚度通过以下方法测量:可用透射电子显微镜在载体的横截面上观察包覆载体表面的膜,并且然后从厚度的平均值计算厚度。在表2中,说明该载体的细节。
<载体制备实施例3>
丙烯酸类树脂溶液(固体含量50质量%)                     11.0份
三聚氰二胺溶液(固体含量70质量%)                       3.4份
氧化钛粒子[平均粒径0.2μm,电阻率1010(Ω·cm)]        6.5份
有机硅树脂溶液[固体含量23质量%(SR2410:由Dow Corning ToraySilicone Co.,Ltd.制造)]                                   35.0份
氨基硅烷[固体含量100质量%(SH6020:由Dow Corning Toray SiliconeCo.,Ltd.制造)]                                            0.2份
甲苯                                  150份
丁基溶纤剂                            150份
用均质混合器将上述组分分散10分钟,然后获得包含氧化铝粒子的丙烯酸类树脂和有机硅树脂的共混包覆膜形成溶液。
通过使用煅烧的铁氧体粉末[(MgO)1.5(MnO)49.5(Fe2O3)48.5:平均粒径:65μm]作为芯,通过Spiller Coater(由Okada Seiko Co.,Ltd.制造)在该芯的表面上包覆上述包覆膜形成溶液至厚度为0.09μm,并且干燥。获得的载体通过在电炉中在150℃下放置1小时进行烘焙。冷却以后,将铁氧体粉末块研磨,并用106μm筛目的筛子过筛,从而得到“载体3”。在表2中,说明该载体的细节。
<载体制备实施例4>
丙烯酸类树脂溶液(固体含量50质量%)                   13.0份
三聚氰二胺溶液(固体含量70质量%)                     4.0份
氧化钛粒子[平均粒径0.2μm,电阻率1010(Ω·cm)]      7.2份
有机硅树脂溶液[固体含量23质量%(SR2410:由Dow Corning ToraySilicone Co.,Ltd.制造)]                                 40.0份
氨基硅烷[固体含量100质量%(SH6020:由Dow Corning Toray SiliconeCo.,Ltd.制造)]                                          0.3份
甲苯                    180份
丁基溶纤剂              180份
用均质混合器将上述组分分散10分钟,然后获得包含氧化铝粒子的丙烯酸类树脂和有机硅树脂的共混包覆膜形成溶液。
通过使用煅烧的铁氧体粉末[(MgO)1.5(MnO)49.5(Fe2O3)48.5:平均粒径50μm]作为芯,通过Spiller Coater(由Okada Seiko Co.,Ltd.提供)在该芯的表面上包覆上述包覆膜形成溶液至厚度为0.10μm,并且干燥。获得的载体通过在电炉中在150℃下放置1小时进行烘焙。冷却以后,将铁氧体粉末块研磨,并用106μm筛目的筛子过筛,从而得到“载体4”。在表2中,说明该载体的细节。
<载体制备实施例5>
丙烯酸类树脂溶液(固体含量50质量%)               22.0份
三聚氰二胺溶液(固体含量70质量%)                 8.0份
氧化钛粒子[平均粒径0.2μm,电阻率1010(Ω·cm)]  14.4份
有机硅树脂溶液[固体含量23质量%(SR2410:由Dow Corning ToraySilicone Co.,Ltd.制造)]                             70.0份
氨基硅烷[固体含量100质量%(SH6020:由Dow Corning Toray SiliconeCo.,Ltd.制造)]                                      0.4份
甲苯                300份
丁基溶纤剂          300份
用均质混合器将上述组分分散10分钟,然后获得包含氧化铝粒子的丙烯酸类树脂和有机硅树脂的共混包覆膜形成溶液。
通过使用煅烧的铁氧体粉末[(MgO)1.5(MnO)49.5(Fe2O3)48.5:平均粒径:25μm]作为芯,通过Spiller Coater(由Okada Seiko Co.,Ltd.提供)在该芯的表面上包覆上述包覆膜形成溶液至为0.10μm,并且干燥。获得的载体通过在电炉中在150℃下放置1小时进行烘焙。冷却以后,将铁氧体粉末块研磨,并用106μm筛目的筛子过筛,从而得到“载体5”。在表2中,说明该载体的细节。
<初始显影剂1的制备>
用管状混合器将5份“调色剂1”和95份“载体1”混合10分钟,从而获得初始显影剂。
<初始显影剂2到13的制备>
用初始显影剂1的制备实施例中相同的条件,将表1和2中所述的调色剂和载体混合,从而获得每个初始显影剂2到13。
<供应显影剂1的制备>
用HENSCHEL MIXER(由Mitsui Mining Co.,Ltd.制造的FM20C),将86份“调色剂1”和14份“载体1”混合,从而获得获得供应显影剂1。
通过在圆周速度为30米/秒下搅拌30秒并静置60秒,如此重复10次,进行混合。
<供应显影剂2到13的制备>
用供应显影剂1的制备实施例中相同的条件,将表1和2中所述的调色剂和载体混合,从而获得每一种供应显影剂2到13。
[实施例1]
使用图1所示的成像装置,其中安装图2所示的显影器件10而无显影剂。另外,在图6所示的显影剂容纳部件231中填充300g的“供应显影剂1”,并且放入图3所示的显影剂供应部分200中。
将供应显影剂供应到显影器件10,并且通过在图3所示显影剂供应口14对每次供应约10g的显影剂取样,并且然后测量供应显影剂中调色剂和载体的质量比。在第一次或开始时和最后一次或最后时间之间的质量比在表2中描述。
接着,改变显影剂容器,并且将400g初始显影剂1供应到图2所示的显影器件10中,使用具有20%图像面积比例的文件打印100,000张图像,其中黄色、品红色、青色和黑色各为5%。在开始时,在打印50,000张时,和在打印100,000张时,分别测量调色剂的带电量和密度,并且评估所获得的图像。
在显影器件10中调色剂密度的测量是通过用设置在显影器件10表面下的调色剂密度传感器(未显示)测量显影剂的渗透性进行的。显影器件中调色剂的带电量通过上述方法用吹出装置测量。
评估的结果在表3中描述。
[实施例2到对比例5]
通过使用表1和2所述的每一种显影剂和供应显影剂,用实施例1中相同的方法进行评估。评估的结果在表3中描述。
<图像评估>
下文说明表3中所述的图像评估。复制试验是通过100,000张全色模式进行的。获得的图像质量通过目视观察背景污迹进行评估。在连续打印直到100,000张3%图像面积比的图之后,分别在打印50,000张和100,000张时进行以下评估。
(1)背景污迹
在显影过程中停止白色图像,将显影之后光电导体上的显影剂转印到带上,用938光密度计(由X-Rite Co.制造)测量样品和未转印的带之间的图像密度的差异。图像密度用X-Rite K.K.制造的X-Rite测量。
表1
  供应显影剂   由调色剂的振实密度计算的空隙百分率A   载体上调色剂覆盖率为50%时的流动性程度B(秒/50克)   调色剂的细节
调色剂量(质量份) 载体量(质量份) 编号   调色剂编号 质量平均粒径D4(μm) 数量平均粒径Dn(μm) 平均圆度 外部添加剂1 外部添加剂2 外部添加剂3
实施例1 90 10 1 0.48   70 1 5.8 5 0.98   1.0质量份疏水性氧化硅(初级粒径为10纳米)   1.0质量份疏水性氧化硅(初级粒径为110纳米)   1.0质量份疏水性氧化钛(初级粒径为15纳米)
  实施例2   94   6   2
  实施例3   82   18   3
  实施例4   90   10   4   80
  实施例5   90   10   5   0.50   81   2   6.5   5.4   0.94   1.5质量份疏水性氧化硅(初级粒径为10纳米)   0.5质量份疏水性氧化硅(初级粒径为110纳米)   0.5质量份疏水性氧化钛(初级粒径为15纳米)
  实施例6   90   10   6   0.36   62   3   7.5   6   0.93
  实施例7   90   10   7   0.41   68   4   4.5   3.8   0.94
  实施例8   90   10   8   0.54   85   5   6.1   4.8   0.94
  对比例1   96   4   9 0.48 70 1 5.8 5 0.98   1.0质量份疏水性氧化硅(初级粒径为10纳米)   1.0质量份疏水性氧化硅(初级粒径为110纳米)   1.0质量份疏水性氧化钛(初级粒径为15纳米)
  对比例2   77   23   10
对比例3 90 10 11 0.48 65
  对比例4   90   10   12   0.54   73   5   6.1   4.8   0.94   1.5质量份疏水性氧化硅(初级粒径为10纳米)   0.5质量份疏水性氧化硅(初级粒径为110纳米)   0.5质量份疏水性氧化钛(初级粒径为15纳米)
对比例5 90 10 13 0.50 69 2 6.5 5.4 0.94
表2
  载体的细节  初始显影剂
  载体编号   平均粒径(μm) 包覆树脂的组成 导电填料   包覆膜厚度(μm)  调色剂(质量份)   调色剂编号  载体(质量份) 载体编号 编号
 实施例1   1   35 有机硅树脂+丙烯酸类树脂   氧化铝   0.5  5 1  95   1   1
 实施例2  5  95   2
 实施例3  5  95   3
 实施例4 2 35 有机硅树脂 氧化铝 0.5  5  95 2   4
 实施例5  5   2  95   5
 实施例6   3   65 有机硅树脂+丙烯酸类树脂   氧化钛   0.4  5   3  95   3   6
 实施例7   4   50   氧化钛   0.5  5   4  95   4   7
 实施例8   5   25   氧化钛   0.6  5   5  95   5   8
 对比例1 1 35 有机硅树脂+丙烯酸类树脂 氧化铝 0.5  5   1  95 1   9
 对比例2  5  95   10
 对比例3   3   65   氧化钛   0.4  5  95   3   11
对比例4 1 35   有机硅树脂+丙烯酸类树脂 氧化铝 0.5 5 5 95 1 12
对比例5 4 50   有机硅树脂+丙烯酸类树脂 氧化钛 0.5 5 2 95 4 13
表3
  调色剂和载体之供应量的比例   在显影器件中调色剂带电量和密度的测量值 打印时的状态
在供应开始时   在供应最后时 在开始时   在打印50,000张时   在打印100,000张时
  调色剂比例   载体比例   调色剂比例   载体比例   带电量(-μC/g)   调色剂密度(wt%) 带电量(-μC/g)   调色剂密度(wt%) 带电量(-μC/g)   调色剂密度(wt%)
  实施例1   86   14   93   7   25   5.0   23   5.3   22   5.2 在显影器件中的显影剂的带电量和调色剂密度稳定。保持清楚的图像。
  实施例2   92   8   96   4   25   5.0   22   5.2   21   4.8
  实施例3   78   22   86   14   25   5.0   23   5.2   24   4.6
  实施例4   85   15   93   7   23   4.8   20   5.2   21   5.0
  实施例5   87   13   92   8   22   5.1   23   4.8   20   4.6
  实施例6   84   16   93   7   22   4.0   20   4.3   21   4.2
  实施例7   87   13   92   8   27   4.9   26   4.8   24   4.7
  实施例8   88   12   92   8   26   4.0   26   3.9   24   3.9
对比例1 92 8 99 1 25 5.0 15 4.8 11 4.6 在打印50,000张之后,带电量降低并且出现背景污迹。
对比例2 64 36 98 2 25 5.0 18 6.0 22 2.6 在打印50,000张之后,调色剂密度波动并且出现背景污迹。
对比例3 65 35 97 3 23 4.0 21 3.3 20 6.9 在打印100,000张之后,调色剂密度波动并且出现背景污迹。
对比例4 61 39 99 1 26 5.2 24 3.5 18 7.0 在打印100,000张之后,调色剂密度波动并且出现背景污迹。
对比例5 62 38 98 2 24 4.8 20 6.8 22 2.4 在打印50,000张之后,调色剂密度波动并且出现背景污迹。
参考表3,在实施例1到8中包含调色剂和载体的显影剂结果是:在显影器件中保持稳定的调色剂密度和调色剂带电量,并且在使用中随着时间保持清晰的图像。
相反,对比例1到2,在该显影剂容器中,在调色剂和载体之间的比例不在本发明规定范围内,在对比例3到5中,在显影剂容纳部件231中的调色剂的流动性和显影剂的流动性不满足本发明确定的关系。在供应开始和供应最后时,在调色剂和载体之间的供应比例变化大,并且在显影器件中调色剂密度波动和带电性能变化,因此在使用中随着时间得到反常的图像如背景污迹。
图9表示实施例的实验结果的实例。图9所示的图只表示一部分上述实施例的结果。
图9所示的图表示在上述实施例中,在打印100,000张图像之后,图像的评估,在水平轴中显示当载体的调色剂覆盖率为50%时的显影剂的流动性程度,且在垂直轴中显示由显影剂中调色剂的振实密度计算的调色剂的空隙百分率。
‘○’表示在打印100,000张图像之后能获得好的图像,‘△’表示在打印100,000张图像之后在图像上出现反常的图像如背景污迹,‘×’表示在打印50,000张图像之后在图像上出现反常的图像如背景污迹。
从显影剂容器中的调色剂的振实密度计算的调色剂的空隙百分率A和在载体的调色剂覆盖率为50%时的显影剂的流动性程度B满足式(1)A≤0.01×B-0.2的关系,这显示在图9的曲线的下侧区域,在打印100,000张图像之后在图像上没有发生反常的图像如背景污迹,且可以获得好的图像。
另一方面,在显影剂容器中的调色剂的空隙百分率A和在载体的调色剂覆盖率为50%时的显影剂的流动性程度B不满足式(1)的关系,这显示在图9的曲线的上侧区域,在打印50,000张图像之后在图像上出现反常的图像如背景污迹。
当A近似等于由式(1)右边的计算的数值时,参考对比例3和4,在打印50,000张图像之后能获得好的图像,但是在打印100,000张图像之后在图像上观察到反常的图像如背景污迹。

Claims (17)

1.一种成像装置,包括:
图像承载部件,
构置成在该图像承载部件上形成静电潜像的静电潜像形成单元,
构置成用包括调色剂和载体的显影剂使该图像承载部件上的静电潜像显影以形成调色剂图像的显影单元,
其中该显影单元包括构置成向该图像承载部件供应显影剂以使静电潜像显影的图像显影单元,构置成向该图像显影单元供应显影剂的显影剂供应单元,和包含要供应到该图像显影单元的显影剂的显影剂容器,
其中包含于该显影剂容器中的显影剂具有的调色剂对载体的质量丰度比例为80∶20到95∶5,
其中该显影剂容器包括通过减小其内部压力来减小其体积的柔性袋状部件,和排出包含在其中的显影剂的显影剂出口,
其中该显影剂满足式(1)的关系,其中A表示由调色剂的振实密度计算的调色剂空隙百分率,而B表示在载体的调色剂覆盖率为50%时显影剂的流动性程度(秒/50克):
A≤0.01×B-0.2    (1)。
2.根据权利要求1所述的成像装置,当布置显影剂容器使其与显影剂供应单元连接时,显影剂出口布置在显影剂容器的下侧。
3.根据权利要求1所述的成像装置,显影剂供应单元进一步包括将空气供应到显影剂容器中的空气供应单元。
4.根据权利要求1所述的成像装置,其中调色剂的平均圆度是0.94到0.99。
5.根据权利要求1所述的成像装置,其中调色剂包括调色剂粒子和附在各调色剂粒子的表面上的外部添加剂,并且外部添加剂的量以100质量份调色剂粒子计为1.3质量份到4.5质量份。
6.根据权利要求5所述的成像装置,其中外部添加剂包括具有平均粒径为50纳米到260纳米的氧化硅。
7.根据权利要求1所述的成像装置,其中调色剂的质量平均粒径是3μm到8μm。
8.根据权利要求1所述的成像装置,其中由调色剂的振实密度计算的调色剂的空隙百分率A是0.3到0.6。
9.根据权利要求1所述的成像装置,其中包含于显影剂容器中的显影剂的调色剂的平均带电量是30μC/g到50μC/g。
10.根据权利要求1所述的成像装置,其中载体的质量平均粒径(Dc)是20μm到40μm。
11.根据权利要求1所述的成像装置,其中在载体的调色剂覆盖率为50%时的显影剂的流动性程度B是40秒/50克到120秒/50克。
12.根据权利要求1所述的成像装置,其中调色剂的质量平均粒径(D4)对数量平均粒径(Dn)的比例(D4/Dn)为1.00到1.40。
13.根据权利要求1所述的成像装置,其中调色剂通过干磨法制造。
14.根据权利要求1所述的成像装置,其中调色剂通过溶液聚合法制造。
15.一种处理盒,包括:
承载静电潜像的图像承载部件,和
至少一个与承载静电潜像的图像承载部件相对布置的显影单元,
其中该处理盒可拆卸地附在成像装置上,
其中该成像装置包括构置成用包括调色剂和载体的显影剂使图像承载部件上的静电潜像显影以形成调色剂图像的显影单元,
其中,该显影单元包括构置成向图像显影单元供应显影剂的显影剂供应单元,和包含要供应到图像显影单元的显影剂的显影剂容器,
其中包含于显影剂容器中的显影剂具有的调色剂对载体的质量丰度比例为80∶20到95∶5,
其中该显影剂容器包括通过减小其内部压力来减小其体积的柔性袋状部件,和排出包含在其中的显影剂的显影剂出口,
其中该显影剂满足式(1)的关系,其中A表示由调色剂的振实密度计算的调色剂空隙百分率,而B表示在载体的调色剂覆盖率为50%时显影剂的流动性程度:
A≤0.01×B-0.2    (1)。
16.一种成像方法,包括:
在图像承载部件形成静电潜像,
用包括调色剂和载体的显影剂使静电潜像显影以形成调色剂图像,
将调色剂图像转印到记录介质上,
使调色剂图像在记录介质上定影,
其中显影是通过显影单元进行的,该显影单元包括构置成向图像承载部件供应显影剂以使静电潜像显影的图像显影单元,构置成向图像显影单元供应显影剂的显影剂供应单元,和包含要供应到图像显影单元的显影剂的显影剂容器,
其中包含于显影剂容器中的显影剂具有的调色剂对载体的质量丰度比例为80∶20到95∶5,
其中显影剂容器包括通过减小其内部压力来减小其体积的柔性袋状部件,和排出包含在其中的显影剂的显影剂出口,
其中显影剂满足式(1)的关系,其中A表示由调色剂的振实密度计算的调色剂空隙百分率,而B表示在载体的调色剂覆盖率为50%时显影剂的流动性程度(秒/50克):
A≤0.01×B-0.2    (1)。
17.根据权利要求16所述的成像方法,其中以包括调色剂和载体的新显影剂供给显影剂容器。
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