一成份显影用调色剂、图像形成方法以及图像形成装置转让专利

申请号 : CN200710089846.7

文献号 : CN100580577C

文献日 :

基本信息:

PDF:

法律信息:

相似专利:

发明人 : 安永英明加藤博秋叶木雅之门田拓也石川义通村上博之黑瀬克宣御厨义博

申请人 : 株式会社理光

摘要 :

本发明涉及一成分显影用调色剂、图像形成方法以及图像形成装置。其中所述显影用调色剂包括:调色剂供给器,用来将所述调色剂向下纵式供给;显影辊,其设置位于调色剂供给器的正下方;以及螺旋叶,配置用来搅拌所述调色剂;其中,所述调色剂包括:树脂,其包括蜡;着色剂;以及外部添加剂,其中,从螺旋叶的转矩以及负荷确定的总能量,当其在所述调色剂中以100mm/s的速度转动时,为450-530mJ,以及在以10mm/s转动时的总能量与在以100mm/s的速度转动时的总能量之比为2.0-3.0。

权利要求 :

1.一种用于纵式显影器的无油定影调色剂,其包括调色剂供给器,用来将无油定影调色剂向下竖直供给;

显影辊,其设置位于调色剂供给器的正下方;以及

螺旋桨,配置用来搅拌无油定影调色剂;

其中,无油定影调色剂包括:

树脂,其包括蜡;

着色剂;以及

外部添加剂,

其中,从螺旋桨的转矩以及负荷确定的总能量,当其在无油定影调色剂 中 以100mm/s的速度转动时为450-530时,以及在以10mm/s转动时的总能量与 在以100mm/s的速度转动时的总能量之比为2.0-3.0。

2.根据权利要求1的无油定影调色剂,其中调色剂供给装置为与显影辊相接 以及对置的调色剂供给辊。

3.根据权利要求1无油定影调色剂,其中无油定影调色剂是由重力来供给显影 辊的。

4.根据权利要求1的无油定影调色剂,其中螺旋桨在其以100mm/s的速度在 无油定影调色剂中转动时具有的负荷为20-30时,当在无油定影调色剂中以10 mm/s的速度转动时,其负荷为65-75mJ。

5.根据权利要求1的无油定影调色剂,其中无油定影调色剂的平均圆形 度为 0.900-0.930。

6.根据权利要求1的无油定影调色剂,其中外部添加剂为流动化剂,其数量 为对应于每100份重量的树脂,2.0-5.0份重量,树脂包括蜡以及着色剂。

7.根据权利要求6的无油定影调色剂,其中流动化剂的平均初始粒径为10-50 nm。

8.根据权利要求6的无油定影调色剂,其中流动化剂为二氧化硅,其对包括 蜡以及着色剂的树脂的粘附强度为45-65%。

9.根据权利要求1的无油定影调色剂,其中,无油定影调色剂粒子粘附力在 25℃下为45-55g以及45℃下为50-70g。

10.根据权利要求1的无油定影调色剂,其中当施加5N的负荷后,螺旋桨在 无油定影调色剂中转动时,由转矩以及负荷决定的总能量为800-1,000mJ。

11.根据权利要求1的无油定影调色剂,其中当施加5N的负荷后,螺旋桨在 无油定影调色剂中转动时,对由转矩以及负荷决定的总能量进行连续测定时的第 二次测定的总能量为450-550mJ。

12.根据权利要求1的无油定影调色剂,其中无油定影调色剂包括蜡,其数量为 对应于每100份重量的无油定影调色剂3-10份重量。

说明书 :

技术领域

本发明涉及无油定影调色剂以及使用该无油定影调色剂的图像形成 方法、装置以及处理卡盒。

背景技术

近年来,电子照相图像形成方法,特别是使用只包括调色剂的一成份显 像剂的一成份显像方法的使用越来越广泛。
日本专利申请公开No.2003-330273公开了一种调色剂,其具有特定的 流动性,在其使用在图像形成装置(例如激光打印机)中时,可以生成具有均 匀的图像密度的高质量图像;其中,调色剂的流动性是使用一种粉末测试器 来评价的,即通过将调色过筛后测定调色剂的残渣来进行评价。但是,用该 测定方法测出的数据,根据测定者不同而变化很大。不适于用来评价不同调 色剂间的流动性的细微的差别。
日本专利申请公开No.2004-37651公开了一种不会产生个人差的高精 度的评价调色剂的流动性的技术,其中是使一个转动翼进入调色剂层或从其 中拉出,并测量此时的转矩以及负荷。但是,由于这种技术对转速的依存性以 及没有规定螺旋翼的能量的绝对值,所以不能使无油定影调色剂的运动安定 化。
日本专利申请公开No.2004-37971公开了一种高精度并且简单的评价 调色剂的流动性的方法,其中在使圆锥转头进入调色剂时测量其转矩以及负 荷。但是,由于这种技术对转速的依存性以及没有规定螺旋翼的能量的绝对 值,所以不能使无油定影调色剂的运动安定化
日本专利申请公开No.2004-117211公开了一种不会产生个人差的可以 精确地评价调色剂的流动性的装置以及用该装置评价的调色剂,该调色剂 有良好的搬送性以及再现性,并可安定地产生高质量的图像,其中,流动性的 测量是通过测量圆锥转头在进入预先压缩过的调色剂时的转矩以及载荷而 达成的。但是该技术也是由于对转速的依存性以及没有规定螺旋翼的能量的 绝对值,所以也不能使无油定影调色剂的运动安定化。
无油定影调色剂由于其粉碎表面上易存在有蜡,所以在粉碎时易受压力 以及热的影响,因此,作为对策,就需要使一定数量的外部添加剂坚固地附 着在调色剂上。但是,当该调色剂用于调色剂供给辊与显影辊相接触的纵型 显影器时,该调色剂就被压紧,以至于由于在调色剂供给辊被施加很大的转 矩,因而调色剂不能被良好地供给。
由于这些原因,就有必要使无油定影调色剂具有良好的流动性,不会发 生带电低下,可以安定地生成具有均匀图像密度的高质量图像。

发明内容

因此,本发明的目的就是提供一种无油定影调色剂,其具有良好的流动 性,不会发生带电低下,可以安定地生成具有均匀图像密度的高质量图像。
本发明的另一个目的是提供二种使用本发明的无油定影调色剂的图像 形成方法。
本发明的另一个目的是提供一种使用本发明的无油定影调色剂的图像 形成装置。
本发明的另一个目的是提供一种使用本发明的无油定影调色剂的处理 卡盒。
本发明的各个目无论其单独还是一起,都可以由本发明的用于纵型显影 器的无油定影调色剂来实现。该显影器包括:
调色剂供给器,其垂直向下供给油定影调色剂;显影辊,其位于调色剂供 给器的垂直的下方;以及
螺旋桨,其对无油定影调色剂加以搅拌。
该无油定影调色剂包括:
包括蜡的树脂;
着色剂;以及
外部添加剂,
其中用螺旋桨在无油定影调色剂中以100mm/s的转速转动时的转矩以 及负荷来确定的总能量为450-530时,在10mm/s时的能量在与在100mm/s 时的比为2.0-3.0。
本发明的目的、特征以及优点通过下面的参照附图而进行的对优选实施 方式进行的说明会更加清楚。

附图说明

图1是说明具有本发明的实施方式的显影器以及处理卡盒的图像形 成装置的主要部件的截面图。
图2是本发明的实施方式的显影器以及处理卡盒截面图。

具体实施方式

本发明的无油定影调色剂具有良好的流动性,其不会发生带电不良,可 以安定地生成没有不均匀图像密度的高质量图像。
本发明的调色剂为用于纵向显影器的无油定影调色剂,该显影器包括调 色剂供给器(供给辊),其竖直向下供给无油定影调色剂;
显影辊,其位于调色剂供给器的垂直的下方;以及
螺旋桨,其对无油定影调色剂加以搅拌。
该无油定影调色剂包括:
包括蜡的树脂;
着色剂;以及
外部添加剂,
其中用螺旋桨在无油定影调色剂中以100mm/s的转速转动时的转矩以 及负荷确定的总能量为450-530mJ在10mm/s时的能量在与在 100mm/s时的比为2.0-3.0。
如100mm/s时的总能量大于530时,则供给辊不能被安定地驱动或不 能转动以供给调色剂,这是因为需要大的转矩来驱动供给辊。450mJ对 粉碎无油定影调色剂来说是实质上的最小值,这是由于调色剂需要变成球形 才能使其总能量小于450mJ。由于根据纸的不同线速度发生变化,供纸辊的 旋转速度会发生变化。转矩不宜发生变化,甚至在其线速度发生变化时,也 应如此。
在10mm/s的总能量与100mm/s的总能量的比大于3.0时,粒子间的摩 擦会由于转速而发生显著的变化,以及由于使用厚纸等原因而使线速度变低 从而使供给辊不能通过转动来供应调色剂。为了能安定地搬送从厚纸到薄纸 的各种纸张,有必要对纸的供给以及搬送速度加以控制。这时,整个系统的 速度就会发生变化所以转矩以不太依赖于速度为宜。2.0的10mm/s时的总能 量与100mm/s的总能量的比为粉碎无油定影调色剂的实质上的最小值。
当在100mm/s的负荷能量大于30mJ时,粒子间的摩擦变得如此之大, 以至于加在搬送调色剂时加在调色剂上的力会直接引起转矩的升高,由此, 供给辊就难于对调色剂进行供给。如在100mm/s时的负荷能量不大于20mJ 实际上是粉碎无油定影调色剂的最小值。
进一步,当10mm/s时的负荷能大于75mJ时,粒子间的摩擦变得如此之 大,以至于加在搬送调色剂时的加在调色剂上的力会直接引起转矩的升高, 由此,供给辊就难于对调色剂进行供给。负荷能在10mm/s时不大于65mJ 实质上是粉碎无油定影调色剂的最低限。
当5N力加在调色剂上时,总能量宜为800mJ-1,000mJ。如大于1,00035 时,就会在显影辊与供给辊的接触点上发生初始转矩,由此,供给辊就不能 供给调色剂。800mJ实际上成为粉碎无油定影调色剂的最小值。此时的调色 剂是指在显影器的调色剂规制部长期存在的调色剂。
如加上5N的力进行连续测定场合时的第2次测定时的总能量大于 550mJ时,就会在显影辊与供给辊的接触点发生额外的转矩,由此,供给辊不能 供给调色剂。这是供给辊进行稳定驱动的指标,即调色剂散开的指标。并且, 总能量直为不大于550mJ。
本发明的调色剂的体积平均粒径直为5-12μm,优选8-10μm。另外,调色剂 中的树脂包括措,以便维持以及提高在调色剂图像固定在纸上时的纸与定影 装置的分离性。
本发明的调色剂包括
第一粘结树脂(该第一粘结树脂包括短蜡)、第二粘结树脂、着色剂、电 荷控制剂以及外部添加剂。
对粘结树脂没有限制,可以使用已知的树脂,例如聚醋树脂、(甲基)丙烯酸 树脂、苯乙烯一(甲基)丙烯酸共聚物树脂、环氧树脂以及环烯树脂例如Ticona 制造的TOPAS-COC。但是,从无油定影的观点来看,直使用聚醋树脂。
聚醋树脂可以是多元醇与多元酸进行聚缩而形成的聚醋。多元醇中的二 元醇的例子包括,但不限于,双酚A的加成物(例如聚氧乙烯(2,2)-2,2-双(4- 苯基)丙烷、聚氧乙烯(3,3)-2,2-双(4-f圣基苯基)丙烷、聚氧乙烯(6)-2,2-双(4-f 圣基苯基)丙烷以及聚亚氧乙基(2,0)-2,2二双(4-f圣基苯基)丙烷);乙二醇;二 亚乙基二醇;三甘醇;1,2-丙二醇;1,3-丙二醇;1,4-丁二醇;新戊二醇;1,4-丁二 醇;1,5-戊二醇;1,6-己二醇;1,4-环己烷二甲基二醇;二亚丙基二醇;聚亚乙基二 醇;聚四亚甲基二醇;双酚A;加氢双酚A;等。三醇以及其以上的多元醇的具体 例子包括,但不限于,山梨醇、1,2,3,6-己四醇、1,4-脱水山梨醇、季戊四醇、 二季戊四醇、三季戊四醇、1,2,4-丁三醇,1,2,5-戊三醇、甘油,二甘醇、2- 甲基丙三醇,2-甲基-1,2,4-丁三醇,三甲醇乙烷、三甲基醇丙烷、1,3,5-三泾 基苯等。
多元羧酸中的二元羧酸的例子包括,但不限于,马来酸,富马酸、拧康 酸、衣康酸、戊烯二酸,邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、环己二酸,琥 珀酸、己二酸、葵二酸、壬二酸,丙二酸、n-十二碳烯己琥珀酸、异十二碳 烯琥珀酸,n-十二烷基琥珀酸、异十二碳烯琥珀酸、r辛烯基琥珀酸,异辛烯 基琉甜酸、n-辛基琥珀酸、异辛基琥珀酸酸,它们的酸酐或低级烷基酯等。
三元羧酸的例子包括,但不限于,1,2,4-苯三羧酸、2,5,7-荼三羧酸、1,2, 4-荼三羧酸、1,2,4-丁三酸、1,2,5-己三羧酸,1,3-二羧基-2-甲基亚甲羧基丙 烷、四(亚甲基羧基)甲:皖、1,2,7,8-辛四羧酸、empol三聚酸以及它们的酐 以及低级烷基酯等。
在本发明中,宜使用乙烯基聚醋树脂,其制备可以通过在同一个容器内 将形成聚酯树脂的聚缩反应和形成乙烯基树脂的自由基反应组合起来,其中 使用的混合物的单体材料为聚酯树脂材料单体、乙烯基树脂材料单体以及可 以与者两种单体材料反应的单体。该可以与两种单体材料反应的单体为例如 可以用于聚缩反应以及自由基聚合反应两者的单体。即该单体为具有聚缩- 反应性的羧基以及自由基-聚合反应性的乙烯基的单体,例如富马酸、马来 酸、丙烯酸以及甲基丙烯酸。
聚酯树脂材料的单体包括以上所述的多元醇以及多元羧酸。乙烯基材料 单体包括、苯乙烯或其衍生物例如苯乙烯、o-甲基苯乙烯、m-甲基苯乙烯、 p-甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、p-乙基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、p-叔 丁基苯乙烯以及p-氯乙烯;乙烯类不饱和单烯例如乙烯、丙烯、丁烯以及 异丁烯;甲基丙烯酸烷基酯例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸n-丙基酯、甲 基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸n-丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸 t-丁基酯、甲基丙烯酸n-戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸辛戊酯、 甲基丙烯酸3-(甲基)丁基酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙 烯酸壬酯、甲基丙烯酸葵酯、甲基丙烯酸十一烷基酯以及甲基丙烯酸十二 烷基酯;丙烯酸烷基酯例如丙烯酸甲酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙 烯酸n-丁酯、丙烯酸异丁基酯、丙烯酸t-丁基酯、丙烯酸n-戊己酯、丙 烯酸异戊酯、丙烯酸新戊基酯、丙烯酸3-(甲基)丁基酯、丙烯酸己酯、丙 烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸葵酯、丙烯酸十一烷基酯以及丙烯酸十二 烷基酯;不饱和羧酸例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸以及马来酸;丙烯 腈;马来酸酯;衣康酸酯;乙烯基氯;乙酸乙烯基酯;苯甲酸乙烯基酯;乙烯 基甲基乙基酮;乙烯基己基酮;乙烯基甲基醚;乙烯基乙基醚;乙烯基异丁 基醚;等。
用于聚合乙烯基树脂材料单体的聚合引发剂包括,但不限于,偶氮或重 氮聚合引发剂,例如2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-异丁腈、 1,1’-偶氮双(环己烷-1-腈)以及2,2’-偶氮双-4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈; 以及过氧化物聚合引发剂,例如过氧化苯甲酰、过氧化二枯基、过氧化甲基 乙基酮、过氧化碳酸异丙基酯(isopropylperoxy碳酸酯)以及过氧化月桂酰。
上述的聚酯树脂宜用作粘结树脂,从改善得到的无油定影调色剂的分离 性以及抗偏移性的观点出发,下列的第一以及第二粘结树脂被优选使用。
第一粘结树脂是聚酯树脂,其制备方法是将双酚A和烯化氧的加成物(作 为多元醇)与对苯二酸以及富马酸(作为多元酸)进行聚缩反应。
第二粘结树脂是乙烯基聚酯树脂,其制备是使双酚A与烯化氧、对苯二 酸、偏苯三酸以及琥珀酸的加成物作为聚酯树脂原料单体;将苯乙烯以及丙 烯酸丁基酯作为乙烯基树脂原料单体;以及将富马酸作为可以与这二种原料 单体进行反应的单体。
第一粘结树脂包括上述的烃蜡。为了使烃蜡包含在第一粘结树脂中,是 在合成第-粘结树脂时使烃蜡包括在形成第一粘结树脂的单体中。例如,可以 使烃蜡包含在酸单体以及醇单体中,并使酸单体以及醇单体进行缩聚以形成 作为第二粘结树脂的聚醋树脂。当第一粘结树脂是乙烯基聚醋树脂时,是
将烃类蜡包括在聚酯树脂原料单体中,以及将乙烯基树脂原料单体滴入 到其中,同时加以搅拌加热,从而使其进行聚缩反应和自由基聚合反应。
一般说来,蜡的极性要低,从而提高调色剂从定影部件(辊)上的离脱性。 在本发明中使用的蜡宜为具有低极性的烃类蜡。
烃类蜡是仅有碳原子与氢原子来构成,不包括酶基团、醇基团以及酷胶 基团。烃类蜡的具体例子包括,但不限于,聚烯烃蜡例如聚乙烯、聚丙烯以 及乙烯与丙烯的共聚物;石油蜡例如石蜡以及微晶蜡;合成蜡例如 Fischer-Tropsch蜡.在本发明中,宜使用聚乙烯蜡、石蜡以及Fischer-Tropsch 蜡,并且优选聚乙烯蜡以及石蜡。
本发明的调色剂可以包括蜡分散剂以便改善蜡的分散性。对蜡的分散剂 没有特别的限制,已知的蜡分散剂都可以使用,其具体例子包括,但不限于:
包括由与蜡具有高的相容性的以及与树脂也具有高的相容性的单元组 成的嵌段的聚合物以及低聚物;
与蜡具有高的相容性的单元以及具有与树脂高相容的单元之一方与另 一方连接的聚合物以及低聚物;
例如乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯以及α-苯乙烯和α,13-不饱和羧酸(例 如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸)以及它们的酯或酐形成的共聚物; 以及
乙烯基树脂以及聚酯的嵌段体以及连接体。
与蜡具有高的相容性的聚合单元包括,但不限于,具有12个或其以上 的碳原子的长链的烧基、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚丁二烯以及它们的共 聚物。与树脂具有高的相容性单元例如包括,但不限于,聚酯以及乙烯基树 脂。
在本发明中,蜡的熔点为其吸热峰,是在加热时用差示扫描量热计进行 测量的。该熔点宜为70-90℃。如高于90℃,蜡在定影过程中的融化不充分, 使调色剂的分离性不足。如低于70℃,则得到的调色剂在储存稳定性上有问 题,这是因为在高温以及高湿的环境下,调色剂粒子会发生融化从而相互粘 连在一起。蜡优选其熔点为70-90℃,以及进一步优选70-80℃,由此,得到 的调色剂具有充分的分离性。
蜡的吸热峰的半宽宜为不大于7℃(在加热时用差示扫描量热计测量), 本发明中使用的蜡具有较为低的熔点以及较宽的吸热峰。即蜡在低的温度下 就会熔融,从而对得到的调色剂的储存性有不好的影响。
本发明的调色剂包括的蜡的量宜为3-10%(重量),优选3-8%(重量), 更优选3.5-6%(重量)。如小于3%(重量),则在定影过程中蜡不能充分地 渗出到融化的调色剂于定影部件之间,因此熔融调色剂与定影部件之间的粘 着力不会下降,纪录部件不能从定影部件上脱离。如大于10%(重量),则在 调色剂的表面露出的蜡会增多,从而会导致得到的调色剂的流动性变差。由 此,不仅仅是由于调色剂从显影单元到感光体以及从显影单元到纪录元件的 搬送性变差从而使得到的图像质量显著变差,蜡还会从调色剂的表面脱离, 从而造成显影单元以及感光体的污染。
调色剂中的第一粘结树脂(包括蜡)以及第二粘结树脂具有的重量比 宜为20/80-45/55,优选为30/70-40/60。如第一粘结树脂的重量比太低, 则得到的调色剂的分离性以及抗热偏移性就会变差。如第一粘结树脂的重量 比太高,得到的调色剂的光泽性以及保存时的热稳定性就会变差。
由第一粘结树脂以及第二粘结树脂组成的粘结树脂的软化点宜为110 to 135℃,优选125-130℃。
第一粘结树脂包括的蜡的酸值宜为5-50KOH mg/g,优选10-40KOH mg/g。第二粘结树脂的酸值宜为0-10KOH mg/g,优选1-5KOH mg/g。特 别是聚酯树脂的场合,具有这样的酸值可以提高着色剂的分散性,并可以形 成具有良好的带电性的调色剂。
第一粘结树脂包括的蜡的不溶于四氢呋喃(THF)的成分的量从抗热偏移 性来看宜为0.1-15%(重量),优选0.2-10%(重量),更优选0.3-5%(重 量)。
一般用于全色调色剂的已知的电荷控制剂都是可以使用的。它们的具体 例子包括,但不限于,尼格染料、三苯基甲烷染料、含铬金属配合物染料、 钼酸鳌合物颜料,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、磷以及其化合物,钨及其化合物化合物、含氟活性剂、水杨酸的 金属盐、水杨酸的金属盐的衍生物等。市场上的电荷控制剂的具体例子包括 BONTRON P-51(季铵盐),BONTRON E-82(萘甲酸的金属配合物)、BONTRON E-84(水杨酸的金属配合物)以及BONTRON E-89(酚类缩合物)(它们是由 Orient Chemical Industries Co.,Ltd.制造的);TP-302以及TP-415(季 铵盐的钼配合物)(它们是由Hodogaya Chemical Co.Ltd.制造的);COPY电 荷PSY VP2038(季铵盐)、COPY蓝(三苯基甲烷衍生物)、COPY电荷NEG VP2036以及COPY电荷NX VP434(季铵盐)(它们是由Hoechst AG制造 的);LRA-901以及LR-147(硼配合物)(它们由Japan Carlit Co.,Ltd. 制造);喹丫酮、偶氮颜料以及具有例如磺酸酯基、羧基、季铵基等官能团 的聚合物。特别是,宜使用可以控制调色剂为负极性的电荷控制剂。
调色剂中的电荷控制剂的量取决于例如粘结树脂的选择、添加剂的使用 以及分散方法等。一般,电荷控制剂的量宜为调色剂中的每100份(重量) 的粘结树脂0.1-10份(重量),优选1-5份(重量)。如该数量太低,调色剂 就不能得到良好的电学特性。如该量太高,调色剂的电荷数量就会过多,由 此,显影辊与调色剂之间的静电引力就会增加,造成流动性变差,从而使图 像密度下降。
一般用于全色调色剂的已知着色剂都可以使用于本发明的调色剂。
这些着色剂的具体例子包括,但不限于,碳黑、苯胺蓝、铭黄、群青篮、 杜邦油红、喹啉黄、亚甲基蓝氯化物、酞菁铜、孔雀绿草酸盐、灯黑、玫瑰 红、C.1.颜料红48:1、C.1.颜料红122、C.1.颜料黄97、C.1.颜料黄12、 C.1.颜料黄17、C.1.颜料黄74、C.1.溶剂黄162、C.1.颜料黄180、C.1. 颜料黄185、C.1.颜料蓝15:1、C.1.颜料蓝15:3、等。
调色剂中的着色剂的量宜为2-15份(重量)/100份粘结树脂的总重量。 着色剂宜分散在第一以及第二粘结树脂混合的母料中。母料包括的着色剂数 量宜为20-40份(重量)。
在本发明中,一种或多种无机粒状材料宜作为外部添加剂使用在调色剂 中来改善得到的调色剂的流动性、带电性、显影性以及搬送性。
无机粒状材料的比表面宜为30-300m2/g以及平均初始粒径为10to 50nm(用BET方法测量)。如平均初始粒径太大,无机粒状材料难于固定在 母体调色剂上。如比10nm小,无机粒子经常被埋在母体调色剂中。
无机粒状材料的例子包括,但不限于,二氧化硅、氧化铮、氧化锡、石 英沙、二氧化铁、粘土、云母、沙石灰、硅藻土、氧化铭、氧化铺、红氧化 铁,三氧化镑,氧化镇、氧化错、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅、氮化 硅等。母体调色剂宜包括的无机粒状材料的量为2.0-5.0份(重量)。如母体 调色剂包括的无机粒状材料太多,得到的调色剂的显影性以及定影后的分离 性就会变差,会产生不清楚图像。如太少,则流动性、搬送性以及在存储时 的热稳定性就会变差。特别是二氧化硅宜用来作为流动剂来增加得到的调色 剂的流动性,以及流动剂对母体调色剂的附着强度适宜为45-65%。如小于 45%,流动剂会对得到的图像有负面的影响。如大于65%,流动剂埋入到母 体调色剂中的数量就会太多,结果使空间剂的效果变小。
以下,对纵式显影器进行说明。
图1是表明本发明的优选实施方式的,包括显影器以及处理卡盒的图像 形成装置的主要部件的截面示意图。
每个处理卡盒(10)包括感光鼓(20)、充电辊(30)、图像显影器(40) 35以及清洁装置(50)。每个处理卡盒(10)只要打开其止动器就可以将其 进行交换。
感光鼓(20)按箭头方向转动,其周边速度为150mm/sec。充电辊(30) 在加压下接触感光鼓(20)的表面,并由于感光鼓(20)的转动而从动转动。 规定的偏压从高电压电源(未图示)施加在充电辊(30)上,以及充电辊(30) 使感光鼓(20)的表面带电(-500V)。曝光装置(60)以带有图像信息的光 对感光鼓(20)进行曝光以在其上形成潜图像。使用激光二极管的激光扫描 器被用于曝光装置(60)。图像显影器(40)使用未图示的接触显影方法将感 光鼓(20)上潜图像变为可见的调色剂图像。预先决定的显影偏压被从高电 压电源(未图示)施加于显影器(40)。在转印后,清洁装置(50)将残留在 感光鼓(20)调色剂清除掉。
四个处理卡盒(10)沿着中间转印带(70)的运动方向排列,并以黄、 青绿、品红以及黑的顺序形成可见图像。第一转印偏压施加于第一转印辊(80) 上,从而感光鼓(20)上的调色剂图像转印到中间转印带(70)上。中间转 印/带(70)被驱动马达(未图示)驱动而按箭头方向转动,各色的可见图像 被顺\次转印并且叠加从而形成全色图像。
当规定的电压施加到的二转印辊(90)上,该全色图像就转印到作为转 印材料纸(100),并由定影装置(未图示)加以定影以及除电。没有被的第 二转印辊(90)转印而残留在中间转印带(70)上调色剂,由转印带清洁装 置(110)来加以收集。
图2是表示本发明的优选的实施方式的显影器以及处理卡盒的截面示意 图。
显影器(40)包括调色剂容器(101)以及位于调色剂容器(101)下面 的调色剂供给仓(102)。显影辊(103)以及调色剂层规制器(104)以及与 显影辊(103)相接的供给辊(105)位于调色剂供给仓(102)的下面。显影 辊(103)与感光鼓(20)相接,规定的显影偏压是从高压电源(未图示)施 加到显影辊(103)上的。调色剂容器(101)中的调色剂搅拌器(106)是以 逆时针f方向转动的以使其中的调色剂流态化以及驱动调色剂向下通过开口 (107)飞进入调色剂供应仓(102)。开口(107)在供给辊(105)的正上方, 以及仅有一个隔板将调色剂容器(101)以及调色剂供给仓(102)分开。该 调色剂供应仓位于调色剂层规制器(104)的之上方。供给辊(105)的表面 涂敷有具有孔的泡沫材料,它可以有效地吸附在调色剂供给仓(102)的调色 剂以及防止在与显影辊(103)的接触点上的由于压力的集中而造成的调色剂 的劣化。泡沫材料是一种导电材料,包括粒状碳以及电绝缘性的,电阻为 103-1013Ω的泡沫。在与带电的调色剂的极性的相同的方向上将对显像偏压进 行补正的供给偏压施加于供给辊(105)。供给偏压将在与显影辊(103)的接 触点上的预先充电的调色剂推向显影辊(103)。供给辊(105)以反时针方向 旋转,将调色剂进行吸附,并将其涂布(供给)到显影辊(103)的表面上。
显影辊(103)是使用的涂有弹性橡胶层的辊,在橡胶层的表面上形成 一层可以充电的材料,其极性与带电的调色剂的极性相反。弹性橡胶层的硬 度不大于500(JIS-A),以便均匀地接触感光鼓(20),以及103-1010Ω的电阻 可以使显影偏压起作用。弹性橡胶层的表面粗糙度为0.2-2.0μmRa,由此可 以保持所需要数量的调色剂。显影辊(103)以逆时针方向转动,将调色剂进 行吸附并搬送,搬送到调剂层规制器(104)的对面以及感光鼓(20)上。
层规制器(104)是由金属扳弹簧材料SUS304CSP,SUS301CSP或磷青 铜等来制成的。其自由端以10 to 100N/m的压力接触显影辊(103)的表面, 以便使调色剂层变薄以及通过摩擦使通过其下的调色剂层带电。另外,层规 制器(104)上施加对显像偏压进行补充的与带电的调色剂极性相同的方向的 规制偏压,以便有助于调色剂的摩擦带电。
感光鼓(20)的转动是按顺时针方向进行的,因此显影辊(103)的表 面在对面的位置以与感光鼓同样的方向运动。被薄层化的调色剂的薄层被转 动的显影辊(103)搬送到感光鼓(20)的对面位置,并且被转印到感光鼓的 表面,这是由于根据施加到显影辊(103)的显影偏压,以及由感光鼓上的的 静电潜影而形成的电场的作用。由此就在感光鼓(20)上形成了调色剂图像。
密封条(108)与显影辊(103)相接触,接触部位是残余调色剂再度从 显影辊(103)返回调色剂供应仓(102)的部分,这些调色剂没有转印到感 光鼓(20),由此就可以防止调色剂漏到显影器的外面。
显影辊的表面的弹性橡胶包括,但不限于,苯乙烯一丁二烯共聚合物橡 胶、丙烯腈一丁二烯共聚合物橡胶、丙烯酸橡胶,表氯醇橡胶,尿烷橡胶以 及硅橡胶。它们可以单独使用也可以组合起来使用。特别是表氯醇橡胶以及 丙烯睛一丁二烯共聚物橡胶优选使用。
本发明的显影辊是在导电芯体上涂敷弹性橡胶而形成的。导电芯体为例 如金属例如可以是不锈钢。
在本发明,宜采用使用一个加热辊与一个加压辊的双辊定影方法。
定影装置宜使用不加油的无油定影方法。
在本发明中,使用的充电装置的形状为圆筒型,其中包括芯部以及在其 上涂布的导电层以及涂布在导电层上的表面层。从电源施加到芯层的电压为 通过导电层以及表面层被施加到静电潜影承载体上。
充电器的芯材沿着潜像承载体的纵向配置(图像承载体与芯材平行), 以及充电器以规定的压力完全压到潜图像承载体上。因此,潜图像承载体的 表面部分以及充电器的表面部分沿着两者的纵方向相互接触,形成具有规定 的宽度的接触夹持部。潜像承载体被驱动器驱动而进行转动,以及充电器随 图像承载体的转动而从动转动。
潜像承载体通过与接触夹持部而被充电。充电器的表面以及潜像承载体 的表面被充电领域完全接触(被充电领域与充电器长度相同),因而,通过接 触夹持部,潜像承载体的被充电领域被均匀充电。
充电器的导电层是非金属以及宜由具有低硬度的材料形成,以便稳定地 接触图像承载体。它们的具体例子包括,但不限于,树脂(例如聚尿烷、聚 醚以及聚乙烯基醇);以及橡胶(例如醇橡胶、EPDM以及NBR)。导电材 料的具体例子包括,但不限于,碳黑、石墨、二氧化钛、氧化锌等。表面层 由具有102 to 1010Ω.的中等绝缘材料来形成。
用于表面层的树脂的具体例子包括,但不限于,尼龙、聚酰胺、聚亚胺、 聚尿烷、聚酯、硅氧烷、TEFLON、聚乙炔、聚吡咯、聚噻酚、聚碳酸 酯、聚乙烯基等。优选含氟树脂,以便增加与水的接触角。
含氟树脂的具体例子包括,但不限于,聚1,1-二氟乙烯、聚二氟乙烯、 1,1-二氟乙烯-四氟乙烯的共聚物、1,1-二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共 聚物等。
进一步,导电材料例如碳黑、石墨、二氧化钛、氧化锌、氧化锡以及氧 化铁可以任选地包括在表面层中,以便使其具有中等绝缘性。
以下将介绍实施例。实施例仅仅是为了列举说明。其并不对本发明构成任何 限制。在以下的实施例中,份是指重量份,比例也是重量比。除非有另外的 说明。
实施例
本发明的调色剂的制备,可以先将包括烃类蜡的第一粘结树脂、第二粘 结树脂以及着色剂混合起来制备混合物;捏合混合物以制备捏合的混合物; 冷却捏合的混合物以制备硬化的混合物;粉碎硬化混合物以制备粉碎混合 物;将粉碎混合物分级以便制备着色的具有所希望的粒径的树脂;以及将着 色的粒状树脂与外部添加剂相混合。
实施例1-4以及比较例1-7
[第一粘结树脂的制备]
将600g苯乙烯、110g丙烯酸丁酯、30g丙烯酸(作为乙烯基单体) 以及30g过氧化二枯基(作为聚合引发剂)放入一个滴液漏斗中, 制备混合液体。1,230g聚氧乙烯(2,2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、290g 聚氧乙烯(2,2)-2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、250g异十二碳烯琥珀酐、310g 对苯二甲酸、180g 1,2,4-苯三酸酐(作为多元醇)以及7g氧化二丁基 锡(作为酯化催化剂)进行混合,以便制备聚酯单体。4份(重量)石蜡(熔 点73.3℃以及4℃的吸热峰的半值宽(用示差扫描量热计进行测量>以及 100份(重量)的聚醋单体放入具有温度计、不锈钢搅拌器、流下式压缩机 以及氮气导入口的5升的囚口烧瓶中,以便制备混合物。包括乙烯基单体以 及聚合引发剂的混合液体在氮气流下以1小时滴入烧瓶中。在160℃时加上 保热外套,同时将混合物进行搅拌。此后,加聚反应在160℃下进行2小时。 缩聚反应进行在230℃进行。聚合度通过用恒载压出毛细管流变仪 (constant-load extrusion capillary rheometer)测量软化点来进行跟踪,以及当 得到的树脂达到所希望的软化点时,就使反应终了,得到树脂H1。树脂的软 化点为130℃。
[第二粘结树脂的制备]
2,210g聚氧丙烯(2,2)-2,2一双(4-羟基苯基)丙;皖、850g对苯二 甲酸、120g1,2,4一苯三酸厨(作为多元醇>以及0.5g氧化二丁基锡(作为 醋化反应催化剂>放入到具有温度计、不锈钢搅拌器、流下式压缩机以及氮 气导入口的5升的四口烧瓶中,使混合物在氮气流中进行缩聚反应。在230℃ 时加上加热套。聚合度通过用恒载压出毛细管流变仪测量软化点来进行跟踪, 以及当得到的树脂达到所希望的软化点时,就使反应终了。得到树脂L1,其 软化点为115℃。
[调色剂粒子的制备]
含有100份(重量)的粘结树脂(包括80份(重量)的第一粘结树脂 以及20份(重量)的第二粘结树脂以及4份(重量)的着色剂C.1.颜料红 57-1)的母液在HENSCHEL混合机中充分混合后,制得混合物。将混合物进 行熔融以及在双轴压出机(PCM-30,Ikegai  Corp.制)中捏合,制备捏 合混合物。捏合混合物用冷压辊施加压力压出为2mm厚的物体。用冷却带 冷却后,制得硬化的混合物。将硬化的混合物用feather磨压碎制得压碎的混 合物。然后,压碎的混合物用机械粉碎机(KTM  ,Kawasaki Heavy Industries,Ltd.制)粉碎,得到体积一平均粒径为10-12μm的混合物。以及进 一步用喷射粉碎机(IDS,Nippon Pneumatic Mfg.Co.,Ltd.制)粉 碎,制得粉碎混合物。该粉碎混合物用旋转分级器(100ATP,Hosokawa Micron Group制)进行分级,以制得着色粒状树脂1。该着色粒状树脂1具有 8.0μm的粒径以及0.917的圆形度。一般用上述方法制得的调色剂的圆形度 为0.900-0.930。
表1-1中所示的份(重量)的二氧化硅与100份(重量)的着色粒状35 树脂用HENSCHEL混合器(20L)在表1-2的条件下混合,以制备品红调色 剂粒子(实施例1-4以及比较例1-7)。其中的角度为挡板与混合器的 内壁的角度,水平为0°。
表1-1

表1-2

测量实施例1-4以及比较实施例1-7中制得的调色剂的体积平均粒径、 圆形度、外部添加剂的量、粘附强度以及总能量,并评价得到的图像的质量。 结果列于表2。
[用粉末流变计测量总能量]
使用粉末流变计FT4(Freeman Technology制)。将分流容器(160ml) 装在粉末流变计所带的玻璃容器(200ml)上,以及85.0g调色剂加入到 分流容器中。震动7次后,将装有调色剂的分流容器装在玻璃容器上(200 ml)。
粉末流变计附带的直径为48mm的螺旋桨以30mm/s的速度进入到调色 剂中。边调整螺旋桨的转动速度,边将施加在螺旋桨以及装在玻璃容器上的 电子天平上的能量加以测量。总能量(mJ)为施加的能量的总和。5N的负荷 是使用粉末流变计附带的用于20ml的压缩活塞。
调色剂的平均粒径以及粒径分布是使用Coulter counter TA-II或 Coulter Multisizer II(Beckman Coulter,Inc.制)如下进行测定的:
将0.1-5ml的界面活性剂(宜为烷基苯磺酸盐)作为分散剂放入100- 150ml的电解质溶液(使用ISOTON R-II,Coulter Scientific Japan,Ltd. 制备)。该电解液为NaCl水溶液,其中钠的量为1%;将2-20mg的调色 剂样品加入电解质溶液中,使其悬浊,此后将悬浊的调色剂用超声波分散器 分散1-3分钟,制得样品分散液;将下列的每一区间的调色剂粒子的体积 以及个数用上述的测定器,并使用100μm的孔径的孔版进行测定,计算出重 量分布以及个数分布:
2.00-2.52μm;2.52-3.17μm;3.17-4.00μm;4.00-5.04μm;5.04 -6.35μm;6.35-8.00μm;8.00-10.08μm;10.08-12.70μm;12.70 -16.00μm;16.00-20.20μm;20.20-25.40μm;25.40-32.00μm;以 及32.00-40.30μm.
[平均圆形度]
调色剂的形状适宜于用光学测定方法来进行测定。即使包括粒子的悬浊 液体通过平板上的摄像部检测带,来检测以及分析粒子的图像。将与探测到 的调色剂粒子的图像的面积相同的园的周长用调色剂粒子的实际周长来除, 从而得到调色剂的圆形度。
调色剂的平均圆形度不小于0.890,宜为0.900-0.930,这样就可有效 地生成具有合适的密度、再现性以及高的精密度的图像。具体的说调色剂的 圆形度是用流动式粒子图像分析仪(FPIA-2000,SYSMEX CORPORATION制造) 来进行测量的。具体的测定方法包括:在100-150ml的事先除去不纯固体 物质的水中加入0.1-0.5ml的表面剂(宜为烷基苯磺酸盐)作为分散剂; 将0.1-0.5g的调色剂加入到混合物中。将该含有调色剂的悬浊液用超声 波分散器处理1-3分钟,制备具有浓度为3,000-10,000个粒子/μl的分 散液;然后用上述的测定器测定调色剂形状以及分布。
[外部添加剂的附着强度]
将2g的调色剂放入30cc的含有10%(重量)的表面剂的表面剂溶 液中,表面剂充分地附着在调色剂上,用40W的超声波均混器施加1分钟的 能量,分离调色剂,然后,将调色剂洗涤以及干燥。用荧光X-光对调色剂进 行表面剂处理前后的无机粒状材料粘着量an进行测定。波长分散荧光X-光 分光计XRF1700(Shimadzu Corp.制)被用来决定各个元素例如二氧化硅 中的硅元素。方法是对表面剂处理前后的2g调色剂施加1N/cm2的力60秒, 并造粒,用校准法对无机微粒子的固有元素进行定量。
流动化剂对母调色剂的粘附强度宜为45 to 65%。如小于45%,游离的 流动剂得到的图像有不良影响。但是如大于65%,流动化剂被埋入到母调色 剂中的量太多,结果是空间剂(spacer)的效果变得稀薄。
[调色剂间的粘附]
该粘附可以用压缩以及拉伸特性测定器(例如AGGROBOT,Hosokawa Micron Group制造)来进行测定。具体是,在将7.0g调色剂装入纵式分 开的空间以及施加8kg的负荷5分钟,将上面的空间拉上所需要的力就是 调色剂之间的粘附力。氛围温度是本压缩以及拉伸特性测定器所附带的系统 来进行控制的。
调色剂间的粘附力以温度变化小为宜。如调色剂间的粘附力太大,则调 色剂受力时,其运动将不稳定。调色剂间的粘附力在25℃的氛围中宜为45 -55g。在45℃的氛围下,调色剂间的粘附力宜为50-70g。
[图像质量的评价]
将实施例1-4以及比较例1-7中制备的调色剂装在彩色打印机Ipsio CX3000(理光公司制)上,来评价得到的图像的质量。结果列于表2-1,2-2 以及2-3中。
(调色剂的搬送性)
测定了线速度半减时的转矩的提高量。调色剂堵塞为:×。未发生:○ (图像密度)
由于不均匀的调色剂供应而造成的不均匀图像密度:×;没有不均匀图 像密度:○
(调色剂在螺旋叶上的沉积)
目视测定在生成500张空白图像后的半色调图像上条线的有无。
没条线图像:○
问题:×
(白斑图像)
由于外部添加剂而造成的感光体上的白斑图像:×
没有白斑图像:○
表2-1

表2-2

表2-3

另外、本发明的处理卡盒,包括:
感光体;
显影器,设置用来使用根据权利要求1的无油定影调色剂对感光体上 述的静电潜像显影;以及
充电器以及清洁装置中的至少一个。
以上对本发明进行了说明。根据上述,本领域的技术人员可以对本发明 进行改进,但是,这都不会脱离本发明的范围。
本发明的图像形成装置可为打印机、复印机或传真机。