調色劑和圖像形成方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于使電子照片或靜電荷圖像顯影的圖像形成方法的調色劑和圖像 形成方法。
【背景技術】
[0002] 關于通常的電子照相法，通過將潛像形成于圖像承載構件（感光鼓）上，通過供給 調色劑至潛像來使?jié)撓窨梢暬⑺谜{色劑圖像轉印至轉印材料如紙，其后通過熱/壓 力將調色劑圖像定影在轉印材料上的用于得到復印的材料的方法是已知的。
[0003] 例如，在電子照相術中，通常，用作感光鼓的感光體狀鼓，通過感光性物質的使用， 均勻地進行帶電處理從而具有規(guī)定的極性和電位，并且進行圖像圖案曝光，以致形成靜電 潛像。其后，用調色劑進行顯影并且將所得圖像轉印和定影至轉印介質如紙。在轉印步驟 之后，感光鼓上殘留的調色劑通過某些方法除去。提及刮板清潔作為最頻繁采用的除去方 法。這是通過對感光鼓表面給具有彈性的刮板狀構件如橡膠加壓來擦掉調色劑的方法。
[0004] 具有窄的粒度分布并且用作用于這樣的電子照相術的調色劑的球狀調色劑具有 諸如優(yōu)異的轉印性和細線再現性等特征。另一方面，在使調色劑從感光鼓中清除的體系中， 清潔隨著圓形度增加而變得困難。據認為原因之一是調色劑的滾動由于高圓形度而發(fā)生， 并且調色劑輕易地滑過清潔刮板與感光體之間的接觸輥隙。
[0005] 關于例如在刮板體系的清潔設備中防止相對于球狀調色劑的差的清潔的措施，嘗 試通過增加施加至刮板的邊緣部的線性壓力來防止球狀調色劑滑過。然而，基于僅線性壓 力增加的該措施具有例如促進刮板邊緣部的破碎、由于顫動而引起的不尋常聲音發(fā)生、或 促進由于刮板的接觸而引起的感光體的磨耗等問題。
[0006]PTL1提議其中將外部添加劑留在刮板邊緣部從而形成抑制層，由此阻塞調色劑 顆粒從而使清潔穩(wěn)定化的方法。根據該方法，形成抑制層的外部添加劑滑過刮板，以致污染 充電構件。因此，需要設置清潔充電構件的機構，機構變得復雜，造成成本增加。
[0007]PTL2提議通過借助于將外部添加劑嵌入球狀調色劑來減少附著力而減少轉印之 后殘留的調色劑并且改善清潔性的措施。然而，難以得到圓形度高的調色劑的充分的清潔 性。
[0008] 引f列表
[0009] 專利f獻
[0010]PTL 1日本專利特開No. 2002-318467
[0011]PTL 2日本專利特開No. 2012-68325
[0012] PTL 3W0 2013/063291
[0013]PTL 4日本專利特開No. 2013-92748
[0014]PTL 5W0 2010/008095
[0015] 非專利f獻
[0016]NPLIRicohTechnicalReport,No. 26(2, 000)
[0017] NPL2K0NICAMINOLTATECHNOLOGYREPORTVOL1 (2004)

【發(fā)明內容】

[0018] 調色劑的高圓形度容易造成差的清潔。清潔性通過增加清潔刮板的接觸壓力來改 善。然而，刮板的破碎、感光體的磨耗和由于刮板的顫動引起的不尋常的聲音容易發(fā)生。
[0019] 提及其中調色劑的進入通過將先前已知的外部添加劑隔離從而形成抑制層來防 止的方法。然而，存在形成抑制層的外部添加劑滑過刮板并且污染了充電構件的問題。
[0020] 本發(fā)明提供調色劑和圖像形成方法。
[0021] S卩，顯示良好的清潔性，降低感光體表面的磨耗變動，并且降低充電構件的污染。
[0022] 本發(fā)明涉及包括如下的調色劑：
[0023] 調色劑顆粒；和
[0024] 有機-無機復合細顆粒，其各自包括乙烯基系樹脂顆粒和無機細顆粒，
[0025]其中：
[0026] 所述無機細顆粒在所述有機-無機復合細顆粒的表面上露出，
[0027] 所述有機-無機復合細顆粒各自具有源于在其表面上的無機細顆粒的凸部，和
[0028] 在所述有機-無機細顆粒的表面上露出的無機細顆粒的存在比在20 %至70 %的 范圍內，并且
[0029]其中：
[0030] 所述調色劑的平均圓形度為0. 960以上，并且滿足下述關系：
[0031] 0· 003彡F/Q2彡0· 040
[0032] 其中Q(mC/kg)表示通過雙組分法測量的所述調色劑的摩擦帶電量的絕對值，和 F(nN)表示所述調色劑對聚碳酸酯平板的靜電附著力。
[0033] 本發(fā)明的進一步特征將參考附圖從以下示例性實施方案的描述中變得明顯。
【附圖說明】
[0034]圖1是用于本發(fā)明中的測量靜電附著力的設備的說明圖。
[0035] 圖2示出其中使用根據本發(fā)明的調色劑的圖像形成設備的一個實施方案的示意 性構成圖。
[0036] 圖3示出用于圖2中示出的圖像形成設備的顯影部和清潔部的放大的構成圖。
【具體實施方式】
[0037]本發(fā)明的構成如下所述。
[0038] 提供包括調色劑顆粒和在調色劑顆粒表面上的有機-無機復合細顆粒的調色劑， 其中有機-無機復合細顆粒各自是如下的顆粒：無機細顆粒以源于無機細顆粒的凸部形成 于表面上這樣的方式在乙烯基系樹脂顆粒的表面上露出并且有機-無機復合細顆粒的表 面上的無機細顆粒的存在比是20%以上且70%以下，調色劑的平均圓形度為0. 960以上， 并且調色劑滿足下述條件：
[0039] 0· 003彡F/Q2彡0· 040
[0040]其中將通過雙組分法測量的調色劑的摩擦帶電量的絕對值規(guī)定為Q(mC/kg)，和將 調色劑對聚碳酸酯平板的靜電附著力規(guī)定為F(nN)。
[0041] 球狀調色劑顯示降低的表面均勻度，因此在調色劑顆粒與感光鼓之間接觸的狀態(tài) 下的變動降低并且顯示優(yōu)異的轉印性。另外，外部添加劑的附接（attachment)的變動降 低，并且?guī)щ娦詢?yōu)異。另一方面，存在球狀調色劑容易滾動，以致容易進入清潔輥隙部，進而 容易滑過清潔輥隙部的問題。
[0042] 先前通過增加清潔刮板與感光鼓的接觸壓力從而以調色劑不容易進入這樣的方 式建立一種構成，使得良好的清潔可行。然而，如果增加清潔刮板的解除壓力，則新的問題 出現。例如，感光鼓容易磨耗，以致壽命減少，且刮板毛刺依賴于圖像的輸出模式和使用環(huán) 境而容易出現。因此，必要的是研究即使當降低清潔刮板的接觸壓力時也顯示良好的清潔 性的球狀調色劑。
[0043] 于是，研究如在PTL1中記載的，通過使用具有大的粒徑的外部添加劑形成抑制 層。先前通常使用的大粒徑的外部添加劑的實例包括具有球形狀和窄的粒度分布的大粒徑 的外部添加劑，例如，溶膠-凝膠二氧化硅。然而，當外部添加劑的表面是單一組成的二氧 化硅時，對感光鼓的靜電附著力高并且相對于球狀調色劑的清潔性的效果不足。為了清潔 球狀調色劑，更強的抑制層是必要的。然而，球狀外部添加劑污染充電構件，這是因為外部 添加劑滑過刮板。
[0044] 本發(fā)明人研究了球狀調色劑的清潔性。結果，發(fā)現了由乙烯基系樹脂和作為外部 添加劑的無機細顆粒組成的有機-無機復合細顆粒的使用是有效的。以下將進行詳細解 釋。
[0045] 根據本發(fā)明的有機-無機復合細顆粒是指其中基礎顆粒是有機化合物和無機細 顆粒存在于其表面上的顆粒。此外，無機細顆?？梢郧度牖A顆粒中。另外，具有源于無機 細顆粒的凸部存在于有機-無機復合細顆粒的表面上的特征。有機-無機復合細顆粒顯示 與例如ImagingConferenceJAPAN2012中報道的二氧化娃-聚合物顆粒的形式類似的形 式。根據這里報道的內容，二氧化硅-聚合物顆粒具有在顯示與膠態(tài)二氧化硅的那些相當 的帶電性和流動性的同時比重小和由于因表面的凹凸引起的許多接觸點而從調色劑顆粒 的脫離降低的特征。因此，報道的是對小粒徑或低熔點的調色劑更有效地顯示間隔物效果 和抗結塊性。相同的二氧化硅-聚合物顆粒也記載在PTL3和PTL4中。
[0046] 為了清潔球狀調色劑，必要的是不僅抑制層而且靜電附著力都要考慮到。在清潔 步驟中，要求調色劑的靜電附著力的降低，因為已靜電附著至感光鼓表面的轉印之后殘留 的調色劑的擦除是必要的。例如，NPL1中，估測的是調色劑的靜電附著力受到調色劑表面 上由于外部添加劑引起的電荷分布的影響。特別地，球狀調色劑的調色劑表面是平滑的，因 此靜電附著力容易受到外部添加劑的狀態(tài)的影響。
[0047] 作為靜電附著力的測量方法，使用NPL2和DailkaiGazouKeiseiGijutsuni kansuruKenkyuukai(The1stSocietyfortheStudyofImageFormingTechnology(圖 像形成技術的第一屆研究會））（2012)中報道的振動型靜電附著力測量設備。設備的概述 如下所述。將與磁性載體混合并且摩擦帶電的調色劑通過雙組分顯影系統(tǒng)在樣品臺上顯影 并且使其靜電附著。在感光鼓表面上使用的涂覆有聚碳酸酯的樣品臺用作該樣品臺。將樣 品臺安裝在幅度放大角連接至壓電振動子的振動單元上，并且振動子振動從而將振動加速 度賦予調色劑。0至2Mm/sec2的振動加速度以24份（fractions)賦予。調色劑從樣品電 極的分離的方式用CCD觀察，并且計算基于面積比的50%的初始狀態(tài)下的調色劑分離時的 振動加速度。
[0048] 施加至調色劑的慣性力由F=πιΑω2表示，其中將振幅指定為A，振動子的振動 角速度指定為ω，調色劑的質量指定為m。施加至調色劑的重力相對于附著力充分地小， 因此其可以忽略。當調色劑分離時的慣性力等于調色劑的附著力。因此，基于上述式子 進行計算。此時，調色劑的質量m從調色劑的數均粒徑r和調色劑的真密度P基于m= Ji/6Xr3Xp來計算。
[0049] 靜電附著力的測量
[0050] 顯影劑的制備方法和摩檫帶電量的測量方法（雙組分法）
[0051] 將磁性載體（標準載體N-01，theImageSocietyofJapan制）和調色劑以總 量為5. 0g這樣的方式稱量放入50-mL聚合物容器中，并且在環(huán)境溫度和常濕環(huán)境（23°C、 60%)下濕度調節(jié)進行24小時，同時堆放磁性載體和調色劑。在濕度調節(jié)之后，蓋上聚合 物瓶子的蓋，并且用輥磨機在1轉/秒的速度下進行旋轉15次轉動。隨后，將樣品連接至 在聚合物瓶底部上的振蕩器，并且測量用顯影劑通過在150次沖擊（stroke) /分鐘下進行 振蕩5分鐘從而將調色劑和磁性載體混合來制備。顯影劑通過以調色劑相對于顯影劑的總 量的質量百分比變成3質量％、5質量％或7質量％ (例如，在3質量％的情況下，磁性載體 是4.85g和調色劑是0. 15g)這樣的方式進行該操作來形成。
[0052]抽吸型摩擦電荷測量系統(tǒng)S印asoftModelSTC-1-C1(SANKY0PIO-TECHCO.，Ltd. 制）用作測量摩擦帶電量的設備。具有20μπι孔徑的篩子（金屬網）放在樣品保持架（法 拉第籠）的底部上，〇.20g顯影劑放于其上，并且蓋上蓋子。將此時整個樣品保持架的質量 稱重并且指定為W1 (g)。然后，將樣品保持架安裝在主體上，并且將抽吸壓力通過調節(jié)氣體 體積控制閥而指定為6kPa。調色劑通過在該狀態(tài)下抽吸1分鐘來除去。將此時的電荷指 定為q(mC)。測量抽吸之后的整個樣品保持架的質量并且將其指定為W2(g)。因為測量了 載體的電荷，所以調色劑的摩擦帶電量的極性與這里確定的q相反。顯影劑的摩擦帶電量 Q(mC/kg)的絕對值基于下述式子來計算。在這方面，測量也在環(huán)境溫度和常濕環(huán)境（23°C、 60% )下進行。
[0053] 摩擦帶電量Q(mC/kg) =q/(Wl_W2)
[0054] 靜電附著力的測量方法
[0055] 測量設備的概述如圖1中所示。顯影套筒1-1使用通過上述方法形成的顯影劑通 過將3g顯影劑放入顯影單元1并且旋轉套筒1-1形成來涂布。此時，目視檢查施加至套筒 1-1的顯影劑，并且在涂布量的調節(jié)是必要的情況下，通過顯影單元中包括的顯影刮板（在 附圖中未示出）與套筒1-1之間的距離進行調節(jié)。
[0056] 振動單元2由振子2-1、變幅器（horn) 2-2和樣品臺2-3組成。將聚碳酸酯樹脂 (雙酸Z型，商品名：IupilonZ200,MitsubishiGasChemicalCompany,Inc.制）的薄膜 接合至樣品臺2-3的表面。該振動單元2以在套筒1-1 (顯影位置）上通過同時旋轉顯影 套筒1-1這樣的方式移動。在通過時，將套筒1-1的旋轉速度指定為〇.lm/sec，將振動單元 2的移動速度指定為0.OOlm/sec。當振動單元2在套筒1-1上通過時，將電壓施加在套筒 1-1與樣品臺2-3之間，從而使調色劑在樣品臺2-3上顯影（飛動）。此時的電場強度能夠 依照調色劑的摩擦帶電量等通過施加在套筒1-1與樣品臺2-3之間的電壓或它們之間的間 隙來調節(jié)。
[0057] 在調色劑于樣品臺2-3上顯影之后，將振動單元2移動到振動位置，并且調色劑的 附著狀態(tài)用設置有物鏡3-1和鏡筒3-2的(XD3-3檢查。透鏡3-1和(XD3-3以檢測部3 的性能顯示〇. 22μm的分辨能力并且視野是570μmX427μm這樣的方式選擇。將調色劑 的附著狀態(tài)指定為在其中一層或兩層調色劑層在整個視野內堆疊的狀態(tài)下。關于這些狀態(tài) 的識別方法，在調色劑顯影之后，基于來自檢測部3的圖像查明了調色劑顆粒與在顯影之 前的狀態(tài)相比在整個視野內存在。
[0058] 在使調色劑附著至樣品臺2-3之后，樣品臺2-3用振動子2-1振動。通過從振蕩 器4起的振動子2-1和變幅器2-2進行增幅，由此使樣品臺2-3振動。將從0至2X106m/ sec2的振動加速度（=Αω2)分為24份數，并且構造成能夠間斷地振動樣品臺2-3。從樣 品臺2-3脫離的調色劑通過在振動期間用真空清潔器5抽吸來收集。在振動加速度賦予樣 品臺2-3之后，調色劑的附著狀態(tài)與由CCD3-3捕捉進入個人計算機3-4時的狀態(tài)同步。在 賦予振動加速度高達2X106m/sec2之后，調色劑的狀態(tài)用圖像處理軟件（Photoshop，Adobe SystemsIncorporated制）進行圖像處理。具體地，當將所得圖像二值化時，具有調色劑附 著的部分變成黑色。在不賦予振動加速度的情況下，調色劑存在于整個視野內，因此，變成 黑色的部分的面積比變成接近100%的值。在振動加速度從此增大的情況下，調色劑在一定 的振動加速度下從樣品臺2-3脫離，并且變成黑色的部分的面積比下降。本發(fā)明中，調色劑 的慣性力（=靜電附著力）由當面積比變成50%時賦予的振動加速度確定。
[0059] 本發(fā)明中，如上所述測量其中調色劑相對于磁性載體的比例改變（3質量％、5質 量％和7質量％)的3個樣品各自的摩擦帶電量和靜電附著力。將所得摩擦帶電量Q2和 靜電附著力F繪圖并且F/Q2從其線性近似表達式來確定。
[0060] 為了改善球狀調色劑的清潔性，必要的是調色劑滿足
[0061] 0· 003