调色剂、使用其的显影设备和显影方法

专利名称：调色剂、使用其的显影设备和显影方法
技术领域：
本发明涉及调色剂、使用该调色剂的显影设备和显影方法，当显影盒被回收时，所述调色剂使得可以清洁该已经使用过的显影盒。
背景技术：
在背景技术中，在某些图像形成装置中，构成静电潜像载体的感光鼓或者感光带(此后称为感光体)被可旋转地支撑在图像形成装置的主体上，在图像形成操作时静电潜像被形成在感光体的光敏层上，之后利用显影设备的显影剂使潜像可视化，然后可视图像通过使用电晕转印单元、转印辊、转印鼓或者转印带(此后称为转印介质)被转印到记录材料上。此外，在某些全色图像形成装置中使用串列装置(tandem apparatus)，即这样的系统，其中利用多个感光体或者多个显影机构来将多个彩色图像依次地一个置于另一个之上地转印到转印带或者转移鼓上诸如纸的记录材料上，然后被定影。此外，在某些图像形成装置中，使用4循环中间转印系统的装置和旋转显影系统的装置，其中在所述4循环中间转印系统的装置中，若干彩色图像被依次地初级转印到中间转印介质上，以进行色彩叠加，并且经初级转印的图像被一起次级转印到转印材料上。
此外，使用了这样的显影设备，所述显影设备具有初级存储室、次级存储室和搅拌构件，以便循环使用显影剂。例如，在参考文献1和参考文献2中，公开了一种调色剂循环显影设备，其中，供应构件将非磁性单组分调色剂(显影剂)通过限制构件供应到显影构件，以允许在显影构件上保持调色剂薄层，其中还没有通过限制构件的限制而提供到显影构件上的调色剂被允许落下，与初级存储室中已有的调色剂一起被搅拌，然后被转移到次级存储室。
此外，例如在参考文献3到6中，初始粒子尺寸不同的多种外部添加剂被添加到调色剂，以便在连续打印中获得长时间稳定的打印质量，并且此外，具有大的粒子尺寸的研磨剂被添加，以防止在感光体，即静电潜像载体上成膜。
JP2001-42614 A[参考文献2]JP2003-173081 A[参考文献3]JP63-289559 A[参考文献4]JP2001-147547 A[参考文献5]JP11-184144 A[参考文献6]JP2003-322998 A但是，在参考文献1和参考文献2所示的显影设备中，当已用过的显影盒被回收使用时，作为调色剂外部添加剂的精细粒子牢固地粘附到显影设备中的搅拌构件上，并且即使在吹空气以进行清洁的时候，也几乎不可能去除这些粒子，这就导致了这样的问题，即花费很长的时间来清洁所述盒子而降低了回收过程中的生产效率。
此外，同样在参考文献3到6的情形中，当外部添加剂以按重量计2％或者更大的量被添加到调色剂时，从调色剂的表面释放外部添加剂，并且被释放的外部添加剂粘附到显影盒中调色剂所接触的部分上，这引起了这样的因素，该因素对花费很长的时间来清洁所述盒子而降低回收过程中的生产效率起作用。

发明内容
本发明意在解决上述问题，并且本发明的目的是防止调色剂或者外部添加剂粘附到显影设备的搅拌构件和内壁上，由此使得可以在回收使用过的显影盒时容易进行清洁。本发明的另一个目的是提供使用该调色剂的显影设备和显影方法。
本发明人已经进行了努力的研究来检查此问题。结果已经发现，通过下面的调色剂和使用该调色剂的显影设备可以实现上面的目的。利用此发现实现了本发明。
本发明主要涉及下面的方面
(1)一种调色剂，包括调色剂母粒；第一外部添加剂，包括第一无机精细粒子，所述第一无机精细粒子具有200纳米到750纳米的初级粒子尺寸分布，并且所述第一无机精细粒子的功函数近似等于所述调色剂母粒的功函数；第二外部添加剂，包括第二无机精细粒子，所述第二无机精细粒子的平均粒子尺寸小于所述第一无机精细粒子的平均粒子尺寸，并且所述第二无机精细粒子的功函数小于所述调色剂粒子、显影设备的搅拌构件和/或所述显影设备的内壁的功函数；和按重量计0.01％到0.3％的金属皂，所述金属皂的功函数近似等于所述调色剂母粒的功函数。
(2)根据方面1所述的调色剂，其中，所述第一无机精细粒子和所述第二无机精细粒子中的每一个被疏水化，并且所述调色剂是非磁性单组分负电荷调色剂。
(3)根据方面1所述的调色剂，其中，所述显影设备的所述搅拌构件和/或所述显影设备的所述内壁包括这样的材料，所述材料的功函数等于或者大于所述调色剂母粒的功函数。
(4)一种显影设备，包含根据方面1所述的调色剂。
(5)根据方面4所述的显影设备，其还包括搅拌构件，所述搅拌构件允许由限制单元所限制的所述调色剂停留在初级存储室中，并且将所述调色剂通过次级存储室传输到所述限制单元。
(6)根据方面4所述的显影设备，其中，所述显影设备的所述搅拌构件和/或所述显影设备的所述内壁包括这样的材料，所述材料的功函数等于或者大于所述调色剂母粒的功函数。
(7)根据方面4所述的显影设备，其中所述搅拌构件包括弹性材料。
(8)根据方面5所述的显影设备，其中，所述搅拌构件沿将由所述限制单元所限制的所述调色剂运输到所述初级存储室的方向旋转。
(9)一种显影方法，包括使用根据方面1所述的调色剂来显影图像。
(10)根据方面9所述的显影方法，其中，所述第一无机精细粒子和所述第二无机精细粒子中的每一个被疏水化，并且所述调色剂是非磁性单组分负电荷调色剂。
(11)根据方面9所述的显影方法，其中，所述显影设备的所述搅拌构件和/或所述显影设备的所述内壁包括这样的材料，所述材料的功函数等于或者大于所述调色剂母粒的功函数。
根据上述的调色剂和显影设备，当保持这样时，第一外部添加剂不产生由于大功函数和小功函数之间的差所导致的电子(电荷)转移，其中，所述第一外部添加剂包括第一无机精细粒子，所述第一无机精细粒子具有大于下面所阐述的第二无机精细粒子的平均粒子尺寸，并且其功函数近似等于所述调色剂母粒的功函数。结果，它们不能彼此静电粘附(牢固地粘附)。当被搅拌而用于显影设备中时，第二外部添加剂不仅粘附(牢固粘附)到调色剂母粒，而且还粘附到第一外部添加剂，其中所述第二外部添加剂包括第二无机精细粒子，所述第二无机精细粒子具有小于第一无机精细粒子的平均粒子尺寸，并且其功函数小于所述调色剂母粒、显影设备的搅拌构件和/显影设备的内壁的功函数。因此，第一外部添加剂与第二外部添加剂一起从调色剂母粒的表面释放或者分离。具体地，第二外部添加剂粘附到显影设备的具有近似等于或者大于调色剂母粒的功函数的搅拌构件和内壁上。为了防止第一外部添加剂的释放或者分离，而不限制调色剂的静电特性，将这样的调色剂用作显影剂，所述调色剂中加入金属皂并且与其他外部添加剂一起混和，其中所述金属皂具有近似等于调色剂母粒的功函数。由此，可以防止外部添加剂粘附到显影设备的搅拌构件和内壁上。此外，第一外部添加剂不从调色剂释放，因此由于其研磨效用和间隔效应可以防止调色剂自身粘附到显影设备的搅拌构件和内壁，并且即使其被粘附时，也容易被去除。因此，可以防止由外部添加剂或者调色剂的粘附所引起的显影设备的搅拌构件和内壁的污染，并且清洁变得容易。因此，可以使显影盒的回收操作变容易。
在本发明中，术语“近似”指两个值之间的差不大于这两个值中任一个的±15％。
在本发明中，第一外部添加剂优选具有200nm到750nm的初级粒子尺寸分布。在调色剂中优选包含按重量计基于调色剂重量的0.01％到0.3％量的金属皂，更优选的是按重量计的0.03％到0.2％，还要更加优选的是按重量计的0.05％到0.15％。
并且，第一和第二无机精细粒子中的每一个优选被疏水化，并且调色剂优选是非磁性单组分负电荷调色剂。
此外，显影设备的搅拌构件和/或显影设备的内壁包括这样的材料，所述材料的功函数等于或者大于调色剂母粒的功函数。
搅拌构件优选包括弹性材料。此外，搅拌构件沿将由限制单元所限制的调色剂运输到初级存储室的方向旋转。在本发明中，弹性材料优选的是塑料。


图1是用于图示应用本发明的显影设备的一个实施例的视图。
图2A和图2B是用于图示搅拌构件的视图。
图3是用于图示其上安装了图1的显影设备的无清洁器彩色图像形成装置的一个实施例的视图。
图4A和图4B是图示用于功函数测量的样品测量池的视图。
图5A和图5B是图示用于测量具有另一形状的样品的功函数的方法的视图。
图6是用于图示造粒方法的视图。
具体实施例方式
下面将描述本发明的实施例。
图1是用于图示应用本发明的显影设备的示例的视图。
显影设备主体20包括调色剂储存容器26，用于储存调色剂(图1中的网格部分)；调色剂容器(初级存储室)27，形成在调色剂储存容器26中；调色剂搅拌构件29，布置在初级存储室27中；调色剂接纳构件30，安装在初级存储室27的上部；调色剂供应辊31，布置在调色剂接纳构件30的上方；接纳片32，安装到调色剂接纳构件30上并且抵靠接触调色剂供应辊31的下部；显影辊33，抵靠接触调色剂供应辊31并且被布置成以小间隙(约100到300μm)与感光体17相对；限制刀片34，抵靠接触显影辊33的下部；壳体壁45，其上安装限制刀片34，并且其起到调色剂路径构件的功能，其中被限制刀片所限制的下落调色剂撞击所述调色剂路径构件，由此允许调色剂自由下落到调色剂容器中；以及上部密封件46，用于防止调色剂泄漏，同时沿在显影后残留在显影辊上的调色剂被收回的方向抵靠接触显影辊。
显影辊33和感光体17以小间隙彼此相对，并且被驱动沿彼此相反的方向旋转，如箭头所示。在其中显影辊和感光体彼此相对的显影区中，各自的外周表面沿同一方向从下方移动到上方，并且从显影偏压电源(没有示出)向显影辊施加显影偏压，在所述显影偏压中将交变电压叠加到了直流电压上。振荡电场被允许作用在显影辊和感光体之间，并且调色剂被从显影辊供应到形成在感光体上的静电潜像部分，以进行显影。在此实施例中，显影辊和感光体被布置成以小的间隙彼此相对。但是，使显影辊和感光体在显影区彼此接触以进行显影，也是可以的。
在此实施例的显影设备中，初级存储室27容纳调色剂至这样的程度，以使限制刀片34不被埋入其中。这样做的原因是，当以大到埋过限制刀片34的量来容纳调色剂时，就妨碍了循环路径，其中用限制刀片34刮下的调色剂通过所述循环路径顺畅地返回到初级存储室27，此外还抑制了以下两个作用，即对利用限制刀片34从显影辊33上的调色剂中刮下并传输到显影区的过量调色剂的量进行限制的作用，以及对调色剂进行适当充电的作用。此外，初级存储室27可旋转地装配有搅拌构件29，由Mylar等构成的柔性传输构件29c被安装到所述搅拌构件29的前缘。
就是说，如图2A和图2B所示，搅拌构件29包括树脂管29a，所述树脂管29a具有以指定的间隔布置的多个肋条和由Mylar等构成的若干柔性传输构件29c，所述柔性传输构件29c被安装到肋条的前缘。多个狭缝被形成在传输构件29c中。于是，通过旋转搅拌构件29，容纳在初级存储室27中的调色剂利用传输构件29c被供应到调色剂接纳构件30和供应辊31之间的间隙(次级存储室)处。
此外，在次级存储室的附近，布置供应辊31，在供应辊31上形成导电弹性层，所述导电弹性层在其外周上具有多个槽，并且供应辊31的弹性层与显影辊33压接触。驱动供应辊31和显影辊33在相同的方向上旋转，以允许各自的外周表面在其接触区沿相反的方向移动，由此在彼此上进行摩擦滑动。因此，与从显影偏压电源(没有示出)向显影辊所施加的显影偏压电压相等的电压被施加到供应辊上。
形成为板状的接纳片32的一端被安装到调色剂接纳构件30，并且使接纳片32以适当的线压力与供应辊31的下部接触。接纳片的存在防止了粘附到供应辊31上的调色剂由于重力而落在其下部位置，以抑制可能供应到显影辊的调色剂的量的下降，由此防止图像深浅度的下降。
通过利用限制刀片34从显影辊刮下过量的调色剂，在传输到显影区的调色剂的量方面限制从供应辊31供应到显影辊33的调色剂，并且调色剂被适当地充电。利用限制刀片34从显影辊33刮下的过量调色剂中的一些由于重力而下落到限制刀片下方的壳体壁45，然后，在壁上向下滑动，由此返回到初级存储室27，而一些直接下落返回到初级存储室27。在此情况下，壳体壁45和水平线之间的角度被设成大于调色剂的静止角度。然后，利用显影辊，将用限制板限制并且被适当充电的调色剂传输到与感光体相对的显影区，并且通过上述振荡电场的作用，对感光体上的静电潜像部分进行显影。
在这样形成在感光体上的静电潜像被显影之后，使上部密封件46在残留于显影辊上的调色剂返回到显影设备主体的位置上，轻微地抵靠接触显影辊33，由此实现防止泄漏。在显影之后，通过其外周表面在其接触部分沿相反方向移动的供应辊31和显影辊的摩擦滑动，将残留在显影辊33上的调色剂从显影辊的表面去除，并与调色剂接纳构件30和供应辊之间的间隙(次级存储室)中的蓄积调色剂混合。将所得的调色剂作为新鲜调色剂从供应辊供应到显影辊。
根据上述构造，当用限制刀片34刮下的调色剂被收回到初级存储室27中时，利用重力和调色剂静止角度的回收去除了施给调色剂的应力。结果，可以减小调色剂的雾化、由充电量的下降导致的受污打印白背景以及深浅度的变化，这使得可以保持良好的图像质量。此外，减小了所消耗的调色剂的量，于是可以减小成本。
此外，在调色剂容器中，供应辊31的中心处在调色剂堆积(deposit)的上表面的上方，并且刮板30a(厚度约为0.15mm的PET片)被安装到供应辊下方的调色剂接纳构件30的前缘。在图1中以黑色示出的调色剂表示所述调色剂已经被传输到刮板30a上的状态。刮板30a被这样设置，使得其与安装到搅拌构件29的前缘上的传输构件29c抵靠接触，并且由传输构件29c向上推动刮板30a以发生变形，其中，所述传输构件29c从刮板的前缘侧进入。结果，用传输构件29c所传输的调色剂被传输到刮板，并且随后，刮板向上变形，以将调色剂移动到调色剂接纳构件30和供应辊31之间的间隙(次级存储室)。在刮板30a被安装到调色剂接纳构件的状态下，刮板30a和水平线之间的角度理想地等于或者大于调色剂的静止角度。但是，即使当该角度小于静止角度，并且调色剂不移动而留在刮板上时，传输构件29c也抵靠接触刮板，并且随后如上所述，刮板向上变形。因此，在此状态下，角度变成等于或者大于静止角度，导致调色剂向次级存储室移动。
刮板30a和传输构件29c都由树脂片形成，因此都具有容易在应力下变形的特性。作为合适的使用，理想的是刮板30a具有比传输构件29c更柔软的特性。为了此目的，当刮板和传输构件由相同材料形成时，优选地将刮板的厚度减薄，并且当它们由不同的材料形成时，优选地将刮板设成具有更低的刚度。在调色剂已经被充分地从传输构件传输到刮板之后，这使得调色剂由于刮板的变形而没有延迟地供应到次级存储室。
另一方面，当在辊轴的横截面上传输构件29c首先抵靠接触调色剂接纳构件30的点上，对传输构件29c画切线时，该切线和水平线之间的角度为θ2，而调色剂接纳构件30和水平线之间的角度为θ1。在此情况下，优选的是满足θ1＞θ2的关系。假定满足θ1＜θ2的关系，则在传输构件和刮板彼此抵靠接触时传输构件的接近角度(90°-θ2)变大，阻止了刮板的顺利变形。此外，会遇到这样的两个问题，即施加超过必要的过载而缩短了传输构件的寿命，以及旋转传输构件所固定到的搅拌构件所需的转矩增大。此外，还可以想到，在抵靠接触时产生大的噪声。因此，优选的是满足关系θ1＞θ2。
此外，当将搅拌构件的旋转方向作为正方向时，连接传输构件29c首先抵靠接触调色剂接纳构件30的点和传输构件所固定到的搅拌构件29的旋转中心的直线和垂直线之间的角度θ3，优选满足关系0≤θ3。假定角度θ3被设为满足关系θ3＜0，则可以想到，传输构件前缘上的调色剂会从传输构件或者刮板上落下。因此，没有高效地将足够的调色剂供应到次级存储室，从而引起供应不足，导致图像深浅度的下降。从上面来看，传输构件和刮板的适当布置和刚度实现了调色剂的良好供应。
图3是用于图示其上安装了图1的显影设备的无清洁器彩色图像形成装置的示例的视图。
图3所示的此实施例的其中感光体没有装配清洁装置的图像形成装置201包括壳体202、形成在壳体202顶上的输送托盘203和门主体204，其中所述门主体204被安装到壳体202的前面，以自由地打开和关闭。在壳体202中布置有控制单元205、电源单元206、曝光单元207、图像形成单元208、排气扇209、转印单元210和供纸单元211。在门主体204中，布置有纸传输单元2 12。各个单元被构造成相对于主体是可拆卸的，并且在维修时可整体拆卸以进行修理或者替换。
转印单元210包括驱动辊213，其被布置在壳体202的下部并且被驱动源(没有示出)驱动旋转；从动辊214，其被布置在驱动辊213的对角线上方；以及中间转印带215，其仅仅跨接围绕这两个辊，并沿箭头所示方向(逆时针方向)被驱动循环。在图3中，从动辊214和中间转印带215被布置在相对于驱动辊213向左倾斜的方向上。这允许在驱动中中间转印带215的带张紧侧(带被驱动辊213拉伸的一侧)217定位在下，并且带松弛侧218定位在上。清洁器216被布置在与从动辊214相对的位置上，其中，所述清洁器216用于刮除残留在中间转印带上没有被转印的调色剂。
驱动辊213还作为用于后述的次级转印辊219的备用辊。厚度约3mm并且体积电阻率为1×105Ω·cm或者更小的橡胶层被形成在驱动辊213的外周表面上，并且通过金属轴接地，由此形成通过次级转印辊219所供应的次级转印偏压的导电通路。如上所述，具有高摩擦和震动吸收性的橡胶层被设置在驱动辊213上，由此在记录材料进入次级转印部分时的震动变得难以传递到中间转印带215。因此，可以防止图像质量的劣化。
此外，在本发明中，驱动辊213的直径小于从动辊214的直径，由此可以通过记录纸自身的弹性力，容易在次级转印之后分离记录纸。
此外，初级转印构件221与构成后述图像形成单元的各个单色图像形成单元Y、M、C和K的图像载体220相对，抵靠接触中间转印辊215的背面，并向初级转印构件221施加转印偏压。
图像形成单元208包括单色图像形成单元Y(用于黄色)、M(用于品红色)、C(用于青色)和K(用于黑色)，来形成多个不同色彩的图像(在此实施例中，四个图像)。单色图像形成单元Y、M、C和K中的每一个都具有图像载体220、充电装置222以及显影装置223，其中，所述图像载体220包括其上形成有有机光敏层或者无机光敏层的感光体，所述充电装置222包含电晕充电器或者充电辊，所述充电装置222和显影装置223围绕图像载体220布置。
单色图像形成单元Y、M、C和K中的每一个的图像载体220被布置成抵靠接触中间转印带215的带张紧侧217。结果，在图3中，单色图像形成单元Y、M、C和K中的每一个也被布置在相对于驱动辊213向左倾斜的方向上。图像载体220被驱动在与中间转印带215的旋转方向相反的方向上旋转，如图3中的箭头所示。
曝光单元207被布置在图像形成单元208的斜下方，并且在其内部具有多角镜电机224、多角镜225、f-θ透镜226、反射镜227和折转镜228。与各个色彩相对应的图像信号通过基于通用数字锁频的调制来形成，然后从多角镜225发射。各个单色图像形成单元Y、M、C和K的图像载体220通过f-θ透镜226、反射镜227和折转镜228被图像信号照射，以形成潜像。通过折转镜228的作用，将到各个单色图像形成单元Y、M、C和K的图像载体220的光路的长度基本调节到相同的长度。
然后将以单色图像形成单元Y作为示例，来描述显影装置223。在此实施例中，各个单色图像形成单元Y、M、C和K被布置在向图3中的左侧倾斜的方向上，使得调色剂存储容器229被布置在斜下方。
就是说，显影装置223包括调色剂存储容器229，用于存储调色剂；调色剂存储部分230(图3中的阴影部分)，形成在调色剂存储容器229中；调色剂搅拌构件231，布置在调色剂存储部分230中；分隔构件232，被形成用于分隔调色剂存储部分230的上部；调色剂供应辊233，布置在分隔构件232上方；充电刀片234，被安装到分隔构件232并且抵靠接触调色剂供应辊233；显影辊235，被布置成靠近调色剂供应辊233和图像载体220；以及限制刀片236，抵靠接触显影辊235。
显影辊235和调色剂供应辊233被驱动在与图像载体220的旋转方向相反的方向上旋转，如图3中的箭头所示。另一方面，驱动搅拌构件231在与调色剂供应辊233的旋转方向相反的方向上旋转。在调色剂存储部分230中被搅拌构件231搅拌并带起的调色剂沿着分隔构件232的上表面供应到调色剂供应辊233。被供应的调色剂在由柔性材料制成的充电刀片234上摩擦滑动，以通过机械粘附力和摩擦充电力产生对调色剂供应辊233表面的不平坦部分的粘附力，由此将其供应到显影辊235的表面上。
将供应到显影辊235的调色剂限制成具有指定厚度的薄层。减薄的调色剂层被传输到图像载体220，并且图像载体220上的潜像在显影区中被显影，在所述显影区中显影辊235和图像载体220彼此靠近。
此外，在图像形成时，供纸单元211设置有供纸盒238，其中叠放和保持有多张记录材料P；以及拾取辊239，用于一张张地从供纸盒238供入记录材料P。
纸传输单元212包括一对门辊240(其中之一被安装在壳体202一侧)，用于限定记录材料P到次级转印部分的纸供应定时；作为次级转印装置的次级转印辊219，其与驱动辊213和中间转印带215压接触；主记录材料运输路径241；定影装置242；一对输送辊243；以及双面打印运输路径244。定影装置具有一对可自由旋转的定影辊245，其中的至少一个包含诸如卤素加热器之类的加热元件和施压装置，所述施压装置用于将该对定影辊245中的至少一个压向另一个，由此已经被次级转印到片状材料上的次级图像被压到记录材料P上。在指定温度下，在由这对定影辊245所形成的辊隙部分处，被次级转印到记录材料上的次级图像被定影到记录材料。
在本发明中，中间转印带215被布置在图3中相对于驱动辊213向左倾斜的方向上，使得在右侧产生宽的空间。因此，定影装置242可以被布置在该空间中。因此，可以实现图像形成装置的小型化，并且可以防止在定影装置242中所产生的热不利地影响定位在左侧的曝光单元207、中间转印带215和各单色图像形成单元Y、M、C和K。
下面将说明用于调色剂的功函数测量的测量池。
图4A和图4B示出了图示用于功函数测量的样品测量池的视图。如图4A的平面图和图4B的侧视图中所示的，样品测量池C1包括直径为13mm和高度为5mm的不锈钢盘，直径为10mm并且深度为1mm的调色剂接纳腔C2被形成在其中心。通过使用称重匙将调色剂置入所述池的腔中，而不进行压实，然后用刀刃刮平。在此状态下进行测量。
填充有调色剂的测量池被固定到样品台的指定位置上，然后将光照射量设为500nW。然后，在照射面积为4mm2并且能量扫描范围为4.2到6.2eV的条件下进行测量。
此外，在500nW的光照下测量调色剂功函数时的正规化电子产率为8或更大。
图5A和图5B示出了图示用于测量具有另一形状的样品的功函数的方法的视图。
当诸如中间转印介质或者潜像载体之类的圆柱构件被用作样品时，该圆柱构件被切割到1到1.5cm的宽度，然后，沿着边缘线横向切割，以获得具有如图5A所示形状的测量样品片C3。然后，样品片被固定到样品台C4的指定位置上，使得所要照射的表面平行于测量光C5的照射方向，如图5B所示。这允许用检测器即光电倍增器来高效地检测所发射的光电子C6。
示例现在，将参考示例和对比示例来更详细地说明本发明，但是应该理解，本发明不应被解释为限制到所述示例。
聚合调色剂的制备调色剂母粒1的制备80份重量的苯乙烯单体、20份重量的丙烯酸丁酯和5份重量的丙烯酸这三者的单体混合物被加入到105份重量的水、1份重量的非离子乳化剂(Emulgen 950)、1.5份重量的阴离子乳化剂(Neogen R)和0.55份重量的过硫酸钾的水溶液混合物中。在氮气流中搅拌所得的混合物，并且在70℃下聚合8小时。在聚合反应之后，反应产物被冷却，得到粒子尺寸为0.25μm的乳白色树脂乳液。
然后，200份重量的该树脂乳液、20份重量的聚乙烯蜡乳液(由Sanyo Chemical Industries，Ltd.制造的Permarin PN)和7份重量的酞菁蓝(Phthalocyanine Blue)被分散在含0.2份重量的作为表面活性剂的十二烷基苯磺酸钠的水中，并且加入二乙胺将pH调节到5.5。然后，0.3份重量的硫酸铝作为电解质在搅拌的情况下被加入到其中，然后用乳液分散装置(由Tokushu Kika Kogyo Co.，Ltd.制造的TK Homomixer)高速搅拌，以进行分散。
此外，40份重量的苯乙烯单体、10份重量的丙烯酸丁酯和5份重量的水杨酸锌与40份重量的水一起被加入，并且在氮气流中，在90℃的温度下被类似地加热，同时进行搅拌。加入过氧化氢，并且聚合进行50小时，以允许粒子生长。在结束聚合之后，温度被升高到95℃，同时将pH调节到5或者更大，并且保持5小时，以便提高缔合粒子的结合强度。此后，所得的粒子被用水冲洗，并且在45℃的温度下真空干燥10小时，得到青色调色剂母粒1。对于这样得到的青色调色剂母粒1，利用FPIA-2100分析仪进行测量。调色剂母粒的基于体积的平均粒子尺寸为7.6μm，基于数量的平均粒子尺寸为6.8μm，并且圆球度为0.98。利用商业化的表面分析仪(由Riken Keiki Co.，Ltd制造的Type AC-2)在500nW的光照射量下测量青色调色剂母粒的功函数。结果为5.57eV。
调色剂母粒2的制备调色剂母粒2以与调色剂母粒1相同的方式制备，除了用喹吖啶酮代替酞菁蓝，并且将温度保持在90℃而不是升高到95℃，以便提高次级粒子的缔合及其成膜结合强度。对于这样得到的品红色调色剂母粒2，利用FPIA-2100分析仪进行测量。调色剂母粒的基于体积的平均粒子尺寸为7.9μm，基于数量的平均粒子尺寸为7.0μm，并且圆球度为0.976。类似地测量调色剂母粒2的功函数。结果为5.64eV。
调色剂母粒3和4的制备黄色调色剂母粒3和黑色调色剂母粒4以与调色剂母粒1相同的方式被分别制备，除了分别用Pigment Yellow 180和炭黑代替酞菁蓝。对于这样得到的黄色调色剂母粒3，利用FPIA-2100分析仪进行测量。调色剂母粒的基于体积的平均粒子尺寸为7.7μm，基于数量的平均粒子尺寸为6.9μm，并且圆球度为0.973。类似地测量调色剂母粒3的功函数。结果为5.59eV。
此外，对于这样得到的黑色调色剂母粒4，利用FPIA-2100分析仪进行测量。调色剂母粒的基于体积的平均粒子尺寸为7.8μm，基于数量的平均粒子尺寸为7.0μm，并且圆球度为0.974。类似地测量调色剂母粒4的功函数。结果为5.52eV。
溶液悬浮调色剂的制备调色剂母粒5的制备芳香族二元羧酸和亚烃基醚化双酚A的缩聚聚酯同该缩聚聚酯和多价金属化合物的部分交联化合物按50∶50(按重量计)的100份重量的混合物(由Sanyo Chemical Industries Ltd.制造的Himer ES-803)、5份重量的作为青色颜料的Pigment Blue 15∶1、3份重量的熔点为80到86℃的作为脱模剂(release agent)的棕榈蜡、以及4份重量的作为电荷控制剂的水杨酸金属络合物(由Orient Chemical Industries，Ltd.制造的E-81)，利用Henschel混合器被均匀地混合，然后利用内部温度为130℃的双螺杆挤出机捏合，之后被冷却。
然后，经冷却的物质被粗略地粉碎成2mm2或者更小的块，并且100份重量该被粗略粉碎的物质被搅拌在150份重量的甲苯和100份重量的乙酸乙酯的混合有机溶剂中，以制备均匀混合的油相分散溶液。
然后，5份重量的磷酸三钙精细粉末(预先在球磨机中粉碎，并且确认不含粒子尺寸为3μm或者更大的粒子)和5份重量的十二烷基苯磺酸钠按重量计为1％的水溶液被加到1100份重量的经离子交换的水中，之后被搅拌以制备均匀混合的水相分散溶液。
在造粒时，上述的水相分散溶液首先被传送到如图6所示装配有多孔玻璃喷出单元301(具有3μm的孔尺寸)、搅拌桨302和超声单元303的容器中，并被搅拌。然后，继续搅拌，同时迫使上述的油相分散溶液(从由图6中的空心箭头所示的容器上部)进入直接连接到容器中的包含多孔玻璃301的喷出单元的管中。从多孔玻璃301的孔中喷射出的粒子被超声波分裂，由此形成乳液。旋转搅拌桨302，以使所形成的精细乳液粒子不聚结。在结束迫使分散溶液进入管之后，沿图6中的实线箭头所示的旋转方向继续搅拌10分钟。
然后，将这样形成的乳液从容器的底部A取出，并传送到单独准备的搅拌箱中。在传送到搅拌箱中之后，在搅拌箱中将乳液保持在50℃或者更高的温度下，同时进行搅拌，以去除所包含的有机溶剂。然后，将乳液用5N盐酸、用水反复冲洗，并且过滤、干燥，以得到具有6.7μm数均粒子尺寸的青色调色剂母粒5。对于这样获得的青色调色剂母粒5，利用FPIA-2100分析仪进行测量。调色剂母粒的基于体积的平均粒子尺寸为7.5μm，基于数量的平均粒子尺寸为6.8μm，并且圆球度为0.98。利用商业化的表面分析仪(由Riken Keiki Co.，Ltd制造的Type AC-2)在500nW的光照射量下测量所得调色剂母粒的功函数。结果为5.23eV。
调色剂母粒6、7和8的制备调色剂母粒6、7和8以与调色剂母粒5相同的方式被分别制备，除了分别使用作为品红色颜料的Carmine 6B、作为黄色颜料的Pigment Yellow180和作为黑色颜料的炭黑代替青色颜料。对于各种颜色的调色剂母粒，测量了平均粒子尺寸、圆球度和功函数。其结果在表1中示出。
表1

在表1的结果中，示出了即使是所制备的具有不同颜色的各种调色剂，在平均粒子尺寸和圆球度上也是相似的。
有机感光体的制造示例通过将6份重量的乙醇可溶的尼龙(由Toray Industries，Inc.制造的CM8000)和4份重量的用氨基硅烷处理过的精细氧化钛粒子溶解和分散在100份重量的甲醇中，来制备涂层溶液。通过环涂法将此涂层溶液涂敷到直径为30mm的被用作导电支撑体的铝管上，并且在100℃的温度下干燥40分钟，由此形成厚度为1.5到2μm的底涂层层。
通过在具有直径1mm的玻璃珠的砂磨机中将1份重量的作为电荷产生颜料的氧钛酞菁和1份重量的丁醛树脂(由Sekisui Chemical Co.，Ltd.制造的BX-1)分散在100份重量的二氯乙烷中8小时，来制备分散溶液。通过环涂法，将所得到的分散溶液涂敷到上述的支撑体的底涂层层上，并且在80℃的温度下干燥20分钟，由此形成厚度0.3μm的电荷产生层。
通过将40份重量的具有下面的结构式(1)的苯乙烯基化合物的电荷转移材料和60份重量的聚碳酸酯树脂(由Teijin Chemical Ltd.制造的Panlite TS)溶解在400份重量的甲苯中，来制备涂层溶液。通过浸涂法将所得的溶液涂敷到电荷产生层上以提供22μm的干厚度，并且被干燥以形成电荷转移层，由此制备具有包含两层的光敏层的有机感光体(OPC1)。
切割一部分所得有机感光体，来制备测试片，并且利用商业化的表面分析仪(由Riken Keiki Co.，Ltd制造的Type AC-2)在500nW的光照射量下测量其功函数。结果为5.47eV。
显影辊的制备将直径为18mm的铝管表面镀镍(到10μm的厚度)，以得到表面粗糙度(Rz)为4μm的显影辊。测量此显影辊的表面的功函数。结果为4.58eV。
限制刀片的制备利用导电粘接剂将厚度为1.5mm的导电聚氨酯尖端粘附到厚度为80μm的不锈钢(SUS)板上，由此制备限制刀片。聚氨酯部分的功函数为5eV。
中间转印带的制造示例通过由混合器在氮气氛下预先混合85份重量的聚对苯二甲酸二丁酯、15份重量的聚碳酸酯和15份重量的乙炔黑所得到的混合物，随后被双螺杆挤出机在氮气氛下捏合，以得到粒料。该粒料被具有环形模的单螺杆挤出机在260℃的温度下挤出成外径为170mm、厚度为160μm的管状膜。然后，利用支撑在和所述环形模同一轴上的冷却内部模芯来限定所挤出的熔融管的内径，并且通过冷却进行固化，以制备无缝管。该无缝管被切割成指定的尺寸，以得到外径为172mm、宽度为342mm并且厚度为150μm的无缝带。该转印带的体积电阻率为3.2×103Ω·cm，并且具有5.19eV的功函数和10.88的正规化的光电子产率。
清洁刀片的制备示例通过首先由下面的方法制备清洁刀片，然后利用热熔胶将其粘接到金属支撑板上进行装配，来制备用于本发明的中间转印体的清洁单元。
刀片包含硬度为67°±3°的聚氨酯橡胶，其厚度为2mm，突出量为8mm，通过反向系统实现压接触，压接触角为20°，操作时的线压力为23.15N·m，并且通过弹簧压力系统实现加载。
混合由聚∈-己内酯族的二醇和己二酸的脱水缩合所得到的聚酯二醇、4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，4-丁二醇以及三羟甲基丙烷，浇铸在预先被加热的模具中，并且通过加热固化以制备和成型聚氨酯橡胶。在成型之后，切割成型件来调整宽度、厚度和长度，由此制备清洁刀片。利用商业化的表面分析仪(由Riken Keiki Co.，Ltd制造的Type AC-2)在500nW的光照射量下测量这样制备的清洁刀片的功函数。结果为5.03eV。
首先，所用的外部添加剂的功函数被示出在表2中。作为各外部添加剂，使用经疏水化的添加剂。
表2

利用商业化的表面分析仪，即由Riken Keiki Co.，Ltd制造的Type AC-2，在500nW的光照射量下测量各外部添加剂的功函数。
实验示例1表3中示出了与上述的调色剂母粒1、2、3和4结合的金属皂，并且添加到调色剂母粒中的外部添加剂的配方如下。
制备调色剂，其中按重量计0.8％的具有约12nm的平均初级粒子尺寸的疏水二氧化硅、按重量计0.7％的具有约40nm的平均初级粒子尺寸的疏水二氧化硅、按重量计0.4％的疏水化单分散球形二氧化硅、按重量计0.5％的具有约20nm的粒子尺寸的疏水氧化钛、按重量计0.5％的具有平均初级粒子尺寸在200到750nm的粒子尺寸分布范围内的负电荷氧化钛、以及按重量计0.2％的示于表3中的金属皂被添加到调色剂母粒中。
表3

作为用于比较的调色剂，针对各种颜色制备不含具有平均初级粒子尺寸在200到750nm的粒子尺寸分布范围内的负电荷氧化钛和金属皂的调色剂。
装配上述有机感光体、显影辊、限制刀片、中间转印带和清洁刀片的感光体无清洁器型串列彩色打印机的相应的显影盒分别被填充所述调色剂，并且进行连续打印测试。
从中间转印带行进的方向的上游侧，以调色剂功函数增大的次序，就是说，以品红色调色剂、黄色调色剂、青色调色剂和黑色调色剂的次序，通过非接触显影系统进行显影。但是，即使在黑色调色剂被首先或者最后使用时，也可以进行打印。在改变显影次序时，图像处理的次序被改变。
显影间隙被设为200μm，并且显影偏压被这样设置，使得有机感光体上的每种颜色的显影调色剂的量通过临时控制(patch control)被限制到0.55mg/cm2。叠加在直流电流上的交变电流的频率为2.5kHz，并且峰间电压为1400V。显影辊上的经限制的调色剂的量被调节为0.4mg/cm2。初级转印部分的电源为受控恒定电压，并且施加+500V。次级转印部分的电源为受控恒定电流。
然后，对应于每种颜色5％彩色图像(包括符号图像和彩色线图像)的字符图像被连续打印在10,000张纸上。在结束打印之后，将各残留的调色剂从用于填充的开口倒出，并且检查调色剂粘附到各个颜色的使用过的显影设备和搅拌构件的状态。其结果同用于显影容器和搅拌构件(片厚度100μm)的材料一起被示于表4中。
表4

根据结果，使用具有小功函数的构件就必须在显影容器和搅拌构件中吹空气后进行擦拭操作。但是，当使用本发明的调色剂时，仅仅通过吹空气就充分实现了清洁。为了检查搅拌构件的受污状态，切下基于氯乙烯片的桨片的一部分，并且针对青色调色剂1的情形，测量其表面功函数以进行比较。
对于受污状态，不仅青色调色剂粘附到桨片的一部分上，而且整个桨片变白。同时，还检查了使用本发明的品红色调色剂2并且通过吹空气进行清洁的情形。结果发现，当使用本发明的调色剂和材料时，仅仅通过吹空气就充分实现了清洁。
白色材料牢固粘附到其上的桨片的功函数为5.22eV。其原因被认为是，外部添加剂中的二氧化硅组分粘附到了桨片上。但是，在调色剂中的外部添加剂包含具有200nm到750nm的粒子尺寸分布的非晶氧化钛和金属皂的情形中，可以看出仅仅通过吹空气，就可以清洁显影容器的内壁和作为搅拌构件的桨片上的污点，这使得可以在不费时间的情况下回收显影设备，由此提高了回收生产效率。其原因被认为是，不仅外部添加剂难以从调色剂母粒的表面上释放出，而且同时还发挥了无机外部添加剂的研磨效用。
实验示例2在表5中示出了与调色剂母粒5、6、7和8结合的金属皂，并且添加到调色剂母粒中的外部添加剂的配方如下。
制备各个调色剂，其中按重量计0.8％的具有约12nm的平均初级粒子尺寸的疏水二氧化硅、按重量计0.1％的具有约40nm的平均初级粒子尺寸的疏水二氧化硅、按重量计0.4％的疏水化单分散球形二氧化硅、按重量计0.5％的具有约20nm的粒子尺寸的疏水氧化钛、按重量计0.2％的具有平均初级粒子尺寸在250到700nm的粒子尺寸分布范围内的负电荷氧化钛、以及按重量计0.1％或者0.35％的示于表5中的金属皂被添加到调色剂母粒中。
作为用于比较的调色剂，针对各种颜色制备不含具有平均初级粒子尺寸在200到750nm的粒子尺寸分布范围内的负电荷氧化钛和金属皂的调色剂。
表5

以与实验示例1相同的方式，分别用所制备的调色剂填充相应的显影盒，并且进行连续打印测试。从中间转印带行进的方向的上游侧，以调色剂功函数增大的次序，就是说，以品红色调色剂、黄色调色剂和青色调色剂的次序，通过非接触显影系统进行显影。在显影的次序中最先使用黑色调色剂。
在结束打印之后，将各残留的调色剂从用于填充的开口倒出，并且检查调色剂粘附到各个颜色的使用过的显影设备和搅拌构件的状态。其结果同用于显影容器和搅拌构件(片厚度100μm)的材料一起被示于表6中。
表6

根据结果，使用具有小功函数的构件就必须在显影容器和搅拌构件中吹空气后进行擦拭操作。但是，当使用本发明的调色剂时，仅仅通过吹空气就充分实现了清洁。此外，检查了在连续打印后有机感光体上的各个颜色调色剂的成膜。结果，当金属皂的含量为0.1％时，对于各个颜色的调色剂，成膜量在0.005到0.007mg/cm2的范围中。但是，当金属皂的含量为0.35％时，成膜量趋向于稍稍增大，其量在0.008到0.009mg/cm2的范围中。大尺寸精细无机外部添加剂的掩模效用趋向于减小。因此，可以确定，金属皂的含量的上限优选为0.3％或者更小。
根据本发明，防止了调色剂或者外部添加剂粘附到搅拌构件或者显影设备的内壁上，由此使得可以在回收使用过的显影盒时容易进行清洁。因此，其工业实用价值极大。
虽然参照其具体实施例详细描述了本发明，但是对于本领域的技术人员明显的是，可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离其精神和范围。
本申请基于2004年3月22日递交的日本专利申请No.2004-81945，其内容通过引用被包含于此。
权利要求
1.一种调色剂，包括调色剂母粒；第一外部添加剂，包括第一无机精细粒子，所述第一无机精细粒子具有200纳米到750纳米的初级粒子尺寸分布，并且所述第一无机精细粒子的功函数近似等于所述调色剂母粒的功函数；第二外部添加剂，包括第二无机精细粒子，所述第二无机精细粒子的平均粒子尺寸小于所述第一无机精细粒子的平均粒子尺寸，并且所述第二无机精细粒子的功函数小于所述调色剂粒子、显影设备的搅拌构件和/或所述显影设备的内壁的功函数；和按重量计0.01％到0.3％的金属皂，所述金属皂的功函数近似等于所述调色剂母粒的功函数。
2.如权利要求1所述的调色剂，其中，所述第一无机精细粒子和所述第二无机精细粒子中的每一个被疏水化，并且所述调色剂是非磁性单组分负电荷调色剂。
3.如权利要求1所述的调色剂，其中，所述显影设备的所述搅拌构件和/或所述显影设备的所述内壁包括这样的材料，所述材料的功函数等于或者大于所述调色剂母粒的功函数。
4.一种显影设备，包含如权利要求1所述的调色剂。
5.如权利要求4所述的显影设备，其还包括搅拌构件，所述搅拌构件允许由限制单元所限制的所述调色剂留在初级存储室中，并且将所述调色剂通过次级存储室传输到所述限制单元。
6.如权利要求4所述的显影设备，其中，所述显影设备的所述搅拌构件和/或所述显影设备的所述内壁包括这样的材料，所述材料的功函数等于或者大于所述调色剂母粒的功函数。
7.如权利要求4所述的显影设备，其中所述搅拌构件包括弹性材料。
8.如权利要求5所述的显影设备，其中，所述搅拌构件沿将由所述限制单元所限制的所述调色剂运输到所述初级存储室的方向旋转。
9.一种显影方法，包括使用如权利要求1所述的调色剂来显影图像。
10.如权利要求9所述的显影方法，其中，所述第一无机精细粒子和所述第二无机精细粒子中的每一个被疏水化，并且所述调色剂是非磁性单组分负电荷调色剂。
11.如权利要求9所述的显影方法，其中，所述显影设备的所述搅拌构件和/或所述显影设备的所述内壁包括这样的材料，所述材料的功函数等于或者大于所述调色剂母粒的功函数。
全文摘要
本发明提供了一种调色剂，具有调色剂母粒；第一外部添加剂，包括第一无机精细粒子，所述第一无机精细粒子具有200纳米到750纳米的初级粒子尺寸分布，并且所述第一无机精细粒子的功函数近似等于所述调色剂母粒的功函数；第二外部添加剂，包括第二无机精细粒子，所述第二无机精细粒子的平均粒子尺寸小于所述第一无机精细粒子的平均粒子尺寸，并且所述第二无机精细粒子的功函数小于所述调色剂粒子、显影设备的搅拌构件和/或所述显影设备的内壁的功函数；和按重量计0.01％到0.3％的金属皂，所述金属皂的功函数近似等于所述调色剂母粒的功函数。
文档编号G03G9/08GK1673877SQ200510055789
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月21日 优先权日2004年3月22日
发明者宫川修宏, 安川信二, 村上博之 申请人:精工爱普生株式会社