显影剂及图像形成方法

专利名称：显影剂及图像形成方法
技术领域：
本发明涉及例如以复印机、打印机等的电子相片方式形成图像 时所使用的显影剂及图像形成方法。
背景技术：
一般，在使用电子相片方式的图像形成装置中，色调剂是经过 感光体等的静电潜像载体、转印带等的被称作中间转印介质的输送
介质进行输送，；故附着在纸等的复印介质上的^见定位置。然后，利 用热辊等压接，使色调剂定影在转印介质上，以在转印介质上形成 图像。
此时，色调剂利用基于色调剂粒子所持有的电荷量的静电力、 范德华力、液体交联力而附着在它们的输送介质上。并且，附着的 色调剂，其主要利用外部电场，从介质剥离，并附着于下一个输送 介质上。如此地对输送介质附着、剥离并^皮输送的色调剂，最终祐: 定影于转印介质上。因此，为了高效率地输送色调剂，并最终地形 成高质量的图像，必须控制色调剂对介质的附着力。
近年来，为了实现图像的高精细化，色调剂粒径具有小直径化 的趋势。由于色调剂粒径越小， 一个色调剂粒子所持有的电荷量越 小，因此难以施加电场力，其附着力下降。因此，容易从静电潜像 载体飞散，降低了转印效率，并且引起装置内的脏污及图像的脏污。
此外，近年来，在图〗象形成装置上具有无清洁器化的趋势。无 清洁器化处理是不使用清洁器、而是控制静电的附着力在显影的同 时回收静电潜像载体上的色调剂粒子。在无清洁器化处理中，因附 着力的控制不良，曝光因残留的转印色调剂的影响而被阻碍，具有 产生所谓负图像记忆的问题。此外，若将这样的无清洁器化处理适 用于使用黄色、品红色、青色、黑色四种色调剂的全彩色图像形成 装置，则色调剂粒子有时会因附着力的控制不良而被反向转印在静 电潜像载体上。由于在回收时产生了不同颜色的色调剂粒子的混 合，所以引起变色。
至此，对控制附着力的方法已经有各种纟是案。例如，在日本专
利特开2004-101753中提出通过控制以特定条件测定的附着力分布 的平均附着力及标准偏差，可以抑制转印特性的标准偏差的方法。 但是，存在为了抑制附着力分布的标准偏差而需要在制造工序中必 须进行严密控制的问题。此外，通过增大平均附着力在一定程度上 允许了标准偏差，但若附着力较高，则也需要增强用于在转印介质 进行转印的外部电场，有发生空气中i丈电的危险。并且，通过以公
开的条件的测定，^叉凭平均附着力及标准偏差的评价，并不反映少 量的附着力非常大的粒子、非常小的粒子的变动。因此，难以抑制 较大粒子引起的转印残留、小粒子引起的图像周围的色调剂飞散， 难以获得高质量的图像。

发明内容
本发明的目的在于4是供一种规定可通过施加电场控制变动的 色调剂的附着力特性、在高效率下具有稳定转印特性、并能获得高 质量图像的显影剂及图像形成方法。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种显影剂，其包括含 有着色剂及树脂、利用电场的静电力能被输送并转印到介质上的色
调剂粒子，当将色调剂粒子的单位重量的转印前带电量设为Q ((aC/g)、将色调剂粒子对介质的平均附着力设为F (N)、将色调
剂粒子的体积平均粒径设为d(fim)、将色调剂粒子的比重设为p (g/cm3)时，则以A= ( KxQ + F0/Q ) x6/p兀d3 ( K: F近似、Q2的一
次函数时的斜率，F。F近似02的一次函数时的y截距)表示的
A值为lxlO^A^2.5xl07 (N/C)。
此外，才艮据本发明的一个实施方式，^是供了一种图像形成方法， 其包括利用电场E (V/m)的静电力将含有着色剂及树脂的色调剂 粒子输送并转印在介质上的工序，电场E为lxlO^E^2.5x107 (V/m),而且，当将色调剂粒子的单位重量的转印前带电量设为Q (pC/g)、将色调剂粒子对介质的平均附着力设为F (N)、将色调 剂粒子的体积平均粒径设为d([im)、将色调剂粒子的比重设为p (g/cm3)时，则只于于用A= (KxQ + F0/Q) x6/p兀d3 ( K: F近4以Q2 的一次函数时的斜率，F。 F近似QS的一次函数时的y截距)表示 的AY直为0.9SE/AS1.1。
本发明的其他目的和优点将在下面的描述中进行说明，其可以 部分地从描述中显而易见，或可以通过实践本发明来获得。本发明 的目的和优点可以通过下面指出的方法和方法的组合来实现并获得。


图1是示出用于测定本发明的一个实施方式的色调剂粒子平均 附着量的样品i殳置装置(sample set)的立体图。
图2是示出用于测定本发明的 一个实施方式的色调剂粒子平均 附着量的盒(cell)的剖3见图。
图3a是示出用于测定本发明的一个实施方式的色调剂粒子平 均附着量的角转子的立体图。
图3b是示出用于测定本发明的一个实施方式的色调剂粒子平 均附着量的角转子的剖视图。
图4是示出利用本发明的一个实施方式的两组f分显影处理的图 像形成装置的示意图。
图5是示出利用本发明的一个实施方式的无清洁器处理的图像 形成装置的示意图。
图6是示出利用本发明的一个实施方式的四串联处理的图像形 成装置的示意图。
图7是示出利用设置有本发明的一个实施方式的中间转印介质 的四串联处理的图像形成装置的示意图。
图8是示出本发明的一个实施方式的色调剂粒子的K值及F0 的结果的表。以及
图9是示出本发明的一个实施方式的色调剂粒子的A值与带电 量Q的关系的图。
具体实施例方式
才艮据本发明的一个实施方式的显影剂，其包括包含着色剂及 树脂、利用电场的静电力能被输送并转印在介质上的色调剂粒子， 其特征在于，当将色调剂粒子的单位重量的转印前带电量设为Q (pC/g)、将色调剂粒子对介质的平均附着力设为F (N)、将色调
剂粒子的体积平均粒径i殳为d(pm)、将色调剂粒子的比重设为p (g/cm3)时，用
A= ( KxQ + F0/Q ) x6/p兀d3
表示的A值为lxl07SAS2.5xl07 (N/C),其中， K: F近似Q2的一次函lt时的杀+率， Fo: F近4以Q2的一次函凄史时的y截3巨。
此时，色调剂粒子至少由聚酯系树脂、苯乙烯丙烯系树脂等的 粘合剂树脂、碳黑、缩合多环系颜料、偶氮系颜料、酞花青系颜料、 无机颜料的众所周知的颜料、染料等的着色剂构成。并且，以石蜡 等定影辅助剂、带电控制剂(CCA )、及以改善流动性为目的的二 氧化硅、氧化铝、氧化钬等无机微粒子、有机微粒子等，以众所周 知的组成通过賴、淬法或化学制造法形成。这样的色调剂粒子的体积 平均粒径d优选为3 ~7 (im。若小于3^im,则当仅将可在电场中控 制的电荷量施加于各色调剂粒子时，单位重量的带电量过大，难以 获得希望的显影量。此外，若大于7pm,则精细图像的再现性及粒 状性会劣化。更优选的是4 ~ 6 pm。
当进4亍两组《分显影时，可以4吏用还加入了 f兹性载体的两组<分显 影剂。磁性载体由混入了铁素体、四氧化三铁、氧化铁等磁粉的树 脂粒子、或在》兹粉等表面的至少一部分上施加了树脂涂层的粒子构 成。这样的磁性载体粒子的体积平均粒径优选为20~100|am。若小 于20[im,则由于一个粒子的磁力较小，会从显影剂载体脱离并容 易地附着于图像载体上(载体附着)，若大于100pm，则磁刷变硬， 磁刷的刷痕印会显现于图像上，或因致密不能供给色调剂。优选为 35 ~ 60 |am。
此外，所谓介质，示出的是指感光体等的静电潜像载体、或被 称为带、辊的中间转印介质等输送介质、或纸等最终转印介质的任 意一种。
此外，色调剂的转印前带电量Q (nC/g)优选为-20- -80 ]uC/g。由于当带电量小于-20 jaC/g时，特别是在小粒径色调剂上 难以用电场控制，所以会产生因静电潜像载体的旋转离心力而向显 影装置外飞散，或污染静电潜像载体上的非图像部分等的问题。此 外，若超过-80iaC/g,则在显影区域难以向潜^f象供纟合充分量的色调 剂，产生不能获得高浓度图像的问题。
此外，在诸如将无清洁器处理适用于全彩色图像形成装置中所 使用的四串联处理的情况等需要更高精度的附着力控制情况中，需 要将带电量控制在更小的范围内，并优选_ 70$QS - 40 (|aC/g )。
色调剂粒子对介质的平均附着力F (N) ^使用了日立工才几制造 的分离用超级离心才几(CP100MX )、角转子(Angle Roter: P100AT2 )、 为了用于4分末附着力测定而制造的盒，并如下地进4于测定。
(平均附着力F (N)的测定方法)
(1 )制作在表面形成与附着力测定对象的输送介质相同的表 面保护层的薄片。例如，若是测定与感光体的附着力，则制作感光 体薄片，若是测定与中间转印带的附着力，则制作与带的材质相同 的薄片。为了测定附着力，需要相同的表面保护层。在色调剂对感 光体的附着力的测定中，也可以与感光体一样地，层叠电荷产生层 CGL层、电荷输送层CTL层。然后，将该薄片巻在铝管上并将感 光层与GND接地，并安装在感光鼓位置上，与通常的制作图像一 样地使色调剂显影/附着于表面。在色调剂对中间转印带的附着力的
测定中，使其从通常的感光体转印到测定对象的中间转印带或与带 的材料相同的薄片上。
(2) 将附着色调剂的薄片设置在样品设置装置上。如图1所 示，样品设置装置1由板A2、板B3、及圆筒形的间隔件(spacer) 4构成。板A2、板B3、间隔件4的外周直径为7mm，间隔件4的 壁厚为1 mm、高度为3 mm。将附着色调剂的薄片剪切成板A2的 大小，并且用两面月交带粘贴在^反A2的与间隔卩牛相4妻的一侧。
(3) 如图2所示，在盒5内设置样品设置装置。然后将该盒 5设置在图3(a)、 (b)所示的角转子6内，使板A2的粘贴有样品 的 一侧的内侧朝向旋转中心，并且将角转子6安装在超级离心机(未 图示)中。
(4 ) 4吏超级离心才几以10000 rpm旋转以后取出A及B ，用粘 接胶带(mending tape)剥离分别附着于其上的色调剂粒子，并粘 贴在白纸上。然后，用Macbeth浓度计测定附着有该色调剂的粘才妻 胶带的反射浓度。
(5) 另外，作出对色调剂量的反射浓度的校正公式，并且根 据该公式算出分离的色调剂量和没有分离的色调剂量。
(6) 将附着了色调剂的薄片与(2)同样地贴在板A上，并 且与(3)同样地设置在超级离心机中。然后，使超级离心机以20000 rpm凝:转并且与(4)同才羊;也取出，测定附着于才反A和4反B上的色 调剂量。同样地，每次增力口 10000 rpm直到100000 rpm反复测量。
(7 )被设定在盒中的样品因转子的旋转所受到的离心加速度 RCF为
<formula>formula see original document page 11</formula>r:样品设置装置位置到旋转中心的距离
N:旋转速度(rpm )
g:重力力口速度，
由于色调剂粒子所受的离心力F在当1个色调剂粒子的重量 为m时为
F=RCFxm
<formula>formula see original document page 11</formula>r:真J求(圆3求)相当半径 p:色调剂的比重，
所以，将在为各个旋转数时的施加于色调剂的离心力F上乘 以各个旋转数时的分离色调剂的比例得到的乘积的总和作为该显 影剂中的色调剂与感光体的平均附着力F (N)。
在与转印介质的附着力测定中，也同样地，使色调剂从感光体 转印在转印介质所用材料的薄片上，切下附着有色调剂的薄片，粘 贴在板A上并用超级离心机使其分离，同样地可以测定色调剂与转 印介质的附着力。
由于色调剂带电量对这样测定的平均附着力F (N)有较大的 影响，所以为了高精度地测定，优选根据实际的过程制作附着有色 调剂的测定才羊品。
此外，色调剂粒子对介质的平均附着力理i仑上由静电附着力和 非静电附着力之和得出。并且，已知色调剂粒子的静电附着力的实 测值是一般所用的球形粒子的静电附着力的理论值的5 ~ 10倍。例如， 根据Joural of Imaging Science and TEchnology 2004年第5期第 48巻，表示为
<formula>formula see original document page 11</formula>￡o:真空的介电常凄欠
a:对感光体与色调剂粒子的介电常数之差的修正系数 q: —个色调剂粒子的带电量
D:色调剂粒子的粒径，
并且对实测值与理论值之差进行了考虑。此外，同样在 //aWco;^ 2005 B-13中也对实测值进行了为了符合理论的考虑。但 是，用于明确地说明实测值与理论值产生差别的原理的理论还未形 成。
作为其主要原因可以举出例如，在色调剂粒子表面上添加以 改善流动性等为目的的微粒子，而其粒径、形状是多样的； 一般从 用粉碎法或化学制造法制造的不定形粒子中选用土豆型、橄榄球型 等非球形粒子，而未必使用圆球形状色调剂粒子；色调剂粒子由颜 料、树脂、带电控制剂、润滑剂等构成，而不是均匀的粒子；等等。
这样，可以i/v为不能用粒径及带电量等已知的物理性质的数 值进行说明的因素对附着力特性施加了影响。因此，发明者为了控 制附着力特性，/人平均附着力的实测值求出以下所示的参凄史，这些 参数是可以看出对附着力特性具有实际影响的参数。
K (N.kg2/C2)是平均附着力F (N)近似于单位重量的色调剂 粒子的转印前带电量Q ((aC/g)的平方的一次函数时的斜率，Fo是 其y截距(在近似/>式中Q=0时的F值)。它们可以通过例如，改 变色调剂/载体混合比例、在x轴上表示Q2、在y轴上表示平均附 着力F(N)、并通过直线近似的方法获得。
此时，斜率K优选为0<KS3xl(r5 (N'kg2/C2)。如果斜率K小 于3xl(T5 (N'kg2/C2)，则静电附着力对带电量的变化量4交小，由于 显影剂的经时劣化及色调剂混合比例的变动、环境温湿度的变动 等，即使色调剂的带电量发生变化，对色调剂附着力的影响也较小，
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难以出现转印不良。此外，由于静电力是随着电荷量的增大而增大，
所以K不会小于0。
此外，y截距Fo优选为1.5xl0_8< F。<lxlO —7 (N)。若F。小于 1.5xl0 — 8 (N)，则未带电的色调剂与感光体的附着力变小，成为不 能用电场控制的色调剂粒子飞散的主要原因。另一方面，若Fo大于 1.5xl(T7 (N),则产生必要转印电场过大，难以显影的不良情况。
但是，由于即使增大F。并抑制不能用电场控制的色调剂粒子的 移动，通过减小斜率K,即使是带电较高的色调剂粒子，也能抑制 必要转印电场的增大，所以可以同时获得高转印效率及转印特性的 稳定性、以及高精细度。此外，色调剂粒子的附着力及粒径、带电 量，由于以通常平均值进行控制，当存在与这些平均值明显偏离的 粒子时，有可能成为转印残留或反向转印原因。因此，通常将色调 剂的粒度分布、带电量分布控制在较窄的范围内。但是，通过减小 斜率K,即使色调剂粒子的附着力及粒径、带电量上一定程度上存 在分散时，也可以抑制必要转印电场。
而且，从这些值获得的A值是表示色调剂的附着力特性的值， 该A <直在lxl07SAS2.5xl07 (N/C)的范围内时，显示了良好的附 着力特性。当A不足lxlO 时，由于附着力过小，难以有效地进4亍 用电场的控制，所以因在转印区域以外从感光体的潜像图像部脱 离，或在转印介质上向非图像部飞散，而使图像质量劣化。另一方 面，当超过2.5xl0"时，由于附着力过大，为了从输送介质剥离需 要较高的转印电场，但是会在转印区域发生放电，反而发生转印不 良。
此外，本发明一实施方式的图像形成方法具有使用因电场E (V/m )的静电力向介质输送并转印含有着色剂和树脂的色调剂粒 子的工序，其特征在于
电场E为lxlO^E^2.5x107 (V/m)，
并且，将单位重量的色调剂粒子的转印前带电量"i殳为Q (pC/g)、 将色调剂粒子对介质的平均附着力设为F (N)、将色调剂粒子的体 积平均粒径设为d 将色调剂粒子的比重设为p (g/cm3)时，
对于用A= (KxQ + Fo/Q) x6/p兀d3
表示的A值为其中，
K:F近似于Q2的一次函数时的斜率，
F0:F近似于Q2的一次函数时的y截距。
此时，优选通过电场E作用与表示含有上述着色剂和树脂的色 调剂粒子与介质的附着力特性的A值范围同等程度的电场力，将色 调剂输送、并转印到介质上。例如，在为两组4分显影剂的情况下， 输送介质是载体、感光体、(中间转印介质)、最终转印介质。在各 个转印位置上，为了利用色调剂粒子的电荷并移动色调剂粒子，向 各介质供给偏压电压，并4吏其产生电场力。在乂人感光体向中间转印 介质的一次转印部中，控制中间转印介质的电阻、及施加于中间转 印介质上的转印偏压的大小等，以便能使在感光体表面电压及转印 ^扁压之间发J见的电场为1x107^E<2.5x107 (V/m),并且相只于于上述 的A值的比值为0.9SE/A^ 1.1。没有中间转印介质并且乂人感光体向 最终转印介质直接转印的情况也是相同的。
当将电场E设定为小于lx107 (V/m)时，由于输送介质的污 染或环境温湿度产生的输送介质电阻值的变化，转印介质的空白边 距发生变动，所以不能#1较宽地选取空白边距。因此，也不得不将 色调剂的附着力特性的界限严格控制在较窄范围内。另一方面，当 将电场E设定为大于2.5x107 ( V/m)时，则有可能超过在非图像部 的帕邢(Paschen)放电界限，并因放电痕迹等产生图像不良。
并且，设定电场E使其相对于上述A值可以为0.9SE/AS1.1， 从而可以可靠地提高转印效率。若E/A小于0.9,则转印不充分，
若E/A大于1.1,则引起对色调剂的电荷注入，反向充电的色调剂 作为残留转印而产生残留的问题。
在这种图像形成方法中，例如经过以下的显影处理而形成图像。
(两纽J分显影处理)
在图4中示出利用两组份显影处理的图像形成装置。如图4所 示，其配置有静电潜像载体41、用于使其带电的带电装置42、 用于形成静电潜像的曝光装置43、用于向静电潜像供给色调剂粒子 的显影装置44、用于去除转印残留色调剂的清洁器45、用于消除 静电潜4象的除静电灯46、供给作为最终转印介质的纸张的供纸装置 47、用于将色调剂像定影于纸上的定影器48。然后，使用这种图像 形成装置，可通过以下的工序在转印介质49上形成图^f象。
(1 )利用充电金属线、梳齿型充电器、被称为乂 - 口卜口 7 的电晕充电器、接触充电辊、非接触充电辊、固体充电器等众所周 知的充电装置42,使带、辊等的静电潜像载体41均匀地带上希望 的电位。在l争电潜-像载体41上可以〗吏用带正电或带负电的OPC (Organic Photoconductor,有才几光电导体)、非晶体石圭等众所周知的 感光体。此外，在这些感光体中，即4吏层叠电荷产生层、电荷输送 层、保护层，也可以形成具有这些层中的多个层的功能的层。
(2 )利用激光、LED等众所周知的方法的曝光装置43进行曝 光，从而在静电潜4象载体41上形成静电潜4象。
(3 )在显影装置44中，在料斗内收纳了例如100 g ~ 700 g的 由载体和色调剂粒子构成的两组份显影剂。并且，显影剂通过搅拌 螺杆输送到内部装有石兹辊的显影辊上， -使用作为显影剂载体的石兹 刷，向静电潜像载体41上的静电潜像供给带电的色调剂粒子并且 使其附着，以使其显影化，显影在静电潜像载体41上。此时，为
了在显影辊上形成能使色调剂粒子均匀、稳定地附着的电场，也可
以施加DC或在DC上叠加了 AC的显影偏压。
此外，没有^皮显影的色调剂粒子在》兹辊的剥离才及位置上乂人显影 辊剥离，并通过搅拌螺杆回收到显影剂收纳库中。在显影剂收纳库 中安装有众所周知的色调剂浓度传感器，当浓度传感器^r测出色调 剂量的减少时，信号4皮传送到色调剂补充料斗并补充新色调剂。此 时，也可以才艮据打字ft据的累计或/及感光体上的显影色调剂量的抬r 测，推算出色调剂消耗量，并根据此消耗量进行新色调剂的补充。 此外，也可以采用传感器输出和消耗量推算两种方法。
(4)形成的色调剂像，被用转印辊、转印刮板、电暈充电器 等众所周知的转印装置，经过带、辊等中间转印介质，或直接转印 到纸张等转印介质49上。
(5 )转印有色调剂像的转印介质49被从中间转印介质或静电 潜像载体41剥离，并被输送到定影部48，通过热辊等众所周知的 加热、加压定影方式进4亍定影，并且净皮送出到才几器外部。
(6)转印了色调剂像以后，没有被转印而残留在静电潜像载 体41上的转印残留色调剂通过清洁器45被去除，静电潜像栽体41 上的^争电;昝1象通过除静电灯46 ^皮消除。
(7 )被清洁器45去除的转印残留色调剂通过搅拌螺杆等经由 输送^各径，贮藏于废色调剂箱内以后，^皮排出。在再循环方式中， 是/人输送^各径回收到显影装置44的显影剂收纳库中，并^皮再利用。
(单组份显影处理)
在单组^盼显影处理中，通过与两组^分显影处理相同的图^f象形成 装置可以同样地形成图像，但其显影装置部分是不同的。在显影装 置只收纳有色调剂粒子，且不使用载体地进行显影。
色调剂粒子通过输送螺杆、中间输送海绵辊等众所周知的构 造，被供给到表面具有导电橡胶层的弹性辊或在表面通过喷沙等设
有粗糙度的不锈钢等金属辊的显影剂载体的表面。然后，供给到显 影剂载体表面的色调剂粒子通过被压接在显影剂载体表面上的硅 橡胶、氟橡胶、金属刮板等色调剂带电部件而摩擦带电。静电潜像 载体与显影剂载体4妄触或具有失见定的间隔非-接触地相对i殳置，通过
具有速度差并旋转，使色调剂粒子显影。此时，为了在显影辊上形
成可使色调剂粒子均匀、稳定地附着的电场，施加了 DC或在DC 上叠加了 AC的显影偏压。
(无清洁器处理)
在无清洁器处理中，通过与两组份显影处理相同的图^f象形成装 置可以同样地形成图像，但如图5所示，在没有清洁器这一方面上 是不同的。转印残留的色调剂不需使用清洁器即可在显影的同时进 行回收。
两组份显影处理相同地，使静电潜像载体51带电、曝光、附 着色调剂粒子而显影，将色调剂像通过中间转印介质或直接地转印 于转印介质59上。然后，残留在非图4象部的转印残留色调剂仍残 留于静电潜像栽体51,经过接下来的除电、通过带电装置52的带 电、通过曝光装置53的曝光工序，再次^L输送到显影区域。然后， 转印残留的色调剂通过作为显影剂载体的磁刷回收到显影装置54, 并且重新进4于显影。
ot匕时，也可以在除电工序之前或之后配置固定刷、毡毛(felt)、 旋转刷、横向滑动刷等的记忆扰乱部件O乇y—撹乱部材)55。 此外，也可以配置暂时回收部件，将转印残留的色调剂暂时回收， 并再次向静电潜像载体51送出，并被显影装置54回收。并且，为 了使转印残留色调剂的带电量与期望值一致，也可以在静电潜像载 体51上配置色调剂充电装置。此外，也可以用一个部件同时具有 色调剂充电装置、记忆扰乱部件、暂时回收部件、充电装置的部分 或全部的作用。此外，为了高效地实现其功能，也可以在这些部件 上施力口正或负电压。
例如，在转印区域与静电潜像载体51之间，可以将三个作用 全部实现的两个横向滑动刷的前端被设置为可与静电潜像载体51 接触。然后，在上游侧的刷上施加与显影色调剂的电荷相同极性的 电压，在下游侧的刷上施加与显影色调剂的电荷不同极性的电压。 在转印残留的色调剂中混合有异极性的色调剂以及以同极性具有 非常高的电荷的色调剂，与同极性刷接触的异极性色调剂的电荷反 向运动并除去或由刷暂时回收。到达其下游的异极性刷的转印残留 色调剂都与显影色调剂同极性地聚集，并通过与异极性刷接触使较
强的同^l性电荷:帔中和并除去，或由刷暂时回收。聚集成较弱的电 荷量并且由于刷的机械接触而缺失了图像构造的转印残留色调剂
通过静电潜像载体51的带电部件以非接触方式与静电潜像载体51 一起带电，并聚集正好与显影色调剂相同程度的带电量。这样，在 显影区域，新的潜像的非图像部的转印残留色调剂被回收到显影装 置54内，图像部的转印残留色调剂仍然重新与从显影装置54供给 的色调剂粒子一起^皮转印在转印介质上。
(四串耳关处理)
图6示出釆用四串联处理的图像形成装置。如图6所示，具备 分别收纳了黄色、品红色、青色、黑色的各色色调剂粒子的显影装 置、静电潜像载体、带电装置、曝光装置、转印装置的图像形成单 元60a、 60b、 60c、 60d具有四种颜色，并沿转印介质69a的输送路 径并排排列。此外，与图4相同地配置有用于将色调剂^f象定影在纸 上的定影器68。此外，使用这种图^f象形成装置，可以通过以下的工 序形成图4象。此处，以黄色、品红色、青色、黑色的颜色顺序排列 时为例进4亍i兌明。
(1 )在黄色图像形成单元中，在静电潜像载体61a上形成黄 色色调剂像，并被转印到转印介质69a上。当直接转印时，作为最
到黄色图像单元的转印区域。转印带可以使用乙丙橡月交(EPDM)、
氯丁橡胶(CR)等的橡胶系，聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯
(PVDE)、四氟乙烯-乙烯(ETEF)等树脂系材泮+。此外，也可 以在树脂片上粘上橡胶层的衬里而进行多层化。此外，也可以在转 印片上层叠橡月交层。此时，转印带的体积电阻优选为107ncm~1012 Qcm。此外，作为转印方式，可以使用转印辊、转印刮板、电暈充 电器等众所周知的转印装置。
j):匕夕卜，如图7所示，也可以i殳置中间專争印介质69b,此时，带 状或辊状的中间转印介质69b被设置为可依次通过各图像形成单元 60a、 60b、 60c、 60d的转印区域。在中间转印带上，其材质、表面 电阻可以使用与上述转印带相同的材料，体积电阻例如为109Qcm。 此时，转印带、中间转印带也都可以在表面上设置较薄的高电阻层。
(2 )在品红色图^f象形成单元60b中同才羊地在静电潜^f象载体61b 上形成品红色色调剂像，已经转印有黄色色调剂像的转印介质69a 被供给到品红色图像形成单元60b的转印区域，从黄色色调剂像之 上使位置对齐并转印品红色色调剂〗象。此时，转印介质上的黄色色 调剂通过与品红色静电潜像载体61 b接触，并通过色调剂带电量和 转印电场的强度，有时会发生反向转印到品红色静电潜像载体61b 上的情况。
(3) 在青色、黑色的图像形成单元60c、 60d中，也同样地形 成有色调剂像，并且被依次重叠转印在转印介质69a上。此外，同 样地，在青色、黑色的静电潜4象载体61c、 61d上，有时也会发生 反向转印前 一 次的色调剂的情况。
(4) 重叠有四色色调剂的转印介质69a 乂人4叙送部件剥离，并 被输送到定影器68中，通过热辊等众所周知的加热 加压的定影 方式进行定影，并向机器外送出。此外，在4吏用中间转印介质69b 时，通过两次转印的方法在供纟合来的纸张等的最纟冬4争印介质69a，上 将四种颜色的色调剂像一起转印，然后输送到定影器68,同样地进
行定影，并净皮向才几器外送出。
在各图像形成单元中，与两组份的显影处理相同地，静电潜像
载体61a、 61b、 61c、 61D^皮消除静电，在通过清洗工序去除4争印 残留色调剂及反向转印色调剂以后，再次回到图^f象形成处理。此外， 在显影装置上也与上述的两组个分的显影处理相同地调整色调剂比 浓度。此外，虽然此处是以黄色、品红色、青色、黑色的颜色顺序 排列图像形成单元为例进行了说明，但不局限于该颜色顺序。
(四串联无清洁器处理)
在四串联无清洁处理中，通过与四串联处理相同的图 <象形成装 置同样地形成图〗象，^旦与上述的无清洁处理相同，只是无清洁器这 一点不同。转印残留色调剂及反向转印色调剂不需使用清洁器即可 在显影的同时加以回4欠。
以下，通过实施例具体地说明本发明。
此外，在本实施例及比较例中，在色调剂粒子的平均粒径的测 定中使用的是粒度分布测定装置(BECKMAN COULTER COUNTER MULTISIZER 3 )。
此外，在色调剂并立子圓度的测定中，4吏用、>7乂 y夕7/>司制 造的流动式粒子4象分析装置FPIA-3000,将才艮据与粒子的一殳影面积 等面积相当的真圆的直径来计算出的外圓周长设为Dl,将投影粒 子的外圆周长i殳为D2时，可通过圆度^D1/D2 (正圆(=圆^求)的 情况下为1 )求出。
此外，在转印效率测定中，使用图6所示的采用两组份显影处 理的图^象形成装置，相对于感光体上的色调剂显影量Tl (例如 300吗/cm2 )，测量对转印介质转印后的感光体上的未转印色调剂量 T2，并通过转印效率二T2/T1求出转印效率。此时，感光体上色调 剂量是用Macbeth反射浓度计测定通过吸引一定面积的色调剂、实 际测量其重量、用胶带剥离并粘贴在白纸上的色调剂的反射浓度，
套用预先作成的反射浓度与色调剂量的校正公式计算出色调剂量 等方法求出的。
首先，如下所述地形成色调剂粒子。
(色调剂母粒的形成)
形成作为各色调剂粒子原料的色调剂母粒。将聚酯树脂28重 量份、洋红(力一 $ 乂 ) 6B 7重量份、米糠蜡(rice wax ) 5重量份、 巴西棕榈石蜡1重量4分用YPK制造的二一f 、乂夕7 (开辊连续混 炼机)混炼，制成母料。在粗粉碎后加入聚酯树脂58重量份、CCA1 重量份并进行混炼、粗粉碎、微细粉碎之后，通过弯管喷射分级去 掉8 jim以上及3 fim以下的4立子，形成平均4立径为d=6.0 fim、比重 为p=1.2 g/cm3、圆度为0.92的色调剂母粒。
(色调剂粒子a的形成)
对形成的色调剂母粒进行球化(suffusing)处理，形成圆度为 0.94的土豆形状。相对于该色调剂母粒100份重量，混合3重量份 的粒径为50 nm微粒子二氧化硅、1.2重量份的氧化钛，并且使用亨 舍尔混合才几(henschel mixer )进4亍外添，乂人而形成色调剂粒子a。
(色调剂粒子b的形成)
对形成的色调剂母粒进行球化处理，形成圆度0.94的土豆形 状。相对于该色调剂母粒100重量份，混合1,5重量份的粒径为70 nm的二氧化硅、1.5重量份的粒径为20 nm的微粒子二氧化硅、1 重量份的氧化钛，并且使用亨舍尔混合机进行外添，从而形成色调 剂粒子b。
(色调剂粒子c的形成)
对形成的色调剂母粒进行球化处理，形成圆度0.94的土豆形 状。相对于该色调剂母粒100重量份，混合1重量份的粒径为100 nm 的大粒径二氧化娃、2重量份的粒径为20nm的微粒子二氧化硅、
0.7重量份的氧化钬，并且使用亨舍尔混合机进行外添，从而形成色 调剂粒子c。
(色调剂粒子d的形成)
将形成的色调剂母粒原样地使用。相对于该色调剂母粒100重 量份，混合1.5重量份的粒径为100 nm的大粒径二氧化硅、1.5重 量份的粒径为20 nm的微粒子二氧化硅、0.3重量份的氧化钛，并 且使用亨舍尔混合机进行外添，从而形成色调剂粒子d。
(色调剂粒子e的形成)
对形成的色调剂母粒进行球化处理，形成圆度为0.96的近似圓 球的形状。相对于该色调剂母粒100重量份，混合1重量份的粒径 为100 nm的大粒径二氧化硅、2重量份的粒径为20 nm的微粒子二 氧化硅、0.7重量份的氧化钛，并且使用亨舍尔混合机进行外添，从 而形成色调剂粒子e。
(色调剂粒子f的形成)
对形成的色调剂母粒进行球化处理，形成圓度0.98的几乎圆球 的形状。相对于该色调剂母粒100重量份，混合1.5重量份的粒径 100 nm的大粒径二氧化硅、1.5重量份的粒径为20 nm的微粒子二 氧化硅、0.3重量份的氧化钬，并且使用亨舍尔混合机进行外添，从 而形成色调剂粒子f。
通过形成的色调剂粒子配制显影剂,并进行色调剂粒子的评价。
(显影剂的配制及评价)
在形成的色调剂粒子a-f中，分别添加载体，配制改变色调剂 /载体混合比例的显影剂。然后使用各个调制的显影剂，测定平均附 着力。以x轴为Q2、以Y轴为平均附着力F (N)进4亍《会图，通过 直线近似的方法求出作为色调剂粒子a~f的附着力特性的斜率K 及截距F。。图8所示的表1中示出各个色调剂粒子的斜率k及截距
Fo。并且，根据这些值求出A值。对应于各个色调剂粒子的带电量 Q的A^f直在图9中示出。
另 一 方面，将获得的显影剂实际地投入到上述的两组份的显影 处理、无清洁器处理、四串联无清洁器处理中，并评价形成的图^f象。
(关于色调剂粒子a的评价结果)
从图9可以看出，即使调整带电量也不能使色调剂a中的A值 进入lxlO^A^2.5x107 (N/C)的范围。在色调剂a中，当将可调整 带电量为-30 (iC/g的显影剂投入到两组份的显影处理中时，无论 如何调整转印偏压，也不能获得92%以上的转印效率。此外，在该 条件下，产生了非常多的废色调剂量，色调剂消耗效率低。此外， 当投入到无清洁器处理中时，由于转印残留色调剂的影响使曝光受 到阻碍，产生了负图像记忆。
(关于色调剂粒子b的评价结果)
从图9可以看出，调色剂b的A值在带电量为_ 15 ~ - 45pC/g 的范围时进入了 lxlO^A兰2.5xl()7(N/C)的范围，但当大于-45 ^C/g 时不在该范围内。将可调整带电量为-15~ -45 pC/g的显影剂招二 入到两组4分的显影处理中时，转印效率高，没有发生色调剂的喷溅 或浓度不足等。
此外，在色调剂b中，当将可调整带电量为-30pC/g的显影剂 投入到两组份的显影处理中时，可以获得95%的转印效率。但是， 如图8所示，由于K值较高，因低温低湿环境、T/C的变化、经时 劣化等，若提高色调剂带电量，A值则从所述范围脱离，适宜转 印电场的大小也会改变。因此，不能维持高转印效率，转印效率会 下降到90%,并且增大废色调剂量。此外，在无清洁器处理中产生 负图^f象记忆。并且，当才殳入到四串联无清洁器处理时，由于色调剂 带电量低而较多地发生反向转印，并发生图像精细度劣化及混色。
此外，在色调剂b上，通过将带电量调整为-30 ^C/g后加以 使用，可以获得充分的转印效率，但在低温低湿的条件下，增大色 调剂带电量，A值会增大而转印效率劣化到90 % ，废色调剂量增大， 而且在无清洁器处理中还产生了图j象记忆。
(关于色调剂粒子c的评价结果)
才艮据图9可以看出，在当带电量为-20~ -90(^0^的范围时， 色调剂粒子c的A值在lxl07SA52.5xl07 (N/C)的范围内。在色 调剂c上，当调整显影剂使带电量为-10- -75 jaC/g，并同样地投 入到两组份显影处理中时，转印效率高，也没有发生色调剂的喷溅 或浓度不足等。然而，当带电量为-20nC/g以下时转印效率提高， 但产生了从显影装置的色调剂飞散及非图像部的模糊等。当在-30 ~ -70 ^C/g的范围内时，这种色调剂飞散及非图像部的模糊等 得到抑制。
当带电量为-50 iLiC/g时，可以获得98%的转印效率。即使投 入到无清洁器处理中，也没有发生任何问题。即使随着环境.经时变 化，适宜转印偏压也没有大的变动，能稳定获得高转印效率及高精 细图j象。并且，当投入到四串联无清洁器处理中时，反向转印量减 少，也没有发生精细度劣化及混色的问题。
此外，当调整显影剂使带电量为-80(_iC/g，并同样地投入到两 组份显影处理中时，即使调整静电潜像载体的带电电位、显影偏压 等，也确i/v到在显影量、画面浓度方面有劣4匕。
此外，将色调剂c才殳入到图6所示的直4妾转印方式处理中。在 直接转印区域中，转印辊、转印带、作为转印介质的纸进行层叠， 并且在当静电潜j象载体表面的图4象部电位为-50V、色调剂粒径为 6 时形成在转印部存在一层〗分的间隙的构造。转印辊是在金属芯 上以7mm厚度覆盖了弹性 导电性橡胶，施加1000V时的电阻值 为106 Q，转印带是厚度为200 jum的EPDM并使体积电阻为109 Qcm。然后，在10 的恒定电流控制下，对转印辊金属芯施加偏
压电压。显影后带电量为-40 |iC/g，此时计算A为1.55xl07(N/C)。 另一方面，计算纸表面与感光体表面之间的电场强度为1.4xl07 (V/m)。 ot匕时在A±10% (N/C)的范围内，并且可以获4f專争印岁文 率为97%的非常高的值。
(关于色调剂粒子d的评价结果)
从图9可以看出，在当带电量为-30~ -90(^0^的范围内时， 色调剂粒子d的A值在lxl07￡AS2.5xl07 (N/C)的范围内。在色 调剂d上，当调整显影剂4吏带电量为-20 pC/g以上，并同样地才殳 入到两组份显影处理中时，转印效率高，也没有发生色调剂的喷賊 或浓度不足等。当使色调剂d的带电量为-50 ^C/g时，因粉碎色 调剂上的圓度较低，即使Fo大到6x10 —8,由于K值小，也可以获 得97%的高转印率、及环境 经时变动的转印条件的稳定性、高精 细图像。在四串联无清洁器处理中，反向转印量减少，也没有发生 图像劣化及混色的问题。
此外，当调整显影剂使带电量为-80|iC/g,并且同样地投入到 两组爿除显影处理中时，虽然转印效率4交高，^旦为了确zf呆显影色调剂 量达到期望量，就必须使显影对比度电位非常大，提早了静电潜像 载体的光劣化.臭氧劣化。由于在-30 jaC/g以上且不到-80 pC/g 的范围内可以用较低的转印偏压能获得必要转印电场，所以不会引 起光老化'臭氧老化而保持良好的转印特性 高画质。
(关于色调剂粒子e的评价结果)
从图9可以看出，当带电量为-20~ -90 pC/g的范围内时， 色调剂粒子e的A值为lxl07SAS2.5xl07 (N/C)的范围。在色调 剂e上，当调整显影剂使带电量为-75 iLiC/g以下，并且同样地才殳 入到两组〗分显影处理中时，转印效率4交高，也没有发生色调剂的喷 溅或浓度不足等。当带电量为-50|^0:^时，获得98%的转印效率。 即使投入到无清洁器处理中，也没有发生任何问题。此外，即使随 着环境.经时变〗t,适宜專t印偏压也没有4交大的改变，可以稳、定地 获得高转印效率及高精细图像。并且，当投入到四串联无清洁器处 理中时，反向转印量减少，也没有发生精细度恶化及混色的问题。
此外，当调整显影剂使带电量为-80pC/g,并且同样地投入到 两组份显影处理中时，即使调整静电潜像载体的带电电位、显影偏 压等，也确认到在显影量、画面浓度方面有劣化。
(关于色调剂粒子f的评价结果)
从图9可以看出，当带电量在除了 - 20~ -70 ^C/g之外的范 围时，色调剂粒子f的A值为lxl07SAS2.5xl07 (N/C)的范围。在 色调剂f上，当调整显影剂使带电量为-50pC/g以下，并且同样地 投入到两组份显影处理中时，即使带电量较高，在图像周边也发生 了色调剂的喷溅。当将带电量提高到-80pC/g时，没有发生喷溅， 但不能确保色调剂显影量达到期望量，降低了图像浓度。
如上所述，通过4吏A ^f直为lxl07SA^2.5xl07 (N/C)的范围， 即使在小粒径的色调剂粒子上，也可以获得良好的附着力特性。并 且，通过使色调剂例子的转印前带电量Q为-80<QS-30 (pC/g)、 K值为K^3xl0 — 5 (N.kg2/C2)的范围内，可以减小经时劣化，并能 获得稳定良好的附着力特性。而且，通过4吏用包括具有这种附着力 特性的色调剂粒子的显影剂，将输送 转印时的电压E控制在 lxl0^E^2.5x107 ( V/m)，并且将与A值的差控制在士IO %以内，可 以形成高质量的图^f象。例如，在适用于无清洁器处理时，可以4吏残 留转印量非常少，也可以减少由记忆扰乱用刷暂时回收的色调剂 量。而且，因为也容易/人刷排出，所以可以长时间保持高画质，持 续进行无清洁器处理。此外，在四串联处理中，由于可以抑制反向 转印量〗吏其非常少，所以可以抑制混色。
本领域的技术人员很容易想到其他优点和修改。因此，从更广 泛的角度上来i兑，本发明并不局限于本文中示出和描述的具体内容 和代表性的具体实施方式
。因此，在不背离所附4又利要求及其等同
物限定的本发明的总体发明构思的精神和范围的条件下，可以进行 各种修改。
权利要求
1.一种显影剂，其包括含有着色剂及树脂的、并且可利用电场的静电力输送并转印到介质上的色调剂粒子，其中，当将色调剂粒子的单位重量的转印前带电量设为Q(μC/g)、将色调剂粒子对介质的平均附着力设为F(N)、将色调剂粒子的体积平均粒径设为d(μm)、将色调剂粒子的比重设为ρ(g/cm3)时，用A＝(K×Q+F0/Q)×6/ρπd3表示的A值为1×107≤A≤2.5×107(N/C)，其中，KF近似于Q2的一次函数时的斜率，F0F近似于Q2的一次函数时的y截距。
2. 根据权利要求1所述的显影剂，其中，所述色调剂粒子的转印前带电量Q为-80〈Q^-30 (pC/g )。
3. 根据权利要求1所述的显影剂，其中，所述色调剂粒子的K值为K^3xiCT5 (N'kg2/C2)。
4. 根据权利要求1所述的显影剂，其中，所述色调剂粒子的体积平均粒径d为3SdS7 ( nm )。
5. 根据权利要求1所述的显影剂，其中，还包括磁性载体粒子。
6. 根据权利要求1所述的显影剂，其中，所述介质是静电潜像载 体。
7. 根据权利要求1所述的显影剂，其中，所述介质是中间转印介质。
8. —种图像形成方法，其包括使用电场E(V/m)产生的静电力、 将含有着色剂和树脂的色调剂粒子输送并转印到介质上的工 序，其中电场E为lxlO^E^2.5x107 ( V/m)，并且，当将色调剂粒 子的单位重量的转印前带电量设为Q (|aC/g)、将色调剂粒子 对介质的平均附着力设为F(N)、将色调剂粒子的体积平均粒 径为d (pm)、将色调剂粒子的比重设为p (g/cm3)时，对于用A= (KxQ + F0/Q) x6/p兀d3表示的A值为0.9^E/A^1.1K:F近似于Q2的一次函li时的杀牛率，F0:F近似于Q2的一次函数时的y截距。
9. 根据权利要求8所述的图像形成方法，其中，所述色调剂4立子的转印前带电量Q为-80<QS-30 (|iC/g )。
10. 根据权利要求8所述的图像形成方法，其中，所述色调剂粒子的K值为K^3xl(T5 (N'kg2/C2)。
全文摘要
本发明是通过将可以利用施加电场而控制其性能的色调剂的附着力特性规定如下当将构成色调剂的色调剂粒子的单位重量的转印前带电量设为Q(μC/g)、将色调剂粒子对介质的平均附着力设为F(N)、将色调剂粒子的体积平均粒径设为d(μm)、将色调剂粒子的比重设为ρ(g/cm³)时，将用A＝(K×Q+F₀/Q)×6/ρπd³(KF近似于Q²的一次函数时的斜率，F₀F近似于Q²的一次函数时的y截距)表示附着力特性的A值规定为1×10⁷≤A≤2.5×10⁷(N/C)，从而具有高效率并且稳定的转印特性，可以形成高质量的图像。
文档编号G03G13/14GK101105649SQ20071012729
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月10日 优先权日2006年7月11日
发明者新村尚子 申请人:株式会社东芝;东芝泰格有限公司