静电潜像显影用调色剂及磁性单组分显影方法

专利名称：静电潜像显影用调色剂及磁性单组分显影方法
技术领域：
本发明涉及静电潜像显影用调色剂及磁性单组分显影方法，详细而言，涉及一种适于复印机、传真机、激光打印机等基于电子照相法的图像形成系统的静电潜像显影用调色剂及磁性单组分显影方法。
背景技术：
在电子照相法中，使感光体表面按规定极性来统一带电，接着根据规定的原稿信息，经光照射来进行图像曝光，从而形成静电荷像。然后，使调色剂从比如显影套筒飞向该静电荷像，形成调色剂像，接着转印到规定的纸张上，并由定影辊加热及加压，由此形成图像。
这样的电子照相法所使用的静电潜像显影用调色剂的制造方法通常是用双轴搅拌机等，对在粘接树脂中含有着色剂的材料进行溶融搅拌，在冷却后进行粉碎并分级，进而添加并混合无机氧化物等。在该一系列的制造工序中，调色剂的形状，会因粉碎工序中粉碎机等的种类及条件等而异，人们已经知道它对调色剂的流动性、带电性及附着性等有很大影响。比如，在调色剂具有一定程度的圆形形状的场合下，调色剂的带电更为均匀，其具有带电建立快的倾向。
为此，提出了一种显影方法，其调整调色剂的形状，从而提高调色剂性能，因而可获得一种转印性良好的高品质图像(比如，参照专利文献1)。
此外，还提出了一种静电潜像显影用调色剂，其调色剂粒子的平均圆度为大于等于0.96，而且至少添加氧化钛及氧化硅微粒，其中，调色剂粒子间的个数游离率处于1～50％这一范围内，并且氧化钛的游离率大于氧化硅的游离率(比如，参照专利文献2)。
专利文献1日本特许第3372698号(权利要求书)
专利文献2日本特开2002-72544号(权利要求书)发明内容然而，对专利文献1所述的调色剂而言，人们知道为提高流动性及带电性等，实施基于无机氧化物(氧化硅、氧化钛等)等外添加剂的表面处理，外添加剂在调色剂上的附着状态，会影响到调色剂的流动性、带电性及对感光体的调色剂附着性等。因此，存在着外添加剂因调色剂的形状或表面状态而发生脱离、从而调色剂性能易于发生变化的问题。此外，在磁性单组分显影方式的图像形成中，还存在着下列问题显影套筒上调色剂的带电性及调色剂薄层的均匀性，左右图像的质量，而且前述外添加剂在调色剂上的附着状态对其具有较大影响。
对专利文献2中所述的调色剂而言，基本上采用聚合调色剂，因而对于非球形调色剂，存在着流动性及带电性不充分的问题。即，对于非球形调色剂，存在着不能获得所希望的图像浓度的问题。
为此，本发明者鉴于前述课题，开发出下列技术，完成了本发明该技术是使调色剂粒子的形状系数(SF-1、SF-2)处于规定范围内，并使处于浮游状态的无机粒子量处于规定范围内，由此，可将调色剂的流动性、带电性及附着性等调色剂的性能，长期维持在所希望的范围内，而且，显影套筒上的调色剂的带电性及调色剂薄层的均匀性，也可以良好地维持在所希望的范围内。
即，本发明的目的在于，分别提供一种静电潜像显影用调色剂及磁性单组分显影方法，其可长期防止调色剂附着于感光体，从而可获得高品质的图像。
根据本发明，提供一种下列静电潜像显影用调色剂，可解决前述问题该静电潜像显影用调色剂至少包含调色剂粒子及无机粒子，其中，调色剂粒子的形状系数SF-1为115≤SF-1≤150，SF-2为115≤SF-2≤145，而且，使不附着于调色剂粒子而处于浮游状态(游离状态)的无机粒子量(浮游无机粒子量)，相对于包含附着于调色剂粒子的无机粒子在内的总量，为10重量％～25重量％的范围内的值。
即，根据本发明的静电潜像显影用调色剂，通过使表示形状系数的SF-1处于规定范围内，可以确保流动性，因而可使带电性提高。此外，对于形状系数SF-2，通过使之为规定范围内的值，也可以使调色剂粒子的表面具有适宜的凹凸，从而可确保无机粒子对调色剂粒子表面的附着性。因此，该无机粒子的存在，可降低调色剂在感光体表面上的附着力，并且可提高调色剂的流动性及保存稳定性等。
另一方面，根据本发明的静电潜像显影用调色剂，通过将游离状态的浮游无机粒子量值控制在规定范围内，可以抑制无机粒子在调色剂粒子上的附着，从而可长期维持良好的调色剂性能。
另外，在构成本发明的静电潜像显影用调色剂时，无机粒子优选是研磨粒子。
即，浮游无机粒子采用规定的研磨粒子，由此，在比如作为感光体采用非晶硅感光体的场合下，可以发挥针对感光体的规定的研磨效果，从而可长期防止像变形。
在构成本发明的静电潜像显影用调色剂时，无机粒子，最好是从氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锌、钛酸锶及钛酸钡组成的组中选择出的至少一种。
即，通过采用这样的规定种类的无机粒子，可发挥针对感光体的规定研磨效果，而且可产生规定的流动性等，从而可长期防止调色剂附着。
在构成本发明的静电潜像显影用调色剂时，优选使无机粒子的外添加量(总量)相对于调色剂粒子100重量份，处于0.1～10重量份这一范围内。
即，通过使无机粒子的添加量为该范围内的值，可以发挥针对感光体及显影套筒的规定研磨效果，而且可产生规定的流动性等，从而可长期防止调色剂附着。
在构成本发明的静电潜像显影用调色剂时，最好用微波感应等离子体发光光谱分析法来测量不附着于调色剂粒子而处于浮游状态的无机粒子量。
即，本发明中处于浮游状态的无机粒子量(浮游无机粒子量)，可以用微波感应等离子体发光光谱分析法来测量。测量原理利用了下列性质即，不同元素在分开存在的场合下不同时发光，而在不同的元素结合为一个粒子存在的场合下同时发光。在测量时，可以用抽吸器(aspirator)来吸引被过滤器分离出的微粒(调色剂或无机粒子)，从而将微粒逐个导入氦微波等离子体内，由此来进行发光分析，根据发光波长来确定微粒的元素，根据该发光次数来测量微粒的个数。在后述的实施方式1及实施例1中，对采用了微波感应等离子体发光光谱分析法的浮游无机粒子量的测量方法做详细说明。
在构成本发明的静电潜像显影用调色剂时，优选磁性单组分调色剂。
即，如果是磁性单组分的调色剂，通过使其单独带电，可以有效地排除在磁性双组分调色剂中使带电性劣化的浮游无机粒子的影响。
本发明的其它实施方式，是磁性单组分显影方法，其中，在感光体上形成静电潜像，并利用显影套筒，由磁性单组分显影用调色剂来使该静电潜像显影，形成规定的调色剂像，其特征在于使用磁性单组分显影用调色剂，其调色剂粒子的形状系数SF-1为115≤SF-1≤150，SF-2为115≤SF-2≤145，而且，使不附着于调色剂粒子而处于浮游状态的无机粒子量(浮游无机粒子量)，相对于包含附着于调色剂粒子的无机粒子在内的总量，为10重量％～25重量％的范围内的值。
即，根据本发明的磁性单组分显影方法，通过使用前述静电潜像显影用调色剂，在利用显影套筒来使潜像显影、从而形成调色剂像时，不会妨碍显影套筒上调色剂粒子的带电性。即，可以防止游离无机粒子使调色剂带电性劣化，从而可获得高质量的图像。此外，可以防止浮游无机粒子使调色剂流动性劣化，从而可在显影套筒表面形成均匀的调色剂薄层。而且，可确保基于调色剂的感光体表面的研磨，同时可进一步抑制调色剂因浮游无机粒子而附着在感光体上。
在实施本发明的磁性单组分显影方法时，优选使显影套筒的表面粗糙度(Rz)为3.0μm～5.5μm的范围内的值。
即，通过使所用显影套筒的表面粗糙度Rz为规定范围内的值，可确保调色剂向显影套筒表面的传送性，同时可在显影套筒表面形成均匀的调色剂薄层。因此，可将在感光体上显影的调色剂像的调色剂密度，设定为适当的量，其结果是，可获得质量更高的图像。
另外，在实施本发明的磁性单组分显影方法时，感光体优选非晶硅感光体。
即，可长期使图像浓度较高而翳影浓度较低，而且可降低调色剂附着性、减少纸粉附着量。


图1是用于说明氧化钛的浮游无机粒子量与调色剂附着性的关系的示意图。
图2是用于说明图像形成装置的概略剖面示意图。
图3是表示作为图像形成装置的一部分的显影装置的概略剖视图。
具体实施例方式
(第1实施方式)第1实施方式提供一种静电潜像显影用调色剂，其至少包含调色剂粒子及无机粒子，其中，调色剂粒子的形状系数SF-1为115≤SF-1≤150，SF-2为115≤SF-2≤145，而且，使不附着于调色剂粒子而处于浮游状态(游离状态)的无机粒子量(浮游无机粒子量)相对于包含附着于调色剂粒子的无机粒子在内的总量，处于10重量％～25重量％这一范围内。
以下，大致分成调色剂粒子及外部添加的无机粒子来说明第1实施方式的静电潜像显影用调色剂。
1.调色剂粒子(1)形状系数表示本发明的调色剂粒子的形状系数的SF-1及SF-2，为115≤SF-1≤150及115≤SF-2≤145。
其理由在于，通过使SF-1为该范围内的值，可以确保调色剂的流动性，提高带电性。此外，理由还在于，通过将SF-2设定为这样的值，可以为调色剂粒子的表面提供适宜的凹凸，从而可确保无机粒子对调色剂粒子表面的附着性。
通常，形状系数SF-1表示调色剂粒子的圆形程度，形状系数SF-2表示调色剂粒子的凹凸程度。因此，形状系数SF-1及SF-2，可以用比如电子显微镜及图像分析装置来测量。
具体而言，可以利用日立制作所制造的FE-SEM(S-800)电子显微镜来进行放大(比如，倍率为1000倍)、投影，并随机取出多个所获得的调色剂像的图像信息(比如，30～100个)。接下来，将该图像信息导入接口装置(比如，Nicolet公司制图像分析装置(Luze x III))，进行图像分析，并用下式来算出。
(式1) (2)粘接树脂对构成调色剂粒子的粘接树脂没有特别限制，可列举出比如苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚合树脂、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂、氯乙烯系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚氨酯系树脂、聚乙烯醇系树脂、乙烯基醚系树脂、N-乙烯系树脂，丁苯树脂等热塑性树脂。其中，优选苯乙烯系树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚合树脂及聚酯系树脂。
在前述粘接树脂中，优选使利用高化式流量试验计测量出的软化点处于80～150℃这一范围内，进一步优选处于90～140℃这一范围内。
为确保定影性、提高耐反印性，优选根据所用树脂的种类等具有适当的分子量。
此外，对粘接树脂的玻璃化转变点(Tg)而言，考虑到调色剂粒子的融结、保存稳定性的降低、调色剂对感光体的附着以及确保低温定影性等，优选50～70℃这一范围内的值，进一步优选55～65℃这一范围内的值。对前述玻璃化转变点(Tg)而言，可以利用差示扫描热量计(DSC)，根据比热的变化点来求出。更具体地讲，作为测量装置，可以利用差示扫描热量计DSC-6200(Seiko Instruments公司制)，通过测量吸热曲线来求出。
对粘接树脂而言，为提高耐反印性，或者提高调色剂强度，优选组合使用交联剂与热固性树脂。
作为这样的交联剂，可列举出比如二乙烯基苯、二乙烯萘等芳香族二乙烯化合物；乙二醇二(甲基)丙烯酸等双官能性羟酸酯；二乙烯醚等具有2～3个或更多个乙烯基的乙烯化合物等。
作为热固性树脂，可以单独使用下列树脂中的一种或将它们中的二种或更多种树脂进行组合使用双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、聚亚烷基醚型环氧树脂、环状脂肪族型环氧树脂等环氧树脂以及氰酸树脂。
(3)着色顔料作为添加到调色剂粒子中的着色顔料的种类，比如，作为优选的黒色顔料，可列举出碳黑、乙炔黑、灯碳黑及苯胺黑。同样，作为优选的黄色顔料，可列举出铬黄、锌黄、镉黄，黄色氧化鉄、无机坚牢黄、镍钛黄、那浦黄、萘酚黄S、汉萨黄G、汉萨黄10G、联苯胺黄G、联苯胺黄GR、喹啉黄色淀、永久黄NCG、洒石黄色淀。作为橙色顔料，可列举出红铬黄、钼橙、永久橙GTR、吡唑啉酮橙、巴尔干橙、阴丹士林亮橙GK。作为红色顔料，可列举出铁丹、镉红、鉛丹、硫化水銀镉、永久红4R、立索尔红、吡唑啉酮红、表红钙盐、色淀红D、亮胭脂红6B、曙红色淀、若丹明色淀B、茜素色淀、亮胭脂红3B。作为紫色顔料，可列举出锰紫、坚牢紫罗兰色B、甲基紫罗兰色淀。作为蓝色顔料，可列举出深蓝、钴蓝、碱蓝色淀、维多利亚蓝色淀、酞菁蓝、无金属酞菁蓝、酞菁蓝部分氯化物、坚牢天蓝、阴丹士林蓝BC。作为绿色顔料，可列举出铬绿、氧化铬、染料绿B、孔雀石绿色淀、精黄绿G。作为白色顔料，可列举出氧化锌、氧化钛、锑白、硫化锌，作为体质顔料，可列举出重晶石粉、碳酸钡、粘土、氧化硅、白碳、滑石、铝白等。
在调色剂粒子内添加着色顔料的场合下，通常，优选每100重量份粘接树脂，使着色顔料的添加量为2～20重量份这一范围内的值，尤其优选处于5～15重量份这一范围内。
(4)磁性粉磁性单组分调色剂在粘接树脂中含有磁性粉，但该磁性粉的添加量优选配合成每100重量份粘接树脂，该磁性粉的添加量为30～120重量份这一范围内的值，进一步优选处于50～100重量份这一范围内。其原因在于，作为单组分调色剂，单独利用磁力就能将其提供给显影域，而不必使用磁性载体等。此外，原因还在于，通过将添加量设置在这样的范围内，可易于调整调色剂的体积中心粒径和球形化度以及微粉量。
作为这种磁性粉的种类，可列举出比如下列中的一种、或两种以上的组合四氧化三鉄(Fe3O4)、三氧化二鉄(γ-Fe2O3)、氧化鉄锌(ZnFe2O4)、氧化鉄钇(Y3Fe5O12)、氧化鉄镉(CdFe2O4)、氧化鉄钆(Gd3Fe5O12)、氧化鉄銅(CuFe2O4)，氧化鉄鉛(PbFe12O19)，氧化鉄钕(NdFeO3)、氧化鉄钡(BaFe12O19)、氧化鉄锰(MnFe2O4)、氧化鉄镧(LaFeO3)、铁素体类、鉄粉(Fe)、钴粉(Co)、镍粉(Ni)等。
对磁性粉的粒子形状没有特别限制，可以是球状、立方体状、不定形等任意形状。磁性粉的平均粒子直径，优选处于0.1～1μm这一范围内，尤其优选处于0.1～0.5μm这一范围内。
此外，优选利用钛系耦合剂及硅烷系耦合剂，对磁性粉的表面进行表面处理。
(5)电荷控制剂对本发明所使用的调色剂而言，为了能显著提高带电电平及带电建立特性(在短时间内，达到一定的电荷电平的指标)，从而获得良好的耐久性及稳定性，可以配合使用电荷控制剂，尤其是正电荷控制剂。优选每100重量份粘接树脂，前述电荷控制剂的添加量为0.1～10重量份这一范围内的值，进一步优选处于1～5重量份这一范围内。
作为正电荷控制剂的具体例，可列举出含有吖嗪化合物的直接染料；苯胺黑、苯胺黑盐、苯胺黑衍生物等苯胺黑化合物；含有苯胺黑BK、苯胺黑NB、苯胺黑Z等苯胺黑化合物的酸性染料；环烷酸或高级脂肪酸的金属盐类；烷氧化胺；烷基酰胺；苄甲基己癸铵、癸基三甲基氯化铵等季铵盐。它们可以单独使用，也可以并用两种或更多种。尤其是，从得到更为迅速的建立性这一观点出发，优选苯胺黑化合物。
具有季铵盐的树脂或低聚物、具有碳酸盐的树脂或低聚物、具有羧酸基的树脂或低聚物等，也可以作为带正电性电荷控制剂来使用。
(6)蜡类为了提高定影性及耐反印性，本发明所使用的调色剂优选配用蜡类。在该场合下，优选每100重量份粘接树脂，蜡的添加量为1～10重量份这一范围内的值，进一步优选处于2～5重量份这一范围内。
其理由在于，通过使蜡的添加量处于这一范围内，可改善定影性，且可有效防止反印(offset)性及像拖尾(smearing)。通过使蜡的添加量处于这一范围内，可易于调整调色剂的体积中心粒径及球形化度，以及微粉量。
作为这样的蜡类，可列举出比如下列蜡中的一种、或两种以上的组合聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、氟系蜡、费歇而蜡、石蜡、酯蜡、褐煤蜡、稻米蜡等。
(7)制造方法本发明的调色剂可以用下列已知方法来制造分级法、搅拌粉碎法、在粉碎分级或搅拌粉碎后通过热处理或机械冲击力来形成球形的方法、溶融造粒法、喷射造粒法、湿式造粒法(比如，悬浮法、悬浮聚合法、乳化聚合法、分散聚合法、界面聚合法、籽晶聚合法等)、溶解悬浮法、转相乳化法等。
其中，考虑到使粘接树脂与各种配合剂相混合，且利用挤出机等来进行溶融搅拌并粉碎，从而按照具有前述粒度分布的形式来分级，由此来调制的方法、以及制造设备、生产性及易于实现前述的圆度等，优选湿式造粒法，进一步优选悬浮聚合法及乳化聚合法。具体而言，作为悬浮聚合法，可列举出使分散有着色剂及任意添加剂的单体溶液，在与该溶液不相溶的溶剂内分散粒径化，成为悬浮状态，在悬浮状态来使单体聚合，由此而获得调色剂的方法；以及作为乳化聚合，在胶束内使单体聚合的方法等。此外，通过适当选择、组合制造工序中的热处理温度或其定时、所施加的力(机械的冲击力、搅拌的转数、旋转速度等)的大小或其定时、原料的种类等各种制造条件，可以调整调色剂的中心粒径及球形化度。
2.无机粒子(1)种类本发明中的无机粒子优选无机氧化物，具体而言，优选氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锌、钛酸锶及钛酸钡，其中，特别优选氧化钛。
无机氧化物的添加量，优选相对于100重量份调色剂，处于0.5～5重量份这一范围内。如果小于0.5重量份，则易于发生感光体表面研磨不足，从而可能造成像变形，而如果超过5重量份，则调色剂的流动性易于降低，从而降低图像浓度，造成耐久性劣化等。该无机氧化物的个数基准的平均粒径，优选为0.01～1μm。如果小于0.01μm，则易于发生感光体表面研磨不足，而如果超过1μm，则调色剂的流动性易于降低。
(2)其它种类根据需要，可以在前述调色剂中，添加胶体氧化硅、疏水性氧化硅、聚甲基烯酸甲酯等有机微粉末、硬脂酸锌等脂肪酸金属盐等的一种、或两种或更多种的组合。其中，优选添加疏水性氧化硅。由此，可以提高调色剂的流动性、耐湿性及保存稳定性等。
(3)添加量在本发明中，在不损害调色剂原特性的范围内，前述的外添加剂的外添量，优选相对于每100重量份调色剂粒子，处于0.1～10重量份这一范围内。
其理由在于，前述外添量如果小于0.1重量份，则在调色剂表面上附着的无机粒子数便会减少，从而易于使调色剂附着在感光体表面上。即，前述无机粒子量减少后，调色剂表面与感光体表面的相互作用会过大。
此外，理由还在于，如果前述外添量超过10重量份，则调色剂的带电性及流动性有时会劣化。
因此，无机粒子的外添量，优选相对于每100重量份调色剂粒子，处于0.3～5重量份这一范围内，进一步优选处于0.5～3重量份这一范围内。
(4)浮游无机粒子量外添加剂尤其是无机粒子的添加目的在于，使其附着于调色剂粒子上。因此，在本发明中，可将不附着于调色剂粒子而处于浮游状态的无机粒子量，定义为浮游无机粒子量，然而，前述浮游无机粒子量，相对于包含附着于调色剂粒子的无机粒子在内的总量，有必要处于10重量％～25重量％这一范围内。
其理由在于，如果前述浮游无机粒子量小于10重量％，则不管是在单组分系还是双组分系调色剂中，附着于调色剂表面的无机粒子数都会减少，调色剂易于附着在感光体表面上。即，不附着于调色剂粒子而处于浮游状态的浮游无机粒子量，具有隔离粒子的功能，当前述无机粒子量减少后，调色剂表面与感光体表面的相互作用便会过大。
其理由还在于，如果前述浮游无机粒子量超过25重量％，则调色剂的带电性及流动性便会劣化。这样，当调色剂的带电性发生劣化时，对于单组分系调色剂，图像浓度降低，图像翳影增大，对于双组分系调色剂，也会发生图像翳影增大这一不良现象。另外，当调色剂的流动性劣化时，对于单组分系调色剂，显影套筒表面的调色剂薄层便成为负均匀，从而使像质劣化，对于双组分系调色剂，也难以实现载体与调色剂的均匀混合，从而使带电量降低，或者使像质劣化。
因此，优选使不附着于调色剂粒子而处于浮游状态的浮游无机粒子量相对于全部无机粒子，为11重量％～23重量％这一范围内的值，进一步优选处于12重量％～21重量％这一范围内。
该浮游无机粒子量，如上所述，可以根据通过微波感应等离子体发光光谱分析法获得的发光次数来算出。比如，在无机粒子是氧化钛的场合下，可以将处于浮游状态的氧化钛的粒子量作为浮游无机粒子量(％)，利用(只是Ti原子的发光次数/只是与碳原子同时发光的Ti原子的发光次数+只是Ti原子的发光次数)×100这一计算式来求出。同样，在无机粒子是氧化硅微粒的场合下，可以将处于浮游状态的氧化硅微粒的粒子量，作为浮游无机粒子量(％)，并利用(只是Si原子的发光次数/只是与碳原子同时发光的Si原子的发光次数+只是Si原子的发光次数)×100这一计算式来求出。
即，各计算式中的所谓“只是Ti原子的发光次数”及“只是Si原子的发光次数”，系指除去Ti原子和Si原子同时发光次数后的次数。因此，可以将碳原子发光后2.6msec以后的Ti原子及Si原子的发光，作为只是Ti原子和Si原子的发光，且将在2.6msec以内发光的Ti原子和Si原子的发光，作为同时发光，并用计算式来算出。
参照图1来说明氧化钛的浮游无机粒子量与调色剂附着性的关系。即，图1中，横轴表示氧化钛的浮游无机粒子量(重量％)，纵轴表示调色剂附着性(相对值)。图1中的数据，与实施例1～5及比较例1～3中的数据相当。
从前述图1可看出，当氧化钛的浮游无机粒子量小于等于8重量％时，调色剂附着性的评估值(相对值)大于等于2，而且不变化。而当氧化钛的浮游无机粒子量超过8重量％，达到18重量％左右后，调色剂附着性的评估值便显著降低，几乎为1。而当氧化钛的浮游无机粒子量超过18重量％，达到35重量％左右后，调色剂附着性的评估值便趋于稳定，保持在1左右。
因此，尽管还与氧化钛的平均粒径等有关系，但比如在平均粒径为0.1～0.7μm这一场合下，使氧化钛的浮游无机粒子量相对于包含附着于调色剂粒子的无机粒子在内的总量，处于10重量％～25重量％这一范围内，由此能够得到更稳定的良好的调色剂。
作为调整外添加剂尤其是无机粒子在调色剂中的浮游无机粒子量的方法，除了按前述形状系数SF-1及SF-2来调整调色剂粒子的形状这一方法之外，还可以列举出比如以下方法即，调整无机粒子的个数基准的平均粒径及针对调色剂的添加量，并选择进行外添处理的搅拌混合机的种类(Henschel mixer、Nauta mixer、V型混合机、Turbura mixer、Hybridizer、Ong mill等)，以及调整与调色剂粒子混合时的条件(比如，转数、温度、时间等)的方法等。
但是，在作为外添加剂添加了两种无机粒子的场合下，比如，在添加了氧化钛及氧化硅粒子的场合下，只要将平均粒径为比如0.5μm的作为无机粒子的氧化钛的浮游无机粒子量作为对象来进行调整即可。其原因在于，平均粒径较大的氧化钛，与平均粒径为比如12nm的氧化硅粒子相比，更易于从调色剂粒子上大量脱离。
3.其它本发明的调色剂，也可以作为双组分系调色剂来使用。即，对于本发明的调色剂，优选并用载体。
作为构成该双组分系调色剂的载体，没有特别限定，可列举出各种载体，比如用树脂来被覆芯部粒子的载体。作为这种被覆芯部粒子的树脂，可列举出比如下列树脂的一种、或两种或更多种的组合(甲基)丙烯酸系树脂、苯乙烯系树脂、苯乙烯-(甲基)丙烯酸系树脂、烯烃系树脂(聚乙烯、氯化聚乙烯、聚丙烯等)、聚酯系树脂(聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯等)、不饱和聚酯系树脂、氯乙烯系树脂、聚酰胺系树脂、聚氨酯系树脂、环氧系树脂、硅系树脂、氟系树脂(聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚偏二氟乙烯等)、酚系树脂、二甲苯系树脂、酞酸二烯丙酯系树脂等。
根据需要，被覆芯部粒子的树脂中也可以含有氧化硅、氧化铝、碳黑、脂肪酸金属盐等用于调整树脂的被覆特性的添加剂。作为在芯部粒子上被覆树脂的方法，可以列举出比如机械混合法、噴雾法、浸渍法、流动层法、滚动层法等各种方法。
对载体而言，一般用基于电子显微镜法的粒径来表示，具有20～200μm的粒子直径是适当的。在以磁性材料为主体的场合下，可以根据磁性体的组成及表面构造等，来适当调整表观密度，一般在2.4～3.0g/cm3这一范围内是适当的。在含有调色剂及载体的双组分系显影剂的场合下，在全部显影剂中含有1～20重量％左右的调色剂量是适当的。
第2实施方式提供一种磁性单组分显影方法，其用于在感光体上形成静电潜像，利用显影套筒，通过磁性单组分显影用调色剂来使该静电潜像显影，形成规定的调色剂像。其特征在于使用一种磁性单组分显影用调色剂，其调色剂粒子的形状系数SF-1为115≤SF-1≤150，SF-2为115≤SF-2≤145，而且，不附着于调色剂粒子而处于浮游状态的无机粒子量(浮游无机粒子量)，相对于全部无机粒子处于10重量％～25重量％这一范围内。
以下，以包含与第1实施方式相异的图像形成方法的显影方法为中心，来说明第2实施方式的显影方法。
1.显影方法(1)基本显影方法当利用图2所示的图像形成装置(打印机)10，在感光体1上形成调色剂像时，即，在实施显影方法时，一般在含有调色剂的显影剂被摩擦带电成正极性的状态下，向图3详示的内置有磁铁的显影套筒41a提供该含有调色剂的显影剂，并在此形成具有均匀厚度及密度的调色剂薄层。接下来，当将调色剂薄层传送到与感光体1相对的显影位置时，在感光体与旋转显影套筒41a之间施加交变偏压，使调色剂飞向感光体1，在感光体1上形成调色剂像。
对所使用的显影套筒而言，其表面粗糙度(Rz)，优选处于3.0μm～5.5μm这一范围内。
其理由在于，在确保将调色剂传送到显影套筒表面上之后，能将显影套筒表面的调色剂薄层密度(ρ)形成在规定范围内，而且可均匀形成。因此，能将感光体上所形成的调色剂量调整到适当量，从而能获得高分辨率、高像质。
即，如果前述显影套筒的表面粗糙度(Rz)小于3.0μm，则存在调色剂向显影套筒表面的传送性降低的倾向，从而造成显影套筒表面的调色剂薄层的密度(ρ)降低或者不均匀。其结果是，在感光体上显影的调色剂像的调色剂量会超出规定范围。
而如果前述显影套筒的表面粗糙度(Rz)大于5.5μm，则无法控制带电量等的调色剂便会增多。因此，显影套筒上所形成的调色剂薄层的厚度及密度(ρ)将变得不均匀，其结果是，难以将感光体上所形成的调色剂量调整到适当的量。
尤其在采用非晶硅感光体的场合下，当其表面粗糙度(Rz)超出规定范围时，便易于从套筒表面的突起部向感光鼓发生泄漏，其结果是，图像黒点的发生可能性加大。
因此，对于所使用的显影套筒，优选使其表面粗糙度(Rz)为3.1μm～5.3μm这一范围内的值，进一步优选处于3.3μm～5.1μm这一范围内。
显影套筒的表面粗糙度(Rz)是指JIS B0601-1994所规定的十点平均粗糙度(Rz)。可利用比如(株)小坂研究所制造的表面粗糙度测量器Surfcorder-SE-30D来进行测量。
作为构成显影套筒的材料，可列举出铝及不锈钢(SUS)等。尤其是，考虑到耐久性及表面粗糙度(Rz)的控制容易性，优选采用不锈钢，具体可列举出SUS303、304、305、316等。
接下来，说明用于基本显影方法的显影方法。
作为这种显影方法，可采用图3所示的显影装置4a。该显影装置4a具有在显影套筒41a内固定内置有磁辊41b的显影剂承载体41；螺旋状第一搅拌传送部件42；以及螺旋状第二搅拌传送部件43。在显影套筒41a的右上方部，在下面配有磁铁45a的叶片(显影剂限制部件)45，与显影套筒41a相隔规定的距离来配置。在内置于显影套筒41a中的磁辊41b与叶片的对置位置上，磁极S2(第1磁极)被磁化，而在从磁极S2顺时针转动约80°的位置上，磁极N2(第2磁极)被磁化。
另一方面，在感光体1的对置位置上，磁极N1(第3磁极)被磁化，而在从磁极N1逆时针转动约80°的位置上，磁极S1(第4磁极)被磁化。在第二搅拌传送部件43的右侧侧壁上，配置有用于检测调色剂量的调色剂传感器44。因此，当该调色剂传感器44检测出显影装置4a内的调色剂量不足时，便从调色剂进料斗(未图示)来向显影装置4a供给调色剂t。所供给的调色剂t，一边由第二搅拌传送部件43从图的外侧向里侧搅拌一边被传送，在里侧端部，从第二搅拌传送部件43传送给第一搅拌传送部件42。于是，一边由第一搅拌传送部件42从图的里侧向外侧来搅拌一边被传送，在这一期间内提供给显影套筒41a。
即，由第一搅拌传送部件42及第二搅拌传送部件43搅拌的调色剂t，因被磁辊41b磁化的磁极N2的磁力而被吸到显影套筒41a上。接下来，因显影套筒的旋转而被传送到叶片45与显影套筒41a的间隙部分内。当调色剂t从该间隙中通过时，由磁极S2及叶片45限制送往显影部的调色剂量，同时形成调色剂薄层，而且使调色剂t摩擦带电。当然，在显影套筒41a上传送的期间，调色剂主要因与显影套筒之间的摩擦而带电。另外，感光鼓1上的静电潜像因传送到感光鼓1的相对区域、即显影部的调色剂t而显影。
在显影时，在显影剂的供给侧(显影套筒)与感光体1之间，施加显影偏置电压。作为显影偏置电压(施加于显影套筒的电位)，可列举出比如使250～350V直流电位和0.5～2.0KV(振幅)交流电位重叠而得到的交变偏压电位。其中，交流电位的频率可以为比如1～5Hz。
(2)图像形成方法在利用图2所示的图像形成装置10来形成图像时，首先，使感光体表面均主带电。在采用非晶硅的场合下，此时的感光体表面的主带电电位，为比如+400～+500V是适当的。可以利用采用电晕带电器及带电辊等的任意方法来实施主带电。
接下来，基于规定的图像信息来照射激光等光，在感光体表面形成静电潜像。即，该图像曝光使被光照射的部分成为低电位。包含前述带正极性电的调色剂的显影剂飞向像前述那样所形成的静电潜像，使之反转显影。即，带正电调色剂向在照射光后成为低电位的感光体表面部分附着，由此像上述那样进行跳跃(jumping)显影，从而形成规定的调色剂像。
接下来，在感光体表面上如此形成的调色剂像，被转印部件转印到规定的纸张上。作为转印部件，可以采用转印辊及转印带或电晕带电器的任何一种。
转印辊及转印带，通过在其上施加负极性转印偏压电位，能在调色剂像与转印部件之间产生电场，从而能在感光体与转印部件之间通过的纸张表面上，转印调色剂像。
另外，尽管未图示，但是优选使用电晕带电器，使纸张背面带负极性电，由所产生的电场，使调色剂像转印到纸张表面上。
在该场合下，最好与转印用电晕带电器相组合，使用纸分离用交流电晕带电器。即，由于已转印了调色剂像的纸张背面带负极性电，因而必须与使纸张带正电的感光体表面相分离，所以通过交流电晕带电，可易于进行该分离。
接下来，转印有调色剂像的纸张，被导入热辊(定影辊)与加压辊这一对辊子所组成的定影装置内，并通过热及压力在纸张表面定影。另一方面，调色剂像转印后的感光体表面，由清扫刮板与毛刷等所组成的清扫装置来清扫，除去感光体表面所残存的调色剂，并由基于LED等的光照射等来消电，由此而完成图像形成的一个循环，再进行后续图像的形成。
2.静电潜像显影用调色剂在第二实施方式的显影方法中，也可以使用与第一实施方式中所说明的静电潜像显影用调色剂同样的材料，因而在此省略其详细说明。
在第二实施方式的显影方法中，同样，表示所用静电潜像显影用调色剂的形状系数的SF-1及SF-2也分别是规定范围内的值，由此可确保流动性，且可提高带电性，并且能对调色剂粒子的表面提供适宜的凹凸，从而可确保无机粒子对调色剂粒子表面的附着性。因此，能够降低调色剂对感光体表面的附着力，而且可提高调色剂的流动性及保存稳定性等。
另外，在第二实施方式的显影方法中，通过将游离状态的无机粒子量(浮游无机粒子量)控制在规定范围内，也可以抑制无机粒子在调色剂粒子上的附着，从而可长期维持良好的调色剂性能。
实施例以下基于实施例，来详细说明本发明的静电潜像显影用调色剂及显影方法。
1.磁性单组分调色剂的制造
(1)基于Henschel mixer的混合工序准备苯乙烯-丙烯酸树脂(粘接树脂，三洋化成工业公司制)100重量份、磁性粉(EPT-1000，戸田工业制)70.0重量份、苯胺黑染料(电荷控制剂，Orient化学工业制，N-01)5.0重量份、以及聚丙烯蜡(蜡，三洋化成工业，Yumex100TS)3.0重量份，将它们投入Henschel mixer20B(三井矿山公司制)内，以2500rpm转速来旋转5分钟，予以混合。
(2)基于双轴搅拌机的混合工序接下来，利用双轴搅拌机(PCM-30，池贝公司制)，转速为200rpm，滚筒温度为120℃，投入量为6kg/小时，在这一条件下进行搅拌。此外，利用Drum flaker(三井矿山公司制)，在140mm/秒、板厚3～4mm这一条件下进行冷却。
(3)基于Turbo mill的粉碎工序及基于Alpineum分级机的分级工序接下来，利用Turbo mill(T-250型，Turbo工业公司制)，改变粉碎时间来进行粉碎，并且利用Alpineum分级机，改变条件地进行分级，从而获得调色剂粒子。
对于实施例1的相应调色剂a，在风量10Nm3/分钟下，用Turbo mill进行粉碎。对于实施例2的相应调色剂b，除了进行二次粉碎之外，与调色剂a同样地制造。对于实施例3的相应调色剂c，除了在风量7.5Nm3/分钟下用Turbo mill进行粉碎之外，与调色剂a同样地制造。对于比较例3的相应调色剂d，除了进行三次粉碎之外，与调色剂a同样地制造。对于比较例4的相应调色剂e，除了在风量7.5Nm3/分钟下用Turbo mill进行粉碎之外，与调色剂d同样地制造。
(4)外添处理对于分别获得的100重量份调色剂粒子，将氧化硅(日本Aerosil公司制，RA-200H)1.0重量份、以及氧化钛(石原产业公司制，ET-500W)1.0重量份投入到Henschel mixer 20B(三井矿山公司制)内，并以2500rpm的转速来搅拌3分钟，分别制造出表1所示的、实施例及比较例的相应调色剂a～e。
另外，对于比较例1的相应调色剂f，除了将Henschel mixer的混合转数设为1100rpm之外，与调色剂a同样地制造。对于比较例2的相应调色剂g，除了将Henschel mixer的混合时间设为1分钟之外，与调色剂a同样地制造。对于比较例5的相应调色剂h，除了利用细川micron公司制的Ong mill(以1500rpm转速来混合3分钟)进行氧化硅及氧化钛的外添处理以外，与调色剂a同样地制造。此外，对于实施例4的相应调色剂i，除了将Henschel mixer的混合时间设为5分钟之外，与调色剂a同样地制造。
2.磁性单组分调色剂评估(1)形状系数的测量用电子显微镜，随机性选择50个各调色剂粒子来进行观察，并将所获得的图像读入扫描仪，用前述方法来进行分析。将所获得的值代入前述的公知算式，算出SF-1及SF-2。
(2)浮游无机粒子量的测量对各调色剂而言，使用颗粒分析仪系统(DP-1000，堀场制作所制)，并在其发光部中，采用2.45GHz、150W的氦等离子体，测量出以氧化钛单体来发光的粒子数A、以及氧化钛单体与碳(因调色剂中的粘接树脂而产生)同时发光的粒子数B。
即，采用含有0.1％氧的氦气，在23℃、湿度60％Rh的环境条件下，用DP-1000中的波段(channel)4来测量碳原子(测量波长247.860nm)的发光次数，用波段2来测量Si原子(测量波长288.160nm)的发光次数，用波段3来测量Ti原子(测量波长232.232nm)的发光次数。进行抽样，使得在一次扫描中碳原子发光数达到1000±200个，并反复进行扫描，直至碳原子的发光数的总数等于大于10000为止，并分别测量出发光数A、B。
根据所获得的发光数A、B，利用下式来算出氧化钛的浮游无机粒子量(％)，该浮游无机粒子量，是不附着于调色剂粒子而处于浮游状态的氧化钛量，与包含附着于调色剂粒子的氧化钛粒子在内的总量之比。
浮游无机粒子量(％)＝100×A/(A+B)(3)图像评估对于各调色剂，用图2所示的显影方式的京瓷美达公司生产的数字打印机(KM-3530，显影套筒的表面粗糙度(Rz)4.3μm)，并以下列条件来进行10万张印写试验(使用A4横向纸，5％浓度原稿)，测量出初始(耐打印前)、10万张耐打印后的图像浓度及翳影浓度。
带电电位+450V显影方法反转显影显影偏压直流 +200V～+400V交流 0.25KV～2.5KV频率 2.0KHz即，对各调色剂的图像浓度(ID)而言，采用A4规格纸张，以纸张短边方向作为纸张传送方向，使测量用图像在纸张上形成3×3cm的3个满幅图像部，并在纸张的传送方向中央部，相对于纸张的传送方向以10cm间隔来垂直排列。对1个满幅图像，用反射浓度计(東京电色公司制，型号为TC-6D)，在5个位置上进行测量，并求出5张的平均值。
另外，作为图像浓度(ID)的评估基准，如果该图像浓度是1.30或更大的值，则判定为在实用上没有问题。
对有关各调色剂的翳影浓度(FD)而言，对打印有前述测量用图像的纸张的每个非打印部，使用反射浓度计(東京电色社制，型号为TC-6D)，每张纸测量五处，并求出五张的平均值。但是，在不能测量初始图像的场合下，中断评估。
作为翳影浓度(FD)的评估基准，如果该翳影浓度是0.008或更小的值，则判定为在实用上没有问题。
(4)调色剂附着的评估使用各调色剂，并采用图2所示的显影方式的京瓷美达公司生产的数字打印机(KM-3530)，以前述图像形成条件，来形成一万张全黒满幅图像，并将第一万张黒满幅图像与初始图像(第一张黒满幅图像)进行比较，并按下列基准进行评估。即，在发现白斑点状图像缺陷的场合下，作为有调色剂附着，其评估为2.0级。在发现少量图像缺陷的场合下，作为有少量调色剂附着，其评估为1.5级。而在未发现图像缺陷的场合下，作为无调色剂附着，其评估为1.0级。
1.0级无调色剂附着1.5级有少量调色剂附着2.0级有调色剂附着表1


从表1结果可明显看出，实施例1～4中的相应调色剂a～c及i，具有本发明所规定的范围内的形状系数SF-1及SF-2，而且浮游无机粒子量处于10～25重量％这一范围内，因而在初始及打印10万张后的任意一张中，均可获得图像浓度及翳影浓度双方都满足评估基准的良好图像。此外还可有效防止调色剂在感光体表面的附着。
而在比较例1～2的相应调色剂f、g中，由于Henschel mixer的混合转数或时间较少，因而引起无机粒子大量脱离，与调色剂d同样，调色剂粒子对感光体的附着得到抑制，但是图像翳影稍微增大。
对于比较例3的相应调色剂d而言，形状系数SF-1及SF-2双方均小于本发明所规定的范围，即，调色剂粒子接近球形，而且凹凸程度较小。因此，无机粒子对调色剂粒子的附着便减弱，从而引起无机粒子大量脱离，因隔离效果而抑制了调色剂粒子对感光体的附着，但是图像翳影增大。尤其是，由于调色剂粒子的不够圆，而导致未能获得高像质的图像。
对于比较例4的相应调色剂e而言，形状系数SF-1小于本发明规定的范围，而SF-2则大于该范围，即，调色剂粒子接近球形，而且凹凸程度较大。因此，无机粒子对调色剂粒子的附着增强，使无机粒子的脱离受到抑制，然而，浮游无机粒子量过少，调色剂与感光体的相互作用增强，从而使调色剂粒子对感光体的附着量增多。因此，可发现由此而引起的图像劣化。
对于比较例5的相应调色剂h，由于采用其机械化学效果大于Henschelmixer的Ong mill来处理无机粒子，因而浮游无机粒子量的比例大大减小，从而发生了调色剂附着。
工业可利用性根据本发明的静电潜像显影用调色剂及采用它的显影方法，通过将调色剂粒子的形状系数(SF-1及SF-2)控制在规定范围内，并且将处于浮游状态的无机粒子量控制在规定范围内，可以长期维持调色剂的性能，或者良好地维持显影套筒上的调色剂的传送性。
因此，可以防止调色剂对感光体的附着，从而可以长期获得高品质图像，因此，可以很好地适用于激光打印机、静电式复印机、普通纸传真机装置及并用这些功能的复合装置等大范围的图像形成装置。
权利要求
1.一种静电潜像显影用调色剂，至少包含调色剂粒子及无机粒子，其特征在于前述调色剂粒子的形状系数SF-1为115≤SF-1≤150，SF-2为115≤SF-2≤145，而且，使不附着于前述调色剂粒子而处于浮游状态的无机粒子量，相对于包含附着于调色剂粒子的无机粒子在内的总量，为10重量％～25重量％的范围内的值。
2.根据权利要求1所述的静电潜像显影用调色剂，其特征在于前述无机粒子是研磨粒子。
3.根据权利要求1或2所述的静电潜像显影用调色剂，其特征在于前述无机粒子是从氧化铝、氧化钛、氧化镁、氧化锌、钛酸锶及钛酸钡组成的组中选择出的至少一种。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的静电潜像显影用调色剂，其特征在于使前述无机粒子的外添加量，相对于前述调色剂粒子100重量份，为0.1～10重量份的范围内的值。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的静电潜像显影用调色剂，其特征在于用微波感应等离子体发光光谱分析法，测量不附着于前述调色剂粒子而处于浮游状态的无机粒子量。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的静电潜像显影用调色剂，其特征在于是磁性单组分调色剂。
7.一种磁性单组分显影方法，用于在感光体上形成静电潜像，并利用显影套筒，由磁性单组分显影用调色剂来使该静电潜像显影，形成预定的调色剂像，其特征在于使用磁性单组分显影用调色剂，其调色剂粒子的形状系数SF-1为115≤SF-1≤150，SF-2为115≤SF-2≤145，而且，使不附着于前述调色剂粒子而处于浮游状态的无机粒子量，相对于包含附着于调色剂粒子的无机粒子在内的总量，为10重量％～25重量％的范围内的值。
8.根据权利要求7所述的磁性单组分显影方法，其特征在于使前述显影套筒的表面粗糙度Rz的值处于3.0μm～5.5μm的范围内。
9.根据权利要求7或8所述的磁性单组分显影方法，其特征在于前述感光体是非晶硅感光体。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种静电潜像显影用调色剂及使用该调色剂的显影方法，能够长期间维持调色剂的性能、或者良好地调节显影套筒上的调色剂的传送性，因此能够防止调色剂附着在感光体上，从而可长期获得高品质的图像。为此，在包含调色剂粒子及无机粒子的静电潜像显影用调色剂及显影方法中，调色剂粒子的形状系数SF－1为115≤SF－1≤150，SF－2为115≤SF－2≤145，而且，使处于浮游状态的无机粒子量，相对于包含附着于调色剂粒子的无机粒子在内的总量，为10重量％～25重量％这一范围内的值。
文档编号G03G9/083GK1906544SQ20058000153
公开日2007年1月31日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月27日
发明者永井孝 申请人:京瓷美达株式会社