成像设备、处理单元和成像方法

专利名称：成像设备、处理单元和成像方法
技术领域：
本发明涉及一种成像设备，在该成像设备中，形成在图像载体如光电导元件的表面上的调色剂图像被转印到转印介质如转印纸上，然后由清洁刮板将在转印之后粘附在图像载体表面的残留调色剂刮掉并去除。此外，本发明还涉及在成像设备中使用的处理单元以及成像方法。
背景技术：
近年来，在这种成像设备中使用清洁刮板已经很难完全清除转印之后粘附在图像载体例如光电导元件的残留调色剂。这是因为在成像过程中使用的调色剂主要是通过聚合法而不是粉碎法制造的。具体地，长期以来使用粉碎法制造的调色剂具有大的粒径，其平均粒径为十至几十微米，并且调色剂颗粒的平均圆度小于0.9或者形状不规则。这类调色剂很难达到与近年来高图像质量相对应的高级别的点再现性。
因此，近年来主要采用聚合法制造的调色剂来代替粉碎法制造的调色剂。聚合法制造的调色剂的平均粒径很小，为9微米或更小，并且调色剂颗粒的平均圆度为0.96或更高，或者几乎是完全的球形。通过使用这种调色剂，可以达到与近年来的高图像质量相对应的点再现性的级别。然而，因为小直径和球形，所以由聚合法制造的调色剂可以容易地在图像载体表面上滚动并轻易地穿过图像载体与清洁刮板接触的部位。因为调色剂可以在图像载体和清洁刮板之间穿过，因此很难由清洁刮板刮掉调色剂。
因此，近年来存在一种趋向，就是以相当大的力使清洁刮板和图像载体接触，这样由聚合法制造的球形调色剂的穿过就会减少，清洁性能得到提高。
另一方面，在日本专利申请待审公开2002-82468中，描述了一个试验，其中，通过使用具有0.002的极小的摩擦系数的光电导元件作为图像载体来进行印刷，清洁刮板以23.0g/cm的极大的线性压力(line pressure)压在光电导元件上。在这个试验中，在25000张纸的长印刷周期中，由粉碎法制造的不规则形状的调色剂可以很好地清理。使用0.002的低摩擦系数的光电导元件，就是为了减少以23.0g/cm的极高的线性压力(line force)压在光电导元件上的清洁刮板的反转或磨损。
然而，在这个试验中使用了由粉碎法制造的不规则的调色剂。不规则形状的调色剂很容易清理，即使清洁刮板没有以23.0[g/cm]的极大的线性压力与光电导元件接触，也可以从光电导元件上充分清除调色剂。具体地，为了使用清洁刮板(以下简称为刮板)很好地清理光电导元件上的调色剂，与光电导元件接触的刮板需要适当地捕捉光电导元件上的调色剂。在使用聚合法制造的小直径球形调色剂时，在光电导元件和与光电导元件接触的刮板之间存在间隙，球形调色剂可以穿过所述间隙。另外，球形调色剂可以容易地在间隙中滚动，直到最终通过光电导元件和刮板接触的区域。因此，当使用球形调色剂时，刮板要以极大的压力压在光电导元件上，使光电导元件和刮板之间形成的间隙尽可能小。然而，在使用由粉碎法制造的大直径不规则形状调色剂时，即使在光电导元件和与其接触的刮板之间的间隙很小，刮板也能很好地捕捉不规则形状的调色剂。这依赖于刮板的材料，但是如果刮板的线性压力设置为大约10[g/cm]，就能够充分清理不规则形状的调色剂。因此，在这个试验中，可以说以极大的线性压力利用与光电导元件接触的清洁刮板从光电导元件上清除由粉碎法制造的不规则形状的调色剂。
在使用由聚合法制造的球形调色剂的情况下，此试验中的刮板的线性压力23.0[g/cm]不是一个很高的值。然而，在此试验中，为了防止以该线性压力和光电导元件接触的刮板翻转，使用了具有极小的表面摩擦系数(表面摩擦系数＝0.002)的光电导元件。这两个发明人揭示出使用这种类型的光电导元件，不可能很好地清理球形调色剂，原因将在下面进行解释。
换句话说，为了用刮板很好地清理调色剂，除了用刮板适当地捕捉光电导元件上的调色剂外，在刮板表面连续积聚的调色剂能从刮板表面落下也是很必要的。这是因为如果积聚的调色剂没有从刮板表面落下，清理工作就没有完成。使积聚的调色剂从刮板表面落下的主要因素是刮板的振动。因此希望刮板能有力地振动，从而使积聚的调色剂从刮板表面落下。然而，当使用由粉碎法制造的不规则调色剂时，由于形状不规则，在单独的调色剂颗粒之间形成了较大的间隙，所以在刮板上积聚的调色剂处于很容易破裂的状态。因此，即使刮板没有如此振动，积聚在刮板上的调色剂也可以从刮板表面很容易地坠落。
然而，当使用由聚合法制造的球形调色剂时，在单独的调色剂颗粒之间很难形成间隙，所以积聚在刮板上的调色剂处于很难破裂的状态。因此，如果刮板没有剧烈振动，就不能有效地促使积聚的调色剂从刮板表面落下，所以积聚在刮板表面的调色剂会增加到一定量。并且，数量增加的调色剂向上挤压刮板，并在刮板和光电导元件之间穿过。在此试验中，使用了具有极低的表面摩擦系数(0.002)的特殊光电导元件，所以不可能使与光电导元件接触的刮板很好地振动。因此，当使用由聚合法制造的球形调色剂时，积聚在刮板表面的调色剂会增大到一定的尺寸，导致积聚的调色剂穿过刮板和光电导元件。
例如，日本专利申请待审公开2001-350287和日本专利申请待审公开2005-215242中也公开了与本发明相关的技术。

发明内容
根据前述的背景技术，本发明的目的是提供一种成像设备，一种使用所述成像设备的处理单元，及一种成像方法，其中，即使使用由聚合法制造的球形调色剂，也可以使用清洁刮板很好地清理调色剂。
根据本发明的一个方面，成像设备包括在图像载体的表面上形成调色剂图像的调色剂成像装置，将表面上的调色剂图像转印到转印元件上的转印装置，及将在由转印装置进行的转印过程完成之后留在表面上的残留调色剂清除的清除装置。作为所述清除装置，使用与表面接触来刮掉表面上的调色剂的板状清洁刮板；作为所述图像载体，使用由欧拉带式摩擦系数测量法测得的与纸张的静摩擦系数为0.5和更大的图像载体；作为所述清洁刮板，使用与聚四氟乙烯带的静摩擦系数为1.0-2.0的清洁刮板。
根据本发明的另一方面，成像设备中的处理单元包括在图像载体上形成调色剂图像的调色剂成像装置，将表面上的调色剂图像转印到转印元件上的转印装置，及将在由转印装置进行的转印过程完成之后留在表面上的残留调色剂清除的清除装置。使用与表面接触来刮掉表面上的调色剂的板状清洁刮板作为所述清除装置。作为至少包括图像载体和支撑在普通支撑元件上的清除装置的单一元件，处理单元插入成像设备主体并从中移走。作为所述图像载体，使用由欧拉带式摩擦系数测量法测得的与纸张的静摩擦系数为0.5和更大的图像载体；作为所述清洁刮板，使用基于利用数字推拉量规测量的静摩擦力的测量结果获得的静摩擦系数为1.0-2.0的清洁刮板。
根据本发明的另一方面，成像方法包括在图像载体的表面上形成调色剂图像的调色剂成像步骤；将表面上的调色剂图像转印到转印元件上的转印步骤；及将转印步骤完成之后遗留在表面上的残留调色剂清除的清除步骤。表面上的调色剂被与表面接触的板状清洁刮板刮掉。作为所述图像载体，使用由欧拉带式摩擦系数测量方法测得的与纸张的静摩擦系数为0.5和更大的图像载体。作为所述清洁刮板，使用基于利用数字推拉量规测量的静摩擦力的测量结果获得的静摩擦系数为1.0-2.0的清洁刮板。


从结合附图的下列详细描述中，本发明以上和其它目的、特征和优点将更加明显，其中图1是根据本发明实施方案的打印机的结构示意图；图2是该打印机的K处理单元和显影装置的结构图；图3是所述处理单元中的光电导元件和鼓形清洁装置的结构图；图4是所述鼓形清洁装置中的支承板和清洁刮板的示意图；图5是清洁刮板的尖端和光电导元件的示意图；图6是电荷发生材料的结构式；图7是电荷传输材料的结构式；图8是使用欧拉带式摩擦系数测量法的测量装置的示意图；图9是测量清洁刮板的静摩擦系数的测量装置的示意图；图10是本实施方案的试验1至10的结果。
具体实施例方式
以下是作为应用本发明成像设备的电子摄影打印机(以后简称为打印机)的一个实施方案的介绍。
首先，介绍打印机的基本结构。图1是打印机的结构示意图。在图中，打印机包括四个调色剂成像单元，其形成黄色、品红、青色和黑色调色剂图像(以后用Y、M、C和K表示)。这些调色剂成像单元每个都包括处理单元和显影单元。以形成K调色剂图像的K调色剂成像单元为例，K调色剂成像单元包括K处理单元1K和K显影单元5K，如图2所示。
K处理单元1K包括作为图像载体的鼓形光电导元件2K，鼓形清洁装置3K，放电装置(图中未示出)，充电装置4K等，它们都支撑在作为共同支撑元件的壳体上。K处理单元1K作为一个单元可以插入打印机并从中移走。
光电导元件2K通过驱动装置(图中未示出)沿顺时针方向旋转。充电装置4K均匀地为以这种方式旋转的光电导元件2K的表面充电。均匀充电的光电导元件2K的表面暴露给激光L而被扫描从而形成K静电潜像。显影装置5K使用K调色剂使K静电潜像显影从而形成K调色剂图像。然后K调色剂图像被转印到中间转印带16(以下将介绍)。中间转印过程之后，鼓形清洁装置3K清除转印之后粘附在光电导元件2K表面上的残留调色剂。此外，清洁之后，图中未示出的放电装置清除任何遗留在光电导元件2K上的电荷。放电之后，光电导元件2K的表面被初始化并准备下一次成像。在其它的色彩处理单元(1Y，M，C)中，(Y，M，C)调色剂图像也以同样的方式形成在光电导元件(2Y，M，C)上，并被转印到中间转印带16上(以下将介绍)。
显影装置5K包括椭圆形(oblong)的用来容纳K调色剂的给料器6K(图中未示出)，和显影单元7K。在给料器6K之中，设置了通过驱动装置(图中未示出)旋转的搅拌器8K，在搅拌器8K的下方，在垂直方向上设置了被旋转装置(图中未示出)旋转的搅拌叶片9K，在搅拌叶片9K的下方，设置了被旋转装置(图中未示出)旋转的调色剂供给辊10K。给料器6K中的K调色剂被搅拌器8K和搅拌叶片9K旋转搅拌，并在其自重的作用下向着调色剂供给辊10移动。调色剂供给辊10K包括由金属制成的金属芯和覆盖金属芯表面的由泡沫树脂等制成的辊子部分。当调色剂供给辊10K旋转时，给料器6K中的K调色剂粘附在调色剂供给辊10K的辊子部分的表面。
显影装置5K的显影单元7K包括在与光电导元件2K和调色剂供给辊10K接触时旋转的显影辊11K，其尖端与显影辊11K表面接触的薄层状刮板12K等。在给料器6K内粘附在调色剂供给辊10K上的K调色剂被提供给显影辊11K的表面上的显影辊11K与调色剂供给辊10K接触的部位。在显影辊11K旋转时，当提供的K调色剂穿过薄层状刮板12K和显影辊11K的接触位置时，辊子表面的层厚受到控制。然后层厚受到控制的K调色剂粘附在光电导元件2K表面上位于显影辊11K与光电导元件2K接触的显影区域的K静电潜像上。通过这种方式的粘附，K静电潜像显影为K调色剂图像。
K调色剂成像单元已经通过图2进行了介绍，但是Y、C和M调色剂图像在Y、C和M调色剂成像单元中也以相似的工艺过程形成于光电导元件2Y、M、C的表面上。
在前述的图1中，光学写入单元(optical writing unit)70被设置在四个调色剂成像单元的上方。光学写入单元70是写入潜像的装置，其基于图像信息用由激光二极管发射的激光L对处理单元1Y、M、C、K中的光电导元件2Y、M、C、K进行光学扫描。由于光学扫描，所以在光电导元件2Y、M、C、K上形成Y、M、C和K静电潜像。光学写入单元70用由光源产生的经过多个光学透镜和反射镜的激光(L)照射光电导元件，同时通过由多边形电机(图中未示出)旋转的光学多面体在主扫描方向上对光进行偏振。
转印单元15被设置在四个调色剂成像单元的下方，其中安装了环状的中间转印带16，其按照图中所示的逆时针方向不停地运行。除了中间转印带16，作为转印装置的转印单元15还包括主动辊17，从动辊18，四个初级(primary)转印辊19Y、M、C、K，次级(secondary)转印辊20，带清洁装置21，清洁支撑辊22等。
中间转印带16安装在位于中间转印带16环内的主动辊17、从动辊18、清洁支撑辊22和四个初级转印辊19Y、M、C、K上。然后，当主动辊17被驱动装置(图中未示出)驱动逆时针方向旋转时，中间转印带16以相同方向不停地运行。
环形的中间转印带16被夹在四个初级转印辊19Y、M、C、K和光电导元件2Y、M、C、K之间。通过这种夹合，在中间转印带16的外表面和光电导元件2Y、M、C、K接触的位置形成了Y、M、C和K初级辊隙(nip)。
初级转印偏压通过转印偏压电源(图中未示出)被施加到初级转印辊19Y、M、C、K上。这样在光电导元件2Y、M、C、K的静电潜像和初级转印辊19Y、M、C、K之间形成了转印电场。可以使用转印充电器(transfercharger)或者转印电刷(transfer brush)或者其它类似物来代替初级转印辊19Y、M、C、K。
形成在Y处理单元1Y的光电导元件2Y表面上的Y调色剂图像通过光电导元件2Y的旋转被带进Y初级转印辊隙，在转印电场和辊隙压力的作用下，从光电导元件2Y到中间转印带16进行初级转印。这样，由于中间转印带16不停地运行，当转印到中间转印带16的Y调色剂图像通过M、C、K初级转印辊隙时，光电导元件2M、C、K上的M、C、K调色剂图像连续地叠加在Y调色剂图像上。由于初级转印带来的叠加，所以在中间转印带16上形成了四种颜色的调色剂图像。
转印单元15的次级转印辊20被设置在中间转印带16的环外。中间转印带16被夹在次级转印辊20和环内的从动辊18之间。由于这样被夹在中间，所以在中间转印带16的外表面和次级辊20接触的位置形成了次级转印辊隙。次级转印偏压通过转印偏压电源(图中未示出)被施加到次级转印辊20上。由于该偏压，所以在次级转印辊20和接地的从动辊18之间形成了次级转印电场。
在转印单元15的下方，设置有以多张叠置纸张捆束的形式储存记录纸张P的纸张供料盒30。布置纸张供料盒30，使得它可以通过相对于打印机主体滑动来安装和拆除。供料辊30a接触纸张供料盒30的纸捆中最上面的记录纸P，在特定的时间，供料辊30a沿图中逆时针方向旋转，向纸张供料通道31传送记录纸P。
一对记录辊(register roller)32设置在纸张供料通道31末端附近。当从纸张供料盒30中传送的记录纸P被夹在这对辊之间时，两个辊立即停止旋转。然后，当在次级转印辊隙内被夹的记录纸P和中间转印带16上的四种颜色的调色剂图像同步时，记录辊32再次旋转将记录纸P向次级转印辊隙传送。
在次级转印电场和辊隙压力的作用下，在次级辊隙处与记录纸P紧密接触的中间转印带16上的四色调色剂图像通过一次操作被二次转印到记录纸P上。结合记录纸的白色，全色(full color)调色剂图像就产生了。当位于全色调色剂图像形成表面上的记录纸P穿过次级转印辊隙时，记录纸P通过曲率分离(curvature separation)与次级转印辊20和中间转印带16分离。然后记录纸P经由后转印传送通道33被传送到定影装置34，稍后将对此进行介绍。
没有转印到记录纸P上的残留调色剂在穿过次级转印辊隙后粘附在中间转印带16上。残留的调色剂被与中间转印带16外表面接触的带清洁装置21从带表面上清除下来。设置在中间转印带16环内的清洁支撑辊22是用带清洁装置21从环内对带进行清理的支撑装置。
定影装置34与定影辊34a和压力辊34b形成了定影辊隙，其中定影辊34a包括热源，例如卤素灯(图中未示出)，压力辊34b在预定压力的作用下在与定影辊34a接触时旋转。进入定影装置34的记录纸P被夹在定影辊隙中，这样承载未定影调色剂图像的表面与定影辊34a紧密接触。然后，调色剂图像中的调色剂在热和压力的作用下软化，全色图像被定影。
从定影装置34内排出的记录纸P穿过后定影传送通道35，并接近纸张排放通道36和前反转传送通道41的支点。被驱动以旋转轴42a为中心旋转的开关爪42设置在后定影传送通道35的侧面。通过旋转开关爪42，后定影传送通道35在其末端附近被打开或关闭。当定影装置34排出记录纸P时，开关爪42在图中实线所示的位置停止旋转，这样，后定影传送通道35在末端附近打开。因此，记录纸P从后定影传送通道35进入纸张排放通道36，并被夹在一对纸张排放辊37之间。
如果通过包含图中未示出的字母数字键等的操作单元中的输入操作，或者由图中未示出的个人计算机等中传输出的控制信号设置单面印刷，则夹在一对纸张排放辊37之间的记录纸P被排放到打印机的外部。记录纸P然后被堆叠在堆叠单元中，该堆叠单元是主体顶盖50的上面。
另一方面，如果设置成双面打印模式，当记录纸P的后部从后定影传送通道35传出并进入纸张排放通道36，同时前端被夹在一对纸张排放辊37之间时，开关爪42旋转到图中虚线所指的位置，这样后定影传送通道35在末端附近关闭。大约同时，纸张排放辊37开始反向旋转。然后，记录纸P从后面到前面被传送到前反转传送通道41。
图1从正面显示了该打印机。与纸平面成直角方向的近侧是打印机的前表面，远侧是后表面。此外，图中打印机的右侧是右侧面，左侧是左侧面。打印机的右端包括反转单元40，该反转单元能够以旋转轴40a为中心旋转从而相对于主体打开或关闭。当那一对纸张排放辊37反向旋转时，记录纸P通过反转单元40的前反转传送通道41，沿垂直方向从顶部传送到底部。然后，记录纸P从一对反转传送辊43之间穿过，接着进入半圆形曲线反转传送通道44。另外，当沿着曲线形状传送记录纸P时，顶面和底面被反转，沿垂直方向从顶部到底部的运动方向也被反转，记录纸P沿垂直方向从底部向顶部传送。此后，记录纸P穿过纸张供料通道31再次进入次级转印辊隙。然后，全色图像通过一次操作被二次转印到记录纸P的第二表面上。记录纸P随后接连穿过后转印传送通道33，定影装置34，后定影传送通道35，纸张排放通道36，和一对纸张排放辊37，并被排出到打印机的外部。
反转单元40包括外罩45和枢转体(pivoting body)46。具体地，反转单元40的外罩45受到支撑，以便能够以打印机主体提供的旋转轴40a为中心进行旋转。通过旋转，外罩45连同支撑在外罩45内部的枢转体46可相对于主体打开或关闭。如图中虚线所示，当外罩45连同内部枢转体46打开时，形成在反转单元40和打印机主体之间的纸张供料通道31，次级转印辊隙，后转印传送通道33，定影辊隙，后定影传送通道35，和纸张排放通道36被竖直地分为两部分，且面向外部。这样，任何卡在纸张供料通道31，次级转印辊隙，后转印传送通道33，定影辊隙，后定影传送通道35，和纸张排放通道36中的纸张可以被轻易地取出。
此外，枢转体46被外罩45支撑，以便当外罩45打开时，枢转体46以设置在外罩45内的枢转轴(图中未示出)为中心转动。由于该转动作用，所以枢转体46相对于外罩45打开，前反转传送通道41和反转传送通道44被竖直地分为两部分。这样，任何卡在前反转传送通道41或反转传送通道44中的纸张可以被轻易地取出。
打印机主体的顶盖50受到支撑，以便可以绕着枢转轴51自由地旋转，如图中箭头所示。通过沿图中所示逆时针方向旋转顶盖50，顶盖50可相对于主体打开。此外，主体的顶窗露在外面。这样，光学写入单元70就露了出来。
图3是K处理单元1K中的光电导元件2K和鼓形清洁装置3K的放大示意图。在图3中，鼓形清洁装置3K是用来清除粘附在光电导元件2K表面的调色剂的清除工具，其中光电导元件2K是图像载体，该鼓形清洁装置包括支撑在壳体301K中的恢复螺钉302K，清洁刮板303K，和其它元件。清洁刮板303K由弹性材料制造，其一端被固定在支撑板304K上并作为悬臂被支撑。清洁刮板303K自由端的边缘接触光电导元件2K。
支撑着悬臂式清洁刮板303K的支撑板304K被固定在臂305K上。臂305K能够以枢转轴306K为中心枢转，但是图中所示的逆时针旋转的旋转力是由螺旋弹簧307K的拉力提供的。这样，图中以旋转轴306K为中心逆时针方向的旋转力被施加给通过支撑板304K被臂305K支撑的清洁刮板303K。然而，在旋转过某一角度之后，刮板的边缘接触到光电导元件2K。此外，清洁刮板303K以预定压力接触到光电导元件2K。
被清洁刮板303K从光电导元件2K表面刮掉的转印后残留的调色剂落在设置在臂305K正下方的恢复螺钉302K上。恢复螺钉302K通过旋转装置(图中未示出)旋转，并沿螺钉轴向传送转印后残留的调色剂，并将残留的调色剂排放到鼓形清洁装置3K的外部。排放的转印后残留的调色剂通过传送装置(图中未示出)被传送到废调色剂瓶中。
如图4所示，清洁刮板303K通过粘合剂固定在支撑板304K上。支撑板304K可利用金属、塑料、陶瓷等制造。尤其是需要施加一定压力，因此由金属例如不锈钢板、铝板或磷青铜制成的支撑板是较为理想的。
此外，如图5所示，清洁刮板303K以接触角θ接触光电导元件2K。接触角θ是清洁刮板303K的边缘相对于与光电导元件2K的切点P1的切线，与从与清洁刮板303K反向的光电导元件2K表面上的切点P1沿着光电导元件运动方向向下游延伸的线之间的夹角。
清洁刮板303K使用的材料具有60-80度的JIS A硬度，300-350％的伸长百分率，1.0-5.0％的永久伸长百分率，100-350kg/cm2的模量，10-40％的回弹率。可以使用的材料的实例包括聚氨酯树脂、苯乙烯树脂、烯烃树脂、氯乙烯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、氟树脂等。
这里，“伸长率”是一种应变，是试样受到拉力时的变形。“伸长百分率”是试样受到拉力时的长度值除以原始长度并乘以100％。伸长率可以根据JISK 6301来测量。
此外，“永久伸长率”是一种永久应变。“永久伸长百分率”是材料受到拉力载荷和撤去载荷后材料永久保留下来的伸长百分率。对塑性材料来说，拉力载荷被施加在哑铃型试样上，试样伸长到一个特定的伸长百分率。在这种状态下保持10分钟后撤走载荷。在保持10分钟后，可获得相对于原始长度的伸长百分率，这就是永久伸长百分率(％)(JIS K 6301)。
另外，“回弹率”是在机械变形过程中接受能量的硫化橡胶的性质，当变形状态快速恢复时能量被脱模。重物w从高度为h0处落下，冲击地板等上的高度为0的橡胶，然后弹回到高度h1处。h0/h1的值就是其回弹率。
另外，模量是一个拉伸应力。例如，100％模量(100％M)是将橡胶伸长到原始长度2倍所需的应力。聚氨酯从拉伸状态恢复较慢，所以在拉伸之后模量立即逐渐增加(拉伸之后不会立刻收缩到原始尺寸)。
利用图3至图5，介绍了K鼓形清洁装置3K的结构，不过其它颜色的鼓形清洁装置也具有相同的结构。
下面，将介绍发明人进行的每个试验。

首先制造K光电导元件2K。使用切割的1mm厚的铝管作为光电导元件2K的基底。然后基底表面覆盖下层。具体地，首先，将以下成分放置在球磨机中，进行48小时的混合处理。这样，获得了下层的分散液体。
-二氧化钛粉末15重量份-醇溶尼龙树脂3重量份-甲基乙基酮 74重量份接着，将分散液体用75份甲基乙基酮稀释，获得用于下层的涂覆液体。该涂覆液体通过浸渍涂覆法涂覆到铝管表面，然后在120℃干燥20分钟。这样，当测量成形的下层厚度时，得到其厚度为2μm。
下层被电荷发生层覆盖。具体地，首先，将以下成分放置在球磨机中，进行72小时的混合处理。
-图6的结构式表示的电荷发生材料10重量份-聚乙烯醇缩丁醛 7重量份-四氢呋喃 145重量份向由混合处理得到的分散液体中加入200重量份的环己酮后，再进行1小时的混合处理。混合处理之后，用适量的环己酮将液体混合物稀释，从而获得涂覆液体。使用浸渍涂覆法将涂覆液体施加到下层之上后，将涂覆液体在100℃干燥10分钟，就得到了电荷发生层。
可以使用与此处介绍的方法不同的方法来形成电荷发生层。例如，作为电荷发生材料，可以使用例如C.I.染料蓝25(染料索引C.I.21180)，C.I.染料红41(染料索引C.I.21200)，C.I.酸性红52(C.I.45100)，C.I.碱性红3(C.I.45210)，具有咔唑骨架的偶氮染料，具有联苯乙烯苯骨架的偶氮染料，具有三苯胺的偶氮染料，具有硫芴(dibenzothiofen)骨架的偶氮染料，具有二唑骨架的偶氮染料，具有芴酮骨架的偶氮染料，具有二茋(bis-stilbenzene)骨架的偶氮染料，具有联苯乙烯二唑骨架的偶氮染料，具有联苯乙烯咔唑骨架的偶氮染料，和其它偶氮染料，C.I.染料蓝16(C.I.74100)和其它酞菁染料，C.I.还原棕5(C.I.73410)，C.I.还原染料(C.I.73030)，和其它靛蓝染料，还原猩红(algol scarlet)5(由Bayer公司生产)，阴丹士林猩红R(由Bayer公司生产)，和其它二萘嵌苯染料，硬脂漆，六边形Se粉末等。这些电荷发生物质在球磨机、磨光器中粉碎并利用溶剂如四氢呋喃、环己酮、二烷、二氯乙烷分散，或者可以利用相似的方法粉碎和分散。此时，可以加入树脂如聚酰胺、聚氨酯、聚酯、环氧树脂、聚酮、聚碳酸脂、硅树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩酮、聚苯乙烯、聚(N-乙烯基咔唑)或聚-丙烯酰胺作为粘合材料。
电荷传输层铺设在电荷发生层的顶部。具体地，首先，混合由以下成分制造的涂覆液体。
-具有图7所示的结构式的电荷传输材料7重量份-聚碳酸脂 10重量份(Panlight C-1400，由Teijin有限公司生产)-四氢呋喃 83重量份-硅油 0.001重量份通过浸渍涂覆法将该涂覆液体施加到电荷发生层的顶部后，将涂覆液体在120℃干燥30分钟，从而得到电荷传输层。通过测量可知该电荷传输层的厚度为24μm。
可以使用与此处介绍的方法不同的方法来形成电荷传输层。例如，作为电荷传输材料，可以使用在主链或侧链上具有多环芳族化合物如蒽、芘、菲或晕苯的化合物，或者含氮的环状化合物如吲哚、咔唑、唑、异唑、噻唑、酰胺基唑(amidazole)、吡唑、二唑、吡唑啉、噻重氮或三唑，三苯胺化合物，腙化合物，或者α-苯基茋。另外，作为电荷传输层中的粘合成分的聚合化合物，可以使用热塑性或热固性树脂如聚苯乙烯，苯乙烯/丙烯腈共聚物，苯乙烯/丁二烯共聚物，苯乙烯/无水马来酸共聚物，聚酯，聚乙烯，聚氯乙烯，氯乙烯/乙酸乙烯酯共聚物，聚乙酸乙烯酯，聚偏二氯乙烯，聚芳酯，聚碳酸酯，乙酸纤维素树脂，乙基纤维素树脂，聚乙烯醇缩丁醛，聚乙烯醇缩甲醛，聚乙烯甲苯，丙烯酸树脂，硅树脂，氟树脂，环氧树脂，三聚氰胺树脂，聚氨酯树脂，酚醛树脂，或者醇酸树脂。其中，聚苯乙烯、聚酯、聚芳酯和聚碳酸酯有良好的电荷传输特性，是非常有用的。
在此介绍了由电荷发生层和电荷传输层叠而成的有机光电导层的形成，但是也可以采用单层型。此外，还可以在光电导元件的表面提供保护层。保护层的目的是提高机械强度，最好应当包括高分子量的电荷传输物质、低分子量的电荷传输物质或包含反应性羟基的交联电荷传输物质。具体地，如果包括含有反应性羟基的交联电荷传输物质，保护层的网状结构细小，可以有效地提高机械强度。
含有反应性羟基的交联电荷传输物质的例子包括公开于日本专利申请待审公开H7-228557中的双酚化合物，公开于日本专利申请待审公开H8-198825中的二胺化合物，公开于日本专利申请待审公开H9-31035、日本专利申请待审公开H9-263569、日本专利申请待审公开H9-268164和日本专利申请待审公开H10-7629中的含有二羟基的二胺化合物，公开于日本专利申请待审公开H9-278723和日本专利申请待审公开H10-7630中的含有羟基的胺化合物，公开于日本专利申请待审公开H9-194442中的含有羟基的茋化合物，及公开于日本专利申请待审公开H10-53569中的胺化合物。这些材料都具有优良的电荷传输性能和很好的反应性。另外，也可以使用日本专利申请待审公开2001-142243和日本专利申请待审公开2002-6517中作为实例给出的反应性电荷传输材料。
发明人调整了由这些材料制造的光电导元件2K表面的静摩擦系数，这样由欧拉摩擦系数测量法测得的静摩擦系数为0.6。具体地，通过调整电荷传输层所含硅油的数量，光电导元件2K表面的静摩擦系数被调整为0.6。
为欧拉摩擦系数测量法准备了如图8所示的测量设备。数字推拉量规501作为测力计被连在线502上，线502的一端被连在优质纸503上。此时，固定优质纸(Ricoh有限公司6200A4T型)503，使纸的方向与线的方向对准。然后，如图所示，将优质纸503卷绕在光电导元件2K的1/4圆周，并将0.98N(100g)的重物504连接在优质纸503的末端。这样，拉力就施加在优质纸503上。当测量准备工作这样完成时，驱动数字推拉量规501的电机，将拉力施加在测力计上。然后，在读完拉力之后，刚好优质纸503开始在光电导元件2K表面滑动之前，基于读数(F)的结果来计算静摩擦系数μs。此时，使用计算公式μs＝2/π×ln(F/0.98)(其中，F是拉力读数结果[N])。
接着，发明人如下测量了安装在K清洁装置3K中的清洁刮板303K的静摩擦系数。也就是说，首先，如图9所示，将聚四氟乙烯带(由Nippon Denko制造，Nitoflon 903UL)505放置在清洁刮板303K的表面，并将100g的重物504放置在带上。然后，用数字推拉量规501(由Shimpo生产的FGC-2B)拉动重物504。随后，在从量规上读完静摩擦力F之后，刚好在重物504开始移动之前，利用读数结果和计算公式[静摩擦系数力F＝μN](其中N＝0.98)得到静摩擦系数μ。
接着，发明人制备由聚合法制造的K调色剂，将K调色剂放置在K显影装置5K中。由聚合法制造的调色剂的体积平均粒径为9μm或更小，但是所制备的K调色剂体积平均粒径为8μm。此外，平均圆度为0.96。
可以使用流动型颗粒图像分析仪FPIA-2000(由Toa Iyou Denshi KK制造)测量平均圆度。具体地，0.1至0.5mL的表面活性剂，优选烷基苯磺酸盐，被加入到容器中的100至150mL的水中，其中固体杂质已经事先从水中清除。然后，加入待测的大约0.1至0.5g的材料(调色剂)。然后，使用超声波分散装置对其中分散了调色剂的搅拌液体进行分散处理大约1至3分钟。随后，在3000至1[10000颗粒/μL]的分散液体的浓度下，将搅拌液体放入分析装置中，测量调色剂形状和分布。然后，基于测量结果，如果调色剂突起形状的外圆周长是L1，突起面积是S，并且具有与突起面积同样面积S的理想圆周的周长是L2，那么可以得到L2/L1，其平均值就是平均圆度。
另外，可以使用库伦特计数法(Coulter counter method)来得到体积平均粒径。具体地，将库伦特多级筛选器2e(由Coulter公司制造)测得的调色剂的颗粒数分布和体积分布数据通过接口(由Nikkaki制造)送入个人计算机进行分析。更详细地，使用初级氯化钠制备1％的NaCl电解液。然后，作为分散剂的0.1至5mL的表面活性剂，优选为烷基苯，被加入100至150mL的该电解液中。随后，量取2至20mg的调色剂加入其中，使用超声波分散装置进行1至3分钟的分散处理。接着，100至200mL的电解液被放入单独的烧杯，并在进行分散处理之后，添加溶剂直到达到预定浓度，然后放入库伦特多级筛选器2e中。
使用100μm的孔，测量50000个调色剂颗粒的直径。
13个通道用来测量如下的2.00μm至32.0μm之间的调色剂颗粒2.00至小于2.52μm；2.52至小于3.17μm；3.17至小于4.00μm；4.00至小于5.04μm；5.04至小于6.35μm；6.35至小于8.00μm；8.00至小于10.08μm；10.08至小于12.70μm；12.70至小于16.00μm；16.00至小于20.20μm；20.20至小于25.40μm；25.40至小于32.00μm；32.00至小于40.30μm。
然后，基于关系式[体积平均颗粒直径＝∑XfV/∑fV]，计算体积平均粒径。这里，X是对于每个通道的特征直径，V是对于每个通道的特征直径的等效体积，f是每个通道中的颗粒数量。
发明人制备的K调色剂包含碳氢化合物脱模剂(releasing agent)。碳氢化合物脱模剂是一种只包含碳和氢原子的脱模剂，所以酯基、醇基、酰胺基等均不包含在内。实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯共聚物及其它聚烯烃蜡，石蜡、微晶蜡及其它石油蜡，Fischer-Tropsch蜡及其它合成蜡。其中，优选聚乙烯蜡，石蜡，及Fischer-Tropsch蜡。更优选的是聚乙烯蜡和石蜡。
最好是，加入到调色剂原材料中的碳氢化合物脱模剂的数量应该是按100重量份的调色剂计的2至8重量份，以提高粘附分离性能。对于这种条件下生产的调色剂，由FTIR-ATR法(傅立叶变换红外-衰减全反射法)测量的调色剂原材料表面附近的脱模剂数量为0.05至0.2。本发明人制备的K调色剂具有加入到100重量份的调色剂中的2.5重量份的碳氢化合物脱模剂。由FTIR-ATR法(傅立叶变换红外-衰减全反射法)测量的调色剂原材料表面附近的脱模剂数量是0.15。
在FTIR-ATR法中，首先，将作为试验材料的3g调色剂在自动制粒机(型号M.No.50 BRP-E，由Maekawa TestingMachine Mfg有限公司制造)中在6t载荷的作用下压制1分钟。这样，就形成了直径为40mm、高度为2mm的调色剂丸(pellet)。接着，使调色剂丸与100μm锗(Ge)晶体介质紧密接触，使得在调色剂球和介质晶体之间发生全反射。当全反射发生时，在边界处，光被少量反射进入试样(衰逝波)。在被试样吸收的区域，反射光的能量根据吸收强度而减少。通过测量反射光可以获得光谱。
使用显微FTIR装置(具有MultiScope FTIR单元的Perkin ElmerSpectrum One)来测量反射光，测量条件是红外入射角为41.5°，分辨率为4cm-1，积分(integrated)20次。使用这种测量方法，可以确定从调色剂表面的0.3μm深度内的脱模剂的数量。
由聚合法制造的调色剂堆积密度(AD值)为大约0.385或更少。使这种调色剂从清洁刮板的表面上落下是很困难的，调色剂还很容易积聚在刮板表面形成调色剂块。这种块增大到一定程度后挤压清洁刮板，并穿过刮板和光电导元件之间。然后在光电导元件表面的移动方向上的清洁装置3K的下游接触光电导元件2K的充电辊受到污染。使用由Hosokawa Micron生产的粉末测定器(型式PT-D)可以测量调色剂的堆积密度(AD值)。
发明人准备了与图1所示结构相同的试验打印机(Ricon CX3000)，并在此试验打印机中如上所述设置了光电导元件2K、清洁刮板303K和K调色剂。然后在1000张记录纸P上打印图像面积比为5％的单色试验图像。此时，情况如下。
-清洁刮板303K的JIS-A硬度为70°-清洁刮板303K的回弹百分率 35％-清洁刮板303K的静摩擦系数 1.2-清洁刮板303K的厚度 2.0mm-刮板和光电导元件2K之间的接触压力 50N/m-刮板和光电导元件2K的接触角θ 11°在印出1000张之后，发明人接着从打印机中移走了充电装置4K的充电辊。接着用肉眼观察评价充电辊表面的调色剂污染程度，分为三个等级无污染(○)；存在污染但是图像未受影响(△)；存在污染并且图像受到影响(×)。然后可以确定无污染(○)的良好结果。此外，在没有充电辊的打印机中，通过使在清洁刮板和光电导元件接触区域的区域下游、在光电导元件表面的移动方向上的光电导元件与无纺布接触，及检查粘附在无纺布上的调色剂数量，可以评估清洁光电导元件的性能。
将清洁刮板303K和光电导元件2K之间的接触角θ设为15°，其它条件与试验1相同，对清洁光电导元件的性能进行评估。接着，确认存在一定程度的污染，但是没有影响图像(△)。
使用K光电导元件2K，其中表面保护层(通过在聚碳酸酯树脂中分散含有交联羟基的茋化合物、涂覆和干燥而制成)覆盖在电荷传输层上。其余条件与试验1相同，对清洁光电导元件的性能进行评估。确认了无污染(○)的良好结果。由欧拉带式法测得的试验3中使用的光电导元件2K的静摩擦系数为0.62。
使用K光电导元件2K，其由欧拉带式法测得的静摩擦系数为0.5。其余条件与试验1相同，对清洁光电导元件的性能进行评估。确认无污染(○)的良好结果。
使用K光电导元件2K，其由欧拉带式法测得的静摩擦系数为0.4。其余条件与试验1相同，对清洁光电导元件的性能进行评估。获得存在影响图像的污染(×)的不良结果。
使用K清洁刮板303K，其静摩擦系数为1.0。其余条件与试验4相同，对清洁光电导元件的性能进行评估。确认无污染(○)的良好结果。
使用K清洁刮板303K，其静摩擦系数为0.9。其余条件与试验4相同，对清洁光电导元件的性能进行评估。获得存在影响图像的污染(×)的不良结果。
使用K清洁刮板303K，其静摩擦系数为0.5。其余条件与试验1相同，对清洁光电导元件的性能进行评估。获得存在影响图像的污染(×)的不良结果。
使用K清洁刮板303K，其静摩擦系数为2.0。其余条件与试验1相同，对清洁光电导元件的性能进行评估。获得无污染(○)的良好结果。
使用K清洁刮板303K，其静摩擦系数为2.1。其余条件与试验1相同，对清洁光电导元件的性能进行评估。然而，在印出过程中，清洁刮板303K反转，所以不可能正确评估清洁光电导元件的性能。
试验结果如图10所示。
从图10可知，为了获得良好的清洁性能，应当使用静摩擦系数为0.5或更高的光电导元件2K，及静摩擦系数为1.0至2.0的清洁刮板303K。
接着，解释根据本发明实施方案的打印机的特征结构。
在打印机中，在每个处理单元1Y、M、C、K中，使用由欧拉带式摩擦系数测量法测得的静摩擦系数为0.5或更大的光电导元件2Y、M、C、K。并且，在每个处理单元1Y、M、C、K中，使用基于来自数字推拉量规的静摩擦力测量结果的静摩擦系数为1.0-2.0的清洁刮板。在这种结构中，从试验1至10的结果可知，粘附在光电导元件2Y、M、C、K上的由聚合法制造的球形调色剂，能够通过各自的清洁刮板很好地清除。这种效果通过使用具有特定静摩擦系数的光电导元件和清洁刮板来实现。清洁刮板在二者之间摩擦的作用下剧烈振动，从而能够有效地使积聚的调色剂从刮板表面脱落。
目前为止，已经介绍了串列式打印机，其中以不同颜色形成在多个光电导元件上的调色剂图像被叠加在中间转印元件上，形成另一种彩色图像。然而，本发明还可以应用于以下类型的成像设备。例如，不同颜色的调色剂图像顺序形成于单一的光电导元件上，然后顺序转印和叠加到中间转印元件从而形成另一种颜色的图像的成像设备。
另外，本发明还可应用于形成单色图像而不形成其它颜色图像的成像设备。
另外，还介绍了一种打印机，其中，粘附在作为图像载体的鼓形光电导元件上的残余调色剂在转印之后被清洁刮板清除。然而，本发明还可应用于粘附在带形光电导元件上的调色剂通过清洁刮板清除的成像设备。而且，本发明还可应用于粘附在作为图像载体的中间转印元件上的调色剂通过清洁刮板清除的成像设备。
在根据本发明实施方案的打印机中，使用每个处理单元1Y、M、C、K中厚度为1.5-2.5mm的清洁刮板。在这种结构中，清洁刮板由于被压向光电导元件而发生弯曲变形的数量保持在一定范围内。这样，由于弯曲变形而引起的刮板和光电导元件之间的接触压力减小受到限制，并且清洁性能得到稳定及提高。
此外，在根据本发明实施方案的打印机中，使用每个处理单元1Y、M、C、K中硬度(JIS-A)为60至80度的清洁刮板。如果硬度等于或大于60度，可以避免不需要的弹性变形，如果硬度小于或等于80度，刮板可以表现出一定程度的摩擦力。
此外，在根据本发明实施方案的打印机中，每个处理单元1Y、M、C、K中的清洁刮板与光电导元件以5°或更大的接触角θ接触。在此结构中，清洁刮板和光电导元件之间的接触面积保持在一定范围内。因此，才可能避免由于刮板和光电导元件之间接触面积不必要的增加而导致的接触压力的降低。
此外，在根据本发明实施方案的打印机中，使用其中含有聚碳酸脂树脂的电荷传输层或者直接形成在基底表面上、或者在电荷传输层和基底之间存在若干层的光电导元件2Y、M、C、K。在这种结构中，在光电导元件表面附近提供有电荷传输能力，同时聚碳酸脂树脂限制了电荷传输层的磨损，因此可在长时间内稳定地保持电荷传输能力。
光电导元件2Y、M、C、K可以具有多层结构，其中多层可形成于基底上，并且表面层可由硬度高于表面层下前两层的硬度的材料制成，这两层是电荷传输层和电荷发生层。这样，由于高硬度表面层，刮板与第二层以及包括电荷发生层和电荷传输层的下层之间的摩擦导致的磨损可以避免。
在本发明所公开的内容的教导下，本领域的技术人员可进行多种形式的修改，而不脱离本发明的范围。
权利要求
1.一种成像设备，包括在图像载体表面上形成调色剂图像的调色剂成像装置；将在该表面上的调色剂图像转印到转印元件上的转印装置；及清除由转印装置进行的转印过程完成之后遗留在该表面上的残留调色剂的清除装置，其中，使用与该表面接触来刮掉在该表面上的调色剂的板状清洁刮板作为所述清除装置，及使用由欧拉带式摩擦系数测量法测得的与纸张的静摩擦系数为0.5或更大的图像载体作为所述图像载体，并且使用与聚四氟乙烯带的静摩擦系数为1.0-2.0的清洁刮板作为所述清洁刮板。
2.如权利要求1所述的成像设备，其中清洁刮板的厚度为1.5-2.5mm。
3.如权利要求1所述的成像设备，其中清洁刮板的硬度(JIS-A)为60-80度。
4.如权利要求1所述的成像设备，其中清洁刮板和图像载体之间的接触角设为5°或更大。
5.如权利要求1所述的成像设备，其中图像载体具有含聚碳酸酯树脂的电荷传输层，电荷传输层直接或经过多层形成在基底表面上。
6.如权利要求1所述的成像设备，其中图像载体具有多层结构，其中多层形成在基底表面上，表面层是由硬度高于表面层下方两层的硬度的材料制造的。
7.一种成像设备中的处理单元，所述成像设备包括在图像载体上形成调色剂图像的调色剂成像装置，将表面上的调色剂图像转印到转印元件上的转印装置，及清除由转印装置进行的转印过程完成之后遗留在表面上的残留调色剂的清除装置，与表面接触来刮掉表面上的调色剂的板状清洁刮板用作所述清除装置，并且所述处理单元作为至少包括图像载体和支撑在普通支撑元件上的清除装置的单独元件插入成像设备主体并从中移走，其中，使用由欧拉带式摩擦系数测量法测得的与纸张的静摩擦系数为0.5或更大的图像载体作为所述图像载体，并且使用基于利用数字推拉量规测得的静摩擦力的测量结果而得到的静摩擦系数为1.0-2.0的清洁刮板作为所述清洁刮板。
8.一种成像方法，包括在图像载体的表面上形成调色剂图像的调色剂成像步骤；将该表面上的调色剂图像转印到转印元件的转印步骤；及将转印步骤完成之后遗留在表面上的残留调色剂清除的清除步骤，表面上的调色剂被接触表面的板状清洁刮板刮掉；其中，使用由欧拉带式摩擦系数测量法测得的与纸张的静摩擦系数为0.5或更大的图像载体作为所述图像载体，并且使用基于利用数字推拉量规测得的静摩擦力的测量结果而得到的静摩擦系数为1.0-2.0的清洁刮板作为所述清洁刮板。
9.如权利要求8所述的成像方法，其中形成调色剂图像的调色剂的体积平均粒径为9μm或更小。
10.如权利要求9所述的成像方法，其中调色剂的平均圆度为0.96或更大。
11.如权利要求10所述的成像方法，其中调色剂的堆积密度为0.385或更小。
12.如权利要求9所述的成像方法，其中调色剂包含2-8％重量的脱模剂。
13.如权利要求12所述的成像方法，其中，由傅立叶变换红外衰减全反射法测得的调色剂颗粒表面附近的脱模剂的量为0.05-0.5。
全文摘要
一种成像设备，其中即使使用由聚合法制造的球形调色剂，调色剂也可以优选利用清洁刮板清除。所述成像设备包括处理单元，该处理单元具有光电导元件和鼓形清洁装置，该鼓形清洁装置从光电导元件表面清除转印后残留的调色剂，及转印单元，该转印单元将光电导元件上的调色剂图像转印到中间转印带上。使用与光电导元件表面接触来刮掉光电导元件表面上的调色剂的板状清洁刮板作为所述鼓形清洁装置。使用由欧拉带式摩擦系数测量法测得的与纸张的静摩擦系数为0.5或更大的光电导元件作为所述光电导元件。此外，使用与聚四氟乙烯带的静摩擦系数为1.0－2.0的清洁刮板作为所述清洁刮板。
文档编号G03G13/16GK101046662SQ20061013100
公开日2007年10月3日 申请日期2006年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者中武直树, 生野秀一 申请人:株式会社理光, 理光打印系统有限公司