專利名稱：充電設備、處理盒和使用充電設備的成像裝置的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及用充電輥(charging roller)給電子照相成像裝置內(nèi)的圖像承載部件(image bearing member)充電并含有用于清潔充電輥的清潔器的充電設備(charging device)。此外，本發(fā)明還涉及使用清潔設備(cleaning device)和用此充電設備的處理盒(process cartridge)的成像裝置，例如復印機和打印機。
背景技術：
在常規(guī)的電子照相成像裝置中，圖像通常由下述的方法形成(1)用充電器給諸如光感受器的圖像承載部件充電以將預定極性的電荷施加到圖像承載部件上(即，充電過程(charging process))；(2)在成影像的光中將圖像承載部件曝光以在圖像承載部件上形成靜電潛像(即，光照射過程(light irradiation process))；(3)用含有與靜電潛像相同極性的電荷的調(diào)色劑，將靜電潛像顯影以形成調(diào)色劑圖像(即，顯影過程(developing process))；(4)將調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到接收材料上，例如紙(即，轉(zhuǎn)印過程(transferringprocess))；(5)通過對調(diào)色劑圖像加熱和施加壓力將其定影在接收材料上，因此形成硬拷貝(hard copy)的調(diào)色劑圖像(即，定影過程(fixing process))。
即使是在轉(zhuǎn)印過程之后，少量的調(diào)色劑顆粒還會殘留在圖像承載部件的表面上。因此，在下一個充電過程之前，圖像承載部件的表面通常用諸如清潔刀片(cleaning blade)和清潔毛刷(cleaning brush)的清潔器清潔以從圖像承載部件上除去殘余的調(diào)色劑顆粒。
最近，在充電過程中通常使用接觸充電法或短程充電法；在接觸充電法中，通過與圖像承載部件接觸的導電充電輥，將電壓施加到圖像承載部件上；在短程充電法中，通過位于圖像承載部件附近的導電充電輥，將電壓施加到圖像承載部件上。這是因為這些充電方法具有能減少充電器放電所生成的臭氧的量和充電器的能量消耗的優(yōu)點。
然而當沒有充分地清除殘余的調(diào)色劑顆粒時，發(fā)生殘余的調(diào)色劑顆粒粘附到接觸充電輥或短程充電輥之上的問題。這是因為殘余的調(diào)色劑顆粒通常包括含有與充電輥電勢的極性相反的電荷的調(diào)色劑顆粒，并且充電輥吸引這些帶有反向充電的(reversely-charged)調(diào)色劑顆粒，導致調(diào)色劑顆粒粘附在充電輥的表面上。此外，帶有與充電輥電勢的極性相反的電荷的灰塵，例如由接收紙生成的紙灰塵，也粘附到充電輥上。
最近需要能夠產(chǎn)生出高質(zhì)量和高清晰度(hifh definition)圖像的電子照相成像裝置。因此，通常用具有相對小的顆粒直徑的球形調(diào)色劑形成調(diào)色劑圖像，在調(diào)色劑圖像中，此種小的球形調(diào)色劑顆粒能密集地粘附到靜電潛像上。然而，此種小的球形調(diào)色劑顆粒具有缺陷，即當殘余在圖像承載部件上的調(diào)色劑顆粒被清潔刀片刮掉時，調(diào)色劑顆粒通常涌入圖像承載部件和清潔刀片之間的輥隙(nip)，這導致發(fā)生對圖像承載部件的表面的清潔較差(即，充電輥被調(diào)色劑顆粒污染)。因此，有必要清潔充電輥的表面以防止出現(xiàn)各種問題。
公開而未審查的日本專利申請2002-221883公開了一種充電輥的清潔設備，在此設備中，當毛刷輥被旋轉(zhuǎn)的充電輥驅(qū)動時，僅運用毛刷輥本身的重量使其與充電輥接觸。用做毛刷輥的刷毛的纖維的長度不長于2mm，優(yōu)選為0.4-0.6mm?？赏ㄟ^使用靜電力將短纖維植入輥上的方法制備此毛刷輥。
然而，當毛刷輥上的纖維長度短時，毛刷輥在刷毛中能包含的調(diào)色劑顆粒的量有限。在處理盒包括充電輥的情況下，充電輥應與組成處理盒的、具有相對較長的壽命的各個其它部件具有同樣的壽命。因此，含有如此毛刷輥的清潔設備不適合這種處理盒。
此外，清潔設備有必要清潔粘附到充電輥上的外來物質(zhì)，例如紙灰塵。
因為這些原因，需要一種帶有能有效地、長時間地清潔通過靜電粘附到充電輥表面上物質(zhì)的清潔器的充電設備。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種帶有能有效地、長時間地清潔通過靜電粘附到充電輥表面上物質(zhì)的清潔器的充電設備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種處理盒和能長時間產(chǎn)生高質(zhì)量和高清晰度圖像的成像裝置。
簡單地講，可通過包括含有金屬圓筒(metal cylinder)和位于金屬圓筒上的彈性層(elastic layer)的充電輥的充電設備、為清潔該充電輥所設置的清潔器和當偏壓(bias)被施加到充電輥上時，為將與充電輥基本上相同的電勢(potential)賦予清潔器的導電毛刷輥所設置的部件(member)，實現(xiàn)這些目的和下文中更易理解的其它的目的。該清潔器包括含有輥和位于導電輥的輥之上的刷毛。該刷毛包括寬為0.1-20但尼爾(denier)，長為0.3-2.5mm，以7,000-46,000根/平方厘米的密度植入的纖維。
導電毛刷輥優(yōu)選含有10-108Ω的電阻。
纖維優(yōu)選為尼龍纖維。
刷毛優(yōu)選地經(jīng)過底層處理(back coating treatment)，其中纖維束是用底布(foundation cloth)和輥使用導電樹脂固定的，以使纖維具有良好的導電性并且將纖維固定到毛刷輥的輥上。
部件優(yōu)選是為連接毛刷輥的軸(shaft)和充電輥的軸所設置的刀片彈簧(blade spring)。
當導電毛刷輥被充電輥驅(qū)動時，導電毛刷輥優(yōu)選地與充電輥一起旋轉(zhuǎn)。另外，毛刷輥能旋轉(zhuǎn)因此在它們的接觸點與充電輥接觸。
清潔器優(yōu)選含有為在其縱向使毛刷輥振動所設置的振動設備(oscillatingdevice)。
為輕微地改變毛刷輥和充電輥之間的接觸點，清潔器在其軸上可含有單向離合器(one-way clutch)。
本發(fā)明的另一方面是提供處理盒，其可被可拆卸地連接到成像裝置上，其包括至少一個為承載靜電潛像所設置(configured)的圖像承載部件；為給圖像承載部件充電所設置的充電器，其中充電器是上述的充電設備。
本發(fā)明的另一方面是提供成像裝置，其包括圖像承載部件；為給圖像承載部件充電所設置的充電器；為用成影像的光照射充電的圖像承載部件以在圖像承載部件上形成靜電潛像所設置的光照射器；為用包括調(diào)色劑的顯影劑顯影靜電潛像以在圖像承載部件上形成調(diào)色劑圖像所設置的顯影設備；為轉(zhuǎn)印調(diào)色劑圖像到接收材料上所設置的轉(zhuǎn)印設備；為將調(diào)色劑圖像定影到接收材料上所設置的定影設備，其中充電器是上述的充電設備。
調(diào)色劑優(yōu)選具有3-8μm的體均顆粒直徑(volumn average particlediameter，Dv)和1.00∶1.40的體均顆粒直徑(Dv)和數(shù)均顆粒直徑(numberaverage particle diameter，Dn)之比。
此外，調(diào)色劑的各形態(tài)因子(form factor)SF-1和SF-2優(yōu)選大于100，不大于180。
優(yōu)選地用下述方法制備調(diào)色劑將包括至少一種包含含有氮原子的官能團的聚酯預聚物、另一種聚酯樹脂、著色劑(colorant)和脫模劑(release agent)的調(diào)色劑組成分散或溶解在有機溶劑中，制備調(diào)色劑組成液體；將調(diào)色劑組成液體分散在包括能夠使聚酯預聚物的官能團反應以交聯(lián)和/或伸長聚酯預聚物的的化合物的水性介質(zhì)中并在水性介質(zhì)中形成調(diào)色劑顆粒。
調(diào)色劑優(yōu)選具有球形，并優(yōu)選滿足下列關系0.5≤r2/r1≤1.0；和0.7≤r3/r2≤1.0，其中r1表示調(diào)色劑的長軸(major-axis)顆粒直徑，r2表示調(diào)色劑的短軸(minor-axis)顆粒直徑，r3表示調(diào)色劑的厚度，其中r3≤r2≤r1。在這種情況下，觀察100個調(diào)色劑顆粒以確定r2/r1和r3/r2的比。
當結合附圖考慮本發(fā)明的下述優(yōu)選實施方案的描述時，本發(fā)明的這些目的和其它目的，特征和優(yōu)點將會明顯。


當結合附圖考慮本發(fā)明的其它的各個目的、特征和附帶的優(yōu)點時，將會更充分地理解以及更好地從詳述中了解本發(fā)明的其它的各個目的、特征和附帶的優(yōu)點。附圖中相同的參考字符表示全文的相同的相應部分，其中圖1是闡述含有本發(fā)明充電設備實施方案的成像裝置的截面的示意圖；
圖2是圖1所示的成像裝置的主要部分的放大圖；圖3是闡述本發(fā)明充電設備的清潔器的實施方案的示意圖；圖4是闡述在充電設備中用的部件的實施方案的示意圖，該部件將與充電輥相同的電勢賦予導電毛刷輥；圖5是闡述本發(fā)明充電設備中用的，植入到毛刷輥的輥上的刷毛的放大圖；圖6A和6B是用于說明調(diào)色劑顆粒的形態(tài)因子SF-1和SF-2的調(diào)色劑顆粒的投影圖像；圖7A至7C是用于說明調(diào)色劑顆粒的長軸顆粒直徑、短軸顆粒直徑和厚度的調(diào)色劑顆粒的示意圖。
具體實施例方式
下文將根據(jù)

本發(fā)明。
圖1是闡述含有本發(fā)明充電設備實施方案的成像裝置的截面的示意圖。圖2是圖1所示的成像裝置的主要部分的放大圖；成像裝置(即，電子照相復印機)100包括讀入正本圖像的掃描儀單元20、在接收材料5上復制讀入的圖像的成像單元30和及時向成像單元30添加接收材料5的進紙單元40。成像單元30包括用做圖像承載部件的光感受器1、充電器2、光照射器3、顯影設備4、轉(zhuǎn)印設備6、定影設備7和清潔設備8；就在轉(zhuǎn)印過程之后，這些設備被安置在光感受器1附近。數(shù)字9表示為用光照射光感受器1以釋放殘余在光感受器1的電荷所設置的放電裝置(discharger)。
光感受器1包括諸如非晶金屬(例如非晶硅和非晶硒)的光電導材料，以及有機化合物，例如雙偶氮顏料和酞菁顏料?？紤]到環(huán)境保護和光感受器的后處理，優(yōu)選使用有機化合物。
充電器2包括含有金屬圓筒和形成在金屬圓筒外圍表面上的彈性層的充電輥2a、清潔器2b和與充電輥2a相連的電源(圖中未顯示)。電源將高壓施加到充電輥2a以在充電部分形成預定的高電場，在充電部分內(nèi)充電輥2a正對著光感受器1。結果是，在充電部分發(fā)生電暈放電，因此光感受器1的表面被均勻地充電。
清潔器含有為清潔充電輥2a所設置的導電毛刷輥。下文中將清楚地說明清潔器2b。
光照射器3將由掃描儀單元20中的掃描儀讀入的或從諸如個人計算機的外部設備中發(fā)出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)。光照射器3用成影像的激光3a通過包括多角鏡、鏡子和透鏡等光學系統(tǒng)(圖中未顯示)照射光感受器1的表面。
顯影設備4包含承載包括調(diào)色劑的顯影劑以供應此顯影劑到光感受器1的顯影劑承載部件、供應調(diào)色劑的艙(room)、為控制在顯影劑承載部件4a形成的顯影劑層的厚度所設置的顯影劑調(diào)節(jié)器和其它部件。顯影劑承載部件4a被安置在光感受器1的附近，在其間形成小縫隙(gap)。
顯影劑承載部件4a包括被支撐的可旋轉(zhuǎn)的圓筒形顯影劑承載部件和被定影到圓筒形顯影劑承載部件內(nèi)部而因此與圓筒形顯影劑承載部件共軸的磁輥。在顯影劑承載部件4a在其外圍表面上通過磁輥的磁力承載顯影劑的同時，顯影劑承載部件4a傳送顯影劑。顯影劑承載部件4a是導電性的，由非磁性材料形成。此外，電源與顯影劑承載部件4a連接，以向其施加顯影偏壓。也就是，將電壓施加到顯影劑承載部件4a上以在光感受器1和顯影劑承載部件4a之間生成電場。
轉(zhuǎn)印設備6包括轉(zhuǎn)印帶6a、轉(zhuǎn)印偏壓輥6b和張力輥6c。轉(zhuǎn)印偏壓輥6b含有金屬圓筒和形成在金屬圓筒上的彈性層。當從光感受器1轉(zhuǎn)印調(diào)色劑圖像到接收材料5上時，施加壓力到轉(zhuǎn)印偏壓輥6b以擠壓接收材料5到光感受器1上。
轉(zhuǎn)印帶6a是由諸如聚酰亞胺膜的具有高耐熱性的材料形成的無縫帶(seamless)。可在轉(zhuǎn)印帶6a的最外層的表面上形成含氟的樹脂層。此外，還可在轉(zhuǎn)印帶的底層(base)材料和含氟的樹脂層之間形成硅(氧)橡膠層。當緊密地伸展轉(zhuǎn)印帶6b時，裝備張力輥6c以使轉(zhuǎn)印帶6b旋轉(zhuǎn)。
定影設備7包括其內(nèi)含有諸如鹵燈(halogen lamp)加熱器的定影輥和與定影輥壓力接觸的壓力輥。定影輥含有金屬圓筒、厚為100-500μm(優(yōu)選約400μm)的彈性層(例如，硅氧橡膠層)和包括諸如含氟樹脂的脫模樹脂的最外層的樹脂層。通常使用樹脂管，例如四氟乙烯/全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)管形成最外層的樹脂層。最外層的樹脂層的厚度優(yōu)選為10-50μm。向定影輥的外圍表面裝備溫度監(jiān)測器以測量定影輥表面的溫度并控制溫度使其在約160-200℃范圍之間。
壓力輥包括金屬圓筒和在金屬圓筒上形成的防偏移層(offset preventinglayer)。通常防偏移層由諸如四氟乙烯/全氟烷基乙烯醚共聚物(PFA)和聚四氟乙烯(PTFE)的材料形成。與定影輥類似的，在金屬圓筒和防偏移層之間可形成彈性層。
用于清潔光感受器1的清潔設備8包括第一清潔刀片8a和相對于光感受器1的旋轉(zhuǎn)方向，位于第一清潔刀片下游的第二清潔刀片。此外，清潔設備8還包括為收集由清潔所得到的調(diào)色劑顆粒所設置的收集部件8d、為傳送收集到的調(diào)色劑顆粒所設置的收集卷8c、以及為容納收集到的調(diào)色劑顆粒所設置的容器(圖中未顯示)。
第一清潔刀片8a是由諸如金屬、樹脂和橡膠的材料所形成的。在這些材料中，優(yōu)選使用橡膠，例如含氟橡膠、硅氧橡膠、丁基橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠和聚氨酯橡膠。更具體地，更優(yōu)選使用聚氨酯橡膠。第一清潔刀片主要清潔轉(zhuǎn)印過程后殘余在光感受器1表面上的調(diào)色劑顆粒。
第二清潔刀片8b主要清潔粘附到光感受器1的表面象膜一樣的材料，例如調(diào)色劑內(nèi)包括的添加劑。形成第二清潔刀片8b的材料與形成第一刀片的材料相同，但是通常包括能有效清潔形成在光感受器1上的膜材料的研磨劑。
然后，下文中將說明用于清潔充電輥表面的本發(fā)明充電設備的清潔器。
圖3是闡述本發(fā)明含有清潔器的充電設備的示意圖。清潔器2b包括安置于充電輥2a上半部分的導電毛刷輥20。導電毛刷輥的軸兩端可移動地銜接在各個承載部件11上形成的各個導向槽(guide slot)12。因此，毛刷輥20運用其本身的重量使其與充電輥2a接觸。此外，因為導電毛刷輥的軸兩端可移動地銜接導向槽12，所以當被充電輥2a驅(qū)動時，毛刷輥20按箭頭指定的方向旋轉(zhuǎn)。
因為毛刷輥20被充電輥2a驅(qū)動，所以沒有必要裝備毛刷輥20的驅(qū)動設備，因此可簡化清潔器2b的配置。此外，應避免以過度的壓力用毛刷輥20擠壓充電輥2a，因此可防止磨損充電輥2a的表面。
毛刷輥20上面含有刷毛，在刷毛內(nèi)以7,000-46,000根纖維/平方厘米的密度植入寬為0.1-20但尼爾、長為0.3-2.5mm的纖維。如果纖維太細，當毛刷輥20與充電輥2a接觸時，刷毛易于傾倒(fall down)。反之，如果纖維太粗，纖維的密度降低，將降低清潔器的清潔效率。
如果纖維的密度太低，會降低清潔效率。反之，如果密度太高，刷毛中容納收集到的調(diào)色劑顆粒的空間減少。如果纖維太長，當毛刷輥20與充電輥2a接觸時，刷毛會傾倒。
通過使用含有上述刷毛的毛刷輥20，在刷毛中可容納大量收集到的調(diào)色劑顆粒的同時，能有效地清潔充電輥2a的表面。
清潔器2合有一種部件，當施加充電偏壓到充電輥2a以對光感受器1充電時，該部件將與充電輥2a基本上相同的電勢賦予毛刷輥20。通常，粘附到充電輥2a上的材料含有與充電偏壓極性相反的電荷。更具體地，這些材料是，例如，殘余在光感受器1上的反向充電的調(diào)色劑顆粒和被充電輥2a靜電吸引的灰塵，例如紙塵。通過在毛刷輥20上裝備上述的部件并且通過毛刷輥20的機械清除作用和靜電清除作用，能容易地和有效地將粘附到充電輥2a上的材料轉(zhuǎn)移到毛刷輥20上。
機械裝置(mechanism)的具體實例包括將偏壓施加到毛刷輥的設備。然而，考慮到節(jié)省空間，清潔器優(yōu)選使用如圖4所示的部件。
圖4是將與充電輥2a相同的電勢賦予毛刷輥20的部件的實施方案。根據(jù)圖4，使用刀片彈簧13連接毛刷輥20的軸與充電輥2a的軸。通過刀片彈簧13，被施加到充電輥2a軸上的偏壓也被施加到毛刷輥20軸上，因此毛刷輥20含有基本上與充電輥2a相同的電勢。
為了使毛刷輥20含有與充電輥2a相同的電勢，毛刷輥20的電阻優(yōu)選在10-108Ω之間。
毛刷輥20的刷毛中用的材料的具體實例包括尼龍樹脂、三醋酸酯樹脂、丙烯酸樹脂和特氟隆(TEFLON_)?？紤]到成本和可清洗性，在這些材料中優(yōu)選使用尼龍樹脂。
圖5是闡述毛刷輥20的刷毛的放大圖。通過如圖5所示的雙縫法(double stitching)連接纖維束14和底布15。纖維優(yōu)選地經(jīng)過底層處理，在底層處理中，通過導電樹脂將纖維束14固定到底布15上，以向纖維14提供良好的導電性并且將纖維14固定到毛刷輥20的輥上。使用導電膠粘劑16將帶有纖維14的底布15粘附到輥(或軸)上以制備毛刷輥20。通過用底層處理法處理纖維，可將刷毛固定到輥上，因此能延長毛刷輥20的壽命。
在圖3中，當毛刷輥20被充電輥2a驅(qū)動時，可使毛刷輥旋轉(zhuǎn)，即，毛刷輥20的旋轉(zhuǎn)方向(即，逆時針方向)與充電輥的方向(順時針方向)相反。然而，可使毛刷輥20旋轉(zhuǎn)，使得充電輥2a在其接觸處反向相遇(counter)，即，毛刷輥20的旋轉(zhuǎn)方向可以與充電輥2a的方向相同。通過使毛刷輥20的旋轉(zhuǎn)方向與充電輥2a相同，可進一步改進毛刷輥20的機械清潔能力。
為了使毛刷輥20的旋轉(zhuǎn)方向與充電輥2a的相同，通常使用的機械裝置中，通過充電輥2a和毛刷輥20之間的齒輪，將充電輥2a的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到裝備在毛刷輥20的軸上的齒輪上。
此外，清潔器2b優(yōu)選含有為在毛刷輥20的縱向使其振動所設置的振動機械裝置。例如，在毛刷輥20的軸頂端上裝備軸承(bearing)，使其正對著齒輪的振動裝置的表面。當充電輥2a旋轉(zhuǎn)時，也使得含有振動裝置的齒輪旋轉(zhuǎn)，因此在毛刷輥20的縱向振動毛刷輥20。
通過振動毛刷輥20，可均勻地清潔充電輥2a的表面。更具體地，通常從接收紙的兩個邊緣部分產(chǎn)生紙灰塵，因此紙灰塵主要粘附在光感受器1的邊緣部分。然后將紙灰塵轉(zhuǎn)移到充電輥2a的邊緣部分。通過振動毛刷輥20，很容易從充電輥2a上清除這些紙灰塵。
另外，可在毛刷輥20的軸上裝備單向離合器。在成像操作中，鎖住單向離合器，即停止運行毛刷輥。因此，當停止的毛刷輥20摩擦充電輥2a時，可清洗充電輥2a。完成成像操作后，當輕微地反向旋轉(zhuǎn)光感受器1時，可使光感受器1停止。此處，也可通過單向離合器輕微地旋轉(zhuǎn)毛刷輥20，然后使其停止。通過使用這種機械裝置，可防止毛刷輥20與充電輥以過高的壓力接觸，因此防止充電輥2a表面的磨損。此外，可逐步地改變毛刷輥20和充電輥2a的接觸表面，因此可隨時地很好地進行清潔過程。
上述用于清潔充電輥的清潔器不僅可用于成像裝置中，而且還可用于包括至少一種光感受器和充電器以及任選地包括一種或多種諸如顯影設備和清潔光感受器設備的處理盒中。更具體地，在處理盒的充電器上還可以裝備上述用于清潔充電輥的清潔器。通過裝備清潔器，可清潔充電輥的表面，并且長時間內(nèi)很好地進行充電。因此，可延長充電輥的壽命使其與處理盒的其它設備和部件的壽命相同。
本發(fā)明的含有充電設備和清潔器的成像裝置并不局限于上述的實施方案。本發(fā)明的范圍還包括，例如包括中間轉(zhuǎn)印介質(zhì)的成像裝置，該中間轉(zhuǎn)印介質(zhì)承載從光感受器轉(zhuǎn)印來的調(diào)色劑圖像，并將調(diào)色劑圖像重新轉(zhuǎn)印到接收材料；包括多個光感受器以產(chǎn)生多色圖像的成像裝置等裝置。
本發(fā)明成像裝置中用的調(diào)色劑優(yōu)選具有3-8μm的體均顆粒直徑(Dv)，體均顆粒直徑(Dv)和數(shù)均顆粒直徑(Dn)之比優(yōu)選為1.00∶1.40。也就是，優(yōu)選使用顆粒直徑相對小的和顆粒直徑分布窄的調(diào)色劑。通過使用顆粒直徑小的調(diào)色劑，可將調(diào)色劑密集地粘附到靜電潛像之上，而不會從潛像上突出，因此生成高密度和高質(zhì)量的圖像。通過使用顆粒直徑分布窄的調(diào)色劑，可使調(diào)色劑顆粒的電荷數(shù)量均勻，因此生成無背景顯影的高質(zhì)量圖像。此外，還可改進調(diào)色劑的可轉(zhuǎn)印性，因此可減少在光感受器上殘余的調(diào)色劑顆粒的數(shù)量，延長了用于清洗充電輥的清洗器的壽命。
本發(fā)明成像裝置中用的調(diào)色劑優(yōu)選具有球形以使調(diào)色劑的形態(tài)因子SF-1和SF-2在下述特定的范圍內(nèi)。圖6是用于說明形態(tài)因子SF-1和SF-2的示意圖。
如圖6A所示，形態(tài)因子SF-1表示調(diào)色劑的球度，其定義如下式(1)SF-1＝{(MXLNG)2/(AREA)}×(100π/4) (1)其中MXLNG表示圍繞調(diào)色劑顆粒圖像的圓的直徑，其中圖像是通過顯微鏡觀測得到的；AREA表示該圖像的面積。
當SF-1為100時，調(diào)色劑顆粒為真球形。可知，隨著增加SF-1，調(diào)色劑的形態(tài)與真球形大不相同。
如圖6B所示，形態(tài)因子SF-2表示調(diào)色劑顆粒的凹度和凸度，其定義如下式(2)SF-2＝{(PERI)2/(AREA)}×(100/4π)(2)其中PERI表示顯微鏡觀察到的調(diào)色劑顆粒圖像的周長；AREA表示該圖像的面積。
當SF-2為100時，調(diào)色劑顆粒的表面沒有凹度和凸度。可知，隨著增加SF-2，調(diào)色劑的表面更加粗糙。
確定形態(tài)因子SF-1和SF-2的方法如下(1)使用掃描電子顯微鏡(日立有限公司(Hitachi Ltd.)制造的S-800)，拍攝調(diào)色劑顆粒的相片；(2)使用圖像分析儀(Nireco Corp.制造的LUZEX 3)，分析100個調(diào)色劑顆粒的顆粒圖像。
成像裝置中用的調(diào)色劑優(yōu)選具有大于100、不大于180的形態(tài)因子SF-1和大于100、不大于180的形態(tài)因子SF-2。當調(diào)色劑含有接近真球形的顆粒形態(tài)時，調(diào)色劑顆粒與另一調(diào)色劑顆粒的接觸面積降低，這導致降低調(diào)色劑顆粒之間的粘著力，因此調(diào)色劑具有良好的流動性。此外，調(diào)色劑顆粒與光感受器的接觸面積也降低，導致降低調(diào)色劑顆粒對光感受器的粘著力，因此改進調(diào)色劑的可轉(zhuǎn)印性。另一方面，具有形態(tài)因子SF-1和SF-2為100的球形調(diào)色劑易于涌入第一清洗刀片8a和光感受器1之間的縫隙，因此調(diào)色劑優(yōu)選具有大于100的形態(tài)因子SF-1和SF-2。如果形態(tài)因子SF-1和SF-2太大，易于發(fā)生調(diào)色劑顆粒被分散在調(diào)色劑圖像周圍的調(diào)色劑分散問題，降低了圖像質(zhì)量。因此，形態(tài)因子SF-1和SF-2優(yōu)選不大于180。
優(yōu)選地用下述方法制備本發(fā)明成像裝置中用的調(diào)色劑(1)將包括至少一種包含含有氮原子的官能團的聚酯預聚物、另一種聚酯樹脂、著色劑和脫模劑的調(diào)色劑組成分散或溶解在有機溶劑中，制備調(diào)色劑組成液體；(2)將調(diào)色劑組成液體分散在包括能夠使聚酯預聚物的官能團反應的化合物的水性介質(zhì)中，交聯(lián)(corsslinking)和/或伸長(elongation)聚酯預聚物，以制備調(diào)色劑顆粒。
下文中將詳細地說明調(diào)色劑組成和制造調(diào)色劑的方法。
改性聚酯樹脂本發(fā)明的調(diào)色劑包括一種作為粘合劑的改性聚酯樹脂(i)。用諸如胺的化合物，通過交聯(lián)和/或伸長包含含有氮原子的官能團的聚酯預聚物，優(yōu)選地制備該改性聚酯樹脂(i)。
改性聚酯樹脂(i)是指一種含有不同于酯基的基團的聚酯樹脂或一種聚酯樹脂，其中不同于聚酯樹脂的樹脂成分是通過共價鍵或離子鍵與聚酯樹脂結合的。更具體地，改性聚酯樹脂是指通過在聚酯樹脂的端部結合能與羧基或羥基反應的官能團，例如異氰酸酯基，然后將該聚酯樹脂與含有活性氫原子的化合物反應所制備的改性聚酯樹脂。
用作改性聚酯樹脂(i)的合適改性聚酯樹脂包括含有異氰酸酯基的聚酯預聚物(A)與胺(B)的反應產(chǎn)物。關于含有異氰酸酯基的聚酯預聚物(A)，例如，可使用通過包含含有活性氫原子基團的聚羧酸(PC)和多羥基化合物(PO)的縮聚產(chǎn)物與聚異氰酸酯(PIC)反應的方法所制備的聚酯。
含有活性氫原子的適合的基團包括羥基(醇羥基和酚羥基)、氨基、羧基和巰基等。在這些基團中，優(yōu)選醇羥基。
適合的多羥基化合物(PO)包括二元醇(DIO)和含有三個和多個羥基的多元醇(TO)。優(yōu)選單獨使用二元醇(DIO)或二元醇(DIO)中加有少量多元醇(TO)的混合物。
二元醇(DIO)的具體實例包括烷撐二醇(例如，乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇和1，6-己二醇)；烷撐醚二醇(例如，二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇和聚四亞甲基醚二醇)；脂環(huán)二醇(例如，1，4-環(huán)己烷二甲醇和氫化雙酚A)；雙酚(例如，雙酚A、雙酚F和雙酚S)；上述的脂環(huán)二醇和環(huán)氧烷(例如，環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和環(huán)氧丁烷)的加合物；上述的雙酚和環(huán)氧烷(例如，環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和環(huán)氧丁烷)的加合物等。
在這些化合物中，優(yōu)選使用含有2-12個碳原子的烷撐二醇和雙酚和環(huán)氧烷的加合物。更優(yōu)選使用雙酚和環(huán)氧烷的加合物或雙酚和環(huán)氧烷的加合物和含有2-12個碳原子的烷撐二醇的混合物。
多元醇(PO)的具體實例包括含有三個或多個羥基的脂肪醇(例如，丙三醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇和山梨醇)；含有三個或多個羥基的多酚(例如，三苯酚PA、線型酚醛樹脂和甲酚線型酚醛樹脂)；上述多酚和環(huán)氧烷的加合物等。
適合的聚羧酸(PC)包括二羧酸(DIC)和含有三個或多個羧基的多元羧酸(TC)。優(yōu)選單獨使用二羧酸(DIC)或二羧酸(DIC)中加有少量多元羧酸(TC)的混合物。
二羧酸的具體實例包括烷撐二羧酸(例如，琥珀酸、己二酸和癸二酸)；烯撐二羧酸(例如，順丁烯二酸和反丁烯二酸)；芳香二羧酸(例如，鄰苯二甲酸、間苯二甲酸和對苯二甲酸，以及萘二甲酸)等。在這些化合物中，優(yōu)選使用含有4-20個碳原子的烯撐二羧酸和含有8-20個碳原子的芳香二羧酸。
含有三個或多個羥基的多元羧酸(TC)的具體實例包括含有9-20個碳原子的芳香多元羧酸(例如，偏苯三酸和1，2，4，5-苯四酸)。
上述的聚羧酸的酸酐或低烷基酯(例如，甲基酯、乙基酯或異丙基酯)可用做聚羧酸(PC)與多羥基化合物(PO)反應。
多羥基化合物(PO)與聚羧酸(PC)的適合的混合比率(即，當量比(equivalence ratio)[OH]/[COOH])為2/1到1/1，優(yōu)選為1.5/1到1/1，更優(yōu)選為1.3/1到1.02/1。
聚異氰酸酯(PIC)的具體實例包括脂肪族聚異氰酸酯(例如，四亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯和2，6-二異氰酸甲基己酸酯)；脂環(huán)族聚異氰酸酯(例如，異佛樂酮二異氰酸酯和環(huán)己基甲烷二異氰酸酯)；芳香二異氰酸酯(didicosycanates)(例如，甲苯二異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯)；芳香脂肪族二異氰酸酯(α，α，α’，α’-四甲基亞二甲苯基二異氰酸酯)；異氰脲酸酯；上述的聚異氰酸酯用苯酚衍生物、肟或己內(nèi)酰胺嵌段形成的嵌段聚異氰酸酯等。這些化合物可單獨使用或結合使用。
聚異氰酸酯(PIC)與含有羥基的聚酯的適合的混合比率(即，[NCO]/[OH]之比)為5/1到1/1，優(yōu)選為4/1到1.2/1，更優(yōu)選為2.5/1到1.5/1。如果[NCO]/[OH]比率太大，降低調(diào)色劑的低溫可固定性(low temperaturefixability)。反之，如果[NCO]/[OH]比率太小，則降低改性聚酯中脲基的含量，因此降低調(diào)色劑的熱補償阻力(hot-offset resistance)。
端部具有聚異氰酸酯(PIC)基團的聚酯預聚物(A)中的構成組分聚異氰酸酯的含量為0.5-40％重量，優(yōu)選1-30％重量，更優(yōu)選2-20％重量。當含量太低時，調(diào)色劑的熱補償阻力降低，并且調(diào)色劑的耐熱性和低溫固定性也變差。相反，當該含量太高，調(diào)色劑的低溫固定性變差。
聚異氰酸酯預聚物(A)分子中所含的異氰酸酯的個數(shù)至少為1，優(yōu)選平均為1.5-3，更優(yōu)選平均為1.8-2.5。當異氰酸酯基團的個數(shù)太低(每一個分子少于1個)時，所得到的脲改性的聚酯的分子量降低了，并因而使熱補償阻力變差。
將與聚酯預聚物反應的胺(B)的具體實例包括二胺(B1)、含有三個或多個氨基的多胺(B2)、氨基醇(B3)、氨基硫醇(B4)、氨基酸(B5)和上述的胺(B1-B5)嵌段形成的嵌段胺(B6)。
二胺(B1)的具體實例包括芳香二胺(例如，苯二胺、二乙基甲苯二胺和4，4’-二氨基二苯基甲烷)；脂環(huán)族二胺(例如，4，4’-二氨基-3，3’-二甲基二環(huán)己基甲烷、二氨基環(huán)己烷和異佛樂酮二胺)；脂肪族二胺(例如，乙二胺、四亞甲基二胺和六亞甲基二胺)等。
含有三個或多個氨基的多胺(B2)的具體實例包括二亞乙基三胺和三亞乙基四胺。2-氨基醇(B3)的具體實例包括乙醇胺和羥乙基苯胺。氨基硫醇(B4)的具體實例包括氨基乙基硫醇和氨基炳基硫醇。氨基酸(B5)的具體實例包括氨基丙酸和氨基己酸。嵌段胺(B6)的具體實例包括由上述B1-B5中的一種胺與酮，例如丙酮、甲基乙基酮和甲基異丁基酮反應制備的酮亞胺(ketimine)化合物、噁唑啉化合物等。這些化合物中，優(yōu)選使用二胺(B1)以及二胺(B1)與少量多胺(B2)混合的混合物。
含有異氰酸酯基的預聚物(A)與胺(B)的混合比率(即，[NCO]/[NHx]之比)為1/2到2/1，優(yōu)選為1.5/1到1/1.5，更優(yōu)選為1.2/1到1/1.2。如果混合比率太低或太高，則生成的脲-改性聚酯的分子量降低，這導致降低生成的調(diào)色劑的熱補償阻力。
改性聚酯可包括尿烷鍵(urethane bonding)以及脲鍵(urea bonding)。脲鍵和尿烷鍵的摩爾比(脲/尿烷)為100/0到10/90，優(yōu)選為80/20到20/80，更優(yōu)選為60/40到30/70。如果脲鍵的含量太低，則會降低生成的調(diào)色劑的熱補償阻力。
制備改性聚酯(i)的方法有，例如單步法或預聚物法。改性樹脂(i)的重均分子量不小于10,000，優(yōu)選為20,000-10,000,000，更優(yōu)選為30,000-1,000,000。如果重均分子量太低，則會降低生成的調(diào)色劑的熱補償阻力。當與未改性的聚酯樹脂(ii)結合使用時，不用具體限制改性聚酯的數(shù)均分子量(即，應主要控制重均分子量以使其在上述地范圍之內(nèi))。也就是，控制改性聚酯樹脂的重均分子量優(yōu)先于控制其數(shù)均分子量。然而當單獨使用改性聚酯時，數(shù)均分子量為2,000-15,000，優(yōu)選為2,000-10,000，更優(yōu)選為2,000-8,000。如果數(shù)均分子量太高，則會降低生成的調(diào)色劑的低溫可固定性，此外當此調(diào)色劑用做彩色調(diào)色劑時，會降低整個彩色圖像的光澤。
在聚酯預聚物(A)和胺(B)制備改性聚酯(i)的交聯(lián)反應和/或伸長反應中，如有需要，可使用反應抑制劑來控制生成的改性聚酯的分子量。這種反應抑制劑的具體實例包括單胺(例如，二乙基胺、二丁基胺、丁基胺和月桂基胺)和將上述單胺嵌段所制備的嵌段胺(例如，酮亞胺化合物)。
未改性聚酯本發(fā)明成像裝置用的調(diào)色劑不僅包括上述的改性聚酯樹脂(i)，而且包括用作調(diào)色劑粘合劑樹脂的未改性聚酯(ii)。通過結合改性聚酯(i)和未改性聚酯(ii)，可改進調(diào)色劑的低溫可固定性，此外該調(diào)色劑可產(chǎn)生光澤好的彩色圖像。
適合的未改性聚酯(ii)包括多羥基化合物(PO)和聚羧酸(PC)的縮聚產(chǎn)物。多羥基化合物(PO)和聚羧酸(PC)的具體實例是上述用于改性聚酯(i)中的那些。此外，適合的多羥基化合物(PO)和聚羧酸(PC)的具體實例也是上述的那些。
此外，由不同于脲鍵合的鍵合(例如尿烷鍵合)改性的聚酯樹脂和完全沒有改性的聚酯樹脂也可用作未改性聚酯(ii)。
如果改性聚酯(i)和未改性聚酯(ii)的混合物被用作粘合劑樹脂，改性聚酯(i)優(yōu)選地至少部分地與未改性聚酯(ii)混合以改進生成的調(diào)色劑的低溫可固定性和熱補償阻力。也就是，改性聚酯(i)優(yōu)選含有與未改性聚酯(ii)相似的結構。改性聚酯(i)和未改性聚酯(ii)的混合比率為5/95到80/20，優(yōu)選為5/95到30/70，更優(yōu)選為5/95到25/75，還更優(yōu)選為7/93到20/80。如果改性聚酯(i)的添加量太少，則會降低生成的調(diào)色劑的熱補償阻力，此外很難將高溫可保存性和低溫可固定性良好地結合起來賦予生成的調(diào)色劑。
本發(fā)明調(diào)色劑用的未改性聚酯的最高分子量(peak molecular weight)為1,000到10,000，優(yōu)選為2,000到8,000，更優(yōu)選為2,000到5,000。如果最高分子量太低，則會降低調(diào)色劑的高溫可保存性(high temperaturepreservability)。反之，如果最高分子量太高，則會降低調(diào)色劑的低溫可固定性。
未改性聚酯(ii)優(yōu)選含有不小于5mg KOH/g的羥基值(hydroxyl value)，優(yōu)選為10-120mg KOH/g，更優(yōu)選為20-80mg KOH/g。如果羥基值太低，那么很難將高溫可保存性和低溫可固定性良好地結合起來賦予生成的調(diào)色劑。
未改性聚酯(ii)優(yōu)選含有1-5mg KOH/g的酸值，更優(yōu)選含有2-4mgKOH/g。更具體地，當具有高酸值的蠟被用作調(diào)色劑的脫模劑時，粘合劑樹脂優(yōu)選含有低酸值以將良好的充電能力和高電阻賦予生成的調(diào)色劑。
本發(fā)明的調(diào)色劑中，粘合劑樹脂(即，改性聚酯和未改性聚酯)優(yōu)選含有35-70℃的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)，更優(yōu)選為55-65℃。如果玻璃轉(zhuǎn)化溫度太低，則會降低調(diào)色劑的高溫可保存性。反之，如果玻璃轉(zhuǎn)化溫度太高，則會降低調(diào)色劑的低溫可固定性。因為改性聚酯被用作粘合劑樹脂，所以即使改性聚酯樹脂具有較低的玻璃轉(zhuǎn)化溫度，生成的調(diào)色劑比常規(guī)的包括聚酯樹脂為粘合劑樹脂的調(diào)色劑具有更好的高溫可保存性。
著色劑本發(fā)明的調(diào)色劑包括著色劑。
本發(fā)明調(diào)色劑中用的適合的著色劑包括已知的染料和顏料。著色劑的具體實例包括碳黑、苯胺黑染料、氧化鐵黑、萘酚黃S、漢撒黃(10G、5G和G)、鎘黃、氧化鐵黃、黃土、鉻黃、鈦黃、多偶氮黃、油黃、漢撒黃(GR、A、RN和R)，顏料黃L，聯(lián)苯胺黃(G和GR)，永固黃(NCG)，硫化堅牢黃(5G和R)，酒石黃色淀，喹喔啉黃色淀，Anthrazane Yellow BGL，異吲哚啉酮黃，氧化鐵紅，鉛丹，鉛橙，鎘紅，鎘汞紅，銻橙，永固紅4R，對位紅，顏料火紅，對氯-鄰硝基苯胺紅，立索堅牢猩紅G，亮堅牢猩紅，亮洋紅BS，永固紅(F2R、F4R、FRL、FRLL和F4RH)，堅牢猩紅VD，硫化堅牢玉紅B，亮猩紅G，立索玉紅GX，永固紅F5R，亮洋紅6B，顏料猩紅3B，棗紅5B，甲苯胺紫紅，永固棗紅F2K，日光棗紅BL，棗紅10B，BON紫紅光(BON Maroon Light)，BON紫紅介質(zhì)(BON MaroonMedium)，曙紅色淀，若丹明色淀B，若丹明色淀Y，茜素色淀，硫靛紅B，硫靛紫紅，油紅，喹吖啶酮紅，吡唑啉酮紅，多偶氮紅，鉻朱紅，聯(lián)苯胺橙，peryone orange，油橙，鈷藍，青天藍，堿性藍色淀，孔雀藍色淀，維多利亞藍，無金屬的酞菁藍，酞菁藍，牢固天空藍，陰丹士林藍(RS和BC)，靛青，群青，普魯士藍，蒽醌藍，牢固紫B，甲基紫色淀，鈷紫，錳紫，二噁烷紫，蒽醌紫，鉻綠，鋅綠，鎘綠，濃綠色染料，翡翠綠，顏料綠B，萘酚綠B，綠金，酸綠色淀，孔雀綠色淀，酞菁綠，蒽醌綠，氧化鈦，氧化鋅，鋅鋇白等。這些物質(zhì)可單獨使用或結合使用。
按重量計算，調(diào)色劑中著色劑的含量優(yōu)選為調(diào)色劑總重量的1-15％，更優(yōu)選為3-10％。
通過結合著色劑和樹脂所制備的顏料母批料(master bateh pigment)可用作本發(fā)明成像裝置用的調(diào)色劑的著色劑。顏料母批料用的或與顏料母批料結合使用的樹脂的具體實例包括上述的改性和未改性的聚酯樹脂；苯乙烯聚合物和取代的苯乙烯聚合物，例如聚苯乙烯，聚對氯苯乙烯和聚乙烯甲苯；苯乙烯共聚物，例如苯乙烯-對氯苯乙烯共聚物，苯乙烯-丙烯共聚物，苯乙烯-乙烯甲苯共聚物，苯乙烯-乙烯萘共聚物，苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物，苯乙烯-乙基丙烯酸酯共聚物，苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物，苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物，苯乙烯-異丁烯酸甲酯共聚物，苯乙烯-異丁烯酸乙酯共聚物，苯乙烯-異丁烯酸丁酯共聚物，苯乙烯-α-氯異丁烯酸甲酯共聚物，苯乙烯-丙烯腈共聚物，苯乙烯-乙烯甲基酮共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物，苯乙烯-異戊二烯共聚物，苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物，苯乙烯-順丁烯二酸共聚物和苯乙烯-順丁烯二酸酯共聚物；其它的樹脂，例如聚異丁烯酸甲酯，聚異丁烯酸丁酯，聚氯乙烯，聚乙烯乙酸酯，聚乙烯，聚丙烯，環(huán)氧樹脂，環(huán)氧多元醇樹脂，聚氨酯樹脂，聚酰胺樹脂，聚乙二醇縮丁醛樹脂，丙烯酸樹脂，松香，改性松香，萜烯樹脂，脂肪烴或脂環(huán)烴樹脂，芳香石油(petroleum)樹脂，氯化石蠟(chlorinated paraffin)和固體石蠟(paraffinwax)等?？蓡为毷褂没蚪Y合使用這些樹脂。
通常，混合樹脂和著色劑并通過向其施加高剪切應力以捏和樹脂和著色劑可制備本發(fā)明成像裝置中調(diào)色劑用的母煉膠。在這種情況下，能夠使用有機溶劑以提高著色劑和樹脂之間的相互作用。此外，可優(yōu)選使用沖洗法，將包括著色劑的水性糊劑和有機溶劑的樹脂溶液混合，以將著色劑轉(zhuǎn)移到樹脂溶液中，然后分離和清除水性液體和有機溶液，其原因是可以就這樣使用所生成的著色劑的濕餅。當然，通過干燥濕餅所制備的干粉也可用作著色劑。在這種情況下，可優(yōu)選使用用于通過施加高剪切應力來捏和混合物的三輥輾壓磨。
電荷控制劑本發(fā)明成像裝置中用的調(diào)色劑包括電荷控制劑。
電荷控制劑的具體實例包括已知的電荷控制劑，例如苯胺黑染料(Nigrosine dyes)，三苯基甲烷染料，包括鉻的金屬絡合物染料，鉬酸的螯合化合物，若明丹染料，烷氧胺，季銨鹽(包括氟改性季銨鹽)，烷基酰胺，磷和包括磷的化合物，鎢和包括鎢的化合物，含氟的活化劑，水楊酸的金屬鹽和水楊酸衍生物等。
市場上可購買的電荷控制劑產(chǎn)品的具體實例包括BONTRON_03(苯胺黑染料)，BONTRON_P-51(季銨鹽)，BONTRON_S-34(含金屬的偶氮染料)，E-82(α-萘酚酸的金屬絡合物)，E-84(水楊酸的金屬絡合物)，E-89(酚縮合產(chǎn)物)，這些是Orient Chemical Industries Co.Ltd.生產(chǎn)的；TP-302和TP-415(季銨鹽的鉬絡合物)，這些是Hodogaya Chemical Cp.Ltd.生產(chǎn)的；COPY CHARGE_PSY VP 2038(季銨鹽)，COPY BLUE_(三苯基甲烷衍生物.)，COPY CHARGE_NEG VP 2036和NX VP434(季銨鹽)，這些是Hoechst AG生產(chǎn)的；銅酞菁(copper phthalocyanine)，苝(perylene)，喹吖啶酮(quinacridone)，偶氮(azo)顏料和含有諸如磺酸酯基、羧基和季銨基官能團的聚合物等。
確定電荷控制劑的含量取決于所使用的粘合劑的種類、是否加入添加劑、生產(chǎn)調(diào)色劑所使用的方法(例如，分散法)，對其沒有特別限定。然而，按每100份調(diào)色劑中所含的粘合劑樹脂的重量計算，電荷控制劑含量通常為0.1-10份，優(yōu)選為0.2-5份。如果含量太高，調(diào)色劑具有太大的電量，因此顯影輥吸引調(diào)色劑的靜電力增加，這導致降低調(diào)色劑的流動性以及減小調(diào)色劑圖像的圖像密度。
脫模劑本發(fā)明成像裝置中用的調(diào)色劑包括脫模劑。適合的脫模劑包括熔點為50-120℃的蠟。當調(diào)色劑中包括此蠟時，蠟被分散在粘合劑樹脂中，在定影輥和調(diào)色劑顆粒之間充當脫模劑。因此可改進熱補償阻力，而無需向所用的定影輥施加油。
本發(fā)明中，用差示掃描量熱儀(DSC)測量脫模劑的熔點，將測得最大吸收峰定義為熔點。
脫模劑的具體實例包括天然蠟，例如植物蠟如巴西棕櫚蠟，棉蠟，日本蠟(Japan waxes)和米蠟(rice wax)；動物蠟如蜂蠟和羊毛脂；礦物蠟如地蠟和純地蠟；石油蠟如石蠟，微晶蠟和礦蠟。此外，也可使用合成蠟。合成蠟的具體實例包括合成烴蠟如Fisher-Tropsch蠟和聚乙烯蠟；合成蠟如酯蠟，酮蠟和醚蠟。還可使用脂肪酸酰胺如1，2-羥基硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺和苯二甲酸酸酐酰亞胺；低分子量的晶體聚合物如側(cè)鏈含有長鏈烷基的丙烯酸均聚物和共聚物，例如聚正十八烷基異丁烯酸酯，聚正月桂基異丁烯酸酯和正十八烷基丙烯酸酯-異丁烯酸乙酯共聚物。
可用母煉膠和粘合劑樹脂捏和電荷控制劑和脫模劑。此外，制備調(diào)色劑組成液體時，可將電荷控制劑和脫模劑加入有機溶劑中。
外部添加劑可將所制備的調(diào)色劑顆粒(即，母體調(diào)色劑)與外部添加劑混合有助于改進調(diào)色劑的流動性、顯影性質(zhì)和充電能力。適合的外部添加劑包括粒狀無機物質(zhì)。粒狀無機物質(zhì)優(yōu)選具有主要顆粒直徑為5nm-2μm，更優(yōu)選為5nm-500nm。此外，由BET法所測的此類粒狀無機物質(zhì)的比表面優(yōu)選為20-500m2/g。按重量計算，外部添加劑的含量優(yōu)選為調(diào)色劑組成總重量的0.01-5％，更優(yōu)選為0.01-2.0％。
此類粒狀無機物質(zhì)的具體實例包括硅石、氧化鋁、氧化鈦、鈦酸鋇、鈦酸鎂、鈦酸鈣、鈦酸鍶、氧化鋅、氧化錫、石英砂、粘土、云母、石灰砂、硅藻土、氧化鉻、氧化鈰、氧化鐵紅、三氧化銻、氧化鎂、氧化鋯、硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣、碳化硅和氮化硅等。
在這些粒狀無機物質(zhì)，優(yōu)選使用憎水硅石和憎水氧化鈦的組合。更具體地，當各自平均顆粒直徑不大于50nm的憎水硅石和憎水氧化鈦用作外部添加劑時，可提高外部添加劑和調(diào)色劑顆粒之間靜電力和范德華力，因此生成的調(diào)色劑含有適當?shù)碾娏?。此外，即使當調(diào)色劑在顯影設備中受到攪拌，外部添加劑也幾乎不從調(diào)色劑顆粒上脫落，因此幾乎不生成圖像缺陷，例如白斑和圖像遺漏。而且，可減少在圖像承載部件上殘余的調(diào)色劑顆粒的數(shù)量。
使用粒狀氧化鈦作為外部添加劑時，即使改變環(huán)境條件，生成的調(diào)色劑能穩(wěn)定地產(chǎn)生具有適當圖像密度的調(diào)色劑圖像。然而，特別地，當粒狀氧化鈦的數(shù)量比粒狀硅石的數(shù)量多時，所生成的調(diào)色劑組成的電荷增加性能容易降低。然而，當按重量計算，憎水硅石與憎水氧化鈦的含量是調(diào)色劑顆粒重量的0.3-1.5％時，調(diào)色劑的電荷增加性能沒有降低。也就是，即使長時間反復使用，調(diào)色劑可產(chǎn)生好的圖像。
下文說明本發(fā)明調(diào)色劑的制造方法。然而，制造方法并不局限于此。
(1)首先，將包括著色劑、未改性聚酯樹脂、含有異氰酸酯基的聚酯預聚物和脫模劑的調(diào)色劑組成溶解或分散在有機溶劑中，制備調(diào)色劑組成液體。
適當?shù)挠袡C溶劑包括沸點低于100℃的有機溶劑，這樣溶劑就會容易從所得到的調(diào)色劑顆粒分散體中除掉。
有機溶劑的具體實例包括甲苯，二甲苯，苯，四氯化碳，二氯甲烷，1，2-二氯乙烷，1，1，2-三氯乙烷，氯仿，單氯苯，1，2-二氯乙烷，乙酸甲酯，乙酸乙酯，甲基乙基酮和甲基異丁基酮等。這些溶劑可單獨使用或結合使用。更具體地，優(yōu)選使用芳香溶劑，例如甲苯和二甲苯；鹵代烴，例如1，2-二氯乙烷，氯仿和四氯化碳。
按使用的聚酯預聚物每100份重量計算，有機溶劑的添加量為0-300份，優(yōu)選為0-100份，更優(yōu)選為25-70份。
(2)然后，在表面活性劑和粒狀樹脂的存在下，于水性介質(zhì)中乳化調(diào)色劑組成液體。
適合的水性介質(zhì)包括水，水與醇(例如，甲醇，異丙醇和乙二醇)，二甲基甲酰胺，四氫呋喃，溶纖劑(例如，甲基溶纖劑)和低級酮(丙酮和甲基乙基酮)的混合物。
水性介質(zhì)(A)和調(diào)色劑組成液體(T)的混合比率(A/T)為按重量計5/100-2000/100，優(yōu)選為按重量計100/100-1000/100。如果水性介質(zhì)含量太低，則不能充分分散調(diào)色劑組成液體，因此不能生成具有所需要顆粒直徑的調(diào)色劑顆粒。反之，如果水性介質(zhì)的含量太高，則會增加調(diào)色劑的生產(chǎn)成本。
當將調(diào)色劑組成液體分散在水性介質(zhì)中時，優(yōu)選使用分散劑制備穩(wěn)定的分散體。
表面活性劑的具體實例包括陰離子表面活性劑，例如烷基苯磺酸鹽，α-烯烴磺酸鹽和磷酸鹽；陽離子表面活性劑，例如胺鹽(例如，烷基胺鹽，氨基醇脂肪酸衍生物，聚胺脂肪酸衍生物和咪唑啉)和季銨鹽(例如，烷基二甲基銨鹽，二烷基二甲基銨鹽，烷基三甲基苯基銨鹽，吡啶鎓鹽，烷基異喹啉鎓鹽和苯索氯銨)；非離子表面活性劑，例如脂肪酸酰胺衍生物，多羥基醇的衍生物；兩性表面活性劑，例如丙氨酸，十二烷基二(氨基乙基)甘氨酸，二(辛基氨基乙基)甘氨酸，N-烷基-N，N-二甲基甜菜堿銨。
通過使用含有氟烷基的表面活性劑，即使使用少量表面活性劑，也能制備好的分散體。含有氟烷基的陰離子表面活性劑的具體實例包括含有2-10個碳原子的氟烷基羧酸及其金屬鹽，全氟辛烷磺酰谷氨酸二鈉，3-{Ω-氟烷基(C6-C11)氧}-1-烷基(C3-C4)磺酸鈉，3-{Ω-氟烷?；?C6-C8)-N-乙基氨基}-1-丙烷磺酸鈉，氟烷基(C11-C20)羧酸及其金屬鹽，全氟烷基羧酸及其金屬鹽，全氟烷基(C4-C12)磺酸及其金屬鹽，全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺，N-丙基-N-(2-羥基乙基)全氟辛烷磺酰胺，全氟烷基(C6-C10)氨磺酰丙基三甲基銨鹽，全氟烷基(C6-C10)-N-乙基磺酰甘氨酸的鹽，單全氟烷基(C6-C16)乙基磷酸酯等。
市場上可購買的此類含有氟烷基的表面活性劑產(chǎn)品的具體實例包括Asahi Glass Co.，Ltd.生產(chǎn)的SURFLON_S-111，S-112和S-113；Sumitomo3M Ltd.生產(chǎn)的FRORARD_FC93，F(xiàn)C-95，F(xiàn)C-98和FC-129；DaikinIndustries，Ltd.生產(chǎn)的UNIDYNE_DS-101和DS-102；Dainippon Ink andChemicals，Inc.生產(chǎn)的MEGAFACE_F-110，F(xiàn)-120，F(xiàn)-113，F(xiàn)-191，F(xiàn)-812和F-833；Tohchem Products Co.，Ltd.生產(chǎn)的ECTOP_EF-102，103，104，105，112，123A，306A，501，201和204；Neos生產(chǎn)的FUTARGENT_F-100和F-150。
含有氟烷基的陽離子表面活性劑的具體實例包括伯、仲和叔脂肪胺酸，脂肪季銨鹽(例如，全氟烷基(C6-C10))氨磺酰丙基三甲基銨鹽)，苯索氯銨，苯扎氯銨，吡啶鎓鹽，咪唑啉鎓鹽等，其中皆含有氟烷基。其市場上可購買的產(chǎn)品的具體實例包括SURFLON_S-121(來自Asahi Glass Co.，Ltd.)；FRORARD_FC-135(來自Sumitomo 3M Ltd.)；UNIDYNE_DS-202(來自Daikin Industries，Ltd.)；MEGAFACE_F-150和F-824(來自Dainippon Ink and Chemicals，Inc.)；ECTOP_EF-132(來自Tohchem ProductsCo.Ltd.)；FUTARGENT_F-300(來自Neos)等。
此外，可加入粒狀聚合物以穩(wěn)定形成在水性介質(zhì)中所生成的母體調(diào)色劑顆粒。因此，可優(yōu)選地將粒狀聚合物加入水性介質(zhì)中，以使顆粒聚合物以10-90％的覆蓋率覆蓋母體調(diào)色劑的表面。
粒狀聚合物的具體實例包括顆粒直徑為1-3μm的粒狀聚異丁烯酸甲酯，顆粒直徑為0.5-2μm的粒狀聚苯乙烯，顆粒直徑為1μm的粒狀苯乙烯-丙烯腈共聚物等。市場上可購買的粒狀聚合物的具體實例包括PB-200H(來自Kao Corp.)，SGP(來自Soken Chemical & Engineering Co.Ltd.)，TECHNOPOLYMER_SB(來自Sekisui Plastics Co.，Ltd.)，SPG-3G(來自SokenChemical & Engineering Co.Ltd.)，MICROPEARL_(來自Sekisui FineChemical Co.，Ltd.)等。
此外，可將無機分散劑加入水性介質(zhì)中。無機分散劑的具體實例包括磷酸三鈣、碳酸鈣、氧化鈦、硅膠、羥基磷灰石等。
而且，使用聚合保護膠體以及上述的無機分散劑和/或粒狀聚合物，可穩(wěn)定地在水性介質(zhì)中分散調(diào)色劑組分。此類保護膠體的具體實例包括通過使用諸如酸單體(例如，丙烯酸，異丁烯酸，α-氰基丙烯酸，α-氰基異丁烯酸，衣康酸，巴豆酸，反丁烯二酸，順丁烯二酸和順丁烯二酸酐)，含有羥基的丙烯酸單體(例如，β-羥乙基丙烯酸酯，β-羥乙基異丁烯酸酯，β-羥丙基丙烯酸酯，β-羥丙基異丁烯酸酯，γ-羥丙基丙烯酸酯，γ-羥丙基異丁烯酸酯，3-氯-2-羥丙基丙烯酸酯，3-氯-2-羥基異丁烯酸丙酯，二乙二醇單丙烯酸酯，二乙二醇單異丁烯酸酯，甘油單丙烯酸酯，N-羥甲基丙烯酰胺和N-羥甲基異丁烯酰胺)，乙烯醇及其醚(例如，乙烯基甲基醚，乙烯基乙基醚和乙烯基丙基醚)，乙烯醇和含有羧基化合物的酯(例如，乙酸乙烯酯，丙酸乙烯酯和丁酸乙烯酯)，丙烯酰胺(例如，丙烯酰胺和異丁烯酰胺和二丙酮丙烯酰胺)和它們的羥甲基化合物，酰氯(例如，丙烯酰氯和氯代異丁烯酰氯)和含有氮原子或脂肪環(huán)上含有氮原子的單體(例如，乙烯吡啶，乙烯吡咯烷酮，乙烯咪唑和吖丙啶)所制備的聚合物和共聚物。
此外，下列聚合物，如聚氧乙烯化合物(例如，聚氧乙烯，聚氧丙烯，聚氧乙烯烷基胺，聚氧丙烯烷基胺，聚氧乙烯壬基苯基醚，聚氧乙烯月桂基苯基醚，聚氧乙烯硬脂基苯基酯和聚氧乙烯壬基苯基酯)；纖維素化合物，例如甲基纖維素，羥基乙基纖維素和羥基丙基纖維素，也可用作聚合保護膠體。
對分散方法沒有具體限定，可使用低速剪切法，高速剪切法，摩擦法，高壓噴射法，超聲法等。在這些方法中，因為很容易制備顆粒直徑為2μm-20μm的顆粒，所以優(yōu)選使用高速剪切法。此處，顆粒直徑(2-20μm)是指包括液體的顆粒的顆粒直徑。
使用高速剪切型分散儀時，雖然沒有具體限制旋轉(zhuǎn)速度，但是旋轉(zhuǎn)速度通常為1,000-30,000rpm，優(yōu)選為5,000-20,000rpm。雖然也沒有具體限制分散時間，但是分散時間通常為0.1-5分鐘。在分散過程中，溫度通常為0-150℃(壓力下)，優(yōu)選為40-98℃。
(3)當調(diào)色劑組分被分散在水性介質(zhì)中時，同時把胺(B)加入水性介質(zhì)中，使其與含有異氰酸酯基的聚酯預聚物(A)反應。
伴隨著這種反應的是聚酯預聚物(A)分子鏈的交聯(lián)和/或伸長反應。雖然可以根據(jù)胺(B)與所使用的聚酯預聚物的反應活性確定反應時間，但是反應時間通常為從10分鐘到40小時，優(yōu)選從為2小時到24小時。反應溫度為從0℃到150℃，優(yōu)選為40℃到98℃。此外，如果需要，反應中可使用已知的催化劑，例如月桂酸二丁基錫和月桂酸二辛基錫。
(4)反應后，從所生成的分散體(乳劑或反應產(chǎn)物)中清除有機溶劑，然后沖洗并干燥固體成分。因此，制備出母體調(diào)色劑。
為清除有機溶劑，在攪拌下逐漸地加熱整個系統(tǒng)以形成層流。然后在一定溫度范圍內(nèi)劇烈攪拌系統(tǒng)以制備具有紡錘型(spindle)的母體調(diào)色劑。
在這種情況下，當使用溶于酸或堿的化合物(例如磷酸鈣)作為分散穩(wěn)定劑時，優(yōu)選地加入酸(例如鹽酸)以溶解該化合物，然后用水沖洗所生成的顆粒以從顆粒中清除磷酸鈣。此外，可使用酵解法(zymolytic method)清除磷酸鈣。
(5)然后將電荷控制劑牢固地粘附到母體調(diào)色劑上。此外，將外部添加劑，例如粒狀硅石和粒狀氧化鈦的結合，粘附到母體調(diào)色劑上，制備本發(fā)明的調(diào)色劑。
通過使用攪拌器等已知方法，可往母體調(diào)色劑中加入電荷控制劑和外部添加劑。
通過使用這種制造方法，生成的調(diào)色劑具有相對小的顆粒直徑和窄的顆粒直徑分布。通過在清除溶劑的過程中控制強烈的攪拌，可控制調(diào)色劑的形狀，使其為所需要的形狀，從橄欖球形到真球形。此外，也可控制調(diào)色劑的表面狀況，使其為所需要的表面，從光滑表面到粗糙表面。
本發(fā)明成像裝置用的調(diào)色劑基本上具有滿足下列關系的球形0.5≤r2/r1≤1.0；和0.7≤r3/r2≤1.0，其中r1表示調(diào)色劑的長軸顆粒直徑，r2表示調(diào)色劑的短軸顆粒直徑，r3表示調(diào)色劑的厚度，其中r3≤r2≤r1。
圖7A至7C是用于說明用于本發(fā)明調(diào)色劑的典型調(diào)色劑顆粒的示意圖。如圖7A至7C所示，當調(diào)色劑的長軸顆粒直徑用r1表示時，調(diào)色劑的短軸顆粒直徑用r2表示，調(diào)色劑的厚度用r3表示，比率r2/r1優(yōu)選在0.5和1.0之間，比率r3/r2優(yōu)選在0.7和1.0之間。
如果比率r2/r1太小(即，調(diào)色劑的顆粒形狀遠不是真球形)，則會調(diào)色劑的點再現(xiàn)性和可轉(zhuǎn)印性降低，因此不能生成高質(zhì)量的圖像。此外，因為調(diào)色劑具有扁平形，所以如果比率r3/r2太小，則會降低調(diào)色劑的可轉(zhuǎn)印性。更具體地，因為可使調(diào)色劑繞其長軸旋轉(zhuǎn)，比率r3/r2優(yōu)選為1.0。在這種情況下，調(diào)色劑具有良好的流動性。
通過用掃描電子顯微鏡觀察100個調(diào)色劑顆粒，當改變觀察角度時，可確定調(diào)色劑的顆粒直徑r1，r2，r3。
所制備的調(diào)色劑可被用作包括非磁性載體的磁性或非磁性單組分顯影劑。
當調(diào)色劑被用作二組分顯影劑時，將調(diào)色劑與磁性載體混合。適合的磁性載體包括含有二價金屬原子，例如鐵，錳，鋅和銅的鐵素體(ferrite)和磁鐵礦(magnetite)。載體的體均顆粒直徑優(yōu)選為20-100μm。如果顆粒直徑太小，則會出現(xiàn)在顯影過程中載體易于粘附到光感受器上的問題。反之，如果顆粒直徑太大，那么載體不會與調(diào)色劑充分混合，因此不能對調(diào)色劑充分地充電，這導致形成非所需要的圖像，例如具有背景顯影的圖像。
在上述的載體材料中，因為包括鋅的銅-鐵素體具有高度飽和磁化，所以優(yōu)選使用包括鋅的銅-鐵素體。然而，并不局限于此種載體，根據(jù)本發(fā)明成像裝置的顯影設備可以選擇合適的載體。
可用樹脂，例如硅氧烷樹脂，苯乙烯-丙烯酸樹脂，含氟樹脂和石蠟樹脂涂敷載體表面。通常用下列方法將此樹脂涂敷在載體上(1)將涂層樹脂溶解在溶劑中，制備涂層液體；(2)將涂層液體涂敷在載體顆粒上，例如通過使用流化床的噴射法。
另外，也可用下列方法將此樹脂涂敷在載體上(1)將樹脂靜電粘附到載體顆粒的表面；(2)加熱樹脂使其固定到載體顆粒的表面上。
在載體顆粒上所形成的樹脂層的厚度為0.05-10μm，優(yōu)選為0.3-4μm。
本發(fā)明的效果從上述的說明可知，用于清潔充電輥的本發(fā)明充電設備的清潔器能有效地長時間清潔粘附到充電輥表面上的外來物質(zhì)(例如，反向充電的調(diào)色劑顆粒和紙灰塵)。因此，充電輥可長時間保持良好的充電性能。當成像裝置使用含有本發(fā)明清潔器的充電設備時，可生成好的圖像，而不會導致諸如不均勻充電的充電問題。
本說明要求以2003年3月3日提交的日本專利申請2003-055090為優(yōu)先權，并且包括該申請的主題。
權利要求
1.一種充電設備，包括含有金屬圓筒和位于金屬圓筒上的彈性層的充電輥；為清潔充電輥所設置的清潔器，其包括導電毛刷輥，其包括含有軸的輥；位于輥上的刷毛，其中刷毛包括寬為0.1-20但尼爾、長為0.3-2.5mm、以7,000-46,000根/平方厘米的密度植入的纖維；當偏壓被施加到充電輥上時，為將與充電輥基本相同的電勢賦予導電毛刷輥所設置的部件。
2.根據(jù)權利要求1的充電設備，其中導電毛刷輥具有10-108Ω的電阻。
3.根據(jù)權利要求1或2的充電設備，其中纖維是尼龍纖維。
4.根據(jù)權利要求1-3中任何一項的充電設備，其中纖維經(jīng)過底層處理。
5.根據(jù)權利要求1-4中任何一項的充電設備，其中所述部件是為連接導電毛刷輥的軸與充電輥的軸所設置的刀片彈簧。
6.根據(jù)權利要求1-5中任何一項的充電設備，其中在被充電輥驅(qū)動的同時，導電毛刷輥與充電輥一起旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權利要求1-6中任何一項的充電設備，其中毛刷輥旋轉(zhuǎn)以在其接觸點處與充電輥反向相遇。
8.根據(jù)權利要求1-7中任何一項的充電設備，其中清潔器還包括為在其縱向使導電毛刷輥振動所設置的振動設備。
9.根據(jù)權利要求1-8中任何一項的充電設備，其中清潔器還含有裝備在導電毛刷輥的軸上的單向離合器。
10.一種用于清潔充電輥的清潔器，其包括導電毛刷輥，其包括含有軸的輥；和位于輥上的刷毛，其中刷毛包括寬為0.1-20但尼爾、長為0.3-2.5mm、以7,000-46,000根/平方厘米的密度植入的纖維；當偏壓被施加到充電輥上時，為將與充電輥基本相同的電勢賦予導電毛刷輥所設置的部件。
11.一種處理盒，其包括圖像承載部件；和為給圖像承載部件充電所設置的充電器，其中充電器是權利要求1-9中任何一項的充電設備。
12.一種成像裝置，其包括圖像承載部件；為給圖像承載部件充電所設置的充電器；為用成影像的光照射充電的圖像承載部件以在圖像承載部件上形成靜電潛像所設置的光照射器；為用包括調(diào)色劑的顯影劑顯影靜電潛像以在圖像承載部件上形成調(diào)色劑圖像所設置的顯影設備；為轉(zhuǎn)印調(diào)色劑圖像到接收材料上所設置的轉(zhuǎn)印設備；和為將調(diào)色劑圖像固定到接收材料上所設置的定影設備，其中充電器是權利要求1-9中任何一項的充電設備。
13.根據(jù)權利要求12的成像裝置，其中調(diào)色劑具有3-8μm的體均顆粒直徑(Dv)，并且體均顆粒直徑(Dv)和數(shù)均顆粒直徑(Dn)之比(Dv/Dn)為1.00至1.40。
14.根據(jù)權利要求12或13的成像裝置，其中調(diào)色劑的形態(tài)因子SF-1和SF-2分別為100-180和100-180。
15.根據(jù)權利有要求12-14中任何一項的成像裝置，其中調(diào)色劑由包括下列的方法制備將包括至少一種包含其中含有氮原子的官能團的聚酯預聚物、聚酯樹脂、著色劑和脫模劑的調(diào)色劑組分分散或溶解在有機溶劑中，制備調(diào)色劑組成液體；將調(diào)色劑組成液體分散在包括能夠使聚酯預聚物的官能團反應的化合物的水性介質(zhì)中，至少進行交聯(lián)和/或伸長聚酯預聚物的反應之一，并在水性介質(zhì)中形成調(diào)色劑顆粒。
16.根據(jù)權利有要求12-15中任何一項的成像裝置，其中調(diào)色劑滿足下列關系0.5≤r2/r1≤1.0；和0.7≤r3/r2≤1.0，其中r1表示調(diào)色劑的長軸顆粒直徑，r2表示調(diào)色劑的短軸顆粒直徑，r3表示調(diào)色劑的厚度，其中r3≤r2≤r1。
全文摘要
本文提供一種充電設備，其包括含有金屬圓筒和位于金屬圓筒上的彈性層的充電輥；為清潔充電輥所設置的清潔器，其包括含有具有軸的輥的導電毛刷輥和位于輥上的刷毛，其中刷毛包括寬為0.1－20但尼爾，長為0.3－2.5mm，以7,000－46,000根/平方厘米的密度植入的纖維，當偏壓被施加到充電輥上時，為將與充電輥基本上相同的電勢賦予清潔器的導電毛刷輥所設置的部件。本文也提供處理盒和包括此充電設備的成像裝置。
文檔編號A46B7/10GK1527159SQ20041000738
公開日2004年9月8日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權日2003年3月3日
發(fā)明者柳田雅人, 長島弘恭, 熊谷直洋, 小池壽男, 三瓶敦史, 川隅正則, 村上榮作, 內(nèi)谷武志, 大慈彌篤哉, 富田正實, 新谷剛史, 作, 則, 史, 實, 志, 恭, 洋, 男, 篤哉 申請人:株式會社理光