專利名稱：顯像劑層限制部件和顯像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用通過將非磁性調(diào)色劑和磁性載體混合而制成的兩組分顯像劑的顯像裝置和用于該顯像裝置的顯像劑層限制部件(developer layer restrictionmember)。
背景技術：
作為用于常規(guī)的圖像 形成裝置的顯像裝置，有使用通過將非磁性調(diào)色劑和磁性載體混合而制成的兩組分顯像劑的兩組分顯像體系的顯像裝置。與不使用磁性載體的單組分顯像體系相比，該兩組分顯像體系需要許多用于構成顯像裝置的部件，由此提高顯像裝置的成本。因此，已嘗試用樹脂成型部件代替構成兩組分顯像裝置的部件的金屬成型部件。其中，如日本專利申請公開No. 11-133733中所述，特別是在單組分顯像裝置中，已進行了由樹脂成型部件制成限制顯像輥上的顯像劑量的顯像劑層限制部件。但是，在兩組分顯像裝置中，如果由樹脂成型部件制成顯像劑層限制部件，將會產(chǎn)生如下的兩個問題。首先，對第一個問題進行說明。在顯像劑層限制部件的顯像輥旋轉方向上游側形成顯像劑積存區(qū)(puddle)。因此，當顯像劑通過顯像劑層限制部件的限制部與顯像輥之間時，在顯像劑層限制部件與顯像劑之間產(chǎn)生大的摩擦力。此時，如果顯像劑層限制部件為金屬成型部件，在顯像劑層限制部件幾乎沒有產(chǎn)生摩擦力。但是，如果顯像劑層限制部件為樹脂成型部件，伴隨著使用兩組分顯像裝置，顯像劑層限制部件的限制部的磨耗逐漸發(fā)展。顯像劑層限制部件的限制部的磨耗發(fā)展時，顯像劑層限制部件的限制部與顯像輥表面之間的距離變得比所需的值大，以致被顯像劑層限制部件限制后的顯像輥上負載的顯像劑的量變得比所需的量大。此時，在顯像棍與光電導體鼓(photoconductor drum)相對的顯像區(qū)域中，顯像劑可能滯留以致可能引起顯像劑的溢流、載體附著于光電導體鼓、圖像劣化，例如調(diào)色劑附著于非圖像部(所謂的霧化(fog))。接下來，對第二個問題進行說明。顯像劑層限制部件為樹脂成型部件時，與金屬成型部件相比，其表面粗糙度(凹凸)大，并且樹脂成型部件為絕緣體，以致調(diào)色劑的細粉末或外部添加劑非常容易附著于顯像劑層限制部件的表面以在其上固定。圖12C是表示使用常規(guī)的樹脂成型部件的顯像劑層限制部件的情況下在高溫和高濕度下使用顯像裝置時顯像劑層限制部件周圍的狀態(tài)的示意圖。如圖12C中所示，特別地，在高溫和高濕度下使用兩組分顯像裝置時，由于調(diào)色劑樹脂的軟化和水的介入，在顯像劑層限制部件的表面與調(diào)色劑的細粉末或外部添加劑之間產(chǎn)生的附著力變大并且顯著。這樣，在顯像劑層限制部件41的表面上，特別是限制部附近，調(diào)色劑的細粉末或外部添加劑的團塊生長。這種情況下，顯像劑層限制部件41的限制部與顯像輥(顯像套筒(development sleeve)4c)的表面之間的距離變得小于所需的值，以致被顯像劑層限制部件41限制后的顯像輥上負載的顯像劑的量變得小于所需量。此時，在顯像輥與光電導體鼓相對的顯像區(qū)域中，由于顯像劑與光電導體鼓之間的接觸面積的減少和調(diào)色劑量的減少，可能引起圖像劣化例如圖像的濃度降低。因此，本發(fā)明的目的在于提供顯像劑層限制部件，即使由樹脂成型部件來制造兩組分顯像裝置的顯像劑層限制部件，其也能夠抑制顯像劑溢流、與光電導體鼓的載體附著、與非圖像部的調(diào)色劑附著和圖像劣化例如圖像的濃度降低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，提供典型的顯像劑層限制部件和顯像裝置。該顯像劑層限制部件限制在可旋轉的顯像劑載體上保持的顯像劑量，該可旋轉的顯像劑載體負載有顯像劑并且將該顯像劑搬運到與像負載部件相對的顯像區(qū)域，該顯像劑通過將非磁性調(diào)色劑和磁性載體混合而制成。該顯像劑層限制部件包括由樹脂制成的基材樹脂板和在該顯像劑層限制部件的表面上設置的樹脂硬涂層，該樹脂硬涂層通過用比該基材樹脂板的樹脂硬的樹脂涂布該基材樹脂板而制成。根據(jù)本發(fā)明，即使由樹脂成型部件來制造兩組分顯像裝置的顯像劑層限制部件，
也能夠抑制顯像劑溢流、與光電導體鼓的載體附著、與非圖像部的調(diào)色劑附著和圖像劣化例如圖像的濃度降低。由以下參照附圖對例示實施方案的說明，本發(fā)明進一步的特點將變得清楚。


圖I是根據(jù)第一實施方案的圖像形成裝置的構成圖；圖2是根據(jù)第一實施方案的圖像形成單元的構成圖；圖3A是根據(jù)第一實施方案的顯像劑層限制部件的構成圖；圖3B是根據(jù)第一實施方案的另一顯像劑層限制部件的構成圖；圖4A是表示第一實施方案的磁性載體材料的電離電位的測定結果的坐標圖；圖4B是表示第一實施方案的樹脂硬涂層材料的電離電位的測定結果的坐標圖；圖5A是根據(jù)第一實施方案的顯像劑層限制部件的部分橫截面圖；圖5B是顯像劑層限制部件的基材樹脂板和樹脂硬涂層各自的物性的表；圖6A-6D是表示根據(jù)第一實施方案的顯像劑層限制部件的樹脂硬涂層的形成方法的圖；圖7是表示使用常規(guī)的顯像劑層限制部件和使用第一實施方案的顯像劑層限制部件的各自情況下相對于印刷張數(shù)在顯像劑載體上負載的每單位面積的顯像劑量的變化的關系圖；圖8A是根據(jù)第二實施方案的顯像劑層限制部件的部分構成圖；圖SB是表示根據(jù)第二實施方案的顯像劑層限制部件中樹脂硬涂層中添加的氟化物顆粒的添加量與顯像劑層限制部件的表面上的純水接觸角之間關系的關系圖；圖9A是根據(jù)第三實施方案的顯像劑層限制部件的部分構成圖；圖9B是表示根據(jù)第三實施方案的顯像劑層限制部件中樹脂硬涂層中添加的導電顆粒添加量與樹脂硬涂層的表面電阻之間關系的關系圖；圖10是根據(jù)第四實施方案的顯像劑層限制部件的部分構成圖；圖11是表示使用常規(guī)的顯像劑層限制部件和使用第四實施方案的顯像劑層限制部件的各自情況下相對于印刷張數(shù)在顯像劑載體上負載的每單位面積的顯像劑量的變化的關系圖；圖12A是表示使用常規(guī)的顯像劑層限制部件的情形下的顯像劑層限制部件、顯像劑載體和顯像劑載體上負載的顯像劑的初期狀態(tài)的示意圖；圖12B是表示使用常規(guī)的顯像劑層限制部件的情形下的顯像劑層限制部件、顯像劑載體和顯像劑載體上負載的顯像劑的長期使用后的狀態(tài)的示意圖；和圖12C是表示使用常規(guī)的顯像劑層限制部件的情形下的長期使用后的顯像劑層限制部件的表面上調(diào)色劑污染的狀態(tài)的示意圖。圖12D是表示使用常規(guī)的顯像劑層限制部件的情形下的長期使用后的顯像劑載體的表面上調(diào)色劑污染的狀態(tài)的示意圖。
具體實施例方式[第一實施方案]參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的顯像劑層限制部件和顯像裝置的第一實施方案進行說明。圖I是根據(jù)本實施方案的圖像形成裝置的構成圖。如圖I中所示，本實施方案的圖像形成裝置100包括在箭頭Y方向上行進的環(huán)形中間轉印帶5b。在中間轉印帶5的上方，設置形成黃色、品紅色、青色和黑色的調(diào)色劑像的圖像形成單兀 Y-st、M_st、C_st、Bk-sto如圖2中所示，圖像形成單元Y-st、M-st, C-st, Bk-st的每一個包括光電導體鼓(像負載部件)I。光電導體鼓I是帶電特性為負帶電性的有機光電導體(OPC)，其外直徑為30_。驅動光電導體鼓I以圍繞中心支撐軸以IOOmm/秒的工藝速度(圓周速度)在箭頭X的方向上旋轉。通過帶電裝置2對光電導體鼓I的表面均勻地處理以使其帶電。帶電裝置2采用由帶電輥2a形成的接觸帶電系統(tǒng)。通過加壓彈簧2b用給定的擠壓力使帶電輥2a壓靠光電導體鼓1，并且與光電導體鼓I的旋轉配合地旋轉。通過向帶電輥2a施加帶電偏壓，對光電導體鼓I的圓周表面進行處理以通過接觸而帶電為給定的極性和電壓。本實施方案的帶電偏壓是通過使-600V的DC電壓與作為具有I. 5kHz的頻率和1500Vpp的峰-到-峰電壓的正弦波的AC電壓重疊而產(chǎn)生的振動電壓。對光電導體鼓I的圓周表面均勻地處理以通過接觸而帶電為_600V(暗電位Vd)。根據(jù)圖像信息通過激光束單元3對帶電的光電導體鼓I照射激光束以形成靜電潛像。通過顯像裝置4使用各色的調(diào)色劑將該靜電潛像顯像為調(diào)色劑像。本實施方案的情況下，使調(diào)色劑附著于光電導體鼓I的表面上的曝光明亮部以將靜電潛像反轉顯像。如圖I中所示，通過一次轉印輥5a將光電導體鼓I上形成的各色的調(diào)色劑像一次轉印于中間轉印帶5b以重疊。將中間轉印帶5b纏繞于驅動輥5c、張力輥5d和反向輥5e。通過光電導體鼓清潔裝置6的清潔刮刀6a將一次轉印后在光電導體鼓I上殘留的殘留調(diào)色劑從光電導體鼓I除去并且收集。通過二次轉印輥5f與中間轉印帶5b之間的壓料部(二次轉印部)將中間轉印帶5b上形成的調(diào)色劑像整體轉印于從紙張盤(未圖示)搬運的紙張P。通過定影裝置8對其上已轉印了調(diào)色劑像的紙張P進行加熱和加壓以使調(diào)色劑像定影，并排出到裝置外。通過中間轉印帶清潔裝置7對二次轉印后在中間轉印帶5b上殘留的殘留調(diào)色劑進行清潔。(顯像裝置4)兩組分顯像體系的顯像裝置4中，存儲由非磁性調(diào)色劑和磁性載體制成的兩組分顯像劑，并且其混合比為約I : 9 (重量比)。應根據(jù)調(diào)色劑的帶電量、載體顆粒大小等來適當?shù)卣{(diào)節(jié)該比例，并且無須一成不變地遵循該數(shù)值。顯像裝置4在與光電導體鼓I相對的顯像區(qū)域開口，并且可旋轉地設置顯像套筒(顯像劑載體)4c以部分暴露于該開口部。設置顯像套筒4c以與光電導體鼓I相鄰并且相對，同時將與光電導體鼓I的最小接近距離(以下稱為“S-D間隙”)保持在300μπι。其與光電導體鼓I相對的部分為顯像區(qū)域。顯像套筒4c由非磁性材料制成，通過顯像套筒4c內(nèi)固定的磁體(磁場產(chǎn)生手段)4d的磁力，將顯像容器4a內(nèi)的顯像劑的一部分吸附保持為磁刷層。由于顯像套筒4c的旋轉，將顯像套筒4c的表面上保持的顯像劑旋轉地搬運，并且由顯像劑層限制部件41進行限制，由此成為所需顯像劑量的磁刷層，并且在顯像區(qū)域中與光電導體鼓I的表面接觸。相對于顯像套筒4c保持恒定距離(以下稱為“S-B間隙”)的同時將顯像劑層限制部件41與顯像套筒4c相鄰且相對地設置。本實施方案中，將S-B間隙設定為400 μ m。由電源(未圖示)將給定的顯像偏壓施加于顯像套筒4c，通過由于顯像偏壓產(chǎn)生
的電場，使通過顯像套筒4c搬運到顯像區(qū)域的顯像劑中的調(diào)色劑對應于光電導體鼓I的表面上的靜電潛像附著以顯像為調(diào)色劑像。本實施方案中，顯像偏壓是通過將-350V的DC電壓與作為具有8. OkHz的頻率f和I. 8kV的峰-到-峰電壓的矩形波的AC電壓重疊而產(chǎn)生的振動電壓。通過顯像套筒4c的旋轉搬運將靜電潛像顯像后的顯像劑，并且收集到顯像容器4a中。在顯像容器4a中，通過顯像螺桿(第一顯像劑攪拌和搬運部件)4e和攪拌螺桿(第二顯像劑攪拌和搬運部件)4f使顯像容器4a內(nèi)的顯像劑循環(huán)以再次混合和攪拌。顯像螺桿4e和攪拌螺桿4f都具有7mm的中心軸直徑和14mm的外直徑。(兩組分顯像劑)對本實施方案中使用的兩組分顯像劑(非磁性調(diào)色劑和磁性載體)進行說明。非磁性調(diào)色劑由著色樹脂顆粒制成，該著色樹脂顆粒包括粘結劑樹脂、著色劑和其他帶電控制劑、添加劑例如蠟。例如，根據(jù)流動性的改善、或者帶電量的調(diào)節(jié)等的需要，將無機氧化物細顆粒，例如膠體二氧化硅、二氧化鈦等外添到該著色樹脂細顆粒的表面。本實施方案的調(diào)色劑包括作為粘結劑樹脂的聚酯樹脂，并且具有約IO14Qcm的電阻值和約6. O μ m的體積平均顆粒直徑D4。通過Coulter counter TA-II 型(由 Coulter Corporation 制造)測定調(diào)色劑的體積平均顆粒直徑D4。作為測定方法，將0. l-5ml的作為分散劑的表面活性劑(優(yōu)選地，烷基苯磺酸鹽)添加到100-150ml的電解液中，該電解液由通過使用一級氯化鈉而制備的1%NaCl水溶液制成，進一步添加2-20mg的測定試料。將其中懸浮有試料的電解液在超聲波分散裝置中分散處理約1_3分鐘,并通過上述的Coulter counter TA-II型使用100 μ m孔徑對2μπι以上的調(diào)色劑體積進行測定。由此，計算體積分布，并且基于測定結果將體積平均顆粒直徑確定為50%體積的中位直徑。磁性載體由覆蓋磁性核表面的表面涂布樹脂和磁性核形成。作為該磁性核，能夠使用磁性載體核，例如已知的鐵氧體(ferrite)顆粒、磁鐵礦(magnetite)顆粒、磁性材料分布型的樹脂載體核。例如，可提及例如包括選自鐵、鋰、鈹、鎂、鈣、銣、鍶、鎳、銅、鋅、鈷、錳、鉻和鈦中的一種或兩種以上的元素的鐵氧體顆粒或磁鐵礦顆粒。優(yōu)選地，其為磁鐵礦顆?；虬ㄟx自銅、鋅、錳、鈣、鋰和鎂中的一種或兩種以上的元素的磁性鐵氧體顆粒。表面涂布樹脂優(yōu)選對于鐵氧體組分具有高潤濕性，并且可以是任何熱塑性樹脂或熱固性樹脂。作為熱塑性樹脂，有聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚偏氟乙烯樹脂、氟碳樹脂、全氟碳樹脂、溶劑可溶性全氟碳樹脂、聚乙烯基吡咯烷酮、石油樹脂、酚醛清漆樹脂、飽和烷基聚酯樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、芳族聚酯樹脂 例如聚芳酯、聚酰胺樹脂、聚縮醛樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醚砜樹脂、聚砜樹脂、聚苯硫醚樹脂和聚醚酮樹脂。作為熱固性樹脂，有酚醛樹脂、改性酚醛樹脂、馬來樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸系樹脂、由馬來酸酐和對苯二甲酸和多元醇的縮聚得到的不飽和聚酯、脲醛樹脂、蜜胺樹脂、脲-蜜胺樹脂、二甲苯樹脂、甲苯樹脂、胍胺樹脂、蜜胺-胍胺樹脂、乙酰胍胺樹脂、甘酞樹脂(guriputaru resin)、呋喃樹脂、有機娃樹月旨、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺樹脂、聚醚酰亞胺樹脂和聚氨酯樹脂。本實施方案中，使用通過用醇酸、聚酯、環(huán)氧、氨基甲酸酯等改性直鏈(slate)有機硅樹脂而得到的有機硅樹脂。磁性載體的數(shù)均顆粒直徑為約35μπι。通過流動型顆粒圖像分析裝置FPIA3000 (由Sysmex Corporation制造)測定磁性載體的體積平均顆粒直徑以致將O. 5-200 μ m的范圍分割為32對數(shù)(logarithm)，并且對于每個區(qū)間測定顆粒的個數(shù)。然后，基于測定結果，將個數(shù)50%的中數(shù)直徑確定為數(shù)均顆粒直徑。(顯像劑層限制部件41)圖3A是根據(jù)本實施方案的顯像劑層限制部件41的構成圖。如圖3A中所示，顯像劑層限制部件41包括作為基材的基材樹脂板41a(平板)和樹脂硬涂層41b。為了改善基材樹脂板41a的耐磨耗性和耐摩擦性，通過涂布基材樹脂板41a來制成涂層41b。本實施方案的基材樹脂板41a的形狀具有3mm的厚度和320mm的縱向長度。由于需要在縱向上均勻地限制顯像套筒4c上的顯像劑，因此將顯像劑層限制部件41的縱向長度設定得比顯像套筒4c產(chǎn)生的顯像劑負載寬度大。應指出的是，為了確保通過本實施方案的圖像形成裝置100能夠輸出最大圖像寬度，將顯像套筒4c的顯像劑負載寬度設定得大于該最大圖像寬度。優(yōu)選將涂層41b設置在顯像劑層限制部件41的顯像劑接觸的區(qū)域中。具體地，如圖3A中所示，優(yōu)選設置顯像劑積存區(qū)接觸面41bl、限制面41b2和涂層41b。在顯像劑層限制部件41的顯像套筒4c的前進方向上游側形成顯像劑積存區(qū)接觸面41bl。限制面41b2與顯像套筒4c相對。將涂層41b設置于顯像劑積存區(qū)接觸面41b I的相反側(oppositeside)的表面的一部分。但是，對于顯像劑層限制部件41的涂層處理區(qū)域并不限于此，并且能夠如圖3B中所示設置于整個基材樹脂板41a上。由此，能夠容易地進行下述的涂布處理。作為用于基材樹脂板41a的材料，在強度、成型性、成本等方面，優(yōu)選聚烯烴樹脂，例如聚乙烯、聚丙烯,聚苯乙烯樹脂,例如聚苯乙烯、ABS、丙烯酸系樹脂，和聚酯樹脂，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯。將ABS樹脂用于本實施方案。作為用于涂層41b的材料，可提及聚氨酯樹脂、醇酸樹脂、丙烯酸系樹脂、有機硅樹脂、聚酯樹脂、聚酰亞胺樹脂等。本實施方案中，使用在耐磨耗性和耐摩擦性方面最優(yōu)異的丙烯酸系樹脂。更具體地，使用包括多官能丙烯酸酯，例如季戊四醇四丙烯酸酯、2-丙烯酰氧基乙基等作為主要組分的丙烯酸系UV固化硬涂層材料(由JSR Corporation制造的DeSolite)。將該丙烯酸系UV固化硬涂層材料(UV固化樹脂)涂布于顯像劑層限制部件41的基材樹脂板表面后，通過在其上照射UV以使其固化而形成涂層41b。在此，對涂層41b的材料對于顯像劑的關系進行說明。本實施方案的圖像形成裝置100中，為了在已負帶電處理過的光電導體鼓I上通過顯像裝置4進行反轉顯像，調(diào)色劑的極性為負。設計材料以致在顯像裝置4中將磁性載體和調(diào)色劑摩擦帶電時，摩擦帶電的系列中，使磁性載體在正側帶電，并且使調(diào)色劑在負側帶電。在涂層41b和磁性載體的摩擦帶電中，也是設計材料以致使涂層表面在負側帶電，其為與調(diào)色劑相同的極性。由此，抑制調(diào)色劑附著于涂層表面。即，通過具有高的作為由摩擦帶電向對方提供電子的給體的潛力的磁性載體，將調(diào)色劑和涂層帶電為負的相同極性，在調(diào)色劑和涂層41b之間產(chǎn)生排斥力，由此防止調(diào)色劑附著于涂層表面。作為與磁性載體摩擦帶電后的涂層41b的帶電極性的確認方法，有如下方法，其
中傾斜設置包括涂層41b的顯像劑層限制部件41，在其上將給定量的磁性載體流下后，測定涂層表面的電壓。實際上，在本實施方案中使用的丙烯酸系UV固化型硬涂層材料的情況下，涂層表面的電壓為負極性。涂層41b與調(diào)色劑的帶電系列具有非常小的作為通過摩擦帶電向對方提供電子的給體的潛力。因此，即使使涂層41b和調(diào)色劑摩擦帶電，兩者的表面電壓(或帶電量)的變化都小以致材料設計不需要考慮它們?？紤]與磁性載體的摩擦帶電系列來選擇涂層41b的材料時，可通過實際使磁性載體和涂層41b摩擦帶電的上述方法來確認涂層41b的帶電極性。但是，測定各材料的電離電位并且彼此進行比較的方法簡單且穩(wěn)定性優(yōu)異。圖4A是表示本實施方案的磁性載體材料的電離電位的測定結果的坐標圖。圖4B是表示本實施方案的涂層41b的材料的電離電位的測定結果的坐標圖。將由Riken-KeikiCorporation制造的光電子分光裝置AC-2用于測定電離電位。如圖4A中所示，將作為在測定樣品(磁性載體)上照射的入射光束的UV的能量逐漸從低能量側(圖4A中的4. OeV)增加的同時，照射具有各能量的UV時測定光電子發(fā)射量。以圖4A中的箭頭所示的位置為拐點，發(fā)射的光電子的數(shù)目激增。該拐點是測定樣品(磁性載體)的電離電位。由圖4A的結果可以發(fā)現(xiàn)，磁性載體材料的電離電位為5. 3eV。而且，由圖4B的結果可以發(fā)現(xiàn)，涂層41b的材料的電離電位為6. 2eV。在此，電離電位是發(fā)射電子所需的最小能量，并且隨著材料的電離電位變低，通過發(fā)射電子，材料自身更容易帶正電(即，作為給體的潛力較大)。將磁性載體和涂層41b的材料的電離電位進行比較，磁性載體材料的電離電位較小。因此，可發(fā)現(xiàn)通過發(fā)射電子，磁性載體帶正電，通過接受來自磁性載體的電子，涂層41b帶負電。應指出的是，本實施方案中使用的調(diào)色劑的電離電位為5. 7eV。圖5A是根據(jù)本實施方案的顯像劑層限制部件41的部分橫截面圖。圖5B是分別表示顯像劑層限制部件41的基材樹脂板41a(本實施方案中為ABS樹脂)和涂層41b (本實施方案中為UV固化型丙烯酸系樹脂)的楊氏模量、硬度和表面粗糙度(十點平均粗糙度Rz)的表。通過由Agilent Technologies Corporation 制造的 Nano Indenter G200 來測定楊氏模量和硬度。作為測定方法，將壓痕計的探針壓靠基材樹脂板41a和涂層41b的各表面，當最大應力為300 μ N時測定負載曲線和無載曲線。然后，基于測定的負載/無載曲線，計算楊氏模量和硬度。結果發(fā)現(xiàn)，與基材樹脂板41a的ABS樹脂相比，涂層41b的UV固化型丙烯酸系樹脂的硬度約為3倍，在耐磨耗性和耐摩擦性方面涂層41b優(yōu)異。通過由Kosaka Laboratory制造的接觸型表面粗糙度測試儀SE3500來測定表面粗糙度(十點平均粗糙度Rz)。結果發(fā)現(xiàn)，與基材樹脂板41a的ABS樹脂相比，涂層41b的UV固化型丙烯酸系樹脂的表面粗糙度(十點平均粗糙度Rz)非常小，并且涂層表面非常光滑。這是因為，UV固化型樹脂的流平性非常優(yōu)異。通過在表面上設置涂層41b來改善表面的光滑性，防止調(diào)色劑的細粉末和外部添加劑進入顯像劑層限制部件41的表面的凹部以在其中積累并將其污染。由此，防止調(diào)色劑的細粉末和外部添加劑固著于顯像劑層限制部件的表面。由此，顯像劑層限制部件41的限制部與顯像套筒表面之間的距離變得比所需的值小。因此，抑制被顯像劑層限制部件限制后的顯像套筒上負載的顯像劑量以變得小于所需量。因此，在顯
像套筒4c與光電導體鼓I彼此相對的顯像區(qū)域中，能夠抑制顯像劑與光電導體鼓I之間的接觸面積的減少和調(diào)色劑量的減少，以致能夠抑制圖像劣化，例如圖像的濃度降低。涂層41b的厚度優(yōu)選在1-9 μ m的范圍內(nèi)，本實施方案中約為5 μ m。涂層41b的厚度小于I μ m時，盡管取決于基材樹脂板41a的表面粗糙度，但或許不可能充分地改善設置涂層41b后的光滑性。涂層的厚度大于9 μ m時，為了形成涂層而涂布的UV固化型樹脂的厚度變得太大以致UV不能到達涂層的內(nèi)部，固化可能變得不足。在此，對測定涂層41b的膜厚度的方法進行說明。作為膜厚度測定樣品，在橫截面方向上切出設置有涂層41b的顯像劑層限制部件41。此時，切出顯像劑層限制部件41的位置在縱向的五個位置，即兩端部、中央部以及兩端部與中央部之間的中間部，并且樣品的切出厚度(縱向長度)為2mm。然后,通過Microtome的金剛石刀描繪切出樣品的橫截面,并且通過使用掃描電子顯微鏡(由Hitachi Corporation制造的S-4700)進行觀察，并且測定涂層41b的膜厚度。在一個樣品上在10點進行涂層41b的膜厚度測定，并且將涂層的膜厚度確定為合計50點即(五個樣品X 10點測定)的膜厚度的平均值。接下來，參照圖6A-6D，對在顯像劑層限制部件41的表面上形成涂層41b的方法進行說明。(I)涂布液通過將約30wt%的作為樹脂組分的多官能丙烯酸酯的季戊四醇四丙烯酸酯、2-丙烯酰氧基乙基，約68wt%的作為稀釋溶劑的甲基乙基酮、甲基異丁基酮和約2wt%的作為聚合引發(fā)劑的Ingacure 907結合來制備涂布液。(2)涂布工序作為在顯像劑層限制部件41上涂布涂布液的主要方法，是圖6A中所示的浸潰法和圖6B中所示的噴涂法。首先，對浸潰法進行說明。將顯像劑層限制部件41的基材樹脂板的要涂布的部分以外用聚酰亞胺帶(由3M Corporation制造)掩蔽。然后，如圖6A中所示,在溫度為約25°C，相對濕度為50% RH以下的環(huán)境下，將掩蔽的顯像劑層限制部件41浸潰于遮蔽UV的容器內(nèi)的涂布液中。然后，以恒定的速度將顯像劑層限制部件41提起以在顯像劑層限制部件41的表面上形成涂膜。其中，通過改變顯像劑層限制部件41相對于涂布液的提起速度，能夠調(diào)節(jié)涂膜的膜厚度。接下來，對噴涂法進行說明。與浸潰法同樣地，將顯像劑層限制部件41的基材樹脂板的要涂布的部分以外用聚酰亞胺帶掩蔽。然后，如圖6B中所示，在溫度為約25°C，相對濕度為50% RH以下的環(huán)境下，相對于掩蔽的顯像劑層限制部件41以恒定的速度移動噴槍。由此，在顯像劑層限制部件41的表面上形成涂膜。其中，通過改變噴槍的速度和噴槍的排出壓力，能夠調(diào)節(jié)涂膜的膜厚度。(3)干燥工序如圖6C中所示，將在涂布工序過程中已在顯像劑層限制部件41的表面上涂布的涂膜，在溫度為50-100°C并且相對濕度為20% RH以下的干燥爐中用熱風干燥約1_5分鐘，以將涂膜中的殘留溶劑除去。本實施方案中，進行溫度為75°C、相對濕度為10% RH和干燥時間為2分鐘的熱風干燥。(4) UV固化工序干燥工序后，如圖6D中所示，在顯像劑層限制部件41的表面上的涂膜上通過UV照射裝置(商品名UE06/81_3 ;由Eye Graphics Corporation制造)照射UV。由此,在顯像劑層限制部件41的表面上能夠得到作為固化膜的涂層。其中，作為UV的照射條件，積分光量優(yōu)選在1000mj/cm2-3000mj/cm2的范圍內(nèi)。這是因為，積分光量小于lOOOmJ/cm2時涂膜可能不會充分均勻地固化，積分光量大于300mJ/cm2時顯像劑層限制部件41的基材樹脂表面可能劣化。本實施方案中，將作為UV的照射條件的積分光量設定為lOOOmJ/cm2。接下來，對包括涂層41b的顯像劑層限制部件41的效果進行說明。圖12A是表示不包括涂層41b的常規(guī)的顯像劑層限制部件41的使用初期的狀態(tài)的圖。圖12B是表示顯像裝置4長期使用后(印刷四萬張后)不包括涂層41b的常規(guī)顯像劑層限制部件41的狀態(tài)的圖。如圖12A中所示，顯像套筒4c的表面上負載的顯像劑受到顯像劑層限制部件41的限制。與光電導體鼓I的表面相對的顯像區(qū)域的顯像套筒4c的表面上的顯像劑量為30mg/cm2。此時，在顯像劑層限制部件41的顯像套筒4c的旋轉方向的上游側，受到顯像劑層限制部件41限制的顯像劑變得過剩并且積累，由此形成顯像劑積存區(qū)。顯像劑積存區(qū)中的顯像劑受到顯像劑層限制部件41中含有的磁體4d的磁極產(chǎn)生的在顯像套筒4c的切線方向上作用的磁力和由于顯像套筒4c的表面上的物理搬運力而產(chǎn)生的力，并且用大的壓力與顯像劑層限制部件41接觸。具體地，在實際上限制顯像套筒4c上的顯像劑的顯像劑層限制部件41的限制部，顯像劑積存區(qū)中的顯像劑產(chǎn)生的壓力變得最大。在顯像劑對于顯像劑層限制部件41的壓力變大的部分，顯像劑與顯像劑層限制部件41之間作用的摩擦力也變大，以致如果由樹脂成型部件制成顯像劑層限制部件41，則可能產(chǎn)生磨耗或缺失。如圖12B中所示，通過使用顯像裝置4進行四萬張的印刷操作時，由于與顯像劑的摩擦而使顯像劑層限制部件41的限制部的一部分磨耗，以致作為顯像劑層限制部件41的限制表面與顯像套筒4c之間距離的S-B間隙變得較大。結果，與光電導體鼓I的表面相對的顯像區(qū)域的顯像套筒4c的表面上的顯像劑量變?yōu)?5mg/cm2，以變得比所需的顯像劑量(在圖12A的使用初期狀態(tài)下為30mg/cm2)大得多。因此，可能產(chǎn)生顯像區(qū)域中的顯像劑溢流、載體附著于像負載部件和圖像劣化，例如調(diào)色劑附著于非圖像部(所謂的霧化)。圖7表示常規(guī)的樹脂成型部件的顯像劑層限制部件41和在其表面上設置有涂層41b的樹脂成型部件的顯像劑層限制部件41的對于打印張數(shù)的顯像區(qū)域中的顯像套筒4c的表面上顯像劑負載量的變化。如圖7中所示，使用常規(guī)樹 脂成型部件的顯像劑層限制部件41時，如上所述，印刷兩萬張后，由于磁性載體與顯像劑層限制部件41之間的摩擦，主要是顯像劑層限制部件41的限制部的磨耗進行，由此增大S-B間隙。因此，顯像區(qū)域中的顯像套筒4c上的顯像劑量增加。具體地，印刷三萬張后，顯像區(qū)域中的顯像套筒4c的表面上的顯像劑量變?yōu)?0mg/cm2以上。結果，顯像套筒4c的表面上的顯像劑量超過產(chǎn)生顯像區(qū)域中的顯像劑溢流、載體附著于像負載部件、圖像劣化例如調(diào)色劑附著于非圖像部(所謂的霧化)的顯像劑量閾值(40mg/cm2)。實際上，印刷四萬張后，產(chǎn)生了載體附著和霧化。另一方面，使用根據(jù)本實施方案的在其表面上設置有涂層41b的樹脂成型部件的顯像劑層限制部件41時，印刷四萬張后，由于調(diào)色劑附著于顯像劑層限制部件41，因此顯像區(qū)域中的顯像套筒4c的表面上的顯像劑量略微減少。但是，直至印刷七萬張，其長期比較穩(wěn)定，并且沒有產(chǎn)生圖像劣化。如上所述，通過使用使用了根據(jù)本實施方案的設置有涂層41b的樹脂成型部件的顯像劑層限制部件41的顯像裝置4，能夠降低顯像裝置4的成本。而且，能夠抑制顯像區(qū)域中的顯像劑溢流，顯像區(qū)域中的顯像劑溢流由顯像劑層限制部件的限制部的磨耗引起，顯像劑層限制部件的限制部的磨耗由顯像劑與顯像劑層限制部件之間的摩擦產(chǎn)生。而且，能夠防止載體附著于像負載部件、調(diào)色劑附著于非圖像部(所謂的霧化)和圖像劣化例如濃度降低以致能夠長期地進行穩(wěn)定的圖像形成。[第二實施方案]接下來，參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的顯像劑層限制部件和顯像裝置的第二實施方案進行說明。關于其說明與上述第一實施方案的那些重復的部分，標注相同的附圖標記并且省略說明。圖8A是根據(jù)本實施方案的顯像劑層限制部件41的部分橫截面圖。如圖8A中所示，本實施方案的顯像劑層限制部件41通過將氟樹脂顆粒41c分散在上述第一實施方案的顯像劑層限制部件的涂層41b中，并且使該氟樹脂顆粒41c的一部分暴露于該涂層表面而構成。如上所述，通過將作為呈現(xiàn)低表面自由能的樹脂組分的氟樹脂顆粒等分散在該涂層中，并且使該顆粒的一部分在該涂層表面上露出，能夠防止調(diào)色劑的細粉末和外部添加劑附著于顯像劑層限制部件41的表面。由此，除了上述第一實施方案的有利效果以外，能夠防止起因于調(diào)色劑的細粉末和外部添加劑作為團塊附著于顯像劑層限制部件41的表面的圖像劣化，例如圖像的濃度降低，以致能夠長期地穩(wěn)定地進行圖像形成。作為氟樹脂顆粒41c，可提及聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚二氯二氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-乙烯共聚物等。本實施方案中，使用了具有約200nm的初級粒子直徑的聚四氟乙烯細顆粒(商品名Lubron ;由Daikin Industries, Ltd.制造)。作為測定聚四氟乙烯細顆粒的顆粒直徑的方法，通過使用掃描電子顯微鏡(由Hitachi Corporation制造的S-4700)對約50個顆粒測定它們的直徑，將平均值確定為聚四氟乙烯細顆粒的顆粒直徑。
作為氟樹脂顆粒41c的分散方法，將必要量的氟樹脂顆粒41c和分散劑例如氟改性丙烯酸系添加到作為涂層的主要材料的丙烯酸系UV固化型硬涂層材料(由JSRCorporation制造的DeSolite),然后，通過使用由Nanomizer Inc.制造的NMS-200ED進行分散工序。圖SB是表示添加到作為涂層的主要材料的丙烯酸系UV固化型硬涂層材料中的氟化物樹脂顆粒41c的添加量與涂層表面上的純水接觸角之間的關系的坐標圖。氟化物樹脂顆粒41c為20wt%以上時，涂層上的純水接觸角變?yōu)?0°以上，以致能夠防止調(diào)色劑的細粉末和外部添加劑附著于顯像劑層限制部件41。本實施方案中，氟化物樹脂顆粒41c向丙烯酸系UV固化型硬涂層材料中的添加量為30wt %，并且分散劑向氟化物樹脂顆粒41c中的添加量為5wt%。其中，通過使用由Kyowa Interface Science Co. ,Ltd.制造的全自動接觸角計DM-701測定涂層的純水接觸角。[第三實施方案]接下來，參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的顯像劑層限制部件和顯像裝
置的第三實施方案進行說明。關于其說明與上述第一實施方案的那些重復的部分，標注相同的附圖標記并且省略說明。圖9A是根據(jù)本實施方案的顯像劑層限制部件41的部分橫截面圖。如圖9A中所示，本實施方案的顯像劑層限制部件41通過將作為電阻調(diào)節(jié)劑的導電顆粒41d分散在上述第一實施方案的顯像劑層限制部件41的涂層41b中而構成。導電顆粒41d是導電無機細顆粒。圖12D是表示使用常規(guī)的樹脂成型部件的顯像劑層限制部件41的情況下顯像劑層限制部件41周圍的狀態(tài)的示意圖。如圖12D中所示，與顯像劑層限制部件41的限制部鄰近的顯像套筒4c上負載的顯像劑被壓實并且其中的空隙小，以致與顯像套筒4c上負載的其他部分的顯像劑相比電阻變得較低。將高電壓施加于顯像套筒4c時，由于顯像劑層限制部件41為絕緣體，因此從與顯像劑層限制部件41鄰近的顯像套筒4c出來的電力線并不指向顯像劑層限制部件41，而是集中于具有較低電阻的顯像劑層限制部件41的限制部附近的顯像劑，并且遵循返回顯像套筒4c的軌跡。因此，顯像劑層限制部件41的限制部附近的顯像劑中的調(diào)色劑在顯像套筒4c的表面上在顯像劑中移動(偏析)。向顯像套筒4c的表面移動的調(diào)色劑的大部分在顯像區(qū)域中在光電導體鼓I上顯像，但一部分調(diào)色劑沒有顯像并且在顯像套筒4c的表面上來回移動。隨著通過顯像裝置4的印刷操作的增加，在顯像套筒4c上來回移動的調(diào)色劑的量增加，并且其一部分固著于顯像套筒4c的表面。這樣的情況下，S-B間隙變得小于所需的值，并且顯像區(qū)域中的顯像套筒4c的表面上的顯像劑量減少。因此，顯像劑與光電導體鼓I之間的接觸面積減少，并且調(diào)色劑量減少，以致可能引起圖像劣化，例如圖像的濃度降低。本實施方案的構成中，通過將導電顆粒41d分散于涂層中來調(diào)節(jié)涂層41b的電阻值，以致將顯像套筒4c和顯像劑層限制部件41的電壓設定為彼此相同。因此，不發(fā)生顯像劑中的調(diào)色劑的移動(不發(fā)生只是調(diào)色劑向顯像套筒表面的移動)，即使施加高電壓時，也不發(fā)生調(diào)色劑的附著。由此，能夠防止在顯像套筒4c上負載的顯像劑的下層(與顯像套筒4c的表面鄰近)形成的調(diào)色劑的來回移動。因此，除了上述第一實施方案的有利效果以夕卜，能夠防止起因于調(diào)色劑在顯像套筒4c的表面上來回移動的圖像劣化例如圖像的濃度降低，能夠長期穩(wěn)定地形成圖像。
作為導電材料，能夠提及無機導電粉末，例如炭黑顆粒、碳纖維或碳納米管，或纖維，金屬氧化物、季銨鹽和離子導電聚合物，例如聚醚酯酰胺。本實施方案中，使用亞銻酸鋒(zinc antimonite)的異丙醇溶膠(商品名:CELNAX ;由 Nissan Chemical Industries,Ltd.制造)的導電顆粒。作為導電顆粒41d的分散方法，將必要量的導電顆粒41d添加到作為涂層41b的主要材料的丙烯酸系UV固化型硬涂層材料(由JSR Corporation制造的DeSolite),然后，通過使用由Nanomizer Corporation制造的NMS-200ED進行分散處理。圖9B表不導電顆粒41d向作為涂層41b的主要材料的丙烯酸系UV固化型硬涂層材料中的添加量與涂層41b的表面電阻之間的關系。導電顆粒41d為2. 5wt%以上時，涂層41b的表面電阻值變?yōu)?Ε9(Ω/ )以下(小于或等于磁性載體的表面電阻值)。因此，能夠通過磁性載體充分地確保顯像套筒4c與顯像劑層限制部件41之間的導通。本實施方案中，將導電顆粒41d向丙烯酸系UV固化型硬涂層材料的添加量設定為5wt%。其中，通過由TREK Japan Co. Ltd.制造的表面電阻/體積測定裝置M0DEL152-1測定涂層的表面電阻值。[第四實施方案]接下來，參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的顯像劑層限制部件和顯像裝置的第四實施方案進行說明。關于其說明與上述第一實施方案的那些重復的部分，標注相同的附圖標記并且省略說明。圖10是根據(jù)本實施方案的顯像劑層限制部件41的部分橫截面圖。如圖10中所示，本實施方案的顯像劑層限制部件41通過同時將氟樹脂顆粒41c和導電顆粒41d分散在上述第一實施方案的顯像劑層限制部件41的涂層41b中而制備。因此，通過同時分散氟樹脂顆粒41c和導電顆粒41d，能夠同時防止調(diào)色劑的細粉末和外部添加劑附著于顯像劑層限制部件41的表面以及調(diào)色劑在顯像套筒4c的表面上的來回移動。圖11表示使用上述第一實施方案的顯像劑層限制部件41和使用本實施方案的顯像劑層限制部件41的各情況下，相對于顯像裝置4的印刷張數(shù)，顯像區(qū)域中的顯像套筒4c的表面上負載的顯像劑量的變化。如圖11中所示，使用上述第一實施方案的顯像劑層限制部件41時，印刷四萬張后，由于調(diào)色劑附著于顯像劑層限制部件41以及調(diào)色劑向顯像套筒4c的表面的來回移動，可以看到顯像區(qū)域中的顯像套筒4c的表面上的顯像劑量略微減少。另一方面，使用本實施方案的顯像劑層限制部件41時，即使印刷四萬張后，顯像區(qū)域中的顯像套筒4c的表面上的顯像劑量也極穩(wěn)定。如上所述，通過使用根據(jù)本實施方案的設置有其中分散有氟樹脂顆粒41c和導電顆粒41d的涂層41b的樹脂成型部件的顯像劑層限制部件41，除了上述第一實施方案的有利效果以外，能夠防止調(diào)色劑的細粉末和外部添加劑附著在顯像劑層限制部件41的表面上，還能夠防止起因于調(diào)色劑在顯像套筒4c的表面上的來回移動的圖像劣化，例如圖像的濃度降低，以致能夠長期穩(wěn)定地形成圖像。盡管已參照例示實施方案對本發(fā)明進行了說明，但應理解本發(fā)明并不限于所公開的例示實施方案。下述權利要求的范圍應給予最寬泛的解釋以包括所有這樣的變形以及等同的結構和功能。本申請要求于2011年7月11日提交的日本專利申請No. 2011-153162的權益，在此將其全文并入本文作為參考。
權利要求
1.顯像劑層限制部件，其用于限制可旋轉的顯像劑載體上保持的顯像劑量，該可旋轉的顯像劑載體負載顯像劑并且將該顯像劑搬運到與像負載部件相對的顯像區(qū)域，該顯像劑通過將非磁性調(diào)色劑和磁性載體混合而制成，該顯像劑層限制部件包括 由樹脂制成的基材樹脂板；和 設置在該顯像劑層限制部件的表面上的樹脂硬涂層，該樹脂硬涂層通過用比該基材樹脂板的樹脂硬的樹脂涂布該基材樹脂板而制成。
2.根據(jù)權利要求I的顯像劑層限制部件，其中使該磁性載體和該樹脂硬涂層摩擦帶電時，該樹脂硬涂層的帶電極性與該非磁性調(diào)色劑的帶電極性相同。
3.根據(jù)權利要求I的顯像劑層限制部件，其中該樹脂硬涂層由UV固化樹脂制成。
4.根據(jù)權利要求3的顯像劑層限制部件，其中該UV固化樹脂的主要組分是由多官能丙烯酸酯制成的丙烯酸系樹脂。
5.根據(jù)權利要求I的顯像劑層限制部件，其中該樹脂硬涂層中包括呈現(xiàn)低表面自由能的樹脂組分。
6.根據(jù)權利要求5的顯像劑層限制部件，其中該呈現(xiàn)低表面自由能的樹脂組分是聚四氟乙烯。
7.根據(jù)權利要求I的顯像劑層限制部件，其中該樹脂硬涂層中包括電阻調(diào)節(jié)劑。
8.根據(jù)權利要求7的顯像劑層限制部件，其中該電阻調(diào)節(jié)劑是導電無機細顆粒。
9.根據(jù)權利要求7的顯像劑層限制部件，其中該樹脂硬涂層的表面電阻值小于或等于該磁性載體的表面電阻值。
10.根據(jù)權利要求I的顯像劑層限制部件，其中將該樹脂硬涂層至少設置在與該顯像劑接觸的區(qū)域中。
11.兩組分顯像體系的顯像裝置，包括可旋轉的顯像劑載體，該可旋轉的顯像劑載體負載顯像劑并且將該顯像劑搬運到與像負載部件相對的顯像區(qū)域，該顯像劑通過將非磁性調(diào)色劑和磁性載體混合而制成，將該像負載部件上負載的靜電潛像顯像為調(diào)色劑像，包括 限制該顯像劑載體上保持的顯像劑量的根據(jù)權利要求I的顯像劑層限制部件。
全文摘要
本發(fā)明的典型構成包括顯像劑層限制部件(41)，其用于限制可旋轉的顯像套筒(4c)上保持的顯像劑量，該可旋轉的顯像套筒(4c)負載顯像劑并且將該顯像劑搬運到與光電導體鼓(1)相對的顯像區(qū)域，該顯像劑通過將非磁性調(diào)色劑和磁性載體混合而制成。本發(fā)明包括由樹脂制成的基材樹脂板和設置在該顯像劑層限制部件(41)的表面上的樹脂硬涂層(41b)，該樹脂硬涂層通過用比該基材樹脂板的樹脂硬的樹脂涂布該基材樹脂板而制成。
文檔編號G03G15/08GK102880029SQ20121024194
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權日2011年7月11日
發(fā)明者吉川忠伸 申請人:佳能株式會社