专利名称：显像剂层限制部件和显像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用通过将非磁性调色剂和磁性载体混合而制成的两组分显像剂的显像装置和用于该显像装置的显像剂层限制部件(developer layer restrictionmember)。
背景技术：
作为用于常规的图像 形成装置的显像装置，有使用通过将非磁性调色剂和磁性载体混合而制成的两组分显像剂的两组分显像体系的显像装置。与不使用磁性载体的单组分显像体系相比，该两组分显像体系需要许多用于构成显像装置的部件，由此提高显像装置的成本。因此，已尝试用树脂成型部件代替构成两组分显像装置的部件的金属成型部件。其中，如日本专利申请公开No. 11-133733中所述，特别是在单组分显像装置中，已进行了由树脂成型部件制成限制显像辊上的显像剂量的显像剂层限制部件。但是，在两组分显像装置中，如果由树脂成型部件制成显像剂层限制部件，将会产生如下的两个问题。首先，对第一个问题进行说明。在显像剂层限制部件的显像辊旋转方向上游侧形成显像剂积存区(puddle)。因此，当显像剂通过显像剂层限制部件的限制部与显像辊之间时，在显像剂层限制部件与显像剂之间产生大的摩擦力。此时，如果显像剂层限制部件为金属成型部件，在显像剂层限制部件几乎没有产生摩擦力。但是，如果显像剂层限制部件为树脂成型部件，伴随着使用两组分显像装置，显像剂层限制部件的限制部的磨耗逐渐发展。显像剂层限制部件的限制部的磨耗发展时，显像剂层限制部件的限制部与显像辊表面之间的距离变得比所需的值大，以致被显像剂层限制部件限制后的显像辊上负载的显像剂的量变得比所需的量大。此时，在显像棍与光电导体鼓(photoconductor drum)相对的显像区域中，显像剂可能滞留以致可能引起显像剂的溢流、载体附着于光电导体鼓、图像劣化，例如调色剂附着于非图像部(所谓的雾化(fog))。接下来，对第二个问题进行说明。显像剂层限制部件为树脂成型部件时，与金属成型部件相比，其表面粗糙度(凹凸)大，并且树脂成型部件为绝缘体，以致调色剂的细粉末或外部添加剂非常容易附着于显像剂层限制部件的表面以在其上固定。图12C是表示使用常规的树脂成型部件的显像剂层限制部件的情况下在高温和高湿度下使用显像装置时显像剂层限制部件周围的状态的示意图。如图12C中所示，特别地，在高温和高湿度下使用两组分显像装置时，由于调色剂树脂的软化和水的介入，在显像剂层限制部件的表面与调色剂的细粉末或外部添加剂之间产生的附着力变大并且显著。这样，在显像剂层限制部件41的表面上，特别是限制部附近，调色剂的细粉末或外部添加剂的团块生长。这种情况下，显像剂层限制部件41的限制部与显像辊(显像套筒(development sleeve)4c)的表面之间的距离变得小于所需的值，以致被显像剂层限制部件41限制后的显像辊上负载的显像剂的量变得小于所需量。此时，在显像辊与光电导体鼓相对的显像区域中，由于显像剂与光电导体鼓之间的接触面积的减少和调色剂量的减少，可能引起图像劣化例如图像的浓度降低。因此，本发明的目的在于提供显像剂层限制部件，即使由树脂成型部件来制造两组分显像装置的显像剂层限制部件，其也能够抑制显像剂溢流、与光电导体鼓的载体附着、与非图像部的调色剂附着和图像劣化例如图像的浓度降低。
发明内容
为了解决上述问题，提供典型的显像剂层限制部件和显像装置。该显像剂层限制部件限制在可旋转的显像剂载体上保持的显像剂量，该可旋转的显像剂载体负载有显像剂并且将该显像剂搬运到与像负载部件相对的显像区域，该显像剂通过将非磁性调色剂和磁性载体混合而制成。该显像剂层限制部件包括由树脂制成的基材树脂板和在该显像剂层限制部件的表面上设置的树脂硬涂层，该树脂硬涂层通过用比该基材树脂板的树脂硬的树脂涂布该基材树脂板而制成。根据本发明，即使由树脂成型部件来制造两组分显像装置的显像剂层限制部件，
也能够抑制显像剂溢流、与光电导体鼓的载体附着、与非图像部的调色剂附着和图像劣化例如图像的浓度降低。由以下参照附图对例示实施方案的说明，本发明进一步的特点将变得清楚。
图I是根据第一实施方案的图像形成装置的构成图；图2是根据第一实施方案的图像形成单元的构成图；图3A是根据第一实施方案的显像剂层限制部件的构成图；图3B是根据第一实施方案的另一显像剂层限制部件的构成图；图4A是表示第一实施方案的磁性载体材料的电离电位的测定结果的坐标图；图4B是表示第一实施方案的树脂硬涂层材料的电离电位的测定结果的坐标图；图5A是根据第一实施方案的显像剂层限制部件的部分横截面图；图5B是显像剂层限制部件的基材树脂板和树脂硬涂层各自的物性的表；图6A-6D是表示根据第一实施方案的显像剂层限制部件的树脂硬涂层的形成方法的图；图7是表示使用常规的显像剂层限制部件和使用第一实施方案的显像剂层限制部件的各自情况下相对于印刷张数在显像剂载体上负载的每单位面积的显像剂量的变化的关系图；图8A是根据第二实施方案的显像剂层限制部件的部分构成图；图SB是表示根据第二实施方案的显像剂层限制部件中树脂硬涂层中添加的氟化物颗粒的添加量与显像剂层限制部件的表面上的纯水接触角之间关系的关系图；图9A是根据第三实施方案的显像剂层限制部件的部分构成图；图9B是表示根据第三实施方案的显像剂层限制部件中树脂硬涂层中添加的导电颗粒添加量与树脂硬涂层的表面电阻之间关系的关系图；图10是根据第四实施方案的显像剂层限制部件的部分构成图；图11是表示使用常规的显像剂层限制部件和使用第四实施方案的显像剂层限制部件的各自情况下相对于印刷张数在显像剂载体上负载的每单位面积的显像剂量的变化的关系图；图12A是表示使用常规的显像剂层限制部件的情形下的显像剂层限制部件、显像剂载体和显像剂载体上负载的显像剂的初期状态的示意图；图12B是表示使用常规的显像剂层限制部件的情形下的显像剂层限制部件、显像剂载体和显像剂载体上负载的显像剂的长期使用后的状态的示意图；和图12C是表示使用常规的显像剂层限制部件的情形下的长期使用后的显像剂层限制部件的表面上调色剂污染的状态的示意图。图12D是表示使用常规的显像剂层限制部件的情形下的长期使用后的显像剂载体的表面上调色剂污染的状态的示意图。
具体实施例方式[第一实施方案]参照附图对根据本发明的显像剂层限制部件和显像装置的第一实施方案进行说明。图I是根据本实施方案的图像形成装置的构成图。如图I中所示，本实施方案的图像形成装置100包括在箭头Y方向上行进的环形中间转印带5b。在中间转印带5的上方，设置形成黄色、品红色、青色和黑色的调色剂像的图像形成单兀 Y-st、M_st、C_st、Bk-sto如图2中所示，图像形成单元Y-st、M-st, C-st, Bk-st的每一个包括光电导体鼓(像负载部件)I。光电导体鼓I是带电特性为负带电性的有机光电导体(OPC)，其外直径为30_。驱动光电导体鼓I以围绕中心支撑轴以IOOmm/秒的工艺速度(圆周速度)在箭头X的方向上旋转。通过带电装置2对光电导体鼓I的表面均匀地处理以使其带电。带电装置2采用由带电辊2a形成的接触带电系统。通过加压弹簧2b用给定的挤压力使带电辊2a压靠光电导体鼓1，并且与光电导体鼓I的旋转配合地旋转。通过向带电辊2a施加带电偏压，对光电导体鼓I的圆周表面进行处理以通过接触而带电为给定的极性和电压。本实施方案的带电偏压是通过使-600V的DC电压与作为具有I. 5kHz的频率和1500Vpp的峰-到-峰电压的正弦波的AC电压重叠而产生的振动电压。对光电导体鼓I的圆周表面均匀地处理以通过接触而带电为_600V(暗电位Vd)。根据图像信息通过激光束单元3对带电的光电导体鼓I照射激光束以形成静电潜像。通过显像装置4使用各色的调色剂将该静电潜像显像为调色剂像。本实施方案的情况下，使调色剂附着于光电导体鼓I的表面上的曝光明亮部以将静电潜像反转显像。如图I中所示，通过一次转印辊5a将光电导体鼓I上形成的各色的调色剂像一次转印于中间转印带5b以重叠。将中间转印带5b缠绕于驱动辊5c、张力辊5d和反向辊5e。通过光电导体鼓清洁装置6的清洁刮刀6a将一次转印后在光电导体鼓I上残留的残留调色剂从光电导体鼓I除去并且收集。通过二次转印辊5f与中间转印带5b之间的压料部(二次转印部)将中间转印带5b上形成的调色剂像整体转印于从纸张盘(未图示)搬运的纸张P。通过定影装置8对其上已转印了调色剂像的纸张P进行加热和加压以使调色剂像定影，并排出到装置外。通过中间转印带清洁装置7对二次转印后在中间转印带5b上残留的残留调色剂进行清洁。(显像装置4)两组分显像体系的显像装置4中，存储由非磁性调色剂和磁性载体制成的两组分显像剂，并且其混合比为约I : 9 (重量比)。应根据调色剂的带电量、载体颗粒大小等来适当地调节该比例，并且无须一成不变地遵循该数值。显像装置4在与光电导体鼓I相对的显像区域开口，并且可旋转地设置显像套筒(显像剂载体)4c以部分暴露于该开口部。设置显像套筒4c以与光电导体鼓I相邻并且相对，同时将与光电导体鼓I的最小接近距离(以下称为“S-D间隙”)保持在300μπι。其与光电导体鼓I相对的部分为显像区域。显像套筒4c由非磁性材料制成，通过显像套筒4c内固定的磁体(磁场产生手段)4d的磁力，将显像容器4a内的显像剂的一部分吸附保持为磁刷层。由于显像套筒4c的旋转，将显像套筒4c的表面上保持的显像剂旋转地搬运，并且由显像剂层限制部件41进行限制，由此成为所需显像剂量的磁刷层，并且在显像区域中与光电导体鼓I的表面接触。相对于显像套筒4c保持恒定距离(以下称为“S-B间隙”)的同时将显像剂层限制部件41与显像套筒4c相邻且相对地设置。本实施方案中，将S-B间隙设定为400 μ m。由电源(未图示)将给定的显像偏压施加于显像套筒4c，通过由于显像偏压产生
的电场，使通过显像套筒4c搬运到显像区域的显像剂中的调色剂对应于光电导体鼓I的表面上的静电潜像附着以显像为调色剂像。本实施方案中，显像偏压是通过将-350V的DC电压与作为具有8. OkHz的频率f和I. 8kV的峰-到-峰电压的矩形波的AC电压重叠而产生的振动电压。通过显像套筒4c的旋转搬运将静电潜像显像后的显像剂，并且收集到显像容器4a中。在显像容器4a中，通过显像螺杆(第一显像剂搅拌和搬运部件)4e和搅拌螺杆(第二显像剂搅拌和搬运部件)4f使显像容器4a内的显像剂循环以再次混合和搅拌。显像螺杆4e和搅拌螺杆4f都具有7mm的中心轴直径和14mm的外直径。(两组分显像剂)对本实施方案中使用的两组分显像剂(非磁性调色剂和磁性载体)进行说明。非磁性调色剂由着色树脂颗粒制成，该着色树脂颗粒包括粘结剂树脂、着色剂和其他带电控制剂、添加剂例如蜡。例如，根据流动性的改善、或者带电量的调节等的需要，将无机氧化物细颗粒，例如胶体二氧化硅、二氧化钛等外添到该着色树脂细颗粒的表面。本实施方案的调色剂包括作为粘结剂树脂的聚酯树脂，并且具有约IO14Qcm的电阻值和约6. O μ m的体积平均颗粒直径D4。通过Coulter counter TA-II 型(由 Coulter Corporation 制造)测定调色剂的体积平均颗粒直径D4。作为测定方法，将0. l-5ml的作为分散剂的表面活性剂(优选地，烷基苯磺酸盐)添加到100-150ml的电解液中，该电解液由通过使用一级氯化钠而制备的1%NaCl水溶液制成，进一步添加2-20mg的测定试料。将其中悬浮有试料的电解液在超声波分散装置中分散处理约1_3分钟,并通过上述的Coulter counter TA-II型使用100 μ m孔径对2μπι以上的调色剂体积进行测定。由此，计算体积分布，并且基于测定结果将体积平均颗粒直径确定为50%体积的中位直径。磁性载体由覆盖磁性核表面的表面涂布树脂和磁性核形成。作为该磁性核，能够使用磁性载体核，例如已知的铁氧体(ferrite)颗粒、磁铁矿(magnetite)颗粒、磁性材料分布型的树脂载体核。例如，可提及例如包括选自铁、锂、铍、镁、钙、铷、锶、镍、铜、锌、钴、锰、铬和钛中的一种或两种以上的元素的铁氧体颗粒或磁铁矿颗粒。优选地，其为磁铁矿颗粒或包括选自铜、锌、锰、钙、锂和镁中的一种或两种以上的元素的磁性铁氧体颗粒。表面涂布树脂优选对于铁氧体组分具有高润湿性，并且可以是任何热塑性树脂或热固性树脂。作为热塑性树脂，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、聚偏氟乙烯树脂、氟碳树脂、全氟碳树脂、溶剂可溶性全氟碳树脂、聚乙烯基吡咯烷酮、石油树脂、酚醛清漆树脂、饱和烷基聚酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、芳族聚酯树脂 例如聚芳酯、聚酰胺树脂、聚缩醛树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、聚苯硫醚树脂和聚醚酮树脂。作为热固性树脂，有酚醛树脂、改性酚醛树脂、马来树脂、醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸系树脂、由马来酸酐和对苯二甲酸和多元醇的缩聚得到的不饱和聚酯、脲醛树脂、蜜胺树脂、脲-蜜胺树脂、二甲苯树脂、甲苯树脂、胍胺树脂、蜜胺-胍胺树脂、乙酰胍胺树脂、甘酞树脂(guriputaru resin)、呋喃树脂、有机娃树月旨、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂和聚氨酯树脂。本实施方案中，使用通过用醇酸、聚酯、环氧、氨基甲酸酯等改性直链(slate)有机硅树脂而得到的有机硅树脂。磁性载体的数均颗粒直径为约35μπι。通过流动型颗粒图像分析装置FPIA3000 (由Sysmex Corporation制造)测定磁性载体的体积平均颗粒直径以致将O. 5-200 μ m的范围分割为32对数(logarithm)，并且对于每个区间测定颗粒的个数。然后，基于测定结果，将个数50%的中数直径确定为数均颗粒直径。(显像剂层限制部件41)图3A是根据本实施方案的显像剂层限制部件41的构成图。如图3A中所示，显像剂层限制部件41包括作为基材的基材树脂板41a(平板)和树脂硬涂层41b。为了改善基材树脂板41a的耐磨耗性和耐摩擦性，通过涂布基材树脂板41a来制成涂层41b。本实施方案的基材树脂板41a的形状具有3mm的厚度和320mm的纵向长度。由于需要在纵向上均匀地限制显像套筒4c上的显像剂，因此将显像剂层限制部件41的纵向长度设定得比显像套筒4c产生的显像剂负载宽度大。应指出的是，为了确保通过本实施方案的图像形成装置100能够输出最大图像宽度，将显像套筒4c的显像剂负载宽度设定得大于该最大图像宽度。优选将涂层41b设置在显像剂层限制部件41的显像剂接触的区域中。具体地，如图3A中所示，优选设置显像剂积存区接触面41bl、限制面41b2和涂层41b。在显像剂层限制部件41的显像套筒4c的前进方向上游侧形成显像剂积存区接触面41bl。限制面41b2与显像套筒4c相对。将涂层41b设置于显像剂积存区接触面41b I的相反侧(oppositeside)的表面的一部分。但是，对于显像剂层限制部件41的涂层处理区域并不限于此，并且能够如图3B中所示设置于整个基材树脂板41a上。由此，能够容易地进行下述的涂布处理。作为用于基材树脂板41a的材料，在强度、成型性、成本等方面，优选聚烯烃树脂，例如聚乙烯、聚丙烯,聚苯乙烯树脂,例如聚苯乙烯、ABS、丙烯酸系树脂，和聚酯树脂，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯。将ABS树脂用于本实施方案。作为用于涂层41b的材料，可提及聚氨酯树脂、醇酸树脂、丙烯酸系树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂等。本实施方案中，使用在耐磨耗性和耐摩擦性方面最优异的丙烯酸系树脂。更具体地，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为主要组分的丙烯酸系UV固化硬涂层材料(由JSR Corporation制造的DeSolite)。将该丙烯酸系UV固化硬涂层材料(UV固化树脂)涂布于显像剂层限制部件41的基材树脂板表面后，通过在其上照射UV以使其固化而形成涂层41b。在此，对涂层41b的材料对于显像剂的关系进行说明。本实施方案的图像形成装置100中，为了在已负带电处理过的光电导体鼓I上通过显像装置4进行反转显像，调色剂的极性为负。设计材料以致在显像装置4中将磁性载体和调色剂摩擦带电时，摩擦带电的系列中，使磁性载体在正侧带电，并且使调色剂在负侧带电。在涂层41b和磁性载体的摩擦带电中，也是设计材料以致使涂层表面在负侧带电，其为与调色剂相同的极性。由此，抑制调色剂附着于涂层表面。即，通过具有高的作为由摩擦带电向对方提供电子的给体的潜力的磁性载体，将调色剂和涂层带电为负的相同极性，在调色剂和涂层41b之间产生排斥力，由此防止调色剂附着于涂层表面。作为与磁性载体摩擦带电后的涂层41b的带电极性的确认方法，有如下方法，其
中倾斜设置包括涂层41b的显像剂层限制部件41，在其上将给定量的磁性载体流下后，测定涂层表面的电压。实际上，在本实施方案中使用的丙烯酸系UV固化型硬涂层材料的情况下，涂层表面的电压为负极性。涂层41b与调色剂的带电系列具有非常小的作为通过摩擦带电向对方提供电子的给体的潜力。因此，即使使涂层41b和调色剂摩擦带电，两者的表面电压(或带电量)的变化都小以致材料设计不需要考虑它们。考虑与磁性载体的摩擦带电系列来选择涂层41b的材料时，可通过实际使磁性载体和涂层41b摩擦带电的上述方法来确认涂层41b的带电极性。但是，测定各材料的电离电位并且彼此进行比较的方法简单且稳定性优异。图4A是表示本实施方案的磁性载体材料的电离电位的测定结果的坐标图。图4B是表示本实施方案的涂层41b的材料的电离电位的测定结果的坐标图。将由Riken-KeikiCorporation制造的光电子分光装置AC-2用于测定电离电位。如图4A中所示，将作为在测定样品(磁性载体)上照射的入射光束的UV的能量逐渐从低能量侧(图4A中的4. OeV)增加的同时，照射具有各能量的UV时测定光电子发射量。以图4A中的箭头所示的位置为拐点，发射的光电子的数目激增。该拐点是测定样品(磁性载体)的电离电位。由图4A的结果可以发现，磁性载体材料的电离电位为5. 3eV。而且，由图4B的结果可以发现，涂层41b的材料的电离电位为6. 2eV。在此，电离电位是发射电子所需的最小能量，并且随着材料的电离电位变低，通过发射电子，材料自身更容易带正电(即，作为给体的潜力较大)。将磁性载体和涂层41b的材料的电离电位进行比较，磁性载体材料的电离电位较小。因此，可发现通过发射电子，磁性载体带正电，通过接受来自磁性载体的电子，涂层41b带负电。应指出的是，本实施方案中使用的调色剂的电离电位为5. 7eV。图5A是根据本实施方案的显像剂层限制部件41的部分横截面图。图5B是分别表示显像剂层限制部件41的基材树脂板41a(本实施方案中为ABS树脂)和涂层41b (本实施方案中为UV固化型丙烯酸系树脂)的杨氏模量、硬度和表面粗糙度(十点平均粗糙度Rz)的表。通过由Agilent Technologies Corporation 制造的 Nano Indenter G200 来测定杨氏模量和硬度。作为测定方法，将压痕计的探针压靠基材树脂板41a和涂层41b的各表面，当最大应力为300 μ N时测定负载曲线和无载曲线。然后，基于测定的负载/无载曲线，计算杨氏模量和硬度。结果发现，与基材树脂板41a的ABS树脂相比，涂层41b的UV固化型丙烯酸系树脂的硬度约为3倍，在耐磨耗性和耐摩擦性方面涂层41b优异。通过由Kosaka Laboratory制造的接触型表面粗糙度测试仪SE3500来测定表面粗糙度(十点平均粗糙度Rz)。结果发现，与基材树脂板41a的ABS树脂相比，涂层41b的UV固化型丙烯酸系树脂的表面粗糙度(十点平均粗糙度Rz)非常小，并且涂层表面非常光滑。这是因为，UV固化型树脂的流平性非常优异。通过在表面上设置涂层41b来改善表面的光滑性，防止调色剂的细粉末和外部添加剂进入显像剂层限制部件41的表面的凹部以在其中积累并将其污染。由此，防止调色剂的细粉末和外部添加剂固着于显像剂层限制部件的表面。由此，显像剂层限制部件41的限制部与显像套筒表面之间的距离变得比所需的值小。因此，抑制被显像剂层限制部件限制后的显像套筒上负载的显像剂量以变得小于所需量。因此，在显
像套筒4c与光电导体鼓I彼此相对的显像区域中，能够抑制显像剂与光电导体鼓I之间的接触面积的减少和调色剂量的减少，以致能够抑制图像劣化，例如图像的浓度降低。涂层41b的厚度优选在1-9 μ m的范围内，本实施方案中约为5 μ m。涂层41b的厚度小于I μ m时，尽管取决于基材树脂板41a的表面粗糙度，但或许不可能充分地改善设置涂层41b后的光滑性。涂层的厚度大于9 μ m时，为了形成涂层而涂布的UV固化型树脂的厚度变得太大以致UV不能到达涂层的内部，固化可能变得不足。在此，对测定涂层41b的膜厚度的方法进行说明。作为膜厚度测定样品，在横截面方向上切出设置有涂层41b的显像剂层限制部件41。此时，切出显像剂层限制部件41的位置在纵向的五个位置，即两端部、中央部以及两端部与中央部之间的中间部，并且样品的切出厚度(纵向长度)为2mm。然后,通过Microtome的金刚石刀描绘切出样品的横截面,并且通过使用扫描电子显微镜(由Hitachi Corporation制造的S-4700)进行观察，并且测定涂层41b的膜厚度。在一个样品上在10点进行涂层41b的膜厚度测定，并且将涂层的膜厚度确定为合计50点即(五个样品X 10点测定)的膜厚度的平均值。接下来，参照图6A-6D，对在显像剂层限制部件41的表面上形成涂层41b的方法进行说明。(I)涂布液通过将约30wt%的作为树脂组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，约68wt%的作为稀释溶剂的甲基乙基酮、甲基异丁基酮和约2wt%的作为聚合引发剂的Ingacure 907结合来制备涂布液。(2)涂布工序作为在显像剂层限制部件41上涂布涂布液的主要方法，是图6A中所示的浸溃法和图6B中所示的喷涂法。首先，对浸溃法进行说明。将显像剂层限制部件41的基材树脂板的要涂布的部分以外用聚酰亚胺带(由3M Corporation制造)掩蔽。然后，如图6A中所示,在温度为约25°C，相对湿度为50% RH以下的环境下，将掩蔽的显像剂层限制部件41浸溃于遮蔽UV的容器内的涂布液中。然后，以恒定的速度将显像剂层限制部件41提起以在显像剂层限制部件41的表面上形成涂膜。其中，通过改变显像剂层限制部件41相对于涂布液的提起速度，能够调节涂膜的膜厚度。接下来，对喷涂法进行说明。与浸溃法同样地，将显像剂层限制部件41的基材树脂板的要涂布的部分以外用聚酰亚胺带掩蔽。然后，如图6B中所示，在温度为约25°C，相对湿度为50% RH以下的环境下，相对于掩蔽的显像剂层限制部件41以恒定的速度移动喷枪。由此，在显像剂层限制部件41的表面上形成涂膜。其中，通过改变喷枪的速度和喷枪的排出压力，能够调节涂膜的膜厚度。(3)干燥工序如图6C中所示，将在涂布工序过程中已在显像剂层限制部件41的表面上涂布的涂膜，在温度为50-100°C并且相对湿度为20% RH以下的干燥炉中用热风干燥约1_5分钟，以将涂膜中的残留溶剂除去。本实施方案中，进行温度为75°C、相对湿度为10% RH和干燥时间为2分钟的热风干燥。(4) UV固化工序干燥工序后，如图6D中所示，在显像剂层限制部件41的表面上的涂膜上通过UV照射装置(商品名UE06/81_3 ;由Eye Graphics Corporation制造)照射UV。由此,在显像剂层限制部件41的表面上能够得到作为固化膜的涂层。其中，作为UV的照射条件，积分光量优选在1000mj/cm2-3000mj/cm2的范围内。这是因为，积分光量小于lOOOmJ/cm2时涂膜可能不会充分均匀地固化，积分光量大于300mJ/cm2时显像剂层限制部件41的基材树脂表面可能劣化。本实施方案中，将作为UV的照射条件的积分光量设定为lOOOmJ/cm2。接下来，对包括涂层41b的显像剂层限制部件41的效果进行说明。图12A是表示不包括涂层41b的常规的显像剂层限制部件41的使用初期的状态的图。图12B是表示显像装置4长期使用后(印刷四万张后)不包括涂层41b的常规显像剂层限制部件41的状态的图。如图12A中所示，显像套筒4c的表面上负载的显像剂受到显像剂层限制部件41的限制。与光电导体鼓I的表面相对的显像区域的显像套筒4c的表面上的显像剂量为30mg/cm2。此时，在显像剂层限制部件41的显像套筒4c的旋转方向的上游侧，受到显像剂层限制部件41限制的显像剂变得过剩并且积累，由此形成显像剂积存区。显像剂积存区中的显像剂受到显像剂层限制部件41中含有的磁体4d的磁极产生的在显像套筒4c的切线方向上作用的磁力和由于显像套筒4c的表面上的物理搬运力而产生的力，并且用大的压力与显像剂层限制部件41接触。具体地，在实际上限制显像套筒4c上的显像剂的显像剂层限制部件41的限制部，显像剂积存区中的显像剂产生的压力变得最大。在显像剂对于显像剂层限制部件41的压力变大的部分，显像剂与显像剂层限制部件41之间作用的摩擦力也变大，以致如果由树脂成型部件制成显像剂层限制部件41，则可能产生磨耗或缺失。如图12B中所示，通过使用显像装置4进行四万张的印刷操作时，由于与显像剂的摩擦而使显像剂层限制部件41的限制部的一部分磨耗，以致作为显像剂层限制部件41的限制表面与显像套筒4c之间距离的S-B间隙变得较大。结果，与光电导体鼓I的表面相对的显像区域的显像套筒4c的表面上的显像剂量变为45mg/cm2，以变得比所需的显像剂量(在图12A的使用初期状态下为30mg/cm2)大得多。因此，可能产生显像区域中的显像剂溢流、载体附着于像负载部件和图像劣化，例如调色剂附着于非图像部(所谓的雾化)。图7表示常规的树脂成型部件的显像剂层限制部件41和在其表面上设置有涂层41b的树脂成型部件的显像剂层限制部件41的对于打印张数的显像区域中的显像套筒4c的表面上显像剂负载量的变化。如图7中所示，使用常规树 脂成型部件的显像剂层限制部件41时，如上所述，印刷两万张后，由于磁性载体与显像剂层限制部件41之间的摩擦，主要是显像剂层限制部件41的限制部的磨耗进行，由此增大S-B间隙。因此，显像区域中的显像套筒4c上的显像剂量增加。具体地，印刷三万张后，显像区域中的显像套筒4c的表面上的显像剂量变为40mg/cm2以上。结果，显像套筒4c的表面上的显像剂量超过产生显像区域中的显像剂溢流、载体附着于像负载部件、图像劣化例如调色剂附着于非图像部(所谓的雾化)的显像剂量阈值(40mg/cm2)。实际上，印刷四万张后，产生了载体附着和雾化。另一方面，使用根据本实施方案的在其表面上设置有涂层41b的树脂成型部件的显像剂层限制部件41时，印刷四万张后，由于调色剂附着于显像剂层限制部件41，因此显像区域中的显像套筒4c的表面上的显像剂量略微减少。但是，直至印刷七万张，其长期比较稳定，并且没有产生图像劣化。如上所述，通过使用使用了根据本实施方案的设置有涂层41b的树脂成型部件的显像剂层限制部件41的显像装置4，能够降低显像装置4的成本。而且，能够抑制显像区域中的显像剂溢流，显像区域中的显像剂溢流由显像剂层限制部件的限制部的磨耗引起，显像剂层限制部件的限制部的磨耗由显像剂与显像剂层限制部件之间的摩擦产生。而且，能够防止载体附着于像负载部件、调色剂附着于非图像部(所谓的雾化)和图像劣化例如浓度降低以致能够长期地进行稳定的图像形成。[第二实施方案]接下来，参照附图对根据本发明的显像剂层限制部件和显像装置的第二实施方案进行说明。关于其说明与上述第一实施方案的那些重复的部分，标注相同的附图标记并且省略说明。图8A是根据本实施方案的显像剂层限制部件41的部分横截面图。如图8A中所示，本实施方案的显像剂层限制部件41通过将氟树脂颗粒41c分散在上述第一实施方案的显像剂层限制部件的涂层41b中，并且使该氟树脂颗粒41c的一部分暴露于该涂层表面而构成。如上所述，通过将作为呈现低表面自由能的树脂组分的氟树脂颗粒等分散在该涂层中，并且使该颗粒的一部分在该涂层表面上露出，能够防止调色剂的细粉末和外部添加剂附着于显像剂层限制部件41的表面。由此，除了上述第一实施方案的有利效果以外，能够防止起因于调色剂的细粉末和外部添加剂作为团块附着于显像剂层限制部件41的表面的图像劣化，例如图像的浓度降低，以致能够长期地稳定地进行图像形成。作为氟树脂颗粒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。本实施方案中，使用了具有约200nm的初级粒子直径的聚四氟乙烯细颗粒(商品名Lubron ;由Daikin Industries, Ltd.制造)。作为测定聚四氟乙烯细颗粒的颗粒直径的方法，通过使用扫描电子显微镜(由Hitachi Corporation制造的S-4700)对约50个颗粒测定它们的直径，将平均值确定为聚四氟乙烯细颗粒的颗粒直径。
作为氟树脂颗粒41c的分散方法，将必要量的氟树脂颗粒41c和分散剂例如氟改性丙烯酸系添加到作为涂层的主要材料的丙烯酸系UV固化型硬涂层材料(由JSRCorporation制造的DeSolite),然后，通过使用由Nanomizer Inc.制造的NMS-200ED进行分散工序。图SB是表示添加到作为涂层的主要材料的丙烯酸系UV固化型硬涂层材料中的氟化物树脂颗粒41c的添加量与涂层表面上的纯水接触角之间的关系的坐标图。氟化物树脂颗粒41c为20wt%以上时，涂层上的纯水接触角变为90°以上，以致能够防止调色剂的细粉末和外部添加剂附着于显像剂层限制部件41。本实施方案中，氟化物树脂颗粒41c向丙烯酸系UV固化型硬涂层材料中的添加量为30wt %，并且分散剂向氟化物树脂颗粒41c中的添加量为5wt%。其中，通过使用由Kyowa Interface Science Co. ,Ltd.制造的全自动接触角计DM-701测定涂层的纯水接触角。[第三实施方案]接下来，参照附图对根据本发明的显像剂层限制部件和显像装
置的第三实施方案进行说明。关于其说明与上述第一实施方案的那些重复的部分，标注相同的附图标记并且省略说明。图9A是根据本实施方案的显像剂层限制部件41的部分横截面图。如图9A中所示，本实施方案的显像剂层限制部件41通过将作为电阻调节剂的导电颗粒41d分散在上述第一实施方案的显像剂层限制部件41的涂层41b中而构成。导电颗粒41d是导电无机细颗粒。图12D是表示使用常规的树脂成型部件的显像剂层限制部件41的情况下显像剂层限制部件41周围的状态的示意图。如图12D中所示，与显像剂层限制部件41的限制部邻近的显像套筒4c上负载的显像剂被压实并且其中的空隙小，以致与显像套筒4c上负载的其他部分的显像剂相比电阻变得较低。将高电压施加于显像套筒4c时，由于显像剂层限制部件41为绝缘体，因此从与显像剂层限制部件41邻近的显像套筒4c出来的电力线并不指向显像剂层限制部件41，而是集中于具有较低电阻的显像剂层限制部件41的限制部附近的显像剂，并且遵循返回显像套筒4c的轨迹。因此，显像剂层限制部件41的限制部附近的显像剂中的调色剂在显像套筒4c的表面上在显像剂中移动(偏析)。向显像套筒4c的表面移动的调色剂的大部分在显像区域中在光电导体鼓I上显像，但一部分调色剂没有显像并且在显像套筒4c的表面上来回移动。随着通过显像装置4的印刷操作的增加，在显像套筒4c上来回移动的调色剂的量增加，并且其一部分固着于显像套筒4c的表面。这样的情况下，S-B间隙变得小于所需的值，并且显像区域中的显像套筒4c的表面上的显像剂量减少。因此，显像剂与光电导体鼓I之间的接触面积减少，并且调色剂量减少，以致可能引起图像劣化，例如图像的浓度降低。本实施方案的构成中，通过将导电颗粒41d分散于涂层中来调节涂层41b的电阻值，以致将显像套筒4c和显像剂层限制部件41的电压设定为彼此相同。因此，不发生显像剂中的调色剂的移动(不发生只是调色剂向显像套筒表面的移动)，即使施加高电压时，也不发生调色剂的附着。由此，能够防止在显像套筒4c上负载的显像剂的下层(与显像套筒4c的表面邻近)形成的调色剂的来回移动。因此，除了上述第一实施方案的有利效果以夕卜，能够防止起因于调色剂在显像套筒4c的表面上来回移动的图像劣化例如图像的浓度降低，能够长期稳定地形成图像。
作为导电材料，能够提及无机导电粉末，例如炭黑颗粒、碳纤维或碳纳米管，或纤维，金属氧化物、季铵盐和离子导电聚合物，例如聚醚酯酰胺。本实施方案中，使用亚锑酸锋(zinc antimonite)的异丙醇溶胶(商品名:CELNAX ;由 Nissan Chemical Industries,Ltd.制造)的导电颗粒。作为导电颗粒41d的分散方法，将必要量的导电颗粒41d添加到作为涂层41b的主要材料的丙烯酸系UV固化型硬涂层材料(由JSR Corporation制造的DeSolite),然后，通过使用由Nanomizer Corporation制造的NMS-200ED进行分散处理。图9B表不导电颗粒41d向作为涂层41b的主要材料的丙烯酸系UV固化型硬涂层材料中的添加量与涂层41b的表面电阻之间的关系。导电颗粒41d为2. 5wt%以上时，涂层41b的表面电阻值变为1Ε9(Ω/ )以下(小于或等于磁性载体的表面电阻值)。因此，能够通过磁性载体充分地确保显像套筒4c与显像剂层限制部件41之间的导通。本实施方案中，将导电颗粒41d向丙烯酸系UV固化型硬涂层材料的添加量设定为5wt%。其中，通过由TREK Japan Co. Ltd.制造的表面电阻/体积测定装置M0DEL152-1测定涂层的表面电阻值。[第四实施方案]接下来，参照附图对根据本发明的显像剂层限制部件和显像装置的第四实施方案进行说明。关于其说明与上述第一实施方案的那些重复的部分，标注相同的附图标记并且省略说明。图10是根据本实施方案的显像剂层限制部件41的部分横截面图。如图10中所示，本实施方案的显像剂层限制部件41通过同时将氟树脂颗粒41c和导电颗粒41d分散在上述第一实施方案的显像剂层限制部件41的涂层41b中而制备。因此，通过同时分散氟树脂颗粒41c和导电颗粒41d，能够同时防止调色剂的细粉末和外部添加剂附着于显像剂层限制部件41的表面以及调色剂在显像套筒4c的表面上的来回移动。图11表示使用上述第一实施方案的显像剂层限制部件41和使用本实施方案的显像剂层限制部件41的各情况下，相对于显像装置4的印刷张数，显像区域中的显像套筒4c的表面上负载的显像剂量的变化。如图11中所示，使用上述第一实施方案的显像剂层限制部件41时，印刷四万张后，由于调色剂附着于显像剂层限制部件41以及调色剂向显像套筒4c的表面的来回移动，可以看到显像区域中的显像套筒4c的表面上的显像剂量略微减少。另一方面，使用本实施方案的显像剂层限制部件41时，即使印刷四万张后，显像区域中的显像套筒4c的表面上的显像剂量也极稳定。如上所述，通过使用根据本实施方案的设置有其中分散有氟树脂颗粒41c和导电颗粒41d的涂层41b的树脂成型部件的显像剂层限制部件41，除了上述第一实施方案的有利效果以外，能够防止调色剂的细粉末和外部添加剂附着在显像剂层限制部件41的表面上，还能够防止起因于调色剂在显像套筒4c的表面上的来回移动的图像劣化，例如图像的浓度降低，以致能够长期稳定地形成图像。尽管已参照例示实施方案对本发明进行了说明，但应理解本发明并不限于所公开的例示实施方案。下述权利要求的范围应给予最宽泛的解释以包括所有这样的变形以及等同的结构和功能。本申请要求于2011年7月11日提交的日本专利申请No. 2011-153162的权益，在此将其全文并入本文作为参考。
权利要求
1.显像剂层限制部件，其用于限制可旋转的显像剂载体上保持的显像剂量，该可旋转的显像剂载体负载显像剂并且将该显像剂搬运到与像负载部件相对的显像区域，该显像剂通过将非磁性调色剂和磁性载体混合而制成，该显像剂层限制部件包括 由树脂制成的基材树脂板；和 设置在该显像剂层限制部件的表面上的树脂硬涂层，该树脂硬涂层通过用比该基材树脂板的树脂硬的树脂涂布该基材树脂板而制成。
2.根据权利要求I的显像剂层限制部件，其中使该磁性载体和该树脂硬涂层摩擦带电时，该树脂硬涂层的带电极性与该非磁性调色剂的带电极性相同。
3.根据权利要求I的显像剂层限制部件，其中该树脂硬涂层由UV固化树脂制成。
4.根据权利要求3的显像剂层限制部件，其中该UV固化树脂的主要组分是由多官能丙烯酸酯制成的丙烯酸系树脂。
5.根据权利要求I的显像剂层限制部件，其中该树脂硬涂层中包括呈现低表面自由能的树脂组分。
6.根据权利要求5的显像剂层限制部件，其中该呈现低表面自由能的树脂组分是聚四氟乙烯。
7.根据权利要求I的显像剂层限制部件，其中该树脂硬涂层中包括电阻调节剂。
8.根据权利要求7的显像剂层限制部件，其中该电阻调节剂是导电无机细颗粒。
9.根据权利要求7的显像剂层限制部件，其中该树脂硬涂层的表面电阻值小于或等于该磁性载体的表面电阻值。
10.根据权利要求I的显像剂层限制部件，其中将该树脂硬涂层至少设置在与该显像剂接触的区域中。
11.两组分显像体系的显像装置，包括可旋转的显像剂载体，该可旋转的显像剂载体负载显像剂并且将该显像剂搬运到与像负载部件相对的显像区域，该显像剂通过将非磁性调色剂和磁性载体混合而制成，将该像负载部件上负载的静电潜像显像为调色剂像，包括 限制该显像剂载体上保持的显像剂量的根据权利要求I的显像剂层限制部件。
全文摘要
本发明的典型构成包括显像剂层限制部件(41)，其用于限制可旋转的显像套筒(4c)上保持的显像剂量，该可旋转的显像套筒(4c)负载显像剂并且将该显像剂搬运到与光电导体鼓(1)相对的显像区域，该显像剂通过将非磁性调色剂和磁性载体混合而制成。本发明包括由树脂制成的基材树脂板和设置在该显像剂层限制部件(41)的表面上的树脂硬涂层(41b)，该树脂硬涂层通过用比该基材树脂板的树脂硬的树脂涂布该基材树脂板而制成。
文档编号G03G15/08GK102880029SQ20121024194
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月6日 优先权日2011年7月11日
发明者吉川忠伸 申请人:佳能株式会社