(57)【要約】  本発明は、受像シート上にトナー画像を形成する方法である。この方法は、一次画像部材（12）上に静電画像を形成する工程およびその画像をドライトナーでトーニングしてトナー画像を形成する工程を含む。トナーは、4〜10ミクロンの直径を有するトナー粒子と、当該トナー粒子の表面に付加された転写補助粒子とを含む。転写補助粒子は、20〜100 nmの直径を有する。トナー画像は、一次画像部材（12）からオーバーコート層を有する中間画像部材（20）へ転写され、このオーバーコート層は250〜500 MPaのヤング率を有する。トナー画像は、中間画像部材（20）から受像シートに転写され、中間画像部材（20）は一次画像部材（12）を駆動する。
2009511987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受像シート上にトナー画像を形成する方法であって、
一次画像部材上に静電画像を形成する工程と、
前記画像を、4〜10ミクロンの直径を有するトナー粒子と前記トナー粒子の表面に付加された20〜100nmの直径を有する転写補助粒子凝集体とを含むドライトナーによりトーニングしてトナー画像を形成する工程と、
前記一次画像部材から250〜500MPaのヤング率を有するオーバーコート層を有する中間画像部材へ前記トナー画像を転写する工程と、
前記中間画像部材から受像シートへ前記トナー画像を転写する工程であって、前記中間画像部材が前記一次画像部材または前記受像シートを駆動する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記トナー粒子が4〜8ミクロンの直径を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記トナー粒子が6〜8ミクロンの直径を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記転写補助粒子凝集体が、シリカ、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、二酸化チタン、またはラテックスを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記転写補助粒子凝集体が30〜70nmの直径を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記トナー粒子の表面が転写補助粒子凝集体により20％〜100％被覆される、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記中間画像部材の前記オーバーコート層が2〜20ミクロンの厚さを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記オーバーコート層が、ケイ酸塩を32％〜41％の分率で含むセラマーを含んで成る、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
画像信号を受容して画像を形成するための一次画像部材と、
トナー画像を形成するために前記一次画像部材上の前記画像に適用された、4〜10ミクロンの直径を有するトナー粒子と前記トナー粒子に付加された20〜100nmの直径を有する転写補助粒子凝集体とを含むドライトナーと、
250〜500MPaのヤング率を有するオーバーコート層を有する中間画像部材であって、前記トナー画像を受像して中間トナー画像を形成する中間画像部材と、
前記中間画像部材から前記中間トナー画像を受容するための受像シートと、を含み、前記中間画像部材が前記一次画像部材または前記受像シートを駆動する、電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、静電写真プロセスを用いた画像の生成に関し、また、本発明は、カラー画像の生成にも適している。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第5,821,972号には、トナー成分を有する現像剤を供給するための現像剤サプライ、その現像剤サプライからのトナーを画像様に転写するための印刷ヘッド、および印刷ヘッドからその画像様トナーを受容するための柔軟性受像体を含む電子写真印刷装置が記載されている。この受像体は、当該受像体を印刷媒体に順応させるための柔軟な内部導通性ブランケット層および当該受像体からトナーを効率的に剥離させるための非柔軟性オーバーコート層を有する。画像様トナーは、転写ステーションにおいて柔軟性受像体から印刷媒体へ転写される。
【０００３】
米国特許第5,689,787号には、光導電体などの一次画像部材上に小粒子のトナー画像を形成し、その画像を静電気的に中間転写部材に転写し、次いでこの画像を静電気的に受像シートに転写することが記載されている。この中間転写部材は、基体、柔軟性ブランケット、および小さな別々のセグメントに分けられた薄い硬質のオーバーコートを含む。
【０００４】
米国特許第5,835,832号（1998）には、体積平均直径が2μm〜9μmであるトナー粒子を用いてトナー画像のロバストな転写を行うための改良された方法および装置について教示されている。驚いたことに、良好な静電転写が、トナーの表面電荷密度が3.0×10-9クーロン／cm3〜6.5×10-9クーロン／cm3である場合に、また、このトナーを柔軟性転写中間体と一緒に使用する場合に得られる。
【０００５】
米国特許第5,728,496号および第5,807,651号は、画像を、静電写真記録部材上、好ましくは、10GPaを超える、好ましくは100 GPaを超えるヤング率を有する材料の薄い（厚さ10nm〜10μm）層をオーバーコートした有機光導電要素上で現像する場合の小さなトナー粒子を用いて電子写真技術により生成された画像の思いがけなく良好な転写について記載している。次いで、その転写中間部材と光導電要素の間に適切な静電ポテンシャルを印加することによって、この画像を、ヤング率が0.5MPa〜50MPa、好ましくは1〜10MPaのヤング率を有し、かつ体積抵抗率が106 ohm-cm〜1012 ohm-cmの体積抵抗率を有する厚さ0.1〜3cmのエラストマー製ブランケットからなる中間部材に転写する。このトーニングされた画像を、受像体と中間転写部材の間に静電界を印加することによって中間転写部材から受像体へ転写する。この中間部材を構成するブランケット材料には、ヤング率が100 MPaを超える、好ましくは1 GPaを超える材料の薄い（厚さ0.1μm〜25μm）層がオーバーコートされるべきである。
【０００６】
電子写真エンジンなどの静電写真エンジンでは、静電潜像をまず光受容体などの一次画像形成部材上に形成し、次いで、しばしばトナーまたはドライインク粒子とも呼ばれるマーキング粒子を用いて現像して可視画像にする。次いで、この画像を、一般的には帯電させたトナー粒子を受像体の方へ駆動させる静電界を印加して、紙などの受像体に転写し、次いで、その画像を担持した受像体を、トナー粒子を溶融しそれらを恒久的に受像体に定着させる定着器に通過させることによって、画像が恒久的に定着される。この受像体は、当業界で知られている受像体搬送機構を用いて電子写真エンジンにより搬送される。
【０００７】
カラー画像は、一般的には、まずシアン、マゼンタ、イエローおよび黒の情報に応じて別々の静電潜像を生成させ、それら分解画像のそれぞれを正確な三原色減法混色トナー（primary subtractive toner）からなるトナーで調色し、次いで、これらの別々の画像を受像体上で重ね合わせることによって生成される。企業ロゴなどのある種の局所的な色を有するある種の色（例えば黒色の文字と数字を組み合わせた色）を基本的に含む画像も、同様の方法で画像を生成させることができる。しかし、この後者の例では、減法混色三原色トナーを含むプロセスカラーではなく、その画像中で使用されるトナーに明確に一致するトナーが一般的に使用される。転写は多くの場合、電気的にバイアス可能な転写ローラに受像体を巻回させ、続いて、位置合わせされたそれら分解画像を、転写ローラに適切なバイアスをかけることによって受像体に転写することによって達成される。
【０００８】
ある種の環境下では、トーン画像を、まず中間転写部材に転写し、次いで、中間転写部材から受像体に転写するのが有利である。例えば、調色されたカラーセパレーションを中間体に転写することによって、受像体を捕捉したり、転写ロールに巻回させたり、次いで転写後に剥離させたりする必要がない。これは、一直線をなす用紙搬送路の使用を可能にし、工程を単純にし、かつ紙詰まりの起る確率を低減させる。
【０００９】
Rimai他（米国特許第5,084,735号）により開示されているような、多層転写中間体が107 Pa以下のヤング率を有する柔軟層と5×107 Pa以上のヤング率を有する薄い表皮とを備えている柔軟性中間体の使用は、トーン画像の静電転写を向上させるのに特に有利である。非柔軟性中間体に勝る柔軟性中間体の利点は、それが米国特許第4,737,433号中でRimaiおよびChowdryにより開示されている方法と似た方法でトナー粒子を一次画像形成部材および受像体の両方と接触させることを可能にすることによってトナー粒子の転写を容易にすることである。米国特許第4,737,433号は単分散トナー粒子およびきわめて平滑な受像体の使用を教示しているので、本発明で直接読み解くことはしないことに留意されたい。
【００１０】
米国特許第5,370,961号でZaretskyおよびGomesは、7μm未満の平均粒径を有するトナー粒子の転写を開示しており、そのトナー粒子はトナー粒子の表面に強く付着した転写補助粒子を含み、その転写補助粒子は米国特許第5,084,735号中でRimaiが開示しているような柔軟性中間体の材料から作られる0.01〜0.2μmの平均粒径を有するが、さらにその柔軟性中間体を平均表面粗さが平均トナー粒径の20％に等しいかまたはそれ以下のものに限定している。
【００１１】
米国特許第5,968,656号においてEzenyilimba他は、反応性アルコキシシラン部分を有するポリウレタンとテトラアルコキシシランとの間の架橋反応生成物（以後セラマー（ceramer）と呼ぶ）を含む外面網目構造体について開示している。この開示によれば、酸化ケイ素はセラマーを10〜80％、好ましくはセラマーを25〜65％、より好ましくはセラマーを35〜50％含む。さらに、このセラマーの貯蔵弾性率が0.10〜2.0GPa、好ましくは0.30〜1.75GPa、より好ましくは1.0〜1.5GPaであることが重要である。Ezenyilimba他は、セラマーを含む柔軟性中間体を、転写補助粒子を備えたトナー粒子と一緒に使用することについては教示していない。ある種の静電写真または電子写真エンジン（以後、特に断わらない限り、単に電子写真エンジンと呼ぶ）では、一次画像形成部材は中間転写部材によって駆動される。その中間体は、モーターまたは他の適切な手段によって直接駆動することができる。代わりに、この中間転写部材は、受像体搬送部材またはウェブなどの別の部材によって駆動することもできる。どちらの場合も、駆動部材としての中間転写部材の使用は、その他の部材を駆動するために必要なトルクの結果として、その部材中に応力を生ずる。これは柔軟性中間体にとって特に問題であり、その柔軟性中間体の比較的低いヤング率が比較的大きなひずみをもたらすことになる。かかるひずみは、中間体の柔軟性ブランケットのオーバーコート層に簡単に亀裂およびひびをもたらすことがある。これらの亀裂は、駆動部材として中間転写部材を使用することにより生ずる応力の結果として広がり、それによって転写後の画像中に画像欠陥を生じる恐れがある。さらに、亀裂の発生は、オーバーコート層がその下側にあるエラストマー製ブランケットから層間剥離する原因となることがありそれによってローラが過度に密着し、その結果、転写に悪影響を及ぼす恐れがある。よく知られているように、比較的高いヤング率を有する材料は、より低いヤング率を有する材料よりも低ひずみ条件下で亀裂が生じやすい。したがって、比較的高い弾性率のオーバーコート、例えばRimai他による、Zaretsky他による、またEzenyilimba他による特許中で開示されているものなどの使用は、柔軟性中間部材を一次画像形成部材などの別の部材の駆動に用いる電子写真エンジンでは全く機能しないことがある。
【００１２】
柔軟性中間体のオーバーコート層のヤング率を考慮に入れた値に対する別の制約は、トナー粒子の表面に付加される転写補助粒子の使用から生ずる。特に球状粒子という理想世界では、基体から粒子を引き離すために必要な力は、その基体のヤング率とは関係がない。中間部材からトナー粒子を引き離すために必要な力は、それが一次画像形成部材から中間転写部材に、または中間転写部材から受像体に転写するいずれかの能力と直接関係がある。換言すれば、トナー粒子が過度に強く中間転写部材に保持される場合、その部材から受像体へ転写することが困難になる。逆に、中間転写部材が十分に付着しない場合、トナーを一次画像形成部材から中間転写部材に転写することができない。不規則な形状のトナー粒子という非理想世界では、トナーの付着は、その下側にある基体とトナー表面の凹凸との相互作用によってしばしば調節される。この現象の説明に本特許の妥当性の基礎を置くつもりはないが、このような説明は本発明を生じさせるその根底にある相互作用を解明するのに役立つ可能性がある。
【００１３】
トナー粒子は、2種類の力によって、柔軟性中間体、一次画像形成部材、受像体などの基体と相互に作用する。その第一は、トナー粒子上の静電荷から生じる長距離の静電力からなる。第二は、近距離のファンデルワールス相互作用である。ファンデルワールス相互作用は、一般的に、10 nm未満の2つの物体間の離間距離において顕著であり、粒子の直径の増加と共に直線的に増大する傾向がある。今日一般的に使用されているトナー粒子のサイズ（約4〜12μm）の粒子の場合、実験的証拠から、相互作用の支配的なモードがファンデルワールス力から生ずることが示された。したがって、粒子が、その粒子の塊を基体から数ナノメートルだけ引き離す凹凸を表面に有する場合、その粒子を基体に付着させる力は、その粒子の半径によってではなく、その基体の半径に依存することになる。したがって、トナー粒子の表面に付加される転写補助粒子の役割は、一次画像形成部材または転写中間部材などの下側にある基体からトナー粒子を物理的に離間し、それによって、印加された転写静電界の影響下において或る部材から別の部材へのトナー粒子の転写を容易にすることである。理想的には、転写補助粒子は約10 nmに近い直径を有するはずであり、かかる直径は、当該粒子自体の付着のファンデルワールス力に有意に寄与することなく、当該粒子とその接触する基体との間の付着力をできるだけ小さくする。実際には、転写補助粒子はこれより幾分大きいことが多く、一般に約30 nm〜50 nmである。転写補助粒子の上記サイズは、より小さな基本粒子の凝集塊であることが多いが、その区別は本発明にとって重要ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
トナー粒子表面に付加された転写補助粒子を含むトナー粒子を柔軟性中間体と共に使用する場合にある困難性が生じる。下側にある基体が、付着力（静電気による力を含む）または転写ニップに存在する加圧力に伴う応力下で十分に変形する場合、トナー粒子は、オーバーコートが存在しているにもかかわらず、柔軟性中間体中に十分包み込まれるようになり、その結果、転写補助粒子を完全に包み込み、転写補助粒子が有していたであろう転写へ及ぼすいかなる影響もそれによって打ち消される。本発明の開示中で示すことになるが、関連技術中に開示されているオーバーコートのヤング率の値の低い方の範囲では、これは容易に起る可能性がある。実際に、Zaretsky他は、この問題をできるだけ小さくするために中間転写部材の表面が平滑であることを必要としなければならなかった。このような平滑を必要とすることは現実の製造工程では困難なことが多い。さらに、Zaretsky他は、その転写補助粒子に200 nmほどもある大きな直径を持たせた。さきに考察したように、転写補助粒子のサイズが増すにつれて、トナー粒子の付着に対するそれらの寄与も増大する。
【００１５】
4.0μm〜10.0μmのトナー粒子を転写することができ、また電子写真エンジンの別の部材または部材群を駆動するために用いることも可能な柔軟性中間体を生産できるということは関連技術からは明らかでない。より具体的には、トナー粒子の表面に付加された約20 nm〜70 nmの転写補助粒子を備えたトナー粒子と一緒に使用する場合、電子写真エンジンにおいて駆動機構として使用することも可能であるとしてオーバーコートのヤング率についての数値範囲は存在しない。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
簡単に要約すると、本発明は、受像シート上にトナー画像を形成する方法である。この方法は、一次画像部材上に静電画像を形成する工程およびその画像をドライトナーでトーニングしてトナー画像を形成する工程を含む。トナーは、4〜10ミクロンの直径を有するトナー粒子と、トナー粒子表面に付加された転写補助粒子とを含む。転写補助粒子は、20〜100 nmの直径を有する。トナー画像は、一次画像部材から、ヤング率が225〜500 MPaのオーバーコート層を有する中間画像部材へ転写される。トナー画像はこの中間画像部材から受像シートへ転写され、その際、中間画像部材が一次画像部材または受像シートを駆動する。
【００１７】
本発明はまた、受像シート上に静電写真画像、好ましくは電子写真画像を形成することができる装置について述べる。この装置は、当該装置の少なくとも1つの他の部材を駆動するためにも用いられる柔軟性中間転写部材を備える。好ましい実施態様では、この装置は、4〜10ミクロンの直径を有するドライトナー粒子と、そのトナー粒子表面に付加された転写補助粒子も含み、上記転写補助粒子は20〜100 nmの直径を有する。柔軟性中間転写部材は、ヤング率が250〜500 MPaのオーバーコート層を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点は、下記の説明および図面と合わせて使用した場合に、より明らかになるはずである。可能であれば、図面中で同一の参照数字は、それら図に共通した同一の特徴を表すために使用される。
【００１９】
理解を容易にするために、可能であれば、同一の参照数字は、それらの図に共通した同一の要素を指すために用いられる。
【００２０】
本発明は、電子写真エンジンにおいて柔軟性転写中間部材上で使用されるオーバーコートについて述べる。当該電子写真エンジンでは、柔軟性中間体が一次画像形成部材などの当該エンジンの別の構成要素を駆動するために使用され、またマーキング粒子（トナーまたはドライインク粒子とも呼ばれる）を用いて静電潜像が可視画像に現像される。マーキング粒子は、当該マーキング粒子表面に付加された転写補助粒子を備え、転写補助粒子またはそれら粒子により形成されるクラスターは、約20 nm〜100 nm、好ましくは30 nm〜70 nm、より好ましくは30 nm〜50 nmの直径を有する。
【００２１】
電子写真エンジンにおいて、電子写真プロセスおよびそれらの個々のステップは、多くの著書および刊行物中に詳細に記述されている。これらのプロセスは、光導電体を帯電および露光させることを含む静電画像を生成させる工程、その画像を、帯電させた着色粒子（トナー）で現像する工程、得られた現像画像を二次基体（中間画像部材）、例えばゴム状柔軟弾性表面またはゴムブランケットを有するシリンダーに転写する工程、次いで最終の基体すなわち受像体上に転写し、画像をその受像体上へ定着または融着する工程という基本ステップ群を含む。この最終の基体は、トナー粒子を受容するように設計された受像層（電子写真印刷エンジンに用いる場合にはトナー受容層とも呼ばれる）を有することができる。
【００２２】
トナーパターンをトナー受容層に定着させるために、受像シート上のトナーを、例えばそのシートを融着ロールのニップに通過させることによって熱および圧力にさらす。トナーポリマーとトナー受容層の熱可塑性ポリマーの両方を、融着ロールの圧力下で互いに接着するのに十分に軟化または溶融させる。トナー受容層とトナーの両方が軟化し溶融するとき、トナーを熱可塑性トナー受容層中に少なくとも部分的に埋め込むことができる。熱融着性トナーの場合、熱可塑性ポリマーを粒子の一部として用いることができる。この融着工程は、最終の画像に熱および圧力を加えることによって達成することができる。融着は、彩度の向上、受像体に対するトナーの接着向上、および画像表面の肌理の改善を実現することができる。融着装置は、シリンダーであることもベルトであることもできる。融着装置は、受像体に対する熱転写の向上を可能にするように柔軟な表面を与えるエラストマーのオーバーコートを有することができる。融着装置は、平滑なまたはテクスチャの付いた表面を有することができる。融着工程は転写工程を兼ねることができる。
【００２３】
米国特許第5,895,153号に記載されているベルト融着装置を用いて、電子写真技術により焼き付けられた受像要素に高光沢仕上げを施すことができる。ベルトフューザーは複写装置と分離されていても一体であってもよい。二次的なステップとしてベルトフューザーを使用する場合、トーン画像を、まずその電子写真技術により焼き付けられたシートを複写装置内の融着ロールのニップに通過させることによって定着し、次いでベルト融着処理して高度に均質な光沢仕上げを得る。ベルト融着装置は、マーキング粒子画像を担持した受像部材を融着アッセンブリに送るための投入物搬送機構を含む。この融着アッセンブリは、閉ループ経路の周囲で所定の方向に移動させるための加熱された融着ロールと操舵ロールの周りを移動する融着ベルトを含む。融着ベルトは、例えば薄い金属製または耐熱プラスチック製ベルトである。金属ベルトは、電気鋳造されたニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、または他のそのような金属であることができ、ベルトの厚さは2〜5ミルである。継目無プラスチックベルトは、ポリイミド、ポリプロピレンなどの材料から形成することができ、ベルトの厚さは約2〜5ミルである。通常これらの融着ベルトは、シリコーン樹脂、フルオロポリマーなどの離型材料の薄い硬質のコーティングで被覆される。コーティングは、一般的に薄く（1〜10ミクロン）、非常に平滑で、かつ光沢がある。かかる融着ベルトは、より低光沢または肌理のある画像を生成するように多少粗い感触の表面にすることもできる。
【００２４】
図1を参照して、一般に符号10で表される電子写真複写装置の例を示す。その中間部材が別の構成要素を駆動する様々な構成があり得ることが容易に理解される。
【００２５】
装置10は、光導電性表面を有する一次画像形成部材、例えばドラム12を含み、その上に着色マーキング粒子画像すなわちトナー画像、または一連の異なる色のトナー画像が形成される。画像を形成するには、光導電性ドラム12がそれら画像を伴って矢印の方向へ回転するとドラムの光導電性表面が均一に帯電し、次いで、例えばレーザー15または発光ダイオード（LED）アレイにより露光して対応する静電潜像を生じる。静電潜像は、現像ステーション16によって着色トナーを画像担持ドラム12に適用することによって現像される。図示した複写装置10の実施形態では、5つの現像ユニットが存在し、それぞれの現像ユニットが、それらとそれぞれ関連する特定の異なる色のトナーを有する。具体的には、現像ユニット16yはイエロートナーを含有し、現像ユニット16mはマゼンタトナーを含有し、現像ユニット16cはシアントナーを含有し、また現像ユニット16bは黒トナーを含有する。もちろん現像ステーション16の全体的な配置および複写装置10に対する発色現像スキームの操作特性によっては他の色のトナー（例えばレッド、グリーン、ブルー等）をそれら特定の現像ユニットにおいて使用することもできる。さらに透明マーキング粒子を含有する現像ユニット16clが設けられ、これは複写された画像の画質および光沢を改善するのを助けるために利用される。
【００２６】
各現像ユニットは、ドラム12上で運ばれる一連の画像に対応してそれぞれ異なる色のマーキング適用を塗布するようにドラム12との動作上の現像関係に応じて、別々に作動されて一連の異なる色のトナー画像を生じる。この現像用トナー画像は、中間画像転写部材、例えば中間転写ドラム20の外面に転写される。その後、中間画像転写部材のドラム20の表面にそれぞれ形成されたトナー画像は、受像体すなわち受像部材に単一のステップで転写される。
【００２７】
受像部材は、経路（鎖線によって示される）に沿って中間転写部材20と転写バッキング部材32の間のニップ30中に運ばれる。受像部材は、適切な受像部材サプライ（ホッパS1またはS2）からニップ30中に送られ、ニップはマーキング粒子画像を受け取る。受像部材はニップ30を出て、機構40によって定着アッセンブリ60に運ばれ、トナー画像は熱および／または圧力を加えることによって受像部材に仮留めされる。画像が受像部材に仮留めされた後、必要ならその受像部材は、第二面（デュープレックス）画像をそのような受像部材に転写させるために転写ニップ30に戻すように搬送されるか、またはオペレーター検索用の遠隔出力トレイ34に搬送されるか、または出力アクセサリーに搬送されるかが選択される。
【００２８】
複写装置10に制御信号を与えるために適切なセンサー（図示せず）あるいは機械的、電気的または光学的などの任意のよく知られた種類のセンサーが上記装置で使用される。かかるセンサーは、受像体の走行経路に沿って設置され、一次画像形成部材の光導電性ドラム12、中間転写部材20、転写バッキング部材32、および様々な画像処理ステーションと連動する。したがって、それらセンサーは、その走行経路中の受像体の所在と、画像形成処理ステーションに対しての一次画像形成部材12の位置とを検出し、それぞれそれらを表示する適切な信号を出す。かかる信号は、マイクロプロセッサを含む論理制御ユニットLに送られる。かかる信号およびマイクロプロセッサ用の適切なプログラムに基づいて、ユニットLは、複写処理を行うための様々な電子写真処理ステーションのタイミング動作を制御する信号を出す。
【００２９】
トナーのサイズすなわち直径は、同じ質量密度を有する球形粒子の体積加重平均径を意味する。トナーの直径は、Coulter Multisizerなどの市販の装置を用いて測定される。本発明において、トナーは、4ミクロン〜10ミクロン、好ましくは4ミクロン〜8ミクロン、より好ましくは6ミクロン〜8ミクロンの直径を有する。より小さいトナーは、本発明の教示にもかかわらず転写に問題があるかもしれない。より大きいトナーは、転写するのにそれほど困難ではなく、本発明から十分な利益を受けるはずである。
【００３０】
転写補助粒子とは、トナー粒子の表面に付加される当業界で知られている粒子を指す。好適な粒子としては、シリカ、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、二酸化チタン、様々なラテックス粒子等が挙げられる。これらの粒子は、摩擦帯電特性、表面エネルギー等を制御するための機能部分を含んでいても含んでいなくてもよい。用語「粒子」は、トナー粒子の表面に付加される機能単位を規定するために用いられることに留意されたい。ほとんどのケースにおいて、この用語は基本的な転写補助粒子の凝集体を意味する。具体的には、一般に選択される多くの粒子の個々の粒径は10 nm未満である。しかし、これらの粒子は基本粒子の凝集体として空気中に存在し、多くは30〜40 nmの範囲内の直径を有する。転写補助粒子の直径は、走査型電子顕微鏡（SEM）、好ましくは電界放出SEMにより、代表的トナー粒子（例えば、対象とするバッチから採取した1または複数）を試験することによって求められる。トナー粒子表面の転写補助粒子のサイズを求める場合、金／パラジウムやアルミニウムなどの導電性コーティングは、転写補助粒子をマスクする恐れがあるので試料上で使用しないことが強く好ましい。さらに、SEMは、粒子の帯電が起らないかまたは少なくとも最低限に抑えられるように妥協点に近い低電圧で操作することを強く推奨する。好ましい転写補助粒子はシリカを含む。
【００３１】
転写中間ブランケットおよびオーバーコートのヤング率は、そのブランケットおよびオーバーコートを構成するものと同じ材料でできた別途の試料を成型することによって求められる。ここで用語「成型」とは、その試料が、柔軟性中間転写部材を作り出す場合に使用されるものと同様の方法で適切な型または金型に流し込まれ、硬化または別の方法で処理されることを意味する。成型が完了した後、試料を型から取り出す。所望ならその試料を、材料の引張試験に通常用いられるドッグボーン形などの適切な形状に裁断することもできる。ヤング率は、インストロン引張試験機などの装置を用いて試料に力を加えることにより緊張した状態で応力−ひずみ曲線を求め、その曲線をゼロ応力に外挿することによって求められる。ナノインデンテーション、動的弾性率解析（DMA）、および他の周知の方法を含めたヤング率測定用の他の方法も許容できるが、可能ならば上記インストロンの使用が好ましい。
【００３２】
柔軟性転写中間体は、米国特許第5,084,735号中でRimai他により定義されている。ブランケット層はその中間体の柔軟性ベース材として定義され、そして、オーバーコートはそのベース材を覆う薄い外皮として定義される。
【００３３】
セラマーは、米国特許第5,968,656号中でEzenyilimba他により定義されている。
【００３４】
セラマー中のケイ酸塩の百分率は下記の方法で求められる。すなわちセラマーの無機物含量は、例えばCampbell等著、Polymer Characterization: Physical Techniques, Chapman and Hall, New York, 1989, p317〜318中に記載されている熱重量分析法（TGA）により求める。熱重量分析では、温度を一定速度で上昇させながら試料の質量を連続的に記録する。ポリマーによって吸収された揮発性物質が追い出されると、また高温でポリマーの分解が起ると減量が起る。分析は、エアーパージ下で20℃／分の速度で25から800℃まで加熱した試料について行った。行程の終り（800℃）に残った残渣の重量を用いてそのセラマーの無機物含量SiOxを求める。
【００３５】
本発明は、柔軟性転写中間体を含む静電転写サブシステムを備えた電気写真エンジンに関する。さらにこの柔軟性転写中間体は、一次画像形成部材または光受容体、トーニングまたは現像ステーションなどの少なくとも1つの他のサブシステムを、好ましくは摩擦継手によって駆動するために用いられる。さらにこのエンジンに使用されるトナーは、着色マーキング粒子表面に付加された転写補助粒子を含む。転写補助粒子は、約30 nm〜100 nm、好ましくは30 nm〜70 nm、より好ましくは30 nm〜50 nmの平均直径を有する。これらのマーキング粒子は、シリカ、チタン酸バリウム、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、ラテックスなどの材料を含み、トナー粒子を一次画像形成部材および柔軟性転写中間体のわずか上方へ持ち上げることによってトナー粒子の付着に寄与するファンデルワールス力を弱めるという機能を主に発揮することができる。より小さい転写補助粒子は、本明細書中で述べた転写中間部材のオーバーコート中に必要以上に深く埋め込まれ、それによってそれらの付着力低下能力を低下させるので、より小さい転写補助粒子は適さない。より大きい転写補助粒子は、トナー粒子のサイズを実質上増大させ、それによってより小さい粒子を使用する利点を打ち消すことになるので、より大きい転写補助粒子は受け入れられない。さらに、付着力は粒径と共に増大するので、それらは一次画像形成部材および転写中間体の双方に対するトナー粒子の付着を増大させ、付着力によってこれら転写のステップを妨げる恐れがある。平均トナー直径は、4ミクロン〜10ミクロン、好ましくは4ミクロン〜8ミクロン、より好ましくは6ミクロン〜8ミクロンであるべきである。本発明は、より大きい粒子を検討の対象とすることもできるが、その有用性は大きく減少する。さらに、4ミクロン未満のトナー粒子は、本発明の方法を完全に利益のあるものにするには小さ過ぎる。トナーと転写補助粒子の総質量に対する転写補助粒子の濃度は、トナーのサイズ、トナーの表面積、およびシリカのサイズを含めた幾つかの要因に左右される。トナーの表面は、転写補助粒子により20％〜100％、好ましくは30％〜70％で被覆されるべきである。被覆面積パーセントは、SEM顕微鏡写真を用いて求められる。典型的には、かかる被覆面積は、約0.5％〜5％を必要とする。より高い百分率の転写補助粒子は、本開示中で以前に考察したように、その転写補助粒子に大きな凝集体を形成させることになる。より低濃度では、付着力を十分に低下させるためにトナーのすべての部分を十分に持ち上げることができないことになる。
【００３６】
柔軟性転写中間体のブランケットの厚さおよびヤング率は、オーバーコート層の厚さと同様にRimai他（米国特許第5,084,735号）中で開示されている。オーバーコート層の好ましい厚さは、2ミクロン〜20ミクロン、好ましくは4ミクロン〜12ミクロン、より好ましくは4ミクロン〜8ミクロンである。オーバーコート層の厚さは、柔軟性転写中間体の断面を測ることによって求められる。
【００３７】
柔軟性転写中間部材のオーバーコート層の重要な特性は、250〜500 MPaのヤング率を有することである。オーバーコートがより低い弾性率を有する場合、トナー粒子は、付着力または転写ニップにおける圧力のどちらか、あるいは両方の結果として材料中に必要以上に深く埋め込まれる。これは、柔軟性転写中間体へのトナーの付着低減に関するシリカの価値を無効にし、それによって転写中間部材から受像体への転写を妨げ、また、クリーニングにより中間体から残留トナーを除去する能力を妨げる。一方、その弾性率が500 MPaを超える場合、その材料は脆くなり過ぎ、それらの柔軟性中間体を他のサブシステムをも駆動するのに使用する要件によりもたらされるひずみのために、使用中に亀裂が入る恐れがある。これらの亀裂は、目に見える画像欠陥をひき起す恐れがあり、また、柔軟性ブランケットからのオーバーコートの層間剥離をもたらす恐れもある。ヤング率のこの特定範囲は、どの特定の材料群に対しても特有のものではなく、関連技術において引用されているものと比べてきわめて狭い範囲であることは明らかである。セラミックス、耐熱材料等はきわめて高い弾性率を有し、適していないことになる。同様に、大部分のポリマーも適していないことになる。そのガラス転移温度（Tg）が電子写真エンジンの動作温度未満であるものは、ゴム状相になる傾向があり、低過ぎるヤング率（3 MPa）を有する。そのTgが電子写真エンジンの動作温度を超えるものは、高過ぎるヤング率（3 MPa）を有する傾向があり、あまりにも脆い。それらのTg近傍で動作するポリマーは穏当な弾性係数を有する可能性があり、或る条件下では適するであろう。しかし、この温度範囲ではヤング率は、小さな温度変化により何桁かの開きで変化する可能性がある。したがって、電子写真エンジンの温度をしっかり制御しなければならないことになる。そうするのは困難である。
【００３８】
本特許は、特定の種類の材料そのものではなく材料の物理的性質を中心に展開するが、本明細書中で開示した特性がそれら種類の材料に固有のものでないにしても、それら必要な特性を有する特定の範囲の組成物を生成することができる幾つかの一般的な種類が存在する。それらの種類には、セラマー、ゾル−ゲルなどの材料が含まれる。好ましい種類の材料としては、様々なセラマーが挙げられる。ヤング率はセラマーを生成させるために使用されるポリマーの分子量などの特性の関数であるが、そのケイ酸塩の分率が32％〜41％であるセラマー組成物が適切なヤング率を有し、好ましい材料を構成する。ケイ酸塩の組成は、本開示中で以前に述べたTGAなどの標準的な化学分析手法を用いて求めることができる。
【００３９】
本発明を利用する電子写真エンジンの好ましい実施形態では、複数の画像形成ステーションが存在し、各画像形成ステーションが一次画像形成部材、現像ステーション、クリーニングステーション、LEDまたはレーザースキャナーライター等、ならびに柔軟性転写中間体を備える。各ステーションは、プロセスカラープリントのシアン、マゼンタ、イエローおよび黒などの個別の色の画像を生成する。さらなるステーションおよび色を用いることもできる。各中間体は、それ自体のステーション内で一次画像形成部材を駆動し、また、各中間体は、連続したやり方で各柔軟性中間体を通過した受像シートを搬送する受像体搬送ウェブにより摩擦で駆動される。次いで、このトナーを担持した受像体は、熱および圧力で画像を受像体に恒久的に定着させる融着ステーションに送られる。
【実施例】
【００４０】
実施例1：シリカを約1.33％含む8ミクロンポリエステルトナー。このトナーのSEM顕微鏡写真から、トナー表面に付加されたシリカのクラスターの平均径が約50 nmであることが判った。Miskinisの手法（E. T. Miskinisの論文、Proc. 6th International Congress on Non-Impact Printing, IS & T, Springfield, VA, 1990, p101〜110）を用いて求めた場合のトナーの電荷質量比が、7.1×10-15クーロンの粒子電荷に相当する−32.3×10-6 C／gであることが分かった。転写の間にその粒子に作用しうる最大印加静電力は、Rimai等（D. S. Rimai、D. S. Weiss、およびD. J. Quesnel等の論文、J. Adhesion Sci. Technol. 17, 917〜942 (2003)）によって考察されているように、パッシェン放出のために、約220 nNである。換言すれば、この粒子の中間体に対する付着力が220 nNを超えていたならば、その粒子を転写させるのに静電気のみを頼ることはできなかったであろう。むしろ均衡する表面間力などの付加的な力の存在が必要であったはずである。これは、Zaretskyにより開示されているような平滑な柔軟性中間体の使用を必要とすることになる。
【００４１】
この実施例では、153 MPaのヤング率およびTGAにより求めた場合に30％のケイ酸塩濃度を有するセラマーをオーバーコートしたニッケルメッキ支持体上へトナーを静電気的に堆積させた。これは本発明の要求値の範囲外である。超遠心分離を用いて測定した場合に付着に打ち勝つために必要な力は290 nNであり、これはあまりにも高過ぎる。本開示中で述べたような電子写真エンジン上で得られる実験的な検証では、不十分な転写が示された。
【００４２】
実施例2：この実施例は、セラマーが299 MPaのヤング率および35％のケイ酸塩濃度を有することを除いて、実施例1と同様であった。これは本発明の要求値の範囲内である。付着力は190 nNであり、転写効率は良好であった。さらに本開示中で述べたような電子写真エンジンで実施したとき、亀裂は確認されなかった。
【００４３】
実施例3：この実施例は、セラマーが413 MPaのヤング率および38.5％のケイ酸塩濃度を有することを除いて、実施例1と同様であった。この材料は本特許の要求値の範囲内である。測定された付着力は170 nNであった。転写効率は良好であり、セラマー層には亀裂が生じなかった。
【００４４】
実施例4：この実施例は、セラマーが757 MPaのヤング率および41.4％のケイ酸塩濃度を有することを除いて、実施例1と同様であった。この実施例は、高過ぎる弾性係数およびケイ酸塩濃度を有し、したがって本発明の要求値の範囲外である。剥離力は140 nNであり、これは転写効率が良好であることを意味するはずであった。しかし、本開示中で述べたような電子写真エンジンで実際にこの材料を実施したとき、このセラマーは亀裂を生じ、容認できないことが分かった。
【００４５】
実施例5：この実施例は、セラマーが74 MPaのヤング率および30.7％のケイ酸塩濃度を有することを除いて、実施例1と同様であった。これらの値は低過ぎ、本発明の要求値の範囲外である。剥離力は373 nNと測定された。この剥離力は、与えることができる最大静電力よりも高く、セラマーに亀裂は生じなかったが転写効率が不十分であることが分かった。
【００４６】
実施例6：この実施例は、セラマーが227 MPaのヤング率および35.1％のケイ酸塩濃度を有することを除いて、実施例1と同様であった。剥離力は205 nNであることが分かった。この剥離力は、与えることができる最大静電転写力に非常に近く、電荷の変動、現像剤の老化、または製造中に生じる変動のために起る可能性のある諸変動に対する寛容度をほとんど与えない。かかる変動は不十分な転写を容易にひき起す恐れがあり、この低い弾性率を有するセラマーの使用はロバストなエンジンに役立たないであろうことを示唆する。使用によるセラマーの亀裂生成は観察されなかった。
【００４７】
実施例7：この実施例は、セラマーが378 MPaのヤング率および40.1％のケイ酸塩濃度を有することを除いて、実施例1と同様であった。この材料は本発明の要求値の範囲内である。剥離力は170 nNであることが分かり、転写効率は良好であった。使用によるセラマーの亀裂生成は観察されなかった。
【００４８】
実施例8：この実施例は、セラマーが1395 MPaのヤング率および42.7％のケイ酸塩濃度を有することを除いて、実施例1と同様であった。この実施例は、高過ぎる弾性係数およびケイ酸塩濃度を有し、したがって本発明の要求値の範囲外である。剥離力は90 nNであり、これは転写効率が良好であることを意味するはずであった。しかし、本開示の中で述べた電子写真エンジンにおいてこの材料を実際に実施した場合、このセラマーは亀裂を生じ、容認できないことが分かった。
【００４９】
本発明を好ましい実施形態を参照して述べてきた。しかし、当然のことながら、当業者ならば、本発明の範囲から逸脱することなく変形および修飾を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】静電写真複写装置の前面図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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