CN101981517A - 图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像形成设备，包括：充电装置，对图像承载部件充电；曝光装置，将图像承载部件曝光以形成静电图像；显影装置，包括显影剂承载部件，显影剂承载部件承载包含调色剂和磁性载体的显影剂；和电源，向显影剂承载部件施加显影偏压。显影偏压是振荡电压，该振荡电压交替重复峰值电压V₁和峰值电压V₂，占空比Du(％)为60≤Du≤80。磁性载体具有下述特征。随着电场强度增大，电阻率ρ减小而相对介电常数ε增大。由峰值电压V₂和暗电位V_D确定的电场强度E_2D与由真空介电常数ε₀、磁性载体的相对介电常数ε和电阻率ρ表示的电荷衰减的时间常数ε₀ερ(s)的乘积满足关系：20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)。当将磁性载体置于由峰值电压V₁和明电位V_L确定的电场强度E_1L下时，时间常数ε₀ερ(s)与相对介电常数ε分别满足下述关系：ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4，以及30≤ε。

Description

图像形成设备

技术领域

本发明涉及电子照相图像形成设备，并且具体地讲，涉及适合于高静电电容的图像承载部件的图像形成设备。

背景技术

近年来，根据图像形成设备的技术的进步，电子照相复印机等预期进入打印市场。然而，为了全面进入打印市场，使图像的质量和稳定性大大高于现有的图像的质量和稳定性是一个必要的要求。

直到今天，已经积极地进行了改善图像质量的各种方法，在这些方法中，开始采取一种获得图像承载部件的方法。决定图像质量的一个重要因素是图像承载部件上的静电潜像。静电潜像是通过将已经借助一次充电器充电至暗电位VD的图像承载部件上的曝光部分通过激光曝光衰减至明电位VL而形成的。

此处，将详细地说明静电潜像的一般形成过程。

图1是作为图像承载部件的一般有机光电导体(OPC)的层构造。

也就是说，电荷产生层103、电荷运输层102以及表面层101通过内涂层104在支持部件105上层叠。曝光光在电荷产生层103中被吸收，以产生电荷载流子。这样产生的电荷载流子被注入电荷运输层2，从而它们在电荷运输层2中移动以便中和暗电位VD。其结果是，曝光部分被衰减至明电位VL，由此形成静电潜像。一般来讲，已知当图像承载部件的膜厚度厚时，其上形成的静电潜像劣化。如果静电潜像劣化，则点再现性也变差，从而当然不可能获得所期望的高质量图像。

因此，作为获得高图像或图片质量的图像承载部件的方法之一，执行图像承载部件的膜厚度的薄化。根据发明人的研究已经发现，为了达到OPC中允许的点再现性，膜厚度应等于或小于20μm(在下文中被称为薄膜OPC)。

另一方面，开始采取非晶硅感光部件(在下文中被称为α-Si感光部件)作为获得高图片质量的另一种方法。图2是α-Si感光部件的层构造。该α-Si感光部件包括通过电荷(空穴)阻挡层114层叠在支持部件115上的电荷产生层113、电荷(电子)阻挡层112以及表面层111。如图2所示，α-Si感光部件可以在表面层111的附近创建电荷产生层113，从而其可以高程度地抑制电荷的扩散。

根据本发明人的研究已经发现，膜厚度应为60μm或更小，以便实现α-Si感光部件中允许的点再现性。此外，已经发现与OPC相比，α-Si感光部件的硬度非常高，因此其具有打印市场中所要求的足够可允许的级别的持久性。

如上所述，选取图像承载部件中的电荷运输层的膜厚度的薄化以及α-Si感光部件的使用，作为在电子照相图像形成设备中获得高图片质量的方法。可以这样说：在这些方法中，α-Si感光部件能够输出可与打印级别相比较的高质量的图片，并且同时具有打印市场中所要求的优秀的持久性。

此处，请注意，作为使用α-Si感光部件的图像形成设备，例如在专利文献1中有描述。

引用列表

[专利文献1]日本专利申请特开No.2002-258587

发明内容

然而，α-Si感光部件易于遭受显影未被正常终止的“充电缺陷”。在下文中，将讨论“充电缺陷”。

图3示出了图像部分中最高浓度部分(下文中称为纯色(solid)部分)中的潜像电位。对纯色部分的明电位V_L施加输出最高浓度所需的显影偏压。此时施加的显影偏压被称为Vdc，并且Vdc和V_L之间的差被称为显影对比度(development contrast)(Vcont)。以这样的方式进行纯色部分的显影：由正被显影的调色剂产生的电位(在下文中被称为充电电位(ΔV))可以满足(fill)显影对比度(Vcont)。然后，当充电电位已经增大到(fill out)Vcont的时刻，显影正常终止(图4)。在此，V_D表示非图像部分中的暗电位，并且，暗电位V_D与显影偏压Vdc的直流分量之间的差被称作雾化去除电位。

然而，如果使用α-Si感光部件，则以这样的状态完成显影：如图5所示，即使在显影终止时，充电电位也还没完全增大到Vcont。这样的现象被称为“充电缺陷”。

现在，将说明为什么α-Si感光部件易于导致充电缺陷的原因。理论上，由正被调色剂显影的潜像产生的充电电位由ΔVth表示，如下述等式1所示。

等式1：

$\mathrm{\ΔVth}=\mathrm{\ΔVt}+\mathrm{\ΔVc}$

$=\frac{\mathrm{dt}}{2{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_t}\⟨\frac{Q}{S}\⟩+\frac{\mathrm{dm}}{{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_m}\⟨\frac{Q}{S}\⟩$

在上述等式1中，dt表示调色剂层的高度；dm表示图像承载部件的膜厚度(除支持部件以外的总的膜厚度)；Q/S表示调色剂的每单位面积的电荷的量或数量；ε₀表示真空的介电常数；ε_t表示调色剂层的介电常数；以及ε_m表示图像承载部件的相对介电常数。此处，请注意，各个单位被表示为使得等式1的量纲能够一致。

在上面的等式1中，第一项是由调色剂层本身相对于其周围而产生的电位ΔVt；第二项是通过电容器效应在调色剂层和图像承载部件的基础层之间产生的ΔVc。这两项的和成为在调色剂显影时产生的电位，即充电电位ΔVth。此处，请注意，ΔV是充电电位的测量值，而ΔVth是充电电位的理论值(即从等式1推导的值)。

此外，图像承载部件的膜厚度dm指示感光层的实际膜厚度，从而指示除支持部件以外的层的膜厚度。具体地讲，在α-Si感光部件的情况下，图像承载部件的膜厚度dm是作为除了图2的支持部件115以外的表面层111、电荷阻挡层112、114和电荷产生层113的和的膜厚度。

另一方面，在OPC的情况下，图像承载部件的膜厚度dm是作为除了图1的支持部件105和内涂层104以外的表面层101、电荷运输层102和电荷产生层103的和的膜厚度；在没有表面层101的情况下，其是作为电荷运输层102和电荷产生层103的和的膜厚度。此处，请注意，在内涂层104形成在支持部件105上的情况下，内涂层104的厚度不包括在图像承载部件的膜厚度dm中。

此处，请注意，在为了高图片质量使用α-Si感光部件的情况下，α-Si感光部件的相对介电常数成为大约OPC的三倍。换句话说，α-Si感光部件的每单位面积的静电电容C/S(＝ε₀εm/dm)成为具有相同膜厚度的OPC的每单位面积的静电电容的大约三倍。如果静电电容很大，则即使具有相同电荷数量的调色剂被显影，根据关系式Q＝CV，等式1的第二项中的ΔVc也减小。

出于该原因，α-Si感光部件易于导致充电缺陷。对于薄膜OPC也一样。薄膜OPC具有比常规膜厚度更薄的膜厚度，因此具有比常规膜厚度下的静电电容更大的静电电容。因此，ΔVc变低，使得可能容易导致有缺陷的充电。

图6示出了当显影剂承载部件和图像承载部件之间的最近距离(在下文中被称为SD间隙)分别为300μm和400μm时，在Vcont下的纯色部分的图像承载部件上的调色剂的量(mg/cm²)。当SD间隙为300μm时，常规膜厚度(30μm)的OPC具有100％的充电效率，但相同膜厚度(30μm)的α-Si感光部件减少至70％的充电效率。此时，当SD间隙存在100μm的波动或变化(即400μm的SD)时，对于OPC，被显影的调色剂的量基本上没有变化；但对于α-Si感光部件，被显影的调色剂的量有大的变化。

将在下面描述其原因。对于α-Si感光部件，由于有缺陷的充电，显影未正常终止。换句话说，对于静电潜像，未以用于显影剩下的调色剂的足够的能量来终止显影。因此，显影剂的量会根据SD间隙的波动等引起的电场强度的改变而大幅度地改变。

相反，在如对于OPC那样正常终止了显影的情况下，对于剩下的显影存在有限量的能量，所以即使电场强度改变，显影剂的量的改变也是小的。因此，已经发现：被显影的调色剂的量的稳定性由于由设置高静电电容导致的有缺陷的充电而极大地降低。在打印市场中，要求所有的输出图片具有高图片质量并且同时具有相同的图片质量。换句话说，要求对于所有的输出图像，用于决定将获得的图像的浓度的调色剂的量不变。为了实现该目的，有必要解决上述有缺陷的充电。

因此，通过将OPC的膜厚度分别变为30μm、25μm、20μm，所得到的测量的充电率分别为100％(对于30μm)、90％(对于25μm)和75％(对于20μm)。此时，根据上述测量，发现对于SD间隙的100μm的波动，对于30μm的膜厚度(即充电率为100％)和25μm的膜厚度(即充电率为90％)，显影剂的量的变化小，因而在稳定性的可允许的级别内。根据上述技术原因，充电效率应为90％或更大。

为了应对上述图像承载部件的增大的静电电容，进行了改善有缺陷的充电的各种尝试。

为了解决与上述图像承载部件的增大的静电电容伴随的有缺陷的充电，过去一直使用使调色剂从显影剂承载部件活跃地飞向图像承载部件的显影偏压。

然而，使用这种显影偏压引起被称为“雾化”的另一问题，其中，调色剂也粘附到图像部分以外的非图像部分。

因此，期望在提高充电率的同时不引起雾化问题的图像形成设备。

考虑到上述，本发明的一个目的是提供一种图像形成设备，其中，在使用高静电电容的图像承载部件时，能够解决有缺陷的充电的问题，而不使雾化劣化，从而使高图片质量和高稳定性彼此兼容。

针对上述目的，根据本发明的图像形成设备包括：

图像承载部件，其上承载有静电图像；

充电装置，对所述图像承载部件充电；

曝光装置，通过将已借助所述充电装置充电至暗电位V_D的所述图像承载部件的表面曝光来形成所述静电图像，由此将图像承载部件表面改变为明电位V_L；

显影装置，其具有显影剂承载部件，所述显影剂承载部件上承载有包括调色剂和磁性载体的显影剂；以及

电源，其在所述显影剂承载部件上施加显影偏压；

其中，所述显影偏压是振荡电压，所述振荡电压具有第一峰值电压V₁和第二峰值电压V₂，所述第一峰值电压V₁产生沿第一方向的静电力，以使所述调色剂沿从所述显影剂承载部件向所述图像承载部件的方向移动，所述第二峰值电压V₂产生沿第二方向的静电力，以使所述调色剂沿从所述图像承载部件向所述显影剂承载部件的方向移动，所述第一和第二峰值电压以交替的方式施加于所述显影剂承载部件上；

由(T2/(T1+T2))x100表示的占空比Du(％)在60和80之间(即60≤Du≤80)，其中，T1是所述第一方向上的相位时间，T2是所述第二方向上的相位时间；

所述磁性载体具有下述特征：

所述磁性载体具有根据电场强度增大而减小的电阻率ρ，以及根据电场强度增大而增大的相对介电常数ε；

电荷衰减的时间常数ε₀ερ(s)与由所述第二方向上的所述第二峰值电压V₂和所述暗电位V_D决定的电场强度E_2D的乘积满足关系式：20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)，其中所述电荷衰减的时间常数ε₀ερ(s)由所述电场强度E_2D下的真空的介电常数ε₀、所述磁性载体的相对介电常数ε和所述电阻率ρ表示；以及

由沿第一方向的所述第一峰值电压V₁和所述明电位V_L决定的电场强度E_1L下的所述时间常数ε₀ερ(s)与所述相对介电常数ε满足下述关系：ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4，以及30≤ε。

参照附图，本发明的更多特征将根据对示例性实施例的下述描述变得清晰。

本发明的有益效果

通过在预定条件下使用磁性载体和占空偏压(duty bias)，满足所要求的雾化水平和所需的充电率水平两者。

附图说明

[图1]图1是有机光电导体的一个示例的层构造模型视图；

[图2]图2是α-Si感光部件的一个示例的层构造模型视图；

[图3]图3是示出了潜像电位的视图；

[图4]图4是示出了充电状态的潜像电位的视图；

[图5]图5是示出了有缺陷的充电状态下的潜像电位的视图；

[图6]图6是示出了SD间隙变化的情况下的调色剂的量和Vcont之间的关系的视图；

[图7]图7是示出了该示例中使用的偏压的波形图；

[图8]图8是示出了占空波的占空比与充电率之间的关系的视图；

[图9]图9是示出了占空波的占空比与雾化之间的关系的视图；

[图10]图10是示出了占空波的占空比与雾化之间的关系的视图；

[图11]图11是示出了ε₀ερE_2D(s·V/cm)与雾化之间的关系的视图；

[图12]图12是示出了占空波的占空比与充电率之间的关系的视图；

[图13]图13是示出了电场强度E(V/cm)和磁性载体的电阻率ρ(Ω·cm)之间的关系的视图；

[图14]图14是示出了电场强度E(V/cm)和磁性载体的相对介电常数ε之间的关系的视图；

[图15]图15是示出了电场强度E(V/cm)和磁性载体的ε₀ερ(s)之间的关系的视图；

[图16]图16是示出了根据本发明的图像形成设备的一个示例的示意性构造视图；

[图17]图17是示出了在显影之前和之后通过表面电位计获得的潜像电位的视图；

[图18]图18是示出了显影之后的充电电位的视图；

[图19]图19是用于检测磁性载体的电阻率ρ(Ω·cm)和相对介电常数ε的装置的示意图；

[图20]图20是示出了由测量值获得的Cole-Cole绘图的视图；

[图21]图21是示出了上述示例中使用的磁性载体A、B、C中的电场强度E(V/cm)和磁性载体的电阻率ρ(Ω·cm)之间的关系的视图；

[图22]图22是示出了上述示例中使用的磁性载体A、B、C中的电场强度E(V/cm)和磁性载体的相对介电常数ε之间的关系的视图；

[图23]图23是测量Q/M的方法中所使用的法拉第测量计的示意图。

具体实施方式

现在，以下将基于示出的本发明优选实施例详细描述本发明。

(1)图像形成设备的示例

图16是示出了根据本发明的图像形成设备的一个示例的示意性构造视图。该图像形成设备是利用电子照相处理的数字化图像曝光型和反转显影型的激光束打印机。

在此示例中，图像形成设备具有数字化图像曝光型和反转显影型的激光束打印机的形式，但其包括背景曝光型、正规显影型的激光束打印机等，所有上述设备都包括在本发明的所附权利要求的范围内。

附图标记1表示鼓型电子照相感光部件，其充当图像承载部件。为了改善点再现性，使图像承载部件表面上的电荷密度高是有效的。因此该图像承载部件1具有高静电电容，具体地讲，每单位面积的静电电容(C/S)为1.5x10^-6(F/m²)或更高(即C/S≥1.5x10^-6(F/m²))。为了达到可允许的点再现性，要求α-Si感光部件具有60μm或更小的膜厚度，薄膜OPC具有20μm或更小的膜厚度。此时，每单位面积的静电电容(C/S)(＝ε₀εm/dm)的下限为1.5x10^-6(F/m²)(即C/S＝1.5x10^-6(F/m²))。出于获得高图片质量的目的，优选满足上述条件(C/S≥1.5x10^-6(F/m²))。因此，由于C/S的值越大，点再现性变得越好，以点再现性的观点来看，对于C/S的值没有上限。

然而，如上所述，在C/S的值增大的情况下，易于引起有缺陷的充电。于是，由于有缺陷的充电，显影的稳定性被降低至极端程度。

在此示例中，图像承载部件1是非晶硅感光部件(α-Si感光部件)。α-Si感光部件基本上设置有感光层，所述感光层包括在导电基片体上的非晶硅。感光层由基于非晶硅的材料(诸如Si、SiC、SiO、SiON等)形成。感光层是例如通过辉光放电分解方法、溅射方法、ECR方法、或者沉积方法等形成的。

图像承载部件1被驱动为以预定速度沿由箭头r表示的顺时针方向转动，并且具有借助一次充电器(充电装置)2均匀地充电至预定暗电位V_D的表面。2a表示一次充电器2的充电偏压电源。3表示充当数字化曝光单元的激光扫描仪(激光曝光装置)。时间序列电气数字像素信号从诸如图像扫描仪之类的主机设备11输入到扫描仪3。

也就是说，在主机设备11中，由CCD等获取的图像信号被A/D转换器数字化，然后被发送至信号处理单元，其在信号处理单元中被转换为对应于图像浓度的二值图像信号。

该图像信号被发送至扫描仪3。扫描仪3具有激光器驱动器、激光器、旋转多面镜、反射镜等，并且图像信号被输入至激光器驱动器。激光器驱动器根据输入至其中的图像信号来调制激光的光发射。

图像承载部件1的暗电位表面接受调制激光束的扫描曝光L(图像曝光)。曝光部分的暗电位V_D衰减至明电位V_L，从而形成静电潜像。图像曝光方法是这样一种方法：其中，对在显影时要附着调色剂的图像承载部件的部分进行预曝光，并且通过调色剂对图像承载部件的明电位部分进行显影。

附图标记4表示显影装置，其将在图像承载部件1的表面上形成的静电潜像显影为调色剂图像。此示例中的显影装置4是反转显影装置，其使用包括磁性载体和非磁性调色剂的双组分显影剂A作为显影剂。调色剂和载体之间的重量比被调整为预定值。显影剂A被容纳在显影容器4a中，并且由搅拌部件4b进行搅拌，从而调色剂被摩擦充电为负极性。将显影剂A提供至显影套筒4c，所述显影套筒4c充当显影剂承载部件。

显影套筒4c被驱动为以预定速度沿由箭头表示的逆时针方向转动。在显影套筒4c中，布置了磁体辊4d，其由磁性材料构成，并且具有多个磁极。通过磁体辊4d的磁力，提供至显影套筒4c的显影剂A作为磁刷层被承载在显影套筒4c的表面，并根据显影套筒4c的转动而被传送。显影剂A被传送至显影区域，在所述显影区域中，显影套筒4c和图像承载部件1彼此相对布置，在显影剂A的传送的过程中，显影剂A的层厚度由刮刀4e来限制。

通过显影偏压施加电源4f对显影套筒4c施加预定显影偏压。通过施加此显影偏压，在显影区域中产生显影电场，由此，附着到载体上的调色剂被拉离载体，并且通过负载体对图像承载部件1上的静电潜像进行反转显影。在反转显影方法中，图像承载部件被充电器充电的极性与调色剂的充电极性相同。

为显影区域中的显影所提供的显影剂磁刷层根据显影套筒4c的连续转动而被传送回显影容器4a中，从而其从显影套筒4c的表面被磁性地剥离。然后，将新鲜的显影剂提供至显影套筒4c。显影容器4a中的显影剂A的调色剂浓度随着显影剂A中的调色剂被显影消耗而降低。为了对其进行补偿，通过未示出的传感器来观察显影容器4a中的显影剂A的调色剂浓度。当显影剂A的调色剂浓度降低至可允许的下限浓度时，以间断的方式执行用补充调色剂容器4g中的适量的调色剂对显影容器4a中的显影剂A进行补充的操作。其结果是，显影容器4a中的显影剂A的调色剂浓度保持在预定范围内。

通过具有转印充电器5的形式的转印装置，形成在图像承载部件1上的调色剂图像被连续转印至诸如纸张片材之类的记录材料(转印材料)P，所述记录材料P以预定控制定时从未示出的片材进给部进给至图像承载部件1和转印充电器5的相对部分。以预定控制定时，从转印偏压施加电源5a向转印充电器5施加与调色剂的充电极性相反的正极性的转印偏压。其结果是，图像承载部件1上的调色剂图像被静电地转印至记录材料P的表面。

经过具有转印充电器5的形式的转印装置的记录材料P从图像承载部件1的表面分离，从而其被引入定影装置8。在热和压力的作用下，定影装置8将记录材料P上的未定影的调色剂图像定影为永久定影的图像，然后排出记录材料P。在记录材料P分离之后，图像承载部件1被清洁器6的清洁刮刀6a擦拭，从而去除诸如转印残余调色剂之类的残余附着物。此外，图像承载部件1还通过预曝光装置7对其整个表面进行曝光而去除电荷，从而其可以按照重复的方式用于图像形成。

附图标记9表示控制电路部(控制单元)。该控制电路部9控制对从图像形成设备的各种处理设备输入的信号以及输入至各种处理设备的命令信号的处理、以及规定的成像序列处理。根据存储在ROM中的控制程序和参考表格来控制设备。

附图标记10是操作面板。从该控制面板10向控制电路部9输入各种图像形成条件。此外，各种信息从控制电路部9输入至操作面板10，并显示在显示部上。

(2)用于测量图像承载部件的静电电容(C/S)、相对介电常数ε[m]和膜厚度d[m]的方法

将说明用于测量本研究中使用的图像承载部件的静电电容(C/S)的方法。

制备了形成在金属基板上的具有与实际感光层(包括电荷产生层、电荷阻挡层和表面层)相似的层构造的平面曝光板，并且使小于曝光板的电极与曝光板相接触。通过当向电极施加200V、400V、600V、800V或1000V的各直流电压时监视流过电极的电流，并且对获得的电流曲线关于时间进行积分，获得了感光层中累积的电荷量q。

通过利用变化的直流电压的值来执行该方法，根据电荷量q和电压值V的斜率获得了曝光板的静电电容(C)。此时，根据使用的电极的面积(S)获得了每单位面积的静电电容(C/S)。下面，将说明用于测量本研究中使用的图像承载部件的膜厚度dm和相对介电常数εm的方法。通过使用膜厚度计，在感光板上形成感光层之前和之后测量感光板的厚度，并且计算测量值之间的差，获得了感光层的膜厚度dm。此外，通过将这样获得的值赋给下述理论等式中的静电电容(C/S)和膜厚度(dm)，获得了相对介电常数εm：εm＝(C·dm)/(S·ε₀))。

(3)用于测量充电效率的方法

现在，将说明在对有缺陷的充电的级别进行数值转换的下述验证中引入的“充电效率”。如等式3所示，充电效率是充电电位ΔV相对于显影对比度Vcont的比率。此处，显影对比度Vcont是显影偏压的直流分量和要形成图像部分的图像承载部件的那部分的明电位V_L之间的电位差。

ΔV表示在潜像电位部分被显影之后的调色剂层的表面电位与显影之前的潜像电位之间的电位差。也就是说，图像承载部件的对应于纯色图像部分的一部分的ΔV是在作为图像承载部件的对应于纯色图像部分的一部分的明电位部分显影之后的调色剂层表面电位与在图像承载部件的对应于纯色图像部分的该部分显影之前的明电位之间的电位差。诸如明电位、调色剂层电位等的电位是通过表面电位计在显影位置或显影位置附近测量的。用于测量的表面电位计是由TRECINC.制造的MODEL 347。

等式3：

充电效率＝充电电位ΔV/显影对比度x100％

将说明用于测量充电效率的方法。

首先，制备了其中不包含双组分显影剂A的空显影装置4，并且通过表面电位计12来测量还没有被调色剂显影的、充电和形成潜像之后的图像承载部件1上的表面电位(显影之前的潜像电位)，其中所述表面电位计12设置在显影装置的正下方。

然后，制备其中包含双组分显影剂A的显影装置4，并且通过在充电和形成潜像之后对图像承载部件1施加显影偏压而在图像承载部件1上实际形成调色剂图像。用表面电位计12相似地测量刚刚显影后的图像承载部件的表面上的电位(显影之后的潜像电位)。

图17示出了由上述两种方法获得的、显影之前和之后的潜像电位的电位分布。可以通过从显影之后的潜像电位的表面电位值减去显影之前的潜像电位的表面电位值来获得由调色剂的实际显影产生的电位差ΔV。此时的ΔV对Vcont的比率是充电效率(见等式3)。

当然，Vcont是在显影位置处决定的。具体地讲，专用表面电位计布置在显影装置4的位置上，并且测量显影位置处的潜像的电位，由此关于潜像电位决定Vdc，从而确保显影位置处的Vcont。

(4)用于测量磁性载体的电阻率ρ和相对介电常数ε的方法

将说明用于测量磁性载体的电阻率ρ和相对介电常数ε的方法。图19是用于测量的装置的示意图。该装置是作为由佳能株式会社(Canon Inc.)制造的复合复印机机型的型号IRC-6800的改造机器。该复合复印机的感光鼓被替换成不具有感光层的直径为

84mm的铝圆柱体201(在下文中被称为Al鼓)，并且使其能够在转动方向上驱动。Al鼓以286mm/秒的外周速度转动。并且，在所述改造机器的显影装置203中，以单纯的形式填充测量的磁性载体202。然后，使得支持磁性载体202的

20mm的显影套筒231与Al鼓相对。在这种情形下，显影套筒231转动，使得其在与Al鼓相对的部分中能够在与Al鼓的方向相同的方向上移动，并且外周速度为500mm/秒。此外，Al鼓和显影套筒被定位为使得可以在相对的部分中形成300微米的空隙(SD间隙)。

然后，在上述条件下，在Al鼓201和显影套筒231以预定外周速度转动的同时，通过电源204(NF公司制造的HVA 4321)在Al鼓201和显影套筒231之间分别施加电压值互不相同的交流电压(正弦波)。此时，这多个交流电压值被适当设定为一个界限内的值，想要研究载体的阻抗对电场的依赖关系的电场范围从所述界限获取。此时，可以通过测量对施加的电压的响应电流并且从1Hz到10kHz扫描正弦波的频率，测量阻抗。

在本发明中，扫描正弦波的频率和测量阻抗是通过使用由英国公司Solartron Metrology制造的介电测量系统205(126096W)而自动进行的。

将描述一种分析方法。根据Cole-Cole绘图推导出等效电路，所述Cole-Cole绘图对通过扫描从1Hz到10kHz的频率获得的各个测量值(Re(Z)，Ima(Z))进行绘图(见图20)。

由此显示出，当Cole-Cole绘图是如图20所示的半圆时，磁性载体的等效电路是并联电路。可以通过根据上述的SolartronMetrology生产的分析软件(Zview)执行对RC并联电路的拟合，来获得磁性载体的R分量和C分量。

此处，请注意，根据上述分析方法获得的静电电容Ct包括显影套筒231和Al鼓201中的显影区域(在下文中被称为显影夹持部)外部的空气层(相对介电常数为1)造成的影响。换句话说，为了获得磁性载体202的静电电容C，必须从根据上述分析方法获得的静电电容Ct减去由显影夹持部外部的空气层导致的静电电容Ca。

将说明用于推导出静电电容Ca的方法。通过上述测量方法测量其中不包含磁性载体202的空显影装置203。根据上述分析方法获得的静电电容Cat是显影夹持部内部的空气层导致的静电电容Can和显影夹持部外部的空气空间导致的静电电容Ca的组合值。可以根据空气层的相对介电常数(ε＝1)、SD间隙(cm)和磁性载体关于Al鼓1的接触面积(cm²)来获得静电电容Can。可以根据这样获得的Cat和Can推导出Ca(即Ca＝Cat-Can)。最终，如下决定磁性载体的静电电容C：C＝Ct-Ca。

根据SD间隙(cm)和磁性载体202关于Al鼓201的接触面积(cm²)，分别获得了用于由上述分析方法获得的磁性载体202的电阻R和静电电容C的磁性载体202的电阻率ρ(Ω·cm)和相对介电常数ε。

此处请注意，本申请的所附权利要求中的磁性载体的相对介电常数ε和电阻率ρ使用根据上述测量方法获得的值。换句话说，本申请的所附权利要求中使用的磁性载体的相对介电常数ε和电阻率ρ不是单个磁性载体的物理特性的值，而是代表了包括位于显影夹持部中的磁性载体和空气层的相对介电常数ε和电阻率ρ。

此外，由上述测量方法获得的电阻率ρ和相对介电常数ε不考虑调色剂。可以预期实际上混合有调色剂的双组分显影剂的单独的物理特性值与根据上述方法获得的物理特性值不同。然而认为，调色剂对显影夹持部中的单独的物理特性值的影响是有限的，因为在显影偏压的施加下，调色剂不断地在磁性载体和图像承载部件之间移动。因此，当在本发明中规定电阻率ρ和介电常数ε时，不考虑调色剂。

(5)用于测量磁性载体的电阻率ρ和相对介电常数ε对电场强度的依赖关系的方法

将说明用于测量磁性载体的电阻率ρ和相对介电常数ε对电场强度的依赖关系的方法。如前面所提到的，可以通过扫描由图19的电源204施加的正弦波的振幅来测量电阻率ρ和相对介电常数ε对电场强度的依赖关系。此时，通过将正弦波的振幅(V)除以SD间隙(cm)来获得电场强度。

图21(对于ρ)和图22(对于ε)示出了测量的示例。在这些图中，A表示此示例中使用的高介电常数的载体；B表示此示例中使用的低介电常数的载体；C表示此示例中使用的根据本发明的载体。

(6)用于决定显影偏压施加下的电场强度的方法

如下决定显影偏压施加下的电场强度。

例如，在显影偏压诸如图7所示的情况下，假设使调色剂沿图像承载部件的方向移动的相位时间为T1，而使调色剂沿显影剂承载部件的方向移动的相位时间是T2。电场强度E_1L由下述表达式表示，其中在所述电场强度E_1L的作用下，沿图像部分(明电位V_L)的方向作用的力最强地施加于由磁性载体限制的调色剂：E_1L＝(V₁-V_L)/(SD间隙)[V/cm]。另一方面，电场强度E_2D由下述表达式表示，其中在所述电场强度E_2D的作用下，沿显影剂承载部件的方向作用的力最强地施加于图像承载部件上的非图像部分(暗电位V_D)中的调色剂：E_2D＝(V₂-V_D)/(SD间隙)[V/cm]。通过根据上述测量方法(5)测量上述电场强度中的电阻率ρ和相对介电常数ε，获得了显影偏压施加下的磁性载体的电阻率ρ和相对介电常数ε。

[示例1]

(7)示例1

在此第一示例中，对于具有不同的物理特性值(ε，ρ)的磁性载体，在固定的图像输出条件下测量了充电能力和雾化。

将描述验证的结果。通过使用型号IRC-6800(由佳能株式会社(Canon Inc.)制造的复合复印机机型)的上述改造机器作为要研究的机器，根据数字图像曝光方法和反转显影方法执行了显影。

此处使用的图像承载部件是膜厚度dm为30μm、相对介电常数εm为10、每单位面积的静电电容C/S为3.0x10^-6(F/m²)的α-Si感光部件。膜厚度dm、每单位面积的静电电容C/S和相对介电常数εm是根据上述测量方法(2)测量的。

如图16所示，通过一次充电器2，在显影位置处，上述图像承载部件1的表面被均匀充电至所期望的暗电位V_D(-480V)，并且通过扫描仪3，在显影位置处，纯色部分的电位被调整为所期望的明电位V_L(-130V)。

显影套筒4c和图像承载部件1之间的距离(SD间隙)为300μm。

如图7所示，此时使用的显影偏压具有包括直流分量和叠加在直流分量上的交流分量的波形。具体地讲，显影偏压为频率为5kHz、占空比为60％、峰-峰电压(在下文中被称为Vpp)为1.54kV的占空波。

由显影偏压、明电位V_L和暗电位V_D决定的沿回拉方向和显影方向的电场强度E_1L、E_2D如下：E_1L＝3.7x10⁴[V/cm]，E_2D＝2.6x10⁴[V/cm]。作为直流分量的Vdc用于对于图像承载部件上的静电潜像(即对应于纯色部分的明电位V_L(-130V)以及暗电位V_D(-480V))确保必需的显影对比度(200V)和必需的雾化去除电位(150V)。因此，通过将直流分量Vdc设定为-330V(即Vdc＝-330V)来进行研究。此处，显影对比度是直流分量Vdc和明电位V_L之间的差，并且雾化去除电位是直流分量Vdc和暗电位V_D之间的差。

此处请注意，在此研究中，显影偏压的频率为5kHz，但优选地该频率在3kHz-8kHz的范围内。根据发明人的研究发现，当频率小于3kHz时，雾化在任何条件下都不达到可允许的级别，并且当频率高于8kHz时，充电能力在任何条件下都不达到可允许的级别。

下面将说明本发明中使用的显影剂。

包括非磁性调色剂和磁性载体的双组分显影剂被用作显影剂。根据公知的常规研磨方法生产的调色剂被用作所使用的非磁性调色剂。另一方面，制备了具有不同的物理特性值(ε，ρ)的三种载体作为所使用的磁性载体。将具体描述载体的各自的特征。

高介电常数载体(低电阻)A：

作为高介电常数(低电阻)载体A，例如列举了一种使用具有磁性并由下述化学式(1)或(2)表示的铁磁矿(magnetite)和铁氧体(ferrite)作为磁心材料的载体。

MO·Fe₂O₃...(1)

M·Fe₂O₄...(2)

其中M表示三价、二价或单价的金属离子。

作为M，列举了可以单独或组合使用的Be、Mg、Ca、Rb、Sr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y以及Zr、Nb、Mo、Cd、Pb和Li。

作为上述具有磁性的金属化合物颗粒的具体化合物，列举了例如亚铁氧化物，诸如基于Cu-Zn-Fe的铁氧体、基于Mn-Mg-Fe的铁氧体、基于Mn-Mg-Sr-Fe的铁氧体、基于Li-Fe的铁氧体等。

可以采用任何公知的方法作为生产铁氧体颗粒的方法。例如，可以列举下述方法。

也就是说，将碾碎成亚微米尺寸的铁氧体组合物与粘合剂、水、分散剂等混合，然后通过使用喷雾干燥机工艺(spary dryer process)或流化造粒工艺(flow granulation process)形成为颗粒。

此后，在700～1400℃的范围内、优选800-1300℃的范围内的温度下在转窑(rotary kiln)或分批式炉(batch kiln)中烘烤这样形成的颗粒。随后，烘烤过的颗粒被筛选分类，以便以合适的方式控制其颗粒大小分布，由此提供用于载体的磁心材料颗粒。

此外，每一个铁氧体颗粒的表面都涂敷有约0.1～1.0质量％级别的硅树脂或类似的其它材料。此处，以此方式制备的磁性载体被称为高介电常数载体A。

低介电常数(高电阻)载体B：

作为低介电常数载体B，列举了例如下述材料。

第一种材料使用通过熔化、混合和碾碎铁磁颗粒和热塑树脂生产的磁性材料散布型树脂载体作为磁心材料。

第二种材料使用借助喷雾干燥机等通过喷雾干燥浆体生产的磁性材料散布型树脂载体作为磁心材料，所述浆体是通过将铁磁颗粒和热塑树脂溶化并散布在溶剂中形成的。

第三种材料使用在存在铁磁颗粒和赤铁矿颗粒的情况下通过直接聚合来反应硬化苯酚而生产的磁性材料散布型树脂载体作为磁心材料。

此外，这样生产的这些载体磁心材料通过流化床涂敷装置等，以约1.0～4.0质量％的级别被进一步涂敷诸如热塑树脂等的树脂。此处，以这些方式生产的磁性载体被称为低介电常数载体B。

根据本发明的载体C：

另一方面，可以使用例如多孔树脂填充载体作为根据本发明的载体C，所述多孔树脂填充载体是通过将诸如硅树脂的树脂倒入多孔磁心来填充其中的孔或空隙来生产的。

作为用于生产载体C的方法，可以列举下述方法。

首先，如上述高介电常数载体A中使用的、铁(三价铁或二价铁)氧化物(Fe₂O₃)和选自包括Ni、Cu、Zn、Li、Mg、Mn、Sr、Ca和Ba的组的一种或两种或更多金属氧化物被分别称取预定量，并彼此混合。

然后，这样获得的混合物在700～1000℃的范围内的温度下被煅烧5小时，然后被碾碎成颗粒大小约为0.3～3μm的颗粒。将粘合剂、水和分散剂与有机颗粒和诸如Na₂CO₃的孔或空隙形成剂根据需要添加至这样获得的碾碎的混合物，然后由喷雾干燥机在100～200℃的温度范围内的加热气氛下进行喷雾干燥，以便形成大小在约20～50μm的范围内的细粒。

此后，在氧浓度为5％或更低的惰性气体(例如N₂气体等)的气氛下、在800～1400℃的范围内的烧结温度下烘烤或烧结这样获得的细粒8～12个小时的时间段。其结果是，获得了多孔磁心。随后，通过浸渍工艺在减压状态下将硅树脂以8～15质量％的级别填充入多孔磁心中，然后在180～220℃的范围内的温度下、在惰性气体气氛下使这样填充的硅树脂凝固。此外，在需要的情况下，这样填充有硅树脂的多孔磁心通过浸渍工艺以约0.1～5.0质量％的级别被进一步涂敷诸如热固树脂的树脂。

在上述制造方法中，可以通过控制磁心的多孔度(孔积率)和磁心材料的电阻、以及要填充的诸如硅树脂的树脂的量、涂敷树脂的树脂的量等，来控制载体的相对介电常数ε和电阻率ρ。

接着，以下示出发明人执行以用于在使用这种载体的图像形成设备中改善电荷特性和雾化的研究结果。

首先，作为用于改善充电率的有效对策，讨论借助由振荡电压生成的显影偏压控制调色剂的移动的方法。具体地，如图7中所示，对于一个周期引起用于使调色剂沿从显影剂承载部件向着图像承载部件的第一方向移动的静电力的相位时间被表示为T1，相位时间T1中的峰值电压被表示为第一峰值电压V₁。此外，引起用于使调色剂沿从图像承载部件向着显影剂承载部件的第二方向移动的静电力的相位时间被表示为T2，相位时间T2中的峰值电压被表示为回拉方向上的第二峰值电压V₂。以交替方式施加第一峰值电压V₁和第二峰值电压V₂。此时，在分别将显影偏压的直流分量Vdc以及显影方向上的峰值电压V₁保持在某电压值的同时，升高或增大T2在一个周期中的比例(在下文中被称作占空比)。在这种情况下，V1和V2的值以及T1和T2的比被确定，使得波形在T1中以Vdc为基准轴积分的积分值和波形在T2中以Vdc为基准轴积分的积分值可以成为相同的值。其结果是，产生了用于弱化回拉方向上的峰值电压V₂的振荡偏压(在下文中被称为占空波)。此处，请注意，根据关系表达式(T2/(T1+T2))x100来计算占空比(Du)(％)。

这种占空波用于弱化回拉力，所述回拉力用于在相位时间T2中在显影剂承载部件的方向上回拉调色剂，因此，调色剂被局部化于图像承载部件的附近。其结果是，最终要在图像承载部件上被显影的调色剂的量增大，从而可以改善有缺陷的充电。

图8是示出当使用载体A改变上述占空波的占空比Du时充电能力的改变的视图。由于上述原因，在占空比Du升高或增大时，与由图8中的虚线表示的矩形波(占空比为50％)相比，充电能力被显著提高。然而，当占空比超过80％时，使调色剂在朝向显影剂承载部件的方向上移动的相位时间与使调色剂在图像承载部件的方向上移动的时间相比太长，其结果是，调色剂不能在图像承载部件的方向上移动，并且很大程度地降低了充电能力。此外，关于这些特性，如图12所示，即使改变载体的类型并且对其进行研究，也获得同样倾向性的结果。

根据发明人的研究结果，发现当占空比Du在60％到80％的范围内时，与矩形波相比，可与载体的类型和显影偏压的频率无关地获得足够的益处。

同时，如果如占空波中所示，弱化峰值电压V2，则将当然劣化调色剂到非图像部分的附着(在下文中被称为雾化(fog))。此外，根据发明人的研究，已经发现，高静电电容的图像承载部件易于劣化雾化，因为与低静电电容的图像承载部件相比，微弱充电的调色剂变得易于被强的镜像力附着到非图像部分。

图9是示出当占空波的占空比Du变化时，对于使用载体A并且包含α-Si感光部件的图像形成设备，雾化的改变的视图。

如该图所示，发现雾化根据占空比Du的升高或增大急剧劣化。此处，使用下述方法将雾化变换为数值。通过由GretagMacbeth制造的反射浓度计(SERISE 1200)来测量图像的白底部分(非图像部分)的反射浓度Ds。另一方面，相似地测量纸张本身的反射浓度Dr，并且雾化的浓度被定义为：雾化浓度(％)＝Dr-Ds。

如上所述，对于高静电电容的图像承载部件，通过占空波显著地改善了有缺陷的充电，然而仅通过占空波，对有缺陷的充电的改善与对雾化的改善是不兼容的。

因此，发明人已经研究了当使用被期望改善充电率的占空波时改善雾化的其他各种方案。作为这些方案中最有效的，特别存在一种用于将要使用的磁性载体的电阻提高到较高值的方法。

图10示出了对于α-Si感光部件，当要使用的磁性载体的电阻变化时雾化和占空比Du之间的关系。在图10中，低电阻载体是上述的载体A，高电阻载体是上述的载体B。发现通过将磁性载体的电阻提高至较高值，可以显著地改善雾化，如图10所示。

如下考虑为什么能够改善雾化的原因。

一般可以将磁性载体考虑为包括电阻分量R和电容分量C的RC并联电路。通过与调色剂的摩擦，磁性载体被充电或带电，由此具有与调色剂电荷的极性相反的极性的电荷Qc(在下文中被称为相反电荷)被存储在磁性载体的电容分量中。此时，如等式2所示，认为相反电荷以时间常数ερ衰减。

等式2：

Qc(t)＝Q₀exp(-t/ε₀ερ)

其中Q0表示初始相反电荷。

根据发明人的研究，已经验证雾化与电荷衰减的时间常数ε₀ερ(s)和使调色剂向显影剂承载部件移动的相位的电场强度E_2D的乘积具有相关性，所述电荷衰减的时间常数ε₀ερ(s)由所述电场强度E_2D下的磁性载体的相对介电常数ε和电阻率ρ表示。

图11示出了相对于ε₀ερE_2D(s·V/cm)的雾化。如图11所示，已经验证，雾化根据ε₀ερE_2D的增大而被改善，并且当20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)时，雾化达到可允许的级别(2％或更少)。此外，由于ε₀ερE_2D的值越大，雾化越被良好地改善，因此从防止雾化的观点来看，对于ε₀ερE_2D的值没有上限。

如下考虑其原因。

假设收集具有附着于非图像部分的磁性载体的微弱充电的雾化调色剂所需的相反电荷为q。此时，从上述等式2获得磁性载体具有q或更大的电荷的时间段t(在下文中简称为时间t)。

t＝-ε₀ερlog(q′)，

其中q′＝q/Q₀。

认为雾化的级别是根据时间t和进行作用使调色剂沿向显影剂承载部件的方向移动的电场强度E_2D产生的。因此，由于上述原因，认为雾化和ε₀ερE_2D彼此相关。

如下考虑为什么通过将磁性载体的电阻(ρ)设定为高的值来改善雾化的原因。也就是说，增大磁性载体的ε₀ερ以延长磁性载体保持必需量的相反电荷的时间。通过剩余的相反电荷来收集附着到非图像部分的微弱充电的雾化调色剂，由此改善雾化。

然而，根据发明人的研究，发现仅通过将磁性载体的电阻设定为高的值以便改善雾化时，充电能力劣化。图12示出磁性载体的电阻变化的情况下充电能力和占空比之间的关系。如图12所示，通过将磁性载体的电阻设定为高的值，充电能力劣化。

图13示出上面使用的高电阻载体和低电阻载体的电阻率对电场强度的依赖关系。电阻率根据电场强度的增大而减小。

另一方面，图14示出这些磁性载体中的相对介电常数对电场强度的依赖关系。一般地说，在使磁性载体的电阻较高的情况下，磁性载体的相对介电常数根据其电阻增大而减小。

图15示出了由电阻率ρ和相对介电常数ε获得的ε₀ερ(s)与电场强度之间的关系。根据上述物理特性的值，可在下面说明为什么当使磁性载体的电阻较大时充电能力劣化的原因。

根据磁性载体的电阻增大，ε₀ερ(s)增大，从而相反电荷变得易于剩余在磁性载体上。因此认为，调色剂被磁性载体的相反电荷回拉至磁性载体，从而导致充电能力的劣化。

此外，根据发明人的研究，已经验证了，磁性载体本身的相对介电常数对充电能力施加影响。具体地讲，具有小的相对介电常数的磁性载体的充电能力低于具有大的相对介电常数的磁性载体的充电能力。可以通过把显影套筒和图像承载部件比作一对平行板来对其进行说明。

当在平行板上施加电压时，平行板之间的电场成为均匀的。另一方面，当在平行板之间放置介电物质时，平行板之间的介电物质周围的电场将被其边界条件严重地扭曲。因此，从等电位表面获得的、施加到介电物质周围的电场根据介电物质的介电常数增大而增大。

换句话说，认为当在显影套筒和图像承载部件之间存在磁性载体时，磁性载体的介电常数越大，施加到磁性载体周围的电场就变得越大，从而调色剂变得更容易飞离磁性载体。另一方面，磁性载体的介电常数越小，调色剂就变得越不倾向于飞离磁性载体，其结果是，充电能力劣化。

如上所述，认为：如果使磁性载体的电阻较高以便抑制雾化，则由于相反电荷和磁性载体的介电常数对电场的影响，充电能力劣化。

因此，由于对于使用占空偏压的图像形成设备仅使用载体A或载体B，所以难以使雾化的改善和高静电电容的图像承载部件的充电能力的改善彼此相兼容。

于是，作为发明人的研究结果，通过在预定条件下使用前述的载体C和占空偏压，成功地发现能够针对雾化的改善和充电能力的改善并存的构造。

图21和22分别示出了高介电常数载体A、低介电常数载体B和根据本发明的载体C的、电阻率ρ和相对介电常数ε对电场强度的依赖关系的测量结果。

在高介电常数载体A的情况下，根据电场强度的增大，其电阻率ρ减小，其相对介电常数ε增大。在低介电常数载体B的情况下，电阻率ρ和相对介电常数ε根据电场强度增大的变化都非常有限。另一方面，在根据本发明的载体C的情况下，其电阻率ρ和相对介电常数ε根据增加的电场强度的变化率小，直到接近预定电场强度，在此示例中即电场强度为2.6x10⁴(V/cm)。然而，当超过了2.6x10⁴(V/cm)的电场强度时，电阻率ρ根据增大的电场强度而减小的程度(减小率)变得较大，从而电阻率ρ快速减小，而相对介电常数ε的增大程度(增大率)变得较大，从而相对介电常数ε快速增大。

因此，载体C具有这样的特征：在大于预定电场强度的电场强度下的电阻率相对于电场强度变化的减小率，大于在小于所述预定电场强度的电场强度下的电阻率相对于电场强度变化的减小率。此外，载体C还具有这样的特征：在大于所述预定电场强度的电场强度下的相对介电常数相对于电场强度变化的增大率，大于在小于所述预定电场强度的电场强度下的相对介电常数相对于电场强度变化的增大率。

认为物理特性值的上述变化是由于下述原因。

例如，在磁性载体的磁心材料由导电材料形成的情况下，与高介电常数载体A相似，在施加电压时，可以容易地在磁性载体内部、以及在磁性载体的相邻颗粒之间形成电路径。认为电气物理特性值(ε，ρ)根据增大的电场强度而改变。另一方面，在根据本发明的载体C的情况下，其磁心具有由导电材料形成并填充有电绝缘树脂的多孔结构，因此磁心的内部具有电绝缘树脂部分和导电多孔部分共存。

此处，认为电荷的流动在电绝缘树脂部分和导电多孔部分之间的边界处在某种程度上可以被中断。然而，认为当超过了可以中断电荷流动的极限值(在该情况下，电场强度为2.6x10⁴(V/cm))时，由于磁心的导电部分，电物理特性值(ε，ρ)出现快速改变。如上所述，可以通过控制磁心的多孔度和磁心材料的电阻、以及填充的诸如硅树脂的树脂的量、涂敷树脂的树脂的量等，来控制磁性载体的相对介电常数ε和电阻率ρ。并且，能够控制上述极限值。

在此示例中，回拉方向的电场强度E_2D是2.6x10⁴(V/cm)，并且其特征是，直到达到该电场强度E_2D附近，电阻率ρ大而相对介电常数ε小。显影方向的电场强度E_1L是3.7x10⁴[V/cm]，并且在其中物理特性改变大的区域中，电阻率ρ大大地减小，直到与载体A的电阻率级别相同；而相对介电常数ε快速地增大至一个值，其大大地超过了高介电常数载体A的相对介电常数。

以这样的方式调整本发明中使用的双组分显影剂，使得每一种显影剂中包含的调色剂的摩擦生电的量都相同或恒定。具体地讲，使非磁性调色剂和磁性载体的上述混合比率可变。实际中，非磁性调色剂相对于非磁性调色剂和磁性载体的总重量的重量百分比在8％-10％的范围内。此外，此时，调色剂的摩擦生电的量(在下文中被称为Q/M)为约-50μC/g。

此处，将说明用于测量所使用的Q/M的方法。

图23所示的法拉第测量计300设置有双筒结构，其包括彼此成同心关系布置的直径不同的内金属筒301和外金属筒302、以及用于进一步将调色剂带入内筒301的过滤器303。内筒301和外筒302通过以轴向彼此间隔的位置设置在其之间的一对绝缘部件304电绝缘。通过抽吸空气，图像承载部件上的调色剂被带入过滤器303，由此通过调色剂的电荷量Q在彼此电绝缘的内筒301和外筒302之间引起静电感应。

测量这样感应的电荷量Q，并且将测量的电荷量Q除以内筒301中的调色剂的重量M，得到Q/M(μC/g)的值。通过使用由Keithley Instruments Inc.制造的测量仪器“KEITHLEY 616 DIGITAL ELECTROMETER”进行了测量。

下面的表1示出了当在上述条件下使用高介电常数载体A、低介电常数载体B和根据本发明的载体C时对所获得的各自的充电率和雾化的评估结果。

[表1]

此处，将描述雾化评估方法。通过由GretagMacbeth制造的反射浓度计(SERISE 1200)测量了图像部分的白底部分的反射浓度Ds。另一方面，相似地测量了纸张本身的反射浓度Dr，并如下决定雾化浓度。

雾化浓度(％)＝Dr-Ds

获得的雾化浓度是根据下面列出的标准来评估的。

A：0.5％或更少…非常好

B：0.6～1％或更少…好

C：1～2.0％或更少…可允许级别

D：2％或更多…差

如表1所示，那些既满足所需级别的充电率又满足所需级别的雾化的磁性载体只有根据本发明的载体C。

[示例2]

(8)示例2

在此第二个示例中，为了弄清楚载体物理特性值(ε，ρ)、充电率和雾化之间的关系，除了上述第一示例中的磁性载体之外，添加磁性载体D至H而进行研究。根据与用于载体C的制造方法相似的制造方法制备了载体D至H。此时，以控制磁心的多孔度和磁心材料的电阻、以及填充的诸如硅树脂的树脂的量、涂敷树脂的树脂的量等的方式来控制每一种磁性载体的相对介电常数ε和电阻率ρ。磁性载体A至H的物理特性值(ε，ε₀ερ)、雾化和充电率的测量结果如下。真空的介电常数ε₀是恒定值。

[表2]

如表2所示，那些既满足可允许级别的雾化又满足90％或更大的充电率的磁性载体为载体C、D和E。

如下考虑其原因。在上述条件下，那些满足可允许级别的雾化的磁性载体为载体B、C、D、E、G和H。这些磁性载体在电场强度E_2D(V/cm)下满足关系式20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)。

因此，对于非图像部分(V_D)，磁性载体上剩余的相反电荷的量在电场强度E_2D下足够大，所述电场强度E_2D是由使调色剂沿显影剂承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T2决定的。由于该相反电荷，可以收集附着至非图像部分的雾化调色剂。

接着，在上述条件下，那些满足可允许级别的充电率的磁性载体为载体C、D、E、和F。这些磁性载体在电场强度E_1L(V/cm)下满足关系式ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4以及关系式30≤ε。因此，磁性载体上剩余的相反电荷的量在电场强度E_1L下足够小，所述电场强度E_1L施加到图像部分(V_L)达到使调色剂沿图像承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T1。

因而，通过使时间常数ε₀ερ(s)等于或者大于6.0x10^-4，相反电荷易于减少，并且，能够减小由于相反电荷而对调色剂移动的抑制。从而，能够改善图像部分的充电能力。此外，由于磁性载体的相对介电常数ε足够大因而使相对介电常数ε等于或大于30，因此施加到磁性载体周围的电场变大，从而调色剂变得易于容易地飞离磁性载体。此外，由于相对介电常数ε的值越大，载体的电场变得越大，使得调色剂变得易于从磁性载体飞离，因此从有缺陷的充电的改善的观点来看，对于相对介电常数ε的值没有上限。从上述可知，只有根据本发明的载体C、D和E满足本申请的权利要求1的范围。

[示例3]

(9)示例3

在该第三示例中，在固定地保持电场强度E_1L为3.7x10⁴[V/cm]，但将第二示例中的占空比和峰-峰电压Vpp分别替换为70％和1.33kV，以便使电场强度E_2D可变的同时，进行了与上述第二示例相似的研究。

具体地讲，使用频率为5kHz、占空比为70％、峰-峰电压Vpp为1.33kV的占空波。由显影偏压、明电位V_L和暗电位V_D决定的电场强度E_1L、E_2D如下：E_1L＝3.7x10⁴[V/cm]，E_2D＝1.9x10⁴[V/cm]。

表3示出了此时磁性载体A至G的物理特性值(ε，ε₀ερ)、雾化和充电率的测量结果。

[表3]

如表3所示，那些既满足可允许级别的雾化又满足90％或更大的充电率的磁性载体为载体C、D和E。

如下考虑其原因。在上述条件下，那些满足可允许级别的雾化的磁性载体为载体B、C、D、E、G和H。这些磁性载体在电场强度E_2D(V/cm)下满足关系式20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)。因此，对于非图像部分(V_D)，磁性载体上剩余的相反电荷的量在电场强度E_2D下足够大，所述电场强度E_2D是由使调色剂沿显影剂承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T2决定的。由于此相反电荷，可以收集附着至非图像部分的雾化调色剂。

接着，在上述条件下，那些满足可允许级别的充电率的磁性载体为载体C、D、E、和F。这些载体在电场强度E_1L(V/cm)下满足关系式ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4以及关系式30≤ε。因此，对于图像部分(V_L)，磁性载体上剩余的相反电荷的量在电场强度E_1L下足够小，所述电场强度E_1L是由使调色剂沿图像承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T1决定的。因此，能够减小相反电荷导致的对调色剂移动的抑制，从而减小充电能力的劣化。此外，由于磁性载体的相对介电常数ε足够大，施加到磁性载体周围的电场变大，从而调色剂变得易于容易地飞离磁性载体。

从上述可知，只有根据本发明的载体C、D和E满足本申请的权利要求1的范围。

[示例4]

(10)示例4

在此第四示例中，在固定地保持电场强度E_1L为3.7x10⁴[V/cm]，但将第二示例中的占空比和峰-峰电压Vpp分别替换为80％和1.16kV，以便使电场强度E_2D可变的同时，进行与上述第二示例相似的研究。具体地讲，使用频率为5kHz、占空比为80％、峰-峰电压Vpp为1.33kV的占空波。由显影偏压、明电位V_L和暗电位V_D决定的电场强度E_1L、E_2D如下：E_1L＝3.7x10⁴[V/cm]，E_2D＝1.4x10⁴[V/cm]。

此时，磁性载体A至G的物理特性值(ε，ε₀ερ)、雾化和充电率的测量结果如下。

[表4]

如表4所示，那些既满足可允许级别的雾化又满足90％或更大的充电率的磁性载体为载体C、D和E。

如下考虑其原因。在上述条件下，那些满足可允许级别的雾化的磁性载体为载体B、C、D、E、G和H。这些磁性载体在电场强度E_2D(V/cm)下满足关系式20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)。

因此，对于非图像部分(V_D)，磁性载体上剩余的相反电荷的量在电场强度E_2D下足够大，所述电场强度E_2D是由使调色剂沿显影剂承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T2决定的。因此，由于此相反电荷，可以收集附着至非图像部分的雾化调色剂。

接着，在上述条件下，那些满足可允许级别的充电率的磁性载体为载体C、D、E、和F。这些磁性载体在电场强度E_1L(V/cm)下满足关系式ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4以及关系式30≤ε。

因此，磁性载体上剩余的相反电荷的量在电场强度E_1L下足够小，所述电场强度E_1L被施加到图像部分(V_L)达到使调色剂沿图像承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T1。因此，能够减小相反电荷导致的对调色剂移动的抑制，从而减小充电能力的劣化。此外，由于磁性载体的相对介电常数ε足够大，施加到磁性载体周围的电场变大，从而调色剂变得易于容易地飞离磁性载体。

从上述可知，只有根据本发明的载体C、D和E满足本申请的权利要求1的范围。

[示例5]

(11)示例5

在此第五示例中，通过将第二示例中的占空比和峰-峰电压Vpp分别替换为60％和0.85kV，以便使电场强度E_1L可变，进行了与上述第二示例相似的研究。具体地讲，使用频率为5kHz、占空比为60％、峰-峰电压Vpp为0.85kV的占空波。由显影偏压、明电位V_L和暗电位V_D决定的电场强度E_1L、E_2D如下：E_1L＝2.3x10⁴[V/cm]，E_2D＝1.6x10⁴[V/cm]。此时的磁性载体I至L的物理特性值(ε，ε₀ερ)、雾化和充电率的测量结果如表5所示。磁性载体I至L也是根据与对于载体C的制造方法相似的制造方法制备的。

[表5]

如表5所示，那些既满足可允许级别的雾化又满足90％或更大的充电率的磁性载体为载体I。

如下考虑其原因。在上述条件下，那些满足可允许级别的雾化的磁性载体为载体I、K和L。这些磁性载体在电场强度E_2D(V/cm)下满足关系式20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)。

因此，对于非图像部分(V_D)，磁性载体上剩余的相反电荷的量在电场强度E_2D下足够大，所述电场强度E_2D是由使调色剂沿显影剂承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T2决定的。因此，由于此相反电荷，可以收集附着至非图像部分的雾化调色剂。

接着，在上述条件下，那些满足可允许级别的充电率的磁性载体为载体I和J。这些载体在电场强度E_1L(V/cm)下满足关系式ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4以及关系式30≤ε。

因此，在电场强度E_1L下，磁性载体上剩余的相反电荷的量足够小，所述电场强度E_1L被施加到图像部分(V_L)达到使调色剂沿图像承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T1。因此，能够减小相反电荷导致的对调色剂移动的抑制，从而减小充电能力的劣化。此外，由于磁性载体的相对介电常数ε足够大，施加到磁性载体周围的电场变大，从而调色剂变得易于容易地飞离磁性载体。

从上述可知，只有根据本发明的载体I满足本申请的权利要求1的范围。

[示例6]

(12)示例6

在此第六示例中，在固定地保持电场强度E_1L为2.3x10⁴[V/cm]，但将第五示例中的占空比和峰-峰电压Vpp分别替换为70％和0.74kV，以便使电场强度E_2D可变的同时，进行了与上述第五示例相似的研究。

具体地讲，使用频率为5kHz、占空比为70％、峰-峰电压Vpp为0.74kV的占空波。由显影偏压、明电位V_L和暗电位V_D决定的电场强度E_1L、E_2D如下：E_1L＝2.3x10⁴[V/cm]，E_2D＝1.3x10⁴[V/cm]。

此时的磁性载体I至L的物理特性值(ε，ε₀ερ)、雾化和充电率的测量结果如表6所示。

[表6]

如表6所示，那些既满足可允许级别的雾化又满足90％或更大的充电率的磁性载体为载体I。

如下考虑其原因。在上述条件下，那些满足可允许级别的雾化的磁性载体为载体I、K和L。这些磁性载体在电场强度E_2D(V/cm)下满足20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)的关系式。因此，对于非图像部分(V_D)，磁性载体上剩余的相反电荷的量在电场强度E_2D下足够大，所述电场强度E_2D是由使调色剂沿显影剂承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T2决定的。因此，由于此相反电荷，可以收集附着至非图像部分的雾化调色剂。

接着，在上述条件下，那些满足可允许级别的充电率的磁性载体为载体I和J。这些磁性载体在电场强度E_1L(V/cm)下满足关系式ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4以及关系式30≤ε。

因此，在电场强度E_1L下，磁性载体上剩余的相反电荷的量足够小，所述电场强度E_1L被施加到图像部分(V_L)达到使调色剂沿图像承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T1。因此，能够减小相反电荷导致的对调色剂移动的抑制，从而减小充电能力的劣化。此外，由于磁性载体的相对介电常数ε足够大，施加到磁性载体周围的电场变大，从而调色剂变得易于容易地飞离磁性载体。从上述可知，只有根据本发明的载体I满足本申请的权利要求1的范围。

[示例7]

(13)示例7

在此第七示例中，在固定地保持电场强度E_1L为2.3x10⁴[V/cm]，但将第五示例中的占空比和峰-峰电压Vpp分别替换为80％和0.67kV，以便使电场强度E_2D可变的同时，进行了与上述第五示例相似的研究。具体地讲，使用频率为5kHz、占空比为80％、峰-峰电压Vpp为0.67kV的占空波。

由显影偏压、明电位V_L和暗电位V_D决定的电场强度E_1L、E_2D如下：E_1L＝2.3x10⁴[V/cm]，E_2D＝1.0x10⁴[V/cm]。此时的磁性载体I至L的物理特性值(ε，ε₀ερ)、雾化和充电率的测量结果如表7所示。

[表7]

如表7所示，那些既满足可允许级别的雾化又满足90％或更大的充电率的磁性载体为载体I。

如下考虑其原因。在上述条件下，那些满足可允许级别的雾化的磁性载体为载体I、K和L。这些磁性载体在电场强度E_2D(V/cm)下满足20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)的关系式。

因此，对于非图像部分(V_D)，磁性载体上剩余的相反电荷的量在电场强度E_2D下足够大，所述电场强度E_2D是由使调色剂沿显影剂承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T2决定的。因此，由于此相反电荷，可以收集附着至非图像部分的雾化调色剂。

下面，在上述条件下，那些满足可允许级别的充电率的磁性载体为载体I和J。这些磁性载体在电场强度E_1L(V/cm)下满足关系式ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4以及30≤ε。

因此，在电场强度E_1L下，磁性载体上剩余的相反电荷的量足够小，所述电场强度E_1L施加到图像部分(V_L)达到使调色剂沿图像承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T1。因此，能够减小相反电荷导致的对调色剂移动的抑制，从而减小充电能力的劣化。此外，由于磁性载体的相对介电常数ε足够大，施加到磁性载体周围的电场变大，从而调色剂变得易于容易地飞离磁性载体。从上述可知，只有根据本发明的载体I满足本申请的权利要求1的范围。

如上所述，在本发明中，以这样的方式设定磁性载体的相对介电常数ε和电阻率ρ，使得当占空比(Du)在60≤占空比(Du)(％)≤80的范围内时，电场强度E_2D下的磁性载体的电荷衰减的时间常数ε₀ερ(s)如下：20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)。

因此，对于非图像部分，通过使用在电场强度E_2D下在磁性载体上剩余的相反电荷来收集雾化调色剂，所述电场强度E_2D被施加达到使调色剂沿显影剂承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T2。其结果是，改善了雾化。

此外，利用磁性载体的相对介电常数ε和电阻率ρ具有电场强度依赖性的事实，控制在电场强度E_1L(＝(V₁-V_L)/(SD间隙))(V/cm)下的磁性载体的电荷衰减的时间常数ε₀ερ(s)，以便满足下述关系式：ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4以及30≤ε。也就是说，磁性载体的相对介电常数ε和电阻率ρ被控制为满足这些关系式。

其结果是，在施加于图像部分(V_L)达到使调色剂沿图像承载部件的方向移动的显影偏压的相位时间T1的电场强度E_1L下，由于，能够减小相反电荷导致的对调色剂的移动的抑制，从而减小充电能力的劣化。此外，通过使磁性载体的相对介电常数ε等于或大于30(即30≤ε)，施加到磁性载体周围的电场变大，从而调色剂变得易于容易地飞离磁性载体。

如上所述，在决定雾化的电场强度E_2D(＝(V₂-V_D)/(SD间隙))(V/cm)和在决定充电能力的电场强度E_1L(＝(V₁-V_L)/(SD间隙))(V/cm)下，磁性载体的因子ε、ερ被控制在想要的范围内。其结果是，可以改善有缺陷的充电，而无需劣化雾化，尤其是对于高静电电容的图像承载部件。因此，变得能够在使高图片质量和高稳定性彼此兼容的同时提供图像输出。

此外，显影方向的电场强度E_1L在第一至第四示例中被设定为3.7x10⁴(V/cm)，并且在第五至第七示例中被设定为2.3x10⁴(V/cm)，并且根据下述原因设定电场强度E_1L的优选范围。对于电场强度E_1L的上限，有必要将上限设定为4.2x10⁴(即E_1L(V/cm)≤4.2x10⁴)，从而防止由于放电而在图像承载部件上出现瑕疵。

并且，对于电场强度E_1L的下限，有必要将下限设定为2.0x10⁴(即2.0x10⁴≤E_1L(V/cm))，从而防止可显影性的劣化。

在上文中，说明了可应用本发明的示例，但本发明不以任何方式限于上述示例，并且可以在本发明的技术构思内对其进行各种修改和/或变化。

Claims (8)

1.一种图像形成设备，包括：

图像承载部件，其上承载有静电图像；

充电装置，对所述图像承载部件充电；

曝光装置，通过将已由所述充电装置充电至暗电位V_D的所述图像承载部件的表面曝光，由此将图像承载部件表面改变为明电位V_L，形成所述静电图像；

显影装置，其具有显影剂承载部件，所述显影剂承载部件上承载有包括调色剂和磁性载体的显影剂；以及

电源，其在所述显影剂承载部件上施加显影偏压；

其中，所述显影偏压是振荡电压，所述振荡电压具有第一峰值电压V₁和第二峰值电压V₂，所述第一峰值电压V₁产生沿第一方向的静电力，以使所述调色剂沿从所述显影剂承载部件向所述图像承载部件的方向移动，所述第二峰值电压V₂产生沿第二方向的静电力，以使所述调色剂沿从所述图像承载部件向所述显影剂承载部件的方向移动，所述第一峰值电压和第二峰值电压以交替的方式施加于所述显影剂承载部件上；

由(T2/(T1+T2))x100表示的占空比Du(％)在60≤Du≤80的范围内，其中，T1是所述第一方向上的相位时间，T2是所述第二方向上的相位时间；

所述磁性载体具有下述特征：

所述磁性载体具有根据电场强度增大而减小的电阻率ρ，以及根据电场强度增大而增大的相对介电常数ε；

电荷衰减的时间常数ε₀ερ(s)与由所述第二峰值电压V₂和所述暗电位V_D决定的电场强度E_2D的乘积满足关系式：20≤ε₀ερE_2D(s·V/cm)，其中所述电荷衰减的时间常数ε₀ερ(s)由所述电场强度E_2D下的真空的介电常数ε₀、所述磁性载体的相对介电常数ε和所述电阻率ρ表示；以及

由所述第一峰值电压V₁和所述明电位V_L决定的电场强度E_1L下的所述时间常数ε₀ερ(s)与所述相对介电常数ε满足下述关系：ε₀ερ(s)≤6.0x10^-4，以及30≤ε。

2.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中

所述图像承载部件的每单位面积的静电电容(C/S)的值为1.5x10^-6(C/S)或更大。

3.根据权利要求2所述的图像形成设备，其中

所述图像承载部件被设置有包括非晶硅的感光层。

4.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中

所述显影偏压具有满足范围3≤f(kHz)≤8的频率f。

5.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中

所述电场强度E_1L满足范围2.0x10⁴≤E_1L(V/cm)≤4.2x10⁴。

6.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中

所述磁性载体具有下述特征：

在大于第一预定电场强度的电场强度下的所述电阻率相对于电场强度变化的减小速率大于在小于所述第一预定电场强度的电场强度下的所述电阻率相对于电场强度变化的减小速率，以及

在大于第二预定电场强度的电场强度下的所述相对介电常数相对于电场强度变化的增大速率大于在小于所述第二预定电场强度的电场强度下的所述相对介电常数相对于电场强度变化的增大速率。

7.根据权利要求6所述的图像形成设备，其中

所述磁性载体被构造为具有其空隙填充有树脂的多孔磁心。

8.根据权利要求7所述的图像形成设备，其中

所述磁心具有涂敷有树脂的构造。

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