CN1198183C

CN1198183C - 成像方法及设备和成像设备的控制方法

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Publication number: CN1198183C
Application number: CN01123587.XA
Authority: CN
Inventors: 小沢义夫; 落合英司; 坂田昌一
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: US6512909B2; EP1178361A2; CN1337604A; US20020018672A1; EP1178361B1; EP1178361A3

Abstract

在通过一种设备成象时，所述设备包括：磁性辊，用于生成以摩擦起电方式将具有调色剂的载体结合于其上的载体磁性刷；显影辊，它的表面上形成一层由所述磁性刷提供的调色剂薄层；以及感光体，根据它上面的潜像将所述调色剂薄层选择性地转移至其上；采用荷正电的调色剂，它的电荷量被控制在5-20μC/g区间；感光体的表面电位设定在大约0至250V的区间内，在感光体被曝光之后，作为表面电位的曝光后电位在0至100V区间。

Description

成像方法及设备和成像设备的控制方法

技术领域

本发明涉及一种成像设备，诸如利用静电照相法的复印机、打印机、传真机以及它们的组合，并尤其涉及一种采用非接触显影法的成像设备，其中使用两种成份的显影剂，利用一种磁性载体对非磁性调色剂荷电，只有荷电的调色剂保持在显影剂辊(施主辊)，并且通过使调色剂转移到静电潜像上而对静电潜像载体(以下简称感光体)上的静电潜像显影。

背景技术

迄今，已经研究开发了非接触显影法作为利用单一成份显影剂显影的方法。近年来研制了高速成像设备，例如，在一个连续形成多幅彩色图像的感光鼓上叠置颜色。

通过在一个感光鼓上的颜色叠加，可以由在感光体上精确地叠加调色剂而形成色移很小的彩色图像，因此，该方法作为一项适于高质量彩色图像形成的技术而受到关注。

在美国专利US 3,866,574中公开了一个常规的非接触显影的例子。根据该文的公开，在施主辊(显影辊)上形成非磁性调色剂薄层，辊子以不与感光体接触的方式定位，并且通过施加交变电压而使调色剂能够转移到感光体上的潜像上。

在美国专利US 3,929,098中公开了另一个常规的非接触显影的例子。在该文的公开中描述了一种显影装置，该装置利用磁性辊把两种组份的显影剂加到卷式供墨带上，并且调色剂被输送到施主辊上，在其上形成一个调色剂薄层。

该例中采用了两种组份的显影剂，而且，虽然可以在施主辊上形成薄层，但当调色剂的荷电压较高时很难从施主辊上去除调色剂，因此，为去除调色剂需要施加很强的交变电压。但是，因为强交变电压使得感光体上的薄层不稳定，所以不适于用于颜色的叠加。

对于上述的常规技术，曝光后的电位漂移依据环境条件大幅度改变，其中曝光后的电位是曝光后感光体后的电位。结果，要求感光体的表面为高电位，并且必然地要把显影电场设置为高电位。

另外，调色剂电荷的控制很复杂，需要对显影剂辊提供较高的偏压(显影电压)。

因此，在显影剂辊上形成调色剂的消耗区和非消耗区，在结合到辊子上的调色剂和新供给到辊子上的调色剂之间很容易产生电位差，导致滞后现像(记忆现像)，即先前图像显影的重像像叠加到当前图像上的现像。

另外，因为在现有技术中一般采用可荷负电的调色剂，所以有一种趋势，即当调色剂反复曝光于高电场下时，显影区中的调色剂和非显影区中的调色剂的荷电压之间的电位差增大，尤其在低温、低湿度的环境下更是如此。因此，其趋势是发生显著的重像。

为了避免滞后现像的发生，日本待审专利公开特开平11-231652中公开了一种装置，该装置具有一个用于刮擦显影辊上已显影调色剂的元件和一个用于回收被刮掉的调色剂的装置。但是，刮擦元件的设置，在调色剂中引发很强的物理和电学应力，这导致调色剂的品质下降。

另外，日本待审专利公开特开平3-113474中公开了一种所谓的粉雾显影法。该种粉雾显影通过在施主辊和感光体之间设置一个导线组成的辅助电极，并给辅助电极施加一个微弱的交变电压，使得能够不令显影层不安定地叠加颜色。但是，利用这种技术，辅助电极易于被污染，并且当导线振动时有发生图像品质下降的倾向。

在Journal of Institute of Electrophotography，Vol.19，No.2(1981)，pp.44-51中叙述了一项理论研究，关于在触着显影中使用两种成分的显影剂在显影辊上形成调色剂薄层。

但是，对于触着显影，不容易用新供给的调色剂替换显影过的剩余调色剂，并且可能发生选择性显影，导致显影性能很差。

另外，在日本待审专利公开特开平7-72733中叙述了一种稳定调色剂电荷的方法，它是通过在复印一张纸页和随后的一张纸也之间的中间区间，反转显影辊和磁性辊之间电位差的极性，而把显影辊上的调色剂回收到磁性辊上。但是，当电位差的极性反转时，调色剂的电荷改变并且出现所谓的“灰雾”。

另外，在Journal of Institute of Electrophotography中公开了图10所示的一幅图，其中调色剂供给能力θ被定义为θ＝n·(Vm/Vd)，并描述调色剂供给能力可通过相对于显影辊102的圆周速度Vd提高磁性辊磁性刷的圆周速度Vm而提高。上式中n表示调色剂供给频度。

按照美国专利US5,063,875，将磁性辊101的圆周速度设置成像显影辊的圆周速度的2-5倍那样快，按照日本待审专利公开特开平11-231652，将所述的速度比率设置为2-3。

但是，有一个问题，即磁性辊的圆周速度相对于显影辊的圆周速度提高时，磁性辊的旋转扭矩随着磁性辊上的磁性吸附载体旋转而增大，由于载体颗粒本身的碰撞而加速载体的衰变，调色剂冲击到用于调节磁性刷高度的调节叶片上，并受到分散，导致调色剂向显影辊一侧的输送量减少，并且调色剂的搅拌增强，增大调色剂的Q/M(单位质量的调色剂电荷)。结果，调色剂对显影辊的电结合力增强，导致转移到感光体(静电潜像载体)103上的调色剂量下降。因此，不能得到足够的图像浓度。

特别是，在彩色成像设备中，对于颜色叠加，通过沿记录介质(记录纸页或中间转印元件)的转印方向顺序地排列多个感光体和显影装置而叠加多种颜色，在记录介质上的图像转印起始位置到达前感光体的之间和图像转印起始位置到达后感光体的时间之间有一个时间滞后。

虽然组装该装置使得借助随后之感光体和显影装置的机械驱动可使每种颜色叠加的起始位置重合，但使结构和控制变得复杂。另外，在高速装置的情形下，达到特定的速度之前一直有一个时间滞后，并且需要高水平的技术使得感光体和显影辊在一个很短的时间内达到特定的速度。

通过与第一感光体和显影装置同时开始机械驱动随后的感光体和显影装置，并实施控制，使得随后的感光体上的显影与记录介质的图像转印起始位置同步，可以消除在后感光体和显影装置的机械驱动速度达到特定的速度之前的时间滞后。

但是，当与第一显影装置同时开始驱动随后的显影装置时，磁性辊也同时开始旋转，并且因此调色剂的搅拌增强，导致调色剂的Q/M很高(单位质量的调色剂电荷)，提高了调色剂对显影辊的电结合力，减少了转移到感光体上的调色剂量。因此得不到足够的图像浓度。

发明内容

根据上述情况作出本发明。本发明的目的在于提供一种利用两种组分显影剂的非接触显影的成像设备及其控制方法，其特征在于可以形成清晰的图像，避免“灰雾”的发生，并且抑制重像像的出现。

本发明的另一个目的在于提供一种成像设备的控制方法，能够获得足够的图像浓度，但不增加显影装置中调色剂的搅拌。

根据本发明，当通过一种装置进行成像时，其中该装置包括：磁性辊，用于生成以摩擦起电方式将具有调色剂的载体结合于其上的载体磁性刷；显影辊，它的表面上形成一层由所述磁性刷提供的调色剂薄层；以及静电潜像载体(感光体)，根据它上面的潜像将所述调色剂薄层选择性地转移至其上；它上面的荷正电的调色剂的电荷量被控制在5-20μC/g区间；感光体的表面电位在大约0至250V的区间内，在感光体被曝光之后，作为表面电位的曝光后电位在0至100V区间。

如果感光体的表面电位高于250V，则形成在显影辊上的调色剂薄层的电荷量增大。结果，调色剂的电荷电位与非接触区域中的电位的电位差有增大的趋势，导致更显著的重像。为此，本发明把感光体的表面电位限制在0～250V的范围内。

本发明人发现，在表面电位处于0-250V区间的条件下，当曝光后电位等于或小于100V时，荷正电的调色剂的电荷量很容易被控制在5-20μC/g内，并且可以抑制“灰雾”的产生，同时保持显影性能。

可以通过曝光能量控制曝光后的电位。

另外，在本发明中，在连续形成多幅图像的情形下，在一幅图像形成之后到形成下一幅图像开始的不成像期间(包括开始成像之前的期间)，通过一个磁性刷回收显影辊上剩余的调色剂。

消除显影辊和磁性辊之间的电位差，得到等电位状态。通过产生等电位状态消除偏压之差，可以消除使调色剂结合到显影辊上的静电力。结果，通过显影辊和磁性辊的圆周速度之差所致的磁性刷作用，使显影辊上的剩余调色剂被有效地回收。通过从显影辊回收剩余调色剂并给显影辊提供新调色剂，很容易实现调色剂的更换。为此，可以在显影辊上形成厚度均匀的显影剂薄层，并且可以很容易地回收导致重像像出现的剩余调色剂。

因此，通过避免“灰雾”的出现，并抑制重像的出现，可以形成清晰的图像。

另外，在本发明中，将磁性辊的圆周速度设定成比显影辊的圆周速度小1.1-2.0倍。

因为磁性辊与显影辊的表面速度之比处于1.1至小于2.0的范围，所以避免了因显影辊调色剂的静电结合力增大Q/M(单位质量调色剂的静电荷)所致的感光体上被显影的调色剂的减少，并且可以获得足够的图像浓度。

根据本发明，磁性辊的圆周速度比显影辊的圆周速度越快，磁性刷与显影辊接触的变化越大，此外，经磁性刷作用到显影辊上剩余调色剂的剪切力增大。结果，可以更有效地进行剩余调色剂的回收。特别是，当把磁性辊与显影辊的圆周速度之比设定为1.5至小于2.0时，基本上不能识别出重像，所以重像的抑制效果更显著。

附图说明

图1是表示成像设备基本部分的简图；

图2是感光体的局部截面放大图；

图3是表示显影条件与显影特性之间的关系曲线；

图4是用于评价图像特性的图像图形示意图；

图5是表示出现重像的情况的示意图；

图6是表示本发明成像设备一种实施例的结构示意图；

图7是表示评价重像结果的评价表1；

图8是表示不成像期间显影辊和磁性辊的表面电位图表；

图9是表示“灰雾”评价结果的评价表2；

图10是用于说明显影辊圆周速度Vd与磁性辊磁性刷的圆周速度Vm之间关系的简图。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的优选实施例进行详细地描述。但是，除非特别指明，实施例中组成部分的尺寸、材料、相对位置等仅出于示意的目的，并不构成对本发明范围的限定。

首先，参考图6说明受到控制的成像设备一种实施例的结构。该图中，成像设备20内设置连续的皮带54，使其可以从纸盒53向定影装置59传送记录纸页。

在皮带54上设置黑色显影装置50A、黄色显影装置50B、青色显影装置50C和品红色显影装置50D，用于传送记录纸页。

在这些显影装置50的每一个中分别布置磁性辊1A-1D，以及与每个磁性辊相邻的显影辊2A-2D。每个感光体3A-3D与每一个显影辊2A-2D对面设置。在每个感光体3A-3D的周围分别放置静电荷56A-56D和曝光装置57A-57D。

当收到从图中未示出的控制电路发出的开始打印的信号时，搅拌载体颗粒和调色剂颗粒，并且调色剂颗粒被摩擦荷电地结合到载体颗粒的表面上。因此，在每个磁性辊1A-1D的表面上形成黏附有调色剂之载体的磁性刷，并且在每个显影辊2A-2D的表面上形成调色剂薄层。

由静电荷56A-56D对每个感光体3A-3D荷电，并且利用来自每个曝光装置57A-57D的曝光信号曝光，而在每个感光体3A-3D上形成静电潜像，使得从纸盒53发送到皮带54的记录纸页恰好及时地到达每个感光体3A-3D，以便把每个感光体3A-3D上显影的图像转印到纸页上。

利用每个显影辊2A-2D上的调色剂对每个感光体3A-3D上的潜像显影，并且当记录纸页到达每个感光体3A-3D时，通过每个转印装置58A-58D加给转印偏压，从而把每个感光体3A-3D上的调色剂图像转印到记录纸页上。通过定影装置59定影记录纸页上的调色剂图像，并将其排出。

接下来，参考图1说明显影装置50中的磁性辊1和显影辊2。

如图1所示，所述成像设备实施例的基本部分包括直径约为20mm的磁性辊1、直径约为20mm的显影辊2和感光体3。

磁性辊1使得能够形成磁性刷10，磁性刷10由载体颗粒4组成，载体颗粒上以摩擦荷电的方式结合有调色剂5。

在显影辊2的表面上形成由磁性刷10提供的调色剂5的薄层6。

由感光体上的潜像产生的静电场从载体吸引调色剂，从而对潜像显影。

静电潜像载体3具有厚度为10-25μm的感光体，感光体在表面上包括无定形硅的感光层。

图2示出静电潜像载体元件3的局部截面放大图。如图2所示，感光体3具有夹层结构，即在基材31上一个压着一个的阻挡层32、无定形硅(a-Si)感光层33和表面保护层33。因此，静电潜像载体3就意味着感光体30。

对感光层的材料没有特别的限制，只要它是无定形硅即可。例如是a-Si、a-SiC、a-SiO、a-SiON中的一种无定形硅。

表面保护层34的厚度t为0.3-5μm。期望的表面保护层34是这样一种材料，a-SiC中Si(硅)和C(碳)的含量具有特定的比例。在这种a-SiC中，优选a-Si_(1-x)C_x(0.3≤x＜1.0)，a-Si_(1-x)C_x(0.5≤x＜0.95)更佳。理由在于a-SiC有特别高的电阻率10¹²～10¹³Ω·cm，并且可以获得超饱和的电荷电位、耐磨特性和耐受环境(耐潮湿)的能力。

本实施例中采用荷正电的调色剂作为调色剂5。将感光体的表面电位设定约为0-250V，曝光后电位设定为0-100V，其中曝光后电位是感光体由激光扫描器或LED的光曝光后的电位。

在感光体与显影辊之间设置电源，所述电源包括施加0-200V范围内偏压Vdc1的第一直流电源7a和交流电源7b。交流电源7b施加峰值电压Vpp为500-2000V、频率f为1～3kHz的交变电压。

偏压Vdc1低于感光体的表面电位，但高于曝光后的电位。

使感光体3接地。于是，通过直流电源7a在感光体3与显影辊2之间施加0-200V的偏压。

本实施例中虽然使感光体3接地，并通过给显影辊2施加电压而施加偏压Vdc1，但施加偏压Vdc1的方法并不局限于此。

在给感光体3施加确定电压的情况下，偏压Dvc1是所述确定电压和施加给显影辊2的电压之间的电位差。因此，适于施加直流电压，使得电位差处于0-200V的范围。

另外，设置第二直流电源8，用于给磁性辊1施加电压Vdc2。确定第一和第二直流电压7a和8的电压，使得显影辊2和磁性辊1之间的电位差|Vdc2-Vdc1|处于100-350V。在此，比如适于设置成：Vdc2＝250V，Vde1＝100V，以致|Vdc2-Vdc1|＝150V。

因此，从图3中看出，当偏压Vdc1处于0-200V范围，同时电位差|Vdc2-Vdc1|处于100-350V区间时，可以获得高质量的图像，这里，Vdc1中不包括0V。

回过来再看图1，搅拌载体颗粒4和调色剂颗粒5组成的显影剂材料，使调色剂5荷电，达到适宜的静电水平。

显影剂在磁性辊1的周围形成磁性刷10。穿过调节叶片9调节磁性刷10，以在磁性辊1上达到一定的厚度，并与显影辊2接触。

这里，把调节叶片9和磁性辊1之间的间隙调节到0.3-1.5mm的范围。也可将磁性辊1与显影辊2之间的间隙设定在0.3-1.5mm的范围。

将显影辊2与感光体3之间的间隙设定为50-400μm，最好设定为200-300μm。

当在上述间隙和所加电压的条件下于显影辊2上形成调色剂薄层6时，调色剂薄层的厚度为10-50μm。显影辊以72m/s的圆周速度旋转，磁性辊1以快于显影辊2的圆周速度1.8倍的圆周速度旋转。

结果，由于所述圆周速度差别的刷擦效应，很容易由供给的调色剂更换显影之后在显影辊2上剩余的调色剂。利用这种效应，使重像的出现受到抑制，并且可以在感光体3上显影出清晰的图像。

另外，本实施例中所用的载体颗粒4由具有磁性的载体芯粒和通过聚合作用形成在表面上的包含大分子聚乙烯树脂涂层组成。载体芯粒在表面上有细微的凹凸不平(隆起和凹痕)。

载体芯粒表面上的涂层由平均分子量在50000的大分子聚乙烯组成，所述聚乙烯是通过在把乙烯聚合催化剂留在所述各隆起和凹痕上之后导入乙烯气体聚合的。

希望载体4的电阻率为10⁸-10¹²Ω·cm，饱和磁化率为60-100emu/g。当载体的电阻率低于10⁸Ω·cm时，可能出现载体显影和“灰雾”。另一方面，当电阻率超过10¹²Ω·cm时，可能出现图像的退化，如图像密度的下降。

以这样的方式测量测量电阻率是适宜的，即设置一个厚度为0.5cm、夹在面积为5cm²的两的电极之间就给1kg负载的载体层，并且在上下电极之间施加1-500V的电压，以测量流过电极的电流。由施加的电压和测得的电流计算所述电阻率。

另外，载体芯粒表面上的涂层最好至少在其最外层中包含疏水性硅、或磁粉和/或精细的树脂颗粒。

这种类型的载体4具有极高的强度和耐用性。通过利用这种类型的载体，可以在显影辊上形成荷电荷的调色剂的稳定薄层，甚至在重复使用时载体表面也不会品质衰减。

相应地，可以对感光体上的图像精确显影。另外，因为载体的高耐用性，所以在显影装置的寿命期限之内基本上不需要更换载体。

以下说明载体和显影材料的实例。

I.载体

1.载体芯粒材料

(1)材料

在用作载体芯粒的材料中，公知的用于静电照相的两种成份显影剂的载体材料，例如是褐铁矿、磁铁矿、铁粉、镍和钴或它们的合金或混合物，以及诸如铜、锌、锑、铝、镁、硒、钨、锆、钒等，或磁铁矿等与诸如氧化铁、氧化钛、氧化镁等金属氧化物的混合物，诸如氮化铬、氮化钒等氮化物，以及诸如碳化硅，碳化钨等碳化物，铁磁褐铁矿以及它们的混合物。

特别是希望饱和磁化率为60-100emu/g的褐铁矿。

(2)形状

优选具有细微的凹凸不平的磁粒作为载体芯粒材料。材料的直径不做特别的限定，最好使用直径为20-100μm的颗粒。

如果载体芯粒的直径小于20μm，则由于载体的转移，可能发生载体向感光体3的结合。另一方面，如果直径大于100μm，可能会显影出载体条纹，导致图像质量的下降。

(3)载体芯粒的比例

载体芯材料的比例设定为载体重量的95％或更大些。这个比例间接地决定载体树脂层的厚度。如果这个比例低于95％，则涂层变得过厚，而且由于涂层剥离，以及电荷量增大等，对于显影材料所需要的耐用性和电荷稳定性就不足。另外，还会发生这样的问题，窄线的可复印性下降，图像密度也降低。

作为上限，这里没有特别的限定。把涂层做到载体芯粒完全被树脂层覆盖的程度。所述比例根据载体芯材料的特性和涂层方法而不同。如果载体芯材料的比例太高，载体的流动性将过度降低，并且调色剂也不可能均匀地荷电。

(4)导体层

根据需要，在涂覆大分子乙烯之前，在载体芯粒上设置导电层。作为在载体芯粒上形成的导电层，可以采用适当的树脂层，其中树脂层中分散有精细的导体颗粒。此导体层的形成带来获得高密度和高对比度清晰图像的效果。认为这是由于电阻率的适当减小，通过平衡电荷的泄漏和累积而起作用的。

用于形成导电层的精细导体颗粒是诸如碳黑、乙炔黑等碳黑，诸如SiC等的碳化物，诸如磁铁矿、SnO₂、ZnO、TiO₂和钛黑等磁粉。

用于形成导体层的适当树脂比如是各种热凝树脂，如聚苯乙烯族树脂，聚丙烯酰(甲基丙烯酰)类树脂、聚烯烃族树脂、聚酰胺族树脂、聚碳酸酯族树脂、聚酯族树脂、环氧族树脂、聚烯酊族树脂、脲类树脂、氨基甲酸乙酯、硅类树脂、特氟隆类树脂等，它们的混合物，这些树脂的共聚物、嵌段聚合物、这些树脂的接枝聚合物、共聚混合物等。

导电层可以通过涂覆适当树脂的溶液形成导体层，其中通过旋转涂覆法、浸渍法分散所述精细导体颗粒。还可以通过揉捏芯粒、导体颗粒和树脂形成所述精细导体颗粒。

另外，还可以通过在精细导体颗粒上使单体与其上的芯粒聚合而成。至于导体颗粒的大小和量，没有限制，只要实施例的载体的电阻率等特性足够即可。至于精细导体颗粒的大小，可按均匀地分散在树脂溶液中的颗粒直径较为适合，具体地说，平均直径在2-0.01μm较适宜，优选的是1-0.01μm。

至于精细导体颗粒加入的量，根据颗粒的重量而有不同的适宜值，并且可以无条件地决定。但是，它在树脂层中含量的百分比适于在0.1-60％(wt)的范围，优选的是在0.1-40％范围。特别是，当使用一种载体进行窄线的连续复印，其中载体芯粒的比例小到约为90％并且涂层较厚时，可再现率下降。这个问题可以通过增加精细导体颗粒解决。

以下还可将带有功能层，如其上形成有精细导体颗粒的载体称作载体芯粒。

2.大分子聚乙烯涂层

(1)分子量

大分子聚乙烯一般简称聚乙烯。在本实施例中优选使用平均分子量在50,000以上、甚至在100,000以上的聚乙烯。一般地，从用于本实施例的大分子聚乙烯树脂中区别出平均分子量低于50,000的聚乙烯，如蜡。

聚乙烯蜡可熔于热甲苯中，并能够采用常规的渗透法或喷雾法涂覆，但是它对载体芯粒材料的黏附性较弱，在长时间使用后，由于在显影装置中经受的剪切力而易于从芯粒上脱落。

适于加入不止一种类型的功能层，比如上述的精细导体颗粒，或者后面将要描述的具有电荷调节功能的精细颗粒。

(2)涂层的形成

作为涂覆方法，采用聚合法，这是由于它的强度高和抗剥落性。聚合法是指，通过在受到聚合催化剂处理的载体芯粒的颗粒表面上聚合乙烯而产生聚乙烯树脂涂覆的载体的方法。

采用包含钛和/或锗并溶于碳氢溶剂(己烷、庚烷等)的高活性催化剂成份、通过事先接触催化剂成份和载体芯粒材料而获得的接触产物以及有机铝化合物，形成聚乙烯树脂涂层。芯粒悬浮在碳氢溶剂中，所提供的乙烯单体在芯粒表面上聚合。

当想加入精细导体颗粒或者具有电荷控制功能的精细颗粒时，可以在形成大分子聚乙烯树脂的时候加入。

利用这种方法把聚乙烯层直接形成在载体芯粒表面上，因此获得的膜具有高强度和耐用性。

当以这种方式在聚合物中分散功能颗粒，如精细导体颗粒或者具有电荷控制功能的精细颗粒时，把功能颗粒掺入到作为大分子聚乙烯树脂层生长的层中，并且形成包含功能颗粒的大分子聚乙烯树脂膜。

所希望的大分子乙烯涂层量的重量百分比是：(载体芯粒)/(大分子聚乙烯涂层)＝99/1-95/5。

如上所述，可以加入不止一种功能颗粒，如精细导体颗粒或者具有电荷控制功能的精细颗粒，以改变载体。

加入并分布到大分子乙烯树脂涂层中的精细导体颗粒是公知的物质，如诸如碳黑、磁铁石等的导体磁粉、SnO₂、钛黑等。

希望载体芯粒的平均直径在0.01-5.0μm的范围内。

(3)最外层

利用至少具有一个包含疏水硅和磁粉和/或树脂精细颗粒的最外层，所述涂层可以控制调色剂电荷。不单独使用疏水硅，而是与磁粉和/或树脂细颗粒一起使用，以便防止外部添加物耗费功能层的功能。

通过组成这种载体，避免因疏水硅荷电性能的变化所致外部添加物的静电吸附，并且通过磁粉的放电效应抑制载体荷电，这进一步保证避免粘附。

另外，通过一起使用两种大小不同的精细颗粒，可以避免尺寸在20-40nm的添加物侵入。

(1)疏水硅

本实施例中所用的疏水硅，例如是处理成具有疏水性并能够荷正电或负电的硅表面。它的主要的颗粒直径最好等于或小于40nm，而10-30nm更好。随着直径大于40nm，每个硅颗粒之间的间隙变大，并且在载体表面上显出凹凸不平。

最外层中含量的百分比最好是50phr(添加到涂层中的重量百分比)，而20-30phr更好。商业上用日本Aerozil的RA200HS和Workerchemicals的2015EP、2050EP作为可荷正电的硅。作为可荷负电的硅，日本Aerozil的R812、RY200和Workerchemicals的2000、2000/4是适用的。最好给将荷正电的调色剂加入可荷负电的硅，并给将荷负电的调色剂加入可荷正电的硅。

(2)磁粉

本实施例中所用的磁粉，例如是磁铁石、褐铁矿、铁粉等。

颗粒大小最好为0.1-1μm，而0.2-0.7μm更好。

如果颗粒小于0.1μm，则将丧失作为隔离物的作用，而如果大于1μm，则将不可能把颗粒加入到最外层。至于其含量的百分比，优选50phr，而20-30phr更好。至于电阻率，优选1×10⁷-1×10¹⁰Ω·cm，而1×10⁷～1×10⁹Ω·cm更好。

当电阻率小于1×10⁷Ω·cm时，所述磁粉可具有导电性，并且变得不能荷电。

当电阻率大于1×10¹⁰Ω·cm时，可发生局部荷电，导致缺乏作为磁粉的功能。

商业上可以使用三井金属社等的Fe₃O₄ A、Fe₃O₄ B。

(3)精细树脂颗粒

本实施例中所用的精细树脂颗粒，例如是下列可荷负电的树脂(A)和可荷正电的树脂(B)。

(A)可荷负电的树脂：

氟树脂(偏氟乙烯树脂、四氟乙烯树脂、三氟氯树脂、四氟乙烯-六氟乙烯共聚物)、氯乙烯类树脂，以及纤维素。

(B)可荷正电的树脂：

丙烯酰树脂、聚酰胺类树脂(如尼龙-6、尼龙-6.6、尼龙-11等)苯乙烯类树脂(聚苯乙烯、ABS，AS，AAS等)、偏氯乙烯树脂、聚酯类树脂(如聚磷苯二甲酸二乙酯、聚萘二甲酸二乙酯、聚磷苯二甲酸二丁酯、聚丙烯酸酯、聚氧苯酰、聚碳酸酯等)、聚醚类树脂(聚缩醛、聚苯醚)、乙烯类树脂(EVA，EEA，EMAA，EAAM，EMMA等)。

颗粒的直径优选为0.1-1μm，而0.2-0.7μm更好。

如果小于0.1μm，则难以形成荷正电的颗粒，而且得不到理想的效果。如果大于1μm，则添加物难以作为荷正电的颗粒。

至于最外层中总的含量百分比，优选等于或低于50phr，20-30phr更好。

最好给将荷正电的调色剂加入可荷负电的树脂，给将荷负电的调色剂加入可荷正电的树脂。

可以允许包含磁粉和精细树脂颗粒中的任意一种或者二者。另外，磁粉和精细树脂颗粒可以是一种或多种类型。

(4)最外层的厚度

最外层的厚度最好是0.1-6μm，因为如果薄于0.1μm，则不能实现涂覆，另一方面，如果厚于6μm，则由于摩擦等所致的外部机械振动，会发生最外层的剥落。

(5)最外层的形成及其固定

至于形成并固定本实施例中所用载体最外层的方法，可以采用下列两种方法中的一种或两种。

(i)采用密封型Hensel混合器(三井三池化工机社制造的FM10L型)等疏松粉碎机，利用机械冲击用以固定，并且使载体芯粒上的聚乙烯树脂平滑，以便于适宜接收精细颗粒成份。

随后，使适当量的疏水硅、磁粉和/或精细树脂颗粒混合，形成最外层。根据所要改变的电荷量的绝对值以及实际打印图像的稳定性，确定疏水硅、磁粉和/或精细树脂颗粒的量。如果在加入精细颗粒成份之前，不使用于适于接收精细颗粒成份的涂层表面的平滑，将会出现表面上的凹凸不平，以及涂层的剥落。

具体地说，一般在载体表面被平滑之后，以0.1-50phr的比例把精细颗粒成份加入到大分子聚乙烯涂覆载体的聚乙烯涂层中。但是，考虑到耐用性、在生长最外层过程中的电阻变化以及生产稳定性，20-30phr的比例较为合适。

在1-5kg处理量的范围内实行利用Henshel混合器的处理，利用这种低旋转速度，加入的疏水硅、磁粉和精细树脂颗粒不会溅射。

处理时间随着加入的疏水硅、磁粉和/或精细树脂颗粒以及待涂覆的大分子聚乙烯而不同。但是，需要0.5-5hr的处理时间。当通过机械冲击固定疏水硅、磁粉和/或精细树脂颗粒时，会排出尘埃(各类精细颗粒)，因此必需充分地进行颗粒大小的分类。

(ii)使用通过加热进行球化并固定的热球化装置(Hosokawa公司制造)等，通过混合大分子聚乙烯涂覆载体、适量的疏水硅、磁粉和/或精细树脂颗粒形成最外层。根据要改变的电荷量的绝对值以及实际打印图像的稳定性，确定疏水硅、磁粉和/或精细树脂颗粒的量。

一般说来，在载体表面平滑之后，以0.1-50phr的比例把精细颗粒成份加入到大分子聚乙烯涂覆载体的聚乙烯涂层中。但是，考虑到耐用性、在生长最外层过程中的电阻变化以及生产稳定性，20-30phr的比例较为合适。

在热球化过程中，由Henshel混合器在混合过程中进行大约1分钟的混合处理，使得疏水硅、磁粉和/或精细树脂颗粒能机械地或电学地结合到大分子涂覆载体的表面。

通过使均匀涂敷以精细颗粒组分的表面立即加热至超过聚乙烯熔点的温度，再冷却定形状并在其上固定最外层而实现定影。

如果未立即加热到熔点之上并冷却，则由于所述涂层的熔融之故，会发生凝结。如果在温度超过所述熔点时加给机械冲击，则会发生涂层脱落。

3.载体的导电特性

作为载体的导电特性，最适当的值根据使用载体的显影装置系统而变。一般地说，表现出电阻率10⁸-10¹²Ω·cm的载体是优选的。如果所述电阻率小于10⁸Ω·cm，就可能发生载体显影和“灰雾”，而且另一方面，当所述电阻率超过10¹²Ω·cm时，则可能发生图像的分解，如图像浓度减小。

通过如下方式测量所述电阻率，其中设有厚度为0.5cm、夹在面积为5cm2的两个电极之间负荷为1kg的载体层，并将1-500V的电压加在上下电极之间，以测量流过该二电极间的电流。

II静电照相用的显影剂材料

1.调色剂

通过使各类调色剂与载体混合，可以获得本实施例中静电照相用的显影剂材料。本实施例中可以使用公知的能够荷正电的调色剂。

能够荷正电的调色剂首选由树脂和电荷控制剂(CCA)组成。作为这一目的的树脂，比如可以使用将具有诸如甲基丙烯酸甲酯(MMA)等单体的树脂导入苯乙烯-丙烯共聚物。作为电荷控制剂(CCA)，比如可以使用季胺盐、苯胺黑，或三苯甲烷族颜料。

可以通过公知的方法，如悬浮聚合破碎法、微胶囊法、喷雾干燥法、机械化学法等制成这些能够荷正电的调色剂。

通过从外面加入电荷控制剂(CCA)、树脂等，使所述能够荷正电的调色剂的电荷量控制在5-20μC/g。

在最少的粘合树脂条件下，可将颜料，以及如果需要，还有其它添加剂，如电荷控制剂、润滑剂、胶印抑制剂、固定改进剂等混合。

另外，可以通过添加磁性添加剂使调色剂制得磁性，这对于改进显影特性，防止设备中调色剂的分散是有效的。

从外面混入润滑剂对改善流动性也是适宜的。作为粘合剂，比如可以使用诸如聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯共聚物，苯乙烯-丙烯共聚物，聚苯乙烯、乙烯、乙烯基醋酸纤维素共聚物，乙烯、反丁烯二酸族树脂，丙烯酸邻苯二甲酸盐树脂，聚酰胺树脂、聚酯族树脂，顺丁烯二酸树脂等聚苯乙烯。

作为颜料可以使用公知的染料和颜色，如碳黑、酞菁蓝、阴丹士林蓝、闪光蓝、永久红、红氧化铁、茜素沉淀色料、铅铬绿、孔雀绿沉淀色料、甲基紫沉淀色料、汉撒黄、永久黄、氧化钛等。

作为电荷控制剂比如可以使用正电荷控制剂，如苯胺黑、油溶苯胺黑、三苯甲烷族混合物、聚乙烯吡啶、季胺盐等，以及负电荷控制剂，如烷基取代水杨酸的金属复合盐(如二叔丁基水杨酸的铬混合盐或锌混合盐)等。

作为滑润剂，比如可以使用聚四氟乙烯(特氟隆)、硬脂酸锌、聚偏氟乙烯等。作为胶印抑制剂和固定改进剂，比如可以使用低分子量的聚丙烯蜡或聚烯烃蜡、它的变性物质等。作为磁性添加剂比如可以使用磁铁矿、铁氧体、铁、镍等。作为流动剂可以使用硅、氧化钛、氧化铝等。

调色剂的平均颗粒大小最好为20μm或更小，在3-10μm范围尤好。

2.混合比

本实施例中对于载体与调色剂总量而言，调色剂的比例为2-40％(wt)，最好为3-30％(wt)，而以4-25％(wt)尤好。当调色剂的比例低于2(wt)时，调色剂的电荷较高，而且不可能得到足够的图像浓度。另一方面，当调色剂的比例超过40(wt)时，调色剂的电荷不充足，以致调色剂与显影辊分离，并且在复印机内分散，以致弄脏其内部，这会在图像上造成“灰雾”。

3.使用

本实施例中的显影剂是两种成分的显影剂，具有在载体上荷电的调色剂，而且被用于两种成分显影剂的静电照相系统，如复印机(模拟的；数字的、单色的；彩色的)、打印机(单色的；彩色的)、传真机等。它特别适用于高速、超高速的复印机和打印机等，其中显影剂在显影装置中受到很高的压力。采用本显影剂，通过将载体和调色剂的电阻率、颗粒大小、颗粒大小的分布、磁力、电量等调节至最适宜的值，对有关成像方法、曝光方法、显影方法(显影装置)以及控制方法的变化均无特别限制。

以下说明几种实施例显影剂的举例。

(1)含钛催化剂组分的制备

预先在120℃、较低的压强(2mmHg(266.644Pa))下使200ml的n-庚烷脱水，并使15g(25毫摩尔)的硬脂酸镁脱水，将它们放入用氩置换的内部容积500ml的烧瓶内，制成浆液。当所述浆液受到振动时，使0.44g(2.3毫摩尔)的四氯化钛落下，然后开始加热，在循环流动的条件下，使反应进行1小时，得到含钛的粘性透明的催化剂(活性催化剂)溶液。

(2)含钛催化剂组分的活性评价

随着0.004毫摩尔的钛原子使已脱水的200ml己烷、0.8毫摩尔的三乙基铝、0.8毫摩尔的二乙基铝，以及过程(1)中所得的部分含钛催化剂组分充入以氩置换的内部容积1升的高压釜内，并在90℃下加热。系统内的压强为1.5kg/cm²G(1.5×10⁵Pa)。

紧接着，供给氢。在压强升至5.5kg/cm²G(5.4×10⁵Pa)之后，继续供给乙烯，使总压强保持在9.5kg/cm²G(9.3×10⁵Pa)，聚合1小时，得到70g聚合物。聚合活性是365kg/g·Ti/Hr和所得聚合物的MRF(在190℃、2.16kg负荷下的金属树脂流动性；JISOKO 7210)是40。

(3)制备涂敷聚乙烯的载体

将960g已烧结的铁酸盐粉末E-300(Powderbook公司制，平均颗粒尺寸50μm)充入由氩置换的内部容积2升的高压釜中，在80℃下加热，并在10mmHg(1333.22Pa)低压下干燥1小时。紧接着，在40℃下冷却，添加800ml的脱水己烷，并开始搅拌。

然后，加入0.5毫摩尔的二乙基铝氯化物和过程(1)所得的部分含钛的催化剂成分作为0.05毫摩尔的钛原子，并使反应进行30分钟。继而，使温度升高至90℃，再导入4g乙烯。内部压强是3.0kg/cm²G(2.9×10⁵Pa)。

紧接于此，供给氢；在压强升至3.2kg/cm²G(3.1×10⁵Pa)之后，添加5.0毫摩尔的三乙基铝，并开始聚合。系统内的压强在大约5分钟内下降至大约2.3kg/cm²G(2.3×10⁵Pa)。

然后，添加由5.5g的碳黑(三菱化学公司制的MA-100)与100ml脱水的己烷制成的浆液，继而在继续加入聚乙烯的同时，继续聚合，使系统内的压强保持4.3kg/cm²G(4.2×10⁵Pa)历时45分钟(当把40g聚乙烯导入系统时停止加入)，给出5.5g涂有含碳的聚乙烯树脂的铁酸盐。

已干燥的粉末具有均匀的黑色，而且利用电子显微镜可以观察它，即铁酸盐的表面略为涂有聚乙烯，而碳黑被均一地分散在聚乙烯中。

可利用TGA(高温天平)测量这种混合而成的结构，显示出铁酸盐∶碳黑∶聚乙烯的比率是95.5∶0.5∶4.0(重量比)。

如此得到的中间阶段的载体被命名为载体A1。由GPC测得的聚乙烯膜的平均分子量是206,000。

接下去借助使载体A1通过一个125μm网眼的滤网而对载体A1分类，取出直径等于或大于125μm的颗粒。分类之后，使载体在流动层型式的气流分选塔中流动10小时，所述分选塔的直径14cm，将115℃的热空气以20cm/s的圆周速度导入其中。通过装置分类所得到的载体被命名为A2。

将1000g载体A2放入容量为10升的Henshel混合器(三井三池化工机社制造的FM10L)中，通过使用机械冲击并伴以搅动使载体A2的表面光滑。继而，在该Henshel混合器内混入12g疏水的二氧化硅(日本Aerozil公司制的R812)，进而再施以继续冲击1小时，然后再把8g磁性粉末(三井金属社制的Fe₃O₄ A)混入该Henshel混合器内，之后再在其中机械冲击1小时，形成最外层的二氧化硅与磁性粉末混合层。这之后通过滤网过滤，除去大直径的、凝结有二氧化硅与磁性粉末的载体颗粒。紧接于此，为了除去未固定的二氧化硅与磁性粉末的细小颗粒，在流动层型式的气流分选器中，以速度为20cm/s的热空气处理2小时，得到载体B。

进而，使载体B与青色调色剂按重量比80∶20混合，得到显影剂。

通过使用具有上好之耐久性和电荷可调节性的载体使调色剂荷电，可在显影辊上形成一层具有恒定电荷的薄层，而且可在感光体上形成非接触形式的清晰图像。

接下去，为了评价这些实施例的效果，在下面实施例1-4以及比较例1-3的每一个例子中形成图4中所示的像图形11。在像图形11中，安排有矩形的实像12和比图像12大的中间色调图像13，使中间色调图像13随着实像12被显影。将中间色调图像13的图像浓度选择为实像12的图像浓度的25％。之所以选择25％的浓度是，因为采用这个浓度比较易于出现重像。

由Kyousera公司采用改型显影装置制成的FS-1750成像设备被用于这种评价。在感光体30与显影辊2之间加给峰值电压为1.4kV、频率为2kHz的交变电压。

为了评价，在感光体的曝光电位，即显影辊2的直流电位(Vdc1)变化后，只以感光体的混合物、感光体的表面电位形成像图形11。

对原始打印图像和打印50000页之后评价调色剂及重像的浓度和电荷量(QM)。

在打印几页之后，利用显影辊上吸收的大约1cm²的调色剂薄层，由Trek公司的QM计进行调色剂电荷量的测量。

[实施例1的例子]

在实施例1的例子中，采用具有厚度15μm之a-Si感光体30的静电潜像载体3。在形成图像时，在曝光至10V、显影辊的表面电位(Vdc1)为50V、磁性辊的表面电位(Vdc2)为200V之后，将感光体30的表面电位最初设定为250V。

[实施例2的例子]

在实施例2的例子中，采用具有厚度12μm之a-Si感光体30的静电潜像载体3。在形成图像时，在曝光至5V、显影辊的表面电位(Vdc1)为50V、磁性辊的表面电位(Vdc2)为250V之后，将感光体30的表面电位最初设定为200V。

[实施例3的例子]

在实施例3的例子中，采用具有厚度25μm之可荷正电的有机感光体(OPC)的静电潜像载体3。在形成图像时，在曝光至90V、显影辊的表面电位(Vdc1)为100V、磁性辊的表面电位(Vdc2)为300V之后，将感光体30的表面电位最初设定为250V。

[实施例4的例子]

在实施例4的例子中，采用具有厚度30μm之可荷正电的有机感光体的静电潜像载体3。在形成图像时，在曝光至50V、显影辊的表面电位(Vdc1)为100V、磁性辊的表面电位(Vdc2)为300V之后，将感光体30的表面电位最初设定为200V。

[比较例1的例子]

在比较例1的例子中，采用具有厚度35μm之a-Si感光体30的静电潜像载体3。在形成图像时，在曝光至20V、显影辊的表面电位(Vdc1)为300V、磁性辊的表面电位(Vdc2)为500V之后，将感光体30的表面电位最初设定为500V。

[比较例2的例子]

在比较例2的例子中，采用具有厚度20μm之可荷正电的有机感光体(OPC)的静电潜像载体3。在形成图像时，在曝光至120V、显影辊的表面电位(Vdc1)为400V、磁性辊的表面电位(Vdc2)为700V之后，将感光体30的表面电位最初设定为700V。

[比较例3的例子]

在比较例3的例子中，采用具有厚度20μm之可荷负电的有机感光体(-OPC)的静电潜像载体3。在形成图像时，在曝光至120V、显影辊的表面电位(Vdc1)为400V、磁性辊的表面电位(Vdc2)为700V之后，将感光体30的表面电位最初设定为700V。

图7中示出在上述实施例1-4各例和比较例1-3各例的显影条件下的成像结果。

图7中“重像”列中的标记“○”表示在所形成的像图形的整个中间色调区并未辨别出重像。

标记“△”表示在显影辊的第一圈上被模糊地观察到重像。

标记“×”表示在显影辊的第一圈上被清楚地接收到重像。

图5以示意的方式描述在形成图4中所示的像图形11时，在中间色调图像13区内出现实像12的重像。

如图7所示，在实施例1-4所有各例的情况下，调色剂图像电荷量从初始图像的电荷量较小增加，并且即使在打印5万页之后也不出现重像。

在实施例2的例子中，与较低的显影辊表面电位无关，可以得到较高的图像浓度。在实施例3和4的例子中，虽然图像浓度比实施例1和2的例子中的图像浓度低一点，但由于将显影电场的电位设定的较低，所以调色剂电荷的变化很小，并能稳定地成像。

相反，在比较例1和2中，调色剂电荷量的增加，而且在两种情况下还都出现重像。在比较例3的例子中，即使与比较例2的例子相比调色剂电荷的变化也比较大，而且即使在初始图像中也出现清晰的重像。

在所述的实施例中，当连续形成多个图像时，生成等电位状态，其中在成像的时间之后直至下一次成像之前的不成像期间内，显影辊和磁性辊的表面电位相等。在这种等电位状态下，由磁性刷回收显影辊2上剩余的调色剂。

例如，可以根据拟打印的图像数据确定不成像的时间，或者比如从供纸器中正在记录的纸页前端或后端的位置确定这一时间。

在所述的实施例中，把与所述不成像时间对应的纸页跨距，即从为打印而供送的纸页的后端到为下一次打印的纸页的前端的距离设定为51mm。显影辊的直径是16mm，所以它的周长为16π＝50.27mm。因此，在使整个不成像期间成为等电位状态的情况下，这种等电位状态至少可持续显影辊2的一转。

以下为了评价本实施例的效果，通过在一种实施例的举例情况下的实验来研究图像浓度，即重像及“灰雾”的程度，其中显影辊和磁性辊各自的表面电位均被设定为0V，并且在两个实施例的举例中将所述表面电位被设定得互为不同的值。

在实施例A的举例和比较例A、B的举例中，作出图4中所示像图形11的成像。

[实施例A的例子]

在实施例A的举例中，采用具有厚度14μm之a-Si感光体30的静电潜像载体2。在形成图像时，最初将感光体30的表面电位设定为200V，显影辊的表面电位(Vdc1)设定为50V，并将磁性辊的表面电位(Vdc2)为200V。在感光体30与显影辊2之间加给峰值电压是1.3kV，频率为2.4kHz的交变电压。磁性辊1旋转得是显影辊2的1.8倍那样快。

在实施例A的这个例子中，有如图8所见到的那样，在不成像期间内，把显影辊2的表面电位(Vdc1)和磁性辊1的表面电位(Vdc2)两者均设定为0V，以得到等电位状态。

[比较例A的例子]

在比较例A的举例中，不会得到等电位状态，而且为了随后的成像，就像在先前成像过程中那样，连续地加给相等的偏压。这就是说，在图8所示的不成像期间内，也将显影辊2的表面电位(Vdc1)设定为直流50V，并将磁性辊1的表面电位(Vdc2)为200V。对于整个成像和不成像的期间，都在显影辊2与感光体30之间加给交变电压。

除了在不成像期间内加给偏压以外，显影条件与实施例A的举例中都相同。

[比较例B的例子]

在比较例B的举例中，在不成像期间内反向加给偏压，也即有如图8所看到的那样，在不成像期间内，将显影辊的表面电位(Vdc1)设定为直流200V，而将磁性辊的表面电位(Vdc2)为50V。

图9中示出在实施例A的举例和比较例A、B各例的显影条件下的成像评价结果。这里对图像浓度、重像以及“灰雾”都是在初始阶段、打印了100页时，以及打印了1000页时的阶段评价的。

图9中“浓度”列中的标记“○”表示在被打印的图像中没有辨别出模糊的条纹。标记“△”表示轻微地辨别出有模糊的条纹。

在“重像”列和“灰雾”列中的标记“○”分别表示在被打印的图像中未观察到重像或灰雾。标记“△”表示轻微地收到重像或灰雾。标记“×”分别表示有如图5所示那样清楚地收到重像或灰雾。

有如图9所辨别的那样，可以确定，在实施例A的举例中，在初始阶段、打印了100页时及打印了1000页时的阶段都未发生模糊的条纹、重像以及灰雾。

相反，在比较例A的举例中，在不成像期间内和成像期间内，对于加给的同样的电压，都会逐渐堆积起重像。于是，在打印了100页时的阶段，会轻微地辨识出重像，而在打印了1000页时的阶段，会观察到清晰的重像。

在比较例B的举例中，虽然由于偏压倒过来使重像的出现受到抑制，但由于调色剂电荷量的变化，出现了“灰雾”。也即如图9所示，在打印了100页时的阶段，会轻微地辨识出“灰雾”，而在打印了1000页时的阶段，会清晰地观察到“灰雾”。

因此，从图9可以辨认出，通过在不成像期间得到等电位状态，随着在避开“灰雾”发生的同时还使重像的出现受到抑制，就可能形成清晰的图像。

在上述实施例中，虽然已经在将所述实施例设定在指定条件下的时候说明了一个例子，但可按多种结构改型该实施例。例如，在连续地形成多个图像的情况下，上述实施例中已经说明了一个在从一次成像结束直至紧接着的成像开始的不成像期间得到等电位状态的例子，在本实施例中，它适于在重复形成单个图像的情况下，于图像形成之前得到等电位状态。

另外，虽然在上述实施例中是通过把显影辊和磁性辊二者的表面电位都设定为0V而得到等电位状态的，但在本实施例中，就显影辊和磁性辊各自的表面电位来说，使其相等，而并非必定需要是0V的表面电位，就是足够的。例如，在得到等电位状态时，设定显影辊和磁性辊的表面电位均为50V是足够的。

再有，在得到等电位状态时，可使显影辊和磁性辊二者的表面电位受到控制，或者可使一个的表面电位改变，而使其与另一个表面电位一致。

此外，在上述实施例中，虽然是对整个不成像的持续期间得到所述等电位状态，但对所述整个期间得到等电位状态也并非必定需要的。例如，可将部分不成像时间段设定为等电位状态。

此外，一个实验是采取显影辊的圆周速度为72mm/s，而磁性辊的圆周速度是显影辊圆周速度的3倍那样块而做出的。结果是由于所述圆周速度不同的刷擦效果，则随着供给在抑制重像发生并且能够形成清晰图像的情况下所得到的调色剂，而使剩余的调色剂容易被替换。

在颜色叠加的情况下，特别是在使4色显影装置沿正在进行记录的纸页的转印方向排列的情况下，就像在成像设备的实施例中所引证的那样，位于第一位置的显影装置和在其后的各装置同时开始工作，以致随着显影装置的数目增多，搅拌的时间也增加。

因此，要研究增加调色剂搅拌时间对成像的影响。

作为结果，本发明人发现，当磁性辊的圆周速度是显影辊圆周速度的2倍那样快的时候，调色剂的Q/M(每单位质量调色剂的电荷量)变得比在该速度比2倍小的时候的此值高，调色剂对显影辊的电结合力变得更强，在感光体上显影的调色剂的量减少，而且不能得到足够的图像浓度。

当显影辊的圆周速度等于磁性辊的圆周速度时，调色剂对显影辊表面的结合力随着要素部件的制造误差、驱动速度误差等而变。

近年来要做更大量的成像，而且希望高速度的设备，所希望的是使所述圆周速度尽可能高。因此，希望显影辊圆周速度对磁性辊圆周速度的比率等于或大于1.1而小于2。

由于这样的技术，使磁性刷接触显影辊的机会增大，因所述磁性刷而使加在显影辊上的剩余调色剂的剪切力变大，可以更加有效地回收这种剩余的调色剂，从而引出防止出现重像的显著效果。作为结果，在所述实验中并未明显地辨识出重像。

按照本发明的实施例，当用一种设备实行成像时，所述设备包括：磁性辊，用于生成以摩擦起电方式将具有调色剂的载体结合于其上的载体磁性刷；显影辊，它的表面上形成一层由所述磁性刷提供的调色剂薄层；以及静电潜像载体(感光体)，根据它上面的潜像将所述调色剂薄层选择性地转移至其上；它上面的荷正电的调色剂的电荷量被控制在5-20μC/g区间；感光体的表面电位在大约0至250V的区间内，而恰在感光体被曝光之后，作为表面电位的曝光后电位在0至100V区间。

如果感光体的表面电位高于250V，则在所述显影辊上形成的调色剂薄层的电荷量增多。结果，趋向于使调色剂的荷电压与未显影区域的电位之间的电位差增大，所述未显影区域是在发生较为显著的重像时引起的。为此，本发明将感光体的表面电位限制在0至250V的区间内。

本发明人发现，在表面电位在0V以上至250V范围的条件下，当曝光后的电位低于100V时，易于将荷正电调色剂的电荷量控制在5-20μC/g区间，并可在保持显影性能的同时，抑制“灰雾”的发生。

利用曝光的能量可以控制曝光后的电位。

可以期望的是，将显影辊的电位设定在0-200V区间，显影辊与磁性辊之间的电位差设定100-350V区间，而频率为1-3kHz的交变电压的峰值在500-2000V。

通过降低偏压，进而通过将磁性辊与显影辊之间的电位差设定成确定值，可使过剩的调色剂电荷受到抑制，并能形成清晰的图像。

另外，由于较低的偏压而使将调色剂结合到显影辊上的静电力变小。于是，通过因显影辊与磁性辊的圆周速度不同所致的磁性刷效应，可有效地回收显影辊上的剩余调色剂，而无需提供特别的装置，如刮刀。由于在回收剩余的调色剂之后容易实现新调色剂的供给，所以可形成厚度均匀的调色剂薄层，而且作为结果，可抑制图像中发生不均匀。

再有，在本实施例中，根据实验，通过将磁性辊与显影辊之间的电位差设定在100-350V区间，可以抑制重像和灰雾的发生。

本实施例中，根据实验，通过加给峰值电压为500-2000V、频率为1-3kHz的交变电压，可正确地实现感光体上的显影，并易于回收显影辊上的剩余调色剂。

此外，调色剂薄层的厚度最好为10-50μm。

当调色剂薄层过于厚时，就难于将调色剂转移到感光体上。一般地说，要把调色剂加到显影辊上是困难的，以致过去有一个时期所述调色剂薄层的厚度比50μm厚。因此，如果把调色剂薄层的厚度做得比50μm厚，就容易发生显影浓度的不均匀。

另外，如果调色剂薄层太厚，就难于使全部调色剂都能在感光体上转移成所述的潜像，并且可能发生浓密的重像。此外，如果调色剂薄层太厚，在回收调色剂时，回收就可能是不充分的，这就引起重像的发生。

另一方面，如果调色剂薄层过于薄，就必须以高速旋转显影辊，以保证为了以足够的显影性能使所述潜像显影所需的调色剂量。为此，调色剂薄层最好等于或者厚于10μm。

另外，显影辊与感光体之间的间隙最好为50-400μm，而以200-300μm尤好。

当这一间隙窄于50μm时，就容易发生灰雾。另一方面，当所述间隙宽于400μm时，就变得难于使调色剂能够转移到感光体上，作为结果，就难于得到足够的图像浓度。此外，可能引起选择性地显影的现像。

感光体最好具有一层无定形硅的光敏层，而且感光体的厚度在10-25μm区间。

本实施例中，感光体的厚度指的是从静电潜像载体的基材表面到它的最外表面的厚度，而不止是无定形硅光敏层的厚度。

随着感光体厚度的减小，饱和电荷量的电位降低，并且发生电击穿的耐受电压降低。另一方面，由于随着感光体厚度增大，感光体表面上的电荷密度增大，而使显影性能提高。当无定形硅感光体的感光体比25μm薄时，最好比20μm还薄时，这种倾向特别明显，所述无定形硅的介电常数约为10这样高。

然而，当感光体比10μm还薄时，则感光体电位的控制就是困难的，而且还容易发生所谓黑斑和灰雾，进而由于饱和电位的降低，使得要保证所需的荷电压往往也变得困难。因此，本实施例中将无定形硅感光体的厚度确定在10-25μm之间。

采用无定形硅感光体，曝光后的电位是非常低的，比如10V或者更低，以致即使把感光体的表面电位设定为很低的值，也能得到充分的电位差，这对提高显影性能是有利的。

当把特定的偏压(显影偏压)设定为较低值时，通过采用较薄的感光体，使饱和电位降低，并且感光体的耐受电压也下降，这实际上不会造成问题。

最好在感光体的表面上提供0.3-5μm厚的表面保护层。

当所述表面保护层比0.3μm还薄时，感光体的饱和电压、耐磨性、对环境的耐性等趋于降低。另一方面，当这种表面保护层的厚度超过5μm时，会引起图像的降级，而且需要较长的制作时间，同时从经济方面带来缺点。

期望所述感光体由有机感光体(OPC)组成，并且厚度在25-40μm区间。

当采用可荷正电的有机感光体时，通过使用厚度厚于25μm的感光体，并增加所加入的产生电荷的材料的量，可使曝光后的电位降低到低于100V。对于要是单层结构而言，有机感光体是所希望的，因为产生电荷的材料增加了。

另一方面，当感光体比40μm还厚时，结论是降低。

顺带地，在常规成像设备中，由于随着使用时间加长，载体变劣，使荷电调色剂的能力改变。例如，当20％的载体表面涂敷材料被剥离时，荷电调色剂的能力就会改变。于是，显影辊上调色剂电荷的不均衡加大，发生调色剂的分散和灰雾，使图像受到污染，造成显影性能变差，从而发生所谓选择性显影。

因此，在常规显影设备中，需要更换已经使用了一段确定的时间的变质的载体。不过，更换载体的麻烦妨碍了非接触型成像设备的广泛使用。

本发明中所用的载体由载体芯粒材料和含有聚合在芯粒表面的大分子聚乙烯树脂涂层组成，载体的电阻率为10⁸-10¹²Ω·cm，饱和磁化率为60-100emu/g。

当利用电阻率调节剂等把电荷控制在确定值，并通过在载体表面上聚合形成涂层时，可以实现载体的极高强度和耐久性。采用类似于此的载体，使载体的表面变劣的速度放慢，并可在显影辊上形成稳定的荷电调色剂薄层。于是，就可以在感光体上实现正确的显影。另外，由于载体的耐久性高，在设备的寿命期间，无需充分地更换载体。

最好还使载体表面上具有多个细微的隆起和凹痕，并使所述涂层由平均分子量大于50000的大分子聚乙烯组成，所述聚乙烯是通过在把乙烯聚合催化剂留在所述各隆起和凹痕上之后导入乙烯气体聚合的。

聚合的过程中，由乙烯聚合催化剂使载体芯粒表面得到处理，并通过在所描述的表面上直接聚合，形成聚乙烯树脂涂层，例如日本未审专利公开特开昭60-106808和特开平2-187770等。

按照本实施例，当控制一个成像设备时，该设备包括：磁性辊，用于生成以摩擦起电方式将具有调色剂的载体结合于其上的载体磁性刷；显影辊，它的表面上形成一层由所述磁性刷提供的调色剂薄层；以及感光体，根据它上面的潜像将所述调色剂薄层选择性地转移至其上；

得到等电位状态，在该状态下，当连续形成多幅图像时，在一幅图像显影之后直至接下去的成像开始(即在成像开始之前)的不成像期间，显影辊的表面电位等于磁性辊的表面电位；在所述等电位状态下，利用所述磁性刷使显影辊上剩余的调色剂得到回收。

有如上面引证的那样，在不成像期间(即在所述成像开始之前)，使显影辊的表面电位等于磁性辊的表面电位，以得到等电位状态。通过得到这种等电位状态，消除偏压的差别，使用于将调色剂结合到显影辊上的静电力被消除。结果，借助磁性刷擦的效应，可以有效地将显影辊上的剩余调色剂回收到磁性辊上。此后，通过供给新调色剂，可以很容易地实现以新调色剂替代所述剩余的调色剂。按照这种方法，可在显影辊上形成厚度均匀的调色剂薄层。因此，很容易使造成产生重像的剩余调色剂得到回收，并可形成清晰的图像，同时避免发生“灰雾”，也使重像的发生受到抑制。

最好至少在显影辊的一转期间内持续所述等电位状态。

通过在等电位状态期间使显影辊转过一转以上，而遍及整个圆周回收剩余调色剂，从而更加确定无疑地抑制重像。

在成像设备的方法的本实施例中，其中利用显影装置使感光体上的静电潜像被显影，所述显影装置具有磁性辊，它使得能够通过使载体荷电而形成载体的磁性刷，所述载体保持有调色剂；借助该磁性刷，使显影辊的表面上形成一层调色剂薄层；通过使具有调色剂薄层的感光体上的静电潜像显影而实现成像；使显影辊圆周速度对磁性辊圆周速度的比率等于或大于1.1并小于2；当连续形成多幅图像时，在一幅图像显影后直至接下去的图像开始的不成像期间，借助所述磁性刷回收显影辊上的剩余调色剂。

本实施例中，磁性辊的圆周速度是显影辊圆周速度的1.1倍至小于2.0倍那样块，从而使调色剂的Q/M(单位质量调色剂的电荷量)较大，也使调色剂对显影辊的电结合力较大，不会发生在感光体显影的调色剂的量的减少，并可得到足够的图像浓度。

按照本实施例，通过使磁性辊的圆周速度比显影辊圆周速度，就可以增加磁性刷对显影辊接触的机会，同时也使由所述磁性刷加在显影辊上的剩余调色剂上的剪切力增大，从而使得剩余调色剂对显影辊的结合力削弱。结果，就可以更加有效地回收剩余的调色剂。特别是当磁性辊的圆周速度是显影辊圆周速度的1.5倍至小于2.0倍那样快时，事实上没有重像被辨识出来，并且防止重像的效果更加显著。

现在，由于在显影辊与感光体之间加给非常高的偏压，为了因过剩的调色剂电荷而排除重像的发生，可以作为相反的测量，以减小所述偏压。但是，通过简单地减小偏压，这时的图像浓度将是不充足的，进而就有发生“灰雾”的趋向，以致不可能形成清晰的图像。因此，作为各种实验和讨论的结果，本发明人偶然发现这种想法，即如果通过使用无定形硅代替普通0PC(有机感光体)作为感光体而使感光体的厚度减小，由于感光体表面的电荷密度增大，则可使所述偏压减小，而不会损害显影性能。

因此，本发明的成像设备包括：磁性辊，用于生成以摩擦起电方式将具有调色剂的载体结合于其上的载体磁性刷；显影辊，它的表面上形成一层由所述磁性刷提供的调色剂薄层；以及感光体，根据它上面的潜像将所述调色剂薄层选择性地转移至其上；其中，

感光体的厚度为10-20μm，它的表面上具有无定形硅的光敏层；在感光体与显影辊之间设置第一直流电源，用以加给0-200V偏压，还设置一个交流电源；设置第二直流电源，用以给磁性辊加以电压；并将显影辊的电位与磁性辊的电位之间的电位差设定为100-350V。

有如上面引证的那样，所述感光体被做得很薄，使所述偏压降低，进而将磁性辊与显影辊之间的电位差设定为确定的值。按照这种方法，由于抑制了过量的调色剂电荷，使重像的发生受到抑制，并可得到清晰的成像。

随着感光体厚度的减小，饱和荷电压减小，同时，耐受电压降低。另一方面，感光体表面上的电荷密度以及显影性能都随着感光体厚度的减小而得到提高。在无定形硅感光体的情况下，当感光体的厚度等于或小于25μm时，特别是等于或小于20μm时，这种倾向是明显的。但是，当它小于10μm时，就难于控制感光体的电位，而且容易发生所谓黑斑或“灰雾”，进而饱和电位降低，从而引起趋向是要得到必须的荷电压变得困难。

因此，将无定形硅感光体的厚度设定为10-25μm。

当曝光后无定形硅感光体的电位非常低，就像在10V以下时，即使将感光体的表面电位设定为较低的值，仍可得到足够的电位差，这对提高显影性能是有利的。

OPC感光体(有机感光体)已被公知作为成像设备中所用的感光体。不过，OPC感光体的表面较软，这引出一个问题，即光敏层易于因与清洁刀片摩擦而受到损伤。于是，近年来已采用厚度大于25μm的无定形硅感光体，与OPC感光体相比，它的表面较为硬些，并且在功能的耐久性和可维护性方面都是上乘的(免维护)。通过辉光放电分析方法，在无定形硅感光体上形成表面膜，以致如果感光体较厚，就需要较长的制作时间，同时带来经济方面的缺点。

由于所述偏压(显影偏压)被设定为较低值，如0-200V，更好的是低于100V，当特别将偏压(为了显影的偏压)设定为比较低的值时，通过使用较薄的感光体使饱和电位降低，而且感光体耐受的电压也降低，这事实上不会引出问题。

另外，通过降低所述偏压，使调色剂结合到显影辊上的静电力减小，这就可以实现利用因显影辊与磁性辊间的圆周速度差所致的磁性刷擦效应，有效地回收显影辊上的剩余调色剂，而无需提供特殊的装置，比如刮刀等。通过提供新调色剂可以很容易地实现以新调色剂替换剩余的调色剂，从而可在显影辊上形成厚度均匀的调色剂薄层。结果，可以抑制无规则图像的产生。本实施例中，通过将磁性辊与显影辊之间的电位差设定成100-350V，可以抑制重像和“灰雾”的发生。

第一直流电源和交流电源给显影辊加以电压。由于感光体3通常是接地的，所以按这种方法在感光体与显影辊之间加给电压。

在感光体的表面上设置为0.3-5μm的表面保护层。

当在感光体的表面上设置表面保护层时，表面保护层的厚度最好是0.3-5μm。其理由在于，如果此厚度小于0.3μm，则感光体的饱和电压、耐磨性、对环境的耐性等趋于降低。另一方面，当这种表面保护层的厚度超过5μm时，会引起图像的降级，而且需要较长的制作时间，同时带来经济方面的缺点。

交流电源提供峰值电压为500-2000V，频率为1-3kHz的交变电压。通过加给属于上面根据多次实验确定的引证区间的交变电压，就能够在感光体上正确地显影，并且易于回收显影辊上的剩余调色剂。

本实施例中，准许所述调色剂薄层的厚度为10-50μm。

本实施例中，由于将所述偏压设定为较低的值，所以当所述调色剂薄层太薄时，调色剂就难于转移到感光体上。一般地说，难于将调色剂供给至显影辊上，以致有一段时间所述调色剂薄层变得比50μm厚。所以，如果所述调色剂薄层的厚度被做得比50μm厚，则容易发生显影浓度方面的不均衡。另外，如果所述调色剂薄层太厚，就变得难于使全部调色剂转移到感光体上的潜像上，而且可能发生浓密的重像。此外，如果所述调色剂薄层太厚，则在回收调色剂时，可能使回收不充分，这会引起产生重像。

另一方面，如果所述调色剂薄层太薄，就必须以更高的速度旋转显影辊，以保证以足够的显影性能显影所述潜像所需的调色剂的量，所以所述调色剂薄层最好等于10μm，或者更厚些。

再有，最好将显影辊与感光体之间的间隙确定为50-400μm，而以200-300μm尤好。

有如这之前所详细叙述的，按照本发明，以一种非接触显影的方法避开了“灰雾”发生的同时，避免了重像和所谓滞后现像的发生，按照所说的非接触显影方法，显影辊上的调色剂被显影于感光体上的潜像上，而不使显影辊与感光体接触，在显影辊上形成两种组分的显影剂的调色剂薄层。

而且，由于容易回收显影辊上的剩余调色剂，所以使重像的发生受到抑制，同时也避免了“灰雾”的发生，并且能够清晰地成像。

Claims

1.一种控制成像设备的方法，其特征在于，在控制成像设备时，所述成像设备包括：

磁性辊，用于生成以摩擦起电方式将具有调色剂的载体结合于其上的载体磁性刷；

显影辊，它的表面上形成一层由所述磁性刷提供的调色剂薄层；以及

感光体，根据它上面的潜像将所述调色剂薄层选择性地转移至其上；

产生一个等电位状态，当连续形成多个图像时，在一幅图像显影之后到下一幅图像开始形成之间的不成像期间，所述显影辊的表面电位等于所述磁性辊的表面电位；

在等电位状态下，通过所述磁性刷回收显影辊上的剩余调色剂。

2.如权利要求1所述的控制成像设备的方法，其特征在于，至少在所述显影辊的一转期间持续等电位状态。

3.如权利要求1所述的控制成像设备的方法，其特征在于：

通过具有所述磁性辊的显影装置对感光体上的静电潜像显影；

通过用所述显影辊表面上的薄层的调色剂对感光体上静电潜像显影进行成像；

所述显影辊的圆周速度与所述磁性辊的圆周速度之比等于或大于1.1并且小于2.0。