CN1441322A - 使用双成分型显影剂的显影方法及使用该方法的成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明的显影方法适用于包括可旋转的、非磁性套筒和刚性测量部件的显影单元。由磁性载体颗粒和调色剂颗粒构成的双成分型显影剂磁性沉积在套筒上。测量部件测量沉积在套筒上的显影剂的量。套筒具有5μm到20μm的表面粗糙度Rz。每个载体颗粒都覆盖有至少包含粘结剂树脂和颗粒的涂覆层。包含在所述涂层内的颗粒的直径D与粘结剂树脂的层的厚度h之比在1＜D/h＜10的范围内。载体颗粒具有20μm到60μm的加权平均粒径。

Description

使用双成分型显影剂的显影方法及使用该方法的成像装置

技术领域

本发明涉及复印机、传真装置、打印机等成像装置，更具体的说，涉及一种使用双成分型显影剂的显影方法和使用该显影剂的成像装置。

背景技术

通常，电子照相的或类似的成像装置包括两种不同类型的显影装置中的任意一种，即，一种显影装置使用由调色剂和磁性载体构成的双成分型显影剂，另一种显影装置使用单成分型显影剂即调色剂。使用双成分型显影剂的显影装置通常包括可旋转套筒或容纳有设有多个磁极的磁辊显影剂载体。调色剂颗粒沉积于其上的磁性载体被磁性沉积在套筒之上，并由套筒输送到显影位置，在该位置，套筒面对图像载体。在显影位置，形成磁刷的显影剂显影形成图像载体上的潜像，以生成相应的调色图像。

构成双成分型显影剂的载体颗粒和调色剂颗粒经过一起搅拌而被充电，从而可以稳定地对显影剂颗粒充电，并使其形成相对稳定的调色剂图像。然而，这种显影剂存在这样一个问题：由于重复显影导致了载体颗粒的损坏，同时，由于消耗改变了显影剂的调色剂容量和调色剂与载体的混合比。为了克服调色剂和载体的混合比的改变，需要通过使用调色剂容量控制装置将新的调色剂颗粒补充到显影剂中。

使用单成分型显影剂或调色剂的显影装置使得套筒仅将沉积在其上的调色剂输送到显影位置，从而避免了上述问题。然而，这种显影剂不能稳定充电。此外，保持调色剂位于套筒上的力通常很微弱，调色剂不能在理想的条件下被输送。考虑到上述问题，例如，日本专利公开文本No.64-12386提出：增大套筒的表面粗糙度，从而提高调色剂的输送效率，并由此提高图像质量。

磁性载体颗粒必须避免在其上生成调色剂颗粒的薄膜，必须提供有均匀的表面结构，必须避免氧化和对湿度灵敏度的降低，并且必须避免图像载体的划伤和磨损。另外，载体颗粒的结构必须能延长显影剂的寿命、控制可充电性和调整充电量。为了满足上述要求，通常将如适当的树脂涂覆在载体颗粒上，以形成坚硬的牢固的涂层。

例如，日本专利已公开文本No.58-108548披露了一种涂覆有特殊树脂的磁性载体颗粒。日本专利已公开文本Nos.54-155048、57-40267、58-108549和59-166968以及日本专利公开文本Nos.1-19584和3-628以及日本专利已公开文本No.6-202381每篇都公开了涂层中添加有多种添加剂的磁性载体颗粒。日本专利已公开文本No.5-273789提出了一种其表面上沉淀有添加剂的磁性载体颗粒。日本专利已公开文本No.9-160304提出一种磁性载体颗粒，其涂覆有包含有大于涂覆薄膜尺寸的导电颗粒的涂层。日本专利已公开文本No.8-6307提出使用苯化三聚氰胺-正丁醇-甲醛共聚物作为载体涂覆材料的主要成分。日本专利No.2683624使用三聚氰胺甲醛树脂和丙烯酸树脂的交联物质作为载体涂覆材料。

此外，日本专利已公开文本No.2001-188388披露了一种涂覆有涂层的载体颗粒，其至少包含粘结剂用树脂和颗粒，其特征在于，包含在涂层内的颗粒的粒径D和粘结剂用树脂层的厚度h之比位于1＜D/h＜5范围内。在这种情况下，涂层的颗粒从涂层突出，并可以在显影剂通过搅拌而充电的情况下吸收由于载体颗粒和调色剂颗粒或载体颗粒之间的摩擦引起的粘结剂树脂上产生的碰撞接触。这可以良好的避免调色剂颗粒在载体颗粒上消耗，并避免了需要产生电荷的粘结剂树脂被刮去，从而使得载体颗粒的表面结构不管如何老化都改变极小。另外，这也提高了载体颗粒的寿命。

下面将要描述本发明所要提出的传统技术的问题(1)到(3)：

(1)目前使用双成分型显影剂的显影装置趋向于减小载体粒径，以减小刷痕和粒度，从而提高图像质量。然而，随着载体粒径的减小，载体流动性也将降低，从而难于使显影剂沉积在套筒上。由此，沉积在套筒上的显影剂的量，即经过调节器或测量部件的由套筒输送给单位区域的显影剂的量将趋于减少，或者，可能发生载体颗粒在图像载体上的沉积。特别的，显影剂在套筒上的沉积量由于套筒的磨损、显影剂的劣化和套筒上显影剂薄膜引起的摩擦阻力的改变而随着时间的流逝逐渐减少。因此，载体粒径的减小导致了套筒上显影剂的沉积量的降低，危害了图像质量，减少了达到显影位置的显影剂的量。

(2)在使用双成分型显影剂的显影装置中，假设减小套筒和图像载体之间的间隙，以提高显影能力，从而提高图像质量，其包括稳定图像密度和重现性，如上所述。然后，减小出现在形成磁刷链的尖端的套筒和载体颗粒之间的距离，以使作用在载体颗粒上的磁力增强，从而使得沉积在图像载体上的载体颗粒最小化。减小显影剂的间隙可以有效提高图像质量。

现在，为了向显影位置输送足够量的双成分型显影剂，可以根据显影剂的间隙控制沉积在套筒上的显影剂的量。更具体的说，沉积量的下限被如此选择：以使刷痕不呈现在图像上。并且，沉积量的上限如此选择：以使不发生显影剂的溢出、套筒的锁定、显影剂附着在套筒上和由以上述间隙存在的显影剂填充引起的其他麻烦。需要指出，由于随着间隙的增大极有可能发生上述填充，因此，有必要降低沉积量的上限。更具体的说，减小间隙，缩小有效沉积量的适用范围。

另一方面，套筒上显影剂的沉积量涉及由调节器和套筒之间所谓调节器间隙的公差引起的不规则性，其反过来归因于调节器的尺寸精度或安装精度或套筒的尺寸精度或安装精度。并且，随着老化，沉积量由于如套筒表面的磨损、显影剂的劣化和由套筒上的薄膜引起的摩擦阻力的改变而趋于减少。此外，当显影剂间隙减小时，调节器间隙也应当减小，以减少沉积量。然而，这使得由调节器产生的在显影剂上的应力加重，并易于加速显影剂的劣化，进一步减少了沉积量。由此，构成用于显影的窄间隙显影装置的先决条件在于由老化引起的显影剂的劣化，从而减少了沉积量的变化。

(3)在使用双成分型显影剂的显影装置中，如果将包含适当充电的调色剂颗粒的显影剂输送到显影位置，从而对形成在图像载体上的潜影以调色剂颗粒显影，将可以获得避免了背景污染和调色剂耗散的高质量图像。为了将适当电荷量充到调色剂颗粒中，有必要对调色剂稳定充电，从而强套筒的轴转矩增加到特定度数。然而，套筒的轴转矩的增加直接转化为作用在显影剂上的强应力，调色剂在载体上的消耗加重。这使得不管如何老化，都难于对调色剂颗粒适当充电，由此劣化了合成图像。特别的，当具有高图像区域比的文件，即固体图像，以重复复制模式被复制时，调色剂充电不能快到满足调色剂消耗情况的影响作为决定性的图像缺陷显示出来的结果的需要。

如果大部分显影剂被保持在调节器的下游位置，显影剂强可以稳定输送到显影位置。为此，调节器可以由磁性材料构成，或增加面对调节器的磁辊的磁极的通量密度。然而，这种方案使得作用在显影剂上的应力过分增加，进一步加重了调色剂消耗情况。

另外，随着采用无油定影的趋势的发展，含蜡调色剂替代了传统的定影油。然而，含蜡调色剂所具有的问题在于蜡由调色剂漏出，加重了调色剂的消耗状况。

(4)如先前所述，满足较高图像质量需要的较小载体粒径引起这样一个问题：磁化强度降低到载体颗粒沉积在图像载体上的程度。并且，为了满足越来越多的对小尺寸成像装置的需要，需要减小光敏鼓，一种特殊形式的图像载体的直径和套筒的直径。然而，鼓直径或套筒直径的减小引起作用在载体颗粒上的磁抑制，其出现在显影位置下游的刷链的尖端，从而降低、恶化了载体在鼓上的沉积。结果，鼓、清理铲和中间图像传递体被更快地劣化，同时由于载体颗粒沉积在鼓上而使图像局部遗漏。

为了减少鼓上载体的沉积，位于套筒内的磁辊的磁极中的面对鼓的主磁极的和主磁极的下游的磁极的磁力可以被增强。这种策略增加了被从主磁极向下游磁极输送的载体颗粒上的磁抑制，从而阻碍了载体颗粒从磁刷上的分离。

或者，载体颗粒的电阻可以被降低以在固体图像的显影被顺利地消散之后将反电荷留在载体颗粒上，从而减少由反电荷引起的在图像边缘部分上载体颗粒的沉积。然而，载体颗粒电阻的降低有可能导致电荷易于泄漏，从而在使用AC偏压显影时产生缺陷图像。

此外，可以基于相同的目的减小显影的间隙。然而，这引起了上面所述的问题。更具体的说，虽然套筒上显影剂的沉积初始量考虑到由显影剂的劣化和套筒表面的劣化引起的减少可以相对大量的产生，但是，这进一步强化了由于沉积量的改变显影位置的填充。

上述方案都不能在下述情况下将在鼓上的载体沉积减少到容许水平内：其中，载体粒径或鼓的直径或套筒的直径减小。

与本发明相关的技术还披露在如日本专利已公开文本Nos.5-19632、5-66661、11-327305、2000-10336、2000-47489、2000-155462、2000-250308、2001-5293、2001-188388和2002-62737中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以通过控制显影剂的沉积量的改变将双成分型显影剂稳定输送到显影位置从而长期保证高图像质量的显影方法，和使用该方法的成像装置。

本发明的另一目的在于提供一种可以通过控制载体颗粒上调色剂消耗情况而长时期将具有稳定电荷量的双成分型显影剂稳定输送到显影位置从而确保没有背景污染、调色剂分散和其他缺陷的高图像质量的显影方法，和使用该方法的成像装置。

本发明的再一目的在于提供一种不管是使用了小粒径的载体颗粒还是图像载体和显影剂载体都具有小直径都可以控制载体在图像载体上的沉积的显影方法，和使用该方法的成像装置。

本发明的成像装置包括用于以显影剂载体显影形成在图像载体上的潜影的显影单元。显影剂载体由可旋转的、非磁性套筒和设置在套筒内的磁场生成部件构成，磁场生成部件用于使由磁性载体颗粒和调色剂颗粒构成的双成分型显影剂沉积在显影剂载体的表面。刚性测量部件测量沉积在显影剂载体上的显影剂的量。套筒具有5μm到20μm的表面粗糙度。每个载体颗粒都覆盖有至少包含粘结剂树脂和颗粒的涂层。包含在涂层内的单独颗粒的直径D与黏合剂树脂层的厚度h之比在1＜D/h＜10的范围内。载体颗粒具有20μm到60μm范围内的加权平均粒径d。

附图说明

结合附图，参考下面的详细描述，本发明的上述及其他目的、特点和优点将更加明显。

图1是应用于本发明第一到第四实施方式的成像装置内包括的显影单元的示意图；

图2是示出当使用第一实施方式的实施例1的磁性载体和对比实施例1的磁性载体时显影剂的沉积量是如何减少的曲线图；

图3是列出了与第一实施方式相关的实验2的结果的图表；

图4是列出了与第一实施方式相关的实验3的结果的图表；

图5是列出了与第一实施方式相关的实验4的结果的图表；

图6是列出了与第一实施方式相关的实验5的结果的图表；

图7是列出了与第一实施方式相关的实验6的结果的图表；

图8是列出了与第一实施方式相关的实验7的结果的图表；

图9是列出了与第二实施方式相关的实验1的结果的图表；

图10是示出了第二实施方式所特有的显影剂间隙与载体沉积之间的关系的曲线图；

图11是示出了相应于图10中的间隙Gp的显影剂间隙与沉积量的适当范围之间的关系的曲线图；

图12是示出当使用第二实施方式的实施例1的磁性载体和对比实施例1的磁性载体时显影剂的沉积量是如何减少的曲线图；

图13是列出了与第二实施方式相关的实验3的结果的图表；

图14是列出了与第二实施方式相关的实验4的结果的图表；

图15是示出当使用第三实施方式的实施例的磁性载体和对比该实施例的磁性载体时透射比随时间流逝如何改变的曲线图；

图16是列出了与第三实施方式相关的实验2的结果的图表；

图17示出了包括于第三实施方式中的磁辊的磁通密度分布；

图18是列出了与第三实施方式相关的实验3的结果的图表；

图19是示出当使用第四实施方式的实验1和2的载体颗粒时沉积量如何减少的曲线图；

图20是示出了第四实施方式的实验2中相对于载体颗粒的不同体电阻率在图像载体上沉积有多少载体颗粒的曲线图；

图21是列出了与第四实施方式相关的实验3的结果的图表；

图22是示出了第四实施方式中相对于磁辊的不同情况在图像载体上沉积有多少载体颗粒的曲线图；

图23是示出了第四实施方式的实验4中相对于不同显影间隙在图像载体上沉积有多少载体颗粒的曲线图；

图24是列出了与第四实施方式相关的实验5的结果的图表；

图25是列出了考虑到与第四实施方式相关的实验1到5的结果选择的特殊情况的图表；

图26是示出了在第四实施方式的每一个实施例和对比实施例中的图像载体上沉积了多少载体颗粒的曲线图。

具体实施方式

下面将详细描述根据本发明的显影方法和使用该方法的成像装置的优选实施方式。

第一实施方式

本发明的第一实施方式主要针对上述传统技术问题(1)。说明的实施例应用于包括光敏鼓或图像载体和充电装置、曝光单元、显影单元、围绕鼓顺序设置的图像传送单元和清除单元的这一类型的成像装置。成像装置还包括用于馈纸或从纸托盘上记录介质的馈纸装置，和用于在纸已经离开鼓之后对传送到纸上的调色剂图像定影的定影单元。

在工作中，当鼓旋转时，充电装置对鼓的表面均匀充电。曝光单元根据要形成潜影的图像数据利用例如激光束扫描鼓的带电表面。显影单元将带电调色剂沉积在潜影上，以重现相应的调色图像。当由纸托盘上供给的纸到达鼓和图像传送单元之间的图像传送位置时，图像传送单元通过向纸上施加与调色图像极性相反的电荷将调色图像从鼓传送到纸上。然后，纸与鼓相分离，并被输送到定影单元，从而使调色图像定影。

参考图1，包括在实施例中的显影单元如图所示，并由附图标记1表示。如图所示，显影装置1位于光敏鼓8的一侧，包括非磁性套筒或显影剂载体7。由调色剂颗粒和磁性载体颗粒构成的双成分型显影剂沉积在套筒7上。套筒7通过形成在显影单元1的外壳的面对鼓1的部分上的开口向外部分曝光。未示出的驱动源使套筒7在由图1中箭头b所标示的方向上旋转。静止磁辊或磁场生成装置7a设置在套筒7内，并提供有多个磁体。

在显影装置1中，调节器或测量部件9由刚性材料构成，用于调整沉积在套筒7上的显影剂的量。显影剂存储部分4在套筒7的旋转方向上位于调节器9的上游，用于存储显影剂。第一和第二螺钉或搅拌器5和6在搅拌显影剂的同时输送显影剂。位于显影剂存储部分4之上的是用于补充的口23、存储用于经过口23向显影剂存储部分4补充新鲜的调色剂的调色剂加料斗2和在口23和调色剂加料斗2之间提供流体传送的通道3。

旋转中的第一和第二螺钉5和6搅拌显影剂存储部分4中的显影剂，以将调色剂颗粒和磁性载体颗粒充电为相反极性。带电显影剂向旋转着的套筒7输送，并沉积在套筒7的表面上。套筒7在方向b上将显影剂向显影位置输送，在该显影位置，鼓8与套筒7彼此面对。这时，调节器9使显影剂在套筒7上形成薄层。在显影位置，包含在显影剂中的调色剂颗粒从套筒7静电传输到形成在鼓8上的潜影上，从而重现相应的调色图像。

在所示实施例中，套筒7具有5μm到20μm的表面粗糙度Rz，最好是5μm到15μm。表面粗糙度低于5μm不能充分改善显影剂和套筒7之间的摩擦阻力，使得沉积在套筒7上的显影剂的量减少。另一方面，表面粗糙度高于20μm易于导致载体颗粒破裂或导致涂层树脂脱落，即使在磁性载体颗粒抵抗应力的情况下。

为了将表面粗糙度Rz限制在上述范围内，套筒7的表面可以经过如喷砂处理、研磨、开槽、砂纸处理或标记回收处理。其中，因为喷砂处理可以简单而有效地实施，并且可以任意粗糙希望的表面，因此，喷砂处理有望在所有方向上提高显影剂和套筒7之间的摩擦阻力。由此，喷砂处理可以使显影剂均匀沉积在套筒7上，从而保证了没有不规则密度的高图像质量。表面粗糙度Rz涉及十点平均(Ten-point mean)表面粗糙度，并由KosakaLaboratory Ltd.的Surfcoder SE-30H测量。十点平均(Ten-point mean)表面粗糙度很好反映了形成在固体的表面上的细小凹坑的深度。

套筒7可以由通常用于显示装置的材料中的任意一种构成。例如，可以使用不锈钢、铝、陶瓷或其他类似的具有或不具有涂层的非磁性材料。并且，套筒7的结构可以公开选择。

在所示实施例中，调节器9由磁性材料如铁、不锈钢或其他类似金属或包含铁氧体的细小颗粒的树脂、磁铁或其他类似的磁性材料构成。如果需要，如以这种磁性材料形成的分离板可以直接或间接附加在调节器9上。

在所示实施例中，磁性载体颗粒具有20μm到60μm的加权均值粒径，每个都具有至少包括黏合剂树脂和颗粒的涂层。在所示实施例中，包含在涂层中的颗粒的直径D与黏合剂树脂层的厚度h之间的比值在1＜D/h＜10的范围内，最好为1＜D/h＜5。如果比值D/h小于1，那么，颗粒将被埋在黏合剂树脂中，不能展现希望的效果。如果比值D/h大于10，那么，颗粒和黏合剂树脂彼此接触的位置之上的区域将如此狭小，以至于颗粒可以容易的从黏合剂树脂分离。

至于载体的核，铁氧体、磁体、铁、镍等通常用于双成分型显影剂的材料都可以根据载体的应用而使用。包含在涂层中的颗粒可以由如氧化铝或硅石形成。氧化铝颗粒最好具有10μm以下的粒径，并且可以经过或没经过表面处理，如疏水性。硅石颗粒可以是或不是用于调色剂的颗粒，并且可以经过或不经过表面处理，如疏水性。

此外，可以单独或组合使用碳黑或酸催化剂作为电荷和电阻的调节体。碳黑可以是任意一种应用于载体颗粒或调色剂颗粒的碳黑。氧化物催化剂可以具有最好是如烷化自由基型、羟甲基自由基型、亚氨基自由基型或羟甲基/亚氨基自由基型的反应基。至于涂层的黏合剂树脂，可以使用常用于双成分型显影剂的磁性载体的涂层的粘结剂树脂，如丙烯酸树脂。

日本专利已公开文本No.9-160304披露了与本实施方式的载体颗粒类似的磁性载体颗粒，其中，涂层包括导电颗粒，其粒径大于涂覆树脂层的厚度。本发明的实施方式区别于该现有技术之结构处在于包含在涂层内的颗粒的电阻。更具体的说，在现有技术的结构中，颗粒形成导电通道，以不增加载体的电阻。相比之下，在本发明的实施例中，颗粒不调整电阻，而是保护涂层和调节表面结构。

下面将详细描述本发明的实施例和对比实施例的磁性载体的示例(具有小粒径的传统磁性载体)。

(实施例1)

56.0份丙烯酸树脂溶液(50wt％的固体)、15.6份的三聚氰二胺溶液、160.0份的氧化铝颗粒(0.3μm；10¹⁴Ω·cm的电阻率)、900份的甲苯和900份的丁基溶纤素在高速搅拌机中扩散10分钟，从而准备好薄膜形成溶液。薄膜形成溶液通过使用Okada Seikosha的Spilacoater涂覆在核上，而形成0.15μm的厚度，然后干燥，其中，该核由经过Powdertech得到的烧结的铁氧体F-300(平均粒径为50μm)制成。合成的载体颗粒在150℃的电炉里保留一个小时，然后，逐渐冷却。通过使用100μm的筛网对合成的铁氧体粉末块进行分类而生成载体颗粒。包含在涂层中的氧化铝颗粒的粒径D(0.3m)与粘结剂树脂层的厚度h(0.15μm)之比，即D/h，为2.0。

至于粘结剂树脂层的厚度，通过以透射电子显微镜观察各载体颗粒的截面，有可能看到覆盖载体颗粒的表面的涂层。由此，载体颗粒的涂层的厚度代表上述厚度。

(对比实施例1)

56.0份丙烯酸树脂溶液(50wt％的固体)、15.6份的三聚氰二胺溶液(77wt％的固体)、900份的甲苯和900份的丁基溶纤素在高速搅拌机中扩散10分钟，从而准备好薄膜形成溶液。薄膜形成溶液通过使用Spilacoater涂覆在核上，而形成0.15μm的厚度，然后干燥，其中，该核也由烧结的铁氧体F-300制成。合成的载体颗粒在150℃的电炉里放置一个小时，然后，逐渐冷却。通过使用100μm的筛网对合成的铁氧体粉末块进行分类而生成载体颗粒。

(实验1)

将实施例1的磁性载体颗粒和对比实施例1的磁性载体颗粒放入具有图1所示的结构的特殊显影装置中。在黑模式下以包括该显影装置的成像装置打印A4尺寸的印刷品60000份，其作为显影剂寿命的标准。套筒7具有由喷砂处理得到的10μm的表面粗糙度Rz。套筒7的轴转矩为1.2kgf·cm。为了测量轴转矩，使用了包含对比实施例1的载体颗粒并具有控制在5％的调色剂含量TC的显影剂。在除去套筒7的齿轮的所有齿轮都被拆除之后，将Tonichi Seisakusho的转矩计安装在套筒7的轴上，以通过用手转动轴测量静转矩。在这种情况下，可以测量沉积在套筒7上的显影剂的量的改变。图2示出了显影剂的量是如何随着打印的数量而从初始量逐渐减少的(％)。实验发现，当减少的比值超过30％时，出现了包括浅固体图像和具有刷痕的图像的缺陷图像。因此，所允许的不影响图像质量的下降水平选择为30％。

如图2所示，随着沉积量的改变，实施例1的载体颗粒优于对比实施例1的载体颗粒。更具体的说，即使在打印60000份A4尺寸的印刷品时，实施例1的减少的比值也仅为大约22％，远小于30％。

下面将关于实验2详细描述磁性载体颗粒的粒径。

(实验2)

现在使用和对比实施例1相似的磁性载体颗粒，除了它们的粒径d分别为65μm、60μm、40μm、20μm和18μm。以与实验1相同的方式打印60000份A4尺寸的印刷品，以估算沉积量的减少。图3示出了实验的结果。如图所示，如果粒径大于等于20μm，当产生60000份打印品时，则实施例1的载体颗粒得到的沉积量的减少将达不到30％。相比之下，除非粒径大于等于65μm，否则，对比实施例1的沉积量的下降将不会被减少到30％以下。

下面将要描述的实验3用于确定包含在载体的涂层之内的颗粒的尺寸与粘结剂树脂层的厚度h之比D。

(实验3)

除了粘结剂树脂层的厚度h分别改变以使比值D/h分别为3.8和9.7外，实施例2和3与实施例1相类似。此外，除了具有0.2μm的粒径和10¹³Ω·cm的电阻率的硅石颗粒被氧化铝颗粒所替代，并且比值D/h为2.0以外，实施例4与实施例1相类似。另外，除了具有0.02μm的粒径和10⁷Ω cm的电阻率的氧化钛颗粒被氧化铝颗粒所替代，并且比值D/h为0.13之外，对比实施例2与实施例1相类似。现在以与实验1相同的方式对实施例1到4和对比实施例2作实验。图4示出了实验的结果。如图所示，与实施例1相同，在实施例2、3和4的所有实施例中，沉积量的减少比率小于30％。相比之下，对比实施例2中的减少的比率为40％，从而导致了包括有刷痕的图像缺陷的产生。

如上所述，通过选择套筒7的表面粗糙度Rz、磁性载体颗粒的粒径d和涂层的特性(粒径D和厚度D/h)，有可能避免沉积量下降到影响图像质量的水平之下。为了进一步减少沉积量的下降，最好进一步减轻载体颗粒的劣化。作用在载体颗粒上的应力的大小主要决定于载体颗粒的粒径d与套筒7的表面粗糙度Rz的比值，即d/Rz。更具体的说，比值d/Rz越小，应力越大。下面将要详细描述的实验4用于检验比值d/Rz和载体颗粒的劣化。

(实验4)

在实验1所使用的成像装置中，套筒7的表面粗糙度Rz变为4、5、12、20和30。该实验使用了除了粒径d分别为14μm、22μm、36μm、40μm、60μm、70μm和80μm之外其他与实施例1相同的载体颗粒。该实验以与实验1相似的方式实施实验，以估算沉积量的下降。此外，在已经执行了60000份A4尺寸的打印之后，以电子显微镜扫描各载体颗粒的表面进行观察，从而估算涂层的剥落和载体的消耗情况。实验结果如图5所示。

如图5所示，当表面粗糙度Rz在5μm到20μm之间，并且当载体粒径d在22μm到60μm之间时，60000次实验之后沉积量的下降比率达不到30％。特别地，当比值d/Rz大于等于3时，载体颗粒的剥落和载体消耗情况良好，即，由老化引起的劣化很小。然而，当比值d/Rz小于3时，发生了剥落和载体消耗情况，即显影剂明显劣化。另一方面，当比值d/Rz大于5时，应力和由此引起的显影剂的劣化不明显，但是，沉积量的减少的比率超过了允许水平。由此，通过将比值d/Rz限制在3≤d/Rz≤5的范围内，有可能降低载体颗粒的劣化和显影剂的劣化，同时进一步减少沉积量的下降。

包含在涂层中的颗粒最好由如氧化铝或硅石形成，如实施例1到4所述。如果各涂层的氧化铝或硅石的含量在50wt％到95wt％之间，最好在70wt％到90wt％之间，则将具有更多优点。如果需要，氧化铝和硅石可以混合在一起。如果颗粒含量低于50wt％，则颗粒与粘结剂树脂相比占据各载体颗粒的较小面积，不能吸收作用在粘结剂树脂上的冲击力，从而不能提供具有足够长寿命的载体颗粒。如果颗粒含量超过95wt％，则希望产生电荷的颗粒与粘结剂树脂的面积比将如此巨大，以至于阻塞了充电。另外，粘结剂树脂的颗粒保持能力下降，即，颗粒易于脱离粘结剂树脂，从而降低了寿命。

较早提出的已公开文本No.9-160304与本发明的实施方式在涂层的颗粒含量的范围方面也是不同的。特别地，上述文件描述了颗粒含量为涂覆树脂的0.01wt％到50wt％，即，以本发明的含量来说，涂层的0.01wt％到33.33wt％。虽然该范围提高了寿命，但是，颗粒与粘结剂树脂的面积比太小，以至于不能吸收作用在粘结剂树脂上的冲击力，不能实现足够长的寿命。

为了减轻作用在显影剂上的应力，从而减少沉积量的下降，套筒7的轴转矩最好较小。然而，如果轴转矩太小，则调色剂颗粒不能被稳定地充电。在下面将要描述的实验5中，改变了轴转矩以检验调色剂颗粒的电荷量和沉积量的下降。

(实验5)

在实验1使用的成像装置中，套筒7的轴转矩分别改变为0.4kgf·cm、0.5kgf·cm、1.0kgf·cm、2.0kgf·cm、4.0kgf·cm和4.5kgf·cm。也使用了实施例1和对比实施例1的磁性载体颗粒。本实验以与实验1相同的方式进行实验，以估算沉积量的下降和调色剂的电荷量。实验结果如图6所示。

如图6所示，当使用实施例1的载体颗粒时，位于0.5kgf·cm和4.0kgf·cm之间的套筒7的轴转矩关于沉积量的下降和调色剂颗粒的电荷量工作良好。相比之下，当使用对比实施例1的载体颗粒时，虽然实现了对调色剂颗粒的稳定充电，但是，大于等于0.5kgf·cm的轴转矩劣化了显影剂，从而减少了沉积量。此外，大于等于4.0kgf·cm的轴转矩严重劣化了显影剂，阻碍了调色剂颗粒的稳定充电。

现在，以空间和成本的立场来看，套筒7的直径最好应当尽可能的小。然而，对于给定线速度，套筒7的直径越小，显影剂向显影位置的运输频率越高，加速了显影剂的劣化。如果套筒7的直径和周长变小，则套筒7将显著磨损，缩短了使用寿命。另外，如果套筒7的直径变小，则可以容纳在套筒7中的磁极的数量减少，从而导致显影剂不能在返回方向上在各磁极之间平稳循环。这削弱了显影剂在套筒7中的分布和搅动作用，导致不规则沉积，如下所述。

(实验6)

本实验采用实施例1和对比实施例1的磁性载体颗粒，同时套筒的直径分别改变为12mm、15mm、25mm、35mm和40mm。为了估算沉积量的下降，只有使显影单元在相当于以A4尺寸打印60000次的时间内保持空转。图7示出了实验6的结果。如图所示，当使用实施例1的载体颗粒时，12mm的套筒直径引起沉积量的下降，并导致不规则沉积和载体沉积的发生。大于等于15mm的套筒直径不会引起沉积量下降至允许水平之下，或不导致不规则沉积或载体沉积。当套筒直径为12mm时，对比实施例1的磁性载体引起沉积量下降，并导致不规则沉积和载体沉积的发生。虽然当套筒直径处于15mm到35mm之间时，不会发生不规则沉积和载体沉积，但是由于显影剂的劣化引起了沉积量的下降；套筒直径应当为40mm或40mm以上，以将下降限制在允许的范围内。

如果套筒7的线速度很高，则强应力作用在显影剂上，并使显影剂由于老化而劣化，从而导致了沉积量的严重下降，其将影响图像质量。下面将关于实验7说明上述问题。

(实验7)

本实验使用实施例1和对比实施例1的磁性载体颗粒，同时，套筒7的线速度分别改变为130mm/sec、150mm/sec、300mm/sec、700mm/sec和750mm/sec。至于其他条件，则以与实施例1相类似的方式实施实验7，以估算沉积量的下降。如图8所示，当线速度处于130mm/sec到700mm/sec之间时，实施例1的载体颗粒的沉积量不会下降到30％以下。然而当线速度达到750mm/sec时，作用在显影剂上的应力如此巨大，以至于沉积量的下降大于30％。另一方面，在对比实施例1中，当线速度处于150mm/sec到750mm/sec之间时，由于强应力，沉积量的下降超过了30％；除非线速度降低到130mm/sec或130mm/sec以下，否则下降将不会减少。

在本发明的实施方式中，调节器9由磁性材料构成，如先前所述。因此，用于保持显影剂位于除调节器9之外的位置上的力增加，并使沉积量的减少易于降低。然而，作用在显影剂上的应力随保持力的增加而增加。在这种情况下，上述载体颗粒成功减缓了显影剂的劣化速度，从而避免了沉积量的下降。

如上所述，本发明通过降低显影剂沉积在套筒7上的量的减少而将固定量的显影剂输送到显影位置，从而长时间保证了高图像质量。

第二实施方式

本实施方式主要针对先前所述问题(2)。本实施方式也采用图1中所示的显影单元和第一实施方式的载体颗粒及涂层。因此，下面的描述将集中描述本实施方式的特性。

为了通过消除载体颗粒在鼓8上的沉积提高显影能力和图像质量，图1所示的显影单元1的套筒7和鼓8之间形成的显影间隙Gp应该很小，首先，下面将详细描述涉及间隙Gp和图像质量之间的关系的实验1。

(实验1)

将间隙Gp分别改变为0.6mm、0.5mm和0.4mm，以估算图像的粒度，即形成图像的点之间的不规则性；粒度越小，图像质量越高。目标粒度为小于等于0.5。实验示出粒度小于等于0.5对于图像质量是可以接受的。更具体的说，如图9所示，当间隙Gp小于等于0.4mm时，粒度小于目标粒度0.5。

下面将详细描述涉及显影间隙Gp和载体在鼓8上的沉积之间的关系的实验2。

(实验2)

在显影装置1中，间隙Gp变化为0.8mm、0.5mm、0.4mm和0.3mm，以估算载体沉积。为了估算载体沉积，形成大部分被严格调节的点像，并随着背景电势的改变对其进行严格的加速度测量。对于200V的背景电势，如果小于等于20个载体颗粒沉积在A3尺寸的单张印刷品的背景上，载体沉积被认为是可以接受的，如果沉积了小于等于10个载体颗粒，则认为效果极好。如图10所示，当间隙Gp小于等于0.4mm时，载体沉积下降。

考虑到上述情况，在本实施方式中，套筒7和鼓8之间的间隙Gp选择为小于等于0.4mm，以提高显影能力和图像质量。

现在参考图11，其描述了间隙Gp和显影剂在套筒7上的沉积量之间的关系。如果显影剂沉积在套筒7上的量少，则在图像上出现刷痕，降低图像质量。因此，沉积量的下限在不使刷痕出现的范围内选择。另一方面，如果沉积量多，则当显影剂填满间隙Gp时，显影剂粘在套筒7上。考虑到上述情况，沉积量的上限在不使显影剂粘在套筒7上的范围内选择。

如图11所示，当间隙Gp减小到小于等于0.4mm时，沉积量的上限急剧下落，而下限升高，收缩了沉积量的适用范围。更具体的说，当间隙Gp为0.4mm时，适用范围在40mg/cm²和75mg/cm²之间，容许宽度为35mg/cm²。当间隙Gp为0.5mm时，适用范围在45mg/cm²和90mg/cm²之间，容许宽度为45mg/cm²。

下面将详细描述本发明的实施例和对比实施例(传统载体颗粒)。

(实施例1)

56.0份丙烯酸树脂溶液(50wt％的固体)、15.6份的三聚氰二胺溶液、160.0份的氧化铝颗粒(0.3μm；10¹⁴Ω cm的电阻率)、900份的甲苯和900份的丁基溶纤素在高速搅拌机中扩散10分钟，从而准备好薄膜形成溶液。薄膜形成溶液通过使用Spilacoater涂覆在核上，而形成0.15μm的厚度，然后干燥，其中，该核由烧结的铁氧体F-300制成。合成的载体颗粒在150℃的电炉里放置一个小时。载体颗粒具有35μm的加权平均粒径。包含在涂层中的氧化铝颗粒的粒径D(0.3m)与粘结剂树脂层的厚度h(0.15μm)之比，即D/h，为2.0。

此外，载体颗粒层的平均厚度表示粘结剂树脂层的厚度。

(对比实施例1)

56.0份丙烯酸树脂溶液(50wt％的固体)、15.6份的三聚氰二胺溶液(77wt％的固体)、900份的甲苯和900份的丁基溶纤素在高速搅拌机中扩散10分钟，从而准备好薄膜形成溶液。薄膜形成溶液通过使用Spilacoater涂覆在核上，而形成0.15μm的厚度，然后干燥，其中，该核也由烧结的铁氧体F-300制成。合成的载体颗粒在150℃的电炉里放置一个小时，然后，逐渐冷却。载体颗粒具有35μm的加权平均粒径。

(实验3)

现在将实施例1的载体颗粒和对比实施例1的载体颗粒放置在具有图1的结构的特殊显影单元中，然后在下述条件下执行A4、200000运转试验：

鼓线速度        185mm/sec

鼓直径           30mm

套筒/鼓线速度比  1.51

显影间隙Gp       0.4mm

调节器间隙Gd    0.65mm

初始沉积量      60mg/cm²

套筒直径        18mm

主极角          0°

主极磁通密度    66mT

面对调节器的极点磁通密度 66mT

电势V0          -700V

显影后电势VL    -60V

显影偏压VB      -500V

图12示出了上述条件下运转试验影响期间沉积量是如何改变的。如图所示，就沉积量而言，实施例1的载体颗粒的改变小于对比实施例1的载体颗粒的改变，即使在A4尺寸200000次打印的情况下，实施例1的载体颗粒的沉积量也达到了55mg/cm²；减少量小至5mg/cm²，位于容许宽度内。相比之下，在200000次打印的情况下，对比实施例1的载体颗粒的沉积量下降到40mg/cm²，从而使包括刷痕的图像缺陷出现。

假设显影的偏压VB为DC，如果需要，可以使用交流偏置DC。

下面将详细描述载体颗粒的加权平均粒径d。应用到显影单元1的载体颗粒最好足够小，以消除由载体颗粒和粒度引起的刷痕。图13示出了通过将载体颗粒的加权平均粒径改变为80μm、60μm和35μm估算的粒度。为了估算，显影间隙Gp选定为0.4mm。如图13所示，当加权平均粒径d为小于等于60μm时，可以获得小于等于0.5的目标粒度。

另一方面，单个载体颗粒的磁化强度和作用在载体颗粒上的磁力随载体粒径的下降而降低，从而使显影剂在套筒上的沉积量和在鼓上的载体沉积趋于恶化。下面将关于实验4详细描述上述情况。

(实验4)

本实验采用与对比实施例1类似的磁性载体颗粒，除了它们的加权平均粒径d分别变为65μm、60μm、40μm、20μm和18μm。运转试验以与实验3相同的方式进行，直到以A4尺寸打印60000次，以估算沉积量的下降。图3示出了运转试验的结果。如图所示，如果加权平均粒径d为大于等于20μm，则以实施例1的载体颗粒得到的沉积量的下降限制在容许范围内。相比之下，除非加权平均粒径d大于等于65μm，否则对比实施例1的沉积量的降低不能限制在容许范围内。

实验发现，当载体颗粒的加权平均粒径d为大于等于20μm时，通过以与实验2相同的方式操作实验，沉积在鼓上的载体也限制在容许范围内。由此，如果加权平均粒径d在20μm到60μm范围内，则可以进一步提高图像质量。

如上所述，本实施方式还提高了显影能力，降低了显影剂的沉积量的减少。这使得可以将稳定量的显影剂输送到显影位置，从而长时期确保了高图像质量。

第三实施方式

本实施方式主要针对上述问题(3)。本实施方式也由图1中所示的显影单元和第一实施方式的载体颗粒和涂覆薄膜实现。因此，下面的集中描述本实施方式的特性。

在本实施方式中，套筒7的轴转矩选择在0.5kgf·cm和4.0kgf·cm之间。轴转矩由前述过程测量。

载体颗粒的核最好具有大于等于20μm的加权平均粒径，以消除载体在鼓8上的沉积，但是，载体颗粒的核的加权平均粒径最好还小于等于100μm，以消除刷痕和其他图像缺陷。

包含在涂层中的颗粒的电阻率最好大于等于10¹²Ω·cm，因为，即使颗粒暴露在外，同时接触核，该电阻率也可以消除电荷的泄露，从而保重稳定的充电。另外，当显影剂长时间存储时，可以防止电荷量下降。此外，当颗粒由氧化铝形成，并且，单涂层的颗粒含量在50wt％到95wt％之间，最好在70wt％到90wt％之间时，上述优点进一步提高。如果需要，氧化铝和硅石可以混合在一起。如果涂层的颗粒含量低于50wt％，则颗粒与粘结剂树脂相比占据各载体颗粒的较小面积，不能吸收作用在粘结剂树脂上的冲击力，从而不能提供具有足够长寿命的载体颗粒。如果颗粒含量超过95wt％，则希望产生电荷的颗粒与粘结剂树脂的面积比将如此巨大，以至于阻塞了充电。另外，粘结剂树脂的颗粒保持能力下降，即，颗粒易于脱离粘结剂树脂，从而降低了寿命。

与载体颗粒一起形成显影剂的调色剂颗粒可以以任意一种传统方法制造。根据一个传统方式，将粘结剂树脂、着色剂和极性控制介质的混合物在热辊式破碎机中揉捏，通过冷却固化，磨成粉，然后分选。任意适当的一种或多种添加剂都可以添加到上述混合物中。

至于粘结剂树脂，可以使用下述材料制成：如聚苯乙烯的单体、聚对苯乙烯(poly-p-styrene)、聚乙烯甲苯等类似的乙烯或其替代产品；苯乙烯-对氯化苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙稀共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-α-氯代甲基偏丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物或类似的苯乙烯共聚物；聚甲基丙烯酸脂、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙烯、多乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚酯、聚氨脂、聚亚安酯、聚酰胺、聚丁缩醛、聚丙烯酸树脂、松香、改性松香、酚醛树脂、脂肪烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡或石蜡。这些树脂可以单独使用或组合使用。

至于极性控制介质，可以使用如下材料制成：如单偶氮染料的金属络合物、硝基腐殖酸其盐、水杨酸的氨基化合物、萘甲酸或带有钴、铬、铁等金属络合物的二羧酸、季铵化合物或有机染料。应用于调色剂的极性控制介质的含量取决于粘结剂树脂的种类、是否添加了添加剂和包括扩散方法的调色剂制造方法。然而，极性控制介质的含量最好占有100份粘结剂树脂重量的0.1份到20份。如果少于0.1份重量，则极性控制的量将使调色剂的电荷量下降和不能实现，如果大于20份重量，则过多，从而增强了调色剂和载体之间的静电吸引。增强的静电引力将使显影剂的流动性下降或降低图像密度。

包含在调色剂中的黑色着色剂可以是下述着色剂中的任意一种：如碳黑、苯胺黑(Aniline Black)、炉黑和灯黑。青色着色剂可以是酞菁蓝、亚甲基蓝、维多利亚篮(Victoria Blue)、甲基紫、苯胺蓝和群青蓝中的任意一种。深红着色剂可以是若丹明6G色淀、二甲基喹吖酮、沃乔温红、孟加拉玫瑰红、若丹明B和茜素蓝色淀中的任意一种。黄色着色剂可以是铬黄、联苯胺黄、汉撒黄、萘酚黄、钼橙、喹啉黄和酒石黄中的任意一种。

调色剂可以包含磁性物质。磁性物质可以是磁铁、赤铁、铁氧体等氧化铁、铁、钴、镍等金属，和铝、钴、铜、铅、镁、锡、锌、锑、铍、铋、镉、钙、锰、硒、钛、钨、钒等金属的合金或混合物。这些铁磁性材料最好具有0.1μm到2μm的平均粒径，并且，对于按重量计算100份的树脂来说，上述材料最好以按重量计算大约20份到200份的含量包含在调色剂中，较佳的是按重量计算40份到150份。

可以添加到调色剂中的添加剂包括二氧化铈、二氧化硅、氧化钛、碳化硅和其他无机粉末。其中，最好使用胶态二氧化硅。

用于无油定影的脱模剂可以是固体硅树脂清漆、褐煤基酯蜡、rice waxoxide、低分子量聚丙烯蜡和巴西棕榈蜡中的任意一种。

下面将关于实施例和对比实施例(传统载体)以及对其进行的实验对本实施方式的载体进行详细的说明。

(实施例)

56.0份丙烯酸树脂溶液(50wt％的固体)、15.6份的三聚氰二胺溶液、160.0份的氧化铝颗粒(0.3μm；10¹⁴Ω cm的电阻率)、900份的甲苯和900份的丁基溶纤素在高速搅拌机中扩散10分钟，从而准备好薄膜形成溶液。薄膜形成溶液通过Spilacoater涂覆在核上，而形成0.15μm的厚度，然后干燥，其中，该核由烧结的铁氧体F-300制成。合成的载体颗粒在150℃的电炉里放置一个小时，然后，逐渐冷却。通过使用100μm的筛网对合成的铁氧体粉末块进行分类而生成载体颗粒。包含在涂层中的氧化铝颗粒的粒径D(0.3m)与粘结剂树脂层的厚度h(0.15μm)之比，即D/h，为2.0。

载体颗粒层的平均厚度再次代表粘结剂树脂层的厚度。

(对比实施例)

56.0份丙烯酸树脂溶液(50wt％的固体)、15.6份的三聚氰二胺溶液(77wt％的固体)、900份的甲苯和900份的丁基溶纤素在高速搅拌机中扩散10分钟，从而准备好薄膜形成溶液。薄膜形成溶液通过使用Spilacoater涂覆在核上，而形成0.15μm的厚度，然后干燥，其中，该核也由烧结的铁氧体F-300制成。合成的载体颗粒在150℃的电炉里放置一个小时，然后，逐渐冷却。通过使用100μm的筛网对合成的铁氧体粉末块进行分类而生成载体颗粒。

(实验1)

将包含实施例的载体颗粒的显影剂和包含对比实施例的载体颗粒的显影剂分别放置在具有图1的结构的特殊显影装置中。调色剂颗粒不包含蜡。套筒7的轴转矩选择为1.0kgf·m，而在法向上的磁通密度，如对面对调节器9的套筒7的表面测量的，选择为55mT。在黑模式下以A4尺寸对包括该显影装置的成像装置执行60000次打印，以估算载体颗粒上的调色剂消耗情况。图15示出了估算的结果。

为了测量调色剂消耗情况，将10克的溶剂(MEK)添加到1克的载体颗粒中，该载体颗粒通过从显影剂中除掉调色剂颗粒而准备好。然后摇动溶液8次。由此，根据浊度计测量的溶液的透射比测量消耗情况。在初始情况下，透射比为100％，调色剂颗粒没有消耗；透射比降低表明调色剂消耗情况加重。当透射比降低到80％以下时，调色剂颗粒不能稳定、适当地充电，从而导致了背景污染或调色剂分散，如实验所确定。考虑到上述情况，在本实施方式中，消除背景污染和调色剂分散的容许透射比水平选择为80％。

如图15所示，即使以A4尺寸执行60000次打印，实施例的透射比的下降也低于对比实施例的透射比的下降，并保持在高于80％的90％。相比之下，当执行60000次打印时，对比实施例的透射比下降到70％以下，导致了背景污染和调色剂分散。

(实验2)

在显影单元1，套筒7的轴转矩分别改变为0.4kgf·cm、0.5kgf·cm、1.0kgf·cm、2.0kgf·cm、4.0kgf·cm和4.5kgf·cm。也使用了实施例和对比实施例的磁性载体颗粒。本实验以与实验1相同的方式进行实验，以估算调色剂颗粒电荷量的下降和调色剂在载体颗粒上的消耗情况。实验结果如图16所示。

如图16所示，当使用实施例的载体颗粒时，位于0.5kgf·cm和4.0kgf·cm之间的套筒7的轴转矩关于调色剂颗粒的充电和调色剂的消耗情况工作良好。相比之下，当使用对比实施例的载体颗粒时，虽然实现了对调色剂颗粒的稳定的初始充电，但是，大于等于0.5kgf·cm的轴转矩加重了调色剂消耗情况。

在本实施方式中，调节器9也由磁性材料构成，以使更多的显影剂位于调节器9的位置下游，从而保持显影剂可以稳定输送到显影位置。如图17所示，位于套筒7a内的磁辊7a包括面对调节器9(未示出)的磁极10。在本实施方式中，磁极10在法向上提供高磁通密度，如在套筒7的表面测量的。然而，这趋向于使强应力作用在显影剂上，从而加重了调色剂消耗情况。另外，当调色剂颗粒包含蜡时，蜡易于泄露到调色剂颗粒的表面，进一步加重了调色剂的消耗情况。下面将关于实验3详细描述该问题。

(实验3)

面对调节器9的磁极10在法向上的磁通密度分别变为40mT、45mT、55mT、60mT、75mT和80mT。采用Excel System Product的磁力分布计和ADS的磁强计测量磁通密度。包含实施例的载体颗粒中的显影剂和包含对比实施例的载体颗粒中的显影剂分别放置在具有图1中的结构的显影装置中。运转试验以与实验1相同的方式进行，直到以A4尺寸打印60000次，以估算载体颗粒上的调色剂消耗情况。该实验和估算还受到非磁性调节器的影响。相同的实验和估算还受到含蜡调色剂颗粒的影响。实验和估算的结果如图18所示。

图18示出，当套筒7的轴转矩为小于等于4.0kgf·cm时，该实施例减小了调色剂消耗情况。当磁极10的磁通密度为小于等于75mT时，也可以减小调色剂消耗情况。另一方面，前述实验2指出为了保证调色剂的稳定充电，套筒7的轴转矩应为大于等于0.5kgf·cm，即，磁极10的磁通密度应为大于等于45mT。相比之下，除非套筒7的轴转矩减少到0.5kgf·cm以下，否则对比实施例不能在磁通密度大于等于45mT的条件下改善调色剂消耗情况。

甚至发现非磁性调节器可以改善调色剂消耗情况。这对含蜡调色剂颗粒也是同样适用的。

如上所述，本实施方式改善了调色剂消耗情况，长时期保证了显影剂向显影位置的输送，从而确保了高图像质量。

第四实施方式

本实施方式主要针对前述问题(4)。本实施方式也由图1中所示的显影单元和第一实施方式的载体颗粒和涂覆薄膜实现。因此，下面的描述集中在本实施方式的特性。

在本实施方式中，为了减小成像装置的体积，鼓8和套筒7的直径分别设计为小于等于60mm、小于等于30mm。磁性载体颗粒具有大于等于20μm、小于等于40μm的加权平均粒径。

下面将关于下述实验而对本实施方式进行详细描述。为了制造磁性载体颗粒1(实施例)，将56.0份丙烯酸树脂溶液(50wt％的固体)、15.6份的三聚氰二胺溶液(77wt％的固体)、160.0份的具有0.3μm粒径和10¹⁴Ω·cm的电阻率的氧化铝颗粒、900份的甲苯和900份的丁基溶纤素在高速搅拌机中扩散10分钟，从而准备好薄膜形成溶液。薄膜形成溶液通过Spilacoater涂覆在核上，而形成0.15μm的厚度，然后干燥，其中，该核由烧结的铁氧体F-300制成。合成的载体颗粒在150℃的电炉里放置一个小时，逐渐冷却，之后由100μm的筛网进行分类。包含在涂层中的氧化铝颗粒的粒径D(0.3m)与粘结剂树脂层的厚度h(0.15μm)之比为2.0。载体颗粒的体积电阻率为10¹⁵Ω·cm。

此外，粘结剂树脂层的平均厚度代表粘结剂树脂层的厚度。另外，为了测量载体颗粒的体积电阻率，将载体颗粒放置在彼此相距2mm间隙的并行电极之间，并在电极之间施加30秒500V的DC。然后测量合成电阻，并将其转换为体积电阻率。

为了制造磁性载体颗粒2(传统的小尺寸载体颗粒)，将56.0份丙烯酸树脂溶液(50wt％的固体)、15.6份的三聚氰二胺溶液(77wt％的固体)、900份的甲苯和900份的丁基溶纤素在高速搅拌机中扩散10分钟，从而准备好薄膜形成溶液。薄膜形成溶液通过spilacoater涂覆在核上，而形成0.15μm的厚度，然后干燥，其中，该核由烧结的铁氧体F-300制成。合成的载体颗粒在150℃的电炉里放置一个小时，逐渐冷却，之后由100μm的筛网进行分类。

(实验1)

将载体颗粒1和2分别放置在具有图1的结构的特殊显影单元中，然后在下述条件下进行A4、300000次运转试验：

鼓线速度         300mm/sec

鼓直径           30mm

套筒/鼓线速度比  2

显影间隙Gp       0.4mm

调节器间隙Gd     0.65mm

初始沉积量       60mg/cm²

套筒直径         25mm

主极角           0°

主极磁通密度P1   66mT

主极下游的

电极磁通密度P2   85mT

充电电势VD       -700V

显影后电势VL    -60V

显影偏压Vb      -500V

磁通密度由前述的磁力分布计和磁强计测量。

图19示出了运转试验期间沉积量是如何从初始沉积量下降的。如图所示，实施例的载体颗粒1的沉积量的改变小于载体颗粒2的沉积量的改变；即使在以A4尺寸进行300000打印，其是显影剂的寿命的标准，之后，减少量的比率也没有达到20％。实验发现，当减少量的比率超过20％，将产生包括浅固体图像和具有刷痕的图像在内的缺陷图像。因此，减少量的比率在20％或其下将不会影响图像质量。另一方面，当以A4尺寸进行300000打印时，载体颗粒2，即具有小粒径的传统载体颗粒，减少了40％，从而导致缺陷图像的产生。

因此，如果采用载体颗粒1，则不必要使初始沉积量很多。由此，当减小显影间隙Gp时，将可以消除显影剂的溢出、显影辊的锁定、显影剂在套筒上的附着及其它的问题。

下面将详细描述涉及磁性载体颗粒的体积电阻率的实验2。

(实验2)

本实验采用了载体颗粒1，除了其体积电阻率分别改变为10¹⁴Ω·cm、10¹⁵Ω·cm和10¹⁶Ω·cm。图20示出了分别为14、15、16(LogR(Ω·cm))的体积电阻率和沉积在两点垂直线图像的边缘部分并将其空白填补的载体颗粒的数量之间的关系。为了估算，在与实验1中所使用的相同的成像装置中，当改变背景电势以影响加速度测量时，断开图像转换的偏压。如图20所示，当体积电阻率的数量级在10¹⁶Ω·cm时，载体沉积明显。可以看出，当体积电阻率低于10¹⁵Ω·cm和10¹⁴Ω·cm时，载体沉积显著改善。

下面将详细描述涉及磁辊7a的主磁极P1在法向上的磁通密度和主磁极P1的下游磁极P2的磁通密度的实验3。

(实验3)

实验3也采用载体颗粒1和实验1中使用的成像装置，除了主磁极P1的磁通密度和主磁极P1下游的磁极P2的磁通密度作如图21所示的改变。图22示出了沉积在两点垂直线图像的边缘部分并将其空白填补的载体颗粒的数量。本实验以与实验2相同的方式进行估算。如图22所示，当磁极P1和P2的磁通密度减少到115mT和85mT时，载体沉积量明显提高。

下面将要描述的实验4涉及套筒7和鼓8中间的显影间隙Gp。

(实验4)

除了间隙Gp被改变为0.4mm和0.5mm，实验4也采用载体颗粒1和实验1中使用的成像装置。图23示出了沉积在两点垂直线图像的边缘部分并将其空白填补的载体颗粒的数量。本实验以与实验2相同的方式进行估算。如图23所示，当间隙Gp减小到0.4mm时，载体沉积量明显提高。

下面详细描述涉及显影偏压的实验5。

(实验5)

除了体积电阻率分别改变为10¹⁴Ω·cm、10¹⁵Ω·cm和10¹⁶Ω·cm，本发明也使用载体颗粒1。在与实验1所使用的相同的成像装置中，只有显影偏压被改变为DC和AC。图24示出了与由电荷泄露引起的缺陷图像有关的估算的结果。应当注意，DC偏压为-500V时，AC偏压为-500V，其上叠加有5KHz频率、1.0KV的电压Vpp(峰峰)和50％的负载。

如图24所示，当体积电阻率小于等于10¹⁵Ω·cm时，AC偏置DC使由电荷泄露引起的缺陷图像产生。相比之下，即使在体积电阻率低于10¹⁵Ω·cm和10¹⁴Ω·cm时，DC也不会产生任何缺陷图像。因此，如实验2所指出，当降低体积电阻率以减少载体沉积时，AC不能作为显影偏压叠加。另一方面，DC偏压容许体积电阻率低于10¹⁴Ω·cm，从而明显减少了的载体沉积。

图25列举了本发明考虑到实验1到5的结果为改善载体沉积而选择的条件。图26示出了在图25所确定的条件下，沉积在两点垂直线图像的边缘部分并将其空白填补的载体颗粒的数量。本实验以与实验2相同的方式进行估算。如图26所示，在图25所列举的条件下，载体沉积提高到与图像质量无关的水平。在图25的条件(传统条件)下得到的估算结果示出，载体颗粒沉积到了临界程度。

如上所述，即使采用使用小粒径的磁性载体颗粒及具有小直径的光敏鼓和套筒的成像装置，本发明也可以降低载体沉积，而不会引起任何电荷泄露和其他副作用。因此，本发明有可能在减小成像装置的总尺寸的同时保证高的稳定的图像质量。

此外，磁性载体颗粒覆盖有包含粘结剂树脂和颗粒的涂层，比值D/h在1＜D/h＜10的范围内，如前所述。这种载体颗粒可以抵抗应力，从而延长了寿命，降低了显影剂的劣化。因此，套筒上的显影剂的沉积量由于各载体颗粒的表面结构的变化而下降很少，从而使其不需要增加初始沉积量。此外，即使在减小显影间隙Gp以减少载体沉积时，也可以消除显影剂的溢出、显影辊的锁定、显影剂在套筒上的附着和其他问题。

在不背离本发明范围的前提下，在本发明的指导下，本领域技术人员可以对其进行各种改进。

Claims (25)

1、一种具有用显影剂载体显影形成在图像载体上的潜影的显影单元的成像装置，该显影单元具有可旋转的、非磁性套筒和设置在所述套筒中用于使由磁性载体颗粒和调色剂颗粒构成的双成分型显影剂沉积在所述显影剂载体的表面上的磁场生成装置，和用于测量沉积在所述显影剂载体的所述表面上的所述显影剂的量的刚性测量部件，

套筒具有5μm到20μm的表面粗糙度Rz，

每个载体颗粒都覆盖有至少包含粘结剂树脂和颗粒的涂层，

包含在所述涂层内的颗粒的直径D与粘结剂树脂的层的厚度h之比在1＜D/h＜10的范围内，和

载体颗粒具有20μm到60μm的加权平均粒径d。

2、根据权利要求1所述的装置，其中，套筒的表面经过喷砂处理而变粗糙。

3、根据权利要求1所述的装置，其中，载体颗粒的加权平均粒径d与套筒的表面粗糙度Rz之比在3≤d/Rz≤5的范围内。

4、根据权利要求1所述的装置，其中，套筒的轴转矩在0.5kgf·cm到4.0kgf·cm之间。

5、根据权利要求1所述的装置，其中，包含在所述涂层内的所述颗粒由氧化铝和硅石中的一种构成。

6、根据权利要求1所述的装置，其中，所述涂层的颗粒含量在所述涂层的组成的50wt％到95wt％之间。

7、根据权利要求1所述的装置，其中，套筒具有大于等于15mm的直径。

8、根据权利要求1所述的装置，其中，套筒以小于等于700mm/sec的线速度旋转。

9、根据权利要求1所述的装置，其中，测量部件由磁性材料构成。

10、一种具有用显影剂载体显影形成在图像载体上的潜影的显影单元的成像装置，该显影单元具有可旋转的、非磁性套筒和设置在所述套筒中用于使由磁性载体颗粒和调色剂颗粒构成的双成分型显影剂沉积在所述显影剂载体的表面上的磁场生成装置，和用于测量沉积在所述显影剂载体的所述表面上的所述显影剂的量的刚性测量部件，

套筒和图像载体之间的间隙小于等于0.4mm，

每个载体颗粒都覆盖有至少包含粘结剂树脂和颗粒的涂层，和

包含在所述涂层内的颗粒的直径D与粘结剂树脂的层的厚度h之比在1＜D/h＜10的范围内。

11、根据权利要求10所述的装置，其中，载体颗粒具有20μm到60μm的加权平均粒径d。

12、一种使用显影单元的成像方法，该显影单元用显影剂载体显影形成在图像载体上的潜影，其具有可旋转的、非磁性套筒和设置在所述套筒中用于使由磁性载体颗粒和调色剂颗粒构成的双成分型显影剂沉积在所述显影剂载体的表面上的磁场生成装置，和用于测量沉积在所述显影剂载体的所述表面上的所述显影剂的量的刚性测量部件，

套筒和图像载体之间的间隙小于等于0.4mm，

每个载体颗粒都覆盖有至少包含粘结剂树脂和颗粒的涂层，和

包含在所述涂层内的颗粒的直径D与粘结剂树脂的层的厚度h之比在1＜D/h＜10的范围内。

13、根据权利要求12所述的方法，其中，载体颗粒具有范围从20μm到60μm的加权平均粒径d。

14、一种具有用显影剂载体显影形成在图像载体上的潜影的显影单元的成像装置，该显影单元具有可旋转的、非磁性套筒和设置在所述套筒中用于使由磁性载体颗粒和调色剂颗粒构成的双成分型显影剂沉积在所述显影剂载体的表面上的磁场生成装置，和用于测量沉积在所述显影剂载体的所述表面上的所述显影剂的量的刚性测量部件，

套筒的轴转矩在0.5kgf·cm到4.0kgf·cm之间，

每个载体颗粒都覆盖有至少包含粘结剂树脂和颗粒的涂层，和

包含在所述涂层内的颗粒的直径D与粘结剂树脂的层的厚度h之比在1＜D/h＜10的范围内。

15、根据权利要求14所述的装置，其中，测量部件由磁性材料构成。

16、根据权利要求14所述的装置，其中，磁场生成装置包括面对所述测量部件并在法向上具有大于等于45mT的磁通密度的磁极。

17、根据权利要求14所述的装置，其中，每个调色剂颗粒包含蜡。

18、一种使用显影单元的成像方法，该显影单元用显影剂载体显影形成在图像载体上的潜影，其具有可旋转的、非磁性套筒和设置在所述套筒中用于使由磁性载体颗粒和调色剂颗粒构成的双成分型显影剂沉积在所述显影剂载体的表面上的磁场生成装置，和用于测量沉积在所述显影剂载体的所述表面上的所述显影剂的量的刚性测量部件，

套筒的轴转矩在0.5kgf·cm到4.0kgf·cm之间，

每个载体颗粒都覆盖有至少包含粘结剂树脂和颗粒的涂层，和

包含在所述涂层内的颗粒的直径D与粘结剂树脂的层的厚度h之比在1＜D/h＜10的范围内。

19、根据权利要求18所述的方法，其中，测量部件由磁性材料构成。

20、根据权利要求18所述的方法，其中，磁场生成装置包括面对所述测量部件并在法向上具有大于等于45mT的磁通密度的磁极。

21、根据权利要求18所述的方法，其中，每个色剂颗粒包含蜡。

22、一种具有用显影剂载体显影形成在图像载体上的潜影的显影单元的成像装置，该显影单元具有可旋转的、非磁性套筒和设置在所述套筒中用于使由磁性载体颗粒和调色剂颗粒构成的双成分型显影剂沉积在所述显影剂载体的表面上的磁场生成装置，从而产生相应于形成在所述表面上的潜影的调色图像，所述显影剂载体和所述图像载体分别具有小于等于30mm的直径和小于等于60mm的直径，

载体颗粒具有大于等于20μm小于等于40μm的加权平均粒径，和小于等于10¹⁵Ω·cm的体积电阻率，

磁场生成装置包括面对图像载体并在法向上具有大于等于115mT的磁通密度的主磁极，和在显影剂载体的旋转方向上位于所述主磁极的下游并具有大于等于85mT的磁通密度的磁极，

显影剂载体和图像载体之间的间隙小于等于0.4mm，和

施加到显影剂载体上的显影偏压为DC偏压。

23、根据权利要求22所述的装置，其中，每个载体颗粒都覆盖有至少包含粘结剂树脂和具有粒径D的颗粒的涂层，和

粒径D与粘结剂树脂层的厚度h之比在1＜D/h＜10的范围内。

24、一种使用显影单元产生潜影的成像方法，该显影单元用于用显影剂载体显影形成在图像载体上的潜影，其具有可旋转的、非磁性套筒和设置在所述套筒中用于使由磁性载体颗粒和调色剂颗粒构成的双成分型显影剂沉积在所述显影剂载体的表面上的磁场生成装置，从而产生相应于形成在所述表面上的潜影的调色图像，所述显影剂载体和所述图像载体分别具有小于等于30mm的直径和小于等于60mm的直径，

载体颗粒具有大于等于20μm小于等于40μm的加权平均粒径，和小于等于10¹⁵Ω·cm的体积电阻率，

磁场生成装置包括面对图像载体并在法向上具有大于等于115mT的磁通密度的主磁极，和在显影剂载体的旋转方向上位于所述主磁极的下游并具有大于等于85mT的磁通密度的磁极，

显影剂载体和图像载体之间的间隙小于等于0.4mm，和

施加到显影剂载体上的显影偏压为DC偏压。

25、根据权利要求24所述的方法，其中，包含在所述涂层中的所述颗粒的粒径D与粘结剂树脂层的厚度之比在1＜D/h＜10的范围内。

Images