双组分显影剂用磁性调色剂及使用该显影剂的成像方法

专利名称：双组分显影剂用磁性调色剂及使用该显影剂的成像方法
技术领域：
本发明涉及双组分显影剂用磁性调色剂，其由磁性调色剂和调色剂载体构成，所述磁性调色剂在粘合剂树脂中含有磁性颗粒，以及涉及使用该双组分显影剂显像(visualize)潜像保持元件上的潜像的成像方法。
背景技术：
在成像装置，例如利用电照相方法的激光打印机、静电复印机、普通纸传真机和复合机器中，首先通过充电装置使潜像保持元件的表面均匀充电，然后利用半导体激光器和发光二极管等曝光装置，通过曝光在潜像保持元件上形成静电图像，并且利用显影装置，通过显影或反转显影(inverse-developing)，将静电图像显像为调色剂图像。然后，将调色剂图像直接转印至例如纸张等记录介质的表面上，或者转印至中间转印元件的表面上，然后转印至例如纸张等记录介质的表面上。然后利用定影(fuse)装置，将转印图像定影至合适位置，由此完成成像方法。
将静电图像显影成调色剂图像的方法大致可分成两类，即干式显影和湿式显影，其中干式显影法是近来广泛使用的方法。根据所使用的调色剂的种类，干式显影法可分成两种类型使用磁性调色剂的显影方法(单组分磁性显影、双组分磁性显影等)和使用没有添加磁性颗粒的调色剂的显影方法(单组分非磁性显影、双组分非磁性显影等)，所述磁性调色剂由粘合剂树脂和内部或外部添加有磁性颗粒的调色剂构成。
在双组分显影方法中，通过将调色剂和载体混合并搅拌时调色剂和载体之间的摩擦产生的静电力，将微细形状的调色剂保留在比调色剂颗粒相对较大的铁或铁氧体的载体颗粒的表面上。当将该混合物以磁性刷形式转移至感光体并接近静电潜像时，由于潜像产生的电场将调色剂颗粒拉向静电潜像而施加至调色剂颗粒的吸引力战胜调色剂和载体之间的结合力，并且调色剂粘附至静电潜像的表面，由此显像静电潜像。
尽管在双组分显影方法中主要使用不含磁性粉末的非磁性调色剂，但是很早以前就知道双组分显影剂用磁性调色剂的使用。例如，专利文献1(JP56-106249A(1981))和专利文献2(JP 59-162563A(1983))中记载了含有磁性颗粒的调色剂的使用。通过使双组分显影剂用调色剂含有磁性颗粒，能够防止双组分显影中经常经历的问题调色剂飞散(scattering)或尘落(dusting)，即调色剂在各个方向分散，或者调色剂从磁性辊上剥落或脱落(falling off)，并且能够抑制背景雾化。此外，通过使电荷从磁性颗粒泄漏，能够防止由于调色剂和载体的重复混合和搅拌而产生的过度充电(overcharging)。
另一方面，近年来存在高速、小型和耐用的成像装置的需要。
对主要商用的高速装置而言，要求该装置比传统装置加快对调色剂电荷量的初次增加和保持电荷量稳定，从而防止伴随着打印速度的增加，分辨率降低和图像质量下降。
对目的是用于小型办公室和家庭的中速装置而言，因为频繁地重复开启和切断电源，为了尽可能快地缩短电源开启后的预热时间，所以磁性调色剂电荷的快速初次增加是有必要的。
不断要求成像装置进一步改进分辨率、图像质量、磁性调色剂的耐久性、各种环境下的稳定性而与依赖于用途的成像速度无关。
因此，对磁性调色剂的要求是，电荷量快速增加，始终产生合适的电荷量并且维持时间长，而在调色剂难以带电的高温高湿环境和调色剂往往被过度充电的低温低湿环境没有导致不足的电荷量和过度充电，从而能够在各种温度和湿度环境下长期稳定地维持良好的图像特征(图像密度高，而没有背景雾化以及图像质量良好)。
随着打印速度增加和机器寿命增加，往往更容易发生使用双组分显影剂时所具有的问题，即调色剂的飞散或尘落，调色剂消耗现象(spentphenomenon)(其中调色剂成分在载体表面上粘附沉积为膜)，以及通过磁性刷在感光体转筒(photoreceptor drum)上形成刮擦条纹(scratched streak)，因此也要求规避这些问题。然而，在打印速度增加和成像装置更小的目前趋势中，这些要求难以充分满足。
在这些问题中，通过磁性刷在作为潜像保持元件的感光体转筒上形成刮擦条纹的问题是由磁性刷和感光体的感光表面长期接触而导致的。在双组分显影方法中，由双组分显影剂构成的磁性刷形成在磁性辊上对着感光体的部分上，并通过使磁性刷与感光体转筒接触，进行图像显影，因此随着机器寿命增长，感光体转筒与磁性刷接触越来越长的时间，从而发生刮擦条纹的形成。直到此时，已经尝试选择载体，来克服这种问题。
然而，在双组分显影剂中含有磁性颗粒的情况下，存在的可能性是，在磁性颗粒的影响下，通过磁性刷形成条纹。
消耗是如下的现象调色剂成分粘附在载体的表面上，且当载体的表面覆盖有调色剂成分时，载体的主要功能丧失。因此，这被认为载体劣化。当消耗现象发生时，发生图像密度降低，并且当情况变得最糟时，显影剂本身必须由新显影剂替换。这种消耗是伴随机器寿命增加而出现的问题，并且在近年来调色剂低温定影流行的情况下，这种问题发生的可能性增加。而且，当使用磁性调色剂时，除了调色剂和载体之间的静电力之外，存在磁性约束力，因此刮擦条纹出现的可能性增加。
目前，作为调色剂中含有的磁性颗粒，通常使用球形颗粒(参见图1(a))或多面体形颗粒，例如六面体形，如具有六个正方形面的立方体或具有六个矩形面的长方体(参见图1(b))或者具有八个三角形面的八面体(参见图1(c))。然而，在磁性调色剂含有多面体形磁性颗粒的情况下，电荷往往从暴露在调色剂表面(即，粘合剂树脂)上的磁性颗粒的突出的顶点(pointed apex)和尖锐的棱释放出来，往往发生超出必要的电荷泄漏。此外，由于多面体形磁性颗粒的流动性低，从而在粘合剂树脂中的可分散性劣化，因此难以将磁性颗粒均匀分散在粘合剂树脂中。因此，每个调色剂颗粒中的磁性颗粒的分散往往发生变化，并且容易带电，往往各个调色剂颗粒的电荷量容易分散。
因此，存在的问题是，利用含有多面体形磁性颗粒的磁性调色剂，电荷量的快速增加困难，此外电荷量本身小，从而往往发生调色剂的飞散或尘落和调色剂从磁性辊剥落或脱落，由此在图像中生成缺陷，例如背景雾化。此外，由于当图像形成时，带电的容易性和电荷量随着温度和湿度而变化，存在的问题是，在难以带电的高温高湿环境下，图像中缺陷生成的趋势变得更强。
此外，当使用含有多面体形磁性颗粒的磁性调色剂时，存在的问题是，暴露在调色剂上的磁性颗粒的突出的顶点和尖锐的棱促成磁性刷刮擦，然而在调色剂不含有磁性颗粒的情况下，不容易发生这种刮擦。但是，另一方面，存在的优势是，由于磁性颗粒的研磨效果，磁性颗粒的突出的顶点和尖锐的棱具有有效防止调色剂消耗到载体的现象的效果。
另一方面，在磁性调色剂含有没有突出的顶点和尖锐的棱的球形磁性颗粒的情况下，感光体的表面几乎不被暴露在调色剂表面上的由显影剂形成的磁性刷中的磁性颗粒刮擦。与含有多面体形磁性颗粒相比，这种球形磁性颗粒的流动性更好，在粘合剂树脂中的可分散性好，并且容易均匀分散在粘合剂树脂中，因此防止了在每个调色剂颗粒中发生磁性颗粒分散的变化，以及防止了在每个磁性调色剂颗粒中发生磁性颗粒的不均匀分布，由此容易带电，且每个调色剂颗粒的电荷量均匀。
然而，由于含有球形磁性颗粒的磁性调色剂没有突出的顶点和尖锐的棱，不能够防止消耗现象发生，几乎不能预测电荷从暴露在调色剂表面上的磁性颗粒中进一步释放，并且存在调色剂过度充电的趋势。因此，当重复调色剂和载体的混合和搅拌时，调色剂往往被过度充电，也就是说，往往发生调色剂的过度充电。一旦出现过度充电，例如图像密度降低等图像缺陷往往发生。
为了利用球形磁性颗粒和多面体形磁性颗粒，已经研究了各种形状的磁性颗粒。例如，JP11-153882A(1999)、JP2000-162817A和JP2000-242029A(分别为专利文献3、4和5)披露了以下的六面体形或八面体形磁性颗粒，其顶点和棱被倒棱(chamfered)，从而形成小于六面体或八面体面的面。然而，仍然存在由八面体的面和倒棱面(chamfered face)形成的尖锐棱线，并且电荷往往从这些棱线释放出来。因此，由于电荷从磁性颗粒泄漏的原因，仍然存在图像密度降低和发生背景雾化等图像缺陷的可能性，并且当用作双组分显影剂时，感光体的表面被磁性刷刮擦。
在JP3584954B(专利文献6，JP9-59024A(1997))中披露了一种立方体形磁性颗粒，其各棱被圆整(rounded)，从而形成曲面。然而，在这种磁性颗粒中，顶点连同棱一起被圆整，不存在尖锐的顶点和棱，因此与球形颗粒类似，往往难以发生电荷释放，并且存在以下的可能性磁性调色剂被过度充电，发生图像密度降低等图像缺陷，特别是在低温和低湿环境下。而且，当用作双组分显影剂时，由于磁性颗粒的形状大致为曲面，不能充分防止消耗现象的发生。
在上述专利文献1和2中，列举抑制调色剂的飞散或尘落和背景雾化的发生作为双组分磁性调色剂的优点，然而，没有记载形成大量图像时的性能，更不必说磁性颗粒形状的影响，并且存在以下的可能性在形成大量图像后，不能确保稳定的电荷量，并且发生磁性刷产生的条纹和消耗现象。
近年来，在采用使用双组分显影剂的电子记录术的复印机和打印机的进步中，打印速度加快、机器小型化和机器的耐用性和操作寿命的增加显著，必然要求高分辨率、优异的图像质量和改进的耐用性。因此，为了获得与增加的打印速度一致的图像特征和耐用性，调色剂具有稳定的充电性能和优异性能是绝对有必要的。

发明内容
考虑到现有技术中的问题，实现了本发明，并且本发明的目的是提供高度耐用的磁性调色剂，通过使调色剂保持合适的电荷量，利用该磁性调色剂能够长期防止调色剂飞散、调色剂消耗到载体(toner spent to carrier)、通过磁性刷在感光体转筒上形成刮擦条纹，并且能够长期维持良好的图像特征(在图像密度和背景雾化方面)；以及提供一种使用该磁性调色剂的成像方法。
为解决上述问题，进行了坚持不懈的研究。本发明的发明人着眼于添加到用于采用双组分显影剂型显影的电子记录系统的双组分显影剂用调色剂的磁性颗粒，并且实现了本发明。更具体地，本发明的发明人探究了使用下述磁性颗粒作为双组分显影剂用调色剂中将含有的磁性颗粒(参见图1D)，所述磁性颗粒是以由八个三角形围绕而成的凸八面体为基础的，并且其顶点和棱是曲面的。
所述磁性颗粒是以八面体形为基础的，其顶点和棱是曲面的，例如如图2所示，图2为透射电子显微镜(TEM)所拍摄的磁性颗粒的投影图。其特征在于，没有释放电荷的突出顶点和尖锐棱。尽管顶点和棱是曲面的，但并不是说，当曲面的曲率半径太大，形成略微球状(其中在投影图像的外周上没有留下看作直线的部分)时，相邻的顶点和相应的棱相互连接，而是看作直线的部分必须保留在颗粒投影图像的外周上，如图2所示。
由于这种磁性颗粒的顶点和棱被圆整成曲面，因此暴露在调色剂上的磁性颗粒没有突出的顶点和尖锐的棱，所以认为含有这种磁性颗粒的双组分显影剂的磁性刷没有在感光体转筒上形成条纹，并且由于磁性颗粒没有突出的顶点和尖锐的棱，所以还认为，当含在这种磁性调色剂中时，与如专利文献1-3所记载的顶点和棱被倒角成小扁平面的多面体形磁性颗粒相比，难以发生电荷泄漏。
此外，由于多面体形磁性颗粒具有形成为曲面的顶点和棱，其在流动性和粘合剂树脂中的可分散性优异，并且特别容易均匀分散在粘合剂树脂中。因此，认为能够防止在每个粘合剂树脂中发生磁性颗粒分散的变化，并且容易带电，且能使每个调色剂颗粒的电荷量均匀。
而且，如图1D所示，该磁性颗粒是以八面体形为基础的，并且夹持(straddling)顶点1b或棱1a的相邻面的任一个交角或夹持棱1a的相邻面的任一个交角必定是小于90°的锐角，并且在立方体形磁性颗粒的情况下，夹持顶点或棱的相邻面的任一个交角或者夹持顶点的相邻面的任一个交角必定为90°，因此，适当存在面或棱相交的顶点和面相交的棱，得到暴露在调色剂颗粒表面的磁性颗粒部分的研磨效果，并且能够有效防止调色剂对载体的粘附，即消耗现象。此外，由于电荷往往集中在面或棱相交的顶点和面相交的棱，电荷能够以合适比例从其中泄漏，并且认为当磁性颗粒含在调色剂中时，使得磁性调色剂的过度充电难以发生。
即使当调色剂颗粒形状是多面体时，如果顶点1b和棱1a的曲率半径太大，则不能获得在调色剂中没有隐蔽的调色剂部分的研磨效果，不能有效防止消耗现象的发生。此处，本发明的发明人认为，在例如通过透射电子显微镜所拍摄的磁性颗粒的投影图中，限定图3所示的圆整顶点1b和棱1a处的曲率半径范围(limit)。
作为研究的结果，本发明的发明人得到以下事实利用在其投影图的外周上没有直线部分和略微为球状的磁性颗粒，不能获得防止消耗现象和磁性调色剂的过度充电的效果，这是因为延伸到在顶点1b或棱1a相交的相邻面的圆整顶点1b和棱1a的曲率半径太大，正如球形磁性颗粒的情况那样；相反，在八面体形磁性颗粒的情况下，顶点1b和棱1a为曲面的和在其投影图的外周上具有看作直线的部分，能够获得防止消耗现象出现的效果，这是因为顶点和棱的曲率半径比类似大小的球形颗粒的曲率半径小，尽管存在被圆整成曲面的顶点1b和棱1a；并且能够防止在感光体转筒上形成磁性刷条纹，能够从电荷倾向于集中的顶点1b和棱1a释放合适比例的电荷，并且与顶点1b和棱1a没有被圆整成曲面的磁性颗粒的情况相比，使得磁性颗粒含在调色剂中时的电荷泄漏难以发生，并且还能够防止磁性调色剂的过度充电。
此外，研究了含有这些磁性颗粒的调色剂的磁性特征，并且发现，当含有上述磁性颗粒之一的调色剂的饱和磁化强度(saturation magnetization)在79.6kA/m(lkQe)的磁场下为4.0Am2/kg以下时，不能获得含有磁性颗粒的双组分调色剂的预期效果，并且不能防止调色剂飞散的发生。
当调色剂的饱和磁化强度超过15.0Am2/kg时，出现的问题是，磁性约束力变强，并且当该调色剂用作双组分显影剂时，通过形成的磁性刷和感光体转筒在显影区域的接触，在感光体转筒上形成刮擦条纹，并且由于对载体的结合力强，所以倾向于发生消耗现象。
本发明的发明人对磁性颗粒的尺寸进行了研究，发现当磁性颗粒的平均粒度小于0.01μm时，出现的问题是，暴露在调色剂颗粒表面上的磁性颗粒的比例增加以及电荷从暴露的磁性颗粒释放出来，从而导致其电荷不足，图像密度降低；另一方面，当平均粒度超过0.5μm时，暴露在调色剂表面上的磁性颗粒比例减少，以及从磁性颗粒释放出来的电荷量降低，从而导致磁性调色剂被过度充电，这导致图像密度降低，特别是当重复成像时。因此，需要磁性颗粒的平均粒度在0.01-0.50μm的范围内。
因此，基于所述发现，本发明提出一种双组分显影剂用磁性调色剂，其包括调色剂和载体，所述调色剂在粘合剂树脂中含有磁性颗粒，其中磁性颗粒是以多面体形为基础的，所述多面体的顶点和棱是曲面的，所述颗粒在其投影图像外周上具有能够被看作直线的部分，并且所述调色剂的饱和磁化强度在79.6kA/m的磁场下为4.0-15.0Am2/kg。
优选地，多面体是由八个三角形围绕的凸八面体，以及进一步地，磁性颗粒的平均粒度为0.01-0.50μm。这种平均粒度是在四重放大的照片(10000倍放大率)中测量的300个磁性颗粒的Martins直径(对应于圆的直径)的平均值，所述照片是由透射电子显微镜拍摄的。
顺便提及，可使用公知的染料、颜料、电荷控制剂、增塑剂和外部添加剂。对它们没有具体限制，并且还对构成双组分显影剂的载体没有具体限制。考虑到与其它试剂的比例，在上述限定范围内，磁性颗粒的平均粒度优选为0.05-0.35μm。优选使用由磁铁矿(四氧化三铁)构成的磁性颗粒，所述磁铁矿含有相对于Fe为0.1-10原子％(原子百分比)的选自Mn、Zn、Ni、Cu、Al、Ti和Si中至少一种元素。此外，出于相同的原因，调色剂颗粒中磁性颗粒的比例优选为2.0-20wt％。
本发明的磁性调色剂也可如下获得当含有磁性颗粒时，例如，与粘合剂树脂、磁性材料、蜡、电荷控制剂和其它添加剂在例如亨舍尔混合机或球磨机等混合机中充分混合，然后使用热辊、捏合机、挤出机等热捏合机熔融和捏合，以使各组分分散或溶解在相互熔合的树脂中，冷却固化，然后粉碎和分级，进一步添加所需的外部添加剂，在亨舍尔混合机等混合机中充分混合。
本发明如此构成的磁性颗粒具有均匀的粒度分布和分散至粘合剂树脂中的可分散性优异，因此可稳定其静电性能。此外，当使用铁氧体载体时，即使调色剂的平均粒度小于10μm，电荷均匀性得到提高，且减轻了调色剂的聚集，从而使得图像密度增加，改进显影性能，例如抗雾化性。
特别是，当使用8.0μm的重均粒度(weight average particle size)时，这些改进显著，并且能够获得极其精细的图像。为获得足够精细的图像，重均粒度优选为3.0μm或更大。随着粒度继续减小，容易发生磁性材料的释放。通过使用相对于100重量份粘合剂树脂，0.1-10重量份数均粒度为0.05-0.35μm的磁性颗粒，形成0.05-10.0μm的体均粒度，能够获得具有优异粘合性的调色剂，且能够抑制磁性材料的释放和套筒沾污。
使用上述双组分显影剂的成像方法是以下的方法其中使用下述双组分显影剂，所述双组分显影剂包括载体和调色剂，所述调色剂至少在粘合剂树脂中含有磁性颗粒，所述磁性颗粒是以多面体形为基础的，所述多面体的顶点和棱是曲面的，所述颗粒在其投影图像外周上具有能够被看作直线的部分，所述调色剂的饱和磁化强度在79.6kA/m的磁场下为4.0-15.0Am2/kg；以及使调色剂保持元件(载体)对着潜像保持元件，所述调色剂保持元件至少承载有注入电荷的所述磁性调色剂，并用所述磁性调色剂显影所述潜像保持元件上的静电潜像。
本发明不仅能够应用于成像方法，而且能够应用于具有混合型显影装置的成像装置，在所述成像方法中，在显影剂保持元件(显影辊)上摩擦调色剂和载体，而使调色剂带电，以及进行显影，同时在显影辊对着感光体的显影区域上形成磁性刷；在所述混合型显影装置中配备磁性辊和形成仅有调色剂的薄层的显影辊，所述磁性辊用于由载体和调色剂构成的显影剂带电，并用于通过转移偏压以磁性刷形式转移双组分显影剂，以及将显影偏压施加至显影辊和潜像保持元件的最近部分(显影部分)，以显影潜像保持元件上的潜像。
所述成像方法是以下的方法其中利用磁场，在调色剂保持元件和潜像保持元件对置的显影区域中，使包括所述载体和所述磁性调色剂的所述双组分显影剂形成颗粒链，所述颗粒链挺立为刷状(以下称为磁性刷)，使该磁性刷刷擦上述潜像保持元件，同时将所述潜像保持元件上的所述潜像显像为调色剂图像，并且其中所述磁性调色剂至少在粘合剂树脂中含有磁性颗粒，所述磁性颗粒的平均粒度为0.01-0.50μm，且所述磁性颗粒的形状是以多面体为基础的，此外所述多面体颗粒的各顶点和棱被圆整成曲面，且所述颗粒在多面体颗粒的投影图像外周上具有能够被看作直线的部分。
根据本发明，通过使用双组分显影剂用调色剂中含有的磁性颗粒，所述磁性颗粒是以八面体形为基础的，且具有形成为曲面的顶点和棱，能够获得以下的调色剂，其具有电荷量快速增加并且同时具有不被过度充电的趋势的充电特征。因此，能够获得以下的双组分显影剂用磁性调色剂，其能够防止调色剂飞散、调色剂消耗到载体、磁性刷条纹的形成等双组分显影剂独具的问题，并且能够长时间保持良好的图像特征(在图像密度和背景雾化方面)。因此，能够提供耐用性长并同时允许保持良好图像特征的双组分显影剂用磁性调色剂，以及使用该显影剂的成像方法。


图1A～D是显示调色剂中含有的磁性颗粒形状实例的示意图，图1A显示球形，图1B显示六面体形，图1C显示八面体形，以及图1D显示圆整的八面体形。
图2为显示本发明磁性调色剂中使用的磁性颗粒实例的电子显微图。
图3A～C为显示本发明磁性调色剂中使用的磁性颗粒实例的三面图，图3C为平面图，图3A为用图3C中的点划线描绘的三角部分的正视图，图3B为用图3C中的点划线描述的棱线方向的侧视图。
图4为使用本发明磁性刷型显影装置的成像装置的示意图。
具体实施例方式
以下参考附图详细说明本发明的优选实施方式。然而，除非另有指明，实施方式中的构成部件的尺寸、材料和相对位置等仅仅应解释为示例性的，而非限制本发明的范围。
图4为使用本发明磁性刷型显影装置的成像装置的示意图。
在图中，充电装置25、曝光装置3、磁性刷型显影装置4、转印装置(未显示)、清洁装置6和放电装置7沿着箭头所示旋转方向位于感光体转筒10周围。使图像转印至其上的介质11，例如纸张或OHP膜，经过感光体转筒10和转印装置(未显示)之间。定影装置(未显示)设置在转印装置(未显示)的输出通道上。
作为感光体转筒10，使用无机感光体转筒，其由铝等制成的导电辊和在导电辊表面上形成的硒或非晶硅的感光层构成的；或者使用有机感光体转筒，其具有粘合剂树脂和分散在粘合剂树脂中的电荷产生剂或电荷转移剂的有机感光层。作为充电装置25，使用辊式接触充电装置或电晕充电装置。感光体转筒的表面(感光层)是根据感光层的类型，通过充电装置25均匀充电至规定极性。感光体转筒表面上的静电势通常为200-1000V(绝对值)。然后，响应原始图像的反射光或计算机的电信号等，将相应于原始图像的点射线(例如激光束)照射至感光体转筒的表面。照射部分的静电势是光学衰减的，由此形成静电潜像。
借助于形成在磁性刷型显影装置4上的磁性刷显影静电潜像，以在感光体转筒10的表面上形成调色剂图像15。作为显影剂35，使用由磁性载体和磁性调色剂构成的双组分显影剂。
通过显影装置，将摩擦带电至规定极性的调色剂以磁性刷形式转移至感光体转筒上，由此显影形成在感光体转筒表面上的静电潜像，从而在感光体转筒的表面上形成调色剂图像15。
通过转印装置(未显示)，将调色剂图像15转印至图像将转移的介质11上，并且转印的调色剂图像16形成在介质11上。将介质11转印至定影装置(未显示)上，并且通过热和压力，将转印的调色剂图像16定着在介质11的表面上。在将调色剂图像15转印介质11上，成为转印的调色剂图像之后，通过清洁装置6的清洁刀等，将感光体10的表面上残留的调色剂刮去，以进行回收。通过来自放电装置7的光照射，除去感光体10的表面上的电荷，以为下一次成像作准备。
磁性刷型显影装置4包括填充有显影剂35的显影剂室30。在显影剂室30中，设置有对着感光体转筒10的显影剂转移套筒31(显影套筒)和并列放置的搅拌桨32a、32b和32c。
多极磁体固定在显影套筒31中，并且当套筒旋转时，显影剂以磁性刷的形式转移。通常，显影套筒31的表面和感光体转筒10的表面之间的间隙被设置为约0.3-1.0mm。当然，可如下构成显影套筒31，使得套筒是固定的，且通过套筒内的磁体旋转，转移显影剂。定位刮刀33，以在通过套筒31或套筒内磁体的旋转将粘附至套筒的显影剂转移至套筒31和感光体转筒10之间的辊隙(nip)时，将残留粘附至套筒31的显影剂深度限制为一定间隙(通常为0.3-1.0mm)。从而，以刷(ear)长度调节至恒定长度的磁性刷形式，将显影剂转移至辊隙中，并且通过磁性刷进行静电潜像的显影。
搅拌桨32a、32b和32c搅拌和混合调色剂35，由此使显影剂35内的调色剂被充分摩擦带电。布置各桨，使得调色剂朝着显影套筒31转移，界墙37隔开相邻的桨。由于这种构造，调色剂被充分摩擦带电。
以这种方式，通过显影套筒31，将具有被摩擦带电至规定极性的调色剂的显影剂35以磁性刷形式转移至显影区域，所述磁性刷具有通过刮刀33调节的恒定刷长度，并且进行静电潜像的显影。
在显影剂转印装置的上游，在刮刀33附近配置整流板40，并由整流板40引导磁性套筒31上的过量显影剂，以降落至搅拌桨32b上，以再次搅拌和混合，并供应至显影套筒31。
作为显影套筒31的材料，可使用各种已知材料。优选地，使用由表面被喷砂处理的不锈钢制成显影剂传递辊作为显影套筒31。
本发明的调色剂是磁性调色剂，其具有在粘合剂树脂中混合的磁性颗粒。本发明调色剂中含有的磁性颗粒是以八面体为基础的，例如如具有点划线的图3A～C所示，是由八个三角形围绕而成的凸八面体2，所述八面体2的各个顶点1b和棱1a被圆整而形成曲面，如图中的实线所示。此外，所述磁性颗粒的特征在于0.9≤R1/R0＜1，其中R1是从图2所示的磁性颗粒投影图确定的实际周长(对应于图3B实线显示的周长)，R0为外切投影图的四边形的周长(对应于图3B点划线显示的周长，四边形为顶点1b和棱1a没有圆整的假定外围四边形)。
比率R1/R0以下简称为磁性颗粒的R值。
当磁性颗粒的R值小于0.9时，顶点1b和棱1a的曲率太大，并且可能存在不能以合适比例释放电荷的情况，特别是从棱1a相交成锐角的顶点1b或面相交成锐角的棱1b，由此防止调色剂过度充电的效果不够，且容易发生图像劣化，例如图像密度降低。
当磁性颗粒的R值为1时，即当使用顶点1b和棱1a没有圆整的磁性颗粒时(参见图1C)，容易从突出的顶点和尖锐的棱发生电荷泄漏。因此，在该磁性颗粒中电荷量难以快速增加，并且电荷量本身减小，因此发生调色剂飞散。而且，具有突出顶点和尖锐棱的磁性颗粒具有低的流动性，因此在粘合剂树脂中的分散不好。从而，发生带电容易性和电荷量的变化。
为了防止磁性颗粒的过度充电同时抑制电荷泄漏，磁性颗粒的R值优选具体地在0.92-0.98范围内，更优选在0.94-0.96范围内。
在本发明中，通过下述方法确定比率R1/R0，比率R1/R0表示顶点1b和棱1a被圆整成曲面的以八面体形为基础的磁性颗粒的圆整度(roundingdegree)。如图3a所示定向的磁性颗粒的投影图选自由透射电子显微镜(JSM-800，Japan Electron Co.Ltd.制造)所拍摄的200,000倍放大率的投影图，将选择的图录入计算机中，并二分为黑白，然后使用图像分析系统(DA-6000，OJI Measuring Machine Co.Ltd.制造)，进行图像分析，以确定周长R1和周长R0(其是通过假定外切投影图的四边形而确定的)，并计算比率R1/R0。将计算的比率R1/R0的平均值确定为磁性颗粒的R值。
要求磁性颗粒的平均粒度为0.01-0.50μm。当平均粒度小于0.01μm时，暴露在调色剂表面(粘合剂树脂)上的磁性颗粒的百分比增加，从暴露的磁性颗粒中发生放电，从而导致不足的带电，出现调色剂飞散。另一方面，当平均粒度超过0.50μm时，暴露在调色剂颗粒上的磁性颗粒的百分率降低，从暴露的磁性颗粒中的放电降低，从而导致过度充电。因此，在大量图像形成后，发生图像密度降低。
考虑到正负影响的平衡后，优选地，磁性颗粒的平均粒度具体为0.05-0.35μm，更优选为0.15-0.30μm。这种平均粒度是在四重放大的照片(10000倍放大率)中测量的300个磁性颗粒的Martins直径(对应于圆的直径)的平均值，所述照片是由透射电子显微镜拍摄的。
作为磁性颗粒，可列举铁磁性金属，例如铁、镍、合金、它们的合金、含有这些元素的组合物、不含铁磁性元素但通过适当热处理而变成铁磁性的合金，或者二氧化铬，在它们中，优选为由铁氧体或磁铁矿构成的磁性颗粒。具体地，考虑到对磁性颗粒给予良好的磁性，优选使用由磁铁矿构成的磁性颗粒，所述磁铁矿含有0.1-1.0原子百分比(atom％)的至少一种选自Mn、Zn、Ni、Cu、Al、Ti和Si的元素。
由所述磁铁矿构成的立方体形磁性颗粒列举于专利文献6中。可通过例如下述方法制备八面体形磁性颗粒，所述八面体形磁性颗粒具有为曲面的顶点1b和棱1a，且具有在其投影图中看作直线的线性部分，且其平均粒度在上述限定的范围内。所述方法为将26.7升硫酸亚铁(II)盐水溶液(含有1.5摩尔Fe2+/升水)加入到在容器中制备的25.9升3.4N氢氧化钠水溶液(相当于1.10当量/Fe2+)，并加热到90℃，制备含有氢氧化亚铁(II)胶体的亚铁(II)盐悬浮液，同时保持pH为10.5。
然后，将100升/分钟的空气吹入悬浮液中80分钟，同时保持液体的温度为90℃，使得氧化反应进行，直至亚铁(II)盐氧化百分比为60％。然后，在硫酸的水溶液加至悬浮液，以将其pH值减小为6.5之后，将100升/分钟的空气吹入悬浮液中50分钟，同时保持液体的温度为90℃，在该悬浮液中制备磁铁矿颗粒。
在将氢氧化钠水溶液添加到含有该磁铁矿颗粒的悬浮液中，以使悬浮液的pH值为10.5之后，吹入100升/分钟的空气20分钟，同时保持液体的温度为90℃。然后，水洗磁铁矿颗粒，并通过常用方法过滤，得到磁铁矿颗粒。干燥磁铁矿颗粒，并粉碎磁铁矿颗粒的附集物。以这种方式，获得了形状以具有曲面的顶点1b和棱1a的八面体为基础的磁性颗粒。
在上述方法中，通过加入其量相对于Fe为0.1-10原子百分比的一种或多种水溶性金属性化合物，例如水溶性硅酸盐以及当在第一反应步骤中开始吹入液体的含氧气体时，将液体的pH值调节为8.0-9.5，获得了由下述磁铁矿构成的磁性颗粒，所述磁铁矿含有0.1-1.0原子百分比的至少一种选自Mn、Zn、Ni、Cu、Al、Ti和Si的元素。
通过改变第一步氧化时氧化反应的反应百分比，能够将磁性颗粒的R值调节至上述限定的范围内。
优选地，磁性颗粒的比例相对于100重量份树脂为1.0-35重量份，更优选为2.0-25重量份。
当磁性颗粒的比率低于该范围时，显影剂保持元件内固定的磁体的磁力对调色剂的保持性(retentivity)降低，由此在图像上发生背景雾化，并且不能抑制调色剂飞散。当磁性颗粒的比例高于该范围时，磁力对调色剂的保持性太强，并且图像密度会降低。而且，当粘合剂树脂的比例降低时，调色剂至纸张等记录介质表面的定着性能可能降低，从而导致打印图像的耐用性降低。
考虑到将磁性颗粒均匀分散在粘合剂树脂中，磁性颗粒可以通过钛类偶联剂、硅烷类偶联剂、铝类偶联剂和各种脂肪酸等表面处理剂进行表面处理。其中，优选使用硅烷类偶联剂。具体化合物的实例可列举，例如六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane)、三甲基硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、烯丙基二甲基氯硅烷、烯丙基苯基二氯硅烷、苄基二甲基氯硅烷、溴甲基二甲基氯硅烷、α-氯乙基三氯硅烷、β-氯乙基三氯硅烷、氯甲基二甲基氯硅烷、三有机甲硅烷基硫醇、三甲基甲硅烷基硫醇、三有机甲硅烷基硫醇、三有机甲硅烷基丙烯酸酯、乙烯基二甲基乙酰氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷和1，3-二苯基四甲基二硅氧烷等。可使用下述的二甲基聚硅氧烷，其在一个分子中具有2-12个硅氧烷单元且包括与位于分子末端的各硅氧烷单元上的硅连接的羟基。
要求该调色剂含有在79.6kA/m磁场下测量的饱和磁化强度为4.0-15Am2/kg的磁性颗粒。
当饱和磁化强度低于该范围时，不能获得在双组分显影剂中含有磁性颗粒的主要效果，并且不能充分防止调色剂飞散的发生。当饱和磁化强度高于该范围时，调色剂和载体之间的磁性约束力太强，并且由双组分显影剂构成的磁性刷在感光体转筒表面上产生刮擦条纹。此外，由于与载体的结合强，容易发生消耗现象。考虑到有利影响和不利影响，磁性颗粒的饱和磁化强度更优选为4.5-14.0。
通过将例如着色剂等各种共混成分分散在粘合剂树脂中，获得了本发明的调色剂。对本发明调色剂中使用的粘合剂树脂的种类没有限制，但优选使用热塑性树脂，例如，苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸(酯)类共聚物、聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、氯乙烯类树脂、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚氨酯类树脂、聚乙烯醇类树脂、乙烯醚类树脂、N-乙烯基类树脂、苯乙烯-丁二烯类树脂等。
作为聚苯乙烯类树脂，除苯乙烯单体的均聚物外，可列举苯乙烯单体和其它单体的二元、或三元或多元共聚物。
在这些中，可使用单种类型，也可使用与苯乙烯单体共聚的多种类型的组合。
作为共聚单体，可列举烯属不饱和单烯烃类，例如对氯苯乙烯、乙烯基萘、乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯等；乙烯基卤化物，例如氯乙烯、溴乙烯、氟乙烯等；乙烯基酯类，例如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、醋酸乙烯酯等；(甲基)丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-氯乙酯、丙烯酸苯基酯、α-氯丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯等；其它丙烯酸的衍生物，例如丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺等；乙烯基醚类，例如乙烯基甲基醚、乙烯基异丁基醚等；乙烯基酮类，例如乙烯基甲基酮、乙烯基乙基酮、甲基异丙烯基酮等；以及N-乙烯基化合物，例如N-乙烯基吡咯、N-乙烯咔唑、N-乙烯基吲哚、N-乙烯基吡咯烷酮等在这些单体中，可使用单种类型，也可使用这些单体中多种单体的组合与苯乙烯单体共聚。
作为聚酯类树脂，可列举由醇组分和羧酸组分缩合聚合或缩合共聚而获得的多种聚酯类树脂。作为合成聚酯类树脂时使用的组分，例如，首先可列举氧化值为2或3或更大的醇组分，二元醇类，例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，4-环己烷二甲醇、双丙甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇等；双酚类，例如双酚A、氢化双酚A、聚氧乙烯化双酚A、聚氧丙烯化双酚A等；和氧化值为3或更大的醇类，例如山梨糖醇、1，2，3，6-己烷四醇、1，4-山梨聚糖、季戊四醇(pentaneerithritol)、二季戊四醇、三季戊四醇、1，2，4-丁烷三醇、1，2，5-戊烷三醇、甘油、双甘油、2-甲基丙烷三醇、2-甲基-1，2，4-丁烷三醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷或1，3，5-三羟基甲基苯等。
作为氧化值为2或3或更大的羧酸组分，例如可列举，氧化值为2的羧酸，例如烷基-或链烯基琥珀酸，具体地例如马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、环己烷二羧酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、壬二酸、丙二酸、正丁基琥珀酸、正丁烯基琥珀酸、异丁基琥珀酸、异丁烯基琥珀酸、正辛基琥珀酸、正辛烯基琥珀酸、正十二烷基琥珀酸、正十二烯基琥珀酸、异十二烷基琥珀酸、异十二烯基琥珀酸等；和氧化值为3或更大的羧酸，例如1，2，4-苯三羧酸(偏苯三酸)、1，2，5-苯三羧酸、2，5，7-萘三羧酸、1，2，4-萘三羧酸、1，2，4-丁烷三羧酸、1，2，5-己烷三羧酸、1，3-二羧基-2-甲基-亚甲基羧基丙烷、1，2，4-环己烷三羧酸、四(亚甲基羧基)甲烷、1，2，7，8-辛烷四羧酸、均苯四酸或empole三聚物酸等。
聚酯类树脂的软化点优选为110℃至150℃，更优选为120℃至140℃。
粘合剂树脂可为热固性树脂。通过在载体树脂中像这样诱发部分交联，能够提高树脂的耐用性，例如储存稳定性和树脂形状的保持性，而没有降低定着性能。因此，没有必要100重量份的树脂都由热塑性树脂构成，优选地添加交联剂或部分使用热固性树脂。可使用环氧树脂或氰酸酯树脂作为热固性树脂。更具体地，可考虑双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、线性酚醛清漆环氧树脂、聚亚烷基醚环氧树脂、环状脂族环氧树脂和氰酸酯树脂中的一种或两种或多种的组合。
粘合剂树脂的玻璃转化温度优选为50-65℃，更优选为50-60℃。当玻璃转化温度低于该范围时，容易发生调色剂熔融，并且储存稳定性可能降低。而且，因为树脂的强度低，它粘附至潜像保持元件的表面，并且不容易从其上清除，从而导致调色剂粘附至其上。相反，当玻璃转化温度高于该范围时，调色剂对例如纸张等记录介质的定着性能可能劣化。
粘合剂树脂的玻璃转化温度可如下确定利用例如差示扫描量热计(DSC)获得的吸热曲线，通过发现比热的转变点。具体地，例如，可以下述方式，通过使用差示扫描量热计DSC-6200(SEIKO Instruments Inc.)的测量而确定，所述方式为10mg试样树脂接受在铝盘中，并且准备空盘为参照盘，并且在常压和25-200℃的温度范围内，以10℃/分钟的升温速度进行测定，以获得试样树脂的吸热曲线。吸热曲线上转变点的温度确定为粘合剂树脂的玻璃转化温度。
电荷控制剂是为增加调色剂的电荷水平和电荷增加速度的而共混的组分，从而获得具有优异耐用性和稳定性的显影剂。在通过带正电的调色剂显影的情况下，可添加带正电型电荷控制剂，在通过带负电的调色剂显影的情况下，可添加带负电型电荷控制剂。
作为具有正电荷性能的电荷控制剂，可列举例如，吖嗪类化合物，例如哒嗪、嘧啶、吡嗪、邻嗪(orthooxazine)，间嗪(metaoxazine)、对嗪(paraoxazine)、邻噻嗪(orthothiazine)、间噻嗪(metathiazine)、对噻嗪(parathiazine)、1，2，3-三嗪、1，2，4-三嗪、1，3，5-三嗪、1，2，4-二嗪、1，3，4-二嗪、1，2，6-二嗪、1，3，4-噻二嗪、1，3，5-噻二嗪、1，2，3，4-四嗪、1，2，4，5-四嗪、1，2，3，5-四嗪、1，2，4，6-三嗪、1，3，4，5-三嗪、酞嗪(phtalazine)、喹唑啉、喹喔啉等；包括吖嗪类化合物的直接染料，例如吖嗪坚牢红FC、吖嗪坚牢红12BK、吖嗪紫BO、吖嗪棕3G、吖嗪亮棕GR、吖嗪暗绿BH/C、吖嗪深黑EW和吖嗪深黑3RL等；苯胺黑化合物例如苯胺黑、苯胺黑盐、苯胺黑衍生物等；包括苯胺黑化合物的酸性染料，例如苯胺黑BK、苯胺黑NB、苯胺黑Z等；环烷酸或高级脂肪酸的金属盐；烷氧化胺；烷基酰胺；季铵盐，例如苄基甲基己基癸基铵、氯化癸基三甲基铵等。这些可作为单独试剂使用或者以这些试剂中的两种或多种的组合使用。特别地，从快速增加电荷量的角度看，苯胺黑化合物是最适合用于带正电的调色剂。
此外，季铵盐、羧酸盐或具有羧基作为官能团的苯乙烯-丙烯酸(酯)类树脂(苯乙烯-丙烯酸类共聚物)合适用于电荷控制剂，因为调色剂的电荷量能够容易通过这些试剂控制在所需的范围内。更具体地，可列举一种、两种或多种下述树脂具有季铵盐的苯乙烯树脂、具有季铵盐的丙烯酸(酯)类树脂、具有季铵盐的苯乙烯-丙烯酸(酯)类树脂、具有季铵盐的聚酯树脂、具有羧酸盐的苯乙烯树脂、具有羧酸盐的丙烯酸(酯)类树脂、具有羧酸盐的苯乙烯-丙烯酸(酯)类树脂、具有羧酸盐的聚酯树脂、具有羧基的聚苯乙烯树脂、具有羧基的丙烯酸(酯)类树脂、具有羧基的苯乙烯-丙烯酸(酯)类树脂和具有羧基的聚酯树脂等。
特别是，从电荷量快速增加的角度看，具有季铵盐作为官能团的苯乙烯-丙烯酸类共聚物树脂最合适。作为优选的与苯乙烯单体共聚的丙烯酸类共聚单体可列举，例如(甲基)丙烯酸烷基酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸异丁酯等。此外，通过转变为季铵化合物的方法，将衍生自二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯的单体用作季铵盐。
例如，二烷基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯，例如二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯等；二甲基甲基丙烯酰胺；和二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺等适合用于衍生所述单体的二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯。当聚合时，能够一起使用含有羟基的单体，例如(甲基)丙烯酸羟乙基酯、(甲基)丙烯酸羟丙基酯、(甲基)丙烯酸2-羟丁基酯、N-羟甲基(甲基)丙烯酸酯等。
作为具有负电性能的电荷控制剂，例如有机金属络合物和螯合物是有效的。例如，有乙酰丙酮铝、乙酰丙酮亚铁(II)、3，5-二叔丁基水杨酸铬等，特别地，在这些中乙酰丙酮金属络合物、水杨酸类金属络合物或盐是合适的，金属络合水杨酸酯或水杨酸金属盐是更合适的。调色剂中电荷控制剂的百分比优选为0.5-15重量％，更优选为0.5-8.0重量％，特别优选为0.5-7.0重量％。当电荷控制剂的百分比低于该范围时，难以给予磁性调色剂稳定的带电性能，并且可能发生图像密度降低，调色剂耐用性降低。而且，可能发生背景雾化，这是因为更容易发生在粘合剂树脂中分散的劣化，没有分散至粘合剂树脂中的聚集的电荷控制剂可能污染感光体转筒。相反，当该百分比超过上述限定的范围时，磁性调色剂的耐用性在各种环境中降低，且不充分充电和图像劣化，特别是在高温高湿环境下，容易发生。而且，可能发生背景雾化，这是因为更容易发生在粘合剂树脂中分散的劣化，没有分散至粘合剂树脂中的聚集的电荷控制剂可能污染感光体转筒。
作为为改进定着定能和偏移(offset)性能而使用蜡，优选使用，例如聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、Teflon类蜡(Teflon是注册商标名)、费-托蜡、石蜡、酯蜡、褐煤蜡和米蜡等。可使用这些蜡中两种或多种。通过添加蜡，能够改进抗偏移性能，并且能够有效防止图像沾污。
上述蜡的含量通常优选每100重量份调色剂为1-5重量份。当蜡的量小于1份时，可能不能有效防止偏移和图像沾污；相反，当蜡的量超过5份时，调色剂相互熔融，容易降低储存安全性。
本发明的调色剂可如下获得将上述粘合剂树脂与例如电荷控制剂等各种共混剂混合，利用例如挤出机等捏合机熔融并捏合，然后冷却、粉碎和分级。如此获得调色剂的粒度优选为5.0-10.0μm，以体均颗粒直径计。当该平均粒度低于该范围时，流动性降低并且可能发生背景雾化。当平均粒度超过该范围时，图像质量劣化。
必要时，例如，可用胶态二氧化硅、疏水性二氧化硅、氧化铝、氧化钛等微细颗粒(平均粒度为1.0μm或更小的外部添加剂)表面处理如此生成的调色剂，以便改进代表流动性、储存稳定性和从潜像保持元件表面除去的容易性的清洁性。优选通过干共混磁性调色剂和外部添加剂，进行表面处理，优选地使用亨舍尔或纳塔混合机。外部添加剂的量优选为调色剂颗粒的0.2-10.0重量％。此外，必要时，外部添加剂可用氨基硅烷、硅油、硅烷类偶联剂(六甲基二硅氮烷等)、钛类偶联剂等进行表面处理。
在该实施方式中，用于构成双组分显影剂的载体具有20-150μm的重均粒度，优选为20-100μm的重均粒度。由此，能够增加显影区域中调色剂层的调色剂浓度，因此能够在高速机器上高速印刷的条件下获得具有高图像密度的图像。作为构成本发明调色剂的载体的核颗粒，可使用公知的材料，例如铁磁金属，例如铁、钴、镍等；合金或化合物，例如磁铁矿、赤铁矿、铁氧体等；所述铁磁性材料和树脂的复合材料等。
本发明中使用的载体优选涂敷有树脂，以改进耐用性。作为形成涂层的树脂，可列举，例如聚烯烃类树脂，例如聚乙烯、聚丙烯、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯等；聚乙烯树脂和聚偏二乙烯类树脂，例如聚苯乙烯。丙烯酸类(例如，聚甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯腈、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯基咔唑、聚乙烯基醚、聚乙烯酮(polybiliketone)等；氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；由有机硅氧烷键构成的硅树脂及其以下的变体醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂等改变的；氟树脂，例如聚四氟乙烯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯三氟乙烯等；聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚碳酸酯；氨基树脂，例如脲醛树脂；和环氧树脂等。
为控制体积电阻率，电导率赋予材料可分散在本发明使用的载体涂层中。作为电导率赋予材料，可使用公知的材料，例如金属，例如铁、金、铜等；铁氧化物，例如铁氧体、磁铁矿；颜料，例如炭黑等。
特别地，通过使用作为炭黑之一的炉黑和乙炔黑的混合物，可以获得以下的载体该载体通过添加少量电导性微细颗粒，能够有效调节电导率，并且其涂层的耐用性优异。这些电导性微细颗粒优选为约0.01-10μm，且添加量为2-30重量份，更优选为5-20重量份，每100重量份涂层树脂。
此外，硅烷类偶联剂、钛类偶联剂等也可添加至载体的涂层中，以改进对载体核颗粒的粘附性，改进电导率赋予剂的可分散性。传统上，已经通过将涂层形成液喷涂至载体颗粒的表面上或通过浸涂形成涂层。涂层的厚度优选为0.1-20μm，更优选为0.2-5.0μm。
在本发明中，作为制备双组分显影剂时的调色剂和载体的混合比例，调色剂的量优选为2.0-20重量份，更优选为3.0-15重量份，每100重量份载体。当调色剂的量低于该范围时，发生过度充电，并且图像密度降低。相反，当调色剂的量超过该量时，发生背景雾化和调色剂飞散。
以下，将基于实施例说明本发明。当然，应当清楚理解，以下的说明仅仅借助于实施例而作出的，不应作为本发明范围的限制。
为制备粘合剂树脂，15重量份磁性颗粒、5重量份蜡(Southal Co.制造的Southal蜡H1)作为脱模剂、5重量份季铵盐(Orient Chemistry Co.制造的BontoronP-51)作为正电荷控制剂和5重量份炭黑作为着色剂添加至70重量份苯乙烯-丙烯酸共聚物(其低分子量的峰值分子量为8000，高分子量的峰值分子量为130,500，且玻璃转化温度Tg为55.0℃)，在双轴挤出机中熔融捏合该混合物，然后冷却，并通过锤磨机粗略地粉碎。
然后通过机械粉碎机精细地粉碎粗略粉碎的材料，通过气流型分级机分级，获得体均粒度为7.0μm的调色剂。使用下述磁性颗粒，其形状为由八个三角形围绕而成的凸八面体，如图1D所示，且其顶点1b和棱1a是曲面的，通过上述方法确定的比率R1/R0，即R值为0.95，且平均粒度为0.20μm。
将1当量的亚铁盐水溶液与0.08-0.99当量的碱金属氢氧化物水溶液反应，生成含有氢氧化亚铁胶体的亚铁盐水溶液。将含氧气体吹入该水溶液中，同时将水溶液加热至70-100℃的温度范围，生成磁铁矿。在生成核晶体颗粒的第一步反应以及当氧化反应率超过50％时，添加碱金属氢氧化物溶液，以将pH值增加至10或更高。然后，吹入含氧气体，同时将该溶液加热至70-100℃的温度范围，以进行第二步反应。以这种方式，获得由磁铁矿构成的磁性氧化铁颗粒，其形状基本上为六面体和八面体，且它们的棱1a均为曲面的。
借助于享舍尔混合机，使1.0重量份氧化钛(Titan Industry CO.制造的EC-100)和1.0重量份的二氧化硅(Japan Aerosil Co.制造的RA-200H)粘附在如此获得的100重量份调色剂颗粒(磁性颗粒)表面上。该调色剂用于实施例1的显影剂。以与实施例1相同的方式制备其它调色剂颗粒，不同之处在于获得用于实施例2-3和对比例1-7的显影剂的调色剂颗粒的磁性颗粒。详情示于表1中。通过纳塔混合机，混合10重量份如此获得的磁性调色剂和100重量份磁性载体(50μm，Particle Tech Co.制造的)，从而获得双组分显影剂。
使用双组分显影剂，在预先对双组分显影剂类型改装的改进型KYOCERA-MITA制造的数字综合机器KM-1650上，评价消耗到载体的调色剂量、感光体转筒表面上的磁性刷条纹、调色剂飞散、图像特征和显影剂的充电特征。各特征的评价方法如下所述，评价结果示于表1中。磁性颗粒的颗粒形状如下R.八面体；圆整的八面体，即顶点和棱为曲面的八面体。
C.八面体；有角的八面体，即顶点和棱不是曲面的八面体，即常规的八面体(参见图1C)。
F.八面体倒棱的八面体，即顶点和棱被倒棱成小扁平面的八面体(参见专利文献3的图6)。
C.立方体有角的立方体，即顶点和棱不是曲面的立方体，即常规的立方体(参见图1B)。
F.立方体倒棱的立方体，即顶点和棱被倒棱成小扁平面的立方体。
球体球(参见图1A)。
在早期，通过所述页式打印机，打印图像评价图案。该图称为初始图像。
然后，连续打印150,000张ISO4％原稿。此后，再次打印评价图案。这称为持久打印后的图像。
利用Macbeth显像密度计(RD914)测量这些全幅图像(solid image)，同时肉眼观察，以评价图像特征。1.30或更高的图像密度评价为良好(OK)。背景雾化的评价如下进行○没有观察到背景雾化，△观察到一定程度的背景雾化，和
×观察到严重的背景雾化。
肉眼观察调色剂从显影装置的飞散，如下评价○没有调色剂飞散，△一定量的飞散调色剂，且打印机的内部被弄脏，但是对图像没有影响，和×发生调色剂飞散，分散的调色剂被排气扇排除至机器外部，而且部分飞散的调色剂粘附至纸张输送路径，且沾污图像。
在打印150,000张纸后，在显影剂上进行对调色剂消耗到载体的耐性的评价。具体地，将显影剂放在635目的筛上，通过在筛底下抽吸，除去调色剂。将残留在筛上的载体浸入THF溶液中，通过GPC测量上清液，基于检测的峰面积，确定粘附至载体的调色剂量。当每1.0g载体，调色剂消耗到载体量达到0.50mg/g时，观察到对图像密度和背景雾化的影响，因此当调色剂消耗的量小于0.50mg/g时，调色剂消耗评价为良好(OK)。
肉眼观察通过磁性刷与感光体转筒的表面接触在感光体转筒的表面上刮擦条纹的出现，如下评价○没有形成刮擦条纹；在感光体转筒上观察到微细条纹，但是不影响图像，和△在感光体转筒上观察到一些条纹，但是不影响图像。
×在感光体转筒上清楚地观察到条纹，而且在图像上观察到不均匀。
表1

表2

注释I.N.初始；A.D.持久打印后；EV.评价结果；和消耗量的单位mg/g如表2所示，在圆整的八面体的实施例1-3(其中使用顶点和棱为曲面的八面体形磁性颗粒)，饱和磁化强度在5.0-13.8Am2/kg范围内，图像特征由于磁性颗粒的影响因而是良好的，并且没有消耗现象、磁性刷条纹、调色剂飞散的问题。这一直维持到持久印刷150,000张纸之后，并能够认识到调色剂寿命得到延长。
相反，在对比例1(其中磁性颗粒的形状为顶点和棱不是曲面的八面体，参见图1C，有角的八面体)，对比例2(其中磁性颗粒的形状为顶点和棱被倒棱为小扁平面的八面体，参见专利文献3的图6，倒棱的八面体)，对比例3(其中磁性颗粒的形状为顶点和棱不是曲面的立方体，参见图1B，有角的立方体)和对比例4(其中磁性颗粒的形状为顶点和棱被倒棱为小扁平面的立方体，参见图1B，倒棱的立方体)的情况下，形成磁性刷条纹，这是因为磁性颗粒存在突出的顶点和尖锐的棱，尽管事实上饱和磁化强度分别为8.4、8.1、8.2和7.7Am2/kg。
此外，在球形磁性颗粒(参见图1A)的对比例5的情况下，发生消耗现象，且在持久印刷后由于消耗观察到背景雾化，尽管饱和磁化强度为7.9Am2/kg。此外，在对比例6(其中形状为与实施例1-3相同的圆整的八面体，但是饱和磁化强度低至7.7Am2/kg)的情况下，没有获得通过含有磁性颗粒所期待的影响，即通过调色剂和载体之间的磁性吸引力，防止调色剂分散或脱落和抑制背景雾化的出现，并且观察到调色剂飞散和背景雾化。
此外，在对比例7(其中形状为与实施例1-3相同的圆整的八面体，但是饱和磁化强度高至16.8Am2/kg)的情况下，由于饱和磁化强度极其高，调色剂和载体之间的磁性约束力太强，在感光体转筒上发生磁性刷条纹，且基于相同的原因，发生调色剂消耗到载体。
从这些结果中，能够认识到，磁性颗粒优选为顶点和棱是曲面的八面体形(圆整的八面体)且其在79.6kA/m的磁场下测量的饱和磁化强度在4.0-15.0Am2/kg范围内，该范围在最小值3.2Am2/kg和最大值16.8Am2/kg之间。
调色剂的饱和磁化强度是通过振动型磁力计(Model VSM-P7-15，TOEIInd.Co.制造的)测量的，通过在圆筒池中接受已经在常温和常湿度(20℃，65％RH)储存过的50mg调色剂，并在一分钟内在79.6kA/m(1kOe)的磁场下描述滞后曲线。
如上所述，根据本发明，通过使用双组分显影剂用调色剂中含有的磁性颗粒，所述磁性颗粒是以八面体形为基础的，且具有形成为曲面的顶点和棱，能够获得以下的调色剂，其具有电荷量快速增加并且同时具有不被过度充电的趋势的带电特征。因此，能够获得以下的双组分显影剂用磁性调色剂，其能够防止调色剂飞散、调色剂消耗到载体、磁性刷条纹的形成等双组分显影剂独具的问题，并且能够长时间保持良好的图像特征(在图像密度和背景雾化方面)。因此，能够提供耐用性长并同时允许保持良好图像特征的双组分显影剂用磁性调色剂，以及使用该显影剂的成像方法。
权利要求
1.一种双组分显影剂用磁性调色剂，其包括调色剂和载体，所述调色剂在粘合剂树脂中含有磁性颗粒，其中所述磁性颗粒是以多面体形为基础的，所述多面体颗粒的各顶点和棱是曲面的，所述颗粒在多面体颗粒的投影图像外周上具有能够被看作直线的部分，且所述调色剂在79.6kA/m的磁场下的饱和磁化强度为4.0-15.0Am2/kg。
2.权利要求1的双组分显影剂用磁性调色剂，其中所述多面体是由八个三角形围绕而成的凸八面体。
3.权利要求2的双组分显影剂用磁性调色剂，其中所述磁性颗粒的平均粒度为0.01-0.50μm。
4.一种成像方法，所述方法使用下述双组分显影剂，所述双组分显影剂包括载体和调色剂，所述调色剂至少在粘合剂树脂中含有磁性颗粒，所述磁性颗粒是以多面体形为基础的，所述多面体形的顶点和棱是曲面的，所述多面体形在多面体颗粒的投影图像外周上具有能够被看作直线的部分，所述调色剂的饱和磁化强度在79.6kA/m的磁场下为4.0-15.0Am2/kg；以及使调色剂保持元件(载体)对着潜像保持元件，所述调色剂保持元件至少承载有注入电荷的所述磁性调色剂，并用所述磁性调色剂显影所述潜像保持元件上的静电潜像。
5.权利要求4的成像方法，其中利用磁场，在调色剂保持元件和潜像保持元件对置的显影区域中，使包括所述载体和所述磁性调色剂的所述双组分显影剂形成颗粒链，所述颗粒链挺立为刷状(以下称为磁性刷)，使该磁性刷刷擦上述潜像保持元件，同时将所述潜像保持元件上的所述潜像显像为调色剂图像，并且其中所述磁性调色剂至少在粘合剂树脂中含有磁性颗粒，所述磁性颗粒的平均粒度为0.01-0.50μm，且所述磁性颗粒的形状是以多面体为基础的，此外所述多面体颗粒的各顶点和棱被圆整成曲面，且所述颗粒在多面体颗粒的投影图像外周上具有能够被看作直线的部分。
6.权利要求4的成像方法，其中所述多面体是由八个三角形围绕而成的凸八面体。
全文摘要
本发明的目的是提供一种磁性调色剂，利用该磁性调色剂能够长期防止调色剂飞散、调色剂消耗到载体、通过磁性刷在感光体转筒上形成刮擦条纹，并且能够长期维持良好的图像特征(在图像密度和背景雾化方面)；以及提供一种使用该磁性调色剂的成像方法。以及披露了制备以下的双组分显影剂，所述双组分显影剂包括载体和调色剂，所述调色剂至少在粘合剂树脂中含有磁性颗粒，其中所述磁性颗粒是以多面体形为基础的，所述多面体颗粒的顶点和棱是曲面的，所述多面体形在其投影图像外周上具有能够被看作直线的部分，且所述调色剂的饱和磁化强度在79.6kA/m的磁场下为4.0－15.0Am
文档编号G03G13/06GK1841219SQ20061007382
公开日2006年10月4日 申请日期2006年3月31日 优先权日2005年3月31日
发明者中山幸则, 佐藤甲介, 寺本浩三, 水畑浩司 申请人:京瓷美达株式会社