显影设备、显影方法和用于显影设备的磁性调色剂的制作方法

专利名称：显影设备、显影方法和用于显影设备的磁性调色剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在电子照相法中使静电图像可视化的图像形成方法的显影设备、显影方法和磁性调色剂。
背景技术：
近来，图像形成设备如复印机和打印机具有多种使用目的和环境，以及需要更加快速、提供更高的图像品质和具有更高的稳定性。例如，通常主要用于办公的打印机现已用于严苛环境中，因而对于打印机在该条件下提供稳定图像是重要的。用于这类图像形成设备的已知显影设备通常包括使作为用于调节调色剂涂布量的调色剂层厚调节构件的橡胶或金属制刮板与用作显影剂(调色剂)承载构件的显影套筒的表面接触的构造。通过调节构件与调色剂之间的摩擦和/或调色剂承载构件与调色剂之间的摩擦而赋予调色剂以正或负电荷。带电的调色剂通过调节构件薄地涂布于调色剂承载构件的表面上。这是使带电的调色剂飞散并附着至与调色剂承载构件相对的静电潜像承载构件表面上的静电潜像的常规显影方法。近来，需要图像形成设备技术致力于提供高精细、高品位和高图像品质以及高速度和对于长期使用的高可靠性。另一方面，基于节能考虑，还要求在较低温度下提供更好的定影性能。在此情况下，根据调节构件的材料类型、使用环境或图像打印条件如处理速度，调色剂可能熔融附着于显影设备中的各构件上，导致图像缺陷如图像浓度不均或条纹。当在对于调色剂的带电上升特别不利的高温高湿环境中，进行长期连续图像打印时，具有更快速带电上升的显影设备中的部分磁性调色剂有时会被优先消耗，即可能发生所谓选择显影。结果，当在使用后半期将显影设备放置后再将该显影设备用于图像打印时，图像可能因例如低浓度和起雾而劣化。另一方面，已经进行了用于改进调节构件和调色剂承载构件的多项试验。日本专利申请特开2004-4751公开了显影剂承载构件表面的硬度和变形率，以及接触显影剂量调节刮板的显影剂承载构件的表面的十点平均粗糙度(Rz)为0.3-20 μ m的显影设备。在该专利文献中，在显影设备上评价非磁性黑色调色剂，并在各环境中在实心图像浓度、不均匀性和条纹方面发挥效果。另一方面，未充分评价长期耐久试验中的稳定性，特别是当使用单组分磁性调色剂时，效果趋于不足。日本专利申请特开2007-79118公开了通过采用特定的调色剂调节刮板以限定调色剂调节刮板与调色剂之间附着强度来改进调色剂熔融附着和细线再现性的试验。然而，在该文献中，刮板的材料或外部添加剂的量未充分优化，因此在特别是长期耐久试验后发生的低浓度或起雾方面存在改进空间。因此，需要在长期耐久试验中稳定的、并且甚至在长期耐久试验后放置时仍可提供具有优异图像浓度和较少起雾的良好图像的包含单组分磁性调色剂的显影设备
发明内容
本发明提供一种解决了上述问题的显影设备。S卩，本发明提供具有高处理速度、使用大容量处理盒、防止在高温高湿环境中使用时的选择显影并且甚至在使用后半期放置时仍可提供具有优异图像浓度和较少起雾的图像的显影设备、显影方法和用于显影设备的磁性调色剂。进一步地，本发明同样地提供一种具有高处理速度、使用大容量处理盒、且即使在高温高湿条件下使用时仍可防止磁性调色剂熔融附着于磁性调色剂承载构件或调节构件上以长期提供不存在图像浓度不均或条纹的良好图像的显影设备和显影方法。本发明人发现，上述问题可通过将磁性调色剂承载构件表面的功函数值调节在特定范围内、采用特定的调色剂调节构件和控制磁性调色剂中包含的二氧化硅细粉量来解决，从而完成了本发明。因此，本发明描述如下:一种显影设备，其包括静电潜像形成于其上的静电潜像承载构件，用于使静电潜像显影的磁性调色剂，与静电潜像承载构件相对设置的用于承载和输送磁性调色剂的磁性调色剂承载构件，和接触磁性调色剂承载构件并调节磁性调色剂承载构件上承载的磁性调色剂的调色剂调节构件，其中:磁性调色剂承载构件在表面处的功函数值为4.6eV-4.9eV,调色剂调节构件的接触磁性调色剂的部位由聚苯硫醚或聚烯烃制成，和磁性调色剂i)包括磁性调色剂颗粒 和二氧化硅细粉，各所述磁性调色剂颗粒含有粘结剂树脂和磁性粉末，ii)具有负带电性，iii)具有满足下式(I)的二氧化娃细粉的量W(相对于磁性调色剂的质量％)与由粒径分布(个数统计值)求得的磁性调色剂的理论比表面积B(m2/g)的比[W/B]:式(I)2.5 彡 W/B 彡 10.0。


参考附图从以下示例性实施方案的描述本发明的进一步特征将变得显而易见。图1是示出显影设备的磁性调色剂承载构件和调节构件周围的调色剂行为的图；图2是示出图像形成设备实例的截面示意图；图3是示出显影设备实例的截面示意图；图4是示出功函数测量曲线实例的图。
具体实施例方式以下将更加详细地描述本发明。如此，本发明的显影设备是如下显影设备:其包括静电潜像形成于其上的静电潜像承载构件，用于使静电潜像显影的磁性调色剂，与静电潜像承载构件相对设置的用于承载和输送磁性调色剂的磁性调色剂承载构件，和接触磁性调色剂承载构件并调节磁性调色剂承载构件上承载的磁性调色剂的调色剂调节构件，其中:磁性调色剂承载构件在表面处的功函数值为4.6eV-4.9eV,
调色剂调节构件的接触磁性调色剂的部位由聚苯硫醚或聚烯烃制成，和磁性调色剂i)包括磁性调色剂颗粒和二氧化硅细粉，各所述磁性调色剂颗粒含有粘结剂树脂和磁性粉末，ii)具有负带电性，iii)具有满足下式(I)的二氧化娃细粉的量W(相对于磁性调色剂的质量％)与由粒径分布(个数统计值)求得的磁性调色剂的理论比表面积B(m2/g)的比[W/B]:式(I)2.5 ≤ W/B ≤ 10.0。通常，在磁性单组分显影中，通过磁性调色剂承载构件输送磁性调色剂，调色剂调节构件(以下也简称作调节构件)调节磁性调色剂涂层的厚度。在此情况下，磁性调色剂在磁性调色剂承载构件接触调节构件的部位(以下称作调节部)表现出如下行为。由于磁性调色剂承载构件的旋转力和来自调节构件的施加至调节部的加压压力以及磁性调色剂承载构件的凹凸的影响，磁性调节剂承载构件表面附近的磁性调节剂在被搅拌替换的同时输送(参见图1)。磁性调色剂主要由于其与磁性调色剂承载构件的接触而带电。另一方面，磁性调色剂调节构件附近的磁性调色剂相对远离磁性调色剂承载构件的表面凹凸，因此难以搅动。另外，由于磁性调色剂的调节构件和磁性调色剂通常分别具有正带电性和负带电性，因此在调色剂调节构件和磁性调色剂之间可产生静电力。由于此，在调色剂调节构件附件，磁性调色剂较少移动和较少被替换。由于此，在调节构件附件的磁性调色剂过度带电，导致磁性调色剂的带电量的分布不均。为增加磁性调色剂的带电量，常规手段是提高调节构件的接触压力或使将具有较高正带电性的材料用于调节构件。然而，这些手段可能进一步限制磁性调色剂的移动，和如上所述可能明显导致部分磁性调色剂的过度带电。在此情况下，取决于调节构件的材料或图像打印条件如图像打印环境，显影设备中具有更快速带电上升的部分磁性调色剂有时会被优先消耗，即可能发生所谓选择显影。结果，当在使用后半期放置后，将显影设备再用于图像打印时，图像可能因例如低图像浓度和起雾而劣化。另外，磁性调色剂可能熔融附着于磁性调色剂承载构件或调节构件上，导致图像浓度不均，和特别是当调色剂熔融附着量不适当时，会例如由于产生条纹等导致图像品质劣化。本发明人认为其原因如下。如上所述，当在调节构件和磁性调色剂承载构件附近，磁性调色剂较少移动形成不动层时，在调节构件和磁性调色剂承载构件附近的磁性调色剂可能过度带电。结果，过度带电的磁性调色剂可能通过静电引力引起与较少带电的磁性调色剂的静电内聚(electrostatic cohesion),从而可在磁性调色剂承载构件上形成磁性调色剂的相对较厚和高的磁穗(magnetic spike)。与其它磁性调色剂的磁穗相比，所述厚且高的磁穗导致与调节构件和磁性调色剂承载构件的不均匀接触，从而进一步促进磁性调色剂的不均匀带电。因此，趋于发生其中具有更快速带电上升的磁性调色剂在显影中被优先消耗的选择显影。特别地，在对带电上升不利的高温高湿环境中，磁性调色剂的带电量分布趋于不均匀，具有较慢带电上升的显影设备中的磁性调色剂如具有相对大粒径的磁性调色剂趋于蓄积在显影设备中。当在此情况下，停止打印和在将所述设备长期放置并缓和带电后再进行图像打印时，在调节部处磁性调色剂很少被替换，并被抑制有效带电，从而例如通过引起低图像浓度和起雾导致频繁劣化图像品质。在具有高处理速度的显影设备中，由于磁性调色剂短时间内通过磁性调色剂承载构件与调节构件之间的调节部(这对带电上升不利)和磁性调色剂很少被替换，因此上述问题可能特别显著。类似地，在具有高处理速度的显影设备中，如上所述磁性调色剂在调节构件附近滞留，因此，剪切力可能集中至磁性调色剂上，磁性调色剂熔融附着于调节构件或磁性调色剂承载构件上。从而，在图像浓度不均并产生条纹的情况下图像品质可能频繁劣化。当使用大容量处理盒时，由于显影设备中磁性调色剂的自身重量，磁性调色剂压在磁性调色剂承载构件上，这会进一步使得磁穗的形成不稳定，并容易导致调色剂熔融附着于磁性调色剂承载构件上。近来，图像形成设备的小型化伴随着磁性调色剂承载构件直径的下降。因此，由于磁性调色剂承载构件自身的曲率，显影区域变得更小，因此磁性调色剂可能难以从磁性调色剂承载构件中飞散。这也促进了选择显影，使上述问题恶化。作为本发明人锐意研究的结果，他们发现上述问题可通过使用聚苯硫醚或聚烯烃作为磁性调色剂的调节构件、将磁性调色剂承载构件表面的功函数值调节至4.6eV-4.9eV、和使用特定的磁性调色剂来解决。特别地，他们认为通过上述结构控制磁穗较小、细且均匀是重要的。为将磁性调色剂承载构件上磁性调色剂的磁穗控制为小、细且均匀，有效的是改进调节部处磁性调色剂的替换，以使得调节构件和磁性调色剂承载构件附近的磁性调色剂的不动层尽可能少。如果磁性调色剂积聚在调节构件附近，由于远离主要涉及通过调节部输送磁性调色剂的磁性调色剂承载构件的表面凹凸，从而趋于在调节构件附近形成不动层。因此，本发明人认为通过降低调节构件与磁性调色剂之间的静电附着强度来改进在调节部处磁性调色剂的替换。即，作为调节构件，他们采用聚苯硫醚或聚烯烃，而不是与磁性调色剂相比具有正带电性的常规硅橡胶、聚氨酯、聚碳酸酯等。聚苯硫醚和聚烯烃与磁性调色剂相比具有几乎相同的电位或弱的负带电性，从而在调节构件附近的磁性调色剂很少带电。由于此，认为可显著降低调节构件与磁性调色剂之间的静电附着强度，结果，可显著改进调节部处磁性调色剂的替换。另一方面，由于由聚苯硫醚或聚烯烃制成的调节构件很少带电，为有效地使磁性调色剂带电，磁性调色剂承载构件在表面处功函数值为4.6eV-4.9eV是重要的。所述功函数值通常是释放自由电子的容易性的指标，该值越低意味着释放自由电子的容易性越高。具有较低功函数值的磁性调色剂承载构件的表面使得磁性调色剂更容易地带电，因为当与磁性调色剂接触并摩擦时，更容易交换自由电子。因此，磁性调色剂承载构件在表面处的功函数值为4.9eV以下是重要的。
这里，不优选磁性调色剂承载构件在表面处的功函数值大于4.9eV,因为难以适当地在磁性调色剂承载构件表面与磁性调色剂之间交换自由电子，导致调色剂的带电量下降。另一方面，不优选磁性调色剂承载构件在表面处的功函数值小于4.6eV，磁性调色剂的带电量过量，从而增加静电附着强度。结果，磁性调色剂承载构件上的磁性调色剂变得较少移动，使带电量的分布变宽。S卩，通过采用聚苯硫醚和聚烯烃的任一种作为调节构件，调节构件附近的磁性调色剂更多地移动。结果，磁性调色剂可更加频繁地接触具有特定功函数值的磁性调色剂承载构件表面，从而有效带电。在本发明中，可通过在形成磁性调色剂承载构件表面层的树脂层中包含下述导电性颗粒来适当地示例磁性调色剂承载构件表面处功函数值的调节。所述导电性颗粒可包括金属(铝、铜、镍和银等)的细粉、导电性金属氧化物(氧化锑、氧化铟、氧化锡、氧化钛、氧化锌、氧化钥和钛酸钾等)的颗粒、结晶性石墨、碳纤维和导电性炭黑等。在本发明中，这些导电性颗粒的类型和量可适当地选择，以调节磁性调色剂承载构件表面处的功函数值。功函数值可通过例如大量添加具有低功函数值的导电性颗粒如铝、铜、银和镍等金属粉末或石墨来降低。也可通过添加氧化炭黑或降低导电性颗粒本身的量来提高功函数值。炭黑可通过已知技术氧化，其可示例例如采用臭氧等的表面氧化，和采用高锰酸钾的氧化等。通过根据该技术氧化炭黑表面，赋予炭黑表面能够提高功函数值的表面官能团如羧基和磺酸基。 然而，当将磁性调色剂应用于其中磁性调色剂短时间内通过磁性调色剂承载构件与调节构件之间的调节部的具有高处理速度的显影设备或使用大容量处理盒时，为了将磁穗控制为小、细且均匀，仅上述结构仍然不足。本发明的特征在于，向磁性调色剂颗粒中进一步外部添加二氧化硅细粉，和二氧化硅细粉的量W(相对于磁性调色剂的质量％)与由磁性调色剂的粒径分布求得的理论比表面积B(m2/g)之比[W/B]满足下式⑴:式(I)2.5 彡 W/B 彡 10.0。上述[W/B]优选满足3.0彡W/B彡5.0。通过将二氧化硅细粉的量W相对于由磁性调色剂粒径分布求得的理论比表面积B(m2/g)之比调节至上述范围内，相对大量的二氧化硅细粉存在于磁性调色剂颗粒的表面上。结果，磁性调色剂颗粒之间或磁性调色剂与构件之间的范德华力和静电附着强度可因隔离效果(spacer effect)而显著下降。因此，特别地当将聚苯硫醚或聚烯烃用于调节构件时，磁性调色剂可明显更加容易地从调节构件脱离。结果，调色剂较少熔融附着在调节构件上，因此即使在高温高湿环境下在大容量处理盒或具有高处理速度的显影设备中使用调色剂时，也很少发生由于调色剂熔融附着导致的图像浓度不均匀和条纹。通过使用上述调色构件和磁性调色剂承载构件并将W/B调节在上述范围内，即使将调色剂应用于具有高处理速度的显影设备中时，也可首次有效地将磁穗控制为小、细且均匀。
由于因通过调节构件和磁性调色剂承载构件在调节部的磁性调色剂的良好替换以及大量存在于磁性调色剂颗粒表面的二氧化硅细粉之间的静电排斥，阻止了磁穗相互内聚，因此认为磁穗可以细且均匀。结果，即使使用大容量处理盒或将调色剂用于具有高处理速度的显影设备中时，也可显著抑制选择显影，并且因为由于在调节部改进的替换而使调色剂可有效且快速地带电，因此可显著抑制长期耐久试验后放置调色剂后的低图像浓度或起雾。当W/B小于2.5时，在调节部可能不会有效替换磁性调色剂，不能充分发挥降低附着强度的效果，和由于调色剂熔融附着引起的图像浓度不均匀和条纹而导致图像品质劣化。另一方面，当W/B大于10.0时，即使良好地替换磁性调色剂，磁性调色剂也趋于过度带电，和带电量分布不均匀，从而因起雾等导致图像品质劣化。可通过控制磁性调色剂的粒径分布和真密度并调节二氧化硅细粉的添加量，可以将W/B控制在上述范围内。<由磁性调色剂的粒径分布求得的理论比表面积B的计算方法>由磁性调色剂的粒径分布求得的理论比表面积B如下计算。使用的测量仪器是基于孔电阻原理操作的并装备有ΙΟΟμπι 口管的精密粒径分布测量仪器“Coulter Counter Multisizer3”(注册商标，购自BeckmanCoulter, Inc.)。设定测量条件，并采用附带的专用软件，即“Beckman CoulterMultisizer3Version3.51 ”(Beckman Coulter, Inc.)分析测量数据。在有效测量通道数为25000个通道下进行测量。通过将特级氯化钠溶解在离子交换水中以提供约I质量％浓度来制备用于测量的电解质水溶液，例如可使用“IS0T0N II” (Beckman Coulter, Inc.)。在测量和分析前，如下配置专用软件。在专用软件中的“改变标准操作方法(SOM) ”界面中，将控制模式的总计数设定为50000个颗粒；将测量次数设定为I次；和将Kd值设定为采用“标准颗粒10.0 μ m”(BeckmanCoulter, Inc.)得到的值。通过按下“阈值/噪音水平测量按钮”自动设定阈值和噪音水平。另外，将电流设定为1600 μ A ;将增益设定为2 ;和将电解液设定为IS0T0N II ;确认“测量后口管冲洗”。在专用软件的“从脉冲至粒径的转换设定”界面中，将元件间隔(bin interval)设定为对数粒径；将粒径元件设定为256个粒径元件；和将粒径范围设定为2 μ m-60 μ m。具体测量步骤如下。(I)将约200mL上述电解质水溶液引入专用于Multisizer3的250mL圆底玻璃烧杯中，并将其放置在样品台上，和以24转/秒进行采用搅拌棒的逆时针搅拌。通过专用软件的“ 口冲洗(aperture flush) ”功能,预先除去口管中的污垢和气泡。(2)将约30mL上述电解质水溶液引入IOOmL平底玻璃烧杯中。向其中添加作为分散剂的约0.3mL通过用离子交换水将“Contaminon N” (用于清洁精密测量仪器的，包含非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂的中性pH7清洁剂的10质量％水溶液，购自Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)稀释约三倍(质量)制备的稀释液。(3)准备“Ultrasonic Dispersion System Tetoral50”(Nikkaki BiosC0., Ltd.);这是具有120W电输出的超声分散器，并装备有设置为位相为180度的两个振荡器。将预定量的离子交换水引入该超声分散器的水槽中，并向水槽中添加约2mLContaminon N。(4)将(2)中所述烧杯放入超声分散器上的烧杯固定孔中，并启动超声分散器。以使得烧杯中电解质水溶液的表面共振条件为最大的方式调节烧杯的高度。(5)在用超声波辐射根据⑷中设置的烧杯内的电解质水溶液同时，将约IOmg磁性调色剂以小等份的形式添加至电解质水溶液中，并进行分散。继续超声波分散处理另外60秒。超声波分散期间，将水浴的水温适当地控制为10°C-40°C。(6)采用吸液管，将(5)中制备的包含分散的磁性调色剂的电解质水溶液滴入如(I)中所述放置在样品台上的圆底烧杯中，调节至提供约5%的测量浓度。然后进行测量，直至测量颗粒数达到50000。(7)通过所述仪器附属的上述专用软件分析测量数据，并如下计算理论比表面积。首先，在采用专用软件设定为图/个数％时，在“分析/个数统计值(算术平均)”界面上计算以下16个通道的结果。具体地，将测量的调色剂样品的粒径分布(即个数统计值)分成以下16个通道，计算各范围内粒径的个数％。个数CH范围DIF%I1.587-2.000 μ mN122.000-2.520 μ mN232.520-3.175 μ mN343.175-4.0OOymN454.000-5.040 μ mN565.040-6.350 μ mN676.350-8.000 μ mN788.000-10.079 μ mN8910.079-12.699 μ mN91012.699-16.000 μ mN101116.000-20.159 μ mN111220.159-25 .398 μ mN121325.398-32.000 μ mN131432.000-40.317 μ mN141540.317-50.797 μ mN151650.797-64.000 μ mN16接着，假定各粒径范围内的颗粒为具有在各范围正中间的粒径和真密度d(g/cm3)的真球形颗粒(例如，假定在1.587-2.000 μ m范围内的颗粒均具有1.7935 μ m的直径)。然后，使用各范围中一个颗粒的表面积和所述范围中颗粒的个数％计算磁性调色剂的理论比表面积(m2/g)。即，条件是Rn(m)是一个范围中间的半径，Nn(个数％)是该范围的个数％，则由磁性调色剂的粒径分布求得的理论比表面积B可通过考虑中的所有范围的累积计算如下计算。理论比表面积B (m2/g)= { Σ (4 π Rn2XNn) }/[Σ {(4/3) π Rn3XNnX dX 1(Γ6}](其中 η=1_16)。
在本发明中，在购自Shimadzu Corporation的自动干式密度计“Accupycl330”上，按照仪器附带的操作手册，测量磁性调色剂的真密度。在本发明中，理论比表面积B优选为0.3m2/g_l.5m2/g,更优选0.4m2/g_l.2m2/g。例如，比表面积可以通过基于氮吸附的BET法测量。根据BET法，不仅可测定表面凹凸，而且还可测定所述孔水平下的精确比表面积。然而，为尽可能地发挥本发明的效果，控制调节部处磁性调色剂的替换是重要的，和为调节W/B，与使用采用BET法计算的相比，更适于采用由磁性调色剂粒径分布计算的理论比表面积B。其原因尚未清楚阐明。然而，本发明人认为，为精确调整在调节部的磁性调色剂的替换，与通过考虑孔水平的氮吸附相比，考虑到可表现出不同行为的磁性调节粒径的差异，对于控制W/B是更好的。在本发明中，磁性调色剂是通过向各自包含粘结剂树脂和磁性粉末的磁性调色剂颗粒中外部添加至少二氧化硅细粉得到的具有负带电性的磁性调色剂。二氧化硅细粉可适当地示例为通过卤化硅的气相氧化生产的细粉的称作干法二氧化硅或气相二氧化硅的二氧化硅细粉。例如，利用在氧气和氢气中四氯化硅气体的热分解氧化反应的基本反应式如下。SiCl4+2H2+02 — Si02+4HC1在该生产步骤中，二氧化硅和其它金属氧化物的复合细粉可通过例如采用其它金属卤化物如氯化铝或氯化钛与卤化硅得到。这类复合细粉也被包括在内。通过卤化硅的气相氧化生产的市售二氧化硅细粉可包括具有以例如以下商品名销售的那些。AEROSiLli 130、200、30`0、380、TT600、MOX170, M0X80、C0K84 ;其均由 NipponAerosil C0., Ltd.生产Ca-0-SiLM-5、MS-7、MS-75、HS-5、EH-5 ;其均由 CABOT C0.生产Wacker HDK N20、V15、N20E、T30、T40 ;其均由 WACKER-CHEMIE GMBH D-C FineSiliCa (Dow Corning C0.)生产Fransol (Fransil)更优选使用通过卤化硅的气相氧化生产的二氧化硅细粉的疏水化处理得到的改性二氧化硅细粉。特别优选通过处理二氧化硅细粉以获得30-80范围内的通过甲醇滴定试验测量的疏水度而得到的改性二氧化硅细粉。疏水化处理的方法可示例采用与无机细粉反应或物理吸附于无机细粉的有机硅化合物和/或硅油化学处理二氧化硅细粉的方法。优选采用有机硅化合物处理通过卤化硅的气相氧化生产的二氧化硅细粉。有机硅化合物可包括六甲基二硅氮烷、三甲基硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基乙氧基娃烧、_■甲基_■氣娃烧、甲基二氣娃烧、稀丙基_■甲基氣娃烧、稀丙基苯基_■氣娃烧、节基_■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、氯甲基二甲基氣娃烧、二有机甲娃烧基硫醇、二甲基甲娃烧基硫醇、二有机甲娃烧基丙稀酸酷、乙稀基~■甲基乙酸氧基娃烧、_■甲基乙氧基娃烧、_■甲基_■甲氧基娃烧、_■苯基_■乙氧基娃烧、TK甲基二硅氧烷、1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、1，3-二苯基四甲基二硅氧烷和包含每分子2-12个硅氧烷单元和每个末端位置的单元的Si上一个羟基的二甲基聚硅氧烷。这些可单独使用，或以两种以上化合物的混合物使用。可单独或组合使用含氮原子的硅烷偶联剂，例如氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二丙基氨丙基三甲氧基硅烷、二丁基氨丙基三甲氧基硅烷、单丁基氨丙基三甲氧基硅烷、二辛基氨丙基二甲氧基娃烧、二丁基氣丙基二甲氧基娃烧、二丁基氣丙基单甲氧基娃烧、二甲基氣苯基二乙氧基娃烧、二甲氧基甲娃烧基-丙基苯胺、二甲氧基甲娃烧基-丙基节胺。优选的娃烧偶联剂可包括六甲基二硅氮烷(HMDS)。硅油的在25°C下的粘度优选为0.5-10000mm2/S，更优选l_1000mm2/S，和还更加优选10-200mm2/S。具体地，可包括二甲基硅油、甲基苯基硅油、α -甲基苯乙烯改性硅油、氯苯基娃油和氟改性娃油。采用硅油的处理方法可包括例如将采用硅烷偶联剂处理的二氧化硅细粉与硅油在例如亨舍尔(Henschel)混合机的混合机中直接混合的方法；将娃油喷雾在基础二氧化硅细粉上的方法；和将硅油溶解或分散在其中添加并混合有二氧化硅细粉的适宜溶剂中，然后除去溶剂的方法。更优选将硅油处理的二氧化硅在惰性气体中在200°C以上(更优选250°C以上)加热，以使表面上的涂层稳定。在本发明中，优选将二氧化硅细粉预先采用偶联剂处理，然后采用硅油处理，或基于疏水性考虑，同时采用偶联剂和硅油处理。在本发明中，二氧化硅细粉具有5nm_50nm的一次颗粒的数均粒径(Dl)。在本发明中，二氧化硅细粉一次颗粒的数均粒径(Dl)通过在外部添加至磁性调色剂之前在采用扫描电子显微镜放大下仅观察二氧化硅细粉而测量，或通过在放大下观察已经外部添加二氧化硅细粉的磁性调色剂表面而测量。在这些观察中，测量至少300个二氧化硅细粉一次颗粒的粒径，并通过将一次颗粒的最大直径进行算术平均来得到一次颗粒的数均粒径(Dl)。当二氧化硅细粉具有上述范围内的一次颗粒的数均粒径(Dl)时，由于W/B的控制，可发挥隔离效果，以及可高度实现附着强度下降和磁穗的控制。在本发明中，磁性调色剂可外部添加有除二氧化硅细粉以外的细粉，其可包括例如氟树脂粉如偏二氟乙烯细粉和聚四氟乙烯细粉、氧化钛细粉、氧化铝细粉和通过用硅烷偶联剂、钛偶联剂和硅油等处理氧化钛或氧化铝细粉得到的经处理的氧化钛细粉以及经处理的氧化铝细粉以及与镁、锌、钴、锰、锶、铈、钙和钡等的钛酸盐和/或硅酸盐。可组合使用其中的两种以上。在本发明中，磁性调色剂优选包含钛酸锶细粉，因为其具有下述微载体的作用，并可特别地发挥本发明的效果。更优选地，钛酸锶细粉例如通过烧结法生产，并对其进行机械粉碎和风力分级，从而控制粒径分布。在本发明中，相对于100质量份磁性调色剂，以0.10-10质量份、更优选0.20-8质量份使用钛酸锶细粉。外部添加至磁性调色剂的钛酸锶细粉具有如上所述的作为微载体的作用。在本发明中，可在磁性调色剂承载构件处和调节构件的调节部有效地替换磁性调色齐U，并可通过重复带电和带电缓和(lessening of charge)保持稳定的带电量。优选进一步添加钛酸锶细粉，因为可发挥作为微载体的作用，和可有效进行磁性调色剂颗粒之间的带电和带电缓和，从而可容易地获得进一步均匀的带电量分布。
S卩，通过添加钛酸锶细粉，可进一步防止选择显影，和同时即使在放置后图像打印时，也可有效使磁性调色剂带电，从而进一步改进放置后的如低图像浓度和起雾的现象。在本发明中，优选磁性调色剂承载构件具有0.60 μ m-1.50 μ m的表面粗糙度(算术平均粗糙度:RaS)，和磁性调色剂承载构件的表面粗糙度(算术平均粗糙度:RaS)与调色剂调节构件的接触磁性调色剂的部位的表面粗糙度(算术平均粗糙度:RaB)之比[RaS/RaB]为1.0-3.0，这是因为调节部处的磁性调色剂可进一步良好地被替换。磁性调色剂承载构件更优选具有0.80 μ m-1.30 μ m的表面粗糙度(算术平均粗糙度:RaS)，和[RaS/RaB]更优选为1.5-2.5。当RaS小于0.60 μ m时，不能充分输送磁性调色剂，并且难以改进替换。磁性调色剂较少输送，特别是当打印出具有高打印率的图像时，磁性调色剂的供给可能不充分，可能产生例如图像浓度不均匀和低浓度的问题。进一步地，取决于调节构件的材料类型和使用环境，调色剂可能熔融附着于调节构件和磁性调色剂承载构件上，趋于产生例如图像浓度不均匀和条纹的问题。另一方面，当磁性调色剂承载构件具有大于1.50 μ m的表面粗糙度RaS时，磁性调色剂的输送量过高，最终调色剂的替换可能不足。另外，磁性调色剂涂层可能不稳定，结果磁性调色剂的带电量分布可能不均匀，可能产生例如起雾和低浓度的问题。通过将磁性调色剂承载构件表面上的凹凸调整在上述范围内，可改进在调节部处的替换，然而，在相对远离磁性调色剂承载构件的调节构件附近的磁性调色剂可能不会受到更多影响。因此，在本发明中，将RaS/RaB调整至1.0_3.0，从而可良好地进一步改进调节构件附近的替换。当RaS/RaB小于1.0时，磁性调色剂承载构件的输送性相对降低，因此磁性调色剂更多地滞留在调节构件附近。另一方面，当RaS/RaB大于3.0时，调节构件的凹凸相对较低，在调节构件附近的替换趋于劣化。本发明的具有在上述范围内的表面粗糙度(RaS)的磁性调色剂承载构件可通过例如改变磁性调色剂承载构件表面层的研磨状态，或通过添加球形碳颗粒、碳细颗粒、石墨和树脂细颗粒等得到。可通过在调节构件表面上进行锥形研磨(taper grinding)来调整调节构件的表面粗糙度(RaB)。本发明的磁性调色剂可包含蜡。可使用任意已知的蜡作为所述蜡。具体例子为石油蜡如石蜡、微晶蜡和石蜡油，及其衍生物；褐煤蜡及其衍生物；通过费-托(Fischer-Tropsch)法提供的烃蜡及其衍生物；聚烯烃蜡，典型地聚乙烯和聚丙烯，及其衍生物；天然蜡如巴西棕榈蜡和小烛树蜡，及其衍生物；和酯蜡。所述衍生物包括氧化产物、与乙烯基单体的嵌段共聚物和接枝改性物。另外，酯蜡可以是单官能酯蜡或多官能酯蜡，例如大部分主要的双官能酯蜡，以及四官能或六官能酯蜡。当将蜡引入本发明的磁性调色剂中时，相对于100质量份粘结剂树脂，其含量优选为0.5质量份-10质量份。当蜡含量在所示范围内时，定影性能得到提高，同时部损害磁性调色剂的贮存稳定性。可通过例如以下方法将蜡引入粘结剂树脂:在树脂生产期间，将树脂溶解于溶剂中，提高树脂溶液温度，并在搅拌的同时进行添加和混合的方法；或生产磁性调色剂的同时在熔融捏合期间进行添加的方法。
采用差示扫描量热计(DSC)对蜡测量的最大吸热峰的峰值温度(以下也称作熔点)优选为60°C _140°C，更优选70°C -130°C。当最大吸热峰的峰值温度为60°C _140°C时，磁性调色剂在定影期间容易可塑化，并提高定影性能。因为甚至在长期贮存期间难以发生蜡的渗出，因此这也是优选的。在本发明中，蜡的最大吸热峰的峰值温度基于ASTMD3418-82，采用“Q1000”差示扫描量热计(TA Instruments，Inc.)测量。在仪器检测部分的温度校正采用铟和锌的熔点进行，同时使用铟的熔化热校正热量。具体地，精确称量约IOmg蜡，将其放置铝盘中。采用空铝盘作为参比，在30_200°C测量温度范围内，以10°c /min的升温速率进行测量。对于测量，将温度升至200°C，然后降至30°C，随后再次升温。对于此第二次升温步骤，在30-200°C温度范围内，由DSC曲线求得最大吸热峰的峰值温度。用于本发明磁性调色剂的粘结剂树脂可包括乙烯基树脂和聚酯树脂等，并可以是任意常规已知的树脂，没有任何限制。具体地，可单独或以超过一种的组合使用以下物质:苯乙烯类共聚物如聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯共聚物、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-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物和苯乙烯-马来酸酯共聚物；聚丙烯酸酯；聚甲基丙烯酸酯；和聚醋酸乙烯酯等。其中，基于显影特性和定影性能等考虑 ，优选苯乙烯类共聚物和聚酯树脂。本发明的磁性调色剂优选具有45°C -70°C的玻璃化转变温度(Tg)。当玻璃化转变温度为45°C -70°C时，可保持良好的定影性能，同时也改进贮存稳定性和耐久性。本发明的磁性调色剂优选包含下述磁性粉末并具有在特定范围内的磁性。即，在本发明中，磁性调色剂优选具有35Am2/kg-45Am2/kg的在795.8kA/m的测量磁场下的饱和磁化强度0 s，和具有3.0AmVkg以下的在795.8kA/m测量磁场下的残余磁化强度σ r。进一步地，磁性调色剂更优选具有37Am2/kg-42Am2/kg的在795.8kA/m测量磁场下的饱和磁化强度σ s和2.5Am2/kg以下的残余磁化强度σ r。通过将磁性调色剂的磁性调整在上述范围内，即通过相对提高饱和磁化强度σ s和相对降低残余磁化强度σ r，变得容易在磁性调色剂承载构件上形成均匀的穗。这被认为是由于以下原因:通过将饱和磁化强度os调节在特定范围内，可形成稳定的磁穗，并同时通过降低残余磁化强度σΓ，可降低磁内聚力。与具有不均匀厚度和长度的穗相比，均匀的穗趋于通过弱剪切力而被瓦解，因此可进一步改进上述在调节部处的替换。作为将磁性调整在上述范围内的结果，可进一步抑制长期耐久试验的放置后由于调色剂熔融附着导致的低图像浓度和起雾以及图像浓度不均匀和条纹。特别地，即使当饱和磁化强度σ s为35Am2/kg_45Am2/kg时，当残余磁化强度σ r大于3.0AmVkg时，磁性调色剂的磁内聚力也趋于增加，因此在长期耐久性实验的放置后，对低图像浓度和起雾的抑制会下降。磁性调色剂的磁性可通过磁性粉末的磁性和量适当地调整。用于本发明磁性调色剂的磁性粉末包含铁氧化物，如四氧化三铁和Y -氧化铁作为主要组分，并可包含磷、钴、镍、铜、镁、锰、铝和硅等元素。特别地，由于可进一步容易地调整磁性，优选包含磷和硅的磁性粉末。磁性粉末优选具有根据氮吸附法的BET比表面积为2m2/g-30m2/g,更优选3m2/g-20m2/g。磁性粉末优选具有5-7的莫氏硬度(Mohs hardness)。基于易于进行对适于本发明的磁性调整的观点，磁性粉末适宜地具有球形、多面体或六面体等形状。磁性粉末的形状可用扫描电子显微镜(SEM)或透射电子显微镜(TEM)证实。当存在形状分布时，磁性粉末的形状定义为在存在的形状中出现最为频繁的形状。基于调整磁性调色剂的磁性的观点，本发明磁性粉末优选具有75Am2/kg-85Am2/kg、更优选77Am2/kg-83Am2/kg的在795.8kA/m测量磁场下的饱和磁化强度σ S。另一方面，磁性粉末优选具有 1.0Am2/kg-5.0Am2/kg,更优选 1.0Am2/kg_4.5Am2/kg 的在 795.8kA/m 测量磁场下的残余磁化强度or。磁性粉末优选具有0.05-0.40 μ m的数均粒径。当数均粒径小于0.05 μ m时，黑色度明显降低，着色强度不足以及由于磁性粉末颗粒之间的内聚变强导致分散性降低。另外，由于磁性粉末的表面积增加，磁性粉末的残余磁化强度也增加，导致磁性调色剂的残余磁化强度增大。另一方面，当数均粒径大于0.40 μ m时，尽管残余磁化强度下降，但着色强度仍会不足。另外，变得概率上难以将磁性粉末均匀地分散在单个磁性调色剂颗粒上，导致分散性下降。磁性颗粒的数均粒径对应于在透射电子显微镜(放大率:30000倍)上观察随机选择的300个颗粒得到的最大直径的算术平均值。在本发明中，在振动型磁力计VSM P-1-10 (Toei Industry C0., Ltd.)上,在 25°C室温和795.8kA/m的外部磁场下，测量磁性粉末和磁性调色剂的饱和磁化强度σ s和残余磁化强度σ r。基于控制本发明磁性调色剂的磁性和带电量分布考虑，相对于100质量份粘结剂树脂，磁性粉末含量优选为40-150质量份，更优选50-120质量份，特别优选75-110质量份。磁性调色剂中磁性粉末的含量可采用购自PerkinElmer Inc.的热分析仪TGAQ5000IR测量。关于测量方法，将磁性调色剂在氮气气氛下以25°C /min的升温速率从室温加热至900°C，取100°C _750°C的质量损失作为通过从磁性调色剂中排除磁性粉末得到的组分量，并取剩余质量作为磁性粉末的量。用于本发明的磁性粉末可例如通过以下方法生产。向亚铁盐水溶液中以等于或大于铁组分的量添加碱如氢氧化钠，从而制备氢氧化亚铁水溶液。将制得的水溶液保持在PH7以上的同时，将空气吹入在70°C下加热的水溶液中以进行氢氧化亚铁的氧化反应，由此制备用作磁性氧化铁粉的核的晶种。接着，向包含晶种的浆液中，添加包含基于预先添加的碱量为约I当量的硫酸亚铁的水溶液。在将溶液保持在PH5-10的同时，吹入空气进行氢氧化亚铁的反应，以用晶种作为核生长磁性氧化铁粉。通过在该步骤中选择任意的pH、反应温度和搅拌条件，可控制磁性粉末的形状和磁性。随着氧化反应的进行，PH向酸性转移；然而，优选溶液的pH不低于
5。按照常规方法，将如此得到的磁性物质过滤，洗涤并干燥，以得到磁性粉末。视需要，向根据本发明的磁性调色剂中添加电荷控制剂以改进带电性。在本发明中，由于磁性调色剂具有负带电性，因此优选添加具有负带电性的电荷控制剂。
有机金属配合物和螯合物作为负带电的电荷控制剂是有效的，并可示例单偶氮-金属配合物；乙酰丙酮-金属配合物；和芳香族羟基羧酸和芳香族二羧酸的金属配合物。市售产品的具体例子可包括例如Spilon Black TRH、T_77和T-95 (Hodogaya ChemicalC0.，Ltd.)和 BONTRON k S-34、S-44、S-54、E-84、E-88 和 E-89 (Orient ChemicalIndustries C0., Ltd.)。可使用这些电荷控制剂中的一种或组合使用它们的两种以上。考虑到调色剂的带电量，相对于每100质量份粘结剂树脂，电荷控制剂的使用量优选为0.1-10.0质量份，更优选0.1-5.0质量份。考虑到抑制过度带电，本发明的磁性调色剂优选具有0.935-0.955、更优选0.938-0.950的平均圆形度。磁性调色剂的平均圆形度可通过常规地调整生产磁性调色剂的方法和生产条件而调整至上述范围内。本发明磁性调色剂的生产方法示例如下，其不限制本发明。本发明的磁性调色剂优选通过包括调整平均圆形度的步骤的方法来生产。对生产中的其它步骤没有特别限制，磁性调色剂可通过已知的生产方法制备。这类生产方法可适宜地示例以下方法。首先，采用混合机如亨舍尔混合机或球磨机充分地混合例如粘结剂树脂和磁性粉末以及任选的蜡和电荷控制剂的材料，然后采用加热捏合设备如辊、捏合机或挤出机熔融、加工并捏合，以使树脂相互相容。将得到的熔融和捏合的材料冷却并固化，然后粉碎并分级，外部添加至少二氧化硅细粉并采用上述混合机混合，从而得到磁性调色剂。所述混合机可包括亨舍尔混合机(Mitsui Mining C0., Ltd.)；Supermixer (Kawata Mfg.C0., Ltd.) ；Ribocone (Okawara Corporation) ；Nauta 混合机、Turbulizer 和 Cyclomi x(Hosokawa Micron Corporation) ；Spiral Pin Mixer(PacificMachinery&Engineering C0., Ltd.);和 Loedige Mixer(Matsubo Corporation)。所述捏合设备可包括KRC 捏合机(Kurimoto, Ltd.) ；Buss Ko-Kneader (BussCorp.) ；TEM 挤出机(Toshiba Machine C0., Ltd.) ；TEX 双螺杆捏合机(Japan SteelWorks, Ltd.) ;PCM 捏合机(Ikegai Ironworks Corporation);三棍式磨机、混合棍磨机、捏合机(Inoue Manufacturing C0., Ltd.) ；Kneadex (Mitsui Mining C0., Ltd.) ;MS型加压捏合机和 Kneader-Ruder (Moriyama Mfg.C0., Ltd.);和班伯里混合机(Kobe Steel, Ltd.) 上述用于粉碎的设备可包括反式喷射磨(Counter Jet Mill) > Micron Jet和Inomizer (Hosokawa Micron Corporation) ;IDS 磨和 PJM喷射磨(Nippon Pneumatic Mfg.C0., Ltd.);交叉喷身寸磨(Cross Jet Mill) (Kurimoto, Ltd.) ；Ulmax(Nisso EngineeringC0., Ltd.) ；SK Jet-O-Mill(Seishin Enterprise C0., Ltd.) ；Kryptron(Kawasaki HeavyIndustries, Ltd.);润轮磨(Turbo Mill) (Turbo Kogyo C0., Ltd.);和超级转子(SuperRotor)(Nisshin Engineering Inc.)。其中，平均圆形度可通过采用涡轮磨在精细粉碎期间调整排气温度来控制。较低的排气温度(例如40°C以下)提供较小的平均圆形度值，而较高的排气温度(例如约50°C)提供较高的平均圆形度值。上述用于分级的设备可包括Classiel、超微分级机(MicronClassifier)和Spedic 分级机(Seishin Enterprise C0., Ltd.);润轮分级机(Nisshin EngineeringInc.);超微分离机(Micron Separator)、Turboplex (ATP)和 TSP 分离机(HosokawaMicron Corporation) ；Elbow Jet (Nittetsu Mining C0., Ltd.);分散分离机(DispersionSeparator) (Nippon Pneumatic Mfg.C0., Ltd.)和 YM Microcut (Yasukawa ShojiC0., Ltd.)。可用于筛选粗粒的筛选装置可包括Ultrasonic (Koei Sangyo C0., Ltd.) >Rezona Sieve 和 Gyro-Shifter(Tokuju Corporation)、Vibrasonic System(DaltonC0., Ltd.) > Soniclean (Sintokogio, Ltd.) > Turbo Screener (Turbo Kogyo C0., Ltd.) >Microsifter (Makino Mfg.C0., Ltd.)和圆振动筛。本发明的磁性调色剂优选具有6.0-11.0 μ m、更优选7.0-10.0ym的重均粒径(D4)。具有在上述范围内的重均粒径(D4)的磁性调色剂可有利地抑制线图像周围起雾和斑点的产生，同时提供高度精细的图像。如上所述，本发明涉及显影设备，其包括上面形成静电潜像的静电潜像承载构件、用于使静电潜像显影的磁性调色剂、与静电潜像承载构件相对设置的用于承载和输送磁性调色剂的磁性调色剂承载构件以及接触磁性调色剂承载构件并调节磁性调色剂承载构件上承载的磁性调色剂的调色剂调节构件。本发明的显影设备的特征在于，磁性调色剂承载构件表面的功函数值在特定范围内，调节构件在接触磁性调色剂的部位包含聚苯硫醚或聚烯烃，和显影设备包含本发明的磁性调色剂。以下通过附图详细描述本发明的显影设备，但其不限制本发明。图3是示出本发明显影设备实例的截面示意图。图2是示出包含本发明显影设备的图像形成设备的实例的截面示意图。在图2或3中，作为在其上已经形成静电潜像的图像承载构件的静电潜像承载构件(感光构件)I沿箭头Rl方向旋转。磁性调色剂承载构件3承载在显影装置4中的磁性调色剂14并沿箭头R2方向旋转，从而将磁性调色剂14输送至磁性调色剂承载构件3与静电潜像承载构件(感光构件)I相对的显影区域。在磁性调色剂承载构件3中，设置磁体16以将磁性调色剂磁性吸引并保持在磁性调色剂承载构件3上。在静电潜像承载构件(感光构件)I的周围设置充电辊2、转印构件(转印辊)5、清洁器容器6、清洁刮板7、定影单元8和拾取辊9等。静电潜像承载构件(感光构件)I通过充电辊2充电。通过采用来自激光产生器11的激光照射静电潜像承载构件(感光构件)I进行曝光，以形成对应于预期图像的静电潜像。采用显影设备4中的磁性调色剂使静电潜像承载构件(感光构件)I上的静电潜像显影以提供调色剂图像。将调色剂图像通过转印构件(转印辊)5转印至转印材料(纸)10上，所述转印构件在转印材料介于其间的情况下与静电潜像承载构件(感光构件)I接触。将包含调色剂图像的转印材料(纸)10输送至定影单元8，并在转印材料(纸)10上进行定影。另外，将在静电潜像承载构件(感光构件)I上残留至一定程度的磁性调色剂14通过清洁刮板7刮除，并贮存在清洁器容器6中。在本发明的显影设备中进行的充电的步骤中，优选使用接触充电设备，其中静电潜像承载构件通过形成接触部分与充电辊接触，并向充电辊施加一定充电偏压，从而以期望的极性和电位使静电潜像承载构件表面充电。此类接触充电能够实现稳定且均匀的充电，并可降低产生的臭氧量。然而，当使用固定型充电构件时，难以保持在充电构件与旋转的静电潜像承载构件之间的均匀接触，导致频繁发生充电不均匀。为保持与静电潜像承载构件的均匀接触并获得均匀充电，充电辊优选沿与静电潜像承载构件相同的方向旋转。当使用充电辊时优选的工艺条件可示例充电辊的接触压力:4.9-490.0N/m(5.0-500.0g/cm) ；DC电压或AC与DC叠加电压。当叠加AC电压时，优选AC电压为0.5-5.0kVppjAC的频率为50-5kHz，DC电压具有200-1500V的绝对值。电压的极性取决于使用的显影设备。在充电步骤中使用的AC电压的波形可以是正弦波、矩形波或三角波等。用于充电辊的弹性体材料可包括但不限于通过在乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDMs)、聚氨酯、丁二烯丙烯腈橡胶(NBRs)、硅橡胶、异戊二烯橡胶等中分散导电性物质如炭黑或金属氧化物等以调整电阻而得到的橡胶材料，及其发泡材料。还可在不分散导电性物质的情况下调整电阻，或通过将导电性物质与离子导电性材料组合使用来调整电阻。充电辊的芯轴可包括铝和SUS等。通过将其以抵抗弹性的预定加压压力压向待充电的构件即静电潜像承载构件来设置充电辊，从而形成作为充电辊与静电潜像承载构件之间的接触部的充电接触部。在本发明的显影设备中，为获得没有起雾的高图像品质，优选将磁性调色剂以小于磁性调色剂承载构件与静电潜像承载构件之间最短路径(S-D)的距离的厚度施涂在磁性调色剂承载构件上，并且在显影步骤中将施涂的磁性调色剂用于静电潜像的显影。公知的用于调节磁性调色剂承载构件上的磁性调色剂的调节构件包括磁性切割装置和调节刮板，其中本发明优选使用调节刮板。容易的是调节刮板在接触如上所述的磁性调色剂的部位包含聚苯硫醚或聚烯烃。在本发明中，调节构件可以是通过使聚苯硫醚或聚烯烃原样成型得到的片形制品。可选地，其可适合为其上粘贴或涂布有树脂的金属基体(金属弹性体)。聚烯烃可以是聚丙烯或聚乙烯，和具体地，可适宜地使用Novatec PPFW4BT (Japan Polypropylene Corporation)和 Thermorun3855(Mitsubishi ChemicalCorporation)。聚苯硫醚可适宜地为Torelina(Toray Industries, Inc.)。调色剂调节构件优选为通过在金属弹性体上粘贴聚烯烃膜(聚丙烯膜、聚乙烯膜等)或聚苯硫醚膜得到的调色剂调节构件。聚苯硫醚和聚烯烃可以20质量％以下的量包含其它树脂或添加剂，以调整带电性
坐寸ο在本发明中，调节构件可以是通过使聚苯硫醚或聚烯烃原样成型得到的片形制品。可选地，其可适合为其上附着或涂布有树脂的金属弹性体(图3中的13)。调节构件与磁性调色剂承载构件之间的接触压力，以沿磁性调色剂承载构件母线方向(generatordirection)的线压力表示,优选为4.9-118.0N/m(5-120g/cm)。当接触压力小于4.9N/m时，难以均匀施涂磁性调色剂，这可导致线图像周围的起雾或斑点。另一方面，当接触压力大于118.ΟΝ/m时，将高压力施加至磁性调色剂，可导致磁性调色剂劣化。调色剂层优选以7.0g/m2-18.0g/m2在磁性调色剂承载构件上形成。当磁性调色剂承载构件上的调色剂量小于7.0g/m2时，不能得到足够的图像浓度。其原因如下:在静电潜像承载构件上显影的调色剂量由[磁性调色剂承载构件上的调色剂量]X [磁性调色剂承载构件的圆周速率与静电潜像承载构件的圆周速率之比]X [显影效率]求得；然而，当磁性调色剂承载构件上的调色剂量低时，无论显影效率多高，均不能使足够量的调色剂显影。
另一方面，当磁性调色剂承载构件上的调色剂量大于18.0g/m2时，可能出现即使当显影效率较低时，也能获得足够的图像浓度。然而，事实上，其趋于难以使磁性调色剂均匀带电，并因此不能充分提高显影效率和不能得到足够的图像浓度。另外，由于均匀带电性能劣化，导致转印性下降以及起雾可能增加。在本发明中，磁性调色剂承载构件上的调色剂量可通过改变磁性调色剂承载构件的表面粗糙度(RaS)、调节构件的自由长度或调节构件的接触压力适当地改变。磁性调色剂承载构件上的调色剂量如下测量:将圆筒状滤纸附着在外径6.5mm的抽吸口上，然后安装至真空清洁器以抽吸磁性调色剂承载构件上的磁性调色剂。通过将调色剂的抽吸量(g)除以抽吸面积(m2)得到磁性调色剂承载构件上的调色剂量。用于本发明的磁性调色剂承载构件优选为由金属或金属合金如铝、不锈钢等制成的导电性圆筒制品。导电性圆筒制品可由具有足够机械强度和导电性的树脂组合物制成，或可以是导电性橡胶辊。用于本发明的磁性调色剂承载构件优选包含固定于其中的多极磁体，磁极数量优选为3-10。在本发明中，显影步骤优选为将作为显影偏压的交变电场施加至磁性调色剂承载构件上，由此将磁性调色剂转移至静电潜像承载构件上的静电潜像以形成磁性调色剂图像的步骤。施加的显影偏压可以是叠加有交变电场的DC电压。视需要，交变电场的波形可以为正弦波、矩形波和三角波等。其可以是通过周期性开/关DC电源形成的脉冲波。因此，使用的交变电场波形可以是具有周期性改变的电压值的偏压。本发明的显影方法是采用磁性调色剂使在静电潜像承载构件上形成的静电潜像显影的方法，所述磁性调色剂承载于与静电潜像承载构件相对设置的磁性调色剂承载构件上，并通过接触磁性调 色剂承载构件的调色剂调节构件调节，其中:磁性调色剂承载构件在表面处的功函数值为4.6eV-4.9eV,调色剂调节构件的与磁性调色剂接触的部位由聚苯硫醚或聚烯烃制成，和磁性调色剂i)包含磁性调色剂颗粒和二氧化硅细粉，各所述磁性调色剂颗粒含有粘结剂树脂和磁性粉末，ii)具有负带电性，iii)具有满足下式(I)的二氧化娃细粉的量W(相对于磁性调色剂的质量％)与由粒径分布(个数统计值)求得的磁性调色剂的理论比表面积B(m2/g)之比[W/B]:式(I)2.5 彡 W/B 彡 10.0。现在描述根据本发明测量各种物理性质的方法。〈测量磁性调色剂的重均粒径(D4)的方法〉磁性调色剂的重均粒径(D4)可通过多种方法计算。在本发明中，与由磁性调色剂的粒径分布求得的理论比表面积的测量一样,其采用“Coulter Counter Multisizer3”来测量。磁性调色剂的重均粒径(D4)和数均粒径(Dl)如下计算。使用的测量仪器为“Coulter Counter Multisizer3”(注册商标，Beckman Coulter, Inc.),基于孔电阻原理操作的装备有100 μ m 口管的精密粒径分布测量仪器。采用附带的专用软件，即“BeckmanCoulter Multisizer3Version3.51 ”(Beckman Coulter, Inc.)设定测量条件和分析测量数据。在对于有效测量通道数为25000个通道下进行测量。用于测量的电解质水溶液通过将特级氯化钠溶解在离子交换水中以提供约I质量％的浓度来制备，例如可使用“IS0T0N II” (Beckman Coulter, Inc.)。在测量和分析前，如下设置专用软件。在专用软件的“改变标准测量方法(SOM) ”界面中，将控制模式的总计数设定为50000个颗粒；将测量次数设定为I次；和将Kd值设定为采用“标准颗粒10.0 μ m”(BeckmanCoulter, Inc.)得到的值。通过按下“阈值/噪音水平测量按钮”，自动设定阈值和噪音水平。另外，将电流设定为1600 μ A ;将增益设定为2 ;和将电解液设定为ISOTON II ;确认“后
测量口管冲洗”。在专用软件的“从脉冲至粒径的转换设定”界面中，将元件间隔设定为对数粒径；将粒径元件设定为256个粒径元件；和将粒径范围设定为2 μ m-60 μ m。具体测量步骤如下。(I)将约200mL上述电解质水溶液添加至专用于Multisizer3的250mL圆底玻璃烧杯中，并将其放置在样品台上，和以24转/秒进行采用搅拌棒的逆时针搅拌。通过专用软件的“口冲洗”功能，预先除去口管中的污垢和气泡。(2)将约30mL上述电解质水溶液添加至IOOmL平底玻璃烧杯中。向其中添加作为分散剂的约0.3mL通过用离子交换水将“Contaminon N” (用于清洁精密测量仪器的，包含非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂的中性PH7清洁剂的10质量％水溶液，购自Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)稀释约三倍(质量)制备的稀释液。(3)准备“Ultrasonic Dispersion System Tetoral50”(Nikkaki BiosC0., Ltd.);这是一种具有120W电输出的超声分散器，并装备有设置为位相为180度的两个振荡器。将约3.3L的离子交换水添加至该超声分散器的水槽中，并向水槽中添加约2mT,Contami non N。(4)将(2)中所述烧杯放置在超声分散器上的烧杯固定孔中，并启动超声分散器。以使得烧杯中电解质水溶液的表面的共振条件为最大的方式调节烧杯的高度。(5)在用超声波辐射根据(4)中设置的烧杯内的电解质水溶液的同时，将约IOmg磁性调色剂以小等份的形式添加至电解质水溶液中，并进行分散。继续超声波分散处理另外60秒。超声波分散期间，将水浴的水温适当地控制为10°C -40°C。(6)采用吸液管，将(5)中制备的包含分散的调色剂的电解质水溶液滴入如(I)中所述放置在样品台上的圆底烧杯中，调节至提供约5%的测量浓度。然后进行测量，直至测量颗粒数达到50000。(7)通过所述仪器提供的上述专用软件分析测量数据，并计算重均粒径(D4)和数均粒径(Dl)。当采用专用软件设定至图/体积％时，“分析/体积统计值(算术平均)”界面上的“平均直径”为重均粒径(D4)，和当采用专用软件设定为图/个数％时，“分析/个数统计值(算术平均)”界面上的“平均直径”为数均粒径(Dl)。<测量磁性调色剂的平均圆形度的方法>采用流式颗粒图像分析仪“FPIA-3000” (Sysmex Corporation),使用由校准作业时的测量和分析条件，测量磁性调色剂的平均圆形度。具体测量方法如下。首先，将约20mL已经预先除去固体杂质等的离子交换水置于玻璃容器中。向其中添加作为分散剂的约0.2mL通过采用离子交换水将“ContaminonN”(用于清洁精密测量仪器的，包含非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和有机助洗剂的中性pH7清洁剂的10质量％水溶液，由Wako Pure Chemical Industrier, Ltd.获得)稀释约三倍(质量)制备的稀释液。还添加约0.02g测量样品，并采用超声波分散器进行分散处理2分钟，以提供用于测量的分散液。在该处理期间适当地进行冷却，以提供10°C -40°C的分散温度。这里使用的超声波分散器是具有50kHz振荡频率和150W电输出的台式超声波清洁器/分散器(例如购自Velvo-Clear C0.，Ltd.的“VS-150”)；将预定量的离子交换水添加至水槽中，和还向水槽中添加约2mL上述Contaminon N。将前述装配有标准物镜(10倍放大率)的流式颗粒图像分析仪用于测量，和将颗粒鞘(Particle Sheath)“PSE-900A”(Sysmex Corporation)用于鞘液(sheath solution)。将根据上述步骤制备的分散液添加至流式颗粒图像分析仪中，并在HPF测量模式下根据总计数模式测量3000个磁性调色剂颗粒。颗粒分析期间的二值化阈值设定为85%和将分析的粒径限制为1.985 μ m以上且小于39.69 μ m的圆当量直径的情况下，求得磁性调色剂的平均圆形度。对于该测量,在开始测量前,采用参比胶乳颗粒(例如购自Duke Scientific的“RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions5200A”的离子交换水稀释液)进行自动焦点调整。然后，开始测量后优选每2小时进行焦点调整。在本发明中，使用的流式颗粒图像分析仪已经由Sysmex Corporation校准，并由Sysmex Corporation发放校准证书。除了将分析粒径限制为1.985 μ m以上且小于
39.69 μ m的圆当量直径之外，在与收到校准证书时相同的测量和分析条件下进行测量。“FPIA-3000”流式颗粒图像分析仪(Sysmex Corporation)使用基于捕捉流动颗粒的静止图像并进行图像分析的测量原理。通过样品吸取注射器将添加至样品室的样品输送至扁平鞘流池中。输送至扁平鞘流池中的样品由鞘液夹持形成扁平流。将通过扁平鞘流池的样品暴露于1/60秒间隔的频闪光，从而使得能够捕捉流动颗粒的静止图像。此外，由于出现扁平流，可在对焦条件下拍摄照片。颗粒图像采用CCD照相机捕捉；并对捕捉的图像在512X512像素(0.37μπιΧ0.37μπι/像素)图像处理分辨率下进行图像处理；对于各颗粒图像进行轮廓确定；和其中，在颗粒图像上测量投影面积S和周长L。然后，采用该面积S和周长L，求得圆当量直径和圆形度。圆当量直径是具有与颗粒图像投影面积相同面积的圆的直径。圆形度定义为通过将由圆当量直径求得的圆的周长除以颗粒投影图像的周长得到的值，并采用下式计算。圆形度=2X0XS) U2/h当颗粒图像为圆形时，圆形度为1.000，和圆形度值随着颗粒图像外周凹凸程度增加而下降。算出各颗粒的圆形度后，在0.200-1.000圆形度范围内划分为800份；计算得到的圆形度的算术平均值；并使用该值作为平均圆形度。<测量磁性调色剂承载构件表面处的功函数值的方法>磁性调色剂承载构件表面处的功函数值采用光电子光谱仪AC-2 [Riken KeikiC0.，Ltd.]在以下条件下测量。
照射能量:4.2ev-6.2ev光强度:300nW计数时间:10秒/I点阳极电压(platevoltage): 2900V通过将磁性调色剂承载构件切成IcmX Icm尺寸制备测量样品。采用UV光，以
0.05ev间隔按照由低至高的能量水平顺序从4.2-6.2ev扫描样品。计数此时释放的光电子，并由量子效率的幂的图中的阈值计算功函数值。在上述条件下测量得到的功函数测量曲线示于图4。在图4中，X轴表示激发能[eV], Y轴表示作为释放的光电子数的0.5次方的值Y(标准化光子产率(normalizedphoton yield))。通常，当激发能超过一定阈值时，释放的光电子的量，即标准化光子产率急剧增加，功函数测量曲线急速上升。将上升的点定义为功函数值[Wf]。<测量 表面粗糙度(RaS)和(RaB)的方法>表面粗糙度(RaS)和(RaB)基于JIS B0601 (2001)的表面粗糙度[特别地，Ra:算术平均粗糖度],并米用Kosaka Laboratory Ltd.的Surfcorder SE-3500测量。测量条件为:剪切值(cut-off):0.8mm,评价长度:8mm,供给速率:0.5mm/s。当样品为磁性调色剂承载构件时，对总计九个点进行的测量结果取平均值，所述九个点为磁性调色剂承载构件的中心点，和中心点与涂层两端之间的各中点(总计三个点)，将磁性调色剂承载构件旋转90度后的类似的三个点，和将调色剂承载构件进一步旋转90度后的三个点。当所述样品为调色剂调节构件时，对五个点进行的测量结果取平均值，所述五个点为接触磁性调色剂承载构件部位的中心点，两端和中心点与两端之间的各中点。<测量石墨化度d (002)的方法>将石墨化颗粒填充于无反射样品板上，并在购自Rigaku Corporation的具有CuK α源的水平型样品强力X射线衍射仪RINT/TTR-1I (商品名)上，得到X射线衍射图。所述CuKa射线采用单色仪单色化。对于该X射线衍射图的晶格间距d(002)，确定基于X射线衍射光谱的石墨(002)面的衍射线的峰位置，并由Bragg方程(下式(2))，计算石墨(1(002)。CuKa射线的波长λ 为 0.15418nm。石墨d(002) = X/2 sin Θ式⑵测量条件:光学体系:平行光束光学体系测角仪:转子水平型测角仪(TTR-2)管电压/ 电流:50kV/300mA测量方法:连续法扫描轴:2 Θ / Θ测量角度:10° -50°取样间隔:0.02°扫描速度:4° /min发散狭缝:开
发散纵狭缝:IOmm散射狭缝:开接受狭缝:1.00mm
实施例以下将借助实施例和比较例更加具体地描述本发明，但不以任何方式限制本发明。除非另外说明，否则实施例和比较例中的“份数”和“％”为质量基准。<磁性调色剂承载构件I的生产例>通过溶剂分级从煤焦油浙青中提取β_树脂，并进行氢化和重质化处理(heavy-duty treatment),然后采用甲苯除去溶剂可溶级分,得到中间相浙青。精细粉碎中间相浙青的粉末，并在空气中在约300°C下氧化，然后在氮气气氛中在2800°C下热处理并分级,得到具有3.4 μ m的体积平均粒径和0.39的石墨化度d (002)的石墨化颗粒A。接着，将以固成分计的100质量份的通过采用铵催化剂得到的可溶型酚醛树脂(Dainippon Ink&Chemicals, Inc.,商品名:J325)、40 质量份导电性炭黑 A (Degussa,商品名:SpeCial Black4)、60质量份石墨化颗粒A和150质量份甲醇在使用直径1_的玻璃珠作为介质颗粒的砂磨机中混合并分散2小时，得到中间涂料Ml。将上述可溶性酚醛树脂(50质量份固成分)、30质量份季铵盐(Orient ChemicalIndustries C0., Ltd.,商品名:P-51) >30 质量份导电性球形颗粒 I (Nippon CarbonC0.，Ltd.，商品名:Nicabeads ICB0520)和40质量份甲醇在使用直径2mm的玻璃珠作为介质颗粒的砂磨机中混合并分散45分钟，得到中间涂料J1。混合并搅拌中间涂料Ml和中间涂料Jl，得到涂布液BI。然后向涂布液BI中添加甲醇以将固成分浓度调整至38%。在旋转台上旋转通过研削加工得到的铝制的外径为IOmm和算术平均粗糙度Ra为0.2 μ m的圆筒形管，并在两端施加掩模，和通过以一定速度降低空气喷枪在其表面上采用涂布液BI涂布，以形成导电性树脂涂层。涂布条件为30°C /35%RH环境下，通过采用温控浴将涂布液温度控制在28°C下进行涂布。然后通过在热空气干燥箱中在150°C下加热30分钟来固化导电性树脂涂层，从而制备算术平均粗糙度Ra(RaS)为0.95 μ m的磁性调色剂承载构件I。测量磁性调色剂承载构件I在表面处的功函数值，得到为4.SeV0<磁性调色剂承载构件2的生产例>除了使用10质量份导电性炭黑B (Tokai Carbon C0.，Ltd.，商品名:#5500)代替40质量份导电性炭黑A，和使用90质量份石墨化颗粒A以外，采用与上述相同的方式制备涂布液B2。采用与上述相同的方式使用涂布液B2，以制备具有0.95 μ m的算术平均粗糙度Ra(RaS)的磁性调色剂承载构件2。测量磁性调色剂承载构件的导电性树脂涂层的功函数值，得到为4.6eV。<磁性调色剂承载构件3-9的生产例>除了使用表I所示配方以外，采用与磁性调色剂承载构件I的生产相同的方式得到磁性调色剂承载构件3-9。磁性调色剂承载构件3-9的组成和得到的磁性调色剂承载构件的物理性质示于表I。[表I]
权利要求
1.一种显影设备，其包括静电潜像形成于其上的静电潜像承载构件，用于使所述静电潜像显影的磁性调色剂，与所述静电潜像承载构件相对设置的用于承载和输送所述磁性调色剂的磁性调色剂承载构件，和接触所述磁性调色剂承载构件并调节所述磁性调色剂承载构件上承载的磁性调色剂的调色剂调节构件，其中: 所述磁性调色剂承载构件在表面处的功函数值为4.6eV-4.9eV, 所述调色剂调节构件的接触所述磁性调色剂的部位由聚苯硫醚或聚烯烃制成，和 所述磁性调色剂 i)包含磁性调色剂颗粒和二氧化硅细粉，各所述磁性调色剂颗粒含有粘结剂树脂和磁性粉末， )具有负带电性， iii)具有满足下式(I)的所述二氧化硅细粉的量W(相对于所述磁性调色剂的质量％)与由粒径分布(个数统计值)求得的所述磁性调色剂的理论比表面积B (m2/g)的比[W/B]:式(1)2.5 ≤W/B ≤ 10.0。
2.根据权利要求1所述的显影设备，其中所述磁性调色剂承载构件具有0.60 μ m-1.50 μ m的表面粗糙度(RaS)，和 所述磁性调色剂承载构件的表面粗糙度(RaS)与所述调色剂调节构件的接触所述磁性调色剂的部位的表面粗糙度(RaB)之比[RaS/RaB]为1.0_3.0。
3.根据权利要求1所述的显影设备，其中所述磁性调色剂进一步包含钛酸锶细粉。
4.根据权利要求1所述的显影设备，其中所述磁性调色剂具有35Am2/kg-45Am2/kg的在795.8kA/m的测量磁场下的饱和磁化强度σ s,并且具有3.0AmVkg以下的在795.8kA/m的测量磁场下的残余磁化强度or。
5.一种显影方法，其采用磁性调色剂使在静电潜像承载构件上形成的静电潜像显影，所述磁性调色剂承载于与所述静电潜像承载构件相对设置的磁性调色剂承载构件上并通过接触所述磁性调色剂承载构件的调色剂调节构件来调节，其中: 所述磁性调色剂承载构件在表面处的功函数值为4.6eV-4.9eV, 所述调色剂调节构件的接触所述磁性调色剂的部位由聚苯硫醚或聚烯烃制成，和 所述磁性调色剂 i)包含磁性调色剂颗粒和二氧化硅细粉，各所述磁性调色剂颗粒含有粘结剂树脂和磁性粉末， )具有负带电性， iii)具有满足下式(I)的所述二氧化硅细粉的量W(相对于所述磁性调色剂的质量％)与由粒径分布(个数统计值)求得的所述磁性调色剂的理论比表面积B(m2/g)的比[W/B]:式(1)2.5 ≤W/B ≤ 10.0。
全文摘要
本发明涉及显影设备、显影方法和用于显影设备的磁性调色剂。本发明的目的在于提供显影设备，其可提供具有优异图像浓度和较少起雾的图像。本发明涉及显影设备，其中磁性调色剂承载构件具有特定范围内的在表面处的功函数值，调节磁性调色剂承载构件上承载的调色剂的调色剂调节构件在接触磁性调色剂的部位处由特定材料形成，和二氧化硅细粉的量W与磁性调色剂的理论比表面积B之比[W/B]满足特定关系。
文档编号G03G15/08GK103186076SQ20121058157
公开日2013年7月3日 申请日期2012年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者长谷川雄介, 铃村祯崇, 浦谷梢 申请人:佳能株式会社