专利名称：：碳粉载体及成像设备的制作方法
技术领域：
：本发明涉及碳粉载体(下称显影辊)并涉及具有非磁性单组分显影装置的成像设备，所以显影装置利用此种碳粉载体把在静电潜像支持物(下称光敏鼓)上形成的静电潜像变成可见的。近年来，随着办公室自动化的进展，诸如计算机输出终端、电传机和光复印机等电子照相成像设备得到了相当广泛的应用。在这样的设备中，光敏鼓用充电器带上电荷，并用光照明在光敏鼓上形成静电潜像。然后，让受控在显影辊上形成均匀厚度的碳粉(显影剂)靠电力粘附在光敏鼓上的静电潜像上，以此使该图像显影，然后再转移到记录纸上，并定影。转移后，光敏鼓上没有转移的剩余碳粉用清洁器回收，并为下一次印刷作准备。在这个过程中，回收的剩余碳粉变成废碳粉，并在作废物处理之前装入接收盒中；但因废碳粉是粉末，这个废物处理是一个问题。因此，从运营成本和环境保护的观点看，废碳粉最好加以利用并循环使用。不过，转移后光敏鼓上剩余的碳粉经历了碳粉质量的变化，例如，诸如碳粉颗粒尺寸、外部添加剂含量和附着特性，而这会使充电失败或充电不均匀。另外，因为在转移过程中，纸张与光敏鼓接触或接近，粉尘，诸如纸张的粉尘会粘附在光敏鼓上，并由清洁器像剩余碳粉一样地回收；因此，返回显影设备的碳粉质量严重恶化，使再次充电困难，造成充电程度低、引起污染，亦即图像背景中的所谓“雾”(下称“雾”)。因此，难以重新利用。用在这样的设备上的显影方法包括只使用包含非磁性单组分显影剂的碳粉的单组分显影方法，和除碳粉外还使用载体的双组分显影方法。单组分显影方法有简化成象设备结构的优点，因为既然不使用载体，就没有必要关心载体的退化或载体与碳粉的混合比。此外，在使用单组分显影方法的情况下，与就像在双组分显影方法一样使用包括载体和碳粉的混合物的显影剂来实现对磁辊粘附的情况形成对照，因为单组分显影剂不使用载体，粘附是通过强制使显影剂充电，把电荷传到显影辊上来实现的。为了做到这一点，使用体电阻较高的碳粉；若例如，使用1010至1013Ω·cm(欧姆·厘米)的碳粉，则必须强制令其带上预定极性的电荷。做到这一点的众所周知的传统的安排是通过摩擦充电构件把摩擦充电电荷给予碳粉。作为摩擦充电构件，在碳粉层厚度调节刮板的情况下，例如，使用其刃部由例如硅橡胶或聚亚胺酯组成的摩擦充电构件的刮板；在用以提供和回收碳粉的辊子的情况下，例如，使用例如由导电硅酮海绵或聚亚胺酯海绵构成的摩擦充电构件组成的辊子。利用与该两件都接触的显影辊，便可以用最优的简化和低成本的结构来实现使碳粉摩擦充电。下面描述应用这样的传统的显影辊的问题。在接触显影法中，为了达到显影电极的有效性和显影偏压的有效性，显影辊在其轴的圆周上形成有导电弹性层，若有必要，其上最好加上偏置电压。但是，环境的变化(尤其是温度上升)等是由于添加塑化剂和／或软化剂等而产生的，以达到预定的电阻和／或硬度，并会出现渗出这些添加剂的现象，引起光敏鼓的污染。于是，当在显影辊上形成诸如橡胶等导电弹性层时，出现由于软化剂等从导电弹性层向光敏鼓迁移使光敏鼓表面污染而使印刷表面丢失图像的问题。因此，为了防止光敏鼓表面被污染，必须设置由不污染导电弹性层表面的构件组成的薄膜，以防止光敏鼓表面被污染。为了解决这个问题，已知利用由树脂涂层组成的导电弹性层构件的表面薄膜。但是，在树脂薄膜的情况下，若与弹性层粘结力差而剥落和／或橡胶等耐磨性差，则会出现设备变得不能使用的问题。另外，若硬树脂层是添加，例如，导电碳而形成的，则碳粉由于摩擦生热而溶化，结果它溶化在显影刮板的表面上或由于它粘附在显影辊的表面上而出现镀膜。此外，显影辊的树脂薄膜具有摩擦充电构件的功能，而且由于例如在充电极性上和／或摩擦系数上与碳粉的相互作用，会产生充电极性相反的碳粉或会产生未充电的碳粉或充电不均匀的碳粉，造成雾的问题。另外，由于树脂构件的不同吸水特性，依环境的不同而在电阻率上会有相当的波动。就是说，因为在低温下与正常温度相比和在低湿度下电阻率变高，而相反在高温度和高湿度下下降，在低温和低湿度下碳粉充电量变高，而在高温和高湿度下降低。因此，若碳粉充电量变得比规定充电量高出太多，则在静电潜像显影时，这是以较少的碳粉量完成的，致使密度降低；若碳粉的充电量比规定的充电量低得多，则这会造成图像背景雾的问题。另外，若在碳粉颗粒之间充电量的分布变宽，则有密度降低或雾变得更加严重的问题。因此，碳粉有一个适当的充电量，而若它高于或低于此值，则会出问题。另外，碳粉的颗粒分布必须狭窄，这是很重要的。此外，为了稳定地提供高的画面质量，必须维持充电量和电荷分布恒定，而不管打印张数和／或环境变化。为了达到此目的，摩擦充电量必须不变，即使环境或打印张数等变化。因此，非磁性单组分显影辊必须把稳定电荷传给碳粉。因此，鉴于以上问题，本发明的一个目的是提供一种使碳粉能够维持适当的充电量的碳粉载体和利用这种碳粉载体的成象设备。为了达到上述目的，提供一种碳粉载体和包括此种碳粉载体的成象设备，所述碳粉载体包括导电轴；设置在所述导电轴圆周上的导电弹性层；和覆盖所述导电弹性层上并在其上使碳粉充电并粘附其上的表面薄膜。其中所述导电轴和所述表面薄膜之间的电阻依施加在所述导电轴和所述表面薄膜之间的电压极性的不同而不同。碳粉载体最好具有满足2＜R1／R2＜40的关系的电阻特性，式中R1是正电压施加在所述表面薄膜一侧，而负电压施加在所述导电轴一侧的情况下的电阻，而R2是正电压施加在所述导电轴一侧而负电压施加在所述表面薄膜一侧的情况下的电阻。鉴于以下事实，即从导电轴一侧到显影辊表面一侧它有一个允许预定电流流动的电阻，但从显影辊表面一例到导电轴一侧具有这样的电阻特性，使得电流难以流动，碳粉不会受来自光敏鼓表面的漏电流影响，使得碳粉预定的充电量得以维持而不减少，于是不会出现图像背景的雾。此外，因为不存在从轴一例到显影辊表面一侧的电压依赖关系，故可获得稳定的图像密度，使得能够获得高质量的图像。图1是举例说明按照本发明的成象设备的视图；图2是显影辊1、光敏鼓3和碳粉供应和回收辊5附近比例尺较大的视图；图3是显影辊正剖面视图；图4是举例说明按照本发明显影辊的电阻特性的曲线图；图5是举例说明先有技术显影辊的电阻特性的曲线图；图6是举例说明显影辊上碳粉层电位与湿度关系的曲线图；图7是举例说明显影辊上碳粉层电位与温度关系的曲线图；图8是举例说明纸张上光密度与湿度关系的曲线图；图9是举例说明纸张上光密度与温度关系的曲线图；图10是举例说明光敏鼓上的雾与湿度关系的曲线图；图11是举例说明光敏鼓上的雾与温度关系的曲线图；图12是举例说明显影辊上碳粉层电位与打印张数关系的曲线图；图13是举例说明纸张上的光密度与打印张数关系的曲线图；图14是举例说明光敏鼓上的雾与打印张数关系的曲线图15是举例说明电阻与表面薄膜的薄膜厚度关系的曲线图；图16是举例说明显影辊上碳粉层电位与薄膜厚度关系的曲线图；图17是举例说明纸张上光密度与表面薄膜的薄膜厚度关系的曲线图；图18是举例说明光敏鼓上的雾与表面薄膜薄膜厚度关系的曲线图；图19是举例说明纸张上的光密度与表面粗糙度关系的曲线图；图20是举例说明表面粗糙度Rz与表面薄膜薄膜厚度关系的曲线图；图21是举例说明表面薄膜薄膜厚度与牵拉速度关系的曲线图；图22是举例说明表面薄膜薄膜厚度与液体粘度关系的曲线图；以及图23是举例说明液体粘度与液体温度关系的曲线图。下面将参照附图描述本发明的实施例。但是，这些实施例并不打算用来限制本发明的范围。图1是举例说明按照本发明实施例的成象设备的视图；在图1中，光敏鼓3的直径是例如30mm(毫米)，以72．8mm／sec(毫米／秒)的圆周速度旋转。预充电是用旋转刷8完成的，它把光敏鼓3的表面充电到约—735V(伏)的表面电位。用激光扫描光学系统12进行光照明，在光敏鼓3上按照打印信息形成潜像。运使潜像部分的电位发生其量约—50V的变化。激光器功率设置为例如0．24mw(毫瓦)。储存在碳粉存储容器11中的碳粉通过碳粉供应和回收辊5的旋转供应到显影刮板2处的显影辊1上，于是输送到显影刮板2，使得这个显影刮板2在显影辊1的表面上形成预定厚度的薄碳粉层。碳粉在碳粉存储容器11内被搅拌器6搅拌的同时被输送到显影辊1，使得碳粉有效地被输送到碳粉供应和回收辊5。存储在碳粉存储容器11内的碳粉的主要成分是聚酯树脂，其充电极性是负的。与光敏鼓3接触的显影辊1在以光敏鼓圆周速度1．55倍的圆周速度同向旋转的同时与光敏鼓3接触。因为显影辊1表面被给予约—420V的电位，由于显影辊1的表面电位与光敏鼓3表面电位之间的差值，就潜像部分而言，碳粉从显影辊1转移到光敏鼓3。从而使潜像变得可见。粘附在光敏鼓3上的碳粉被转移辊7吸引到纸张上，并被定影设备13溶化而定影在纸张上。剩余在光敏鼓3表面上的剩余碳粉由清洁刮板9回收，并通过螺杆(未示出)的旋转输送到碳粉存储容器11的中上部，在自重的作用下下落，回到碳粉存储容器11内，从而实现循环。另外，对显影辊1的显影未起作用的碳粉被显影辊1下面以相反方向旋转的碳粉供应和回收辊5刮离，从而通过这个辊5的底部返回碳粉存储容器11。图2是显影辊1、光敏鼓3以及碳粉供应和回收辊5附近比例尺较大的视图。在图2中箭头A，B和C分别指示光敏鼓3、显影辊1及碳粉供应和回收辊5的旋转方向。另外，图3是显影辊1的正剖面视图，它由轴1a、弹性层1c和表面薄膜(下称“表面”)1b组成。如图2所示，显影辊1安排在以箭头A的方向旋转的辊形光敏鼓3附近或在箭头B的方向上与其接触，而沿着箭头C的方向旋转的辊5安排在显影辊1附近。刮板2安排在光敏鼓3和辊5之间，使得刮板2的刃部在显影辊1的旋转方向B上与显影辊1的表面面对面滑动接触。在图2中，施加电压DC—735V和AC1150P—P(峰—峰)的电荷施加在充电刷8上。另外，预定的电压从充电刷8施加在光敏鼓表面3b上，从而将光敏鼓表面3b充电，而同时所施加的电压—520V施加到辊子5和刮板2上，而所施加的电压—420V施加在显影辊1上。通过显影辊1的旋转输送的碳粉通过电荷注入和用与辊子5接触旋转的显影辊1摩擦充电而充电，并因而被吸引在显影辊1的表面上。粘附在显影辊1上的碳粉4通过在所施加的压力下的摩擦以及通过显影辊1的旋转而由刮板2和显影辊1实现的电荷注入而经受更高的摩擦充电，于是在它通过的同时均匀地形成规定的碳粉层。此外，碳粉4输送入显影区域，显影辊1和光敏鼓3在其中彼此邻近地面对面或彼此接触。显影辊1上的某些碳粉4粘附到光敏鼓3的静电潜像部分，从而使静电潜像变成可见的，而同时其余的碳粉随着显影辊1的旋转回到辊子5。现在，如上所述，雾出现的原因可能是或者显影辊1上碳粉的充电量达不到规定的充电量，或者充电碳粉丢失其电荷。碳粉4丢失电荷造成的雾是由于以下原因而出现的。具体地说，为了使静电潜像可见，在光敏鼓3表面电位和显影辊1的表面电位之间设有电位差。就是说因为光敏鼓表面的电位＞显影辊表面的电位，所以光敏鼓表面3b上和显影辊表面1b处出现漏电。在这个过程中，光敏鼓3和显影辊1之间的碳粉4接收漏电流，并因此丢失电荷；结果，碳粉的充电量降低到规定的充电量以下，造成图像背景的雾。这样，即使显影辊上碳粉的充电量达到规定的充电量，若碳粉的充电量无法维持规定的充电量，则雾便产生。所以，在雾由于碳粉丢失电荷而出现的情况下，必须使从光敏鼓表面3b到显影辊表面1b的漏电流难以出现。就是说，为了使静电潜像可见，在显影辊1表面上碳粉4必须具有规定的充电量。为此目的，当施加显影偏压时，显影辊表面电极必须具有规定的电阻，而且必须有显影辊表面电极，其中既要具有小的电压依存关系，又要有诸如抑制来自光敏鼓3表面3b的漏电流的电流整流作用。作为本发明本实施例的特征，显影辊1具有电阻R1，使得当负电压加在轴1a侧，而正电压加在显影辊表面1b一侧时，可以流过规定的电流，并具有电阻R2，使得当正电压加在显影辊表面1b一侧，而负电压加在轴1a侧时，电流不能容易地流过。结果，碳粉充电量不会降低，而且规定的充电量得以维持，使得图像背景不会出现雾。就是说，显影辊1必须具有摩擦充电功能，并应具有整流特性，使得电阻具有R1＜R2的关系，亦即使得在一个方向上电流难以流动。另外，因为，当负电压加在轴1a侧，而正电压加在显影辊表面1b一侧时，不存在电压依赖关系，结果，在显影辊1上出现稳定的充电，可以稳定地产生图像密度，并能获得没有雾的高质量的图像。下面将描述按照本发明的显影辊1的实施例。图4是举例说明按照本发明实施例的显影辊1的电阻特性的视图。图5是表示先有技术的显影辊1的电阻特性的视图。下面将利用图4和图5及表1，通过比较它们的电阻特性，描述按照本发明一个实施例的显影辊1和先有技术的显影辊的不同之点。在图4和图5中，这些图左侧的曲线，亦即用符号○和△标示的曲线代表在轴1a侧施加负电压，而同时在表面1b侧施加正电压的情况，而右侧的曲线，亦即用符号●和▲标示的曲线代表的电压极性相反的情况，亦即在轴1a侧施加正电压，而同时在表面1b侧施加负电压的情况。图5表示先有技术显影辊的电阻特性。在先有技术例1中，弹性层1c是NBR橡胶，该橡胶的硬度为40°(JIS(日本工业标准)A)，并且显影辊表面1b具有JIS—10点平均粗糙度9．5μm(微米)Rz，而其表面经受利用喷涂法用聚亚安酯进行的薄膜处理，以产生10．0μm的薄膜。关于电阻，当—100V的电压从轴1a侧向显影辊薄膜1b侧施加时，该值为3．2×107Ω·cm(欧姆·厘米)，而当100V电压从显影辊薄膜1b侧向轴1a例施加时，该值为6．4×107Ω·cm；施加200V时为4．5×107Ω·cm；施加300V时为3．2×107Ω·cm；这样，尽管如图5的曲线所示，在300V以下，证实存在电压依赖关系和整流特性，但在300V以上既不存在电压依赖关系，又不存在整流特性。在先有技术例1中，向光敏鼓表面3b施加—735V电压，并向显影辊侧施加—420V，会引起—315V电位差的电荷注入(漏电)，使得碳粉电荷无法维持规定的充电量，从而引起表1所示的雾。因为即使在实践中，光敏鼓表面电位和显影辊表面电位的差值是—200V至—450V，最好—250V至—400V，雾的问题仍旧存在。另外，关于图像密度，因为由于为了减轻雾的问题而把弹性层1c的电阻设置得相当高，电阻的波动增大，而且在低温和低湿度下电阻显著增大，所以由于充电量过分上升而使密度降低。在先有技术例2的情况下，使用进行按照本发明的薄膜处理之前的显影辊，弹性层1c由NCO／OHmol(摩尔)比率(所谓指数值)大于“1”的聚亚胺酯橡胶组成，硬度为45°(JISA)，显影辊表面1c的表面粗糙度为9．0μmRz，不进行薄膜处理。关于电阻，在从轴1a一侧向显影辊表面一侧施加—100V电压的情况下，该值为6．5×106Ω·cm，而在从显影辊表面一侧向轴1a一侧施加100V电压的情况下，该值为6．5×106Ω·cm；尽管如图5所示，电压类似地从200V上升到500V，还是没有发现变化，亦即既不存在电阻的电压依赖关系，又不存在整流特性。在先有技术例2的情况下，由于摩擦充电的功率弱于先有技术例1的情况，因而既无电压依赖关系，又无整流能力，出现碳粉漏电，造成表1所示的雾。此外因为碳粉层电位低，所以图像密度相当高。图4表示按照本发明实施例的显影辊1的电阻特性。对于本发明的显影辊1的弹性层1c，使用电阻低于上述先有技术例2的弹性层1c电阻的层。具体地说，形成具有NCO／OH指数值＜1的显影辊1的弹性层1c的聚亚胺酯橡胶，后者具有1．2×106Ω·cm的电阻；进行薄膜形成处理，以便通过浸入其中散布热固聚亚胺酯的液体的方法，在表面上形成厚度为7．0μm的薄膜；从而具有这样的结构，使得2＜R2／R1＜40。所述电阻显示出电压依赖关系和整流能力，当100V负电压施加在轴1a一侧，而正电压施加在显影辊表面1b一侧时，为2．7×106Ω·cm；但当100V正电压施加在显影辊表面1b一侧，而负电压施加在轴1a一侧时，为62×107Ω·cm；而在施加500V时，为4．2×106Ω·cm。另外，当逐步提升电压时，如表1所示，无雾出现，因为有当负电压施加在轴1a一侧而正电压施加在显影辊表面1b一侧时的电阻(R1)和当正电压施加在轴1a一侧而负电压施加在显影辊表面1b一侧时的电阻(R2)的比率(R1／R2)从不小于最小值(例如，数值“2”)的安排。下面将参照表1和图2描述整流作用。表1表示图2显影辊1表面1b与光敏鼓表面3b连接之前的碳粉层电位4a与连接后碳粉层电位4b的比较。在先有技术例1和先有技术例2的情况下，跟与光敏鼓表面3b连接前碳粉层电位4a相比，连接后碳粉层的电位4b降低，这造成雾。相反，采用本发明该实施例，跟与光敏鼓表面3b连接前碳粉层的电位4a相比，连接后碳粉层的电位4b上升，因而不出现雾。之所以尽管有先有技术例1与光敏鼓表面3b接触前碳粉层电位4a和与之接触后碳粉层电位4b的数值都比所述实施例的高这一事实仍出现雾，其原因是，虽然表面看来碳粉层的电位高，但因它受漏电影响，不充电的碳粉和／或不均匀的碳粉与之混合，造成充电量相当大的可变性，引起雾的产生。漏电的影响可以从接触后碳粉电位4b大降看出。相反，之所以在该实施例中不出现雾，其原因如下。具体地说，如上所述，因为有电阻特性(整流特性)，它使光敏鼓表面3b与显影辊表面1b接触时显影辊表面1b一侧的正向电流流动和轴1b一侧电流的负向流动困难，反之，碳粉事实上受电荷注入作用进一步充电。于是，利用这一特性，显影辊1上碳粉的充电稳定，使无雾的高品质图像得以获得。另外，正如从表1可以看出的，因为环境的温度和湿度造成的电阻波动小，碳粉层电位波动小，所以密度也稳定。表1<tablesid="table1"num="001"><table>显影辊样本温度—湿度电阻R1(Ω·cm)电阻R2(Ω·cm)碳粉层电位4a碳粉层电位4b密度(光密度)雾(光密度)先有技术例15℃—20％Rh23℃—55％Rh35℃—80％Rh2．8×1043．2×1072．9×1061．1×1096．4×1073．1×106—77V—48V—31V—72V—43V—21V1．361．431．480．020．050．08先有技术例25℃—20％Rh23℃—55％Rh35℃—80％Rh2．8×1076．5×1068．1×1059．6×1076．5×1068．7×105—43V—30V—23V—38V—24V—12V1．461．471．480．040．120．24实施例5℃—20％Rh23℃—55％Rh35℃—80％Rh3．5×1072．3×1061．0×1061．4×1096．2×1074．1×106—63V—50V—38V—66V—52V—39V1．331．401．450．000．000．00</table></tables>注)在电阻R1的情况下，所施加的电压为—100V，而在电阻R2的情况下，所施加的电压为100V。显影辊上的碳粉层厚度为8μm。接着，将利用图6至11描述本发明显影辊1的环境特性。图6至11的数据是在同一条件下收集的，改变的只是显影辊。在图6和图7中，显影辊上的碳粉层电位4a(4b)的数据(下称“Vt”)是利用非接触探针和表面电位计在把碳粉层厚度设置为8．0m，在白块打印过程中强制把成象设备与该设备断开后测量的。图6还表示显影辊上碳粉层电位与湿度的关系的研究结果，温度固定在35℃。如图6所示，在该实施例中，Vt的下降方法比先有技术例1更加平缓，由此可以指出，就湿度而言，充电量是稳定的。还可以看出，Vt表现出比先有技术例2更高的值。图7表示显影辊上碳粉层电位4a与温度的关系的检验结果，湿度固定为20％Rh(相对湿度)。如图7所示，实施例的Vt比先有技术例1的情况相对较低，并表现出比先有技术例2高的值。像图6和图7那样，图8表示纸张上的光密度(O．D．)与湿度关系的检验结果，温度一直固定在35℃。图9表示纸张上的光密度与温度关系的检验结果，湿度一直固定在20％Rh。尽管，如图8所示，在实施例、先有技术例1或先有技术例2中，没有一个在温度方面有相对的差别，在湿度方面，可以看出密度随着湿度而上升。这是因为，如图6所示，当湿度上升时，Vt降低，导致充电的电荷水平降低，因此粘附在静电潜像上的碳粉数量增多，故而其密度上升。类似地，图10表示光敏鼓3上的雾与湿度的关系的检验结果，温度一直固定在35℃。图11表示光敏鼓3上的雾与温度的关系的检验结果，湿度一直固定在20％Rh。如图10和11所示，在本实施例的情况下，温度和湿度不会造成雾，但在先有技术例1和先有技术例2中，雾都超过光密度O．D．值0．02的实际使用限度。现将利用图6和图7给出关于图10和图11的雾的描述。如图6和图7所示，实施例的Vt的值显得比先有技术例1低，但比先有技术例2高。可以看出，之所以先有技术例1尽管Vt(碳粉层电位4a)高于本实施例，但还是显示出雾，其原因是，如上所述，光敏鼓表面3b和显影辊表面1b之间的漏电流使碳粉的充电量降低。接着，将参照图12至图14描述本发明实施例中显影辊1的稳定性。图12代表纸张上的光密度(O．D．)与打印张数的关系的研究结果；尽管就初始密度而言，在本实施例、先有技术例1和先有技术例2之间没有差别，但在先有技术例1的情况下，尽管密度的O．D．值临时随着打印张数而上升，但密度却下降了。相反，在本实施例和先有技术例1中，随着打印重复进行，密度逐渐上升。这种结果可以理解为随着重复的打印继续进行，Vt有下降的趋势，如图12所示。在本实施例和先有技术例2中，由于碳粉质量退化，电荷数量下降，导致粘附在静电潜像上的碳粉数量增大，从而使其密度上升。先有技术例1的情况是一样的，但是由于这个表面薄膜坚硬而且做得相当厚，以免光敏鼓被污染，细的碳粉粉末被溶化，粘附在显影辊上并引起镀膜。结果，碳粉对显影辊表面的粘附变得困难，导致图像中大量白点产生，并导致垂直白道出现，使密度降低。图13代表对雾与打印张数关系的研究；尽管在本实施例中，雾并未随着打印张数增加而出现，但在先有技术例1和先有技术例2的情况下，雾的O．D．值随着打印进行而逐渐上升。其原因如下。具体地说，如图14所示，随着打印继续，Vt降低。在本实施例中，即使Vt由于碳粉质量下降而下降，但因如上所述由于漏电造成的雾并不出现，Vt的略微下降并不导致雾的出现。在先有技术例1和先有技术例2的情况下，当Vt下降时，在漏电方面有敏感性反应，造成雾的O．D．值随着打印的继续而逐渐上升。接着，将描述显影辊1的弹性层1c和表面1b的材料。弹性层1c包括羟基基团(OH)和异氰酸酯基团(NCO)。令其克分子比率NCO／OH＜1。表面1b也设计得使其体电阻率在规定的范围(1×108至1012Ω·cm)内。为达此目的，表面1b的薄膜厚度形成为4至16μm。借此获得2＜R1／R2＜40的关系。借以获得表面1b这样的体电阻率的材料的示例子包括诸如聚亚胺酯、环氧氯丙烷、NBR或CR等树脂或esteramase等。这些材料可以在溶剂稀释状态、胶乳状态或乳状液模态等应用。若体电阻率低于上述预定范围，亦即R1／R2≤2，或者更进一步接近R1=R2，则失去缓冲作用，并出现从光敏鼓3的反向充电。另外，若体电阻率高于上述范围，亦即若R1／R2≥40，则碳粉载体的电阻表现出极大的上升，其结果是它变得无法完成碳粉载体的功能。这样，形成显影辊1表面薄膜4至16μm的薄膜厚度的原因是，为了通过令表面处薄膜有必要的厚度，以获得稳定的打印密度和获得必要的显影辊1电阻特性(整流能力)，以提供对抗导致雾的来自光敏鼓漏电的措施，来稳定打印质量。图15是表示电阻与薄膜厚度的关系的视图。如图15所示，若所形成的表面薄膜的厚度小于3μm，则从表面向轴方向的电阻和从轴向表面方向的电阻彼此接近，亦即可以看作是丧失整流能力。图16是表示显影辊上碳粉层电位与薄膜厚度关系的视图。当形成的表面厚度低于3μm时，碳粉层电位下降。这样，光敏鼓表面3b与显影辊表面1b接触前碳粉层电位4a与接触后的碳粉层电位4b相比，若形成的厚度小于3μm，则接触后碳粉层电位4b与接触前的碳粉层电位4a相比有所下降；反之，若厚度大于4μm，则接触后的碳粉层电位4b与接触前的碳粉层电位4a相比有所上升。另外，若薄膜厚度变大，则碳粉层电位差进一步拉宽；这在高温度高湿度环境中尤为明显。表2表示图像分明程度和图像丢失与薄膜厚度关系的研究结果。在表2中，薄膜厚度大于18μm时图像分明程度变坏并出现图像丢失。表2<tablesid="table2"num="002"><table>薄膜厚度(μm)4681012141618图像分明程度(视觉)○○○○○○○X图像丢失(视觉)○○○○○○○X</table></tables>注)○良好×差图17是表示纸张上的光密度与薄膜厚度关系的视图。在图17中，随着薄膜厚度增大，光密度(O．D．)下降，而随着薄膜厚度变薄，光密度上升，直至18μm或更大，达到实际上最佳的1．20或更低的密度O．D．。因为从轴1a到表面的电阻并不上升，这一现象不是电阻造成的，而是薄膜厚度造成的。下面将参照图19、图20、图21、图22和图23解释薄膜厚度是造成原因的因素这一事实。图19是表示纸张上的光密度与表面粗糙度关系的视图。在图19中，纸张上的密度增大，因为随着表面粗糙度增大显影辊1的表面不规则性增大，随着粘附在显影辊表面1b的碳粉量增大，输送力上升。图20是表示表面粗糙度与薄膜厚度关系的视图。在图20中，关于表面粗糙度，由于薄膜厚度增大而使表面不规则性变小，表面粗糙度的值随着薄膜厚度的增大而变小。图21是表示薄膜厚度与牵拉速度关系的视图。在图21中，关于薄膜厚度，由于显影辊1的牵拉速度增大，薄膜厚度随着溶液粘附在显影辊1表面的时间延长而增大。图22是表示薄膜厚度与粘度关系的视图。在图22中，由于随着粘度增大，薄膜厚度因显影辊1的表面不规则性的粘附力变得更强而增大。图23是表示粘度与液体温度关系的视图。在图23中，当液体温度上升时，由于溶液的树脂变软，粘度下降。如上参照图19至图23所述，正如可以从图20看出的，除了显影辊1的电阻外，打印密度受显影辊表面不规则性的重大影响，加涂层之前预定的表面粗糙度必须保持到加涂层之后。因而，为了控制施加涂层后表面的粗糙度，规定的薄膜厚度是必要的。为了获得这种薄膜厚度，正如从图21和图22可以看出的，预定的牵拉速度和液体粘度的控制是必要的。另外，正如从图23中可以看到的，在粘度方面，液体温度的控制是重要的。正如从以上描述中可以理解的，图像破坏和图像丢失与薄膜厚度的关系示于表2，而打印密度下降的出现是由于在薄膜厚度增大的过程中表面粗糙度变小。图18表示光敏鼓上的雾与薄膜厚度的关系。在图18中，当薄膜厚度增大时，雾减轻，而当薄膜厚度减小时，雾增大。这是由于从表面向轴的电阻减小，接收光敏鼓3与显影辊1之间的漏电流的碳粉4引起电荷丢失，雾便由于碳粉的充电量降低到规定的充电量以下而产生。具体地说，正如从图15中可以看到的，这是由于显影辊1的薄膜厚度减小到3μm以下，由于丧失电阻的整流能力，从表面向轴的电阻表现出明显的下降，接近从轴到表面的电阻。结果，正如将会从以上描述中明白的，在雾方面，显影辊1表面1b的薄膜厚度必须形成至少4μm的厚度，形成至少5μm的厚度则更好。此外，在密度方面，显影辊1表面1b的薄膜厚度应形成得不超过16μm，不超过14μm则更好。这样，即可实现稳定的打印密度和无雾的高的打印质量。接着，将利用图19和表3给出有关表面粗糙度(Rz)的描述。在显影辊1的表面1b中，形成非磁性单组分碳粉平均颗粒尺寸的0．4至1．5倍的表面粗糙度。表3<tablesid="table3"num="003"><table>碳粉的平均颗粒尺寸(μm)平均颗粒尺寸的相乘因数n表面粗糙度(Rz)(μm)密度(O．D．)雾(0．D．)由于表面粗糙度而存在图像丢失(视觉)7．5×0．32．31．150．00是7．5×0．43．01．250．00否7．5×1．511．31．480．00否7．5×1．612．01．460．00是9．0×0．32．71．180．00是9．0×0．43．61．260．00否9．0×1．513．51．480．00否9．0×1．614．41．450．00是</table></tables>从图19可以看出，当表面粗糙度Rz变大时，显影辊1表面不规则性粗糙面变大，致使粘附在显影辊表面1b上的碳粉量增大，输送力上升，所以纸张上的密度增大。鉴于实际应用允许的密度值，发现表面粗糙度(Rz)至少必须为3．0μm。从表3可以看出，使用颗粒尺寸为7．5μm的碳粉时，若表面粗糙度(Rz)大于3．0μm并小于11．3μm，则在密度和图像丢失方面满足实际应用的允许值，但在大于12．0μm的数值下，由于表面粗糙度而出现图像丢失，而在低于2．3μm的数值下，表面粗糙度降低，致使粘附在显影辊表面1b上的碳粉数量下降，降低了输送力，从而降低密度，因而出现图像丢失。此外，相似地，在使用9．0μm碳粉的情况下，对于大于3．0μm但小于13．5μm的表面粗糙度，满足密度和雾方面实际使用的允许值，但大于14．4μm，因表面粗糙度而出现图像丢失，而低于2．7μm，由于密度降低而出现图像丢失。结果，通过形成不规则的显影辊1表面的粗糙面为非磁性单组分碳粉的平均颗粒尺寸的0．4至1．5倍，即可提供密度稳定的高质量的图像，而没有表面粗糙度和／或密度降低造成的图像丢失。接着，将描述按照本发明实施例的显影辊1的制造方法。在导电轴1a[JG—S626(SUS430)]的圆周上使用半导体聚亚胺酯橡胶弹性层1c。橡胶硬度为40°(JISA)；显影辊表面1b具有7μm表面粗糙度(Rz)，是通过研磨后用磨光机对不规则粗糙面进行磨光处理而获得的(磨光是通过使砂纸与之接触并使显影辊在半径方向上旋转而进行的)。接着，用像以前处理同样的方法，在温度和湿度环境设置为23°—55％Rh的位置，研究这种显影辊1的电性能，作为其结果发现，当100V负电压施加在轴1a一侧，而正电压施加在显影辊表面1b一侧时，电阻为9．2×106Ω·cm。接着，改变电压的极性，发现当—100V负电压施加在显影辊表面1b一侧，而正电压施加在轴1a一侧时，电阻为9．2×106Ω·cm。图5是表示在这些条件下电阻与电压关系的曲线图。这表明，电阻与极性无关(无整流能力)。然后用浸涂处理产生显影辊1的表面1b。例如，利用混合机进行预混合，以便用甲醇稀释通过制备ZenecaLimited(有限公司)制造的聚亚胺酯(商品名为Neopac—R—9030)而产生的热固聚亚胺酯。在23℃—55％Rh的环境温度下，通过控制液体温度23±1℃获得5．5(CP(厘泊))的粘度。此后，将其浸入已溶解的溶液内，然后以200mm／min(毫米／分)的速度牵拉，通过在维持120℃的炉内加热和干燥1小时产生表面薄膜。作为进行上述浸涂处理的结果，获得形成了薄膜厚度为7．0μm的涂层薄膜1b的显影辊1，其表面具有高硬度并对弹性体有优异的粘结性。就像这种处理前所作的，在设置为23℃—55％Rh的温度／湿度环境的位置上研究该辊子的电性能。作为结果，求出了在向轴1a侧施加100V负电压，并向显影辊1表面1b施加正电压时电阻为2．7×106Ω·cm。接着，改变电压的极性，求出在向轴1a侧施加正电压并向显影辊1表面1b施加—100V负电压时电阻为6．2×107Ω·cm。图4是曲线图，表示电阻与电压的关系。如图4所示，显示出电阻的极性依赖性(整流能力)。因而，利用以这样的浸入法形成薄膜的制造方法，若负电压施加在碳粉载体轴1a侧，而正电压施加在表面1b侧时显影辊1的电阻设为R1，而且正电压施加在轴1a侧，而负电压施加在碳粉载体的表面1b侧时显影辊1的电阻设为R2，则可以获得具有满足2＜R1／R2＜40关系的电阻特性的显影辊1。此外，在按照本发明该实施例的成象设备中，转移到纸张上之后残余的碳粉用清洁刮板9回收，然后通过螺杆(未示出)的旋转回到碳粉存储容器11内。另外，按照本发明该实施例的成象设备这样构成，使得残余碳粉靠自重从碳粉存储容器11的中上部下落而返回碳粉存储容器11。这是因为没有转移的碳粉质量已经下降，具有低的充电水平，故若简单地在返回到端部时用搅拌器6搅拌，这对碳粉4左／右混合所能达到的均匀程度会是一种限制，而这会在左和右之间造成打印质量上的差异。现将利用表4描述让残余碳粉下落的位置。在自重下从碳粉存储容器11顶部左端或右端下落的碳粉会使显影辊上碳粉的充电量发生大的变化，结果指示打印质量可变性的ΔO．D．值大。相反，在自重下从中部下落的碳粉会使显影辊上碳粉的充电量发生小的变化，结果指示打印质量可变性的ΔO．D．值小。因此，只要让碳粉在自重下从碳粉存储容器11的中央顶部下落，不增加搅拌件即可解决打印质量可变性的问题。表4<tablesid="table4"num="004"><table>碳粉下落位置显影辊上碳粉的充电量(—V)打印质量(ΔO．D．)密度雾左端(L)(L)38(C)43(L)500．050．00中部(C)(L)46(C)45(L)470．020．00右端(R)(L)49(C)43(L)390．040．00</table></tables>注)耗量为碳粉容量70％时的数据这样，按照本发明的成象设备是一种考虑了采取环保措施，而且达到碳粉运行成本低的设备，因为利用清洁刮板回收的碳粉重复循环回碳粉存储容器11，而不是将其抛弃，因而使所有的碳粉都能被用掉，成为一种利用本发明的显影辊具有抗雾电阻特性的成象设备。应该指出，尽管本实施例是针对显影辊1使用非磁性单组分黑碳粉的情况描述的，但本发明并不限于以上的实施例，可以例如应用于全色打印等，正在考虑其进一步的扩展。此外，当然，在本发明的范围内可以作出许多改变和变化。这样，本发明的保护范围不限于上述实施例，而是扩展到权利要求书及其等同物提出的发明。以上，按照本发明，提供了一种满足2＜R1／R2＜40的关系的电阻特性的碳粉载体和包括它的成象设备，其中R1是当正电压施加在表面侧而负电压施加在碳粉载体的轴侧时的电阻，而R2是当正电压施加在轴侧而负电压施加在碳粉载体的表面侧时的电阻。从而可以用并不复杂的结构获得高质量的图像，没有雾，图像密度稳定。另外，因为能够防止雾的产生，便有可能通过再循环利用用清洁器回收的残余碳粉，于是能够提供一种高可靠性和低运行成本，在碳粉粉尘上考虑了环境问题的成象设备。本发明可以在不脱离其精神和本质特征的情况下以其他特定形式加以实施。因此，本实施例在所有各个方面，可以看成是举例说明性的和非限制性的，本发明的范围由后附的权利要求书指出，而不是以上的描述，因此落在该权利要求书等价的意义和范围内的全部变化均应包括于其中。权利要求1．一种碳粉载体，它包括导电轴；设置在所述导电轴圆周上的导电弹性层；和覆盖所述导电弹性层并在其上使碳粉充电并粘附其上的表面薄膜，其中所述导电轴和所述表面薄膜之间的电阻依施加在所述导电轴和所述表面薄膜之间的电压极性的不同而不同。2．按照权利要求1的碳粉载体，其特征在于在第一极性下的第一电阻和第二极性下的电阻的比率满足以下关系2＜所述比率＜40。3．按照权利要求1的碳粉载体，其特征在于具有满足关系2＜R1／R2＜40的电阻特性，其中R1是正电压施加在所述表面薄膜一例，而负电压施加在所述导电轴一例的情况下的电阻，而R2是正电压施加在所述导电轴一侧而负电压施加在所述表面薄膜一侧的情况下的电阻。4．按照权利要求1的碳粉载体，其特征在于所述弹性层具有包括羟基基团(OH)和异氰酸酯基团(NCO)的基质骨架，它们的充分子比率满足NCO／OH＜1，以及所述表面薄膜的体电阻大致为1×108至1×1012Ω·cm。5．按照权利要求1的碳粉载体，其特征在于所述表面薄膜的厚度大致为4至16μm。6．按照权利要求1的碳粉载体，其特征在于所述表面薄膜的表面粗糙度大致为所述碳粉平均颗粒尺寸的0．4至1．5倍。7．一种成象设备，它包括碳粉载体，后者包括导电轴；设置在所述导电轴圆周上的导电弹性层；和覆盖所述导电弹性层并在其上使碳粉充电并粘附其上的表面薄膜，以及静电潜像保持装置，它在其表面保持静电潜像，通过使所述碳粉载体与所述静电潜像保持装置接触、同时在所述导电轴与所述表面薄膜之间施加电压而把碳粉转移到所述静电潜像上，从而使所述静电潜像变成可见的，其中所述导电轴和所述表面薄膜之间的电阻随着所施加的电压极性不同而不同。8．按照权利要求7的成象设备，其特征在于在第一极性下的第一电阻和第二极性下的电阻比率满足以下关系2＜所述比率＜40。9．按照权利要求7的成象设备，其特征在于具有满足关系2＜R1／R2＜40的电阻特性，其中R1是正电压施加在所述表面薄膜一侧，而负电压施加在所述导电轴一侧的情况下的电阻，而R2是正电压施加在所述导电轴一侧而负电压施加在所述表面薄膜一侧的情况下的电阻。10．按照权利要求7的成象设备，其特征在于所述弹性层具有包括羟基基团(OH)和异氰酸酯基团(NCO)的基质骨架，它们的克分子比率满足NCO／OH＜1，以及所述表面薄膜的体电阻大致为1×108至1×1012Ω·cm。11．按照权利要求7的成象设备，其特征在于所述表面薄膜的厚度大致为4至16μm。12．按照权利要求7的成象设备，其特征在于所述表面薄膜的表面粗糙度大致为所述碳粉平均颗粒尺寸的0．4至1．5倍。13．一种成象设备，它包括碳粉存储装置，用于存储碳粉；碳粉载体，后者包括导电轴；设置在所述导电轴圆周上的导电弹性层；和覆盖所述导电弹性层并在其上使碳粉充电并粘附其上的表面薄膜；以及静电潜像保持装置，它在其表面保持静电潜像，通过使所述碳粉载体与所述静电潜像保持装置接触、同时在所述导电轴与所述表面薄膜之间施加电压而把碳粉转移到所述静电潜像，从而使所述静电潜像变成可见的，其中，在所述碳粉转移到记录纸上之后，所述静电潜像保持装置上的残余碳粉返回所述碳粉存储装置的情况下，让残余碳粉靠自重从所述碳粉存储装置的中上部落入所述碳粉存储装置内。全文摘要一种包括在成象设备中的碳粉载体;其轴和覆盖轴的表面之间的电阻随加在轴和表面之间电压极性的不同而不同。由此获得一种电阻特性;它具有允许规定的电流从表面侧流向轴侧,并使从轴侧向表面侧的电流难以流动的电阻。这防止了接收来自光敏鼓的漏电流。因此碳粉的充电量不会降低,规定的充电量得以维持,这意味着不会出现图像背景表面的雾。另外,因为离开轴侧的碳粉载体表面处没有对电压的依赖关系,故可获得稳定的图像密度而实现高的影像质量。文档编号G03G15/08GK1279412SQ0012003公开日2001年1月10日申请日期2000年6月29日优先权日1999年6月29日发明者吉田贞秋,伊藤道明申请人:富士通株式会社,北辰工业株式会社