CN101082799A - 显影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显影装置，包括：显影剂承载体，承载显影剂，用显影剂对形成在像承载体上的静电像进行显影；显影剂供给除去部件，为了对显影剂承载体供给显影剂，并且从显影剂承载体上除去显影剂，与显影剂承载体相离地设置，显影剂供给除去部件具有导电部件和绝缘部件，在从显影剂供给除去部件向显影剂承载体供给显影剂的位置，显影剂承载体的移动方向为与显影剂供给除去部件的移动方向相反的方向；以及电场形成装置，在显影剂承载体和显影剂供给除去部件之间形成电场，电场为振动电场，是导电部件的直流电位与显影剂承载体的直流电位相同、或者导电部件的直流电位相对于显影剂承载体的直流电位与显影剂的正常的带电极性相反的振动电场。

Description

显影装置
技术领域
本发明涉及用显影剂使像承载体上形成的静电像显影成为可视像即调色剂像的显影装置。显影装置例如能够用于复印机、打印机或传真机装置等电摄影方式的图像形成装置等。
背景技术
现有的显影装置包括具备显影剂供给部件的显影装置，该显影剂供给部件为了可视化像承载体上形成的静电潜像，而对输送显影剂的显影剂承载体供给显影剂。
在将静电潜像可视化之后，作为其历史痕迹显影剂残留在显影剂承载体上。现有的显影装置包括具备除去所残留的显影剂的显影剂除去部件的显影装置。
当上述显影剂供给部件或显影剂除去部件与显影剂承载体接触时，多次反复进行图像形成动作将造成对显影剂的负荷增加，从而加重显影剂的劣化，发生图像不良。
为此，根据其他的现有技术，已知有为了减轻对显影剂的负荷，将显影剂供给部件和显影剂除去部件与显影剂承载体非接触地配置的技术(日本特开昭63-106768号公报)。
图6表示所述结构的现有的显影装置的一例。图6示出作为像承载体的鼓状的电摄影感光体(以下称为感光鼓)110和显影装置111的剖面。
在本例子中，为了将感光鼓110上的静电潜像可视化，在显影装置111上设有输送磁性单组分调色剂112的作为显影剂承载体的显影辊113。为了除去显影辊113上的对可视化不起作用的残留调色剂，非接触地配置有旋转的电极114，在该电极114上施加有叠加了直流电压的交流电压。为了除去电极114表面的调色剂112，刮取部件115与电极114相接触。
对显影辊113供给调色剂112的供给部件116配置在显影辊113附近，利用供给部件116的搅拌效果和构成显影辊113的磁性橡胶层113A的磁力来进行调色剂112的供给。
但是，在上述现有例中，由供给部件116和显影剂除去部件(电极)114这两个部件来供给显影剂和除去显影剂，因此显影装置体积增大。
而在使用了非磁性显影剂的显影装置中不能利用磁力，因此对显影剂承载体供给的显影剂不充分。
另外，如果不能良好地从显影辊上除去显影剂，就会残留上一图像的历史痕迹。这种历史痕迹被称为显影重影(developing ghost)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种显影装置，该显影装置能够减轻对显影装置内的显影剂的负荷。
本发明的另一目的在于提供一种显影装置，该显影装置能够稳定地对显影剂承载体供给显影剂。
本发明的又一目的在于提供一种显影装置，该显影装置能够良好地从显影剂承载体上除去显影剂。
本发明的又一目的在于提供一种显影装置，该显影装置能够利用公共的部件对显影剂承载体供给显影剂和从显影剂承载体上除去显影剂。
本发明的又一目的在于提供一种能够小型化的显影装置。
本发明的其他目的和成为特征的部分将通过参照附图阅读以下的详细说明而得以明确。
附图说明
图1是说明本发明的图像形成装置的一个实施例的概略结构图。
图2是说明本发明的显影装置的一个实施例的概略结构图。
图3是说明依照本发明的显影装置内的显影剂的动作的图。
图4是说明实验例中的显影装置内的显影剂的动作的图。
图5是说明本发明的显影装置的其他实施例的概略结构图。
图6是说明现有例的图。
具体实施方式
下面，根据附图更详细地说明本发明的显影装置。在本实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状以及它们的相对配置等，可根据适用发明的装置的结构、各种条件进行适当的变更，而并非将本发明的范围限定于以下的实施方式。
实施例1
图1是适用了本发明的显影装置的图像形成装置的概略结构图，图2是显影装置的概略剖面图。
首先，说明本实施例的图像形成装置进行的图像形成动作。
在本实施例中，图像形成装置20具有作为像承载体的鼓状的电摄影感光体即感光鼓21，感光鼓21以可自由旋转的方式被承载在箭头A方向上。在感光鼓21的周边配置有带电装置22、曝光装置23、显影装置24。
首先，感光鼓21被带电装置22均匀地带电，之后，在本实施例中，通过来自作为曝光装置23的激光光学装置的激光23L进行曝光，在感光鼓21的表面形成静电潜像。
通过与感光鼓21相对配置的显影装置24对该静电潜像进行显影，可视化为调色剂像。在本实施例中，显影装置24作为盒式组件可拆装于图像形成装置主体20A上。
可视化后的感光鼓21上的调色剂像，通过作为转印装置的转印辊25被转印到作为记录介质的转印材料26上。
没有被转印的残留在感光鼓21上的转印残留调色剂，被设置在清洁装置27上的作为清洁部件的清洁刮板27a刮取，收存于废调色剂容器28中。被清洁后的感光鼓21反复进行上述动作，进行图像形成。
另一方面，被转印了调色剂像的转印材料26，在由定影装置29将调色剂像永久定影之后被排出到机器外。
接下来，参照图2进一步说明显影装置24。
在本实施例中，显影装置24具有显影容器31，该显影容器31收容作为显影剂的负带电性的非磁性单组分调色剂32。显影装置24具有显影辊33，作为位于显影容器31内的在长边方向(与图2的纸面垂直的方向)延伸的开口部的显影剂承载体，且与感光鼓21相对配置。显影辊33由显影剂对感光鼓21上的静电潜像进行显影并可视化。在本实施例中，显影辊33在芯轴33A之上形成有弹性层33B。显影辊33的详细结构将在后面作以叙述。
感光鼓21是以铝圆柱为基体，并在其周围涂敷有预定厚度的感光层的刚体。感光鼓21在形成图像时被带电装置22均匀带电至带电电位Vd＝-500V，根据图像信号由激光23L进行了曝光的部分被带电至V1＝-100V。从电源40将直流电压Vdc＝-300V作为显影偏压施加到显影辊33的芯轴33A上，静电潜像的V1部由负带电性调色剂进行反转显影。
具有弹性的显影辊33被设置在上述开口部，图2所示的右边的大致半周进入到显影容器31，左边的大致半周从显影容器31中露出。从该显影容器31露出的面，被以预定的压入量(inroad amount)按压到位于显影装置24左方的感光鼓21并与之接触。在本实施例中，显影辊33以50μm的压入量接触感光鼓21。压入量是指假设取下感光鼓21时显影辊33的表面位置和设有感光鼓21时显影辊33的表面位置的距离。
在图2中，在箭头B方向旋转驱动显影辊33。为了提高与调色剂32的摩擦概率并良好地输送调色剂32，其表面具有适当的凹凸。
在本实施例中，显影辊33在芯轴33A之上采用以聚氨酯橡胶为基底表面涂敷丙烯酸·聚氨酯类橡胶的双层结构的弹性层33B。另外，表面粗糙度Ra为0.6～1.3μm。电阻为104～107Ω。
在此，说明电阻的测定方法。
将显影辊33以抵接负重500gf和与感光鼓21相同直径的铝套筒抵接。使该铝套筒以与感光鼓21相同的圆周速度旋转。
在本实施例中，感光鼓21以圆周速度90mm/sec进行旋转，直径为30mm，显影辊33以比感光鼓21快的圆周速度120mm/sec进行旋转，直径为20mm。
接着，对显影辊33施加与本实施例中的显影偏压相等的-300V的直流电压。此时，在接地侧设置10kΩ的电阻，通过测定其两端的电压来计算出流过显影辊33的电流，并计算出显影辊33的电阻。
在本实施例中，为了实现高画质而达到小粒径化，并且为了提高转印效率，作为单组分显影剂的负带电性的非磁性调色剂32采用了大致球形的调色剂。具体来说，作为调色剂的形状系数，使用了SF-1为100～180、SF-2为100～140的系数。
该SF-1、SF-2，使用日立制作所FE-SEM(S-800)，任意地采样100个调色剂像，将这些图像信息通过接口导入到NIRECO公司生产的图像分析装置(Luzex3)中进行分析，定义由下式计算得出的值。
SF-1＝{(MXLNG)2/AREA}×(π/4)×100
SF-2＝{(PERI)2/AREA}×(1/4π)×100
(其中，MXLNG：绝对最大长度、AREA：调色剂投影面积、PERI：周长)
该调色剂的形状系数SF-1表示球形程度，随着从100开始逐渐增大而从球形逐渐成为不规则形状。SF-2表示凹凸程度，随着从100开始逐渐增大调色剂表面的凹凸变得明显。
作为调色剂的制造方法，只要调色剂在上述形状系数的范围内，可以采用任意的方法。例如，可以通过热/机械性压力，对以往的粉碎的调色剂表面进行塑性球形化处理。另外，也可以采用利用悬浊聚合法来直接制造调色剂的方法，还可以采用使用可溶于单体的但所得到的聚合体不溶的氢类有机溶剂，来直接生成调色剂的分散聚合方法。或者还可以采用在存在水溶性引发剂的条件下直接聚合生成调色剂的、无皂聚合方法所代表的乳液聚合法等。
在本实施例中，使用了常压下的或加压下的悬浊聚合方法。另外，使用苯乙烯和丙烯酸丁酯作为单体，使用水杨酸金属化合物作为带电控制剂，使用饱和聚酸酯作为极性树脂，再加入着色剂，制造出重量平均粒径5～7μm的负带电性的调色剂。
调色剂的重量平均粒径的测定，使用Coulter-Counter TAII型或Coulter-Multilizer(Coulter公司制造)。电解液使用了1级氯化钠，配制出1％的NaCl水溶液。
在100～150ml该电解水溶液中加入表面活性剂作为分散剂，优选为加入0.1～5ml烷基苯磺酸盐，再加入测定试样2～20mg。混合了试样的电解液用超声波分散器进行1～3分钟的分散处理，再通过上述测量装置，使用100μm的小孔(aperture)，测量2μm以上的调色剂的体积、个数，计算出体积分布和个数分布，根据体积分布求出重量基准的重量平均粒径D4。
之后，追加了1.5wt％的疏水性二氧化硅作为流动性附加剂。当然追加量并不限于此。通过用追加剂覆盖调色剂表面，从而能够提高负带电性，并且通过在调色剂之间设置微小的间隙来提高流动性。
在本实施例中，显影装置24位于显影辊33的上方，配置作为具有弹性的显影剂限制部件的显影刮板35。显影刮板35限制承载在显影辊33上的显影剂层的厚度。显影刮板35由固定在显影容器上的支撑金属板38所支撑。作为显影刮板35的抵接方向，为与显影刮板35相对于显影辊33的抵接部相比显影刮板35的自由端在显影辊33的旋转方向上位于上游的反旋转方向。
显影刮板35对支撑金属板38的支撑方法，可以采用螺钉等固定或者熔接等任意的方法。另外，在本实施例中，显影刮板35和支撑金属板38与显影辊33电位相同，因此，在感光鼓31上的静电潜像被显影时，将被施加与显影偏压相同的电压。
显影刮板35的材质是SUS，但只要是具有弹性的材料，则也可以是磷青铜等金属，或者硅橡胶、聚氨酯橡胶等的橡胶材料，或者PET等树脂。另外，施加在显影刮板35上的偏压可以不是与显影偏压相同的电位，为了限制显影辊33上的调色剂32，可以选择合适的偏压。
在显影辊33的、图2的右斜下方，配置有作为显影剂供给除去部件的绝缘覆层电极辊34，该绝缘覆层电极辊34对显影辊33供给显影剂，并且从显影辊33上除去显影剂。关于绝缘覆层电极辊34的结构，将在后面作以叙述。
绝缘覆层电极辊34与显影辊33非接触地配置，该绝缘覆层电极辊34和显影辊33相对配置的位置形成后述的显影剂供给除去位置(区域)TS。即，绝缘覆层电极辊34，在显影剂供给除去区域TS与显影辊33离开一段距离设置。显影剂供给除去区域TS中的显影辊33和绝缘覆层电极辊34的最小间隙S的大小如后述那样，取决于通过施加在显影辊33和绝缘覆层电极辊34之间的所需电压而形成的最大电场强度。间隙S可以为10～400μm，在本实施例中(实验例1、3、4、9、10)为150μm。
还要说明的是，绝缘覆层电极辊34以可旋转的方式被支撑，在与显影辊33的旋转方向(B方向，即逆时针方向)相同的方向(C方向，即逆时针方向)被旋转驱动。即，在显影剂供给除去位置TS，显影辊34的移动方向(调色剂输送方向)与绝缘覆层电极辊34的移动方向(调色剂输送方向)相反。在本实施例中，绝缘覆层电极辊34在旋转方向C上，以圆周速度80mm/sec的速度被旋转驱动。
本实施例(实验例1、11、12)中，从设置在图像形成装置主体上的电源39对绝缘覆层电极辊34施加在+2.0kV的直流电压上叠加了4kVpp、频率400Hz的正弦波交流电压。由此，在显影剂供给除去区域TS，在显影辊33和绝缘覆层电极辊34之间形成振动电场。
绝缘覆层电极辊34，在作为导电部件的导电性材料34A的表面上层叠作为绝缘部件的绝缘性材料34B那样地构成。在本实施例中，绝缘覆层电极辊34，在直径11.5mm的SUS制芯轴34A的表面上层叠了厚度为100μm的聚碳酸酯34B。
之后，说明上述绝缘覆层电极辊34的配置和结构、以及确定施加电压的根据。
在上述结构的显影装置24中，显影动作时，如图2所示，显影容器31内的调色剂32，通过绝缘覆层电极辊34在箭头C方向旋转，从而被绝缘覆层电极辊34所承载，并被输送到显影辊33的附近，即显影剂供给除去区域TS。
被承载在绝缘覆层电极辊34上的调色剂32，在显影辊33和绝缘覆层电极辊34的间隙S的位置、即显影剂供给除去区域TS，通过由从电源39施加的交流电压发生的振动电场而被输送(供给)到显影辊33。此时，调色剂32由显影辊33摩擦带电，并附着在显影辊33上。
之后，调色剂32伴随着显影辊的箭头B方向的旋转，被送至显影刮板35的压接舌，在该处受到适当的摩擦电(triboelectricity：摩擦带电量)，并且在显影辊33上形成薄层。即，显影辊33上的调色剂由显影刮板35限制厚度，并且被施以适当的带电量。在本实施例中，通过显影刮板35后的调色剂被设定为，作为良好的带电电荷量为-100～-20μC/g，作为良好的调色剂层的量为0.25～10.mg/cm2，调色剂层的厚度为7～20μm。在本实施例中，调色剂的正常的带电极性，即通常显影所使用的调色剂的带电极性为负带电极性。
在显影辊33上薄层形成的调色剂层，被均匀地输送到作为与感光鼓21的相对部的显影部TD。在该显影部TD，在显影辊33上薄层形成的调色剂层，通过在显影辊33和感光鼓21的两者间由电源40施加的显影偏压，在感光鼓21上的静电潜像中显影为调色剂像。在本实施例中，显影辊33与感光鼓21相接触地设置，作为显影偏压，使用无交流电压的直流电压。其结果，在显影辊33和电极辊34之间形成的振动电场通过电源39和电源40而形成。即，电源39和电源40是电场形成装置。
在显影部TD没有被消耗的显影辊33上的未显影调色剂，随着显影辊33的旋转B，从显影辊33的下部输送至显影容器31内进行回收。
该被回收的显影辊33上的未显影调色剂，在电极辊34和显影辊33以间隔S相对的显影剂供给除去区域TS，利用施加在电极辊34上的振动电压的作用，从显影辊33的表面被除去。该振动电压为直流电压和交流电压的叠加电压，施加在电极辊34上的直流电压(直流电位)，被设定为与施加在显影辊33上的直流电压(直流电位)相同。或者，在振动电压中，施加在电极辊34上的直流电压(直流电位)，被设定为相对于施加在显影辊33上的直流电压(直流电位)，与调色剂的正常的带电极性相反。即，振动电压的直流电位相对于显影偏压的直流电位，在与调色剂32的正常的带电极性相反极性一侧，即相对于显影偏压-300V为正极性。当然，振动电压、即叠加电压也可以不使用交流电源而仅通过反复切换直流电源的输出值来形成。
在本实施例中，“相对于施加在显影辊上的直流电位，与调色剂(显影剂)的正常的带电极性相反极性的电压”是指如下电压，该电压表示绝对值比以与显影剂的带电极性相同的极性施加在显影辊上的直流电位要小的电位(包含相同电位)、和与显影剂的带电极性相反极性的电位。
因此，在本实施例中，显影偏压、即施加在显影辊上的直流电位为-300V，因此，施加在电极辊上的电压优选设定为-300V～0V，和比0V要大的电压。
从显影辊33表面除去的调色剂的大部分，伴随着绝缘覆层电极辊34的旋转被再次供给到显影辊33，反复上述动作。
[表1]
    电极辊结构     施加电压结构   图像评价
电极辊芯轴直径(mm) 绝缘层厚度(μm) 电极辊显影辊之间间隔(μm) 旋转方向 直流电压(V) 交流电压峰值间电压(Vpp) 电极辊芯轴显影辊之间的最大电场(V/m) 频率(Hz) 实地黑随动性 显影重影
  实验例1   11.5   100   150 与显影辊相同 +2000   4000   1.7*107   400   ○○   ○○
  实验例2   11.5   100   150 与显影辊相同 -300   0   0   0   ×   ×
  实验例3   11.5   100   150 与显影辊相同 -300   4000   8.0*106   400   △   △
  实验例4   11.5   100   150 与显影辊相同 -300   5000   1.0*107   400   ○   △
  实验例5   11.5   100   150 与显影辊相同 -4300   0   1.6*107   0   ×   ×
  实验例6   11.5   100   150 与显影辊相同 3700   0   1.6*107   0   ×   ×
  实验例7   11.5   无   250 与显影辊相同 -300   4000   8.0*106   400   ×   △
  实验例8   11.5   100   150 与显影辊相同 -2300   4000   1.6*107   400   ×   ×
  实验例9   11.5   100   150 与显影辊相同 +200   4000   1.0*107   400   ○   ○
  实验例10   11.5   100   150 与显影辊相同 +1700   4000   1.6*107   400   ○○   ○○
  实验例11   11.2   100   300 与显影辊相同 +2000   4000   1.1*107   400   ○   ○
  实验例12   11.0   100   400 与显影辊相同 +2000   4000   8.6*107   400   △   △
  实验例13   11.5   100   150 不旋转 +2000   4000   1.7*107   400   ×   ×
实验例14 11.5 100 150 与显影辊相反方向 +2000 4000 1.7*107 400 ×× ×
在表1的图像评价中，第1评价了改变绝缘覆层电极辊34的配置和结构、基于电源39的施加电压时的实地黑随动性(solid blackfollow-up property：以最大浓度在A4尺寸纸上对可打印的全部区域进行打印，评价调色剂供给能力)另外，在图像评价中，第2评价了显影重影(在打印完20mm见方的最大浓度纹样后打印黑白图像，根据是否有纹样图像的打印历史痕迹，评价调色剂除去能力)。
在表1的图像评价中，○○表示作为图像为非常好的级别，○表示作为图像为良好的级别，△表示作为图像为允许级别，×表示NG级别。
在表1中，施加电压结构表示施加在电极辊34上的电压。作为实施例的试验例1，图像评价非常好。
作为比较例的试验例2和作为实施例的试验例3、4相对于试验例1直流电压不同。即，试验例2、3、4使施加在电极辊上的直流电压与施加在显影辊33上的显影偏压成为相同的电位(-300V)，改变施加在绝缘覆层电极辊34上的交流电压。其结果，通过使电极辊34的芯轴34A和显影辊33之间的最大电场如试验例3、4那样为8.0×106V/m以上，实地黑随动性和显影重影变好。另外，已知当如试验例4那样进一步增大最大电场时，虽然实地黑随动性进一步提高实地黑随动性，但是显影重影没有变化。在试验例2中，施加在绝缘覆层电极辊34上的交流电压为0，图像评价为NG级别。
通过在上述绝缘覆层电极辊34和显影辊33之间产生振动电场使图像变好的理由，将通过下面的实验得以明确。
通过用透明的丙烯酸类树脂板构成显影装置24的长边方向，可视化调色剂供给部的附近。
其结果，通过产生上述振动电场，如图3所示，由电极辊34输送的调色剂32A，其运动D受到在显影剂供给除去区域TS即调色剂供给部F产生的电场的影响。另外，可以观察到通过振动电场将调色剂32A不断承载到显影辊33的动作E。这可以认为是在调色剂供给部F暂时滞留的调色剂32A与显影辊33产生摩擦带电，并借助镜像力(image force)承载在显影辊33上。
这样的现象是由于在调色剂供给部F施加交流电压而显著产生的现象，在表1中，如作为比较例的实验例5、6那样交流电压为0而仅施加直流电压时，即使绝缘覆层电极辊芯轴34A和显影辊33之间的最大电场为8.0×106V/m以上，也不产生图3所示的调色剂的动作E，图像评价也没有发现改善。即，实验例5、6为NG级别。
在表1中作为比较例的实验例7中，使用未施加绝缘层34B的电极辊34。其结果，由于未对电极辊进行绝缘层处理，因此，将会在显影辊33泄漏电流，发生显影辊33上的调色剂层不良。即，为NG级别。
由此可知，为了得到更合适的最大电场，需要由绝缘层34B产生的耐压性。
由此可以认为，在以往的显影装置中，为了避免显影辊和电极之间的泄漏而采用了低电压结构，在以往的显影装置中不发生图3所示的调色剂的动作。
接下来，尝试通过在调色剂供给部F施加叠加有直流电压的交流电压来改善图像。
作为实施例的实验例1、3、9、10和作为比较例的实验例8，交流电压相同，对交流电压叠加的直流电压不同。设直流电压为-2300V、200V、1700V、2000V，以使按实施例8、9、10、1的顺序增大。其结果，如实验例8那样，在施加在绝缘覆层电极辊34上的直流电位相对于显影偏压的直流电位，在与调色剂32的正常的带电极性相同极性一侧时，图像没有得到改善。即，实验例8为NG级别。
在如实验例9、10、1那样，施加在绝缘覆层电极辊34上的直流电位相对于显影偏压的直流电位，在与调色剂32的正常的带电极性相反极性一侧时，与实验例3相比图像得到了改善。
这是由于，在实验例1、9、10中，施加在绝缘覆层电极辊34上的直流电位相对于显影偏压的直流电位，在与调色剂的正常的带电极性相反极性一侧，由此，图3的除去调色剂32B的动作G比起实验例3可更显著地进行。因此，不发生显影重影，而且被绝缘覆层电极辊34回收的调色剂被再次作为带电到某种程度的调色剂进行调色剂供给，因此实地黑随动性也得到了改善。
另一方面，在作为实施例的实验例11、12中，相对于实验例1施加在绝缘覆层电极辊34上的电压相同，但是相对于实验例1绝缘覆层电极辊34的芯轴34A的直径发生了改变。因此，在实验例1、11、12中，显影辊33和电极辊34的距离不同。其结果，在实验例11、12中，尽管施加电压与实验例1相比没有发生变化，但是实地黑随动性、显影重影的图像评价分别为良好级别、允许级别，而没有达到非常好级别。根据该结果可知，对实地黑随动性、显影重影有影响的不是对绝缘覆层电极辊34施加的施加电压的值本身，而是显影辊33和绝缘覆层电极辊芯轴34A之间的最大电场。
由此，电极辊34的直流电位相对于显影辊的直流电位，在与调色剂的正常的带电极性相反极性一侧，只要电极辊和显影辊的最大电场在1.0×107V/m以上，实地黑随动性、显影重影就能得到改善(实验例1、9。10、11)。另外，只要最大电场在1.6×107V/m以上，就能优化实地黑随动性、显影重影(实验例1、10)。
另外，当如实验例10、1那样，施加在电极辊上的振动电压相对于施加在显影辊上的直流电位总是在与调色剂的正常的带电极性相反极性一侧的电位时，成为非常好等级，得到了最优的图像。即，在实验例10、1中，设定为虽然在电极辊上施加了交流电压，但是并没有在电极辊和显影辊之间形成交变电场那样的电压。
而且，当电极辊34和显影辊33接触时，调色剂32将被固定在显影辊33上，因此，优选的是绝缘覆层电极辊34和显影辊33离开10μm以上的距离。
并且，对于绝缘覆层电极辊34的旋转方向也进行了实验。
作为比较例的实验例13，是与实验例1相比施加电压结构相同，且停止旋转电极辊34的实验例。其结果是在图3的调色剂供给位置F没有绝缘覆层电极辊34引起的调色剂输送D，实地黑随动性恶化。即，图像评价为NG级别。
作为比较例的实验例14，是与实验例1相比施加电压结构相同，且如图4所示，在电极辊和显影辊的相对部，使绝缘覆层电极辊34的旋转成为与显影辊33相反方向H的实验例。其结果，如图4所示，相对于显影辊的旋转，首先进行调色剂供给I，之后在调色剂供给位置的下游，通过相对于显影偏压与调色剂相反极性一侧的振动电压进行调色剂除去J，因此实地黑随动性恶化。即为NG级别。
接下来，讨论本实施例中使用的交流电压的频率。已知交流电压的频率有以下特征。首先是在频率为300Hz以下时在显影辊上产生对应于频率的调色剂层的不匀。其次是频率在300Hz以上时，调色剂不能跟踪电场的变化，图3所示的调色剂的动作减小，实地黑随动性恶化。已知该现象根据显影辊的圆周速度而变化，当为以下关系时该现象得到改善。
2.5＜f/d＜25  式1
在此，式1中的d表示显影辊的圆周速度(mm/sec)，f表示交流电压的频率(Hz)。当f/d在2.5以下时，容易发生上述调色剂层的不匀。当f/d在25以上时，对显影辊的调色剂供给变得不稳定，图像的实地黑容易发生调色剂不足。因此，在本实施例中，将交流电压的频率设定在400Hz。
由此可知，绝缘覆层电极辊34的旋转方向为与显影辊33相同的方向，即，优选的是在绝缘覆层电极辊34和显影辊33相对的显影剂供给除去区域TS中与显影辊33相反的方向。
另外，在本实施例中，绝缘覆层电极辊34的芯轴使用了SUS制的芯轴，但也可以是分散有导电剂的树脂或者橡胶。只要具有导电性且作为电极发挥作用即可。绝缘层的材料也是只要具有绝缘性、且对所希望的最大电场具有耐压性即可。作为材料，在本实施例中使用了聚碳酸酯树脂，但是也可以使用聚酯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚氨酯、苯酚等树脂类，还可以是氟树脂等耐压性强的树脂，或者硅橡胶等橡胶材料，或者耐酸铝等绝缘性无机化合物。
另外，在本实施例中，作为显影剂供给除去部件34使用了辊状的绝缘覆层电极辊34，但也可以是对导电性无端带的表面进行了绝缘层处理后的部件，此时，只要在调色剂供给位置附件最大电场满足本实施例所举的关系即可。
在本实施例中，说明了将本发明的显影装置应用于可拆装到图像形成装置主体20A上的显影盒式组件的情况，但也可以应用于固定在图像形成装置主体内、仅补给调色剂那样的结构的显影装置。另外，也可以应用于在图1中一体地形成上述显影装置24、感光鼓21、清洁装置27和带电装置22，可拆装到图像形成装置主体20A的处理盒式组件。
由此，根据本实施例，具有间隔地将绝缘涂敷后的电极辊配置在显影辊附近，使绝缘覆层电极辊和显影辊在相同方向旋转，在绝缘覆层电极辊和显影辊之间形成振动电场，由此，尤其是当在电极辊上施加交流电压时，对显影辊的调色剂的供给和除去并不限于调色剂为磁性、非磁性，还可以用绝缘覆层电极辊1个部件来进行，从而得到显影装置的小型化、旋转驱动力矩的降低、对调色剂的低负荷的效果。
另外，当使施加在电极辊上的直流电位和施加在显影辊上的直流电位相同，并且，电极辊芯轴和显影辊之间的最大电场为8.0×106V/m以上时，能够使图像评价为允许级别。
另外，施加在电极辊上的直流电位相对于施加在显影辊上的直流电位，被设定为与调色剂的正常的带电极性相反极性一侧。由此，当电极辊芯轴和显影辊之间的最大电场为1.0×107V/m以上时，实地黑随动性和显影重影变好，从而能够使图像评价达到良好级别。
进而，当电极辊和显影辊之间的最大电场为1.6×107V/m以上时，实地黑随动性和显影重影得到优化，从而能够使图像评价达到非常好级别。
实施例2
本实施例是相对于实施例1改变施加在绝缘覆层电极辊上的交流电压规格后的例子，其他结构与实施例1相同。在本实施例中，施加在电极辊上的直流电位相对于施加在显影辊上的直流电位(-300V)，被设定为与调色剂的正常的带电极性相反一侧。在本实施例(实验例15、19、20)中，图2所示的绝缘覆层电极辊34上从图像形成装置的电源39施加了在+1.5kV的直流电压上叠加了矩形波的交流电压3kVpp、频率400Hz的偏压。在实验例16、17、18的实施例中，分别改变了施加在电极辊上的直流电压、交流电压的峰值间电压。由此，与实施例1同样地在显影剂供给除去区域TS，在显影辊33和绝缘覆层电极辊34之间形成振动电场，在显影辊上得到了合适的调色剂层。
[表2]
                电极辊结构     施加电压结构   图像评价
电极辊芯轴直径(mm) 绝缘层厚度(μm) 电极辊显影辊之间间隔(μm) 旋转方向 直流电压(V) 交流电压峰值间电压(Vpp) 电极辊芯轴显影辊之间的最大电场(V/m) 频率(Hz) 实地黑随动性 显影重影
实验例15   11.5   100   150 与显影辊相同 +1500  3000  1.3*107   400 ○○ ○○
实验例16   11.5   100   150 与显影辊相同 +200  2000  6.0*106   400 △ △
实验例17   11.5   100   150 与显影辊相同 +200  3000  8.0*106   400 ○ ○
实验例18   11.5   100   150 与显影辊相同 +700  3000  1.0*107   400 ○○ ○○
实验例19   11.2   100   300 与显影辊相同 +1500  3000  8.3*106   400 ○ ○
实验例20   11.0   100   400 与显影辊相同 +1500  3000  6.6*106   400 △ △
表2评价并总结了在作为本实施例的特征的交流电压使用矩形波形的交流电压时，与表1同样地改变绝缘覆层电极辊34的配置和结构以及电源39的施加电压时的实地黑随动性和显影重影。
在实验例15中图像评价是非常好级别，实验例16、17、18是相对于实验例15，改变使用了矩形波的交流电压和直流电压，总结了电极辊芯轴和显影辊之间的最大电场以及图像评价排名的例子。实验例19、20是相对于实验例15，不改变施加在电极辊上的直流电压、交流电压，而改变电极辊和显影辊之间的间隙的例子。
如表2所示，根据实验例15～20，通过将上述最大电场设为6.0×106V/m以上，能够使图像评价成为允许级别。另外，根据实验例15、17、18、19，通过将上述最大电场设为8.0×106V/m以上，能够使图像评价成为良好级别。进而，根据实验例15、18，通过将上述最大电场设为1.0×107V/m以上，能够使图像评价成为非常好级别。
由该结果可知，与实施例1相比，使图像评价排名变好所需的电极辊芯轴/显影辊间最大电场变小。即，通过将交流电压的波形从正弦波变成矩形波，在电极辊芯轴34A和显影辊33之间，电场急剧变化，因此，能够有效地供给和除去调色剂。从而能够减小施加在电极辊上的交流电压和直流电压。
在本实施例中，说明了将本发明的显影装置应用于可拆装到图像形成装置主体20A上的显影盒式组件的情况。但是，也可以应用于固定在图像形成装置主体内、仅补给调色剂那样的结构的显影装置。另外，也可以应用于在图1中一体地形成上述显影装置24、感光鼓21、清洁装置27和带电装置22，可拆装到图像形成装置主体20A的处理盒式组件。
由此，在本实施例中，除了在实施例1中得到的效果，还可以通过交流电压使用矩形波，以更低的电压供给和除去调色剂。
实施例3
图5表示本发明的显影装置的其他实施例。在本实施例中，显影装置50可应用于实施例1所述的图像形成装置，援引实施例1所述的图像形成装置的说明。本实施例的显影装置50及其整体结构和功能与实施例1和实施例2的显影装置24相同。具有相同结构和功能的部件标注相同的附图标记，省略重复的说明，以下主要说明本实施例的特征部。
在图5中，本实施例的显影装置50具有显影容器51和作为显影剂承载体的显影套筒52，该显影容器51收容非磁性调色剂32作为单组分显影剂，该显影套筒52位于显影容器51内的在长边方向延伸的开口部，并与感光鼓21相对设置。显影装置50对感光鼓21上的静电潜像进行显影将其可视化。
显影套筒52，在上述开口部如图所示的右边的大致半周进入显影容器51内，左边的大致半周露出到显影容器51外那样地设置。该露出到显影容器51外的面，在位于显影装置50的图中左方的显影部TD，具有微小间隔地与感光鼓21相对。即，显影时承载在显影套筒52上的调色剂通过飞向感光鼓而进行显影动作。
显影套筒52在箭头K方向被旋转驱动，为了提高与调色剂32的摩擦概率并良好地输送调色剂32，其表面具有适当的凹凸。
本实施例中，显影套筒52采用在直径16mm的铝制套筒表面上实施基于玻璃珠(#600)的定形喷砂处理，使表面粗糙度Rz约为3μm的材料。显影套筒52以300μm的间隙与感光鼓21相对，以比感光鼓21的圆周速度50mm/s要快的圆周速度80mm/s进行旋转。
在显影套筒52的上方位置，为了限制套筒52上所承载的调色剂层的厚度，接触有弹性刮板53。弹性刮板53由聚氨酯橡胶、硅橡胶等的橡胶材料，或者以具有弹簧弹性的SUS或者磷青铜的金属薄板为基体、在与显影套筒52的抵接面侧粘结橡胶材料等材料构成。弹性刮板53被支撑在刮板支撑金属板54上，将自由端侧的前端附近与显影套筒52的外周面以面接触的方式抵接。弹性刮板53相对于显影套筒52的抵接方向，为相对于抵接部前端侧位于显影套筒52的旋转方向的上游侧，即所谓的反旋转方向。
本实施例的弹性刮板53为将厚度1.0mm的板状的聚氨酯橡胶粘结在刮板支撑金属板54的结构。
调色剂32是非磁性单组分显影剂，是与上述实施例1相同的调色剂。
在本实施例中，施加在显影套筒52上的显影偏压是在直流电压-300V上叠加了矩形波的交流电压Vpp2.2kV、频率1.8kHz。
在该显影部TD中，在显影套筒52上薄层形成的调色剂层，如图5所示，通过由电源60在显影套筒52和感光鼓21这两者之间叠加了直流的交流电压，将感光鼓21上的静电潜像显影为调色剂像。
在显影套筒52的下方配置有绝缘覆层电极辊34，以使与显影套筒52的间隙S为150μm。绝缘覆层电极辊34被可旋转地支撑，在与显影套筒52相同的方向L上以圆周速度60mm/sec的速度被旋转驱动。
从图像形成装置的电源55对绝缘覆层电极辊34施加如表3所示的直流电压。绝缘覆层电极辊34的结构为在直径11.5mm的SUS制芯轴(导电部件)34A的表面上层叠了厚度100μm的聚氨酯树脂(绝缘部件)34B。
此外，在本实施例中还采用了与实施例1和实施例2相同的对显影套筒52上供给调色剂的方法、以及从显影套筒52上除去调色剂的方法，省略了重复之处。在本实施例中，说明与实施例1、实施例2不同的对绝缘覆层电极辊34的施加电压结构。
[表3]
            电极辊结构     施加电压结构   图像评价
电极辊芯轴直径(mm) 绝缘层厚度(μm) 电极辊显影辊之间间隔(μm) 旋转方向 直流电压(V)   交流电压峰值间电压(Vpp)   电极辊芯轴显影辊之间的最大电场(V/m) 频率(Hz) 实地黑随动性 显影重影
实验例21   11.5   100   150 与显影辊相同 +1600     0   1.2*107     0 ○○ ○○
实验例22   11.5   100   150 与显影辊相同 +100     0   6.0*106     0 △ △
实验例23   11.5   100   150 与显影辊相同 +600     0   8.0*106     0 ○ ○
实验例24   11.5   100   150 与显影辊相同 +1100     0   1.0*107     0 ○○ ○○
表3评价并总结了改变绝缘覆层电极辊34的配置和结构以及施加电压时的实地黑随动性和显影重影。
在作为本实施例的实验例21、22、23、24中，施加在电极辊上的直流电位相对于施加在显影套筒上的直流电位，在与调色剂的正常的带电极性相反极性一侧。在某实验例21、22、23、24中，施加在电极辊上的直流电位各不相同。另外，在电极辊上没有施加交流电压。但是，由于在显影套筒上施加了交流电压，因此在显影套筒和电极辊之间产生振动电场。因此，在实验例21～24中，电极辊的芯轴和显影辊之间的最大电场也各不相同。
如上所述，本实施例中，由于是使用了交流电压的显影方式，因此，已经在显影套筒52和绝缘覆层电极辊34之间得到了适度的交流电压。因此，即使不对电极辊34施加交流电压而仅施加直流电压，也能够得到图像良好的结果。在此，施加在电极辊34上的直流电位相对于施加在显影套筒52上的直流电位，在与调色剂的正常的带电极性相反极性一侧。
本实施例中，由于施加在显影套筒52上的直流电压为-300V，因此施加在电极辊34上的直流电位为-300V～0V，进而为0V以上。施加在电极辊34上的直流电位，在本实验例22、23、24、21中分别为正的100、600、1100、1600V。
另外，与本实施例不同，在显影方式中使用的振动电场小的情况下，只要在绝缘覆层电极辊上施加交流电压，成为满足上述最大电场的显影套筒52和绝缘覆层电极辊34之间的电场结构即可。
实验例21，图像评价是非常好级别。
作为结果，可知通过使绝缘覆层电极辊34和显影套筒52之间的最大电场为1.0×107V/m以上，实地黑随动性和显影重影为最优。
总结表3的结果，根据实验例21～24，通过使上述最大电场为6.0×106V/m以上，能够使图像评价成为允许级别。另外，根据实验例21、23、24，通过使上述最大电场为8.0×106V/m以上，能够使图像评价成为良好级别。进而，根据实验例21、24，通过使上述最大电场为1.0×107V/m以上，能够使图像评价成为非常好级别。
此外，在实施例3(表3)中，图像评价的允许级别、良好级别、非常好级别中的各自的最大电场的阈值与实施例2(表2)相同。即，不管是在显影辊上施加交流电压，还是在电极辊上施加交流电压，只要显影辊和电极辊之间的最大电场相同，在图像评价中就能够得到相同的作用效果。
另外，在本实施例中与实施例1、实施例2同样地，也说明了将本发明的显影装置应用于由可拆装地安装到图像形成装置主体20A的显影装置构成的盒式组件的情况。但是，也可以应用于固定在图像形成装置主体内、仅补给调色剂那样的结构的显影装置。另外，与实施例1同样地，也可以应用于在图1中一体地形成上述显影装置50、感光鼓21、清洁装置27和带电装置22、可拆装到图像形成装置主体20A的处理盒式组件。
由此，在本实施例中，除了在实施例1中得到的效果，由于在显影偏压中使用了交流电压，因此不需要在绝缘覆层电极辊上施加新的交流电压，由于为非接触显影方式，因此还能够降低对调色剂的负荷。

Claims (11)

1.一种显影装置，包括：
显影剂承载体，承载显影剂，用显影剂对形成在像承载体上的静电像进行显影；
显影剂供给除去部件，为了对上述显影剂承载体供给显影剂，并且从上述显影剂承载体上除去显影剂，与上述显影剂承载体相离地设置，上述显影剂供给除去部件具有导电部件和设置在上述显影剂供给除去部件的表面的绝缘部件，在从上述显影剂供给除去部件向上述显影剂承载体供给显影剂的位置，上述显影剂承载体的移动方向为与上述显影剂供给除去部件的移动方向相反的方向；以及
电场形成装置，在上述显影剂承载体和上述显影剂供给除去部件之间形成电场，上述电场为振动电场，是上述导电部件的直流电位与上述显影剂承载体的直流电位相同、或者上述导电部件的直流电位相对于上述显影剂承载体的直流电位与显影剂的正常的带电极性相反的振动电场。
2.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，
施加在上述显影剂承载体上的电压是无交流电压的直流电压。
3.根据权利要求2所述的显影装置，其特征在于，
上述导电部件的直流电位与上述显影剂承载体的直流电位相同，施加在上述导电部件上的电压具有正弦波形的交流电压，在上述显影剂承载体和上述导电部件之间形成的最大电场为8.0×106V/m以上。
4.根据权利要求2所述的显影装置，其特征在于，
上述导电部件的直流电位相对于上述显影剂承载体的直流电位与显影剂的正常的带电极性相反，施加在上述导电部件上的电压具有正弦波形的交流电压，在上述显影剂承载体和上述导电部件之间形成的最大电场为1.0×107V/m以上。
5.根据权利要求4所述的显影装置，其特征在于，
上述最大电场为1.6×107V/m以上。
6.根据权利要求2所述的显影装置，其特征在于，
上述导电部件的直流电位相对于上述显影剂承载体的直流电位与显影剂的正常的带电极性相反，施加在上述导电部件上的电压具有矩形波的交流电压，在上述显影剂承载体和上述导电部件之间形成的最大电场为6.0×106V/m。
7.根据权利要求6所述的显影装置，其特征在于，
上述最大电场为8.0×106V/m以上。
8.根据权利要求6所述的显影装置，其特征在于，
上述最大电场为1.0×107V/m以上。
9.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，
施加在上述显影剂承载体上的电压是交流电压和直流电压的叠加电压。
10.根据权利要求9所述的显影装置，其特征在于，
上述导电部件的直流电位相对于上述显影剂承载体的直流电位与显影剂的正常的带电极性相反，上述交流电压为矩形波形，在上述显影剂承载体和上述导电部件之间形成的最大电场为1.0×107V/m。
11.根据权利要求1～10的任意一项所述的显影装置，其特征在于，
当设上述显影剂承载体的圆周速度为d(mm/sec)、上述振动电场的频率为f(Hz)时，满足2.5＜f/d＜25。
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