CN101261469A - 成像装置及其成像单元 - Google Patents

Abstract

一种成像装置包括在其上形成静电潜像的感光件、用于把可见图像形成在形成有该静电潜像的感光件上的成像单元、以及用于把形成在该感光件上的可见图像转移到打印介质上的转印装置。成像单元包括用于在其内储存显影剂的显影剂储存容器、具有显影剂附着于其上的导电层且用于使该显影剂附着到感光件上的显影单元、以及用于把储存在显影剂存储容器中的显影剂供应给显影单元的供给单元。显影单元和供给单元满足关系式1.7≤logSr/logDr≤2.5，这里Sr是该供给单元的体积电阻，Dr是该显影单元的体积电阻。

Description

成像装置及其成像单元

技术领域

本发明总的构思涉及成像装置，更具体地，涉及采用电子照相成像方法的成像装置以及包括在该成像装置内的成像单元。

背景技术

一般，成像装置是一种基于图像信号对诸如纸张一类打印介质上的黑白图像或彩色图像进行显影的装置。成像装置的例子包括激光打印机、喷墨打印机、复印机、多功能机、传真设备等。这些不同种类成像装置的代表性成像方法包括电子照相方法和喷墨方法。在电子照相方法中，把激光束扫描到感光件上以形成静电潜像，并使调色剂附着在该静电潜像上以把该静电潜像转移到打印介质上。在喷墨方法中，响应于图像信号把液相墨喷射到打印介质的表面上。

在电子照相成像装置中，更具体地，在以预定电位给感光件的表面充电后，把激光束扫描到该感光件上以利用电位差形成静电潜像，然后使作为显影剂的调色剂附着在该静电潜像上以形成可见图像。接着，把形成在感光件上的可见图像转移到打印介质上，然后给该打印介质施加热量和压力以把由粉末显影剂形成的可见图像固定在打印介质的表面上。

电子照相显影方法可分为采用绝缘调色剂或导电调色剂的一元显影剂方法以及采用调色剂和磁性载体的二元显影剂方法。在一元显影剂方法中，调色剂颗粒利用各自调色剂颗粒之间或者调色剂颗粒与带电件之间的摩擦充电，然后利用显影单元传送到感光件上。在二元显影剂方法中，磁性载体颗粒和由合成树脂构成的非磁性调色剂颗粒以适当的混合比相互混合，且此调色剂颗粒在与载体颗粒混合的同时被充电。由此，在把调色剂颗粒与载体颗粒一起传送到磁性辊上后，该调色剂颗粒转移到感光件上。

在上述显影方法中，采用一元显影剂方法的成像单元包括用于使调色剂附着到形成有静电潜像的感光件上的显影单元、用于调节附着在感光件表面上的调色剂的厚度的调节刮刀、以及用于给显影单元供应调色剂的供给单元。

显影单元包括金属辊轴和与该辊轴的外表面耦接的橡胶导电层，且被安装成与感光件接触或分离。附着在显影单元上的调色剂利用该显影单元与感光件之间产生的电场传送到该感光件上。调节刮刀用于使附着在显影单元表面上的调色剂层的厚度均匀，也用于给附着在该显影单元上的调色剂充电。供给单元由海绵或聚氨酯泡沫制成。供给单元用于在与显影单元相接触地转动的同时移除仍然残留在该显影单元上而没有传送到感光件上的多余调色剂。另外，供给单元用于使新调色剂附着到显影单元上以及给附着在该显影单元上的调色剂摩擦充电。预定电压被施加给相应的显影单元、调节刮刀和供给单元。

然而，由于显影单元的体积电阻依据温度和湿度的变化而变化，当环境条件改变时，上述成像单元会导致图像质量的不希望变化。尤其，在低温和低湿的环境(L/L，例如，10℃和20％)下，显影单元的体积电阻增大，导致调色剂回收性能和打印质量的下降。

为解决上述问题，已提出一种用于降低包括在显影单元内的导电层的体积电阻以减小该显影单元的体积电阻随环境的变化的方法。更具体地，若显影单元的体积电阻小于10E5Ωcm，则在低温和低湿的环境(L/L，例如，10℃和20％)、标准环境(N/N，例如，23℃和50％)、以及高温和高湿的环境(H/H，例如，32℃和80％)下，显影单元的体积电阻经历微小的变化。因此，由于体积电阻仅微小变化，可防止质量变化。

然而，当包括在显影单元内的橡胶层的体积电阻降至小于10E5Ωcm时，由于电荷漏泄的问题，不能在该显影单元与供给单元之间实现足够的电场。这使得供给显影单元的调色剂量不足，导致图像的局部密度差，结果图像质量下降。

发明内容

本发明总的构思提供这样一种成像装置及包括在该成像装置内的成像单元，其中，显影单元的橡胶层具有适于减小该显影单元的体积电阻依据环境的变化的低体积电阻，且足够的电场被施加到显影单元与供给单元之间以实现良好的图像质量。

本发明总的构思的其它方面和/或用途将部分地在以下说明中阐述，以及部分地将自该说明显而易见或者通过实施本发明总的构思认识到。

本发明总的构思的前述和/或其它方面和用途可通过提供这样一种成像装置来实现，该成像装置包括：感光件，在其上形成静电潜像；显影单元，具有导电层且用于转移显影剂；以及供给单元，用于向显影单元供应显影剂，其中，显影单元和供给单元满足关系式1.7≤logSr/logDr≤2.5，这里Sr是该供给单元的体积电阻，Dr是该显影单元的体积电阻。

显影单元的导电层具有小于10E5Ωcm的体积电阻。

施加给供给单元的电压大于施加给显影单元的电压。

显影单元的导电层主要包括橡胶。

供给单元包括被形成为与导电层接触的弹性层，而该弹性层主要包括聚氨酯泡沫。

显影剂是非磁性一元显影剂。

此成像装置包括用于把形成在感光件上的可见图像转移到打印介质上的转印装置。

本发明总的构思的前述和/或其它方面和用途还可通过提供这样一种成像装置的成像单元来实现，该成像单元包括：显影单元，具有被形成用以附着显影剂的导电层，且该显影单元被形成为使显影剂附着到形成有静电潜像的感光件上；以及供给单元，用于向该显影单元供应显影剂，其中，显影单元和供给单元满足关系式1.7≤logSr/logDr≤2.5，这里Sr是该供给单元的体积电阻，Dr是该显影单元的体积电阻。

本发明总的构思的前述和/或其它方面和用途还可通过提供这样一种显影装置来实现，该显影装置包括：感光件，用于在其上形成静电潜像；显影单元，包括用于接收非磁性一元显影剂以显影潜像的导电层；以及供给单元，用于当供给单元和显影单元相互接触地转动时给导电层供应显影剂，其中，显影单元被施加以第一电压，且供给单元被施加以电位大于该第一电压的第二电压，以及供给单元的体积电阻大致为显影单元的体积电阻的两倍。

第二电压具有比第一电压近似大500V的电位。

附图说明

自以下结合附图对实施例的说明，本发明总的构思的这些和/或其它方面和用途将变得明显且更易于理解，其中：

图1是示意性表示依据本发明总的构思的一种实施例的成像装置的侧剖视图；

图2是示意性表示依据本发明总的构思的一种实施例的成像装置的成像单元的侧剖视图；以及

图3是表示依据本发明总的构思的一种实施例的成像装置的成像单元的显影单元的环境条件与体积电阻之间关系的图表。

具体实施方式

现在将详细地参照表示在附图中的本发明总的构思的实施例，在附图中，相同附图标记自始至终都指示相同部分。以下参照附图描述此实施例以说明本发明总的构思。

如图1所示，成像装置5包括：用于限定该成像装置5外围的主体11；打印介质装入其内的打印介质装载设备12；用于拾取被装载在打印介质装载设备12中的每张打印介质例如纸张的拾取装置13；利用显影剂形成可见图像的成像单元20；响应于图像信号产生光束的光扫描装置14；把形成在成像单元20上的可见图像转移到打印介质上的转印装置15；用于固定被转移到打印介质上的可见图像的定影单元16；以及用于排出已完成打印的打印介质的打印介质排出装置17。

在依据本发明总的构思的成像装置5中，若打印操作开始，则操纵拾取装置13一张张地拾取被装载在打印介质装载设备12中的打印介质，然后把所拾取的打印介质传送到成像单元20。在此实施例中，响应于图像信号把光扫描装置14产生的光束引到预先利用充电器22充以预定电位的感光件21的表面上以形成静电潜像。接着，当利用显影单元25使调色剂颗粒附着到静电潜像的区域上时，形成由粉末显影剂构成的可见图像。在打印介质经过转印装置15时，所形成的可见图像转移到打印介质的表面上且随后固定在该打印介质的表面上。最后，印有图像的打印介质利用打印介质排出装置17排出到成像装置5的主体11外部。

上述打印操作类似于传统电子照相成像装置的操作，且除了成像单元20以外，本发明总的构思的成像装置5包括与传统成像装置相类似的构成部件。因此，在以下对依据本发明总的构思的成像装置5的说明中，将省略对除成像单元20以外的构成部件的详细说明。

依据本发明总的构思的成像装置5的成像单元20采用非磁性一元显影剂。如图2所示，成像单元20包括其上形成静电潜像的感光件21、用于给感光件21充电的充电器22、用于使显影剂附着在感光件21上的显影单元25、用于储存作为显影剂的调色剂的显影剂储存容器28、以及用于把储存在显影剂储存容器28内的显影剂供应给显影单元25的供给单元27。

利用充电器22把感光件21的表面充以预定电位。若将从光扫描装置14(参照图1)扫出的光束引到经充电的感光件21的表面上，则通过产生电位差形成静电潜像。然后，当调色剂附着到静电潜像上时，在感光件21的表面上形成可见图像。利用转印装置15把可见图像转移到打印介质上。当多余调色剂残留在感光件21的表面上而未转移到打印介质上时，操纵清洁刮刀23以使此多余调色剂离开该感光件21的表面。所分离出的多余调色剂收集在调色剂回收容器24中。

在本发明总的构思的一种实施例中，感光件21、充电器22、清洁刮刀23和显影剂回收容器24被构造成可与成像单元20分离的单个部件。

显影单元25被形成为与感光件21接触或分离，且预定电压V1从充电器22施加给该显影单元25。附着在显影单元25表面上的调色剂利用产生于该显影单元25与感光件21之间的电场传送到该感光件21的表面上。显影单元25包括金属辊轴25a以及与该转轴25a的外表面耦接的导电层25b。

在此实施例中，导电层25b的主要成分是橡胶，且该导电层25b被制造成具有小于10E5Ωcm的体积电阻。当导电层25b的体积电阻小于10E5Ωcm时，该导电层25b的体积电阻仅依据温度和湿度的变化经历微小的变化，因此可防止图像质量依据环境变化的不希望变化。

如自图3所示图表能够理解的，当导电层25b的体积电阻小于10E5Ωcm时，该导电层25b的体积电阻在低温和低湿的环境(L/L，例如，10℃和20％)、标准环境(N/N，例如，23℃和50％)、以及高温和高湿的环境(H/H，例如，32℃和80％)下仅经历微小的变化。

导电层25b可通过适当混合导电材料例如具有高耐油性和耐磨性的丁腈橡胶、ZnO、TiO₂、银粉、氧化铁、BaSO₄、科琴黑、导电碳黑(SAF、ISAF、HAF，FEF、GPF、SRF、FT、MT等)而被制造成具有小于10E5Ωcm的体积电阻。在本发明总的构思的一种实施例中，导电层25b被制造成具有1～10mm的厚度和1～8μm的表面粗糙度。在本发明总的构思中，导电层25b的物理特性不限于以上数值，而是可以各种方式变化。

参照图2，调节刮刀26被形成为极接近显影单元25的一侧，且用于调节被附着在该显影单元25上的调色剂层的厚度。调节刮刀26与显影单元25接触以使附着在该显影单元25上的调色剂层的厚度均匀。调节刮刀26还用于给附着在显影单元25上的调色剂充电。类似于显影单元25，利用充电器22给调节刮刀26施加预定电压V2。施加给调节刮刀26的电压V2的大小等于施加给显影单元25的电压V1的大小，以防止该显影单元25与调节刮刀26之间的泄漏电流。调节刮刀26由弹性金属材料例如不锈钢、铍铜等制成，且被制造成具有0.5～1.5mm的厚度。在本发明总的构思中，调节刮刀26的物理特性不限于以上说明，而是可由具有不同厚度的各种材料制成。

供给单元27具有被形成为与显影单元25接触的弹性层27a。比充电器22施加给显影单元25的电压V1高的电压V3被施加给供给单元27。供给单元27形成在显影剂存储容器28内以与显影单元25接触。用于防止调色剂硬化的调色剂搅拌器29也形成在显影剂存储容器28内。供给单元27被设置成使其在与显影单元25接触的同时转动，但不与感光件21接触，且用于移除残留在该显影单元25表面上的多余调色剂。供给单元27还用于给显影单元25供应新调色剂以及向供应给该显影单元25的调色剂摩擦充电。显影单元25的弹性层27a由海绵或聚氨酯泡沫制成。在一种实施例中，弹性层27a由聚氨酯泡沫制成。

聚氨酯泡沫可自由地从一般树脂中选出而没有特别的限制，只要此树脂具有氨基甲酸酯键。多元醇和异氰酸脂可用作形成供给单元27的弹性层27a的树脂。多元醇的例子包括聚醚多醇、聚酯多醇、聚四亚甲基醚二醇、丙烯多醇、聚烯烃多醇等。异氰酸脂的例子包括TDI、MDA等。另外，交联剂、表面活性剂、催化剂和发泡剂用于形成供给单元27的弹性层27a。发泡剂可以是水或气体。

另外，其它各种添加剂可包括在弹性层27a内。例如，离子导电剂、电子导电剂或导电聚合材料可包括在弹性层27a内以给该弹性层27a提供导电性。这里，离子导电剂的例子包括高氯酸盐、铵盐、碱金属盐等。电子导电剂包括科琴黑、乙炔黑、导电碳黑(SAF、ISAF，HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT)等。导电聚合材料的例子包括聚苯胺、聚吡咯等。另外，弹性层27a可包括诸如天然或人造石墨、氧化锡、氧化钛、氧化锌等一类的金属氧化物以及诸如银或镍粉一类的金属粉末。

在本发明总的构思中，基于显影单元25的体积电阻确定供给单元27的弹性层27a的体积电阻。也就是说，若显影单元25的体积电阻被确定为是小于10E5Ωcm的特定值，则供给单元27由上述材料的组合形成以满足以下关系式1：1.7≤logSr/logDr≤2.5，这里Sr是供给单元的体积电阻，Dr是显影单元的体积电阻。

在显影单元25的体积电阻小于10E5Ωcm的一种实施例中，假设该显影单元25的体积电阻和供给单元的体积电阻满足以上关系式1，则可防止该显影单元25与供给单元27之间出现泄漏电流，结果防止会导致打印质量降低的打印图像的局部密度差。

以上关系式1是利用实验获得的，该实验采用体积电阻小于10E5Ωcm的显影单元25在打印介质上实际打印图像，同时改变供给单元27的体积电阻。

实验中采用的显影单元25由丁腈橡胶制成，且具有3mm的厚度和4～6μm的表面粗糙度。导电层25b的体积电阻为10E4Ωcm。在标准环境(N/N，例如，23℃和50％)下以5％的覆盖图形重复执行2000张打印介质的打印操作后，基于图像的密度差确认打印结果。图2里，在打印操作过程中，施加给显影单元25的电压V1与施加给调节刮刀26的电压V2相同，且都具有值-350V。

实验方案1中采用的供给单元27的弹性层27a由厚4mm的聚氨酯泡沫制成，且具有10E6Ωcm的体积电阻。在此方案1中，logSr/logDr的值为1.5，且施加给供给单元27的电压V3为-850V。

实验方案2中采用的供给单元27的弹性层27a由厚4mm的聚氨酯泡沫制成，且具有10E8Ωcm的体积电阻。在此方案2中，logSr/logDr的值为2.0，且施加给供给单元27的电压V3为-850V。

实验方案3中采用的供给单元27的弹性层27a由厚4mm的聚氨酯泡沫制成，且具有10E11Ωcm的体积电阻。在此方案3中，logSr/logDr的值为2.8，且施加给供给单元27的电压V3为-850V。

实验方案4中采用的供给单元27的弹性层27a由厚4mm的聚氨酯泡沫制成，且具有10E11Ωcm的体积电阻。在此方案4中，logSr/logDr的值为2.8，且施加给供给单元27的电压V3为-1250V，此电压高于方案1至3中采用的电压V3。

上述实验方案的实验结果表示在下表中：

	方案1	方案2	方案3	方案4
					显影单元与供给单元之间的泄漏电流	出现	无	无	无
图像密度	不良	良好	不良	良好

如自上表可理解的，当logSr/logDr的值像实验方案1那样为1.5时，显影单元25与供给单元27之间出现泄漏电流，且供应给该显影单元25的显影剂量不足。结果，所得到的图像具有局部密度差，因此打印质量降低。

另一方面，当logSr/logDr的值像实验方案2那样为2.0时，显影单元25与供给单元27之间不出现任何泄漏电流，且所得到的打印图像具有良好质量而无局部密度差。

当logSr/logDr的值像实验方案3那样为2.8时，尽管显影单元25与供给单元27之间不出现任何泄漏电流，但所得到的打印图像具有局部密度差，因此打印质量降低。

最后，在施加给供给单元27的电压V3具有值-1250V的实验方案4中，尽管logSr/logDr的值是与实验方案3相同的值2.8，但显影单元25与供给单元27之间不出现任何泄漏电流且图像质量与实验方案3相比提高。然而，在方案4中，存在需要改装特定部件以增大施加给供给单元27的电压V3以及电力消耗增大的问题。

如自以上实验方案发现的，当显影单元25的体积电阻和供给单元27的体积电阻满足以上关系式1时，在该显影单元25的体积电阻小于10E5Ωcm的假设下，可在不过度增大被施加给供给单元27的电压的情况下防止该显影单元25与供给单元27之间出现泄漏电流，以及实现对显影单元25的显影剂的有效供给，导致良好的打印质量。

根据本发明总的构思的实施例的成像装置5被形成为使显影单元25的体积电阻小于10E5Ωcm，且该显影单元25的体积电阻和供给单元27的体积电阻满足关系式1：1.7≤logSr/logDr≤2.5，这里Sr是供给单元的体积电阻，Dr是显影单元的体积电阻。另外，当使施加给显影单元25的电压V1与施加给调节刮刀26的电压V2相等时以及当增大施加给供给单元27的电压V3以使其超过施加给显影单元25的电压V1预定电压(例如比V1大500V)时，可防止由于环境变化导致的图像质量变化，以及通过利用供给单元27给显影单元25供应足量的显影剂来实现良好的打印质量。这些结果可通过调整显影单元25和供给单元27的体积电阻来实现。

如自以上说明显而易见的，根据本发明总的构思的实施例，当在假设显影单元的体积电阻小于10E5Ωcm的情况下适当调节该显影单元和供给单元的体积电阻时，可防止由于环境变化导致的图像质量变化以及向该显影单元供应足量显影剂，导致良好的图像质量。

尽管已表示且描述了本发明总的构思的若干实施例，但本领域那些技术人员将理解的是，可对这些实施例做出变化而不脱离本发明总的构思的原理和精神，本发明总的构思的范围限定在以下权利要求及它们的等同物中。

Claims (16)

1.一种成像装置，包括：

感光件，在其上形成静电潜像；

显影单元，具有导电层且用于转移显影剂；以及

供给单元，用于向所述显影单元供应所述显影剂，

其中，所述显影单元和所述供给单元满足关系式1.7≤logSr/logDr≤2.5，这里Sr是所述供给单元的体积电阻，Dr是所述显影单元的体积电阻。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述显影单元的所述导电层具有小于10E5Ωcm的体积电阻。

3.根据权利要求2所述的成像装置，其中，施加给所述供给单元的电压大于施加给所述显影单元的电压。

4.根据权利要求2所述的成像装置，其中，所述显影单元的所述导电层主要包括橡胶。

5.根据权利要求4所述的成像装置，其中，所述供给单元包括被形成为与所述导电层接触的弹性层，而所述弹性层主要包括聚氨酯泡沫。

6.根据权利要求2所述的成像装置，其中，所述显影剂是非磁性一元显影剂。

7.根据权利要求1所述的成像装置，其中，还包括：

转印装置，用于把形成在所述感光件上的可见图像转移到打印介质上。

8.一种成像装置的成像单元，包括：

显影单元，具有被形成用以附着显影剂的导电层，且所述显影单元被形成为使所述显影剂附着到形成有静电潜像的感光件上；以及

供给单元，用于向所述显影单元供应所述显影剂，

其中，所述显影单元和所述供给单元满足关系式1.7≤logSr/logDr≤2.5，这里Sr是所述供给单元的体积电阻，Dr是所述显影单元的体积电阻。

9.根据权利要求8所述的成像单元，其中，所述显影单元的所述导电层具有小于10E5Ωcm的体积电阻。

10.根据权利要求9所述的成像单元，其中，施加给所述供给单元的电压大于施加给所述显影单元的电压。

11.根据权利要求9所述的成像单元，其中，所述显影单元的所述导电层主要包括橡胶。

12.根据权利要求11所述的成像单元，其中，所述供给单元包括被形成为与所述导电层接触的弹性层，而所述弹性层主要包括聚氨酯泡沫。

13.根据权利要求9所述的成像单元，其中，所述显影剂是非磁性一元显影剂。

14.一种显影装置，包括：

感光件，用于在其上形成静电潜像；

显影单元，包括用于接收非磁性一元显影剂以显影所述潜像的导电层；以及

供给单元，用于当所述供给单元和所述显影单元相互接触地转动时给所述导电层供应所述显影剂，

其中，所述显影单元被施加以第一电压，且所述供给单元被施加以电位大于所述第一电压的第二电压，以及

所述供给单元的体积电阻大致为所述显影单元的体积电阻的两倍。

15.根据权利要求14所述的显影装置，其中，所述第二电压具有比所述第一电压近似大500V的电位。

16.根据权利要求14所述的显影装置，其中，所述显影单元和所述供给单元满足关系式1.7≤logSr/logDr≤2.5，这里Sr是所述供给单元的体积电阻，Dr是所述显影单元的体积电阻。

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