CN101354560B

CN101354560B - 显影装置以及使用该显影装置的图像形成装置

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Publication number: CN101354560B
Application number: CN2008101343164A
Authority: CN
Inventors: 岛田昭
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2028-07-22
Also published as: JP2009025700A; JP4903644B2; US20090190970A1; US8073369B2; CN101354560A

Abstract

本发明提供一种显影装置，其能够减少显影辊的磨损，实现装置的长寿命化，高速而且长期稳定地得到高画质的图像。显影辊(3)用弹性体构成，与显影辊(3)对置接近地设置金属制的中间辊(4)，与中间辊(4)对置接近地设置磁辊(5)，在磁辊(5)的表面上形成由磁性载体和色粉组成的显影剂层(17)，将显影剂层(17)向中间辊(4)侧传送，仅向中间辊(4)转移显影剂层(17)中的色粉来形成色粉层(18)，使色粉层(18)从中间辊(4)向显影辊(3)转移，使其接触图像承载体(2)的表面。

Description

显影装置以及使用该显影装置的图像形成装置

技术领域

本发明涉及在利用了电子照相方式的复印机、打印机、传真机、它们的复合机等图像形成装置中使用的显影装置，特别涉及一种混合方式的显影装置以及使用该显影装置的图像形成装置，所述显影装置使用用磁性载体使非磁性的色粉带电的二成分显影剂，在显影辊上仅保持带电的色粉，使其接触静电潜像来进行显影。

背景技术

在利用了电子照相方式的复印机、打印机、传真机、它们的复合机等图像形成装置中的显影方式中，有使用色粉(toner)和磁性载体的二成分显影方式、仅把色粉作为显影剂来使用的单成分显影方式和混合显影方式等，所述混合显影方式使用用磁性载体使非磁性的色粉带电的二成分显影剂，在显影辊上仅保持带电的色粉，使其飞行到或者接触静电潜像来将该潜像显影。

二成分显影方式具有由于载体而引起的色粉带电性优良、可长寿命化并且固态图像(beta image)均匀等优点，另一方面，具有(1)显影装置大而复杂；(2)发生色粉飞散或者载体吸引；(3)画质根据载体的耐久性而变化等缺点。

另外，单成分显影方式，显影装置紧凑、点(dot)的再现性也优良，但是有(1)因为显影辊的劣化使得耐久性降低、由于更换显影装置因此耗材费用升高；(2)发生选择显影等缺点。另一方面，混合显影方式是组合了二成分显影方式和单成分显影方式的方式，是点再现性优良、长寿命化以及可以高速地形成图像的方式。

作为与混合显影相关的现有技术，在美国专利第3866574号说明书中提出了在相对于图像承载体非接触地设置的色粉辊(显影辊)上以非磁性色粉形成薄层，通过交流电场使该色粉飞行到图像承载体上的潜像的方案。另外，在美国专利第3929098号说明书中表示了使用磁辊把显影剂传送到色粉辊、使色粉转移到该色粉辊上来形成色粉层的显影装置。

但是在这些提案中，虽然采用二成分显影剂能够在色粉辊上形成薄层，但是在色粉带电升高的情况下，色粉辊上的色粉的分离变得困难，需要强交流电场。因为该电场扰乱图像承载体上的色粉层，所以在颜色叠加等方面存在问题。因此在特开平3-113474号公报中提出了所谓粉末云(powder cloud)显影法，即在色粉辊和图像承载体之间设置由导线(wire)组成的辅助电极，在该辅助电极上施加弱的交流电场使显影的色粉不被扰乱。

这些现有技术是使用混合显影方式的非接触显影技术。在非接触显影的情况下，感光体和显影辊的间隙为数十μm而且需要高精度地保持，并且要在显影辊上施加交流等，不但显影装置的结构变得复杂，而且有细微的网点图像或者灰度的再现性不充分这样的问题。

另一方面，使用混合显影方式的接触型显影装置，在特开昭55-77764号公报中提出了在显影辊中使用海绵辊来进行接触显影的方法，在专利第3356948号公报、专利第3404713号公报中提出了使用在金属套筒中嵌合了弹性辊的显影辊来进行接触显影的方法等。

一般，作为静电潜像的形成构件，在使用由金属制的鼓(drum)构成基板的感光体的电子照相的图像形成装置中，为使显影辊和感光体接触来确保稳定地实施显影的显影区域，需要用橡胶或者海绵等弹性体构成显影辊，以一定的压力按压感光体。但是，用橡胶或者海绵等构成的显影辊，具有对刮片(blade)等限制构件的滑动的耐性差、以及对使用了磁性载体的二成分显影剂的磨损的耐性差等问题。

上述专利第3356948号公报、专利第3404713号公报提出了用于解决该问题的方案，但是因为用金属套筒摩擦感光体所以有容易损伤感光体表面的问题、或者金属套筒和弹性辊脱离而不能实现显影辊长寿命化等问题。

如上所述，为在使用现有的混合显影方式的显影装置中实现接触显影，需要用弹性体构成与感光体接触的显影辊。但是，在用由磁性载体和色粉构成的二成分显影剂摩擦由弹性体构成的显影辊，同时在显影辊表面上附着规定量的色粉的工序中，显影辊表面被二成分显影剂磨损，表面变粗，色粉的附着变得不均匀，所以有显影辊的寿命变短的倾向。

另外，在使用了在弹性辊的表面上嵌合金属套筒的显影辊的方法中，有因为金属套筒摩擦感光体所以容易损伤感光体表面的问题和金属套筒和弹性辊脱离等问题，难以实现显影辊的长寿命化。

【专利文献1】美国专利第3866574号说明书

【专利文献2】美国专利第3929098号说明书

【专利文献3】特开平3-113474号公报

【专利文献4】特开昭55-77764号公报

【专利文献5】专利第3356948号公报

【专利文献6】专利第3404713号公报

发明内容

本发明的目的是提供一种混合型的显影装置和使用该显影装置的图像形成装置，所述显影装置能够消除上述缺点，减少显影辊的磨损，实现装置的长寿命化，高速而且长期稳定地得到高画质的图像。

为实现上述目的，本发明的第1形态是一种显影装置，其具有显影辊，该显影辊使用由磁性载体和色粉组成的二成分显影剂，在图像承载体的表面上形成的静电潜像上附着所述色粉来显影所述静电潜像，该显影装置的特征在于，所述显影辊的至少表面层用弹性体构成，与该显影辊对置接近地设有金属制的中间辊，与该中间辊对置接近地设有磁辊，通过接触所述二成分显影剂地旋转所述磁辊，在磁辊的表面上形成由磁性载体和色粉的混合物组成的显影剂层，然后将该显影剂层传送到所述金属制的中间辊侧，仅把所述显影剂层中的色粉转移到所述中间辊来形成色粉层，伴随该中间辊和所述显影辊的旋转，将所述色粉层从中间辊向显影辊转移，使显影辊上的色粉层接触所述图像承载体的表面。

本发明的第2形态的特征在于，在所述第1形态中，在所述磁辊以及中间辊的至少某一个辊的表面上形成凹凸。

本发明的第3形态的特征在于，在所述第1形态中，在所述磁辊上连接第一偏压电源，在所述中间辊上连接第二偏压电源，在所述显影辊上连接第三偏压电源，通过所述第一偏压电源和所述第二偏压电源的电位差形成电场，该电场在仅把所述磁辊上形成的所述显影剂层中的色粉向所述中间辊转移的方向上发挥作用，通过所述第二偏压电源和所述第三偏压电源的电位差形成电场，该电场在把所述中间辊上形成的色粉向所述显影辊转移的方向上发挥作用。

本发明的第4形态的特征在于，在所述第1形态中，相对于所述中间辊的圆周速度v_mid，所述显影辊的圆周速度v_dev有v_mid＞v_dev的关系。

本发明的第5形态的特征在于，在所述第1形态中，通过使Tm量的色粉附着在所述中间辊上，使该中间辊与所述显影辊接触地旋转，使中间辊上的色粉向显影辊转移，在显影辊上形成色粉附着量Td的色粉层，为了在显影辊上得到规定的色粉附着量Td，将中间辊的圆周速度v_mid和显影辊的圆周速度v_dev和中间辊上的色粉附着量Tm的关系设定为

本发明的第6形态的特征在于，在所述第1形态中，通过与所述磁辊的外周对置设置的限制构件，限制所述磁辊上的显影剂层的厚度。

本发明的第7形态的特征在于，在所述第1形态中，把显影辊相对于所述中间辊的压入量限制为0.1mm以上。

本发明的第8形态是图像形成装置，具有：感光体；使该感光体表面均匀带电的带电装置；用光照射带电的感光体的表面来形成静电潜像的曝光装置；向形成了所述静电潜像的感光体上供给色粉，显影所述静电潜像的显影装置；向打印纸等的被记录介质转印通过该显影装置在所述感光体上形成的色粉图像的转印装置；和在所述被记录介质上定影被转印的色粉图像的定影装置，该图像形成装置的特征在于，所述显影装置是所述第1到第7形态的任意一个形态的显影装置。

本发明的第9形态的特征在于，在所述第8形态中，相对于所述感光体的圆周速度v_pc，所述显影辊的圆周速度v_dev有v_dev＞v_pc的关系。

本发明的第10形态的特征在于，在所述第9形态中，所述中间辊的圆周速度v_mid和所述显影辊的圆周速度v_dev和所述感光体的圆周速度v_pc有v_mid＞v_dev＞v_pc的关系。

本发明的第11形态的特征在于，在所述第8形态中，相对于所述感光体的圆周速度v_pc，所述显影辊的圆周速度v_dev有v_dev＜v_pc的关系。

本发明的第12形态的特征在于，在所述第11形态中，所述中间辊的圆周速度v_mid和所述显影辊的圆周速度v_dev和所述感光体的圆周速度v_pc有v_dev＜v_mid＜v_pc的关系。

本发明的第13形态的特征在于，在所述第11或者第12形态中，为得到在所述感光体上的静电潜像上附着的色粉量的最大值Tpc(max)，将所述显影辊的圆周速度v_dev、所述感光体的圆周速度v_pc和所述显影辊上的色粉附着量Td的关系设定为

本发明的第14形态的特征在于，在所述第8到第13形态中，所述显影装置具有独立装填了不同颜色的色粉的多个显影单元，来形成彩色图像。

根据本发明，能够防止包含载体的二成分显影剂直接摩擦至少用弹性体构成了表面层的显影辊，而且能够在中间辊以及显影辊上形成稳定的色粉层，所以能够实现显影装置的长寿命化，能够高速而且长期稳定地得到高画质的图像。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的显影装置的概略侧面图。

图2是在该显影装置中使用的显影辊的截面图。

图3是表示在本发明的第一实施方式中，显影辊和中间辊的压入量和从中间辊向显影辊转移的色粉量的关系的特性图。

图4是表示在本发明的第一实施方式中，中间辊和显影辊的偏置电压的电位差和从中间辊向显影辊转移的色粉量的关系的特性图。

图5是表示在本发明的第一实施方式中，中间辊和显影辊的圆周速度的比和从中间辊向显影辊转移的色粉量的比的关系的特性图。

图6是应用了本发明的第一实施方式的显影装置的激光打印机的整体的概略结构图。

图7是应用了本发明的第一实施方式的显影装置的彩色激光打印机的整体的概略结构图。

图8是本发明的第二实施方式的显影装置的概略侧面图。

图9是应用了本发明的第二实施方式的显影装置的彩色激光打印机的整体的概略结构图。

符号说明

1显影装置，2感光体，3显影辊，4中间辊，5磁辊，6限制板，7色粉仓，8搅拌叶片，9复位辊，10、11、12偏压电源，13色粉，14开口，15a、15b显影剂搅拌螺旋桨，16显影剂，17显影剂层，18、19色粉层，20芯棒，21弹性层，22表面层，23激光打印机，24带电辊，25激光曝光装置，26纸盒，27进纸辊，28传送辊，29阻力辊，30转印辊，31加热辊，32支撑辊，33传送辊，34出纸辊，35接纸盘，36清洁装置，37彩色激光打印机，38a、38b、38c、38d带传送辊，39中间转印带，40第一转印辊，41第二转印辊，42带清洁器，43定影带，44加热辊，45加压辊，46支撑辊

具体实施方式

下面根据附图举例说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

图1是本发明的第一实施方式的显影装置的概略侧面图。如该图所示，显影装置1具有显影辊3、中间辊4、磁辊5、限制板6、在色粉仓7内设置的搅拌叶片8、复位辊9、偏压电源10、11、12、显影剂搅拌螺旋桨15a、15b等。

所述显影辊3和感光体2面对地接近配置，所述中间辊4在和感光体2相反侧的位置和显影辊3面对地接近配置，所述磁辊5在和显影辊3相反侧的位置和中间辊4面对地接近配置，这些显影辊3、中间辊4和磁辊5大体形成一个横排。所述复位辊(reset roller)9被接近配置在显影辊3的下方。

色粉仓7内的色粉13，通过搅拌叶片8从开口14被投放到两根显影剂搅拌螺旋桨(screw)15a、15b中螺旋桨15a侧的显影剂16上。显影剂16由磁性载体和色粉这两种成分组成。从色粉仓7内投放的色粉13通过显影剂搅拌螺旋桨15a、15b的旋转与显影剂16混合·搅拌，使显影剂16的色粉浓度均匀化，同时磁性载体和色粉通过摩擦起电而互相反极性带电。

磁辊5由固定的磁体辊(磁铁体)和以同心状在其周围旋转的套筒组成，套筒在反时针方向上旋转。通过该旋转，显影剂16吸附在磁辊5的外圆周面上，在和套筒的旋转相同的反时针方向上移动。和磁辊5的旋转一同在反时针方向上移动的显影剂16，通过面对磁辊5的外圆周而设置的限制板6被限制为规定厚度的显影剂层17。

由限制板6刮下的外侧的剩余显影剂16沿显影装置1的壁返回，再次返回显影剂搅拌螺旋桨15b侧，通过显影剂搅拌螺旋桨15a、15b的旋转被搅拌。

使通过限制板6被限制、在磁辊5的外圆周面上形成的显影剂层17与在顺时针方向上旋转的中间辊4接触，同时通过在磁辊5和中间辊4之间使电场作用，在该中间辊4的外圆周上形成色粉层18。

也就是说，构成在磁辊5上保持的显影剂16的磁性载体和色粉，因为通过摩擦起电相互反极性带电，所以通过在磁辊5和中间辊4之间使电场作用，仅显影剂16中的色粉附着在中间辊4的外圆周上，形成色粉层18。

其后，在中间辊4和反时针方向旋转的显影辊3具有圆周速度差的状态下使在中间辊4上形成的色粉层18接触显影辊3，同时在中间辊4和显影辊3之间使电场作用，使在中间辊4上形成的色粉层18向显影辊3转移，在显影辊3的外圆周上形成规定的色粉层19。通过所述偏压电源10、11、12形成上述磁辊5和中间辊4之间、以及中间辊4和显影辊3之间的电场。

接着，通过显影辊3的旋转，将显影辊3上的色粉层19向面对感光体2的部分(显影部)传送，通过和感光体2接触的同时在显影部使显影电场作用，将感光体2上的静电潜像显影，在感光体2的表面上形成色粉图像。和感光体2接触后的显影辊3上的色粉层19，通过与显影辊3接触地旋转的复位辊9，一部分被刮下，或者被刮均匀。

显影剂16中使用的磁性载体，因为当其粒子直径超过100μm时在中间辊4上的色粉层18上会看到刷子纹状的斑点，在40μm以下时有磁性载体附着增加的倾向，所以使用粒子直径为50～100μm的磁性载体和粒子直径为5～11μm的色粉的混合物。

另外，在本实施方式中，通过限制板6的磁辊5上的显影剂层17的色粉浓度(Wt％：色粉重量×100/磁性载体重量)，只要考虑色粉的带电量和显影剂的传送量而设定在3～25Wt％之间即可，但是更希望能够维持搅拌混合室内的显影剂16的色粉浓度比通过限制板6后的显影剂层17的色粉浓度高，以便达到根据色粉粒子直径和磁性载体粒子直径决定的饱和色粉浓度(7～25Wt％的范围)。

这里，饱和色粉浓度，可以作为在投入调配成充分高的色粉浓度(约15Wt％)的显影剂16并使磁辊5的套筒旋转时通过限制板6后的色粉浓度来测定。

另外，作为通过限制板6后的显影剂层17的色粉浓度取饱和值的理由，是因为下述原因：显影剂层17通过限制板6时可传送的最大色粉量，被认为是在磁性载体表面上通过静电力可吸附的色粉量、即1～3层左右，在此色粉量以上的色粉即使被保持在磁性载体和色粉的间隙中，但是由于磁刷(magnetic brush)的旋转移动、通过限制板6时的磁刷的摇动、或者在和限制板6之间起作用的静电力等的作用，也会脱离。

因此认为可传送的色粉量有界限，其值与饱和色粉浓度相当。因此，如果把通过限制板6后的显影剂层17的色粉浓度设定为该饱和值，则有不需要设置色粉浓度检测传感器(不使装置结构复杂化)，便能够稳定地维持显影剂层16中的混合比的优点。

作为磁性载体的材质，铁氧体、四氧化三铁、铁粉等是适合的。因为本方式在中间辊4上临时形成色粉层，所以与一般所使用的直接通过二成分显影剂对感光体的潜像进行显影的方式相比，能够使用范围较宽的磁性载体。因此可知在上述金属磁性载体外，也可以使用树脂载体。作为铁氧体载体，可以使用视比重为2.2～2.7g/cm³、饱和磁化为30～95emu/g的近似球形的材料。另外，树脂载体可以使用视比重为1.0～1.6g/cm³、饱和磁化为60～80emu/g的球形以及不定形的材料。

作为色粉，使用以适宜的量混合以聚酯树脂为主体的作为彩色材料的颜料、控制带电的带电控制剂以及辅助定影工序中的剥离性的分型剂，在混匀、粉碎、分级而达到规定的粒子直径后，添加二氧化硅或者氧化铝等外添加剂所形成的材料。另外，在本方式中同样也可以利用使用了苯乙烯·丙烯树脂等的色粉。

磁辊5如上所述由套筒和磁体辊(magnet roller)构成，其中的套筒是不锈钢等金属圆筒，为使显影剂16的传送性良好，其表面通过喷沙(sandblast)等处理以粗糙度Ra为0.3～1.5左右来进行粗糙化，形成了细微的凹凸。另外，也可以使用在套筒的金属表面上在圆周方向上以均匀间隔垂直地增添了槽或棱纹(rib)等凹凸的辊。配置在套筒内的固定的磁体辊的磁极数为4极，各磁极部的磁力在400～1200高斯的范围内充磁。另外，磁辊5的套筒的圆周速度V_mag设定为和中间辊4的圆周速度V_mid的比在1.0～5.0的范围内。

通过调整限制板6和磁辊5的间隙a，限制板6限制通过磁辊5的旋转而汲取到磁辊5上的显影剂16的传送量，在磁辊5上形成规定厚度的显影剂层17。在本实施方式中，希望该间隙a在0.3～0.8mm的范围内。

中间辊4是在不锈钢、铁上镀镍而得到的，或者是铝等金属，为使色粉层的传送性良好，其表面通过喷沙等处理以表面粗糙度Ra为0.2～1.5左右来进行粗糙化，形成了细微的凹凸。磁辊5和中间辊4保持规定的间隔、间隙b(0.3～1.5mm，理想的是0.3～0.5mm)，通过由偏压电源11和偏压电源12的电位差产生的电场，仅磁辊5上的显影剂层17中的色粉向中间辊4移动，在中间辊4上形成规定厚度的色粉层18。此时，偏压电源11和偏压电源12的电位差在200V～1000V的范围内，设定偏压电源12的绝对值比偏压电源11的绝对值大，通过该电位差产生的电场在中间辊4上形成规定厚度的色粉层18。

显影辊3如图2所示，在金属的芯棒20上设置弹性层21(硬度Asker-C40～70°)和表面层22而形成。弹性层21作为基材在聚氨酯橡胶中混合碳等导电剂，将电阻调整到10⁶～10¹⁰Ωcm。表面层22同样用聚氨酯橡胶形成，将电阻调整到相同的值，而且硬度为Asker-C70～90°，表面粗糙度Rz为2～9μm。

弹性层21具有确保弹性和调整电阻的作用。另外，表面层22具有在确保色粉的传送性的同时保护耐磨损性和感光体2的磨损、实现显影辊3的长寿命化的作用。

在本实施方式中像这样使用了两层结构的显影辊3，但是，只要是在聚氨酯或者硅等的橡胶中混合碳等导电剂、调整电阻到10⁶～10¹⁰Ωcm、而且硬度和表面粗糙度和上述显影辊3相同的材质，都可以同样使用。

图3是研究在本实施方式的显影装置1中，使显影辊3接触中间辊4地压入时的显影辊3的压入量、和从中间辊4上向显影辊3转移的色粉的量的关系的特性图。此时，在显影辊3和中间辊4上设置了适合色粉转移的电位差。

从该结果可知，当使显影辊3的压入量在0.1mm以上时，色粉的转移量稳定。另一方面，当增加压入量时显影辊3和中间辊4的摩擦力增加，驱动两者的转矩增加。因此在本实施方式中，显影辊3向中间辊4的压入量在0.1～0.3mm的范围内是合适的。

作为复位辊9，在本实施方式中使用聚氨酯制成的独立发泡型海绵辊。发泡率为每英寸50～70个，硬度适宜为Asker-F60～90°。根据显影辊3上的色粉的复位性，复位辊9向显影辊3的压入量适宜在0.1mm以上，但是当该压入量增加时驱动转矩增加，以便与上述中间辊4和显影辊3的压入量相同，所以0.1～0.3mm的范围是合适的。

图4是研究在本实施方式的显影装置1中，通过在中间辊4上连接的偏压电源11的电压Vmid和在显影辊3上连接的偏压电源10的电压Vdev的电位差(Vmid-Vdev)，中间辊4上的色粉层18能够有多少向显影辊3转移的特性图。在该试验中，假定中间辊4的圆周速度v_mid和显影辊3的圆周速度v_dev的比(中间辊圆周速度v_mid/显影辊圆周速度v_dev＝圆周速度比K1)为1.5。

根据该结果可知，如果把电位差(Vmid-Vdev)设定在200V以上，则中间辊4上的色粉层18的几乎全部能够向显影辊3转移。因此在本实施方式中，取该电位差为250V。

图5是研究在本实施方式的显影装置1中，改变中间辊4的圆周速度v_mid和显影辊3的圆周速度v_dev的比(圆周速度比K1)，转移到显影辊3上的色粉层19的色粉量Td和中间辊4上的色粉层18的色粉量Tm的比(Td/Tm)的特性图。

从该结果可知，在圆周速度比K1在1附近以外，Td/Tm与圆周速度比K1大体成比例。这是因为在圆周速度比K1为1附近，即在中间辊4的圆周速度v_mid和显影辊3的圆周速度v_dev几乎相同的附近，显影辊3对中间辊4上的色粉层18的摩擦力变弱，所以向显影辊3的色粉转移变得不稳定的缘故。

从图4以及图5的结果，在本实施方式的显影装置1中，根据中间辊4上的色粉层18的色粉量Tm和该圆周速度比K1，可以如下式那样决定显影辊3上的色粉层19的色粉量Td

圆周速度比K1，因为如根据图5的结果所知在1附近不稳定，以及当把圆周速度比K1的值设定得较大时驱动转矩增加，所以在实施方式中在1＜K1＜4的范围内设定圆周速度比K1。

为了能够稳定地显影感光体2上的静电潜像，感光体2和显影辊3的压入量需要和上述显影辊3和中间辊4的压入量相同那样在0.1mm以上，但是因为同样当压入量增加时驱动转矩也增加，所以0.1～0.3mm的范围是合适的。

感光体2上形成的色粉层的色粉量Tpc，通过上述显影辊3上的色粉层19的色粉量Td、显影辊3的圆周速度v_dev和感光体2的圆周速度v_pc的圆周速度比K2(v_dev/v_pc)、以及感光体2的潜像电位和从偏压电源10向显影辊3施加的电压的电位差来决定，而其最大值Tpc(max)可以如下式决定。

圆周速度比K2，因为如上述的中间辊4和显影辊3的关系那样在1附近不稳定，以及当把圆周速度比K2的值设定得较大时驱动转矩增加，所以在本实施方式中，相对于感光体2的圆周速度v_pc，使显影辊3的圆周速度成为v_dev＞v_pc的关系，在1＜K2＜2的范围内设定圆周速度比K2。

另外，因为当使圆周速度比K2为1以上时从上述(1)式的关系可知中间辊4的旋转速度变大、驱动转矩增加，所以相对于感光体2的圆周速度v_pc也可以使显影辊3的圆周速度成为v_dev＜v_pc的关系，将圆周速度比K2设定为K2＜1，具体说使圆周速度比K2的值在0.5～0.95的范围内。

图6是使用了本发明的实施方式的显影装置1的图像形成装置(激光打印机23)的整体的概略结构图。

作为感光体2而使用有机感光体(OPC)，感光体2的圆周速度为100～400mm/sec，通过带电辊24使感光体2带电-400～-700V。接着，通过激光曝光装置25在感光体2上形成要打印的图像的静电潜像。此时，假设用激光曝光的部分和未曝光的部分的电位(对比电位)为约350V以上，假设显影辊3的圆周速度为感光体2的圆周速度的约1倍～约2倍，进而在显影辊3上施加-80～-350V的显影偏压来进行反转显影。

打印所用的纸，从纸盒26通过进纸辊27进纸，通过传送辊28向阻力辊(resist roller)29传送。与在感光体2上形成的色粉图像同步地，从阻力辊29传送打印纸，通过转印辊30把感光体2上的色粉图像转印到打印纸上。

接着，通过由加热辊31和支撑辊32构成的定影器，使打印纸上的色粉图像定影，进而通过传送辊33和出纸辊34向接纸盘35传送。另外，转印后，感光体2上残留的色粉通过清洁装置36被清除，感光体2再次接受上述的带电、曝光、显影、转印工序。

在这样的激光打印机23中，在上述条件下进行打印时，能够以1.2～1.8(O.D)的图像浓度，高速而且长期稳定地得到高画质的图像。另外，即使在进行了长期打印的情况下，显影辊3和中间辊4的磨损也较小，而且也不会发生色粉向两辊的成膜(filming)。

这是因为，本发明通过在中间辊4中使用金属制的辊，能够减少使用磁性载体的显影剂导致的磨损，没有使用金属制的刮片(blade)等接触摩擦用弹性体构成的显影辊3的表面的部件，能够在显影辊3上形成稳定的色粉层。

另外，使中间辊4、显影辊3、感光体2的各自的圆周速度的关系成为v_mid＞v_dev＞v_pc，也成为高速且稳定地得到高画质图像的原因之一。另一方面，通过使中间辊4、显影辊3、感光体2的各自的圆周速度的关系成为v_dev＜v_mid＜v_pc，成为不提高各辊的驱动转矩而能够高速而且稳定地得到高画质图像的原因之一。

图7是使用本发明的显影装置1的另一图像形成装置(彩色激光打印机37)的整体的概略结构图。

彩色激光打印机37，在用多个带(belt)传送辊38a、38b、38c、38d绷紧架设的中间转印带39的侧面配置各种颜色的显影单元，在中间转印带39上形成通过色粉形成的彩色图像，把该彩色图像转印到从纸盒26传送的打印纸上，通过由定影带43、加热辊44、加压辊45、支撑辊46组成的定影器用热和压力将色粉熔融定影来形成彩色图像。

显影单元有四种形式，由分别装填了青色色粉的C显影单元、装填了洋红色色粉的M显影单元、装填了黄色色粉的Y显影单元、装填了黑色色粉的K显影单元构成。

各显影单元成为同样的结构，这里以K显影单元为例说明结构。如第一实施方式，K显影单元由显影装置1K、感光体2K、带电辊24K、激光曝光装置25K、把感光体2K上的色粉图像向中间转印带39上转印的第一转印辊40K和清洁装置36K构成。

中间转印带39由多个带传送辊38a、38b、38c、38d绷紧架设，由带传送辊38b驱动、传送。带清洁器42去除中间转印带39上的残留色粉。第一转印辊40面对感光体2被配置在中间转印带39的内侧。

打印纸传送路径，从堆积打印纸的纸盒26经过进纸辊27、阻力辊29，通过第二转印辊41和中间转印带39之间到达定影器。

在形成图像时，用带电辊24使感光体2上带电，用激光曝光装置25照射与图像对应的光，降低感光体2上的电位。该部位通过感光体2的旋转而到达显影装置1的显影辊3，当接触色粉层时带电的色粉附着到感光体2的静电潜像上。接着感光体2上的色粉图像在第一转印辊40按压中间转印带39的部位被转印到中间转印带39上。

各显影单元的感光体上的色粉图像被转印到中间转印带39上，形成彩色的色粉图像。然后通过中间转印带39的传送，在第二转印辊41的部位把色粉图像转印到传送来的打印纸上。转印了色粉图像的打印纸被传送到定影器，色粉通热和压力被熔融定影，形成彩色图像。

在本实施方式中，各彩色图像的图像浓度为1.2～1.8(O.D)，能够高速而且长期稳定地得到高画质的图像。另外，即使在进行长期打印的情况下，显影辊3和中间辊4的磨损也较小，而且也不会发生色粉向两辊的成膜。

这是因为，本发明通过在中间辊4中使用金属制的辊，能够减少使用了磁性载体的显影剂导致的磨损，没有使用金属制的刮片(blade)等接触摩擦用弹性体构成的显影辊3的表面的部件，能够在显影辊3上形成稳定的色粉层。

(第二实施方式)

图8是本发明的第二实施方式的显影装置的侧截面图。该图中的显影装置1的结构和第一实施方式基本相同，但是感光体2的旋转方向不同。即在第一实施方式中是顺时针方向，而在本实施方式中是反时针方向。因此，显影辊3、中间辊4、磁辊5的旋转方向也和第一实施方式相反。

在本实施方式中使用的色粉、磁性载体的条件、以及限制板6或者各辊的设定条件等和第一实施方式中叙述的条件相同，所以省略重复的说明。

图9是使用了第二实施方式的显影装置1的图像形成装置(彩色激光打印机37)的整体的概略结构图。

各构件的结构和动作等和使用图7说明的图像形成装置大体相同，不过中间转印带39的传送方向和在图7中说明的图像形成装置不同。

即使在本实施方式中，也能够使各彩色图像的图像浓度为1.2～1.8(O.D)，高速而且长期稳定地得到高画质的图像。另外，即使在进行长期打印的情况下，显影辊3和中间辊4的磨损也较小，而且也不会发生色粉向两辊的成膜。

Claims

1.一种显影装置，其具有显影辊，该显影辊使用由磁性载体和色粉组成的二成分显影剂、在图像承载体的表面上形成的静电潜像上附着所述色粉来显影所述静电潜像，该显影装置的特征在于，

所述显影辊的至少表面层用弹性体构成，与该显影辊对置接近地设有金属制的中间辊，与该中间辊对置接近地设有磁辊，

通过与所述二成分显影剂相接触地旋转所述磁辊，在磁辊的表面上形成由磁性载体和色粉的混合物组成的显影剂层，将该显影剂层传送到所述金属制的中间辊侧，仅把所述显影剂层中的色粉转移到所述中间辊来形成色粉层，伴随该中间辊和所述显影辊的旋转将所述色粉层从中间辊向显影辊转移，使显影辊上的色粉层接触所述图像承载体的表面。

2.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

在所述磁辊以及中间辊的至少某一个辊的表面上形成凹凸。

3.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

在所述磁辊上连接第一偏压电源，在所述中间辊上连接第二偏压电源，在所述显影辊上连接第三偏压电源，

通过所述第一偏压电源和所述第二偏压电源的电位差形成电场，该电场在仅把所述磁辊上形成的所述显影剂层中的色粉向所述中间辊转移的方向上发挥作用，

通过所述第二偏压电源和所述第三偏压电源的电位差形成电场，该电场在把所述中间辊上形成的色粉向所述显影辊转移的方向上发挥作用。

4.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

相对于所述中间辊的圆周速度v_mid，所述显影辊的圆周速度v_dev有v_mid＞v_dev的关系。

5.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

通过使Tm量的色粉附着在所述中间辊上、并使该中间辊与所述显影辊相接触地旋转，从而使中间辊上的色粉向显影辊转移，在显影辊上形成色粉附着量Td的色粉层，

为了在显影辊上得到规定的色粉附着量Td，将中间辊的圆周速度v_mid和显影辊的圆周速度v_dev以及中间辊上的色粉附着量Tm的关系设定为

6.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

通过与所述磁辊的外周对置设置的限制构件，限制所述磁辊上的显影剂层的厚度。

7.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，

把显影辊相对于所述中间辊的压入量限制为0.1mm以上。

8.一种图像形成装置，具有：感光体；使该感光体表面均匀带电的带电装置；用光照射带电的感光体的表面形成静电潜像的曝光装置；向形成了所述静电潜像的感光体上供给色粉，显影所述静电潜像的显影装置；向被记录介质转印通过该显影装置在所述感光体上形成的色粉图像的转印装置；以及在所述被记录介质上定影被转印的色粉图像的定影装置，其特征在于，

所述显影装置是权利要求1到7中任意一项所述的显影装置。

9.根据权利要求8所述的图像形成装置，其特征在于，

相对于所述感光体的圆周速度v_pc，所述显影辊的圆周速度v_dev有v_dev＞v_pc的关系。

10.根据权利要求9所述的图像形成装置，其特征在于，

所述中间辊的圆周速度v_mid和所述显影辊的圆周速度v_dev和所述感光体的圆周速度v_pc有v_mid＞v_dev＞v_pc的关系。

11.根据权利要求8所述的图像形成装置，其特征在于，

相对于所述感光体的圆周速度v_pc，所述显影辊的圆周速度v_dev有v_dev＜v_pc的关系。

12.根据权利要求11所述的图像形成装置，其特征在于，

所述中间辊的圆周速度v_mid和所述显影辊的圆周速度v_dev和所述感光体的圆周速度v_pc有v_dev＜v_mid＜v_pc的关系。

13.根据权利要求11或者12所述的图像形成装置，其特征在于，

为了得到在所述感光体上的静电潜像上附着的色粉量的最大值Tpc(max)，将所述显影辊的圆周速度v_dev、所述感光体的圆周速度v_pc和所述显影辊上的色粉附着量Td的关系设定为

14.根据权利要求8到12的任意一项所述的图像形成装置，其特征在于，

所述显影装置具有独立地装填了不同颜色的色粉的多个显影单元，来形成彩色图像。

15.根据权利要求13所述的图像形成装置，其特征在于，