CN102117035A - 显影装置、并入该显影装置的处理盒和成像设备 - Google Patents

Abstract

一种显影装置包括：显影剂容器；旋转的显影剂载体，面向潜像载体布置，并且其包括在显影剂载体的圆周方向中安排的多个外侧电极，与多个外侧电极电绝缘的内侧电极，在内侧电极和外侧电极之间布置的绝缘层，以及覆盖外侧电极并且使多个外侧电极彼此电绝缘的表面层；偏置电源，通过分别向内侧电极和外侧电极施加第一和第二偏置电压以生成随时间改变的电场；电场调节器，依据显影剂载体的表面层的厚度来调整电场；以及控制器。

Description

显影装置、并入该显影装置的处理盒和成像设备

相关申请的交叉引用

本专利说明书是以向日本专利局2010年1月5日提交的No.2010-000587、2010年1月6日提交的No.2010-001175、2010年10月6日提交的No.2010-226451、以及2010年10月8日提交的No.2010-228343的日本专利申请为基础并且要求其优先权，在此通过引用以其整体并入其内容。

技术领域

本发明一般地涉及一种在诸如复印机、打印机、传真机、或者能够进行这些功能中的至少两种功能的多功能机的成像设备中使用的显影装置，并入该显影装置的处理盒(process cartridge)，以及并入该显影装置的成像设备。

背景技术

通常，诸如复印机、打印机、传真机或者包括这些功能中的至少两种功能的多功能装置等的电子照相成像设备包括：潜像(latent image)载体，在其上形成静电潜像；以及显影装置，利用显影剂对潜像进行显影，所述显影剂具有本质上由一种调色剂组成的单组分的显影剂或者本质上由调色剂和载体组成的双组分显影剂。

例如，在使用单组分显影剂(即，调色剂)的显影装置中，将诸如显影辊的显影剂载体布置为不与潜像载体接触，并且显影装置通过使得显影剂跳动(hop)并在显影剂载体上或者在显影剂载体周围形成云(cloud)(即，调色剂云)而将显影剂供应给在潜像载体上形成的潜像。在使用单组分显影剂的显影装置中使用的显影剂载体典型地包括彼此电绝缘的两层电极，即，内侧电极和位于距内侧电极的显影剂载体的外侧上的多个外侧电极。在显影剂载体的圆周方向上以预定间隔(预定间距)安排多个外侧电极。显影剂载体还包括表面层，其覆盖在每个外侧电极的外圆周侧上以便在使多个外侧电极彼此电绝缘的同时保护多个外侧电极。

为了使用这样的显影剂载体来形成调色剂云，显影装置还包括：电源，用于分别向内侧电极和外侧电极施加随时间彼此不同改变的单独的电压，由此在邻近的外侧电极之间生成随时间彼此不同改变的电场。该电场使得在显影剂上承载的调色剂在邻近的外侧电极之间跳动并且形成调色剂云。应注意，在使得调色剂跳动的多个外侧电极中的邻近的两个外侧电极之间生成电场、由此形成调色剂云的现象在下文中被称为“闪耀(flare)”或“闪耀状态”。换言之，术语“闪耀”意味着其中显影剂载体的圆周表面上跳动的调色剂在显影剂载体的圆周表面的邻近区域中形成调色剂云的现象。

在该类型的显影装置中，如果电场极其小，则因为电场的强度弱于调色剂和显影剂载体之间的附着力，所以调色剂既不能在显影剂载体上跳动也不能形成调色剂云。相应地，没有将调色剂从不与潜像载体接触的显影剂载体转移到潜像载体上，导致输出图像的图像浓度的降低。相反，如果电场极其大，则电压可能在内侧电极与每个外侧电极之间泄露，这可能损坏电极本身。此外，该电压还可能在外侧电极和覆盖外侧电极的显影剂载体的表面层之间泄露，由此损坏该表面层。

因此，电场的大小或者强度是关键因素并且必须适当地进行调节。

例如，JP-2009-36929-A公开了一种显影装置，其在用作显影剂载体的包括内侧电极和多个外侧电极的闪耀辊的表面保持恒定的电势以便防止图像浓度中的不均匀和输出图像的背景中调色剂的散布(scattering)。这种已知的显影装置还包括：诸如刮刀的显影剂调整器，其调整在闪耀辊上形成的调色剂层的厚度；以及电压施加装置，其向显影剂调整器施加偏置电压。施加到显影剂调整器的偏压的平均值具有与施加到闪耀辊的多个外侧电极的偏压的平均值相同的电势。

尽管保持闪耀辊的表面的电势恒定是有效的，但是对于保持闪耀状态恒定的这种已知的配置不足，因为在该已知配置中仅仅考虑了施加到闪耀辊的偏置电压。更具体地，由于闪耀辊的表面层(即，绝缘层或者保护层)的厚度的偏差也引起闪耀状态波动，这在该已知的配置中未被考虑。显影剂载体的表面层的厚度原始是由于制造公差而变化，并且相应地在显影剂载体要生成的适合的电场中存在偏差。换言之，用于导致期望的闪耀状态的电场对于每个显影剂载体是唯一的。此外，显影剂载体的表面层通过与显影剂调整器等接触而磨损并且随着时间变薄，这造成用于获得期望的闪耀状态的适合的电场也波动。

鉴于前述的，本发明的发明人认识到存在对于能够保持显影剂载体周围恒定的闪耀状态的显影装置、包括该显影装置的处理盒、以及包括该显影装置的成像设备的需求。

发明内容

鉴于前述的，在本发明的一种示例性实施例中，提供了一种显影装置，其促使单组分的显影剂附着到潜像载体上形成的静电潜像上，并且能够保持恒定的图像显影能力等级。

该显影装置包括：显影剂容器，用于包含显影剂；旋转的圆柱形显影剂载体，布置在显影剂容器中，面向并且不与潜像载体接触；偏置电源；电场调节器；以及控制器，其操作性地连接到电场调节器，用于控制电场调节器。显影剂载体包括：多个外侧电极，安排在显影剂载体的圆周方向中；内侧电极，提供在距多个外电极外侧电极的显影剂载体的内圆周侧上提供，并且与多个外电极外侧电极电绝缘；绝缘层，布置在多个外电极外侧电极和内电极内侧电极之间，以及表面层，覆盖多个外电极外侧电极中的每一个外电极外侧电极的外侧，并且使多个外电极外侧电极彼此电绝缘。偏置电源分别向内侧电极和多个外侧电极施加随时间彼此不同改变的第一偏置电压和第二偏置电压，以便生成在多个外侧电极之间随时间改变的电场，由此促使显影剂在显影剂载体上跳动。电场调节器通过依据显影剂载体的表面层的厚度来调整电场，保持在显影剂载体上跳动的显影剂的状态恒定。

本发明的另一说明性实施例提供了一种在成像设备中可移除地安装的处理盒。在公共外壳中容纳潜像载体、充电装置以及清洁装置中的至少一个以及上述的显影装置。

本发明的另一说明性实施例提供了一种成像设备，其包括在其上形成潜像图像的潜像载体和上述的显影装置。

附图说明

在结合附图考虑时，通过参照以下详细描述，本公开的更全面的理解以及本公开的许多伴随优点将容易获得并且变得更好理解，在附图中：

图1是根据示例性实施例的成像设备的示意剖面视图，其中在处理盒中并入了显影装置；

图2是包括根据示例性实施例的显影装置的处理盒的轴端部视图(end-onaxis view)；

图3是电极(即，在好像圆柱形显影辊被展开为平面结构的状态下，在与圆柱形显影辊的轴方向正交的方向中圆柱形显影辊的内侧电极和多个外侧电极)层的部分剖面视图；

图4A是其中显影辊被展开为平面结构的示意性展开视图；

图4B是显影辊的示意性透视图；

图5图示了彼此相位移动半个周期(180度或者π)的、施加到内侧电极的内侧偏置电压和施加到外侧电极的外侧偏置电压的波形；

图6是图示由于显影辊的表面层的厚度的改变而引起的显影辊上生成的电场的平均强度的改变的图形；

图7是图示在表面层的厚度和保持恒定的期望的显影能力等级的偏置电压的峰峰值电压之间的关系的图形；

图8是图示施加到内侧电极和外侧电极的偏置电压的上升时间和显影辊的表面上电场的平均强度之间的关系的图形；

图9是图示在表面层的厚度和保持恒定的期望的显影能力等级的偏置电压的上升时间之间的关系的图形；

图10是图示显影能力和分别施加到内侧电极和外侧电极的偏置电压的频率之间的关系的图形；

图11是图示在表面层的厚度和保持恒定的期望的显影能力等级的偏置电压的频率之间的关系的图形；

图12图示彼此相位移动1/2π的、施加到内侧电极的内侧偏置电压和施加到外侧电极的外侧偏置电压的波形；

图13是图示显影能力和分别施加到内侧电极和外侧电极的内侧偏置电压和外侧偏置电压的相位差之间的关系的图形；

图14是图示表面层厚度与保持恒定的期望的显影能力等级的第一和第二偏置电压的相位差之间的关系的图形；

图15是图示显影辊的表面层的磨耗量(磨损量)与显影辊已经旋转的次数之间的关系的图形；

图16图示其中使用层厚度估计装置的电场调节器的自动控制的算法；

图17是图示用于评估由于安装现场条件的改变引起的显影辊的表面层磨损量的改变的实验结果的图形；

图18图示其中基于安装现场条件的测量利用校正系数β来校正表面层的估计的磨损量的电场调节器的自动控制的算法；

图19是图示在三个不同的安装现场条件的每一个中用于获得合适的闪耀状态的偏置电压的峰峰值电压与表面层厚度之间的关系的图形；

图20是图示在三个不同的安装现场条件的每一个中用于获得合适的闪耀状态的偏置电压的上升时间与表面层厚度之间的关系的图形；

图21是图示在三个不同的安装现场条件的每一个中用于获得合适的闪耀状态的偏置电压的频率与表面层厚度之间的关系的图形；

图22是图示在三个不同的安装现场条件的每一个中用于获得合适的闪耀状态的偏置电压的相位差与表面层厚度之间的关系的图形；以及

图23A和23B图示基于安装现场条件的测量还考虑使用其中显影剂的电荷量随安装现场条件改变而改变的电场调节器的自动控制的算法。

具体实施方式

在描述附图中图示的优选实施例时，为了清楚，采用特定的术语。然而，本专利说明书的公开不是意图在于受限于这样选择的特定的术语，并且应理解，每个特定的要素包括所有以类似方式操作并且实现类似结果的技术等效物。

现在参照附图，其中贯穿附图的若干视图，同样的参考标记指明相同或者对应的部分，并且具体到图1，描述了根据本实施例的多色成像设备。

图1是图示根据本实施例的成像设备的配置的剖面图。

图1中所示的成像设备100是多色复印机，并且除了显影装置4之外，具有与采用电子照相方法的已知的成像设备类似的配置。应注意，成像设备100的配置不限于图1中所示的配置，并且本实施例的特征可以适用于打印机、传真机、包括这些性能中的至少两种性能的多功能机、或者单色成像设备。

图1中所示的成像设备100包括：机身200、在机身200上提供的文档读取单元300、机身200之下提供的纸张馈送器400。文档读取单元300可以是包括光学地读取原始文档的图像数据的读取表面的已知的扫描仪。该扫描仪可以包括自动地向该读取表面馈送原始文档的自动文档馈送器(ADF)。可替代地，扫描仪可以不包括ADF，而是用户手动地将原始文档放置在该读取表面上。尽管未在图中示出，纸张馈送器400包括纸张托盘和馈送辊，并且具有向图像转印(transfer)单元20馈送在纸张托盘上堆叠的记录介质纸张10的已知配置。

机身200包括由在纸张馈送器400上提供的、每一个被配置为处理盒的多个成像单元构成的串联(tandem)成像单元30。在图1中所示的配置中，串联成像单元30包括四个成像单元或者处理盒1a、1b、1c和1d。除了其中使用的调色剂的颜色之外，四个处理盒1a、1b、1c和1d具有类似的配置，并且分别形成例如黑色、洋红色、青色、以及黄色调色剂图像。

应注意，附属于参考标记的后缀a、b、c和d仅仅是用于颜色区分并且下文中在颜色区分不必要时可以省略。另外，尽管以下描述涉及其中显影装置4被并入处理盒1的配置，但是不是必须在作为处理盒的公共单元中容纳成像单元1的两个或者更多组件。可替代地，本实施例的特征可以适用于其中显影装置4被独立安装在成像设备100中的配置。

在串联成像单元30中包括的四个处理盒1中的每一个包括：用作图像载体的光导鼓(photoconductor drum)2、充电部件3、显影装置4、以及清洁单元17，在公共单元外壳中容纳它们并且由此结合。应注意，本实施例的特征可以不仅适用于图1和图2所示的处理盒，而且还可以适用于任何处理盒，只要该处理盒可移除地安装在成像设备100中，并且图像载体、充电部件，以及清洁单元中的至少一个与根据本实施例的显影装置4结合。作为替换，通过操作制动器(stopper)(未示出)，可以从成像设备100中移除所使用的处理盒1，并且可以在其中安装新的一个处理盒。

在图1所示的成像设备100中，当绘制图1的纸的前侧是成像设备100的前侧时，从绘制图1的纸的表面向上从机身200抽出处理盒1。也就是说，从设备的后侧向前侧从机身200中抽出处理盒1。然而，处理盒1的插入和移除的方向不限于此。例如，依赖于成像设备的类型或者内部配置，可以在图1的横向方向上插入处理盒并且从成像设备移除处理盒。

图1中示出的每个处理盒1中的光导鼓2可如箭头指示的在图1中顺时针旋转。将充电部件3压在光导鼓2的表面并且在光导鼓2旋转时相应地旋转。高压电源(未示出)向每个充电部件3施加预定的偏置电压，使得充电部件3可以均匀地对光导鼓2的表面进行充电。应注意，尽管在图1和图2中所示的充电部件3是接触型的辊形充电部件，但替代地可以使用诸如那些采用电晕放电的非接触型的充电部件。

另外，向上倾斜地并且与四个处理盒1平行地提供曝光单元16。曝光单元16根据由图像读取单元300读取的每个颜色的图像数据，对由充电部件3充电的每个光导鼓2进行曝光，由此在光导鼓2上形成静电潜像。尽管在本实施例中使用了采用激光二极管的激光束扫描方法，但是，可替代地，可以使用发光二极管(LED)阵列。随着光导鼓2旋转，当通过显影装置4时，由曝光单元16在光导鼓2上形成的静电潜像利用调色剂显影为调色剂图像。

成像设备100还包括面向并且与每个处理盒1中的光导鼓2接触布置的中间转印带7。中间转印带7典型地环绕多个支撑辊(其中至少一个用作驱动辊)而拉伸，并且随着驱动辊旋转而旋转。另外，在中间转印带7的后侧提供初级(primary)转印辊8，并且其位于经由中间转印带7而面向各个光导鼓2。

高压电源(未示出)向每个初级转印辊8施加初级转印偏压，并且由此将通过显影装置4显影的调色剂图像从光导鼓2初级地转印到中间转印带7上。

应注意，在初级图像转印之后，由清洁单元17移除光导鼓2上剩余的任何调色剂。

接着，以下描述成像操作。

应注意，除了调色剂颜色之外，成像单元1a、1b、1c和1d执行的成像操作类似。

初始地，通过驱动源(未示出)使光导鼓2在图1中顺时针旋转，并且同时放电单元(未示出)将光发射到光导鼓2，由此初始化光导鼓2的表面的电势。然后，通过充电部件3将由此放电的光导鼓2的表面均匀地充电到预定的极性。随后，曝光单元16根据图像读取单元300读取的图像将激光束引导到光导鼓2的充电的表面，由此在其上形成静电潜像。更具体地，曝光单元16根据从图像读取单元300捕捉的多色图像数据分解的单色数据(即，黄色、青色、洋红色，或者黑色数据)将激光束引导到光导鼓2的表面。当通过显影装置4时，利用调色剂将光导鼓2上由此形成的静电潜像显影到调色剂图像。

中间转印带7在图1中逆时针旋转，并且将具有与光导鼓2上的调色剂图像的极性相反的极性的初级转印偏置电压施加到初级转印辊8。由此，在光导鼓2和中间转印带7之间生成转印电场，并且在初级图像转印时，光导鼓2上形成的调色剂图像被电转印到与光导鼓2同步旋转的中间转印带7上。从中间转印带7旋转的方向中的上游侧的、被定时为与中间转印带7的旋转一致的各个光导鼓2依序地转印调色剂图像，并且在中间转印带7上彼此重叠，由此形成期望的多色图像。

其间，在纸张馈送器400上堆叠的多个纸张中每次一张地分离要在其上形成图像的纸张10，并且通过诸如馈送辊的传输部件将其馈送到一对配准辊15。在该对配准辊15开始旋转之前，纸张10中的前沿部分被彼此挤压的配准辊15之间的辊隙抓住，并且由此对纸张10执行配准。随后，定时为与中间转印带7上形成的多色调色剂图像一致，该对配准辊15开始旋转，由此将纸张10转送到次级图像转印部分20，次级图像转印部分20由中间转印带7环绕其拉伸的支撑辊中的一个和经由中间转印带7面向该支撑辊布置的次级转印辊9组成。

在本实施例中，将其极性与中间转印带7上形成的调色剂图像的极性相反的转印偏置电压施加到次级转印辊9，并且由此一起形成多色图像的重叠的单色调色剂图像同时从中间转印带7转印到纸张10。然后，在其上形成调色剂图像的纸张10被传输到包括根据已知的配置的定影辊和压辊的定影装置12。当纸张10通过定影装置12时，利用来自定影辊和压辊的热和压力将调色剂图像定影在纸张10上作为永久图像。然后将在其上定影图像的纸张10排出到排出托盘115。由此，完成了成像处理的序列。应注意，没有被转印到纸张10而保留在中间转印带7上的任何调色剂被带清洁单元11移除。

接着，以下参照图2进一步详细地描述显影装置4和处理盒1。

图2是包括根据本实施例的显影装置4的处理盒1的轴端部视图。如上所述，在成像设备100的串联成像单元30中提供四个处理盒1。

图2中所示的显影装置4包括分区110，分区110部分地将显影装置4的内部划分为用于包含显影剂T(下文也称为“调色剂”)的显影剂包含仓101和位于显影剂包含仓101之下的供应仓102，其一起形成显影剂容器。显影装置4还包括：供应辊105、显影辊103(显影剂载体)，这两者在供应仓102中提供；面向显影辊103布置的显影剂调整器104；以及与显影辊103接触提供的用于防止显影剂从显影装置4泄露的密封部件109。在本实施例中，显影辊103是圆柱形的，并且在此使用的“圆柱形”包括多边的柱形。

在分区110中形成与在绘制图2的纸的表面正交的方向中安排的至少一个开口107A和至少一个开口107B。开口107A(下文也称为“供应开口107A)用于从显影剂包含仓101向供应仓102供应显影剂T，而开口107B(下文也称为“返回开口107B”)用于从供应仓102向显影剂包含仓102返回多余的显影剂。换言之，显影剂T通过供应开口107A从显影剂包含仓101传输给供应仓102并且通过返回开口107B从供应仓102传输给显影剂包含仓101，由此在显影剂装置4中循环。

以下描述显影剂装置4中的显影剂的传输。

参照图2，在显影剂包含仓101中提供显影剂传输部件106。在图2中所示的配置中，显影剂传输部件106包括：旋转轴、以及附接在旋转轴上的螺杆部分和平面部分。当显影剂传输部件106旋转时，在螺杆部分和平面部分的作用下，显影剂包含仓101中包含的显影剂T被基本上水平地输送，其与绘制图2的纸的表面正交。

应注意，下文中在本说明书中所用的“下游”和“上游”分别意味着显影剂装置4中输送显影剂的方向(下文中称为“显影剂传输方向”)中的下游和上游，除非另外指定。

应注意，显影剂传输部件106的配置不限于以上的描述，并且可替代地，显影剂传输部件106可以包括螺杆、传输带、或者用于输送显影剂的线图形的旋转部件。仍可替代地，这些可以与刀刃形状的平面部分和/或由弯曲的线构建的桨组合，使得显影剂传输部件106可以具有用于软化并且打碎凝结的显影剂的附加能力。当在其轴方向中输送显影剂T的同时，显影剂传输部件106通过供应开口107A向供应仓102供应显影剂T。

在供应仓102中，在开口107A和107B之下提供显影剂搅拌器108。类似地，显影剂搅拌器108包括：旋转轴、以及附接到旋转轴的螺杆部分和平面部分。相应地，显影剂搅拌器108在供应仓102中基本上水平地输送显影剂T，其与绘制图2的纸的表面正交，类似于显影剂传输部件106，尽管该方向与通过显影剂传输部件106的显影剂传输方向相反。显影剂搅拌器108还包括在显影剂传输方向中其下游端部中提供的反转螺旋方向的反转的螺杆部分，以便在与显影剂搅拌器108的上游部分输送显影剂T的方向相反的方向中输送显影剂。

利用该配置，在显影剂搅拌器108的下游端部中，可以从显影剂传输方向的两侧堆积多余的显影剂并且然后将其带到显影剂包含仓101。也就是说，在显影剂搅拌器108的下游端部中提供在与通过显影剂传输部件106的显影剂传输方向相同的方向中输送显影剂T的螺杆部分。由此，在通过显影剂传输部件106输送时，通过供应开口107A将显影剂包含仓101中包含的显影剂T供应给供应仓102。此外，在显影搅拌器108的下游端部中堆积供应仓102中的多余的显影剂，并且然后通过与供应开口107A分开的返回开口107B将其带到显影剂包含仓101。结果，显影剂T在显影剂包含仓101和供应仓102之间循环。

显影剂搅拌器108还具有在搅拌显影剂T的同时将显影剂T供应给位于显影剂搅拌器108之下的供应辊105以及与供应辊105接触提供的显影辊103的能力。在供应辊105的表面覆盖有其中形成孔或者室(cell)的泡沫材料，使得可以将输送给供应仓102并且然后被显影剂搅拌器108搅拌的显影剂T有效地吸引到供应辊105的表面。此外，利用泡沫材料覆盖供应辊105的表面可以减轻供应辊105接触显影辊103的部分中的压力，由此防止并减少显影剂T的劣化。应注意，泡沫材料的电阻可以在从大约10³Ω到大约10¹⁴Ω的范围内。

具有上述配置的供应辊105在图2中以逆时针旋转并且将在其表面承载的显影剂供应到显影辊103的表面。此时，向供应辊105施加电源偏压，以便于将预先(preliminarily)充电的显影剂供应给供应辊105和显影辊103之间的接触部分中的显影辊103。

显影剂调整器104调节在显影辊103上承载的显影剂的量(即，层厚度)，并且，可以使用包括SUS 304CSP、SUS301SCP、或者磷青铜的金属弹簧作为显影剂调整器104。例如，将显影剂调整器104的一端固定到显影装置4的外壳，而不固定的另一端(即，自由端)以例如大约10N/m到100N/m的压力压在显影辊102的表面。在显影剂通过显影剂调整器104之后，调节显影辊103上承载的显影剂的层厚度并且使之变厚，并通过与显影剂调整器104的摩擦对显影剂充电。另外，对显影剂调整器104施加偏压以便于摩擦的充电。

供应给显影辊103的显影剂粒子(即，调色剂粒子)在显影辊103上跳动，并且在显影辊103周围形成云(即，调色剂云)。此外，当显影辊103旋转时，调色剂云被输送给面向跨越距显影辊103的间隙(即，显影间隙)布置的光导鼓2的位置(即，显影区)。然后，通过由在光导鼓2上形成的静电潜像生成的静电场将调色剂云吸引到光导鼓2上，由此将潜像显影为调色剂图像。

应注意，包括脉冲电源120A和120B的高压电源120(图3中示出)用作偏置电源并且施加显影偏置电压，并且显影偏置电压的作用使得调色剂粒子(显影剂)在显影辊103的表面附近来回移动，由此形成调色剂云，其是称作“闪耀”的现象并且随后进行详细描述。

当显影辊103旋转时，未被供应给光导鼓2而保留在显影辊103上的显影剂T返回到供应仓102，并且再次供应给显影区。在显影剂T从显影辊103返回到供应仓102的部分中提供密封部件109，并且向密封部件109施加偏压用于从显影剂T移除电性。利用密封部件109来密封显影辊103和显影装置104的外壳之间的间隙以防止显影剂的泄露。应注意，例如，可以通过聚合来制造本实施例中使用的显影剂(即，调色剂)，并且显影剂具有大约6.5μm的平均粒子直径、大约0.98的圆形度和大约33°的静止(rest)角度。另外，可以将钛酸锶添加到显影剂作为外部的添加剂。

参照图3，以下与显影辊103的配置一起给出调色剂云的形成机制和闪耀的生成的描述。

图3是图示在将显影辊103展平时，在与其轴方向正交的方向中，圆柱形显影辊103的电极的层的部分剖面视图。

利用中空的圆柱体来形成本实施例中的显影辊103，并且其包括作为最内部层的内侧电极23a。内侧电极23内部是如图4B所示的显影辊103中形成的中空部分25。显影辊103还包括位于内侧电极23a的外侧并且不与内侧电极23a接触的多个外侧电极24a。在显影辊103的短侧方向(即，圆周方向)中彼此平行地安排多个外侧电极24a。分别向内侧电极23a和外侧电极24a施加彼此随时间不同改变的第一电压(即，内侧电压)和第二电压(即，外侧电压)。由此，显影辊103包括两层电极。一起形成高压电源120的脉冲电源120A和120B分别连接到内侧电极23a和外侧电极24a。电场调节器130连接到脉冲电源120A和120B。此外，随后要描述的第一旋转数检测器131(或者第二旋转数检测器131A)和环境条件检测器132连接到电场调节器130。

显影辊103还包括：在外侧电极24a和内侧电极23a之间提供的电绝缘层5，用于将这些电极彼此电绝缘；以及用作覆盖外侧电极24a的外圆周表面的保护层的表面层6。表面层6还用作将外侧电极24a彼此电绝缘的电绝缘层。

应注意，在图3中，参考标记L1表示每个外侧电极24a的宽度，即，在显影辊103的圆周方向中的长度，并且L2表示在显影辊103的圆周方向上外侧电极24a之间的间隔或者间距。

图4A和4B图示显影辊103的电极的安排。图4A是其中显影辊103被展开为平面结构的示意性展开视图，而图4B是显影辊103的示意性透视图。可以将外侧电极24a安排像梳形或者梯形，并且如图4A中所示，在本实施例中将外侧电极24a安排像梯形。应注意，为了简化，在图4A和4B中没有图示绝缘层5和表面层6。

由此，显影辊103具有四层结构，包括按照从内部(即，中空侧)的顺序的内侧电极23a、绝缘层5、外侧电极24a和也用作另一绝缘层的表面层6。

在此，内侧电极23a还用作显影辊103的底部并且可以是由导电材料形成的圆柱形金属辊。电极23a可以包括SUS(不锈钢)、铝等。可以通过在树脂辊的表面形成导电金属(例如，铝或者铜)层来制造内侧电极23a。树脂辊的材料的示例包括聚缩醛(POM)或者聚碳酸酯(PC)。可以通过金属镀或者汽相淀积来制造导电层。可替代地，可以将金属层粘合到树脂辊的表面。

在内侧电极23a的外圆周侧覆盖绝缘层5。可以由聚碳酸酯、醇酸三聚氰胺等等来形成绝缘层5。绝缘层5的厚度优选地在3μm到50μm的范围内。如果绝缘层5的厚度比3μm薄，则内侧电极23a和外侧电极24a之间的绝缘性可能变得不够，由此增加了内侧电极23a和外侧电极24a之间的漏电的可能性。相反，如果绝缘层5的厚度大于50μm，则禁止要在表面层6的外侧形成的电场的生成。结果，变得难以在表面层6的外侧形成足够强的电场。在本实施例中，由三聚氰胺树脂形成绝缘层5并且其具有20μm的厚度。通过喷射方法或者浸渍方法，可以在内侧电极23a上形成具有均匀厚度的绝缘层5。

在绝缘层5的外侧，形成由金属形成的多个外侧电极24a。外侧电极24a可以包括铝、铜、银等。存在各种方法将以预定的间隔安排的多个外侧电极24a形成为梳形或者梯形。例如，可以通过镀或者汽相沉积在绝缘层5上形成均匀的金属层，在这之后，可以通过光刻胶蚀刻(photoresist etching)而对金属层进行蚀刻。可替代地，可以通过墨水喷射(ink ejection)或者屏幕印制促使导电胶(electroconductive paste)附着在绝缘层5来形成以梳形梯形安排的电极。

表面层6覆盖以梳形或者梯形安排的外侧电极24a的外圆周面和外侧电极24a之间存在的绝缘层5的暴露部分的外圆周面。当在表面层6上重复地跳动的同时，通过与表面层6的摩擦接触而对显影剂充电。因此，在本实施例中，优选地，硅树脂、尼龙(注册商标)、氨基申酸乙酯、醇酸三聚氰胺、聚碳酸酯等用作表面层6的材料，使得显影剂可以具有适合的电荷极性(在本实施例中为负)。在本实施例中，使用醇酸三聚氰胺。另外，由于表面层6还用作保护层，因此优选地表面层6具有从大约3μm到40μm范围内的层厚度。

应注意，在此使用的术语“层厚度”意味着如图3所示的从外侧电极24a的外圆周侧到显影辊103的外圆周表面的长度。如果表面层6比3μm薄，可能表面层6随着时间而磨耗并且暴露外侧电极24a。相反，如果表面层6比40μm厚，则可能利用内侧电极23a和外侧电极24a的作用难以在表面层6的外侧生成电场。相应地，可能变得难以在表面层6的外侧形成用于促使调色剂闪耀的足够强的电场(下文称为“用于闪耀的电场”)。在本实施例中，例如，表面层6的厚度是大约20μm。类似于绝缘层5，可以通过喷射方法或者浸渍方法来生产表面层6。

在本实施例中，在如上配置的显影辊103中，通过向内侧电极23a和外侧电极24a施加随时间彼此不同改变的电压，在外侧电极24a之间形成随时间改变的电场。更具体地，在提供外侧电极24a的部分(梳形的齿部分)和不提供外侧电极24a(即，内侧电极23a不面向外侧电极24a)的部分之间形成电场。由此生成的电场在表面层6的外侧延伸，并且随时间改变的电场的作用促使显影剂在显影辊103上形成云并且进一步导致调色剂的闪耀。换言之，在本实施例中，通过内侧电极23a和外侧电极24a的作用在外侧电极24a之间形成用于被供应到显影辊103的显影剂在显影辊103上跳动的足够强的电场，以便促使显影剂形成云，由此导致闪耀状态。

此时，在显影剂在外侧电极24a存在的齿部分和外侧电极24a不存在的部分之间跳动的同时，显影辊103上的显影剂相互来回地飘浮(fly)。利用绝缘层5和表面层6的上述配置和规范，内侧电极23a可以与外侧电极24a可靠并有效地绝缘，并且相应地可以消除或者有效地减少漏电，即使在向显影辊103施加相对高的电压时。

另外，宽度L1(即，每个外侧电极24a在显影辊103的圆周方向中的长度)优选地在从大约10μm到120μm的范围内。如果外侧电极24a的宽度L1窄到10μm或更窄，则外侧电极24a可能断裂。相反，如果外侧电极24a的宽度L1宽到120μm或者更宽，则如图4B所示，因为脉冲电源120A和120B(电源单元)连接到显影装置103轴方向中的端部，所以供应到外侧电极24a的电压在距电源单元更远的中心部分处变得更低。结果，变得难以在该部分中有效地形成稳定的调色剂云。

此外，外侧电极24a的间距L2优选地等于或者大于外侧电极24a的宽度L1。如果间距L2小于外侧电极24a的宽度L1，则可能由内侧电极23a生成的许多电力线在延伸到表面层6的外侧之前会聚到外侧电极24a，并且由此在表面层6的外侧生成的电场变得更弱。然而，如果外侧电极24a的间距L2极其大，则电场在显影辊103的轴方向的中心部分中可能较弱。因此，在本实施例中，优选地，外侧电极24a的间距L2大于其宽度L1并且等于或者小于宽度L1的五倍。例如，在本实施例中，外侧电极24a的宽度L1和间距L2是80μm。

应注意，优选地，外侧电极24a的间距L2在显影辊103的圆周方向中是恒定的。当外侧电极24a的间距L2在显影辊103的圆周方向中是恒定的，则在内侧电极23a和外侧电极24a之间生成的电场可以在圆周方向中是均匀的。相应地，显影区域中的闪耀状态在圆周方向中可以是均匀的，由此有利于均匀的图像显影。

接着，以下描述向内侧电极23a和外侧电极24a施加偏置电压来生成电场。

如图3所示，一起形成高压电源120的脉冲电源120A和120B分别连接到内侧电极23a和外侧电极24a。脉冲电源120A和120B分别向内侧电极23a和外侧电极24a施加第一偏置电压(或者内侧偏置电压)和第二偏置电压(或者外侧偏置电压)。作为通过脉冲电源120A和120B供应的内侧偏置电压和外侧偏置电压的波形，矩形波是更合适的。然而，通过脉冲电源120A和120B供应的内侧偏置电压和外侧偏置电压可以是诸如那些具有正弦曲线的三角波。另外，在本实施例中，内侧电极23a和外侧电极24a是用于促使闪耀，并且其相位不同的电压被施加到内侧电极23a和外侧电极24a。换言之，生成用于闪耀的电场的电极具有双相(biphasic)的配置。

图5图示了作为示例分别施加到内侧电极23a和外侧电极24a的内侧偏置电压和外侧偏置电压。

参照图5，内侧偏置电压和外侧偏置电压的波形是矩形。为了易于理解，图5中所示的内侧偏置电压和外侧偏置电压具有同样的峰峰值电压(Vpp)，并且它们的相位彼此移动了半个周期(180度或者π)。在图5所示的状态下，内侧偏置电压和外侧偏置电压之间的电势差恒定地等于峰峰值电压Vpp。该电势差在电极之间生成随着时间改变的电场，并且在这些电场中通过表面层6的外侧生成的用于闪耀的电场促使显影辊103的表面层6上的显影剂跳动并且形成调色剂云。

应注意，内侧偏置电压和外侧偏置电压的中心值V0在从出现静电潜像的图像部分的电势到非图像部分(即，图像的背景)的电势的范围内。中心值V0可以根据显影条件按需要调节。可替代地，可以通过将中心值V0设置在固定值并且改变占空比来获得类似的效果。

另外，优选地，内侧偏置电压和外侧偏置电压的频率f在从大约0.1kHz到10kHz的范围内。如果频率f低于0.1kHz，则显影剂跳动的速率可能低于图像显影的速率。如果频率f高于10kHz，则显影剂可能不能与电场的切换一致地移动，并且变得难以促使显影剂可靠地跳动。在本实施例中，内侧偏置电压和外侧偏置电压的频率f是例如500Hz。

在使用上述的显影辊103作为显影剂载体的图像显影中，已知的是因为除了显影剂调整器104和供应辊105之外，显影辊103的表面与用于放电的密封部件109相接触，所以显影辊103的表面随着时间磨耗，并且相应地表面层6的厚度(其是外侧电极24a的外侧到显影辊103的外圆周表面之间的距离)变得不均匀。自然地，显影辊103的表面层6的厚度的改变影响到用于闪耀的电场。

图6是图示由于显影辊103的表面层6的厚度的改变引起显影辊103上的电场的平均强度的改变的图形。

如从图6中可以看出，用于闪耀的电场的强度依据显影辊103的表面层6的厚度的改变而变化。应注意，图6中所示的电场的平均强度是在显影辊103的表面之上200μm测量的(参见图3)。优选地，测量位置(即，距显影辊103的垂直距离)是考虑到期望的显影间隙等而决定的。参照图6，例如，如果假定在层厚度是x1(即，初始厚度)的初始状态下，电场的平均强度是E1，则当层厚度随着时间从x1减小到x3时，电场的平均强度增加到E3。如果用于闪耀的电场受到表面层6的层厚度的改变的影响，则还可能影响用于形成调色剂云的调色剂的状态和量。结果，显影能力波动，由此使得要打印的图像的图像浓度不均匀。

因此，在下述的本实施例的各种实施例中，提供了图3中所示的电场调节器130，用于依据表面层6的厚度通过调节各种与显影有关的变量中的至少一个来调整电场的强度。电场调节器130通过调节电场强度来保持显影辊103上的显影剂的恒定的闪耀状态，由此保持显影辊103的显影能力恒定。

接着，以下描述根据各种实施例的电场调节器。

在第一实施例中，电场调节器130包括：电压调节器(下文也称为“电压调节器130”)，其调节作为与显影有关的变量的、通过脉冲电源120A和120B分别施加到内侧电极23a和外侧电极24a的第一和第二偏置电压的峰峰值电压Vpp。当改变第一和第二偏置电压的峰峰值电压时，相应地改变用于闪耀的电场的强度。结果，闪耀状态变化。参照图7进一步详细描述该现象。

图7是图示当保持恒定的、期望的显影能力等级时，表面层6的厚度与峰峰值电压Vpp之间的关系的图形。

如图7中所示，当表面层6的厚度是x1时，用于获得期望的闪耀状态的偏置电压的合适的峰峰值电压Vpp是y1。类似地，当表面层6的厚度是x2和x3时，合适的峰峰值电压Vpp分别是y2和y3。可以如以下示出的公式1来表达该关系。

Vpp＝f_E(t_x).......................(1)

其中t_x表示显影辊103的表面层6的厚度。

可以实验地获得图7中示出并且如公式1表达的关系。更具体地，表面层6的厚度从初始厚度逐渐减少，而针对每个厚度确定为了保持恒定的闪耀状态(即，恒定的显影能力等级)应该调节的偏置电压的峰峰值电压Vpp的量(下文称为“调节量”)。通过获得图7中所示并且如公式1表达的关系，在表面层6的厚度变化时，可以计算峰峰值电压Vpp的调节量。也就是说，可以获得关于表面层6的当前厚度的峰峰值电压Vpp(与显影有关的变量)的合适的值。相应地，可以依据表面层6的厚度的改变来保持闪耀状态恒定。

例如，当表面层6的厚度随着时间从初始厚度x1减小到x3时，用于闪耀的电场的强度增加。在此时，通过将偏置电压的峰峰值电压Vpp减少到y3，可以获得类似于初始状态的闪耀状态。

该调节还有效地处理由于制造公差所引起的显影辊的表面层的厚度的偏差。例如，假定厚度x1是显影辊的表面层的标准厚度。在该情形下，如果给定的显影辊的表面层的厚度是x2，则可以通过将偏置电压的峰峰值电压Vpp初始地设置为y2，而获得期望的闪耀状态。由此，可以管理对于特定显影辊唯一的表面层厚度的偏差。

以下描述第二实施例。

根据第二实施例的电场调节器130A通过调节作为另一个与显影有关的变量、施加到显影辊103的内侧电极23a和外侧电极24a的偏置电压的上升时间ms来调节显影剂的闪耀状态。换言之，根据第二实施例的电场调节器130A包括：上升时间调节器(下文也称为“上升时间调节器130A”)，用于调节通过脉冲电源120A和120B施加的偏置电压的上升时间ms。当偏置电压的峰峰值电压Vpp保持恒定时，也可以通过调节偏置电压的上升时间ms来调整用于闪耀的电场的强度。参照图8进一步详细描述该现象。

图8是图示施加到内侧电极23a和外侧电极24a的偏置电压的上升时间ms与显影辊103的表面的电场的平均强度之间的关系的图形。

如从图8中可以看出的，即使当施加到内侧电极23a和外侧电极24a的偏置电压是恒定时，通过改变偏置电压的上升时间ms，显影辊103的表面上的电场的平均强度也可以变化。因此，调节偏置电压的上升时间ms可以调整电场的强度，并且可以相应地调整闪耀状态。应注意，尽管在之前的实施例中偏置电压的峰峰值电压Vpp是500Hz，但是在本实施例中，其是300Hz。

图9是图示当在期望的等级处保持电场强度(即，显影能力)恒定时，基于图8所示的关系，显影辊的表面层的厚度与偏置电压的上升时间ms之间的关系的图形。

如图9中所示，当表面层6的厚度是x1’时，用于获得期望的闪耀状态的偏置电压的上升时间ms是y1’。类似地，当表面层6的厚度是x2’和x3’时，偏置电压的上升时间分别是y2’和y3’。可以如以下示出的公式2来表达该关系。

ms＝f_E(t_x).......................(2)

其中t_x表示显影辊103的表面层6的厚度。

可以实验地获得图9中示出并且如公式2表达的关系。更具体地，表面层6的厚度从初始厚度逐渐减少，而针对每个厚度确定为了保持恒定的闪耀状态(即，恒定的显影能力等级)应该调节的偏置电压的上升时间ms的持续时间(下文称为“调节量”)。通过获得图9中所示并且如公式2表达的关系，在表面层6的厚度变化时，可以计算偏置电压的上升时间ms的调节量，并且可以获得关于表面层6的当前厚度的上升时间(与显影有关的变量)的合适的值。相应地，可以依据表面层6的厚度的改变来保持闪耀状态恒定。

例如，当表面层6的厚度随着时间从初始厚度x1’减小到x3’时，用于闪耀的电场的强度增加。在此时，通过将偏置电压的上升时间ms减少到y3’，可以获得类似于初始状态的闪耀状态。

该调节还有效地处理由于制造公差所引起的显影辊103的表面层6的厚度中的差异。例如，假定厚度x1’是显影辊的表面层的标准厚度。在该情形下，如果给定的显影辊的表面层的厚度是x2’，则可以通过将偏置电压的上升时间ms初始地设置为y2’，而获得期望的闪耀状态。由此，可以管理对于特定显影辊唯一的表面层厚度中的偏差。

以下描述第三实施例。

根据第三实施例的电场调节器130B包括：频率调节器(下文也称为“频率调节器130B”)，其调节作为又一个与显影有关的变量的、通过脉冲电源120A和120B分别施加到内侧电极23a和外侧电极24a的第一和第二偏置电压的频率。当改变用于生成随着时间改变的电场的偏置电压的频率以便改变用于闪耀的电场的状态时，在单位时间期间显影剂在显影辊103上跳动的次数改变。结果，形成调色剂云的显影剂的状态改变，并且相应地显影能力的等级也改变。参照图10进一步详细描述该现象。

图10是图示偏置电压的频率和显影能力之间的关系的图形。

如从图10中可以看出的，增加偏置电压的频率增加了显影剂跳动的次数，并且相应地有利于调色剂云的形成。由此，增加显影能力的等级。相反，降低偏置电压的频率降低了显影剂跳动的次数，并且相应地抑制调色剂云的形成。由此，降低了显影能力的等级。

因此，当通过调节偏置电压的频率来调整用于闪耀的电场时，可以调节形成调色剂云的显影剂的状态(也就是，闪耀状态)。由此，可以调整显影能力。

基于图10中所示的关系，例如，即使当由于显影辊103的表面层6的厚度减小引起电场的平均强度增加并且相应地增加了显影能力的等级时，也可以通过降低施加到内侧电极23a和外侧电极24a的偏置电压的频率来限制闪耀状态。结果，可以调整显影能力的等级。

图11是图示当在期望的等级处保持显影能力恒定时，表面层6的厚度与频率f_Hz之间的关系的图形。

如图11中所示，当表面层6的厚度是x1”时，用于获得期望的闪耀状态的偏置电压的频率f_Hz是y1”。类似地，当表面层6的厚度是x2”和x3”时，偏置电压的频率f_Hz分别是y2”和y3”。可以如以下示出的公式3来表达该关系。

f_Hz＝f_E(t_x)..........................(3)

其中t_x表示显影辊103的表面层6的厚度。

可以实验地获得图11中示出并且如公式3表达的关系。更具体地，表面层6的厚度从初始厚度逐渐减少，而针对每个厚度确定为了保持恒定的闪耀状态(即，恒定的显影能力等级)应该调节的偏置电压的频率的量(下文称为“调节量”)。通过获得图11中所示并且如公式3表达的关系，在表面层6的厚度变化时，可以计算偏置电压的频率f_Hz的调节量，并且可以获得关于表面层6的当前厚度的频率f_Hz(与显影有关的变量)的合适的值。相应地，可以依据表面层6的厚度的改变来保持闪耀状态恒定。例如，当表面层6的厚度随着时间从初始厚度x1”减小到x3”时，用于闪耀的电场的强度增加。在此时，通过将偏置电压的频率f_Hz减少到y3”，可以获得类似于初始状态的闪耀状态。

该调节还有效地处理由于制造公差所引起的显影辊103的表面层6的厚度的差异。例如，假定厚度x1”是显影辊的表面层的标准厚度。在该情形下，如果给定的显影辊的表面层的厚度是x2”，则可以通过将偏置电压的频率f_Hz初始地设置为y2”，而获得期望的闪耀状态。由此，可以管理对于特定显影辊唯一的表面层厚度的偏差。

以下描述第四实施例。

根据第四实施例的电场调节器130C包括：相位调节器(下文也称为“相位调节器130C”)，其调节作为又一个与显影有关的变量的、分别施加到内侧电极23a和外侧电极24a的第一和第二偏置电压之间的相位差。

以下通过比较图5和图12来描述通过调节分别施加到内侧电极23a和外侧电极24a的第一和第二偏置电压之间的相位差来调节显影辊103上的闪耀状态的理论。与图5中所示的不同，图12图示具有矩形波形和相同的峰峰值电压(Vpp)而它们的相位彼此移动1/2π的内侧偏置电压和外侧偏置电压。

尽管在图5所示的情形下，内侧偏置电压和外侧偏置电压恒定地相差等于峰峰值电压Vpp的电压，但在图12所示的情形下，其中相位彼此移动1/2π，在从时刻t1到时刻t2的时段期间，内侧电极23a的电势等于或者类似于外侧电极24a的电势，并且由此不生成用于闪耀的电场。相反，在时刻t2到时刻t3的时段期间，内侧偏置电压和外侧偏置电压相差等于峰峰值电压Vpp的电压，也就是说，在内侧电极23a和外侧电极24a之间施加偏置电压，并且由此生成用于闪耀的电压。换言之，在时刻t1到时刻t2的时段期间，不存在促使显影剂跳动的用于闪耀的电场，而仅仅在时刻t2到时刻t3的时段期间，生成促使显影剂跳动的用于闪耀的电场。因此，改变其间显影剂跳动并且形成调色剂云的时间的持续时间，并且相应地改变闪耀状态。结果，在图12所示的情形中从图5所示的情形中减少了显影能力的等级。参照图13进一步详细地描述该现象。

图13是图示偏置电压的相位差和显影能力之间的关系的图形。

还可以从图13中所示的关系看出，当偏置电压之间的相位差接近π时，其中显影剂跳动的时间的持续时间增加，这有利于调色剂云的形成并且增加显影能力的程度。因此，当通过调节偏置电压之间的相位差来调整用于闪耀的电场时，可以调节形成调色剂云的显影剂的状态(也就是，闪耀状态)。由此，可以调整显影能力。

基于图13中所示的关系，例如，当由于显影辊103的表面层6的厚度减小引起电场的平均强度增加并且相应地增加了显影能力的程度时，可以通过在用于限制闪耀状态的方向中调节施加到内侧电极23a和外侧电极24a的偏置电压之间的相位差来限制闪耀状态。结果，可以调整显影能力的程度。

图14是图示表面层6的厚度与用于保持显影能力的恒定的、期望的等级的偏置电压的相位差之间的关系的图形。

如图14中所示，当表面层6的厚度是x1”’时，用于获得期望的闪耀状态的偏置电压之间的相位差是y1”’。类似地，当表面层6的厚度是x2”’和x3”’时，相位差分别是y2”’和y3”’。可以如以下示出的公式4来表达该关系。

Dp＝f_E(t_x)..............................(4)

其中Dp表示相位差，而t_x表示显影辊103的表面层6的厚度。

可以实验地获得图14中示出并且如公式4表达的关系。更具体地，表面层6的厚度从初始厚度逐渐减少，而针对每个厚度确定为了保持恒定的闪耀状态(即，恒定的显影能力等级)应该调节的偏置电压之间的相位差的量(下文称为“调节量”)。通过获得图14中所示并且如公式4表达的关系，在表面层6的厚度变化时，可以计算偏置电压之间的相位差的调节量，并且可以获得关于表面层6的当前厚度的相位差(与显影有关的变量)的合适的值。相应地，可以依据表面层6的厚度的改变来保持闪耀状态恒定。例如，当表面层6的厚度随着时间从初始厚度x1”’减小到x3”’时，用于闪耀的电场的强度增加。在此时，通过将偏置电压之间的相位差减少到y3”’，可以获得类似于初始状态的闪耀状态。

该调节还有效地处理由于制造公差所引起的显影辊103的表面层6的厚度的差异。例如，假定厚度x1”’是显影辊的表面层的标准厚度，并且当厚度是x1”’时，相位差是y1”’。在该情形下，如果给定的显影辊的表面层的厚度是x2”’，则可以通过将偏置电压之间的相位差初始地设置为y2”’，而获得期望的闪耀状态。由此，可以管理对于特定显影辊唯一的表面层厚度的偏差。

应注意，如上所述，除了显影剂调整器104和供应辊105之外，显影辊103的表面层6还与用于放电的密封部件109相接触并且相应地随着时间磨耗，并且由此表面层6的厚度波动。在上述的第一至第四实施例中这是类似的。因此，优选地，提供用于估计表面层6的厚度随着时间改变的层厚度估计装置，并且根据层厚度估计装置所估计的值(即，估计的磨损量和估计的层厚度)自动地操作电场调节器130、130A、130B或130C(下文统称为“电场调节器130”)。

表面层6的厚度从初始厚度的改变(具体地，减少)主要是由显影辊103和显影剂调整器104、供应辊105，以及密封部件109之间的接触所引起的磨损造成的。因此，磨损量，也就是，表面层6的磨耗量，紧密地与显影辊103已经旋转的次数(下文称为“累积的旋转数N”)相关。

图15图示磨损量(即，磨耗量)与显影辊103的累积的旋转数N之间的关系。

如从图15中可以看出的，基本上，磨损量和显影辊103的累积的旋转数N彼此成比例。因此，作为层厚度估计装置，可以采用图3中所示的第一旋转数检测器131来计数或者检测显影辊103的累积的旋转数N。根据磨损量和显影辊103的累积的旋转数N之间的关系，诸如实验地获得的图15中所示的关系，可以获得以下公式5和6。

w₁＝a×N.........................(5)

其中w₁表示估计的表面层6的磨损量，a表示系数，而N表示显影辊103已经旋转的次数。

t_x＝t₀-w₁.........................(6)

其中t_x表示表面层6的当前厚度，而t₀表示表面层6的初始厚度。

使用公式5，基于通过第一旋转数检测器131检测的累积的旋转数N可以计算估计的磨损量w₁，而使用公式6可以计算表面层6的当前厚度t_x。另外，通过将由此估计的当前厚度分配给上述的公式1至4之一中的t_x，可以自动地操作电场调节器130，以便控制显影装置4自动地保持恒定的闪耀状态。

此外，显影辊103的累积的旋转数N紧密地与光导鼓2的累积的旋转数相关。更具体地，显影辊103与光导鼓2同步旋转，并且由此可以使用光导鼓2的累积的旋转数或者累积的行进距离来计算显影辊103的累积的旋转数N。换言之，因为光导鼓2的线速度与显影辊103的线速度之间的差是已知的，所以可以使用光导鼓2的累积的旋转数或者累积的行进距离来计算显影辊103的累积的旋转数或者累积的行进距离。因此，作为层厚度估计装置，替代第一旋转数检测器131，可以采用检测或者计数光导鼓2(即，潜像载体)已经旋转的次数的第二旋转数检测器131A。在该情形下，可以使用实验获得的以下公式7和8。

w₁’＝a’×N’.......................(7)

其中w₁’表示显影辊103的磨损量，a’表示系数，而N’表示光导鼓2已经旋转的次数。

t_x’＝t₀’-w₁’......................(8)

其中t_x’表示表面层6的厚度，而t₀’表示表面层6的初始厚度。

当成像设备已经包括用于确定光导鼓2的操作寿命期满的行进距离检测器等时，可以还使用这样的检测器作为计数光导鼓2已经旋转的次数的第二旋转数检测器131A。优选地也使用这样的现有的检测器作为层厚度估计装置，这是因为在该情形下，既不增加组件的成本也不增加组件的数量。

接着，以下描述使用其中采用层厚度估计装置的电场调节器130的自动控制的算法。

参照图16，在S1，接收打印请求而开始算法。向成像设备100的控制器136(如图3中所示的)输入打印请求。该控制器包括CPU和相关联的存储单元，并且操作性地连接到电场调节器130、旋转数检测器131或131A、以及环境条件检测器132。在S2，控制器136取回通过第一旋转数检测器131计数的显影辊103的累积的旋转数N或者通过第二旋转数检测器131A计数的光导鼓2的累积的旋转数N’。在S3，通过将所取回的累积的旋转数N或者N’分配给公式5或7来计算磨损量w₁。在S4，控制器136检查所计算的磨损量w₁是否等于或者大于预先输入给控制器136的预定的值b。

当计算的磨损量w₁小于预定值b时(S4的否)，则利用之前设置的与显影有关的变量来执行成像，所述与显影有关的变量是第一实施例中的偏置电压的峰峰值电压、第二实施例中的偏置电压的上升时间ms、第三实施例中的偏置电压的频率以及第四实施例中的偏置电压的相位差。

相反，当所计算的磨损量w₁大于预定值b(S4的是)，则在S5，控制器136通过从初始厚度t₀减去磨损量w₁来计算表面层的当前厚度t_x。另外，在S7，计算关于表面层6的当前厚度的与显影有关的变量的合适的值。更具体地，使用基于图7所示的关系的公式1来计算合适的峰峰值电压Vpp，使用基于图9所示的关系的公式2来计算合适的偏置电压的上升时间ms，使用基于图11所示的关系的公式3来计算合适的偏置电压的频率，或者使用基于图14所示的关系的公式4来计算偏置电压之间的相位差。在S8，与显影有关的变量(峰峰值电压Vpp、上升时间ms、频率、或者偏置电压之间的相位差)设置为由此计算的合适的值。在S9，利用由此调节的与显影有关的变量来执行成像。

应注意，在上述实施例中，当从成像设备100移除显影装置4时，具体地，当从成像设备100中与处理盒1一起移除在处理盒1中并入的显影装置4时，可以重置由第一旋转数检测器131计数的显影辊103的累积的旋转数N或者由第二旋转数检测器131A计数的光导鼓2的累积的旋转数N’。在保养工作中，典型地周期性地替换显影装置4或者处理盒1，并且应该重置累积的旋转数N或者N’，也就是说，当在成像设备100中安装新的显影装置4或者新的处理盒1时，将其设置为零。

可替代地，可以配置成像设备100使得用户可以在移除显影装置4或处理盒1并且然后在成像设备100中安装所使用的显影装置4(或处理盒1)或者新的显影装置4(或处理盒1)时，选择是否重置累积的旋转数N或N’。在该情形下，例如，成像设备100的操作面板(未示出)可以向用户显示这样的信息。利用此配置，当在成像设备100中再次安装所使用的处理盒1时，可以保留所计数的累积的旋转数N或者N’，这便利于用户。

在此，本领域技术人员已知，依赖于成像设备100和其中包括的显影装置4经历的安装现场的条件(环境条件)(诸如，低温和低湿度条件或者高温和高湿度条件)，表面层6、供应辊105等的材料属性(例如，硬度)可能改变。如果表面层6或者与表面层6直接接触的供应辊105的诸如硬度的材料属性改变，则表面层6磨耗的磨损量可能相应地改变。

图17是图示评估由于安装现场的条件的改变引起的表面层6的磨损量的改变的实验的结果的图形。

在图17中，虚线表示在通常温度和湿度的正常的环境条件下，磨损量和显影辊103的累计的旋转数之间的关系，而实线表示在低温和低湿度条件下该关系。如从图17中可以看出，同样的显影辊103在低温和低湿度条件下比在正常环境条件下的磨损量大。假定因为表面层6和与表面层6接触的材料在低湿度条件下变得更硬，获得了图17中所示的结果。因此，优选地，依赖于安装现场的条件，校正通过层厚度估计装置(例如，第一旋转数检测器131)估计的估计磨损量w₁。

因此，在本发明中，提供环境条件检测器132(图3中所示)，以便校正估计磨损量w₁。例如，环境条件检测器132可以是能够输出作为测量值的测量结果的温度和湿度传感器或者温湿表。可以实验地获得根据环境条件检测器132生成的环境测量值来调节估计的磨损量w₁的校正值。例如，通过在实验中测量各种安装现场条件中的每一种安装现场条件的磨损量，可以获得诸如图17中所示的关系的关系，并且通过使用诸如图17中所示的关系来比较在每个安装现场条件中的磨损量和在正常环境条件中的磨损量，来确定各个安装现场条件的多个校正值或者校正系数β。

更具体地，可以通过将估计磨损量w₁乘以校正系数β来计算更合适的磨损量(即，校正的磨损量)w₂。然后，可以使用校正的磨损量w₂来计算表面层6的更合适的厚度(当前厚度)t_x。可以使用公式5(w₁＝a×N)将该关系表达为以下的公式9和10。

w₂＝β×w₁......................(9)

其中，w₂表示校正的磨损量，β表示校正系数，而w₁表示通过层厚度估计装置(131或者131A)计算的表面层6的估计磨损量。

t_x＝t₀-w₁.......................(10)

其中t_x和t₀分别表示表面层6的当前厚度和初始厚度。

图18图示使用电场调节器130的自动控制的算法，其中利用基于环境值的测量的校正系数β校正的表面层6的估计磨损量w₁。

也是在图18中所示的算法中，在S11接收打印请求之后，在S12，控制器136取回通过第一旋转数检测器131计数的显影辊103的累积的旋转数N或者通过第二旋转数检测器131A计数的光导鼓2的累积的旋转数N’。然后，在S13，使用所取回的累积的旋转数N或者N’来计算磨损量w₁。

此外，在S14，环境条件检测器132基于显影装置4或者成像设备100周围的环境条件生成环境测量值，并且将环境测量值传送给控制器136。在S15，基于环境测量值，选择多个预定校正系数β中的一个。在S16，通过将磨损量w₁乘以校正系数β来计算校正的磨损量w₂。

应注意，当基于环境测量值将安装现场条件确定为正常环境条件时，校正系数β等于1。在S17，控制器136确定校正的磨损量w₂是否等于或者大于预定值b。

随后，在图18所示的算法中，执行与图16所示的那些处理类似的处理。更具体地，当校正的磨损量w₂小于预定值b时(S17的否)，在S19，将与显影有关的变量设置为之前设置的值，并且在S22执行成像。相反，当校正的磨损量w₂不小于预定值b时(S17的是)，在S18，控制器136通过从初始厚度t₀中减去校正的磨损量w₂来计算表面层的当前厚度t_x。此外，在S20，对于表面层6的当前厚度计算与显影有关的变量的合适的值。更具体地，使用基于图7所示的关系的公式1来计算合适的峰峰值电压Vpp，使用基于图9所示的关系的公式2来计算合适的偏置电压的上升时间ms，使用基于图11所示的关系的公式3来计算合适的偏置电压的频率，或者使用基于图14所示的关系的公式4来计算偏置电压之间的相位差。在S21，使用电场调节器130，将与显影有关的变量(峰峰值电压Vpp、上升时间ms、频率或者偏置电压之间的相位差)设置为合适的值。在S22，利用由此调节的与显影有关的变量来执行成像。

在此，已知显影剂的电荷量随显影装置4周围的环境条件的改变而改变。例如，显影剂的电荷量在低温和低湿度条件大于正常环境条件。相反，显影剂的电荷量在高温和高湿度条件小于正常环境条件。当显影剂的电荷量改变时，显影剂附着到显影辊103的静电力相应地改变。因此，例如，如果设置电场使得显影剂在低温和低湿度条件下可以适当地跳动，则当在高温和高湿度条件下操作显影装置4时，显影剂过度跳动。在这样的情形下，由于这样的电场的作用引起跳动的显影剂可能不能返回到显影辊103。结果，显影剂在成像设备100中散布。

鉴于上述，优选地，电场调节器130还应该根据由环境条件的改变造成的调色剂的电荷量的改变来调节调色剂的闪耀状态。

图19至22图示当安装现场条件改变时，对于表面层6的相同的厚度的合适的与显影有关的变量。更具体地，图19是图示在三个不同的安装现场条件下的每一个中，表面层6的厚度与用于获得合适的闪耀状态的偏置电压的峰峰值电压Vpp之间的关系的图形。图20是图示在三个不同的安装现场条件下的每一个中，表面层6的厚度与用于获得合适的闪耀状态和合适的显影能力等级的偏置电压的上升时间之间的关系的图形。此外，图21和22是图示在三个不同的安装现场条件下的每一个中，表面层6的厚度与用于获得合适的闪耀状态的偏置电压的频率和相位差之间的关系的图形。在图19至图22中的每一个中，黑体线表示在高温和高湿度条件下与显影有关的变量和层厚度之间的关系，实线表示在正常条件下该关系，而虚线表示在低温和低湿度条件下该关系。

例如，在图22中，如果当前厚度是x₁并且在正常环境条件下用于获得合适的闪耀状态的偏置电压之间的相位差是y_m，则在高温和高湿度条件下将相位差改变为y_h。相反，在低温和低湿度条件下，将相位差改变为y₁。

应注意，可以实验地获得图19至图22中所示的表面厚度与根据安装现场条件获得合适的闪耀状态的与显影有关的变量的合适的值之间的关系。更具体地，当保持表面层6的厚度恒定时，通过变化安装现场条件来改变显影剂的电荷量。然后，对显影剂的每个电荷量测量适合于获得预定闪耀状态的与显影有关的变量。

图23图示使用电场调节器130的自动控制算法，其中还基于环境值的测量，考虑随着显影装置4的安装现场条件的改变而改变显影剂的电荷量。

在图23所示的算法中，从利用接收打印请求开始的算法的S31直到确定校正的磨损量w₂是否等于或者大于预定值b的S37为止，处理类似于图18中所示的步骤S11到S17。此外，类似于图18中所示的步骤S18至S20，在S39，当校正的磨损量w₂小于预定值b时，将与显影有关的变量设置为之前的值，而当校正的磨损量w₂不小于预定值b时，在S38和S40，控制器136计算表面层的当前厚度t_x，并且然后计算适合于当前厚度t_x的与显影有关的变量。

此外，在图23中所示的算法中，不管校正的磨损量w₂是否大于预定值b，在S41或者S42，控制器136基于由环境条件检测器132生成的环境测量值来确定显影剂的电荷量。在S43或者S44，使用从图19至图22所示的关系获得的电荷量校正系数γ来校正与显影有关的变量的合适值，并且在S45或者S46，将与显影有关的变量设置为由此计算的合适值。可以如以下公式11来表达使用电荷量校正系数γ校正与显影有关的变量。

f_E＝(t_x，γ)......................(11)

其中f_E表示与显影有关的变量，即，偏置电压的峰峰值电压Vpp，偏置电压的上升时间，偏置电压的频率，或者偏置电压之间的相位差。

由此，除了由安装现场条件的改变造成的层厚度的改变之外，还考虑利用显影剂的电荷量的改变来更好地调整闪耀状态。然后，在S47，利用由此校正的与显影有关的变量执行成像。

应注意，尽管上述的涉及到有关使用环境条件检测器132进行层厚度估计装置(131和131A)估计的磨损量的校正和基于显影剂的电荷量的改变进行与显影有关的变量的校正的控制，但是各种组合是可用的。例如，当提供环境条件检测器132时，可以省略层厚度估计装置(131或131A)。在该情形下，鉴于环境测量值进一步调节由电场调节器130调整的闪耀状态，尽管环境测量值不用于校正层厚度估计装置估计的层厚度。

如上所述，在上述的实施例中，电场调节器依据显影辊的表面层的厚度的改变来调节在显影辊的外侧电极之间生成的电场以便保持显影剂的闪耀状态恒定。因此，即使在显影辊随着时间耗损时，图像的显影能力也可以保持恒定。另外，通过测量显影辊的表面层的厚度并且通过依据测量的厚度设置与显影有关的变量来应对制造公差。结果，输出图像的图像浓度可以保持恒定。

鉴于上述的教导，许多附加的修改和变型是可能的。因此应理解，在所附的权利要求的范围内，可以与在此特定描述的不同的方式来实现本发明说明书公开的内容。

Claims (13)

1.一种显影装置，用于促使显影剂附着到潜像载体上形成的静电潜像上，所述显影装置包括：

显影剂容器，用于包含所述显影剂；

旋转的圆柱形显影剂载体，布置在所述显影剂容器中，面向所述潜像载体；

所述显影剂载体包括：

多个外侧电极，安排在所述显影剂载体的圆周方向中，

内侧电极，提供在距所述多个外侧电极的所述显影剂载体的内圆周侧上，并且与所述多个外侧电极电绝缘，

绝缘层，布置在所述多个外侧电极和所述内侧电极之间，以及

表面层，覆盖所述多个外侧电极中的每一个外侧电极的外侧，并且使所述多个外侧电极彼此电绝缘；

偏置电源，通过分别向所述内侧电极和所述多个外侧电极施加第一偏置电压和第二偏置电压，以在所述显影剂载体的圆周表面上生成电场，所述电场随时间改变并且促使所述显影剂在所述显影剂载体上跳动；

电场调节器，通过依据所述显影剂载体的所述表面层的厚度来调节所述电场，以保持在所述显影剂载体上跳动的所述显影剂的状态恒定；以及

控制器，操作性地连接到所述电场调节器，用于控制所述电场调节器。

2.根据权利要求1所述的显影装置，其中所述电场调节器包括电压调节器，用于调节分别施加到所述内侧电极和所述多个外侧电极的所述第一偏置电压和所述第二偏置电压中的每一个的峰峰值电压。

3.根据权利要求1所述的显影装置，其中所述电场调节器包括上升时间调节器，用于调节分别施加到所述内侧电极和所述多个外侧电极的所述第一偏置电压和所述第二偏置电压中的每一个的上升时间。

4.根据权利要求1所述的显影装置，其中所述电场调节器包括频率调节器，用于调节分别施加到所述内侧电极和所述多个外侧电极的所述第一偏置电压和所述第二偏置电压中的每一个的频率。

5.根据权利要求1所述的显影装置，其中所述电场调节器包括相位调节器，用于调节分别施加到所述内侧电极和所述多个外侧电极的所述第一偏置电压和所述第二偏置电压之间的相位差。

6.根据权利要求1至5任一项所述的显影装置，还包括层厚度估计装置，用于通过估计所述显影剂载体的所述表面层的厚度的改变，生成所述显影剂载体的所述表面层的估计厚度，

其中所述电场调节器依据所述显影剂载体的所述表面层的估计厚度调节所述电场。

7.根据权利要求6所述的显影装置，其中所述层厚度估计装置包括检测所述显影剂载体已经旋转的次数的第一旋转数检测器。

8.根据权利要求6所述的显影装置，其中所述层厚度估计装置包括检测所述潜像载体已经旋转的次数的第二旋转数检测器。

9.根据权利要求6所述的显影装置，还包括环境条件检测器，用于检测所述显影装置周围的环境条件并且生成环境条件值，

其中根据由所述环境条件检测器生成的所述环境条件值，调节由所述层厚度估计装置估计的所述显影剂载体的所述表面层的估计厚度。

10.根据权利要求1至5任一项所述的显影装置，还包括环境条件检测器，用于检测所述显影装置周围的环境条件并且生成环境条件值，

其中所述控制器基于所述环境条件值来计算所述显影剂容器中所述显影剂的电荷量的改变，并且

所述电场调节器依据所述显影剂的电荷量的改变来调节所述电场。

11.一种在成像设备中可移除地安装的处理盒，包括根据权利要求1至5任一项所述的显影装置，

其中在公共外壳中容纳潜像载体、充电装置以及清洁装置中的至少一个以及所述显影装置。

12.一种成像设备，包括根据权利要求1至5任一项所述的显影装置。

13.一种成像设备，包括根据权利要求11所述的处理盒。

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