CN102375373B - 显影装置和图像形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单成分显影方式的显影装置和具有该显影装置的图像形成装置，该显影装置能够在显影辊与进行调色剂层限制的刮板最接近的区域的上游侧，使显影辊与刮板之间不容易发生调色剂的凝集，以提高显影辊上的调色剂层的均匀性，进行低应力且均匀性优异的显影。显影装置中，将刮板分成包含与显影辊最接近的部分的显影辊旋转方向的下游区域、和不包含最接近的部分的显影辊旋转方向的上游区域这两个区域，上游区域中的调色剂与刮板的附着力小于下游区域中的调色剂与刮板的附着力。
Description
技术领域
本发明涉及利用调色剂将形成在静电潜像载持体上的静电潜像显影的单成分显影方式的显影装置，和具有该显影装置的图像形成装置。
背景技术
在电子照片方式的图像形成装置中，采用以下显影方法：使静电潜像载持体(例如感光体)的表面带电，根据图像信息对该带电区域进行曝光，由此形成静电潜像，将静电潜像显影而使之可视化(显影)。
在这样的显影方法中，有不使用载体而只使用调色剂作为显影剂的单成分显影方式。
参照图13和图14说明现有的单成分显影方式的显影装置的一例。图13是表示现有的显影装置中通过调色剂层限制刮板(blade)之前的调色剂的状态的示意图，图14是表示与图13的状态相比调色剂进一步凝集的状态的示意图。
该显影装置的主要的结构包括：用于使调色剂在感光体上显影的显影辊3，用于对显影辊3进行调色剂的供给和剥离的供给辊2；和将从供给辊2供给到显影辊3的调色剂限制为规定量，并且对该调色剂附加带电量的调色剂层限制刮板5k。刮板5k构成为在金属制的板(plate)5p的前端部安装有聚氨酯等橡胶部件5q的结构。
此处，为了实现高画质化，使到达显影区域的显影辊3上的调色剂层均匀是非常重要的。
日本特开2000-187386号公报中记载的显影装置，通过对层限制刮板的弹性橡胶对显影辊的咬入量或橡胶硬度的范围进行限定，来使通过刮板之后的显影辊上的调色剂层的附着量或带电量稳定。
日本特开2000-187386号公报中记载的显影装置中，通过减小弹性橡胶的咬入量，使橡胶硬度下降，来减轻对调色剂的负荷，抑制调色剂劣化。
但是，为了确保调色剂的带电量，需要一定程度以上的弹性橡胶的咬入量和一定程度以上的橡胶硬度，仅通过使它们最佳化是难以实现带电量的确保和调色剂劣化的抑制的。
调色剂劣化的主要原因在于：在刮板与显影辊最接近的区域中刮板压住调色剂；供给辊与显影辊接触，因此在向显影辊供给调色剂时对调色剂施加负荷，除此之外，在刮板与显影辊最接近的区域的上游侧，显影辊与刮板之间的调色剂不移动而缓慢地受到压力凝集起来也会导致调色剂劣化。
以图13的例子进行说明，如实线的箭头所示，汲取到显影辊3上的调色剂，由于通过刮板5k，因而被限制为一定的调色剂量，但在通过刮板之前会产生一定量的调色剂的堆积。虽然为了使通过刮板之后的调色剂的附着量稳定，该堆积部是必要的，但由于调色剂被陆续汲取上来，对调色剂会施加压缩的力，所以调色剂逐渐凝集，变得不再移动。此外，此时汲取的调色剂如虚线箭头所示，与凝集的调色剂Tc碰撞，一部分返回，由于该碰撞，凝集变得显著。这样，如图14所示，会形成形状为搭在位于虚线的直线所示的平均调色剂面以下的调色剂T之上的宽阔的凝集区域Tz。
像这样，由于调色剂在通过刮板之前的区域中凝集，所以通过刮板的调色剂减少，由此，调色剂层变得不稳定，并且由凝集导致的调色剂劣化进一步加重。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种单成分显影方式的显影装置和具有该显影装置的图像形成装置，该显影装置能够在显影辊与进行调色剂层限制的刮板最接近的区域的上游侧，使显影辊与刮板之间不容易发生调色剂的凝集，以提高显影辊上的调色剂层的均匀性，进行低应力(stress)且均匀性优异的显影。
本发明的第一技术方案提供一种单成分显影方式的显影装置，其特征在于，上述显影装置具有显影辊和进行调色剂层限制的刮板，对上述显影辊施加偏置电压，利用调色剂将形成于静电潜像载持体的静电潜像显影，将上述刮板分成包含与上述显影辊最接近的部分的显影辊旋转方向的下游区域、和不包含该与上述显影辊最接近的部分的显影辊旋转方向的上游区域这两个区域，该上游区域中的调色剂与上述刮板的附着力小于上述下游区域中的调色剂与上述刮板的附着力。
第二技术方案的特征在于，在第一技术方案中，上述刮板中，通过使上述上游区域的表面的亲水性高于上述下游区域的表面的亲水性，使上述上游区域中的调色剂与上述刮板的附着力小于上述下游区域中的调色剂与上述刮板的附着力。
第三技术方案的特征在于，在第二技术方案中，上述刮板中，在上述上游区域和上述下游区域为相同材料，通过改变上述上游区域和上述下游区域的表面处理来改变亲水性。
第四技术方案的特征在于，在第三技术方案中，上述刮板中，通过在将上述下游区域遮蔽的状态下进行等离子体表面处理，仅改变上述上游区域的亲水性。
第五技术方案的特征在于，在第三技术方案中，上述刮板中，通过在将上述下游区域遮蔽的状态下进行电晕放电处理，仅改变上述上游区域的亲水性。
第六技术方案的特征在于，在第三技术方案中，上述刮板中，通过仅对上述上游区域照射准分子激光，仅改变上述上游区域的亲水性。
第七技术方案的特征在于，在第二技术方案中，上述刮板中，通过在上述上游区域和上述下游区域使用亲水性不同的材料，提高上述上游区域的亲水性。
第八技术方案的特征在于，在第一技术方案中，上述刮板中，通过使上述上游区域的表面粗糙度小于上述下游区域的表面粗糙度，使上述上游区域中的调色剂与上述刮板的附着力小于上述下游区域中的调色剂与上述刮板的附着力。
第九技术方案的特征在于，在第一技术方案中，上述刮板中，上述上游区域的厚度比上述下游区域厚。
第十技术方案的特征在于，在第一技术方案中，在上述显影辊与上述刮板接近的部分和上述显影辊与向上述显影辊供给调色剂的供给辊接触的部分之间，并且在接近上述显影辊的位置，配置有辅助旋转部件，该辅助旋转部件与上述显影辊反向地旋转。
第十一技术方案的特征在于，在第十技术方案中，上述辅助旋转部件的表面粗糙度大于上述刮板的上述上游区域的表面粗糙度。
第十二技术方案的特征在于，在第十技术方案中，上述辅助旋转部件是金属辊。
第十三技术方案的特征在于，在第十技术方案中，在上述辅助旋转部件的表面形成有槽。
第十四技术方案的特征在于，在第十技术方案中，上述辅助旋转部件具有与旋转轴垂直的多个叶片。
第十五技术方案的特征在于，在第十技术方案中，显影步骤结束时，在显影辊停止之后，经过一定时间后使上述辅助旋转部件停止。
第十六技术方案提供一种图像形成装置，其特征在于，包括第一技术方案的显影装置。
附图说明
图1是表示本发明的图像形成装置的结构例的概略图。
图2是表示本发明的第一实施方式的显影装置的结构例的概略图。
图3A～图3C是表示图2的显影装置中的刮板的结构例的概略图。
图4是表示图2的显影装置中的刮板与显影辊的位置关系以及调色剂的流动的概略图。
图5是为了说明图2的显影装置中的处理的效果而从文献中引用的图。
图6A和图6B是与现有技术比较地说明实施本发明时附着于刮板的调色剂的图。
图7是表示图2的显影装置中的刮板的其它结构例的概略图。
图8是表示本发明的第二实施方式的显影装置的结构例的概略图。
图9是表示图8的显影装置中的刮板、显影辊和辅助旋转部件的位置关系，以及调色剂的流动的概略图。
图10是表示图8的显影装置中的辅助旋转部件的一例的概略图。
图11是表示图8的显影装置中的辅助旋转部件的另一例的概略图。
图12是表示本发明的第二实施方式的显影装置的另一结构例的概略图。
图13是表示现有的显影装置中通过层限制刮板之前的调色剂的状态的示意图。
图14是表示与图13的状态相比调色剂进一步凝集的状态的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的各实施方式进行详细说明。此外，本说明书和附图中，对于实质上具有同一功能结构的结构要素，标注同一附图标记，以省略重复说明。
首先，对本发明的图像形成装置的结构例进行说明。图1是表示本发明的图像形成装置的结构例的概略图。此外，图1所示的图像形成装置100，是以其主要结构要素为中心简化记载的一例。
图像形成装置100具有多个作为静电潜像载持体的感光体51，本结构例中，具有黄色图像用、品红色图像用、青色图像用和黑色图像用这四个。即，图1例示的图像形成装置100是能够形成彩色图像的串列(tandem)方式的彩色图像形成装置。图像形成装置100具有打印功能，基于从经由网络连接的PC(Personal Computer)等各种终端装置发送来的图像数据，或从扫描仪等原稿读取装置读取的图像数据，对作为被转印部件(记录介质)的用纸P，形成彩色图像或单色图像。
如图1所示，图像形成装置100包括：图像形成站部50(50Y、50M、50C、50B)，其具有在用纸P上形成调色剂图像的功能；定影装置40，其具有使由该图像形成站部50形成在用纸P上的调色剂像定影的功能；和输送部30，其具有将用纸P从载置用纸P的供给托盘60向图像形成站部50和定影装置40输送的功能。
图像形成站部50包括黄色图像用、品红色图像用、青色图像用和黑色图像用的4个图像形成站50Y、50M、50C和50B。具体而言，在供给托盘60与定影装置40之间，从供给托盘60一侧依次配置有黄色图像形成站50Y、品红色图像形成站50M、青色图像形成站50C和黑色图像形成站50B。
这些各种颜色的图像形成站50Y、50M、50C和50B，各自除了调色剂的种类之外，实质上具有相同的结构，基于与各种颜色对应的图像数据，形成黄色、品红色、青色和黑色的调色剂图像，最终转印到作为记录介质的用纸P上。
本结构例的图像形成站部50构成为形成黄色、品红色、青色和黑色这四种颜色的图像，但并不特别限定于这四种颜色，例如也可以构成为形成六种颜色的调色剂图像，这六种颜色除了上述四种颜色之外还包括色相与青色和品红色的色相相同但浓度比青色和品红色的浓度低的淡青色(LC)和淡品红色(Lm)。
另外，对于图1中各图像形成站的结构部件的符号，以黄色图像用的图像形成站50Y为代表进行标记，省略其它各图像形成站部50M、50C和50B的结构部件的参照符号。
各图像形成站50Y、50M、50C和50B分别具有形成静电潜像的作为潜影载持体的感光体51，在这些感光体51的周围，沿周方向分别配置有带电装置52、曝光装置53、显影装置1、转印辊55和清洁装置56。
感光体51呈在表面具有OPC(Organic Photoconductor：有机光电导体)等感光性材料的大致圆筒的鼓形状，配置在曝光装置53的下方，由驱动单元和控制单元控制成在规定的方向(图中箭头F方向)上旋转驱动。
带电装置52是用于使感光体51的表面均匀地带上规定的电位的带电单元，在感光体51的上方，接近其外周面配置。本实施方式中使用接触型的辊方式的带电辊，但也可以使用充电型、刷式、离子发射带电方式等方式的带电装置。
曝光装置53具有如下功能，即，根据从图像处理部输出的图像数据，在通过带电装置52而带电的感光体51的表面照射激光以进行曝光，由此在该表面写入与图像数据相应的静电潜像。曝光装置53，根据各图像形成站50Y、50M、50C和50B，输入与黄色、品红色、青色或黑色分别对应的图像数据，由此分别形成与对应的颜色相应的静电潜像。作为曝光装置53，能够使用具有激光照射部和反射镜的激光扫描单元(LSU)、将EL、LED等发光元件呈阵列状排列的写入装置(例如写入头)。
显影装置1具有载持显影剂的作为显影剂载持体的显影辊3。显影辊3构成为：显影辊3与感光体51接近，且向着调色剂向感光体51移动的显影区域输送显影剂。该显影装置1，在本实施方式中是使用调色剂作为显影剂的所谓单成分显影装置，将由曝光装置53形成在感光体51表面的静电潜像显影，形成调色剂像(可视像)。
在显影装置1中，与各图像形成站50Y、50M、50C和50B的图像形成相应，收容有黄色、品红色、青色或黑色的显影剂。这些显影剂包含带有与带电的感光体51的表面电位极性相同的电的调色剂。此外，感光体51的表面电位的极性和所使用的调色剂的带电极性无论正负均可，本结构例中为负(minus)。
转印辊55，将形成在感光体51上的调色剂像转印到由输送带33输送的用纸P的表面，具有被施加了与调色剂的带电极性相反的极性(本结构例中为正(plus)极性)的偏置电压的转印辊。
清洁装置56，在调色剂图像转印到用纸P后，将残留在感光体51的外周面上的调色剂除去和回收。本结构例中，配置在与显影装置1夹着感光体51与显影装置1大致相对的位置，且位于感光体51的侧方(侧面)。
输送部30包括驱动辊31、从动辊32和输送带33，输送在各图像形成站50Y、50M、50C和50B中转印各种颜色的调色剂像的用纸P。输送部30构成为：无端状的输送带33架设在驱动辊31和从动辊32之间，通过输送带33沿向视Z方向(即箭头Z方向)移动，来将从供给托盘60供给的用纸P依次向各图像形成站50Y、50M、50C和50B输送。
定影装置40包括加热辊41和加压辊42，通过将用纸P输送到这二者抵接的定影压印部，来使转印到用纸P上的调色剂像热压接而定影在用纸P上。
如此构成的图像形成装置100中，由输送部30输送的用纸P，在通过与各图像形成站50Y、50M、50C和50B的感光体51相对的位置时，在这些相对位置，在由隔着输送带33配置于下方的转印辊55产生的转印电场的作用下，各感光体51上的调色剂像依次转印到用纸P上。由此，各种颜色的调色剂像以互相重叠的方式转印到用纸P上，在用纸P上形成期望的全彩色调色剂像。如此转印有调色剂像的用纸P，在由定影装置40进行了调色剂像的定影处理后，排出到排纸托盘。
如上所述，本发明的显影装置，是对显影辊3施加偏置电压，利用调色剂将形成在静电潜像载持体上的静电潜像显影的单成分显影方式的显影装置。
而且，本发明的第一实施方式的显影装置，在调色剂层限制刮板与显影辊接近的部分，和显影辊旋转方向的上游部分，改变刮板与调色剂的附着力，通过使调色剂在上游部分容易移动(活动)，来在防止调色剂的凝集的同时，提高显影辊上的调色剂层的均匀性。
此外，本发明的第二实施方式的显影装置，在第一实施方式的基础上，在显影辊与刮板接近的部分和显影辊3与供给辊接触的部分之间，还配置有接近显影辊3的辊等辅助旋转部件，来解开(揉开)调色剂的凝集，并在刮板上游侧形成调色剂的流动。此外，即使是只具有第二实施方式中附加的结构的显影装置，也就是说，即使显影装置不在上游部分和下游部分区分刮板的附着力而仅配置辅助旋转部件，也能够实现该效果。
首先，参照图2～图7对第一实施方式的显影装置1的结构进行说明。
图2是表示图1所示的图像形成站部50所具有的显影装置1的结构例的概略图，是表示本发明的第一实施方式的显影装置的结构例的概略图。而图3A～图3C是表示图2的显影装置中的刮板的结构例的概略图，图4是表示图2的显影装置中的刮板与显影辊的位置关系以及调色剂的流动的概略图。图5是为了说明图2的显影装置中的处理的效果而从文献中引用的图，图6A和图6B是与现有技术比较地说明实施本发明时附着于刮板的调色剂的图。
显影辊3与感光体间保持有显影间隙。显影间隙由间隙保持部件(未图示)保持为150～500μm。供给辊2与显影辊3在压印部接触。显影辊3由铝等形成，其表面粗糙度Ra构成为0.3～0.6μm。供给辊2由聚氨酯橡胶(urethane rubber)等形成，与显影辊3的压印部的咬入量为0.2～0.8mm。显影辊3和供给辊2的旋转方向设定为与感光体的旋转方向相反的方向，但也可以为相同方向。此外，还具有对调色剂进行搅拌，将调色剂输送到调色剂供给辊2的未图示的调色剂搅拌辊。
对显影辊3施加DC电压或与DC电压重叠的AC电压。通常对显影辊3和调色剂层限制刮板5施加相同的偏压。此外，还存在对供给辊2施加与显影辊3相同的偏压的情况，和设置50V～200V左右的直流电位差使得调色剂容易从供给辊2转移到显影辊3的情况。
调色剂是在平均体积粒径为9μm的聚酯调色剂中分别添加作为外部添加材料的3.0wt％的二氧化硅和0.75wt％的氧化钛而得的。由搅拌辊输送到供给辊2的调色剂，在压印部与显影辊3摩擦而带电，调色剂被显影辊3汲取而形成调色剂层。然后，调色剂在通过刮板5的橡胶层时，在由来自刮板5的压力实施层限制的同时再次带电。通过刮板5之后的调色剂，根据施加在显影辊3上的电压和感光体上的潜影电位，在感光体上进行显影，使潜影可视化。
图3A是表示进行调色剂层限制的刮板5的俯视图，图3B、图3C分别表示图3A的区域S的截面图和放大图。如图3A至图3C中所示，刮板5包括板5p和弹性体层。刮板5的板5p由磷青铜制成，厚0.1～0.2mm，前端部的弹性体层由厚1～2mm左右的弹性橡胶等形成。
此外，如图2和图3A～图3C所示，弹性体层由二个区域5a、5b构成。即，弹性体层包括包含与显影辊3最接近的部分的显影辊旋转方向下游区域5a，和不包含最接近的部分的显影辊旋转方向上游区域5b。显影辊3与刮板5的位置关系如图4所示。
而且，本实施方式中，上述区域5b中的刮板5与调色剂的附着力小于下游区域5a中的该刮板5与调色剂的附着力。
具体说来，首先，为了在显影辊3与刮板5最接近的区域使调色剂带电，调色剂与刮板5之间需要一定以上的附着力，而另一方面，当刮板5的上游区域附着力强时，调色剂的流动较差，变得容易发生凝集，例如会凝集至区域Tp。
因此，本实施方式中，通过将刮板5分成与调色剂的附着力不同的两个区域，使上游侧的附着力比下游侧小，来解决这个问题。其结果如图4所示，能够保留堆积部Ts而仍然保持带电能力，并且将上游侧的调色剂的流动改善成虚线箭头7a所示，防止调色剂凝集，所以能够抑制调色剂劣化，进行稳定的层限制。
即，根据本发明的第一实施方式的显影装置，能够在显影辊3与刮板5最接近的区域的上游侧，使显影辊3与刮板5之间不容易发生调色剂的凝集，以提高显影辊3上的调色剂层的均匀性，进行低应力且均匀性优异的显影。此处列举了上游区域5b与下游区域5a长度相同的例子，但不限于此，只要根据想要防止调色剂凝集的区域来决定上游区域5b即可。
为了使上游区域5b中调色剂的附着力小于下游区域5a，可以选择弹性体层的材料，或实施表面处理。以下列举像这样的各种例子。
作为弹性体层的材料能够使用硅橡胶。
一般来说，硅橡胶表面表现出疏水性。本例中，下游区域5a为通常的硅酮(silicone)表面，仅对上游区域5b通过Ar/O2等离子体处理来使之亲水化。由于调色剂表现为疏水性，所以表现为疏水性的下游区域5a的硅橡胶和调色剂容易附着。另一方面，表现为亲水性的上游区域5b的硅橡胶和调色剂不容易附着。
该状态下的刮板5附近的调色剂的状态变得如图4所示。即，汲取到显影辊3上的调色剂Tu，其一部分直接在显影辊3上前进。此外，由于上游区域5b的刮板5与调色剂的附着力小，所以刮板5附近的调色剂容易移动，调色剂的一部分如虚线箭头7a所示，顺着调色剂堆积部中的流动而返回。因此，能够在确保调色剂堆积部Ts的同时，使静止调色剂减少，所以能够抑制调色剂的凝集。
此外，上述说明中通过等离子体处理使硅橡胶亲水化，该方法是已经公知的方法。作为参考，将报告例表示在图5和下述说明中。
“基于辉光等离子体照射的硅橡胶表面的亲水化”(北海道大学，五十岚祐介等：日本原子能学会北海道支部第23界研究发布会2005年)
作为放电气体，使用Ar、Ar/H2、Ar/O2
施加电压300V
照射时间1～10分钟
如图5所示，在等离子体处理前与水的接触角为80～100度，表现为疏水性(拨水性)，在处理后下降到10度以下，可知已表现为亲水性。当使用Ar/O2作为气体时，能够最早实现亲水性。
另外，由于等离子体处理只能对上游区域5b进行，所以在等离子体处理时需要在下游区域5a使用保护片进行遮蔽。
像这样，对于刮板5，通过在将下游区域5a遮蔽的状态下进行等离子体表面处理，能够仅使上游区域5b的亲水性向亲水化的方向变化，由此降低上游区域5b中与调色剂的附着力。
此外，作为刮板5的弹性体层的材料能够使用聚氨酯橡胶。
一般情况下，聚氨酯橡胶表现出疏水性。本例中，使下游区域5a保持通常的聚氨酯橡胶，仅对上游区域5b通过电晕放电处理进行亲水化处理。由于调色剂表现出疏水性，所以表现为疏水性的下游区域5a的聚氨酯橡胶和调色剂容易附着。另一方面，表现为亲水性的上游区域5b的聚氨酯橡胶和调色剂不容易附着。当对针电极或金属线施加电压时，在金属附近会形成非常强的电场，产生伴随着发光的放电。这一般称为电晕放电。电晕放电处理的特征在于能够在低电流密度、大气压附近进行处理。
利用电晕放电处理来将树脂表面改性以提高可湿性的方法已广为人知。其机理可认为如下。通过电晕放电，氧等气体成分成为活泼的等离子体状态，与聚氨酯表面碰撞，在表面产生亲水性的极性基(OH基、羰基等)，可湿性得到提高。通过实施电晕放电处理，处理前表现为与水的接触角为110度左右的疏水性的聚氨酯，在处理后表现为50度以下的亲水性。此外，电晕处理只能对上游区域5b进行，所以处理时需要在下游区域5a使用保护片进行遮蔽。
在图6A和图6B中表示对上游区域5b中的接触角仍为110度的情况和接触角稍微下降到90度的情况进行比较的结果。前者是下游区域5a和上游区域5b具有相同接触角的情况，相当于使用现有的刮板。图6A和图6B，示意性地表示在图2的显影槽中使用了两者的刮板5后将刮板5取下观察的结果。
在使用现有的刮板的情况下，如图6A所示，除了附着在刮板上的调色剂附着部分T1之外，在刮板与显影辊3最接近的部分T0的上游侧的部分T2，附着有非常多的调色剂。即，如图13中说明的那样，容易静止而凝集的调色剂在上游侧存在很多。
另一方面，在使用本发明的刮板5的情况下，如图6B所示，除了附着在刮板上的调色剂附着部分T1之外，在刮板5与显影辊3最接近的部分T0的紧临的上游侧的部分T2，存在很多调色剂，但在稍微靠近上游侧的部分T3，附着于刮板5的调色剂层变薄。这表示上游区域5b中调色剂与刮板5的附着力降低，可认为其结果是，从上游区域5b接近下游区域5a的调色剂，如图4的箭头7a所示，顺着调色剂的流动而移过调色剂堆积部。
因此，利用本方式，能够使调色剂形成流动，防止调色剂凝集。
像这样，对于刮板5，通过在将下游区域5a遮蔽的状态下进行电晕放电处理，能够仅使上游区域5b的亲水性向亲水化的方向变化，由此降低上游区域5b中与调色剂的附着力。
此外，作为表面处理的其它例子，可以有选择地仅对上游区域5b照射XeCl准分子激光(波长308nm)，来减小表面的接触角。以使用聚氨酯橡胶作为刮板5的弹性体层的情况为例进行说明。
利用准分子激光来进行表面改性的技术本身已是公知技术。
例如，日本专利第3125047号公报中，记载了在室温下隔着石英刮板对聚氨酯膜以40mJ/cm2/脉冲的程度照射600个脉冲的XeCl准分子激光(波长：308nm)，使膜表面的水的接触角从110度降低到90度的情况。虽然记载了在含有藻酸的水中进行照射则接触角降低到60度，但只要在大气中也降低到90度，对于本目的来说就已经足够了。此外，上述专利中记载了使用近红外激光(YAG激光基波，波长1064nm)是没有效果的，所以可知需要使用短波长的激光进行照射。
因为本方式只要将刮板5载置在台上，仅对上游区域5b照射激光即可，所以本方式中并不特别需要遮蔽。
此外，如上所述，例如能够使下游区域5a的接触度为110度，并使上游区域5b的接触角为90度，所以能够形成图4那样的调色剂流。
像这样，对于刮板5，通过仅对上游区域5b照射准分子激光，来仅使上游区域5b的亲水性向亲水化的方向变化，由此降低上游区域5b中与调色剂的附着力。
此外，虽然以等离子体处理、电晕放电处理、准分子激光照射处理进行了例示，但并不限定于此，对于刮板5，通过使上游区域5b的表面的亲水性比下游区域5a的表面高，能够使上游区域5b的与调色剂的附着力小于下游区域5a。这是因为，调色剂一般具有疏水性，所以在刮板5也同样具有疏水性的情况下，两者的附着力高，而在使刮板5为亲水性的情况下容易使调色剂弹开，能够降低与调色剂的附着力。
此外，虽然以等离子体处理、电晕放电处理、准分子激光照射处理进行了例示，但并不限定于此，对于刮板5，通过使上游区域5b与下游区域5a的材料相同，并通过表面处理改变亲水性，能够使上游区域5b中的与调色剂的附着力小于下游区域5a。与此不同地，当使用具有两种材质的弹性体层的刮板5时，在上游侧与下游侧的接合部容易产生阶差，容易对调色剂的流动造成影响。通过使用相同材质制造刮板5，并仅通过表面处理来改变亲水性，则不容易出现这种影响。
此外，在上述各例中，通过表面处理来改变下游区域5a、上游区域5b的亲水性，但也可以改变下游区域5a和上游区域5b的材质。以下举例说明。
本例中，作为刮板5的弹性体层，使用以硅酮为基材的材料。如之前所述的那样，硅酮一般表现出疏水性。在亲水性凝胶中调配了硅酮而得的被称为硅水凝胶(silicone hydrogel)的材料，已知其表现亲水性。例如，通过使甲基丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl methacrylate)与硅酮聚合能够使其具有亲水性。
通过在上游区域5b使用上述材料，并在下游区域5a使用通常的硅酮材料，能够形成具有亲水性不同的弹性体层的刮板5。通过使用亲水性不同的材料(拨水性不同的材料)，在刮板5因调色剂等而变薄的情况下，表面性质的变化也较少，容易使效果长期间持续。
像这样，刮板5中，也可以通过在上游区域5b和下游区域5a使用亲水性不同的材料，来提高上游区域5b的亲水性。通过使用亲水性不同的材料，即使在刮板5因调色剂等而变薄的情况下，表面性质的变化也少，容易使效果长期间持续。
此外，作为其它的例子，对于刮板5，也可以使上游区域5b的表面粗糙度小于下游区域5a的表面粗糙度。作为刮板5的弹性体层，例如能够使用聚氨酯橡胶。下游区域5a的Ra设定为0.2μm，上游区域5b的Ra设定为0.05μm。由于Ra越大阻止调色剂的能力越高，所以在包含与显影辊3最接近的部分的下游区域5a中，Ra较大，在最好使调色剂容易流动的上游区域5b中，使Ra较小。
像这样，通过使上游侧的表面粗糙度减小，来减弱在刮板5的上游区域5b中妨碍调色剂的流动的力，另一方面，通过在包含与显影辊3接近的区域的刮板5的下游区域5a中使表面粗糙度大于上游区域5b，来增大阻止调色剂的力。通过采用这样的结构，能够减少静止的调色剂，形成调色剂的流动，抑制调色剂的凝集。
此外，随着图像形成装置的小型化，显影辊3的直径也存在变小的倾向。该情况下，难以形成图4中所示的调色剂堆积部，产生通过刮板5后的调色剂层不稳定的情况。
这种情况下，以调色剂层的稳定化为目的，考虑如图7所示使刮板5的上游侧的厚度变厚来形成调色剂堆积。此外，图7是表示刮板5的其它结构例的概略图，图中箭头表示显影辊3的旋转方向。不过，当如图7所示地使调色剂堆积容易形成时，调色剂凝集变得容易发生。因此，在该结构中，也需要与前文中作为区域5a、5b记载的那样，将刮板5分成二个区域5a、5c，并使例如上游侧的刮板表面为亲水性等，来使上游区域5c的调色剂的附着力小于下游区域5a，由此使调色剂容易流动，防止调色剂凝集。
通过使上游侧的厚度比下游侧厚，输送量的稳定性得到提高。不过，上游区域的调色剂的凝集变得容易发生。因此，通过使上游区域的刮板5与调色剂的附着力降低，来使调色剂容易流动，以弥补上述缺点，从而能够在使输送量稳定的同时，抑制调色剂劣化。
接着，参照图8～图11说明第二实施方式的显影装置。
图8是表示本发明的第二实施方式的显影装置的结构例的概略图，图9是表示图8的显影装置中的刮板、显影辊和辅助旋转部件的位置关系，以及调色剂的流动的概略图。其中，在图9中，显影辊3、供给辊2上图示的箭头表示各自的旋转方向，虚线的直线表面平均的调色剂面。此外，图10是表示图8的显影装置中的辅助旋转部件的一例的概略图，图11是表示该辅助旋转部件的另一例的概略图。
第二实施方式的显影装置1中，在显影辊3与刮板5接近的部分和显影辊3与供给辊2接触的部分之间，并且在接近显影辊3的位置，配置有辅助旋转部件4。此处，使该辅助旋转部件4与显影辊3反向地旋转。旋转的控制只要由另外设置的控制部，在进行显影辊3的旋转控制时一并进行即可。
该辅助旋转部件4的目的在于，使滞留在刮板5之前的调色剂强制移动。当滞留时间变长时，调色剂会被压紧而劣化、凝集。通过使辅助旋转部件4旋转，能够形成附近的调色剂的流动，解开即将凝集的调色剂，使其顺流而移动。
该状态下的刮板5附近的调色剂的状态变得如图9所示。在与供给辊2接触的部位转移到显影辊3的调色剂，随着显影辊3的旋转而上升。此时，随着显影辊3的旋转，周围的调色剂也一并上升，所以在刮板5之前存在非常多的调色剂。
随着辅助旋转部件4的旋转，将辅助旋转部件4周围的即将凝集的调色剂解开，同时使其在旋转方向上移动。此外，由于上游区域5b的刮板5与调色剂的附着力较小，所以刮板5附近的调色剂容易移动，促进了伴随辅助旋转部件4的旋转的调色剂的移动，使得调色剂更容易移动。因此，能够减少静止的调色剂，如图9所示，能够堆积在比实线所示的范围(图14所示的调色剂的范围)更窄的范围的凝集范围内，抑制调色剂的凝集。
在调色剂量特别多的情况下，由于在通过刮板5之前输送来大量的调色剂，很多的调色剂滞留，调色剂会被压紧而凝集。当凝集开始发生时，周围的调色剂的移动变得困难，凝集将进一步扩大，产生调色剂劣化、通过刮板5的调色剂层的均匀性变差等弊病。不过，像第二实施方式这样，通过设置辅助旋转部件4并使之旋转，来强制地形成调色剂的流动，由此具有防止凝集、解开开始凝集的调色剂的效果。由此，能够如图9所示地减少静止的调色剂，形成调色剂的流动，其结果为，能够抑制调色剂的劣化，良好地保持调色剂层的均匀性。
而且，通过一并使用将刮板5分成与调色剂的附着力不同的两个区域5a、5b的方式，能够在保持带电能力的状态下，改善上游区域中的调色剂的流动，并防止调色剂凝集，所以，能够促进由辅助旋转部件4的旋转而形成的调色剂的流动，抑制调色剂劣化，进行稳定的层限制。
像这样，根据本发明的第二实施方式的显影装置，通过配置辅助旋转部件4，能够在显影辊3与进行调色剂层限制的刮板5最接近的区域的上游侧，使显影辊3与刮板5之间的调色剂的凝集难以发生，以提高显影辊3上的调色剂层的均匀性，进行低应力且均匀性优异的显影。
接着，针对辅助旋转部件4的具体例进行说明。
作为辅助旋转部件4，能够使用金属辊。该金属辊例如使表面粗糙度Ra为1μm以上。辅助旋转部件4的Ra的大小越大，输送调色剂的能力越高。显影辊3的表面粗糙度Ra如前文所述为0.3～0.6μm，辅助旋转部件4的调色剂输送能力比显影辊3高。
进一步，刮板5的上游区域5b的表面粗糙度Ra设定为0.1μm以下，辅助旋转部件4处的调色剂的移动容易度变高，从而使由辅助旋转部件4的旋转产生的调色剂的移动达到大的范围。
像这样，通过使辅助旋转部件4的表面粗糙度大于刮板5的上游侧的表面粗糙度，刮板5附近的调色剂也容易随着辅助旋转部件4的旋转而移动，容易形成调色剂的流动。虽然即使不使用金属辊也能够实现这种粗糙度，但由于是金属辊，能够使调色剂紧贴辊表面，形成稳定的调色剂的流动。
此外，作为辅助旋转部件4，如图10中大体的形状所示，可以使用在其表面形成有槽4a的金属辊。当然，该例中也同样可以不使用金属辊。该例中，槽4a的深度例如设定为0.2mm左右。调色剂进入到槽4a的空间中，在金属辊附近形成强劲的调色剂的流动。通过形成槽4a，辅助旋转部件4的调色剂输送力增大，刮板5附近的调色剂也容易随着辅助旋转部件4的旋转而移动，容易形成调色剂的流动。此外，在设置有槽4a的例子中，也优选使辅助旋转部件4的表面粗糙度比槽4a以外的部分(以及槽4a的部分)的表面粗糙度大。
此外，作为辅助旋转部件4，也可以设置如图11中大体的形状所示，具有与旋转轴8a垂直的叶片8b的辅助旋转部件8。像这样，通过设置多个叶片8b，辅助旋转部件8的调色剂输送力增大，刮板5附近的调色剂也容易随着辅助旋转部件8的旋转而移动，容易解开调色剂，形成调色剂的流动。此外，叶片8b的数目没有限制。
此外，当显影辊3与辅助旋转部件4同时停止时，在由刮板5、显影辊3、辅助旋转部件4(8)包围的区域中调色剂停止在依然存在很多的状态，随着时间的经过，该部分可能会发生凝集。
为了防止这种情况，将辅助旋转部件4设定为后停止。即，优选设定成：显影步骤结束后，在显影辊3停止之后，经过一定时间后使辅助旋转部件4停止。一定时间例如是0.5秒到1秒左右的时间。通过该时间内的旋转，由刮板5、显影辊3、辅助旋转部件4(8)包围的区域中的调色剂被吐出而减少，即使停止后随着时间的经过，也不容易发生调色剂的凝集。
图12是表示在本发明的第二实施方式的显影装置中，不将刮板5的弹性体层分成两个区域的结构，即不采用图2～图7的结构例的结构的概略图。如图12所示，即使在不将刮板的附着力分为上游部分和下游部分而使之为一个弹性体层5d的情况下，只要配置辅助旋转部件4或辅助旋转部件8，就能够发挥其效果。
如以上说明所述，根据本发明的单成分显影方式的显影装置，能够在显影辊与进行调色剂层限制的刮板最接近的区域的上游侧，使显影辊与刮板之间不容易发生调色剂的凝集，以提高显影辊上的调色剂层的均匀性，进行低应力且均匀性优异的显影。
Claims (14)
1.一种单成分显影方式的显影装置，其特征在于：
所述显影装置具有显影辊和进行调色剂层限制的刮板，对所述显影辊施加偏置电压，利用调色剂将形成于静电潜像载持体的静电潜像显影，
将所述刮板分成包含与所述显影辊最接近的部分的显影辊旋转方向的下游区域、和不包含该与所述显影辊最接近的部分的显影辊旋转方向的上游区域这两个区域，该上游区域中的调色剂与所述刮板的附着力小于所述下游区域中的调色剂与所述刮板的附着力，
所述刮板中，通过使所述上游区域的表面的亲水性高于所述下游区域的表面的亲水性，使所述上游区域中的调色剂与所述刮板的附着力小于所述下游区域中的调色剂与所述刮板的附着力。
2.如权利要求1所述的显影装置，其特征在于：
所述刮板中，在所述上游区域和所述下游区域为相同材料，通过改变所述上游区域和所述下游区域的表面处理来改变亲水性。
3.如权利要求2所述的显影装置，其特征在于：
所述刮板中，通过在将所述下游区域遮蔽的状态下进行等离子体表面处理，仅改变所述上游区域的亲水性。
4.如权利要求2所述的显影装置，其特征在于：
所述刮板中，通过在将所述下游区域遮蔽的状态下进行电晕放电处理，仅改变所述上游区域的亲水性。
5.如权利要求2所述的显影装置，其特征在于：
所述刮板中，通过仅对所述上游区域照射准分子激光，仅改变所述上游区域的亲水性。
6.如权利要求1所述的显影装置，其特征在于：
所述刮板中，通过在所述上游区域和所述下游区域使用亲水性不同的材料，提高所述上游区域的亲水性。
7.如权利要求1所述的显影装置，其特征在于：
所述刮板中，所述上游区域的厚度比所述下游区域厚。
8.如权利要求1所述的显影装置，其特征在于：
在所述显影辊与所述刮板接近的部分和所述显影辊与向所述显影辊供给调色剂的供给辊接触的部分之间，并且在接近所述显影辊的位置，配置有辅助旋转部件，该辅助旋转部件与所述显影辊反向地旋转。
9.如权利要求8所述的显影装置，其特征在于：
所述辅助旋转部件的表面粗糙度大于所述刮板的所述上游区域的表面粗糙度。
10.如权利要求8所述的显影装置，其特征在于：
所述辅助旋转部件是金属辊。
11.如权利要求8所述的显影装置，其特征在于：
在所述辅助旋转部件的表面形成有槽。
12.如权利要求8所述的显影装置，其特征在于：
所述辅助旋转部件具有与旋转轴垂直的多个叶片。
13.如权利要求8所述的显影装置，其特征在于：
显影步骤结束时，在显影辊停止之后，经过一定时间后使所述辅助旋转部件停止。
14.一种图像形成装置，其特征在于：
包括权利要求1所述的显影装置。
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