CN103309207A - 显影装置,处理卡盒,以及图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显影装置,通过刮板(45)从平面部(42a)刮落载置在显影辊(42)的作为非凹部的平面部(42a)的调色剂,将保持在显影辊(42)的凹部图案的凹部(42b)内的调色剂附着在感光体(2)的静电潜像上,使得静电潜像显影,在显影辊(42)的具备平面部(42a)及凹部(42b)的导电性基材平面部(42a)的区域设有绝缘性表面层。能抑制结膜发生,尽管环境变化,在显影辊(42)表面区域之中,能稳定地抑制作为非凹部的平面部(42a)和感光体(2)之间的放电引起的异常图像发生。

Description

显影装置,处理卡盒,以及图像形成装置
技术领域
本发明涉及通过载置在显影剂载置体的形成一定的凹部图形的环状移动表面的调色剂使得潜像载置体表面上的潜像显影的显影装置。又,涉及使用所述显影装置的处理卡盒,以及图像形成装置。
背景技术
以往,作为调色剂载置体的显影辊,为了使得表面载置的调色剂确实追随表面移动运送,使用在表面施以喷砂处理等的粗糙面化处理,这样的显影装置为人们所公知。但是,在这种显影装置中,存在因调色剂结膜易引起图像劣化的不良状态。具体地说,在使用施以粗糙面化处理的显影辊的构成中,通过将形成在显影辊表面上的调色剂薄层的层厚维持为一定,实现调色剂运送量对于显影辊和作为潜像载置体的感光体对向的显影位置的稳定化。并且,为此,使得用于将层厚限制为一定的限制刮板与将进入显影位置前的显影辊表面压接。在上述构成中,易引起以下现象:使得在显影辊和限制刮板之间施加大的压力的调色剂固结在显影辊表面或限制刮板表面,固结调色剂形成膜,称为结膜。若发生结膜,则调色剂层厚或带电量产生偏差,引起背景污脏或色脱落等图像劣化。
另一方面,如专利文献1所记载那样,作为显影辊,使用在表面形成一定的凹部图形者,通过与辊表面相接的限制刮板在辊表面上擦切调色剂,这样的显影装置为人们所公知。在这种显影装置中,使得调色剂充填在辊表面的凹部,一边通过限制刮板擦切从凹部上端突出的调色剂,一边将附着在辊表面非凹部的表面部的调色剂从表面部擦切。由此,将与凹部容量大致相同量的调色剂运送到显影位置,能使得向显影装置的调色剂运送量稳定化。又,载置在显影辊表面上的调色剂之中,仅仅存在凹部内者通过与限制部件的对向位置,且通过时不会施加大的压力,因此,能抑制结膜发生。
但是,在上述构成中,易因显影辊表面的表面部和作为潜像载置体的感光体之间的放电引起异常图像。具体地说,当使用表面没有形成凹部图形的一般显影辊场合,附着在显影辊平滑表面的调色剂转移到感光体的静电潜像上。因此,在显影辊的平滑表面和感光体的静电潜像之间,形成对于调色剂转移必要强度的电场。与此相反,当使用形成凹部图形的显影辊场合,附着在凹部底面的调色剂必须转移到感光体的静电潜像上。因此,在显影辊的凹部底面和感光体的静电潜像之间,形成对于调色剂转移必要强度的电场。凹部底面和感光体之间的距离比没有形成凹部图形的显影辊的平滑表面和感光体的距离大,因此,与没有形成凹部图形的一般显影辊场合相比,需要增大显影偏压值。于是,与显影辊凹部底面相比,位于接近感光体的表面部和感光体的电位差易比两者间的放电开始电压大。因此,在显影辊表面部和感光体之间易发生放电而引起异常图像。
于是,在专利文献1记载的显影装置中,使用绝缘性调色剂作为调色剂,同时,对于通过与限制刮板相接部后的显影辊表面部,形成绝缘性调色剂薄层。具体地说,附着在显影辊表面部的绝缘性调色剂在显影辊和限制刮板的相接部的入口,通过限制刮板从表面部刮落。并且,在相接部,对于显影辊的凹部,与显影辊相接的限制刮板作为盖,保持在凹部内的绝缘性调色剂限制在凹部内。这时,在凹部中,保持在内部的绝缘性调色剂粒子之中,直接附着在凹部内壁的调色剂粒子因像力强力附着在内壁上。与此相反,没有直接与凹部内壁接触的调色剂粒子相对内壁的吸附力比较弱。在该状态下,在显影辊和限制刮板的相接部的出口,若因限制刮板离开显影辊,凹部的盖脱离,则在凹部内没有直接与凹部内壁接触的调色剂粒子被静电吸引到表面部的纯洁表面(solid,没有涂布的导电性基材本身表面),转移到表面部表面。由此,在通过限制刮板后的显影辊表面部,形成绝缘性调色剂薄层。根据专利文献1,在显影辊表面部的纯洁表面和感光体之间,通过介有绝缘性调色剂的薄层形成的绝缘层,能抑制在表面部和感光体之间的放电。在本发明中,所谓显影剂载置体的“表面部”是指没有形成凹部的表面。
但是,绝缘性调色剂的调色剂粒子的带电量及流动性有偏差,仅仅通过从显影辊的凹部内向表面部的调色剂粒子的静电转移现象,在表面部上稳定地形成绝缘性调色剂薄层非常困难。在专利文献1记载的显影装置中,若因环境变化,调色剂粒子的带电量及流动性降低,则担心显影辊表面部上产生绝缘性调色剂薄层脱落,在该脱落处引起放电。
[专利文献1]日本特开2009-109558号公报
发明内容
于是,本发明是为了解决这种问题而提出来的,本发明的目的在于,提供能抑制结膜发生、且尽管环境变化也能稳定地抑制在显影剂载置体的表面部和潜像载置体之间放电引起的异常图像发生的显影装置中,处理卡盒,以及图像形成装置。
为了实现上述目的,本发明的显影装置,包括:
显影剂载置体,在自身表面上具备表面部和从表面部凹下的凹部,在所述表面载置显影剂,且被施加转印偏压;以及
显影剂限制部件,限制所述显影剂载置体上的显影剂量;
所述显影装置的特征在于:
在具备所述表面部及所述凹部的导电性基材的所述表面部区域,设有绝缘性表面层。
下面说明本发明的效果:
在本发明中,使用表面形成凹部者,作为显影剂载置体,能降低使得在载置在显影剂载置体的调色剂通过与限制部件对向位置时对调色剂的压力,抑制结膜发生。
在本发明中,尽管环境变化,在显影位置,在潜像载置体和显影剂载置体表面部的纯洁的导电性基材之间,介有绝缘性表面层。由此,尽管环境变化,也能抑制表面部的导电性基材和潜像载置体之间的放电,能稳定地抑制因放电为起因的异常图像发生。
附图说明
图1是实施形态1涉及的复印机的概略构成图。
图2是该复印机的感光体及显影装置的概略构成图。
图3是表示该显影装置的立体图。
图4是从图3相反侧表示该显影装置的立体图。
图5是表示该显影装置的横截面图。
图6是表示该显影装置的长方向的一端部的立体图。
图7是从装置背侧表示显影装置的长方向一端部的分解立体图。
图8是表示卸下显影辊状态的该显影装置的长方向一端部的分解立体图。
图9是表示卸下下壳体状态的该显影装置的长方向的另一端部的分解立体图。
图10是表示卸下显影辊状态的该显影装置的长方向的另一端部的分解立体图。
图11是表示该显影辊的立体图。
图12是表示该显影辊的正面图。
图13(a)是表示该显影辊整体的整体模式图,图13(b)是放大表示该显影辊表面局部的放大模式图,图13(c)是在图13(b)中的L11或L13位置剖切该显影辊的截面图,图13(d)是在图13(b)中的L12或L14位置剖切该显影辊的截面图。
图14是表示该显影装置的供给辊的立体图。
图15是表示该供给辊的正面图。
图16是表示该显影装置的刮板的立体图。
图17是表示该刮板的正面图。
图18是表示该显影装置的搅拌件的立体图。
图19是表示该搅拌件的正面图。
图20是放大表示该显影装置的刮板部一例的放大构成图。
图21是放大表示该刮板部的另一例的放大构成图。
图22是平面部和凹部所成角度不足90°的显影辊表面的放大截面图。
图23是平面部和凹部所成角度的一部分不足90°的显影辊表面的放大截面图。
图24是平面部和凹部所成角度为90°以上的显影辊表面的放大截面图。
图25是关于平面部的侧面和凹部底面所成角度γ,在平面部的上游侧及下游侧都为90°的构成图。
图26是平面部和凹部所成角度的一部分为钝角的显影辊表面的放大截面图(腹部相接状态)。
图27是平面部和凹部所成角度的一部分为钝角的显影辊表面的放大截面图(前端相接状态)。
图28是表示在平面部的菱形形状顶面具有的二组平行线(对边)之中,使得某一组与表面移动方向正交的显影辊的放大俯视图。
图29(a)是表示刮板与显影辊切线方向接触状态的表示显影辊及刮板的说明图,图29(b)是从图29(a)的状态使得刮板架沿法线方向移动状态的说明图,图29(c)是从图29(b)的状态使得刮板架沿切线方向移动状态的说明图。
图30是表示试验1的试验结果的图线。
图31是表示缘部相接状态的刮板和显影辊的接触位置的放大说明图。
图32是表示试验2的试验结果的图线。
图33是比较因材料不同引起的刮板的磨削量的图线。
图34是表示报知显影装置更换的报知系统实施处理流程图。
图35是表示更换时期接近的显影装置的刮板和显影辊的放大说明图。
图36是分别局部表示以往显影装置的感光体和显影辊的放大纵截面图。
图37是分别局部表示实施形态涉及的复印机的显影装置的感光体和显影辊的放大纵截面图。
图38是表示施加在该显影装置的显影辊的由交变电压构成的显影偏压波形的波形图。
图39是表示显影偏压的峰间电压Vpp和显影浓度以及放电开始点的关系的图线。
图40是表示第一变形例涉及的复印机的打印部的主要部分的构成图。
图41是在显影辊的轴向中央附近剖切该打印部的处理卡盒表示的横截面图。
图42是在轴向端部附近的侧密封件位置剖切该处理卡盒表示的横截面图。
图43是表示该处理卡盒的显影装置的调色剂运送部的纵截面图。
图44是用于说明刮板的逆向的缘部相接状态的放大构成图。
图45是用于说明刮板的顺向的缘部相接状态的放大构成图。
图46是局部表示以往的显影装置的显影辊的放大横截面图。
图47是表示以往的显影装置的显影辊和刮板的相接部的放大横截面图。
图48是表示实施形态3的显影装置的显影辊和刮板的相接部的放大横截面图。
图49是局部表示比较例涉及的复印机的显影辊表面的放大平面图。
图50是局部表示实施形态3的复印机的显影辊表面的放大平面图。
具体实施方式
本发明的其它的目的及特征,根据参照附图的下文的实施形态的说明,将变得明确。
[实施形态1]
以下,说明将本发明适用于作为图像形成装置的电子照相复印机(以下记为“复印机500”)的本发明第一个实施形态(以下记为“实施形态1”)。
图1是表示实施形态1涉及的复印机500的概略构成图。复印机500由复印装置本体(以下记为“打印部100”)、供纸台(以下记为“供纸部200”)、以及安装在打印部100上的扫描器(以下记为“扫描部300”)构成。
打印部100包括四个作为处理单元的处理卡盒1Y、1M、1C、1K,中间转印带7,作为曝光手段的曝光装置6,作为定影手段的定影装置12等。中间转印带7是中间转印体,由多个张紧架设辊张紧架设,朝着图1箭头A方向移动。
四个处理卡盒1Y、1M、1C、1K中的Y、M、C、K表示黄色、品红色、青色、黑色用样式。四个处理卡盒1Y、1M、1C、1K各自使用的调色剂的色不同,其它大致构成相同,因此,以下省略Y、M、C、K字样,进行说明。
处理卡盒1成为一体支承作为潜像载置体的感光体2、作为充电手段的充电部件3、作为显影手段的显影装置4、以及作为清洁手段的感光体清洁装置5,作为单元状构成。各处理卡盒1通过解除各自的没有图示的制动件,能相对复印机500本体装卸。
感光体2如图中箭头所示,朝着图示顺时钟方向旋转。充电部件3为辊状充电辊,与感光体2表面压接,随着感光体2旋转从动旋转。成像时,对充电部件3由没有图示的高压电源施加所定偏压,使得感光体2表面带电。实施形态1的处理卡盒1使用与感光体2表面接触的辊状的充电部件3,作为充电手段,但作为充电手段,并不局限于此,也可以使用电晕充电等非接触充电方式。
曝光装置6根据由扫描部300读入的原稿图像的图像信息或由计算机等外部装置输入的图像信息,对感光体2表面进行曝光,在感光体2表面形成静电潜像。打印部100设有的曝光装置6使用激光二极管的激光扫描方式,但是,也可以使用LED阵列等其它构成作为曝光手段。
感光体清洁装置5对通过与中间转印带7对向位置的感光体2表面上残留的转印残留调色剂进行清洁。
四个处理卡盒1分别在感光体2上形成黄色、品红色、青色、黑色各色调色剂像。四个处理卡盒1沿着中间转印带7的表面移动方向并列配设,将分别形成在感光体2上的调色剂像顺序叠合在中间转印带7上,进行转印,在中间转印带7上形成可视像。
在图1中,在相对各感光体2夹着中间转印带7对向位置,配置作为一次转印手段的一次转印辊8。对一次转印辊8由没有图示的高压电源施加一次转印偏压,与感光体2之间形成一次转印电场。通过在感光体2和一次转印辊8之间形成一次转印电场,将形成在感光体2表面上的调色剂像转印在中间转印带7表面上。通过没有图示的驱动电机驱动张紧架设中间转印带7的多个张紧架设辊之一旋转,中间转印带7朝着图示箭头A方向表面移动。各色调色剂像顺序叠合转印在表面移动的中间转印带7的表面上,在中间转印带7表面上形成彩色图像。
相对四个处理卡盒1与中间转印带7对向位置,在中间转印带7的表面移动方向下游侧,配置二次转印辊9。相对作为张紧架设辊之一的二次转印对向辊9a,二次转印辊9配置在夹着中间转印带7与其对向的位置,与中间转印带7之间,形成二次转印夹持部。对二次转印辊9和二次转印对向辊9a之间,施加所定电压,形成二次转印电场。转印纸P作为转印材料,从供纸部200供纸,沿着图2中箭头S方向输送,该转印纸P通过二次转印夹持部。当该转印纸P通过二次转印夹持部时,形成在中间转印带7表面上的彩色图像因在二次转印辊9和二次转印对向辊9a之间形成的二次转印电场转印到转印纸P上。
相对二次转印夹持部,在转印纸P的输送方向下游侧,配置定影装置12。通过二次转印夹持部的转印纸P到达定影装置12。接着,通过定影装置12的加热及加压,对转印在转印纸P上的彩色图像进行定影,图像得到定影的转印纸P输出到复印机500的装置外。
另一方面,在二次转印夹持部没有转印在转印纸P、残留在中间转印带7表面上的调色剂由转印带清洁装置11回收。
如图1所示,在中间转印带7上方,配置收纳各色调色剂的调色剂瓶400Y、400M、400C、400K,其相对复印机500本体能装卸。收纳在各色调色剂瓶400Y、400M、400C、400K的调色剂由与各色对应的没有图示的调色剂补给装置供给各色显影装置4。
以往一般公知的显影方式可以粗分为双组分显影方式和单组分显影方式。双组分显影方式适用于高速显影,现在的中速或高速输出机大多采用该方式。在双组分显影方式中,为了实现高画质,需要使得双组分显影剂相对感光体的静电潜像紧密接触。为此,含有调色剂和磁性载体的双组分显影剂的磁性载体粒子小径化得到进展,在商务用水平开始使用30μm左右粒径的磁性载体。但是,对于高画质的要求日益提高,也有必要的像素的点尺寸与载体粒子径相同或比其小的情况。为了良好地再现孤立点,要求使得磁性载体粒子的粒径更小。若使得磁性载体粒子的粒径小,则每一个载体粒子的透磁率降低,因此,易发生载体从作为显影剂载置体的显影套表面脱离。若从显影套表面脱离的磁性载体粒子附着到感光体,则不仅图像中因存在磁性载体粒子而导致画质劣化,而且,会发生感光体损伤等各种各样不良状况。为了抑制发生该载体脱离,开发提高磁性载体粒子透磁率的载体材料,强化配设在显影套内的磁铁磁力。但是,在显影中不存在既能低成本化又能高画质化的载体材料或磁铁。又,在装置小型化进展的近年,显影套小径化进展,因此,难以形成能有效抑制载体脱离的磁场。
又,在双组分显影方式中,一边使得称为磁刷的双组分显影剂的穗擦拭感光体的静电潜像,一边使得双组分显影剂中的调色剂转移到静电潜像,因此,若穗不形成均一,则易产生孤立点的浓度不匀。在显影套和感光体之间形成交变电场,在静电潜像和穗之间使得调色剂往复移动,某种程度上能抑制浓度不匀,但是,不能解消因穗不均一引起的显影浓度不匀。
又,为了提高从感光体向转印体的调色剂像的转印效率,以及从感光体清除转印残留调色剂的清洁效率,希望极力减小感光体和调色剂的非静电附着力。作为其方法,以往使用由尽可能小的摩擦系数的材料构成者作为感光体的表面层,但是,在该方法中,使得双组分显影剂的穗光滑地擦拭感光体,因此,显影效率及点再现性非常差。
另一方面,单组分显影方式机构小型轻量,因此,现在的低速输出机大多采用。在实施形态1涉及的复印机中,采用单组分显影方式。
图2是表示实施形态1涉及的复印机的显影装置4的概要构成图,是从图1的纸面内侧看到的截面图。图3及图4分别是表示显影装置4的立体图,是从不同的方向看。在上述图中,形成显影装置4的外形的显影箱体41是通过上壳体411、中间壳体412以及下壳体413组合后形成的。中间壳体412形成调色剂收容部43,并在上壳体411里形成有连通调色剂收容部43和外部的、作为显影剂补给部的调色剂补给口55。另外,在上壳体411里还设置有对显影辊42和上壳体411之间的间隙进行密封的进口密封件47。
图5是从与图2相同方向看到的显影装置4的截面图。图6是表示显影装置4的长方向的一端部的立体图。在上述图中,在中间壳体412内设置有显影辊42、供给辊44、刮板45、搅拌器(paddle)46、供给螺杆48以及调色剂余量传感器49等。
在显影装置4里,连通内部和外部的开口部56被设置为沿着长边方向(图中Y轴方向)延伸。该开口部56使得显影辊42周面一部分露出到显影装置4外部,用于使得与感光体2直接对向(相向)。感光体2和显影辊42通过微小间隙对向的位置是显影位置α。
图7是表示显影装置4的长边方向一端部(图1中的里侧端部)的分解立体图。图7所示的显影装置4卸下下壳体413。图8是表示卸下显影辊状态的显影装置4的长边方向一端部的分解立体图。图9是表示卸下下壳体状态的显影装置4的长边方向的另一端部(图1中的前侧端部)的分解立体图。图10是表示卸下显影辊状态的显影装置4的长边方向的另一端部的分解立体图。
在上述图中,在显影装置4中,通过供给辊44朝着图2中箭头C方向(图2中顺时钟方向)旋转,表面移动,将调色剂收纳部43内的调色剂T输送到作为与显影辊42对向区域的供给夹持部β。接着,向显影辊42表面供给调色剂。显影辊42在表面上载置所供给的调色剂,朝着图2中箭头B方向(图2中顺时钟方向)旋转,表面移动,刮板45将显影辊42上的调色剂限制为所定量,通过上述显影辊42表面移动,将调色剂输送到与所述刮板45的对向部。刮板45在与显影辊42的对向部,相对显影辊42的表面移动方向以逆方向(使得刮板45的前端与刮板45基部相比,成为显影辊42表面移动方向上游侧)相接。接着,在与刮板45的对向部限制为所定量的调色剂因显影辊42旋转,到达与感光体2对向部的显影位置α。
又,在供给夹持部β中,供给辊44表面从下方向着上方移动,显影辊42的表面从上方向着下方移动。在供给夹持部β中,供给辊44和显影辊42互相接触。
在显影位置α中,因从显影偏压电源142施加到显影辊42的显影偏压和感光体2表面上的潜像的电位差形成显影电场,由于该显影电场,显影辊42表面上的调色剂T移动到感光体2表面。由此,调色剂附着到感光体2表面上的静电潜像部分,进行显影。感光体2相对显影辊42为非接触,朝着图2中箭头D方向旋转。因此,在显影位置α中,显影辊42的表面移动方向和感光体2的表面移动方向成为同方向。
又,显影偏压电源142输出用于实现输送到显影位置α的调色剂对潜像显影的电压。为交变电压,其包括用于使得调色剂从显影辊42向着感光体2的第一电压,以及用于使得调色剂从感光体2向着显影辊42的第二电压。该交变电压施加到显影辊42。
将在后面详述,在显影辊42表面,在外周面全周,设有平面部42a的高度及凹部42b的深度实质上具有一定规则的凹凸形状,作为表面部。在显影位置α没有贡献于显影、通过显影位置α的显影辊42表面上的调色剂T,在供给夹持部β的显影辊42的表面回转方向上游侧部分由供给辊44回收,返回显影辊42表面。即,供给辊44还具有作为回收辊的作用。表面部具体地说,是存在于与凹部顶端相同水平的与限制部件接触的面,以及存在于上述水平上方的与限制部件接触的面。也可以称为凸部。
载置在有规则地形成在显影辊42表面上的凹部42b的调色剂T难以回收。并且,若通过显影位置α的调色剂T,通过供给夹持部β,保持载置在显影辊42状态,则调色剂T固结在显影辊42,产生调色剂结膜。若发生调色剂结膜,则显影辊42上的调色剂T每单位重量的带电量或显影辊42的每单位面积的调色剂量不稳定,成为显影时浓度不匀的发生原因。
在显影辊42和供给辊44对向的供给夹持部β中,显影辊42的表面移动方向和供给辊44的表面移动方向成为逆向。由此,供给夹持部β的显影辊42的表面和供给辊44的表面的线速度差变大,能实现提高在供给夹持部β的供给辊44的回收性能。因此,能抑制调色剂成为保持载置在显影辊42的状态,能抑制调色剂固结在显影辊42表面,能抑制因显影剂固结在显影剂载置体表面为起因的显影时浓度不匀发生。
显影辊42和供给辊44的线速度比成为:显影辊42的表面移动速度/供给辊44的表面移动速度=1∶0.85。但是,线速度比并不局限于此。
如图2所示,将供给辊44配置在调色剂收纳部43的上部,供给辊44的至少一部分成为搅拌件46停止回转状态的调色剂收纳部43内的调色剂T的剂面的上方。并且,相对供给夹持部β,供给辊44的表面移动方向下游侧的区域(以下称为“供给夹持部下游侧区域”)成为调色剂T的剂面的上方。如专利文献1的图4记载构成那样,若调色剂充填在供给夹持部下游侧区域,则充填在供给夹持部下游侧区域状态的调色剂阻害新调色剂进入供给夹持部下游侧区域,担心使得供给夹持部β的从显影辊42的调色剂回收效率降低。与此相反,本实施形态1的显影装置4如图2所示,供给夹持部下游侧区域成为调色剂T的剂面上方。因此,调色剂不充填在供给夹持部下游侧区域,不会因在供给夹持部下游侧区域存在的调色剂阻害供给夹持部β的从显影辊42的调色剂回收。由此,能有效地进行调色剂回收,能提高调色剂的回收性。
下面,说明显影辊42。图11是表示显影辊42的立体图。图12是表示显影辊42的正面图。图13是用于说明显影辊42表面形状的图。详细地说,图13(a)是表示显影辊42整体的整体模式图。图13(b)是放大表示显影辊42表面局部的放大模式图。图13(c)是在图13(b)中的L11或L13位置剖切显影辊42的截面图。图13(d)是在图13(b)中的L12或L14位置剖切显影辊42的截面图。
在上述图中,显影辊42在显影辊轴421设有在表面载置调色剂的显影辊圆筒部420,在相对显影辊圆筒部420位于轴向外侧的轴向两端部附近的显影辊轴421,设有间隔件422。显影辊42设为能以显影辊轴421为中心回转,显影辊轴421的轴向配置为与显影装置4的长方向(图中Y轴方向)平行。显影辊42的显影辊轴421的轴向两端安装为能相对中壳体412的侧壁部412s回转。显影辊42表面局部从开口部56露出到显影装置4外部,该露出表面从下方朝上方表面移动,运送调色剂,显影辊42朝着图3中箭头B方向旋转。
又,显影辊42通过设在轴向两端部附近的间隔件422与感光体2表面接触,使得显影位置α的显影辊圆筒部420的表面和感光体2表面的距离(显影间隙)保持为一定。显影辊42的基材401由5056铝合金或6063铝合金等铝系或STKM等铁系等金属材料套构成。显影辊42是在作为基材401的金属材料套表面施以凹凸加工。
显影辊42的显影辊圆筒部420如图13(a)所示,根据其表面结构不同,主要区分为二个部分(槽形成部420a,非槽形成部420b)。槽形成部420a是在显影辊42的轴向包含中央部的部分,为了合适地载置调色剂,对该表面施以凹凸加工。作为凹凸加工,采用所谓滚压加工,形成由互相卷绕方向不同的螺旋状第一槽L1及第二槽L2围住的平面部42a。通过形成卷绕方向不同的螺旋状槽,在显影辊42表面形成网眼状凹凸。作为滚压加工,可以采用以往公知的加工方法。又,第一槽L1相对显影辊42轴向以所定角度倾斜,第二槽L2相对显影辊42轴向以所定角度倾斜(在实施形态1中,第一槽L1及第二槽L2都以45°倾斜,但本发明并不局限于此)。
第一槽L1及第二槽L2都沿着其倾斜方向以所定的周期宽度周期形成,平面部42a以轴向的间隔宽度W1形成。又,也可以使得第一槽L1及第二槽L2的各倾斜角以及周期宽度互不相同。又,平面部42a的顶面42t的轴向长度W2形成为轴向槽间隔宽度W1的1/2以上的长度。
在实施形态1中,显影辊42中的平面部42a的轴向的间隔宽度W1为80μm,平面部42a的顶面42t的轴向长度W2为40μm。又,从凹部42b到平面部42a的顶面42t的高度,即凹部深度W3为10μm。间隔宽度W1,顶面42t的轴向长度W2,以及凹部深度W3的值为一例,并不局限于此。
显影辊42的表面的材料,较好的是为使得调色剂正规带电的材料。即使在因结膜发生低带电调色剂场合,因突变的调色剂T而产生的低带电调色剂也能在平面部42a或凹部42b的没有发生结膜部分带电。因此,能减少低带电调色剂,图像浓度稳定化。
又,显影辊42的表面材料比刮板45(板部件450)硬场合,显影辊42表面的平面部42a难以被刮板45磨耗,因此,平面部42a和由刮板45围住的凹部42b的体积难以变化,M/A值(显影辊表面上的每单位面积的调色剂的载置量)稳定。
作为显影辊42的平面部42a的高度,较好的是,比使用的调色剂T的重量平均粒径大。平均大小的调色剂T收纳在凹部42b内,因此,难以发生粒径选择,经历长期间的M/A值(显影辊表面上的每单位面积的调色剂的载置量)稳定。
下面,说明供给辊44。图14是表示该显影装置的供给辊44的立体图。图15是表示该供给辊的侧面图。在上述图中,在显影装置4的内部的调色剂收纳部43的上方的显影辊42侧,设有圆筒状的供给辊44。供给辊44构成为以作为其轴部的供给辊轴441为中心卷绕圆筒状泡沫材料,该圆筒状泡沫材料成为在表面载置调色剂的供给辊圆筒部440。
供给辊44构成为能以供给辊轴441为中心旋转,该轴相对中壳体412的侧壁部412s安装为可回转。供给辊44的供给辊圆筒部440外周面的一部分配置为与显影辊42的显影辊圆筒部420的外周面以供给夹持部β接触。又,如图2及图5所示,供给辊轴441配置在显影辊轴421的上方。
供给辊44在与显影辊42对向处,即供给夹持部β,相对显影辊42的表面移动方向,朝着逆方向表面移动地回转。再有,显影装置4如图2所示,相对刮板45对于显影辊42的相接位置,供给夹持部β的位置成为位于上方的配置。
供给辊44的供给辊圆筒部440使用泡沫材料,与显影辊42接触的表面层表面成为多个微小孔分散的海绵层。通过将供给辊44的表面层设为海绵状,供给辊44易到达凹部42b的底,因此,提高显影辊42上调色剂的回收性。
供给辊44相对显影辊42的咬入量(显影辊42的半径+供给辊44的半径一显影辊42和供给辊44的轴间距离)设定为比显影辊42的平面部42a的高度大。通过将供给辊44的咬入量设定为比平面部42a的高度大,能提高凹部42b的调色剂的回收性。若供给辊44相对显影辊42的咬入量相对平面部42a的高度过大,则调色剂被压入凹部42b,成为凝集原因,因此,必须设定为咬入量不过大。
用于供给辊44的供给辊圆筒部440的泡沫材料设定为103~1014Ω的电阻值。对供给辊44由回收偏压电源52施加回收偏压,关于该回收偏压将在后文详细说明。在显影辊42和供给辊44相接的供给夹持部β中,保持在供给辊44的泡沫空孔内的调色剂供给到显影辊42表面,同时,残留在显影辊42凹部内的残留调色剂被回收到供给辊44的泡沫空孔内。
施加到显影辊42的由交变电压构成的显影偏压其中心值(每单位时间的平均值)成为与调色剂的正规带电极性(实施形态1的调色剂T为负极性)同极性。供给辊44将存在于表面的保持在多个空泡中的调色剂,在供给夹持部β中,供给到显影辊42。在供给夹持部β中,显影辊42表面与供给辊44表面互相朝逆向移动。在供给夹持部β中,通过两辊滑擦,擦切从供给辊44的表面空泡内向显影辊42的凹部42b移动的调色剂。接着,在供给夹持部β的出口,凹部42b内的调色剂按原样追随显影辊42的表面移动,与显影辊42一起移动。
下面,说明刮板45。如图5一图10所示,在显影辊42下方,在成为下壳体413内侧的中壳体412,设有刮板45。图16是表示该显影装置的刮板45的立体图。图17是表示该刮板45的正面图。在上述图中,刮板45包括构成限制部件的薄板状的作为金属部件的板部件450,以及板部件450的一端固定的金属制的台座部452。并且,板部件450的另一端侧构成为与显影辊42接触。板部件450相对显影辊42的接触状态既可以是前端接触的前端压接状态(后述的缘部压接),也可以是相对前端位于根部侧的面部接触的腹部压接状态。但是,前端压接状态能擦切平面部42a的顶面42t存在的调色剂,仅仅将凹部42b存在的调色剂输送到显影位置α,输送到显影位置α的调色剂量稳定,因此更好。
所谓“缘部相接”如图31所示,是指在刮板45中使得显影辊42的对向面和板前端面之间形成棱线的前端缘部与显影辊42表面接触的状态。在形成棱线的前端缘部中,棱线既可以带有圆角,也可以倒角。使得刮板45的与显影辊42的对向面向着板前端延长的假想线,和使得刮板前端面向着显影辊42延长的假想线的交点,或其附近的板处,为前端缘部。更详细地说,平板状刮板45的自由端侧的前端的显影辊42侧的角部(既可以带有圆角,也可以倒角)与显影辊42的作为表面部的平面部42a接触处。
作为缘部相接方向,在逆方向和顺方向之中,采用逆方向。逆方向如图44所示,为以下的板朝向:与刮板45的与显影辊42接触部分相比,使得悬臂支承的刮板45的固定端侧的固定部分位于显影辊42的回转方向下游侧。在该朝向中,伴随回转,将进入与刮板45的相接位置前的显影辊42表面向着刮板45的自由端侧的前端缘部移动。加之,刮板45全域之中,相对自由端侧的前端缘部开始接触。
另一方面,顺方向如图45所示,为以下的板朝向:与刮板45的与显影辊42接触部分相比,使得悬臂支承的刮板45的固定端侧的固定部分位于显影辊42的回转方向上游侧。在该朝向中,伴随回转,将进入与刮板45的相接位置前的显影辊42表面在刮板45全域之中,与自由端侧的前端缘部相比,开始与固定端侧处(板的腹部部分)接触。
刮板45的板部件450相对台座部452由多个铆钉451固定。台座部452用比板部件450厚的金属构成,具有作为用于将板部件450固定在显影装置4的本体(中壳体412的侧面部)的基板的功能。在台座部452的长方向端部,设有销孔454,一方为圆形状的主基准孔454a,另一方为沿着主基准孔454a方向具有长径的椭圆形状的从基准孔454b。通过没有图示的销进入主基准孔454a,台座部452相对显影装置4本体的位置决定,在从基准孔454b得到支承。固定板部件450的台座部452由刮板固定螺钉455固定在显影装置4本体(中壳体412),板部件450固定在显影装置4。
刮板45的板部件450使用SUS304CSP,或SUS301CSP,或磷青铜等金属板簧材料。又,使得板部件450的悬臂端侧与显影辊42表面以10-100N/m的推压力压接,将通过该推压力下的调色剂限制为所定量,同时,通过摩擦带电赋与电荷。再有,也可以为了辅助摩擦带电,从刮板偏压电源145对板部件450施加偏压。
又,作为刮板45的板部件450,较好的是,具有导电性者。通过使得板部件450具有导电性,能降低Q/M值(每单位体积的带电量)大的调色剂T的带电量,能实现调色剂的Q/M值的均一化。由此,能防止调色剂T相对显影辊42的粘附。
又,作为刮板偏压电源145对板部件450施加的电压,可以根据使用环境控制直流电压的值。具体地说,可以列举对于施加到显影辊42的交变电压的中心值(占空比50%场合,时间平均值),能以±200V的范围施加直流电压。由此,能抑制因环境变化引起的M/A值(显影辊表面上的每单位面积的调色剂的载置量)的变化。
下面,说明搅拌件46。在显影装置4内,作为收纳调色剂的空间,设有调色剂收纳部43,在该调色剂收纳部43内,安装能相对显影壳体41回转的搅拌件46。图18是表示搅拌件46的立体图。图19是表示搅拌件46的正面图。在上述图中,搅拌件46包括作为其轴部的搅拌轴461,以及由聚酯薄膜等弹性片材构成的作为薄叶片部件的搅拌叶片460。搅拌轴461具有相对的二个平面部,在该二个平面部分别安装搅拌叶片460。二片搅拌叶片460固定在搅拌轴461的平面部,以搅拌轴461为中心互相朝相反方向突出。
在搅拌叶片460的根部分,沿着搅拌轴461的轴向成为平行地排列设置多个孔。在搅拌轴461的周面,突出设置多个匙形部,用于相对搅拌轴461固定搅拌叶片460。另一方面,在搅拌叶片460设有用于使得上述匙形部贯通的多个孔。通过在匙形部贯通该孔的状态下,进行热弯曲处理,相对搅拌轴461固定搅拌叶片460。
搅拌件46配置为搅拌轴461的轴向成为与显影装置4的长方向(图中Y轴方向)平行。搅拌轴461的轴向两端安装为能相对中壳体412的侧壁部412s回转。
将搅拌件46的搅拌叶片460的突出量设定为以下长度:从搅拌轴461伸出的搅拌叶片460的前端与调色剂收纳部43的内壁面接触程度的长度。如图2及图5等所示,调色剂收纳部43的底面部43b为沿着搅拌件46的回转方向的圆弧状,在伴随搅拌件46的回转的滑擦动作中,使得搅拌叶片460不挂住调色剂收纳部43的底面部43b。
在调色剂收纳部43的显影辊42侧,形成从底面部43b垂直立起的侧壁面部43s。该侧壁面部43s在与搅拌轴461的中心同等或若干低程度处,向着与X轴平行的辊的方向,成为水平,形成阶梯部50。
侧壁面部43s和搅拌轴461的距离设定为比底面部43b和搅拌轴461的距离短。因此,滑擦底面部43b的搅拌叶片460与侧壁面部43s碰接,发生更大挠曲。此后,若搅拌叶片460的前端部来到阶梯部50,则不会推压搅拌叶片460,搅拌叶片460的前端部释放,往上方跳起。因这种搅拌叶片460的动作,调色剂朝上方跳起,得到搅拌、输送、供给。
阶梯部50在与X-Y平面平行的水平面,形成为沿着显影装置4的长方向(图中Y轴方向)延伸。在实施形态1的显影装置4中,阶梯部50设为宽度方向全域,但是,只要搅拌叶片460跳起,也可以设在显影装置4内局部。
供给螺旋48是由供给螺旋轴481以及固定在该供给螺旋轴481的作为螺旋状叶片部的供给螺旋叶片部480构成的螺旋部件。设为能以供给螺旋轴481为中心回转,配置为供给螺旋轴481的轴向与显影装置4的长方向(图中Y轴方向)平行。供给螺旋轴481的轴向两端安装为能相对中壳体412的侧壁部412s回转。
供给螺旋48的轴向端部位于形成在显影装置4的长方向端部的调色剂补给口55下方。并且,通过供给螺旋48回转,螺旋状的供给螺旋叶片部480将从调色剂补给口55补给的调色剂朝长方向的显影装置4的中央部方向输送。
在形成上壳体411的开口部56的缘部分,沿着长方向粘接聚酯薄膜等的密封部件,作为入口密封件47。入口密封件47为大致呈矩形的片材,其短方向一端粘接在上壳体411的缘部分,另一端设为悬臂端(自由端)。入口密封件47的悬臂端侧朝显影装置4的内部方向突出,再有,设为与显影辊42接触。入口密封件47的显影辊42的表面移动方向上游侧固定在上壳体411,显影辊42的表面移动方向下游侧设为悬臂端,配置为相对显影辊42,入口密封件47的面部分接触。又,上壳体411的显影装置4的内部侧呈弯曲形状,使其沿着供给辊44的上部形状,上壳体411的弯曲形状的表面和供给辊44的表面之间的间隙为1.0mm。
如图7至图10所示,在相当于显影装置4的开口部56的长边方向两端部的中间壳体412的一部分里粘贴有侧密封件59。侧密封件59设置在比位于显影辊42的轴方向两端附近的支撑件422更靠轴方向内侧,且设在刮板45与显影辊42接触的轴向端部重叠的区域。通过这样的侧密封件59防止调色剂从显影壳体41中的开口部56的长边方向端部漏出。另外,如后所述,显影辊42的显影辊轴的轴向两端相对于中间壳体412的侧壁部412s安装为可转动。
下面,说明在显影装置4内的调色剂的动作。从调色剂补给口55补给到显影装置4内的调色剂由供给螺旋48供给到调色剂收纳部43,由搅拌部件46进行搅拌。又,因搅拌部件46的跳起,调色剂朝着显影辊42以及供给辊44方向跳起而被输送。供给到供给辊44的调色剂在供给辊44和显影辊42接触的供给夹持部β交付到显影辊42表面。交付到显影辊42表面的调色剂之中,超过输送到显影位置α的所定量部分的调色剂由刮板45从显影辊42表面刮落。
残留在通过与刮板45对向部的显影辊42表面的调色剂因显影辊42回转产生表面移动照该状态被运送,到达与感光体2对向的显影位置α。没有用于显影、通过显影位置α的调色剂通过入口密封件47接触的位置,输送到与供给辊44对向位置的供给夹持部β。由显影辊42回转到达供给夹持部β的调色剂由供给辊44从显影辊42表面刮取,由供给辊44输送。
收纳在调色剂收纳室101的调色剂使用以聚合法制作的调色剂。该调色剂是例如平均粒径6.5μm左右,圆形度0.98左右,休止角33°左右,含有钛酸锶作为外添加剂的调色剂。用于本发明的显影装置的调色剂,并不局限于此。
下面,说明用于实施形态1涉及的复印机500的调色剂。作为在复印机500使用的调色剂,使用流动性高的调色剂,以便能与高速的调色剂运送对应。具体地说,使用加速凝集度为40%以下的调色剂。所谓加速凝集度是表示调色剂流动性的指数。
下面表示调色剂的加速凝集度的测定方法。
[测定装置]
Hosokawa Micron Corporat ion(公司名)制粉末测试器
[测定方法]
将测定对象样本放置于恒温槽(35±2℃,24±1h);
使用粉末测试器测定;
使用网眼大小不同的三种筛网(例如,75μm,44μm,22μm)。
从筛时的调色剂残量计算凝集度如下:
[(残留在上段的筛的调色剂重量)/(试料采取量)]×100
[(残留在中段的筛的调色剂重量)/(试料采取量)]×100×3/5
[(残留在下段的筛的调色剂重量)/(试料采取量)]×100×1/5
将上述三个计算值合计作为加速凝集度(%)。
调色剂的加速凝集度如上所述,是按照网眼大小顺序叠合网眼大小不同的三种筛网,将粒子置于最上段,以一定的振动摇晃,从各筛网上的调色剂重量求得的指数。
又,在实施形态1中,使用平均圆形度为0.90以上的调色剂(0.90-1.00的调色剂)。在实施形态1中,将由下式(1)得到的值定义为圆形度a。该圆形度是调色剂粒子的凹凸程度的指标,当调色剂为完全球形场合,表示1.00,表面形状越复杂圆形度越小。
圆形度a=L0/L    (1)
其中,L0为具有与粒子像相同投影面积的圆的周长,L为粒子的投影像的周长。
平均圆形度在0.90-1.00范围内,调色剂粒子表面平滑,调色剂粒子之间,调色剂粒子和感光体2的接触面积小,因此,转印性优异。平均圆形度在0.90-1.00范围内,调色剂粒子没有角,因此,在显影装置4内的显影剂(调色剂)的搅拌转矩小,搅拌驱动稳定,因此,能防止发生异常图像。又,在形成点的调色剂中,没有带棱角的调色剂粒子,因此,当转印中压接到转印介质时,该压力均-地施加到形成点的调色剂全体,转印中难以产生色脱落。再有,由于没有带棱角的调色剂粒子,因此,调色剂粒子本身研磨力小,能防止损伤感光体2或充电部件3等表面,或能防止使其磨耗。
下面,说明圆形度的测定方法。可以使用东亚医用电子公司制流动式粒子像分析装置FPIA-1000进行圆形度测定。作为具体的测定方法,将表面活性剂,或者较好的是,将烷基苯磺酸盐作为分散剂0.1-0.5ml加入预先在容器中除去了固形杂质的水100-150ml中,再添加0.1-0.5g左右的测定试样。对分散了试样的悬浮液用超声波分散器进行约1-3分钟的分散处理,将分散液浓度作成3000-10000个/μl,通过上述装置测定调色剂的形状、粒度。
为了再现600dpi以上的微小点,作为调色剂的重量平均粒径D4,较好的是,3-8μm。在该范围内,对于微小潜像点,具有充分小的粒径的调色剂粒子,因此,点再现性优异。重量平均粒径D4不足3μm,易发生转印率低下、刮板清洁性低下现象。若重量平均粒径D4超过8μm,则难以抑制文字或线的飞散。又,重量平均粒径D4和个数平均粒径D1之比(D4/D1)较好的是,处于1.00-1.40的范围。(D4/D1)越接近1.00,表示粒径分布越陡。在以这种小粒径、粒径分布狭的调色剂中,调色剂的带电量分布成为均一,能得到背景模糊少的高品位图像,又,在静电转印方式中,能提高转印率。
下面,说明调色剂粒子的粒度分布的测定方法。作为库尔特粒度计数法测得的调色剂粒子的粒度分布的测定装置,可以举出库尔特粒度计数器-TA-II型及库尔特多尺寸计数器-II型(都是库尔特公司制造)。以下,叙述测定方法。首先,在电解水溶液100-150ml中,加入作为分散剂的表面活性剂(较好的是烷基苯磺酸盐)0.1-5ml。此处,所谓电解液为使用一级氯化钠配制约为1%的NaCl水溶液,例如,可使用ISOTON-II(库尔特公司制)。然后,再加入测定试样2-20mg。悬浮试样的电解液在超声波分散器中进行分散处理约1-3分钟,由上述测定装置,使用100μm孔径,测定调色剂粒子或调色剂的重量、个数,计算重量分布及个数分布。从所得到的分布,可以求得调色剂的重量平均粒径D4和个数平均粒径D1。
作为沟槽,使用2.00-不足2.52μm,2.52-不足3.17μm,3.17-不足4.00μm,4.00-不足5.04μm,5.04-不足6.35μm,6.35-不足8.00μm,8.00-不足10.08μm,10.08-不足12.70μm,12.70-不足16.00μm,16.00不足20.20μm,20.20-不足25.40μm,25.40-不足32.00μm,32.00-不足40.30μm,这13种沟槽,以粒径2.00μm~不足40.30μm的粒子为对象。
在实施形态1中使用的调色剂系将至少包括聚酯预聚物、聚酯树脂、着色剂和脱模剂的调色剂组成材料分散在有机溶剂中,制备调色剂材料液,上述聚酯预聚物具有含有氮原子的官能团。在实施形态1中使用的调色剂系将该调色剂材料液在水系介质中发生交联和/或伸长反应制得的调色剂,称为聚合调色剂。下面,说明调色剂组成材料及制造方法。
[聚酯]
聚酯通过多元醇化合物和多元羧酸化合物的缩聚反应制得。作为多元醇化合物(PO),可以举出二元醇(DIO)及三价以上的多元醇(TO)。较好的是,二元醇(DIO)单独、或其和少量的(TO)的混合物。作为二元醇(DIO),可以举出如亚烷基二醇(乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇等);亚烃醚二醇(二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四甲基醚二醇等);脂环类二醇(1,4-环己烷二甲醇、加氢双酚A等);双酚类(双酚A、双酚F、双酚S等);所述脂环类二醇的环氧化物(环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等)加聚物;上述双酚类的环氧化物(环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷等)加聚物等。其中,较好的是碳原子数2-12的亚烷基二醇及双酚类的环氧化物加聚物。特别好的是双酚类的环氧化物加聚物,及其和碳原子数2-12的亚烷基二醇的并用。作为三价以上的多元醇(TO),可以举出3-8价或其以上的多价脂肪族醇(并三醇,三羟甲基乙烷,三羟甲基丙烷,季戊四醇,山梨糖醇等);三价以上的苯酚类(三酚PA,线型酚醛树脂等);上述三价以上的多酚类的烯烃环氧化物加聚物等。
作为多元羧酸(PC),可以举出二羧酸(DIC)及三价以上的多元羧酸(TC),较好的是,(DIC)单独,及(DIC)和少量的(TC)的混合物。作为二羧酸(DIC),可以举出烯烃二羧酸(琥珀酸,己二酸,癸二酸等);链烯二羧酸(马来酸,福马酸等);芳香族二羧酸(邻苯二甲酸,异苯二甲酸,对苯二甲酸,萘二羧酸等)。其中,较好的是碳原子数为4-20的链烯二羧酸及碳原子数8-20的芳香族二羧酸。作为三价以上的多元羧酸(TC),可以举出碳原子数9-20的芳香族多元羧酸(偏苯三酸,均苯四甲酸等)。又,作为多元羧酸(PC),可以使用羧酸的酸酐或低级烷基酯(甲基酯,乙基酯,异丙基酯等)与多元醇(PO)反应。
多元醇(PO)和多元羧酸(PC)的比率,作为羟基(OH)和羧基(COOH)的当量比(OH)/(COOH),通常为2/1-1/1,较好的是,1.5/1-1/1,更好的是,1.3/1-1.02/1.
多元醇(PO)和多元羧酸(PC)的缩聚反应在有四丁氧基钛酸盐酯、二丁基锡氧化物等已知的酯化催化剂存在下,加热至150-280℃。并且,视需要,边减压边蒸馏去生成的水,得到具有羟基的聚酯。聚酯的羟基值优选为5以上,聚酯的酸值通常在1-30,较好的是在5-20。通过保持酸值易成为负带电性,再有,对记录纸定影时,记录纸与调色剂的亲和性好,提高低温定影性。但是,如酸值超过30,则对带电稳定性、特别是环境变动有恶化倾向。
又,重均分子量为1万-40万,较好的是2万-20万。重均分子量不到1万,耐热粘附性恶化,不合适。又,若超过40万,则低温定影性恶化,因此,不合适。
在聚酯中,除了在上述缩聚反应中得到的未改性聚酯,较好的是,含有脲改性聚酯。关于该脲改性聚酯,使得在上述缩聚反应中得到的聚酯末端的羧基或羟基等与聚异氰酸酯化合物(PIC)反应,得到具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)。脲改性聚酯通过该聚酯预聚物(A)和胺类反应,分子链得到交联和/或伸长反应制得。
作为聚异氰酸酯化合物(PIC),可以举出脂肪族聚异氰酸酯(二异氰酸四亚甲基酯,二异氰酸六亚甲基酯,2,6-二异氰酸酯,甲基己酸酯等);脂环族聚异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯,环己基甲基二异氰酸酯等);芳香族二异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯,二苯基甲基二异氰酸酯等);芳香脂肪族二异氰酸酯(α,α,α’,α’-四甲基二甲苯二异氰酸酯等);三聚异氰酸酯类;上述聚异氰酸酯用苯酚衍生物、肟、己内酰胺封闭的化合物;及其二种以上的并用。
关于聚异氰酸酯化合物(PIC)的比例,作为异氰酸酯基(NCO)和具有羟基(OH)的聚酯的羟基(OH)的当量比(NCO)/(OH),通常为5/1-1/1,较好的是,4/1-1.2/1,更好的是,2.5/1-1.5/1。如(NCO)/(OH)超过5,则低温定影性恶化。如(NCO)/(OH)比不到1,使用脲改性聚酯场合,该聚酯中的脲含量较低,耐热粘附性恶化。
具有异氰酸酯基的预聚物(A)中聚异氰酸酯化合物(PIC)构成成分的含量通常在0.5-40重量%,较好的是,1-30重量%,更好的是2-20重量%。如其含量不到0.5重量%,则耐热粘附性恶化,同时,耐热保存性和低温定影性两立不佳。又,当其含量超过40重量%,则低温定影性恶化。
具有异氰酸酯基的预聚物(A)中每一分子所含有的异氰酸酯基通常在一个以上,较好的是,平均为1.5-3个,更好的是,平均为1.8-2.5个。如具有异氰酸酯基的预聚物(A)中每一分子所含有的异氰酸酯基不到一个,则脲改性聚酯的分子量较低,耐热粘附性恶化。
下面,作为与聚酯预聚物(A)反应的胺类(B),可以举出二胺(B1),三价以上的多元胺(B2),羟基胺(B3),氨基硫醇(B4),氨基酸(B5),及B1-B5的氨基封闭(block)的化合物(B6)等。
作为二胺(B1),可以举出芳香族二胺(苯二胺,二乙基甲苯二胺,4,4’-二氨基二苯甲烷等);脂环族二胺(4,4’-二氨基-3,3’-二甲基二己基甲烷等,二胺基环己烷,异佛尔酮二胺等);及脂肪族二胺(乙二胺,四亚甲基二胺,环亚甲基二胺等)。
作为三价以上的聚胺(B2),可以举出二乙三胺,三乙基四胺等。作为羟基胺(B3),可以举出乙醇胺、羟乙基苯胺等。作为氨基甲醇(B4),可以举出氨基乙硫醇,氨基丙硫醇等。
作为氨基酸(B5),可以举出氨基丙氨酸、氨基正己酸等。作为封闭B1-B5氨基的化合物(B6),可以举出上述B1-B5的胺类和酮类(丙酮,甲基乙基酮,甲基异丁酮)得到的酮胺化合物、噁唑啉(oxazolidine)化合物等。这些胺类(B)中,较好的是B1和少量的B2的混合物。
胺类(B)的比例,作为具有异氰酸酯基的预聚物(A)中的异氰酸酯基(NCO)和胺类(B)中的氨基(NHx)的当量比(NCO)/(NHx)比值通常在1/2-2/1;较好的是1.5/1-1/1.5,更好的是,1.2/1-1/1.2。
如(NCO)/(NHx)比值超过2,或是不到1/2,则脲改性聚酯(UMPE)的分子量低下,耐热粘附性恶化。在本发明中,脲键改性的(UMPE)中,也可与脲键一起含有脲烷键。脲键含量和脲烷键含量的的摩尔比通常在100/0-10/90;较好的是在80/20-20/80;更好的是在60/40-30/70。如脲键的摩尔比不到10%,则耐热粘附性恶化。
脲改性聚酯由一次(聚合)法等方法制造。使得多元醇(PO)和多元羧酸(PC)在有四丁氧基钛酸盐酯、二丁基锡氧化物等已知的酯化催化剂存在下,加热至150-280℃,视需要,边减压边蒸馏去生成的水,得到具有羟基的聚酯。其次,在40-140℃,使聚异氰酸酯(PIC)与之反应,得到具有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)。再在40-140℃,使胺类(B)与(A)反应,得到脲键改性的聚酯。
使聚异氰酸酯(PIC)反应时,及使(A)和(B)反应时,视需要,也可使用溶剂。作为可使用的溶剂,可以举出芳香族溶剂(甲苯,二甲苯);酮类(乙酮,甲基乙基酮,甲基异丁酮等);酯类(醋酸乙酯等);酰胺类(二甲基甲酰胺,二甲基乙酰胺等)及醚类(四氢呋喃等)等、对于异氰酸酯(PTC)为非活性的溶剂。
又,在聚酯预聚物(A)和胺类(B)的交联反应和/或伸长反应中,根据需要可使用反应停止剂,用于调整所得脲改性聚酯的分子量。作为反应停止剂,可以列举单胺(二乙基胺,二丁基胺,丁基胺,月桂基胺等),以及将上述单胺嵌段所制备的嵌段胺(酮亚胺化合物)等。
脲改性聚酯的重均分子量通常在1万以上,较好的是2万~1000万,更好的是3万~100万。若不满1万,耐热粘附性能恶化。脲改性聚酯等的数均分子量,使用上述未改性聚酯场合,并无特别限制,以容易得到上述重均分子量的数均分子量为宜。在单独使用脲改性聚酯场合,其数均分子量通常在2000~15000,较好的是2000~10000,更好的是2000~8000。若超过20000,则低温定影性及用于彩色装置时的光泽性恶化。
通过并用未改性聚酯及脲改性聚酯,提高低温定影性及用于复印机500时的光泽性,因此,比单独使用脲改性聚酯好。此外,未改性聚酯也可包含由脲键以外的化学键进行改性的树脂。
未改性聚酯和脲改性聚酯中至少一部分相溶,有利于低温定影性和耐热粘附性。因此,较好的是,未改性聚酯和脲改性聚酯的组成类似。
又,未改性聚酯和脲改性聚酯的重量比通常在20/80~95/5,较好的是70/30~95/5,更好的是75/25~95/5,特别好的是80/20~93/7。若脲改性聚酯的重量比不到5%,则耐热粘附性能恶化,且对同时得到耐热保存性和低温定影性不利。
包含未改性聚酯和脲改性聚酯的粘合剂树脂的玻化温度(Tg)通常在45~65℃,较好的是45~60℃。如不到45℃,则色调剂的耐热性恶化,如超过65℃,则低温定影性不够。
又,脲改性聚酯易存在于所得色调剂母体色粒表面,与公知的聚酯系色调剂比较,即使玻化温度低,也显示了良好的耐热保存性。
[着色剂]
作为着色剂,可以使用所有公知的染料及颜料。例如,可以使用碳黑、尼格洛辛系染料、铁黑、纳夫妥黄S、汉撤黄(10G,5G,G)、镉黄、黄色氧化铁、黄土、黄铅、钛黄、聚偶氮黄、油黄、汉撒黄(GR,A,RN,R)、油漆黄L、联苯氨黄(G,GR)、永久黄(NCG)、乌尔康坚牢黄(5G,R)、塔特拉津黄色淀、喹啉黄色淀、蒽烯黄BGL、异吲哚满1酮黄、氧化铁红、铅丹、铅朱、镉红、镉汞红、锑朱、永久红4R、帕拉红、火红(fire red)、对氯邻硝基苯胺红、立索尔坚牢猩红G、艳坚牢猩红、艳胭脂红BS、永久红(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、坚牢猩红VD、乌尔康坚牢玉红、艳猩红G,立索尔玉红GX、永久红F5R、艳胭脂红6B、颜料猩红3B、枣红5B、甲苯胺褐红、永久枣红F2K、赫里奥枣红BL、枣红10B、邦褐红、邦褐红媒介、曙红色淀、若丹明B色淀、若丹明Y色淀、茜素色淀、蒂奥英迪戈红B、蒂奥英迪戈何红、油红、喹吖酮红、吡唑啉酮红、偶氮红、铬朱砂、联苯氨橙、帕丽诺(perynone)橙、油橙、钴蓝、天蓝蓝、碱性蓝色淀、孔雀蓝色淀、维多利亚蓝色淀、无金属酞菁蓝、酞菁蓝、坚牢天蓝蓝、阴丹士林蓝(RS、BC)、靛蓝、群青、绀青、蒽醌蓝、坚牢紫、甲基紫色淀、钴紫、锰紫、二恶烷紫、蒽醌紫、铬绿、锌绿、氧化铬、微利迪安染料、祖母绿、颜料绿B、纳夫妥绿B、纯金、酸性绿色淀、孔雀绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、氧化钛、锌白、锌钡白及其混合物。着色剂的使用量通常对色调剂为1~15重量%,较好的是,3~10重量%。
本发明的着色剂也可用作与树脂复合化的母体色粒。作为所述母体色粒的制造及可与所述母体色粒同时混练的粘合剂树脂可以列举如聚苯乙烯,聚对氯苯乙烯,聚乙烯基甲苯等的苯乙烯及其取代的聚合物;苯乙烯系共聚物;如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯,聚酯、环氧树脂、环氧多元醇树脂,聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸酯,松香、改性松香、萜烯树脂、脂肪族或脂环族烃树脂、芳香族系石油树脂、氯化链烷烃、链烷烃蜡等,上述树脂既可以单独使用,也可以组合使用。
[电荷控制剂]
本发明的色调剂根据需要可含有电荷控制剂。作为电荷控制剂可以使用公知的控制剂,例如,可以使用尼格若辛系染料、三苯甲烷系染料、含铬的金属络合物染料、钼酸螯合染料、若丹明系染料、烷氧基系胺、季胺盐(包括氟改性季胺盐),烷基酰胺、磷的单体及化合物、钨的单体及化合物、氟系活性剂、水杨酸金属盐、及水杨酸衍生物的金属盐。
具地说,可以举出:如尼格若辛系染料的BONTRON03、季胺盐的BONTRONP-51、含金属偶氮染料的BONTRON S-34、羟萘酸系金属配位染料的E-82、水杨酸系系金属配位染料的E-84、苯酚类缩合物的E-89(以上为东方化学工业公司制);如季胺盐钼配位染料的TP-302、TP-415(以上为保土谷化学工业公司制);如季胺盐的COPY CHARGE PSY V P-2038、三苯甲烷衍生物的COPY蓝PR、季胺盐的COPY CHARGE NEG V P-2036、COPY CHARGE NX VP434、(以上为Hoechst公司制);LRA901、硼配位物的LR-147(日本Carlit公司制);铜酞菁、二萘嵌苯、2,3-喹吖酮、偶氮系颜料、及其他含有磺酸基、羧基、季胺盐等官能团的高分子系化合物。其中,控制色调剂具有负极性的物质尤其合适。
电荷控制剂的使用量可取决于粘合剂树脂的种类、视需要有无使用添加剂、是否包括分散方法而定,不能一概而定。但较好的是,上述电荷控制剂的使用量对于100重量份的粘合剂树脂,在0.1~10重量份的范围,更好的是,在0.2~5重量份的范围。如其使用量超过10重量份,则色调剂的带电性过大,电荷控制剂的效果降低,使显影辊的静电吸引力增大,显影剂的流动性降低,导致图象浓度低下。
[脱模剂]
在本发明中,熔点在50~120℃的低熔点的蜡在与粘合剂树脂的分散中可以作为脱模剂,在定影辊和色调剂表面之间有效发挥作用,由此,不必在定影辊上涂布如油等脱模材料,显示对于耐高温粘附的效果。作为本发明中可使用的蜡,例如,可以列举以下材料:作为蜡类可以列举如巴西棕榈蜡、棉蜡、木蜡、赖斯蜡等的植物蜡;如蜂蜡、羊毛酯等的动物系蜡;如地蜡、纯白地蜡等的矿物系蜡;及烯烃蜡、微晶蜡、石蜡蜡等的石油蜡等。又,除这些天然蜡之外,也可举出费-托合成蜡、聚乙烯蜡等的合成烯烃蜡;酯、酮、醚等的合成蜡等。再有,也可以使用1,2-羟基硬脂酰胺、酞酐酰胺、氯化烃等的脂肪酰胺,低分子量的结晶高分子树脂等的聚甲基丙烯酸正硬脂酸酯、聚甲基丙烯酸正月桂基酯等的聚甲基丙烯酸酯的均聚物或共聚物(例如,甲基丙烯酸正硬脂酸酯一甲基丙烯酸乙酯的共聚物等)等,其侧链具有长烷基的结晶性高分子等。
上述电荷控制剂、脱模剂也可和母体色粒、粘合剂树脂一起熔融混练,当然也可在溶解、分散在有机溶剂中时加入。
[外添加剂]
为提高本发明色调剂粒子的流动性、显影性、带电性,可以使用外添加剂。所述外添加剂较好的是,可以使用无机颗粒。所述无机颗粒的一次粒径较好的是在5×10-3~2μm,特别好的是在5×10-3~0.5μm。又,根据BET法测得的比表面积较好的是在20~500m2/g。该无机颗粒的使用比例较好的是为色调剂的0.01~5重量%,特别好的是占色调剂的0.01~2.0重量%.
作为本发明的无机颗粒具体例,可以举出,例如二氧化硅,氧化铝,氧化钛,钛酸钡,钛酸镁,钛酸钙,钛酸锶,氧化铁,氧化铜,氧化锌,氧化锡,硅砂,粘土,云母,硅灰石,硅藻土,氧化铬,氧化铈,氧化铁红,三氧化锑,氧化镁,氧化锆,硫酸钡,碳酸钡,钛碳酸钙,碳化硅,氮化硅等。其中,作为流动性给予剂,较好的是使用疏水性二氧化硅微粒和疏水性二氧化钛微粒。特别是,使用二微粒的平均粒径在5×10-2μm以下的微粒搅拌混合时,由于与色调剂的静电力、范德瓦尔斯力格外提高,为达到所希望的电平而进行的显影器内部的搅拌混合时,流动性给予剂也不会从色调剂脱出,可以得到不会发生萤火虫样的良好的图像画质,还可减少转印残余色调剂。
二氧化钛微粒具有优异的环境稳定性、图像浓度稳定性,但是,其带电起始特性存在恶化倾向。由此,如二氧化钛微粒的添加量大于疏水性二氧化硅微粒,则副作用影响增大。
然而,疏水性二氧化硅微粒和疏水性二氧化钛微粒的添加量在0.3~1.5重量%时,其带电上升性能并不受到很大损伤,可以得到所需的带电上升性,即,即使复印反复进行,也可得到稳定的图像品质。
下面,说明色调剂制造方法,在此,表示一较佳的制造方法,但本发明并不局限于此。
[调色剂制造方法]
1)将着色剂,未改性聚酯树脂,含有异氰酸酯基的聚酯预聚物和脱模剂溶解或分散在有机溶剂中,制备调色剂材料液。较好的是,有机溶剂沸点低于100℃,具有挥发性,这样,调色剂母体色粒形成后易于除去。具体地说,可以列举例如甲苯,二甲苯,苯,四氯化碳,二氯甲烷,1,2-二氯乙烷,1,1,2-三氯乙烷,氯仿,单氯苯,乙酸甲酯,乙酸乙酯,甲基乙基酮,甲基异丁基酮等。这些溶剂可以单独使用或组合使用。其中,尤其合适的是,甲苯,二甲苯等芳香族系溶剂,以及二氯甲烷,1,2-二氯乙烷,氯仿,四氯化碳等卤代烃。关于有机溶剂的使用量,相对所使用的聚酯预聚物100重量份,通常,有机溶剂使用量为0~300重量份,较好的是0~100重量份,更好的是25~70重量份的范围。
2)在存在表面活性剂和粒状树脂下,在水性介质中使得上述调色剂材料液乳化。作为水性介质,可以是单独的水,也可以是水与醇(例如甲醇,异丙醇,乙二醇等),二甲基甲酰胺,四氢呋喃,溶纤剂(例如甲基溶纤剂),低级酮类(例如丙酮,甲基乙基酮)等有机溶剂的混合物。
关于水性介质的使用量,相对调色剂材料液100重量份,通常,水性介质的使用量为50~2000重量份,较好的是100~1000重量份。若不满50重量份,调色剂材料液的分散状态差,不能得到所定粒径的调色剂粒子;但若超过2000重量份,则不经济。
为了良好地分散在水性介质中,可以适当地添加表面活性剂,树脂微粒等分散剂。作为表面活性剂,可以列举阴离子表面活性剂,例如烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、磷酸酯等;阳离子表面活性剂,例如铵盐型(例如烷基铵盐,氨基醇脂肪酸衍生物,聚胺脂肪酸衍生物、咪唑啉等),以及季铵盐型(例如烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄铵盐、吡啶鎓(pyridinium)盐、烷基异喹啉鎓盐、苯索氯铵等);非离子型表面活性剂,例如脂肪酸酰胺衍生物、多价醇衍生物等;两性表面活性剂,例如丙氨酸、十二(氨基乙基)甘氨酸、二(辛基氨基乙基)甘氨酸,N-烷基-N,N二甲基甜菜碱铵等。
又,通过使用具有氟化烷基的表面活性剂,即使使用少量表面活性剂,也很有效。可以优选使用的具有氟化烷基的表面活性剂可以举出:碳原子数2-10的氟化烷基羧酸及其金属盐,全氟辛基磺酰谷氨酸二钠,3[ω氟化烷基(C6-C11)氧]-1-烷基(C3-C4)磺酸钠,3-[ω-氟化烷醇基(C6-C8)-N-乙基氨基]-1-丙烷磺酸钠,氟化烷基(C11-C20)羧酸及金属盐,全氟烷基羧酸(C7-C13)的羧酸及金属盐,全氟辛烷基磺酸二乙醇酰胺,N-丙基-N-(2-羟乙基)全氟辛烷基磺酰胺,全氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲胺盐,全氟烷基(C6-C10)-N-乙基磺酰甘氨酸盐,单全氟烷基(C6-C16)-N-乙基磷酸酯等。
作为商品名,可以举出SURFLON S-111、S112,S-113(旭硝子株式会社制),FRORARD FC-93、FC-95、FC-98、FC-129(住友3M公司制),UNIDYNE DS-101,DS-102(大金工业公司制),MEGAFACE F110、F-120、F-113、F-191、F-812、F-833(大日本油墨公司制),ECTOP EF-102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204(Tohchem产品公司制),FUTARGENT F-100、F105(Noes公司制)等。
作为阳离子表面活性剂,可以举出具有氟烷基的脂肪酸伯、仲或叔胺酸,全氟烷基(C6-C10)磺酰胺丙基三甲胺盐等的脂肪酸季胺盐,苄烷铵盐,氯化苄甲乙氧铵,吡啶鎓盐,咪唑啉鎓盐,商品名有SURFLON S121(旭硝子株式会社制),FRORARD FC-135(住友3M公司制),UNIDYNE DS-202(大金工业公司制),MEGAFACE F-150、F-824(大日本油墨公司制),ECTOPEF-132(Tohchem产品公司制),FUTARGENT F-300(Noes公司制)等。
为了使得在水性介质中形成的调色剂母体色粒稳定化,可以添加树脂微粒。为此,较好的是,使得存在于调色剂母体色粒表面上的包覆率处于10~90%的范围。例如,聚甲基丙烯酸甲酯微粒1μm及3μm,聚苯乙烯微粒0.5μm及2μm,聚苯乙烯丙烯腈微粒1μm,商品名有PB-200H(花王公司制),SGP(总研公司制),TECHNO聚合物SB(积水化成品工业公司制),SGP-3G(总研公司制),MICROPEARL(积水精细化学公司制)等。
又,也可以使用例如磷酸三钙、碳酸钙、二氧化钛、硅胶、羟基磷灰石等的无机化合物分散剂。
作为可以和上述无机化合物分散剂、树脂微粒并用的分散剂,也可由高分子系保护胶体使分散液滴稳定化。例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、α-氰基丙烯酸、α-氰基甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富马酸、马来酸、或马来酸酐等的酸类、或是含由羟基的(甲基)丙烯酸系单体,例如,丙烯酸-β-羟基乙酯、甲基丙烯-β-羟基乙酯、丙烯酸-β-羟基丙酯、甲基丙烯酸-β-羟基丙酯、丙烯酸-γ-羟基乙酯、甲基丙烯酸-γ-羟基丙酯、-β-羟基乙酯、丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸-3-氯-2-羟基丙酯、二乙二醇一丙烯酸酯、二乙二醇一甲基丙烯酸酯、丙三醇一丙烯酸乙酯、丙三醇-甲基丙烯酸乙酯、N-羟甲基-丙烯酸酰胺、N-羟甲基-甲基丙烯酸酰胺等;乙烯醇或与乙烯醇的醚类,例如,乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等;丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺或其羟甲基化合物,氯丙烯酸、氯甲基丙烯酸等的酸氯化物类;乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、乙抱亚胺等的具有氮原子、或其杂环的均聚物或共聚物;聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚环氧乙烷烷基胺、聚环氧丙烷烷基胺、聚环氧乙烷烷基酰胺、聚环氧丙烷烷基酰胺、聚环氧乙烷壬基苯基醚、聚环氧乙烷月桂基苯基醚、聚环氧乙烷硬脂酸苯基酯、聚环氧乙烷壬基苯基酯等的聚环氧乙烷系;如甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等的纤维素类。
分散的方法并无特别的限制,可以使用低速剪切式、高速剪切式、摩擦式、高压注射式、超声波等的已知分散设备。为将分散体的粒径作成2-20μm,较好的是使用高速剪切式分散机。在使用高速剪切式分散机时,转速并无特别的限制,但通常在1000-30000rpm,较好的是在5000-20000rpm。分散时间也没有特别的限制,在批量式的场合通常为0.1-5分钟。分散时的温度通常为0-150℃(加压下),较好的是40-98℃。
3)在制备乳化液时,同时将胺(B)加入水性介质中,使其与含有异氰酸酯基的聚酯预聚物(A)反应。伴随着这种反应的是聚酯预聚物(A)分子链的交联和或伸长反应。虽然可以根据胺(B)与所使用的聚酯预聚物的反应活性确定反应时间,但是反应时间通常从10分钟到40小时,优选为从2小时到24小时。反应温度为0~150℃,优选为40~98℃。如果需要,反应中可使用公知的催化剂,例如月桂酸二丁基锡,月桂酸二辛基锡。
4)反应结束后,从乳化分散体(反应产物)中清除有机溶剂,然后冲洗,干燥,制得调色剂母体色粒。为了除去有机溶剂,可以在层流搅拌状态下使整个系统缓慢升温,在一定温度区进行强力搅拌之后,脱溶剂,制得纺锤形调色剂母体色粒。又,作为分散稳定剂使用磷酸钙盐等的、可溶解于酸、碱的场合,由盐酸等的酸,在溶解磷酸钙盐之后,通过水洗等方法,从调色剂母体色粒去除磷酸钙盐。也可由其他发酵分解方法去除。
5)使得电荷控制剂粘附到上述所得调色剂母体色粒上,接着,将外添加剂例如硅石微粒,氧化酞微粒等无机微粒加入,得到本发明调色剂。上述加入电荷控制剂及无机微粒可以使用搅拌器等公知方法。通过使用上述制造方法,生成的调色剂具有相对小的颗粒直径和陡的颗粒直径分布。通过在清除溶剂过程中剧烈搅拌,可控制调色剂形状,形成从橄榄球形到真球形的各种所需要的形状。还可控制调色剂表面状况,形成从光滑表面到梅干形状的各种所需要的表面。
如上所述,在实施形态1的显影装置4设有的显影辊42的表面上,形成由凸部高度及凹部深度(W3)具有一定规则的图案构成的凹凸。作为以往的单组分显影装置,有对显影辊表面施以喷砂处理等的粗糙面处理,在表面形成凹凸形状。这样,通过在显影辊表面施以粗糙面处理,提高显影辊载置、输送调色剂的性能。但是,通过粗糙面处理形成在显影辊表面上的凹凸的凸部高度、凹部深度、以及凹凸图案不规则。若凹部图案或深度不规则,则显影辊表面上的调色剂载置量不稳定,当对感光体上的潜像进行显影时,有时发生浓度不匀。另一方面,在实施形态1的显影装置4中,凹部深度(W3)一定,其形成的图案规则,因此,显影辊42表面上的调色剂载置量稳定,能抑制显影时发生浓度不匀。
在此,所谓规则的凹凸,只要调色剂附着量不偏、浓度不匀被抑制程度地凹凸连续就行。又,例如,着眼于感光体2上的潜像,具有形成在划分为格子状的区域的点状潜像,格子在轴向能以多种间隔形成。并且,里部的轴向的间隔比上述格子的多种间隔之中最长间隔短,可以是这种比最长间隔短者连续形成。又,本发明即使显影辊42表面上的凹凸形状是有规则凹凸以外者也能具有效果,但是,若是具有规则凹凸,则图像品质较好。
在实施形态1的显影装置4设有的显影辊42的表面上,形成由凸部高度及凹部深度(W3)具有一定规则的凹部图案。作为以往的单组分显影装置,有对显影辊表面施以喷砂处理等的粗糙面处理,在表面形成凹凸形状。这样,通过在显影辊表面施以粗糙面处理,提高显影辊载置、输送调色剂的性能。但是,通过粗糙面处理形成在显影辊表面上的凹凸的凸部高度、凹部深度、以及凹凸图案不规则。若凹凸图案或深度不规则,则显影辊表面上的调色剂载置量不稳定,当对感光体上的潜像进行显影时,有时发生浓度不匀。另一方面,在实施形态1的显影装置4中,凹部深度(W3)一定,其形成的图案规则,因此,显影辊42表面上的调色剂载置量稳定,能抑制显影时发生浓度不匀。
如图1及图20所示,在实施形态1的显影装置4中,图中箭头B方向为表面移动方向,显影辊42在刮板部从上方朝下方移动。在这种场合,因作用在调色剂T的自重,对调色剂施加朝下方向的力(Fg),因此,能使得因刮板45的应力(Fb)引起的对调色剂的压缩力减少。因此,能抑制调色剂凝集在显影辊42的凸部42a的显影辊42表面移动方向下游侧的部分(图20的42c部分)。由此,能抑制发生结膜,能抑制在显影辊42上的Q/M值或M/A值的变化。
又,在复印机500中,作为在显影装置4使用的显影剂的调色剂,较好的是,使用加速凝集度为40%以下的调色剂。由此,能进一步缓和调色剂凝集在显影辊42的凸部42a的显影辊42表面移动方向下游侧的部分(图20的42c部分)。在图20所示刮板部,刮板45相对显影辊42表面成为腹部相接状态。作为刮板45相对显影辊42表面的相接状态,如图21所示,前端相接状态能擦切在凸部42a顶面42t存在的调色剂T,更合适。
对于显影辊42,通过显影偏压电源142施加以下那样的交变电压,作为显影偏压。即,对于由峰间电压Vpp=1.7kV,正侧峰值=+8.5kV,负侧峰值=-8.5kV的矩形波构成的交变电压,叠加-300V的直流电压的交变电压。矩形波的频率为500Hz。矩形波的占空比为50%。因此,该交变电压的每单位时间的平均值为-300V。该交变电压的中心值(峰值和峰值的中心)也为-300V。
另一方面,回收偏压电源52施加以下那样的交变电压,作为回收偏压。即,对于由峰间电压Vpp=1.7kV,正侧峰值=+8.5kV,负侧峰值=-8.5kV的矩形波构成的交变电压,叠加-200V的直流电压的交变电压。矩形波的频率为500Hz。矩形波的占空比为50%。因此,该交变电压的每单位时间的平均值或中心值都为-200V。这样的交变电压对供给辊44施加。
调色剂的正规带电极性为负极性,因此,回收偏压每单位时间的平均值-200V与显影偏压每单位时间的平均值-300V相比,为移到与调色剂的带电极性逆极性的正侧的值。根据这样的电位关系,在显影辊42和供给辊44相接的供给夹持部β中,对于残留在显影辊42凹部内的带负电性的残留调色剂,形成使得从显影辊42侧向供给辊44侧静电移动的电场。在供给夹持部β中,供给辊44的导电性泡沫弹性层咬入到显影辊42的凹部内,由该导电性泡沫弹性层从凹部内刮出残留调色剂,该残留调色剂因所述电场静电吸附到供给辊44的导电性泡沫弹性层。由此,从显影辊42的凹部内向供给辊44积极转移残留调色剂而回收,抑制连续打印时在凹部内的残留调色剂经时增加,能抑制发生图像浓度不足。
在以往的单组分显影装置中,作为施加到供给部件的供给偏压,每单位时间的平均值与显影偏压的每单位时间的平均值相比,构成为输出移到与调色剂的带电极性同极性侧的值。通过这样的供给偏压,在供给部件和显影辊之间,形成使得调色剂从供给部件侧向显影辊侧静电移动的电场,促进调色剂从供给部件向显影辊的转移。
与此相反,在实施形态1涉及的复印机中,对于作为供给部件的供给辊44,施加上述回收偏压,代替施加供给偏压。并且,该回收偏压与供给偏压相反,在供给辊44和显影辊42之间,形成使得带负电性的调色剂从显影辊42侧向供给辊44侧静电移动的电场。尽管如此,还是从供给辊44对显影辊42供给调色剂,其理由如下。
在实施形态1涉及的复印机中,作为显影辊42的凹部,形成深度大者,所述“深度大”是指形成比由粗糙面化处理所得到的微小凹凸大得多的阶梯差。并且,在显影辊42的表面部几乎不载置调色剂(擦切),使得充填在凹部内的调色剂贡献于显影。供给辊44将比较多的量的调色剂保持在导电性泡沫层的发泡空孔内。并且,在与显影辊42相接部的供给夹持部β中,将该多量的调色剂供给到显影辊42凹部。在供给夹持部β中,尽管形成使得调色剂从显影辊42侧向供给辊44侧静电移动的电场,但是,不会因该电场,凹部内的几乎所有的调色剂回到供给辊44的发泡空孔内。本来,保持在供给辊44的发泡空孔内的调色剂量比较多,且在显影辊的凹部内也残留某种程度的残留调色剂,因此,从凹部回到空泡的调色剂量并不那样多。并且,几乎所有的调色剂在充填在显影辊42凹部内的状态下,在供给夹持部β的出口,因与显影辊42表面逆向移动的供给辊44表面而擦切。因此,即使形成上述那样的电场,也能从供给辊44向显影辊42供给调色剂。
又,在显影辊42和供给辊44之间,形成交变电场,因此,在显影辊42的凹部和供给辊44的发泡空孔之间,调色剂整体在两者间往复移动。这时,在进入供给夹持部β前,残留在显影辊42凹部内的残留调色剂与供给辊44的发泡空孔内存在的新的调色剂混合。这时,带电量多的调色剂优先因上述电场从显影辊42的凹部转移到供给辊44的发泡空孔内。因此,在供给夹持部β中,显影辊42的凹部内的残留调色剂良好地回收到供给辊44的发泡空孔内。
本发明人在上述偏压条件下实际进行了试验。于是,从供给辊44相对显影辊42良好地供给必要量的调色剂,且将显影辊42的凹部内的残留调色剂良好地回收到供给辊44,能有效抑制连续打印时发生图像浓度不足。
如图22所示,当显影辊42Z1的凸部42a的侧面和凹部42b的底面所成角度γ不足90°场合,供给辊44与凹部42b整体相接的概率减少。又,如图23所示,即使局部,凸部42a的侧面和凹部42b的底面所成角度不足90°场合,供给辊44与凹部42b整体相接的概率也减少。与此相反,如图24所示,在实施形态1涉及的显影装置4中,显影辊42的平面部42a的侧面和凹部42b的底面所成角度γ为90°以上。角度γ为90°以上场合,供给辊44与显影辊42上的调色剂相接的概率增加,因此,提高回收性。
图25是平面部42a的侧面和凹部42b的底面所成角度γ构成为平面部42a的上游侧和下游侧都为90°的说明图。即,平面部42a的显影辊42-1的表面移动方向下游侧的角度γ(以下,称为“平面部下游角度γ1”)为90°。再有,平面部42a的显影辊42的表面移动方向上游侧的角度γ(以下,称为“平面部上游角度γ2”)为90°。如图25所示,刮板45的应力朝着图中箭头Fb方向作用。显影辊42朝着图中箭头Fb所示方向表面移动,因此,载置在凹部42b的调色剂T因刮板45的应力,作用图26箭头Fa所示方向的压缩力。因此,若不替换平面部42a的与显影辊42表面移动方向下游侧的壁面接触的调色剂,则对特定的调色剂反复作用压缩力,担心调色剂凝集。
与此相反,实施形态1涉及的显影装置4的显影辊42如图26所示,平面部42a的侧面和凹部42b的底面所成角度γ之中,至少平面部下游角度γ1形成为钝角。通过平面部下游角度γ1为钝角,对于与平面部42a的显影辊42的表面移动方向下游侧的壁面接触的调色剂,易由供给辊44进行刮出,能促进调色剂更换。通过替换与该壁面接触的调色剂,能防止对特定的调色剂反复作用压缩力,能防止调色剂凝集。
在图26中,刮板45相对显影辊42表面成为腹部相接状态。作为刮板45相对显影辊42表面的相接状态,如图27所示,前端相接状态能擦切在平面部42a的顶面42t存在的调色剂T,更合适。
图28是平面部42a的具有菱形状顶面42t的二组平行线(对边)之中,某一组与表面移动方向正交的显影辊42Z3的放大俯视图。在图28所示构成中,平面部42a的具有菱形状顶面42t的二组平行线(对边)之中,某一组与显影辊42的表面移动方向正交。这种构成场合,在平面部42a的显影辊42的表面移动方向下游侧部分(图28的42c部分)调色剂易被压缩。因此,在图28所示构成中,存在结膜增加倾向。
与此相反,实施形态1的显影装置4的显影辊42如图13(b)所示,平面部42a的具有菱形状顶面42t的二组平行线(对边)之中哪个都相对与显影辊42的表面移动方向正交方向,具有角度。平面部42a的具有菱形状顶面42t的二组平行线(平面部42a的菱形状顶面42t的边)和相接的刮板45的滑擦方向具有角度。因此,在平面部42a的显影辊42的表面移动方向下游侧部分(图13(b)的42c部分)调色剂难以被压缩。在实施形态1涉及的显影装置4中,平面部42a的菱形状顶面42t的边和显影辊42的表面移动方向所成角的角度为45°。
实施形态1涉及的显影装置4的作为限制部件的刮板45(板部件450)的材料为金属制。在以往的显影装置中,作为与形成一定规则的凹凸形状的显影辊接触的限制部件,使用橡胶制者。但是,在使用橡胶制的限制部件的构成中,若因制造时组装公差或经一定时间使用后产生板磨耗,限制部件的突出量发生变化,则显影辊上的调色剂量产生偏差。具体地说,显影辊上的调色剂极端变少,图像浓度变薄,相反,有时显影辊上调色剂量变多,产生带电不良,发生图像背景部污脏的背景污脏。与此相反,如实施形态1的显影装置4那样,作为刮板45,通过使用金属制的板,即使刮板45的突出量在某种程度范围内变化,也能使得显影辊42上的调色剂量稳定。
作为显影辊42,可以使用碳素钢(STKM等),Al(铝),SUS等常用材料。又,作为刮板45(限制板),可以使用磷青铜(C5210),铜(C1202),铍铜(C1720),不锈钢(SUS301,SUS304)等材料。
[试验1]
下面,关于作为刮板45使用金属制板场合以及使用橡胶制板场合,试验1比较显影辊42上的调色剂量相对刮板45的突出量的变化的稳定性,说明该试验1。在此,参照图29说明使得刮板45的突出量变化的方法。
首先,使得刮板45以缘部相接状态与显影辊42接触,相对显影辊42,刮板45沿着初始接触位置Q1的切线方向(图29的上下方向)延伸。在此,所谓“缘部相接”是指刮板45的形成对向面45b和前端面45a之间棱线的缘部与显影辊42表面(作为平面部42a表面的顶面42t)接触的状态。在此,缘部45e表示分别使得刮板45的对向面45b和前端面45a延长的二个假想平面交叉的假想直线附近。并且,作为形成成为假想直线附近的棱线的缘部45e,棱线既可以带有圆角,也可以倒角。具体地说,只要平板状刮板45的自由端侧的前端的显影辊42侧的角部(缘部45e,既可以带有圆角,也可以倒角)与显影辊42的平面部42a接触就行。
又,作为缘部相接方向,如图2所示,刮板45固定的部分(板支架45c)位于刮板45与显影辊42接触部分的显影辊42的表面移动方向下游侧。即,构成为自由端的前端相对显影辊42的回转碰接。在此,作为使得刮板45接触的方法,具有弯曲平板状的板部件使得该弯曲部分接触的方法,但是,关于擦切调色剂效果,如上所述,使得板部件的自由端侧的前端接触的方法效果好,更合适。刮板45从显影辊42的表面移动方向下游侧突出,设为缘部相接。
接着,使得支承刮板45的根部的板支架45c(台座部452)沿着初始接触位置Q1的显影辊42的法线方向(图29(a)的箭头X方向)朝显影辊42侧移动。由此,如图29(b)所示,刮板45相对显影辊42接触的接触位置Q朝根部侧移动,且刮板45挠曲,刮板45腹部相接,以挠曲状态接触。在此,所谓“腹部相接”是指刮板45的与显影辊42对向的对向面45b接触,且缘部不接触的状态。又,这时的显影辊42表面上的刮板45的接触位置Q从初始接触位置Q1变位到图29上方。
若从图29(b)所示状态,使得板支架45c沿着相对初始接触位置Q1的法线方向正交方向(图29的上下方向),朝着离开显影辊42方向(图29的箭头Z方向)移动,则突出量逐渐变少。接着,如图29(c)所示,在刮板45保持挠曲状态下成为缘部相接状态。从图29(c)所示状态,使得板支架45c沿着Z方向移动,进一步使得突出量逐渐变少。于是,刮板45的挠曲量变小,且维持缘部相接状态,直到刮板45离开显影辊42。
关于刮板45为金属制(磷青铜)的金属板场合以及为聚氨酯橡胶制的橡胶板场合,通过参照图29说明的使得突出量变化的方法,使得突出量变化。将测定这时的显影辊42的调色剂运送量变化的试验结果表示在图30。
在图30所示图线中,刮板45从腹部相接状态成为缘部相接状态,即,图29(c)所示状态的刮板45位置设为零。并且,从该零位置使得板支架45c沿着图29的箭头Z方向移动时的变位设为-(负),沿着图29的与箭头Z方向逆方向移动时的变位设为+(正)。即,成为图30越右侧突出量越多的条件。用图30虚线表示的图线是使用橡胶板场合的试验结果,用实线表示的图线是使用金属板场合的试验结果。
如图30所示,当刮板45的位置处于+(正)方向时,金属板,橡胶板都随着位置在正侧变大,调色剂运送量增加。与此相反,当刮板45的位置处于-(负)方向时,金属板场合(实线)如图30所示,具有表示稳定运送量的区域。另一方面,在以往的显影装置中使用的橡胶板场合(虚线),-(负)方向位置时,在显影辊42上几乎没有运送调色剂。
根据参照图30说明的试验1可知,关于相对表面具有规则凹凸形状的显影辊42的突出量,与橡胶制相比,金属制刮板45的使得显影辊42上的调色剂量成为所希望量的突出量范围宽。因此,如本发明那样,通过使用金属制的板作为刮板45,提高刮板45安装时的图29中Z方向设计公差的余量,因此,提高组装性。再有,提高机械公差的余量,能使得零件低成本化。
图31是缘部相接状态的刮板45和显影辊42的接触位置Q的放大说明图。如参照图30所说明那样,使用金属板作为刮板45场合,之所以能得到调色剂量稳定的区域,是由于作为刮板45前端的缘部45e与显影辊42接触的缘故。具体地说,如图31所示,缘部45e碰接场合,调色剂T因刮板45擦切而薄层化,因此,仅仅埋在显影辊42的规则凹凸形状的凹部42b的调色剂T被输送。因此,能将显影辊42表面的调色剂量设为根据凹部42b体积的所希望量,能使得显影辊42的调色剂输送量稳定。又,若是金属板,则具有某种程度的刚性。因此,因其弹性,咬入到显影辊42的凹部42b,刮出凹部42b内的调色剂的可能性比例如橡胶那样的树脂低,能使得显影辊42的调色剂的输送量稳定。
[试验2]
下面,试验2使用金属板作为刮板45,使得图29的初始接触位置Q1的法线方向的移动距离X1的值变化,测定这时能维持缘部相接的刮板45位置范围,说明该试验2。
图32是表示试验2的试验结果的图线。在图32图线中,刮板45在接触位置Q,将位于显影辊42表面的切线方向时的刮板45的位置设为零,将从图29(a)向图29(b)的板支架45c的移动距离X1的值设为横轴。又,在图32图线中,从图29(b)所示状态使得板支架45c沿着图示箭头Z方向移动,将成为图29(c)状态时设为纵轴的零。并且,从图29(c)所示状态使得板支架45c进一步沿着图示箭头Z方向移动,在刮板45离开显影辊42表面前,将图示Z方向的板支架45c的移动距离设为纵轴。
根据图32所示图线可知,当移动距离X1为零以上时,初始接触位置Q1的显影辊42表面的法线方向的移动距离X1越大,刮板45能维持缘部相接的范围越宽。当移动距离X1为零以上时,刮板45配置成为因与显影辊42接触而挠曲的状态。通过这样配置,当安装刮板45时,提高图29的上下方向的设计公差的余量,因此,提高组装性。再有,提高机械公差的余量,能使得零件低成本化。
[试验3]
下面,作为用于刮板45的金属板,确认在其材料为磷青铜场合以及为不锈钢SUS场合,是否发生条纹图像。在本试验中,设定显影辊42表层(表面层42f)的维氏硬度比磷青铜大,比不锈钢小。具体地说,使用表面层由铝形成的显影辊42。作为维氏硬度的测定方法,可以使用在JIS Z2244规定的方法。在本试验中使用的磷青铜的维氏硬度为80Hv。作为刮板45,若使用比其低硬度的金属板,则与使用本试验的磷青铜的刮板45相同,也具有抑制固结的效果。又,关于硬度,在本试验中虽然采用维氏硬度,但是,也可以根据材质,形状,用检测布氏硬度,洛氏硬度的方法比较。
在试验3中,按图29(c)所示状态配置由各种各样材料构成的刮板45,使用实施形态1的复印机500进行实心图像形成,确认是否发生条纹图像。试验3的结果,作为金属板的材料,使用磷青铜场合,不发生条纹图像,使用SUS场合,发生条纹图像。在此,确认在试验3中使用的刮板45,调色剂固结在产生条纹图像的SUS制的刮板45上。另一方面,在没有发生条纹图像的磷青铜制的刮板45,几乎没有发现调色剂固结。
图33是对于在试验3中使用的各材料的刮板45,测定相对显影辊42的回转时间,刮板45的磨削量的结果的图线。在图33中,虚线所示图线表示使用SUS制的板时的磨削量,实线所示图线表示使用磷青铜制的板时的磨削量。
由图33可知,磷青铜比SUS易磨削。使用磷青铜制的刮板45场合,即使调色剂发生轻度固结,也能在该调色剂固结生长前,通过与显影辊42的滑擦,固结在各刮板45的调色剂被磨削。因此,固结不会生长,不会产生成为图像问题的条纹。
若显影辊42的表层部分(表面层42f)的硬度设定为比刮板45的相接部分的硬度硬,则产生磨削刮板45的作用,如上所述,产生易解消固结的效果。在此,为了提高显影辊42表层硬度,可以施以镀镍等。又,即使在提高显影辊42表层硬度场合,与不锈钢相比,磷青铜易磨削,因此,对于调色剂固结,更希望利用磷青铜。又,只要是比磷青铜低的硬度(维氏硬度80Hv以下)的金属,就有抑制固结的效果。
如试验3所说明那样,在实施形态1的显影装置4中,作为防止发生条纹图像的构成,构成为通过与显影辊42的滑擦削除刮板45非常轻度的固结状态的调色剂。因此,需要在刮板45的宽度方向全域进行削除。实施形态1的显影装置4在作为载置供给到感光体2的调色剂的表面的槽形成部420a的表面上,具有以下那样的构成。即,在槽形成部420a表面上的宽度方向(与表面移动方向正交的方向)的任一位置,在显影辊42的表面移动方向一周份间,顶面42t存在一处以上。该顶面42t是平面部42a的高度方向成为最上部的表面。
作为满足这种条件的构成,显影辊42的表面移动方向的某位置(L11位置等)的表面上的凹凸形状沿着宽度方向配置为凸部42a和凹部42b周期的列状。又,相对该位置,沿着表面移动方向邻接位置(L12位置等)的凹凸形状配置为规则的列状配置错开半周期份(参照图13)。换言之,相对列L11及列L13,沿着表面移动方向邻接的L12及L14的列成为使得宽度方向的凹凸周期移动半周期份的形状。再有,顶面42t的轴向长度W2形成为轴向槽间隔宽度W1的1/2以上长度。成为将这样的形状沿着显影辊42的表面移动方向反复的表面形状。
通过这种构成,在刮板45中,当显影辊42的L11位置接触时,顶面42t不接触处,在L12位置接触时,顶面42t接触。通过这种构成,能实现显影辊42一周期间,在刮板45的宽度方向全域,使得显影辊42的顶面42t接触一次。这样,不管在刮板45的宽度方向的任一位置,在显影辊42一周期间,顶面42t接触,能有效地磨削刮板45。由此,能更可靠地防止发生因调色剂固结为起因的条纹图像。
在使得显影辊42表面与感光体2接触进行显影的构成中,显影辊42和感光体2都没有弹性,因此,由于显影辊42或感光体2的精度,产生感光体2和显影辊42不接触的部分。该场合,仅仅感光体2和显影辊42不接触的部分调色剂不显影,产生图像缺损。为了防止这种现象,在实施形态1的显影装置4中,相对感光体2,显影辊42配置为形成间隙,通过显影偏压电源142,对显影辊42施加使得交流偏压叠加在直流偏压的电压。由此,使得调色剂T从显影辊42跳到感光体2使得潜像显影,不管显影辊42相对感光体2的位置精度,能防止图像缺损。
又,作为实施形态1的图像形成装置的复印机500,可以设置报知系统,根据显影装置4的驱动状况,向使用者报知已到达预先设定的寿命,应进行显影装置4更换的信息。
图34是报知显影装置更换的报知系统的流程图。图35是更换时期接近的显影装置设有的刮板45和显影辊42的放大说明图。
如图34所示,对显影装置4的驱动时间进行计数(步骤S1),若判断为到达预先设定的驱动时间(步骤S2的“是”),则设为显影装置4已到寿命。接着,通过灯或液晶画面等的报知设备对使用者报知更换或该显影装置已到寿命的信息(步骤S3)。在此,关于判断是否到达寿命的参数,可以考虑显影辊42的驱动时间,通纸张数,向显影装置的通电时间等。
如图35所示,刮板45与实施形态1的显影装置4设有的显影辊42缘部相接,该刮板45因显影辊42,相接部分(图35中用虚线45g表示的部分)被磨削。在此,关于刮板45的厚度,较好的是,设定为当到达寿命进行报知更换时,还残留有前端面45a。即,对于参数具有余量地设定厚度,使得即使用于判断寿命的参数到达寿命时期,残留有前端面45a。若因磨削,没有前端面45a,则存在此后刮板45和显影辊42的接触位置变化的危险。又,成为锐角的刮板45的前端也存在咬入显影辊42的危险。因此,优选在刮板45的前端面45a残留的状态下进行更换。
图36是分别局部表示以往的显影装置的感光体2和显影辊42Z的纵向截面图。在以往的显影装置中,设定显影偏压中的交流成份的峰间电压Vpp。即,设定使得在显影辊42的凹部42b的底面和感光体2的静电潜像之间,能形成使得附着在凹部42b底面的调色剂粒子从底面脱离而转移到感光体2的静电潜像的强度的电场。于是,与凹部42b相比,平面部42a作为表面部,位于相对感光体2近的地方,所述平面部42a和感光体2的电位差超过两者间的放电开始电压,如图所示,在平面部42a和感光体2之间易发生放电。
下面,说明实施形态1涉及的复印机的特征构成。
图37是分别局部表示实施形态1涉及的复印机的显影装置中的感光体2和显影辊42的纵向截面图。在实施形态1涉及的复印机中,在显影辊42的导电性基材401,形成平面部42a和凹部42b。导电性基材401是由铝合金或铁合金等金属构成的部件。凹部42b的宽度(上端的短边方向长度)为80μm左右。凹部42b的深度为10μm左右。
在导电性基材401的平面部42a区域的纯洁表面上包覆由绝缘性材料构成的绝缘性表面层402。该绝缘性表面层402可以通过例如以下方法形成:在导电性基材401的平面部42a的区域,经氧化处理后,形成绝缘性氧化膜的方法,或通过绝缘性树脂喷涂或浸渍形成绝缘性膜的方法等。
在上述构成中,尽管环境变化,在显影位置α,在感光体2和显影辊42的平面部42a的纯洁的导电性基材401之间,介有绝缘性表面层402。由此,尽管环境变化,也能抑制平面部42a的导电性基材401和感光体2之间的放电,能稳定地抑制因放电为起因的异常图像发生。作为绝缘性表面层402的材料,可以列举树脂等的有机化合物或金属等的无机化合物。
图38是表示施加在该显影辊42的由交变电压构成的显影偏压波形的波形图。该显影偏压是相对直流电压叠合矩形脉冲状的交流电压。在该图中,直流成份电位Vdc表示其中的直流电压的值。矩形脉冲波以直流成份电位Vdc为中心分别朝正侧、负侧相等的高度振荡。峰间电压Vpp是交流电压的峰间电压值。
在该图中,潜像电位VI是载置在感光体的静电潜像的电位。背景部电位Vd是感光体背景部的电位。显影偏压的交流电压的占空比为50%,因此,显影偏压的每单位时间的平均值成为与直流成份电位Vdc相同值。如图所示,该直流成份电位Vdc成为潜像电位VI和背景部电位Vd之间的值。根据这样的电位条件,在显影α,调色剂在显影辊42表面和感光体2之间往复移动,感光体2的全域之中,仅仅转移到静电潜像。
本发明人准备图36所示的以往的显影辊42以及图37所示的实施形态1涉及的显影辊42。准备与实施形态1涉及的复印机同样的打印试验机。首先,对于打印试验机,搭载以往的显影辊42,进行研究显影偏压的交流成份的峰间电压Vpp和显影浓度的关系的试验。具体地说,在直流成份电位Vdc、潜像电位VI、以及背景部电位Vd分别固定为一定值的条件下,一边使得峰间电压Vpp变化,一边在各峰间电压条件下输出试验图像。接着,在试验图像中,调查有无因显影辊42的平面部42a和感光体2之间的放电为起因的异常图像。调查试验图像的显影浓度(图像浓度ID)。接着,将显影辊42由以往的显影辊42更换为实施形态1涉及的显影辊42后,进行同样的试验。
图39是表示通过该试验得到的峰间电压Vpp和显影浓度、放电开始点之间的关系的图线。放电开始点是使得峰间电压Vpp逐渐变大的过程中,因放电而产生异常图像开始发生的峰间电压值。如图所示,在以往的显影装置中,放电开始点是比能得到所希望的显影浓度的最低限度的峰间电压Vpp稍稍大的值。这是在试验室环境下(23℃,湿度50%)的值,由于环境关系,放电开始点超过显影偏压的峰间电压Vpp,发生因放电为起因的异常图像。
与此相反,在实施形态1涉及的显影装置中,放电开始点成为比以往大幅度大的值。因此,即使环境变化,也能维持使得显影偏压的峰间电压Vpp比放电开始点小的状态。因此,尽管环境变化,也能稳定地抑制因放电为起因的异常图像发生。
如图所示,劣化显影剂与初始显影剂相比,能得到所希望的图像浓度的峰间电压Vpp的值变大。在实际设备中,较好的是,将峰间电压Vpp设定为即使劣化显影剂也能得到所希望的显影浓度的值。但是,在以往的显影装置中,以劣化显影剂得到所希望的显影浓度的峰间电压Vpp,超过放电开始点。与此相反,在实施形态1涉及的显影装置中,以劣化显影剂得到所希望的显影浓度的峰间电压Vpp大大低于放电开始点。因此,在实施形态1涉及的显影装置中,即使使用劣化显影剂场合,也能得到充分的显影浓度。
上面说明使用由交变电压构成的偏压作为显影偏压的例子,但是,即使使用仅仅由直流电压构成者也同样,尽管环境变化,也能抑制因放电为起因的异常图像发生,或者即使劣化显影剂也能得到充分的显影浓度。
在图37中,在导电性基材401的凹部42b的区域,原样露出导电性基材401的纯洁表面。由此,使得在显影位置α在凹部内壁产生的逆电荷(在本例中为正电荷)退避到导电性基材401,避免显影辊42充电。因此,能避免因充电为起因的异常图像发生。
作为将凹部42b的内壁成为导电性基材401的纯洁表面的方法,可以采用例如以下方法。即,在平面部42a和凹部42b两方形成绝缘性表面层402后,仅仅对平面部42a通过抗蚀剂等掩模,通过蚀刻或研磨除去凹部的绝缘性表面层的方法。也可以采用滚压加工形成凹部42b后,仅仅对凹部42b通过抗蚀剂等掩模,在该状态下仅仅在平面部42a形成绝缘性表面层。
显影辊42和刮板45(参照图2)的相接部的显影辊表面移动方向长度,设定为比凹部42b的显影辊表面移动方向长度长。在上述构成中,在显影辊表面移动方向,刮板45架设在凹部42b的两端,不会使得刮板45的缘部进入到凹部42b内。因此,能防止因刮板45的缘部从凹部42b内刮出调色剂,能使得至少一层调色剂层保持在凹部42b内。
在图31构成中,如图13所示那样,菱形的凸部连续排列,刮板45不会落入凹部42b,能得到上述效果。
在图2中,作为供给辊44的发泡弹性层,使用由导电性材料构成者。由此,保持供给辊44的发泡空孔内的调色剂粒子之中,相对带与正规极性逆极性电荷的带逆电的调色剂粒子,注入正规极性的电荷,能使得调色剂的带电量稳定化。
显影辊42的多个凹部42b的底面和平面部42a的阶梯差互相相同。在上述构成中,在多个凹部42b中,使得形成在凹部42b内的电场强度互相相同,从凹部42b内向感光体2的静电潜像的调色剂转移性均一。由此,能抑制显影浓度发生不匀。
关于凹部42b的底面和平面部42a的阶梯差,即凹部深度,设为调色剂的体积平均粒径的二倍以下的值。在上述构成中,在显影辊42和刮板45的相接部,使得凹部42b内的调色剂粒子与凹部42b的底面,或刮板45的表面中任一方接触,能使得调色剂的带电量稳定化。
[实施形态2]
以下,说明将本发明适用于作为图像形成装置的另一种复印机,作为本发明第二个实施形态(以下记为“实施形态2”)。其是将实施形态1涉及的复印机的一部分构成替换为另一种构成的变形例。下面,只要没有特别说明,该实施形态2涉及的复印机的构成与实施形态1相同。
图40是实施形态2涉及的复印机的打印部600的主要部分的构成图。如图40所示,打印部600包括四个作为处理单元的处理卡盒1,作为中间转印体的中间转印带7,作为曝光手段的曝光装置6,以及作为定影手段的定影装置12等。中间转印带7张紧架设在多个张紧架设辊上,朝着图40箭头所示逆时钟方向移动。
各处理卡盒1成为一体支承作为潜像载置体的鼓状感光体2、作为充电手段的充电部件3、显影装置4A、以及感光体清洁装置5,作为单元状构成。显影装置4使用作为显影剂的调色剂T对感光体2上的潜像进行显影。各处理卡盒1通过解除各自的没有图示的制动件,能相对打印部600本体装卸。
感光体2如图中箭头所示,朝着图示顺时钟方向旋转。充电部件3为辊状充电辊,与感光体2表面压接,随着感光体2旋转从动旋转。成像时,对充电部件3由没有图示的高压电源施加所定偏压,使得感光体2表面带电。实施形态2的处理卡盒1使用与感光体2表面接触的辊状的充电部件3,作为充电手段,但作为充电手段,并不局限于此,也可以使用电晕充电等非接触充电方式。
曝光装置6根据图像信息对感光体2表面进行曝光,在感光体2表面形成静电潜像。打印部600设有的曝光装置6使用激光二极管的激光扫描方式,但是,也可以使用LED阵列等其它构成作为曝光手段。
感光体清洁装置5对通过与中间转印带7对向位置的感光体2表面上残留的转印残留调色剂进行清洁。
四个处理卡盒1分别在感光体2上形成黄色、品红色、青色、黑色各色调色剂像。四个处理卡盒1沿着中间转印带7的表面移动方向并列配设,将分别形成在感光体2上的调色剂像顺序叠合在中间转印带7上,进行转印,在中间转印带7上形成可视像。
在图40中,在相对各感光体2夹着中间转印带7对向位置,配置作为一次转印手段的一次转印辊8。对一次转印辊8由没有图示的高压电源施加一次转印偏压,与感光体2之间形成一次转印电场。通过在感光体2和一次转印辊8之间形成一次转印电场,将形成在感光体2表面上的调色剂像转印在中间转印带7表面上。通过没有图示的驱动电机驱动张紧架设中间转印带7的多个张紧架设辊之一旋转,中间转印带7朝着图示箭头A方向表面移动。各色调色剂像顺序叠合转印在表面移动的中间转印带7的表面上,在中间转印带7表面上形成彩色图像。
相对四个处理卡盒1与中间转印带7对向位置,在中间转印带7的表面移动方向下游侧,配置二次转印辊9。相对作为张紧架设辊之一的二次转印对向辊9a,二次转印辊9配置在夹着中间转印带7与其对向的位置,与中间转印带7之间,形成二次转印夹持部。对二次转印辊9和二次转印对向辊9a之间,施加所定电压,形成二次转印电场。由此,图40中沿着箭头S方向输送的作为转印材料的转印纸P通过二次转印夹持部时,形成在中间转印带7表面上的彩色图像转印到转印纸P上。
相对二次转印夹持部,在转印纸P的输送方向下游侧,配置定影装置12。通过二次转印夹持部的转印纸P到达定影装置12,通过定影装置12的加热及加压,对转印在转印纸P上的彩色图像进行定影,图像得到定影的转印纸P输出到打印部600的装置外。
另一方面,在二次转印夹持部没有转印在转印纸P、残留在中间转印带7表面上的调色剂由转印带清洁装置11回收。
下面,参照图41-图43,说明处理卡盒1。图41是四个处理卡盒之一在显影辊42的轴向中央部附近的横截面图,图42是四个处理卡盒之一在轴向端部附近的侧密封件59配置位置的横截面图,图43是表示处理卡盒的显影装置的调色剂输送部的纵向截面图。
显影装置4由收纳作为单组分显影剂的调色剂T的调色剂收纳室101、以及设在调色剂收纳室101下方的调色剂供给室102构成,设有分隔部件110,以便分隔调色剂收纳室101和调色剂供给室102。在分隔部件110如图43所示,设有多个开口部,互相连通上述供给室。作为该分隔部件110的多个开口部,设有将调色剂收纳室101内的调色剂T向调色剂供给室102供给的供给口111,以及使得调色剂供给室102内的调色剂T向调色剂收纳室101返回的返送口107。
在调色剂供给室102的下部,设有作为显影剂载置体的显影辊42。又,在调色剂供给室102设有作为显影剂供给部件的供给辊44,其将调色剂T供给到显影辊42表面,供给辊44与显影辊42表面相接。再有,在调色剂供给室102设有作为限制部件的刮板45,其与显影辊42表面相接。刮板45限制由供给辊44供给到显影辊42表面上、向着感光体2和显影辊42的对向部的调色剂T的量(层厚)。
显影辊42配置为相对感光体2非接触,从没有图示的高压电源施加所定偏压。
在调色剂收纳室101内设有调色剂输送部件106,其将调色剂收纳室101内的调色剂T朝着与感光体2的回转轴平行方向(图38中与纸面正交的方向)输送。
又,收纳在调色剂收纳室101的调色剂T使用以聚合法制作的调色剂。该调色剂T是例如平均粒径6.5μm,圆形度0.98,休止角33°,含有钛酸锶作为外添加剂的调色剂T。作为用于实施形态2的打印机600的调色剂T,并不局限于此。
设在调色剂收纳室101内的调色剂输送部件106如图43所示,是具有组合运送螺旋形状部106a和运送板形状部106b的回转轴的部件。调色剂输送部件106构成为能通过运送螺旋形状部106a的回转动作将调色剂收纳室101内的调色剂T朝着调色剂输送部件106的与回转轴平行的大致水平方向(图43中的箭头H方向)运送。在显影装置4中,构成为设有运送螺旋形状部106a,朝着与调色剂输送部件106的回转轴平行的方向运送调色剂T,但是,作为显影剂输送部件并不局限于此。作为显影剂输送部件也可以使用运送带或螺旋状回转体等的具有运送功能的部件。再有,也可以组合具有上述运送功能者和叶片那样的板部件或弯曲铁丝构成的桨叶那样的部件等具有捣碎功能者。
又,在实施形态2的显影装置4中,从调色剂收纳室101向着供给辊44构成为使得调色剂T与调色剂输送部件106的回转轴正交,且在大致铅垂下方输送调色剂T。作为调色剂T的运送方向,也可以构成为与调色剂输送部件106的回转轴正交,且在大致水平方向输送。
在分隔部件110的铅垂下方的调色剂供给室102内配置调色剂搅拌部件108。调色剂搅拌部件108如图43所示,是具有组合搅拌螺旋形状部108a和搅拌板形状部108b的回转轴的部件。调色剂搅拌部件108构成为能通过搅拌螺旋形状部108a的回转动作将调色剂供给室102内的调色剂T朝着调色剂搅拌部件108的与回转轴平行的大致水平方向(图43中的箭头I或J方向)运送。
如图43所示,调色剂搅拌部件108的搅拌螺旋形状部108a设有螺旋状叶片部,沿着轴向,夹着供给口111,朝着向外侧方向(图43中箭头I方向)运送调色剂T。再有,调色剂搅拌部件108的搅拌螺旋形状部108a沿着轴向,在两个返送口107的外侧和内侧使得螺旋状叶片部卷绕方向相反(逆卷)。因此,从供给口111供给到调色剂供给室102的调色剂T因调色剂搅拌部件108的搅拌螺旋形状部108a的回转,朝着轴向外侧(箭头I方向)运送。又,从到达返送口107外侧的调色剂T因叶片部逆卷的搅拌螺旋形状部108a,朝着返送口107(箭头J方向)运送。夹着返送口107,在轴向外侧和内侧,因搅拌螺旋形状部108a使得调色剂T的运送方向相反,对调色剂T赋与运送力,使其朝着返送口107。因此,在返送口107下方,调色剂T从轴向两侧集聚,往上推压成山状。由此,从调色剂收纳室101通过供给口111或返送口107供给到调色剂供给室102的调色剂T过剩场合,在返送口107往上推压成山状。这样往上推压成山状的调色剂T从调色剂供给室102通过返送口107回到调色剂收纳室101。又,调色剂搅拌部件108具有搅拌处于调色剂供给室102的调色剂T,进而,向位于下部的供给辊44及显影辊42供给调色剂T的作用。
具有空孔(cell)结构的泡沫材料包覆在供给辊44表面,有效地使得供给到调色剂供给室102内的调色剂T附着取入,同时,防止因在与显影辊42的相接部的压力集中引起的调色剂T的劣化。设定该泡沫材料的电阻值为103-1014Ω。对供给辊44施加供给偏压,在供给夹持部β具有与显影辊42的相接部,在供给夹持部β使得调色剂T予带电,辅助将调色剂T朝显影辊42推压的作用。供给辊44在图43中如箭头C所示,朝着图43中逆时钟方向回转,将附着在表面的调色剂T供给涂布到显影辊42表面。
作为限制部件的刮板45配置为相对供给夹持部β,与显影辊42的表面移动方向下游侧的显影辊42表面接触。从供给辊44供给到显影辊42表面的调色剂T因显影辊42回转,运送到刮板45接触的位置。
作为刮板45,可以使用SUS304CSP或SUS301CSP或磷青铜等金属板簧材料。刮板45使得其自由端侧以10-100N/m的推压力与显影辊42表面相接。又,刮板45相对显影辊42上的调色剂T使得该推压力下通过,使得调色剂层薄层化,同时,通过摩擦带电对调色剂T赋与电荷。又,对刮板45为了辅助调色剂T的摩擦带电,通过没有图示的偏压电源施加偏压。
感光体2与显影辊42非接触,朝着图41顺时钟方向D回转。因此,在显影辊42和感光体2对向的显影位置α中,显影辊42的表面移动方向和感光体2的表面移动方向成为同方向。
显影辊42上得到薄层化的调色剂层因显影辊42回转向显影位置α运送。接着,因施加在显影辊42的偏压以及感光体2上的静电潜像形成的潜像电场,调色剂向感光体2表面移动,感光体2表面上的静电潜像显影。
在显影位置α没有用于显影而残留在显影辊42上的调色剂T再次回到调色剂供给室102内,在该处配设入口密封件47。显影装置包括用于使得显影辊42周面向着外部局部露出的开口,该入口密封件47在悬臂支承在所述显影装置框体的状态下,通过使得自身的自由端侧与显影辊42相接,堵塞显影辊42和开口内壁之间的间隙。其由在树脂材料中使得碳黑等导电性材料分散的导电性树脂构成,厚度非常薄地成型,能柔软地挠曲。由于易挠曲,在与显影辊42表面的相接部,不会对显影辊42表面赋予大的压力。
显影辊42与实施形态1涉及的复印机构成相同,在导电性基材401的平面部42a的区域包覆绝缘性表面层402。
[实施形态3]
以下,说明本发明第三个实施形态(以下记为“实施形态3”)。
与上述实施形态相同,通过作为显影偏压输出手段的显影偏压电源142(图2)施加显影偏压,通过作为限制偏压输出手段的限制偏压电源145对刮板施加限制偏压。
显影偏压电源142输出在峰间电压Vpp=1.7kV的交流电压上叠加-300V的直流成份电位Vdc的偏压,作为显影偏压。因此,显影偏压的每单位时间的平均值为-300V。另一方面,限制偏压电源145输出在峰间电压Vpp=1.7kV的交流电压上叠加-500V的直流成份电位Vdc的偏压,作为限制偏压。因此,限制偏压的每单位时间的平均值为-500V。即,限制偏压电源145输出每单位时间的平均值-500V与调色剂的正规带电极性同极性(负)、且平均值的绝对值500V比显影偏压的每单位时间的平均值的绝对值300V大的偏压,作为限制偏压。在作为显影偏压,施加与调色剂的正规带电极性同极性的直流电压场合,可以输出与调色剂的正规带电极性同极性、且绝对值比显影偏压的绝对值大的偏压,作为限制偏压。
图46是局部表示以往的显影装置的显影辊的放大横截面图。显影辊42是在由铝合金或铁合金等金属构成的导电性基材401上形成作为非凹部的平面部42a以及凹部42b。该图中箭头B方向表示伴随显影辊42回转的表面移动方向。
图47是表示以往的显影装置的显影辊和刮板的相接部的放大横截面图。在该图中,涂黑的圆点表示良好带电的调色剂粒子。涂白的圆点表示带弱电的调色剂粒子。若调色剂充填到显影辊42的凹部42b内,则如图所示,良好带电的调色剂粒子因其电荷强力被吸引到凹部42b的底面,直接与底面接触。因此,良好的调色剂粒子集中在凹部底面。与此相反,带弱电的调色剂粒子与凹部表面的静电力比较弱,因此,集中在凹部入口附近。
在显影辊42和刮板45的相接部,由刮板盖住显影辊42的凹部。并且,凹部内带弱电的调色剂粒子直接与刮板45接触。并且,因刮板45和显影辊42的电位差,对带弱电的调色剂粒子注入正规带电极性(在本例中为负极性)的电荷。由此,抑制背景污脏发生。
但是,刮板45从平面部刮取附着在显影辊42的平面部42a的调色剂粒子,相对平面部直接接触。并且,在该接触部中,电流从刮板45向显影辊42泄漏,使得显影辊42电位不稳定。于是,因显影辊42的不稳定电位引起图像浓度不匀。
本实施形态3涉及的复印机的特征构成请参照图37。
如图37所示,局部表示本实施形态3涉及的复印机的显影装置4中的显影辊42的放大横截面图。在实施形态3涉及的复印机中,显影辊42的导电性基材401是由铝合金或铁合金等金属构成的部件。凹部42b的宽度(上端的短边方向长度)为80μm左右。凹部42b的深度为10μm左右。
在导电性基材401的平面部42a区域的纯洁表面上包覆由绝缘性材料构成的绝缘性表面层402。该绝缘性表面层402可以通过例如以下方法形成:在导电性基材401的平面部42a的区域,经氧化处理后,形成绝缘性氧化膜的方法,或通过绝缘性树脂喷涂或浸渍形成绝缘性膜的方法等。
图48是表示实施形态3涉及的复印机的显影装置的显影辊42和刮板45的相接部的放大横截面图。如图所示,在显影辊42和刮板45的相接部,在显影辊42的导电性基材401的平面部42a区域和刮板45之间,介有绝缘性表面层402。由此,通过避免从刮板45向显影辊42的导电性基材401的平面部区域的电流泄漏,能抑制因电流泄漏为起因的显影辊42的电位不稳定化。作为绝缘性表面层402的材料,可以例示树脂等的有机化合物或金属氧化物等的无机化合物。
在图37中,在导电性基材401的凹部42b的区域中,原样露出导电性基材401的纯洁表面。由此,使得在显影位置α在凹部内壁产生的逆电荷(在本例中为正电荷)退避到导电性基材401,避免显影辊42充电。因此,能避免因充电为起因的异常图像发生。
作为将凹部42b的内壁成为导电性基材401的纯洁表面的方法,可以采用例如以下方法。即,在平面部42a和凹部42b两方形成绝缘性表面层402后,仅仅对平面部42a通过抗蚀剂等掩模,通过蚀刻或研磨除去凹部的绝缘性表面层的方法。也可以采用滚压加工形成凹部42b后,仅仅对凹部42b通过抗蚀剂等掩模,在该状态下仅仅在平面部42a形成绝缘性表面层。
图49是局部表示比较例涉及的复印机的显影辊表面的放大平面图。在该图中,箭头B表示显影辊的表面移动方向。又,图中虚线表示没有图示的刮板相对显影辊相接的区域。凹部宽度La表示凹部42b的辊表面移动方向的长度,LB表示刮板和显影辊的相接部的辊表面移动方向的长度。在该比较例中,刮板和显影辊的相接部的辊表面移动方向的长度LB比凹部宽度La短。在上述构成中,刮板的缘部咬入到凹部42b内,从凹部42b内刮出凹部42b内的调色剂。
图50是局部表示实施形态3的复印机的显影辊表面的放大平面图。在实施形态3涉及的复印机中,设定使得显影辊42和刮板45的相接部的辊表面移动方向的长度比凹部宽度La长。在上述构成中,在辊表面移动方向,刮板45架设在凹部42b的两端,因此,不会使得刮板45的缘部进入到凹部42b内。因此,能防止因刮板45的缘部从凹部42b内刮出调色剂,能在凹部42b内保持至少一层调色剂层。
上述说明是一例,本发明在以下各形态具有特有的效果:
[形态A]
本发明的显影装置,包括:
显影剂载置体(例如显影辊42),在自身表面上具备表面部(例如平面部42a)和从表面部凹下的凹部(例如凹部42b),在所述表面载置显影剂,且被施加转印偏压;以及
显影剂限制部件(例如刮板45),限制所述显影剂载置体上的显影剂量;
所述显影装置的特征在于:
在具备所述表面部及所述凹部的导电性基材(例如导电性基材401)的所述表面部区域,设有绝缘性表面层(例如绝缘性表面层402)。
[形态B]
在[形态A]中,在所述导电性基材的所述凹部区域,照原样露出所述导电性基材的纯洁表面。
在所述构成中,如已经说明那样,能避免发生因显影剂载置体的充电为起因的异常图像。
[形态C]
在[形态A]或[形态B]中,使得所述显影剂载置体和所述限制部件的相接部的显影剂载置体表面移动方向的长度比所述凹部的显影剂载置体表面移动方向的长度长。
在所述构成中,如已经说明那样,能防止限制部件的缘部从凹部内刮出显影剂,在凹部内保持至少一层调色剂层。
[形态D]
在[形态A]至[形态C]的任一个形态中,设有显影剂供给手段,一边使得导电性的显影剂供给部件的环状移动的表面与所述显影剂载置体相接,一边在相接部将保持在所述表面的调色剂供给到所述显影剂载置体表面。
在所述构成中,如已经说明那样,保持在显影剂供给部件的调色剂粒子之中,对于带与正规极性逆极性电荷的带逆电调色剂粒子,注入正规极性电荷,能使得调色剂的带电量稳定化。
[形态E]
在[形态A]至[形态D]的任一个形态中,关于形成在所述显影剂载置体表面的多个所述凹部,分别使得所述凹部的底面和其周围的所述表面部的阶梯差互相相同。
在所述构成中,如已经说明那样,能使得从多个凹部内向潜像载置体的潜像的调色剂转移性均一,抑制发生显影浓度不匀。
[形态F]
在[形态A]至[形态E]的任一个形态中,所述凹部深度设为调色剂的体积平均粒径的二倍以下。
在所述构成中,如已经说明那样,在显影剂载置体和限制部件的相接部中,能使得凹部内的调色剂粒子与凹部底面或限制部件表面的某一方接触,能使得调色剂带电量稳定化。
[形态G]
在[形态A]至[形态F]的任一个形态中,
设有显影偏压输出手段(例如显影偏压电源142),输出用于施加到所述显影剂载置体的由交变电压构成的显影偏压。
在所述构成中,一边使得显影剂的调色剂在显影剂载置体和潜像载置体之间往返移动,一方面最终在潜像载置体的全域之中仅仅在潜像上附着调色剂,能得到无显影浓度不匀的高品质的图像。
[形态H]
本发明的显影装置,包括:
显影剂载置体(例如显影辊42),将以调色剂为主成份、且不包含磁性载体的显影剂载置在形成一定的凹部图案的自身的环状移动表面;
显影剂供给手段(例如供给辊44),向所述显影剂载置体表面供给显影剂;
限制部件(例如刮板45),所述显影剂载置体的环状移动表面的全域之中,通过与所述显影剂供给手段对向的供给位置后,一边与进入与图像形成装置的潜像载置体对向的显影位置前的区域相接,一边从上述非凹部刮取附着在所述显影剂载置体表面的非凹部的显影剂,限制输送到上述显影位置的显影剂的量;
显影偏压输出手段(例如显影偏压电源142),输出用于施加到所述显影剂载置体的显影偏压;
限制偏压输出手段(例如限制偏压电源145),输出限制偏压,该限制偏压用于施加在所述限制部件,且在保持在上述凹部内的显影剂的调色剂粒子之中,系对于与上述限制部件表面直接接触的调色剂粒子,注入与其正规带电极性相同极性的电荷的值的偏压;
在上述显影位置,使得保持在显影剂载置体的表面凹部(例如凹部42b)内的显影剂附着到潜像载置体(例如感光体2)的潜像上,对潜像显影;
所述显影装置的特征在于:
在具备所述凹部及非凹部(例如平面部42a)的导电性基材(例如导电性基材401)的所述非凹部区域,设有绝缘性表面层(例如绝缘性表面层402)。
[形态I]
在[形态H]中,在所述导电性基材的所述凹部区域,照原样露出所述导电性基材的纯洁表面。
在所述构成中,如已经说明那样,能避免发生因显影剂载置体的充电为起因的异常图像。
[形态M]
在[形态H]或[形态I]中,使得所述显影剂载置体和所述限制部件的相接部的显影剂载置体表面移动方向的长度比所述凹部的显影剂载置体表面移动方向的长度长。
在所述构成中,如已经说明那样,能防止限制部件的缘部从凹部内刮出显影剂,在凹部内保持至少一层调色剂层。
[形态N]
在[形态H]至[形态M]的任一个形态中,关于形成在所述显影剂载置体表面的多个所述凹部,分别使得所述凹部的底面和其周围的所述表面部的阶梯差互相相同。
在所述构成中,如已经说明那样,能使得从多个凹部内向潜像载置体的潜像的调色剂转移性均一,抑制发生显影浓度不匀。
[形态O]
在[形态H]至[形态N]的任一个形态中,所述凹部深度设为调色剂的体积平均粒径的二倍以下。
在所述构成中,如已经说明那样,在显影剂载置体和限制部件的相接部中,能使得凹部内的调色剂粒子与凹部底面或限制部件表面的某一方接触,能使得调色剂带电量稳定化。
[形态P]
在[形态H]至[形态N]的任一个形态中,
设有显影偏压输出手段(例如显影偏压电源142),输出用于施加到所述显影剂载置体的由交变电压构成的显影偏压。
在所述构成中,一边使得显影剂的调色剂在显影剂载置体和潜像载置体之间往返移动,一方面最终在潜像载置体的全域之中仅仅在潜像上附着调色剂,能得到无显影浓度不匀的高品质的图像。
在本发明中,较好的是,显影装置,包括:
显影剂载置体,在形成一定凹部图案的自身环状移动表面上载置显影剂;
显影剂供给手段,向所述显影剂载置体表面供给调色剂;以及
限制部件,在所述显影剂载置体的环状移动表面的区域之中,从上述非凹部刮取附着在所述显影剂载置体表面的非凹部的表面部的调色剂,限制运送到所述显影位置的调色剂的量;
在所述显影位置,将保持在所述显影剂载置体表面的凹部内的调色剂附着到所述潜像载置体的潜像上,使得潜像显影。
关于该显影装置,较好的是,包括:
显影剂载置体,使得载置显影剂的自身表面环状移动,在与潜像载置体对向的显影区域,将显影剂供给到所述潜像载置体表面的潜像上,使得潜像显影;以及
由板状部件构成的限制部件,在由支承部件支承自身一端的状态下,使得自身的自由端侧与所述显影剂载置体表面接触,限制向着所述显影区域的显影剂的量;
在所述显影剂载置体表面具备凹凸形状,所述限制部件的至少与显影剂载置体接触处的材质为金属。
较好的是,该显影装置使得所述限制部件的自由端侧的前端部与所述显影剂载置体的表面接触。
较好的是,该显影装置的所述限制部件的自由端侧的前端部之中,与所述显影剂载置体对向的对向面的延长面和所述自由端侧的前端面的延长面交叉部分或其附近,与所述显影剂载置体表面接触。
较好的是,该显影装置的所述限制部件的自由端侧的前端部之中,形成角的各部分与所述显影剂载置体的表面接触。
较好的是,该显影装置的所述限制部件与所述显影剂载置体接触部分的材质,使用比显影剂载置体表面材质低硬度的材质。
上述各个实施形态仅仅是适合于实施本发明的具体化的示例,而非据此来对本发明的技术上的范围进行限定性的解释。即,在不脱离本发明的精神或主旨的情况下,本发明能够以各种各样的其它形式来实施。

Claims (10)

1.一种显影装置,包括:
显影剂载置体,在自身表面上具备表面部和从表面部凹下的凹部,在所述表面载置显影剂,且被施加转印偏压;以及
显影剂限制部件,限制所述显影剂载置体上的显影剂量;
所述显影装置的特征在于:
在具备所述表面部及所述凹部的导电性基材的所述表面部区域,设有绝缘性表面层。
2.按照权利要求1所述的显影装置,其特征在于:
在所述导电性基材的所述凹部区域,照原样露出所述导电性基材的纯洁表面。
3.按照权利要求1或2所述的显影装置,其特征在于:
使得所述显影剂载置体和所述限制部件的相接部的显影剂载置体表面移动方向的长度比所述凹部的显影剂载置体表面移动方向的长度长。
4.按照权利要求1-3任一个所述的显影装置,其特征在于:
设有显影剂供给手段,一边使得导电性的显影剂供给部件的环状移动的表面与所述显影剂载置体相接,一边在相接部将保持在所述表面的调色剂供给到所述显影剂载置体表面。
5.按照权利要求1-4任一个所述的显影装置,其特征在于:
关于形成在所述显影剂载置体表面的多个所述凹部,分别使得所述凹部的底面和其周围的所述表面部的阶梯差互相相同。
6.按照权利要求1-5任一个所述的显影装置,其特征在于:
所述凹部深度设为调色剂的体积平均粒径的二倍以下。
7.按照权利要求1-6任一个所述的显影装置,其特征在于:
设有显影偏压输出手段,输出用于施加到所述显影剂载置体的由交变电压构成的显影偏压。
8.按照权利要求1-7任一个所述的显影装置,其特征在于:
设有限制偏压输出手段,输出限制偏压,该限制偏压用于施加在所述限制部件,系对于显影装置内的调色剂粒子,注入与其正规带电极性相同极性的电荷的值的偏压。
9.一种处理单元,用于图像形成装置,该图像形成装置包括:
潜像载置体,载置潜像;
均一充电手段,使得所述潜像载置体表面均一带电;
显影装置,对载置在所述潜像载置体表面的潜像进行显影;
转印手段,将在所述潜像载置体的表面上被显影的调色剂像转印到转印体上;以及
清洁手段,清除通过与所述转印手段的对向位置后附着在所述潜像载置体表面的转印残留调色剂;
用共用的保持体保持所述显影装置,以及所述潜像载置体、均一充电手段、清洁手段之中至少一个,在该状态下,相对图像形成装置本体一体装卸;
所述处理单元的特征在于:
使用上述权利要求1一8任一个所述的显影装置作为所述显影装置。
10.一种图像形成装置,包括:
潜像载置体,载置潜像;
均一充电手段,使得所述潜像载置体表面均一带电;
显影装置,对载置在所述潜像载置体表面的潜像进行显影;
转印手段,将在所述潜像载置体的表面上被显影的调色剂像转印到转印体上;以及
清洁手段,清除通过与所述转印手段的对向位置后附着在所述潜像载置体表面的转印残留调色剂;
所述图像形成装置的特征在于:
使用上述权利要求1-8任一个所述的显影装置作为所述显影装置。
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