CN105093879A - 显影装置、图像形成装置及处理卡盒 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够在抑制显影区域的下游侧中的显影剂的飞散的同时来获得图像浓度的稳定化的显影装置及其图像形成装置和处理卡盒。在包括显影辊(45)、从开口部(51)来露出显影辊的壳体本体部(121)及间距形成构件(112)和显影偏压电源(141)的显影装置(40)中,相对于显影区域,显影辊的表而移动方向下游侧的显影辊和显影壳体接近的壳体间距区域被设定为使得载置在显影辊上的显影剂与显影壳体的对向面接触,并且,显影壳体中的间距形成构件由导电性材料形成,在壳体间距区域处,在显影辊的表面上的显影剂所接触部分的间距形成构件的对向面上设有绝缘层(123)。
Description
技术领域
本发明涉及显影装置以及采用该显影装置的图像形成装置及处理卡盒。
背景技术
以往,在显影装置中,公知的是在显影区域中当露出壳体的显影剂载置体的表面再次返回壳体时的壳体进口部处,会发生朝向壳体内部的气流(以下称为“吸入气流”)。
一般地,收容显影剂的壳体是由对壳体内的显影剂进行搅拌搬送的搅拌搬送构件和将壳体内的显影剂载置到表面上后进行搬送的显影剂载置体等构成的。被载置在显影剂载置体的表面上的显影剂会随着显影剂载置体的表面移动而朝着表面移动方向下游侧被搬送,并通过与潜像载置体相向而对的区域(显影区域)。显影剂载置体的表面上的显影剂在通过显影区域时会将调色剂附着到潜像载置体上的静电潜像中以进行显影处理,之后,将再次被回收到壳体内。
在专利文献1中记载了将壳体进口部处的显影剂载置体和壳体的间隙设定为使得载置在显影剂载置体上的显影剂与壳体接触的显影装置。在该显影装置中,通过显影剂与壳体接触的同时移动到壳体内,来一边保持显影剂载置体和壳体的密封性,一边产生朝向壳体内的吸入气流。
在产生吸入气流的过程中,能够使显影区域附近从显影剂载置体游离的显影剂搭乘吸入气流来回收到壳体内,从而可以抑制显影剂的飞散。
另外,在壳体进口部处,当载置在显影剂载置体的表面上的显影剂和壳体之间存在间隙时,会由该间隙产生从壳体的内部朝向外部的气流(以下称为“吐出气流”)。发生吐出气流时,由于会导致壳体内的显影剂搭乘气流而漏出,或妨碍显影剂搭乘吸入气流进入壳体内,就有可能成为显影剂飞散的原因。相对于此,在壳体进口部处显影剂载置体的表面上载置的显影剂与壳体接触的构成中,由于被载置在显影剂载置体的表面上的显影剂和壳体之间没有间隙,所以就能够防止上述叶出气流的发生。由此,就能够进一步抑制显影剂的飞散。
然而,采用显影剂载置体的表面载置的显影剂在壳体进口部处与壳体接触的构成时,在输出实心图像时有时候会发生图像浓度降低的问题。
【专利文献1】(日本)特开2009-216848号公报
【专利文献2】(日本)特开2009-103785号公报
【专利文献3】(日本)特许5267016号公报
【专利文献4】(日本)特开2009-080447号公报
【专利文献5】(美国)特许第6031239号公报
【专利文献6】(日本)特开平10-012431号公报
【专利文献7】(日本)特开平08-286516号公报
发明内容
为了解决上述课题,本发明的技术方案1提供一种显影装置,其包括:显影剂载置体,其将调色剂和载体组成的双成分的显影剂载置在表面上后通过表面移动来将显影剂朝着和潜像载置体的表面相向而对的显影区域搬送;显影壳体,其形成对供给到所述显影剂载置体的表面的显影剂进行收容的显影剂收容部,并设有使得被配置在内部的所述显影剂载置体的表面移动方向上的所述显影剂载置体的表面的一部分与所述潜像载置体相向而对的开口部;显影偏压施加机构,其在所述显影剂载置体上施加显影偏压,其特征在于,相对于所述显影区域,所述显影剂载置体的表面移动方向下游侧的所述显影剂载置体的表面和所述显影壳体的对向面接近的壳体间距部被设定为使得载置在所述显影剂载置体上的显影剂与所述显影壳体的对向面接触,并且,形成所述显影壳体中的所述壳体间距部的部分是由导电性材料来形成的,在所述壳体间距部处,在所述显影剂载置体的表面上的显影剂所接触部分的所述显影壳体的对向面上设有绝缘层。
根据本发明,能够获得在抑制显影区域的下游侧中的显影剂的飞散的同时还能够实现图像浓度的稳定化的杰出效果。
附图说明
图1所示是第一实施方式所涉及显影装置的显影辊附近的放大图。
图2所示是第一实施方式所涉及图像形成装置的概要构成图。
图3所示是第一液体冷却装置的概要构成图。
图4所示是显影装置及感光体的放大构成图。
图5所示是从斜上方看到的显影装置的斜视图。
图6是从图5所示显影装置来取下显影辊上罩盖时的斜视图。
图7所示是显影装置内的显影剂的流动的模式图。
图8所示是对图4所示的显影装置仅显示形成作为显影剂收容部的三个显影剂搬送路径的壳体的截面图。
图9所示是图4所示显影装置的截面图的壳体间距区域附近的放大截面图。
图10A、10B所示是显影装置中的壳体间距较宽和较窄时的壳体间距区域附近的模式图。
图11所示是实验例2中使用的显影装置的改良机的说明图。
图12所示是显示调色剂附着量的测定部位的显影装置的说明图。
图13所示是在间距形成构件和感光体的对向面上附着有调色剂时的说明图。
图14所示是第二实施方式所涉及显影装置及感光体的构造的截面图。
图15所示是显影辊的构造的截面图。
图16所示是采用欧拉公式方式的摩擦系数测定装置的模式图。
图17所示是对显影辊的法线方向磁通量密度的绝对值进行绘图采点后的图。
图18所示是测定磁性载体的体积电阻率时采用的单元的外观图。
图19所示是显影区域附近的放大图。
图20所示是矩形波的约1个周期的波形的模式图。
图21A-21C所示是作为成像条件的感光体的带电后电位(Vd)、曝光后电位(VL)以及显影偏压(Vb)的说明图。
图22所示是变形例所涉及显影装置的显影区域附近的放大图。
图23所示是评价图像(检查图像)。
图24所示是评价图像(半色调图像)。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下,参照附图来对本发明的实施方式进行说明。图2所示是作为能够适用本发明的图像形成装置的复印机500的概要构成图。
图2所示的复印机500具有四个图像形成单元11(Y,M,C,K)被并列配置的图像形成部1。图像形成单元11(Y,M,C,K)将作为潜像载置体的鼓状的感光体18(Y,M,C,K)、鼓清洁单元12(Y,M,C,K)、充电单元13(Y,M,C,K)、显影装置40(Y,M,C,K)等收纳在未图示的框体里。显影装置40(Y,M,C,K)是采用由调色剂和载体构成的双成分显影剂的双成分显影方式。
这些图像形成单元11(Y,M,C,K)能够装卸到复印机500本体中,并可以对消耗零件进行一起更换。另外,本实施方式的显影装置40采用的是由调色剂和载体来构成双成分显影剂的双成分显影方式。
在图像形成部1的上方设有作为潜像形成机构的曝光单元9。另外,在装置的上部还设有对载置在接触玻璃上的原稿进行扫描后读取的读取装置10。在图像形成部1的下方设有转印单元2,其包括作为中间转印体的中间转印带15。中间转印带15被挂绕在多个的支持辊上,并在图2中的顺时针转动方向上回转移动。在转印单元2的下方设有二次转印装置4。
二次转印装置4包括二次转印辊17,二次转印辊17在对中间转印带15中的转印对向辊16挂绕的部位里,与中间转印带15的正面抵接后形成二次转印夹持。
在二次转印辊21中,通过未图示的电源来施加有二次转印偏压。另外,转印对向辊16被接地。由此,就在二次转印夹持内形成了二次转印电场。在二次转印装置4的图2的左侧设置有对被转印到用纸上的调色剂像进行定影的定影单元7。定影单元7包括有在内部设置发热体的加热辊。
另外,在二次转印装置4和定影单元7之间设有将调色剂像转印后的用纸朝向定影单元7搬送的搬送带6。在复印机500的图2中的右下部设置有将从未图示的供纸收容部一页一页地分离后供给来的用纸朝向二次转印装置4供纸的供纸单元3。另外,在复印机500的图2中的左下部设置有将正面定影有调色剂像的用纸再次朝向供纸单元3搬送的双面单元5。更进一步地,在定影单元7的图2中的左侧设置有将通过定影单元7的用纸朝着机外排出,或者是朝向双面单元5搬送的排纸单元8。
在通过复印机500来复印时,是通过读取装置10来读取原稿的。与该原稿读取并行地,中间转印带15是在图2中的顺时针转动方向上回转地来进行表面移动的。与此同时,在图像形成部1中,在通过充电单元13(Y,M,C,K)而在表面上被充电的感光体18(Y,M,C,K)上,是根据读取的原稿内容来使用黄色、品红色、青色、黑色等不同颜色的数据后通过曝光单元9来曝光的。由此,就在各个感光体18(Y,M,C,K)的表面上形成了潜像。
接着,通过显影装置40(Y,M,C,K)来对各感光体18(Y,M,C,K)上的潜像显影,并形成单色的调色剂像(显像)。然后,将各感光体18(Y,M,C,K)上的调色剂像相互重合地依次转印到中间转印带15上后,在中间转印带15上形成合成调色剂像。
调色剂像转印后的感光体18(Y,M,C,K)通过鼓清洁单元12(Y,M,C,K)来除去残留在感光体18(Y,M,C,K)上的残留调色剂,并准备下一次图像形成。
与这种调色剂像形成并行地,是从未图示的供纸收容部一页一页地搓出用纸并在碰触到对位辊对14后停止。然后,对应于中间转印带15上的合成调色剂像的形成的时机来回转对位辊对14,并将用纸送入由中间转印带15和二次转印装置4形成的二次转印夹持里,通过二次转印装置4的转印在用纸上进行调色剂像的转印。调色剂像转印后的用纸通过搬送带6的搬送后朝着定影单元7送入,并在定影单元7处加热加压后对调色剂像进行定影,之后被送去排纸单元8。
在排纸单元8中,通过切换爪来切换用纸的搬送方向后,朝着机外(装置左侧)的未图示的排纸盘或下方的双面单元5来引导。在双面单元5中,将用纸翻转后再次引导去二次转印夹持,并在背面也记录图像之后,通过排纸单元8来排出到排纸盘上。
另一方面,在二次转印夹持处转印了调色剂像之后的中间转印带15通过中间转印带清洁单元90来除去残留在中间转印带15上的残留调色剂,并去准备下一次图像形成。
这里,在复印机500中,从机械尺寸的小型化的观点出发,是在进行机械内部的高密度化的同时来将定影单元7潜入配置到转印单元2的下侧里的。因此,在复印机500中,如图2所示地,中间转印带15是弯曲地来覆盖定影单元7的上面以及右侧面的。通过该构成来对装置的高度方向和宽度方向进行小型化。
但是,使得定影单元7接近中间转印带15时,通过作为发热体的定影单元7,中间转印带15会受到热的影响而变形,并可能产生色差等的图像问题。这一点会因为随着装置的高速化使得装置内部的发热量增大而变得显著。
另外,在两面印刷时,由于被定影单元7加热的用纸通过双面单元5并再次在二次转印位置处与中间转印带15接触,通过来自于用纸的热传递,中间转印带15的温度会进一步上升,情况变得更为苛刻。另外,与中间转印带15接触的感光体18(Y,M,C,K)还会进一步受到显影装置40(Y,M,C,K)的热的传递,从而更容易发生带变形导致的图像问题及调色剂固化等的问题。
于是,在作为发热源的定影单元7和与定影单元7邻近配置的中间转印带15之间设有绝热装置20。绝热装置20虽然较多的是由通过导管的气流来形成,但这里说明的是采用热管的绝热装置。其主要是由受热板21、热管22、放热板23、导管24以及未图示的排气扇来构成。
作为受热构件的受热板21由容易吸热的材料形成,并被配置在作为发热源的定影单元7和保护不受其热的影响而作为保护对向部的转印单元2的之间。作为传热机构(热输送机构)的热管22被安装在受热板21的下面,并且其一端部(下端部)侧为受热部。热管22的另一端侧是放热部,以高于受热部的位置来安装在放热板23里。作为放热构件的放热板23由容易放热的材料形成,也可以根据需要来设置散热片。
在图2所示的复印机500中,是将导管24从本体的前面延伸设置到背面,并在导管24的内部设置放热板23。在导管24的装置前面侧端部中设置空气流入口,并在背面侧端部中设置排气口,还在其排气口部中设置未图示的排气扇。
如此构成的绝热装置20通过受热板21接受来自于发热部(在本例中是定影单元7)的热,并通过作为传热机构的热管22来将该热输送至放热部(放热板23)。然后,热从导管24内的放热板23放出,并且放出的热通过未图示的排气扇被排出到机外。还有,也可以不设置排气扇而进行自然冷却。
如此,通过遮断定影热的影响,并有效地保护作为保护对象的图像形成单元11(Y,M,C,K)以及转印单元2,来预先防止中间转印带15的变形导致的色差等的问题,或调色剂固化等问题的发生。
另外,在各自的显影装置40(Y,M,C,K)中,驱动对显影剂进行搅拌搬送的显影剂搅拌搬送构件的时候,还会因为显影剂搅拌搬送构件和显影剂的滑动摩擦产生的摩擦热或显影剂彼此的滑动摩擦产生的摩擦热而使得显影装置40内的温度上升。
更进一步地,由于在将显影剂搬送到显影区域之前对载置在显影剂载置体上的显影剂的层厚进行规定限制的显影剂限制构件和显影剂的滑动摩擦产生的摩擦热,或通过显影剂限制构件来规定限制时因显影剂彼此的滑动摩擦产生的摩擦热而使得显影装置40内的温度上升。
当显影装置40内的温度上升时,调色剂的带电量下降后调色剂附着量会增加,从而会得不到规定的图像浓度。另外,由于温度上升,调色剂熔融会粘结到显影剂限制构件、显影剂载置体或感光体等上,并可能在图像中发生筋条状的异常图像等。
近年,在为了减小定影热量而采用熔融温度较低的调色剂时,会容易发生调色剂的粘结所导致的异常图像等。另外,由于印刷速度的高速化,显影装置40会容易变得高温。
因此,显影装置40(Y,M,C,K)是用于实现高图像品质、高可靠性的非常重要的冷却部位。在以往是通过空气冷却扇等在显影装置40周边产生气流,并对作为温度上升部位的显影装置40(Y,M,C,K)进行空气冷却,从而来抑制显影装置40(Y,M,C,K)的温度过度上升。
但是,伴随着小型化的要求,需要减小用于在显影装置40的周边形成流路的导管。减小导管时,流入到显影装置40的周围的气体的流量会减少,从而不能够充分冷却显影装置40。因此,在本实施方式的复印机500中,是通过图3所示的液体冷却装置30来进行显影装置40(Y,M,C,K)的冷却的。
图3所示是液体冷却装置30的概要构成图。如图3所示,液体冷却装置30包括四个压接到作为温度上升部位的显影装置40(Y,M,C,K)的壁面上,并且冷却液接受来自于显影装置40(Y,M,C,K)的热的受热部32(Y,M,C,K)。更进一步地,液体冷却装置30还包括有三个对冷却液进行冷却的冷却部35、内部包含冷却液的循环管路34、用于使得冷却液在循环管路34内循环的作为搬送机构的冷却泵31以及存积剩余的冷却液的循环槽33等。另外,各冷却部35包括有作为放热机构的散热器35b和冷却扇35a等。
受热部32是在由传热性高的构件来形成的盒体32a内部设置流路32b(参照后记的图4)。通常,受热部32的盒体32a是以热传导率为400W/mK左右的铜或200W/mK左右的铝为基础来构成的。另外,更进一步地也可以采用热传导率更高的材质(例如铜、银或金)。
另外,为了提高传热性,显影装置40的侧面等也是由铝来构成的,因此,在显影装置40的侧面上使得受热部32密接时,就会形成不少的空气层。当形成空气层时,热交换的效率就会下降。
因此,在本实施方式中,是在受热部32与显影装置40相向而对的面(以下称为“压接面”)上粘帖了热传导片材130(参照图4)。该热传导片材130在具有高导热性的同时,还被要求具有可以破坏显影装置40和受热部32之间的面精度的硬度(变形容易度)。但是,由于热传导片材130具有为高导热时就硬、为低导热时就软的性质,为了获得高导热性,热传导片材130就会在一定程度上变硬。
因此,在本实施方式中,将受热部32压接到显影装置40的侧面时,是以较大的按压力来按压受热部32的。由此,即使使用一定程度硬的热传导片材130,热传导片材130也会变形而破坏显影装置40和受热部32之间的面精度。由此,就能够抑制显影装置40和受热部32之间的空气层的形成,并使得显影装置40的热良好地传递到受热部里。另外,热传导片材130也可以粘帖在显影装置40侧面。
如图3所示地,在各冷却部35中设置有作为放热机构的散热器35b,其通过内部包含有来自于循环管路34的冷却媒介的收容部(由热传导率较高的铝等构成)来对冷却液进行传热和放热。然后,根据散热器35b的放热量来决定冷却扇35a的强制空气冷却或自然空气冷却。另外,冷却部35既可以是一个,也可以是四个以上。另外,虽然是在每一个冷却部35里都设有冷却扇35a,但也可以是通过一个冷却扇35a来对多个的冷却部35的散热器35b供给外气的构成。
通过设置多个冷却部35,即使一个一个的冷却部35的冷却效率较低,也能够良好地控制所有的显影装置40(Y,M,C,K)的温度上升。其结果是,与通过一个冷却部35来抑制所有的显影装置40(Y,M,C,K)的温度上升相比,能够采用放热面积小、冷却效率不太高的小型的散热器,从而能够使得冷却部35小型化。
冷却泵31是使得冷却液在受热部32(Y,M,C,K)和冷却部35循环的驱动源,冷却液如图3中箭头所示地循环。另外,循环槽33是用于冷却液保管的罐。冷却液是将在受热部32(Y,M,C,K)受到的热输送至散热器35b的热输送煤介。冷却液以水为主要成分,并添加用于降低冻结温度的丙烯或乙二醇等,或添加用于防止金属的构成零件生锈的防锈剂(例如磷酸盐系物质:磷酸钙盐、无机钙盐等)后来使用。
冷却液为水时,由于定容热容量为空气的3000倍以上,以较小的流量就能够移送较多的热量,与强制空气冷相比就能够进行效率较高的冷却。
图4所示是包括四个图像形成单元11(Y,M,C,K)中的一个的显影装置40及感光体18的放大构成图。由于四个图像形成单元11(Y,M,C,K)除了各自使用的调色剂的颜色不同以外其他的构成基本相同,所以在图4以后的图面及以下的说明中,省略了表示所使用的调色剂的颜色的“Y,M,C,K”等添加字。另外,图5是从斜上方看到的显影装置40的斜视图,图6是从图5所示显影装置40来取下显影辊上罩盖220时的斜视图。
如图4所示地,感光体18在图中箭头G方向回转的同时,其表面通过未图示的充电装置被充电。带电后的感光体18的表面通过曝光单元9照射来的激光形成静电潜像。之后,将显影装置40来的调色剂供给到所形成的静电潜像上后,就形成了调色剂像。
显影装置40具有作为显影剂载置体的显影辊45,其在图4中的箭头I方向上作表面移动的同时,还将被收容在由壳体本体部121等形成的显影剂收容容器里的显影剂供给到感光体18的表面的静电潜像上并显影。显影辊45包括可以回转的显影套筒45a,并在其内部配置了作为具有多个磁极的磁场发生机构的磁辊45b。
另外,显影装置40还包括有作为供给搬送构件的供给螺杆48,其在将显影剂供给到显影辊45上的同时,沿着显影辊45的轴线方向从图4的里侧向跟前侧来搬送显影剂。更进一步地,相对于显影辊45的表面和供给螺杆48的对向部而在显影辊45的表面移动方向下游侧中还设有作为显影剂限制机构的刮板42,以将供给到显影辊45上的显影剂限制到适于显影的厚度里。
在比显影辊45和感光体18的对向部的显影区域更靠显影辊45的表面移动方向下游侧中,用于对通过显影区域并从显影辊45的表面脱离的完成了显影的显影剂进行回收的回收搬送路径47和显影辊45相向而对。回收搬送路径47作为将回收后的回收显影剂沿着显影辊45的轴线方向在与供给螺杆48的相同方向搬送的回收搬送构件,设置有被配置在平行于轴线方向的螺杆形状的回收螺杆46。配置有供给螺杆48的供给搬送路径49在显影辊45的横向方向并列设置,配置有回收螺杆46的回收搬送路径47被并列设置在显影辊45的下方。
还有,显影剂从显影辊45的脱离是通过将设置在前述的显影套筒45a内部的磁辊45b设定为仅在希望脱离的部位没有磁极的状态后来构成分离部,以能够对显影剂进行分离和脱离的。另外,也可以采用在希望脱离的部位(分离部)形成相斥磁场那样的磁极配置的磁辊45b。
显影装置40在供给搬送路径49的下方与回收搬送路径47并列地设有搅拌搬送路径44。在搅拌搬送路径44中配置有沿着显影辊45的轴线方向对显影剂一边搅拌一边搬送的螺杆形状的搅拌螺杆43。搅拌螺杆43是将搅拌搬送路径44内的显影剂从与供给螺杆48为相反方向的图4中的跟前侧朝着里侧来搬送的搅拌搬送构件,并被配置为平行于轴线方向。该搅拌螺杆43是在搅拌轴部43a上固定了螺旋状的搅拌翼部43b。
供给搬送路径49和搅拌搬送路径44通过作为隔离壁的第一隔离壁133来被隔开。第一隔离壁133里对供给搬送路径49和搅拌搬送路径44进行隔开的部分之中,图4中的跟前侧端部和里侧端部的两端为开口部,供给搬送路径49和搅拌搬送路径44在此连通。
另外,虽然供给搬送路径49和回收搬送路径47都是由第一隔离壁133来隔开的,但在第一隔离壁133里隔开供给搬送路径49和回收搬送路径47的部分中不设置开口部。
另外,搅拌搬送路径44和回收搬送路径47等两个显影剂搬送路径是由作为隔离构件的第二隔离壁134来隔开的。第二隔离壁134的图4中的跟前侧端部为开口部,搅拌搬送路径44和回收搬送路径47在此连通。
作为显影剂搬送构件的供给螺杆48、回收螺杆46及搅拌螺杆43是由树脂或金属的螺杆构件来形成的。各螺杆构件的螺杆直径φ都是22mm。另外,螺距在供给螺杆中是50mm的双线螺纹,在回收螺杆46及搅拌螺杆43中是25mm的单线螺纹。所有的螺杆构件的转动数都设定为约600rpm。另外,在本实施方式的显影装置40中,搅拌搬送路径44的全长为410mm、供给搬送路径49的全长为320mm。
巾帼配置在显影辊45的上方由不锈钢等金属构成的刮板42来被薄层化后的显影辊45上的显影剂通过显影辊45的表面移动搬送至作为感光体18的对向部的显影区域并进行显影。显影辊45的表面经过V槽的形成处理或喷沙处理,并由直径φ为25mm的铝(Al)或不锈钢(SUS)管来形成。另外,作为显影辊45和刮板42的间隙的刮板间距以及作为显影辊45和感光体18的间隙的显影间距都在0.3mm左右。
通过显影区域后的显影辊45表面上的显影剂由回收搬送路径47来回收并被搬送到图4中的截面跟前侧,在被设置在非图像区域部里的第二隔离壁134的开口部中,显影剂朝着搅拌搬送路径44被移送。
另外,在搅拌搬送路径44的下方设置有用于检测显影剂的调色剂浓度的未图示的调色剂浓度传感器。然后,通过根据该调色剂浓度传感器的检测结果来使得未图示的调色剂补给装置动作,调色剂就从被设置在搅拌搬送路径44中的第二隔离壁134的开口部附近的搅拌搬送路径44上侧的调色剂补给口201来被补给到搅拌搬送路径44里。
还有,显影装置40的壳体本体部121是由形成搅拌搬送路径44、回收搬送路径47、供给搬送路径49等的壁构件来形成的。另外,在壳体本体部121中设有开口部51以使得配置在内部的显影辊45的表面移动方向中的显影辊45表面的一部分与感光体18相向而对。
图7所示是显影装置40内的显影剂的流动的模式图,图7中的箭头所示是显影剂的移动方向。
在从搅拌搬送路径44来接受显影剂的供给的供给搬送路径49中,是在对显影辊45供给显影剂的同时,来将显影剂搬送到供给螺杆48的显影剂搬送方向下游侧。然后,没有被供给到显影辊45上而被搬送至供给搬送路径49的显影剂搬送方向下游侧端部80的剩余显影剂通过第一隔离壁133的剩余开口部92来被供给到搅拌搬送路径44(图7中的箭头E)。
另一方面,被供给到显影辊45上的显影剂在显影区域中被用于显影之后从显影辊45分离和脱离,并由回收搬送路径47来接受。从显影辊45交接到回收搬送路径47上并通过回收螺杆46来搬送至回收搬送路径47的显影剂搬送方向下游侧端部的回收显影剂通过第二隔离壁134的回收开口部93来被供给到搅拌搬送路径44(图7中的箭头F)。
在搅拌搬送路径44中,被供给来的剩余显影剂和回收显影剂通过搅拌螺杆43被搅拌和搬送,并从第一隔离壁133的供给开口部91来被供给到供给搬送路径49(图7中的箭头D)。
在搅拌搬送路径44中,是通过搅拌螺杆43来将回收显影剂、剩余显影剂以及在移送部处根据需要而从调色剂补给口201补给的调色剂在与回收搬送路径47内及供给搬送路径49内的显影剂的相反方向里搅拌搬送的。然后,在显影剂搬送方向下游侧将搅拌后的调色剂移送到通过供给开口部91连通的供给搬送路径49的显影剂搬送方向上游侧。
在图7所示的显影装置40中设有供给搬送路径49和回收搬送路径47,并且由于是通过不同的显影剂搬送路径来进行显影剂的供给和回收,所以显影结束后的显影剂就不会混入到供给搬送路径49里。因此,就能够防止越靠供给搬送路径49的显影剂搬送方向下游侧,供给到显影辊45上的显影剂的调色剂浓度越会降低的情况。
另外,由于是设有供给搬送路径49和回收搬送路径47,并通过不同的显影剂搬送路径来进行显影剂的回收和搅拌,显影结束后的显影剂就不会在搅拌途中掉落。由此,由于是经过充分搅拌后的显影剂被供给到供给搬送路径49中,就能够防止被供给到供给搬送路径49里的显影剂会发生搅拌不足的情况。如此,由于能够防止供给搬送路径49内的显影剂的调色剂浓度的降低,并防止供给搬送路径49内的显影剂的搅拌不足,就能够使得显影时的图像浓度为一定。
在显影装置40中,载置在显影辊45上并通过显影区域后的显影剂由回收螺杆46、搅拌螺杆43搬送后,从配置有搅拌螺杆43的搅拌搬送路径44来朝向上层的供给搬送路径49被上推。
然后,如图7所示地,从显影装置40的下层朝向上层的显影剂的移动仅为箭头D。箭头D所示显影剂的移动是通过搅拌螺杆43的回转来将显影剂推入到搅拌搬送路径44的下游侧,并使得显影剂隆起后来将显影剂供给到供给搬送路径49里的。
在显影装置40中,也可以在搅拌搬送路径44的显影剂搬送路径下游侧端部附近的搅拌搬送路径44和供给搬送路径49连通的部分的搅拌螺杆43轴上设置翼构件。该翼构件是由平行于搅拌螺杆43的轴方向的边和垂直于搅拌螺杆43的轴方向的边构成的板状构件。通过该翼构件来将显影剂向上梳拢,就能够更有效地进行从搅拌搬送路径44向供给搬送路径49的显影剂的交接。
另外,在供给搬送路径49的搬送方向上游侧端部(轴方向里侧端部)附近形成有未图示的显影剂排出口,并连通着供给搬送路径49和排出搬送路径41。当到达供给搬送路径49的上游侧端部的显影剂的量多于规定量时,显影剂会升至显影剂排出口的高度并在通过显影剂排出口后朝着排出搬送路径41被传送。
由排出搬送路径41接受的显影剂会通过排出螺杆41a被回收到设置在显影装置40的外部的显影剂回收部(未图示)。如此,通过具有排出显影剂的构成,就能够将显影装置40内的显影剂的量保持为一定。
另外,作为补给到显影装置40中的调色剂,在补给含有载体的预混调色剂时,通过劣化后的载体和调色剂一起被排出到排出搬送路径41里并替换载体,就能够抑制显影装置40内的显影剂的劣化。
图8是对图4所示的显影装置40仅显示形成作为显影剂收容部的三个显影剂搬送路径的壳体本体部121的截面图。
如图4、图5及图6所示,显影装置40是通过壳体本体部121、搬送路径上部罩盖230、显影辊上罩盖220、里侧端部侧板250、跟前侧端部侧板240来形成内部收容有显影剂的显影壳体的。该显影壳体是显影剂收容容器。
显影装置40包括三个显影剂搬送螺杆来用于对通过该显影壳体形成的三个显影剂搬送路径的显影剂进行搅拌搬送。另外,还包括载置从三个显影剂搬送路径中的供给搬送路径49供给来的显影剂并搬送至与感光体18最为接近的显影区域的显影辊45。更进一步地,在显影辊45载置和搬送显影剂时,还包括有作为显影剂限制构件的刮板42用来对显影辊45上的显影剂的层厚在长边方向(轴方向)上进行均匀的限制和平整。
在构成显影辊45的显影套筒45a的内部设有磁辊45b,并且能够通过该磁辊45b的磁力来载置显影剂。另外,通过磁性载体和调色剂的搅拌,分别带电为相反极性,并通过该带电产生的静电力来分别相互附着。通过磁力在显影辊45的表面上载置磁性载体,并通过静电力在磁性载体中附着调色剂后,就在显影辊45的表面上形成了磁刷状的显影剂层。
被载置在显影辊45上并通过刮板42来平整后的显影剂层是随着显影辊45的表面移动被搬送至显影区域的。然后,通过施加有显影偏压的显影辊45和形成有静电潜像的感光体18的表面的电位差而产生的电场(显影电场),调色剂就移动到感光体18上并显影了。
之后,通过显影区域之后的显影剂再次被回收到由显影壳体形成的显影剂搬送路径内,并在显影剂搬送路径内循环的同时由调色剂补给口201供给来新的调色剂后,经过搅拌和搬送再次用于显影。
如上所述地,通过显影装置40来由调色剂对感光体18上的静电潜像显影后,就在感光体18上形成了对应于静电潜像的调色剂像。将该调色剂像转印到作为中间转印装置的转印单元2所具有的中间转印带15上后,再通过二次转印装置4转印到用纸等的印刷媒介上。然后,使其通过对转印在印刷媒介上的调色剂像加热加压来熔融调色剂以定影的定影装置25,就在印刷媒介上形成图像了。
显影装置40的显影壳体的长边方向(轴方向)的长度是在对印刷媒介的印刷宽度以上。作为显影壳体的一部分的壳体本体部121形成有将显影剂供给到显影辊45上的供给搬送路径49、将用于显影的显影剂回收后来搬送的回收搬送路径47,以及对回收后的显影剂和新供给来的调色剂进行搅拌的搅拌搬送路径44。
如图5及图6所示地,作为显影壳体的一部分的里侧端部侧板250和跟前侧端部侧板240是对壳体本体部121的轴方向两端和显影辊45及三个显影剂搬送螺杆的回转轴的两端部进行支持的构件。更进一步地,搬送路径上部罩盖230在覆盖壳体本体部121的上方地被固定在壳体本体部121上以形成供给搬送路径49的同时,还是固定刮板42的构件。另外,显影辊上罩盖220与刮板42相比是覆盖显影区域侧的显影辊45的表面的构件。
对壳体本体部121来说,上述供给搬送路径49、回收搬送路径47以及搅拌搬送路径44的各自之间除了交接显影剂的开口部以外,其中的空间是需要隔开的。然后,考虑到显影剂搬送路径的长度在印刷媒介的横宽以上,例如,如果是以A3尺寸的用纸为对象的图像形成装置所使用的显影装置40,壳体本体部121的轴方向的长度就需要在297mm以上。
如此,壳体本体部121是在轴方向上具有一定程度的尺寸的构件,需要在轴方向上具有相同的截面形状(图8所示的截面形状).更进一步地,在本实施方式的显影装置40中,成为三个显影剂搬送路径之中一个的搅拌搬送路径44的部分为了收容显影剂而成为将周围围在壁面里的筒状。将这种形状的壳体本体部121以一般的塑料材料的注塑成型单件来制作是有困难的。
对于以单件来制作有困难的形状,虽然也可以考虑将塑料成型品的两个零件熔接后来制作上述的壳体本体部121的形状。但是,在每分钟的图像输出页数以A4尺寸的用纸来换算后超过60页的高速且高画质的高端机中,有可能发生以下的问题。
也就是说,在这种高端机中,需要在一台的显影装置40里收容400-800g的双成分显影剂。收容这些量的显影剂的壳体本体部121为塑料制时,带电后的显影剂的电荷会给壳体本体部121充电,有时就会因此而引起图像上的问题。
例如,壳体本体部121因为使自身带电,有时会将在内部循环的调色剂拉到壁面并引起调色剂的粘结。该粘结后的调色剂剥落后用于显影时,就会在图像上发生黑斑点或空白等的异常图像。
另外,如复印机500那样,在中间转印带15位于显影装置40的下方的构成中,有可能在带电后的壳体本体部121和转印到中间转印带15上的调色剂像之间有电的力的作用。当这种电的力作用时,有时就会产生放电等电现象,并表现为在扰乱调色剂像后成为图像上的尘粒或飞白。
作为防止这种问题的构成,在本实施方式的显影装置40中的壳体本体部121的材料中采用的是铝的挤压材料。通过采用挤压材料,作为具有一定长度的筒状部分的壳体本体部121在长边方向上就能够制作相同的截面形状。另外,作为壳体本体部121的材料来采用铝那样的金属材质时,通过将其和复印机500本体电连通后接地,就能够防止壳体本体部121因带电而引起的问题的发生。
另外,通过以铝等的金属来制作壳体本体部121,就能够将显影剂的热借助于壳体本体部121来有效地传递到液体冷却装置30的受热部32。
在显影装置40的显影区域中,显影辊45的表面露出到显影壳体的外侧,并且载置在显影辊45的表面上的显影剂会一时地朝着显影装置40的外侧被搬送。显影剂通过磁力及静电力被载置在显影辊45的表面上,并在通过显影区域后再次被回收到显影装置40内。但是,由于显影辊45的显影套筒45a是回转的,因为它的离心力,显显影辊45的表面上的显影剂的一部分(弱带电的调色剂)就会不可避免地脱离和飞散。
当这种飞散的显影剂的量增加时,就会导致复印机500内外的沾污,或导致复印机500内的其他部分的故障。另外,相对于显影装置40中的显影区域来,在显影套筒45a的回转方向下游侧的图4中“α”所述区域的周围,当飞散的调色剂存积时,掉落到图像上就会导致黑斑点或空白等的异常图像。
因为即使少量也要抑制这种显影剂的飞散,所以相对于显影区域在显影套筒45a的回转方向下游侧处,在将通过显影区域后的显影剂回收到显影装置40内的部分中,有效的是产生朝向显影装置40内的气流的方法。该气流是通过使得显影辊45和显影壳体在规定的范围具有规定的间距来相向而对并接近后,通过使得与显影套筒45a一起回转并搬送的显影剂和空气一起朝向显影装置40内来发生的。
通过产生这样的气流来使得从显影辊45的保持力脱离了的显影剂也随着朝向显影装置40内的气流而能够不向显影装置40外飞散并回收到显影装置40内。
这时,为了实现用于抑制显影剂的飞散的气流的最佳化,就需要对通过显影区域后的显影套筒45a的表面中进入到显影壳体内的部分而作为显影壳体和显影辊45的最为接近部的壳体间距G1区域进行最佳的设计。
上述朝向显影装置40内的气流(以下称为“吸入气流”)是通过被保持在显影辊45上来搬送的显影剂因磁刷的移动而产生的。但是,当显影辊45和显影壳体之间太宽时,就不能够在壳体间距区域的全区域中产生吸入气流,从而就不能够获得足够抑制显影剂的飞散的效果。
其理由如下。也就是说,当显影辊45和显影壳体之间太宽时,磁刷的先端和显影壳体之间就会产生间隙。通过显影剂的移动,虽然在磁刷的表面附近会产生与显影剂的移动方向相同方向的气流,但显影装置40的内部压力会因该气流而上升。这时,磁刷的先端和显影壳体之间存在间隙时,上升的压力会从磁刷和显影壳体之间的间隙漏掉。由此,当显影辊45和显影壳体之间太宽时,就不能够在壳体间距区域的全区域中产生吸入气流,从而就不能够获得足够抑制显影剂的飞散的效果。
因此,为了通过吸入气流来获得显影剂的飞散抑制效果,以显影剂的磁刷和显影壳体接触为好。
另一方面,当壳体间距区域的间隙太窄时,搬送来的显影剂不能够全部都通过壳体间距区域,相对于显影区域来说,在显影套筒45a的表面移动方向下游侧处的显影剂会溢出,从而不能建立显影剂的循环。
因此,壳体间距区域的间隙就需要在确保不妨碍显影剂循环的最低限度宽度的同时还在显影剂的磁刷和显影壳体能够接触的范围,并且是对应于显影装置40的各种条件来进行最佳的设计的。在磁刷和显影壳体能够接触的范围中,因所使用的显影剂的特性、显影套筒45a的转动数、显影装置40内部的构成,最佳的壳体间距是会不同的。因此,显影装置40的构成中最合适的间隙的值以适合壳体间距区域的形状为好。
这时,在考虑产品的批量生产性时,由于壳体间距区域在长边方向(轴方向)上具有一定以上的长度,在批量生产机器中要全部高精度地保证壳体间距区域的间隙的大小是困难的。本发明的工作者们通过采用理光株式会社生产的“ProC750”显影装置来进行试验评价后发现,通过将壳体间距区域的间隙调整在0.7-0.8mm的范围里,就能够最大地降低显影剂的飞散的量。
但是,要想在作为铝的挤压材料的壳体本体部121和显影辊45的表面上形成壳体间距区域时,是难以保证将间隙的调整范围缩小到±0.05mm。其理由如下。也就是说,显影辊45的轴方向的两端通过里侧端部侧板250和跟前侧端部侧板240来保持,壳体本体部121也被保持在这两个端部侧板中。因此,壳体间距区域的间隙的精度是由显影辊45和两个端部侧板的尺寸公差以及两个端部侧板和壳体本体部121的尺寸公差的累积来决定的。如此,由于尺寸公差的累积,就难以保证将间隙的调整范围缩小到±0.05mm。
更进一步地,在本实施方式的显影装置40中,壳体本体部121采用的是铝的挤压材料,对于铝的挤压材料来说,在加工精度上也存在着难以确定尺寸的问题。
作为使得壳体间距区域的间隙在所希望的范围里的构成,可以考虑的是使得壳体本体部121相对于里侧端部侧板250和跟前侧端部侧板240的组装位置为可以调节的构成。在该构成中,相对于保持显影辊45的里侧端部侧板250和跟前侧端部侧板240,采用的是使得壳体本体部121能够在一个方向上移动的构成。然后,通过规定的定位方法来对作为和显影辊45的最接近部的壳体间距区域的间隙尺寸进行管理和组装并固定,来保证壳体间距区域的间隙的精度。
但是,在该构成中,相对于显影装置40的里侧端部侧板250和跟前侧端部侧板240,形成显影剂收容部的主要构件的壳体本体部121被要求是可以移动的。另一方面,在里侧端部侧板250和跟前侧端部侧板240中,除了显影辊45以外,还对显影剂搬送螺杆进行保持。因此,仅优先考虑壳体间距区域的间隙的尺寸来进行壳体本体部121的定位时,会难以以必要的精度来保证壳体本体部121的内壁面和显影剂搬送螺杆的外周面的间距。
当该间距太宽时,显影装置40内的显影剂的循环性会恶化,导致调色剂浓度的均匀性被破坏后,图像浓度就会不稳定。另外,滞留在显影装置40内的显影剂会凝集或粘着,这种显影剂剥落后用于显影时,就会在图像上称为黑斑点或空白等的异常图像来显现。
另一方面,上述间距过窄时,显影剂在回转的显影剂搬送螺杆和壳体本体部121的内壁面之间被夹入和加压后,就会发生凝集或粘着。更进一步地,当间距完全消失,也就是说,显影剂搬送螺杆是与壳体本体部121的内壁面接触的状态时,回转的显影剂搬送螺杆就会刮擦壳体本体部121的内壁面,显然会引起破损等各种问题。
另外,在该构成中,作为形成显影剂收容部的主要构件的壳体本体部121和里侧端部侧板250及跟前侧端部侧板240的位置关系是如下来确定的。也就是说,不是通过定位基准,而是仅通过对壳体间距区域的间隙的尺寸调整之后的螺丝固定来确定的。由此就会导致里侧端部侧板250和跟前侧端部侧板240的相对的位置关系因不同的显影装置40而有略微的不同。其结果是,会产生支撑显影套筒45a或显影剂搬送螺杆的轴方向两端的轴承构件的轴心偏离,导致轴承部处的负荷扭矩增大以及因发热而导致调色剂粘着等不良影响。
尤其是近年来,随着图像形成装置中对节能化的要求,为了降低图像形成装置中最消耗电力的定影处理所需要的热量,调色剂的低熔点化不断推进。其结果是,在显影装置40的轴承部处有发热时,由于会容易导致调色剂的凝集和粘着,所以要求尽量抑制轴承部处的负荷扭矩。
在本实施方式的显影装置40中,如图4所示地,是在通过显影区域后的显影套筒45a的表面中进入到壳体本体部121的内侧的部分里,设置有对壳体本体部121和显影套筒45a的间隙的大小进行调整的间距形成构件112。间距形成构件112和壳体本体部121虽然同样是铝制作的,但与壳体本体部121是为另外的构件,并且能够在规定的范围内任意地调节相对于壳体本体部121的组装位置。通过该调节,就能够对通过显影区域后的显影套筒45a的表面中进入到壳体本体部121的内侧的部分的壳体间距区域的间隙的宽度进行任意的调整。另外,通过替换成形状不同的间距形成构件112,也能够对壳体间距区域中与显影辊45相向而对的显影壳体侧的对向面进行任意的调节。
图9是图4所示显影装置40的截面图的壳体间距区域附近的放大截面图。间距形成构件112与壳体本体部121是另外的构件,是相对于作为壳体本体部121的一部分的间距形成构件固定部113来规定间距形成构件112的构成。如图9所示地,间距形成构件112和显影辊45相向而对的面112A是沿着显影辊45的表面的曲面。在壳体间距区域附近,显影套筒45a如图9中的箭头A所示地作表面移动,并且是从壳体本体部121之外向内侧地进行表面移动的。
间距形成构件112的构成是沿着间距形成构件固定部113的斜面能够在朝着显影辊45的中心的方向上移动。然后,将间距形成构件112和显影辊45的间隙的壳体间距G1调整为规定的值(在本实施方式中为0.75mm)。该调节之后,在轴方向的三处通过螺丝构件的间距调整螺丝501来将间距形成构件112固定到间距形成构件固定部113里。
另外,由铁等的金属的磁性体形成的间距调整螺丝501的头部露出时,有可能导致间距调整螺丝501磁化并附着载体。在间距形成构件112中位于和感光体18的对向面里的间距调整螺丝501的头部501A附着有载体时,就有可能损伤感光体18的表面。
在显影装置40中,对间距形成构件112中位于和感光体18的对向面的间距调整螺丝501的头部进行覆盖地设置了作为罩盖构件的功能的进口密封件50。由此,就能够防止在间距形成构件112中和感光体18的对向面上附着有载体。
为了即使在高温高湿环境下等的显影剂为低带电的时候也能够抑制调色剂飞散导致的问题,就需要减小(变窄)壳体间距区域的间隙并确保足够的朝向显影装置40内的吸入气流。
但是,如上所述地,间距形成构件112和壳体本体部121是铝制品,固定在壳体本体部121上的间距形成构件112介有壳体本体部121来接地。因此,施加有显影偏压的显影辊45和间距形成构件112之间会有电位差,并形成了调色剂从显影辊45侧朝向间距形成构件112侧的电场。然后,为了确保足够的吸入气流而减小壳体间距区域的间隙时,有时候就会发生被载置在显影辊45的表面上的显影剂所包含的调色剂会静电地附着到间距形成构件112上。
在显影装置40中,是在显影辊45上施加显影偏压,并通过和感光体18的静电潜像之间的电位差来将调色剂赋予到感光体18上后进行显影的。在以往的显影装置中,相对于作为显影辊45和感光体18之间的间隙的显影间距,由于壳体间距被设定为较宽,在通常的环境中是难以发生调色剂静电附着到间距形成构件112上的。但是,如本实施方式的显影装置40那样地,在壳体间距较窄,或显影偏压较高,高温高湿环境下时,显影剂的调色剂浓度下降,并且显影剂的电阻下降的情况里,调色剂会静电附着到间距形成构件112上。
相对于壳体间距区域,在显影辊45的表面移动方向下游侧与回收搬送路径47相向而对的位置中,设置有在显影辊45的表面上基本没有磁辊45b的磁力作用的分离部。通常,通过在该分离部处使得显影剂从显影辊45上分离,来将显影剂回收到回收室内的。但是,当调色剂(在本实施方式中是带电为负极性的调色剂)静电附着到间距形成构件112上时,在显影辊45表面所载置的显影剂(载体)中会产生反带电(在本实施方式中是正极性的电荷)。
发生反带电后的显影剂相对于显影辊45的静电附着力会增加,从而在分离部处显影辊45会变得难以分离。由此,在通过显影区域时消耗了调色剂的显影剂原样不变地到达供给部,并与在供给部从供给搬送路径49汲取的显影剂一起再次朝着显影区域来搬送。由此,调色剂浓度降低后的显影剂就被供给到显影区域,并导致图像浓度的降低。
图10所示是显影装置40中的壳体间距G1较宽和较窄时的壳体间距区域附近的模式图。图10A是壳体间距G1较宽时的说明图,图10B是壳体间距G1较窄时的说明图。
图10A所示是显影辊45表面载置的显影剂中包含的调色剂T在没有静电附着到间距形成构件112上程度时的壳体间距为较宽的情况。这时,在作用于显影辊45的表面的磁力变小的分离部处,由调色剂T和载体C构成的显影剂从显影辊45分离并朝着回收搬送路径47内移动。
另一方面,图10B所示是显影辊45表面载置的显影剂中包含的调色剂T在静电附着到间距形成构件112上程度时的壳体间距为较窄的情况。
在显影装置40中,由于包含间距形成构件112的显影壳体被接地,所以就形成了调色剂T从显影辊45侧向间距形成构件112侧作静电移动的电场。因此,如图10所示地,当壳体间距G1窄时,在壳体间距区域处,大量的调色剂T会静电地附着到间距形成构件112上。
然后,在调色剂T移动到间距形成构件112侧的显影剂(载体C)中会发生正极性的反带电,相对于施加有负极性的显影偏压的显影辊45来说,静电的附着力就变大。由此,即使到达作用在显影辊45的表面的磁力变小的分离部,显影剂也不会从显影辊45分离,而是原样不变地在显影区域被再次汲取。以下,将该现象称为“显影剂的带动回转”。发生该显影剂的带动回转时,就会如上所述地发生图像浓度的降低。
图1所示是实施方式所涉及显影装置40的显影辊45附近的放大图。
如图1所示地,显影装置40包括有通过将显影剂载置在表面上并在表面移动后将显影剂朝着与感光体18的表面相向而对的显影区域搬送的显影辊45。另外,还包括了由形成收容了在显影辊45的表面供给显影剂的供给搬送路径49、回收搬送路径47及搅拌搬送路径44等的显影剂收容部的壳体本体部121及间距形成构件112等构成的显影壳体。更进一步地,还包括有在显影辊45上施加显影偏压的显影偏压施加机构的显影偏压电源141。
另外,显影装置40如图1所示地,在相对于显影区域为显影辊45的表面移动方向下游侧的壳体间距区域中,显影辊45所载置的显影剂是与构成显影壳体的间距形成构件112的对向面接触的。更进一步地,壳体本体部121及间距形成构件112由导电性材料的铝来形成,并在间距形成构件112的表面中与显影辊45上的显影剂接触的部分里设有绝缘层123。
如图1所示地,通过设置绝缘层123,就能够抑制图像浓度降低的发生。另外,这时,朝向间距形成构件112的调色剂附着被抑制,显影剂的带动回转的发生也能够抑制。在设置绝缘层123的构成中,通过使得间距形成构件112从显影辊45的表面离开绝缘层123的层厚的距离,来将壳体间距G1设定为相同的值。
通过设置绝缘层123就能够抑制图像浓度降低发生的理由可以考虑如下。
也就是说,通过使得间距形成构件112远离显影辊45的表面绝缘层123的层厚的距离,显影辊45的表面和导电性材料形成的间距形成构件112的距离就会离开绝缘层123的层厚的距离。由于即使两个电极间的电位差相同,当其距离越远时电场会越弱,通过设置绝缘层123电场就会变弱,从而导致使得调色剂朝向间距形成构件112移动的静电的力会变弱。由此,朝向间距形成构件112的调色剂的静电附着被抑制,显影辊45所载置的显影剂中的反带电也得到抑制,显影剂对显影辊45的静电附着力的增加也得到抑制。由此,分离部中从显影辊45开始的显影剂的分离得到促进,显影剂的带动回转的发生被抑制,从而就能够抑制图像浓度降低的发生。
这时,由于壳体间距G1的值和设置绝缘层123之前相同,显影辊45所载置的显影剂与被设置在间距形成构件112中的绝缘层123的表面接触,并能够确保足够的吸入气流。由此,显影辊45能够将脱离后的显影剂通过吸入气流来吸引到显影装置40内,并能够抑制显影区域的下游侧中的显影剂的飞散。另外,通过抑制图像浓度降低的发生,就能够实现图像浓度的稳定化。
另外,通过设置绝缘层123就能够抑制显影剂的带动回转的理由可以考虑如下。
也就是说,在没有绝缘层123的构成中,会在间距形成构件112和显影辊45之间形成电场,当显影辊45表面上的调色剂静电移动到间距形成构件112上时,调色剂的电荷会流入到间距形成构件112里。其结果是,间距形成构件112的表面上的调色剂层变成与接地相同的电位(0V),就不能够阻止更多的调色剂静电的移动。
另一方面,即使是具有绝缘层123的构成,也会在间距形成构件112和显影辊45之间形成电场。但是,即使显影辊45表面上的调色剂静电地移动到间距形成构件112上,调色剂的电荷也会被绝缘层123阻止后不会流入到间距形成构件112里。其结果是,间距形成构件112的表面上的调色剂层变成与载置在显影辊45上的显影剂所包含的调色剂带电为相同极性的状态,从而阻止更多的调色剂作静电的移动。
由此,与没有绝缘层123的构成相比,调色剂朝向间距形成构件112的静电附着被抑制,显影辊45所载置的显影剂中的反带电的发生也得到抑制。由此可以认为,显影剂对显影辊45的静电附着力的增加被抑制,分离部中从显影辊45开始的显影剂的分离得到促进,显影剂的带动回转的发生被抑制。
然后,通过抑制显影剂的带动回转的发生,就能够抑制图像浓度降低的发生。
[实验例1]
本发明的工作者们,为了确保足够的吸入气流,通过减小了壳体间距区域的间隙的显影装置40,采用发生有黑实心图像的图像浓度降低的显影装置40来进行以下的实验。
首先,在配置了与显影辊45的分离部的宽度方向的一部分接触的片材后,进行黑实心图像的输出。对于图像的宽度方向,在片材与显影辊45接触的部分中没有发生图像浓度的降低,而在其他部分中发生了图像浓度的降低。在片材接触的部分中,是通过片材来强制地除去显影辊45的表面上的显影剂,从而切实地防止显影剂的带动回转的发生。在片材接触的部分以外,由于发生了图像浓度的降低,所以可以设想在减小了壳体间距区域的间隙的显影装置40中,是由于发生了显影剂的带动回转而导致了图像浓度的降低的发生。
接着,采用使得图4所示显影装置40的间距形成构件112为活动的显影装置40和在间距形成构件112和显影辊45的对向面上设置有绝缘层123的显影装置40来分别进行黑实心图像的输出。
作为使得间距形成构件112为活动的构成,是在间距形成构件112和壳体本体部121之间夹入绝缘构件,并使得电流不会在构件间距形成构件112和壳体本体部121之间流动。
另外,作为设置绝缘层123的构成,是在间距形成构件112和显影辊45的对向面上粘帖了PTFE(聚四氟乙烯)胶带。
在间距形成构件112介有壳体本体部121接地的以往的显影装置40中,输出黑实心图像后就会发生图像浓度的降低。相对于此,在使得间距形成构件112为活动的构成或在间距形成构件112里设有绝缘层123的构成中,就能够抑制图像浓度的降低。
从该实验例1可以进行如下的思考。
也就是说,在以往的显影装置40中,壳体间距区域中的被载置在显影辊45上的显影剂所包含的调色剂会通过形成在显影辊45和间距形成构件112之间的电场来静电地移动到间距形成构件112上。然后,通过在残留在显影辊45侧的显影剂(载体)中发生反带电,显影剂对显影辊45的附着力会增大并发生显影剂的带动回转。可以人为,通过显影剂的带动回转的发生,由于通过显影区域后调色剂浓度降低了的显影剂在原样不变地载置在显影辊45上被再次供给到显影区域中,就在输出黑实心图像后发生了图像浓度的降低。
在显影装置40中,是使得显影区域的长边方向的两端进入绝缘层123的长边方向的宽度的范围内地来将绝缘层123的宽度设定为比显影区域的宽度要宽的。由此,就能够在显影剂的调色剂被消耗的显影区域的宽度方向全区域中抑制显影剂的带动回转的发生,以及因此产生的图像浓度降低。
[实验例2]
采用在显影壳体里进行在分离部周围开设可视化用的窗口的改造后的显影装置40来进行以下确认,即,在显影辊45上施加显影偏压并通过壳体间距区域后的显影辊45的表面上是否发生显影剂的带动回转。
图11所示是实验例2中使用的显影装置40的改造机的说明图,图11中的“P1”-“P5”所示是通过各磁极形成的磁场在显影辊45表面上的法线方向磁通量密度(绝对值)的分布。
在实验例2所使用的显影装置40中,是在成为观察窗401的范围的壳体本体部121上开孔并取出三个螺杆构件后,通过在图11中的箭头H所示方向上的确认,就能够从外部来视觉认知显影辊45的作为分离部的表面。然后,在观察窗401的外侧设置未图示的高速照相机,来从观察窗401对分离部附近的显影辊45的表面进行摄影。
另外,作为将显影剂供给到显影辊45的表面的供给部里构成,是在倾斜板402上配置显影剂403后,在一定的期间内持续地将显影剂403供给到显影辊45的表面上。
以下所示是实验条件。
·显影装置:理光公司产品ProC750用的显影单元改造机(显影壳体为接地)
·壳体间距:0.70mm
·显影剂汲取量:40mg/cm2
·显影辊线速度:529.2mm/s
·显影剂:理光公司产品ProC750用的黑色、显影剂(调色剂浓度:4wt%)
·显影偏压:-400V、-500V、-600V、-700V、800V
·高速照相机:Casio公司产品EXILIMEX-FH20
·摄影条件:帧速率210fps
在实验例2中,对在间距形成构件112中设置绝缘层123的构成和没有设置绝缘层123的构成进行了比较。
在没有设置绝缘层123的构成中,是在间距形成构件112和显影辊45的对向面中不进行绝缘化处理的情况下,调节间距形成构件112对显影辊45的位置以使得壳体间距G1为0.70mm。
另外,在设置绝缘层123的构成中,作为绝缘化处理是在间距形成构件112和显影辊45的对向面上粘帖了PTFE胶带(住友3M公司产品PTFE胶带型号5490)。然后,调节间距形成构件112对显影辊45的位置以使得从PTFE胶带的表面到显影辊45的表面的壳体间距G1为0.70mm。
实验例2的实验结果如表1所示。
表1
如表1所示地,通过在间距形成构件112和显影辊45的对向面上粘帖PTFE胶带,就没有发生显影剂的带动回转。由此,就能够抑制显影剂的带动回转导致的图像浓度降低的发生。
在实验例2中,对间距形成构件112和显影辊45的对向面的绝缘化处理是粘帖了PTFE胶带。间距形成构件112的绝缘化处理是作为铝的绝缘化处理既可以采用一般的耐酸铝处理,也可以是粘帖其他的绝缘性胶带或进行绝缘性材料的涂层处理。
[实验例3]
在上述实验例2中,作为绝缘化处理也是在间距形成构件112和显影辊45的对向面上粘帖了PTFE胶带。但是,在印刷页数超过例如10万页那样的高寿命显影装置中,作为间距形成构件112和显影辊45的对向面的绝缘化处理,采用粘帖具有绝缘性胶带等的粘结层的构件的构成并不可取。其理由如下。
也就是说,绝缘性胶带表面和显影剂的接触部因为磨耗而露出粘结层时,显影剂会附着到间距形成构件112上,从而有可能在壳体间距区域里发生显影剂堵塞,或附着有粘结物的显影剂变为凝集体。
于是,在实验例3中,作为没有粘结层的绝缘化方法是作为绝缘性的树脂材料进行了ETFE(四氟乙烯·乙烯共聚物)树脂的涂层处理,来确认在没有进行绝缘处理的构成中是否发生显影剂的带动回转。
在实验例3中,作为实验用的显影装置40,与实验例2同样地,采用的是图11所示的改造机。
以下所示是实验条件。
·显影装置:理光公司产品ProC750用的显影单元改造机(显影壳体为接地)
·壳体间距:0.70mm
·显影剂汲取量:40mg/cm2
·显影辊线速度:529.2mm/s
·显影剂:理光公司产品ProC750用的黑色、显影剂(调色剂浓度:4wt%)
·显影偏压:-400V、-500V、-600V、-700V、-800V
·高速照相机:Casio公司产品EXILIMEX-FH20
·摄影条件:帧速率210fps
·绝缘层:ETFE树脂(槌屋株式会社产品TC-820)涂层(膜厚:20μm)
在没有设置绝缘层123的构成中,与实验例2同样地,是在间距形成构件112和显影辊45的对向面中不进行绝缘化处理的情况下,调节间距形成构件112对显影辊45的位置以使得壳体间距G1为0.70mm。
另外,在设置绝缘层123的构成中,作为绝缘化处理是在间距形成构件112和显影辊45的对向面上进行ETFE树脂的涂层处理后来形成绝缘层123。这时的绝缘层123的层厚(涂层的膜厚)为20μm。然后,调节间距形成构件112对显影辊45的位置以使得从ETFE树脂的涂层的表面到显影辊45的表面的壳体间距G1为0.70mm。
实验例3的实验结果如表2所示。
表2
如表2所示地,通过在间距形成构件112和显影辊45的对向面上进行ETFE树脂的涂层,就没有发生显影剂的带动回转。作为其他的用于涂层的树脂材料可以例举有PTFE、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、丙烯树脂、环氧树脂等。将这些树脂材料涂覆到间距形成构件112和显影辊45的对向面上,与实验例3同样地在显影辊45上施加显影偏压后,来确认通过壳体间距区域后的显影剂的带动回转的发生。其结果是都没有发生显影剂的带动回转。另外,并不局限于这些树脂,只要是绝缘性的树脂材料,通过涂层就能够抑制显影剂的带动回转的发生。
作为对间距形成构件112和显影辊45的对向面的树脂材料的涂层方法可以是喷涂、电附着涂敷、静电涂敷等,但只要是在铝材料的表面能够涂覆的方法,就不局限于这些。
本发明的工作者们通过设置有实验例3所使用的绝缘层123为ETFE树脂的涂层时的间距形成构件112的显影装置40来进行绝缘层123的耐久性的确认。具体来说就是,进行594k页的显影装置40的驱动并测量这时的绝缘层123的层厚减少量(显影剂以滑动摩擦导致的磨耗量)后,从该测定结果来推定进行5400k页的显影装置40驱动后的层厚的减少量。在与图4所示截面为垂直方向上的跟前侧端部附近、中央部附近、里侧端部附近等处的层厚的减少量虽然有偏差,当在减少量为最大的跟前侧端部附近处的减少量的推定值为24.6μm。由此,通过使得绝缘层123的层厚在30μm以上,即使在进行5400k页的显影装置40的驱动之后也能够维持绝缘层123,并能够抑制显影剂的带动回转的发生,及因此产生的图像浓度降低。
[实验例4]
在实验例4中,以通过树脂材料的涂层来形成绝缘层123的构成来确认因树脂材料的表面光滑性的不同而导致调色剂对间距形成构件112和感光体18的对向面的附着状态的不同。作为实验用的显影装置40,相对于实验例3中作为理光公司产品的ProC750所使用的显影单元,采用的是在间距形成构件112和显影辊45的对向面中设置绝缘层123的改造机。以下所示是实验条件。
装置的条件
·图像形成装置:理光公司产品ProC750
·显影装置:理光公司产品ProC750用的显影单元改造机(显影壳体为接地)
·绝缘层的涂层材料:涂敷PI、ETFE或PTFE
·壳体间距:0.8mm印刷条件
·图像面积率:0.5%
·印刷页数:10000页
表3所示是各涂层材料和水的接触角,以及回转显影辊45时对间距形成构件112和感光体18的对向面的调色剂附着量。图12所示是显示调色剂附着量的测定部位的显影装置40的说明图。在实验例4中,是上述印刷页数(10000页)的印刷之后,对图12中的α所示区域的调色剂回收,并从附着的调色剂量来计算“调色剂附着速度”。
表3
PI的全体都附着有调色剂,而ETFE及PTFE基本没有附着调色剂。从该结果可知,对于与水的接触角越大的树脂材料来说,调色剂就越难以附着。
在实验例4中,虽然调色剂会附着到间距形成构件112和感光体18的对向面上,但如果该附着速度是3mg/km以下的调色剂附着速度,就能够防止调色剂掉落到中间转印带15中意外的部位里。然后,能够防止调色剂掉落到中间转印带15上引起的调色剂沾污或斑点等的异常图像的发生。
这里,“调色剂附着速度”是在调色剂附着最容易发生的图像面积率(0.5%)的成像条件下,将印刷了10000页后附着到间距形成构件112和感光体18的对向面上的调色剂量来除以感光体18的移动距离后得到的值。
如表3所示地,通过在绝缘层123的表面中选择调色剂难以附着的树脂材料,就能够减轻间距形成构件112和感光体18的对向面的调色剂沾污(附着)。
图13所示是在间距形成构件和感光体的对向面(图13中的“112f”)上附着有调色剂时的说明图。通过设置绝缘层123,虽然能够抑制调色剂静电地附着到间距形成构件112和显影辊45的对向面上,却不能够抑制弱带电的调色剂的附着。弱带电的调色剂在附着到间距形成构件112和显影辊45的对向面上后,如果不被载置在显影辊45表面上的显影剂搂取而是原样不变地附着的话,调色剂就会在间距形成构件112和显影辊45的对向面上堆积。然后,新的调色剂附着并堆积的位置会慢慢向出口侧(显影辊45的表面移动方向上游侧)移动,并如图13所示地,调色剂会附着到间距形成构件112和感光体18的对向面(112f)上。
相对于此,在绝缘层123的表面中选择调色剂难以附着的树脂材料时,附着在绝缘层123的表面上的弱带电的调色剂就会容易地被载置在显影辊45表面上的显影剂搂取,从而就能够防止调色剂的堆积。其结果是,就可以减轻间距形成构件112和感光体18的对向面的调色剂沾污(附着)。
附着在和该感光体18的对向面(112f)上的调色剂堆积之后变成一定大小的凝集体而从间距形成构件112上剥落时,就会在中间转印带15中意外的部位掉落,因而就会发生调色剂沾污或黑斑点等的异常图像。
相对于此,通过减轻间距形成构件112和感光体18的对向面的调色剂沾污(附着),就能够抑制这种异常图像的发生。
如表3所示地,形成绝缘层123的涂层材料和水的接触角以在95°以上为好。从实验例4的结果也可以知道,作为形成绝缘层123的涂层材料,通过采用ETFE或PTFE,就能够减轻间距形成构件112和感光体18的对向面的调色剂沾污(附着),并抑制上述异常图像的发生。
表4所示是对进行绝缘处理时的绝缘层123的功能(绝缘性、和水的接触角、表面光滑性)和效果(调色剂附着、带动回转)的评价。没有进行评价的内容以空栏(“/”)来表示。
表4
由表4可知,通过进行某种绝缘处理,比起没有设置绝缘层123的构成(无处理)来,带动回转可以得到改善。另外,在涂层处理中,相对于环氧树脂涂层时带动回转的评价为“△”来,PAI涂层时为“◎”。由此,作为进行涂层的树脂材料的绝缘性来说,可以考虑是体积阻抗在1×1014Ω/cm以上为好。以下说明第二的实施例。对于重复的说明做适当的简化。
(第二实施方式)
在本实施方式的复印机500中,对显影装置40(Y,M,C,K)的冷却时,只有设置作为冷却构件的许多放热肋并通过气流来进行冷却以代替图3所示的液体冷却装置30这一点是与前述的第一实施方式不同之外,大部分是采用了同样的构成。在第二实施方式中,目的是提供这样一种显影装置、处理卡盒及图像形成装置,即使金属制的显影剂收容容器被电连接接地,也能够在潜像载置体上施加所希望的重叠电压并提高图像品质。为了容易地进行冷却来抑制装置内部的温度上升,虽然是以放热性高的金属来形成显影剂收容容器,但在设置了由金属形成的显影剂收容容器的显影装置中,如果将显影偏压施加到显影剂载置体上,电荷就会滞留在该收容容器上。由于显影装置与图像形成装置本体邻近,在显影装置和本体之间,停留在显影剂收容容器中的电荷会放电,从而就有可能导致漏电等的异常的发生。因此,同时还将显影剂收容容器自身电接地以使得积存的电荷逃逸。
然而,在包括有被电接地的金属制的显影剂收容容器的显影装置中,如果在显影剂载置体中施加重叠电压,该重叠电压就会被分歧为潜像载置体和显影剂收容容器的两个来施加。其结果是不能够将所希望的电压施加到潜像载置体上,在失去图像的不光滑和图像浓度不均的改善效果的同时,还会产生实心补片图像周围的空白的恶化等的新问题。下面说明其具体的构成。
在显影装置40Y,M,C,K中,由于被收容在各装置内的显影剂收容容器里的显影剂和显影剂搅拌搬送构件的滑动摩擦产生的摩擦热或显影剂彼此的滑动摩擦产生的摩擦热,显影装置40Y,M,C,K内的温度会上升。更进一步地,由于对显影剂载置体上的显影剂的层厚进行规定限制的显影剂限制构件和显影剂的滑动摩擦产生的摩擦热,或通过显影剂限制构件来规定限制时因显影剂彼此的滑动摩擦产生的摩擦热,也会使得显影装置40Y,M,C,K内的温度上升。
当显影装置40Y,M,C,K内的温度上升时,调色剂的带电量会下降而使得调色剂对潜像载置体的附着量减少,从而会得不到规定的图像浓度。另外,由于温度上升,调色剂熔融并粘着到显影剂限制构件、显影剂载置体及潜像载置体等上,就有可能在图像中发生筋条状的异常图像等。近年,印刷速度的高速化使得显影装置容易变成高温,在为了减小定影热量而采用熔融温度较低的调色剂时,也会容易发生调色剂的粘着所导致的异常图像等。
如此,显影装置40Y,M,C,K是用于实现高图像品质及高可靠性的非常重要的冷却部位。因此,在本实施方式中,是在以Al或Cu等热传导性高的材料来形成显影装置40Y,M,C,K的显影剂收容容器的同时,作为冷却构件还设置了许多的放热肋并通过气流来进行冷却。
图14所示是实施方式所涉及显影装置及感光体的构造的截面图。一边参照图14,一边来对显影装置及感光体的构成和动作进行说明。
还有,四个处理卡盒11Y,M,C,K由于除了各自使用的调色剂的颜色不同以外构成基本相同,所以省略了Y,M,C,K等添加字。
显影装置40的显影剂收容容器41是由形成搅拌搬送路径44、回收搬送路径47及供给搬送略径49等的壁构件和作为冷却构件的放热肋条41a来形成的。显影剂收容容器41的一部分是由高热传导性的Al金属形成的,通过在显影剂收容容器41的左侧侧面一体地形成放热肋条41a,来提高显影装置40的放热效果。(图中的剖面线部分由金属形成)另外,施加显影偏压时会在显影剂收容容器41的金属部分里积蓄电荷,为了不向本体等放电,显影剂收容容器41的金属部分是电接地的。还有,显影剂收容容器的材质不局限于Al,也可以是高热传导性Cu等其他的材质。
在如此形成的显影剂收容容器41内,收容了包含非磁性调色剂和磁性载体的双成分显影剂。
在显影装置40中,在感光体18的左面设置有在箭头I方向做表面移动的同时还将调色剂供给到感光体18的表面的潜像里并显影的显影辊45。还有,感光体18是潜像载置体的一个例子,显影辊45是显影剂载置体的一个例子。
图15所示是显影辊的构造的截面图。如图15所示地,显影辊45包括可以回转的显影套筒45a,并在其内部配置了由多个磁极形成的磁性体45c(为了简便起见是以单一形状来图示的)。磁性体45c用于在显影辊45的表面保持显影剂。
在显影套筒45a的表面规则或不规则地设有许多从平面图来看是圆形或椭圆形的凹陷,它们彼此隔开间隔以不相互重叠。显影套筒45a表面的加工方法只要采用专利文献3所述的方法即可。
另外,在显影套筒45a的表面上形成有低摩擦膜45b。低摩擦膜45b是例如由四面体非晶碳(ta-C)或氮化钛(TiN)等的摩擦系数要低于显影套筒45a的基础材料的材料来构成。
这里,对于通过过滤阴极真空弧(FCVA:FilteredCathodicVacuumArc)方式的ta-C膜的成膜方法进行说明。
首先,在基本为真空状态的容器(Chamber)内配置作为靶的高纯度炭素(石墨),并对该靶进行电弧放电。接着,将该电弧放电产生的等离子体通过电磁感应来引导至作为真空蒸镀对象的显影套筒45a的基础材料上。在该感应和诱导过程中,是通过电磁的空间过滤来除去真空蒸镀中不需要的微小粒子或中性原子和分子后,仅抽出离子化了的炭素。然后,到达显影套筒45a的基础材料上的离子化了的炭素会在基础材料表面凝集。如此一来,由ta-C膜形成的低摩擦膜45b就在显影套筒45a的外表面上得以形成了。
由ta-C膜构成的低摩擦膜45b与通过镀金或涂覆等来形成的膜相比,在能够以均匀的厚度来形成的同时,还因为能够以较低的温度来进行成膜处理,所以就不容易发生显影套筒45a温度引起的变形。因此,就能够提高显影套筒45a的形状精度。另外,关于FVCA方式的真空蒸镀技术,因为如专利文献4等公开并已经广泛地实用化,所以省略其详细说明。
另外,作为低摩擦膜45b,也可以采用空心阴极方式(HCD:HollowCathodeDischarge)后,以TiN膜来形成。作为物理气相沉积法(PVD)之一的离子渗镀方式,可以比较容易地得到密接性优良的膜。即使在该离子渗镀方式中,尤其是通过采用HCD方式,能够得到均质且膜厚为均匀地沿着基底材料的表面粗糙的膜被。另外,关于HCD方式的真空蒸镀技术,因为如专利文献5、6等公开并已经广泛地实用化,所以省略其详细说明。
还有,低摩擦膜45b只要是摩擦系数低于显影套筒45a的基础材料的材料即可,其他还可以采用碳化钛(TiC)、碳氮化钛(TiCN)、钼酸等的材料。各材料中的摩擦系数是铝合金为0.5以上,TiN为0.3-0.4,ta-C为0.1以下的程度。
显影套筒45a在表面形成凹陷后在形成低摩擦层45b。也就是说,表面的凹陷用来抑制经时变化导致的显影剂搬送量的下降和图像浓度不均。另外,低摩擦层45b用于降低与显影剂的摩擦力,并防止调色剂附着到显影套筒45a的非图像部里。由此,就能够防止被称为双重图像(是指感光体1周的履历映现到下一个图像上)的浓度不均。
这里还对低摩擦膜45b的表面摩擦系数的测量方法进行说明。
图16所示是采用欧拉公式方式的摩擦系数测定装置的模式图。在测定涂覆了低摩擦膜51b的显影套筒45a的摩擦系数时,使用的是欧拉公式方式的摩擦系数测定装置95。在台架96上设置有显影辊45和借助于台98的测力计99。另外,作为带是将中厚的优质纸100使得抄纸为长边方向地来张紧架设到显影辊45的四分之一圆周的部分上。
在带的一方悬挂有例如0.98N(100g)的负载(砝码),并在另一方设置测力计99。带通过砝码97被牵拉,并读取带在移动时的测力计99的测定值F。将读取的测定值F代入以下的式子(1)中,就能够计算出静止摩擦系数μs。
静止摩擦系数μs=(2/π)×ln(F/0.98)式子(1)
再回到图14继续说明显影装置及感光体。
在显影辊45的左侧邻接处形成有沿着显影辊45的轴线的供给搬送路径49,在供给搬送路径49内设置有一边将显影剂供给到显影辊45上一边朝着图的跟前方向搬送显影剂的供给螺杆48。
在从供给螺杆48和显影辊45的对向部还要在表面移动方向的下游侧中设有对于被供给到显影辊45上的显影剂限制到适于显影的厚度里的刮板42。刮板42是不锈钢制的,并由此来使得显影辊45上的显影剂被薄层化。还有,刮板是显影剂限制机构的一个例子。
在比显影辊45和感光体18的对向部的显影区域更靠表面移动方向的下游侧中,还形成有对通过显影区域并从显影辊45的表面脱离的完成了显影的调色剂进行回收的回收搬送路径47。在回收搬送路径47内设置有将回收后的调色剂在与供给螺杆48相同方向上搬送的回收螺杆46。回收螺杆46和供给螺杆48一样平行于显影辊45的轴线方向来延伸。
还有,显影剂从显影辊45的脱离是通过将前述显影套筒内部的磁性体设定在仅是希望脱离的部位没有磁极的状态里后来进行的。另外,也可以采用在希望脱离的部位形成相斥磁场那样的磁极配置的磁性体。
图17所示是对显影辊的法线方向磁通量密度的绝对值进行绘图采点后的图。如图17所示地,M1所示实线表示显影套筒表面上的法线方向磁通量密度的值,M2所示虚线表示离开显影套筒表面1mm处的法线方向磁通量密度的值。
另外,表5所示是各个磁极在显影套筒表面(距离为0mm)和从显影套筒表面离开1mm位置处的法线方向磁通量密度的峰值mT。
表5
下面,通过图17来说明显影剂的举动。首先,供给搬送路径49的显影剂通过汲取磁极P3(N极)的磁力来汲取到显影辊45上,并在图中箭头A方向(顺时针转动)上被搬送。接着,搬送来的显影剂通过规定磁极P4(S极)来竖立,并通过刮板42来使得显影剂得到规定限制。接着,显影剂通过搬送磁极P5(N极)来搬送,并在主磁极P1(S极)处与感光体相向而对后来显影调色剂。显影后,显影剂通过搬送磁极P2(N极)来搬送。然后,显影剂通过P2和P3之间的相斥磁场来从显影辊45上分离和脱离后,朝着回收搬送路径47被回收。
接着,详细说明主磁极P1。在主磁极P1中,显影剂通过磁力来竖立(形成磁刷),并且磁刷和感光体以规定的间隔(显影间距)来接触。通过感光体和显影辊45的线速度差以及显影偏压,成为磁刷的带电调色剂在感光体的潜像上被显影,而主磁极的磁力强度、磁刷在与感光体滑动摩擦的部分处发生的接触部(显影夹持宽度)或线速度会较大地影响各种图像。
这同样也会较大地影响作为本发明的课题的实心周边白点的异常图像。尤其是关于实心图像的先端部的空白会导致以下的情况。在实心部的显影中所使用的调色剂从载体离开时产生的反带电在保持磁刷原样不变的情况下地从实心部转移到半色调部。然后,磁刷将位于实心和半色调边界(实心图像的先端)的半色调图像的调色剂从感光体来静电吸附。如此一来,就会在实心图像的先端侧产生空白。
为了避免这种反带电的影响,可以考虑是减小对感光体的线速比(通常,显影转动数较快,这里指的是接近感光体线速度),或通过显影辊的小口径化来减小显影夹持宽度。
然而,减小线速比时,会产生显影能力降低而得不到足够的图像浓度的问题。另外,由于显影辊45的小口径化后通过内含的磁铁的小型化会得不到足够的磁力,就会导致磁刷先端(感光体侧)的磁力变弱,因为来自于感光体的电的力而使得载体附着到感光体上,即发生了载体附着。
于是,作为不将线速比减小到所需以上并将显影辊直径减小到所需以上来使得显影夹持变窄的方法,是使得主磁极P1的法线方向磁通量密度的衰减率在40%以上。这里,衰减率的定义是将显影套筒表面上的法线方向磁通量密度的峰值和从显影套筒表面离开1mm处的法线方向磁通量密度的峰值的差除以显影套筒表面上的法线方向磁通量密度的峰值后得到的比率。
在本实施方式中,如表5所示地,主磁极P1的显影套筒表面上的法线方向磁通量密度的峰值为-120mT,从显影套筒表面离开1mm处的法线方向磁通量密度的峰值为-68mT。另外,法线方向的磁通量密度的降低量(差的绝对值)为52mT。因此,衰减率为43%。
如此,由于衰减率在40%以上,本实施方式的显影装置不改变线速比、显影辊直径就能够使得显影夹持宽度变窄,从而能够改善实心图像周围的空白,尤其是实心图像先端部的空白
回到图14来继续说明显影装置。
在供给螺杆48及供给搬送路径49的下方,与回收搬送路径47并列地形成有搅拌搬送路径44。在搅拌搬送路径44内,设有一边搅拌显影剂一边朝着与供给螺杆48为相反方向的图中里侧搬送的搅拌螺杆43。搅拌螺杆43的状态是在搅拌轴部43a上固定了螺旋状的搅拌翼部43b。
供给搬送路径49和搅拌搬送路径44通过第一隔离壁133隔开,第一隔离壁133在图的跟前侧及里侧的两端是开口的,在该开口部中,供给搬送路径49和搅拌搬送路径44是连通的。另外,供给搬送路径49和回收搬送路径47由第一隔离壁133隔开,在第一隔离壁133中不设置开口部。更进一步地,搅拌搬送路径44及回收搬送路径47等两个显影剂的搬送路径不通过第二隔离壁134来隔开。第二隔离壁134在图中跟前侧为开口部,在该开口部中,搅拌搬送路径44和回收搬送路径47是连通的。
还有,如上所述地,放热肋条41a、显影剂收容容器41的下部和左侧面、第一隔离壁133、第二隔离壁134、回收搬送路径47以及搅拌搬送路径44是由Al形成的,以提高显影装置40的放热效果(参照图14的剖面线部分)。
作为显影剂搅拌搬送构件的供给螺杆48、回收螺杆46及搅拌螺杆43是由树脂或金属构成的。螺杆直径都是22mm,螺距在供给螺杆48中是50mm的双线螺纹,在回收螺杆46及搅拌螺杆43中是25mm的单线螺纹。所有的螺杆的转动数都为约600rpm。
另外,本实施方式的显影装置40的搅拌搬送路径44的全长是410mm,供给搬送路径49的全长是320mm。
显影辊45由直径为25mm的Al或SUS(不锈钢)管构成,其表面经V槽或喷沙处理。显影辊45和刮板42之间的间距以及显影辊45和感光体18之间的间距都在0.3mm左右。
还有,虽然没有图示,但在显影辊45中安装有显影偏压施加机构,并且感光体18是被电接地的。
在上述构成的显影装置40中,是如下所述地在感光体18上形成调色剂图像的。
首先,感光体18在图中箭头G方向上回转的同时,其表面还通过未图示的充电装置来带电。在带电后的感光体18的表面中,通过未图示的曝光装置照射来的激光形成静电潜像。同时,供给搬送路径49内的供给螺杆48沿着显影辊45的轴线方向来将显影剂供给到显影辊45上。然后,被供给来的显影剂通过刮板42被规定限制为适合于显影的厚度,并在显影辊45上形成显影剂层。
接着,显影辊45在图中箭头I方向做表面移动的同时,通过显影偏压施加机构来施加显影偏压。由此,显影辊45将显影剂供给到感光体18的表面的潜像上来进行显影。通过显影区域并从显影辊45的表面上脱离后的完成了显影的显影剂由回收搬送路径47来回收通过回收螺杆46来被搬送到图中的跟前侧。
然后,显影剂在被设置在非图像区域部里的第二隔离壁134的开口部处朝着搅拌搬送路径44被移送。搅拌搬送路径44在搅拌显影剂的同时将其向图中里侧搬送,并在第一隔离壁133的开口部处将显影剂向供给搬送路径49移送。还有,在搅拌搬送路径44的上游侧的第二隔离壁134中的开口部附近,有着未图示的调色剂补给口,调色剂就从那里来补给到搅拌搬送路径44中。
本实施方式采用的是双成分显影方式,作为显影剂是在加入非磁性调色剂后,使用磁性载体来作为搬送调色剂的媒介。
显影剂的磁性载体可以采用例如以氧化铁为主要成分的铁素体、磁石或以铁粉为芯材并以树脂来涂层的磁性体树脂载体。作为这种载体的包覆材料(涂层材料),可以例举的是作为氨基系树脂例如有脲甲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯基胍胺甲醛树脂、尿素树脂以及聚酰胺树脂等。
另外,作为聚乙烯以及聚亚乙烯系树脂可以例举有丙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚丙烯腈树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯树脂以及苯乙烯丙烯酸酯共聚物树脂等的聚苯乙烯系树脂。更进一步地,还可以例举聚氯乙烯等的卤化烯烃树脂、聚对苯二甲酸乙二酯以及聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂等的聚酯系树脂。更进一步地是还可以例举聚碳酸酯系树脂、聚乙烯树脂、聚氟乙烯树脂、聚偏二氟乙烯树脂、聚三氟乙烯树脂、聚六氟丙烯树脂、二氟乙烯和丙烯酸单体的共聚物、二氟乙烯和氟乙烯的共聚物、四氟乙烯-二氟乙烯-无氟单体的三元共聚物等的氟三元共聚物(fluoroterpolymer)以及硅酮树脂等。
另外,在磁性载体的体积电阻率的测定中,采用的是如图18所示的由氟素树脂制的容器构成的单元101。在单元101的内部以2mm的间隔来配置了表面面积为8cm2(2cm×4cm)的电极102a、102b,并在其间充填了磁性载体。载体充填之后,使用日本三协SankyoPiotech公司生产的振动给料机(TappingMachine)PTM-1来使得载体的粉体层为一定的状态。轻敲的操作是以30次/min的轻敲速率来进行1分钟的施加。之后,在两电极102a、102b中施加1000V的直流电压,并通过高阻计4329A(4329A+LJK5HVLVWDQFHOHWHU:横河惠普株式会社(Yokokawa-HEWLETT-PACKARD)产品)来测定直流电阻后求得电阻率RΩ·cm并计算LogR。如此,在本实施方式中,通过使用10LogΩ·cm的磁性载体,更进一步地进行了氨基系树脂的涂层。
对于显影剂的调色剂来说,只要作为双成分显影剂使用的是调色剂就没有限制,更进一步地,也可以使用包含粘合剂树脂、着色剂、脱模剂、带电调整剂以及外加剂等的调色剂。
作为粘合剂树脂可以例举有聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯(poly-p-chlorostyrene)、聚乙烯甲苯等的苯乙烯及其置换体的聚合物:苯乙烯对氯苯乙烯(styrene-p-chlorostyrene)共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸正辛酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-α-氯丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈、苯乙烯-甲基乙烯基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酯共聚物等的苯乙烯系共聚物:聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙石蜡烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、环氧树脂、环氧树脂多元醇树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸树脂、松香、改性松香、萜烯树脂、脂肪族或脂环烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡、固体石蜡等。这些都可以单独或两种以上来并用。
作为着色剂,所有公知的染料及颜料部可以使用,例如,可以例举有炭黑、苯胺黑染料、铁黑、萘酚黄s、汉萨黄(10G,5G,G)、镉黄、黄色氧化铁、黄土、铬黄、钛黄、油黄、汉萨黄(GR,A,RN,R)、颜料黄L、联苯胺黄(G,GR)、永固黄(NCG)、巴尔干坚牢黄(5G,R)、柠檬黄色淀、喹啉黄色淀、蒽黄BGL、异吲哚酮黄、铁丹、铅丹、辰砂、镉红、镉汞红、锑朱、永久红4R、对位红、火红、2-硝基-4-氯苯胺、坚牢猩红G、亮坚牢猩红、亮洋红BS、永久红(F2R,F4R,FRL,FRLL,F4RH)、大红色基VD、巴尔干坚牢玉红B、亮猩红G、立索玉红GX、永久红F5R、亮烟脂紅6B、顏料猩紅3B、波尔多5B、甲苯胺紫红、永固波尔多F2K、赫利尔渡尔多BL、波尔多10B、淡栗色、中栗色、曙红色淀、罗丹明色淀B、罗丹明色淀Y、茜素色淀、硫代靛红B、硫靛紫红、油红、喹吖啶酮红、吡唑啉酮红、铬红、联苯胺橙、别里能橙、油橘子、钴蓝、天青蓝、碱性蓝色淀、孔雀青色淀、维多利亚蓝色淀、无金属酞菁蓝、酞菁蓝、耐晒天蓝、士林蓝(RS、BC)、靛蓝、群青、普鲁士蓝、蒽醌青、耐晒紫B、甲基紫色淀、钴紫色、锰紫色、二氧己环堇菜、蒽醌紫红、铬绿、锌绿、三氧化二铬、碧绿、翠绿、色素绿B、萘酚绿B、青金色、酸性绿色淀、孔雀绿色淀、酞菁绿、蒽醌绿、氧化钛、锌白、锌钡白等。这些能够一种单独或两种以上并用。
作为外加剂可以使用所有公知的无机微粒子或疏水化处理无机微粒子,例如,二氧化硅微粒子、疏水性二氧化硅、脂肪酸金属盐(硬脂酸锌、硬脂酸铝等)、金属氧化物(二氧化钛、氧化铝、氧化锡、氧化锑等),也可以包含氟聚合物等,尤其优选的是疏水化后的二氧化硅、二氧化钛、氧化铝微粒子。
作为外加剂的无机微粒子可以例举有氧化钛、钛酸钡、钛酸镁、钛酯钙、钛酸锶、氧化铁、氧化铜、氧化锌、氧化锡、石英砂、黏土、云母、硅灰石、硅藻土、氧化铬、氧化铈、红色氧化铁、三氧化锑、氧化镁、氧化锆、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、碳化硅、氮化硅等。其中可以尤为优选二氧化硅、二氧化钛。
作为脱模剂可以例举有固体形状的固体石蜡、微晶石蜡、米糠蜡、脂肪酸酰胺蜡、脂肪酸蜡、脂肪族一元酮类、脂肪酸金属盐蜡、脂肪酸酯蜡、部分皂化脂肪酸酯蜡、硅树脂清漆、高级醇、巴西棕榈蜡等。还有,以上的条件是一个例示,本发明不局限于这些条件。
在采用如此设定的磁性载体和非磁性调色剂的双成分显影方式中,作为显影偏压公知的方法是施加有在直流电压上重叠交流电压的重叠电压。然而,如上所述地,由于显影剂收容容器41的一部分由金属构成并电接地,在显影剂载置体(显影辊)中施加重叠电压时,该重叠电压是被分歧为潜像载置体(感光体)和显影剂收容容器41的两个来施加的。其结果是不能够将所希望的电压施加到潜像载置体上,在失去图像的不光滑和图像浓度不均的改善效果的同时,还会产生实心补片图像周围的空白的恶化等的新问题。
图19所示是显影装置的显影区域附近的放大图。参照图19来对本实施方式的特征部分进行说明。
在显影辊45的周围,图中左侧设置有供给搬送路径49和供给螺杆48,并从那里朝着回转方向的方向里设有刮板42。显影辊罩盖220从刮板伸出,显影辊45从其终端露出。显影辊45露出并且显影辊45和感光体18相向而对的部分就是调色剂从显影辊移动和附着到感光体18上的显影区域A。在显影区域A的下游侧是显影辊45和显影剂收容容器41相向而对的对向部B,露出的显影辊45会进入显影装置。对向部B的下游与回收搬送路径47连接。其中,供给搬送路径49及显影辊罩盖220是由树脂形成的,刮板42及对向部B中的显影剂收容容器41是由金属形成的。
从显影剂被供给到显影辊45上,对感光体18进行显影,至显影辊45的显影剂被再次回收的一系列工序如下所述。
显影辊45从供给搬送路径49来接受显影剂的供给,并通过内部的磁性体产生的磁场来使得显影剂附着到显影套筒上后进行搬送。被搬送来的显影剂形成显影剂层,并在搬送途中通过刮板42来被规定限制到事先决定的高度里。高度被规定限制后的显影剂层在显影区域A中通过显影偏压施加机构来被施加显影偏压,之后,调色剂就通过静电力来移动和附着到感光体表面上了。由此,感光体18上的潜像就通过调色剂来被显影了。之后,显影剂层通过显影辊45和显影剂收容容器41的对向部B,并通过显影辊45的内部的磁性体产生的磁场来朝向回收搬送路径47脱离。
当施加有显影偏压时,在显影辊45和感光体18之间会因为包含在显影剂层里被带电的调色剂而有电流流动,同样地,在对向部B中,在显影辊45和显影剂收容容器41之间也会有电流流动。因此,作为显影偏压的重叠电压就会被分歧为感光体18及显影剂收容容器41等两个里后来被施加了。这样的话是不能够在感光体18上施加所希望的显影偏压的。还有,刮板虽然也是金属制的,但因为与显影辊45是相同电位,所以没有什么问题。
于是,在本实施方式中,通过电阻层50来遮盖对向部B处的显影剂收容容器41,并在对向部B中的显影辊45和显影剂收容容器41之间形成由显影剂层G和电阻层50构成的电流限制电阻。作为电阻层50例如可以采用PTFE胶带(住友3M株式会社产品No5490厚度0.09mm)。另外,电阻层50比起显影辊45和对向部B之间的显影剂层G来是高电阻,并希望至少是在一层以上,更好的是多层形成。
通过该电流限制电阻就能够抑制对向部B中的显影辊45和显影剂收容容器41之间流动的电流,从而能够在感光体18上施加所希望的显影偏压。因此,就能够改善图像的不光滑、图像浓度不均、实心补片周围的空白。
另外,为了更切实地抑制电流,也可以在对向部B中的显影剂收容容器41上进心绝缘涂料等的涂敷,或是设置绝缘胶带来形成绝缘层。更进一步地,也可以例如是在对向部B中的显影剂收容容器41上进心绝缘涂料等的涂敷之外再设置绝缘胶带层,并和显影剂层G来一起形成为三层。
接着,对于施加的显影偏压进行说明。
为了将各感光体上的潜像变为调色剂像(显像),是在显影辊上施加显影偏压后将调色剂显影到感光体上的。在本实施方式中,作为显影偏压施加的是在直流电压(DC)上重叠了交流电压(AC)后的重叠电压。
本实施方式的重叠电压的频率为8kHz、峰-峰电压(Vpp)为800V、正侧占空比为50%。这里,在本实施方式中,在使得感光体均匀带电的充电偏压中也使用了交流电压(AC),其频率为2.65kHz。
如果充电偏压的频率和显影偏压的频率不是整数倍或1/整数倍(整数倍分之一)时,就会因为充电频率和显影频率的干涉(起伏)而产生带电不均导致的横向筋条图像。于是,实际中的显影偏压的频率是充电频率的三倍,为7.95kHz,但这里为了简便起见记载的是8kHz(以后将做同样的记载)。
接着,对于重叠电压中的AC波的波形状进行说明。
图20所示是矩形波的约1个周期的波形的模式图。横轴是时间(s),纵轴是电压(V)。另外,偏移电压(重叠电压的直流成分)为0V。实线所示是本实施方式所涉及的矩形波,虚线所示是理想的波形状。
本实施方式的矩形波的上升起立时间和下降回落时间分别被规定在15-20μs之间的值里。这里所说的上升起立时间是如图中T1所示地从峰值的10%到达峰值的90%为止的时间间隔。这里所说的下降回落时间是如图中T2所示地从峰值的90%到达峰值的10%为止的时间间隔。
表6所示是在变化本实施方式的构成中的重叠电压的上升起立/下降回落时间时,对于实心补片周边白点图像和图像浓度不均的评价结果。评价方法是通过对输出的图像进行目视后来评价的。图像中没有异常时为“○”,图像中有一点异常但在能够容许的程度里时为“Δ”,图像中如果有异常时为“×”。
表6
如表6所示地,为了使得图像浓度不均和实心补片周边白点两立,有必要使得上升起立/下降回落时间比10μs长,而比25μs短,最好是在15-20μs。
在图20的线图中,在如虚线所示的理论波形时,电压峰值时的电压值是平坦的(电压不随时间变化)。为了维持该平坦性,作为通过开关来对正的电源和负的电源进行切换的开关型,需要进一步追加冷却装置等来抑制因发热导致的电压下降。这时,因为必须选定能够承受开关切换时的耐压的开关面导致成本增加,以及在追加冷却装置而导致成本增加的同时,因为采用两个构成也导致了空间增大。
于是,在本实施方式中,为了满足成本、空间以及图像品质等每一个要求,采用了变压器型的电源,是峰值电压随着时间经过而增加或减少并趋近于偏移电压的值的构成。也就是说,如图中T3所示地,是在0V侧里电压减少的构成。
关于该峰值电压向偏移电压侧的移动(以下称为“下跌(sag)”),峰值电压增加时定义为正,减少时定义为负。另外,将其移动量的电压除以单侧峰值电压定义为变化率(%)。例如,重叠电压的峰-峰电压(Vpp)为1000V、下跌为1%时,峰值电压的下降量(或上升量)就是5V(单侧峰值电压的1%)。
表7所示是在变化本实施方式的构成中的重叠电压(图20所示矩形波)的下跌时,对于实心补片周边白点进行目视评价后的结果。评价方法是通过对输出的图像进行目视后来评价的。图像中没有异常时为“○”,图像中有一点异常但在能够容许的程度里时为“Δ”,图像中如果有异常时为“×”。
表7
如表7所示地,为了使得实心补片周边白点图像在容许水平里,有必要使得下跌在10%以下,最好是在5%以下。但是,当下跌不满5%时,由于需要开关型的电源或冷却装置等,就会导致成本、空间也会增大。因此,本实施方式的矩形波的下跌是图像品质、成本及省空间能够两立的5%。
还有,在本实施方式中,作为交流电压波形虽然采用的是矩形波,但并不局限于此。也可以是正弦波、三角波以及/或对矩形波进行组合后的波形形状。
图21所示是作为成像条件的感光体的带电后电位(Vd)、曝光后电位(VL)以及显影偏压(Vb)的说明图。
通过充电装置被均匀带电后的感光体的带电后电位(Vd)因为被曝光而成为曝光后电位(VL)。这里,通过赋予显影偏压Vb,就能够在感光体上进行调色剂像的显影。该曝光后电位(VL)和显影偏压(Vb)的差称为显影电位。
显影偏压仅为直流电压时,各电位就是图21A所示的关系。由于显影偏压为重叠电压时显影能力会提高,所以就如图21B或图21C所示地能够减小显影电位。由此,就能够抑制实心部和实心周边的半色调部发生的边界电场,并相对于实心周边白点来获得效果。
这里,在图21B中,在减小显影电位时采用的是减小带电后电位(Vd)的方式。在这种方式下,由于感光体的电位减小,受到其他的偏压(例如,将调色剂像转印到中间转印体上时的转印偏压)的影响,就变得容易发生双重图像,从而导致图像浓度不均的产生。
于是,在本实施方式中,如图21C所示地,是在减小显影电位的时候,与图21A、(b)的VL相比较,是增大曝光后电位(VL)的绝对值。由此,因为能够使得带电后电位(Vd)和显影偏压为直流电压时的情况在相同程度里,所以就能够抑制双重图像并改善图像浓度不均。更进一步地,由于显影电位也小,所以还能够改善实心周边白点(voidsaroundsolidportions)。
还有,作为使得曝光后电位的绝对值增大的方法例如可以通过改变从曝光装置照射来的激光的强度来对应,但并不局限于该方法。
图22所示是变形例所涉及显影装置的显影区域附近的放大图。在图22中,与图19相同的部件赋予相同的符号,并省略其详细的说明。
如图22所示地,变形例所涉及的显影装置是使得与显影辊相向而对的显影剂收容容器的一部分(以后称为容器先端部60)和显影剂收容容器为分开独立的。通过使得容器先端部60和显影剂收容容器为分开独立,就能够容易地调整显影辊和显影剂收容容器的间隔。因此,就能够容易地调整显影剂搬送时用于抑制调色剂飞散而朝向显影剂收容容器内的吸入气流。
当容器先端部60和显影剂收容容器是同样的金属材料(在本实施方式中为铝)时,通过与第一实施形态同样地形成至少一层以上的电阻层(图19的电阻层50、图22中未图示),就能够获得和第一实施形态同样的效果。
另外,由于容器先端部60是分开独立的,所以也能够采用树脂材料。这时,由于显影剂收容容器和显影辊之间形成有树脂层(绝缘层),所以就能够获得和实施形态二同样的效果。
(效果的确认)
对于第二实施方式的显影装置(以下称为实施例1、变形例)和在显影剂收容容器中不形成电阻层(胶带层)的以往的显影装置(以下称为比较例)来进行通过纸张实验。比较例除了没有在显影辊45和显影剂收容容器41的对向部B中形成电阻层以外,其他的都与实施例1及变形例相同。
<成像条件>
成像条件有直流电压、重叠电压1和重叠电压2等的三种。重叠电压1采用的是减小感光体的带电后电位(Vd)的方式(参照图21B)。重叠电压2采用的是增大曝光后电位(VL)的方式(参照图21C)。
表8所示是成像条件的电压值。
表8
直流电压 | 重叠电压1 | 重叠电压2 | |
Vd(-V) | 500 | 340 | 480 |
Vb(-V) | 400 | 200 | 340 |
VL(-V) | 110 | 100 | 240 |
显影电位(V) | 290 | 100 | 100 |
<重叠电压条件>
作为施加的重叠电压是在偏移电压(直流电压)上重叠了矩形波(交流电压)。矩形波的频率是8kHz、峰-峰电压(Vpp)是800V、正的一侧的占空比(Duty)是50%、上升起立/下落时间是15μs、下跌是5%。偏移电压的设定是使得重叠电压波形的面积平均值为显影偏压(Vb)(参照表8)。
<评价图像>
作为评价图像准备的是将实心补片和半色调交替配置的检查用图像(参照图23)和图像面积率(网点面积率)为75%的图像(参照图24,以下称为半色调(halftone)图像)。通过检查用图像来评价图像的不光滑及实心补片周边白点,并通过半色调图像来评价图像浓度不均。还有,半色调图像是发明者们用于评价的图像中浓度不均的差最容易出现(浅显易懂)的图像。
<纸张种类>
作为纸张种类采用的是NBS理光产品型6000<70W>。该用纸的单位重量是每平方米70g,尺寸是A4。
<评价方法>
评价方法是通过对输出的图像进行目视后来评价的。图像中没有异常时为“○”,图像中有一点异常但在能够容许的程度里时为“Δ”,图像中如果有异常时为“×”。
结果如表9所示。
表9
当显影偏压为直流电压时,虽然比较例1、实施例1及变形例都在容许水平范围,但发生有异常,在各个构成中都没有图像品质的差异。
接着,当显影偏压为重叠电压1时,图像不光滑在各个构成的图像中都没有异常,比直流电压有所改善。实心周边白点在实施例1及变形例的构成中比直流电压有所改善,但在比较例1的构成中却比直流电压更为恶化。图像浓度不均因为受到双重图像的影响,所以与直流电压的情况为同等水平。
与该两条件相比,当显影偏压为重叠电压2时,图像不光滑与重叠电压1同样地,各个构成都比直流电压有改善。实心周边白点在比较例1的构成中与先前一样,虽然比直流电压有所恶化,但在实施例1及变形例的构成中得到了改善。图像浓度不均没有发生双重图像,并获得了重叠电压对浓度不均的改善效果。这可能是因为带电后电位(Vd)和显影偏压为直流电压时是相同程度的原因。
如上所述,在实施例1及变形例的构成中,通过使得显影偏压为重叠电压1能够确认到图像不光滑和实心周边白点的改善效果。另外,通过使得显影偏压为重叠电压2,能够进一步地确认到图像浓度不均的改善效果。
上述的实施方式是本发明最佳实施的方式的一例,并不是限定本发明的权利要求的范围。另外,在上述的实施方式中是当设置了具有本发明的构成的显影装置40的图像形成装置为复印机的构成时进行了说明,但也可以适用于传真机、打印机等的其他的图像形成装置。
以上的说明只是一例,本发明在下面的各种方式中都具有特有的效果。
(方式A)
显影装置40等的显影装置,其包括,将调色剂和载体组成的显影剂载置在表面上后通过表面移动来将显影剂朝着和感光体18等的潜像载置体的表面相向而对的显影区域搬送的显影辊45等的显影剂载置体,和形成对供给到显影剂载置体的表面的显影剂进行收容的供给搬送路径49、回收搬送路径47及搅拌搬送路径44等的显影剂收容部,并设有使得被配置在内部的显影剂载置体的表面移动方向上的显影剂载置体表面的一部分与潜像载置体相向而对的开口部51等的开口部的壳体本体部121及间距形成构件112等的显影壳体,和在显影剂载置体上施加显影偏压的显影偏压电源141等的显影偏压施加机构,相对于显影区域,显影剂载置体的表面移动方向下游侧的显影剂载置体的表面和显影壳体的对向面接近的壳体间距区域等的壳体间距部被设定为使得载置在显影剂载置体上的显影剂与显影壳体的对向面接触,并且,形成显影壳体中的间距形成构件112等的壳体间距的部分是由导电性材料来形成的,在壳体间距部处,在显影剂载置体的表面上的显影剂所接触部分的显影壳体的对向面上设有绝缘层123等的绝缘层。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够在抑制显影区域的下游侧中的显影剂的飞散的同时来获得图像浓度的稳定化。其理由如下。
也就是说,在壳体间距部,通过使得载置在显影剂载置体上的显影剂与显影壳体的对向面接触,就能够防止吐出气流的发生并在显影区域的下游侧产生稳定的吸入气流。由此,就能够抑制显影区域的下游侧中的显影剂的飞散。
然而,在采用使得载置在显影剂载置体的表面的显影剂在壳体间距部处与壳体接触的构成时,在输出实心图像时有时候会发生图像浓度降低的问题。本发明的工作者们经过多次的锐意研究后发现,通过显影区域时的显影剂载置体的表面上的显影剂没有在应该从显影剂载置体分离的分离部分离,而是发生了到达显影剂被供给到显影剂载置体的表面上的供给部为止的现象。如此就可以做如下考虑,即,通过显影区域后的显影剂在消耗了调色剂后会降低调色剂浓度,当该显影剂没有离开而是到达供给部为止时,由于调色剂浓度降低后的显影剂被供给到显影区域,所以就发生了上述图像浓度降低的问题。
本发明的工作者们经过实验发现,通过显影区域后的显影剂没有在分离部分离而到达供给部的显影剂的带动回转是能够通过在显影剂载置体的表面上的显影剂所接触部分的显影壳体的对向面上设置绝缘层后来抑制的。
通过抑制显影剂的带动回转的发生,能够抑制调色剂浓度降低后的显影剂被供给到显影区域,从而能够抑制图像浓度的下降,所以就能够获得图像浓度的稳定化。
在这样的方式A中,能够在抑制显影区域的下游侧中的显影剂的飞散的同时来获得图像浓度的稳定化。
另外,通过设置显影壳体的对向面中显影剂载置体的表面上的显影剂所接触部分的绝缘层就能够抑制显影剂的带动回转的理由可以考虑如下。
也就是说,在壳体间距部中,施加有显影偏压的显影剂载置体和导电性的显影壳体的对向面之间形成有电场,相对于被包含在显影剂载置体所载置的显影剂中的调色剂,朝着显影壳体的对向面作用有静电力。通过该力的作用,当调色剂静电附着到显影壳体的对向面上时,在残留在显影剂载置体上的显影剂中的载体里会产生与调色剂为相反极性的反带电,并使得显影剂和显影剂载置体的附着力增加。由此,在分离部处显影剂得不到完全的分离,从而产生了显影剂的带动回转。
在方式A中,通过将壳体间距部设定在所希望的间隙里,由导电性材料构成的显影壳体的对向面和显影剂载置体的表面的距离与将壳体间距部设定在所希望的间隙里的以往的构成相比,仅远离绝缘层的层厚距离。即使显影壳体的对向面和显影剂载置体的表面的电位差相同,由于其距离分开时电场会减弱,使得调色剂朝着显影壳体的对向面移动的静电力就会减弱。由此,朝向显影壳体的对向面的静电的调色剂附着被抑制,在显影剂载置体所载置的显影剂中的反带电的发生也得到抑制,从而就能够抑制显影剂对显影载体的静电附着力的增加。由此可以认为,分离部中显影剂从显影剂载置体的分离得到促进,显影剂的带动回转的发生得到抑制。
(方式B)
在方式A中,绝缘层123等的绝缘层是在间距形成构件112等的显影壳体的对向面上涂敷了绝缘性的树脂材料。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够实现在显影壳体的对向面上设置绝缘层的构成。另外,与绝缘性胶带不同的是,由于没有粘结层,即使经过经时的磨耗而使得绝缘层123变薄,也不会发生粘结物和显影剂接触的问题。
(方式C)
在方式A或B中,绝缘层123等的绝缘层的表面和水的接触角在95°以上。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够防止调色剂堆积到间距形成构件112等的显影壳体的对向面,并防止调色剂附着到显影壳体中与感光体18等的潜像载置体的对向面上。
(方式D)
在方式A至C的任何一个方式中,绝缘层123等的绝缘层的体积阻抗在1×1014Ω/cm以上。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够更切实地防止显影剂的带动回转的发生。
(方式E)
在方式A至D的任何一个方式中,绝缘层123等的绝缘层的层厚在30μm以上。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够经时地维持绝缘层,并能够抑制显影剂的带动回转的发生,及因此产生的图像浓度降低的发生。
(方式F)在方式A至E的任何一个方式中,在以垂直于显影辊45等的显影剂载置体的表面上的表面移动方向为宽度方向时,绝缘层123等的绝缘层的宽度方向的端部与显影区域的宽度方向的端部位置相同,或者是位于显影区域的宽度方向的端部的更加外侧。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够在显影剂的调色剂被消耗的显影区域的宽度方向全区域中抑制显影剂的带动回转的发生,以及因此产生的图像浓度降低。
(方式G)
在方式A至F的任何一个方式中,壳体本体部121及间距形成构件112等的显影壳体与显影辊45等的显影剂载置体的表面相向而对后形成壳体间距区域等的壳体间距部,并且,导电性材料构成的间距形成构件112等的间距形成构件是由不同于形成供给搬送路径49、回收搬送路径47及搅拌搬送路径44等的显影剂收容部的壳体本体部121等的壳体本体部的其他构件来设置的。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够任意地调整壳体间距部的间隙的宽度。
(方式H)
在方式G中,间距形成构件112等的间距形成构件通过间距调整螺丝501等的金属制的螺丝构件来固定在壳体本体部121等的壳体本体部中,并通过进口密封件50等的非磁性的罩盖构件来覆盖间距形成构件表面中螺丝构件的头部所露出的面。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够防止载体附着到间距形成构件中与感光体18等的潜像载置体的对向面等的螺丝构件的头部所露出的面上。
(方式I)
在至少包括感光体18等的潜像载置体、使得像载置体表面带电的带电装置等的充电机构、在潜像载置体上形成静电潜像的曝光单元9等的潜像形成机构、对静电潜像显影的显影机构的复印机500等的图像形成装置中,作为显影机构,采用的是方式A至H中任何一个的方式所述的显影装置40等的显影装置。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够在抑制显影区域的下游侧中的显影剂的飞散的同时来获得图像浓度的稳定化。由此,就能够抑制到显影装置外面的显影剂引起的异常图像的发生,更进一步地,因为能够获得图像浓度的稳定化,所以还能够实现图像质量的提高。另外,也能够抑制装置内污染的发生。
(方式J)
一种图像形成单元11等的处理卡盒,在包括有载置潜像的感光体18等的潜像载置体和对潜像载置体的表面的潜像进行显影的显影机构的复印机500等的图像形成装置中,至少将潜像载置体和显影机构作为一个组件保持在共通的保持体上后,并且相对于图像形成装置本体是能够装卸的,作为显影机构,采用的是方式A至H中任何一个的方式所述的显影装置40等的显影装置。
由此,如同对上述实施方式所做的说明那样,能够在抑制显影区域的下游侧中的显影剂的飞散的同时来实现能够提高获得图像浓度的稳定化的显影装置的更换性。
(方式K)
一种显影装置,其包括由金属构成并电接地的显影剂收容容器、被收容在所述显影剂收容容器内的含有非磁性调色剂和磁性载体的双成分显影剂、在显影套筒内部设有磁场发生机构并载置所述双成分显影剂的显影剂载置体、将交流电压重叠在直流电压上后的重叠电压施加到所述显影剂载置体上的显影偏压施加机构,在所述显影套筒的表面上,规则或不规则地设有许多从平面看为圆形或椭圆形的凹陷,它们相互隔开有间隔以不会相互重叠,同时还设置有比所述显影套筒的基础材料的摩擦系数更低的低摩擦层,并在所述显影剂收容容器和所述显影剂载置体的对向部里形成电流限制电阻。
(方式L)
根据方式K所记载的显影装置,其特征在于,所述电流限制电阻包括由所述双成分显影剂构成的显影剂层,和以高于所述显影剂层的电阻并形成在所述对向部中的所述显影剂载置体上的至少一层以上的电阻层。
(方式M)
根据方式K所记载的显影装置,其特征在于,所述电流限制电阻是由通过所述双成分显影剂构成的显影剂层和形成在所述对向部中的所述显影剂载置体上的电阻层来构成的。
(方式N)
根据方式K所记载的显影装置,其特征在于,与所述显影剂载置体相向而对的所述显影剂收容容器的一部分是分开独立的容器先端部,所述容器先端部由金属构成,并在所述容器先端部与所述显影剂载置体的对向部里形成有高于所述显影剂层的电阻并至少在一层以上的电阻层。
(方式O)
根据方式K所记载的显影装置,其特征在于,与所述显影剂载置体相向而对的所述显影剂收容容器的一部分是分开独立的容器先端部,所述容器先端部由树脂构成,并在所述容器先端部与所述显影剂载置体的对向部中作为绝缘层。
(方式P)
根据方式K至O中任何一项所记载的显影装置,其特征在于,所述显影剂载置体的主极的法线方向磁通量密度的衰减率(将所述显影套筒表面上的法线方向磁通量密度的峰值和从所述显影套筒表面离开1mm处的法线方向磁通量密度的峰值的差除以所述显影套筒表面上的法线方向磁通量密度的峰值后得到的比率)在40%以上。
(方式Q)
根据方式K至P中任何一项所记载的显影装置,其特征在于,理论上,在峰值电压在一定时间内没有变化的所述重叠电压中,所述峰值电压随着时间经过会增加或减少,并对接近所述重叠电压的直流成分的值的比例进行规定。
(方式R)
根据方式K至Q中任何一项所记载的显影装置,其特征在于,所述重叠电压的电压波形是由作为上升起立时间的从峰值的10%到达峰值的90%为止的时间间隔,和作为下落时间的从峰值的90%到达峰值的10%为止的时间间隔来规定的。
(方式S)
根据方式K至R中任何一项所记载的显影装置,其特征在于,所述重叠电压的频率是充电偏压的频率的整数倍或1/整数倍。
(方式T)
根据方式K至S中任何一项所记载的显影装置,其特征在于,显影偏压为重叠电压时的潜像载置体的曝光后电位的绝对值要大于显影偏压为直流电压时的潜像载置体的曝光后电位。
(方式U)
根据方式K至T中任何一项所记载的显影装置,其特征在于,所述显影剂收容容器设有冷却构件。
(方式V)
根据方式U所记载的显影装置,其特征在于,所述冷却构件是与所述显影剂收容容器一体形成的放热肋条。
(方式W)
根据方式U所记载的显影装置,其特征在于,所述冷却构件是与所述显影剂收容容器邻接的液体冷却机构。
(方式X)
一种处理卡盒,其特征在于一体地包括方式K至W中任何一项所记载的显影装置、潜像载置体、充电机构及清洁机构中的至少一个,并能够自由装卸到图像形成装置上。
(方式Y)
一种图像形成装置,其特征在于包括单一或多个方式K至W中任何一项所记载的显影装置。
(方式Z)
一种图像形成装置,其特征在于包括多个方式X所记载的处理卡盒。
Claims (10)
1.一种显影装置,其包括:
显影剂载置体,其将调色剂和载体组成的双成分的显影剂载置在表面上后通过表面移动来将显影剂朝着和潜像载置体的表面相向而对的显影区域搬送;
显影壳体,其形成对供给到所述显影剂载置体的表面的显影剂进行收容的显影剂收容部,并设有使得被配置在内部的所述显影剂载置体的表面移动方向上的所述显影剂载置体的表面的一部分与所述潜像载置体相向而对的开口部;
显影偏压施加机构,其在所述显影剂载置体上施加显影偏压,
其特征在于,相对于所述显影区域,所述显影剂载置体的表面移动方向下游侧的所述显影剂载置体的表面和所述显影壳体的对向面接近的壳体间距部被设定为使得载置在所述显影剂载置体上的显影剂与所述显影壳体的对向面接触,并且,形成所述显影壳体中的所述壳体间距部的部分是由导电性材料来形成的,在所述壳体间距部处,在所述显影剂载置体的表面上的显影剂所接触部分的所述显影壳体的对向面上设有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的显影装置,其特征在于:
所述绝缘层是在所述显影壳体的对向面上涂敷了绝缘性的树脂材料而成。
3.根据权利要求1或2所述的显影装置,其特征在于:
所述绝缘层的表面和水的接触角在95°以上。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的显影装置,其特征在于:
所述绝缘层的体积阻抗在1×1014Ω/cm以上。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的显影装置,其特征在于:
所述绝缘层的层厚在30μm以上。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的显影装置,其特征在于:
在以垂直于所述显影剂载置体的表面上的表面移动方向为宽度方向时,所述绝缘层的宽度方向的端部与所述显影区域的宽度方向的端部位置相同,或者是位于所述显影区域的宽度方向的端部的更加外侧。
7.根据权利要求1至6中任何一项所述的显影装置,其特征在于:
所述显影壳体与所述显影剂载置体的表面相向而对后形成所述壳体间距部,并且,导电性材料构成的间距形成构件是由不同于形成所述显影剂收容部的壳体本体部的其他构件来设置的。
8.根据权利要求7所述的显影装置,其特征在于:
所述间距形成构件通过金属制的螺丝构件来固定在所述壳体本体部中,并通过非磁性的罩盖构件来覆盖所述间距形成构件表面中所述螺丝构件的头部所露出的面。
9.一种图像形成装置,其至少包括:
潜像载置体;
充电机构,其使得所述潜像载置体的表面带电;
潜像形成机构,其在所述潜像载置体的表面形成静电潜像;
显影机构,其对所述静电潜像进行显影,
其特征在于,所述显影机构包括有权利要求1至8中任何一项所述的显影装置。
10.一种处理卡盒,其在包括对潜像进行载置的潜像载置体和对所述潜像载置体的表面的潜像进行显影的显影机构的图像形成装置中,至少将所述潜像载置体和所述显影机构作为一个单元来保持到共通的保持体上,并能够装卸到图像形成装置本体上,
其特征在于,所述显影机构包括有权利要求1至8中任何一项所述的显影装置。
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