CN1095098C - 显影剂厚度控制叶片和其生产方法以及电摄影成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电摄影成像装置中控制显影辊表面上显影剂的层厚度和/或使所述显影剂摩擦带电的叶片，其中所述叶片是通过在一冲剪模具中冲剪一薄弹性金属板而制作的纵向延伸元件，其端部具有一表面光滑的，在冲剪时作为冲剪落差形成的厚度逐渐减小的弯曲尾部。该叶片可防止显影辊表面上的显影剂的厚度和摩擦带电的非均匀性，并且当用在电摄影成像装置中时能长时间提供高质量图像。该叶片的制作工序和使用该叶片的一种电摄影成像装置也在本发明中公开。

Description

显影剂厚度控制叶片和其生产方法以及电摄影成像装置

本发明涉及电摄影技术(electrography)，尤其涉及电摄影成像装置，以及在成像装置的显影系统中与显影辊(developing roller)一起应用的显影剂厚度控制叶片(developer thickness-controlling blade)及其制作方法。显影剂厚度控制叶片可以有效地控制分布于显影辊表面的显影剂的厚度，同时以摩擦起电的方式使分布的显影剂带电，因此，它可以有益地用在运用非磁性单成分型显影剂的电记录成像装置中。这里所用的术语“电摄影”是指它包括所有这样的成像方法：首先在载像(image-carrying)元件上产生潜像，然后用显影剂将其显影而形成相应的可视图像，例如电子照相，静电复印等。

近年来，随着办公自动化的发展，诸如激光打印机的电记录成像装置已经被用作或用于复印机，传真机，计算机的终端输出设备等。

常规的电记录成像装置使用一系列工艺步骤，包括：

(a)图像曝光；

(b)显影；

(c)图像转印；

(d)清洗残留色剂(toner)；和

(e)预充电；并重复这些步骤。在图像曝光步骤中，诸如光敏鼓的载像元件在前面的预充电步骤中经充电敏化之后被暴露在诸如LED阵列的光学单元的成像光中，以形成带电潜像。潜像随着光敏鼓的带电表面的光敏放电而形成。在显影装置中，使用色剂作为显影剂用物理的方法对已形成的潜像进行显影。色剂的细粒被电吸引到鼓的表面从而在其上形成可视图像。接着已显影的色剂图像被传送到诸如纸的图像接受元件，并通过熔化被固定于其上。在该图像传送步骤中，少量色剂残留在光敏鼓的表面而没被传送到纸张，如果不将其从鼓上清除，将对后续成像过程产生不利影响。因此在传统的成像工艺中在使用鼓进行下一成像工序之前必须在清洗步骤中从鼓上移去残余色剂。清洗之后，在预充电步骤中通过充电鼓再次被敏化。

用于显影装置中的传统显影剂包括主要由色剂组成的单成分型显影剂和主要由色剂和载体组成的双成分型显影剂。由于单成分型显影剂不含随时间不断变坏的并且必须以精确计算的混合比与色剂混合的载体，因而它的使用具有另外附加的优点，即，可以简化装置的结构。

单成分型显影剂用于成像装置中时，必需使显影剂强迫带电和在使辊带电后将显影剂附着于显影辊上的步骤，因为显影剂不包含载体，因而不能象在为双成分型显影剂设计的成像装置中一样被附着在磁辊上。

由于以上原因，用于单成分型的色剂通常具有相对较高的体积电阻率以助于显影剂带电。此外，当使用的色剂具有在例如10¹⁰Ω·cm至10¹³Ω·cm或更大范围内的体积电阻率时，由于必须强迫色剂带电以得到预定的极性，因此摩擦起电元件或装置和显影辊一起已广泛用于显影装置中以使色剂摩擦带电。

传统的摩擦起电装置包括，例如，使用于调整显影辊上的色剂的厚度以获得某一预定的均匀厚度的叶片附加摩擦起电的功能，和专用于色剂摩擦起电的分离的起电装置。前一装置，即，双功能叶片尤其有用，因为它可以同时满足(1)控制色剂的厚度和(2)使色剂摩擦起电的要求，因此可以简化包括显影装置在内的成像装置的结构，并能减少装置的成本。由本说明书的详细描述可以清楚地知道，本发明的目的是改进双功能叶片，以与显影辊一起用于成像装置。但是，如果有必要，本发明的叶片也可只为控制色剂厚度或使色剂摩擦带电的单一目的用于成像装置中。

至今为止，已有许多类型的显影剂(色剂)厚度控制叶片广泛地用于电记录成像装置中，下面将结合图1至5说明一些传统叶片的典型例子，图中只表示了在所示箭头“A”的方向可转动的光敏鼓1，在方向“B”可转动的显影辊2和叶片50，用于阐明所示装置中叶片50的功能。

如图1所示，叶片50被包含在叶片座51中，因为叶片座51中的螺旋弹簧52在叶片50上施加一给定的推力，叶片顶部可与显影辊2弹性地接触。叶片50由相对较硬的树脂材料或金属制成，并具有一长方形板的结构，一顶端表面被抛光，厚度约为2至4mm。

使用叶片50，它可以在能够根据螺旋弹簧52的特性进行调节的压力下与辊2的表面持续地接触，但也存在一些问题。例如，由于辊2和叶片50在高压下的长时间接触，在辊2的表面就产生了蠕变及由此造成的弯曲，而在辊2的弯曲发生部就产生了不希望的色剂厚度的增加。色剂厚度的非均匀性意味着在所得到的图像中可能产生横向延伸的条状缺陷。

此外，如果所用的叶片50具有非精密制造的末端接触表面和边缘部分，则得到的色剂层在辊2的轴向趋于具有不同的层厚度，同时，显示出不充分的色剂摩擦起电。

而且，作为上述缺陷的结果，产生了进一步问题，例如，所得图像密度的非均匀性和所得图像背景中的所谓“模糊”(部分沾污)。并且，由于叶片50与辊2之间的摩擦也会对辊2的旋转方向起作用，叶片50相对于叶片座51轻微倾斜，这样它就不能根据诸如辊2的扭转运动等运动而在长度方向自由运动。这种叶片50的不充分的运动根据辊2的旋转周期产生不同的色剂厚度和部分模糊，并必然造成所得图像的质量劣化。

图2表示了另一种现有技术的叶片。如图所示，叶片50包括一个固定于一L型的叶片50的末端的叶片座51。叶片50由诸如不锈钢的刚性材料制成，由于其好的弹性，叶片50的拐角部分可以在可控制的恒定压力作用下与显影辊2的表面接触。

但是，在叶片50的制造中会在L型拐角部分的一个边缘产生小裂缝或皱褶，这些小的缺陷会对经过辊2表面和叶片50拐角部分之间间隙的色剂产生不良影响。即，由于裂缝和皱褶使色剂颗粒遭受挤压和锉磨而变成很细的粉末。由于由粉末化导致的色剂的劣化，随着色剂使用时间的增加，色剂颗粒的带电水平下降，从而导致图像的“模糊”(质量下降)。

图3表示了现有技术的另一种叶片。叶片50由诸如人造橡胶的弹性材料制成，并通过粘合剂固定在叶片51座上。叶片50的上端在中等强度压力下与显影辊2的表面接触。

由于叶片50由橡胶或类似材料制成，随着对其的重复使用，叶片50上会产生蠕变，从而导致叶片50与辊2之间压力的逐渐降低，进而导致色剂磨擦起电的能力下降，这意味着劣化图像的逐渐形成。此外，当为了改进色剂从叶片上的释放而使用硅橡胶或氟橡胶作为叶片材料时，由于橡胶的成分，尤其是硅原子或氟原子的出现，而引起叶片50与叶片51座粘合不充分的问题。而且，由于橡胶的性质，例如形体稳定性，可根据诸如温度和湿度等的环境因素而大范围地改变，叶片50可能不具有所希望的性质，例如耐久性和与叶片座的良好粘合。

图4表示了对图2所示叶片的改进。在这个例子中，叶片50与图2中的一样由诸如不锈钢的刚性材料制成，但是叶片50的形状由截面为“L”型变成了截面为“U”型。

使用U型叶片50，由于它具有一个圆的拐角部分，在使用L型叶片时遇到的问题可以被避免或至少被减弱。然而，与这一优点相反，存在这样一个问题，即色剂很容易粘附和固定在叶片50上，因为在叶片50上施加了一个较大的接触压力以补偿由于叶片结构导致的提供一薄色剂层的困难，从而导致色剂的熔化。色剂在叶片50上的固定将产生图像的纵向条状缺陷或其他缺陷。并且，难以保证在给定压力下的叶片50与辊2的恒定接触，因为叶片50的弹性系数随着其厚度的增加而增大，而在叶片50的生产过程中其厚度的增加是难避免的，因为如果用相对薄的板来生产叶片50，在所形成的叶片50中不可能得到光滑表面。此外，从直板生产U型叶片50本身是非常困难的，不可能由简单的加工工序在没有任何缺陷的情况下完成。

图5所示的叶片50由一扁簧构成，它的末端部分固定在叶片座51上。叶片50的顶端部分有一个由圆边缘加工形成的圆表面，并可在给定的压力下与显影辊2相接触。由于它由相对较大的厚度为0.1至0.2mm的辊轧板制成，因而叶片50具有由辊轧而导致的表面非均匀性，因此，当将它固定到叶片座51上时会产生形变。诸如纵向波动或波纹的叶片50的形变导致色剂具有不同的厚度，这意味着在所得图像中会产生非希望的密度的差别或部分“模糊”。此外，由于其边缘经过拉伸和切削过程而形成，该边缘不可能以很高的机器精度和可靠性而制成。这也将导致“模糊”，不同的图像密度和其他缺点，从而劣化图像的质量。

由以上描述可清楚看到，虽然已有不同的色剂厚度控制叶片被提出用在非磁性单成分型色剂用作显影剂的电子记录成像装置中，但是没有一种能满足要求，即，在给定压力下叶片与显影辊恒定接触，把色剂层控制在给定的厚度，及在不使色剂劣化的情况下使其均匀磨擦带电。

在日本未审查专利出版物(Kokai)Nos.4-355777和6-130801中提出了其他类型的色剂厚度控制叶片。JP-A 4-355777中公开的叶片旨在减小干显影装置中色剂层的厚度，它由一弹性元件53和固定在弹性元件53一端的由橡胶材料制成的叶片50构成(如图6所示)。叶片50的长度(l)为2至15mm，厚度(t)为1mm或大些，并且叶片的一个弯曲的边缘在适当压力下与显影辊2接触，从而减小色剂4的层厚。该例中，弹性元件53的弹性和橡胶叶片50的弹性可以有效地结合起来以得到上述效果。但是，由于色剂4的磨擦带电依赖于构成叶片50的硅橡胶或氟橡胶，色剂4可能因为叶片50和辊2之间的大的磨擦而劣化，或者由于所述大的摩擦对辊2产生负荷力矩的增加而引起的辊2的暂停会导致不连续的线图像的产生。

JP-A6-130801中公开的叶片旨在防止施加在显影装置中显影剂上的应力，从而延长其使用寿命。如图7所示，叶片31与显影辊2的表面基本垂直，在叶片31的一顶端与辊2的所述表面之间形成一间隙。标号32是一个色剂密度探测器。叶片31由冲剪一金属板，对所形成的板的顶端的后半部进行斜切削和抛光而所述顶端的前半部保持一弧形而产生。这样形成的叶片31，当安置在辊2上方时，能有效地控制载体的磁刷(magnetic brushes)在辊表面的堆积，并能减小显影剂的应力。

很显然，JP-A6-130801的目标是解决双成分型显影剂的问题，即，在所述显影剂中载体的磁刷的非希望的堆积，它告诉人们怎么样切削和抛光叶片的一个顶端以获得足以控制磁刷堆积的间隙。

本发明的一个目的是提供一种用于电摄影成像装置中的显影剂厚度控制叶片，能同时有效地控制显影剂的厚度和使显影剂均匀带电，而克服了现有技术中的诸如所述叶片在压力作用下与其一表面接触的显影辊中的蠕变和其他缺陷，叶片中的裂缝和皱褶，显影剂的劣化，图像的“模糊”和其他缺陷，以及叶片制作复杂困难等的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种所述叶片的加工方法。

本发明的再一个目的是提供一种在其显影装置中使用所述叶片的电摄影成像装置。

本发明的其他目的将结合实施例在下面加以阐述。

按照本发明的一个方面，上述第一个目的可通过用于在电摄影成像装置中的显影辊的一表面上控制显影剂层厚度和/或使显影剂摩擦带电的叶片来实现，所述叶片是通过在一冲剪模具中冲剪一薄弹性金属板而制成的一纵向延伸的元件，其端部具有一个表面光滑的、在所述冲剪中作为冲剪落差(shear drop)形成的厚度逐渐减小的弯曲的尾部，所述尾部能够被挤压到显影辊的带显影剂的一表面并与之弹性地接触。

根据本发明的另一方面，上述第二个目的可通过用于加工用于控制电摄影成像装置中显影辊表面的显影剂的层厚度和/或使所述显影剂摩擦带电的叶片的方法加以实现，所述方法包括以下步骤：

提供包括至少一对冲头和冲垫的一冲剪模具，

调节所述冲头与冲垫间的距离使其足够大以能在后续冲剪步骤中在叶片的端部得到一弯曲的尾部，和

在所述冲剪模具中冲剪一薄弹性金属板以形成所述叶片，该叶片的一端部具有一表面光滑的厚度逐渐减小作为冲剪落差而形成的弯曲的尾部，所述尾部能够被挤压到电记录成像过程中的显影辊的带显影剂的一表面并与之弹性地接触。

此外，按照本发明的另一个方面，上述第三个目的由这样的电摄影成像装置完成，该装置包括一显影装置，该显影装置包括一显影辊和用于控制显影辊一表面上显影剂的层厚度和/或使其摩擦带电的叶片，其中的叶片是通过在一冲剪模具中冲剪一薄弹性钢板而制成的一纵向延伸的元件，其端部具有一个表面光滑的、在所述冲剪中作为冲剪落差形成的厚度逐渐减小的弯曲的尾部，所述尾部能够被挤压到显影辊的带显影剂的一表面并与之弹性地接触。

正如下面优选实施例的描述中将要阐述的那样，本发明的显影剂厚度控制叶片可通过简单的方式和设备而容易地制得。此外，由于本发明的叶片的端部被制成具有一弯曲的表面光滑的尾部，当它用于电记录成像装置的显影装置，特别是与单成分型显影剂一起使用时，能有效地控制显影剂的厚度，并同时使显影剂均匀地摩擦带电。在成像过程中，现有技术中遇到的问题不再发生。按照本发明，可以高可靠性地制作高质量的图像而没有模糊或其他图像缺陷。

下面将参考附图更清晰地阐述本发明。

图1是表示第一现有技术的成像装置中叶片结构的截面图；

图2是表示第二现有技术的成像装置中叶片结构的截面图；

图3是表示第三现有技术的成像装置中叶片结构的截面图；

图4是表示第四现有技术的成像装置中叶片结构的截面图；

图5是表示第五现有技术的成像装置中叶片结构的截面图；

图6是表示第六现有技术的成像装置中叶片结构的截面图；

图7是表示第七现有技术的成像装置中叶片结构的截面图；

图8是按照本发明的一个优选实施例的电摄影成像装置的截面图；

图9是根据本发明人的在先申请的发明的电摄影成像装置的截面图；

图10是表示图9所示成像装置中的叶片结构的截面图；

图11是说明图10的叶片的制备的截面图；

图12是根据本发明的一优选实施例的叶片的结构的截面图；

图13是表示根据本发明的另一个优选实施例的叶片的结构的截面图；

图14是说明根据本发明的叶片与显影辊的一带有色剂的表面接触状况的截面图；

图15是说明根据本发明的叶片的制备的截面图；

图16是表示模具中冲头和冲垫之间的间距(w)和得到的叶片弯曲部分(r)的高度(h)之间关系的曲线图；

图17是表示三个不同叶片的每一个的端部的截面图，画出的是每一端部的电子显微照片；

图18是表示所得到的叶片的弯曲部分(r)的高度(h)和辊表面的显影层厚度之间关系的曲线图；

图19是表示辊表面显影剂层厚度与光敏鼓上图像的光密度的关系的曲线图；

图20是表示辊表面的显影剂的层厚度与光敏鼓上的模糊(密度)之间关系的曲线图。

本发明将参考描述按照本发明的一个优选实施例的电摄影成像装置的图8加以阐明。这里应用的显影剂是只含有一种色剂的非磁性单成分型显影剂。在本发明的实施中，如果需要，当然也可用双成分型显影剂来代替单成分型显影剂。

所示的成像装置包含一绕箭头“A”所示方向旋转的光敏鼓1。光敏鼓1载有一由有机光电导体(OPC)材料组成的光敏层，鼓的直径为40mm。该鼓的圆周速率为70mm/s。

光敏鼓1通过预充电装置13而以静电的方式带电，以调节鼓1的表面电位至负650伏。这里的预充电装置13是旋转电刷，但是，如果需要，也可使用诸如电晕充电器的其他传统充电装置。

接着，光敏鼓1被暴露于来自诸如激光扫描光学系统(例如LED阵列)的能根据给定图像信号发光的曝光系统(图中未示出)的光图像中，以在鼓表面上形成一带电的潜像。

然后，所形成的潜像通过使用显影装置6中的非磁性单成分型显影剂或色剂的细粒被显影。如图所示，显影装置6由显影辊2，色剂供应和色剂回收辊3，包含在显影装置6的一框架6a中的色剂(图中未示出)，本发明的也可以用作充电装置的色剂厚度控制叶片5，搅拌辊7，桨辊(paddle roller)8，色剂瓶9和外辊10构成。

在显影装置6中，和光敏鼓1接触时，显影辊2以二倍于鼓1的较高圆周速率以与鼓1相反的旋转方向旋转。色剂由辊3提供到辊2，辊2上载有的色剂被引导到叶片5的下面以在辊2的表面构成一色剂薄层。由于旋转的鼓1与辊2接触，辊2上的色剂层被传输并附着到鼓1的潜像上。这样在鼓1的表面形成可见的色剂图像。注意到在显影辊2中，没有传输的色剂层保留下来，并由与辊2的旋转方向相同的方向旋转的辊3刮去。

由色剂瓶9提供新的色剂。该新色剂由外辊10获取，由搅拌辊7均匀混合，然后由桨辊8有效地提供给辊3。

附着在鼓1表面的可视色剂图像接着被导向装置有图像传输辊11的图像传输装置，色剂图像被传输到从一供纸盒20供给的记录纸21上。传输辊11被电连通到一DC电源。在纸21被引导至一对固定辊12之间时，传输的图像被熔化并固定到纸21上。

在色剂图像被传输到纸21上后，光敏鼓1的表面被清除器16清除以完全去除鼓表面上的残留色剂。在将残余色剂由鼓表面清除后，鼓1再次被预充电装置13充电以备下一成像过程使用。

本发明的色剂厚度控制叶片5将参考附图作进一步的说明，在此之前先描述由与本发明相同的发明人(Mizuno和Yoshida)发明的用于控制显影辊上的色剂厚度的另一刮片，以助于对本发明的进一步理解。注意到所述刮片在日本未审查专利出版物(Kokai)No.8-69171中公开，公开日为1996年3月12日，迟于本申请的优先权日(1995年8月23日)  。

JP-A8-69171提供了一种如图9所示的电成像装置，基本上与图8所示的装置相同，其区别是图9中的刮片40明显地区别于图8中的叶片5。如图10所示，刮片40具有由图11所示方式制成的结构，并略微由层厚度控制装置的一端表面伸出。与本发明的叶片5不同，刮片40不具弹性，因为它非常短(约0.6mm)并且由厚的诸如钢的刚性金属板制成。

JP-A8-69171中的刮片40可由图11所示的方法制作。如图11(A)所示，金属板40被插入具有一间距(w)的一凸模45和凹模44之间，然后凹模44按箭头所示方向被向下冲压。作为结果，板40的两端被弯曲，如图10所示。

刮片40可能克服JP-A8-69171中公开的现有技术的问题，并具有能稳定形成色剂层而不使色剂劣化和以高的密度和低的模糊度而稳定形成图像的优点。然而，它不可能完全解决本发明的上述的问题。即，本发明的色剂厚度控制叶片是发明人研究上述提到的现有技术的叶片和刮片的问题所得到的结果。

如图8所示的成像装置在需要时可在本发明的精神和范围内加以改变。例如，在本发明的实施中，光敏鼓1可以包括表面上载有硒，硒合金，氧化锌，硫化镉的光敏层或有光电导体材料(例如酞腈)的金属鼓(例如铝鼓)。在光敏层的形成中最好使用功能分立型的有机光电导体材料。可以根据成像装置的的尺寸及其他因素改变鼓的直径和光敏层的厚度。

图像曝光系统位于光敏鼓的上面。适当选取图像曝光系统的位置使得带静电的潜像适宜地形成在光敏鼓的表面。适当的图像曝光系统的例子包括任何传统的光学成像系统(例如LED)，激光，液晶光栅和电荧光光学系统。

显影装置6位于图像曝光系统的下侧。显影装置已详细地加以描述，但是，必要时可对所述显影装置作任何改变。

显影装置6中可用任何显影剂，可以是单成分型，1.5成分型或双成分型显影剂。即，显影剂可以包括磁性的或非磁性的色剂，带有或不带有磁性或非磁性的载体。所使用的色剂是含有炭黑及类似物(作为黑色素)的色剂，而所使用的载体也是诸如磁粉(例如铁或铁氧体粉)的传统载体。磁粉被涂以或分散于聚合树脂中。在显影装置中最好使用仅含有非磁性色剂的单成分型显影剂。

接在显影装置6的下面作为图像接收元件安置一图像传输辊11用于将显影的图像传输到记录纸21上。任何传统的传输辊都可用于本发明的成像装置中。图像传输辊能在不同环境和传输条件下保持高而稳定的传输效率，并能有效防止在由直径较小(即曲率较大)的光敏鼓传输已显影图像的过程中经常发生的纸张下垂。传输辊最好包括具有封闭单元的弹性材料导体，其外围表面有一绝缘涂层。

一预定大小的恒定的电流优选地施加在图像传输辊上。恒定电流下传输辊的运行对恒定地在纸上施加电荷是有效的，因而防止了，或至少减少了由环境条件引起的传输效率的下降。此外，最好在传输辊上施加一给定大小的电压。传输辊在恒定电压下的运行对获得好的传输效率和色剂图像的稳定传输是有效的。

为接收由光敏鼓1传输来的已显影的色剂图像，作为图像接收元件可以运用任何传统的材料，例如纸(如空白纸、涂料纸、合成纸)，塑料片或膜及其他。在使用之前，所述材料可存贮在盒子里，或以卷的形式存贮，在图像传输前或后切割成给定的大小。

图像传输完成后，纸21作为图像接收元件同已传输的图像一起被引向图像固定装置12。根据不同的色剂和其他因素，在图像固定装置中可使用加热法，溶化的蒸气熔解法或其他传统技术。优选地，可应用一对固定辊，图像可由加热或熔化被固定到纸21上。

图12表示包括本发明的色剂厚度控制叶片5的图8的显影装置的选出的一个部分。光敏鼓1、显影辊2和色剂供给和接收辊3的旋转方向分别由箭头“A”、“B”和“C”表示。

这里使用的叶片5由典型的弹性金属材料弹簧不锈钢板制成。本发明的实施中，这种和其他弹簧钢材料可用作弹性金属材料。这些弹簧钢材料是可购买的，例如下列名称和标准。材料名称                JIS标准       符号弹簧不锈钢(奥氏铁)      JIS G4313     SUS304-CSP弹簧磷青铜              JIS H3130     C5210P或C5210R弹簧不锈钢(淀积硬化)    JIS G4313     SUS631-CSP弹簧钢(冷轧)            JIS G4802     SK5-CSP弹簧铜铍合金            JIS H3130     C1720P或C1720R

叶片5的一基端通过挤压板6c和螺钉6d被整体地固定在座6d上，而座6d被整体固定在显影装置的框架6a的一端部。框架6a和座6b最好由电绝缘的树脂(如ABS树脂)材料制成。

图13表示根据本发明另一实施例的色剂厚度控制叶片5。如图所示，叶片5的一基端直接插入并固定在显影装置的框架6a上。框架6a由绝缘材料ABS树脂制成。叶片5到框架6a的固定最好可通过使用镶嵌造型方法获得，但是，也可运用其他方法，例如，可强迫将叶片插入框架的缝中。因为较少的部分被用作叶片的固定，因此与图12的叶片的制造相比，图13中的叶片可以一种简单的方法和低的成本来制造。

再次参考图12进一步对本发明的色剂厚度控制叶片的工作加以说明。如图所示，沿“B”方向旋转的显影辊2被安置在与沿“A”方向旋转的光敏鼓1的一表面相邻或相接触的位置，而沿“C”方向旋转的色剂供给和接收辊3被安置在与显影辊2的一表面接触的位置。叶片5被安置在辊3和鼓1之间的位置，这样，它的顶端可与辊2的旋转方向(“B”方向)相反地与辊的一表面接触。

使用图12中的叶片，如图8所示，在辊3上旋加负420伏的电压，而辊2上施加负320伏的电压。由于这些辊带电，由辊3传输到辊2上的色剂4通过辊3和2之间在压力下的摩擦及电荷导入，和在与叶片5在压力作用下接触的辊2的旋转过程中进一步摩擦带电。这样，由叶片5下面通过的色剂4可提供一具有均匀层厚的薄色剂层。

随着显影辊2的旋转，产生的色剂层4被输送到显影区，这里相对的辊2和鼓1相邻或彼此接触。在该显影区，色剂4被以图像的方式由辊2传输到鼓1。即，显影辊2上的色剂4被选择性地传输并附着在光敏鼓1上的潜像部分，从而使潜像可视。色剂4的其余部分，即未传输的色剂，又随着辊2的旋转与辊3接触。一经与辊3接触，残留于辊2上的色剂4被辊3部分剥离，而色剂4的绝大部分在被分散后依着叶片5放传送。上述步骤在每一成像过程中围绕着显影辊2重复进行。

上述色剂厚度控制叶片最好按照图15所示的方法制作。将用于形成叶片5的诸如弹簧不锈钢板的弹性金属板放置在包含有冲头14和冲垫15的冲模中，然后沿箭头方向移动冲头14。冲头14和冲垫15间的距离或间隔w最好这样来控制，使得在冲剪时，所得到的叶片5含有一弧形的表面光滑的弯曲尾部5a。弯曲尾部5a在冲剪过程中作为冲剪落差(一般情况下为一缺点)而形成，但是，令人惊奇的是，如果它被用作本发明的色剂厚度控制叶片，该叶片5显示出控制显影辊上的色剂厚度和使色剂摩擦带电的显著的协同作用的效果，而不需对所述弯曲尾部5a作进一步的制作和加工。弯曲尾部的光滑度被认为也对该效果有贡献。色剂厚度控制叶片的大小可根据诸如所需效果等因素在较大范围内改变，但是，优选地，如图12和13所示的由框架6a或座6b算起的长度“L₁”在12至22mm，图14所示厚度t在0.10至0.12mm，而所述尾部的弯曲部分r的高度h取为13至43微米。如果本发明的叶片由冲剪厚度“t”为0.1至0.12mm的弹性金属板制成，它能够完全保持并显示用作叶片原材料的金属板的弹性和挠曲性，从而保证在适当压力下叶片顶端与显影辊表面的良好接触。此外，由于叶片可通过在冲剪模具上冲剪薄弹性金属板而制作，所以叶片可以简单的方式和显著降低的成本来制作。并且，由于其特殊的弯曲尾部结构，这种叶片可减弱作用于色剂的应力，并由此减弱色剂的劣化，从而延长色剂的使用寿命，并能提高得到的色剂图像的质量。

此外，叶片5的特征是，其弯曲尾部5a的弯曲部分“r”的高度“h”在13至43微米范围(如图14所示)。当叶片5的一顶端与显影辊2的一表面接触时，由于所述弯曲部分的高度，在叶片顶端与辊表面间形成一小间隙。所形成的间隙可有效控制一定数量的色剂通过所述间隙，从而形成一给定厚度的均匀色剂层。

除上述这些优点之外，由于叶片5的长度“L₁”(见图13)在12至22mm的范围，叶片5能完全展示用作原材料的弹性金属板的弹性和挠曲性。由于其完美的弹性和挠曲性，叶片5可在适度控制的压力下与显影辊2的表面接触，从而避免了在辊2的轴向色剂厚度的非均匀性。

而且，叶片的尾部最好在15至45gf/cm的压力下压在显影辊的表面上。叶片的受控的压力有利于减小作用于色剂的应力，同时，可获得叶片与辊的适当控制的接触压力。

由使用本发明的叶片获得的上述优点将结合图14进一步加以阐述，大的放大显影辊2的表面被示为基本上为平面。如果叶片5按图示的方式与显影辊2接触，即，叶片5的弯曲尾部5a的圆边缘与辊2的表面接触，并在叶片5上施加一给定的压或推力，可在辊2的表面形成给定厚度的均匀色剂层4，同时，也可对色剂4进行给定数量的充电。

作为结果，可以防止色剂4带电性能的减弱和图像背景的模糊，并由此获得高的图像质量。此外，由于其好的弹性，叶片5能够以适当的接触压力与辊2接触，同时，由于叶片的弧状弯曲尾部和其金属的低摩擦力，作用于色剂4的应力可被显著降低。

为断定本发明的上述优点，发明人做了实验，下面将描述这些实验。

根据上述参图15描述的方法，使用弹簧不锈钢(JG-SUS304-CSP)分别制出了本发明的具有不同厚度“t”和长度“L₁”的叶片，以及由于其较高或较低的厚度和/或长度而没有包含在本发明范围内的类似叶片。叶片被安装在富士通公司生产的打印机中，并做了有关由于色剂层厚度的不均匀而导致的图像密度的不均匀和由色剂的不足带电而引起的图像背景的模糊方面的打印测试。测试结果总结于下表1中。表中“是”表示有关图像密度和“模糊”的测试可获得好的结果，“否”表示结果不好而不可接受。注意到密度(光学密度)和“模糊”由Macbeth密度计RD918测得。

                         表1

		叶片的长度L1(mm)
											10.0	12.0	14.0	16.0	18.0	20.0	21.0	22.0	24.0
		叶片的厚度(mm)	0.08	否	否	否	否	否	否	否										否	否
0.10	否										是	是	是	否	否	否	否	否
			0.12	否	否	是	是	是	是	是									是	否
0.15	否										否	否	否	否	否	否	否	否

上述结果表明，当叶片的长度小于12mm或大于22m，或其厚度小于0.10mm或大于0.12mm时，构成叶片的弹簧钢的弹性不能被完全展示，相应地，在叶片与辊的接触中只有不足的压力由叶片作用至显影辊。这样，如果所使用的显影辊由于制作的精确性粗糙而具有不同的外径，色剂层的厚度可在辊的轴向发生改变，所产生的厚的色剂层能引起“模糊”，以及不均匀的图像密度。

此外，厚度小于0.1mm的叶片刚度不足，相应地，由叶片向显影辊只能作用一低的压力。为避免这一问题，可调节叶片安装到框架或座的装配条件以获得较高的压力，但是，这样可能使得叶片弯曲变形，使弯曲尾部抬起而导致叶片体与辊的接触。即使进行附加的电荷导入也不可能改进叶片接触压力的不足，这样，由于色剂的摩擦带电的不足而导致在所得到的色剂图像中产生“模糊”。如果如上述那样叶片体与辊接触，则也会产生同样的问题，因为由于不足的接触压力，摩擦不足，并导致色剂带电量的显著增加。也应注意到，如果显影辊表面有凹陷或其他缺陷，这些缺陷将引起色剂层厚度的显著的不均匀。

本发明的色剂厚度控制叶片在长时间用于成像装置时也表现出显著的优点。即，叶片的接触压力非常稳定，因为它可通过由弹性金属板制成的叶片5的偏转度“L₂”(见图13)有效地加以控制。此外，这适当选择叶片的偏转度可避免叶片中的任何蠕变。例如，当叶片由弹簧不锈钢(JG-SUS304-C’SP-3/4H)制成时，如果偏转度“L₂”被调节到某一范围，在该范围中所使用的不锈钢的疲劳强度为33kgf/mm²和10⁸转或较小(JIS标准)，可以避免任何蠕变。此外，叶片可被稳定地重复使用很长时间，因为色剂不固定地附着在叶片的端部。

下面将解释与显影辊2接触的叶片5(见图14)的弯曲尾部5a的弯曲部分“r”的高度“h”。

在上述实验中弯曲部分“r”的高度“h”为23微米，相应的结果列于表1中。当叶片的厚度“t”和长度“L₁”在本发明的所希望的范围内时可以得到满意的结果，但是，当高度“h”由23微米变到低于13微米时，不能得到类似的结果，因为几乎所有的色剂4都不能通过叶片5和辊2的相接触的一侧。与此相反，当高度“h”大于43微米时，作为大量的色剂通过所述接触侧的结果，所得到的色剂层的厚度将过度地增加，这样，由于叶片和色剂之间摩擦的不足和由此产生的色剂带电的抑制将引起“模糊”。相应地，通过将弯曲部分“r”的高度“h”控制到13微米到43微米的范围，可以有选择地使色剂通过叶片和显影辊间的间隙以在辊表面形成给定厚度的均匀的色剂层，即使叶片与辊表面间的接触角在较大范围内改变，也能可靠地维持这种希望的色剂层的形成。

对在其尾部的弯曲部分“r”有一高度“h”的叶片的制作将进一步加以解释。

如参考图15已说明的那样，当厚度为(例如)0.1mm的薄弹性金属板按照本发明在冲剪模具中冲剪时，由于冲头和冲垫之间的间隙“w”，在所得叶片的尾部产生一弧状的光滑曲面“r”，即冲剪落差。与此相反，在现有技术的加工方法中，这种弧状曲面不可能产生于所得叶片中。这是因为，在现有技术的方法中，间隙“w”一般被调节到叶片厚度的十分之一或更小以改进模具中板的可加工性(切割性)，同时防止在所得到的叶片中出现毛边、毛刺和其他缺陷。例如，如果现有技术的方法用于本发明的上述例子中，间隙“w”必须为0.01mm或更小。即，在传统的冲剪模具中，制作高度“h”为13至43微米的叶片是困难的。

考虑到上述事实，发明者进行了实验以确定模具间隙“w”和由不同硬度Hv的弹性金属板制成的叶片弯曲尾部的弯曲部分“r”的高度“h”之间的关系。所用的弹性金属板为三种弹簧不锈钢板(JG-SUS304-CSP-1/2H，Hv＝280；JG-SUS304-CSP-3/4H，Hv＝340；和JG-SUS304-CSP-H，Hv＝400)，其厚度均为0.1mm。其结果绘于图16中。

由图16可明显看出，当改变弹簧板的硬度并使间隙“w”由0.01mm增至0.045mm时，弯曲尾部的弯曲部分“r”，即冲剪落差，逐渐增加。当间距“w”为0.02mm或更大时，对所有的弹簧板弯曲部分“r”的高度“h”可被控制在13至33微米的范围内。

图17表示了上述实验中制作的三种叶片的端部截面的电子显微照片(×400)。所描述的截面表明，弯曲部分“r”的高度“h”最好在13至43微米，尤其在30至43微米。

此外，弯曲部分“r”的高度“h”可随着所用弹簧板的厚度的增加而增加。例如，当两弹簧不锈钢板(JG-SUS304-CSP-3/4H)具有厚度0.1mm(第一样品)和0.2mm(第二样品)，并且在间距“w”为0.01mm的模具中被冲剪时，所得到的叶片的高度“h”分别为11微米(第一样品)和20微米(第二样品)。即，高度“h”可能过改变所用的弹簧板的厚度适当地加以控制。显然，对本发明的叶片来说，如果板厚度“t”为0.1至0.12mm，可以获得13至43微米的高度“h”。

图18表示了研究显影剂(色剂)层的厚度随叶片弯曲尾部的弯曲部分“r”的高度“h”的改变而变化的实验的结果。如图18所绘出的那样，色剂层的厚度随着弯曲部分“r”的高度“h”的增加而增加，即，在所述色剂厚度和所述弯曲部分“r”的高度“h”之间存在某种关联。

图19是表示显影剂(色剂)厚度和所得图像的光学密度之间关系的曲线图。该图表明，光学密度(O.D.)随色剂层厚度的增加而增加。

图20是表示显影剂(色剂)层厚度与光敏鼓上图像的“模糊”(O.D.)之间关系的曲线图。该图表明，随着色剂层的厚度的增加，图像的“模糊”增加。

由以上结果可以了解到，图像密度和“模糊”之间存在关联，因此色剂层的厚度必须被控制在8至14微米内。如果弯曲部分“r”的高度“h”，如上所述被控制在13至43微米范围内，根据本发明可以产生具有这一给定的厚度的色剂层。换言之，上面所述是获得稳定图像密度和高的图像质量而没有模糊的条件。

最后说明在显影辊上施加15至45gf/cm的压力(接触压力)的原因。

如上所述，在本发明的实施中，叶片的尾部最好以15至45gf/cm的接触压力挤压在显影辊的表面。这是因为小于15gf/cm的接触压力不足以完全表现出构成叶片的弹性金属板的弹性或挠曲性，因为所述接触压力只能保证叶片到辊的弱的接触力。这些缺点，尤其是当所用显影辊由于制作精确度粗糙而具有不同的外经时，能导致色剂层厚度在显影辊的轴向的不均匀性，并且所得的厚度增加的色剂层能引起诸如“模糊”和图像密度不均匀的缺陷。除了这些缺点之外，叶片的弯曲度“L₂”(图13)被减小，从而导致由于叶片与辊间接触范围的减小而产生的叶片与显影辊接触的不稳定。

与此相反，大于45gf/cm的接触压力将引起叶片的弯曲，并由此导致叶片弯曲尾部的升高。相应地，叶片体(不是尾部)将与显影辊表面接触。即使控制弯曲尾部的位置也不能解决这一问题。即，在这种情况下，由于施加于显影辊的压力的过度增加，将可能在色剂上产生大的应力，这样，随着色剂的重复使用，受到应力作用的色剂将被劣化，即，色剂的带电水平将被降低，从而使图像的线加厚而使图像模糊。

显然，当叶片只有一弱的接触压力时，即使附加地对色剂充电，色剂的不足的摩擦也不可能被改进。由于色剂的较小的摩擦导致色剂带电水平的增加，将在所产生的图像中产生“模糊”。此外，如果叶片体与显影辊接触，色剂的带电水平可被显著地提高，因为由于所述叶片体与辊的接触使得叶片的每单位表面的接触压力不高，这样使得色剂摩擦效率的缺乏不可避免。此外，显影辊表面上的凹陷和其他缺陷将导致所产生的色剂层厚度的非常显著的非均匀性。

相应地，通过将由叶片施加到显影辊上的接触压力选在15至45gf/cn范围内，可以获得图像密度稳定、没有模糊的高质量图像。注意到这些高图像质量已结合图19和20加以说明。

运用上述例子中描述的非磁性单成分型显影装置，总能得到厚度稳定均匀的色剂层。当然，即使叶片到显影辊的角度被改变，本发明的效果也能被维持。此外，即使长时间搁置或使用，也能保持叶片的恒定接触压力。

Claims (17)

1.一种用于电摄影成像装置中控制显影辊(2)表面上显影剂(4)的层厚度和/或使所述显影剂摩擦带电的叶片(5)，其中所述叶片(5)是通过在一冲剪模具(14，15)中冲剪一薄弹性金属板而制作的纵向延伸元件，其端部具有一表面光滑的，在所述冲剪时作为冲剪落差形成的厚度逐渐减小的弯曲尾部(5a)，所述尾部(5a)能够挤压在显影辊(2)的载有显影剂的表面并能与所述表面弹性接触。

2.根据权利要求1的叶片，其中所述弹性金属板是弹簧钢板。

3.根据权利要求1或2的叶片，共中所述叶片(5)被安装在一叶片座(6b)上，并且具有12至22mm的长度(L₁)和0.10至0.12mm的厚度(t)。

4.根据权利要求3的叶片，其中所述尾部(5a)的弯曲部分(r)的高度(h)为13至43微米。

5.根据权利要求1至4中任一的叶片，其中叶片(5)的所述尾部(5a)以15至45gf/cm的压力压在所述显影辊(2)的载有显影剂的表面。

6.根据权利要求1至5中任一的叶片，其中所述叶片(5)整体地固定在成像装置中显影装置(6)的一框架(6a)上。

7.一种用于控制电摄影成像装置中显影辊(2)表面的显影剂(4)的层厚度和/或使所述显影剂(4)摩擦带电的叶片(5)的加工方法，所述方法包括以下步骤：

提供包括至少一对冲头(14)和冲垫(15)的一冲剪模具，

调节所述冲头(14)与冲垫间(15)的距离(W)使其足够大以能在后续冲剪步骤中在叶片(5)的端部得到一弯曲的尾部(5a)，和

在所述冲剪模具(14，15)中冲剪一薄弹性金属板以形成所述叶片(5)，该叶片的一端部具有一表面光滑的在所述冲剪时作为冲剪落差形成的厚度逐渐减小的弯曲的尾部(5a)，所述尾部(5a)能够在电记录成像过程中被压到显影辊(2)的带显影剂的一表面并与之弹性地接触。

8.根据权利要求7的方法，其中所述弹性金属板是弹簧钢板。

9.根据权利要求7或8的方法，其中所述叶片(5)的长度(L₁)为12至22mm，厚度(t)为0.10至0.12mm。

10.根据权利要求9的方法，其中所述尾部(5a)弯曲部分(r)的高度(h)为13至43微米。

11.一种电摄影成像装置，该装置包括一显影装置(6)，该显影装置包括一显影辊(2)和用于控制显影辊(2)一表面上显影剂(4)的层厚度和/或使其摩擦带电的叶片(5)，其中的叶片(5)是通过在一冲压模具(14，15)中冲剪一薄弹性钢板而制成的一纵向延伸的元件，其端部具有一个表面光滑的、在所述冲剪中以冲剪差形成的厚度逐渐减小的弯曲的尾部(5a)，所述尾部(5a)能够被压到显影辊的带显影剂的一表面并与之弹性地接触。

12.根据权利要求11的成像装置，其中所述显影剂(4)是非磁性单成分型显影剂。

13.根据权利要求11或12的成像装置，其中所述弹性金属板是弹簧钢板。

14.根据权利要求11至13中任一的成像装置，其中所述叶片(5)固定在一叶片座(6b)上，并具有12至22mm的长度(L₁)和0.10至0.12mm的厚度(t)。

15.根据权利要求14的成像装置，其中所述尾部(5a)的弯曲部分(r)的高度(h)为13至43微米。

16.根据权利要求11至15中任一的成像装置，其中所述叶片(5)的尾部(5a)以15至45gf/cm的压力压在所述显影辊(2)的载有显影剂的表面上。

17.根据权利要求11至16中任一的成像装置，其中所述叶片(5)整体地固定在所述显影装置(6)的一框架(6a)上。

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