CN1120388C - 显影装置 - Google Patents

Abstract

一个单组分显影装置，它具有一支承单组分显影剂的显影辊，用于使静电潜像显影；一供料辊，用于给显影辊提供显影剂；和一刮片，它接触显影辊从而调节显影剂的层厚。假定显影剂的体粒度是Dbk，由供料辊提供的显影剂在显影辊上维持成层，由刮片调节再形成预定厚度，显影剂形成预定厚度的层后，进行黑色图像显影程序；又假定显影剂的体粒度是Dwt，由供料辊提供的显影剂在显影辊上维持成层，由刮片调节再形成预定厚度，显影剂形成预定厚度的层后，进行白色图像显影程序，其满足不等式Dwt/Dbk＞0.8。

Description

显影装置

本发明涉及一种单组分显影系统的显影装置，它安装于电子照相系统的成像装置如复印机，打印机等，从而显影形成于光电导元件表面的静电潜像。

如复印机和打印机等使用电子照相系统的成像装置配置有显影装置，以显影形成于光电导元件表面的静电潜像。

最近几年，应成像装置微型化的需求，对显影装置微型化的需求也相应增加，这就要求具有在达到微型化的同时保证显影特性的技术。

例如，一种使用磁刷系统的显影辊的显影装置已应用于实践中，它把包括墨粉和磁性载体的双组分显影剂通过使用磁力运送到对应于光电导元件的显影区，且在完成显影程序后，将显影剂回收到显影容器中。

在上述磁刷系统中，为稳定显影程序，需要补充消耗的墨粉，并控制包含于显影剂中的墨粉的比例，即墨粉的密度必须恒定。

正常情况下，在使用上述磁刷显影系统的显影装置中，显影剂中需要较大比率的载体量，这就需要增加储存显影剂的显影剂容器的尺寸；这就可能导致整个显影装置的体积增大。另外，还需要搅拌元件等以控制墨粉的密度，使显影剂中的墨粉的充电量恒定，这种多个搅拌元件的使用是使显影装置微型化受限制的原因之一。

近来，为避免上述问题，一种单组分显影剂系统的显影装置已被提出并投入实际应用，它使用的是包含墨粉而不包含载体的单组分显影剂。在使用这种单组分显影剂系统的显影装置中，既没必要控制墨粉密度，也没必要提供载体，这样显影容器的体积会大大减小，从而使显影装置的微型化成为可能。

另外，这种单组分显影剂系统的维护等也非常容易。换句话说，因为不用更换已退化的显影剂，特别是对于包含已退化载体的显影剂，也就不需要进行相应的维护。

另外，由于仅仅需要补充墨粉，且由于既不需要检测墨粉的密度，也不需要进行该检测的控制，这个系统使得控制系统简化成为可能。换句话说，用单组分墨粉的显影装置仅仅在需要时填加墨粉。

在具有上述设置的显影装置中，预定电压被施加到构成显影装置的各个构件上，如显影辊和供纸辊，从而高度精确地显影形成于光电导元件上的静电潜像。

因此，墨粉和各个构件的电特性是形成决定显影特性的主要因素。特别是，墨粉的充电量和显影辊的电阻率对显影特性的影响非常大。

比电荷q/m(每单位质量的充电量)与显影特性之间的关系在图10中的特性曲线表示，其中，当比电荷较小时，显影开始电压与显影结束电压之间的电位差也较小。以下，把这一特征称做“上升显影γ特性”。相反，当比电荷较大，显影开始电压与显影结束电压之间的电位差也较大。在下文中，将这一特性称做“水平显影γ特性”。因此，如果显影装置的墨粉的比电荷有较大波动，则显影特性也具有较大波动，不能形成优质图像。由于传统的单组分显影装置不能充分地抑制比电荷的波动，图像质量有可能下降，如产生重影。

另外，显影辊的电阻率与显影特性之间的关系由图8的特性曲线显示，其中电阻率越大，则水平显影γ特性作用越强。例如，在应用传统的高电阻率显影辊的情况下，由于显影辊在温度和湿度的影响下对电阻率波动极为敏感，显影特性的变化很大，引发出一些问题，如，图像密度波动大。再者，这也引起图像质量下降，如发生显影重像，这是由于在显影辊的高电阻层的表面累积的电荷所致。

因此，在使用单组分显影剂的显影装置中，建议使用电荷控制剂和外部填加剂以稳定墨粉的充电特性，同时通过允许显影辊具低电阻率来稳定显影特征；然而，这些努力仍然不能完全获得高质量的图像。

更特别的是，考虑到单组分显影剂中的比电荷波动，由于墨粉粒子大小的分布，显影剂自然具有比电荷波动，即，比电荷随着粒子大小的波动而波动。

另外，考虑到显影辊的电阻率，由于在高电阻层表面累积了电荷，应用高电阻率显影辊可能引起而引起显影重像的发生。相反，应用低电阻率显影辊可能由于墨粉层绝缘击穿和有过电流而引起图像质量下降。

本发明的目的是提供一种单组分显影系统的显影装置，它可以稳定显影特性，并通过避免由于在墨粉层绝缘击穿所引起的图像质量下降，和由于显影剂中粒子大小波动所引起的显影重像的发生，从而达到优质的显影操作。

为了达到上述目的，本发明的将静电潜像显影于静电潜像支承体上的显影装置配置有支承单组分显影剂于其表面的显影剂支承体，并通过接触静电潜像支承体而使该静电潜像显影；显影剂供给元件，用于给显影剂支承体提供显影剂，和显影剂层调节元件，它与显影剂支承体相接触以便调节显影剂供给元件所提供的显影剂的层厚，假设显影剂的体积平均粒子大小是Dbk，此时由显影剂供给元件提供的显影剂被维持在显影剂支承体上形成一层，并由显影剂层调节元件调节到预定层厚，显影剂在显影液支承体形成预定层厚后，执行彩色图像显影程序；且假设显影剂的体积平均粒度是Dwt，此时由显影剂供给元件提供的显影剂被维持于显影剂支承体上形成一层，并由显影剂层调节元件调节到预定层厚，显影剂在显影剂支承体形成预定厚后，执行非彩图显影程序，它满足不等式Dwt/Dbk＞0.8。

在上述设置中，通过控制和限制在非彩色图像显影部分的显影剂的体积平均粒度Dwt和彩色图像显影部分的显影剂的体积平均粒度Dbk之间的差值在上述不等式所指的范围内，就可能把依赖图像型的比电荷的平均量的变化维持在预定值范围内；因此，就可能避免产生显影重像，从而提供可实施所需显影程序的显影装置。

为了更全面地理解本发明的特点和优势，下面将参考附图进行更细致的描述。

图1是根据本发明的显影装置的结构的侧视图，其接触一支承静电潜像的光电导元件，并在显影程序中利用单组分显影剂。

图2显示了省去图1的显影装置中的复位装置时体粒度分布的波动。

图3显示了使用图1的显影装置中的复位装置时体粒度分布的波动。

图4是安装有图1的显影装置的成像装置的整体结构的侧视图。

图5是测量本发明的显影装置中使用的薄膜状态的墨粉的静止电阻率的装置的特例。

图6显示了本发明的显影装置中所使用的薄膜状态中的墨粉的静止电阻率的测量结果之一的电压-电流特性曲线。

图7(a)显示了测量本发明的显影装置中配置的显影辊的静止电阻率的装置的特例。

图7(b)是显示图7(a)中的测量装置的侧面图。

图8是显示根据本发明的显影装置的显影辊的电阻率和它的显影特性之间的关系的曲线。

图9解释了本发明的显影装置的显影特性，其墨粉的粘附量被作为一个参数。

图10显示了本发明的显影装置的墨粉的比电荷和显影特性之间的关系。

图11显示本发明的显影装置的显影特性，其显影辊的表面电位增加量被作为一个参数。

图12为显影程序后复位部分的结构示图，它是解释用于本发明的显影装置的防止过电流的保护性电阻的一个实例。

图13是显示图12所示的复位部分的等效电路图。

图14是显示本发明的显影装置所采用的常规的单组分显影剂的粒度和比电荷之间的关系的曲线。

图15为用于评估本发明的显影装置中存在或不存在显影重像的图型。

图16是当导片被用做墨粉层调节元件时本发明的显影装置中所配置的专用电极的宽度的解释图。

图17是当导片被用做墨粉层调节元件时本发明的显影装置中所配置的专用电极的宽度的解释图。

图18是当导片被用做复位元件时本发明的显影装置中所配置的专用电极的宽度的解释图。

图19是显示本发明的显影装置中以接触-分离型旋转元件作为复位元件时的结构图。

下面参照附图对本发明的一个实施例进行描述。

图1是一个显影装置4的侧视图，它主要与本发明实施例的成像装置的光电导元件1(静电潜像支承体)面对面地安置。另外，图4是显示配置有图1的显影装置4的成像装置的必要部分的结构侧视图。

首先，参考图4对成像装置的结构进行解释。本成像装置由一个光电导元件1和各种环绕光电导元件使其与光电导元件1面对面设置的成像处理装置构成。光电导元件1实际上是位于成像装置主体的中心，它是一个鼓形图像支承体用于支承潜电潜影，在成像操作时被驱动沿箭头A方向以恒定速度旋转。

上述成像处理装置包括：充电器2，用以给光电导元件1的表面均匀充电，光学系统(未显示)，用来根据图像用光照射图像M；本发明所涉及的显影装置4显影由光学系统曝光形成于光电导元件1的表面的静电潜象，转印装置5，转印已显影的墨粉图像(单组分显影剂10的图像)到已经被适时的传送的纸张P上，清洗装置6用来清除在转印操作后未被转印到光电导元件1表面的残留的显影剂(墨粉)，静电消除装置7用来消除残留在光电导元件1等表面的静电荷且这些装置按光电导元件1旋转方向放置。

许多纸张P例如放在盘或盒中，放在其中的纸张由供纸装置(未显示)一片接一片的送给并传输到光电导元件1对面的转印区域，上面提到的转印装置5以与形成于光电导元件1表面的墨粉图像的引导边重合的方式安放。在这个转印程序后，纸张P从光电导元件1上分离，并传输到定影装置8处。

将转到纸张上的未定影的墨粉图像固定为永久图像的定影装置8包括一个具有面对墨粉图像的表面的热辊，使此表面加热到墨粉融化并固定的温度，一个加压辊用来将纸张P压向热辊以使纸张与加热辊密切接触，及其他元件。已经穿过定影装置8的纸张P通过排纸辊(未显示)被从成像装置弹出到排纸盘(未显示)中。

当成像装置为复印机时，光学系统用光照射复印文件，从文件来的反射光被以光图M投射。另外，当成像装置是打印机或数字复印机时，光学系统投射根据图像数据而开/关驱动一个半导体激光器得到的光图M。特别是，在数字复印机中，用图像读取传感器(CCD元件等)从复印文件读取反射光所得到的图像数据，被输入到包括半导体激光器的光学系统中，根据图像数据从这一半导体激光器输出光图M。另外，在打印机中，根据从另一个处理机如文字处理器和个人电脑中得到的图像数据进行转换，从而形成光图M，并进行投射。这种转换成光图M的实施，不仅可利用半导体激光器，也可采用LED(发光二极管)元件，或液晶光闸等。

当在上述的成像装置中开始成像操作时，光电导元件1被驱动沿箭头方向旋转，且光电导元件1的表面由充电器2均匀地充电到具有特定极性的电位。在这一充电程序后，光图3从光学系统被向该处投射，未显示，从而根据光图，在光电导元件1的表面形成静电潜像。静电潜像之后被随后的显影装置4显影。在本发明中，这一显影程序通过使用单组分显影剂，使墨粉比如通过静电力选择性吸附到光电导元件1表面所形成的静电潜像图像上而实现，从而执行显影操作。

显影在光电导元件1表面的墨粉图像，通过安置于转印区域的转印装置5静电转印到与光电导元件1旋转的同步传输的纸张P上。在这个转印程序中，通过允许转印装置5给和墨粉有相反的极性的纸张P的背面充电，由此将墨粉图像转印到纸张P上。

转印操作后，未被转印的墨粉图像部分，残留在光电导元件1的表面，且该残留的墨粉由清洗装置6从光电导元件1的表面清除，同时为了重复使用光电导元件1，光电导元件1的表面被静电消除装置7静电消除到均匀电位，例如，实际上是零电位。

同时，在转印操作后，将纸张P从光电导元件1上分离，并将其传输到定影装置8。在定影装置8中，纸张P上的墨粉图像被熔化，通过辊之间的压力被压印到纸张P上，并在其上定影。穿过定影装置8的纸张，被弹射到排纸盘等(未显示)上，已进行成像操作的纸张P装置于成像装置的外部。

下面将参考图1对本发明的使用单组分显影剂10的实施显影程序的实施例的显影装置的结构进行描述。此显影装置4包括显影剂容器40，并配置有显影辊41(显影剂支承体)能自由旋转，供料辊42(显影剂供给元件)，一个搅拌器或螺旋辊9等。单组分显影剂10，例如，非磁性单组分显影剂(墨粉)，装于显影装置4内，且单组分显影剂10由供料辊42提供给显影辊41。搅拌器或螺旋辊9安装于图1的显影剂容器40的右面(位于显影辊41对面的供料辊42侧)，并按需要传送所提供的单组分显影剂10给显影剂容器40。

显影辊41，装在显影剂容器40内，按箭头B的方向旋转以便传输墨粉到显影区域，此区域的一部分暴露以面对光电导元件1，并被允许在显影区域以与光电导元件1相同的方向旋转。将上述供料辊42压在显影辊41上。

显影辊41具有一个结构，例如，其中的金属辊的表面(包括旋转轴41a)被涂覆有聚合物弹性元件。关于高聚物弹性元件，采用碳原子分散其中的聚氨酯等，或采用离子导体固态橡胶等；因此，在没有发生墨粉熔化的状态下维持预定电阻是可能的，继而提供下面将描述的有效的显影偏压也是可能的。另外，下面将给出一个本发明使用的显影辊41的结构的特别的例子。

一个驱动马达，未显示，与显影辊41连接，且显影辊41被驱动以按照图中箭头所示的方向旋转。单组分非磁性墨粉10被吸附到旋转的显影辊41的表面，并将传输到面对光电导元件1的表面的显影区。这里，由于显影辊41被压在光电导元件1的表面上，这种压力接触表面形成显影区域，使得单组分显影剂10被吸附到光电导元件1表面的静电潜像上，由此使图像显影。显影辊41和光电导元件1相互接触的显影区域，即接触区域，被设置成具有所要求的接触面积S1(cm²)。下面将给出关于接触区域S1的详细描述。

上述单组分显影剂10是单组分非磁性墨粉，它具有，例如，约为10微米的平均粒度并可采用聚酯或苯乙烯-丙烯酸墨粉。

显影偏压Va从显影偏压电源线路11提供给显影辊41。显影偏压Va最好设置在极性电压值以使墨粉吸附在光电导元件1表面所形成的静电潜像上，而同时又不使墨粉吸附在其它区域，即非图像区域。

关于供料辊42的旋转方向，其被驱动以沿与显影辊41旋转方向相反的方向(以图中箭头C的方向)在显影辊41相对部分(压力接触区域)旋转。供料辊42的构造材料与显影辊41的相似，其电阻的调节可通过使用与显影辊41相同的电阻调节材料来进行。另外，为了进一步增加供料辊42的弹性，可采用泡沫(多孔)材料。

偏压Vc从偏电源线路12提供给供料辊42，且一般来说，设置此偏压以使墨粉压向显影辊41，即迫使墨粉离开供料辊42侧面上，并提供给显影辊41。例如，在应用负极性墨粉时，在负极的偏压Vc大于加到显影辊41的偏压Va，它施加给供料辊42。

显影辊41和供料辊42连接到驱动马达，未显示，并以图中箭头所示方向旋转以使墨粉加到显影辊41上，同时在显影操作后，残留在显影辊41表面上没有使用的墨粉由供料辊42从这里分离(清除)。由供料辊42提供的墨粉，被允许吸附在显影辊41的表面，并在它被转运到面对光电导元件1表面的显影区域前，它由刮片43(显影剂层调节元件)调节到预定墨粉层厚度，刮片43被恰当的压到显影辊41上从而调节吸附在显影辊41上的墨粉量。

刮片43用适当的压力压到显影辊41上。刮片43由片形金属元件制造的刮片形成元件构成，且它的临近顶端的厚度部分(表面)压在显影辊41上。因此，提供给显影辊41的单组分显影剂10(墨粉)，通过刮片43预设压力和预设位置以预定的静电荷量调节到预定厚度，并被运输到面对和接触光电导元件1的显影区域。

刮片43作为显影剂层调节元件，其一个末端卡紧在显影剂容器40的一面，另一个游离端被贴紧在显影辊41的厚部的表面。由金属片如磷青铜或不锈钢(SUS)制造的调节元件43，例如片厚约为0.1到0.2mm，以预定压力，在临近显影辊41顶端较厚的部分在长度方向(显影辊的旋转轴方向)被贴紧在显影辊41上。因此，由供料辊42提供的并铺展在显影辊41表面的单组分显影剂10的量由调节元件43维持恒定，并被运输到接触光电导元件1的显影区域。

一个预定电压Vb由偏压电源线路13提供给刮片43。这种偏压Vb被设置以使，如在墨粉带负极性的情况下，具有比施加到显影辊41的偏压Va大的值，从而使墨粉贴紧到显影辊41上。另外，在某些情况下，同时被施加到刮片43上的偏压Vb被设置成与施加到显影辊41的显影偏压Va相同的电位，或是大于绝对值的值。

已经被运送到面对光电导元件1的显影区域的单组分显影剂10(墨粉)，根据形成于光电导元件1上的静电潜像，选择性吸附于光电导元件1的表面，从而使静电潜像通过墨粉的色彩而显影。之后，被用于显影程序的墨粉10通过显影辊41的旋转而被回收到显影剂容器40。在与回收相关的位置，以某种方式安装用于清除墨粉的墨粉复位元件44使其紧贴显影辊41。沿显影辊41旋转方向把这个复位元件44安置在供料辊42的前方，以使其一个端部能卡紧在显影剂容器40上，从而与显影辊41适当的接触，它的另一端用一个有弹性的区域贴紧在显影辊41上，以允许其游离的另一端的厚度部分贴紧于其上。

显影程序后，在显影程序中未使用的墨粉由复位元件44静电消除并清理掉，同时由显影辊41旋转回收到显影剂容器40中，并再利用。一个用于消除和清除墨粉的静电荷的偏压Vd，从电源线路14被提供给复位元件44。

如上所述，显影装置4运送单组分显影剂10(墨粉)到面对光电导元件1的区域，且显影在光电导元件1表面上一个静电潜像，从而形成一个墨粉图像。在光电导元件1表面的墨粉图像由转印装置5的作用转印到已经被适时的运送到转印区域的纸张P上，如前面所描述的一样，并在穿过定影装置8后，被弹出成像装置。

光电导元件1采用OPC(光学光电耦合器)光电导元件等，由金属或树脂制成的其导体基体的表面涂覆在底层，载流子发生器层(CGL)为上层，而具有聚碳酸酯的载流子运输层(CTL)作为其最外层的主要成分。在本发明中，光电导元件并不仅限于此，任何可支承静电潜像的支承体都可以使用。[显影辊的结构]

下面对上述结构的显影辊41进行更细致的描述。

如图5所示，例如，显影辊41包括：一个由金属或低电阻树脂材料制成的铁心元件(导电轴)构成的旋转轴41a，和一个覆盖其上的半导体层46，它是具有，例如，相对介电常数约为10的弹性元件。墨粉层45形成于这个半导体层46的表面。

显影辊41表面的弹性元件最好使用由下述方法获得的弹性元件：通过选自包括乙丙二烯三元共聚物(EPDM)，尿烷，硅酮，丁腈，橡胶氯丁二烯橡胶、丁苯橡胶和丁二烯橡胶中的一种树脂混合和分散一种或多种导电细粒子，如碳和TiO2(氧化钛)获得的分散型电阻调节树脂作为基体材料；通过向上述树脂之一加入一种或多种离子导体材料，例如，无机离子导电物质，如高氯酸钠，高氯酸钙和氯化钠得到电阻调节树脂作为所含的基体材料。另外，在发泡剂用于形成/混合程序以得到弹性的情况下，使用硅型表面活性剂(聚硅氧烷-多聚氧化烯的块状共聚物)。

在一个热熔成型的例子中，它是一种形成上述发泡的方法，适量的上述材料在一个混合注射装置内混合并搅拌，且被注射进注射凸模并被加热到80℃到120℃，由此注射成型。加热时间最好设置在5到100分钟。

在铁芯元件是由注射模制法整体模制时，一个导体金属铁芯元件(轴)被放置在预先准备好的模具的中心，且混合物以上述同样的方式被倾注，并加热和塑化大约10到160分钟；由此获得整体模制产品。

关于用在显影辊41的电阻调节材料之一的碳黑，碳黑(例如媒介物优质磨耗炉(ISAF)，高磨耗炉(HAF)，万能炉(GPF)，半加强炉(SRF)碳黑等)，具有不少于20m²/g到不大于130m²/g的氮吸收特定表面区域，使用了不小于60ml/g、不大于120ml/g的吸油量(双丁基苯二酸(DBP))，且这种多聚尿烷按重量100份计混合物重量是0.5到15份(在某些情况下，重量可达70份)。

上述多聚尿烷最好使用软性多聚尿烷泡沫和多聚尿烷弹性体。除此之外，上述EPDM，尿烷，硅酮，腈-丁二烯橡胶，氯丁二烯橡胶，丁二烯橡胶等可以采用。

另外，和形成显影辊41的主要成分的多聚尿烷不同，当EPDM被用做主要成分时，EPDM包含乙烯，丙烯和第三种成分，例如亚乙基非硼烷，1，4-己二烯等，被适当地混合，最好被设置的使其碘值成分按重量乙烯为5到95份，丙烯为5到95份，及第三成分为0到50份。这里，碳黑混合物的量最好设置为重量按EPDM100份计为1到30份，从而获得优质分散特性。拟使用的碳黑是如上所述的ISAF，HAF，GPF，SRF等碳黑。

另外，除了碳黑作为电阻调节材料外，离子导电物质作为电阻调节基体材料，如高氯酸钠和氯化四乙基氨，和表面活性剂，如二甲基多聚硅氧烯和聚氧乙烯月桂酰酯，最好重量按EPDM100份计为0.1到10份；因此，有可能获得较好的分散均匀性。

离子导电材料的例子包括，无机离子导电材料，如高氯酸钠，高氯酸钙，或有机离子导电材料，如改良的脂肪族二甲基乙基氨乙基硫酸盐，硬脂氨醋酸盐，月桂酰氨醋酸盐和十八烷三甲基氨高氯酸。这些材料中的任一材料都可用，或可以结合使用多个这些物质。[用于墨粉层厚度调节元件的刮片的结构]

如图1所示，刮片43的一端卡紧在有预定长度的显影剂容器40上，同时，另一个没有卡紧的游离端，以预定压力贴紧在显影辊41上。在特殊情况下，刮片43以某种方式卡紧在显影剂容器40上，例如，通过其弹性使其自身接触于显影辊41上。

另外，具有约0.05到0.5mm厚的金属片构造的刮片43，被允许以其固有的弹性发生弹性扭曲，并由此以预定压力与显影辊41发生接触，从而使墨粉层45被调节到有预定量的静电荷的预定厚度。例如，接触显影辊41的刮片43的顶端部分，承受弯曲处理以便使它的一个面能朝一个方向轻微地倾斜，由此加宽了由显影辊41表面间隔的显影辊41和弯曲的刮片43之间的角度。另外，在某些情况下，刮片43接触显影辊41的部分经覆涂处理，从而调节墨粉静电荷的量及抑制墨粉的熔化。

关于刮片43的材料，通常使用具有弹性的材料；例如，弹簧钢，如包括不锈钢如SUS 301，SUS 304，SUS 420J2和SUS631的SUS，和铜合金，如C1700，C1720，C5210和C7701，可以被使用。

另外，刮片43游离端的精细的倾斜面通过一处理方法形成，其中，一个片形顶端，它经机械切削、研磨等预先处理，通过弯折程序和模制程序得到预定形状，使用导电粘结剂等粘结，或者刮片顶端部分采用分步形成工艺，及使用导电粘结剂等粘结金属箔片。

当使用刮片43时，它基本上制成以上述元件的形式与显影辊41相接触。然而，在某些情况下，在显影辊41的接触面上提供一个镀层，从而稳定墨粉静电荷量并抑制墨粉定影。关于镀层材料及处理，例如可采用下列程序：刮片表面由含氟树脂或含铅树脂喷镀，并在不少于30分钟于约80℃干燥后，再于260℃进行烘烤30分钟，然后轻轻地用#10000砂纸打磨，由此提供8到12微米厚度的膜；或者把刮片表面所形成的铝进行阳极氧化，从而提供厚度约50到100μm的氧化铝膜镀层。[复位元件结构]

在图1中，在显影程序后复位元件44被允许直接接触墨粉，同时被压紧在显影辊41上，这样消减静电荷，并从显影辊41分离墨粉，以便再利用。

除了这种结构以外，一个电晕充电器可被用来消减静电荷，或者可以安装一个接触分离的旋转元件，以便从显影辊41分离墨粉，以便再利用。

在图1所示的复位元件44中，使用了片形弹性元件，且这个被以与刮片43以相同的方式用适当的压力贴紧在显影辊41上，在显影操作后允许静电消减并清除墨粉以利回收，并提供有来自电源线路14的偏压Vd。因此，弹性元件的材料可使用尼龙，PET(多聚乙烯-对苯二甲酸盐)，含树脂的PTFE(多聚四氟乙烯)或多聚尿烷等。电阻调节材料被加入以作为基体材料(主要成分)从而提供适当的电阻。复位电压Vd由电源线路14提供给具有这样的电阻的复位元件44。

用做电阻调节材料的碳墨，使用熔炉或槽法碳黑如ISAF，HAF，GPF，SRF等，它具有不少于20m²/g至不大于130m²/g的氮吸收特定表面区域，其按重量计在多聚尿烷(或尼龙，PET，或其它相同方式的树脂)混合物中每100份重量不少于10份(在某些情况下不少于70份)。[非磁性单组分显影剂]

关于非磁性单组分显影剂10的墨粉，其材料，按重量计包括80份到90份的苯乙烯-丙烯酸共聚物和5份到10份的碳黑或0到5份充电控制剂，将它们混合、搅拌、揉捏和筛分，从而获得负极性的可充电墨粉，其具有5到10微米的平均粒度。给这种墨粉内部或外部加入按重量计的0.5到1.5份的氧化硅(SiO₂)，从而提供更好的流动性，由此获得非磁性单组分显影剂10。

关于本发明的墨粉，并不仅限于负极性可充电墨粉，也可得到正极性可充电墨粉。这可以通过适当的选择结合树脂作为主要成分和充电控制剂等而轻易达到。另外，不仅限于用于单色复印机或打印机的黑色墨粉，本发明的墨粉可以用作彩色复印机或打印机应用的彩色墨粉。

另外，不仅限于上述材料成分，非磁性单组分显影剂，其具有任何下列成分的，都可用于本发明的显影装置。

关于作为主要成分的形成结合树脂的热塑树脂，除了苯乙烯-丙烯酸共聚物外，还可使用如多聚苯乙烯，多聚乙烯，多聚乙酯，低分子多聚丙烯，环氧树脂，多聚酰氨和多聚乙烯丁基。

关于染料，在黑色墨粉的情况下，除了上述碳黑外，可使用如炉黑，苯胺黑染料和含金属染料等。对于彩色墨粉，黄染料和颜料包含连苯胺黄颜料，酚黄乙酰醋酸盐不溶性偶氮颜料，单偶氮颜料，偶氮甲基颜料等；洋红染料和颜料和包括洋红染料、磷-钨-钼酸色淀颜料，蒽醌染料制成的颜料和有机羧酸，硫靛，萘酚不溶性偶氮颜料等制成的染料的颜料，及绿色染料和包括铜酞化青颜料等的颜料。

另外，关于墨粉流化材料，除氧化硅作为外部添加剂外，还可使用如胶态氧化硅，氧化钛，铝，硬脂酸锌和氟化多聚乙烯，及其混合物。

再者，关于充电控制剂，负极性可充电墨粉材料包括含偶氮金属的染料，有机酸金属复合盐，氯化石蜡等。正极性可充电墨粉材料包括苯胺黑染料，脂肪酸金属盐，胺，季胺盐等。[由于粒度波动而发生的显影重像]

关于显影重像发生的机制，将各种原因列举如下，且下面将讨论为何会由于粒度波动发生显影重像。

如前所述，在显影装置4使用了单组分显影剂，压紧于显影辊41的刮片43用来调节吸附的墨粉10的量到一个恒定的层厚度。之后，墨粉10显影一个已被运送到显影区域的光电导元件1表面的静电潜像。在这种情况下，偏压Va，Vc和Vb被分别提供给显影辊41，供料辊42和刮片43。这里，如果在显影白色图像部分后残留在显影辊41上的墨粉10没完全从显影辊41上清除，同样的墨粉再一次经受供料辊42和刮片43的机械负载，并同样受到由偏压施加的电负载(库仑力)。当墨粉连续经受这种机械负载时，墨粉裂化发生，特别是，在墨粉磨碎的情况下，墨粉在显影的白色图像部分处将具有较小的平均粒度。

另外，在施加偏压的部位，准备显影的墨粉没有小粒度选择性。换句话说，墨粒颗粒根据偏电场从那些具有较小粒度的颗粒开始转换；因此，在已经显影的白色图像部分，越靠近显影辊的表面，则粒度越小，同时在已经显影的黑色图像部分，由于这些部分已经被显影程序刷新很少有粒度波动发生。因此，如果在显影程序后留在显影辊41上的墨粉10，没完全从显影辊41上清除，则墨粉平均粒度极大地减小。

假设墨粉表面的电荷密度相对于墨粉10的充电特性维持恒定，则墨粉的比电荷与粒度成反比，如图14所示。另外，显影特性与墨粉的比电荷相比，墨粉的比电荷越大，则显影γ特性越平，如图10所示。因此，在墨粉平均粒度的有较小墨粉粒度的部分，比电荷增加，由此引起显影量降低。

墨粉平均粒度的粒度减小取决于图型来确定是白色图像(非彩色图像)被显影还是黑色图像(彩色图像)被显影。因此，比电荷随图形变化，引起显影量波动。由于前一个显影图型影响到下一个图像，引起图影重像，并引起图像质量下降。在这种情况下，由于粒度的减小引起白色部分的比电荷增加，导致显影量下降，即，所谓的正幻象。[由于表面电位变化和吸附量波动而发生的显影重像]

下面将讨论由于显影辊41表面电位变化和吸附在显影辊41上的墨粉量波动发生显影重像的机制。

在黑色图像部分被显影后残留在显影辊41上的墨粉层厚度，与在白色图像部分被显影后残留在显影辊41上的墨粉层厚度相比要薄的多。因此，在供料辊42和刮片43提供的墨粉不够时，因此，黑色图像被先显影的显影辊41部分有较小量的墨粉吸附。关于调色液吸附量与显影特性的关系是墨粉吸附量越小，则如图9所示的显影量越小。在这种情况下，由于墨粉供给不足导致了吸附在黑色图像部分的墨粉量减小，从而导致显影量下降，即所谓的负幻象。

另外，当偏压Va，Vc和Vb被分别提供给显影辊41，供料辊42和刮片43时，在显影黑色图像部分后残留在显影辊41上的墨粉的层厚度，与在白色图像部分被显影后残留在显影辊41上的墨粉层厚度相比要薄的多；因此，黑色图像显影部分即使施加同样的电位差，其电场强度也较强，结果导致对墨粉的绝缘性破坏和过电流具有高敏感性且电荷可提供给显影辊表面。在这种情况下，如果显影辊41的电阻率高，显影辊41的黑色图像部分的表面电位由于电荷没有被释放而变化。图11显示显影辊41的表面电位变化ΔV和显影量之间的关系；及，例如，该曲线清楚地显示了这样一个特征，其中随着表面电位上升，显影偏压增加使得显影量增加。

因此，在本发明中，显影重影的发生可通过把显影黑色图像后平均粒度与显影白色图像后平均粒度之差限制在一个预定值范围内来避免。另外，由于显影辊41上墨粉吸附量波动和显影辊41表面电位变化而发生的显影重像可通过限制电阻率，各个元件上所施加的偏压等来避免而获得稳定的显影程序。

通过使用上述本发明的显影装置的显影程序的稳定性由下列实施例来证实。[实施例1]

一个负极性可充电光电导元件被用做本实施例的光电导元件1。这里，它具有65mm直径的导电基体元件，由充电器2充电到-550V电位。光电导元件1的基体元件接地，并沿箭头方向以190mm/秒的速度圆周旋转。

如图5所示，显影辊41的包括：有一个18mm直径，表面镀上8mm厚度的半导体弹性层46的不锈钢旋转轴41a。因此，此显影辊41由导电的旋转轴41a和具有弹性并形成在旋转的半导体弹性层46构成。假定通过单组分显影剂10与光电导元件1相接触的部分的电阻为Rd[Ω]，显影辊41被调节到满足10⁴＜Rd＜5×10⁵。这一调节是通过使用前述电阻调节基体材料，其橡胶硬度是SRIS(标准规格，日本橡胶协会)的Asker C硬度标准的65到70度，表面粗糙度是JISB0601的Rz(10点平均粗糙度)2到8微米。如图1所示，显影辊41沿箭头方向以285mm/秒的圆周速度被驱动进行旋转。另外，-400V的电压由电源线路11提供给显影辊41的不锈钢旋转轴41a作为显影偏压Va，且显影辊41通过显影辊41表面上的墨粉层45，以显影间隙宽度为1.5mm紧压在光电导元件1上。

关于供料辊42，它由其表面镀上体积阻抗为105(Ω.cm)的导电尿烷泡沫，单元密度为80到100目/英寸的不锈钢旋转轴构成。这里，供料辊42的直径设置在20mm，并允许以0.5mm的深度接触显影辊41。然后，供料辊42沿箭头方向以170mm/秒的圆周速度被驱动旋转。一个-500V的电压由电源线路12提供给供料辊42的不锈钢旋转轴作为偏压Vc。

刮片43，用做显影剂层调节元件，由片厚为0.1mm的不锈钢片构成，并紧压在显影辊41上。特别是，刮片43，它有悬臂片-弹性结构，使其游离端贴紧于显影辊41，且弹性扭曲以应用预定压力将墨粉层紧压于显影辊41的表面。-500V的电压也由电源线路13提供给刮片43作为显影偏压(Vb)。

另外，复位元件44，通过树脂基体材料中分散碳原子所形成的片形弹性元件而提供，它与显影辊41以预定压力面对面接触。-300V的电压也由电源线路14提供给复位元件44作为复位偏压(Vd)。

如上所述，在本实施例的显影装置4中，施加于显影辊41的电压Va(V)和施加于复位元件44的电压Vd(V)被设置成使Va-Vd的符号和墨粉电荷极性的符号相同。更特别的是，在本实施例中，使用了负极性可充电墨粉，且Va-Vd是(-400V)-(-300V)＝-100V。

继而，由于负极性可充电墨粉被吸附在复位元件44侧面，在白色图像显影程序后残留在显影辊41上的墨粉被清除并被静电消除，从而使黑色图像显影程序后提供的条件相同。对于这种设置，显影黑色图像程序后墨粉平均粒度与显影白色图像程序后墨粉平均粒度之差可被减小，因此有可能解决显影重像的问题。

另外，施加于显影辊41的电压Va(V)和施加于刮片43的电压Vb(V)被设置成Va-Vb的符号代表的极性与墨粉电荷极性相反。更特别的是，在本实施例中使用了负极性可充电墨粉，Va-Vb是(-400V)-(-500V)＝+100V。

这样就可使负极性可充电墨粉吸附于显影辊41上。

另外，假定施加于显影辊41的电压是Va(V)和施加于供料辊42的电压是Vc(V)，Va-Vc的符号代表的极性与墨粉电荷极性相反。更特别的是，在本实施例中使用的负极性可充电墨粉，Va-Vb是(-400V)-(-500V)＝+100V。

这样就可使负极性可充电墨粉吸附于显影辊41上。

在具有上述结构的显影装置中，一个均匀的墨粉薄膜45形成于显影辊41上，且前述接触反向显影程序在光电导元件1上进行。在这种情况下，墨粉的吸附量m/a设置在0.5到0.8mg/cm²，墨粉电荷数量q/m设置在-10至-20μg/g，墨粉层厚度Dt设置在10到30μm。

图15显用于评估显影重像的图样，其中黑色和白色交错图案被置于对应于显影辊第一周的图像的前部且均匀的半粉图案被置于对应于显影辊第二周的图像的后部。显影重像由目视和Machbeth密度计RD918评估。

在上述显影装置中，实行测量以观察通用的磨碎的单组分显影剂的体粒度分布是如何通过进行在不包括复位元件的结构中的显影操作中波动的。测量结果显示在图2中。使用由Coulter公司制造的Multisizer2进行体粒度分布的测量。实线代表在墨粉刚刚穿过显影剂层调节元件后在显影辊部分上的墨粉体粒度分布。在这种情况下，当它在显影部位进行黑色图像显影程序时，进行显影处理中的部分失去其大部分墨粉，且它再次旋转穿过显影剂层调节元件。虚线代表在墨粉刚刚穿过显影剂层调节元件后在显影辊部分上的墨粉体粒度的分布。在这种情况下，当它在显影部位进行白色图像显影程序后，在进行显影处理的部分有大量墨分残留于其上，且再次旋转穿过显影剂层调节元件。

黑色部分的体积平均粒度Dbk，由实线表示，是7.6微米，实际上与显影剂容器内的墨粉体积平均粒度相同。相反，白色部分的体积平均粒度Dwt，由虚线表示，是4.8微米，其粒度已大大减小。黑色部分的体积平均粒度Dbk与白色部分的体积平均粒度Dwt的比率由等式(1)表示。

Dwt/Dbk＝0.63                    ………(1)

此时，黑色部分的比电荷是-10μc/g，而白色部分的比电荷是-14μc/g。因此，可以肯定比电荷随粒度减小而增加。当上述显影重像评估图样在这些条件下显影时，就可以观察到正幻象。

接着，在上述显影装置中装入复位元件，进行显影操作，以测量墨粉体粒度分布的波动，且测量结果列在图3中。实线代表在墨粉刚刚穿过显影剂层调节元件后在显影辊部分上的墨粉体粒度的分布。在这种情况下，当它在显影部位经受黑色图像显影程序时，进行显影处理中的部分失去其大部分墨粉，且它再次旋转穿过显影剂层调节元件。虚线代表在墨粉刚刚穿过显影剂层调节元件后墨粉体粒度在显影辊部分的分布。在这种情况下，当它在显影部位经过白色图像显影程序后，在进行显影处理的部分有大部分墨粉残留其上，再次旋转穿过显影剂层调节元件。黑色部分的体积平均粒度Dbk，由实线表示，是7.6微米，实际上与显影剂容器内的墨粉体积平均粒度相同。相反，白色部分的平均粒度Dwt，由虚线表示，是6.1微米，表明和没有复位元件相比时粒度的降低已经被抑制。黑色部分的体积平均粒度Dbk与白色部分的体积平均粒度Dwt的比率满足等式(2)。

Dwt/Dbk＝0.8               ………(2)

此时，黑色部分的比电荷是-10μc/g，白色部分的比电荷是-11μc/g。因此，可以肯定比电荷的波动变小。当上述显影重像评估图型在这些条件下显影时，就观察不到正幻象。

除了上述实验外，在各种不同的条件下用各种墨粉进行了不同实验，从而评估粒度波动和有无重像之间的关系。表1显示这些实验结果的典型例子。

                              表1

	实验条件	墨粉CV值	粒度波动系数(k)	重像
					1	没有复位元件	34.6％	0.63	有
2	复位元件Vd-Va＝0V	34.6％	0.74	有
					3	复位元件Vd-Va＝50V	34.6％	0.77	有
4	复位元件Vd-Va＝100V	34.6％	0.80	没有
					5	复位元件Vd-Va＝200V	34.6％	0.85	没有
6	没有复位元件	25％	0.82	没有
					7	复位元件Vd-Va＝100V	25％	0.90	没有

^*关于波动维持系数k.“Dwt＝k.Dbk”

关于有无重像的特定评估方法，采用Macbeth的密度计或目视观察获取的光密度评估。

较特别的是，出现在半粉部分上的黑色和白色交错图案的显影重像的白色部分和黑色部分的光密度被测量，并根据表达式(3)计算残留重像率：

如果由上式(3)得到的残留重像率不小于3％，就判断重像存在，而如果比率不大于1％，就判断没有重像存在。如果比率在1到3％范围内，重像是否存在就由视觉来判断。

从结果发现，当黑色部分的平均粒度Dbk与白色部分的平均粒度Dwt的之差满足下列不等式(4)时，没有重像产生：

Dwt/Dbk＞0.80          ………(4)

以这种方式，通过控制和限制在黑色图像显影部分与白色图像显影部分的平均粒度之间的差在上述不等式(4)代表的范围内，就可能维持依赖图型的比电荷平均量的变化在一个恒定值范围内，因此，可避免重像的发生，继而提供可实现所需的显影程序的显影装置。[实施例2]

下面的描述将讨论本发明的另一个实施例。为解释方便起见，那些在实施例1中描述的元件将用相同的标号表示并省略其描述。除了省去复位元件44外，实施例的显影装置4具有与上述的实施例1的显影装置4相同的构造。

换句话说，下面将要描述的，本实施例的显影装置4具有的结构通过改良墨粉体粒度的分布，即使在省去复位元件的情况下，由体粒度波动引起的显影重像也可避免。

由下列等式(5)限定的CV值(变异系数)(％)用做表示墨粉的体粒度分布的锐度指数。CV值越大，体粒度的分布越宽，而CV值越小，体粒度的分布越尖锐。

CV＝100×(标准偏差/平均值)          (5)

在上述实施例1中，使用了CV值为34.6％的墨粉，且当没有复位元件时，由于体粒度分布的波动引起显影重像的发生，如表1所示。

这里，当使用具有较小CV值的墨粉时，小墨粉或大墨粉与体积平均粒度的比率减小。因此，假定体积平均粒度的波动也减小。根据这个假设，具有变异CV值的墨粉进行实验，其结果证实CV值设置不超过25％的墨粉即使在没有安装复位元件的情况下(见表1)，也不易发生显影重像。因此，对于本发明的单组分显影剂10，最好使用CV值不大于25％的墨粉。

但是，当用墨粉层厚度45作为一个参数进行实验，其结果发现，即使在墨粉的CV值为25％的情况下，当吸附在显影辊41上的墨粉的量很大时，特别是，当墨粉层厚度超过体积平均粒度的三倍时，粒度的波动程度会导致显影重像的出现。因此，假设维持在显影辊41上的墨粉的层厚度是T[μm]，体积平均粒度是D[μm]，最好满足下列不等式：

T＜3×D

上述CD值与墨粉的层厚度发挥它们的协同作用，从而抑制显影重像的发生，且它很容易被预测，例如，即使墨粉的层厚度超过墨粉层厚度的体积平均粒度的三倍，也可通过减少CV值到小于25％来防止显影重像的发生。这里，与复位元件的协同作用效果是一样的。[实施例3]

下面将参考附图对本发明的另一个实施例进行讨论。为解释方便起见，那些在实施例1中描述的元件将用相同的标号代表，且省略其描述。

在本实施例和后面将描述的实施例4到6中，通过限制与前述实施例1中显影装置4的相同结构上的与墨粉的形成相关的元件的电阻值和偏压，防止由于显影辊41表面的过电流和电位波动而引起的图像质量下降。下面对这样的结构进行解释。

在本发明的显影装置4中，为了稳定墨粉层45的层厚度和电荷量，偏压被施加于显影辊41和环绕显影辊41安置的各种元件上，即，供料辊42，刮片43和复位元件44。

传统的显影装置在上述部分有较高的电阻，对偏压导致的放电不敏感；然而，在本发明的显影装置中，由于所有上述元件都是由低电阻材料制造的，必须确定施加于各个元件的偏压的上限值。

为了这个原因，第一，必须设置施加于各个元件的偏压的上限值，从而不会引起响应于施加在墨粉层45的偏压而放电。

因此，下面将描述用于本发明的显影装置中的墨粉层电阻，墨粉层厚度和应用于各个元件上的偏压。

图5解释了显影辊41和光电导元件1之间的墨粉层45的电阻Rt的测量方法。

在图中，使用一铝制缸体100代替光电导元件1，且在墨粉层45均匀形成于具有与实际显影条件下相同结构的显影辊41的表面之后，以相同于实际操作中的压力使与铝制缸体100接触。然后，在各个元件保持静止的状态下，实际上与显影偏压Va相同的显影偏压V1由电源101提供。然后，流经墨粉层45的电流It由精密电流计102准确测量。因此，可以测量到墨粉层45的静电阻Rt。

在这种情况下，在各个元件都保持静止的状态下进行测量，当排除如操作状态下发生的墨粉静电充电电流和墨粉跃迁电流等干扰因素时，就可能准确地测量电流量。

这里，假定由电源101提供的电压是V1(V)，由精密电流计102测量的电流是It(A)，墨粉层45的静电阻Rt(Ω)满足下列等式(6)。

Rt＝V1/It           ……(6)

这里，由于本发明的显影辊41的电阻与墨粉的电阻相比足够低，由于显影辊41的半导体层46，图5显示的测量装置的电压降可以忽略不计。

用上述方法测量墨粉层45的静电阻(Rt)，且测量结果绘制成一个墨粉层45的电压一电流特征曲线，如图6所示。

如此测量的墨粉层的电流在低电压段表现出相对线性特征，且当达到某一值Vth(V)时显示有一个过电流突然流过。这个值Vth对应于放电开始电压，此时空中放电或沿表面放电在墨粉颗粒之间发生。

因为在不超过放电开始电压Vth的电压范围内，电流-电压的关系显示相对的线性特征，根据这个范围内的电压测量的电流值，由等式(6)发现，此电阻被定义为墨粉层45的静电阻Rt。

在根据实施例1的各种条件下，用具有各种电阻的墨粉进行了显影实验，且结果显示当使用的墨粉具有不小于50M(5×10⁶)Ω高的绝缘性时，最好不少于100MΩ的绝缘性时，可极大地减小过电流的发生，从而获得所需的图像质量。

然而，即使在使用上述高电阻墨粉的情况下，如果施加于环绕显影辊放置的供料辊42，刮片43和复位元件44的偏压增加，且来自显影辊41的电压差随之变宽，上述放电开始电压(Vth)过大，导致由于过电流引起的图像质量下降。

          表2

墨粉名称	Rt[MΩ]	Vth[V]
			RV	313	480
BN	300	480
			L	8	-
TW	52	400
			KO	320	450
K25	277	450

条件：墨粉层厚度＝20微米

表2显示根据图5所示的测量方法进行的几种墨粉层电阻Rt[MΩ]的测量结果。如表2所示，以墨粉层厚度T[μm]约20μm为准，测量的墨粉的绝缘击穿电压Vth[V]是400到500V。因此，在绝缘击穿时电场强度Eth[MV/m]＝Vth/T在20到25MV/m范围内。结果显示将被施加于低电阻材料的墨粉夹层的电压必须设置在Vmax＝20×T[V]。因此，根据墨粉层45的层厚度T，通过设置把施加于穿过接触显影辊41的供料辊42、刮片43和复位元件44的墨粉层45的电压不超过上述值20×T[V]，可防止由于墨粉层45的绝缘击穿导致的显影操作变差。

这里，显影偏压Va，偏压Vc，偏压Vb和电压Vd被分别施加于显影辊41、供料辊42，刮片43和复位元件44。由于这个原因，各个偏压最好被设定，使得在显影辊41上的显影偏压Va和施加于供料辊42、刮片43和复位元件44的各个偏压之间的差的绝对值不超过上述值20×T[V]。[实施例4]

下面将参考附图对本发明的另一个实施例进行讨论。为解释方便起见，那些在实施例1中描述的元件将用相同的标号代表，这里就省略其描述。

在本实施例中，将对刮片43(显影剂层厚度调节元件)、供料辊42和复位元件44这些构成本发明的显影装置的元件的电特性进行说明。

即使施加于墨粉层45的电压低于墨粉层放电开始电压，在薄膜状态的墨粉层45的电阻在某种程度上具有非均匀性；因此，在较大电流流经墨粉层45的情况下，非均匀电流导致的显影辊41的非均匀电压降发生。这样导致施加于墨粉层45的偏压变成非均匀的。其结果是，墨粉层厚度和静电荷量变成非均匀的，引起图像质量下降。

图11显示将显影辊41上的表面电位的变化量ΔV作为一个参数时的显影特征；且随着显影辊41上的表面电位的增加，曲线变换到左边。因此，当考虑在大约100V的曲线的部分时，即，半粉显影电位，发现显影辊41表面的电位越高，显影量越大。

如果有一个因为任何原因吸附在显影辊41表面上的电荷没有流经显影辊41的半导体层46到达导电旋转轴41a，显影辊41的表面电位增加。这依赖于由显影辊41的电阻和静电电容确定的时间常数和处理率之间的大小关系，不论显影辊41表面的电位是否增加。

这里，由于用于本发明的显影装置的显影辊41有较低电阻，时间常数很小，且在显影辊41的圆周速度约为285mm/s的情况下，由于累积在显影辊41表面的充电导致的显影重像的发生的可能很小。然而，如果在墨粉供给区、层调节区或复位区发生与显影辊41表面电位变化的相似现象，则会发生图像质量下降。

这里，关于墨粉供料辊42，供料辊42的旋转速度，通过在0.5到2.0的大致的范围内选择其和显影辊41之间的圆周速度比率来确定。另外，电阻值由接触咬合区确定，它由显影辊41上的压力和弹性硬度，及体电阻确定。改变这些条件所进行的实验的结果显示，如果电阻值设置的不超过10kΩ，则不会发生上述显影辊41表面电位的变化。

另外，当一个金属簧片的刮片被用做刮片43以调节墨粉层时，在刮片表面总体上没有电位变化发生。然而，当用树脂材料等具有高电阻和应用导片镀层的情况下，就发生电位变化，因此极大地削弱了墨粉层45的均匀性。由于刮片43是一个稳定的元件，表面电位是否变化由元件的累积充电率和时间常数确定。尽管由于累积充电率很大程度上依赖墨粉的电特性，理论值没有确定，用各种墨粉进行的实验的结果显示，在应用镀层处理或导片于刮片43的情况下，最好选择电阻率不超过10kΩ。这里，如果提供的刮片是一个金属刮片，上述问题就不会出现。另外，如果应用的是一个导电片，当电极43a(导体电极)的宽度小于图16所示的图像宽度时，在中心的电流通路12a和在一个端部的电流通路11a彼此不同，就会发生在中心和端部的电压降不同的现象。结果，刮片部位应用的偏压在轴方向变得非均匀，导致图像质量下降。这个问题可通过使刮片43的电极43a的宽度大于图像有效宽度来避免，如图17所示。

另外，通过实验确定，同样在用于清除墨粉的墨粉复位部分，因为它是如刮片部分一样的稳定元件，在显影辊41表面的电位变化问题可通过以与供料辊42相同的方式设置其电阻率不超过10kΩ。因此，复位元件44最好由金属材料或低电阻材料制造，以允许通过显影剂接触显影辊41的部分的电阻率不超过10kΩ。

再者，同样在应用导电片于复位元件44的情况下，由于与导电片构成的上述刮片43相同的方式的电压降导致了非均匀性问题发生；然而，这个问题可通过使复位元件44的电极44a(导体电极)的宽度大于如图18所示图像有效宽度来避免。

[实施例5]

下面将参考图7和图8对本发明的另一个实施例进行讨论。为解释方便起见，那些在实施例1中描述的元件将用相同的标号代表，这里就省略其描述。

在本实施例中，将对用于本发明的显影装置的显影辊41的电阻值进行说明。

如图7所示，用一个简化的装置中来测量显影辊41的电阻值，显影辊41安置在一个装置于绝缘平板103之上的金属检测电极104上，且负载F施加于显影辊41的轴的两端。在这种状态下，一个恒定电压从电源106施加于显影辊41的轴41a，且流经检测电极104的电流被电流计102检测。因此，可根据施加的电压和测量的电流在接触状态测量显影辊41的电阻(Rb)的电阻值。

在此时，在电阻值存在非均匀性的情况下，在圆周方向的几点所获得的测量值的平均值被规定为显影辊41的电阻值的中心值。为此，在图7所示的状态的测量完成后在同等条件下以预定角度旋转地进行显影辊41测量。

关于两种具有碳黑分散在尿烷树脂内的显影辊电阻层的电子-转印型辊(A，B)，和具有尿烷树脂作为其基体的显影辊电阻层的离子导体型辊(C)，用上述测量装置对电阻值进行了测量，且每一个辊的电阻值的平均值显示在表3中。关于电阻值，在10V电压时的电流值用Advantest公司制造的R6871E测量，并进行变换。

          表3

显影辊	电阻平均值[MΩ]
		A	2.13
B	0.27
		C	12.3

在这种情况下，显影辊的外径是φ34，电阻层的厚度Dd是8mm，轴向长度是320mm，且力F为1kg时形成的咬合区宽度约为1.5mm。

在当使用平均电阻值不超过10MΩ的显影辊的情况下，通过实验证实过电流发生的次数增加，不能提供实用的显影辊。

当显影辊C被用来显影一个全部表面都呈灰色的半粉图像时，由于高电阻引起图像密度变薄的现象出现。这是由于有效显影偏压下降的显影电流导致的发生在显影辊41的半导体层46的电压下降引起的。这种现象主要依赖于显影辊41的半导体层46的电阻值，尽管由于处理率等引起阈值轻度波动，在本发明的显影装置当其电值超过10⁷Ω时，它变得有显著性意义，而当电阻值下降到小于10⁷Ω时，实际上它可以忽略不计。

另外，图8显示了将显影辊41的电阻值作为一个参数时的显影特性；这表明显影γ围绕超过5×10⁶Ω的点有很大程度的变化。考虑在下列环境条件下的电阻值的波动，可维持优质图像的显影辊的电阻值的上限被认为是5×10⁶Ω。

表3所显示的电阻值是根据JISZ-8703的标准测量环境下所获得的值；然而，例如在35℃和85％RH(相对湿度)的高温，高湿的环境下，或5℃和25％RH的低温，低湿环境下，电阻值有变化趋势，结果导致显影特性变化很大。

关于用于本发明的显影装置的显影辊的半导体层，最好使用尿烷树脂材料；然而，根据JISK-7209A的方法的电阻值和水分吸收率测量结果，发现在尿烷基体元件的水分吸收率为2到5％时，在高温、高湿和低温、低湿环境之间的电阻值变化在一个或两个数。相反，在尿烷基体元件的水分吸收率为0.5到1％时，电阻值变化仅为0.5到一位数，且由于电阻值的改变它对显影量的波动不敏感，并使得维持高质量图像成为可能。[实施例6]

下面将参考图12和图13，对本发明的另一个实施例进行讨论。为解释方便起见，那些在实施例1中描述的元件将用相同的标号代表，这里就省略其描述。

在上述实施例中，调节墨粉层45的电阻值，以提供一种方法防止在应用低电阻显影辊41的情况下有过电流出现。另外，通过调节墨粉层的厚度防止出现任何过电流，以提供好的显影程序。再者，通过调节施加于接触显影辊41的各种元件的偏压及偏压之间的差，可防止出现任何过电流。

然而，由于某些不期的原因如外部物质进入显影装置，可能引起过电流，损坏墨粉层。为解决这类问题，本实施例的显影装置4具有下面将要描述的过电流保护功能。

如图12所示，提供这样一种结构，使得从电源14加于复位元件44的偏压(Vd)通过一个过电流保护电阻50。这样的话，适当地设定过电流保护电阻50的电阻值非常重要。为此，为了解释电阻50的电阻值，图12所示的电路的等效电路显示在图13中。

在上述等效电路中，电源51代表施加于显影辊41上的显影偏压Va和施加于复位元件44上的偏压Vd之间的电位差，显影辊41上的半导体层电阻Rd，墨粉层电阻Rt，复位元件44的电阻Re和保护电阻50被彼此串联。

在这种情况下，显影辊41的电阻值Rd和复位元件44的电阻Re设置成比墨粉层电阻Rt低的多，且大部分将要施加的偏压51施加于墨粉层45，结果流经那里的电流值减小。然而，当墨粉层被损坏，且墨粉层电阻Rt明显降低时，如果没有配置过电流保护电阻50，因为整个电阻很低而引起过电流流过，从而引起墨粉熔化和损坏显影辊41和复位元件44。

如图12所示(见图13的等效电路)，在插入系列保护电阻50的结构中，即使在墨粉层电阻Rt明显降低时，如果保护电阻50设置的远大于显影辊41的电阻值Rd和复位元件44的电阻Re，大部分将要施加于各个元件的偏压51施加于保护电阻50，从而可以防止过电流。

因此，当试图使得过电流尽可能小时，应该将保护电阻50的电阻值设置尽可能大。然而，如果保护电阻50的电阻值过大，加于墨粉层45和保护电阻50的电压在正常状态下有分离的趋势，结果由于保护电阻50的电压降引起墨粉层45的电压减小。在这种状态下，偏压(Vd)不再加预期的那样加于复位元件44上。为此，保护电阻50的电阻值的上限不得不调整。下面将讨论过电流保护电阻50的电阻值上限的适当值。

图12中，将对一个只在复位元件44和电源14之间安装有保护电阻50的结构进行描述；且如果需要，同样的保护电阻作为电阻50可以安插在供料辊42和电流线路12及复位元件43和电源线路13之间。

假定，在显影程序后吸附在光电导元件1上的墨粉的量是m/a[kg/m²]，墨粉的比电荷是q/m[c/kg]，有效图像宽度是1[m]及光电导元件的圆周速度是v[m/sec]，从显影辊41转印到光电导元件1上的充电墨粉所产生的显影电流Id(A)从下列等式(7)计算得到。

Id＝q/m×m/a×1×v                ………(7)

例如，假定在纯黑显影程序后，在光电导元件上的墨粉的吸附量是1.0mg/cm²，墨粉的比电荷是-20μc/g，有效图像宽度是300mm及光电导元件1的圆周速度是190mm/sec，根据上述等式(7)显影电流的绝对值是11.4μA。这个电流值是在纯黑显影程序时，显影电流形成的最大值。

显影电流Id是在显影区域(显影辊41和光电导元件1彼此相接触的区域)由墨粉转印所产生的；与显影辊41相接触的供料辊42，刮片43和复位元件44也是同样确定的。

由于墨粉转印电流Ir引起的保护电阻50等的电压降Vr，可以根据保护电阻50的电阻值Rr从下列等式(8)中得出。

Vr＝Ir×Rr               ………(8)

除非相对于施加的偏压的电压降Vr足够小，则由于准备实际施加于墨粉层45的电压变小使得偏转效减小。因此保护电阻50等的上限值(Rr)由墨粉转印电流产生并被允许在一调节状态时引起的电压下降程度来确定。另外，各个保护电阻50等的下限值(Rr)由在异常情况的过电流被允许的程度来确定。

对种墨粉进行实验证实，在实际应用负极性可充电墨粉的情况下，墨粉比电荷的值在-5到-30μc/g范围内，最好在-10到-20μc/g内。对于纯黑文本所需要的吸附在光电导元件1上的墨粉的量约为1.0mg/cm²，尽管这个值的轻微改变是依赖于墨粉的屏蔽特性。由于有效图像宽度是1[m]及光电导元件1的圆周速率v[m/sec]被设计成可变化的，最大转印电流Imax[μA]由等式(9)表示。在实际应用中，以比电荷-30μc，吸附量是1.0mg/cm²代入等式(7)。

Imax＝300×I×V                ………(9)

然后，假定不会引起任何墨粉熔化或任何部件损坏的过电流的允许值上限是上述最大转印电流的n倍，保护电阻50的Rmin(MΩ)下限可以根据等式(8)和(9)得出。

Rmin＝V(300×n×1×V)          ………(10)

在上述等式(10)中，“V”代表施加于显影辊41的偏压和接触显影辊41的光电导元件1表面电位之间的差，如图13所示。

这里，关于复位元件44，因为在纯黑复印程序后，残留在显影辊41上的墨粉很少，墨粉层很难维持电压，结果导致过电流通过。尽管这一过电流流经墨粉层的内部，一些过电流也直接流过显影辊41的复位元件之间；因此，这些允许值的上限与供料辊42和刮片43相比有轻微升高。这里，根据等式(10)选择几种保护电阻值，且在对10000到50000个样本复印件进行实际显影实验。结果显示，通过在供料辊42和刮片43情况下设定n＝5及在复位元件44的情况下设定n＝10，就可能解决如由过电流引起的显影程序下降等问题。

因此，通过在上述等式(10)中用“5”或“10”取代“n”可得到插入复位元件44，供料辊42和刮片43的过电流保护电阻的最小值Rmin。这里，等式(10)中的“V”代表在复位元件44上的显影偏压(Va)和复位偏压(Vd)之间的差，在供料辊42上的显影偏压(Va)和供料偏压(Vc)之间的差，和在刮片43上的显影偏压(Va)和调节偏压(Vb)之间的差。

换句话说，插入复位元件44，供料辊42和刮片43的过电流保护电阻R4，R3和R2的最小值从下列等式中求出：

R4min＝｜Vd-Va｜/(3000×V×1)

R3min＝｜Vb-Va｜/(1500×V×1)

R2min＝｜Vc-Va｜/(1500×V×1)

用具有上述特性的墨粉进行了关于比电荷、墨粉吸附量、膜厚度等的各种实验，同时施加于各个元件上的电压是变化的，且结果显示，根据准备安置在墨粉层上的电位差，要求至少不小于40V的电压。在这种情况下，需要预先提供一个足够大的偏压对付在保护电阻部位的电压降。在设定电位差为40V的情况下，假定墨粉层45具有的击穿电压约为400V，可获得墨粉层45的对抗击穿的电压的最大控制允值，且保护电阻的允许电压降是360V。以这种方式，有可能加宽保护电阻的范围。因此，即使在墨粉层骤然非均匀的情况下，可预防过电流，从而进行较好的显影程序。

另外，如在上述等式(9)所解释的，在墨粉层的转印电流的最大值是依据实际应用中墨粉的比电荷的最大值是-30μc/g，及在纯黑复印中所需要的吸附在光电导元件1上的墨粉的量约为1.0mg/cm²这一事实。然而，供料辊42具有在显影程序后清除显影辊41表面的墨粉，并向显影容器40充填墨粉及提供墨粉给显影辊41的功能。为此，在显影程序后清除显影辊41表面的墨粉的清除机构需要一个反向电流，结果在显影位置的最大电流比最大显影电流要小。根据流过供料辊42的电流的实际测量结果显示，其不超过最大显影电流的1/5。因此，在供料辊42中的保护电阻的上限值R2max(MΩ)由下列根据等式(8)和(9)的等式(11)确定。

R2max＝6/(1×V)                  ………(11)

这里V＝360V。

下面将讨论刮片43。因为墨粉被预先由供料辊42提供给显影辊41的表面，刮片43几乎不进行墨粉转印；因此，主要是受墨粉充电电流的作用。因此它的最大电流小于显影位置的最大显影电流。流过刮片43的电流的实际测量结果显示，其不超过最大显影电流的1/3。

另外，在全白复印的显影程序后，实际上有与先前的显影程序中等量的墨粉残留在显影辊41上。此时当试图使用复位元件44用电子方法清除所有的墨粉时，流过的最大电流为Imax，如等式(9)所示。然而，在实际操作中，在显影辊41上的墨粉更新程序在与供料辊42的机械清除操作结合后能够更有效地实行。为此，把清除偏压设置的较低，以使在复位位置的墨粉清除的量达不到100％。以这种安排，静电消除电流比上述Imax小。另外，当复位元件44由固定元件如一个散片构成时，已清除的墨粉不能有效地运送到显影容器40，结果静电消除电流变小。在全白复印的显影程序后，流经复位元件44的电流的测量结果显示，其不超过最大显影电流Imax的1/3。

因此，在刮片43(显影剂层调节元件)和复位元件44中的保护电阻的上限值Rmax(Ω)由下列根据等式(8)和(9)的等式(12)来确定。

R3max＝R4max＝3.6/(1×V)           (12)

从上述等式中，插入显影辊41和分别施加偏压于复位元件44、供料辊42和刮片43的电源14、12和13之间的保护电阻R4、R2和R3，其各个值由下列等式代表：

｜Vc-Va｜/(1 500×V×1)＜R2＜6/(1×V)

｜Vb-Va｜/(1500×V×1)＜R3＜3.6/(1×V)

｜Vd-Va｜/(3000×V×1)＜R4＜3.6/(1×V)

在本领域众所周知，在显影辊41和光电导元件1之间发生的过电流，可通过在显影辊41和施加显影偏压的电源线路11之间安插一个如上所述的保护电阻来避免。然而，在这种情况下，会发生下列负作用。

例如，由于图像的黑-白比例引起的显影量波动导致显影电流波动。继而，由于黑-白比例引起了显影辊41部位的电压下降量发生变化。由于黑-白比例特别是在半粉图像中，引起显著性密度不规律。为解决这个问题，本实施例的显影装置4采用了一个具有低电阻的显影辊41，并在复位元件44和电源线路14之间安插了一个电阻50，如图12所示，在显影辊41和电源线路11之间没有安插一个电阻。另外，在实验研究施加于显影位置的墨粉层45的最大电位差后，证实设定其不超过400V，可避免光电导元件1的过电流。

因此，在本实施例的显影装置中，如图12所示，在复位元件44、供料辊42和刮片43与分别施加偏压于各个元件的电源14、12和13之间安插保护电阻；由此，即使在上述电位差增加的情况下也可避免过电流发生，加宽保护电阻的设定范围，消除过电流的发生，从而提供优良的显影程序。

另外，在本发明中，在显影辊41和电源线路11之间没有安插保护电阻，显影偏压(Va)被提供从而使接触光电导元件1的显影部分的电位差不超过400V；这使得防止任何过电流成为可能，并达到稳定的显影程序。

如上所述，本发明的显影装置，其显影一个静电潜像于静电潜像支承体(光电导元件1)上，配置有一个显影剂支承体(显影辊41)，其支承一个单组分显影剂(墨粉)于其表面并通过接触静电潜像支承体而显影一个静电潜像，一个显影剂提供元件(供料辊42)，用于提供显影剂于显影剂支承体上，和一个显影剂层调节元件(刮片43)接触显影剂支承体从而调节由显影剂提供元件提供的显影剂的层厚度，并假定显影剂的体粒度是Dbk，此时由显影剂提供元件提供的显影剂在显影剂支承体上维持一层，由显影剂层调节元件调节再形成预定厚度，在显影剂支承体上显影剂形成预定厚度的一层后，进行彩色图像显影程序(黑色图像显影程序)，假定显影剂的体粒度是Dwt，此时由显影剂提供元件提供的显影剂在显影剂支承体上维持一层，由显影剂层调节元件调节再形成预定厚度，在显影剂支承体上显影剂形成预定厚度的一层后，进行非彩色图像显影程序(白色图像显影程序)，满足不等式Dwt/Dbk＞0.8。

在上述结构中，通过控制和限制在非彩色图像显影部分的显影剂的体积平均粒度Dwt和彩色图像显影部分的显影剂的体积平均粒度Dbk之间的差于上述不等式所指的范围内，就可能使依赖图型的平均量的比电荷变化维持在恒定值范围内；因此，就可能避免产生显影重像，从而提供可实施所需显影程序的显影装置。

在具有上述结构的显影装置中，例如，通过使用具有不超过25％的CV值的单组分显影剂，把CV值限定为CV＝100×(标准变异/平均值)，以此代表体粒度的分布，由可将在白色图像显影部分的显影剂的平均体料度Dwt和黑色图像显影部分的显影剂的体积平均粒度Dbk之间的差控制和限制于上述不等式所指的范围内。

另外，在上述结构中，显影装置最好构制成假设维持在显影剂支承体上的单组分显影剂的膜厚度是T[μm]，体积平均粒度是D[μm]，满足T＜3×D。

换句话说，即使在使用CV值为25％单组分显影剂的情况下，当吸附在显影剂支承体上的单组分显影剂的量很大时，特别是，当显影剂层厚度超过体积平均粒度的三倍时，显影剂的粒度的波动程度有可能导致显影重像的出现。因此，通过构造本发明的显影装置使其满足上述条件，就可能更有效地防止由于显影剂的体粒度的波动导致的显影重像的出现。

另外，在另一个构造中，通过把在白色图像显影部分的显影剂的体积平均粒度Dwt和黑色图像显影部分的显影剂的体积平均粒度Dbk之间的差控制和限制于Dwt/Dbk＞0.8的范围内，可采用在显影剂支承体和静电潜像支承体互相接触后，接触显影剂支承体的复位元件44。

在这种构造中，在本发明的显影装置中最好这样设计，假定施加于显影剂支承体(显影辊41)上的电压Va(V)和施加于复位元件44的电压Vd(V)，最好这样施加电压，使得Va-Vd的符号和显影辊的充电极性相同。

在上述构造中，通过允许复位元件44接触显影剂支承体(光电导元件1)从而施加一个电压以吸附已充电的显影剂(墨粉)到复位元件44侧面，在白色图像显影程序后残留在显影辊41上的墨粉被清除并静电消除，从而在黑色图像显影程序后提供同样的条件。以这种安排，可减小显影黑色图像程序后的墨粉平均粒度与显影白色图像程序后的墨粉平均粒度的差，因此有可能防止出现显影重像。

这里，假定施加于显影剂支承体(显影辊41)上的电压是Va(V)，施加于显影剂层调节元件(叶片43)的电压是Vb(V)，电压最好以一种方式施加，以使Va-Vb的符号与显影剂充电极性相反。

在上述构造中，通过允许刮片43接触显影辊41，从而施加一个电压以吸附已充电的墨粉到显影辊41，有可能减小墨粉层厚度的分散和比电荷量，结果减小在半粉图像中的密度不规则；因此，在结合上述防止出现显影重像的方法后有可能提供优质的显影图像。

另外，假定施加于显影剂支承体(显影辊41)上的电压是Va(V)，施加于供料辊42上的电压Vc(V)，电压最好以一种方式施加，以使Va-Vc的符号与墨粉的充电极性相反。

在上述构造中，通过允许供料辊42接触显影辊41，从而施加一个电压以吸附已充电的墨粉到显影辊41，有可能减小墨粉层厚度的分散和比电荷量，结果减小在半粉图像中的密度不规则；因此，在结合上述防止出现显影重像的方法后有可能提供优质的显影图像。

这里，上述复位元件可以作为一个接触-分离型旋转元件(导电辊)安插，从而接触显影剂支承体。

当复位元件由接触-分离型旋转元件如导电辊形成时，就可能延长显影装置的寿命。

另外，在与显影剂提供元件(供料辊42)、显影剂层调节元件(刮片43)或复位元件44相关位置的显影剂支承体(显影辊41)中的表面电位变化的现象发生的情况下，有可能发生图像质量下降的情况。，例如提供下列结构的本发明的显影装置还使得消减由于表面电位的波动导致的显影重像成为可能

更特别的是，在上述结构中，显影剂支承体(显影辊41)最好由导电轴(旋转轴41a)和形成于导电轴上的弹性半导体层4b构成，并设计成假定在允许显影剂支承体通过显影剂与静电潜像支承体相接触的部分的电阻率是Rd[Ω]，满足10⁴＜Rd＜5×10⁶。

这里，显影剂支承体的半导体层最好用具有水分吸收率不超过1％的尿烷树脂构成。

在水分吸收率不超过1％的尿烷树脂用做显影辊41的半导体层的结构中，可减小由于温度和湿度的波动而引起的电阻值的波动，还可防止静电潜像支承体的污染及有效防止图像质量的下降。

这里，如复位元件44和供料辊42等元件最好由低电阻材料构成，使得在通过金属材料或显影剂接触显影辊41的部分的电阻率的设置不超过10kΩ。

根据上述构造，由于提供了如复位元件44和供料辊42等元件的电阻值的上限，有可能防止因在这些元件上的累积电荷引起的表面电位波动，从而防止墨粉清除特性的下降。

另外，在上述构造中，复位元件44或显影剂层调节元件(刮片43)最好由低电阻材料的薄片元件制造，导体电极(电极44a，电极43a)形成的宽度实际上不小于除了薄片元件的墨粉层45的接触部分的表面的有效图像宽度，电压施加装置(电源14，电源13)用于施加电压于导体电极。

根据这种安排，可防止由于在复位部分和显影剂层调节部分的轴向施加偏压的非均匀性导致的图像质量下降，从而保证优良的显影操作。

显影装置最好设计成，假定施加于显影剂支承体上的电压是Va(V)和施加于复位元件44上的电压是Vd(V)，并假定维持在静电潜像支承体上的单组分显影剂的层厚度是T[μm]，满足不等式｜Va-Vd｜≤20×T。

另外，显影装置最好设计成，假定施加于显影剂支承体上的电压是Va(V)和施加于显影剂提供元件上的电压是Vc(V)，并假定维持在静电潜像支承体上的单组分显影剂的层厚度是T[μm]，满足不等式｜Va-Vc｜≤20×T。

同样，显影装置最好设计成，假定施加于显影剂支承体上的电压是Va(V)和施加于显影剂层调节元件上的电压是Vb(V)，并假定维持在静电潜像支承体上的单组分显影剂的层厚度是T[μm]，满足不等式｜Va-Vb｜≤20×T。

如上所述，通过设定施加给经供料辊、刮片或复位元件接触显影辊的墨粉层的电压不超过上述值20×T[V]，根据墨粉层的厚度T，可防止由于墨粉层的绝缘击穿导致的显影操作的下降。

另外，本发明的显影装置最好设计成：包括用以施加电压于复位元件的电压施加装置和连接在复位元件及电压施加装置之间的过电流保护电阻，其中，假定施加于显影剂支承体上的电压是Va(V)和施加于复位元件上的电压是Vd(V)，假定静电潜像支承体的圆周速率是v[m/s]，显影剂支承体的有效宽度是1[m]，电阻的电阻率是R4[MΩ]，满足下面的不等式｜Vd-Va｜/(3000×V×1)＜R4＜3.6/(1×V)。

另外，本发明的显影装置最好设计成：包括周以施加电压于显影剂提供元件的电压施加装置和连接在显影剂提供元件及电压施加装置之间的过电流保护电阻，其中，假定施加于显影剂支承体上的电压是Va(V)和施加于显影剂提供元件上的电压是Vc(V)，假定静电潜像支承体的圆周速率是v[m/s]，显影剂支承体的有效宽度是1[m]，电阻的电阻率是R2[MΩ]，满足下面的不等式｜Vc-Va｜/(1500×V×1)＜R2＜3.6/(1×V)。

本发明的显影装置最好也设计成：包括用以施加电压于显影剂层调节元件的电压施加装置和连接在显影剂层调节元件及电压施加装置之间的过电流保护电阻(保护电阻50)，其中，假定施加于显影剂支承体上的电压是Va(V)和施加于显影剂调节元件上的电压是Vb(V)，假定静电潜像支承体的圆周速率是v[m/s]，显影剂支承体的有效宽度是1[m]，电阻的电阻率是R3[MΩ]，满足下面的不等式｜Vb-Va｜/1500×V×1＜R3＜3.6/(1×V)。

根据上述构造，除了上述电阻值的调节外，由于保护电阻安插于各个元件之间，并由于所施加电压的上限值被设定，便可防止由于过电流引起对墨粉层的损害，从而防止图像质量下降。

另外，在本发明的显影装置的构造中，最好设定显影辊的半导体层的电阻率不超过10⁷Ω。

另外，在上述显影装置的各种构造中，假定形成于显影辊41上的显影剂层为薄膜状态时电阻率是Rt[Ω]，最好设置Rt[Ω]满足下列不等式：

Rt≥5×10⁷

根据上述的显影装置结构，由于墨粉层的电阻值的下限被调节，即使在偏压施加于各个元件时，也可改善墨粉层绝缘击穿的安全性和过电流，继而实现稳定的墨粉层形成和显影特性。

在上述构造中，由于给出了显影辊的电阻的下限，可克服诸如发生在显影辊41和与其接触的元件之间的绝缘击穿和过电流问题。

通过对本发明的这些描述，很明显从多个方面可以加以改变。这种变化不背离本发明的精神和范围，且所有这些修改对于熟悉本领域的人员来说是很显而易见的，它们均落在本发明的范围内。

Claims (23)

1.一个用于将静电潜像显影于静电潜像支承体(1)上的单组分显影装置，包括：

显影剂支承体(41)，其支承单组分显影剂(10)于其表面，并通过接触静电潜像支承体(1)而显影静电潜像；

显影剂提供元件(42)，用来给显影剂支承体(41)提供显影剂(10)；及

显影剂层调节元件(43)，其接触显影剂支承体(41)从而调节由显影剂提供元件(42)提供的显影剂的层厚，

其特征在于，假定显影剂(10)的体粒度是Dbk，此时由显影剂提供元件(42)提供的显影剂(10)在显影剂支承体(41)上维持一层，由显影剂层调节元件(43)调节再形成预定厚度，在显影剂支承体(41)上显影剂(10)形成预定层厚度后，进行彩色图像显影程序；又假定显影剂(10)的体粒度是Dwt，此时由显影剂提供元件(42)提供的显影剂(10)在显影剂支承体(41)上维持一层，由显影剂层调节元件(43)调节再形成预定厚度，在显影剂支承体(41)上显影剂(10)形成预定层厚后，进行非彩色图像显影程序，其满足不等式Dwt/Dbk＞0.8。

2.根据权利要求1的单组分显影装置，其中所说的单组分显影剂(10)的CV值[％]不超过25％，CV值被定义为CV＝100×(体粒度的标准偏差/体粒度的平均值)，以表征粒度的分布。

3.根据权利要求2的单组分显影装置，其中假定维持在显影剂支承体(41)上的单组分显影剂(10)的膜厚度是T[μm]，体积平均粒度是D[μm]，其满足T＜3×D。

4.根据权利要求1到3任何一个所述的单组分显影装置，进一步包括：复位元件(44)，其接触显影剂支承体(41)，在显影剂支承体(41)与静电潜像支承体(1)彼此接触后，消除残留在显影剂支承体(41)上的显影剂(10)。

5.根据权利要求4的单组分显影装置，其中假定施加于显影剂支承体(41)上的电压是Va(V)，施加于复位元件(44)上的电压是Vd(V)，电压的施加方式是使得Va-Vd的符号和显影剂的充电极性相同。

6.根据权利要求4或5的单组分显影装置，其中复位元件(44)由金属材料制成。

7.根据权利要求4单组分显影装置，其中复位元件(44)由低电阻材料制成，使得在通过显影剂(10)接触显影剂支承体(41)的部分的电阻率不超过10kΩ。

8.根据权利要求7的单组分显影装置，其中所述的复位元件(44)包括：

由所述低电阻率材料构成的薄片元件；

导体电极(44a)，形成于接触显影剂支承体(41)部分以外部分的薄片表面上，所说的导体电极的宽度不小于有效图像宽度；及

电压施加装置(14)，用于将电压施加于导体电极(44a)。

9.根据权利要求4单组分显影装置，其中所说的复位元件(44)是一接触一分离型旋转元件，它设置成与所说的显影剂支承体(41)相接触。

10.根据权利要求4所述的单组分显影装置，其中假定施加于显影剂支承体(41)上的电压是Va(V)，施加于复位元件(44)上的电压是Vd(V)，并假定维持在静电潜像支承体(1)上的单组分显影剂(10)的层厚度是T[μm]，其满足不等式｜Va-Vd｜≤20×T。

11.根据权利要求1所述的单组分显影装置，其中假定施加于显影剂支承体(41)上的电压是Va(V)，施加于显影剂提供元件(42)上的电压是Vc(V)，并假定维持在静电潜像支承体(1)上的单组分显影剂(10)的层厚度是T[μm]，其满足不等式｜Va-Vc｜≤20×T。

12.根据权利要求1所述的单组分显影装置，其中假定施加于显影剂支承体(41)上的电压是Va(V)，施加于显影剂层调节元件(43)上的电压是Vb(V)，并假定维持在静电潜像支承体(1)上的单组分显影剂(10)的层厚度是T[μm]，其满足不等式｜Va-Vb｜≤20×T。

13.根据权利要求4所述的单组分显影装置，还包括：

电压施加装置(14)，用以给所说的复位元件(44)施加电压；及

过电流保护电阻(50)，连接于所说的复位元件(44)和电压施加装置(14)之间。

14.根据权利要求13的单组分显影装置，其中，假定施加于显影剂支承体(41)上的电压是Va(V)，施加于复位元件(44)上的电压是Vd(V)，并假定静电潜像支承体(1)的圆周速率是V[m/s]，且显影剂支承体(41)的有效宽度是1[m]，所说的电阻的电阻率是R4[MΩ]，其满足不等式｜Vd-Va｜/(3000×V×1)＜R4＜3.6/(1×V)。

15.根据权利要求1所述的单组分显影装置，还包括：

电压施加装置(12)，用以给所说的显影剂提供元件(42)施加电压；及

过电流保护电阻(50)，连接于所说的显影剂提供元件(42)和电压施加装置(12)之间。

16.根据权利要求15的单组分显影装置，其中，假定施加于显影剂支承体(41)上的电压是Va(V)，施加于显影剂提供元件(42)上的电压是Vc(V)，并假定静电潜像支承体(1)的圆周速率是V[m/s]，且显影剂支承体的有效宽度是1[m]，所说电阻的电阻率是R2[MΩ]，其满足不等式｜Vc-Va｜/(1500×V×1)＜R2＜6/(1×V)。

17.根据权利要求1所述的单组分显影装置，还包括：

电压施加装置(13)，用以给所说的显影剂层调节元件(42)施加电压；及

过电流保护电阻(50)，它连接于所说的显影剂层调节元件(43)和电压施加装置(13)之间。

18.根据权利要求17的单组分显影装置，其中，假定施加于显影剂支承体(41)上的电压是Va(V)，施加于显影剂层调节元件(43)上的电压是Vb(V)，并假定静电潜像支承体(1)的圆周速率是V[m/s]，显影剂支承体的有效宽度是1[m]，所说电阻的电阻率是R3[MΩ]，其满足不等式｜Vb-Va｜/(1500×V×1)＜R3＜3.6/(1×V)。

19.根据权利要求1所述的单组分显影装置，其中显影剂支承体还包括：

一个导电轴(41a)和形成于导电轴(41a)上的弹性半导体层(46)，并假定在允许显影剂支承体(41)通过显影剂(10)与静电潜像支承体(1)相接触的部分的电阻率是Rd[Ω]，其满足10⁴＜Rd＜5×10⁶。

20.根据权利要求19的单组分显影装置，其中所说的显影剂支承体(41)上的半导体层(46)是由具有水分吸收率不超过1％的尿烷树脂构成。

21.根据权利要求1所述的单组分显影装置，其中形成于显影剂支承体(41)上的薄膜状态的显影剂层(45)具有电阻率Rt[Ω]，其满足Rt≥5×10⁷。

22.根据权利要求1所述的单组分显影装置，其中假定施加于显影剂支承体(41)上的电压是Va(V)，施加于显影剂层调节元件(43)的电压是Vb(V)，Va-Vb的符号与显影剂(10)的充电极性相反。

23.根据权利要求1所述的单组分显影装置，其中假定施加于显影剂支承体(41)上的电压是Va(V)，施加于显影剂提供元件(42)的电压是Vc(V)，Va-Vc的符号与显影剂(10)的充电极性相反。

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