CN1199087C - 图像显影装置和图像成形设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种墨层厚度调节片的压力部分，以便使着色剂压靠在显影辊上，并且通过硅橡胶在显影辊上形成着色剂的薄层。压力部分施加压力被设定为15～30GF/CM。因为借助由硅橡胶制成的压力部分将着色剂压靠在显影辊上，所述硅橡胶具有相当高的电荷特性，着色剂能够获得足够的电荷。此外，由于压力部分施加的压力非常弱，由硅橡胶构成的压力部分的磨损被减小。

Description

图像显影装置和图像成形设备
技术领域
本发明涉及在显影辊上形成着色剂薄层的技术，其中显影辊将着色剂供给到感光鼓上。
背景技术
普通的激光打印机使用非磁性单一组分的着色剂，在激光打印机中具有显影辊，在所述显影辊上携带着色剂，墨层厚度调节片被设置在显影辊的侧面，以便在显影辊上形成着色剂的薄层，感光鼓面对显影辊设置，在所述感光鼓上形成静电潜影图像。
墨层厚度调节片压靠在显影辊的表面。在墨层厚度调节片和显影辊之间摩擦着色剂，使着色剂供给到显影辊上，从而着色剂具有足够的电荷。与此同时，着色剂在显影辊上形成预定厚度的薄层。通过使用电荷放电装置，在感光鼓的表面形成均匀的电荷，使静电潜影图像在感光鼓上形成。然后，根据预定的图像数据采用由激光发射装置发射的激光束照射感光鼓的表面。因此使带有电荷的着色剂有选择地的转移到感光鼓上的静电潜影图像上，由此使图像显影。
但是，为了使非磁性的单一组分的着色剂显影图像，着色剂基本上完全在墨层厚度调节片和显影辊之间通过，由此产生摩擦接触，使着色剂带有电荷。因此，为了使着色剂具有均匀的电荷，必须通过墨层厚度调节片在显影辊上施加相当大的压力来摩擦着色剂。为了改善着色剂的流动性和电荷稳定性，向着色剂添加有微细粉末制成的外部添加剂，例如，氧化硅、氧化铝、或氧化钛。因此，如果着色剂受到的摩擦力过大，外部添加剂的颗粒将沉降在着色剂的基质颗粒上，由此使着色剂的流动性降低，或者使着色剂的电荷特性下降。
为了解决上述问题，本发明采用的硅橡胶具有良好的电荷特性，将其作为制造墨层厚度调节元件的压力部分的材料。在由硅橡胶制成的压力部分上，墨层厚度调节元件将显影剂压靠在显影剂载体上。所述压力部分向显影剂施加在压力非常弱，大约为15～30gf/cm，以便由硅橡胶制成的压力部分的磨损被减小。因此，避免显影剂的电荷特性恶化，从而保持高质量的图像。此外，延长了显影装置的使用寿命，从而降低了使用成本。
显影剂可以是聚合的着色剂。聚合的着色剂具有非常好的流动性。因此，当显影剂在墨层厚度调节片的压力部分和显影剂的载体之间被摩擦时，使摩擦阻力降低。如果在墨层厚度调节片的压力部分施加非常弱的压力，如本发明所述，施加的压力可能随着多种条件产生波动。压力波动将阻碍在显影剂上形成稳定的摩擦电荷。但是，如果采用具有高流动性的、聚合的着色剂，压力波动的不良影响可以被忽略，因此能够进行稳定的显影。
此外，显影剂可以包括至少两种具有不同尺寸的外部添加剂。在这种情况下，其相对大尺寸的外部添加剂颗粒具有间隔作用。即，外部添加剂的相对大的颗粒和相对较小的颗粒同时附着在显影剂颗粒上。当显影剂颗粒相互碰撞时，外部添加剂中相对大的颗粒能够防止相对小的外部添加剂颗粒沉降在显影剂颗粒中。特别是，根据氮吸附(NITROGEN ADSORPTION)，如果相对大的外部添加剂具有的、通过BET方法测量的特殊表面积区域小于100M2/G，可以有效地防止相对小的外部添加剂颗粒沉降在显影剂上，从而可以保证显影剂具有良好的流动性。
按照常规的技术，使用这种大颗粒的外部添加剂是不可行的，这是因为着色剂含有这种大颗粒制成的外部添加剂，将加速硅橡胶的磨损。但是，在本发明中，采用聚合的着色剂控制硅橡胶的磨损，因此可以在着色剂中包括大颗粒制成的外部添加剂。此外，显影剂可以包括至少两种具有不同尺寸的外部添加剂。在这种情况下，其相对大尺寸的外部添加剂颗粒具有间隔作用。即，外部添加剂的相对大的颗粒和相对较小的颗粒同时附着在显影剂颗粒上，当显影剂颗粒相互碰撞时，外部添加剂中相对大的颗粒能够防止相对小的外部添加剂颗粒沉降在显影剂颗粒中。特别是，根据氮吸附，如果相对大的外部添加剂具有的、通过BET方法测量的特殊表面积区域小于100m2/g，可以有效地防止相对小的外部添加剂颗粒沉降在显影剂上，从而可以保证显影剂具有良好的流动性。
按照常规的技术，使用这种大颗粒的外部添加剂是不可行的，这是因为着色剂含有这种大颗粒制成的外部添加剂，将加速硅橡胶的磨损。但是，在本发明中，采用通过聚合反应生成的着色剂控制硅橡胶的磨损，因此可以在着色剂中包括大颗粒制成的外部添加剂。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种显影装置，其包括：显影剂载体，其携带非磁性的单一组份的显影剂，其中显影剂包括电荷控制树脂，以便控制电荷特性；该电荷控制树脂通过离子型单体和可与该离子型单体共聚反应的可共聚反应的单体的共聚反应制成，其中所述离子型单体具有离子型官能团，该离子型官能团为季铵盐，该可共聚反应的单体是苯乙烯基单体和丙烯基单体，以及墨层厚度调节元件，其向显影剂的载体表面施加压力，在显影剂载体表面形成显影剂的薄层；其中，在墨层厚度调节元件中的压力部分向显影剂载体表面施加压力，所述压力部分由硅橡胶制成，由所述压力部分施加到显影剂载体表面的压力范围为15-30gf/cm。
根据本发明的另一个方面，提供了一种容器，其包括：显影剂储存腔室，所述显影剂储存腔室包含非磁性的单一组份的显影剂；显影剂载体，在显影剂载体上带有非磁性单一组份的显影剂，其中显影剂包括电荷控制树脂，以便控制电荷特性；该电荷控制树脂通过离子型单体和可与该离子型单体共聚反应的可共聚反应的单体的共聚反应制成，其中所述离子型单体具有离子型官能团，该离子型官能团为季铵盐，该可共聚反应的单体是苯乙烯基单体和丙烯基单体，以及供给元件，所述供给元件将显影剂从显影剂储存腔室供给到显影剂载体上；以及墨层厚度调节元件，所述墨层厚度调节元件向显影剂载体的表面施加压力，并且在显影剂载体的表面形成显影剂的薄层，其中在墨层厚度调节元件中的压力部分向显影剂载体表面施加压力，所述压力部分由硅橡胶制成，由所述压力部分施加到显影剂载体表面的压力范围为15-30gf/cm。
根据本发明又一个方面，提供了一种图像成形装置，其包括：一种容器，其包括：显影剂储存腔室，所述显影剂储存腔室包含非磁性的单一组份的显影剂；显影剂载体，在显影剂载体上带有非磁性单一组份的显影剂，其中显影剂包括电荷控制树脂，以便控制电荷特性；该电荷控制树脂通过离子型单体和可与该离子型单体共聚反应的可共聚反应的单体的共聚反应制成，其中所述离子型单体具有离子型官能团，该离子型官能团为季铵盐，该可共聚反应的单体是苯乙烯基单体和丙烯基单体，以及供给元件，所述供给元件将显影剂从显影剂储存腔室供给到显影剂载体上；以及墨层厚度调节元件，所述墨层厚度调节元件向显影剂载体的表面施加压力，并且在显影剂载体的表面形成显影剂的薄层，其中在墨层厚度调节元件中的压力部分向显影剂载体表面施加压力，所述压力部分由硅橡胶制成，由所述压力部分施加到显影剂载体表面的压力范围为15-30gf/cm，以及一个静电潜像载体面对显影剂载体设置，其中静电潜像在静电潜像载体上形成。
附图说明
图1是激光打印机的侧视图。
图2是显影装置的侧视图。
图3表示压靠在显影辊上的墨层厚度调节片。
图4表示粘着在显影颗粒上的大、小外添加剂颗粒。
图5是表示调色剂消耗传感器及其控制系统的示意图。
图6表示另一种墨层厚度调节片的实施例。
图7表示墨层厚度调节片的比较例子。
图8是一种激光打印机的侧视图。
具体实施方式
参照图1，激光打印机1包括基体壳2，用于供给印刷片材3的供给装置4，用于在供给的印刷片材3上形成预成形图像的装置。
供给装置4基本上，由片材供给盘100构成，所述片材供给盘100可分离地固定在基体壳2的底部，在片材供给盘100中设有片材压力板6，片材供给轮7和片材供给托板8被设置在片材供给盘100端部的上方，记录辊9设置在沿着片材输送方向的片材供给轮7的下游方。
片材压力板6允许印刷片材3堆垛在其上。远离片材供给轮7的片材压力板6的端部被可转动地支撑着，以便靠近片材供给轮7的片材压力板6的另一端部分可以上下移动。片材压力板6在其背面受弹簧(未图示)向上的推动作用。当印刷片材3的堆垛数量增加时，片材压力板6克服弹簧的作用力，向下围绕远离片材供给轮7的片材压力板6的端部转动。片材供给轮7和片材供给托板8相互面对面设置。片材供给托板8借助弹簧10朝着片材供给轮7产生推动作用，所述弹簧10被设置在片材供给托板8的背面。在片材压力板6背面的弹簧10的作用下，在片材压力板6上的堆垛中的最上面的印刷片材3被压靠在片材供给轮7上，并且由于片材供给轮7的转动，印刷片材3被夹持在片材供给轮7和片材供给托板8之间。然后，印刷片材3被供给。因此，每次供给一张印刷片材3。记录辊9由两个辊轮组成，即，主动轮和被动轮。记录辊9以一定方式，记录通过片材供给轮7的印刷片材3的数目，然后，将印刷片材3输送到图像成形装置5。
图像成形装置5包括扫描装置11、显影装置12和定影装置13。
扫描装置11被设置在基体壳2的内部空间的上部分。扫描装置11具有激光发射部分(未图示)，可转动的多棱镜14、透镜15、16，以及反射镜17、18、19。根据预定的图像数据，从激光发射部分连续发射激光束通过这些镜片，或者由这些光学元件，即，多棱镜14、透镜15、反射镜17、18，透镜16和反射镜19反射激光，在附图1中由点划线表示。因此，激光束在显影装置12的感光鼓21上直接进行照射或高速扫描，以便使感光鼓21的表面发光，这将在下面予以详细描述。
在附图2中描绘了显影装置12。显影装置12被设置在扫描装置11的下方。显影装置12包括感光鼓21、显影匣36、电晕放电装置25、转移辊26，所述转移辊26被包容在鼓轮匣20中，所述鼓轮匣20可分离地固定在基体壳2上。显影匣36可分离地固定在鼓轮匣20上，并且具有显影辊22、墨层厚度调节片23、供给辊24和着色剂盒27。
显影匣36的内部空间被分割成为显影腔体51和着色剂盒27，所述显影腔室51包括显影辊22，墨层厚度调节片23和供给辊24，在所述着色剂盒27中装有着色剂。显影腔室51和着色剂盒27由上隔板53和下隔板54分开。在所述上隔板53和下隔板54之间形成普通的矩形开口52，所述矩形开口52沿着显影匣36的宽度方向延伸。形成开口52，使着色剂盒27中的着色剂能够通过开口，并且能够使进入显影腔室51中的着色剂通过开口52返回。因此，可以允许着色剂通过开口52，在着色剂盒27和显影腔室51之间移动。
显影匣36可分离地固定到鼓轮匣20上。通过更换显影匣36，更换墨层调节片23而且同时补充着色剂。更换显影匣36和更换墨层厚度调节片23可以分开进行。一般，感光鼓21的使用寿命比印刷片材所需要的次数要长，即感光鼓21的使用时间比储存在着色剂盒27中的全部着色剂消耗的时间要长，因此，当着色剂盒27中的全部着色剂数量被消耗时，感光鼓21依然能够使用，并且不需要更换。可以看到，在美国专利申请NO.09/282,948中详细描述了显影匣36和鼓轮匣20，其中所说内容在本文中作为参考。
着色剂盒27包括电绝缘的、使着色剂带正电荷的单一的非磁性元件。使用具有正电荷的着色剂在感光鼓21的带有正电荷的表面形成反向显影。
如果使用带有负电荷的着色剂，感光鼓21需要具有负电荷。如果通过使用电晕放电装置25，使感光鼓21具有负电荷，与此同时，电晕放电装置25不与感光鼓21相互接触，从而产生大量的臭氧。如果为了防止产生臭氧，采用导电辊或电刷与感光鼓21相接触进行充电，在感光鼓21上将产生不均匀的电荷。
在这种情况下，感光鼓21带有正电荷，通过使用电晕放电装置25，使感光鼓21上带有电荷，与此同时，放电装置25和感光鼓21不相互接触，仅仅产生非常少量的臭氧，并且在感光鼓21上获得均匀分布的电荷。因此，采用带有正电荷的着色剂减少产生臭氧，并且能够获得均匀的显影图像。
在此实施例中使用的着色剂是通过附加外部添加剂制成的通过共聚反应获得的着色剂，所述外部添加剂是微细的氧化硅、氧化铝、氧化钛或类似物的粉末，使其附着在主组份，即，通过附加染色剂形成的着色剂基质颗粒上，所述染色剂可以是碳黑或类似物，或者附加电荷控制剂，例如苯胺黑或类似物，石蜡或类似物附着到通过共聚反应获得的球状苯乙烯-丙烯基树脂颗粒物上，采用公知的共聚反应方法获得上述颗粒物，例如采用悬浮共聚合反应，或类似的反应。获得共聚反应产生的单体，例如，苯乙烯基单体，例如苯乙烯或类似物，或丙烯基单体，例如丙烯酸，烷基(C1-C4)丙烯酸酯，烷基(C1-C4)甲基丙烯酸酯或类似物。这种通过聚合反应产生的着色剂的特殊形状与研磨成粉状的着色剂的特殊形状相比较，前者更接近于完整的球状，因此通过聚合反应生成的着色剂具有非常好的流动性。由于附着了外部添加剂，例如硅或类似物，通过聚合反应生成的着色剂具有经过改善的流动性，以及经过改善的电荷稳定性。这意味着通过聚合反应生成的着色剂的颗粒尺寸大约为7～10微米。对于外部添加剂，在本实施例中采用两种氧化硅，即，具有通过BET方法测量的颗粒表面积200m2/g的氧化硅，以及具有通过BET方法测量的颗粒表面积50m2/g氧化硅。这种具有通过BET方法测量的颗粒表面积200m2/g的小的氧化硅颗粒增加了着色剂的流动性，并且具有通过BET方法测量的特殊颗粒表面积50m2/g的大氧化硅颗粒基本上防止小的氧化硅颗粒沉积到着色剂基质颗粒上。
采用搅拌器29搅拌在着色剂盒27中的着色剂，所述搅拌器29由转动轴28支撑，所述转动轴28被设置在着色剂盒27的中央，通过开口52，使着色剂排入显影腔室51中。
供给辊24被设置在显影腔室51中，并且靠近开口52，以这种方式，供给辊24朝着箭头所示的方向(逆时针)转动。显影辊22面向供给辊24设置，以这种方式，显影辊22朝着箭头所示的方向(逆时针)转动。供给辊24和显影辊22相互接触设置，以便它们被相互挤压，产生适当程度的变形。
通过在金属辊轴上覆盖辊轮部分制成供给辊24，所述辊轮部分由导电的泡沫材料制成。
通过在金属辊轴上覆盖辊轮部分制成显影辊22，所述辊轮部分由导电的具有弹性的刚性材料制成。特别是，显影辊22的辊轮部分由覆盖的辊轮体部分形成，所述辊轮体部分由导电的聚氨酯或硅橡胶构成，所述聚氨酯或硅橡胶中含有微细的碳粉末或类似物，其具有覆盖层，所述覆盖层由包含氟的聚氨酯或硅橡胶构成。覆盖层的表面粗糙度被设定为在10点装置中的粗糙度为3-5微米，其小于着色剂的颗粒尺寸。显影辊22具有偏压，以便在显影辊22和感光鼓21之间产生电位差。显影辊22的结构是这样的，即，从芯轴部分到显影辊22的表面具有电阻104-108Ω。
墨层厚度调节片23被设置在显影辊22的附近。墨层厚度调节片23具有片体37，所述片体37由不锈片的弹性元件制成，压力部分38被设置在片体37的远端部，并且由电绝缘的硅橡胶构成，具有半圆形横截面。片体37中与压力部分38对置的端部被支撑在显影匣36中，所述压力部分38靠近显影辊22设置。由于片体37具有弹性力，压力部分38压靠在显影辊22上。
当供给辊24转动时，通过开口52进入显影匣51的着色剂被供给显影辊22。由于摩擦，在供给辊24和显影辊22之间，使着色剂具有正电荷。在着色剂被供给到显影辊22后，随着显影辊22的转动，着色剂进入显影辊22和墨层调节片23的压力部分38之间的间隙。着色剂在压力部分38和显影辊22之间受到磨擦，由于摩擦作用，着色剂具有足够的电荷，并且在显影辊22上形成预定厚度的薄墨层。可以看到，当着色剂在墨层调节片23的压力部分38和显影辊22之间受到磨擦时，附着在着色剂基质外侧的硅颗粒沉入着色剂基质中，使得着色剂的流动性或电荷特性降低。此外，为了使图像显影，一部分着色剂量附着在显影辊22上被消耗，其余不使用的部分着色剂返回显影匣51。
感光鼓21被设置在显影辊22的侧面位置，以这种方式，感光鼓21面对显影辊22，并且朝向附图中箭头所示方向(顺时针)转动。感光鼓21的鼓体被接地，感光鼓21的表面部分由带有正电荷的有机的感光材料构成，所述感光材料包括作为主要组分的聚碳酸酯。电晕放电装置25被设置在离开感光鼓21上方预定间隔的位置。电晕放电装置25是正电荷的放电装置，其通过钨丝产生电晕放电。电晕放电装置25使感光鼓21的表面产生均匀的正电荷。
借助电晕放电装置25在感光鼓21的表面部分产生均匀的正电荷之后，感光鼓21的表面被暴露在扫描装置11发射的激光束，以便根据预定的图像数据在感光鼓21上形成静电潜影。随着显影辊22转动，当显影辊22携带的带有正电荷的着色剂与感光鼓21面接触时，着色剂有选择地转移，并且沉积在形成于感光鼓21表面的静电潜影上，即，由于感光鼓21暴露于激光束，感光鼓21的带有正电荷部分的电位降低，在感光鼓21上显示出图像。因此，图像显影(反向显影)完成。
转移辊26在感光鼓21的下方，朝着箭头所示方向(逆时针)转动，并且面向感光鼓21。转移辊26由覆盖金属辊轮轴的辊轮部分构成，所述辊轮部分由导电的橡胶材料形成。在转移辊26上施加预定的转移偏压。因此，由于存在转移偏压，当被输送的印刷片材3在感光鼓21和转移辊26之间通过时，在感光鼓21上显影的着色剂图像被转移到印刷片材上。
定影装置13被设置在显影装置12的旁边，即，位于显影装置12的下游方向，如图1所示。定影装置13具有加热辊32，压力辊31压靠在加热辊32上，一对输送辊33被设置在加热辊32和压力辊31的下游方。加热辊32通常装有加热卤素光线的灯泡(HALOGEN LAMP)，这种加热辊卤素光线的灯泡(HALOGEN LAMP)被设置在铝管内。加热辊32的表面覆盖有碳氟化合物的树脂，从而防止着色剂在加热辊32的表面熔化。与此同时，在显影装置12中，着色剂转移到印刷片材3上之后，印刷片材3在加热辊32和压力辊31之间通过，由于加热，着色剂熔化，并且固定在印刷片材3上。在完成定影之后，由输送辊33将印刷片材3输送到一对片材排出辊34处。然后，由片材的排出辊34将印刷片材3排出传送到送出盘35。
在转移辊26完成了显现图像的转移之后，采用普通的区间弱清洁方法，激光打印机1回收残存在感光鼓21上的着色剂。在弱清洁方法中，在显现图像转移之后，随着感光鼓21的转动，残存在感光鼓21上的着色剂首先被输送到与电晕放电装置25相对的位置，以便由电晕放电装置25使残存的着色剂具有均匀的正电荷。随着感光鼓21进一步转动，残存在感光鼓21上的着色剂被输送到与显影辊22相互面对着的位置。然后，由显影辊22回收着色剂，与此同时，由于在显影辊22上施加偏压，使图像显影。
在此实施例中，在显影辊22上，墨层厚度调节片23的压力部分施加的压力被设定为非常弱的力15～30gf/cm。通过合适的位置调整，可以设定作用在显影辊22上的压力部分38的压力，即调整支撑在显影匣36上的片体37的端部位置，或者调整弯曲度，或者调整片体37的弯曲变形量，或者进行类似的调整。
设定压力部分38作用在显影辊22上的压力，是这个微弱的力达到15～30gf/cm，以便当着色剂在压力部分38和显影辊22之间被摩擦时，在相当大的程度上减小外部添加剂沉降到着色剂的基质颗粒中，并且减小显影辊22和压力部分38中的硅橡胶的磨损。此外，尽管施加非常弱的压力，因为着色剂受到压力部分38的压力，所述压力部分38由硅橡胶形成，其具有非常好的电荷特性，所以，着色剂具有足够的电荷，支撑在显影辊22。因此，以非常好的方式完成图像显影，不因为电荷缺陷产生显影缺陷。此外，墨层厚度调节片23和显影辊12的使用寿命可以延长，以便使用成本降低。
采用具有导电性的尿烷或硅橡胶的弹性体构成显影辊22的辊轮部分。墨层厚度调节片23的压力部分38由硅橡胶构成。因此，在压力部分38和显影辊22之间对着色剂具有弹性的压力。因此，着色剂在压力部分38和显影辊22之间受压力作用的同时，沉降到着色剂基质颗粒上的外部的添加剂颗粒将进一步减少，并且硅橡胶的磨损也进一步减小。
在此实施例中使用的着色剂是通过聚合反应生成的着色剂，其具有非常好的流动性能，以便当着色剂在显影辊22和墨层厚度调节片23的压力部分38之间通过，使着色剂受压和受摩擦，是由此产生的摩擦阻力减小。即，在此实施例中，如果由压力部分38施加到显影辊22上的压力非常弱，在压力部分38和显影辊22之间的压力可以随着摩擦力的变化而变化，这是因为摩擦力随着工况条件变化，例如在多个单独的设备中，或者类似的情况下，因此在某些情况下，不能获得稳定的电荷特性。但是，如果采用的由聚合反应生成的着色剂具有非常好的流动性，随着摩擦力变化，压力的变化将大大减小，因此在较长的时间期限内，可以保证图像显影的稳定性。
此外，在此实施例中，在显影辊22的辊轮部分的表面，覆盖有聚氨酯或硅橡胶的覆盖层，所述聚氨酯或硅橡胶的覆盖层中氟化物，这种氟化物可以减小摩擦阻力。因此，当着色剂在显影辊22和墨层厚度调节的23的压力部分38之间受压和受摩擦时，显影辊22的结构使得摩擦阻力进一步减小。因此，随着摩擦力的变化，压力的波动将进一步趋于稳定，以便在相当长的时间内可以进行稳定的显影。
此外，在此实施例中，显影辊22的表面粗糙度小于着色剂的颗粒尺寸。如果显影辊22的表面粗糙度大于着色剂颗粒尺寸，着色剂以不规则的状态附着在显影辊22的表面，在某些情况下，墨层厚度调节片23的压力不能够施加到处于不规则状态的着色剂上。但是，在此实施例中，不会出现这种不希望的现象。在此实施例中，在显影辊22表面上的着色剂受常量压力的压力作用，因此获得总是一致的电荷，因此在相当长时间内保证获得稳定的显影。
通过上面所述可以看到，在此实施例中的激光打印机1可以在长时间内获得稳定质量的图像显示，而不会形成图像缺陷，例如雾影或类似的缺陷，这些缺陷是由于是由于电荷缺陷而产生的。
试验例子
下面描述本发明的试验例子。本发明不限于这个试验例子。
(1)图像形成装置
具有上面所述结构的激光打印机作为图像成型设备。
在试验例子中使用的激光打印机具有与上面所述激光打印机1基本相同的结构。
显影辊：
显影辊具有氟基表面的覆盖层，所述覆盖层被设置在具有导电性的聚氨酯橡胶的辊轮部分。
供给辊：
供给辊由具有导电性能的尿烷泡沫橡胶构成。
墨层厚度调节片：
墨层厚度调节片由半圆形圆柱的硅橡胶元件构成，其中半圆形元件的直径为3.5毫米，将半圆形圆柱的硅橡胶元件设置在不锈钢片的弹簧上。设定墨层厚度调节片施加的压力如表1所示。
着色剂：
非磁性单一组分的着色剂由球状颗粒的苯乙烯-丙烯基共聚物制成，所述苯乙烯-丙烯基共聚物通过悬浮共聚反应获得，采用碳胺黑作为电荷控制剂，碳作为染色剂，含有蜡和类似物，具有通过BET方法测量的特殊表面积为200m2/g和特殊表面积50m2/g的硅作为外部添加剂。
采用硅树脂油、氧化硅偶联剂，或类似物对硅颗粒进行已知的表面处理。
打印条件：
以打印速度20PPM(10CM/SEC，以感光鼓的圆周速度为准)，整个纸张区域中的打印区域比例为4％，以每分钟2张的速度进行打印。
(2)评估
打印16000张之后的打印质量。
在上述条件下将之后，在上述条件下打印16000张之后，打印形状为在各张纸的整个打印区域打印一连串的由两个点间隔开的点阵。评价一连串打印图形的质量，其结果在表1中表示。
在墨层厚度调节片被磨损之前，打印纸张的数量：
在上述条件下，每打印16000张，添加400克着色剂。这种打印操作重复进行，直到墨层厚度调节片被磨损，出现打印缺陷。在出现打印缺陷之前，记录打印张数。其结果表示在表1中。作为明显标志，在打印纸张上出现纵向带条时，指示由于墨层厚度调节片被磨损，出现打印缺陷。在出现纵向带条之后，更换墨层厚度调节片，检查新的墨层厚度调节片的打印质量，观察是否旧的墨层厚度调节片的确被磨损。
在上述试验中，还要检查在最初打印期间，出现的打印雾影。检查的结果表示在表1中。
表1
    压力(gf/cm) 打印的张数(在墨层厚度调节磨损之前)     打印质量(在打印16000张之后的)   在初始打印期间的雾影
    10 38000     Δ   出现
    15 36000     ○   不出现
    20 35000     ○   不出现
    30 33000     ○   不出现
    40 31000     Δ   不出现
    50 29000     Δ   不出现
    60 28000     Δ   不出现
    70 26000     ×   不出现
○：与最初打印无变化。
Δ：打印质量恶化。
×：打印质量恶化，不能继续使用。
如果表1所示，在墨层厚度调节片被磨损之前打印纸张的数量随着压力的增加而减少。其结果有利地表示通过减小压力可以降低硅橡胶的磨损。
对于压力为15～30gf/cm，在打印16000张纸之后，打印质量很好。对于压力为10gf/cm，由于压力太弱，着色剂不能获得足够量的电荷，从而引起打印缺陷。此外，压力范围10gf/cm，在最初打印期间产生打印雾影。
对于压力范围40gf/cm或更高，着色剂具有足够的电荷。但是，如表1所示，由于外部添加剂颗粒沉降到着色剂基质颗粒上，因此过强的压力导致印刷质量恶化。
对于压力范围15～30gf/cm，打印16000张纸，墨层厚度调节片的的使用寿命比常规的寿命要长两倍。
在固定压力条件下，随着着色剂结构的变化，墨层厚度调节片的使用寿命随之变化，下面将予以详细说明。
如图2和3所示，墨层厚度调节片23基本上由压力部分38构成，使压力部分38直接接触带有着色剂的显影辊22，片体37由片状弹簧形成，以便使压力部分38以预定的压力压靠在显影辊22上。在此实施例中，片体37由SUS板件形成，其厚度为0.1毫米，所述压力部分38由硅橡胶元件形成，其截面形状为半圆形，直径为3.5毫米。显影匣36和感光鼓21的设计结构为便于对它们进行分别更换。
如上所述，由于压力部分38接触显影辊22上的着色剂，激光打印机1的结构能够均匀的限制在显影辊22上输送的着色剂层的厚度，以便使着色剂传送到感光鼓21的表面。由于着色剂在压力部分38和显影辊22之间摩擦，在着色剂中产生摩擦电荷，并且由于静电吸引作用，带有电荷的着色剂沉积在感光鼓21上形成的静电潜影图像上。因此，着色剂能够以均匀的层厚沉积在静电潜影图像上，并且将着色剂传送到印刷片材上，从而在片材上形成清晰的图像。
对于着色剂来说，由硅橡胶形成的压力部分38具有良好的电荷特性，还应具有适当的柔软性，因此硅橡胶能够防止外部添加剂颗粒沉降在着色剂基质颗粒中。因此，能够以良好的方式形成均匀的带有电荷的着色剂，并且保证具有良好的着色剂流动性。因此，因此激光打印机1能够形成非常好的图像，而不产生打印雾影或粗糙图像。
硅橡胶形成的压力部分38容易磨损。因此，在本实施例中使用苯乙烯-丙烯基聚合反应产生的着色剂。聚合反应产生的着色剂形状非常靠近圆球形，并且认为与研磨产生的着色剂相比较，其具有非常好的流动性。在聚合反应产生的着色剂中，悬浮-聚合反应产生的着色剂，例如，苯乙烯-丙烯基聚合反应产生的着色剂，特别是颗粒形状特别接近于圆球形状，并且认为具有非常好的流动性。因此，在本实施例中，使用苯乙烯-丙烯基聚合反应产生的着色剂，令人满意的降低了形成压力部分38的硅橡胶的磨损，并且有效地减小了激光打印机1的运行成本。
此外，在此实施例中，着色剂含有两种不同颗粒尺寸的外部添加剂。作为大颗粒尺寸的外部添加剂，外部添加剂具有相当大的通过BET方法测量的特殊表面区域，其小于100m2/g，最好小于50m2/g，其基于氮气吸附，附着在着色剂上。添加两种不同颗粒尺寸的外部添加剂的优点，将在下面详细描述。如图4所示，较大的外部添加剂颗粒91作用是作为隔离物，即，较大的外部添加剂颗粒91沉积在着色剂基质颗粒95上，其基本上可以防止小的外部添加剂颗粒93沉降到同一着色剂基质颗粒95上，避免添加剂颗粒93直接接触另一个着色剂基质颗粒95，因此基本上防止小的外部添加剂颗粒93沉降到着色剂基质颗粒95上。
如果外部添加剂具有的通过BET方法测量的特殊表面区域小于100m2/g，作为较大颗粒的外部添加剂，能够令人满意的防止较小的外部添加剂颗粒93沉降到着色剂基质颗粒95上。因此保证着色剂能以令人满意的方式具有良好的流动性能。
按照常规技术，很难使用这种较大颗粒的外部添加剂，这是因为使用这种大颗粒的外部添加剂，加速了硅橡胶的磨损。但是，在此实施例中，由于如上所述，苯乙烯-丙烯基聚合反应产生的着色剂适合于降低硅橡胶的磨损，因此能够使用大颗粒尺寸的外部添加剂。此外，如果墨层厚度调节片23的压力部分38磨损，很容易更换压力部分38被磨损的墨层厚度调节片23，同时也便于进行显影匣36的更换操作。因此，激光打印机1能够形成非常好的图像。
表2表示与研磨产生的着色剂相比较获得的打印质量，在这个例子中，具有多种外部添加剂颗粒尺寸。在试验中获得的数据表示在表2中，其中着色剂基质颗粒的尺寸是9微米，并且采用硅作为外侧的添加剂。在这个试验中，在整个片材的区域具有打印区域4％，以每30秒钟一张纸的速度间隔打印。在各次试验中，在最初供给300克着色剂，然后每打印一万张供给250克着色剂。着色剂的消耗量大约为每1000张纸50克。
表2
  着色剂(颗粒尺寸9微米) 外侧的添加剂：硅 打印张数(在橡胶磨损之前) 打印质量(在打印10000张之后)
  通过研磨产生的聚酯 BET200：0.6wt.％BET50：1.0wt.％ 2000
  通过聚合反应生成的苯乙烯-丙烯基 BET200：0.6wt.％BET150：1.0wt.％ 34000 Δ：暴露缺陷打印图像粗糙
  通过聚合反应生成的苯乙烯-丙烯基 BET200：0.6wt.％BET150：1.0wt.％ 26000 Δ：打印图像粗糙
  通过聚合反应生成的苯乙烯-丙烯基 BET200：0.6wt.％BET50：1.0wt.％ 15000 0
如表2所示，当使用通过研磨制成的着色剂时，在打印了2000张纸时，由硅橡胶制成的压力部分38被磨损。相反，在硅橡胶被磨损之前，通过聚合反应生成的着色剂可以打印10000张以上。在出现打印缺陷的现象时，压力部分38的磨损量大约为1.2毫米。在打印10000纸时，在添加着色剂之前，评估打印质量。在这种情况下，较大颗粒的外部添加剂具有通过BET方法测量的特殊表面区域100m2/g或更大，出现外部添加剂颗粒的沉降，因此产生粗糙的打印图像。特别是，当较大颗粒的外部添加剂具有通过BET方法测量的特殊表面区域150m2/g时，着色剂转移到纸张的特性恶化，因此着色剂不能转移到纸张上，而残存在电晕放电装置25上，即，通常称为转移残存的着色剂，导致出现缺陷，例如，转移残存的着色剂块，其暴露于激光L，而且电晕放电装置25的表面在着色剂块的下方，导致在印刷区域出现空白。
上面所述的试验结果表示希望使用苯乙烯-丙烯基聚合反应生成的着色剂，其具有硅外部添加剂，所说添加剂具有通过BET方法测量的特殊表面区域200m2/g，以及具有通过BET方法测量的特殊表面区域50m2/g，并且在打印张数为10000张时，用新的着色剂替换旧的着色剂，以及更换墨层厚度调节片23(压力部分38)。用这种方法，激光打印机1能够保持非常好的图像打印质量。在这种情况下，虽然保持使用压力部分38，至少打印15000张，其中结合使用聚合反应生成的着色剂和外部添加剂，这些内容如表2中所述，在实际使用中，考虑到各种使用条件，一般期望在打印数量达到7000张时，更换压力部分38。
因此，按照此实施例提供的结构，能够打印7000张纸的着色剂量容纳在显影匣36的着色剂盒27中，着色剂可以和供给辊24、显影辊22和墨层厚度调节片23一起替换。这种更换操作可以和更换感光鼓21分别完成。因此，当中墨层厚度调节片23的压力部分38磨损时，压力部分38和墨层厚度调节片23和着色剂可以一起与新的替换。在此时，感光鼓21能够继续使用，而不需要更换。因此，在此实施例中很容易替换压力部分38和墨层厚度调节片23，而且令人满意地降低了激光打印机1的运行成本。
虽然在本实施例中使用了单一的非磁性组分的、具有正电荷的着色剂，也给采用负电荷替代正电荷。在这种情况下，而且，硅橡胶也能够在显影辊上产生令人满意的均匀的电荷，因此基本上能够获得与上面实施例作数相同的优点。
此外，在此实施例中采用了以悬浮聚合反应生成着色剂，本发明也可以采用除悬浮聚合反应生成着色剂以外的方法，例如，通过乳化聚合反应生成聚合反应生成的着色剂。即使在使用中着色剂种类不相同的这种情况下，也可以采用上述实施例，着色剂具有相当好的流动性，因此获得的优点稍微小于通过悬浮聚合反应生成的着色剂具有的优点。而且，如果如上所述，显影匣36的结构能够被替换，感光鼓21的使用寿命延长，即使使用研磨制成的着色剂，在一定条件下能够降低使用成本。
在打印机结构中，通过弱清洁方法有感光腔室51中的感光鼓21回收残存的着色剂，如上所述，性能恶化的着色剂流动性降低，或者电荷特性下降，其结果是，随着在压力部分38和显影辊22之间摩擦，着色剂沉积在感光鼓21上，再返回感光腔室51。
因此，在感光腔室51中，随着图像成形操作反复进行，随着着色剂被消耗，恶化的着色剂的比例稳定增加。因此，在某些情况下，着色剂的流动性下降，导致在感光鼓21上产生薄膜，使印刷图像粗糙，或产生类似的缺陷，或者降低电荷特性，导致过高的图像密度，因此形成难以区分的打印图像特性(紊乱特性)，或类似的缺陷，或者产生具有相反电荷的着色剂，因此产生雾影。
因此，在此实施例中使用了着色剂排空探测器55，其探测着色剂消耗量的极限，即，当着色剂还容纳在显影匣36中时，探测着色剂排空的状态。当着色剂容纳在着色剂盒27中时，着色剂排空探测器55探测着色剂的排空状态，在着色剂盒27中容纳的着色剂量等于或大于容纳在感光腔室51中的着色剂量。
着色剂排空探测器55由光电传感器构成，及具有光发射器60，其中装有光发射元件，还有光接收器61，其中装有光接收元件。如图2和5所示，光发射器60和光接收器61被设置在着色剂盒27的外侧，特别是，在着色剂盒27的相对的侧壁56、57分别具有光传导窗口58、59。以这种方式，光发射器60和光接收器61分别面对光传导窗口58、59设置。
在着色剂盒27的相对置的侧壁56、57中，设置光传导窗口58、59，以便设置在着色剂盒27中的清洁器39在转动中清洁窗口表面。光传导窗口58，59的设置位置相应于着色剂盒27中着色剂的容量等于或大于在潜影腔室51中容纳着色剂的体积的位置。根据显影腔室51的容量和着色剂盒27的容量，决定光传导窗口58、59的位置。在图2中，容纳在显影腔室51中的着色剂体积由假想线62表示，在着色剂盒27部分中的着色剂容量等于显影腔室51中容纳的着色剂体积，由假想线63表示。
光发射器60和光接收器61由基体壳2的支架支撑(未图示)，按照这种方式，光发射器60和光接收器61分别面对光传导窗口58、59的位置设置，如上所述。因此，当容纳在着色剂盒27中的着色剂容量等于或大于在显影腔室51中容纳的着色剂容量时，着色剂排空探测器55探测着色剂排空的状态。
在图5中表示了着色剂排空探测器55的控制系统，与此同时，在着色剂盒27中容纳大量的着色剂，因为光发射器60发出的光线被着色剂盒27中的着色剂遮挡，光接收器61接收不到由光发射器60发射的光线。在这种情况下，光接收器61不会产生根据接收光线发出的输出信号。当着色剂盒27中着色剂的含量变得非少时，随着每次搅拌器29在着色剂盒27中进行搅拌，从23光发射器60发出的光线到达光接收器61。因此在这种情况下，光接收器61根据接收的光线量发出输出信号。例如，光线接收器61的结构使得光线接收器61以脉冲信号方式输出信号，并且随着着色剂盒27中着色剂含量的减少，脉冲的宽度增加。光线接收器61的输出信号由控制线路65中的CPU67通过输入/输出端口66监控，如图5所示。CPU67连接储存器(ROM)68储存程序，并且连接存贮器(RAM)69，贮存数据或类似的信号。根据储存器68中贮存的程序，CPU67测量来自光线接收器61的脉冲信号的脉冲宽度并且将数据储存在存贮器69中，并且确定是否贮存的脉冲宽度超过预定的阈值。当确定脉冲宽度超过预定的阈值时，CPU67通过输入/输出端口66发出信号，表示着色剂处于排空状态，以便在显示板70显示信号提醒使用者应当更换显影匣36，即，添加着色剂。
如上所述，虽然随着重复形成图像，性能恶化的着色剂与显影匣36中的着色剂总量的比例增加，设置的着色剂排空探测器55能够探测着色剂排空的状态，与此同时着色剂保存在显影匣36中。因此，能够提前一段时间，以新的着色剂更换性能恶化的着色剂，其中采用具有低比例的性能恶化的着色剂完成图像显影，与将着色剂消耗完的结构相比较，直到显影腔室51和着色剂盒27中的着色剂全部用尽，在着色剂用尽之前不会产生任何指示。
在显影腔室51和着色剂盒27中的着色剂完全消耗完之前，性能恶化的着色剂与显影腔室51中保存的着色剂总量的比例达到相当高。如果使用这种着色剂进行图像显影，将出现多种问题，例如，在感光鼓21上形成薄膜，或者出现类似的缺陷。但是，如果在显影匣36中保持一定数量的着色剂时，采用新的着色剂更换性能恶化的着色剂，在着色剂完全消耗完之前，避免采用性能恶化的着色剂比例高的着色剂进行图像显影。因此，图像显影保持常态或者稳定，而不会出现上面所述的多种问题，而且激光打印机1的使用寿命可以增长。
可以看到，在此实施例中显影匣36和感光鼓21可以分开。因此，根据着色剂排空探测器55探测的情况，当显影匣36中保持一定量的着色剂时，即，当性能恶化的着色剂的比例还比较低时，可以只更换显影匣36。因此，能够连续使用感光鼓21，而不会因为性能恶化的着色剂在感光鼓21上产生重大问题。因此，能够延长感光鼓27的使用寿命，并且认为能够降低使用成本，与此同时还能够减少消耗部件的数量。
此外，着色剂能够在着色剂盒27和显影腔室51之间，通过设在它们之间的开口52朝两个方向移动，即，在着色剂盒27中的着色剂能够移动进入显影腔室51中，而且在显影腔室51中的着色剂能够移动进入着色剂盒27中。在这种条件下，着色剂能够以这种方式移动，在着色剂保存在着色剂盒27的同时，着色剂排空探测器55探测着色剂排空状态。
由于在着色剂盒27中的着色剂和在显影腔室51中的着色剂能够在着色剂和27和显影腔室51之间移动，所以不仅能够使未经使用或新的着色剂从着色剂盒27中进入显影腔室51中，而且能够时性能恶化的着色剂从显影腔室51中进入着色剂盒27中。因此，防止性能恶化的着色剂保存在显影腔室51中，还能够有效地防止着色剂在墨层厚度调节片23压力部分38和显影辊22之间反复摩擦，因此防止着色剂的特性迅速恶化。因此，能够控制性能恶化的着色剂与显影腔室51中的着色剂总量的比例增加。
即使可以允许在着色剂盒27中的着色剂和在显影腔室51中的着色剂在着色剂盒27和显影腔室51之间移动，着色剂仅仅存在于显影腔室51中，随着着色剂的消耗其特性迅速恶化，如果存在于显影腔室51中的着色剂数量不足以返回着色剂盒27内，即，着色剂盒27中的着色剂消耗完。因此，在着色剂盒27中保存有着色剂的同时，着色剂排空探测器55探测着色剂排空的状态，即，存在于着色剂盒27中的着色剂和存在于显影腔室51中的着色剂能够在着色剂盒27和显影腔室51之间移动。着色剂排空探测器55的这种探测方式防止着色剂仅存在于显影腔室51中，因此打印机能够以常态形成一致质量的图像，并且使激光打印机1的使用寿命延长。因此，由于聚合反应生成的着色剂具有非常好的流动性，随着显影辊22和供给辊24的转动，使着色剂圆滑滚动。其结果是，存在于着色剂盒27中的着色剂和存在于显影腔室51中的着色剂能够非常平滑地在着色剂盒27和显影腔室51之间移动，而且还能够有效地防止着色剂仅仅存在于显影腔室51中。
此外，着色剂排空探测器55设置在着色剂盒27中，光学发射器60和光线接收器61以这样的位置设置，即，能够探测容纳在着色剂盒27中的着色剂体积等于或大于存在于显影腔室51中的着色剂的体积。因此，当存在于着色剂盒27中的着色剂数量等于或大于存在于显影腔室51中的着色剂的数量时，着色剂排空探测器55探测着色剂的排空状态。因此，采用低比例的性能恶化的着色剂进行图像显影的同时，能够以新的着色剂更换旧的着色剂。所以，能够稳定的形成图像，而且能够延长激光打印机1的使用寿命。
而且，光线发射器60和光线接收器61设置在着色剂盒27的相对侧，并且按照这种位置设置，即，能够探测着色剂盒27中的部分，其具有的容量等于或大于存在于显影腔室51中的着色剂的体积。这种简单结构降低了成本。
在此实施例中，设置显影辊22和感光鼓21，其相互面对接触设置。因此，由于着色剂的性能恶化，可能导致在感光鼓21上形成薄膜。但是，由着色剂排空探测器55完成的探测能够进行更换，是采用具有新的感光鼓21的显影匣36，与此同时使用具有低比例的性能恶化的着色剂进行图像显影。因此，能够有效地防止在感光鼓21上形成薄膜，并且延长感光鼓21的使用寿命。
虽然在此实施例中，着色剂排空探测器55的光线发射器60和光线接收器61相对于着色剂盒27的设置位置是这样的，即，能够探测到着色剂盒27部分具有和容量等于或大于容纳在显影腔室51中的着色剂的体积，光线发射器60和光线接收器61可以设置在任何合适的位置，只要这个位置允许着色剂排空探测器55能够探测到着色剂的排空状态，与此同时即使存在于显影匣36中的着色剂量很少。例如，光线发射器60和光线接收器61可以设置在显影腔室51中。即使在这种情况下代号光线发射器60和光线接收器61的设置位置在着色剂盒27中，光线发射器60和光线接收器61的位置不限于上面所述。
虽然在这个实施例中，光电传感器能够探测着色剂的容量，所述光电传感器基本上有光线发射器60和光线接收器61构成，光电传感器还能够探测搅拌器29的转动阻力。还能够使用一种方法，在接触着色剂的位置设置电极，探测电阻。虽然在这个实施例中，探测着色剂的排空状态，显示板70显示指示，提醒需要更换显影匣36，也可以在探测到着色剂排空状态之后，使激光打印机1停止工作。还可以传送探测信号，指示探测到着色剂排空状态，将探测信号传送到连接激光打印机1的个人计算机，并且完成合适的操作，例如，在个人计算机中执行显示、停止或类似的操作。
试验例子
下面参照试验例子进一步描述本发明。
(1)图像形成装置
具有上面所述结构的激光打印机作为图像成型设备。
在试验例子中使用的激光打印机具有与上面所述激光打印机1基本相同的结构。
显影匣：
采用的显影匣可以和鼓轮匣分开更换。
显影辊：
显影辊具有氟基表面的覆盖层，所述覆盖层被设置在具有导电性的聚氨酯橡胶的辊轮部分。
供给辊：
供给辊由具有导电性能的聚氨酯泡沫橡胶构成。
墨层厚度调节片：
墨层厚度调节片由半圆形圆柱的硅橡胶元件构成，其中半圆形元件的直径为3.5毫米，其与不锈钢片的弹簧设置在一起。
着色剂：
非磁性单一组分的着色剂由球状颗粒的苯乙烯-丙烯基共聚物制成，所述苯乙烯-丙烯基共聚物通过悬浮共聚反应获得，采用碳胺黑作为电荷控制剂，碳作为染色剂，含有蜡和类似物，具有通过BET方法测量的特殊表面积为200m2/g和特殊表面积50m2/g的硅作为外部添加剂。
采用硅树脂油、氧化硅偶联剂，或类似物对硅颗粒进行已知的表面处理。
打印条件：
以打印速度20PPM(10CM/SEC，以感光鼓的圆周速度为准)，整个纸张区域中的打印区域比例为4％，以每分钟2张的速度进行打印。
(2)评估
在评估之前，按照上面所述的打印条件进行检查，着色剂的消耗量为每1000张纸消耗25克，着色剂保存在着色剂匣中，在着色剂盒中的着色剂消耗完了时，消耗量为30克。
着色剂的消耗量为125克以后，相应的打印的纸张是5000张，着色剂的数量相应于希望保存在显影匣中的着色剂的数量，如表3所示，在上面所述的打印条件下，进行打印5000张纸的耐久性试验。在打印5000张纸之后，只更换显影匣，保持使用感光鼓。然后，在每张纸的打印区域打印一连串的由两点间隔的点阵。评估观察是否在感光鼓上形成了薄膜。在这种情况下，没有在感光鼓上形成薄膜，接着进行打印另外5000张纸的耐久性试验。耐久性试验重复进行，直到在感光鼓上产生薄膜。其测试结果表示在表3中。是否在感光鼓上产生薄膜取决于在一连串的打印图形中是否以长条方式出现了密度间隔。
表3
    残存的着色剂数量(G)     打印纸张的数量(在感光鼓上形成薄膜之前)
    0     5000
    10     10000
    30     15000
    60     40000
表3表示通过更换显影匣，与此同时一部分着色剂保存在显影匣中，能够延长感光鼓的使用寿命。即在这种情况下，着色剂被完全消耗，即没有残存的着色剂，感光鼓的使用寿命变得不比显影匣的使用寿命长，因此，不使用在显影匣中容纳的感光鼓与显影匣分开设置的结构。如果显影匣被更换，与此同时在显影匣中具有部分着色剂，感光鼓的使用寿命随着在显影匣中保存的着色剂的数量的增加而变长。特别是在显影匣被更换的这种情况下，当残存的着色剂含量为60克时，直到打印40000张纸时，在感光鼓上不产生薄膜。因此，这个结果表示通过更换着色剂匣，同时在着色剂盒内残存的着色剂数量等于或大于保存在着色剂盒中的着色剂的数量，感光鼓的使用寿命可以大大延长。
在上面所述的例子中，使用的着色剂由混合的氮胺黑作为电荷控制剂与苯乙烯-丙烯基聚合反应生成的着色剂和硅添加剂制成。下面将详细描述在着色剂中包括的基作为电荷控制剂的电荷控制树脂。一般电荷控制树脂是无色或透明度的，因此适合于各种颜色的显影。
通过具有离子官能团的离子型单体共聚反应即可获得用于着色剂中的电荷控制树脂，例如铵盐或类似物，例如，N，N-二乙基-N-甲基-2-氧化异丁烯酰(METHACRYLOYLOXY)乙氨(ETHYLAMMONIUM)P-甲苯亚磺酸盐(TOLUENESULFONATE)，以及可以和上述离子型单体产生共聚反应的单体，例如，苯乙烯基单体，例如苯乙烯或类似物，或丙烯基单体，例如丙烯酸，烷基(C1-C4)丙烯酸酯，烷基(C1-C4)甲基丙烯酸酯或类似物。如果使用这些电荷控制树脂，能够通过选择合适比例的各种单体，任意设定各相邻的离子型官能团之间的分子间的距离。如果电荷控制剂是单一的化合物，例如季铵盐或类似物，由于相邻的距离太近的离子型官能团存在着危险，随着这种化合物数量的增加，电阻降低，并且电荷特性恶化。但是，使用了电荷控制树脂，可以防止随着电荷控制剂数量的增加电阻减小，并且能够令人满意地改善电荷特性。特别是，通过上所述的单体共聚反应获得的包含有苯乙烯-丙烯基共聚物的季铵盐，作为例子在分散性(DISPERSIBILITY)和电荷稳定性方面性能良好。
在此实施例中，墨层厚度调节片23的压力部分38由硅橡胶制成，与着色剂相比较，压力部分38具有特别好的电荷特性。因此，即使着色剂包含作为电荷控制剂的电荷控制树脂，由于着色剂在压力部分38和显影辊22之间被摩擦，着色剂能够带有足够的电荷。因此，能够获得令人满意的显影图像，而不必因为着色剂的电荷缺陷而产生显影缺陷。因此，能够形成高质量的图像。
因此，在此实施例中，通过聚合反应生成的着色剂具有良好的流动性，并且在显影辊22的表面部分包含有氟化物，因此着色剂具有的电荷，而不需要增加压力部分38压靠在显影辊22上的压力。因此，虽然压力部分38由硅橡胶制成，其容易磨损，这种硅橡胶的磨损对显著减小，并且，压力部分38使用寿命在相当大的程度上得到延长。
此外，在此实施例中，压力部分38和显影辊22以及着色剂的接触部分呈片状，而不出现角边缘或类似的形状，以便压力部分38和显影辊22和着色剂具有相当大的接触面积。因此，着色剂的电荷特性进一步得到改善。与着色剂接触造成的接触部分的磨损被减小。因此，由于压力部分38具有的结构使其磨损进一步减小。
压力部分38的接触部分与显影辊22的接触可以有任何形状，例如，如图6所示的偏平形状，只要接触部分不包括成角部分即可。但是，如果接触部分包括成角部分，如图7所示，即，如果压力部分38的角部分接触显影辊22和着色剂，虽然都在图7中所示的压力部分38的结构与图6中所示的相同，也不能获得上面所述的优点。
图8是彩色激光打印机的实施例的侧视图。
参照图8，彩色激光打印机151包括基体壳152、用于供给打印纸张153的供给装置154，图像成形装置155，以便在输送到图像成形装置155中的打印纸张153上形成预定的图像。
供给装置154被设置在基体壳152的下部。供给装置154具有片材供给盘101，在片材供给盘101中设有片材压板156，片材供给辊157，以及记录辊158。打印片材153的堆垛放置在片材压板156上，在弹簧(未图示)的推动作用下，使压板156压靠在片材供给辊157上。通过片材供给辊157的转动，将片材堆垛中最上面打印片材153供给到记录辊158。记录辊158以预定的方式进行记录之后，打印片材153被输送到图像成形装置155。
图像成形装置155包括扫描装置159，显影装置160和定影装置161。
扫描装置159被设置在基体壳152内部空间的上部。扫描装置169具有激光发射部分(未图示)，可转动的多棱镜162，透镜163，164和反射镜165，166。根据预定的图像数据，从激光发射部分发射激光束，使激光束连续通过或者由光元件反射，即，按照附图中箭头所示通过多棱镜162，透镜164，反射镜166，透镜163和反射镜165。因此激光束直接照射或高速扫描感光装置160的感光鼓168，以便照射感光鼓168的表面。
显影装置160被设置在扫描装置159的下方。显影装置160包括感光鼓168，可转动的显影装置169，电晕放电装置170，中间传送鼓轮171，以及输送辊172。可转动的显影装置169被设置在基体壳152中，其具有圆筒形状，沿着图中箭头所示的方向(顺时针)围绕驱动轴167转动。四个显影匣177，即，蓝绿色显影匣177C，紫色显影匣177M，黄色显影匣177Y，黑色显影匣177K，将它们可拆卸地固定在可转动的显影装置169中。各显影匣177中设有显影辊173，墨层厚度调节片174，供给辊175，以及着色剂盒176。
在显影匣177的相应的着色剂盒176中，容纳了蓝绿色、紫色、黄色和黑色带有正电荷的非磁性单一化合物的着色剂。如上所述，各种颜色的着色剂是通过聚合反应生成的着色剂，其中包含有上面所述的电荷控制树脂。由于电荷控制树脂是无色和透明的，电荷控制树脂可以用在包含有相应的颜色剂的带有颜色的着色剂中。
由搅拌器178在各着色剂盒176中搅拌着色剂，并且使着色剂通过着色剂供给开口179排出，所述供给开口179设置在着色剂盒176的侧部分。
在各显影匣177中，与前面所述的结构相同，供给辊175和显影辊173的设置位置位于供给着色剂的开口179的旁边。墨层厚度调节片174的位置设置在显影辊173的附近。各墨层厚度调节片174具有硅橡胶制成的压力部分180，所述压力部分180具有半圆形截面形状。
着色剂从供给盘着色剂的开口179排出之后，通过供给辊175的转动，将着色剂供给显影辊173。由于着色剂在供给辊175和显影辊173之间摩擦，使着色剂带有正电荷。在着色剂被供给到显影辊173之后，随着显影辊173转动，着色剂进入显影辊173和墨层厚度调节片174的压力部分180之间的空隙中。在压力部分180和显影辊173之间，由于摩擦作用，使着色剂进一步带有足够的电荷，形成具有预定厚度的薄层，并且被支撑在显影辊173上。
感光鼓168由带有正电荷的材料制成，并且其可以沿着箭头所示的方向(顺时针)转动。通过设置在感光鼓168上方的电晕放电装置170放电，使感光鼓168带有均匀的正电荷之后，使感光鼓168暴露于来自扫描装置159的激光束，从而在感光鼓168上根据预定的图像数据形成静电潜影图像。
随着可转动地显影装置169转动，当显影匣177的显影辊173到达这样的位置，即，显影匣177的显影辊173面对感光鼓168，随着显影辊173的转动，在显影辊173上携带的正电荷的500着色剂接触感光鼓168。因此，在显影辊173上的着色剂转移到在感光鼓168上的静电潜影图像上，由此形成可以看见的图像。于是图像显影操作完成。在感光鼓168上可看到的图像被转移到中间传送鼓171。中间传送鼓171以这样的方式设置，即，中间传送鼓171面对感光鼓168，而且可以旋转。在中间传送鼓171上具有预定的转移偏压。
因此，随着可转动的显影装置169转动，显影匣177的显影辊173连续进入面对着感光鼓168的位置，从而在中间传送鼓171上形成有颜色的图像。例如，随着可转动的显影装置169转动，当蓝绿色显影匣177C的显影辊173进入与感光鼓168面对的位置时，来自蓝绿色显影匣177C的蓝绿色着色剂在感光鼓168上形成可以看见的图像，然后将这个图像转移到中间传送鼓171上。随着可转动的显影装置169转动，当紫色显影匣177M的显影辊173进入与感光鼓168面对着的位置时，来自紫色显影匣177M的紫色着色剂在感光鼓168上形成可以看见的图像，然后将这个图像转移到中间传送鼓171上，特别是，将紫色图像添加到中间传送鼓171上的蓝绿色着色剂图像上。对于来自黄色显影匣177Y的黄色着色剂，和来自黑色显影匣177K的黑色着色剂，重复相同的操作过程，以便在中间传送鼓171上形成彩色图像。
因此，在印刷片材153在中间传送鼓171和传送鼓172之间通过时，传送鼓172面对中间传送鼓171转动，并且在传送鼓172上施加预定的偏压，从而在中间传送鼓171上形成的彩色图像被一同转移到印刷片材153上。
在图像被转移到印刷片材153上之后，当印刷片材153在定影装置161中的加热辊181和压力辊182之间通过时，使彩色图像定影。所述定影装置161被设置在显影装置160的下游方。然后，由成对的排出辊83、184、185输送印刷片材153，将输送的印刷片材153排出到输出盘186中。
各自带有可转动的清洁刷187的清洁盒188分别设置在感光鼓168和中间传送鼓171的旁边。各清洁盒188的清洁刷187带有相对于感光鼓168和中间传送鼓171的预定的偏压，以便在显影和传送图像之后，由清洁刷187回收着色剂。
由于在此实施例中使用的电荷控制剂是透明和无色的电荷控制树脂，通过使用彩色着色剂，彩色激光打印机151能够更容易地形成彩色图像。所述彩色着色剂包括黄色、紫色、蓝绿色或黑色颜色剂，以便使各种颜色的图像显影，并且将可看到的彩色着色剂的图像附加到中间传送鼓上。此外，由于彩色着色剂与墨层厚度调节片174的硅橡胶制成的压力部分180相互接触，各种彩色着色剂具有足够的摩擦电荷，因此各种颜色的着色剂的能够以非常好的方式显影，而不会因为电荷特性的缺陷产生显影缺陷。因此，彩色激光打印机151能够在打印片材153上形成高质量的各种颜色的图像。
虽然在上述实施例中使用了正电荷着色剂，也可以使用负电荷着色剂。还可以使用经过研磨制成的着色剂替代通过聚合反应生成的着色剂。如果使用负电荷着色剂，应当注意，在着色剂中包括具有阳离子官能团的电荷控制树脂。
上面所述的着色剂不仅可以用于上述中间传送型激光打印机，还可以用于前后顺序型(TANDEM)彩色激光打印机。
试验例子
下面描述试验例子。
(1)显影装置和方法
使用的显影装置具有下面所述的元件。
感光鼓：
带有正电荷的感光鼓与显影装置协同作用。
显影辊：
显影辊具有在导电的聚氨酯橡胶的辊轮部分上形成的氟基表面的覆盖层，而且这种结合物的整体电阻为106Ω。
供给辊：
供给辊由具有导电性能的开环的尿烷泡沫橡胶构成。
着色剂：
各自包括具有正电荷的非磁性单一组分的着色剂，作为主要组份，是通过悬浮聚合反应制成的苯乙烯-丙烯基共聚物，还包括作为电荷控制剂的苯乙烯-丙烯基共聚物的季铵盐，还包括碳和石蜡。
墨层厚度调节元件：
使用在下面所述的三种类型的墨层厚度调节元件。
硅橡胶：
一种类型的墨层厚度调节元件是硅橡胶元件，其具有半圆形横截面，直径为3.5毫米，所述硅橡胶元件与不锈钢薄片形成一体，不锈钢薄片的厚度为0.1毫米。
聚氨酯橡胶：
另一种类型是聚氨酯橡胶元件，其具有半圆形横截面，直径为3.5毫米，所述硅橡胶元件与不锈钢薄片形成一体，不锈钢薄片的厚度为0.1毫米。
不锈钢：
第三种类型的墨层厚度调节元件是由弯曲的、厚度为0.1毫米的、弯曲部分的弯曲度为0.3亳米的不锈钢薄片构成的元件，其基本上形成直角，因此不锈钢薄片的弯曲部分的作用是刮削着色剂。
使用的显影方法一般称为反向接触显影方法，其依赖于在显影辊和感光鼓之间相互接触。
(2)评估
对于三种类型的墨层厚度调节元件，即，硅橡胶元件、聚氨酯橡胶元件、和不锈钢元件，通过测量使用各种元件出现的打印雾影，进行评估。
在使用墨层厚度调节片完成显影之后，测量使用各种类型的墨层厚度调节片产生的打印雾影，通过使用粘合剂带片，即所谓的修补带片，收集附着在感光鼓上的着色剂，并且将粘合剂带片粘接到白纸上，并且粘接同样的粘合剂带片，这个粘合剂带片不接触感光鼓上的着色剂，是其粘接到同样的白纸上，作为空白样本，然后测量各个粘合剂带片中的反射率(％)，反射率的差别取决于附着在感光鼓上的着色剂。比较大的反射率差别表示出现雾影的程度比较大。允许的反射率差别是2或更小，其结果表示在表4中。
表4
    墨层厚度调节元件的材料     反射率差别
    硅橡胶     0.2
    聚氨酯橡胶     3.5
    不锈钢     3.0
表4表示由硅橡胶元件构成的墨层厚度调节片基本上不产生打印雾影。通过观察到的粘接到白纸上粘合剂带片的结果，可以证明硅橡胶元件不会导致产生打印雾影。
可以理解，本发明不限于上的所述的实施例中记载的特殊形式。在不脱离本发明范围的条件下，可以获得多种经过修改或替换的形式。

Claims (15)

1.一种显影装置，其包括：
显影剂载体，其携带非磁性的单一组份的显影剂，其中显影剂包括电荷控制树脂，以便控制电荷特性；该电荷控制树脂通过离子型单体和可与该离子型单体共聚反应的可共聚反应的单体的共聚反应制成，其中所述离子型单体具有离子型官能团，该离子型官能团为季铵盐，该可共聚反应的单体是苯乙烯基单体和丙烯基单体，以及
墨层厚度调节元件，其向显影剂的载体表面施加压力，在显影剂载体表面形成显影剂的薄层；
其中，在墨层厚度调节元件中的压力部分向显影剂载体表面施加压力，所述压力部分由硅橡胶制成，由所述压力部分施加到显影剂载体表面的压力范围为15-30gf/cm。
2.按照权利要求1所述的显影装置，其特征是：显影剂载体的表面由导电的弹性材料制成。
3.按照权利要求2所述的显影装置，其特征是：导电的弹性材料是聚氨酯橡胶或硅橡胶之一。
4.按照权利要求2所述的显影装置，其特征是：在弹性材料中含有氟。
5.按照权利要求1所述的显影装置，其特征是：显影剂是聚合的着色剂，所述着色剂是通过聚合聚合性单体制成的。
6.按照权利要求1所述的显影装置，其特征是：显影剂载体的表面粗糙度小于显影剂平均颗粒尺寸。
7.按照权利要求1所述的显影装置，其特征是：显影剂包括至少两种外部添加剂，所述外部添加剂具有不同的颗粒尺寸。
8.按照权利要求7所述的显影装置，其特征是：一种外部添加剂具有比另一种外部添加剂大的颗粒尺寸，所述颗粒尺寸具有的通过BET方法测量的特殊表面积小于100m2/g。
9.按照权利要求7所述的显影装置，其特征是：至少两种外部添加剂包括具有通过BET方法测量的特殊表面积200m2/g，和具有通过BET方法测量的特殊表面积50m2/g的添加剂。
10.一种容器，其包括：
显影剂储存腔室，所述显影剂储存腔室包含非磁性的单一组份的显影剂；
显影剂载体，在显影剂载体上带有非磁性单一组份的显影剂，其中显影剂包括电荷控制树脂，以便控制电荷特性；该电荷控制树脂通过离子型单体和可与该离子型单体共聚反应的可共聚反应的单体的共聚反应制成，其中所述离子型单体具有离子型官能团，该离子型官能团为季铵盐，该可共聚反应的单体是苯乙烯基单体和丙烯基单体，以及
供给元件，所述供给元件将显影剂从显影剂储存腔室供给到显影剂载体上；以及
墨层厚度调节元件，所述墨层厚度调节元件向显影剂载体的表面施加压力，并且在显影剂载体的表面形成显影剂的薄层，
其中在墨层厚度调节元件中的压力部分向显影剂载体表面施加压力，所述压力部分由硅橡胶制成，由所述压力部分施加到显影剂载体表面的压力范围为15-30gf/cm。
11.按照权利要求10所述的容器，其特征是：显影剂是聚合的着色剂，所述着色剂是通过聚合聚合性单体制成的。
12.一种图像成形装置，其包括：
一种容器，其包括：
显影剂储存腔室，所述显影剂储存腔室包含非磁性的单一组份的显影剂；
显影剂载体，在显影剂载体上带有非磁性单一组份的显影剂，其中显影剂包括电荷控制树脂，以便控制电荷特性；该电荷控制树脂通过离子型单体和可与该离子型单体共聚反应的可共聚反应的单体的共聚反应制成，其中所述离子型单体具有离子型官能团，该离子型官能团为季铵盐，该可共聚反应的单体是苯乙烯基单体和丙烯基单体，以及
供给元件，所述供给元件将显影剂从显影剂储存腔室供给到显影剂载体上；以及
墨层厚度调节元件，所述墨层厚度调节元件向显影剂载体的表面施加压力，并且在显影剂载体的表面形成显影剂的薄层，
其中在墨层厚度调节元件中的压力部分向显影剂载体表面施加压力，所述压力部分由硅橡胶制成，由所述压力部分施加到显影剂载体表面的压力范围为15-30gf/cm，以及
一个静电潜像载体面对显影剂载体设置，其中静电潜像在静电潜像载体上形成。
13.按照权利要求12所述的图像成形装置，其特征是：显影剂是聚合的着色剂，所述着色剂通过聚合聚合性单体制成的。
14.按照权利要求12所述的图像成形装置，其特征是：所述容器还包括显影腔室，所述的显影腔室装有显影剂载体，墨层厚度调节元件，以及开口部分，通过所述开口部分显影剂储存腔室和显影腔室相互连通。
15.按照权利要求14所述的图像成形装置，其特征是：还包括显影剂数量探测器，其探测在显影剂储存腔室中保存的显影剂数量的状态，在显影剂储存器腔室中贮存的显影剂数量等于允许存在于显影腔室中的显影剂的数量。
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