CN1233787A

CN1233787A - 使用单组分调色剂的显影装置

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Publication number: CN1233787A
Application number: CN99106053A
Authority: CN
Inventors: 岩松正; 松山和弘; 高谷敏彦; 井上淳志; 山田雅则; 东伸之; 山中隆幸
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 1999-11-03
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: EP0939349B1; JPH11242382A; JP3749372B2; DE69917954T2; EP0939349A3; US6154627A; DE69917954D1; CN1120997C; EP0939349A2

Abstract

本发明的一个目的是,当使用低阻值显影辊,并用单组分调色剂进行显影时,可避免调色剂层的电击穿和电流过载,从而避免显影时图像质量下降。携带、输送单组分调色剂并与承载静电潜像时光电导体相接触的,显影辊的阻值Rd定义为Rd=ρd(Dd1/S1),其中S1(cm²)为显影辊通过调色剂层与静电潜像载像元件的接触面积,Dd1(cm)为显影辊半导体层的厚度,ρd(Ω·cm)为半导体层的体积电阻率。电阻Rd的阻值范围设定为10⁴< Rd< 10⁵,调色剂层的电阻Rt(Ω)的阻值范围设定为Rt> 5×10⁷。使用低阻值的显影辊,利用调色剂层的电阻值,可以达到优良的显影效果,并可以避免发生电击穿及电流过载。

Description

使用单组分调色剂的显影装置

本发明涉及一种显影装置，该显影装置使用调色剂(toner)作为着色剂，将在静电潜像载像元件上所形成的静电潜像显示出来。特别涉及一种以单组分显影剂作为调色剂的显影装置。

如复印机和打印机等采用电摄影系统的成像设备都配有显影装置，该显影装置在作为载像元件的光电导体(photo conductor)表面形成静电潜像，将调色剂等用作着色剂的显影剂提供给光电导体，以显示静电潜像，并实现调色剂的选择性粘附。

使用这种显影装置，可以显示光电导体上形成的静电潜像，并将所显示的调色剂图像转印到纸张等转印材料上。此后没有被转印的部分调色剂残留在光电导体表面。这些残留的不必要的调色剂要从光电导体的表面除去，以利于后续成像的进行。为了这一目的，设置了一个清除元件，该清除元件可以将转印以后残留在光电导体表面的调色剂除去，并有一个容器，收集清除元件所清除的不必要的调色剂。

为满足缩小配有上述显影装置的成像设备的尺寸这一需要，用于放置处理元件(该元件用于使图像形成在光电导体周围)的空间将缩小，其结果是，强烈要求缩小显影装置的尺寸。

特别地，该显影装置配有显影辊，该显影辊采用一种磁刷系统，利用磁力将由调色剂和磁载体组成的双组分显影剂输送到对着光电导体的显影部位，并在显影完成后将显影剂收集到显影盒中。因此为了稳定显影效果，必须补充所消耗的调色剂，并控制显影剂中所含调色剂的比例即调色剂的浓度，使其为一常数。

总之，在采用上述系统即磁刷显影系统的显影装置中，载体在显影剂中所占的比率大于调色剂的比率，这样用来盛装显影剂的显影盒就会变大，从而整个显影装置就会变大。另外为了使显影剂中调色剂的配给量为一常数，即控制调色剂的浓度，必须要有一个搅拌元件。在这样一个系统中，需要设置两个或更多的搅拌元件，这是缩小显影装置尺寸的难点之处。

针对这一点，曾建议使用并已实际应用了这样一种显影装置，该显影装置采用单组分显影剂进行显影，即调色剂是无载体的单组分显影剂。对于这样一种使用单组分调色剂的显影装置，不需要控制调色剂的浓度，由于没有载体，就有可能大幅度地缩小显影盒的尺寸，从而有可能缩小显影装置的尺寸。另外该显影装置还具有维修简单等优点。总之，由于不需要更换特别是由于载体的下降引起的质量下降的显影剂，也就不再需要用于更换的维修。

另外，此时只需要补充调色剂，不需要检测调色剂的浓度，也就不再需要对检测系统进行控制了，这样就简化了显影装置的控制。即对于使用单组分调色剂的显影装置，只需要在必要时补充调色剂就可以了。

如图1所示，显影装置4对着用作载像元件的光电导体1安装，显影装置4显示在光电导体1上所形成的静电潜像。在显影装置4中，显影辊41以可旋转的方式安装，并正对着显影盒40的开口部位，显影盒40中装有用作单组分显影剂的调色剂。显影辊41部分对着显影盒40的开口部位，并且被定位以实现和光电导体1的接触。这一接触部位为显影部位。

显影辊41携带着附在其表面上的单组分调色剂，将调色剂输送到对着光电导体1的显影部位。在显影完成后，显影辊将未用于显影的调色剂输送并收集到显影盒40中。为了能够一次性地移走从显影辊41表面所收集的调色剂，设置了一个供料辊42，该供料辊42可以压在显影辊41上，从而可以将显影辊41表面的调色剂刮下来。然后利用供料辊42，将调色剂重新供应到显影辊41的表面。

单组分调色剂由供料辊42提供，并被吸附到显影辊41表面。为调节调色剂的吸附量，设置了一个调节元件43，该调节元件43压在显影辊41表面。经过调节元件43，调色剂量被调节到一个常数后，并被送到上文所述的对着光电导体1并与之接触的显影部位，根据形成在光电导体1表面上的静电潜像进行选择性地粘附，从而进行显影操作。

另外，为了达到满意的显影效果，通常对显影辊41提供一个显影偏压(Va)。设定该显影偏压值，使调色剂只粘附在光电导体的静电潜像上，而不粘附在背景上(背景部位不包括图像)。

为了使吸附在显影辊上的单组分调色剂带有预定极性的电荷，并向显影辊加一个预定的电位，设置了前面提到的调节元件43，该调节元件被压在显影辊41旋转方向的下游位置，为使单组分调色剂带有预定极性的电荷，对调节元件43提供一个调节电压(Vb)。因此，经过调节元件的结果是，恒定量的单组分调色剂被输送到显影部位，同时调色剂带上预定的或更高的电位。

利用上述结构，单组分显影剂即调色剂被吸附到显影辊上，并被输送到显影部位，从而调色剂粘附在光电导体的静电潜像上。这样就可以防止调色剂粘附在没有潜像的背景上，达到满意的显影效果。

在上述结构的显影装置中，显影辊41与光电导体1接触而进行显影，这样显影辊41阻值的设定就成为决定显影特性的重要因素。针对这一点，现今已提出过一系列的技术。比如，为了更好地进行显影，使用具有高阻值的显影辊。

但即使使用了高阻值的显影辊，由于电阻值随温度和湿度的变化是很大的，由于电阻值的变化，显影特性也会发生很大的变化，致使图像浓度发生很大的变化。另外由于显影辊高电阻层表面的电荷积累，也容易造成显影重影。

为了解决这些问题，采用了一系列的辅助显影元件，但这些元件会造成总成本的增加。

为解决上述问题，曾建议的另一种构思是使用低阻值的显影辊。但按照这种方法，由于使用的是低阻值的显影辊，又容易造成调色剂层电击穿和电流过载，因此这种思想很难实现。后来，日本的待审专利JP-A2-93671(1990)和JP-A3-87759(1991)中提出了一种能够稳定显影效果的方法，该方法是将一个1-100MΩ的高阻值的保护电阻与低阻值的显影辊串接。

如上所述，最近伴随着复印机和打印机操作快速化的趋势，要求缩小其尺寸，因此需要一种技术，该技术既能确保显影装置内显影部位的显影性能，又能缩小显影装置本身的尺寸。

这就是说，为了适应更快的成像设备，需要在显影装置中有效地输送显影剂，而为了缩小成像设备的尺寸，也需要缩小显影装置的尺寸，因此需要一种使用单组分调色剂的显影装置。

在这样一种使用单组分调色剂的显影装置中，通过稳定显影辊的电阻值，来稳定显影特性，从而达到优良的显影效果。显影辊制成低阻值的，将一高阻值的元件与其串联，但这样一个过程仍然不是尽如人意的。

换句话说，考虑到单组分调色剂本身，当其与光电导体接触时会发生电流过载。总之，为了使显影辊上厚度均匀的调色剂层均匀带电，仅仅向调节元件43提供一个预定电压是不够的。因此相当大的电压要提供给供料辊42，该供料辊42向显影辊41提供调色剂。针对这一理由，当使用低阻值的显影辊41时，由于会发生调色剂层的电击穿和电流过载，导致不能达到更好的显影效果。

将调色剂本身内部的电阻设定得高一些，可以避免发生电流过载。尽管如此，还需要将一些外部添加剂添加到调色剂中，以避免发生诸如流态化等问题。因此由于外部添加剂的影响，使调色剂的表面电阻和接触电阻常常变成材料因素，这样在事实上，只凭控制调色剂的内部电阻值，不可能设定调色剂薄层的电阻，使其为高阻值、或保持为常数或更多。

针对上述问题，本发明的一个目的是，在使用单组分调色剂的显影装置中，提高其在使用低阻值显影辊时抗调色剂层电击穿和电流过载的安全性，从而可以形成稳定的调色剂层，并稳定显影效果。

特别地，本发明的一个目的是，通过精确限制及控制调色剂和每个元件的电性能，实现即使使用低阻值的显影辊时，也能避免调色剂层的电击穿和电流过载的现象发生，从而使显影装置能够更好地进行显影。

本发明的另一个目的是，获得满意的显影效果，得到高质量的图像，并且使显影重影等类似问题不再发生。

按照本发明，为达到上述目的，一种使用单组分调色剂的显影装置包括：

一个显影辊，用于将单组分调色剂携带，并输送到对着静电潜像载像元件的显影部位，

一个调节元件，至少用来调节携带在显影辊上的单组分调色剂的量，

其中显影辊是由一个涂有弹性半导体层的导体轴构成的，

显影辊的电阻Rd定义如下：

Rd=ρd(Dd1/S1)

并且10⁴＜Rd＜5×10⁶

其中S1(cm²)是显影辊在穿过调节元件之后，由其表面的调色剂层与静电潜像载体的接触面积，显影辊表面的调色剂层是经调节元件调节后形成的，Dd1(cm)是半导体层(Semi conductive layer)的厚度，ρd(Ωcm)是半导体层的体积电阻率，

形成于显影辊表面的调色剂层的电阻Rt(Ω)设定如下：

Rt＞5×10⁷。

调色剂层的电阻Rt是由单组分调色剂的内部电阻Ri、调色剂颗粒之间的接触电阻Rc和表面电阻Rs确定的，定义如下：

1/Rt=1/Rs+1/(Rc+Ri)

在这种情况下，通过使显影辊的电阻、特别是半导体层的电阻达到最小值，就可能获得优良的显影效果，而不会降低图像质量。特别地，将调色剂层的电阻设定为等于或大于一个预定值，从而可避免发生电流过载，而在调节元件的位置，避免了调色剂层的不均匀性，这样抑制了电流过载情况的发生，就可能达到优良的显影效果。

在具有上述结构的显影装置中，经调节元件调节后，在显影辊表面所形成的调色剂层的厚度范围设定为10-30μm，从而可避免调色剂层的电击穿及电流过载。这样就可以消除由于显影缺陷而引起的图像质量下降。

另外，在具有上述结构的显影装置中，显影辊上的半导体层是由吸湿性为1％或更低的聚氨酯树脂(urethane resin)构成的，从而可以限制电阻值随温度和湿度的变化而变化，并可以防止静电潜像载像元件被污染，因此可以有效地避免图像质量下降。

如上文所述，按照本发明中所使用的显影辊，可以将其设定为低阻值，从而可以在重复显影过程中，限制显影辊表面由于电荷积累或类似问题引起的电位升高。也就是说，在显影时，显影辊表面的电荷可经旋转轴移走。因此，这就可能解决由于电位升高而引起的显影重影或类似的问题。

现在，对于显影辊，为了提供调色剂，并保持调色剂层的厚度为常数，设置了一系列的元件，如调节元件、提供调色剂的供料元件、在显影之后从显影辊上分离调色剂的电荷消除元件。将这些接触元件的电阻设置为一个预定值或更小些，就可以避免显影重影及调色剂不均匀，从而达到稳定的显影效果。

为了达到本发明避免电流过载的目的，显影装置包括：

一个电荷消除元件，在显影之后显影辊与该元件接触，消除显影辊上残留调色剂的电荷。

其中有一个避免电流过载的保护电阻与电荷消除元件电连接。

另外，该显影装置还包括：

一个供料元件，用来移走显影后显影辊上残留的调色剂并重新提供调色剂，

其中有一个避免电流过载的保护电阻与供料元件电连接。

另外还有一个避免电流过载的保护电阻与调节元件电连接。

这样与显影辊接触的各个元件均连接了保护电阻，从而可以避免会导致调色剂层厚度不均的电流过载及其它意外发生的类似问题，进而可以获得更稳定的显影效果。特别地，这样可以有效地避免由于显影辊电阻较低而引起的电流过载。

有关本发明的其它的及进一步的目的、特点和优点，下面将参照附图更为清楚地详细说明：

图1是按照本发明使用单组分调色剂的显影装置4，该图显示了显影装置4的结构，显影装置4与光电导体1接触，并进行显影，光电导体1承载静电潜像；

图2描述的是图1所示的显影装置4中显影辊41表面形成的调色剂层电阻的示意图；

图3为图2所示的调色剂层电阻的等效电路；

图4是描述配有图1所示显影装置4的成像设备总结构的方框图；

图5是测量调色剂薄层静态电阻值的装置的实例，其中的调色剂是用于本发明显影装置的调色剂；

图6的曲线为一伏安特性曲线，该伏特性曲线为调色剂薄层静态电阻值的一个测量结果，其中的调色剂是用于本发明显影装置的调色剂；

图7为显影辊静态电阻值的测量装置，该显影辊构成本发明的显影装置；

图8是测量显影辊在圆周方向上电阻变化的测量装置的方框图，该显影辊构成本发明的显影装置；

图9的曲线是显影辊在圆周方向上电阻变化的测量结果，该显影辊构成本发明的显影装置；

图10的曲线描述的是，在基于本发明的显影装置中，在将调色剂的电荷密度视为一个参数时，其显影特性的变化；

图11的曲线描述的是，在将显影辊表面电位的升高量视为一个参数时，其显影特性的变化，其中的显影辊构成本发明的显影装置；

图12是显影之后电荷消除部分的结构图，该图描述了一个保护电阻的例子，该保护电阻用在本发明的显影装置中，避免发生电流过载；

图13为图12所示的电荷消除部分的等效电路图。

下面将参照附图，进一步描述本发明的优选实施例。

下面将参照图1-4描述本发明的显影装置的一个实施例。图1为本发明的显影装置4的方框图，该显影装置4正对着光电导体1放置，光电导体1为成像设备中静电潜像的载像元件。图2为本发明中所使用的单组分调色剂颗粒的内部电阻、表面电阻和接触电阻之间关系的示意图。图3为图2所示的调色剂层电阻的等效电路。图4为配有图1所示显影装置4的成像设备总体结构的方框图。

首先将参照图4来描述一个成像设备的总体结构。该成像设备配有光电导体1。该光电导体几乎位于成像设备主体的中心部位，组成载像元件，用来承载静电潜像，其中静电潜像在转鼓上形成，并在成像操作中沿着图示的箭头方向匀速转动。在光电导体1周围设置了一系列用于成像过程的元件。

上述用于成像过程的元件(装置)为：

充电器2，用来使光电导体1的表面均匀带电；

未画出的光学系统，用来通过对图像的光响应输送图像3；

显影装置4，为本发明中用来显示静电潜像的装置，该静电潜像是在光电导体1被光学系统照射时在其表面形成的；

转印元件5，用来将显影图像(调色剂10的图像)转印到根据需要传送的纸张P上；

清除元件6，用来清除转印之后残留在光电导体1表面的未被转印的显影剂(调色剂)；

电荷消除元件7，用来消除残留在光电导体1表面的电荷。

这些元件均按照一定的顺序设置在光电导体的旋转方向上。

大量的纸张P存放在支架上或纸盒中，进纸元件进一页纸到转印部位，该转印部位对着光电导体1，且此处设有转印元件5，此元件刚好对着光电导体1表面所形成的调色剂图像的边缘位置。转印后的纸张P从光电导体1上剥离下来，被输送到定影元件8中。

定影元件8使转印在纸上的未定影的调色剂图像定影，使之成为永久图像，该定影元件8对着调色剂图像的一面为一个热辊，该热辊被加热到一定的温度来熔化并定影调色剂，另外还设有一个压力辊对热辊加压，使纸张P粘附在热辊上。经过定影元件8之后，纸张P从成像设备中经释放辊被释放到支架上(图中未示出)。

当成像设备为复印机时，光学系统(未示出)照射用于复制的原文件，并将原文件的反射光作为光学图像3传送。另一方面，当成像设备为打印机或数字式复印机时，光学系统传送一种光学图像，该光学图像是靠ON-OFF驱动一个半导体激光器来响应图像数据而得到的。特别地，在数字式复印机中，其图像数据是利用一种读图传感器(电荷耦合元件CCD等)读取用于复制的原文件的反射光而得到的。该图像数据被送入到包含半导体激光器在内的光学系统中，输出的就是对应该图像数据的光学图像。另外，在打印机中，反射光被转换成对应于图像数据的光学图像，该光学图像被传送到后续过程中，其中图像数据来源于另一处理元件如字词处理机和个人电脑等。对于这一向光学图像转换的过程，不仅可以使用半导体激光器，也可以使用发光二极管LED、液晶光闸等类似元件。

因此，当在成像设备中开始成像操作时，光电导体1沿箭头方向转动，并且光电导体1的表面由充电器2均匀充电至特定极性的电位。在充电之后，光学图像3经光学系统(未画出)传送，对应这一光学图像，在光电导体1表面形成静电潜像。为了显示该静电潜像，接下来由显影装置4对图像进行显影。在本发明中，使用单组分调色剂进行显影，比如靠静电力等，使调色剂有选择地粘附在光电导体1表面所形成的静电潜像上，从而进行显影。

在光电导体1表面上显影后的调色剂图像由转印元件5静电转印到纸张P上，其中转印元件5设置在转印部位，根据需要与光电导体1同步旋转输送纸张。在转印过程中，转印元件5使纸张P的背面带电，并且所带电荷的极性与调色剂电荷的极性相反，从而使调色剂图像转印到纸张P上。

在转印完成后，部分未被转印调色剂图像的残留在光电导体1表面，这部分残留调色剂由清除元件6从光电导体1表面清除。为重复使用光电导体1，利用电荷消除元件7使光电导体1的表面放电至一个均匀电位值，比如几乎为0电位。

另一方面，转印后的纸张P从光电导体1上剥离，并输送到定影元件8。利用定影元件8，由于辊间压力的作用，纸张P上的调色剂图像被熔化、挤压并熔融到纸张P上。经过定影元件8的纸张P随着图像的形成被释放到支架上或类似的元件上，这类元件设在成像设备的外部。

下面将参照图1和图2描述本发明的一个实施例。即详细描述本发明使用单组分调色剂的显影装置。

首先参照图1来描述显影装置的结构，该显影装置使用单组分调色剂进行显影。在显影盒40中装有单组分调色剂，比如非磁性的单组分调色剂10，显影装置4包括显影辊41和供料辊42，两个辊均可旋转，其中供料辊42向显影辊41的侧面提供单组分调色剂10，向显影盒40中输送根据需要添加调色剂的两个柱形辊设在图中显影盒40的右侧。

设置在显影盒40中的显影辊41部分处于暴露状态，为了将调色剂输送到对着光电导体1的显影部位，显影辊41被设置成可在对着图中光电导体1的显影部位沿相同方向旋转。也就是说，光电导体1与显影辊41的旋转方向是彼此相反的。上述供料辊42紧贴着显影辊41。

作为一种结构，比如将一金属辊(包括旋转轴)用高分子弹性材料包涂起来就可构成显影辊41。作为高分子弹性材料，分散有碳的聚氨酯(ployurethane)、离子导电的固体橡胶或类似的材料均可使用。利用这些高分子材料，就可能维持一预定的电阻值，而不致引起调色剂熔化等问题，并可以有效地在提供显影偏压时进行工作，这一点将在后文继续说明。用于本发明中的显影辊41的结构将在后文中举例说明。

显影辊41连有一驱动电机(图中未画出)，该显影辊41沿图中箭头所示方向转动。单组分的非磁性调色剂10被吸附到旋转着的显影辊41的表面，并被输送到对着光电导体1表面的显影部位。然后由于显影辊41紧贴着光电导体1表面，紧贴的部位就是显影部位，这样单组分调色剂10就被吸附到光电导体1表面形成的静电潜像上，从而进行显影操作。显影辊41和光电导体1在显影部位互相接触，即接触部位被设定为所需要的接触面积S1(cm2)。该接触面积S1也将在下文详细说明。

作为单组分调色剂10，例如单组分非磁性调色剂，其平均粒径为10μm左右，比如聚酯调色剂或苯乙烯-丙烯共聚物调色剂均可使用。

从显影偏压供电电路11向显影辊41提供显影偏压Va。该显影偏压Va设置为一定的极性和电压值，使得调色剂刚好能够粘附在光电导体1的静电潜像上，而不粘附在其它部位，即非图像部位上。

对于旋转方向，旋转驱动供料辊42使之在对着显影辊41的部位(压紧部位)与显影辊41的旋转方向相反。换句话说，将显影辊41的旋转方向设定为与供料辊42的旋转方向彼此相同。对于供料辊42，供料辊42的制备材料与显影辊41相同，其电阻控制也可以采用与显影辊41相同的电阻控制材料来实现。另外还使用泡沫材料来提高供料辊42的弹性。

从偏压供电电路12向供料辊42提供偏压Vc，通常所采用的偏压方向设定为将调色剂推向显影辊41一侧，即该偏压方向使供料辊42排斥调色剂，而将调色剂提供给显影辊41。例如在使用负极性的调色剂时，提供给供料辊42的偏压Vc要小于提供给显影辊41的偏压。

显影辊41和供料辊42均与一驱动电机(图中未画出)相连，二者沿图示的箭头方向旋转，这样供料辊42就将调色剂提供给显影辊41。在显影完成后，显影辊41表面未用于显影的调色剂被剥离(去除)。供料辊42将调色剂提供到显影辊41的表面上，在将调色剂输送到对着光电导体1表面的显影部位之前，利用刮板43将单位面积的调色剂量调节到一固定的调色剂层厚度，刮板43被适中地压在显影辊41上，用来调节单位面积调色剂量。

采用一适中的压力将刮板43压在显影辊41上。刮板43由一板型元件构成，该板型元件由片型金属材料制成，其边缘处的平(面)部位压在显影辊41上。因此通过预先设定好刮板43的压力和位置，将提供给显影辊41的调色剂10调节到预定的带电量和厚度，并输送到对着光电导体1且与光电导体1接触的显影部位。

刮板43用作调节元件，其一端固定在显影盒40的侧壁上，另一自由端的平面部位压在显影辊41的表面上。调节元件43可由厚度为0.1-0.2mm左右的金属片材制成，比如磷青铜、不锈钢(SUS)或类似材料，其边缘的平面部位靠预定压力沿其长度方向压在显影辊41上(显影辊的旋转轴方向)。这样由供料辊42将单组分调色剂10提供给显影辊41，由调节元件43将显影辊41表面单位面积的调色剂10量调节到一常数，然后调色剂10被输送到与光电导体1接触的显影部位。

从偏压电路13向刮板43提供一预定电压Vb。对于偏压Vb，在将调色剂10推送至显影辊41一侧，比如在使用负极性的调色剂时，推送至负极性侧，设定的Vb值是较大的。另外提供给刮板43的偏压Vb可以与提供给显影辊41的显影偏压Vb相同，或者将其绝对值设得大一些。

另一方面，调色剂10被输送到与光电导体1相对的显影部位，然后选择性地粘附在光电导体1表面静电潜像的对应部位，从而静电潜像被调色剂的颜色显影。然后没有用于显影的调色剂10靠显影辊41的旋转被返送回显影盒40。在调色剂返回的位置设有一电荷消除元件44，该元件紧贴在显影辊41上，用来消除调色剂的电荷。沿着显影辊41的旋转方向，电荷消除元件44位于供料辊42的前面。该电荷消除元件44的一端固定在显影盒40上，可以适中地紧贴显影辊41上，另一自由端的平面则靠元件本身的弹性紧贴在显影辊41上。

在显影完成后，靠显影辊41的旋转，将没有用于显影的调色剂收集到显影盒40中以后，其电荷被电荷消除元件44消除，进而可以被重复使用。从电路14向电荷消除元件44提供偏压Vd，该偏压Vd用来消除调色剂的电荷。

因此显影装置4将调色剂10输送到对着光电导体1的部位，并显示光电导体1表面所形成的静电潜像。如上文所述，在光电导体1表面形成的调色剂图像被转印到纸张P上，该纸张P靠转印元件5的作用根据需要被输送到转印部位。然后经过定影元件8，纸张P被从成像设备释放出来。

光电导体1是由OPC光电导体或类似材料制成的：将导电的金属或树脂底座涂上基层，其上涂覆载流子产生层(CGL)，最外层其主要成分是聚碳酸酯的涂覆载流子输送层(CTL)。树脂在本发明中，光电导体1并不局限于这一种，能够承载静电潜像的载像元件均可使用。(显影辊的结构)

显影辊41，如上文所述，其结构将进一步详细说明。

比如，将一金属或低电阻树脂芯(轴41a)用半导体层46包涂起来，就可制成显影辊41。如图5所示，半导体层46是一弹性元件，其介电比为10左右。在半导体层46表面形成调色剂层45。

覆盖在显影辊41表面的弹性元件优选为下述材料；一种基于分散型的、电阻可调的树脂材料，其中导电的细颗粒为电阻控制材料，比如C和/或TiO₂(二氧化钛)混合并分散于树脂中，该树脂可以从EPDM、聚氨酯树脂、硅树脂、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶及类似物质中选择；一种基于电阻可调的树脂的材料，其中含有一种离子型导体材料、一种或多种无机离子导体材料加入到树脂中，所述无机离子导体材料可以从高氯酸钠、高氯酸钙、次氯酸钠及类似物质中选择，所述树脂可以从EPDM、聚氨酯树脂、硅树脂、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶及类似物质中选择。为获得弹性元件的弹性，在发泡/混合过程中使用发泡剂时，硅树脂表面活性剂如聚二烷基硅氧烷和聚硅氧烷-聚烷基氧化物嵌断共聚物是优选的发泡剂。

作为发泡铸模过程的一个例子，一热法吹塑铸模过程的操作步骤包括：按适当比例将上述材料混合，用搅拌器或注射器搅拌所形成的混合物，将该混合物导入到注射-挤压模具中，在80-120℃的温度范围内加热混合物，注入成模材料。优选的加热时间范围为5-100分钟。

当芯棒和弹性元件是通过注射法整体成型时，应将一导电的金属芯棒(轴)放在预备好的模具中心部位，与上述实例相类似，将混合物导入模具中，加热并硫化10-160分钟左右，得到整体铸模零件。

碳黑为显影辊41的一种电阻控制材料，所使用的碳黑在单位比表面积上的氮吸附量为20-130m²/g，DBP油的吸附量为60-120ml/g(ISAF、HAF、GPF、SRF或类似物)。碳黑与聚氨酯混合的重量比为每100份的聚氨酯对0.5-15份的碳黑(某些实例中为70份左右)。

聚氨酯有软的聚氨基甲酸酯泡沫和聚氨基甲酸酯弹性体。另外前面提到的EPDM、聚氨酯树脂、硅树脂、丁腈橡胶、氯丁橡胶和丁二烯橡胶也可以使用。

当构成显影辊41的是基于EPDM的材料，而不是基于聚氨基甲酸酯的材料时，比较优选的EPDM含有乙烯、丙烯和第三组分，如双环戊二烯、亚乙基降冰片烯、1,4-己二烯等，以碘值计，将乙烯、丙烯和第三组分别按照5-95份乙烯、5-95份丙烯以及0-50份第三组分的重量比混合，就可以得到该EPDM。另外为了达到满意的分散效果，每100重量份的EPDM应混入的碳黑量是1-30重量份。如前文所述，可使用的碳黑包括ISAF、HAF、GPF、SRF和类似的物质。

在与碳黑或电阻控制材料混合时，作为电阻调节的基础材料，可以使用的有离子导电材料如高氯酸钠、氯化四乙铵或表面活性剂如二甲基聚硅氧烷、聚环氧乙烷十二烷基醚等，使用的重量比为每100份的EPDM中加入0.1-10份的上述物质，从而可进一步改善树脂的分散性和均匀性。

上述离子导电材料的实例包括无机离子导电材料如高氯酸钠、高氯酸钙、氯化钠和有机离子导电材料如改性脂肪酸乙基铵乙基硫、乙酸十八烷基酯、乙酸十二酰胺、十八烷基三甲基铵高氯酸盐及类似的物质。这些材料可以单独使用，也可以组合起来使用。(用来调节调色剂层厚度的刮板元件的结构)

如图1所示，刮板43的一端以一预定的长度固定在显影盒40上，其未固定的自由端以适中的压力压靠在显影辊41上。特别地，比如刮板43一端固定到显影盒40上，靠其自身的弹性紧贴在显影辊41上。

刮板43为厚度为0.05-0.5mm左右的金属片，该刮板43靠材料自身的弹性，即弹性形变，以一定的压力与显影辊41接触，将调色剂层的厚度及所带的电荷量调节到预定值。例如，与显影辊41接触的刮板43的边缘部位为一个面，该面沿显影辊41与刮板43所形成的开角打开的方向略微倾斜。在弯曲过程中或类似情况下，刮板43朝着远离显影辊41表面的方向弯曲。此外，为了控制调色剂的电荷量，并抑制调色剂熔化，可将刮板43与显影辊41接触的部位进行涂覆或类似的处理。

总之，要采用具有弹性的材料来制造刮板43。例如，可以采用弹簧钢如SUS、不锈钢如SUS301、SUS304、SUS420J2、SUS631以及铜合金如C1700、C1720、C5210、C7701。

除了剪切、打磨和弯曲等机械操作过程外，刮板43自由端略微倾斜的面是用如下过程制造的：将一个预先在铸模过程中形成所需形状的片形尖端用导电的粘合剂固定；对刮板尖端部位进行差压操作(difference process)，并将一金属薄片用导电的粘合剂固定在刮板尖端上。

当刮板43与显影辊41接触时，主要是用来形成上述调色剂层。尽管如此，为了稳定调色剂的电荷量，并抑制调色剂在刮板表面积累，可以对刮板与显影辊41接触的一面进行涂覆。下述材料可用作涂覆材料：一种材料，其膜厚为8-12μm，将含氟树脂或含石墨树脂喷涂在刮板表面上，在约80℃下干燥30分钟或更长的时间，在260℃下燃烧30分钟，并用#10000的沙纸轻微打磨，即可形成涂层，另一种材料，氧化刮板表面的铝，在刮板表面形成厚度约为50-100μm的氧化铝膜。(电荷消除元件的结构)

在图1中，显影完成后，电荷消除元件44以紧贴显影辊41的方式与调色剂直接接触，消除调色剂的电荷，并将调色剂从显影辊41上剥落下来，使调色剂可以再利用。除了这种电荷消除方法外，还可以利用电晕放电元件来消除电荷，或者设置一个接触剥离旋转元件将显影辊41上的调色剂剥落下来，从而可以再利用调色剂。

在图1所示的电荷消除元件44中，使用的是一个片状弹性元件，与刮板43的使用方式相同，以适中的压力将该弹性元件紧贴在显影辊41上，从电路14向该弹性元件提供一偏压Vd，从而将显影完成后所收集的调色剂的电荷消除。这样尼龙、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、含PTFE(聚四氟乙烯)树脂、聚氨酯或类似的材料均可用于弹性元件。这一材料作为基本材料(主要成分)，利用电阻控制材料如碳，使其具有合适的电阻。对于这样一种有电阻的电荷消除元件44，从电源14向其提供电荷消除电压Vd。

对于用作电阻控制材料的碳黑，其单位比表面积的氮吸附量的范围为20-130m²/g，例如炉膛碳黑(furnace blacks)或槽法碳黑(channed blacks)如ISAF、HAF、GPF和SRF均可使用。在100重量份的聚酯中，所混合的碳黑的重量比为10份或更多些(在某些情况下为等于或少于70份的重量比)(对于尼龙、PET和其它树脂均同上)。(单组分调色剂)

调色剂10为非磁性的单组分显影剂，其这样制备：将80-90重量份的苯乙烯-丙烯酸类共聚物、5-10重量份的碳黑和0-5重量份的电荷控制剂混合，将得到的混合物磨碎，然后进行分级，就可以得到平均粒径约为5-10μm的带负电的调色剂颗粒。为了改善调色剂的流动性，可将0.5-1.5重量份的二氧化硅(SiO₂)与调色剂颗粒混合，或将调色剂颗粒用二氧化硅包涂起来。这样就可得到非磁性的单组分调色剂。

调色剂10并不仅限于带负电，带正电的调色剂也可以使用。适当选择好作为主成分的树脂粘合剂、电荷控制剂及类似的物质，也可以制备带正电的调色剂。这样的调色剂10不仅可以用作单色复印机和打印机中的黑色调色剂，也可以用作彩色复印机和打印机中的彩色调色剂。

非磁性的单组分调色剂10并不仅限于上述一种组成，具有下文所述组成的调色剂也可用于本发明的显影装置中。

作为主要成分的树脂粘合剂，除了苯乙烯-丙烯酸类共聚物外，还可以使用热固性树脂如聚苯乙烯、聚乙烯、聚酯、低分子量的聚丙烯、环氧树脂、聚酰胺及聚乙烯醇缩丁醛。

在黑色调色剂中所使用的着色剂，除了前面提到的碳黑外，还可以使用炉膛碳黑、苯胺黑染料、金属染料以及类似的物质。在彩色调色剂中所使用的着色剂有：黄色着色剂如基于联苯胺的黄色颜料、声子黄(phononyellow)、不可溶解的基于N-乙酰乙酰苯胺的偶氮颜料、单偶氮颜料、偶氮甲碱颜料；深红色的着色剂如基于氧杂蒽的深红色染料、钼酸钨的深红色颜料、蒽醌染料、含有氧杂蒽的染料和有机羰化物、硫靛、不可溶的偶氮苯酚颜料；以及氰青色着色剂如酞菁铜颜料均可使用。

另外，作为调色剂的流化剂，除了可用作包涂剂的二氧化硅外，还可以使用胶体二氧化硅、氧化钛、氧化铝、硬脂酸锌、聚二氟乙烯以及这些物质的混合物。

更进一步，作为带负电的调色剂的电荷控制剂，可以使用的有偶氮染料、有机金属配合物、氯化石蜡及类似的物质。相反，作为带正电的调色剂的电荷控制剂，可以使用的有苯胺黑染料、金属的脂肪酸盐、胺、四级铵盐及类似的物质。

在使用上述单组分调色剂10的显影装置4中，利用紧贴在显影辊41上的刮板43，将单位面积上的调色剂10量调节到一定的厚度层。在该项操作完成后，调色剂10被输送到显影部位，显示在光电导体1表面所形成的静电潜像。此时，分别向显影辊41、供料辊42和刮板43提供偏压Va、Vc和Vb。由此会发生调色剂的电击穿和电流过载，造成显影效果不稳定。

在本发明中，针对这一点，假定光电导体1显影辊41互相接触的面积由S1(cm²)表示，显影辊41上的半导体层厚度由Dd1(cm)表示，显影辊41的体积电阻率由ρd(Ωcm)表示，显影辊41的电阻Rd定义为Rd=ρd(Dd1/S1)，并且将Rd的电阻值限定在10⁴＜Rd＜5×10⁶的范围内。假定在显影辊41上所形成的调色剂层45的电阻由Rt(Ω)表示，其电阻值限定在Rt＞5×10⁷的范围内。如图2所示，调色剂层的电阻值Rt是由调色剂10本身的内部电阻Ri、调色剂10的表面电阻Rs和颗粒之间的接触电阻Rc确定的。

由图2所示的各电阻Rs、Ri、Rc确定的调色剂层电阻Rt、Rt的电阻值可以由图3所示的等效电路表示。这样调色剂层的电阻Rt的电阻值可由表达式(1)给出：

1/Rt=1/Rs+1/(Rc+Ri) (1)

如图2所示，在显影辊41表面所形成的均匀调色剂层是各个调色剂10颗粒的阵列。调色剂的内部电阻Ri由所选择的前面提到的树脂主成分、内部添加的碳黑量等因素决定的。调色剂的表面电阻Rs随着电荷控制剂及外部添加剂的种类和数量而发生变化，其中电荷控制剂用来控制调色剂的电特性，外部添加剂如二氧化硅用来改善调色剂的流动性。调色剂颗粒之间的接触电阻Rc主要随装填因素及压力发生变化。这些电阻均会受到温度和湿度的影响，并可能会发生很大的变化。

以前，调色剂的体积电阻率通常采用调色剂内部的体积电阻率ρi。在将调色剂压碎后，测量其体积电阻率ρi，按下面的通用步骤进行操作：测量压碎前的调色剂的质量；在200℃下将调色剂加热熔化，采用压力收集调色剂，并测量此时调色剂的质量。尽管如此，使用调色剂的一系列实验表明；在使用低阻值显影辊41的显影装置4中，电流过载的发生与调色剂体积电阻率的大小无关，此处的调色剂体积电阻率就是采用上述方法测得的。对于实际调色剂层，其电阻值Rt由表达式(1)给出，其中表面电阻Rs和接触电阻Rc通常占主导地位。

这样，在本发明的显影装置中，要测量在显影辊41表面所形成的调色剂薄层的阻值Rt，并且要限制所使用的调色剂，这是一种避免电流过载的方法。分别测量并控制各个电阻Rs、Ri、Rc的阻值是很困难的。因此，现提出一种简单的方法，采用该方法可测得一个与实际调色剂层的电阻Rt极为接近的电阻值，对于这种方法将在下文说明。

图5描述了一种测量显影辊41上形成的调色剂薄层45的电阻值Rt的方法。在图中，调色剂10的调色剂层45均匀形成在显影辊41的表面，该显影辊41的结构与实际显影时一致，然后显影辊在压力作用下与一铝筒100接触，此处用铝筒代替光电导体1，所使用的压力也与实际情况下所使用的压力相等。在各个元件均静止时，从电源101向显影辊41导电的旋转轴41a提供一同样的显影偏压V1。然后，可利用微安表102精确测得流经调色剂层45的电流It。这样就测得了调色剂层45电阻Rt的静态阻值。

在这种情况下，当排除了显影操作过程中的影响因素如调色剂电荷电流和调色剂转印电流的影响时，通过测量各个元件静止时的电流It，是有可能精确测得电流值的。

调色剂层45的静态电阻值Rt(Ω)由表达式(2)给出：

Rt=V1/It (2)式中V1(V)为电源101提供的电压，It(A)为微安表102测得的电流。

在这种情况下，调色剂层45的静态电阻率ρt(Ω·cm)由表达式(3)给出：

ρt=Rt·(w·1/Dt1) (3)式中l(cm)为铝筒102的有效长度，w(cm)为辊间接触啮合宽度，Dt1(cm)为调色剂层45的厚度。

使用调色剂层45的静态电阻率ρt，其阻值Rt(Ω)可由表达式(4)给出：

Rt=ρt·(Dt1/S1) (4)式中S1(cm²)为调色剂与光电导体的接触面积。

显影辊41的电阻Rd(Ω)的阻值由表达式(5)给出：

Rd=ρd·(Dd1/S1) (5)式中Dd1(cm)为半导体层46的厚度，ρd(Ω·cm)为其体积电阻率。

调色剂层45中的电场强度Et(MV/m)由表达式(6)给出：

Et=Vt/Dt2 (6)式中Vt提供给调色剂层45的偏压，Dt2(μm)为调色剂层45的厚度。

如上所述，本发明显影装置中的显影辊41的电阻值Rd(=ρd·(Dd1/S1))被限制在10⁴＜Rd＜5×10⁶的范围内。由于调色剂层45的电阻值Rt的下限为5×10⁷，因此实际使用时，在图5所示测量系统中，显影辊41的半导体层46的压降完全可以忽略不计。

采用上述方法，即图5所示的方法，测量调色剂层45的静态阻值(Rt)，其测量结果的伏安特性曲线如图6所示。很明显，在低电压时，测得的调色剂层电流表现出相对的线性特性，而当电压达到一定的值Vth(V)时，会突然发生电流过载现象。电压Vth为放电起始电压，在该电压下，会发生空气放电或调色剂颗粒之间表面放电。

因此在电压达到放电起始电压之前，伏安特性曲线为直线。在这一线性范围内，基于在某电压下测得的电流值，由表达式(2)给出的电阻值可以定义为调色剂层的静态电阻值Rt。

在本发明的显影装置4中，为了稳定调色剂层的厚度及其电荷量，对于设置在显影辊41周围并与之接触的各元件，均提供偏压。因此必须满足的是：在提供给调色剂层45的偏压下不能发生放电。

即使在提供给调色剂层45的电压低于其放电起始电压时，因为调色剂薄层的电阻在某些范围内是不均匀的，这样在大量电流流过调色剂层时，由于电流不均匀，会导致在显影辊41上产生不均匀的压降。这样提供给调色剂层的偏压就会变得不均匀，从而导致调色剂层的厚度及其电荷量变得不均匀，图像质量下降。

因此，在本发明中，相对于显影辊41的阻值，在某种程度上将调色剂层的阻值设得大一些，从而在使用偏压时，可将压降的影响限制在最小范围内。这样调色剂的电荷量可以是均匀的，进而稳定显影效果。

在下面的例子中，按照本发明的实施例，利用显影装置进行显影时，其稳定性是可以保证的。(实施例1)

对于五种单组分调色剂，其内部体积电阻率ρi、显影啮合部位调色剂层的静态电阻值Rt和放电起始电压Vt的测量结果示于表1中。图5中所使用的安培表102，其中R6871是由Advantest制造的，677A是由TREK制造的。

[表1]

调色剂名称	ρi[x10¹⁰Ω·cm]	Rt[MΩ]	Vth[V]
调色剂名称	ρi[x10¹⁰Ω·cm]	Rt[MΩ]	Vth[V]	RV	15.7	313	480
BN	16.0	300	480	RV	15.7	313	480
BN	16.0	300	480	L	12.0	8	-
TW	4.2	52	400	L	12.0	8	-
TW	4.2	52	400	KO	8.6	320	450
K25	8.6	277	450	KO	8.6	320	450

对于表1中的调色剂L，微量的金属氧化物为其外部添加剂。因此尽管调色剂内部的体积电阻率ρi较高，但调色剂层本身的电阻值Rt还是较低的。这样，由于调色剂层电阻值的变化取决于调色剂的外部添加工艺，就可以解释为什么调色剂的内部体积电阻率ρi与调色剂层的电阻值Rt无关了。当然，在本发明的使用低阻值显影辊41的显影装置中，为了解决前面提到的如调色剂层电流过载等问题，调节基于上述方法测量的调色剂层的电阻值Rt是很重要的。

使用表1中所列的各种调色剂，实际进行显影，显影结果将在下文予以说明。

图4中用于成像设备的光电导体1为一带负电的导体。其导电层的直径为65mm，利用充电器2对其充电，充电电位为-550V。光电导体1的导电层接地，沿箭头方向旋转，旋转的圆周速度为190mm/sec。

显影辊41的构造：旋转轴41a由直径为18mm的不锈钢制成。在旋转轴41a的表面涂上厚度为8mm的弹性半导体层46，就可以构成显影辊41。使用如上文所述的电阻控制层，控制显影辊41电阻(Rd)的平均值范围为10⁴～5×10⁶(Ω)。显影辊41的橡胶硬度为Asker C硬度65-70度，表面粗糙度按10点平均粗糙度Rz值为2-8μm，其中Asker C硬度与SRIS(橡胶工业协会，日本标准)一致，10点粗糙度Rz与JISB0601一致。如图1所示，显影辊41沿箭头方向旋转，旋转的圆周速度为285mm/sec。另外，从电路11向显影辊41的不锈钢旋转轴41a提供-400V的显影偏压Va，从而显影辊41通过在其表面形成的调色剂层紧贴在光电导体1上，形成显影啮合宽度1.5mm。

供料辊42的构造：旋转轴由不锈钢制成，在该旋转轴表面涂上一层导电的聚氨酯泡沫塑料(urethane foam)。该聚氨酯泡沫塑料的体积电阻率为10⁵(Ω·cm)，单元(cell)分布密度为80-100个单元/英寸。供料辊42的直径为20mm，与显影辊41相互接触，接触深度为0.5mm。供料辊42沿箭头方向旋转，旋转的圆周速度为170mm/sec。利用电路12向供料辊42的不锈钢旋转轴提供-550V的偏压Vc。

作为调节元件的刮板43由不锈钢板制成，不锈钢板的厚度为0.1mm左右，该刮板43紧贴在显影辊41上。特别地，刮板43有一个支撑片弹簧结构，其自由端靠弹性形变与显影辊41接触，从而将一预定的压力施加到显影辊41表面形成的调色剂层上。同样，从电路13向刮板43提供-500V的偏压(Vb)。

电荷消除元件44为一片型的弹性元件，该弹性元件是通过在树脂层中分散碳黑制得的，这样构造使刮板43的一面在预定压力下与显影辊41接触。从电路14向电荷消除元件44提供-350V的电荷消除偏压(Vd)。

在如此构造的显影装置中，在显影辊41表面形成均匀的调色剂层45，针对前面提到的光电导体1，进行接触反演显影。此时单位面积调色剂质量m/a设定为0.8～1.0mg/cm²之间，调色剂电荷量q/m设定为-10～-20μC/g之间，调色剂层厚度Dt设定为10～30μm之间。

首先，利用表1中名称为L的单组分调色剂进行显影，显影结果是图像质量极差。特别是图像浓度不均匀，模糊及类似情况多有发生。

在这种情况下，可以看到在显影之前通过刮板43之后，调色剂层就变得不均匀了。当实际进行显影时，所得到的图像浓度极其不均匀。另外，当刮板43与显影辊41之间的电位差从100V上升到150V时，经过刮板43之后，调色剂层将受到更为严重的干扰、破坏。

因此，由于调色剂L的调色剂层阻值(Rt)较低，大量的电流流过，在显影辊41压降的影响下，提供给调色剂层的偏压的不均匀性更为明显，调色剂层45的厚度变得不均匀，使图像质量下降。

另一方面，使用表1中的调色剂TW进行相同的显影实验，调色剂TW形成的调色剂层的电阻值(Rt)也比较低，但要高于调色剂L的值。实验结果表明，在显影完成后，调色剂层所受到的干扰小，浓度的不均匀性在可以接受的范围内。而对于其它的调色剂RV、BN、KO和K25，这些调色剂所形成的调色剂层的电阻值(Rt)均要高于调色剂TW的值，使用这些调色剂进行同样的显影实验。实验结果表明，此时观察不到调色剂层的干扰现象，而且显影完成后，图像质量优良。

尽管如此，正如使用调色剂L时所观察到的，调色剂层的不均匀性是由于调色剂层的电阻值(Rt)较低引起的，并进而导致图像质量下降。在这种情况下，比较优选的方法是使调色剂层的静态电阻值Rt高于50MΩ。如果从表1所列的调色剂中，选择静态电阻值Rt等于或大于100MΩ的调色剂来使用，如上文所述显影后看不出图像质量的下降，并且得到的图像质量更优。

当然，在本发明中，如果使用的调色剂的特点是其调色剂层的电阻值Rt等于或大于5×10⁷(Ω)，那么就可以避免发生电流过载，并进行稳定的显影。可以说调色剂层电阻Rt的优选值是等于或大于100MΩ。

尽管如此，在显影辊41的电阻值为10⁴(Ω)或更小的情况下，而使用的调色剂TW形成的调色剂层电阻Rt接近其阻值下限50MΩ时，由于电流过载，会引起调色剂层相应的干扰、破坏，导致图像质量下降。因此，在使用调色剂TW时，选择电阻值(Rd)高于10⁴(Ω)的显影辊41，就能够进行效果优良的显影。

按照本发明，考虑在显影装置中所使用的显影辊41的电阻值(Rd)时，如前文所述，其电阻值的下限为10⁴(Ω)。另外，下面将说明其上限值以及下限值。特别地，在实施例中，调色剂层的阻值Rt已经在前文说明了。正如前文所述，即使调色剂层阻值Rt在其调节范围内，显影辊41的电阻值也是很重要的。

首先，在讨论显影辊41的电特性时，经常以其体积电阻率为基础进行讨论。尽管如此，像本发明一样，为了达到优良的显影效果，采用低阻值的显影辊41时，就必须更精确地控制显影辊与各原件接触部位的电阻值。通过调节这些电阻值，就可以达到前面所说的优良的显影效果。下面将针对表达式(4)所给出的电阻值进行说明。

图7为测量显影辊41电阻值的简易装置，其中显影辊41为本发明中的显影装置的组成部分。这一电阻值是在显影辊紧贴在光电导体1上的状态下测得的。

在图7中，用来测量显影辊41电阻值的简易装置使用重物105对显影辊41两侧的轴41a加载F，显影辊41被固定在金属检测电极104上，该检测电极固定在绝缘平板103上。在这种状态下，由电源106向显影辊41的轴41a提供一个恒定的电压值，流过检测电极104的电流由安培表102测定。在显影辊41处于受压状态时，其电阻值(Rb)的值可以由所提供的电压值和测得的电流值确定。

在这种情况下，当存在阻值不均匀的现象时，通过测量显影辊41周边上某些点的电阻值，给出一个平均值，可将该平均值视为显影辊41阻值的代表值。这样，在图7状态下的测量完成后，在同样条件下，将显影辊旋转一个预定的角度，继续进行测量。

相反，图8所示的装置，可以在显影辊41实际旋转的情况下，沿着显影辊41圆周方向，测得其整个周边上的电阻值。其测量原理与图7相同。也就是说，轴41的两端由支撑元件108以这样的方式支撑，即支撑以后显影辊可以朝检测电极107移动，从而使显影辊紧贴在辊型检测电极107上，该检测电极107亦是采用支撑固定的，也可以旋转。显影辊41靠压力机械109压在检测电极107上，其中压力机械109与轴41a的两端相对。驱动辊110设置在与压力机械109相对的一侧，该驱动轴110受压后可以使检测电极107旋转。经传递机械112将电机111的旋转力传送到驱动辊110的轴110a，使驱动辊110旋转。当然，与检测电极107旋转一致，显影辊41也被驱动，旋转起来。

在上述结构中，使用压力机械109，以预定的压力F将显影辊41紧贴在检测电极107上。检测电极107的直径与实际显影中使用的光电导体1的直径相同，压力F也与实际显影中使显影辊压在光电导体上的压力相同。另外，当显影辊41被压在检测电极107上时形成的啮合部位的接触面积(S1)也与实际显影中显影辊压在光电导体上时形成的接触面积相同。然后，电机111旋转，驱动显影辊41旋转预定的旋转次数。

在这种状态下，从电路106向显影辊41的旋转轴41a提供偏压，并利用安培表102进行测量，安培表102串接在检测电极107和大地之间，从而可以确定电阻值。这样，就可以在接近工作状态的条件下，测量本发明中显影辊41的电阻值。

根据本发明，为了检验显影辊的电阻值的作用，在一个实施例中采用了一系列的显影辊，接下来将说明这一实施例。(实施例2)

对于显影辊41的电阻层，所述显影辊比如两种将碳黑分散在聚氨酯树脂中制成的电子导电型的显影辊(A、B)和一种底层是聚氨酯树脂的离子导电型的显影辊(C)，利用图8所示的测量装置，测量了这些显影辊在周边方向上电阻值的不均匀性，并在表2中给出了各个显影辊电阻值(Rd)的平均值、最大值和最小值。当所提供的电压为10V时，利用安培表102测量电流值，从而可以给出电阻值，所使用的安培表102为R6871，由Advantest制造。

[表2]

显影辊	平均电阻值	最大电阻值	最小电阻值
显影辊	平均电阻值	最大电阻值	最小电阻值	A	2.13	20.4	0.40
B	0.27	0.48	0.15	A	2.13	20.4	0.40
B	0.27	0.48	0.15	C	12.3	12.9	11.7

(上表中电阻值的单位为MΩ)。

显影辊41的外型已在实施例1中描述过了，它的外径为34mm，电阻层46的厚度Dd为8mm，轴向长度为320mm，当压力F为1kg时，所形成的啮合宽度为1.5mm左右。

针对表2中所列的各个显影辊A至C，特别是显影辊A和B，其整体的平均电阻值是较低的，而显影辊C的平均电阻值则比较高。尽管显影辊A的平均电阻值大于显影辊B的值，但显影辊A的最大电阻值是其最小电阻值的50倍。在这一点上，显影辊C具有较高的平均电阻值，而且其周边上电阻的不均匀程度很小。

对于表2中所列的显影辊A，通过改变电阻值制造了5种分散有碳黑的电子导电型的显影辊。利用图8所示的测量装置，测量了显影辊在其周边方向上电阻的不均匀性，图9给出了测量结果曲线。图9中的图线，其纵轴为显影辊41的旋转角(在周边方向的位置)，横轴为电阻值。如表2所示，在A型的显影辊中，当电阻值较高时，在最大值和最小值之间，电阻值的变化很大。而当电阻值较低时，电阻值的变化是很平稳的。

很明显，如图9所示，对于平均阻值最高的显影辊，存在阻值超过10⁷(Ω)的部分。当使用阻值超过10⁷(Ω)的显影辊来显示中等色调的图像时，中等色调完全是灰色的，显示的结果表明，在高阻值的部位图像浓度模糊不清。发生这种现象是由于显影辊半导体层中的显影电流引起压降，导致显影偏压降低而造成的。这一现象主要取决于显影辊的半导体层46的电阻值，并且临界值或多或少都要随操作速度等发生变化。在本发明的显影装置中，当电阻值超过10⁷(Ω)时，这一现象是很明显的，而当电阻值低于10⁷(Ω)，则可以忽略不计。

这样，当使用表2中的显影辊A时，该显影辊A某些局部位置的电阻值很大，但其显影不均匀性或类似前面提到的现象并没有发生。进一步，在使用显影辊B时，就可以达到优良的显影结果，不会发生显影不均匀。更进一步，当使用阻值稳定的显影辊C时，由于电阻值较高，所显示的整个图像非常模糊。在使用图9中所示的具有高阻值的显影辊时，在高阻值部位，显影不均匀的现象是很突出的。因此，当显影辊41中电阻的最大值低于10⁷(Ω)时，会发生显影不均匀的现象，但可以忽略不计。对于显影辊41电阻的最小值，如上文所述，当显影辊41的电阻值高于10⁴(Ω)时，是可以使用的。

因此，按照本发明，如上文所述，当所使用的显影辊的电阻值大于10⁴(Ω)并小于10⁷(Ω)，所使用的调色剂的电阻值Rt(调色剂层的电阻值)等于或大于5×10⁷(Ω)时，就可以达到优良的显影效果，不会引起图像质量下降。在这种情况下，通过更好地设定显影辊41电阻(Rd)的上限值为5×10⁶(Ω)或更小，就有希望达到更稳定的显影效果。

因此，在将显影辊41的电阻值调节到预定的范围内，即其电阻的上限值小于10⁷(Ω)时，即使电阻值会发生一些改变，通过与调色剂层的电阻值Rt相互协调，也可以实现稳定的显影效果。因此，即使在显影辊41电阻值出现不均匀时，只要在其调整范围内，这种不均匀就可以忽略不计，并有希望达到优良的显影效果。

显影辊41的电阻值是根据JISZ-8703的标准测量条件下得到的。相反，在35℃的高温及85％RH的高相对湿度条件下，或者在5℃的低温及20％RH的低相对湿度条件下，电阻值要发生变化。这样就要考虑显影特性的变化。

因此，根据本发明，当构成显影装置的显影辊41采用聚氨酯树脂作为其半导体层时，根据JISK-7209A针对吸湿性和电阻值的测量结果表明，对于吸湿性为2-5％的聚氨酯，其阻值在高温、高湿度及低温、低湿度的环境中变化1-2个数量级。相对而言，对于吸湿性为0.5-1％的聚氨酯树脂层，其阻值最多变化0.5-1个数量级。这样显影效果随阻值改变而发生的变化是很小的，因此可以保持优良的图像质量。(本发明的另一个实施例)。

如前文所述，在本发明中，针对所使用的调色剂，当其调色剂层的电阻值Rt等于或大于50MΩ，优选为等于或大于100MΩ，并且显影辊41阻值设在可调范围内时，就可能达到优良的显影效果，图像质量不会下降。尽管如此，当在各种条件下进行显影实验时，图像质量有时也会下降。针对发生图像质量下降的实验条件进行分析，其分析结果将在下面说明。

特别地，事实表明，仅仅通过调节调色剂层的电阻值Rt不能确保显影的稳定性，而且即使当显影辊41电阻值设在上面提到的范围内，显影的稳定性仍很大程度依赖于该阻值的大小。

因此，在10-30μm的设定范围内，调节调色剂层的厚度。在超出这一调节范围时，图像质量常会下降。当调色剂层的厚度低于10μm时，由表达式(6)可明显看出，该调色剂层太薄了。这样即使对该调色剂层使用相同的电压，其电场强度也会增大，在刮板43的位置和与光电导体1接触的显影部位，就可能发生调色剂层的电击穿，进而图像质量下降。而当调色剂层的厚度高于30μm时，调色剂层的电性能下降，会发生如显影重影、模糊等现象，导致图像质量大幅度下降。

这样，如上文所述，在10-30μm的范围内调节调色剂层的厚度，就可能达到更稳定的显影效果。

当提供给各元件的偏压太高时，由于调色剂层的电击穿，会造成图像质量下降。如表1所示，针对厚度为20μm的调色剂层，测得引起调色剂层电击穿的电压值为400-500V。这样，根据表达式(6)，发生电击穿时的电场强度为20-25(MV/m)。这一结果表明，对于夹插有低阻值材料的调色剂层，设定对其提供的电压的上限值为20(MV/m)，并将电压值调节到20 Dt2(V)是很重要的。因此将与显影辊41接触的供料辊42、刮板43及电荷消除元件44的电压设定为如上所述的20·Dt2或更低，才可能调节调色剂层的厚度，避免由于调色剂层的电击穿造成显影质量下降。

在将偏压提供给各元件，特别是显影辊41、供料辊42、刮板43和电荷消除元件44时，如果这些元件的电阻值较低，就可能进一步增大上文所说的上限值。也就是说，有可能进一步升高上限值。尽管如此，在本发明的显影装置中，显影辊41、供料辊42、刮板43和电荷消除元件44，所有这些元件都是由低阻值材料制成的。这样确定好每个元件的上限值，就有可能达到优良的显影效果。

显影偏压Va提供给显影辊41、偏压Vc提供给供料辊42，偏压Vb提供给刮板43，而电压Vd则提供给电荷消除元件44。因此，只需要设定各偏压值，如上文所述，使得提供给显影辊41的显影偏压Va和提供给供料辊42、刮板43以及电荷消除元件44的各偏压的差的绝对值等于或小于20·Dt2(V)。(针对本发明上述实施例的另一实施例)

接下来，将描述调节调色剂层的刮板43、供料辊42和电荷消除元件44。这些元件均是本发明的显影装置的组成部分。

特别地，在浅色部位进行显影和在深色部位进行显影，显影完成后二者的特性是有区别的。这些特性与显影特性，即在显影辊41和供料辊42上形成的调色剂层45的电荷密度及单位面积的调色剂质量等有关。由于这一原因，显影重影这样的问题会导致在显影辊41和供料辊42的旋转周期内，显影量存在差异，图像浓度存在差异。

图10给出的是以电荷密度q/m为参数时的显影特性。例如，由图可以明显看出，在中等调色剂的显影电位为100V左右时，高电荷密度时的显影量要低于低电荷密度时的显影量。当显影完成后，对显影辊补充的调色剂量不足时，在浅色部位显影完成后，调色剂残留在显影辊上收集起来，没有用于显影过程。因此，在调色剂和电荷消除元件44之间会反复发生磨擦起电或类似的现象，使调色剂颗粒的尺寸变小，这样通常会导致调色剂层的电荷密度升高。当然，浅色显影程度的中等调色剂浓度要低于深色显影程度的浓度，这一现象叫做点重影。

图11给出的是以显影辊41表面电位的增加量ΔV为参数时的显影特性。图示结果表明，当表面电位升高时，图线向左平移。因此当中等调色剂的显影电位为100V左右时，进行观察，可以很明显地看出，显影量随着表面电位的上升而增大。由于某种原因，当积累在显影辊41表面的电荷没有流经其半导体层46，而是经过其旋转轴41a逃离了时，显影辊41的表面电位就会上升。显影辊的表面电位是否上升，主要取决于由电阻值确定的时间常数与显影辊的容量之间的数量关系、以及加工的速度。

在这一点上，对于构成本发明的显影装置的显影辊，由于其电阻值已经为最小值，这样当显影辊41的圆周速度为285mm/sec左右时，由于显影辊41表面的电荷积累而发生显影重影的可能性就小多了。尽管如此，当针对供料辊42、刮板43及电荷消除元件44，同样发生表面电位升高的现象时，也会造成图像质量下降。

相对而言，对于供料辊42，是以供料辊42圆周速度与显影辊41圆周速度的比值为0.5-2.0之间为基础，来确定供料辊42的旋转速度的。另外，电阻值是由将其紧贴在显影辊41上的压力、由海绵硬度确定的接触啮合面积、以及体积电阻率三者共同确定的。改变这些条件进行实验，实验结果表明，当电阻值等于或小于100(MΩ)时，可以避免表面电位升高。这样，就可能解决发生重影现象的问题。

进一步，如果将由金属构成的片簧用作调节调色剂层的刮板43，原则上刮板表面的电位不会升高。尽管如此，当采用的是高阻值的树脂或类似材料进行涂覆时，电位会升高，并且调色剂层的不均匀程度就被削弱了。刮板43为一标准元件，其表面电位是否上升，取决于电荷积累速度和元件的时间常数。由于电荷积累速度主要取决于调色剂的电特性，因此其逻辑数值是未知的。尽管如此，使用实施例1中的各种调色剂，在调色剂层电阻Rt和显影辊41电阻(Rd)的阻值范围内进行实验，实验结果表明，当对刮板进行涂覆时，选择阻值为10(KΩ)或更低的材料作为刮板43的涂层材料是比较好的，这样就可能实现调色剂层45均匀，达到优良的显影效果，同时也可能解决例如重影等问题。当只使用金属板来制作刮板43，而不进行涂覆操作时，前述问题也不会发生。

更进一步，同刮板43一样，电荷消除元件44也是静止的。因此，可以肯定，当电荷消除元件由阻值为10(KΩ)或更低的树脂材料制成，并且该阻值低于供料辊42的值时，就可以解决表面电位升高的问题。

如果与显影辊41接触的供料辊42可以很好地完成双重功能：移走显影完成后残留的调色剂层，并提供新鲜的调色剂，这样就可以避免发生重影。尽管如此，由于提供给供料辊42的偏压方向是将调色剂提供到显影辊41，因此显影完成后移走调色剂层的操作变成一个单纯的机械动作，这样其移走调色剂层的效果就有一定的限度。另外，当移走的调色剂残留在供料辊42上时，供料辊提供调色剂的作用就被削弱了。这样，只凭供料辊42一个元件，使上述两种功能均达到满意的效果是很难的。

在图1所示的显影装置中，电荷消除电压，比如，-200V左右的电压由电路14提供给电荷消除元件44，该电荷消除元件44由导电的树脂膜制造。通过增设电荷消除元件44，显影完成后，调色剂层靠电场力移走，这样就可以将上述的两种功能分开。从而减小了供料辊42所分担的移走积累在显影辊41上的调色剂的任务，并可以更有效地避免显影重影。此时只需要限定提供给电荷消除元件44的电荷消除电压，使其在一个范围内，保证在这样的电压范围内不会发生调色剂层的电击穿，对于所使用的每种调色剂来说，其电荷消除电压的最优值是不同的。(本发明的另一个实施例)

在上述各实施例中，为了避免电流过载，防止在调色剂层电击穿状态下进行显影时图像质量下降，需要调节显影辊和调色剂层的电阻值。另外，前面已经说明，为了避免重影现象，需要将显影辊41的电阻设定在一个低阻值范围内，而且与显影辊接触的各元件的阻值范围也已说明。这些元件就是本发明实施例中的供料辊42、刮板43和电荷消除元件44。

对于构成本发明的显影装置的显影辊41，如上文所述，将其电阻设定为低阻值。此时，由于电流过载会造成显影缺陷。特别地，当调色剂层45的厚度与其电阻值(Rt)均在相应的调节范围内时，是没有问题的。尽管如此，由于其它原因，调色剂层的均匀性被破坏时，也可能会发生电流过载。下面将描述一个可以有效地避免这一情况的实施例。

在上述实施例中，作为使用低阻值的显影辊防止电流过载的方法，调色剂层的电阻值可以进行调节。另外，调色剂层的厚度也可以调节，从而避免了电流过载，达到优良的显影效果。更进一步，针对与显影辊41相接触的各个元件所提供的偏压、以及偏压之间的差值均可以调节，从而也可以避免电流过载。

尽管如此，由于意外的原因，比如外界物质混入到显影装置中，也可能破坏调色剂层。此时也可能发生电流过载。针对这一点，下面将描述一种电流过载保护的方法。

图12所示的结构中，从电路14经电阻50向电荷消除元件44提供偏压(Vd)。在这种情况下，用于电流过载保护的电阻50的阻值是非常重要的。因此，为了描述电阻50的阻值，图13给出了针对图12的等效电路。

Va为提供给显影辊41的显影偏压，Vd为提供给电荷消除元件44的偏压，显影偏压Va与偏压Vd之间的电位差就是图13所示的电源51的电源电压，而半导体层的电阻Rd、调色剂层电阻Rt、电荷消除元件44的电阻Re以及保护电阻50则串联相接。

显影辊41电阻Rd的阻值和电荷消除元件44电阻Re的阻值均设定得足够低，要远低于调色剂层电阻Rt的阻值。总之，所提供的偏压(51)的全部值几乎都用在调色剂层45上了，并且流过的电流值很小。尽管如此，当没有保护电阻50时，全部电阻值还是较低的，电流过载发生后，当调色剂层被破坏并且调色剂层电阻Rt的阻值明显下降时，调色剂熔化，在显影辊及电荷消除元件44中发生元件破损。

如果如图12所示将保护电阻串联插入(参照图13中的等效电路)，即使调色剂层电阻Rt的阻值明显减小，此时用于所有元件的电压(51)的全部值几乎都用到了保护电阻50上，这样，只要保护电阻50的阻值设定得足够大，远大于显影辊41的阻值Rd和电荷消除元件44的阻值Rc，就可以避免发生电流过载。

当然，为了尽可能地避免电流过载，只需要将保护电阻50的阻值设定得大一些。尽管如此，当保护电阻50的阻值太大时，在正常状态下，所提供的电压由调色剂层45和保护电阻50共同分担，由于保护电阻50引起压降，使调色剂层45上的电压变小。当发生这种情况时，可以预见，偏压(Vd)的功效会首先下降。因此，针对保护电阻50选择一个电压值是相当重要的，下面将说明保护电阻电压的适当值。

尽管如图12所示的情况，保护电阻50接在电荷消除元件44和电源电路14之间，必要时，在供料辊42和电源电路12之间、刮板43和电源电路13之间，也可以接入同样的保护电阻。使用保护电阻50或类似的原件，下面将说明它们的阻值范围。

当带电的调色剂层从显影辊41转印到光电导体1上时，会产生显影电流Id(A)，该电流值由表达式(7)给出：

Id=q/m·m/a·1·v (7)

式中m/a(kg/m²)为显影之后光电导体1上单位面积的调色剂质量，q/m(C/kg)为调色剂的电荷密度，1(m)为图像的有效宽度，v(m/sec)为光电导体的圆周速度。

例如，当完全深色显影之后光电导体上单位面积的调色剂质量为1.0mg/cm²，调色剂的电荷密度为-20μC/g，图像的有效宽度为300mm，光电导体的圆周速度为190mm/sec，则根据表达式(7)可得显影电流的绝对值为11.4μA。完全黑色显影情况下的这一电流值为显影电流的最大值。

由调色剂在显影部位转印引起显影电流Id(显影部位是显影辊41与光电导体1互相接触的部位)。同样的思想也可以用于供料辊42、刮板43、以及电荷消除元件44，这些元件均与显影辊41相接触。保护电阻50或类似元件的压降为Vr，这一压降是由转印电流Ir引起的，Vr值可由表达式(8)给出，该表达式(8)是基于保护电阻50或类似元件的阻值Rr而确定的：

Vr=Ir·Rr (8)

除非相对于所提供的偏压来说，这一压降Rr足够小，否则实际用于调色剂层45的电压将变小，致使偏压作用下降。因此，在确定保护电阻50或类似元件的电阻(Rr)的上限值时，应该使正常状态下由调色剂转印电流引起的压降落在可接受的范围内。而在确定各个保护电阻50或类似元件的阻值(Rr)的上限值时，则应使非正常情况下的过载电流落在可接受的范围内。

使用一系列的调色剂进行实验，实验结果表明，可以实际使用的调色剂电荷密度为-5至30μC/g，当使用带负电的调色剂时，可优选为-10至20μC/g。对于进行深色显影所必须的光电导体1上的单位面积调色剂质量大约为1.0mg/cm²。该单位面积调色剂质量值或多或少要随着调色剂的潜在特性而发生变化。图像的有效宽度1(m)以及光电导体的圆周速度V(m/sec)为设计值，是可变的。因此，将电荷密度-30μC/g和单位面积调色剂质量1.0mg/cm²代入到表达式(7)中，假定可以实际使用的最大转印电流Imax(μA)可由表达式(9)给出：

Imax=300·1·V (9)

然后，可接受的过载电流，即不会引起调色剂熔化和元件破损的过载电流，将这一可接受的过载电流的上限值设定为最大转印电流的n倍，则根据表达式(8)和(9)，可以由表达式(10)给出保护电阻50的下限值Rmin(Ω)：

Rmin=V/(300·n·1·V) (10)

如图13所示，表达式(10)中的“V”为提供给显影辊41的偏压与光电导体1的表面电位之间的差值，光电导体1为与显影辊接触的一个元件。

由于黑色显影后，由于几乎没有调色剂残留在显影辊41上，因此不可能通过调色剂层45保留电压，过载电流很可能会流过。尽管如此，由于这一过载电流只在显影辊41和电荷消除元件之间直接流动，不会在调色剂层内部流动，与供料辊42及刮板43比较起来，这一过载电流可接受的上限值可以稍微大一些。基于表达式(10)，选择不同的保护电阻值，使用1-5万张纸实际进行显影实验。实验结果表明，对供料辊42和刮板43设定为n=5，而对电荷消除元件，设定为n=10时，由电流过载引起的显影质量下降等问题就可以解决了。

当然，通过将表达式(10)中的“n”分别用“5”或“10”代替，就可以分别算得与电荷消除元件44、供料辊42及刮板43相连的各保护电阻的最小值。对于电荷消除元件44，表达式(10)中的“V”为显影偏压(Va)与电荷消除偏压(Vd)之间的电位差，对于供料辊42，表达式(10)中的“V”为显影偏压与供料偏压(Vc)之间的电位差，而对于刮板43，表达式(10)中的“V”则为显影偏压与调节偏压(Vb)之间的电位差。

通过使用具有上述电荷密度、单位面积调色剂质量及调色剂层厚度等特性的调色剂，以及通过改变提供到各个元件的电压，进行了一系列的实验，实验结果表明，用于调色剂层的电位差至少应为40V，这样就可以事先提供一个与保护电阻压降相匹配的较大的偏压。假设调色剂层45的击穿电压约为400V，在设定其电位差为40V时，针对调色剂层的电击穿，其极限电压至多为10倍，这样在保护电阻上可接受的压降值为360V。因此，就可以把保护电阻的阻值范围设得大一些。这样，即使在意外情况下引起调色剂层不均匀时，也可以避免发生电流过载，并达到优良的显影效果。

另外，参照表达式(9)，可利用该式计算调色剂层转印电流最大值的原因在于：可以实际应用的调色剂电荷密度的最大值为30μC/g，而针对深色显影所必须的光电导体1上的单位面积调色剂质量为1.0mg/cm²左右。尽管如此，供料辊42可以在显影完成后，移走显影辊41表面的调色剂，还可以使显影盒40中的调色剂充电，并将调色剂提供给显影辊41。因此，在显影完成后，在移走显影辊41上的调色剂的过程中，其中会流过一反向电流，使最大电流值小于显影部位的最大显影电流。针对实际流过供料辊42的电流，测量结果表明，该电流为最大显影电流的1/5或更小些。当然，根据表达式(8)和(9)，可以由表达式(11)给出用于供料辊42的保护电阻的上限值Rmax(Ω)：

Rmax=6/(1·V) (11)

接下来，将研究一下刮板43。对于刮板43，可以认为由于调色剂首先从供料辊42提供到显影辊41表面上，几乎没有发生调色剂转印，此时调色剂电荷电流占主导地位。因此，其最大电流要小于显影部位的最大显影电流。针对实际流过刮板43的电流，测量结果表明，该电流为最大显影电流的1/3或更小些。

进一步，在显影辊41完成浅色显影之后，残留下来的调色剂量几乎与显影之前相同。当这些调色剂通过电荷消除元件44由电力移走时，流过的Imax由表达式(9)给出的最大电流。尽管如此，作为一种实际情况，此时更新残留在显影辊上的调色剂可通过供料辊42的电力移走和机械移走来共同实现，这是更为有效的方法。因此，将消除偏压设置得低一些，使在电荷消除位置移走的调色剂量达不到100％。这样电荷消除电流就会低于Imax。另外，当电荷消除元件44是一个片型的固定元件时，此时移走的调色剂就不能有效地传送到显影盒40中，也会导致电荷消除电流变小。针对浅色显影之后，实际流过电荷消除元件44的电流测量结果表明，该电流为最大显影电流Imax的1/3或更小些。

这样，针对刮板43和电荷消除元件44，其中刮板43为调色剂层的调节元件，根据表达式(8)和(9)，可以由表达式(12)给出保护电阻的上限值Rmax(Ω)：

Rmax=3.6/(1·v) (12)

为了避免在显影辊41和光电导体1之间发生电流过载，在显影辊41和用作显影偏压的电源的电路11之间连接一个上述的保护电阻，这已经是为人所熟知的一种思想了。尽管如此，在这种情况下，也会产生如下的副作用。

例如，当显影量随着图像的深浅比例变化时，显影电流也会发生变化。然后，在显影辊41处的压降值也会随图像的深浅比例而变化。这样，与深浅比例相关的浓度不均匀就会变得明显了，特别是针对中等色调的图像质量，这一点尤其明显。为了解决这一问题，在本发明的显影装置中，使用低阻值的显影辊41，并如图12所示，在电荷消除元件44和电源电路14之间连接一保护电阻50，而在显影辊41和电源电路11之间则没有连接保护电阻。另外，对于显影部位调色剂层的最大电位差进行检测，检测结果表明，针对光电导体1，通过设定其最大电位差为400V或更小些，就可以避免发生电流过载。

当然，在本发明中，如图12所示，保护电阻可以连接在供料辊42和该处提供的电源电路14之间，或者连接在电荷消除元件44和该处提供的电源电路12之间，或者连接在刮板43和该处提供的电源电路13之间，这样，即使上述电位差增大，当保护电阻的阻值设定范围相应扩大时，也可以避免发生电流过载。电流过载不再发生了，就可以达到优良的显影效果。

另外，在显影辊41和电源电路11之间没有连接保护电阻，提供显影偏压(Va)后，如上文所述，与光电导体1接触的显影部位的电位差会达到400V或小一些，从而避免了电流过载的发生，可以实现稳定显影。例如，当光电导体1的表面电位为-550V，而被激光或类似光源照射的部位的电位则近似为“0”，此时至少需要将显影偏压设置为-400V或更小些(按绝对值计)。

在不偏离其精神和实质特点的情况下，本发明也可以采用其它的特定形式来实施。因此现有的实施例只是针对各方面所进行的阐述和说明，而不是进行限制。本发明的范围由后面的权利要求书来确定，而不由前面的描述和说明来限定，因此所有与权利要求书等同的意义和范围的变化，均应落入本发明的范围之内。

Claims

1．一种使用单组分调色剂的显影装置，包括：

一个显影辊，该显影辊用来向显影部位携带并输送单组分调色剂，该显影部位对着静电潜像载像元件；

一个调节元件，至少可用来调节载带在显影辊上的单组分调色剂的量；

其中显影辊是将一个导体轴用弹性半导体层包涂起来构成的；

显影辊的电阻值Rd定义如下：

Rd=ρd·(Dd1/S1)

并且10⁴＜Rd＜5×10⁶

式中S1(cm²)是显影辊通过调色剂层与静电潜像的接触面积，该调色剂层是在显影辊经过调节元件调节后在其表面上形成的，Dd1(cm)是半导体层的厚度，而ρd(Ω·cm)为半导体层的体积电阻率；

在显影辊上形成的调色剂层的阻值Rt(Ω)设定如下：

Rt＞5×10⁷。

2．如权利要求1所述的使用单组分调色剂的显影装置，其中调色剂层的电阻值Rt由单组分调色剂的内部阻值Ri、调色剂颗粒之间的接触阻值Rc及表面阻值Rs所确定，定义如下：

1/Rt=1/Rs+1/(Rc+Ri)。

3．如权利要求1所述的使用单组分调色剂的显影装置，其中经调节元件调节后，在显影辊表面所形成的调色剂层的厚度范围为10-30μm。

4．如权利要求1所述的使用单组分调色剂的显影装置，其中显影辊的半导体层是由聚氨酯树脂制造的，该聚氨酯树脂的吸湿性为1％或更小。

5．如权利要求1所述的使用单组分调色剂的显影装置，还包括：

一个电荷消除元件，该元件在显影完成后与显影辊相接触，用来消除残留在显影辊上的调色剂的电荷，

其中一个用来避免电流过载的保护电阻与电荷消除元件电连接。

6．如权利要求1所述的使用单组分调色剂的显影装置，还包括：

一个供料元件，用来移走显影完成后残留在显影辊上的调色剂，并重新提供调色剂，

其中一个用来避免电流过载的保护电阻与供料元件电连接。

7．如权利要求1所述的使用单组分调色剂的显影装置，其中一个用来避免电流过载的保护电阻与调节元件电连接。