CN1274872A - 显影装置和成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显影装置,该显影装置包括一个显影剂贮存部分其中容纳其重均颗粒直径不大于7μm的显影剂,一个显影剂承载元件承载显影剂,一个搅拌元件搅拌显影剂贮存部分中容纳的显影剂,并且该搅拌元件间歇性地运动。

Description

显影装置和成像装置

本发明涉及一种在采用静电复印工艺的成像方法中使用的显影装置，以及设有该显影装置的成像装置。

附图10是采用单组分调色剂(以下称为调色剂)的显影装置的一种例子，该调色剂是一种已经被熟知并投入实际应用的显影剂。

这种显影装置设有一个由铝管或不锈钢管制成的作为非磁性显影剂承载元件的显影套筒3，磁体4固定设置在该显影套筒3中，该磁体其周边方向上交错形成多个磁极N和S。

该显影套筒的表面经过处理以使其具有适当的表面粗糙度，因此可以承载和传送所需量的调色剂。

由例如聚氨酯橡胶或硅橡胶制成的弹性刮片8作为显影剂调整元件固定在该显影套筒3上的支撑金属板(未显示)上，并且以预定的压力压靠在该显影套筒3的外表面上。

在这种显影装置中，由磁体4的磁力吸引在该显影套筒3上的调色剂7被显影套筒3传送并摩擦充电；适当量的调色剂7当被弹性刮片8调整时，在该显影套筒3和弹性刮片8之间滑动被摩擦充电；然后带有适当量电荷的调色剂7被传送至显影区，使得该调色剂7进行显影，其中显影区位于该显影套筒3与作为潜影承载元件的感光鼓1正对着的区域的附近。

另一方面，没有进行显影的调色剂随该显影套筒3的旋转移动至该弹性刮片8的上部，并再次返回至作为显影剂容器的调色剂容器6中，因此它可以按照附图10中箭头所示的方向循环。

作为搅拌工具的搅拌元件10是一个曲柄形的棒状元件，其两端作为旋转的中心，因此该搅拌元件按照附图10所示的方向旋转。

顺便说一句，一般的例如通过利用传动机构减少驱动力源的旋转驱动力使该显影套筒3具有一适当的旋转速度，以便使该搅拌元件10被驱动旋转和使用。

在这种采用磁性单组分调色剂的显影装置中，已经知道在调色剂容器所容纳的调色剂中，那些颗粒直径相对较小的调色剂被优先消耗。

如日本专利申请公开No.1-52182中所披露的，建议在该调色剂容器中形成隔断作为解决措施，因此在该显影套筒的侧面形成一个小腔室，并形成一个为该小腔室补充调色剂的补充腔室。

这会导致具有相对较小颗粒直径的调色剂在初始阶段被优先消耗，并提高该小腔室中调色剂的平均颗粒直径，但是当该小腔室中调色剂的颗粒直径达到预定水平时，该小腔室中的调色剂与该补充腔室中的调色剂相平衡，以达到稳定的转变，因此防止该补充腔室中调色剂的颗粒直径在经过一段持续时间后增加。

但是，当在采用磁性单组分调色剂的显影装置中设置一个隔断时，在该显影套筒3附近的调色剂循环被扩大如附图11所示，它减少了隔断20的优点。

这是因为在该显影套筒3后面的调色剂容器6中的调色剂7的大循环量导致调色剂的流动和新的调色剂流向该显影套筒3，这些类型的调色剂的交换显著地引起了调色剂从该隔断20的上部流入。

因此，在这种显影装置中安装隔断20是困难的。

另外，在上述的显影装置中，目标在于每点再现性提高的高品质影象的调色剂颗粒直径的最新减少导致了影象密度降低这样一种倾向。附图12表示由于在上述显影装置中的调色剂中心颗粒直径的差异而导致的初始影象密度的转变。

如附图12所示，在这种显影装置中，尽管初始影象密度相对于任何颗粒直径倾向于降低(以下称为初始密度降低)，但是如果中心颗粒直径较小，这种倾向更明显。

当中心颗粒直径不小于8μm时，初始密度低水平并不是非常明显，但是可以认为，该水平在中心颗粒直径小于8μm特别是不大于7μm时可以改善。

根据本申请人的检验，已经发现，作为初始密度降低的一个原因，该显影装置所容纳的调色剂中，其颗粒直径较小的调色剂在该调色剂使用的过程中倾向于聚集在该显影套筒上，并且涂在该显影套筒上的调色剂的摩擦电分布因此变宽(用于显影的具有最佳摩擦电的调色剂的比例降低)，因此降低了显影的能力。由于具有小颗粒直径的调色剂的存在成为一个问题，当该调色剂的中心颗粒直径变得更小时，这种现象明显发生。

此外，也已发现，当连续形成该调色剂消耗量小的图形的影象时，这种现象变得突出(例如当实心白影象连续形成后，实心黑立刻变得更淡)。

这是因为当该调色剂的消耗更小时，涂在该显影套筒上的调色剂微细粉末的量增加。

因此，可能出现不稳定，使得线宽，密度和所印影象的其它方面可能依赖于在上述显影装置中所形成的影象的图案而发生变化。

作为防止这种不稳定性的方法，可以考虑该调色剂颗粒直径的均匀性(在制造过程中在微细粉末截面颗粒直径)，但是这会降低该调色剂制造过程的产率，提高成本，这是一个不现实的方法。

本发明的一个目的是提供一种通过使用其重均颗粒直径不大于7μm的显影剂能够进行稳定显影的显影装置和有这种显影装置的成像装置。

本发明的另一个目的是提供一种显影装置，可以防止影象密度降低。并且甚至在使用其重均颗粒直径不大于7μm的显影剂时能连续得到与所更形成的影象的图案无关的影象密度，或者是提供有这种显影装置的成像装置。

本发明的另一个目的是提供一种显影装置，它包括一个显影剂贮存部分其中容纳其重均颗粒直径不大于7μm的显影剂；一个显影剂承载元件，用于承载显影剂；和一个搅拌元件，用于搅拌显影剂贮存部分中容纳的显影剂，其中该搅拌元件间歇性地运动。

本发明的另一个目的是提供一种成像装置，它包括一个影象承载元件，用于承载潜影；和一个显影装置，使该潜影显影，该显影装置包括一个显影剂贮存部分其中容纳其重均颗粒直径不大于7μm的显影剂；一个显影剂承载元件承载显影剂；和一个搅拌元件，用于搅拌显影剂贮存部分中容纳的显影剂，其中该搅拌元件间歇性地运动。

本发明的其它目的和优点通过如下参考附图的详细描述将会更清楚。

附图1是根据本发明第一实旋例的成像装置的剖面图；

附图2是附图1所示的成像装置中的显影装置的剖面图；

附图3是附图2所示的显影装置中的搅拌工具相对于成像操作的操作时序图；

附图4是当搅拌工具停止时的显影装置的剖面图；

附图5A表示现有技术中采用其重均颗粒直径为6μm的显影剂的成像装置中显影剂承载元件上的显影剂微细粉末的量与影象初始密度之间的关系，附图5B表示现有技术中采用其重均颗粒直径为8μm的显影剂的成像装置中微细粉末的量与初始密度之间的关系，附图5C表示搅拌元件停止搅拌的情况下微细粉末的量与影象初始密度之间的关系；

附图6表示搅拌元件周期性驱动旋转的情况下显影剂承载元件上的显影剂微细粉末的量与影象初始密度之间的关系；

附图7表示显影剂承载元件上的显影剂微细粉末的量与密度Δ之间的关系；

附图8是根据本发明第二实施例的显影装置的剖面图；

附图9是根据本发明第三实施例的处理盒的剖面图；

附图10是现有技术显影装置的剖面图；

附图11是现有技术显影装置的剖面图；

附图12表示调色剂颗粒直径与影象的初始影象密度转变之间的关系；

附图13表示用不同影象比例印过之后A/B的图。

现在将参考附图描述根据本发明的优选实施例。

(第一实施例)

附图1表示根据本发明第一实施例的成像装置的例子。

在附图1中附图标记101表示成像装置的主体。

在这种成像装置中，如附图1所示，作为圆筒形潜影承载元件并沿一个方向旋转的感光鼓1的表面被充电装置2均匀充电，然后通过曝光装置102在该表面上形成一个潜影。

利用显影装置6给该感光鼓1提供显影剂7，使在感光鼓1上形成的潜影成为可见的显影剂影象。

应该注意，将在直流偏压上叠加交流偏压得到的偏压电源(未显示)被连接到感光鼓1和显影套筒3之间，以便提供一个适当的显影偏压。

同时，作为记录介质的转印材料104由进纸辊105提供，通过对准辊(未显示)与感光鼓1上的显影剂影象同步，然后被提供给转印装置107。

如此，感光鼓1上的因为显影剂7而可见的显影剂影象通过转印装置107转印至转印材料104。

转印至转印物质104的显影剂影象与该转印物质104一起被带至定影装置109，该定影装置109向该显影剂影象施加热或压力，使得该显影剂影象定影成为记录的影象。

另一方面，转印过程后没有被转印而保留在感光鼓1上的显影剂被有刮片5的清洁装置从该感光鼓1除去。

随后，该感光鼓1的表面被充电装置2再一次充电，重复上述过程。附图2表示根据本实施例的显影装置6的示意结构。

该显影装置6包括：作为显影剂容器的调色剂容器其中容纳显影剂；作为可旋转的显影剂承载元件的显影套筒3，设置成与感光鼓1相对，并且其圆周表面承载显影剂；和一个作为可旋转的搅拌工具的搅拌元件，其轴线平行于显影套筒3的轴线，并搅拌调色剂容器6中的显影剂。

该显影套筒3是一个非磁性铝管套筒，其直径为16mm(Φ16)，表面涂布含有导电颗粒的树脂层。

磁辊4在其圆周方向上有四个磁极，固定设置在该显影套筒3内。

显影剂调整元件8使用硅橡胶，因此它相对于该显影套筒3的抵靠力为30gf/cm(30×10^-3×9.8＝0.294N/cm)至40gf/cm(40×10^-3×9.8＝0.392N/cm)(在显影套筒3纵向方向每1cm的抵靠负载)。

调色剂7是具有负性静电的磁性单组分调色剂。

为了制造调色剂7，首先将作为其组分的磁性物质颗粒，负电荷控制剂和蜡混合并揉进作为粘合树脂的无锈的共聚物中；将揉过的产物冷却，然后用锤磨机粗磨；再用喷气磨进行进一步粗磨，所得的粗磨产品使用风力进行分级，得到重均颗粒直径为6μm的分级粉末；使用henschel混合机将疏水石英微细粉末与平均颗粒直径为6μm的分级产物混合，由此得到该显影剂。

另外，作为调色剂7，在上述的显影剂中使用其重均颗粒直径在3.5μm-7.0μm(主要是约为6μm)的显影剂。

至于施加给显影套筒的显影偏压，如果感光鼓1和显影套筒3之间的间隙为例如约300μm，将具有矩形波1600Vpp和频率为2200Hz的交流电压叠加在所施加的-500V的直流电压上。

感光鼓1被充电，使充电电势Vd＝-600V，激光曝光部分的电势V1＝-150V，导致在V1部分的反转显影。

这个实施例的特征在于搅拌元件10相对于该显影套筒3的旋转被周期性的驱动。

在这个实施例中，该控制以如下方式实现，即在每一次成像装置进行七页复印时(七次成像)该搅拌元件10为一页驱动旋转。

附图3表示关于该搅拌元件10旋转驱动的控制时序。

一个具有曲柄形的棒状元件被用作搅拌元件10，其两端作为旋转中心。尽管使用设有一个单独用于该搅拌元件的驱动源来控制驱动该搅拌元件的方法，但本发明仍不限于此。

根据这个实施例，该搅拌元件的控制驱动可以有效的调整调色剂对显影套筒的供应，并防止由于位于显影剂容器后部的大量的新调色剂的流入而引起的密度降低的现象。

以下描述本发明人对于搅拌元件和影象性质检验的结果。

假设在这个实验中使用的显影装置和成像装置具有以上描述的结构。应该注意，具体的实验条件如下所述。

(实验条件)实验环境：温度23℃，湿度60％成像装置的处理速度：80mm/sec搅拌元件(D)的最大旋转轨迹直径：30mm搅拌元件的旋转速度：12rpm(12/60＝0.21/sec)另外，在此实验中使用的调色剂其重均颗粒直径为6μm，其中重均颗粒直径不大于3.0μm的微细粉末的含量是13％。

(1)印刷图案，纸张数量(A₄尺寸纸的数量)和影象密度

首先，测量使用现有技术的显影装置的实心白印刷纸页的数量，实心黑的密度，以及套筒上调色剂的颗粒尺寸，作为对照实例。

(实验方法)

1.在五张纸上形成实心黑影象，测量影象密度，显影套筒上的调色剂的重均颗粒直径以及微细粉末的量。

应该注意在密度测量中使用Macbeth反射密度测量仪(Macbeth公司制造)。

然后改变印刷图案的影象比例，并在10张A₄尺寸的纸上印刷。然后测量实心黑密度和套筒上的调色剂的颗粒尺寸。附图13表示其结果。此处使用影象比例为10％的影象图案：一点九空的水平线，20％的是：两点八空的水平线……印刷完具有低影象比例的图案之后，A/B变大，实心黑影象密度减小。当影象比例不大于约20％时，这种现象变明显。

也应该注意，该影象比例意味着在每一张记录介质(A₄尺寸)上形成的影象面积相对于A₄尺寸纸的面积的比例。

另外，附图5B表示使用平均颗粒直径为8μm的调色剂进行与以上类似的实验的结果。在这种情况下，尽管显影套筒上微细粉末的量由于通过的纸上所形成的影象印刷比例低而倾向于增加，并由此降低了显影能力，密度的降低不大。另外由于密度不小于1.4，故可以获得足够的质量水平。

至于实心黑影象密度，其值不小于1.40就可以满足高质量影象的要求。

而且，该值的确定显示了密度和如附图5A和5B所示的第0张印刷纸上微细粉末的量。

2.在n张纸上形成实心白影象以后，测量显影套筒上调色剂的重均颗粒直径以及微细粉末的量。然后在一张纸上形成实心黑影象以测量影象密度。

顺便说一句，对于测量显影套筒上调色剂的重均颗粒直径以及微细粉末的量，收集显影套筒上的调色剂样品以测量微细粉末的量，以及使用Coulter多级分级机(Coulter公司制造)测量颗粒直径。

另外，颗粒直径不大于3.0μm(假设原始调色剂的重均颗粒直径为M时，不大于M/2)的数量比例定为微细粉末的量。

而且，假设显影套筒上调色剂的微细粉末的量为A％，在调色剂容器中的微细粉末的量为B％。在这个实施例中达到A＝13％。

(结果)

附图5A表示当使用重均颗粒直径为6.0μm的调色剂时得到的结果。

如附图5A所示，当形成实心黑影象时，显影套筒上的微细粉末被消耗并减少，因此影象密度充分地增加。但是，通过的其上形成实心白影象(低印刷)的纸导致显影套筒上的微细粉末A/B增加，这种增加降低了显影能力和影象密度。

现有技术中的一般显影装置，A/B设定为约2.0。

另外，已经发现调色剂平均颗粒直径的减小具有明显的效果。

(2)停止搅拌

附图5C表示搅拌元件驱动装置停止搅拌而进行类似上述的测量所获得的结果。

如附图5C所示，已经披露，甚至在其上形成低印刷影象的纸通过时，停止搅拌很少使显影套筒上调色剂微细粉末的数量增加，并且影象密度足够高。

并且，已经发现当该搅拌元件停止搅拌时，调色剂容器内的调色剂循环量变大，而显影套筒附近的循环量变得很小，如附图4所示。

另一方面，当该搅拌元件的旋转与该显影套筒的旋转相关时，由于该搅拌元件的旋转使调色剂容器中的调色剂变松，空气与调色剂混合产生空气缝，并且如附图10所示调色剂的循环量变大，这触发了与从显影套筒返回的调色剂之间的交换。

可以认为微细粉末因此集中显影套筒上。

(3)间歇性的搅拌驱动

当相对于显影套筒的旋转间歇性地驱动该搅拌元件时，检查显影套筒上调色剂颗粒尺寸的分布和实心白纸张通过后影象密度的降低。

具体地说，进行有效控制，使得该搅拌元件在每印n页时旋转驱动而转动一页，在印20张其影象比例为0％的实心白原稿后，测量影象密度和A/B。附图6表示实验结果。

参考附图6，发现涂在显影套筒上的调色剂是稳定的，并且如果搅拌元件停止搅拌的时间延长，可以抑制影象密度的降低。

在这个实施例当中，进行控制使得该搅拌元件在每印七页旋转驱动而转动一页。

当控制搅拌驱动时间使得该搅拌元件在每印五页或更多页而旋转驱动转动一页时，可足以使影象密度的降低减小到最低。

尽管适当的值因为调色剂容器的形状，调色剂的量，印刷速度和搅拌元件的旋转直径可能会有所不同，当对搅拌元件的驱动进行控制使得显影套筒上调色剂涂层的微细粉末的量变得适当时，印刷低印刷图案之后，密度的降低可以得到足够的抑制，因此导致稳定。

至于搅拌控制，除了如这个实施例中当所印刷的纸张达到给定值时驱动形成一个预定数目的循环外，搅拌还可以由当显影剂承载元件的循环达到给定值时驱动。替代的，两种信息，即所印的纸张的数量和显影剂承载元件的循环可以组合起来以驱动该搅拌部件。

另外，当控制生效使得在一些点要被显影时(印刷影象的一些印刷点)，例如曝光部件曝光时间的综合值(激光束发光时间等)达到预定值时，搅拌部件以预定次数旋转驱动的时候，可以根据印刷影象的印刷比例进行适当的控制。

附图7表示A/B和影象密度减少Δ(如附图5所示第0页实心白纸的实心黑密度-通过20页实心白纸张后的实心黑密度)之间的关系。Δ必须不大于0.1才可以满足影象品质的需要。

如附图7所示，很明显如果A/B≤1.5，Δ就会足够小。

上述实验可以使用其原始重均颗粒直径为5.0μm的调色剂，并且其中尺寸不大于2.5μm的微细粉末的含量为16％。与这个实施例相似，如果尺寸不大于2.5μm的调色剂的数量比例在1.0≤A/B≤1.5之间，印刷低印刷图案之后密度的降低可以得到足够的抑制。

另外，间歇性驱动该搅拌部件可以得到类似的优点。

如上所述，假设原始调色剂的重均颗粒直径为M；涂在显影套筒上的颗粒直径不大于M/2的调色剂数量比例为A(％)；以及调色剂容器中颗粒直径不大于M/2的显影剂数量比例为B(％)，当控制生效使得搅拌相对于显影套筒的旋转间歇性驱动时，调色剂层在1.0≤A/B≤1.5范围之间形成。因此，可以防止印刷低印刷图案之后影象密度降低，并且甚至在使用重均颗粒直径不大于7μm的单组分磁性显影剂时可获得连续稳定的密度。

(第二实施例)

现在参考附图8叙述根据本发明的第二实施例。应该注意相同的附图标记数字表示与第一实施例中相似的部分以避免重复解释。

如附图8所示，这个实施例特征在于，一个远离显影套筒的象第一实施例中的和与该显影套筒距离最近的搅拌元件一样间歇性驱动的元件设置在调色剂容器下面，其回转半径小，因此可以与该显影套筒联锁驱动。

由于与显影套筒距离最近的搅拌元件设置在调色剂容器下面，其回转半径小，因此甚至在它旋转时也不能为显影套筒提供大量的新的调色剂。

但是，在显影套筒附近的调色剂可以被混合，这能进一步改善影象密度的均匀性。

如上所述，根据这个实施例，可以防止印刷低印刷图形之后影象密度降低，并且甚至在使用重均颗粒直径不大于7μm的单组分磁性显影剂时可获得连续稳定的密度，另外，密度的均匀性可以被改善。

(第三实施例)

现在参考附图9叙述根据本发明的第三实施例。应该注意相同的附图标记数字表示与第一实施例中相似的部分，因此可以避免重复解释。

本实施例的特征在于，在第一实施例中描述的显影装置中设有一个整体盒，它代替了感光鼓，清洁装置和充电装置。

附图9表示该整体盒的一个例子。

在这个实施例中，显影装置，感光鼓1，清洁装置和充电装置2用外壳6集成在一起，成为整体盒。

设计上述整体盒使得当调色剂7用完时，该盒组成部分的寿命基本上同时终止。

因此，当该整体盒中有调色剂时可以得到连续稳定的影象，并且显影装置，感光鼓，清洁装置和充电装置被集成在一起，使其具有使用者可以容易更换该盒的优点。

当在有整体盒的显影装置中使用根据本发明的搅拌部件10时，除了该整体盒的原有优点之外，还具有能够从初始阶段得到稳定密度的优点。

如上所述，根据这个实施例，通过在显影剂承载元件上的显影剂层中形成适当的颗粒尺寸分布，可以防止甚至在使用重均颗粒直径不大于7μm的单组分磁性显影剂时印刷低印刷图形之后得到的影象密度降低，并且可以提供能够得到连续稳定密度的显影装置或成像装置。

Claims (19)

1.一种显影装置包括：

一个显影剂贮存部分，其中容纳其重均颗粒直径不大于7μm的显影剂；

一个显影剂承载元件，用于承载显影剂；和

一个搅拌元件，用于搅拌所述显影剂贮存部分中容纳的显影剂，其中该搅拌元件间歇性地运动。

2.如权利要求1所述的显影装置，其中显影剂是单组分磁性显影剂。

3.如权利要求1所述的显影装置，其中所述搅拌元件间歇性旋转。

4.如权利要求1所述的显影装置，其中所述搅拌元件能够独立于所述显影剂承载元件旋转。

5.如权利要求1所述的显影装置，其中所述搅拌元件每当所印的纸张达到预定数目时运动。

6.如权利要求1所述的显影装置，其中所述搅拌元件每当所述显影剂承载元件旋转达到预定旋转数目时运动。

7.如权利要求1所述的显影装置，其中所述搅拌元件每当要显影的点达到预定数目时运动。

8.如权利要求1所述的显影装置，其中另一个搅拌元件设置在比所述搅拌元件距离所述显影剂承载元件更近的位置，所述另一个搅拌元件与所述显影剂承载元件协作。

9.如权利要求8所述的显影装置，其中所述另一个搅拌元件的搅拌半径比所述搅拌元件搅拌半径小。

10.如权利要求1所述的显影装置，其中所述显影装置制成一个具有影象承载元件的单元，该单元可拆卸的安装在一成像装置的主体上。

11.一种成像装置包括：

一个影象承载元件，用于承载潜影；和

一个显影装置使该潜影显影，所述显影装置包括：

一个显影剂贮存部分其中容纳其重均颗粒直径不大于7μm的显影剂；

一个显影剂承载元件，用于承载显影剂；和

一个搅拌元件，用于搅拌显影剂贮存部分中容纳的显影剂，其中该搅拌元件间歇性的运动。

12.如权利要求11所述的显影装置，其中显影剂是单组分磁性显影剂。

13.如权利要求11所述的显影装置，其中所述搅拌元件间歇性旋转。

14.如权利要求11所述的显影装置，其中所述搅拌元件能够独立于所述显影剂承载元件旋转。

15.如权利要求11所述的显影装置，其中所述搅拌元件每当所印的纸张达到预定数目时运动。

16.如权利要求11所述的显影装置，其中所述搅拌元件每当所述显影剂承载元件旋转达到预定旋转数目时运动。

17.如权利要求11所述的显影装置，其中所述搅拌元件每当要显影的点达到预定数目时运动。

18.如权利要求11所述的显影装置，其中另一个搅拌元件设置在比所述搅拌元件距离所述显影剂承载元件更近的位置，所述另一个搅拌元件与所述显影剂承载元件协作。

19.如权利要求18所述的显影装置，其中所述另一个搅拌元件的搅拌半径比所述搅拌元件搅拌半径小。

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