CN1350207A

CN1350207A - 用于图象形成设备的显影装置

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Publication number: CN1350207A
Application number: CN01140608A
Authority: CN
Inventors: 杉山敏弘; 汤浅一弘; 远藤修一; 松前岩; 田中善朗; 细川浩; 宇野麦二郎; 齐藤广司; 竹中英二; 山中哲夫; 村上荣作; 小松原悟
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2015-05-12
Also published as: EP0682296A2; US5845183A; US5625438A; US5708942A; EP0682296B1; CN1099055C; DE69535743D1; US5625441A; DE69535743T2; KR950033727A; EP0682296A3; US6033818A; CN1224865C; CN1144920A; KR0168951B1

Abstract

一种图象形成设备中的,可使用调色剂或单组份显影剂的显影装置,它包括第一显影辊和较软的第二显影辊。第一辊的周边上形成有细小的磁极N－S。第二辊把自第一辊静电转移到其上的调色剂输送到图象载体之上。该装置可以使调色剂形成的象没有那种因调色剂颗粒带有与所需极性相反的电荷而造成的污损。调色剂在第一辊上形成一均匀的薄层并且被均匀地充电。文中还描述了与这种类型显影装置一起使用的调色剂。

Description

用于图象形成设备的显影装置

本发明涉及一种用于图象形成设备的显影装置，它具有一个硬的，且其周边上有细小磁极N-S的第一显影辊或第一输送机构，及一个用于把自第一显影辊静电转移而来的调色剂或单组份显影剂送到图象载体上的第二输送机构。

通常复印机、传真机、激光打印机或类似的电子照相图象形成设备中的显影装置，采用的是单组份型显影剂，或调色剂，双组份型显影剂或调色剂与载体的混合物。只使用调色剂的装置比使用调色剂与载体混合物的装置，更能小型，且可基本上免去保养。但用调色剂的装置存在的问题是难以对调色剂均匀地充上所需极性的电荷。带有与所需极性相反电荷的调色剂颗粒会弄污调色剂象的背景，从而使图象质量变劣。已经提出了许多种方法来解决这一难题，并同时使这种类型的显影剂达到最优。

使用这种调色剂的显影装置可以用一个较软的显影辊作为调色剂输送机构。但是，软的辊容易产生蠕变(长时间压迫所致)，且不能与光电导元件，或图象载体，以及刮片均匀地接触。这妨碍了刮片在该辊上形成均匀的调色剂薄层。为了消除上述现象，可以用硬显影辊代替软显影辊。软显影辊通常与光电导带构成的图象载体结合起来使用。因此，软辊在不借助于包括驱动辊和齿轮的驱动机构时是不实用的。而且，由于带的张力分布不均匀会造成带的变形，故必须有一个附加机构来防止这种变形。

而且无论显影辊是软还是硬，现有的装置均不能消除调色剂的反极性充电，和因此而产生的背影污染。

根据上述情况，已有一种具有第一硬显影辊和第二软显影辊的显影装置被提出来。第一辊，或者第一输送机构的周边上分布有磁极，它使调色剂磁性地附着在其上。调色剂从第一辊上静电转移到第二辊中第二输送机构上。第二辊转动着把调色剂输送到图象载体所在的定影位置。由于有两个辊，该装置可以防止反极性带电调色剂到达显影位置。

尤其是，当调色剂经过第一辊与刮片之间时，它可被摩擦充电。为了使调色剂均匀地充电，必须限制第一辊上单位面积所附着的调色剂量。如，有多于限量的调色剂附着在第一辊上并被其输送，则会增加来充电颗粒，充电不足够颗粒及反极性充电颗粒的量。上述现有的装置尽管可阻止未充电和反极性充电的调色剂，但不能防止充电不足调色剂到达显影位置。当用充电不足的调色剂对潜象显影时，所得的调色剂象将达不到所需的图象厚度或所需的厚度比。此外，当有超过预定量的调色剂附着在潜象上时，则在其转印到纸上并被定影单元定影的过程中该调色剂将会融化，并进入纸的白背景之中，从而污损了图象。

假设为了使调色剂均匀充电和避免图象污损而限制第一辊上单位面积调色剂量。则，可被转移到感光鼓上潜象之上的调色剂量也被限制了。因此，很可能得不到足够的图象厚度。为了解决这一问题，第二辊可以按高达2至3倍于感光鼓圆周速度的圆周速度进行转动。这将有效地增加第二辊上单位面积的调色剂量。但是，如果第二辊圆周速度比感光鼓的高得过多，则将加重作用在鼓上调色剂清扫力，并污损图象的前端或在图象的尾端堆积调色剂。而且，由于摩擦生热或在显影位置调色剂摩擦起电，很有可能出现调色剂的粘结或撞击。

如上所述，尽管第二辊可以按高于鼓的圆周速度进行转动，以使鼓上调色剂量多到足以获得最大图象厚度的程度，但第二辊圆周速度还是应限制在一定范围内。而且利用其彼此适当的平衡关系，来确定鼓上调色剂量和第一辊上调色剂已成为惯例。

因此，本发明的一个目的是提供一种图象形成设备用的显影装置，它能避免因调色剂或单组分显影剂相反极性充电的粒子而造成的图象劣化与厚度分布不均匀。

本发明的另一目的是提供一种图象形成设备用的显影装置，它具有第一硬输送辊和第二软输送辊，且能在第一辊上形成均匀的调色剂薄层，并使调色剂带恒定电量。

本发明的另一目的是提供用于有第一硬输送辊和第二软输送辊的显影装置的调色剂或单组分显影剂。

根据本发明，一种用于图象形成设备并用以对静电形成在图象载体上的潜象进行调色剂显影的显影装置，它有一个输送附着于其上调色剂的第一输送组件；一个与第一输送组件接触并用以调整该输送机构上的调色剂形成一调色剂薄层，同时使调色剂摩擦充电的调整组件；及一个与第一输送组件和图象载体接触的，并用以接收来自第一输送组件的调色剂，进而使该调色剂附着到图象载体的潜象上的第二输送组件。第一输送组件与调整组件在一个大于或等于20gf而小于或等于360gf的压力下相互接触。

第一输送组件与调整组件可以在一个大于或等于0gf，而小于或等于360gf的压力下相接触。此时，调整组件至少咬入第一输送组件-0.1mm。

而且，根据本发明，一种用于图象形成设备，并用以对静电形成在图象载体上的潜象进行调色剂显影的显影装置，它有一个用于输送附着于其上调色剂的第一输送组件；一个用于调整附着在第一输送组件上调色剂量的调整组件；及一个在第一和第二输送组件转动过程中接收来自第一输送组件调色剂的第二输送组件。该第一和第二输送组件至少在图象形成过程中相接触。

第一和第二输送机构可以彼此反方向转动。在此情况下，第一和第二输送机构至少在图象形成过程中要相互咬合。

而且，根据本发明，一种用于图象形成设备，并用以对静电形成在图象载体上的潜象进行调色剂显影的显影装置，它具有一个其周边上有细小磁极N-S，并用于输送磁性地附着于其上调色剂的第一硬显影辊；一个与第一显影辊接触，并用于调整要被第一显影辊输送的调色剂的量，同时使经过刮片与第一显影辊之间的调色剂摩擦充电的刮片，一个比第一显影辊软，且与第一显影辊接触，并用于静电地吸引那些被第一显影辊输送且充分充电的调色剂，进而将该调色剂输送到感光鼓上的第二显影辊，及以分别为第一和第二显影辊之一施加特定偏压的两个偏压电源。刮片与第一显影辊之间的接触压力、自刮片边缘部分与第一显影辊接触之点伸出的边缘伸出部分应这样选定，即，让第一显影辊按单位时间单位面积大于或等于0.2mg/cm²，而小于或等于0.7mg/cm²的量输送调色剂。

而且，根据本发明，用于图象形成设备显影装置的调色剂有一个大于或等于10⁸Ωcm的体电阻率，其中的显影装置具有一个用于输送附着于其上调色剂的第一输送组件，一个用于调整第一输送组件上调色剂，以形成调色剂薄层并同时使调色剂摩擦充电的调整组件，以及一个在第一和第二输送组件相互接触的位置使充电调色剂附着于其上的第二输送组件。

该调色剂可以有小于或等于12μm的平均颗粒细度。

该调色剂可以含有以大于或等于20wt％，而小于或等于60wt％的含量掺入每个调色剂颗粒中的磁粉。

此外，每个调色剂颗粒中可以包含具有小于或等于1μm平均颗粒细度的磁粉。

本发明的上述和其他目的、特征和优点将结合附图在下文得到清楚详细的说明，其中：

图1是采用一个软显影辊的现有显影装置的截面图；

图2是采用一个硬显影辊的现有显影装置的截面图；

图3是表示一种采用一软显影辊和一硬显影辊的现有显影装置的截面图，且它适用于本发明；

图4是表示调色剂在装置中移动情况的截面图；

图5是装有图3装置的图象形成设备截面图；

图6是本发明显影装置第一实施例的局部透视图；

图7是与图6相对应的侧视图；

图8是一个截面图，表示刮片与辊之间接触压力低于20gf时常常发生的，调色剂迫使刮片脱离开显影辊的情况；

图9表示在接触压力高于360gf时常常发生的，调色剂厚度不均匀地分布在显影辊特定表面上的情况；

图10是一个表示刮片伸出部分与附着于辊上调色剂量之间，在刮片边缘接触和不接地两种情况下的关系的曲线图；

图11表示本发明第二实施例典型的调色剂转移；

图12表示第二实施例中调整调色剂量的情况；

图13表示第二实施例中第二显影上调色剂量的改变情况；

图14表示第二实施例中的一种变型；

图15表示第二辊上调色剂量与两辊接触次数之间的关系；

图16表示与两辊向前转动且同时彼此咬入的时候，对调色剂量的调整；

图17是表示调色剂量与图象厚度之间关系的曲线图；

图18是表示调色剂与两辊接触次数之间关系的曲线图；

图19表示调色剂量的辊缝大小之间的关系；

图20是表示驱动转矩与辊缝大小之间关系的曲线；

图21是表示驱动转矩的第二辊硬度之间关系的曲线；

图22表示本发明第三实施例特有的且在23℃，50％相对湿度的空气环境中测出的显影过程的r特性；

图23表示复印30,000次之后的显影过程r特性；

图24表示5℃，25％相对湿度的空气环境中测出的显影r特性；

图25表示35℃，85％相对湿度的空气环境中测出的显影r特性；

图26表示一种调节待输送调色剂量的方法；

图27表示第一辊单位时间和单位面积所输送的调色剂量与第二辊输送的调色剂量之间的关系；

图28和29表示现有显影装置的局部截面图；

图30是现有显影装置的截面图，它有一个配有传送带的第二输送件；

图31表示本发明第四实施例特有的磁极距与磁力之间关系；

图32表示磁极距与调色剂层的不均匀性之间关系的曲线图；

图33表示磁力与第一辊上调色剂量之间的关系；

图34是一个表示本发明第五实施例的截面图；

图35表示本发明第六实施例的背景污染限度与调色剂体电阻率之间的关系；

图36表示第六实施例特有的调色剂平均颗粒尺寸与边缘再现性等级之间的关系；

图37表示第六实施例特有的，调色剂磁粉含量与调色剂在第一辊上分布之间的关系；

图38表示调色剂中磁粉含量与调色剂象厚度之间的关系；

图39A和29B都表示磁粉分散到单一调色剂中的特殊情况；以及

图40是一个表示磁粉平均颗粒尺寸与背景污染限度之间关系的曲线图。

为了更好地理解本发明，将简要地参考图1所示采用软显影辊的现有显影装置。如图所示，显影装置10通常有存储着新鲜调色剂T的料斗12，调色剂供给辊14，软显影辊16，与辊16接触的刮片18，及高压电源20。供给辊14把调色剂T从料斗12输送到显影辊16处。通过辊14与16之间的摩擦作用，调色剂T被充电。用电源20为辊16施加一偏压。从而，充电的调色剂Tc静电附着在辊16上。辊16把调色剂Tc输送到辊16与感光鼓1上所置的图象承载件相接触的辊隙部分。鼓1包含在一个其上装配有显影装置10的图象形成设备中。刮片18调整正被辊16输送的调色剂Tc，以形成一个均匀的调色剂薄层。由于鼓1由硬质材料制成，所以辊隙部分由软显影辊16形成。在辊隙部分，调色剂Tc从辊16转移到鼓1上，从而使鼓1上的静电潜象显影。

显影装置10也存在着如下有待解决的问题。由于显影辊16是软的，故刮片18难以在辊16上形成均匀的调色剂薄层。软辊16易于塑性变形(持续长久地被压紧)。这种塑性变形相应地使辊16不与刮片18和鼓1相接触，导致显影效果不良。由于调色剂难以均匀充电，以及充电极性与所需极性相反的充电调色剂的出现等因素，致使图象背景出现污点。

图2表示了另一个采用硬显影辊的现有显影装置。如所示的，显影装置10A通常有一个代替图1中软显影辊16的硬显影辊16a。由供给辊14从料斗12馈送出的调色剂T被附着在显影辊16a的磁性表面上。调色剂T通过它与刮片18的摩擦，及其颗粒间的摩擦而被充电，刮片18同时调整调色剂T的厚度。充电后的调色剂Tc被辊16a输送到辊16a与光电导带1a相接触的辊隙部分。由于辊16a是由硬质材料制成的，故辊隙由带1a形成。充电的调色剂按照与图1相同的方式转移到带1a上。

但是，显影装置10A需要一个驱动机构来驱动带1a，该机构包括驱动辊和齿轮。驱动机构增加了显影装置的成本。由于压力分布不均匀或类似的原因，导致带1a产生永久变形，故需要一个额外的机构来克服永久变形。此外，装置10A也存在着调色剂反极性充电的问题。

图3表示另一现有显影装置，它既有一硬显影辊又有一软显影辊，并只用调色剂，不同于调色剂与载体混合物。如图所示，显影装置30通常具有存放新鲜调色剂T的料斗32，供给辊34，装有磁性橡胶等材料的第一硬显影辊或显影工具36，具有软表面且与第一辊36和感光鼓1相接触的第二显影辊或显影工具38，与第二辊36相接触的刮片或调色剂调整工具40，用以转移调色剂的电源42，以及显影偏压电源(HV)44。充电时，在第一辊36上形成了一个调色剂薄层。充电后的调色剂被第一辊36输送到第一辊36与第二辊38相接触的辊隙部分，辊隙部分由第二辊38的弹性形变形成。电源42给第一辊36提供一个偏压F1(V)，为的是把调色剂从辊36转移到辊38上。电源44为第二辊提供一个偏压F2(V)，以进行显影。当偏压F1和F2满足下述任意一种条件时，调色剂将从辊36转移到辊38上；

(1)当调色剂T带负电，且从负到正进行显影时，F1＜F2＜0；

(2)当调色剂T带负电，且从正到正进行显影时，0＜F1＜F2；

(3)当调色剂T带正电，且从负到正进行显影时，0＜F2＜F1；

(4)当调色剂T带正电，且从正到正进行显影时，F2＜F1＜0。

被转移到第二辊38上的调色剂Tc被输送到位于辊38与鼓1之间且由辊38弹性形变形成的辊隙部分，或显影部分处。在该部分处，调色剂Tc从辊38转移到鼓1上，以对辊1上形成的潜象进行显影。

图4表示了调色剂T充负电且进行负向正显影时，调色剂T的转移情况。如所示的，主要充负电的调色剂Tc附着在第一辊36上，然后是第二辊38上。反极性充电的调色剂T₊附着在辊36上，但不转移到辊38上。这可很好地消除背景污染和其他缺陷。

图5表示具有显影装置30的复印机或其他类似的图象形成设备。如图所示，该设备有一个充电器46，光学记录装置48，图象转印单元50，定影单元52，输出辊对54，清洁刮片56，放电器58，盛纸P的盒60，抽取辊62，及对位辊对64。鼓1可以如图中箭头所示逆时针转动。充电器46为鼓1的表面均匀充电。鼓1的充电表面由于鼓1的转动而顺序地移动。记录装置48把图象曝光到鼓1的充电表面上，以便形成静电潜象。当鼓1进一步转动时，显影装置30用调色剂对潜象进行显影，且在鼓1上形成一个相应的调色剂图象。在预定时间通过抽取辊62和对位辊对64，把纸P从盒60送到图象转印单元50。由此，转印单元50把调色剂象从鼓1转印到纸P上。在定影单元52把调色剂象定影到纸P上之后，输出辊对54把纸P送出到设备之外。图象转印之后，清洁单元56除去遗留在鼓1上的调色剂，然后用放电器58消除鼓1上遗留的电荷。因此，鼓1的表面电位回到零。可重复这一连串的步骤，来获得所需的复印数量。

图3中的有两个显影辊36和38的显影装置30用很少的费用就能够避免反极性充电的调色剂。但是，由于调色剂从第一辊36被送至鼓1要途径第二辊38。因此，鼓1上潜象的显影受辊36上调色剂层厚度电荷分布的影响很大。

下文将说明本发明显影装置的优选实施例。该实施例可以用图3和5所示的有可充负电调色剂且从负到正进行显影的双显影辊装置来实现，但并不限于此装置。在此实施例中，用相同的标号表示那些相同或相似于图3和5所示部件的组件，并且为了避免重复将不再对其做详细的说明。第一实施例：

如图6所示，该显影装置具有一刮片40，且该刮片40以独特的方式与第一显影辊36保持接触。刮片40有一个宽度或长度方向b，厚度h，和刮片40与辊36接触之点到刮片40自由端这段的伸出部分d。标记1是长为刮片40另一固定端到刮片40与辊36接触点距离的一个自由长度。如图7所示，刮片40咬入辊36一定量V，该量对应于刮片40直线位置和它接触辊36位置之间的偏移。

刮片40作用在辊36上的压力是影响调色剂在辊36上形成均匀充电的薄层的主要因素。实验表明：如图8所示，低于20gf的接触压力，在刮片空出的位置上造成大量调色剂被送到辊36处，迫使刮片40离开辊36。这使调色剂无法形成薄层，从而使单位面积上调色剂的量及调色剂在辊36上的分布非常不均匀。而且积存在调色剂上的电荷量也要减少。当接触压力大于360gf时，调色剂常常会在辊36上形成薄薄的一层再粘到刮片40上。由此，辊36上的调色剂层厚度很不均匀，如图9所示。所以，假设接触压力为P，则应满足20gf≤P≤360gf。

而且接触压力P可以表示为：

P＝(E·b·h³-v)/(4·1³) 公式(1)其中E是刮片40所用组件的杨氏模量。如果b，h，v和1是根据关系式20gf≤P≤360gf选出的，则会获得稳定的调色剂层。

假设辊36和刮片40分别有一磁性辊和一磁性组件。则由于辊36与刮片40的磁性吸引，既使接触压力P等于0，调整调色剂的接触压力仍然存在。当辊36的磁通密度为280G且刮片40由不锈钢(SUS)制成时，如果咬入量V大于或等于-0.1mm，则调色剂被均匀地充电并形成一个薄层。再次提醒，大于360gf的接触压力将使辊36上调色剂层的厚度变得很不均匀。

而且实验表明，如果下列关系得到满足，将不会出现污损的图象：

0gf≤P≤360gf

v≥-0.1mm而且，通过选择公式(1)的参数而使上述两关系式成立，就可在辊36上形成稳定的调色剂层。

如果需要，刮片40的边缘可以触地。结果发现，当刮片40有一个触地边缘时，图10所示曲线的斜率减小了，而且辊36上的调色剂变得稳定了。尤其是，当刮片40的边缘触地时，辊36上调色剂厚度的变化与刮片40伸出部分d的相关性变小了。此外，由于触地边缘比波动边缘更耐磨，所以触地边缘减小了辊36上调色剂厚度的变化。进而可获得高可靠性的稳定的调色剂层。

如上所述，该实施例把刮片40作用在辊36上的接触压力限制在20gf≤P≤360gf的范围内。在此情况下，均匀充电的调色剂总能够在辊36上形成一薄层，从而消除了污损图象。而且，与接触压力保持在0≤gf P≤360gf范围内，且咬入量保持在v≥-0.1mm的范围内时，均匀充电的调色剂也总能够在辊36上形成一个薄层。此外，当刮片40的边缘触地时，辊36上调色剂厚度的变化与刮片40伸出部分d的相关性变小了，且更为经久耐磨，增强了显影的可靠性。第二实施例：

在图3的显影装置30中，形成了一个使调色剂Tc从第一辊36移向第二辊38的电场。于是，必须限制辊38上调色剂的量，否则它往往会增多。在此情况下，本实施例通过使两个辊36和38相互接触来限制调色剂的量。

明确地讲，第一辊36采用一个橡胶磁体；而第二辊38采用一个泡沫辊，且其上覆盖有表面涂有导电涂料的橡胶管。当两辊36和38考虑到颤动影响，取直径最小位置在一平面内保持接触的情况下，进行调色剂供给。在此情况下，当辊36和38以3(辊36)：1(辊38)的线速度比(如图11实箭头所示)向前转动时，在辊36上调色剂的量约为0.3mg/cm²或在辊38上约为1.4mg/cm²。另一方面，当辊36和38以3∶-1的线速度比逆转(辊38沿图11虚箭头所示方向转动)时，调色剂的量在辊36上约为0.3mg/cm²，或在辊38上约为1.1mg/cm²。

辊36和38在上述条件下相互接触时，当有调色剂从其辊隙间通过时，它们在该辊隙处稍有变形。在图12中，虚线表示辊36和38原来的位置。由此可调节调色剂的量。

图13表示了辊38上调色剂量的变化。可以看出，如果辊36和38保持接触，则辊38上的调色剂量可易于调节，尽管这与它们的接触次数有关。

当然，即使辊36和38彼此不接触，即彼此分开一定的缝隙，也可以调整辊38上调色剂的量。在此情况下，使调色剂适量(约1mg/cm²到1.2mg/cm²)所要满足的先决条件是，让缝隙保持极小(几层调色剂的厚度；几十微米)。但是由于尺寸公差(轴间距，辊的颤动等等)的原因，这样的缝隙很难形成，致使调色剂量非常不均匀。确保此缝隙在技术上难以实现且会提高成本。

在上述情况下，如图4所示，本实施例可以进行改进，使轴36和38在辊隙部分处反方向运动，并使它们稍有咬合。这种结构使调色剂T难以通过辊隙部分。在这种情况下，与调色剂T从辊36移到辊38上时，辊38上调色剂的量可以用辊36上调色剂量和线速度比简单地确定。而且，通过鼓1上显影位置的调色剂T返回到辊36上，并被其收集。辊38上的调色剂因此不仅保持一个恒量，而且在辊36每次转动时都被更新。因此，由辊36和38反复接触而造成的调色剂的变化被减小了。这将成功地使残留图象出现的机会减到最小。

图15表示辊38上调色剂的量与辊36和38接触次数之间的关系。此关系的确定，利用了上述改进，而且是在辊36和38分别有直径16cm和20cm并采用C表示约50度的硬度时，和它们彼此咬入0.4mm以3∶-1的线速度比转动时，以及辊38上调色剂量为0.3mg/cm²时确定上来的。如图所示，辊38上调色剂的量与该辊36和38的接触次数无关，大约为0.9mg/cm²。

为了进行比较，设辊36和38如图16所示彼此咬合地向前转动。于是，通过辊隙部分调色剂的量，将根据辊36和38的线速度比及接触情况而变化。但是在图象形成过程中，调色剂主要从辊36移向辊38，而几乎不从后者移向前者。而且在如图16所示的A位置易于聚集调色剂T。

在改进方案中，只要辊36与38相互咬合，就可以获得上述优点。实验发现，当辊36和38相互咬合大于0.5mm时，几乎没有调色剂T通过辊隙部分，即辊36和38的剥离效果加强了。但是，咬合量的增加并非正比于剥离效果；而且它加重了辊36和38的变形，并且容易引起蠕变。蠕变取决于辊36和38的材料、直径和咬合的程度，以及它们所处的环境。蠕变测试(30天处于35℃，85％RH大气中)表明：如果咬合量小于2mm，则辊36和38的蠕变处在图象质量所允许的范围内，而且以咬合量小于1.5mm为宜。当考虑到硬度时，对给定咬合量来讲，＂硬与软＂的组合比＂软与软＂的组合有更适宜的剥离效果。

如果第二辊38是软的，它能使与之接触的硬鼓1显影。当采用在该显影步骤，软磁辊比硬磁辊要贵。因此，更有效的办法是让辊38比辊36更软，且使后者咬入前者之内。

当用标号为C的硬度约99度的辊36和硬度约35度至70度的辊38进行实验时，在辊36和38彼此咬合超过0.3mm的情况下，几乎没有调色剂可以通过辊隙部分。这意味着尽管咬合量这样小，但剥离效果仍值得注意。但是，咬合量的增加并非成比例地增强剥离效应，而是增大了辊36和38的变形并易于引起前述蠕变的发生。而且蠕变取决于辊36和38的材料、直径和咬合量，以及它们所处的环境。蠕变测试(30天处在35℃，85％RH大气中)表明：如果咬合量小于1.3mm，则辊36和38的蠕变处在图象质量所允许的范围内，且咬合量小于0.8mm更为适宜。由于它们咬合量的允许范围放宽了，故其硬度可低些，从而可自如调节，同时减小了所需的驱动力矩。

图17表示第二辊38与图象厚度之间的关系。如图所示，只要辊38上的调色剂量少于M_o，则图象厚度将随调色剂量的增加而加大。而且为了防止辊38上调色剂改变时图象厚度随之改变，必须把调色剂的量选择在能提供饱和厚度的范围内。但是，调色剂的量应尽可能地小，因为调色剂量的增加直接反映了调色剂消耗量的增加。为了同时满足这些条件，必须把辊38上调色剂的量m/a控制在M₁≤m/a≤M₂(本实施例中M_o＝M₁)范围内。

另一方面，在鼓1转动的时候，无论图象形成过程是否正在进行，辊36和38始终彼此接触地转动着。如图18所示，辊38上调色剂的量m/a受辊36与38接触次数及其咬合量的影响。具体地讲，m/a量随接触次数的增多而增大，直至其达到饱和为止。但当咬合量很小时，为了使m/a量达到饱和，接触次数必须增多。此外，第一次接触时的m/a量与饱和时的m/a量之差是增加的。当其主要部分为黑色的图象被显影时，辊38上的调色剂被大量消耗，致使辊36和38彼此仅接触一次。相反地，当白色图象部分连成片的时候，由于辊38上调色剂未被消耗，接触次数增大。而且，为了保持图象密度恒定，单次接触时的m/a量和饱和时的m/a量，都应满足上述关系M₁≤m/a≤M₂。

图19表示单次接触和饱和时的m/a量与辊36和38的咬合量t之间的关系。如图所示当t量增加时，单次接触时的m/a量随之增加并在t₁处饱和。反之，既使饱和状态，m/a量将随t的增加而下降并在t₂处饱和。饱和量基本保持在常量(M_o)。在辊38上，如前所述，应满足关系M₁≤m/a≤M₂。于是，对单次接触来讲，应满足t≤t₃，而对饱和状态来讲，应满足t≥t₄。在图19表示的特定关系t₁≥t₂≥t₃≥t₄的情况下，该关系可以随显影偏压而变。而且，单次接触与饱和状态都要满足的必要条件关系式为t≥t_o(在图19中t_o＝t₃)。

由于转动方向与转动速度不同，辊36与38彼此相对滑动。因此，如图20所示，咬合量的增加大将导致驱动辊36和38转动所必需的转矩增大。而且如图21所示，对于给定咬合量来讲，所必需的转矩随辊38硬度的加大而增大。所需转矩的增大必然要求有大的电机，因而增加了装置的成本。如图21所示，为了保持一个比容许转矩低的转矩，橡胶的硬度应小于H_o。实验发现，橡胶硬度应小于JIS-A所确定的60度。

如上所述，本实施例保持辊36与38相接触，并利用弹性形变产生的缝隙把调色剂控制在一预定量上。从而，既使是调色剂或单成份型显影剂都能均匀充电，并通过反极性调色剂确保了图象形成过程的稳定性，与辊36与38反向转动时，为了阻碍调色剂从其辊隙通过，要使它们相互咬合。在这种情况下，被转移的调色剂量仅根据线速度比来确定，以稳定调色剂的量。而且当辊36和38彼此咬合时，从与鼓1相互关系及其费用方面考虑，辊38应采用较软的材料。此外，辊38的硬度应小于JIS-A规定的60度。这样可以有效地减小驱动辊38所需的转矩。第三实施例：

本实施例是针对辊36与38所输送的调色剂量的，并且利用了前述偏压F1与F2的关系式(1)。

再次参考图3和4，当单位时间和单位面积里通过辊36与38之间的调色剂量改变时，则鼓1的最高电位潜象上单位时间和单位面积里所附着的调色剂量将会增加。假设在23℃，50％RH大气中，辊38在单位时间里输送调色剂T的量为1.4mg/cm²，且辊36单位时间和单位面积里输送调色剂的量是可变的。图22表示了这种条件下确定的显影过程的r特性。具体地讲，假设鼓1上静电电位是V_o，辊38的表面电位是Vm，且调色剂T有Mtg(cm².t)的量要被转移到鼓1上最高电位潜象上面。而且，图22所示的特性表现了(V_o-V_m)差值与调色剂量Mtg(cm².t)之间的关系。在图22中，特性曲线r₁₀，r₂₀，r₃₀和r₄₀，分别在辊38所转移调色剂量mt₂等于0.7mg/cm²，0.5mg/cm²，0.3mg/cm²，及0.2mg/cm²时确定出。当mt₁低于0.2mg/cm²时，调色剂T易碎或粘住；而当其高于0.7mg/cm²时，调色剂T不能充分充电。因此，mt₁最好大于0.2mg/cm²，而小于0.7mg/cm²。

图22所示的特性曲线随寿命和环境条件而变。图23表示了复印过30,000次之后的特性曲线r₁₁-r₄₁。而且，图24和25分别表示了在5℃，25％RH大气中所得到的特性曲线r₁₂-r₄₂，和在35℃，85％RH大气中所得的特性曲线r₁₃-r₁₄，和在35℃，85％RH大气中所得的特性曲线r₁₃-r₄₃。可以看出，转移到鼓1最高电位潜象上的调色剂量，会随着老化过程或随着湿度的增大而增加。但是，只要辊36在单位时间单位面积所输送的量小于0.7mg/cm²，被送到最高电位潜象上的量Mt就可保持低于1.5mg/cm²。这可防止转印到纸上的调色剂熔入和流入白色背景中。

为了调整辊36上的量Mt₁，可以调节由不锈钢制成并作用于辊36上的刮片40的接触压力，以及它的接触位置。具体如图36所示，刮片40靠压在辊36上，并偏离它与辊36接触的边缘40a处的点C_o，伸出一个L_v的长度。实际上，L_v距离是负的，且与抽拉方向上的一段距离相对应。当刮片40被压向辊36一个Fc量时，刮片40的接触点向着刮片40的根部从C_o移到C₁。

改变刮片40的Fc与L_v值，以测出辊36相应的调色剂输送量M_t1。能提供M_t1＝0.2mg/cm²的距离L_v和能提供M_t1＝0.7mg/cm²距离L_v分别被测得等于-0.5mm和-1.1mm，而Fc都是0.9mm。

电位差(V_o-V_m)选择在饱和范围内，在该范围内，被转移到最高电位潜象上的调色剂量Mt相对于电位差(V_o-V_m)来讲基本保持不变。假设，在图23和25所示的不适宜的条件中，在图25中，温度为35℃湿度为85％RH。在这种条件下，辊36和38的调色剂输送量M_t1和M_t2分别等于0.2mg/cm²和1.4mg/cm²，调色剂的Mt量有最大值1.1mg/cm²。但是，由于实际转移比为64％，故转移到纸上的调色剂是0.7mg/cm²。当载有调色剂的纸被造影时，可测得其图象厚度DI近似等于1.3。由于该厚度基本上等于纸上最大厚度值，故在给定条件下，上述设定值给出了一个低限。

另一方面，假设第一辊36的圆周速度v1与第二辊38圆周速度v2之比，以及偏压下F1和F2之差Vd保持不变。则辊38的mt2量是辊36mt1量的单调增加函数。

图27表示了速度比v1/v2及电压差Vd作为参数时mt1和mt2之间的关系。在曲线Tij(i，j＝1，2，3)上，符号i代表(V_o-V_m)；当(V_o-V_m)等于400V时，它为1，当(V_o-V_m)等于300V时，它为2，当(V_o-V_m)等于200V时，它为3。符号j代表v1/v2，且当v1/v2等于2时，它为1，当v1/v2等于3时，它为2，当v1/v2等于5时，它为3。于是，只要mt2保持≤1.4，它们便成比。当调色剂从辊38转移到最高电位潜象上并随之被定影单元定影时，mt2为1.4也是防止调色剂污损图象的低限。

而且，由于mt2等于0.4时必须满足mt1≤0.7mg/cm²，故mt1＝1.7和mt2＝1.4也给出一个低限。把这些低限与前述的限制结合起来，就产生了一个关系1.4/0.7＝2≤mt2/mt1≤1.4/0.2＝7，即2≤mt2/mt1≤7。辊38圆周速度v2与鼓1圆周速度V_o之比必须大于1.0，小于1.4。

以下将说明改变圆周速度v1和v2及偏压F1和F2而产生的特殊情况。首先，改变偏压F1和F2，同时把比率v1/v2选为2.75。在此实施例中，电压F1和F2近似相等。当F1和F2分别为-700V和-400V时，即F2-F1＝-400-(-700)＝300V时，附着在辊36上的大部分调色剂T被转移到辊38上。当F1和F2分别为0V和-400V时，即F2-F1＝-400-(0)＝-400V时，且已转移到辊38上的调色剂T返回到辊34上。而且当F1和F2均处于浮动状态时，附着在辊36上的调色剂T被转移到辊38上，但还有一部分留在辊36上。

由于辊36咬入辊38中，则辊36与38之间的接触压力由辊36的硬度及辊36咬入辊38的量来确定。接着，接触压力决定了调色剂T是否能容易地从辊36和38之间通过。调色剂T能否从辊36转移到辊38上，这取决于辊36和38之间电场的取向与强度，接触压力，调色剂T的粘合力等等。当辊36仅向转动时，即随着辊38的运动而转动，且当F1和F2分别为-800V和-400V时，大部分调色剂T从辊36转移到辊38上。

按照这种方式，如果速度比v1/v2和电位差(F2-F1)选得适当，则可以控制被辊38转移到显影部分的调色剂量。因此，mt1及被辊36转移的调色剂量的改变，速度比v2/v0，及调色剂量Mt均可分别独立地受控。

如上所述，在此实施例中，可控制刮片40与辊36之间的接触压力和刮片边缘40a的伸出部分以使由辊36转移的调色剂量mt1大于0.2mg/cm²，且小于0.7mg/cm²。从而使该装置无论采用调色剂还是单组份显影剂，都能形成有足够厚度的调色剂象，而不会污损图象或出现反极性充电的调色剂。第四实施例：

再参见图2，本实施例是针对下列问题的。如图所示，在该显影装置10A中，带1a和磁性硬辊16a彼此接触，以相同的圆周线速度转动。如图28所示，当辊16a的周边被非均匀磁化时，不均匀的磁距在所形成的图象上直接造成缺陷。为了避免这一现象，通常的办法是以3倍或4倍的高速度让辊16a运动，并尽可能减小磁化间距。但是，由于磁化过程中出现的磁干涉等因素，故对于磁化间距来讲，不可能在辊16a的表面形成平均的磁通量。此外，也不能得到预定的磁通量。当辊16a的周边速度加快，以补偿调色剂的短缺时，会出现另一些问题，包括：记录全黑图象或半色调图象时调色剂失调，以及图象不稳定。图29表示了当辊16a输送到带1a上的调色剂过多时出现的及上述调色剂失调引起的调色剂积累。尤其是调色剂会过多地沉积在全黑图象的拖尾边缘处。

图30表示了消除上述问题的一种特殊结构。如图所示，传送带17夹在鼓1与辊16a之间。这种结构可以避免磁化过程中的磁干涉，以及其他不良的现象。但是，当辊16a的磁化间距大于5mm时，则相邻磁极间的距离太大，尽管可以形成回路，但不能形成强磁通回路。比外，辊16a上相邻磁极的中点原本是磁中性的，且不能磁性地保留住调色剂。尤其由于磁通路连接着相邻的磁极而且仅仅是覆盖着中点处，故中点处的调色剂颗粒相互吸引。而且，磁通量随着相邻磁极间距的增大而减弱，同时使调色剂受机械力而发生位移。在这种情况下，当调色剂从与带17相接触且以高于带17的速度运动着的辊16a转移到带17上时，中点处的调色剂会由于与带17的接触而发生位移。于是带17上的调色剂层，以及所得的调色剂象会变得厚度不均匀。

图31表示磁化间距与磁通密度(特斯拉)之间的关系，即当第一辊36的磁场发生层以一给定量被磁化时，磁通密度是如何变化的。如图所示，当磁化间距降至小于1mm时，磁通密度急剧下降；磁化程度随着该间距的减小而减小。其一部分原因是，在磁化时磁作用力跑到相邻的电极上去了，另一部分原因是，电极之间的磁干涉。于是在所述实施例中，两相邻电极间距离的低限应为1mm左右。

图32表示了磁间距与调色剂层中不均匀区域的数量之间的关系。如图所示，不均匀区的数量随着磁化间距增多，且在磁化间距超过5mm时数量急剧增多。这带来了讨论图30时提出的问题。在此实施例中，磁化间距的上限选定为小于5mm。

图33表示了磁通密度(特斯拉)与第一辊36上调色剂量之间的关系。辊36上的调色剂必须形成一个平整稳定的调色剂层，这完全取决于辊36把调色剂磁性地保留在其上的程度。如图33所示，当磁通密度小于10(范围a)时，调色剂量极不稳定并急剧下降。这是因为辊36的磁性吸力不够强，不足以留住调色剂。另当磁通密度大于50(范围b)时，磁性吸力和辊36与磁性刮片40间接触压力将增大。因此，刮片40的阻力克服了辊36的吸引力，使辊36上调色剂的量得以减少。如果磁通密度在10到50的内(范围C)时，调色剂将稳定地附着在辊36上。

如果需要，刮片40可以由马氏体不锈钢制成。

如上所述，辊36有一个按1mm至5mm间距磁化得到的磁场发生层。由于在磁化过程中避免了相邻电极间的干涉，从而确保了预定磁通密度。调色剂可以在这种情况下从辊36输送到辊38，以形成一层均匀的调色剂层。因此，所得到的图象没有不均匀的厚度分布，背景污染及其他缺陷。

而且，辊36磁场发生层留住预定量调色剂所需的磁力在一定范围内是可变的。因此可以克服设备内温度和大气温度等环境条件变化的影响。辊30和刮片40的老化也可以被克服。在保证图象质量的同时加强了显影装置的可靠性。

磁性刮片40受一均衡的压力与辊36的磁场发生层保持接触。这进一步促使在辊36上形成一均匀薄层。此外，对刮片40位置和结构的精度要求不高，从而减少了装置的成本。第五实施例：

如图34所示，本实施例通过在刮片40上加一偏压F3(V)消除了反极性带电的调色剂。偏压F3等于或高于加在第一辊36上的偏压F1。如图所示，偏压V1和V3分别从电源44和电源44a加到辊36和刮片40上，且满足上述关系。在此情况下，来自料斗12的反极性带电的调色剂T+由刮片40进行静电收集，并被阻止进入辊35的调色剂层。与此同时，由于刮片40磨擦而充电的调色剂T+被刮片40所收集。应注意，辊36上调色剂层是十几微米或更薄。

刮片40无法收集辊36上反极性带电的调色剂T+。这部分调色剂T+与正常带电调色剂Tc一起，从辊36转移到辊38上。但由于偏压F1和F2分别加在辊36和38上，所以只有调色剂Tc在电压F1和F2所产生的电场作用下转移到辊38。调色剂T+被留在辊36上，然后被刮片40收集到料斗14中或再次利用磨擦将其调整到正常带电状态。

当加在刮片40上的偏压(负电位)F3高于加在辊36上的电压V1时，电荷可以在某种程度上注入到刮片40周围的调色剂中。这也可以用来消除不需要的调色剂T+。刮片40可以用薄的弹性金属片，如不锈钢片(SUS301-CSP或者420J2等等)制作。

如上所述，本实施例减少了反极性带电调色剂的量，并用刮片40来收集它。于是，落在辊36的调色剂减到了最少。此外，防止了调色剂T+从辊36转移到辊38上。这样连续两次去除了不需要的调色剂T+，并将其严格地除去。所得的图象没有背景污染，没有不均匀的厚度分布及其他缺陷。第六实施例：

本实施例是针对专用于前述任何一个实施例的调色剂或单组份型显影剂的。图35表示了调色剂体电阻率与背景污染容许限度之间的关系。背景污染可归因于从第二辊38转移到背景上的调色剂所致，该背景的电位与辊38的电位几乎相同。于是，当使调色剂开始从辊38移向鼓1的电位差减小时，污染将更严重。背景污染的容许限度由辊38和鼓1之间的最小电位差来表示，该电位差保持污染低于标准值。尤其是，如果由调色剂T特性所确定的这个容许限度选得足够大，则在不受鼓1老化所致表面电位减小等因素影响的情况下，能将潜象变成有最小背景污染的调色剂象。

如图35所示，该允许限度随着调色剂体电阻率的增大而增加，假设污染的实际容许限度值为V1，则如果调色剂T有高于10⁸Ωcm的体电阻率将可得到大于V1值的容限。一般来讲，调色剂T的体电阻率将随着掺入调色剂颗粒中磁粉量的增加而减小。因而，通过限制颗粒中磁粉的量，可以把体电阻率增大到10⁸Ωcm以上。用这种调色剂显影的调色剂象具有清洁的背景。

图36表示了本实施例调色剂T的平均颗粒细度与调色剂象的边缘再现性等级之间的关系。边缘再现性的等级是一个表示调色剂象边缘再现能力的指标，等级越高表示图象清晰度越高。如图所示，再现性等级由于以下缘故，将随着平均颗粒细度的增大而下降。当平均颗粒细度增大时，调色剂T在辊38上的单位面积装填密度要下降，而且调色剂量的分布不均匀，所得的调色剂象会有其模糊的边缘和细线。假设再现性等级的实际许可值等于r，如果调色剂的平均颗粒细度小于12μm，则可获得高于r值的再现性等级。这种调色剂提供了一种具有尖锐边缘和尖锐细线的调色剂象。

图37表示了调色剂颗粒的磁粉含量与辊36上调色剂量之间的关系。图38表示了磁粉含量与调色剂象厚度之间的关系。

通过限制磁粉的含量，可以使本电阻率达到前述的高于10⁸Ωcm的值。但是磁粉含量的减小会引起辊36上调色剂T数量的减少。可以通过加大辊36的磁化程度来防止辊36上调色剂数量的减少。但是这会加大辊36作用在金属刮片40上的磁性吸引力。强吸引力增大了辊36与刮片40之间的摩擦力，从而增大了辊36的驱动转矩并加速了刮片40的损耗。尤其是当辊36相对于刮片反向(箭头A)转动时，如图3所示，所需转矩和损耗都将加大。为此，辊36应仅仅在最小必要量范围内进行磁化。

当辊36以最小必要量磁化的时候，磁粉含量与辊36上的调色剂量之间将保持图37所示的关系。可以看出，辊36上调色剂的量随着磁粉含量的增加而增加。假设辊36上适合的调色剂有一个下限t_L和一个上限t_u。因此，若磁粉含量大于15wt％，而小于60wt％，则会有适合的调色剂分布于辊36上。而且，当该含量小于60wt％时，调色剂还可有高于10⁸Ωcm的体电阻率。

在所述的实施例中，磁粉采用铁氧体制成，并同时为调色剂T提供黑色。因此，磁粉含量的变化将导致调色剂T浓度的变化。

图38表示了当辊36上调色剂量取t_L时，调色剂象厚度与磁粉含量之间的关系。假设调色剂的最小必要厚度为s，则与磁粉含量大于20wt％的条件下，潜象可以稳定地被显影出大于s的厚度。

图39A表示了一种调色剂颗粒Tp，在其中掺入了平均颗粒细度大于1μm的磁粉M。图39B表示了一种掺入了平均颗粒细度小于1μm的磁粉M的调色剂颗粒Tp。在图39A所示的情况下，磁粉M不易均匀分布。磁粉M聚集的地方，电阻明显地低，从而发生电荷传导，使颗粒Tp无法留住电荷。磁粉M不均匀的分布，降低了调色剂T的体电阻率引起背景污染。相反地，在图39B所示的情况下，磁粉M分布均匀且在颗粒Tp中电阻分布均匀。这使颗粒Tp可确定地留住所需的电荷，并能防止体电阻率下降。

图40表示了当颗粒Tp中磁粉M的含量不变时，磁粉M的平均颗粒细度与背景污染容许限度之间的关系。如图所示，假设背景污染容许限度的实际值为V2，则在磁粉平均颗粒细度小于1μm条件下可获得比V2大的容限。当用每个颗粒都含有小于1μm磁粉M的调色剂T对潜象进行显影时，所得调色剂象将没有背景污染。

总而言之，本实施例在辊36与鼓1之间提供了足以使调色剂颗粒发生转移的电位差。因此，背景污染的容许限度可以选得比容许值大一些。这种调色剂所形成的调色剂象没有背景污染。而且调色剂能以足够大的密度和均匀的分布，被形成到辊38上，从而可以选择出比允许值高的边缘再现性等级。这种调色剂能够提供尖锐边缘和细线条。

而且，本实施例可使足够量的调色剂沉积在辊36上，并提供有足够黑度的调色剂。因此，调色剂T可在辊36上形成一层稳定的调色剂层。所得的调色剂象有很高的质量和足够的厚度。而且，磁粉均匀地分布于每个调色剂颗粒中，进而提供了均匀的电阻分布。这实际上防止了调色剂体电阻率的下降，使调色剂颗粒可切实地留住所需电荷，使背景污染的容限可以提高到允许值之上，也有效地消除了调色剂象的背景污染。

对于本领域的技术人员来讲，在阅读了本发明的公开之后可能做出的任何变型都没有脱离本发明的范围。

Claims

1.用于显影装置的调色剂，该显影装置用于图象形成设备中，并且包括，用于输送沉积于其上的所述调色剂的第一输送机构，用于调整所述第一输送机构上所述调色剂形成一调色剂薄层，且同时利用摩擦使所述调色剂充电的调整机构，以及在与所述第一输送机构互相接触处使充电调色剂附着其上的第二输送机构，所述调色剂具有大于或等于10⁸Ωcm的体电阻率。

2.用于显影装置的调色剂，该显影装置用于图象形成设备中，并且包括，用于输送附着其上所述调色剂的第一输送机构，用以调整所述第一输送机构上所述调色剂形成一调色剂薄层，并同时使所述调色剂摩擦充电的调整机构，以及在与所述第一输送机构相接触之处使充电调色剂附着于其上的第二输送机构，所述的调色剂有小于或等于12μm的平均颗粒细度。

3.用于显影装置的调色剂，该显影装置用于图象形成设备中，并且包括，用于输送沉积于其上的所述调色剂的第一输送机构，用于调整所述第一输送机构上所述调色剂形成一调色剂薄层，且同时利用摩擦使所述调色剂充电的调整机构，以及在与所述第一输送机构接触之处使充电调色剂附着其上的第二输送机构，所述调色剂包含有磁粉，该磁粉以大于或等于20wt％，且小于或等于60wt％的含量掺入每个颗粒中。

4.用于显影装置的调色剂，该显影装置用于图象形成设备中，并且包括，用于输送沉积于其上的所述调色剂的第一输送机构，用于调整所述第一输送机构上所述调色剂形成一调色剂薄层，且同时利用摩擦使所述调色剂充电的调整机构，以及在与所述第一输送机构接触之处使充电调色剂附着其上的第二输送机构，所述调色剂每个颗粒中都包含着平均颗粒强度小于或等于1μm的磁粉。