CN1385762A

CN1385762A - 显影方法和图像形成装置

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Publication number: CN1385762A
Application number: CN02118981A
Authority: CN
Inventors: 古川和彦; 岩松正; 平川弘幸; 丰岛哲朗
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2002-12-18
Anticipated expiration: 2022-05-10
Also published as: CN1289978C; US20040109707A1; US6681091B2; US20030063925A1; JP2002333768A; US6873813B2

Abstract

使感光体与显影滚筒之间的电位差增加的显影密度的增加比率在电位差较小的区域与电位差较大的区域之间各不相同。电位差较小的区域处的显影密度的增加比率小于电位差较大的区域处的显影密度的增加比率。在显影特征下实现显影,所述特征是显影密度的增加比率较小的区域处的所述显影密度的上限是至少0.3。

Description

显影方法和图像形成装置

技术领域

本发明涉及诸如复印机和打印机之类的图像形成装置，以及使用该种图像形成装置的显影方法。

背景技术

首先将叙述一种传统的图像形成装置。

图12是基于电子摄影系统的传统图像形成装置的示意图。请参见图12，图像形成装置包括一感光体1、一充电器装置2、一曝光装置3、一显影装置4、一转印装置6、一清洁器7和一光学放电灯8。感光体1基本上设置于图像形成装置的中心区域。感光体1的周围沿感光体1的旋转方向依次设有充电器装置2、曝光装置3、显影装置4、转印装置6、清洁器7和光学放电灯8。

曝光装置3包括一半导体激光器301、一用于扫描激光束的多面镜302以及一透镜系统303，以便以理想的形状和扫描速度将激光束引导到感光体1上，以形成图像。

在操作中，感光体1使用充电器装置2将感光体1的表面充电到预定的电位级。然后，感光体1上形成与图像信息对应的潜像电位。通过感光体1的旋转将感光体1上形成的静电潜像传送到面向显影装置4的显影区域。

在该显影区域中，将一显影滚筒设置成面向感光体1。显影滚筒带有预先充电至理想值的显影剂，并且在其表面具有厚度可调整的层(在下文中称为“色粉”)。对应于潜像图案，将色粉转印在感光体1上，致使图像可见。在使用色粉以使感光体1上的潜像电位可见以后，通过感光体1的旋转将色粉图像传送到位于转印装置6的转印区域。

将一片材供给装置(图中未示出)供应的转印片P输送到将要同步接触到感光体1上的色粉图像的转印区域。将与感光体1上的色粉被转印到转印片P的状态对应的任何极性的电压施加于转印装置6，借此将感光体1上的色粉图像转印到转印片P上。然后输送具有色粉图像的转印片P，以便通过热固定装置(图中未示出)使图像融合并且固定在转印片P上。在通过转印区域以后，使用清洁器7从感光体1上去除残留在感光体1上的未转印色粉。使用光学放电灯8来实施电位的更新操作，以去除感光体1的剩余电荷。然后，控制返回最初的过程。

在上述电子摄影的图像形成装置中，借助基于色粉的点的存在/不存在来双重记录特征及类似性质。在摄影图像或类似物的情况中，使用许多双重记录的点构成的象素来表达半色调。如果增加一个象素中的点的数量以便获得可被表现的更高的灰度级，则象素的尺寸将变得更大。结果，使象素数量所限定的分辨率降低。

为了解决该问题，已经采用了多种途径以获得更高的灰度级，所述灰度级可以用一个象素来表示，而且不必改变象素的尺寸。例如，改变一个点的潜像形成过程中的激光束的照射时间，以使一个点的尺寸变化；或者改变激光束的强度，以使一个点的密度变化。例如，在日本专利公开No.3-4244中揭示了通过改变激光束的照射时间来修改脉冲宽度的相关技术。该公开文本揭示了：通过将激光束的光点直径设定成不大于点距(对于400点/英寸是63.5微米)的0.7倍，可以在低图像密度的图像区域中改善灰度的可控制性和稳定性，以使潜像电位的对比度增加。

现在市场上急需更高的分辨率。例如，约1200点/英寸的分辨率较为理想，以便容易地识别人物或诸如此类的斜线区域。同样较理想的是，形成大约20微米的一个点以改善明亮区域的颗粒度。

如果根据较高的分辨率来减少激光束的记录间距，则同样必须减少曝光光点。考虑到孤立点的情况。即使激光的曝光光点小于记录间距，或即使其能量分布较为尖锐，但由于在使用激光曝光以后感光体中产生电荷扩散，因此电位分布将变得平缓。换句话说，与图13A所示的孤立点对应的感光体表面的电位最好展现为图13B中的实线所示的方形。然而，由于电荷扩散，因此电位与点划线表示的平缓曲线对应。随着点距逐渐变小，与感光体表面的电位对应的电位分布变得更加平缓。如同图13B中的点划线表示的那样，电位的峰值(＝用于显影的电位差)变得更低。因而，可以不再以数字方式来显现孤立点。可以只使用模拟方式来显现孤立点。

结合图14-17来叙述该问题。

图14代表在点距和曝光光点相对较大的情况下，通过修改脉冲宽度形成感光体上的潜像的一点的色粉层表面处的电位分布。在图14中，虚线t代表与图17所示的一般的显影特性对应的显影开始的电位级，而虚线s代表与图17所示的同样一般的显影特性对应的显影饱和的电位级。

在点距和曝光光点都相对较大的情况下，由于显影开始级别t无法达到图14所示，因此不能显现处于较低灰度级的点。在上述日本专利公开No.3-4244的发明中，减少激光光点以便解决该问题，由于显影饱和级别s超过图15所示，因此可以稳定地显现处于较低灰度级的点。

然而，如果将点距降低至可以根据日本专利公开No.3-4244中揭示的途径来实现大约1200点/英寸的分辨率的程度，则即使减少激光光点，潜像的色粉层表面的电位分布也将如同图16所示。灰度级较高的点将在密度增加区域中显现(显影开始级t与显影饱和级s之间的电位)，而不是在密度饱和区域中显现。在该密度增加区域中，色粉层中的电位分布、色粉的带电数量或潜像的色粉附连数量将确定色粉层的电位的任何细微差异，这些差异将导致点直径的差异。因此，很难实现稳定的灰度级，尤其是在低密度区域中。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的一个目的是提供旨在改善显影中的图片质量和稳定性的显影方法和图像形成装置，所述方法和装置通过稳定地形成一没有颗粒性的小点，以便在低密度区域中实现稳定的灰度，并且在高密度区域中获得足够的密度，以形成高分辨率的图像。

在使用图像形成装置实现本发明的一方面的显影方法中，该图像形成装置包括：一静电潜像载体，该静电潜像载体承载一静电潜像；以及一显影剂载体，该显影剂载体在其表面处承载一显影剂，在显影区域处面向所述静电潜像载体，使静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差增加的显影密度的增加比率在电位差较小的区域与电位差较大的区域之间各不相同。在显影特征下完成显影，所述特征是电位差较小的区域中的显影密度的增加比率小于电位差较大的区域中的显影密度的增加比率，显影密度的增加比率较小的区域中的显影密度的上限是至少0.3。

根据本发明的显影方法，由于在静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差较小的区域中，显影密度的增加比率较小，因此可以抑制诸点的差异。此外，由于在静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差较大的区域中，显影密度的增加比率较大，因此可以达到足够的图像密度。

因此，通过稳定地形成一没有颗粒性的小点，以便在低密度区域中实现稳定的灰度，并且在高密度区域中达到足够的密度，可以改善图片的质量并且稳定地实现显影，形成高分辨率的图像。

将显影密度的增加比率较小的区域中的显影密度的上限设定为至少0.3。这是由于如果上限是至少0.3的话，可以稳定地形成一孤立点。本说明书中的显影密度是指受到显影的图像的光学密度。

在本方面的显影方法中，在显影特征下完成显影，所述特征是在显影密度的增加比率较小的区域中的显影密度的上限是至少0.5。

因此，即使环境变型引起电位的巨大变化，也可以稳定地形成一孤立点。

根据本发明的又一方面，一种使用图像形成装置实现的显影方法，该图像形成装置包括：一静电潜像载体，该静电潜像载体承载一静电潜像；以及一显影剂载体，所述显影剂载体在其表面处承载一显影剂，在显影区域处面向所述静电潜像载体，使用显影密度增加比率较小的显影剂实现显影，以使所述静电潜像载体与所述显影剂载体之间的电位差增加，然后使用显影密度增加比率更大的显影剂实现显影，以使电位差增加。

在本发明的显影方法中，使用显影密度的增加比率较小的显影剂来增加静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差，然后使用增加比率更大的显影剂完成显影。因此，可以将电位差较小的区域中的显影密度的增加比率设置成小于电位差较大的区域中的显影密度的增加比率。由于静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差较小的区域中的显影密度的增加比率较小，因此可以抑制诸点的差异。同样，由于静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差较大的区域中的显影密度的增加比率较大，因此可以获得足够的图像密度。

根据本发明的另一方面，一种图像形成装置包括：一静电潜像载体，该静电潜像载体承载一静电潜像；以及第一和第二显影剂载体，所述显影剂载体分别在其表面处承载一显影剂，并且在显影区域处面向静电潜像载体。使第一显影剂载体与静电潜像载体之间的电位差增加的显影密度的增加比率小于使第二显影剂载体与静电潜像载体之间的电位差增加的显影密度的增加比率。沿静电潜像载体的移动方向将第一显影剂载体设置在第二显影剂载体的上游。

通过沿本方面的图像形成装置中的静电潜像载体的移动方向将第一显影剂载体设置在第二显影剂载体的上游，以便可以使用显影密度的增加比率较小的显影剂实现显影，以使静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差增加，然后使用显影密度的增加比率更大的显影剂实现显影，以使电位差增加。因此，静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差较小的区域中的显影密度的增加比率变得小于电位差较大的区域中的显影密度的增加比率。由于静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差较小的区域中的显影密度的增加比率较小，因此可以抑制诸点的差异。同样，由于电位差较大的区域中的显影密度的增加比率较大，因此可以达到足够的图像密度。

在本方面的图像形成装置中，第一显影剂载体上的显影剂的比电荷最好大于第二显影剂载体上的比电荷。

因此，使第一显影剂载体与静电潜像载体之间的电位差增加的显影密度的增加比率可设定为较小，使第二显影剂载体与静电潜像载体之间的电位差增加的显影密度的增加比率可设定为较大。

本发明的图像形成装置最好包括一电荷发生装置，该电荷发生装置通过施加单极电荷，将所需电荷施加于第一显影剂载体与第二显影剂载体上的至少一显影剂。

即使相同的色粉用于两种显影装置，也可以使用电荷发生装置施加电荷，以使第一显影剂载体上的显影剂的比电荷大于第二显影剂载体上的比电荷。

在本方面的图像形成装置中，第一显影剂载体的电阻值小于第二显影剂载体的电阻值。

显影剂载体上的显影剂的电位与显影剂载体的较大电阻成比例地变小。通过将第一显影剂载体的电阻设定成小于第二显影剂载体的电阻，即使两种显影装置使用相同的色粉，也可以将第一显影剂载体上的显影剂的比电荷设定成大于第二显影剂载体上的显影剂的比电荷。

根据本发明的又一方面，一种图像形成装置包括：一静电潜像载体，该静电潜像载体承载一静电潜像；以及一显影剂载体，该显影剂载体在其表面承载一显影剂，并且在显影区域面向静电潜像载体。在单个显影剂载体上形成使静电潜像载体与显影剂载体之间的电位差增加的、显影密度的增加比率较小的显影剂，以及使电位差增加的、显影密度的增加比率较大的显影剂。

在本方面的图像形成装置中，可以用一显影装置实现小点和实心黑色图像的光学密度的均匀形成。因此，可以减少结构构件的数量，并且可以减少装置的总尺寸。

本方面的图像形成装置还包括一电荷发生电路，该电荷发生电路将单极电荷施加于显影剂载体上的显影剂。显影剂载体包括沿显影剂载体的移动方向交替设置的高电阻部分和低电阻部分。

使用具有交替设置的高电阻部分和低电阻部分的显影剂载体，可以用一显影装置实现小点和实心黑色图像的光学密度的均匀形成。因此，可以减少结构构件的数量，并且可以减少装置的总尺寸。

本方面的图像形成装置还包括一电荷发生装置，该电荷发生装置将单极电荷施加于显影剂载体上的显影剂。显影剂载体包括沿显影剂载体的移动方向交替设置的高静电电容部分和低静电电容部分。

使用具有交替设置的高静电电容部分和低静电电容部分的显影剂载体，可以用一显影装置实现小点和实心黑色图像的光学密度的均匀形成。因此，可以减少结构构件的数量，并且可以减少装置的总尺寸。

本方面的图像形成装置还包括一电荷发生装置，该电荷发生装置将单极电荷施加于显影剂载体上的显影剂。图像形成装置还包括一可移动的支承件，该支承件在一平面处与显影剂载体接触，该平面与显影剂载体面向电荷发生装置的平面相对。支承件包括两组沿支承件的移动方向的电极图案。将不同的电压施加于两组电极图案。

将不同的电压施加于两组电极图案，可以用一显影装置实现小点和实心黑色图像的光学密度的均匀形成。因此，可以减少结构构件的数量，并且可以减少装置的总尺寸。

在本方面的图像形成装置中，显影剂载体上的显影剂是两组具有不同的平均颗粒尺寸的显影剂的混合物，与平均颗粒尺寸较大的显影剂组相比，平均颗粒尺寸较小的显影剂组具有更高的流动性。

在使用比电荷较低的显影剂形成小点之后，使用比电荷较大的显影剂实现显影。因此，可以在低密度区域中稳定地形成小点，并且可以在高密度区域中实现足够的实心黑色密度。

在本方面的图像形成装置中，最好将电压施加于显影剂载体，该电压具有与交流电压相叠加的直流电压。

在使用比电荷较低的显影剂形成小点以后，由于使用比电荷较大的显影剂实现显影，因此低密度区域中稳定地形成若干小点。在高密度区域中，可以实现足够的实心黑色密度。

在结合附图的同时，本发明的下列详细叙述将使本发明的上述和其它的目的、特征、方面和优点更为清楚。

附图说明

图1是本发明的一实施例的图像形成装置的示意图；

图2是使用在第一实施例的图像形成装置中的显影装置的结构的截面图；

图3示出了用于显影的电位差与在只使用显影装置4a和只使用显影装置4b的情况下的光学密度之间的关系；

图4示出了用于显影的电位差与在共同使用显影装置4a和4b的情况下的光学密度之间的关系；

图5是叙述使用一更小的显影倾角γ来减少点的差异的示意图；

图6是使用在本发明的第二实施例的图像形成装置中的显影装置的结构的截面图；

图7是使用在本发明的第四实施例的图像形成装置中的显影装置的结构的截面图；

图8是显影滚筒的弹性层的放大立体图；

图9是以倾斜方式交替地设置高电阻部分和低电阻部分的结构的立体图；

图10是使用在本发明的第五实施例的图像形成装置中的显影装置的结构的截面图；

图11是带支承滚筒的结构的放大图；

图12是传统的图像形成装置的示意图；

图13A和13B是叙述孤立点区域中的感光体表面处的电位的示意图；

图14示出了在点距和曝光光点较大的情况下，通过修改脉冲宽度形成的感光体上的潜像的一点的色粉层表面处的电位分布；

图15是叙述即使对于灰度级较低的点，也可通过减少激光光点以便超过显影饱和级别的示意图；

图16示出了在点距较小的情况下，通过修改脉冲宽度形成的感光体上的潜像的一点的色粉层表面处的电位分布；

图17示出了一般的显影特性。

具体实施方式

下文将结合附图叙述本发明的实施例。

第一实施例

请参见图1，图像形成装置包括一感光体1、一充电器装置2、一曝光装置3、显影装置4a和4b、一转印装置6、一清洁器7和一光学放电灯8。感光体1基本设置于图像形成装置的中心。感光体1的周围沿其旋转方向设有充电器装置2、曝光装置3、显影装置4a和4b、转印装置6、清洁器7和光学放电灯8。

感光体1具有一底层、一载体发生层CGL和一载体转印层CTL，所述层依次敷在金属或树脂的传导基部上。将最外层的载体转印层CTL敷在薄膜中，该薄膜的主要成分是聚碳酸酯，而且其构成材料的电荷生成量相对于曝光量的倾斜度相对较为平缓。

在本实施例的图像形成装置运行时，使用充电器装置2将感光体1充电至所需电位，例如至-600伏。使用曝光装置3形成与图像信息对应的潜像电位。

旋转形成在感光体1上的静电潜像并将其传送到面向显影滚筒41的的显影装置4a的区域。在显影区域中，一传导性显影滚筒41具有弹性元件构成的表面，该表面与感光体1接触。根据下面将要叙述的过程，对应于潜像图案，将充电到理想值并且具有规定的层厚度的色粉转印到感光体1上，致使图像可见。在色粉使感光体1的潜像电位可见以后，感光体1的旋转将色粉图像转印到转印装置6所处的转印区域。

然后，将一片材供给装置(图中未示出)供应的转印片P输送到将要同步接触感光体1上的色粉图像的转印区域。将与感光体1的色粉被转印到转印片P的状态对应的任何极性的电压施加于转印装置6，借此将感光体1上的色粉图像转印在转印片P上。在放电之后，通常将具有色粉图像的转印片P输送到热固定装置(图中未示出)，以使色粉融合并固定。在通过转印区域以后，使用清洁器7去除残留在感光体1上的未转印色粉。使用光学放电灯8来实施电位的更新操作，以去除感光体1的剩余电荷。然后，控制返回最初的过程。

这里将具体叙述显影装置4a和4b的结构。

请参见图2，色粉10储存在显影装置4a和4b的色粉槽(在下文中也称为“漏斗”)40中，借助螺杆47将色粉运载到显影滚筒41的附近。

显影滚筒41具有设置在例如直径为18毫米的不锈钢旋转轴表面上的厚度为8毫米的半导体弹性层结构。半导体弹性层的介质由具有分布在尿烷树脂中的炭黑的材料构成。炭黑的分布量可以调整弹性层的电阻值。

色粉供给滚筒42紧靠显影滚筒41。色粉供给滚筒42在显影滚筒41的相对区域沿着与显影滚筒41的旋转方向相反的方向旋转。构成色粉供给滚筒42的材料与构成显影滚筒41的材料相似。与显影滚筒41相似的电阻调整材料可以调整色粉供给滚筒42的电阻。用于色粉供给滚筒42的泡沫介质进一步地增加其弹性。进一步增加色粉供给滚筒42的弹性的发泡剂数量多于应用于显影滚筒41的数量。

将来自偏置电源(图中未示出)的电压施加于色粉供给滚筒42。施加偏压以使色粉10压在显影滚筒41上。例如，如果色粉10为负极性，于是施加朝着更大的负极状态的、高级别的偏压。

当显影滚筒41旋转时，将借助色粉供给滚筒42供应至显影滚筒41的色粉10运送到刀片43与显影滚筒41之间的邻接位置，该刀片是调整色粉层厚度的元件。

刀片43由0.1毫米的不锈钢板构成，它具有悬臂的弹簧板结构。刀片43的自由端紧靠显影滚筒41。因此，供应至显影滚筒41的色粉10具有调整到适当程度的电荷数量与厚度，该程度取决于刀片43的预先设定的压力和位置。将来自偏置电源(图中未示出)的电压施加于刀片43。施加偏压以使色粉10压在显影滚筒41上。例如，如果色粉10为负极性，则施加与更大的负极状态对应的偏压或达到与显影滚筒41相同的电位的偏压。

在显影过程中未被使用的显影滚筒41上的未显影色粉将借助显影滚筒41的旋转返回显影装置4a和4b。通过设置在色粉供给滚筒42前面的放电器装置44以使显影滚筒41上的未显影色粉放电。将被再收集的的色粉落入与滚筒42受压接触的漏斗40，以便再次使用。

放电器装置44是呈薄板状的弹性元件。放电器装置44借助显影剂层与显影剂载体接触的部分由低电阻材料或金属材料构成，所述材料的电阻不超过10千欧。或者，放电器装置44可以是滚筒状元件。放电器装置44借助显影剂层与显影剂载体接触的部分由低电阻材料或金属材料构成，所述材料的电阻不超过10千欧。放电器装置44呈滚筒元件形状是较为有利的，除了从显影滚筒41去除未用于显影的剩余色粉以外，可以去除显影滚筒41上的电介质层中存在的电荷。

在弹性元件板用于放电器装置44的情况下，弹性元件板的一端固定于显影剂层4a或4b，以便适当地紧靠显影滚筒41。放电器装置44的弹性元件板的自由端的表面通过弹性体的弹簧性能与显影滚筒41受压接触。将来自电源电路(图中未示出)的偏压Vd施加于该弹性元件板，借此在显影之后去除显影滚筒41上的电荷。同样，放电并去除收集的色粉。电压Vd可以是接地电位(0V)的电平，或者是与显影滚筒41的电位差约为±800伏的交流电压。

显影滚筒41的体积电阻为107欧姆·厘米、橡胶硬度在Ascar C硬度中为54度、表面粗糙度Rz为2。显影滚筒41相对于感光体1的接触宽度约为2.0毫米。显影滚筒41以70毫米/秒的周缘速度旋转。

色粉10是平均颗粒尺寸为7微米、将炭黑和电荷调节介质加入苯乙烯-丙烯共聚物的基质中。借助刀片43使色粉10基本上形成一层充填密度约为50％的色粉层。

通过电荷调节介质的使用，将显影装置4a中的色粉10调整成平均比电荷约为-50μC/g，将显影装置4b中的色粉10调整成平均比电荷约为-20μC/g。下面的表1示出了显影装置中的差异。表1中还示出了下面将叙述的第二至第五实施例的色粉充电法和比电荷。

表1

		显影剂载体	色粉充电法	比电荷
		显影剂载体	色粉充电法	比电荷	实施例1	显影装置4a	10⁷Ω·cm	摩擦	约-50μC/g
实施例1	显影装置4b	10⁷Ω·cm	摩擦	约-20μC/g	实施例1	显影装置4a	10⁷Ω·cm	摩擦	约-50μC/g
实施例1	显影装置4b	10⁷Ω·cm	摩擦	约-20μC/g	实施例2	显影装置4c	10⁷Ω·cm	电荷发生装置	约-60μC/g
实施例3	显影装置4d	10⁷Ω·cm	电荷发生装置	约-35μC/g	实施例2	显影装置4c	10⁷Ω·cm	电荷发生装置	约-60μC/g
实施例3	显影装置4d	10⁷Ω·cm	电荷发生装置	约-35μC/g	实施例4	显影装置4e	10⁵/10⁹Ω·cm	电荷发生装置	约-45μC/g
实施例5	显影装置4f	10⁸Ω·cm/电极对	电荷发生装置	约-45μC/g	实施例4	显影装置4e	10⁵/10⁹Ω·cm	电荷发生装置	约-45μC/g

本实施例的特征在于使用两种显影装置4a和4b，它们各自储存了一种不同类型的色粉，所述色粉具有不同的平均比电荷。

在图像形成的过程中，作为施加于相应元件的电压的示例，将显影滚筒41设置为-300伏、供给滚筒42设定为-400伏(显影滚筒电位为-100伏)、显影装置4a的刀片43为-350伏(显影滚筒电位为-50伏)以及显影装置4b的刀片43为-320伏(显影滚筒电位为-20伏)。

使用上述图像形成装置，在感光体1的表面上使用光点直径(1/e²)约为30微米的激光，在沿激光扫描方向150毫米以及沿感光体1的旋转方向10毫米的范围内以21微米的曝光间距每隔4个间距形成一点。计算分别位于三个位置，即沿激光扫描方向的左端、中央和右端位置的100个点的直径，以及这些点的差异。调整曝光能量以使点的直径约为20微米。

表2示出了中央区域处的平均点直径(以相当于点显影区域的面积的圆周直径进行计算)、平均点直径的差异(基本上，右端处的平均点直径-左端处的平均点直径)以及处于三个位置的点直径的差异的平均值(3σ/平均点直径)的计算结果。

表2还示出了下面将叙述的其它实施例的相应值。

表2

	显影装置	中央平均尺寸(微米)	点的差异的平均值(微米)	差异	实心黑色密度
	显影装置	中央平均尺寸(微米)	点的差异的平均值(微米)	差异	实心黑色密度	实施例1	显影装置4a→显影装置4b	19	3	0.49	1.52
实施例2	显影装置4c→显影装置4b	20	2	0.43	1.50	实施例1	显影装置4a→显影装置4b	19	3	0.49	1.52
实施例2	显影装置4c→显影装置4b	20	2	0.43	1.50	实施例3	显影装置4c→显影装置4d	20	4	0.40	1.45
实施例4	显影装置4e	20	4	0.50	1.41	实施例3	显影装置4c→显影装置4d	20	4	0.40	1.45
	显影装置4e	20	4	0.50	1.41	显影装置4e/AC显影电压	20	3	0.46	1.42
	对照示例	显影装置4a	20	3	0.48	显影装置4e/AC显影电压	20	3	0.46	1.42	1.05
显影装置4b		显影装置4a	20	3	0.48	19	12	0.61	1.55		1.05

应予理解的是，基于位置的平均点直径的差异为3微米，在本发明中的三个位置处的点直径差异(3σ/平均点直径)的平均值为0.49。即使所述点较小，也可以获得具有基于位置的点直径的较小差异以及均匀的点直径的图像。当感光体1的全部电位为0伏时，实心黑色图像的光学密度为1.52。该值可满足用于黑色的理想水平。

根据本实施例，可以用改进的颗粒度稳定地形成低密度的图像区域。同样，可以获得用于实心黑色区域的足够密度。

为了比较上面的结果，还进行了基于下面所阐述的对照示例的实验。

对应于只使用显影装置4a的情况和只使用显影装置4b的情况，将显影滚筒的周缘的旋转速度设定为140毫米/秒，以实施类似的估算。先前的表2共同示出了这些结果。

从表2的结果中可以理解的是：在只使用显影装置4a时，平均点直径的差异为3微米，差异的平均值为0.48，它们都处于良好的水平。然而，实心黑色图像的光学密度为1.05，没有达到所需的水平。

在只使用显影装置4b的情况下，所获得的实心黑色区域的光学密度为1.55的足够水平。然而，平均点直径的差异为12微米，而平均值的差异为0.61。应予理解的是，基于位置的平均点直径的差异以及邻近的点直径的差异都超过了令人满意的水平。不能稳定地形成低密度的图像。

分别为只有显影装置4a运行、只有显影装置4b运行以及显影装置4a和4b共同运行的情况估算相对于用于显影的电位差的显影量(下文将称为“显影γ”)。与只有显影装置4a运行和只有显影装置4b运行的情况相对应，获得图3所示的特性。当显影装置4a和4b共同运行时，获得图4所示的特性。

在图3和4的曲线图中，用目前测量中未充电的和保持于0伏的感光体1依次改变施加于显影滚筒41的电压。这里，沿横坐标绘制(感光体电位(0伏))-(显影滚筒电位)，而沿纵坐标绘制整个平面(OD值：显影密度)上的同一密度形成的图像所处片材的光学密度。众所周知，通过沿横坐标取(感光体电位)-(显影滚筒电位)固定显影滚筒41的电位从而依次改变感光体1的充电电位，可以获得相同的图样。

根据显影点的密度，假定用于显影的实质电位差约为50至100伏。

从图3中可以认为：由于在只使用显影装置4b完成显影的情况下，用于点显影的电位差附近的显影倾斜度γ较大，因此显影量清晰地反映感光体1的电位分布或色粉1的带电量分布，导致点直径的更大差异。在只使用显影装置4a的情况下，点显影的电位差附近的显影倾斜度γ较小。因此，可以认为对于上述分布的响应较低，因而点直径的差异较小。然而，由于显影倾斜度γ较小，因此即使在与实心黑色的电位差相对应的区域中，也无法获得足够的密度。

如图4所示，在显影装置4a和4b共同运行以完成显影的情况下，在用于显影的电位差较小的区域中的显影倾斜度γ较小，在用于显影的电位差较大的区域中的显影倾斜度γ较大。可以认为：通过形成该种显影γ的特性，可以在点密度较低的区域中稳定地形成若干个点，例如低密度的图像区域(即，用于显影的电位差较小的区域)；以及可以在点密度较高的区域中获得足够的图像密度，例如高密度的图像区域(即，用于显影的电位差较大的区域)。

在下文中将结合图5叙述当显影倾斜度γ较小时，差异变得更小的原因。

在图5的曲线图中，实线表示实际测量值。点划线表示实际测量值的差异范围。在倾斜度随着只使用显影装置4b的情况变大的情况中，从用于显影的特定电位差方面考虑之时发生差异的范围ΔOD₂相对较大。与此相反，当倾斜度较小时(例如在共同使用显影装置4a和4b的情况下)，从用于显影的特定电位差方面考虑之时发生差异的范围ΔOD₁(由点划线表示)相对较小。因此应予理解的是，当显影倾斜度γ更小时，差异将变得更小。

从本实施例的结果中可以发现，如果用于显影倾斜度γ较小的区域的光学密度至少为0.3，则可以稳定地形成一个孤立点。还发现考虑到环境改变致使电位较大变化，用于显影γ较小的区域的较佳光学密度至少为0.5。

第二实施例

请参见图6，本实施例的显影装置的结构与第一实施例的显影装置的不同之处在于沿显影滚筒41的旋转方向在刀片43的下游设置电荷发生装置45。

电荷发生装置45具有一电极45b、一绝缘层45c和一电极45d，它们依次堆叠在绝缘的支承基片45a上。通过将基于偏压和色粉层的表面电位的电场施加于色粉10，在被色粉层的表面方向吸引的电极45d的附近产生电荷，以使电荷发生装置45用于增加色粉10的电荷数量。

本实施例的其余结构基本上与第一实施例相似。为对应的组件分配相同的标号，其叙述将不再重复。

在本实施例的运行中，将-400伏的偏压(显影滚筒电位-100伏)施加于电荷发生装置45的电极45b，该偏压具有周期为2千赫兹的±2千伏的交流电压。将与电极45b一致的偏压(即-400伏)施加于电极45d。色粉10与已经叙述的显影装置4b中使用的色粉10相同。将刀片43构成的色粉层充电至大约-20μC/g。将色粉层传送至面向电荷发生装置45的位置。在通过面层区域的同时，将色粉层的表面电位充电至大约60伏(大约-60μC/g)。然后将色粉层传送至显影区域，以便进入显影过程。随后的操作与第一实施例相似。

使用第二实施例的显影装置4c来估算与第一实施例相似的点直径的差异，以便代替图1所示的第一实施例的显影装置4a。平均点直径的差异为2微米，而差异的平均值为0.43。应予理解的是，可以稳定且均匀地形成若干小点。同样，实心黑色图像的光学密度为1.50，可满足与黑色对应的理想水平。

使用设有电荷发生装置45的显影装置4c，可将相同的色粉10用于显影装置4c和4b。因此，不需要准备两种色粉10。这将消除在色粉10的再供给操作中错误地将其它色粉10提供给色粉10的可能性。同样，使点直径差异得到轻微地改善。这意味着可以形成水平更好的图像。下面将阐述改善差异的原因。使用显影装置4c的电荷发生装置45来增加色粉10的电荷量，比电荷将变得大于显影装置4a中的色粉10的比电荷，藉此进一步地减少显影倾斜度γ。同样，在层的形成过程中通过摩擦充电可使电荷量的差异减少，并且通过显影装置4a的摩擦充电使该差异变得小于色粉10的电荷量的差异。显影点的差异的减少有可能归因于所述内容。

第三实施例

本实施例的图像形成装置使用的显影装置4d的结构与第二实施例的显影装置4c的不同之处在于显影滚筒41的电阻为10⁹欧姆·厘米。使用该种显影装置4d，通过电荷发生装置45充电的色粉10的比电荷大约为-35μC/g。

第三实施例的其余结构基本上与先前的第一实施例相似。因此，其叙述将不再重复。

使用显影装置4d和显影装置4c来实施与第一实施例相似的点直径的差异的估算，以代替第一实施例的相应装置4b和显影装置4a。从结果中可以理解的是，可以稳定且均匀地形成若干小点，其中平均点直径的差异为4微米，而差异的平均值为0.40。所获得的实心黑色图像的光学密度为1.45，可满足用于黑色的理想水平。

在色粉充电操作中，某些提供给色粉层的单极电荷(Ir)到达未与色粉10附连的显影滚筒的表面，并且通过弹性层流向旋转轴线。因此，产生与显影滚筒的电阻值(Rr)对应的电位。电荷发生装置45继续提供电荷，直至与显影滚筒41的电位(Vr)和色粉层电位(Vt)对应的色粉层表面的电位(Vs)达到偏压(Vb)的水平。因此，建立了Vs＝Vb＝Vr+Vt的关系。

由于这里Vr＝Rr×Ir，因此显影滚筒41的更大的电阻值(Rr)导致显影滚筒41的更大的电位(Vr)以及更小的色粉层的电位(Vt)。由于色粉层电位(Vt)基本上与色粉的电荷量成比例，因此具有更大电阻值(Rr)的显影滚筒41上的色粉10的比电荷变得更小。即使显影装置4d的电荷发生装置45的相应设定电压及类似特性完全相同，这也可形成具有不同的比电荷的色粉层。

使用显影装置4c(图6)以及具有电荷发生装置45的显影装置4d，可使相同的色粉10用于显影装置4c和4d。不再需要准备两种色粉10。同样，可以消除在色粉10的再供给操作中错误地使用不正确的色粉10的可能性。此外，根据制造和成本的观点，由于只有显影滚筒41的电阻值不同，因此显影装置4c和4d是有利的。

由于流过弹性层、但没有在显影之前流出的电流，或者在显影期间与色粉10从显影滚筒41到感光体1的移动相关的电流对电位产生影响，因此对于显影装置4d来说，过高的显影滚筒41的电阻值是不佳的。显影滚筒41的电阻的上限取决于显影滚筒41和感光体1的电容构件，以及从色粉层的充电直至显影区域的传递时间。如果色粉层过厚，电荷发生电路45供应的电荷将无法到达显影滚筒41的表面。这意味着即使电阻不同，色粉层电位也没有差异，不会形成比电荷不同的色粉层。因此，显影滚筒41上的色粉层的厚度最好约为1至2.5层色粉10。

第四实施例

请参见图7，第四实施例的显影装置的结果与图6所示的第二实施例不同之处在于显影滚筒41沿旋转方向具有不同电阻的交替部分。

请参见图8的显影滚筒41，将一片材卷绕在旋转轴线41a的表面周围。该片材具有以10⁵欧姆·厘米的低电阻的弹性层41b₁为基础的、以1毫米的间距条纹状分布的10⁹欧姆·厘米的高电阻的弹性层41b₂。

本实施例的其余结构基本上与第二实施例相似。为相同的构件分配相同的标号，其叙述将不再重复。

在本实施例中，只使用显影装置4e以140毫米/秒的速度旋转显影滚筒41，以便实施与第一实施例相似的点直径差异的估算。已经发现可以相当均匀地形成若干小点，其中平均点直径的差异为4微米，而差异的平均值为0.50。所获得的实心黑色图像的光学密度为1.41，可满足黑色的理想水平。

尽管没有限定与显影滚筒41的电阻值对应的色粉层的比电荷，但认为基于某种事实可以获得与结合第三实施例所叙述的优点相似的优点，该事实是在使用电荷发生装置45充电以后，整个色粉层的比电荷大约为-45μC/g。

根据上述条件运行显影装置4e并且将显影偏压施加于显影滚筒41，以便实现与先前所述相似的点直径差异的估算，所述显影偏压是与周期为1.5千赫兹、占空比为1∶1的±200伏的矩形电压重叠的-300伏的直流电压。结果，平均点直径的差异为3微米，而差异的平均值为0.46。应予理解的是与只使用直流电压实现显影的情况相比，差异有所改善。因而，可以稳定且均匀地形成若干小点。所获得的实心黑色图像的光学密度为1.42，可满足用于黑色的理想水平。

尽管使用与矩形电压重叠的电压改善差异的原因并不确定，但下面将阐述可能的原因。在进入显影区域之前的狭缝处具有较大的比电荷，带有所述电荷的色粉10在转印和显影以后，即在使用显影密度的增加比率较小的色粉层可靠地为小点显影以使用于显影的电位差增加以后，使用显影区域处的小比电荷的色粉10完成显影(假定基本上没有色粉10从显影滚筒41转印到感光体1)。因此，得到与第三实施例相似的显影状态。因而假定差异已被改善。

借助显影装置4e，小点和实心黑色图像的光学密度的均匀形成都可以使用一显影装置4e得以实现。因此，可以减少结构组件的数量，并且可以使装置的总尺寸更为紧凑。

前面的叙述基于显影滚筒41，该显影滚筒具有沿正交于显影滚筒41的移动方向交替设置的低电阻部分和高电阻部分。如图9所示，最好以倾斜的方式(以螺旋的方式)设置低电阻部分和高电阻部分。应当注意：当点区域与实心黑色区域沿显影的轴线方向混合时，更大的显影电流将流向实心黑色区域。在高电阻部分和低电阻部分沿着与显影滚筒41的移动方向成直角的方向交替设置的情况下，显影电流将根据该间距移动，借此改变有效的显影偏置。这将改变诸点的尺寸或密度。可以通过相对于显影滚筒41的移动方向以倾斜方式交替地设置低电阻部分和高电阻部分，以便缓和这种差异。

可以使用高介电常数的元件和低介电常数的元件来代替低电阻元件和高电阻元件，以实现类似的作用。其原因是可以提供由色粉10构成的色粉层，该色粉在高介电常数的元件上具有较高的比电荷、在低介电常数的元件上具有较少的比电荷。

在本实施例中使用显影滚筒41，该显影滚筒具有卷绕在旋转轴线41a周围的弹性片材。驱动呈带子形状的弹性片材可以实现与上述内容相似的操作。

第五实施例

请参见图10，第五实施例的结构与第一实施例的结构的不同之处在于显影带41e可用作显影载体。带支承滚筒41c和显影偏置滚筒41d可支承显影带41e。

带支承滚筒41c和显影偏置滚筒41d的旋转可使显影带41e移动。显影带41e由300微米厚的硅橡胶片材构成，该片材的电阻值大约为108欧姆·厘米。带支承滚筒41c是由绝缘树脂模制而成的滚筒。如图11所示，带支承滚筒41c具有印制在其表面的电极A和B，所述电极线宽为200微米、间距为1.5毫米。两组电极线条A和B每隔一线条分别连接于滚筒41c的左、右两端。

显影偏置滚筒41d被构造成在金属轴的周围设有低弹性的导电层。显影偏置滚筒41d位于面向感光体1的位置。将显影偏压施加于金属轴。电荷发生装置45所处的位置面向支承显影带41e与带支承滚筒41d相接触而支承的区域。电荷发生装置45具有与第二实施例所述的结构相似的结构。

本实施例的其余结构基本上与第一实施例的结构相似。为相同的构件分配相同的标号，其叙述将不再重复。

结合图11叙述色粉充电区域的运行期间的方式。

将-100伏的电压施加于带支承滚筒41c上的电极组A，而将0伏的电压施加于附图中另一侧端处的电极组B。在滚筒41c接触显影带41e的位置处，电流从电极A流向电极B。通过这种电流的电位降，可展现从显影带41e形成与电极A接触的位置到显影带41e形成与电极B接触的位置、从-100伏到0伏的基本为线性的变化。

由于将-100伏作为偏压施加于电荷发生装置45，因此几乎没有电荷施加在位于施加-100伏的显影带41e处的色粉10上。与此相反，位于0伏位置的显影41e处的色粉10被大量充电，致使带电量增加。显影带41e上的色粉的比电荷在电荷发生装置45未运行时约为-20μC/g，而平均比电荷在电荷发生装置45运行时约为-45μC/g。因此，假定显影带41e上形成大约-20至-70μC/g的色粉层。

通过在单个显影载体41e上形成比电荷较大的色粉10和比电荷较小的色粉10，可以获得与上述第一至第四实施例的优点相似的优点。使用显影装置4f可以获得图片质量良好的图像。

作为改变一显影剂载体上的色粉的比电荷的变型，将两种具有不同的平均颗粒尺寸或者两种具有不同的电荷控制剂进行混合。尽管位置是随机的，但可以获得与上述内容相似的优点。这里可以进行调整，以便使用诸如精细的硅石颗粒之类的添加剂来增加具有较大比电荷的色粉的流动性。如同上面所述的显影偏置那样，将交流电压叠加在直流电压上。在使用比电荷小的色粉(即相应密度的增加比率小的色粉，以使用于显影的电位差增加)之后，可以使用比电荷较大的色粉(即显影密度的增加比率较大的色粉，以使用于显影的电位差增加)通过显影来形成若干小点。因而，可以在低密度区域处稳定地形成若干小点，并且在高密度区域处达到足够程度的实心黑色密度。

根据本发明的显影方法和图像形成装置，不必在光学系统上过度地加载，就可以在低密度区域处形成没有颗粒度的、精细或低密度的点，并且可以在高密度区域处达到足够的密度。因而，可以稳定地实现显影并且可以改善图像的质量。

尽管已经详细叙述并图示了本发明，但应当清楚地理解的是，所述内容只是作为图解和示例，并非是作为限制，只有借助所附的权利要求书才能限制本发明的精神和范围。

Claims

1.一种使用图像形成装置实现的显影方法，所述图像形成装置包括：一静电潜像载体，所述静电潜像载体承载一静电潜像；以及一显影剂载体，所述显影剂载体在其表面处承载一显影剂，并且在显影区域处面向所述静电潜像载体，其中，在显影特征下实现显影，所述特征是使所述静电潜像载体与所述显影剂载体之间的电位差增加的显影密度的增加比率在所述电位差较小的区域与所述电位差较大的区域之间各不相同，电位差较小的区域处的所述显影密度的增加比率小于电位差较大的区域处的所述显影密度的增加比率，显影密度的增加比率较小的区域处的所述显影密度的上限是至少0.3。

2.如权利要求1所述的显影方法，其特征在于，在显影特征下实现显影，所述特征是在所述显影密度的增加比率较小的区域处的所述显影密度的上限是至少0.5。

3.一种使用图像形成装置实现的显影方法，所述图像形成装置包括：一静电潜像载体，所述静电潜像载体承载一静电图像；以及一显影剂载体，所述显影剂载体在其表面处承载一显影剂，并且面向所述静电潜像载体，其中，使用显影密度增加比率较小的显影剂实现显影，以使所述静电潜像载体与所述显影剂载体之间的电位差增加，然后使用显影密度增加比率更大的显影剂实现显影，以使电位差增加。

4.一种图像形成装置，它包括：一静电潜像载体，所述静电潜像载体承载一静电潜像；以及第一和第二显影剂载体，所述显影剂载体分别在其表面处承载一显影剂，并且在显影区域处面向所述静电潜像载体，其中，使所述第一显影剂载体与所述静电潜像载体之间的电位差增加的显影密度的增加比率小于使所述第二显影剂载体与所述静电潜像载体之间的电位差增加的显影密度的增加比率，所述第一显影剂载体沿所述静电潜像载体的移动方向位于所述第二显影剂载体的上游。

5.如权利要求4所述的图像形成装置，其特征在于，所述第一显影剂载体上的显影剂的比电荷大于所述第二显影剂载体上的显影剂的比电荷。

6.如权利要求5所述的图像形成装置，其特征在于，所述图像形成装置还包括一电荷发生装置，所述电荷发生装置通过将单极电荷施加于所述第一显影剂载体上的显影剂与所述第二显影剂载体上的显影剂中的至少一个，以便施加所需程度的电荷。

7.如权利要求6所述的图像形成装置，其特征在于，所述第一显影剂载体的电阻值小于所述第二显影剂载体的电阻值。

8.一种图像形成装置，它包括：一静电潜像载体，所述静电潜像载体承载一静电潜像；以及一显影剂载体，所述显影剂载体在其表面承载一显影剂，并且在显影区域面向所述静电潜像载体，其中，在单个所述显影剂载体上形成使所述静电潜像载体与所述显影剂载体之间的电位差增加的、显影密度的增加比率较小的显影剂，以及使电位差增加的、显影密度的增加比率较大的显影剂。

9.如权利要求8所述的图像形成装置，所述图像形成装置还包括一电荷发生装置，所述电荷发生装置将单极的电荷施加于所述显影剂载体上的显影剂，

其特征在于，所述显影剂载体包括沿所述显影剂载体的移动方向交替设置的一高电阻部分和一低电阻部分。

10.如权利要求8所述的图像形成装置，所述图像形成装置还包括一电荷发生装置，所述电荷发生装置将单极的电荷施加于所述显影剂载体上的显影剂，

其特征在于，所述显影剂载体包括沿所述显影剂载体的移动方向交替设置的一高静电电容部分和一低静电电容部分。

11.如权利要求8所述的图像形成装置，所述图像形成装置还包括一电荷发生装置，所述电荷发生装置将单极的电荷施加于所述显影剂载体上的显影剂，以及

一可移动的支承元件，所述支承元件在一平面处与所述显影剂载体接触，所述平面与所述显影剂载体面向所述电荷发生装置的平面相对，

其特征在于，所述支承元件包括两组沿所述支承元件的移动方向设置的电极模式，将不同的电压施加于所述两组电极模式。

12.如权利要求8所述的图像形成装置，其特征在于，所述显影剂载体上承载的显影剂是两组具有不同的平均颗粒尺寸的显影剂的混合物，与平均颗粒尺寸较大的所述显影剂组相比，平均颗粒尺寸较小的所述显影剂组具有更高的流动性。

13.如权利要求8所述的图像形成装置，其特征在于，所述显影剂载体上承载的显影剂是两组具有不同的平均电荷数量的显影剂的混合物，与平均电荷量较小的所述显影剂组相比，平均电荷量较大的所述显影剂组具有更高的流动性。

14.如权利要求8所述的图像形成装置，其特征在于，将电压施加于所述显影剂载体，所述电压具有与交流电压相叠加的直流电压。