CN1453660A - 显影装置 - Google Patents

Abstract

一种显影装置包括：容纳包含有调色剂和载体的显影剂的显影容器，该容器被分成可构成显影剂的循环路径的第一室和第二室；设置在第一室内的第一可旋转的显影构件，用于用第一室中的显影剂使在载像构件上的静电图像显影；用于调整第一可旋转的显影构件上显影剂的层厚度的调整构件；第一磁极和第二磁极，其按照第一可旋转的显影构件的旋转方向的顺序设置在第一可旋转的显影构件中，并形成相斥磁场；设置在第二室内的第二可旋转的显影构件，用于用通过磁性作用从第一可旋转的显影构件接收的显影剂使载像构件上的静电图像显影；其中调整构件设置在与第二磁极基本相对的位置上。

Description

显影装置

技术领域

本发明涉及一种显影装置，其可用于电摄影型或静电记录型的复印机、打印机、传真机或类似设备。

背景技术

在使用电摄影型方法的成像设备(如复印机等)中，通过沉积显影剂而使形成于例如感光鼓的载像构件上的静电潜像变成可见图像。在用于进行这种显影操作的传统显影装置中，有一种使用包含调色剂颗粒和载体颗粒的双组分显影剂的显影装置。首先参照图12，其中示出了这种显影装置。如图12所示，在使用双组分显影剂的显影装置102中，一边搅拌一边输送双组分显影剂T。在很多显影装置中，设有两个输送螺杆，即第一输送螺杆5和第二输送螺杆6，它们是用于循环显影容器内的调色剂和载体的循环部件，而且在水平方向上并排设置和延伸。

在这两个循环部件5、6中，更靠近感光鼓10的第一输送螺杆5用于把显影剂供应给显影剂承载构件(显影套筒)8，还用于在显影剂经过显影区后收集显影剂。第二输送螺杆6用于混合并搅拌从显影套筒8收集的显影剂和新的显影剂。另一方面，近来有节约电摄影型成像设备(如复印机、打印机等)的内部空间的要求，因此希望缩小它们的尺寸。特别是，在全彩色型成像设备的情况下，要设置多个显影装置，因而缩小尺寸的要求更加强烈。

如图13所示，为了缩小尺寸，例如在日本公开专利申请平5-333691中已经公开了一种显影装置。图13所示的显影装置103是这样的：两个螺杆，即作为显影剂循环部件的输送螺杆5、6垂直地设置。更具体地说，显影装置103包括一个容纳显影剂的显影容器2和一个设置在显影容器2的开口中的显影套筒8(显影剂承载构件)，该开口面向感光鼓10。在显影容器2的与开口相对的一侧，垂直地设置着由隔板7限定的显影剂室3和搅拌室4。在显影剂室3和搅拌室4中，分别设置着作为循环部件的第一和第二输送螺杆5、6，用于循环显影剂容器中的显影剂，并用于搅拌和输送显影剂。第一输送螺杆5用来输送显影剂室3中的显影剂，第二输送螺杆6用来一边搅拌一边输送供应到第二输送螺杆6的上游侧的调色剂和已经存在于搅拌室4中的显影剂，从而使显影剂中的调色剂含量变得均匀。

在图13所示的显影装置103中，显影剂室3和搅拌室4是垂直设置的(垂直布置型)，因此，其优点是在水平面上所需要的空间较小。可以缩小其中水平地设置多个显影装置的所谓串联型或类似种类的彩色成像设备的尺寸。

垂直布置型显影装置具有如下优点。

显影剂沿着由箭头所示的方向从显影剂室3运出，并在由位于显影容器2中的磁辊8′(静止地固定在显影套筒8中的磁场产生部件)的磁极N1产生的磁力作用下，吸附在显影套筒8上。随着显影套筒8的旋转，使显影剂由显影套筒8承载并经过磁极S1，运向磁极N2所在的位置，在那里，显影套筒8显露于感光鼓10。然后，显影剂继续由显影套筒8承载着到达显影区，在那里，设置着一个与感光鼓10相对的显影磁极S2。在显影剂被套筒承载的过程中，显影剂调整片9(显影剂调整构件)和与之相对地设置的磁极S1一起通过磁性作用调整显影剂薄层的厚度。显影剂薄层用来使显影区中的静电潜像显影。

之后，使保持在显影套筒8上并且没有在显影区中消耗掉的显影剂通过磁极N3返回显影容器2中，该磁极N3相对于显影套筒8的旋转方向位于显影区的下游。在由具有相同特性且彼此相邻设置的磁极N1、N3产生的相斥磁场的作用下，从显影套筒8上清除如此返回的显影剂，并把这些显影剂收集到作为显影容器2的下半部分的搅拌室4中。

此时，随着显影套筒8的旋转，和水平搅拌型显影装置102的情况不同的是，显影剂没有被收集到显影剂室3中，而是如箭头b所示被收集到垂直设置在显影剂室3下面的搅拌室4中。由于该结构，显影剂室3总是只容纳已经在搅拌室4中经过充分搅拌的显影剂。因此，显影套筒8时常被供应具有均匀调色剂含量的显影剂，由此避免了沿轴向的不均匀，从而形成密度均匀的图像。

但是，这种传统的垂直布置型显影装置103存在着一个问题。

在显影装置103中，用显影剂调整片9来调整显影剂层的厚度。在该实施例中，显影剂调整片9设置在显影容器2的开口处。在显影容器2中的显影剂调整片9的附近，由片9从显影套筒上刮下来的显影剂会出现停滞。在片9的内侧，显影剂被由与片9相对的磁极S1和相对于显影套筒8的旋转方向位于其上游的N1极产生的磁力所吸引，因此，使大量被刮下来的显影剂堆积在那里。另外，从显影剂室3供应到显影套筒8上的显影剂不断地被运送到这个位置。由于这些原因，聚集在这里的大量显影剂受到很大的压力，从而使显影剂中的磁性载体和调色剂受到压缩，并可能导致从外部添加的氧化钛微粒等进入调色剂颗粒中。

另外，由于调色剂与磁性载体颗粒之间的摩擦，使调色剂本身的颗粒形状变圆。如果长期使用的话，调色剂会沉积并粘附在磁性载体颗粒上(所谓的失效现象)。

当显影剂发生这种变劣情况时，调色剂的摩擦电荷量随着时间的推移而变化，使得调色剂的显影性能改变，这导致不均匀的图像浓度或者使调色剂相对于磁性载体颗粒或感光鼓的机械沉积力增加。于是，显影动作与图像转印动作就会与电场不一致。这会引起调色剂的局部缺陷，并因此降低图像质量。

本发明人的研究已经表明，显影剂的变劣程度与显影驱动转矩密切相关。例如，已经证实，只是把显影剂调整构件移出传统的显影装置，显影驱动转矩就会降低到大约1/10，而且空转一点儿也不会使显影剂变劣。通过重复这些实验，发现显影驱动转矩的增加主要是由聚集在显影剂调整片附近的显影剂的数量引起的。

日本公开专利申请平11-194617(美国专利No.6067433)公开了如下内容：为了减小显影驱动转矩，如图14所示，使显影剂调整片9与彼此相邻地设置的相斥的N3极与N1极中之一N1极的下游(相对于显影套筒8的旋转方向而言)附近相对，从而在吸附显影剂的同时调整显影剂的层厚度。

采取这种结构，由显影剂调整片9的内侧，即其相对于显影套筒8的旋转方向的上游端面，调整并清除的显影剂沿着显影剂调整片9的上游表面流动，并且，在相斥的极N1与N3的作用下，多余的显影剂落入显影容器2中。因此，不会有大量的显影剂停滞在显影剂调整片9的上游表面处，并因此防止了显影剂受到很大压力。

结果，使显影驱动转矩减少至传统水平的1/4，从而显著遏制了显影剂的变劣。

但是，该结构导致了很小范围的显影剂堆积。这种堆积的显影剂量的急剧减少导致从显影剂输送螺杆5到显影套筒8上的显影剂供应不均匀和/或由于在显影操作后，调色剂含量低的显影剂在显影套筒8上的滞留而导致的调色剂含量不均匀。这些是轻负载显影装置所特有的图像缺陷。

具体地说，在图15中由箭头d示出了垂直布置型显影装置104中的原料循环路径。并不是所有的从搅拌室4通过一个连通部分71(其是设置在位于显影剂室3与搅拌室4之间的隔板7的相对轴向端部处的开口之一)供给显影剂室3的显影剂T都被输送给显影剂室3中的第一输送螺杆5的下游端。有些显影剂被中途供应给显影套筒8，并在经过显影区后被收集到搅拌室中。

把显影剂输送到显影套筒8上的动作发生在显影套筒8的几乎整个长度上。因此，在相对于输送方向从上游端指向下游端的方向上，由显影剂室3中的第一输送螺杆5输送的显影剂T的量逐渐减少。另一方面，在相对于输送方向从上游端指向下游端的方向上，由搅拌室4中的第二输送螺杆6输送的显影剂T的量趋于逐渐增加。因而，如图15所示，显影装置104中的显影剂T的分布会趋向于不均匀。

由于搅拌室4中的显影剂量的这种不均匀性，在搅拌室4中的输送螺杆6相对于显影剂输送方向的下游侧(邻近从下部搅拌室4通向上部显影剂室3的连通部分71)，显影剂的量最大，结果，显影剂堆积在显影套筒8的附近。通常，由于经过了显影区而具有低调色剂含量的显影剂如图14中的箭头b所示被回收进搅拌室4中。但是，当堆积的显影剂延伸到显影套筒8的附近时，使显影剂滞留在显影套筒8上并经过隔板7。将该显影剂如箭头c所示地送入显影剂室3，并再次输送到显影区中，而且没有经过搅拌室4中的输送螺杆6的搅拌。

结果，纵向搅拌类型和轻负载类型的组合体具有这样的趋势，即，将调色剂含量低且未经搅拌的显影剂输送给显影套筒8，因此产生了由于显影剂层厚度不均匀而引起的例如深度不均匀等图像缺陷。特别是，当使用低流动性的调色剂或球形调色剂等调色剂时，不均匀性更加显著。

当显影套筒8的圆周速度相应地高于复印机或打印机的加速时，上述的滞留现象很明显。这是因为，高的圆周速度会引起显影套筒8的显影剂输送力与显影剂的动能增加。因此，由于电摄影型打印机和/或复印机的加速，问题更加严重了。

更特别地是，当显影套筒的旋转速度超过250mm/秒或500mm/秒时，问题会特别严重。

已经考虑到延长N1和N3极(它们是相斥的极)之间的距离。但是，这会导致N3极接近作为显影极的S2极。当由于显影剂的链的拍打动作使调色剂分散时，这在S2极与N3极之间的位置上造成显影剂的堆积。在高速度的情况下，该问题尤为突出。

发明内容

因此，本发明的一个主要目的是提供一种显影装置和一种成像设备，由此可防止由于显影剂的劣化而造成的图像缺陷。

本发明的另一个目的是提供一种显影装置和一种成像设备，其中防止了显影剂的滞留。

通过下述参照附图对本发明优选实施例的描述，本发明的这些及其它目的、特征和优点会变得更加清楚。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的显影装置的剖视图，其中示出了显影装置与感光鼓之间的位置关系。

图2是根据本发明一实施例的成像设备的示意图。

图3是根据本发明一实施例的显影装置的显影剂承载构件的放大图。

图4是根据本发明一实施例的显影装置沿轴向的剖视图。

图5是表示在感光鼓与根据本发明另一实施例的显影装置之间的位置关系的剖视图。

图6是根据本发明这个实施例的显影装置沿轴向的剖视图。

图7是表示在根据本发明一实施例的显影装置和感光鼓之间的位置关系的剖视图。

图8是根据本发明一实施例的成像设备的示意图。

图9是根据本发明一实施例的显影装置的显影剂承载构件的放大图。

图10是根据本发明又一实施例的显影装置的剖视图，其中示出了感光鼓与显影装置之间的位置关系。

图11是根据本发明又一实施例的显影装置的剖视图。

图12是传统显影装置的剖视图。

图13是传统显影装置的剖视图。

图14是传统显影装置的轴向剖视图。

图15是传统显影装置的剖视图。

具体实施方式

下面参照附图详细地描述根据本发明的优选实施例的显影装置及其附图。该显影装置可用于将在下文中进行描述的成像设备的例子中，但其用途并不限于这些例子。

<实施例1>

图1示出了在如图2所示的全彩色成像设备中，各成像站Y、M、C、K中的显影装置1相对于载像构件(感光鼓)10的位置关系。成像站Y、M、C、K具有基本相同的结构，它们在全彩色成像操作中分别形成黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)图像。在下面的描述中，当提到“显影装置1”时，是指在成像站Y、M、C、K中的每个显影装置1Y、显影装置1M、显影装置1C和显影装置1K的显影装置。

下面参照图2描述整个成像设备的操作。

感光鼓10(载像构件)可旋转地设置在成像装置中，感光鼓10由主充电器21均匀地充电，然后再暴露在由发光元件22(如激光装置)发出的根据信息信号调制过的光线下。显影装置1通过下面将描述到的处理过程把潜像变成可见的调色剂图像。由第一转印充电器23在各成像站把可见图像(显影图像或调色剂图像)转印到转印介质板24上，并由第二转印充电器30把调色剂图像转印到转印纸27(记录材料)上。转印到记录材料上的调色剂图像由定影装置25定影成为永久的图像。未转印的调色剂由清洁装置26从感光鼓10上清除。由成像操作消耗的调色剂从调色剂供应容器20中补充。

在该实施例中，调色剂图像从感光鼓10M、10C、10Y、10K暂时转印(初次转印)到转印介质板24(中间转印件)上，然后将调色剂图像一起转印到转印纸上(二次转印)。但是，本发明可以应用于其它类型的图像转印系统，例如，设置由成像站Y、M、C、K输送记录材料的转印材料输送构件以代替转印介质板24，以及使调色剂图像直接转印到承载在转印材料输送构件上的转印纸上。

下面参照图1描述显影装置1的操作。本实施例的显影装置1包括：第一显影套筒8(显影剂承载构件)，它设置在显影容器2中，该容器中有包含非磁性调色剂和磁性载体的双组分显影剂；以及调整片9(显影剂调整部件)，它用于调整在显影套筒8的表面上承载的显影剂的层厚度。调整片9设置在显影套筒8的下部位置。

显影装置还包括：第二显影套筒11，它与第一显影套筒8相对地设置在第一显影套筒8的上部；以及隔板7，它在显影容器2的大致中间部分处与显影套筒8平行地延伸，从而形成一个显影剂室3和一个搅拌室4，搅拌室4占据上部位置，其中显影剂容纳在显影剂室3和搅拌室4中。

在显影容器2的对应于面朝感光鼓10的显影区的地方，设有一个开口。第一显影套筒8和第二显影套筒11通过该开口部分地暴露于感光鼓10。第一和第二显影套筒8、11由非磁性材料制成，其内部包含不可转动的磁辊8′和11′(第一和第二磁场产生部件)。第一显影套筒8中的第一磁辊8′具有显影极N2以及用于输送显影剂T的磁极S1、S2、N1、N3，第二显影套筒11中的第二磁辊11′具有显影极N4和用于输送显影剂的磁极S3、S4。在这些磁极中，N1极和N3极具有相同的磁极性，以提供相斥磁场；并且S3极和S4极具有相同的磁极性，以提供相斥磁场，由此形成了针对显影剂的壁垒。

在本实施例中，显影套筒8、11沿图中箭头所示的方向旋转，与感光鼓10表面的圆周运动的方向一致。套筒从下部向上部运动。因而，将显影剂T从显影剂室3(由显影容器2中的隔板7形成的下部)中取出，并且使经历过显影操作之后的显影剂T返回搅拌室4中(上部)。

下面描述显影剂T从显影套筒8、11到感光鼓10的运动。由显影剂室3中的第一输送螺杆5输送的双组分显影剂T在第一显影套筒8中的N1极的磁力的作用下被取出，并沿显影套筒8的旋转方向传送。通过调整片9和与之相对地设置的磁极S2的合作，在磁作用下调整显影剂的层厚度。经调整的显影剂被传送到第一显影区(显影磁极N2)，在该处，第一显影套筒8与感光鼓10相对，以把显影剂T供应给在感光鼓10上形成的潜像，从而使潜像显影。

在完成第一显影套筒8上的显影动作之后，显影剂T沿显影套筒8的旋转方向向上地经过S1极，然后在套筒8和11彼此靠近的位置被带到第二显影套筒11上，该位置位于显影套筒8中的磁辊8′的N3极与显影套筒11中的磁辊11′的S3极之间。

下面参照图3描述显影剂T的流动，该图是第一显影套筒8和第二显影套筒11的放大图。在第一磁极N1和第二磁极N3之间形成相斥的磁场，其中第一磁极N1属于第一显影套筒8中的第一磁辊8′，第二磁极N3相对于显影套筒8的旋转方向位于第一磁极N1的上游，而且其极性与第一磁极相同；在第二磁辊11′的第三磁极S3与第四磁极S4之间形成相斥的磁场。在显影套筒8中的N1极与N3极之间的相斥磁场和在第二显影套筒11中的S3极与S4极之间的相斥磁场的方向都指向同一侧，更具体地说，朝向显影容器2的内部。显影剂T在第一显影套筒8上传送，经过第一显影区(其是第一显影套筒的显影区)，然后通过第一显影套筒8的旋转到达磁辊8′的第二磁极N3的位置。在下游第一磁极N1的相斥磁场的作用下，显影剂T不能沿箭头e所示的方向经过套筒8、11之间的最小间隙，因此，显影剂T不会滞留在显影套筒8上，但使显影剂T从第一显影套筒8的N3极的位置沿着套筒8的延伸向第二显影套筒11中的磁辊11′的第三磁极S3的路线转移到第二显影套筒11上，并由第二显影套筒11运送。显影剂T到达使N4极设置在磁辊11′中的第二显影区，然后再次被用于显影。随后，显影剂被运送给设置在搅拌室4中的第二输送螺杆6。

向第一和第二显影套筒8、11施加显影偏压，该显影偏压是来自一个电压源的受AC偏压的CD电压，以便提高显影效率(调色剂作用于潜像的应用率)。施加到第二显影套筒11上的显影偏压可以只包括DC电压分量，但通过施加呈受AC偏压的CD电压形式的电压来提高显影效率，类似于向第一显影套筒8施加的显影偏压。因而，最好向第一显影套筒8和第二显影套筒11中的一个或两个施加AC电压分量。

通过使用两个显影套筒，即，显影套筒8和11，使显影动作的次数增加了一倍，从而能向感光鼓10上的潜像部分供应充足的调色剂，由此可以提高显影效率。更具体地说，根据本发明人的实验，显影效率提高了大约30％。这意味着，即使圆周速度降低30％，显影效率也相同。因此，可以遏制显影剂的劣化。

通过显影套筒11的旋转，将显影剂送入搅拌室4中，并通过在位于显影容器2的第二显影套筒11中的S3极和S4极之间形成的相斥磁场的作用下，将显影剂T从套筒上刮除，使其流向搅拌室4中的输送螺杆6。

如上所述，显影剂室3和搅拌室4设有作为循环部件的、用于搅拌、输送并循环显影剂的第一和第二输送螺杆5、6。

第一输送螺杆5在显影剂室3的底部基本上平行于显影套筒8的轴向(显影横向方向)地延伸，并且被旋转以在显影剂室3的底部沿显影套筒8的轴向输送显影剂T。第二输送螺杆6以与第一输送螺杆5相反的螺旋方向形成螺旋，并在搅拌室4的底部基本上平行于第一输送螺杆5地设置。使它沿与第一输送螺杆5基本相同的方向旋转，以便沿着与第一输送螺杆5相反的方向输送搅拌室4中的显影剂。

这样，在第一和第二输送螺杆5、6的旋转的作用下，显影剂通过如图4所示的在隔板7的相对端部处形成的开口71、72，从而使显影剂沿方向d在显影剂室3与搅拌室4之间循环。

在本实施例中，显影剂室与搅拌室垂直设置，其中，搅拌室在显影剂室的上面，这与传统的显影装置103形成对比。显影剂在重力的作用下从搅拌室4移入显影剂室3，并且在显影剂的压力的作用下从显影剂室3进入搅拌室4。

如上所述，在显影剂的压力为最大的地方发生显影剂的劣化。在本实施例中，这是搅拌室4中相对于输送螺杆6的显影剂输送方向的下游部分，调色剂被送往这里。显影剂粉末的水平在可能出现变劣的连通部分72处为最高。但是，由于从下侧到上侧地出现从搅拌室4进入显影剂室3中的显影剂，由重力在从搅拌室4进入显影剂室3的连通部分72处引起显影剂循环，因此，显影剂基本上没有受到应力的作用。

由于显影剂粉末在从下侧到上侧的连通部分71处受到压力，使得显影剂从显影剂室3运动到搅拌室4中。显影剂粉末的表面水平的平衡如图4所示，其中，显影剂粉末的表面水平在显影剂室3中的下游侧较低，因为显影剂T被用于显影操作。因此，对显影剂的量和显影剂输送力进行调整，以便不会由显影剂粉末压力引起循环。为此，施加应力的部分较小，这意味着显影剂的劣化较轻。

在本实施例中，通过使用根据本实施例的两个套筒，可将套筒的圆周速度降低30％，而且通过将显影剂室3设置在下侧并将搅拌室4设置在上侧，可基本上消除显影剂的应力。

根据对本实施例的显影装置所作的实验，已经证实，显影剂变劣的速度可以减少到传统显影装置的1/3。

通常，当显影套筒的圆周速度增加以便提高复印或打印速度时，显影剂的劣化非常明显。更具体地说，当显影套筒的旋转速度超过250mm/秒，尤其是超过500mm/秒时，问题更为严重。当显影套筒的旋转速度超过1000mm/秒时，由于离心力会产生调色剂从显影套筒散出的问题。从这点看来，本发明特别适于显影套筒的圆周速度不小于250mm/秒且不大于1000mm/秒的高速显影装置。

因而，根据上述实施例，提高了显影效率，并能防止显影剂的劣化，在该实施例中，用于循环并搅拌显影剂容器中的显影剂的循环部件包括两个显影套筒，其中一个套筒占据较高的位置，而另一个套筒占据较低的位置，并且，用于向显影套筒供应显影剂的显影剂室占据较低的位置，而用于收集进行过显影动作后的显影剂的搅拌室占据较高的位置。因此，可以提供显影装置及具有该显影装置的成像设备，其中避免了由于显影剂的劣化而产生的图像缺陷(如浓度不均匀)，并因此保持令人满意的成像。

<实施例2>

下面参照图5描述根据实施例2的显影装置。

该实施例中的显影装置与实施例1中的类似。但是，在该实施例的显影装置101中，调整片9与第一磁极N1的附近相对，磁极N1是第一和第二磁极N1、N3中的下游侧磁极，磁极N1、N3设置在第一显影套筒中并相对于显影套筒8的旋转方向形成相斥的磁场，由此，在吸附显影剂的同时，可调整显影剂的层厚度。

如在日本公开专利申请平11-194617中已经公开的那样，这种布置本身已公知为可通过其显著降低显影装置转矩的机构。但是，如果其与单个显影套筒结构或水平布置联用，则显影剂堆积区会如此之小，以致显影剂滞留在套筒上，结果使调色剂含量不均匀。

但是，根据该实施例，其可以与两个显影套筒和垂直布置联用，从而可以基本上彻底地防止显影剂的滞留。对该实施例的显影装置进行了实验，而且结果证实，显影剂劣化速度减少到实施例1的显影装置的劣化速度的1/4。

因而，根据该实施例，调整片设置在第一磁极附近的对面，该第一磁极是设置在第一显影套筒中的相斥磁极中相对于显影套筒的旋转方向处于下游的那个，而且使用了两个显影套筒，由此可明显地减少显影剂的劣化。

<实施例3>

下面参照图6描述本发明的实施例3。图6是根据该实施例的显影装置101的轴向剖视图。

该实施例的显影装置具有与实施例1的显影装置1基本类似的结构。但是，在该实施例中，设置了一个排放口12，它设置在邻近显影剂室3壁的最下游部分的外壁中，用于当显影剂的表面高度超过预定水平(由图中的g表示)时排出显影剂。

当由显影剂室3中的输送螺杆5输送的显影剂T没有被吸附到第一显影套筒8上并聚集在位于显影剂室3的最下游部分处的显影剂堆积部分中时，显影剂粉末的表面水平上升。即使在该情况下，当该水平超过预定水平g时，显影剂自动地通过显影剂排放口12排出。排出的显影剂T被送入一个程序调色剂盒(未示出)。因此，可以维持在显影剂室3的下游部分处的显影剂粉末表面的水平恒定。

结果，可以减小显影剂T在使显影剂从显影剂室3通过连通部分71进入搅拌室4的位置上的应力，从而可以进一步减小显影剂的劣化速度。

<实施例4>

实施例4的特征在于，调色剂供应容器20装有与供应调色剂混合的磁性载体颗粒。

采用这种结构，即使显影剂(调色剂和磁性载体)通过实施例3中的显影剂排放口12排出，也从调色剂供应容器20供应显影剂，从而能自动地供应未劣化的磁性载体，因而可在长期操作中使摩擦电荷保持稳定。结果，可以进一步延长显影剂的寿命。

根据该实施例，用于搅拌、输送和循环显影装置中的显影剂的循环部件基本上垂直地设置，而且使用两个显影套筒，由此通过遏制显影剂的变劣而提高了显影效率。

因此，可以消除由于显影剂的变劣而引起的图像缺陷(如浓度不均匀等)。

在使用两个显影套筒的显影装置中通常采用把显影容器分成显影剂室和搅拌室的结构。但是，实施例1-3并不限于使用一种双组分显影剂的显影装置，也可应用于使用不含载体颗粒的单组分显影剂的显影装置。在使用单组分显影剂的情况中，为了遏制由于显影剂颗粒的滞留而引起的显影剂的变劣，使用本发明。

如上所述，根据该实施例，提供了一种显影装置，其中，用于搅拌、输送和循环显影装置中的显影剂的循环部件基本上垂直地设置，使用了两个显影剂承载构件，其中用于把显影剂送进第一显影剂承载构件的显影剂室占据一个较低的位置，而用于从第二当前载像构件收集已经过第一显影区和第二显影区的显影剂的搅拌室占据一个较高的位置，通过这些，提高了显影效率，并减小了显影容器中的显影剂的应力，因而遏制了显影剂的劣化。因此，提供了一种小型的高速显影装置，借此可避免由于显影剂的劣化而产生如浓度不均匀等的图像缺陷。

<实施例5>

图7示出了在如图8所示的全彩色成像设备的各成像站Y、M、C、K中显影装置1与载像构件(感光鼓)10的位置关系。一些元件的结构基本上与前述实施例中的一样，但将对它们进行描述以有助于更好地理解该实施例。成像站Y、M、C、K具有基本相同的结构，它们分别在全彩色成像操作中形成黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)图像。在下面的描述中，当提到“显影装置1”时，是指在成像站Y、M、C、K的各显影装置1Y、显影装置1M、显影装置1C和显影装置1K中的显影装置。

下面参照图2描述整个成像设备的操作。

感光鼓10(载像构件)可旋转地设置在成像设备中，感光鼓10由主充电器21均匀地充电，然后被暴露在由例如激光装置的发光元件22发出的根据信息信号调制过的光线下。由显影装置1通过下面将描述的处理过程将潜像变成可见的显影图像(调色剂图像)。

可见图像(显影图像或调色剂图像)由第一转印充电器23转印到转印纸27(记录材料)上。转印到记录材料上的调色剂图像由定影装置25定影成为永久的图像。未转印的调色剂由清洁装置26从感光鼓10上清除。从调色剂供应容器20中补充由成像操作消耗的显影剂中的调色剂。在该实施例中，使调色剂图像直接从感光鼓10M、10C、10Y和10K转印到被输送至转印材料输送板24的转印纸27(记录材料)上。本发明可应用于这样的成像设备，其中设置一个中间转印构件以代替转印纸输送板24，从而将调色剂图像暂时从感光鼓10M、10C、10Y和10K转印到中间转印构件上(初次转印)，然后将调色剂图像一起转印到转印纸上(二次转印)。

下面参照图7描述显影装置1的操作。在该实施例中，显影装置1包括：一个显影容器2，它用于容纳包括非磁性调色剂颗粒和磁性载体颗粒的双组分显影剂；一个第一显影套筒8(第一显影剂承载构件)；以及一个调整片9(显影剂调整构件)，它用于调整在显影套筒8的表面上承载的显影剂的层厚度，调整片9与显影套筒8相对地设置。

一个基本上在显影容器2的中间垂直地延伸至片状物的隔板7把显影容器2分成一个显影剂室3和一个搅拌室4，而且显影剂容纳在显影剂室3和搅拌室4中，其中显影剂室3和搅拌室4基本上垂直地布置。

显影剂室3和搅拌室4分别设有第一和第二输送螺杆5、6，这两个螺杆是用于搅拌、输送并循环显影容器2中的显影剂T的循环部件。第一输送螺杆5在显影剂室3的底部基本上沿着显影套筒8的轴向延伸，并用于通过其自身的旋转在显影剂室3的轴线上单轴地输送显影剂T。第二输送螺杆6设置在搅拌室4的底部，基本上平行于第一输送螺杆5地延伸，并用于沿与第一输送螺杆5的输送方向相反的方向输送搅拌室4中的显影剂T。这样，与图15中所示的结构类似，第一和第二输送螺杆5、6的旋转使显影剂T通过一个位于隔板7的相对端部的开口(连通部分)(图15中的连通部分71、72)在显影剂室3和搅拌室4之间循环。

另外，在显影容器2的对应于与感光鼓10相对的显影区的一个位置上设置一个开口。显影套筒8(第一显影剂承载构件)设置在该开口中，以便部分地暴露于感光鼓10。显影套筒8是可旋转的。显影套筒8由非磁性材料制成并包含一个不能旋转的磁辊8′(第一磁场产生部件)。磁辊8′具有一个显影极S2和用于输送显影剂的磁极S1、N1、N2、N3。第一磁极N3和第二磁极N1具有相同的极性，并彼此相邻地设置在显影容器2的内部，从而在这些磁极之间形成相斥的磁场，以便形成针对显影剂T的壁垒来分离搅拌室4中的显影剂T。

下面描述轻负载显影装置。在该实施例中，为了防止由于设置显影剂调整部分9而引起的显影剂的劣化，使调整片9(显影剂调整构件)设置在显影剂室3的上部，处于第二磁极N1的下游5度的位置上，该第二磁极N1是磁辊8′的相斥极N1和N3中相对于套筒8的旋转方向位于下游的那个。这在调整片9与显影套筒8最接近的位置形成一个400μm的间隙。套筒8与调整片9之间的距离(SB距离)由N1极的磁力和套筒8上的显影剂的量(在该实施例中大约是30mg/cm²)综合决定。

该实施例中的调整片9包括一片非磁性材料和一个厚度为0.3mm的用磁性材料制成的磁板。将该磁板粘附在片的侧面上。

根据本发明人的实验已经发现，调整片9最好布置在相对于显影套筒8的旋转方向而言处于距N1极的最大磁通密度位置的下游X°/2的范围内，其中X°是N1极的半峰宽度。

显影套筒8沿箭头所示的方向旋转，该箭头表示显影套筒的表面在显影区中基本上垂直向下地运动。显影套筒8将一层双组分显影剂T运载到其中显影套筒8与感光鼓10相对的显影区，该显影剂的厚度由通过调整片9形成的磁刷调整(链切(chain cutting))。显影剂T被供给在显影区中的感光鼓10上形成的潜像，并使潜像显影。此时，为了提高显影效率(到达潜像的显影剂的应用率)，从电压源向显影套筒8施加显影偏压电压，该电压是受AC偏压的DC电压。

第一输送螺杆5在显影剂室3的底部基本平行于显影套筒8的轴向(显影横向方向)地延伸。在这些实施例中，第一输送螺杆5包括一个由铁磁性构件制成的旋转轴和一个由非磁性材料制成的螺旋形片状构件。第一输送螺杆5通过其旋转沿显影套筒8的轴向输送在显影剂室3的底部的显影剂T。

与第一输送螺杆5类似，第二输送螺杆6包括一个旋转轴以及一个螺旋方向与第一输送螺杆5的螺旋方向相反的片状构件。其在搅拌室4的底部基本上平行于第一输送螺杆5地延伸。它沿与第一输送螺杆5相同的旋转方向旋转，以便在搅拌室4中沿与第一输送螺杆5相反的方向输送显影剂T。

通过第一和第二输送螺杆5、6的旋转，显影剂T充满在显影剂室3和搅拌室4之间。在该实施例的显影装置1中，显影剂室3和搅拌室4基本上垂直地设置，因此，显影剂从显影剂室3基本向上地移动到搅拌室4中，并从搅拌室4基本向下地移入显影剂室3中。尤其是，在从搅拌室4到显影剂室3的运动中，由堆积在端部的显影剂的压力将显影剂完全推出。

在此情况下，如在有关现有实施例的说明中所描述的那样，显影剂容易滞留在搅拌室4中邻近连通部分71的地方，显影剂通过这个连通部分从搅拌室4转移到显影剂室3中，从而显影剂T粉末的表面水平较高。结果，在经过显影区之后调色剂含量已经降低的显影剂T滞留在显影套筒8上，并被送入显影剂室3中，再次到达显影区。在该实施例的轻负载显影装置的情况下，显影剂不容易滞留在显影剂调整片9的显影容器2这一侧，因此，容易发生滞留。

下面描述该实施例中防止显影剂滞留在显影套筒上的情况。在该实施例中，一个附加的输送套筒11(第二显影剂承载部件)设置在位于显影套筒8的下部并与显影套筒8相对的位置上。输送套筒11可以在箭头所示的方向上旋转(与显影套筒8的方向一样)。

输送套筒11由非磁性材料制成，而且与显影套筒8类似地，输送套筒11包含一个磁辊11′，该磁辊是不可旋转的第二磁场产生部件，具有三个磁极，即磁极S3、S4、N4。在这些磁极中，极性相同的第三磁极S3和第四磁极S4彼此相邻地设置在显影容器中，以形成排斥磁场，从而提供针对显影剂T的壁垒。磁极S3和S4中相对于套筒11的旋转方向位于下游的那个，即第三磁极S3与在显影套筒8中的磁辊8′的位于套筒8、11彼此最靠近的位置的第一磁极N3相对。磁辊8′的N3极相对于套筒8的旋转方向设置在磁极N1、N3的上游，磁极N1、N3在显影套筒8这一侧形成相斥的磁极。

下面参照图9描述邻近显影套筒8和输送套筒11的显影剂T的流动情况。如前所述，在显影套筒8中的第一磁极N3与第二磁极N1之间形成一个相斥的磁场，并且在输送套筒11中的第三磁极S3与第四磁极S4之间也形成一个相斥的磁场。显影套筒8中的第一磁极N3与输送套筒11中的第三磁极S3彼此靠近。由显影套筒8中的磁极N1和N3形成的相斥磁场与由输送套筒11中的S3极和S4极形成的相斥磁场的取向相同，即，指向显影容器2的内部。

在显影套筒8上运送的显影剂T经过显影区，然后到达磁辊8′的第一磁极N3的位置。在由下游的第二磁极N1形成的相斥磁场的作用下，显影剂不能经过套筒8、11彼此相对的最靠近的位置，因此，防止了显影剂T滞留在显影套筒8上。如箭头f所示，显影剂T沿着伸向输送套筒11中的磁辊11′的第三磁极S3的磁力线，从显影套筒8中的N3极所在位置移向输送套筒11。显影剂T在输送套筒11上输送给搅拌室4中的第二输送螺杆6。

在如图14所示的包含一个套筒8的传统系统中，显影剂以N1-S1-N2-S2-N3的顺序，然后沿如图14中的箭头c所示的N3-N1的方向移动，从而显影剂T从显影容器2的内部移到外部显影区，然后返回显影容器2中。在这种运动的情况下，显影剂滞留的可能性较大。根据该实施例，设置输送套筒11，以使其与在显影容器2的开口中的显影套筒8相对，输送套筒11在那里与感光鼓10相对。由于该种设置，显影剂T在显影套筒8上沿着N1-S1-N2-S2-N3的顺序移动到显影容器2的外部，然后在显影套筒8上的显影剂T被套筒8、11的相斥磁场阻止，从而使显影剂T不会通过在套筒8、11之间最靠近的部分处的间隙。显影剂T移至输送套筒11，并在输送套筒11上沿着S3-N4-S4的顺序输送。然后，显影剂T由在显影容器2中的第四磁极S4与第三磁极S3之间形成的相斥磁场阻挡，从而把显影剂T从套筒上刮下来，送入搅拌室4中。这样，由输送套筒11基本上完全地刮除显影套筒8上的显影剂T，从而防止显影剂的滞留。

在图14所示的传统显影装置104中，显影剂T沿着主显影极S2和磁极N3移动，并由通过N1极形成的相斥磁场刮除到搅拌室4中。为了防止在这种布置的情况下沿由箭头c所示的方向产生滞留，其中的磁力在极N1和N2之间为0G的范围必须较大，但由于N3极构成相斥极，磁力趋向于只向S2极延伸，因此，显影剂会出现滞留。

但是，显影剂顺利地沿着S2-N3-S3移送给输送套筒，因此，磁力线趋向于指向S3极，而不是指向S2极，从而对N3极的位置少有限制。因此，可以使显影套筒8这侧上的相斥极的间距较大，从而不将未经搅拌的显影剂供给显影套筒8，因此可以避免这方面的图像缺陷。

为了用输送套筒11从显影套筒8上清除显影剂T，极性相反的磁极(即，相吸引的极)最好彼此相对地设置。这样，可防止显影剂通过套筒8、11之间最靠近的位置。

在该实施例中，极性相反的磁极(N3极和S3极)在套筒相互最靠近的位置附近彼此相对地设置。但是，通过设置极性相同的磁极，可以达到相似的刮除效果。为了防止已经被刮除并输送至输送套筒11的表面的显影剂T返回显影套筒8并由此而被输送，将显影剂刮离输送套筒11的位置，即，另一个相斥磁极(该实施例中的第四磁极S4)最好远离显影套筒8。

更具体地说，构成输送套筒11上的相斥磁场的极性相同的磁极之间的距离，即，S3极和S4极之间的距离最好较大，更特别地是，不小于100°，比较优选的为不小于150°，甚至最好不小于180°。由于输送套筒11的直径越大，该距离就越大，因此，其直径最好不小于15mm，更加的优选是不小于20mm。虽然未示出，但可以设置两个或更多的输送套筒，以便继续转移显影剂。

通常，当通过提高显影装置的圆周速度而提高复印速度或打印速度时，滞留现象很显著。更特别地，当显影套筒的旋转速度超过250mm/秒，尤其是超过500mm/秒时，问题更为严重。当显影套筒的旋转速度超过1000mm/秒时，由于离心力的作用，产生了调色剂从显影套筒散出的问题。从这点看来，本发明特别适合于显影套筒的圆周速度不小于250mm/秒且不大于1000mm/秒的高速显影装置。

如前所述，根据该实施例，提供了一种显影装置，其中用于搅拌、输送并循环显影装置中的显影剂的循环部件基本上垂直地设置，输送套筒(第二显影剂承载部件)设置在与显影套筒的底部相对的区域中，这样，可以彻底地从显影套筒上刮除显影剂，因此，防止了显影剂滞留在显影套筒上。由此，可以避免轻负载显影装置所特有的图像缺陷。

<实施例6>

下面参照图10描述本发明实施例5的显影装置100。

该实施例的结构与前述实施例4的相似。但是，在该实施例中，与显影套筒8相对设置的输送套筒11(第二显影剂承载部件)也靠近感光鼓10。此外，向输送套筒11施加显影偏压，从而N4极用作为有效地进一步显影输送套筒11上的潜像的显影极。

这样，使显影动作的次数增加了一倍，因此，提高了显影效率。施加到输送套筒11上的显影偏压可以只包含DC电压分量，但可以与施加到显影套筒8上的显影偏压类似地施加呈受AC偏压的DC电压的电压，从而更加提高显影效率。换言之，最好向显影套筒和输送套筒中的一个或两个施加AC电压。

在这种情况下，施加到显影套筒8和输送套筒11上的电压不一定要相同，但最好施加相同的电压，这样就可以使用共同的电压源了。

在这样一种使用两个显影剂承载构件而发生两次显影动作的显影装置中，本发明可以避免例如浓度不均匀这样的图像缺陷，因为供应给显影套筒的显影剂的调色剂含量分布在轴向上是基本均匀的，还因为显影剂不会滞留在显影套筒上。

结果，即使在高速复印机或打印机中，也可以减小套筒的圆周速度。换言之，可以显著地扩大高速设备的设计范围。

在这样一种成像设备中，可以从显影套筒上基本彻底地清除显影剂，因此，可以避免轻负载显影装置所特有的图像缺陷。

<实施例7>

下面参照图11描述本发明实施例6的显影装置。图11是显影装置101的剖视图。

该实施例与实施例5相似，但在该实施例中，设置了更多个在与感光鼓10相对的输送套筒11(第二显影剂承载构件)中的磁辊11′的磁极，更具体地说，设置了5个磁极(图12中的S4极是第二主显影极)。在这种布置中，可以缩短相邻磁极之间的距离，因此，提高了输送力，因而进一步改善了显影剂循环的稳定性。

与实施例4-6中的显影装置1、100、101相似，显影剂被供应给占据较高位置的显影剂室中的第一显影剂承载构件，并且在经过显影动作后，将显影剂收集到占据较低位置的搅拌室中。

在使用双组分显影剂的显影装置中，通常把显影容器分成显影剂室和搅拌室。但是，实施例1-3不限于使用双组分显影剂的显影装置，也可应用于使用不含载体颗粒的单组分显影剂的显影装置。在使用单组分显影剂的情况中，在遏制由于显影剂颗粒的滞留而引起的显影剂变劣方面，使用本发明。

如上所述，根据该实施例，提供了一种显影装置，其中用于搅拌、输送和循环显影装置中的显影剂的循环部件基本上垂直地设置，可以容易地防止显影剂的劣化。此外，防止了显影剂滞留在显影套筒上。因此，能避免轻负载显影装置所特有的图像缺陷。

如上所述，根据实施例4-6，用于搅拌、输送并循环显影装置中的显影剂的循环部件基本上垂直地设置，并且显影剂承载构件中的磁场产生部件具有轻负载结构，其中使用的显影剂承载构件的极性使得可防止显影剂滞留在显影剂承载构件上。因此，可以避免轻负载显影装置所特有的图像缺陷，如浓度不均匀等，因此，可以遏制显影剂的变劣，便于适用于高速设备。此外，由于第二显影剂承载构件与载像构件相对地设置，提高了显影效率。

尽管已经参照此处公开的结构描述了本发明，但本发明并不限于所述的细节，且本申请旨在覆盖那些可落入改进的目的及下述权利要求范围内的改进及变化。

Claims (17)

1.一种显影装置，包括：

一个用于容纳一种包含有调色剂和载体的显影剂的显影容器，所述显影容器被分隔成一个第一室和一个第二室，这两个室构成了显影剂的循环路径；

一个设置在所述第一室中的第一可旋转的显影构件，用于用所述第一室中的显影剂使在载像构件上形成的静电图像显影；

一个调整构件，用于调整在所述第一可旋转的显影构件上的显影剂的层厚度；

第一磁极和第二磁极，它们按照所述第一可旋转的显影构件的旋转方向的顺序设置在所述第一可旋转的显影构件中，所述第一磁极和第二磁极有效地形成一个相斥的磁场；

一个设置在所述第二室中的第二可旋转的显影构件，用于用通过磁性作用从所述第一可旋转的显影构件接收的显影剂使在载像构件上形成的静电图像显影；

其中，所述调整构件设置在一个与所述第二磁极基本上相对的位置上。

2.如权利要求1所述的装置，还包括：第三磁极和第四磁极，它们按照所述第二可旋转的显影构件的旋转方向的顺序设置在所述第二可旋转的显影构件中，用于形成一个相斥的磁场，其中，所述第一磁极和所述第三磁极基本上彼此相对地设置，并且具有彼此不同的磁极性。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，在于所述第一磁极和所述第三磁极之间形成的磁场的作用下，由所述第二可旋转的显影构件利用磁性作用从所述第一可旋转的显影构件接收显影剂。

4.如权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述第一室和所述第二室基本上垂直地设置。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一室基本上位于所述第二室的上方。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一室基本上设置在所述第二室的下面。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在显影操作的过程中，向所述第一可旋转的显影构件和所述第二可旋转的显影构件施加受AC偏压的DC电压。

8.一种显影装置，包括：

一个用于容纳磁性显影剂的显影容器，所述显影容器被分隔成一个第一室和一个第二室，这两个室构成了显影剂的循环路径；

一个设置在所述第一室中的可旋转的显影构件，用于用所述第一室中的显影剂显影在上部形成的静电图像；

一个设置在所述第二室中的可旋转的输送构件，用于在磁性作用下把从所述可旋转的显影构件上清除的显影剂送入所述第二室。

9.如权利要求8所述装置，还包括：一个调整构件，它用于调整在所述可旋转的显影构件上的显影剂的层厚度；以及第一磁极和第二磁极，它们按照所述可旋转的显影构件的旋转方向的顺序设置在所述可旋转的显影构件中，用于形成一个相斥的磁场，其中，所述调整构件设置在一个与所述第二磁极基本上相对的位置上。

10.如权利要求9所述装置，还包括：第三磁极和第四磁极，它们按照所述可旋转的输送构件的旋转方向的顺序设置在所述可旋转的输送构件内，用于形成一个相斥的磁场，其中，所述第一磁极和所述第四磁极基本上彼此相对地设置，并且具有彼此不同的磁极性。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，在于所述第一磁极和所述第三磁极之间形成的磁场的作用下，由所述第二可旋转的显影构件利用磁性作用从所述第一可旋转的显影构件接收显影剂。

12.如权利要求8-11之一所述的装置，其特征在于，所述第一室和所述第二室基本上垂直地设置。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一室基本上位于所述第二室的上方。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一室基本上设置在所述第二室的下面。

15.如权利要求8所述的装置，其特征在于，磁性显影剂包含非磁性调色剂和磁性载体。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述可旋转的输送构件设置在所述载像构件附近。

17.如权利要求8所述的装置，其特征在于，在显影操作的过程中，向所述第一可旋转的显影构件和所述第二可旋转的显影构件施加受AC偏压的DC电压。

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