CN1474239A - 采用调色剂和载体混合物的显影装置 - Google Patents

Abstract

一种成像设备用的显影装置，它采用调色剂和磁性载体构成的显影剂，调色剂装料斗具有补充其内存放的调色剂的开口。通过刮板对显影剂进行调节，以在显影套筒上形成薄层。由于其内部压力和重力的作用，通过刮板刮下的显影剂进入显影剂存放腔，并移向装料斗的开口。来自装料斗的容纳有调色剂的显影剂沿套筒表面朝向刮板返回。套筒上的通过刮板调节后的显影剂送向套筒朝向图像载体的显影位置。显影剂中的调色剂为磁性调色剂。当显影剂中的调色剂浓度达到最大值时，在显影剂存放腔内存在空间或间隙。

Description

采用调色剂和载体混合物的显影装置

技术领域

本发明涉及一种复印机，传真机，打印机，或类似成像设备用的显影装置。本发明特别涉及一种带有显影剂载体这种类型的显影装置，该显影剂载体中容纳有磁场发生器，上述装置可让显影剂载体将调色剂和磁性载体的混合物传送到下述位置，在该位置该显影剂载体朝向图像载体，以便对图像载体上形成的潜像进行显影。

背景技术

一般来说，通过调色剂，即单成分型显影剂，或通过调色剂和磁性载体的混合物，即双成分型显影剂，使以静电方式形成于设置在成像设备中的图像载体上的潜像显影。在上述调色剂和载体混合物中，由于它们之间的摩擦的作用，微小调色剂颗粒以静电方式沉积于每个相对较大的磁性载体颗粒的表面。当显影剂靠近潜像时，因潜像形成的电场的作用而作用于调色剂上的吸引力克服调色剂和载体的吸走。其结果是，调色剂转移到潜像上从而该潜像转换成相应的调色剂图像。如果需要，上述混合物可反复使用，同时可对其补充新的调色剂。

为了降低成本和尺寸，按一般方式实现上述显影的装置设有显影剂存放腔，该腔设置在显影剂载体，如显影剂套筒附近。这样，当沉积于套筒上的显影剂移动时，它会容纳调色剂。然而上述设计的问题在于如果将显影剂中的调色剂浓度保持在预定的范围内，则调色剂浓度的过量增加会带来许多的麻烦，该麻烦包括背景的污染以及调色剂的飞散。在任何情况下，如果调色剂浓度不保持恒定，则不会获得稳定的图像密度。

另外，人们还提出了下述类型的显影装置，该装置采用可保持调色剂浓度恒定的调色剂浓度传感器和调色剂补充件。虽然上述类型的显影装置可确保图像密度稳定，但是因设有上述的调色剂补充件和其它的附加部件，故其体积太大，并且结构复杂。

由于上述原因，在JP特开平3-174175号文献中公开了一种显影装置，该装置在未设有调色剂补充机构或调色剂浓度传感器的情况下可保持调色剂浓度恒定。具体来说，具有上述性能的该装置包括显影剂存放部分，它用来临时存放因重力从调色剂容器送来的磁性调色剂。该调色剂从显影剂存放部分补充到混合部分，并与预先在其内存放的磁性载体相混合。在辊上的显影剂载体将调色剂和载体的混合物从混合部分沿传送路径进行传送。因为该载体与调色剂容器隔开，它会其保持在显影剂载体附近而不朝调色剂容器扩散。再加上调色剂会稳定地送向显影剂载体附近，则显影剂载体上的显影剂中的调色剂浓度和载体量可保持恒定。

JP特公平5-67233号文献公开了一种具有下述结构的显影装置。在箱体中，在显影剂载体的表面形成了一层磁性载体层，该显影剂载体中容纳有固定磁铁。调色剂存放于设置在箱体内的调色剂补充部件中并与显影剂相接触。当显影剂载体旋转时，其上形成的载体层会移动，并且会在补充部分处容纳调色剂。通过调节件对所形成的调色剂和载体的混合物的厚度进行调节，之后该混合物送到显影位置。磁铁没有朝向补充部分的磁极；它在下述位置设有磁极，该位置位于沿显影剂载体旋转方向补充部的下游侧，但在调节件的上游侧。遮挡件朝向显影剂载体，它从补充部分的下游侧的位置延伸至调节件的上游侧的位置。在上述区域内，上述磁极形成的磁场发生作用。遮挡件在它和显影剂载体之间形成填有载体的区域。当显影剂中的调色剂浓度和相应的显影剂体积增加时，位于上述区域中的显影剂的填充比例会增加，从而使显影剂的移动速度降低。其结果是，上述区域中的显影剂几乎不动，只是它会从调节件移开。与此相反，当因调色剂的消耗显影剂的体积降低时，位于上述区域的显影剂填充比例减少，从而促进了显影剂的移动。因此，显影剂中的调色剂浓度会再次增加，而位于上述区域的显影剂又几乎不动，并停止容纳调色剂。

JP特公平6-295800号文献公开了一种下述结构的显影装置。当其内容纳有磁场发生器的显影剂载体旋转而传送其上的显影剂时，调节件调节该显影剂的量。用于使显影剂循环的显影剂存放部分位于沿显影剂载体旋转方向调节件的上游侧。调色剂存放部分位于上述显影剂存放部分的上游侧，并形成有调色剂补充开口。借助调节件显影剂载体将显影剂传送到显影位置。通过调节件去除的显影剂进入显影剂存放部，并因重力而移向上述开口。在该显影剂部分容纳调色剂后，它沿显影剂载体表面返回调节件。上述装置采用两种不同的显影剂进行工作，这两种显影剂都包括具有带特定电荷能力的磁性载体。该装置在无需JP特公平5-67233号文献所提及的调色剂补充机构或调色剂浓度传感器的条件下，可实现显影剂中的调色剂浓度的自动控制。另外，上述装置可使调色剂在显影剂存放部的循环期间充分带电，以便使其有效地移向显影剂载体上沉积的显影剂。

还有，JP特开昭55-98773号文献公开了一种显影装置，该装置借助双成分显影剂工作，它包括可在显影剂载体轴的相对端自由旋转的辊。通过该辊显影剂载体偏压在设在成像设备中的图像载体上，从而可对显影剂载体和图像载体之间的间隙进行调节。对于上述的设计，可在不考虑图像载体的圆度的条件下保持上述的间隙不变。

JP特公平5-67233号文献所公开的装置具有下述问题。当填有载体的上述区域中显影剂量很大时，该显影剂几乎不移动，而只是显影剂穿过位于调节件和显影剂载体之间的间隙移动。在此情况下，当形成调色剂消耗量大的图像时，则很难将调色剂补充到参与显影的显影剂中。另外，当在显影装置中装载的载体超过所需量时，则调色剂浓度会大大降低。因此，即使在图像密度较小的情况下，可容纳调色剂的显影剂仍然不会流动。随着调色剂消耗量的增加，调色剂浓度便降到0％，从而不能获得所需的图像密度。因而，为了促进上述区域中显影剂移动，最好在显影装置中装入较小量的显影剂。然而，当显影剂的量过小时，调色剂浓度会部分地增加。这样调色剂上会形成较少的电荷量，使调色剂对背景造成污染并产生飞散现象。

上述的显影装置不能装载与采用双成分型的显影剂的普通显影装置一样多的显影剂。因此，当该显影装置用于使显影剂载体以高速移动的高速机时，则它不能在调色剂上沉积足够量的电荷，并会产生前述的问题。上述情况在JP特原平6-29800号文献中所公开的显影装置中也同样存在。当该装置不能装入大量的显影剂时，其只能用于下述的成像设备中，该设备只容许采用其使用期限很短的显影剂(比如，约数千次复印)。另一缺点是必须使用计数器来测定更换显影剂的时间，要经常对显影剂进行更换或更换整个显影装置。

另一方面，即使在显影剂的使用期限结束之前，如果调色剂消耗掉，则不能向显影剂中补充足够量的调色剂。当显影装置不能装入大量的显影剂时，则在所形成的图像上马上会产生较小的调色剂浓度。具体来说，当在调色剂未消耗完的条件下调色剂浓度降至一定值以下时，磁性载体颗粒更加经常地相互接触，从而其薄层或外层的划伤程度会很厉害。其结果是，载体使调色剂带电的性能明显降低。另外还会出现前述的问题。此外，因为每个载体颗粒芯的电阻低于其外层的电阻，这样该颗粒的电阻将会随着外层厚度的减少而降低，从而使颗粒沉积于图像载体上。另外，当载体沉积于图像载体上时，显影剂中的载体量，即显影剂量会变少。这样将会产生图像局部缺损，清除刮板破碎，图像载体和固定辊受损坏等多种问题。

当调色剂和载体在生产线上相混合时，待装入显影装置中的显影剂可使调色剂带电。然而，因为显影剂经常长期放着而不使用，这样与在正常显影条件下相比，调色剂上的电荷因其本身放电而会明显减少。因此，在JP特公平5-67233号文献所公开的显影装置中装入显影剂后，因为电荷量很低而易于显影，这样大量的调色剂会马上沉积于图像载体上。

在JP特公平5-67233号文献所公开的装置中，与显影剂载体表面相接触的载体层分别进入相互完全分开的移动层和固定层中。因显影剂旋转的作用，该移动层与显影剂载体相接触并移动。上述固定层叠于移动层之上，并保持不动。因为显影剂通过开口容纳调色剂，该容纳量是根据固定层的移动来控制的，这样就难于设置固定层。因而，该显影装置只能采用具有特定粒径的磁性载体并在特定的调色剂浓度的条件下工作；这就是说，难于按控制所需的图像质量的方式设置调色剂浓度，此外，显影剂根本不会在移动层和固定层之间进行交换，从而移动层中的载体经常参与调色剂的传送。这样将会消耗调色剂并将载体颗粒的外层划伤，从而降低了显影剂的使用期限。

还有，在JP特公平5-67233号文献所公开的显影装置中，当调色剂大量消耗掉，即图像对整个文献的比例很高时，调色剂的供给会出现短缺。因此，当形成调色剂消耗量很大上述图像时，尽管显影剂会容纳足够量的调色剂，但是该调色剂仍会污染背景或飞散。另外，预先装载在显影装置中的显影剂量由载体粒径确定。这样当显影剂的装载量和显影剂载体的表速度增加时，不可能对调色剂浓度进行控制或使调色剂上沉积足够量的电荷。其结果是，不能对目标调色剂浓度进行自由选择。此外，在JP特开平3-174175号文献中所公开的显影装置中，因为显影剂中的调色剂浓度取决于载体和调色剂的颗粒粒径和比重，这样只能形成与载体和调色剂的特定粒径相应的调色剂浓度。

JP特开昭55-98773号文献所公开的显影装置具有下述缺点。当因从显影剂载体上送来的调色剂的作用使辊无法顺利旋转时，在它们和图像载体之间会有摩擦力，该摩擦力会使上述两者发生摩擦。当每个辊的外径改变时，显影剂载体和图像载体之间的间隙不可能保持恒定。其结果是，尽管可首先设置显影偏压和其它的用于显影的条件，但是仍会产生有缺陷的图像。另外，从其轴向的垂直剖面来看，图像载体和显影剂载体均不总是保持标准的圆形。这样图像载体和显影剂载体之间的间隙将会改变。

JP特开昭63-4282号文献公开了一种具有第一和第二调色剂调节件的显影装置。该第二调节件沿竖向将显影剂存放腔和调色剂存放腔隔开。该第二调节件位于第一调节件自由端的延伸部或显影剂载体侧边。在上述显影装置中，两个调节件所形成的通路用来向显影剂载体供应初装显影剂。容纳该初装显影剂的空间位于上述通路的上方。然而，上述装置的缺点在于如果存放于显影剂存放腔中的显影剂沿显影剂载体的轴向装载在显影剂载体上，则调色剂会沿显影剂载体的轴向按非正常分布送向显影剂。其结果是，导致包括局部密度较小和背景污染的非正常密度分布，另外还会产生调色剂从高密度区泄漏的现象。

为了使显影剂均匀地沿显影剂载体轴向分布，操作人员不得不进行复杂的操作。具体来说，操作人员必须沿上述轴向通过来回移动位于磁力作用不到区域的显影剂，或通过使显影剂沿显影剂载体旋转方向运动而调整其位置。接着，操作人员必须将显影剂放到磁力能作用的区域，之后使显影剂载体旋转。

一般来说，在工厂，显影剂是均匀地沿轴向设置于显影剂载体上的，从而避免非正常的显影。然而在将装有上述显影装置的成像设备送向目的地的运输期间，该显影剂因振动和冲击而会掉落并沿显影剂载体轴向局部堆积。其结果是，导致非正常的显影。假设上述显影装置是这种类型的装置，即它要求操作人员或使用者将显影存放于显影剂存放部中。则如果不将显影剂慢慢装入存放部中，该显影剂会直接掉到箱体的底部，或沿显影剂载体的轴向局部堆积。因此很难以这样的方式存放显影剂以避免非正常显影。

如JP特开平3-144471号文献所描述的，在首次使用显影装置之前，填充于存放部的显影剂的量可比一般使用量高出1.3倍，以避免产生调色剂浓度差。采用上述措施，可避免在运输期间显影剂从显影剂载体上掉下或局部堆积，因而可消除因非正常显影而造成的图像密度差。

然而，在上述结构中，即使在正常工作期间，在显影剂存放部也要存放高于所需量的显影剂。在此情况下，当因显影而消耗调色剂时，沉积于显影剂载体上的显影剂的体积因调色剂的消耗而降低。其结果是，在显影装置实际使用之前，未通过磁力而沉积于显影剂载体上的掉向箱体底部的显影剂，再次通过磁力沉积于显影剂载体上。这样就不能使显影剂载体上的显影剂容纳与消耗量相应的调色剂，因而形成非正常显影。尽管可预先在显影剂存放部存放具有所需调色剂浓度的显影剂，但是如果未沉积于显影剂载体上的过量显影剂位于显影剂存放部中，则超过所需量的磁性颗粒会位于显影剂中。因此，潜像容易通过与显影剂存放部中调色剂浓度不同的显影剂来进行显影。

发明内容

因此，本发明的第一目的在于提供一种采用双成分型显影剂的显影装置，即使在用于高速成像设备的情况下，该装置也能使调色剂充分地带电。

本发明的第二目的在于提供一种采用双成分型显影剂的显影装置，它可使显影剂存放腔内的显影剂处于包括密度在内适宜的条件下，从而可避免图像密度降低，并可防止因调色剂带电量较少引起的该图像密度增加，另外可避免背景污染，防止调色剂飞散。

本发明的第三目的在于提供一种采用双成分型显影剂的显影装置，它可在无需考虑载体粒径的条件下，将显影剂中的调色剂浓度调节到所需的最大值。

本发明的第四目的在于提供一种采用双成分型显影剂的显影装置，它可在下述条件下确定上述的调色剂浓度的最大值，该条件为载体覆盖比例为100％或更低，这样尽管调色剂和载体的颗粒粒径发生改变，仍可确保形成稳定的图像。

本发明的第五目的在提供一种采用双成分型显影剂的显影装置，它可保持图像载体和显影剂载体之间的间隙不变从而可确保形成所需的图像。

本发明的第六目的在于提供一种采用双成分型显影剂的显影装置，它可容许操作人员无需进行烦琐的操作，而将显影剂按所期望的均匀条件设置。

本发明的第七目的在于提供一种采用双成分型显影剂的显影装置，它可使足够量的显影剂很容易地沿显影剂载体的轴向均匀分布，从而确保图像不出现异常。

按照本发明，显影装置具有用来传送显影剂的显影剂载体，该显影剂由调色剂和磁性载体构成，并沉积于显影剂载体之上。磁场发生器容纳在上述显影剂载体中。调节件调节显影剂载体所传送的显影剂量。显影剂存放腔临时存放通过调节件去除的显影剂。调色剂存放腔在沿显影剂载体传送显影剂方向的上游侧与上述显影剂存放腔连通，并带有开口，通过该开口其内存放的调色剂与沉积于显影剂载体上的显影剂和显影剂存放腔内的显影剂相接触。通过调节件去除的显影剂，因内部压力和重力的作用移向显影剂存放腔中的开口。容纳有来自调色剂存放腔的调色剂的显影剂沿显影剂载体表面送向调节件。通过调节件将显影剂调节到预定量的显影剂被送到显影剂载体朝向图像载体的显影位置上。

在优选的实施例中，按JIS Z2504标准(金属粉末视密度试验)，在从给调节件的和邻近显影剂存放腔的调节位置与上述开口之间的中间区域到该开口的范围内，显影剂的平均密度等于或小于其视密度。

在另一优选实施例中，设置在显影剂存放腔中的显影剂中的调色剂浓度等于或小于饱和调色剂浓度，该饱和调色剂浓度为可使调色剂稳定地保持在沉积于显影剂载体上的显影剂中的最大值。

在又一优选实施例中，接JIS Z2504标准，装载在显影剂存放腔中的显影剂中调色剂的浓度等于或小于单独装入显影剂存放腔中的载体量。

附图说明

结合附图从下面的详细的描述中可以更容易地得出本发明的上述及其它目的，特征和优点。

图1为本发明的显影装置的第一实施例的剖面图；

图2为本发明的第二实施例的剖面图；

图3A-3C为表示在图2所示实施例中调色剂如何补充到载体中的剖面图；

图4和图5分别为图2所示实施例的改进实例的剖面图；

图6A表示采用图2所示实施例的另一改进实例的复印机的相应调色剂浓度和复印数量的关系；

图6B表示上述复印机的相应复印数量和调色剂上沉积的电荷量的关系；

图6C表示上述复印机的相应复印数量和调色剂沉积量的关系；

图7表示沉积于显影套筒上的显影剂的最小调色剂浓度和显影剂所含载体量的关系；

图8为本发明第三实施例的剖面图；

图9A-9C表示在图8所示实施例中如何将调色剂放入载体中；

图10表示在上述第三实施例中显影剂存放腔中的显影剂所含的磁性载体和调色剂中的调色剂浓度最大值的关系；

图11表示在上述第三实施例中显影剂存放腔中的显影剂的调色剂浓度和复印数量的关系；

图12为第三实施例的改进实例的剖面图；

图13为本发明第四实施例的剖面图；

图14表示显影剂所含载体量和调色剂浓度的关系；

图15A和图15B表示用来形成决定载体覆盖比例公式的平面式近似模型；

图16A和图16B分别表示当载体覆盖比例为100％和169％时所发生的调色剂沉积于载体上的情况；

图17为本发明第五实施例的剖面图；

图18为上述第五实施例的改进实例的剖面图；

图19A-19C分别表示第五实施例中设置的传感器的具体结构；

图20和图21分别为第五实施例的另一改进实例的剖面图；

图22为本发明第六实施例的剖面图；

图23A-23C表示在上述第六实施例中如何将调色剂放入显影剂中；

图24为第六实施例中的复印数量和调色剂浓度的关系图；

图25为第六实施例的改进实例的剖面图；

图26为本发明第七实施例的剖面图。

具体实施方式

下面对用于电子照相复印机的本发明显影装置的最佳实施例进行描述。

第一实施例

参照图1，本发明的显影装置包括箱体2。该箱体2比如可位于作为光电导鼓的图像载体1的一侧。上述箱体2带有朝向载体1的开口。显影套筒或显影剂载体4沉积于上述箱体2中并通过上述开口局部向外侧露出。在上述套筒4的表面保留有包括磁性调色剂和磁性载体的显影剂。在套筒4中固定有柱状磁铁件或磁场发生器5，它包括一组固定的磁铁。刮板或调节件6调节沉积于上述套筒4上的显影剂的量。

箱体2内侧设有容纳上述套筒4的套筒腔，存放刮板6刮下的显影剂的显影剂存放腔10，显影剂保存腔11和调色剂装料斗8，该装料斗存放有向沉积在套筒4上的显影剂补充的新调色剂3a。在上述显影剂保存腔11和调色剂装料斗或调色剂存放腔8中分别设有搅拌器12和9。保存腔11用来临时在其内保存显影剂。特别是，磁性件13固定于保存腔11开口的一个边缘上，以便将显影剂和套筒4分开。上述显影剂的一部分进入保存腔11，它通过搅拌器12与该腔11中的显影剂相混合。其结果是，主要沉积于套筒4上的显影剂的破坏程度降到最小，从而延长了显影剂的使用期限。上述情况对高速复印机来说尤其明显。在保存腔1开口的另一边固定有另一磁性件14。该磁性件14通过将显影剂保持于其上而形成遮挡区，从而可避免调色剂从装料斗8掉入保存腔11中。

沿套筒4传送显影剂的方向在调色剂存放腔10的上游侧装料斗8与调色剂存放腔10连通。装料斗8带有孔8a，该孔与沉积于套筒4上的显影剂相接触，并形成第一调色剂层，装料斗8的孔8a与腔10中的显影剂相接触，并形成第二调色剂层。此时使搅拌器9旋转以便将新的调色剂3a通过孔8a补充到显影剂中。上述动作是在套筒4上的显影剂朝向孔8a时的调色剂补充位置上进行的。

套筒4为由非磁性的材料制成的空心柱状件，其相对的端部可旋转地设置于与光电导鼓1的轴相平行的轴上。图中未示出的驱动部使套筒4沿图1中箭头所示的方向旋转。当然在这里套筒4可由越过多个辊的环形光电导带代替。

固定于套筒4中的磁铁件5带有4块磁体，它们使套筒4的表面带有N极N1和N2，S极S1和S2。N1极磁体将套筒4上的显影剂3-1和显影剂3-2一起传送到刮板6。S1极磁体将刮板6刮下的显影剂3-1传送到显影套筒4朝向光电导鼓1的位置。N2极磁体在显影位置传送显影剂。另外，S2极磁体将从显影位置离开的显影剂3-1传送到调色剂补充位置。当然，在这里磁铁件5的N极和S极可互换。

在操作时，当套筒4旋转时，主要是构成套筒4第一显影剂层的显影剂3-1传送到显影位置，同时其传送量通过刮板6调节。在显影位置，显影剂在光电导鼓1上形成一个静电潜像。因为其自身的内部压力和重量的作用，形成第二显影剂层和由刮板6刮下的显影剂3-2在腔10内朝着远离套筒4的孔8a处移动。显影剂3-2的量随显影剂中的调色剂浓度而变化。特别是，当调色剂浓度很高时，将会减小套筒4上的将要传送到显影位置的显影剂3-1以较大比例与新补充的调色剂相接触的面积。其结果是，进入显影剂3-1中的调色剂3a的量降低。与此相反，当调色剂浓度较低时，上述面积会增加，从而调色剂以较大的量进入显影剂3-1中。按上述方式，显影剂3-1中的调色剂浓度可保持在预定范围。由于上述结构，本实施例可自动地对显影剂中的调色剂浓度进行控制，而不必采用普通的调色剂补充机构或调色剂浓度传感器。

引入显影剂3-1中的调色剂传送到显影位置，同时由于它与载体之间的摩擦而带电。另一方面，构成第二显影剂层的显影剂3-2在腔11内旋转，从而其中的调色剂也由于摩擦而带电。

下面对用于本实施例的构成显影剂的调色剂和载体进行详细描述。

在图示实施例中，所采用的调色剂至少含有粘合剂树脂和磁性物质，并可由任何的普通方法形成。比如，调色剂可按下述方式制成，即通过热辊式磨碎机将粘合剂树脂，磁性物质，增色剂和极性控制剂的混合物搅拌混合，通过冷却使该混合物固化，之后对其进行粉碎并筛分。该调色剂除含有上述4种成分以外还可包括任何所需的添加剂。

对于粘合剂树脂，可采用普通的物质。比如，该树脂可采用聚苯乙烯、聚-p-苯乙烯、聚乙烯基甲苯或苯乙烯类似物的聚合物和其取代物；聚乙烯-p-氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-聚丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、乙基-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-α-氯代甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基甲基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸酯、或苯乙烯共聚物的类似物；或聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸树脂、树脂、变了性的树脂、萜烯树脂、酚树脂、脂肪族或脂肪族烃类树脂、芳香油树脂、石蜡氯化物、石蜡单体或混合物。特别是当采用聚酯树脂时，可获得这样的显影剂，它对聚氯乙烯垫层具有抗粘性，并在抵抗热辊的热透印方面具有理想的效果。

磁性物质可在下列一组金属中选择，该金属为：磁铁矿，赤铁矿，铁素矿，其它的铁氧化物，铁，钴，镍；下述金属的合金，该金属为：铝，钴，铜，铅，镁，锡，锌，锑，铍，铋，镉，钙，锰，硒，钛，钨，钒和上述金属成分的混合物。这些铁磁物质的平均粒径最好为0.1μm；在调色剂中，按重量计对于100份的树脂，上述铁磁物质的含量分别为20～300份，最好为30～200份，其中以100份为最佳。

极性控制剂还可采用任何一种常规物质，这些物质包括单偶氮染料、硝基腐殖酸的金属络合物及其盐，钴、铬、铁和其他金属的络合物，水杨酸、萘甲酸、二羟酸的氨基化合物，四价铵基化合物和有机染料。极性控制剂的用量取决于是否含有添加剂以及包括分散方法的形成方法。按重量计，对于100份的粘合剂树脂最好采用0.1～20份的极性控制剂。上述含量小于0.1时是不合适的，因为所形成的电荷量较少。如果上述含量大于20份，则会在调色剂上沉积过量的电荷；调色剂和载体之间的相互吸引会降低显影剂的流动性以及图像的质量。

如果需要，可在上述调色剂中加入着色剂。该着色剂具体可以为黑着色剂，蓝着色剂，品红着色剂和黄着色剂。上述黑着色剂包括碳黑，苯胺黑，炉炭黑和灯黑。上述蓝着色剂包括酞花青蓝，乙烯蓝，亚甲蓝，维多利亚蓝，甲基紫，苯胺蓝和深蓝。上述品红着色剂包括若丹明6G深红，二甲基喹吖啶，浅红(watching Red)，玫瑰红，若丹明B和茜素深红。上述黄着色剂包括铭黄，联苯胺黄，汉撒黄，钼橙黄，喹啉氮萘黄和酒石黄。

添入调色剂中的添加剂可包括特氟隆，硬脂酸锌，其它的润滑剂，氧化铈(cerium oxide，氧化锆，硅，氧化钛，氧化铝，碳酸硅和其它的研磨料，胶质二氧化硅，氧化铝，其它的流化促进剂，抗粘结剂，碳黑，氧化锡和其它的传导剂，具有较低分子量的聚烯烃和其它的固化促进剂。在上述流化促进剂中，最好采用胶质二氧化硅。在研磨载体表面的研磨剂中，最好采用氧化铝和碳酸硅。

载体芯可采用例如铁，钴，镍或类似铁磁金属，磁铁矿，赤铁矿或类似合金或化合物，或者上述成分的混合物。

载体颗粒表面最好覆盖有树脂以便提高耐用性。用于此目的的树脂包括聚乙烯，聚丙烯，氯化聚乙烯，氯磺化聚乙烯和其它的聚烯烃树脂；聚苯乙烯，丙烯(比如聚甲基丙烯酸甲酯)，聚丙烯腈，聚醋酸乙烯脂，聚乙烯醇，聚乙烯醇缩丁醛，聚氯乙烯，聚乙烯咔唑，聚乙烯醚，聚乙烯酮和其它的聚二乙烯树脂；氯乙烯-乙烯基乙酸酯共聚物；苯乙烯-丙烯酸共聚物；具有有机硅氧烷链的硅氧烷树脂及其改了性的物质(比如，从醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂和聚氨酯得到衍生物的)；聚四氟乙烯，聚氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚三氟乙烯和其它的含氟树脂；酰胺；聚酯；聚氨酯，聚碳酸酯；脲甲醛树脂和其它的氨基树脂和环氧树脂。在上述成分中，最好采用硅氧烷树脂及其改了性的物质和含氟树脂，特别是建议采用硅氧烷树脂及其改了性的物质。

该硅氧烷树脂可从下列一组普通硅氧烷树脂选择。典型的硅氧烷树脂为仅具有一个偶合有机硅氧烷的直链有机硅氧烷、经醇酸树脂、环氧树脂、尿烷或类似物质改性的硅氧烷树脂，其结构式如下表示：

表达式(1)

在上述结构式中，R1为具有1～4个碳原子的羟基，烷基或苯基，R2和R3为具有1～4个碳原子的氢基，烷氧基，苯基或苯氧基，具有2～4个碳原子的苯氧基或链烯氧基，羟基，羧基，乙烯氧化基(ethylene oxide)，缩水甘油基，或者具有下述结构式的基，该结构式为：

表达式2

在上述结构式中，R4和R5为具有1～4个碳原子的羟基，羧基或烷基，具有1～4个碳原子的烷氧基，具有2～4个碳原子的烯烃基，具有2～4个碳原子的链烯氧基，苯基，另外结构式中的k，l，m，n，o和p为大于等于1的正整数。

上述物质的替代成分可包括氨基酸，羟基，羧基，氧硫基，烷基，苯基，环氧乙烷基，缩水甘油基和卤素原子。

上述传导剂可放入载体的覆盖层中以便控制其体积电阻率。该传导剂可采用包括下述任何普通物质，该物质为铁，金，铜，其它的金属，铁氧体和磁铁矿的氧化物，碳黑和其它的颜料。在上述物质中，当采用属于碳黑族的炉炭黑和乙炔黑的混合物时，可用少量的传导粉来控制导电率，此外用高耐磨性的覆盖层覆盖载体。上述导电颗粒的粒径最好为0.01μm～10μm左右，按重量计对于100份的覆盖层树脂，上述导电颗粒的用量为2～30份，其中以5～20份为最佳。

另外，载体覆盖层可包括硅烷(silane)偶合剂，钛偶合剂或类似偶合剂以便提高其与导电颗粒的粘接性及导电剂的分散性。上述硅烷(silane)偶合剂为具有下述结构式的化合物，该结构式为：

          YRSiX₃             表达式3

在上述结构式中，X为水解基团，比如氯基，烷氧基(alkoxy)基，乙酸基，烷基氨基或炳烯基氧基，Y为与有机基体发生反应的有机官能团，比如乙烯基，异丁烯基，环氧基，缩水甘油(glycidexy)基，氨基或氢硫基，R为具有1～20个碳原子的烷基或烯烃基。

在上述硅烷(silane)偶合剂中，当需要采用可带负电的显影剂时，最好使用在Y中带氨基的硅烷(silane)偶合剂。当需要采用可带正电的显影剂时，最好使用在Y中带环氧基的环氧硅烷(silane)偶合剂。

载体覆盖层可采用下述方式形成，该方式为借助喷射法，浸入法或类似方法将覆盖液体设置在载体芯颗粒表面。上述覆盖层的厚度最好为0.1μm～20μm。

在上述实施例中，显影剂中调色剂与载体的比例最好在10∶90～50∶50之间。当采用上述类型的显影剂时，可提高载体的调色剂保持比率，进而可提高第一显影剂层的浓度。因此，即使在高速复印机的显影条件下，上述显影剂仍可实现所需的图像密度。

在8.0×104A/m的磁场中，调色剂的饱和磁化强度为15A.m²/kg～30A.m²/kg。上述类型的调色剂很容易进入显影剂中。因此，即使在连续形成其中每个要耗费大量调色剂的多个图像的情况下，上述调色剂也可形成所需的图像密度。另外，调色剂本身以磁的方式约束在显影套筒上，从而当该套筒旋转时，可有效地避免调色剂飞散或沉积于背景上。

最好载体上所沉积的电荷量按绝对值计在10～80μC/g的范围内。此外，当按重量计调色剂与载体的比例为10∶90～50∶50的范围时，按绝对值计载体所容许的电荷变化量不应超过5μC/g。如采用上述类型的载体，即使在连续形成其中每个要耗费大量调色剂的多个图像的情况下，仍可保持足够高的图像密度。

载体的体积密度分别在10⁸Ωcm～10¹⁶Ωcm的范围内，其中以10⁹Ωcm～10¹⁴Ωcm为最佳。当采用上述类型的载体时，可在显影位置处降低显影剂的电阻。其结果是，可获得所需的无边缘效果的实像。

在8.0×10⁴A/m的磁场中，载体的饱和磁化强度最好为30A.m²/kg。当采用上述类型的载体时，将显影套筒上的显影剂保持在显影位置的力会增加，并可避免显影剂沉积于图像载体上。特别是当载体使用下述粘合剂载体时，在该粘合剂载体中，粘合剂树脂中分散有下述微小的磁铁颗粒，该颗粒在8.0×10⁴A/m的磁场中的饱和磁化强度在80A.m²/kg～110A.m²/kg之间，则在套筒上会形成软磁刷并可按所需方式再现中间色调。

每个载体的重量平均粒径在30μm～70μm之间。这样可增加用于在显影位置显影的第一层载体中的调色剂浓度，即第一层调色剂浓度。另外按上述方式即使在采用高速复印机的显影条件下可保证较高的图像密度和细线的可再现性。

下面对用于上述图示实施例的调色剂和载体的具体实例以及采用上述两者的混合物进行试验的结果进行描述。

                     调色剂实例1

首先采用120℃的热辊对具有下面的表1中所列的成分的混合物进行熔融和揉和，将其冷却固化，采用喷射碾机将该固化体粉碎，之后进行筛分，形成平均粒径为16μm的调色剂颗粒a。该调色剂在8.0×10⁴A/m的磁场中的饱和磁化强度为60A.m²/kg。

                    表1

苯乙烯-丙烯酰基树脂(从Sanyo Kagaku公司可买到的Himer75产品)          100重量份

碳黑(从Mitsubishi kasei公司可买到的#44产品)5重量份

苯胺黑染料(从Orient公司可买到的尼格色基EX产品)2重量份

微小的磁铁颗粒(从Toda kogyo公司可买到的EPT-1000产品)                 60重量份

               调色剂实例2

除采用下列表2所列的混合物以外其步骤与调色剂实例1的相同，从而可制备磁性调色剂b。该调色剂在8.0×10⁴A/m的磁场中的饱和磁化强度为20A.m²/kg。

                  表2

苯乙烯-丙烯酰基树脂(Himer75产品)    100重量份

碳黑(#44产品)                       5重量份

苯胺黑染料(尼格色基EX产品)          2重量份

微小的磁铁颗粒(EPT-1000产品)        100重量份

               调色剂实例3

其步骤与调色剂实例2的相同从而制备平均粒径为8μm的调色剂颗粒c。该调色剂在8.0×10⁴A/m的磁场中的饱和磁化强度为21A.m²/kg。

               调色剂实例4

其步骤与调色剂实例2的相同从而制备平均粒径为10μm的母颗粒。通过混合机将按重量计99.5份的母颗粒与0.5份的微小的二氧化硅颗粒(从Nippon Aerogel公司可得到)混合制备平均粒径为5μm的磁性调色剂颗粒d。该调色剂在8.0×10⁴A/m的磁场中的饱和磁化强度为22A.m²/kg。

                 调色剂实例5

首先采用120℃的热辊对具有下表3所列成分的混合物进行熔融和揉和，将其冷却固化，采用喷射碾机将该固化体粉碎，之后对其筛分形成平均粒径为7μm的母颗粒。通过搅拌机将按重量计99.5份的母颗粒与0.5份的微小的二氧化硅颗粒-972)混合制备平均粒径为7μm的磁性调色剂颗粒e。该调色剂在8.0×10⁴A/m的磁场中的饱和磁化强度为21A.m²/kg。

                      表3

聚酯树脂(Mw＝55000，Tg-62℃)          100重量份

碳黑(#44产品)                         5重量份

苯胺黑染料(尼格色基EX产品)            2重量份

微小磁铁颗粒(EPT-1000产品)            100重量份

                  调色剂实例6

首先采用120℃的热辊对具有下表3所列成分的混合物进行熔融和揉和，将其冷却固化，采用喷射碾机将该固化体粉碎，之后对其筛分形成平均粒径为7μm的母颗粒。通过搅拌机将按重量计99.5份的母颗粒与0.5份的微小的二氧化硅颗粒(R-972)混合制备平均粒径为7μm的磁性调色剂颗粒f。该调色剂在8.0×10⁴A/m的磁场中的饱和磁化强度为0A.m²/kg。

                        表4

聚酯树脂(Mw＝55000，Tg-62℃)            100重量份

碳黑(#44产品)                           5重量份

苯胺黑染料(尼格色基EX产品)              2重量份

                     载体实例1

采用球磨机将按重量计100份按湿法生产的磁铁，2份的聚乙烯醇，60份水搅拌12个小时以制备磁铁浆液。通过喷雾干燥器对其喷射以制备平均粒径为84μm的球形颗粒。在1000℃条件下于氮环境中对该颗粒烘烤3个小时，之后将其冷却以获得芯颗粒1。采用均匀拌合机对具有下表5所列成分的混合物进行分散作业20分钟以制备覆盖层液体1。

                        表5

硅氧烷树脂溶液(从Toray Dow Corning硅氧烷公司可买到的SR-2410产品)                         100重量份

甲苯                                 100重量份

甲基-三乙氧基硅                      6重量份

碳黑(#44产品；BET表面积＝ofm²/g)    10重量份

采用流化床型敷设装置在1000重量份的芯颗粒1表面敷设上述覆盖层液体1，从而制备带有硅氧烷树脂层的载体A。该载体的平均粒径为87μm，其饱和磁化强度为65A.m²/kg。

                     载体实例2

采用球磨机将按重量计100份按湿法生产的磁铁，2份的聚乙烯醇，60份水搅拌12个小时以制备磁铁浆液。通过喷雾干燥器对其喷射以制备平均粒径为60μm的球形颗粒。在1000℃条件下于氮环境中对该颗粒烘烤3个小时，之后将其冷却以获得芯颗粒2。采用流化床型敷设装置在1000重量份的芯颗粒2表面敷设与上述载体实例1相同的覆盖层液体，从而制备带有硅氧烷树脂层的载体B。该载体的平均粒径为63μm，其饱和磁化强度为66A.m²/kg。

                       载体实例3

采用流化床型敷设装置在1000重量份的还原铁氧体(PowerTec公司生产的TEFV 200/300产品)表面敷设与上述载体实例1相同的覆盖层液体1，从而制备载体C。该载体C的平均粒径为50μm，其饱和磁化强度为79A.m²/kg。

                       载体实例4

采用流化床型敷设装置在1000重量份的还原铁氧体(PowerTec公司生产的F 150产品)表面敷设与上述载体实例1相同的覆盖层液体1，从而制备载体D。该载体D的平均粒径为78μm，其饱和磁化强度为55A.m²/kg。

                      载体实例5

对下面表6所列的混合物熔融、揉和、粉碎，对其进行筛分以制备载体E。该载体E的平均粒径为53μm，其饱和磁化强度为32A.m²/kg。

                         表6

聚酯(加成环氧乙烷的双酚A与对酞酸的缩合品)    30重量

                                             份

微小的磁铁颗粒(平均粒径为0.8μm)

                                             70重量份

                       载体实例6

采用球磨机将按重量计100份按湿法生产的磁铁，2份的聚乙烯醇，60份水搅拌12个小时以制备磁铁浆液。通过喷雾干燥器对其喷射以制备平均粒径为31μm的球形颗粒。在1000℃条件下于氮环境中对该颗粒烘烤3个小时，之后将其冷却以获得芯颗粒3。采用均匀拌和机对具有下表7所列成分的混合物进行分散作业20分钟以制备覆盖层液体2。采用流化床型敷设装置在1000重量份的芯颗粒3表面敷设上述覆盖层液体2，从而制备带有硅氧烷树脂层的载体F。该载体F的平均粒径为34μm，其饱和磁化强度为69A.m²/kg。

                         表7

硅氧烷树脂溶液(SR-2410)           100重量份

甲苯                              100重量份

ν-氯代丙基三甲氧基硅烷           15重量份

碳黑(#44产品)                     20重量份

表8表示本发明的实例1-10，该实例为将上述实例的调色剂和载体混合而制备的显影剂1-1，1-2，1-3，......，103。在这些显影剂实例中，具有图1结构的显影装置分别安装在理光公司生产的复印机FT2200(商标名称)上，使其工作以形成图像。对所形成的图像的图像密度，载体显影的出现/不出现，中间色调的可再现性与图像密度的可控度进行测定。

具体是，在实例1中，采用球磨机将按重量计11份，25份，100份的调色剂a分别与100份的载体B，混合以制备三种不同的显影剂1-1，1-2和1-3。经测定该显影剂1-1，1-2和1-3中沉积的电荷量分别为19μC/g，13μC/g，11μC/g。对于上述三种显影剂，采用了图1的显影装置，显影剂中的调色剂浓度按重量百分比计为20％，将该显影装置安装于复印机FT2200上，使其工作以形成图像，之后测定上述参数。

在表8中还给出了比较实例1的试验结果以便进行比较。具体来说，采用球磨机将按重量计11份，25份，100份的非磁性调色剂f分别与100份的载体B混合以制备三种不同的显影剂11-1，11-2和11-3。经测定该显影剂11-1，11-2和11-3中沉积的电荷量分别为7μC/g，1μC/g，0μC/g。对上述显影剂11-2进行测定，该显影剂中的调色剂浓度按重量百分比计为20％，

表8列出了实例1-10和比较实例1的电荷量，图像密度，背景污染度，载体显影出现/不出现度，中间色调可再现度和图像密度可控度的测定结果。

	调色剂	载体	调色剂浓度	显影剂	电荷量	图像密度	污染度	载体显影	中间色调再现性	图像密度可控度
											实施例1	aaa	BBB	10wt％2050	1-11-21-3	19μc/g1311	1.47	○	◎	○	○
实施例2	bbb	BBB	102050	2-12-22-3	211714	1.44	○	◎	○	○
											实施例3	ccc	BBB	102050	3-13-23-3	242219	1.42	○	◎	○	◎
实施例4	ddd	BBB	102050	4-14-24-3	312925	1.35	◎	◎	○	◎
											实施例5	eee	BBB	102050	5-15-25-3	262623	1.40	◎	◎	○	◎
实施例6	eee	AAA	102050	6-16-26-3	252219	1.41	◎	◎	○	○
											实施例7	eee	CCC	102050	7-17-27-3	342926	1.38	◎	◎	○	◎
实施例8	eee	DDD	102050	8-18-28-3	262320	1.41	◎	○	○	○
											实施例9	eee	BEE	102050	9-19-29-3	221915	1.43	◎	○	◎	○
实施例10	eee	FFF	102050	10-110-210-3	302624	1.39	◎	○	○	○
											对比实施例1	fff	BBB	102050	11-111-211-3	710	1.59	×	◎		×

在表8中，双圆圈、单圆圈，三角，十字符号分别表示“优良”，“好”，“一般”和“差”。从表中可看出实例1-10的所有测定参数为好或优良。

第二实施例

图2表示的是本发明的另一实施例。如图所示，箱体2位于光电导鼓1的一侧，其上带有朝向该光电导鼓1的开口。套筒4位于箱体2中，其局部借助于箱体2的开口暴露于外侧。由磁性调色剂和磁性载体构成的显影剂沉积于套筒4的表面。磁铁件5固定于套筒4中，它具有一组固定磁块。刮板6可调节套筒4上的显影剂的沉积量。装料斗8存放待补充的新调色剂3a。在本实施例中，伞形罩或显影剂存放件7位于相对套筒4的旋转方向刮板6的前面。

伞形罩7形成显影剂存放腔10，通过刮板6刮下的显影剂3临时存放该腔中。磁铁件5带有磁极块5a和另一未示出的磁极块，该磁极块朝向腔10和刮板6相连的位置。搅拌器或搅拌部件9位于与装料斗8的开口8a连通的空间内。在搅拌调色剂3a时，该搅拌器9使该调色剂3a朝开口8a运动。

磁极块5a是磁铁件5的主要特征，它位于朝向伞形罩7内的凸部或延伸部的位置。可选择磁极块5a的磁力，以便使重力足以让显影剂在腔10内产生运动，但是该力又不对伞形罩7内的与开口8a临接的边部7a产生作用。为了形成上述的磁力分布，可选择磁极块5a的角度，从而使套筒4上的通量密度在50mT～80mT的范围内，并且其半角宽在20°～60°范围内，从磁极块5a朝向伞形罩7的延伸部分相对套筒4的轴P的角度超过±10°。另外，载体的饱和通量密度可在50Am²/kg～90Am²/kg(50emu/g～90emu/g)范围内选择，同时套筒4与伞形罩7内壁之间的最大距离可大于等于10mm。

假设线PQ从套筒4轴P延伸至伞形罩7的边7a，线PR从轴P沿刮板6侧边延伸，而线PS将线PQ和线PR之间的夹角分成两半。此外，假设空间具有体积V，该空间由下述平面限定，该平面分别是沿套筒4轴向线PS和线PQ所在的延伸面、套筒4的表面和在伞形罩7朝向套筒4的平面中的平面。还有，假设实际位于体积V中的显影剂3的重量为W，显影剂3的视密度为ρD，该密度是按JIS(日本工业标准)Z2504(金属粉末视密度试验)测定的。之后，在本实施例中，对决定体积V的伞形罩7的形状和显影剂3的重量W进行选择，从而使该重量W小于体积V与视密度ρD的乘积。

在上述结构中，显影剂3通过套筒4沿箭头所示方向传送，同时用刮板6对其进行调节以便形成薄层。上述显影剂3薄层到达套筒4朝向沿上述同一箭头所示的方向旋转的光电导鼓1的位置。其结果是，显影剂中的调色剂转移到光电导鼓1上形成的潜像上，从而使该潜像显影出来。未转移到光电导鼓1上的留在套筒4上的显影剂3通过套筒4送向开口8a。在显影剂3借助于开口8a容纳新补充的调色剂3a中后，它回到腔10中。因为刮板6使带有新补充的调色剂的显影剂3的内部压力增加，这样显影剂3中调色剂便带电。按上述方式，由于与刮板6相接触的显影剂3的内部压力的作用，沉积于套筒4上的显影剂3中的调色剂也便带电。这样就无需带有搅棒，螺旋叶片，或类似物的用于使显影剂带电或对其进行搅拌的复杂机构。

由于其内部压力和重力的作用，由刮板6从套筒4上刮下的显影剂3部分会在腔10中移向开口8a。接近开口8a的这部分显影剂3由于套筒4上的显影剂的运动而又会移向刮板6，即在腔10内转动。

图3A-3C表示不同颜色的调色剂是如何引入在腔10中转动的显影剂3中的。该过程可通过在200个帧/秒的速度和十倍高速的条件下工作的高速摄影机在放大的侧视图中观察到。如图所示，腔10中的显影剂被送向下游侧，即送向刮板6，由于重力和磁铁件5所形成的磁场的作用而部分地移向套筒4上方的伞形罩7。因此，这部分显影剂3在腔10内旋转。

如图3A所示，从装料斗6排出的新调色剂在两个流动体a和b相互交汇的点c附近进入显影剂3中。此时显影剂移动层以100mm/秒左右的速度在套筒4表面附近移动。因为在腔10内还有足够的空间，位于腔10中的显影剂3层会以10mm/秒左右的速度转动。

如图3B所示，显影剂3中的调色剂浓度会相应增加，从而使显影剂3的移动层加大。之后，点c会因此从套筒4表面移开。与此同时，在套筒4表面附近沿方向a流动的显影剂的流速降低。其结果是，在套筒4附近显影剂3以65mm/秒左右的速度移动，同时位于腔10内的层以5mm/秒左右的速度转动。

如图3C所示，当调色剂补充于显影剂3中时，即显影剂3中的调色剂浓度进一步增加时，显影剂的体积也会增加。这样就会降低显影剂的流动性。因为显影剂中的流动层会加大，因而点c会移向伞形罩7的边7a。其结果是，新补充的调色剂不再进入显影剂3中。此时，位于腔10内的显影剂层会以1mm/秒左右的速度转动。然而，位于腔10内的上述显影剂层仍有松散的部分，在该部分中的调色剂浓度高于其它部分。上述显影剂层中的这部分连续转动，尽管其速度很低；此时调色剂便会分散于显影剂中并带电。

调色剂会由于重复的显影会被消耗掉，直至腔10中显影剂中调色剂的浓度降低，从而显影剂3的体积减少。其结果是，再次形成图3A所示的情况，使调色剂进入显影剂中。

如上所述，腔10内显影剂3的体积随调色剂进入显影剂3中的状态而变化，这样可自动地控制调色剂浓度。因此，显影剂3中调色剂浓度可保持在基本恒定的范围内。这样就无需采用包括调色剂浓度传感器和调色剂补充部件的调色剂浓度控制机构。

应注意到，不仅补充到显影剂3中的调色剂3a，而且分散于显影剂3中同时在腔10内旋转的带电调色剂都会送至显影位置。

如上所述，在本实施例中，大量的带电调色剂用于显影。即使在大量的新调色剂从装料斗8补充到显影剂中的情况下，该调色剂也会分散于显影剂3中，同时在腔10中旋转。上述调色剂和在腔10中带电的调色剂传送到显影位置。因此，本实施例不会出现JP特公平5-67233号文献所提到的调色剂中电荷缺乏引起背景污染或调色剂飞散的现象。

另外，本实施例容许腔10内的显影剂和套筒4上的显影剂以高于上述JP特公平5-67233号采用的比例相互交换。对于给定量的显影剂，采用本实施例可使显影剂3中的载体的覆盖薄层的剥落速度和调色剂的消耗量比JP特公平5-67233号文献的低。其结果是，本实施例可减少调色剂的飞散和因电荷量降低造成的背景污染，因显影剂电阻降低造成的背景污染度和载体沉积。因此可以肯定地说，本实施例在显影剂使用期限方面优于上述JP特公平5-67233号文献。

如图4所示，在几乎没有显影剂3并且不与伞形罩7内表面相接触的间隙15最好形成这样一个部分，该部分在套筒4表面与伞形罩7上表面之间的距离达到最大值。在此情况下，显影剂3肯定会在腔10内转动。形成上述间隙15的套筒4和伞形罩7之间的距离取决于磁极块5a所形成的磁场强度；磁场强度越弱，则上述距离越短。

如图5所示，过滤器16可安装于伞形罩7形成的空气通道中。上述空气通道可避免腔10内的空气压力增加。其结果是，位于显影位置的显影剂中的空气压力比图2和图4所示的结构要低，从而减少了调色剂对复印机内部的污染。

在本实施例中，如前所述，在刮板6和开口8a的中间部位到开口8a的范围内，可根据JIS Z2504标准选择显影剂的平均密度，从而使其低于显影剂的视密度。作为替换方式或附加方式，可选择腔10内的显影剂中的调色剂浓度，从而使其低于饱和调色剂浓度，该饱和调色剂浓度为可使调色剂稳定地保持于套筒4上的显影剂中的最大值。图6A-6C分别表示调色剂浓度TC的变化，沉积于调色剂上的电荷Q/M的变化，用于显影的调色剂沉积量M/A的变化。在图6A-6C中，点和叉分别表示调色剂浓度低于上述饱和调色剂浓度的情况，和调色剂浓度高于该饱和调色剂浓度的情况。

如图6A-6C所示，当位于腔10内显影剂中调色剂的浓度低于饱和调色剂浓度时，在显影剂设置好后，所形成的电荷量会马上达到与稳定状态相同的电荷量。这样就会避免因电荷缺少而造成图像密度增加。待装入腔10内的显影剂中的调色剂浓度最好为上述饱和调色剂浓度的20％或更高。比如，当其饱和调色剂浓度按重量百分比计为显影剂20％时，按重量百分比计最好其调色剂浓度为4％或更高，其中以10％～15％为最佳。在上述情况下，可避免套筒4上的显影剂中调色剂的浓度在显影剂设置好后会立即低于预定的下限值，从而光电导鼓1不会沉积有载体。

在本图所示的实施例中，如前所述，在从分配给刮板6的和临近腔10的调节位置与开口8a之间的中间区域到该开口8a的范围内，显影剂的平均密度小于或等于视密度。作为替换方式或附加方式，上述显影剂3可设置在体积为V的腔10内，其用量小于或等于载体用量(Mc＝ρC·V)，上述用量是当仅向腔10内填充载体时根据载体视密度(ρC)按JIS Z2504标准测定的。之后，部分载体(按重量百分比计5％～20％)会沉积于套筒4上，同时另一部分载体会填充于腔10内并准备容纳调色剂中，从而可避免形成较小的图像密度。当位于腔10内的显影剂3所含的载体量与上述的仅向腔10内填充载体量基本相同时，调色剂浓度会明显降低，如图7中的E所示。其结果是，即使在图像密度较小的情况下，因为腔10填有显影剂3，通过开口8a容纳调色剂的显影剂3不会流动。因此，随着调色剂的不断消耗，调色剂浓度按重量百分比计可降至0％。

第三实施例

如图8所示，箱体2位于光电导鼓1的一侧，该箱体2带有朝向光电导鼓1的开口。显影套筒4位于箱体2中，通过上述开口套筒4局部向外侧露出。由磁性调色剂和磁性载体构成的显影剂沉积于套筒4的表面。磁铁件5固定于套筒4中，并具有一组固定磁块。刮板6可调节套筒4上的显影剂沉积量。装料斗8存放待补充的新调色剂3a。伞形罩7相对于套筒4的旋转方向位于刮板6的前面，并形成容纳位于套筒4上方的显影剂的空间。

边部7a从伞形罩7上伸出并与套筒4隔开预定距离。在该边部7a和套筒4之间形成腔10，以便容纳刮板6刮下的显影剂。磁铁件5中的磁极块5a位于朝向上述腔10的位置。其余结构与图2所示的实施例相同。

在上述结构中，通过套筒4显影剂3沿箭头所示方向传送并通过刮板6进行调节以形成薄层。该显影剂3的薄层到达下述显影位置，在该位置上，套筒4朝向沿与箭头所示方向旋转的光电导鼓1。其结果是，显影剂中的调色剂转移到光电导鼓1上形成的潜像上，从而对该潜像进行显影。未转移到光电导鼓1上的留在套筒4上的显影剂3通过套筒4送向装料斗8的开8a。借助搅拌器9通过开8a从装料斗8排出的新调色剂在位于套筒4上的显影剂和腔10内的显影剂之间的接触面处进入显影剂中。因为刮板6使带有新补充的调色剂的显影剂3的内部压力增加，这样显影剂3中调色剂便带电了。按上述方式，由于与刮板6相接触的显影剂3的内部压力的作用，沉积于套筒4上的显影剂3中的调色剂也便带电了。这样就无需带有搅棒，螺旋叶片，或类似物的用于使显影剂带电或对其进行搅拌的复杂机构。

由于其内部压力和重力的作用由刮板6从套筒4上刮下的显影剂3部分地会在腔10中移向开口8a。接近开口8a的这部分显影剂3由于套筒4上的显影剂的运动而又会移向刮板6，即在腔10内转动。

图9A-9C表示不同颜色的调色剂是如何引入在腔10中转动的显影剂3中的。该过程可通过在200个帧/秒的速度和十倍高速的条件下工作的高速摄影机，在放大的侧视图中观察到。如图所示，腔10中的显影剂被送向下游侧，即送向刮板6，由于重力和磁铁件5所形成的磁场的作用而部分地移向套筒4上方的伞形罩7。因此，这部分显影剂3在腔10内旋转。

如图9A所示，从装料斗8排出的新调色剂在两个流动体a和b相互交汇的点c附近进入显影剂3中。此时显影剂移动层以100mm/秒左右的速度在套筒4表面附近移动。因为在腔10内还有足够的空间，位于腔10中的显影剂3层会以10mm/秒左右的速度转动。

如图9B所示，显影剂3中的调色剂浓度会相应增加，从而使显影剂3的移动层加大。之后，点c会因此从套筒4表面移开。与此同时，在套筒4表面附近沿方向a流动的显影剂3的流速会降低。其结果是，在套筒4附近的显影剂3以65mm/秒左右的速度移动，同时位于腔10内的显影剂层以5mm/秒左右的速度转动。

如图9C所示，当调色剂补充于显影剂3中时，即显影剂3中的调色剂浓度进一步增加时，显影剂的体积也会增加。这样就会因为腔10内的空间减小而使显影剂的流动性降低。因为显影剂中的流动层会加大，因而点c会移向伞形罩7的内边。其结果是，新补充的调色剂不再进入显影剂3中。此时，位于腔10内的显影剂层会以1mm/秒左右的速度转动。然而，位于腔10内的上述显影剂层仍有松散的部分，在该部分中调色剂浓度高于其它部分。上述显影剂层中的这部分连续转动，尽管其速度很低；此时调色剂便会分散于显影剂中并带电。

调色剂会由于重复显影会被消耗掉，直至腔10中显影剂中调色剂浓度降低，从而显影剂的体积减少。其结果是，再次形成图9A所示的情况，使调色剂进入显影剂中。不仅补充到显影剂3中的调色剂3a，而且分散于显影剂3中同时在腔10内发生旋转的带电调色剂都会送至显影位置。因此大量的带电调色剂用于显影。即使在大量新调色剂从装料斗8补充到显影剂中的情况下，该调色剂也会分散于显影剂3中，同时在腔10中旋转。上述调色剂和在腔10中带电的调色剂被传送到显影位置。因此，本实施例不会出现JP特公平5-67233号文献所提到的调色剂中电荷缺乏引起会背景污染或调色剂飞散的现象。

当显影剂3中的调色剂浓度降低时，显影剂3的体积也会减少并且不会堵住开口8a。因此，调色剂会按预定量补充到套筒4上的显影剂中，并使该显影剂中的调色剂浓度保持在预定值。按上述方式，可控制调色剂浓度的最大值。这样就无需采用包括调色剂浓度传感器和调色剂补充部件的复杂的调色剂浓度控制机构。

图10表示适用于本实施例的存放于腔10中的显影剂中的载体量与进入载体的调色剂量的最大值的关系。在图10中，线a表示载体粒径为50μm的场合，而线b表示载体粒径为60μm的场合。如曲线a和b所示，进入显影剂中的调色剂的量取决于载体的粒径，根据存放于腔10中的载体量可获得所需的调色剂浓度。比如，假设所采用的载体粒径为60μm，而调色剂浓度最大值按重量百分比计则应为20％。因此预先在腔10中存放80g的载体才能满足需要。

图11表示当采用本实施例对粒径为50μm的载体连续进行1000次显影时所测定的调色剂浓度和复印数量的关系。可以看出，采用本实施例，无需采用搅拌器或类似的特殊调节器，按重量百分比计都可自动将调色剂浓度控制在20％。

如上所述，因为显影剂在腔10内旋转，从而不会出现这种情况，即如同普通装置那样，仅仅与套筒4相临接的显影剂层经常参与显影。因此，显影剂的使用期限得到延长。由于腔10内显影剂中的调色剂浓度保持恒定，这样所形成的图像密度非常稳定。另外，因为当显影剂在腔10内旋转时，可使调色剂充分地带电，这样即使对于需用大量显影剂的高速复印机本实施例也完全适用。

如图12所示，本实施例中的伞形罩的边部7a最好从刮板6的自由边向下延伸。在该结构中，即使在因刮板6刮下的显影剂3又返回伞形罩7的情况下，该边部7a仍会容纳该显影剂，并完全地将其限定在磁力所作用的范围内。

在图12中，具有磁极P3的磁块5a沿套筒4的旋转方向位于开口8a的上游侧。该磁块5a的通量密度最好足够大，以便使套筒4上所形成的磁刷强制与箱体2接触。该磁刷填充于套筒4和箱体2之间的空间中，并可避免调色剂掉落或通过开口8a朝向上游侧飞散。

在本图所示的实施例中，所采用的调色剂粒径为75μm，磁性载体的粒径为50μm或60μm。虽然非磁性调色剂的特性与磁性调色剂的相同，但是磁性调色剂相对非磁性调色剂的优点在于：磁性调色剂的特性在磁铁件5的磁力作用范围内受到限制，即使调色剂的飞散量最少。对于磁性调色剂来说，在上述第一实施例中也可采用。

第四实施例

参照图13，图中表示了本发明的第四实施例。如图所示，箱体2位于光电导鼓1的一侧，该箱体2带有朝向光电导鼓1的开口。显影套筒4位于箱体2中，通过上述开口套筒4局部向外侧露出。由磁性调色剂和磁性载体构成的显影剂沉积于套筒4的表面。磁铁件5固定于套筒4中，它具有一组固定磁块。刮板6可调节套筒4上的显影剂沉积量。装料斗8存放待补充的新的调色剂3a。伞形罩7相对于套筒4的旋转方向位于刮板6的前面，并形成容纳位于套筒4上方的显影剂的空间。

边部7a从伞形罩7上伸出并与套筒4隔开预定距离。在该边部7a和套筒4之间形成腔10，以便容纳刮板6刮下的显影剂。磁铁件5中的磁极块5a位于朝向上述腔10的位置。搅拌器9位于与开口8a连通的空间内。

在上述结构中，通过套筒4显影剂3沿箭头所示方向传送并通过刮板6进行调节以形成薄层。该显影剂3的薄层到达下述显影位置，在该位置上，套筒4朝向沿与箭头所示方向旋转的光电导鼓1。其结果是，显影剂中的调色剂转移到光电导鼓1上形成的潜像上，从而对该潜像进行显影。未转移到光电导鼓1上的留在套筒4上的显影剂3通过套筒4送向装料斗8的开口8a。借助搅拌器9通过开口8a从装料斗8排出的新调色剂在于套筒4上的显影剂和腔10内的显影剂之间的接触面处进入显影剂中。因为刮板6使带有新补充的调色剂的显影剂3的内部压力增加，这样显影剂3中的调色剂便带电了。按上述方式，由于与刮板6相接触的显影剂3的内部压力的作用，沉积于套筒4上的显影剂3中的调色剂也便带电了。这样就无需带有搅棒，螺旋叶片，或类似物的用于使显影剂带电或对其进行搅拌的复杂机构。

由于其内部压力和重力的作用由刮板6从套筒4上刮下的显影剂3部分地会在腔10中移向开口8a。接近开口8a的这部分显影剂3由于套筒4上的显影剂的运动而又会移向刮板6，即在腔10内转动。

图14表示腔10内的载体量和调色剂浓度TC最大值之间的关系。在图14中，曲线a和b分别表示载体的粒径为50μm的场合和载体的粒径为60μm的场合。如图14所示，即使在腔10内的载体量相同量的情况下，调色剂浓度仍取决于载体的粒径。因此，需要一种根据载体粒径来确定调色剂浓度最大值的方法。

多项研究和试验表明如果将前述的载体覆盖比例低于100％，所对应的调色剂浓度定位最大值，则可获得无背景污染和局部缺损的图像。为了形成该载体覆盖比例Tn，要采用下述公式：

Tn＝(n个调色剂颗粒所占有的面积的总和/单个载体颗粒的表面积)×100表达式4

因为单个调色剂颗粒所占面积为2(

)r²，另外因为单个载体的表面积为4π(R+r)²，因此载体覆盖比例可表示为： $\mathrm{Tn}=\frac{2\sqrt{3r^{2}n}}{4\mathrm{\π}{(r+R)}^2}\×100$ 表达式5

按重量百分比计调色剂浓度(％)等于调色剂重量/(调色剂重量+载体重量)×100。如图15A和15B所示，考虑到通用性，假设载体颗粒3b和调色剂颗粒3a分别为球形，当n个调色剂颗粒完全覆盖单层中的单个载体颗粒表面时，载体覆盖比例为100％。将完全覆盖单个载体颗粒表面的n个调色剂颗粒定为调色剂数量的极限值。虽然载体覆盖比例可按过去的平面近似值或球面近似值来计算，但是本实施例则采用位于调色剂颗粒半径和载体颗粒半径之间的实际比例范围内的平面近似值。

具体来说，如图15A所示，假设调色剂颗粒3a和载体颗粒3b的半径分别为r和R。再如图15B所示，半径为(r+R)的球表面积除以基本为单一占有面积平行四边形的面积，便可得出调色剂数量的极限值N。因此，N应表示为： $N=\frac{4\mathrm{\π}(r+R)}{2\sqrt{3}{r}^2}$ 表达式6

应注意到，对于上述计算值，R＞＞r是必要的条件，这样载体3b从调色剂3a处看可视为平面。

单个载体颗粒和单个调色剂颗粒的重量分别为4πR³ρc/3，4πR³ρt/3。因此，就n个调色剂颗粒来说，按重量百分比显影剂中调色剂的浓度(％)可表示为： $C=\frac{100{\mathrm{nr}}^2\mathrm{\ρ\τ}}{{\mathrm{nr}}^2\mathrm{\ρ\τ}+R^2\mathrm{\ρ\σ}}$ 表达式7

其中r为调色剂颗粒半径(μm)，ρt为调色剂的比重(g/cm³)，ρc为载体的比重(g/cm³)。

替换掉表达式5和7中的n，则可获得下述公式式： $\mathrm{Tn}=\frac{100C\sqrt{3}}{2\mathrm{\π}(100-C)\·{(1+r/R)}^2\·(r/R)\·(\mathrm{\ρ\σ}-\mathrm{\ρ\τ})}$ 表达式8

图16A表示当显影剂中的调色剂浓度对应于100％的载体覆盖比例时，调色剂3a是如何沉积于载体上的。如图所示，调色剂3a不带任何间隙地沉积于载体上。如图16B所示，当上述载体覆盖比例为169％时，调色剂3a以多层形式盖于载体上。按上述方式，当上述载体覆盖比例为100％或更高时，如试验所表明的，调色剂3a完全将载体表面覆盖住。

现在，当其中的载体覆盖比例为100％或更高的显影剂进入腔10内时，其中的颗粒会相互反复摩擦。由于该颗粒和载体之间的摩擦而使调色剂带电。然而，当载体覆盖比例为100％或更高时，由于载体不会暴露于外面，调色剂会将已在载体上的调色剂盖住。其结果是，作用于调色剂颗粒之间的摩擦力使部分调色剂颗粒带正电荷，而另一部分调色剂颗粒带负电荷。假设作用于载体和调色剂之间的摩擦力使负电荷沉积于调色剂上。因此，由于上述载体和调色剂之间的摩擦力的作用，带正电荷的调色剂不会沉积于潜像上，并会将背景污染。

如上所述，本实施例将载体覆盖比例低于100％的调色剂浓度定为调色剂浓度的最大值。采用可实现上述最大值的载体量，将显影剂设置在腔10内，从而可避免背景污染等缺点。

此外，如图13所示，箱体2上固定有弹簧片17，以便将显影装置偏压在光电导鼓1上。其结果是，光电导鼓1和套筒4之间的间隙可通过该弹簧片17调节。另外，凸轮18压在弹簧片17上。当凸轮18沿箭头所示方向通过该弹簧片17压住显影装置时，其上带有刮板6调节显影剂层的厚度为GD的套筒4会偏压在光电导鼓1的表面。因此，通过上述厚度为GD的显影剂3层可自动控制显影的间距GP。

可以发现，当套筒4上的显影剂3包括载体和调色剂时，如果调色剂浓度的最大值按表达式2或5确定，以便使载体覆盖比例位于60％～100％范围内，则与载体覆盖比例低于60％的场合相比，可减小载体擦伤或以其它方式损坏光电导鼓1表面的程度。而上述光电导鼓1的损坏会使实像缺损并会发生缺陷。另外，与载体覆盖比例为100％或更高的场合相比，上述方式可降低背景污染程度。

比如，当载体覆盖比例为100％时，调色剂会以单层的形式将单个载体表面盖住。因此，即使在套筒4上的显影剂偏压住光电导鼓1的情况下，载体仍不会与光电导鼓1直接接触或对其造成损坏。试验表明当载体覆盖比例60％更高时，则载体对光电导鼓1的损坏程度会很低。对于磁性载体，可采用铁粉末或铁氧体磁铁矿。载体的结构可为非晶形的或球形的。在试验中，所采用的一种磁性载体的比重为5.2g/cm³，粒径为50μm，所采用的另一种磁性载体的比重为1.84g/cm³，粒径为7.5μm

一般来说，当采用磁性调色剂时，如果载体覆盖比例为60％或更高，则可降低调色剂上的电荷沉积量，并最终会使调色剂飞散，同时对背景造成污染。可以认为，载体覆盖比例最好小于等于25％，以避免上述情况的发生。然而，由于固定磁铁件5的磁极块的磁场力的作用，磁性调色剂会吸向套筒4。因此，与非磁性调色剂相比，即使在因载体覆盖比例增加而调色剂的电荷量降低的情况下，该调色剂几乎仍不会飞散，并且几乎不会污染背景。

第五实施例

图17表示本发明的第五实施例，除了在装料斗8的壁上安装有探测装料斗8中的调色剂量的传感器20以外，该实施例的其它方面与第二实施例相同。另外就腔10内的显影剂的特性来说，本实施例也与第二实施例相同。

传感器20探测与调色剂相接触的装料斗8中存放的调色剂量，它通过成本不高的压电振荡器来工作。传感器20位于稍高于载体和调色剂相互接触的最高位置的地方。在上述位置，当调色剂的量仍足够多而可进入显影剂3中时，传感器20可确定装料斗8中的调色剂量发生了短缺。

与第二实施例中的情况相同，腔10内的显影剂在其中循环。与不使显影剂循环的装置相比，上述方式就会降低显影剂性能恶化的程度。另外，与用于一般装置中的显影剂相比，即使在装料斗8将调色剂排出的情况下，本实施例中的显影剂仍可使用。

当装料斗8中的调色剂顶面降于传感器20的位置时，该传感器20会对其进行探测，并确认装料斗8中的调色剂量发生了短缺。该传感器20在下述状态下对过量量进行探测，该状态为调色剂位于调色剂与显影剂3接触面的最顶部位置。因此，即使在过量的调色剂位于传感位置的情况下，在调色剂肯定补充于显影剂3中的条件下，该传感器20仍对其进行探测。当通过传感器20确认装料斗8中的调色剂发生短缺时，显示器(图中未示出)会提醒操作人员将新的调色剂补充到装料斗8中。这样就可避免图像质量大大降低，并可防止光电导鼓1上沉积载体。由操作人员向装料斗8补充调色剂，可使显影剂仍保持其容许的特性，从而可连续地使用而不必更换。

如上所述，即使在装料斗8中的调色剂由其装满位置被消耗到短缺位置的情况下，显影剂3仍具有容许的特性。采用本实施例可在传感器20确认调色剂发生短缺现象时，确实将调色剂补充到装料斗8中。因此，显影剂可连续地使用。另外，按上述方式可避免图像密度的降低，并可防止载体沉积于光电导鼓1上。

如图18所示，安装于装料斗8上的传感器20可用光学传感器21来代替。如图18所示，透明部件构成与调色剂发生短缺的位置相对应的装料斗8的一部分。该光学传感器21按这样的方式位于装料斗8的外侧，从而可通过透明部件，即以不与调色剂相接触的方式对调色剂3进行探测。另外，在与装料斗8隔开的显影装置主机上可安装一个常规的低成本的传感器。这样将会简化显影装置的结构，并因省去了与连接器的连线而使显影装置的成本降低。

图19A-19C分别表示上述光学传感器21的具体结构。如图19A所示，该传感器21为透射型，它由彼此相对的光发射件21a和光敏件21b构成。遮光部件22隔断发自光发射件21a发出的光从而产生控制输出信号。在图19B中，传感器21为递归反射型传感器，它通过下述方式产生控制输出信号，该方式为借助于递归反射器23使光往复移动；受探测的遮光部件22隔断上述光路。一般来说，上述的递归型传感器21与透射型传感器21一样，可检测出上述光耦合的中断现象。在图19C中，传感器21为漫反射型传感器，它根据遮光部件22表面的反射光来工作。

图20表示一种改进实施例，其中搅拌器9的位置高于图17中的位置。如图所示，传感器20位于这样的位置从而至少搅拌器9旋转外缘轨迹的底部位于调色剂所在的部分。这样还可实现前述的优点。另外，即使在传感器20确认装料斗8中过量的调色剂发生短缺之前，可通过使搅拌器9旋转而确实将调色剂送至套筒4。

如图21所示，本实施例借助于调色剂瓶24也可实施。在上述情况下，传感器20的位置必须低于瓶24上的出口24a，但可稍高于调色剂和显影剂相互接触的最高位置。在该结构中，即使在传感器20确认装料斗8中的调色剂发生短缺的情况下，仍可通过瓶24的出口24a将调色剂补充到装料斗8中。这样就无需操作人员经常向装料斗8补充调色剂。另外，瓶24可整体从显影装置主机上拆下，从而易于更换。

第六实施例

图22表示本发明的第六实施例，该实施例除下述方面外其它方面与图2所示的第二实施例类似。图23A-23C表示显影剂是如何装入本实施例中的显影装置中的。首先，如图23A所示，将具有所需浓度(在本实施例中按重量百分比计为20％)的显影剂3装入调色剂装料斗8、腔10和其它的空间，直至达到借助磁力套筒4不能容纳的程度。套筒4可通过手、复印机主机或装载于显影装置主体中的另一驱动器来旋转。当显影剂传送至磁辊将其吸向套筒4的区域时，腔10基本由显影剂3填满。当套筒4不能通过磁力来存留保持显影剂3时，尽管搅拌器9旋转，该显影剂3仍不能吸向套筒4。这是因为显影剂3几乎不与搅拌器9相接触，从而使得显影剂3沿套筒4的轴向移动，并因此均匀地分布。另外，假设初次装载的显影剂3的量高于套筒4通过磁力而存留的量。这样，即使在显影剂3沿套筒4的转向以稍有不均匀的方式装载的情况下，前述的过程仍可使该显影剂以套筒4通过磁力而存留的量，沿套筒4转向基本上均匀地分布。

对于给定的显影剂中的调色剂浓度，如果显影剂3沿前述方向均匀地分布，则在套筒4的整个轴向范围内，该调色剂浓度保持不变。这样就可避免调色剂浓度的非正常分布。

如图23B所示，要防止一部分通过套筒4的磁力不能容纳的那部分显影剂3存留在搅拌器9的旋转位置上。具体来说，该过量的显影剂3停留在装料斗8的底部的旋转外缘轨迹的底部的所不能达到的位置。当在开口8a处设置一个关闭件，以避免显影剂从腔10反向流向装料斗8时，显影装置的整体可从顶部向下旋转。因此，由于重力的作用，位于上述部分中的显影剂3会落下来，从而移走这些调色剂。在显影剂3沿套筒4的轴向均匀地分布好后，如图23C所示，调色剂会进入装料斗8。

图24表示如前面所述的，在显影剂初次装好后，所形成的复印数量与显影剂3中的调色剂浓度之间的关系。该关系可通过改变套筒4借助磁力所能保留的显影剂的最大量Wmax(g/cm)，即沿套筒4轴向单位长度的最大量来确定。在上述情况下，在最大量Wmax的显影剂通过磁力而沉积于套筒4上后，调色剂便密封于装料斗8内。之后，将显影装置装在复印机上。在图24中，带叉的曲线，带圆圈的曲线，带三角的曲线分别表示上述Wmax为2.5g/cm，上述Wmax为3.0g/cm，上述Wmax为3.5g/cm的情况。

如图24所示，尽管反复显影，初次装载的显影剂中的调色剂浓度几乎保持不变。当显影剂的装载量小于上述Wmax时，该调色剂浓度会高于初次装载时的调色剂浓度。与此相反，当显影剂的装载量大于上述的Wmax时，并且如果允许通过磁力套筒4所不能保持的过量显影剂留在搅拌器9的旋转范围内，则调色剂浓度会低于初次装载时的调色剂浓度。因此，如果初次装载时的调色剂浓度为正常显影时所确定的平均调色剂浓度的±30％，那么初次装载显影剂后马上显影出的图像可以与在正常或稳定状态下显影出的图像相比拟。

可将设置在套筒4上的磁铁的磁场分布和显影剂的磁特性控制在预定范围内，以便使通过磁力保持在套筒4上的的显影剂的量维持相对稳定。在本实施例中，由磁辊5在套筒4上所形成的电场通量密度可定在80mT～100mT的范围内。比如，如果将磁场强度的误差率控制在±10％的范围内，磁化分布的误差率控制在±3％的范围内，显影剂的导磁性误差率控制在±10％的范围内，则可将通过磁力保持在套筒4上的显影剂量的误差率控制在±5％的范围内。由于上述原因，显影剂按通过磁力保持在套筒3上的显影剂最大量的平均值Zmax(g)通过装料斗8装入显影装置中。之后，比如用手使套筒4和搅拌器9旋转从而使显影剂沿套筒4的轴向连续往返移动多次。其结果是，显影剂很容易均匀地设置在套筒4上。特别是，因为显影剂用量较小，重量较轻，另外也无需驱动显影剂的倾斜的翅片或螺旋叶片，从而本实施例便于人工操作。

图25表示上述实施例的改进实例。如图所示，装料斗8底部带有将过量的显影剂排出的开口25。关闭件26有选择地打开或关闭该开口25。当显影剂3保持在套筒4上时，过量的显影剂便通过开口25排出。特别是，在沿双箭头所示的方向将关闭件25打开后，搅拌器9旋转从而将该过量的显影剂通过开口25排出。之后，关闭件26关闭，调色剂进入装料斗8中。这样就可避免过量的显影剂传送到腔10中，并可防止因显影剂量变化而造成调色剂浓度的不正常现象。

第七实施例

图26表示本发明的第七实施例，除以下方面以外，该实施例与第二实施例类似。如图所示，调整搅拌器9的旋转轴和叶片的长度，从而使其旋转的外缘轨迹不与显影剂相接触，如图26中的虚线所示。在箱体2的底部且没有磁极块5a的磁力作用的位置处形成有孔27。上述未沉积于套筒4上的过量显影剂不会掉入该孔中。

在工作时，当套筒4沿箭头所示的方向旋转时，沉积于套筒上的显影剂送向刮板6并且调整其厚度。所形成的显影剂薄层送向套筒4朝向光电导鼓1的显影位置。在此显影位置，调色剂通过与光电导鼓1相接触或不接触送向光电导鼓1上形成的潜像处。未使用的显影剂通过套筒4送向开口8a。通过搅拌器9从装料斗8排出的新补充的调色剂3a通过开口8a进入显影剂中。带有新补充的调色剂3a的显影剂返回腔10。由于刮板6的作用该显影剂3的内部压力增加，其结果是，调色剂因摩擦而带电。按上述方式，由于位于腔10内的显影剂的内部压力的作用，套筒4上的显影剂3中的调色剂也带电。这样就可无需包括搅棒或螺旋叶片的复杂的搅拌和传送机构。

由于其内部压力和重力的作用，通过刮板6刮下的那部分显影剂在腔10中移向开口8a。由于磁极块5a的磁力的作用，移向开口8a的显影剂3吸向套筒4。其结果是，显影剂3再次被套筒4送向刮板6并在腔10内循环。

当进入显影剂3中的调色剂，即显影剂3中的调色剂浓度增加时，显影剂3的体积增加。其结果是，显影剂3扩充到开8a处，并将该开口8a盖住，因而使进入显影剂3中的调色剂量减少。按上述方式，显影剂中的调色剂浓度可始终保持在预定值以下。与此相反，当显影剂中的调色剂浓度降低，显影剂的体积也降低，从而不能将上述开口8a盖住。因此，调色剂按预定量进入显影剂3中，并且显影剂中的调色剂浓度始终保持在预定值之下。

下面描述在首次使用之前如何操作上述显影装置。从工厂送给使用者的显影装置保持在图26所示的状态。如图所示，关闭件或密封件28将孔27盖住。开口8a也由关闭件或分隔件29盖住。初装的显影剂存放于腔10内，要这样控制与最佳调色剂浓相等的调色剂浓度，以便在显影期间可获得所期望的显影图像。腔内显影剂的量大于通过磁极块5a而保持于套筒4上的显影剂量。

首先，使套筒4沿图26中箭头所述的方向旋转，直至初装的显影剂借助磁辊5的磁力而充分地沉积于套筒上。借助磁力而未沉积于套筒4上的过量显影剂掉于箱体2的底部。

接着，将关闭件28拉向图26中朝向读者一侧。其结果是，位于箱体2底部的过量显影剂掉入孔27中，从而可避免在显影期间这些显影剂沉积于套筒上。这样就可完全避免显影剂的量在显影期间发生变化。将关闭件29也拉向图26中朝向读者一侧从而使装料斗8与腔10连通。在此情况下，腔10准备容纳来自装料斗8的调色剂。

从箱体2上拉出的关闭件28和29不再安装在箱体2上。因此，它们分别用作薄型密封件。

在本实施例中，磁极块5a具有这样的结构从而使沿套筒4轴向基本上均匀地产生磁力。因而，只有在套筒4旋转而使过量的显影剂掉于箱体2底部的情况下，显影剂可在整个套筒4的轴向尺寸范围内以基本均匀的厚度沉积于套筒4上。这样就无需测定沿套筒4轴向初装显影剂高度的特殊机构。因此，也就消除了因初装显影剂的沉积形成的非正常显影的现象。

因为孔27一直由关闭件28盖住，直至初装显影剂均匀地装载到套筒4上，这样就可避免在显影剂充分沉积于套筒4上之前上述初装显影剂掉入孔27中。

如果采用关闭件28，但省去关闭件29，则可避免在上述过量的显影剂掉入孔27之前，装料斗8中的调色剂进入孔27中。

当省去关闭件28时，则最好使腔10内的初装显影剂中的调色剂浓度低于正常显影时的调色剂浓度，并使显影剂的存放量大于通过磁力而保持于套筒4上的显影剂的量。

如果显影期间调色剂浓度过低，则不能按所需方式再次形成照相或类似的实像，并且会使磁性载体粘于光电导鼓1上。如果显影期间调色剂浓度过高，则会产生显影异常。由于上述原因，本实施例将显影期间调色剂浓度按重量百分比计控制在大约15％～25％的范围内。

对于初装显影剂来说其先决条件是在其内含有很多的磁性载体，并且该载体确实通过磁极块5a而沉积于套筒4上。而另一先决条件为要避免载体沉积于光电导鼓1上。为了满足上述要求，存放于腔10内的初装显影剂中的调色剂浓度为显影期间调色剂浓度的1/4～1/2。

在上述条件下，存放于腔10内的其量超过通过磁极块5a而保持的量的初装显影剂含有大量的磁性载体。因此，显影剂确实会吸向套筒4，并保持在其上。其结果是，当套筒4沿箭头方向旋转时，掉入孔27中的显影剂量会减少。另外，初装显影剂中的调色剂浓度在调色剂消耗之后的调色剂浓度基本相同。因此，当取下关闭件29而使装料斗8与腔10连通时，因本发明具有自动控制调色剂浓度的能力，所需量的调色剂会从装料斗8送向腔10。这样，便可将调色剂浓度控制到最佳值。

如前面所述的，可选择搅拌器9的位置和刮板6的长度，以便使其旋转的外缘轨迹不与掉入孔27中的显影剂或沉积于套筒4上的显影剂3相重合。这样就可避免搅拌器9将掉下的显影剂挖起并送回腔10内。因此腔10内的显影剂的量不会发生变化，并且显影剂3不会进入装料斗8中。另外，可避免沉积于套筒4上的显影剂3由搅拌器9刮掉，从而套筒4上的显影剂3层厚始终保持均匀。

总之，可以看出本发明提供了一种具有下述多个意想不到优点的显影装置。

1.本发明采用磁性载体和磁性调色剂构成的显影剂。磁场发生器形成一个电场，该电场的约束力作用于磁性载体和磁性调色剂上。其结果是，使载体和调色剂之间的摩擦加剧，从而使调色剂带有足够的电荷。即使在显影装置设置在高速图像成型设备中的情况下，上述带有足够电荷的调色剂仍能送向显影位置。这样就避免图像背景遭受污染，并可防止调色剂飞散。而对于普通的非磁性调色剂则不具有上述优点。

2.在下述范围内按JIS Z2504标准进行测定，在从分配给显影剂调节件的和邻近显影剂存放腔与调色剂补充开口之间的中间区域到上述调色剂补充开口的范围内，使显影剂的平均密度低于其视密度。在上述范围内，显影剂处于松散填充状态。当上述腔内的调色剂浓度和显影剂体积增加时，向显影剂中补充调色剂的过程就会终止。即使在这种状态下，具有较高的调色剂浓度的显影剂仍会在腔内连续旋转从而使调色剂分散开并带电。当由于调色剂消耗调色剂再次进入显影剂中时，不仅该调色剂由于在显影期间的旋转运动分散并且带电的调色剂均会送向显影位置。这样就可避免因调色剂供应短缺而使图像密度降低，并可防止因调色剂带电量少而造成背景污染和调色剂飞散的现象。

3.构成上述腔的显影剂存放部件的表面有一部分朝向上述区域，但是显影剂不会被压向该部分。这样进一步可促使显影剂在上述区域的旋转。

4.显影剂存放部件在与分配给显影剂调节件的调节位置隔开的位置上形成有空气通道。这样空气就会通过该空气通道进出上述腔，从而可避免腔内的空气压力上升。另外可防止调色剂飞散。

5.上述腔内装载的显影剂中的调色剂浓度低于作为最大值的饱和调色剂浓度，该最大值可使调色剂稳定地保持在显影剂载体上沉积的显影剂中。因此，在显影剂刚一装入腔中时，在调色剂上可沉积与显影时的正常电荷量一样多的电荷。这样就可避免因电荷量少而使图像密度增加的现象。

6.当腔内的显影剂中的调色剂浓度为饱和调色剂浓度的20％或更高时，可避免在装载好后，沉积于显影剂载体上的显影剂中的调色剂浓度马上低于预定的下限值。这样就可防止磁性载体沉积于图像载体上。

7.假设在腔内只填有磁性载体，其用量以按JIS Z2504标准测定的视密度为基准来计算。这样装于腔内的显影剂所含有的磁性载体的量小于等于上述载体的计算值。在此情况下，这样填入磁性载体以便使足够量的调色剂送向腔中，从而可避免图像密度降低。

8.因调色剂补充到显影剂中，由显影剂载体所传送的显影剂移动层的体积会发生变化。调色剂基本在下述位置进入显影剂，该位置为上述移动层和腔之间的与上述补充开口连通的交接面处。当上述移动层因调色剂的补充而加大时，上述位置会相应移到难于补充调色剂的位置。此时，位于交接面处的显影剂移动速度降低。因此，上述补充量不会超过预定值，并确定了调色剂浓度的最大值；因而调色剂浓度不会超过该最大值。该最大值取决于显影剂中的载体浓度。因此，如果预先对腔内设置的磁性载体进行选择，则该调色剂浓度可自动调节到上述最大值而不必考虑载体的粒径。这样就可使图像具有所期望的密度。

9.在达到调色剂浓度的最大值条件下，腔内存在间隙，该间隙可促进显影剂在腔内的旋转。这样就可确实使调色剂带电。

10.在显影剂载体上的移动层和与该移动层相接触的滞留层之间的显影剂相互交换，这样腔内的所有显影剂都可有效地用于显影。这样就可避免在普通显影装置中所发生的显影剂性能急剧恶化的现象，而在该普通显影装置中仅有移动层参与显影。

11.即使在显影剂从显影剂存放部件所形成的腔朝向补充开口返回的情况下，从上述存放部件伸出的延伸部会阻挡该显影剂的返回。因此，显影剂确实保持在磁力的作用范围内。这样上述显影剂可有效地参与调色剂的传送。

12.磁场发生器沿显影剂载体传送显影剂的方向位于补充开口的上游侧。磁场发生器中的磁极使显影剂形成一个磁刷，该磁刷本身偏压在箱体中位于显影剂载体下面的箱体部分。该磁刷可避免调色剂存放腔中的调色剂通过显影剂载体和箱体之间的间隙落到显影装置的外侧。这样就可确实避免调色剂飞散。

13.载体覆盖比例可通过公式并考虑载体与调色剂的粒径和比重计算出。这样确定的调色剂浓度可使载体覆盖比例为100％或更低。因此，即使在载体或调色剂的粒径改变的情况下，仍可始终保证形成稳定的显影图像而不必考虑上述的粒径。

14.根据载体和调色剂的粒径和比重选定调色剂浓度的最大值。该最大值根据显影剂存放腔中显影剂中载体量确定。因此显影装置可完全适应载体和调色剂的粒径。

15.偏压部件将显影装置中的显影剂载体压向图像载体。其结果是，通过调节件在显影剂载体上形成薄的且均匀的显影剂层，装载在图像载体和显影剂载体之间的间隙中。在这里不希望采用普通的辊或类似的间隔部件，因为它们会磨损并使上述间隙发生改变。假设图像载体或显影剂载体从与其轴相垂直的剖面看，它是非标准的圆形。那么图像载体或显影剂载体会沿径向振动，从而使上述空间带电。即使在该状态下，显影剂薄层的厚度仍可补偿间隙的变化并使该间隙保持恒定。

16.将载体覆盖比例定在高达60％～100％的范围内。这样，当通过偏压部件将显影剂载体偏压到图像载体上时，可降低图像载体和显影剂载体相互接触的可能性。这样就可避免在载体覆盖比例小于60％时，因显影剂载体的作用而造成对图像载体的损坏。

17.设置在显影剂载体中的磁场发生器将磁性调色剂和磁性载体吸向显影剂载体。因此，即使在因载体覆盖比例很高而调色剂上的电荷量降低的情况下，与非磁性调色剂相比，该调色剂也不会轻易飞散。这样就使背景污染度降到最小。

对本技术领域的普通人员来说，在了解了本发明说明书给出的教导后，在不离开本发明请求保护范围的条件下，可以对本发明进行多种改进。

Claims (9)

1.一种显影装置，它包括显影剂载体，该载体内容纳有磁场发生器，并使上述显影剂载体将沉积于其上的由调色剂和由调色剂和磁性载体构成的显影剂传送到显影位置，在该显影位置显影剂载体朝向图像载体，从而对图像载体上形成的潜像进行显影，该装置还包括：

调节件，用于调节显影剂载体传送的显影剂的量；

显影剂存放部件，它朝向显影剂载体的表面，并包括一个显影剂存放腔，该腔在沿显影剂载体传送显影剂的方向的上游侧与上述显影剂载体连通；

调色剂存放腔，它从上述方向的上游侧与上述显影剂存放腔连通，并带有朝向显影剂载体的开口；

其中，当借助于开口容纳有调色剂的显影剂中的调色剂浓度达到最大值时，在上述显影剂存放腔内存在有间隙。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于上述显影剂存放腔包括与上述开口连通的并与显影剂载体隔开一定距离的向下延伸部。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于设置在磁场发生器中的并沿上述方向位于开口的上游侧的磁极块，施加一个这样程度的磁力，使在显影剂载体上的显影剂所形成的磁刷本身偏压在设置于图像载体下面的箱体上。

4.一种显影装置，它包括显影剂载体，该载体内容纳有磁场发生器，使上述显影剂载体将沉积于其上的由调色剂和磁性载体构成的显影剂传送到一个显影位置现在该显影位置显影剂载体朝向图像载体，从而对图像载体上形成的潜像进行显影，另外该装置使显影剂在显影剂存放腔内移动，与显影剂载体表面相接触，从而从调色剂存放腔将调色剂补充到显影剂中，上述调色剂存放腔在沿显影剂载体传送显影剂的方向的上游侧与上述显影剂存放腔连通，显影剂存放腔中的显影剂有一个这样选定的调色剂浓度的最大值，按下述公式计算的载体覆盖比例Tn为100％或更低，该公式为： $\mathrm{Tn}=\frac{100C\sqrt{3}}{2\mathrm{\π}(100-C)\·{(1+r/\mathrm{RP})}^2\·(r/R)\·(\mathrm{\ρt}/\mathrm{\ρc})}$

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于载体覆盖比例在60％～100％的范围内。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于上述最大值由装载在显影剂存放腔内的显影剂载体的量确定。

7.一种显影装置，包括显影剂载体，该载体内容纳有磁场发生器，使上述显影剂载体将沉积于其上的由调色剂和磁性载体构成的显影剂传送到一个显影位置，在该显影位置显影剂载体朝向图像载体的，从而对图像载体上形成的潜像进行显影，该显影剂载体以这样的方式安装在显影装置主体上，使它可移向和移开图像载体，或者上述显影装置带有安装在成像设备主机上的显影剂载体，该装置还包括：

调节件，用于使显影剂在显影剂载体上形成厚度均匀地薄层；

偏压部件，用于将其中的一个显影剂载体和其中的一个显影装置压向上述图像载体，使在显影剂载体上形成的上述薄层构成一个位于显影剂载体和图像载体之间的间隙。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于上述载体覆盖比例在60％～100％的范围内。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于上述调色剂包括磁性调色剂。

Images