CN1831667A - 显影装置、使用该显影装置的处理卡盒、图像形成装置以及调色剂 - Google Patents

Abstract

在使用二成分显影剂的显影装置中，可以保持显影剂的搬送性能，能防止随着时间的进行而产生的沟槽不均的发生，并能进行高图像质量的显影。在该显影装置中，具有作为显影剂承载体的，内部包含磁场形成手段的能够旋转的非磁性套筒51，在该套筒51的表面，有复数条的沿纵向延伸的近似V字的沟57，将沟的深度作为h，近似V字型沟的开口角度作为θ，二组分显影剂的载体的体积平均粒径作为R时，它们之间满足h≥50+R/2+{(R/2)/sin(θ/2)}的关系。

Description

显影装置、使用该显影装置的处理卡盒、图像形成装置以及调色剂

技术领域

本发明涉及用于复印机、传真机、打印机等的显影装置以及使用该显影装置的处理卡盒以及图像形成装置。本发明还涉及被使用于所述显影装置的调色剂。

背景技术

使用由调色剂与载体组成的二组分显影剂的二组分显影装置被广泛采用在上述图像形成装置中。在这种显影装置中，作为显影剂承载体是内部包含有复数的磁石的可旋转的非磁性显影套筒。并且除低速机以外，在显影套筒的表面要进行喷砂等的表面粗糙加工或开沟加工。其目的为了防止显影套筒上的显影剂由于高速旋转而造成的滑动停滞以及由此而引起的图像浓度的降低的问题。

在上述的喷砂加工中，作为显影套的材质，可以使用铝、黄铜、不锈钢、导电性树脂，但由于考虑到成本及精度，所以一般使用铝。对铝制的显影套筒进行的喷砂加工，例如可以对以管状高温挤出的铝管进行低温喷砂，使其表面形成凸凹。此时，表面粗度一般多为Rz为5至15μm左右。进行了这种喷沙加工的显影套筒，即使是高速旋转，显影剂也会由于凸凹的拖带而不会发生滑动。

但是，施以喷砂加工的显影套筒，随着时间的进行会产生不耐久性问题，即其表面的凸凹会被磨耗，以致于使搬送显影剂的能力变低。虽然通过采用高硬度的不锈钢来制作显影套筒或者对套筒表面加以处理，可使这一问题得到改善，但这样又会使成本变高。

在上述的开沟加工中，作为构成显影套筒的材料，虽然可以使用铝、黄铜、不锈钢以及导电性树脂，但考虑到成本以及精度，一般采用铝材。对铝制显影套筒开沟，例如可以对以套筒的形状高温挤出的铝管进行冷拉·模制而成。沟的形状，一般为如图1至3所示的梯形、V字型、U字型等(将它们通称为近似V字型)。沟的深度一般为从显影套筒的的表面算起约0.05至0.20mm；沟的条数，例如对于外径φ为18mm的显影套筒一般大约是50至120条。进行了这样开沟加工的显影套筒，即使是进行高速旋转，由于显影剂被沟部拖住，所以可防止显影剂的滑移。与施以喷砂加工的显影套筒相比，进行了这种开沟加工的显影套筒具有即使是长时间使用，其磨损也少且可以实现安定的显影剂搬送的优点。

但是，在使用实施了开沟加工的显影套筒时，可以发现图像浓度会呈现周期性变化，也就说有所谓的沟槽不均现象发生。一般说来，沟部越深显影剂的搬送性能越高，但是另一方面，沟的有无可造成显影电场强度的差异，由此而易于造成沟槽不均的发生。如沟浅，从电场强度的观点来看，沟槽不均就不易发生。当沟中堵塞了显影剂中的调色剂、添加剂或载体时，则显影剂的搬送性能下降的程度就会变大，吸上的显影剂的量不足，由此而易发生沟槽不均的现象。

因此，特开2003-255692公开了一种图像形成装置，其中将显影剂承载体的沟深规定为0.05mm以上，0.15mm以下，由此既能防止沟槽不均的发生，又能保持显影剂的搬送性能。

但是，近年来，为了得到高图像质量，多采用小粒径的调色剂、小粒径的载体以及邻近显影技术。这使图像形成技术得以进步，提高了图像的再现性。但这样一来，更使沟槽不均变得显眼。特别是在使用例如8.5μm以下的小粒径的调色剂的显影方式中，由于图像的再现性良好，对于用于显影的显影剂量的变动特别敏感，从而沟槽不均现象变的越发明显并易于发生。因此，即使是上述先有技术中的图像形成装置，也会有沟槽不均现象的发生。

通过研究，发现其原因如下，即在显影套筒与感光体相对的显影区域，在没有沟的显影套筒的表面，显影剂发生滑移，显影剂的量减少，从而使图像浓度变低。以下对此用图4以及图5来加以说明。如图4所示得那样，一般说来，显影套筒51与感光体20在它们相对的显影区域D中，是向同一方向移动的，因此要得到充分的图像浓度，就需要将大量的显影剂58搬送到显影区域。因此，通常要以大于感光体(20)的1.1至2.5倍的表面速度来驱动显影套筒。当显影剂58高速通过显影区域D时，它与相对低速的感光体的摩擦会变为负荷阻力，从而处于沟57浅的部分的显影套筒51的表面，就会发生如图4所示的那样的现象，即显影剂58的滑移以及吸取量的不足。由此，在显影区域D，与显影套筒51的旋转方向的上游相比，其下游的显影剂的量变少。另一方面，如图5所示，在沟通过显影区域D期间，由于可得到充分的搬送力，因而既不会发生滑移又能吸上充足的显影剂。也就是说，在沟57通过显影区域D的周期内，滑移的有无决定显影剂量是否有变动，从而决定是否有图像浓度的差异，以至于是否出现沟槽不均现象。

由此，在特开2004-191835中，公开了这样一种图像形成装置，在其中，作为显影剂使用体积平均粒径4μm以上，8.5μm以下的调色剂，并使显影套筒具有在其表面纵向延伸的复数的沟，相互邻接的沟的间距的大小要比在显影区域的感光体的表面在其移动方向上的移动幅度要小。也就是说，这种图像形成装置是，在其显影区域内，要总有至少1条显影剂承载体的沟存在，该沟抑制显影套筒承载的显影剂的滑移。由此，这种图像形成装置与在显影区域内没有显影剂承载体沟存在的情况相比，可以使显影区域内的显影剂的变动变小。这样一来，使用8.5μm以下的小粒径的调色剂，在能形成图像再现性良好的高品质图像的同时，也能使由图像浓度差造成的沟槽不均不那么明显。

发明的课题

如上述那样，为了提高图像的再现性，在图像形成装置中采用了小粒径的调色剂以及小粒径的载体，但却发现它们与以往所用尺寸的调色剂以及载体相比，易于堵塞到显影套筒的沟中。同时，还发现随着时间的进行调色剂会在沟的壁面附着固定。而且，以附着的调色剂为媒介，载体也会发生附着。调色剂以及载体在显影套筒的沟中的附着固定，会使套筒的实质沟深变浅，从而随着时间的进行就会逐渐地变得无法得到充分的搬送力，从而易发生由于图像浓度的差而造成的沟槽不均。这样一来，与得到高图像质量的努力相反，随着时间的进行就会易于发生沟中的调色剂附着固定以及以调色剂为媒介而发生的载体的附着固定，其结果是发生沟槽不均的现象。

此外，还发现，随着小粒径化载体的采用，根据载体的大小，由于附着固定而造成的沟槽不均的发生方法会有所不同。这是因为套筒沟的变浅，与调色剂相比，粒径大的载体(30至90μm)的因素要大的多，而且，被认为根据载体的大小不同而造成套筒的沟变浅的程度也有所不同。由此，根据所使用的载体的大小，沟的适宜深度的范围也不同。所以为了得到高图像质量，就有必要在决定沟深时考虑所使用的载体的大小。在这种情况下，上述特开2003-255692对套筒沟深的规定就变得无能为力了。而特开2004-191835也没有对源于随着时间的进行而产生的调色剂在沟中的附着固定以及通过调色剂而产生的载体的附着固定的沟槽不均问题加以解决。

本发明就是在这种背景下而产生的。本发明的目的就是提供一种使用二组分显影剂的显影装置，在该装置中，显影剂的搬送性能可以得以保持，随着时间的进行而产生的沟槽不均的发生也可以防止，且能够进行高质量的图像显影。本发明还提供使用这种显影装置的处理卡盒以及图像形成装置。进一步，本发明还提供一种在该显影装置中使用的调色剂。

发明的内容

为了达到上述目的，本发明的内容如下。

(1)一种显影装置，其中包括

收存包括调色剂和载体的二成分显影剂的显影剂收存装置；

对该显影剂收存装置内的二成分显影剂加以搅拌搬送的显影剂搅拌搬送手段；

具有内部包含有磁场形成手段的可旋转的非磁性套筒并将所述显影剂收存装置内的二成分显影剂汲上并加以承载搬送的显影剂承载体，所述磁场形成手段由固定磁石构成，是为了形成复数个磁极而设的；

以一定的间隙与所述显影剂承载体相对配置的，用来对所述显影剂承载体上的二成分显影剂的量进行限定的显影剂限定部件；

其特征在于：所述显影剂承载体的非磁性套筒的表面有复数的沿纵向延伸的近似V字的沟，如将沟的深度作为h，近似V字型沟的开口角度作为θ，所述二组分显影剂中的载体的体积平均粒径为R时，它们之间满足h≥50+R/2+{(R/2)/sin(θ/2)}的关系。

(2)上述(1)的显影装置，其特征在于所述载体的体积平均粒径R为30μm至72μm。

(3)上述(1)或(2)的显影装置，其特征在于所述沟的开口角度θ为60度至120度。

(4)一种处理卡盒，该处理卡盒由显影手段与从图像承载体、带电手段、清洁手段之中选出的至少一个手段组合为一体而成，该处理卡盒可以很容易地装在图像形成装置本体上或从图像形成装置本体上卸下，其特征在于所述显影手段采用了上述(1)、(2)或(3)所述的显影装置。

(5)一种图像形成装置，其中包括图像承载体、在该图像承载体上形成潜影的潜影形成手段、使该潜影承载体上的潜影显影的显影手段，其特征在于所述显影手段是上述(1)、(2)或(3)的显影装置。

(6)一种图像形成装置，其中包括图像承载体、在该图像承载体上形成潜影的潜影形成手段、使该潜影承载体上的潜影显影的显影手段，其特征在于其中具有上述(4)的处理卡盒。

(7)一种调色剂，其被用于上述(1)、(2)或(3)的显影装置中，其特征在于该调色剂的重量平均粒径(D4)为3μm至10μm。

(8)一种调色剂，其被用于上述(1)、(2)或(3)的显影装置中，其特征在于该调色剂为纺锤形状。

(9)根据上述(8)的调色剂，其特征在于其短轴r2与长轴r1之比(r2/r1)为0.5至0.8，厚度r3与短轴r2之比(r3/r2)为0.7至1.0。

在上述(1)至(9)中，提示了沟的条件，也就是，即使是随着时间的进行调色剂以及载体(以调色剂为媒介)附着固定在沟中，显影套筒也可以保持显影剂的搬送性能，不发生沟槽不均而进行高图像质量的显影。以下将对此进行详细说明。首先，对随着时间的进行调色剂以及载体(以调色剂为媒介)附着固定在沟中的模型图加以说明。图13是表示了一个载体59a以调色剂59b为媒介堵塞在非磁性套筒51的近似V字型的沟中的模型图。图14是表示了二个载体59a以调色剂59b为媒介纵向堵塞在非磁性套筒51的近似V字型的沟中的模型图。通常，载体59a如图13那样，以调色剂59b为媒介堵塞在沟57的下方，最多也就是有一个载体发生附着固定。而如图14那样，载体59a在纵向有二个发生堵塞的情况，一般认为这种情况不会发生或者发生的机率极低。这是由于一般认为如图13那样，沟57的壁与载体59a易于以调色剂59b为媒介在两点发生附着固定，但如图14那样发生1点附着固定却很难。因此，认为图13应为表示载体59a以调色剂59b为媒介附着固定在沟57的状态的模型图。在这里，如将非磁性套筒51的初始的沟深作为h(μm)，随着时间的进行在沟的下方有一个载体堵塞的情况下的沟的实质深度比初始沟深h(μm)要浅，即要浅上与载体59a附着固定部分的高度相当的量。如将沟57的近似V字型开口角度作为θ°，将载体59a的体积平均粒径作为R(μm)，则载体59a附着固定而堵塞的部分的高度可表示为从沟底为R/2+{(R/2)/sin(θ/2)}。因此，沟57的实质沟深可表示为h-R/2-{(R/2)/sin(θ/2)}。如此，即使载体在沟中堵塞固着，通过后面的实验可知，只要保持这一实质沟深为50μm以上，对显影剂搬送能力无大的影响，不会发生沟槽不均。如实质的沟深比50μm浅，则非磁性套筒上的显影剂发生滑动，通过沟而达成的显影剂的搬送量变低，从而会发生显影剂的搬送能力低下，发生沟槽不均的现象。另外，通过实验还得知，这一倾向不管沟的条数是多少，都是相同的。所以，只要使初始的沟深h满足h≥50+R/2+{(R/2)/sin(θ/2)}的关系，即使是随着时间的进行而发生调色剂以及(以调色剂为媒介的)载体在沟中的附着固定，也能保持显影套筒的显影剂的搬送性能，防止沟槽不均的发生。

发明的效果

根据本发明，在使用二组分的显影剂的显影装置中，可以保持显影剂的搬送性能，防止随着时间的进行而产生的沟槽不均的发生，从而能够进行高图像质量的显影过程。

附图的说明

图1是本发明的图像形成装置的显影套筒的梯形沟的示意图。

图2是本发明的图像形成装置的显影套筒的V字型沟的示意图。

图3是本发明的图像形成装置的显影套筒的U字型沟的示意图。

图4是在显影区域显影剂的量发生变动的场合的说明图。

图5是在显影区域显影剂的量不发生变动的场合的说明图。

图6是本发明的图像形成装置的概略结构图。

图7是图像站的内部结构图。

图8是本发明的图像形成装置的显影装置的概略结构图。

图9是从轴方向看到的本发明的图像形成装置的显影套筒的部分断面的放大图。

图10是沟的开口角度θ＝60°时的载体粒径以及沟的深度与沟槽不均的发生的关系的示意图。

图11是沟的开口角度θ＝90°时的载体粒径以及沟的深度与沟槽不均的发生的关系的示意图。

图12是沟的开口角度θ＝120°时的载体粒径以及沟的深度与沟槽不均的发生的关系的示意图。

图13是表明一个载体粒子堵塞在显影套筒的沟中的状态的模型图。

图14是表明二个载体粒子堵塞在显影套筒的沟中的状态的模型图。

图15是沟的开口角度θ＝60°时的载体粒径以及沟的深度与沟槽不均发生的关系以及其良好范围的示意图。

图16是沟的开口角度θ＝90°时的载体粒径以及沟的深度与沟槽不均发生的关系以及其良好范围的示意图。

图17是沟的开口角度θ＝120°时的载体粒径以及沟的深度与沟槽不均发生的关系以及其良好范围的示意图。

图18是本发明的图像形成装置的处理卡盒的概略结构图。

图19是处理卡盒装在本发明的图像形成装置状态时的斜视图。

图20(a)将调色剂的形状表示在坐标轴x、y、z上的模型图；(b)将调色剂的形状表示在坐标轴x、z上的模型图：(c)将调色剂的形状表示在坐标轴y、z上的模型图。

附图的符号说明

1    供纸卡盒

2    转印纸

3    供纸棍

4    定位棍

5    二次转印棍

6    定影单元

8    光学单元

9    调色剂筒

10   中间转印单元

11   中间转印带

12   一次转印棍

13   带的清洁装置

15   图像站

20   感光体

30   带电装置

40   清洁装置

50   显影装置

51   显影棍

52   定厚刮刀

53   第一搅拌搬送螺旋

54   第二搅拌搬送螺旋

55   显影箱

57   沟

58   显影剂

59a  载体

59b  调色剂

60   处理卡盒

发明的实施方式

以下将对本发明适用与彩色图像形成装置的实施方式加以说明。图6是彩色图像形成装置的概略结构的示意图。在该图像形成装置的中央部分，设置了可形成黄色(Y)、青绿色(C)、品红色(M)以及黑色(Bk)的各色的调色剂图像的图像站(Image Station)15Y、15C、15M、15Bk。以下在阿拉伯数字后添加符号Y、C、M、Bk时分别表示黄色、青绿色、品红色、黑色的相应零件。各图像站15Y、15C、15M、15Bk分别具有作为图像承载体的鼓状感光体20Y、20C、20M、20Bk。并且，在图像站15Y、15C、15M、15Bk的下部，设有能够将激光照射到感光体20Y、20C、20M、20Bk的作为曝光装置的光学单元8。在图像站15的上方，设有具备将各图像站形成的调色剂图像进行二次转印的中间转印带11的中间转印单元10。此外，还设有将中间转印带转印的调色剂图像定影在纸上的定影单元6。在图像形成装置的上部，设置了装有黄色(Y)、青绿色(C)、品红色(M)以及黑色(Bk)的调色剂的调色剂筒9Y、9C、9M、9Bk。

因为各图像站15Y、15C、15M、15Bk的结构都是相同的，所以在此仅对一个图像站15加以说明。图7是图像站的内部结构图。如图7所示，图像站15具有感光体20、使感光体20带电的带电装置30、使在感光体上形成的潜影显影的显影装置50、将感光体上的残留调色剂清除的清洁装置40。带电装置30为带电棍，具有清洁带电棍表面的清洁棍31。在有开口部的作为显影剂收存部的显影箱55内，显影装置50具有与感光体20的表面相对(面对面)邻接的作为显影剂承载体的显影套筒51。清洁装置40具有，有开口部的清洁箱43、清洁感光体的表面的清洁刮刀41、用来将清除下来的废调色剂搬送到废调色剂筒(没有在图中表示)的废调色剂螺旋42等。

另外，如图6所示，中间转印单元10具有，由复数的轮支撑起来的中间转印带11以及将感光体20Y、20C、20M、20Bk上形成的调色剂图像转印到中间转印带11上的一次转印棍12Y、12C、12M、12Bk。这些零件是由中间转印带箱支撑而成为一体的。此外，中间转印单元10还具有，将转印到中间转印带11上的调色剂图像转印到转印纸2上的二次转印棍5以及将没有转印到转印纸2上的残留在中间转印带上的残留调色剂清除掉的转印带清洁装置13。

供纸卡盒1内的转印纸2通过在其近旁配置的供纸棍3被搬送到处在中间转印带11和二次转印棍5之间的二次转印部。在供纸棍3与二次转印棍5之间的转印纸搬送通道处，设有控制将转印纸2送到二次转印部的时机的定位棍对4。

定影单元6是将转印到转印纸P上的调色剂图像通过加热和加压定影。此外，还具有将定影完了的转印纸P排出机外的排出棍对7。

下面将在具有上述结构的图像形成装置中，如何得到彩色图像的过程进行说明。首先，在各图像站15，感光体20由带电装置30均匀带电。然后，光学单元8根据图像信息进行激光曝光从而在感光体20的表面形成潜影。感光体20上的潜影由显影装置50的显影套筒51所承载的各色调色剂来加以显影使其以调色剂图像的形式而可视化。

感光体20上的调色剂图像通过一次转印偏压棍12的作用，向被反时针驱动旋转的转印带11上依次叠加转印。这时的各色的图像制作动作的时机是，从中间转印带11移动方向的上游到下游，各拖后一点，以使调色剂图像在转印带11上同一位置上重复转印。一次转印完了后的感光体20由清洁装置40将其表面清洁，以用于下一次的图像形成。

另一方面，上述供纸卡盒1中的转印纸2被在供纸卡盒的近旁配置的供纸棍3搬送，并由定位棍对4在所定的时机搬送到二次转印部。此后，在二次转印部，在中间转印带11上形成的调色剂图像转印到转印纸2上。调色剂图像转印到其上的转印纸2通过定影单元6而被定影，并由排出棍7排出机外。与感光体20一样，转印带11上的残留的转印残留调色剂由与中间转印带11相接触的转印带清洁装置13来加以清洁。另外，充填在调色剂筒中的调色剂，将根据需要将通过搬送路径(图中未表示)按所定量补充到各显影装置50中。

下面，将对显影装置50加以详细说明。除了调色剂的颜色不同之外，显影装置50Y、50M、50C、50Bk的结构都是相同的。因此，这里将仅对一个显影装置加以说明。图8是表示显影装置的内部结构的结构图。如图8所示，显影装置50具有由在显影箱55中并在显影箱55的开口处与感光体20中间隔有所定的间隙而相对(面对面)设置的显影套筒51，以及用来限定显影套筒51上的调色剂的量的定厚刮刀52。此外，在显影箱55内，作为搬送手段，设有第一搅拌搬送螺旋53以及第二搅拌搬送螺旋54。显影套筒51是用铝、黄铜、不锈钢、导电型树脂等非磁性材料制成的圆筒状物体，并用旋转驱动机构(未图示)驱动使其逆时针方向旋转。该可旋转的显影套筒51在其内部包含由复数个固定的磁石构成的作为磁场产生手段的磁棍。由于磁力，显影套筒51上的承载着由载体与调色剂构成的二组分显影剂。在此，使其磁力的峰值朝向感光鼓的中心的相对配置的磁极是主极(P1极)，然后从P1极按显影套筒的旋转方向顺次将P2、P3、P4、P5进行配置。由于P2极与显影套筒的旋转的相加作用，使在显影区域D用于显影的显影剂被拉向显影箱55一侧。P4极将调色剂从第一搅拌搬送螺旋拉到显影套筒51。P3极由与P2极同极的磁力所构成，位于P2极与P4极之间，并通过与P4极相斥的磁场使P2极吸过来的显影剂脱离显影套筒51。P5极将被P4极的磁力约束在显影棍表面的显影剂吸引移动到限定显影剂厚度的定厚刮刀52处。并且，该P5极同时还具有将第一搅拌搬送螺旋53搬送的显影剂在搬送过程中汲上来的功能。

以下说明在显影装置50中的显影剂的活动加以说明。在显影箱55内，第一搅拌搬送螺旋53以及第二搅拌搬送螺旋54一边对二组分显影剂加以搅拌一边搬送。通过对二组分显影剂一边加以搅拌一边搬送就会使调色剂与载体摩擦带电。显影套筒51使该载体沿着内包的磁棍所发出的磁力线以链状成穗并加以承载。带电的调色剂附着在链状成穗的载体上而形成磁刷。磁刷随着显影套筒51的旋转移送与显影套筒51同方向被移送，在显影区域D的上游设置的定厚刮刀52将其高度(承载量)加以规定后，并被搬送到与感光体20相对的显影区域D。在显影区域D，在显影套筒上形成的磁刷一边与感光体相接触一边向感光体20上的静电潜影供应调色剂，并使该潜影变成调色剂图像。显影完毕后，显影套筒51上的显影剂由显影套筒内的磁极P2以及P3的排斥力被从显影套筒上剥离而返回显影箱55。返回的显影剂再被第一搅拌搬送螺旋53以及第二搅拌搬送螺旋54搅拌搬送。这样，当显影箱55内的显影剂的调色剂的浓度低于所定浓度时，调色剂就从调色剂补给口(图中未表示)得到补给。补给的调色剂被第一搅拌搬送螺旋53以及第二搅拌搬送螺旋54加以搅拌并与显影剂相混合。被调整到所定浓度的显影剂被显影套筒51所承载，并通过定厚刮刀52变为薄层，并重复上述循环。

本实施例的图像形成装置具体的图像形成条件如下：感光体的线速度为155mm/sec；感光体电位是在未曝光部-500V，已曝光部为-50V。作为显影偏压是施加-350V的电压。

对本实施方式的特征部分的显影套筒51进行更详细的说明。图9为从轴方向看到的显影套筒51的部分断面的放大图。在显影套筒51的表面上形成纵向延伸的等间距的沟57。一般说来，沟57越深显影剂的搬送性能越高。但是，沟57的存在会造成电场强度的差，从而易发生沟槽不均。在显影电场强度的观点来看，沟57越浅则越难以发生沟槽不均现象，但是当在沟57中堵塞有显影剂的调色剂以及载体的场合，显影剂搬送性能的损失程度很大。

考虑这些事实，进行了以下的实验，求出了沟57的开口角度θ与沟的深度h(μm)的最佳范围。首先，使沟57的开口角度θ为90°，使载体的平均粒径为30、35、45、59、72(μm)，将沟深设定为数个水平，将它们组合起来进行了以下实验。

进行如下实验，即进行将调色剂的浓度保持在8重量％，用图像面积率5％的图纸一次打印100张，总共打印30000张(300次)的累积打印实验。在该累积打印实验完成后，将密实图像的图纸打印10张，将10张中的显影套筒沟槽不均的程度最差的用来进行显影套筒沟槽不均的级别的判定。○级别为没有套筒沟槽不均发生；△级别是可以看到有沟槽不均的发生，但无大问题；●级别表示发生严重。这样评价的的结果列于图11中。将沟的开口角度设定为60°、120°，对每一种情况(角度)都以不同的载体平均粒径以及沟深进行实验。其结果表示于图10以及图12中。此外，在这些实验中，显影套筒的直径为18mm；显影套筒51上的沟57的条数为100。

从实验结果可以得知，通过沟深h(μm)、沟的开口度θ°以及载体的体积平均粒径R(μm)的不同组合，可以得到套筒沟槽不均的良好的范围。也就是说，如果在○级别以及△级别的范围与●级别的范围之间画一条分界线，则(图10、11、12分别与图15、16、17相对应)，沟槽不均的良好范围即○级别以及△级别的范围可以基本上以用下式(1)加以表示。

h≥50+R/2+{(R/2)/sin(θ/2)}…(1)

如图13所示，可以用有一个载体粒子59a以调色剂粒子59b为媒介堵塞在显影套筒51的沟57中的情况对式(1)加以说明。即将初始的沟深作为h(μm)，V字型的沟的开口角度θ°，载体的体积平均粒径为R(μm)，随着积累打印实验的时间，在沟中有一个载体粒子堵塞时的实质沟深要比h(μm)要浅。该实质沟深可以用式(2)加以表示。

h-R/2-{(R/2)/sin(θ/2)}…(2)

如实质沟深保持在50μm以上，通过式(1)可以得知显影套筒的沟槽不均在良好的范围内。实质沟深浅于50(μm)时，则在显影套筒51上产生显影剂的滑移，以及由于沟而达成的显影剂的搬送量会发生下降，从而导致显影剂的搬送性能的低下。进一步，如在进行30000张打印累积实验后，继续进行打印累积实验直至打印达到60000张，发现套筒沟槽不均级别没有太大的变动。

在此，可以认为如图13的模型图那样，在沟57中最多只能堵塞一个载体粒子59a；如图14那样，在纵向并列堵塞进2个载体粒子而使沟的实质深度变浅是不可能的事情，或者其机率特别低。可以认为这是由于如图13那样，沟57的壁与载体59a以调色剂59b为媒介进行两点附着固定是比较容易发生的；而如图14那样进行一点附着固定是困难的。另外，这一倾向在100条沟以外的场合也是同样的，在50至120条沟的场合也得到了确认。在模型图中，使用了V字型的沟。可以认为在U字型以及梯形沟的场合也是同样的情况。

此外，对不同的沟57的开口角度，最适合的沟深也是不同的。如V字型沟的开口角度比60°小，则可以认为会在显影套筒51上发生显影剂的滑动，由于沟57而达成的显影剂的搬送量会发生下降。另一方面，如V字型沟的开口角度比120°大时，则发现沟槽不均会开始变得明显。这是由于在显影区域D，感光体20与显影套筒51的沟57正好相对时，感光体20与沟之间的显影电场变弱，因此，虽然显影能力变弱，但由于沟的开口角度大使沟变宽，浓度稀薄的部分变大，从而沟槽不均易于变的明显。因此，在本实施方式的显影装置50的显影套筒51中，如果使沟的形状为V字形，沟的开口角度设定在60°以上120°以下的范围内，并且满足

h≥50+R/2+{(R/2)/sin(θ/2)}…(1)

则既可通过使用小粒径调色剂以及小粒径载体得到高的图像质量，又可以防止沟槽不均的发生。

图18为处理卡盒的构成示意图。如图18所示的那样，上述显影装置50也可以和感光体20、带电棍30以及清洁装置40结合在一起，来构成可以容易地装在图像形成装置本体上或从其上卸下的处理卡盒。通过采用这样的处理卡盒，机器的使用者，就可以盒的形式将感光体20、显影装置50、带电棍30、清洁装置40进行整体替换。图19是表示要将各个颜色的处理卡盒60Y、60C、60M以及60Bk从图像本体上取下时的形态的斜视图。

下面、对调色剂进行详细说明。为得到高画质而使用的小粒径调色剂易于凝集，为了抑制凝集而确保其摩擦带电性，有时要增加调色剂中的二氧化硅等添加剂的量。增加添加剂的量可使流动性增加，可使调色剂难以凝集，但另一方面添加剂本身从调色剂上脱离的绝对个数会增加，这样一来，有时会形成以该添加剂为起点的凝集体。这样的凝集体也易于在显影套筒51的沟57中付着固定，从而随着时间的进行易于发生沟槽不均的问题。另外，考虑到环境问题，为了少用定影油而在调色剂中加入蜡，这也会造成在显影套筒51的沟57中的附着固定。但是，通过使用本实施方式的显影装置50就可以在防止沟槽不均的发生的同时，又可得到高图像质量。

适宜于本实施方式的显影装置的调色剂为以下调色剂。首先，调色剂的重量平均粒径以3μm至10μm为好。重量平均粒径在上述范围的调色剂由于具有充分小的粒径，所以即使对于微小的潜影点也有优良的微点再现性。重量平均粒径不满3μm，易发生转印效率低下，清洁性低下的现象。重量平均粒径大于10μm，难于抑制文字以及线条飞散。另外，为了安定的大量的生产小粒径的调色剂，现在倾向于使用聚合法生产调色剂。聚合法调色剂与可以精确制造比粉碎法调色剂还要小的从3μm起始的调色剂，并且还可以控制形状。

下面，对调色剂粒子的粒度分布的测定方法加以说明。

调色剂粒子的粒度分布可以用考而他计数法(Coulter-counter)的测定装置，例如考而他计数法(Coulter-counter)-TA-II装置或考而他多尺寸测量仪II(Coulter-multisizerII)(两者都为考而他公司制造)来进行测定。具体地说，在100ml至150ml的电解水溶液中，作为分散剂加入0.1-0.5ml的表面活性剂(以烷基苯磺酸盐为宜)。所谓的电解水溶液，可以使用用一级氯化钠调制成的1％NaCl水溶液，例如ISOTON-II(考而他公司制造)。再加入2-20mg测定试剂。将试剂的悬浮电解液用超声波分散器进行1-3分钟的分散处理，用前述测定装置并且使用筛孔为100μm的筛子来测定调色剂粒子或调色剂的体积、个数，计算出调色剂的体积分布以及个数分布。从得到的分布可以求出调色剂的重量平均粒径(D4)以及个数平均粒径(D1)。在这里，以粒径为2.00μm以上40.30μm以下的粒子为对象，使用以下的13个通道(channels)。即2.00μm-2.52μm、2.52μm-3.17μm、3.17μm-4.00μm、4.00μm-5.04μm、5.04μm-6.35μm、6.35μm-8.00μm、8.00μm-10.08μm、10.08μm-12.70μm、12.70μm-16.00μm、16.00μm-20.20μm、20.20μm-25.40μm、25.40μm-32.00μm、32.00μm-40.30μm的13个通道。以粒径为2.00μm以上40.30μm以下的粒子为对象。

在本实施方式中用的调色剂，其形状以纺锤形为宜。形状不定的无定形或者扁平状的调色剂，由于其粉末流动性差，不能进行充分的摩擦带电，易于产生背景脏污的问题；再者，在对微小的潜影点进行显影时，难以得到致密均一的调色剂配置，因此，点的再现性差；以及在进行静电转印时，难以受到电场力线的影响，转印率低下。然而，接近球形的调色剂，由于粉末的流动性过好，对外力过于敏感，在显影以及转印时，在点的外侧有调色剂粒子易于飞散的问题，另外，球形的粒子在感光体上易于滚动，而进入到感光体与清洁装置之间从而易造成清洁不良的问题。

而纺锤形的调色剂，由于对粉末的流动性进行了适当地调节，摩擦带电能够顺利地进行，不会发生背景脏污。再者，纺锤形的调色剂能对微小的潜影点进行完整的显影，而且在此后也可进行效率良好的转印，因此，其点再现性优良。对于调色剂的飞散问题，可以对其流动性进行适度的调节来加以防止。进一步，与球形调色剂相比，纺锤形调色剂的滚动轴有限，所以，不会进入到清洁装置的下面，因而不易发生清洁不良的问题。

图20(a)是在坐标轴x，y，z上对调色剂的形状进行表示的模型图。图20(b)是在是在坐标轴x，z上对调色剂的形状进行表示的模型图。图20(c)是在坐标轴y，z上对调色剂的形状进行表示的模型图。上述的调色剂如图20(a)(b)(c)所表示的那样，以有下述的尺寸的纺锤形调色剂为宜，即其短轴r2和长轴r1之比(r2/r1)为0.5-0.8；厚度r3与短轴r2之比(r3/r2)为0.7-1.0。将调色剂制成与这一形状接近的纺锤形，它既不是无定形或扁平形状、也不是球形；这种形状能满足摩擦带电性、点再现性、转印效率、飞散防止性以及清洁性。当调色剂的短轴r2和长轴r1之比(r2/r1)不满0.5时，由于其形状远离球形，其清洁性虽高，但其点再现性以及转印效率低劣，难以得到高的图像质量。当短轴r2和长轴r1之比(r2/r1)大于0.8时，此时形状接近球形，在低温低湿的环境下，有时会发生清洁不良。厚度r3与短轴r2之比(r3/r2)为不满0.7时，接近扁平形状，这时的调色剂就象无定形的调色剂一样虽然其飞散很少，但不能得到象球形那样的高转印率。特别是在厚度r3与短轴r2之比(r3/r2)超过1.0时，调色剂就会变成以长轴为转轴的回转体，从而易于发生清洁不良。如此将调色剂制成纺锤形，它既不是无定形或扁平形状也不是球形；因此，它能满足无定形或扁平形状以及球形两方的优点，即摩擦带电性、点再现性、转印效率、飞散防止性、清洁性全部都能得到满足。

以上，根据本实施方式的图像形成装置，在显影套筒51的表面有复数的沿纵向延伸的近似V字的沟57，将沟的深度作为h，近似V字形沟的开口角度为θ，二组分显影剂的载体59a的体积平均粒径为R时，它们之间满足h≥50+R/2+{(R/2)/sin(θ/2)}的关系。这是由于在载体59a以调色剂59b为媒介在沟57中附着固定时，沟57的实质深度为h-R/2-{(R/2)/sin(θ/2)}。从上述的实验可知，如这一实质沟深保持在50μm以上，则显影剂搬送能力不会受大的影响，且不会发生沟槽不均现象。因此如使初始的沟的深度h满足h≥50+R/2+{(R/2)/sin(θ/2)}，即使随着时间的进行载体59a以调色剂59b为媒介在沟57中附着固定，显影套筒51的显影剂搬送性能也可以得到保持，并能防止沟槽不均的发生。

使载体59a的体积平均粒径R为30-72μm。使用在此范围的载体，可以进行图像再现形良好的高画质显影。

在者，使沟的开口角度θ为60°至120°。如V字的开口角度小于60°，显影套筒51上的显影剂发生滑动，沟的显影剂的搬送量低下。另一方面，如V字的开沟角度大于120°，沟槽不均就会开始变得明显。其原因是，在显影区域D，感光体20与显影套筒51的沟57相对时，感光体20与沟57之间的显影电场变弱，显影能力会变低。但沟的角度大则沟的宽度大，浓度淡的部分变广，沟槽不均易于变得明显。

感光体20和带电棍和显影装置50和清洁装置40结合在一起，来构成可以容易地装在图像形成装置本体上或从其上卸下的处理卡盒60。通过采用这样的处理卡盒，在长期使用中，可以提高机器的易维修性，交换性。

使调色剂的重量平均粒径以3μm至10μm。重量平均粒径在这一范围的调色剂由于具有充分小的粒径的调色剂粒子，所以即使对于微小的潜影点也有优良的点再现性。重量平均粒径不满3μm，易发生转印效率低下，清洁性低下的现象。重量平均粒径大于10μm，则难于抑制文字以及线条飞散。

使调色剂的形状为纺锤形。纺锤形的调色剂由于对其粉末的流动性进行了适当地调节，摩擦带电能够顺利地进行，不会发生背景脏污。再者，纺锤形的调色剂能对微小地潜影点进行完整的显影，而且在此后也可进行效率良好地转印，因此其点再现行优良。对于此时调色剂的飞散问题，可以通过对其流动性进行适度的调节来加以防止。进一步，与球形调色剂相比，纺锤形调色剂的滚动轴有限，所以，不会进入到清洁装置的下面，因而不容易发生清洁不良的问题。

纺锤形调色剂的短轴r2和长轴r1之比(r2/r1)为0.5-0.8；厚度r3与短轴r2之比(r3/r2)为0.7-1.0。将调色剂制成与这一形状接近的纺锤形，它既不是无定形或扁平形状、也不是球形；它是使摩擦带电性、点再现性、转印效率、飞散防止性、清洁性全部都能得到满足的形状。当调色剂的短轴r2和长轴r1之比(r2/r1)不满0.5时，由于偏离球形其清洁性虽高，但其点再现性以及转印效率低劣，难以得到高的图像质量。当短轴r2和长轴r1之比(r2/r1)大于0.8时，由于此时形状接近球形，在低温低湿的环境下，有时会发生清洁不良。厚度r3与短轴r2之比(r3/r2)为不满0.7时，接近扁平形状，这时的调色剂就象无定形的调色剂一样虽然其飞散很少，但不能得到象球形那样的高转印率。特别是在厚度r3与短轴r2之比(r3/r2)超过1.0时，调色剂就会变成以长轴为转轴的回转体，从而易于发生清洁不良。这样将调色剂制成纺锤形，因它既不是无定形或扁平形状也不是球形，所以，它具有无定形或扁平形状以及球形两方的优点，即摩擦带电性、点再现性、转印效率、飞散防止性、清洁性全部都能得到满足。

Claims (9)

1.一种显影装置，其中包括

收存包括调色剂和载体的二成分显影剂的显影剂收存装置；

对该显影剂收存装置内的二成分显影剂加以搅拌搬送的显影剂搅拌搬送手段；

具有内部包含有磁场形成手段的可旋转的非磁性套筒并将所述显影剂收存装置内的二成分显影剂汲上并加以承载搬送的显影剂承载体，所述磁场形成手段由固定磁石构成，是为了形成复数个磁极而设的；

以一定的间隙与所述显影剂承载体相对配置的，用来对所述显影剂承载体上的二成分显影剂的量进行限定的显影剂限定部件；

其特征在于：所述显影剂承载体的非磁性套筒的表面有复数的沿纵向延伸的近似V字的沟，如将沟的深度作为h，近似V字型沟的开口角度作为θ，所述二组分显影剂中的载体的体积平均粒径为R时，它们之间满足h≥50+R/2+{(R/2)/sin(θ/2)}的关系。

2.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于所述载体的体积平均粒径R为30μm至72μm。

3.根据权利要求1或2所述的显影装置，其特征在于所述沟的开口角度θ为60度至120度。

4.一种处理卡盒，该处理卡盒由显影手段与从图像承载体、带电手段、清洁手段之中选出的至少一个手段组合为一体而成，该处理卡盒可以很容易地装在图像形成装置本体上或从图像形成装置本体上卸下，其特征在于所述显影手段采用了权利要求1、2或3所述的显影装置。

5.一种图像形成装置，其中包括图像承载体、在该图像承载体上形成潜影的潜影形成手段、使该潜影承载体上的潜影显影的显影手段，其特征在于所述显影手段是权利要求1、2或3的显影装置。

6.一种图像形成装置，其中包括图像承载体、在该图像承载体上形成潜影的潜影形成手段、使该潜影承载体上的潜影显影的显影手段，其特征在于其中具有权利要求4所述的处理卡盒。

7.一种调色剂，其被用于权利要求1或2或3的显影装置中，其特征在于该调色剂的重量平均粒径为3μm至10μm。

8.一种调色剂，其被用于权利要求1或2或3的显影装置中，其特征在于所述调色剂为纺锤形状。

9.根据权利要求8的调色剂，其特征在于其短轴r2与长轴r1之比(r2/r1)为0.5至0.8，厚度r3与短轴r2之比(r3/r2)为0.7至1.0。

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