CN1975596A - 混合型成像装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混合型成像装置和方法。所述装置使用包含调色剂和载体的混合物的显影剂，并且该装置包括感光体和显影单元。静电潜像形成在感光体上。显影单元包括磁辊和显影辊。磁辊在其外周上形成包括调色剂和载体的磁刷；而显影辊安装成使得显影辊不接触磁辊和感光体，以利用从所述磁刷供应来的调色剂显影静电潜像。显影剂的电阻率不大于10⁹Ωcm。

Description

混合型成像装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种电子照相成像装置，具体而言，本发明涉及采用混合显影方法的成像装置。

背景技术

诸如复印机、打印机、传真机和多功能外设之类的成像装置的显影方法包括各种附加方法，例如，双组分显影方法、单组分显影方法和混合显影方法。双组分显影方法使用调色剂和磁性载体。单组分显影方法使用绝缘调色剂或传导性调色剂。混合显影方法包括非磁性的调色剂，该调色剂通过与磁性载体摩擦而带电，以使得仅仅带电的调色剂能够附着到显影辊上并被供应到静电潜像上，从而显影该静电潜像。

双组分显影方法的优点在于调色剂带电特性优异、寿命长以及贝塔图像(beta image)均匀。但是，双组分显影方法存在以下缺点，即，装置尺寸大，结构复杂，调色剂扩散以及载体会附着到潜像上。

单组分显影方法的优点在于结构紧凑、具有良好的点再现性和背景雾(background fog)。背景雾指的是调色剂附着到感光体的背景部分上。背景雾的出现是由于在显影辊上存在很多带有相反极性的电荷的调色剂。双组分显影方法通过将调色剂与载体混合并搅拌混合物来使调色剂带电。这减小了产生相反极性的调色剂的可能性。但是，单组分显影方法使调色剂附着到显影辊上，然后通过使调节刮片刮擦调色剂而使调色剂带电，这使得调色剂没有充分带电，从而极有可能产生相反极性的调色剂。利用Hosokawa Micron有限公司的用于测量颗粒电荷量分布的E-Spart分析仪装置检测调色剂的电荷量，发现存在10％-25％的具有相反极性的调色剂。

混合显影方法通过使调色剂与载体混合并搅拌混合物来使调色剂带电。包含载体和调色剂的磁刷形成在磁辊上。在磁辊和显影辊之间施加将调色剂从磁刷移动到显影辊的偏压。仅具有适当带电极性的调色剂通过该偏压从磁刷移动到显影辊上。带有相反极性的调色剂不能轻易移动到显影辊上。因此，这防止了背景部分的沾污。调色剂仅仅被供应到感光体与显影辊彼此相对的显影区域。因此，可以减少载体向潜像上的附着或者调色剂扩散。也就是说，混合显影方法是一种具有双组分显影方法和单组分显影方法优点的显影方法。但是，混合显影方法存在显影重影(development ghost)的问题。显影辊上的调色剂在经过感光体与显影辊彼此相对的显影区域时移动到感光体上。此后，应该将充足的调色剂供应到显影辊上以便在显影辊上形成均匀的调色剂层。当调色剂层不均匀时，在显影在感光体上的图像上以显影辊的旋转周期出现先前显影的余像(afterimage)，这被称为显影重影。

因此，需要改进系统和方法，以提供一种能够防止显影重影的混合型成像装置。

发明内容

本发明示例性实施例的一个方面是至少解决上述问题以及/或者缺点，并至少提供下述优点。因此，本发明示例性实施例的一个方面是提供一种能够防止出现显影重影的混合型成像装置。

本发明示例性实施例还提供能够防止背景沾污的混合型成像装置。

本发明示例性实施例还提供能够通过采用三级曝光方法实现高质量和稳定显影的混合型彩色成像装置。

根据本发明示例性实施例的一个方面，提供了一种混合型成像装置，该装置使用包含调色剂和载体的混合物的显影剂。静电潜像形成在感光体上。该装置还包括具有磁辊的显影单元，所述磁辊在其外周上形成包括调色剂和载体的磁刷。显影辊被安装成防止显影辊接触磁辊和感光体，用于利用从磁刷供应来的调色剂显影静电潜像，其中，显影剂的电阻率不大于10⁹Ωcm。

所述载体的电阻率可以不大于10⁸Ωcm。

所述磁辊可以包括旋转套筒和布置在套筒内并用于形成所述磁刷的磁芯，该磁芯具有多个磁极。所述多个磁极包括具有相同极性并朝向其中所述磁刷与显影辊相面对的供应区域的一对磁极。在供应区域中，所述套筒和显影辊的表面的移动方向可以是相同的。

所述显影单元还可以包括安装在所述供应区域中并与所述磁刷相碰撞的碰撞件。

所述磁辊可以包括旋转套筒和布置在套筒内以旋转并用于形成所述磁刷的磁芯，该磁芯具有多个磁极。所述磁芯可以沿与所述套筒的旋转方向相反的方向旋转。在其中所述显影辊与磁辊相面对的供应区域中，所述套筒和显影辊的表面的移动方向可以是相同的。

一产生脉冲电场的偏压可以施加在所述磁辊和显影辊之间。

所述混合型成像装置还可以包括充电器、曝光器和多个显影单元。所述充电器对感光体充电，曝光器将光扫描到感光体上，而所述多个显影单元容纳不同颜色的调色剂，从而打印彩色图像。

所述混合型成像装置还可以包括第一成像单元、充电器、曝光器和两个显影单元。该第一成像单元包括感光体、对感光体充电的充电器、按照三级曝光方法对感光体曝光的曝光器、和分别容纳第一颜色的调色剂和第二颜色的调色剂的两个显影单元。所述混合型成像装置还包括第二成像单元、充电器、曝光器、两个显影单元和中间转印体。该第二成像单元包括感光体、对感光体充电的充电器、按照三级曝光方法对感光体曝光的曝光器、和分别容纳第三颜色的调色剂和第四颜色的调色剂的两个显影单元，所述中间转印体转印来自所述第一和第二成像单元的调色剂图像，从而以一次成像方式(single-pass type)打印彩色图像。

所述混合型成像装置可以包括充电器、曝光器和四个显影单元。充电器对感光体充电，而曝光器按照三级曝光方法对感光体曝光。四个显影单元分别容纳第一颜色、第二颜色、第三颜色和第四颜色的调色剂，从而以两次成像方式(two-pass type)打印彩色图像。

根据本发明示例性实施例的另一个方面，提供了一种使用包含调色剂和载体的混合物的显影剂的混合型成像装置。根据一示例性实现方式，静电潜像形成在感光体上。磁辊在其外周上形成包括调色剂和载体的磁刷。显影辊安装成防止显影辊接触所述磁辊和感光体，用于利用从所述磁刷供应来的调色剂显影静电潜像。所述磁辊包括旋转套筒和布置在套筒内并用于形成所述磁刷的磁芯，该磁芯具有多个磁极。此外，所述多个磁极包括具有相同极性并朝向其中所述磁辊与显影辊相面对的供应区域的一对磁极。

在所述供应区域，所述套筒和显影辊的表面的移动方向可以是相同的。所述成像装置还可以包括安装在供应区域中并与所述磁刷相碰撞的丝线。所述载体的电阻率可以不大于10⁸Ωcm。一产生脉冲电场的偏压可以施加在所述磁辊和显影辊之间。

对本领域技术人员而言，本发明的其它目的、优点和显著的特点在以下结合附图公开本发明示例性实施例的详细描述中将变得显见。

附图说明

本发明的某些示例性实施例的上述以及其它目的、特点和优点在以下结合附图做出的描述中将更为显见，所述附图中：

图1是根据本发明示例性实施例的成像装置的示图；

图2是根据本发明示例性实施例示出显影剂的电阻率与在显影辊上形成调色剂层的效率之间的关系的曲线图；

图3是示出根据本发明示例性实施例的用于测量显影剂电阻率的装置的示例的示图；

图4是用于图3所示装置的等效电路图；

图5是示出图4所示等效电路中电压的时间响应特性的曲线图；

图6是根据本发明示例性实施例示出充电时间与调色剂的电荷量之间关系的曲线图；

图7是根据本发明示例性实施例示出载体电阻率与调色剂充电时间之间关系的曲线图；

图8是根据本发明示例性实施例的用于测量载体电阻率的装置的示图；

图9A是根据本发明示例性实施例的增大向显影辊的调色剂供应量的显影单元的示例的示图；

图9B是图9A所示显影单元的供应区域中的磁力强度的示图；

图9C是说明图9A所示显影单元的操作的示图；

图10A是根据本发明示例性实施例的增大向显影辊的调色剂供应量的显影单元的另一示例的示图；

图10B是说明图10A所示显影单元的操作的示图；

图11A是根据本发明示例性实施例的增大向显影辊的调色剂供应量的显影单元的另一示例的示图；

图11B是说明图11A所示显影单元的操作的示图；

图12是根据本发明示例性实施例的一次成像(single-pass)型彩色显影单元的示图；

图13是说明根据本发明示例性实施例的三级曝光方法的原理的示图；

图14是根据本发明示例性实施例的多次成像(multi-pass)型彩色显影单元的示图。

所有附图中，相同的附图标记应视为表示相同的元件、特征和结构。

具体实施方式

说明中所限定的内容，例如具体的构造和元件，是用于帮助全面理解本发明实施例的。因此，本领域技术人员应该理解，在不背离本发明范围和精神的情况下，可以对在此描述的实施例进行各种改变和变形。此外，为了清楚和简洁，省略了对公知功能和构造的说明。

本发明的一个示例性实施例提供了一种能够在磁辊表面上形成由调色剂和载体构成的磁刷的混合型(或触接型(touchdown type))成像装置。该混合型成像装置仅将调色剂从磁刷供应到显影辊上，并将调色剂移动到感光体上以显影感光体上的静电潜像。

图1是根据本发明示例性实施例的混合型成像装置。参照图1，该装置包括感光体10、充电器20、曝光器30、显影单元40、转印单元35、定影器80以及清洁元件70。充电器20和曝光器30的目的是在感光体10上形成静电潜像。充电器20可以是电晕放电器或充电辊。曝光器30可以是激光扫描单元(LSU)，其将激光光束照射到感光体10上。

显影单元40包括显影辊425、磁辊426、搅拌件427和428、显影剂调节件429以及容纳有调色剂的调色剂进料器421。显影辊425的构造使得其不会接触感光体10和磁辊426。复合电源510提供能够将调色剂从显影辊425移动到感光体10的显影偏压。DC电源511提供将调色剂从磁辊426移动到显影辊425的供应偏压。根据非接触式显影方法，显影辊425和感光体10之间的间距(显影间隙)约为150～400μm，并且可以为200～300μm。当显影间隙小于150μm时，背景部分被沾污。当显影间隙大约400μm时，难以将调色剂移动到感光体10上，从而难以实现足够的图像浓度。磁辊426包括旋转套筒424和安装在套筒424内的磁芯423，用于提供形成磁刷的磁力。磁辊426与显影辊425之间的间距约为0.3～0.7mm。形成在显影辊425上的调色剂图像可以约为0.5～1.0mg/cm³。为此，磁辊426与显影辊425之间的间距约为0.2～0.5mm。显影辊425与磁辊426之间的平均电势差可以约为50～200V，调色剂的电荷量可以为10～20μC/g，而磁辊426与显影辊425的速度比可以约为0.5～2.0。

显影单元40容纳有混合了调色剂和载体的显影剂。调色剂和载体通过搅拌件427、428的旋转而得到搅拌，并且彼此摩擦。调色剂通过这样的摩擦带电。一般，调色剂的电荷量达到饱和值需要一定的时间。当新的调色剂(不带电的)从调色剂进料器421供应到显影单元40时，新的调色剂被搅拌件427、428搅拌，并到达磁辊426。最终可以在显影辊425上形成充电至饱和状态的调色剂层。这可以通过优化调色剂和载体的材料成份来实现。或者，可以通过控制诸如搅拌件427、428的结构或旋转次数之类的条件，使得调色剂在到达磁辊426时可以充分带电，来形成充电至饱和状态的调色剂层。显影剂调节件429均匀地调节形成在磁辊426处的磁刷。在供应偏压的作用下，仅调色剂从磁刷上分离并移动到显影辊425上。

根据一示例性实现方式，充电器20将感光体10的表面充电至均匀电势。曝光器30将对应于图像信息的光照射到感光体10上。相应地，在感光体10的表面上形成包括具有不同电势的图像部分和非图像部分的静电潜像。在显影辊425和磁辊426彼此面对的供应区域中，调色剂在施加到磁辊426上的供应偏压的作用下从磁刷上分离，然后被供应到显影辊425。在显影辊425的外周上形成均匀的调色剂层。当形成在显影辊425上的调色剂层经过感光体10与显影辊425彼此面对的显影区域时，调色剂在显影偏压的作用下从显影辊425上的调色剂层上分离，并附着在所述图像部分上。相应地，在感光体10上形成可视调色剂图像。调色剂图像在由转印单元35提供的转印电场的作用下被转印到记录介质P上。定影单元80利用热和压力将调色剂图像定影到记录介质P上。清洁元件70去除感光体10表面上的残留调色剂。

为了解决显影重影的问题，现有技术中做了很多努力来在经过显影区域之后收集显影辊上的残留调色剂以及去除已经由显影辊显影的图像的余像。现有技术中做出的这些努力包括利用用于收集的磁辊收集显影辊上的调色剂的方法、通过改变形成在显影辊和磁辊之间的电场方向将显影辊上的调色剂收集到磁辊上的方法、以及通过使显影辊和磁辊沿相同方向旋转(例如，使得在两个辊彼此面对的区域中两个辊的表面彼此反向移动的方向)利用磁刷收集显影辊上的调色剂的方法。

但是，利用磁辊进行收集的方法需要大尺寸的显影装置。此外，改变显影辊和磁辊之间电场方向的方法难以应用，因为其难以使提供优化的显影条件的偏压与提供优化的收集条件的偏压兼容。电源成本的增加同样使得难以应用该方法。此外，载体具有与调色剂带电极性相反的带电极性。载体，特别是小直径的载体，可以在将显影辊上的调色剂收集到磁辊上的偏压的作用下移动到显影辊上，这样的载体可能再次附着到感光体的背景部分上。由于载体的电阻率低于调色剂的电阻率，所以当显影在感光体上的图像被转印到纸张或者中间转印介质上时，载体会由于电荷漏失而导致转印缺陷和图像浓度不均匀。

本发明的一个示例性实施例通过向显影辊425上供应足够的调色剂并形成均匀的调色剂层，解决了上述问题并防止了显影重影。

为了形成均匀的调色剂层，应该在比磁刷经过供应区域的时间段更短的时间周期内，从磁刷向显影辊425供应足够的调色剂。为此，考虑了显影剂的导电率与调色剂从磁辊426向显影辊425的移动率之间的关系。带电调色剂在供应区域从磁刷移动到显影辊425。当显影剂的电阻率小于10⁹Ωcm时，调色剂以一定的量移动，使得形成在显影辊425表面上的调色剂层的电势变成磁辊426与显影辊425之间的电势差。对于这一点，调色剂移动之前的时间段比磁刷经过供应区域的时间段短，使得调色剂移动非常快。因此，足够的调色剂被供应到显影区域，这有效地防止了显影重影。此外，即使连续打印高浓度的图像，也可以帮助防止所打印的图像浓度不均匀。

假设显影辊425和磁辊426的表面的移动方向相同，表面的移动速度为0.3m/s，显影辊425与磁辊426之间的间距为0.5mm，显影辊425与磁辊426之间的DC电势差为100V，并且调色剂的电荷量为13μC/g，检测显影剂的电阻率与调色剂从磁辊426移向显影辊425的移动率之间的关系。检测结果示于图2的曲线图中。100％的调色剂移动率表示调色剂移动率饱和。参照图2，95％的调色剂移动率被用作参考，因为在最终打印的图像上不能识别5％的调色剂移动率差异。

图3是能够测量显影剂电阻率的装置的示例的示图。参照图3，该装置包括电阻器501(其电阻值为Rx)、高压电源502、电压计503、电流计504、去除显影辊425上的调色剂的刮片505和接收被去除的调色剂的盒体506。当形成在磁辊426上的磁刷500接触显影辊425时，高压电源502在显影辊425和磁辊426之间施加DC电流。例如，当使用带负电的调色利时，高压电源502施加约-100V的电压。包含在显影剂中的调色剂移动到显影辊425，并且在显影辊425的表面上形成调色剂层。刮片505去除调色剂层。当重复进行调色剂的移动以及调色剂层的去除操作时，电流计504测量到对应于被移动到显影辊425的调色剂的电荷量的电流。电压计503测量到施加在显影辊425和磁辊426之间的电压。显影剂的电阻可以由测得的电压和电流计算得到。显影剂的电阻率通过以下方法得到，即将显影剂的电阻乘以磁辊426上的显影剂(磁刷)接触显影辊425的面积(即，显影剂附着在磁辊426上的长度与磁刷的辊隙宽度的乘积)，然后将乘积除以磁辊426与显影辊425之间的间距。

图4是图3所示测量显影剂电阻的装置的等效电路图。图5是图4所示等效电路图中电压Vd的时间响应特性的曲线图。以下将参照图4和5说明用于获得显影剂电阻率的方法和为什么低电阻率的显影剂有效的原因。

显影剂被表示为由电容器Cd和电阻器Rd构成的并联电路。当高压电源502施加电压E1时，可以获得由电压计503测得的电压Vd的响应波形。电阻器Rd的电阻可以由该响应波形的饱和电压Vsat、电压E1以及用于测量的电阻器501的电阻Rx计算得到。同时，可以根据响应波形的初始斜率计算得到时间常数tc。上述值可以利用以下等式1计算得到。

等式1

Vd＝E1×{Rd/(Rx+Rd)}×[1-exp{-t/(Rd×Cd)}]

Id＝(E1-Vd)/Rx

Vsat＝E1×Rd/(Rd+Rx)

Rd＝Rx/(E1/Vsat-1)

Cd＝tc/Rd

来自形成在显影辊425表面上的调色剂层的调色剂在显影区域被显影在感光体10上。当显影辊425的表面到达供应区域时，调色剂从磁刷移动到显影辊425，使得调色剂层恢复到原始调色剂层。该过程类似于在图4的等效电路中施加电压E1时所经历的响应过程。根据饱和电压Vsat，在图2所示的曲线图中调色剂的移动率饱和。参照图5，电压达到饱和电压Vsat的95％之前所需的时间大约是时间常数tc的三倍。例如，显影辊425表面上的调色剂层在时间常数tc的三倍时间内恢复到原始调色剂层的95％。当调色剂层恢复到95％时，可以防止显影重影。也就是说，在最终打印的图像中不能被识别由于5％的调色剂层恢复率造成的图像浓度差异。因此，确定显影剂的电阻Rd，使得时间常数(tc)的三倍比显影辊425表面在接触磁刷之后直到分离所需的时间(即，直到显影辊425的表面经过供应区域的时间)短。基于以上条件得到的显影剂电阻率可能几乎为10⁹Ωcm。

小于10⁹Ωcm的显影剂电阻率可以通过控制载体和调色剂的成份来实现。显影剂的电阻根据载体的电阻以及调色剂的电荷的移动性和量而变化。为了获得电阻率为10⁹Ωcm或更小的显影剂，重复以下处理，即，改变上述参数而制造显影剂，并改变调色剂的电荷量且测量所制造的显影剂的电阻以确定适合的组合。对显影剂电阻具有较大影响的参数是载体的电阻。载体的电阻可以通过改变载体的芯材(wick material)或者导电材料在表面涂覆的材料上的掺杂量来控制。载体的芯材包括铁氧体、磁铁石和铁。

接下来，将考虑调色剂的初始带电情况。当显影单元40中的调色剂被消耗掉并且调色剂的量减少时，新的调色剂被供应进来。由于新供应的调色剂没有被充电，所以新的调色剂应该被迅速充电。若新的调色剂的充电被延迟时，则带有微量电的调色剂将被用于显影处理，从而导致背景部分沾污和调色剂扩散。采用低电阻载体的方法被用来迅速对调色剂充电。

在新供应的调色剂到达显影辊425的供应时间期间，调色剂应该被充电至背景部分不被沾污的程度。例如，在图1所示的使用搅拌件427和428的显影装置中，假设显影辊425的线性速度为0.3m/s，并且显影辊425的长度对应于A4规格的纸张的竖直长度，则可以将供应时间设为30秒。在这种情况下，对新供应的调色剂适量充电所花的时间(参考充电时间)可以在30秒内。

以下将根据一示例性实现方式，描述测量充电时间的方法。100cc的盒体被用作显影剂盒，以混合调色剂和载体。Trek公司的210HS-2A吸式电荷测量装置用作测量电荷量的装置。球磨机混合器用作混合器。将以混合直径50μm的载体和直径8μm的调色剂的盒体为例进行说明。首先，50g载体被均匀地放入倒向一侧的盒体中，并且将4g调色剂均匀地散布在载体上。控制球磨机混合器的旋转速度，使得盒体每分钟旋转三十次，以搅拌载体和调色剂。当经过了10秒、20秒、30秒、1分钟和2分钟时，暂停混合并收集显影剂，以便利用所述吸式电荷测量装置测量调色剂的电荷量。图6示出了显示调色剂电荷与充电时间之间关系的曲线图。

在考虑新供应的调色剂的电荷量对供应到显影辊425的全部调色剂的电荷量的影响的情况下，确定新供应的调色剂到达显影辊425时所需的调色剂电荷量。实际上，从磁辊426的磁刷移动到显影辊425的调色剂的量约为包含在磁刷中的调色剂的10％。因此，包含在磁刷中的调色剂的大约10％被恒定地供应给磁刷。包括在磁刷中的全部调色剂的5％对最终打印的图像的影响极微小，即使这5％的调色剂只带有微弱的电。因此，供应到磁刷的10％的调色剂的搅拌时间可以为调色剂达到饱和电荷所需的充电时间的一半。然后，可以预期，该10％的调色剂的大约一半被充电至饱和电荷，而该10％的调色剂的另一半充电至饱和电荷的一半。因此，参考充电时间可以设为这10％的调色剂达到饱和电荷所需的时间的一半。由于通过在显影单元40中搅拌相同的充电时间所得到的调色剂电荷量与通过在上述测量电荷量的装置中进行搅拌所得到的调色剂电荷量可能不同，所以可以应用于实际显影单元的参考充电时间是通过反复试验确定的。

利用若干种调色剂和载体检测载体的电阻率与参考充电时间之间的关系，其结果显示当载体的电阻降低时，参考充电时间缩短。通常得到图7所示的曲线图。从上述实验结果得到的结论是，载体的电阻率可以为10⁸Ωcm或更低。当电阻率大于10⁸Ωcm时，不能根据载体的类型得到适当的参考充电时间。图7所示曲线图显示了在若干种调色剂和载体的可能组合中，在参考充电时间随着载体的电阻率降低而缩短的调色剂和载体组合下，参考充电时间与载体电阻率之间的关系。因此，图7所示曲线图可以有助于确定载体和调色剂的正确组合，从而能够迅速地对新供应的调色剂进行充电以防止背景部分的沾污和调色剂扩散。

以下将参照图8描述一种用于测量载体电阻率的方法。载体600位于电极601和602之间以便测量，利用高压电源607向该电极601和602施加一高压。利用电流计606测量流经电极602的电流。根据电压与电流之间的关系计算电阻。根据一示例性实现方式，绝缘器604和引导电极603安装在电极602周围用于测量。通过上述结构消除了流经接收载体的盒体605内壁的电流的所有影响，使得可以获得正确电阻。通过将所获得的电阻率乘以用于测量的电极602的面积，并将所获得的值除以载体的厚度d，从而计算得到载体的电阻率。电极601施加于载体上的力为0.1kg/cm²。控制所施加的电压和载体的厚度d，使得施加到载体上的电场的强度为10³KV/m。

为了提高调色剂从磁辊426到显影辊425的移动率，在磁辊426和显影辊425之间施加一混合了DC电流和AC电流的供应偏压。这使得磁辊426和显影辊425之间的电场随时间改变。随时间改变的电场包括交变电场和脉动电场。交变场是方向和强度都随着时间变化的电场。例如，当磁辊426与显影辊425之间的DC电势差为100V时，AC电压的峰-峰电压可以选定为300V。从而，磁辊426与显影辊425之间的电势差为-50～250V。因此，磁辊426与显影辊425之间的电场变为方向和强度相对于时间变化的交变电场。由于用于本发明示例性实施例中的显影剂具有不大于10⁹Ωcm的非常小的电阻率，所以磁辊426与显影辊425之间的电势差在施加大幅值的AC电压时瞬时增大。这造成过量的电流流经磁辊426和显影辊425之间。这种过量电流可能导致电源异常。因此，需要将AC电压设定成使得没有过量电流流过。这个条件可以通过设定AC电压的幅值使得磁辊426与显影辊425之间的电场为方向不变而强度变化的脉冲电场来满足。例如，当磁辊426与显影辊425之间的DC电势差为100V时，可以将AC电压的峰-峰电压选定为180V。这样，磁辊426与显影辊425之间的电势差变为10～190V。因此，磁辊426与显影辊425之间的电场变为方向不变而强度随时间变化的脉冲电场。利用该脉冲电场可以提高调色剂向显影辊425的移动率。

以下将考虑另一种提高从磁辊426到显影辊425的调色剂供应量的方法。

参照图9A，在套筒424内固定设置了用于产生磁刷的磁芯423。磁芯423被极化成多个极。一对磁极S1和S2具有相同极性并设置在面对供应区域的一个区域中。如图9B所示，磁力的强度在磁极S1和S2之间急剧下降。如图9C所示，磁极S1所产生的磁刷在随着套筒424的旋转达到位于磁极S1和S2之间的部分时急剧坍塌。然后，磁刷在达到磁极S2时重新建立。此时，在磁极S1和S2之间的部分间坍塌的磁刷以非常快的速度向磁极S2移动。在磁刷通过磁极S2而重新建立时，磁刷移动的速度急剧下降。通过这样的脉冲方式，附着在载体上的调色剂从载体上分离并在供应偏压作用下移动到显影辊425上。根据上述构造，由于供应区域中的调色剂在由供应偏压形成的电力作用下以及在磁刷的坍塌和重新建立过程中产生的机械脉冲作用下与载体分离，所以可以从磁刷上分离出更多的调色剂并将分离的调色剂移动到显影辊425。因此，可以再次向显影辊425供应比在感光体10与显影辊425彼此面对的显影区域中消耗的调色剂量更多的、足够量的调色剂，从而防止显影重影。

参照图10A，可以在显影辊425和磁辊426之间安装丝线422(碰撞件)。参照图10B，由于在磁极S1和S2之间已经坍塌的磁刷碰撞到丝线422，所以调色剂可以更加容易地与载体分离。丝线422可以由具有较高张力的金属，例如钨和不锈钢制成。丝线的直径可以为0.05～0.20mm，这根据显影辊425与磁辊426之间的间隔来适当地选择。例如，当显影辊425与磁辊426之间的间隔为0.3mm时，选择直径0.05mm的丝线。由于调色剂容易从磁刷上分离，所以在需要向显影辊425供应大量调色剂时，例如在需要进行高速打印或者高浓度打印时，可以防止显影重影和不均匀的图像浓度出现。碰撞件不限于丝线422，而可以使用包括网状构件的任何构件，只要该构件能够安装在显影辊425和磁辊426之间以与磁刷碰撞。

参照图11A，安装在套筒424内部的磁芯423旋转。磁芯423被极化，使得N极和S极相对于彼此交替设置。参照图11B，套筒424逆时针旋转，磁芯423顺时针旋转。载体在供应区域的上游按照E-D-C-B-A的顺序附着在套筒424表面上。由于磁芯423旋转，磁力的方向在供应区域中改变。载体在供应区域的下游按照A-B-C-D-E的顺序附着在套筒424的表面上。当在供应区域中磁力的方向通过旋转磁芯423而改变时，磁刷如图11B中箭头所示翻转过来。这使得所有构成磁刷的调色剂能够接近显影辊425，并且增加了移动到显影辊425的调色剂量。因此，足够量的调色剂被供应到显影辊425，并且可以形成均匀的调色剂层。

除了设置磁芯423的磁极并旋转磁芯423的本发明示例性实施例以外，可以如上所述控制显影剂的电阻率和载体的电阻率。同时，可以在显影辊425与磁辊426之间施加产生如上所述的脉冲电场的偏压，作为供应偏压。

上述显影单元可以应用于彩色显影单元。图12是根据本发明示例性实施例的一次成像型彩色显影单元的视图。根据本发明示例性实施例的该彩色显影单元包括采用三级曝光方法的两个成像单元。一个成像单元包括感光体11、充电辊21、曝光器31、显影单元41和43、转印前充电器(pre-transfercharger)51以及清洁器71。另一个成像单元包括感光体12、充电辊22、曝光器32、显影单元42和44、转印前充电器52以及清洁器72。图1、9A、10A和11A所示的显影单元可以用于显影单元41、42、43和44。

三级曝光方法是一种在每个感光体11和12上形成由高电势部分VH、中间电势部分VM和低电势部分VL构成的三个电势部分的方法。三级曝光方法在利用曝光器31和32将光照射在感光体11和12上时，通过按照包括关断功率、中间功率和全功率的三个步骤控制曝光器31和32的曝光功率而采用一种方式的曝光。以不同极性被充电的调色剂被分别显影在高电势部分VH和低电势部分VL上。

首先，将描述包括感光体11、充电辊21、曝光器31、显影单元41和43、转印前充电器51以及清洁器71的成像单元。利用充电器21对感光体11的表面进行充电。例如，当对该感光体11充负电时，充电使得高电势部分VH具有-900V的电势。

接下来，根据所要打印的颜色利用曝光器31通过按照三个步骤来改变曝光功率而对感光体11进行曝光。参照图13，当感光体11被充负电时，带正电的调色剂被显影在高电势部分VH上。当图像信号是要打印正极性的颜色的信号(即，正极性颜色数据为“0”)时，曝光功率被关断，并且感光体11上的对应部分变为高电势部分VH。带负电的调色剂被显影在低电势部分VL上。当图像信号是要打印负极性的颜色的信号(即，负极性颜色数据为“0”)时，曝光功率变为全功率，并且感光体11上的对应部分变为低电势部分VL(例如，-30V)。当图像信号是白色图像时，曝光功率变为中间功率，并且感光体11上的对应部分变为处于高电势部分VH和低电势部分VL之间的中间电势部分VM(例如，-450V)。

然后，带负电的调色剂412利用显影单元41被显影。在这种情况下，在显影单元41上施加显影偏压，该显影偏压具有位于低电势部分VL的电势212和中间电势部分VM的电势213之间的电势222。带负电的调色剂412被显影在低电势部分VL上。带正电的调色剂411利用显影单元43被显影。在显影单元43上施加显影偏压，该显影偏压具有位于高电势部分VH的电势211和中间电势部分VM的电势213之间的电势221。带正电的调色剂411被显影在高电势部分VH上。

接下来，显影在感光体11上的带正电的调色剂411和带负电的调色剂412利用转印前充电器51被变成一个极性。例如，可以利用转印前充电器51通过照射一正电晕而将带负电的调色剂412的极性改变为正极性。形成在感光体11上的双色调色剂图像在施加在第一转印辊61上的负电压的作用下被转印至中间转印带60上。

对于包括感光体12、充电辊22、曝光器32、显影单元42和44、转印前充电器52以及清洁器72的成像单元进行上述相同的处理。形成在感光体12上的双色调色剂图像在施加在第一转印辊62上的负电压的作用下被转印到中间转印带60上。

从而，在中间转印带60上形成四色调色剂图像。该四色调色剂图像通过第二转印辊63被转印到从纸盒90供应来的纸张P上，然后利用定影单元80定影在纸张P上，从而实现打印四色图像。当四种颜色分别为青色、品红色、黄色和黑色时，可以获得全色图像。残留在感光体11和12上的调色剂通过清洁元件71和72去除。与绝大多数激光打印机所采用的两级划分(分为图像部分和非图像部分)的方法相比，将感光体的电势分为三种电势的三级方法显影一种颜色所需的电势范围近似为一半。此外，感光体的充电特性根据环境条件(例如，温度和湿度)而改变，或者由于长期使用而变差。因此，即使感光体使用相同曝光功率曝光，感光体的表面电势也会变化。当高电势部分VH或低电势部分VL的电势改变时，显影的调色剂的量改变，这会改变打印浓度。当中间电势部分VM的电势改变时，调色剂被显影在背景上。这导致背景被沾污，因为调色剂是不应该显影在背景上的。特别是，由于中间电势部分VM的变化较大，所以需要稳定地控制该电势以便利用三级方法。

因此，使用三级方法的电子照相装置采用一种利用表面电势传感器831和832在曝光之后检测表面电势并控制充电器21和22或曝光器31和32以稳定地控制电势的方法。利用上述方法，通过一次曝光感光体即可打印双色图像。因此，由于双色打印可以利用一次曝光完成，所以利用这种方法可以使产品小型化并降低成本。

图14是根据本发明示例性实施例的采用三级方法的多次成像型彩色显影单元的视图。该显影单元包括感光体10、布置在感光体10周围的四个显影单元41、42、43和44、以及中间转印带60。首先，利用显影单元41和42在感光体10上显影初始的双色调色剂图像。所显影的双色调色剂图像的极性通过利用转印前充电器50被变为适当的极性，并被转印到中间转印带60上。接下来，利用显影单元43和44在感光体10上显影另一双色调色剂图像，并利用相同的方法将其转印到中间转印带60上。从而，在中间转印带60上形成四色调色剂图像。该四色调色剂图像利用第二转印辊63被转印到纸张P上，并利用定影单元80被定影，从而打印出四色图像。当这四种颜色分别为青色、品红色、黄色和黑色时，可以获得全色图像。

背景沾污对于采用三级曝光方法的彩色成像装置而言尤为成问题。但是，本发明示例性实施例的成像装置可以获得几乎没有背景沾污的高质量打印图像。由于没有使用将调色剂从显影辊收集到磁辊上的偏压，所以小直径的载体没有经由显影辊附着到感光体的背景上。因此，可以解决在将显影在感光体上的图像利用具有低电阻率的载体转印到纸张或中间转印介质上时由于电荷泄漏造成的转印缺陷或图像浓度不均匀问题。

尽管图中未示出，但是对于本领域技术人员显而易见，包括四个感光体、分别在四个感光体上形成由非图像部分和图像部分构成的双级静电潜像的四个曝光器、向形成在相应感光体上的静电潜像供应不同颜色的调色剂以显影所述静电潜像的四个显影单元的一次成像型成像装置是可以实现的。包括一个感光体、一个曝光器和四个显影单元的多次成像型成像装置是可以实现的。具体而言，曝光器顺次形成对应于各种颜色的图像信息的由非图像部分和图像部分构成的双级静电潜像。四个显影单元顺序向形成在感光体上的静电潜像供应不同颜色的调色剂以显影该静电潜像。

如上所述，根据本发明示例性实施例的混合型成像装置，可以实现一种小型的成像装置，该成像装置可以提供没有显影重影和背景沾污问题的、具有优异图像质量的图像。同时，可以实现使用三级曝光方法、能够获得稳定的打印质量的彩色成像装置。

尽管已经参照本发明的一些示例性实施例对本发明进行了图示和描述，但是本领域普通技术人员可以理解，在不背离由所附权利要求及其等同物来限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例做出各种形式和细节上的变化。

本申请要求享有2005年11月28日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2005-0114051的优先权，其全部公开内容通过引用结合于此。

Claims (25)

1.一种混合型成像装置，其使用含有调色剂和载体的混合物的显影剂，所述装置包括：

其上形成静电潜像的感光体；

显影单元，其包括显影剂和磁辊，该磁辊构造成在其外周上形成包括调色剂和载体的磁刷；和

显影辊，其安装成使得显影辊不接触所述磁辊和感光体，并且构造成利用从所述磁刷供应来的调色剂显影静电潜像，其中所述显影剂的电阻率不大于10⁹Ωcm。

2.如权利要求1所述的装置，其中，在所述磁辊和显影辊之间施加一产生脉冲电场的偏压。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述载体的电阻率不大于10⁸Ωcm。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述磁辊包括旋转套筒和磁芯，该磁芯包括布置在所述套筒中、用于形成所述磁刷的多个磁极，并且所述多个磁极包括具有相同极性并朝向其中所述磁辊与所述显影辊相面对的供应区域的一对磁极。

5.如权利要求4所述的装置，其中，在所述供应区域中，所述套筒和显影辊的表面的移动方向是相同的。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述显影单元还包括安装在所述供应区域中并与所述磁刷相碰撞的碰撞件。

7.如权利要求5所述的装置，其中，在所述磁辊和显影辊之间施加一产生脉冲电场的偏压。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述磁辊包括旋转套筒和布置在所述套筒内以旋转的磁芯，该磁芯包括多个磁极并用于形成所述磁刷。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述磁芯沿与所述套筒的旋转方向相反的方向旋转。

10.如权利要求9所述的装置，其中，在其中所述显影辊与磁辊相面对的供应区域中，所述套筒和显影辊的表面的移动方向是相同的。

11.如权利要求10所述的装置，其中，在所述磁辊和显影辊之间施加一产生脉冲电场的偏压。

12.如权利要求1所述的装置，其中，还包括：

用于对所述感光体充电的充电器；

用于将光扫描在所述感光体上的曝光器；和

容纳不同颜色的调色剂以便打印彩色图像的多个显影单元。

13.如权利要求1所述的装置，其中，还包括：

第一成像单元，其包括所述感光体、用于对感光体充电的充电器、用于按照三级曝光方法对感光体进行曝光的曝光器、以及用于分别容纳第一颜色的调色剂和第二颜色的调色剂的两个显影部件；

第二成像单元，其包括所述感光体、用于对感光体充电的充电器、用于按照三级曝光方法对感光体进行曝光的曝光器、以及用于分别容纳第三颜色的调色剂和第四颜色的调色剂的两个显影部件；以及

中间转印体，其用于转印来自所述第一和第二成像单元的调色剂图像，从而以一次成像方式打印彩色图像。

14.如权利要求1所述的装置，其中，还包括：

用于对所述感光体充电的充电器；

用于以三级方式对感光体进行曝光的曝光器；和

四个显影单元，它们分别容纳第一颜色、第二颜色、第三颜色以及第四颜色的调色剂，从而通过两次成像方法打印彩色图像。

15.一种混合型成像装置，其使用包含调色剂和载体的混合物的显影剂，所述装置包括：

其上形成静电潜像的感光体；

用于在其外周上形成包括调色剂和载体的磁刷的磁辊；和

显影辊，其安装成使得显影辊不接触所述磁辊和感光体，并且构造成利用从所述磁辊供应来的调色剂显影所述静电潜像，

其中，所述磁辊包括旋转套筒和布置在所述套筒内、用于形成所述磁刷的磁芯，该磁芯包括多个磁极，并且所述多个磁极包括具有相同极性并朝向其中所述磁辊与显影辊相面对的供应区域的一对磁极。

16.如权利要求15所述的装置，其中，在所述供应区域中，所述套筒和显影辊的表面的移动方向是相同的。

17.如权利要求16所述的装置，其中，还包括安装在所述供应区域中并与所述磁刷相碰撞的丝线。

18.如权利要求17所述的装置，其中，所述载体的电阻率不大于10⁸Ωcm。

19.如权利要求18所述的装置，其中，在所述磁辊和显影辊之间施加一产生脉冲电场的偏压。

20.一种形成混合型图像的方法，该方法包括：

在磁辊的外周上形成包括调色剂和载体的磁刷；

利用从所述磁刷供应来的调色剂在感光体上形成静电潜像；

对所述感光体充电；

将光扫描在感光体上；以及

经由容纳不同颜色的调色剂的多个显影单元，打印彩色图像。

21.如权利要求20所述的方法，其中，还包括产生脉冲电场。

22.如权利要求21所述的方法，其中，还包括在用于形成所述磁刷的磁辊和与所述感光体结合使用的显影辊之间施加偏压。

23.如权利要求20所述的方法，其中，还包括：

按照三级曝光方法对所述感光体进行曝光；以及

转印来自第一和第二成像单元的调色剂图像。

24.如权利要求1所述的装置，其中，所述显影剂的电阻率是通过将所述显影剂的电阻乘以所述磁辊上的显影剂接触所述显影辊的面积并将所得乘积除以所述磁辊与显影辊之间间距而得到的。

25.如权利要求3所述的装置，其中，所述载体的电阻率是通过将所得到的电阻乘以用于测量的电极的面积并将所得乘积除以载体的厚度而得到的。

Images