CN1507583A - 显影装置 - Google Patents

Abstract

一种显影装置，包括：一个显影剂容器，含有磁性显影剂，该显影剂包括调色剂以及包含该调色剂中的蜡；第一和第二显影剂承载元件，可转动地设置在显影剂容器中，用于承载磁性显影剂；一个调整元件，用于调整第一显影剂承载元件上承载的磁性显影剂层的厚度；以及磁场产生部件，该磁场用于产生磁场，用于把磁性显影剂从第一显影剂承载元件转移至第二显影剂承载元件。其中，在载像元件上形成的普通静电潜像以先由所述第一显影剂承载元件上承载的显影剂显影、再由所述第二显影剂承载元件上承载的显影剂显影的顺序显影。

Description

显影装置

技术领域

本发明涉及一种显影装置，用于通过电摄影、静电记录等方法使在载像元件上形成的静电潜像显影，尤其涉及一种在复印机、打印机、记录图像显示装置、传真机等设备中使用的显影装置。

背景技术

迄今为止，在应用电摄影、静电记录等技术的成像设备中，公知的方法是：作为显像介质的干式显影剂附着在显影剂承载元件的表面上，然后，这些显影剂被传送并涂覆在接近其上承载着静电潜像的载像元件表面的位置，接着，在载像元件与显影剂承载元件之间施加交变电场，从而使静电潜像显影。

顺便提及，在很多情况下都采用显影套筒作为显影剂承载元件。所以，在下文中，显影剂承载元件被称为“显影套筒”。并且，在很多情况下都采用感光鼓作为载像元件。所以，在下文中，载像元件被称为“感光鼓”。

关于上述显影方法，已知一种磁刷显影方法：使用例如由两种成分(包括磁性载体颗粒和调色剂颗粒)构成的显影剂(两种成分类型的显影剂)在内含磁体的显影套筒的表面上形成磁刷，并以微小显影间隙产生磁刷，接着，连续向显影套筒与感光鼓之间(在S-D之间)的间隙施加交变电场，以重复从显影套筒这一侧到感光鼓这一侧进行转移和反转移，从而实施显影(日本特许公开专利申请(JP-A)昭和55-32060和JP-A昭和59-165082)。

另外，从JP-A昭和56-14268、JP-A昭和58-68051、JP-A昭和56-144452、JP-A昭和59-181362、和JP-A昭和60-176069中，知道一种非接触型交变电场显影方法，为了进行简单的彩色显影或多重图像显影，该方法使用两种成分类型显影剂。

以下，将参照图7对传统的显影装置进行描述。

显影装置101包括一个显影剂容器，其中，显影室116和搅拌室117由隔板103隔开，而在搅拌室117的上面设有装有补充调色剂111的调色剂存储室118。通过设置在调色剂存储室底部的补充口112，调色剂111下落补充进搅拌室117。另一方面，在显影剂室116和搅拌室117中装有显影剂113，该显影剂113包括调色剂颗粒和与该调色剂颗粒混合的磁性载体。

传送螺杆104集成在显影剂室116中，并在显影套筒106的纵向上传送显影剂。搅拌室117中由的传送螺杆105传送显影剂的方向与传送螺杆104的方向相反，从而使显影剂室116与搅拌室117的通孔设置在隔板103的较近侧和较远侧。

显影剂容器102在邻近感光鼓121的位置设有开口，非磁性显影套筒106设置在该开口处。

通过下落补充进搅拌室117的调色剂在螺杆105的搅拌下与显影剂混合在一起，然后被传送至显影室116。螺杆104把这样充分搅拌过的显影剂113供应至显影套筒106。

显影套筒106沿箭头b所示的方向(与感光鼓121的转动方向相反的方向)转动，层厚调整片108对显影剂113的层厚度进行调整使其具有合适的层厚度，该条整片设置在显影剂容器102开口上端，从而，显影剂被承载着运送到显影部分114。

显影套筒106上承载的显影剂的磁刷在显影部分114上与沿箭头a所示方向上转动的感光鼓121接触，感光鼓121表面上形成的静电潜像在该显影部分被显影。

在显影套筒106中，固定着辊形磁体107。磁体107具有面对着显影部分114的显影磁极(在该实施例中是S1)。在显影部分114处产生的显影磁场形成了显影剂113的磁刷，然后，该磁刷接触感光鼓121使静电潜像显影。此时，附着在磁刷上的调色剂和附着在显影套筒106表面上的调色剂转移到静电潜像的成像区域上以使静电潜像显影，从而形成调色剂图像。

顺便提及，近年来，为了提供在速度、像质、节能方面具有更高性能的复印机、打印机等设备，已经开发出了速熔型调色剂。当向调色剂施加等量热能时，融熔型调色剂比传统调色剂更容易熔化，所以，在定影时，速熔型调色剂能缩短高速设备所需要的时间或者减少能源消耗。

但是，当使用速熔型调色剂进行两种成分类型显影时，调色剂容易熔化。结果，在采用两种成分类型显影剂和交变电场的传统磁刷显影方法中，在该调色剂用于通过喷砂处理进行过表面处理的显影套筒的情况下，在长期使用的过程中，调色剂或其成分更容易熔附在显影套筒的粗糙表面上形成的突起和凹点(所谓的“套筒污染(或调色剂熔粘)现象”)。

套筒污染现象的程度根据基本与显影装置101的层厚调整片108相对的S2极的磁感应强度的不同而变化。例如，当磁感应强度从100mT降至60mT时，套筒污染程度变得轻一些。所以，可以认为，在磁和机械调整力的作用下，套筒污染现象主要出现在层厚调整片108附近。

当显影套筒106以高速转动以便满足复印机或打印机提高速度的趋势时，容易产生这种套筒污染现象。当显影套筒106以至少350mm/s，特别是至少以500mm/s的圆周速度转动时，这种现象就会带来困扰。

当在显影套筒106的表面上产生调色剂熔粘(套筒污染)时，传送到显影部分114的显影剂113的量会减少，然后产生的图像质量也会降低。

另外，为了进行良好的显影，传统上，在显影时向显影套筒106施加加有直流电压和/或交流电压的显影偏压。但是，当产生调色剂熔粘时，在套筒表面上形成具有高电阻层的熔化物，因而在显影时，设置在显影套筒106与感光鼓121之间的显影部分114处就不会产生所需电场。结果，得不到由显影偏压产生的足够的显影作用，致使图像质量降低或者由于所谓的亮显边缘(highlighted edge)而造成图像缺陷，比如加深图像后端、弯曲和白色漏失(white dropout)。

通过调整显影套筒106的表面粗糙度，可以在一定程度上矫正这些问题。例如，在JP-A平成8-202140中所描述的，显影套筒106表面上相邻两个高点之间的平均距离或间隔Sm至多设定为预定值，从而，即使是在使用会在传统显影套筒上产生套筒污染而导致套筒的使用寿命较短的显影剂的情况下，也能使显影套筒的使用寿命延长到一定程度。

然而，近年来，已经开发出了一种本身含有例如蜡成分的调色剂，该调色剂通过无油定影而简化了设备结构。

在使用这种调色剂的情况下，当在由磁刷保持着的调色剂等摩擦显影套筒时，向调色剂上施加压力，从而蜡成分转移至调色剂表面以粘附在显影套筒上。另外，调色剂或调色剂成分也粘附在显影套筒上。所以，我们已经证实，与不含蜡成分的传统调色剂相比，显影套筒污染现象是显著的。因此，如果是含蜡的调色剂的情况，我们认为，即使当套筒表面状态略有改善时，也难以提供更长的使用寿命。

另外，与单一成分的显影方案相比，使用包含调色剂和磁性载体的两种成分类型显影剂时，套筒污染现象是明显的。这可以归因于在磁性载体与设置在显影套筒内的磁体之间施加的磁力的作用下静电粘附在磁性载体上的调色剂被压向显影套筒的这种现象，所以，与单成分显影方案相比，两种成分显影方案的情况下，上述蜡成分容易附着在显影套筒上，从而污染了显影套筒。

另外，在使用单成分显影剂的显影装置的情况下，显影装置经常是以整体地支承与感光鼓等装置在一起的显影装置而预制成的所谓(处理)盒的形式被使用，在很多情况下，由于感光鼓的磨损而被更换时，含有显影剂的显影装置也一起被更换。所以，如果显影套筒能在大约50,000张纸上进行成像，其工作寿命就足够长。

另一方面，如果使用两种成分类型显影剂的显影装置，显影装置具有调色剂补充机构，从而就较少地把显影装置当成盒使用。并且，只更换显影套筒并不是在结构上的简单，所以希望显影套筒的工作寿命与显影装置的一样长。例如，希望显影套筒有至少能在100,000张记录纸上成像的工作寿命，最好能在400,000张记录纸上成像。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种显影装置，该显影装置通过使用包括含有蜡成分的调色剂的显影剂，在使载像元件上形成的静电潜像显影的时候，防止了图像缺陷的产生。

根据本发明，这里提供一种显影装置，包括：

一个显影剂容器，含有磁性显影剂，该显影剂包括调色剂以及该调色剂中含有的蜡，

第一和第二显影剂承载元件，可转动地设置在显影剂容器中，用于承载磁性显影剂，

一个调整元件，用于调整第一显影剂承载元件上承载的磁性显影剂层的厚度，以及

磁场产生部件，用于产生磁场，用于把磁性显影剂从第一显影剂承载元件转移至第二显影剂承载元件，

其中，第一及第二显影剂承载元件以先使用第一显影剂承载元件上承载的显影剂，然后再使用第二显影剂承载元件上的显影剂这样的顺序使载像元件上形成的普通静电潜像显影。

根据下面结合附图对本发明的优选实施例作所的描述，本发明的这些及其它目的、特点和优点会变得更加清楚。

附图说明

图1是根据本发明包括显影装置的成像设备一个实施例的示意剖视图。

图2是本发明显影装置的一个实施例的示意剖视图。

图3是在本发明中使用的第一和第二显影剂承载元件的放大剖面图。

图4是表示显影剂承载元件的表面、并解释说明表面粗糙度Rz以及两个相邻高点之间的平均间距或间隔Sm的示意放大图。

图5和6都是表示本发明显影装置的另一实施例的示意剖视图。

图7是表示传统显影装置一实施例的示意剖视图。

具体实施方式

下面参照附图对使用本发明显影装置的成像设备进行详细地描述。

实施例1

现在参照图1，使用本发明显影装置的彩色电摄影成像设备的基本构造的一个实施例进行详细地描述，但本发明并不限于该实施例中所用的这种显影装置。

该实施例中的成像设备包括多个载像元件和多个成像部分。

在成像设备主体内，每个都包含处理部件的成像部分Pa、Pb、Pc和Pd设置在图中的水平(纵向)方向上。在各成像部分Pa、Pb、Pc和Pd的下部，无缝转印带30围绕着带驱动辊31、32和33。通过驱动辊(未示出)沿箭头所示方向驱动带驱动辊31使转印带30转动。盒41中装有作为记录介质的记录纸P，首先从上面的盒41供应各记录纸P。一对调整辊43对所供应的记录纸P的倾斜输送进行校正，并且在成像部分Pa、Pb、Pc和Pd工作的同时，该记录纸被传送到转印带30上。传送导向42把记录纸P从调整辊43引导至转印带30。

成像部分Pa、Pb、Pc和Pd分别包括作为载像元件的感光鼓21a、21b、21c和21d。在感光鼓21a、21b、21c和21d周围，设置有处理部件，该处理部件包括：作为充电部件的主充电器22a、22b、22c和22d；作为转印部件的转印充电器23a、23b、23c和23d；作为清洁部件的清洁装置24a、24b、24c和24d；以及作为静电潜像形成部件的曝光源25a、25b、25c和25d。在感光鼓21a-21d的上面，设置有激光束扫描器20。

在感光鼓21a-21d曝光前，主充电器22a-22d分别对感光鼓21a-21d的表面均匀地充电。通过使静电潜像可见的曝光，使在显影装置1a-1d使黑色、品红色、黄色和青色的各种调色剂粘附到在感光鼓21a-21d表面上形成的静电潜像上，从而形成调色剂图像。并且，转印充电器23a-23d把在感光鼓21a-21d上形成的调色剂图像转印到记录纸P上。在图像转印之后，清洁装置24a-24d清除附着在感光鼓21a-21d表面上的转印残留的调色剂。

曝光源25a-25d清除感光鼓21a-21d表面上的表面电势，激光束扫描器20包括一个半导体激光器、一个多角镜、fθ透镜等，该扫描器20接收电子数字图像信号，然后用根据图像信号调制过的激光束在感光鼓21a-21d的母线方向上对这些感光鼓进行照射，从而进行了曝光。

分离充电器26分别在转印带30上传送的记录纸P。定影装置27是用于使转印到记录纸P上的转印图像定影的定影部件，它包括：一个定影辊28，其中含有例如加热器这样的加热部件；以及压力辊29，该辊压向定影辊28。排出盘44是用来放置已排出记录纸P的部件。

下面成像操作进行描述。

当把成像操作开始的信号输入设备主体时，感光鼓21a开始在箭头所示方向转动，并由主充电器22a均匀充电，接着由激光束扫描器20用经过对应于原始图像之黑色成分的图像信号调制过的激光束来照射该感光鼓表面，从而形成静电潜像(曝光操作)。然后，通过从显影装置1a提供黑色调色剂使静电潜像变得可见，从而形成调色剂图像。

另一方面，从盒41输送其中放置的记录纸P，在暂时停止的那对调整辊43对记录纸的倾斜输送校正过之后，记录纸P在感光鼓21上形成调色剂图像的时候被运载到转印带30上。运载到转印带30上的记录纸P在成像部分Pa的转印部分上被转印充电器23a充电以便转印，由此，调色剂图像被转印到记录纸P上。

成像部分Pb、Pc和Pd同样地进行上述步骤，从而使品红色调色剂图像、黄色调色剂图像、和青色调色剂图像相继地转印到记录纸P上。

在完成图像转印之后，记录纸P在经过由分离充电器26进行的交流电(AC)电荷清除的同时，在转印带30左端部分从转印带30上分离，接收被传送到定影装置27。然后，经过由定影装置27进行的图像定影之后，记录纸P被排放出到排放盘44。

接着对本发明中所用的非磁性调色剂颗粒进行描述。

本发明中所用的调色剂颗粒被预制成含有蜡成分的粉状调色剂，以便实现传统技术中的无油定影。

在该实施例中，调色剂颗粒是通过把粘合剂树脂、蜡、着色剂和电荷控制剂揉成团、粉碎已经揉成团的制品、然后再将粉碎过的制品分类预制而成的。也可以通过其它方向来预制这些调色剂颗粒，例如通过捏制的冻结粉碎方法，也可以包含其它添加剂。

与例如聚合调色剂这样的其它调色剂相比，可以相当廉价地预制出粉碎调色剂，但是，粉碎调色剂的蜡成分很容易出现在调色剂颗粒的表面层附近。由于这个原因，蜡成分容易移到作为显影剂承载元件的显影套筒，所以显影套筒容易被蜡成分污染。当调色剂含有1-20wt.％的蜡时，通常上容易出现套筒污染现象。然而，在通过粉碎方法生产调色剂的情况下，当使用的蜡的含量至少是15wt.％时，套筒污染现象变得显著，特别是对于高速设备来说，在至少是10wt.％时更是如此。此外，蜡附着在磁性载体的表面而使显影剂劣化。

另外，当显影套筒高速地转动以便满足复印机或打印机的提速趋势时，容易出现这种套筒污染(调色剂熔粘)现象，特别是显影套筒的圆周速度至少为350mm/sec时，而在该速度至少为500mm/sec时更为显著了。另一方面，当显影套筒在以1000mm/sec或更高的圆周速度转动时，调色剂由于离心力而从显影套筒扩散就会成困扰。因此，在本发明中，显影套筒的圆周速度最好设置在350-1000mm/sec的范围内。

在该实施例中，通过使用下面所述的显影装置会减小对所得图像的负面影响。

在该实施例中，在图1中所示的成像设备中所用的各显影装置1a-1d具有相同的结构，因而将描述成图2中所示的显影装置1，其相应于各显影装置1a-1d中的放大示图。

参照图2，显影装置1(相应于显影装置1a、1b、1c或1d)包括显影剂容器2，其中，显影室16和搅拌室17由隔板3隔开，在搅拌室17上面，设置着含有补充调色剂11的调色剂存储室18。通过设置在调色剂存储室18底部的补充口12，通过已经描述过的下落补充，搅拌室17被补充以调色剂，所补充的调色剂的量相应于在显影步骤中所消费的调色剂的量。另一方面，在显影室16和搅拌室17中装着显影剂13(磁性显影剂)，该显影剂13包括非磁性调色剂颗粒以及与非磁性调色剂颗粒混合的磁生载体。本发明中使用的磁性载体可以是例如铁氧体载体或者包含粘合剂树脂、磁性金属氧化物和非磁性金属氧化物的树脂磁性载体。

在显影室16中，集成有传送螺杆4，该螺杆通过其在显影套筒6纵向上的转动来传送显影剂。在搅拌室17内的传送螺杆5传送显影剂的方向与传送螺杆4传送显影剂的方向相反。

隔板3在其近侧及远侧设有连通开口。；由螺杆4运载的显影剂通过其中一个开口转移到螺杆5，而由螺杆5运载的显影剂则通过另一个开口转移到螺杆4。

结果，在螺杆5的搅拌下，通过下落补充而供应到搅拌室17的调色剂和显影剂13充分地混合，并被运载到显影室16进行显影。在显影之后，一部分显影剂13返回搅拌室，并补充以调色剂11，该调色剂的量相应于在显影步骤中消耗的显影剂的量。结果，显影剂13被循环，从而能总是以新鲜状态进行显影。

显影装置1的上述的结构基本上与上述的传统显影装置101的结构相同。

不过，本发明的显影装置1的特征在于，其具有一对显影套筒6和9，用于把显影剂容器2内的显影剂13运载到显影部分14和15。

在该实施例(图2)中，在接近感光鼓21的显影剂容器2的开口处，设置着两个套筒，包括第一显影套筒6和第二显影套筒6，所述第一显影套筒(作为第一显影剂承载元件)由例如铝或非磁性不锈钢这样的材料制成，并具有适当的表面不均匀度(凸起或凹点)。

第一显影套筒6以圆周速度Vb沿箭头b所示的方向(与感光鼓21的转动方向a相反)转动。在第一显影套筒6上承载的显影剂13由显影剂容器2的开口上端设置的调整片8对第一显影套筒6上承载的显影剂13的层厚度适当地调整之后，第一显影套筒6承载着显影剂13并将其传送到第一显影部分14。

在该实施例中，使用了包含非磁性板以及与该非磁性板粘合在一起的磁性板的片作为调整片8。

辊型第一磁场产生部分(磁体)7牢固地固定在显影套筒6内。磁体7具有面向第一显影部分14的显影磁极(该实施例中的S1)。通过在显影磁场的作用下立起一串显影剂13而形成磁刷，该磁场是由显影磁极S1在第一显影部件14上形成的。该磁刷在第一显影部分14沿箭头a所示的方向与以圆周速度Va转动的感光鼓21接触，从而在第一显影部分14，使在感光鼓21圆周表面上形成的静电潜像显影。此时，附着在磁刷上的调色剂与附着在显影套筒6表面上的调色剂也被转移到静电潜像的图像区域。

在该实施例中，第一磁体7具有显影磁极S1外，还具有磁极N1、N2、N3和S2。在这些磁极中，沿第一显影套筒7的运动(转动)方向b上在显影磁极S1下游设置的N极与设置在显影容器2中的N3极下游的N2极相邻，且彼此的极性相同，从而形成相斥磁场。该相斥磁场防止显影剂13从第一和第二显影套筒6和7之间的相对位置进入显影室16并形成势垒，抵抗显影套筒6和7之间的相对位置附近的显影剂13，从而只有在显影室16中充分搅拌过的显影剂13在N2极的拉动下被运到调整片8的位置。该显影剂由显影剂容器2中的N2极从显影室16拉动以避免在极性彼此相反的N2和N3极之间区域的显影剂13的量(层厚度)，由于显影套筒的转动，在与调整片8相对设置的磁极S2处得到调整，并移出显影剂容器2，接着经过磁极1到达显影磁极S1。N3极设置在显影套筒6的显影磁极S1与感光鼓21之间的相对位置的下游。

在该实施例中，作为第二显影剂承载元件的第二显影套筒9可转动地设置在显影室16中，其以圆周速度Vc沿箭头c所示的方向(与第一显影套筒6的转动方向b相同)上转动，从而第二显影套筒9平行于显影套筒6地设置在显影剂容器2的开口处，该区域基本上与第一显影套筒6和感光鼓21相对。

第二显影套筒9由与第一显影套筒6类似的非磁性材料制成，其中包含以非转动状态地设置的辊型磁场产生部件(磁体)10(作为磁场产生部件)。

第二显影套筒9具有三个磁极S3、N4和S4。在这些磁极中，N4极是在第二显影部分15处面对感光鼓21的第二显影磁极，并在感光鼓21经过第一显影部分14之后，在第二显影部分上，对感光鼓21表面上承载的静电潜像进行第二显影。

在第二显影部分16显影之后的显影剂被从显影磁极N4运载到磁极S4，以便返回显影剂容器2的内部。

另外，S3极与在S3极上游附近设置地并位于显影剂容器2内部的S4极的极性相同，该S3极设置在显影磁极N4的上游，并面对第一显影套筒6从而在S3和S4极之间形成相斥磁场。结果，在显影之后经过显影部分15返回到显影剂容器2内部的显影剂从第二显影套筒9分离从而进入显影室16。因此，在显影剂容器2的开口的下端附近形成抵制显影剂13的势垒。

第二显影套筒9的S3极与包含在第一显影套筒6中的第一磁体7的N3极相对，位于最靠近N3极的位置附近。

如上所述，S3极与N3极的极性设置为彼此相反的，所以在这两个磁极之间形成的磁场能把显影剂从第一显影套筒6转移到第二显影套筒9。因此，不需要在第二显影套筒9圆周设置类似调整片8这样的调整元件。

以下，参照图3对运载显影剂13的操作进行详细地描述，该图是表示第一显影套筒6和第二显影套筒9的放大图。

参照图3，在第一显影套筒6的N3和N2极之间以及在第二显影套筒9的S3和S4极之间产生相斥磁场，所以由调整片8调整过层厚度的显影剂13承载在第一显影套筒6上通过显影部分14到达N3极。显影剂13不能在箭头e所示的方向上经过第一显影套筒6与第二显影套筒9之间的最接近位置，而沿箭头d所示的方向从N3极延伸到S3极的磁力线的作用下移动到第二显影套筒9一侧。然后，根据显影套筒9的转动，在显影剂容器2的内部，显影剂13承载在第二显影套筒9上，并在S3和S4极之间的相斥磁场的作用下，从显影套筒9上分离从而被运载到传送螺杆4(图2)。

如上所述，在该实施例中，第二显影套筒9设置在第一显影套筒6的下面，所以，显影剂首先承载在第一显影套筒6上，经过显影套筒2内的N2、与调整片8相对的S2、N1、第一显影磁极S1和N3，然后在第一显影套筒6的N2和N3极之间的相斥磁场以及显影套筒9的S3和S4极之间的相斥磁场的阻挡下，显影剂移至第二显影套筒9上。

此后，显影剂承载在第二显影套筒9上，从S3极经过第二显影磁极N4到达S4极，接着在S4极受相斥磁场的阻挡，从而被拉进显影室16中。然后，新显影剂在第一磁体7的N2极的附近被拉向第一显影套筒9。

在长期进行成像操作的情况下，我们已经用该实施例中所用的显影装置1，对显影套筒被蜡成分污染的情况作了实验。结果，我们证实，即使当使一部分调色剂和/或显影剂13中的调色剂成分粘附在第一显影套筒表面上的套筒污染现象显著出现时，这种套筒污染现象也很难出现在第二显影套筒9的表面。

这可能主要是因为传统显影装置所描述的层厚度调整片8附近的磁和机械剪力。这是根据套筒污染程度根据与调整片8基本相对的磁极(该实施例中的S2)的磁感应强度的改变而变化的这种现象而推测出来的。

基于上述观点，根据该实施例中的显影装置，虽然第一显影套筒6基本与层厚度调整片8相对地设置，但是第二显影套筒9接收已经由第一显影套筒6调整过的显影剂13。所以，不需要为第二显影套筒9设置层厚度调整片8。由于这个原因，减小了施加在第二显影套筒9上用于把显影剂13压向显影套筒9的剪力，从而极少会造成套筒污染。

在进行长时间成像操作之后，显影装置继续进行成像，虽然第一显影套筒6造成套筒污染，但极少观察到由于边缘效应引起的图像缺陷(例如所谓的弯曲或者白色漏失(white dropout))。

这可以归因于如下机构。

第一显影套筒6被污染(套筒表面具有高电阻，或者粗糙的套筒表面的凹陷或凹点被填满)，所以有这样的可能性：由于图像密度降低或者边缘效应，在感光鼓14上形成的图像由第一显影套筒6在第一显影部分14处显影之后的产生图像缺陷。但是，该实施例中的显影装置1还在第一显影套筒6下游设置有第二显影套筒9，从而能在第二显影部分15处进行第二次显影。如上所述，第二显影套筒9不需要设置层厚度调整元件，所以把显影剂压向第二显影套筒9的剪力减小了，从而很难造成套筒污染。

因此，即使在第一次显影中，由于第一显影套筒6被调色剂(成分)污染或弄脏而造成图像缺陷，极少被调色剂弄脏的第二显影套筒9也会进行第二显影以校正或弥补该图像缺陷。例如，关于由套筒污染引起的困难之一的浓度降低问题，通过进行第二次显影，可以使调色剂充分粘附在感光元件的静电潜像上。此时，第二显影套筒9未被调色剂污染，所以能充分达到感光鼓21的反电极预期效果。结果，形成很少受边缘效应影响的理想电场，从而能形成没有由于边缘效应引起的图像缺陷(例如弯曲或白色漏失(white dropout))的图像。

如上所述，通过采用一种系统，其中显影装置设有(第一和第二)显影套筒，且从第一显影套筒将厚度已经调整过的显影剂转移到第二显影套筒，因而不需要为第二显影套筒设置层厚度调整片，即使当使用含蜡调色剂时，第二显影套筒也没有被污染过。结果，即使在第一显影套筒上出现了套筒污染，也能有效抑制图像缺陷。换言之，在本发明中，可以采用无油定影，而不会产生问题。

下面进一步对上述第一和第二显影套筒6和9进行详细地描述。

如在传统显影装置的情况下所述的那样，套筒污染现象(如调色剂或调色剂成分熔粘在(第一或第二)显影套筒上)发生在长期使用过的显影装置的显影套筒表面上，在长期使用期间，调色剂或调色剂成分陷入粗糙的套筒表面上的凹点(凹点处)中而粘附在凹点上，所述套筒表面经过喷砂处理，该处理用不规则的颗粒使套筒表面变得粗糙，所述颗粒包括例如铝。

粘附在显影套筒表面凹点上的调色剂会由于摩擦热而粘附在显影套筒表面上，所述摩擦热是在长期使用显影装置的过程中，由例如用于调整显影剂层厚度的层厚调整元件的按压力所产生的。

为了防止显影套筒的污染，我们用玻璃珠对显影套筒的表面进行表面喷砂处理。与使用不规则颗粒的上述喷砂处理相比，用球形颗粒的玻璃珠进行喷砂处理具有较小的Rz/Sm比率，这个值是用显影套筒表面的十点的平均粗糙度Rz除以粗糙的显影套筒表面的两个相邻高点之间的平均间隔(距离)Sm而得到的。

更具体地，Rz表示粗糙的显影套筒表面的高点与凹点之间的高度差，而S则表示粗糙的显影套筒表面上相邻两个高点之间的平均间隔。因此，当表面粗糙度变大时，比率Rz/Sm也变大，而当粗糙度变小时，这个比率也变小，从而得到表示显影套筒表面光滑程度的系数。

因此，在本发明中所用的显影套筒的生产步骤中，显影套筒的表面不平度变得较光滑，从而减小了在不平表面上对着显影套筒施加在调色剂上的压力，从而在一定程度上防止调色剂或调色剂成分熔粘在显影套筒上。

具体地，显影套筒的表面相最好能满足下列条件(a)、(b)和(c)：

(a)0.05≤Rz/Sm≤0.25；

(b)4μm≤Rz≤30μm；以及

(c)20μm≤Sm≤120μm。

在比率Rz/Sm最大设定为0.25的情况下，如上所述，调色剂不太容易陷落在不平的显影套筒的凹点或凹点中，从而减轻了污染程度。但是，如果比率Rz/Sm小于0.05，可以有效地防止套筒污染，不过，套筒表面会变得太过光滑，从而导致实际上有问题的显影套筒的显影剂承载能力不足够。

另外，如果Rz小于4μm，显影剂承载能力变差，使显影剂在显影套筒表面上的粘附能力变得不稳定。另一方面，如果Ra大于30μm，显影剂承载能力变得较好，但施加在显影剂上的摩擦力变得太大，以致在长期成像的过程中使显影剂显著地劣化。

关于Sm的值，如果Sm小于20μm，套筒污染就变成问题。另外，如果Sm大于120μm，由于显影套筒表面上的凸起及凹点的数量减少而使显影剂承载能力降低。结果，显影剂不能稳定地附着在显影套筒表面上。

顺便提及，显影套筒的表面处理方法不限于该实施例中的上述喷砂处理。但是，与不规则喷砂处理(其中例如沙子、氧化铝和二氧化硅这样带有棱角的不规则颗粒被以高速喷出)相比，使用较少带有凸起点的颗粒(例如玻璃珠、不锈钢球和陶瓷球)进行的规则喷砂处理容易地预制适合上述表面条件的显影套筒。具体地，要被处理的显影套筒的生产材料最好是铝。

下面，参照图4对上述显影套筒的表面形状因数Rz和Sm的测量方法进行描述。

如JIS-B0601和ISO468中所述，这里提到的值Rz和Sm分别是定义十点的平均粗糙度以及两高点之间的平均间隔的数值，并根据下述定义得到这些数值。

Ri：高点与凹点之间的高度差的峰值

Sm＝(1/n)∑(i＝n)(Si)

Si：相邻两个高点之间的间隔(距离)。

这里，Rz本质上表示不平的显影套筒表面上的高点与相邻的凹点之间的高度差。

另外，如图4所示，Sm表示S1、S2、S3...Sn(n：基准长度内的高点(或凹点)的总数)的算术中项(平均)。

更具体地，参照图4，在显影套筒的粗化处理(不平)表面部分的基准长度(测量长度)L内，S1定义为中心线C上第一个与截面曲线D交叉的第一点与中心线C上第二个与曲线D交叉的第二点之间的间隔。并且，S2至Sn(Sn：基准长度L上的最后间隔)与S1的相类似地定义。测量这些值S1、S2...Sn，并将它们的算术平均定义为Sm，其本质上表示相邻高点之间的平均间隔。

使用接触型表面粗糙度测量仪(“Surf-Corder SE-330”，K.K.Kosaka Kenkyusho生产)来测量表面粗糙度，该仪器能同时测量十点的平均粗糙度Rz以及在不平显影套筒表面上相邻两个高点之间的平均间隔Sm。测量条件包括0.8mm的截止值(cutoff value)、2.5mm的基准长度(L)、0.1mm/sec的输送速度、和5000倍的放大率。

实施例2

除了第一显影套筒6从感光鼓21分离之外，该实施例与实施例1相同。

更具体地，在实施例1中，第一显影套筒6上承载的显影剂在与感光鼓21(图2)接触的同时进行显影，但如果第二显影步骤9能进行普通显影而不会造成套筒污染，第一显影套筒6就不需要进行显影步骤。

在该实施例中，如图5所示，第一显影套筒6与感光鼓21分离，从而只有第二显影套筒9上承载的显影剂进行显影。

通常，因为它影响显影步骤，设计显影套筒与感光鼓之间的间隙被设计为保持恒定。但是，在该实施例中，采用第一显影套筒6的上述设置，形成的显影装置具有这样的优点：不需要设置用于分别把第一显影套筒与感光鼓之间的间隙以及第二显影套筒与感光鼓之间的间隙保持在恒定值的复杂机构。

然而，在这点上，实施例1中所用的使在第一和第二显影套筒上承载的显影剂显影的显影装置更有利于提高显影效率以获得到优质图像，特别是在形成高图像密度且面积大的图像时更是如此。

更具体地，实施例中所用的显影装置的结构优选为：通过在显影步骤中使用第二显影套筒重新为粘附在形成在感光鼓上的静电潜像上的调色剂定位，可以实现较高的图像质量(即，如果调色剂过量粘附在静电潜像上，该调色剂就被拉回第二显影套筒，而如果调色剂供应量不够，就从第二显影套筒向静电潜像供应调色剂)。

实施例3

除了粉碎调色剂变成了聚合调色剂之外，本实施例与实施例1相同。

更为具体的是，在实施例1中，使用含有蜡成分的粉碎调色剂，而在本实施例中，使用含有蜡成分的聚合调色剂以便实现无油定影。预制聚合调色剂，其中含有蜡成分，且极少量蜡成分露在调色剂颗粒表面，从而与含蜡的粉碎调色剂相比，不太容易造成套筒污染。但是，在使用聚合调色剂的情况下，如果调色剂含蜡成分的量至少是1wt.％，特别是至少3wt.％，就容易出现套筒污染。不过，在有些情况下，通过成功地包含蜡成分并适当选择设备的处理速度，可以使用含大约5wt.％的蜡成分的聚合调色剂，而不会造成套筒污染。不过，在这些情况下，蜡成分的量具有20wt.％的上限，因为显影套筒会明显地造成套筒污染并且容易出现其它困难，特别是在大于15wt.％的情况下。

利用悬浮聚合可以容易地把聚合调色剂预制成球状调色剂颗粒，其中通过向粘合剂树脂的单体成分添加着色剂和电荷控制剂预制成的单体合成物在水介质中进行悬浮聚合。然而，在本发明中，可以通过例如乳液聚合这样的其它方法预制聚合调色剂，该调色剂可以包含其它添加在单体合成物中的添加剂。

顺便提及，如果本发明中使用具有100-140的形状因数SF-1和100-120的形状因数SF-2的球形调色剂，所得调色剂由于其形状因数对感光鼓具有良好的脱离性。结果，可以达到高转印效率，球形调色剂还特别具有这样的优点：即使当产生套筒污染时，也极少造成类似图像密度降低这样的图像缺陷。

通过使用聚合调色剂的上述生产过程，容易预制球形调色剂。

这里提到的形状因数SF-1和SF-2是由下述方法计算得到的数值。通过使用显微镜(“FE-SEM(S-800)”，K.K.Hitachi Seisakusho生产)，随机地抽取100个调色剂颗粒并将其图像数据经由接口输入图像分析器(“Lusex 3”，Nireco Co.生产)，从而分析图像数据以得到SF-1和SF-2的数值。SF-1数值表示球形度。SF-1值为100时意味着调色剂颗粒是真正的圆球，较大的SF-1数值意味着调色剂颗粒逐渐偏离球形而变成不规则形状。SF-2数值表示表面不平度的程度，较大的SF-2数值意味着调色剂颗粒的表面形状不太光滑，从而使表面不平度变得显著。

顺便提及，在上述实施例1-3中，第一和第二显影套筒中所含的磁体的N极和S极的极性可以在本发明范围内相互变换。并且，磁性颗粒的设置和种类不限于实施例1-3中使用的那些，除非另有说明。

另外，本发明的显影装置不仅可用于其中设定显影装置和感光鼓的转动方向使显影部分的如图2和5所示地沿垂直方向向下运动的显影步骤，而且也可用于其中设定显影装置和感光鼓的转动方向使沿垂直方向上的显影部分的向上运动处显影步骤。类似地，本发明的显影装置也可用于这样的系统，该系统使用其中内部空间没有分成显影室和搅拌室的显影容器。

本发明的显影装置特别优选地使用如图6所示的显影容器，该显影剂容器中显影室与搅拌室垂直设置。

更为具体地，图6是表示使用包括垂直地设置的显影室和搅拌室的显影剂容器的显影装置的剖视图。该图中与图1-5中标号相同的附图标记表示相同元件，这里略去对这些元件的描述。

在该实施例(图6)中，显影剂的循环机构与实施例1-3中的不同。更具体地，当显影之后的显影剂被从第二显影套筒9拉到搅拌室17中，该显影剂由螺杆5在纵向上进行搅拌，并通过连通开口50被送进显影室16，该开口沿其纵向设置在隔板3的端部附近。此后，显影剂在由纵向上的螺杆4运载的同时供应到第一显影套筒6。

结果，通过使用上述设计的显影剂容器2，可以防止第一和第二显影套筒6和9上的显影剂残留在其上而不从显影套筒6和9上分离的这种现象。并且，只有在搅拌室17中搅拌过的显影剂被运载到显影室16，从而完全排除了密度降低问题，这种问题会出现在图1和2中所示的显影装置中。

发明效果

如上所述，根据上述各实施例，达到了如下效果。

不需要为第二显影剂承载元件设置层厚度调整元件。因此，即使使用了包含蜡成分的调色剂，第二显影剂承载元件也不会被蜡成分污染。结果，即使在第一显影剂承载元件表面上出现了由于蜡污染引起的显影缺陷，也能由第二显影剂承载元件进行显影步骤来弥补该显影缺陷。所以，能得到优质图像。

Claims (9)

1.一种显影装置，包括：

显影剂容器，含有磁性显影剂，该显影剂包含调色剂以及该调色剂中含有的蜡；

第一和第二显影剂承载元件，可转动地设置在显影剂容器中，用于承载磁性显影剂；

调整元件，用于调整在第一显影剂承载元件上承载的一层磁性显影剂的厚度；以及

磁场产生部件，用于产生磁场，用于把磁性显影剂从第一显影剂承载元件转移至第二显影剂承载元件上；

其中，在载像元件上形成的普通静电潜像以先由所述第一显影剂承载元件上承载的显影剂显影、再由所述第二显影剂承载元件上承载的显影剂显影的顺序显影。

2.一种如权利要求1所述的装置，其特征为，调色剂包含含量为1-20wt.％的蜡。

3.一种如权利要求2所述的装置，其特征为，调色剂是通过至少把粘合剂树脂和蜡揉捏在一起，然后再把所得到的捏制成品粉碎而预制而成的。

4.一种如权利要求1所述的装置，其特征为，显影剂容器包括：显影室，具有第一显影剂承载元件；一个搅拌室，设置在显影室下面，并具有第二显影剂承载元件；以及一个连通部分，用于把从第二显影剂承载元件分离下来的显影剂从搅拌室拉进显影室。

5.一种如权利要求1-4中任何一个所述的装置，其特征为，显影剂包括作为调色剂的非磁性调色剂和磁性载体。

6.一种如权利要求5所述的装置，其特征为，磁场产生部件包括：第一磁极，固定在第一显影剂承载元件内部，从而更靠近第二显影剂承载元件；第二磁极，固定在第二显影剂承载元件内部，其极性与第一显影剂承载元件的极性相反，从而以更靠近第一显影剂承载元件；以及第三磁极，固定在第二显影剂承载元件内部，并沿第二显影剂承载元件的转动方向设置在第二磁极的上游，从而与第二磁极形成相斥磁场。

7.一种如权利要求6所述的装置，其特征为，磁场产生部件通过立起一串显影剂，使第一和第二显影剂承载元件上承载的显影剂与载像元件接触。

8.一种如权利要求7所述的装置，其特征为，向第一和第二显影剂承载元件供应加载了交流电偏压的直流电电压。

9.一种显影装置，包括：

一个显影剂容器，含有磁性显影剂，该显影剂包括调色剂以及包含在该调色剂中的蜡；

第一转动元件和第二转动元件，都设置在显影剂容器内，用于承载磁性显影剂；

调整元件，用于调整承载在第一转动元件上的磁性显影剂层的厚度；以及

磁场产生部件，用于产生磁场，用于把由调整元件调整过的磁性显影剂从第一转动元件转移至第二转动元件，其中

通过从第二转动元件供应显影剂而不是从第一转动元件供应显影剂，使在载像元件上形成的静电潜像显影。

Images