專利名稱：單組份調(diào)色劑顯影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用著色劑作調(diào)色劑對形成在靜電潛像載體上的靜電潛像進行顯影的顯影裝置，尤其涉及使用單組份調(diào)色劑顯影劑的顯影裝置。
為使形成在作為潛像載體的光接收器表面上的靜電潛像成為可見的，諸如復(fù)印機、打印機等采用電攝影技術(shù)的成像設(shè)備具有一個顯影裝置，該顯影裝置給光接收器提供例如調(diào)色劑或著色劑的顯影劑，并使調(diào)色劑有選擇地粘附到潛像上。
在這個顯影裝置中，形成在光接收器上的靜電潛像被顯影，然后顯影的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到作為打印材料的紙頁上。在轉(zhuǎn)印步驟中，未轉(zhuǎn)印到紙頁上的調(diào)色劑部分留在光接收器表面。為了進行下一個成像操作，應(yīng)將這些不需要的剩余調(diào)色劑從光接收器表面除去。因此，在轉(zhuǎn)印區(qū)的下游設(shè)置一個清潔裝置用于將剩余調(diào)色劑從光接收器表面除去，由該清潔裝置除去的廢調(diào)色劑被收集到清潔裝置的收集部分。
隨著具有上述顯影裝置的成像設(shè)備的小型化發(fā)展趨勢，在光接收器周圍用于設(shè)置成像操作處理裝置的空間需進行壓縮。因此，必需使用小型的顯影裝置。
具體地，使用由調(diào)色劑和磁性載體組成的雙組分顯影劑的顯影裝置包括一個磁刷型顯影輥，該顯影輥用磁力將雙組分顯影劑輸送到面對光接收器的顯影區(qū)。在這個顯影裝置中，顯影之后，顯影劑被收集到顯影料箱中。因此，為了實現(xiàn)穩(wěn)定的顯影，必需控制顯影劑中所含的調(diào)色劑比例，即通過補充所消耗的調(diào)色劑而使調(diào)色劑的濃度保持恒定。
通常，在上述顯影裝置、即在使用磁刷顯影的顯影裝置中，載體在顯影劑中占據(jù)很大的量，需要用大顯影劑料箱儲存顯影劑，這導(dǎo)致整個顯影裝置增大。另外，這種顯影裝置不但需要控制調(diào)色劑濃度，而且需具有多個攪拌裝置以保持顯影劑中調(diào)色劑電荷量的均勻，這也影響該顯影裝置的體積減小。
相反，已有的另一種顯影裝置用單組份顯影劑進行顯影，即只用不帶載體的調(diào)色劑作顯影劑。在這種使用單組份調(diào)色劑的顯影裝置中，不需要控制調(diào)色劑的濃度，由于沒有載體，顯影劑料箱的體積明顯減小，因而可使顯影裝置縮小。此外，單組份顯影裝置的維修簡便易行。具體地，由于不需因載體的老化而更換顯影劑，因而顯影劑的保養(yǎng)很簡單。
由于只需再提供調(diào)色劑而不需檢查和控制調(diào)色劑濃度，對調(diào)色劑的控制也變得簡單。具體地，在使用單組份調(diào)色劑的顯影裝置中，唯一要做的事是當(dāng)需要時再提供調(diào)色劑。
例如圖3所示，與作為圖像載體的的光接收器1相對的顯影裝置4用于顯現(xiàn)形成在光接收器1上的靜電潛像。在顯影裝置4中，可轉(zhuǎn)動的顯影輥41設(shè)置得與顯影劑料箱40的開口相對，顯影劑料箱40中存有調(diào)色劑10、即單組份顯影劑。顯影輥41的一部分從顯影劑料箱40的開口露出，并與光接收器1接觸。這個接觸區(qū)是顯影區(qū)。
顯影輥41將單組份調(diào)色劑承載在其表面，并將調(diào)色劑輸送到面對光接收器1的顯影區(qū)。顯影后，在顯影中未使用的調(diào)色劑被輸送到顯影劑料箱40，并收集在其中。被收集的調(diào)色劑從顯影輥41表面一次性除去。為此，供給輥42與顯影輥41壓力接觸，以便刮除載帶在顯影輥41表面的調(diào)色劑。供給輥42也用于給顯影輥41表面重新提供調(diào)色劑。
單組份調(diào)色劑由供給輥42提供、并附著到顯影輥41表面。為了調(diào)節(jié)附著量，調(diào)節(jié)裝置43設(shè)置成與顯影輥41表面壓力接觸。調(diào)色劑通過調(diào)節(jié)裝置43后，其量得到調(diào)節(jié)、并到達顯影區(qū)，在顯影區(qū)調(diào)色劑與上述的光接收器1相對并接觸。在顯影區(qū)中，調(diào)色劑選擇性地粘附到形成在光接收器1表面的靜電潛像上，進行顯影。
通常，為了進行良好的顯影，將顯影偏壓施加到顯影輥41。這個顯影偏壓的大小設(shè)置成可使調(diào)色劑粘附到靜電潛像而不粘附到光接收器的背景區(qū)(背景區(qū)沒有圖像)。
在上述結(jié)構(gòu)中，單組份顯影劑或調(diào)色劑粘附在顯影輥并輸送到顯影區(qū)，使得調(diào)色劑粘附到光接收器上的靜電潛像上、而不粘附到非靜電潛像的背景區(qū)，從而進行正確的顯影。
粘附在顯影輥41的調(diào)色劑的量由上述調(diào)節(jié)裝置43控制。在調(diào)色劑量的調(diào)節(jié)中，為了穩(wěn)定調(diào)色劑的量并穩(wěn)定調(diào)色劑上的電荷量，用供給輥42提供調(diào)色劑并對調(diào)色劑摩擦充電是重要的。因此，供給輥42恰當(dāng)壓靠顯影輥41，以便正確地進行調(diào)色劑的供給和摩擦充電。
在這種情況下，如果抵靠顯影輥41的接觸壓力變化，則由供給輥42引起的調(diào)色劑供給和摩擦充電的波動將使正確顯影不能進行。具體地，供給輥42由軸承裝置可轉(zhuǎn)動地支承在其轉(zhuǎn)動軸的兩端，于是，供給輥42抵靠顯影輥41的接觸壓力在中間區(qū)與頂端區(qū)之間可以是不同的。一般在中間區(qū)，接觸壓力變小。為此，由于沿轉(zhuǎn)動軸方向的接觸壓力變動使得調(diào)色劑供給和調(diào)色劑電荷分布變得不均勻，從而造成整個區(qū)域內(nèi)調(diào)色劑濃度不穩(wěn)定。
日本已公開專利申請昭61-28978公開了一個為顯影輥41提供調(diào)色劑的供給輥42，供給輥42具有王冠結(jié)構(gòu)，在中間具有最大直徑，在兩端具有最小直徑，以便在與顯影輥41壓力接觸時在橫跨供給輥42的全長上實現(xiàn)基本均勻的接觸壓力。
這種結(jié)構(gòu)能沿軸向使調(diào)色劑的供給和充電變得均勻，實現(xiàn)穩(wěn)定良好的顯影。
如上所述，當(dāng)供給輥42壓靠顯影輥41時，冠狀供給輥42的結(jié)構(gòu)和該輥以適當(dāng)壓力的抵靠實現(xiàn)調(diào)色劑的穩(wěn)定供給和均勻充電，從而可進行均勻良好的顯影。在這種情況下，如果供給輥42與顯影輥41之間的接觸壓力較高，則可得到更穩(wěn)定的充電。
另一方面，較大的接觸壓力會增加顯影裝置上的負載轉(zhuǎn)矩，這意味著在轉(zhuǎn)動供給輥42時需要較大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。因而，需要能產(chǎn)生大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動電機，這將使包括驅(qū)動電機的顯影裝置的成本和體積增大。另外，設(shè)置大接觸壓力將增加供給輥42的磨損、縮短顯影裝置的壽命。
為避免這一不足，須減小負載轉(zhuǎn)矩，就是要減小供給輥42抵靠顯影輥41的壓力。但是，在不損害摩擦充電性和調(diào)色劑供給穩(wěn)定性時不能減小該壓力。就是說，摩擦充電性的降低和調(diào)色劑供給的不穩(wěn)定會引起圖像不均勻和白點。為解決這個問題，可使用冠狀供給輥42，但是該結(jié)構(gòu)的制造很困難，因此成本較高。另外，冠狀供給輥結(jié)構(gòu)增加了驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種使用單組份調(diào)色劑的顯影裝置，該顯影裝置能夠進行穩(wěn)定的調(diào)色劑供給和穩(wěn)定的調(diào)色劑充電、而不增加顯影輥與供給輥之間的接觸壓力，因此減小了負載轉(zhuǎn)矩。
為實現(xiàn)上述目的而提出本發(fā)明，本發(fā)明的構(gòu)成如下根據(jù)本發(fā)明的第一方面，單組份調(diào)色劑的顯影裝置包括一個顯影輥，用于載帶單組分調(diào)色劑、并向與靜電潛像載體相對的顯影區(qū)輸送單組份調(diào)色劑；和一個供給輥，它設(shè)置在顯影區(qū)對側(cè)、并與顯影輥相對，用于向顯影輥提供調(diào)色劑，其特征在于，所述供給輥在其轉(zhuǎn)動軸兩端設(shè)有一對從動元件，可被轉(zhuǎn)動驅(qū)動，一對驅(qū)動元件與相應(yīng)的從動元件嚙合，向其傳遞轉(zhuǎn)動力，其嚙合位置為驅(qū)動元件沿與顯影輥和供給輥之間相對點相反的方向推動從動元件的位置。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，具有上述第一特征的單組份調(diào)色劑顯影裝置中，所述供給輥沿這樣的方向轉(zhuǎn)動，即所述供給輥的圓周運動與所述顯影輥的圓周運動在它們的相對點處是相反的，各驅(qū)動元件和從動元件以這樣的方式耦合、即當(dāng)耦合角θ是一個在所述供給輥的軸芯處由所述供給輥的軸芯與所述顯影輥的軸芯之間的連線和所述驅(qū)動元件與所述從動元件軸芯之間的耦合點所限定的角時，所述驅(qū)動元件的耦合角被限定為180°≤θ≤360°，其中當(dāng)所述耦合點位于所述連線上和所述顯影輥相對側(cè)時，所述耦合角為0°。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，具有上述第一特征的單組份調(diào)色劑顯影裝置中，所述驅(qū)動元件與所述從動元件在一點耦合，該點位于穿過所述供給輥的軸芯并垂直于所述顯影輥與供給輥的軸芯之間連線的線上。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，具有上述第一特征的單組份調(diào)色劑顯影裝置中，所述供給輥由具有許多微孔的彈性泡沫材料構(gòu)成，其中微孔的泡密度在80-100微泡/英寸范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，具有上述第四特征的單組份調(diào)色劑顯影裝置中，供給輥的硬度小于顯影輥的硬度，其硬度值處在Asker F 60度-Asker C30度的范圍內(nèi)。
下面說明本發(fā)明各結(jié)構(gòu)的操作。
首先，在該第一結(jié)構(gòu)中，供給輥被轉(zhuǎn)動以便將調(diào)色劑提供到顯影輥。在這種情況下，在驅(qū)動元件與從動元件在轉(zhuǎn)動軸兩端耦合的同時、供給輥由軸承等保持并向外超過該軸承，以便供給輥在與顯影輥相反的方向被驅(qū)動元件的轉(zhuǎn)動力推動。結(jié)果，供給輥相對作為固定支承的軸承向顯影輥偏移。偏移在供給輥中部附近變得最大，于是供給輥推壓顯影輥仿佛它真是冠狀的。
在這一方式中，供給輥不需預(yù)先形成冠狀結(jié)構(gòu)，其制造可大大簡化并減少成本。另外，由于不需提供冠狀結(jié)構(gòu)時不必再增大供給輥抵靠顯影輥的壓力，故驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、即用于轉(zhuǎn)動供給輥的負載轉(zhuǎn)矩變得較小，因此可以用具有小驅(qū)動轉(zhuǎn)矩且小體積的電動機驅(qū)動供給輥。
在第二結(jié)構(gòu)中，如圖1A和1B所示，如果在兩個輥之間的接觸點相對供給輥轉(zhuǎn)動方向的下游位置處，驅(qū)動元件(47)與被驅(qū)動元件(46)耦合，在穿過顯影輥(41)軸中心(A)和供給輥(42)軸中心(B)的線(AB)的下面，一個具有F0量值并指向驅(qū)動元件轉(zhuǎn)動方向的力作用在供給輥(42)上。所以，如圖2A所示，供給輥(42)相對作為其固定支承的軸承(45)向顯影輥(41)一側(cè)偏移，使供給輥(42)以與冠狀結(jié)構(gòu)相同的方式抵靠顯影輥(41)。這種結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)定的調(diào)色劑供給和穩(wěn)定的調(diào)色劑充電。
在第三結(jié)構(gòu)中，圖1B示出了驅(qū)動元件(47)在耦合點(B7)與從動元件(46)耦合的狀態(tài)。在這一狀態(tài)中，耦合角θ設(shè)置為270°。在驅(qū)動元件(47)轉(zhuǎn)動的同時，作用在從動元件(46)的力F0的指向與線(AB)平行。因而供給輥(42)中部的偏移最大。于是，抵靠顯影輥(41)的壓狀態(tài)最適宜，因此既使兩輥之間的壓力較小也可在軸全長實現(xiàn)均勻的壓狀態(tài)。從而可進一步減小驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
在第四結(jié)構(gòu)中，可進一步穩(wěn)定地向顯影輥供給調(diào)色劑。當(dāng)供給輥具有大的泡密度時，調(diào)色劑顆粒不易進入微孔，于是導(dǎo)致調(diào)色劑供給失敗。另一方面，如果輥子泡密度小，調(diào)色劑顆粒進入微孔且不能被除去，則彈性泡沫材料變硬，進而增加驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。因此，上文對泡密度的限定可穩(wěn)定調(diào)色劑供給并防止驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增加。另外，可解決調(diào)色劑堵塞泡沫材料以及顯影后連續(xù)地保持去除粘附到顯影輥上的調(diào)色劑的效果的問題。
在第五結(jié)構(gòu)中，對輥硬度的限定保證輥之間的充分接觸狀態(tài)，因此可維持調(diào)色劑的穩(wěn)定供給和顯影后的調(diào)色劑去除，以及防止驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的增大。
這里，由于供給輥的轉(zhuǎn)動使其圓周運動與在相對區(qū)中的顯影輥的圓周運動相反，所以在顯影后對剩余在顯影輥上的調(diào)色劑的去除作用增強。盡管由于相反方向的驅(qū)動會增加供給輥的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，但通過設(shè)置供給輥的轉(zhuǎn)動速度、即使其圓周速度低于顯影輥的圓周速度也可防止驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增加。然而會存在向顯影輥供給調(diào)色劑不足的傾向。這可通過向供給輥施加偏壓、以促使調(diào)色劑趨向顯影輥來解決，以便調(diào)色劑能容易地轉(zhuǎn)移到顯影輥。
圖1A和1B表示本發(fā)明第一實施例中供給輥的驅(qū)動狀態(tài)，該狀態(tài)中調(diào)色劑提供到作為本發(fā)明單組份顯形劑顯影裝置一部分的顯影輥；圖2A和2B分別表示供給輥以圖1A和1B所示的供給輥的驅(qū)動關(guān)系與顯影輥壓力接觸的狀態(tài)；圖3是表示本發(fā)明使用單組份調(diào)色劑的顯影裝置結(jié)構(gòu)實例的截面圖；圖4是表示具有圖3所示顯影裝置的成像設(shè)備整體結(jié)構(gòu)的簡圖；和圖5是表示圖3所示顯影裝置的改型的截面圖。
下面將結(jié)合


本發(fā)明的實施例。本發(fā)明顯影裝置的一個實施例將結(jié)合圖1A和1B至圖4進行說明。圖1A和1B是表示顯影輥與供給輥之間在驅(qū)動時的關(guān)系的圖，顯影輥與供給輥是本發(fā)明顯影裝置的兩部分，它們均與作為成像設(shè)備潛像載體的光接收器相對設(shè)置。圖2A和2B是表示在操作中，在圖1A和1B中的驅(qū)動關(guān)系下，作用在顯影輥上的供給輥的狀態(tài)。圖3是表示本發(fā)明顯影裝置結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示具有圖3所示的本發(fā)明顯影裝置的成像設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)的簡圖。
首先結(jié)合圖4說明成像設(shè)備基本結(jié)構(gòu)。1代表鼓形光接收器，它基本上設(shè)置在成像設(shè)備的中心部分，作為圖像載體用于在成像期間承載靜電潛像、并沿箭頭方向以恒定速度被轉(zhuǎn)動。各種成像處理裝置相對并圍繞光接收器1設(shè)置。
進行成像處理的裝置包括充電器2，用于對光接收器1表面均勻充電；未示出的光學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)所要形成的圖像輻射光圖像3；本發(fā)明的顯影裝置4，用于將由該光學(xué)系統(tǒng)曝光而在光接收器1表面形成的靜電潛像顯現(xiàn)；轉(zhuǎn)印裝置5，用于將顯影的圖像(調(diào)色劑圖像10)轉(zhuǎn)印到適時輸送的紙P；清潔裝置6，用于除去未被轉(zhuǎn)印并在轉(zhuǎn)印處理后留在光接收器1表面的剩余顯影劑(調(diào)色劑)；以及去除裝置7，用于消除剩余在光接收器1表面的靜電荷。所有的處理裝置按所述順序相對光接收器1的轉(zhuǎn)動方向設(shè)置。
大量紙頁P疊放在紙盤或紙盒中，紙頁被供紙裝置從紙盒一張接一張地送到轉(zhuǎn)印區(qū)，在此上述轉(zhuǎn)印裝置5與光接受器1相對設(shè)置，并使紙頁的前邊緣與形成在光接收器1表面的調(diào)色劑圖像的前邊緣同步。轉(zhuǎn)印后，紙P從光接收器1分離并被送入定影裝置8。
定影裝置8將轉(zhuǎn)印到紙上的未定影的調(diào)色劑圖像定影為永久的圖像，定影裝置8包括一個面對調(diào)色劑圖像表面并被加溫以便熔化和固定該調(diào)色劑的加熱輥、和一個壓靠加熱輥以使紙P緊密接觸加熱輥的壓力輥。通過定影裝置8的紙P由排放輥排放到未示出的位于成像設(shè)備外的出紙盒。
如果成像設(shè)備是復(fù)印機，上述未示出的光學(xué)系統(tǒng)用光照射復(fù)印原件，使來自原件的反射光以光圖像3聚焦到光接收器1。另一方面，當(dāng)成像設(shè)備是打印機或數(shù)字復(fù)印機時，光學(xué)系統(tǒng)通過根據(jù)圖像數(shù)據(jù)控制半導(dǎo)體激光器的通和斷而輻射光圖像。具體地，在數(shù)字復(fù)印機中，來自復(fù)印原件的反射光被攝像傳感器(CCD元件等)攝取，以使攝取的圖像數(shù)據(jù)輸入包含半導(dǎo)體激光器的光學(xué)系統(tǒng)，而后輸出與圖像數(shù)據(jù)相對應(yīng)的光圖像。在打印機中，光學(xué)系統(tǒng)將來自例如文字處理器、個人計算機等的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光圖像，并用該光圖像照射光接收器。也可用LED裝置、液晶快門等代替半導(dǎo)體激光器進行光圖像轉(zhuǎn)換。
在這個結(jié)構(gòu)中，成像設(shè)備中的成像操作一旦開始，光接收器1就沿箭頭方向轉(zhuǎn)動，且光接收器1表面被充電器2均勻充電到特定極性的預(yù)定電位。充電后，上述未示出的光學(xué)系統(tǒng)形成并輸出光圖像3，以使與光圖像3相應(yīng)的靜電潛像形成在光接收器1的表面。這個靜電潛像在下一步中由顯影裝置4顯現(xiàn)或顯影。在本發(fā)明中，顯影用單組份調(diào)色劑進行，調(diào)色劑被靜電力選擇性地吸引而到達光接收器1表面的靜電潛像，從而完成顯影。
位于轉(zhuǎn)印區(qū)的轉(zhuǎn)印裝置5將形成在光接收器1表面的顯影調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到與光接收器1的轉(zhuǎn)動同步輸送的紙P。轉(zhuǎn)印裝置5通過給紙P背面提供與調(diào)色劑極性相反的電荷而將調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到紙P。
轉(zhuǎn)印后，一部分調(diào)色劑圖像未被轉(zhuǎn)印并留在光接收器1表面。清潔裝置6將這些剩余調(diào)色劑從光接收器1表面除去。而后，去除裝置7將光接收器1表面的剩余電荷清除到一均勻的電平、例如0伏，以便下一次使用光接收器1。
轉(zhuǎn)印后，紙P從光接收器1分離并輸送到定影裝置8。在定影裝置8，紙P上的調(diào)色劑圖像在輥間的壓力作用下被熔化、擠壓并固定到紙P上。通過定影裝置8的紙作為已成像的紙被排出到位于成像設(shè)備外部的出紙盒。
(本發(fā)明顯影裝置的結(jié)構(gòu))下面結(jié)合圖3說明本發(fā)明顯影裝置的結(jié)構(gòu)。即具體說明本發(fā)明的單組份調(diào)色劑顯影裝置的結(jié)構(gòu)實例。
首先，結(jié)合圖3說明用單組份調(diào)色劑進行顯影的顯影裝置的結(jié)構(gòu)。顯影裝置4包括顯影輥41，它可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在存放單組份調(diào)色劑、例如非磁性單組份調(diào)色劑10的顯影劑料箱40中；供給輥42，用于向顯影輥41側(cè)提供單組份調(diào)色劑10。另外，一對螺旋輥9和9設(shè)置在顯影劑料箱40的右側(cè)，用于在需要時向顯影劑料箱中再提供單組份調(diào)色劑10。
設(shè)置在顯影劑料箱40內(nèi)的顯影輥41部分地露出并轉(zhuǎn)動，以便將調(diào)色劑送到與光接收器1相對的顯影區(qū)，在這種結(jié)構(gòu)中，顯影輥的表面以與圖示的光接收器1表面的運動方向相同的方向運動。上述供給輥42與顯影輥41在與顯影區(qū)相對的區(qū)域中壓力接觸。
顯影輥41例如由一個金屬輥(包括轉(zhuǎn)動輥)和附在金屬輥表面的諸如海綿的多孔彈性材料構(gòu)成。當(dāng)以其中有分散的碳的高聚物聚氨基甲酸酯泡沫或離子導(dǎo)電固體橡膠用作諸如海綿的彈性材料時，輥表面電阻可保持在一規(guī)定范圍內(nèi)，如下文所述，當(dāng)施加顯影偏壓時該電阻范圍具有防止調(diào)色劑熔化的優(yōu)點。下面將說明本發(fā)明中使用的顯影輥41的具體實例。
顯影輥41與未示出的驅(qū)動電機耦合，并沿圖中箭頭所指方向轉(zhuǎn)動。單組份非磁性調(diào)色劑10被吸引到轉(zhuǎn)動著的顯影輥41表面，并被輸送到與光接收器1相對的顯影區(qū)。由于顯影輥41與光接收器1壓力接觸，在壓力接觸區(qū)構(gòu)成的顯影區(qū)內(nèi)，光接收器1表面的靜電潛像吸引單組份調(diào)色劑10而進行顯影。
單組份調(diào)色劑10是具有平均粒徑約10μm的單組份非磁性調(diào)色劑，它可以是聚酯調(diào)色劑或苯乙烯丙烯酸調(diào)色劑。
從顯影偏壓電源電路11向顯影輥41施加顯影偏壓Va。顯影偏壓Va設(shè)置成適當(dāng)極性的電壓，以使調(diào)色劑粘附到光接收器1的靜電潛像上、而不粘附到非圖像區(qū)的區(qū)域。
供給輥42以這樣的方式轉(zhuǎn)動，即在與顯影輥41相對的區(qū)域(壓力接觸區(qū))、供給輥42的表面以與顯影輥41運動方向相反的方向運動。供給輥42用與顯影輥41類似的材料構(gòu)成，并可用與顯影輥41類似的電阻調(diào)整材料調(diào)整供給輥42的電阻。為了進一步增加供給輥42的彈性，構(gòu)成供給輥42的泡沫材料所使用的發(fā)泡劑比顯影輥多。
從偏壓電源電路12給供給輥42施加供給偏壓Vc。這個偏壓一般設(shè)置成使調(diào)色劑被推向顯影輥41側(cè)，即供給輥42側(cè)面上的調(diào)色劑被排斥到顯影輥41。例如，當(dāng)使用充負電的調(diào)色劑時，進一步向負端偏置的供給偏壓Vc施加到供給輥42。
顯影輥41和供給輥42耦合到未示出的驅(qū)動電機，以使它們沿圖中箭頭方向轉(zhuǎn)動。于是，供給輥42向顯影輥41提供調(diào)色劑、并在顯影步驟后從顯影輥41表面分離或去除顯影中未使用的剩余調(diào)色劑。上述由供給輥42提供并粘附到顯影輥41表面的調(diào)色劑10被輸送到與光接收器1表面相對的顯影區(qū)，調(diào)色劑被顯影輥41適當(dāng)?shù)財D壓、而后由作為調(diào)節(jié)調(diào)色劑粘附量的裝置的刮刀43調(diào)節(jié)調(diào)色劑的粘附量，以使調(diào)色劑層具有不變的厚度。
刮刀43以適當(dāng)?shù)膲毫嚎匡@影輥41。刮刀43由板狀金屬材料構(gòu)成，靠近頂端的平面(側(cè))部分與顯影輥41壓力接觸。因此，提供給顯影輥41的調(diào)色劑10被送到調(diào)色劑與光接收器1相對的顯影區(qū)，同時，根據(jù)預(yù)定的壓力和刮刀43的設(shè)定位置控制該調(diào)色劑、以使調(diào)色劑具有所需的靜電荷量和所需的厚度。
作為調(diào)節(jié)裝置的刮刀43固定在顯影劑料箱40側(cè)面的一端，而其自由端的平面部分壓靠顯影輥41表面。調(diào)節(jié)裝置43由諸如磷青銅、不銹鋼(SUS)等金屬板構(gòu)成并具有約0.1-0.2mm的厚度，調(diào)節(jié)裝置43鄰近其自由端的平面部分沿軸向(橫跨顯影輥的轉(zhuǎn)動軸)以預(yù)定壓力與顯影輥41接觸。于是借助調(diào)節(jié)裝置43，從供給輥42提供并載帶在顯影輥41表面上的單組份調(diào)色劑10的數(shù)量可調(diào)節(jié)成恒定量，從而使被調(diào)節(jié)的調(diào)色劑輸送到與光接收器1接觸的顯影區(qū)。
刮刀43還具有從偏壓電源電路13施加的刮刀偏壓Vb。刮刀偏壓Vb也設(shè)置得使調(diào)色劑10趨向顯影輥41側(cè)。例如，當(dāng)使用充負電的調(diào)色劑時，進一步向負端偏置的電壓施加到刮刀43。施加到刮刀43的刮刀偏壓Vb可以等于施加到顯影輥41的顯影偏壓Va、或可大于顯影偏壓Va的絕對值。
輸送到與光接收器1相對的顯影區(qū)的調(diào)色劑10選擇性地粘附到光接收器1表面的靜電潛像上，因而以調(diào)色劑的顏色顯影該靜電潛像。顯影輥41的轉(zhuǎn)動使顯影中未使用的調(diào)色劑10的部分返回顯影劑料箱40。調(diào)色劑電荷去除裝置44在未使用的調(diào)色劑被收集的位置與顯影輥41壓力接觸。去除裝置44相對顯影輥41的轉(zhuǎn)動方向位于供給輥42的上游、其一端固定到顯影劑料箱40，于是去除裝置44以適當(dāng)壓力抵靠顯影輥41、且其自由端的平面部分彈性地抵靠顯影輥41。
顯影之后當(dāng)調(diào)色劑收集到顯影劑料箱40中時，顯影中未使用的剩余調(diào)色劑被顯影輥41的轉(zhuǎn)運和去除裝置44的綜合作用去除電荷，以便調(diào)色劑可再使用。去除裝置偏壓Vd從電源電路14施加到去除裝置44以去除調(diào)色劑的電荷。
在上述過程中，顯影裝置4將調(diào)色劑10輸送到與光接收器1相對的區(qū)域、并顯影光接收器1表面的潛像。當(dāng)紙P在轉(zhuǎn)印區(qū)相應(yīng)地輸送時，上述轉(zhuǎn)印裝置5將光接收器1表面的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到紙P，然后，紙P穿過定影裝置8排出到成像設(shè)備的外部。
這里所用的光接收器1可以是OPC光接收器，它包括一個由金屬或樹脂構(gòu)成的導(dǎo)電基底、一個涂敷在基底表面的下層、一個涂敷在下層上作為中間層的載體發(fā)生層(CGL)、和一個涂敷在載體發(fā)生層(CGL)上作為最頂層的主要由聚碳酸酯構(gòu)成的載體轉(zhuǎn)移層(CTL)。但是，本發(fā)明的光接收器不限于此，任何可以載帶靜電潛像的載帶件均可用作光接收器。
下面說明構(gòu)成本發(fā)明顯影裝置4的顯影輥41、供給輥42、刮刀43等的具體結(jié)構(gòu)。
(顯影輥的結(jié)構(gòu))顯影輥41的構(gòu)成上文已說明。下面進一步說明它的結(jié)構(gòu)。顯影輥41包括一個金屬軸、例如涂敷有導(dǎo)電尿烷橡膠的不銹鋼軸41a，該尿烷橡膠中加有諸如碳黑的導(dǎo)電劑、尿烷橡膠的體積電阻約為106(Ωcm)、其JIS-A硬度為60-70度。顯影輥41與光接收器1接觸，接觸深度為0.1-0.3mm，輥41與輥間有調(diào)色劑，顯影輥41由未示出的驅(qū)動電機沿箭頭方向轉(zhuǎn)動。
來自顯影偏壓電源11的顯影偏壓Va施加到顯影輥41的軸41a。例如，當(dāng)單組份調(diào)色劑充負電時，施加的顯影偏壓Va是-450(V)。
(供給輥的結(jié)構(gòu))供給輥42攪拌顯影劑料箱40中儲存的調(diào)色劑、并在顯影輥41顯影之后除去顯影輥41表面的剩余調(diào)色劑。供給輥42由轉(zhuǎn)動軸42a和附在該軸上的導(dǎo)電多孔泡沫材料構(gòu)成。
該多孔泡沫材料是導(dǎo)電尿烷泡沫，它的體積電阻約為105Ωcm、微孔的泡密度是80-140微泡/英寸、硬度范圍從Asker F 60度-Asker C 30度。該尿烷泡沫與碳黑以5-15重量份的碳黑比100重量份泡沫的比例混合。在某些實施例中可混合70重量份的碳黑。聚氨基甲酸酯和碳黑與用于顯影輥41中的相同。
為了得到具有上述泡密度的泡沫材料，例如可混合聚氨基甲酸酯泡沫和碳黑、并用攪拌器攪拌該混合物以形成泡沫，而后用熱噴模制將泡沫涂敷到金屬轉(zhuǎn)動軸42a(與顯形輥41組成相同)周圍，從而構(gòu)成供給輥42。
供給輥42以0.5-1mm的接觸深度與顯影輥41.壓力接觸、并由未示出的驅(qū)動電機沿箭頭方向轉(zhuǎn)動。來自調(diào)色劑供給偏壓源12的供給偏壓Vc(例如，-550V)經(jīng)不銹鋼軸42a施加到供給輥42。
(調(diào)色劑層厚調(diào)節(jié)裝置中的刮刀結(jié)構(gòu))如圖3所示，刮刀43的一端固定在顯影劑料箱40上形成具有預(yù)定長度的懸臂，懸臂的自由端以適當(dāng)壓力抵靠顯影輥41。在這個結(jié)構(gòu)中，調(diào)色劑被摩擦充電以便具有適于顯影的電荷，同時粘附到顯影輥41上的調(diào)色劑量被調(diào)節(jié)為恒量。
例如，刮刀43的一端固定在顯影劑料箱40上，以便利用刮刀的彈性將其另一端抵靠顯影輥41。刮刀43是厚度約0.05-0.5mm的金屬板，它借助該材料的彈性作用、即彈性變形產(chǎn)生的預(yù)定壓力抵靠顯影輥41，以形成具有預(yù)定厚度和預(yù)定靜電荷量的調(diào)色劑層。
抵靠顯影輥41的刮刀43的遠端沿離開顯影輥41表面的方向彎曲、形成一個微小的斜面，使顯影輥與彎曲刮刀43之間形成的角變得較大。位于顯影輥41上的刮刀43的抵靠區(qū)可用涂層或其它方式進行處理，以便控制調(diào)色劑的靜電荷量、并防止調(diào)色劑熔化。
刮刀43可用具有彈性的任何常用材料制成。該材料實例包括諸如SUS的彈簧鋼，諸如SUS301、SUS304、SUS420J2、SUS631的不銹鋼，和諸如C1700、C1720、C5210、C7701的銅合金。
刮刀43自由端的微小斜面可通過切割、研磨、彎曲制成，或用導(dǎo)電粘接劑粘接一個預(yù)先模制的片形端部而制成，或在刮刀頂端形成一個臺階、用導(dǎo)電粘接劑將金屬箔粘到臺階上而制成。
從調(diào)色劑層厚度調(diào)節(jié)偏壓電源13給刮刀施加刮刀偏壓Vb(例如，-500V)。
上述刮刀不限于板形，也可制成圖5所示的輥。圖5中所示的刮刀輥43a的結(jié)構(gòu)更能防止調(diào)色劑熔化并延長調(diào)節(jié)裝置的壽命。
輥刮刀43a由金屬材料或硬的樹脂材料制成。輥刮刀43a沿與顯影輥41相同的方向轉(zhuǎn)動，即沿圖5中的逆時針方向轉(zhuǎn)動，以便調(diào)節(jié)供給輥42施加到顯影輥41上的調(diào)色劑的量。相似地，從調(diào)色劑層厚度調(diào)節(jié)偏壓電源13經(jīng)其輥軸給輥刮刀43a施加刮刀偏壓Vb(例如，-500V)。
(去除裝置的結(jié)構(gòu))
如圖3和5所示，在顯影后直接與調(diào)色劑接觸的去除裝置44壓靠顯影輥41，以防調(diào)色劑泄漏并去除調(diào)色劑的靜電荷，從而從顯影輥41分離調(diào)色劑以便下次使用。去除裝置44由板形彈性元件構(gòu)成、并以與刮刀43相同的方式以適當(dāng)壓力壓靠顯影輥41。從電源電路14給去除裝置施加去除裝置偏壓Vd，以便在顯影后去除所收集調(diào)色劑的電荷。
去除裝置44由厚度0.3mm±0.1mm、電阻值103-106Ω的導(dǎo)電膜構(gòu)成，去除裝置44具有與施加到顯影輥41的電位相同的電位、或具有從調(diào)色劑電荷去除偏壓電源14施加的高于顯影輥41電位50V或更大的去除裝置偏壓(Vd)。
去除裝置44可由諸如鍍鋁金屬膜等導(dǎo)電材料構(gòu)成。另外，如不需要從調(diào)色劑除去電荷，則諸如Mylar膜的絕緣膜可只用于底部的密封。在這種情況下，不必設(shè)置去除電源14。
與此相關(guān)，由于顯影輥41的有效輥電阻(r)和顯影時流動的顯影電流，在顯影輥內(nèi)產(chǎn)生V＝I×r的電壓降。因此，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)有效輥電阻可降低施加到顯影輥41表面的有效顯影偏壓，從而將欠佳的兩種調(diào)色劑的顯影特性改善成所需等級的調(diào)色劑。
(非磁性單組份調(diào)色劑)作為非磁性單組份顯影劑的調(diào)色劑可用下述方法制成把80-90重量份的苯乙烯丙烯酸共聚物、5-10重量份的碳黑、和0-5重量份的電荷控制劑混合，揉捏，磨碎并分級，從而制成平均粒徑約5-10μm的充負電的調(diào)色劑。為了改善調(diào)色劑的流動性，從內(nèi)部或外部添加0.5-1.5重量份的硅(SiO2)，從而制成所需的非磁性單組份調(diào)色劑。
調(diào)色劑不限于充負電的類型，也可制成充正電的調(diào)色劑。通過適當(dāng)?shù)剡x擇主粘接劑樹脂和電荷控制劑可方便地進行這種變更。調(diào)色劑不只限于單色復(fù)印機和打印機用的黑調(diào)色劑，也可以是彩色復(fù)印機和打印機用的彩色調(diào)色劑。
非磁性單組份調(diào)色劑不限于上述的組份，下述組份也可以用于本發(fā)明的顯影裝置。
作為熱塑性樹脂的主組份粘接劑樹脂，可用聚苯乙烯、聚乙烯、聚酯、低分子量聚丙烯、環(huán)氧、聚酰亞胺、聚乙烯醇縮丁醛、或類似材料代替苯乙烯丙烯酸共聚物。
作為著色劑，可用爐黑、苯胺黑染料、含金屬的染料、或類似物代替黑調(diào)色劑中的碳黑。對于彩色調(diào)色劑，例如，黃調(diào)色劑包括聯(lián)苯胺黃顏料、苯黃、乙?；阴Ｌ姹桨凡蝗芘嫉伭?、單偶氮顏料、偶氮甲堿；品紅調(diào)色劑包括噸品紅染料、亞磷鎢酸鉬酸鹽湖顏料、蒽醌染料、含噸染料和有機羧酸的著色材料、硫靛、Naphtol不溶偶氮顏料；青調(diào)色劑包括銅酞菁顏料。
作為外部添加劑的非硅的調(diào)色劑流化劑的實例包括膠態(tài)硅石、氧化鈦、礬土、硬酯酸鋅、聚氟亞乙烯和它們的混合物。
另外，用于充負電調(diào)色劑的電荷控制劑的實例包括含偶氮金屬的染料、有機酸金屬絡(luò)合物、和氯化烷。用于充負電調(diào)色劑的實例包括苯胺黑染料、脂肪酸金屬鹽、胺和季銨鹽。
在使用上述單組份調(diào)色劑的顯影裝置4中，與顯影輥41壓力接觸的刮刀43調(diào)節(jié)調(diào)色劑10的粘附量，使調(diào)色劑層具有均勻的厚度。之后，調(diào)色劑10被送到顯影區(qū)并顯影光接收器1表面的靜電潛像。在這個處理過程中，顯影輥41、供給輥42和刮刀43分別施加偏壓，即顯影偏壓Va、刮刀偏壓Vb、和供給偏壓Vc。
(本發(fā)明的第一實施例)在本發(fā)明的顯影裝置4中，為顯影輥41提供調(diào)色劑并通過摩擦充電給調(diào)色劑提供預(yù)定靜電荷的供給輥42以預(yù)定壓力壓靠位于顯影區(qū)對面的顯影輥41。如前所述，在這種情況下，供給輥42以0.5-1mm的接觸深度壓靠顯影輥41。
這種設(shè)置允許供給輥42以有利的方式推壓顯影輥41，使得可在顯影輥全長上以穩(wěn)定的方式均勻地提供調(diào)色劑、并給調(diào)色劑均勻地充電。
如圖3所示，供給輥42沿逆時針方向以這樣的方式轉(zhuǎn)動、即在接觸區(qū)供給輥表面沿著與顯影輥41運動方向相反的方向運動。如圖1A和1B、圖2A和2B所示，供給輥42的轉(zhuǎn)動軸42a被與轉(zhuǎn)動軸42a兩端上的一對從動齒輪46耦合的驅(qū)動齒輪47驅(qū)動。驅(qū)動齒輪47與未示出的驅(qū)動電機耦合并被驅(qū)動，以便在沿圖示的方向轉(zhuǎn)動供給輥42。
在上述的結(jié)構(gòu)的顯影裝置4中，供給輥42與顯影輥41壓力接觸時，供給輥42被與顯影輥41分別被驅(qū)動。因此，如圖2A和2B所示，供給輥42的轉(zhuǎn)動軸42a的兩端被顯影劑料箱40所支承的軸承45可轉(zhuǎn)動地支承。一對從動齒輪46安裝在該軸伸出顯影劑料箱40的位置。通常在轉(zhuǎn)動軸42a一端設(shè)置單從動齒輪46以便驅(qū)動供給輥42。但在本發(fā)明中，一對從動齒輪46設(shè)置在兩側(cè)。
如圖1A和1B所示，每個從動齒輪46與驅(qū)動齒輪47嚙合并被轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒輪47被未示出的驅(qū)動電機沿圖示方向轉(zhuǎn)動。顯影輥41相對供給輥42獨立地被未示出的驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動沿箭頭方向轉(zhuǎn)動。
參看圖1A，本發(fā)明驅(qū)動齒輪47和從動齒輪46彼此嚙合的位置處于相對供給輥42轉(zhuǎn)動方向上顯影輥41與供給輥42之間接觸點的下游側(cè)、或處于穿過顯影輥41的軸心A和供給軸42的軸心B的直線的下側(cè)。圖1A中，穿過顯影輥41的軸心A和供給軸42的軸心B的直線AB的上下側(cè)相對供給輥42的轉(zhuǎn)動方向分別被稱為上游側(cè)和下游側(cè)。
如圖1A所示，當(dāng)用于轉(zhuǎn)動供給輥42的從動齒輪46在下游側(cè)位置與驅(qū)動齒輪47耦合時，力FO沿切線(沿轉(zhuǎn)動方向)向右作用。即，力FO沿著將供給輥42從顯影輥41拉開的方向作用。更具體地，作用力FO可分解成兩個分量F1和F2，F(xiàn)1平行于穿過顯影輥41的軸心A和供給軸42的軸心B的直線AB，F(xiàn)2垂直F1?；谧饔昧O的大小和方向，供給輥42相對其固定支承軸承45偏移。
以圖2A所示的進行說明，當(dāng)驅(qū)動齒輪47和從動齒輪46如圖1A所示的彼此嚙合時，作用力FO指向與顯影輥41的位置相對的方向、或指向離開顯影輥41的方向。因此，供給輥42相對其固定支承軸承45偏移、并在驅(qū)動齒輪47和從動齒輪46之間的耦合位置向與力FO相對的方向變形。即，供給輥42向著顯影輥41側(cè)偏移。具體地，如圖2A所示，由于作用力FO作用在設(shè)在供給輥42軸42a兩端的每個從動齒輪46上，使供給輥42被推向與顯影輥41側(cè)相對的方向，如虛線所示，供給輥42相對固定的軸承點偏向顯影輥41側(cè)。
因此，無冠狀表面的供給輥42抵靠顯影輥41，好象其為冠狀一樣。。于是，供給輥42能在沿著軸42a基本上均勻壓靠顯影輥41的同時被轉(zhuǎn)動。因此不再需要向顯影輥推壓供給輥42，從而可減小負載轉(zhuǎn)矩。
另一方面，如圖1B所示，當(dāng)供給輥42的從動齒輪46與驅(qū)動齒輪47在上游位置耦合時，由驅(qū)動齒輪47的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的力FO作用在顯影輥41側(cè)。
結(jié)果，如圖2B所示，由驅(qū)動齒輪47的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的力FO使位于供給輥42兩端的從動齒輪46被推向顯影輥41側(cè)。因此，供給輥42的中部相對作為其固定支承的軸承45沿離開顯影輥41的方向偏移。這不但降低了供給輥42與顯影輥41壓力接觸的均勻性，而且不能向顯影輥41提供調(diào)色劑、且在顯影之后不能除去顯影輥41上的剩余調(diào)色劑。
為了檢驗本發(fā)明的上述作用，實際復(fù)印操作使用下述實施例中的顯影裝置。
(實施例)通過圖1B所示的設(shè)在驅(qū)動齒輪47和供給輥42側(cè)的從動齒輪46之間的八個不同點、即B1-B8，經(jīng)驅(qū)動齒輪47轉(zhuǎn)動供給輥42進行實際的復(fù)印操作。在這個實際操作中，檢驗紙上的調(diào)色劑圖像和圖像空白等的均勻度。其結(jié)果具體顯示紙中間部分顯著的圖像空白和密度變化。
為此，下述結(jié)構(gòu)被使用。
顯影輥41是由導(dǎo)電尿烷橡膠制成的直徑34mm的導(dǎo)電彈性輥，該導(dǎo)電尿烷橡膠的體積電阻約106Ωcm、并具有符合JISB-0601的表面粗糙度Rz3-6μm、JIS-A硬度60-70。顯影輥41以0.1-0.3mm的接觸深度與光接收器1接觸、并沿圖3中箭頭方向以285mm/s的圓周速度轉(zhuǎn)動。顯影輥41的轉(zhuǎn)動軸41a是18mm直徑的不銹鋼軸、并施加來自顯影偏壓電源電路11的-450V的顯影偏壓Va。
供給輥42是一個導(dǎo)電彈性泡沫輥，它是在直徑8mm不銹鋼轉(zhuǎn)動軸42a上涂敷體積電阻約105Ωcm、泡密度80-100微泡/英寸、直徑20mm的導(dǎo)電尿脘泡沫而制成。供給輥42以0.5-1mm的接觸深度與顯影輥41接觸、并沿圖3中箭頭方向以170mm/s的圓周速度轉(zhuǎn)動。供給輥42的轉(zhuǎn)動軸42a是不銹鋼軸、并施加來自電源電路12的-550V的供給偏壓Vc。
刮刀43或調(diào)節(jié)裝置由0.1mm厚的不銹鋼板構(gòu)成且與顯影輥41壓接觸。刮刀43具有片懸臂結(jié)構(gòu)，以便其自由端借助其彈性變形的預(yù)定壓力以按壓顯影輥41表面的調(diào)色劑層的方式抵靠顯影輥41。來自電源電路13的-500V刮刀偏壓Vb施加給刮刀43。
另外，去除裝置44由其中分散有碳顆粒、厚度0.3mm±0.1mm樹脂基底、并具有103-106Ω電阻的導(dǎo)電膜構(gòu)成、且以其固有彈性產(chǎn)生的預(yù)定壓力與顯影輥41表面接觸。來自電源電路14的-500V去除裝置偏壓Vd施加給去除裝置44。
所用的調(diào)色劑是直徑10μm的單組份非磁性苯乙烯丙烯酸調(diào)色劑的充負電的黑調(diào)色劑。光接收器1是具有直徑65mm、并以190mm/秒的圓周速度沿圖3中箭頭方向轉(zhuǎn)動的有機光導(dǎo)層。光接收器1由充電裝置2以-550V表面電位充電。
在這種結(jié)構(gòu)中進行實際的復(fù)印操作，其結(jié)果示于以下表1中。具體地，該結(jié)果顯示驅(qū)動齒輪47與從動齒輪46相嚙合的不同耦合位置B1-B8。在表1中，耦合角θ以點B1為0°而確定。耦合角θ由顯影輥41的軸41a中心A與供給輥42的軸心42a中心B之間的連線AB和驅(qū)動齒輪47的軸心C與從動齒輪46的軸心B之間的連線BC構(gòu)成。耦合位置B1是與顯影輥41和供給輥42之間的相對位置(接觸位置)面對的位置，這一位置設(shè)為0°。上述耦合位置B1-B8沿供給輥42的轉(zhuǎn)動方向以45度依次分開。
表1
當(dāng)驅(qū)動齒輪47在位置B1和B5嚙合時，由驅(qū)動齒輪47轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的力F0基本垂直于線AB。在這些情況下，供給輥42會偏移，但不影響顯影輥41，因此該抵靠狀態(tài)是幾乎不顯著影響圖像質(zhì)量的一般狀態(tài)。當(dāng)驅(qū)動齒輪47與從動齒輪46之間的耦合位置處在點B5-B8時，可得到較好的結(jié)果。
耦合位置處在點B7時可得到最好的結(jié)果，在點B7，線AB(顯影輥41的軸心A與供給輥42軸心B之間的連線)垂直于線BC(供給輥42的軸心B與驅(qū)動齒輪47的軸心C之間的連線)且與從動齒輪46嚙合的驅(qū)動齒輪47沿箭頭所指方向轉(zhuǎn)動。在這一點，供給輥42抵靠顯影輥41的狀態(tài)變得穩(wěn)定，能夠均勻地充電、均勻地提供調(diào)色劑、并能在顯影后有效地除去剩余調(diào)色劑，這些是得到良好結(jié)果的原因。在這一狀態(tài)下，分力F1與力F0重合或作用力F0變得與線AB平行，因此，力F1最大。
在這個狀態(tài)中，圖2A所示的分力F1變成最大，供給輥42中部附近的不足的壓力得到補償，從而得到最好的結(jié)果。采用這種結(jié)構(gòu)還減小了供給輥42對顯影輥41的壓力，因此能沿軸向均勻地提供調(diào)色劑和給調(diào)色劑均勻地充電，并產(chǎn)生好的顯影圖像。最終，還能減小供給輥42的驅(qū)動力矩。
從上文可知，當(dāng)與從動齒輪46耦合并轉(zhuǎn)動齒輪46的驅(qū)動齒輪47的耦合位置處在相對供給輥42的轉(zhuǎn)動方向的顯影輥41與供給輥42之間接觸點的下游側(cè)或處在線AB的下面時、即當(dāng)耦合角θ設(shè)置成在點B1為0°的情況下的耦合角為180°≤θ≤360°時，可實現(xiàn)最好的調(diào)色劑供給和調(diào)色劑充電。在225°≤θ≤315°范圍內(nèi)可實現(xiàn)良好的狀態(tài)，當(dāng)耦合角θ等于270°時、即當(dāng)驅(qū)動齒輪47與從動齒輪46的耦合使驅(qū)動齒輪47的中心與供給輥42的中心之間的連線垂直于顯影輥41中心與供給輥42中心之間的連線時，可得到最佳結(jié)果。
由于在接觸區(qū)中供給輥42的轉(zhuǎn)動使其圓周的運動與顯影輥41的圓周運動相反，因此調(diào)色劑的摩擦充電被改善、并且進一步改善了顯影后對剩余調(diào)色劑的去除。
在實際的復(fù)印操作中，供給輥42的轉(zhuǎn)速、即圓周速度設(shè)置為170mm/秒，它明顯低于顯影輥41的285mm/秒的圓周轉(zhuǎn)速。這種設(shè)置下，使用于轉(zhuǎn)動供給輥42的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(負載轉(zhuǎn)矩)減小，從而可用低驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的電機驅(qū)動供給輥42。另外，盡管供給輥42與顯影輥41在壓力接觸區(qū)之間存在摩擦問題，但供給輥42的磨損可明顯地減小。
在這種狀態(tài)下，調(diào)色劑的供給量因供給輥42圓周速度降低而減小。為了補償這一減小，將低于施加給顯影輥41的偏壓的電壓提供給供給輥42，以便充負電的調(diào)色劑能轉(zhuǎn)移到顯影輥41。這一特征防止因低轉(zhuǎn)速造成的調(diào)色劑供給失效，以便充分地提供調(diào)色劑。
如果供給輥42的轉(zhuǎn)速增加，調(diào)色劑供給量也隨之增加。于是，施加給供給輥42的偏壓可設(shè)置成等于施加給顯影輥41的顯影偏壓。在這種情況下，圖3中為供給輥42設(shè)置的電源電路12可省略，來自電源電路11的輸出電壓可提供給供給輥42。因此，電源電路可簡化。
(本發(fā)明的其它實施例)如上所述，在本發(fā)明的第一實施例中，對供給輥42的轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置進行控制以便穩(wěn)定對顯影輥41的調(diào)色劑供給和調(diào)色劑充電。
在以上結(jié)構(gòu)中，為了保證供給輥42向顯影輥41提供足夠的調(diào)色劑數(shù)量，應(yīng)考慮增加供給輥42的轉(zhuǎn)速。但是，由于供給輥42壓靠顯影輥41，因此驅(qū)動轉(zhuǎn)矩隨著供給輥42轉(zhuǎn)速的增加而增加。
在這個實施例中，不增加供給輥42的轉(zhuǎn)速也能保證給顯影輥41提供足夠的調(diào)色劑數(shù)量。這個結(jié)構(gòu)將在下文中說明。
供給輥42對儲存在顯影劑料箱40中的調(diào)色劑進行攪拌、并在顯影之后從顯影輥41上去除調(diào)色劑。因此，供給輥42由導(dǎo)電尿脘泡沫組成的彈性泡沫輥構(gòu)成。具體地，以5-15重量份的碳黑比100重量份的尿脘泡沫的比例將尿脘泡沫與碳黑混合。在某些實施例中，可混合70重量份的碳黑。聚氨基甲酸乙酯泡沫和碳黑與用于顯影輥41中的相同。
作為一個實例，聚氨基甲酸乙酯泡沫和碳黑混合，用攪拌器攪拌該混合物以便起泡沫，然后用熱噴模制將該泡沫附在金屬轉(zhuǎn)動輥42a(與顯影輥41具有相同的組份)周圍，于是制成供給輥42。
在這樣制成的供給輥42中，如果泡沫材料具有低的泡密度，則調(diào)色劑顆粒進入泡沫的微孔、并使該彈性泡沫材料硬化。于是，在調(diào)色劑的輸送量因泡沫材料的微孔堵塞而下降的同時，用于供給輥42的驅(qū)動力矩增加，因此導(dǎo)致給顯影輥41提供的調(diào)色劑不充足。
相反，當(dāng)構(gòu)成供給輥42的泡沫材料具有大的泡密度時，調(diào)色劑顆粒難以進入泡沫的微孔、但輸送調(diào)色劑的能力也相應(yīng)下降。結(jié)果，因調(diào)色劑提供不充足而使圖像密度降低，且彈性泡沫材料的硬度增加。因此，供給輥42對顯影輥41的接觸壓力變大，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩增加。另外，調(diào)色劑易于接收機械應(yīng)力、且質(zhì)量會下降。
可見，構(gòu)成供給輥42的彈性泡沫材料的泡密度是一個重要參數(shù)，它能改善調(diào)色劑的供給、并減小驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。因此，如上所述，將供給輥42的彈性泡沫材料的泡密度限制在預(yù)定范圍內(nèi)，可實現(xiàn)穩(wěn)定的調(diào)色劑供給和降低驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。
為此，將本發(fā)明供給輥42的泡密度限制在表2所示的80-100微泡/英寸范圍內(nèi)，可保證產(chǎn)生充分顯影密度的調(diào)色劑的穩(wěn)定輸送和供給。
表2
>好未發(fā)現(xiàn)圖像密度降低。壞在打印紙上，發(fā)現(xiàn)圖像密度降低。
在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，彈性泡沫材料構(gòu)成的供給輥42與顯影輥41接觸。在這種結(jié)構(gòu)中，所用顯影輥41的硬度大于供給輥42的硬度。例如，顯影輥41一般用上述的彈性固體橡膠或金屬筒制成。因此，在顯影輥41與供給輥42之間的接觸區(qū)中，供給輥42的彈性材料的硬度低于顯影輥41、故供給輥42被主要地變形，所以該接觸區(qū)的特性主要取決于供給輥42的硬度。
因此，如果供給輥42與顯影輥41之間的接觸深度處在一預(yù)定值，接觸區(qū)中對顯影輥41的壓力應(yīng)隨供給輥42硬度的增加而增加。相反，供給輥42的硬度降低時，接觸區(qū)中的壓力降低。
根據(jù)本發(fā)明，供給輥42的彈性泡沫材料的硬度限定在Asker F 60度-Asker C 30度。這種限定使得與顯影輥41相比、供給輥42的硬度足夠低，以便在保證預(yù)定接觸區(qū)或接觸深度的同時降低接觸壓力，從而減小驅(qū)動力矩。這種限定和預(yù)定接觸深度也可保持從顯影輥41上除去剩余調(diào)色劑的作用。此外，對硬度的這種限定可有效地給顯影輥提供調(diào)色劑和去除調(diào)色劑。
在以上的實施例中，對于充負電的調(diào)色劑，施加給顯影輥41、供給輥42、和調(diào)節(jié)裝置或刮刀43的電壓分別是-450V、-550V、和-500V。具體地，顯影輥41與供給輥42之間的電位差不大于100V，它低于放電起始電壓，以便在向顯影輥41轉(zhuǎn)移調(diào)色劑時避免顯影輥41與供給輥42之間產(chǎn)生放電，從而消除正電方式中調(diào)色劑供給失效。采用這種設(shè)置，不依賴前述的放電就能穩(wěn)定地給調(diào)色劑充電、并穩(wěn)定地提供調(diào)色劑，從而給調(diào)色劑提供合適的靜電荷量。
另外，由于調(diào)色劑10是非磁性的、并因此含極少量妨礙著色劑著色的物質(zhì)，具有所需顏色的調(diào)色劑易于制備，因而可制成構(gòu)成彩色圖像的調(diào)色劑。與磁性調(diào)色劑相比，本發(fā)明的調(diào)色劑不含任何磁性物質(zhì)，所以調(diào)色劑的充電穩(wěn)定性極好、承載靜電荷的容量提高，因此可進行完美的顯影。
根據(jù)本發(fā)明單組份調(diào)色劑的顯影裝置，考慮了供給輥的轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)動給調(diào)色劑充電并將調(diào)色劑提供到顯影輥，顯影輥承載調(diào)色劑、并將調(diào)色劑輸送到帶有潛像的圖像載體的顯影位置。因此，供給輥向顯影輥的推壓可處于良好狀態(tài)，從而使調(diào)色劑穩(wěn)定地提供和正確地充電，因此可用單組份調(diào)色劑進行良好的顯影。
此外，不使用冠狀結(jié)構(gòu)可減小供給輥的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，進而改善供給輥向顯影輥的推壓狀態(tài)。因此，可用簡單結(jié)構(gòu)的供給輥穩(wěn)定地提供調(diào)色劑，從而減小含驅(qū)動電機等的該設(shè)備的成本和尺寸。
另外，對于供給輥用的彈性泡沫材料的組成，該泡沫材料的起泡泡密度被限定，使得不增加壓力而進一步改善了對顯影輥的壓靠狀態(tài)，因此實現(xiàn)了良好的調(diào)色劑供給、提高了調(diào)色劑的充電特性、并在顯影之后有效地除去剩余調(diào)色劑。
權(quán)利要求
1.一種單組份調(diào)色劑顯影裝置，包括一個顯影輥，用于載帶調(diào)色劑、并向與靜電潛像載體相對的顯影區(qū)輸送單組份調(diào)色劑；和一個供給輥，它設(shè)置在顯影區(qū)對側(cè)、并與顯影輥相對，用于向顯影輥提供調(diào)色劑，其特征在于，所述供給輥在其轉(zhuǎn)動軸兩端設(shè)有一對從動元件，可被轉(zhuǎn)動驅(qū)動，一對驅(qū)動元件與相應(yīng)的從動元件嚙合，向其傳遞轉(zhuǎn)力，其嚙合位置為驅(qū)動元件沿與顯影輥和供給輥之間相對點相反的方向推動從動元件的位置。
2.一種如權(quán)利要求1的單組份調(diào)色劑顯影裝置，其特征在于，所述供給輥沿這樣的方向轉(zhuǎn)動，即所述供給輥的圓周運動與所述顯影輥的圓周運動在它們的相對點處是相反的，各驅(qū)動元件和從動元件以這樣的方式耦合，即當(dāng)耦合角θ是一個在所述供給輥的軸芯處由所述供給輥的軸芯與所述顯影輥的軸芯之間的連線和所述驅(qū)動元件與所述從動元件軸芯之間的耦合點所限定的角時，所述驅(qū)動元件的耦合角θ被限定為180°≤θ≤360°，其中當(dāng)所述耦合點位于所述連線上和所述顯影輥相對側(cè)時，所述耦合角為0°。
3.一種如權(quán)利要求1的單組份調(diào)色劑顯影裝置，其特征在于，所述驅(qū)動元件與所述從動元件在一點耦合，該點位于穿過所述供給輥的軸芯并垂直于所述顯影輥與供給輥的軸芯之間連線的線上。
4.一種如權(quán)利要求1的單組份調(diào)色劑顯影裝置，其特征在于，所述供給輥由具有許多微孔的彈性泡沫材料構(gòu)成，其中微孔的泡密度在80-100微泡/英寸范圍內(nèi)。
5.一種如權(quán)利要求1的單組份調(diào)色劑顯影裝置，其特征在于，所述供給輥的硬度小于顯影輥的硬度，其硬度值處在Asker F 60度-Asker C 30度的范圍內(nèi)。
全文摘要
在單組份調(diào)色劑顯影裝置中,承載和輸送單組份調(diào)色劑的顯影輥與帶有靜電潛像的光接收器接觸。供給輥以預(yù)定接觸深度與顯影輥相對設(shè)置。供給輥具有一對安裝在其轉(zhuǎn)動軸兩端以便被轉(zhuǎn)動的從動齒輪,從動齒輪與一對被驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動的驅(qū)動齒輪嚙合。作用在耦合位置的驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)動力使供給輥向顯影輥側(cè)面偏移,因此,供給軸在整個軸向長度上基本均勻地與顯影輥壓接觸。
文檔編號F16C13/00GK1252542SQ99121310
公開日2000年5月10日 申請日期1999年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月13日
發(fā)明者酒井孝司, 井上淳志, 巽洋, 山中隆幸 申請人:夏普公司