专利名称：显影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种显影装置。
背景技术：
在电子照相方式的图像形成装置中，例如从显影装置向感光体表面的静电潜影提供双成分显影剂(以下仅称为“显影剂”)中含有的色粉并形成色粉图像，进一步通过将该色粉图像转印并定影到记录介质上而形成图像。从作为色粉收容用容器的显影槽通过显影剂载体来进行从显影装置向静电潜影提供色粉。电子照相方式的图像形成装置可通过简单的操作形成高画质图像，并且保养管理也较容易，因此多用于复印机、打印机、传真机等，普及较广泛。随之而来地，要求电子照相方式的图像形成装置有更高的性能。其中，提高图像形成速度、增加单位时间形成的图像页数是非常重要的。图像形成速度的高速化存在各种课题，例如包括显影剂中包含的载体的长寿命化等。显影剂含有色粉和载体。载体具有在显影装置内接受搅拌，与色粉摩擦并使色粉带电的功能。通过使色粉适当带电，可形成高画质图像。并且，色粉根据消耗状况依次补给，但一般情况下直到使用寿命结束为止使用相同的色粉。在高速的图像形成中，色粉的消耗量变多，因此载体总是与色粉摩擦，载体受到的物理、机械性的应力非常大。其结果，载体加速劣化，无法向色粉施加平均的电荷量，产生色粉的带电不良，形成的图像浓度变得不稳定。并且存在短期内载体的使用寿命用尽、更换载体保养管理的频率增大的问题。
为了解决这种问题，例如采用以下方法增大显影装置的尺寸，增加载体的收容量。这样一来，显影装置收容更多的载体，从而减少高速图像形成时载体暴露于搅拌所产生的应力的频率，延长载体的使用时间。但是，由于图像形成装置构造上的制约，很多情况下无法将显影装置的尺寸扩大到可对应高速图像形成的程度。并且，也尝试了显影槽的改良。一般情况下，在显影装置的长边方向上，基本统一为同一长度的显影槽和显影剂载体平行配置。在改良技术中采用如下构造延长显影槽的一个端部，使面向显影槽的显影剂载体的部分作为显影区域，使延长部分作为搅拌区域，使显影区域和搅拌区域通过间壁部件分隔开。在显影槽的内部空间中，在显影槽的长边方向上，作为搅拌传送部件的螺杆部件贯通间壁部件而平行设置二个，从搅拌区域的显影槽壁上形成的色粉补给口向搅拌区域内补给色粉。在该显影槽中，通过螺杆部件的旋转，在搅拌区域内，显影剂在被混合了新补给的色粉后，从搅拌区域向着显影区域在显影槽的长边方向上传送。并且，显影剂在显影区域中与显影剂载体接触后，从显影区域向着搅拌区域在显影槽的长边方向上传送。即，形成色粉和载体均匀混合了的显影剂在显影槽的长边方向上往返的传送路径。通过将显影剂在显影槽的长边方向上传送，在高速图像形成这样色粉消耗量较多的情况下，色粉在较长的距离上与载体摩擦，因此向色粉施加充分的电荷。施加到载体的物理应力、机械应力等也会减少，因此载体的更换时间也可延长。但是，在这种构造的显影槽中，在显影槽长边方向上色粉浓度容易变得不均，存在形成的图像的图像浓度下降的问题。
并且，为了防止载体劣化引起的色粉带电不良，提出了滴流方式的显影槽。在滴流方式中，向显影槽补给色粉的同时也补给载体，将剩余的显影剂从显影槽排出。这样一来，劣化的载体逐渐被更换为新的载体，因此即使进行高速图像形成等的有较大应力的操作，产生色粉带电不良的可能性也较低。但是，在现有的滴流方式中，难以将显影剂定量且稳定地排出到显影槽外，因此显影槽内的显影剂量发生变化，从而可能引起色粉带电不良、色粉量的暂时不足等。
另一方面，提出了在显影槽的长边方向上平行设置三个螺杆部件的显影装置(例如参照特开平11-133710号公报)。在特开平11-133710号公报的显影装置中，将二个螺杆部件设置在显影辊附近，使显影剂传送方向相同，并在其垂直方向下方设置另一个螺杆部件。该显影装置在显影槽内设有设置间壁部件。在只设置三个螺杆部件的构造中，将图像形成速度设定为高速时，难以将提供到显影槽的色粉和显影槽内的现有显影剂均匀混合，会产生色粉浓度不足、色粉带电不良等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有存储显影剂的显影槽的显影装置，可高精度、且稳定地控制显影槽内的显影剂量，非常难发生色粉带电不良、浓度不足等问题。
本发明是一种显影装置，设置在电子照相方式的图像形成装置上，向图像形成装置具有的感光体提供显影剂，使感光体上形成的静电潜影显影，其特征在于，具有显影剂载体，面向感光体可自由旋转地设置，承载显影剂；显影槽，收容显影剂，具有超过显影剂载体的轴线方向长度的长度，且补给色粉和载体的混合物，该显影槽具有显影区域槽，搅拌并传送显影剂，向显影剂载体供给显影剂；以及搅拌区域槽，与显影区域槽连接，并且设置在超过显影剂载体长度的位置上，将补给的色粉和载体的混合物与显影剂搅拌并传送，提供到显影区域槽，并且收容提供到显影剂载体的显影剂中未被消耗而被回收的一部分；第一搅拌传送部件，从搅拌区域槽到显影区域槽设置，向显影剂载体的方向搅拌并传送显影剂；第二搅拌传送部件，从显影区域槽到搅拌区域槽设置，将显影剂提供到显影剂载体，并且向远离显影剂载体的方向搅拌并传送显影剂；第三搅拌传送部件，在搅拌区域槽中，设置在第一搅拌传送部件和第二搅拌传送部件之间，向远离显影剂载体的方向搅拌并传送显影剂；以及开口部，用于从显影槽内排出一定量的显影剂。
根据本发明，在包括显影区域槽和搅拌区域槽的显影槽中，设置从显影区域槽到搅拌区域槽的第一搅拌传送部件和第二搅拌传送部件，进一步在搅拌区域槽中，在第一搅拌传送部件和第二搅拌传送部件之间设置第三搅拌传送部件，从而使显影槽内部产生在显影槽的长边方向上循环的显影剂流，使搅拌区域槽产生在显影槽的长边方向上循环的显影剂流。这样一来，在显影槽内部，显影剂在一定方向上顺利流过，可定量、且稳定地将含有劣化了的载体的显影剂排出到显影槽外部。即，虽然显影槽内不仅补给了新色粉而且补给了与载体的混合物，但可总是收容一定量的显影剂，难以产生色粉带电不良、色粉浓度不足等。因此，在电子照相方式的图像形成装置中，如果使用本发明的显影装置，可稳定地形成高画质图像。
并且在本发明中，其特征在于，显影槽包括间壁部件，其隔开显影区域槽和搅拌区域槽设置，使第一搅拌传送部件及第二搅拌传送部件插通地形成。
根据本发明，设置在显影槽内部隔开显影区域槽和搅拌区域槽、并形成了使第一搅拌传送部件和第二搅拌传送部件插通的贯通孔的间壁部件，从而可使显影槽内部的显影剂流进一步稳定，高效搅拌显影剂，使色粉均匀带电。
进一步在本发明中，其特征在于，开口部在第二搅拌传送部件传送显影剂的搅拌传送方向上，在比显影剂载体靠下游一侧、且面向第二搅拌传送部件的显影槽壁上形成。
进一步在本发明中，其特征在于，开口部在第二搅拌传送部件传送显影剂的搅拌传送方向上，在比显影剂载体靠下游一侧、且面向第二搅拌传送部件的显影区域槽的显影槽壁上形成。
根据本发明，在第二搅拌传送部件传送显影剂的搅拌传送方向上，在比显影剂载体靠下游一侧、且面向第二搅拌传送部件的显影槽壁上，进一步优选在面向第二搅拌传送部件的显影区域槽的显影槽壁上设置开口部，从而可大致选择性地将通过向显影剂载体提供新的显影剂而从显影剂载体表面取下的、色粉浓度较低且含有较多已劣化的载体的显影剂排出到显影槽外部，因此可高效地更换载体。
进一步在本发明中，其特征在于，显影槽包括在第一搅拌传送部件传送显影剂的搅拌传送方向上，在比显影剂载体靠上游一侧、且面向第一搅拌传送部件的显影槽壁上设置、用于检测显影剂量的传感器。
根据本发明，在第一搅拌传送部件传送显影剂的搅拌传送方向上，在比显影剂载体靠上游一侧、且面向第一搅拌传送部件的显影槽壁上设置检测显影剂量的传感器，从而在将显影剂提供到显影剂载体前的阶段中检测出显影剂中的色粉浓度，因此例如通过提高第一搅拌传送部件的旋转速度，可校正色粉浓度。因此，可将适当色粉浓度的显影剂稳定地提供到显影剂载体。
进一步在本发明中，其特征在于，传感器是导磁率传感器或压电传感器。
根据本发明，上述传感器优选使用可精确检测出显影剂中的色粉浓度的导磁式传感器或压电式传感器。
进一步在本发明中，其特征在于，显影槽进一步包括形成在搅拌区域槽中的第二搅拌传送部件及第三搅拌传送部件的上方的显影槽壁上、接受色粉和载体的混合物的补给的显影剂补给口。
根据本发明，在搅拌区域槽中的第二搅拌传送部件及第三搅拌传送部件的上方的显影槽壁上形成显影剂补给口，从该显影剂补给口新提供色粉和载体的混合物，因此新提供的混合物在较短时间内与搅拌区域槽内的显影剂均匀混合后，传送到显影区域槽内，因此进一步难以产生色粉带电不良、色粉浓度不足等。
进一步在本发明中，其特征在于，进一步包括色粉漏斗，与显影剂补给口连通设置，在其内部空间收容色粉和载体的混合物，通过显影剂补给口向搅拌区域槽补给色粉和载体的混合物。
根据本发明，可将在内部空间中收容色粉和载体的混合物的色粉漏斗设置成与上述显影剂补给口连通。较大的块状混合物从色粉漏斗提供到搅拌区域槽内的情况较多。这种情况下，通过第二搅拌传送部件和第三搅拌传送部件的配合及搅拌区域槽内的显影剂流，块状的混合物可在较短时间内与搅拌区域槽内的显影剂均匀混合。
进一步在本发明中，其特征在于，第一搅拌传送部件、第二搅拌传送部件及第三搅拌传送部件具有相同的显影剂传送能力。
根据本发明，使第一搅拌传送部件、第二搅拌传送部件及第三搅拌传送部件的显影剂传送能力分别设置成相同，从而可使各搅拌部件的搅拌叶片、轴、轴承等配件通用，可降低制造成本。
进一步在本发明中，其特征在于，第一搅拌传送部件、第二搅拌传送部件及第三搅拌传送部件具有互不相同的显影剂传送能力。
根据本发明，使第一搅拌传送部件、第二搅拌传送部件及第三搅拌传送部件的显影剂传送能力设定成互不相同，变更显影槽内收容的显影剂的种类，即使利用流动性不同的显影剂，也可在显影槽内根据显影剂的流动性进行优化。
本发明的目的、特色及优点通过以下详细说明及附图可得以明确。
图1A及图1B是作为本发明的一个实施方式的显影装置的构造的简化示意图。
图2是放大表示图1A及图1B所示的显影装置的主要部分的构造的俯视图。
图3是搭载了图1A及图1B所示的显影装置的图像形成装置的主要部分的构造的简化示意截面图。
图4是表示显影槽内位置和色粉带电量的关系的图表。
图5是表示螺杆部件搅拌并传送显影剂的搅拌传送速度和传送量的关系的图表。
图6A及图6B是表示显影装置中的色粉补给后的经过时间和显影剂中的色粉浓度及色粉带电量的关系的图表。
图7是用于说明滴流方式的图表。
图8是说明灵敏度的概念的图表。
图9A～图9C是表示显影装置的不同设置方式下的显影剂排出量的图。
图10是表示比较用显影装置在各个倾斜时的灵敏度的图表。
图11是表示图1A及图1B所示的显影装置在各个倾斜时的灵敏度的图表。
具体实施例方式
以下参照附图详细说明本发明的优选实施方式。
图1A及图1B是作为本发明的一个实施方式的显影装置10的构造的简化示意图。图1A是表示显影装置10中的显影槽12的内部构造的俯视图。图1B是表示显影装置10中的搅拌区域槽24的内部构造的、从搅拌区域槽24一侧的端部观察到的截面图。此外，在图1A中，为了明确表示显影槽12的内部构造，省略了存在于显影槽12的垂直方向上部的显影槽壁的图示。图2放大表示图1A及图1B所示的显影装置10的主要部分的构造的俯视图。图3是搭载了显影装置10的图像形成装置1的主要部分的构造的简化示意截面图。显影装置10设置为在电子照相方式的图像形成装置1中，作为其构造部件之一的显影剂载体11面向感光鼓2，其轴线与感光鼓2的旋转轴线平行。
即，图像形成装置1包括感光鼓2、带电部3、曝光部4、显影装置10、转印部5、清洁部6。感光鼓2是可自由旋转地被支持的辊状部件，具有用于在表面形成静电潜影的感光层(未图示)。带电部3使感光体2表面的感光层带电为预定的电位及极性。在本实施方式中，使用带电辊，但不限于此，也可使用刷子型带电器、充电型带电器、电晕管带电器等电晕带电器等。曝光部4在处于带电状态的感光鼓2的感光层上照射和图像信息对应的信号光，在感光层上形成静电潜影。曝光部4例如可使用半导体激光器等。显影装置10向感光鼓2的感光层上的静电潜影例如利用电位差提供色粉，使静电潜影显影并形成色粉图像。转印部5将感光鼓2上的色粉图像转印到记录介质或中间转印介质(未图示)上。在本实施方式中，使用与感光鼓2压接、且可自由旋转地被支持的转印辊。清洁部6去除转印部5转印后残留在感光鼓2表面的色粉。在本实施方式中，清洁部6使用含有清洁刮刀和色粉存储容器的清洁装置。清洁刮刀与感光鼓2表面压接设置，去除感光鼓2表面的色粉。色粉存储容器暂时存储通过清洁刮刀去除的色粉。
接着说明构成显影装置10的各部件。显影装置10包括显影剂载体11、显影槽12、间壁部件13、第一搅拌传送部件14、第二搅拌传送部件15、第三搅拌传送部件16、第一中间壁部件17、第二中间壁部件18、以及传感器19。
显影剂载体11由显影装置10的装置主体支持，是可通过驱动机构(未图示)旋转地设置的辊状部件。显影剂载体11在其表面承载显影剂。在本实施方式中，显影剂载体11是含有磁铁部件21和显影套筒22的磁辊。磁铁部件21例如由永久磁铁片构成，在圆周方向上大致交互地配置N极和S极，整体形成为圆柱状。显影套筒22是由合成树脂等非磁性材料构成的圆筒状部件，内含磁铁部件21，可自由旋转地设置在磁铁部件21的外周。由显影剂载体11承载的显影剂是含有色粉和载体的双成分显影剂。载体使用铁粉、铁素体等磁性材料。双成分显影剂在显影剂载体11上及显影槽12内，以色粉附着到载体表面的状态存在。双成分显影剂通过磁铁部件21的磁力吸附到显影剂载体11、即显影套筒22的表面，形成双成分显影剂以穗状连接的磁刷。这样一来，双成分显影剂以磁刷的形态由显影剂载体11承载。具有形成磁刷的双成分显影剂中的电荷的色粉利用显影剂载体11和感光鼓2的电位差，从显影剂载体11提供到感光鼓2，使静电潜影显影，形成色粉图像。以下如没有特别限定，将双成分显影剂仅称为“显影剂”。
显影槽12是具有大致长方体状外观的容器状部件，其长边方向的长度大于显影剂载体11的轴线方向的长度L1。显影槽12包括显影区域槽23、搅拌区域槽24、以及间壁部件13。
显影区域槽23在显影剂载体11的全长上面向显影剂载体11，其长边方向的长度设置得大于显影剂载体11的轴线方向的长度L1，向显影剂载体11提供显影剂。此外，显影区域槽23的长边方向的长度小于显影槽12的长边方向的长度。显影区域槽23上形成开口部26。开口部26在下述第二搅拌传送部件15传送显影剂的搅拌传送方向(箭头37的方向)上，形成在比显影剂载体11靠下游一侧、且面向第二搅拌传送部件15的显影槽壁12a上。从显影剂载体11释放的显影剂是刚向感光鼓2上的静电潜影提供了色粉之后的显影剂，因此色粉浓度低，载体浓度高。并且，该载体通过靠近显影剂载体11表面设置的作为显影剂上升限制部件的限制刮刀(未图示)受到外来应力，受到压力，因而和新色粉相比加速劣化。劣化是指产生了载体表面覆盖层剥离、色粉在载体表面上固定(spent)等的状态。这样的载体无法向色粉施加正常的电荷，因此会导致图像的画质下降。高浓度地含有从显影剂载体11表面被释放、已劣化的载体的显影剂通过第二搅拌传送部件15向箭头37的方向传送。因此，在箭头37的方向上，通过在显影剂载体11的下游一侧附近形成开口部26，可将已劣化的载体大致选择性地排出到显影槽12的外部。
图4是表示显影槽内位置和色粉带电量的关系的图表。在显影槽内位置上，“0”是开口部26的位置，“100”是色粉和载体的混合物41重新补给的位置(搅拌区域槽24的显影剂补给口45)。根据图4，在“100”的位置上，载体可向色粉施加23μC/g的带电量，而相对地在“0”的位置上，可施加到色粉的带电量下降到10μC/g，可知载体的劣化加快。由此也可知，优选将开口部26形成在箭头37的方向的显影剂载体11的下游一侧附近。从开口部26溢出的剩余的显影剂通过与开口部26连通的排出路径(未图示)存储到设在显影槽12的外部的回收容器42并被回收。
搅拌区域槽24与显影区域槽23连接，设置在显影槽12不面向显影剂载体11的部分。搅拌区域槽24将从外部补给的色粉和载体的混合物41与显影剂搅拌并传送，提供到显影区域槽23，并且从显影区域槽23回收显影剂。搅拌区域槽24上设有显影剂补给口45。显影剂补给口45优选形成在搅拌区域槽24的垂直方向上部的显影槽壁12a上。该形成位置优选为下述第二搅拌传送部件15及第三搅拌传送部件16的垂直方向上方的显影槽壁12a上。进一步优选下述第二搅拌传送部件15及第三搅拌传送部件16的垂直方向上方的显影槽壁12a的、靠近间壁部件13的位置。通过在该位置上形成显影剂补给口45，在从色粉和载体的混合物41补给到搅拌区域槽24开始到提供到显影剂载体11为止的期间，可充分确保搅拌时间。因此，补给的色粉和载体的混合物41与原来存在于显影槽12内的显影剂充分搅拌，因此可将均匀的显影剂提供到显影剂载体11。
搅拌区域槽24的垂直方向上方设有色粉漏斗43。色粉漏斗43是具有内部空间的容器状部件，在该内部空间收容色粉和载体的混合物41。色粉漏斗43例如由合成树脂等形成。色粉漏斗43中形成有显影剂供给口，在该内部空间设有显影剂供给辊40。显影剂供给口形成在色粉漏斗43的垂直方向下部。设置色粉漏斗43，使显影剂供给口和搅拌区域槽24的显影剂补给口45连通。显影剂供给辊40可通过色粉漏斗43自由旋转地被支持，是通过设在色粉漏斗43内部的显影剂供给口附近的驱动机构(未图示)其外周与显影剂供给口滑接的同时可旋转地设置的辊状部件。显影剂供给辊40例如使用含有以下部件的辊状部件芯棒；由芯棒表面上形成的发泡聚氨酯等多孔性弹性材料构成的弹性层。当显影剂供给辊40旋转时，色粉漏斗43内部的色粉和载体的混合物41从显影剂供给口下落，从显影剂补给口45补给到搅拌区域槽24内。例如根据基于显影区域槽23中的显影剂中的色粉浓度的来自控制单元44的控制部的控制信号，使显影剂供给辊40旋转，由此进行色粉和载体的混合物41的补给。当显影剂供给辊40与显影剂供给口摩擦时，色粉和载体的混合物41从显影剂供给辊40脱落并下落，通过显影剂补给口45补给到搅拌区域槽24内。稍后对该控制详述。
间壁部件13在显影槽12的短边方向上，从显影槽12的垂直方向下部的显影槽壁12a向垂直方向上部的显影槽壁12a延伸，且设置成与垂直方向上部的显影槽壁12a内壁面连接，是隔开显影区域槽23和搅拌区域槽24的板状部件。间壁部件13并不是将显影区域槽23和搅拌区域槽24分割为各自独立的空间，而是使下述第一搅拌传送部件14及第二搅拌传送部件15插通到显影槽12的长边方向。并且，在显影槽12的短边方向上，在间壁部件13的两端和显影槽壁12a之间，形成作为空隙部的第一空隙27和第二空隙28，使显影区域槽23和搅拌区域槽24连通。因此，即使设置间壁部件13，也可从搅拌区域槽24向显影区域槽23、或从显影区域槽23向搅拌区域槽24搅拌并传送显影剂。通过设置间壁部件13，显影槽12内部的显影剂流进一步稳定，显影剂被高效搅拌，可使色粉均匀带电。特别是在搅拌区域槽24中，可均匀混合新提供的色粉和载体的混合物41、及该槽内现有的显影剂，易于应付图像形成速度的高速化。
第一搅拌传送部件14通过显影槽12可旋转地被支持，是可通过驱动机构(未图示)绕其轴线旋转的螺杆状部件。第一搅拌传送部件14在显影槽12的长边方向上，从搅拌区域槽24到显影区域槽23，其轴线相对于显影剂载体11的轴线平行地设置。第一搅拌传送部件14通过其旋转，将显影剂传送到超过显影剂载体11的长度L1的延长方向的、从显影槽12的长边方向中的搅拌区域槽24一侧的端部29附近沿显影槽壁12a的长边方向内壁面朝向第一空隙27的箭头31的方向传送。朝向第一空隙27传送的显影剂的一部分通过第一空隙27，传送到显影区域槽23，另一部分碰到间壁部件13，沿间壁部件13的搅拌区域槽24一侧的壁面向箭头32的方向传送。通过第一空隙27的显影剂进一步沿显影槽壁12a的长边方向内壁面向箭头35的方向搅拌并传送，碰到显影槽12长边方向的显影区域槽23一侧的端部30附近的显影槽壁12a的内壁面30a，沿显影槽壁12a的内壁面30a向箭头36的方向传送。并且，向箭头32方向传送的显影剂在搅拌区域槽24内的第二空隙28附近，与下述向着箭头33a方向的显影剂流合流。
第二搅拌传送部件15通过显影槽12可旋转地被支持，是可通过驱动机构(未图示)绕其轴线旋转的螺杆状部件。第二搅拌传送部件15在显影槽12的长边方向上，在显影剂载体11和第一搅拌传送部件14之间，从搅拌区域槽24到显影区域槽23，其轴线相对于显影剂载体11及第一搅拌传送部件14的轴线平行地设置。第二搅拌传送部件15通过其旋转，将从箭头36方向传送来的显影剂沿显影剂载体11的周面、向间壁部件13的方向、即箭头37的方向传送。向箭头37的方向传送的显影剂的一部分通过第二空隙28传送到搅拌区域槽24内，另一部分碰到间壁部件13，进行方向变换，沿间壁部件13的显影区域槽23一侧的壁面向箭头38的方向传送。传送到箭头38的方向的显影剂在显影区域槽23内的第一空隙27附近，与箭头35方向的显影剂流合流。另一方面，通过第二空隙28的显影剂直接沿显影槽12的长边方向的内壁面向箭头33的方向传送，碰到端部29一侧的内壁面29a，并进行方向变换，沿端部29一侧的内壁面29a向箭头34的方向传送，与箭头31方向的显影剂流合流。
第三搅拌传送部件16通过显影槽12(进一步具体而言是显影槽12的端部29一侧的显影槽壁和与该显影槽壁平行设置的间壁部件13)可旋转地被支持，是可通过驱动机构(未图示)绕其轴线旋转的螺杆状部件。第三搅拌传送部件16设置为在搅拌区域槽24的长边方向的第一搅拌传送部件14和第二搅拌传送部件15之间，其轴线相对于第一搅拌传送部件14的轴线及第二搅拌传送部件15的轴线平行。第三搅拌传送部件16设置为，使显影剂向和第二搅拌传送部件15相同的方向传送。第三搅拌传送部件16主要使存在于第三搅拌传送部件16和第二搅拌传送部件15之间的显影剂向箭头33a的方向搅拌并传送。向箭头33a的方向传送的显影剂碰到端部29一侧的显影槽壁12a的内壁面29a，与箭头34方向的显影剂流合流。第三搅拌传送部件16和第二搅拌传送部件15之间，从形成在其垂直方向上方的显影槽壁12a上的上述显影剂补给口45补给色粉和载体的混合物41。该混合物通过两个搅拌部件15、16的旋转，与搅拌区域槽24内部原来存在的显影剂一次混合，同时向箭头33a的方向传送，接着进行二次混合，同时向箭头34的方向传送，进一步进行三次混合，同时向箭头31的方向传送。通过设置第三搅拌传送部件16，在对应于高速图像形成而将色粉和载体的混合物41大量且连续地补给到显影槽12内时，也可接受多次混合，与显影槽12内的显影剂均匀混合，显影剂中的色粉浓度基本保持一定。因此，通过设置第三搅拌传送部件16，可进一步容易地实现图像形成速度的高速化。
在第一搅拌传送部件14、第二搅拌传送部件15及第三搅拌传送部件16中，例如根据图像形成装置1中设定的图像形成速度，适当选择旋转数是非常重要的。图5是表示搅拌传送部件为螺杆部件时的、螺杆部件对显影剂的搅拌传送速度(m/min)和传送量(g/min)的关系的图表。根据螺杆部件，显影剂的搅拌传送速度和传送量基本为正比关系。在图5的图表中，P25表示螺杆部件中的螺杆的间距为25mm。P20表示螺杆部件中的螺杆的间距为20mm。P15表示螺杆部件中的螺杆的间距为15mm。从图5可知，因螺杆部件间距的不同，显影剂的传送量也不同。在图5中仅表示了间距，但因叶片的倾斜、轴的粗细、叶片的外径不同，显影剂的传送量也会变化。进一步，因显影剂的种类、流动性不同，显影剂的传送量也会变化。此外，第一搅拌传送部件14、第二搅拌传送部件15及第三搅拌传送部件16的显影剂传送能力可设定为相同或大致相同，或者传送能力也可设定为互不相同。显影剂传送能力设定成相同或大致相同时，可使螺杆部件的搅拌叶片、轴、轴承等配件通用化，可降低成本。并且，如果使传送能力设定成互不相同，即使显影剂变更为流动性不同的显影剂时也可应付。
第一中间壁部件17是，在显影区域槽23的长边方向上，在第一搅拌传送部件14和第二搅拌传送部件15之间，相对于两个搅拌传送部件平行设置的板状部件。具体而言，第一中间壁部件17是如下设置的板状部件在显影区域槽23的长边方向延伸，且从第一搅拌传送部件14和第二搅拌传送部件15之间的显影区域槽23的垂直方向底部的显影槽壁12a内壁面向垂直方向上方立起。第一中间壁部件17设置为，其长边方向的长度小于显影区域槽23的长边方向的长度。因此，第一中间壁部件17的显影区域槽23的长边方向两端部形成为一端相对于间壁部件13的显影区域槽23一侧的壁面具有空隙地隔离，且另一端相对于端部30一侧的显影槽壁12a的内壁面30a具有空隙地隔离。在第一中间壁部件17的显影区域槽23长边方向一端和间壁部件13之间的空隙中，产生向箭头38方向的显影剂流。并且，在第一中间壁部件17的显影区域槽23长边方向另一端和显影槽壁12a的内壁面30a之间的空隙中，产生向箭头36方向的显影剂流。这样一来，在显影区域槽23内，通过第一搅拌传送部件14及第二搅拌传送部件15、间壁部件13、以及第一中间壁部件17，形成向箭头35、36、37、38方向的显影剂的循环流。在本实施方式中，第一中间壁部件17使用由合成树脂构成的板状部件。合成树脂可含有各种添加剂。该添加剂例如是用于提高板状部件的机械强度的普通无机填充剂。
第二中间壁部件18是如下设置的板状部件在搅拌区域槽24的长边方向上，在第一搅拌传送部件14和第三搅拌传送部件16之间，相对于两个搅拌传送部件平行设置。具体而言，第二中间壁部件18是如下设置的板状部件在搅拌区域槽24的长边方向延伸，且从第一搅拌传送部件14和第三搅拌传送部件16之间的搅拌区域槽24的垂直方向底部的显影槽壁12a内壁面向垂直方向上方立起。第二中间壁部件18可使用由与第一中间壁部件17相同的材料构成的板状部件。第二中间壁部件18的搅拌区域槽24的长边方向两端部形成为一端相对于间壁部件13的搅拌区域槽24一侧壁面具有空隙地隔离，且另一端相对于端部29一侧的显影槽壁12a的内壁面29a具有空隙地隔离。在第二中间壁部件18的搅拌区域槽24的长边方向一端和间壁部件13之间的空隙中，产生向箭头32方向的显影剂流。并且，在第二中间壁部件18的搅拌区域槽24的长边方向另一端和显影槽壁12a的内壁面29a之间的空隙中，产生向箭头34方向的显影剂流。这样一来，在搅拌区域槽24内，通过第一搅拌传送部件14、第二搅拌传送部件15及第三搅拌传送部件16、间壁部件13、以及第二中间壁部件18，形成向箭头31、32、33a、34方向的显影剂的循环流。箭头32方向的显影剂流的大部分与箭头33a方向的显影剂流合流。因此，在与箭头33方向的显影剂流合流的合流位置上，不会扰乱箭头33方向的显影剂流。与之相对，例如在不设置第三搅拌传送部件16、且将第二中间壁部件18在搅拌区域槽24的短边方向上设置在第一搅拌传送部件14和第二搅拌传送部件15的中间位置的构造下，存在箭头33方向的显影剂流紊乱的情况。即，在上述构造中，由于不会产生箭头33a方向的显影剂流，因此箭头32方向的显影剂流直接与箭头33方向的显影剂流在开口部26附近合流，产生使箭头33方向的显影剂流挤回到其逆流方向的流。该挤回流进行作用，妨碍适当量的显影剂从开口部26排出。因此，从开口部26排出的显影剂量减少，显影槽12内的全部显影剂量增加，搅拌变得不充分，有可能无法向色粉施加适当量的电荷。并且，由于箭头32方向的显影剂流较弱，因此搅拌区域槽24内的显影剂的搅拌传送也可能变得不充分。第二中间壁部件18设置为，其长边方向的长度小于搅拌区域槽24的长边方向的长度。
并且，搅拌区域槽24中的向箭头31、32、33a、34方向的循环流因载体和色粉的混合物41补给到搅拌区域槽24内，所以通常情况下成为比显影区域槽23中向箭头35、36、37、38方向的循环流色粉浓度大的循环流。另一方面，显影槽12内产生向箭头31、35、36、37、33、34方向的较大的循环流。搅拌区域槽24中的循环流和显影区域槽23中的循环流通过显影槽12中的较大循环流被进一步均匀混合，显影槽12内的显影剂中的色粉浓度平均化。即使色粉和载体的混合物41被补给、搅拌区域槽24内的循环流的色粉浓度暂时上升，也可在较短时间内使显影槽12内的显影剂中的色粉浓度平均化。这一点可以从图6A及图6B中明确看出。图6A及图6B是表示显影装置中色粉补给后的经过时间和显影剂中的色粉浓度T/D(％)及显影剂载体11附近的色粉带电量Q/M(μC/g)的关系的图表。图6A表示具有未设置搅拌区域槽的显影槽的显影装置的情况，图6B表示显影装置10的情况。色粉浓度T/D是由ATC传感器检测的值，在图6A及图6B中用-△-表示。色粉带电量Q/M在图6A及图6B中用-□-表示。从图6A及图6B可知，在未设置搅拌区域槽的显影装置中，在色粉补给后，即使经过了一定时间，色粉浓度T/D及色粉带电量Q/M均不稳定，波动较大。与之相对，在显影装置10中，可知在色粉补给后，在短时间内色粉浓度T/D及色粉带电量Q/M基本一定。因此，在显影装置10中，即使对应于图像形成速度的高速化而增加色粉和载体的混合物41的补给量时，也无需使第一搅拌传送部件14及第二搅拌传送部件15的旋转速度高速化，不增加对载体施加的外部应力，而可延长载体的使用期间。
传感器19在第一搅拌传送部件14传送显影剂的搅拌传送方向、即箭头35、36的方向上，安装在比显影剂载体11靠近上游一侧、且面向第一搅拌传送部件14的显影槽壁12a上。传感器19检测出显影剂中的色粉量，具体而言检测作为显影剂中的色粉和载体的配合比例的色粉浓度。传感器19例如可使用导磁率传感器、压电检测式传感器等。导磁率传感器在使用铁粉、铁素体等磁性材料作为载体时，检测出显影剂的导磁率及载体的磁性。根据导磁率及磁性，可求得显影剂中的磁性材料(载体)及非磁性材料(色粉)的浓度和浓度变化、它们的混合比等。作为压电传感器例如包括自激振荡方式的压电传感器。自激振荡方式的压电传感器对其检测面从没有粉体负荷的无负荷状态逐渐增加负荷，随着负荷增大，传感器的增益减少，当施加超过了预先设定的值的负荷时，无法确保振荡所需的增益，振荡停止。利用压电传感器的这种特性，可控制显影剂的色粉浓度。
如上所述，通过设置传感器19，使显影剂载体11表面承载显影剂前，可进行显影剂中的色粉浓度测定及控制。根据传感器19的检测结果，可以控制从色粉漏斗43向搅拌区域槽24提供的色粉和载体的混合物41的供给量。供给量的控制通过控制单元44进行，该控制单元44控制安装了显影装置10的图像形成装置1的全部动作，具有CPU(中央处理装置)。控制单元44具有存储部、计算部、和控制部。存储部可使用本领域常用的装置，例如包括只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、硬盘驱动器(HDD)等。传感器19的检测结果输入到存储部。存储部中，图像形成速度和显影剂中的色粉浓度的关系作为表格提前输入，进一步输入图像形成速度的设定值。计算部取出存储部中输入的上述各数据，对相对于判断时的图像形成速度，色粉浓度是否处于适当的范围进行判断。计算部在判断出色粉浓度不在适当范围时，进一步判断为了变为适当的色粉浓度所需的色粉补给量。控制部根据计算部的判断结果，向使色粉漏斗43内的显影剂供给辊40旋转的驱动机构发送控制信号，使显影剂供给辊40以预定时间旋转。这样一来，色粉和载体的混合物41提供到显影槽12内，色粉浓度被控制在适当的范围。这样一来，通过将传感器19配置在显影剂载体11的上游一侧，检测提供到显影剂载体11前的显影剂的色粉浓度，并根据传感器19的检测结果控制色粉浓度，从而可高精度地控制显影剂中的色粉浓度。进一步，由于可总是向显影剂载体11提供适当的色粉浓度的显影剂，因此可稳定地形成图像浓度高、且画质良好的图像。
显影装置10如上所述，是不仅将色粉、而且将载体也补给到显影槽12、并将剩余的显影剂从显影槽12排出的滴流式的显影装置。图7是用于说明滴流方式的图表。在现有的显影装置，即进行定期保养检查时更换显影槽中的载体的方式的显影装置中，仅将色粉补给到显影槽，色粉补给量在打印率(％)变高的同时增加。另一方面，在滴流方式中，不仅补给色粉、也补给载体，色粉及载体的补给量随着打印率(％)变高的同时增加。因此色粉被消耗并减少，可进行进一步补给，但载体使色粉带电而不被消耗，因此与色粉一并补给载体时，显影剂中仅所补给的载体的部分过剩。当过剩量变大时，色粉和载体的搅拌效率下降，施加到显影槽整体的负荷增大，显影槽及其中设置的各部件的耐用期间过度缩短。因此，显影槽内的显影剂量需要总是保持一定。使显影剂量保持一定的性能通常称为灵敏度。
图8是说明灵敏度概念的图表。图8的图表中所示的二条曲线中，倾斜较缓的曲线表示灵敏度差的情况，倾斜较大的曲线表示灵敏度好的情况。一般情况下，根据要形成的图像的打印率(％)对补给的显影剂量进行控制，打印率(％)越大，显影剂量越增加。当新的显影剂补给到显影槽内时，必须根据其补给量将过剩部分排出到显影槽外。原稿的打印率不是总保持一定，因此显影剂的补给量在某一时刻相对较少，在某一时刻相对较多。即，即使显影剂排出量(g/min)增减，显影槽内的显影剂量优选总是接近一定。因此，在图8的图表中，倾斜急剧、尽可能接近垂直的，其灵敏度高。
在滴流方式的显影装置中采用以下机构在显影槽的垂直方向侧面形成排出显影剂的开口部，使从开口部溢出的显影剂通过其自重排出。在这种机构中，设置显影装置时的显影装置的倾斜变得重要。图9A～图9C是表示显影装置的不同设置方式的显影剂排出量的图。图9A表示显影装置10水平设置的情况，图9B表示显影装置10从水平到-1°设置的情况(开口部26一侧低于相反侧)，图9C表示显影装置10从水平到+1°设置的情况(开口部26一侧高于相反侧)。当显影装置10水平设置时，适当量的显影剂被排出。而当设置为-1°时，显影剂排出量增加，显影槽12内的显影剂减少，可能产生形成的图像的图像浓度下降等问题。并且，当设置为+1°时，显影剂排出量减少，显影槽12内的显影剂增加，可能产生搅拌不良等问题。图10是表示本申请发明人之前申请的特愿2005-336160号记载的显影装置(以下称为“比较用显影装置”)在各倾斜时(水平、-1°及+1°)的灵敏度的图表。比较用显影装置除了以下几点外与显影装置10具有相同的构造在显影装置10的搅拌区域槽24中不设置第三搅拌传送部件16，第二中间壁部件18设置在搅拌区域槽24的短边方向的第一搅拌传送部件14和第二搅拌传送部件15中间。图11是表示显影装置10的各倾斜时的灵敏度的图表。通过曲线接近垂直、倾斜急剧这一点可以判断出比较用显影装置各倾斜时的灵敏度良好。与之相对，在图11中，各倾斜时的曲线比比较用显影装置各倾斜时的曲线更接近垂直、且各倾斜时的曲线基本平行，因此可知显影装置10的灵敏度非常好。并且，比较用显影装置10的显影剂排出量在0～20g/min的范围内变动，而显影装置10的显影剂排出量在0～5g/min的较小范围内变动，从而可知显影剂剩余量的增减非常少，灵敏度较高。因此，如果使用显影装置10，即使在有倾斜的位置上配置显影装置10，灵敏度的下降也非常少，因此设置图像形成装置1时的设计自由度大幅增加。
本发明可在不脱离其主旨及主要特征的其他各种方式下实施。因此，上述实施方式从各方面而言仅是单纯的示例，本发明的范围如权利要求范围所示，不受说明书正文的任何约束。并且，属于权利要求范围的变形、变更均属本发明的范围之内。
权利要求
1.一种显影装置，设置在电子照相方式的图像形成装置上，向图像形成装置具有的感光体提供显影剂，使感光体上形成的静电潜影显影，其特征在于，具有显影剂载体，面向感光体可自由旋转地设置，承载显影剂；显影槽，收容显影剂，具有超过显影剂载体的轴线方向长度的长度，且补给色粉和载体的混合物，该显影槽具有显影区域槽，搅拌并传送显影剂，向显影剂载体供给显影剂；以及搅拌区域槽，与显影区域槽连接，并且设置在超过显影剂载体长度的位置上，将补给的色粉和载体的混合物与显影剂搅拌并传送，提供到显影区域槽，并且收容提供到显影剂载体的显影剂中未被消耗而被回收的一部分；第一搅拌传送部件，从搅拌区域槽到显影区域槽设置，向显影剂载体的方向搅拌并传送显影剂；第二搅拌传送部件，从显影区域槽到搅拌区域槽设置，将显影剂提供到显影剂载体，并且向远离显影剂载体的方向搅拌并传送显影剂；第三搅拌传送部件，在搅拌区域槽中，设置在第一搅拌传送部件和第二搅拌传送部件之间，向远离显影剂载体的方向搅拌并传送显影剂；以及开口部，用于从显影槽内排出一定量的显影剂。
2.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，显影槽包括间壁部件，其隔开显影区域槽和搅拌区域槽设置，使第一搅拌传送部件及第二搅拌传送部件插通地设置。
3.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，开口部在第二搅拌传送部件传送显影剂的搅拌传送方向上，在比显影剂载体靠下游一侧、且面向第二搅拌传送部件的显影槽壁上形成。
4.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，开口部在第二搅拌传送部件传送显影剂的搅拌传送方向上，在比显影剂载体靠下游一侧、且面向第二搅拌传送部件的显影区域槽的显影槽壁上形成。
5.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，显影槽包括传感器，该传感器在第一搅拌传送部件传送显影剂的搅拌传送方向上，在比显影剂载体靠上游一侧、且面向第一搅拌传送部件的显影槽壁上设置，检测显影剂量。
6.根据权利要求5所述的显影装置，其特征在于，传感器是导磁率传感器或压电传感器。
7.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，显影槽进一步包括形成在搅拌区域槽中的第二搅拌传送部件及第三搅拌传送部件的上方的显影槽壁上、接受色粉和载体的混合物的补给的显影剂补给口。
8.根据权利要求7所述的显影装置，其特征在于，进一步包括色粉漏斗，与显影剂补给口连通设置，在其内部空间收容色粉和载体的混合物，通过显影剂补给口向搅拌区域槽补给色粉和载体的混合物。
9.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，第一搅拌传送部件、第二搅拌传送部件及第三搅拌传送部件具有相同的显影剂传送能力。
10.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，第一搅拌传送部件、第二搅拌传送部件及第三搅拌传送部件具有互不相同的显影剂传送能力。
全文摘要
显影装置(10)包括由显影区域槽(23)和搅拌区域槽(24)构成的显影槽(12)；间壁部件(13)；第一搅拌传送部件(14)；第二搅拌传送部件(15)；第一中间壁部件(17)；第二中间壁部件(18)；以及传感器(19)；并形成开口部(26)。在该显影装置(10)中，在搅拌区域槽(24)的短边方向的第二搅拌传送部件(15)和第二中间壁部件(18)之间，设有向搅拌区域槽(24)的长边方向延伸的第三搅拌传送部件(16)。
文档编号G03G15/08GK101093376SQ20071011213
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月19日 优先权日2006年6月20日
发明者相本丰贺 申请人:夏普株式会社