专利名称：显影装置及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显影装置及使用该显影装置形成图像的复印机、打印机、传真机等图像形成装置。
背景技术：
目前，作为这种显影装置，已知有不仅将显影辊或磁性载体上吸附的调色剂用于显影，而且将在调色剂运送基板等调色剂载体的表面上跳跃的显影剂用于显影。
例如，特许文献1中记载的显影装置具有具备在周方向以规定的间距设置的多个电极的筒状的调色剂载体。这些电极是将由相互相邻的两个电极构成的电极对重复配置而成。在各电极对中的两个电极间形成交变电场。这样，位于电极对中的一个电极上的调色剂浮起，落到另一个电极上，或从另一个电极上浮起，落到一个电极上。这样，一边重复跳跃，一边通过伴随筒状调色剂载体的旋转驱动的表面移动运送到显影区域。在显影区域，浮起到潜影载体上的潜影附近的调色剂不朝向调色剂载体的电极下降，而被潜影形成的电场所吸引，附着在潜影上。在这种构成中，不仅显影辊或磁性载体等上吸附的调色剂用于显影，而且通过跳跃而不能发挥吸附力的调色剂也用于显影。由此，在现有的一成分显影方式或二成分显影方式中，能够实现不希望实现的低电位现象。例如，也可以使调色剂选择性地附着在与周围的非图像部的电位差仅为数十(V)的静电潜影上。
特许文献1特开平3-21967号公报在具备这种构成的特许文献1的显影装置中，通过对调色剂载体的电极施加交变电压来形成上述交变电场，但是，对于作为交变电压施加何种电压来说，特许文献1中没有具体的记载。但是，根据特许文献1的第2图所示的构成，如通常家庭中广泛普及的交流100(V)电源，考虑由一个脉冲波构成的交变电压。详细地说，如图16所示，考虑在将电极对中的一个电极接地的状态下对另一个电极施加频率f的交变电压。
本发明者们通过实验发现，当采用这样的施加方式时，容易引起在潜影载体的素地部(未写入曝光等得到的潜影的部位)附着调色剂的被称为浮垢的现象。具体地说，为通过被云化的调色剂进行高品质的显影，而需要在电极间使调色剂良好地跳跃，得到没有斑点的云。在图16所示的交变电压的施加方式中，在电极间使调色剂跳跃的静电力通过施加脉冲波的电极的峰到峰电压Vpp一半的电位和接地的电极的0(V)的电位差产生。而且，为得到调色剂良好的跳跃而进一步增强该静电力，需要进一步增大脉冲波的峰到峰电压Vpp的振幅。但是，当将振幅增大到可实现良好的跳跃的程度时，在脉冲波的电位变化为上限或下限的瞬间，构成仅瞬间形成使调色剂从电极朝向潜影载体的素地部的电场的条件。在这样的条件中，在脉冲波的电位变为上限或下限的瞬间，调色剂容易附着在素地部。
发明内容
本发明是鉴于以上的课题而构成的，其目的在于，提供一种能够抑制浮垢产生的跳跃方式的显影装置及图像形成装置。
为实现上述目的，本发明第一方面提供显影装置，其具备表面可移动的调色剂载体，该调色剂载体具备具有在相互绝缘的状态下沿规定方向排列的多个电极的电极图案，通过在以所述多个电极的规定电极为起点的奇数号的电极集合体即奇数号电极组和偶数号电极的集合体即偶数号电极组之间产生电位差，使所述调色剂载体表面上的调色剂在奇数号电极和偶数号电极之间移动，同时通过所述调色剂载体的表面移动将其运送到与潜影载体对向的位置，使其附着在所述潜影载体上的潜影上，其特征在于，通过对奇数号电极和偶数号电极施加相位互不相同的脉冲电压，使所述调色剂载体表面上的调色剂在两电极间移动。
本发明第二方面在第一方面的基础上，提供显影装置，其特征在于，作为相位互不相同的所述脉冲电压，采用互为反相位的脉冲电压。
本发明第三方面在第一及第二方面的基础上，提供显影装置，其特征在于，在由Vmax(V)表示所述电位差的最大值，由p(μm)表示所述奇数号电极和所述偶数号电极的间距时，Vmax/p＞1的关系成立。
本发明第四方面在第一～第三方面中任一方面的基础上，提供显影装置，其特征在于，在设所述奇数号电极和所述偶数号电极的间距为p(μm)，所述调色剂载体和潜影载体的距离为d时，p＜d的关系成立。
本发明第五方面在第一～第四方面中任一方面的基础上，提供显影装置，其特征在于，所述调色剂载体的表面由在与调色剂摩擦中能够对调色剂给予正规的电荷的材料覆盖。
本发明第六方面在第一～第五方面中任一方面的基础上，提供显影装置，其特征在于，所述调色剂载体为旋转辊形状，在该调色剂载体的旋转轴一侧连结所述奇数号电极组，在所述旋转轴的另一侧连结所述偶数磁电极组。
本发明第七方面在第一～第六方面中任一方面的基础上，提供显影装置，其特征在于，具有在所述调色剂载体上形成带电了的调色剂层的装置。
本发明第八方面提供图像形成装置，其特征在于，具有第一～第七方面中任一方面记载的显影装置。
本发明第九方面提供图像形成装置，其特征在于，具有第一～第七方面中任一方面记载的显影装置，通过该显影装置在潜影载体上重叠形成两种以上的调色剂图像。
在这些发明中，通过对奇数号电极和偶数号电极分别施加相位互不相同的脉冲电压，在将一侧电极设为位移到比脉冲电压的振幅(Vpp)的中心靠正极侧时，另一侧的电极可能成为位移到比中心靠负极侧的电位。由此，可在两电极间产生比脉冲电压的振幅的一半还要大的电位差。在这样的构成中，与仅对一侧电极施加脉冲电压的情况相比，由于通过更小的振幅(Vpp)的脉冲电压在两电极间产生所希望的电位差，因此，可以抑制浮垢的产生。
图1是表示用于本发明的试验的系统的平面图；图2是表示同系统的光斑状态的剖面图；图3是表示同系统的试验结果的Vmax(V)/p(μm)和光斑活化度的关系的特性图；图4是表示同系统的试验结果的表层3的体积电阻率和光斑活化度的关系的特性图；图5是表示用于本发明的试验的系统的剖面图；图6是表示同系统的试验结果的显影缝隙和基板A上的光学浓度增加量的关系的特性图；图7是表示本发明实施例的调色剂载体的代表例的立体图；图8(a)～(c)是表示同调色剂载体的制造工序的一部分的剖面图；图9(a)～(e)是表示同调色剂载体的制造工序的其它部分的展开图；图10是表示将同调色剂载体平面状展开后的状态的展开图；图11是表示本发明一实施例的剖面图；图12是表示本发明其它实施例的剖面图；图13是表示本发明其它实施例的剖面图；图14是表示本发明又一实施例的剖面图；图15是表示施加在同一调色剂载体的电极上的A相脉冲电压及B相脉冲电压的特性的波形图；图16是表示施加在特许文献1中记载的调色剂载体的电极上的脉冲电压的特性的波形图。
附图标记1 玻璃基板2 电极图案21、22、23 电极3 保护层4 基板5、9 调色剂层6 交流电源7 基板8 树脂层A、B 基板31 调色剂载体40 电极图案40A、40B 电极轴41、42、43 电极51 圆筒55 表层56 二成分显影器
58 感光体59 交流电源64 一成分显影器69 感光体70K、70Y、70C、70M 图像制作装置73K、73Y、73C、73M 显影装置具体实施方式
首先，对本发明的试验进行说明。如图1所示，通过在玻璃基板1上蒸镀铝，形成由以p(μm)的间距沿移动方向排列的多个电极21、22、23…构成的电极图案2，在其上作为保护层3形成实施了厚度约3(μm)、体积电阻率约10^10(Ω·cm)的树脂敷层的结构，构成作为调色剂载体的基板4，并在该基板4上形成带电的调色剂层5。
该调色剂层5相对于基板4通过由未图示的二成分显影器在薄层上显影实地图像而形成。调色剂使用聚脂类的粒径约6(μm)的物质，在基板4上薄层形成的状态下的调色剂的带电量约为-22(μC/g)。相对于该状态的调色剂层5，如图2所示，当对作为奇数号电极21、23…的集合体即奇数号电极组从交流电源6施加交流电压，另一方面对作为偶数号电极22…的集合体即偶数号电极组施加与上述交流电压的反相位交流电压时，调色剂5进行使奇数号电极组21、23…和偶数号电极组22…往复这样的运动。该现象下面称作光斑(或光斑现象)。另外，将引起光斑现象的状态称作光斑状态。
使用电极21、22、23…的间距分别为50、100、200及400(μm)的四种基板4，将从交流电源6对电极21、22、23…之间施加的交流电压的正极侧峰值和负极侧峰值之差的绝对值即Vmax(V)分成几点(改变)，同时用高速照相机观察光斑的活化度，得到图3所示的结果。因此，电极21、22、23…的宽度和电极21、22、23…之间的距离为电极21、22、23…的间距的1/2。
在此，光斑活化度是通过观察附着于基板4的表面而不能动作的调色剂的样态，通过约5阶段的功能评价求取的活化度。从图3可确认，与Vmax或p的值无关，而通过Vmax(V)/p(μm)大致唯一地得到光斑的活化度。而且，在Vmax(V)/p(μm)＞1时光斑开始活化，在Vmax(V)/p(μm)＞3时光斑完全活化。
另外，为研究基板4表面的电特性的影响，而将基板4的表层3的体积电阻率分成几点(改变)，同样确认光斑活化度。用于表层3的材料是硅类树脂，通过改变其中分散的炭微粒子的量，形成10^7～10^14(Ω·cm)体积电阻率的保护层(厚度约5(μm))3。作为代表的结构，使用电极21、22、23…的间距为50(μm)的结构，进行与上述相同的试验，得到图4所示的结果。
从该结果可确认，表层3的体积电阻率在10^9～10^12(Ω·cm)的范围是适当的。这是由于，当使用体积电阻率非常高的表层3时，重复飞跃的调色剂和表层3的摩擦使基板4的表面带电，从而基板的表面电位改变，使有助于显影的偏压不稳定。而且，该带电使基板的表面电位变动，使有助于显影的偏压不稳定。相反，当表层3的导电性过高时，由于在电极21、22、23…之间产生电荷的泄漏(短路)，因此，不能得到有效的偏压效果。表层3需要有适当的电阻率(体积电阻率中为10^9～10^12(Ω·cm))，使得蓄积于基板4表面的电荷不会脱离电极组21、22、23…。另外，该体积电阻率的最佳范围通过利用具备图2所示的装置的实验设备的实验而得到。取代图2所示的装置，在使用具备图11所示的显影辊(详细后述)的显影装置的情况下，也可以将最佳范围变为上述的情况。在这种情况下，在通过试验调整该显影装置中的体积电阻率的最佳范围后，调整为适当的体积电阻率。
本发明者们为研究基板4表面的摩擦带电特性的影响，而用硅类树脂及氟类树脂两种做成表层3，进行与上述相同的光斑活化度观察。对于表层3来说，通过使炭微粒子微量分散，从而即使设定硅类树脂、氟类树脂中的任一个敷层，也可以将其体积电阻率设为10^11～10^12(Ω·cm)。从交流电源6对电极21、22、23…施加交流偏压，观察光斑活化度时，在表层3为硅类树脂的情况下，能够长时间维持光斑状态，但在表层3为氟类树脂的情况下，光斑马上消减，一直附着于基板4上。
在进行了上述观察后，测定基板4上的调色剂的带电量，在表层3为硅类树脂的情况下，发现基板4上的调色剂的带电量比初期稍低，但在表层3为氟类树脂的情况下，基板4上的调色剂的带电量几乎没有调色剂电荷。试着将不带电的调色剂涂抹到各表层3的表面，在表层3为硅类树脂的情况下，调色剂得到正规极性的摩擦电荷，与此相对，在表层3为氟类树脂的情况下，不仅一点得不到摩擦电荷，而且还成为稍相反的极性。即，由于光斑现象是使调色剂和基板4的表面冲击无数次的工艺，因此，可以理解为表层3的材料优选不会夺取调色剂的电荷，而给予调色剂正规的电荷的材质。这是对材料的摩擦带电系列进行了研究的结果，作为表层3的材料，例如优选使用玻璃类材料或用于二成分显影剂的载体敷层的材料。
其次，对图5所示的系统的试验结果进行说明。基板A通过在由铝构成的基板7上形成厚度约20(μm)的树脂层(其假设为感光体)8而构成。基板7接地，在树脂层8上形成相当于实地图像的0.4(mg/cm^2)的调色剂层9。该调色剂层9通过用未图示的二成分显影器对树脂层8进行实地显影而形成。
在该基板A上设置基板B，使其以间隔d(μm)对向。该基板B与上述基板4同样地构成，表层3通过之后的作业做成白色的调色剂层，使得能够容易地通过光学测定装置(反射光浓度测定器)计测转移至此的调色剂量。从图3可知，若Vmax(V)/p(μm)＝4，则任意的条件下都可以形成稳定的光斑，因此，当使用Vmax(V)/p(μm)＝4的四种条件，研究调色剂的转移量对基板B的显影缝隙(d(μm))依赖性时，得到图6所示的结果。图6的图表中的纵轴表示基板B的表层3的光学浓度增加量，在调色剂未完全附着在表层3上的状态下，光学浓度增加量为0。在同图表中，含有光学浓度增加量大于0的结果，这是由于附着于基板A的树脂层8上的调色剂层9的一部分调色剂受到基板B上形成的电场的影响，从调色剂层9转移到基板B的表层3上。当产生这样的转移时，在重合的显影中，先前的显影时形成于潜影载体(例如感光体)上的调色剂层的调色剂在后续的显影时转移到后续色的显影装置内，引起混色。另外，先前的显影中得到的潜影载体上的图像紊乱。可避免这样的混色或图像紊乱的是在同图表中光学浓度增加量为0的条件。而且，通过同一图表，可知这样的条件是间距间的距离p比显影缝隙d小，即p＜d。
这可考虑形成于调色剂载体(基板B)上的电场屏蔽的影响不会波及对潜影载体(基板A)上的静电潜影电场及调色剂图像的条件。这样的条件的基础上，不仅可以无紊乱地对例如1200dpi或2400dpi的孤立点等进行正确的显影，如上所述，而且在利用潜影载体(基板A)上的调色剂重叠图像这样的图像制作工艺时，先形成于潜影载体上的调色剂图像也不会紊乱，且也不会导致显影装置内的调色剂混色，从而可实现非常高画质的调色剂重叠图像。
但是，目前，用于复印机、打印机、传真机等图像形成装置的显影装置有二成分显影方式及一成分显影方式等。二成分显影方式非常适于高速显影，是现在中速及高速图像形成装置中的主流方式。该2成分显影方式中，为获取高画质，而需要使潜影载体上的与静电潜影的接触部的显影剂的状态非常致密。因此，目前载体粒子的小型化正在发展，在商用程度上也开始商用30μm左右的载体。
一成分显影方式由于其机械小型轻量，因此，是现在低速图像形成装置中的主流方式。在该一成分显影方式中，不使显影辊等显影剂载体的表面载持的调色剂跳跃而用于显影。具体地说，为在显影辊上形成调色剂薄层，而使叶片或辊子等调色剂限制部件与显影辊上的调色剂抵接，此时，通过显影辊或调色剂限制部件和调色剂的摩擦使调色剂带电。在显影辊上薄层形成的带电调色剂层被运向显影部，使潜影载体上的静电潜影显影。这里的一成分显影方式被分为接触式和非接触式两大类，前者是显影辊和潜影载体接触的方式，后者是显影辊和潜影载体非接触的方式。
为了弥合上述二成分显影方式和一成分显影方式的缺点，如特开平3-100575号公报中记载的方法等，提出了几个将二成分显影方式和一成分显影方式合并化的合并化方式。
作为将高析像度的微小均匀点显影的方法，例如有特开平3-113474号公报中记载的方式。该方式相对于上述的合并化方式，通过设置对显影部施加了高频偏压的导线，进行显影部的调色剂云化，实现高析像度的点显影性。
另外，在特开平3-21967号公报(特许文献1)中提出了，为形成效率最高且稳定的调色剂云，而在旋转辊上形成电场屏蔽的方法。
还有，在特开2003-15419号公报中记载有用由行波电场得到的电场屏蔽运送显影剂的显影装置。另外，特开平9-269661号公报中记载有将大致一层载体大致均匀地吸附在显影辊周面上的具有多个磁极的显影装置。另外，在特开2003-84560号公报中记载有以下这样的显影装置，在载持非磁性调色剂的显影剂载体表面通过绝缘部设置周期性的导电性电极图案，通过给予该电极规定的偏置电位，在显影剂载体表面附近产生电场梯度，从而将上述非磁性调色剂附着运送向上述显影剂载体上。
在现有的二成分显影方式中，对高画质化的要求日益提高，需要的像素点尺寸本身需要与现有的载体粒子直径相同或比其小，因此，在孤立点的再现性的意图上，更需要减小载体粒子。但是，当减小载体直径时，载体粒子的导磁率降低，因此，容易产生载体从显影辊脱离的情况，在脱离了的载体粒子附着在潜影载体上时，不仅产生载体附着本身造成的图像缺陷，而且以其为起点而产生损伤潜影载体等各种副作用。
为防止该载体脱离，而进行了从材料方面提高载体粒子的导磁率的尝试、或增强显影辊内内包的磁铁的磁力的尝试，但在兼备低成本化及高画质化方面，开发是极其困难的。另外，受到小型化的影响，显影辊也探索逐渐小型化，因此，能够完全抑制载体脱离的具有强大的磁场构成的显影辊的设计是困难的。
最初，二成分显影方式对静电潜影涂抹被称为磁性刷的二成分显影剂的头部而形成调色剂图像的工艺，因此，无论头部的不均匀性如何，都很容易在孤立点的显影性方面产生色斑。通过在显影辊和潜影载体之间形成交变电场，可提高画质，但还是难以完全消除显影剂的头部的色斑这样的根本的图像色斑。
还有，在转印潜影载体上显影的调色剂图像的工序及清除转印后残留在潜影载体上的调色剂的工序中，为提高转印效率或清洗效率，而需要使潜影载体和调色剂的非静电附着力大幅度降低。作为降低潜影载体和调色剂的非静电附着力的方法，已知将潜影载体表面的摩擦系数降低是有效的，但在该情况下，由于二成分显影剂的头部滑动地挤过显影部，因此，显影效率及点再现性非常不好。
在一成分显影方式中，通过调色剂限制部件薄层化后的显影辊上的调色剂层充分压接在显影辊上，因此，调色剂对显影部的电场的响应性非常不好。因此，通常为得到高画质，而在显影辊和潜影载体之间形成强力的交变电场是主流，但即使形成该交变电场，也难以使一定量的调色剂对静电潜影稳定地显影，且难以均匀地显影高析像度的微小点。还有，该一成分显影方式由于在对显影辊薄层形成时对调色剂作用非常大的应力，因此，在显影装置内循环的调色剂的劣化非常早。随着调色剂的劣化，在调色剂对显影辊薄层形成的工序中也容易产生色斑等，一成分显影方式通常不能面向高速及高耐久的图像形成装置。
在合并化方式(特开平3-100575号公报)中，显影装置本身的大小或部件数量增大，但克服了几个课题。但是，在显影部还存在与一成分显影方式相同的问题，即，难以显影高析像度的微小均匀的点。
特开平3-113474号公报中记载的方式虽然考虑到了能够实现高稳定且高画质的图像，但装置的构成复杂。
另外，特开平3-21967号公报(特许文献1)中记载的方法可以解释为要得到小型且高画质的显影是非常优良的，但本发明者刻意进行了研究，其结果发现，为得到理想的高画质，必须限制形成的电场屏蔽及显影等条件。即，当以适当的条件以外的条件进行图像制作时，不仅不能得到全部的效果，而且反而提供了粗略的画质。另外，该方式是通过调色剂载体的表面移动将调色剂载体上跳跃的调色剂运送到显影区域，但是，对于不使调色剂载体表面移动，而仅对通过跳跃得到的移动将调色剂运送到显影区域的特开2002-341656号公报中记载的方式而言也是相同的。
还有，在潜影载体上形成第一调色剂图像，并在其上顺序形成第二调色剂图像、第三调色剂图像的图像制作工艺中，肯定是先不使形成在潜影载体上的调色剂图像紊乱这样的显影方式。通过使用非接触一成分显影方式或3-113474号公报中记载的调色剂云显影方式，可在潜影载体上顺序形成各色调色剂，但由于任何方式都会在潜影载体和显影辊之间形成交变电场，因此，调色剂的一部分会从潜影载体上先形成的调色剂图像脱离而进入显影装置。由此，不仅潜影载体上的图像紊乱，而且也会产生显影装置内的调色剂混色的问题。这对得到高画质图像是致命的，作为解决该问题的方法，不在潜影载体和显影辊之间形成交变电场的方法中需要实现云显影。
作为能够实现这种云显影的方法，考虑先举出的特开平3-21967号公报(特许文献1)或特开2002-341656号公报中记载的方式等是有效的，但与其有关的情况也如先前叙述的，当适当的条件的基础上不能利用时，完全没有效果。具体地说，当条件不适当时，不能使调色剂云化。进而，即使使调色剂云化，在重叠的显影中，先前的显影中得到的潜影载体上的调色剂中的调色剂也会移动到后续色的显影装置内，引起图像的紊乱及混色。
因此，在本实施例的图像形成装置中，鉴于上述的实验结果，具备Vmax(V)/p(μm)＞1这样的条件。在这样的构成中，可使调色剂可靠地云化。因此，根据本实施例，可实现比现有技术高的画质，且可进一步小型化。
另外，如特开2002-341656号公报中记载的方式等，考虑在不机械驱动调色剂载体，而通过三相以上的交互电场静电运送调色剂进行显影的方法中，由于具备上述条件，从而也可以使调色剂可靠地云化。但是，根据同公报中记载的方法可知，将无论任何时机都不能进行静电运送的调色剂作为起点，从而调色剂堆积在运送基板上，其结果存在不能实现功能的问题。为解决这样的问题，例如特开2004-286837号公报中记载的方式，也提出了固定运送基板和在其表面移动的调色剂载体的组合这样的构造，但其机构极其复杂。对此，如本图像形成装置，在一边通过跳跃使调色剂在电极间反复移动，一边通过调色剂载体的表面移动将其运送向显影区域的方式中，可避免上述那样的调色剂的堆积或构造的复杂化。
图7表示本发明实施例的调色剂载体的代表例。该调色剂载体31形成旋转辊形状，在移动方向以p(μm)的间距排列，可以以将空间周期性配置的多个电极41、42、43…构成的电极图案的奇数号的电极集合体即奇数号电极组收束的电极轴40A和将偶数号的电极集合体即偶数号电极组收束的电极轴40B为旋转轴旋转。在这些电极轴40A、40B上，通过未图示的电极刷等从交流电源施加交流电压作为偏置电位。
该交流电压如图15所示，由对将上述奇数号电极组收束的电极轴(40A)上施加矩形波状的A向脉冲电压、和对将偶数号电极组收束的电极轴(40B)上施加的矩形波状的B相脉冲电压构成。这些A相脉冲电压、B相脉冲电压如图所示，构成相互不同的反相位，每单位时间的平均电位(振幅的中心)互相相同。该平均电位相当于一成分显影方式及二成分显影方式的显影偏压。在这样的二相脉冲电压中，使一周期T的前半部分、后半部分都在奇数号电极(电极对的一侧电极)和偶数号电极(电极对的另一侧电极)之间产生与脉冲电压的振幅(Vpp)相同的电位差。由此，与仅产生振幅的一半的电位差的图16的施加方式相比，通过更小的振幅(Vpp)的脉冲电压在两电极间产生所希望的电位差。因此，与现有技术相比，可抑制浮垢的产生。
还有，对在奇数号电极和偶数号电极分别施加互为反相位的脉冲电压的例子进行了说明，但未必完全为反相位。即使相位的偏移量为半周期以下，在一侧的电极为位移到比脉冲电压的振幅(Vpp)的中心靠正极侧的电位时，也可以使另一侧的电极为位移到比中心靠负极侧的电位。但是，如果完全为反相位，则使电极间的电位差为与振幅相同的值的时间最长，因此也是最有效的。
上述调色剂载体31如图8(a)所示，在作为绝缘体的丙烯树脂的圆筒51上设置轴孔52，如图8(b)所示，在将不锈钢制的电极轴40A、40B压入圆筒51的轴孔52内，将电极轴40A、40B与奇数号电极组41、43…、偶数号电极组42…分别连结。其次，在图9(a)～(e)所示的各工序中，形成图案电极。图9是沿旋转轴的方向看到调色剂载持辊31的表面的图。在图9(a)的工序中，通过进行外周车削将由图8所示的工序得到的辊子51的表面加工平滑。在图9(b)所示的工序中，进行槽53的切削，使其槽的间距为100(μm)，槽宽为50(μm)。在图9(c)所示的工序中，对进行的槽切削的辊子51施行无电解镍54的镀敷，在图9(d)所示的工序中，将施行了无电解镍54镀敷的辊子31的外周车削，去除不需要的导体膜。在该时刻，电极41、42、43…与槽53的部分相互绝缘而形成。之后，通过在辊子51上涂敷硅类树脂，使辊子51的表面平滑，同时形成表面保护层(厚度约5(μm)，体积电阻率约10^10(Ω·cm))55，制作调色剂载持辊31。图10表示将调色剂载持辊31平面状展开后的状态。
该调色剂载持辊31与上述基板4相同，在保护层55上形成薄的调色剂层。而且，以图15所示的交流电压为偏置电位，当通过电极刷等从未图示的交流电源对电极轴40A、40B施加作为偏置电位的交流电压时，调色剂进行使奇数号电极组41、43…和偶数号电极组42…往复这样的运动(光斑)。在设从交流电源施加到电极41、42、43…之间的交流电压的正极侧峰值和负极侧峰值之差的绝对值为Vmax(V)，且Vmax(V)/p(μm)＞1时，光斑开始活化，在Vmax(V)/p(μm)＜3时，光斑完全活化。另外，调色剂载体31与上述基板4相同，表层55的体积电阻率在10^9～10^12(Ω·cm)的范围适合，且表层55是硅类树脂。如上所述，表层55的材料优选通过与调色剂进行摩擦而给予调色剂正常的电荷的材质。例如优选使用玻璃类物质、用于二成分显影剂的载体敷层的材料。p被设为小于显影缝隙d，即p＜d。
图11是表示实施例的图像形成装置的概略构成图。该图像形成装置是具有采用了上述调色剂载持辊31的显影装置的图像形成装置。通过通常的二成分显影器56使二成分显影剂的头部与调色剂载持辊31相抵接。具体地说，利用双重显影器56的内包永久磁铁的磁性套筒57将以7～8(wt％)的重量比混合了粒径50(μm)的磁性载体粉末和粒径约6(μm)的聚脂调色剂的二成分显影剂运送到调色剂载持辊31，于是，调色剂的一部分通过施加于磁性套筒57和调色剂载持辊31之间的直流偏置电位转移到调色剂载持辊31。转移到调色剂载持辊31的调色剂在调色剂载体31上形成光斑，同时由未图示的驱动部旋转驱动调色剂载体31，由此将其运送到与潜影载体58对向的对向部，并通过调色剂载持辊31表面的平均电位和潜影载体58的电位之差附着在潜影载体58上的静电潜影上，由此使该静电潜影显影，形成调色剂图像。还有，在电极轴40A、40B之间通过电极刷等从交流电源59施加作为偏置电位的交流电压，在奇数号电极组41、43…和偶数号电极组42…之间形成时间周期性电位差。
对显影没有帮助的不需要的调色剂从显影部再次返回磁性套筒57。由于形成有光斑，因此，调色剂相对于调色剂载持辊31的附着力非常低，通过调色剂载持辊31从显影部返回的调色剂能够很容易地被随磁性套筒57旋转的二成分显影剂的头部刮下或细磨。通过反复进行该操作，在调色剂载持辊31上形成总是大致一定量的调色剂光斑。二成分显影器56将容器60内的二成分显影剂63搅拌运送并使其循环，且磁性套筒57将该二成分显影剂的一部分运送到调色剂载持辊31，同时从显影部返回对显影没有帮助的不需要的调色剂。
下面对使用厚度13(μm)的有机感光体作为潜影载体58，并利用1200dpi的激光写入系统形成潜影的情况进行说明。感光体58被未图示的驱动部旋转驱动，通过带电装置使其均匀带电，并通过作为曝光装置的激光写入系统进行曝光，形成静电潜影。在该情况下，在感光体58的带电电位为-300～-500(V)，且在实地部的写入电位为-0～-50(V)这样的条件下形成静电潜影。
该静电潜影在调色剂载体31上通过形成光斑的调色剂显影，构成调色剂图像。此时，使用带电量为约-22(μC/g)，粒径6(μm)的调色剂，设定条件，使得没有浮垢、实地部的埋入也良好、且可再现1200dpi的一点，从而调色剂载体31和感光体58的缝隙约为500(μm)，通过对调色剂载体31的奇数号电极组和偶数号电极组以5(kHz)的频率从交流电源59施加-200(V)的交流偏压来实现峰值分别具有-400(V)和0(V)的各瞬间的平均电位。(奇数号电极组和偶数号电极组的交流偏压相位互为反相位)
调色剂载体31上的调色剂图像通过转印装置转印到从给纸装置送给的记录纸等记录介质上，该记录介质通过定影装置定影调色剂图像，将其排出到外部。
当在调色剂载持辊31上载持过剩的调色剂时，电场屏蔽被调色剂电荷屏蔽，而不能产生光斑，因此，从电源对磁性套筒57和调色剂载持辊31之间施加约200(V)的直流偏压，使得载持在调色剂载持辊31上的每单位面积的调色剂量为0.2(mg/cm^2)。顺便说一下，由于具有光斑使调色剂扩散的效果，因此，调色剂从磁性套筒57向调色剂载持辊31的转移即使稍有误差也没有问题，在磁性套筒57和调色剂载持辊31之间，在上述直流偏压上重叠AC偏压这样的工序不是特别必要的，再有，使二成分显影剂的头部非常均匀的工序也不是特别必要的。
另一方面，由于作为感光体58上的实地图像需要的调色剂量为0.4(mg/cm^2)，因此，调色剂载持辊31的移动速度需要为感光体58的移动速度的2倍以上，使得不会产生显影部的调色剂枯竭，在此，设感光体58的移动速度为2.5倍。调色剂载持辊31的移动方向和感光体58的移动方向如图11所示，既可以为同向，也可以为反向。磁性套筒57和调色剂载持辊31的移动方向为了得到返回调色剂的刮取效果，而如图11所示，优选反方向。
根据以上的系统，在感光体58的线速300(mm/s)的基础上，确认了能够实现实地埋藏性、1200dpi点的再现性优良的无浮垢的高画质的显影。
在本实施例的图像形成装置中，作为调色剂，母材树脂(调色剂的主成分)由聚脂或苯乙烯丙烯酸构成，且使用正规带电极性为负极性(负极性)的结构。而且，将潜影载体58的均匀带电部(素地部)和潜影部都设为与调色剂的正规带电基型同极性(在本例中为负极性)，且进行对使电位衰减至低于素地部的潜影部选择性附着调色剂的所谓的反转显影。
图11的筒状调色剂载体辊31如先前图1所示，具有玻璃基板1、多个电极(21、22…)、覆盖这些电极的作为表面保护膜的保护层3。该保护层3为，伴随与在作为调色剂载体的调色剂载体辊31表面上跳跃的调色剂的摩擦，促进调色剂向正规带电极性(本例中为负极侧)的摩擦带电量的材料构成的结构。即，调色剂最好位于在摩擦带电系列上比保护层3靠负极侧。作为可实现这种关系的保护层3的材料，可示例硅、尼龙、密胺树脂、丙烯酸树脂、PVA、尿烷等有机材料。另外，也可以是季铵碱或苯胺黑类染料等。另外，也可以是Ti、Sn、Fe、Cu、Cr、Ni、Zn、Mg、Al等金属材料。还可以是TO2、SnO2、Fe2O3、Fe3O4、CuO、Cr2O3、NiO、ZnO、MgO、Al2O3等无机材料。进而也可以是将至此示例的材料的两种以上混合的材料。
在具备这种保护层3的本图像形成装置中，伴随作为调色剂载体的调色剂载体辊31的保护层3(表面保护层)与跳跃的调色剂的滑动摩擦，促进调色剂向正规带电极性侧的摩擦带电。而且，避免伴随与保护层3的滑动摩擦的调色剂向正规带电极性的相反极性侧摩擦带电。由此，通过一直伴随跳跃的调色剂的带电量(正规带电极性)的降低，可抑制调色剂的跳跃不良引起的显影不良的产生。
另外，作为调色剂也可以使用正规带电极性为正极性(正极性)的物质。在该情况下，作为保护层3，只要使用由伴随与调色剂的滑动摩擦促进调色剂向正极性侧的摩擦带电的材料构成的物质即可。
调色剂的带电系列是指，在调色剂母材树脂(粒子)中添加了二氧化硅、氧化钛等外添加剂的作为调色剂整体的带电系列。带电系列的序列可如下研究。即，在使调色剂在表面保护层上与表面保护层滑动摩擦规定时间后，吸引并提取该调色剂。然后，用静电计测定提取的调色剂的带电量。若该测定结果表示调色剂向负极性的带电量增加，则调色剂成为比表面保护层靠负极侧的带电系列。另外，若测定结果表示调色剂向正极性的带电量增加，则调色剂成为比表面保护层靠正极侧的带电系列。
图12表示本发明的其它实施例。在该实施例中，在图11所示的实施例中，显影器56为将磁性套筒57省略简化了的构成，通过二成分显影剂的级联显影现象对载持辊31进行调色剂供给。显影器56由于利用简单的级联在调色剂载持辊31上形成薄的调色剂层，因此，与图11所示的实施例相比，其向调色剂载持辊31的调色剂转移量低，但通过以该量提高调色剂载持辊31的旋转速度，可实现对感光体58的显影速度。由省略了图12所示的实施例的磁性套筒57的二成分显影器56及调色剂载持辊31构成的显影装置实际上与现有的二成分显影器的尺寸相同，因此，图12所示的实施例可以以小型来构成高画质的图像制作引擎。
因此，根据本实施例可知，与现有技术相比，可实现高画质，且可更小型。
图13表示本发明的其它实施例。该实施例在图12所示的实施例中，使用仅具有调色剂的一成分显影器64代替二成分显影器56，该一成分显影器64相对于调色剂载持辊31使调色剂移位，在调色剂载持辊31上形成薄的调色剂层。在该情况下，一成分显影器64利用循环叶片67搅拌容器65内的调色剂66并使其循环，同时将其供给到调色剂载持辊31，通过作为调色剂限制部件的计量叶片68将调色剂载持辊31上的调色剂限制在一定厚度，构成薄的调色剂层。
向调色剂载持辊31的调色剂供给的稳定性的意图上，图11所示的实施例及图12所示的实施例中也有稍微劣化的部分，但这只要不阻碍条件则也是可以解决的问题，最主要的是可提供非常小型轻量且高画质的显影装置。
因此，根据本实施例可知，与现有技术相比，可实现高画质，且可更小型。
图14表示本发明的其它实施例。该实施例利用与由图11所示的实施例的二成分显影器56及调色剂载持辊31构成的显影装置相同的显影装置构成，是在感光体上重叠形成各色调色剂图像的图像形成装置的例子。在该实施例中，作为感光体的带状的有机感光体69挂在未图示的两个辊子上，通过未图示的驱动部旋转驱动。
在感光体69的左侧排列有分别形成多色、例如黑色、黄色、青绿色、品红的图像的作为多个图像形成装置的图像制作装置70K、70Y、70C、70M。感光体69首先在图像制作装置70K中通过带电装置71K均匀带电，利用未图示的作为曝光装置的写入装置，通过由黑色图像数据调谐的光束72K曝光，由此形成静电潜影，且该静电潜影通过与图11所示的实施例的二成分显影器56及调色剂载持辊31构成的显影装置相同的构成的显影装置73K显影，构成黑色调色剂图像。之后，感光体69通过除电器74K除电，以备下一图像形成。
其次，感光体69在图像制作装置70Y中通过带电装置71Y均匀带电，利用未图示的作为曝光装置的写入装置，通过由黄色图像数据调谐的光束72Y曝光，由此形成静电潜影，且该静电潜影通过与上述图11所示的实施例的二成分显影器56及调色剂载持辊31构成的显影装置相同的构成的显影装置73Y显影，构成与上述黑色调色剂图像重叠的黄色调色剂图像。之后，感光体69通过除电器74Y除电，以备下一图像形成。
其次，感光体69在图像制作装置70C中通过带电装置71C均匀带电，利用未图示的作为曝光装置的写入装置，通过由青绿色图像数据调谐的光束72C曝光，由此形成静电潜影，且该静电潜影通过与上述图11所示的实施例的二成分显影器56及调色剂载持辊31构成的显影装置相同的构成的显影装置73C显影，构成与上述黑色调色剂图像及上述黄色调色剂图像重叠的青绿色调色剂图像。之后，感光体69通过除电器74C除电，以备下一图像形成。
其次，感光体69在图像制作装置70M中通过带电装置71M均匀带电，利用未图示的作为曝光装置的写入装置，通过由品红图像数据调谐的光束72M曝光，由此形成静电潜影，且该静电潜影通过与上述图11所示的实施例的二成分显影器56及调色剂载持辊31构成的显影装置相同的构成的显影装置73M显影，构成与上述黑色调色剂图像、上述黄色调色剂图像、及上述青绿色调色剂图像重叠的品红调色剂图像，由此形成全彩色图像。
另一方面，从未图示的给纸装置送出记录纸等记录介质，该记录介质通过从电源施加转印偏压的作为转印装置的转印辊75转印感光体69上的全彩色图像。转印了全彩色图像的记录介质通过定影装置76将全彩色图像定影，排出向外部。感光体69在转印全彩色图像后，通过作为清洗装置的除垢器77除去残留的调色剂等。
还有，显影装置73K、73Y、73C、73M也可以使用图12的由二成分显影器56及调色剂载持辊31构成的显影装置或图13的由一成分显影器64及调色剂载持辊31构成的显影装置。
在该实施例中，由于在同一感光体69上进行四色量的写入，因此，与通常的四串联方式相比，原理上几乎不会产生位置偏差，可在感光体上进行色彩重叠，得到没有位错的高画质的全彩色图像。
另外，在图14所示的图像形成装置中，鉴于上述的实验结果，在Vmax(V)/p(μm)＞1这样的条件的基础上，也具备p(μm)＜d(μm)这样的条件。在这样的构成中，如上所述，对在感光体69上一次形成的调色剂图像完全没有影响，而且，感光体69上形成的先行色的调色剂层也不会转移到后续色的显影装置内。因此，完全没有紊乱(スキヤベンジ)或混色等问题，能够长期稳定地进行高画质的图像制作工艺。
权利要求
1.一种显影装置，其具备表面可移动的调色剂载体，该调色剂载体具备具有在相互绝缘的状态下沿规定方向排列的多个电极的电极图案，通过在以所述多个电极的规定电极为起点的奇数号的电极集合体即奇数号电极组和偶数号电极的集合体即偶数号电极组之间产生电位差，一边使所述调色剂载体表面上的调色剂在电极间移动，一边通过所述调色剂载体的表面移动将其运送到与潜影载体对向的位置，使其附着在所述潜影载体上的潜影上，其特征在于，通过对奇数号电极和偶数号电极施加相位互不相同的脉冲电压，使所述调色剂载体表面上的调色剂在两电极间移动。
2.如权利要求1所述的显影装置，其特征在于，作为相位互不相同的所述脉冲电压，采用互为反相位的脉冲电压。
3.如权利要求1或2所述的显影装置，其特征在于，在由Vmax(V)表示所述电位差的最大值，由p(μm)表示所述奇数号电极和所述偶数号电极的间距时，Vmax/p＞1的关系成立。
4.如权利要求1～3中任一项所述的显影装置，其特征在于，在设所述奇数号电极和所述偶数号电极的间距为p(μm)，所述调色剂载体和潜影载体的距离为d时，p＜d的关系成立。
5.如权利要求1～4中任一项所述的显影装置，其特征在于，所述调色剂载体的表面由在与调色剂摩擦中能够对调色剂给予正规的电荷的材料覆盖。
6.如权利要求1～5中任一项所述的显影装置，其特征在于，所述调色剂载体为旋转辊形状，在该调色剂载体的旋转轴一侧连结所述奇数号电极组，在所述旋转轴的另一侧连结所述偶数号电极组。
7.如权利要求1～6中任一项所述的显影装置，其特征在于，在所述调色剂载体上具有形成带电调色剂层的装置。
8.一种图像形成装置，其特征在于，具有权利要求1～7中任一项所述的显影装置。
9.一种图像形成装置，其特征在于，具有权利要求1～7中任一项所述的显影装置，通过该显影装置在潜影载体上重叠形成两种以上的调色剂图像。
全文摘要
本发明涉及一种可抑制浮垢产生的跳跃式的图像形成装置。该图像形成装置具备表面可移动的调色剂载体，该调色剂载体具备具有在相互绝缘的状态下沿规定方向排列的多个电极的电极图案，通过在以这些多个电极的规定电极为起点的奇数号的电极集合体即奇数号电极组和偶数号电极的集合体即偶数号电极组之间产生电位差，使调色剂载体表面上的调色剂在电极间移动，并且通过调色剂载体的表面移动将其运送到与潜影载体对向的位置，使其附着在所述潜影载体上的潜影上，其中，通过对奇数号电极和偶数号电极分别施加图15所示那样相位互不相同的脉冲电压，使所述调色剂载体表面上的调色剂在两电极间移动。
文档编号G03G15/00GK1955858SQ20061013616
公开日2007年5月2日 申请日期2006年10月13日 优先权日2005年10月13日
发明者塚本武雄, 近藤信昭, 堀家正纪, 高桥朋子, 山田正明, 小杉秀树, 门田一郎, 中川悦典, 石井保之 申请人:株式会社理光