图像形成装置和显影装置的制作方法

专利名称：图像形成装置和显影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备显影剂承载体以及检测部件的显影装置，所述显影剂承载体 承载显影剂，所述检测部件是检测显影剂量的检测部件，在显影剂承载体和检测部件之间 检测静电电容。该显影装置能够用于图像形成装置，图像形成装置优选是打印机、复印机等 电子照相装置。
背景技术：
作为对用于电子照相装置等图像形成装置中的显影装置所收纳的显影剂(以下 称作调色剂)的剩余量进行检测的方法，提出有静电电容检测方式的调色剂剩余量检测方法。例如，在图14(日本特开2002-244414号)所示的采用接触显影方式的显影装置 中，从显影偏压电源105对显影剂承载体即显影辊109施加交流电压，该交流电压是通过周 期性地通断作为显影偏压的直流偏压而形成的。借助通过通断显影偏压而形成的交变电场，而在检测显影剂量的检测部件即天线 78上感应产生电压，通过测定该电压，能够检测天线78和显影辊109之间的调色剂量。艮口， 通过检测器102判断在天线78和显影辊109之间是处于被调色剂填满的状态还是处于调 色剂消耗从而未被调色剂填满的状态。在进行调色剂剩余量检测时，为了排除感光鼓和显影辊之间产生的静电电容的影 响，希望使感光鼓和显影辊分离。在该装置中，以图14的摆动中心106为中心，利用接离弹 簧107和接离凸轮108使显影装置摆动，从而能够使感光鼓和具有弹性的显影辊109接触 或分离。另一方面，针对采用跳动式显影方式的显影装置，还提出了通过对作为显影剂承 载体的显影套筒施加交变电场即显影偏压，而利用静电电容的变化进行调色剂剩余量检测 的方法。特别是，在利用非磁性单一成分显影剂即调色剂的显影器中，一般在显影室73中 设置向显影套筒上供给显影剂的供给部件。在将利用静电电容的变化进行调色剂剩余量 检测的方法用在这种采用非磁性单一成分显影剂的显影器中的情况下，由于存在供给部件 的原因，使得设置天线的空间狭小，从而会产生剩余量检测能力降低、妨碍调色剂输送等问 题。因此，提出了下述方法，S卩，如图15(日本特开平4-234777号)所示，将供给部件 设计成在金属制导电性支承体79的圆周围设置由聚氨酯海绵构成的供给部件80的结构， 在向套筒75供给调色剂时，对套筒75施加交变电场。由此，在导电性支承体79上感应产 生与显影剂的量相应的电压，利用该感应电压来检测显影剂的剩余量。
在这种跳动式显影方式中，感光鼓和作为显影剂承载体的显影套筒隔开既定的间 隙对置，从而不必如图14所示那样将显影装置设计成能接触或分离的结构。在日本特开2002-244414号中，将非磁性单一成分接触显影装置的显影偏压设为 直流偏压，并周期性地通断该直流偏压，利用这样产生的交变电场来检测调色剂剩余量。在利用非磁性单一成分显影剂的显影装置中，需要在显影室23中设置供给部件 79，因此，会使得设置天线78的空间变窄，从而导致调色剂剩余量检测能力降低、妨碍调色 剂输送等问题。即，设置专用的天线78作为检测显影剂量的部件这一做法无论是从空间考 虑还是从成本考虑都是不利的。另外，为了在不产生图像不良的情况下周期性地通断作为显影偏压的直流偏压， 在印刷各图像时，要在印刷与印刷之间的间隔(所谓的纸间间隔)中如图14所示那样使感 光鼓和显影辊分离。但是，存在于显影辊和天线之间的调色剂的姿势在进行图像形成时即显影辊和感 光鼓接触时、和在有纸间间隔时即显影辊和感光鼓分离时是不同的。这样，会产生下述问 题由于是通过改变显影装置的姿势而进行接触和分离动作，故存在于显影辊和天线之间 的显影剂量会变化，随之电压输出也变化，到达稳定需要花费时间。这样，在现有技术的实 例中，如果改变显影装置的姿势而检测显影剂量，则检测精度不稳定，不能进行准确的检 测。另一方面，在图15中，在利用非磁性单一成分显影剂、感光鼓和显影套筒分离的 非接触显影方式下，利用显影剂供给部件作为检测显影剂量的部件。尝试了将这种利用显 影剂供给部件实施的显影剂量检测方法用于接触显影装置。具体而言，利用显影偏压电源 101在显影辊上施加在直流上叠加了交流的显影偏压，在由聚氨酯海绵构成的供给部件的 导电性金属支承体上感应产生电压，对该电压进行测定。但在对采用非磁性单一成分显影剂的接触显影装置中的显影辊施加直流叠加交 流而得的显影偏压的情况下，产生了被称作灰雾的空白部分污染问题。进而，由于显影辊和 感光鼓接触，所以彼此敲击而振动，结果产生了令人不快的击打声。另外，如已经在图14中说明过的那样，在感光鼓和显影辊保持接触的状态下进行 显影剂量检测时，由于感光鼓和显影辊之间产生的静电电容的影响，难以高精度地对显影 剂量进行检测。

发明内容
本发明的目的在于提供一种不必在显影容器内设置用于检测静电电容的专用天 线、在空间和成本方面有利的显影装置。本发明的另一目的在于提供一种在显影容器内为了检测静电电容而采用了向显 影剂承载体供给显影剂的显影剂供给部件的显影装置。本发明的另一目的在于提供一种能够在显影容器内准确地进行静电电容检测的
显影装置。本发明的目的在于提供一种即便在显影装置姿势变化的情况下也能准确检测显
影剂量的显影装置。本发明的另一目的在于提供一种无论显影容器内的显影剂量如何都能提高显影
6剂量的检测精度的显影装置。本发明的进一步的目的以及特征将通过参照附图阅读下述详细说明而变得明了。


图1是表示应用了本发明的显影装置的一个例子的概略剖视图。图2是表示“表面通气量”的测定方法的图。图3是表示用于通气量测定的夹具的图。图4是表示用于通气量测定的通气保持器的图。图5A是具备应用了本发明的显影装置的图像形成装置的概略剖视图。图5B是表示显影装置的接触状态的图。图5C是表示显影装置的分离状态的图。图6是图像形成装置和显影装置的框图。图7是本实施例的检测装置的框图。图8表示本实施例的调色剂剩余量检测的流程图。图9是表示显影装置内的调色剂量与静电电容检测器的输出之间的关系的曲线 图。图10是表示显影装置内的调色剂量与供给辊内含有的调色剂量之间的关系的 图。图11是表示供给辊内含有的调色剂量和静电电容检测器的输出之间的关系的曲 线图。图12是表示显影装置内的调色剂量与静电电容检测器的输出之间的关系的曲线 图。图13是表示具备应用了本发明的显影装置的图像形成装置的概略剖视图。图14是表示现有的显影装置的概略结构图。图15是表示现有的显影装置的概略结构图。
具体实施例方式
下面以图为例对本发明的显影装置进行说明。图1是表示应用了本发明的显影装置的一个例子的概略剖视图。显影装置具备显影容器3、显影剂承载体1、显影剂供给部件(显影剂量检测部 件)2、和显影剂限制部件5。在图1中，3是收纳作为非磁性单一成分显影剂的调色剂T的 显影容器。作为显影剂承载体的显影辊1设置在显影容器3的开口部，并以可转动的方式 支承在显影容器3上。另外，在显影容器3中，配置有与显影辊1接触着转动而向显影辊1 供给调色剂T的作为显影剂供给部件的供给辊2、和一端部与显影辊1抵接而将供给到显影 辊1上的调色剂T限制为薄层的限制部件5。如后所述，显影剂供给部件还起到检测显影容 器内的显影剂量的检测部件的作用。使用具有带负电的性质的非磁性单一成分调色剂T作为显影剂，在显影时通过摩 擦使调色剂T带上负电，调色剂的凝集度为15%。关于调色剂的凝集度，如下所述进行测定。
作为测定装置，使用具有数字振动计(昭和测器公司制数字振动计1332)的粉末 测定仪(细川$々口 >公司制造)。作为测定方法，在振动台上按网孔变小的顺序重叠390网眼、200网眼、100网眼的 筛网，即，以100网眼的筛网在最上方的方式，将390网眼、200网眼、100网眼的筛网依次重叠。在这样设置好的100网眼筛网上添加准确称量得到的5g试样(调色剂)并进行 调整，使得数字振动计的变位值达到0.60mm(峰值-峰值)，施加15秒钟的振动。然后，测 定残留在各筛网上的试样的质量，并根据下式得到凝集度。此时的测定样品是分别事先在23°C、60%RH环境下放置了 24个小时的样品，测定 是在23°C、60% RH的环境下进行。凝集度(％ ) = (100网眼筛网上的残余试样质量/5g) X100+(200网眼筛网上的 残余试样质量/5g) X60+(390网眼筛网上的残余试样质量/5g) X20显影装置4设置成，使显影容器3的开口部在下，调色剂T的自重作用在设置在开 口部的显影辊1以及供给辊2上。这样设置能使得显影剂容易进入到供给辊2内，对于高 精度地检测显影容器内的显影剂量来说是优选的。显影辊1设计成下述结构在导电性支承体la的周围设置有配合了导电剂的半导 电性的弹性橡胶层lb，向图1中的A方向旋转。具有作为导电性支承体的外径6 (mm)的芯电 极(芯金電極)la，在芯电极la的周围设置有配合了导电剂的半导电性的硅酮橡胶层lb。 进而，在硅酮橡胶层lb的表层涂敷有20 ( y m)左右的丙烯酸-氨基甲酸酯类橡胶层lc，显 影辊5整体的外径为12 (mm)。另外，本实施例中的显影辊1的电阻为1X106(Q)。这里，对显影辊电阻的测定方法进行说明。使显影辊1以9. 8N的接触载荷接触在直径30mm的铝套筒上。通过使该铝套筒旋 转，使显影辊1以60rpm相对于铝套筒从动旋转。接着，在显影辊1上施加-50V的直流电 压。此时，在接地侧设置10kQ的电阻，通过测定该电阻两端的电压来计算出电流，从而算 出显影辊1的电阻。如果显影辊1的体积电阻大于1X109(Q)，则显影辊表面上的显影偏压的电压值 降低，显影区域的直流电场减少，从而显影效率降低，故会产生图像浓度下降的不良情况。 因此，以将显影辊1的电阻设置为1X109(Q)以下为宜。作为显影剂供给部件而且作为显影剂量检测部件的供给辊2包括导电性支承体、 支承在导电性支承体上的发泡层。具体而言，在作为导电性支承体的外径5(mm)的芯电极 2a的周围设置有发泡聚氨酯层2b，向图1中的B方向旋转，该发泡聚氨酯层2b是由气泡彼 此相连的连续气泡体(连泡)构成的发泡层。包括发泡聚氨酯层2b在内的供给辊2整体 的外径为13 (mm)。通过将表层的聚氨酯设为连续气泡体，能够使得调色剂大量进入到供给 辊内部，所以能够提高后述的调色剂量检测性能。另外，本实施例中的供给辊2的电阻为1 X 109 ( Q )。这里，对供给辊的电阻测定方法进行说明。使供给辊2接触直径为30mm的铝套筒，使得后述的侵入量为1. 5mm。通过使该铝 套筒旋转，而使得供给辊2以30rpm相对于铝套筒从动旋转。其次，在显影辊1上施加-50V的直流电压。此时，在接地侧设置10kQ的电阻，通过测定该电阻两端的电压来计算出电 流，进而计算出供给辊2的电阻。 将供给辊2的表面泡孔直径设为50 ii m 1000 u m。这里，所谓泡孔直径是指任意截面的发泡泡孔的平均直径，通过下述方式获得从 任意截面的放大图像测定出最大发泡泡孔的面积，从该面积换算出与圆相当的直径，得到 最大泡孔直径。将该最大泡孔直径的二分之一以下的发泡泡孔作为干扰删除，然后，根据剩 余的各个泡孔面积进行同样换算，这些泡孔直径的平均值即为上述泡孔直径。供给辊2的表面通气量为1. 8 (升/分钟)以上。下面对本实施例的供给辊2的“表面通气量”进行详细说明。在本申请中，将“通气量”设定成，使得供给辊内外的调色剂的排出和吸入能够顺 利进行，供给辊内部和供给辊外部处于平衡状态。由于与空气混合而粉流体化了的调色剂 的排出和吸入通过供给辊的“表层面”进行，所以直接规定“通过表层面的通气量”是很重 要的。图2是表示“表面通气量”的测定方法的图。首先，将本实施例的供给辊2插入到图3所示那样的测定夹具18中。图3的测定 夹具18是在中空圆筒体的侧面上穿设有直径10(mm)的贯通孔的部件，制作成贯通孔的中 心轴和圆筒轴垂直。中空圆筒体使用内径比待测定的供给辊的外径小1mm的部件。这是为 了消除测定夹具18的圆筒体内面和待测定供给辊之间的间隙。本实施例的供给辊2的外 径为13 (mm)，测定夹具18的内径为12 (mm)。插入有供给辊2的测定夹具18被安装在图4所示那样的通气保持器19上。通气 保持器19在中空圆筒体19a的侧面上连结有连结管19b，呈T字形，与连结管19b相连的部 分的相反侧的部分被大幅切除，其中连结管19b用于安装与减压泵20连通的通气管21。连 结管1%的内径设定成比测定夹具18的贯通孔大。在本实施例中，将连结管19b的内径设 为12(mm)。通气保持器19的中空圆筒体19a的内径与测定夹具18的外径大致尺寸相同， 能够将测定夹具18插入到中空圆筒体19a中。如图2所示，测定夹具18的贯通孔的一侧 从中空圆筒体19a的切除部分完全露出，贯通孔的另一侧设置成与连结管19b的内径基本 正对。在通气保持器19的中空圆筒体19a的左右，如图2所示，设置有连结在中空圆筒 体19a上的一端被堵塞的丙烯酸类管22a、22b。从测定夹具18的左右伸出的供给辊6被收 纳在上述丙烯酸类管22a、22b中。在通气管21的中途设置有流量计23 (KZ型通气量测定器大荣化学精器制作所) 以及差压调整阀24。在通过减压泵20对通气管21的内部侧进行排气时，上述测定夹具18、通气保持器 19、通气管21、丙烯酸类管22a、22b的连结部分被带或油脂等密封，以便空气不会从露出的 测定夹具18的贯通孔以外的地方流入。如下进行“表面通气量”的测定。首先，在图2中，在没有设置供给辊2的状态下， 使减压泵20工作，利用差压调整阀24进行调节，使得流量计23的测定值稳定在10. 8(升 /分钟)。然后，设置作为测定对象的供给辊2，如前所述小心地进行密封，然后在与上述同 样的排气条件下测定流量计23的测定值作为“表面通气量”。当然，“表面通气量”采用的
9是流量计23的测量值足够稳定的时刻下的值。通过供给辊2的空气流从位于测定夹具18的露出的贯通孔处的发泡聚氨酯层2b 的表面流入，通过发泡聚氨酯层2b的内部，从位于测定夹具18的另一侧的贯通孔处的发泡 聚氨酯层2b的表面流出。一般的供给辊2的发泡聚氨酯层2b的表面大多与发泡聚氨酯层2b的内部不同。 例如，在模内发泡形成供给辊2的情况下，有时会在表面出现表面泡孔的开口率与内部不 同的皮肤层。而且，还有时不将发泡聚氨酯层2b的表面形成为单纯的圆筒面，而故意设置 凹凸。进出发泡聚氨酯层2b内外的调色剂粉流体有时会受到上述表面的状态影响，所以仅 靠JIS-L1096那样的体积通气量测定，不能捕捉到这一变化。因此，在本实施例中，采用了 上述那样的对从发泡聚氨酯层2b的表面流入流出的空气流进行测定的通气量测定法，以 此作为获得前述的调色剂粉流体平衡状态(或者接近于平衡的状态)的主要因素。即，本 发明人发现这样的因素是很重要的。显影辊1向图1中的A方向旋转，供给辊2向图1中的B方向旋转，各自的旋转中 心彼此之间的距离设定为11 (mm)。上述发泡聚氨酯层2b的硬度与硅酮橡胶层Ib以及丙 烯_氨基甲酸酯类橡胶层Ic相比十分柔软，所以，显影辊1的表面是以将发泡聚氨酯层2b 最大压扁1. 5 (mm)的状态接触。上述最大压扁量是显影辊1不接触发泡聚氨酯层2b时发 泡聚氨酯层2b表面的位置、与进行通常使用而使得显影辊1接触于发泡聚氨酯层2b从而 将其压扁时发泡聚氨酯层2b表面的位置之间的最大距离。将该最大压扁量称作显影辊1 相对于供给辊2的侵入量。显影辊1的旋转速度是130 (rpm)，供给辊2的旋转速度是100 (rpm)。随着显影辊 1和供给辊2的旋转，发泡聚氨酯层2b在与显影辊1接触的部分被压扁。此时，被保持在供 给辊2的发泡聚氨酯层2b的表层或者内部的调色剂T由于发泡聚氨酯层2b被压扁而从发 泡聚氨酯层2b的表层排出来，其一部分转移到显影辊1的表面上。转移到显影辊1的表面 上的调色剂T被与显影辊1接触地设置在比前述接触部靠旋转方向下游处的显影剂限制部 件即限制刮板5限制，从而均勻地涂敷在显影辊1上。在上述过程中，调色剂T被显影辊1 与供给辊2之间的接触部或者显影辊1与限制刮板5之间的限制部滑擦，从而获得希望的 摩擦带电电荷(在本例中是负电荷)。而且，通过如图1所示那样使显影辊1和供给辊2在 接触部朝相反方向旋转，利用供给辊2剥离并除去显影辊1上的显影剩余调色剂。发泡聚 氨酯层2b通过与显影辊1之间的接触部后将由显影辊1引起的按压变形恢复时，将调色剂 吸入到发泡聚氨酯层2b中。下面，利用图5A、图5B、图5C对将本实施例的显影装置安装到图像形成装置时的 动作进行说明。图5A是具备应用了本发明的显影装置的图像形成装置10的概略剖面图。在图5A中，作为图像承载体的感光鼓11朝箭头E方向旋转。首先，感光鼓11禾Ij 用作为带电装置的带电辊12而带上均勻的负电。然后，利用来自作为曝光机构的激光光学 装置13的激光而曝光，在表面上形成静电潜像。利用显影装置4将该静电潜像显影，而以调色剂像的形式可视化。在本实施例中， 调色剂附着在感光鼓的曝光后部分而翻转显影。可视化了的感光鼓11上的调色剂像被转印辊14转印到作为转印材料的记录介质 15上。没有被转印而残留在感光鼓11上的转印剩余调色剂被作为清洁部件的清洁刮板17刮除，并被收纳到废调色剂容器18中。清洁后的感光鼓11重复上述动作而进行图像形成。 另一方面，转印了调色剂像的记录介质6在被定影装置16永久定影之后排出到机器外部。在本实施例中，显影装置4以盒20的形式设置，该盒20将感光鼓11以及带电辊 12、清洁刮板17、废调色剂容器18构成为一体。盒20能以下述方式装卸于图像形成装置的 主体将图像形成装置上部的开闭窗朝图5A中的G方向打开，并沿着图像形成装置内部的 引导器21由使用者朝图5A中的H方向抽出。在本实施例中，通过对带电辊12施加-1000V的直流电压而使感光鼓11表面带上 大约-500V电。将该电位称作暗部电位Vd。在感光鼓的电位Vd稳定之前的既定时间内，显 影装置4如图5C所示那样维持感光鼓11和显影辊1分离的状态。分离凸轮42设置在图 像形成装置的主体上，能够借助设置在图像形成装置主体上的驱动机构以及驱动传递机构 (未图示)进行旋转，此时，处于分离位置B，从而按压显影装置4背面的既定位置。例如， 在感光鼓11的前旋转期间和后旋转期间，将感光鼓11和显影辊1维持在分离的状态。显影装置具备受力部43，该受力部43受到能够使显影容器移动到借助显影辊进 行显影动作的第1位置、和不进行显影动作的第2位置的力。受力部43被设置在盒的显影 装置4背面的上述既定位置。受力部43具有与分离凸轮42接触着旋转时所需的表面滑动 性能，在本实施例中具有即便在受最大力的状态也就是分离状态下也不会变形的硬度等性 能。通过该分离凸轮42的转动动作，凸轮42的凸轮面按压盒的受力部43，显影装置4 以摆动中40为旋转轴而旋转，克服设置在显影装置4和废调色剂容器18之间的按压弹簧 41的反力。由于显影装置4的摆动，使显影辊1相对于感光鼓11从接触位置(图5B)向分 离位置(图5C)移动。将显影辊1和感光鼓11接触的状态下的显影装置的姿势位置称作第1位置(显 影位置)，将显影辊1从感光鼓11分离的状态下的显影装置的姿势位置称作第2位置(非 显影装置)。在该第2位置上，显影装置不进行显影动作。待到感光鼓的电位Vd稳定后，感光鼓11借助来自作为曝光机构的激光光学装置 13的激光而曝光，在其表面上形成静电潜像。曝光后的部位的表面电位为大约-100V。将 该电位称作明部电位VI。另外，在既定的时机，借助设置在图像形成装置的主体上的驱动 机构以及驱动传递机构(未图示)，显影辊1以及供给辊2开始旋转驱动，为之后的静电潜 像的显影工序做好准备。在显影工序之前，显影装置从第2位置向第1位置移动。因此，显 影装置的第1位置是显影辊1和感光鼓11接触而将感光鼓11上形成的静电潜像显影的位 置。例如，分离凸轮42借助设置在图像形成装置的主体上的驱动机构，如图5B所示那 样，使得显影装置旋转到分离位置(非显影位置)A。在分离位置A上，推压着显影装置背面 的受力部43的力被解除。从而，在设置于显影装置4和废调色剂容器18之间的按压弹簧 41的力作用下，显影装置4以摆动中40为旋转轴旋转，使显影辊1接触感光鼓11 (图5C)。 此时，在显影辊1上，在既定的时机施加-300V的直流电压作为显影偏压。显影装置的第1位置是这样使显影辊1和感光鼓11抵接而将形成在感光鼓11上 的静电潜像显影的位置。在静电潜像的显影结束后，即，在感光鼓11的后旋转过程中等，分离凸轮42再次旋转到分离位置B。由此，按压显影装置背面的受力部43，显影装置4以摆动中心40为旋转轴旋转，克服设置在显影装置4和废调色剂容器18之间的按压弹簧41的反力，使显影辊 1从感光鼓11分离。即，再次使显影装置4向第2位置移动。同时，停止显影辊1以及供给辊2的旋转驱动，停止向显影辊1施加显影偏压。在本实施例中，在使显影辊1从感光鼓11分离的第2位置(图5C)上，能够检测 显影辊和供给辊之间的静电电容，进而能检测显影装置4的调色剂剩余量。下面利用图6和图7对本实施方式中的利用静电电容变化实施的调色剂剩余量检 测方法进行说明。图6表示将本实施例的显影装置4设置在图像形成装置10内部的状态，25是与显 影辊1的芯电极Ia电气地导通的显影装置附属的接触电极。作为与接触电极25相对应的 接触电极，在图像形成装置10的主体侧设置接触电极26，接触电极26与图像形成装置10 的主体内部的静电电容检测装置即检测器29相连。同样，分别设置有与供给辊2的芯电极 2a电气地导通的显影装置附属的接触电极27、以及对应的图像形成装置10主体侧的接触 电极28，接触电极28与图像形成装置10的主体内部的检测用交流偏压电源30相连。这 样，接触电极25、27设置在盒中，接触电极26、28设置在图像形成装置的主体上。在显影装 置4被设定在图像形成装置10内的既定位置的状态下，在显影辊1和感光鼓11接触的第 1位置、以及显影辊1和感光鼓11分离的第2位置这两个位置上，接触电极25与26、接触 电极27与28电气地导通。S卩，即便显影装置4在第1位置和第2位置之间摆动，接触电极25和接触电极26 以及接触电极27和接触电极28也分别保持接触。在进行通常的显影动作时，显影装置位 于第1位置，经由电极26对电极25施加显影偏压(直流电压)。此时，经由电极28在电 极27上施加与显影偏压同样的电压。即，在进行显影动作时，电极25和电极27处于相同 电位，在显影辊和供给辊之间不会形成电场。这样，在进行显影动作时，静电电容检测装置 29、交流偏压电源30被切换到显影偏压电源。下面，如图7所示，在不进行显影动作时，显影装置处于第2位置，在本实施例中， 对供给辊2的导电性芯材2a从偏压电源30施加调色剂剩余量检测用偏压，进行显影装置 4的调色剂剩余量检测。作为调色剂剩余量检测用偏压，使用频率50KHz、Vpp = 200V的交 流偏压。在显影辊1的导电性芯材Ia上，利用施加给芯材2a的调色剂剩余量检测用偏压 而感应产生电压，该电压被检测器29检测出来。不进行显影动作的时候处于不进行显影动作的第2位置也就是感光鼓11和显影 辊1分离的状态。具体而言，这样的时候在例如是不进行图像形成的纸间间隔期间、或者完 成了图像形成工序而将记录介质15从图像形成装置排出到机器外部期间的装置动作(所 谓后旋转动作)等中实现。当然，在图像形成前的感光鼓前旋转动作中也可以将显影装置 设在第2位置。此时，在该第2位置上，感光鼓11和显影辊1分离，所以即便作为调色剂剩余量检 测用偏压而施加交流偏压，也不会产生被称作灰雾的空白部分污染问题。而且，由于感光鼓 11和显影辊1分离，所以不会产生显影辊和感光鼓接触过程中互相敲击而振动时引起的令 人不快的击打声音。
通过从供给辊2的导电性芯材2a施加用于检测调色剂剩余量的交流偏压，将显影 辊1用作静电电容检测用的天线，从而能够防止在显影室内设置另外的专用天线时所产生 的对调色剂输送的妨碍。在感光鼓11和显影辊1的接触分离动作过程中，也就是在进行显影动作的第1位 置和不进行显影动作的第2位置之间，如图5B和图5C所示那样，当然显影装置4的姿势变 化，随之调色剂也进行动作。此时，在本实施方式的显影装置4中，是从供给辊2的导电性芯材2a施加交流偏 压以进行调色剂剩余量检测，并将显影辊1用作静电电容检测用天线，从而对供给辊2所含 的调色剂的静电电容变化进行测定。由此，尽管随着接触分离动作的进行，显影装置4姿势 变化，调色剂T进行动作，但供给辊2所含的调色剂量不会变化，也就是说存在于显影辊1 和天线(供给辊)之间的调色剂量不会变化，所以不会有天线上感应产生的电压输出变化 的问题。即，由于供给辊2具备能使调色剂进入到内部的发泡层，所以即便显影装置的姿势 发生变化，发泡层内的调色剂也难以动作，所以电压输出不会变化。此外，在本实施方式的非磁性单一成分接触显影装置4中，在进行静电电容剩余 量检测时，也就是在显影辊1和感光鼓11分离的状态下，停止显影辊1和供给辊2的驱动。通过停止显影辊1以及供给辊2的驱动，调色剂向显影辊1的供给以及对未显影 调色剂的刮取操作中断，从而供给辊2所含的调色剂量在调色剂剩余量检测过程中是一定 的，能够提高调色剂剩余量检测精度。
在图8中，示出了本实施例的调色剂剩余量检测的流程图。调色剂剩余量检测的 时机如下，即，在完成图像形成动作后，显影装置从第1位置向第2位置移动，从而进行感光 鼓11和显影辊1分离的动作，然后停止对显影辊1以及供给辊2的驱动。之后施加调色剂 剩余量检测用偏压而进行调色剂剩余量检测。在图9中，用三角点和实线表示向本实施例的显影装置4中填充调色剂T并逐 渐消耗时上述静电电容检测装置29的输出值。在本实施例中，供给辊的表面通气量L是 3.0(升/分钟)。进行测定的温湿度环境是23°C、60%Rh。如图9所示，在本实施例的显 影器结构中，显影装置4内的调色剂T剩余量与静电电容检测装置29的输出值之间以比较 线性的形式具有良好的相关性变化。在调色剂量的表示上，设置基准值，将上述静电电容检 测装置29的输出值和基准值进行比较，在低于基准值的情况下判断为没有调色剂。如果判 断为没有调色剂，则可以利用图像形成装置的主体或与图像形成装置相连的计算机等显示 “无调色剂”等警告，或是中止图像形成装置的图像形成动作。而且，在使用可相对于图像形 成装置的主体拆装的处理盒的情况下，也可以由图像形成装置的主体报告盒的更换时间。 另外，如图9所示，由于调色剂量和静电电容检测装置29的输出值相关，所以能够在显影装 置4内的调色剂T为希望的调色剂剩余量时进行“调色剂剩余量少”等警告显示。进而，通 过设置多个基准值，可以警告显示与调色剂剩余量相关的多个信息。例如，将新收纳在显影 容器中的调色剂量设为100%，将使用过程中的当前调色剂剩余量阶段性地用百分比表示。例如，通过改变供给辊的发泡层的发泡率等，来制作本实施例的表面通气量不同 的若干个供给辊，将其装入到与实施例1相同结构的显影装置中，与实施例1(供给辊的表 面通气量为3.0(升/分钟))的输出结果进行比较。作为实施例2，在采用了具有表面通气量为1. 8(升/分钟)的发泡聚氨酯层的供给辊的显影装置中，以相同条件进行测定，将测定得到的输出值用图9中的四边形点和虚 线表示。作为比较例1，在采用了具有表面通气量为1. 5(升/分钟)的发泡聚氨酯层的供 给辊的显影装置中，以相同条件进行测定，将测定得到的输出值用图9中的圆点和虚线表作为比较例2，在采用了具有表面通气量为0. 8(升/分钟)的发泡聚氨酯层的供 给辊的显影装置中，以相同条件进行测定，将测定得到的输出值用图9中的X点和虚线表将本实施例1、2的输出值与比较例1、2进行比较发现，在比较例1和2中，从使用 初期开始到消耗一半以上调色剂T为止，输出值几乎没有变化，调色剂T变得很少时才开始 出现输出值变化。在图10中，将实施例1的显影装置4内的调色剂T的剩余量与此时供给辊2内所 含的调色剂量以曲线表示。在图10中，是使调色剂T以与图9相同的条件消耗，在各种不 同的调色剂剩余量下测定静电电容，然后将供给辊2取出并测定其中所含的调色剂T的量 (获取与使用前的供给辊2的重量之间的差)。如图10所示可知，显影装置内的调色剂剩 余量与供给辊内含有的调色剂量以比较线性的形式保持着良好的相关性变化。即，只要利 用检测装置29测定静电电容，便能够高精度地判断显影容器内的调色剂量。另外，如果利用本实施例的测定方法对上述现有技术实例中描述过的日本特开平 11-288161号的供给辊的通气量进行测定，则结果为0. 3 1. 3(升/分钟)。在上述测定中，将实施例1的显影装置4的静电电容输出值和此时供给辊2内所 含有的调色剂量在图11中曲线化。如图11所示，显影装置的静电电容输出值和供给辊内 含有的调色剂量大致线性地保持着非常好的相关关系。这表明本实施例的结构能够准确测 定供给辊2内的静电电容变化。S卩，从图10、图11可知，如果利用检测装置29测定静电电 容，则能够高精度地判断供给辊内含有的调色剂量以及显影容器内的调色剂量。另外，制作通气量比本实施例1的供给辊高的几个供给辊，使用与实施例1结构相 同的显影装置，与实施例1的输出结果进行比较。将比较结果表示在图12中。实施例1的 输出结果是三角形点和实线。作为实施例3，在采用了具有表面通气量为3. 9(升/分钟) 的发泡聚氨酯层的供给辊的显影装置中，在相同条件下进行测定，将输出值在图12中用四 边形点和虚线表示。作为实施例4，在采用了具有表面通气量为5. 0(升/分钟)的发泡聚 氨酯层的供给辊的显影装置中，在相同条件下进行测定，将输出值在图12中用圆点和虚线 表不。如图12所示，随着通气量的增大，静电电容检测输出值的绝对值增大，与显影装 置内调色剂量相应的变化量在通气量为3 5 (升/分钟)的供给辊2中相同。也就是说，如 果是具有1. 8 (升/分钟)以上的通气量的供给辊，则检测到的静电电容输出值和显影容器 内的调色剂量相关性良好，剩余调色剂量的检测精度提高。而且，如果通气量较大，则供给 辊的发泡层的空孔部分增加，供给辊的强度变小，从而供给辊的发泡层容易碎裂，为了防止 这一问题，优选通气量在5. 0 (升/分钟)以下。特别是，希望通气量L满足3. 0 < L < 5. 0。通过如上所述适当设定供给辊的通气量，供给辊内所含的调色剂量变多，供给辊 内所含的调色剂量对应于显影容器内收纳的调色剂量的减少而减少(参照图10)。另外，显影辊和供给辊之间的静电电容的输出值对应于供给辊内的调色剂量的减少而减少(参照 图11)。因此，为了判断收纳在显影容器内的调色剂量，对显影辊和供给辊之间的静电电容 的输出值进行测定是有效的(参照图12)。为了增多供给辊内含有的调色剂量，可以使得供 给辊的发泡层的表面的平均泡孔直径大于调色剂的平均粒径(例如重量平均粒径)。另外，供给辊内的调色剂在供给辊开始接触显影辊时由于供给辊开始变形而被排 出一部分，在供给辊结束与显影辊的接触时，供给辊的变形复原从而吸入一部分调色剂。这 样，调色剂相对于供给辊进出，只要显影容器内的调色剂量不变，则供给辊内的调色剂量就 大致保持在平衡状态下。为了更加准确地判断供给辊内的调色剂量而高精度地测定前述静 电电容地输出值，优选如前所述那样停止供给辊的旋转进行测定以便不会发生调色剂相对 于供给辊内的进出。图10所示的显影装置内调色剂剩余量和供给辊内所含调色剂量的相关性依赖于 调色剂T的凝集度。凝集度越低，则调色剂相对于供给辊的进出越容易进行，所以显影装置 内的调色剂剩余量与供给辊内所含调色剂量的相关性越好。在本实施例的图像形成装置10 中，进行图像形成动作，使得显影装置内的调色剂T充分消耗，对该状态下残留在显影容器 内的调色剂T的凝集度进行测定，结果为30%。一般来说，存在显影容器内的调色剂T的使 用度越高、则调色剂T的凝集度越高的倾向，所以可以推测进行图像形成动作之前的显影 装置内的调色剂T的凝集度低于30 %。换言之，如果是具有30%以下的凝集度的调色剂，则能够在获得调色剂相对于作 为本发明特征所在的供给辊的进出处于平衡状态的状况，没有任何问题地使用。供给辊内含有的调色剂量和调色剂容器内的调色剂量之间存在相关关系。从而， 调色剂容器内的调色剂的自重越是能直接作用在供给辊上，则图10所示那样的显影装置 内调色剂剩余量与供给辊内含有的调色剂量之间的相关性越高。因此，通过如本实施例这 样将供给辊配置在调色剂容器内的开口部，能够提高调色剂剩余量检测的精度。在上述实施例的图像形成装置10中，对供给辊2施加调色剂剩余量检测偏压并配 置有对在显影辊1上感应产生的电压进行检测的检测器。但是，在显影辊1上施加调色剂 剩余量检测偏压并配置对在供给辊2上感应产生的电压进行检测的检测器，也可以获得同 样的效果。(其他实施例)进一步参照附图对显影装置的其他优选实施方式的例子进行说明。对于以下实施 方式中记载构成部件以及动作，与实施例1同样，标注相同附图标记而省略说明。图13是应用了本发明的其他实施例的图像形成装置的概略剖视图。图中的由显影装置4构成的显影盒设计成，能够通过由使用者将图像形成装置上 部的开闭窗向图中的G方向打开，并沿着图像形成装置内部的引导器21向图中H方向拉 出，而从图像形成装置主体拆装。在这种方式的显影装置中，也适用实施例1中说明的处理盒的显影装置构成部， 能获得与实施例1同样的效果。即，作为可相对于图像形成装置的主体拆装的盒，可以是本 例中所示的显影盒，也可以是实施例1中表示的具备感光鼓的处理盒。根据本发明，通过在显影容器中使用向显影剂承载体供给显影剂以检测静电电容 的显影剂供给部件，不必在显影容器内设置用于检测静电电容的专用天线，在空间和成本
15方面有利。而且，不会阻碍显影剂的输送，能够稳定地进行检测，进而能提高显影剂量检测 的精度。
另外，根据本发明即使在显影装置的姿势变化的情况下，也能准确检测显影剂的量。
权利要求
一种图像形成装置，具有利用显影剂对形成于图像承载体的静电潜像显影的显影装置，该显影装置具有承载显影剂并利用显影剂对静电潜像显影的显影剂承载体以及显影剂供给部件，该显影剂供给部件具备能使显影剂进入到内部的发泡层并且向上述显影剂承载体供给显影剂，在此，上述显影剂承载体具有能旋转地支撑上述显影剂承载体的芯材，上述显影剂供给部件具有能旋转地支撑上述显影剂供给部件的芯材；显影装置移动机构，使上述显影装置移动到上述显影剂承载体与上述图像承载体接触而进行显影动作的第一位置和上述显影剂承载体与上述图像承载体分离而不进行显影动作的第二位置；以及检测机构，用于检测对上述显影剂供给部件的上述芯材或上述显影剂承载体的上述芯材施加交流电压时的、与上述显影剂承载体的上述芯材和上述显影剂供给部件的上述芯材之间的静电容量有关的信息，上述检测机构对上述显影装置处于上述第二位置、与静电容量有关的信息进行检测。
2.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，上述检测机构在上述显影剂供给 部件的旋转停止时进行检测。
3.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，在上述检测机构检测与上述静电 容量有关的信息时，对上述显影剂供给部件的芯材施加交流电压。
4.如权利要求1至3中任一项所述的图像形成装置，其特征在于，上述发泡层是连泡。
5.如权利要求1至3中任一项所述的图像形成装置，其特征在于，上述显影剂供给部件 以与上述显影剂承载体接触的方式设置。
6.如权利要求1至3中任一项所述的图像形成装置，其特征在于，具有显影剂限制部 件，该显影剂限制部件以与上述显影剂承载体接触的方式设置并限制承载在上述显影剂承 载体上的显影剂。
7.—种显影装置，能装卸地安装在图像形成装置主体上，用于利用显影剂对形成在图 像承载体上的静电潜像进行显影，上述图像形成装置主体具有用于检测与静电容量有关的 信息的检测机构；上述显影装置具有承载显影剂并利用显影剂对静电潜像显影的显影剂承载体；以及显影剂供给部件，具备能使显影剂进入到内部的发泡层并且向上述显影剂承载体供给 显影剂；在此，上述显影剂承载体具有能旋转地支撑上述显影剂承载体的芯材；上述显影剂供给部件具有能旋转地支撑上述显影剂供给部件的芯材；上述显影装置能移动到上述显影剂承载体与上述图像承载体接触而进行显影动作的 第一位置和上述显影剂承载体与上述图像承载体分离而不进行显影动作的第二位置；上述显影装置具有第一接点和第二接点，在上述第二位置，上述第一接点与为了对上 述显影剂供给部件的上述芯材或上述显影剂承载体的上述芯材施加交流电压而设置在上 述图像形成装置主体的电源相连，上述第二接点与在对上述显影剂供给部件或上述显影剂 承载体施加了交流电压时检测与上述显影剂承载体的上述芯材和上述显影剂供给部件的 上述芯材之间的静电容量有关的信息的检测机构相连。
8.如权利要求7所述的显影装置，其特征在于，上述显影剂供给部件在上述第二位置停止旋转。
9.如权利要求7所述的显影装置，其特征在于，上述第一接点是与为了对上述显影剂 供给部件的上述芯材施加交流电压而设置在上述图像形成装置主体的上述电源相连的接点ο
10.如权利要求7至9中任一项所述的显影装置，其特征在于，上述发泡层是连泡。
11.如权利要求7至9中任一项所述的显影装置，其特征在于，上述显影剂供给部件以 与上述显影剂承载体接触的方式设置。
12.如权利要求7至9中任一项所述的显影装置，其特征在于，具有显影剂限制部件，该 显影剂限制部件以与上述显影剂承载体接触的方式设置并限制承载在上述显影剂承载体 上的显影剂。
13.一种处理盒，该处理盒能拆卸地设置于上述图像形成装置主体，并将权利要求7至 9中任一项所述的显影装置和上述图像承载体一体化作为处理盒。
14.一种图像形成装置，具有利用显影剂对形成于图像承载体的静电潜像显影的显影装置，该显影装置具有承载显 影剂并利用显影剂对静电潜像显影的显影剂承载体以及显影剂供给部件，该显影剂供给部 件具备能使显影剂进入到内部的发泡层并且向上述显影剂承载体供给显影剂，在此，上述 显影剂供给部件以与上述显影剂承载体接触的方式设置，上述显影剂承载体具有能旋转地 支撑上述显影剂承载体的芯材，上述显影剂供给部件具有能旋转地支撑上述显影剂供给部 件的芯材；以及检测机构，用于检测对上述显影剂供给部件的上述芯材或上述显影剂承载体的上述芯 材施加交流电压时的、与上述显影剂承载体的上述芯材和上述显影剂供给部件的上述芯材 之间的静电容量有关的信息，上述检测机构在上述显影剂供给部件停止旋转时对与静电容 量有关的信息进行检测。
15.如权利要求14所述的图像形成装置，其特征在于，在上述检测机构检测与上述静 电容量有关的信息时，对上述显影剂供给部件的芯材施加交流电压。
16.如权利要求14或15所述的图像形成装置，其特征在于，上述发泡层是连泡。
17.如权利要求14或15所述的图像形成装置，其特征在于，具有显影剂限制部件，该显 影剂限制部件以与上述显影剂承载体接触的方式设置并限制承载在上述显影剂承载体上 的显影剂。
18.—种显影装置，能装卸地安装在图像形成装置主体上，用于利用显影剂对形成在图 像承载体上的静电潜像进行显影，上述图像形成装置主体具有用于检测与静电容量有关的 信息的检测机构；上述显影装置具有承载显影剂并利用显影剂对静电潜像显影的显影剂承载体；以及 显影剂供给部件，具备能使显影剂进入到内部的发泡层并且向上述显影剂承载体供给 显影剂；在此，上述显影剂供给部件以与上述显影剂承载体接触的方式设置； 上述显影剂承载体具有能旋转地支撑上述显影剂承载体的芯材；上述显影剂供给部件具有能旋转地支撑上述显影剂供给部件的芯材； 上述显影装置具有第一接点和第二接点，上述第一接点与为了对上述显影剂供给部件 的上述芯材或上述显影剂承载体的上述芯材施加交流电压而设置在上述图像形成装置主 体的电源相连，上述第二接点与在对上述显影剂供给部件的上述芯材或上述显影剂承载体 的芯材施加了交流电压时检测与上述显影剂承载体的上述芯材和上述显影剂供给部件的 上述芯材之间的静电容量有关的信息的上述检测机构相连；上述显影剂供给部件以在检测与静电容量有关的信息时能停止旋转的方式设置。
19.如权利要求18所述的显影装置，其特征在于，上述第一接点是与为了对上述显影 剂供给部件的上述芯材施加交流电压而设置在上述图像形成装置主体的上述电源相连的 接点。
20.如权利要求18或19所述的显影装置，其特征在于，上述发泡层是连泡。
21.如权利要求18或19所述的显影装置，其特征在于，具有显影剂限制部件，该显影剂 限制部件以与上述显影剂承载体接触的方式设置并限制承载在上述显影剂承载体上的显影剂。
22.一种处理盒，该处理盒能拆卸地设置于上述图像形成装置主体，并将权利要求18 至21中任一项所述的显影装置和上述图像承载体一体化作为处理盒。
全文摘要
本发明涉及图像形成装置和显影装置，图像形成装置具有利用显影剂对形成于图像承载体的静电潜像显影的显影装置，显影装置具有显影剂承载体和具备能使显影剂进入到内部的发泡层且向显影剂承载体供给显影剂的显影剂供给部件，显影剂承载体具有能旋转地支撑显影剂承载体的芯材，显影剂供给部件具有能旋转地支撑显影剂供给部件的芯材；显影装置移动机构，使显影装置移动到显影剂承载体与图像承载体接触而显影的第一位置和显影剂承载体与图像承载体分离而不显影的第二位置；和检测机构，检测对显影剂供给部件的芯材或显影剂承载体的芯材施加交流电压时的、与上述两芯材之间的静电容量有关的信息，检测机构检测显影装置处于第二位置的静电容量信息。
文档编号G03G21/18GK101825858SQ201010142920
公开日2010年9月8日 申请日期2008年6月27日 优先权日2007年6月29日
发明者山本慎也, 川村武志 申请人:佳能株式会社