CN1089911C - 成像设备及其显影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供减少色粉飞散与图像密度的成像。此成像装置2根据成像次数，通过显影偏压发生电路126与栅偏压发生电路124给对比电位的电位减少部分进行补偿，使图像密度保持一定。还由于具有使载粉的平均粒度、色粉平均粒度、色粉浓度、显影筒的直径与圆周速度都已最优化的显影机构，故不论显影筒径如何小，也能确保高的图像密度和进一步减少色粉飞散。

Description

成像设备及其显影装置
本发明涉及由静电照相方法于感光件上成像，并于用色粉使图像显影后输出到作为被复印材料的纸上的成像装置，同时涉及到适用于此成像装置的显影装置。
利用电子照相方法的成像装置，是在将预定电位给予具有光电导性的感光体后，通过照射与图像信息相应的光使感光件的电位有选择的衰减而形成静电潜像，并将色粉供给此静电潜像，而输出复印对像物的复印像或应印刷的图像。
供给予感光体的色粉即形成的色粉像，复印到作为被复印材料的纸上，通过定影装置而定影于记录纸上。
另一方面，感光体上残留的未复印的色粉则由清除装置从感光体上除去。
但是，在许多复印装置中，是用载粉使色粉充分摩擦带电，而由相对于感光件的表面依预定间隔设置的显影筒(显影辊)，将此带电的色粉供给于感光件的静电潜像来进行显影。于是，要使显影筒的外周面的移动速度以比感光体表面移动速度更快的速度移动(高速转动)，以确保附着于静电潜像上的色粉量，即确保图像的浓度。
但是，要使显影筒高速转动，就会使色粉飞散到感光体的周围或复印装置内部。
飞散的色粉中存在着未经充分带电的色粉由于这些带电弱的色粉(以后称为弱带电色粉)与载粉间的静电吸力弱，故会使弱带电色粉在显影筒高速转动时受离心力的作用而与载粉脱离。
为了防止色粉飞散，有改进显影剂的方法和改进显影装置的方法这样两种方法。
首先，作为显影剂的改进方法，其中有通过提高色粉的摩擦带电量来增大色粉与载粉的静电吸力的方法。这种方法虽然能防止色粉飞散，但由于色粉的摩擦带电量高，就会有不能获得充分的图像密度的问题。
另一方面，作为显影装置的改进方法，则尝试过采用与成像速度(以下称作处理速度)相比为大直径的显影辊来减小离心力。
但是，大直径的显像辊则会带来装置大型化而致成本增高的问题。
考虑到上述种种问题，近年来试验过载粉的小粒度化。通过载粉的小粒度化能增加载粉相对于色粉的比表面积，而可将色粉浓度设定得很高，使显影效率提高。这样的显影效率的提高意味着，即使不将显影筒如现在那样的高速转动，也能获得充分的图像密度，而能减少对显影辊的限制。
但在使用小粒度的载粉时，特别是在使用粒度小于50μm的载粉时，已知会引起通常的显影不能看见，载粉附着到感光体上的现象(以后称作载粉附着)。
如上所述，过去在使用小粒度的载粉时，虽可提高显像效率，但会使载粉附着到感光体上，不能获得充分满意的显像。
本发明的目的在于提供使用小粒度载粉、显像效率高且无载粉附附着的显像装置。此外，还在于提供不使显像辊大型化，能防止色粉飞散的显像装置。
本发明提供了具有下述特征的成像装置，即一种成像装置，其特征在于包括：充电装置，用于对像载体充电；用于在由充电装置充电过的像载体上形成静电潜像的曝光装置；相对于上述像载体设置，适于将显影剂供给由曝光装置形成的静像上进行显影的显影装置；对此显影装置施加显影偏压的显影偏压施加装置；以及为使此显影偏压同前述曝光装置曝光的像载体的电位之间的差除以像载体与显影装置的间距所得的值在预定范围内，而对上述充电装置与电压施加装置进行控制的电压控制装置。
本发明还提供这样的成像装置，特征在于它包括：使像载体充电的充电装置；使为此充电装置充电的像载体曝光而形成静电潜像的曝光装置；相对于上述像载体设置，将显影剂供给由曝光装置形成的静电潜像上进行显影的显影装置；对此显影装置加显影偏压的电压施加装置；对于表示成像过程中所需成像部件为保持成像状态的时间，或是对于表示进行反复成像的区域量即感光体的移动距离的次数作计数，亦即对前述像载体与显影剂中至少一方的使用次数作计数的计数装置；以及为使此显影电压同前述曝光装置曝光的像载体的电位差除以像载体与显影装置的间距所得的值在预定范围内，而根据前述计数装置所计数的次数控制前述充电装置的充电量与显影偏压的控制装置。
本发明还提供这样的成像装置，特征在于它包括：使像载体充电的充电装置；使为此充电装置充电的像载体曝光而形成静电潜像的曝光装置；相对上述像载体设置，将显影剂供给由曝光装置形成的静电潜像上进行显影的显影装置；对此显影装置加显影偏压的电压施加装置；以及为使此显影偏压同前述曝光装置曝光的像载体的电位差除以像载体与显影装置的间距所得的值在60～220(V/mm)，而对前述充电装置的充电与前述电压施加装置施加电压进行控制的控制装置。
本发明还提供这样的成像装置，特征在于它包括：使像载体充电的充电装置；使为此充电装置充电的像载体曝光而形成静电潜像的曝光装置；与上述像载体相分开设置，收容粒度为30～50μm的载粉以及使此载粉的覆盖率达到30～40％而相对于此载粉混合的色粉组成的显影剂，并应用此收容的显影剂使由前述曝光装置形成的静电潜像显影的显影辊；对此显影辊施加显影偏压，同时为使此显影偏压同前述曝光装置曝光的像载体的电位差除以像载体与显影装置的间距所得的值在60～220(V/mm)而施加显影偏压的电压施加装置；设成像速度为V(mm/s)而显影辊的外周面移动速度对像载体的外周面的移动速度之比为K时，则显影辊直径的大小为2(KV)2/12000。
本发明还提供了这样的成像装置，特征在于它包括：使像载体充电的充电装置；使为此充电装置充电的像载体曝光而形成静电潜像的曝光装置；与上述像载体相分开设置，收容粒度为30～50μm的载粉以及使此载粉的覆盖率达到30～40％而相对于此载粉混合的色粉组成的显影剂，并应用此收容的显影剂使前述曝光装置成像的静电潜像显影的显影辊；对此显影辊施加显影偏压，同时为使此显影偏压同前述曝光装置曝光的像载体的电位差除以像载体与显影装置的间距所得的值在60～220(V/mm)而施加显影偏压的电压施加装置；设成像速度为V(mm/S)而显影辊的外周面移动速度对像载体的外周面的移动速度之比为K时，则显影辊直径的大小为2(KV)2/8000。
本发明还提供了这样的成像装置，特征在于它包括：使像载体充电的充电装置；使为此充电装置充电的像载体曝光而形成静电潜像的曝光装置；与上述像载体相分开设置，收容粒度为30～50μm的载粉以及使此载粉的覆盖率达到30～40％而相对于此载粉混合的色粉组成的显影剂，并应用此收容的显影剂使用前述曝光装置成像的静电潜像显影的显影辊；对此显影辊施加显影偏压，具体是为使此显影偏压同前述曝光装置曝光的像载体的电位差除以像载体与显影装置的间距所得的差在60～220(V/mm)而施加显影偏压的电压施加装置；设成像速度为V(mm/s)而显影辊的外周面移动速度对像载体的外周面的移动速度之比为K时，则显影辊直径的大小为2(KV)2/12000～2(KV)2/8000。
本发明还提供了这样的成像装置，特征在于它包括：使像载体充电的充电装置；使为此充电装置充电的像载体曝光而形成静电潜像的曝光装置；与上述像载体相分开设置，收容粒度为30～50μm的载粉以及使此载粉的覆盖率达到30～40％而相对于此载粉混合的色粉组成的显影剂，并应用此收容的显影剂使由前述曝光装置形成的静电潜像显影的显影辊；对于表示成像过程中所需成像部件为保持成像状态的时间，或是对于表示进行反复成像的区域量即感光体的移动距离的次数作计数，亦即对前述像载体与显影剂中至少一方的使用次数作计数的计数装置；对此显影辊施加显影偏压，具体是为使此显影偏压在同前述曝光装置曝光的像载体的电位差在60～200(V/mm)而施加显影偏压的电压施加装置；设成像速度为V(mm/s)显影辊的外周面移动速度对像载体的外周面的移动速度之比为K时，则显影辊直径大小为2(KV)2/12000～2(KV)28000。
根据以上所述，本发明由于使载粉的平均粒度、色粉的平均粒度、色粉的浓度、显影筒的直径与显影筒的圆周速度都最优化，故能在减小显像筒直径使装置小型化的同时，不论显影筒直径如何小也能确保很高的图像密度，且能减少色粉分散。
此外，由于还能根据成像次数通过显影偏压与栅偏压的各自变化来补偿对比电位的电位差的减少部分，而可使图像密度保持一定。
于是得以提供色粉飞散与图像密度变动都少的成像装置。
图1概示本发明的实施形式适用的成像装置；
图2是表明图1所示成像装置的主要部件的控制框图；
图3是示明弱带电色粉的比率与色粉对载粉表面的覆盖率的曲线图；
图4是示明色粉对感光鼓的附着数与色粉的平均粒度的关系的曲线图。
图5是表明载粉附着数相对于对比电位和载粉平均粒度的关系的曲线图。
图6是表明初始状态中载粉与色粉的平均粒度各个变化时，灰雾度相对于对比电位变化关系的曲线图。
图7是表明在图6同一条件下，用A4规格纸作10万次成像时，在显影剂与感光鼓的时效影响下获得的灰雾度的曲线图。
图8是表明载粉的平均粒度与作用于载粉的离心力的关系的曲线图。
图9是表明图像密度与色粉供给能力关系的曲线图。
图10是表明感光鼓非图像部分上电位的时效的曲线图。
图11是表明对比电位(Vb-Vw)/Dd相对于感光鼓特性时效的变化的曲线图。
图12是表明为了补偿感光鼓的特性时效应变动的显影偏压的大小的曲线图。
图13是表示为了补偿感光鼓特性时效需变动的充电装置的栅偏压Vg大小的曲线图。
图14是框图，用于说明根据反复成像次数来改变上述感光鼓表面电位Vo与显像偏压Vb进行控制的控制装置。
图15是流程图，用于说明图14中所示的根据反复成像次数来改变上述感光鼓表面电位Vo与显像偏压Vb进行控制的流程。
图中各标号的意义如下：
2，复印装置(成像装置)；20，原稿台；30，第一滑架；40，第二滑架；43，成像透镜；50，感光鼓；52，充电装置；54，显影装置；56，复印分离装置；70，校正辊；100，控制部；110，CPU；112，马达驱动电路；114，透镜位置控制电路；116，输入电路；124，栅偏压发生电路；126，显影偏压发生电路；128，复印电压发生电路；130，存储单元；132，ROM；134，RAM；136，NUM；142，计数器；201，感光体使用次数计数装置；202，显影剂使用次数计数装置；D，原稿。
下面据图说明本发明的实施形式。
如图1所示，成像装置即复印装置2包括：将与原稿D的图像相对应的信息复印到记录用纸上的复印装置主体10，以及设于复印装置主体10的上部，将应复印的原稿D逐张送到后述原稿放置台上的原稿自动输送装置(以后简记为ADF)100。
复印装置主体10包括：读取原稿D的图像信息的原稿读取部12；根据原稿读取部12读取的图像数据或从外部供给的图像数据进行成像的成像部14；输送用来将成像部14形成的图像预以保持的记录用纸的供纸部16；以及将复印有成像部14形成的图像的纸输送到复印装置外部的纸输送部18等。
在复印装置主体10的上部与ADF100的后述传送带相对的位置，设有用来放置应复印的原稿D的原稿台20。原稿台20例如由原5mm的透明玻璃等组成。
原稿台20一端的原稿放置面上配置有原稿定位板22，用在原稿D设放到原稿台上时指明要铺放的原稿D的前端位置。原稿定位板22由于是用在原稿D为ADF输送时使原稿D的前端停动，故在从横剖面方向观察原稿台20的状态下呈从原稿放置面稍微突出的形式。
在原稿台20的下方，与原稿台20大体平行地面且能沿原稿20移动地配置有：将记录于原稿上的信息作为光的明暗取出的第一滑架30，以及在随第一滑架30运动的同时将第一滑架30取出的信息传送到信息记录媒体(后述)上的第二滑架40。
第一滑架30中设有：原稿D的照明灯32、使照明灯32的光会聚到原稿D上并增大照明效率的反射器34、以及将原稿D的反射光反射向第二滑架40的第一反射镜36。
第二滑架40中设有：将第一反射镜36的反射光按90°折转的第二反射镜41、以及将第二反射镜41所折回的原稿D的反射光再折转90°的第三反射镜42。
在第一滑架30的下方，于第二滑架40的由第三反射镜42所反射的光传播的平面内，设有：以对应于输入原稿D的反射光的复印倍率的倍率聚焦的成像透镜43；将通过成像透镜43的来自原稿D的反射光再反转，而导向以下所说明的信息存储媒体即像载体的第四、第五反射镜44、45与曝光镜46。第四、第五反射镜44、45经形成为，能通过不作详述的反射镜保持框47于反射镜42所反射的光传播的面内沿通过成像透镜43的光轴移动，得以根据复印倍率来补偿成像透镜43移动时产生的原稿台20和下述像载体之间的光程长。
成像部14包括设在主体10大致中央用作像载体的鼓状感光体即感光鼓50。
在感光鼓50的周围沿其转动方向顺次设有使鼓50充电至预定表面电位的充电装置52；给经过后述激光曝光装置形成的静电潜像供给(图中未示明的)色粉而使此潜像显影的显影装置54；以及用来除去鼓50上的残留色粉和残余电荷的清除装置56等。
在感光鼓50附近，相对于显影装置54的鼓50转动方向的上游侧，且在充电装置52与显影装置54之间的空隙内，确定出从传送到曝光反射镜46上的来自原稿D的反射光通过曝光反射镜46而照射到鼓50的外周上的曝光位置58。
在显影装置54与清除装置56之间设有转印装置60，用来将显影装置54显影于感光鼓50上的潜像即色粉像，转印到由后述的盒供给的被转印的材料即复印用纸P上。
在成像部14的右侧，设有收容用来保持成像部14所形成的图像的纸P的纸盒62a，以及在纸盒62a的上部且与其整体形成的旁通盘62b。盒62a的下方例如设有能收容2000张纸P的大容量盒(以下记作LCC)62c。
在纸盒62a及大容量盒62c与感光鼓50之间，设有用来将盒62a供给的纸P导向感光鼓50的上段供纸辊64a与上段导纸件66a，还设有将LCC62c供给的纸P导向鼓50的下段供纸辊64b与下段供纸辊66b。此外，在旁通盘62b中设有用来将其中放置的纸P导引到上段供给辊64a的旁通供纸辊68。
在供纸辊66a及66b与感光鼓50之间，设有用来使盒62a或旁通盘62b以及LCC 62c送来的纸暂时停动而补偿纸的倾斜，同时将形成于感光鼓50的表面上的，随此鼓的转动而向转印辊60输送的图像即色粉像以及纸P的前端位置予以调正的校正辊68。
在成像部14的左侧设有：将由转印装置60从感光鼓50转印到纸P上的色粉像定影装置72；在定影装置72与转印装置60之间设置的已转印有色粉像的纸P送向定影装置72的输送装置74；将通过定影装置使图像定影了的纸P导引到复印装置主体10的外部或后述的纸反转部中之一的分岔门76；把由分岔门76导向复印装置主体10外部的纸P送到主体10外的排出辊78；以及保持排出的纸P的盘80。
在成像部14下方设有纸翻转部90，用来将分岔门76分道送出的纸的正反面反转然后再送导引到校正辊70上。
纸翻转部90包括：将一面已复印有图像的纸P导引的翻转导向件91；将翻转导引件91按规定间隔即能翻转的纸P的大小设置的输送辊92；将由翻转导向件91与输送辊92导引的纸P暂时收容的存储区域部93；将收容于存储区域部93中的纸P输送向校正辊70的翻转供纸辊94；将从反转供纸辊94由后端引出的纸P导引的翻转导纸件95；以及将未通过反转导纸辊95的纸P推向校正辊70的中间输送辊46等。
图2概示了图1中给出的复印装置的各部分的电气连接及控制用的控制框图。
如图2所示，控制部100包括作为主控制部的CPU(中央处理机)110。
CPU 110中连接有：马达驱动电路112，用来转动独立的或取一定组合形式的使感光鼓50外周面的移动速度成为预定速度的图中未示明的主马达、使第一与第二滑架30与40沿原稿台20移动的图中未示明的扫扫马达(步进马达)以及使显影装置的显影辊或显影筒；透镜位置控制电路114，用来控制使成像透镜43依照对应于输入的复印倍率的位置移动的图中未示明的透镜马达；以及从图中未示明的一批传感器读取输出信号而通知CPU 110的输入电路116等。
CPU 110中连接有：给充电装置以充电电压的高压发生电路122、给予充电装置52以预定的栅偏压的栅压发生电路124、给予显影装置54以预定显影偏压的显影偏压发生电路126以及为转印装置60提供转印电压的转印电压发生电路128。
CPU 110中还连接着存储单元130，它存储着预先确定的原始数据、组装装置主体2时设定的调整数据或由图中未示明的操作板输入的可变数据。存储单元130包括：只读存储器(ROM)132，用来存储预先确定的数值数据或用来操作装置2的控制数据等；随机存取存储器(RAM)134，用来存储由图中未示明的操作板输入的复印条件数据等；以及非易失性存储器(NVM)136，用来存储复印装置2组装时输入的调节数据例如用来使照明灯32亮灯的基准电压等。
由马达驱动电路112供给于图中未示明的主马达的驱动脉冲，例如在由计数器142(图14中的后述的计数装置201与202)随时累计的同时，在NVM 136与RAM 134的所定区域内更新存储。根据此存储的驱动脉冲，计算与感光鼓50转动的累积时间和成像所需的累积时间(显影剂使用时间)相当的次数。
在本发明的实施形式中，如后所述，根据成像所需的累积时间对显影偏压同时对感光鼓50的充电量进行控制。
下面说明图1与图2中所示复印装置的工作特性。
如图1所示，由ADF 100(或使用者)置于原稿台20预定位置上的复印对象即原稿D，通过ADF 100的不作详述的传送带，与原稿台20密切接触。
与原稿台20密切接触的原稿的图像，为照明灯32与反射器34照明所产生的反射光，顺次被第一滑架30的第一反射镜36、第二滑架40的第二反射镜41以及第三反射镜42反射，通过成像透镜43，再依次为第四反射镜44、第五反射镜45与曝光反射镜反射，在曝光位置58处照射到感光鼓50的外周面。在对应于图中未示明的操作板输入的复印倍率的所定位置处，首先使照明灯亮灯并移动第一滑架30(第二滑架40)，而后使成像透镜43移动到该位置处。
与上述原稿D的反射光导向感光鼓50的工序相平行或稍稍先行，通过高压发生电路114通电的充电装置52，使鼓50的外周面充电至规定的表面电位。
在上述状态下，于感光鼓50的外周面的曝光位置处，通过曝光反射镜46所反射的原稿D的反射光的照射，在鼓50的外周面上形成静电潜像。
形成于感光鼓50上的静电潜像通过显影装置54供给的色粉作为色粉像显影之后，由转印装置60转印到纸P上。
转印有色粉像的纸P由输送装置74输送给定影装置72，通过定影装置72提供的热使色粉像即色粉固定后，导引到纸翻转部或装置2的外部。
将色粉像已转印到纸上的感光鼓50由清除装置56清除其表面上残留的电荷与色粉，继续用于下一次成像作业。
当复印纸数在2张以上或供给有下一件原稿时，重复上述一系列复印操作。
下面详细说明适用于图1与图2所示复印装置的显影装置、显影条件、显影剂与色粉。
正如所说明的，已知色粉飞散的主要原因是，由于对色粉浓度起到支配作用的显影筒的转动产生的离心力吹飞弱带电色粉所致。
根据以上事实，本发明使用小粒度的载粉提高色粉对感光鼓50的供给能力。此外，对于使用小粒度载粉时产生的载粉附着问题，可通过适当地设定对比电位即显影偏压Vb与感光鼓50上非图像部电位Vw的差而减少。此外，通过采用上述高显像效率的显影剂，可将显影筒的圆周速度比抑止到最低值而得以提供最小直径的显影辊。
以下详述用于制备高显影效率的显影剂的条件。
为使色粉的供给能力最大化。虽然可取提高色粉浓度的方向，但任意提高则是不行的，在混合载粉与色粉的过程中，需使色粉充分地摩擦带电。
具体地说，在使载粉与色粉相会合时，要使色粉处于能在载粉之上充分回转的状态。此外，作为使色粉充分摩擦带电的必需条件，最好如图3所示，使表示色粉附着于载粉外周的程度的覆盖率约为30～50％。覆盖率根据《National Technical Report》Vol 28，No.4.Aug，1982中“采用新工艺与新显影材料的高像质的普通纸复印机”中所示，设E为覆盖率、ρc为载粉密度(g/cm3)、ρt为色粉密度(g/cm3)、C为色粉浓度(重量％)、dc为载粉的平均粒度(cm)而dt为色粉的平均粒度(cm)时，则可由下式求E，
E＝100·C·ρc·dc·s/π·(100-c)·ρt·dt3  (1)其中S＝πdc2×{1-(√dc(dc+2dt)/dc+dt}            (2)
图3中示明了弱带电色粉发生率与载粉覆盖率的关系。
图3中的曲线a、b分别表示载粉的平均粒度为30μm、50μm的情形。
在求得图3所示的结果时，采用的是东芝制电子复印机Leodry2540。所用的载粉为硅(Si)系覆层载粉。色粉为苯乙烯-丙烯系，平均粒度为11μm。
由图3可知，与载粉的平均粒度无关，在弱带电色粉的比例一定时，为减少弱带电色粉量，最好是使载粉的粒度取30～50μm而覆盖率在40％以下。
相反，当色粉的浓度低，色粉的供给量不充分，则不能获得合适的图浓度。考虑到显像装置中的浓度有偏差，最好将覆盖率设定为30～40％。
这样，当确定载粉的覆盖率为30～40％，则根据载粉粒度、色粉粒度与密度可由上述(1)式确定使覆盖率成为30～40％的色粉浓度。
但是载粉的平均粒度从如上所述的色粉浓度方面考虑时，由于粒度小能增大其比表面积，故希望采用小粒度的载粉，然而从防止载粉附着到感光鼓50表面上这一点考虑，则如图4所示，以载粉的平均粒度大(50μm以上)为有利。实际上，载粉附着于感光鼓50表面上的主要因素，则是由感光鼓50表面上非图像部的Vw与显影装置施加到显影剂(载粉)的显影偏压Vb的差除以鼓50与显影筒间的距离Dd所确定的，基底模糊防止电场(对比电位)即(Vb-Vw)/Dd的大小决定，如图5所示，通过最佳地设定显影电场的大小，可以给出能利用较小粒度的载粉(30μm以上)的条件。图5中的曲线a、b、(分别表明了载粉的平均粒度为30μm、40μm、50μm的例子。图5的实验条件与图3的实验条件相同。为防止载粉附着于感光鼓50上，从图5可知，对于平均粒度为30～50μm的载粉需使对比电位为220(V/mm)，而最好是180(V/mm)。
图6以曲线图表明载粉与色粉平均粒度各个变化时，覆盖率相对于基底模糊防止电场(对比电位)即(Vb-Vw)/d的变化的测定结果。此外，图6是显影剂与感光鼓分别无时效影响的状态即初始状态时的曲线图。图6中的曲线a、b、c、d、e、f分别表示相对于载粉平均粒度为30μm、40μm、50μm、30μm、40μm、50μm而色粉平均粒度对应地为7μm、7μm、7μm、12μm、12μm、12μm的显影剂的情形，其中的曲线a、c、e实质上分别同于曲线b、d、f。
图7是在图6中所示的相同条件下，采用A4规格纸作10万次成像时发生的模糊度的测定结果。在图7中，曲线a、b、c、d、e分别表示相对于载粉平均粒度为30μm、40μm、50μm、30μm、40μm而色粉平均粒度对应地为7μm、7μm、12μm、12μm、12μm的显影剂的情形，其中的曲线d、f实质上分别同于曲线d、f。
根据图6与7，在初始状态与寿命期内，用来防止图像模糊的最佳对比电位虽有变化，但总的说来对比电位应大于60(V/mm)，而在80(V/mm)以上时则可获得良好的显像效果。
从图6与7可知，采用对比电位为60～280(V/mm)、粒度为30～50μm、覆盖率为30～40％的载粉，则可防止载粉附着于感光鼓50上，进而能防止图像模糊。
如上所述，采用所设定的载粉粒度、覆盖率与对比定位的显影剂时，是可以优化色粉的供给能力的，下面说明和它们紧密相关的离心力与色粉飞散的关系以及色粉供给能力与图像密度的关系。
首先说明色粉飞散与离心力的关系，结果如图8所示。使用的显影剂与上例中的相同，载粉的平均粒度为50μm。试验用装置为东芝电子复印装置Leodry 2540、4550与6500型，收集了对A4规格纸作四万次成时散落于显影装置下部的色粉。根据经验规律在50mg以下，可知能满足色粉飞散在实用上的允许值。
图8中的曲线A、B、C分别表明了显影筒直径为20mm、38mm、50mm的例子。
从图8可知，当与显影剂的单位重量相对应的离心力约小于12000(dyn)时，则不论显影筒直径如何，色粉的飞散程度能收集到允许值以内。
具体地说，当显影筒的直径为Φ(mm)，周面速度比为K而处理速度为V时，应有
2(KV)2/Φ≤12000                   (3)
在实际的复印装置中，考虑到装置内部的温度升高对成像部件的不利影响，在装置内部设有用作冷却装置的风扇。此风扇有时会助长色粉的飞散。因风扇造成色粉飞散的程度因复印装置的结构而异，但由过去的经验可知为大致相同或相差约在40％以下。
据以上事实可知，考虑到因风扇等造成色粉劣化的影响，为了防止色粉飞散，应使此离心力约减小40％，结果以使显影筒直径按下述范围设定为适当：
8000≤2(KV)2/Φ≤12000            (4)
另一方面，图9以曲线图表明了图像密度相对于色粉供给能力，即相对于色粉浓度与显影筒的外周面移动速度对于感光鼓外周面移动速度之比的相乘数值的关系。图9中的曲线a、b、c、d分别表明了对应地由40μm、50μm、30μm、40μm平均粒度的载粉与相应的7μm、12μm、12μm、11μm平均粒度的色粉按对应的重量比为6％、8％、12％、9％混合成的显影剂提供的图像密度。
由图9可知，即使载粉粒度与色粉粒度取不同组合，不论色粉浓度如何，当色粉供给能力约大于12时，图像密度可超过1.4。此外，图9所示的结果表明，满足图8所示离心力关系的显影筒的直径与转数(显影筒的圆周速度)可以独立地实现，因而图密度基本上不依赖于显影筒直径与处理速度，而取决于色粉浓度与圆周速度比K的积。即
图像密度ID∝色粉浓度Tm×圆周速度比K    (5)
在此，可据(1)式与(2)式求得的覆盖率以及载粉的粒度求得适当的浓度，而由(5)式可以求得为确保图像密度ID的最低所需的圆周速度比K。
现在注意显影筒的直径，离心力如(3)式所示，可以表示为2(KV)2/Φ，通过设定满足(3)式的显影筒的直径Φ(mm)，可以防止色粉飞散。
于是，显影筒的直径Φ(mm)的最小值可据(3)式唯一地求得为
Φ＝2(KV)2/12000                      (6)
根据已由(4)式说明的同一理由，当离心力范围为8000～12000(dyn)时，(6)式可变形为
2(KV)2/12000≤Φ≤2(KV)2/8000        (7)
这样，通过将色粉粒度、覆盖率与对比电位取定到适当范围内后，就可以设定防止色粉飞散、满足(7)式的最小显影筒直径中，而使装置小型化。
为了对上述情形作出确认，实际上是将Φ＝20mm的显影筒组装到由芝芝制电子复印装置3240型的实验装置中，而载粉采用平均粒度为40μm的关东电化制涂复用载粉，使其与平均粒度为10.5μm的东芝制苯烯-内烯色粉(按重量比含碳60％、静电控制剂0.5％，硅0.5％)的浓度设定为9％(重量)组成显影剂，并取处理速度V＝205mm/s，表面电位为Vo＝-600V，显影偏压Vb＝-100V，圆周速度比K＝1.4，以A4规格纸成像，来测定色粉的飞散。此外，感光鼓采用了与用于芝芝制电子复印装置Leodry 4550的感光鼓有同等光敏度的试制品。
在上述条件下进行了10万张纸的成像结果是色粉的飞散量为75mg。将此结果与用图8说明的4万次成像中色粉的飞散量的容许值为50mg相比较，改进了60％。
如上所述，通过将色粉粒度、覆盖率、对比电位与显影筒的直径等设定到适当范围内，就能进行良好的显像，但是因感光鼓充电能力的变动，例如光疲劳、温度与湿度的变化而有随着形成次数增多导致物理变化或化学变化，致使感光鼓的表面电位Vo与电位衰减度(由经过一定时间后的暗衰减造成的残留电位的程度)发生变化。这种感光鼓的表面电位Vo与电位衰减度的变化，由于感光鼓非图像部电位Vw的变化而使与对比电位相关的(Vb-Vw)也发生变化。结果由于采用与初始状态相同的充电电位(用于提供表面电位Vo的充电装置的输出)与对比电位，就有使图像模糊度增大，图像密度降低的问题。同样，由于显影剂的长期使用致显影剂变质而使其带电量发生变化等，故即使对于显影剂，在进行与初始状态作同一控制的条件下，也会有使图像模糊程度加大和图像密度降低的问题。
但是非图像部电位Vw不能直接控制，为了将(Vb-Vw)/Dd控制成60～220(V/mm)，可以考虑通过改变显影偏压Vb进行控制的方法。但当显影偏压Vb改变时，由感光鼓表面电位Vo和显影偏压Vb的差确定的图像对比度也会受到影响，故在使显影偏压Vb改变时，自然应使感光鼓表面电位Vo产生相应的变化。
图14是框图(其中一部分与图2所示框图重复)，表明用来根据重复成像次数对改变上述感光鼓的表面电位Vo和显影偏压Vb时进行控制的控制装置。
由图14可知，控制装置具有分别用来对感光鼓的使用次数(程度)和显影剂的使用次数(程度)进行计数的计数装置201和202。此外，通过对感光鼓与显影剂两者设置计数装置，即使感光鼓与显影剂的寿命未必相等，也可对已到达寿命期的那个进行更换。
计数装置201与202在对感光鼓与显影剂的使用次数分别计数时，当相应的感光鼓或显影剂中至少一方更换时，可根据图中未示明的操作板的复位输入进行复位。
此外，在存储单元130的ROM 132(或也可以是NVM 136)中，可对伴随成像次数的积累即随时效而变化的感光鼓非图像部电位Vw的值予以预测并存储。同样，对于随着时间变化的图模糊防止电场，为使其在一定范围(60～220V/mm)内而对所需的值(Vb-Vw)与(Vo-Vh)进行的预测值也予以存储。此外，上述的预测值是根据应用图10已说明的Vw的变化来设定。
存储于各个存储区中的数据，在对供给于马达驱动回路112的马达驱动脉冲用图2所示的计数装置201与202计数的同时，对于各预定的脉冲数，通过参考此种数据读取。
图15是流程图，用来说明根据图14所示图像反复形成的次数来改变上述感光鼓的表面电位Vo与显影偏压Vb的控制流程。
如图15所示，在成像进行到某种程度的时刻(感光鼓使用次数计数＝步骤ST1与显影剂使用次数计数＝步骤ST2)，从ROM 132(或NVM136)的所定区域分别读出对应于成像累积的Vw、(Vb-Vw)与(Vo-Vb)(步骤ST3、ST4、ST5)。
将此读出的Vw与(Vb-Vw)相结合即求出Vb(步骤ST6)。
将步骤ST6中求得的Vb作为显影偏压，根据CPU 110于显影偏压发生电路126中输出预定的控制信号(步骤ST7)。
继续于步骤ST6中求得的Vb和由步骤ST5读出的(Vo-Vb)的和(步骤ST8)。
为使步骤ST7求得的Vo成为感光鼓的表面电位Vo，根据CPU 110于栅偏压电路124中输出预定的控制信号(步骤ST9)。
这样，考虑到时效，通过使显影偏压与感光鼓的表面电位变化，可以补偿感光鼓或显影剂的特性变化造成图像模糊度的增大与图像密度的减小。
图11以曲线图表明图15所示的流程图中控制的一个例子，横轴表示按时间换算成的换算值的成像次数，而与此相对，以纵轴表示基底模糊防止电场(Vo-Vw)/Dd。
此外，实际的显影偏压与栅偏压则分别按图12与图13所示变化。

Claims (9)

1.一种成像装置，其特征在于包括：充电装置(52)，用于对像载体(50)充电；
用于在由充电装置充电过的像载体上形成静电潜像的曝光装置(32、36、41、42、43、44、45、46)；
相对于上述像载体设置，适于将显影剂供给由曝光装置形成的静像上进行显影的显影装置(54)；
对此显影装置施加显影偏压的显影偏压施加装置(126)；以及
为使此显影偏压同前述曝光装置曝光的像载体的电位之间的差除以像载体与显影装置的间距所得的值在预定范围内，而对上述充电装置与电压施加装置进行控制的电压控制装置(110)。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于还包括：对前述像载体和/或显影剂的使用次数作计数的计数装置(142)；而控制装置(110)根据前述计数装置所计数的次数控制前述充电装置的充电量与显影偏压。
3.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于
所述计数器(142)的计数值当显影剂和像载体(52)之一改变时复位。
4.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于还包括
第一存储装置(132a)，用于存储对应于像载体使用次数，像载体无像区域电位的数据；
第二存储装置(132b)，用于存储对应于显影剂使用次数，像载体无像区域电位与显影偏压之间电压差的数据；以及
第三存储装置(132c)，用于存储对应于显影剂使用次数，显影偏压与充电装置对像载体施加的电压之间电压差的数据。
5.根据权利要求4所述的成像装置，其特征在于
所述电压控制装置(110)相关于第一存储装置和第二存储装置存储的电压之和，控制显影偏压。
6.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于
所述电压控制装置(110)相关于第三存储装置存储的电压与所述第一存储装置和第二存储装置存储的电压之和的和，控制充电装置对像载体施加的电压。
7.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于
为使此显影偏压同前述曝光装置曝光的像载体的电位差除以像载体与显影装置的间距所得的值在60～220(V/mm)，而对前述充电装置的充电与前述电压施加装置施加电压进行控制。
8.根据权利要求7所述的成像装置，其特征在于
所述显影装置(54)具有显影辊，与上述像载体相分开设置，收容粒度为30～50μm的载粉以及使此载粉的覆盖率达到30～40％而相对于此载粉混合的色粉组成的显影剂，并应用此收容的显影剂使用前述曝光装置成像的静电潜像显影。
9.根据权利要求8所述的成像装置，其特征在于
所述显影装置(54)的显影辊的直径在成像速度为V(mm/s)而显影辊的外周面移动速度对像载体的外周面的移动速度之比为K时，其范围在2(KV)2/12000至2(KV)2/8000。
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