CN1900840A - 混合型显影装置及显影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合型显影装置和方法。混合型显影装置利用磁性力在磁性辊的外周上形成由非磁性调色剂和磁性载体组成的磁性刷，通过仅从磁性辊供应调色剂到供应辊而在供应辊外周形成均匀的调色剂层，并利用供应辊上的调色剂使图像载体上的静电潜像显影，混合型显影装置包括：供应辊的外周上的多个电极；分别位于供应辊面对磁性辊的区域的上游区域和下游区域并接触部分电极的第一和第二刷电极，所述上游区域和下游区域为供应辊旋转的上游和下游；和用于向第一刷电极施加回收偏压以从供应辊回收调色剂以及向第二刷电极施加供应偏压以从磁性辊供应调色剂到供应辊的偏压施加装置。

Description

混合型显影装置及显影方法
技术领域
本发明涉及一种电子照相型显影装置及方法。更具体地，本发明涉及一种使用磁性载体和非磁性调色剂的混合型显影装置及方法。
背景技术
众所周知，例如复印机、打印机、传真机和多功能机等成像装置的显影方法是使用电子照相法。一种方法是使用调色剂和载体的双成分显影方法。单成分显影方法使用绝缘调色剂或者传导调色剂。混合型显影方法使用通过与磁性载体摩擦而带电的非磁性调色剂，并且仅带电的调色剂附着到显影辊上。在每种方法中，调色剂被供应到静电潜像，从而显影静电潜像。
双成分显影方法的优点是：良好的调色剂充电性、耐久性、均匀的贝塔图像(beta image)的实现性等。然而双成分显影方法需要体积较大且相对复杂的装置、调色剂分散从而允许载体附着到静电潜像上(由于载体缺乏耐久性，这样会导致图像质量下降)等等。
单成分显影方法的优点在于：可使用紧凑的显影装置并且可获得良好的点再现性。这种方法的缺点在于：由于显影辊和充电辊性能下降而降低了耐久性，由于当调色剂耗尽时需要更换显影装置而提高了成本，会发生选择性显影(selective development)的情况等等。选择性显影仅当具有所需重量和电荷的调色剂从显影辊移动到静电潜像的情况下发生。如果发生选择性显影，则由于重量比所需重量更轻且电荷比所需电荷更少的调色剂不能用于显影，可能降低利用率。
混合型显影方法的优点在于：良好的点再现性、耐久性和高速成像性。然而，如果供应到显影辊的调色剂不足或者显影辊上的调色剂在显影后没有被完全移除，则会发生显影阴影(development ghost)现象。下面参照图1简要说明显影阴影的产生过程。参照图1，形成在显影辊的表面上的调色剂层具有面对图像载体的经显影偏压而在图像载体上显影的图像部分的区域Ai。面对无图像部分的区域Ab在显影辊上未被显影。此时，由图像载体上的区域Ai显影的调色剂的量由Ma表示。新的调色剂供应到显影辊上以备后一显影过程使用。如果供应到显影辊的调色剂的量小于Ma，则形成在显影辊的表面上的调色剂层的厚度会不均匀，并且会发生前一显影过程中的潜像残留于后一显影过程中的显影阴影现象。这样的显影阴影更易于在连续打印过程中发生。
为了解决上述问题，叠加于DC偏压或者AC偏压(日本未审专利申请公开No.6-67546和7-92804)的DC偏压(日本未审专利申请公开No.7-72733)被施加到磁性辊上。施加到磁性辊的DC偏压的极性在完成成像时规则地切换，从而提供在适当的方向上的电场以便将调色剂从显影辊回收到磁性辊上。由于在后一显影过程中需要很多时间在显影辊上形成厚度适当的调色剂层，这样的方法对于高速打印是不适合的。
若在显影辊和感光体之间安装一电极，由于电势偏压，收紧的电线振动引起不均匀的显影，或者由于附着到电极的灰尘，在显影辊上形成条状印记。显影辊中电极被覆盖以便防止上述问题的实例如日本未审专利申请公开No.2000-250294。
发明内容
本发明提供一种混合型显影装置及方法，可减小显影阴影现象的发生。本发明还可防止在连续打印过程中形成不均匀的图像，并可长时间保持高图像质量。
根据本发明的一个方面，提供一种混合型显影装置，其利用磁性力在磁性辊的外周上形成由非磁性调色剂和磁性载体组成的磁性刷，通过仅将调色剂从所述磁性辊供应到供应辊而在所述供应辊的外周上形成均匀的调色剂层并利用所述供应辊上的调色剂使图像载体上形成的静电潜像显影，所述混合型显影装置包括：设置在所述供应辊的外周上的多个电极；分别位于所述供应辊面对所述磁性辊的区域的上游区域和下游区域并接触部分所述电极的第一和第二刷电极，其中所述供应辊的上游区域和下游区域是相对于所述供应辊的旋转方向的上游区域和下游区域；和用于向所述第一刷电极施加回收偏压以将调色剂从所述供应辊回收以及向所述第二刷电极施加供应偏压以将调色剂从所述磁性辊供应到所述供应辊的偏压施加装置。
所述混合型显影装置可还包括：设置在所述供应辊面对所述图像载体的显影区域中并接触所述多个电极中的部分的第三刷电极，其中，所述偏压施加装置向所述第三刷电极施加显影偏压，以将调色剂从所述供应辊显影到所述图像载体。
所述混合型显影装置可还包括形成在所述供应辊外周上的树脂层，其中，所述多个电极在所述供应辊的两端从所述树脂层露出，从而所述刷电极可接触所述电极的露出部分。
根据本发明的另一方面，提供一种混合型显影方法，其包括如下步骤：利用磁性力在磁性辊的外周上形成由非磁性调色剂和磁性载体组成的磁性刷；通过仅将调色剂从所述磁性辊供应到供应辊而在所述供应辊的外周上形成均匀的调色剂层；利用所述供应辊上的调色剂使图像载体上形成的静电潜像显影；以所述供应辊的旋转方向为参考方向，将所述供应辊面对所述磁性辊的区域分为上游区域和下游区域；对所述供应辊的上游区域施加电场，以从所述供应辊的上游区域移除调色剂；以及对所述供应辊的下游区域施加电场，以将调色剂从所述磁性辊供应到所述供应辊的下游区域。用于将调色剂从所述供应辊显影到所述图像载体上的电场可施加到所述供应辊面对所述图像载体的显影区域上，并且施加到所述上游区域和所述下游区域的电场可独立于施加到所述显影区域的电场。
可在所述供应辊的外周上设置多个电极，第一、第二和第三刷电极分别形成在所述上游区域、下游区域和显影区域，以便接触所述多个电极中的部分，并且回收偏压、供应偏压和显影偏压分别施加到所述第一、第二和第三刷电极，以便形成用于供应调色剂的电场、用于移除调色剂的电场和用于显影调色剂的电场。
根据一方面，如果施加到所述磁性辊的磁性辊偏压、所述回收偏压和所述供应偏压的DC分量的电势分别由Vm、Vs和Vr表示，则当调色剂带负电时，Vr＜Vm＜Vs，而当调色剂带正电时，Vs＜Vm＜Vr。
所述供应辊的调色剂回收区域和所述磁性辊的电势可彼此相等，并且所述磁性刷可接触所述供应辊的表面以从所述供应辊移除调色剂。
根据本发明的另一方面，提供一种混合型显影方法，其包括如下步骤：利用磁性力在磁性辊的外周上形成由非磁性调色剂和磁性载体组成的磁性刷；通过仅将调色剂从所述磁性辊供应到供应辊而在所述供应辊的外周上形成均匀的调色剂层；利用所述供应辊上的调色剂使图像载体上形成的静电潜像显影；将所述供应辊的外周分为多个区域；以及对每个区域施加单独的电场。
本发明的这些和其它方面将通过下面结合附图对本发明的各个实施例的详细说明而显见。
附图说明
本发明的上述和其它特征和优点将通过下面结合附图对具体实施例的说明而显见。
图1为描绘形成显影阴影现象的过程的示图。
图2为根据本发明一实施例的混合型显影装置的示意图。
图3为图2所示的混合型显影装置的供应辊的显影区域、上游区域和下游区域的示意图。
图4为图3的供应辊的截面图。
图5为图3所示的供应辊的一端的透视图。
图6为图3所示的供应辊上的刷电极的布置及刷电极的布置的截面图。
图7和图8是描绘显影过程、调色剂回收过程和调色剂供应过程的示图。
具体实施方式
参考具体实施例对本发明进行显示和说明，本领域技术人员应理解可以在不背离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，对实施例的形式和细节做出各种修改。
图2是根据本发明一实施例的混合型显影装置的示意图。参考图2，混合型显影装置包括图像载体10、供应辊1和磁性辊3。在本实施例中，采用有机感光体作为图像载体10。或者，可采用非晶硅感光体作为图像载体10。充电装置21和曝光装置22在图像载体10上形成静电潜像。可采用电晕型放电装置或者充电辊作为充电装置21。可采用发射激光束的激光扫描单元(LSU)作为曝光装置22。另外，可采用静电鼓作为图像载体10。在这种情况下，可采用静电记录头(未显示)来代替曝光装置22形成静电潜像。
非磁性调色剂和磁性载体存储在显影装置6中。对载体没有限制，只要可使用磁性粉末。搅拌器4搅拌载体和调色剂，以便通过摩擦使调色剂带电。调色剂可带正电或负电，没有特别限制。通过磁性辊3产生的磁性力，载体附着于磁性辊3的外周，并且在静电力作用下，调色剂附着于载体。由此，在磁性辊3的外周上形成由载体和调色剂构成的磁性刷。调节器5控制磁性刷的厚度。调节器5和磁性辊3之间的间隔的范围为0.3-1.5mm。
供应辊1位于图像载体10和磁性辊3之间。供应辊1和图像载体10之间的显影间隔G范围为150-400μm，也可为200-300μm。如果显影间隔G小于150μm，会产生背景雾(background fog)现象。另一方面，如果显影间隔G大于400μm，则由于难以将调色剂转移到图像载体10上，就不能获得足够的图像密度，这将导致选择性显影。磁性辊3和供应辊1之间的间隔的范围为大约0.3-大约1.5mm。
根据本发明一实施例的显影方法的特征在于，将供应辊1的外周分为多个区域，然后对每个区域施加独立的电场。特别地，如图3所示，供应辊1面对磁性辊3的区域(调色剂供应回收区域)被分为上游区域1a和下游区域1b，两者为相对供应辊的旋转方向的上游和下游。所述供应辊的上游区域和下游区域相对供应辊1和磁性辊3之间最接近的点限定。将调色剂从磁性辊3供应到供应辊1的电场以及将调色剂从供应辊1移除的电场分别独立地施加到下游区域1b和上游区域1a。这些电场独立于在供应辊1面对图像载体10的区域内的显影区域1c上施加的电场。
如图4所示，在供应辊1上设置多个电极11。这些电极围绕辊体的外周间隔并以供应辊的长度延伸，如图5所示。由铝或不锈钢制成的支承体12为柱状，从而限定一套筒。在支承体12和电极11之间设置绝缘层13，以便使电极11与支承体12绝缘。体电阻率为106Ω·cm3的树脂层14设置在供应辊1的外周。如图5所示，电极11在供应辊1的两端暴露于树脂层14外部。
如图6所示，第一、第二和第三刷电极2a、2b和2c分别位于上游区域1a、下游区域1b和显影区域1c以便施加独立的电场，并且在供应辊1的两端接触电极11的露出位置。如图1所示的偏压施加装置30分别向第一、第二和第三刷电极2a、2b和2c施加回收偏压V1、供应偏压V2和显影偏压V3。
磁性辊偏压V4施加到磁性辊3上，以便将调色剂供应到供应辊1。
图7和8示出显影过程、调色剂供应过程和调色剂回收(移除)过程。由于磁性辊偏压V4和供应偏压V2之间的差值，产生电场，该电场将调色剂从磁性辊3供应到供应辊1的下游区域1b。由此，在供应辊1的外周形成调色剂层，如图8所示，显影偏压V3产生电场，以将调色剂从供应辊1的显影区域1c显影到图像载体10上。由此，调色剂横跨显影间隙G而附着于图像载体10上形成的静电潜像上，从而将静电潜像显影为可见图像。如图8所示，在横跨显影间隙G后，图像载体10上未被显影的调色剂仍残留在供应辊1的表面上。由于磁性辊偏压V3和回收偏压V1之间的差值，产生电场以将调色剂从供应辊1的上游区域1a移除。由此，如图8所示，残留在供应辊1上而未被显影的调色剂与供应辊1分离，然后辊区域回到显影装置6或者磁性辊3的磁性刷。从而，如果再次将调色剂供应到供应辊1的下游区域1b的表面上，则在供应辊1的表面上形成厚度均匀的调色剂层。如此，可防止由于供应到显影区域1c的调色剂层厚度不均匀而引起的显影阴影。
在常规显影装置中，显影偏压V3施加到整个供应辊1的外周上。显影偏压V3施加到供应辊1，以将调色剂从供应辊1显影到图像载体。另外，由于磁性辊偏压V4和显影偏压V3之间的差值，产生电场以将调色剂从磁性辊3供应到供应辊1。如果从磁性辊3供应到供应辊1的调色剂量不足，则供应辊1的表面上形成的调色剂层不均匀，且前一显影过程的静电潜像残留在后一显影过程中，即产生显影阴影现象。由于施加到供应辊1的下游区域1b的电场被控制以获得足够的调色剂供应，控制显影偏压V3会使显影区域1c的显影性能改变。另外，为了在供应辊1上形成厚度均匀的调色剂层，必须将残留在供应辊1的上游区域1a的调色剂移除。然而，由于将调色剂从磁性辊3供应到供应辊1的电场作用在整个供应辊1上，难以从供应辊1将调色剂移除。
利用根据本发明实施例的显影方法和装置，可单独控制供应偏压V2和显影偏压V3，以向下游区域1b施加电场。因此，可控制供应偏压V2以便向供应辊1供应足量的调色剂而不会影响显影。另外，回收偏压V独立于供应偏压V2施加到上游区域1a。由此，显影后，可容易地将残留在供应辊1上的调色剂移除。另外，由于在不影响从磁性辊3向供应辊1供应调色剂的特性以及从供应辊1向磁性辊3回收调色剂的特性的情况下，显影偏压V3受到控制，所以可改善显影性能。
另外，当调色剂带负电时，优选地，供应偏压V2的DC分量的电势Vs大于磁性辊偏压V4的DC分量的电势Vm。优选地，回收偏压V1的DC分量的电势Vr低于磁性辊偏压V4的DC分量的电势Vm。与将显影偏压V3施加到整个供应辊1的常规显影装置相比，可更容易地将调色剂从磁性辊3移动到供应辊1。另外，与将显影偏压V3施加到整个供应辊1的常规显影装置相比，可更容易地将调色剂从供应辊1移动到磁性辊3，从而可容易地从供应辊1移除调色剂。当调色剂带正电时，供应偏压V2、回收偏压V1的DC分量和磁性辊偏压V4的DC分量的电势Vs、Vr和Vm之间的关系与调色剂带负电时相反。
<实施例>
有机感光体用作图像载体10，而供应辊1和图像载体10之间的显影间隙G设定为约250微米。显影装置6中的调色剂带负电。图像载体10的电势(无成像部分的电势)设定为-500V，而图像载体10的露出部分的电势(成像部分的电势)设定为-100V。施加到磁性辊3的磁性辊偏压V4为-300V的DC偏压。施加到第三电极2c的显影偏压V3包括叠加在-300V的DC偏压上的幅值为1000V且频率为1kHz的AC偏压。施加到第二电极2b的供应偏压V2包括叠加在-200V的DC偏压上的幅值为500V且频率为2kHz的AC偏压。施加到第一电极2a的回收偏压V1包括叠加在-400V的DC偏压上的幅值为500V且频率为2kHz的AC偏压。
<比较例>
有机感光体用作图像载体10，而供应辊和图像载体之间的显影间隙G设定为约250微米。显影装置6中的调色剂带负电。图像载体的电势(无成像部分的电势)设定为-500V，而图像载体的露出部分的电势(成像部分的电势)设定为-100V。施加到磁性辊3的磁性辊偏压V4为-400V的DC偏压。施加到整个供应辊的显影偏压V3包括叠加在-300V的DC偏压上的幅值为1000V且频率为1kHz的AC偏压。
在比较例中，虽然足量调色剂供应到下游区域1b且显影区域1c中显影的调色剂量也充足，但是供应辊1的上游区域1a上的调色剂没有被完全移除。通过连续从磁性辊3接收调色剂而在供应辊1上形成的调色剂层厚度均匀。虽然在这样的条件下打印的图像满足图像密度要求，但是当连续打印时，供应辊1上的调色剂在上游区域2不能完全移除，从而产生了显影阴影现象。
在如上所述的实施例中，供应到下游区域1b的调色剂充足，而且从显影区域1c显影的调色剂量也充足。另外，由于回收偏压V1产生充足的电场以将调色剂从供应辊1的下游区域1b移除，调色剂的回收效果很好。另外，通过从磁性辊3连续接收调色剂而在供应辊1上形成的调色剂层厚度均匀。在这样的条件下打印出的图像具有令人满意的图像密度，且当连续打印时，打印质量稳定且不会发生显影阴影现象。
作为上述实施例的变型，为了在显影后将调色剂从供应辊1移除，控制回收偏压V1，使供应辊1的上游区域1a和磁性辊3之间的电势为0V，从而减小调色剂对供应辊1的粘附。供应辊1和磁性辊3在同一方向上旋转，从而其在上游区域1a和下游区域1b的表面在相反的方向旋转。磁性辊3的磁性刷接触供应辊1，从而将调色剂从供应辊1的表面上移除。
上述为单色显影装置和方法，也可将本发明的显影装置和方法应用到具有串列式结构的单次成像型(single-pass type)彩色显影装置或者应用到图像载体反复被显影并随后顺序转印到中间介质的多次成像型彩色显影装置。
如上所述，根据本发明的混合型显影装置和方法可获得如下所述的效果。
由于独立于显影偏压，将供应偏压和回收偏压施加到供应辊的外周，所以可改善调色剂供应和回收的性能。另外，由于供应偏压和回收偏压独立于显影偏压，因此可控制供应的调色剂量而不会影响显影性能且易于在显影后将调色剂从供应辊移除。因此，可实现高质量的打印，而不会在连续打印中产生显影阴影现象。
已经参考示例性实施例对本发明进行了显示和说明，对本领域技术人员而言，显然可以在不背离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下对形式和细节做出各种修改。
本申请要求于2005年7月20日在韩国专利局申请的韩国专利申请No.10-2005-0065699的优先权，其全部内容在此引作结合。

Claims (14)

1.一种混合型显影方法，其包括如下步骤：
利用磁性力在磁性辊的外周上形成由非磁性调色剂和磁性载体组成的磁性刷；
通过仅将调色剂从所述磁性辊供应到供应辊而在所述供应辊的外周上形成均匀的调色剂层；
利用所述供应辊上的调色剂使一图像载体上形成的静电潜像显影；
以所述供应辊的旋转方向为参考方向，将所述供应辊面对所述磁性辊的区域分为上游区域和下游区域；
对所述供应辊的上游区域施加电场，以从所述供应辊的上游区域移除调色剂；以及
对所述供应辊的下游区域施加电场，以将调色剂从所述磁性辊供应到所述供应辊的下游区域。
2.如权利要求1所述的混合型显影方法，其中，用于将调色剂从所述供应辊显影到所述图像载体上的电场施加到所述供应辊面对所述图像载体的显影区域上，并且施加到所述上游区域和所述下游区域的电场独立于施加到所述显影区域的电场。
3.如权利要求2所述的混合型显影方法，其中，在所述供应辊的外周上设置多个电极，第一、第二和第三刷电极分别形成在所述上游区域、下游区域和显影区域，以便接触所述多个电极中的一部分，并且回收偏压、供应偏压和显影偏压分别施加到所述第一、第二和第三刷电极，以便形成用于供应调色剂的电场、用于移除调色剂的电场和用于显影调色剂的电场。
4.如权利要求3所述的混合型显影方法，其中，如果施加到所述磁性辊的磁性辊偏压、所述回收偏压和所述供应偏压的DC分量的电势分别由Vm、Vs和Vr表示，则当调色剂带负电时，Vr＜Vm＜Vs，而当调色剂带正电时，Vs＜Vm＜Vr。
5.如权利要求2所述的混合型显影方法，其中，所述供应辊的上游区域和所述磁性辊的电势彼此相等，并且所述磁性刷接触所述供应辊的表面以从所述供应辊移除调色剂。
6.一种混合型显影方法，其包括如下步骤：
利用磁性力在磁性辊的外周上形成由非磁性调色剂和磁性载体组成的磁性刷；
通过仅将调色剂从所述磁性辊供应到供应辊而在所述供应辊的外周上形成均匀的调色剂层；
利用所述供应辊上的调色剂使一图像载体上形成的静电潜像显影；
将所述供应辊的外周分为多个区域；以及
对每个区域施加单独的电场。
7.如权利要求6所述的混合型显影方法，其中，所述多个区域包括：面对所述图像载体的显影区域和在所述供应辊的旋转方向的上游和下游分别面对所述磁性辊的调色剂回收区域和调色剂供应区域，并且用于将调色剂从所述供应辊显影到所述图像载体的显影偏压、用于将调色剂从所述磁性辊供应到所述供应辊的供应偏压以及用于将调色剂从所述供应辊移除的回收偏压分别施加到所述显影区域、所述调色剂供应区域和所述调色剂回收区域。
8.如权利要求7所述的混合型显影方法，其中，如果施加到所述磁性辊的磁性辊偏压、所述回收偏压和所述供应偏压的DC分量的电势分别由Vm、Vs和Vr表示，则当调色剂带负电时，Vr＜Vm＜Vs，而当调色剂带正电时，Vs＜Vm＜Vr。
9.如权利要求7所述的混合型显影方法，其中，所述供应辊的调色剂回收区域和所述磁性辊的电势彼此相等，并且所述磁性刷接触所述供应辊的表面以从所述供应辊移除调色剂。
10.一种混合型显影装置，其利用磁性力在磁性辊的外周上形成由非磁性调色剂和磁性载体组成的磁性刷，通过仅将调色剂从所述磁性辊供应到供应辊而在所述供应辊的外周上形成均匀的调色剂层并利用所述供应辊上的调色剂使图像载体上形成的静电潜像显影，所述混合型显影装置包括：
设置在所述供应辊的外周上的多个电极；
分别位于所述供应辊面对所述磁性辊的区域的上游区域和下游区域的第一和第二刷电极，所述第一和第二刷电极分别在所述上游区域和所述下游区域接触所述电极并且其中所述供应辊的上游区域和下游区域根据所述供应辊的旋转方向限定；和
用于向所述第一刷电极施加回收偏压以将调色剂从所述供应辊回收以及向所述第二刷电极施加供应偏压以将调色剂从所述磁性辊供应到所述供应辊的偏压施加装置。
11.如权利要求10所述的混合型显影装置，其中，还包括：设置在所述供应辊面对所述图像载体的显影区域中并接触所述多个电极中的一部分的第三刷电极，其中，所述偏压施加装置向所述第三刷电极施加显影偏压，以将调色剂从所述供应辊显影到所述图像载体。
12.如权利要求10或11所述的混合型显影装置，其中，还包括形成在所述供应辊外周上的树脂层，其中，所述多个电极在所述供应辊的两端从所述树脂层露出，从而所述刷电极可接触所述电极的露出部分。
13.如权利要求10或11所述的混合型显影装置，其中，所述多个电极围绕所述供应辊的外周彼此间隔，并且延伸长度大致为所述供应辊的轴向长度。
14.如权利要求13所述的混合型显影装置，其中，所述电极中每一个电极在所述供应辊的轴向端露出，并且，所述第一和第二刷电极设置成在所述供应辊旋转通过所述上游区域和所述下游区域时接触所述电极的轴向端。
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