專利名稱：圖像顯影裝置和圖像成形設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在顯影輥上形成著色劑薄層的技術，其中顯影輥將著色劑供給到感光鼓上。
普通的激光打印機使用非磁性單一組分的著色劑，在激光打印機中具有顯影輥，在所述顯影輥上攜帶著色劑，墨層厚度調節(jié)片被設置在顯影輥的側面，以便在顯影輥上形成著色劑的薄層，感光鼓面對顯影輥設置，在所述感光鼓上形成靜電潛影圖像。
墨層厚度調節(jié)片壓靠在顯影輥的表面。在墨層厚度調節(jié)片和顯影輥之間摩擦著色劑，使著色劑供給到顯影輥上，從而著色劑具有足夠的電荷。與此同時，著色劑在顯影輥上形成預定厚度的薄層。通過使用電荷放電裝置，在感光鼓的表面形成均勻的電荷，使靜電潛影圖像在感光鼓上形成。然后，根據(jù)預定的圖像數(shù)據(jù)采用由激光發(fā)射裝置發(fā)射的激光束照射感光鼓的表面。因此使帶有電荷的著色劑有選擇地的轉移到感光鼓上的靜電潛影圖像上，由此使圖像顯影。
但是，為了使非磁性的單一組分的著色劑顯影圖像，著色劑基本上完全在墨層厚度調節(jié)片和顯影輥之間通過，由此產生摩擦接觸，使著色劑帶有電荷。因此，為了使著色劑具有均勻的電荷，必須通過墨層厚度調節(jié)片在顯影輥上施加相當大的壓力來摩擦著色劑。為了改善著色劑的流動性和電荷穩(wěn)定性，向著色劑添加有微細粉末制成的外部添加劑，例如，氧化硅、氧化鋁、或氧化鈦。因此，如果著色劑受到的摩擦力過大，外部添加劑的顆粒將沉降在著色劑的基質顆粒上，由此使著色劑的流動性降低，或者使著色劑的電荷特性下降。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用的硅橡膠具有良好的電荷特性，將其作為制造墨層厚度調節(jié)元件的壓力部分的材料。在由硅橡膠制成的壓力部分上，墨層厚度調節(jié)元件將顯影劑壓靠在顯影劑載體上。所述壓力部分向顯影劑施加在壓力非常弱，大約為15～30GF/CM，以便由硅橡膠制成的壓力部分的磨損被減小。因此，避免顯影劑的電荷特性惡化，從而保持高質量的圖像。此外，延長了顯影裝置的使用壽命，從而降低了使用成本。
顯影劑可以是聚合的著色劑。聚合的著色劑具有非常好的流動性。因此，當顯影劑在墨層厚度調節(jié)片的壓力部分和顯影劑的載體之間被摩擦時，使摩擦阻力降低。如果在墨層厚度調節(jié)片的壓力部分施加非常弱的壓力，如本發(fā)明所述，施加的壓力可能隨著多種條件產生波動。壓力波動將阻礙在顯影劑上形成穩(wěn)定的摩擦電荷。但是，如果采用具有高流動性的、聚合的著色劑，壓力波動的不良影響可以被忽略，因此能夠進行穩(wěn)定的顯影。
此外，顯影劑可以包括至少兩種具有不同尺寸的外部添加劑。在這種情況下，其相對大尺寸的外部添加劑顆粒具有間隔作用。即，外部添加劑的相對大的顆粒和相對較小的顆粒同時附著在顯影劑顆粒上。當顯影劑顆粒相互碰撞時，外部添加劑中相對大的顆粒能夠防止相對小的外部添加劑顆粒沉降在顯影劑顆粒中。特別是，根據(jù)氮吸附(NITROGEN ADSORPTION)，如果相對大的外部添加劑具有的、通過BET方法測量的特殊表面積區(qū)域小于100M2/G，可以有效地防止相對小的外部添加劑顆粒沉降在顯影劑上，從而可以保證顯影劑具有良好的流動性。
按照常規(guī)的技術，使用這種大顆粒的外部添加劑是不可行的，這是因為著色劑含有這種大顆粒制成的外部添加劑，將加速硅橡膠的磨損。但是，在本發(fā)明中，采用聚合的著色劑控制硅橡膠的磨損，因此可以在著色劑中包括大顆粒制成的外部添加劑。此外，顯影劑可以包括至少兩種具有不同尺寸的外部添加劑。在這種情況下，其相對大尺寸的外部添加劑顆粒具有間隔作用。即，外部添加劑的相對大的顆粒和相對較小的顆粒同時附著在顯影劑顆粒上，當顯影劑顆粒相互碰撞時，外部添加劑中相對大的顆粒能夠防止相對小的外部添加劑顆粒沉降在顯影劑顆粒中。特別是，根據(jù)氮吸附，如果相對大的外部添加劑具有的、通過BET方法測量的特殊表面積區(qū)域小于100M2/G，可以有效地防止相對小的外部添加劑顆粒沉降在顯影劑上，從而可以保證顯影劑具有良好的流動性。
按照常規(guī)的技術，使用這種大顆粒的外部添加劑是不可行的，這是因為著色劑含有這種大顆粒制成的外部添加劑，將加速硅橡膠的磨損。但是，在本發(fā)明中，采用通過聚合反應生成的著色劑控制硅橡膠的磨損，因此可以在著色劑中包括大顆粒制成的外部添加劑。


圖1是激光打印機的側視圖。
圖2是顯影裝置的側視圖。
圖3表示壓靠在顯影輥上的墨層厚度調節(jié)片。
圖4表示粘著在顯影顆粒上的大、小外添加劑顆粒。
圖5是表示調色劑消耗傳感器及其控制系統(tǒng)的示意圖。
圖6表示另一種墨層厚度調節(jié)片的實施例。
圖7表示墨層厚度調節(jié)片的比較例子。
圖8是一種激光打印機的側視圖。
參照圖1，激光打印機1包括基體殼2，用于供給印刷片材3的供給裝置4，用于在供給的印刷片材3上形成預成形圖像的裝置。
供給裝置4基本上，由片材供給盤100構成，所述片材供給盤100可分離地固定在基體殼2的底部，在片材供給盤100中設有片材壓力板6，片材供給輪7和片材供給托板8被設置在片材供給盤100端部的上方，記錄輥9設置在沿著片材輸送方向的片材供給輪7的下游方。
片材壓力板6允許印刷片材3堆垛在其上。遠離片材供給輪7的片材壓力板6的端部被可轉動地支撐著，以便靠近片材供給輪7的片材壓力板6的另一端部分可以上下移動。片材壓力板6在其背面受彈簧(未圖示)向上的推動作用。當印刷片材3的堆垛數(shù)量增加時，片材壓力板6克服彈簧的作用力，向下圍繞遠離片材供給輪7的片材壓力板6的端部轉動。片材供給輪7和片材供給托板8相互面對面設置。片材供給托板8借助彈簧10朝著片材供給輪7產生推動作用，所述彈簧10被設置在片材供給托板8的背面。在片材壓力板6背面的彈簧10的作用下，在片材壓力板6上的堆垛中的最上面的印刷片材3被壓靠在片材供給輪7上，并且由于片材供給輪7的轉動，印刷片材3被夾持在片材供給輪7和片材供給托板8之間。然后，印刷片材3被供給。因此，每次供給一張印刷片材3。記錄輥9由兩個輥輪組成，即，主動輪和被動輪。記錄輥9以一定方式，記錄通過片材供給輪7的印刷片材3的數(shù)目，然后，將印刷片材3輸送到圖像成形裝置5。
圖像成形裝置5包括掃描裝置11、顯影裝置12和定影裝置13。
掃描裝置11被設置在基體殼2的內部空間的上部分。掃描裝置11具有激光發(fā)射部分(未圖示)，可轉動的多棱鏡14、透鏡15、16，以及反射鏡17、18、19。根據(jù)預定的圖像數(shù)據(jù)，從激光發(fā)射部分連續(xù)發(fā)射激光束通過這些鏡片，或者由這些光學元件，即，多棱鏡14、透鏡15、反射鏡17、18，透鏡16和反射鏡19反射激光，在附圖1中由點劃線表示。因此，激光束在顯影裝置12的感光鼓21上直接進行照射或高速掃描，以便使感光鼓21的表面發(fā)光，這將在下面予以詳細描述。
在附圖2中描繪了顯影裝置12。顯影裝置12被設置在掃描裝置11的下方。顯影裝置12包括感光鼓21、顯影匣36、電暈放電裝置25、轉移輥26，所述轉移輥26被包容在鼓輪匣20中，所述鼓輪匣20可分離地固定在基體殼2上。顯影匣36可分離地固定在鼓輪匣20上，并且具有顯影輥22、墨層厚度調節(jié)片23、供給輥24和著色劑盒27。
顯影匣36的內部空間被分割成為顯影腔體51和著色劑盒27，所述顯影腔室51包括顯影輥22，墨層厚度調節(jié)片23和供給輥24，在所述著色劑盒27中裝有著色劑。顯影腔室51和著色劑盒27由上隔板53和下隔板54分開。在所述上隔板53和下隔板54之間形成普通的矩形開口52，所述矩形開口52沿著顯影匣36的寬度方向延伸。形成開口52，使著色劑盒27中的著色劑能夠通過開口，并且能夠使進入顯影腔室51中的著色劑通過開口52返回。因此，可以允許著色劑通過開口52，在著色劑盒27和顯影腔室51之間移動。
顯影匣36可分離地固定到鼓輪匣20上。通過更換顯影匣36，更換墨層調節(jié)片23而且同時補充著色劑。更換顯影匣36和更換墨層厚度調節(jié)片23可以分開進行。一般，感光鼓21的使用壽命比印刷片材所需要的次數(shù)要長，即感光鼓21的使用時間比儲存在著色劑盒27中的全部著色劑消耗的時間要長，因此，當著色劑盒27中的全部著色劑數(shù)量被消耗時，感光鼓21依然能夠使用，并且不需要更換?？梢钥吹?，在美國專利申請NO.09/282,948中詳細描述了顯影匣36和鼓輪匣20，其中所說內容在本文中作為參考。
著色劑盒27包括電絕緣的、使著色劑帶正電荷的單一的非磁性元件。使用具有正電荷的著色劑在感光鼓21的帶有正電荷的表面形成反向顯影。
如果使用帶有負電荷的著色劑，感光鼓21需要具有負電荷。如果通過使用電暈放電裝置25，使感光鼓21具有負電荷，與此同時，電暈放電裝置25不與感光鼓21相互接觸，從而產生大量的臭氧。如果為了防止產生臭氧，采用導電輥或電刷與感光鼓21相接觸進行充電，在感光鼓21上將產生不均勻的電荷。
在這種情況下，感光鼓21帶有正電荷，通過使用電暈放電裝置25，使感光鼓21上帶有電荷，與此同時，放電裝置25和感光鼓21不相互接觸，僅僅產生非常少量的臭氧，并且在感光鼓21上獲得均勻分布的電荷。因此，采用帶有正電荷的著色劑減少產生臭氧，并且能夠獲得均勻的顯影圖像。
在此實施例中使用的著色劑是通過附加外部添加劑制成的通過共聚反應獲得的著色劑，所述外部添加劑是微細的氧化硅、氧化鋁、氧化鈦或類似物的粉末，使其附著在主組份，即，通過附加染色劑形成的著色劑基質顆粒上，所述染色劑可以是碳黑或類似物，或者附加電荷控制劑，例如苯胺黑或類似物，石蠟或類似物附著到通過共聚反應獲得的球狀苯乙烯-丙烯基樹脂顆粒物上，采用公知的共聚反應方法獲得上述顆粒物，例如采用懸浮共聚合反應，或類似的反應。獲得共聚反應產生的單體，例如，苯乙烯基單體，例如苯乙烯或類似物，或丙烯基單體，例如丙烯酸，烷基(C1-C4)丙烯酸酯，烷基(C1-C4)甲基丙烯酸酯或類似物。這種通過聚合反應產生的著色劑的特殊形狀與研磨成粉狀的著色劑的特殊形狀相比較，前者更接近于完整的球狀，因此通過聚合反應生成的著色劑具有非常好的流動性。由于附著了外部添加劑，例如硅或類似物，通過聚合反應生成的著色劑具有經(jīng)過改善的流動性，以及經(jīng)過改善的電荷穩(wěn)定性。這意味著通過聚合反應生成的著色劑的顆粒尺寸大約為7～10微米。對于外部添加劑，在本實施例中采用兩種氧化硅，即，具有通過BET方法測量的顆粒表面積200M2/G的氧化硅，以及具有通過BET方法測量的顆粒表面積50M2/G氧化硅。這種具有通過BET方法測量的顆粒表面積200M2/G的小的氧化硅顆粒增加了著色劑的流動性，并且具有通過BET方法測量的特殊顆粒表面積50M2/G的大氧化硅顆?；旧戏乐剐〉难趸桀w粒沉積到著色劑基質顆粒上。
采用攪拌器29攪拌在著色劑盒27中的著色劑，所述攪拌器29由轉動軸28支撐，所述轉動軸28被設置在著色劑盒27的中央，通過開口52，使著色劑排入顯影腔室51中。
供給輥24被設置在顯影腔室51中，并且靠近開口52，以這種方式，供給輥24朝著箭頭所示的方向(逆時針)轉動。顯影輥22面向供給輥24設置，以這種方式，顯影輥22朝著箭頭所示的方向(逆時針)轉動。供給輥24和顯影輥22相互接觸設置，以便它們被相互擠壓，產生適當程度的變形。
通過在金屬輥軸上覆蓋輥輪部分制成供給輥24，所述輥輪部分由導電的泡沫材料制成。
通過在金屬輥軸上覆蓋輥輪部分制成顯影輥22，所述輥輪部分由導電的具有彈性的剛性材料制成。特別是，顯影輥22的輥輪部分由覆蓋的輥輪體部分形成，所述輥輪體部分由導電的聚氨酯或硅橡膠構成，所述聚氨酯或硅橡膠中含有微細的碳粉末或類似物，其具有覆蓋層，所述覆蓋層由包含氟的聚氨酯或硅橡膠構成。覆蓋層的表面粗糙度被設定為在10點裝置中的粗糙度為3-5微米，其小于著色劑的顆粒尺寸。顯影輥22具有偏壓，以便在顯影輥22和感光鼓21之間產生電位差。顯影輥22的結構是這樣的，即，從芯軸部分到顯影輥22的表面具有電阻104-108Ω。
墨層厚度調節(jié)片23被設置在顯影輥22的附近。墨層厚度調節(jié)片23具有片體37，所述片體37由不銹片的彈性元件制成，壓力部分38被設置在片體37的遠端部，并且由電絕緣的硅橡膠構成，具有半圓形橫截面。片體37中與壓力部分38對置的端部被支撐在顯影匣36中，所述壓力部分38靠近顯影輥22設置。由于片體37具有彈性力，壓力部分38壓靠在顯影輥22上。
當供給輥24轉動時，通過開口52進入顯影匣51的著色劑被供給顯影輥22。由于摩擦，在供給輥24和顯影輥22之間，使著色劑具有正電荷。在著色劑被供給到顯影輥22后，隨著顯影輥22的轉動，著色劑進入顯影輥22和墨層調節(jié)片23的壓力部分38之間的間隙。著色劑在壓力部分38和顯影輥22之間受到磨擦，由于摩擦作用，著色劑具有足夠的電荷，并且在顯影輥22上形成預定厚度的薄墨層?？梢钥吹?，當著色劑在墨層調節(jié)片23的壓力部分38和顯影輥22之間受到磨擦時，附著在著色劑基質外側的硅顆粒沉入著色劑基質中，使得著色劑的流動性或電荷特性降低。此外，為了使圖像顯影，一部分著色劑量附著在顯影輥22上被消耗，其余不使用的部分著色劑返回顯影匣51。
感光鼓21被設置在顯影輥22的側面位置，以這種方式，感光鼓21面對顯影輥22，并且朝向附圖中箭頭所示方向(順時針)轉動。感光鼓21的鼓體被接地，感光鼓21的表面部分由帶有正電荷的有機的感光材料構成，所述感光材料包括作為主要組分的聚碳酸酯。電暈放電裝置25被設置在離開感光鼓21上方預定間隔的位置。電暈放電裝置25是正電荷的放電裝置，其通過鎢絲產生電暈放電。電暈放電裝置25使感光鼓21的表面產生均勻的正電荷。
借助電暈放電裝置25在感光鼓21的表面部分產生均勻的正電荷之后，感光鼓21的表面被暴露在掃描裝置11發(fā)射的激光束，以便根據(jù)預定的圖像數(shù)據(jù)在感光鼓21上形成靜電潛影。隨著顯影輥22轉動，當顯影輥22攜帶的帶有正電荷的著色劑與感光鼓21面接觸時，著色劑有選擇地轉移，并且沉積在形成于感光鼓21表面的靜電潛影上，即，由于感光鼓21暴露于激光束，感光鼓21的帶有正電荷部分的電位降低，在感光鼓21上顯示出圖像。因此，圖像顯影(反向顯影)完成。
轉移輥26在感光鼓21的下方，朝著箭頭所示方向(逆時針)轉動，并且面向感光鼓21。轉移輥26由覆蓋金屬輥輪軸的輥輪部分構成，所述輥輪部分由導電的橡膠材料形成。在轉移輥26上施加預定的轉移偏壓。因此，由于存在轉移偏壓，當被輸送的印刷片材3在感光鼓21和轉移輥26之間通過時，在感光鼓21上顯影的著色劑圖像被轉移到印刷片材上。
定影裝置13被設置在顯影裝置12的旁邊，即，位于顯影裝置12的下游方向，如圖1所示。定影裝置13具有加熱輥32，壓力輥31壓靠在加熱輥32上，一對輸送輥33被設置在加熱輥32和壓力輥31的下游方。加熱輥32通常裝有加熱鹵素光線的燈泡(HALOGEN LAMP)，這種加熱輥鹵素光線的燈泡(HALOGEN LAMP)被設置在鋁管內。加熱輥32的表面覆蓋有碳氟化合物的樹脂，從而防止著色劑在加熱輥32的表面熔化。與此同時，在顯影裝置12中，著色劑轉移到印刷片材3上之后，印刷片材3在加熱輥32和壓力輥31之間通過，由于加熱，著色劑熔化，并且固定在印刷片材3上。在完成定影之后，由輸送輥33將印刷片材3輸送到一對片材排出輥34處。然后，由片材的排出輥34將印刷片材3排出傳送到送出盤35。
在轉移輥26完成了顯現(xiàn)圖像的轉移之后，采用普通的區(qū)間弱清潔方法，激光打印機1回收殘存在感光鼓21上的著色劑。在弱清潔方法中，在顯現(xiàn)圖像轉移之后，隨著感光鼓21的轉動，殘存在感光鼓21上的著色劑首先被輸送到與電暈放電裝置25相對的位置，以便由電暈放電裝置25使殘存的著色劑具有均勻的正電荷。隨著感光鼓21進一步轉動，殘存在感光鼓21上的著色劑被輸送到與顯影輥22相互面對著的位置。然后，由顯影輥22回收著色劑，與此同時，由于在顯影輥22上施加偏壓，使圖像顯影。
在此實施例中，在顯影輥22上，墨層厚度調節(jié)片23的壓力部分施加的壓力被設定為非常弱的力15～30GF/CM。通過合適的位置調整，可以設定作用在顯影輥22上的壓力部分38的壓力，即調整支撐在顯影匣36上的片體37的端部位置，或者調整彎曲度，或者調整片體37的彎曲變形量，或者進行類似的調整。
設定壓力部分38作用在顯影輥22上的壓力，是這個微弱的力達到15～30GF/CM，以便當著色劑在壓力部分38和顯影輥22之間被摩擦時，在相當大的程度上減小外部添加劑沉降到著色劑的基質顆粒中，并且減小顯影輥22和壓力部分38中的硅橡膠的磨損。此外，盡管施加非常弱的壓力，因為著色劑受到壓力部分38的壓力，所述壓力部分38由硅橡膠形成，其具有非常好的電荷特性，所以，著色劑具有足夠的電荷，支撐在顯影輥22。因此，以非常好的方式完成圖像顯影，不因為電荷缺陷產生顯影缺陷。此外，墨層厚度調節(jié)片23和顯影輥12的使用壽命可以延長，以便使用成本降低。
采用具有導電性的尿烷或硅橡膠的彈性體構成顯影輥22的輥輪部分。墨層厚度調節(jié)片23的壓力部分38由硅橡膠構成。因此，在壓力部分38和顯影輥22之間對著色劑具有彈性的壓力。因此，著色劑在壓力部分38和顯影輥22之間受壓力作用的同時，沉降到著色劑基質顆粒上的外部的添加劑顆粒將進一步減少，并且硅橡膠的磨損也進一步減小。
在此實施例中使用的著色劑是通過聚合反應生成的著色劑，其具有非常好的流動性能，以便當著色劑在顯影輥22和墨層厚度調節(jié)片23的壓力部分38之間通過，使著色劑受壓和受摩擦，是由此產生的摩擦阻力減小。即，在此實施例中，如果由壓力部分38施加到顯影輥22上的壓力非常弱，在壓力部分38和顯影輥22之間的壓力可以隨著摩擦力的變化而變化，這是因為摩擦力隨著工況條件變化，例如在多個單獨的設備中，或者類似的情況下，因此在某些情況下，不能獲得穩(wěn)定的電荷特性。但是，如果采用的由聚合反應生成的著色劑具有非常好的流動性，隨著摩擦力變化，壓力的變化將大大減小，因此在較長的時間期限內，可以保證圖像顯影的穩(wěn)定性。
此外，在此實施例中，在顯影輥22的輥輪部分的表面，覆蓋有聚氨酯或硅橡膠的覆蓋層，所述聚氨酯或硅橡膠的覆蓋層中氟化物，這種氟化物可以減小摩擦阻力。因此，當著色劑在顯影輥22和墨層厚度調節(jié)的23的壓力部分38之間受壓和受摩擦時，顯影輥22的結構使得摩擦阻力進一步減小。因此，隨著摩擦力的變化，壓力的波動將進一步趨于穩(wěn)定，以便在相當長的時間內可以進行穩(wěn)定的顯影。
此外，在此實施例中，顯影輥22的表面粗糙度小于著色劑的顆粒尺寸。如果顯影輥22的表面粗糙度大于著色劑顆粒尺寸，著色劑以不規(guī)則的狀態(tài)附著在顯影輥22的表面，在某些情況下，墨層厚度調節(jié)片23的壓力不能夠施加到處于不規(guī)則狀態(tài)的著色劑上。但是，在此實施例中，不會出現(xiàn)這種不希望的現(xiàn)象。在此實施例中，在顯影輥22表面上的著色劑受常量壓力的壓力作用，因此獲得總是一致的電荷，因此在相當長時間內保證獲得穩(wěn)定的顯影。
通過上面所述可以看到，在此實施例中的激光打印機1可以在長時間內獲得穩(wěn)定質量的圖像顯示，而不會形成圖像缺陷，例如霧影或類似的缺陷，這些缺陷是由于是由于電荷缺陷而產生的。
試驗例子下面描述本發(fā)明的試驗例子。本發(fā)明不限于這個試驗例子。
(1)圖像形成裝置具有上面所述結構的激光打印機作為圖像成型設備。
在試驗例子中使用的激光打印機具有與上面所述激光打印機1基本相同的結構。
顯影輥顯影輥具有氟基表面的覆蓋層，所述覆蓋層被設置在具有導電性的聚氨酯橡膠的輥輪部分。
供給輥供給輥由具有導電性能的尿烷泡沫橡膠構成。
墨層厚度調節(jié)片墨層厚度調節(jié)片由半圓形圓柱的硅橡膠元件構成，其中半圓形元件的直徑為3.5毫米，將半圓形圓柱的硅橡膠元件設置在不銹鋼片的彈簧上。設定墨層厚度調節(jié)片施加的壓力如表1所示。
著色劑非磁性單一組分的著色劑由球狀顆粒的苯乙烯-丙烯基共聚物制成，所述苯乙烯-丙烯基共聚物通過懸浮共聚反應獲得，采用碳胺黑作為電荷控制劑，碳作為染色劑，含有蠟和類似物，具有通過BET方法測量的特殊表面積為200M2/G和特殊表面積50M2/G的硅作為外部添加劑。
采用硅樹脂油、氧化硅偶聯(lián)劑，或類似物對硅顆粒進行已知的表面處理。
打印條件以打印速度20PPM(10CM/SEC，以感光鼓的圓周速度為準)，整個紙張區(qū)域中的打印區(qū)域比例為4％，以每分鐘2張的速度進行打印。
(2)評估打印16000張之后的打印質量。
在上述條件下將之后，在上述條件下打印16000張之后，打印形狀為在各張紙的整個打印區(qū)域打印一連串的由兩個點間隔開的點陣。評價一連串打印圖形的質量，其結果在表1中表示。
在墨層厚度調節(jié)片被磨損之前，打印紙張的數(shù)量在上述條件下，每打印16000張，添加400克著色劑。這種打印操作重復進行，直到墨層厚度調節(jié)片被磨損，出現(xiàn)打印缺陷。在出現(xiàn)打印缺陷之前，記錄打印張數(shù)。其結果表示在表1中。作為明顯標志，在打印紙張上出現(xiàn)縱向帶條時，指示由于墨層厚度調節(jié)片被磨損，出現(xiàn)打印缺陷。在出現(xiàn)縱向帶條之后，更換墨層厚度調節(jié)片，檢查新的墨層厚度調節(jié)片的打印質量，觀察是否舊的墨層厚度調節(jié)片的確被磨損。
在上述試驗中，還要檢查在最初打印期間，出現(xiàn)的打印霧影。檢查的結果表示在表1中。
表1<
>○與最初打印無變化。
△打印質量惡化。
×打印質量惡化，不能繼續(xù)使用。
如果表1所示，在墨層厚度調節(jié)片被磨損之前打印紙張的數(shù)量隨著壓力的增加而減少。其結果有利地表示通過減小壓力可以降低硅橡膠的磨損。
對于壓力為15～30GF/CM，在打印16000張紙之后，打印質量很好。對于壓力為10GF/CM，由于壓力太弱，著色劑不能獲得足夠量的電荷，從而引起打印缺陷。此外，壓力范圍10GF/CM，在最初打印期間產生打印霧影。
對于壓力范圍40GF/CM或更高，著色劑具有足夠的電荷。但是，如表1所示，由于外部添加劑顆粒沉降到著色劑基質顆粒上，因此過強的壓力導致印刷質量惡化。
對于壓力范圍15～30GF/CM，打印16000張紙，墨層厚度調節(jié)片的的使用壽命比常規(guī)的壽命要長兩倍。
在固定壓力條件下，隨著著色劑結構的變化，墨層厚度調節(jié)片的使用壽命隨之變化，下面將予以詳細說明。
如圖2和3所示，墨層厚度調節(jié)片23基本上由壓力部分38構成，使壓力部分38直接接觸帶有著色劑的顯影輥22，片體37由片狀彈簧形成，以便使壓力部分38以預定的壓力壓靠在顯影輥22上。在此實施例中，片體37由SUS板件形成，其厚度為0.1毫米，所述壓力部分38由硅橡膠元件形成，其截面形狀為半圓形，直徑為3.5毫米。顯影匣36和感光鼓21的設計結構為便于對它們進行分別更換。
如上所述，由于壓力部分38接觸顯影輥22上的著色劑，激光打印機1的結構能夠均勻的限制在顯影輥22上輸送的著色劑層的厚度，以便使著色劑傳送到感光鼓21的表面。由于著色劑在壓力部分38和顯影輥22之間摩擦，在著色劑中產生摩擦電荷，并且由于靜電吸引作用，帶有電荷的著色劑沉積在感光鼓21上形成的靜電潛影圖像上。因此，著色劑能夠以均勻的層厚沉積在靜電潛影圖像上，并且將著色劑傳送到印刷片材上，從而在片材上形成清晰的圖像。
對于著色劑來說，由硅橡膠形成的壓力部分38具有良好的電荷特性，還應具有適當?shù)娜彳浶?，因此硅橡膠能夠防止外部添加劑顆粒沉降在著色劑基質顆粒中。因此，能夠以良好的方式形成均勻的帶有電荷的著色劑，并且保證具有良好的著色劑流動性。因此，因此激光打印機1能夠形成非常好的圖像，而不產生打印霧影或粗糙圖像。
硅橡膠形成的壓力部分38容易磨損。因此，在本實施例中使用苯乙烯-丙烯基聚合反應產生的著色劑。聚合反應產生的著色劑形狀非?？拷鼒A球形，并且認為與研磨產生的著色劑相比較，其具有非常好的流動性。在聚合反應產生的著色劑中，懸浮-聚合反應產生的著色劑，例如，苯乙烯-丙烯基聚合反應產生的著色劑，特別是顆粒形狀特別接近于圓球形狀，并且認為具有非常好的流動性。因此，在本實施例中，使用苯乙烯-丙烯基聚合反應產生的著色劑，令人滿意的降低了形成壓力部分38的硅橡膠的磨損，并且有效地減小了激光打印機1的運行成本。
此外，在此實施例中，著色劑含有兩種不同顆粒尺寸的外部添加劑。作為大顆粒尺寸的外部添加劑，外部添加劑具有相當大的通過BET方法測量的特殊表面區(qū)域，其小于100M2/G，最好小于50M2/G，其基于氮氣吸附，附著在著色劑上。添加兩種不同顆粒尺寸的外部添加劑的優(yōu)點，將在下面詳細描述。如圖4所示，較大的外部添加劑顆粒91作用是作為隔離物，即，較大的外部添加劑顆粒91沉積在著色劑基質顆粒95上，其基本上可以防止小的外部添加劑顆粒93沉降到同一著色劑基質顆粒95上，避免添加劑顆粒93直接接觸另一個著色劑基質顆粒95，因此基本上防止小的外部添加劑顆粒93沉降到著色劑基質顆粒95上。
如果外部添加劑具有的通過BET方法測量的特殊表面區(qū)域小于100M2/G，作為較大顆粒的外部添加劑，能夠令人滿意的防止較小的外部添加劑顆粒93沉降到著色劑基質顆粒95上。因此保證著色劑能以令人滿意的方式具有良好的流動性能。
按照常規(guī)技術，很難使用這種較大顆粒的外部添加劑，這是因為使用這種大顆粒的外部添加劑，加速了硅橡膠的磨損。但是，在此實施例中，由于如上所述，苯乙烯-丙烯基聚合反應產生的著色劑適合于降低硅橡膠的磨損，因此能夠使用大顆粒尺寸的外部添加劑。此外，如果墨層厚度調節(jié)片23的壓力部分38磨損，很容易更換壓力部分38被磨損的墨層厚度調節(jié)片23，同時也便于進行顯影匣36的更換操作。因此，激光打印機1能夠形成非常好的圖像。
表2表示與研磨產生的著色劑相比較獲得的打印質量，在這個例子中，具有多種外部添加劑顆粒尺寸。在試驗中獲得的數(shù)據(jù)表示在表2中，其中著色劑基質顆粒的尺寸是9微米，并且采用硅作為外側的添加劑。在這個試驗中，在整個片材的區(qū)域具有打印區(qū)域4％，以每30秒鐘一張紙的速度間隔打印。在各次試驗中，在最初供給300克著色劑，然后每打印一萬張供給250克著色劑。著色劑的消耗量大約為每1000張紙50克。
表2
如表2所示，當使用通過研磨制成的著色劑時，在打印了2000張紙時，由硅橡膠制成的壓力部分38被磨損。相反，在硅橡膠被磨損之前，通過聚合反應生成的著色劑可以打印10000張以上。在出現(xiàn)打印缺陷的現(xiàn)象時，壓力部分38的磨損量大約為1.2毫米。在打印10000紙時，在添加著色劑之前，評估打印質量。在這種情況下，較大顆粒的外部添加劑具有通過BET方法測量的特殊表面區(qū)域100M2/G或更大，出現(xiàn)外部添加劑顆粒的沉降，因此產生粗糙的打印圖像。特別是，當較大顆粒的外部添加劑具有通過BET方法測量的特殊表面區(qū)域150M2/G時，著色劑轉移到紙張的特性惡化，因此著色劑不能轉移到紙張上，而殘存在電暈放電裝置25上，即，通常稱為轉移殘存的著色劑，導致出現(xiàn)缺陷，例如，轉移殘存的著色劑塊，其暴露于激光L，而且電暈放電裝置25的表面在著色劑塊的下方，導致在印刷區(qū)域出現(xiàn)空白。
上面所述的試驗結果表示希望使用苯乙烯-丙烯基聚合反應生成的著色劑，其具有硅外部添加劑，所說添加劑具有通過BET方法測量的特殊表面區(qū)域200M2/G，以及具有通過BET方法測量的特殊表面區(qū)域50M2/G，并且在打印張數(shù)為10000張時，用新的著色劑替換舊的著色劑，以及更換墨層厚度調節(jié)片23(壓力部分38)。用這種方法，激光打印機1能夠保持非常好的圖像打印質量。在這種情況下，雖然保持使用壓力部分38，至少打印15000張，其中結合使用聚合反應生成的著色劑和外部添加劑，這些內容如表2中所述，在實際使用中，考慮到各種使用條件，一般期望在打印數(shù)量達到7000張時，更換壓力部分38。
因此，按照此實施例提供的結構，能夠打印7000張紙的著色劑量容納在顯影匣36的著色劑盒27中，著色劑可以和供給輥24、顯影輥22和墨層厚度調節(jié)片23一起替換。這種更換操作可以和更換感光鼓21分別完成。因此，當中墨層厚度調節(jié)片23的壓力部分38磨損時，壓力部分38和墨層厚度調節(jié)片23和著色劑可以一起與新的替換。在此時，感光鼓21能夠繼續(xù)使用，而不需要更換。因此，在此實施例中很容易替換壓力部分38和墨層厚度調節(jié)片23，而且令人滿意地降低了激光打印機1的運行成本。
雖然在本實施例中使用了單一的非磁性組分的、具有正電荷的著色劑，也給采用負電荷替代正電荷。在這種情況下，而且，硅橡膠也能夠在顯影輥上產生令人滿意的均勻的電荷，因此基本上能夠獲得與上面實施例作數(shù)相同的優(yōu)點。
此外，在此實施例中采用了以懸浮聚合反應生成著色劑，本發(fā)明也可以采用除懸浮聚合反應生成著色劑以外的方法，例如，通過乳化聚合反應生成聚合反應生成的著色劑。即使在使用中著色劑種類不相同的這種情況下，也可以采用上述實施例，著色劑具有相當好的流動性，因此獲得的優(yōu)點稍微小于通過懸浮聚合反應生成的著色劑具有的優(yōu)點。而且，如果如上所述，顯影匣36的結構能夠被替換，感光鼓21的使用壽命延長，即使使用研磨制成的著色劑，在一定條件下能夠降低使用成本。
在打印機結構中，通過弱清潔方法有感光腔室51中的感光鼓21回收殘存的著色劑，如上所述，性能惡化的著色劑流動性降低，或者電荷特性下降，其結果是，隨著在壓力部分38和顯影輥22之間摩擦，著色劑沉積在感光鼓21上，再返回感光腔室51。
因此，在感光腔室51中，隨著圖像成形操作反復進行，隨著著色劑被消耗，惡化的著色劑的比例穩(wěn)定增加。因此，在某些情況下，著色劑的流動性下降，導致在感光鼓21上產生薄膜，使印刷圖像粗糙，或產生類似的缺陷，或者降低電荷特性，導致過高的圖像密度，因此形成難以區(qū)分的打印圖像特性(紊亂特性)，或類似的缺陷，或者產生具有相反電荷的著色劑，因此產生霧影。
因此，在此實施例中使用了著色劑排空探測器55，其探測著色劑消耗量的極限，即，當著色劑還容納在顯影匣36中時，探測著色劑排空的狀態(tài)。當著色劑容納在著色劑盒27中時，著色劑排空探測器55探測著色劑的排空狀態(tài)，在著色劑盒27中容納的著色劑量等于或大于容納在感光腔室51中的著色劑量。
著色劑排空探測器55由光電傳感器構成，及具有光發(fā)射器60，其中裝有光發(fā)射元件，還有光接收器61，其中裝有光接收元件。如圖2和5所示，光發(fā)射器60和光接收器61被設置在著色劑盒27的外側，特別是，在著色劑盒27的相對的側壁56、57分別具有光傳導窗口58、59。以這種方式，光發(fā)射器60和光接收器61分別面對光傳導窗口58、59設置。
在著色劑盒27的相對置的側壁56、57中，設置光傳導窗口58、59，以便設置在著色劑盒27中的清潔器39在轉動中清潔窗口表面。光傳導窗口58，59的設置位置相應于著色劑盒27中著色劑的容量等于或大于在潛影腔室51中容納著色劑的體積的位置。根據(jù)顯影腔室51的容量和著色劑盒27的容量，決定光傳導窗口58、59的位置。在圖2中，容納在顯影腔室51中的著色劑體積由假想線62表示，在著色劑盒27部分中的著色劑容量等于顯影腔室51中容納的著色劑體積，由假想線63表示。
光發(fā)射器60和光接收器61由基體殼2的支架支撐(未圖示)，按照這種方式，光發(fā)射器60和光接收器61分別面對光傳導窗口58、59的位置設置，如上所述。因此，當容納在著色劑盒27中的著色劑容量等于或大于在顯影腔室51中容納的著色劑容量時，著色劑排空探測器55探測著色劑排空的狀態(tài)。
在圖5中表示了著色劑排空探測器55的控制系統(tǒng)，與此同時，在著色劑盒27中容納大量的著色劑，因為光發(fā)射器60發(fā)出的光線被著色劑盒27中的著色劑遮擋，光接收器61接收不到由光發(fā)射器60發(fā)射的光線。在這種情況下，光接收器61不會產生根據(jù)接收光線發(fā)出的輸出信號。當著色劑盒27中著色劑的含量變得非少時，隨著每次攪拌器29在著色劑盒27中進行攪拌，從23光發(fā)射器60發(fā)出的光線到達光接收器61。因此在這種情況下，光接收器61根據(jù)接收的光線量發(fā)出輸出信號。例如，光線接收器61的結構使得光線接收器61以脈沖信號方式輸出信號，并且隨著著色劑盒27中著色劑含量的減少，脈沖的寬度增加。光線接收器61的輸出信號由控制線路65中的CPU67通過輸入/輸出端口66監(jiān)控，如圖5所示。CPU67連接儲存器(ROM)68儲存程序，并且連接存貯器(RAM)69，貯存數(shù)據(jù)或類似的信號。根據(jù)儲存器68中貯存的程序，CPU67測量來自光線接收器61的脈沖信號的脈沖寬度并且將數(shù)據(jù)儲存在存貯器69中，并且確定是否貯存的脈沖寬度超過預定的閾值。當確定脈沖寬度超過預定的閾值時，CPU67通過輸入/輸出端口66發(fā)出信號，表示著色劑處于排空狀態(tài)，以便在顯示板70顯示信號提醒使用者應當更換顯影匣36，即，添加著色劑。
如上所述，雖然隨著重復形成圖像，性能惡化的著色劑與顯影匣36中的著色劑總量的比例增加，設置的著色劑排空探測器55能夠探測著色劑排空的狀態(tài)，與此同時著色劑保存在顯影匣36中。因此，能夠提前一段時間，以新的著色劑更換性能惡化的著色劑，其中采用具有低比例的性能惡化的著色劑完成圖像顯影，與將著色劑消耗完的結構相比較，直到顯影腔室51和著色劑盒27中的著色劑全部用盡，在著色劑用盡之前不會產生任何指示。
在顯影腔室51和著色劑盒27中的著色劑完全消耗完之前，性能惡化的著色劑與顯影腔室51中保存的著色劑總量的比例達到相當高。如果使用這種著色劑進行圖像顯影，將出現(xiàn)多種問題，例如，在感光鼓21上形成薄膜，或者出現(xiàn)類似的缺陷。但是，如果在顯影匣36中保持一定數(shù)量的著色劑時，采用新的著色劑更換性能惡化的著色劑，在著色劑完全消耗完之前，避免采用性能惡化的著色劑比例高的著色劑進行圖像顯影。因此，圖像顯影保持常態(tài)或者穩(wěn)定，而不會出現(xiàn)上面所述的多種問題，而且激光打印機1的使用壽命可以增長。
可以看到，在此實施例中顯影匣36和感光鼓21可以分開。因此，根據(jù)著色劑排空探測器55探測的情況，當顯影匣36中保持一定量的著色劑時，即，當性能惡化的著色劑的比例還比較低時，可以只更換顯影匣36。因此，能夠連續(xù)使用感光鼓21，而不會因為性能惡化的著色劑在感光鼓21上產生重大問題。因此，能夠延長感光鼓27的使用壽命，并且認為能夠降低使用成本，與此同時還能夠減少消耗部件的數(shù)量。
此外，著色劑能夠在著色劑盒27和顯影腔室51之間，通過設在它們之間的開口52朝兩個方向移動，即，在著色劑盒27中的著色劑能夠移動進入顯影腔室51中，而且在顯影腔室51中的著色劑能夠移動進入著色劑盒27中。在這種條件下，著色劑能夠以這種方式移動，在著色劑保存在著色劑盒27的同時，著色劑排空探測器55探測著色劑排空狀態(tài)。
由于在著色劑盒27中的著色劑和在顯影腔室51中的著色劑能夠在著色劑和27和顯影腔室51之間移動，所以不僅能夠使未經(jīng)使用或新的著色劑從著色劑盒27中進入顯影腔室51中，而且能夠時性能惡化的著色劑從顯影腔室51中進入著色劑盒27中。因此，防止性能惡化的著色劑保存在顯影腔室51中，還能夠有效地防止著色劑在墨層厚度調節(jié)片23壓力部分38和顯影輥22之間反復摩擦，因此防止著色劑的特性迅速惡化。因此，能夠控制性能惡化的著色劑與顯影腔室51中的著色劑總量的比例增加。
即使可以允許在著色劑盒27中的著色劑和在顯影腔室51中的著色劑在著色劑盒27和顯影腔室51之間移動，著色劑僅僅存在于顯影腔室51中，隨著著色劑的消耗其特性迅速惡化，如果存在于顯影腔室51中的著色劑數(shù)量不足以返回著色劑盒27內，即，著色劑盒27中的著色劑消耗完。因此，在著色劑盒27中保存有著色劑的同時，著色劑排空探測器55探測著色劑排空的狀態(tài)，即，存在于著色劑盒27中的著色劑和存在于顯影腔室51中的著色劑能夠在著色劑盒27和顯影腔室51之間移動。著色劑排空探測器55的這種探測方式防止著色劑僅存在于顯影腔室51中，因此打印機能夠以常態(tài)形成一致質量的圖像，并且使激光打印機1的使用壽命延長。因此，由于聚合反應生成的著色劑具有非常好的流動性，隨著顯影輥22和供給輥24的轉動，使著色劑圓滑滾動。其結果是，存在于著色劑盒27中的著色劑和存在于顯影腔室51中的著色劑能夠非常平滑地在著色劑盒27和顯影腔室51之間移動，而且還能夠有效地防止著色劑僅僅存在于顯影腔室51中。
此外，著色劑排空探測器55設置在著色劑盒27中，光學發(fā)射器60和光線接收器61以這樣的位置設置，即，能夠探測容納在著色劑盒27中的著色劑體積等于或大于存在于顯影腔室51中的著色劑的體積。因此，當存在于著色劑盒27中的著色劑數(shù)量等于或大于存在于顯影腔室51中的著色劑的數(shù)量時，著色劑排空探測器55探測著色劑的排空狀態(tài)。因此，采用低比例的性能惡化的著色劑進行圖像顯影的同時，能夠以新的著色劑更換舊的著色劑。所以，能夠穩(wěn)定的形成圖像，而且能夠延長激光打印機1的使用壽命。
而且，光線發(fā)射器60和光線接收器61設置在著色劑盒27的相對側，并且按照這種位置設置，即，能夠探測著色劑盒27中的部分，其具有的容量等于或大于存在于顯影腔室51中的著色劑的體積。這種簡單結構降低了成本。
在此實施例中，設置顯影輥22和感光鼓21，其相互面對接觸設置。因此，由于著色劑的性能惡化，可能導致在感光鼓21上形成薄膜。但是，由著色劑排空探測器55完成的探測能夠進行更換，是采用具有新的感光鼓21的顯影匣36，與此同時使用具有低比例的性能惡化的著色劑進行圖像顯影。因此，能夠有效地防止在感光鼓21上形成薄膜，并且延長感光鼓21的使用壽命。
雖然在此實施例中，著色劑排空探測器55的光線發(fā)射器60和光線接收器61相對于著色劑盒27的設置位置是這樣的，即，能夠探測到著色劑盒27部分具有和容量等于或大于容納在顯影腔室51中的著色劑的體積，光線發(fā)射器60和光線接收器61可以設置在任何合適的位置，只要這個位置允許著色劑排空探測器55能夠探測到著色劑的排空狀態(tài)，與此同時即使存在于顯影匣36中的著色劑量很少。例如，光線發(fā)射器60和光線接收器61可以設置在顯影腔室51中。即使在這種情況下代號光線發(fā)射器60和光線接收器61的設置位置在著色劑盒27中，光線發(fā)射器60和光線接收器61的位置不限于上面所述。
雖然在這個實施例中，光電傳感器能夠探測著色劑的容量，所述光電傳感器基本上有光線發(fā)射器60和光線接收器61構成，光電傳感器還能夠探測攪拌器29的轉動阻力。還能夠使用一種方法，在接觸著色劑的位置設置電極，探測電阻。雖然在這個實施例中，探測著色劑的排空狀態(tài)，顯示板70顯示指示，提醒需要更換顯影匣36，也可以在探測到著色劑排空狀態(tài)之后，使激光打印機1停止工作。還可以傳送探測信號，指示探測到著色劑排空狀態(tài)，將探測信號傳送到連接激光打印機1的個人計算機，并且完成合適的操作，例如，在個人計算機中執(zhí)行顯示、停止或類似的操作。
試驗例子下面參照試驗例子進一步描述本發(fā)明。
(1)圖像形成裝置具有上面所述結構的激光打印機作為圖像成型設備。
在試驗例子中使用的激光打印機具有與上面所述激光打印機1基本相同的結構。
顯影匣采用的顯影匣可以和鼓輪匣分開更換。
顯影輥顯影輥具有氟基表面的覆蓋層，所述覆蓋層被設置在具有導電性的聚氨酯橡膠的輥輪部分。
供給輥供給輥由具有導電性能的聚氨酯泡沫橡膠構成。
墨層厚度調節(jié)片墨層厚度調節(jié)片由半圓形圓柱的硅橡膠元件構成，其中半圓形元件的直徑為3.5毫米，其與不銹鋼片的彈簧設置在一起。
著色劑非磁性單一組分的著色劑由球狀顆粒的苯乙烯-丙烯基共聚物制成，所述苯乙烯-丙烯基共聚物通過懸浮共聚反應獲得，采用碳胺黑作為電荷控制劑，碳作為染色劑，含有蠟和類似物，具有通過BET方法測量的特殊表面積為200M2/G和特殊表面積50M2/G的硅作為外部添加劑。
采用硅樹脂油、氧化硅偶聯(lián)劑，或類似物對硅顆粒進行已知的表面處理。
打印條件以打印速度20PPM(10CM/SEC，以感光鼓的圓周速度為準)，整個紙張區(qū)域中的打印區(qū)域比例為4％，以每分鐘2張的速度進行打印。
(2)評估在評估之前，按照上面所述的打印條件進行檢查，著色劑的消耗量為每1000張紙消耗25克，著色劑保存在著色劑匣中，在著色劑盒中的著色劑消耗完了時，消耗量為30克。
著色劑的消耗量為125克以后，相應的打印的紙張是5000張，著色劑的數(shù)量相應于希望保存在顯影匣中的著色劑的數(shù)量，如表3所示，在上面所述的打印條件下，進行打印5000張紙的耐久性試驗。在打印5000張紙之后，只更換顯影匣，保持使用感光鼓。然后，在每張紙的打印區(qū)域打印一連串的由兩點間隔的點陣。評估觀察是否在感光鼓上形成了薄膜。在這種情況下，沒有在感光鼓上形成薄膜，接著進行打印另外5000張紙的耐久性試驗。耐久性試驗重復進行，直到在感光鼓上產生薄膜。其測試結果表示在表3中。是否在感光鼓上產生薄膜取決于在一連串的打印圖形中是否以長條方式出現(xiàn)了密度間隔。
表3
表3表示通過更換顯影匣，與此同時一部分著色劑保存在顯影匣中，能夠延長感光鼓的使用壽命。即在這種情況下，著色劑被完全消耗，即沒有殘存的著色劑，感光鼓的使用壽命變得不比顯影匣的使用壽命長，因此，不使用在顯影匣中容納的感光鼓與顯影匣分開設置的結構。如果顯影匣被更換，與此同時在顯影匣中具有部分著色劑，感光鼓的使用壽命隨著在顯影匣中保存的著色劑的數(shù)量的增加而變長。特別是在顯影匣被更換的這種情況下，當殘存的著色劑含量為60克時，直到打印40000張紙時，在感光鼓上不產生薄膜。因此，這個結果表示通過更換著色劑匣，同時在著色劑盒內殘存的著色劑數(shù)量等于或大于保存在著色劑盒中的著色劑的數(shù)量，感光鼓的使用壽命可以大大延長。
在上面所述的例子中，使用的著色劑由混合的氮胺黑作為電荷控制劑與苯乙烯-丙烯基聚合反應生成的著色劑和硅添加劑制成。下面將詳細描述在著色劑中包括的基作為電荷控制劑的電荷控制樹脂。一般電荷控制樹脂是無色或透明度的，因此適合于各種顏色的顯影。
通過具有離子官能團的離子型單體共聚反應即可獲得用于著色劑中的電荷控制樹脂，例如銨鹽或類似物，例如，N，N-二乙基-N-甲基-2-氧化異丁烯酰(METHACRYLOYLOXY)乙氨(ETHYLAMMONIUM)P-甲苯亞磺酸鹽(TOLUENESULFONATE)，以及可以和上述離子型單體產生共聚反應的單體，例如，苯乙烯基單體，例如苯乙烯或類似物，或丙烯基單體，例如丙烯酸，烷基(C1-C4)丙烯酸酯，烷基(C1-C4)甲基丙烯酸酯或類似物。如果使用這些電荷控制樹脂，能夠通過選擇合適比例的各種單體，任意設定各相鄰的離子型官能團之間的分子間的距離。如果電荷控制劑是單一的化合物，例如季銨鹽或類似物，由于相鄰的距離太近的離子型官能團存在著危險，隨著這種化合物數(shù)量的增加，電阻降低，并且電荷特性惡化。但是，使用了電荷控制樹脂，可以防止隨著電荷控制劑數(shù)量的增加電阻減小，并且能夠令人滿意地改善電荷特性。特別是，通過上所述的單體共聚反應獲得的包含有苯乙烯-丙烯基共聚物的季銨鹽，作為例子在分散性(DISPERSIBILITY)和電荷穩(wěn)定性方面性能良好。
在此實施例中，墨層厚度調節(jié)片23的壓力部分38由硅橡膠制成，與著色劑相比較，壓力部分38具有特別好的電荷特性。因此，即使著色劑包含作為電荷控制劑的電荷 控制樹脂，由于著色劑在壓力部分38和顯影輥22之間被摩擦，著色劑能夠帶有足夠的電荷。因此，能夠獲得令人滿意的顯影圖像，而不必因為著色劑的電荷缺陷而產生顯影缺陷。因此，能夠形成高質量的圖像。
因此，在此實施例中，通過聚合反應生成的著色劑具有良好的流動性，并且在顯影輥22的表面部分包含有氟化物，因此著色劑具有的電荷，而不需要增加壓力部分38壓靠在顯影輥22上的壓力。因此，雖然壓力部分38由硅橡膠制成，其容易磨損，這種硅橡膠的磨損對顯著減小，并且，壓力部分38使用壽命在相當大的程度上得到延長。
此外，在此實施例中，壓力部分38和顯影輥22以及著色劑的接觸部分呈片狀，而不出現(xiàn)角邊緣或類似的形狀，以便壓力部分38和顯影輥22和著色劑具有相當大的接觸面積。因此，著色劑的電荷特性進一步得到改善。與著色劑接觸造成的接觸部分的磨損被減小。因此，由于壓力部分38具有的結構使其磨損進一步減小。
壓力部分38的接觸部分與顯影輥22的接觸可以有任何形狀，例如，如圖6所示的偏平形狀，只要接觸部分不包括成角部分即可。但是，如果接觸部分包括成角部分，如圖7所示，即，如果壓力部分38的角部分接觸顯影輥22和著色劑，雖然都在圖7中所示的壓力部分38的結構與圖6中所示的相同，也不能獲得上面所述的優(yōu)點。
圖8是彩色激光打印機的實施例的側視圖。
參照圖8，彩色激光打印機151包括基體殼152、用于供給打印紙張153的供給裝置154，圖像成形裝置155，以便在輸送到圖像成形裝置155中的打印紙張153上形成預定的圖像。
供給裝置154被設置在基體殼152的下部。供給裝置154具有片材供給盤101，在片材供給盤101中設有片材壓板156，片材供給輥157，以及記錄輥158。打印片材153的堆垛放置在片材壓板156上，在彈簧(未圖示)的推動作用下，使壓板156壓靠在片材供給輥157上。通過片材供給輥157的轉動，將片材堆垛中最上面打印片材153供給到記錄輥158。記錄輥158以預定的方式進行記錄之后，打印片材153被輸送到圖像成形裝置155。
圖像成形裝置155包括掃描裝置159，顯影裝置160和定影裝置161。
掃描裝置159被設置在基體殼152內部空間的上部。掃描裝置169具有激光發(fā)射部分(未圖示)，可轉動的多棱鏡162，透鏡163，164和反射鏡165，166。根據(jù)預定的圖像數(shù)據(jù)，從激光發(fā)射部分發(fā)射激光束，使激光束連續(xù)通過或者由光元件反射，即，按照附圖中箭頭所示通過多棱鏡162，透鏡164，反射鏡166，透鏡163和反射鏡165。因此激光束直接照射或高速掃描感光裝置160的感光鼓168，以便照射感光鼓168的表面。
顯影裝置160被設置在掃描裝置159的下方。顯影裝置160包括感光鼓168，可轉動的顯影裝置169，電暈放電裝置170，中間傳送鼓輪171，以及輸送輥172?？赊D動的顯影裝置169被設置在基體殼152中，其具有圓筒形狀，沿著圖中箭頭所示的方向(順時針)圍繞驅動軸167轉動。四個顯影匣177，即，藍綠色顯影匣177C，紫色顯影匣177M，黃色顯影匣177Y，黑色顯影匣177K，將它們可拆卸地固定在可轉動的顯影裝置169中。各顯影匣177中設有顯影輥173，墨層厚度調節(jié)片174，供給輥175，以及著色劑盒176。
在顯影匣177的相應的著色劑盒176中，容納了藍綠色、紫色、黃色和黑色帶有正電荷的非磁性單一化合物的著色劑。如上所述，各種顏色的著色劑是通過聚合反應生成的著色劑，其中包含有上面所述的電荷控制樹脂。由于電荷控制樹脂是無色和透明的，電荷控制樹脂可以用在包含有相應的顏色劑的帶有顏色的著色劑中。
由攪拌器178在各著色劑盒176中攪拌著色劑，并且使著色劑通過著色劑供給開口179排出，所述供給開口179設置在著色劑盒176的側部分。
在各顯影匣177中，與前面所述的結構相同，供給輥175和顯影輥173的設置位置位于供給著色劑的開口179的旁邊。墨層厚度調節(jié)片174的位置設置在顯影輥173的附近。各墨層厚度調節(jié)片174具有硅橡膠制成的壓力部分180，所述壓力部分180具有半圓形截面形狀。
著色劑從供給盤著色劑的開口179排出之后，通過供給輥175的轉動，將著色劑供給顯影輥173。由于著色劑在供給輥175和顯影輥173之間摩擦，使著色劑帶有正電荷。在著色劑被供給到顯影輥173之后，隨著顯影輥173轉動，著色劑進入顯影輥173和墨層厚度調節(jié)片174的壓力部分180之間的空隙中。在壓力部分180和顯影輥173之間，由于摩擦作用，使著色劑進一步帶有足夠的電荷，形成具有預定厚度的薄層，并且被支撐在顯影輥173上。
感光鼓168由帶有正電荷的材料制成，并且其可以沿著箭頭所示的方向(順時針)轉動。通過設置在感光鼓168上方的電暈放電裝置170放電，使感光鼓168帶有均勻的正電荷之后，使感光鼓168暴露于來自掃描裝置159的激光束，從而在感光鼓168上根據(jù)預定的圖像數(shù)據(jù)形成靜電潛影圖像。
隨著可轉動地顯影裝置169轉動，當顯影匣177的顯影輥173到達這樣的位置，即，顯影匣177的顯影輥173面對感光鼓168，隨著顯影輥173的轉動，在顯影輥173上攜帶的正電荷的500著色劑接觸感光鼓168。因此，在顯影輥173上的著色劑轉移到在感光鼓168上的靜電潛影圖像上，由此形成可以看見的圖像。于是圖像顯影操作完成。在感光鼓168上可看到的圖像被轉移到中間傳送鼓171。中間傳送鼓171以這樣的方式設置，即，中間傳送鼓171面對感光鼓168，而且可以旋轉。在中間傳送鼓171上具有預定的轉移偏壓。
因此，隨著可轉動的顯影裝置169轉動，顯影匣177的顯影輥173連續(xù)進入面對著感光鼓168的位置，從而在中間傳送鼓171上形成有顏色的圖像。例如，隨著可轉動的顯影裝置169轉動，當藍綠色顯影匣177C的顯影輥173進入與感光鼓168面對的位置時，來自藍綠色顯影匣177C的藍綠色著色劑在感光鼓168上形成可以看見的圖像，然后將這個圖像轉移到中間傳送鼓171上。隨著可轉動的顯影裝置169轉動，當紫色顯影匣177M的顯影輥173進入與感光鼓168面對著的位置時，來自紫色顯影匣177M的紫色著色劑在感光鼓168上形成可以看見的圖像，然后將這個圖像轉移到中間傳送鼓171上，特別是，將紫色圖像添加到中間傳送鼓171上的藍綠色著色劑圖像上。對于來自黃色顯影匣177Y的黃色著色劑，和來自黑色顯影匣177K的黑色著色劑，重復相同的操作過程，以便在中間傳送鼓171上形成彩色圖像。
因此，在印刷片材153在中間傳送鼓171和傳送鼓172之間通過時，傳送鼓172面對中間傳送鼓171轉動，并且在傳送鼓172上施加預定的偏壓，從而在中間傳送鼓171上形成的彩色圖像被一同轉移到印刷片材153上。
在圖像被轉移到印刷片材153上之后，當印刷片材153在定影裝置161中的加熱輥181和壓力輥182之間通過時，使彩色圖像定影。所述定影裝置161被設置在顯影裝置160的下游方。然后，由成對的排出輥83、184、185輸送印刷片材153，將輸送的印刷片材153排出到輸出盤186中。
各自帶有可轉動的清潔刷187的清潔盒188分別設置在感光鼓168和中間傳送鼓171的旁邊。各清潔盒188的清潔刷187帶有相對于感光鼓168和中間傳送鼓171的預定的偏壓，以便在顯影和傳送圖像之后，由清潔刷187回收著色劑。
由于在此實施例中使用的電荷控制劑是透明和無色的電荷控制樹脂，通過使用彩色著色劑，彩色激光打印機151能夠更容易地形成彩色圖像。所述彩色著色劑包括黃色、紫色、藍綠色或黑色顏色劑，以便使各種顏色的圖像顯影，并且將可看到的彩色著色劑的圖像附加到中間傳送鼓上。此外，由于彩色著色劑與墨層厚度調節(jié)片174的硅橡膠制成的壓力部分180相互接觸，各種彩色著色劑具有足夠的摩擦電荷，因此各種顏色的著色劑的能夠以非常好的方式顯影，而不會因為電荷特性的缺陷產生顯影缺陷。因此，彩色激光打印機151能夠在打印片材153上形成高質量的各種顏色的圖像。
雖然在上述實施例中使用了正電荷著色劑，也可以使用負電荷著色劑。還可以使用經(jīng)過研磨制成的著色劑替代通過聚合反應生成的著色劑。如果使用負電荷著色劑，應當注意，在著色劑中包括具有陽離子官能團的電荷控制樹脂。
上面所述的著色劑不僅可以用于上述中間傳送型激光打印機，還可以用于前后順序型(TANDEM)彩色激光打印機。
試驗例子下面描述試驗例子。
(1)顯影裝置和方法使用的顯影裝置具有下面所述的元件。
感光鼓帶有正電荷的感光鼓與顯影裝置協(xié)同作用。
顯影輥顯影輥具有在導電的聚氨酯橡膠的輥輪部分上形成的氟基表面的覆蓋層，而且這種結合物的整體電阻為106Ω。
供給輥供給輥由具有導電性能的開環(huán)的尿烷泡沫橡膠構成。
著色劑各自包括具有正電荷的非磁性單一組分的著色劑，作為主要組份，是通過懸浮聚合反應制成的苯乙烯-丙烯基共聚物，還包括作為電荷控制劑的苯乙烯-丙烯基共聚物的季銨鹽，還包括碳和石蠟。
墨層厚度調節(jié)元件使用在下面所述的三種類型的墨層厚度調節(jié)元件。
硅橡膠一種類型的墨層厚度調節(jié)元件是硅橡膠元件，其具有半圓形橫截面，直徑為3.5毫米，所述硅橡膠元件與不銹鋼薄片形成一體，不銹鋼薄片的厚度為0.1毫米。
聚氨酯橡膠另一種類型是聚氨酯橡膠元件，其具有半圓形橫截面，直徑為3.5毫米，所述硅橡膠元件與不銹鋼薄片形成一體，不銹鋼薄片的厚度為0.1毫米。
不銹鋼第三種類型的墨層厚度調節(jié)元件是由彎曲的、厚度為0.1毫米的、彎曲部分的彎曲度為0.3毫米的不銹鋼薄片構成的元件，其基本上形成直角，因此不銹鋼薄片的彎曲部分的作用是刮削著色劑。
使用的顯影方法一般稱為反向接觸顯影方法，其依賴于在顯影輥和感光鼓之間相互接觸。
(2)評估對于三種類型的墨層厚度調節(jié)元件，即，硅橡膠元件、聚氨酯橡膠元件、和不銹鋼元件，通過測量使用各種元件出現(xiàn)的打印霧影，進行評估。
在使用墨層厚度調節(jié)片完成顯影之后，測量使用各種類型的墨層厚度調節(jié)片產生的打印霧影，通過使用粘合劑帶片，即所謂的修補帶片，收集附著在感光鼓上的著色劑，并且將粘合劑帶片粘接到白紙上，并且粘接同樣的粘合劑帶片，這個粘合劑帶片不接觸感光鼓上的著色劑，是其粘接到同樣的白紙上，作為空白樣本，然后測量各個粘合劑帶片中的反射率(％)，反射率的差別取決于附著在感光鼓上的著色劑。比較大的反射率差別表示出現(xiàn)霧影的程度比較大。允許的反射率差別是2或更小，其結果表示在表4中。
表4
表4表示由硅橡膠元件構成的墨層厚度調節(jié)片基本上不產生打印霧影。通過觀察到的粘接到白紙上粘合劑帶片的結果，可以證明硅橡膠元件不會導致產生打印霧影。
可以理解，本發(fā)明不限于上的所述的實施例中記載的特殊形式。在不脫離本發(fā)明范圍的條件下，可以獲得多種經(jīng)過修改或替換的形式。
權利要求
1.一種顯影裝置，其包括顯影劑的載體，其攜帶非磁性的單一組份的顯影劑；墨層厚度調節(jié)元件，其向顯影劑的載體表面施加壓力，并在顯影劑的載體表面形成顯影劑的薄層；其中，墨層厚度調節(jié)元件中的壓力部分向顯影劑的載體表面施加壓力，所述壓力部分由硅橡膠制成，由所述壓力部分施加到顯影劑載體表面的壓力范圍大約為15-30GF/CM。
2.按照權利要求1所述的顯影裝置，其特征是顯影劑載體的表面由導電的彈性材料制成。
3.按照權利要求2所述的顯影裝置，其特征是導電的彈性材料是聚氨酯橡膠或硅橡膠之一。
4.按照權利要求2所述的顯影裝置，其特征是在彈性材料中含有氟。
5.按照權利要求1所述的顯影裝置，其特征是顯影劑是聚合的著色劑，所述著色劑是通過聚合聚合性單體制成的。
6.按照權利要求1所述的顯影裝置，其特征是顯影劑載體的表面粗糙度小于顯影劑平均顆粒尺寸。
7.按照權利要求1所述的顯影裝置，其特征是顯影劑包括至少兩種外部添加劑，所述外部添加劑具有不同的顆粒尺寸。
8.按照權利要求7所述的顯影裝置，其特征是一種外部添加劑具有比另一種外部添加劑大得多的顆粒尺寸，所述顆粒尺寸具有的通過BET方法測量的特殊表面積小于100M2/G。
9.按照權利要求7所述的顯影裝置，其特征是至少兩種外部添加劑包括具有通過BET方法測量的特殊表面積200M2/G，和具有通過BET方法測量的特殊表面積50M2/G的添加劑。
10.按照權利要求1所述的顯影裝置，其特征是顯影劑包括電荷控制樹脂，以便控制電荷特性。
11.按照權利要求10所述的顯影裝置，其特征是通過離子型單體共聚反應制成電荷控制樹脂，所述離子型單體具有離子官能團，可共聚反應的單體包括離子型單體。
12.按照權利要求11所述的顯影裝置，其特征是離子型官能團包括季銨鹽，可共聚反應的單體包括苯乙烯基單體和丙烯基單體。
13.一種容器，其包括顯影劑的儲存腔室，所述顯影劑儲存腔室包含非磁性的單一組份的顯影劑；顯影劑載體，在顯影劑載體上帶有非磁性單一組份的顯影劑；供給元件，所述供給元件將顯影劑從顯影劑儲存腔室供給到顯影劑載體上；墨層厚度調節(jié)元件，所述墨層厚度調節(jié)元件向顯影劑載體的表面施加壓力，并且在顯影劑載體的表面形成顯影劑的薄層；在墨層厚度調節(jié)元件中的壓力部分向顯影劑的載體表面施加壓力，所述壓力部分由硅橡膠制成，由所述壓力部分施加到顯影劑載體表面的壓力范圍約為15-30GF/CM。
14.按照權利要求13所述的容器，其特征是顯影劑是聚合的著色劑，所述著色劑是通過聚合聚合性單體制成的。
15.按照權利要求13所述的容器，其特征是該容器是從包括感光鼓的一容器可分離地拆卸的。
16.一種圖像成形裝置，其包括按照權利要求13所述的容器；靜電潛像的載體面對顯影劑的載體設置，其中靜電潛像在靜電潛像載體上形成。
17.按照權利要求16所述的圖像成形裝置，其特征是顯影劑是聚合的著色劑，其通過聚合聚合性單體制成的。
18.按照權利要求16所述的圖像成形裝置，其特征是所述容器還包括顯影腔室，所述的顯影腔室裝有顯影劑的載體，墨層厚度調節(jié)元件，以及開口部分，通過所述開口部分顯影劑的儲存腔室和顯影腔室相互連通。
19.按照權利要求18所述的圖像成形裝置，其特征是還包括顯影劑數(shù)量探測器，其探測在顯影劑儲存腔室中保存的顯影劑數(shù)量的狀態(tài)，在顯影劑儲存器腔室中貯存的顯影劑數(shù)量基本上等于允許存在于顯影腔室中的顯影劑的數(shù)量。
20.一種顯影裝置，其包括顯影劑的載體，其攜帶非磁性的單一組份的顯影劑；墨層厚度調節(jié)元件，其向顯影劑的載體表面施加壓力，在顯影劑的載體表面形成顯影劑的薄層；其中，在墨層厚度調節(jié)元件中的壓力部分向顯影劑的載體表面施加壓力，所述壓力部分由硅橡膠制成。
21.按照權利要求20所述的顯影裝置，其特征是顯影劑是聚合的著色劑，其是通過聚合聚合性單體制成的。
22.一種圖像成形裝置，其包括顯影劑的儲存腔室，所述顯影劑儲存腔室包含包括非磁性的單一組份的顯影劑；顯影劑載體，在顯影劑載體上帶有非磁性單一組份的顯影劑；供給元件，所述供給元件將腔室中的顯影劑供給到顯影劑載體上；墨層厚度調節(jié)元件，所述墨層厚度調節(jié)元件向顯影劑載體的表面施加壓力，并且在顯影劑載體的表面形成顯影劑的薄層；在顯影腔室中包括顯影劑的載體和墨層厚度調節(jié)元件，還有開口部分，通過所述開口部分顯影劑的儲存腔室和顯影腔室相互連通；顯影劑數(shù)量探測器，其探測在顯影劑貯存腔室中保存的顯影劑數(shù)量的狀態(tài)，在顯影劑儲存器腔室中貯存的顯影劑基本上等于允許存在于顯影腔室中的顯影劑的數(shù)量。
23.按照權利要求22所述的圖像成形裝置，其特征是顯影劑數(shù)量探測器探測在顯影劑貯存腔室中保存的顯影劑數(shù)量的狀態(tài)，在顯影劑儲存器腔室中貯存的顯影劑大于允許存在于顯影腔室中的顯影劑的數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種墨層厚度調節(jié)片的壓力部分,以便使著色劑壓靠在顯影輥上,并且通過硅橡膠在顯影輥上形成著色劑的薄層。壓力部分施加壓力被設定為15～30GF/CM。因為借助由硅橡膠制成的壓力部分將著色劑壓靠在顯影輥上,所述硅橡膠具有相當高的電荷特性,著色劑能夠獲得足夠的電荷。此外,由于壓力部分施加的壓力非常弱,由硅橡膠構成的壓力部分的磨損被減小。
文檔編號G03G15/08GK1267003SQ00104029
公開日2000年9月20日 申請日期2000年3月13日 優(yōu)先權日1999年3月11日
發(fā)明者佐藤正吾, 堀之江滿 申請人:兄弟工業(yè)株式會社