專利名稱：顯影裝置、圖像形成裝置及圖像形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有在表面擔(dān)承調(diào)色劑的調(diào)色劑擔(dān)承輥的顯影裝置、和 利用該輥并通過調(diào)色劑對靜電潛像進(jìn)行顯影的圖像形成裝置及方法。
背景技術(shù)：
在利用調(diào)色劑對像擔(dān)承體上擔(dān)承的靜電潛像進(jìn)行顯影的技術(shù)中，廣 泛使用了將形成為近似圓筒形狀、并在表面擔(dān)承調(diào)色劑的調(diào)色劑擔(dān)承輥 與像擔(dān)承體對置配置的裝置。為了改善這種被擔(dān)承于調(diào)色劑擔(dān)承輥的表 面的調(diào)色劑的特性，本申請的申請人在此之前公開了一種顯影裝置，其 釆用了設(shè)置有在形成為圓筒形狀的輥的表面規(guī)則地配置的凸部、和包圍 該凸部的周圍的凹部的調(diào)色劑擔(dān)承輥(參照專利文獻(xiàn)1 )。對于這樣的構(gòu) 造而言，由于表面的凹凸圖案被管理呈均勻狀態(tài)，所以，具有易于控制 被擔(dān)承于輥表面的調(diào)色劑層的厚度與帶電量等好處。
在如上所述而構(gòu)成的圖像形成裝置中，為了將調(diào)色劑擔(dān)承輥的凸部 及凹部所擔(dān)承的調(diào)色劑層厚度限制為規(guī)定厚度，使調(diào)色劑擔(dān)承輥表面的 調(diào)色劑層與層厚限制部件(限制刮板)抵接。
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2007 - 121949號公報(bào)(圖10 )
但是，在使用具有上述構(gòu)造的調(diào)色劑擔(dān)承輥的情況下，由于凹凸均 勻，所以，如果不嚴(yán)格管理調(diào)色劑擔(dān)承輥上的調(diào)色劑層厚，則存在調(diào)色 劑從調(diào)色劑擔(dān)承輥表面飛散和產(chǎn)生模糊的問題。尤其在受到來自限制刮 板的按壓使調(diào)色劑處于壓粉狀態(tài)時，調(diào)色劑之間會凝集，成為大的塊； 或從調(diào)色劑脫離的外添劑與蠟等的塊成為核，并形成更大的調(diào)色劑塊。 這些塊向顯影器外漏出，飛散、或附著于圖像，從而產(chǎn)生模糊。另外， 如此產(chǎn)生的調(diào)色劑的凝集體附著于調(diào)色劑擔(dān)承輥，將引起鍍膜，還會發(fā) 生圖像缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述課題而提出，其目的在于，提供一種用于在使用表 面設(shè)置有凹凸的調(diào)色劑擔(dān)承輥的顯影裝置和圖像形成裝置及方法中，能 夠?qū)⒁蛘{(diào)色劑凝集體的生成而引起的調(diào)色劑泄漏與飛散、模糊等問題防 患于未然的技術(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的顯影裝置具備調(diào)色劑擔(dān)承輥，其形 成為近似圓筒形狀， 一邊在其表面擔(dān)承由帶電調(diào)色劑形成的調(diào)色劑層一 邊旋轉(zhuǎn)；和限制部件，其與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面抵接，從而限制所述 調(diào)色劑擔(dān)承輥表面所擔(dān)承的調(diào)色劑層；所述調(diào)色劑擔(dān)承輥在其表面具 有在與該輥的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬度方向及與之正交、沿著所述調(diào)色劑擔(dān) 承輥的周面的周方向規(guī)則配置的多個凸部，和包圍該凸部的凹部，而所 述限制部件具備由彈性體形成、且具有在與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)軸 平行的寬度方向延伸的邊緣部的彈性抵接體，并且，該邊緣部被壓接在 所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面，在由所述調(diào)色劑擔(dān)承輥與所述限制部件的抵接 而形成的限制夾緊部，所述邊緣部與所述多個凸部分別抵接的多個抵接 部位、和所述邊緣部及所述凹部隔開間隙而對置的開口部位，在所述寬 度方向上交替出現(xiàn)，而且，在所述開口部位處，所述彈性抵接體的所述 邊緣部，比對夾持著與該邊緣部對置的凹部的兩個凸部的頂面進(jìn)行連接 的直線，朝向該凹部的底探出。
在如此構(gòu)成的發(fā)明中，通過首先使彈性抵接體的邊緣部與調(diào)色劑擔(dān) 承輥表面中的凸部抵接，在凹部與邊緣部之間設(shè)置空隙，由此使調(diào)色劑 僅由凹部擔(dān)承，而不使凸部擔(dān)承調(diào)色劑。從而，由于在凸部上調(diào)色劑不 會被限制部件按壓，所以，能夠抑制因限制部件的按壓而生成調(diào)色劑凝 集體。
并且，將邊緣部壓接到在寬度方向上排列的多個凸部，使該部位的 邊緣部彈性變形，而對于凸部之間的凹部而言，變形量、即彈性抵接體 的邊緣部局部撓曲，變形為鋸齒狀。而且，由于凸部在調(diào)色劑擔(dān)承輥的 周方向也被規(guī)則排列，所以，彈性抵接體的邊緣部的各處分別伴隨著調(diào) 色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)，而在調(diào)色劑擔(dān)承輥的徑向上反復(fù)伸縮。即，根據(jù)上 述構(gòu)成，如果調(diào)色劑擔(dān)承輥旋轉(zhuǎn)，則彈性抵接體的邊緣部一邊波動一邊 振動。此時，如果與凹部對置的邊緣部朝向凹部的底探出，則邊緣部的振動起到對凹部擔(dān)承的調(diào)色劑進(jìn)行打擊的作用。
如果僅對由凹部擔(dān)承的調(diào)色劑施加按壓力，則有可能導(dǎo)致調(diào)色劑之 間凝集、將調(diào)色劑按壓附著于調(diào)色劑擔(dān)承輥表面，但根據(jù)本發(fā)明，由于 邊緣部按照交替地對凹部進(jìn)行打擊和壓力的緩和的方式振動，所以，能 夠?qū)疾亢推涓浇嬖诘恼{(diào)色劑塊擊碎。如后所述，該內(nèi)容通過實(shí)驗(yàn)被
確認(rèn)。這樣，通過在早期的階段將調(diào)色劑凝集體破碎，在本發(fā)明中，可 以防止生長更大的調(diào)色劑塊，進(jìn)而將由此引起的漏出、飛散、產(chǎn)生模糊、 形成鍍膜等防患于未然。另外，通過刺激凹部或其附近的調(diào)色劑，可提 高其流動性，還能夠得到使調(diào)色劑層的均勻性提高的效果。
在上述的調(diào)色劑擔(dān)承輥中，優(yōu)選所述多個凸部的頂面相互形成同一 圓筒面的一部分、即多個凸部的頂面所成的包絡(luò)面是一個圓筒面。由此， 由于可以宏觀看作旋轉(zhuǎn)調(diào)色劑擔(dān)承輥的圓筒，所以，能夠在其周方向使 與彈性抵接體的抵接壓力一定。由此，能夠在各凸部可靠地除去彈性抵 接體的調(diào)色劑，使調(diào)色劑的輸送量一定且均勻。
而且，優(yōu)選所述抵接部位及所述開口部位的所述寬度方向上的位 置，隨著所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)而變化。這樣，通過調(diào)色劑擔(dān)承輥的 旋轉(zhuǎn)，彈性抵接體的邊緣部以伴隨著起伏的復(fù)雜振動模式振動。由此， 使得調(diào)色劑塊的破碎效果進(jìn)一 步提高。
例如，在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的表面中，由沿著所述寬度方向排列成 一列的多個所述凸部構(gòu)成的凸部列在所述周方向設(shè)置有多列，在鄰接的 所述凸部列之間，各凸部的所述寬度方向上的位置互不相同?；蛘撸?可以在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的表面中，由沿著相對所述寬度方向具有規(guī)定 偏移角的方向排列為一列的多個所述凸部構(gòu)成的凸部列，在所述周方向 設(shè)置有多列。這樣，邊緣部與凸部的抵接由復(fù)雜的模式構(gòu)成，可使邊緣 部以復(fù)雜的振動模式振動，從而得到高的破碎效果。
而且，優(yōu)選所述開口部位的所述邊緣部與所述凹部的間隔，為調(diào)色 劑的體積平均粒徑以上。由此，可以不施加過剩的按壓力地由凹部擔(dān)承 平均粒徑的調(diào)色劑。并且，如果將所述開口部位的所述邊緣部與所述凹 部的間隔設(shè)為調(diào)色劑的最大粒徑以上，則能夠使凹部擔(dān)承在其粒徑分布 中具有最大徑的調(diào)色劑。因此，不存在只有粒徑大的調(diào)色劑未被^^用而殘留的問題。另外，對于調(diào)色劑的最大粒徑而言，例如可以規(guī)定為在調(diào)
色劑粒徑分布的個數(shù)基準(zhǔn)的50%粒子徑的值上加上幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差的三 倍的值。由此，可以使凹部擔(dān)承幾乎所有(約99.7%)的調(diào)色劑粒子。
并且，優(yōu)選所述開口部位的所述邊緣部的探出量，為調(diào)色劑的體積 平均粒徑以下。這樣，由凹部擔(dān)承的調(diào)色劑不會被邊緣部刮下，而且通 過管理探出量，能夠防止對凹部所擔(dān)承的調(diào)色劑施加過剩的按壓力。
另外，在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥中，優(yōu)選連接所述凸部和所述凹部的側(cè) 面部的法線，具有遠(yuǎn)離所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)軸的方向的成分。即， 優(yōu)選凸部和凹部通過平緩的斜面連接。這樣，伴隨著調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋 轉(zhuǎn)，凸部被依次送入到與彈性抵接體的抵接部分而與邊緣部滑動摩擦， 通過將從凹部向凸部連接的面設(shè)為平緩的斜面，邊緣部不會被凸部的側(cè) 面掛住，能夠減小調(diào)色劑擔(dān)承輥的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。而且，可防止最初與凸部 抵接的部位的邊緣部的永久變形或缺損等。
該情況下，優(yōu)選所述側(cè)面部的梯度在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)方向 上，在所述凸部的后方側(cè)比該凸部的前方側(cè)陡嶒。這樣，在通過調(diào)色劑 擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)而朝向邊緣部行進(jìn)的凸部的前端側(cè)，邊緣部與平緩的斜面 抵接，緩慢發(fā)生彈性變形，而在凸部的后端側(cè)，由于能夠短時間內(nèi)瞬間 緩和變形，所以，使得對調(diào)色劑的打擊力更高，提高了調(diào)色劑凝集體的 破碎效果。
此外，邊緣部的振動強(qiáng)度與彈性抵接體的硬度及向該調(diào)色劑擔(dān)承輥 的抵接壓力緊密相關(guān)。即，如果彈性抵接體的硬度過高，則向凹部的探 出量減少，振動的振幅減小，而如果硬度過低，則會過多地進(jìn)入到凹部、 導(dǎo)致對調(diào)色劑的按壓而將其刮落。另外，如果抵接壓力高，則對調(diào)色劑 的按壓力也增強(qiáng)，給調(diào)色劑造成的損傷變大，尤其在使用小粒徑調(diào)色劑 或低熔點(diǎn)調(diào)色劑的情況下成為大的問題，因此，優(yōu)選抵接壓力小。根據(jù) 本申請發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)彈性抵接體的硬度為JIS-A硬度65度 80度、且對調(diào)色劑擔(dān)承輥的抵接壓力為0.5~1.5gf/mm時，不存在上述 的問題，可得到足夠的調(diào)色劑凝集體破碎效果。
并且，本發(fā)明在所述調(diào)色劑的體積平均粒徑為5jum以下時尤其會 發(fā)揮顯著的效果。由于在這樣的粒徑小的調(diào)色劑中，作用于調(diào)色劑粒子間的范德瓦耳斯力強(qiáng)大，所以，容易引起調(diào)色劑的凝集。而且，用于提 高調(diào)色劑的流動性的外添劑也成為小徑，容易從調(diào)色劑母粒子上脫離， 從而流動性時效性容易降低。因此，易產(chǎn)生調(diào)色劑塊。通過在使用了這 樣的調(diào)色劑的裝置中應(yīng)用本發(fā)明，能夠有效解決因調(diào)色劑塊的生成而引 起的諸多問題。
另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的圖像形成裝置具備擔(dān)承靜電 潛像的像擔(dān)承體；調(diào)色劑擔(dān)承輥，其形成為近似圓筒形狀，與所述像擔(dān) 承體對置配置， 一邊在表面擔(dān)承由帶電調(diào)色劑形成的調(diào)色劑層一邊旋 轉(zhuǎn)；和限制部件，其與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面抵接，從而限制所述調(diào)色 劑擔(dān)承輥表面所擔(dān)承的調(diào)色劑層；所述調(diào)色劑擔(dān)承輥在其表面具有在 與該輥的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬度方向及與之正交、沿著所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的 周面的周方向規(guī)則配置的多個凸部，和包圍該凸部的凹部，而所述限制 部件具備由彈性體形成、且具有在與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)軸平行的 寬度方向延伸的邊緣部的彈性抵接體，并且，該邊緣部被壓接在所述調(diào) 色劑擔(dān)承輥表面，在由所述調(diào)色劑擔(dān)承輥與所述限制部件的抵接而形成 的限制夾緊部，所述邊緣部與所述多個凸部分別抵接的多個抵接部位、 和所述邊緣部及所述凹部隔開間隙而對置的開口部位，在所述寬度方向 上交替出現(xiàn)，而且，在所述開口部位處，所述彈性抵接體的所述邊緣部， 比對夾持著與該邊緣部對置的凹部的兩個凸部的頂面進(jìn)行連接的直線， 朝向該凹部的底探出。
此外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的圖像形成方法通過將形成為近 似圓筒形狀、且一邊在表面擔(dān)承由帶電調(diào)色劑形成的調(diào)色劑層一邊旋轉(zhuǎn) 的調(diào)色劑擔(dān)承輥；和擔(dān)承靜電潛像的像擔(dān)承體對置配置，利用調(diào)色劑來 顯影所述靜電潛像，其特征在于，使所述調(diào)色劑擔(dān)承輥在其表面設(shè)置有 在與該輥的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬度方向及與之正交、沿著所述調(diào)色劑擔(dān)承輥 的周面的周方向規(guī)則配置的多個凸部，和包圍該凸部的凹部，使具備由 彈性體形成、且具有在與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬度方向延 伸的邊緣部的彈性抵接體的限制部件，與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥抵接，限制 所述調(diào)色劑擔(dān)承輥上的調(diào)色劑層厚度，使所述彈性抵接體的所述邊緣部 壓接在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面，使所述邊緣部與所述多個凸部分別抵接 的多個抵接部位、和所述邊緣部及所述凹部隔開間隙而對置的開口部 位，在所述寬度方向上交替出現(xiàn)，并且，在所述開口部位處，使所述彈性抵接體的所述邊緣部，比對夾持著與該邊緣部對置的凹部的兩個凸部 的頂面進(jìn)行連接的直線，朝向該凹部的底突出。
在這些發(fā)明中與上述的顯影裝置的發(fā)明同樣，由于不僅抑制了調(diào)色 劑凝集體的產(chǎn)生，而且通過使彈性抵接體的邊緣部振動將所生成的調(diào)色 劑凝集體破碎，所以，可將因調(diào)色劑凝集體的生長而引起的漏出、飛散、 產(chǎn)生模糊等問題防患于未然。


圖l是表示應(yīng)用了本發(fā)明的圖像形成裝置的一個實(shí)施方式的圖。
圖2是表示圖1的圖像形成裝置的電氣構(gòu)成的框圖。
圖3是表示顯影器的外觀的圖。
圖4是表示顯影器的構(gòu)造及顯影偏壓波形的圖。
圖5是表示顯影輥及其表面的局部放大圖。
圖6是表示顯影輥表面的更加詳細(xì)的構(gòu)造的平面展開圖。
圖7是表示顯影輥與限制刮板的抵接狀態(tài)的圖。
圖8是限制夾緊部(nip)剖面的放大示意圖。
圖9是表示在寬度方向觀察的限制夾緊部的圖。
圖IO是表示彈性抵接體的邊緣各部的動作的圖。
圖11是表示該實(shí)施方式中的調(diào)色劑凝集體破碎效果的圖。
圖12是表示顯影輥表面構(gòu)造的其他例子的圖。
圖13是表示彈性部件的硬度、限制負(fù)載及凸部排列間距的組合的圖。
圖中符號說明
22…感光體(像擔(dān)承體)；41…殼體；44…顯影輥(調(diào)色劑擔(dān)承輥);46…限制刮板(限制機(jī)構(gòu))；441…(顯影輥表面的)凸部；442…(顯 影輥表面的)凹部；443~445..,(凸部-凹部間的)斜面(側(cè)面部)； 462…彈性部件(彈性抵接體)。
具體實(shí)施例方式
圖l是表示應(yīng)用了本發(fā)明的圖像形成裝置的一個實(shí)施方式的圖。而 圖2是表示圖1的圖像形成裝置的電氣構(gòu)成的框圖。該裝置是將黃(Y)、 青色(C)、洋紅(M)、黑(K)這四種顏色的調(diào)色劑(顯影劑)重合， 形成全色彩色圖像；或僅利用黑色(B)調(diào)色劑形成黑白圖像的圖像形 成裝置。在該圖像形成裝置中，如果從主機(jī)等外部裝置向主控制器11 傳送圖像信號，則設(shè)置于發(fā)動機(jī)控制器10的CPU101根據(jù)來自該主控 制器11的指令，控制發(fā)動機(jī)部EG各部，執(zhí)行規(guī)定的圖像形成動作， 從而在紙張S上形成與圖像信號對應(yīng)的圖像。
在該發(fā)動機(jī)部EG中，感光體22沿著圖1的箭頭方向D1旋轉(zhuǎn)自如 地設(shè)置。而且，在該感光體22周圍，沿著其旋轉(zhuǎn)方向Dl分別配置有帶 電單元23、旋轉(zhuǎn)顯影單元4及清潔部25。帶電單元23被施加規(guī)定的帶 電偏壓，使感光體22的外周面均勻地帶規(guī)定的表面電位。清潔部25將 一次轉(zhuǎn)印后殘留附著在感光體22的表面的調(diào)色劑除去，回收到在內(nèi)部 設(shè)置的廢棄調(diào)色劑容器中。由這些感光體22、帶電單元23及清潔部25 一體構(gòu)成了感光體盒2，該感光體盒2能夠一體安裝在裝置主體、或從 主體拆下。
并且，從曝光單元6朝向通過該帶電單元23而帶電的感光體22的 外周面，照射光束L。該曝光單元6根據(jù)被從外部裝置賦予的圖像信號， 將光束L照射到感光體22上進(jìn)行曝光，形成與圖像信號對應(yīng)的靜電潛 像。
通過顯影單元4對這樣形成的靜電潛像進(jìn)行調(diào)色劑顯影。即，在該 實(shí)施方式中，顯影單元4具備旋轉(zhuǎn)自如地設(shè)置在與圖l紙面正交的旋 轉(zhuǎn)軸中心的支承框40;和構(gòu)成為相對于支承框40拆裝自如的盒、并內(nèi) 置各種顏色的調(diào)色劑的黃色用顯影器4Y、青色用顯影器4C、洋紅色用 顯影器4M及黑色用顯影器4K。該顯影單元4被發(fā)動機(jī)控制器10控制。 而且，如果根據(jù)來自該發(fā)動機(jī)控制器10的控制命令，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動顯影單元4,并且，將這些顯影器4Y、 4C、 4M、 4K選擇性地定位在與感光 體22隔著規(guī)定的間隙而對置的規(guī)定顯影位置，則設(shè)置于該顯影器、并 擔(dān)承被選擇的顏色的調(diào)色劑的顯影輥44與感光體22對置配置，在該對 置位置，從顯影輥44向感光體22的表面賦予調(diào)色劑。由此，能夠以選 擇的調(diào)色劑顏色對感光體22上的靜電潛像實(shí)施顯影化。
圖3是表示顯影器的外觀的圖。而圖4是表示顯影器的構(gòu)造及顯影 偏壓波形的圖。更詳細(xì)而言，圖4 (a)是表示顯影器的構(gòu)造的剖面圖。 而圖4 (b)是表示顯影偏壓波形與感光體表面電位的關(guān)系的圖。各顯 影器4Y、 4C、 4M、 4K都具有相同構(gòu)造。因此，這里參照圖3及圖4 (a )對顯影器4K的構(gòu)成作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，對于其他的顯影器4Y、 4C、 4M而言，其構(gòu)造及功能也是相同的。
該顯影器4K中，在其內(nèi)部由收容一種成分調(diào)色劑T的殼體41樞軸 支承供給輥43及顯影輥44，如果該顯影器4K被定位在上述顯影位置， 則顯影輥44與感光體2隔著顯影間隙DG對置定位，并且，這些輥43、 44與設(shè)置在主體側(cè)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部(省略圖示)卡合，向規(guī)定的方向旋轉(zhuǎn)。 供給輥43例如由發(fā)泡氨基曱酸乙酯橡膠、硅橡膠等彈性材料形成為圓 筒狀。而顯影輥44可以由銅、鋁、不銹鋼等金屬或合金形成為圓筒狀。 并且，通過兩個輥43、 44一邊接觸一邊旋轉(zhuǎn)，可以在顯影輥44的表面 涂抹調(diào)色劑，從而在顯影輥44表面形成規(guī)定厚度的調(diào)色劑層。在該實(shí) 施方式中使用了負(fù)帶電調(diào)色劑，但也可以使用正帶電調(diào)色劑。
殼體41的內(nèi)部空間被隔壁41a劃分成第一室411及第二室412。供 給輥43及顯影輥44都設(shè)置在第二室412中，第二室412內(nèi)的調(diào)色劑伴 隨著這些輥的旋轉(zhuǎn)而流動、攪拌，被供給到顯影輥44的表面。另一方 面，第一室411中貯留的調(diào)色劑由于和供給輥43及顯影輥44隔離，所 以，不會因它們的旋轉(zhuǎn)而流動。該調(diào)色劑由于顯影單元4在保持著顯影 器的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，而與第二室412中貯存的調(diào)色劑混合、并被攪拌。
這樣，在該顯影器中，通過將殼體內(nèi)部劃分成兩室，并設(shè)置由殼體 41的側(cè)壁及隔壁41a包圍供給輥43及顯影輥44的周圍、容積比較小的 第二室412，由此，即使在調(diào)色劑剩余量減少了的情況下，也能夠高效 地向顯影輥44的附近供給調(diào)色劑。而且，通過顯影單元4的旋轉(zhuǎn)來進(jìn) 行從第一室411向第二室412的調(diào)色劑供給及調(diào)色劑整體的攪拌，由此實(shí)現(xiàn)了在顯影器內(nèi)部省略了調(diào)色劑攪拌用的攪拌部件(螺旋鉆auger) 的無螺旋鉆構(gòu)造。
并且，在該顯影器4K中，配置有用于將在顯影輥44的表面形成的 調(diào)色劑層的厚度限制為規(guī)定厚度的限制刮板46。該限制刮板46由不銹 鋼或磷青銅等具有彈性的板狀部件461、和安裝在板狀部件461的前端 部的由硅橡膠或氨基曱酸乙酯橡膠等樹脂部件構(gòu)成的彈性部件462構(gòu) 成。該板狀部件461的后端部固定安裝在殼體41上，在圖4的箭頭所 示的顯影輥44的旋轉(zhuǎn)方向D4上，安裝于板狀部件461的前端部的彈性 部件462被配置為位于比板狀部件461的后端部靠向上游側(cè)的位置。并 且，通過使該彈性部件462與顯影輥44表面彈性抵接而形成了限制夾 緊部，將在顯影輥44的表面形成的調(diào)色劑層最終限制為規(guī)定的厚度。
這樣在顯影輥44的表面形成的調(diào)色劑層，通過顯影輥44的旋轉(zhuǎn)被 依次輸送到與在其表面形成有靜電潛像的感光體22的對置位置。然后， 對顯影輥44施加來自由發(fā)動機(jī)控制器10控制的偏壓用電源140的顯影 偏壓。如圖4(b)所示，感光體22的表面電位Vs,在通過帶電單元 23而被均勻帶電之后，在受到來自曝光單元6的光束L的照射的曝光 部處降低至殘留電位Vr左右，而在沒有被照射光束L的非曝光部，大 致成為均勻的電位Vo。另一方面，賦予給顯影輥44的顯影偏壓Vb是 疊加了直流電位Vave的矩形波交流電壓，利用符號V卯表示其峰值間 電壓。通過施加這樣的顯影偏壓Vb,顯影輥44上擔(dān)承的調(diào)色劑會在顯 影間隙DG中飛翔，對應(yīng)其表面電位Vs局部附著在感光體22的表面各 部，這樣，感光體22上的靜電潛像能夠作為該調(diào)色劑色的調(diào)色劑像而 被顯影。
作為顯影偏壓電壓Vb，例如可以4吏用峰值間電壓Vpp為1500V、 頻率為3kHz左右的矩形波電壓。而且，由于其直流成分Vave與感光 體22的殘留電位Vr的電位差成為所謂的顯影對比度，對圖像濃度造成 影響，所以，為了得到規(guī)定的圖像濃度，可設(shè)定為必要的值。
并且，在殼體41上設(shè)置有密封部件47，其在顯影輥44的旋轉(zhuǎn)方向 的比與感光體22的對置位置靠下游側(cè)處，壓接在顯影輥44的表面。密 封部件47由聚乙烯、尼龍或含氟樹脂等具有柔軟性的材料形成，是沿 著與顯影輥44的旋轉(zhuǎn)軸平行的方向X延伸的帶狀薄膜，與長度方向X正交的短邊方向的一方端部被固定安裝于殼體41，并且，另一方端部與 顯影輥44表面抵接。另一方端部按照朝向顯影輥44的旋轉(zhuǎn)方向D4的 下游側(cè)的方式，在所謂的軌跡(trail)方向與顯影輥44抵接，將通過 了與感光體22的對置位置的殘留在顯影輥44表面的調(diào)色劑引導(dǎo)到殼體 41內(nèi)，并且，防止殼體內(nèi)的調(diào)色劑向外部漏出。
圖5是表示顯影輥及其表面的局部放大圖的圖。顯影輥44形成為 近似圓筒形的輥狀，在其長度方向的兩端與輥同軸地設(shè)置有軸(shaft) 440，該軸440被顯影器主體軸承支承，使顯影輥44整體旋轉(zhuǎn)自如。顯 影輥44表面中，在其中央部44a如圖5的局部放大圖(虛線圓內(nèi))所 示，i殳置有規(guī)則配置的多個凸部441、和包圍這些凸部441的凹部442。
多個凸部441分別朝向圖5紙面的近前側(cè)突出，各凸部441的頂面 分別構(gòu)成了與顯影輥44的旋轉(zhuǎn)軸同軸的、單一的圓筒面的一部分。而 且，凹部442為以網(wǎng)目狀對凸部441的周圍進(jìn)行包圍的連續(xù)的槽，凹部 442整體也構(gòu)成與顯影輥44的旋轉(zhuǎn)軸同軸、且與凸部所成的圓筒面不同 的一個圓筒面。并且，凸部441與包圍其的凹部442之間通過緩和的斜 面443連接。即，該斜面443的法線朝向顯影輥44的半徑方向之外(圖 中朝向上方)，也就是說，具有遠(yuǎn)離顯影輥44的旋轉(zhuǎn)軸的方向的成分。 對于這種構(gòu)造的顯影輥44,例如可以通過特開2007 - 140080號乂>才艮所 記載的制造方法來制造。
返回到圖1，接著對圖像形成裝置進(jìn)行說明。如上所述，被顯影單 元4顯影的調(diào)色劑像在一次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR1中被一次轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印單元7 的中間轉(zhuǎn)印帶71上。轉(zhuǎn)印單元7具備架設(shè)在多個輥72 75的中間轉(zhuǎn) 印帶71、和通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動輥73而使中間轉(zhuǎn)印帶71在規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向 D2旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部(省略圖示)。并且，在將彩色圖像轉(zhuǎn)印到紙張S上時， 將感光體22上形成的各色調(diào)色劑像重疊到中間轉(zhuǎn)印帶71上，形成彩色 圖像，并且，將彩色圖《象二次轉(zhuǎn)印到從盒8中逐枚取出、沿著輸送路徑 F被輸送到二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2的紙張S上。
此時，為了將中間轉(zhuǎn)印帶71上的圖像正確地轉(zhuǎn)印到紙張S上的規(guī) 定位置，所以，需要對將紙張S送入到二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2的時機(jī)進(jìn)行 管理。具體而言，在輸送路徑F上，在二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2的近前側(cè)設(shè) 置有門輥(gate roller) 81，通過與中間轉(zhuǎn)印帶71的旋轉(zhuǎn)移動的時機(jī)一致地旋轉(zhuǎn)門輥81,能夠以規(guī)定的時刻將紙張S送入到二次轉(zhuǎn)印區(qū)域 TR2。
而且，這樣形成了彩色圖像的紙張S通過定影單元9對調(diào)色劑像進(jìn) 行定影，經(jīng)由排出前輥82及排出輥83被輸送到在裝置主體的上面部設(shè) 置的排出托盤部89。另外，當(dāng)在紙張S的兩面形成圖像時，如上所述， 當(dāng)在單面形成了圖像的紙張S的后端部被輸送到排出前輥82后方的反 轉(zhuǎn)位置PR時，將排出輥83的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)，由此，可以將紙張S沿 著反轉(zhuǎn)輸送路徑FR向箭頭D3方向輸送。然后，在門輥81的跟前再次 返回到輸送路徑F，此時，在二次轉(zhuǎn)印區(qū)域TR2中與中間轉(zhuǎn)印帶71抵 接而被轉(zhuǎn)印圖像的紙張S的面，是與先前被轉(zhuǎn)印了圖像的面相反的面。 這樣，可以在紙張S的兩面形成圖像。
另外，如圖2所示，各顯影器4Y、 4C、 4M及4K中分別設(shè)置有對 與該顯影器的制造日志、使用歷史記錄、內(nèi)置調(diào)色劑的殘余量等相關(guān)的 數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲的存儲器91~94。并且，在各顯影器4Y、 4C、 4M及4K 中分別設(shè)置有無線通信器49Y、 49C、 49M、 49K。而且，根據(jù)需要， 這些無線通信器能夠選擇性地與設(shè)置在主體側(cè)的無線通信器109以非接 觸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而經(jīng)由接口 105在CPU101與各存儲器91 ~ 94 之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，來進(jìn)行與該顯影器相關(guān)的消耗品管理等各種信息 的管理。另外，在本實(shí)施方式中，利用無線通信等電磁機(jī)構(gòu)以非接觸方 式進(jìn)行了數(shù)據(jù)收發(fā)，但也可以在主體側(cè)及各顯影器側(cè)設(shè)置連接器等，通 過以機(jī)械方式嵌合連接器等，來相互進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。
另外，在該裝置中如圖2所示，具有由主控制器11的CPU111控制 的顯示部12。該顯示部12例如由液晶顯示器構(gòu)成，才艮據(jù)來自CPU111 的控制指令，來顯示用于使用戶知曉操作引導(dǎo)、圖像形成動作的進(jìn)行狀 況，進(jìn)而裝置的異常發(fā)生或任意一個單元的更換時期等的規(guī)定信息。
此外，在圖2中，符號113是為了對從主機(jī)等外部裝置經(jīng)由接口 112 賦予的圖像進(jìn)行存儲而設(shè)置于主控制器11的圖像存儲器。而且，符號 106是用于對CPU101執(zhí)行的運(yùn)算程序、用于控制發(fā)動機(jī)部EG的控制 數(shù)據(jù)等進(jìn)行存儲的ROM,而符號107是暫時存儲CPU101的運(yùn)算結(jié)果 或其他數(shù)據(jù)的RAM。而且，在輥75的附近配置有清潔器76。該清潔器76能夠通過省略 圖示的電磁離合器與輥75接近、遠(yuǎn)離地移動。并且，在移動到輥75側(cè) 的狀態(tài)下，清潔器76的刮板與架設(shè)在輥75上的中間轉(zhuǎn)印帶71的表面 抵接，將二次轉(zhuǎn)印后殘留附著在中間轉(zhuǎn)印帶71的外周面的調(diào)色劑除去。
并且，在輥75的附近配置有濃度傳感器60。該濃度傳感器60與中 間轉(zhuǎn)印帶71的表面對置設(shè)置，根據(jù)需要，對在中間轉(zhuǎn)印帶71的外周面 形成的調(diào)色劑像的圖像濃度進(jìn)行測量。然后，基于該測量結(jié)果，在該裝 置中，進(jìn)行對圖像品質(zhì)造成影響的裝置各部的動作條件的調(diào)整，例如對 賦予給各顯影器的顯影偏壓、曝光束L的強(qiáng)度、進(jìn)而對裝置的灰度修正 特性等進(jìn)行調(diào)整。
該濃度傳感器60例如使用了反射型光電傳感器，構(gòu)成為輸出與中 間轉(zhuǎn)印帶71上的規(guī)定面積的區(qū)域的濃淡相對應(yīng)的信號。然后，CPU101 一邊使中間轉(zhuǎn)印帶71旋轉(zhuǎn)移動、 一邊定期取樣來自該濃度傳感器60的 輸出信號，從而可以檢測出中間轉(zhuǎn)印帶71上的調(diào)色劑像各部的圖像濃 度。
接著，對如上所述而構(gòu)成的圖像形成裝置的顯影器4K等中的、顯 影輥44上的調(diào)色劑層限制進(jìn)行詳細(xì)說明。如上所述，在擔(dān)承調(diào)色劑的 顯影輥44表面設(shè)置有凹凸的構(gòu)成中，能夠使其凸部441及凹部442雙 方擔(dān)承調(diào)色劑，但在本實(shí)施方式中，通過使限制刮板46直接與顯影輥 44表面的凸部441抵接，來除去凸部441的調(diào)色劑。這樣l故的理由如下 所述。
首先，為了在凸部441上形成均勻的調(diào)色劑層，需要對限制刮板46 與凸部441的間隙進(jìn)行精密管理，但由于為了只使凹部442擔(dān)承調(diào)色劑， 只要使限制刮板46與凸部442抵接，將凸部441的調(diào)色劑全部除去即 可，所以，比較容易實(shí)現(xiàn)。而且，由于被輸送的調(diào)色劑的量由在限制刮 板46與凹部442的間隙產(chǎn)生的空間的容積決定，所以，可以使調(diào)色劑 輸送量穩(wěn)定。
另夕卜，還具有被輸送的調(diào)色劑層良好這一優(yōu)點(diǎn)。即，如果使凸部441 擔(dān)承調(diào)色劑，則因與限制刮板46的滑動摩擦而容易引起調(diào)色劑的劣化。 具體而言，存在調(diào)色劑的流動性或帶電性降低、調(diào)色劑成為壓粉狀態(tài)而凝集、或附著于顯影輥44而發(fā)生鍍膜等問題。相對于此，如果使不怎 么承受來自限制刮板46的按壓的凹部442擔(dān)承調(diào)色劑，則難以引起這 樣的問題。而且，由于在由凸部441擔(dān)承的調(diào)色劑與由凹部442擔(dān)承的 調(diào)色劑中，與限制刮板46滑動接觸方式大幅不同，所以，可以預(yù)想到 調(diào)色劑帶電量的偏差增大，但通過僅使凹部442擔(dān)承調(diào)色劑，則能夠抑 制這樣的偏差。
尤其在近年，為了實(shí)現(xiàn)圖像的高精細(xì)化、調(diào)色劑消耗量及消耗電力 的削減，要求調(diào)色劑的小粒徑化與定影溫度的低溫化，本實(shí)施方式的構(gòu) 成也能夠?qū)?yīng)這樣的要求。由于在小粒徑調(diào)色劑中，與帶電的上升遲鈍 無關(guān)，飽和帶電量高，所以，由凸部441擔(dān)承的調(diào)色劑與由凹部442擔(dān) 承的調(diào)色劑相比，其帶電量具有顯著變高(過帶電)的傾向。這樣的帶 電量之差作為所謂的顯影歷史記錄顯現(xiàn)于圖像中。另外，在低熔點(diǎn)調(diào)色 劑中因滑動摩擦?xí)拐{(diào)色劑之間附著或容易引起附著于顯影輥44等。 但是，在只使凹部442擔(dān)承調(diào)色劑的本實(shí)施方式的構(gòu)成中，難以發(fā)生這 樣的問題。
圖6是表示顯影輥表面的更詳細(xì)構(gòu)造的平面展開圖。顯影輥44表 面的每一個凸部441如圖6 (a)所示，具有使近似正方形的突起旋轉(zhuǎn) 45度的形狀的頂部，其在與顯影輥44的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬度方向X上等 間隔且多個排列為一條直線狀，構(gòu)成了凸部列。而且，凸部列在顯影輥 44周面上沿著與寬度方向X正交的周方向Y使位置不同地設(shè)置有多列。 圖6 (a)中表示了 3列的凸部列，在以下的說明中，從圖6(a)的上 部起依次將這些凸部列稱為"第一列"、"第二列"、"第三列"。
另外，如圖6(b)所示，各凸部441的棱線與寬度方向X所成角 由符號6表示。而且，針對各部的尺寸，用符號L1表示凸部441的頂 部的對角線的長度，用符號L2表示凸部441的基底部的對角線的長度， 用符號L3表示沿著寬度方向X及周方向Y鄰接的兩個凸部441的基底 部間的間隔，用符號L4表示沿著寬度方向X及周方向Y鄰接的兩個凸 部441之間的間隔，用符號L5表示寬度方向X及周方向Y上的凸部 441的排列間距。其中，這些并不總是全都能夠獨(dú)立設(shè)定的，例如可以 像上述的特開2007 - 140080號公報(bào)所記載那樣，在通過一邊將靠摸 (dies)與金屬圃筒抵接一邊使其旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)制造法而形成的輥中，如果確定幾個值，則其他的可以通過計(jì)算來自動確定。其計(jì)算式的例子如
圖6 (c)所示。圖6 (c)雖然表示了它們的代表數(shù)值例，但并不限定 于這些數(shù)值。
如圖6 (a)所示，在第一列與第二列之間，寬度方向X上的凸部 441的位置，錯開凸部441的排列間距L5的一半。對于第二列和第三 列之間也同樣。即，按照凸部441在顯影輥44表面成為所謂的鋸齒排 列的方式，來配置各凸部列。因此，可以看作在顯影輥44表面形成了 沿著相對寬度方向X傾斜45度方向的凸部的列。并且，如圖6(b) 的右端所示，各凸部441的高度都相同。
圖7是表示顯影輥與限制刮板的抵接狀態(tài)的圖。在該實(shí)施方式中， 如圖7所示，限制刮板46與顯影輥44的表面在其旋轉(zhuǎn)方向D4的所謂 相反(counter )方向抵接，設(shè)置于其前端的彈性部件462被壓接在顯影 輥44表面而局部彈性變形，由此，形成了顯影輥44表面與彈性部件462 接觸的限制夾緊部N1。并且，在顯影輥44的旋轉(zhuǎn)方向D4上的彈性部 件462的上游側(cè)，其上側(cè)的邊緣端部462e壓接在顯影輥44的表面、形 成了限制夾緊部Nl,通過所謂的邊緣限制限制了調(diào)色劑。
彈性部件462的上游側(cè)端部與從顯影輥44的旋轉(zhuǎn)中心向彈性部件 462的上面引出的垂線相比，位于顯影輥44的旋轉(zhuǎn)方向D4上靠向下游 側(cè)的位置。因此，上游側(cè)端部附近的彈性變形所引起的彈性部件462的 變形量，在邊緣部最大，而越向下游側(cè)越小。對于限制夾緊部N1的寬 度及彈性部件462向顯影輥44表面的抵接壓力而言，可以通過對圖7 中箭頭所示的調(diào)整方向的限制刮板46的位置進(jìn)行調(diào)整來實(shí)施控制。
圖8是限制夾緊部剖面的放大示意圖。限制夾緊部Nl處的調(diào)色劑 限制如下所述來進(jìn)行。如圖8 (a)所示，設(shè)置于限制刮板46的彈性部 件462被壓接在顯影輥44表面、尤其被壓接在其凸部441，形成限制夾 緊部N1。在限制夾緊部N1中，彈性部件462的邊緣462e與顯影輥44 的凸部441抵接，在其附近，彈性部件462彈性變形而撓曲。在顯影輥 44的旋轉(zhuǎn)方向D4上比限制夾緊部Nl靠上游側(cè)(圖中左側(cè))的顯影輥 44表面，附著有多層因供給輥43而附著于凸部441及凹部442雙方上 的調(diào)色劑。其中，凸部441的調(diào)色劑被彈性部件462刮落，在限制夾緊 部N1及其下游側(cè)(圖中右側(cè))，只有凹部442擔(dān)承調(diào)色劑。在比限制夾緊部Nl靠上游側(cè)的、由顯影輥44表面擔(dān)承的調(diào)色劑中， 有可能混合有帶電良好的調(diào)色劑和帶電量不充足的調(diào)色劑，但由于通過 利用限制刮板46進(jìn)行調(diào)色劑層限制，使得帶電量高、向顯影輥44的附 著力強(qiáng)的調(diào)色劑殘留于凹部442，而帶電量少的調(diào)色劑被帶電量更高的 調(diào)色劑擠出，所以，殘留在凹部442的可能性低。因此，在限制夾緊部 Nl的下游側(cè)，被凹部442擔(dān)承的調(diào)色劑幾乎都是帶電良好的調(diào)色劑。
另一方面，由于如圖6(a)所示，凸部441被配置成鋸齒狀，所以， 在與圖8 ( a)所示的位置沿寬度方向X相差排列間距L5的一半的位置 處，如圖8(b)所示，彈性部件462的邊緣462e與顯影輥44的凹部 442對置。在該位置處，由于彈性部件462的邊緣462e與顯影輥44表 面之間具有空隙，所以，彈性部件462不彈性變形，或受到周圍的變形 影響而略微變形。并且，由于彈性部件462與顯影輥44壓接，所以， 其邊緣462e自圖8 (b)中由虛線表示的、連接鄰接的凸部441的頂面 之間的直線進(jìn)入到凹部442側(cè)，結(jié)果，邊緣462e成為朝向凹部442的 底探出的形狀。換言之，當(dāng)想到一種包含各凸部441的頂面的假想圓筒 面時，則在凹部442處，邊緣462e進(jìn)入到該假想圓筒面的內(nèi)部。
另外，在圖8(a)所示的位置處，由于顯影輥44沿箭頭D4方向旋 轉(zhuǎn)，所以，在從圖8 (a)的狀態(tài)經(jīng)過規(guī)定時間后，如圖8 (b)所示， 彈性部件462的邊緣462e朝向凹部442探出。由于這樣探出的邊緣462e 對由凹部442及其附近擔(dān)承的調(diào)色劑進(jìn)行按壓，所以，為了防止其不良 影響，將顯影輥44的凸部441與凹部442的高低差Gl、及彈性部件462 向凹部442探出的量G2規(guī)定如下。
對于顯影輥44的凸部441與凹部442的高低差Gl而言，由于需要 擔(dān)承一層以上的調(diào)色劑，所以，優(yōu)選i殳為調(diào)色劑T的體積平均粒徑Dave 以上。即，優(yōu)選滿足下式Gl>Dave ... (乂>式1)。
另外，考慮調(diào)色劑的粒徑偏差，可以按照在調(diào)色劑T中粒徑最大的 最大粒徑調(diào)色劑的粒徑以上的方式，來確定凸部441與凹部442的高低 差Gl。這里，對于調(diào)色劑的最大粒徑可以按統(tǒng)計(jì)方式如下確定。即， 在設(shè)調(diào)色劑T的個數(shù)基準(zhǔn)的50 0/。粒子徑為D50、其幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差為a 時，可以由下式定義最大粒徑Dm: Dm = D50 + 3a...(公式2 )。如 果這樣定義，則具有超過最大粒徑Dm的粒徑的調(diào)色劑的比率極少。如果高低差Gl小，則粒徑大的調(diào)色劑不會被取入到凹部442而永遠(yuǎn)殘留 在顯影器內(nèi)，使得顯影器內(nèi)的調(diào)色劑的粒徑分布逐漸向大粒徑側(cè)移動， 而無法用于顯影。與之相對，如果將高低差Gl設(shè)為最大粒徑Dm以上， 則顯影器內(nèi)收容的調(diào)色劑T所含有的調(diào)色劑粒子幾乎都能夠由凹部442 擔(dān)承，可有效地將顯影器內(nèi)的調(diào)色劑用到最后。即，只要滿足下式即可 Gl>Dm = D50 + 3a ...(公式3)。
另一方面，對于彈性部件462的邊緣462e的探出量而言，如果使其 過大，則凹部442內(nèi)的調(diào)色劑被邊緣462e擠出，使調(diào)色劑輸送量降低、 對調(diào)色劑的按壓力增大。例如，如果探出量G2大于調(diào)色劑的體積平均 粒徑Dave，則凹部442擔(dān)承的調(diào)色劑中的一層量被刮出。鑒于此，只 要按照不刮出調(diào)色劑的方式使下式成立即可G2《Dave…。>式4 )。
圖9是表示在寬度方向觀察的限制夾緊部的圖。當(dāng)彈性部件462的 邊緣462e例如在圖9(a)所述的A - A線處與顯影輥44抵接時，如圖 9 (b)所示的A-A線剖面圖那樣，彈性部件462與屬于第二列的凸部 441抵接的部位因彈性變形而凹陷，另一方面，與凹部442對置的部位 朝向凹部442探出。這樣，如果在寬度方向(X方向)進(jìn)行觀察，則成 為因彈性部件462的邊緣462e與凸部441的抵接而凹陷的部位(例如 位置Pc)、和與凹部442之間形成空隙并向凹部442側(cè)探出的部位(例 如位置Pa)交替配置的波浪狀態(tài)。
如果顯影輥44表面沿著其旋轉(zhuǎn)方向D4 (圖中朝上)移動，則邊緣 462e和顯影輥44表面抵接的限制夾緊部，相對地向與之相反的方向(圖 中朝下)移動。當(dāng)邊緣462e在圖9 (a)所示的B-B線上移動時，由 于邊緣462e與屬于第二列的凸部和屬于第三列的凸部雙方抵接，所以， 如圖9 (c)所示的B-B線剖面圖那樣，成為以更細(xì)微的間距波動的狀 態(tài)，寬度方向X上的與遠(yuǎn)離凸部441的中心線的位置相當(dāng)?shù)倪吘?62e 的位置Pb也朝向凹部442探出。
并且，如果邊緣462e移動到圖9 (a)所示的C-C線上，則先前 與凸部441抵接而凹陷的位置Pc與凹部442對置，變形量減小，另一 方面，與凹部442對置的位置Pa和凸部441抵接而凹陷。這樣，邊緣 462e的各部伴隨著顯影輥44的旋轉(zhuǎn)反復(fù)進(jìn)行與顯影輥表面抵接、遠(yuǎn)離， 并周期性上下移動。兩外，如果著眼于與凸部441的抵接狀態(tài)，則與顯影輥44的凸部441抵接的邊緣462e的部位不固定，伴隨著顯影輥44 的旋轉(zhuǎn)，在寬度方向上依次移動變化。
圖IO是表示彈性抵接體的邊緣各部的動作的圖。圖10中特別用圓 圈表示了圖9所示的各位置Pa、 Pb及Pc的軌跡。如該圖所示，彈性 抵接體462的邊緣462e各部的位移量，伴隨著顯影輥44的旋轉(zhuǎn)時刻變 化。由此，使得邊緣462e整體波動移動。各位置的運(yùn)動是與凸部441 的抵接/分離相伴的單一上下移動，在本實(shí)施方式中，由于如圖6(b) 的右端所示，當(dāng)觀察周方向剖面時，屬于各凸部列的凸部的頂面之間相 互重合，所以，如圖9 (a)的B-B線及圖9(c)所示，存在著邊緣 462e與分別屬于鄰接的兩個凸部列的凸部雙方抵接的瞬間。由此，邊緣 462e的動作如圖10所示，成為伴有起伏的復(fù)雜狀態(tài)。尤其當(dāng)與凸部441 抵接的部位因凸部441的移動而被解除抵接時，由于彈性變形而蓄積的 彈性能量一次性釋放，所以，撓曲的邊緣462e以朝向凹部442猛烈跳 返的方式動作。
這樣，彈性抵接體462的邊緣462e伴隨著顯影輥44的旋轉(zhuǎn)而波動， 在顯影輥44的旋轉(zhuǎn)方向D4上的限制夾緊部Nl的上游側(cè)端部，由振動 的彈性抵接體462的邊緣462e對被凹部442及其附近擔(dān)承的調(diào)色劑施 加打擊。對于粒徑小、流動性高的調(diào)色劑而言，該打擊力僅起到使調(diào)色 劑在凹部442內(nèi)流動的作用。另一方面，對于調(diào)色劑凝集、以致具有大 的粒徑而形成的調(diào)色劑凝集體而言，邊緣462e的打擊力發(fā)揮將凝集體 破碎的作用。
圖11是表示該實(shí)施方式中的調(diào)色劑凝集體破碎效果的圖。在單體 中，將具有圖11的實(shí)線表示的粒徑分布的調(diào)色劑填充到圖1的圖像形 成裝置，對由顯影輥44擔(dān)承的調(diào)色劑的粒徑分布進(jìn)行了測量。結(jié)果， 從顯影輥44的旋轉(zhuǎn)方向上比限制夾緊部Nl靠前、即上游側(cè)的顯影輥 44表面獲取的調(diào)色劑的粒徑分布，為由虛線表示的曲線。根據(jù)該結(jié)果可 知，擔(dān)承了很多調(diào)色劑單體中不含有的大粒徑粒子。其原因可以認(rèn)為， 調(diào)色劑在顯影器內(nèi)相互凝集而形成凝集體。另一方面，從通過了限制夾 緊部N1后的顯影輥44表面獲取的調(diào)色劑的粒徑分布，如圖11中由單 點(diǎn)劃線表示那樣，大粒徑粒子的比率比限制夾緊部前減少，峰值向小粒 徑側(cè)移動，接近調(diào)色劑單體的分布。由此可以確認(rèn)，本實(shí)施方式的限制刮板46有效地發(fā)揮了破碎調(diào)色劑凝集體的功能。
圖12是表示顯影輥表面構(gòu)造的其他例子的圖。在上述實(shí)施方式中， 將各凸部441形成為相對其頂面的對角線對稱的形狀，但可以取而代之， 形成為使凸部441在周方向非對稱的形狀。在該變形例中如圖12 (a) 所示，連接凸部441和凹部442的斜面的梯度，在顯影輥44的旋轉(zhuǎn)方 向D4上的凸部441的前方和后方不同。具體而言，在旋轉(zhuǎn)方向D4上， 與對凸部441的前方側(cè)、即首先進(jìn)入到限制夾緊部Nl —側(cè)的斜面44 的梯度進(jìn)行表示的角度ot相比，對凸部441的后方側(cè)、即之后進(jìn)入到限 制夾緊部N1—側(cè)的斜面445的梯度進(jìn)行表示的角度P更大。由此，可 得到以下的好處。
首先，對在旋轉(zhuǎn)方向D4上使凸部441的前方側(cè)斜面444的梯度小 的理由進(jìn)行說明。如圖12(b)所示，朝向凹部442探出的彈性部件462 的邊緣462e與斜面444抵接，以爬上該斜面的方式，前端部發(fā)生彈性 變形。此時，如果斜面的梯度小，則彈性部件462的前端能夠被更順利 地朝向凸部441的頂面引導(dǎo)，從而防止邊緣462e因與斜面444的沖擊 而破損、也不會對顯影輥44的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大阻力。如此爬上凸部441 上的彈性部件462如圖12 (b)所示， 一邊被凸部441壓迫、 一邊在其 表面滑動并將調(diào)色劑刮下。
另一方面，通過了凸部441的后端的彈性部件462的邊緣462e不受 到來自凸部441的壓迫，而回復(fù)到原來的形狀。此時，如果后方側(cè)的斜 面445的梯度小，則由于凸部441與彈性部件462的距離緩慢變寬，所 以，邊緣462e —邊與斜面滑動摩擦一邊緩慢復(fù)原。與之相對，如果后 方側(cè)的斜面445的梯度急劇陡峭，則如圖12(d)所示，在彈性部件462 的前端蓄積的彈性能量被一次釋放，快速向原來形狀復(fù)原。這可以增強(qiáng) 對調(diào)色劑的打擊力，起到提高破碎作用的效果。
這樣，通過在旋轉(zhuǎn)方向D4上減小凸部441的前方側(cè)斜面444的梯 度，而增大后方側(cè)斜面445的梯度，不僅能夠防止彈性部件462的破損 等，還能夠起到更高的破碎效果。
接著，對彈性部件462的硬度及限制刮板46對顯影輥44產(chǎn)生的抵 接壓力(限制負(fù)載)進(jìn)行討論。如果彈性部件462的硬度過高，則即使200810171214.X
與顯影輥44抵接也不怎么變形、不會向凹部442探出，所以，無法獲 得對調(diào)色劑凝集體的破碎效果。如果提高限制負(fù)載，雖然會增高破碎效 果，但為了驅(qū)動顯影輥44需要更大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，而且，對調(diào)色劑造成 的損傷也增大，因此不優(yōu)選。尤其在想要實(shí)現(xiàn)調(diào)色劑的小粒徑化、或?yàn)?了降低定影溫度而使調(diào)色劑低熔點(diǎn)化的情況下，提高對顯影輥44的抵 接壓力實(shí)際上是不可能的。其原因在于，如果對這樣的調(diào)色劑施加高壓 力，則會簡單地導(dǎo)致凝集/附著。
另一方面，如果彈性部件462的多更度過低，則因與顯影輥44的壓 接而向凹部442探出的量增大、，在顯著的情況下還會完全堵塞凹部 442。這種狀態(tài)下無法進(jìn)行良好的調(diào)色劑輸送。如果降低限制負(fù)載雖然 可以得到改善，但邊緣的振動減少，會減弱對調(diào)色劑凝集體的破碎效果。 而且，邊緣的探出量還會因凸部441的排列間距(圖6 (b)所示的符 號L5)而改變。鑒于此，為了得出這些值的優(yōu)選組合而進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。 圖13表示了其結(jié)果。
圖13是對彈性部件的硬度、限制負(fù)載及凸部的排列間距的組合進(jìn) 行表示的圖。通過對彈性部件462的硬度、限制負(fù)載及凸部441之間的 間隔L4的組合進(jìn)行各種變更，研究了由彈性部件462的邊緣462e對調(diào) 色劑凝集體的破碎效果。圖13中，用"O"標(biāo)記表示得到了良好的破 碎效果的組合，用"-"標(biāo)記表示沒有發(fā)生邊緣的振動的組合，用"x" 表示邊緣462e阻塞了凹部442的組合。如該圖所示，在高硬度的彈性 部件與低限制負(fù)載的組合中不能得到邊緣的振動，在低硬度的彈性部件 與高限制負(fù)載的組合中，凹部被阻塞。從調(diào)色劑凝集體的破碎效果這一 點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選高硬度彈性部件與高限制負(fù)載的組合、或低硬度彈性部件 與低限制負(fù)載的組合，但為了滿足近年來要求的調(diào)色劑的小粒徑化/低 熔點(diǎn)化的要求，最優(yōu)選釆用"低硬度彈性部件與低限制負(fù)載的組合"。
如果根據(jù)這些點(diǎn)進(jìn)行綜合判斷，則可以認(rèn)為作為彈性部件的硬度與
限制負(fù)載的大小的組合而優(yōu)選的是，即使凸部間的間隔為任意的值，也 可以說在彈性部件的硬度在JIS - A硬度下為65度~ 80度、限制負(fù)載 的大小為0.5~1.5gf/mm的范圍(圖13中由粗線框包圍的范圍)內(nèi)。根 據(jù)該范圍內(nèi)的組合，不會刮下凹部的調(diào)色劑，能夠使彈性部件的邊緣產(chǎn) 生適當(dāng)?shù)恼駝?，將調(diào)色劑凝集體破碎。綜上所述，在本實(shí)施方式中，將設(shè)置于限制刮板46的彈性部件462 的邊緣462e壓接在顯影輥44的表面，使該邊緣462e中與顯影輥44表 面的凸部441抵接的部位彈性變形，而使與凹部442對置的部位朝向凹 部442探出。通過在該狀態(tài)下使顯影輥44旋轉(zhuǎn)，從凸部441上除去調(diào) 色劑，且不會對調(diào)色劑施加過剩的壓力。由此，可抑制調(diào)色劑的凝集體 的生成。另外，通過反復(fù)進(jìn)行彈性變形和復(fù)原，使邊緣462e波動振動， 即使調(diào)色劑形成凝集體，也能夠?qū)⑵淦扑?。因此，在本?shí)施方式中，可 以將以下問題防患于未然，即、因生成調(diào)色劑的凝集體而使調(diào)色劑從顯 影器漏出或飛散、產(chǎn)生模糊、發(fā)生鍍膜等問題。
此外，上述實(shí)施方式中所使用的調(diào)色劑的粒徑?jīng)]有特別的限定，尤其 在使用小粒徑的調(diào)色劑時所得到的效果是顯著的。這里所說的"小粒徑調(diào) 色劑"例如是指其體積平均粒徑為5nm以下左右的調(diào)色劑。如果調(diào)色劑 粒子徑變小，則作用于調(diào)色劑的范德瓦耳斯力增大，尤其當(dāng)粒子徑為5ju m以下時，其傾向顯著。在這樣的調(diào)色劑中，非常容易因范德瓦耳斯力引 起向顯影輥44的附著、和調(diào)色劑之間的凝集。通過在使用這樣的調(diào)色劑的 裝置中設(shè)置上述構(gòu)造，可有效防止因調(diào)色劑的凝集而引起的漏出與飛散、 圖寸象缺陷等問題。
如上所述，在上述實(shí)施方式中，感光體22及顯影輥44分別作為本 發(fā)明的"像擔(dān)承體"及"調(diào)色劑擔(dān)承輥"而發(fā)揮功能。而且，限制刮板 46作為本發(fā)明的"限制機(jī)構(gòu)"發(fā)揮功能，彈性部件462相當(dāng)于本發(fā)明的 "彈性抵接體"。另外，彈性部件462的邊緣462e中與顯影輥44的凸 部441抵接的部分，例如圖9(b)中的位置Pc相當(dāng)于本發(fā)明的"抵接 部位"，而遠(yuǎn)離顯影輥44表面的部分，例如圖9(b)中的位置Pa相當(dāng) 于本發(fā)明的"開口部位"。
此外，本發(fā)明不限定于上述的實(shí)施方式，只要不脫離其主旨，則能 夠在上述方式之外進(jìn)行各種的變更。例如，上述實(shí)施方式的顯影輥44 的凸部441近似形成為菱形，但不限定于此，例如也可以將凸部形成為 圓形或三角形等其他的形狀。
而且，上述實(shí)施方式中，在顯影輥44表面沿著其寬度方向X等間 隔排列了多個凸部441，但也可以成為相對寬度方向X具有規(guī)定的偏移 角的排列(上述實(shí)施方式是將偏移角設(shè)為零的例子)。由此，彈性部件462的邊緣462e的波動方式更復(fù)雜，可以提高破碎效果。并且，由于邊 緣462e中與凸部最初抵接的位置時刻變化，所以，可抑制彈性部件462 的破損和局部的磨耗?；谙嗤睦碛?，可以將凸部441的傾斜方向的 排列相對寬度方向X的角度6 (圖6)設(shè)為45度以外的角度。
另外，上述實(shí)施方式的顯影輥44是金屬制的圓筒，但針對具有由 此之外的材質(zhì)形成的顯影輥的裝置，也能夠應(yīng)用本發(fā)明。其中，根據(jù)本 申請發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)可以確認(rèn)，在使用金屬制或?qū)Ψ墙饘賹?shí)施了金屬鍍層 的顯影輥等，表面由導(dǎo)電性材料形成的顯影輥的情況下，應(yīng)用本發(fā)明的 效果十分顯著。在這一點(diǎn)上，例如對于具備通過在橡膠或樹脂制的圓筒 中分散碳黑或金屬微粉末等導(dǎo)電性材料而具備導(dǎo)電性的顯影輥的裝置， 本發(fā)明也是有效的。
而且，上述實(shí)施方式中的限制刮板46是在金屬制的板狀部件461 上安裝了樹脂制的彈性部件462的部件，但不限定于這樣的構(gòu)造。例如， 可以使用對金屬板涂敷了樹脂的部件。并且，由于不一定需要導(dǎo)電性， 所以，也可以全是樹脂制的。
另外，上述實(shí)施方式的圖像形成裝置是在旋轉(zhuǎn)顯影單元4中安裝了 顯影器4K等的彩色圖像形成裝置，但本發(fā)明的適用對象不限定于此。 例如也能夠在沿著中間轉(zhuǎn)印帶排列了多個顯影器的所謂串聯(lián)方式的彩 色圖像形成裝置、僅具備一個顯影器來形成單色圖像的單色圖像形成裝 置中應(yīng)用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種顯影裝置，其特征在于，具備調(diào)色劑擔(dān)承輥，其形成為近似圓筒形狀，一邊在其表面擔(dān)承由帶電調(diào)色劑形成的調(diào)色劑層一邊旋轉(zhuǎn)；和限制部件，其與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面抵接，從而限制所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面所擔(dān)承的調(diào)色劑層；所述調(diào)色劑擔(dān)承輥在其表面具有在與該輥的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬度方向及與之正交、沿著所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的周面的周方向規(guī)則配置的多個凸部，和包圍該凸部的凹部，而所述限制部件具備由彈性體形成、且具有在與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬度方向延伸的邊緣部的彈性抵接體，并且，該邊緣部被壓接在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面，在由所述調(diào)色劑擔(dān)承輥與所述限制部件的抵接而形成的限制夾緊部，所述邊緣部與所述多個凸部分別抵接的多個抵接部位、和所述邊緣部及所述凹部隔開間隙而對置的開口部位，在所述寬度方向上交替出現(xiàn)，而且，在所述開口部位處，所述彈性抵接體的所述邊緣部，比對夾持著與該邊緣部對置的凹部的兩個凸部的頂面進(jìn)行連接的直線，朝向該凹部的底探出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的顯影裝置，其特征在于， 所述多個凸部的頂面相互形成同一圓筒面的一部分，
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯影裝置，其特征在于，所述抵接部位及所述開口部位的所述寬度方向上的位置，隨著所述 調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)而變化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的顯影裝置，其特征在于，在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的表面中，由沿著所述寬度方向排列成一列的 多個所述凸部構(gòu)成的凸部列在所述周方向設(shè)置有多列，在鄰接的所述凸 部列之間，各凸部的所述寬度方向上的位置互不相同。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的顯影裝置，其特征在于，在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的表面中，由沿著相對所述寬度方向具有規(guī)定 偏移角的方向排列為一列的多個所述凸部構(gòu)成的凸部列，在所述周方向 設(shè)置有多列。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述的顯影裝置，其特征在于，所述開口部位的所述邊緣部與所述凹部的間隔，為調(diào)色劑的體積平 均粒徑以上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯影裝置，其特征在于，所述開口部位的所述邊緣部與所述凹部的間隔為調(diào)色劑的最大粒 徑以上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1~7中任意一項(xiàng)所述的顯影裝置，其特征在于， 所述開口部位的所述邊緣部的探出量，為調(diào)色劑的體積平均粒徑以下。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1~8中任意一項(xiàng)所述的顯影裝置，其特征在于，在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥中，連接所述凸部和所述凹部的側(cè)面部的法 線，具有遠(yuǎn)離所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)軸的方向的成分。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的顯影裝置，其特征在于，所述側(cè)面部的梯度在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)方向上，在所述凸部 的后方側(cè)比在該凸部的前方側(cè)陡峭。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 10中任意一項(xiàng)所述的顯影裝置，其特征在于，所述彈性抵接體的硬度為JIS — A硬度65度~ 80度、且對調(diào)色劑 擔(dān)承輥的抵接壓力為0.5 ~ 1.5gf/mm。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 11中任意一項(xiàng)所述的顯影裝置，其特征在于， 所述調(diào)色劑的體積平均粒徑為5pm以下。
13、 一種圖像形成裝置，其特征在于，具備擔(dān)承靜電潛像的像擔(dān)承體；調(diào)色劑擔(dān)承輥，其形成為近似圃筒形狀，與所述像擔(dān)承體對置配置， 一邊在表面擔(dān)承由帶電調(diào)色劑形成的調(diào)色劑層一邊旋轉(zhuǎn)；和限制部件，其與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面抵接，從而限制所述調(diào)色劑 擔(dān)承輥表面所擔(dān)承的調(diào)色劑層；所述調(diào)色劑擔(dān)承輥在其表面具有在與該輥的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬度方 向及與之正交、沿著所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的周面的周方向規(guī)則配置的多個 凸部，和包圍該凸部的凹部，而所述限制部件具備由彈性體形成、且具有在與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥 的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬度方向延伸的邊緣部的彈性抵接體，并且，該邊緣部 被壓接在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面，部，所述邊緣部與所述多個凸部分別抵接的多個抵接部位、和所述邊緣 部及所述凹部隔開間隙而對置的開口部位，在所述寬度方向上交替出 現(xiàn)，而且，在所述開口部位處，所述彈性抵接體的所述邊緣部，比對夾 持著與該邊緣部對置的凹部的兩個凸部的頂面進(jìn)行連接的直線，朝向該 凹部的底探出。
14、 一種圖像形成方法，通過將形成為近似圓筒形狀、且一邊在表 面擔(dān)承由帶電調(diào)色劑形成的調(diào)色劑層一邊旋轉(zhuǎn)的調(diào)色劑擔(dān)承輥；和擔(dān)承靜電潛像的像擔(dān)承體對置配置，利用調(diào)色劑來顯影所述靜電潛4象，其特 征在于，使所述調(diào)色劑擔(dān)承輥在其表面設(shè)置有在與該輥的旋轉(zhuǎn)軸平行的寬 度方向及與之正交、沿著所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的周面的周方向規(guī)則配置的 多個凸部，和包圍該凸部的凹部，使具備由彈性體形成、且具有在與所述調(diào)色劑擔(dān)承輥的旋轉(zhuǎn)軸平行 的寬度方向延伸的邊緣部的彈性抵接體的限制部件，與所述調(diào)色劑擔(dān)承 輥抵接，限制所述調(diào)色劑擔(dān)承輥上的調(diào)色劑層厚度，使所述彈性抵接體的所述邊緣部壓接在所述調(diào)色劑擔(dān)承輥表面，使 所述邊緣部與所述多個凸部分別抵接的多個抵接部位、和所述邊緣部及所述凹部隔開間隙而對置的開口部位，在所述寬度方向上交替出現(xiàn)，并 且，在所述開口部位處，使所述彈性抵接體的所述邊緣部，比對夾持著 與該邊緣部對置的凹部的兩個凸部的頂面進(jìn)行連接的直線，朝向該凹部 的底探出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種顯影裝置、圖像形成裝置及圖像形成方法。其目的在于，在使用表面設(shè)置有凹凸的調(diào)色劑擔(dān)承輥的顯影裝置和圖像形成裝置及方法中，將因調(diào)色劑凝集體的生成而引起的調(diào)色劑泄漏與飛散、產(chǎn)生模糊等問題防患于未然。使安裝有彈性部件(462)的限制刮板(46)壓接在表面設(shè)置有凸部(441)及凹部(442)的顯影輥(44)。通過使彈性部件(462)的邊緣(462e)與凸部(441)抵接，來除去凸部的調(diào)色劑，并使彈性部件(462)彈性變形(圖(a))。使邊緣中與凹部對置的部位朝向凹部探出(圖(b))。如果沿著旋轉(zhuǎn)方向(D4)旋轉(zhuǎn)顯影輥(44)，則彈性部件的邊緣通過波動振動，從而使調(diào)色劑的凝集體破碎。
文檔編號G03G15/08GK101424906SQ20081017121
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者山田陽一, 福元貴智 申請人:精工愛普生株式會社