CN1847992A - 电子照相成像装置和图像显影方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子照相成像装置和图像显影方法。电子照相成像装置包括其上形成有静电潜像的图像保持器。利用磁力，磁性辊具有磁性刷，磁性刷包括非磁性调色剂和磁载体。提供了供给辊，其包括从磁性辊接收的位于每个供给辊的外周上的调色剂层。供给辊定位成与图像保持器相对，以将调色剂显影到静电潜像上。

Description

电子照相成像装置和图像显影方法

技术领域

本发明涉及一种成像装置和图像显影方法。具体而言，本发明涉及一种利用磁载体(magnetic carriers)和非磁载体的电子照相成像装置和使用该装置的图像显影方法。

背景技术

用在利用电子照相术的成像装置中的图像显影的示例有复印机、打印机、传真机和多功能装置。这些装置包括使用调色剂和磁载体的双组分(component)显影、仅使用绝缘调色剂或导电调色剂的单组分显影剂，以及混合显影，在混合显影中，仅带电的调色剂附着到显影辊上并转移到静电潜像。使用其中混合有非磁性调色剂和磁载体的两组分显影剂使静电潜像显影。

由于采用了两组分显影，调色剂的带电情况相对较好，并且成像装置可以具有相对较长的寿命。此外，可以形成均匀的贝它(beta)图像。然而，两组分显影也具有缺点，例如尺寸放大、部件复杂、调色剂散布、载体向潜像上的附着以及由于载体耐久度降低而引起的图像质量下降。

由于采用单组分显影，显影装置的尺寸可以最小化，同时可以保持点再现的质量。然而，显影和充电辊性能的下降可能会影响显影装置的耐久度。当调色剂用完时，必须更换整个显影装置，因此可能会比较昂贵。此外，可能发生有选择的显影。有选择的显影表示仅显影辊上的具有预定重量和预定电荷量的一部分调色剂附着到静电潜像。当这种有选择的显影持续时，剩余调色剂，即重量和电荷小于预定值的调色剂，在显影期间没有被使用。因此，调色剂使用率降低。

由于采用混合显影，点再现相对较好，并且可以增加显影装置的寿命。此外，可以进行快速成像。日本专利公报No.6-67546、7-72733(美国专利No.5,420,375)和7-92804公开了使用磁性辊和供给辊的混合显影，这里将其全部公开内容引作参考。在混合显影中，调色剂由磁性辊供给到供给辊(donorroller)。电极安装在供给辊与光敏导体之间。直流(DC)和交流(AC)混合的偏压施加在电极与供给辊之间的空间，以在电极周围形成调色剂云(tonercloud)，从而在光敏导体上显影出静电潜像。

在该显影系统中，电极安装在供给辊与光敏导体之间，由于受到电偏压和张紧的电极丝的振动，发生不规则显影。或者，由于灰尘瞬间附着到电极，而在供给辊上显影出拉丝痕迹(stripped traces)。为了解决此问题，日本专利公开No.2000-250294公开了一种使用其中埋置有电极的供给辊的显影系统，这里将该专利的全部内容引作参考。由于显影系统需要刷电极(brushelectrode)，其用于为埋入电极提供具有叠加的AC和DC的偏压，因此显影系统复杂且昂贵。此外，当刷电极受到沾染，或者调色剂熔合到刷电极时，刷电极与供给辊的电极之间的接触较困难。此外，当显影高浓度的连续像图时，细粉末状的调色剂和由调色剂产生的沾染物附着到供给辊，从而在供给辊上产生调色剂膜。因此，供给辊上的调色剂层变得不规则，从而可能相对容易出现图像不规则，例如图像上产生污点。

在混合显影中，还可能产生重影图像显影。重影图像显影包括前一图像留在当前显影的图像上的现象。由磁性辊提供给供给辊的调色剂部分地显影到光敏导体上。为了进行下一次显影，磁性辊将调色剂供给到供给辊，以补充前一次显影期间消耗掉的调色剂量。此时，如果磁性辊供给到供给辊的调色剂量不充分，则所消耗的调色剂不能得到有效补充。从而，供给辊上的调色剂层具有不均匀的厚度，以至于发生重影图像显影。

因此，需要一种改进的电子照相成像装置和显影方法，其防止不规则的图像显影，例如在连续打印工作期间产生的重影图像。

发明内容

本发明的一方面是至少解决上述问题和/或缺点，并至少提供下面的优点。因此，本发明的一方面是提供一种电子照相成像装置和显影方法，其可以防止诸如重影图像的不规则的图像显影，并可以在一段较长的时间内获得高质量的图像。

根据本发明的一方面，提供了一种电子照相成像装置，该电子照相成像装置包括其上形成有静电潜像的图像保持器。磁性辊利用磁力形成磁性刷(magnetic brush)，磁性刷包括非磁性调色剂和磁载体。多个供给辊在每个供给辊的外周上从磁性辊接收调色剂层。供给辊定位成与图像保持器相对。供给辊将调色剂显影到静电潜像上。

当每个供给辊的表面位于距离图像保持器最近的点时，每个供给辊的调色剂消耗率可等于或小于约70％。

可以包括多个磁性辊，用于给多个供给辊提供调色剂。

所述多个供给辊中的至少一个供给辊可具有与其它供给辊的直径不同的直径。

根据本发明的另一方面，提供了一种混合显影方法，包括如下步骤：由从磁性刷接收的调色剂在供给辊的外周上形成调色剂层，磁性刷由磁性辊形成，并包括磁载体和非磁性调色剂；在施加到供给辊的显影偏压的作用下，显影图像保持器上的静电潜像；在多个供给辊上形成调色剂层；将多个供给辊上的调色剂顺序施加到静电潜像以进行图像显影。

该方法还可包括如下步骤：控制显影偏压的电势以及静电潜像的图像部分与非图像部分的电势，使得图像显影期间每个供给辊的调色剂消耗率为约70％或更低。

该方法还可包括如下步骤：控制多个供给辊相对于图像保持器的圆周速度的比率，使得图像显影期间每个供给辊的调色剂消耗率为约70％或更低。

本发明的其它目的、优点和显著的特点将从下面结合附图公开本发明的示例性实施例的详细描述中变得明显。

附图说明

本发明一些示例性实施例的上述和其它目的、特点和优点将从下面结合附图的描述中变得更加明显，附图中：

图1示出根据本发明示例性实施例的成像装置的结构；

图2示出磁性刷；

图3示出在传统的显影操作期间产生重影的过程；

图4(a)、(b)示出图1的成像装置的显影操作；和

图5是示出显影偏压与调色剂消耗率之间的关系的图。

所有附图中，相同的附图标记将理解为指的是相同的元件、部件和结构。

具体实施方式

描述中所限定的内容(例如，详细的构造和元件)旨在帮助全面地理解本发明的示例性实施例。因此，本领域的普通技术人员将理解，在不偏离本发明的范围和精神的条件下可以对这里描述的实施例做各种变化和修改。此外，为了清晰和简明，将省去对众所周知的功能和构造的描述。

根据本发明示例性实施例的成像装置使用多个供给辊。参照图1，根据本发明实施例的成像装置包括图像保持器(image holder)10、第一供给辊1、第二供给辊2、磁性辊3、以及搅拌器4。在该实施例中，有机光敏导体用作图像保持器10。非晶硅光敏导体、静电鼓或任何其它的合适导体都可用作图像保持器10。充电器21和曝光器22被设置用于在图像保持器10上形成静电潜像。电晕放电器或充电辊可用作充电器21。在该情况下，静电记录头(未示出)代替曝光器22用于形成静电潜像。激光扫描单元(LSU)也可用作曝光器22以照射光。

壳体6容纳非磁性调色剂和磁载体。磁载体可以是包括磁粉的任何合适类型。搅拌器4搅拌磁载体和非磁性调色剂，以使调色剂相互摩擦并使调色剂带电。非磁性调色剂可以带负电或带正电。载体在磁性辊3的磁力的作用下附着到磁性辊3的外周，带电的调色剂在静电的作用下附着到载体。如图2所示，均包括载体和调色剂的磁性刷形成在磁性辊3的外周上。修整器5控制磁性刷，使其可具有预定的厚度。修整器5与磁性辊3之间的间隔可以为约0.3到1.5mm。

第一和第二供给辊1和2位于图像保持器10与磁性辊3之间。供给辊的数量不限于两个，而是如果需要可以是三个或更多个。或者，磁性辊3的数量不限于一个，而可以是两个或更多个。每个第一和第二供给辊1和2与图像保持器10之间的间隙，即显影间隙，可以是约150到400μm，并且优选地为约200到300μm。当显影间隙小于约150μm时，图像可能变淡。当显影间隙大于约400μm时，将调色剂转移到图像保持器10上相对困难，从而较难获得足够的图像浓度。这导致有选择的显影。磁性辊3与每个第一和第二供给辊1和2之间的间隔可以为约0.2到1.0mm，优选地为约0.3到0.4mm。每个第一和第二供给辊1和2可以是由体积电阻率等于或小于10⁶Ω·cm³的导电的铝或不锈钢制成的套管，或者是涂覆有具有约上述体积电阻率的导电树脂的套管。第一和第二供给辊1和2优选地由相同的材料制成，但是也可以由不同的材料制成。第一和第二供给辊1和2的直径可以相同或不同。当相对于彼此布置图像保持器10、供给辊1和2、以及磁性辊3时，采用不同直径的多个供给辊可以有利于提高制造灵活性。

偏压施加单元30向第一和第二供给辊1和2施加显影偏压V₁，并向磁性辊3施加供给偏压V₂。供给偏压V₂用于在磁性辊3与第一和第二供给辊1和2之间提供电场，该电场的作用是将磁性辊3上的调色剂转移到第一和第二供给辊1和2。直流(DC)偏压或DC偏压与交流(AC)偏压叠加的偏压可以用作供给偏压V₂。在供给偏压V₂的作用下，在第一供给辊1的外周上形成调色剂层。显影偏压V₁用于使调色剂与供给辊1和2的外周上形成的调色剂层分离，并使调色剂经由显影间隙运动到图像保持器10上的静电潜像上。为此，DC偏压与AC偏压叠加的偏压用作显影偏压V₁。

在该结构中，充电器21将作为光敏导体的图像保持器10的表面充电至均匀电势。曝光器22将对应于图像信息的光投射到图像保持器10上。结果，静电潜像包括形成在图像保持器10的表面上的具有不同电势的图像部分和非图像部分。施加到磁性辊3的供给偏压V₂使调色剂与磁性辊3上的磁性刷分离，并使调色剂转移到第一和第二供给辊1和2。在第一和第二供给辊1和2的外周上形成均匀的调色剂层。形成在第一和第二供给辊1和2上的调色剂层在通过显影间隙时面对静电潜像的图像部分的情况下，调色剂在显影偏压V₁的作用下与第一和第二供给辊1和2上的调色剂层分离。然后调色剂附着到图像部分，以将静电潜像显影成调色剂图像。调色剂图像经由转印装置(transferor)23通过转移电场而转印到记录介质P上。定影器(fuser)25利用热和压力将调色剂图像定影在记录介质P上，清理刮板24将剩余调色剂从图像保持器10的表面上去除。

由于根据本实施例的成像装置使用多个供给辊(即，第一和第二供给辊1和2)，因此该装置减少了由第一和第二供给辊1和2消耗的、用于获得预定图像浓度的调色剂量。因此，充分的调色剂量可以从磁性辊3供给到每个第一和第二供给辊1和2。这将参照图3和4进行描述。图3示出采用单一供给辊1的成像装置，图4示出采用两个供给辊1和2的成像装置。

参照图3(a)，形成在调色剂层1上、面对图像保持器10上的图像部分的调色剂层区域Ai在显影偏压的作用下附着到图像保持器10。然而，面对图像保持器10上的非图像部分的调色剂层区域Ab没有显影，并留在供给辊1的表面上。从区域Ai分离并附着到图像保持器10的调色剂量用Ma表示。为了继续这种显影，磁性辊3将调色剂供给到区域Ai。当从磁性辊3供给到供给辊1的调色剂量小于Ma时，形成在供给辊1的表面上的调色剂层具有不均匀的厚度，如图3(b)所示，从而出现重影图像的显影，例如在下一次显影期间出现当前显影的图像的余象(afterimage)。

参照图4(a)，图像保持器10顺序面对第一和第二供给辊1和2。第一和第二供给辊1和2上的调色剂附着到图像保持器10上的图像部分。附着到图像保持器10的第一和第二供给辊1和2上的调色剂分别用Mb1和Mb2表示，其为待从磁性辊3供给到第一和第二供给辊1和2的调色剂量。如果图3和4的情况下显影在图像保持器10上的调色剂图像具有相同的浓度，则Ma等于Mb1+Mb2。因此，Ma大于Mb1，且大于Mb2。虽然待从磁性辊3供给到第一和第二供给辊1和2的调色剂总量是Ma，但是磁性辊3将调色剂总量的一半(即，Mb1)供给到第一供给辊1，并将另一半(即，Mb2)供给到第二供给辊2。因此，虽然可以由磁性辊3一次供给的调色剂量小于Ma，但是调色剂量被供给两次，因此充分的调色剂量供给到第一和第二供给辊1和2，以形成如图4(b)所示的均匀调色剂层。因此，可以防止因磁性辊3供给的调色剂量不足而引起的重影图像的显影。如上所述，在使用多个供给辊(即，第一和第二供给辊1和2)的情况下，不仅可以在间断地显影图像时，而且可以在连续地显影图像时，在供给辊1和2上形成均匀厚度的调色剂层。因此，可以防止重影图像的显影。特别地，当连续显影高浓度的图像时，使用多个供给辊在防止出现重影图像显影方面是非常有效的。使用多个供给辊能够形成良好质量的稳定图像。此外，静电潜像用调色剂显影多次，从而可以获得足够浓度的图像。

诸如第一和第二供给辊1和2上的调色剂的调色剂消耗率的百分比，即当调色剂位于离图像保持器10最近的点处(即通过显影间隙)时，脱离第一和第二供给辊1和2的调色剂所占的百分比，对于更加有效地防止显影出重影图像是有用的。现在对此进行描述。调色剂消耗率计算如下：[(显影之前调色剂辊上的调色剂量-显影之后调色剂辊上的调色剂量)/(显影之前调色剂辊上的调色剂量)×100％]。调色剂量可以表示为光密度。光密度是被检测到的从供给辊1和2的被照射表面反射的光量的数值。由于被检测到的反射光量根据调色剂量而变化，因此可以由反射光量确定调色剂量。如果调色剂消耗率改写为光密度，则通过如下计算确定调色剂消耗率：[调色剂消耗率＝100×(1-O.D.1/O.D.2)(单位：％)]，其中O.D.1表示显影之后供给辊的光密度，O.D.2表示显影之前供给辊的光密度。实验数据显示，当调色剂消耗率等于或小于70％时，获得了相对较好的图像浓度。此外，即使是在连续显影期间也有效地防止了显影出重影图像。形成在每个第一和第二供给辊1和2上的调色剂层的一部分在通过显影间隙时面对图像保持器10上的静电潜像的非图像部分的情况下，该部分的调色剂消耗率几乎为0％。因此，当调色剂消耗率等于或小于70％时，这仅对应于在通过显影间隙时面对图像保持器10上的静电潜像的图像部分的部分调色剂层。

调色剂消耗率与作用在图像保持器10与第一和第二供给辊1和2之间的电场有关。该电场由图像和非图像部分的电势以及显影偏压V₁的电势产生。供参考，图5是示出显影偏压V₁与调色剂消耗率之间的关系的图。通过适当调节图像部分和非图像部分的电势以及显影偏压V₁的电势，可以将调色剂消耗率控制到约70％或更低。由于图像和非图像部分的电势以及显影偏压V₁的电势可以根据显影条件而变化，因此第一和第二供给辊1和2之间的间隔和图5所示的数值可以互换。

可以根据第一和第二供给辊1和2的圆周速度相对于图像保持器10的圆周速度的比率，来控制调色剂消耗率。随着该比率增加，即随着第一和第二供给辊1和2的圆周速度增加，调色剂消耗率降低。随着比率降低，调色剂消耗率增加。

在一实验中，有机光敏导体用作图像保持器10，第一和第二供给辊1和2与图像保持器10之间的间隔(显影间隙)设定为约250μm，在第一和第二供给辊1和2与图像保持器10之间未安装用在传统成像装置中的电极丝。图像保持器10的电荷电势，例如非图像部分的电势，设定为约-600V，并且曝光部分的电势，例如图像部分的电势，设定为约-50V。约-300V的DC与振幅为300V、频率为1kHz的AC电压叠加产生的偏压施加到第一和第二供给辊1和2作为显影偏压V₁。-500V的DC偏压施加到磁性辊3作为供给偏压V₂。在该实验中，每个第一和第二供给辊1和2的调色剂消耗率为约50％。此外，光密度的测量结果表明，由从磁性辊3连续接收的调色剂形成在第一和第二供给辊1和2上的调色剂层的厚度是均匀的。在上述条件下显影出的图像具有足够的浓度以及良好的质量。因此，即使是在连续显影时也能获得无重影图像的稳定图像。

对仅包括第一供给辊1而不是包括第一和第二供给辊1和2的成像装置做与前一实验条件类似的比较实验。为了获得与前一实验中获得的图像浓度几乎相同的图像浓度，施加到第一供给辊1的显影偏压的DC分量的电势设定为约-500V，施加到磁性辊3的供给偏压的电势设定为约-700V。在该实验中，第一供给辊1的调色剂消耗率为约90％。此外，光密度的测量结果表明，由从磁性辊3连续接收的调色剂形成在第一供给辊1上的调色剂层的厚度不是均匀的。在这些条件下显影出的图像具有足够的浓度，但是在连续显影时出现了重影图像。

虽然上面已经描述了单色成像装置和显影方法，但是该成像装置的结构和该显影方法可以应用于具有串联结构的一次成像的(single-pass)彩色成像装置以及多次显影单一图像保持器并随后将多次显影的结果传输到中间传输元件的多次成像的(multi-pass)成像装置。

如上所述，根据本发明示例性实施例的成像装置使用多个供给辊，从而减少了每个供给辊的调色剂消耗率。因此，磁性辊可以在供给辊上形成均匀厚度的调色剂层，使得可以防止重影图像的显影。此外，通过将调色剂消耗率设定为70％或更低，即使是在连续打印时也可以获得无重影图像的高质量、稳定图像。

虽然已经参照本发明的示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将理解，在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的条件下，可以做各种形式上和细节上的改变。

本申请要求于2005年4月4日提交的韩国专利申请No.10-2005-0028073的优先权，这里将其全部公开内容引作参考。

Claims (9)

1.一种电子照相成像装置，其包括：

图像保持器，静电潜像形成在该图像保持器上；

磁性辊，其利用磁力形成包括非磁性调色剂和磁载体的磁性刷；和

多个供给辊，每个供给辊的外周上包括从磁性辊接收的调色剂层，所述供给辊与图像保持器相对定位，用于使调色剂显影到静电潜像上。

2.如权利要求1的电子照相成像装置，其中，当每个供给辊的表面位于距离图像保持器最近的点时，每个供给辊的调色剂消耗率等于或小于约70％。

3.如权利要求1的电子照相成像装置，其中，包括多个磁性辊，用于给所述多个供给辊提供调色剂。

4.如权利要求1的电子照相成像装置，其中，所述多个供给辊中的至少一个供给辊具有与其它供给辊的直径不同的直径。

5.如权利要求1的电子照相成像装置，其中：

包括多个磁性辊，以将调色剂供给到所述多个供给辊；并且

当每个供给辊的表面位于距离图像保持器最近的点时，每个供给辊的调色剂消耗率等于或小于约70％。

6.如权利要求5的电子照相成像装置，其中，所述多个供给辊中的至少一个供给辊具有与其它供给辊的直径不同的直径。

7.一种混合显影方法，其包括如下步骤：

由从磁性刷接收的调色剂在多个供给辊中的每个供给辊的外周上形成调色剂层，所述磁性刷由磁性辊形成，并包括磁载体和非磁性调色剂；

在施加到所述多个供给辊的显影偏压的作用下，将所述多个供给辊上的调色剂供给到图像保持器上的静电潜像，以进行图像显影。

8.如权利要求7的混合显影方法，其中，还包括如下步骤：

控制显影偏压的电势以及静电潜像的图像部分与非图像部分的电势，使得图像显影期间每个供给辊的调色剂消耗率为约70％或更低。

9.如权利要求7的混合显影方法，其中，还包括如下步骤：

控制所述多个供给辊相对于所述图像保持器的圆周速度的比率，使得图像显影期间每个供给辊的调色剂消耗率为约70％或更低。

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