显影辊以及使用显影辊的显影装置和图像形成装置的制作方法

专利名称：显影辊以及使用显影辊的显影装置和图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显影辊以及使用该显影辊的显影装置和图像形成装置。
技术背景JP-A-11-161007 (示例性实施例，图2)公开了这样一种显影装 置，该显影装置能够使用例如磁性层厚调节部件，稳定地供应适量的 显影剂并且减小施加给显影剂的应力，其中，该磁性层厚调节部件具 有置于其前端的表面，以便朝向该显影套筒的旋转方向的下游侧靠近显影套筒的周面。另外，JP-A-2003-005529 (示例性实施例，图3)公开了这样一 种显影装置，通过使用层厚调节辊充当层厚调节部件，即，使连接层 厚调节辊的中心和显影辊的中心的直线与该显影辊的用于调节层厚 的磁极的磁通量密度的峰值位置大致对准，并且使层厚调节辊的外径 D和用于层厚调节的磁极的宽度W之间满足D《W的条件，该显影 装置能够令人满意地调节显影剂的层厚。另外，日本专利No. 3410329 (示例性实施例，图1A和图1B) 公开了一种使用具有三极构造的显影辊的单成分显影装置。发明内容本发明使用具有较小直径的显影辊来保持所使用的双组分显影 剂的可分离性良好，并且通过使显影剂的层厚调节间隙较大来减小施 加在显影剂上的应力。根据本发明的第一方面，提供一种显影辊，该显影辊包括(I) 显影套筒，该显影套筒由非磁性材料制成，用于保持并传送包含调色 剂和磁载体的显影剂；以及(II)磁性部件，该磁性部件固定在显影 套筒的内部，其中，该磁性部件包括(i)显影磁极，该显影磁极 与施加显影剂的显影区域相对应；(ii)显影前磁极，该显影前磁极 相对于显影磁极设置在显影剂传送方向的上游侧，并且具有与显影磁 极不同的极性；以及(iii)显影后磁极，该显影后磁极相对于显影磁 极设置在显影剂传送方向的下游侧，并且具有与显影磁极不同的极性，其中，e" 02和03满足下述关系:e^90。；并且e!+e^e3，其中， e,表示显影磁极和显影前磁极的在显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角(open angle) ， 02表示显影 前磁极和显影后磁极的在显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量 密度的峰值位置之间的张开角，93表示显影磁极和显影后磁极的在显 影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开 角。根据本发明的第二方面，提供在本发明的第一方面中所述的显 影辊，其中，磁性部件将在显影前磁极和显影后磁极之间形成的排斥 磁场的法线方向上的磁通量密度抑制为约5 mT或者更小。根据本发明的第三方面，提供在本发明的第一方面中所述的显影辊，其中，e!〉e2。根据本发明的第四方面，提供在本发明的第一方面中所述的显影辊，其中，e!〉e3。根据本发明的第五方面，提供在本发明的第一方面中所述的显 影辊，其中，e2>e3。根据本发明的第六方面，提供在本发明的第一方面中所述的显 影辊，其中，e^e^e3。根据本发明的第七方面，提供在本发明的第一方面中所述的显 影辊，其中，显影磁极的在法线方向上的磁通量密度的峰值在显影磁 极、显影前磁极和显影后磁极的法线方向上的磁通量密度的峰值中是 最大的。根据本发明的第八方面，提供在本发明的第一方面中所述的显 影辊，其中，显影磁极的宽度在显影磁极、显影前磁极和显影后磁极 的宽度中是最大的。
根据本发明的第九方面，提供一种显影装置，该显影装置包括-(a)显影容器，该显影容器容纳包含调色剂和磁载体的显影剂；以 及(b)置于显影容器中的显影辊，其中，该显影辊包括(I)显影 套筒，该显影套筒由磁性材料制成，用于保持并传送显影剂；以及(II) 磁性部件，该磁性部件固定在显影套筒的内部，其中，该磁性部件包 括(i)显影磁极，该显影磁极与施加显影剂的显影区域相对应；(ii)显影前磁极，该显影前磁极相对于显影磁极设置在显影剂传送 方向的上游侧，并且具有与显影磁极不同的极性；以及(iii)显影后 磁极，该显影后磁极相对于显影磁极设置在显影剂传送方向的下游 侧，并且具有与显影磁极不同的极性，其中，02和03满足下述关系e^9o。；并且ei+e^e3,其中，e!表示显影磁极和显影前磁极的 在显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，62表示显影前磁极和显影后磁极的在显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，93表示显影磁极和显影后磁极的在显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰 值位置之间的张开角。根据本发明的第十方面，提供在本发明的第九方面中所述的显 影装置，该显影装置还包括(c)层厚调节部件，该层厚调节部件设 置在与显影前磁极相对应的位置，用于调节显影剂的层厚。根据本发明的第十一方面，提供在本发明的第九方面中所述的 显影装置，该显影装置还包括(d)显影剂供应部件，该显影剂供应 部件设置在与显影辊的显影套筒的位于显影前磁极和显影后磁极之 间的外周面的法线方向磁通量密度最小值区域相对应的位置，用于供 应显影剂。根据本发明的第十二方面，提供一种图像形成装置，该图像形成装置包括(A)图像载体，该图像载体承载图像；以及(B)显 影装置，该显影装置面向图像载体，并且利用包含调色剂和磁载体的 显影剂将在图像载体上形成的静电潜像转变为可见图像，其中，该显 影装置包括(a)显影容器，该显影容器容纳显影剂；以及(b)显 影辊，该显影辊设置在显影容器中，其中，该显影辊包括(I)显
影套筒，该显影套筒由非磁性材料制成，用于保持并传送显影剂；以 及(II)磁性部件，该磁性部分固定在显影套筒的内部，其中，该磁 性部件包括(i)显影磁极，该显影磁极与施加显影剂的显影区域 相对应；(ii)显影前磁极，该显影前磁极相对于显影磁极设置在显 影剂传送方向的上游侧，并且具有与显影磁极不同的极性；以及(iii) 显影后磁极，该显影后磁极相对于显影磁极设置在显影剂传送方向的 下游侧，并且具有与显影磁极不同的极性，其中，6" 92和03满足下述关系e^90。；并且0i+e2〉e3，其中，9i表示显影磁极和显影前磁极的在显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，92表示显影前磁极和显影后磁极的在显影套筒的外周面 的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，03表示显影磁极和显影后磁极的在显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度 的峰值位置之间的张开角。根据本发明的第一方面，可以使用具有较小直径的显影辊来保持所使用的双组分显影剂的可分离性良好，并且通过使显影剂的层厚 调节间隙较大来减小施加在显影剂上的应力。此外，根据本发明的第二方面，可以在具有相同极性的排斥磁 极之间形成令人满意的排斥磁场，并且可以保持所使用的显影剂的可 分离性良好。因此，可以有效地防止由于排斥磁场变得太强而出现的显影滞后。此外，根据本发明的第三方面，与不具有这种构造的情况相比 较，可以抑制由于在具有相同极性的排斥磁极之间形成排斥磁场而产 生的相反极性的幻磁极(即，虚磁极)，并且可以有效地防止显影滞 后。此外，根据本发明的第四方面，与不具有这种构造的情况相比 较，可以在经过显影区域之后将磁场集中在一定区域上，并且使对显 影剂的磁结合力有效。因此，可以有效地防止显影剂的磁载体迁移。根据本发明第五方面，与不具有这种构造的情况相比较，可以 在经过显影区域之后将磁场集中在一定区域上，可以使对显影剂的磁 结合力有效地起作用，并且可以通过增加显影前磁极的宽度来确保较 高的磁通量密度。此外，根据本发明的第六方面，与不具有这种构造的情况相比 较，可以增加显影前磁极的宽度，可以抑制由于在具有相同极性的排 斥磁极之间形成排斥磁场而产生的幻磁极(即，虚磁极)，并且，在 经过显影区域之后，使对显影剂的磁结合力在该区域上有效地起作 用。此外，根据本发明的第七方面，与不具有这种构造的情况相比 较，可以将在显影区域上的对显影剂的磁结合力设定为较大。因此， 可以抑制在显影区域上的磁载体的迁移和附着。此外，根据本发明的第八方面，与不具有这种构造的情况相比 较，可以将在在显影区域上的对显影剂的磁结合力起作用的范围设定 为较大。因此，可以抑制在显影区域上的磁载体的迁移和附着。根据本发明的第九方面，可以提供这样的显影装置，该显影装 置能够使用具有较小直径的显影辊来保持所用的双组分显影剂的可 分离性良好，并且通过使显影剂的层厚调节间隙较大来减小施加在显 影剂上的应力。此外，根据本发明的第十方面，可以有效地调节显影剂的层厚。 另外，根据本发明的第十一方面，可以可靠地供应显影剂，并且可以有助于在结合供应显影剂的操作的情况下在显影辊上对未使用的显影剂进行剥离的操作。另外，根据本发明的第十二方面，可以提供包括这样的显影装置的图像形成装置，该显影装置能够使用具有较小直径的显影辊来保持所用的双组分显影剂的可分离性良好，并且通过使显影剂的层厚调节间隙较大来减小施加在显影剂上的应力。


基于下面的附图详细地描述本发明的示例性实施例，其中 图1A是示出根据本发明的示例性实施例的显影辊、使用该显影 辊的显影装置、以及图像形成装置的概要的说明图；图1B是示出图1A中所用的磁性部件的磁极构造的实例的说明
图；图2是根据第一示例性实施例的图像形成装置的整体构造的说明图；图3是示出在第一示例性实施例中所用的显影装置的细节的说明图；图4A是示出在第一示例性实施例中所用的显影辊的说明图；图4B是示出磁辊的磁极构造的实例的说明图；图5A是示出在第一示例性实施例中所用的磁辊的磁极构造的优选实例的说明图；图5B是示出具有与图5A的构造不同的构造的实例的说明图； 图6A是示出在第一示例性实施例中所用的磁辊的磁极构造的另一优选实例的说明图；图6B是示出具有与图6A的构造不同的构造的实例的说明图； 图7是示出在第一实例和第二实例以及第一比较例至第六比较例中的性能评价的说明图；图8A是示出具有三极构造的磁辊的实例的说明图； 图8B是示出具有五极构造的磁辊的实例的说明图； 图9是示出在第一实例中在磁辊的法线方向上的磁通量密度分布的说明图；图IO是示出在第一实施例中的磁辊的磁剖面的说明图；以及 图ll是示出试验显影滞后(devel叩ment hysteresis)出现的方 法的说明图。
具体实施方式
首先，将描述关于应用本发明的示例性实施例的概要。 图1A是示意性地示出根据本发明示例性实施例的图像形成装 置的视图。参照图1A，图像形成装置包括图像载体11 (例如，感光鼓)和 显影装置12，该显影装置设置成面向图像载体11，并且使用包含调 色剂和磁载体的显影剂G将在图像载体11上形成的静电潜像形成为
可见图像。通常，显影装置12包括容纳显影剂G的显影容器8和置于该显影容器中的显影辊l。显影辊l包括显影套筒2和磁性部件3，该显 影套筒由非磁性材料制成并且用于保持和传送显影剂G，该磁性部件 固定地设置在显影套筒2的内部，并且，在该磁性部件中布置有多个 磁极。具体来说，在本示例性实施例中，如图1B所示，磁性部件3具有显影磁极4，其与施加显影剂的显影区域"n"相对应地设置；显影前磁极5，其相对于显影磁极4设置在显影剂传送方向的上游侧， 并且具有与显影磁极4不同的极性；以及显影后磁极6，其相对于显 影磁极4设置在显影剂传送方向的下游侧，并且具有与显影磁极4 不同的极性。假定显影磁极4和显影前磁极5的在法线方向上的磁通 量密度的峰值位置之间的张开角(open angle)是e !，显影前磁极5 和显影后磁极6的在法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张 开角是02，显影磁极4和显影后磁极6的在法线方向上的磁通量密度 的峰值位置之间的张开角是93，则满足下述条件9^90°以及e2> e3。此外，在图1A所示的显影装置12中，参考标号13表示层厚调 节部件，该层厚调节部件调节显影辊1上的显影剂G的厚度。可以 适当地选择任何一种部件，例如，板状部件或辊部件，只要该部件起 到调节层厚的作用即可。从使显影前磁极5有效地起到层厚调节磁极的作用的角度来看， 层厚调节部件13可以设置在与显影辊1的显影前磁极5相对应的位 置，作为层厚调节部件13的优选布置。此外，参考标号14表示显影剂供应部件，该显影剂供应部件供 应显影容器8中的显影剂G给显影辊1。可以适当地选择旋转叶片部 件、辊部件等。显影剂供应部件14可以设置在与位于显影辊1的显影前磁极5 和显影后磁极6之间的法线方向磁通量最小值区域相对应的位置，作 为显影剂供应部件14的优选布置。
另外，参考标号15表示显影剂搅拌传送部件，该显影剂搅拌传 送部件搅拌并传送供应到显影容器8中的新鲜调色剂(或者显影剂) 和现有显影剂G。显影剂搅拌传送部件15使供应给显影辊1的显影剂G的充电特性大致均匀。考虑到这些技术部件，为了使图像形成装置较小，减小显影辊1 的直径是必要的。在本示例性实施例中，假定显影辊l (具体地，显影套筒2)具有例如12mm或者更小的外径。一般来说，使显影辊的直径较小在很多情况下导致对双组分显 影剂的机械应力增大。理由如下。S卩，通常基于显影套筒和层厚调节 部件之间的间隙(层厚调节间隙)以及设置成大致面向该层厚调节部 件的层厚调节磁极的作用来得到所需的显影剂层厚，该层厚调节部件 用于调节显影套筒上的双组分显影剂的层厚；然而，在这样的情况下， 即当由于使显影辊的直径较小而减小磁性部件(例如磁辊)的直径 时，如果不使层厚调节间隙变窄，则所传送的显影剂的量增加，从而， 无法得到所需的显影剂传送量。结果，由于使层厚调节间隙变窄而引 起的施加在显影剂上的机械应力倾向于增大。更确切地说，根据显影辊的直径的减小而縮小层厚调节间隙的 原因之一如下。 一般来说，如果在显影剂的磁刷是稀疏、直立的状态 下调节层厚，则可以将层厚间隙设定为较宽。然而，就具有较小直径 的显影辊而言，随着具有较小直径的磁性部件和与其相邻的磁极之间 的距离(套筒上的周面距离)减小，磁刷形成为较短从而掉落。因此， 以较高密度形成磁刷，并且，层厚调节部件附近的显影剂填充速率增 大。在本示例性实施例中，磁性部件3构造成包括三个磁极，艮P: 显影磁极4、显影前磁极5和显影后磁极6，即使使用具有较小直径 的磁性部件3也是这样。因此，由于可以使相邻磁极之间的距离较大， 所以可以使显影剂G的磁刷稀疏、直立。因此，可以将层厚调节间 隙设定为较宽。此外，由于显影前磁极5和显影后磁极6 二者具有与显影磁极4 不同的磁极，所以，在显影前磁极5和显影磁极4之间以及在显影后 磁极6和显影磁极4之间进行显影剂G的传送操作。另外，在显影前磁极5和显影后磁极6之间形成有排斥磁场7，以执行显影剂G的 剥离操作。在本示例性实施例中，应该满足"9^90°"的条件的原因如下。 "0^90°"的条件表示显影前磁极5与显影磁极4隔开大于90° 的角度。因此，可以使显影前磁极5的宽度较大，并且，可以增加基于 显影前磁极5的法线方向上的磁通量密度分布。结果，由于显影剂的 磁刷更加直立，所以可以形成较长的磁刷。此外，"e,+ e^e3 (其中，e^卯。)"的条件表示显影磁极4和显影后磁极6与显影前磁极5分离。这样，由于基于显影前磁极5 的磁场不容易受到基于显影前磁极5之前的显影磁极4和显影前磁极 5之后的显影后磁极6的磁场的影响，所以，可以增加基于显影前磁 极5的法线方向上的磁通量密度分布。如上所述，通过使用显影前磁极5作为层厚调节磁极并在与显 影前磁极5相对应的位置设置层厚调节部件13，在调节显影剂G的 层厚时，可以在显影剂G的磁刷是直立的状态下调节层厚。因此， 可以使层厚调节间隙较宽。另外，在使用磁性部件3的磁极构造的优选布置的情况下，可 以将在具有相同极性的显影前磁极5和显影后磁极6之间形成的排斥 磁场7的法线方向上的磁通量密度抑制为5mT或者更小。根据本示 例性实施例，由于几乎不存在由于排斥磁场7所引起的幻磁极(ghost magneticpole)(虚磁极)的影响，所以，稳定了利用排斥磁场7所 进行的显影剂G的剥离操作。此外，优选的是，还满足"ew或"e^ez或"e2>e3"的条件，作为显影前磁极5和显影后磁极6的优选布置。尤其优选的是，满足"e户e^e3"的条件。此外，优选地，磁性部件3具有这样的显影磁极4，该显影磁极 在法线方向上的磁通量密度的峰值大于显影前磁极5和显影后磁极6 在法线方向上的磁通量密度的峰值，或者，磁性部件3具有这样的显
影磁极4，该显影磁极的宽度大于显影前磁极5和显影后磁极6的宽 度。下文将基于附图所示的示例性实施例更加详细地描述本发明。第一示例性实施例图像形成装置的总体构造图2是示出根据本发明第一示例性实施例的图像形成装置(在该示例性实施例中为全色打印机)的视图。另外，图2中的箭头表示每个旋转部件旋转的方向。如图2所示，全色打印机构造成包括以下部件作为主要部件感光鼓21 (21C、 21M、 21Y和21K)，其对应于蓝绿色(青色)(C)、 品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K);充电装置22 (22C、 22M、 22Y和22K)，其用于一次充电，并与感光鼓21接触；例如激光光 学单元等的曝光装置(未示出)，其分别照射蓝绿色(C)、品红色 (M)、黄色(Y)和黑色(K)的激光光束23 (23C、 23M、 23Y和 23K);显影装置24 (24C、 24M、 24Y和24K)，其中容纳包含与 每一种颜色成分相对应的调色剂的双组分显影剂；第一一次中间转印 鼓31和第二一次中间转印鼓32，该第一一次中间转印鼓与四个感光 鼓21中的两个感光鼓21C和21M接触，该第二一次中间转印鼓与四 个感光鼓21中的两个感光鼓21Y和21K接触；二次中间转印鼓33， 其与第一一次中间转印鼓31和第二一次中间转印鼓32接触；以及最 终转印辊34，其与二次中间转印鼓33接触。感光鼓21布置为在其间具有预定间隙，以便具有共同的切平面 L。另外，第一一次中间转印鼓31和第二一次中间转印鼓32布置成 这样，即使得第一一次中间转印鼓31和第二一次中间转印鼓32 的旋转轴与感光鼓21平行，并且，第一一次中间转印鼓31和第二一 次中间转印鼓32相对于预定的目标平面彼此对称。此外，二次中间 转印鼓33布置成这样，B卩使得该二次中间转印鼓的旋转轴与感光 鼓21平行。
与每一种颜色的图像信息相对应的信号通过图像处理单元(未 示出)光栅化，然后输入到作为曝光装置的激光光学单元(未示出)。 在激光光学单元中，与每一种颜色相对应的激光光束23被调制，然 后，被照射到相应颜色的感光鼓21上。在每个感光鼓21的周围，使用众所周知的电子照相方法进行与 每一种颜色相对应的图像形成过程。首先，使用这样的感光鼓作为感光鼓21，该感光鼓采用具有预 定直径(例如，20 mm)的OPC光电导体。以与预定处理速度(例 如，95mm/秒)相对应的旋转速度旋转地驱动感光鼓21 。如图2所示，通过给每一个充电装置22施加具有预定充电电平 的DC电压(例如，约-800 V)，将每一个感光鼓21的表面均匀地 充电成具有预定的电平。此外，在本示例性实施例中，只给充电装置 22施加DC分量。然而，也可以在DC分量上叠加AC分量。这样，借助于作为曝光装置的激光光学单元，将与每一种颜色 相对应的激光光束23照射到具有均匀表面电位的感光鼓21的表面 上，从而，形成与每一种颜色的输入图像信息相对应的静电潜像。在 通过激光光学单元写入静电潜像之后，将感光鼓21上的图像曝光部 分的表面电位一直降低到预定电平(例如，约-60V或者更小)。此外，与每一种颜色相对应并且形成在感光鼓21的表面上的静 电潜像通过相应颜色的显影装置24进行显影，以便在每一个感光鼓 21上显现为与每一种颜色相对应的调色剂图像。然后，与各个颜色相对应并形成在相应的感光鼓21上的调色剂 图像通过静电方式一次转印到第一一次中间转印鼓31和第二一次中 间转印鼓32上。形成在感光鼓21C和21M上并与蓝绿色(C)和品 红色(M)的颜色相对应的调色剂图像转印到第一一次中间转印鼓 31上，而形成在感光鼓21Y和21K上并与黄色(Y)和黑色(K) 的颜色相对应的调色剂图像转印到第二一次中间转印鼓32上。此后，在第一一次中间转印鼓31和第二一次中间转印鼓32上 形成的单色或者双色调色剂图像通过静电方式二次转印到二次中间 转印鼓33上。
结果，在二次中间转印鼓33上形成从单色图像到蓝绿色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)的四色图像的最终调色剂图像。最后，在二次中间转印鼓33上形成的从单色图像到蓝绿色(C)、 品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)的四色图像的最终调色剂图 像借助于最终转印辊34三次转印到经过纸张传送路径的纸张P上。 纸张P通过纸张输送过程(未示出)经过纸张传送辊41，然后输送 到二次中间转印鼓33和最终转印辊34之间的辊隙中。在最终的转印 过程之后，在纸张P上形成的最终调色剂图像通过定影单元42定影， 从而，完成了一系列的图像形成处理。此外，在本示例性实施例中， 一次中间刷辊51和52以及二次 中间刷辊53充当用于暂时存放一次中间转印鼓31和32以及二次中 间转印鼓33的表面上的异物(残留调色剂或者异物)的更新器 (refresher)， 一次中间刷辊51和52以及二次中间刷辊53分别布 置为与一次中间转印鼓31和32以及二次中间转印鼓33接触。另外， 例如，为最终转印辊34设置有采用刮板清洁方法的清洁装置54(54a: 刮板)。显影装置在本示例性实施例中，显影装置24具有显影容器101，显影容 器101容纳包含调色剂和载体的双组分显影剂G，并且朝向感光鼓 21敞开。另外，在显影容器101的面向开口 101a的一部分上设置有 显影辊102，可以通过该显影辊来保持和传送显影剂G。另外，在显 影辊102的附近设置有层厚调节部件(修整器)103，该层厚调节部 件调节显影辊102上的显影剂层。此外，虽然辊部件示出为层厚调节 部件103，但是层厚调节部件103不局限于辊部件。例如，板状部件 也可以用作层厚调节部件103。此外，在显影装置24中，在显影容器101的显影辊102的背面 侧设置有循环传送路径107，该循环传送路径被间隔壁106分隔开， 并且，沿间隔壁106的纵向在该间隔壁的两端形成孔(未示出)。另
外，沿着与循环传送路径107相对应的直线路径设置有用于搅拌和传送显影剂的搅拌传送部件104和105。另外，在显影辊102和搅拌传 送部件104之间设置有显影剂供应部件108，该显影剂供应部件起到 供应显影剂给显影辊102的作用，并且使用例如旋转叶片形成。此外，在本示例性实施例中，显影辊102包括显影套筒111和 设置在显影套筒111内部的磁辊112，其中，显影套筒111使用可旋 转的非磁性部件(例如，由铝或者不锈钢制成)形成。这里，磁辊112具有多个磁极(具有三个磁极的构造)，如图3、 图4A和图4B所示。在本示例性实施例中，在磁辊112上形成磁极 的方法包括将塑料磁体或者橡胶磁体固定在作为辊的主体的金属轴 上的方法，其中使用例如橡胶或者树脂作为粘结剂，在塑料磁体或者 橡胶磁体中分布铁氧体磁粉末；使用磁化器在金属轴(即，辊的主体) 上磁化磁极的方法；等等。在本示例性实施例中，在磁辊112的面向感光鼓21的一部分上 布置有显影磁极121 (例如，S〗磁极)，该显影磁极用于形成与预定 范围相对应的显影区域n。另外，沿显影剂传送方向在显影磁极121 的上游侧布置有其极性与显影磁极121不同的层厚调节磁极122 (例 如，Ni磁极)。另外，沿显影剂传送方向在显影磁极121的下游侧 布置有其极性与显影磁极121不同的传送磁极123(例如，N2磁极)。假定显影磁极121和层厚调节磁极122的在法线方向上的磁通 量密度的峰值位置之间的张开角是ep层厚调节磁极122和传送磁极 123的在法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角是62，显 影磁极121和传送磁极123的在法线方向上的磁通量密度的峰值位置 之间的张开角是93，则磁极121、 122和123的布置设定成满足e户90。并且e卄e2> 63的条件。具体来说，在本示例性实施例中，磁极121、 122和123的布置设定成还满足e, > e2> e3的条件。此外，在本示例性实施例中，如图4B所示，磁极121、 122和 123中的每一个的法线方向上的磁通量密度分布设定成这样，即使 得显影磁极121的法线方向上的磁通量密度的峰值大于层厚调节磁
极122和传送磁极123的法线方向上的磁通量密度的峰值。另外，显 影磁极121的宽度还设定成大于层厚调节磁极122和传送磁极123 的宽度。此外，在图4B中，"Wv"表示法线方向上的磁通量密度 分布，而"Wh"表示切线方向上的磁通量密度分布。此外，在本示例性实施例中，在具有相同极性的层厚调节磁极 122和传送磁极123之间形成的排斥磁场125的法线方向上的磁通量 密度被抑制为5mT或者更小。此外，在本示例性实施例中，层厚调节部件103设置在与层厚 调节磁极122相对应的位置，而显影剂供应部件108设置在与在层厚 调节磁极122和传送磁极123之间形成的排斥磁场125的法线方向上 的磁通量密度最小值区域M相对应的位置。接下来，参照图3、图4A和图4B描述显影装置24的操作。通过搅拌传送部分104和105搅拌和传送在显影装置24内的显 影剂G，然后，通过显影剂供应部件108将显影剂G供应给显影辊 102。此时，设置在显影剂传送方向的下游侧的层厚调节磁极122起 到拾取磁极的作用，从而，供应给显影辊102的显影剂G保持在显 影辊102的表面上，然后被传送。尤其在本示例性实施例中，由于与 显影剂供应部件108相对应的显影辊102设置在与排斥磁场125的法 线方向上的磁通量密度最小值区域M相对应的位置，所以使用显影 剂供应部件108供应显影剂G不受排斥磁场125的影响。随后，供应到显影辊102上的显影剂G随着显影套筒111的旋 转到达层厚调节部件103。由于与层厚调节部件103相对应的层厚调节磁极122设置成与 显影磁极121和传送磁极123隔开，所以层厚调节磁极122的宽度可 以设定为较大。从而，由于可以用层厚调节磁极122确保相对较高的 磁通量密度，所以可以使显影剂G的磁刷稀疏、直立。因此，可以 使层厚调节间隙g设定为较宽。这样，经过层厚调节部件103的显影剂G的层厚在由于较宽的 层厚调节间隙g而引起的较小的应力的状态下受到调节。 随着显影套筒111的旋转，其层厚经过调节的显影剂G到达显影区域n，并且，通过显影磁极121的作用来提供经显影的图像。尤其在本示例性实施例中，与其它磁极122和123的宽度和法 线方向上的磁通量密度的峰值相比较，显影磁极121的宽度和法线方 向上的磁通量密度的峰值设定为最大。因此，显影区域n较大，并且 还大大地确保了对显影剂G的磁结合力。这样，可以良好地保持由 显影磁极121而引起的显影性，并且有效地抑制载体迁移到感光鼓 21上。之后，经过显影区域n的未使用的显影剂经过传送磁极123。此时，具有与层厚调节磁极122相同极性的传送磁极123起到 剥离(pickoff)磁极的作用。因此，由于排斥磁场125的作用，显影 辊102上的未使用的显影剂从显影辊102上剥离。尤其在本示例性实 施例中，由于用于供应显影剂的显影剂供应部件108的作用，显影辊 102上的未使用的显影剂从显影辊102上有效地剥离。在这样的显影剂操作过程中，尤其在本示例性实施例中，设定 成这样，即满足"e户02"的条件。在本示例性实施例中，如图5A所示，由于92较小，所以可以使 具有相同极性的层厚调节磁极122 (例如，Nj兹极)和传送磁极123 (例如，N2磁极)之间的排斥磁场125较小。因此，可以抑制幻磁 极130 (参见图5B)产生，所述幻磁极是由于排斥磁场125而出现 的虚磁极。相反，在图5B所示的比较例(e,《02)中，02较大。因此，具 有相同极性的层厚调节磁极122(例如，^磁极)和传送磁极123(例 如，N2磁极)之间的排斥磁场125变大。从而，容易产生幻磁极130 (例如，S'磁极)，所述幻磁极是由于排斥磁场125而出现的虚磁 极。幻磁极130的法线方向上的磁通量密度超过5mT，最大值约为 8mT。在这种情况下，由于幻磁极130的原因，因而使得显影剂的剥 离性能下降，具有与幻磁极130相同极性的显影磁极121的磁力受到 影响，并且显影磁极121的法线方向上的磁通量密度减小。
此外，在本示例性实施例中，设定成这样，即满足"e,〉e3"的条件。在本示例性实施例中，如图6A所示，93较小。因此，通过在经 过显影区域n之后将磁场集中在显影剂传送方向的下游侧，即具有不同极性的显影磁极121 (例如，SJ兹极)和传送磁极123 (例如，N2 磁极)之间，可以使磁结合力对显影剂有效地起作用。相反，在图6B所示的比较例(e,《e3)中，93较大。因此，在经过显影区域n之后在显影剂传送方向的下游侧附近的切线方向上 的磁通量密度Wh减小，并且，在感光鼓21附近对显影剂G的磁结 合力减小。此外，在本示例性实施例中，使用具有三个磁极的构造。因此， 具有较小直径的显影辊102的磁辊112的磁极121、 122、 123中的每 一个的宽度都可以设定为较大。从而，在不采用使用磁化器的较麻烦 的方法作为形成磁极的方法的情况下，可以通过采用粘着磁块例如橡 胶磁体或者塑料磁体的方法，保持磁辊112的成型精度和组装精度。另外，由于可以使每一个磁极的宽度较大，所以，容易确保较 高的磁通量密度。由此，即使并不一定使用需要较高磁力的稀土磁粉 末，也可以确保较高的磁通量密度。因此，就选择材料而言，也可以 降低成本。[实例]第一实例和第二实例以及第一比较例至第六比较例使用根据第一示例性实施例的图像形成装置，制造出具有不同 的显影辊构造的第一实例和第二实例，以执行性能试验。另外，为了评价第一实例和第二实例中的性能，制造出具有不 包含在第一示例性实施例中的各种显影辊构造的第一比较例至第六 比较例，以执行与第一实例和第二实例相同的性能试验。这里，试验条件如下。层厚调节部件外径为cp5的非磁辊。双组分显影剂使用平均粒径为6.5 pm的非磁性调色剂、平均
粒径为35pm的磁载体(比重为4.6 g/cn^的涂有树脂的载体，其通 过在铁氧体颗粒的表面上涂布树脂而得到)和调色剂浓度为8%的显 影剂。显影辊外径为约10mm的扇状磁块设置在非磁性套筒内的金 属轴上，其中，该非磁性套筒的外径为cp12，厚度为0.5mm，金属轴 的直径为5 mm。层厚调节磁极指定磁极的宽度、磁极的数目以及法线方向峰 值磁通量密度(参见图7)。 结果示于图7中。参照图7，"磁极的宽度"是指，将层厚调节磁极的宽度投影在 显影套筒上，并将这时的相应宽度表达为中心角。另外，在较小的"磁 极的宽度"的情况下，设置五极构造(参见图8B)，其中，磁极的 数目是5个，而在较大的"磁极的宽度"的情况下，设置三极构造(参 见图8A)，其中，磁极的数目是3个。此外，关于幻磁极，设置两 种情况，5卩 一种情况对应于5mT或者更小，另一种情况对应于大 于5mT的值。此外，"层厚调节间隙"是指在显影辊上得到显影剂 的预定层厚(例如，475g/m2)所需的计算值。如果可以使"层厚调 节间隙"较宽，则据评价施加在显影剂上的应力可以得以减小。例如，第一实例中的显影辊的磁通量密度分布和磁剖面示于图9 和图10中。此外，第二实例与第一实例的不同之处在于，磁极的宽度大于第一实例中的磁极的宽度，从而，幻磁极的尺寸大于第一实例 中的幻磁极的尺寸。此外，在图7中，"显影滞后"是指这样的现象，即当显影 剂流无法正常工作时，上一个图像影响下一个图像的形成，其中，经 过显影区域的显影套筒上的显影剂从显影套筒上剥离，以便用位于显 影辊的背侧的搅拌传送部件混合。在性能试验中评价显影滞后的方法 示于图11中。参照图11，纵向带(宽度为20mm)图像打印在十六张A4尺寸 的纸上，然后，具有50%的打印密度的中间色调图像打印在A4尺寸 纸张的整个表面上，从而评价纵向带的重影/滞后(纵向带图像的滞
后是否表现为下一个图像中的浓度减小和重影)。 评价标准示于图11中。此外，在图7中，"综合评价"是指在考虑层厚调节间隙和显 影滞后这两点时所得到的评价。另外，综合评价的评价标准如下。 A:在实际应用中没有问题 B:存在对于实际应用的担心 C:在实际应用中存在问题参照图7，在第一实例和第二实例的情况下，没有出现显影滞后， 并且，综合评价也是令人满意的。另一方面，在第一比较例至第六比较例中，显影滞后在一部分 上是令人满意的，然而，由于层厚调节间隙不是足够宽，所以，综合 评价不好。更具体地说，随着层厚调节磁极的宽度增加，层厚调节间隙的 设定值增大。因此，减小了给经过层厚调节部件的显影剂所施加的应 力。这样，为了增加层厚调节磁极的宽度，可以理解，具有三极构造 的显影辊是优选的。另一方面，在具有三级构造的显影辊的情况下，与具有五极构 造的显影辊相比较，难以抑制明显地导致显影滞后的幻磁极。然而， 如第一实例和第二实例中所示，可以确定，通过最佳地设定磁极位置 和角度，可以使层厚调节间隙较宽，并且消除显影滞后。
权利要求
1.一种显影辊，包括(I)显影套筒，其由非磁性材料制成，用于保持并传送包含调色剂和磁载体的显影剂；以及(II)磁性部件，其固定在所述显影套筒的内部，其中，所述磁性部件包括(i)显影磁极，其与被施加所述显影剂的显影区域相对应；(ii)显影前磁极，其相对于所述显影磁极设置在显影剂传送方向的上游侧，并且具有与所述显影磁极不同的极性；以及(iii)显影后磁极，其相对于所述显影磁极设置在所述显影剂传送方向的下游侧，并且具有与所述显影磁极不同的极性，其中，θ1、θ2和θ3满足下式θ1＞90°；并且θ1+θ2＞θ3，其中，θ1表示所述显影磁极和所述显影前磁极的在所述显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，θ2表示所述显影前磁极和所述显影后磁极的在所述显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，θ3表示所述显影磁极和所述显影后磁极的在所述显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角。
2. 根据权利要求i所述的显影辊，其中， 所述磁性部件将所述显影前磁极和所述显影后磁极之间形成的排斥磁场的法线方向上的磁通量密度抑制为约5mT或者更小。
3. 根据权利要求1所述的显影辊，其中，
4. 根据权利要求1所述的显影辊，其中， e户e3。
5. 根据权利要求1所述的显影辊，其中，02> 。
6. 根据权利要求1所述的显影辊，其中，e,> e2> e3。
7. 根据权利要求1所述的显影辊，其中，所述显影磁极的法线方向上的磁通量密度的峰值在所述显影磁 极、所述显影前磁极和所述显影后磁极的法线方向上的磁通量密度的 峰值中是最大的。
8. 根据权利要求1所述的显影辊，其中，所述显影磁极的宽度在所述显影磁极、所述显影前磁极和所述 显影后磁极的宽度中是最大的。
9. 一种显影装置，包括(a) 显影容器，其容纳包含调色剂和磁载体的显影剂；以及(b) 显影辊，其设置在所述显影容器中，其中，所述显影辊包括(I) 显影套筒，其由非磁性材料制成，用于保持并传送所 述显影剂；以及(II) 磁性部件，其固定在所述显影套筒的内部， 其中，所述磁性部件包括(i) 显影磁极，其与被施加所述显影剂的显影区域相对应；(ii) 显影前磁极，其相对于所述显影磁极设置在显影剂传 送方向的上游侧，并且具有与所述显影磁极不同的极性；以及(iii)显影后磁极，其相对于所述显影磁极设置在所述显影剂 传送方向的下游侧，并且具有与所述显影磁极不同的极性，其中，92和03满足下式:e!〉90。；并且其中，e,表示所述显影磁极和所述显影前磁极的在所述显影套 筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，92表示所述显影前磁极和所述显影后磁极的在所述显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，e3表示所述显影磁极和所述显影后磁极的在所述显影套筒的外 周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角。
10. 根据权利要求9所述的显影装置，还包括(c) 层厚调节部件，其设置在与所述显影前磁极相对应的位置， 用于调节所述显影剂的层厚。
11. 根据权利要求9所述的显影装置，还包括(d) 显影剂供应部件，其设置在与所述显影辊的显影套筒的位 于所述显影前磁极和所述显影后磁极之间的外周面的法线方向磁通 量密度最小值区域相对应的位置，用于供应所述显影剂。
12. —种图像形成装置，包括(A) 图像载体，其承载图像；以及(B) 显影装置，其面向所述图像载体，并且利用包含调色剂和磁载体的显影剂将在所述图像载体上形成的静电潜像转变为可见图 像，其中，所述显影装置包括(a) 显影容器，其容纳所述显影剂；以及(b) 显影辊，其设置在所述显影容器中， 其中，所述显影辊包括(I)显影套筒，其由非磁性材料制成，用于保持并传送所 述显影剂；以及 (II)磁性部件，其固定在所述显影套筒的内部， 其中，所述磁性部件包括(i) 显影磁极，其与被施加所述显影剂的显影区域相对应；(ii) 显影前磁极，其相对于所述显影磁极设置在显影剂传 送方向的上游侧，并且具有与所述显影磁极不同的极性；以及(iii) 显影后磁极，其相对于所述显影磁极设置在所述显 影剂传送方向的下游侧，并且具有与所述显影磁极不同的极性，其中，02和03满足下式: 0^90°;并且<formula>formula see original document page 5</formula>其中，e！表示所述显影磁极和所述显影前磁极的在所述显影套 筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，92表示所述显影前磁极和所述显影后磁极的在所述显影套筒的外周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角，e3表示所述显影磁极和所述显影后磁极的在所述显影套筒的外 周面的法线方向上的磁通量密度的峰值位置之间的张开角。
全文摘要
本发明公开一种显影辊，该显影辊包括(I)显影套筒，其由非磁性材料制成，用于保持并传送包含调色剂和磁载体的显影剂；以及(II)磁性部件，其固定在所述显影套筒的内部，其中，该磁性部件包括(i)显影磁极，其与被施加所述显影剂的显影区域相对应；(ii)显影前磁极，其相对于所述显影磁极设置在显影剂传送方向的上游侧，并且具有与所述显影磁极不同的极性；以及(iii)显影后磁极，其相对于所述显影磁极设置在所述显影剂传送方向的下游侧，并且具有与所述显影磁极不同的极性，其中，θ₁、θ₂和θ₃满足下式θ₁＞90°并且θ₁+θ₂＞θ₃，其中，θ₁、θ₂和θ₃在说明书中定义。
文档编号G03G15/08GK101165607SQ20071014522
公开日2008年4月23日 申请日期2007年8月17日 优先权日2006年10月17日
发明者松本卓士 申请人:富士施乐株式会社