显影装置、图像形成装置及显影辊的制作方法

专利名称：：显影装置、图像形成装置及显影辊的制作方法
技术领域：
：本发明涉及显影装置、图像形成装置及显影辊，其中，显影装置是在显影辊上载置由磁性载体和调色剂合成的显影剂，对像载置体上的静电潜像进行显影；图像形成装置备有上述显影装置；显影辊是载置由磁性载体和调色剂合成的显影剂，显影像载置体上的静电潜像。
背景技术：
：采用由磁性载体和调色剂合成的2成分显影剂的电于照相方式，其图像形成程序是由显影辊上载置的显影剂的调色剂显影感光体(像载置体)上的静电潜像，形成可视像。通常，显影辊由非磁性体构成的显影套筒和备有多个固定磁极的磁体部件构成，将显影剂搬送到对着感光体的显影极，使调色剂从该显影极附到感光体上。穿过显影极的显影剂由剥离极剥离，经充分搅拌之后再次通过层形成极附到显影辊上。近年来，受复印机、打印机等电子照相方式的图像形成装置小型化进展的影响，含显影辊的显影装置也趋于小型化。显影辊小型化中成为问题的是显影剂的剥离性。显影辊外径小的话，剥离极和层形成极之间的距离短。其结果充分的显影剂不从剥离极剥离就此被层形成极拉到显影辊，含充分调色剂的显影剂不供给到显影极，引起图像浓度降低。针对上述问题，有一种技术被建议，其中是调整磁体部件上的固定磁极的磁通密度，以防止图像浓度的降低。特开平11一161029号公报中记载的技术中，显影辊外周面上的搬送极(相当于剥离极)到附着极(相当于层形成极)的磁极为同极性，从显影辊外周面卜-搬送极的附着极侧IOOG位置，向显影辊旋转方向的相反方向旋转10°后的位置上的磁通密度A值满足(A—100)/10《16，且从显影辊外周面上附着极的搬送极侧100G位置，向显影辊旋转方向旋转10°后的位置上的磁通密度B值满足(B—IOO)/10《15。也就是说，特开平11—161029号公报中记载的技术，是考虑小径显影辊上的显影剂的剥离性而将固定磁极周边的磁通密度调整到所定值。但是，特开平11一161029号公报中记载的技术只不过是调整了搬送极(相当于剥离极)周边和附着极(相当于层形成极)周边的磁通密度，搬送极的磁通密度升高而已。其结果搬送极上向显影辊中心的力变大，在那部分显影剂被拉到显影辊，显影剂的剥离性并不充分。
发明内容为了克服上述问题的本发明的目的之一在于，提供一种在小型显影辊中能够使显影剂适当剥离的显影辊及显影装置。为了达成上述目的，本发明涉及的显影装置，其特征在于备有显影辊，所述显影辊包括显影套筒和磁体部件，所述显影套筒由非磁性体构成，所述磁体部件备有被设在所述显影套筒内的至少包括剥离极的多个固定磁极，显影装置使所述显影辊载置由磁性载体和调色剂合成的显影剂，对像载置体上的静电潜像进行显影，显影装置的特征在于，所述显影辊表面中，当以由所述剥离极定出的法线方向的磁通密度为最大之处为基准位置时，存在磁通密度与所述磁通密度的最大值略相同的平坦区域，该平坦区域包含所述基准位置且满足以下关系式Z>7°，Z:所述平坦区域的所述显影辊的旋转角度。本发明涉及的图像形成装置包括显影装置、像载置体、将像载置体上形成的调色像转印到纸卜-的转印部、将调色像定影在纸上的定影部。本发明涉及的显影辊包括显影套筒和磁体部件，所述显影套筒由非磁性体构成，所述磁体部件备有被设在所述显影套筒内的至少包括剥离极的多个固定磁极，显影辊载置由磁性载体和调色剂合成的显影剂，显影像载置体上的静电潜像，显影辊的特征在于，显影辊表面中，当以由所述剥离极定出的法线方向的磁通密度为最大之处为基准位置时，存在磁通密度与所述磁通密度的最大值略相同的平坦区域，该平坦区域包含所述基准位置且满足以下关系式Z》7°，Z:所述平坦区域的所述显影辊的旋转角度。图l:图像形成装置内部结构的中央截面示意图。图2:本发明涉及的显影装置的截面示意图。图3:从剥离极到层形成极的显影辊磁通密度说明示意图。图4:剥离极周边的显影辊磁通密度说明示意图。图5:评价用测试图样说明示意图。图6:图像浓度降低评价结果示意图。具体实施例方式图1是图像形成装置A内部结构的中央截面示意图。图像形成装置A是被称为串联型的彩色图像形成装置，其由以下构成多组图像形成部10Y、IOM、IOC、10K;传动带状的中间转印体6;供纸装置20;定影装置30。图像形成装置A上方设有图像读取装置SC。载置在原稿台上的原稿图像被图像读取装置SC的原稿图像扫描曝光装置扫描曝光，读到线状影像传感中。被线状影像传感光电变换的模拟信号在图像处理部中进行模拟处理、A/D变换、明暗修正、图像压縮处理等后，被输入到曝光部3Y、3M、3C、3K。形成黄(Y)色图像的图像形成部IOY备有被配置在像载置体1Y周围的带电极2Y、曝光部3Y、显影装置4Y及清洁部5Y。形成品红(M)色图像的图像形成部10M备有像载置体1M、带电极2M、曝光部3M、显影装置4M及清洁部5M。形成青(C)色图像的图像形成部10C备有像载置体1C、带电极2C、曝光部3C、显影装置4C及清洁部5C。形成黑(K)色图像的图像形成部10K备有像载置体1K、带电极2K、曝光部3K、显影装置4K及清洁部5K。4Y、4M、4C、4K是显影装置，收容由黄(Y)、品红(M)、青(C)及黑(K)之各色小粒径调色剂和载体合成的2成分显影剂。中间转印体6绕在多个辊上，被辊支撑，能够转动。由图像形成部IOY、IOM、IOC、10K形成的各色图像通过一次转印部7Y、7M、7C、7K被依次转印到转动的中间转印体6上，形成被合成的彩色图像。放在供纸装置20供纸盒21内的纸张P由供纸部22供纸，经供纸辊23、24、25、26、阻抗辊27等被搬送到二次转印部(转印部)9，彩色图像被转印到纸P上。图像形成装置A下面部分垂直方向纵向排列配置的3层供纸盒21具有大致相同的结构。3层供纸部22也具有大致相同的结构，包括供纸盒21供纸部22称为供纸装置20。被转印了彩色图像的纸张P在定影装置(定影部)30中被夹持，通过加热和加压，纸P上的彩色调色像被定影固定在纸P上，然后由排纸辊28夹持载置到装置外的排纸盘29上。通过二次转印部9在纸P上转印彩色图像之后，被曲率分离了纸张P的中间转印体6由传动清洁部8除去残留的调色剂。以上通过彩色图像形成对图像形成装置A作了说明，但形成黑白图像的情况也被包括在本发明之中。以下将显影装置4Y、4M、4C、4K统称为显影装置4。图2是本发明涉及的显影装置4截面示意图。显影装置4的筐体由下方的下筐40和上方的上筐50组成，上筐50能够相对下筐40开关。显影装置4由显影辊41、导向部件46、供给辊45、搅拌部件43、44等构成。其中，导向部件46由导向板461和台座462构成，导向板461备有搬送面，向显影辊41搬送显影剂。显影装置4内容放2成分显影剂，2成分显影剂分别由不同颜色的黄(Y)、品红(M)、青(C)、黑(K)小粒径调色剂和载体合成。其中，载体是以铁酸盐为芯在其周围涂层绝缘性树脂；调色剂以聚酯为主材料并添加颜料或碳黑等着色料、电荷控制剂、硅石、氧化钛等。载体的粒径为1050(im，饱和磁化为1080emu/g，调色剂的粒径为4l(Vm，带电特性为负带电特性，平均电荷量为—20_60|_iC/g。作为2成分显影剂，采用调色剂浓度为410质量％的上述载体和调色剂的混合物。显影装置4的下筐40内配置着显影辊41、搅拌部件43和44、供给辊45、导向部件46等。供给辊45、搅拌部件43、44都由为驱动源的搅拌马达(没有图示)驱动。搅拌部件43、44以旋转速度250700rpm旋转。下筐40由收容搅拌部件43的显影剂供给室401和收容搅拌部件44的显影剂搅拌室402构成。显影剂供给室401和显影剂搅拌室402隔着从下筐40底部竖立的隔板403形成在两侧。下筐40底部的搅拌部件44的正下方，在显影剂搬送方向下流侧(图2里侧)配置着调色剂浓度传感406。根据透磁率检测方式的调色剂浓度传感406根据为被测物的显影剂(载体)透磁率特性，输出例如电压值。相对基准调色剂浓度来说调色剂浓度高时输出值降低，调色剂浓度低时输出值升高。这样，能够通过透磁率检测方式从调色剂浓度检测传感的输出值掌握调色剂浓度。相应检测到的调色剂浓度从调色剂补充部47补充调色剂以使达到所定的调色剂浓度。显影辊41由能够旋转的显影套筒41A和产生磁场的固定磁辊(磁体部件)41B构成。在显影套筒41A与搅拌部件43对着的接近点处，显影套筒41A是从下往上转动，搅拌部件43是从上往下转动。上筐50内部顶上固定着显影剂规制部件51。在导向部件461的上方和上筐50的内壁之间形成了宽广的整流空间W，能够收容大量的显影剂。显影辊41对着载置静电潜像的像载置体1，介过齿轮显影辊41被连接着的驱动马达(没有图示)驱动旋转。显影套筒41A由交流电源E1施加作为显影偏压E的交流电压V^，并由直流电源E2施加直流电压Vde。作为实际动作条件，例如显影辊41外周面的旋转线速度在2001000mm/sec，显影偏压E的输出交流电压Vae在0.52.0kVp—p，频率在27kHz，直流电压Vdc输出在一200—700V。磁辊41B被配置在显影套筒41A内部，有7极磁极N1、N2、N3、N4、Sl、S2、S3。磁极N1是显影极，磁极N2是剥离极，磁极N3是层形成极。显影剂量规制部件51被设置在磁辊41B的磁极N3附近。本实施方式中不设汲上磁极，而是使导向部件46发挥显影剂汲上功能。通过这样不设汲上磁极能够降低显影辊的旋转力矩。由此能够降低伴随显影辊周边的搬送和搅拌而对显影剂的压迫，退一步说能够实现显影剂耐久性的提高及图像质量衰变安定性的提高。磁辊41B的多个磁极中，相互邻接的磁极N2、N3被配置成同极性，形成相斥磁场。用来剥取显影剂的剥离极N2剥离显影套筒41A上的显影剂。由搅拌部件43供给的显影剂滑过导向板461上面被搬送，在层形成极N3被附到显影套筒41A上。搅拌部件43搅拌并搬送被从搅拌部件44搬送过来的显影剂，均匀地供给到显影辊41。搅拌部件43和搅拌部件44均为螺旋状的螺旋桨部件。被平行于搅拌部件43配置的搅拌部件44，对被从调色剂补充部47补充的新调色剂和被从显影套筒41A剥离的显影剂作混合，搅拌并搬送到搅拌部件43的上流部位。搅拌部件43边在旋转方向上搬送显影剂一边向旋转轴的几乎直角方向放出显影剂地进行显影剂的搅拌。显影套筒41A和搅拌部件43对着的接近点附近配置着导向部件46，其隔开被从显影套筒41A剥取并被按图2所示空心箭头方向搬送的下方显影剂，与被供给到显影套筒41A的上方显影剂，同时堆置由供给辊45搬送过来的显影剂，然后导向于显影辊41。[显影剂的剥离性]接下去，根据剥离极N2和层形成极N3的磁通密度，对显影辊41上的显影剂剥离性作说明。图3是从剥离极N2到层形成极N3的显影辊41磁通密度说明示意图。图3中，横轴表示从剥离极N2开始的显影辊41角度(图3中的右向是显影辊41的旋转方向)，纵轴表示显影辊41上法线方向的磁通密度。,如图3所示，在剥离极N2和层形成极N3之间磁通密度低，向显影辊41中心的力(将该力称为Fr)小。因此在剥离极N2和层形成极N3之间显影辊41上的显影剂被剥离。但是，在剥离极N2和层形成极N3之间显影辊41上向N2的圆周方向的力(将该力称为F0)小的时候，被从显影辊41剥离的显影剂从滞留部附到层形成极N3上，其结果含充分调色剂的显影剂不供给到层形成极N3和显影极N1，致使图像浓度降低。尤其是显影套筒41A外径(也是显影辊41外径)在30mm以下的显影辊41，由于剥离极N2与层形成极N3间的距离短，所以穿过剥离极N2的显影剂容易附到层形成极N3。为此，如图3所示，提高剥离极N2的磁通密度，加大剥离极N2的层形成极N3侧"a"区域的磁通密度，使F6向剥离极N2方向将显影剂拉到剥离极N2顶lj。但是如图3所示，如果剥离极N2的磁通密度的含最大值的区域(图3的"b"区域)保持较高的话，那么在剥离极N2的Fr大，显影剂不易从显影辊41剥离。图4是剥离极N2周边的显影辊41磁通密度说明示意图。如图4中实线Kl所示，剥离极N2的磁通密度的最大值高的话显影剂的剥离性差。为此，降低剥离极N2磁通密度的最大值X，使存在磁通密度与磁通密度的最大值X略相同的平坦区域T(平坦区域T是包括磁通密度为最大之处X1(基准位置)的区域)，减弱在剥离极N2的Fr。而后，优选在从剥离极N2向层形成极N3的区域(图4的"a"区域)急剧降低磁通密度，在剥离极N2和层形成极N3之间形成磁通密度低的区域，加大向剥离极N2的F0。到底设多少图4所示的平坦区域便能不出现图像浓度降低问题，对此通过实验作了验证。以平坦区域T是磁通密度值Y满足以下关系式的区域。X》Y》0.98xX实验条件如下表所示，设定了3种(实验1实验3)显影辊41外径、交流电源E1的交流电压V^、直流电源E2的直流电压Vde、像载置体的带电电压V。。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>改变区域T的显影辊41角度Z(图4所示的区域T的角度数值)，对该角度为3.0°、4.5°、6.5°、7.0°、10.0°、11.5°、13.0°、14.0°、15.0°、17.0°之10种情况评价了图像的浓度降低。显影辊41的角度改变是通过改变剥离极N2的形状和材料进行的。图像浓度降低的评价是在像载置体1上形成如图5所示的评价图样(图5的箭头是像载置体1的旋转方向，用剖面线表示的区域是附上调色剂的区域)，根据从该评价图样的TD1区域的浓度，减去TD2区域的浓度后的值(重像值)进行的。浓度是通过浓度传感检测到的值。如图5所示，TD1区域的像载置体1旋转方向上流侧的区域是不附调色剂的区域，TD2区域的像载置体1旋转方向上流侧的区域是附有调色剂的区域。图6是图像浓度降低评价结果的示意图。图6中，横轴表示与平坦区域T对应的显影辊41的角度Z，纵轴表示重像值。本发明者认为重像值在0.03以下的区域中显影剂的剥离性良好，是不发生图像浓度降低的区域，但是通过实验1实验3却发现，不管显影辊41外径、电场条件如何，角度Z在7。以上的区域中尤其能够得到良好的结果。如上参照图3图6所作说明，使存在一定的磁通密度与磁通密度的最大值X略相同的平坦区域T，减弱在剥离极N2的Fr。于是在从剥离极N2向层形成极N3的区域(图4的"a"区域)急剧降低磁通密度，在剥离极N2和层形成极N3之间形成磁通密度低的区域。这样的话剥离极N2与层形成极N3的磁场不重叠，能够使小型显影辊41的显影剂适当剥离。以上参照附图对本发明的实施方式作了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，不逸出本发明要旨范围的变更和追加也属于本发明。根据本发明涉及的显影装置、图像形成装置及显影辊，在小型显影辊上能够使显影剂适当剥离。权利要求1.一种显影装置，其特征在于，备有显影辊，所述显影辊包括显影套筒和磁体部件，所述显影套筒由非磁性体构成，所述磁体部件备有被设在所述显影套筒内的至少包括剥离极的多个固定磁极，显影装置使所述显影辊载置由磁性载体和调色剂合成的显影剂，对像载置体上的静电潜像进行显影，显影装置的特征还在于，所述显影辊表面中，当以由所述剥离极定出的法线方向的磁通密度为最大之处为基准位置时，存在磁通密度与所述磁通密度的最大值略相同的平坦区域，该平坦区域包含所述基准位置且满足以下关系式。Z≥7°Z所述平坦区域的所述显影辊的角度2.根据权利要求1中记载的显影装置，其中，所述平坦区域的磁通密度为所述磁通密度最大值的98%以上。3.—种图像形成装置，其特征在于，备有权利要求1或2中记载的显影装置；像载置体；将像载置体上形成的调色像转印到纸上的转印部；将调色像定影在纸上的定影部。4.一种显影辊，包括显影套筒和磁体部件，所述显影套筒由非磁性体构成，所述磁体部件备有被设在所述显影套筒内的至少包括剥离极的多个固定磁极，显影辊载置由磁性载体和调色剂合成的显影剂，显影像载置体上的静电潜像，显影辊的特征在于，显影辊表面中，当以由所述剥离极定出的法线方向的磁通密度为最大之处为基准位置时，存在磁通密度与所述磁通密度的最大值略相同的平坦区域，该平坦区域包含所述基准位置且满足以下关系式，Z>7。，Z:所述平坦区域的所述显影辊的角度。5.权利要求4中记载的显影辊，其中，所述平坦区域的磁通密度为所述磁通密度最大值的98%以上。全文摘要本发明课题是在小型显影辊中能够使显影剂适当剥离。用来解决课题的手段如下，显影辊(41)表面中，当以由剥离极(N2)定出的法线方向的磁通密度为最大之处为基准位置时，存在一定的磁通密度与磁通密度的最大值略相同的区域，该区域含所述基准位置。文档编号G03G15/01GK101587313SQ200910140779公开日2009年11月25日申请日期2009年5月15日优先权日2008年5月20日发明者板垣整子,秋田宏申请人:柯尼卡美能达商用科技株式会社