專利名稱：顯影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于采用電子照相方式和靜電記錄方式的復印機、打印機、FAX等中的顯影裝置。
背景技術(shù)：
在采用電子照相方式的復印機等成像裝置中，將顯影劑附著在形成于感光鼓等圖像承載體的靜電像上，使其形成可視圖像。作為顯影劑，包括含有磁性調(diào)色劑的磁性單一成分類顯影劑、含有非磁性調(diào)色劑的非磁性單一成分顯影劑、含有非磁性調(diào)色劑和磁性載體的雙成分類顯影劑，可以適當?shù)貙@些調(diào)色劑加以采用。
圖7表示在采用這些顯影劑的現(xiàn)有顯影裝置中、使用包含調(diào)色劑和載體的雙成分顯影劑的顯影裝置例子。如圖7所示，在采用雙成分顯影劑的顯影裝置102中，大多數(shù)形成單一套筒顯影裝置的結(jié)構(gòu)，該單一套筒顯影裝置具有作為顯影劑承載體的一根顯影套筒8、和作為一邊攪拌一邊輸送雙成分顯影劑的輸動機構(gòu)的輸送螺旋5、6。
在這種顯影裝置中，會產(chǎn)生由于強調(diào)邊緣而造成的作為一種圖像危害的局部空白圖像。
下面，利用圖8說明局部空白圖像的產(chǎn)生機理。另外，在此采用反轉(zhuǎn)顯影方式的例子。通常，在半色調(diào)圖像中、在高亮度圖像和大片單色圖像的交界附近、即高亮度圖像后端和大片單色圖像前端之間，產(chǎn)生局部空白圖像。圖8是表示在感光鼓上具有高亮度部、其后具有大片單色部的情況下，高亮度部和大片單色部的交界部與顯影套筒相向時的等電位面和電力線的形狀的圖示。由該圖可以看出，交界部的電力線大部分被引向大片單色部。
因而，在作為現(xiàn)有顯影方法的顯影套筒順方向旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)中，不能將所供應(yīng)的顯影劑中的調(diào)色劑供應(yīng)到高亮度部的后端，最終向著大片單色部沿電力線進行顯影，從而，出現(xiàn)在高亮度的后端部產(chǎn)生局部空白的情況。
因此，為了防止上述局部空白圖像，提出了在感光鼓旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)和下游側(cè)具有兩個顯影套筒，利用采用上游側(cè)顯影套筒的第一顯影工序、和采用下游側(cè)顯影套筒的第二顯影工序，將感光鼓上的同一靜電像可視化的雙套筒顯影方式。在該雙套筒顯影方式中，利用上述第一顯影工序減小高亮度部和大片單色部的電位差，利用第二顯影工序在高亮度部的后端進行可靠地顯影，從而難以產(chǎn)生局部空白圖像。
但是，在上述現(xiàn)有顯影方法中，由于在配置在下游側(cè)的顯影套筒內(nèi)部的具有磁鐵的多個磁極中位于最靠近感光鼓的位置上的磁鐵、所謂顯影極的磁通密度，與上游側(cè)顯影套筒的顯影極的磁通密度相同，所以由顯影劑形成的穗、即所謂磁刷與上游側(cè)的磁刷長度相同，利用由上游側(cè)顯影套筒進行的第一顯影工序顯影的調(diào)色劑像，在由下游側(cè)顯影套筒進行第二顯影工序中再次以相同的壓力被磁刷滑擦，因而，產(chǎn)生顯影劑被清除現(xiàn)象，顯著降低了圖像的水平。
因此，為了解決上述問題，近年來，對采用低磁性高電阻載體作為顯影劑中的磁性載體進行研究。首先，通過減小載體的磁化量，可以縮短磁刷的長度，對于顯影部，從減弱滑擦顯影在感光鼓上的調(diào)色劑像的力的角度而言，可以提高畫質(zhì)。進而，通過增大載體的電阻，即使磁性載體滑擦感光鼓上的潛像電荷，由于沒有電荷泄漏，所以不會產(chǎn)生數(shù)字靜電像的混亂，從這個角度講可以實現(xiàn)高畫質(zhì)。
但是，減小磁化量，在顯影套筒和感光鼓相互順方向旋轉(zhuǎn)的情況下，對于顯影部而言，磁刷的長度縮短，顯影劑與感光鼓接觸的輥隙寬度(圓周方向)變窄，因此，當形成大片黑圖像時，該圖像后端的濃度變濃，所謂掃偏等邊緣強調(diào)變得非常顯眼。進而，由于增加磁性載體的體積電阻，相向電極效果減弱，存在局部空白水平惡化的問題。
進而，通過顯影工序使調(diào)色劑消耗的磁性載體，由于產(chǎn)生與調(diào)色劑極性相反的電荷(所謂反電荷)，若調(diào)色劑消耗的磁性載體長時間滯留在顯影輥隙內(nèi)，則存在由于將顯影與感光鼓上的調(diào)色劑剝離的效果(由反電荷造成的顯影劑被清除現(xiàn)象)導致產(chǎn)生局部空白水平惡化的現(xiàn)象的可能性。特別是在采用上述高電阻載體的情況下，由于必要的電荷的衰減時間而使局部空白水平惡化變得顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以利用第一顯影劑承載體、第二顯影劑承載體形成高畫質(zhì)圖像的顯影裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可以防止第二顯影劑承載體上的顯影劑擾亂被顯影到第一顯影劑承載體上的圖像承載體上的調(diào)色劑像而產(chǎn)生圖像不良的顯影裝置。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案的顯影裝置，對形成于圖像承載體上的靜電像進行顯影，其包括承載并向第一顯影部輸入磁性顯影劑的第一顯影劑承載體；固定配置在前述第一顯影劑承載體內(nèi)的第一磁場發(fā)生機構(gòu)；承載并向第二顯影部輸送磁性顯影劑的第二顯影劑承載體；固定配置在前述第二顯影劑承載體內(nèi)的第二磁場發(fā)生機構(gòu)，其中，前述第一顯影劑承載體、前述第二顯影劑承載體依次向前述圖像承載體上的靜電像供應(yīng)磁性顯影劑；并且，與形成于前述第一顯影部附近的磁力的法線方向成分的峰值相比，形成于前述第二顯影部附近的磁力的法線方向成分的峰值更大。
根據(jù)本發(fā)明的另一技術(shù)方案的顯影裝置，對形成于圖像承載體上的靜電像進行顯影，其包括承載磁性顯影劑的圓筒狀的第一顯影劑承載體；固定配置在前述第一顯影劑承載體內(nèi)的第一磁場發(fā)生機構(gòu)；承載磁性顯影劑的圓筒狀的第二顯影劑承載體；固定配置在前述第二顯影劑承載體內(nèi)的第二磁場發(fā)生機構(gòu)，其中，前述第一顯影劑承載體、前述第二顯影劑承載體依次向前述圖像承載體上的靜電像供應(yīng)磁性顯影劑；
并且，在垂直于前述第二顯影劑承載體表面的方向上的磁力達到峰值的位置，設(shè)定在最靠近前述圖像承載體的部位附近的從該最靠近部位向前述第二顯影劑承載體的移動方向下游側(cè)偏離規(guī)定量的位置上。
根據(jù)本發(fā)明另一技術(shù)方案的顯影裝置，對形成于圖像承載體上的靜電像進行顯影，其包括承載并向第一顯影部輸入磁性顯影劑的第一顯影劑承載體；固定配置在前述第一顯影劑承載體內(nèi)的第一磁場發(fā)生機構(gòu)；承載并向第二顯影部輸送磁性顯影劑的第二顯影劑承載體；固定配置在前述第二顯影劑承載體內(nèi)的第二磁場發(fā)生機構(gòu)，其中，前述第一顯影劑承載體、前述第二顯影劑承載體依次向前述圖像承載體上的靜電像供應(yīng)磁性顯影劑；并且，前述第一顯影劑承載體上的磁性顯影劑與前述圖像承載體接觸的周向長度相比，前述第二顯影劑承載體上的磁性顯影劑與前述圖像承載體接觸的周向長度較短。
通過參照附圖閱讀以下的詳細說明，本發(fā)明將變得更加清楚。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的成像裝置的一個例子的概括結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的顯影裝置的一個例子的剖視圖。
圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的顯影劑承載體表面磁場強度B的強度分布的曲線圖。
圖4是表示根據(jù)本發(fā)明的顯影劑承載體表面的磁力F的強度分布的曲線圖。
圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的顯影劑承載體的磁場測定法的說明圖。
圖6是表示根據(jù)本發(fā)明的顯影劑承載體的磁力測定法的說明圖。
圖7是表示現(xiàn)有的顯影裝置的剖視圖。
圖8是用于說明局部空白產(chǎn)生原理的說明圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖更為詳細地說明根據(jù)本發(fā)明的顯影裝置和成像裝置。
實施例1作為可以采用本發(fā)明的顯影裝置，是采用分別內(nèi)裝有磁場發(fā)生機構(gòu)的第一顯影劑承載體和第二顯影劑承載體，并利用磁性顯影劑對形成于圖像承載體上的靜電像進行顯影(即，對一個靜電像進行兩次顯影工序)的顯影裝置。特別地，在采用配有非磁性調(diào)色劑和磁性載體的顯影劑的顯影裝置的情況下，是這樣一種顯影裝置，即，使分別磁性地形成于第一顯影劑承載體和第二顯影劑承載體上的磁刷在各個顯影部中與圖像承載體上的靜電像接觸并顯影。磁性載體具有對非磁性調(diào)色劑摩擦起電的特性，“摩擦起電”是在顯影劑在顯影容器內(nèi)循環(huán)時通過攪拌輸送來進行的。
作為具有顯影措施的成像裝置，配有作為圖像承載體的有機感光體等的感光體，使圖像承載體帶電的電暈起電器等起電裝置，為了形成應(yīng)當形成于帶電的圖像承載體上的、例如對應(yīng)于復印原稿的圖像的靜電像而進行曝光的曝光裝置，將利用顯影裝置獲得的顯影像(調(diào)色劑像)轉(zhuǎn)印到普通紙張等轉(zhuǎn)印材料上的轉(zhuǎn)印裝置，對被轉(zhuǎn)印的未定影調(diào)色劑加熱加壓并定影的定影裝置，去除殘留在轉(zhuǎn)印后的像承載體上的調(diào)色劑的清理裝置等。
例如，雖然下面采用上述成像裝置，但是并不一定要限于這種形式。
圖1表示本實施例中的電子照相方式的成像裝置。圖1表示全彩色成像裝置中的Y、M、C、K各部中的圖像承載體(感光鼓)10Y、10M、10C、10K和顯影裝置1Y、1M、1C、1K的位置關(guān)系。Y、M、C、K各部的結(jié)構(gòu)基本相同，在全彩色圖像中，分別形成黃(Y)、品紅(M)、青(C)、黑(K)色的圖像。
在下面的說明中，例如采用顯影裝置1共通表示Y、M、C、K各部中的顯影裝置1Y、顯影裝置1M、顯影裝置1C、顯影裝置1K。
首先，利用圖1說明成像裝置整體的操作。作為圖像承載體的感光鼓10被可自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置，利用一次起電器21使該感光鼓10均勻帶電，例如利用激光這樣的發(fā)光元件22，用根據(jù)圖像信息信號調(diào)制的光進行曝光，形成靜電像。
該靜電像由顯影裝置1經(jīng)后面所述的顯影工序形成顯影像(調(diào)色劑像)而被可視化。利用第一轉(zhuǎn)印起電器23將該調(diào)色劑像從各部的感光鼓順次轉(zhuǎn)印到被輸送的轉(zhuǎn)印紙27上，而且，利用定影裝置25對轉(zhuǎn)印紙上的調(diào)色劑像進行定影，獲得永久圖像。并且，利用清理裝置26將殘留在感光鼓10上的轉(zhuǎn)印殘留調(diào)色劑去除掉。
另外，從補給槽20逐次補充顯影工序中消耗的顯影劑中的調(diào)色劑，使顯影裝置內(nèi)的調(diào)色劑濃度適中。
另外，在此雖然采用從感光鼓10M、10C、10Y、10K直接轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印紙輸送板24上的作為記錄材料的轉(zhuǎn)印紙27上的方法，但是，對于代替轉(zhuǎn)印紙輸送板24設(shè)置中間轉(zhuǎn)印體、在將各種顏色的調(diào)色劑像從各種顏色的感光鼓10M、10C、10Y、10K順序一次轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印體上之后、將各種顏色復合在一起的調(diào)色劑像一起二次轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印紙上的成像裝置，也可以適用于本發(fā)明。
下面，利用圖2說明顯影裝置1的操作。本實施例的顯影裝置1，在容納包含非磁性調(diào)色劑和磁性載體的磁性顯影劑的顯影容器2內(nèi)，具有攪拌、輸送顯影劑的兩根輸送螺旋5、6，相向設(shè)置的作為第一顯影劑承載體的第一顯影套筒8、和作為第二顯影劑承載體的第二顯影套筒9，作為限制由顯影套筒8的表面承載的顯影劑的層厚的顯影劑限制構(gòu)件的限制板11。
若更詳細地說，顯影裝置1配有容納顯影劑的顯影容器2，在面對感光鼓10的開口部處，上下配置且可自由旋轉(zhuǎn)地樞支有作為顯影劑承載體的顯影套筒8和9。
顯影套筒8和9的旋轉(zhuǎn)方向為同一方向，旋轉(zhuǎn)速度(圓周速度)相同。
而且，在顯影容器2內(nèi)與開口部相反的一側(cè)上，上下形成由分隔壁7劃分出的顯影室3和攪拌室4，在構(gòu)成這些顯影劑的循環(huán)路徑的顯影室3和攪拌室4內(nèi)，作為攪拌輸送顯影劑的機構(gòu)分別設(shè)置第一和第二輸送螺旋5、6。第一輸送螺旋5輸送顯影室3內(nèi)的顯影劑，另外，第二輸送螺旋6，對從調(diào)色劑補給口(圖中未示出)供應(yīng)到攪拌室4內(nèi)的第二輸送螺旋5上游側(cè)的調(diào)色劑和已經(jīng)存在于攪拌室4內(nèi)的顯影劑一邊進行攪拌一邊輸送。
通過在分隔壁7中設(shè)置在第一和第二輸送螺旋5、6的軸向前端附近的開口部分、借助重力從顯影室3供應(yīng)到攪拌室4內(nèi)的顯影劑，利用作為不旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在顯影套筒8內(nèi)的第一磁場發(fā)生機構(gòu)的磁輥8’的位于顯影容器2內(nèi)部的磁極N1，被吸引到顯影套筒8上，隨著顯影套筒8的旋轉(zhuǎn)，在顯影套筒8上從磁極S1向N2輸送，到達顯影套筒8和感光鼓10相向的顯影磁極S2所在的顯影部。在輸送途中，利用顯影劑限制板11與位于與其大致相向的位置上的磁極S1的共通作用而對層厚進行磁性地限制，從而實現(xiàn)顯影劑的層厚減薄，在第一顯影部12中，實施對感光鼓上的靜電像的一次顯影工序。
之后，以顯影套筒8的旋轉(zhuǎn)方向、從位于第一顯影部12下游的磁極N3向不旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在顯影套筒9內(nèi)的作為第二磁場發(fā)生機構(gòu)的磁輥9’的磁極S3轉(zhuǎn)移顯影劑，顯影劑再次到達顯影套筒9和感光鼓10相向的顯影磁極N4的第二顯影部13，對感光鼓上的靜電像提供二次顯影工序。
而且，在第二顯影部13中由于未用于顯影而殘留下來的顯影劑，以顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)方向、按照位于顯影部13下游的磁極S4→N5→S5的順序輸送到顯影容器2內(nèi)部，利用磁極S3、S5的反向磁場從顯影套筒9上將其去除，回收到顯影容器2內(nèi)下部的攪拌室4內(nèi)。
回收的顯影劑，以與補給的調(diào)色劑充分混合的方式由輸送螺旋6向另一端側(cè)攪拌輸送，而且，通過連通路徑轉(zhuǎn)移至顯影室3。而且，從連通路徑送入的顯影劑一邊被輸送螺旋5攪拌輸送一邊供應(yīng)給顯影套筒8。顯影劑以上述方式循環(huán)。
在本發(fā)明中，如本實施例那樣，顯影裝置至少具有作為與圖像承載體相向配置的多個顯影劑承載體的可旋轉(zhuǎn)的非磁性圓筒體(顯影套筒)、和固定配置在該非磁性圓筒體內(nèi)部的作為磁場發(fā)生機構(gòu)的磁輥。
而且，作為顯影套筒8、9的非磁性圓筒，優(yōu)選由導電性材料制成，作為這樣的材料，例如可以采用不銹鋼或鋁等金屬、通過導電性粒子的分散而具有導電性的樹脂等過去已知的各種材料。另外，在非磁性圓筒中，為了提高顯影劑的輸送性能，也可以通過鼓風等處理進行表面噴丸等加工。在本實施例中，對顯影套筒8、9表面進行基本相同的表面噴丸處理，使顯影套筒8、9的表面粗糙度基本相同。
作為磁場發(fā)生機構(gòu)的磁輥8’、9’，是以相對于非磁性圓筒不發(fā)生運動的方式將多個磁極固定在非磁性圓筒的內(nèi)部。在磁場發(fā)生機構(gòu)中，可以采用始終產(chǎn)生磁場的磁鐵等結(jié)構(gòu)，也可以采用能夠任意產(chǎn)生恒定磁場或不同磁性的磁場的電磁鐵等。
而且，對于圖2所示結(jié)構(gòu)的顯影裝置，在本實施例中，采用下面說明的包含非磁性調(diào)色劑和低磁化高電阻載體的兩種成分的顯影劑。
非磁性調(diào)色劑通過適量采用苯乙烯類樹脂或聚酯樹脂等粘結(jié)樹脂、碳黑或染料、顏料等著色劑、涂料等脫模劑、電荷控制劑等構(gòu)成的。這種非磁性調(diào)色劑可以通過粉碎法或重合法等通常的方法制造而成。
另外，非磁性調(diào)色劑(負起電特性)的摩擦起電量優(yōu)選在-1×10-2～-5.0×10-2(102)C/kg左右。若非磁性調(diào)色劑的摩擦起電量在上述范圍之外，則顯影效果下降，另外，在磁性載體中產(chǎn)生的反電荷量也增大，局部空白水平惡化。產(chǎn)生圖像不良。非磁性調(diào)色劑的摩擦起電量，可以通過所采用的材料種類等來進行調(diào)整，也可以通過添加后面所述的添加劑來進行調(diào)整。
對于非磁性調(diào)色劑的摩擦起電量，可以采用通常的噴出法，使顯影劑量大約為0.5～1.5g，通過空氣吸引從顯影劑中吸引調(diào)色劑，測定在測定容器中引起的電荷量，從而測定非磁性調(diào)色劑的摩擦起電量。
另外，作為磁性載體，可以采用過去公知的磁性載體，但是也可以采用例如將作為磁性材料的磁鐵分散到樹脂中、為了使其可以導電并調(diào)節(jié)電阻而將碳黑分散到其中所形成的樹脂載體，或者對鐵素體等磁鐵單體表面進行氧化、還原處理以調(diào)整電阻的材料，或者用鐵素體等磁鐵單體表面樹脂進行涂覆并進行電阻調(diào)節(jié)的材料等。對于這些磁性載體制造方法沒有特別限制。
另外，對于磁性載體的制造法沒有特別的限制。
另外，磁性載體優(yōu)選在0.1T的磁場中具有3.0×104A/m～2.0×105A/m的磁化量。若磁性載體的磁化量小，則雖然存在抑制磁刷造成的顯影劑被清除的效果，但是借助磁場發(fā)生機構(gòu)對非磁性圓筒的附著變得困難，存在磁性載體附著到感光鼓上等圖像不良、或者產(chǎn)生前面所述的偏移圖像。另外，當磁性載體的磁化大于上述范圍時，如上面所述，由于磁刷的壓力而造成圖像不良。
進而，考慮到泄漏和顯影性，磁性載體的體積電阻率優(yōu)選在107～1014Ωcm。
利用理研電子(株式會社)制造的振動磁場型磁特性自動記錄裝置BHV-30，測定載體的磁化。載體粉末的磁特性值，施加0.1T的外部磁場，求出這時的磁化強度。載體形成被非常致密地封裝到圓筒狀的塑料容器中的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，測定磁化力矩，測定裝入試料時的實際重量，求出磁化強度(Am2/kg)。其次，通過干式自動密度儀Accupyc1330(島津制作所株式會社制造)求出載體粒子的純比重，通過用磁化強度(Am2/kg)除以純比重，可以求出本發(fā)明所用的每單位體積的磁化強度(A/m)。
在本實施例中，具有兩個上面所說明的顯影劑承載體，通過設(shè)置兩個顯影部，使顯影效率提高以實施防止局部空白的對策，采用含有低磁化高電阻的載體的兩種成分的顯影劑，以實現(xiàn)高畫質(zhì)，在這樣的顯影裝置中，通過利用各磁場發(fā)生機構(gòu)限定作用于承載在各顯影套筒上的顯影劑上的磁性力的峰值強度和位置，在第二顯影工序中，不會擾亂在第一顯影工序中形成的調(diào)色劑像。
具體而言，在第二顯影工序中，減小了由第二套筒上的磁刷造成的掃偏或顯影劑被清除現(xiàn)象的問題，防止了局部空白等圖像不良。
作為成像裝置，不特別地限定為對形成于圖像承載體上的靜電像進行顯影并記錄到紙張等上的方法，可以采用過去已知的電子照相方式和靜電記錄方式等成像方法。
下面，對作為本發(fā)明的特征部分的利用兩個第一、第二兩個顯影劑承載體(顯影套筒8、9)中的第一、第二磁場發(fā)生機構(gòu)(磁輥8’、9’)形成磁場進行說明。
在本實施例中，如圖2所示，F(xiàn)r1為非磁性圓筒的顯影套筒8、9表面的任意位置上的由磁輥8’、9’形成的磁力F(矢量)之中的垂直于顯影套筒8周面的方向(法線方向)的成分的由磁輥8’形成的磁力，該Fr1的峰值位置大致位于與感光鼓10最為接近的部位12(第一顯影部)。而且，作為垂直于顯影套筒9的周面的方向(法線方向)的成分的由磁輥9’產(chǎn)生的磁力Fr2的峰值位置，在與感光鼓10最為接近的部位13(第二顯影部)的附近，位于從該最接近部13起向顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)偏移規(guī)定量的位置上，在本實施例中，為位置14。
即，當在顯影套筒8、9表面的任意位置上由磁輥8’、9’形成的磁場強度(也稱為磁通密度)B(矢量)中的、與兩顯影套筒8、9最接近部處的切線方向的成分為Bθ1、Bθ2時，作為磁輥8’、9’的Fr1、Fr2，是磁通密度Br1、Br2的絕對值的平方與Bθ1、Bθ2的絕對值的平方的和在垂直于顯影套筒8、9的方向的梯度，該Fr1、Fr2的峰值位置位于從最接近部(顯影部)12、13附近起的比最接近部12、13更靠兩顯影套筒8、9的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)的位置15、14上。
進而，Br1和Br2的峰值位置在最接近部(顯影部)12、13附近、位于比最接近部12、13更靠顯影套筒8、9的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)的位置16、17上。
另外，比最接近部12、13更靠顯影套筒8、9的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)，是從最接近部12、13的位置至大約15°的上游的范圍。
以下，對其原因進行說明。
Br1、Br2的絕對值的平方與Bθ1、Bθ2的絕對值的平方的和在垂直于顯影套筒8、9的周面的方向的梯度，其表示由固定在顯影套筒8、9內(nèi)的磁輥8’、磁輥9’產(chǎn)生的、對承載顯影套筒8、9上的調(diào)色劑的磁性載體(磁刷)的吸引力(磁吸引力)。
當磁性載體的磁化為m(矢量、|m|的單位為A/m)、一個磁性載體的體積為V(m3)、由磁輥8’、9’產(chǎn)生的磁場強度為B(B＝(Br，Bθ))、以朝向顯影套筒8、9的旋轉(zhuǎn)中心的方向為正(+)方向時，A為常數(shù)，對于一個磁性載體垂直作用于顯影套筒8、9周面上的磁力Fr(Fr1、Fr2)(單位N牛頓)由下面的數(shù)學式表示。
Fr＝-Ar(m·B)＝-Ad/dr(|m|VB·B)＝-|m|VAd/dr(B2)＝-|m|VAd/dr{(Br)2+(Bθ)2}在此，A為常數(shù)，|m|為導磁率的函數(shù)，r相對于套筒8、9表面設(shè)定為放射方向(法線方向)，因而，力的方向為朝向套筒8、9中心的方向。
即，第一磁力Fr1和第二磁力Fr2由下面的數(shù)學式表示。
Fr1＝A·r{(Br1)2+(Bθ1)2}Fr2＝A·r{(Br2)2+(Bθ2)2}因而，在套筒8、9的面上，垂直于套筒8、9的面作用的力Fr1、Fr2為Br的絕對值的平方與Bθ的絕對值的平方的和，與相對于垂直顯影套筒8、9的面的方向的梯度(朝套筒中心的方向為正+)成比例。
因此，對于本實施例，在圖3中表示由磁場發(fā)生機構(gòu)8’、9’產(chǎn)生的Br、Bθ的在顯影套筒8、9的周向上的強度分布的一個例子，在圖4中表示Fr1、Fr2、作用于第一顯影套筒8上的切線方向的磁力Fθ1、作用于第二顯影套筒9上的切線方向的磁力Fθ2在顯影套筒8、9的周向上的強度分布的一個例子。
左側(cè)的縱軸表示高斯(G)，右側(cè)的縱軸表示強度，單位為無量綱(a.u.)。橫軸表示顯影套筒8、9周向上的位置、即角度。另外，在圖3、圖4中，顯影套筒8、9的旋轉(zhuǎn)方向為從左側(cè)朝向右側(cè)的方向。而且，“S1/Dr相向部”表示與顯影套筒8、9和感光鼓10最接近部12、13的范圍。
從圖4可以看出，F(xiàn)r2的峰值位置位于比最接近部(S1/Dr相向部)略靠下游側(cè)的位置上，在該位置上，F(xiàn)θ從正的一側(cè)向負的一側(cè)移動。
Fθ在正的一側(cè)表示相對于顯影劑朝向Fr的峰值位置的力(輸送力)，與此相對，在負的一側(cè)則表示作用以相反的凡例(滯留力)。以下，將Fr的峰值位置稱為磁力反轉(zhuǎn)點。
如參照圖3所示，前述Br的絕對值的平方與前述Bθ的絕對值的平方的和在相對于垂直顯影套筒8、9的面的方向梯度，該梯度的峰值位置在顯影部(最接近部)12、13附近，位于比顯影部12、13更靠顯影套筒8、9的旋轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)的位置上，借此，可以使施加在顯影輥隙附近的磁刷上的力達到最大。
即，磁刷被吸引到位于比顯影部12、13更靠非磁性圓筒的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)處的Fr的峰值位置。因而，上述顯影結(jié)束后的磁刷不會滯留在各顯影輥隙部100、200(圖2)處。
顯影輥隙表示顯影套筒上的磁刷與感光鼓表面接觸的區(qū)域，利用上述磁場發(fā)生機構(gòu)8’和9’的磁場，與顯影輥隙100的周向長度相比，顯影輥隙200的周向長度被縮短。
另外，在顯影套筒8、9停止的狀態(tài)下，通過測定與感光鼓表面接觸的磁刷的周向長度，可以獲得顯影輥隙的周向長度。這樣，在使顯影套筒8、9停止的狀態(tài)下，若顯影輥隙200的周向長度比顯影輥隙100的周向長度短，則在顯影操作時可以保持相同的關(guān)系。
特別地，在本實施例中如圖4所示，其特征在于，利用磁場發(fā)生機構(gòu)8’和9’按照如下方式設(shè)定各顯影部中磁力Fr1和Fr2的峰值(絕對值)關(guān)系。
Fr2的峰值＞Fr1的峰值下面，說明根據(jù)這一關(guān)系可以大幅度地改善局部空白的水平。
首先，由顯影套筒8進行的第一顯影工序，是通過對靜電像顯影使高亮度部和大片單色部沒有電位差的工序。因而，可以提高顯影效率。這樣，有效的顯影時間加長，即，顯影輥隙可以設(shè)定得比周向方向的長度長，因而，通過在顯影結(jié)束之后仍使磁刷滯留并獲得顯影時間，可以改善顯影效率。
因此，通過減弱第一顯影部12中的磁力Fr1的峰值來實現(xiàn)。
不過，若使顯影劑滯留則正如上面所述，將以由于在磁性載體中產(chǎn)生的反電荷而產(chǎn)生圖像惡化的狀態(tài)結(jié)束第一顯影工序。
之后，在轉(zhuǎn)移到由顯影套筒9進行的第二顯影工序時，為了縮小高亮度部和大片單色部的電位差，在第二顯影工序中，通過對在第一顯影工序中已經(jīng)形成的調(diào)色劑圖像進行調(diào)色劑的再配置、并且在調(diào)色劑沒有附著在應(yīng)當附著的靜電像的部位上的情況下供應(yīng)調(diào)色劑，實現(xiàn)高畫質(zhì)。
另外，通過將由第二顯影套筒形成的顯影輥隙的周向長度設(shè)定得較短，縮短了第二顯影工序中的有效顯影時間。
并且，在第二顯影工序中，防止因不必要的磁刷擾亂在第一顯影工序中已經(jīng)形成的調(diào)色劑像。
在此，由于第二顯影部13中的磁力Fr2的峰值比第一顯影部12中的磁力Fr1的峰值強，由此調(diào)色劑飛至在高亮度后端部的局部空白發(fā)生部中，可以獲得改善了局部空白水平的更高畫質(zhì)的圖像。
另外，如本實施例所示，當在第一顯影工序中提高顯影效率時，即使在第二顯影工序中不分配顯影時間可以對靜電像顯影。因而，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)為，通過與第一顯影工序相反、使具有顯影結(jié)束后的反電荷的磁刷滯留在顯影部12中，盡量避免將顯影的調(diào)色劑從感光鼓10上剝離掉。因此，也可以增大施加在顯影部后端部的顯影劑上的磁力，這與增大磁力Fr意義相同。
具體地說，在本實施例中，第一顯影部12中的磁力大小(Fr1的峰值)和第二顯影部13中的磁力(Fr2的峰值)的關(guān)系由上述關(guān)系式表示。
并且，該關(guān)系式可以獲得直到磁力反轉(zhuǎn)點為止的顯影劑輸送力，可以大幅度地防止顯影工序結(jié)束后的顯影劑滯留。
另外，優(yōu)選將上述Fr1、Fr2的峰值位置(磁力反轉(zhuǎn)點)設(shè)定在各自的最接近部(顯影部)、和從這些最接近部向顯影套筒的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)偏離15°(以顯影套筒的旋轉(zhuǎn)中心為基準、連接該旋轉(zhuǎn)中心與最接近部的線、和連接旋轉(zhuǎn)中心與磁力反轉(zhuǎn)點的線所成的角度)的位置之間。
這樣，“磁力反轉(zhuǎn)點”的含義是，在比上述Fr峰值位置更靠顯影套筒旋轉(zhuǎn)方向的上游側(cè)，對顯影劑施加向正向的輸送力，在比Fr峰值位置更靠顯影套筒旋轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)，對顯影劑施加滯留力，該“磁力反轉(zhuǎn)點”優(yōu)選設(shè)置在比最接近部更靠顯影套筒旋轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)。
但是，若上述Fr峰值位置比顯影套筒旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)15°的位置更偏離向下游側(cè)，則由于顯影部中的磁刷形狀躺倒在顯影套筒上(穗豎立不良)而導致顯影效果惡化，從而防止局部空白的效果不充分。
另外，若考慮雙套筒結(jié)構(gòu)中的顯影工序中的功能分離(一方面、在第一顯影工序中提高顯影效率是調(diào)色劑大致附著到靜電像上，另一方面、在第二顯影工序中修正在第一顯影工序中獲得的調(diào)色劑圖像對于靜電像的調(diào)色劑賦予過量與不足(調(diào)色劑的再配置))，則對于第一顯影套筒8為了使顯影劑滯留、提高顯影效率，磁力反轉(zhuǎn)點優(yōu)選位于最接近部附近，對于第二顯影套筒9為了不使滯留顯影劑，磁力反轉(zhuǎn)點優(yōu)選在從最接近部起靠近顯影套筒的旋轉(zhuǎn)方向的下游側(cè)，利用這樣的結(jié)構(gòu)，可以容易地同時滿足改善顯影效率和防止顯影劑被清除。
從上面的觀點出發(fā)，將Fr1的峰值位置(磁力反轉(zhuǎn)點)更優(yōu)選地設(shè)定在最接近部(0°)的位置、和從最接近部向第一顯影套筒的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)偏離5°的位置之間。即，0°≤Fr1的峰值位置≤5°。同樣，F(xiàn)r2的峰值位置(磁力反轉(zhuǎn)點)更優(yōu)選地設(shè)定在從最接近部(0°)向第二顯影套筒的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)偏離5°的位置、和向下游側(cè)進一步偏離10°的位置之間。即，5°≤Fr2的峰值位置≤10°。
即，第二顯影套筒上的磁力反轉(zhuǎn)點從最接近部13向第二顯影套筒的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)偏離的距離(以第二顯影套筒的旋轉(zhuǎn)中心為基準、連接該旋轉(zhuǎn)中心和最接近部的線、與連接旋轉(zhuǎn)中心和磁力反轉(zhuǎn)點的線所成的角度)，優(yōu)選為大于第一顯影套筒上的磁力反轉(zhuǎn)點從最接近部12向第一顯影套筒的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)偏離的距離(以第一顯影套筒的旋轉(zhuǎn)中心為基準、連接該旋轉(zhuǎn)中心和最接近部的線、與連接旋轉(zhuǎn)中心和磁力反轉(zhuǎn)點的線所成的角度)。
利用這種結(jié)構(gòu)，可以獲得具有第一顯影套筒和第二顯影套筒的顯影結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在改善顯影效率的同時、防止由于顯影劑被清除造成的局部空白現(xiàn)象。
另外，在下面說明的實施例中，第一、第二顯影套筒的直徑都為20mm，所以在最接近部、和比最接近部靠非磁性圓筒的旋轉(zhuǎn)方向下游側(cè)15°的位置之間的顯影套筒的周向距離為大約2.6mm。
在本實施例中，最接近部是指非磁性圓筒的表面與圖像承載體的表面以最小距離相互相向的位置。
另外，上述磁場強度Br、Bθ的測定可以按照圖5、6所示的方法進行。
圖5用于說明在作為顯影套筒8、9的非磁性圓筒(顯影套筒)89表面上的任意位置上法線方向的磁通密度Br的測定方法，采用貝爾(ベル)公司的高斯計-640進行測定。
在圖中，顯影套筒89被水平固定，顯影套筒89內(nèi)的磁鐵(磁場發(fā)生機構(gòu))89’被可自由旋轉(zhuǎn)地安裝。使軸向探針51與顯影套筒89保持極其微小的間隔(在本測定時設(shè)定為大約100μm)，并且，以顯影套筒89的中心和該探針51的中心基本上在同一水平面上的方式水平地固定，與高斯計50連接在一起，測定顯影套筒89表面上的磁通密度。
顯影套筒89和磁鐵89’基本上為同心圓，也可以看作顯影套筒89和磁鐵89’之間的間隔在任何位置上均相等。因而，通過旋轉(zhuǎn)磁鐵89’，可以對于整個圓周方向測定顯影套筒89上的位置上的法線方向的磁通密度Br。
圖6用于說明顯影套筒89表面上的接線方向的磁通密度Bθ的測定方法，與圖5的情況一樣，顯影套筒89被水平固定，顯影套筒89內(nèi)的磁鐵89’被可自由旋轉(zhuǎn)地安裝。軸向探針51與顯影套筒89保持極其微小的間隔(同樣設(shè)定為100μm)，并且，以顯影套筒89的中心和該探針51的測定中心大致水平地鉛直固定，與高斯計50連接在一起，測定顯影套筒89表面中的接線方向的磁通密度。與對于圖5的說明一樣，在本例中，通過是磁鐵89’沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)，同樣可以對整個周向方向測定顯影套筒89表面上的接線方向的磁通密度Bθ。
另外，如前面所述，利用圖5、圖6所示的高斯計測定顯影套筒8、9表面的磁場強度。結(jié)果，當顯影套筒8和9的中心方向為正時，顯影套筒8和9的法線方向的磁場強度(Br1、Br2)的絕對值的平方、與顯影套筒8和9的接線方向的磁場強度(Bθ1、Bθ2)的絕對值的平方的和在顯影套筒8和9法線方向的梯度的峰值位置(Fr1、Fr2的峰值位置)處的強度，F(xiàn)r2比Fr1大，F(xiàn)r1，F(xiàn)r2的峰值位置相對于前述最接近部分別位于大致對向位置和6°的下游側(cè)，Br1、Br2的峰值位置相對于前述最接近部位于5°的上游側(cè)。
另外，在顯影套筒8、9中，通過施加在交流電壓上重疊直流電壓的振動脈沖電壓，可以進一步提高顯影效率。對于本實施例，感光鼓10的暗部電位為-6000v，亮部電位為-100v，在顯影套筒8、9上，作為直流偏壓施加為-450v的顯影偏壓，作為交流電壓施加峰值間電壓Vpp1.85kV、頻率Frq.12kHz的顯影偏壓。即，采用反轉(zhuǎn)顯影法。
在上述實施例中，雖然對采用作為磁性顯影劑的由非磁性調(diào)色劑和磁性載體構(gòu)成的兩種成分的顯影劑實施顯影工序的顯影裝置作了說明，但是，本發(fā)明也可以適用于例如采用作為磁性顯影劑的由磁性調(diào)色劑構(gòu)成的單一成分顯影劑實施顯影工序的顯影裝置。另外，在將本發(fā)明用于采用兩種成分的顯影劑的顯影裝置的情況下，可以解決采用這種兩種成分的顯影劑的顯影裝置中所特有的問題，即，在第二顯影工序中，構(gòu)成磁刷的載體具有反電荷(由于調(diào)色劑飛至感光鼓上引起載體電荷不平衡)，這使得調(diào)色劑被從與感光鼓接觸的調(diào)色劑像上靜電剝離，最終引起顯影劑被清除現(xiàn)象。
進而，在上述實施例中，對磁性顯影劑從第一顯影套筒向第二顯影套筒轉(zhuǎn)移的方式的顯影裝置進行了說明，但是，本發(fā)明也可以適用于由例如第一顯影套筒和第二顯影套筒分別獨立地吸引、承載顯影容器內(nèi)的顯影劑、分別形成經(jīng)由顯影部的顯影劑輸送路徑的顯影裝置。
比較例1在本比較例中，在套筒8、9的表面上，垂直作用于套筒8、9表面的各個Br絕對值的平方和Bθ的絕對值的平方的和在垂直于顯影套筒8、9表面的方向的梯度的Fr(朝向套筒中心的方向為正+)、即作用于顯影劑的力，其峰值設(shè)定成基本相同，達到峰值的位置配置在顯影套筒8、9和感光鼓10的相向部上。即，兩者距離顯影部12、13的位置相同。利用這種結(jié)構(gòu)，可以改善顯影效率，但是局部空白水平惡化。
比較例2在本比較例中，在套筒8、9的表面上，垂直作用于套筒8、9表面的力Fr1、Fr2，各自的Br絕對值的平方與Bθ的絕對值的平方的和在垂直于顯影套筒8、9表面的方向的梯度(朝向套筒中心的方向為正+)、即作用于顯影劑的力，其峰值設(shè)定成基本相同，達到峰值的位置相對于顯影套筒8、9和感光鼓10的相向部配置在顯影套筒8、9的旋轉(zhuǎn)方向上游側(cè)5°的位置上。利用這種結(jié)構(gòu)，顯影效率和局部空白水平均惡化。
以上，對可采用本發(fā)明的例子進行了說明，但是本發(fā)明不限于上述例子，不言而喻，在本發(fā)明的構(gòu)思的范圍內(nèi)，即使在對結(jié)構(gòu)進行各種改變的情況下，仍可采用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種顯影裝置，對形成于圖像承載體上的靜電像進行顯影，其包括承載并向第一顯影部輸入磁性顯影劑的第一顯影劑承載體；固定配置在前述第一顯影劑承載體內(nèi)的第一磁場發(fā)生機構(gòu)；承載并向第二顯影部輸送磁性顯影劑的第二顯影劑承載體；固定配置在前述第二顯影劑承載體內(nèi)的第二磁場發(fā)生機構(gòu)，其中，前述第一顯影劑承載體、前述第二顯影劑承載體依次向前述圖像承載體上的靜電像供應(yīng)磁性顯影劑；并且，與形成于前述第一顯影部附近的磁力的法線方向成分的峰值相比，形成于前述第二顯影部附近的磁力的法線方向成分的峰值更大。
2.如權(quán)利要求1所述的顯影裝置，其中，磁性顯影劑是由非磁性調(diào)色劑和磁性載體混合而成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的顯影裝置，其中，前述第一顯影劑承載體和前述第二顯影劑承載體可向同一方向自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在顯影容器中，前述第二顯影劑承載體向前述第二顯影部輸送從前述第一顯影劑承載體轉(zhuǎn)移而來的磁性顯影劑。
4.如權(quán)利要求3所述的顯影裝置，其中，前述第一顯影劑承載體上的磁性顯影劑與前述圖像承載體接觸的周向長度，比前述第二顯影劑承載體上的磁性顯影劑與前述圖像承載體接觸的周向長度短。
5.如權(quán)利要求1所述的顯影裝置，其中，前述第一顯影劑承載體和前述第二顯影劑承載體為圓筒狀。
6.一種顯影裝置，對形成于圖像承載體上的靜電像進行顯影，其包括承載磁性顯影劑的圓筒狀的第一顯影劑承載體；固定配置在前述第一顯影劑承載體內(nèi)的第一磁場發(fā)生機構(gòu)；承載磁性顯影劑的圓筒狀的第二顯影劑承載體；固定配置在前述第二顯影劑承載體內(nèi)的第二磁場發(fā)生機構(gòu)，其中，前述第一顯影劑承載體、前述第二顯影劑承載體依次向前述圖像承載體上的靜電像供應(yīng)磁性顯影劑；并且，在垂直于前述第二顯影劑承載體表面的方向上的磁力達到峰值的位置，設(shè)定在最靠近前述圖像承載體的部位附近的從該最靠近部位向前述第二顯影劑承載體的移動方向下游側(cè)偏離規(guī)定量的位置上。
7.如權(quán)利要求6所述的顯影裝置，其中，將前述第二顯影劑承載體表面上的磁力達到峰值的位置設(shè)定在與前述圖像承載體最接近部、和從該最接近部向前述第二顯影劑承載體的移動方向下游側(cè)偏離15°的位置之間。
8.如權(quán)利要求7所述的顯影裝置，其中，前述第一顯影劑承載體表面上的磁力達到峰值的位置設(shè)定在前述第一顯影劑承載體和前述圖像承載體最接近部的附近。
9.如權(quán)利要求8所述的顯影裝置，其中，將前述第一顯影劑承載體表面上的磁力達到峰值的位置設(shè)定在前述第一顯影劑承載體和前述圖像承載體的最接近部、和從該最接近部向前述第一顯影劑承載體移動方向的下游側(cè)偏離10°的位置之間。
10.如權(quán)利要求6～9所述的顯影裝置，其中，磁性顯影劑是由非磁性調(diào)色劑和磁性載體混合而成。
11.如權(quán)利要求10所述的顯影裝置，其中，可向同一方向自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置前述第一顯影劑承載體和前述第二顯影劑承載體，前述第二顯影劑承載體向與前述圖像承載體的最接近部輸送從前述第一顯影劑承載體轉(zhuǎn)移來的磁性顯影劑。
12.一種顯影裝置，對形成于圖像承載體上的靜電像進行顯影，其包括承載并向第一顯影部輸入磁性顯影劑的第一顯影劑承載體；固定配置在前述第一顯影劑承載體內(nèi)的第一磁場發(fā)生機構(gòu)；承載并向第二顯影部輸送磁性顯影劑的第二顯影劑承載體；固定配置在前述第二顯影劑承載體內(nèi)的第二磁場發(fā)生機構(gòu)，其中，前述第一顯影劑承載體、前述第二顯影劑承載體依次向前述圖像承載體上的靜電像供應(yīng)磁性顯影劑；并且，前述第一顯影劑承載體上的磁性顯影劑與前述圖像承載體接觸的周向長度相比，前述第二顯影劑承載體上的磁性顯影劑與前述圖像承載體接觸的周向長度較短。
13.如權(quán)利要求12所述的顯影裝置，其中，磁性顯影劑是由非磁性調(diào)色劑和磁性載體混合而成。
14.如權(quán)利要求12或13所述的顯影裝置，其中，可向同一方向自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置前述第一顯影劑承載體和前述第二顯影劑承載體，前述第二顯影劑承載體向前述第二顯影部輸送從前述第一顯影劑承載體轉(zhuǎn)移來的磁性顯影劑。
全文摘要
一種顯影裝置，對形成于圖像承載體上的靜電像進行顯影，其包括承載并向第一顯影部輸入磁性顯影劑的第一顯影劑承載體；固定配置在前述第一顯影劑承載體內(nèi)的第一磁場發(fā)生機構(gòu)；承載并向第二顯影部輸送磁性顯影劑的第二顯影劑承載體；固定配置在前述第二顯影劑承載體內(nèi)的第二磁場發(fā)生機構(gòu)；其中，前述第一顯影劑承載體、前述第二顯影劑承載體依次向前述圖像承載體上的靜電像供應(yīng)磁性顯影劑；同時，與形成于前述第一顯影部附近的磁力的法線方向成分的峰值相比，形成于前述第二顯影部附近的磁力的法線方向成分的峰值更大。
文檔編號G03G15/09GK1501191SQ200310113600
公開日2004年6月2日 申請日期2003年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月14日
發(fā)明者廣部文武 申請人:佳能株式會社