CN100511001C - 图像形成设备 - Google Patents

Abstract

一种图像形成设备，具有承载静电图像的感光鼓，和运载用于显影静电图像的显影剂的显影套筒，该显影套筒与感光鼓具有非接触状态，并且被设计得弯折，使得显影套筒的表面可以从感光鼓的表面离开，并且感光鼓的旋转轴和连接两端部分处的与显影套筒垂直的方向上的显影套筒横截面的中心的直线可以具有偏斜关系，以使得最大静电图像形成宽度的中心部分的最近距离与其两端部分的最近距离之间的差值可小于显影套筒的弯折量在最近距离方向上的分量的值。

Description

图像形成设备

技术领域

本发明涉及诸如复印机、打印机或传真设备的使用光电打印方法或静电记录方法的图像形成设备。

背景技术

在使用光电打印方法的常规图像形成设备中，尤其是进行彩色图像形成的图像形成设备中，广泛使用了双成分显影方法，该方法使用非磁性色粉(色粉)和磁性载体(载体)的混合作为显影剂。该双成分显影方法与现已提出的其他显影方法相比，具有图像质量的稳定性和设备耐久性的优点。

作为采用双成分显影方法的常规常用显影设备的例子，可以留意例如日本专利申请公开No.H11-007189中描述的设备。现在将参考附图的图6描述双成分显影设备。

在日本专利申请公开No.H11-007189中描述的这种双成分显影设备1中，作为显影剂运载元件的显影套筒9具有通过磁力将双成分显影剂3保持在其表面上，并且将它运载到与作为图像承载元件的鼓形光电感光元件(此后称作“感光鼓”)100相对的显影区域25的功能，并且该显影套筒9被安置得相对于感光鼓的表面具有预定空隙，并且具有将预定显影电场施加于该空隙从而使色粉附着在静电图像上的功能。

对于显影套筒9的半径，到现在为止，8到12mm的数量级是主流，但是近年来，也已经制造了半径约为6mm的显影套筒。

并且，对于显影套筒9的材料，如日本专利公开No.H11-007189中所述，使用了诸如铝或非磁性不锈钢的非磁性材料，但是近年来，随着朝向低价的趋势，铝成为主流。

另一方面，由于近年来对颜色图像的需要的提升，在用于进行彩色图像形成的图像形成设备中，如同在单色图像形成设备中一样，与需要设备的低成本的同时，设备的小型化成为需要。特别地，对于显影设备，通常在进行彩色图像形成的图像形成设备中设置四色显影设备，因此其小型化的必要性很高。当然，显影套筒已经具有小型化和半径更小的趋势。

然而，随着半径更小的趋势，显影套筒9的机械强度也具有变得更小的倾向。原因是，首先，半径简单地变得更小。另一个原因是为了将包含在显影套筒中的磁体辊7的磁力保持在所需级别，磁体辊7的半径也不得不采取大于某个尺寸程度的尺寸，因此显影套筒9的内径不能制作得小，从而显影套筒的厚度必须可避免制作得小。

现在，本发明人已经在其对小型显影设备的研发过程中发现出现以下新问题。

具有由于使显影套筒在其上运载具有磁性的双成分显影剂，从而显影套筒弹性形变的现象。

本发明人通过使用如日本专利申请公开H11-007189中所述的这种构造的显影设备，已经进行了如下的测量。

首先，已经在双成分显影剂被提供给显影设备中之前的状态下，测量了显影设备中的显影套筒的形状。所使用的测量设备是Mitsutoyo公司生产的CNC三维测量机器Crysta-Apex 1220。

在图6中，拆卸下感光鼓100，并且测量显影套筒9的对着感光鼓100的一侧的圆周上的三个或更多位置。从此测量结果计算图6所示的显影套筒9的横截面中的圆的中心位置。对垂直于图6的图纸平面的方向(显影套筒9的旋转轴方向)上的几个位置，以包括图像形成设备的图像形成宽度区域的端部分和中心的方式，执行测量。

接着，测量显影套筒9涂覆着双成分显影剂的状态下显影套筒9的形状。

首先，双成分显影剂被提供到显影设备中，并且显影设备如通常使用地被驱动，从而达到稳定状态，其中显影套筒9已经涂覆有预定量的双成分显影剂。显影设备的驱动停止一次用于测量，并且部分地除去显影套筒9对着感光鼓100的一侧上的其位置需要测量的部分上的双成分显影剂。测量所用的探针的尖端的尺寸是几毫米的数量级，因此要除去的范围可以是10mm平方数量级的区域，使得该探针可以接触显影套筒9，而不接触双成分显影剂。除去的方法可以是使用一张纸或涂抹器等将双成分显影剂安静地从测量部分移动，或者可以通过空气吸出或气吹，或通过磁性吸引。可以通过气吹除去直接附着在显影套筒9上的色粉。

通过这种方法，可以测量附着有双成分显影剂的显影套筒9的形状。然而，如果过度除去双成分显影剂，具有引起发生条件与要测量的初始所需状态不同的可能性，因此需要注意。

当本发明人以上述方式测量了由于出现或没有附着于其上的双成分显影剂而引起的显影套筒9的形状改变时，发现由显影套筒9形成的圆柱体的中心轴以弓形的形式弯折。

当本发明人接着测量在几种条件下的此差异时，根据图像形成宽度的两端和中心的圆的位移量之间的差(此后称为“弯折量δ”)，形变量的大小通常是0.010mm到0.200mm的数量级。

产生此形变的力是磁体辊7磁性地吸引作为磁性材料的双成分显影剂的力。

即，已经接收了磁体辊7用来吸引双成分显影剂的力的该双成分显影剂推动显影套筒9的管丕(blank tube)，并且其圆周分布不均匀而是偏向的，因此通过所得的力，显影套筒9在一个方向上移位。

并且，此力轴向地均匀地施加在涂覆有双成分显影剂的区域中，因此，在两端被支撑的显影套筒9以弓形的形式弯折。

通过各种条件使弯折量δ的大小和弯折方向改变，该各种条件诸如套筒管丕的材料、形状和厚度，以及磁体的磁极布置和尺寸、磁性载体的磁化量、以及基于调节刀片的位置和显影容器的形状引起的双成分显影剂的附着量。

例如，在本发明人进行测量的条件下的具体弯折量δ如下：

铝管丕      半径8mm    厚度0.6mm→   δ＝0.080mm

铝管丕      半径8mm    厚度0.8mm→   δ＝0.055mm

不锈钢管丕  半径8mm    厚度0.5mm→   δ＝0.020mm

在此，将考虑感光鼓100和显影套筒9之间的最近距离(此后称为“SD距离”)。

如本领域中的技术人员公知，SD距离是双成分显影方法中的重要设计参数，并且一般来说，经常有将SD距离设定为0.200mm到1.000mm的数量级范围的情况。

此SD距离越均匀，越能够确保图像密度的均匀性。根据本发明者的研究和实验结果，当波动量相对于SD距离的中心设计值超过10％时，图像密度的均匀性变得不能允许。特别地，在批量生产的非均匀性导致SD距离偏向规定公差的最大值一侧的情况下，或者在显影套筒9上的双成分显影剂的层厚度偏向规定公差的最小值的情况下，SD距离的这种非均匀性很可能被实际化为图像密度的非均匀性。

显影套筒9的弯折影响SD距离的程度还取决于显影套筒9的弯折方向和从显影套筒9看去的感光鼓100的中心位置的方向之间的关系。

例如，当在图6中时，影套筒9的弯折方向是向左上45度的方向，并且感光鼓100从显影套筒9看去为正右方向，SD距离被改变了对应于显影套筒9的弯折量δ的SD距离方向分量的0.7δ的量。

即，虽然取决于显影设备1的构造及其与感光鼓100的布置关系，但是具有由于显影套筒9的半径较小因而其弯折量δ的SD方向分量超过10％的情况，并且已经发现，这是破坏图像密度均匀性的因素之一。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种图像形成设备，即使显影剂运载元件弯折，它也可以获得图像密度的均匀性。

获得上述目的的图像形成设备具有：

图像承载元件，其上承载静电图像；该图像承载元件在显影区域中具有圆弧配置；

显影剂运载元件，用于在其上承载显影剂，并且将该显影剂运载到用于显影静电图像的显影区域，

该显影剂运载元件被可旋转地支撑，并且布置在图像承载元件的旋转轴方向上、与最大静电图像形成宽度相对的区域的两端部分之外的区域中的显影剂运载元件支撑位置处，以便与显影区域中的图像承载元件处于非接触状态，以及

该显影剂运载元件被设计得由运转状态中作用的力弯折，使得在显影剂运载元件支撑位置之内的区域中，显影剂运载元件的表面可以从图像承载元件的表面离开，

其中图像承载元件和显影剂运载元件被布置成使得图像承载元件的旋转轴和一条直线之间具有偏斜的关系该直线通过在其两端部分处在与显影剂运载元件的旋转轴方向垂直的方向上的显影剂运载元件横截面形状的中心，使得在运转状态中，在最大静电图像形成宽度的中心部分处图像承载元件和显影剂运载元件之间的最近距离、与其两端处图像承载元件和显影剂运载元件之间的最近距离之间的差值可以变得小于与最大静电图像形成宽度相对的区域中的、显影剂运载元件的弯折量在最近距离方向上的分量的值。

附图说明

图1示意性地阐释了本发明的图像形成设备的实施例的构造。

图2是用于阐释图1中的显影设备的构造的放大视图。

图3阐释了显影套筒的变形状态。

图4A、4B和4C阐释了显影套筒和感光鼓的相对布置。

图5A和5B阐释了交错角。

图6示意性地阐释了常规图像形成设备的构造。

具体实施方式

此后将参照附图更加详细地描述根据本发明的图像形成设备。

实施例1

图1示意性地示出了作为本发明的图像形成设备的一个实施例的光电图像形成设备的构造。在本实施例中，图像形成设备设置有鼓形光电感光元件，即感光鼓100，作为图像承载元件。感光鼓100被支撑成用于在箭头“a”指示的方向上旋转，并且围绕感光鼓100，以其旋转方向的次序，设置了充电装置101、曝光装置102、显影设备1、转印装置103以及清洁装置104。

在上述构造中，感光鼓100由充电装置101均匀地充电，接着由曝光装置102进行图像曝光，从而静电图像形成在感光鼓100上。感光鼓100上的静电图像被显影设备1显影为可视图像，即色粉图像。此色粉图像由转印装置103转印到诸如转印纸的记录材料P上。色粉图像已经被转印到其上的记录材料P被传送到定影设备(未示出)，其中色粉图像作为永久图像被定影。

感光鼓100上的任何未转印的残余色粉被清洁装置104除去，并且感光鼓100用于下一图像形成。

图2是示出了根据本实施例的图像形成设备中的显影设备1和感光鼓100附近的构造的放大视图。

参考图2，显影设备1设置有其中包含双成分显影剂3的显影容器5，该双成分显影剂3包括混合在一起的非磁性色粉和磁性载体，且作为显影剂运载元件的显影套筒9布置在显影容器5的面对感光鼓100的开口部分中，显影套筒9接近感光鼓100，并与感光鼓100之间具有预定间隙。

显影套筒9包含诸如铝或非磁性不锈钢的非磁性材料的圆柱体，并且其表面设置为具有适度的不平坦。作为磁场产生装置的磁体辊7固定地安置在显影套筒9的内部。磁体辊7具有磁极N1、S1、N2、N3和S2。并且，调节刀片11安置得靠近显影套筒9并且其间具有预定间隙。

基本上，显影容器5的内部的较低一半通过朝着显影套筒9突出的分隔壁13分隔成显影室R1和搅拌室R2，并且显影剂运载螺钉15和17安装在这些室的各个室中。其中包含将要供应的色粉19的色粉存储室R3安装在搅拌室R2的上方，并且供应口21设置在色粉存储室R3的较低部分。

显影剂运载螺钉15旋转，从而沿着显影套筒9的纵向方向运载显影室R1中的显影剂，同时搅拌显影剂。如从图2观看的，分隔壁13在这一侧和其内部分侧形成有开口(未示出)，并且被螺钉15运载到显影室R1一侧的显影剂通过分隔壁13的那一侧的开口被馈送到搅拌室R2，并且被运送到显影剂运载螺钉17。螺钉17的旋转方向与螺钉15相反，并且此螺钉17同时搅拌并彼此混合搅拌室R2中的显影剂、从显影室R1送来的显影剂、以及从色粉存储室R3提供的色粉，以与螺钉15相反的方向运载搅拌室R2中的这些显影剂和色粉，并且经过分隔壁13中的另一开口将它们馈送到显影室R1。

为了通过上述构造的显影设备1显影形成在感光鼓100上的静电图像，显影套筒9首先以箭头“b”指示的方向旋转，并且显影室R1中的显影剂3被磁体辊7的磁极N3和S2铲到显影套筒9的表面上，并且在其上运载。在显影套筒9上被运载的显影剂通过显影套筒9的旋转被运载到调节刀片11，从而被调节为具有适当层厚度的薄显影剂层，在此之后到达显影区域25，其中显影套筒9和感光鼓100以非接触状态彼此相对。

磁极(显影极)S1位于磁体辊7的对应于显影区域25的区域，并且显影极S1在显影区域25中形成显影磁场，并且此显影磁场使显影剂像稻穗一样竖立，从而在显影区域25中产生显影剂的磁刷。接着，磁刷接触感光鼓100，并且附着到磁刷上的色粉和附着到显影套筒9表面上的色粉转移并附着到感光鼓100上的静电图像的区域上，并且潜像作为色粉图像被显影并可视化。

在这种显影的情况下，优选地由偏压源23将包含彼此叠加的直流电压和交流电压的显影偏压施加在显影套筒9和感光鼓100之间，从而促进显影。

随着显影套筒9的旋转，已经完成显影的显影剂被返回到显影容器5中，并且通过磁极N2和N3之间的排斥磁场从显影套筒9剥离，下落并被收集到显影室R1和搅拌室R2中。

根据本实施例的图像形成设备中所使用的非磁性色粉是具有预定微粒直径范围的粉末材料，通过对在结合树脂中被分散的着色剂进行粉碎和分类而获得，且其体积平均微粒直径为8μm。磁性载体是涂覆有硅树脂的铁芯，并且其体积平均微粒直径为45μm。

除此以外，对于非磁性色粉，已知一种由聚合方法制造的非磁性色粉。并且，其体积平均微粒直径一般在几μm到几十μm的范围内。并且，对于磁性载体，已经公知各种磁性载体，包括诸如在树脂中分散并且用作为铁芯的磁铁矿的磁性材料。

现在将参考图3、4A、4B和4C描述本发明的特征部分。

图3示出了当在实际执行显影动作的操作期间，即“在实际操作期间”，在本实施例中的显影套筒9上运载显影剂3时，该显影套筒9沿其纵向轴方向，即其旋转轴方向被弯折的状态。

在图3中，为了阐释的便利，以放大的比例示出了弯折方向，因此与实际尺寸关系不同。

在对其供应显影剂3之前的显影设备1中，处于其上不运载显影剂3的状态的显影套筒9的旋转中心轴由支撑元件P和Q支撑在显影容器5中，其中该支撑元件P和Q作为布置在沿显影套筒9的旋转轴方向形成的图像形成宽度之外的旋转轴接收装置。当通过支撑元件P和Q的轴被定义为L₀时，磁体辊7也基本上被支撑在此轴上。在此提到的图像形成宽度指的是指形成在感光鼓100上的静电图像在感光鼓的旋转轴方向上的最大形成宽度。

在此，显影剂3被提供到显影设备1中，并且显影套筒9、螺钉15以及螺钉17被旋转地驱动。显影剂3在显影容器5中循环，并且在一段时间之后达到稳定状态。此时，显影剂3在显影套筒9的表面上被稳定地运载。

在显影套筒9的表面上被运载的显影剂3被磁体辊7的磁性引力基本上朝着磁体辊7的磁极吸引。此方向总体上是显影套筒9的旋转中心轴的方向。由显影套筒9在其上运载接收此磁性引力的显影剂3，因此，显影套筒9接收来自在其表面上的显影剂3的压力。来自显影剂3的压力是从显影套筒9的旋转圆周方向上的所有显影剂3给予的，因此，从施加给显影套筒9的压力所得的力的方向取决于显影剂3的附着量的分布。

当显影剂3的压力引起的显影套筒9的弯折以套筒的纵向方向示出时，显影套筒9的中心轴以弓形的形式弯折，像图3中由虚线指示的曲线K一样。

在图3中，图像形成宽度是由图3中的点Ta和点Tb夹着的区域。点Ta和点Tb是指示图像形成宽度的两端处的显影套筒9的圆心的点，并且将经过点Ta和点Tb的直线定义为L。

现在，本发明人用前述方法测量了此压力引起的显影套筒9的弯折量。用于此实施例中的描述的弯折量δ(mm)是直线L和曲线K之间在图像形成宽度的中心部分处的距离。

图4A、4B和4C通过图像形成宽度的两端和中间部分的横截面示出了图3所示的显影套筒9和感光鼓100之间的位置关系，并且图4A、4B和4C是垂直于感光鼓100的旋转中心轴的方向上的剖视图。

根据本实施例的图像形成设备可以显影在垂直于图1和图2的画纸平面的方向上的宽度(图像形成宽度)为310mm的色粉图像，并且图4A、4B和4C分别示出了图像形成设备在最内部分侧、中心和这一侧于色粉图像形成宽度方向上的横截面。

色粉图像形成宽度为310mm，因此以作为中心部分的图4B为参考进行考虑，图4A和4C分别是朝着图4A、4B和4C的画纸平面的内部部分侧和这一侧155mm的位置处观看的剖视图。

为了阐述方便，图4A、4B和4C以放大的比例示出了弯折方向，因此与实际尺寸关系不同。并且，显影套筒9的轴的高度和感光鼓100基本上彼此一致，然而这也是为了简化说明，并且在实际构造中，并非严格限制于这种布置。

在图4A、4B和4C中，感光鼓100的半径被定义为R(mm)，显影套筒9的半径定义为r(mm)，并且感光鼓100的中心轴定义为D。参考标号D原本指示通过中心轴的直线，但是在每个剖视图中被处理为直线D上的点。

在图4A和4C中，点Ta和点Tb表示在各横截面中显影套筒9的中心位置。

并且，图4B的横截面与直线L和曲线K彼此相交的点分别定义为点S₀和点S₁。在图4B中，弯折量δ(mm)是将点S₀和点S₁连接到一起的线段S₀S₁的长度。并且，通过点S₀并且与感光鼓100的中心轴D平行的直线被定义为直线S。

并且，从点S₁到通过点D和点S₀的直线DS₀的垂足(交叉点)被定义为S₂，并将点S₀和点S₂连接在一起的线段S₀S₂的长度定义为Δ(mm)。

在此，考虑显影套筒9是直线L为其中心轴的圆柱体的情况，即图4B中的情况，显影套筒9的中心位置位于点S₀。此时对应于SD距离的是图4B中的距离X(mm)。参考标号X等于将点D和点S₀连接在一起的线段DS₀的长度减去感光鼓100的半径R与显影套筒9的半径r的和。

X＝(线段DS₀的长度)-(R+r)         (3)

在实际操作期间，显影套筒9的中心位置是点图4B中的S₁。当此时的实际SD距离被定义为X₁(mm)时，

X₁＝(线段DS₁的长度)-(R+r)           (4)

现在考虑具有点S₁、点S₂和点D作为顶点的三角形S₁S₂D。从点S₂的定义中可明显看出，点S₂作为其顶点的角S₁S₂D是直角。在此，当把具有点D作为顶点的角S₁DS₂定义为θ时，

(线段DS₂的长度)＝(线段DS₁的长度)×cosθ        (5)

另一方面，线段DS₂的长度是线段DS₀的长度与Δ的和，因此

(线段DS₀的长度)+Δ＝(线段DS₁的长度)×cosθ       (6)

从此式和式(3)和(4)得到，

(X+Δ+R+r)＝(X₁+R+r)×cosθ         (7)

此式中的X₁是中心部分中的实际操作期间的SD距离。

如果此处的目标是精确度，可以将余弦定理应用于三角形S₀S₁D，从而计算cosθ的值，并且从δ的值计算Δ，但是δ与R和r相比是足够小的值，因此可以进行cosθ≈1的近似。

从前述，

X₁＝X+Δ                  (8)

如果在此没有采用如下所示的本发明的特征构造，而是显影套筒9和感光鼓100的旋转轴布置得彼此平行，则图像形成宽度两端的SD距离变为X(mm)。即，如果采用两端的SD距离作为参考，中心的SD距离按Δ/X的比值变大。当此值是1/10或更大时，经常会有图像密度的均匀性超过可允许范围的情况。

因此，形成本发明的特征的构造在于：在Δ/X变为1/10或更大的情况下，如图4A和4C所示，在将点Ta和点Tb连接在一起的直线L和感光鼓100的中心轴之间设置交错角(即，使得直线L和感光鼓的旋转轴具有偏斜关系)，以使两端和中心的SD距离彼此相等，从而改进图像密度的均匀性。在此，如图5A和5B也示出的交错角指的是直线TaTb相对于感光鼓100的中心轴D(或平行于轴D的直线L₀)形成的角。

即，根据本发明，如上所述，感光鼓的轴方向和显影套筒9的轴方向布置得具有交错角，使得即使与感光鼓100相对的显影套筒9通过实际操作状态中施加的外力，按显影套筒9的表面从感光鼓100的表面离开的方向弯折，在实际操作状态中，感光鼓100和显影套筒9之间的距离在旋转轴方向中在图像形成宽度的两端部分和中间部分也可以基本上相等，从而可以通过将交错角附加于其上的配置而消除显影套筒9的弯折量，并且在实际操作状态中，感光鼓100和显影套筒9之间的距离在其轴方向上变为常数。

通过这种效果，可能提供一种图像形成设备，即使当显影套筒制作得直径很小以满足作为本发明的一个目的的图像形成设备小型化要求时，该图像形成设备也能够形成在图像密度均匀性方面改进的高质量图像，而同时保持低成本。

进一步描述，在图4A和4C的各自的横截面中，当点S₀以平行于旋转轴D的方向突出时，点Ta和Tb布置得使得线段DS₀与线段TaS₀和TbS₀可以基本上彼此正交于点S₀，并且点Ta和直线S(点S₀)之间的距离定义为Za(mm)，并且点Tb和直线S(点S₀)之间的距离定义为Zb(mm)。

在图4A中，将点S₀、Ta和D连接在一起的三角形是直角三角形，其顶点S₀的角为直角，因此其各边长度之间具有如下关系：

(线段S₀Ta)²+(线段S₀D)²＝(线段TaD)²        (9)

在此，当图4A的横截面中的SD距离定义为Y时，Y是线段TaD的长度减去(R+r)的长度，因此，

Y＝(线段TaD的长度)-(R+r)           (10)

即，从数字表达式(4)和(5)，

Za²+(R+r+X)²＝(R+r+Y)²            (11)

因此，与本发明的目的一致(使中心处和端部分的SD距离之间的差小于显影套筒9的弯折量)，可以进行这样的设计：

Δ>X₁-Y                 (12)

此处涉及的弯折量是图4B中的Δ(将点S₂和点S₀连接在一起的线段的长度)。即，这是在显影套筒的最大弯折量δ处影响SD距离的分量。

在此，从数字表达式(8)，X₁＝X+Δ，因此，数字表达式(12)的条件变为Y>X，并且从此式和数字表达式(11)，它遵循如果除0以外的任何其他值被选择作为Za，则实现数字表达式(12)的条件。即，通过“以偏斜关系配置显影套筒和感光鼓之间的关系”，实现“使得中心和端部分的SD距离之间的差小于显影套筒的弯折量”，这是本发明的目的。

接着，满足如上述数字表达式(12)的关系，并且此外，显影套筒和感光鼓之间的偏斜关系中的最优位置关系变为如下所述。

首先，理想地，如果端部分和中心的SD距离彼此相等就足够了。即，如果设计得使Y变得等于X₁(＝X+Δ)就足够了，因此，

(Za)²+(R+r+X)²＝(R+r+X+Δ)²         (13)

即，Za的设计中心值可以表达为如下。

Za＝{(R+r+X+Δ)²-(R+r+X)²}^1/2         (14)

当还进行了关于图4C中的点Zb的类似计算时，

Zb＝{(R+r+X+Δ)²-(R+r+X)²}^1/2        (15)

现在，根据上述数字表达式(14)和(15)，本实施例中的两端部分和中心的SD距离变得彼此相等，但是实际上，即使不严格地采用此数值，也可以保持图像密度的均匀性。

根据发明者的经验，如果两端和中心的SD距离的波动量被抑制为1/20，即，如果感光鼓100的轴和显影套筒9的轴布置成在偏斜的方向上，以使得在实际操作状态中，在旋转轴方向上图像形成宽度两端部分处的感光鼓100和显影套筒9之间的距离，相对于在旋转轴方向上图像形成宽度中心部分处的感光鼓100和显影套筒9之间的距离在95％到105％的范围内，即使在图像密度的均匀性在容易产生上述波动的条件下，也可以获得满意的结果。

即，在α＝X/20(mm)，Za(mm)和Zb(mm)被设计得在以下范围内的假设下，实现本发明的目的。

{(R+r+X+Δ-α)²-(R+r+X)²}^1/2≤Za≤{(R+r+X+Δ+α)²-(R+r+X)²}^1/2            式(1)

{(R+r+X+Δ-α)²-(R+r+X)²}^1/2≤Zb≤{(R+r+X+Δ+α)²-(R+r+X)²}^1/2                  式(2)

即，根据本发明，如上所述，即使在图像形成宽度的两端位置和中心位置之间的SD距离相差10％或更多的构造的情况下，感光鼓和显影套筒布置得成交错角，以满足数字表达式(1)和(2)，从而可以将SD距离的波动在轴方向上保持在等于或小于5％。因此，可以更加优选地实现本发明的目的。

关于本实施例中提出的数字表达式(1)和(2)，具体数值的计算结果如下。

表1

 

R(mm)	10	10	15	30	90
						r(mm)	4	4	8	12	20
X(mm)	0.200	0.200	0.400	0.500	1.000
						Δ(mm)	0.020	0.200	0.060	0.040	0.200
α(mm)	0.010	0.010	0.020	0.025	0.050
						Zmax(mm)	0.924	2.451	1.937	2.351	7.454
Zstd(mm)	0.754	2.392	1.677	1.844	6.666
						Zmin(mm)	0.533	2.331	1.369	1.129	5.773
Zmax-Zmin(mm)	0.391	0.120	0.568	1.222	1.681

在表1中，表示为Z的值是对应Za和Zb数值，Zmax是对应数值表达式(1)和(2)的右侧的值，并且Zmin是对应数值表达式(1)和(2)的左侧的值。并且，Zstd示出了数值表达式(14)和(15)中所示的Za和Zb的目标值。最下方的Zmax-Zmin是表示当Zstd定义为中心设计值时的位置公差范围的值，并且是可以在实际中充分设计的数值。

在此，要注意的是对与显影套筒9的弯折方向相对的感光鼓100的相对位置。

在前述中，已经描述了关于显影套筒9被弯折从而从感光鼓100的表面离开的系统，但是在相反的情况下，如本实施例中的设置交错角的方法不能改进SD距离的非均匀性。这也可以从以下事实中看出：当在数字表达式(1)、(2)、(14)和(15)中，Δ是负数值时，出现变为虚数的项。

即，作为实现本发明的条件，有必要布置感光鼓100和显影套筒9，以使得显影套筒9被实际操作状态中施加于其上的外力弯折的方向，和从显影套筒9的中心位置看去感光鼓100的中心位置的方向之间所形成的角度成为钝角。

并且，描述关于Δ的适用范围，其下限是X/10，它是本发明要求的范围，并且X当然是正数。并且，关于Δ的上限值，当仅考虑布置关系时，Δ没有上限，但是考虑实际弯折的大小δ(很明显Δ≤δ)，具有诸如由于显影套筒9的永久变形或耐久性而引起断裂的可能性，因此认为0.20mm或更小是优选的。

进一步地，添加关于在图像形成宽度的方向上的SD距离的均匀性，在本实施例中，已经描述了通过使两端部分和中间部分的SD距离彼此相符，SD距离变得均匀。

如果目的是更高的精确度，显影套筒9的弯折本来应该呈现与计算中的抛物线近似的形状，并且通过交错角的修正曲线呈现出与椭圆弧近似的形状，因此有必要讨论抛物线形状和椭圆弧之间的形状差，但是从本发明的目的的观点来看，可以将其认为是误差范围，从而描述被约束为前述描述。

添加关于磁体辊7的磁极，在通常使用的磁体辊7中，其磁极形成为与显影套筒9的旋转轴方向平行。从图像密度的观点来看，似乎本实施例的构造引起的磁极位置的变化的影响很小，但是考虑诸如中间密度部分的粗糙度的图像微观质量的纬度的确保(securement of thelatitude)，优选的是将磁极放置成与显影套筒9的旋转轴方向之间设置交错角，并且与感光鼓的旋转轴方向平行。

即，如上所述，设置在磁体辊7上的多个磁极包括与感光鼓100相对的用于进行静电图像显影的显影极，并且如果此显影极布置得基本上与感光鼓100平行，并且布置得与显影套筒9的旋转轴方向具有交错角，可以使显影区域中的显影磁极的相对位置在轴方向是恒定的，并且可以附加地获得对于诸如中间密度部分的粗糙度的图像微观质量的纬度确保的效果。

进一步添加(作为在稳定图像密度中与SD距离同样重要的参数)显影套筒9上的显影剂3的层厚度，并且此层厚度取决于显影套筒9和调节刀片11之间的间隙(SB间隙)。即，在旋转轴方向上的图像密度的均匀度中，显影套筒9的弯折的影响不仅取决于SD距离，而且取决于SB间隙。

涂覆显影剂3之前和之后SB间隙的波动对应于从显影套筒9到调节刀片11方向的前述δ(mm)的方向分量。

在本实施例中，进行了这样的设计，使得调节刀片11与显影套筒9的相对部分形成为具有抛物线上的曲线，并且在实际驱动期间的该显影剂3的层厚度在旋转轴方向上变得均匀。

这种通过调节刀片11的形状修改由于显影套筒9的弯折引起的层厚度的非均匀性的方法不需要与如本发明中的使显影套筒9和感光鼓100的旋转轴具有交错角的配置组合在一起，而仅靠其自身就可以获得单一效果。

虽然在上述实施例中，图像承载元件和显影剂运载元件已经被描述为各自具有预定半径的圆柱形的感光鼓和显影套筒，但是它们并不被限定为这种形状，而是可能构建至少一个元件，以在形成显影区域的相对部分中形成圆柱体的一部分，使得例如图像承载元件和显影剂运载元件中至少之一可以被制作为带形。

此申请要求2005年2月4日申请的日本专利申请No.2005-029875的优先权，在此将该专利申请引入作为参考。

Claims (7)

1.一种图像形成设备，包括：

图像承载元件，其上承载静电图像；所述图像承载元件在显影区域中具有圆弧配置；

显影剂运载元件，用于在其上承载显影剂，并且将该显影剂运载到用于显影所述静电图像的所述显影区域，

所述显影剂运载元件被可旋转地支撑，并且布置在与所述图像承载元件的旋转轴方向上的最大静电图像形成宽度相对的区域以外的区域中的显影剂运载元件支撑位置处，使得与所述显影区域中的所述图像承载元件处于非接触状态，以及

所述显影剂运载元件被设计得由运转状态中作用的力弯折，使得在所述显影剂运载元件支撑位置之内的区域中，所述显影剂运载元件的表面可以从所述图像承载元件的表面离开，

其中，所述图像承载元件和所述显影剂运载元件被布置成使得所述图像承载元件的旋转轴和一条直线之间具有偏斜的关系，该直线通过在对着最大静电图像形成宽度的区域的两端部分处在与所述显影剂运载元件的旋转轴方向垂直的方向上的所述显影剂运载元件的横截面形状的中心，以使得在所述运转状态中，在所述最大静电图像形成宽度的中心部分处所述图像承载元件和所述显影剂运载元件之间的最近距离，与其所述两端部分处所述图像承载元件和显影剂运载元件之间的最近距离之间的差值变得小于在与所述最大静电图像形成宽度相对的区域中所述显影剂运载元件的弯折量在所述最近距离方向上的分量的值。

2.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中所述两端部分处所述图像承载元件和所述显影剂运载元件之间的最近距离相对于所述中心部分处所述图像承载元件和所述显影剂运载元件之间的最近距离在95％到105％的范围内。

3.根据权利要求2所述的图像形成设备，其中当在形成所述显影区域的所述图像承载元件和所述显影剂运载元件的相对部分中时，所述图像承载元件的曲率半径定义为R，且所述显影剂运载元件的曲率半径定义为r，

所述图像承载元件的旋转中心轴定义为直线D，

当在所述显影剂运载元件上运载所述显影剂从而进入所述操作状态时，在所述显影剂运载元件的所述两端部分的各自的横截面中，由所述显影剂运载元件所描绘的曲率半径为r的圆的中心点被定义为Ta和Tb，

将所述点Ta和Tb连接在一起的直线定义为L，

在所述直线L上的、与所述静电图像形成宽度相对的区域在旋转轴方向上的中心部分相对应的点定义为S₀，

通过所述点S₀并且平行于所述直线D的直线定义为直线S，

在所述中心部分处的图像承载元件的横截面中，所述横截面和所述直线D之间的交点定义为点D，

由所述实际操作状态中的所述显影剂运载元件描绘的半径为r的圆的中心点定义为S₁，

将所述点S₀和所述点S₁连接在一起的线段S₀S₁的长度定义为δ，

通过所述点D和所述点S₀的直线DS₀与从所述点S₁的垂线之间的交点定义为S₂，

将所述点S₀和所述点S₂连接在一起的线段S₀S₂的长度定义为Δ，并且

X＝将所述点D和所述点S₀连接在一起的线段DS₀的长度-(R+r)，

δ≤0.20mm

Δ≥X/10

以及，当从所述图像承载元件的旋转轴方向看去时，所述点Ta和Tb布置得使得所述线段DS₀和线段TaTb可以基本上彼此正交于所述点S₀，

所述点Ta和所述直线S之间的距离定义为Za，并且所述点Tb和所述直线S之间的距离定义为Zb，并且

α＝X/20，

则满足如下表达式：

{(R+r+X+Δ-α)²-(R+r+X)²}^1/2≤Za≤{(R+r+X+Δ+α)²-

(R+r+X)²}^1/2   式(1)

{(R+r+X+Δ-α)²-(R+r+X)²}^1/2≤Zb≤{(R+r+X+Δ+α)²-

(R+r+X)²}^1/2   式(2)，

其中，R、r、δ、Δ、X、Za、Zb、α的单位为mm。

4.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中该显影剂至少包括磁性材料，并且所述显影剂运载元件是空心管，并且其中设置磁场产生装置，该磁场产生装置具有沿着所述显影剂运载元件的旋转方向布置的多个磁极。

5.根据权利要求1所述的图像形成设备，其中提供用于调节所述显影剂运载元件上的显影剂的层厚度的层厚度调节元件，以使该层厚度调节元件设置得与所述显影剂运载元件的表面相对。

6.根据权利要求4所述的图像形成设备，其中设置在所述磁场产生装置上的多个磁极包括一对互斥磁极，该互斥磁极包含一对在所述显影剂运载元件的旋转方向上彼此相邻的相同极性的磁极。

7.根据权利要求4所述的图像形成设备，其中设置在所述磁场产生装置上的多个磁极包括布置成与所述图像承载元件相对的、用于进行静电图像显影的显影磁极，并且所述显影磁极布置得基本上与所述图像承载元件平行。

Images