CN102566369B - 显影设备 - Google Patents

Abstract

一种显影设备，包括：显影剂承载部件，用于承载显影剂且用于显影图像承载部件上形成的静电潜像，所述显影剂包含磁性载体和非磁性调色剂；磁体，设在所述显影剂承载部件内且包括沿着所述显影剂承载部件的圆周方向设置的多个磁极，用于承载所述显影剂承载部件上的显影剂；以及限制部件，被设置成在极性不同的所述磁极彼此相邻的区域内以预定间隔与所述显影剂承载部件相对，用于限制所述显影剂承载部件上承载的显影剂量。所述磁极被设置成使作用在与所述限制部件相对于所述显影剂承载部件的转动圆周方向的上游限制面的至少一部分接触的磁性载体上的磁力的圆周方向分量同所述转动圆周方向相反。

Description

显影设备

技术领域

本发明涉及通过把显影剂沉积到图像承载部件上形成的静电潜像上来形成可视图像的显影设备。

背景技术

显影设备例如用在电子照相式或静电记录式成像装置中，诸如复印机、激光束打印机、传真机或这些机器的多功能机。在传统电子照相式成像装置中，一般，作为图像承载部件的鼓状感光部件的表面通过充电器均一地带电，然后利用曝光设备且依据图像信息对带电感光部件进行曝光，以在该感光部件上形成静电潜像。形成在感光部件上的静电潜像采用显影设备且利用作为显影剂的调色剂可视化为调色剂图像。然后，可视化图像经由转印设备转印到记录材料上。随后，转印到记录材料上的调色剂图像通过定影设备在热量和压力的作用下熔融定影于该记录材料上。

作为此显影设备，具有使用双组份显影剂作为显影剂的显影设备，该双组份显影剂包括非磁性调色剂颗粒(调色剂)和磁性载体颗粒(载体)。特别的，在彩色成像装置中，调色剂可不包含磁性材料，因此出于色彩(偏斜)良好等理由，双组份显影剂被广泛的使用。在采用此双组份显影剂的显影设备中，显影容器内，调色剂和载体在经搅拌的同时被输送，然后显影剂承载在作为显影剂承载部件的显影套筒上。显影套筒上承载的显影剂通过作为限制部件的限制刮刀限制其承载量。随后，显影偏压被施加给显影套筒和感光部件之间，因而仅调色剂转移到感光部件表面上形成的静电潜像上，以便在感光部件表面上形成与该静电潜像对应的调色剂图像。

如图12所示，上述显影设备包括作为磁场生成装置设在转动的显影套筒44内的磁体(多极磁体)45A。磁体45A具有多个磁极N1、N2、S1和S2。顺便一提的是，利用各磁极的引出线指示的径向直线表示各磁极的磁通密度的峰位置。

显影设备的显影容器41内经搅拌输送的显影剂在N2极(汲取极)处被汲取(scoop)，以承载在显影套筒44的外周面上。然后，通过显影套筒44的转动，如箭头A所示，显影剂被输送至显影剂滞留部48，并利用显影剂返回部件47限制其量。接着，为约束已稳定的显影剂，显影剂在磁通密度不低于特定值的S2极(切割极)处充分地受约束，然后在形成磁链的同时利用显影套筒44传送。

接着，显影套筒44上承载的显影剂通过利用限制刮刀46切割磁链来限制其量。承载量被限制的显影剂经由N1极传送至作为与感光部件的对向部的S1极(显影极)，然后如上所述利用调色剂显影感光部件表面上的静电潜像。显影后残留于显影套筒44表面上的显影剂在作为排斥极的N3极与N2极之间离开该显影套筒44，然后收集在显影容器41内。

如上所述，在利用限制刮刀限制显影套筒44上承载的显影剂量的结构的情况下，不能通过显影套筒44和限制刮刀46之间空隙(间隙)的显影剂形成不动层。也就是说，在传统显影设备情况下，磁体45A被构造成使朝向限制刮刀46方向(箭头B方向)的力作用在相对于显影套筒44的转动周向(转动方向)位于限制刮刀46上游的磁性载体上。为此，如上所述不能通过间隙且滞留在限制刮刀46上游的显影剂被压靠该限制刮刀46的上游表面，从而易于形成显影剂不运动(或者显影剂的运动少于其它部分)的不动层。

由此，当不动层形成在限制刮刀46的上游表面上时，显影剂在不动层与利用显影套筒44承载并传送的显影剂层(可流动层)之间的界面处受摩擦。结果，例如，调色剂在摩擦作用下脱离载体，然后脱离的调色剂颗粒由于进一步的摩擦而在摩擦热的作用下彼此附着，从而形成调色剂的不动层。这样形成的不动层随着显影套筒44的转动而成长，使得该不动层与显影套筒44之间的间隙变得小于限制刮刀46与显影套筒44之间的间隙。于是，显影套筒44上承载并传送的显影剂承载量受不动层与显影套筒44之间的间隙限制，使得显影剂承载量变得少于设定量。结果，传送至显影套筒44与感光部件对向的显影区域的显影剂量发生变动，使得所形成图像的密度降低或者出现密度不均匀。

为防止形成此不动层，存在这样一种构造，其中，与显影套筒相隔特定间隙转动的圆柱形(柱形)调色剂输送部件设在限制刮刀的上游(日本专利申请文献特开平(JP-A)5-35067)。另外，还存在这样一种构造，其中，限制刮刀设在排斥极之间，以使显影套筒上承载的显影剂层的厚度均一(JP-A特开平5-6103)。

在JP-A特开平5-35067所述的构造情况下，需要用于支持调色剂输送部件的轴承和用于驱动该调色剂输送部件的驱动装置，从而不可避免地使构造复杂化且为此成本增大。另外，调色剂输送部件在与显影套筒对向的位置朝向与该显影套筒相反的方向被驱动，因而强大的应力被施加给显影剂，使得显影剂可能提早地劣化。另外，在调色剂输送部件高速转动的情况下，由于发热，显影剂还可能熔融或附着。

另外，在JP-A特开平5-6103所述的构造情况下，限制刮刀设在排斥磁极之间，因而被约束在该限制刮刀附近的显影剂量少，从而可能难以稳定地供应显影剂给显影套筒。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能够抑制显影剂劣化、稳定地供应显影剂给显影剂承载部件、以及还能够利用限制部件可靠地限制显影剂承载部件上承载的显影剂量的显影设备。

依据本发明的一方面，提供一种显影设备，包括：显影剂承载部件，用于承载显影剂且用于显影图像承载部件上形成的静电潜像，所述显影剂包含磁性载体和非磁性调色剂；磁体，设在所述显影剂承载部件内且包括沿着所述显影剂承载部件的圆周方向设置的多个磁极，用于承载所述显影剂承载部件上的显影剂；以及限制部件，被设置成在极性不同的所述磁极彼此相邻的区域内以预定间隔与所述显影剂承载部件相对，用于限制所述显影剂承载部件上承载的显影剂量，其中，所述磁极被设置成使作用在与所述限制部件相对于所述显影剂承载部件的转动圆周方向的上游限制面的至少一部分接触的磁性载体上的磁力的圆周方向分量同所述转动圆周方向相反。

当结合附图考虑以下对本发明优选实施例的说明时，本发明的这些及其它目的、特征和优点将变得更明显。

附图说明

图1是依据本发明第一实施例的成像装置的示意图。

图2是用于说明安息角的测量方法的示意图。

图3是第一实施例中的显影设备的示意剖视图。

图4是从图3所示显影设备的上方看的该显影设备的局部切除图。

图5是图3的一部分的局部放大图，表示第一实施例中限制刮刀附近相对于径向的fθ的二维分布。

图6是表示第一实施例中限制刮刀附近的磁通密度与磁力之间关系的图表。

图7是用于说明Br、Bθ、Fr和Fθ的定义的示意图。

图8是表示第一实施例中显影套筒表面上的磁力和磁通密度的分布的示意图。

图9是图3的一部分的局部放大图，用于说明限制刮刀上游的显影剂流。

图10是图3的一部分的局部放大图，表示依据本发明第二实施例的显影设备。

图11是表示第三实施例中限制刮刀附近的磁通密度与磁力之间关系的图表。

图12是用于说明传统显影设备的示意图。

具体实施方式

<实施例1>

首先，将参照图1至9说明本发明的实施例。

[成像装置]

首先，将参照图1说明此实施例中的成像装置的总体构造和操作。成像装置100依据来自与该成像装置100的主组件连接的原稿读取设备或者来自与该主组件通信连接的诸如个人计算机一类的主机设备的图像信息形成图像。此实施例中，利用电子照相方式在材料(记录纸张、塑料片材、织物片材等)上形成基于黄(Y)、品红(M)、青(C)和黑(Bk)四色的全色图像。

因此，成像装置100具有四鼓级联式构造，且包括分别形成黄色、品红色、青色和黑色(单色)图像的第一至第四成像部(成像站)PY、PM、PC和PBk作为多个成像部件。当设在作为转印装置的转印设备5上的中间转印带51朝所示箭头方向移动且通过各成像部的期间，各色调色剂图像在该中间转印带51上重叠。然后，中间转印带51上重叠的多重调色剂图像转印到记录材料上以获得记录图像。此实施例中，采用包含非磁性调色剂和磁性载体的双组份显影剂作为显影剂。

顺便一提的是，除了显影剂颜色不同之外，各成像站具有基本相同的构造。以下，在不需要特别区分成像站的情况下，指示属于相应成像站的部件的后缀Y、M、C和Bk被省略，将进行整体性的说明。

成像站P包括作为图像承载部件的鼓状感光部件1(感光鼓)。感光部件1周围设有作为充电装置的充电器2、作为曝光装置(例如，激光曝光光学系统)的曝光设备3、作为显影装置的显影设备4、转印设备5、作为清洁装置的清洁设备7、以及作为电荷清除装置的电荷清除设备8。

转印设备5包括作为中间转印部件的中间转印带51。中间转印带51围绕多个辊延伸，且朝图1中箭头所示的方向转动(循环移动)。另外，初次转印部件52设在其经由中间转印带51与相应感光部件1对向的位置。另外，二次转印部件52设在其与多个辊之一对向的位置，中间转印带51围绕该多个辊延伸。

成像过程中，首先，利用充电器2使转动着的感光部件1的(圆周)表面均一地带电。接着，依据图像信息信号并利用曝光设备3对感光部件1的带电表面进行扫描曝光，从而在该感光部件1(图像承载部件)上形成静电潜像。利用显影设备4并采用显影剂的调色剂将形成在感光部件1上的静电潜像可视化为调色剂图像。此时，依据所消耗的调色剂量，补给显影剂从料斗20经由未表示的补给路径供应到显影设备4内。形成在感光部件1上的调色剂图像受施加给初次转印部件52的初次转印偏压的作用在中间转印带51与感光部件1彼此接触的初次转印部(初次转印压合部)处转印(初次转印)到该中间转印带51上。例如，在基于四色的全色图像形成过程中，调色剂图像从第一成像部PY开始自成像部的感光部件1顺次转印到中间转印带51上，从而在该中间转印带51上形成由重叠的四色调色剂图像组成的全(多)色图像。

收容于盒9内的记录材料利用记录介质传送部件例如拾取辊、传送辊、定位辊等分离地传送。此记录材料的传送与二次转印部(压合部)处的感光部件1上的调色剂图像相同步，在二次转印部处，中间转印带51与二次转印部件53彼此接触。然后，中间转印带51上的多重调色剂图像在二次转印部处受施加给二次转印部件53的二次转印偏压的作用转印到记录材料上。

随后，与中间转印带51分离的记录材料被传送至定影设备6。转印到记录材料上的调色剂像受到定影设备6施加于其上的热量和压力，从而熔融并固定在该记录材料上。随后，记录材料排出到成像装置100外部。

初次转印步骤后，感光部件1上残留的沉积物例如调色剂利用清洁设备7收集。另外，感光部件1上残留的静电潜像利用电荷清除设备8消除。结果，感光部件1预备好下次成像步骤。另外，二次转印步骤后中间转印带51上残留的沉积物例如调色剂利用中间转印带清洁器54清除。

顺便一提的是，成像装置100也可采用预期的单色成像部或者采用四个成像站中用于某些颜色的两个或多个成像站来形成单色(例如，黑色)图像或多色图像。

[双组份显影剂]

接着，说明此实施例中采用的双组份显影剂。调色剂包含由粘合剂树脂、着色剂、依据需要包含其它添加剂的着色树脂颗粒、以及诸如硅胶细粉末一类的外部添加剂组成的着色颗粒。另外，调色剂由可带负电的聚酯树脂材料形成，体积平均粒径d不小于4.0μm且不大于10.0μm(4.0μm≤d≤10.0μm)，优选不小于5.0μm且不大于8.0μm(5.0μm≤d≤8.0μm)。此实施例中，d为7.0μm。此实施例中，调色剂含蜡。调色剂含有1-20wt.％数量的蜡。为此，调色剂是通过揉合至少粘合剂树脂、着色剂和蜡且然后粉碎此揉合物获得的。

作为载体材料，可适当地采用金属物质的表面氧化或未氧化颗粒、或者氧化铁素体等，该金属物质例如铁、镍、钴、镁、铬、稀土金属及它们的合金。这些磁性颗粒的制造方法未特别限定。另外，载体的体积平均粒径D为10.0μm以上且60.0μm以下，优选在20.0-60.0μm的范围内，更优选在30.0-50.0μm的范围内(10.0μm≤D≤60.0μm，优选20.0μm≤D≤60.0μm，更优选30.0μm≤D≤50.0μm)。另外，体积电阻率不小于10⁷Ω.cm，优选不小于10⁸Ω.cm且不大于10¹⁴Ω.cm。另外，磁化量为30emu/cc(30×10³A/m)以上且300emu/cc(300×10³A/m)以下。此实施例中，采用体积平均粒径D为40μm、体积电阻率为5×10⁸Ω.cm且磁化量为260emu/cc(260×10³A/m)的载体。

顺便一提的是，对于调色剂，采用以下装置和方法来测量体积平均粒径。作为测量装置，采用库尔特粒度仪TA-II(由贝克曼库尔特股份有限公司(Beckman Coulter Inc.)制造)、用于输出显影剂的数量和体积平均分布的接口(由日本化学机械制造株式会社(Nikkaki-Bios K.K.)制造)和个人计算机(佳能株式会社制造(CanonK.K.)的“CX-1”)。作为电解水溶液，使用利用一级氯化钠制备的1％NaCl水溶液。

测量方法如下。也就是说，将优选为烷基苯磺酸盐的0.1ml表面活性剂作为分散剂加入10-150ml上述电解水溶液中。然后，把0.5-50mg测量试样加入以上混和物中。接着，利用超声波分散设备对试样悬浮于其内的电解水溶液进行分散处理约1-3分钟。然后，采用装配有作为孔的100μm孔的库尔特粒度仪TA-II获得直径在2-40μm范围内的颗粒分布。由所获得的体积平均分布获得体积平均粒径。

磁性载体的电阻率按照以下方式测量。也就是说，采用各测量电极的面积(尺寸)为4cm且电极之间的间隔为0.4cm的夹层式电池。然后，利用以下方法测量电阻率，在该方法中，由当1kg重量施加给电极之一且电压E(V/cm)施加给两电极之间时流经电路的电流获得载体电阻率。另外，采用激光衍射式(NEC公司)粒径分布测量设备(由日本电子有限公司(JEOL Ltd.)制造的“HERO”)测量磁性载体的体积平均粒径，以及基于体积基准将0.5-350μm的粒径范围对数分割为32个十进位组，并测量各十进位组内的颗粒数量。然后，由测量结果，将体积50％的中间直径作为体积平均粒径。

另外，采用自动振动磁性记录器(由理研电子股份有限公司(RikenDenshi Co.，Ltd.)制造的BHV-30)测量磁性载体的磁性。作为磁特性值，通过分别形成795.7kA/m和79.58kA/m的外部磁场来获得磁性载体的磁场(磁化)强度。通过把磁性载体以足够紧密的方式装填到圆筒状塑料容器内来制备供测量用的磁性载体试样。在此状态下，测量磁矩，并进一步的，称量试样的实际重量以获得磁化强度(emu/g)。另外，采用例如微粒学气体比重计(由株式会社岛津制作所(ShimazuCorp.)制造的“AccuPyc 1330”)(其是干式自动密度计)等获得磁性载体颗粒的真实比重。通过把所获得的磁化强度(每单位体积)乘以真实的比重来获得每单位体积的磁化强度。

接着，将说明显影剂的凝集程度(凝集度)。这里，根据安息角测量显影剂的凝集度。此实施例中，显影剂的安息角的适当范围为25-50度，优选30-45度，当双组份显影剂的安息角小于25度时，由于流动性高，在转印到多张记录材料片材上的过程中发生飞散和空白丢失(white dropout)的问题，且耐久试验过程中(当在大量片材上进行打印时)的转印性能不能令人满意地充分保持。另外，当安息角大于50度时，初始打印状态下的飞散和空白丢失的程度良好，但在高速的耐久性试验过程中，显影性能下降且螺旋输送器的负载增大，从而导致螺杆锁定。因而，此实施例中，采用具有40度安息角的双组份显影剂。

图2是用于说明安息角的测量方法的一例的示意图。此实施例中，采用以下方法测量调色剂的安息角首先，测量装置是粉末测试仪(由细川密克朗公司(Hosokawa Micron Corp.)制造的“PT-N”)。另外，测量方法是依据粉末测试仪(PT-N)(筛网301的孔径：710μm，振动时间：180s，振幅：2mm以下)附带的操作手册来测量安息角。显影剂从漏斗303落到盘状件302上，并在该盘状件302上堆积为圆锥形的显影剂500的母线与该盘状件302表面之间形成角度。

然而，试样在23℃且相对湿度60％(即，60％RH)的环境下放置整晚，接着测量安息角并在23℃且60％RH的环境下在测量装置内重复测量五次。五次测量值的算术平均值用作

[显影设备]

接着，参照图3和4说明显影设备4。显影设备4包括显影容器41，含有调色剂和载体的双组份显影剂收容在该显影容器41内。在显影容器41与感光部件1对向的位置，显影设备4还包括作为显影剂承载装置的显影套筒44和作为限制部件用于限制该显影套筒44上承载的显影剂链的厚度的限制刮刀46。

另外，显影容器41的内部经由隔壁41c分隔为显影室41a和搅拌室41b，该隔壁41c沿着与图2和3的绘图纸面相垂直的方向延伸。

显影室41a和搅拌室41b内分别设有第一和第二螺旋输送器42和43作为显影剂输送部件。第一螺旋输送器42设在显影室41a的底部且基本平行于显影套筒44的轴向，其通过绕图3中箭头所示的方向(顺时针方向)转动而在搅拌显影室41a内的显影剂的同时沿着该显影套筒44的轴向朝向一个方向传送该显影剂。第一螺旋输送器42顺时针转动的理由是因为从给显影套筒44供应显影剂的观点来看是有利的。另外，第二螺旋输送器43设在搅拌室41b的底部且基本平行于第一螺旋输送器42，其通过绕与第一螺旋输送器42的转动方向相反的方向(逆时针方向)转动而在搅拌该搅拌室41b内的显影剂的同时朝向与该第一螺旋输送器42相反的方向传送该显影剂。

由此，通过第一和第二螺旋输送器42和43的旋转搅拌，显影剂经由位于隔壁41c纵向端部处的开口(连通部)41d和41e在显影室41a与搅拌室41b之间循环。

显影容器41在与该显影容器41与感光部件1对向的显影区域α对应的位置设有开口。显影套筒44可转动地设在此开口处以朝向感光部件1局部露出。另外，使显影套筒44和感光部件1彼此靠近和对向。例如，假定显影套筒44和感光部件1的直径分别为20mm和80mm，则两者间的最近距离约300μm。结果，被设定为在使显影套筒44输送给显影区域α的显影剂与感光部件1接触的状态下进行显影。

此显影套筒44由诸如铝或不锈钢一类的非磁性材料构成为圆筒(柱)形。作为多极磁体的圆柱状磁体45静止(非转动状态)设在显影套筒44(显影剂承载部件)的内部。此磁体45具有绕其圆周方向设置的多个磁极。具体的，相对于显影套筒44的转动方向(箭头方向或顺时针方向)，磁极按照S1极、N3极、N2极、S2极和N1极的顺序配置，S1极与感光部件1对向地设在显影区域α内作为显影极。顺便一提的是，在图3和后述的图5、9和11中，利用各磁极的引出线指示的径向延伸直线表示各磁极的磁通密度的峰位置。

显影过程中，在显影剂受磁引力作用而承载于显影套筒44上的状态下，该显影套筒44转动(即，显影剂被承载和传送)。显影套筒44承载通过利用限制刮刀46切割磁刷链而限制了层厚度的双组份显影剂，并把该显影剂传送至显影套筒44与感光部件1对向的显影区域α。接着，显影套筒44给形成在感光部件1上的静电潜像供应显影剂以显影该静电潜像。

此时，为提高显影效率即给静电潜像赋予调色剂的程度，利用AC电压偏压(重叠)DC电压形式的显影偏压从电源施加给显影套筒44。此实施例中，采用-500V的DC电压，以及峰间电压(Vpp)为800V且频率(f)为12kHz的AC电压。然而，DC电压值和AC电压波形不限于此。另外，一般，在双组份磁刷显影方法中，当AC电压被施加时，显影效率提高，由此图像质量高，但较易于导致灰雾。为此，通过在施加给显影套筒44的DC电压与感光部件1的带电电位(即，白背景部电位)之间提供电位差来防止灰雾。

显影区域α内，显影设备4的显影套筒44与感光部件1一起朝向与该感光部件1相同的方向转动，显影套筒44相对于感光部件1的周速比为1.75。周速比可设定在0.5-2.5、优选1.0-2.0的范围内。当移动(周向)速度比增大时，显影效率相应地提高。然而，当速度比过大时，发生调色剂分散、显影剂劣化等问题，因而周速比优选设定在上述范围内。

另外，作为限制部件(链切割部件)的限制刮刀46利用由铝等形成的非磁性部件构造成沿着显影套筒44的纵轴线方向延伸的板形，且相对于显影套筒的转动方向设在感光部件1的上游。另外，限制刮刀46被设置为与显影套筒44对向，从而限制该显影套筒44上承载的显影剂量。于是，构成显影剂的调色剂和载体两者通过限制刮刀46的一端与显影套筒44之间的间隙，以被发送至显影区域α。

顺便一提的是，通过调整限制刮刀46的端部与显影套筒44的表面之间的空隙(间隙)，限制显影套筒44上承载的显影剂磁刷链的切割量，从而调整被传送至显影区域α的显影剂量。例如，利用限制刮刀46将显影套筒44上每单位面积的显影剂涂覆量限制为30mg/cm²。顺便一提的是，限制刮刀46与显影套筒44之间的间隙被设定为200-1000μm、优选300-700μm。此实施例中，此间隙被设定为500μm。

[磁体(多极磁体)]

接着，将参照图5至9说明此实施例中的磁体45。这样设定磁体45的多个磁极之间的磁通密度关系，使得磁力的圆周(转动)方向分量(Fθ)沿着与显影套筒44的转动方向相反的方向作用在相对于显影套筒44的转动方向在限制刮刀46的上游侧与该限制刮刀46接触的磁性载体上。也就是说，这样设定多个磁极之间的磁通密度关系，使得作用在相对于显影套筒44的转动方向与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体上的磁力的显影套筒44转动方向分量的方向同该显影套筒44的转动方向相反。顺便一提的是，以下称图3、5、6、7、9、10和11各图中利用箭头C指示的显影套筒44的转动方向为套筒转动方向。

具体的，如图5所示，磁体45具有极性相互不同且设在限制刮刀46附近的S2极和N1极。这两极中，作为第一磁极的S2极(切割极)在相对于套筒转动方向的限制刮刀46的上游且最靠近该限制刮刀46的位置具有磁通密度峰值。另外，作为第二磁极的N1极在相对于套筒转动方向的限制刮刀46的下游且最靠近该限制刮刀46的位置具有磁通密度峰值。另外，磁体45具有作为第三磁极、被设置成在S2极上游与S2极邻接、且极性与S2极不同的N2极。

此实施例中，为使磁力的转动方向分量(Fθ)朝向与显影套筒44的转动方向相反的方向，作为基本思考方式，可以按照以下方式设计磁通密度关系。也就是说，就最靠近限制刮刀46的磁极(即，切割极(图5中的S2极))而言，相对于套筒转动方向位于该切割极的上游和下游的磁极N2和N1中每个的磁通密度强度以及该切割极与磁极N2和N1中每个之间的间隔可以调整。具体的，可使上游磁极N2作用于切割极S2的磁力强于下游磁极N1作用于该切割极S2的磁力。作为一种为此的方法，当使紧邻切割极上游的磁极的磁通密度大于紧邻切割极下游的磁极的磁通密度时，磁力的转动方向分量(Fθ)的方向接近与显影套筒44的转动方向相反的方向。

另外，即便在切割极上游和下游的磁极的磁通密度相同的情况下，当使切割极上游的磁极靠近切割极时，磁力的转动方向分量(Fθ)的方向也能接近与显影套筒44的转动方向相反的方向。另外，当使紧邻切割极上游的磁极的磁通密度半宽比紧邻切割极下游的磁极的磁通密度半宽更窄时，磁力也能增大。另外，在此情况下，也能使磁力的转动方向分量(Fθ)的方向接近与显影套筒44的转动方向相反的方向。

此实施例中，如图5所示，使S2极的磁通密度峰值与N2极的磁通密度峰值之间的套筒转动方向间隔小于S2极的磁通密度峰值与N1极的磁通密度峰值之间的套筒转动方向间隔。这里，当S2极介于其间的N1极和N2极的磁通密度的峰值和半宽相同时，如上所述，可使S2极与N2极的磁通密度峰值之间的间隔小于S2极与N1极的磁通密度峰值之间的间隔。也就是说，当如上所述调节峰值间隔时，就相对于套筒转动方向与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体而言，如图5中箭头D所示，磁力的转动方向分量朝向与套筒转动方向相反的方向起作用。顺便一提的是，当使N2极的磁通密度的峰值或半宽大于N1极的磁通密度的峰值或半宽时，也获得类似的效果。

然而，如图6所示，即便当N2极的磁通密度的峰值或半宽小于N1极的磁通密度的峰值或半宽时，也可使S2极与N2极的磁通密度峰值之间的间隔小于S2极与N1极的磁通密度峰值之间的间隔，以令磁力如上所述那样起作用。也就是说，就限制刮刀46附近的磁极N2、S2和N1的磁通密度的峰值和半宽而言，这些峰值的间隔可适当地调节。于是，使磁力的转动方向分量朝向与套筒转动方向相反的方向作用在相对于套筒转动方向与限制刮刀的上游侧接触的磁性载体上。

这点将参照图6至图8进行说明。图6表示相对于显影套筒44的转动方向(角度)磁通密度与磁力之间的关系。这里，利用(黑色)正方形标记指示的“Br”是磁通密度的径向分量，利用(黑色)圆形标记指示的“Fr”是作用于磁性载体的磁力的径向分量，以及利用线条指示的“Fθ”是作用于磁性载体的磁力的套筒转动方向分量。另外，在Fr为正的情况下，磁力作用于发散方向即磁力移离套筒的方向。在Fθ为正的情况下，磁力作用于套筒转动方向。顺便一提的是，“Bθ”是作用于磁性载体的磁力的套筒转动方向分量。

这些分量Br、Bθ、Fr和Fθ被如图7所示定义。也就是说，在显影套筒44的半径为R且该显影套筒44的外周面上任意点的角度为θ的情况下，在此任意点处，各分量Br、Bθ、Fr和Fθ如相关箭头所示的那样起作用。各箭头方向指示正向。另外，此实施例中的磁通密度的峰值和半宽指示磁通密度的径向分量Br的峰值和半宽。

图6中，限制刮刀46的位置用虚线指示，即在80度角附近。另外，在此虚线的左侧，即相对于套筒转动方向在限制刮刀46的上游侧，Fθ为负，使得作用在磁性载体上的磁力朝向与套筒转动方向相反的方向起作用。此实施例中，按照这种方式，如上所述调节各磁极之间的磁通密度关系，使得Fθ在相对于套筒转动方向的限制刮刀46的上游侧为负。顺便一提的是，Fθ在N2极的磁通密度峰值附近变成正值，此位置的Fθ用箭头E指示。

另外，如图8所示，在显影套筒44的位置为纵坐标上的0(零)位置的情况下，Fθ优选相对于限制刮刀46上游的显影套筒44径向在任何位置都为负。这里，图8中的纵坐标指示显影套筒44的转动方向，横坐标指示显影套筒44的半径方向。横坐标上的0位置是显影套筒44的表面。磁通密度在显影套筒44的表面处大，且随着离开该套筒表面而变小。为此，依据相邻磁极之间的磁通密度关系，认为Fθ在远离套筒表面的位置为正。当Fθ为正时，如后所述，显影剂被压靠限制刮刀46，从而易于生成不动层。因此，如图8所示，相邻磁极之间的磁通密度关系优选被调节为使Fθ为负，而与限制刮刀46的径向位置无关。

这里，将说明利用以下公式表示的磁力计算方法。

$\stackrel{\&RightArrow;}{F}=(\mathrm{Fr},\mathrm{F\&theta;})$

作用于磁性载体的磁力用以下公式表示。

$\stackrel{\&RightArrow;}{F}=\frac{\mathrm{\&mu;}-{\mathrm{\&mu;}}_0}{{\mathrm{\&mu;}}_0(\mathrm{\&mu;}+2{\mathrm{\&mu;}}_0)}2\mathrm{\&pi;}{b}^3\&dtri;B^2$

μ₀＝真空磁导率

μ＝载体的磁导率

b＝载体的半径

B＝磁通密度

因而，获得以下公式。

$\stackrel{\&RightArrow;}{F}\&Proportional;\&dtri;B^2$

$=\frac{\&PartialD;}{\&PartialD;r}({\mathrm{Br}}^2+{\mathrm{B\&theta;}}^2){\stackrel{\&RightArrow;}{e}}_r+\frac{1}{r}\frac{\&PartialD;}{\&PartialD;\mathrm{\&theta;}({B_r}^2+{B_{\mathrm{\&theta;}}}^2)}{\stackrel{\&RightArrow;}{e}}_{\mathrm{\&theta;}}$

因此，当Br和Bθ已知时，可获得Fr和Fθ。这里，磁通密度Br可采用磁场测量设备(F.W.BELL公司制造的“MS-9902”(商标名))作为测量设备来测量。例如，通过将作为测量设备部件的探针与显影套筒44的表面之间的距离设定为约100μm来测量磁通密度。

另外，Bθ可按照以下方式获得。依据以下公式利用所测得的磁通密度Br获得在磁通密度Br的测量位置处的矢量电位A_Z(R，θ)。

$A_Z(R,\mathrm{\&theta;})=\underset{0}{\overset{\mathrm{\&theta;}}{\&Integral;}}\mathrm{RBrd\&theta;}$

在A_Z(R，θ)的边界条件下，通过解以下方程获得A_Z(r，θ)。

${\&dtri;}^2{A}_Z(r,\mathrm{\&theta;})=0$

接着，可由以下方程获得Bθ。

$B_{\mathrm{\&theta;}}=-\frac{\&PartialD;A_Z(r,\mathrm{\&theta;})}{\&PartialD;r}$

把按照上述方式测得和算得的Br和Bθ应用于以上公式，从而可导出Fr和Fθ。

如上所述，为使Fθ的方向在限制刮刀46的上游位置与套筒转动方向相反，使S2极与N2极之间的Fr(绝对值)的最大值大于S2极与N1极之间的Fr(绝对值)的最大值。这里，S2极与N2极之间的Fr是在S2极的磁通密度(Br)的峰位置与N2极的磁通密度(Br)的峰位置之间作用在磁性载体上的磁力的径向分量(Fr)。另外，S2极与N1极之间的Fr是在S2极的磁通密度(Br)的峰位置与N1极的磁通密度(Br)的峰位置之间作用在磁性载体上的磁力的径向分量(Fr)。

另外，为调节各磁极之间的Fr值，使S2极与N2极之间的磁通密度梯度大于S2极与N1极之间的磁通密度梯度。也就是说，相邻两极之间的Br的梯度增大，从而在相邻两极之间产生Br的最大值，由此磁性载体被吸引向Br大的方向。因此，通过使S2极与N2极之间的Br的变化梯度大于S2极与N1极之间的Br的变化梯度，可使Fθ的方向在限制刮刀46的位置与套筒转动方向相反。

依据此实施例，朝向与套筒转动方向相反方向的磁力分量(Fθ)作用在与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体上，因而显影剂不易被压靠该限制刮刀46的上游表面。结果，可抑制在该表面处产生不动层而无需给显影剂施加强大的应力，从而能够利用限制刮刀46可靠地限制显影套筒44上承载的显影剂承载量。

这点将参照图9进行说明。利用显影套筒44承载和传送的显影剂被供应至显影剂滞留部48。接着，在撞上限制刮刀46之后，显影剂被分为通过限制刮刀46与显影套筒44之间的间隙的显影剂和不能通过限制刮刀46与显影套筒44之间的间隙而残留在显影剂滞留部48处的显影剂。所滞留的显影剂无处可去，然后在限制刮刀46附近朝向使显影剂离开显影套筒44的方向(图9中的向上方向)移动。随后，显影剂滞留部48处的显影剂的运动由磁体45作用的磁力的转动方向分量Fθ决定。

此情况下，当在限制刮刀46的显影剂滞留部48侧的表面处磁体45作用的磁力的转动方向分量Fθ的方向与套筒转动方向相同时，显影剂被压向该限制刮刀46。

于是，显影剂形成不动层，易于导致调色剂层。另一方面，当在限制刮刀46的显影剂滞留部48侧处磁体45作用的磁力的转动方向分量Fθ的方向与套筒转动方向相反时，显影剂滞留部48处且在限制刮刀46附近的显影剂朝向与套筒转动方向相反的方向移动。结果，可以抑制显影剂滞留部处产生不动层，从而能够抑制调色剂不动层的生成。

顺便一提的是，此情况中，显影剂滞留部48处的显影剂的运动可预计为使显影剂沿着图9所示箭头F的方向移动。这也与本发明人所进行的实验的观察结果一致。因此，利用在限制刮刀46的上游位置显影剂的移动，易于抑制不动层的生成。特别的，当朝向与套筒转动方向相反方向的Fθ在限制刮刀46的位置大时，显影剂滞留部48处的显影剂的运动变得活跃，由此适于抑制不动层的生成。

接着，按照以下方式获得用于抑制显影剂不动层的Fθ的优选范围。就载体的磁化量最小(30emu/cc)时最靠近限制刮刀46的S2极而言，相对于显影套筒转动方向位于S2极(切割极)上游和下游的磁极N2和N1中每个的强度、半宽和与切割极的间隔发生变化，使得Fθ在变负的同时改变其大小，然后检查不动层的生成状态。结果表示在表1中。另外，此情况中，采用具有最易生成不动层的安息角为50度的显影剂。

表1

^＊1：“ILG”指示不动层的生成。“○”代表未生成不动层。“×”代表生成不动层。

由表1，可确认当Fθ大于1.0×10^-9(N)，未生成不动层。

当不动层的生成受到抑制时，能够利用限制刮刀46适当地限制显影套筒44上承载的显影剂量，从而可以使承载量长期稳定。结果，可抑制被传送至显影套筒44与感光部件对向的显影区域的显影剂量的变动，从而减少所形成图像的密度下降和密度不均匀的发生。

另外，此实施例中，限制刮刀46附近作为第一磁极的S2极和作为第二磁极的N1极具有不同的极性，因而不同于JP-A特开平5-6103中所述的构造，显影剂可被稳定地供应给显影套筒。另外，仅调节磁体45的各磁极之间的磁通密度关系而无需提供其它特别部件，从而可以低成本实现以上效果。

另外，此实施例中，采用含蜡的调色剂。就此含蜡调色剂而言，由于不动层与可流动层的界面处的摩擦，具有粘性的蜡存在于调色剂表面处。结果，调色剂颗粒易于彼此附着，从而可能产生调色剂凝集，使得显影套筒44上的显影剂承载量发生变动。另一方面，此实施例中，如上所述，不易于生成不动层，因而即便当调色剂含蜡时，也可较少地产生调色剂凝集。

<第二实施例>

参照图10，将说明本发明的第二实施例。此实施例中，构成磁体45的作为第三磁极的N2极和作为第二磁极的N1极的磁通密度(Br)的峰值被设定为使前者峰值大于后者峰值。由此，使磁力的转动方向分量(Fθ)朝向与套筒转动方向相反的方向作用在相对于套筒转动方向与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体上。

顺便一提的是，N2极的磁通密度的半宽优选不小于N1极的磁通密度的半宽。另外，S2极与N2极的磁通密度峰值之间的套筒转动方向间隔优选不大于S2极与N1极的磁通密度峰值之间的套筒转动方向间隔。

然而，当磁力的转动方向分量(Fθ)朝向与套筒转动方向相反的方向作用在相对于套筒转动方向与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体上时，可适当地设定上述半宽和峰值间隔。也就是说，此实施例中，就这些半宽和峰值间隔而言，通过使N2极的磁通密度峰值大于N1极的磁通密度峰值，Fθ可以仅需要在限制刮刀46的上游位置朝向与套筒转动方向相反的方向。

此实施例的具体设定例表示在表2中。

表2

^＊1：“N1(Br)PV”是N1极的Br的峰值。

^＊2：“N2(Br)PV”是N2极的Br的峰值。

^＊3：“N1 HW”是N1极的半宽。

^＊4：“N2 HW”是N2极的半宽。

在表2的构造中，N2极的磁通密度峰值是N1极的磁通密度峰值的两倍。另一方面，N2极和N1极的磁通密度的半宽相同，且S2极与N2极之间的峰值间隔和S2极与N1极之间的峰值间隔也相同。同样在此实施例中，不动层的生成受到抑制。其它结构和功能与上述第一实施例相同。

<第三实施例>

在参照图3等的同时基于图11，将说明本发明的第三实施例。此实施例中，限制刮刀46设在磁力的转动方向分量朝向与套筒转动方向相反的方向作用的区域中的转动方向分量大于最大值的1/2的区域内。也就是说，虚线指示的限制刮刀46的位置位于图11的Fθ为负的区域α中的转动方向分量大于Fθ的绝对值的最大值的1/2的区域β内。结果，可使得朝向与套筒转动方向相反的方向作用在相对于套筒转动方向与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体上的转动方向分量(Fθ)较大，从而进一步抑制不动层的生成。

此实施例优选应用于采用磁化量小的载体的系统。首先，将说明此实施例中采用的载体。此实施例中，采用体积平均粒径为40μm、体积电阻率为5×10⁸Ω.cm且磁化量为180emu/cc的载体。磁性载体的磁化量的适当范围为30-300emu/cm³、优选100-280emu/cm³。当磁化量小于30emu/cm³时，感光部件1上的载体沉积量增大，另外不能实现显影剂在显影套筒44上的磁性涂覆和传送。当磁化量大于300emu/cm³时，易于发生由于磁刷链导致的图像不均匀。

另外，通过优化磁性载体的磁化量且与此同时优化磁性载体的粒径和电阻率(比电阻)的范围，能更可靠地防止载体沉积和图像劣化。也就是说，当磁性载体的数量平均粒径落在10-60μm的范围内时，能够防止小粒径的载体沉积在感光鼓上，并能够使得由于大粒径载体导致的图像扫描不均匀不太可见。通过将载体的电阻率设定在10⁷-10¹⁴Ω.cm的范围内，即便对于磁化量低的载体，也能够防止由于电荷注入导致的载体沉积以及能够防止由于载体充电导致的图像劣化。

一般，当采用磁化量小的载体时，显影容器41内的显影剂上的应力减小，从而能够延长寿命。另外，磁刷软，因而对感光部件1的摩擦力减小。为此，优点是进行显影的调色剂不被扰乱，从而能够实现高质量。另一方面，与采用磁化量大的载体的情况相比，磁体45作用在相对于显影套筒转动方向与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体上的磁力减小，使得显影剂的运动趋向于变得缓慢。结果，即便在这样一种情况下，该情况中，磁体45作用在相对于显影套筒转动方向与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体上的磁力的转动方向分量Fθ朝向与套筒转动方向相反的方向，当转动方向分量Fθ的大小过小时，易于生成不动层。

因此，使磁体45作用在相对于显影套筒转动方向与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体上的磁力的转动方向分量Fθ的方向与套筒转动方向相反。另外，限制刮刀46设在转动方向分量的方向与套筒转动方向相反的区域内的该转动方向分量大于最大值的1/2的位置处。结果，可使显影剂滞留部48处施加在显影剂上的力更大，且即便采用以上载体，该载体也能够类似于上述实施例那样移动。结果，类似于上述实施例，能够抑制显影剂的不动层的生成。其它构造和功能与上述第一实施例相同。

<第四实施例>

参照图3等，将说明本发明的第四实施例。上述实施例中，特别地调节N1极和N2极的Br的峰值绝对值或者N1极与N2极之间的Br的峰值间隔。然而，为使磁力的转动方向分量(Fθ)朝向与套筒转动方向相反的方向作用在相对于套筒转动方向与限制刮刀46的上游侧接触的磁性载体上，也可使N2极的磁通密度半宽大于N1极的磁通密度半宽。

此情况下，S2极和N2极的磁通密度峰值之间的套筒转动方向间隔优选不大于S2极和N1极的磁通密度峰值之间的套筒转动方向间隔。另外，N2极的磁通密度峰值优选不小于N1极的磁通密度峰值。顺便一提的是，当如上所述调节半宽且限制刮刀46上游位置的Fθ朝向与套筒转动方向相反的方向时，可适当地设定上述峰值间隔和峰值。其它构造和功能与上述第一实施例相同。

<其它实施例>

上述实施例可适当地组合实施。另外，本发明不限于上述构造，而是可采用依据本发明的各种构造。除构造外，本发明也未限制，只要所采用的构造使得S2极和N2极之间的Br的变化梯度大于S2极和N1极之间的Br的变化梯度。

另外，上述实施例中成像装置内采用的感光部件1的材料、显影剂和成像装置的构造等不限于以上所述的那些，而是本发明可应用于各种显影剂和成像装置。具体的，调色剂的颜色、颜色的数量、蜡的有无、各调色剂的显影顺序、显影剂承载部件的数量、磁化量等不限于上述实施例中的那些。

另外，这里，对于显影设备的构造，上述各实施例中，显影室41a和搅拌室41b水平设置。然而，本发明也可应用于显影室41a和搅拌室41b竖直设置的显影设备以及具有不同构造的其它显影设备。

另外，作为显影剂调节极的S2极不一定要相对于显影套筒44的转动方向设在限制刮刀46的上游。另外，在限制刮刀46介于其间的磁极的极性不同的情况下，即便切割极S2上游的磁极具有与切割极S2相同的极性，也可采用本发明。

尽管已参照这里所公开的结构对本发明进行了说明，但不限于所阐述的细节，且本申请旨在覆盖落在改进目的或者以下权利要求书的范围内的变型或变更。

Claims (10)

1.一种显影设备，包括：

显影剂承载部件，用于承载显影剂且用于显影图像承载部件上形成的静电潜像，所述显影剂包含磁性载体和非磁性调色剂；

磁体，设在所述显影剂承载部件内且包括沿着所述显影剂承载部件的圆周方向设置的多个磁极，用于承载所述显影剂承载部件上的显影剂；以及

限制部件，被设置成在极性不同的所述磁极彼此相邻的区域内以预定间隔与所述显影剂承载部件相对，用于限制所述显影剂承载部件上承载的显影剂量，

其中，所述磁极被设置成使作用在与所述限制部件相对于所述显影剂承载部件的圆周转动方向的上游限制面的至少一部分接触的磁性载体上的磁力的圆周方向分量同所述圆周转动方向相反。

2.根据权利要求1所述的显影设备，其特征在于，所述限制部件设置在相对于所述显影剂承载部件的所述转动方向作用在所述磁性载体上的所述磁力的峰位置的半宽内。

3.根据权利要求1所述的显影设备，其特征在于，所述磁极包括最靠近所述限制部件的第一磁极、相对于所述显影剂承载部件的所述转动方向设在所述第一磁极的下游并与所述第一磁极相邻的第二磁极、以及相对于所述显影剂承载部件的所述转动方设在所述第一磁极的上游并与所述第一磁极相邻的第三磁极，以及

其中，所述第二磁极和所述第三磁极的极性不同于所述第一磁极的极性。

4.根据权利要求3所述的显影设备，其特征在于，在所述第一磁极的磁通密度的峰位置和所述第三磁极的磁通密度的峰位置之间作用在所述磁性载体上的磁力的相对于所述显影剂承载部件径向的分量的最大值大于在所述第一磁极的磁通密度的峰位置和所述第二磁极的磁通密度的峰位置之间作用在所述磁性载体上的磁力的相对于所述显影剂承载部件径向的分量的最大值。

5.根据权利要求3所述的显影设备，其特征在于，所述第一磁极和所述第三磁极之间的磁通密度梯度大于所述第一磁极和所述第二磁极之间的磁通密度梯度。

6.根据权利要求3所述的显影设备，其特征在于，在所述显影剂承载部件的表面上，所述第一磁极的磁通密度的峰位置和所述第三磁极的磁通密度的峰位置之间相对于所述显影剂承载部件的所述转动方向的间隔小于所述第一磁极的磁通密度的峰位置和所述第二磁极的磁通密度的峰位置之间相对于所述显影剂承载部件的所述转动方向的间隔。

7.根据权利要求3所述的显影设备，其特征在于，所述第三磁极的磁通密度的峰值大于所述第二磁极的磁通密度的峰值。

8.根据权利要求3所述的显影设备，其特征在于，所述第三磁极的磁通密度的半宽大于所述第二磁极的磁通密度的半宽。

9.根据权利要求1所述的显影设备，其特征在于，作用在与所述限制部件相对于所述显影剂承载部件的所述转动方向的所述上游限制面的所述至少一部分接触的所述磁性载体上的所述磁力大于1.0×10^-9(N)。

10.根据权利要求9所述的显影设备，其特征在于，所述显影剂具有25度至50度的安息角。

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