CN100578383C - 显影装置 - Google Patents

Abstract

一种显影装置，其中第一显影套筒的第一磁体包括与图像承载部件相对的部分附近的第一磁极和第一磁极的下游侧的第二磁极；第二显影套筒的第二磁体包括与第一套筒相对的部分附近的第三磁极。设通过合成分别由第一和第二磁体在第一套筒附近产生的磁力的法线方向力Fr1和Fr2所获得的磁力为Fr，则力Fr在朝第一套筒的中心方向的分量在第一磁极与第二磁极的峰值位置之间为正，并且力Fr在朝中心方向的分量在该峰值位置与套筒间最近位置之间为负。

Description

显影装置

技术领域

本发明涉及一种用于显影通过电子照相印刷方法或静电记录方法在图像承载部件上形成的静电图像的显影装置。

背景技术

到目前为止，在采用电子照相印刷法的的图像形成装置例如复印机中，通过将显影剂附着到静电图像上，使得形成在的图像承载部件例如感光鼓上的静电图像可视比。对于显影剂，可以适当地使用含有磁性调色剂的磁性单组分显影剂、含有非磁性调色剂的非磁性单组分显影剂、含有非磁性调色剂和磁性载体的双组分显影剂等。

作为使用这样的显影剂的传统显影装置的示例，图7中给出了使用含有非磁性调色剂和磁性载体的双组分显影剂的显影装置。

如图7所示，使用双组分显影剂的显影装置1A通常具有单套筒显影装置的结构。换句话说，显影装置1A包括显影剂运载部件，用于运载和馈送显影剂，以显影形成在感光鼓上的静电图像。显影剂运载部件8包括显影套筒8a和被布置为固定在显影套筒8a内的磁辊8b。此外，显影装置1A在显影剂容器2中存储双组分显影剂，并在显影剂容器2内包括用作进料构件的螺旋进料器5和6，用于在搅拌显影剂的同时将显影剂馈送至显影套筒8a。

但是，在显影装置1A中，有可能产生作为由边缘增强导致的图像缺陷之一的空白区域图像。

下面将参照图8说明空白区域图像发生机理。应当注意，这是采用反转显影方法的显影装置的示例。

通常，在形成在感光鼓10上的静电图像中，当形成含有半色调图像的图像时，在显影区域中形成在感光鼓10表面运动方向下游的高亮图像α与形成在其上游的高亮图像β之间的边界附近产生空白区域图像。也就是说，在高亮图像α的尾端与高亮图像β的前端之间产生空白区域图像。

图8显示了当高亮部分α提供在感光鼓10上，纯色部分β提供在部分α的后方，高亮部分α与纯色部分β之间的边界部分γ与显影套筒8a相对时，等电位面与电力线H的布局。从图8明显可见，在边界部分γ附近，电力线H以很大程度向纯色部分β移动。

因此，通过使用具有其中显影套筒8a沿感光鼓10的正方向转动的传统结构的显影方法，不能为高亮部分α的尾端提供要供给的显影剂中所含的调色剂。结果，沿着电力线H朝向纯色部分β执行显影。因此，推测在高亮部分α的尾端出现空白部分。

因此，为了防止出现空白区域图像，已经如图9所示提出了使用双组分显影剂的双套筒显影法(例如，见日本专利申请公开No.H10-171252和日本专利申请公开No.2003-323052)。

采用双套筒显影法的显影装置1B包括在感光鼓10旋转方向的上游侧和下游侧的两个显影剂运载部件8和9，也就是，在显影剂容器2内的包含磁辊8b和9b的显影套筒8a和9a。通过使用提供在上游侧的显影套筒8a执行的第一显影过程和使用提供在下游侧的显影套筒9a执行的第二显影过程，使形成在感光鼓10上的相同的静电潜像可视比。

双套筒显影法是其中在上述的第一显影过程中降低高亮部分α与纯色部分β之间的电势差、并且在第二显影过程中在高亮部分α的尾端可靠地执行显影、从而防止出现空白区域图像的显影方法。

但是在采用双套筒显影法的显影装置1B的结构中出现了下面的问题。

参照图9，将给出对双套筒显影法中的问题的说明。

在显影装置1B中，通过固定在显影套筒8a内的磁辊8b的磁极N3以及通过固定在显影套筒9a内的磁辊9b的磁极S3来执行显影剂T的传递。显影剂一旦传递到显影套筒9a上就通过显影套筒9a的旋转而被馈送。但是，取决于两个套筒内的磁体的各种条件，一部分显影剂T被再次传递到显影套筒8a上，因此显影剂T很可能滞留在显影套筒8a和显影套筒9a之间的部分中。在显影套筒8a和显影套筒9a之间的部分中，显影剂T随后被显影套筒8a馈送。当滞留的显影剂过度增加时，滞留的显影剂有可能与感光鼓接触，并扰乱形成在感光鼓上的调色剂图像。

也有出现下面的现象的另一种可能性：由于上述的滞留使得显影剂T承受大的压力，从外部添加到调色剂的诸如氧化钛这样的细小颗粒被嵌入到调色剂中。此外，由于调色剂与磁性载体之间的摩擦，可能使调色剂自身的颗粒构形变圆。当显影装置被使用很长时间时，可能出现调色剂附着到磁性载体的表面并且很难刮掉的现象，即所谓的用尽现象。因此，当出现显影剂的退化时，摩擦生电量(以下称作“摩擦电”)随着显影装置使用的时间长度而改变。由于此改变，图像密度可能随着调色剂的显影性能的改变而改变，或者增加了调色剂相对于磁性载体或感光鼓的机械粘着，从而不太可能执行对应于电场的显影或转印。结果，产生了调色剂的局部缺陷(即不均匀)，从而在长时间的利用显影装置之后，形成了产生极坏印象的图像。

在本发明的发明人研究之后，发现上述问题与磁辊8b的磁极N3和磁辊9b的磁极S3的位置、以及这些磁极产生的磁力密切相关。

例如，当通过将磁极S3的磁力设置为磁极N3的磁力的1.5倍来执行一小时的显影装置的空转时，发现显影剂没有滞留在显影套筒之间的部分中。此外，当把磁极S3的位置向显影套筒9的旋转方向的下游侧移动5度的角度而不改变磁力时，也获得相同的结果。

为了防止显影剂滞留在显影套筒8a和9a之间的部分中，显影装置1B具有其中增强了显影套筒9a中对显影剂的吸引力的结构。但是，在磁极N3和磁极S3的位置以及磁力的配置的这种结构中，具有下面的问题。也就是，如图10所示，显影剂不通过磁极N3和磁极S3而从磁极S2传递到磁极N4，从而，显影剂像桥一样滞留。这是所谓的“显影剂的桥接现象”的问题。

当产生显影剂的桥接现象时，感光鼓10和显影剂T在较宽的范围上摩擦。结果，通过显影套筒8a形成为调色剂图像的形成在感光鼓10上的调色剂图像被刮掉，从而产生了所谓的“刮离现象”，明显地恶化了图像水平。

如上所述，即使在形成用于促进显影剂传递的磁场以防止显影剂滞留在两个套筒的显影剂传递部分时，在另一个位置产生“显影剂的桥接现象”的情况下，最终也产生对调色剂图像的扰乱。

在本发明的发明人研究之后，得知是下面的原因导致了上述的问题。

即，促进了磁辊8b的磁极N3与磁辊9b的磁极S3之间的磁性耦合，相反地，减弱了磁极N2与磁极N3之间的磁性耦合。结果，在磁极S2和磁极N4的每个中新产生了磁力线。

在增加显影套筒8a和9a之间的距离从而获得不易产生磁力线的布局的情况下，当显影装置执行一小时的空转时，没有产生“显影剂的桥接现象”。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种显影装置，其能够防止由于在将第一显影剂运载部件运载的显影剂传递到第二显影剂运载部件时产生的显影剂的滞留而导致的图像缺陷。

为了实现上述目的，该显影装置包括：显影剂容器，其含有磁性显影剂；第一显影剂运载部件，可转动地提供到显影剂容器中，用于运载磁性显影剂，以将磁性显影剂馈送到第一显影部分；第二显影剂运载部件，按照与第一显影剂运载部件相同的方向可转动地提供到显影剂容器中，用于运载从第一显影剂运载部件传递来的磁性显影剂，以将磁性显影剂馈送到第二显影部分；第一磁场发生构件，被布置为固定在第一显影剂运载部件内，第一磁场发生构件包括：第一磁极，布置在与图像承载部件相对的部分的附近；和第二磁极，布置在与第二显影剂运载部件相对的部分的附近，临近第一显影剂运载部件的运动方向上相对于第一磁极的下游侧，并且在相对于第一显影剂运载部件与第二显影剂运载部件之间最近位置的上游侧，并具有与第一磁极相反的极性；和第二磁场发生构件，被布置为固定在第二显影剂运载部件内，第二磁场发生构件包括第三磁极，该第三磁极布置在与第一显影剂运载部件相对的部分的附近，并且有与第二磁极相反的极性，其中当设通过合成由第一磁场发生构件在第一显影剂运载部件附近产生的磁力的作用在法线方向上的力Fr1与第二磁场发生构件在第一显影剂运载部件附近产生的磁力的作用在法线方向上的力Fr2所获得的磁力为磁力Fr，并且朝向第一显影剂运载部件中心的方向为正时，力Fr在朝第一显影剂运载部件的中心方向上获得的分量至少在第一磁极与第二磁极的磁场强度变为峰值的位置之间为正，并且力Fr在朝第一显影剂运载部件的中心方向上获得的分量在第二磁极的磁场强度变为峰值的位置与最近位置之间为负。

根据下面(参照附图)对示意性实施例的说明，可明了本发明的其它特征。

附图说明

图1是显示按照本发明图像形成装置的实施例的示意图；

图2是显示按照本发明显影装置的实施例的剖面图；

图3是用于说明显影装置中显影剂的循环的剖面图；

图4A、4B和4C是显影装置的显影剂运载部件的局部剖面图，用于说明显影剂的桥接现象；

图5A和5B是用于说明在显影装置中运载显影剂的示例的剖视图；

图6是用于说明按照本发明的显影装置中磁极N3的磁场强度以及位置关系的示意图；

图7是传统显影装置的剖面图；

图8是空白部分的产生原理的示意图；

图9是显示传统显影装置的剖面图；和

图10是用于说明在传统显影装置中显影剂的桥接现象的剖面图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地给出对根据本发明的显影装置和图像形成装置的描述。

第一实施例

首先，参照图1，将给出对按照本发明实施例的图像形成装置的示意性结构的说明，之后将给出对构成本发明特征部分的显影装置的说明。在此实施例中，图像形成装置100是使用电子照相印刷方法的串联式多色图像形成装置。但是，本发明不限于上述的结构。

按照此实施例的多色图像形成装置包括直线布置的针对黄色(Y)、品红(M)、青色(C)和黑色(B)的图像形成部分(即，图像形成站P(PY、PM、PC和PK))和作为用于承载和运送转印材料S的转印材料运载部件的传送带24。

每个图像形成站P(PY、PM、PC和PK)具有基本相同的结构，形成黄色(Y)、品红(M)、青色(C)和黑色(K)的图像作为全彩色图像。

传送带24吸引作为记录材料的转印纸27，将转印纸27传递到图像形成站P(PY、PM、PC和PK)。将图像形成站P(PY、PM、PC和PK)上形成的显影剂图像，换句话说就是调色剂图像，转印到转印纸27上，从而在转印纸27上形成全彩色图像。

将进一步说明图像形成站P(PY、PM、PC和PK)。

图像形成站P(PY、PM、PC和PK)中的每一个包括具有转鼓形状的可重复地用作图像承载部件的电子照相光敏部件，也就是感光鼓10(10Y、10M、10C和10K)。感光鼓10(10Y、10M、10C和10K)被驱动以沿箭头所示的顺时针方向以预定的圆周速度(即，处理速度)旋转。

在感光鼓10(10Y、10M、10C和10K)的外围布置了主充电器21(21Y、21M、21C和21K)和图像曝光设备22(22Y、22M、22C和22K)。由主充电器21(21Y、21M、21C和21K)对感光鼓10(10Y、10M、10C和10K)的每个表面均匀地进行充电处理，然后由图像曝光设备22(22Y、22M、22C和22K)曝光以形成静电潜像。

此外，在感光鼓10(10Y、10M、10C和10K)的外围布置了显影装置1(1Y、1M、1C和1K)，用于显影形成在感光鼓10(10Y、10M、10C和10K)上的静电潜像。此外，在感光鼓10(10Y、10M、10C和10K)的外围布置了清除设备26(26Y、26M、26C和26K)，用于去除感光鼓10上的调色剂。

此外，在传送带24内侧，在此实施例中用作对应于转印刀片23(23Y、23M、23C和23K)的转印设备的转印充电器布置在与感光鼓10(10Y、10M、10C和10K)相对的位置。

例如，在下面的说明中，显影装置1共同地表示了图像形成站P(PY、PM、PC和PK)中的显影装置1Y、显影装置1M、显影装置1C和显影装置1K。这种表示也适用于其它的设备和部件。

下面将参照图1说明具有上述结构的整个图像形成装置的操作。

可旋转地提供用作图像承载部件的感光鼓10，由主充电器21对感光鼓10均匀地充电，并由图像曝光设备22用响应于图像形成信号调制的光进行曝光以形成静电潜像，其中，图像曝光设备22具有光发射器件例如激光器。

显影装置1通过下面将说明的显影过程将静电潜像可视化为显影剂图像(即，调色剂图像)。随后由转印刀片23将形成在感光鼓10上的调色剂图像从每个图像形成站P的感光鼓10转印到所传递的转印纸27上，以便在转印纸27上形成全彩色的调色剂图像。然后，由定影设备25将形成在转印纸27上的全彩色的调色剂图像定影在转印纸27上，以获得永久图像。此外，由清除设备26去除感光鼓10上残留的调色剂。

另一方面，依次从调色剂补充容器20(20Y、20M、20C和20K)补充显影装置1中的显影剂中含有的、并在显影过程中消耗的调色剂，以便优化显影装置1(1Y、1M、1C和1K)中的调色剂密度。

在此实施例中，采用的方法是将调色剂图像直接从感光鼓10M、10C、10Y和10K转印到传送带24上用作记录材料的转印纸27上。但是，例如具有带形的中间转印部件以代替传送带24的图像形成装置也可用于本发明。换句话说，在具有此结构的图像形成装置中，随后将每种颜色的调色剂图像从为每种颜色提供的感光鼓10M、10C、10Y和10K初次转印到中间转印部件上，然后再集中地将每种颜色的合成调色剂图像二次转印到转印纸上。

接下来将说明具有本发明特征的显影装置。

作为适用于本发明的显影装置，存在一种显影装置，其中通过使用分别包括磁场发生构件的第一显影剂运载部件和第二显影剂运载部件用非磁性显影剂来显影形成在图像承载部件上的静电图像，换句话说，对于一个静电图像执行两次显影过程。特别地，显影装置使用含有非磁性调色剂和磁性载体的显影剂，其可以用在通过使磁性地形成在第一显影运载部件和第二显影运载部件中的每一个上的磁刷接触形成在每个显影装置的图像承载部件上的静电图像来执行显影的显影装置上。在具有这样结构的显影装置中，磁性载体具有对非磁性调色剂执行摩擦充电的特征。当显影剂在显影剂容器内循环时，通过搅拌和馈送调色剂来执行“摩擦充电”。

接下来将参照图2说明显影装置1的实施例。

按照此实施例的显影装置1包括显影剂容器2，显影剂容器2含有包含非磁性调色剂和磁性载体的磁性显影剂。在显影装置1中，在显影剂容器2的面对感光鼓10的开口部分彼此相对的提供第一显影剂运载部件8和第二显影剂运载部件9。

在此实施例中，第一显影剂运载部件8由非磁性圆柱形旋转部件(即显影套筒8a)和不可旋转地固定在显影套筒8a内的用作磁场发生构件的磁辊8b构成。第二显影剂运载部件9由非磁性圆柱形旋转部件(即显影套筒9a)和不可旋转地固定在显影套筒9a内的用作磁场发生构件的磁辊9b构成。在此实施例中，显影套筒8a和9a布置在垂直方向上，并被以枢轴方式支撑，以便自由地转动。显影套筒8a和9a的旋转方向被设置成相同的方向(例如，图2中的逆时针方向)，使得在显影套筒8a和9a彼此相对的区域中为相反方向。显影套筒8a和9a的旋转速度(即，圆周速度)基本相同。

此外，在显影剂容器2中，提供了用作显影剂调节部件的调节刀片11，用于调节显影套筒8a表面上运载的显影剂的厚度。

在显影剂容器2中，由分隔壁7分隔的显影室3和搅拌室4沿垂直方向设置在开口部分的相对侧。在构成显影剂的循环通路的显影室3和搅拌室4中，分别提供了用作显影剂的搅拌和馈送构件的第一螺旋进料器5和第二螺旋进料器6。

第一螺旋进料器5运载显影室3内的显影剂。第二螺旋进料器6运载从调色剂补充口(没有显示)提供到搅拌室4内第一螺旋进料器5上游侧的调色剂以及预先提供在搅拌室4内的显影剂，同时搅拌调色剂和显影剂。

通过参照图3能够理解，分隔壁7在第一和第二螺旋进料器5和6的轴向的一端附近具有开口71，通过开口71，依靠重力将显影剂从显影室3提供至搅拌室4。

另一方面，分隔壁7在第一和第二螺旋进料器5和6的轴向另一端附近也具有开口72。依靠不可旋转地设置在显影套筒8a内的用作第一磁场发生构件的磁辊8b的磁极N1，将通过开口72逆着重力从搅拌室4提供至显影室3的显影剂吸到套筒8a上。由于显影套筒8a的旋转，吸到显影套筒8a上的显影剂在显影套筒8a上被从磁极S1运载到磁极N2，然后到达第一显影部分12，在第一显影部分12，显影套筒8a和感光鼓10彼此相对并设置了显影磁极S2。在运载显影剂的同时，由基本上位于与磁极S1相对的位置上的调节刀片11与磁极S1协作，来磁性地调节显影剂的厚度，从而能够降低显影剂的厚度。在第一显影部分12中，对形成在感光鼓10上的静电图像执行第一显影过程。

在该处理之后，将显影剂从设置在显影套筒8a的旋转方向上第一显影部分12下游的磁极N3传递到不可旋转地设置在显影套筒9a内的用作第二磁场发生构件的磁辊9b的磁极S3。结果，显影剂到达显影磁极N4的第二显影部分13，在第二显影部分13，显影套筒9a和感光鼓10再次彼此相对，并且使用显影剂对形成在感光鼓10上的静电图像执行第二显影过程。换句话说，显影套筒8a和9a显影感光鼓10上相同的静电图像。

然后，通过设置在显影套筒9a的旋转方向上第二显影部分13下游的磁极S4，将没有用于显影并滞留在第二显影部分13上的显影剂运载到显影剂容器2中。通过磁辊9b的磁极S3和S4的排斥性磁场，从显影套筒9a去除显影套筒9a上的显影剂，并将其收集到形成显影剂容器2的下部的搅拌室4中。

如图3所示，由螺旋进料器6搅拌所收集的显影剂并将其馈送到搅拌室4的另一端，使其与补充的调色剂充分的混合，然后通过通路72传递到显影室3。当被螺旋进料器5搅拌和馈送时，通过通路72运载的显影剂被馈送至显影套筒8a。

如在此实施例的情况下一样，按照本发明的显影装置1包括至少多个与图像承载部件(即，感光鼓10)相对的显影剂运载部件8和9。每个显影剂运载部件8和9包括可转动地设置的非磁性圆柱形部件(即，显影套筒8a和9a)以及固定地设置在非磁性圆柱形部件内的磁场发生构件(即，磁辊8b和9b)。

优选的是，用作显影套筒8a和9a的非磁性圆柱形部件由导电材料形成。对于导电材料，可以使用诸如不锈钢和铝的金属、通过分散导电颗粒而具有导电性的树脂体、和各种传统已知的材料。非磁性圆柱形部件可以经历通过喷砂等而使其表面粗糙的处理，以增强对显影剂的运载能力。在此实施例中，显影套筒8a和9a的表面经历了基本相同的表面粗糙化处理，因此显影套筒8a和9a的每个表面粗糙度基本相同。

在用作磁场发生构件的磁辊8b和9b中，在非磁性圆柱形部件中固定多个磁极，使得磁极相对于非磁性圆柱形部件相对静止不动。对于磁场发生构件，可以使用诸如可永久产生磁场的磁体和可任意产生恒定磁场或具有不同极性的磁场的磁体这样的构件。

在按照本实施例图2所示的显影装置1中，使用了下面所述的含有非磁性调色剂和低磁化强度高电阻载体的双组分显影剂。

通过适当地使用粘合剂树脂(例如苯乙烯树脂和聚酯树脂)、着色剂(例如碳黑、染料和颜料)、脱离剂(例如蜡的)、电荷控制剂等来形成非磁性调色剂。可以通过例如研磨法和聚合法这样的一般方法来制造非磁性调色剂。

应当注意，具有负充电特性的非磁性调色剂的摩擦生电量优选地大约在-1×10^-2至-5.0×10^-2C/kg范围内。当非磁性调色剂的摩擦生电量不在上述范围内时，显影效率下降，并且磁性载体中产生的相反电荷的数量增加，从而使空白部分的程度恶化。结果，可能产生图像缺陷。可以按照所用材料的类型来调节非磁性调色剂的摩擦生电量，并且可以通过加入下述的外来添加剂来调节。

可以通过使用普通的吹除方法，通过对大约0.5至1.5g数量的显影剂吸气从显影剂中吸取调色剂，并且通过测量在测量容器内感应的电荷量，来测量非磁性调色剂的摩擦生电量。

对于磁性载体，可以使用传统已知的载体。例如，可以使用通过在树脂中分散用作磁性材料的磁铁矿并分散用于导电性和电阻调节的碳黑而形成的树脂载体。此外，也可以使用通过氧化磁铁矿单质(例如铁氧体)的表面并通过执行还原处理以调节电阻而形成的树脂载体，或者可以使用通过涂覆磁铁矿单质(例如铁素体)的表面树脂以调节电阻而形成的树脂载体。对制造磁性载体的方法没有特别的限制。

应当注意，磁性载体在0.1特斯拉的磁场中优选地具有在3.0×10⁴A/m至2.0×10⁵A/m范围内的磁化强度。当磁性载体的磁化强度数量降低时，有效地抑制了磁刷导致的刮离。但是，由磁场发生构件将磁性载体附着到非磁性圆柱体变得困难，因此有可能产生由于磁性载体等在感光鼓上的附着导致的图像缺陷，或者产生上述的扫除图像。此外，当磁性载体的磁化强度超出上述范围时，如上所述通过磁刷的压力可能产生图像缺陷。

此外，考虑到泄漏或显影性能，磁性载体的体积电阻率优选地在10⁷至10¹⁴Ω·cm范围内。

使用由Riken Denshi有限公司制造的振荡场型磁特性自动记录仪BHV-30来测量载体的磁化强度。通过产生0.1T的外部磁场来测量此时的磁场强度，获得载体粉末的磁特性值。载体被足够密集地填装在圆柱形塑料容器内。在此状态下，测量提供样本时获得的磁矩和实际重量，从而获得磁化强度(以Am²/kg为单位)。随后，通过使用(Shimadzu公司制造的)Micromeritics Gas Pycnometer Accupyc1330获得载体颗粒的真实比重，并将磁化强度(以Am²/kg为单位)乘以真实比重，从而可以获得本发明中使用的每单位体积的磁化强度(即，A/m)。

按照此实施例的显影装置具有包括两个显影剂运载部件并提供两个显影部分的结构。在此实施例中，提供具有此结构的显影装置是为了采取措施以通过提高其显影效率来防止出现空白部分，并且进一步是为了通过使用含有低磁化强度高电阻载体的双组分显影剂来获得高质量图像。此处，在此实施例中，调节了由每个磁场发生构件作用在每个显影套筒8a和9a上所运载的显影剂上的磁力的峰值强度和位置。结果，平滑地执行了显影剂从显影套筒8a到显影剂套筒9a的传递，从而防止调色剂图像被扰乱。

具体地说，提供图2所示的显影装置是为了降低第二显影过程中由设置在第二显影套筒9a上的磁刷导致的扫除或刮离现象的问题，从而防止了例如空白部分这样的图像缺陷。

对图像形成装置没有特别的限制，只要图像形成装置采用对形成在图像承载部件上的静电潜像进行显影以便在薄片等上记录图像的方法即可。可以采用传统已知的图像形成方法，例如电子照相印刷法或静电记录法。

接下来将参照图4A、4B和4C说明表现此实施例的显影装置1特征的部分。具体地说，将说明由第一和第二显影剂运载部件8和9的第一和第二显影套筒8a和9a中的第一和第二磁场发生构件(即，磁辊8b和9b)产生的磁场。

图4A示意性地显示了其中第一显影剂运载部件8和第二显影剂运载部件9彼此相对的区域的结构，换句话说，在此实施例中，显示了在用作传递极的磁辊8b的磁极N3和磁辊9b的磁极S3彼此相对的区域附近的结构。

图4B显示了由提供在任意位置的磁辊8b和9b在作为非磁性圆柱体的显影套筒8a的表面上产生的磁力F(即，矢量)。在此实施例中，设在朝向显影套筒8a的中心(由参考符号O₁表示)的方向(即，法线方向)上获得的磁力F的分量为磁辊8b产生的磁力Fr1。此外，设在朝向显影套筒9a的中心(由参考符号O₂表示)的方向(即，法线方向)上获得的磁力F的分量为磁辊9b产生的磁力Fr2。磁力Fr1和磁力Fr2分别表示吸引通过磁辊8b和9b在显影套筒8a上运载调色剂的磁性载体(即，磁刷)的力(即，磁性吸力)。

下面将说明磁力F的计算方法。

关于一个磁性载体，通过下面的公式定义垂直作用于显影套筒8a的外表面的磁力Fr(即磁力Fr1和Fr2)(以牛顿(N)为单位)。当假设磁性载体的磁化强度为m(即，矢量，|m|的单位是A/m)，一个磁性载体的体积为V[m³]，由磁辊8b和9b产生的磁场强度为B(B＝(Br，Bθ))，朝向显影套筒8a和9a的旋转中心的方向为正(即，正的)方向时，通过将常数设置为A，由下面的公式获得磁力Fr：

$\mathrm{Fr}=-A\▿r(m\·B)$

$=-\mathrm{Ad}/\mathrm{dr}\left(\right|m|\mathrm{VB}\·B)$

$=-\left|m\right|\mathrm{VAd}/\mathrm{dr}\left(B^2\right)$

$=-\left|m\right|\mathrm{VAd}/\mathrm{dr}\{{\left(\mathrm{Br}\right)}^2+{\left(\mathrm{B\θ}\right)}^2\}$

在此情况下，由于A表示常数，|m|表示导磁率的函数，r被设为关于显影套筒8a和9a各自表面的辐射方向(即，法线方向)，所以力的方向对应于朝向显影套筒8a和9a各自中心的力的方向。

换句话说，由下面的公式表示磁力Fr1和磁力Fr2：

$\mathrm{Fr}1=A\·\▿r\{{\left(\mathrm{Br}1\right)}^2+{\left(\mathrm{B\θ}1\right)}^2\}$

$\mathrm{Fr}2=A\·\▿r\{{\left(\mathrm{Br}2\right)}^2+{\left(\mathrm{B\θ}2\right)}^2\}$

因此，在显影套筒8a的表面上，作用在显影套筒8a和9a各自中心上的磁力Fr1和磁力Fr2与Br的绝对值平方和Bθ的绝对值平方之和相对于垂直于显影套筒8a和9a各自表面的方向的倾斜(在此情况下，将朝向每个显影套筒中心的方向设置为正(即正的)方向)成正比。

在此实施例中，假设将通过合成磁力Fr1和磁力Fr2获得的磁力Fr设置为朝向显影套筒8a中心的正(即，正的)方向，在图4A至4C中显示了显影剂的运载示例。

在此实施例中，图4B显示了由磁场发生构件8b和9b在第一显影套筒8a表面上任意设置的点A处的合力Fr。该任意点A位于沿第一显影套筒移动方向的上游位置，在该位置，磁极N3的磁场强度在第一显影套筒表面上达到峰值。在此点，磁力Fr在朝显影套筒8a的中心方向上获得的分量为正的。也就是说，显影套筒8a设置为使得存在朝向显影套筒8a中心的磁力。

此外，图4C显示了显影剂已经通过达到磁极N3的磁场强度的峰值的位置。在此状态下，将显影剂传递到显影套筒9a。其意味着磁力Fr在朝显影套筒8a的中心方向上获得的分量反向(即，变为负的)。

换句话说，在此实施例中，至少从磁极S2到达到磁极N3的磁场峰值的位置，将磁力Fr在朝显影套筒8a的中心方向上获得的分量设置为正的。通过这样的结构，可以防止显影剂滞留在相对于磁极N3的上游侧。然后，从达到磁极N3的磁场峰值的位置到两个显影套筒最接近的位置，将磁力Fr在朝显影套筒8a的中心方向上获得的分量设置为负的，从而可以平滑地将显影剂传递到显影套筒9a上。

在相对于达到磁极N3的磁场峰值的位置的上游侧的位置，将磁力Fr在朝显影套筒8a的中心方向上获得的分量反向为负的情况下，在显影剂到达磁极N3之前，显影套筒8a的运载力下降。难以被运载的显影剂不能平滑地到达磁极N3，从而使得显影剂滞留在相对于磁极N3的上游侧。

通过这样的结构，经历了显影套筒8a的第一显影过程的显影剂被可靠地保持和运载到显影套筒8a，而没有被显影套筒9a吸引。

当通过使用具有上述结构的显影装置执行图像形成时，能够获得高质量图像，而不会使显影剂滞留。

第二实施例

在上述第一实施例中，说明了其中显影套筒8a和9a各自的用作传送极的磁极N3与磁极S3基本上彼此相对的显影装置。

另一方面，例如，如图5A所示，当磁极S2和磁极N3在显影套筒8a中彼此分开时，磁极之间的磁力Fr变弱，因此显影剂被显影套筒9a吸引。然后，如图5B所示，由于显影套筒9a的传递极S3的磁场的强度和位置，使得磁极S2与磁极N3之间的磁力线被隔开，并且产生磁极S2和磁极N4之间的磁力线，从而导致显影剂的桥接现象。

接下来，为了增加极之间的磁力Fr，并可靠地将显影剂保持在显影套筒8a中，增加磁极N3的磁场强度。因此，在磁极N3的磁场为上述峰值的80％的点，将磁力Fr在朝显影套筒8a的中心方向上获得的分量可靠地反向(即，变为负的)，从而可以平滑地传递调色剂。

但是，磁极N3吸引提供在显影室3和搅拌室4中的显影剂，从而增加了显影套筒9a中显影剂的涂覆厚度。结果，在第二显影过程中刮掉第一显影过程中作为调色剂图像形成的静电潜像(即，刮离现象)。这意味着，该现象与磁极N3的磁场的强度和位置密切相关，因此优选的是，将磁极N3布置在显影套筒8a的旋转方向上相对于显影套筒8a和显影套筒9a之间最近位置的上游侧。

接下来，将参照图6说明按照此实施例的磁极N3的强度与位置之间的关系。

设执行磁极N3处的磁偶极子近似时获得的磁矩为M1，设执行磁极N4处的磁偶极子近似时获得的磁矩为M2。设显影套筒上任意位置(例如，图6所示的磁极S2的位置)与磁极N3之间的角度为θ，设显影套筒8a的直径为l，设该任意位置到磁极N4的直线距离为L。在此情况下，在任意位置，设磁极N3产生的磁场的强度为B1，设磁极N4产生的磁场的强度为B2，从而能够以下面的公式近似这些强度：

B1∝(1/4∏u)＊(M1/(lθ)²

B2∝(1/4∏u)＊(M2/L²)

当磁极N3处的磁场强度B1大于磁极N4处的磁场强度B2，也就是说，当满足公式B1/B2＝(M1/M2)×(L/lθ)²＞1时，磁极S2与磁极N3之间的磁力线变密，因此显影剂被更可靠地运载到磁极N3。更优选地，磁极N4处的磁场强度B2在600高斯至1500高斯的范围内。

当通过使用具有上述结构的显影装置执行图像形成时，获得了高质量的图像，而不出现由于显影剂的滞留导致的恶化，也不产生显影剂的桥接现象。

在上面这些实施例中，说明了通过使用含有非磁性调色剂和磁性载体的双组分显影剂作为磁性显影剂来执行显影过程的显影装置。

但是，也可以使本发明适用于通过使用含有磁性调色剂的单组分显影剂作为磁性显影剂来执行显影过程的显影装置。

应当注意，通常在使用双组分显影剂的显影装置中，由于调色剂分散到感光鼓上导致载体在电荷方面变得不平衡，结果，在第二显影过程中构成磁刷的载体含有相反的电荷。因此，出现了当载体与感光鼓接触时导致刮离现象的问题，从而从调色剂图像中静电剥离了调色剂，导致了刮离现象。在使本发明适用于使用双组分显影剂的显影装置的情况下，可以解决使用双组分显影剂的显影装置固有的这种问题。

尽管已经参照示意性实施例说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示意性实施例。所附权利要求的范围应当按照最宽的解释，使其涵盖所有这样的修改和等价的结构和功能。

Claims (4)

1.一种用于显影形成在图像承载部件上的静电图像的显影装置，包括：

显影剂容器，其含有磁性显影剂；

第一显影剂运载部件，可转动地提供到显影剂容器中，用于运载磁性显影剂，以将磁性显影剂馈送到第一显影部分；

第二显影剂运载部件，按照与第一显影剂运载部件相同的方向可转动地提供到显影剂容器中，用于运载从第一显影剂运载部件传递来的磁性显影剂，以将磁性显影剂馈送到第二显影部分；

第一磁场发生构件，被布置为固定在第一显影剂运载部件内，该第一磁场发生构件包括：第一磁极，布置在与图像承载部件相对的部分的附近；和第二磁极，布置在与第二显影剂运载部件相对的部分的附近，临近在第一显影剂运载部件的运动方向上相对于第一磁极的下游侧，并且在相对于第一显影剂运载部件与第二显影剂运载部件之间最近位置的上游侧，并且具有与第一磁极相反的极性；和

第二磁场发生构件，被布置为固定在第二显影剂运载部件内，该第二磁场发生构件包括第三磁极，该第三磁极布置在与第一显影剂运载部件相对的部分的附近，并具有与第二磁极相反的极性，

其中，当设通过合成由第一磁场发生构件在第一显影剂运载部件附近产生的磁力的法线方向分量的力Fr1和由第二磁场发生构件在第一显影剂运载部件附近产生的磁力的法线方向分量的力Fr2得到的磁力用Fr表示，并且朝向第一显影剂运载部件中心的方向为正时，在朝向第一显影剂运载部件中心的方向上的Fr的分量至少在第一磁极与第二磁极的磁场强度的峰值的位置之间为正，并且在朝向第一显影剂运载部件中心的方向上的Fr的分量在第二磁极的磁场强度的峰值的位置与所述最近位置之间为负。

2.如权利要求1所述的显影装置，其中，第二磁场发生构件包括第四磁极，该第四磁极临近在第二显影剂运载部件的运动方向上第三磁极的下游侧，并且布置在与图像承载部件相对的部分的附近，该第四磁极具有与第一磁极相反的极性；并且

其中第四磁极的磁场强度大于或等于600高斯且小于或等于1500高斯。

3.如权利要求1所述的显影装置，其中磁性显影剂以混合方式含有非磁性调色剂和磁性载体。

4.如权利要求1所述的显影装置，其中第一显影剂运载部件的附近是从第一显影剂运载部件的表面到由磁性显影剂形成的磁刷的刷毛端的距离。

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