显影装置的制作方法

专利名称：显影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用于利用了电子照相方式的复印机、打印机、传真等的图像形成装置的显影装置，更具体来说，通过使保持在磁辊的显影剂中的调色剂(toner)附着在显影辊的表面，并使该调色剂飞扬到静电潜像，显影静电潜像的非接触显影方式的显影装置。
背景技术：
以往，利用了电子照相方式的图像形成装置就有各种方式。例如，在一个感光体上顺次形成多个彩色图像的1鼓颜色重叠方式，作为通过在感光体上正确地重叠调色剂，能够形成颜色偏差少的彩色图像，并解决彩色的高画质化的技术而受到人们的瞩目。
另外，近年来，在分别对应了各色的调色剂的多个感光体上形成各调色剂的图像，并同步于转印部件的输送而将各感光部件上的图像重合在转印部件上，而形成彩色图像的串列(tandem)方式渐渐受到人们的瞩目。该方式具有高速性的优点，但不得不将感光体、显影装置等的作图装置按各颜色排列配置，故存在变为大型化的缺陷。
作为该对策，建议的有，配置了通过缩小感光体之间的间隔而实现小型化的作图装置的小型的串列型图像形成装置。在这样的小型的串列型图像形成装置中，为了尽量缩小作图装置的宽度方向的尺寸，将显影装置做成纵型较为有利。即，不是将构成显影装置的显影辊、磁辊、搅拌输送装置等的各部件像以往一样配置为与感光体大致成水平方向，而在设计上希望的是，配置为朝向斜上方乃至上方。
然而，在使用2成分显影剂的显影方式中，如果将装置小型化，则存在载体附着在感光体，调色剂飞扬等不妥善的情况发生的问题。尤其，如果通过将显影装置作为纵型而实现小型化，则从显影剂的环流、即从搅拌输送装置附近到显影辊为止的显影剂的供给变得复杂，载体附着在感光体上或调色剂的飞扬显著，另外，装置的小型化上存在局限性。
作为解决这样的感光体上的载体的附着等的问题的装置的一个，在专利文献1～3上，建议的有以下显影装置、以及搭载了所述显影装置的图像形成装置，其中，所述显影装置是，在用于收容2成分显影剂的外壳内，收容有搅拌显影剂并输送的搅拌输送装置、将显影剂保持在周表面而输送的磁辊、和与该磁辊保持规定间隔而对向配置并使保持在所述磁辊的显影剂中的调色剂静电附着的显影辊(混合显影方式)。根据该方式可知，即使有少量载体从磁辊附着到显影辊上，该载体也不能飞扬到感光体而重新返回到磁辊侧，因此，抑制载体附着到感光体，从而也难以发生载体减少等问题。
然而，在如上所述的混合显影方式中，在显影未使用的显影辊上的残留调色剂是用磁辊表面的磁刷摩擦的同时去除，因此，残留调色剂不能被充分清除而导致残留在显影辊上的情况时有发生。如果这样地残留调色剂的清洁不充分，则存在在接下来的显影时在前的图像的局部作为余像(鬼影)显现的现象(所谓履历现象)容易发生的问题(参照图5)。另外，如果不能够将显影后的残留调色剂充分地清洁，则存在调色剂附着在显影辊上，而调色剂不能飞扬到感光体的问题。
专利文献1特开平6-67546号公报(图1及图2)专利文献2特开2003-295613号公报专利文献3美国专利第3929098号说明书发明内容本发明的课题在于提供能够防止图像缺陷(鬼影)的发生或调色剂附着到显影辊等的显影装置及将此搭载的彩色图像形成装置、以及2成分显影剂。
本发明的显影装置，是在收容由磁性载体及非磁性载体调色剂构成的2成分显影剂的外壳内收容有用于搅拌并输送所述显影剂的搅拌输送装置；具备磁套筒及在所述磁套筒内的周方向上配列的多个磁极，并用于将所述显影剂保持在所述磁套筒的表面而输送的磁辊；与所述磁辊保持规定的间隔对向配置，且使保持在所述磁辊上的显影剂中的调色剂静电吸附的显影辊，其特征在于，所述非磁性调色剂是体积平均粒径为6～11μm，而4μm以下的调色剂粒子的比例为8个百分点以下。
即，本发明人得出，通过将非磁性调色剂的体积平均粒径及小粒径侧的粒度分布调整为适合混合显影方式的范围，防止图像缺陷(重影)的产生或调色剂向显影辊附着等，并得到良好的图像。如果4μm以下的调色剂粒子的比例超过8％，则导致容易发生图像缺陷(重影)的产生或调色剂向显影辊附着等。另外，如果调色剂的体积平均粒径不到6μm，则存在调色剂难以从显影辊飞扬到感光体，且图像浓度下降之患。另一方面，如果调色剂的体积平均粒径超过11μm，则存在图像的分辨度下降的顾虑。
本发明的所述磁性载体，优选的是，饱和磁化为35～50emu/g，体积平均粒径为35～50μm。由此，进一步可靠地防止载体附着在感光体上，另外，提高载体从磁辊分离的分离性，进而，能够在显影辊上形成更加均匀的调色剂薄层。
本发明的显影装置，优选的是，关于在所述磁辊的旋转中心具有原点的正交坐标，将所述搅拌输送装置配置在第I象限，而将所述显影辊配置在第III象限的纵型的显影装置。由此，能够小型化图像形成装置。进而，能够做成将显影装置及安装在该显影装置的调色剂容器能够容易地从图像形成装置的上部拆卸的构造，进而简单化锁紧处理的机构。
本发明的显影装置，适合于作图装置在水平方向上配列有多个的串列型彩色图像形成装置。
本发明的其他的备受瞩目之处及优点在下面详细叙述的说明中分晓。


图1是表示本发明的串列型彩色图像形成装置的概略图。
图2是表示配备在串列型彩色图像装置的黑色用作图装置的概略图。
图3是表示配备在图2中所示的黑色用作图装置的显影装置的概略图。
图4是表示配备在图1所示的串列型彩色图像形成装置的黑色用作图装置及青色用作图装置的概略图。
图5是以示意性表示显影时有可能发生的图像缺陷(鬼影)的图。
图6是表示说明激光衍射/散射式粒度分布测定装置的测定原理的概略图。
具体实施例方式
下面，对本发明的显影装置及将此搭载的串列型彩色图像形成装置进行详细的说明。
本发明中的显影装置属于如上所示的混合显影方式，并收容磁性载体及由非磁性调色剂构成的2成分显影剂。该显影剂中的非磁性调色剂，优选的是，体积平均粒径为6～11μm，4μm以下的调色剂粒子的比例为8个百分点以下。另外，磁性载体优选饱和磁化为35～50emu/g，体积平均粒径为35～50μm。
调色剂是如果其粒径过大，则分辨度降低。另一方面，如果调色剂粒径小，则难以从显影辊飞扬到感光体鼓，且不能得到适当的图像浓度。从而，调色剂的体积平均粒径在上述的范围内为佳。另外，4μm以下的调色剂离子的比例超过8个百分点，则调色剂将附着在显影辊表面，导致发生图像缺陷(鬼影)或浓度低下的不妥善的情况。为了进一步细密化磁辊表面的磁刷，且通过磁刷将充分的量的调色剂供给到显影辊，载体的体积平均粒径在上述的范围内为佳。
调色剂的体积平均粒径的测定方法是，使用库尔特计数复合筛分机类型(Coulter Counter Multi Sizer Type)IIE型(贝克曼·库尔特公司制)，并在电解液(使用1级氯化钠的1％NaCl水溶液)100～150ml中作为分散剂添加表面活性剂0.1～5ml，进而添加测定试样(调色剂)0.5～50mg。使试样产生悬浊后，用超音波分散机进行大约1～3分钟的分散处理，并通过库尔特计数复合筛分机类型IIE型，求得作为孔径(aperture)使用100μm孔径而测定了2～40μm粒子的粒度分布的体积分布。
载体的体积平均粒径的测定方法是可以通过如图6所示的激光衍射/散射式粒度分布测定装置(例如，堀场制作所制LA-500)求得。作为测定方法，测取试样10g，作为溶剂使用100ml甲醇，向加有甲醇的样品固定器添加少许试样，进行搅拌。将样品溶液在超音波分散构件31分散，搅拌的同时，用循环泵32中进行循环，并使样品溶液流入激光照射部33。其次，作为光源使用He-Ne激光34，并将所照射的激光束的直径用光束放大器35放大并照射到激光照射部，使衍射光M通过聚光透镜36并用检测器37检测，然后用AD转换器39转换成电信号，并在装置控制·运算部38计算粒度分布而测定数据。
另外，载体的饱和磁化是使用振动试样型磁力计(VSM-P7-15型东英工业制)，在将试样填充到专用容器并秤量后，设置在样品固定器，测定施加3.98×105A/m磁场下的饱和磁化。
为了通过形成在磁辊上的显影剂的磁刷，以滑动摩擦的方式抖掉没有使用在显影的显影辊上的残留调色剂，采用高磁载体而提高滑动摩擦力较为有效，但在本发明中的显影装置上，也为了除去显影辊上的残留调色剂的同时，使充分带电的调色剂重新附着在显影辊上，而且使该显影辊上的调色剂薄层均匀，优选的是，使用低磁力载体，即，饱和磁化在上述范围内的载体。通过使用低磁力载体，能够形成柔和的磁刷，从而能够在显影辊上形成均匀的调色剂薄层。另一方面，在使用了饱和磁化高的载体时，发生载体难以从磁辊分离，邻接的搅拌输送装置(桨叶式搅拌器等)的间距纹显现在图像上的不妥善的情况，但通过使用饱和磁化低的载体，使得磁约束力降低，易于从磁辊分离，因此，不会发生如上所述的搅拌器的不稳定(间距纹)。
另外，关于作为低磁载体的最大的问题点的载体的附着，通过使用以下所述的混合显影方式，即，使调色剂从形成在磁辊的磁刷附着到显影辊上，形成调色剂薄层，而使该调色剂飞扬到感光体的混合显影方式，使得即使少量的载体从磁辊附着到显影辊上，也不飞扬到感光体。即，载体的附着是在载体的电阻低时发生在感光体的整面部的事实是已为人所知，但在本发明中，将载体的体积电阻率设定在108～1012Ω·cm程度，只允许调色剂从磁辊附着到显影辊上，而尽量使载体不附着到显影辊上，并且在显影辊和感光体之间设置空隙，只允许调色剂飞穿。即使万一显影辊上附着有少量载体，也不能飞扬到感光体而重新返回到磁辊。其结果，显影剂不减少，从而不需要补充显影剂，或回收附着载体等的构造。
关于低磁力的载体，能够通过增加铁素体载体的杂质的方法制造，而且最近公开的有，在特开平11-202559号公报上枚举的包含Sn而组成的构成。还有，在35emu/g以下的饱和磁化的载体中，需要增加杂质的量，另外严格控制烧成条件，故不能得到充分的铁素体反应。作为结果，容易导致载体表面的凹凸增加，在用覆盖载体表面的涂布材涂布时批量性不稳定，在电阻上也产生不均，故存在实际使用上困难的问题。
本发明中的非磁性调色剂是由粘合树脂、着色剂等构成。作为粘合树脂，最好使用聚苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯-丙烯酸类缩聚物、聚乙烯类树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯类树脂、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚氨酯类树脂、聚乙烯醇类树脂、乙烯酯类树脂、N-乙烯类树脂、苯乙烯-丁二烯树脂等的热可塑性树脂。
作为着色剂，没有特别限定，但可以列举例如，黑色、洋红色、青色及黄色的颜料等。这些着色剂是相对粘合树脂100质量份，通常为2～20质量份，优选的是，以5～15质量份的比例掺合。
作为黑色类着色剂，可以枚举例如，乙炔黑、灯黑、苯胺黑等的碳黑。
作为洋红色类着色剂，可以列举例如，记载于彩色索引的C.I.颜料红81、C.I.颜料红(pigment red)122、C.I.颜料红57、C.I.颜料红49、C.I.溶剂红49、C.I.溶剂红19、C.I.溶剂红52、C.I.基本(Basic)红10、C.I.扩散(Disperse)红15等。
作为青色着色剂，可以列举例如，记载于彩色索引的C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝15-1、C.I.颜料蓝16、C.I.溶剂蓝55、C.I.溶剂蓝70、C.I.直接蓝86、C.I.直接蓝25等。
作为黄色着色剂，可以列举例如，萘酚黄色S等的硝基类颜料、汉撒黄色5G、汉撒黄色3G、汉撒黄色G、联苯胺黄色G、乌尔康坚劳黄色5G等偶氮颜料或黄色氧化铁、黄土等的无机颜料等。另外，记载于彩色索引的C.I颜料黄12、C.I颜料黄180、C.I溶剂黄2、C.I溶剂黄6、C.I溶剂黄14、C.I溶剂黄15、C.I溶剂黄16、C.I溶剂黄19、C.I溶剂黄21。
也可以在不损害本发明的效果的范围内向调色剂添加其他的添加剂。作为这样的添加剂，可以枚举例如，电荷控制剂、石蜡等。作为电荷控制剂，可以使用公知的电荷控制剂。作为带正电性电荷控制剂，可以使用例如，苯胺黑染料、脂肪酸变性苯胺黑染料、含羧基脂肪酸变性苯胺黑染料、四级铵盐、胺类化合物、有机物金属化合物等，作为带负电性电荷控制装置，可以使用例如，含氧羧酸的金属络合物、偶氮化合物的金属络合物、金属络合盐染料或水杨基酸衍生物等。作为蜡，可以列举的有例如，合成聚乙烯蜡、合成聚丙烯蜡等的烯烃类蜡、加洛巴蜡、雷斯蜡、小烛树蜡等的植物类蜡、褐煤蜡等的矿物类蜡、链烷蜡、微晶石蜡等的石油类蜡、乙醚类蜡、特氟隆(注册商标)类蜡等。
另外，也可以根据需要向调色剂添加无机氧化物等的额外添加剂。作为该额外添加剂，可以使用氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化硅、钛酸锶等。作为额外添加剂的体积平均直径是0.001～1.0μm，优选的是，0.005～0.3μm时最为理想。额外添加剂的添加量，优选的是，相对调色剂100质量份，为0.1～2.0的质量份的范围。额外添加剂和调色剂的混合，可以使用例如，亨舍尔混合机、V型混合机、塔布蜡混合机、普通混合机等。
其次，对于本发明中的调色剂的制造方法进行说明。首先，对粘结树脂，添加规定量的着色剂，并根据需要添加石蜡、电荷控制剂、电荷调整树脂等，并用亨舍尔搅拌器等的混合装置进行混合。然后，将该混合物用双轴挤压机等熔融搅拌后，用鼓裂碎机进行冷却，用锤击式粉碎机等的粉碎机大粒粉碎。然后，用气流式粉碎机等粉碎机进行粉末粉碎后，使用风力分级机等分级而得到体积平均粒径为6～11，且4μm以下的调色剂粒子的比例为8个百分点以下的调色剂。根据需要，也可以向所得到的调色剂另外添加规定量的额外添加剂。
本发明中的磁性载体，可以使用通过将例如，铁、镍、钴等磁性体金属及这些的合金、或含有稀土类的合金类、赤铁矿、磁铁矿、锰-锌类铁素体、镍-锌类铁素体、锰-镁类铁素体、锂类铁素体等的软铁素体、铜-锌类铁素体等铁类氧化物及这些的混合物等的磁性体材料进行烧结、吹制等而制造的磁性体粒子。另外，可以用苯乙烯丙稀酸树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、硅树脂、丙烯酸变性硅树脂、氟树脂等的树脂涂布该磁性体粒子的表面。除此之外，也可以将磁性体分散型树脂作为上述载体使用。在这种情况下，作为磁性体，可以列举上述磁性体材料，作为粘结树脂，可以列举例如，乙烯类树脂、聚乙醚树脂、环氧树脂、苯酚树脂、尿素树脂、聚氨酯类树脂、聚酰亚胺树脂、纤维素树脂、聚乙醚树脂或这些的混合物。
2成分显影剂中的调色剂浓度是1～20质量％，优选的是，3～15质量％。在调色剂浓度不到1质量％的情况下，存在图像浓度过度变稀之患。另一方面，在调色剂浓度超过20质量％的情况下，存在显影装置内发生调色剂飞扬，机内变脏或调色剂附着在记录纸等的背景部分的不妥善的情况之患。
图1是表示搭载了本发明的一个实施方式中的纵型的显影装置的连续彩色图像形成装置的概略剖面图。
在图像形成装置2内，在水平方向上从图1中的左到右的朝向的顺序配置有黑色用作图装置3、青色用作图装置4、洋红色用作图装置5及黄色用作图装置6。这些作图装置3、4、5、6分别具有感光体鼓10、带电器12、曝光装置(严格来说，是曝光装置的一部分，即，半导体激光或LED头)14、在后详细记述的显影装置100、转印装置16、清洁装置18等的作图元件。除此之外，在上述的图1中，为图示的简略化，上述的作图元件的符号是只加在了黑色用作图装置3。在各作图装置3、4、5、6的显影装置100上分别安装有用于补充对应的颜色的调色剂的调色剂容器100A。
在作图装置3、4、5、6的下侧，配设有输送带机构20。输送带机构20具有驱动辊20A、被驱动辊20B、驱动辊20A及卷在被驱动辊20B之间的无接头状的输送带20C。位于输送带20C的上侧的移动面20a是通过作图装置3、4、5、6的感光体鼓10和转印装置16之间而在大致水平方向上延伸，且形成着记录纸的输送面。输送带20C是通过驱动辊20A及被驱动辊20B，以在图1中的逆时针方向旋转移动(参照图2中的箭头)。
在输送带机构20的下方，配设有供纸箱22。在输送带机构20的下游配设有定影装置24、排出辊26、排纸盘28等。由供纸箱22送出的记录纸是通过输送带机构20输送到感光体鼓10和转印装置16之间。在记录纸上顺次转印对应彩色图像的颜色的调色剂，并通过定影装置定影之后，通过排出辊26排出到排纸盘28。
其次，对包含配备有上述串列型彩色图像形成装置的显影装置100的作图装置3、4、5、6进行详细的说明。还有，作图装置3、4、5、6的构成是相互相同，因此，下面，作为这些的代表，对黑色用作图装置3进行说明。
如图2及图3所示，作图装置3具有感光体鼓10、带电器12、曝光装置14、显影装置100、转印装置16、清洁装置18等的作图元件。在串列型图像形成装置中，将配置在感光体鼓10的周围的带电器12、曝光装置14、显影装置100、转印装置16、清洁装置18等的作图元件等设计为紧凑化至关重要，为此在本实施方式中将显影装置100设计为大致呈纵型。
作为感光体鼓100的感光材料，可以使用带正电有机感光体(正OPC)、a-si感光体等。在使用正OPC的情况下，臭氧等发生少，带电稳定，尤其单层构造的正OPC在由于长期使用而导致膜厚变化的情况下，也是感光特性变化少，且画质稳定，故适合长寿命的系统。还有，在将正OPC使用在长寿命的系统的情况下，优选的是，将膜厚设定为从20μm到40μm左右。在膜厚不到20μm的情况下，膜厚减少到10μm左右时，由于绝缘被破坏而导致黑点的发生突出。另外，在将膜厚设定为超过40μm的情况下，成为感应度降低，图像浓度下降的要因。
曝光装置14是能够使用半导体激光器或LED头。在作为感光材料使用正OPC的情况下，770nm左右的波长较为有效。在a-si感光体的情况下是685nm左右的波长较为有效。在本发明的实施方式中，作为感光材料使用正OPC，作为曝光装置14使用LED头。
本发明的显影装置100具有能够使用合成树脂等而形成的外壳110。在外壳110中的与感光体鼓10对向的端面是开放着。在外壳110内收容有由磁性载体及非磁性载体调色剂构成的2成分显影剂、搅拌该显影剂并输送的搅拌输送装置120、将显影剂磁吸引在周表面上保持而输送的磁辊130、分别对向该磁辊130及感光体鼓10的周表面保持规定的间隔而配设，并且只静电吸附调色剂的显影辊140。
磁辊130具有由铝等非磁性材料构成的圆筒状的磁套筒132、和在该磁套筒132内将多个磁极N1、S1、N2、N3、S2按这个顺序排列在周方向的静止永久磁铁134。将2成分显影剂磁吸引在磁套筒132的周表面保持而形成磁刷，并通过磁套筒132的旋转输送2成分显影剂。该磁辊130构成为通过第1直流电源装置136被施加规定的直流偏压。
显影辊140是构成为由导电性材料等构成的圆筒状部件(套筒)。作为套筒的材质，只要是均匀的导电体即可，可以适用铝、不锈钢、将周表面用导电性树脂覆盖的导电体等。套筒的表面电阻是考虑显影性和显影漏泄而决定。显影辊140的周表面和正OPC的周表面之间的间隙是设定为大约250μm。在该空间不使用金属丝电极等。该显影管140构成为通过第2直流电源装置142施加规定的直流偏压的同时，通过交流电源装置144重叠施加交流偏压。
在外壳110内，在与磁辊130邻接的位置设置有第1显影剂搅拌室112，进而设置有通过第1显影剂搅拌室112和隔壁113分隔的第2显影剂搅拌室114。第1及第2显影剂搅拌室112、114在磁辊130的轴方向的两端部相互连通，并作为整体形成无接头状的循环输送路径。该循环输送路径构成外壳110内的显影室。第1显影剂搅拌室112是与磁辊130平行地沿磁辊130呈直线状延伸。第2显影剂搅拌室114是夹住隔壁113而与第1显影剂搅拌室112平行地呈直线状延伸。
搅拌输送装置120是由第1旋转螺旋叶片部件122、和第2旋转螺旋叶片部件124构成。第1旋转螺旋叶片部件122是以旋转自由的方式配设在第1显影剂搅拌室112内使之沿第1显影剂搅拌室112及磁辊130呈直线状延伸，第2旋转螺旋叶片部件124是以旋转自由的方式配设在第2显影剂搅拌室114内使之沿第2显影剂搅拌室114呈直线状延伸。在外壳110内另外设置有用于设定保持在磁辊130的周表面的显影剂的层厚的层厚设定挡板117。
在上述显影装置100中，关于在磁辊130的旋转中心O(换言之，磁套筒132的旋转中心O)具有原点的正交坐标(由正交的x轴及y轴构成的假想的平面坐标)，将第1旋转螺旋叶片部件122及第2旋转螺旋叶片部件124配置在第I象限，将显影辊140配置在第III象限。第1旋转螺旋叶片部件122及第2旋转螺旋叶片部件124并列设置在大致水平的方向上。伴随此，第1显影剂搅拌室112及第2显影剂搅拌室114在第I象限并列设置在大致水平的方向上。
在外壳110的下方(在外壳110的下面、和带机构20的上侧的移动面20a之间)，空间区域S是形成在第IV象限、或从第IV象限横跨第III象限而形成着。感光体鼓10、带电器12、LED头14、转印装置16及清洁装置18是配置在第III象限。
通过如上所述地使显影装置100具有纵型的构造，能够在显影装置100的下方形成空间区域S，从而对图像形成装置的小型化的实现大大贡献。即，如图1及图4所示，在形成于黑色用作图装置3的显影装置100的空间区域S，配置有与之邻接的青色用作图装置4的感光体鼓10、带电器12、LED头14、转印装置16及清洁装置18。同样，在形成于青色用作图装置4的显影装置100的下方的空间区域S，配置有与之邻接的洋红色用作图装置5的感光体鼓10、带电器12、LED头14、转印装置16及清洁装置18。进而，在形成于洋红色用作图装置5的显影装置100的空间区域S，形成有与之邻接的黄色用作图装置6的感光体鼓10、带电体12、LED头14、转印装置16及清洁装置18。这样，能够尽可能地有效利用水平方向上的空余空间排列配置具有纵型的显影装置100的作图装置3、4、5、6，因此，能够缩短连续性彩色图像形成装置的纵向及横向尺寸，从而能够紧凑化整体的构成。
在作图装置3、4、5、6中，调色剂容器100A分别可以配置在显影装置100的上部，即，外壳110的上部。由此，使得能够通过内置的调色剂搅拌输送装置，从调色剂补充口自由下落，并在交换时是从图像形成装置主体2的上方取下，而重新从上方安装的单纯的构成变得可能。另外，与调色剂容器100A相同，显影装置100也能够从上方取下，而重新从上方安装，并且每当异常时或维护等时，能够易于执行拆卸及安装操作。显影装置100的构成也作为整体被简单化。
如图3所示，静止永久磁铁134的磁极是将多个磁极N1、S1、N2、N3、S2按这个顺序在周方向上并列配置而构成。磁极N2和N3是构成相同的磁极的一对磁极(排斥磁极)。即，静止永久磁铁134是磁极N1、磁极N3、输送磁极S2、输送磁极S1、输送磁极N2构成，所述磁极N1位于最接近显影辊140的位置，所述磁极N3接收通过第1旋转螺旋叶片部件122搅拌输送的2成分显影剂并保持，且位于通过用于设定形成在磁套筒132的周表面的磁刷的高度的层厚设定挡板117进行分块的分块区域，所述输送磁极S2输送向最接近磁极N1分块的磁刷，所述输送磁极S1从最接近磁极N1接收磁刷，所述输送磁极N2从输送磁极S2接收磁刷并输送到显影剂搅拌室112内。
还有，在本发明中，优选的是，在磁套筒132的半径方向的外侧，通过相同的磁极的一对磁极(排斥磁极)N2和N3之间的产生的磁斥力，形成该磁极的N2和N3之间形成的垂直磁力的值最小的区域(下面，将该区域称为“最低磁力区域”)的同时，使该最低磁力区域位于第I象限的θ＝35°～60°的角度范围内。在此，第I象限的角度θ是指连接最低磁力区域和原点○的直线与x轴所成的角度。还有，最低磁力区域的垂直磁力是无需多论地由于显影装置100的构成(磁辊130的直径、静止永久磁铁134的配置、静止永久磁铁134的磁力等)而不同。例如，也存在1mT(毫特斯拉)以下的情况，也存在3mT的情况，理想的是，优选0特斯拉或尽可能接近0特斯拉的值。
感光体鼓10、显影装置100的显影辊140、磁辊130、第1旋转螺旋叶片部件122及第2旋转螺旋叶片部件124是分别通过未图示的驱动装置按如图2、3所示的箭头方向旋转而被驱动。静电潜像载体，即，正OPC是通过带电器12致使带电400V。其后，如果通过LED以770nm的波长进行曝光，则曝光后的电位(最大曝光后的感光体的电位)将被设定为70V。通过使第1及第2旋转螺旋叶片部件122及124旋转而驱动，搅拌显影剂而致使调色剂带电一定程度。
第1显影剂搅拌室112内的2成分显影剂使保持在磁套筒132的周表面。保持在磁套筒132的周表面的显影剂是通过层厚设定挡板117而形成规定的厚度。这样，保持在磁辊132的周表面上的显影剂是以一定的厚度接触显影辊140的周表面。在磁套筒132上通过第1直流电源装置136施加有规定直流偏压V1，在显影辊140上通过第2直流电源装置142施加有规定直流偏压V2，因此，通过磁套筒132和显影辊140的电位差(V1-V2)，只有显影辊140的周表面吸附有调色剂而形成薄层。通过将磁套筒132的直流偏压V1设定为400V，将显影辊140的直流偏压V2设定为100～150V，在显影辊140的周表面形成大约1.0～1.5mg/cm2的调色剂层。此时的显影剂的带电量大约为10～20μC/g较适合。如果带电量不到10μC/g，则调色剂飞扬突出，如果超过20μC/g，则形成薄层的调色剂难以飞扬到感光体鼓10的周表面。
附着在显影辊140的周表面的调色剂是通过向显影辊140施加直流和交流重叠的偏压，能够飞扬到形成在感光体辊10的周表面的静电潜像而显影。还有，为了防止调色剂的飞扬，向显影辊140施加交流偏压是在显影之前进行。具体来说，对由第2直流电源装置142施加有规定的直流偏压V2的显影辊140，在显影之前通过交流电源装置144向显影辊140重叠施加规定的交流偏压。设定交流偏压(峰间电压)Vp-p＝1.5KV、频率f＝3.0KHz，由此能够平衡图像浓度·点再现·灰雾的除去。另外，通过将负荷率(Duty Ratio)设定为30％，能够控制显影成本。
如果对越过显影辊140的调色剂层的表面测定电位，则大约为320V，可以说320V-70V(最大曝光后的感光体的电位)＝250V为实质上显影的实际单位。磁辊132的周表面和显影辊140的周表面之间的间隔是设定为400μm。层厚设定挡板117和磁辊132的周表面之间是根据磁套筒132的粒径而进行调整，但例如在体积平均粒径为35μm的磁性载体和非磁性调色剂10％的2成分显影剂的情况下，就设定为400～500μm，使磁刷接触显影辊140的周表面。如果磁辊132的周表面和显影辊140的周表面之间的缝隙过分狭窄，则二成分显影剂不通过磁套筒132及显影辊140之间而溢出。另一方面，如果该缝隙过大，则而成分显影剂不能接触显影辊140的周表面，致使很难回收显影辊140的调色剂。从而，如果在该状态下重复显影操作，则调色剂将粘合在显影辊140的周表面，导致调色剂不能飞扬到感光体鼓10。这些问题是可以通过将所述缝隙设定为400～500μm而减少。
由磁性材料构成的层厚设定挡板117是相对配设在磁辊130的静止永久磁铁134的分块磁极N3，在半径方向的外方配置为实质上与之对向，因此，磁场形成在磁辊130和层厚设定挡板117之间。通过这样的构成，严格控制形成在磁套筒132的周表面的磁刷的输送性，进而通过对磁套筒132的表面滚花加工或进行喷射处理而提高输送性，能够缓和磁套筒132和层厚设定挡板117之间的缝隙容限(gap margin)。
第1显影剂搅拌室112内的2成分显影剂是吸附在旋转的磁套筒132的周表面而被引上，并作为磁刷。通过了磁套筒132及层厚设定挡板117之间的缝隙的磁刷，在通过与显影辊140的缝隙时只有非磁性调色剂被供给到显影辊140。只有非磁性调色剂供给到显影辊140的磁刷，以吸附在磁套筒132的周表面的状态被输送到第1显影剂搅拌室112，并从磁套筒132的周表面剥离而被返送到显影剂搅拌室112内。返送到第1显影剂搅拌室112内的2成分显影剂是沿第1显影剂搅拌室112及第2显影搅拌室114，分别被通过第1及第2旋转螺旋叶片部件122及124与其他2成分显影剂一并搅拌并输送。在显影室内的调色剂量不足时，像周知的一样从调色剂容器100A补充调色剂。为了在大量记录纸上记录彩色图像，需要反复进行这样的工序。
然而，从磁套筒132的周表面剥离磁刷，最为容易的是朝向正下方(重力的方向)进行剥离，但显影装置100变得横向为长，影响图像形成装置的紧凑化，故不优选。如上所述，在本实施方式中的显影装置100中，为促进图像形成装置的紧凑化，将第1及第2旋转螺旋叶片部件122及124配置在第I象限，将显影辊140配置在第III象限。因此，在磁套筒132中，向显影辊140只供给了调色剂的磁刷需要将此在磁套筒132的周表面上从下方抬起到比水平位置还要靠上方，具体来说，从第III象限及第IV象限抬起到第I象限而进行剥离。
为了从磁套筒132的周表面剥离磁刷，也可以将相同磁极的永久磁铁固定配置在内部，形成上述的最低磁力区域。然而，如果将磁刷提升到水平位置，则即使存在磁斥力引起的最低磁力区域，如果该最低磁力区域相近上述水平位置，则磁刷不折回到显影室(第1显影剂搅拌室112)，其一部分磁性载体及/或非磁性调色剂也从显影室漏到下方(第IV象限)。对此，在将最低磁力区域设置在相近第II象限的位置时，导致磁刷不中断剥离地照样通过磁套筒132的周表面和层厚设定挡板117之间的缝隙，成为相同磁刷继续存在于磁套筒132的周表面的所谓的分离不良的不希望的状态。如果发生这样的分离不良，仅对几张记录纸实施显影就会导致图像浓度极端地下降。
在本发明中，具有与内置在磁辊130的静止永久磁铁134相同磁极的一对磁极N2和N3，并通过使垂直磁力的值最小的区域，即，最低磁力区域位于第I象限的35°～60°的角度范围内，能够同时消除如上所述的显影剂的分离不良、和从显影室漏向下方(第IV象限)的两个不希望的现象，其中，所述垂直磁力的值最小的区域是由磁极N2和N3之间产生的磁斥力形成在该一对磁极N2和N3之间。即，在显影过程中，只有非磁性调色剂被供给到显影辊140的磁刷以吸附在磁套筒132的周表面的状态输送到显影室第1显影剂搅拌室112，并在上述0特斯拉的区域从磁套筒132的周表面剥离而返回到第1显影剂搅拌室112内。上述最低磁力区域位于第I象限的35°～60°的角度范围内，因此，磁刷可以可靠地返回到显影室(第1显影剂搅拌室112)，避免其一部分磁性载体及/或非磁性调色剂从显影室漏到下方(第IV象限)。另外，磁刷以吸附在磁套筒132的周表面的状态通过第I象限的35°～60°的角度范围时被剥离，因此，能够消除相同磁刷通过磁套筒132的周表面和层厚设定挡板117之间的缝隙而继续存在于磁套筒132的周表面上的所谓分离不良的不妥善的情况。
还有，在图示的实施方式中，作为相同的磁极的一对磁极N2和N3都配置在第I象限，但不限定于此。重要的是，使磁极N2和N3之间(磁斥力之间)形成的上述最低磁力区域位于第I象限的35°～60°的角度范围内，而将作为相同的磁极的一对磁极N2和N3的周方向位置根据各个显影装置设定在适当的位置即可。
下面，枚举实施例及比较例对本发明进行详细的说明，但本发明是不仅限于以下的实施例。
(实施例)平均粒径及饱和磁化为表1所示的值的载体配合10质量％的体积平均粒径为表1所示的值的调色剂，用球磨机混合分别得到2成分显影剂。使用这些显影剂进行了图像形成试验。在试验中使用的调色剂及载体的具体情况、在评估中使用的装置、以及评估方法表示如下。结果如表1所示。
(调色剂的制造方法)下面，对调色剂及载体进行详细的记载。还有，份表示“质量份”。
(粘合树脂的制造)
将聚氧化丙稀(2，2)-2，2-双(4-羟苯基)丙烷4.0mol、聚氧化乙烯(2，2)-2，2-双-(4-羟苯基)丙烷1.0mol、对苯二甲酸4.5mol、苯偏三酸酐0.5mol和氧化二丁基锡4g在氮气环境下，230℃下反应8小时，得到了软化点为120℃的聚酯树脂。
(配合组成)上述中制造的聚酯树脂100份加洛巴蜡(件号Cl公司名加藤洋行)10份碳黑(件号MA100公司名三菱化学)4份4级胺盐(件号FCA201PS公司名藤仓化成)3份将上述配合组成的混合物用亨舍尔混合机混合后，用辊磨机熔融混合，冷却后用喷磨机进行了微粉碎。将所得到的细粉碎品通过改变分级条件而得到分级调色剂粒子。还有，在用一次分级得不到具有期望的粒度分布的调色剂时，重复分级而得到调色剂粒子。进而，将所得到的调色剂粒子和下述的额外添加剂用亨舍尔混合机进行混合4分钟，而得到No.1～10的调色剂。
调色剂粒子 100份疏水性二氧化硅(silica)微粒 1.0份氧化钛微粒(型号CR-EL、公司名称石原产业)0.5份上述疏水性二氧化硅微粒是通过以下方法制造。
使用日本气动工业公司制喷磨机IDS-2型对日本アエロジル公司制RA-200H进行粉碎·调整使之达到期望的比表面积。将所得到的二氧化硅微粒100质量份放入密封型亨舍尔机，将混合了等量份的γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和二甲基硅油的疏水化处理剂20质量份用喷雾器从上均匀地涂布，进而进行混合的同时在110℃下反应2小时进行疏水化处理，然后，减压除去副反应生成物，在200℃下加热1小时，得到期望的二氧化硅。
显影剂是バウダ一テツク公司制树脂涂层铁素体载体(具有试样No.1～10的特性的样品)添加如上所述地得到的调色剂10％混合并用球磨机混合30分钟而制造。使用所得到的调色剂，用京瓷株式会社制打印机FS-C5016N进行了评估。
(评估方法)
①显影鬼影用肉眼确认了当印上了如图5所示的图像图案时的图像履历的水平。
○无履历△在第2圈有若干履历×第2张以后也没有履历②1点再现性用放大镜(lupe)确认1点及1点线部分，如能没有问题地确认的情况下，则在表中记载“○”，如不能的情况下，则在表中记载“×”。
表1

如表1所示，在试样No.7～9中，发生显影鬼影，或1点再现性差。对此，在试样No.1～6及10中，是不发生显影鬼影，且1点再现性也良好。但是，作为这样的试验结果的原因，只用载体的体积平均粒径或饱和磁化，进而调色剂的体积平均粒径不能说明。
因而，本发明人在分析上述原因的过程中，查明了调色剂粘合在显影辊的起因。进而，当对粘合调色剂进展分析，就得出调色剂中的小粒径调色剂，尤其4μm以下的调色剂具有容易粘合在显影辊的倾向。
即，如果调查在上述试样No.1～10中使用的各调色剂4μm以下的个数比例，则如表2所示。在表2也表示了于表1相同的显影鬼影及1点再现性的评估结果。
表2

在表2中，得出在对4μm以下的调色剂的个数比例、和显影鬼影及1点再现性的评估结果进行比较，4μm以下的个数比例为8％以下时，不发生显影鬼影，且1点再现性也良好。
即，在试样No.7、8中，4μm以下的的调色剂的量为10％，但通过磁刷抖掉显影辊上的调色剂变得不充分，导致产生了显影鬼影现象。
在试样No.9中，调色剂的体积平均粒径为14μm(表1)，且4μm以下的调色剂的量为5％，故调色剂分散严重，1点的再现性显著恶化。
试样No.10是由于调色剂的体积平均粒径为5μm，所以初期的图像浓度小于1.0等，图像浓度淡。之所以是因为，调色剂的粒径小而难以从显影辊飞扬到感光体。
从以上的结果可知，在使用由磁性载体及非磁性载体构成的2成分显影剂的混合显影方式中，非磁性调色剂是体积平均粒径为6～11μm，且4μm以下的调色剂粒子的比例为8个百分点以下，而这样做对于在防止图像缺陷(重影)的发生或显影辊上调色剂附着等上是优选的。
权利要求
1.一种显影装置，是在收容由磁性载体及非磁性载体调色剂构成的2成分显影剂的外壳内收容有用于搅拌并输送所述显影剂的搅拌输送装置；具备磁套筒及在所述磁套筒内的周方向上配列的多个磁极，并用于将所述显影剂保持在所述磁套筒的表面而输送的磁辊；与所述磁辊保持规定的间隔对向配置，且使保持在所述磁辊上的显影剂中的调色剂静电吸附的显影辊，其特征在于，所述非磁性调色剂是体积平均粒径为6～11μm，而4μm以下的调色剂粒子的比例为8个百分点以下。
2.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，所述磁性载体是饱和磁化为35～50emu/g，体积平均粒径为35～50μm。
3.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，载体的体积电阻率为108～1012Ω·cm。
4.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，所述非磁性调色剂是由粘结树脂、着色剂、电荷控制剂及蜡构成，且额外添加有从氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化镁、氧化硅及钛酸锶中选择的额外添加剂。
5.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，所述2成分显影剂中的调色剂浓度为1～20质量％。
6.根据权利要求1所述的显影装置，其特征在于，关于在磁辊的旋转中心具有原点的正交坐标，将所述搅拌输送装置配置在第I象限，将所述显影辊配置在第III象限。
7.根据权利要求6所述的显影装置，其特征在于，在第III象限，与所述显影辊保持空隙而配置感光体。
8.根据权利要求6所述的显影装置，其特征在于，以从第IV象限、或第IV象限跨到第III象限的方式形成有空间区域S。
9.根据权利要求8所述的显影装置，其特征在于，在所述空间区域S，位有邻接的其他的显影装置的配置在第III象限的感光体。
10.根据权利要求6所述的显影装置，其特征在于，所述磁辊是由磁套筒、和在所述磁套筒内沿周方向将多个磁极N1、S1、N2、N3、S2按这个顺序排列配置的静止永久磁体构成，通过一对磁极N2和N3之间产生的磁斥力，使形成在所述一对磁极N2和N3之间的垂直磁力的值最小的区域位于第I象限的θ＝35°～60°的角度范围内。
全文摘要
一种显影装置(100)，是在收容由磁性载体及非磁性载体调色剂构成的2成分显影剂的外壳(110)内收容有用于搅拌并输送所述显影剂的搅拌输送装置(122、124)；具备磁套筒(132)及在所述磁套筒(132)内的周方向上配列的多个磁极，并用于将所述显影剂保持在所述磁套筒(132)的表面而输送的磁辊(130)；与所述磁辊(130)保持规定的间隔对向配置，且使保持在所述磁辊(130)上的显影剂中的调色剂静电吸附的显影辊(140)，其中，非磁性调色剂是体积平均粒径为6～11μm，而4μm以下的调色剂粒子的比例为8个百分点以下。由此能够防止图像缺陷(鬼影)的发生或调色剂附着到显影辊等。
文档编号G03G9/08GK1728009SQ20051008825
公开日2006年2月1日 申请日期2005年8月1日 优先权日2004年7月30日
发明者沟部猛雄 申请人:京瓷美达株式会社