專利名稱：圖像形成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如復(fù)印機(jī)、打印機(jī)或傳真設(shè)備的使用光電打印方法或靜電記錄方法的圖像形成設(shè)備。
背景技術(shù)：
在使用光電打印方法的常規(guī)圖像形成設(shè)備中，尤其是進(jìn)行彩色圖像形成的圖像形成設(shè)備中，廣泛使用了雙成分顯影方法，該方法使用非磁性色粉(色粉)和磁性載體(載體)的混合作為顯影劑。該雙成分顯影方法與現(xiàn)已提出的其他顯影方法相比，具有圖像質(zhì)量的穩(wěn)定性和設(shè)備耐久性的優(yōu)點(diǎn)。
作為采用雙成分顯影方法的常規(guī)常用顯影設(shè)備的例子，可以留意例如日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.H11-007189中描述的設(shè)備?，F(xiàn)在將參考附圖的圖6描述雙成分顯影設(shè)備。
在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.H11-007189中描述的這種雙成分顯影設(shè)備1中，作為顯影劑運(yùn)載元件的顯影套筒9具有通過(guò)磁力將雙成分顯影劑3保持在其表面上，并且將它運(yùn)載到與作為圖像承載元件的鼓形光電感光元件(此后稱作“感光鼓”)100相對(duì)的顯影區(qū)域25的功能，并且該顯影套筒9被安置得相對(duì)于感光鼓的表面具有預(yù)定空隙，并且具有將預(yù)定顯影電場(chǎng)施加于該空隙從而使色粉附著在靜電圖像上的功能。
對(duì)于顯影套筒9的半徑，到現(xiàn)在為止，8到12mm的數(shù)量級(jí)是主流，但是近年來(lái)，也已經(jīng)制造了半徑約為6mm的顯影套筒。
并且，對(duì)于顯影套筒9的材料，如日本專利公開(kāi)No.H11-007189中所述，使用了諸如鋁或非磁性不銹鋼的非磁性材料，但是近年來(lái)，隨著朝向低價(jià)的趨勢(shì)，鋁成為主流。
另一方面，由于近年來(lái)對(duì)顏色圖像的需要的提升，在用于進(jìn)行彩色圖像形成的圖像形成設(shè)備中，如同在單色圖像形成設(shè)備中一樣，與需要設(shè)備的低成本的同時(shí)，設(shè)備的小型化成為需要。特別地，對(duì)于顯影設(shè)備，通常在進(jìn)行彩色圖像形成的圖像形成設(shè)備中設(shè)置四色顯影設(shè)備，因此其小型化的必要性很高。當(dāng)然，顯影套筒已經(jīng)具有小型化和半徑更小的趨勢(shì)。
然而，隨著半徑更小的趨勢(shì)，顯影套筒9的機(jī)械強(qiáng)度也具有變得更小的傾向。原因是，首先，半徑簡(jiǎn)單地變得更小。另一個(gè)原因是為了將包含在顯影套筒中的磁體輥7的磁力保持在所需級(jí)別，磁體輥7的半徑也不得不采取大于某個(gè)尺寸程度的尺寸，因此顯影套筒9的內(nèi)徑不能制作得小，從而顯影套筒的厚度必須可避免制作得小。
現(xiàn)在，本發(fā)明人已經(jīng)在其對(duì)小型顯影設(shè)備的研發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)以下新問(wèn)題。
具有由于使顯影套筒在其上運(yùn)載具有磁性的雙成分顯影劑，從而顯影套筒彈性形變的現(xiàn)象。
本發(fā)明人通過(guò)使用如日本專利申請(qǐng)公開(kāi)H11-007189中所述的這種構(gòu)造的顯影設(shè)備，已經(jīng)進(jìn)行了如下的測(cè)量。
首先，已經(jīng)在雙成分顯影劑被提供給顯影設(shè)備中之前的狀態(tài)下，測(cè)量了顯影設(shè)備中的顯影套筒的形狀。所使用的測(cè)量設(shè)備是Mitsutoyo公司生產(chǎn)的CNC三維測(cè)量機(jī)器Crysta-Apex 1220。
在圖6中，拆卸下感光鼓100，并且測(cè)量顯影套筒9的對(duì)著感光鼓100的一側(cè)的圓周上的三個(gè)或更多位置。從此測(cè)量結(jié)果計(jì)算圖6所示的顯影套筒9的橫截面中的圓的中心位置。對(duì)垂直于圖6的圖紙平面的方向(顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)軸方向)上的幾個(gè)位置，以包括圖像形成設(shè)備的圖像形成寬度區(qū)域的端部分和中心的方式，執(zhí)行測(cè)量。
接著，測(cè)量顯影套筒9涂覆著雙成分顯影劑的狀態(tài)下顯影套筒9的形狀。
首先，雙成分顯影劑被提供到顯影設(shè)備中，并且顯影設(shè)備如通常使用地被驅(qū)動(dòng)，從而達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，其中顯影套筒9已經(jīng)涂覆有預(yù)定量的雙成分顯影劑。顯影設(shè)備的驅(qū)動(dòng)停止一次用于測(cè)量，并且部分地除去顯影套筒9對(duì)著感光鼓100的一側(cè)上的其位置需要測(cè)量的部分上的雙成分顯影劑。測(cè)量所用的探針的尖端的尺寸是幾毫米的數(shù)量級(jí)，因此要除去的范圍可以是10mm平方數(shù)量級(jí)的區(qū)域，使得該探針可以接觸顯影套筒9，而不接觸雙成分顯影劑。除去的方法可以是使用一張紙或涂抹器等將雙成分顯影劑安靜地從測(cè)量部分移動(dòng)，或者可以通過(guò)空氣吸出或氣吹，或通過(guò)磁性吸引?？梢酝ㄟ^(guò)氣吹除去直接附著在顯影套筒9上的色粉。
通過(guò)這種方法，可以測(cè)量附著有雙成分顯影劑的顯影套筒9的形狀。然而，如果過(guò)度除去雙成分顯影劑，具有引起發(fā)生條件與要測(cè)量的初始所需狀態(tài)不同的可能性，因此需要注意。
當(dāng)本發(fā)明人以上述方式測(cè)量了由于出現(xiàn)或沒(méi)有附著于其上的雙成分顯影劑而引起的顯影套筒9的形狀改變時(shí)，發(fā)現(xiàn)由顯影套筒9形成的圓柱體的中心軸以弓形的形式彎折。
當(dāng)本發(fā)明人接著測(cè)量在幾種條件下的此差異時(shí)，根據(jù)圖像形成寬度的兩端和中心的圓的位移量之間的差(此后稱為“彎折量δ”)，形變量的大小通常是0.010mm到0.200mm的數(shù)量級(jí)。
產(chǎn)生此形變的力是磁體輥7磁性地吸引作為磁性材料的雙成分顯影劑的力。
即，已經(jīng)接收了磁體輥7用來(lái)吸引雙成分顯影劑的力的該雙成分顯影劑推動(dòng)顯影套筒9的管丕(blank tube)，并且其圓周分布不均勻而是偏向的，因此通過(guò)所得的力，顯影套筒9在一個(gè)方向上移位。
并且，此力軸向地均勻地施加在涂覆有雙成分顯影劑的區(qū)域中，因此，在兩端被支撐的顯影套筒9以弓形的形式彎折。
通過(guò)各種條件使彎折量δ的大小和彎折方向改變，該各種條件諸如套筒管丕的材料、形狀和厚度，以及磁體的磁極布置和尺寸、磁性載體的磁化量、以及基于調(diào)節(jié)刀片的位置和顯影容器的形狀引起的雙成分顯影劑的附著量。
例如，在本發(fā)明人進(jìn)行測(cè)量的條件下的具體彎折量δ如下
鋁管丕 半徑8mm厚度0.6mm→ δ＝0.080mm鋁管丕 半徑8mm厚度0.8mm→ δ＝0.055mm不銹鋼管丕 半徑8mm厚度0.5mm→ δ＝0.020mm在此，將考慮感光鼓100和顯影套筒9之間的最近距離(此后稱為“SD距離”)。
如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知，SD距離是雙成分顯影方法中的重要設(shè)計(jì)參數(shù)，并且一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)常有將SD距離設(shè)定為0.200mm到1.000mm的數(shù)量級(jí)范圍的情況。
此SD距離越均勻，越能夠確保圖像密度的均勻性。根據(jù)本發(fā)明者的研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)波動(dòng)量相對(duì)于SD距離的中心設(shè)計(jì)值超過(guò)10％時(shí)，圖像密度的均勻性變得不能允許。特別地，在批量生產(chǎn)的非均勻性導(dǎo)致SD距離偏向規(guī)定公差的最大值一側(cè)的情況下，或者在顯影套筒9上的雙成分顯影劑的層厚度偏向規(guī)定公差的最小值的情況下，SD距離的這種非均勻性很可能被實(shí)際化為圖像密度的非均勻性。
顯影套筒9的彎折影響SD距離的程度還取決于顯影套筒9的彎折方向和從顯影套筒9看去的感光鼓100的中心位置的方向之間的關(guān)系。
例如，當(dāng)在圖6中時(shí)，影套筒9的彎折方向是向左上45度的方向，并且感光鼓100從顯影套筒9看去為正右方向，SD距離被改變了對(duì)應(yīng)于顯影套筒9的彎折量δ的SD距離方向分量的0.7δ的量。
即，雖然取決于顯影設(shè)備1的構(gòu)造及其與感光鼓100的布置關(guān)系，但是具有由于顯影套筒9的半徑較小因而其彎折量δ的SD方向分量超過(guò)10％的情況，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這是破壞圖像密度均勻性的因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種圖像形成設(shè)備，即使顯影劑運(yùn)載元件彎折，它也可以獲得圖像密度的均勻性。
獲得上述目的的圖像形成設(shè)備具有
圖像承載元件，其上承載靜電圖像；該圖像承載元件在顯影區(qū)域中具有圓弧配置；顯影劑運(yùn)載元件，用于在其上承載顯影劑，并且將該顯影劑運(yùn)載到用于顯影靜電圖像的顯影區(qū)域，該顯影劑運(yùn)載元件被可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且布置在圖像承載元件的旋轉(zhuǎn)軸方向上、與最大靜電圖像形成寬度相對(duì)的區(qū)域的兩端部分之外的區(qū)域中的顯影劑運(yùn)載元件支撐位置處，以便與顯影區(qū)域中的圖像承載元件處于非接觸狀態(tài)，以及該顯影劑運(yùn)載元件被設(shè)計(jì)得由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中作用的力彎折，使得在顯影劑運(yùn)載元件支撐位置之內(nèi)的區(qū)域中，顯影劑運(yùn)載元件的表面可以從圖像承載元件的表面離開(kāi)，其中圖像承載元件和顯影劑運(yùn)載元件被布置成使得圖像承載元件的旋轉(zhuǎn)軸和一條直線之間具有偏斜的關(guān)系該直線通過(guò)在其兩端部分處在與顯影劑運(yùn)載元件的旋轉(zhuǎn)軸方向垂直的方向上的顯影劑運(yùn)載元件橫截面形狀的中心，使得在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中，在最大靜電圖像形成寬度的中心部分處圖像承載元件和顯影劑運(yùn)載元件之間的最近距離、與其兩端處圖像承載元件和顯影劑運(yùn)載元件之間的最近距離之間的差值可以變得小于與最大靜電圖像形成寬度相對(duì)的區(qū)域中的、顯影劑運(yùn)載元件的彎折量在最近距離方向上的分量的值。


圖1示意性地闡釋了本發(fā)明的圖像形成設(shè)備的實(shí)施例的構(gòu)造。
圖2是用于闡釋圖1中的顯影設(shè)備的構(gòu)造的放大視圖。
圖3闡釋了顯影套筒的變形狀態(tài)。
圖4A、4B和4C闡釋了顯影套筒和感光鼓的相對(duì)布置。
圖5A和5B闡釋了交錯(cuò)角。
圖6示意性地闡釋了常規(guī)圖像形成設(shè)備的構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式
此后將參照附圖更加詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的圖像形成設(shè)備。
實(shí)施例1圖1示意性地示出了作為本發(fā)明的圖像形成設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的光電圖像形成設(shè)備的構(gòu)造。在本實(shí)施例中，圖像形成設(shè)備設(shè)置有鼓形光電感光元件，即感光鼓100，作為圖像承載元件。感光鼓100被支撐成用于在箭頭“a”指示的方向上旋轉(zhuǎn)，并且圍繞感光鼓100，以其旋轉(zhuǎn)方向的次序，設(shè)置了充電裝置101、曝光裝置102、顯影設(shè)備1、轉(zhuǎn)印裝置103以及清潔裝置104。
在上述構(gòu)造中，感光鼓100由充電裝置101均勻地充電，接著由曝光裝置102進(jìn)行圖像曝光，從而靜電圖像形成在感光鼓100上。感光鼓100上的靜電圖像被顯影設(shè)備1顯影為可視圖像，即色粉圖像。此色粉圖像由轉(zhuǎn)印裝置103轉(zhuǎn)印到諸如轉(zhuǎn)印紙的記錄材料P上。色粉圖像已經(jīng)被轉(zhuǎn)印到其上的記錄材料P被傳送到定影設(shè)備(未示出)，其中色粉圖像作為永久圖像被定影。
感光鼓100上的任何未轉(zhuǎn)印的殘余色粉被清潔裝置104除去，并且感光鼓100用于下一圖像形成。
圖2是示出了根據(jù)本實(shí)施例的圖像形成設(shè)備中的顯影設(shè)備1和感光鼓100附近的構(gòu)造的放大視圖。
參考圖2，顯影設(shè)備1設(shè)置有其中包含雙成分顯影劑3的顯影容器5，該雙成分顯影劑3包括混合在一起的非磁性色粉和磁性載體，且作為顯影劑運(yùn)載元件的顯影套筒9布置在顯影容器5的面對(duì)感光鼓100的開(kāi)口部分中，顯影套筒9接近感光鼓100，并與感光鼓100之間具有預(yù)定間隙。
顯影套筒9包含諸如鋁或非磁性不銹鋼的非磁性材料的圓柱體，并且其表面設(shè)置為具有適度的不平坦。作為磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置的磁體輥7固定地安置在顯影套筒9的內(nèi)部。磁體輥7具有磁極N1、S1、N2、N3和S2。并且，調(diào)節(jié)刀片11安置得靠近顯影套筒9并且其間具有預(yù)定間隙。
基本上，顯影容器5的內(nèi)部的較低一半通過(guò)朝著顯影套筒9突出的分隔壁13分隔成顯影室R1和攪拌室R2，并且顯影劑運(yùn)載螺釘15和17安裝在這些室的各個(gè)室中。其中包含將要供應(yīng)的色粉19的色粉存儲(chǔ)室R3安裝在攪拌室R2的上方，并且供應(yīng)口21設(shè)置在色粉存儲(chǔ)室R3的較低部分。
顯影劑運(yùn)載螺釘15旋轉(zhuǎn)，從而沿著顯影套筒9的縱向方向運(yùn)載顯影室R1中的顯影劑，同時(shí)攪拌顯影劑。如從圖2觀看的，分隔壁13在這一側(cè)和其內(nèi)部分側(cè)形成有開(kāi)口(未示出)，并且被螺釘15運(yùn)載到顯影室R1一側(cè)的顯影劑通過(guò)分隔壁13的那一側(cè)的開(kāi)口被饋送到攪拌室R2，并且被運(yùn)送到顯影劑運(yùn)載螺釘17。螺釘17的旋轉(zhuǎn)方向與螺釘15相反，并且此螺釘17同時(shí)攪拌并彼此混合攪拌室R2中的顯影劑、從顯影室R1送來(lái)的顯影劑、以及從色粉存儲(chǔ)室R3提供的色粉，以與螺釘15相反的方向運(yùn)載攪拌室R2中的這些顯影劑和色粉，并且經(jīng)過(guò)分隔壁13中的另一開(kāi)口將它們饋送到顯影室R1。
為了通過(guò)上述構(gòu)造的顯影設(shè)備1顯影形成在感光鼓100上的靜電圖像，顯影套筒9首先以箭頭“b”指示的方向旋轉(zhuǎn)，并且顯影室R1中的顯影劑3被磁體輥7的磁極N3和S2鏟到顯影套筒9的表面上，并且在其上運(yùn)載。在顯影套筒9上被運(yùn)載的顯影劑通過(guò)顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)被運(yùn)載到調(diào)節(jié)刀片11，從而被調(diào)節(jié)為具有適當(dāng)層厚度的薄顯影劑層，在此之后到達(dá)顯影區(qū)域25，其中顯影套筒9和感光鼓100以非接觸狀態(tài)彼此相對(duì)。
磁極(顯影極)S1位于磁體輥7的對(duì)應(yīng)于顯影區(qū)域25的區(qū)域，并且顯影極S1在顯影區(qū)域25中形成顯影磁場(chǎng)，并且此顯影磁場(chǎng)使顯影劑像稻穗一樣豎立，從而在顯影區(qū)域25中產(chǎn)生顯影劑的磁刷。接著，磁刷接觸感光鼓100，并且附著到磁刷上的色粉和附著到顯影套筒9表面上的色粉轉(zhuǎn)移并附著到感光鼓100上的靜電圖像的區(qū)域上，并且潛像作為色粉圖像被顯影并可視化。
在這種顯影的情況下，優(yōu)選地由偏壓源23將包含彼此疊加的直流電壓和交流電壓的顯影偏壓施加在顯影套筒9和感光鼓100之間，從而促進(jìn)顯影。
隨著顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)，已經(jīng)完成顯影的顯影劑被返回到顯影容器5中，并且通過(guò)磁極N2和N3之間的排斥磁場(chǎng)從顯影套筒9剝離，下落并被收集到顯影室R1和攪拌室R2中。
根據(jù)本實(shí)施例的圖像形成設(shè)備中所使用的非磁性色粉是具有預(yù)定微粒直徑范圍的粉末材料，通過(guò)對(duì)在結(jié)合樹(shù)脂中被分散的著色劑進(jìn)行粉碎和分類而獲得，且其體積平均微粒直徑為8μm。磁性載體是涂覆有硅樹(shù)脂的鐵芯，并且其體積平均微粒直徑為45μm。
除此以外，對(duì)于非磁性色粉，已知一種由聚合方法制造的非磁性色粉。并且，其體積平均微粒直徑一般在幾μm到幾十μm的范圍內(nèi)。并且，對(duì)于磁性載體，已經(jīng)公知各種磁性載體，包括諸如在樹(shù)脂中分散并且用作為鐵芯的磁鐵礦的磁性材料。
現(xiàn)在將參考圖3、4A、4B和4C描述本發(fā)明的特征部分。
圖3示出了當(dāng)在實(shí)際執(zhí)行顯影動(dòng)作的操作期間，即“在實(shí)際操作期間”，在本實(shí)施例中的顯影套筒9上運(yùn)載顯影劑3時(shí)，該顯影套筒9沿其縱向軸方向，即其旋轉(zhuǎn)軸方向被彎折的狀態(tài)。
在圖3中，為了闡釋的便利，以放大的比例示出了彎折方向，因此與實(shí)際尺寸關(guān)系不同。
在對(duì)其供應(yīng)顯影劑3之前的顯影設(shè)備1中，處于其上不運(yùn)載顯影劑3的狀態(tài)的顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)中心軸由支撐元件P和Q支撐在顯影容器5中，其中該支撐元件P和Q作為布置在沿顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)軸方向形成的圖像形成寬度之外的旋轉(zhuǎn)軸接收裝置。當(dāng)通過(guò)支撐元件P和Q的軸被定義為L(zhǎng)0時(shí)，磁體輥7也基本上被支撐在此軸上。在此提到的圖像形成寬度指的是指形成在感光鼓100上的靜電圖像在感光鼓的旋轉(zhuǎn)軸方向上的最大形成寬度。
在此，顯影劑3被提供到顯影設(shè)備1中，并且顯影套筒9、螺釘15以及螺釘17被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。顯影劑3在顯影容器5中循環(huán)，并且在一段時(shí)間之后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)，顯影劑3在顯影套筒9的表面上被穩(wěn)定地運(yùn)載。
在顯影套筒9的表面上被運(yùn)載的顯影劑3被磁體輥7的磁性引力基本上朝著磁體輥7的磁極吸引。此方向總體上是顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)中心軸的方向。由顯影套筒9在其上運(yùn)載接收此磁性引力的顯影劑3，因此，顯影套筒9接收來(lái)自在其表面上的顯影劑3的壓力。來(lái)自顯影劑3的壓力是從顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)圓周方向上的所有顯影劑3給予的，因此，從施加給顯影套筒9的壓力所得的力的方向取決于顯影劑3的附著量的分布。
當(dāng)顯影劑3的壓力引起的顯影套筒9的彎折以套筒的縱向方向示出時(shí)，顯影套筒9的中心軸以弓形的形式彎折，像圖3中由虛線指示的曲線K一樣。
在圖3中，圖像形成寬度是由圖3中的點(diǎn)Ta和點(diǎn)Tb夾著的區(qū)域。點(diǎn)Ta和點(diǎn)Tb是指示圖像形成寬度的兩端處的顯影套筒9的圓心的點(diǎn)，并且將經(jīng)過(guò)點(diǎn)Ta和點(diǎn)Tb的直線定義為L(zhǎng)。
現(xiàn)在，本發(fā)明人用前述方法測(cè)量了此壓力引起的顯影套筒9的彎折量。用于此實(shí)施例中的描述的彎折量δ(mm)是直線L和曲線K之間在圖像形成寬度的中心部分處的距離。
圖4A、4B和4C通過(guò)圖像形成寬度的兩端和中間部分的橫截面示出了圖3所示的顯影套筒9和感光鼓100之間的位置關(guān)系，并且圖4A、4B和4C是垂直于感光鼓100的旋轉(zhuǎn)中心軸的方向上的剖視圖。
根據(jù)本實(shí)施例的圖像形成設(shè)備可以顯影在垂直于圖1和圖2的畫(huà)紙平面的方向上的寬度(圖像形成寬度)為310mm的色粉圖像，并且圖4A、4B和4C分別示出了圖像形成設(shè)備在最內(nèi)部分側(cè)、中心和這一側(cè)于色粉圖像形成寬度方向上的橫截面。
色粉圖像形成寬度為310mm，因此以作為中心部分的圖4B為參考進(jìn)行考慮，圖4A和4C分別是朝著圖4A、4B和4C的畫(huà)紙平面的內(nèi)部部分側(cè)和這一側(cè)155mm的位置處觀看的剖視圖。
為了闡述方便，圖4A、4B和4C以放大的比例示出了彎折方向，因此與實(shí)際尺寸關(guān)系不同。并且，顯影套筒9的軸的高度和感光鼓100基本上彼此一致，然而這也是為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，并且在實(shí)際構(gòu)造中，并非嚴(yán)格限制于這種布置。
在圖4A、4B和4C中，感光鼓100的半徑被定義為R(mm)，顯影套筒9的半徑定義為r(mm)，并且感光鼓100的中心軸定義為D。參考標(biāo)號(hào)D原本指示通過(guò)中心軸的直線，但是在每個(gè)剖視圖中被處理為直線D上的點(diǎn)。
在圖4A和4C中，點(diǎn)Ta和點(diǎn)Tb表示在各橫截面中顯影套筒9的中心位置。
并且，圖4B的橫截面與直線L和曲線K彼此相交的點(diǎn)分別定義為點(diǎn)S0和點(diǎn)S1。在圖4B中，彎折量δ(mm)是將點(diǎn)S0和點(diǎn)S1連接到一起的線段S0S1的長(zhǎng)度。并且，通過(guò)點(diǎn)S0并且與感光鼓100的中心軸D平行的直線被定義為直線S。
并且，從點(diǎn)S1到通過(guò)點(diǎn)D和點(diǎn)S0的直線DS0的垂足(交叉點(diǎn))被定義為S2，并將點(diǎn)S0和點(diǎn)S2連接在一起的線段S0S2的長(zhǎng)度定義為Δ(mm)。
在此，考慮顯影套筒9是直線L為其中心軸的圓柱體的情況，即圖4B中的情況，顯影套筒9的中心位置位于點(diǎn)S0。此時(shí)對(duì)應(yīng)于SD距離的是圖4B中的距離X(mm)。參考標(biāo)號(hào)X等于將點(diǎn)D和點(diǎn)S0連接在一起的線段DS0的長(zhǎng)度減去感光鼓100的半徑R與顯影套筒9的半徑r的和。
X＝(線段DS0的長(zhǎng)度)-(R+r) (3)在實(shí)際操作期間，顯影套筒9的中心位置是點(diǎn)圖4B中的S1。當(dāng)此時(shí)的實(shí)際SD距離被定義為X1(mm)時(shí)，X1＝(線段DS1的長(zhǎng)度)-(R+r) (4)現(xiàn)在考慮具有點(diǎn)S1、點(diǎn)S2和點(diǎn)D作為頂點(diǎn)的三角形S1S2D。從點(diǎn)S2的定義中可明顯看出，點(diǎn)S2作為其頂點(diǎn)的角S1S2D是直角。在此，當(dāng)把具有點(diǎn)D作為頂點(diǎn)的角S1DS2定義為θ時(shí)，(線段DS2的長(zhǎng)度)＝(線段DS1的長(zhǎng)度)×cosθ(5)另一方面，線段DS2的長(zhǎng)度是線段DS0的長(zhǎng)度與Δ的和，因此(線段DS0的長(zhǎng)度)+Δ＝(線段DS1的長(zhǎng)度)×cosθ(6)從此式和式(3)和(4)得到，
(X+Δ+R+r)＝(X1+R+r)×cosθ(7)此式中的X1是中心部分中的實(shí)際操作期間的SD距離。
如果此處的目標(biāo)是精確度，可以將余弦定理應(yīng)用于三角形S0S1D，從而計(jì)算cosθ的值，并且從δ的值計(jì)算Δ，但是δ與R和r相比是足夠小的值，因此可以進(jìn)行cos θ≈1的近似。
從前述，X1＝X+Δ (8)如果在此沒(méi)有采用如下所示的本發(fā)明的特征構(gòu)造，而是顯影套筒9和感光鼓100的旋轉(zhuǎn)軸布置得彼此平行，則圖像形成寬度兩端的SD距離變?yōu)閄(mm)。即，如果采用兩端的SD距離作為參考，中心的SD距離按Δ/X的比值變大。當(dāng)此值是1/10或更大時(shí)，經(jīng)常會(huì)有圖像密度的均勻性超過(guò)可允許范圍的情況。
因此，形成本發(fā)明的特征的構(gòu)造在于在Δ/X變?yōu)?/10或更大的情況下，如圖4A和4C所示，在將點(diǎn)Ta和點(diǎn)Tb連接在一起的直線L和感光鼓100的中心軸之間設(shè)置交錯(cuò)角(即，使得直線L和感光鼓的旋轉(zhuǎn)軸具有偏斜關(guān)系)，以使兩端和中心的SD距離彼此相等，從而改進(jìn)圖像密度的均勻性。在此，如圖5A和5B也示出的交錯(cuò)角指的是直線TaTb相對(duì)于感光鼓100的中心軸D(或平行于軸D的直線L0)形成的角。
即，根據(jù)本發(fā)明，如上所述，感光鼓的軸方向和顯影套筒9的軸方向布置得具有交錯(cuò)角，使得即使與感光鼓100相對(duì)的顯影套筒9通過(guò)實(shí)際操作狀態(tài)中施加的外力，按顯影套筒9的表面從感光鼓100的表面離開(kāi)的方向彎折，在實(shí)際操作狀態(tài)中，感光鼓100和顯影套筒9之間的距離在旋轉(zhuǎn)軸方向中在圖像形成寬度的兩端部分和中間部分也可以基本上相等，從而可以通過(guò)將交錯(cuò)角附加于其上的配置而消除顯影套筒9的彎折量，并且在實(shí)際操作狀態(tài)中，感光鼓100和顯影套筒9之間的距離在其軸方向上變?yōu)槌?shù)。
通過(guò)這種效果，可能提供一種圖像形成設(shè)備，即使當(dāng)顯影套筒制作得直徑很小以滿足作為本發(fā)明的一個(gè)目的的圖像形成設(shè)備小型化要求時(shí)，該圖像形成設(shè)備也能夠形成在圖像密度均勻性方面改進(jìn)的高質(zhì)量圖像，而同時(shí)保持低成本。
進(jìn)一步描述，在圖4A和4C的各自的橫截面中，當(dāng)點(diǎn)S0以平行于旋轉(zhuǎn)軸D的方向突出時(shí)，點(diǎn)Ta和Tb布置得使得線段DS0與線段TaS0和TbS0可以基本上彼此正交于點(diǎn)S0，并且點(diǎn)Ta和直線S(點(diǎn)S0)之間的距離定義為Za(mm)，并且點(diǎn)Tb和直線S(點(diǎn)S0)之間的距離定義為Zb(mm)。
在圖4A中，將點(diǎn)S0、Ta和D連接在一起的三角形是直角三角形，其頂點(diǎn)S0的角為直角，因此其各邊長(zhǎng)度之間具有如下關(guān)系(線段S0Ta)2+(線段S0D)2＝(線段TaD)2(9)在此，當(dāng)圖4A的橫截面中的SD距離定義為Y時(shí)，Y是線段TaD的長(zhǎng)度減去(R+r)的長(zhǎng)度，因此，Y＝(線段TaD的長(zhǎng)度)-(R+r)(10)即，從數(shù)字表達(dá)式(4)和(5)，Za2+(R+r+X)2＝(R+r+Y)2(11)因此，與本發(fā)明的目的一致(使中心處和端部分的SD距離之間的差小于顯影套筒9的彎折量)，可以進(jìn)行這樣的設(shè)計(jì)Δ＞X1-Y(12)此處涉及的彎折量是圖4B中的Δ(將點(diǎn)S2和點(diǎn)S0連接在一起的線段的長(zhǎng)度)。即，這是在顯影套筒的最大彎折量δ處影響SD距離的分量。
在此，從數(shù)字表達(dá)式(8)，X1＝X+Δ，因此，數(shù)字表達(dá)式(12)的條件變?yōu)閅＞X，并且從此式和數(shù)字表達(dá)式(11)，它遵循如果除0以外的任何其他值被選擇作為Za，則實(shí)現(xiàn)數(shù)字表達(dá)式(12)的條件。即，通過(guò)“以偏斜關(guān)系配置顯影套筒和感光鼓之間的關(guān)系”，實(shí)現(xiàn)“使得中心和端部分的SD距離之間的差小于顯影套筒的彎折量”，這是本發(fā)明的目的。
接著，滿足如上述數(shù)字表達(dá)式(12)的關(guān)系，并且此外，顯影套筒和感光鼓之間的偏斜關(guān)系中的最優(yōu)位置關(guān)系變?yōu)槿缦滤觥?br> 首先，理想地，如果端部分和中心的SD距離彼此相等就足夠了。即，如果設(shè)計(jì)得使Y變得等于X1(＝X+Δ)就足夠了，因此，(Za)2+(R+r+X)2＝(R+r+X+Δ)2(13)即，Za的設(shè)計(jì)中心值可以表達(dá)為如下。
Za＝{(R+r+X+Δ)2-(R+r+X)2}1/2(14)當(dāng)還進(jìn)行了關(guān)于圖4C中的點(diǎn)Zb的類似計(jì)算時(shí)，Zb＝{(R+r+X+Δ)2-(R+r+X)2}1/2(15)現(xiàn)在，根據(jù)上述數(shù)字表達(dá)式(14)和(15)，本實(shí)施例中的兩端部分和中心的SD距離變得彼此相等，但是實(shí)際上，即使不嚴(yán)格地采用此數(shù)值，也可以保持圖像密度的均勻性。
根據(jù)發(fā)明者的經(jīng)驗(yàn)，如果兩端和中心的SD距離的波動(dòng)量被抑制為1/20，即，如果感光鼓100的軸和顯影套筒9的軸布置成在偏斜的方向上，以使得在實(shí)際操作狀態(tài)中，在旋轉(zhuǎn)軸方向上圖像形成寬度兩端部分處的感光鼓100和顯影套筒9之間的距離，相對(duì)于在旋轉(zhuǎn)軸方向上圖像形成寬度中心部分處的感光鼓100和顯影套筒9之間的距離在95％到105％的范圍內(nèi)，即使在圖像密度的均勻性在容易產(chǎn)生上述波動(dòng)的條件下，也可以獲得滿意的結(jié)果。
即，在α＝X/20(mm)，Za(mm)和Zb(mm)被設(shè)計(jì)得在以下范圍內(nèi)的假設(shè)下，實(shí)現(xiàn)本發(fā)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，根據(jù)本發(fā)明，如上所述，即使在圖像形成寬度的兩端位置和中心位置之間的SD距離相差10％或更多的構(gòu)造的情況下，感光鼓和顯影套筒布置得成交錯(cuò)角，以滿足數(shù)字表達(dá)式(1)和(2)，從而可以將SD距離的波動(dòng)在軸方向上保持在等于或小于5％。因此，可以更加優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
關(guān)于本實(shí)施例中提出的數(shù)字表達(dá)式(1)和(2)，具體數(shù)值的計(jì)算結(jié)果如下。
表1

在表1中，表示為Z的值是對(duì)應(yīng)Za和Zb數(shù)值，Zmax是對(duì)應(yīng)數(shù)值表達(dá)式(1)和(2)的右側(cè)的值，并且Zmin是對(duì)應(yīng)數(shù)值表達(dá)式(1)和(2)的左側(cè)的值。并且，Zstd示出了數(shù)值表達(dá)式(14)和(15)中所示的Za和Zb的目標(biāo)值。最下方的Zmax-Zmin是表示當(dāng)Zstd定義為中心設(shè)計(jì)值時(shí)的位置公差范圍的值，并且是可以在實(shí)際中充分設(shè)計(jì)的數(shù)值。
在此，要注意的是對(duì)與顯影套筒9的彎折方向相對(duì)的感光鼓100的相對(duì)位置。
在前述中，已經(jīng)描述了關(guān)于顯影套筒9被彎折從而從感光鼓100的表面離開(kāi)的系統(tǒng)，但是在相反的情況下，如本實(shí)施例中的設(shè)置交錯(cuò)角的方法不能改進(jìn)SD距離的非均勻性。這也可以從以下事實(shí)中看出當(dāng)在數(shù)字表達(dá)式(1)、(2)、(14)和(15)中，Δ是負(fù)數(shù)值時(shí)，出現(xiàn)變?yōu)樘摂?shù)的項(xiàng)。
即，作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的條件，有必要布置感光鼓100和顯影套筒9，以使得顯影套筒9被實(shí)際操作狀態(tài)中施加于其上的外力彎折的方向，和從顯影套筒9的中心位置看去感光鼓100的中心位置的方向之間所形成的角度成為鈍角。
并且，描述關(guān)于Δ的適用范圍，其下限是X/10，它是本發(fā)明要求的范圍，并且X當(dāng)然是正數(shù)。并且，關(guān)于Δ的上限值，當(dāng)僅考慮布置關(guān)系時(shí)，Δ沒(méi)有上限，但是考慮實(shí)際彎折的大小δ(很明顯Δ≤δ)，具有諸如由于顯影套筒9的永久變形或耐久性而引起斷裂的可能性，因此認(rèn)為0.20mm或更小是優(yōu)選的。
進(jìn)一步地，添加關(guān)于在圖像形成寬度的方向上的SD距離的均勻性，在本實(shí)施例中，已經(jīng)描述了通過(guò)使兩端部分和中間部分的SD距離彼此相符，SD距離變得均勻。
如果目的是更高的精確度，顯影套筒9的彎折本來(lái)應(yīng)該呈現(xiàn)與計(jì)算中的拋物線近似的形狀，并且通過(guò)交錯(cuò)角的修正曲線呈現(xiàn)出與橢圓弧近似的形狀，因此有必要討論拋物線形狀和橢圓弧之間的形狀差，但是從本發(fā)明的目的的觀點(diǎn)來(lái)看，可以將其認(rèn)為是誤差范圍，從而描述被約束為前述描述。
添加關(guān)于磁體輥7的磁極，在通常使用的磁體輥7中，其磁極形成為與顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)軸方向平行。從圖像密度的觀點(diǎn)來(lái)看，似乎本實(shí)施例的構(gòu)造引起的磁極位置的變化的影響很小，但是考慮諸如中間密度部分的粗糙度的圖像微觀質(zhì)量的緯度的確保(securement of thelatitude)，優(yōu)選的是將磁極放置成與顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)軸方向之間設(shè)置交錯(cuò)角，并且與感光鼓的旋轉(zhuǎn)軸方向平行。
即，如上所述，設(shè)置在磁體輥7上的多個(gè)磁極包括與感光鼓100相對(duì)的用于進(jìn)行靜電圖像顯影的顯影極，并且如果此顯影極布置得基本上與感光鼓100平行，并且布置得與顯影套筒9的旋轉(zhuǎn)軸方向具有交錯(cuò)角，可以使顯影區(qū)域中的顯影磁極的相對(duì)位置在軸方向是恒定的，并且可以附加地獲得對(duì)于諸如中間密度部分的粗糙度的圖像微觀質(zhì)量的緯度確保的效果。
進(jìn)一步添加(作為在穩(wěn)定圖像密度中與SD距離同樣重要的參數(shù))顯影套筒9上的顯影劑3的層厚度，并且此層厚度取決于顯影套筒9和調(diào)節(jié)刀片11之間的間隙(SB間隙)。即，在旋轉(zhuǎn)軸方向上的圖像密度的均勻度中，顯影套筒9的彎折的影響不僅取決于SD距離，而且取決于SB間隙。
涂覆顯影劑3之前和之后SB間隙的波動(dòng)對(duì)應(yīng)于從顯影套筒9到調(diào)節(jié)刀片11方向的前述δ(mm)的方向分量。
在本實(shí)施例中，進(jìn)行了這樣的設(shè)計(jì)，使得調(diào)節(jié)刀片11與顯影套筒9的相對(duì)部分形成為具有拋物線上的曲線，并且在實(shí)際驅(qū)動(dòng)期間的該顯影劑3的層厚度在旋轉(zhuǎn)軸方向上變得均勻。
這種通過(guò)調(diào)節(jié)刀片11的形狀修改由于顯影套筒9的彎折引起的層厚度的非均勻性的方法不需要與如本發(fā)明中的使顯影套筒9和感光鼓100的旋轉(zhuǎn)軸具有交錯(cuò)角的配置組合在一起，而僅靠其自身就可以獲得單一效果。
雖然在上述實(shí)施例中，圖像承載元件和顯影劑運(yùn)載元件已經(jīng)被描述為各自具有預(yù)定半徑的圓柱形的感光鼓和顯影套筒，但是它們并不被限定為這種形狀，而是可能構(gòu)建至少一個(gè)元件，以在形成顯影區(qū)域的相對(duì)部分中形成圓柱體的一部分，使得例如圖像承載元件和顯影劑運(yùn)載元件中至少之一可以被制作為帶形。
此申請(qǐng)要求2005年2月4日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)No.2005-029875的優(yōu)先權(quán)，在此將該專利申請(qǐng)引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種圖像形成設(shè)備，包括圖像承載元件，其上承載靜電圖像；所述圖像承載元件在顯影區(qū)域中具有圓弧配置；顯影劑運(yùn)載元件，用于在其上承載顯影劑，并且將該顯影劑運(yùn)載到用于顯影所述靜電圖像的所述顯影區(qū)域，所述顯影劑運(yùn)載元件被可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且布置在與所述圖像承載元件的旋轉(zhuǎn)軸方向上的最大靜電圖像形成寬度相對(duì)的區(qū)域以外的區(qū)域中的顯影劑運(yùn)載元件支撐位置處，使得與所述顯影區(qū)域中的所述圖像承載元件處于非接觸狀態(tài)，以及所述顯影劑運(yùn)載元件被設(shè)計(jì)得由運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中作用的力彎折，使得在所述顯影劑運(yùn)載元件支撐位置之內(nèi)的區(qū)域中，所述顯影劑運(yùn)載元件的表面可以從所述圖像承載元件的表面離開(kāi)，其中，所述圖像承載元件和所述顯影劑運(yùn)載元件被布置成使得所述圖像承載元件的旋轉(zhuǎn)軸和一條直線之間具有偏斜的關(guān)系，該直線通過(guò)在對(duì)著最大靜電圖像形成寬度的區(qū)域的兩端部分處在與所述顯影劑運(yùn)載元件的旋轉(zhuǎn)軸方向垂直的方向上的所述顯影劑運(yùn)載元件的橫截面形狀的中心，以使得在所述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中，在所述最大靜電圖像形成寬度的中心部分處所述圖像承載元件和所述顯影劑運(yùn)載元件之間的最近距離，與其所述兩端部分處所述圖像承載元件和顯影劑運(yùn)載元件之間的最近距離之間的差值變得小于在與所述最大靜電圖像形成寬度相對(duì)的區(qū)域中所述顯影劑運(yùn)載元件的彎折量在所述最近距離方向上的分量的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像形成設(shè)備，其中所述兩端部分處所述圖像承載元件和所述顯影劑運(yùn)載元件之間的最近距離相對(duì)于所述中心部分處所述圖像承載元件和所述顯影劑運(yùn)載元件之間的最近距離在95％到105％的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像形成設(shè)備，其中當(dāng)在形成所述顯影區(qū)域的所述圖像承載元件和所述顯影劑運(yùn)載元件的相對(duì)部分中時(shí)，所述圖像承載元件的曲率半徑定義為R(mm)，且所述顯影劑運(yùn)載元件的曲率半徑定義為r(mm)，所述圖像承載元件的旋轉(zhuǎn)中心軸定義為直線D，當(dāng)在所述顯影劑運(yùn)載元件上運(yùn)載所述顯影劑從而進(jìn)入所述操作狀態(tài)時(shí)，在所述顯影劑運(yùn)載元件的所述兩端部分的各自的橫截面中，由所述顯影劑運(yùn)載元件所描繪的曲率半徑為r(mm)的圓的中心點(diǎn)被定義為T(mén)a和Tb，將所述點(diǎn)Ta和Tb連接在一起的直線定義為L(zhǎng)，在所述直線L上的、與所述靜電圖像形成寬度相對(duì)的區(qū)域在旋轉(zhuǎn)軸方向上的中心部分相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)定義為S0，通過(guò)所述點(diǎn)S0并且平行于所述直線D的直線定義為直線S，在所述中心部分處的橫截面中，所述橫截面和所述直線D之間的交點(diǎn)定義為點(diǎn)D，由所述實(shí)際操作狀態(tài)中的所述顯影劑運(yùn)載元件描繪的半徑為r(mm)的圓的中心點(diǎn)定義為S1，將所述點(diǎn)S0和所述點(diǎn)S1連接在一起的線段S0S1的長(zhǎng)度定義為δ(mm)，通過(guò)所述點(diǎn)D和所述點(diǎn)S0的直線DS0與從所述點(diǎn)S1的垂線之間的交點(diǎn)定義為S2，將所述點(diǎn)S0和所述點(diǎn)S2連接在一起的線段S0S2的長(zhǎng)度定義為Δ(mm)，并且X(mm)＝將所述點(diǎn)D和所述點(diǎn)S0連接在一起的線段DS0的長(zhǎng)度-(R+r)(mm)，δ(mm)≤0.20(mm)Δ(mm)≥X/10(mm)以及，當(dāng)從所述圖像承載元件的旋轉(zhuǎn)軸方向看去時(shí)，所述點(diǎn)Ta和Tb布置得使得所述線段DS0和線段TaTb可以基本上彼此正交于所述點(diǎn)S0，所述點(diǎn)Ta和所述直線S之間的距離定義為Za(mm)，并且所述點(diǎn)Tb和所述直線S之間的距離定義為Zb(mm)，并且α＝X/20(mm)，則滿足如下表達(dá)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)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像形成設(shè)備，其中該顯影劑至少包括磁性材料，并且所述顯影劑運(yùn)載元件是空心管，并且其中設(shè)置磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置，該磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置具有沿著所述顯影劑運(yùn)載元件的旋轉(zhuǎn)方向布置的多個(gè)磁極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像形成設(shè)備，其中提供用于調(diào)節(jié)所述顯影劑運(yùn)載元件上的顯影劑的層厚度的層厚度調(diào)節(jié)元件，以使該層厚度調(diào)節(jié)元件設(shè)置得與所述顯影劑運(yùn)載元件的表面相對(duì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像形成設(shè)備，其中設(shè)置在所述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置上的多個(gè)磁極包括一對(duì)互斥磁極，該互斥磁極包含一對(duì)在所述顯影劑運(yùn)載元件的旋轉(zhuǎn)方向上彼此相鄰的相同極性的磁極。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的圖像形成設(shè)備，其中設(shè)置在所述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置上的多個(gè)磁極包括布置成與所述圖像承載元件相對(duì)的、用于進(jìn)行靜電圖像顯影的顯影磁極，并且所述顯影磁極布置得基本上與所述圖像承載元件平行。
全文摘要
一種圖像形成設(shè)備，具有承載靜電圖像的感光鼓，和運(yùn)載用于顯影靜電圖像的顯影劑的顯影套筒，該顯影套筒與感光鼓具有非接觸狀態(tài)，并且被設(shè)計(jì)得彎折，使得顯影套筒的表面可以從感光鼓的表面離開(kāi)，并且感光鼓的旋轉(zhuǎn)軸和連接兩端部分處的與顯影套筒垂直的方向上的顯影套筒橫截面的中心的直線可以具有偏斜關(guān)系，以使得最大靜電圖像形成寬度的中心部分的最近距離與其兩端部分的最近距離之間的差值可小于顯影套筒的彎折量在最近距離方向上的分量的值。
文檔編號(hào)G03G15/08GK1815383SQ20061000242
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者田中茂 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社