專利名稱：輥筒充電裝置和采用該裝置的圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種輥筒充電裝置，它將DC電流加載到充電輥上該充電輥與一鼓形或帶狀感光元件接觸，并連同感光元件的運動而轉(zhuǎn)動，從而對感光元件的整個表面均勻地充電，輥筒充電裝置至少包括一個充電輥，該充電輥與一感光鼓接觸并連同感光元件的運動而轉(zhuǎn)動，以及一清潔刮片，用來清除象沉積在充電輥表面上的色料這樣的外界材料，本發(fā)明還涉及到采用該輥筒充電裝置的一種圖像形成裝置。
因為充電裝置均勻地對感光元件的整個表面充電，所以廣泛地采用了電暈放電裝置，上述感光元件處于一圖像成像裝置中，該圖像成形成裝置是電子照像系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分。盡管該電暈放電裝置作為一個對感光元件均勻充電到一定的電壓電平的裝置是有效的，但在工藝中的利用電暈放電的充電要求一高電壓的供電裝置，并與放電相關(guān)連地產(chǎn)生大量臭氧。當(dāng)產(chǎn)生大量臭氧時，將周圍環(huán)境產(chǎn)生不良效果，有時充電件和感光元件被臭氧不利地?fù)p環(huán)。
對應(yīng)上述電暈效電裝置，一種充電輥被投入實際使用，如

圖17所示，該充電輥通過使充電輥701接觸到感光鼓702并連同感光鼓的運動而轉(zhuǎn)動來對感光鼓702的表面充電，從而將電壓從供電單元704加載到充電輥701的芯體金屬703上。作為充電裝置的這個充電輥701使利用一低電壓供電單元成為可能，而且還有益地減少連同充電工藝而產(chǎn)生的臭氧數(shù)量。還不會出現(xiàn)由于使用電暈電極而產(chǎn)生的靜電導(dǎo)致的吸塵，有益的是不需要一個高電壓供電裝置。
但是，利用充電輥，經(jīng)常容易出現(xiàn)充電上的不均勻性，此外，充電區(qū)域上的靜電電壓由于改變環(huán)境條件可能大地且不利地變動，就所涉及的充電均勻性來講，充電輥的能力與電暈放電裝置相比實質(zhì)上較低。
為了解決上述問題，日本專利未審查公開NO 149668/1988，公開了″接觸充電系統(tǒng)″，通過迭加DC電壓極大地改善了充電均勻性，該電壓具有對加AC電流時充電初始電壓(VTH)高兩倍或更多的中間峰值電壓。
同樣對于用來清除沉積在充電輥的色料的裝置，例如有公開在日本未審查公開說明書NO 194061/1983上的″輥筒充電裝置″。在這個裝置中，相鄰充電輥表面設(shè)有一清潔元件，該充電輥由導(dǎo)電彈性元件組成，通過用非導(dǎo)電涂料涂在導(dǎo)電彈性元件表面防止充電輥表面上的色料沉積。
但是，在上述引證的日本專利未審查公開說明書NO 149668/1988公開的″接觸充電系統(tǒng)″中，當(dāng)?shù)覣C電壓時，除了DC供電單元外，還需要AC供電單元，上述的AC電壓具有在加上DC電壓時充電起始電壓(VTH)大兩倍或更多的中間峰值電壓，這導(dǎo)致裝置本身成本的增加，更進(jìn)一步講，消耗了大量不促成感光元件電荷的AC電流，并連同它一起不僅增加功耗，而且產(chǎn)生大量臭氧。結(jié)果，損環(huán)充電件和感光件，此外有時不利地出現(xiàn)環(huán)境污染。另外，實際上的耐用性十分差。
為此，本發(fā)明擬用這樣一種充電輥，該充電輥在彈性層上采用合成橡膠(表氯醇橡膠)，該橡膠具有中等程度的電阻，使電壓能不利用AC供電單元來加給充電輥，而僅用DC供電單元。本發(fā)明人考察了對此事實的原因，即僅在加DC電壓時產(chǎn)生不均勻充電，并發(fā)現(xiàn)由該彈性層引起不均勻充電，該彈性層是合成橡膠/碳分布層，即不均勻充電是由導(dǎo)電彈性層的電不均勻性引起的，上述不均勻性是由碳和合成橡膠的分布不當(dāng)造成的，擬采用該發(fā)明，使得僅當(dāng)加DC電壓時產(chǎn)生的不均勻充電通過用具有中等程度電阻的合成橡膠(表氯醇橡膠)來替換充電輥的碳/合成橡膠彈性層來加以消除。
同樣僅在加DC電壓時，充電輥的耐壓變得危險，但當(dāng)對該彈性層采用具有中等程度電阻的表氯醇橡膠時，與基于碳/合成橡膠系統(tǒng)的普通型導(dǎo)電彈性層相比，實質(zhì)改善了耐壓。此外，當(dāng)氯醇橡膠的橡膠硬度相對高，40(JISA)，并且由于彈性的損壞和變形低時，機(jī)械強(qiáng)度是優(yōu)異的。
但是，既使充電輥具有上述優(yōu)異的電和機(jī)械特性，充電輥僅當(dāng)加DC電壓時被均勻地充電，但作為輥筒充電裝置中充電輥的耐用性在某些復(fù)印機(jī)中有時低下，在上述復(fù)印機(jī)中是采用該輥筒充電裝置。
具體講，當(dāng)用于高速復(fù)印機(jī)時，有時不能完全清潔感光鼓。即在感光鼓清潔過程完成后，仍有小量的剩余色料留在感光鼓上，該剩余色料被轉(zhuǎn)送到充電輥上，該充電輥是與感光鼓相接觸并連同其轉(zhuǎn)動的，以致于由于剩余色料導(dǎo)致的充電輥沾污發(fā)生不均勻充電，而且充電輥的實質(zhì)耐用性變差。
在另一方面，在日本未審查公開說明書NO194061/1983上公開的″輥筒充電裝置″中，由色料沾污的充電輥表面通過清潔元件來清除，充電輥表面比感光鼓表面軟而粗糙，此外充電輥隨感光鼓的運動而轉(zhuǎn)動，以致于如果采用橡膠刮片作清潔元件的話，充電輥的轉(zhuǎn)動變得不穩(wěn)定，這種不穩(wěn)定可以不利地導(dǎo)致不均勻的充電。同樣如果象氈子或海綿作為清潔元件的材料的話，象色料這樣的外界材料填塞或沉積在清潔元件上，這使得不可能采用這種清潔元件。更進(jìn)一步講，當(dāng)帶有裝在其中的輥筒充電裝置的圖像形成裝置長時間保持在不佳狀態(tài)下時，不可能防止反常的象橫條這樣的圖像產(chǎn)生。
在圖18所示的輥筒充電裝置中，由于充電輥直接接觸感光元件的表面，使得象在感光元件表面上的多余色料這樣的外界材料被轉(zhuǎn)送到充電輥表面，從而沾污了充電輥表面，并且充電輥的功能變環(huán)。
此外，如果帶有裝在其中的輥筒充電裝置的圖像形成裝置長時間保持不佳狀態(tài)的話，在充電輥與感光元件接觸地方的充電輥特性變化，使得，當(dāng)進(jìn)行圖像形成時，像橫條這樣的反常圖像會不利地產(chǎn)生。
本發(fā)明的第一目的是抑制裝置自身成本的增加和大量臭氧的產(chǎn)生以及防止充電件和感光元件的損壞，并抑制環(huán)境污染的發(fā)生。
本發(fā)明的第二目的是提供一種輥筒充電裝置，它能僅在加DC電壓時均勻地對目標(biāo)充電。
本發(fā)明的第三目的是提供一種具有高耐用性的輥筒充電裝置。
本發(fā)明的第四目的是防止由色料產(chǎn)生的充電輥沾污導(dǎo)致的不均勻充電的發(fā)生以及其不均一地轉(zhuǎn)動，并改善充電輥的實際耐用性。
本發(fā)明的第五目的是防止由色料導(dǎo)致的充電輥沾污，并抑制象橫條這樣的反常圖像的產(chǎn)生。
在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，充電輥用表氯醇橡膠制成，從而可能消除導(dǎo)電層的電不均勻性，并僅通過加DC電壓使之充電。此外通過把充電輥的輥筒硬度設(shè)定到42(由JISA硬度計測量)或更大來改善耐用性。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，當(dāng)充電輥由兩層構(gòu)成，即由表氯醇橡膠制的彈性層和由聚酰胺樹脂制的并蓋住彈性層表面的表層時，消除導(dǎo)電彈性層的電不均勻性，僅通過加DC電壓就能實施充電，清潔的簡易性變得較高。同樣，通過將充電輥簡硬度設(shè)是到42(由JISA硬度計測量)或更大能改耐用性。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，當(dāng)充電輥由兩層構(gòu)成，即由表氯醇橡膠制的彈性層和由含碳氟樹脂制的蓋住彈性層的表層，消除了導(dǎo)電彈性層的電不均勻性，僅通過加DC電壓實施充電，清潔上的簡易性變得較高。同樣通過把充電輥的輥筒硬度設(shè)定到42(由JISA硬度計測量)或更高能改善耐用性。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，當(dāng)充電輥的輥筒直徑Dr和感光鼓鼓體直徑Dd被設(shè)定，使之Dd/Dr≥4，則可有效地實施均勻充電。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，當(dāng)充電輥與感光鼓接觸的位置靠近驅(qū)動輥或感光帶的從動輥時，同時接觸寬度或咬入寬度為3mm或更多時，則有效地實施均勻充電。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，當(dāng)充電輥和感光鼓之間的接觸壓力P1和摩擦系μ1，充電輥和清潔刮片之間的接觸壓力P2和摩擦系數(shù)μ2被設(shè)定，使之同時滿足P1＞P2及μ1＜μ2，能防止由色料導(dǎo)致的充電輥沾污并還確保充電的均勻轉(zhuǎn)動。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，當(dāng)充電輥的輥筒硬度高于清潔刮片的硬度時，如果充電輥由具有40(JISA)或更多的橡膠硬度的表氯醇橡膠制造，和清潔刮片由具有40(JISA)或更少的橡膠硬度的合成橡膠制造的話，能防止由色料導(dǎo)致的充電輥的沾污，同時確保充電輥的均勻轉(zhuǎn)動。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，當(dāng)充電輥的表面具有和生成的色料同樣充電極性時，色料很難沉積在充電輥的表面，或者沉積在該表面上的色料能容易去除，并且以小的刮片壓力能有效進(jìn)行色料的去除。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的圖象形成裝置中，當(dāng)充電輥表面用氟樹脂覆蓋，以及清潔刮片用乙烯丙烯橡膠或氨基甲酸乙酯(尿烷)橡膠構(gòu)成時，有負(fù)極性的色料很難沉積在充電輥的表面，沉積在充電輥表面上的色料能容易去除，以小的刮片壓力能有效地進(jìn)行色料的去除。
同樣在根據(jù)本發(fā)明圖像形成裝置中，當(dāng)充電輥的表面用聚酰胺樹脂覆蓋，同時清潔刮片用尿烷橡膠或乙烯丙烯橡膠構(gòu)成時，具有正極性的色料很難沉積在充電輥的表面，沉積在充電輥表面上的色料能容易去除，以小的刮片壓力有效地進(jìn)行色料的去除。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的圖橡形成裝置中，通過在不進(jìn)行圖橡形成時周期地在空位上(in null)轉(zhuǎn)動感光鼓和充電輥來進(jìn)行充電裝置的清潔。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，在充電輥的表面形成一潤滑添加劑膜，能防止由色料導(dǎo)致的充電輥的沾污，并也能抑制象橫條這樣的反常圖像的產(chǎn)生。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，用潤滑添加劑施加裝置來把潤滑添加劑加到充電輥的表面上，能防止由色料導(dǎo)致的充電輥的沾污，并也能抑制象橫條這樣的反常圖像的產(chǎn)生。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，象固態(tài)硬脂酸鋅這樣的潤滑添加劑被加到充電輥表面，能防止由色料導(dǎo)致的充電輥的沾污，并也能抑制象橫條這樣的反常圖像的產(chǎn)生。
同樣在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，潤滑添加劑的低成本和節(jié)省空間的應(yīng)用通過把潤滑添加劑設(shè)定在充電輥上并把潤滑添加劑與充電輥接觸來實現(xiàn)，從而充電輥利用潤滑添加劑的皮重(tareweigut)。
參照相應(yīng)的附圖，本發(fā)明的另外目的和特征將從以下的描述中得到理解。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例1的充電結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是一圖象形成裝置結(jié)構(gòu)的示意圖，該圖象形成裝置裝入根據(jù)實施例1的輥充電筒裝置；圖3是一圖象形成裝置結(jié)構(gòu)的示意圖，該圖象形成裝置裝入了根據(jù)實施例2的輥筒充電裝置；圖4表示用于本發(fā)明實施例4上的充電輥輥直徑和感光鼓鼓直徑；圖5是一曲線圖，它表示在感光鼓長度方向上的電壓差和充電輥的輥徑Dr比感光鼓的鼓徑Dd的比例(Dd/Dr)之間的關(guān)系；圖6是一示意圖，它表示根據(jù)本發(fā)明實施例5的輥筒充電裝置(充電輥)的位置；圖7是一示意圖，它表示根據(jù)本發(fā)明實施例6的輥筒充電裝置結(jié)構(gòu)；圖8是一示意圖，圖示一種測量摩擦系數(shù)的方法，該摩擦系數(shù)是如圖7所示的充電輥和感光鼓之間以及同一附圖所示的充電輥和清潔刮片之間的摩擦系數(shù)；圖9是一示意圖，它表示一臺復(fù)印機(jī)的一部分，該復(fù)印機(jī)裝入了如圖7所示的輥筒充電裝置；圖10是一示意圖，它表示根據(jù)本發(fā)明實施例7的輥筒充電裝置和圖像形成裝置的構(gòu)造；圖11是一示意圖，它表示圖像形成裝置的一個例子，上述裝置裝入根據(jù)本發(fā)明實施例9的輥筒充電裝置；圖12A是一示意圖，它表示一充電輥的結(jié)構(gòu)；該充電輥可用于根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中；圖12B是一示意圖，它表示一充電輥的結(jié)構(gòu)；該充電輥可用于根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中；圖12C是一示意圖，它表示一充電輥的結(jié)構(gòu)；該充電輥可用于根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中；圖13是一示意圖，它表示根據(jù)本發(fā)明實施例10的一輥筒充電裝置的概要結(jié)構(gòu)；圖14是一示意圖，它表示一圖像形成裝置的例子，該裝置裝入一感光帶，根據(jù)實施例11的輥筒充電裝置被施輥到該感光帶上；圖15是一示意圖，它表示根據(jù)本發(fā)明實施例12的輥筒充電裝置。
圖16是一示意圖，它表示根據(jù)本發(fā)明實施例13的輥筒充電裝置；圖17A是一示意圖，它表示用來測量充電輥輥子硬度的JISA硬度計的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖17B是一示意圖，它表示用來測量充電輥輥子硬度的JISA硬度計的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖17C是一示意圖，它表示探針頂部的結(jié)構(gòu)；
圖17D是一示意圖，它表示一部分?jǐn)D壓面段和一部分探針；圖18是一示意圖，它表示利用普通型充電輥的方法。
在描述實施例1到5之前，首先為本發(fā)明的概要做一描述。在通常技術(shù)中，由于使用AC供電單元，存在這樣一些不利的問題，象裝置本身的成本增加，大量AC電流的消耗，電力成本的增加，大量臭氧的生成，充電件和感光元件的損壞，以及不良的實際耐用性。為了解決這些問題，一個輥筒充電裝置將被用于代替AC供電單元，但僅在DC電壓時，出現(xiàn)不規(guī)則的充電，上述輥筒充電裝置僅在加DC電壓時能充電。
本發(fā)明人考察了僅當(dāng)加DC電壓時出現(xiàn)不規(guī)則充電的原因，并發(fā)現(xiàn)該原因與彈性層有關(guān)，該彈性層是一種合成橡膠/碳分布層。在用充電輥進(jìn)行的實驗中，這個事實被加以證明，在此，用不含象碳這樣導(dǎo)電粒子的中等阻值的表氯醇橡膠代替普通型電輥的導(dǎo)電彈性層(用高阻值合成橡膠/碳分布層系制造)。
僅當(dāng)加DC電壓時由普通型輥筒充電裝置的充電輥產(chǎn)生的所謂不規(guī)則充電是由于碳/合成橡膠的分布缺陷由導(dǎo)電彈性層的電不均勻性引起的，而當(dāng)使用表氯醇橡膠，不是分布體系時，電的不均勻性被消除，僅以加DC電壓產(chǎn)生的不規(guī)則充電不出現(xiàn)。
同樣僅當(dāng)加DC電壓時，輥層的耐壓出現(xiàn)問題，但通過在彈性層中使用具有中等阻值的表氯醇橡膠，與把普通型碳/合成橡膠體系用于導(dǎo)電彈性層的情況相比，能顯著地改善耐壓。
此外，表氯醇橡膠具有適當(dāng)程度的表面硬度以及合適的表面特性，以致于表氯醇橡膠能充分應(yīng)用做為僅有彈性層(具有從1到5mm范圍的厚度)的導(dǎo)電輥。此外，通過由非粘合樹脂制成的表層(有5到50μm范圍的厚度)以及形成由彈性層和表層組成的雙層充電輥來實際上改善耐用性，從而改善表面特性(象當(dāng)分布在輥表面的如色料這樣的外部材料用清潔件除去時的清潔能力)。
另外，象油這樣的降低(或軟化)輥硬度的材料不被浸漬在彈性層中，使得無必要來提供一個用來防止油滲出的層，并出于這個原因，能實現(xiàn)非常簡單的構(gòu)形。
另一方面，在普通型充電輥上的彈性元件的橡膠硬度在30到40(JISA)范圍，而在根據(jù)本發(fā)明的充電輥上的彈性元件(表氯醇橡膠)的像膠硬度相對較高，為40(JISA)或更高，以致于對于均勻地對感光元件的整個表面充電到同一電壓電平來講必須提高連接面的裕量。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這個問題可以這樣解決，即借助于改變將被充電的感光元件的形狀來擴(kuò)大充電輥和感光元件之間的接合表面。
以下對根據(jù)本發(fā)明的充電裝置的實施例和利用這一裝置的圖像形成裝置，參照相應(yīng)的附圖加以詳細(xì)描述。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明實施例1的輥筒充電裝置的充電輥101的結(jié)構(gòu)，該充電輥用表氯醇橡膠彈性層(有3mm)的厚度)圍繞8直徑的芯體金屬102模制而成形，使輥的外直徑為14。這個彈性層103的電阻的3×108Ω-cm。然后，一個薄的(約5μm)的由聚酰樹脂制的表層(涂層)104被設(shè)置在該彈性層103上。該充電輥101的輥硬度是50(由JISA硬度計測得)。
下面對這個充電輥的輥硬度加以描述，充電輥的輥硬度被確定為在這個狀態(tài)下由JISA硬度計(JISK6301型硬度計)所測的硬度，即輥的材料已變形為輥形狀的狀態(tài)，從而與在這樣一種狀態(tài)所測的橡膠硬度(JISA)相區(qū)別，即該材料未成形為輥形狀的狀態(tài)?？衫幂佊捕葋硎紫纫话闱筝亴拥膹椥裕浯屋伜透泄庠g的接觸度(咬入寬度)，第三輥表面的狀態(tài)，以便能用這個系數(shù)做為評價實際使用中的充電輥特性的參數(shù)。
下面參照圖17對測量輥硬度的方法以詳細(xì)說明。圖17A和圖17B是用于表示以一彈簧系統(tǒng)(由Teclock制造)為底基的JISA硬度計結(jié)構(gòu)的示意圖，并在該圖中，參號500表示一JISA硬度計，該JISA硬度計包括一裝配機(jī)架500a，在上面放有一砝碼501，來以向充電輥101的方向加壓，刻度段500b指出測量結(jié)果的硬度，受壓面段500c與充電輥101的表面接觸，探針500d總是以向下方向由彈簧加壓，從所述的受壓面500c的中孔戳出，根據(jù)充電輥101的輥硬度的模量(mode)，把運動的范圍傳送到刻度段500b。
圖17c表示探針500d的頂段的放大結(jié)構(gòu)，而圖17b是受壓表面段500c和探針500d的一部分的放大圖。標(biāo)號502是支撐座，用來通過支撐充電輥101的芯體金屬102來固定充電輥101。
在用該JISA硬度計測量充電輥101的輥硬度時，充電輥101的芯體金屬102被固定在支撐座502上，帶有1kg砝碼501的JISA硬度計的受壓表面段500c接觸到該充電輥101的表面，上述砝碼安放在裝配機(jī)架500a上。結(jié)果，受彈簧壓并從受壓段500c的孔中戳出的探針500d被回推。如上所述的探針500d被回推的運動距離被在刻度段500b上表示成輥硬度。
在此，當(dāng)刻度段500d表示0值時，意味著探針500d從受壓面500c戳出到2.54mm，如果刻度段500d表示100值時，意味著探針500d與受壓面500共面。在該測量中，接觸受壓面，使探針500d與充電輥101垂直，該充電輥由芯體金屬102固定在支撐座502上，在受壓面接觸到充電輥101之后30秒后讀刻度段500d上表示的值，從該值中獲得充電輥的輥硬度。同樣在以下實施例中，以同樣的方法測量充電輥101的輥硬度。
圖2表示了一圖像形成裝置(數(shù)字復(fù)印機(jī))結(jié)構(gòu)的一部分，該裝置裝入根據(jù)本發(fā)明實施例1的輥筒充電裝置，在該圖中，以標(biāo)號201代表的是根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置，它包括充電輥101，用來給充電輥101加電壓的DC供電單元(Va)202，以及用來去除分布在充電輥101上的色料的清潔刮片203(具有0.5mm厚度的氨基甲酸乙酯橡膠)。
也是在該圖中，以標(biāo)號204代表的是一感光鼓，該感光鼓是有30μm感光層厚度的OPC，205為用來清除在轉(zhuǎn)印處理完成之后留在感光鼓204上的色料的清潔器，206為用來消除感光鼓上剩余電荷的消電燈，207為用來測量感光鼓204表面上電壓Vs的電表。
假定如上所述構(gòu)型的話，下面描述它的工作過程。測量該充電輥101的初始充電特性，Vs為-800V，(靜是壓Vs的分散寬度在1.5KU的電壓Va下的)，這表明充電均勻性是最優(yōu)的。
如下所述試驗輥筒充電裝置201的耐用性。以30gf/cm的壓力使充電輥101接觸到感光鼓204，在三個月中復(fù)印了22K張圖象。此時充電特性為-700V Vs，靜電壓Vs分散寬度為35V，圖象質(zhì)量與初始階段沒有什么差別，則表示耐用性優(yōu)異。
即根據(jù)實施例1的輥筒充電裝置與普通型輥式充電裝置相比有更加優(yōu)異的耐壓，并且輥筒的表面硬度較高，由于彈性的損壞和變形較小，以致于耐用性顯著地高于普通型。
圖3表示了一圖像形成裝置(激光打印機(jī))的部分結(jié)構(gòu)，該裝置裝入根據(jù)實施例3的輥筒充電裝置，在該附圖中，標(biāo)號301指示為一輥筒充電裝置，它包括圖1所示的充電輥101，用來給充電輥101加電壓的DC供電單元(Va)，和用來清除沉積在充電輥101上色料的清潔刮片(具有0.5mm厚度的氨基甲酸乙脂橡膠)。
同樣在該圖中，標(biāo)號304代表的是一感光帶，305為鼓清潔器，它清除轉(zhuǎn)印處理之后留在感光帶上的色料，306為消除感光帶304上剩余電荷的消電燈，307為驅(qū)動感光帶304的驅(qū)動輥。
以上述裝置結(jié)構(gòu)，類似于實施例1的情況測量充電輥101的初始充電特性性，Vs為-800V，靜電壓分散寬度在Va為-1.5時為10V，這表明充電均勻性最優(yōu)。
然后，如下所述試驗輥筒充電裝置301的耐用性。以30gf/cm的壓力把充電輥101接觸到感光帶304，在三個月中打印22K張圖像。這時充電特性為Vs-700V，靜電壓Vs分散寬度為35V，圖像質(zhì)量與初始階段無什么差別，由表示耐用性優(yōu)異。
即根據(jù)實施例1的輥筒充電裝置與普通型的輥筒充電裝置相比有更加優(yōu)異的耐壓，并且輥筒的表面硬度較高，由于其彈性的損壞和變形較小，以致于耐用性顯著地高于普通型。
在實施例3中，在實施例1上的充電輥101的位置上，繞有8的芯體金屬形成表氯醇橡膠彈性層(有3.5mm的厚度)，使得該輥筒的外直徑為15，充電輥(未示出)被裝入圖2中所示的圖象形成裝置，該充電輥具有一表層(涂層)，它具有30μm的厚度，該表層由含4％碳的氟樹脂制成，碳是作為固體成份提供在該彈性層上的。其它部分的結(jié)構(gòu)同實施例1一樣，以致于在此省去它們的描述和說明。
就以上所述說明，下面描述其工作過程。首先利用電表207測量該充電輥的初始充電特性，Va為-780V，靜電壓Vs的分散寬度在Va為-1.5KV時為20V，它表明充電均勻性是優(yōu)異的。給充電輥的輥載為33gf/cm，輥筒硬度為53(用JISA硬度計測量)。
然后，利用上述的圖像形成裝置檢測在三個月中印了28K張圖像之后的充電特性，Va為-760V，靜電壓Vs分散寬度30V，圖像質(zhì)量與初始階段無實質(zhì)區(qū)別，則表明耐用性優(yōu)異。
此外，把實施例3中的試驗結(jié)果與實施例1中的結(jié)果相比較，實施例3的結(jié)果等于或優(yōu)于實施例1中的結(jié)果。即表氯醇橡膠彈性層的耐壓優(yōu)異，輥筒的表面硬度高，由于彈性的損壞和變形小，清除象附著在充電輥表面上的色料這樣的外部材料的表層能力優(yōu)異，該表層由氟樹脂制成，它表明作為輥筒充電裝置其耐用性已獲改善。
根據(jù)實施例3的充電輥的輥筒直徑Dr為15mm，而在圖2所示圖像形成裝置中的感光鼓鼓體直徑Dd為80mm，在這種情況下充電均勻性優(yōu)異，在長度方向上(在其中間和邊緣)充電輥被充電到幾乎同樣的靜電壓。
在實施例4，改變充電輥的輥筒直徑對感光鼓的鼓直徑的比例來試驗輥筒充電裝置的耐用性。具體是講，根據(jù)實施例3的充電輥被分別裝入三種型號的打印機(jī)(或復(fù)印機(jī))中(實施例3；彈性層表氯醇橡膠，表層含碳氟樹脂；輥直徑Dr＝15mm，輥硬度＝53(用JISA硬度計測量)，上述打印機(jī)具有如圖4所示的30，40，和60的感光鼓的鼓直徑Dd，并試驗充電的均勻性。
結(jié)果，在三種類型的打印機(jī)中，在鼓的旋轉(zhuǎn)方向上的充電上的均勻性是相同的，上述鼓分別具有30、40和60的鼓徑，并在所有情況下均勻性是優(yōu)異的，但在鼓長度方向上的靜電電壓差，隨著鼓徑變小，伴隨充電的較不均勻性而加大。圖5是一曲線圖，它表示在鼓的長度方向上的靜電電壓差和充電輥的輥筒直徑比感光鼓的鼓徑Dd的比例(Dd/Dr)之間的關(guān)系。
當(dāng)使輥筒負(fù)載較大(高到40gf/cm)時，在鼓徑為30或40時在圖像上出現(xiàn)橫向黑條?？梢哉J(rèn)為該現(xiàn)象的發(fā)生是由于在充電輥具有高的輥筒表面硬度時，在輥筒(鼓)的長度方向上不能獲得均勻性和充分的咬入寬度。為此原因，在充電輥有42(由JISA硬度計測量)或更高的輥筒硬度的情況下，要求充電輥的輥筒直徑Dr和感光鼓的鼓體直徑Dd滿足關(guān)系式Dd/Dr≥4。換句話講，通過以滿足關(guān)系式Dd＞Dr≥4的條件將一輥筒充電裝置裝入圖像形成裝置，有可能保持均一充電。
在本發(fā)明實施例5中，通過設(shè)定這樣一個位置在該位置上充電輥接觸感光帶，從而靠近驅(qū)動輥或感光帶的附屬輥，同時，還設(shè)定3mm或更多的接觸寬度或咬入寬度，能有效地進(jìn)行均一充電。
首先，作為用于根據(jù)本發(fā)明實施例5的輥筒充電裝置的充電輥，在有12直徑的空心金屬芯體的外圍構(gòu)成一表氯醇橡膠彈性層(有2mm的厚度)，使外直徑為16，制備充電輥(未示出)，該充電輥有40μm厚度的表面(涂層)，并由含有4％的碳的氟樹脂制成，上述氯樹脂設(shè)置在彈性層上。輥筒硬度為56(由JIDSA硬度計測量)。
該充電輥101(輥筒充電裝置)被裝入在圖3所示的圖像形成裝置(激光打印機(jī))中。如果充電輥101接觸感光帶304的位置相同于感光帶304的后表面接觸驅(qū)動輥307(在圖6中由AB標(biāo)示的范圍)的話，在圖4所示的小直徑輥筒的情況下不能獲得適當(dāng)?shù)囊雽挾?，在輥筒長度方向上的靜電電壓差(在中間位置和邊緣位置之間)大。所示，以適當(dāng)負(fù)載使充電輥101接觸到感光帶304，使得咬入寬度為3mm或更位于由圖6AB所示的感光帶304的外側(cè)，感光帶的整個表面幾乎均勻充電到同樣的靜電電壓。換句話講，通過設(shè)定充電輥101的位置，使咬入寬度為3mm或更大，能有效地進(jìn)行均勻充電。
在說明實施例6到8以前，對本發(fā)明總線結(jié)構(gòu)的其它點作一說明，作為消除沉積在充電輥表面上的色料這樣的外部材料的方法，有通過把清潔件接觸到充電輥的清潔方法。作為清潔件，例如可利用氈子、海綿和橡膠刮片。但是，如果有氈子或海綿作為清潔件的話，象色料這樣的外部材料當(dāng)其與清潔件接觸時，不利地填塞在上或粘附在上面。
另一方面，當(dāng)使用薄的和軟的橡膠刮片時，沉積在充電輥表面上的色料通過均勻和輕微地使橡膠刮片接觸到充電表面可被刮落下(到感光鼓上)，但是充電輥表面比感光鼓表面較軟和粗糙，另外，充電輥隨著感光鼓的轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)，使得在一般利用清潔感光鼓或類似部件的刮片清潔方法中，充電輥的轉(zhuǎn)動變得不穩(wěn)定了。
對此，本發(fā)明人試驗了下述方法(1)到(2)來防止由于色料對充電輥的沾污，以及由于非均勻轉(zhuǎn)動導(dǎo)致不均勻充電的產(chǎn)生，并且來改善充電輥的實際耐用性，并且在對充電輥的刮片清潔上獲得良好的結(jié)果。
(1)具有比充電輥硬度高的橡膠硬度的橡膠刮片作為清潔件。
(2)當(dāng)充電輥和橡膠刮片之間的摩擦系數(shù)大于充電輥和感光鼓之間的摩擦系數(shù)時，使充電輥和橡膠板之間的接觸壓力被設(shè)定到遠(yuǎn)小于充電輥和感光鼓之間的接觸壓力的值。
(3)選擇充電輥的表面材料和刮片的表面材料，使得由于在充電輥和清潔刮片之間的摩擦產(chǎn)生的充電輥表面上的靜電電壓極性同色料一樣。
(4)為了清潔該充電輥，當(dāng)圖像未形成時，感光鼓和充電輥以空循環(huán)轉(zhuǎn)動。
下面參照本發(fā)明的實施例6到8對利用方法(1)到(2)中任一個的輥筒充電裝置和利用該裝置的圖像形成裝置作說明。
在實施例6中，充電輥和感光鼓之間的接觸壓力P1和摩擦系數(shù)μ1，以及充電輥和清潔刮片之間的接觸壓力P2和摩擦系數(shù)μ2被設(shè)定滿足P1＞P2和μ1＜μ2的關(guān)系式，從而能清潔由色料造成的充電輥的沾污，并保證充電輥的均勻轉(zhuǎn)動。也通過設(shè)定充電輥的橡膠硬度到一比清潔刮片的橡膠硬度高的水平，當(dāng)充電輥由具有40(JISA)或更高的橡膠硬度的表氯醇橡膠制成，和清潔刮片由具有40(JISA)或更高的橡膠硬度的合成橡膠制成時，能清除由色料導(dǎo)致的充電輥的沾污并保證充電輥的均勻轉(zhuǎn)動。
圖7表示了根據(jù)實施例1的輥筒充電裝置2101的結(jié)構(gòu)，在圖中，標(biāo)號2102代表充電輥，而標(biāo)號2103代表清潔刮片。同樣在該圖中，參號2104代表感光鼓。在此，通過繞有8直徑的芯體金屬模制一表氯醇橡膠彈性層(有3mm厚度)而成，使輥筒的外直徑為14。該彈性層的電阻為3×108Ω.cm，橡膠硬度為40(JISA)。然后，在該彈性層上設(shè)置一薄的聚酰胺樹脂薄(有約5μm的厚度)。輥筒硬度為41(由JISA硬度計測量)。
在另一方面，清潔刮片2103是乙烯丙烯橡膠刮片(有1.5mm的厚度)，它具有用增塑劑調(diào)整到35(JISA)的橡膠硬度?？梢栽O(shè)定該清潔刮片的橡膠硬度高于充電輥的值。
同樣，感光鼓2104是一OPC感光元件，它是一CTL(表層)，該CTL具有約28μm的厚度，它由在具有80直徑的A1鼓上形成厚度約為0.3m的一CGL(彈性層)，然后，利用浸漬法施加一份重量的hydrazon(CTM)以及一份重量的聚碳酸酯作為分布在CGL上四氫呋喃(tetrahydrofuran)中的CTL來構(gòu)成。
圖8示出了一種測量在圖7中所示的充電輥2102和感光鼓2104之間的摩擦系數(shù)和在充電輥2102和清潔刮板2203之間的摩擦系數(shù)的方法的說明圖。首先，當(dāng)一層材料2201與一層施加在充電輥2102的表面上的類似聚酯薄膜的感光鼓2104的CTL材料一起由一個重物2202被壓到充電輥2102上，用于施加一個壓力P和然后用一個拉力F來拉時，摩擦系數(shù)μ1被測量并且μ1是0.5。其次，當(dāng)一層代替CTL材料的材料2203與粘附到其上的清潔刮板2103一起由重物2202來壓緊以便施加一個壓力P并且由一個拉力F來拉時，摩擦系數(shù)μ2被測量，而μ2是1.5。上述結(jié)果表明摩擦系數(shù)滿足關(guān)系式μ1(0.5)＜μ2(1.5)。
然后，在圖7所示的輥筒充電裝置2101中，其中摩擦系數(shù)滿足關(guān)系式μ1＜μ2，將一個500g的負(fù)載分別地加到充電輥2102(輥的長度320mm)兩邊，以致于在充電輥2102和感光鼓2104之間的接觸壓力P1是34g/cm，并且通過改變在充電輥2102和清潔刮板2103之間的接觸壓力P2來觀測充電輥2102的表面污染發(fā)現(xiàn)；當(dāng)接觸壓力P2處于2至5g/cm的范圍之內(nèi)時清潔性能是極好的并且能夠完全地消除色料的污染。特別是在這種情況下(其中μ1是0.5，μ2是1.5，接觸壓力P1是34g/cm)，當(dāng)接觸壓力P2是3g/cm時能夠最有效地清除色料的污染。
圖9示出了裝有圖7所示的輥筒充電裝置2102的一個復(fù)印機(jī)的一部分。在這個圖中，標(biāo)號2301是一個直流電源單元(Va)，它用于把一個電壓施加給充電輥2102和感光鼓2104，標(biāo)號2302是一個電荷消除燈，它用于消除在感光鼓2104上的殘余電荷，標(biāo)號2303是一個鼓清潔器、它用于在一個轉(zhuǎn)移過程之后清除在感光鼓2104上的殘余色料，標(biāo)號2304是一個靜電計，它用于測量在感光鼓2104的表面上的靜電電壓。
利用上面所描述的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在的說明是為了評價這種輥筒充電裝置2101的使用壽命。首先，利用靜電計2304測量充電輥2102的初始的充電特征，并且靜電電壓Vs是-800V，當(dāng)充電電壓Va是-1.5KV時靜電電壓Vs的漂移寬度是10V，它表示充電的均勻性是極好的。
其次在10K張圖像形成之后利用靜電計2304測量充電輥2102的充電特征并且靜電電壓Vs是在從-750到-780V的范圍之內(nèi)，而靜電電壓Vs的漂移寬度是30V。在感光鼓2104被污染的部分中的靜電電壓與充電輥2102的表面的污染度成比例地被降壓，但是成像的質(zhì)量與在初始級段中的圖像質(zhì)量沒有什么不同，并且在形成一個成像中不發(fā)生任何特殊的問題。
此外，在另外的30K張圖像形成之后，利用靜電計2304來測量充電輥2102的充電特性。靜電電壓Vs是在從-740至-760V的范圍中，而靜電電壓Vs的漂移寬度是20V且充電輥2102的表面具有完全均勻的污染，它表明根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置2102的使用壽命是極好的。
獲得這樣好的結(jié)果(改進(jìn)了使用壽命)其原因在于不是完全地清除沉積在充電輥2102表面上的色料來改進(jìn)使用壽命，而相反，是借助于使清潔刮板2103輕微地和均勻地與充電輥2102的表面接觸來使充電輥2102的表面均勻地污染，以使使用壽命被改進(jìn)，其中清潔刮板具有比充電輥2102的硬度更低的橡膠硬度。
同樣地，當(dāng)沒有進(jìn)行圖像形成時，通過把感鼓2104和充電輥2102轉(zhuǎn)動到零位，使感光鼓2104和充電輥2102被清潔，沉積在充電輥2102的清潔刮板2103上的雜質(zhì)材料被落到感光鼓2104上并且被回收到一個顯影輥中(沒有示出)。在同時由于充電輥2102的表面與清潔刮板2103摩擦，充電輥2102的表面被充電。然后如果由于在充電輥2102和清潔刮板2103之間的摩擦使供給充電輥2102表面的充電極性與色料的極性相同，那么色料很難沉積在充電輥2102的表面上，或沉積在充電輥2102表面上的色料能夠容易地被清除，并且利用一個小的刮板壓力能夠有效地清除色料。
在這里，在清潔刮板2103例如是由聚氨酯橡膠或乙烯橡膠構(gòu)成的情況下，如果充電輥2102的表面層是由聚酯胺脂構(gòu)成的，那么充電輥2102的表面帶+(正)電，而清潔刮板2103帶-(負(fù))電。如果充電輥2102的表面層是由氟樹脂構(gòu)成的，那么充電輥2102的表面被帶-(負(fù))電，而清潔刮板2103被帶+(正)電。
另一方面，沉積在感光鼓2104上的由鼓清潔器2303不能清除的色料可能已失去了正常的充電極性或已經(jīng)帶有相反極性的電。在這種情況下，色料可以容易地被沉積在充電輥2102的表面上。同樣是，如果充電輥2102的表面徑受了色料覆蓋膜，那么充電輥2102表面的靜電電壓由于摩擦而變化，并且在以前上述的現(xiàn)象是不能夠被預(yù)料的。常規(guī)型式的電暈轉(zhuǎn)移/電暈隔離已經(jīng)被轉(zhuǎn)換成帶(輥)轉(zhuǎn)移，并且在帶(輥)轉(zhuǎn)移的情況下，在感光鼓上的殘余色料趨向維持正常的帶電極性，以致于色料很難被沉積在上述的充電輥2102的表面上，或沉積在充電輥2102的表面上的色料能夠容易地被清除，并且用一個小的刮板壓力能夠有利地清除色料。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例7的輥筒充電裝置2401的結(jié)構(gòu)以及使用該輥筒充電裝置的圖像形成裝置(數(shù)字復(fù)印機(jī))的結(jié)構(gòu)，通過圍繞著一個直徑為8的芯金屬形成一個具有厚度為4mm的表氯醇橡膠彈性層并且設(shè)置一層由具有厚度為15μm的氟樹脂(含有4％的碳)組成的表面層來構(gòu)成一個充電輥2102A。
此外在該圖中，標(biāo)號2402是一個電荷消除燈，它用于消除在感光鼓2104上的殘余電荷，標(biāo)號2403是一個鼓清潔器，它用于在一個轉(zhuǎn)移過程之后清除在感光鼓2104上的殘余色料，參號2404是被用于曝光的激光束，標(biāo)2405是一個顯影輥，它用于在感光鼓2104上用色料顯影一個潛象，而標(biāo)號2406是一個轉(zhuǎn)換帶。應(yīng)該注意清潔刮板2103和感光鼓2104與實施例6中的是一樣的，相對于它們的描述在此被省略了。
利用上述的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在描述其工作。由一個鼓清潔器2403清潔的感光鼓2104和電荷消除燈2402通過充電輥2102A被充電到-800V，圖像受到激光束2404的曝光，潛影被倒像并且用具有負(fù)極性的色料來顯影使其顯像，然后通過轉(zhuǎn)換帶2406使圖像被轉(zhuǎn)換到一個記錄紙上。此外，沉淀的殘余色料遺留在感光鼓2104上，并且大部分的殘余色料通過鼓清潔器2403被消除。
由鼓清潔器2403沒有完全清除的色料被沉積在充電輥2102A上，但由于與清潔刮板2103的摩擦使充電輥2102A已經(jīng)帶有一(負(fù))電，以致于具有負(fù)電極性的色料很難在充電輥2102A的表面上沉積。在這種數(shù)字復(fù)印機(jī)中的輥筒充電裝置的使用壽命是極好的，甚至在30K張圖像被形成之后充電輥2102A的表面幾乎沒有被污染，而靜電電壓僅降低10至30V。
作為一個比較的例子，利用具有厚度為10μm的聚酰胺樹脂的一個表面層的充電輥代替圖10中的充電輥2102A來進(jìn)行相同的實驗(由于充電輥的表面上的摩擦靜電電壓的極性是正的)，并且可觀測到充電輥的表面上的污染度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于根據(jù)實施例7的充電輥2101A的表面上的染度和靜電電壓大大地降低。從這種利用于比較的例子來看，形成具有氟樹脂(含有4％的碳)的充電輥的一個表面層的效果是清楚的。
此外，作為本發(fā)明的第八個實施例，使用一個圖像形成裝置，該裝置利用一個通過圍繞著一個直徑為8的芯金屬形成一層厚度為4mm的表氟醇橡膠彈性層并在該彈性層上設(shè)置一層由厚度10μm的聚酰胺樹脂組成的表面層而形成的充電輥，和一個由乙烯丙烯橡膠(或氨基甲酸乙酯橡膠)的清潔刮板，并且剩余部分的結(jié)構(gòu)與實施例7中的結(jié)構(gòu)相同，通過使帶電有-800V的感光鼓受到激光束的曝光來形成的一個潛影用具有正電極性的色料來顯影，并且在30K張圖像被形成之后用類似于實施例7中方法來檢查該輥筒充電裝置的使用壽命，其結(jié)果與實施例7中的結(jié)果一樣是極好的。
在說明實施例9至13之前，先對使用一個輥筒充電裝置的圖像形成裝置的一般結(jié)構(gòu)、用于該目的的充電輥的結(jié)構(gòu)和施加一種潤滑添加劑的方法進(jìn)行說明。
圖11示出了使用一個輥筒充電裝置的圖像形成裝置的例子，在這個圖中，標(biāo)號3101是一個充電輥、標(biāo)號3103是感光鼓、標(biāo)號3104是作為曝光性能的激光束，它用于在感光鼓3103上形成一個靜電潛影，標(biāo)號3105是一個顯影單元，它用于由色料使感光鼓3103上的靜電潛影顯影、標(biāo)號3106是一個轉(zhuǎn)移輥，它用于把一個色料圖像轉(zhuǎn)移到記錄紙3109上、標(biāo)號3107是一個鼓清潔器，它用于在轉(zhuǎn)移過程之后把留在感光鼓3103表面上的色料清除，標(biāo)號3108是一個電荷清除燈，標(biāo)號3109是記錄紙，標(biāo)號3110是一個定影單元。
圖12A至12C分別示出了根據(jù)本發(fā)明的充電輥3101的結(jié)構(gòu)的例子，例如充電輥3101a、通過圍繞著一個芯金屬3201模壓一個中間電阻彈性層3202來形成一個充電輥3101，如在圖12A中所示。通過圍繞著芯金屬3201模壓中間電阻彈性層3202并在該彈性層3202上設(shè)置一表面3203來形成充電輥3101b、如在圖12B中所示。通過圍繞著芯金屬3201模壓一個導(dǎo)電彈性層3204并在該彈性層3204上設(shè)置一個表面電阻層3205來形成一個充電輥3101C，如在圖12C中所示。
另一方面，正如在下面實施例9到13中詳細(xì)描述的，本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過在充電輥3101的表面上形成一個由一種潤滑添加劑組成的涂膜層能夠有效地實現(xiàn)防止由色料使充電輥的污染和防止異常圖像的產(chǎn)生，例如水平的色條。下列的三種方法適用為充電輥3101施加這種潤滑添加劑(1)該方法在于在使用一個輥筒充電裝置之前，在充電輥3101的表面上形成一個硬脂酸鋅(潤滑添加劑)涂膜，并且在長時間被使用之后從圖像形成裝置中取出該充電輥，使其表面被清潔，然后在其表面上施加硬脂酸鋅。
(2)該方法在于當(dāng)充電輥3101在旋轉(zhuǎn)時，把固態(tài)硬脂酸鋅壓到正在被使用的充電輥3101的表面上并且被均勻地施加到表面上。
(3)該方法在于固態(tài)硬脂酸鋅也被用作為用于一個充電輥的清潔刮板(沒有示出)或如果固態(tài)硬脂酸鋅總是壓著充電輥3101，那么它可位于一個清潔刮板的后面(位于充電輥的旋轉(zhuǎn)方向上后邊的位置上)，并且根據(jù)圖像形成裝置的型式來選最適合的方法。
實施例9是在充電輥3101的表面上先形成一個潤滑添加劑膜層的一個例子，也就是一種把潤滑添加劑施加到充電輥3101上的方法的例子，在該方法中在開始使用輥筒充電裝置之前，在充電輥3101的表面上形成一層硬脂酸鋅(潤滑添加劑)膜，或充電輥3101長時間被使用后從圖像形成裝置中將它取出，清潔充電輥的表面和在它的表面上施加硬脂酸鋅。
在圖11中所示的圖像形成裝置中，感光鼓3103是一個具有直徑為80的OPC感光元件，而充電輥3101是在圖12A中所示的充電輥3101a，具體地來講，一個中間電阻橡膠輥包括一個厚度為3mm并且圍繞著一個直徑為8的芯金屬模壓的表氯醇橡膠彈性層。在該充電輥3101a的表面上形成一個硬脂酸鋅膜，它被用作為對于一個具有線速度為120mm/sec(20CPM)的圖像形成試驗的充電輥，并且在該試驗中觀測到，在5K張圖像形成之后充電輥3101a的表面幾乎沒有被污染。在這個時間點上使圖像形成裝置停止工作，并使充電輥3101a在與感光鼓3103接觸的位置上被保持兩天，然后在圖像形成裝置的重新起動操作之后檢查水平色條的產(chǎn)生。在該試驗中已經(jīng)證明與沒有施加硬脂酸鋅的情況相比水平色條的數(shù)量實際上被減少了。
持續(xù)做該圖像形成試驗，在10K張圖像被形成之后充電輥的表面被色料局部地污染，并且由不均勻充電所引起的可疑的異常狀態(tài)在半冊圖像中產(chǎn)生，以致于從圖像形成裝置中取下充電輥3101a，使充電輥的表面被清潔，然后在該充電輥3101a的表面再次施加硬脂酸鋅，繼續(xù)做該圖像形成試驗并且能夠得到?jīng)]有由不均勻充電所引起的缺陷的極好圖像。如上面所述，通過把硬脂酸鋅施輥到充電輥3101a的表面所得到的效果被觀測。換句話說，如果由適合的人例如修理工提供周期的維修，那么總是能夠獲得極好的圖像。
雖然實施例9是硬脂酸鋅用作為潤滑添加劑的一種情況，但是象硬脂酸鐵或arbana蠟這樣的材料也能夠被用于同樣的目的。然而應(yīng)該提出的是硬脂酸鋅是最有效的。
實施例10是利用一個潤滑添加劑施加裝置把固態(tài)硬脂酸鋅與充電輥3101的面相接觸并且利用充電輥3101的旋轉(zhuǎn)均勻地把硬脂酸鋅施加到充電輥的表面上的一種情況。
在實施例10中，在圖11所示的圖像形成裝置中，圍繞著芯金屬3201模壓中間電阻彈性層作為充電輥3101，如在圖12B中所示，然后利用具有在該彈性層3202上設(shè)有表面層3203的一個充電輥3101b(具體地講一個充電輥包括一個圍繞著一個直徑為8的芯金屬模壓一層具有厚度為3mm的表氯醇和一個具有厚度為30μm的含碳氟樹脂表面層)，然后設(shè)置作為潤滑添加劑施加裝置的固態(tài)硬脂酸鋅，它用于把作為潤滑添加劑的硬脂酸鋅施加到充電輥3101b的表面上，如在圖13中所示。
在此通過一個預(yù)先確定的彈簧裝置(沒有示出)用一個不影響充電輥3101b旋轉(zhuǎn)的小的壓力來壓著固態(tài)硬脂酸鋅3102。此外固態(tài)硬脂酸鋅3102包括硬脂酸鋅3102a和一個用于支承硬脂酸鋅3102a的支承板3102b。
利用上述結(jié)構(gòu)，用類似于實施例9中的線速度為120mm/sec的轉(zhuǎn)速來進(jìn)行圖像形成試驗，在這個試驗中觀測到旋加在充電輥3101b表面上的硬脂酸鋅被充分地轉(zhuǎn)移到感光鼓的表面上，所述被轉(zhuǎn)移的硬脂酸鋅使感光鼓3103的表面更光滑，并且改進(jìn)了鼓清潔器3107的清潔能力。當(dāng)感光鼓3103的表面被完全清潔時，充電輥3101b的污染成比例地被減少。實際上在實施例10中，在形成20K張圖像之后，充電輥3101b幾乎沒有被污染，并且也沒有觀測到由不均勻充電所起產(chǎn)生的異常圖像。同樣地圖像形成裝置的工作被停止在使充電輥3101a與感光鼓3103接觸的位置上兩天，然后重新起動圖像形成裝置的工作，并且檢查水平色條，但是在圖像形成裝置重新開始工作之后沒有產(chǎn)生水平的色條。
實施例11是充電輥3101b和作為一種潤滑添加劑施加裝置的固態(tài)硬脂酸鋅3102被設(shè)置利用一種感光帶的圖像形成裝置中的一種情況，如在圖14中所示。在圖14中，標(biāo)號3401是一個感光帶，標(biāo)號3402是作為曝光數(shù)據(jù)的激光束、它用于在感光帶3401上形成一個靜電圖像，參號3403是一個顯影單元，它用于用色料把感光帶上的潛影顯影，參號3404是一個轉(zhuǎn)移輥，它用把色料圖像轉(zhuǎn)移到記錄紙3407上、標(biāo)號3405是一個帶清潔器，它用于在轉(zhuǎn)移過程之后清除留在感光帶3401表面上的色料，標(biāo)號3406是一個電荷消除燈，標(biāo)號3407是記錄紙，標(biāo)號3408是一個定影單元。
利用上述的結(jié)構(gòu)，用類似于實施例9中的線速度為120mm/sec的轉(zhuǎn)速進(jìn)行一個圖像形成試驗，在這個試驗中已觀測到施加在充電輥3101b表面上的硬脂酸鋅被完全轉(zhuǎn)移到感光鼓的表面上，所述被轉(zhuǎn)移的硬脂酸鋅使感光鼓3401的表面更光滑，并且改進(jìn)了鼓清潔器3405的清潔能力。當(dāng)感光鼓3401的表面被完全清潔之后，充電輥3101b的染被成比例地減小。實際上在實施例11中，在形成20K張圖像之后充電輥3101b幾乎沒有被污染，并且也沒有觀測到由不均勻充電所引起的異常圖像。同樣地把圖像形成裝置的工作停止在使充電輥3101a與感光鼓3401接觸的位置兩天，然后重新啟動圖像形成裝置的工作，并檢查水平的色條，然而在圖像形成裝置的工作重新啟動之后沒有產(chǎn)生水平的色條。
在實施例12中，在圖11中所示的圖像形成裝置中，圍繞著芯金屬3201模壓導(dǎo)電彈性層作為充電輥3101、如在圖12C中所示，然后使用具有在該彈性層3204上設(shè)有表面電阻層3205的一個充電輥3101C(具體地講一個充電輥具有一個14φ的直徑并且包括一個具有厚度3mm并圍繞著一個孔徑為8的芯金屬被模壓的含碳硅橡膠彈性層和一個厚度為50μm的含碳氟樹脂表面層)，此外如在圖15中所示該輥筒充電裝置包括固態(tài)硬脂酸鋅3102，它作為一種潤滑添加劑接觸充電輥3101C，和一個清潔器3501，它用于消除雜質(zhì)，例如沉積在充電輥3101C表面上的色料。應(yīng)該指出的是清潔刮板3501是由厚度為0.5mm的尿烷橡膠構(gòu)成的。
利用上述的結(jié)構(gòu)進(jìn)行類似于實施例中的圖像形成試驗，但是圖像形成裝置的線速度增加到210mm/sec(35CPM)。在實施例12中，可以預(yù)料感光鼓3103的清潔能力與線速度的增加成反比例的降低，并且充電輥3101由色料更多地被污染，以致于設(shè)置上述的清潔刮板3501。
在上述的條件下進(jìn)行圖像形成試驗，在形成30K張圖像之后充電輥3101C的表面幾乎沒有被污染和也沒有觀測到靜電電壓的下降或不均勻的充電。同樣地在圖像形成裝置的工作被停止好久之后首先檢查形成的圖像，僅有類似于由充電輥3101C壓到感光鼓3103上所引起的水平的色條的異常圖像。
此外由于硬脂酸鋅總是被施加在充電輥3101C的表面上，所以充電輥3101C的表面更容易地被清潔。
在實施例13中利用了一個機(jī)構(gòu)3601，在該機(jī)構(gòu)3601中固態(tài)硬脂酸鋅作為一個潤滑添加劑施加裝置被支承在充電輥3101b的上面并且利用重力與充電輥3101b相接觸，以致于硬脂酸鋅能夠被施加到充電輥3101b的表面。應(yīng)該指示的是該實施例其余部分的結(jié)構(gòu)與在實施例10中的結(jié)構(gòu)是機(jī)同的，在此省略了對它們的說明。
利用上述的結(jié)構(gòu)進(jìn)行類似于實施例10中的圖像形成試驗，并且得到了與實施例10中一樣的效果。此外，硬脂酸鋅借助于機(jī)構(gòu)3601利用其自身重力與充電輥3101b相接觸，以致于硬脂酸鋅利用適當(dāng)?shù)膲毫δ軌虮痪鶆虻厥┘拥匠潆娸?101b的表面，它能用低費用節(jié)省空間的應(yīng)用。此外通過調(diào)整被加載的重量(它的身身重量)，能夠自由地控制應(yīng)用率。
實施例10至12的說明是采用這樣的結(jié)構(gòu)，即在該結(jié)構(gòu)中硬脂酸鋅位于充電輥的上方并且借助于一個類似于彈簧的裝置來施加壓力，但是硬脂酸鋅也可以放置在充電輥的側(cè)面，并且也不必說潤滑添加劑可以被模壓成一個輥和與充電輥的表面接觸，或借助于一個類似刷子的裝置被施加到充電輥的表面上。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，僅有DC電壓被供給一個充電輥，該充電輥接觸一個感光鼓并且隨著該感光鼓的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動以便使感光鼓的表面均勻地帶電，以致于它能夠抑制裝置本身費用的增加，電力費用的增加和大量臭氧的產(chǎn)生，并且能夠逃壁充電元件和感光元件的損壞以及能夠抑制產(chǎn)生環(huán)境污染。
此外在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，充電輥是由表氯醇橡膠構(gòu)成的，然而該充電輥的輥筒硬度是42(由一個JISA硬度表來測量的)或硬大，通過僅僅施加DC電壓能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的充電并且能夠獲得一個具有高使用壽命的輥筒充電裝置。
同樣地在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，充電輥具有兩層，一層是由表氯醇橡膠構(gòu)成的彈性層和一層是由聚酰胺樹脂構(gòu)成的并覆蓋在彈性層表面的表面層，同時該充電輥的輥筒硬度是42(由一個JISA硬度表測到的)或更大，以致于通過僅僅施加DC電壓能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的充電，并且也能夠獲得一個具有高使用壽命的輥筒充電裝置。
同樣地在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，充電輥具有兩層，一層是由表氯醇橡膠構(gòu)成的彈性層和一層是由含碳氟樹脂構(gòu)成的并覆蓋在該彈性層表面上的表面層，同時該充電輥的輥筒硬度是42(由一個JISA硬度表測到的)或更大，以致于通過僅僅施加DC電壓能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的充電，并且也能夠獲得一個具有高使用壽命的輥筒充電裝置。此外充電輥能夠更容易的被清潔。
同樣地在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，充電輥的輥直徑Dr和感光鼓徑Dd滿足關(guān)系式Dd/Dr≥4，以致于能夠獲得一個適當(dāng)?shù)妮佅秾挾群驮谳佔拥目v向方向上也能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的充電。
同樣地在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，充電輥接觸感光帶的位置位于靠近一個驅(qū)動輪或感光帶的一個從動輪，同時接觸寬度或輥隙寬度是3mm或更大，以致于在輥子的縱向方向上也能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的充電。
同樣地在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，在充電輥和感光鼓之間的接觸壓力P1和摩擦系數(shù)μ1以及在充電輥和清潔刮板之間的接觸壓力P2和摩擦系數(shù)μ2滿足關(guān)系式P1＞P2和μ1＜μ2，以致于能夠防止由于不均勻的轉(zhuǎn)動引起的充電輥的污染和不均勻充電的產(chǎn)生，并且能夠改進(jìn)充電輥的實際的使用壽命。
同樣地在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，為了使充電輥的橡膠硬度高于清潔刮板的硬度，充電輥是由例如是有橡膠硬度為40(JISA)或更大的表氯醇構(gòu)成的，而清潔刮板是由具有橡膠硬度為40(JISA)或更大的合成橡膠構(gòu)成的，以致于能夠防止由于不均勻的轉(zhuǎn)動所引起的充電輥的污染和不均勻充電的產(chǎn)生，并且能夠改進(jìn)充電輥的實際使用壽命。
同樣地在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，充電輥的表面帶有與顯影色料相同極性的靜電電壓，以致于色料很難沉積在充電輥的表面上，沉積在充電輥表面上的色料能夠容易地被清除，利用一個小的刮板壓力能夠有效地進(jìn)行色料的清除，它能夠防止由于不均勻的轉(zhuǎn)動所引起的色料對充電輥的污染和不均勻充電的產(chǎn)生，并且能夠改進(jìn)充電輥的實際使用壽命。
同樣地在根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置中，用氟樹脂覆蓋充電輥的表面，清潔刮板是由乙烯丙烯橡膠或尿烷橡膠構(gòu)成的、以致于能夠防止由于不均勻轉(zhuǎn)動所引起的色料對充電輥的污染和不均勻充電的產(chǎn)生，并且能夠改進(jìn)充電輥的實際使用壽命。
同樣地在根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置中，用聚酰胺樹脂覆蓋充電輥的表面和清潔刮板是由尿烷像膠或乙烯丙烯橡膠構(gòu)成的，以致于能夠防止由于不均勻轉(zhuǎn)動所引起的色料對充電輥的污染和不均勻充電的產(chǎn)生，并且能夠改進(jìn)充電輥的實際使用壽命。
在根據(jù)本發(fā)明的圖像形成裝置中，當(dāng)沒有進(jìn)行圖像形成時，通過周期地轉(zhuǎn)動感光鼓和充電輥能夠有效地清潔充電輥，以致于能夠防止由于不均勻轉(zhuǎn)動所引起的色料對充電輥的污染和不均勻充電的產(chǎn)生，并且能夠改進(jìn)實際使用壽命。
在根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置中，在充電輥的表面上形成一個潤滑添加劑膜層，以致于能夠防止色料對充電輥的污染和例如水平色條的異常圖像的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置具有一個用于把潤滑添加劑施加到充電輥表面上的潤滑添加劑施加裝置，以致于能夠防止由色料引起的充電輥的污染，并且也能夠防止例如水平色條的異常圖像的產(chǎn)生。
同樣地根據(jù)本發(fā)明的輥筒充電裝置具有一個潤滑添加劑施加裝置，在該施加裝置中潤滑添加劑被支承在充電輥的上面，潤滑添加劑利用其自身重力與充電輥接觸并且被施加到充電輥的表面上，以致于能夠?qū)崿F(xiàn)低費用的潤滑添加劑和節(jié)省了潤滑添加劑的應(yīng)用空間。
雖然為了完整和清楚的公開起見相對一個特殊的實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，附加的權(quán)利要求不受這種特殊描述的限制、但是它構(gòu)成了包括在該技術(shù)領(lǐng)域可以產(chǎn)生的所述變型和替換結(jié)構(gòu)，這些變型和替換結(jié)構(gòu)屬于在此提出的基本技術(shù)指導(dǎo)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種輥筒充電裝置，它用于通過僅僅把一個DC電壓施加到一個充電輥上來使一個感光元件的表面均勻地充電，該充電輥接觸所述感光鼓并且轉(zhuǎn)動，所述充電輥的輥徑Dr和所述感光鼓的鼓徑Dd滿足一個關(guān)系式Dd/Dr≥4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥筒充電裝置，其特征在于所述充電輥的輥筒硬度是42(由一個JISA硬度表被測量)或更大。
全文摘要
一種輥筒充電裝置,它用于通過僅僅把一個DC電壓施加到一個充電輥上來使一個感光元件的表面均勻地充電,該充電輥接觸所述感光鼓并且轉(zhuǎn)動,所述充電輥的輥徑Dr和所述感光鼓的鼓徑Dd滿足一個關(guān)系式:Dd/Dr≥4。
文檔編號G03G15/02GK1250890SQ9911197
公開日2000年4月19日 申請日期1999年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月31日
發(fā)明者黑川純二, 中原敏夫, 宗宮德昌 申請人:株式會社理光