專利名稱：具有泡沫彈性部分的充電元件、充電裝置、處理盒和圖象形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電元件，用于向諸如電子照相感光元件或靜電可記錄電介質(zhì)元件的物體充電，它具有泡沫彈性部分；本發(fā)明還涉及一種包括這種充電元件的充電設(shè)備和一種使用該充電設(shè)備的圖象形成裝置，例如復(fù)印機(jī)或打印機(jī)，并涉及一種被這種圖象形成裝置所使用的處理盒。
基于電暈充電設(shè)備是一種非接觸式充電裝置。通常它包括一個(gè)由一段導(dǎo)線或類似材料構(gòu)成的電暈放電電極和一個(gè)在除了面對(duì)圖象承載元件即要被充電的元件的表面之外的所有側(cè)面都圍繞該電暈放電電極的屏蔽電極。在操作中這樣布置，從而屏蔽電極的開口側(cè)面面對(duì)圖象承載元件，圖象承載元件和充電設(shè)備之間不接觸，高電壓被施加在該電暈放電電極和屏蔽電極之間，產(chǎn)生放電電流(電暈通量)，因此，圖象承載元件的外周表面暴露于該電暈通量下并被充電到預(yù)定極性和電位。
近些年來(lái)，由于在臭氧產(chǎn)生、耗電量等方面比電暈型充電設(shè)備更具優(yōu)勢(shì)，接觸充電裝置已經(jīng)被投入實(shí)際使用。和電暈型充電設(shè)備相比，接觸充電裝置的臭氧產(chǎn)生和耗電量都低。為了使用接觸充電裝置向物體充電，該裝置的充電元件即上述被施加電壓的元件被設(shè)置成與要被充電的物體接觸。
更具體地說(shuō)，在接觸類型充電裝置中，由輥(充電輥)、一皮刷、磁刷、刀片或類似材料構(gòu)成的導(dǎo)電元件被設(shè)置成與要被充電的物體例如圖象承載元件接觸，向充電元件(接觸充電元件或在下文中也被稱作接觸充電元件的接觸充電設(shè)備)施加預(yù)定充電偏壓，從而要被充電的物體外周表面被充電到預(yù)定極性和電位。
接觸充電裝置的充電機(jī)理是兩種充電機(jī)理的結(jié)合(1)電暈放電型的充電機(jī)理和(2)電荷直接注入機(jī)理。因此接觸充電裝置的特性反應(yīng)了那種充電機(jī)理處于支配地位。(1)基于放電型充電機(jī)理其是這樣一種充電機(jī)理，其中利用接觸充電元件和要被充電物體之間很小間隙之間的電暈放電，使要被充電物體的表面被充電。
在基于放電型充電機(jī)理中，放電必須在接觸充電元件和要被充電物體之間被引起，為了引發(fā)接觸充電元件和要被充電物體之間的放電，比接觸充電元件和要被充電物體之間的初始電壓(閾值電壓)還大的電壓必須被施加到接觸充電元件上。因此為了將物體充電到給定的電位，施加在接觸充電元件上的電壓必須比要被充電物體將要被充電到的電位高。此外，在基于放電型充電機(jī)理中，放電產(chǎn)生副產(chǎn)品。和電暈型放電設(shè)備相比，來(lái)自接觸充電裝置的放電的副產(chǎn)品的數(shù)量無(wú)可否認(rèn)地更少。然而在實(shí)踐中，對(duì)于基于放電型充電機(jī)理，不可能不留下任何副產(chǎn)品。因此不可能避免由活性離子例如臭氧所導(dǎo)致的問(wèn)題。(2)注入型充電機(jī)理這是這樣一種充電機(jī)理，隨著電荷從接觸充電元件直接注入要被充電的物體，要被充電物體的表面被充電，有時(shí)也被稱作直接充電機(jī)理、注入充電機(jī)理或電荷注入充電機(jī)理。
為了詳細(xì)地介紹注入充電機(jī)理，通過(guò)使電阻為中間范圍的接觸充電元件直接接觸要被充電的物體，電荷被直接注入要被充電物體的表面。換句話說(shuō)，理論上，物體表面不依靠放電而被充電。因此，即使當(dāng)施加在接觸充電元件上的電壓比接觸充電元件和要被充電物體之間的初始電壓(閾值電壓)小，物體被充電到的電位實(shí)際上等于被施加在接觸充電元件上的電壓的電位。由于這種直接充電機(jī)理不涉及放電，不產(chǎn)生帶電的離子，不產(chǎn)生源于放電的副產(chǎn)品。
然而，正是這種直接向物體充電的機(jī)理，它的充電效率極大地受接觸充電元件和要被充電物體之間的接觸狀態(tài)的影響。因而必須使接觸充電裝置如此構(gòu)造，從而接觸充電元件的表面層盡可能地致密；接觸充電元件的圓周速度和要被充電物體的圓周速度之間的差異盡可能地大；接觸充電元件接觸要被充電物體的頻率盡可能地高。A)基于輥充電方法在接觸充電裝置領(lǐng)域，由于在安全上令人滿意，廣泛地使用基于輥充電方法，該種輥?zhàn)永脤?dǎo)電輥(充電輥)作為一種接觸充電元件。
基于輥充電方法中，上述基于放電充電機(jī)理(1)占支配地位。
使用橡膠或泡沫材料制造充電輥，所述橡膠或泡沫材料是導(dǎo)電的或者它的電阻值處于中間范圍。這些材料有時(shí)被設(shè)置在層上，提供給充電輥所期望的特性。
為了保持與要被充電物體(下文被稱作感光元件)的預(yù)定接觸狀態(tài)，充電輥的表面層被制造得有彈性，增加了充電輥和感光元件之間的摩擦阻力。在多種情況下，充電輥被感光元件驅(qū)動(dòng)，它的圓周速度和感光元件的圓周速度相同。或充電輥和感光元件之間的圓周速度略有差異。因而當(dāng)充電輥被用于接觸充電機(jī)構(gòu)中時(shí)，由于充電輥的絕對(duì)充電性能的損失、充電輥和要被充電物體之間接觸狀態(tài)的惡化、充電輥表面的不規(guī)則和/或感光元件的圓周表面的外來(lái)物質(zhì)，無(wú)法避免要被充電物體被不均勻地充電。因此在基于現(xiàn)有技術(shù)的輥式接觸充電裝置中，基于放電充電機(jī)理占支配地位。
圖7顯示當(dāng)使用典型的充電元件時(shí)的充電效率。橫坐標(biāo)代表施加到接觸充電元件的偏壓，縱坐標(biāo)代表感光元件被充電到的電位。
利用現(xiàn)有技術(shù)的充電輥的充電機(jī)構(gòu)的充電性能由A線表示。從圖中清楚地看到，在此情況下，隨著施加到充電輥上的電壓的增加并通過(guò)閾值電壓-500V，物體開始被充電。因而，通常為了將感光元件充電到-500V，-1000V的直流電壓被施加到充電輥，或除了向充電輥施加-500V的直流電壓之外，還施加1200V交流峰值到峰值(peak-to-peak)電壓，因而充電輥和感光元件之間的電位差值大于閾值電壓值，感光元件的圓周表面的電位被會(huì)聚到所期望的一個(gè)電位。
為了更加詳細(xì)地介紹，例如當(dāng)充電輥和具有25微米厚的OPC層感光鼓接觸時(shí)，產(chǎn)生預(yù)定量的接觸壓力，隨著施加到充電輥的電壓升高并超過(guò)640V，感光元件的圓周表面的電位開始升高，然后相對(duì)于施加到充電輥上的電壓，感光元件圓周表面的電位以某個(gè)斜率開始線性增加。該閾值電壓被定義成充電起始電壓Vth。
換句話說(shuō)，為了將感光元件圓周表面上的電位充電到進(jìn)行電子照相所必需的預(yù)定電位Vd，施加到充電輥上的直流電壓電位必須不小于電位(Vd+Vth)，比用于電子照相所必需的電位高。在下文中，將上述通過(guò)向接觸充電元件僅施加直流電壓而對(duì)物體(感光元件)進(jìn)行充電的充電方法稱作“基于直流充電方法”。
對(duì)于使用基于直流充電方法，由于下述原因，難以將感光元件充電到預(yù)定電位。由于周圍環(huán)境等因素的變化，接觸充電元件的電阻變化，感光元件被充電輥削刮，光電導(dǎo)層厚度的改變，導(dǎo)致電壓Vth變化。
因此，所謂的基于交流充電方法例如日本專利申請(qǐng)63-149669所介紹的一種方法開始被使用，以便使感光元件的圓周表面更均勻地充電。根據(jù)這篇專利文獻(xiàn)所介紹的基于交流充電方法，一包括一直流電壓和一交流電壓的合成電壓被施加到接觸充電元件上，所述直流電壓的電位等于要被充電的物體將要被充電到的電位，所述交流電壓的峰值到峰值電壓不小于2×Vth。在此情況下，利用AC電壓的平滑效果，施加AC電壓；被充電物體的電位會(huì)聚到電位Vd，或?qū)?yīng)于交流電壓的頂峰值和底部峰值之間的中間值的電壓；換句話說(shuō)，不受外界因素例如環(huán)境變化的影響。
然而即使在上述接觸充電裝置中，理論上，它的充電機(jī)理或多或少依賴于從接觸充電元件向感光元件的放電。因此，施加到充電元件上的電壓的電位值需要大于感光元件的圓周表面要被充電到的電位值。因此在此情況下，產(chǎn)生臭氧，雖然數(shù)量很小。
此外，施加用于更均勻地對(duì)感光元件進(jìn)行充電的交流電壓產(chǎn)生了有別于交流電壓的新問(wèn)題。也就是交流電壓的應(yīng)用產(chǎn)生額外的臭氧，接觸充電元件和感光元件受交流電壓所產(chǎn)生的電場(chǎng)影響而振動(dòng)，產(chǎn)生噪音(基于交流充電噪音)。此外，感光元件的圓周表面被放電損壞。B)基于毛刷充電方法在基于毛刷充電方法中，具有由導(dǎo)電纖維組成的刷部分的一元件作為接觸充電元件(基于毛刷放電設(shè)備)被使用。導(dǎo)電纖維毛刷部分和作為要被充電物體的感光元件接觸，預(yù)定的充電偏壓被施加到毛刷部分，以便將感光鼓圓周表面充電到預(yù)定的極性和電位。
在這種基于毛刷充電方法中，上述基于放電充電機(jī)理占支配地位。
作為已經(jīng)投入實(shí)際使用的基于毛刷充電設(shè)備，具有兩種類型的設(shè)備固定毛刷類型設(shè)備和轉(zhuǎn)動(dòng)毛刷類型設(shè)備。固定類型基于毛刷充電設(shè)備包括電極和通過(guò)種植纖維而制造的疊片，它的電阻處于中間范圍.轉(zhuǎn)動(dòng)類型基于毛刷充電設(shè)備包括金屬芯和圍繞該金屬芯纏繞的疊片。關(guān)于上述毛刷部分的密度，具有大約100纖維/mm2的纖維密度的疊片可以相對(duì)輕易地被獲得。然而100纖維/mm2的纖維密度不足以實(shí)現(xiàn)利用基于毛刷充電方法均勻向感光元件充電的接觸狀態(tài)。換句話說(shuō)，為了令人滿意地利用基于毛刷充電方法均勻向感光元件充電，感光鼓的圓周表面和毛刷部分的表面之間的圓周速度差異必須很大，因而實(shí)際上不能獲得這樣的差異。換句話說(shuō)，感光鼓的圓周表面和基于毛刷充電設(shè)備的毛刷部分表面之間的這種圓周速度差異是不現(xiàn)實(shí)的。
當(dāng)直流電壓被施加到上述毛刷類型充電元件的毛刷部分上時(shí)，圖7中的線B顯示了一種典型的基于毛刷充電元件的充電性能。
換句話說(shuō)，在基于毛刷充電方法中，通過(guò)向毛刷施加高電壓，感光元件被充電，換句話說(shuō)，無(wú)論毛刷是固定型的還是轉(zhuǎn)動(dòng)類型的，通過(guò)放電對(duì)感光元件充電。C)基于磁刷充電方法在基于磁刷充電方法中，使用一種具有磁刷部分的元件作為接觸充電元件(基于磁刷充電設(shè)備)，所述磁刷部分就是來(lái)自磁輥或類似材料的磁力導(dǎo)致導(dǎo)電磁微粒積聚成刷型。通過(guò)向和感光元件的圓周表面接觸的接觸充電元件的磁刷部分施加一預(yù)定偏壓，作為要被充電物體的感光元件的圓周表面被充電到預(yù)定極性和電位。
在基于磁刷充電方法中，上述直接充電機(jī)理(2)占優(yōu)勢(shì)地位。
對(duì)于積聚而形成磁刷部分的導(dǎo)電磁微粒，使用微粒直徑為5～50微米的導(dǎo)電磁微粒。感光鼓圓周表面和磁刷部分之間的速度差使均勻地向感光鼓圓周表面充電成為可能。
使用磁刷充電方法能夠?qū)⒏泄夤牡膱A周表面充電到和施加到接觸充電元件的偏壓的電位成比例的電位，如圖7中的線C所示，線C顯示了不同接觸充電元件的充電性能特性。
然而，磁刷充電方法也具有它自己的弱點(diǎn)，碰到和上述其它方法不同的問(wèn)題。例如結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此外，也具有這樣的趨勢(shì)，導(dǎo)電磁微粒從磁刷部分上脫落并粘附在感光鼓上。
日本專利申請(qǐng)6-3921和類似的專利文獻(xiàn)提出了一種接觸充電方法，其中，通過(guò)直接將電荷注入到感光元件能夠保持電荷的部分，例如感光鼓圓周表面上的收集器或感光鼓的充電注入層而對(duì)感光元件充電。這種方法不依靠放電。因此，使用該方法向感光鼓表面充電所需的電壓僅須和要被充電物體的圓周表面將要達(dá)到的電位相同就可。此外不產(chǎn)生臭氧。此外不施加交流電壓，不產(chǎn)生噪音。換句話說(shuō)和基于輥充電方法相比，由于這種方法不產(chǎn)生臭氧，耗費(fèi)小數(shù)量的電能，這種方法更優(yōu)越。D)調(diào)色劑重復(fù)使用系統(tǒng)(無(wú)清潔系統(tǒng))在轉(zhuǎn)印類型的圖象記錄裝置中，利用一清潔器(清潔裝置)，將殘存的顯影劑(調(diào)色劑)也就是圖象轉(zhuǎn)印后保留在感光鼓上的顯影劑微粒(調(diào)色劑微粒)從感光鼓圓周表面上清除，非常浪費(fèi)調(diào)色劑。從環(huán)保角度出發(fā)，希望不產(chǎn)生廢棄的調(diào)色劑。因而獲得利用調(diào)色劑重復(fù)使用系統(tǒng)的圖象記錄裝置。根據(jù)這種系統(tǒng)或過(guò)程，圖象轉(zhuǎn)印后保留在感光鼓上的顯影劑微粒(調(diào)色劑微粒)從感光鼓圓周表面上被清除，然后被顯影裝置通過(guò)“顯影/清潔工序”回收?；厥蘸蟮恼{(diào)色劑被再次使用。
“顯影/清潔工序”是一種工序，在顯影期間，即感光鼓轉(zhuǎn)動(dòng)而被充電，通過(guò)曝光形成靜電潛象，然后對(duì)靜電潛象進(jìn)行顯影，使用阻止圖象模糊偏壓(施加在顯影設(shè)備上的直流電壓電位和感光鼓上圓周表面上的電位之間的差值Vback)，在圖象轉(zhuǎn)印之后，回收殘存在感光鼓表面上的調(diào)色劑。根據(jù)這種工序，轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑被顯影裝置所回收，并在隨后的顯影過(guò)程中被再次使用。換句話說(shuō)，不產(chǎn)生廢棄的調(diào)色劑，減少了維修的麻煩。此外，無(wú)清潔器提供了有關(guān)空間的優(yōu)點(diǎn)，即能夠極大地減少圖象記錄裝置的尺寸。
在調(diào)色劑重新使用系統(tǒng)中，沒(méi)有利用上述專用的清潔器從感光鼓圓周表面上清除轉(zhuǎn)印殘存的調(diào)色劑。替代的方案是，殘存的調(diào)色劑通過(guò)充電部分被傳送到顯影裝置并在顯影過(guò)程中再次被使用。因此，存在這樣的問(wèn)題，即在絕緣的調(diào)色劑處于感光鼓和接觸充電元件之間的界面的同時(shí)，如何使用作為向感光鼓充電的手段的接觸充電方法實(shí)現(xiàn)向感光鼓充電。在基于輥充電方法或基于毛刷充電方法中，經(jīng)常通過(guò)使殘存調(diào)色劑分散，減輕殘存調(diào)色劑在感光鼓上所形成的圖案，施加大電壓，引起放電，以便向感光鼓充電。相比之下，在基于磁刷充電方法中，粉末物質(zhì)，在此情況下也就是微粒形式的磁物質(zhì)被用作用于接觸充電元件或磁刷的材料。因此通過(guò)和感光鼓接觸，最好準(zhǔn)確地適應(yīng)感光鼓圓周表面結(jié)構(gòu)，磁刷部分或?qū)щ娢⒘７e聚部分向感光鼓充電。然而，使用調(diào)色劑重復(fù)利用系統(tǒng)使裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也產(chǎn)生一系列問(wèn)題，即形成磁刷部分的導(dǎo)電磁微粒散落。E)直接注入電荷方法(海綿和導(dǎo)電微粒的組合)在直接向要被充電物體注入電荷的接觸充電方法中，電荷直接從接觸充電元件被轉(zhuǎn)移到要被充電的物體。因此，為了實(shí)現(xiàn)利用基于輥充電方法通過(guò)直接向物體注入電荷而進(jìn)行充電，為了電荷注入，充電輥和要被充電物體之間的接觸狀態(tài)必須完美。利用上述簡(jiǎn)單的裝置，即通過(guò)感光鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，充電輥轉(zhuǎn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)這樣的接觸狀態(tài)。
為了創(chuàng)造充電輥和要被充電物體之間用于電荷注入的完美的接觸狀態(tài)，對(duì)于磁刷充電方法，充電輥必須轉(zhuǎn)動(dòng)，因而在充電輥表面和要被充電物體的表面之間保持速度差。然而當(dāng)充電輥和接觸充電元件由彈性材料制成時(shí)，充電輥和要被充電物體之間存在大量的摩擦，不能在接觸充電元件轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)在接觸充電元件表面和要被充電物體的表面之間保持速度差。在這種條件下迫使接觸充電元件轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題，即接觸充電元件表面和要被充電物體的表面被削刮。
為了更準(zhǔn)確地描述，通過(guò)使接觸充電元件表面相對(duì)于要被充電物體的表面運(yùn)動(dòng)，在接觸充電元件表面和要被充電物體的表面之間提供速度差值。最好通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)接觸充電元件，創(chuàng)造這種接觸充電元件表面的運(yùn)動(dòng)，接觸充電元件表面的運(yùn)動(dòng)方向和要被充電物體表面的運(yùn)動(dòng)方向相反。
通過(guò)使接觸充電元件表面和要被充電物體表面在相同的運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)，也可以在充電元件表面和要被充電物體表面之間提供這種速度差值。然而直接向要被充電物體表面注入電荷的充電方法的性能和要被充電物體表面速度與充電元件表面速度的比值成比例。由于為了使同向運(yùn)動(dòng)時(shí)充電元件和要被充電物體之間的圓周速度比值等于反向運(yùn)動(dòng)時(shí)充電元件和要被充電物體之間的圓周速度比值，在同向運(yùn)動(dòng)時(shí)充電元件的轉(zhuǎn)動(dòng)必須比反向運(yùn)動(dòng)時(shí)充電元件的轉(zhuǎn)動(dòng)快，因此在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使充電元件表面在和要被充電物體表面的運(yùn)動(dòng)方向相反的方向運(yùn)動(dòng)比兩個(gè)表面在相同方向運(yùn)動(dòng)更優(yōu)越，所述同向運(yùn)動(dòng)是指充電元件表面在和要被充電物體表面的運(yùn)動(dòng)方向相同，所述反向運(yùn)動(dòng)是指充電元件表面在和要被充電物體表面的運(yùn)動(dòng)方向相反。上述圓周速度差值被定義如下圓周速度比值＝{(充電元件圓周速度-要被充電物體圓周速度)/要被充電物體圓周速度}×100(當(dāng)充電元件和要被充電物體表面在相同方向運(yùn)動(dòng)時(shí)充電元件圓周速度設(shè)想的正值)對(duì)于上述結(jié)構(gòu)布置，即使當(dāng)充電輥或類似的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的材料被用作接觸充電元件時(shí)，施加到充電輥或接觸充電元件上的偏壓必須僅和要被充電物體的電位一樣高，因而不依靠放電，就能實(shí)現(xiàn)向物體的充電，因而可靠和安全。
這就是，即使當(dāng)使用諸如充電輥等簡(jiǎn)單元件作為接觸充電元件時(shí)，也能獲得一種接觸充電裝置，它在均勻充電方面特別優(yōu)異，并能長(zhǎng)期直接向要被充電物體注入充電；換句話說(shuō)，能夠獲得一種接觸充電裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠通過(guò)直接向要被充電物體注入電荷而實(shí)現(xiàn)充電，沒(méi)有產(chǎn)生臭氧，同時(shí)使被施加到接觸充電元件上的電壓盡可能地小。
對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，能夠提供一種圖象形成裝置或處理盒，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低并能向感光元件均勻充電，不會(huì)出現(xiàn)由于臭氧生成或充電失敗而引起的問(wèn)題。
美國(guó)專利US6,134,407、6,081,681和6,128,456顯示了用于減少接觸充電元件和要被充電物體之間摩擦的裝置。根據(jù)這些專利文獻(xiàn)，導(dǎo)電微粒被設(shè)置在接觸充電元件和要被充電物體之間的間隙內(nèi)，因而通過(guò)所述微粒的潤(rùn)滑效果(減少摩擦效果)，接觸充電元件和要被充電物體之間的摩擦被降低。接觸充電元件具有低摩擦表面層，以便降低接觸充電元件和要被充電物體之間的摩擦力。
出現(xiàn)在接觸充電元件和要被充電物體之間間隙內(nèi)的上述微粒降低了接觸充電元件和要被充電物體之間的摩擦。接觸充電元件和要被充電物體之間摩擦的降低能夠減少使接觸充電元件轉(zhuǎn)動(dòng)所需的扭矩，允許接觸充電元件和要被充電物體保持彼此接觸的同時(shí)，維持接觸充電元件的表面和要被充電物體的表面之間較大的速度差值。此外，出現(xiàn)在接觸充電元件和要被充電物體之間間隙內(nèi)的上述微粒改善了接觸充電元件和要被充電物體之間的接觸狀態(tài)，也就是改善了密度和均勻性。更具體地說(shuō)，隨著它摩擦要被充電物體的表面，接觸充電元件和要被充電物體之間的粉末狀物質(zhì)實(shí)際上充滿了接觸充電元件和要被充電物體之間間隙內(nèi)的所有微小縫隙。因此，電荷以更高的效率被直接注入到要被充電的物體。換句話說(shuō)，當(dāng)使用這樣的接觸充電方法時(shí)，即粉末狀物質(zhì)被放置在接觸充電元件和要被充電物體之間時(shí)，直接注入機(jī)理也就是向要被充電物體直接注入電荷的機(jī)理占支配地位。
因此，充電效率非常高。物體可以被充電到與施加到接觸充電元件上的電壓電位實(shí)際上相同的電位。當(dāng)通過(guò)使由彈性材料制成的接觸充電元件相對(duì)于要被充電物體的表面運(yùn)動(dòng)并和要被充電物體接觸，同時(shí)在兩個(gè)表面之間維持一個(gè)基本的速度差值，而向物體充電時(shí)，通過(guò)減少接觸充電元件和要被充電物體之間的摩擦，用于驅(qū)動(dòng)接觸充電元件所需的初始扭矩可以被減少，接觸充電元件和要被充電物體之間的直接接觸狀態(tài)在均勻性上被改善，能夠使電荷被直接和均勻地注入要被充電的物體。
在
背景技術(shù)：
部分中已經(jīng)被介紹過(guò)的現(xiàn)有技術(shù)的有關(guān)直接注入充電的接觸充電元件中，存在這樣的接觸充電元件，象海綿輥一樣，它的表面是多孔的，并被涂附用顯微鏡可見(jiàn)的導(dǎo)電微粒以提高直接注入效率。這些接觸充電元件不僅通過(guò)物體和接觸充電元件之間的直接接觸而且通過(guò)物體和用顯微鏡可見(jiàn)的導(dǎo)電微粒之間的接觸而使物體被充電。換句話說(shuō)，能夠使要被充電物體和接觸充電元件之間的接觸狀態(tài)極其密實(shí)。因此通過(guò)電荷注入，所述物體可以被令人滿意地也就是均勻和可靠地充電。
用顯微鏡可見(jiàn)的導(dǎo)電微粒是增強(qiáng)接觸充電元件的充電性能的微粒(充電性能增強(qiáng)微粒)。用顯微鏡可見(jiàn)的導(dǎo)電微粒(下文被稱作導(dǎo)電微粒)被設(shè)置在要被充電物體和接觸充電元件之間的間隙內(nèi)，將電荷可靠地注入到要被充電的物體，以便向所述物體均勻地充電。
換句話說(shuō)，利用出現(xiàn)在要被充電物體和接觸充電元件之間的導(dǎo)電微粒，使用一種接觸充電方法對(duì)要被充電物體進(jìn)行充電。出現(xiàn)在要被充電物體和接觸充電元件之間的導(dǎo)電微粒不僅使要被充電物體和接觸充電元件由于所述微粒的潤(rùn)滑效果而平穩(wěn)地接觸地運(yùn)動(dòng)，而且使要被充電物體和接觸充電元件之間的接觸狀態(tài)在接觸密度上被改善，增加了接觸充電元件和要被充電物體的接觸頻率。因而，運(yùn)動(dòng)物體的表面被充電間隙處的導(dǎo)電微粒均勻地摩擦。因此接觸充電元件表面和要被充電物體表面彼此之間保持即使在微觀情況下也很完美的接觸，同時(shí)保持一定大小的接觸阻力。在很高的效率和均勻性的基礎(chǔ)上，使電荷被直接注入到要被充電的物體。在上述利用接觸充電元件進(jìn)行接觸充電的情況下，占支配地位的充電機(jī)理是直接注入機(jī)理，也就是在該種充電機(jī)理中，電荷被直接注入物體。
然而當(dāng)上述充電裝置被用于無(wú)清潔器類型的圖象形成裝置時(shí)，也就是圖象形成裝置沒(méi)有專用清潔器，單元彼此相互連接的海綿輥被用作充電裝置的充電元件時(shí)。出現(xiàn)下述問(wèn)題隨著復(fù)印品數(shù)量的增加，沉積在海綿輥的纖維紙塵的數(shù)量也增加，轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒圍繞所述紙塵微粒積聚，導(dǎo)致充電元件的充電性能下降。
另一方面，當(dāng)單元是離散的海綿輥被用于無(wú)清潔器類型的圖象形成裝置時(shí)，出現(xiàn)不同于上述問(wèn)題的問(wèn)題。由于這種海綿輥的微粒保持性能差，轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒被很快地排放到感光鼓的圓周表面上，因此，不能臨時(shí)地保存轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒。因而，曝光光線被感光鼓的圓周表面上的轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒阻擋。此外，有時(shí)大量的轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒從充電輥被排放到感光鼓的圓周表面上。在此情況下，顯影設(shè)備不能從感光鼓的圓周表面上回收所有的轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒，顯影設(shè)備不能回收的微粒，換句話說(shuō)，留在感光鼓的圓周表面上的微粒被轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印介質(zhì)上，導(dǎo)致圖象背景部分變得模糊。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有優(yōu)異保持微粒能力的充電元件、充電裝置、圖象形成裝置和處理盒。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠臨時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)印殘存顯影劑的充電元件、充電裝置、圖象形成裝置和處理盒。
下文通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例所進(jìn)行的介紹，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)的充電元件表面的放大視圖。
優(yōu)選實(shí)施例介紹(1實(shí)施例1)

圖1是一個(gè)示意性視圖，顯示了符合本發(fā)明的配備有充電元件或接觸充電裝置的圖象形成設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)。
在這個(gè)實(shí)施例中，圖象形成設(shè)備是一種激光打印機(jī)(記錄設(shè)備)，它使用轉(zhuǎn)移類型的電子照相工序、處理盒安裝/拆卸系統(tǒng)和接觸充電系統(tǒng)。(1)打印機(jī)的通常結(jié)構(gòu)；附圖標(biāo)記1代表一要被充電的元件(圖象承載元件)。在這個(gè)實(shí)施例中，是一種陰性的可充電有機(jī)感光元件(陰性感光元件，下文被稱作感光鼓)，它是一個(gè)直徑為30毫米的轉(zhuǎn)動(dòng)輥。這個(gè)感光鼓1沿箭頭所示的順時(shí)針?lè)较蛞?0毫米/秒的圓周速度轉(zhuǎn)動(dòng)(操作速度PS；印刷速度)。
附圖標(biāo)記2代表一導(dǎo)電彈性輥(下文被稱作充電輥)，作為一彈性接觸充電元件，使它以預(yù)定壓力和感光鼓1接觸。附圖標(biāo)記n代表充電間隙，也就是感光鼓1和充電輥2之間的間隙。用氟化作用化合物處理后的充電輥2的外周表面被用此方式預(yù)先涂附導(dǎo)電微粒m1(充電性能增強(qiáng)微粒)，即允許所述微粒自由地離開充電輥2的外周表面。下文將介紹充電輥2和導(dǎo)電微粒m1。
充電輥2在這樣的方向轉(zhuǎn)動(dòng)地被驅(qū)動(dòng)，即在充電間隙n所在位置它的外周表面的運(yùn)動(dòng)方向和感光鼓1外周表面的運(yùn)動(dòng)方向相反。充電輥2的圓周速度和感光鼓1的圓周速度之間存在差異。從充電偏壓電源S1向充電輥2施加預(yù)定偏壓。
因此，電荷被直接注入到轉(zhuǎn)動(dòng)的感光鼓1的外周表面上，因而均勻地將感光鼓1的外周表面充電到預(yù)定極性和電位。下文將詳細(xì)介紹這個(gè)過(guò)程。
附圖標(biāo)記3代表激光掃描儀(曝光設(shè)備)，它包括激光二極管、多面鏡等。這個(gè)激光掃描儀輸出用反映所期望圖象的圖象形成數(shù)據(jù)的順序數(shù)字電子信號(hào)調(diào)制后的激光束L，從而轉(zhuǎn)動(dòng)的感光鼓1被均勻充電的外周表面暴露于(被掃描)激光束L下。因而符合所期望圖象的圖象形成數(shù)據(jù)的靜電潛象被形成在感光鼓1的外周表面上。
附圖標(biāo)記4代表顯影設(shè)備。為了顯影t，導(dǎo)電微粒(充電性能增強(qiáng)微粒)m2已經(jīng)被添加。在顯影設(shè)備4的顯影部分a，感光鼓1的外周表面上的靜電潛象被顯影成調(diào)色劑圖象，下文將介紹顯影設(shè)備4和導(dǎo)電微粒m2。
附圖標(biāo)記5代表轉(zhuǎn)印輥，作為一種接觸轉(zhuǎn)印措施，它的電阻處于中間范圍。用預(yù)定方式即兩者之間形成轉(zhuǎn)印間隙b，使轉(zhuǎn)印輥5壓在感光鼓1上。對(duì)于這個(gè)轉(zhuǎn)印間隙b，一種轉(zhuǎn)印介質(zhì)P從未示的紙張輸送部分在預(yù)定時(shí)刻被輸送到轉(zhuǎn)印輥5，來(lái)自轉(zhuǎn)印偏壓應(yīng)用能源S3的一預(yù)定轉(zhuǎn)印偏壓被施加。從而，感光鼓1上的調(diào)色劑圖象被順序地轉(zhuǎn)印到被輸送進(jìn)入轉(zhuǎn)印間隙b的轉(zhuǎn)印介質(zhì)P的表面上。在這個(gè)實(shí)施例中，使用電阻值為5×103Ω的轉(zhuǎn)印輥5。為了轉(zhuǎn)印，+2000V的直流電壓被施加到轉(zhuǎn)印輥5上。更具體地說(shuō)，被輸送進(jìn)入轉(zhuǎn)印間隙b后，使轉(zhuǎn)印介質(zhì)P通過(guò)轉(zhuǎn)印間隙b，同時(shí)隨著轉(zhuǎn)印介質(zhì)P被傳送，在轉(zhuǎn)印間隙b內(nèi)保持被夾緊。利用靜電力和壓力，形成和承載在感光鼓1外周表面上的調(diào)色劑圖象被順序地轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印介質(zhì)P上。
附圖標(biāo)記6代表熱定影設(shè)備或類似設(shè)備。從感光鼓1接收調(diào)色劑圖象并通過(guò)轉(zhuǎn)印間隙b之后，轉(zhuǎn)印介質(zhì)P離開轉(zhuǎn)動(dòng)的感光鼓1的表面并被引入定影設(shè)備6，在定影設(shè)備6上，調(diào)色劑圖象被固定到記錄介質(zhì)P上。然后記錄介質(zhì)P作為完工后的復(fù)印件(印刷件)從圖象形成設(shè)備中被排出。
這個(gè)實(shí)施例中的印刷機(jī)是一種無(wú)清潔器類型的印刷機(jī)。因而轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑也就是將調(diào)色劑圖象轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印介質(zhì)P上后殘留在轉(zhuǎn)動(dòng)的感光鼓1外周表面上的調(diào)色劑沒(méi)有被專用的清潔器(清潔設(shè)備)所清除。替代的是，隨著感光鼓1的轉(zhuǎn)動(dòng)，殘存調(diào)色劑通過(guò)充電間隙n到達(dá)顯影部分a。然后當(dāng)潛象在顯影部分a被顯影的同時(shí)，被顯影設(shè)備4回收(調(diào)色劑重新使用過(guò)程)。(充電輥2)在這個(gè)實(shí)施例中作為接觸充電元件的充電輥2包括作為電極的金屬芯2a和一作為彈性部分的彈性層2b。彈性層2b由其中散布有碳微粒的聚氨酯泡沫橡膠形成，它的電阻處于中間范圍。在泡沫彈性部分，單元(cell)被任意地僅和一些鄰近的單元相連。
下文將詳細(xì)地介紹用于這個(gè)實(shí)施例中的充電輥2的彈性層材料的泡沫材料的結(jié)構(gòu)。
圖8是這個(gè)實(shí)施例中的充電元件表面的放大視圖，利用SEM攝影或類似手段獲得該視圖。從充電元件放大表面的攝影中，從最大的一個(gè)開始，按照尺寸大小選取100個(gè)單元，每個(gè)單元的投影面積A和間隙(連接一個(gè)單元和另一個(gè)單元的通道)的投影面積B被測(cè)量。然后，計(jì)算投影面積A和B之間的比值。對(duì)所有100個(gè)單元都計(jì)算這個(gè)比值。然后對(duì)所獲得的100個(gè)單元的比值求平均值每個(gè)單元的間隙比值＝(間隙的投影面積B/每單元的投影面積A)×100求取100個(gè)單元的間隙比值的平均值(平均間隙比值)在這個(gè)實(shí)施例中使用泡沫材料時(shí)，這個(gè)間隙比值被保持在5％～50％的范圍內(nèi)。當(dāng)泡沫材料的平均間隙比值不小于5％時(shí)，泡沫材料的微粒保持力最佳，當(dāng)泡沫材料的平均間隙比值不大于50％時(shí)，泡沫材料具有相對(duì)小數(shù)量的互相連絡(luò)，能夠阻止紙塵(paper dust)S進(jìn)入泡沫材料。
在下文將平均間隙比值不小于5％和不大于50％的泡沫材料稱作“泡沫材料，其中單元任意地僅和一些相鄰單元相連”。
下文參考圖4～6詳細(xì)地介紹本發(fā)明的效果。
(A)圖4是充電元件(充電輥)的泡沫彈性部分的放大的示意性斷面圖，其中單元任意地僅和一些相鄰單元相連，顯示了紙塵微粒S和殘存的調(diào)色劑微粒t’進(jìn)入泡沫彈性部分或從泡沫彈性部分中被排出的方式。
如圖4所示，單元任意地僅和一些相鄰單元相連的泡沫彈性部分2b顯示所有單元都是離散的泡沫材料的特性。因此，細(xì)絲形式的紙塵S不能深深地侵入泡沫彈性部分2b。因而即使當(dāng)允許紙塵s侵入泡沫彈性部分2b時(shí)，大多數(shù)紙塵保存在泡沫彈性部分2b的表面上或靠近泡沫彈性部分2b的表面。因而剛將殘存調(diào)色劑微粒t’從泡沫彈性部分2b中排出后，紙塵s被從泡沫彈性部分2b中排出。
另一方面，這個(gè)泡沫彈性部分2b也顯示單元彼此相互連接的泡沫材料特性，允許微粒深深地侵入泡沫彈性部分2b。因而泡沫彈性部分2b能夠臨時(shí)地存儲(chǔ)殘存的調(diào)色劑微粒t’并逐漸地將它們排出到要被充電的物體(感光元件)上。
(B)圖5是充電元件的泡沫彈性部分2b’的示意性斷面圖，這是充電元件的一個(gè)比較示例，其中，單元彼此相互連接，顯示了紙塵微粒S和殘存的調(diào)色劑微粒t’進(jìn)入泡沫彈性部分或從泡沫彈性部分2b’中被排出的方式。
如圖5所示，這個(gè)泡沫彈性部分2b’沒(méi)有顯示所有單元都是離散的泡沫材料的特性。因此隨著紙塵S’侵入泡沫彈性部分2b’，它深深地進(jìn)入泡沫彈性部分2b’，阻止泡沫彈性部分2b’將其排出。然而在這個(gè)泡沫彈性部分2b’中的單元是相互連接的，使沫彈性部分2b’具有更高的微粒保持能力。因而這個(gè)泡沫彈性部分2b’能夠臨時(shí)地存儲(chǔ)殘存的調(diào)色劑微粒t’并逐漸地將它們排出到要被充電的物體上。
(C)圖6是充電元件的泡沫彈性部分2b”的示意性斷面圖，這是充電元件的另一個(gè)示例，其中，單元是離散的，顯示了紙塵S和殘存的調(diào)色劑微粒t’進(jìn)入泡沫彈性部分或從泡沫彈性部分2b’中被排出的方式。
如圖6所示，在這種泡沫彈性部分2b”中，所有單元都是離散的。因此，細(xì)絲形式的紙塵S不能深深地侵入泡沫彈性部分2b”。因而即使當(dāng)紙塵s侵入泡沫彈性部分2b”時(shí)，剛將殘存調(diào)色劑微粒t’從泡沫彈性部分2b”中排出后，紙塵s被立即從泡沫彈性部分2b”中排出。
然而這種泡沫彈性部分2b”不能顯示單元相互連接的泡沫材料的所有特性。因而在微粒保持上是劣等的。因此不能臨時(shí)地存儲(chǔ)殘存的調(diào)色劑微粒t’；換句話說(shuō)，殘存的調(diào)色劑微粒t’從泡沫材料中被排出并同時(shí)被排到要被充電的物體上。
根據(jù)上述內(nèi)容，清楚地看出，使用單元僅和一些相鄰的單元連接的泡沫彈性部分2b作為充電元件解決了單元相互連接的泡沫彈性部分2b’作為充電元件的一種問(wèn)題，也就是由于細(xì)絲形式的紙塵s的干擾，要被充電的物體不能令人滿意地被充電。因而即使在長(zhǎng)期印刷操作期間，充電元件不存儲(chǔ)纖維紙塵s，因而產(chǎn)生不受起源于感光元件沒(méi)有滿意地充電的缺陷所影響的圖象。
此外，使用單元僅和一些相鄰的單元連接的泡沫彈性部分2b作為充電元件的彈性部分解決了使用單元相互連接的泡沫彈性部分2b’作為彈性部分的另一種問(wèn)題，即從充電輥排出的殘存調(diào)色劑微粒t’阻塞曝光光線，和殘存調(diào)色劑微粒t’所引起的圖象模糊。因此，即使長(zhǎng)期印刷期間，令人滿意的圖象，也就是不受起源于感光元件沒(méi)有滿意地充電的缺陷所影響的圖象被產(chǎn)生。
關(guān)于充電元件的泡沫彈性層的特性，希望充電元件的泡沫彈性層通過(guò)下述測(cè)試在充電輥2的軸向長(zhǎng)度上，從泡沫彈性部分2b上切割25毫米長(zhǎng)的一片作為測(cè)試片。在軸向方向上，測(cè)試片的一端暴露于周圍環(huán)境下，另一端和腔相連。所述腔的內(nèi)壓保持在100mmHg(13.3KPa)，比大氣壓力低。測(cè)量流過(guò)測(cè)試片的空氣數(shù)量是否不小于1cc/cm2min和是否不大于100cc/cm2min時(shí)。當(dāng)流過(guò)充電輥的泡沫彈性部分的空氣數(shù)量不大于1cc/cm2min時(shí)，實(shí)際上，充電元件的表面單元不和它們相鄰的單元相連。因而充電輥的微粒保持能力差。因而充電輥不能臨時(shí)存儲(chǔ)殘存的調(diào)色劑微粒，而是將它們立即排到感光元件上。因此，在曝光期間，曝光光線被殘存的調(diào)色劑微粒阻擋。此外，顯影設(shè)備可能無(wú)法大數(shù)量地回收所有被排放到感光元件的殘存的調(diào)色劑微粒。因而，轉(zhuǎn)印介質(zhì)上的非圖象區(qū)域可能出現(xiàn)起源于殘存的調(diào)色劑微粒的圖象模糊。另一方面，當(dāng)流過(guò)充電輥的泡沫彈性層的空氣數(shù)量不小于100cc/cm2min時(shí)，充電輥的泡沫彈性層內(nèi)一定數(shù)量的單元是相互連接的，允許紙塵進(jìn)入充電元件。因而，松軟多孔的充電輥內(nèi)的纖維紙塵數(shù)量逐漸增加。此外，由于紙塵起核心的作用，殘存的調(diào)色劑微粒凝聚，可能導(dǎo)致感光元件不能滿意地被充電。
為了更詳細(xì)地介紹，利用圖2所示設(shè)備采用下述方式測(cè)量流過(guò)諸如上述用作充電元件的彈性層材料的泡沫彈性材料的空氣數(shù)量。首先制造包括泡沫彈性層2b的充電輥2。然后在充電輥2的軸向長(zhǎng)度方向上，從泡沫彈性部分2b上割一個(gè)25毫米長(zhǎng)的片作為測(cè)試片17，然后將該測(cè)試片壓入缸18，該缸的內(nèi)徑比充電輥2的外徑略小。缸18的一端暴露于外界環(huán)境下，另一端和一個(gè)具有插入的流量計(jì)的真空泵量規(guī)21相連。然后利用空氣流量計(jì)19測(cè)量流過(guò)測(cè)試片17的空氣數(shù)量，同時(shí)操縱真空泵20，利用量規(guī)21測(cè)量和真空泵20相連一側(cè)的缸18部分的內(nèi)壓力，因而保持內(nèi)壓力為100mmHg，比大氣壓力低。然后被測(cè)量的空氣流數(shù)量被測(cè)試片17的橫截面面積劃分，獲得流過(guò)充電輥的空氣數(shù)量。在這個(gè)實(shí)施例中，流過(guò)充電輥的空氣數(shù)量是13cc/cm2min。
采用微?？梢宰杂闪鲃?dòng)的方式，這個(gè)充電輥2已經(jīng)被涂附了導(dǎo)電微粒m1(充電性能增強(qiáng)微粒)。
為了形成泡沫彈性層，使其電阻值處于中間范圍，通過(guò)采用公知的比例，將交聯(lián)劑、發(fā)泡劑(水、低沸點(diǎn)的物質(zhì)、氣體類物質(zhì)或類似物質(zhì))、表面活性劑、催化劑等等混合進(jìn)尿烷，產(chǎn)生活性泡沫材料，所述混合物將被形成的泡沫彈性層的結(jié)構(gòu)可能變成這樣的結(jié)構(gòu)，因而，單元僅和相鄰的單元連接。此外，為了使充電輥具有所希望的導(dǎo)電性，導(dǎo)電微粒(例如碳黑)被混合進(jìn)入上述的活性混合物或用于制造泡沫彈性層的材料。因而，將所產(chǎn)生的材料放入模具，在所述模具內(nèi)形成泡沫，形成輥形的圍繞就金屬芯2a的泡沫彈性層2b，其中單元僅和相鄰的單元連接。然后根據(jù)需要泡沫彈性層2b的圓周表面被拋光，形成一個(gè)直徑為12毫米長(zhǎng)度為200毫米的充電輥2或?qū)щ姀椥暂仭?br> 在這個(gè)實(shí)施例中，所測(cè)量的充電輥2的電阻是100KΩ，采用下述方式獲得該測(cè)量值即將充電輥2壓在直徑為30毫米的鋁輥上，總壓力為1公斤(9.8牛頓)的壓力被施加到充電輥2的金屬芯2a上。在金屬芯2a和鋁輥之間施加100V電壓的同時(shí)測(cè)量充電輥2的電阻。
這是非常重要的，即作為接觸充電元件的充電輥2的功能是一個(gè)電極。換句話說(shuō)，不僅需要給予充電輥2足夠的彈性，以便獲得充電輥2和要被充電物體之間盡可能理想的接觸狀態(tài)，而且充電輥2的電阻低到足以對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行充電。另一方面，當(dāng)要被充電物體具有絕緣形式的缺陷部位時(shí)，例如小孔，充電輥2必須能夠阻止漏電。因而當(dāng)要被充電物體是感光元件時(shí)，希望充電輥2的電阻是104～107Ω，因而充電輥2具有令人滿意的充電性能和能夠阻止漏電的電阻值。
對(duì)于充電輥2的硬度來(lái)說(shuō)，如果硬度太低，充電棍2的形狀不穩(wěn)定，不能保持和要被充電物體的適當(dāng)?shù)慕佑|，如果硬度太高，不僅充電棍2不能和要被充電物體形成適合尺寸的充電間隙，而且在微觀上不能和要被充電物體合適地接觸。因此當(dāng)使用Asker C硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，充電棍的硬度范圍應(yīng)該為25～50度。
對(duì)于形成充電棍2的泡沫彈性部分的材料，可以使用EPDM尿烷、NBR、硅橡膠、IR等。通過(guò)采用公知的比例，將交聯(lián)劑、發(fā)泡劑(水、低沸點(diǎn)的物質(zhì)、氣體類物質(zhì)或類似物質(zhì))、表面活性劑、催化劑等等混合進(jìn)這些材料，產(chǎn)生活性泡沫材料，所述混合物將被形成的泡沫彈性層的結(jié)構(gòu)可能變成這樣的結(jié)構(gòu)，因而，單元僅和相鄰的單元連接。此外，為了調(diào)整電阻，諸如碳黑或金屬氧化物的導(dǎo)電微粒被散布在上述的活性混合物中。代替導(dǎo)電物質(zhì)的散布，可以使用導(dǎo)電物質(zhì)離子調(diào)整電阻。因而所生產(chǎn)的泡沫材料被放入模具，在所述模具內(nèi)形成泡沫，形成單元僅和相鄰的單元連接電阻值為中間范圍的泡沫彈性層。
在預(yù)定壓力下，使充電棍2和作為要被充電物體的感光鼓1接觸，在充電棍2和感光鼓1之間形成充電間隙，由于充電棍2是彈性的。在這個(gè)實(shí)施例中，充電間隙的寬度是3毫米。
在這個(gè)實(shí)施例中，充電棍2大約以80rpm的速度沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。充電棍2表面和感光鼓1表面在充電間隙以相同速度沿彼此相反的方向運(yùn)動(dòng)。換句話說(shuō)，充電棍2轉(zhuǎn)動(dòng)，從而充電棍2表面和作為要被充電物體的感光鼓1表面之間存在一定的速度差。
此外，-700V的直流電壓作為充電偏壓從充電偏壓電源S1被施加到金屬芯2a。(3)顯影設(shè)備4
在這個(gè)實(shí)施例中，顯影設(shè)備4是一種反轉(zhuǎn)顯影型顯影設(shè)備，它利用單獨(dú)成分磁調(diào)色劑(陰性調(diào)色劑)作為顯影劑t。
附圖標(biāo)記4a表示作為一種顯影劑承載/傳送元件的轉(zhuǎn)動(dòng)的非磁性顯影套筒，在其中空?qǐng)A筒內(nèi)，設(shè)置一個(gè)磁輥4b。利用調(diào)整刀片4c，將顯影劑t在轉(zhuǎn)動(dòng)的顯影套筒4a的圓周表面上涂附成一個(gè)薄層。
利用調(diào)整刀片4c，調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)的顯影套筒4a的圓周表面上的顯影劑t的層厚。
隨著轉(zhuǎn)動(dòng)套筒4a的轉(zhuǎn)動(dòng)，涂附在套筒4a上的顯影劑被轉(zhuǎn)送到顯影部分a(顯影區(qū)域)，在該區(qū)域，感光鼓圓周表面和套筒4a的圓周表面彼此相對(duì)。從顯影偏壓電源S2向套筒4a施加顯影偏壓電壓。對(duì)于顯影偏壓，使用-500V的直流電壓和頻率為1800Hz峰值到峰值電壓為1600V的交流電壓的組合電壓。利用顯影偏壓，感光鼓1圓周表面上的靜電潛象被調(diào)色劑顯影。
單一組分磁性調(diào)色劑的顯影劑t包含粘結(jié)劑、磁性微粒和電荷控制劑。在生產(chǎn)中，這些成分被混合、揉成團(tuán)、粉碎和分類，因而獲得微粒，添加流化劑或類似產(chǎn)品以獲得最終產(chǎn)品，或單一組分磁調(diào)色劑。調(diào)色劑的平均微粒直徑(D4)是7微米。
在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)上述顯影劑t按重量是100份時(shí)，添加2份重量的導(dǎo)電微粒m2作為充電性能增強(qiáng)微粒。(4)感光鼓1上的顯影劑t和導(dǎo)電微粒的運(yùn)動(dòng)在顯影部分a，隨著感光鼓1上的靜電潛象被調(diào)色劑顯影，占顯影設(shè)備4內(nèi)顯影劑t重量的2％的導(dǎo)電微粒m2和調(diào)色劑微粒一起以合適的數(shù)量運(yùn)動(dòng)到感光鼓1上。
在轉(zhuǎn)印間隙b，在轉(zhuǎn)印偏壓的作用下，感光鼓上的調(diào)色劑圖象被拉倒記錄介質(zhì)P上，主動(dòng)地轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)P上。相比之下，由于具有導(dǎo)電性，感光鼓2上的導(dǎo)電微粒m2沒(méi)有主動(dòng)地轉(zhuǎn)移到記錄介質(zhì)P上，而是保持粘附在感光鼓1上。
由于打印機(jī)是無(wú)清潔器類型的打印機(jī)，利用感光鼓1圓周表面的運(yùn)動(dòng)，上述在圖象轉(zhuǎn)印后保留在感光鼓1圓周表面上的導(dǎo)電微粒m2被傳送到充電間隙n，也就是感光鼓1和充電棍2之間的間隙，并粘附在充電棍2上，也就是提供給充電棍2。
換句話說(shuō)，即使導(dǎo)電微粒從充電棍2上脫落，保留在顯影設(shè)備4的顯影劑t內(nèi)的導(dǎo)電微粒m2被連續(xù)地提供給充電棍2。更具體地說(shuō)，隨著打印機(jī)的操作，利用感光鼓1圓周表面的運(yùn)動(dòng)，在顯影部分a，被移動(dòng)到感光鼓1圓周表面上的導(dǎo)電微粒m2通過(guò)轉(zhuǎn)印間隙b被轉(zhuǎn)送到充電間隙n，然后被提供給充電棍2上。
那些從充電棍2上脫落的導(dǎo)電微粒m2被顯影設(shè)備4所回收，并被混合到顯影劑t內(nèi)重新使用。
由于打印機(jī)是無(wú)清潔器類型的打印機(jī)，利用感光鼓1圓周表面的運(yùn)動(dòng)，在圖象轉(zhuǎn)印后保留在感光鼓1圓周表面上的轉(zhuǎn)印殘留調(diào)色劑被傳送到充電間隙n，或感光鼓1和充電棍2之間的界面上，在此，它們粘附和/或進(jìn)入充電棍2。即使如上所述轉(zhuǎn)印殘留調(diào)色劑粘附和/或進(jìn)入充電棍2，出現(xiàn)在感光鼓1和充電棍2之間的充電間隙n的導(dǎo)電微粒m1和m2使感光鼓1和充電棍2之間保持適當(dāng)大小的接觸阻力成為可能，同時(shí)保持充電棍2和感光鼓1接觸，即使在微觀上，兩者之間沒(méi)有間隙。因此，盡管充電棍2被轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑所玷污，充電棍2也能長(zhǎng)期直接和可靠地將電荷注入感光鼓1；換句話說(shuō)，充電棍2可以均勻地向感光鼓1充電，而且長(zhǎng)期不產(chǎn)生臭氧。
如上所述，充電棍2和感光鼓1彼此接觸轉(zhuǎn)動(dòng)，在充電棍2和感光鼓的圓周速度之間存在一定大小的差異。因此，隨著轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑從轉(zhuǎn)印間隙b到達(dá)充電間隙n，它們主動(dòng)地?cái)噭?dòng)，使感光鼓1上的圖案喪失。因此，在感光鼓1在先的轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)期間，形成在感光鼓1上的圖象圖案并不在當(dāng)前被形成圖象的中間色調(diào)區(qū)域形成重影。
粘附和/或進(jìn)入充電棍2之后，轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒逐漸地從充電棍2上脫落到感光鼓1上。因此，隨著感光鼓1的圓周表面的運(yùn)動(dòng)，它們到達(dá)顯影區(qū)域a，在此，在感光鼓圓周表面上的靜電潛象被顯影裝置顯影的同時(shí)，它們被顯影裝置回收(從感光鼓1上清除)。
如上所述，“顯影/清潔過(guò)程”是這樣一種過(guò)程，在感光鼓1轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)期間，所形成靜電潛象的顯影期間，在通過(guò)使用模糊圖象偏壓，也就是施加到顯影設(shè)備上的直流電壓電位和感光鼓1圓周表面電位之間的電位差值Vback，轉(zhuǎn)印之后保留在感光鼓1圓周表面上的調(diào)色劑微粒被顯影設(shè)備回收。更具體地說(shuō)，隨著感光鼓1連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，感光鼓1圓周表面上殘留有調(diào)色劑的部分被充電并曝光，因而在感光鼓圓周表面存在轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒的部分上形成潛象。因此，在這個(gè)潛象被顯影的同時(shí)，所述轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒被清除。在這個(gè)實(shí)施例中，打印機(jī)反向顯影該潛象，這種顯影/清除過(guò)程被這種電場(chǎng)執(zhí)行，即從感光元件的暗調(diào)部分(dark potential level portion)剝?nèi)フ{(diào)色劑微粒并將它們粘附在顯影套筒上(回收)的電場(chǎng)，和從顯影套筒剝?nèi)フ{(diào)色劑微粒并將它們粘附在感光元件的亮調(diào)部分(light potential level portion)的電場(chǎng)。(5)導(dǎo)電微粒m1和m2在這個(gè)實(shí)施例中，電阻為106Ωcm，微粒平均直徑3微米的氧化鋅導(dǎo)電微粒被用作導(dǎo)電微粒m1，作為充電性能增強(qiáng)微粒被事先涂附在充電棍2的圓周表面上。
為了向感光鼓1圓周表面均勻充電，希望導(dǎo)電微粒的微粒直徑更小，更準(zhǔn)確地說(shuō)，希望不大于10微米。最好所述微粒的平均直徑不小于10nm，在尺寸上不大于一個(gè)單獨(dú)的象素。
為了通過(guò)導(dǎo)電微粒更有效地放電或接收放電，希望導(dǎo)電微粒的電阻不大于1012Ωcm，最好不大于1010Ωcm。此外，希望導(dǎo)電微粒的電阻不小于102Ωcm。
充電性能增強(qiáng)微粒是處于彼此獨(dú)立的主要狀態(tài)或處于積聚狀態(tài)的次要狀態(tài)并不重要。
在這個(gè)實(shí)施例中，類似于事先涂附在充電棍2上的導(dǎo)電微粒m1的導(dǎo)電微粒被用作導(dǎo)電微粒m2，并將它作為充電性能增強(qiáng)微粒而混合進(jìn)入顯影劑。
如果導(dǎo)電微粒m2的微粒直徑太小，調(diào)色劑微粒被電阻值很小的導(dǎo)電微粒m2覆蓋。因此調(diào)色劑微粒不能通過(guò)摩擦而令人滿意地充電，不能令人滿意地顯影潛象。相反，如果導(dǎo)電微粒m2的微粒直徑太大，導(dǎo)電微粒m2阻擋曝光光線。此外使完工后的圖象看上去質(zhì)量很差；導(dǎo)電微粒m2在調(diào)色劑中突出，導(dǎo)致調(diào)色劑圖象即顯影后的潛象顯得不規(guī)則。因此，被添加到顯影劑中的導(dǎo)電微粒的微粒直徑希望不小于0.1微米，不小于調(diào)色劑微粒的直徑。
上述出現(xiàn)在充電間隙n即作為要被充電物體的感光輥1和作為接觸充電元件的充電棍2之間的間隙導(dǎo)電微粒所起的功能是潤(rùn)滑劑。本來(lái)，由于摩擦阻力，充電棍2難以在和感光鼓1接觸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)保持充電棍2和感光鼓1之間的圓周速度差異，但是由于導(dǎo)電微粒出現(xiàn)在充電間隙內(nèi)，充電棍2能夠輕易地在和感光鼓1接觸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)保持充電棍2和感光鼓1之間的圓周速度差異。
利用充電棍2和感光鼓1之間預(yù)定大小的圓周速度差異，感光鼓1和充電棍2之間間隙內(nèi)的導(dǎo)電微粒m1和m2和感光鼓1接觸的頻率可以急劇地增加，使感光鼓1和充電棍2彼此保持接觸，它們之間沒(méi)有存在可以看到的間隙。此外，出現(xiàn)在感光鼓1和充電棍2之間的這些導(dǎo)電微粒m1和m2摩擦感光鼓1的圓周表面，甚至不漏過(guò)一個(gè)單獨(dú)點(diǎn)，允許電荷被直接和有效地注入感光鼓1。因而，當(dāng)通過(guò)出現(xiàn)在感光鼓1和充電棍2之間的導(dǎo)電微粒m1和m2使用充電棍2使感光鼓1充電時(shí)，換句話說(shuō)，當(dāng)使用接觸充電方法對(duì)感光鼓1進(jìn)行充電時(shí)，直接注入充電占支配地位。(6)感光元件在這個(gè)實(shí)施例中，為了減少充電性能增強(qiáng)微粒和要被充電物體圓周表面之間的摩擦，調(diào)整要被充電物體的表面電阻，以便更可靠更均勻地向感光元件充電，在第一實(shí)施例中，作為要被充電物體的感光元件1的圓周表面被涂附電荷注入層。
圖3示意性顯示了這個(gè)實(shí)施例中所使用的感光元件的外圍部分即作為電荷注入層16的表面層，并顯示了疊層結(jié)構(gòu)。從圖中可以清楚地看到，這個(gè)感光元件包括一普通的有機(jī)光電導(dǎo)輥和設(shè)置在有機(jī)光電導(dǎo)輥圓周表面上以便改善有機(jī)光電導(dǎo)輥的充電性能的電荷注入層16。通過(guò)在鋁基元件11(A1輥)的圓周表面上按下述順序涂附一底涂層12、正電荷阻塞層13、一電荷生成層14和一電荷轉(zhuǎn)移層15，形成一有機(jī)光電導(dǎo)輥。
電荷注入層16包括作為粘結(jié)劑的可光致固化的聚丙烯樹脂、作為導(dǎo)電微粒(導(dǎo)電填料)的氧化錫(SnO2)用顯微鏡可見(jiàn)的微粒16a(直徑大約為0.03微米)、潤(rùn)滑劑例如四氟乙烯(化學(xué)名Teflon)、聚合引發(fā)劑等等。這些成分被良好地混合，并涂附在機(jī)感光元件的圓周表面上，并光固化成一層薄膜。
電荷注入層16的最重要方面是表面電阻和表面能量。在直接注入電荷的充電方法中，減少要被充電側(cè)面的電阻能夠更有效地交換電荷。另一方面，當(dāng)要被充電物體是圖象承載元件時(shí)(感光元件)，要被充電物體必須能長(zhǎng)期保留靜電潛象。因而電荷注入層16的體電阻系數(shù)值的適合范圍是1×109～1×1014(Ωcm)。
存在潤(rùn)滑劑減少了要被充電物體(感光元件)的表面能量，使調(diào)色劑能夠輕易地移動(dòng)到轉(zhuǎn)印介質(zhì)上，使紙塵更難以粘附在要被充電物體上。因此，減少了接觸充電元件被調(diào)色劑和紙塵的玷污，將充電棍的服務(wù)壽命延長(zhǎng)到令人滿意的水平。此外，在電荷注入層16內(nèi)存在的潤(rùn)滑劑減少了充電性能增強(qiáng)微粒和要被充電物體之間的摩擦力，顯著地減少了要被充電物體被削刮的數(shù)量。
如上所述，在這個(gè)實(shí)施例中使用充電裝置，在感光元件上設(shè)置一電荷注入層作為它的表面能夠保證電荷可以長(zhǎng)期高效率地直接被注入感光元件。(比較示例)這個(gè)第一比較示例中的打印機(jī)和第一實(shí)施例中的打印機(jī)區(qū)別僅在于接觸充電元件。更具體地說(shuō)，在這個(gè)比較示例中，充電棍2包括金屬芯2a和圍繞金屬芯2a纏繞的泡沫彈性層2b’。泡沫彈性層2b’由其中散布有碳黑的尿烷組成，和第一實(shí)施例中的泡沫彈性層2b相同，它的電阻值處于中間范圍。然而在這個(gè)比較示例中，在泡沫彈性層2b’內(nèi)的單元是相互連接的(圖5)，采用下述方式測(cè)量的流過(guò)泡沫彈性層2b’的空氣數(shù)量是150/cm2分鐘，所述測(cè)量方式是和泡沫彈性層2b一樣，從泡沫彈性層2b’上沿軸向方向切下一25毫米長(zhǎng)的片作為測(cè)試片17(圖2)，測(cè)量空氣流量，測(cè)試片17的一端暴露于周圍環(huán)境，另一端被連接到腔內(nèi)，所述腔的內(nèi)壓為100mHG，低于大氣壓力。除此之外，這個(gè)比較示例中的打印機(jī)和第一實(shí)施例中的打印機(jī)完全相同。(比較示例2)這個(gè)第二比較示例中的打印機(jī)和第一實(shí)施例中的打印機(jī)區(qū)別僅在于接觸充電元件。更具體地說(shuō)，在這個(gè)比較示例中，充電棍2包括金屬芯2a和圍繞金屬芯2a纏繞的泡沫彈性層2b”。泡沫彈性層2b”由其中散布有碳黑的硅橡膠組成，它的電阻值處于中間范圍。在這個(gè)比較示例中，在泡沫彈性層2b”內(nèi)的單元是離散的(圖6)，采用下述方式測(cè)量的流過(guò)泡沫彈性層2b”的空氣數(shù)量是0/cm2分鐘，所述測(cè)量方式是和泡沫彈性層2b一樣，從泡沫彈性層2b”上沿軸向方向切下一25毫米長(zhǎng)的片作為測(cè)試片17(圖2)，測(cè)量空氣流量，測(cè)試片17的一端暴露于周圍環(huán)境，另一端被連接到腔內(nèi)，所述腔的內(nèi)壓為100mHG，低于大氣壓力。除此之外，這個(gè)比較示例中的打印機(jī)和第一實(shí)施例中的打印機(jī)完全相同。(評(píng)估)1評(píng)估圖象缺陷對(duì)于第一實(shí)施例、第一和第二比較示例評(píng)估圖象缺陷，結(jié)果如表1所示。
在普通的A4紙上印刷單元尺寸為1cm×1cm的網(wǎng)格圖形2000次和5000次之后，進(jìn)行所述評(píng)估，這樣對(duì)所述紙張進(jìn)行定位，因而所述紙張的長(zhǎng)邊垂直于紙張的傳輸方向。
為了評(píng)估圖象缺陷，輸出中間色調(diào)圖象，根據(jù)黑點(diǎn)和白點(diǎn)形式的缺陷數(shù)量評(píng)估圖象。為了形成圖象，使用具有分辨率為600dpi的激光掃描器的圖象形成裝置。在這些評(píng)估中，中間色調(diào)圖象意味著一種圖象，它的密度受通過(guò)在主掃描方向上每三條光柵線印刷一條線而形成的條紋圖案的影響。
在這種評(píng)估中，使用反向顯影系統(tǒng)形成圖象。因此，當(dāng)瞄準(zhǔn)感光元件圓周表面的一給定點(diǎn)的曝光光線被阻擋時(shí)，這個(gè)點(diǎn)在圖象中顯示是一個(gè)白點(diǎn)。因此，根據(jù)白點(diǎn)或缺陷點(diǎn)的數(shù)量，使用下述標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估圖象。
NG在中間色調(diào)圖象中出現(xiàn)的直徑不大于0.3毫米的白點(diǎn)的數(shù)量少于30個(gè)。
G在中間色調(diào)圖象中出現(xiàn)的直徑不大于0.3毫米的白點(diǎn)的數(shù)量為6～9個(gè)。
E在中間色調(diào)圖象中出現(xiàn)的直徑不大于0.3毫米的白點(diǎn)的數(shù)量不多于5個(gè)。
由于使用反向顯影系統(tǒng)，感光元件圓周表面上的任何阻止充電的點(diǎn)在圖象中顯示成黑點(diǎn)，因此，根據(jù)黑點(diǎn)或缺陷點(diǎn)的數(shù)量，使用下述標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估圖象。
NG在中間色調(diào)圖象中出現(xiàn)的直徑不大于0.3毫米的黑點(diǎn)的數(shù)量少于30個(gè)。
G在中間色調(diào)圖象中出現(xiàn)的直徑不大于0.3毫米的黑點(diǎn)的數(shù)量為6～9個(gè)。
E在中間色調(diào)圖象中出現(xiàn)的直徑不大于0.3毫米的黑點(diǎn)的數(shù)量不多于5個(gè)。
表1打印數(shù)量 2000張5000張白點(diǎn) 黑點(diǎn) 白點(diǎn) 黑點(diǎn)第一實(shí)施例 E EE E第二實(shí)施例 E EE G第三實(shí)施例 NGENGE在第一實(shí)施例中，即使2000次或5000次印刷網(wǎng)格圖形后，在中間色調(diào)圖象中，用肉眼也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)圖象缺陷。肉眼沒(méi)有發(fā)現(xiàn)缺陷的原因是充電棍2的單元僅和相鄰的單元相連的泡沫彈性層2b顯示了單元相互連接的泡沫材料的性能，具有優(yōu)良的微粒保持能力。因此充電棍2能夠臨時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒，并逐漸地將所存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒排放到感光鼓1上。因此，感光鼓1上的轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒很少阻擋曝光光線。因此，用肉眼在中間色調(diào)圖象上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)或圖象缺陷。
此外，這種泡沫彈性層2b也顯示了單元離散的泡沫材料的性能，也就是單元不相互連接的泡沫彈性材料，即纖維紙塵難以進(jìn)入泡沫彈性層2b。因此，盡管增加了印刷份數(shù)，充電棍2上所積聚的紙塵并沒(méi)有達(dá)到一基本數(shù)量，因此在充電棍2上很難出現(xiàn)轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒圍繞紙塵積聚的現(xiàn)象。因此用肉眼沒(méi)有在充電棍2上發(fā)現(xiàn)紙塵積聚；充電棍2保持良好的條件。因此用肉眼在中間色調(diào)圖象上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)黑點(diǎn)。
在第一比較示例中，印刷2000次后，在中間色調(diào)圖象中，用肉眼也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)圖象缺陷。然而印刷5000次后，在中間色調(diào)圖象中發(fā)現(xiàn)黑點(diǎn)或圖象缺陷。出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的原因是，在第一比較示例中，充電棍2的單元相互連接的泡沫彈性層2b’使紙塵容易進(jìn)入充電棍。因而隨著印刷數(shù)量的增加，積聚在充電棍2上的紙塵導(dǎo)致感光元件圓周表面上的不同點(diǎn)不能充分地被充電。然而在第一比較示例中，出于下述原因，用肉眼能發(fā)現(xiàn)的白點(diǎn)形式的圖象缺陷沒(méi)有出現(xiàn)。在這個(gè)比較示例中的充電棍2的泡沫彈性層2b’中，單元相互連接。感光元件上的轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒很少阻擋曝光光線。因此，用肉眼在中間色調(diào)圖象上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)或圖象缺陷。
在第二比較示例中，印刷2000次后，出現(xiàn)白點(diǎn)形式的圖象缺陷，印刷5000次后，也出現(xiàn)這種缺陷。在此情況下，充電棍2的泡沫彈性部分2b”內(nèi)的單元是離散的。因此，充電棍隨時(shí)將轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒排放到感光元件圓周表面上。
因此，在中間色調(diào)圖象上，出現(xiàn)白點(diǎn)形式的圖象缺陷。然而在第二比較示例中，用肉眼能發(fā)現(xiàn)的黑點(diǎn)形式的圖象缺陷沒(méi)有出現(xiàn)。這是由于泡沫彈性層2b”中，單元是離散的。光因此充電棍不積聚紙塵。因此，用肉眼在中間色調(diào)圖象上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)黑點(diǎn)形式的圖象缺陷。2評(píng)估實(shí)地白區(qū)域的模糊對(duì)上述第一實(shí)施例、第一比較示例和第二比較示例中的打印機(jī)評(píng)估有關(guān)實(shí)地白區(qū)域的調(diào)色劑模糊。評(píng)估結(jié)果如表2所示。
按照下述方式評(píng)估有關(guān)實(shí)地白區(qū)域的調(diào)色劑模糊在普通的A4紙上印刷單元尺寸為1cm×1cm的網(wǎng)格圖形2000次和5000次之后，由書寫字符組成的印刷比為20％的圖象被印刷，這樣對(duì)所述紙張進(jìn)行定位，因而所述紙張的長(zhǎng)邊垂直于紙張的傳輸方向，然后實(shí)地白圖象被印刷。然后評(píng)估這種實(shí)地白圖象的調(diào)色劑模糊。
按照下述方式評(píng)估實(shí)地白圖象。在印刷紙張通過(guò)打印機(jī)之前，在紙張上隨機(jī)選擇10個(gè)點(diǎn)的反射比。利用反射類型的顯像密度計(jì)，對(duì)印刷了實(shí)地白圖象的紙張上的所述隨機(jī)選擇的10個(gè)點(diǎn)的反射比進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)從前一張印刷紙張上所獲得的最小反射比值和從后一張印刷紙張上所獲得的最小反射比值之間的差值，進(jìn)行評(píng)估。所測(cè)量的沒(méi)有通過(guò)打印機(jī)的印刷紙的反射比和所測(cè)量的已經(jīng)印刷了實(shí)地白圖象的紙張的反射比實(shí)際上相同。
因此，根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估所獲得的反射比差值NG反射比差值不小于2％；G反射比差值不小于1但是不大于2％；E；反射比差值不大于1％。
表2打印數(shù)量 2000張 5000張實(shí)施例1G E比較示例1 G G比較示例2 NG NG在第一實(shí)施例中，即使印刷2000和5000份網(wǎng)格圖形后，沒(méi)有在實(shí)地白圖象上發(fā)現(xiàn)調(diào)色劑模糊，這是由于下述原因單元僅和相鄰的單元相連的泡沫彈性層2b顯示了單元相互連接的泡沫材料的性能，具有優(yōu)良的微粒保持能力。因此充電棍2能夠臨時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒，并逐漸地將所存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒排放到感光鼓1上。因此，感光鼓1上所有轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒被顯影設(shè)備回收。
在第一比較示例中，即使印刷2000和5000份網(wǎng)格圖形后，沒(méi)有在實(shí)地圖象上發(fā)現(xiàn)調(diào)色劑模糊，這是由于下述原因在此情況下，泡沫彈性層2b’的單元相互連接。因此充電棍2具有優(yōu)良的微粒保持能力。因此充電棍2能夠臨時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒。
在第二比較示例中，印刷2000次后和印刷5000次后，在實(shí)地白圖象上出現(xiàn)調(diào)色劑模糊。在此情況下，泡沫彈性部分2b”內(nèi)的單元是離散的。因此，充電棍2的微粒保持能力很差，不能臨時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒。充電棍隨時(shí)將轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒排放到感光元件圓周表面上。因此具有太多的轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒需要被顯影設(shè)備回收。(雜質(zhì))1)施加到彈性充電元件上的充電偏壓可以是這樣的充電偏壓，即充電偏壓包括交流電壓成分(AC分量電壓，其值周期變化)。交流電壓成分的波峰是隨意的；它可以是正弦形、矩形、三角形等。它可以是通過(guò)周期開啟或關(guān)閉直流電壓而形成的矩形波。
2)圖形形成裝置的圖象曝光裝置，作為一種將圖象形成數(shù)據(jù)寫在作為圖象承載元件的感光元件充電表面上的裝置，可以是一種使用固態(tài)發(fā)光二極管例如LED的數(shù)字式曝光裝置，代替第一實(shí)施例中的激光掃描裝置。也可以是一種利用鹵素光、熒光等作為初始光源的模擬圖象曝光裝置?？偟膩?lái)說(shuō)，可以使用任何裝置，只要它能夠形成準(zhǔn)確反映圖象形成數(shù)據(jù)的靜電潛象就行。
3)圖象承載元件可以是一種靜電可記錄電介質(zhì)元件。當(dāng)是一種靜電可記錄電介質(zhì)元件時(shí)，它的表面被均勻地充電，利用諸如電荷清除針頭、電子槍等的電荷清除裝置，均勻充電后的表面有選擇地放電，寫準(zhǔn)確反映圖象形成數(shù)據(jù)的靜電潛象。
4)選擇一種圖象形成裝置的用調(diào)色劑顯影靜電潛象的方法和裝置是隨機(jī)的；它可以是通常的顯影方法或反向顯影方法。
通常，用于對(duì)靜電潛象進(jìn)行顯影的方法被大致劃分成四組單一成分/非接觸顯影方法組；單一成分/接觸顯影方法組；兩種成分/非接觸顯影方法組和兩種成分/接觸顯影方法組。在使用單一成分/非接觸顯影方法組的情況下，當(dāng)使用非磁性調(diào)色劑時(shí)，利用刀片等材料，所述調(diào)色劑被涂附在諸如顯影套筒的顯影承載/傳送元件上。利用磁力將調(diào)色劑涂附在顯影承載/傳送元件上。通過(guò)將顯影承載/傳送元件上的顯影劑傳送到圖象承載元件上，同時(shí)顯影承載/傳送元件和圖象承載元件之間不接觸，將靜電潛象顯影。在單一成分/接觸顯影方法組情況下，和單一成分/非接觸顯影方法組相同，將涂附在顯影承載/傳送元件上的調(diào)色劑傳送到圖象承載元件上，同時(shí)顯影承載/傳送元件接觸圖象承載元件，將靜電潛象顯影。在兩種成分/接觸顯影方法組情況下，調(diào)色劑微粒和磁性微粒和混合物被用作顯影劑(兩種成分顯影劑)，利用磁力，將兩種成分顯影劑涂附在顯影承載/傳送元件上。通過(guò)將涂附在顯影承載/傳送元件上的兩種成分顯影劑傳送到圖象承載元件上，同時(shí)顯影承載/傳送元件接觸圖象承載元件，將靜電潛象顯影。最后在兩種成分/非接觸顯影方法組情況下，將上述兩種成分顯影劑傳送到圖象承載元件上，同時(shí)顯影承載/傳送元件不接觸圖象承載元件。這些顯影方法中的任何一種都適用于符合本發(fā)明的圖象形成裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，使用單元僅和相鄰單元相連的泡沫彈性物質(zhì)作為接觸充電元件的彈性層部分。因此，接觸充電元件不被紙塵玷污，同時(shí)能夠臨時(shí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒。不受紙塵影響，接觸充電元件能夠長(zhǎng)期高效地將電荷直接注入圖象承載元件。因此接觸充電元件能夠更均勻地給圖象承載元件充電，同時(shí)不產(chǎn)生臭氧。與現(xiàn)有技術(shù)的接觸充電元件相比，所要求的充電電壓低。因此，可以長(zhǎng)期輸出高質(zhì)量的圖象，所謂高質(zhì)量的圖象就是，即中間色調(diào)區(qū)域不顯示圖象承載元件被不均勻地充電。此外，由于接觸充電元件能夠臨時(shí)地存儲(chǔ)轉(zhuǎn)印殘存調(diào)色劑微粒，可以長(zhǎng)期輸出高質(zhì)量的圖象，所謂高質(zhì)量的圖象就是，實(shí)地白圖象區(qū)域不出現(xiàn)調(diào)色劑模糊。
以上已對(duì)本發(fā)明作了十分詳細(xì)的描述，所以閱讀和理解了本說(shuō)明書后，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的各種改變和修改將變得明顯。所以一切如此改動(dòng)和修正也包括在此發(fā)明中，因此它們?cè)跈?quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于向要被充電元件進(jìn)行充電的充電元件包括一種設(shè)置在所述充電元件表面上的彈性泡沫元件，所述彈性泡沫元件包括多個(gè)單元部分，其具有限定該單元部分的壁部分，其特征在于連接所述單元部分的間隙的面積分別不小于各單元的5％，不大于50％。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述充電元件，其特征在于所述彈性泡沫元件具有這樣的特性，當(dāng)所述彈性泡沫元件的一側(cè)被放置在周圍環(huán)境壓力條件下，另一側(cè)被放置在比周圍環(huán)境壓力低13.3kPa的壓力下，空氣流動(dòng)速率不小于1cc/cm2min且不大于100cc/cm2min。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述充電元件，其特征在于所述要被充電的元件被所述彈性泡沫層充電，所述要被充電的元件向該彈性泡沫層施加壓力，同時(shí)所述彈性泡沫層的表面上攜帶導(dǎo)電微粒。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述充電元件，其特征在于所述充電元件的表面以一圓周速度運(yùn)動(dòng)，該速度和所述要被充電元件的圓周速度不同。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述充電元件，其特征在于所述要被充電的元件是一用于攜帶圖象的圖象承載元件，所述導(dǎo)電微粒的尺寸不小于10nm同時(shí)不大于圖象的一個(gè)像素。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述充電元件，其特征在于所述導(dǎo)電微粒的體積電阻率不大于1×1012Ωcm。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述充電元件，其特征在于所述充電元件具有一用于接收電壓的電極元件。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述充電元件，其特征在于所述充電元件以一輥的形式存在。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述充電元件，其特征在于所述充電元件向所述要被充電的元件進(jìn)行注入充電。
10.一種充電裝置包括一種用于向要被充電元件進(jìn)行充電的充電元件，其中在所述充電元件表面上設(shè)置一彈性泡沫元件，在要被充電元件和所述彈性泡沫元件之間形成間隙，導(dǎo)電微粒被設(shè)置在所述間隙部分，其特征在于所述彈性泡沫元件包括多個(gè)單元部分，其具有確定該單元部分的壁部分，連接所述單元部分的間隙的面積分別不小于各自單元的5％，不大于50％。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求10所述充電裝置，其特征在于所述彈性泡沫元件具有這樣的特性，當(dāng)所述彈性泡沫元件的一側(cè)被放置在環(huán)境壓力條件下，另一側(cè)被放置在比周圍環(huán)境壓力小13.3kPa的壓力下，空氣流動(dòng)速率不小于1cc/cm2min且不大于100cc/cm2min。
12.一種根據(jù)權(quán)利要求10所述充電裝置，其特征在于所述要被充電元件被所述彈性泡沫層充電，所述要被充電元件向該彈性泡沫層施加壓力，同時(shí)所述彈性泡沫層的表面上攜帶導(dǎo)電微粒。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12所述充電裝置，其特征在于所述充電元件的表面以一圓周速度運(yùn)動(dòng)，該速度和所述要被充電元件的圓周速度不同。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求12所述充電裝置，其特征在于所述充電元件和所述要被充電元件在所述間隙部分沿與排出出口相反的方向運(yùn)動(dòng)。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求12所述充電裝置，其特征在于所述要被充電元件是一用于攜帶圖象的圖象承載元件，所述導(dǎo)電微粒的尺寸不小于10nm同時(shí)不大于圖象的一個(gè)像素。
16.一種根據(jù)權(quán)利要求12所述充電裝置，其特征在于所述導(dǎo)電微粒的體積電阻率不大于1×1012Ωcm。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求10所述充電裝置，其特征在于所述充電元件具有一用于接收電壓的電極元件。
18.一種根據(jù)權(quán)利要求10所述充電裝置，其特征在于所述充電元件以輥的形式存在。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求10所述充電裝置，其特征在于所述充電元件在間隙部進(jìn)行注入充電。
20.一種可拆卸地安裝在圖象形成設(shè)備的主體部件上的處理盒，所述處理盒包括一圖象承載元件；一用于向所述圖象承載元件充電的充電元件，在所述充電元件表面上設(shè)置一彈性泡沫元件，在要被充電元件和所述彈性泡沫元件之間形成間隙，導(dǎo)電微粒被設(shè)置在所述間隙部分，所述彈性泡沫元件包括多個(gè)單元部分，其具有確定該單元部分的壁部分，其特征在于連接所述單元部分的間隙的面積分別不小于各自單元的5％，不大于50％。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求20所述處理盒，其特征在于所述圖象承載元件的表面層的體積電阻率是109～1014Ωcm。
22.一種根據(jù)權(quán)利要求21所述處理盒，其特征在于所述表面層包括光傳輸隔離粘結(jié)劑、滑潤(rùn)劑和導(dǎo)電微粒。
23.一種根據(jù)權(quán)利要求20所述處理盒，其特征在于還包括用于對(duì)形成在圖象承載元件上的靜電潛像進(jìn)行顯影的顯影裝置，所述顯影裝置將導(dǎo)電微粒提供到所述圖象承載元件上，所述導(dǎo)電微粒被所述圖象承載元件提供到間隙部分。
24.一種根據(jù)權(quán)利要求23所述處理盒，其特征在于所述顯影裝置能夠從所述圖象承載元件上收集顯影劑。
25.一種圖象形成裝置包括一圖象承載元件；一用于向要被充電元件進(jìn)行充電的充電元件，在所述充電元件表面上設(shè)置一彈性泡沫元件，在要被充電元件和所述彈性泡沫元件之間形成間隙，導(dǎo)電微粒被設(shè)置在所述間隙部分；用于在所述圖象承載元件上形成靜電潛像的靜電潛像形成裝置；所述彈性泡沫元件包括多個(gè)單元部分，其具有確定該單元部分的壁部分，其特征在于連接所述單元部分的間隙的面積分別不小于各單元的5％，不大于50％。
26.一種根據(jù)權(quán)利要求25所述圖象形成裝置，其特征在于所述圖象承載元件的表面層的體積電阻率是109～1014Ωcm。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求25所述圖象形成裝置，其特征在于所述表面層包括光傳輸隔離粘結(jié)劑、滑潤(rùn)劑和導(dǎo)電微粒。
28.一種根據(jù)權(quán)利要求25所述圖象形成裝置，其特征在于還包括用于對(duì)形成在圖象承載元件上的靜電潛像進(jìn)行顯影的顯影裝置，所述顯影裝置將導(dǎo)電微粒提供到所述圖象承載元件上，所述導(dǎo)電微粒被所述圖象承載元件提供到間隙部分。
29.一種根據(jù)權(quán)利要求28所述圖象形成裝置，其特征在于所述顯影裝置能夠從所述圖象承載元件上收集顯影劑。
全文摘要
一種用于向要被充電元件進(jìn)行充電的充電元件包括一種設(shè)置在所述充電元件表面上的彈性泡沫元件。所述彈性泡沫元件包括多個(gè)單元部分,其具有確定該單元部分的壁部分,其特征在于:連接所述單元部分的間隙的面積分別不小于各單元的5%,不大于50%。
文檔編號(hào)G03G15/02GK1384404SQ0212454
公開日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2002年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月20日
發(fā)明者細(xì)川尊廣, 石山晴美, 児野康則, 平林純 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社