專利名稱：帶電裝置、處理墨盒、圖像形成裝置及帶電方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種在使用電子照相方式的圖像形成裝置中通過接觸帶電方式使被驅動旋轉的感光體帶電的技術。
背景技術：
在電子照相方式的圖像形成中，在感光體表面上形成和圖像對應的靜電潛影。此時，在靜電潛影形成之前，需要進行使感光體表面均勻帶電的帶電處理。其中，感光體的帶電方法包括非接觸帶電方式、接觸帶電方式二種。
在非接觸帶電方式中，使用所謂電暈管(corotron)帶電器或超電暈管(scorotron)帶電器等，通過上述帶電器引起的電暈放電，以空氣為介質向感光體提供電荷。在這種非接觸帶電方式中，由于帶電器不接觸感光體，因此具有可使感光體使用壽命長的優(yōu)點。但另一方面存在以下缺點伴隨電暈放電產生臭氧等副生成物，或者隨著放電電極的退化，帶電穩(wěn)定性、均勻性容易下降等。因此，當重視無臭氧化和/或帶電穩(wěn)定性、均勻性的長使用壽命等時，考慮通過接觸帶電方式使感光體帶電。
在接觸帶電方式中，包括使施加了電壓的輥狀的橡膠部件和感光體抵接的方法，包括該橡膠部件的輥一般稱為帶電輥。在下述文獻1～5中，公開了利用該帶電輥使感光體帶電的技術。
但是，帶電輥未應用于高處理速度的圖像形成裝置。
例如在文獻1中，帶電輥用于處理速度為100mm/秒的中低速的圖像形成裝置。同樣，在文獻3中為120mm/秒、在文獻4中為約100mm/秒或約150mm/秒、在文獻5中為94.2mm/秒，均為中低速的圖像形成裝置。并且，在市場銷售的產品中，也沒有具有帶電輥且高處理速度的裝置。
處理速度與旋轉的感光體的圓周面的移動速度一致。因此，高處理速度意味著感光體的旋轉速度為高速。因此，通過現(xiàn)有的方法使帶電輥抵接到高速旋轉的感光體時，由于色粉、紙粉等，在帶電輥和感光體的抵接部位會產生傷痕。因此在現(xiàn)有技術中，無法將帶電輥用于高處理速度的圖像形成裝置。
文獻1日本國公開專利公報特開平4-268583號公報(1992年9月24日公開)文獻2日本國公開專利公報特開平7-49602號公報(1995年2月21日公開)文獻3日本國公開專利公報特開平7-128958號公報(1995年5月19日公開)文獻4日本國公開專利公報特開平9-90709號公報(1997年4月4日公開)文獻5日本國公開專利公報特開2005-107365號公報(2005年4月21日公開)發(fā)明內容本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有問題而產生，其目的在于，在通過帶電輥使高速旋轉的感光體帶電的圖像形成裝置中，防止感光體及帶電輥上產生傷痕。
本發(fā)明人在防止感光體及帶電輥上產生傷痕這一點上，注意到感光體和帶電輥的抵接部位的表面壓力，在市場上流通的帶電輥的表面壓力均為4.0g/mm2以上，并且?guī)щ娸伒谋砻嬗捕仍贘IS-A規(guī)格下為42°以上。并且，本發(fā)明人經過刻苦鉆研，發(fā)現(xiàn)如果將上述抵接部位的表面壓力設定為預定值以下，就可防止傷痕的發(fā)生，從而完成了本發(fā)明。
即，為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的帶電裝置用于使電子照相感光體帶電，驅動該電子照相感光體使其以圓周面的速度為225mm/秒以上的方式旋轉，該帶電裝置的特征在于，具有帶電輥，該帶電輥抵接到上述電子照相感光體，使抵接部位的表面壓力大于0.8g/mm2、且為3.5g/mm2以下。
并且，為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的帶電方法用于使電子照相感光體帶電，該電子照相感光體被驅動，使其以圓周面速度為225mm/秒以上的方式旋轉，其特征在于，使施加了電壓的帶電輥抵接到上述電子照相感光體，以使抵接部位的表面壓力大于0.8g/mm2、且為3.5g/mm2以下。
根據(jù)上述構造，由于帶電輥和電子照相感光體(以下稱為“感光體”)的抵接部位的表面壓力大于0.8g/mm2，因此感光體和帶電輥之間不會產生滑移(滑動)地使感光體帶電。并且，上述表面壓力為3.5g/mm2以下，因此即使帶電輥抵接到高速旋轉的感光體，感光體及帶電輥上也基本不會產生傷痕。因此，在通過帶電輥使高速旋轉的感光體帶電的圖像形成裝置中，可防止感光體及帶電輥上產生傷痕。
本發(fā)明的其他目的、特征及優(yōu)點通過以下記載可得以明確。并且本發(fā)明的長處通過參照了附圖的以下說明可得以明示。


圖1表示本發(fā)明的一個實施方式，是表示感光體及帶電裝置的構造的透視圖。
圖2表示本發(fā)明的一個實施方式，是表示圖像形成裝置整體構造的截面圖。
圖3表示本發(fā)明的一個實施方式，是表示感光體的構造的透視圖。
圖4表示本發(fā)明的一個實施方式，是表示感光體上設置的層構造的部分截面圖。
圖5表示本發(fā)明的一個實施方式，是表示帶電輥的構造的透視圖。
圖6是表示表面壓力的計算步驟的流程圖。
圖7是表示硬度和楊氏模量的關系的圖。
圖8是表示壁厚和輥隙寬的校正系數(shù)的關系的圖。
圖9表示本發(fā)明的一個實施例，是表示使用各種硬度的帶電輥調查表面壓力和傷痕產生之間的關系的圖。
圖10表示本發(fā)明的一個實施例，是表示帶電輥的輥徑和使用壽命的關系的圖。
圖11表示本發(fā)明的一個實施例，是表示根據(jù)表面壓力和傷痕產生的關系及負荷和帶電性的關系、探索帶電輥的優(yōu)選硬度的結果的圖。
具體實施例方式
根據(jù)圖1至圖8說明本發(fā)明的一個實施方式。本實施方式的圖像形成裝置根據(jù)從掃描器、外部裝置取得的圖像數(shù)據(jù)在記錄紙張上形成彩色圖像。
(1.圖像形成裝置的整體構造)圖2是表示本實施方式的圖像形成裝置的構造的說明圖。如圖2所示，圖像形成裝置具有圖像形成站90、紙張傳送路徑S、轉印傳送帶單元8、定影單元12、紙張傳送路徑S、送紙盤10、以及排紙盤15、33。
送紙盤10是存儲作為圖像形成對象的紙張的托盤。排紙盤15、33是用于放置完成圖像形成的紙張的托盤。這二個排紙盤中，排紙盤15設置在圖像形成裝置的上部，在該排紙盤15上完成打印的紙張面朝下放置。另一方面，排紙盤33設置在圖像形成裝置的側部，用于面朝上放置完成打印的紙張。
紙張傳送路徑S是用于將送紙盤10的紙張經由轉印傳送帶單元8、定影單元12傳送到排紙盤15、33的、S字形的傳送路徑。并且，在該紙張傳送路徑S附近配置有拾取輥16、定位輥14、傳送方向切換引導器34、用于傳送紙張的傳送輥17。
拾取輥16設置在送紙盤10的端部，是從送紙盤10將紙張一頁頁提供到紙張傳送路徑S的吸入輥。并且，傳送輥17是用于促進、輔助紙張傳送的小型輥，沿紙張傳送路徑S設置多個。
傳送方向切換引導器34用于切換作為完成打印的紙張的排出處的排紙盤15、33，在紙張傳送路徑S的定影單元12的下游一側可旋轉地設置在側面蓋35上。并且，該引導器34在實線所示狀態(tài)下，將紙張排出到排紙盤15，而在虛線所示狀態(tài)下通過旋轉可將紙張排出到排紙盤33。
并且，排出到排紙盤15時，紙張經過在定影單元12和側面蓋35、傳送切換引導器34之間形成的傳送部S’(紙張傳送路徑S的一部分)。
定位輥14用于暫時保存在紙張傳送路徑S內傳送的紙張。并且，為了可良好地將感光體3上的色粉圖像多重轉印到紙張上，具有對應于感光體3的旋轉在最佳時序下傳送紙張的功能。
即，定位輥14被設定成根據(jù)未圖示的定位前檢測開關所輸出的檢測信號，使各感光體3上的色粉圖像的前端和紙張的圖像形成范圍的前端對齊，再次開始紙張傳送。
定影單元12具有被加熱的加熱輥31及加壓輥32。加熱輥31根據(jù)未圖示的溫度檢測值，被設定為預定的溫度。并且，加熱輥31及加壓輥32夾持著轉印有色粉圖像的紙張旋轉，具有將色粉圖像熱定影到紙張上的功能。
圖像形成站90利用黑(K)、青(C)、品紅(M)及黃(Y)各色形成多色圖像。并且，該圖像形成站90為了形成和上述各色對應的四種潛影，具有和各色對應的曝光單元(1a、1b、1c、1d)、顯影器(2a、2b、2c、2d)、感光體(3a、3b、3c、3d)、清潔單元(4a、4b、4c、4d)及帶電裝置(5a、5b、5c、5d)。
此外，上述a、b、c、d分別對應于黑(K)、青(C)、品紅(M)及黃(Y)。以下將和各色對應設置的曝光單元(1a、1b、1c、1d)、顯影器(2a、2b、2c、2d)、感光體(3a、3b、3c、3d)、清潔單元(4a、4b、4c、4d)及帶電裝置(5a、5b、5c、5d)統(tǒng)一，分別稱為曝光單元1、顯影器2、感光體3、清潔單元4、帶電裝置5。
曝光單元1是將發(fā)光元件陣列狀排列的ELD(electro luminescentdisplay)、LED(light emitting diode)等寫入頭，或者具有激光照射部和反射鏡的激光掃描單元(LSU)。并且，曝光單元1具有以下功能根據(jù)外部輸入的圖像數(shù)據(jù)使感光體3曝光，從而在該感光體3上形成和圖像數(shù)據(jù)對應的靜電潛影。
顯影器2用于將感光體3上形成的靜電潛影通過各色色粉(K、C、M、Y)顯影。并且，清潔單元4在感光體3的表面上形成的靜電潛影顯影、進一步顯影的圖像轉印到紙張墻后，用于去除及回收感光體3上殘留的色粉。
帶電裝置5用于使感光體3的表面平均帶電到預定電位。此外，對帶電裝置5及感光體3稍后詳述。
轉印傳送帶單元8配置在感光體3的下方，具有轉印帶7、轉印帶驅動輥71、轉印帶張緊輥73、轉印帶從動輥(72、74)、轉印輥6(6a、6b、6c、6d)、及轉印帶清潔單元9。此外以下統(tǒng)一和各色對應的四個轉印輥(6a、6b、6c、6d)稱為轉印輥6。
轉印帶7用于吸附并傳送紙張。該轉印帶7由聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯共聚物、或者乙烯四氟乙烯共聚物等形成。并且，該轉印帶7被設置成與感光體3接觸。
并且，在被轉印帶7吸附關傳送的紙張上，依次轉印在感光體3上形成的各色色粉圖像，從而形成多色色粉圖像。并且，轉印帶7厚度為100μm～150μm左右，通過使用薄膜形成環(huán)狀。并且，上述轉印帶7是非透明的，具有黑色。
轉印帶驅動輥71、轉印帶張緊輥73、轉印輥6、及轉印帶從動輥(72、74)等架起轉印帶7，驅動該轉印帶7向箭頭B方向旋轉。
轉印輥6可旋轉地支持在轉印傳送帶單元8的外殼的轉印輥安裝部(未圖示)上。該轉印輥6以直徑8～10mm的金屬軸為基底，其表面由EPDM、發(fā)泡聚氨酯等導電性彈性材料覆蓋。轉印輥6通過該導電性的彈性材料向紙張均勻施加和色粉帶電極性相反極性的高壓。這樣一來，可將感光體3上形成的色粉圖像轉印到轉印帶7上的紙張上。
轉印帶清潔單元9去除及回收通過直接轉印到而附著到轉印帶7上的、顏色重疊調整用的色粉及處理控制用的色粉。并且，轉印帶清潔單元9通過與感光體3的接觸去除并回收附著到轉印帶7的色粉。
接著說明圖像形成裝置中的印刷動作。
當圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像形成裝置時，根據(jù)輸入的圖像數(shù)據(jù)，為了在通過顏色重疊調整等求得的調整位置上形成圖像，曝光單元1在感光體3的表面曝光，在該感光體3上形成靜電潛影。
該靜電潛影通過顯影器2顯影為色粉圖像。另一方面，送紙盤10中存儲的紙張通過拾取輥16一頁頁被分離，傳送到紙張傳送路徑S，并通過定位輥14暫時保持。定位輥14根據(jù)未圖示的定位前檢測開關的檢測信號，控制傳送的時序，使感光體3上的色粉圖像的前端與紙張的圖像形成區(qū)域的前端對齊，并使紙張對應于感光體3的旋轉傳送到轉印帶7。紙張被吸附著傳送到轉印帶7上。
從感光體3到紙張的轉印通過轉印輥6進行，轉印輥6通過轉印帶7與感光體3相對設置。轉印輥6上被施加具有和色粉相反極性的高壓，這樣一來，色粉圖像施加到紙張上。由轉印帶7傳送的紙張上依次重疊和各色對應的四種色粉圖像。
之后，紙張被傳送到定影單元12，通過熱壓著將色粉圖像定影到紙張上。并且，通過傳送切換引導器34進行傳送路徑的切換，經過排紙盤33或紙張傳送路徑S’傳送到排紙盤15。
當對紙張的轉印結束時，通過清潔單元4去除并回收感光體3上殘留的色粉。并且，轉印帶清潔單元9進行轉印帶7上附著的色粉的回收、去除，結束一系列的圖像形成動作。
(2.感光體及帶電裝置的構造)接著詳述作為本實施方式的圖像形成裝置的特征性構造的感光體3及帶電裝置5。首先，從感光體3開始說明。圖3是感光體3的透視圖，圖4是感光體3的部分截面圖。
在本實施方式中，感光體3如圖3所示是鼓狀，由支持體41、及在其表面上形成的感光層44構成。感光體3也可替代該鼓狀的感光體而使用帶狀的感光體。
支持體41用于支持感光層44，可使用在(a)鋁、鋁合金、銅、鋅、不銹鋼、鈦等金屬材料、(b)聚對苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚甲醛、或聚苯乙烯等高分子材料、硬質紙、或玻璃等表面上層壓金屬箔的材料、蒸鍍了金屬材料的材料、或者蒸鍍或涂敷了導電性高分子、氧化錫、氧化銦、碳粒子、或金屬粒子等導電性化合物的層的材料等。
感光層44如圖3所示，從支持體41的表面一側開始依次層積電荷發(fā)生層45、電荷傳送層46。電荷發(fā)生層45接收光照射并產生電荷。該電荷發(fā)生層45如圖所示包括通過吸收光產生電荷的電荷發(fā)生材料(CGM)42和粘合該電荷發(fā)生材料42的粘合樹脂48。
另一方面，電荷傳送層46接收在電荷發(fā)生層45產生的電荷，并傳送到感光體3的表面。該電荷傳送層46如圖3所示包括傳送電荷的電荷傳送材料(CTM)43和使該電荷傳送材料43粘合的粘合樹脂47。
這樣一來，當感光層44通過光照射而曝光時，在曝光的區(qū)域中從電荷發(fā)生層45產生電荷，發(fā)生的電荷通過電荷傳送層46傳送到感光層44的表面。其結果是，感光層44的表面電荷被中和，形成靜電潛影。
上述電荷發(fā)生材料42優(yōu)選以400～800nm的波長的光產生電荷的物質。具體而言包括雙偶氮化合物、三偶氮化合物等偶氮化合物；酞菁化合物；squarium(スクエアリウム)化合物；azulenium(アズレニウム)化合物；二萘嵌苯類化合物；靛藍化合物；喹吖酮化合物；多環(huán)醌化合物；菁色素；噸染料；聚-N-乙烯咔唑、三硝基芴酮等電荷移動配位化合物；并且，根據(jù)需要也可混合其二種以上。并且，電荷發(fā)生層45中的電荷發(fā)生材料42的含有率優(yōu)選重量標準下為20～80％。
另一方面，上述電荷傳送材料43例如可使用咔唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、噻唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、咪唑酮衍生物、咪唑烷衍生物、二咪唑烷(bisimidazolidine)衍生物、苯乙烯化合物、腙化合物、吡唑啉衍生物、噁唑酮衍生物、苯并咪唑衍生物、喹唑啉衍生物、苯并呋喃衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、氨茋衍生物、三烯丙胺衍生物、間苯二胺衍生物、茋衍生物、聯(lián)苯胺衍生物、聚-N-乙烯咔唑、聚-1-乙烯基次甲基膽色素(vinylbilene)、或聚-9-乙烯蒽等，根據(jù)需要也可混合其二種以上。此外，電荷傳送層46中的電荷傳送材料43的含有率優(yōu)選重量標準下為20～80％。
上述粘合樹脂47、48例如是從聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚氨酯樹脂、苯酚樹脂、醇酸樹脂、三聚氰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚芳酯樹脂、苯氧基樹脂、聚乙烯醇縮丁醛樹脂、聚乙烯醇縮甲醛樹脂等各種樹脂、及含有構成這些樹脂的重復單位中的二個以上的共聚物樹脂等構成的群中選擇的一種來單獨使用，或者二種以上混合使用。并且，例如也可是氯乙烯-乙酸乙烯共聚物樹脂、氯乙烯-乙酸乙烯-馬來酸酐共聚物樹脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物樹脂等絕緣性的共聚物樹脂。
接著說明帶電裝置5。圖1是感光體3及帶電裝置5的透視圖，圖5是帶電裝置5具有的帶電輥21的透視圖。
如圖1所示，帶電裝置5具有與感光體3抵接設置的帶電輥21、及清潔部件26、帶電輥架24。
帶電輥21與旋轉的感光體3壓接，與感光體3從動旋轉。并且，具有利用從電源V提供的電力使感光體3表面均勻帶電的功能。
帶電輥21由導電性的剛體構成，如圖1所示，具有電源V連接到一個端部的旋轉軸22。并且，在該旋轉軸22的外周，吸濕性小、電阻值穩(wěn)定的導電性部件25通過成形安裝在其上。并且，在使該導電性部件25的表面接觸感光體3表面的狀態(tài)下，通過向旋轉軸22施加高壓，使感光體3的表面均勻帶電。
上述旋轉軸22例如可使用將不銹鋼(SUS)等導電性金屬成形為棒狀的軸。并且，安裝到旋轉軸22周圍的導電性部件25可使用聚氨脂、硅膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙丙橡膠、聚乙叉降冰片烯橡膠(polynorbornene rubber)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡膠、或者以環(huán)氧氯丙烷橡膠等為基材橡膠的橡膠組成物、或者可熱塑性彈性體。上述可熱塑性彈性體的種類沒有特別限定，可使用從通用的苯乙烯類彈性體、烯類彈性體等中選擇的一種或多種可熱塑性彈性體等。
帶電輥架24是保持帶電輥21的框架。如圖1所示，帶電輥架24具有主桿24a、及在其兩端相對主桿24a安裝在垂直方向朝下的二個側桿24b。
主桿24a通過其上表面具有的彈簧(第一施力部件)28安裝到圖像形成裝置的固定件(未圖示)。因此帶電輥架24通過該彈簧28的彈力被垂直向上(即與感光體3相反一側)拉伸上升。這樣一來，可防止帶電裝置5的全部重量施加到感光體3，并且通過彈簧28可適當調節(jié)帶電輥21施加到感光體3的負荷。
側桿24b用于直接保持帶電輥21。即如圖1所示，在側桿24b的前端，通過穿孔加工設有軸承23。并且，二個側桿24b將該軸承23作為帶電輥21的旋轉軸22的軸承，夾持帶電輥21地保持。該軸承23的直徑(孔的大小)和帶電輥21的旋轉軸22的直徑(粗)程度相同，旋轉軸22不會在軸承23內向上下方向(和旋轉軸22的延伸方向垂直的方向)移動。
清潔部件26由海綿、聚氨酯刮刀等構成，是具有與帶電輥壓接(滑接)的壓接面(清潔面)的板狀部件。例如，清潔部件26組合金屬板等剛體和海綿等彈性體而形成。該剛體用于接收清潔部件26平均分散的施力，而上述彈性體用于吸收清潔部件的組裝精度、形狀精度并均勻地壓接帶電輥。并且，清潔部件26使壓接面與旋轉的帶電輥21的表面壓接(滑接)，清潔其表面上附著的色粉等附著物。
此外，該清潔部件26如圖1所示，配置在帶電輥21和帶電輥架24之間，通過彈簧27安裝到帶電輥架24的主桿24a的下面。并且，清潔部件26通過彈簧27的施力，壓接到被側桿24b夾持著旋轉的帶電輥21上，清潔其表面。
在上述構造的圖像形成裝置中應注意的是，帶電輥21和感光體3的抵接部位的表面壓力設定為適當范圍內這一點。即，在本實施方式的圖像形成裝置中，帶電輥21和感光體3的抵接部位的表面壓力為3.5g/mm2以下。并且，該表面壓力優(yōu)選大于0.8g/mm2。
如下述實施例所示，當表面壓力超過3.5g/mm2時，將帶電輥21適用于高處理速度的圖像形成裝置時，由于色粉及紙粉等的影響，在帶電輥21及感光體3的表面產生傷痕。另一方面，當表面壓力為0.8g/mm2以下時，產生滑移，帶電輥21無法正常地從動于感光體3進行旋轉。
即，通過將上述表面壓力設定在0.8g/mm2和3.5g/mm2之間，即使是高處理速度的圖像形成裝置也可防止帶電輥21及感光體3的表面產生傷痕，并且可防止帶電輥21和感光體3之間產生滑移。
此外，帶電輥21和感光體3的抵接部位的表面壓力雖然無法直接測定，但可通過以下方法計算。在本說明書中，“表面壓力”是指通過以下方法計算出的值。并且在以下公式中，“^”表示乘方，“exp(A)”表示e(自然對數(shù)的底)的A次方。
圖6是表示求表面壓力的步驟圖。首先，根據(jù)從帶電輥21對感光體3施加的總負荷G(kgf)、及帶電輥21和感光體3中較短的輥長L(cm)，通過以下公式(1)計算單位長度下的負荷WW＝G/L…(1)接著根據(jù)帶電輥21的導電性部件25的硬度S求得楊氏模量E。gent公式所示的硬度S和楊氏模量E的關系一般如圖7的圖表所示。在本申請中，硬度指標采用JIS-A規(guī)格的硬度。并且，根據(jù)該JIS-A規(guī)格下的硬度S(°)，利用以下近似公式(2)計算出楊氏模量E(kg/cm2)E＝2.8764×exp(0.0458×S) …(2)接著，根據(jù)感光體3的直徑D1(cm)及帶電輥21的直徑D2(cm)，利用以下公式(3)計算出參數(shù)D的值1/D＝1/D1+1/D2 …(3)接著，根據(jù)單位長度下的負荷W、參數(shù)D及楊氏模量E，利用以下公式(4)計算出半個輥隙寬度h0h0＝[1.5×(W×D)/(π×E)]^0.5 …(4)接著，根據(jù)帶電輥21的導電性部件25的厚度b(cm)求得用于校正半個輥隙寬h0的校正系數(shù)h/h0。其中，h/h0和h0/b的關系一般如圖8的圖表所示。在本申請中，h/h0利用以下近似公式(5)計算h/h0＝-0.002×(h0/b)^3+0.0402×(h0/b)^2-0.289×(h0/b)+1.0586 …(5)并且，根據(jù)求得的校正關系h/h0，利用以下公式(6)計算校正的半輥隙寬度h
h＝(h/h0)×h0 …(6)接著根據(jù)已校正的半輥隙寬度h，利用以下公式(7)計算輥隙寬度h’h’＝2×h …(7)最后，根據(jù)總負荷G、輥長L及輥隙寬度h’，利用以下公式(8)計算表面壓力M(g/cm2)M＝1000×G/(L×h’) …(8)如上所述，通過使用上述公式(1)～(8)，可根據(jù)總負荷G(kgf)、輥長L(cm)、帶電輥21的厚度S(°)、感光體3的直徑D1(cm)、帶電輥21的直徑D2(cm)、及導電性部件25的厚度b(cm)求得表面壓力M(g/cm2)。
并且，帶電輥21和感光體3之間的動摩擦系數(shù)如下述實施例所示，優(yōu)選大于0.23、小于0.55，進一步優(yōu)選0.25以上、0.50以下。
帶電輥21和感光體3之間的動摩擦系數(shù)較大時，會促進感光體3表面的磨損。而當動摩擦系數(shù)較小時，在感光體3和從動于其而旋轉的帶電輥21之間產生滑移，發(fā)生帶電不良。通過將動摩擦系數(shù)設定在上述范圍，可抑制感光體3的磨損，且可使感光體3良好地帶電。
并且，帶電輥21的直徑如下述實施例所示，優(yōu)選是鼓狀感光體3的直徑的1/4倍以上。感光體3和帶電輥21通過上述方法制造時，如果帶電輥21的直徑是感光體3的直徑的1/4倍，則感光體3和帶電輥21的使用壽命基本相同。因此，通過使帶電輥21的直徑為感光體3的直徑的1/4倍以上，可防止帶電輥21比感光體3先退化而導致帶電不良。并且，帶電輥21的直徑大小沒有特別的上限，通常不會大于感光體3。此外，帶電輥21的直徑是感光體3直徑的1/4倍以上意味著帶電輥21的旋轉方向的外周是感光體3的旋轉方向的外周的1/4倍以上。
并且，導電性部件25的硬度如下述實施例所示，優(yōu)選在JIS-A規(guī)格下為50°以下。這是因為，當導電性部件25的硬度大于50°時，可確保帶電性良好、且可使表面壓力為上述閾值以下的條件變得極小，或者不存在。
通常，帶電輥21的帶電性隨著從帶電輥21向感光體3的負荷的加大而提高。但當帶電輥21對感光體3的負荷變大時，表面壓力也隨之上升。因此，為了使帶電性確保良好、且使表面壓力為上述閾值以下，需要將負荷設定在預定范圍內。該范圍的大小(寬度)取決于帶電輥21的導電性部件25的硬度，導電性部件25的硬度越大其大小越小。
并且在本實施方式的圖像形成裝置中，感光體3及帶電輥21也可以可裝卸地設置。即，至少使感光體3和帶電輥21作為處理墨盒一體地構成，通過將該處理墨盒安裝到圖像形成裝置以實現(xiàn)上述圖像形成裝置。
(實施例)以下參照圖9至圖11說明為了研究和上述感光體3及帶電輥21相關的各種條件而進行的實驗。以下各實驗中基本共同的構造如下。
帶電輥21使用向SUS棒上覆蓋環(huán)氧氯丙烷橡膠的輥。SUS棒的直徑為8mm，向該SUS棒覆蓋了環(huán)氧氯丙烷橡膠的帶電輥21的直徑為21mm。
感光體3的支持體41使用表面粗糙度Rmax為3μm、直徑80mm的鋁管。作為感光體3的電荷發(fā)生層45的材料的電荷發(fā)生層液調制含有以下物質的液體
●Y型鈦氧基酞菁(oxo-titanyl phthalocyanine)(SYNTEC制造，電荷發(fā)生物質) 1重量份●聚乙烯醇縮丁醛樹脂(積水化學工業(yè)社制造，商品名エスレツクBMS，粘合樹脂) 1重量份●甲乙酮(有機溶劑) 98重量份并且作為電荷傳送層46的材料的電荷傳送層液調制含有以下物質的液體●由以下結構式表示的苯乙烯類化合物(電荷傳送物質) 100重量份(化學式1) ●聚碳酸樹脂(帝人化成社制造，商品名C1400，粘度平均分子量38,000，粘合樹脂) 100重量份●甲基乙基甲酮(有機溶劑) 800重量份●硅油(東レダウコ一ニング·シリコ一ン社制造，商品名SH200，添加劑) 0.02重量份并且，向上述支持體41浸泡涂敷各個層液，并蒸發(fā)有機溶劑，從而形成感光層44。
(實驗1.處理速度和表面壓力)以下改造シヤ一プ(株)公司制造的數(shù)字復合機AR-705S，進行各種實驗。首先，在各種表面壓力及處理速度的條件下，對30萬張A4紙進行印刷后，通過目測檢查感光體3或帶電輥21的表面是否產生傷痕。檢測結果如下表1所示。
表1

○基本不產生傷痕×產生了傷痕如表1所示，當表面壓力為4.0g/mm2以上時，處理速度為225mm/秒以上時，感光體3表面產生傷痕。而當表面壓力為3.5g/mm2以下時，即使處理速度為395mm/秒，感光體3也不會產生傷痕。而當表面壓力為0.8g/mm2以下時，感光體3和帶電輥21之間產生滑移。
(實驗2.表面壓力和硬度)接著在各種表面壓力(負荷)的條件下，對30萬張A4紙進行印刷后，通過目測檢查感光體3或帶電輥21的表面是否產生傷痕。并且，對硬度及直徑不同的多個帶電輥21進行該檢查。在本實驗中，處理速度為395mm/秒。
使用的帶電輥21的硬度及直徑如下所示。
a)JIS-A64/φ14b)JIS-A40/φ14c)JIS-A50/φ21d)JIS-A39/φ21e)JIS-A30/φ21
f)JIS-A20/φ21并且，帶電輥21的硬度通過橡膠軟化材料(石蠟油)的添加量進行調節(jié)。
對這些帶電輥21的檢測結果如下表2～7所示。此外，表示檢查結果的表中的標記和上述實驗1相同。將這些結果匯總為圖表的情況如圖9所示。
(表2)a)JIS-A64/φ14

(表3)a)JIS-A40/φ14

(表4)a)JIS-A50/φ21

(表5)a)JIS-A39/φ21

(表6)a)JIS-A30/φ21

(表7)a)JIS-A20/φ21

如表2至7及圖9的圖表所示，可知如果調節(jié)負荷使表面壓力為3.5g/mm2以下，則即使處理速度是高速的，感光體3也不會產生傷痕。這樣一來，即使是硬度高的帶電輥，也可通過減輕負荷并減輕表面壓力來防止感光體3上產生傷痕。
(實驗3.動摩擦系數(shù))接著使帶電輥21和感光體3之間的動摩擦系數(shù)為各種值，在對30萬頁A4紙進行印刷后，檢查感光體3的帶電是否良好地進行、及感光體3或帶電輥21表面上是否產生傷痕。并且在本實驗中，表面壓力為3.1g/mm2、帶電輥21的直徑為21mm、處理速度為395mm/秒。
并且，帶電輥21和感光體3之間的動摩擦系數(shù)做成如下模型進行測量。首先，對于帶電輥21的表面，準備將和上述感光體3相同的感光層涂敷到PET薄膜片而形成的寬10mm的片材，并配置該片材，使感光層表面和帶電輥21的表面接觸。并且，從片材上開始以100g的砝碼進行加重，使片材的感光層抵接帶電輥21，在該狀態(tài)下拉伸片材，利用ヘイドン公司制造的摩擦系數(shù)測量儀(商品名Heidon-14)測量動摩擦系數(shù)。將該模型下測量的動摩擦系數(shù)的值作為帶電輥21和感光體3之間的動摩擦系數(shù)。并且，帶電輥21和感光體3之間的摩擦系數(shù)通過變更研磨橡膠材料表面的研磨紙的粒度而進行了調節(jié)。檢查結果如下表8所示。
(表8)

如表8所示，在動摩擦系數(shù)為0.25以上、0.50以下的范圍內，帶電性及感光體的膜減少均為良好。而當動摩擦系數(shù)為0.23時，在感光體3的圓周面上，產生圓周方向上不帶電的區(qū)域。可以認為這是因為，感光體3和帶電輥21之間產生滑移。并且，當動摩擦系數(shù)為0.55時，感光體3的膜減少較明顯，因此在感光體3的圓周面上無法確保規(guī)定的帶電電壓。
(實驗4.帶電輥的輥徑和使用壽命)接著調查帶電輥21的使用壽命和輥徑的關系。帶電輥21的使用壽命被感光體3的接觸頻率所左右，因此可以認為感光體3的鼓徑和帶電輥21的輥徑的比非常重要。在此調查了輥徑(直徑)為14mm及21mm的帶電輥21。帶電輥21的使用壽命以直到帶電輥21產生問題為止可印刷的A4紙的頁數(shù)為指標。并且在本實驗中，感光體3使用鼓徑(直徑)80mm、可進行30萬張A4紙的圖像形成的感光體，處理速度為395mm/秒。結果如表9及圖10所示。
(表9)

如表9及圖10所示，可以顯而易見地知道對于鼓徑80mm的感光體3，如果是輥徑21mm的帶電輥21，則可確保和感光體3同等(30萬頁)的使用壽命。因此，帶電輥21的輥徑優(yōu)選為感光體3的鼓徑的1/4倍以上。
(實驗5.負荷與帶電性)接著調查帶電輥21向感光體3的負荷、及對感光體3的帶電性的關系。在本實驗中，帶電輥21使用輥徑21mm、硬度在JIS-A規(guī)格下為55°、50°及39°的三個輥。并且，感光體的鼓徑為80mm、處理速度為395mm/秒。結果如下表10所示。
(表10)

○獲得良好的帶電性×發(fā)生帶電不良如表10所示，帶電性與帶電輥21的硬度無關，在帶電輥21向感光體3的負荷為400g以上時帶電性良好。因此，如果加上實驗2的結果則如圖11所示。即，在硬度55°的帶電輥21下，由于無法使表面壓力為3.5g/mm2以下、且無法使負荷為400g以上，因此難以在防止帶電輥21及感光體3的表面產生傷痕同時確保良好的帶電性。這意味著帶電輥21的硬度在JIS-A規(guī)格優(yōu)選為50°以下。
如上所述，本發(fā)明涉及的帶電裝置的構造中具有帶電輥，其抵接到上述電子照相感光體，以使抵接部位的表面壓力大于0.8g/mm2、且為3.5g/mm2以下。并且，本發(fā)明涉及的處理墨盒及圖像形成裝置是具有該帶電裝置和感光體的構造。進一步，本發(fā)明涉及的帶電方法的構成是，將施加了電壓的帶電輥抵接到電子照相感光體，以使抵接部位的表面壓力大于0.8g/mm2、且為3.5g/mm2以下。
因此，如上所述，在通過帶電輥使高速旋轉的感光體帶電的圖像形成裝置中，可防止感光體及帶電輥產生傷痕。
并且上述帶電裝置進一步優(yōu)選上述電子照相感光體和上述帶電輥的抵接部位的動摩擦系數(shù)大于0.23、小于0.55。
本發(fā)明人進行研究的結果是，感光體和帶電輥的抵接部位的動摩擦系數(shù)為0.23以下時，可知感光體和帶電輥之間產生滑移，會產生帶電不良。并且，這種帶電不良在動摩擦系數(shù)為0.25以上時，完全不會發(fā)生。另一方面，當動摩擦系數(shù)為0.55以上時，摩擦引起的感光體表面的磨損變得明顯，動摩擦系數(shù)為0.50以下時，可在實際應用上抑制這種磨損。
因此，根據(jù)本發(fā)明的上述構造，感光體和帶電輥的抵接部位的動摩擦系數(shù)大于0.23，因此可防止感光體和帶電輥之間產生滑移，造成帶電不良。并且，由于上述動摩擦系數(shù)小于0.55，因此不會加劇感光體表面的磨損。因此，可抑制感光體的磨損，并可使感光體良好地帶電。
并且，上述帶電裝置進一步優(yōu)選上述帶電輥的硬度在JIS-A規(guī)格下為50°以下。
通常，帶電輥的帶電性在帶電輥對感光體的負荷越大時性能越高。但帶電輥對感光體的負荷變大時，表面壓力也隨之上升。因此為了確保良好的帶電性，并使表面壓力為上述閾值以下，需要將負荷設定在預定的范圍內。該范圍取決于帶電輥(的表面)的硬度，硬度越大，范圍越小。并且，本申請發(fā)明人經過研究明確了當帶電輥的硬度在JIS-A規(guī)格下為55°以上時，上述適當范圍基本不存在，當為50°以下時，存在適當范圍。
因此，根據(jù)本發(fā)明的上述構造，由于帶電輥的硬度為50°以下，因此可確保良好的帶電性，并可取得使表面壓力為上述閾值以下的條件。
并且，上述帶電裝置進一步優(yōu)選上述帶電輥的旋轉方向的外周長度是上述電子照相感光體的旋轉方向的外周長度的0.25倍以上。
當帶電輥比感光體先退化時，發(fā)生感光體的帶電不良。其中，帶電輥通過與感光體的接觸而磨損，因此帶電輥的使用壽命取決于與感光體的接觸頻率。因此為了使帶電輥的使用壽命大于感光體，需要將帶電輥的旋轉方向的外周長度與感光體的旋轉方向的外周長度的比率設定在預定范圍。并且，本發(fā)明人經過研究明確了當帶電輥的外周長度是感光體的外周長度的約0.25倍時，帶電輥及感光體的使用壽命基本一致。
因此，根據(jù)本發(fā)明的上述構造，由于帶電輥的外周長度相對感光體的外周長度為0.25倍以上，因此可防止帶電輥比感光體先退化并發(fā)生帶電不良。
并且，上述帶電輥優(yōu)選通過彈性部件懸垂，并從上述電子照相感光體的上方抵接。
根據(jù)上述構造，帶電輥通過彈性部件的彈力向和感光體相反的一側(上方)拉伸提升。其結果可防止帶電輥的全部重量作用于感光體，僅使帶電輥的一部分重量作用于感光體。因此，易于調節(jié)帶電輥對感光體的負荷。
并且，上述帶電輥也可從動于上述感光體而旋轉。
并且，為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的處理墨盒的特征在于具有上述帶電裝置和上述電子照相感光體。并且，為了解決上述課題，本發(fā)明涉及的圖像形成裝置的特征在于具有上述帶電裝置和上述電子照相感光體。
根據(jù)上述構造，由于具有上述帶電裝置和感光體，因此在通過帶電輥使高速旋轉的感光體帶電的圖像形成裝置中，可防止感光體及帶電輥上產生傷痕。
根據(jù)本發(fā)明，在使高速旋轉的感光體帶電時，可防止感光體及帶電輥上產生傷痕。因此，優(yōu)選適用于可高速處理的圖像形成裝置。
本發(fā)明不限于上述實施方式及實施例，在權利要求所示范圍內可進行各種變更。即，通過組合在權利要求范圍內適當變更的技術手段而獲得的實施方式也包含在本發(fā)明的技術范圍內。
并且，在本說明書所示的數(shù)值范圍以外，只要是不違反本發(fā)明主旨的合理的范圍，當然也包含在本發(fā)明中。
上述
具體實施例方式
或實施例僅用于明確本發(fā)明的技術內容，不得限定于這種具體示例作狹義的解釋，在本發(fā)明的主旨及權利要求范圍內，可進行各種變更并實施。
權利要求
1.一種帶電裝置，用于使電子照相感光體帶電，該電子照相感光體被驅動，以圓周面的速度為225mm/秒以上的方式旋轉，該帶電裝置的特征在于，具有帶電輥，上述帶電輥抵接到上述電子照相感光體，使抵接部位的表面壓力大于0.8g/mm2、且為3.5g/mm2以下。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶電裝置，其特征在于，上述電子照相感光體和上述帶電輥的抵接部位的動摩擦系數(shù)大于0.23、小于0.55。
3.根據(jù)權利要求2所述的帶電裝置，其特征在于，上述帶電輥的硬度在JIS-A規(guī)格下為50°以下。
4.根據(jù)權利要求3所述的帶電裝置，其特征在于，上述帶電輥的旋轉方向的外周長度是上述電子照相感光體的旋轉方向的外周長度的0.25倍以上。
5.根據(jù)權利要求1所述的帶電裝置，其特征在于，上述帶電輥通過彈性部件懸垂，并從上述電子照相感光體的上方抵接。
6.根據(jù)權利要求1所述的帶電裝置，其特征在于，上述帶電輥從動于上述電子照相感光體而旋轉。
7.一種處理墨盒，其特征在于，具有電子照相感光體，被驅動以圓周面速度為225mm/秒以上的方式旋轉；和帶電輥，是用于使上述感光體帶電的帶電裝置，抵接到上述電子照相感光體，使抵接部位的表面壓力大于0.8g/mm2、且為3.5g/mm2以下。
8.一種電子照相方式的圖像形成裝置，驅動感光體使其以圓周面速度為225mm/秒以上的方式旋轉，其特征在于，具有上述感光體；和帶電輥，與上述感光體抵接，并使該感光體帶電，上述感光體和上述帶電輥的抵接部位的表面壓力大于0.8g/mm2、且為3.5g/mm2以下。
9.一種帶電方法，用于使電子照相感光體帶電，驅動該電子照相感光體使其以圓周面速度為225mm/秒以上的方式旋轉，其特征在于，使施加了電壓的帶電輥抵接到上述電子照相感光體，以使抵接部位的表面壓力大于0.8g/mm2、且為3.5g/mm2以下。
全文摘要
在通過帶電輥使高速旋轉的感光體帶電的圖像形成裝置中，防止感光體及帶電輥上出現(xiàn)傷痕，電子照相方式的圖像形成裝置所具有的感光體被驅動高速旋轉，使圓周面的速度為225mm/秒以上；并且，帶電輥通過與感光體抵接并從動旋轉，使感光體帶電；其中，感光體和帶電輥的抵接部位的表面壓力M設定得大于0.8g/mm
文檔編號G03G21/18GK101063850SQ20071010104
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權日2006年4月28日
發(fā)明者佐桑徹, 新川幸治, 香川敏章 申請人:夏普株式會社