專利名稱：帶電粒子發(fā)生器、充電裝置、及圖像形成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶電粒子發(fā)生器、充電裝置、及圖像形成設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為對圖像形成設(shè)備的圖像載體進行充電的方案，在一些情況下使用了利用電暈放電的柵格電暈管充電方案(scorotron chargingscheme) 0在柵格電暈管充電方案中，以非接觸方式對待充電元件進行充電。作為另一個充電方案，在一些情況下使用了充電輥方案，在該充電輥方案中，在充電輥與圖像載體相接觸地轉(zhuǎn)動時，通過使得在半導體充電輥和圖像載體之間產(chǎn)生的非常小的間隙中發(fā)生放電來執(zhí)行充電處理。在日本未審查專利申請公開No. 11-015232中，公開了一種充電裝置。在該充電裝置中，設(shè)置有放電電極和電離區(qū)控制電極。放電發(fā)生在放電電極面對本體的一部分。電離區(qū)控制電極通過絕緣層堆疊在放電電極的表面上。在放電電極的背面上設(shè)置有饋電電極。 放電電極軸線方向上的每個端部的體積電阻率被設(shè)置為小于放電電極中央部分的體積電阻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供能夠利用通過放電產(chǎn)生的帶電粒子的運動來減少電極的干擾的帶電粒子發(fā)生器、充電裝置、以及圖像形成設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種帶電粒子發(fā)生器，其包括第一電極、第二電極、和設(shè)置在第一電極和第二電極之間的絕緣材料。帶電粒子通過第一電極和第二電極之間發(fā)生的放電而產(chǎn)生。第一電極、絕緣材料、和第二電極沿第一方向布置。第二電極具有不與帶電粒子沿垂直于第一方向的第二方向運動所沿的路徑交叉的形狀。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)第一方面的帶電粒子發(fā)生器中，第二電極具有沿第一方向所開的多個開口。絕緣材料具有多個區(qū)域限制空間。每個區(qū)域限制空間都對應于這些開口之一。區(qū)域限制空間與開口相連續(xù)。區(qū)域限制空間是在其中區(qū)域限制空間朝向開口定向的方向中開口、并且在第二方向中受限的空間。開口的面積大于區(qū)域限制空間的面積。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)第二方面的帶電粒子發(fā)生器中，開口面積隨著到絕緣材料距離的增加而增加。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)第二或第三方面的帶電粒子發(fā)生器中，絕緣材料在距離絕緣材料與區(qū)域限制空間之間的邊界預定范圍內(nèi)沿第二方向與開口接觸。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的帶電粒子發(fā)生器的充電裝置。該充電裝置對待充電元件進行充電。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種圖像形成設(shè)備，其包括圖像載體、根據(jù)第五方面的充電裝置、顯影裝置、轉(zhuǎn)印單元、和定影單元。圖像載體用作待充電元件。根據(jù)本發(fā)明第五方面的充電裝置被設(shè)置為不與圖像載體接觸，并對圖像載體進行充電。顯影裝置利用顯影劑對已通過曝光形成在通過充電裝置進行了充電的圖像載體上的潛像進行顯影。轉(zhuǎn)印單元將已通過顯影裝置顯影的圖像轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上。定影單元將已通過轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上的圖像定影到記錄介質(zhì)上。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，可以利用通過放電產(chǎn)生的帶電粒子的運動來減小電極的干擾。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，相比于其中帶電粒子發(fā)生器不具有本發(fā)明構(gòu)造的情況， 可以利用帶電粒子的運動更加減小電極的干擾。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，相比于其中帶電粒子發(fā)生器不具有本發(fā)明構(gòu)造的情況， 除了根據(jù)第一方面和第二方面得到的本發(fā)明的優(yōu)點以外，還可以穩(wěn)定地產(chǎn)生帶電粒子。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，相比于其中帶電粒子發(fā)生器不具有本發(fā)明構(gòu)造的情況， 除了根據(jù)第一方面至第三方面中任一方面得到的本發(fā)明的優(yōu)點以外，可以利用帶電粒子的運動進一步減小電極的干擾。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，可以利用通過放電產(chǎn)生的帶電粒子的運動來減小電極的干擾。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，可以利用通過放電產(chǎn)生的帶電粒子的運動來減小電極的干擾。


下面將根據(jù)以下附圖來詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。圖1是示出應用了本發(fā)明第一示例性實施例的圖像形成設(shè)備的示意圖；圖2是示出應用了本發(fā)明第一示例性實施例的充電裝置的截面圖、以及示出充電裝置周圍部分的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是示出應用了本發(fā)明第一示例性實施例的充電裝置的底面的示意圖；圖4是示出放電區(qū)中的帶電粒子的流動的示意圖；圖5是用于說明放電區(qū)周圍部分的構(gòu)造的示例性示圖；圖6是表示電極之間流過的電流的電流值和實例中圖像載體的表面電位之間的關(guān)系的測量結(jié)果的曲線；圖7是第二示例性實施例中放電區(qū)及放電區(qū)周圍部分的構(gòu)造的示意圖；以及圖8是第三示例性實施例中放電區(qū)及放電區(qū)周圍部分的構(gòu)造的示意圖。
具體實施例方式第一示例性實施例下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。圖1是示出應用了本發(fā)明第一示例性實施例的圖像形成設(shè)備10的整體構(gòu)造的示意圖。圖像形成設(shè)備10包括圖像形成設(shè)備本體12。圖像形成單元14安裝在圖像形成設(shè)備本體12內(nèi)部。排出單元16設(shè)置在圖像形成設(shè)備本體12的頂部。在圖像形成設(shè)備本體12的底部下面，例如，設(shè)置有分兩級提供的送紙裝置20。在圖像形成設(shè)備本體12下方，還可以添加或設(shè)置多個送紙裝置。
每個送紙裝置20都包括送紙裝置本體22和存儲記錄介質(zhì)的送紙盒24。拾取輥 26設(shè)置在送紙盒M上方并靠近送紙盒的后端部。阻滯輥28設(shè)置在拾取輥沈的后面。送紙輥30設(shè)置在其面向阻滯輥28的位置處。輸送路徑32是從送紙輥30延伸到排出孔34且用于記錄介質(zhì)的路徑。輸送路徑 32設(shè)置為靠近圖像形成設(shè)備本體12的后側(cè)(圖1左側(cè)一面)，并具有從送紙裝置20 (其設(shè)置在底端部)到定影單元36基本垂直形成的部分。加熱輥38和壓力輥40設(shè)置在定影單元36中。轉(zhuǎn)印輥42和用作光電導體的圖像載體44沿輸送路徑32設(shè)置在定影單元36的上游側(cè)。登記輥46設(shè)置在轉(zhuǎn)印輥42和圖像載體44的上游側(cè)。排出輥48沿輸送路徑32靠近排出孔34設(shè)置。因此，通過拾取輥沈由送紙裝置20的送紙盒M送出的記錄介質(zhì)由阻滯輥28和送紙輥30合作來處理。以此方式，作為送紙盒M中的最上一張記錄介質(zhì)而被提供的記錄介質(zhì)被輸送至輸送路徑32，并通過登記輥46而短時間停止，以對記錄介質(zhì)調(diào)整定時。記錄介質(zhì)在轉(zhuǎn)印輥42和圖像載體44之間通過，從而將顯影劑圖像轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上。該顯影劑圖像通過定影單元36定影到記錄介質(zhì)上，并通過排出輥48從排出孔34排出到排出單元 16。圖像形成單元14例如用作電子照相系統(tǒng)。圖像形成單元14包括如下部件圖像載體44 ；充電裝置52，對圖像載體44進行均勻充電；光寫入裝置M，其利用光將潛像寫到已被充電裝置52充電的圖像載體44上；顯影裝置56，其利用顯影劑顯現(xiàn)已通過光寫入裝置M形成在圖像載體44上的潛像，從而獲得顯影劑圖像；轉(zhuǎn)印輥42，其將通過顯影裝置56 得到的顯影劑圖像轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上；清潔裝置58，其清潔殘留在圖像載體44上的殘余顯影劑，并且其包括刀片；以及定影單元36，其將已經(jīng)通過轉(zhuǎn)印輥42轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上的顯影劑圖像定影到記錄介質(zhì)上。處理盒60是通過將圖像載體44、充電裝置52、顯影裝置56、和清潔裝置58集成為一個部件而得到的。利用處理盒60，可以將圖像載體44、充電裝置52、顯影裝置56、和清潔裝置58作為一個部件來更換。將排出單元16打開，然后可以將處理盒60從圖像形成設(shè)備本體12取出。接下來，將描述充電裝置52的細節(jié)。圖2示出了充電裝置52的截面圖、以及充電裝置52周圍部分的結(jié)構(gòu)。圖3示出了充電裝置52的底面(圖像載體44側(cè)的一面)。充電裝置52具有如下構(gòu)造導電基材72、電阻層74、絕緣層76、和導電層78按照從距離面對充電裝置52的圖像載體44最遠的層開始的順序進行布置。第一電極由導電基材72和電阻層74組成。第二電極由導電層78形成。導電層78至少設(shè)置在絕緣層76的投影范圍內(nèi)。導電層78形成在絕緣層76上， 從而導電層78未伸出絕緣層76(從而導電層78未與電阻層74 一側(cè)的導電層78 —面上的區(qū)域限制部82接觸)。開口 80設(shè)置在導電層78中。區(qū)域限制部82設(shè)置在絕緣層76中，并且每個區(qū)域限制部82和開口 80中相應的一個開口形成連續(xù)空間。區(qū)域限制部82被形成為在區(qū)域限制部82面向圖像載體44的方向開口，即，形成為圓柱形。如上所述，區(qū)域限制部82沿區(qū)域限制部82和開口 80形成連續(xù)空間的方向開口，并且其為在垂直于上述方向的方向中受限的空間。放電區(qū)84包括開口 80和區(qū)域限制部82。開口 80的孔半徑大于區(qū)域限制部82的孔半徑。術(shù)語“孔半徑”指垂直于布置有導電基材72、電阻層74、絕緣層76、和導電層78的方向(下文中，在一些情況中稱為“堆疊方向”)的方向(下文中，在一些情況中稱為“水平方向”)中的長度(半徑)。如上所述，在本示例性實施例中，開口 80的面積大于區(qū)域限制部82的面積。電阻層74被形成為具有由高電阻層86和電阻調(diào)節(jié)層88構(gòu)成的兩層結(jié)構(gòu)。但不是說電阻層74可以具有由一種材料構(gòu)成的一層結(jié)構(gòu)。導電基材72和導電層78連接有向它們中的每一個施加電壓的電壓施加單元90。當將等于或高于固定電壓的電壓施加給導電基材72和導電層78時，在由于被電阻層74、絕緣層76、和導電層78包圍而空間受限的放電區(qū)84中發(fā)生放電。由于放電區(qū)84在平行于圖像載體44的軸向的方向中空間受限，因此放電區(qū)84兩維限制放電。放電區(qū)84在其面向圖像載體44的方向中開口。因此，由于導電層78和圖像載體 44之間的電位差，已通過放電產(chǎn)生的一些帶電粒子(離子)通過導電層78的開口 80，并運動到圖像載體44 一側(cè)。換言之，提供了這樣一種構(gòu)造即已經(jīng)在放電區(qū)84中產(chǎn)生的離子由于電場而漂移或從電阻層74擴散到圖像載體44，從而對圖像載體44進行充電。此處，術(shù)語 “漂移”指離子由于電場而產(chǎn)生的運動。 導電層78利用所施加的電壓調(diào)節(jié)電場強度，以使離子向圖像載體44運動，同時具有調(diào)節(jié)圖像載體44的充電電位的功能。接下來，將描述放電區(qū)84以及放電區(qū)84周圍部分的結(jié)構(gòu)的細節(jié)。圖4是示出放電區(qū)84中的帶電粒子的流動的示意圖。圖5是用于說明放電區(qū)84 周圍部分的構(gòu)造的示例性示圖。如圖4所示，已通過放電產(chǎn)生的離子朝向圖像載體44運動，同時在水平方向傳播開。此處，關(guān)于通過放電產(chǎn)生的離子，當在沿離子從電阻層74向圖像載體44運動所沿的路徑的特定點處存在導電層78時，這些離子被導電層78吸收。換言之，這些離子沒有使圖像載體充電而是被消耗掉了。當在范圍R中存在導電層78時，已經(jīng)傳播開并沿水平方向從區(qū)域限制部82運動的離子被存在于范圍R中的導電層吸收。此處，范圍R沿這些離子從區(qū)域限制部82向圖像載體44運動所經(jīng)過的路徑，且該范圍是沿水平方向在絕緣層76內(nèi)定義的范圍(絕緣層76 的投影范圍)。因此，導電層78具有不與在放電區(qū)84中通過放電產(chǎn)生的帶電粒子運動所沿的路徑交叉的形狀，從而減少了導電層78對帶電粒子的吸收。此處，關(guān)于導電層78的形狀，術(shù)語“形狀”指包括例如形態(tài)、尺寸(水平方向中的長度)、以及厚度(堆疊方向中的長度)的構(gòu)成。例如，減小導電層78水平方向中的長度，S卩，將開口 80的孔半徑增大為大于區(qū)域限制部82的孔半徑，從而阻止了導電層78和范圍R相互重疊，或者減少了導電層78和范圍R相互重疊的范圍。如圖5所示，長度a是從區(qū)域限制部82水平方向中的中心P到絕緣層76的側(cè)面(其為用作絕緣層76與區(qū)域限制部82之間的邊界的面)的距離(區(qū)域限制部82的孔半徑)。長度b是從線Q (其與絕緣層76側(cè)面上沿堆疊方向的線相同)到導電層78的側(cè)面(其為用作導電層78和開口 80之間的邊界的面)的距離。長度b可以是固定的。可替換地，例如，長度b可以根據(jù)到圖像載體44的距離來改變，其中使得長度b隨著到圖像載體 44的距離減小而增大。長度c是從中心P到最靠近圖像載體44的導電層78的側(cè)面的距離。當長度b相對于到圖像載體44的距離而固定時，長度c與通過將長度a和長度b相加而得到的長度相同(建立了方程長度c =長度a+長度b)。 長度d是絕緣層76在堆疊方向中的長度(厚度)。長度e是導電層78在堆疊方向中的長度(厚度)。位置M是導電層78上的位置，其位于導電層78與開口 80之間的邊界處，并最靠近絕緣層76。位置N是導電層78上的位置，其位于導電層78與開口 80之間的邊界處，并最靠近圖像載體44。。連接位置M和N的線可以是直線或曲線。換言之，導電層78的側(cè)面可以是平面或曲面。a到e的長度具有下面的關(guān)系2ym^a<c^ 200ym；0 < b 彡 c-a 彡 198 μ m ；4ym^d^ 500ym；以及0 < e 彡 50 μ m。區(qū)域限制部82形成為使得長度a(區(qū)域限制部82的孔半徑)位于2 μ m到小于 200m的范圍內(nèi)。開口 80形成為使得長度b位于大于0 μ m到198 μ m的范圍內(nèi)。開口 80形成為使得長度c位于大于2μπι到200μπι的范圍內(nèi)(然而長度a和長
度c具有關(guān)系a < c)。當區(qū)域限制部82的孔半徑小于2 μ m時，每個區(qū)域限制部82的通過放電產(chǎn)生的帶電粒子的數(shù)量減小。因此，充電裝置52用作充電器的效率降低。因此，為了更高效地對圖像載體44進行充電以使圖像載體44具有目標電位，可以使放電區(qū)84的孔半徑等于或大于 2 μ m0當大于區(qū)域限制部82的孔半徑的開口 80的孔半徑大于200 μ m時，在開口 80的邊緣或在開口 80周圍的位置處產(chǎn)生的每個電場的強度比在放電區(qū)84中的空間中央處產(chǎn)生的電場強度高若干倍或更多的計算結(jié)果是利用用于靜電場的典型分析計算獲得的。當放電區(qū)84中的電場分布變得一致并放電集中在開口 80周圍的部分時，作為結(jié)果，放電變得不穩(wěn)定，使得所產(chǎn)生的臭氧量會增加或者電阻層74會縮短。當大于區(qū)域限制部82的孔半徑的開口 80的孔半徑等于或小于200 μ m時，則形成等電位面，等電位面達到近似平行于絕緣材料的程度。因此，區(qū)域限制部82中的電場分布變得均勻，使得在整個放電區(qū)84上易于發(fā)生穩(wěn)定的放電。
相比于其中區(qū)域限制部82的孔半徑未位于30 μ m到80 μ m范圍內(nèi)的情形，當區(qū)域限制部82的孔半徑位于30 μ m到80 μ m的范圍內(nèi)時，會高效地在整個放電區(qū)84上發(fā)生均勻的放電。相比于其中開口 80的孔半徑未位于40 μ m到100 μ m范圍內(nèi)的情形，當開口 80的孔半徑位于40 μ m到100 μ m的范圍內(nèi)時，會更加減少絕緣層76對在放電區(qū)84中產(chǎn)生的離子的吸收。絕緣層76被形成為使得長度d(絕緣層76的厚度)位于4 μ m到500 μ m的范圍內(nèi)。在該示例性實施例中，包括在放電區(qū)84中的區(qū)域限制部82設(shè)置在絕緣層76中。 因此，長度d(絕緣層76的厚度)限制了各電極(電阻層74和導電層78)兩者之間的距離， 即，放電距離。長度d(絕緣層76的厚度)是區(qū)域限制部82在堆疊方向中的長度。當絕緣層76的厚度被設(shè)置為500μπι或更大時，放電啟動電壓增加。當通過將絕緣層76的厚度設(shè)置為500 μ m或更小來減小放電距離時，減小了放電的局部集中以及放電電流的劇增，從而易于進行持續(xù)放電。當通過將絕緣層76的厚度設(shè)置為4 μ m或更大而使得放電距離遠大于電子在空氣中的平均自由行程(約0. 1 μ m)時，就保證了區(qū)域限制部82中的電離頻率數(shù)量，從而易于進行持續(xù)放電。根據(jù)定義空氣中或在大氣壓下施加在平行平板之間的放電啟動電壓的帕申定律， 當間隙為約4μπι時，放電啟動電壓具有最小值。當間隙小于4μπι時，放電啟動電壓增力口。 這表明，當絕緣層76的厚度小于4 μ m時，不易于發(fā)生放電。相比于其中絕緣層76的厚度未處于50μπι到150 μ m的范圍內(nèi)的情形，當絕緣層 76的厚度處于50 μ m到150 μ m的范圍內(nèi)時，對于向電極施加高電壓，更穩(wěn)定地保持電極之間得到的絕緣屬性、或均勻放電。導電層78形成為使得長度e (導電層78的厚度)處于大于0 μ m到50 μ m的范圍內(nèi)。當導電層78的厚度大于50 μ m時，帶電粒子從開口 80向圖像載體44運動的效率不會充分提高。相比于其中導電層78的厚度處于1 μ m或以上的范圍內(nèi)的情形，當導電層78的厚度處于1 μ m或以下的范圍內(nèi)時，更能減小導電層78對離子的吸收。如上所述，導電層78具有不與在放電區(qū)84中通過放電產(chǎn)生的帶電粒子沿水平方向運動所沿的路徑交叉的形狀。接下來，將描述各元件的詳情。作為形成導電基材72的材料，使用了金屬(例如不銹鋼、鋁、銅合金、上述金屬的金屬合金)，或利用鉻、鎳等進行了表面處理的鐵。作為形成電阻層74的材料，使用了體積電阻率處于1 X IO6 Ω cm到1 X 101° Ω cm范圍內(nèi)的材料。當電阻層74的體積電阻率高于IXlOuiQcm時，不足以在電極間發(fā)生放電。放電可以隨意在作為放電區(qū)的區(qū)域限制部82中發(fā)生，從而難以實現(xiàn)穩(wěn)定的放電。
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當電阻層74的體積電阻率低于1 X IO6 Ω cm時，不足以獲得利用電阻控制放電電流的效果(下文中，在一些情況中稱為“放電電流控制效果”)，并且放電局部集中在電阻層74面向區(qū)域限制部82的表面中。結(jié)果，放電電流會變得不穩(wěn)定或過度，從而這會導致材料的快速劣化或使電阻層74短路。相比于其中電阻層74的體積電阻率未處于1 X IO7 Ω cm到1 X IO9 Ω cm范圍內(nèi)的情形，當電阻層74的體積電阻率處于IXlO7Qcm到IX IO9 Ω cm范圍內(nèi)時，在區(qū)域限制部82中持續(xù)更穩(wěn)定的放電。電阻層74被形成為具有處于10 μ m或以上的范圍內(nèi)的厚度。從利用電阻層74的電阻獲得放電電流控制效果的角度，可以通過減小電阻層74的厚度以及通過選擇具有高電阻率的材料來調(diào)節(jié)電阻層74的電阻值(其根據(jù)公式“體積電阻率X電阻層的厚度/單位面積”來計算)。然而，當電阻層74的厚度小于10 μ m時，對所施加電壓的電阻特性(耐壓)降低，從而在放電情況中電阻層74短路的頻次增加。相比于電阻層74被形成為使得電阻層74的厚度處于小于100 μ m的范圍中的情形，當電阻層74被形成為使得電阻層74的厚度處于100 μ m以上的范圍中時，獲得了足夠的耐壓，從而保證了施加高電壓的時間穩(wěn)定性。對電阻層74進行調(diào)整使得電阻層74在厚度方向中的電阻值(其根據(jù)公式體積電阻率X電阻層的厚度/面積計算，其中所述面積是直徑為IOOym的圓的面積)處于1Χ108Ω到1Χ10"Ω范圍內(nèi)，同時電阻層74的體積電阻率滿足上述適當?shù)姆秶?1 X IO7 Ω cm到1 X IO9 Ω cm范圍)，并且電阻層74的厚度滿足上述適當?shù)姆秶?100 μ m以上)。在此情形中，實現(xiàn)了利用電阻成分的放電電流控制效果和通過保證一定的厚度獲得的時間穩(wěn)定性。在其中通過將電阻層74形成為具有兩層結(jié)構(gòu)的電阻層74來調(diào)整放電電流控制效果時，例如，放電電流控制效果足以通過形成具有1 X IO9 Ω cm體積電阻率以及30 μ m厚度的上層(高電阻層86)而獲得。電阻層74可以通過形成具有IX IO7 Ω cm體積電阻率以及100 μ m厚度的下層(電阻調(diào)整層88)而變得較厚。如上所述，利用上層(高電阻層86)保證了利用電阻的放電電流控制效果，并且通過利用下層(電阻調(diào)整層88)使電阻層74變厚使得電阻層74具有從導電基材72測量到的足夠厚度而提高了電阻特性，從而實現(xiàn)了放電電流控制效果和時間穩(wěn)定性。作為電阻層74，使用了通過在樹脂材料或橡膠材料中散布導電粒子或半導體粒子獲得的材料。例如，使用了聚脂樹脂、聚氨酯樹脂、有機硅樹脂、脲醛樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、乙烯樹脂、上述樹脂材料中各樹脂材料的合成樹脂作為樹枝材料。使用了乙丙橡膠、聚丁二烯、天然橡膠、聚異丁烯、氯丁二烯橡膠、硅橡膠、聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、氟硅酮橡膠、環(huán)氧乙烷橡膠、通過使上述橡膠材料中的橡膠材料發(fā)泡獲得的發(fā)泡劑、或上述橡膠材料中的橡膠材料的混合物作為橡膠材料。作為導電粒子或半導體粒子，使用了諸如炭黑、鋅、鋁、銅、鐵、鎳、鉻、或鈦、金屬氧化物(諸如 Zn0-Al2103> SnO2-Sb2O3^ In2O3-SnO2, ZnO-TiO2, MgO-Al2O3^ FeO-TiO2, TiO2, SnO2,Sb2O3^ ln203、SiO、或MgO)、離子化合物(諸如季銨鹽)、或上述材料中的一種或兩種以上材料的混合物。此外，導電層74不僅可以由諸如樹脂或橡膠的有機材料形成，而且可以由通過在玻璃中散布導電粒子獲得的半導體玻璃、鋁多孔陽極氧化膜(aluminum porous anodicoxide film)等形成。區(qū)域限制部82的結(jié)構(gòu)根據(jù)其孔直徑和絕緣層76的厚度確定。形成絕緣層76的材料不限于有機材料或無機材料。相比于體積電阻率小于1 X IO12 Ω cm的情形，當形成絕緣層76的材料是具有1 X IO12 Ω cm以上的體積電阻率的固態(tài)材料時，當在兩個電極(電阻層74和導電層78)間施加高電壓時可以在這兩個電極之間獲得優(yōu)良的絕緣特性，并且穩(wěn)定保持區(qū)域限制部82的形狀而不會隨著時間而變形。作為形成導電層78的材料，使用了具有0. IQcm以下體積電阻率的材料。此外，作為形成導電層78的材料，使用了不易被放電污染的材料。例如，可以使用諸如鎢、鉬、碳、鉬、銅、或鋁，或通過在上述金屬材料之一上進行表面處理(諸如鍍金)而得到的材料。充電裝置52利用帶電粒子由于電場進行的運動(漂移)對圖像載體44進行充電。因此，充電裝置52設(shè)置在某一位置處，在該位置處，保持了較靠近圖像載體44設(shè)置的導電層78與圖像載體44之間不發(fā)生放電的距離。更具體地，充電裝置52設(shè)置在使得導電層78最靠近圖像載體44的距離(最近相鄰距離)等于或大于300 μ m且等于或小于2mm的位置處。當導電層78與圖像載體44之間的最近相鄰距離大于2mm時，充電效率降低。當導電層78與圖像載體44之間的最近相鄰距離小于300 μ m時，易于在導電層78與圖像載體44之間發(fā)生放電，從而有負荷施加到圖像載體44上。例如，針對作為圖像載體44的目標充電電位的“-700V”的電壓，假設(shè)向電阻層74施加“-2KV”的電壓，并向?qū)щ妼?8施加“-750V”的電壓。在此情況中，當最近相鄰距離小于300 μ m時，根據(jù)利用帕申定律得到的放電啟動電壓的估計值，存在著帶電粒子從電阻層74運動并通過導電層78、并且發(fā)生帶電粒子向圖像載體44放電的可能性。為了使圖像載體44具有一致的電位而不具有受離子(其由于電場而從放電區(qū)84運動到圖像載體44的頂部)影響的條紋狀非一致電位，將彼此相鄰的放電區(qū)84(開口 80)之間的沿圖像載體44的軸向的距離A(見圖3)設(shè)置為至少與導體層78和圖像載體44之間的距離一樣短或者比其短。根據(jù)處理速度將放電區(qū)84沿圖像載體44轉(zhuǎn)動方向的行數(shù)調(diào)整為使得能夠保證必要的充電能力。例如，放電區(qū)84在間隔為300 μ m的行中形成為平行于圖像載體44的轉(zhuǎn)動方向，以及形成為僅具有放電所需的寬度。為了提高充電能力，在圖像載體44的周長方向中以750 μ m的間隔布置了相似的五行。用于構(gòu)成本示例性實施例中的構(gòu)造的方法的實例包括利用機械沖壓的方法、利用印刷技術(shù)(諸如絲網(wǎng)印刷)的方法、利用噴墨印刷技術(shù)的方法、以及其中進行掩蔽并進行蒸發(fā)或蝕刻的方法。利用機械沖壓的方法的實例包括以下方法將金屬材料(導電層78)蒸或涂布在絕緣層76上；通過鉆孔、沖壓等形成多個孔；以及使絕緣層76與電阻層74接觸并固定于其上。應該注意，在形成多個孔之后，可以通過鉸孔等在導電層78上形成傾斜(錐度)。
利用印刷技術(shù)(諸如絲網(wǎng)印刷)的實例包括以下方法利用所需圖案印刷用于形成絕緣層76的絕緣油墨和用于形成導電層78的導電油墨。作為絕緣油墨，可以使用可紫外線固化的抗蝕劑油墨等。此外，作為導電油墨，可以使用銀或石墨油墨等。實例下文中將描述實例。然而，本發(fā)明不限于所述實例。圖6示出了表示在每個放電區(qū)的電極之間流過的電流的電流值(μΑ)與圖像載體44的表面電位(V)之間的關(guān)系的測量結(jié)果。圖6中，在該實例中，將長度a設(shè)置為75 μ m,將長度b設(shè)置為35 μ m,以及將長度c設(shè)置為ΙΙΟμπι，其中，長度b為距離與絕緣層76的側(cè)面上沿堆疊方向的線相同的線的距離。在對比實例中，長度a被設(shè)置為75 μ m，長度b被設(shè)置為O μ m，長度c被設(shè)置為75 μ m，其中長度b為距離與絕緣層76的側(cè)面上沿堆疊方向的線相同的線的距離。在所述實例和對比實例中，長度d被設(shè)置為100 μ m,而長度e被設(shè)置為20 μ m。如圖6所示，例如，為了獲得-700V的電位作為圖像載體44的表面電位，在對比實例中，電流值等于或大于1 μ A。相反，在所述實例中，電流值為約0.4μΑ。類似地，為了獲得-500V的電位作為圖像載體44的表面電位，在對比實例中，電流值為約0. 3 μ Α。相反，在所述實例中，電流值為約0. 1 μ Α。因此，如上所述，利用等于對比實例中的電流值或比其小一半的電流值對圖像載體44進行充電，使其具有與對比實例中的電位相同的電位。第二示例性實施例接下來，將描述第二示例性實施例。圖7是第二示例性實施例中放電區(qū)84以及放電區(qū)84周圍部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。在第二示例性實施例中，提供了這樣一種結(jié)構(gòu)，即其中長度b隨著到圖像載體44一側(cè)的距離的減小而增加。長度e(導電層78的厚度)隨著到開口 80的距離減小而增加。利用該結(jié)構(gòu)，導電層78被形成為延伸至開口 80附近而不與范圍R重疊。第三示例性實施例接下來，將描述第三示例性實施例。圖8是第三示例性實施例中放電區(qū)84以及放電區(qū)84周圍部分的結(jié)構(gòu)的示意圖。在第三示例性實施例中，為了使導電層78不與范圍R重疊，提供了其中長度e (導電層78的厚度)處于非常小的范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)。利用該結(jié)構(gòu)，導電層78被形成為延伸至開口 80附近而不與范圍R重疊。在第三示例性實施例中，長度a至長度e具有如下關(guān)系2 μ m 彡 a 彡 c 彡 200 μ m ；0 ^ b ^ c-a ^ 198 μ m ；4μπι 彡 d 彡 500μπι;以及0 < e 彡 1 μ m。如上所述，如果導電層78的厚度處于非常小的范圍(例如，0<e< lym)內(nèi)時，長度a和長度c可以相同(可以建立等式a = C)。在該示例性實施例中，導電層78通過蒸的方法(諸如濺射方法)形成為具有200nm的厚度。
在上述示例性實施例中，描述了將本發(fā)明應用于圖像形成設(shè)備的充電裝置的實例。本發(fā)明不限于此。本發(fā)明還可以作為帶電粒子發(fā)生器應用于下列用途實例在生產(chǎn)電子器件等的工藝中用于通過提供相反極性的電荷來中和所產(chǎn)生的電荷的去電(de-charge)處理，以防止電子器件由于通過對該電子器件進行充電而造成的靜電受到損壞；改進固態(tài)材料表面的表面改進處理(諸如親水化處理或疏水處理)；食品加工或醫(yī)療領(lǐng)域中的消毒處理或滅菌處理；以及空氣清潔。出于說明和描述的目的已經(jīng)提供了本發(fā)明各示例性實施例的上述描述。不旨在窮盡或?qū)⒈景l(fā)明限制于所披露的精確形式。顯然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說許多的變型和變化是顯而易見的。選擇和描述這些實施例是為了最好地說明本發(fā)明的原理及其實際應用，從而使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠針對各實施例來理解本發(fā)明，并且本發(fā)明具有如適合于所構(gòu)想出的特定用途那樣具有各種改進。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種帶電粒子發(fā)生器，其包括第一電極；第二電極；以及絕緣材料，其設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間，其中，帶電粒子通過在所述第一電極和所述第二電極之間發(fā)生的放電而產(chǎn)生，所述第一電極、所述絕緣材料、和所述第二電極沿第一方向布置，以及所述第二電極具有不與所述帶電粒子沿垂直于第一方向的第二方向運動所沿的路徑交叉的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子發(fā)生器，其中，所述第二電極具有沿所述第一方向所開的多個開口，其中，所述絕緣材料具有區(qū)域限制部，所述絕緣材料與所述開口形成連續(xù)空間，所述區(qū)域限制部是在其中所述絕緣材料與所述開口形成所述連續(xù)空間的方向中開口、并且在第二方向中受限的空間，以及所述開口的面積大于所述區(qū)域限制部的面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶電粒子發(fā)生器，其中，所述開口的面積隨著到所述絕緣材料距離的增加而增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的帶電粒子發(fā)生器，其中，所述絕緣材料在距離所述絕緣材料與所述區(qū)域限制部之間的邊界預定范圍內(nèi)沿第二方向與所述開口接觸。
5.一種充電裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子發(fā)生器，所述充電裝置對待充電的元件進行充電。
6.一種圖像形成設(shè)備，其包括圖像載體，其用作待充電的元件；根據(jù)第五方面的充電裝置，其被設(shè)置為不與所述圖像載體接觸，并對所述圖像載體進行充電。顯影裝置，其利用顯影劑對已通過曝光形成在通過所述充電裝置進行了充電的所述圖像載體上的潛像進行顯影；轉(zhuǎn)印單元，用于將已通過所述顯影裝置顯影的圖像轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上；以及定影單元，用于將已通過所述轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印到所述記錄介質(zhì)上的圖像定影到所述記錄介質(zhì)上。
全文摘要
本發(fā)明提供了帶電粒子發(fā)生器、充電裝置、及圖像形成設(shè)備。帶電粒子發(fā)生器包括第一電極、第二電極、和設(shè)置在第一電極和第二電極之間的絕緣材料。帶電粒子通過第一電極和第二電極之間發(fā)生的放電而產(chǎn)生。第一電極、絕緣材料、和第二電極沿第一方向布置。第二電極具有不與帶電粒子沿垂直于第一方向的第二方向運動所沿的路徑交叉的形狀。
文檔編號G03G15/00GK102385279SQ20111005642
公開日2012年3月21日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者大森雅夫, 森野貴典 申請人:富士施樂株式會社