專利名稱：充電裝置、用于圖像形成裝置的盒和圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電裝置、用于圖像形成裝置的盒和圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
近年來，使用電暈放電的scorotron充電方法已經(jīng)被廣泛地用作一種對充電裝置的充電方法。scorotron充電方法以非接觸方式對待充電物體進(jìn)行充電。另外，作為對圖像形成裝置的圖像載體進(jìn)行充電的方法，充電輥方法已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用，其利用當(dāng)半導(dǎo)體充電輥接觸圖像載體并且然后旋轉(zhuǎn)時在半導(dǎo)體充電輥與圖像載體之間的非常小的間隙中產(chǎn)生的放電來執(zhí)行充電過程。JP-A-2000-187371公開了充電裝置、顯影裝置和圖像形成裝置，其中電荷施加部件包括供電電極和設(shè)置在該供電電極上的半導(dǎo)體部件，該電荷施加部件形成在絕緣基材上，并且電場控制部件形成在絕緣基材上，在電場控制部件與電荷施加部件之間置入有絕緣間隔件以使電場控制部件不與電荷施加部件重疊。JP-A-2001-75336公開了一種充電方法和一種充電裝置，其中，設(shè)有間隙的介電體被置于兩個電極之間，并且在兩個電極之間施加AC(交流)電壓以在間隙中產(chǎn)生放電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供減少所產(chǎn)生臭氧的量并且不需要使用待充電物體作為電極的充電裝置、用于圖像形成裝置的盒和圖像形成裝置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種充電裝置，其包括第一電極；第二電極；以及絕緣體，其設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間；其中，所述第一電極或所述第二電極包括開口部分，所述開口部分形成為朝向第一方向敞開，所述第一電極、所述絕緣體和所述 第二電極在所述第一方向上層壓，并且所述絕緣體包括區(qū)域限制部分，所述區(qū)域限制部分為與所述開口部分連通的空間并且朝向所述區(qū)域限制部分與所述開口部分連通的方向敞開，并且在與所述第一方向垂直的第二方向上受到限制。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供根據(jù)第一方面所述的充電裝置，其中，包括所述開口部分和所述區(qū)域限制部分的空間與所述第一電極和所述第二電極相鄰。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供根據(jù)第一方面或第二方面所述的充電裝置，其中，所述第一電極和所述第二電極中的至少一個具有大于或等于約I X IO6 Q cm并且小于或等于約I X 101° Q cm的體積電阻率。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供根據(jù)第一方面至第三方面中任一方面所述的充電裝置，其中，所述區(qū)域限制部分具有大于或等于約4 y m并且小于或等于約200 y m的長度。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供根據(jù)第一方面至第四方面中任一方面所述的充電裝置，其中，所述區(qū)域限制部分沿所述第二方向的長度大于或等于約4pm并且小于或等于約200 u m。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供根據(jù)第一方面至第五方面中任一方面所述的充電裝置，其中，包括所述開口部分和所述區(qū)域限制部分的空間呈圓筒形。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供根據(jù)第一方面至第六方面中任一方面所述的充電裝置，其中，各自包括所述開口部分和所述區(qū)域限制部分的多個空間設(shè)置在所述絕緣體中。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種用于圖像形成裝置的盒，所述盒包括圖像載體；充電裝置，其被設(shè)置為不接觸所述圖像載體并且對所述圖像載體進(jìn)行充電，所述充電裝置包括第一電極、第二電極和設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的絕緣體；其中，所述第一電極或所述第二電極包括開口部分，所述開口部分形成為朝向第一方向敞開，所述第一電極、所述絕緣體和所述第二電極在所述第一方向上層壓，并且所述絕緣體包括區(qū)域限制部分，所述區(qū)域限制部分為與所述開口部分連通的空間并且朝向所述區(qū)域限制部分與所述開口部分連通的方向敞開，并且在與所述第一方向垂直的第二方向上受到限制；以及 顯影裝置，其使用顯影劑對通過曝光形成在由所述充電裝置充電的所述圖像載體上的潛像進(jìn)行顯影。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種圖像形成裝置，其包括圖像載體；充電裝置，其被設(shè)置為不接觸所述圖像載體并且對所述圖像載體進(jìn)行充電，所述充電裝置包括第一電極、第二電極和設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的絕緣體；其中，所述第一電極或所述第二電極包括開口部分，所述開口部分形成為朝向第一方向敞開，所述第一電極、所述絕緣體和所述第二電極在所述第一方向上層壓，并且所述絕緣體包括區(qū)域限制部分，所述區(qū)域限制部分為與所述開口部分連通的空間并且朝向所述區(qū)域限制部分與所述開口部分連通的方向敞開，并且在與所述第一方向垂直的第二方向上受到限制；顯影裝置，其使用顯影劑對通過曝光形成在由所述充電裝置充電的所述圖像載體上的潛像進(jìn)行顯影；轉(zhuǎn)印單元，其將由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，其將由所述轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印到所述記錄介質(zhì)上的所述圖像定影到所述記錄介質(zhì)上。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，與不提供根據(jù)第一方面的結(jié)構(gòu)的情況相比，可以提供一種減少所產(chǎn)生的臭氧量并且不需要使用待充電物體作為電極的充電裝置。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，除了本發(fā)明的第一方面的效果之外，與不提供根據(jù)第二方面的結(jié)構(gòu)的情況相比，可以提供一種即使當(dāng)僅施加DC電壓時也能夠保持恒定放電電流的充電裝置。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，除了本發(fā)明的第二方面的效果之外，與所述第一電極和所述第二電極中的至少一個的體積電阻率超出大于或等于I X IO6 Q Cm并且小于或等于I X 101° Q cm的范圍的情況相比，可以提供一種能夠在區(qū)域限制部分中獲得均勻輝光放電的充電裝置。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，除了本發(fā)明的第三方面的效果之外，與區(qū)域限制部分沿第一方向的長度超出大于或等于4 并且小于或等于200 的范圍的情況相比，可以提供一種能夠易于在大氣中保持輝光放電的充電裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，除了本發(fā)明的第四方面的效果之外，與區(qū)域限制部分沿所述第二方向的長度超出大于或等于4 y m并且小于或等于200 y m的范圍的情況相比，可以提供這樣一種充電裝置該充電裝置能夠確保在一個區(qū)域限制部分中獲得的帶電粒子且保持在區(qū)域限制部分中沿第一方向的電場分布比沿第二方向的電場分布更加均勻。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，除了本發(fā)明的第五方面的效果之外，與不提供根據(jù)第六方面的結(jié)構(gòu)的情況相比，可以提供一種能夠在區(qū)域限制部分中獲得均勻電場分布的充電裝置。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，除了本發(fā)明的第六方面的效果之外，與不提供根據(jù)第七方面的結(jié)構(gòu)的情況相比，可以提供一種能夠?qū)哂蓄A(yù)定面積的待充電物體進(jìn)行均勻充電的充電裝置。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，與不使用根據(jù)第一方面至第七方面中的任一方面的充電裝置的情況相比，可以提供一種減少所產(chǎn)生的臭氧量并且不需要使用圖像載體作為電極的用于圖像形成裝置的盒。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，與不使用根據(jù)第一方面至第七方面中的任一方面的充電裝置的情況相比，可以提供一種減少所產(chǎn)生的臭氧量并且不需要使用圖像載體作為電極的圖像形成裝置。


將基于下列附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的示例性實施例，其中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖像形成裝置的側(cè)視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的充電裝置及其外圍結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的充電裝置的下表面的示意圖；圖4是示出根據(jù)實例的電阻層的體積電阻率的測量結(jié)果的圖表；圖5是示出根據(jù)實例的帶電電勢的測量結(jié)果的圖表；圖6是示出根據(jù)實例的放電電流的測量結(jié)果的圖表；圖7是示出根據(jù)實例的臭氧量之間的比較結(jié)果的圖表；圖8是示出根據(jù)實例的表面電勢的測量結(jié)果的圖表；圖9是示出在圖像載體的位置處流動的電流的測量結(jié)果的圖表；以及圖10是示出根據(jù)實例的充電應(yīng)力測試的結(jié)果的圖表。
具體實施例方式在下文中，將參考

本發(fā)明的示例性實施例。
圖I示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖像形成裝置10的總體結(jié)構(gòu)。圖像形成裝置10包括圖像形成裝置主體12。圖像形成裝置主體12包括圖像形成單元14，并且在圖像形成裝置主體12的上部設(shè)置有排出單元16。例如，在圖像形成裝置主體12的下部設(shè)置有二級供紙裝置20。另外，多個供紙裝置可以附加地設(shè)置在圖像形成裝置主體12的下部。每個供紙裝置20包括供紙裝置主體22和儲存有記錄介質(zhì)的供紙盒24。在供紙盒24后端的上部設(shè)置有拾取輥26，并且在拾取輥26的后側(cè)設(shè)置有阻滯輥28。另外，供給輥30被布置為面向阻滯輥28。傳送路徑32為從供給輥30到排出口 34的記錄介質(zhì)路徑。傳送路徑32從最下部的供紙裝置20到圖像形成裝置主體12的后側(cè)(圖I中的左側(cè)表面)附近的定影單元36而大致豎直地形成。在定影單元36中設(shè)置有加熱輥38和加壓輥40。轉(zhuǎn)印輥42和用作感光體的圖像載體44被布置在傳送路徑32中定影單元36的上游側(cè)，并且定位輥46被布置在轉(zhuǎn)印輥42和圖像載體44的上游側(cè)。另外，排出輥48被布置在傳送路徑32中排出口 34的附近。因此，通過拾取輥26從供紙裝置20的供紙盒24傳送記錄介質(zhì)。最上方的記錄介質(zhì)被阻滯輥28和供給輥30傳送到傳送路徑32，并且然后在定位輥46暫時停止時穿過轉(zhuǎn)印 輥42與圖像載體44之間。此時，色調(diào)劑圖像被轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上。通過定影單元36將已轉(zhuǎn)印的色調(diào)劑圖像定影到記錄介質(zhì)上，并且通過排出輥48將記錄介質(zhì)從排出口 34排出到排出單元16。圖像形成單元14為例如電子照相型并且包括圖像載體44 ;充電裝置52，其對圖像載體44進(jìn)行均勻充電；光寫入裝置54，其利用光在由充電裝置52充電的圖像載體44上寫入潛像；顯影裝置56，其利用顯影劑使得由光寫入裝置54形成在圖像載體44上的潛像可視化；轉(zhuǎn)印輥42，其將由顯影裝置56顯影的色調(diào)劑圖像轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上；清潔裝置58，其包括例如用于對殘留在圖像載體44上的顯影劑進(jìn)行清潔的刮板；以及定影單元36，其將由轉(zhuǎn)印輥42轉(zhuǎn)印到記錄介質(zhì)上的色調(diào)劑圖像定影到記錄介質(zhì)上。通過將圖像載體44、充電裝置52、顯影裝置56和清潔裝置58組裝成一體來形成處理盒60，該處理盒60能夠被一體地更換。排出單元16能夠被打開，以便從圖像形成裝置主體12中移除處理盒60。接下來，將詳細(xì)地說明充電裝置52。圖2是示出充電裝置52及其外圍結(jié)構(gòu)的剖視圖，并且圖3示出了充電裝置52的下表面(面向圖像載體44的表面)。充電裝置52包括導(dǎo)電基部72、電阻層74、絕緣層76和導(dǎo)電層78，這些部件從遠(yuǎn)離與充電裝置52相對的圖像載體44的一側(cè)起以這一順序來布置。在導(dǎo)電層78中設(shè)置有開口部分80，并且在絕緣層76中設(shè)置有區(qū)域限制部分82，該區(qū)域限制部分82是與開口部分80連通的空間。區(qū)域限制部分82朝向圖像載體44敞開并且呈例如圓筒形。電阻層74可以形成為包括高電阻層84和電阻調(diào)節(jié)層86的兩層結(jié)構(gòu)。電源90連接至導(dǎo)電基部72和導(dǎo)電層78中的每一個。當(dāng)在導(dǎo)電基部72與導(dǎo)電層78之間施加預(yù)定水平或更高的DC (直流)電壓時，利用電阻層74和導(dǎo)電層78分別作為第一電極和第二電極，使得在由電阻層74、絕緣層76和導(dǎo)電層78圍繞并且在空間上受限的區(qū)域限制部分82中發(fā)生放電。在根據(jù)本示例性實施例的充電裝置52 (例如，下面將說明詳細(xì)參數(shù))的區(qū)域限制部分82中發(fā)生的放電稱為輝光放電。輝光放電為在約為大氣壓力的百分之一的低壓下產(chǎn)生的連續(xù)且均勻的放電現(xiàn)象。由于區(qū)域限制部分82朝向圖像載體44敞開，因此通過放電產(chǎn)生的一些帶電粒子由于導(dǎo)電層78(第二電極)與圖像載體44之間的電勢差而經(jīng)過導(dǎo)電層78(第二電極)移動到圖像載體44。也就是說，一些帶電粒子由于電場而漂移。以此方式，對圖像載體44進(jìn)行充電。導(dǎo)電層78(第二電極)具有如下功能即，調(diào)節(jié)電場的強(qiáng)度，以便當(dāng)施加電壓時使帶電粒子移動到圖像載體44，并且調(diào)節(jié)充電電勢。導(dǎo)電基部72由例如金屬材料制成，例如不銹鋼、鋁、銅合金、這些金屬的合金、或受到諸如鍍鉻或鍍鎳等表面處理的鐵。電阻層74由具有下述性質(zhì)的材料制成該材料的體積電阻率在大于或等于IXlO6Q cm以及小于或等于I X 101° Q cm的范圍內(nèi)。當(dāng)電阻層74的體積電阻率大于IXlOiciQcm時，電極之間的放電可能不充分。結(jié)果，在作為放電空間的區(qū)域限制部分82中間或地發(fā)生放電，并且不可能發(fā)生穩(wěn)定的輝光放 電。當(dāng)電阻層74的體積電阻率小于I X IO6 Q cm時，不能充分地獲得使用電阻限制放電電流的功能(下文中，稱為放電電流限制效應(yīng))，并且放電局部地集中在電阻層74的面向區(qū)域限制部分82的平面上。結(jié)果，放電電流不穩(wěn)定或者過大，這可能導(dǎo)致材料的迅速劣化或者電阻層74的短路。當(dāng)電阻層74的體積電阻率在大于或等于IXlO7Qcm以及小于或等于IXlO9Qcm的范圍內(nèi)時，與當(dāng)電阻層74的體積電阻率超出大于或等于IXlO7Qcm以及小于或等于IXlO9Qcm的范圍時相比，區(qū)域限制部分82保持穩(wěn)定的輝光放電。電阻層74形成為具有大于或等于IOiim的厚度。從利用電阻層74的電阻來獲得放電電流限制效應(yīng)的觀點來看，可以選擇能夠減小電阻層的厚度并且具有高電阻率的材料，以調(diào)節(jié)電阻層74的電阻值，該電阻值以(體積電阻率X電阻層的厚度/單位面積)來計算。當(dāng)厚度小于IOym時，會降低對所施加電壓的耐壓性。結(jié)果，在放電期間，在電阻層74中頻繁地發(fā)生短路。當(dāng)厚度在大于或等于lOOym的范圍內(nèi)時，獲得足夠的絕緣耐壓性，并且確保了相對于所施加的高電壓的經(jīng)時穩(wěn)定性。當(dāng)在電阻層74滿足大于或等于I X IO7 Q cm并且小于或等于I X IO9 Q cm的上述最優(yōu)體積電阻率范圍并且滿足大于或等于IOOym的上述最優(yōu)厚度范圍的同時，電阻層74沿厚度方向的電阻值(以體積電阻率X電阻層的厚度/面積(此處，面積為具有l(wèi)OOym直徑的圓)計算出的值)被調(diào)節(jié)為落在大于或等于I X IO8 Q并且小于或等于I X IO11 Q的范圍內(nèi)時，獲得了利用電阻分量限制放電電流以及通過確保厚度得到經(jīng)時穩(wěn)定性這兩個效應(yīng)。電阻層74可以具有兩層結(jié)構(gòu)，以調(diào)節(jié)放電限制效應(yīng)。例如，上層(高電阻層84)具有I X IO9 Q cm的體積電阻率以及30 y m的厚度，以獲得足夠的放電電流限制效應(yīng)，并且下層(電阻調(diào)節(jié)層86)具有IXlO7Qcm的體積電阻率以及l(fā)OOym的厚度。以此方式，通過上層(高電阻層84)確保利用電阻限制放電的效應(yīng)，并且距導(dǎo)電基部72的厚度足夠大以提高耐壓性。因此，既獲得了放電電流限制效應(yīng)，又獲得了經(jīng)時穩(wěn)定性。將通過使導(dǎo)電粒子或半導(dǎo)電粒子分散在樹脂材料或橡膠材料中所獲得的部件用作電阻層74。樹脂材料的實例包括聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、三聚氰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、硅樹脂、尿素樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚乙烯樹脂及這些樹脂的合成樹脂。橡膠材料的實例包括聚乙烯-丙烯橡膠、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、表氯醇橡膠、氟硅酮橡膠、環(huán)氧乙烯橡膠、這些橡膠的泡沫材料及混合基材?？梢允褂孟铝胁牧献鳛閷?dǎo)電粒子或半導(dǎo)電粒子金屬材料，例如，炭黑、鋅、鋁、銅、鐵、鎳、鉻和鈦；金屬氧化物，例如，ZnO-Al2O3' SnO2-Sb2O3' In2O3-SnO2, ZnO-TiO2、MgO-Al2O3、FeO-TiO2, TiO2, SnO2, Sb203、In2O3> ZnO和MgO ;可電離化合物，例如，季銨鹽；以及從上述材料當(dāng)中選擇的兩種或以上材料的混合物。形成電阻層74的材料不限于例如樹脂或橡膠等有機(jī)材料，并且電阻層74可以由通過將導(dǎo)電粒子分散在玻璃中而獲得的半導(dǎo)體玻璃或多孔陽極氧化鋁膜粒子制成。限制放電空間的區(qū)域限制部分82的結(jié)構(gòu)由穿過絕緣層76和導(dǎo)電層78(第二電極)的孔的直徑以及絕緣層76的厚度來確定。區(qū)域限制部分82沿著與圖像載體44平行的方向在ニ維上限制放電，該區(qū)域限制部分82以大于或等于4 μ m以及小于或等于200 μ m的孔徑形成。該孔徑為區(qū)域限制部分 82的在與導(dǎo)電基部72、電阻層74、絕緣層76和導(dǎo)電層78的層壓方向垂直的方向上的長度。當(dāng)孔徑大于200 μ m時，導(dǎo)電層78 (第二電極)的開ロ部分80的邊緣或其外圍部分的電場強(qiáng)度比開ロ部分的中心部分的電場強(qiáng)度大數(shù)倍，通過一般的靜電場分析來計算所述電場強(qiáng)度。當(dāng)區(qū)域限制部分82中的電場分布不均勻時，放電集中在開ロ部分的外圍部分上。結(jié)果，放電不穩(wěn)定，這可能導(dǎo)致所產(chǎn)生的臭氧量增加或電阻層74短路。當(dāng)孔徑等于或小于200 μ m時，等電勢面形成為近似平行于絕緣體，并且區(qū)域限制部分82中的電場分布是均勻的。結(jié)果，在整個區(qū)域限制部分82中易于產(chǎn)生穩(wěn)定的輝光放電。當(dāng)孔徑小于4μπι時，在每個區(qū)域限制部分82中產(chǎn)生的放電量減少。因此，優(yōu)選的是，將孔徑設(shè)定為4 μ m或更大，從而將圖像載體44高效地充電至目標(biāo)電勢。當(dāng)區(qū)域限制部分82的孔徑在大于或等于50 μ m并且小于或等于150 μ m的范圍內(nèi)時，與當(dāng)孔徑超出大于或50 μ m等于并且小于或等于150 μ m的范圍時相比，在整個區(qū)域限制部分82中高效地產(chǎn)生均勻的放電。形成絕緣層76的材料不限于有機(jī)材料和無機(jī)材料。當(dāng)使用具有I X IO12 Ω cm或更大的體積電阻率的固態(tài)材料時，與使用具有小于I X IO12 Ω Cm的體積電阻率的材料時相比，當(dāng)施加高電壓時，兩個電極(電阻層74和導(dǎo)電層78)之間的絕緣性提高了，并且區(qū)域限制部分82的形狀穩(wěn)定地保持而不隨時間而變化。絕緣層76形成為厚度大于或等于4 μ m并且小于或等于200 μ m。在這ー實施例中，由于區(qū)域限制部分82被設(shè)置為穿過絕緣層76，因此絕緣層76的厚度限制兩個電極(電阻層74和導(dǎo)電層78)之間的距離，即，放電距離。也就是說，絕緣層76的厚度為區(qū)域限制部分82在導(dǎo)電基部72、電阻層74、絕緣層76和導(dǎo)電層78的層壓方向上的長度。當(dāng)絕緣層76的厚度被設(shè)定為200 μ m或更小以減少放電距離時，防止了放電的局部集中和放電電流的迅速増大，這使得易于保持輝光放電。當(dāng)絕緣層76的厚度被設(shè)定為4ym或更大以獲得遠(yuǎn)大于空氣中的電子平均自由路徑(約為O. Ιμπι)的放電距離時，確保了區(qū)域限制部分82中的電離數(shù)量，這使得易于保持放電。根據(jù)對空氣中大氣壓カ下的平行板之間的放電開始電壓進(jìn)行定義的帕申定律(Paschen’s law),當(dāng)間隙約為4 μ m時,放電開始電壓具有最小值。當(dāng)間隙小于4μ m時,放電開始電壓增加。這表明，當(dāng)絕緣層76的厚度小于4μπι時，難以產(chǎn)生放電。
如果絕緣層76的厚度在大于或等于50 μ m并且小于或等于150 μ m的范圍內(nèi)，與當(dāng)厚度超出大于或等于50 μ m并且小于或等于150 μ m的范圍時相比，電極之間相對于高電壓的絕緣性提高了，并且穩(wěn)定地保持了均勻放電。導(dǎo)電層78(第二電極)由具有I X KT1 Qcm或更小的體積電阻率的材料制成。導(dǎo)電層78 (第二電極)形成為具有大于或等于I μ m并且小于或等于50 μ m的厚度。當(dāng)厚度大于50 μ m時,從開ロ部分80到圖像載體44的帶電粒子的提取效率不足。當(dāng)厚度小于I μ m時，電極很可能在放電期間被電流破壞。
導(dǎo)電層78(第二電極)由不易于受放電氣體污染的金屬材料制成。例如，導(dǎo)電層78由諸如鎢、鑰、碳、鉬、銅或鋁等金屬材料或者通過在金屬材料上進(jìn)行諸如鍍金等表面處理而獲得的材料制成。基本上，在兩個電極(電阻層74(第一電極)和導(dǎo)電層78(第二電極))之間施加DC電壓。接近于圖像載體44的導(dǎo)電層78(第二電極)的目標(biāo)充電電勢大致等于圖像載體44的目標(biāo)帶電電勢。向電阻層74(第一電極)施加下述電壓該電壓比導(dǎo)電層78(第二電極)的電壓約高I. OkV至I. 5kV并且在兩個電極之間產(chǎn)生放電。充電裝置52被布置在保持靠近圖像載體44設(shè)置的導(dǎo)電層78 (第二電極)與圖像載體44之間不發(fā)生放電的距離的位置處，從而通過電場而利用帶電粒子的移動(漂移)對圖像載體44進(jìn)行充電。導(dǎo)電層78 (第二電極)和圖像載體44被設(shè)置為使得二者之間的距離在大于或等于300 μ m并且小于或等于2mm的范圍內(nèi)。當(dāng)導(dǎo)電層78(第二電極)與圖像載體44之間的距離小于300μπι時，在導(dǎo)電層78(第二電極)與圖像載體44之間很可能發(fā)生放電，并且在圖像載體44中產(chǎn)生負(fù)荷。例如，在目標(biāo)帶電電勢為-700V的情況下，向電阻層74 (第一電極)施加-2kV的電壓，并且向?qū)щ妼?8(第二電極)施加-750V的電壓，當(dāng)導(dǎo)電層78與圖像載體44之間的距離小于300 μ m吋，根據(jù)由帕申定律對放電開始電壓的估算可知，很可能通過導(dǎo)電層78 (第二電極)發(fā)生從電阻層74(第一電極)到圖像載體44的放電。當(dāng)導(dǎo)電層78(第二電極)與圖像載體44之間的距離大于2mm吋，充電效率降低了。[實例]在下文中，將對實例進(jìn)行說明，而本發(fā)明不限于此。導(dǎo)電基部72由不銹鋼(SUS)制成，并且電阻層74由通過將碳分散在聚酰亞胺樹脂中而獲得的材料制成，并且該材料具有3X IO8Qcm的體積電阻率和150 μ m的厚度。圖4示出了在施加250V電壓達(dá)一分鐘的條件下通過高電阻率儀表Hiresta IP (MCP-HT260)和HRS探測器對用于形成電阻層74的材料的體積電阻率的測量結(jié)果。存在約10%的最大誤差，但估計出了約為3X IO8Qcm的體積電阻率。這些材料形成在導(dǎo)電基部72上。將厚度為100 μ m的玻璃環(huán)氧材料用作絕緣層76，并且通過鍍金將厚度為18 μ m的銅箔形成為絕緣層76上的導(dǎo)電層78 (第二電極)?？讖綖?00 μ m并且呈圓筒形狀的區(qū)域限制部分82在絕緣層76和導(dǎo)電層78中形成為穿過絕緣層76和導(dǎo)電層78。絕緣層76和導(dǎo)電層78緊密粘合并固定到電阻層74上，從而形成電極。作為放電空間的區(qū)域限制部分82平行于圖像載體44的軸向以400 μ m的間隔布置成直線并且具有充電所需的寬度。為了提高充電性能，沿著圖像載體44的旋轉(zhuǎn)方向以750 μ m的間隔布置五行區(qū)域限制部分82 (見圖3)。圖像載體44與導(dǎo)電層78(第二電極)之間的距離被設(shè)定成400 μ m。區(qū)域限制部分82之間沿著圖像載體44的軸向的距離至少小于或等于圖像載體44與導(dǎo)電層78(第二電極)之間的距離，以使得不會由于帶電粒子通過電場從區(qū)域限制部分82移動到圖像載體44而發(fā)生電勢的帶狀變化，而是獲得均勻的電勢。根據(jù)處理速度對在旋轉(zhuǎn)方向上的行數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以使能夠確保必需的充電性能。在具有上述結(jié)構(gòu)的實例中，當(dāng)目標(biāo)電壓為-720V時，向?qū)щ娀?2施加-2. 2kV的DC電壓，并且向?qū)щ妼?8 (第二電極)施加-800V的DC電壓，以使得直徑為Φ30πιπι的圖像載體44以120mm/sec的處理速度旋轉(zhuǎn)，圖像載體44的帶電電勢(圖5)和在導(dǎo)電基部72與導(dǎo)電層78 (第二電極)之間流動的放電電流(圖6)如圖表中所示。
圖像載體44的旋轉(zhuǎn)周期為780ms，帶電電勢的變化穩(wěn)定在約Λ IOV或更小，并且圖像載體44被充電至目標(biāo)值(-720V)。在圖像載體44的軸向上的每5cm充電寬度的放電電流約為60μΑ。由于寬度為5cm的孔(區(qū)域限制部分82)的數(shù)量為630個，因此每個區(qū)域限制部分82的放電電流具有約為O. I μ A的極小值。在這種情況下，導(dǎo)電基部72與導(dǎo)電層78(第二電極)之間的電壓差減小，從而將放電電流設(shè)定為在能夠保持充電性能的范圍內(nèi)盡可能小。當(dāng)放電電流增大時，所產(chǎn)生的臭氧量增加。因此，當(dāng)放電電流減小時，所產(chǎn)生的臭氧量減少。圖7示出了當(dāng)在上述充電條件下使用根據(jù)這ー實例的結(jié)構(gòu)和scorotron方法時所產(chǎn)生的臭氧量之間的比較結(jié)果。根據(jù)這ー實例的結(jié)構(gòu)和scorotron方法都是非接觸充電方法。在當(dāng)連續(xù)充電10分鐘之后檢測到的臭氧量基本飽和時的比較結(jié)果證明，在這一實例中產(chǎn)生的臭氧量至少小于或等于scorotron方法中的約十分之一。通常，在使用scorotron的充電方法時,使用諸如臭氧過濾器等單元來限制臭氧的量。為了參考起見，圖7還示出了當(dāng)使用作為接觸圖像載體44的接觸型充電單元的充電輥時的臭氧量。圖8示出了當(dāng)在上述結(jié)構(gòu)中電阻層74(第一電極)和導(dǎo)電層78(第二電極)的電勢變化時，在ー個周期內(nèi)圖像載體44的平均表面電勢(帶電電勢)的變化。在施加到電阻層74(第一電極)上的電壓與施加到導(dǎo)電層78(第二電極)上的電壓之間的差保持在I. 4kV的條件下(實例I :第一電極=-2. 2kV并且第二電極=-0. 8kV,以及實例2 :第一電極=-I. 9kV并且第二電極=-0. 5kV)，即，當(dāng)在兩個電極之間發(fā)生充分放電時，施加到導(dǎo)電層78(第二電極)上的電壓等于圖像載體44的帶電電勢。因此，在電極之間產(chǎn)生的帶電粒子由于導(dǎo)電層78 (第二電極)與圖像載體44之間的電場而移動，并且圖像載體44被充電。作為對比，在施加到電阻層74(第一電極)上的電壓與施加到導(dǎo)電層78(第二電極)上的電壓之間的差保持在0. 9kV的條件下(實例I :第一電極=-I. 7kV并且第二電極=-0. 8kV,以及實例2 :第一電極=-I. 4kV并且第二電極=-0. 5kV),即，當(dāng)在兩個電極之間幾乎不發(fā)生放電時，不產(chǎn)生對圖像載體44進(jìn)行充電所需的帶電粒子，并且圖像載體44不被充電。
因此，當(dāng)由于兩個電極，即，電阻層74 (第一電極)和導(dǎo)電層78 (第二電極)之間的放電而產(chǎn)生了對圖像載體44進(jìn)行充電的足夠充電粒子時，通過對施加到導(dǎo)電層78(第二電極)上的電壓進(jìn)行控制來控制圖像載體44的電勢。圖9示出了當(dāng)尺寸為Φ Imm的測量電極被布置在圖像載體44的位置處并且在充電裝置52與測量電極之間存在電勢差時，流過測量電極的電流的測量結(jié)果。如圖9所示，檢測出的電流與充電裝置52與測量電極之間的距離(電極間距離)和電勢差成比例。因此，由充電裝置52產(chǎn)生的帶電粒子由于電勢差而漂移并且被測量電極觀測到。因此，在圖像載體44與充電裝置52之間沒有發(fā)生放電。也就是說，圖像載體44用作電極并且沒有發(fā)生放電。為了參考起見，圖10示出了在28°C的溫度和80%的濕度的條件下，當(dāng)使用根據(jù)這 一實例的結(jié)構(gòu)和充電輥方法對每ー個圖像載體執(zhí)行重復(fù)充電并且中和的充電應(yīng)力測試并且由使用經(jīng)過充電應(yīng)カ測試的每ー個圖像載體的圖像形成裝置打印樣本時，樣本的圖像缺失(image deletion)的發(fā)生率。從圖10中所示的結(jié)果可以看出，在根據(jù)這ー實例的結(jié)構(gòu)中經(jīng)過電荷測試的圖像載體的圖像缺失的發(fā)生率大大低于在充電輥方法中的發(fā)生率。此外，充電應(yīng)力測試的條件如下帶電電勢-700V;處理速度120mm/sec ;以及施加電壓的周期500轉(zhuǎn)。另外，向充電輥施加的電壓中的DC分量疊加在如下AC分量上頻率950Hz;DC 電壓-720V ;以及AC電壓(峰值之間的電壓)1850V，這比帶電電勢飽和的AC電壓大I. 25倍。在充電應(yīng)力測試中使用的圖像載體為通過在接地的鋁制圓筒上順序地層壓底層、感光層和電荷傳送層所獲得的有機(jī)感光體。底層的厚度為15 μ m并且起到保持帶電特性的作用。感光層具有Iym或更小的厚度并且起到接收波長約為SOOnm的光且產(chǎn)生電荷的作用。電荷傳送層的厚度為29 μ m并且起到將在感光層中產(chǎn)生的電荷(空穴)傳送到感光體表面的作用。用于充電應(yīng)カ測試的實驗裝置僅具有使圖像載體旋轉(zhuǎn)的功能、充電功能(這ー實例或充電輥方法)，以及中和功能(中和燈)，而不具有清潔刮板。通過使用經(jīng)過充電應(yīng)カ測試的圖像載體的圖像形成裝置來檢查圖像缺失程度。以此方式，能夠加速并且檢查出由充電單元施加到圖像載體的充電應(yīng)力的影響。上面已經(jīng)說明了將根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的充電裝置應(yīng)用到圖像形成裝置的實例，而根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的充電裝置的應(yīng)用不限于此。例如，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的充電裝置能夠應(yīng)用于下列用途中和處理，其用于施加極性與電荷相反的電荷以使電荷中和，從而在制造電子裝置的過程中不會由于裝置的充電而發(fā)生靜電放電。調(diào)整固態(tài)材料的表面的處理(例如，親水性處理或疏水性處理);以及在食品處理或醫(yī)療領(lǐng)域中的消毒和殺菌處理。
出于解釋和說明的目的提供了本發(fā)明的示例性實施例的前面的說明。不意在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制為所公開的確切形式。顯然，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行許多修改和變型。選擇和說明本示例性實施例是為了更好地解釋本發(fā)明的原理及其實際應(yīng)用，因此使得本技術(shù)領(lǐng)域的其他人能夠為實現(xiàn)各種實施例理解本發(fā)明和各種 適合于所構(gòu)想的特定應(yīng)用的修改。目的在于通過所附權(quán)利要求及其等同內(nèi)容限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種充電裝置，包括 第一電極； 第二電極；以及 絕緣體，其設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間； 其中，所述第一電極或所述第二電極包括開口部分，所述開口部分形成為朝向第一方向敞開，所述第一電極、所述絕緣體和所述第二電極在所述第一方向上層壓，并且 所述絕緣體包括區(qū)域限制部分，所述區(qū)域限制部分為與所述開口部分連通的空間并且朝向所述區(qū)域限制部分與所述開口部分連通的方向敞開，并且在與所述第一方向垂直的第二方向上受到限制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電裝置， 其中，包括所述開口部分和所述區(qū)域限制部分的空間與所述第一電極和所述第二電極相鄰。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電裝置， 其中，所述第一電極和所述第二電極中的至少一個具有大于或等于約I X IO6 Q cm并且小于或等于約I X 101° Q cm的體積電阻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電裝置， 其中，所述區(qū)域限制部分具有大于或等于約4 u m并且小于或等于約200 u m的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電裝置， 其中，所述區(qū)域限制部分沿所述第二方向的長度大于或等于約4pm并且小于或等于約 200 u m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電裝置， 其中，包括所述開口部分和所述區(qū)域限制部分的空間呈圓筒形。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電裝置， 其中，各自包括所述開口部分和所述區(qū)域限制部分的多個空間設(shè)置在所述絕緣體中。
8.一種用于圖像形成裝置的盒，包括 圖像載體； 充電裝置，其被設(shè)置為不接觸所述圖像載體并且對所述圖像載體進(jìn)行充電，所述充電裝置包括第一電極、第二電極和設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的絕緣體；其中，所述第一電極或所述第二電極包括開口部分，所述開口部分形成為朝向第一方向敞開，所述第一電極、所述絕緣體和所述第二電極在所述第一方向上層壓，并且所述絕緣體包括區(qū)域限制部分，所述區(qū)域限制部分為與所述開口部分連通的空間并且朝向所述區(qū)域限制部分與所述開口部分連通的方向敞開，并且在與所述第一方向垂直的第二方向上受到限制；以及 顯影裝置，其使用顯影劑對通過曝光形成在由所述充電裝置充電的所述圖像載體上的潛像進(jìn)行顯影。
9.一種圖像形成裝置，包括 圖像載體； 充電裝置，其被設(shè)置為不接觸所述圖像載體并且對所述圖像載體進(jìn)行充電，所述充電裝置包括第一電極、第二電極和設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間的絕緣體；其中，所述第一電極或所述第二電極包括開口部分，所述開口部分形成為朝向第一方向敞開，所述第一電極、所述絕緣體和所述第二電極在所述第一方向上層壓，并且所述絕緣體包括區(qū)域限制部分，所述區(qū)域限制部分為與所述開口部分連通的空間并且朝向所述區(qū)域限制部分與所述開口部分連通的方向敞開，并且在與所述第一方向垂直的第二方向上受到限制；顯影裝置，其使用顯影劑對通過曝光形成在由所述充電裝置充電的所述圖像載體上的潛像進(jìn)行顯影； 轉(zhuǎn)印單 元，其將由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，其將由所述轉(zhuǎn)印單元轉(zhuǎn)印到所述記錄介質(zhì)上的所述圖像定影到所述記錄介質(zhì)上。
全文摘要
本發(fā)明提供了充電裝置、用于圖像形成裝置的盒和圖像形成裝置，所述充電裝置包括第一電極；第二電極；以及絕緣體，其設(shè)置在所述第一電極與所述第二電極之間；其中，所述第一電極或所述第二電極包括開口部分，所述開口部分形成為朝向所述第一電極、所述絕緣體和所述第二電極進(jìn)行層壓的第一方向敞開，并且所述絕緣體包括區(qū)域限制部分，所述區(qū)域限制部分為與所述開口部分連通的空間并且朝向所述區(qū)域限制部分與所述開口部分連通的方向敞開，并且在與所述第一方向垂直的第二方向上受限制。
文檔編號G03G15/08GK102681397SQ201110056460
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者大森雅夫, 山口英彥, 森野貴典 申請人:富士施樂株式會社