專利名稱：充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種充電裝置，其具有一充電元件或可接觸到需充電的元件例如感光元件或絕緣元件的材料。
該充電裝置最好能應(yīng)用到成象裝置，例如復印機、打印機或類似裝置，以及一顯影作業(yè)盒以可拆卸的方式可安裝到這種成象裝置。
EPA576203公開了的一種感光元件具有一表面電荷注入層，以及一接觸充電元件，其與該電荷充入層接觸，以便利用電荷注入使感光元件充電。
申請序號為57958/1986的日本公開專利文件公開了使用一種顆粒層作為接觸充電元件，例如磁刷。
作為感光元件的電荷注入層，包含絕緣的和透光的粘合樹脂以及其中散布精細導電顆粒的材料是特別適用的。當加一電壓的帶電磁刷接觸到這一電荷注入層時，存在大量的所述導電顆粒，好象它們是與感光元件的導電基底相關(guān)的浮置電極，可以認為由浮置電極形成的電容被放電。
申請?zhí)枮?74005/1994的日本公開專利申請公開了一種磁刷，它是通過將體電阻率不小于5×104歐·厘米的高電阻顆粒和體電阻率不大于5×103歐·、厘米的導電顆?；旌隙纬傻摹?br> 對于感光元件的電荷注入層，它最好是電絕緣的，并包含透光粘合劑和其中散布的導電精細顆粒。
本發(fā)明在于對利用充電顆粒的充電裝置進行改進。
因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種充電裝置或方法，其中由于外部物質(zhì)引起的不良充電被有效地防止。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種充電裝置和方法，其中可以有效地抑制或防止由于充電材料的低電阻而引起的被充電元件的絕緣擊穿和被充電元件的漏電。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種充電裝置和方法，其中帶電的顆粒在被充電元件上的附著被有效地防止。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種充電裝置和方法，其中實現(xiàn)兩個或多個上述目的。
在參閱本文所公開的結(jié)構(gòu)對本發(fā)明進行介紹的時候，不應(yīng)限制于所述細節(jié)，本申請試圖覆蓋在改進目的和如下權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)部可能產(chǎn)生的這些改進和變化。


圖1示意表示一成象裝置。
圖2是表示低電阻顆粒的混合比率和體電阻率之間相互關(guān)系的示意圖。
圖3表示進入到一針孔中的電流泄漏。
圖4表示將色粉引入一具有不同平均顆粒尺寸的磁性顆粒的帶電磁刷中的情況。
參閱附圖，對本發(fā)明的各實施例進行介紹。
圖1是利用根據(jù)本發(fā)明一個實施例的充電裝置的成象裝置的側(cè)視示意圖。在這一圖中，所示成象裝置是一光電成象激光打印機。
參考數(shù)碼1指可旋轉(zhuǎn)鼓型的可旋轉(zhuǎn)光電成象感光元件(感光鼓)型式的圖象承載元件。在這一實施例中，一個直徑30毫米的OPC型的感光元件沿箭頭D所示的順時針方向以100毫米/秒的作業(yè)速度(圓周速度)旋轉(zhuǎn)。
導電磁刷(接觸充電元件)2接觸到感光鼓1。帶電的磁性顆粒23由于磁鐵22產(chǎn)生的磁力的作用附著在非磁性材料的可旋轉(zhuǎn)的充電套筒21上。利用來自充電偏置作用電壓源S1的-700伏的DC充電偏置電壓施加到磁刷2上，使得感光元件1的外圓周表面由于電荷注入的充電作用而均勻帶電，基本上為-700伏。
因此帶電的感光元件1的表面暴露于強度被調(diào)制的掃描光束L，該光束是由未予表示的激光束掃描器輸出的，按照表示預期的成象的時序電數(shù)字象素信號調(diào)制，使得在感光元件1的外周邊上形成與預期的成象相對應(yīng)的靜電潛象。由于利用一種作為磁性成份的帶有負極性電荷的絕緣色粉顆粒的逆顯影裝置3，該靜電潛象顯影成為色粉圖象。直徑為16毫米并包含一個磁鐵的非磁性顯影套筒3a由帶有負極懷電荷的色粉所涂敷。由感光元件1的表面在300微米處的間隔距離是固定的。套筒按照與感光鼓1相同的圓周速度旋轉(zhuǎn)，將顯影偏置電壓由顯影偏置電壓源S2施加到套筒3a上。該電壓為-500伏(DC)并被偏置一頻率為1800赫，峰—峰值電壓為1600伏的矩形AC電壓，使得在套筒3a和感光元件1之間進行所謂的跳動顯影。
另一方面，轉(zhuǎn)印材料P(記錄材料)由未表示的紙頁供料盤供應(yīng)，并且按照預定的時間送到在感光鼓1和按照預定壓力壓觸到其上的一個中等電阻的轉(zhuǎn)印滾筒4(接觸轉(zhuǎn)印裝置)之間形成的一個夾緊點T(轉(zhuǎn)印位置)。由轉(zhuǎn)印偏置作用電壓源S3將一預定的轉(zhuǎn)印偏置電壓施加到轉(zhuǎn)印滾筒4上。
在這一實施例中，該滾筒具有的電阻為5×108歐，并且施加＋2000伏(DC)電壓，以便轉(zhuǎn)印圖象。
引入轉(zhuǎn)印位置T的轉(zhuǎn)印材料P被夾緊并由該夾緊點T饋送，由此夾緊點使色粉圖象被順序地利用靜電力和由感光鼓1的表面對轉(zhuǎn)印材料P的表面的壓力轉(zhuǎn)印到該轉(zhuǎn)印材料P上。
已經(jīng)接收色粉圖象的轉(zhuǎn)印材料P由感光鼓1的表面分離并引入一熱定影式定影裝置5，在其中，該色粉圖象定影附著在最終的印制件(復印紙)上。
在將色粉圖象轉(zhuǎn)印到該轉(zhuǎn)印材料P以后，感光鼓的表面由清潔裝置6進行清潔，使得殘留的色粉或其它沾染物被除去，以便準備進行重復成象操作。
這一實施例的成象裝置使用一顯影作業(yè)盒，其包含感光鼓1、接觸式充電元件2、顯影裝置3和清潔裝置6(4個處理裝置)，并且其以可拆卸方式作為一個單元安裝到成象裝置的主體組合部件上。然而，本發(fā)明并不限于使用該作業(yè)盒20的成象裝置。
下面將對在這一實施例中的感光鼓進行介紹。
該感光元件是一種可帶負電的OPC型感光元件，并且包含一直徑30毫米并具有5個功能層的鋁鼓，包括第一層(內(nèi)涂層)、第二層(防止正電荷注入層)、第三層(電磁生成層)、第四層(電荷轉(zhuǎn)移層)。在這一實施例中采用了該被廣泛應(yīng)用的功能分離型的OPC感光元件。這些層在本發(fā)明中除去單層型OPC、氧化鋅、硒、無定形硅等等感光元件以外并未限定。
第五層是一電荷注入層，其包含光固化的聚丙烯樹脂材料和在其中散布的SnO2特細顆粒。更確切地說，是將平均顆粒直徑約0.3微米，由于摻銻而降低電阻的SnO2按照相對于樹脂材料的重量比5∶2進行散布的。
電荷注入層的體電阻率隨其間散布的導電的SnO2的數(shù)量變化而變化。為了防止圖象的“滑移”，電荷注入層的電阻最好不小于1×108歐·厘米。為了進行電荷注入層電阻的測量，將電荷注入層加到一絕緣片狀材料上，并且利用由Heulett Packard可購得的高電阻計4329A通過施加100伏進行測量。
利用適當?shù)耐扛卜椒ɡ缃?，將因此而制備的液體涂覆大約3微米的厚度，以便提供一電荷注入層。
在這一實施例中，電荷注入層的體電阻率為1×1012歐·厘米。
最好使電荷注入層的體電阻率為1×108—1×1015歐·厘米。
下面將介紹接觸充電元件或材料。
導電的磁刷是由在該包含一磁輥22的非磁性和導電套筒21上附著的磁性和導電的顆粒23形成的。磁輥22是固定的，套筒21是旋轉(zhuǎn)的，這樣套筒表面按照與感光鼓1的方向相反的方向，在其間最接近的位置處移動。在該最接近的位置處在套筒上的磁通密度為950高斯，并且利用面對套筒配置的磁性葉片24使磁刷被直立吸持，使得該刷的高度約為1毫米。沿縱向(與制圖的紙件相垂直的方向)，磁刷的帶電的磁性顆粒附著寬度為200毫米，磁刷的磁性顆粒的數(shù)量約為10克。充電的套筒21和感光鼓1之間的氣隙為500微米。
下面將介紹套筒和感光元件之間的圓周速度比。
圓周速度比按照下式來確定
圓周速度比(％)＝(磁刷的圓周速度－鼓的圓周速度)/鼓的圓周速度×100。
從增強注入的觀點出發(fā)，該速度比最好要大，但是從成本或安全的觀點出發(fā)，若保證注入性能則要盡可能地降低。在實際上，假如在較低的圓周速度比下，該磁刷以同向方式接觸到感光元件上(在套筒和感光元件最接近的位置處，套筒的圓周表面和感光元件的圓周表面沿相同的方向運動)，磁刷的磁性顆粒相對容易地附著到該鼓上，并且因此最好使其大于±100％。然而，-100％意味著該刷處于靜止狀態(tài)，在這種情況下，由于非均勻充電，感光元件表面上的顆粒接觸不均勻出現(xiàn)在圖象上。
考慮到這一點，在這一實施例中，在套筒表面和感光元件表面之間的圓周速度比是這樣的，套筒的表面在套筒和感光元件之間最接近的位置處，沿與感光元件的方向相反的方向，按照感光元件速度的150％的速度運動。
在這一實施例中，施加到充電元件上的電壓(伏)和感光元件的電位(伏)彼此相關(guān)，與感光元件1的傾斜度最好成正比例關(guān)系。
下面將介紹在這一實施例中使用的磁性顆粒。在這一實施例中，該磁性顆粒包含兩種磁性顆粒，即具有相對低的電阻的顆粒A和具有中等電阻的顆粒B。
顆粒A是一種平均顆粒尺寸為25微米和體電阻率為8×106歐·厘米的磁性顆粒(59.6安·米2/千克的飽和磁化強度)。
顆粒B是一種平均顆粒尺寸為25微米和體電阻率為6×107歐·厘米的鐵氧體顆粒(58.0A·m2/kg的飽和磁化強度)。
下面將介紹對顆粒的平均顆粒尺寸和電阻的測量方法。
對于顆粒尺寸(直徑)的測量，利用光學顯微鏡或掃描式電子顯微鏡按照隨機方式拾取至少100個顆粒，并且按照水平最大間隔長度計算體積顆粒尺寸的分布，平均顆粒尺寸的確定是按照整個體積的50％作為平均顆粒尺寸。作為另一種替換方案，可以采用激光折射型顆粒尺寸分布測量裝置AEPOS(由Japan Denshi KabushikiKaisha可購得)，并且將在0.05—200微米之間的一個范圍分成32個部分，可以按照體積分布的50％的平均顆粒尺寸確定該平均顆粒尺寸。
對于顆粒的電阻測量，將2克的磁性顆粒填入一底部面積為227毫米2的圓柱形容器內(nèi)，并在6.6千克/厘米2下加壓。將100伏的電壓加到頂部和底部。根據(jù)其間通過的電流計算該電阻，并且調(diào)節(jié)該參數(shù)數(shù)據(jù)。
利用由Riken Denshi Kabushiki Kaisho，Japan可購得的振蕩磁場型BHV—30的磁化特性自動記錄裝置測量顆粒的飽和磁化強度。對于載體粉末的磁化特性的測量，形成±1千奧斯特的外部磁場，并且根據(jù)外部磁場的磁滯曲線，確定在1千奧斯特的磁場下的磁化強度。
將利用具有不同混合比(A顆粒占總重量的重量比)的磁刷、僅利用A顆粒的磁刷和僅利用B顆粒的磁刷形成的圖象進行比較。利用上文所述的成象裝置形成各個圖象。為了研究磁性顆粒的充電性能，測量充電的電位。一旦感光元件通過施加電壓的套筒的相應(yīng)充電位置以后，該感光元件的充電電位按照充電特性的指數(shù)，由所使用的電位變換比來確定。使電位變換率不小于95％實際上是沒有問題的。
實驗的結(jié)果在表1中給出。
表1混合比 充電特性(電位變換)針孔泄漏wt％(重量比) PS＝100毫米/秒0(僅B) G85(％)5 G9510 G10020 G10030 F10040 F100100(僅A) NG 100BG不好 F中等G好在上述表中，“NG”意味著產(chǎn)生以黑色條紋形狀的不良充電，“F”意味著基本滿意，盡管圍繞針孔出現(xiàn)模糊，但是實際上是可使用的。
由上表可以看出，當單獨使用B顆粒時，變換特性是不能令人滿意的。另一方面，假如單獨使用A顆粒則會產(chǎn)生針孔泄漏。還應(yīng)當理解，利用A和B顆粒的混合物兩者都可滿足。隨著低電阻的A顆粒的含量(混合比)的增加，在可能形成針孔泄漏的顆粒中間，僅利用低電阻A顆粒構(gòu)成電流通道。從這一觀點出發(fā)，A顆粒的含量按重量計最好為40％或其以下。為提供良好的充電性能，A顆粒的含量按重計要不少于5％。
按照下面的條件即按重量計混合比固定在10％、使用相同的B顆粒以及使用具有不同電阻的A顆粒，評估各圖象和測量電位。
表2表示其結(jié)果。
表2電阻 充電特性(電位變換)針孔泄漏歐·厘米PS＝100毫米/秒3.5×103NG 100(％)6.0×103G 1008.9×103G 1001.7×104G 1009.5×104G 1001.0×105G 90NG不好F中等 G好由該表可以理解，假如該低電阻的顆粒的電阻太低，顆粒試圖附著在感光元件上，導致形成不良的圖象。對此產(chǎn)生的原因分析如下。因為顆粒的電阻低，該電荷相對容易地感應(yīng)在與感光鼓接觸的顆粒中，因此利用電場的電荷所受到的力使顆粒被附著。當顆粒附著到該鼓上時，反映圖象的光由于在圖象曝光地點附著的顆粒所阻擋，導致形成不良的圖象。當該顆粒混入到顯影裝置中時，將會引起顯影的泄漏或模糊圖象。當顆粒從感光鼓上被轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)印材料上時，圖象不會良好地附著到轉(zhuǎn)印材料上，導致形成非常粗糙的圖象。
當該顆粒的數(shù)量減少時，使磁刷不可能均勻地接觸感光鼓，不良的接觸部分導致不良的充電，因此形成不良的圖象。這里，作為附著的指數(shù)，“NG”意指在A4尺寸的轉(zhuǎn)印材料上，不良充電是按照印制1000張條件下出現(xiàn)的。當電阻為3.5×103歐·厘米時，附著是明顯的，導致在800次印制操作下出現(xiàn)不良的充電。
當?shù)碗娮璧念w粒的電阻高時，電位變換特性變差。當其為1.0×105歐·厘米時，變換特性為90％，該值低到足以引起不良充電。這里，不良充電并不意味著是由于磁刷不能充分地接觸所引起的局部不良充電，而是指在光前進行曝光的區(qū)域內(nèi)均勻地充電不足。
由上所述，最好使低電阻的顆粒的電阻不小于6.0×103歐·厘米和小于1.0×105歐·厘米。
接著，通過改變該低電阻顆粒的電阻和含量而不改變B顆粒，進行實驗。
其結(jié)果表示在圖2中。
由圖2將會理解，從顆粒在感光元件上的附著、感光元件的充電特性以及感光元件的電流泄漏的所有觀點出發(fā)，最好使低電阻的材料的體電阻率不低于6.0×103歐·厘米和小于1.0×105歐·厘米，以及低電阻的顆粒在整體顆粒中按重量計的含量為40％。
此外，低電阻的顆粒的體電阻率X(歐·厘米)和低電阻材料在整體顆粒中的含量Y(％按重量比)最好滿足Y≤15＋2.5log10X此外，通過改變中等顆粒的電阻，利用9.5×104歐·厘米的低電阻的顆粒以及其混合比為30％的顆粒進行各項實驗。測量各電位。
表3表示該結(jié)果。
表3電阻充電特性(電位轉(zhuǎn)換)針孔泄漏歐·厘米 PS＝100毫米/秒8.7×104NG 100(％)6.3×105F 1001.3×108G 1006.9×107G 1006.7×109G 95NG不好F中等G好由上表可以理解，假如中等電阻材料的電阻低，在鼓中的一針孔處產(chǎn)生泄漏。另一方面，假如中等電阻層的電阻高，充電特性不會明顯變差，即使其稍微變高。分析其原因在于，混合的低電阻顆粒能保證電流通道。在常規(guī)的中等電阻顆粒的情況下，1×108歐·厘米或者更高會導致充電不良。因此，可以理解，通過將各種顆?；旌希訉捔酥械入娮璧念w粒的可使用的范圍。
由上述可知，中等電阻的顆粒的電阻要不小于6.3×105歐·厘米，最好不小于1.0×106歐·厘米。
中等電阻顆粒的電阻最好小于1.0×1010歐·厘米。下面介紹這一實施例的優(yōu)異效果。在圖3中表示阻止針孔泄漏的耐久性。當采用具有低體電阻率的充電元件r時，充電電流集中流到感光元件的針孔中，如圖3(b)所示。因此，在點A處的電位以及在針孔處的電位基本上降低到0伏，它是感光元件的基底元件的電位，導致在點A充電不良。這里因為在點A和針孔之間存在的磁性顆粒的電阻僅為2r，如圖3(b)所示。為了防止這一點，充電元件的電阻最好為1×105歐·厘米或者更高。另一方面，在直接電荷注入的充電過程中，電荷由磁性顆粒的表面直接注入到在感光元件表面上的電荷注入層中，因此，通過使用低電阻充電元件改進了電荷注入特性。原因分析如下。電荷注入的時間常數(shù)隨磁性顆粒的電阻的降低而降低，以及在充電的顆粒和感光元件之間的界面處的接觸電阻是低的。
因此，如在先有技術(shù)中一樣，當利用具有基本上單一的電阻分布的磁性顆粒進行充電時，要滿足阻止針孔泄漏的耐久性和適當?shù)碾姾勺⑷胩匦赃@兩者是困難的。
然而，通過利用具有不同電阻分布的磁性顆粒，低電阻的和中等電阻的顆粒的共存會導致由較高電阻的磁性顆粒確定大范圍的電阻，因此，充電電流并不集中在感光元件的針孔中。
更確切地說，如圖3(a)所示，在點A和針孔之間的磁性顆粒的電阻是中等的，以防止點A的電位降(由R＋r到R)。
在低電阻的磁性顆粒和感光元件相接觸區(qū)域，注入時間常數(shù)小，此外，在界面處的電阻小，因而電荷注入到感光元件中，從而實現(xiàn)滿意的充電。
另一方面，通過利用電阻不小于103歐·厘米的低電阻材料，不會產(chǎn)生顆粒的附著，而同時低電阻顆粒相對容易地附著到鼓上。
在這一實施例中，兩種不同的電阻的磁性顆粒被混合，不過具有不同電阻的三種或更多種磁性顆粒是可采用的，也可以采用具有更寬的電阻分布的磁性顆粒，具有相同的優(yōu)異效果。
在這一實施例中，使用相同的鐵氧體顆粒但具有不同的表面處理，或者使用磁鐵礦粉以提供不同的電阻的顆粒。然而，其它材料也是可采用的，其包括由混合的樹脂材料和磁性粉末例如磁鐵礦粉形成的顆粒，一種包含用于調(diào)節(jié)電阻的導電的碳之類的材料、燒結(jié)的鐵氧體，降低以上材料中的任何一種，以便調(diào)節(jié)電阻，這樣一種磁性顆粒利用電阻性的被調(diào)節(jié)的樹脂涂覆、被覆進行處理以便得到適當?shù)碾娮琛?br> 如前所述，利用這一實施例的結(jié)構(gòu)，可以有效地防止針孔泄漏，使充電特性達到相當?shù)乃?。通過利用電阻率為6.0×103歐·厘米或其以上的低電阻的顆粒，可以防止顆粒的附著。
通過將這一實施例的充電元件和具有電阻1×108—1×105歐·厘米的感光元件的電荷注入層的結(jié)合，可以使感光元件足夠均勻地帶電，持續(xù)一在光電成象過程中所需的一短的時間段，使得不會產(chǎn)生圖象的滑移。另外，由于不會產(chǎn)生顆粒附著，可以得到適當?shù)某潆娞匦浴?br> 感光元件的材料并不限于OPC，通過利用這一實施例的充電元件，可以進行滿意的電荷注入。更確切地說，利用施加到套筒上的500伏電壓，感光鼓表面被充電達480伏。
通過直接電荷注入，在很長的使用時間內(nèi)，可以消除通常的產(chǎn)生臭氧以及感光元件表面老化的問題。實施例2在這一實施例中，構(gòu)成充電的磁刷的磁性顆粒包含具有不同電阻的顆粒，并且低電阻的顆粒的平均顆粒尺寸小于較高電阻的顆粒尺寸。
在利用放電使電荷移動的常規(guī)接觸充電過程中，電荷可以移動并且即使在感光元件和磁性顆粒之間產(chǎn)生一氣隙，假如該氣隙是一可放電氣隙，就可以因而發(fā)生充電。
然而，在直接注入充電過程中，電荷通過各磁性顆粒之間的導電通道運動，并且通過在磁性顆粒和感光元件表面的電荷注入層之間的直接接觸，注入電荷。因此，當隨著長時間的使用絕緣的外部物質(zhì)例如色粉之類混入磁性粉末時，或者當由于色粉熔合在磁性顆粒上等等使磁性顆粒表面的電阻增加時，在這樣一種狀態(tài)下，由于在感光元件上產(chǎn)生非充電的或不夠滿意的充電的微觀區(qū)域，導電通道被隔離，在逆顯影光電成象過程中，不良充電的區(qū)域會出現(xiàn)黑點。宏觀地說，在由于先前圖象曝光等使電位衰減的部分變黑(電荷正重影)。
為了抑制這一點，可以降低平均顆粒尺寸以便在充電顆粒和感光元件之間以及在各磁性顆粒之間增加接觸機會。然而，降低平均顆粒尺寸會導致各單個顆粒的磁吸持力降低，因此，磁性顆粒附著到感光元件上。
考慮上述情況，本發(fā)明的這一實施例是這樣的，即相對低電阻的顆粒的平均顆粒尺寸小于相對高電阻的顆粒，因此，提供了防外部絕緣物質(zhì)和磁性顆粒附著的性能。
在這一實施例中，使用象在實施例1中使用的中等電阻的B顆粒和具有低電阻的C顆粒。B顆粒是鐵氧體顆粒，其體電阻率為6.4×107歐·厘米，平均顆粒尺寸25微米。C顆粒是磁鐵礦顆粒，其體電阻率為8.9×104歐·厘米，平均顆粒尺寸為10微米。這些顆粒按照B∶C＝9∶1進行混合(C顆粒的含量按重量計為10％)，利用該顆?；旌衔镄纬纱潘?。
利用與在實施例1使用的相同方法，測量顆粒尺寸(平均顆粒直徑)和電阻。
當使用具有不同平均顆粒直徑的顆粒時，具有如下的優(yōu)點，即使絕緣的材料例如色粉或或紙灰塵在長時間的使用過程中被引入，導致阻擋在各磁性顆粒之間和/或在磁性顆粒與感光鼓之間的導電，利用在大直徑磁性顆粒之間的小顆粒直徑的顆粒形成導電通道，如圖4所示，因此保證了導電通道，防止了充電不良。
在磁性顆粒和感光鼓之間，小直徑顆粒的存在其功能在于，在磁性顆粒和感光元件之間增加夾緊作用，因此，充電特性進一步改進。
通過大尺寸顆粒和小尺寸顆粒的結(jié)合，小尺寸顆粒以磁性方式和物理方式吸持在大尺寸顆粒上，使得磁性顆粒附著現(xiàn)象被抑制。
在這種情況下，如在實施例1中已經(jīng)介紹的，即使一種顆粒的體電阻率低，磁性顆粒整體的電阻基本上是由具有高體電阻率的顆粒確定的，可以維持防止針孔泄漏的電阻率。因此，構(gòu)成導電通道的小尺寸顆粒的磁性顆粒的電阻最好小于大尺寸顆粒的電阻。
除去對這一實施例的磁性顆粒按100毫米/秒的處理速度以外，利用與在實施例1中相同的條件進行各種實驗，并且進行了印制耐久性的測試。對A4尺寸的10000張紙頁證明具有良好的充電特性。
利用電子顯微鏡觀察印制10000張紙頁后的磁性顆粒。盡管色粉顆粒混入到磁性顆粒中，但是由于小尺寸的導電磁性顆粒存在于大尺寸磁性顆粒之間，因此維持了導電通道。由于小尺寸磁性顆粒增加了磁性顆粒的整體流動性，以及由于小尺寸顆粒的功能好象緩沖墊，減少了磁性顆粒之間的剪切作用，在大磁性顆粒上的色粉很難辨認出有任何熔化現(xiàn)象。
比較實例1僅利用平均顆粒尺寸15微米，體電阻率6.9×107歐·厘米的鐵氧體磁性顆粒作為充電材料。
在起始階段，產(chǎn)生均勻充電，形成良好的圖象。然而，在印制4000張之后，產(chǎn)生不良充電，更確切地說，在逆顯影中出現(xiàn)電荷重影的影象。
比較實例2按照混合比按照重量計10∶1(含9.1％，按重量計)，將平均顆粒尺寸15微米和體電阻率為6.9×107歐·厘米的鐵氧體磁性顆粒和平均顆粒尺寸10微米和體電阻率為6.9×107歐·厘米的鐵氧體磁性顆粒相混合。
使用該混合物，當印制5000張時產(chǎn)生電荷重影圖象。
比較實例3僅使用平均顆粒尺寸10微米、體電阻率為6.9×107歐·厘米的鐵氧體磁性顆粒作為充電材料。
當印制1000張時，由于降低了顆粒的數(shù)量產(chǎn)生不良充電。
關(guān)于充電重影圖象，形成實底黑色圖象，在此之后，形成實底白色圖象。然后，利用一種Macbeth密度計(由Mjacbeth可購得的RD—1255)，在感光鼓完整旋轉(zhuǎn)一周之后，測量由于充電不足形成實底黑色背景濁斑(fog)之后的密度，以及將該測量密度取作評估充電特性的指數(shù)。已經(jīng)證實，在比較實例1和2中，濁斑密度隨印制操作的次數(shù)而增加。
利用電子顯微鏡觀察比較實例1和2中的磁性顆粒的表面。色粉顆粒引入磁性顆粒的現(xiàn)象被證實。當連續(xù)操作時，色粉之類熔化在磁性顆粒的表面上，這妨礙電荷在磁性粉末中的運動。
下面將介紹由本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的在低電阻的磁性顆粒的電阻與平均顆粒尺寸之間的優(yōu)選的相互關(guān)系。
表4表示了各種實驗的結(jié)果，其中，在鐵氧體顆粒的中等電阻的磁性顆粒中(平均顆粒尺寸50微米)具有體電阻率為6.7×109歐·厘米，按重量計占10％的，具有不同體電阻率和平均顆粒尺寸的低電阻的磁性顆粒。利用該混合物形成圖象。
表4 NG不好，F(xiàn)中等，G好，E優(yōu)異由上表可以理解，假如被混合的低電阻的磁性顆粒的體電阻率小于1×105歐·厘米，平均顆粒尺寸不大于30微米，即使當連續(xù)印制5000張時，也能提供令人基本滿意的充電特性，沒有充電重影圖象。此外，假如被混合的低電阻的磁性顆粒的體電阻率小于5×104歐·厘米，平均顆粒尺寸不大于15微米，即使連續(xù)印制10000張時，也能提供滿意的充電特性，沒有充電重影圖象。
表5表示在體電阻率為6.9×107歐·厘米的鐵氧體磁性顆粒的中等電阻磁性顆粒的情況下的實驗結(jié)果。
表5 NG不好，F(xiàn)中等，G好，E優(yōu)異由上表可以理解，假如被混合的低電阻的磁性顆粒的體電阻率小于1×105歐·厘米，平均顆粒尺寸大于30微米，即使連續(xù)印制10000張，也能提供滿意的充電特性，沒有充電重影。
此外，假如被混合的低電阻的磁性顆粒的體電阻率小于5×104歐·厘米，平均顆粒尺寸不大于15微米，即使連續(xù)印制10000張時，也能提供優(yōu)異的充電特性，沒有充電重影圖象。
如上所述，通過利用具有大顆粒尺寸的中等電阻的磁性顆粒與具有小顆粒尺寸的低電阻的磁性顆粒的混合物作為充電元件，已經(jīng)有力地解決了先有技術(shù)存在的磁性粉末沾染和/或充電不良的問題。從防止附著和充電特性的觀點出發(fā)，具有小顆粒尺寸的低電阻的磁性顆粒最好具有的體電阻率不小于6.0×103歐·厘米和小于1.0×105歐·厘米，最好具有的平均顆粒尺寸不大于30微米。具有大顆粒尺寸的中等電阻的磁性顆粒，從防止針孔的觀點出發(fā)，最好具有的體電阻率不小于6.3×105歐·厘米。
此外，從防止附著和電荷均勻性的觀點出發(fā)，具有大顆粒尺寸的中等電阻的磁性顆粒最好具有的體電阻率小于1×1010歐·厘米，以及最好使具有的平均顆粒尺寸不小于15微米和不大于100微米。
在前述實施例中，對兩種不同顆粒尺寸的顆粒作了介紹，不過也可采用三種或其以上的顆粒。此外，通過利用具有上述顆粒尺寸范圍的寬的顆粒尺寸分布，實現(xiàn)了附著防止和滿意的充電特性效果。
實施例3在這一實施例中，為了降低在感光元件外表面處的電荷注入層的表面能量，分布一些潤滑顆粒。通過這樣做，由于在磁性顆粒和感光元件之間的分子力的作用，特別是小顆粒尺寸的顆粒由磁刷上分離。在這一實施例中，添加平均顆粒尺寸為0.3微米的PTFE(聚四氟乙烯)(Teflon，由Dupont可購得)顆粒(按重量計相對粘合劑為30％)。
在將聚四氟乙烯顆粒之類散布到電荷轉(zhuǎn)移層，以便使感光元件具有滑潤性的情況下，其數(shù)量是相對小的，這是由于考慮到這樣一個事實，電荷轉(zhuǎn)移層的厚度例如大到20微米時，該顆?？梢允箞D象光產(chǎn)生散射。
然而，電荷注入層具有很小的厚度，例如2—3微米，可以不特殊考慮光的散射，因此其含量可以為30％。
在這一實施例中，將聚四氟乙烯顆粒作為潤滑劑散布在電荷注入層中，使得電荷注入層的表面能量降低，因此，顆粒的分離特性被改進。因此，與沒有散布潤滑劑的情況相比較，具有小顆粒尺寸的顆粒附著可以明顯地降低。
將顆粒尺寸為15微米的鐵氧體顆粒(磁性顆粒)和顆粒尺寸為1微米的磁鐵礦顆粒按照20∶1的比例混合，并將該混合物用于其中沒有散布潤滑劑的感光鼓。在印制1000張之后，測量顆粒的比率。已經(jīng)證實，1微米的磁性顆粒的數(shù)量已經(jīng)降低到1000∶1，由于充電特性的惡化，使?jié)岚咭呀?jīng)增加。
然而，在將感光鼓和散布有聚四氟乙烯的顆?；旌衔锵嘟Y(jié)合的情況下，即使印制1000張之后，充電特性維持良好，顆粒的比率幾乎沒有變化。
在這一實施例中，聚四氟乙烯材料顆粒作為潤滑劑散布。然而，即使當散布聚烯烴或聚硅酮顆粒時，也能提供類似優(yōu)異的效果。
參照本文所公開的結(jié)構(gòu)，已對本發(fā)明作了介紹，不要限于所述細節(jié)，本申請試圖覆蓋在改進目的或后續(xù)權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)部可能進行的改進和變化。
權(quán)利要求
1.一種充電裝置，用于對一將被充電的元件充電，包含充電材料，用于向?qū)⒈还怆姷脑潆?，所述充電材料包括一顆粒層，可被提供電壓和可接觸被充電的元件；其中所述顆粒層包含第一種顆粒，其具有的體電阻率不小于6.0×103歐·厘米和和小于1.0×105歐·厘米，以及第二種顆粒，其具有的體電阻率不小于6.3×105歐·厘米并且與所述第一種顆粒相混合。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一種顆粒的含量以顆粒層重量為準按重量計不大于40％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中第一種顆粒具有的平均顆粒尺寸小于第二種顆粒。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中第一種顆粒的平均顆粒尺寸不小于30微米。
5.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述的充電材料是可移動的，并且所述充電材料的圓周速度與將被充電的元件的圓周速度不同。
6.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述的充電材料是可移動的，并且所述充電元件的圓周速度與將被充電的元件不同。
7.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述的第一種顆粒是磁鐵礦粉，第二種顆粒是鐵氧體。
8.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中的將被充電的元件設(shè)一電荷注入層，其體電阻率為1.0×108—1.0×1015歐·厘米。
9.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中第一種顆粒的含量占顆粒層重量的百分比不小于5％。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中第一種顆粒的體電阻率為X歐·厘米，第一種顆粒相對于顆粒層的重量比率為Y，它們滿足下式Y(jié)≤15＋2.5log10X。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中將被充電的元件設(shè)一在電荷注入層內(nèi)側(cè)的感光層，并且所述電荷注入層透光并包含一種絕緣粘合劑以及在其間散布的導電的精細顆粒。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中電荷注入層包含在其間分布的潤滑劑顆粒。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中的潤滑劑顆粒是氟樹脂、聚烯烴樹脂或聚硅酮樹脂材料。
14.如前述權(quán)利要求1—5和7—12中的任何一項所述的裝置，其中所述的第一種顆粒和所述的第二種顆粒是磁性顆粒。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中將被充電的元件是光電成象感光元件。
16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述的充電裝置在一以可拆卸方式安裝到一成象裝置的主要組成部件上的顯影作業(yè)盒中。
全文摘要
一種用于對將被充電裝置充電的充電裝置，其包括用于向?qū)⒈怀潆娫潆姷某潆姴牧?，該充電材料包括一能夠被提供電壓和可接觸被充電元件的顆粒層，其中該顆粒層，包含體電阻率不小于6.0×10
文檔編號G03G15/02GK1122460SQ9510767
公開日1996年5月15日 申請日期1995年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月22日
發(fā)明者矢野秀幸, 石山晴美, 古屋正, 真下精二 申請人:佳能株式會社