清洁设备、处理盒、和图像形成设备的制作方法

专利名称：清洁设备、处理盒、和图像形成设备的制作方法
清洁设备、处理盒、和图像形成设备技术领域示例性实施例总体上涉及一种诸如复印机、传真机、和打印机的图像形 成设备、用于图像形成设备的处理盒、以及用于图像形成设备或处理盒的清 洁设备。
背景技术：
相关技术的图像形成设备，诸如复印机、传真机、打印机、或具有复印、 打印、扫描、和传真功能中的两种或更多种的多功能打印机，使用电子照相 方法根据图像数据来在记录介质(例如，纸张)上形成调色剂图像。在这样 的方法中，例如，充电器对图像承载组件(例如，光电导体)的表面充电。 光学设备把光束发射到光电导体的充电表面，以按照图像数据在光电导体上 形成静电潜像。静电潜像由显影剂(例如，调色剂)显影，以在光电导体上 形成调色剂图像。转写设备把在光电导体上形成的调色剂图像转写到纸张 上。定影设备把热量和压力施加到承载调色剂图像的纸张，以把调色剂图像 定影在纸张上。承载定影的调色剂图像的纸张然后从图像形成设备排出。相关技术的图像形成设备还包括清洁设备，该清洁设备包括清洁刮片。 清洁刮片包括弹性组件，并且该清洁刮片与图像承载组件的表面相接触，以 从图像承载组件的表面去除残余调色剂颗粒。这样的清洁方法称为刮片清洁 方法，由于通过简单的结构提供稳定的清洁性能因而广泛使用。为了满足对于更高质量图像的要求，近年开发具有较小颗粒直径并且为 球形的调色剂颗粒。具有较小颗粒直径的调色剂颗粒提供具有更高精确度、 清晰度、和分辨率的图像。球形的调色剂颗粒改进显影和转写性能。然而，由于在图像承载组件和清洁刮片之间形成微小空间，因此难以通 过使用刮片清洁方法来从图像承载组件的表面去除具有较小颗粒直径并且 为球形的调色剂颗粒。当清洁刮片与图像承载组件的表面相接触以从图像承载组件的表面去除调色剂颗粒时，由于与图像承载组件的表面的摩擦阻力， 清洁刮片的边缘部分可能会变形。作为结竭，会发生爬行动作(stick-slip motion)，导致在图像承载组件和清洁刮片之间的微小空间。调色剂颗粒越 小，调色剂颗粒越容易进入该微小空间。而且，进入该微小空间的调色剂颗 粒越圆，调色剂颗粒就越容易由于旋转力矩而在该微小空间中滚动。作为结 果，清洁刮片被调色剂颗粒向上推，以致调色剂颗粒容易进入在图像承载组 件和清洁刮片之间的微小空间。因而，清洁刮片不能够从图像承载组件的表面去除调色剂颗粒。防止调色剂颗粒进入微小空间的一种可能的技术是提高清洁刮片对于 图像承载组件的线性压力。然而，高线性压力导致对于图像承载组件和清洁 刮片的高负荷。作为结果，图像承载组件和清洁刮片被磨损，縮短产品寿命。清洁设备的一个例子是使用静电清洁方法以便从图像承载组件的表面 去除具有较小颗粒直径并且为球形的调色剂颗粒。与调色剂颗粒的极性相反 的极性的电压施加到与图像承载组件的表面接触的静电清洁组件，诸如导电 性清洁刷，以便调色剂颗粒以静电方式从图像承载组件的表面去除。然而， 由于传送至清洁设备的调色剂颗粒的电荷量的偏差，因此，即使通过使用静 电清洁方法，调色剂颗粒仍可能不能从图像承载组件的表面去除。例如，图 3是示出在以正常的温度和湿度执行转写之前和之后图像承载组件的表面上 的调色剂颗粒的电荷分布的图。如图3所示，执行转写之前在图像承载组件 上的大部分调色剂颗粒充电为负极性，负极性是调色剂颗粒的正规极性。在 转写设备中，与调色剂颗粒的极性相反的极性的转写偏压，即正转写偏压， 被施加到图像承载组件的表面上的调色剂颗粒，从而其上的调色剂颗粒转写 到转写纸张上。然而，因为图像承载组件的表面上的调色剂颗粒的一部分的 极性可以由于从转写设备注入的正电荷而反转为正，因此这样的调色剂颗粒 可能在转写已经执行之后剩余在图像承载组件的表面上，导致残余的调色剂 颗粒。因而，如图3所示，在转写已经执行之后在图像承载组件上的残余调 色剂颗粒具有包括充正电的调色剂颗粒和充负电的调色剂颗粒二者的较广泛的电荷分布。在上述的静电清洁方法中，与调色剂颗粒的极性相反的正电 压施加到清洁刷，来以静电方式从图像承载组件的表面去除调色剂颗粒。因而，难以通过使用充正电的清洁刷来去除反转为正的极性的调色剂颗粒。提出清洁设备的另一例子，其中，用来控制残余调色剂颗粒的极性的极 性控制单元设置在静电清洁组件的上游侧。极性控制单元把图像承载组件的 表面上的残余调色剂颗粒控制为具有负极性，负极性是调色剂颗粒的正规极 性，从而设置在极性控制单元下游侧的充正电的清洁刷能够容易地收集调色 剂颗粒。这样的极性控制单元使用与图像承载组件的表面相分离地设置的电晕 充电器的微放电、以及来自与图像承载组件的表面接触的被施加电压的导电 性刷辊的电荷注入。还提出具有简单结构并且使用来自被施加电压的导电性 刮片的电荷注入的紧凑极性控制单元。然而，上述的极性控制单元当控制残余调色剂颗粒的极性时同时向其上 承载残余调色剂颗粒的图像承载组件充电。因此，充电为高负电势的图像承载组件的表面传送至施加正电压的清洁刷。因为清洁刷包括刷毛(brush string)，所述刷毛包含导电性材料，因此，正电荷可以注入在图像承载组 件的表面和清洁刷之间的残余调色剂颗粒。具体地，当在图像承载组件表面 和清洁刷之间的电势梯度大时，较大量的电流流入在图像承载组件的表面和 清洁刷之间的残余调色剂颗粒，以补偿该电势梯度，并且正电荷注入残余调 色剂颗粒。因此，残余调色剂颗粒的极性反转为正，以致清洁刷可能不能收 集带有正极性的残余调色剂颗粒。作为结果，较大数目的正极性的清洁残余 调色剂颗粒剩余在图像承载组件的表面上。发明内容为了减小清洁残余调色剂颗粒的数目，要求减小从清洁刷向残余调色剂 颗粒的电荷注入。示例性实施例提供一种可以实现改进的清洁性能的图像形成设备以及 处理盒，所述图像形成设备包括清洁设备，所述清洁设备通过使用施加有与 残余调色剂颗粒的极性相反的极性的电压的清洁组件，来以静电方式去除图 像承载组件上的残余调色剂颗粒。至少一个实施例提供一种清洁设备，包括极性控制单元，用来控制残余调色剂颗粒的电荷极性；清洁组件，其表面可移动，关于图像承载组件的 表面移动方向设置在极性控制单元的下游侧，用来以静电方式去除残余调色 剂颗粒；调色剂收集单元，用来收集在清洁组件上的残余调色剂颗粒；以及 中和组件，关于图像承载组件的表面移动方向设置在极性控制单元的下游侧 和清洁组件的上游侧，用来中和图像承载组件。至少一个实施例提供一种图像形成设备，包括图像承载组件，用来承 载静电潜像；充电设备，用来向图像承载组件的表面充电；辐照设备，用来 辐照图像承载组件的充电表面，以在其上形成静电潜像；显影设备，用来通 过调色剂来使静电潜像显影，以形成调色剂图像；转写设备，用来把调色剂 图像转写到记录介质上；以及清洁设备，用来去除图像承载组件上的残余调 色剂颗粒。所述清洁设备包括极性控制单元，用来控制残余调色剂颗粒的 电荷极性；清洁组件，其表面可移动，关于图像承载组件的表面移动方向设 置在极性控制单元的下游侧，用来以静电方式去除残余调色剂颗粒；调色剂 收集单元，用来收集在清洁组件上的残余调色剂颗粒；以及中和 (neutralizing)组件，关于图像承载组件的表面移动方向设置在极性控制 单元的下游侧和清洁组件的上游侧，用来中和图像承载组件。至少一个实施例提供一种处理盒，所述处理盒可以以可拆卸的方式附接 至包括图像承载组件和清洁设备的图像形成设备。所述清洁设备包括极性 控制单元，用来控制图像承载组件上残余调色剂颗粒的电荷极性；清洁组件， 其表面可移动，关于图像承载组件的表面移动方向设置在极性控制单元的下 游侧，用来以静电方式去除残余调色剂颗粒；调色剂收集单元，用来收集在 清洁组件上的残余调色剂颗粒；以及中和组件，关于图像承载组件的表面移 动方向设置在极性控制单元的下游侧和清洁组件的上游侧，用来中和图像承 载组件。示例性实施例的另外的特征和优点，根据随后的详细描述、附图、和相 关的权利要求，将更加显而易见。


对示例性实施例及其许多伴生的优点的更完整的领会，在当与附图相关联地考虑时参照随后的详细描述将变得更好理解的情况下，将容易地获得， 其中图l是示出按照示例性实施例的图像形成设备的主要部件的示意图； 图2是示出使用图1所示的图像形成设备采用的静电清洁方法的清洁设 备的示意框图；图3是示出在正常的温度和湿度执行转写之前和之后在光电导体的表面 上的调色剂颗粒的电荷分布的图；图4是示出在各种环境条件下执行转写之前在光电导体的表面上的调色 剂颗粒的电荷分布的图；图5是示出在较高的温度和湿度执行转写之前和之后在光电导体的表面 上的调色剂颗粒的电荷分布的图；图6是示出在较低的温度和湿度执行转写之前和之后在光电导体的表面 上的调色剂颗粒的电荷分布的图；图7是示出当光电导体旋转时的导电性刮片的放大示意图；图8是示出在正常的温度和湿度在残余调色剂颗粒经过导电性刮片之前 和之后在光电导体的表面上的残余调色剂颗粒的电荷分布的图；图9是示出在施加到导电性刮片的电压和光电导体的表面已经经过清洁 设备中和灯之后光电导体的表面的电势之间的关系的图；图10是示出在施加到导电性刮片的电压和清洁残余调色剂颗粒ID之间 的关系的图；图ll是示出清洁设备的另一例子的示意图；图12是示出清洁设备的又一例子的示意图；图13是示出清洁设备的又一例子的示意图；图14是示出清洁设备的又一例子的示意图； 图15是示出清洁设备的又一例子的示意图；图16是示出用于相关技术的清洁设备的清洁刷的刷毛的例子的横截面图；图17是示出用于相关技术的清洁设备的清洁刷的刷毛的另一例子的横 截面图；图18是示出用于按照示例性实施例的清洁设备的清洁刷的刷毛的例子 的横截面图；图19是示出用于按照示例性实施例的清洁设备的清洁刷的刷毛的另一 例子的横截面图；图20是示出弯曲形的一根刷毛的纵截面图； 图21是示出直形的一根刷毛的纵截面图；图22是示出由于使用清洁刷而发生电荷注入的区域的示意图；图23是示出从图22所示的结构去除转写辊和导电性刮片的图像形成设 备的示意图；图24是示出从图23所示的结构去除收集辊和收集辊清洁刮片的图像形 成设备的示意图；图25是示出除了弯曲形刷毛用于清洁刷之外与图24所示结构相同的结 构的图像形成设备的示意图；图26是比较图23至25所示的结构的清洁性能的图；图27A至27D是示出无定形硅光电导体的层结构的示意图；图28是示出用来解释形状因子SF-1的调色剂颗粒的形状的示意图；图29是示出用来解释形状因子SF-2的调色剂颗粒的形状的示意图；图30是示出充电辊被设置为与光电导体相接触的结构的示意图；图31是示出电晕充电器被设置为充电设备的结构的示意图； 图32是示出磁刷辊被设置为充电设备的结构的示意图； 图33是示出毛皮刷被设置为充电设备的结构的示意图； 图34是示出按照示例性实施例的处理盒的实施例的示意图；图35是示出按照示例性实施例的单鼓型全色彩(full-color)图像形成设备的示意图；以及图36是示出按照示例性实施例的级联型全色彩图像形成设备的示意图。 附图意图描绘示例性实施例，而不应被解释为限制其范围。除非有明确的注释，附图不应被考虑为按照比例绘制。
具体实施方式
将理解的是，如果元件或层与另一元件或层的关系被称为"在*之 上"、"与 相对"、"与 连接"、或"与 耦接"，则它与该另一元件或层的关系可以是直接"在《之上"、"与《相对"、 "与 连接"、或"与 耦接"，或者可以存在介入的元件或层。 与之相比，如果元件或层与另一元件或层的关系被称为"直接在 ，之上"、 "直接与 连接"、或"直接与 耦接"，则不存在介入的元件 或层。贯穿全文，相似的标号指相似的元件。在此处使用时，术语"和/或" 包括相关联地列出的项的任意一个以及一个或多个的所有组合。空间上相对关系的术语，诸如"在 之下"、"在 下面"、 "低于"、"高于"、"在' *上面"、等等，为了描述方便可以在此使 用，以描述图中图示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解的 是，除了在图中描绘的方位之外，空间上相对的术语意图包含使用或操作中 设备的不同方位。例如，如果图中的设备翻转，则与其它元件或特征的关系 描述为"在 下面"或"在 之下"的元件与该其它元件或特征的 方位关系将为"高于"。因此，诸如"在 下面"的术语能够包含"高 于"和"在 下面"的方位二者。设备可以定方位为其它情况(旋转90度或其它方位)，此处使用的空间相对关系的描述符可以相应地解释。虽然术语第一、第二、等等可以在此处用来描述各种元件、部件、区域、 层和/或区间，但是应当理解，这些元件、部件、区域、层和/或区间不应 当被这些术语限制。这些术语仅仅用于把一个元件、部件、区域、层或区间 与其它区域、层、或区间相区分。因此，在不背离示例性实施例的教导的情 况下，下面论述的第一元件、部件、区域、层、或区间能够被称为第二元件、 部件、区域、层、或区间。在此使用的术语仅仅用于描述示例性实施例的目的，而不意图进行限 制。在此使用时，单数形式的"一"、"一个"、和"该"意图也包括复数 形式，除非文本中明确地指示其它情况。还将理解，术语"包括"和/或"包 含"当在本说明书中使用时，表示存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、 元件、和/或部件，但是不排除存在或附加有一个或多个其它的特征、整数、 步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组。在描述图中图示的示例性实施例的过程中，出于清楚说明的目的而采用 特定的术语。然而，本说明书的公开不意图限制于如此选择的特定术语，应 当理解，每个具体元件包括以类似方式操作的所有技术上的等同物。现在参 照附图，其中，贯穿多个视图，相似的参考标号表示相同或相应的部分。下面，详细描述应用于用作图像形成设备的电子照相打印机(下面称为 "打印机100")的示例性实施例。图1是示出按照示例性实施例的打印机100的主要部件的示意图。打印机IOO基于由未示出的图像读取单元读取的图像数据来形成单色图像。参照图1，打印机100包括用作图像承载组件的鼓型光电导体1。围绕光电导体l设置 充电辊3;显影设备6，用来把潜像显影为调色剂图像；转写辊15，用来把调 色剂图像转写到转写纸张上；清洁设备20，用来清洁在调色剂图像已经转写 到转写纸张上之后在光电导体l的表面上的残余调色剂颗粒；中和灯2，用来中和光电导体l的表面；等等。在中和灯2和充电辊3之间设置遮挡板40，用 来为光电导体1的一部分遮挡从中和灯2发射的光。充电辊3设置为与光电导体1分离预定或希望的距离，以便把光电导体l 的表面充电为预定或希望的极性及预定或希望的电势电平。例如，在打印机 IOO中，充电辊3均匀地把光电导体1的表面充电为负极性。未示出的曝光设 备基于由未示出的图像读取单元读取的图像数据来向由充电辊3均匀充电的 光电导体1的表面辐照激光束4。因此，静电潜像形成在光电导体l的表面上。显影设备6包括用作显影剂承载组件的显影辊8，在该显影剂承载组件中 包括用来生成磁场的磁体。未示出的电源向显影辊8施加显影偏压。在显影 设备6的壳体7中，设置供给螺旋装置9和搅拌螺旋装置10，供给螺旋装置9和 搅拌螺旋装置10二者在彼此相反的方向上传送包含有在壳体7中存储的调色 剂和载体的二成分显影剂，以搅拌该显影剂。显影设备6还包括刮剖刮片5， 用来控制由显影辊8运载的显影剂的量。包含在由供给螺旋装置9和搅拌螺旋 装置10搅拌和传送的显影剂中的调色剂被充负电。通过包含在显影辊8中的 磁体的作用，显影剂被吸引到显影辊8。吸引到显影辊8的显影剂的量由刮剖 刮片5控制，在面向光电导体l的显影区域中，磁力使显影剂以链段的形式上 升，以形成磁刷。未示出的电源向转写辊15施加转写偏压。清洁设备20包括将在后文详细描述的清洁刷23，用来以静电方式去除在 光电导体l的表面上的残余调色剂颗粒。由打印机100执行的图像形成操作在下文详细描述。在打印机100中，当在未示出的操作单元中设置的启动按钮被按下时， 未示出的图像读取单元开始读取原始文档。预定或希望的电压或电流按预定 或希望的定时顺序地分别施加到充电辊3、显影辊8、转写辊15、和清洁刷23。 同时，光电导体l由用作驱动单元的未示出的光电导体驱动电机沿图l中箭头 A指示的方向旋转。当光电导体l旋转时，显影辊8、转写辊15、供给螺旋装 置9、搅拌螺旋装置IO、将在后文详细描述的调色剂排出螺旋装置19、清洁 刷23、和收集辊24也分别沿预定或希望的方向旋转。当沿图1中箭头A所指示的方向旋转时，光电导体1的表面由充电辊3充电 到例如-700 V的电势。未示出的曝光设备把与图像信号相对应的激光束4辐 照到光电导体l的表面。由激光束4辐照的光电导体1的部分的电势下降到例 如-120 V，从而静电潜像形成在光电导体l的表面。其上具有静电潜像的光 电导体l的表面在面向显影设备6的部分与显影辊8上由显影剂形成的磁刷相 接触。此时，显影辊8上的充负电的调色剂颗粒由施加到显影辊8的例如-450 V的显影偏压吸引到静电潜像，因此，调色剂图像形成在光电导体l的表面上。 如上所述，在示例性实施例中，形成在光电导体l的表面上的静电潜像通过 使用反转显影处理，利用由显影设备6充负电的调色剂来显影，所述反转显 影处理也称为负-正显影处理，其中，调色剂附着至具有较低电势的静电潜 像的部分。从未示出的纸进给单元供给的转写纸张与形成在光电导体l的表面上的 调色剂图像的前边缘同步地被传送经过上配准辊11和下配准辊12之间的部 分。随后，转写纸张由导向板13和14导向。当转写纸张被传送经过在光电导 体1和转写辊15之间形成的转写区域时，在光电导体l的表面上形成的调色剂 图像转写到转写纸张上。当调色剂图像转写到转写纸张上时，在恒定电流控 制下的例如+ 10^4的转写偏压施加到转写辊15。其上具有所转写的调色剂图 像的转写纸张由分离镐16从光电导体1分离，并由传送导向板41导向未示出的定影设备。当转写纸张穿过定影设备时，热量和压力施加到转写纸张，从而调色剂图像向该转写纸张定影。此后，转写纸张从打印机ioo排出。同时，在形成在光电导体l的表面上的调色剂图像已经转写到转写纸张之后，光电导体1的表面上的残余调色剂颗粒由清洁设备20去除。此后，光 电导体1的该表面由中和灯2中和。在描述用来去除光电导体1的表面上的残余调色剂颗粒的清洁设备20之 前，下面详细描述使用刮片清洁方法的相关技术的清洁设备。要求图像形成设备提供高分辨率性能，以便形成更高精确度和清晰度的 图像。具有较小颗粒直径的调色剂颗粒用来满足上述要求。另外，球形的调 色剂颗粒而不是不规则形状的调色剂颗粒被广泛使用，以便改进转写性能。 然而，使用刮片清洁方法的相关技术的清洁设备在从光电导体的表面去除这 样的调色剂颗粒方面存在困难。如果清洁刮片以高线性压力，例如不低于IOO gf/cm的线性压力，来向 光龟导体加压，则具有较小颗粒直径且为球形的调色剂颗粒能够从光电导体 的表面去除。然而，这样的高线性压力会縮短光电导体和清洁刮片的产品寿 命。当清洁刮片以20 gf/cm的正常线性压力向光电导体加压时，具有30 ran 的直径的光电导体具有大约100，000张拷贝的寿命，该寿命指感光层磨损至 其厚度减小三分之一时的寿命，而且，清洁刮片具有大约120，000张拷贝的 寿命，该寿命指用来收集光电导体的表面上的残余调色剂颗粒的寿命。另一 方面，当清洁刮片以IOO gf/cm的高线性压力向光电导体加压时，具有30mm 的直径的光电导体具有大约20，000张拷贝的寿命，并且清洁刮片具有大约 20， OOO张拷贝的寿命。即，当清洁刮片以较高的线性压力向光电导体加压时， 与清洁刮片以正常的线性压力向光电导体加压的情况相比，光电导体和清洁 设备的产品寿命縮短至五分之一到六分之一 。另一方面，具有较小颗粒直径且为球形的调色剂颗粒通过使用静电清洁方法可以从光电导体的表面去除。而且，光电导体的表面防止被清洁刮片的 机械摩擦磨损。图2是示出使用按照示例性实施例的打印机100所采用的静电清洁方法 的清洁设备20的简化示意框图。清洁设备20包括清洁刷23;收集辊24，从清洁电源28向其施加正电压；和/或收集辊清洁刮片27，用来去除由收集辊24收集的残余调色剂颗粒。清洁设备20还包括导电性刮片22，关于光电导体 1的旋转方向设置在清洁刷23从光电导体1的表面去除残余调色剂颗粒的位 置的上游侧，用来控制残余调色剂颗粒的充电极性。负电压从刮片电源29施 加到导电性刮片22。清洁设备20还包括清洁设备中和灯25，关于光电导体l 的旋转方向设置在导电性刮片22的下游侧和清洁刷23的上游侧，用来中和光 电导体l的表面。清洁刷23沿图2中箭头B所指示的方向围绕其旋转轴23a旋转。清洁电源 28向收集辊24施加正电压，该电压还从收集辊24施加到清洁刷23，从而残余 调色剂颗粒从光电导体1的表面去除到清洁刷23。除清洁电源28外，清洁设 备20还可以包括用来把电压直接施加到清洁刷23的旋转轴23a的电源。导电性刮片22包括弹性体，该弹性体包含诸如聚氨酯橡胶的材料，并且 该导电性刮片22具有从106到108 的电阻率。导电性刮片22以20度的接触 角度、从20到40 g/cm的接触压力、以及0.6 mm的啮合，面对光电导体l的旋 转方向来接触光电导体l的表面。此处，具有106 Q^w的电阻率的导电性刮 片22以20 g/cm的接触压力来接触光电导体l的表面。导电性刮片22具有厚度 为2mm、自由长度为7mm、 JIS-A硬度为从60到80度、且冲击回弹率为30%的 板状，且该导电性刮片22接合至包含钢板的刮片支撑组件21。因为导电性刮 片22以上述的较低接触压力来接触光电导体1的表面，因此具有较小颗粒直 径且为球形的较大数目的调色剂颗粒穿过导电性刮片22和光电导体1之间的 接触部分。然而，设置导电性刮片22并不是为了从光电导体1的表面去除残 余调色剂颗粒，而是为了向残余调色剂颗粒充负电，以便清洁刷23能够从光 电导体l的表面去除该残余调色剂颗粒。因而，穿过导电性刮片22和光电导体l之间的接触部分的调色剂颗粒的数目不成为问题。清洁设备中和灯25包括以规律间隔安置的多个发光二极管。 下面详细描述光电导体l的表面上的残余调色剂颗粒的电荷量及光电导体l的充电电势。图3是示出在正常的温度和湿度执行转写之前和之后在光电导体1的表 面上的调色剂颗粒的电荷分布的图。调色剂颗粒的电荷分布通过使用由Hosokawa Micron公司(Hosokawa Micron Corporation)制造的E-SPART分 析器来测量。图的垂直轴表示相对于所收集的调色剂颗粒的总数目的百分 比，水平轴表示每个调色剂颗粒的电荷量。此处，由于光电导体l的表面上 的残余调色剂颗粒的数目较少，因此仅仅收集500个调色剂颗粒来测量。如图3所示，执行转写之前光电导体1的表面上的调色剂颗粒的大部分充 负电。这样的调色剂颗粒通过施加到转写辊15的正转写偏压而转写到转写纸 张上。然而，在执行转写之前充正电的光电导体l的表面上的调色剂颗粒的 大部分即使在转写已经执行之后仍然剩余在光电导体l的表面上。而且，由 于从转写辊15注入的正电荷，在执行转写之前充负电的光电导体l的表面上 的调色剂颗粒的一部分的极性可能反转为正。因此，在转写已经执行之后在 光电导体1的表面上的残余调色剂颗粒具有如图3所示的既包含充正电的调 色剂颗粒也包含充负电的调色剂颗粒的较宽的电荷分布。下面详细描述在各种环境条件下在光电导体l的表面上的调色剂颗粒的 电荷分布。图4示出在3(TC的较高温度且90X的较高湿度、20。C的正常温度 且50%的正常湿度、及10。C的较低温度且15^的较低湿度的环境条件下，在 执行转写之前在光电导体l的表面上的调色剂颗粒的电荷分布。因为调色剂 颗粒易于在较低温度和湿度充负电，因此在这样的环境条件下负调色剂电荷 量增加。另一方面，因为调色剂颗粒不易于在较高温度和湿度充负电，因此 在这样的环境条件下负调色剂电荷量减少。因而，如图4所示，与较高温度 和湿度下的调色剂颗粒相比较，较低温度和湿度下调色剂颗粒具有较高负极 性的调色剂电荷分布。当如上所述在执行转写之前调色剂电荷分布取决于环 境条件而改变时，在已经执行转写之后调色剂电荷分布也取决于环境条件而 改变。 —图5示出在较高温度和湿度执行转写之前和之后在光电导体1的表面上 的调色剂颗粒的电荷分布。图6示出在较低温度和湿度执行转写之前和之后 在光电导体l的表面上的调色剂颗粒的电荷分布。如图3、 5、和6所示，与正 常温度和湿度相比较，在较高的温度和湿度，已经执行转写之后正调色剂电 荷量增加，而与正常温度和湿度相比较，在较低的温度和湿度，已经执行转 写之后负调色剂电荷量增加。换句话说，已经执行转写之后在光电导体l的表面上的调色剂颗粒的电荷分布在较高温度和湿度移向正极性侧。图7是示出当光电导体1旋转时的导电性刮片22的放大示意图。在已经执行转写之后在光电导体l的表面上剩余的残余调色剂颗粒通过光电导体l的旋转传送到与导电性刮片22接触的部分，残余调色剂颗粒的一部分通过导电 性刮片22从光电导体1的表面机械地去除。然而，由于图7中点划线的状态C 指示的导电性刮片22的爬行动作，因此残余调色剂颗粒的其它部分剩余在光 电导体l的表面上。例如-1， 400 V的较高负电压从刮片电源29施加到导电性刮片22，从而充 正电的残余调色剂颗粒转为充负电的调色剂颗粒。当残余调色剂颗粒夹在导 电性刮片22和光电导体1之间时，负电流从导电性刮片22施加到残余调色剂 颗粒。因此，残余调色剂颗粒充负电，并穿过导电性刮片22和光电导体1之 间的接触部分。而且，残余调色剂颗粒通过从在光电导体1和导电性刮片22 之间形成的楔形部分的入口和出口处的微小间隙放电来进一步充负电。换句 话说，当穿过导电性刮片22和光电导体1之间的接触部分时，.残余调色剂颗 粒由从导电性刮片22注入的负电荷充负电。图8示出在正常的温度和湿度在 残余调色剂颗粒经过导电性刮片22之前和之后在光电导体1的表面上的残余 调色剂颗粒的电荷分布。如图8所示，光电导体l的表面上的残余调色剂颗粒 的电荷分布通过使用导电性刮片22而移向负极性侧。与此同时，光电导体l 的表面由施加到导电性刮片22的较高负电压来充负电。仅仅在如上所述在较 高温度和湿度下光电导体l的表面上的残余调色剂颗粒的电荷分布较大程度 地移向正极性侧的情况下，要求把这样的较高负电压施加到导电性刮片22 。此后，由导电性刮片22充负电的光电导体1的表面和其上的残余调色剂 颗粒通过光电导体1的旋转而传送到清洁设备中和灯25。清洁设备中和灯25 中和由导电性刮片22充负电的光电导体1的表面。图9示出在施加到导电性刮片22的电压和在光电导体1的表面已经经过 清洁设备中和灯25之后的光电导体1的表面的电势之间的关系。为了比较， 当清洁设备中和灯25切断时光电导体1的表面的电势也在图9中示出。当高电 压施加到导电性刮片22而未接通清洁设备中和灯25时，光电导体l的表面由 从导电性刮片22注入的负电荷充负电。即使在这样的情况下，清洁设备中和灯25仍中和光电导体1的表面，从而光电导体1的表面的电势接近0。充负电的残余调色剂颗粒和中和的光电导体1的表面传送到清洁刷23。 与残余调色剂颗粒的极性相反的极性的电压，即正电压，施加到清洁刷23。 在残余调色剂颗粒已经经过导电性刮片22之后，清洁刷23以静电方式收集在 光电导体l的表面上剩余的残余调色剂颗粒。在没有清洁设备中和灯25的相关技术的清洁设备中，充高负电的光电导 体的表面传送到施加正电压的清洁刷，导致光电导体表面和清洁刷之间的电 势有大梯度。因此，大量的正电流从清洁刷施加到光电导体表面上的残余调 色剂颗粒，从而正电荷从清洁刷注入残余调色剂颗粒。作为结果，残余调色 剂颗粒的极性再次反转为正。因此，清洁刷没有提供静电清洁性能，造成清 洁残余调色剂颗粒。作为结果，由于光电导体表面上的清洁残余调色剂颗粒、 以及清洁残余调色剂颗粒在充电辊的附着，因此可能在下一图像形成操作中 形成不规则图像。另一方面，按照示例性实施例，光电导体1的表面由清洁设备中和灯25 中和，从而光电导体1的表面和清洁刷23之间的电势梯度足够小。因此，残 余调色剂颗粒的极性未反转，从而清洁刷23从光电导体1的表面去除残余调 色剂颗粒。图10示出当+500 V的电压施加到清洁刷23时在施加到导电性刮片22的 电压和光电导体l的表面上的清洁残余调色剂颗粒的图像密度(以下称为"清 洁残余调色剂颗粒ID"，将在后文详细描述)之间的关系。如图10所示，即 使当高电压施加到导电性刮片22时，通过使用清洁设备中和灯25，清洁残余 调色剂颗粒ID未增大。另一方面，当高电压施加到导电性刮片22时，在未使 用清洁设备中和灯25的情况下，清洁残余调色剂颗粒ID增大。从光电导体1的表面去除到清洁刷23的调色剂颗粒通过比清洁刷23的电 势高的正电势来移动到收集辊24。收集辊24上的调色剂颗粒由收集辊清洁刮 片27去除，通过调色剂排出螺旋装置19而从清洁设备20排出或者返回到显影 设备6。只要把光电导体l的表面上的残余调色剂颗粒控制为具有负极性，图ll 中所示的电晕充电器42、图12中所示的刷辊43、等等，也可以用来代替导电性刮片22。然而，因为在由清洁刷23执行静电清洁之前，导电性刮片22以简 单的方式初步去除了残余调色剂颗粒，因此在示例性实施例中可以有利地采 用导电性刮片22。只要中和光电导体l的表面，图13所示的电晕充电器45、图14所示的充 电辊47、等等，也可以用来代替清洁设备中和灯25。然而，因为清洁设备中 和灯25的使用不影响光电导体1的表面上的残余调色剂颗粒的电势，因此， 可以有利地采用清洁设备中和灯25来作为按照示例性实施例的中和组件。只要以静电方式去除光电导体l的表面上的残余调色剂颗粒，图15所示 的收集辊24等等也可以用来代替清洁刷23。然而，因为清洁刷23具有与残余 调色剂颗粒的较大接触面积，以便有效地从光电导体l的表面去除残余调色 剂颗粒，因此在示例性实施例中可以有利地采用清洁刷23。如上所述，从清洁刷23注入到残余调色剂颗粒的正电荷的量可以通过使 用清洁设备中和灯25来减少。作为结果，清洁残余调色剂颗粒可以从光电导 体l的表面有效地去除。另外，从清洁刷23注入到残余调色剂颗粒的正电荷的量可以通过在清洁 刷23中包括的刷毛的结构来减少。下面将详细描述在清洁刷23中包括的刷毛 31的结构与电荷注入之间的关系。考虑到正电荷经由包含在刷毛31中的导电性材料32而注入到残余调色 剂颗粒。图16和17是示出广泛使用的清洁刷23的刷毛31的横截面图。在图16 和17所示的刷毛31中，导电性材料32散布在刷毛31的表面层中设置的绝缘性 材料33中。当具有如图16和17所示的刷毛31的清洁刷23去除残余调色剂颗粒 时，因为导电性材料32可以容易地接触残余调色剂颗粒，因此正电荷频繁地 注入残余调色剂颗粒。图18是示出在清洁设备20中包括的清洁刷23的刷毛31的例子的横截面 图，图19是示出其刷毛31的另一例子的横截面图。图20是示出与光电导体1 的表面相接触的刷毛31的一根的纵截面图。参照图18、 19、和20，清洁刷31 具有包括导电性材料32和在导电性材料32上设置的绝缘性材料33的芯鞘 (core-in-sheath)型结构。因为具有芯鞘型结构的刷毛31在其最外表面具 有绝缘性材料33，因此在除了刷毛31的切口表面之外的部分，导电性材料32不与调色剂颗粒T相接触。由此，从清洁刷23向调色剂颗粒T的电荷注入可以被抑制。诸如尼龙、聚酯、和丙烯类树脂的绝缘性材料广泛用作包含在刷毛31 中的绝缘性材料33。所有上述绝缘性材料可以抑制从清洁刷23向调色剂颗粒 T的电荷注入。在公开的未审査日本专利申请(以下称为"JP-A") No. 10-310974、 JP-A No. 10-131035、 JP-A No. 01-292116、公开的已审査日 本专利申请(以下称为"JP-B" ) No. 07-033637、 JP-B No. 07-033606、和 JP-B No. 03-064604中已经公开了具有芯鞘型结构的刷毛的具体示例。参照图20，相对于由箭头B所指示的清洁刷23的旋转方向，刷毛31向后 弯曲。图21是示出直形刷毛31的纵截面图。刷毛31包括芯鞘型结构，该芯鞘型 结构包括导电性材料32和在导电性材料32上设置的绝缘性材料33，并且该刷 毛31以辐射模式固定至刷旋转轴23a。图21所示的箭头B表示清洁刷23的旋转 方向，即刷毛31的移动方向。当刷毛31具有直形时，导电性材料32通过位于 刷毛31的前边缘的切口表面来接触调色剂颗粒T。作为结果，正电荷可以从 清洁刷23注入调色剂颗粒T。另一方面，如图20所示，当刷毛31具有弯曲形状时，包含在刷毛31中的 导电性材料32几乎不接触调色剂颗粒T。因此，当调色剂颗粒从光电导体l的 表面去除到清洁刷23，以及从清洁刷23去除到收集辊24时，从清洁刷23向残 余调色剂颗粒的电荷注入可以被抑制。如上所述，在光电导体1的表面和清洁刷23之间的电势梯度可以通过使 用清洁设备中和灯25来减小，实现对于向残余调色剂颗粒的正电荷注入的抑 制。因此，如上所述的清洁刷23的例子中的任何一个可应用于示例性实施例。 然而，为了更有效地抑制向残余调色剂颗粒的正电荷注入，可以有利地使用 包含图18和19所示的芯鞘型结构和图20所示的弯曲形状的刷毛31的清洁刷 23。下面参照图22详细描述发生电荷注入的区域。图22是示出按照示例性实 施例的图像形成设备的示意图，在该示例性实施例中，清洁刷23包含直形的 刷毛31。从清洁电源28施加到收集辊24的电压进一步从收集辊24施加到清洁刷23，从而残余调色剂颗粒从光电导体1的表面去除到清洁刷23。
正电荷注入到图22中区域E和F中的残余调色剂颗粒。当包含在刷毛31 中的导电性材料32与残余调色剂颗粒相接触时，正电荷注入到区域E中的残 余调色剂颗粒。因为带有较少量电荷的残余调色剂颗粒的极性反转为所施加 的电压的极性，因此这样的残余调色剂颗粒不能由清洁刷23去除，而是剩余 在光电导体l的表面上，造成清洁残余调色剂颗粒。另一方面，虽然电荷注 入到带有较大量电荷的残余调色剂颗粒中，但是这样的残余调色剂颗粒的极 性不被反转，从而残余调色剂颗粒从光电导体1的表面去除到清洁刷23。
与所施加的电压的极性相反的极性的所去除的调色剂颗粒进一步从清 洁刷23去除到收集辊24。此时，以与如上所述的方式相同的方式，在清洁刷 23和收集辊24之间的区域F中发生电荷注入。例如，带有较小量电荷的调色 剂颗粒的极性反转为所施加的电压的极性，从而调色剂颗粒不从清洁刷23去 除到收集辊24，而是剩余在清洁刷23上。此后，剩余在清洁刷23上的调色剂 颗粒随着清洁刷23的旋转而接触光电导体1的表面，并且再次附着至光电导 体1的表面，造成清洁残余调色剂颗粒。然而，通过使用包含芯鞘型结构和 弯曲形状的刷毛31的清洁刷23，导电性材料32几乎不接触调色剂颗粒。因此， 在光电导体1和清洁刷23之间以及清洁刷23和收集辊24之间的区域中可以抑 制电荷注入。
如下所述，在区域E和F中的电荷注入的发生已经被观察到。 图23是示出按照示例性实施例的图像形成设备的示意图，在所述示例性 实施例中，转写辊15和导电性刮片22从图22所示的结构去除，从而在显影已 经执行之后调色剂颗粒大体百分之百地充负电，并且由清洁刷23去除。当在 光电导体1的表面上的调色剂图像的前边缘达到清洁刷23与光电导体1的表 面相互接触的部分之后清洁刷23旋转两周时，停止光电导体l的旋转。随后， 在每个长度为清洁刷23的周长的两倍的长度，测量光电导体l的表面上的调 色剂颗粒的电荷量。因为当清洁刷23旋转一周来收集光电导体1的表面上的 残余调色剂颗粒并且再次接触光电导体l的表面时，清洁刷23和收集辊24相 互接触一次，因此，在清洁刷23和收集辊24之间发生电荷注入。因而，在光 电导体1的表面和清洁刷23之间的电荷注入的发生可以通过测量当清洁刷23旋转两周时光电导体l的表面上的调色剂颗粒的电荷量来观察到。
图24是示出按照示例性实施例的图像形成设备的示意图，在所述示例性
实施例中，收集辊24和收集辊清洁刮片27从图23所示的结构去除，并且电压 施加到清洁刷23的刷旋转轴23a。利用这样的结构，可以确认电荷注入主要 发生在清洁刷23和收集辊24之间。类似于图23所示结构的情况，当清洁刷23 旋转两周时，停止光电导体l的旋转。在图24所示的结构中，直形的刷毛31 用于清洁刷23。另一方面，图25是示出按照示例性实施例的图像形成设备的 示意图，除了具有弯曲形状的刷毛31用于清洁刷23之外，该示例性实施例具 有与图24所示的结构相同的结构。
图26是比较图23至25所示的结构的清洁性能的图。水平轴表示施加到收 集辊24或清洁刷23的电压，垂直轴表示清洁残余调色剂颗粒ID。如下所述获 得清洁残余调色剂颗粒ID。在清洁已经由清洁刷23执行之后在光电导体1的 表面上剩余的调色剂颗粒转写到SC0TO^带上。随后，其上转写有调色剂颗 粒的SCOTC鹏带放在纸上，利用AMTEC日本有限公司(AMTEC Japan Co. ， Ltd) 制造的光谱色度计X-RITE来测量其反射密度。同时，仅仅SC0TCP^带放置在 纸上，来通过光谱色度计测量其反射密度。通过从其上转写有调色剂颗粒的 SCOTCI^带的反射密度减去SCOTCI^带的反射密度，来获得清洁残余调色剂颗 粒ID。清洁残余调色剂颗粒ID具有与调色剂颗粒数目的相关性，并且清洁残 余调色剂颗粒ID的值随着调色剂颗粒数目的增加而增加。因此，可以通过清 洁残余调色剂颗粒ID的值来判断清洁性能。
如图26所示，与图23所示的结构相比，利用图24所示的结构，清洁残余 调色剂颗粒ID的值下降。与图24所示的结构相比，利用图25所示的结构，清 洁残余调色剂颗粒ID的值进一步下降。施加的电压增大时的清洁残余调色剂 颗粒ID表示其中注入具有所施加的电压的极性的电荷(例如，正电荷)的调 色剂颗粒。另一方面，施加的电压降低时的清洁残余调色剂颗粒ID表示不能 由清洁刷23去除的调色剂颗粒。500 V或更高的电压施加到收集辊24或清洁 刷23时的清洁残余调色剂颗粒ID表示充正电的调色剂颗粒。另一方面，200 V 或更低的电压或图24所示结构中的100 V或更低的电压施加到收集辊24或清 洁刷23时的清洁残余调色剂颗粒ID表示充负电的调色剂颗粒。因此，确认在光电导体1和清洁刷23之间以及在清洁刷23和收集辊24之间分别发生电荷注 入。另外，图26中所示的图25的结构的清洁性能的结果证明通过利用包含 芯鞘型结构和弯曲形状的刷毛31的清洁刷23，电荷注入几乎没有发生。
下面详细描述可应用于示例性实施例的清洁刷23和收集辊24的结构的 具体例子。收集辊24包括SUS，并且具有10mm的直径。清洁刷23包括导电性 聚酯，并且通过l mm的啮合来接触光电导体l的表面。刷毛31具有5 mm的宽 度和5 mm的长度，并且具有108Q.m的电阻率。清洁刷23具有每平方英寸 100， OOO根毛的密度。
下面详细描述可应用于示例性实施例的收集辊清洁刮片27的结构的具 体例子。收集辊清洁刮片27包括聚氨酯橡胶，并且通过l mra的啮合以20度的 角度接触清洁刷23。
刷毛31的弯曲角度取决于光电导体1和收集辊24的直径而不同。因此， 刷毛31的弯曲角度可以适当地设置为刷毛31的导电性材料32不与光电导体1 和收集辊24相接触。为了获得具有弯曲刷毛的清洁刷23，直刷毛辐射地设置 至刷旋转轴23a的清洁刷23置于具有与清洁刷23的直径相同的内径的夹具 中，当由该夹具加热时将在其中旋转。作为结果，刷毛31永久地变形为弯曲 形状。因此，要求具有从其前边缘到刷旋转轴23a的弯曲形状的刷毛31的长 度比直形刷毛的长度长。不仅弯曲形状的刷毛31、而且从其前边缘到刷旋转 轴23a的长度比从刷旋转轴23a到光电导体l的表面的距离足够地长并且仅仅 其侧表面接触光电导体1的直形刷毛31，当清洁刷23沿相对于光电导体1的旋 转相反的方向旋转时，也可以抑制刷毛31的前边缘和调色剂颗粒之间的接 触。作为结果，可以抑制从清洁刷23向调色剂颗粒的电荷注入。
在使用球形调色剂颗粒的情况下，与使用粉末状调色剂颗粒的情况相 比，由导电性刮片22从光电导体1的表面去除的调色剂颗粒的数目变得更少。 然而，因为如上所述光电导体1的表面上剩余的调色剂颗粒由导电性刮片22 充负电，因此，清洁刷23有效地从光电导体1的表面去除残余调色剂颗粒， 改进清洁性能。
下面描述收集辊24可以从清洁刷23去除调色剂颗粒。通过使用在清洁 刷23和收集辊24之间的电势梯度，收集辊24把附着至清洁刷23的调色剂颗粒去除至该收集辊24。因此，只要其表面包括导电性材料，收集辊24则可以包 括任何材料，例如，除了光电导材料之外的材料。因此，收集辊24的表面可 以涂敷具有低摩擦系数的材料，或者，被低摩擦系数的导电性管覆盖的金属 辊可以用作收集辊24，从而球形的调色剂颗粒能够容易地从清洁刷23去除。 例如，可以使用涂敷有氟树脂和PVDF、或由PFA管覆盖的收集辊24。
另外，收集辊24的表面可以包括绝缘性材料。在这样的情况下，电压分 别施加到清洁刷23和收集辊24。在收集辊24的表面中包括的绝缘性材料的具 体例子包括PVDF管、PI管、丙烯树脂涂层、硅酮树脂涂层、陶瓷、等等。在 这样的情况下，施加到导电性刮片22、清洁刷23、和收集辊24的电压分别设 置为-400 V、 +450 V、和+750 V。电压值可以基于使用条件而适当地设置。
为了确认使用清洁设备中和灯25的效果，已经通过使用图l所示的图像 形成设备来将图像形成在纸张上，以评估清洁性能。图像已经在3(TC的高温 度和80y。的高湿度通过Ricoh (理光)Imagio Neo C600形成在40， 000个A4尺 寸纸的纸张上。在这样的高温度和湿度的条件下，通过使用导电性刮片22难 以控制调色剂颗粒的极性。-1， 600 V的电压已经施加到导电性刮片22来控制 调色剂颗粒的极性。而且，在光电导体l的表面上的较大数目的调色剂颗粒 已经传送至清洁设备20而未由转写辊15转写到纸张上的条件下，图像已经形 成。为了比较，图像已经在清洁设备中和灯25已经被接通的条件下以及清洁 设备中和灯25未被接通的条件下形成。
作为上述实验的结果，当清洁设备中和灯25已经被接通时已经获得适当 的图像。另一方面，当清洁设备中和灯25未接通时，调色剂附着至其背景部 分的图像已经获得。
在清洁设备中和灯25未接通的情况下，当光电导体l的表面上的残余调 色剂颗粒经过清洁刷23时，在光电导体1和清洁刷23之间产生较大的电势梯 度。为了补偿该电势梯度，足够的电流流过光电导体1和清洁刷23之间的残 余调色剂颗粒，从而正电荷注入残余调色剂颗粒。作为结果，残余调色剂颗 粒的极性反转为正。因此，认为极性反转为正的残余调色剂颗粒可能不能由 正极性的清洁刷23收集，导致污染图像的背景部分。另一方面，在清洁设备 中和灯25接通的情况下，光电导体1和清洁刷23之间的电势梯度不变大，从而残余调色剂颗粒的极性未反转为正。作为结果，残余调色剂颗粒可以可靠 地由清洁刷23收集，提供适当的图像。
下面详细描述在按照示例性实施例的图像形成设备中采用的光电导体l 的示例性实施例和操作。用于示例性实施例的光电导体l可以包括无定形硅
光电导体(以下称为"a-Si光电导体")。导电性支撑器从5(TC加热到400 °C，且通过使用诸如真空蒸发方法、溅射方法、离子镀方法、热CVD方法、 光学CVD方法、和等离子体CVD方法的膜形成方法，包含无定形硅(以下称为 "a-Si")的光电导层形成在导电性支撑器上。在上述的例子中，可以使用 等离子体CVD方法，其中，气体通过直流电、或高频辉光放电、或微波辉光 放电来分解，以在导电性支撑器上形成a-Si沉积膜。
图27A至27D是示出a-Si光电导体的层结构的示意图。参照图27A， a-Si 光电导体500包括导电性支撑器501和光电导层502。具有光电导特性的光电 导层502形成在导电性支撑器501上，并且包括无定形材料，所述无定形材料 包括硅原子(Si)、氢原子(H)、和齒原子(X)(以下称为"a-Si:H，X")。 参照图27B， a-Si光电导体500包括导电性支撑器501;光电导层502，形成 在导电性支撑器501上；以及a-Si表面层503，形成在光电导层502上。参照 图27C， a-Si光电导体500包括导电性支撑器501;光电导层502，具有光电 导特性；a-Si表面层503;以及a-Si电荷注入阻止层504。该a-Si电荷注入阻 止层504夹在导电性支撑器501和光电导层502之间，该a-Si表面层503形成在 光电导层502上。参照图27D， a-Si光电导体500从底部到顶部包括导电性 支撑器501;电荷传输层506;电荷生成层505;和a-Si表面层503。电荷传输 层506和电荷生成层505包括a-Si:H，X，电荷传输层506和电荷生成层505的组 合用作光电导层502。
用于导电性支撑器501的导电性材料的具体例子包括金属，诸如A1、 Cr、 Mo、 Au、 In、 Nb、 Te、 V、 Ti、 Pt、 Pd、和Fe;以及上述金属的合金， 诸如不锈钢。另外，诸如合成树脂(例如，聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、乙酸 纤维素、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺)的膜或纸张、玻璃、陶瓷、 等等的至少其具有光电导层的表面被处理为具有导电特性的电绝缘性支撑 器可以用作导电性支撑器501。导电性支撑器501可以是具有平整或不平整表面的圆柱形、板形、或者无缝带状的形状。导电性支撑器501的厚度能够基于a-Si光电导体500的希望 的结构而适当地设置。在要求a-Si光电导体500的柔韧性的情况下，只要导 电性支撑器501可靠地执行其功能，导电性支撑器501则可以形成得尽可能地 薄。然而，考虑到制造和处理工艺、和/或机械强度，导电性支撑器501可以 具有10/zm或更大的厚度。可以更有效的是，如图27C所示，在导电性支撑器501和光电导层502之 间形成a-Si电荷注入阻止层504，来防止来自导电性支撑器501的电荷注入。 例如，a-Si电荷注入阻止层504具有极性依赖性，从而当一定极性的电荷施 加到a-Si表面层503的自由表面时，减少或防止来自导电性支撑器501的电荷 注入到光电导层502。另一方面，当具有相反极性的电荷施加到表面层503的 自由表面时，a-Si电荷注入阻止层504不防止电荷注入。因此，与光电导层 502相比，a-Si电荷注入阻止层504包括相对大数量的原子用来控制其导电特 性。为了实现希望的电子照相性能和经济性能，a-Si电荷注入阻止层504的 厚度可以从O. l至5/zm、从O. 3至4戶、或者从O. 5至3/zm。光电导层502可以根据需要形成在内涂层上，光电导层502的厚度可以考 虑实现希望的电子照相性能和经济性能而适当地设置。光电导层502的厚度 可以从1至100声、从20至50/zm、或者从23至45，。电荷传输层506主要具有传输电荷的功能，该功能是由光电导层502执行 的功能的一部分。电荷传输层506至少包括硅原子、碳原子、和氟原子，并 且还可以包括氢原子和氧原子。按照示例性实施例，电荷传输层506可以包 括氧原子。电荷传输层506具有希望的光电导特性，并且具体地具有电荷保 持特性、电荷生成特性、和/或电荷传输特性。电荷传输层506的厚度可以 考虑实现希望的电子照相性能和经济性能而适当地设置。电荷传输层506的 厚度可以从5至50，、从10至40声、或者从20至30声。电荷生成层505主要具有生成电荷的功能，该功能是由光电导层502执行 的功能的一部分。电荷生成层505至少包括硅原子，但是不包括碳原子，而 是根据需要还可以包括无定形材料，该无定形材料含有硅原子和氢原子。电荷生成层505具有希望的光电导特性，具体具有电荷生成特性和电荷传输特性。电荷生成层505的厚度可以考虑实现希望的电子照相性能和经济性能而 适当地设置。电荷生成层505的厚度可以从0.5至15戶、从l至10/zm、或者 从l至5/zm 。该a-Si光电导体500根据需要还可以包括在导电性支撑器501上形成的 光电导层502上的a-Si表面层503。该a-Si表面层503包括自由表面，并且可 以提供抗潮湿、耐重复使用、耐电压性、环境容量(environmental capability)、和/或耐久性。该a-Si表面层503的厚度可以从0.01至3/zm、 从0.05至2/zm、或者从O. 1至1声。由于在a-Si光电导体500旋转时发生摩擦 等等，因此厚度小于0.01/^的该a-Si表面层503可能丧失。另一方面，厚度 大于3/zm的a-Si表面层503由于残余电势的增大而可能导致电子照相性能的 劣化。该a-Si光电导体500具有高表面硬度，并且提供对于诸如从770至800 nm 的半导体激光束的长波长光的高敏感性。而且，由于重复使用而造成的劣化 几乎未观测到。因此，a-Si光电导体500可以用作在高速复印机、激光束打 印机、等等中用来形成电子照相图像的光电导体。为了改进抗磨损性，可以向按照示例性实施例的光电导体l添加填充剂。 保护层设置在光电导体l的最外表面，填充剂添加至保护层。有机填充剂的 具体例子包括诸如聚四氟乙烯的碳氟树脂粉末、硅酮树脂粉末、a-碳粉末、等等。无机填充剂的具体例子包括金属粉末，诸如铜、锡、铝、和铟；金属氧化物粉末，诸如氧化锡、氧化锌、氧化钛、氧化铟、氧化锑、氧化铋、掺锑氧化锡、和掺锡氧化铟；以及无机材料，诸如钛酸钾。上述的填充剂的 例子可以单独或组合使用，并且可以通过适当的散布机器来散布到用于保护层的涂敷液体中。考虑到穿过保护层的穿透效率，填充剂的平均颗粒直径可 以为0.5/zm或更小、或者为0.2/zm或更小。按照示例性实施例，增塑剂或涂 平助剂可以添加到保护层。按照示例性实施例的光电导体l可以包括有机光电导体，该有机光电导 体包括由填充剂增强的表面层、或交联(cross-linked)电荷传输材料。因 而，光电导体l可以提供改进的抗磨损性。光电导体l的表面层可以包括下列化合物的聚合物或共聚物，所述化合 物包括氟乙烯、双氟乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、或全氟垸 基乙烯基醚。导电性支撑器可以具有由诸如铝和不锈钢的金属、纸、塑料、等等形成 的圆柱形或膜形。具有保护和附着性能的内涂层可以设置在导电性支撑器 上。设置内涂层用来改进光电导层的附着和涂敷性能；保护导电性支撑器； 覆盖导电性支撑器上的缺陷；改进从导电性支撑器的电荷注入；以及/或者 保护光电导层免受电涂敷。包含在内涂层中的材料的具体例子包括聚乙烯 醇、聚-N-乙烯咪唑、聚环氧乙烷、乙基纤维素、甲基纤维素、乙烯-丙烯酸 共聚物、酪蛋白、聚酰胺、尼龙共聚物、胶、明胶、等等。上述示例性材料 的每个溶解在适当的溶剂中，并以从O. 2至2/^m的厚度涂敷至导电性支撑器。光电导层可以具有片层结构和单层结构等等，所述片层结构包括含有电 荷生成材料的电荷生成层、和含有电荷传输材料的电荷传输层，所述单层结 构包括电荷生成材料和电荷传输材料。电荷生成材料的具体例子包括吡喃染料、硫代吡喃鑰染料 (thi叩yrylium dye)、酞菁颜料、蒽缔蒽酮颜料、二苯并芘醌颜料 (dibe謡pyrenequi丽e pigment)、皮蒽酮颜料、三偶氮颜料、双偶氮颜 料、偶氮颜料、靛蓝颜料、喹吖啶酮颜料、非对称奎诺花青(unsyrametrical quinocyanine)、奎诺花青(quinocyanine)、等等。交联电荷传输材料可以用作电荷传输材料。电荷传输材料的具体例子包 括三芳甲烷化合物，诸如芘(pyrene) 、 N-乙基咔唑、N-异丙咔唑、N-甲 基-N-苯肼基-3-亚甲基-9」乙基咔唑、N， N-联苯肼基-3-亚甲基-9-乙基咔唑、 N， N-联苯肼基-3-亚甲基-10-乙基吩噻嗪、N， N-联苯肼基-3-亚甲基-10-乙基 吩噁嗪、p-对二乙氨基苯甲醛-N、 N-二苯基腙、和p-对二乙氨基苯甲醛-(2-甲基苯基)苯基甲烷；聚芳基链垸烃化合物，诸如l，l-双(4-N，N-二甲氨基 -2-甲基苯基)庚烷、和l，l,2,2-四(4-N，N-二甲氨基-2-甲基苯基)乙烷； 以及三芳基胺化合物。下面详细描述可以用于按照示例性实施例的图像形成设备的调色剂颗 粒。在示例性实施例中，使用形状因子SF-1从100到150的高成圆率的调色剂颗粒。当调色剂颗粒的形状变得接近球形时，调色剂颗粒以点接触方式相互 接触以及与光电导体l接触。结果，调色剂颗粒之间的吸引性降低，实现流 动性的增大。而且，调色剂颗粒和光电导体l之间的吸引性降低，实现转写率的增大。由于转写率的降低，不优选使用超过150的形状因子SF-1的调色剂颗粒。图28是示出用来解释形状因子SF-1的调色剂颗粒的形状的示意图。形状 因子SF-1指示调色剂颗粒的比例圆度，由形式为 SF-l = {(MttiVG)2/^ ￡4}x(100;r/4)的公式表示。用通过把调色剂颗粒投射 到二维平面而产生的形状的最大长度MXLNG的平方除以形状的表面面积 AREA，然后乘以100;r/4，来得到形状因子SF-1。图29是示出用来解释形状因子SF-2的调色剂颗粒的形状的示意图。形状 因子SF-2指示调色剂形状的比例凸凹度(pr叩ortional bumpiness)，由形 式为SF- 2 = {(P￡I/)2 /x (100/4;r)的公式表示。用通过把调色剂颗粒投 射到二维平面而产生的形状的周长PERI的平方除以形状的表面面积AREA，然 后乘以100/4"，来得到形状因子SF-2。具体地讲，通过用日立有限公司(Hitachi Ltd.)制造的扫描电子显微 镜S-800对随机选择的100个调色剂颗粒照相，把调色剂颗粒的照相数据经由 接口导入Nireko公司(Nireko Corporation)制造的图像分析器Lusex 3中 来分析该照相数据，以及根据分析数据进行计算，来测量形状因子SF-l和 SF-2。如上所述，在打印机100中，与光电导体l分开预定或希望的距离来设置 充电辊3以向光电导体1的表面充电。或者，如图30所示，充电辊3可以设置 为与光电导体l相接触。替代充电辊3，光电导体1的表面可以由图31所示的 电晕充电器3a、图32所示的毛皮刷3c、及图33所示的磁刷3b来充电。如图34所示，光电导体1和清洁设备20可以集成地形成在框架83之内， 以形成能够附接至打印机100/从打印机100拆卸的处理盒300。虽然不仅光电 导体1和清洁设备20、而且充电辊3和显影设备6集成地设置在图34所示的处 理盒300中，但是其中至少集成地设置光电导体1和清洁设备20的处理盒300 可以适用。下面参照图35和36详细描述在彩色打印机中应用按照示例性实施例的 清洁设备20的例子。图35是示出其中应用按照示例性实施例的清洁设备20的单鼓型全色彩 图像形成设备200的示意图。在单鼓型全色彩图像形成设备200中，光电导体 l设置在未示出的壳体中。围绕光电导体1设置充电辊3、分别与蓝绿(C)、 品红(M)、黄(Y)、和黑(K)的调色剂色彩相对应的显影设备6C、 6M、 6Y、和6K、中间转写设备70、清洁设备20、等等。单鼓型全色彩图像形成设 备200还包括其中存储多个转写纸张P的未示出的纸进给盒。未示出的纸进给 辊从纸进给盒逐张纸地进给转写纸张P，该转写纸张P按照由未示出的成对的 配准辊控制的定时而传送到在二次转写设备77和中间转写设备70之间的二 次转写区域。在图35中，当在单鼓型全色彩图像形成设备200中启动图像形成处理时， 光电导体l沿逆时针方向旋转，中间转写带69沿顺时针方向驱动。在充电辊3 已经均匀地对光电导体l的表面充电之后，通过蓝绿图像数据调制的激光束4 辐照到光电导体l的表面，来在光电导体l的表面上形成蓝绿的静电潜像。随 后，显影设备6C通过蓝绿调色剂来显影蓝绿的静电潜像。所获得的蓝绿调色 剂图像一次转写到中间转写带69上。在清洁设备20已经从光电导体1的表面 去除残余蓝绿调色剂颗粒之后，充电辊3再次对光电导体1的表面均匀地充 电。然后，通过品红图像数据调制的激光束4辐照到光电导体1的表面，来在 光电导体l的表面上形成品红的静电潜像。随后，显影设备6M通过品红调色 剂来显影品红的静电潜像。所获得的品红调色剂图像一次转写到中间转写带 69上，从而品红调色剂图像叠置在预先一次转写到中间转写带69的蓝绿调色 剂图像上。然后，通过上述的类似处理，黄和黑的调色剂图像分别一次转写 到中间转写带69上。相互叠置在中间转写带69上的各个色彩的调色剂图像由 二次转写设备77转写到传送至二次转写区域的转写纸张P上。其上转写有调 色剂图像的转写纸张P由纸张传送带81传送至未示出的定影设备。在定影设 备中，热量和压力施加到转写纸张P，以将调色剂图像定影在转写纸张P上。 在定影已经执行之后，转写纸张P排出到未示出的排出托盘。在转写已经执 行之后在光电导体1的表面上的残余调色剂颗粒由清洁设备20去除。中间转写带69的表面上的残余调色剂颗粒由未示出的中间转写带清洁设备去除。即使球形的调色剂颗粒用于图35所示的单鼓型全色彩图像形成设备 200，残余调色剂颗粒通过使用清洁设备20仍可以从光电导体1的表面去除。 而且，即使在残余调色剂颗粒的大部分取决于环境改变而可以具有正极性或 负极性的情况下，清洁设备20仍可以从光电导体1的表面去除残余调色剂颗 粒。图36是示出其中应用按照示例性实施例的清洁设备20的级联型全色彩 图像形成设备400的示意图。级联型全色彩图像形成设备400包括张紧地伸展 在多个辊64、 65、和67上的中间转写带69，使得当级联型全色彩图像形成设 备400安装在水平表面上时，级联型全色彩图像形成设备400的水平长度长于 其垂直长度。中间转写带69在图36中箭头D所指示的方向被驱动。四个光电 导体1Y、 1M、 1C、禾B1K (以下统称为"光电导体l")在中间转写带69的水 平伸展的部分对齐。围绕光电导体1分别设置充电辊3Y、 3M、 3C、和3K (以 下统称为"充电辊3")、显影设备6Y、 6M、 6C、和6K (以下统称为"显影 设备6")、清洁设备20Y、 20M、 20C、和20K (以下统称为"清洁设备20")、 等等。级联型全色彩图像形成设备400还包括其中存储多个转写纸张P的未示 出的纸进给盒。未示出的纸进给辊从纸进给盒逐张纸地进给转写纸张P，并 且转写纸张P按照由未示出的成对的配准辊控制的定时来传送至在二次转写 辊66和中间转写带69之间的二次转写区域。当在级联型全色彩图像形成设备400中启动图像形成处理时，光电导体1 沿逆时针方向旋转，并且中间转写带69沿图36中箭头D所指示的方向被驱动。 在充电辊3已经对光电导体l的表面均匀地充电之后，通过各个色彩的图像数 据调制的激光束4Y、 4M、 4C、和4K (以下统称为"激光束4")辐照到光电 导体1的表面，来在光电导体l的表面上分别形成黄、品红、蓝绿、和黑的静 电潜像。随后，显影设备6通过相应色彩的调色剂来显影每个色彩的静电潜 像，以形成每个色彩的调色剂图像。每个色彩的所得到的调色剂图像一次转 写到中间转写带69上，使得调色剂图像相互叠置。叠置的调色剂图像由二次 转写辊66转写到传送至二次转写区域的转写纸张P上。其上转写有调色剂图 像的转写纸张P传送至未示出的定影设备。在定影设备中，热量和压力施加至转写纸张P，以把调色剂图像定影在转写纸张P上。在定影已经执行之后， 转写纸张P排出到未示出的排出托盘。在转写已经执行之后在光电导体l的表 面上的残余调色剂颗粒由清洁设备20去除。在中间转写带69的表面上的残余 调色剂颗粒由未示出的中间转写带清洁设备去除。即使球形调色剂颗粒用于图36所示的级联型全色彩图像形成设备400， 残余调色剂颗粒仍能够通过使用清洁设备20来从光电导体1的表面去除。而 且，当残余调色剂颗粒的大部分可以取决于环境改变而具有正极性或负极性 时，清洁设备20仍可以从光电导体1的表面去除残余调色剂颗粒。按照示例性实施例，清洁设备中和灯25设置在施加有负极性的导电性刮 片22的下游侧，从而由导电性刮片22充负电的光电导体1的表面能够被中和。 作为结果，在光电导体1的表面和具有正极性的清洁刷23之间的电势梯度降 低。当光电导体1的表面和清洁刷23之间的电势梯度较小时，仅仅较小量的 电流流过在光电导体1的表面和清洁刷23之间的残余调色剂颗粒，以便补偿 电势梯度，抑制向残余调色剂颗粒的正电荷注入。因而，残余调色剂颗粒的 极性几乎不被逆转，并保持不变。作为结果，光电导体l的表面上的残余调 色剂颗粒能够以静电方式由清洁刷23去除。在通过使用刮片、毛皮刷、等等来机械地去除光电导体表面上的残余调 色剂颗粒的相关技术的清洁设备中，诸如预清洁充电器和预清洁灯的中和设 备设置在用来减小在光电导体和残余调色剂颗粒之间的静电吸引的清洁设 备的上游侧，来改进清洁性能。与上述的相关技术的清洁设备不同，按照示 例性实施例的清洁设备20包括清洁设备中和灯25，用来控制向残余调色剂颗 粒的电荷注入，从而能够通过使用清洁刷23来从光电导体1的表面以静电方 式去除残余调色剂颗粒。按照示例性实施例，具有与光电导体l的极性相类似的极性的电压施加 到导电性刮片22。在这样的情况下，光电导体1有可能由于从导电性刮片22 的电荷注入而具有较高的电势。为了解决这样的问题，包含在清洁设备20中 的清洁设备中和灯25中和该光电导体1的表面，以减小在光电导体l和清洁刷 23之间的电势梯度。作为结果，可以获得改进的清洁性能。虽然球形的调色剂颗粒用于显影设备6以获得较高质量的图像，但是这样的调色剂颗粒可以通过使用清洁设备20来从光电导体1的表面去除。在示例性实施例中，使用形状因子SF-1从100到150的高成圆率的调色剂颗粒。当调色剂颗粒的形状变得接近于球形时，调色剂颗粒以点接触的方式 相互接触以及与光电导体l接触。因此，调色剂颗粒之间的吸引性降低，实 现流动性的增大。而且，调色剂颗粒和光电导体l之间的吸引性降低，实现 转写率的增大。作为结果，能够获得较高质量的图像。清洁设备20包括导电性刮片22，用来控制多个残余调色剂颗粒。因为在 由清洁刷23执行静电清洁之前，导电性刮片22以简单的方式初步去除残余调 色剂颗粒，因此在示例性实施例中可以有利地应用导电性刮片22。清洁设备中和灯25可以中和光电导体1的表面，而不影响由导电性刮片 22控制的残余调色剂颗粒的电势。在单鼓型全色彩图像形成设备200中，可以通过使用清洁设备20来去除 光电导体l的表面上的残余调色剂颗粒。因为残余调色剂颗粒可以从光电导 体l的表面去除，因此残余调色剂颗粒不进入其它色彩的显影设备6，防止色 彩混合。因此，可以获得较高质量的图像。在级联型全色彩图像形成设备400中，清洁设备20能够从光电导体1的表 面去除残余调色剂颗粒。因此，能够获得较高质量的图像。按照示例性实施例的光电导体l包括其中散布有填充剂的材料，实现抗 磨损性的改进。按照示例性实施例的光电导体l包括包含由填充剂增强的表面层的有 机光电导体；包含交联的电荷传输材料的有机光电导体；或者具有上述两种 有机光电导体的特征的有机光电导体。由此，光电导体l可以提供抗磨损性 的改进。按照示例性实施例的光电导体l包括a-Si光电导体，防止磨损。因此， 光电导体l中光电导层的剥离或剥落可以被抑制，并且光电导体l的表面可以 保持平整。至少光电导体1和清洁设备20集成地设置在处理盒300中，从而光电导体 1和清洁设备20可以容易地附接至打印机100或从打印机100拆卸。作为结果， 处理盒300可以有效地替换为新的一个。示例性实施例不限于上述细节，而是，在不背离示例性实施例的精神和 范围的情况下，可以进行各种修改和改进。因而，应当理解，在相关的权利 要求的范围内，示例性实施例可以被实施，除非此处有特别的描述。例如， 在示例性实施"的范围内，不同的说明性示例实施例的元件和/或特征可以 相互组合，并且/或者相互替换。优先权声明
权利要求
1.一种清洁设备，用来去除图像承载组件上的残余调色剂颗粒，所述清洁设备包括极性控制单元，用来控制残余调色剂颗粒的电荷极性；清洁组件，其表面可移动，关于图像承载组件的表面移动方向设置在极性控制单元的下游侧，用来以静电方式去除残余调色剂颗粒；调色剂收集单元，用来收集在清洁组件上的残余调色剂颗粒；以及中和组件，关于图像承载组件的表面移动方向设置在极性控制单元的下游侧和清洁组件的上游侧，用来中和图像承载组件。
2. 按照权利要求l所述的清洁设备，其中，与图像承载组件的极性相同 的极性的电压施加到所述极性控制单元。
3. 按照权利要求l所述的清洁设备，其中，所述调色剂具有球形。
4. 按照权利要求3所述的清洁设备，其中，所述调色剂具有从100到150 的形状因子SF-1。
5. 按照权利要求l所述的清洁设备，其中，所述极性控制单元包括导电 性弹性刮片。
6. 按照权利要求l所述的清洁设备，其中，所述中和组件包括中和灯。
7. —种处理盒，可以以可拆卸的方式附接至图像形成设备，包括 图像承载组件；以及 按照权利要求l所述的清洁设备。
8. —种图像形成设备，包括 至少一个图像承载组件，用来承载静电潜像； 充电设备，用来向图像承载组件的表面充电；辐照设备，用来辐照图像承载组件的充电表面，以在其上形成静电潜像; 至少一个显影设备，用来通过调色剂来对静电潜像显影，以形成调色剂 图像；转写设备，用来把调色剂图像转写到记录介质上；以及按照权利要求l所述的清洁设备。
9. 按照权利要求8所述的图像形成设备，其中，所述至少一个图像承载组件包括光电导体，所述光电导体包括其中散布有填充剂的材料。
10. 按照权利要求8所述的图像形成设备，其中，所述至少一个图像承 载组件包括有机光电导体，所述有机光电导体具有由填充剂增强的表面层。
11. 按照权利要求8所述的图像形成设备，其中，所述至少一个图像承 载组件包括有机光电导体，所述有机光电导体具有交联的电荷传输材料。
12. 按照权利要求8所述的图像形成设备，其中，所述至少一个图像承 载组件包括无定形硅光电导体。
13. 按照权利要求8所述的图像形成设备，其中，所述至少一个显影设备包括多个显影设备，用来把多个调色剂图 像形成在所述至少 一个图像承载组件上，其中，所述调色剂图像相互叠置，以形成全色彩图像。
14. 按照权利要求8所述的图像形成设备，其中，所述至少一个图像承载组件包括多个图像承载组件；以及 所述至少一个显影设备包括多个显影设备，其每个在所述多个图像承载组件的每个上形成调色剂图像，其中，形成在所述多个图像承载组件上的调色剂图像相互叠置，以形成全色彩图像。
全文摘要
一种清洁设备，包括极性控制单元，用来控制残余调色剂颗粒的电荷极性；清洁组件，其表面可移动，对于图像承载组件的表面移动方向设置在极性控制单元的下游侧，用来以静电方式去除残余调色剂颗粒；调色剂收集单元，用来收集在清洁组件上的残余调色剂颗粒；以及中和组件，对于图像承载组件的表面移动方向设置在极性控制单元的下游侧和清洁组件的上游侧，用来中和图像承载组件。
文档编号G03G21/00GK101221402SQ20081000310
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月10日 优先权日2007年1月10日
发明者山下康之, 成瀬修, 杉本奈绪美, 杉浦健治, 矢野英俊 申请人:株式会社理光