专利名称：成像装置、充电装置以及清洁装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如复印机或打印机等采用电子照相方法的成像装置，本发明更具体地涉及一种在成像装置中使用的充电装置和清洁装置。
背景技术：
通常，采用利用电晕放电显影的装置(比如反电晕充电器)作为采用电子照相方法的成像装置(比如复印机或打印机等)的充电装置。但是，在充电装置采用电晕放电显影的情况下，臭氧和氮氧化物的产生成为问题，臭氧和氮氧化物会对人体和全球环境产生不利的影响。与此相反，使用通过使导电充电辊直接接触图像载体而对图像载体进行充电的接触充电方法，可以显著减少臭氧和氮氧化物的生成，并且其功率效率也较好。因此，接触充电类的方法成为目前的主流方法。
在采用接触充电方法的充电装置中存在的问题是，在充电时，图像载体上的各种粘附物被充电装置吸引，从而使充电装置容易被污染。为了解决该问题而提出了一种技术，其中，通过使形成有海绵层的清洁辊抵靠、咬入充电辊并由充电辊驱动而抑制充电辊的破损和表面薄膜的形成，并且能够长期地去除充电辊表面上的异物。
但是，从对成像装置的成本以及尺寸限制的观点来看，有些情况下在清洁辊处使用具有小直径的金属轴。在这些情况下，清洁辊轴的挠曲量变大的现象特别显著。
在清洁辊在其两端受到支撑并且该清洁辊挤压充电辊的情况下，由于清洁辊的海绵层受到来自充电辊的推斥力，因此清洁辊轴挠曲，并且在充电辊中间部分的咬入量减小。如果在充电辊中间部分的咬入量减小，则会出现中间部分的清洁能力降低的问题。
另一方面，在为了确保充电辊中间部分的清洁能力而确保清洁辊的咬入量足够大的情况下，则在充电辊两端部分的咬入量也会增大。充电辊两端部分处的阻力增加，由此会产生故障，比如在打印样品上形成条纹等，并且还有使充电辊的使用寿命缩短的问题。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是获得充电辊对图像载体进行充电的良好性能以及通过清洁辊清洁充电辊的良好性能。
本发明的一个方面是一种成像装置，该成像装置包括通过接收驱动力而转动的图像载体；抵靠所述图像载体并且对该图像载体进行充电的充电辊，该充电辊包括被可转动地支撑的轴；抵靠并清洁所述充电辊的清洁辊，该清洁辊包括被可转动地支撑的轴，并且在该轴周围设有多孔弹性层。
所述成像装置满足关系式T×α/100＞(R1+R2)-L＞B＞0，其中，L[mm]为所述清洁辊轴的两个端部的轴心和所述充电辊轴的两个端部的轴心之间的间距，R1[mm]为所述充电辊的半径，T[mm]为所述多孔弹性层的厚度，R2[mm]为所述清洁辊的半径，B[mm]为所述清洁辊轴的轴向方向的中间部分的挠曲量，而α[％]为压缩所述多孔弹性层时应力-挠曲曲线的最大允许压缩率，在此，最大允许压缩率α[％]为在压缩所述多孔弹性层时的应力-挠曲曲线中，多孔弹性层的压缩率为10％到40％的应力的平均值为平均应力P[kPa]时，将该平均应力P[kPa]的200％的应力施加到所述多孔弹性层时的多孔弹性层的最大压缩率。
下面将基于如下附图详细介绍本发明的示例性实施例，附图中图1是表示关于本发明示例性实施例的成像装置的示意结构的结构图；图2是表示设在图1的成像装置中的感光鼓、充电辊以及清洁辊的结构的放大视图；图3是表示关于本发明示例性实施例的成像装置的感光鼓、充电辊和清洁辊的安装结构的局部侧剖视图；图4A和图4B是表示构成关于本发明示例性实施例的成像装置的充电辊和清洁辊被可转动地支撑在轴容纳件处的状态下的立体图和侧视图；图5是表示构成关于本发明示例性实施例的成像装置的充电辊和清洁辊的可转动支撑状态的说明图；图6是图5的放大视图；图7是表示在构成关于本发明示例性实施例的成像装置的清洁辊处使用的多孔弹性体的应力-挠曲曲线的曲线图；以及图8是比较构成关于本发明示例性实施例的成像装置的清洁辊的海绵层在中间部分处的干涉和在端部处的干涉的曲线图。
具体实施例方式
下面将参照附图介绍关于本发明示例性实施例的成像装置。
在图1中所示的本示例性实施例的成像装置10是四循环式全色激光打印机。如图1所示，感光鼓12(图像载体)被可转动地设置在成像装置内，并稍稍偏向中心的右上方。例如，使用由直径大约为47mm并且表面覆盖有由OPC等形成的感光层的导电柱体形成的结构作为感光鼓12。该感光鼓12通过未示出的电机而被驱动以沿着箭头所指方向以大约150mm/秒的处理速度转动。
感光鼓12的表面由充电辊14充电到预定电位，该充电辊14大致布置在感光鼓12的正下方。随后，由布置得比充电辊14低的曝光装置16通过激光束LB执行图像曝光，从而形成与图像信息相对应的静电潜像。
形成在感光鼓12上的静电潜像通过转动式显影装置18而被显影，从而形成预定颜色的调色剂图像，在该转动式显影装置18处，黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)以及黑色(K)各颜色的显影装置18Y、18M、18C、18K沿着外周方向设置。
此时，根据待形成图像的颜色而在感光鼓12的表面上分别重复预定次数的充电、曝光以及显影处理。在显影处理中，转动式显影装置18转动，并且相应颜色的显影装置18Y、18M、18C、18K移动到与感光鼓12相对的显影位置处。
例如，在形成全色图像的情况下，相应于黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)以及黑色(K)的各颜色，在感光鼓12的表面上分别重复四次充电、曝光以及显影处理，从而在感光鼓12的表面上依次形成与黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)以及黑色(K)各颜色相对应的调色剂图像。在形成调色剂图像的过程中，感光鼓12的转动次数根据图像的尺寸而有所不同。例如，在A4尺寸图像的情况下，通过使感光鼓12转动三次形成一幅图像。即，感光鼓12每转动三次，就在感光鼓12的表面上形成与黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)以及黑色(K)各颜色相对应的调色剂图像。
依次形成在感光鼓12上的黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)以及黑色(K)各颜色的调色剂图像在其中中间转印带20围绕在感光鼓12的外周上的第一转印位置处通过第一转印辊22而在彼此重叠的状态下转印到中间转印带20上。
已经以重叠方式转印到中间转印带20上的黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)以及黑色(K)调色剂图像立刻由第二转印辊26全部转印到以预定时刻供给的记录片材24上。
另一方面，由拾取辊30从布置在成像装置10下部的片材供给盒28将记录片材24送出，并且在由供给辊32和延迟辊34一张一张分离的状态下供给该记录片材24。该记录片材24在与已经被转印到中间转印带20上的调色剂图像同步的状态下由抵抗辊36传送到中间转印带20的第二转印位置处。
中间转印带20以预定张力在卷入辊38、第一转印辊22、卷出辊40、支撑辊42、第一清洁支撑辊46以及第二清洁支撑辊48之间拉伸，其中卷入辊38在转动方向上游侧确定中间转印带20在感光鼓12上的卷绕位置；第一转印辊22将形成在感光鼓12上的调色剂图像转印到中间转印带20上；卷出辊40在卷绕位置下游侧确定中间转印带20的卷绕位置；支撑辊42通过中间转印带20抵靠第二转印辊26；第一清洁支撑辊46和第二清洁支撑辊48对着中间转印带20的清洁装置44。例如，中间转印带20随着感光鼓12的转动而被驱动，从而以预定的处理速度(大约150mm/秒)循环。
这里，为了使该成像装置10紧凑，将中间转印带20构造成该中间转印带20拉伸的截面形状为扁平、细长，大致为梯形。
中间转印带20与感光鼓12、充电辊14、中间转印带20拉伸所经过的多个辊22、38、40、42、46、48、用于中间转印带20的清洁装置44、稍后将描述的用于感光鼓12的清洁装置78整体地构成了成像单元52。因此，通过打开成像装置10的顶盖54并且手动提起设在成像单元52顶部处的手柄(未示出)，可以将整个成像单元52从成像装置10中取出。
中间转印带20的清洁装置44具有刮铲58和清洁刷60，该刮铲58被设置成抵靠通过第一清洁支撑辊46而拉伸的中间转印带20的表面，该清洁刷60被设置成压接触中间转印带20的通过第二清洁支撑辊48而拉伸的表面。通过刮铲58和清洁刷60移除的剩余调色剂、纸屑等被回收在清洁装置44的内部。
该清洁装置44被设置成能够围绕摆动轴62沿着图中的逆时针方向摆动。清洁装置44退回到与中间转印带20的表面分开的位置处，直到最后颜色的调色剂图像的第二转印结束为止。当最后颜色的调色剂图像的第二转印结束时，清洁装置44抵靠中间转印带20的表面。
调色剂图像已经从中间转印带20转印到其上的记录片材24被传送到定影装置64。由定影装置64对记录片材24进行加热加压，从而将调色剂图像定影到记录片材24上。此后，在单面打印的情况下，通过排出辊66将其上已经定影有调色剂图像的记录片材24照原样排出到设在成像装置10顶部处的收集盘68中。
另一方面，在双面打印的情况下，第一表面(正面)上的调色剂图像已经由定影装置64定影的记录片材24不会被排出辊66照原样排出到收集盘68上。在由排出辊66夹住记录片材24的后端部分的状态下，该排出辊66反转。记录片材24的传送路径被切换到用于双面打印的片材传送路径70。在记录片材24的正面和背面被翻转的状态下，记录片材24通过设置在用于双面打印的片材传送路径70上的传送辊72而被再次传送到中间转印带20的第二转印位置，并且调色剂图像被转印到记录片材24的第二表面(背面)上。接着，由定影装置64使记录片材24的第二表面(背面)上的调色剂图像定影，并且该记录片材24被排出到收集盘68上。
作为成像装置10的可选方案，可在该成像装置10的侧面安装能够自由打开和关闭的手动供纸盘74。放置在该手动供纸盘74上的任意尺寸和类型的记录片材24由供给辊76供给，并通过传送辊73和抵抗辊36传送到中间转印带20的第二转印位置处。由此也可以同样在任意尺寸和类型的记录片材24上形成图像。
感光鼓12每转动一次，在调色剂图像的转印处理结束之后，通过设置在感光鼓12斜下方的清洁装置78的清洁铲80将剩余调色剂以及纸屑等从感光鼓12的表面上清除掉，以便为下一次成像处理做准备。
如图2所示，充电辊14设置在感光鼓12的下方，以便接触感光鼓12。该充电辊14被构造成在导电轴14A的外周上形成充电层14B，并且该导电轴14A被可转动地支撑。在充电辊14的下方与感光鼓12相对一侧处设置有清洁辊100，该清洁辊100形成为辊形并且接触充电辊14的表面。该清洁辊100被构造成在轴100A的外周上形成海绵层100B(多孔弹性层)，并且该轴100A被可转动地支撑。
清洁辊100在预定载荷下推靠充电辊14，从而使海绵层100B沿着充电辊14的外周表面弹性变形，并形成压区部分101。感光鼓12通过未示出的电机驱动而沿着在图2中的顺时针方向(沿箭头2的方向)转动，并且由于感光鼓12的转动，充电辊14沿着箭头4的方向转动。此外，由于充电辊14的转动，辊形清洁辊100沿着箭头6的方向转动。
用于充电的电源连接到充电辊14。向充电辊14施加交流电与直流电相叠加的偏压、或者直流电的偏压。另一方面，尽管在本发明中没有特别规定向清洁辊100施加偏压，但是充电辊14的轴14A以及清洁辊100的轴100A被转动支撑在同一轴容纳件(稍后将予以介绍)处，并且清洁辊100的电位与充电辊14的电位相同。
由于清洁辊100被转动，因此粘附在充电辊14表面上的污染物(异物)，比如调色剂和外部添加剂等，都被清洁辊100清除掉。接着，这些异物进入清洁辊100的泡沫的泡孔内。当回收在泡孔内的异物粘结并且形成合适尺寸时，异物通过充电辊14而从清洁辊100返回到感光鼓12，并且在清洁感光鼓12的清洁装置78处被回收。清洁性能由此得以保持并持续。
采用易切削钢、不锈钢等作为清洁辊100的轴100A的材料。如必要可以根据应用(比如滑动性等)来选择轴100A的材料和表面处理方法。可以通过对不导电材料进行例如电镀等常规处理使该不导电材料导电，或者当然可以直接使用。此外，由于清洁辊100通过海绵层100B以适当夹持压力接触充电辊14，因此选择具有在夹持时不会挠曲的强度的材料，或者相对于轴的长度具有足够刚性的轴径。
海绵层100B由具有多孔、三维结构的泡沫制成。海绵层100B的材料选自发泡树脂或发泡橡胶，比如聚氨基甲酸酯、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯等。特别优选使用在撕裂强度、抗拉强度等方面较强的聚氨基甲酸酯，由此使得海绵层100B通过相对于充电辊14滑动并摩擦而有效地清洁诸如外部添加剂等的异物，并且同时使充电辊14的表面不会由于海绵层100B的摩擦而被划伤，从而在长时间内不会发生撕裂和破损。
在充电辊14处连续地形成有作为导电轴14A上的充电层14B的导电弹性层和表面层。
使用易切削钢、不锈钢等作为轴14A的材料。在必要时可根据应用(比如滑动性能等)来选择轴14A的材料和表面处理方法。可以通过对不导电材料进行诸如电镀等常规处理而使该不导电材料导电。
例如，可以向构成充电辊14的充电层14B的上述导电弹性层添加诸如橡胶等的具有弹性的弹性材料、调节导电弹性层的阻抗的诸如炭黑或离子导电材料等的导电材料，并且如果需要，可以添加通常添加到橡胶中的材料，诸如软化剂、增塑剂、硬化剂、硫化剂、硫化促进剂、抗氧化剂、诸如二氧化硅或碳酸钙等的填料、等等。通过用添加有通常添加到橡胶中的材料的混合物覆盖导电轴14A的外周表面而形成导电弹性层。为了调节阻抗值，可使用其中分散有以电子和/或离子用作电荷载体的导电材料(比如混合在复合材料中的炭黑或离子导电剂)的物质等作为导电剂。此外，上述弹性材料可以是泡沫。
形成上述构成充电层14B的表面层来防止异物(例如调色剂等)污染等。表面层的材料不受特别的限制，可以采用树脂、橡胶等中的任一种。示例包括聚酯、聚酰亚胺、共聚物尼龙、硅树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-四氟乙烯共聚物、三聚氰胺甲醛树脂、氟橡胶、环氧树脂、聚碳酸酯、聚乙烯醇、纤维素、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等等。
可以通过在表面层中包含导电材料来调节阻抗值。具有小于或等于3微米颗粒直径的材料适于用作这种导电材料。
可使用其中分散有以电子和/或离子用作电荷载体的导电材料(比如混合在复合材料中的炭黑或导电金属氧化物颗粒或离子导电剂)的物质等作为导电剂，该导电剂的作用是调节阻抗值。
作为用于调节阻抗值的导电颗粒的导电金属氧化物颗粒是诸如氧化锡、掺锑氧化锡、氧化锌、锐钛型氧化钛、ITO等的导电颗粒。假如导电金属氧化物颗粒是以电子作为电荷载体的导电剂，则可以使用任何物质并且该物质不受特别限定。这些物质可以单独使用，可以两种或更多种组合使用。此外，颗粒直径可以是任意的，只要不对本发明产生不利影响即可。从调节阻抗值和强度的观点出发，优选氧化锡、掺锑氧化锡以及锐钛型氧化钛，更优选氧化锡和掺锑氧化锡。
通过这种导电材料来控制阻抗，表面层的阻抗值不会随着环境条件而变化，从而获得稳定的特性。
使用氟树脂或硅树脂作为上述表面层。特别优选由氟改性丙烯酸酯聚合物构成表面层。此外，可以向该表面层中添加微粒。这样，该表面层变成疏水性的，并且可用于防止异物粘附到充电辊14上。此外，可以添加绝缘颗粒，比如氧化铝或氧化硅，以便为充电辊14的表面提供凸性和凹性，并且使相对感光鼓12滑动和摩擦时的负荷减轻，从而改善充电辊14和感光鼓12相互之间的耐磨性。
下面将详细介绍充电辊14和清洁辊100的安装结构。
如图3所示，在本示例性实施例中，充电辊14和清洁辊100通过一对轴容纳件110而被组装到单个框架120上，并且容纳在框架120内。感光鼓12也被组装到框架120上，从而使这些部件成为一个单元。
如图4A和4B所示，每个轴容纳件110均形成为平坦的长方体形(块状)，并且是单个结构。轴容纳件110由诸如聚缩醛或聚碳酸酯等具有高刚度、良好滑动性以及优异耐磨性的合成树脂材料形成。为了进一步改进耐磨性，可在合成树脂材料中包含玻璃纤维或炭纤维等。
在轴容纳件110中形成有两个沿着纵向方向(图4A和图4B中的垂直方向)以预定间隔设置的轴容纳孔112、114。设在充电辊14的轴14A的端部处的支撑部分14a可转动地穿过一个轴容纳孔112插入。设在清洁辊100的轴100A的端部处的支撑部分100a可转动地穿过另一轴容纳孔114而插入。此外，如图所示，轴容纳孔114的内径形成得大于轴100A(支撑部分100a)的轴径。
在充电辊14处，轴14A两端处的支撑部分14a被可转动地支撑在所述对轴容纳件100中，在清洁辊100处，轴100A两端处的支撑部分100a被可转动地支撑在所述对轴容纳件110中，充电辊14和清洁辊100的相对位置基本保持不变，这是由于清洁辊100的轴100A的支撑部分100a在与充电辊14相对一侧处抵靠轴容纳孔114的内周面部分114A上并由该内周面部分114A支撑，以及由于清洁辊100以预定载荷推靠充电辊14。如上所述，海绵层100B沿着充电辊14的外周面弹性变形，从而形成压区部分101(见图2)。抵靠并这样支撑清洁辊100的轴100A的支撑部分100a的轴容纳孔114为沿压接触充电辊14的方向(箭头8的方向)为轴100A的支撑部分100a提供一定自由度的结构。
如图3所示，在框架120的主体部分122上，在沿着充电辊14和清洁辊100的轴向方向的两个端部(图3中的左侧端部和右侧端部)处一体地设置有一对安装部分124，上述一对轴容纳件100安装到该对安装部分124上。
在安装部分124中形成有沿着安装部分124延伸的方向延伸的导向槽126。轴容纳件110装配在该导向槽126内，并设置在导向槽126的远端侧，并且能够在由导向槽126引导的同时沿着其中安装部分124延伸的方向(接近以及离开感光鼓12的方向)滑动。
该对安装部分124的外侧表面侧形成得较厚，并且其远端侧延伸出。在其远端部分处设有一对可转动地支撑感光鼓12的轴容纳部分132。在该对轴容纳部分132中同轴地形成有轴容纳孔134。设置在轴12A的端部处的支撑部分12a被可转动地穿过轴容纳孔134插入，从而可将感光鼓12和充电辊14以及清洁辊100一起组装到框架120上。
在导向槽126内的近端侧设置有压缩螺旋弹簧128，该弹簧128朝感光鼓12推动轴容纳件110。由于这些压缩螺旋弹簧128的弹簧力，而使得轴容纳件110被推向感光鼓12(沿箭头8的方向)，从而使充电辊14压接触感光鼓12。这样，当感光鼓12转动时，充电辊14随着感光鼓12得转动而转动，并对感光鼓12进行充电。此外，清洁辊100随着充电辊14的转动而转动，并且清洁充电辊14。
下面介绍本示例性实施例的操作。
如图5和图6所示(图6是图5的放大视图)，由于使清洁辊100压接触充电辊14，因此在清洁辊100处由于该压接触力而发生挠曲。
图7表示用作清洁辊100的海绵层100B多孔弹性体的应力-挠曲曲线。使50mm的金属盘与50×380×380mm的块状多孔弹性体(采用由Inoac Corporation制造的RR80)干涉。测量与干涉相对应的应力，从而确定该应力和挠曲率(也被称作压缩率)之间的关系。
在该应力-挠曲曲线中，在增加多孔弹性体的干涉的方向(施加载荷的方向挠曲率增加的方向)和减小干涉的方向(去除载荷的方向挠曲率减少的方向)上存在滞后现象。由于沿施加载荷方向应力值相对于挠曲量较大，因此在计算最大允许压缩率α时采用施加载荷时的曲线。
这里，在多孔弹性形体的挠曲率为10％至40％的范围内，作为待测量对象的该多孔弹性体表现出所谓海绵的机械特性(即，即使干涉增加，应力值也不会增加)。
因此，当多孔弹性体处于在施加与平均应力P[kPa]的200％相对应的应力时的压缩率下，该多孔弹性体的泡孔受到压缩并变得几乎被压碎；该平均应力P[kPa]是指多孔弹性体的挠曲率为10％至40％时的平均应力(下文偶尔简称为“平均应力P”)。
在大于或等于平均应力P[kPa]的200％的应力下，产生永久压缩应变，并且外部添加剂不能够进入多孔弹性体的泡孔内。对充电辊上的粘附在多孔弹性体的泡孔内并返回到充电辊和感光鼓的外部添加剂和调色剂不再具有清洁功能。因此，在确定最大允许压缩率α时，施加到多孔弹性体上的极限应力是相当于平均应力P的200％的应力。
具体地，根据在多孔弹性体的10％至40％的挠曲率范围内的应力值的平均值确定平均应力P＝11.8[kPa]。为该平均值P[kPa]的200％的应力P’[kPa]为P×200(％)/100＝23.6[kPa]。对应于P’的压缩率，即最大允许压缩率α为56％。
这里，如果海绵层100B的干涉过大，则充电辊14的阻抗升高，并且会出现诸如在打印样品上形成条纹等问题，并且还存在缩短充电辊14的使用寿命的问题。
因此，海绵层100B与充电辊14的干涉((R1+R2)-L)必须小于基于最大允许压缩率α而得到的干涉(T×α/100，其中T为海绵层100B的厚度)。即，T×α/100＞(R1+R2)-L。
表1表示在实例1至5中，当尺寸(比如清洁辊100的外径等)改变时，充电辊14在各种条件下沿轴向方向的清洁性能。
表1
在本示例中，充电辊14的外径为14，充电辊14的轴14A的外径为8，而清洁辊100的外径为10、9、8。清洁辊100的海绵层100B的材料为RR80，厚度T为2mm、3mm。清洁辊100的轴100A的外径根据清洁辊100的外径为6、5、4。
将这些清洁辊100安装在由富士施乐株式会社制造的成像装置中。在高温高湿度环境(28C，85％)下打印50,000张，之后，在低温低湿环境(10C，15％)下进行打印测试。根据在经过50,000张之后在低温低湿环境下的半色调图像中不存在/存在彩色条纹，并基于以下标准评价图像质量○没有诸如彩色条纹等缺陷△产生非常轻的彩色条纹×产生彩色条纹此外，在经过50,000张之后，基于以下用于充电辊的标准从视觉上评价充电辊14的污染○几乎没有粘附任何异物△局部粘附有轻微异物(在辊上可以模糊地看到白色部分和黑色部分)×局部固定有异物(在辊上可以清晰地看到白色部分和黑色部分)这里，在评价中“△”表示几乎不会引起任何问题的水平，而“○”表示更好。
在表1中阴影区域的条件下，海绵层100B的最大压缩率α小于56％(最大干涉小于0.56T)，并且海绵层100B的中间部分的压缩率为6％或更大，在充电辊14的整个轴向方向区域上没有出现彩色条纹或污染。
这里，与海绵层100B的厚度为2mm的情况相比，在海绵层100B的厚度为3mm的情况下，压缩率减小的量相当于海绵层厚度变大的量。因此，满足条件T×α/100＞(R1+R2)-L＞B＞0的范围要比2mm的情况宽。下面将给出海绵层100B的厚度为2mm的情况的描述。
当海绵层100B的厚度为2mm时，海绵层100B的最大干涉为T×α/100＝2×0.56/100＝1.12mm。因此，在表1中，查看海绵层100B的干涉为1mm、1.12mm以及1.25mm的情况，当干涉为1.12mm和1.25mm时，在充电辊14的端部处出现外部添加剂和调色剂的薄膜，充电辊14的体积阻抗率增加，并且尤其在整个均匀图像中出现明显的彩色条纹等。即，获得了支持T×α/100＞(R1+R2)-L的结果。
另一方面，当海绵层100B的中间部分的压缩率小于或等于5％时，在充电辊14的中间部分，可以看到在半色调图像中出现彩色条纹，并且在充电辊14的中间部分出现了污染。
图8表示当清洁辊100的轴100A的外径为6、5、4时在海绵层100B的中间部分的干涉和在端部的干涉的比较结果。
从这些结果可以看出，海绵层100B的中间部分的干涉小于端部的干涉，并且，清洁辊100的轴100A的外径越小，中间部分的干涉与端部干涉的比就越大。即，轴100A的直径越小，轴100A的挠曲量就越大，从而海绵层100B的中间部分的压缩率就越小。
海绵层100B的外径尺寸具有公差。具体地，在使用小直径清洁辊100(5至15)的情况下，如果海绵层100B的厚度为大约1mm至4mm，则公差为0.05mm至0.1mm。
如果将该公差转换为相对于海绵层100B厚度的压缩率，则压缩率会产生3％至5％的差量(dispersion)。压缩率较小的情况尤其会受到该公差的影响。
因此，在表1中，在海绵层100B的中间部分的压缩率小于或等于5％的情况下，基本上，很可能出现海绵层100B的干涉沿外周方向变为0的部分(海绵层100B没有与充电辊14干涉的部分)。当这样使海绵层100B的干涉沿外周方向为0时，清洁充电辊14的能力变差，不能进行良好的清洁，从而充电辊14出现污染。
因此，当考虑到海绵层100B的外径尺寸的公差时，必须使海绵层100B的中间部分的压缩率大于6％。
如图6所示，假设充电辊14的轴14A的两个端部的轴心和清洁辊100的轴100A的两个端部的轴心之间的间距为L，充电辊14的半径为R1，清洁辊100的半径为R2，则海绵层100B的两个端部与充电辊14的干涉为(R1+R2)-L。
此外，假设轴100A的轴向方向的中间部分的挠曲量为B，则海绵层100B的中间部分与充电辊14的干涉为(R1+R2)-L-B，并且当沿轴100A的轴向方向观察各个剖面处的干涉时，该干涉(R1+R2)-L-B为最小值。
由于干涉必须大于0，即(R1+R2)-L-B＞0，因此获得关系式(R1+R2)-L＞B。此外，由于轴100A的轴向方向的中间部分的挠曲量B＞0，因此(R1+R2)-L＞B＞0。
根据上述，可得到关系式T×α/100＞(R1+R2)-L＞B＞0。通过满足该条件，可以获得通过充电辊14对感光鼓12进行充电的良好性能以及通过清洁辊100对充电辊14进行清洁的良好性能。
此外，还可以提供一种成像装置10，其中，即使清洁辊100的轴100A具有小的直径，也不会发生诸如清洁性能下降、充电辊14阻抗升高、在输出图像上出现条纹等问题，并且可以提供紧凑且低成本的成像装置10。
以上已经给出了根据本发明示例性实施例的详细说明，但是本发明并不局限于此，并且可以在本发明的范围内时以各种其他形式实施。
例如，充电辊14被设置成接触感光鼓12的下部，并且清洁辊100被设置成接触充电辊14的下部。然而，感光鼓12、充电辊14以及清洁辊100之间的位置关系并不局限于此。例如，本发明也可以应用于这样的结构，其中充电辊被设置成接触感光鼓的上部，并且清洁辊被设置成接触充电辊的上部，等等。
此外，考虑到使成像装置更为紧凑，在上述示例性实施例中举例说明了充电辊通过感光鼓而转动。然而，该成像装置还可以包括驱动充电辊并使该充电辊转动的专门驱动机构。
此外，应用本发明的成像装置并不局限于该四循环系统结构，在该四循环系统结构中，如在上述示例性实施例中的那样，通过使用转动显影设备18在感光鼓12上重复四次调色剂图像的形成。例如，即使在黄色、品红色、青色和黑色成像单元沿着中间转印带的移动方向平行设置的结构中，本发明也可以用于各成像单元的感光鼓、充电辊以及清洁辊。
具有上述结构的清洁辊不仅清洁充电辊，而且也可以清洁任何围绕轴转动的可转动体的表面。
为了图示和描述的目的提供了对本发明示例性实施例的前述描述。并不意在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式。明显地，对于本领域技术人员来说，多种修改和变化都是显而易见的。为了最好地解释本发明的原理及其实际应用而选择并介绍了这些示例性实施例，由此使本领域的其它技术人员能够理解本发明的各种实施例并且设想适于特殊应用的各种修改。本发明意在通过所附权利要求及其等同物来限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种成像装置，该成像装置包括通过接收驱动力而转动的图像载体；抵靠所述图像载体并对该图像载体进行充电的充电辊，该充电辊包括被可转动地支撑的轴；以及抵靠并清洁所述充电辊的清洁辊，该清洁辊包括被可转动地支撑的轴，并且在该轴周围设有多孔弹性层；其中所述成像装置满足关系式T×α/100＞(R1+R2)-L＞B＞0其中，L[mm]为所述清洁辊轴的两个端部的轴心与所述充电辊轴的两个端部的轴心之间的间距，R1[mm]为所述充电辊的半径，T[mm]为所述多孔弹性层的厚度，R2[mm]为所述清洁辊的半径，B[mm]为所述清洁辊轴的轴向方向的中间部分的挠曲量，而α[％]为压缩所述多孔弹性层时应力-挠曲曲线的最大允许压缩率，在此，最大允许压缩率α[％]为在压缩所述多孔弹性层时的应力-挠曲曲线中，多孔弹性层的压缩率为10％到40％的应力的平均值为平均应力P[kPa]时，将该平均应力P[kPa]的200％的应力施加到所述多孔弹性层时的多孔弹性层的最大压缩率。
2.如权利要求1所述的成像装置，其中，所述多孔弹性层由聚氨酯橡胶材料或聚氨酯树脂的泡沫形成。
3.如权利要求1所述的成像装置，其中，所述多孔弹性层包括聚氨基甲酸酯。
4.如权利要求1所述的成像装置，其中，所述清洁辊轴包括易切削钢或不锈钢。
5.如权利要求1所述的成像装置，其中，所述充电辊具有表面层，该表面层主要由含氟树脂或硅树脂形成。
6.如权利要求5所述的成像装置，其中，所述表面层包括氟改性丙烯酸酯聚合物。
7.如权利要求1所述的成像装置，其中，所述充电辊通过所述图像载体转动。
8.如权利要求1所述的成像装置，其中，所述充电辊通过驱动机构而转动。
9.一种充电装置，该充电装置包括抵靠图像载体并为该图像载体充电的充电辊，调色剂图像将形成在该图像载体上，所述充电辊包括被可转动支撑的轴；以及抵靠并清洁所述充电辊的清洁辊，该清洁辊包括被可转动地支撑的轴，并且在该轴周围设有多孔弹性层，其中所述充电装置满足关系式T×α/100＞(R1+R2)-L＞B＞0其中，L[mm]为所述清洁辊轴的两个端部的轴心与所述充电辊轴的两个端部的轴心之间的间距，R1[mm]为所述充电辊的半径，T[mm]为所述多孔弹性层的厚度，R2[mm]为所述清洁辊的半径，B[mm]为所述清洁辊轴的轴向方向的中间部分的挠曲量，而α[％]为压缩所述多孔弹性层时应力-挠曲曲线的最大允许压缩率，在此，最大允许压缩率α[％]为在压缩所述多孔弹性层时的应力-挠曲曲线中，多孔弹性层的压缩率为10％到40％的应力的平均值为平均应力P[kPa]时，将该平均应力P[kPa]的200％的应力施加到所述多孔弹性层时的多孔弹性层的最大压缩率。
10.如权利要求9所述的充电装置，其中，所述多孔弹性层由聚氨酯橡胶材料或聚氨酯树脂的泡沫形成。
11.如权利要求9所述的充电装置，其中，所述多孔弹性层包括聚氨基甲酸酯。
12.如权利要求9所述的充电装置，其中，所述清洁辊轴包括易切削钢或不锈钢。
13.如权利要求9所述的充电装置，其中，所述充电辊具有表面层，该表面层主要由含氟树脂或硅树脂形成。
14.如权利要求13所述的充电装置，其中，所述表面层包括氟改性丙烯酸酯聚合物。
15.如权利要求9所述的充电装置，其中，所述充电辊通过所述图像载体而转动。
16.如权利要求9所述的充电装置，其中，所述充电辊通过驱动机构而转动。
17.一种用于清洁具有被可转动支撑的轴的可转动体的清洁装置，该清洁装置包括抵靠并清洁所述可转动体的清洁辊，该清洁辊包括被可转动地支撑的轴，并且围绕该轴设有多孔弹性层，其中，所述清洁装置满足关系式T×α/100＞(R1+R2)-L＞B＞0其中，L[mm]为所述清洁辊轴的两个端部的轴心与所述可转动体的所述轴的两个端部的轴心之间的间距，R1[mm]为所述可转动体的半径，T[mm]为所述多孔弹性层的厚度，R2[mm]为所述清洁辊的半径，B[mm]为所述清洁辊轴的轴向方向的中间部分的挠曲量，而α[％]为压缩所述多孔弹性层时应力-挠曲曲线的最大允许压缩率，在此，最大允许压缩率α[％]为在压缩所述多孔弹性层时的应力-挠曲曲线中，多孔弹性层的压缩率为10％到40％的应力的平均值为平均应力P[kPa]时，将该平均应力P[kPa]的200％的应力施加到所述多孔弹性层时的多孔弹性层的最大压缩率。
18.如权利要求17所述的清洁装置，其中，所述多孔弹性层由聚氨酯橡胶材料或聚氨酯树脂的泡沫形成。
19.如权利要求17所述的清洁装置，其中，所述多孔弹性层包括聚氨基甲酸酯。
20.如权利要求17所述的清洁装置，其中，所述清洁辊轴包括易切削钢或不锈钢。
全文摘要
本发明提供了一种成像装置、充电装置以及清洁装置，该成像装置具有包括被可转动地支撑的轴的充电辊和抵靠该充电辊的清洁辊。该清洁辊包括被可转动地支撑的轴以及围绕该轴设置的多孔弹性层。所述成像装置满足关系式T×α/100＞(R1+R2)－L＞B＞0，其中，L[mm]为所述清洁辊轴的两个端部的轴心与所述充电辊轴的两个端部的轴心之间的间距，R1[mm]为所述充电辊的半径，T[mm]为所述多孔弹性层的厚度，R2[mm]为所述清洁辊的半径，B[mm]为所述清洁辊轴的轴向方向的中间部分的挠曲量，而α[％]为根据应力－挠曲曲线的最大允许压缩率。
文档编号G03G15/00GK1967399SQ200610139218
公开日2007年5月23日 申请日期2006年9月18日 优先权日2005年11月18日
发明者松本充博, 半田修 申请人:富士施乐株式会社