专利名称：充电装置和图像形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种充电装置和一种包含该充电装置的图像形成设备，该充电装置将用于通过电子照相印刷方法进行图像形成的图像形成设备中的感光器的表面充电到均匀电势。
背景技术：
在通过电子照相印刷方法的图像形成处理中，对感光器表面顺序地进行充电过程、曝光过程、显影过程和转印过程。
在充电过程中，使用充电装置把感光器的表面充电到均匀的电势。
一种充电装置是不接触感光器表面的非接触式充电装置。这种非接触式充电装置通过从供有高压电的电极放电，从而充电感光器表面。
在使用直径从几十微米到150微米的充电器线的充电装置中，在放电期间，由于高压电力的应用而从充电器线产生臭氧，而臭氧污染环境。
由于这个问题，有一种可选的使用针电极的充电装置，在施加高压电源时使用该充电装置所产生的臭氧量较小。在这种针电极中，多根针沿着与感光器表面的移动方向相垂直的方向布置，并向着感光器的表面突出。在使用中，产生高压电场的部分的附近的污垢和尘土被吸附在针电极的针上。如果忽略这一问题，将不可能从针电极执行适当的放电。
因此，如在日本特许公开H11-338265中描述的，在这种现有技术的充电装置中，一对衬垫部件设置成相互面对且针电极的针夹在它们之间，以便该衬垫部件可沿多根针的布置方向移动。通过沿多根针的布置方向移动这些衬垫部件，促使这些衬垫部件按顺序地接触多根针的表面，从而消除粘附到针的污垢和尘土。
然而，设置于这种现有技术充电装置的衬垫部件由例如毡等的材料制成。因此，不能对这些衬垫部件施加充分的弹力，并且可以容易地使针电极的针的端部变形。此外，毡的纤维可能由于与针的接触而被切割，且毡的松散部分可粘附到针的表面，从而弄脏针电极。而且，由于衬垫部件接触与针的布置方向相平行的针的侧面，因此不能可靠地清洁针的整个尖端部分，由于高压电场的施加，该尖端部分是灰尘最容易粘附的针的部分。
本发明的目的是提供一种充电装置，在使用该充电装置时，通过沿所述针的排列方向并越过针的尖端移动其中嵌有针电极的多根针的端部的弹性部件，可以可靠地清洁针的整个尖端部分，而不发生针的变形或纤维的粘附；和提供包含这种充电装置的图像形成设备。
发明内容
在本发明中，提供了针电极和清洁部件。多根针成直线地排列在针电极上并向着感光器的表面突出。清洁部件布置成可沿多根针的排列方向在感光器表面和针电极之间移动。当清洁部件移动时，按排列顺序的多根针的每一根的尖端部分，在从清洁部件的表面嵌入清洁部件的内部后，退出到清洁部件的外部。
图1是图像形成设备的剖视图，根据本发明实施例的充电装置应用到该图像形成设备；图2(A)是充电装置的主要部分的正视剖视图，而图2(B)是该部分的侧视图；图3是示出借助清洁辊的清洁操作的图；图4是示出针电极的针嵌入清洁辊的长度的图；图5是充电装置的侧视图；和图6是根据本发明另一实施例的充电装置的侧视图。
具体实施例方式
下面将结合附图详细描述本发明的优选实施例。图1是图像形成设备100的剖视图，根据本发明实施例的充电装置1应用于该图像形成设备100。至于在纸(包括例如OHP透明胶片等的记录介质)上形成图像的图像形成模式，这种图像形成设备100具有复印机模式、打印机模式和传真机模式。这些模式由操作者选择。借助这种图像形成设备100可以进行在所述纸的两个表面上均形成图像的双面打印。
图像形成设备100包括原件读取单元10、供纸单元20、图像形成单元30，出纸单元40和图中未示出的操作面板部分等。原件读取单元10布置在图像形成设备100的主体的上部，并包括稿台玻璃11、原件托盘12、扫描装置13等等。扫描装置13包括光源14、反射镜15A至15C，光学透镜16和CCD(电荷耦合器件)17。光源14把光射到位于稿台11之上的原件上，或者射到正从原件托盘12传送在原件传送路径R上的原件上。反射镜15A至15C，将原稿反射的光引导到光学透镜16。该光学透镜16使得由反射镜15A至15C所引导的反射光在CCD17上成像。而且，CCD17输出与该反射光对应的电信号。
供纸单元20布置在所述主体的下部，并包括供纸托盘21和搓纸辊22。供纸托盘21存放用来在图像形成期间供给到图像形成单元30的纸。并且，搓纸辊22随着旋转逐一地供给存放在供纸托盘21中的纸张。
图像形成单元30布置在原件读取单元10的下方，并包括挡纸辊51、激光扫描单元(以下称为LSU)37、硒鼓31和定影装置36。充电装置1、显影装置33、转印装置34和清洁器单元35沿图1中的箭头的方向按次序布置在硒鼓31的周围，该方向是硒鼓31的旋转方向。挡纸辊51把从供纸单元20供入的纸张引导入硒鼓31和转印装置34之间。在该图像形成单元30中限定纸传送路径S1和S2。
出纸单元40布置在供纸托盘21的上方，并包括出纸辊41和出纸托盘42。出纸辊41把已经通过沿纸传送路径S1传送到的纸张排出到出纸托盘42上。并且，出纸托盘42存放一沓已经从出纸辊41排出的纸张。
出纸辊41可以向前和向后旋转。当在一张纸的两个面上均形成图像时，在一个面上已完成图像形成的纸张通过纸传送路径S1被送入出纸辊41。这时，出纸辊41沿着把纸张排入出纸托盘42的方向旋转。在纸张的后边缘通过出纸辊41之前，出纸辊41沿相反的方向旋转，仍然处于夹紧纸张的状态。纸张沿纸传送路径S1按相反的方向通过，并被传送到纸传送路径S2中并在传送路径S2中被正反面翻转，随后在其背面朝向硒鼓31的状态下接受调色剂图像的誊印。在纸张的两个面上均已形成图像后，纸张由出纸辊41排入出纸托盘42。
当按下设置在操作面板部分上的启动键时，该图像形成设备100通过旋转搓纸辊22把纸张供入纸传送路径S1。已供给的该纸张被传送到挡纸辊51。
当该纸张的前边缘已到达挡纸辊51时，挡纸辊51停止旋转。然后，当纸张的前边缘在硒鼓31和转印装置34之间与硒鼓上形成的调色剂图像的前边缘匹配时，挡纸辊开始旋转。
在根据从操作面板部分输入的条件进行图像处理后，已由原稿读取单元10读取的图像数据作为打印数据被传输到LSU37。基于上述图像数据，LSU37在硒鼓31的表面上产生静电潜像，该硒鼓31已借助充电装置1，通过由图中未示出的多棱镜和各种透镜在其上照射激光而被充电到预定电势。此后，附着于被设置在显影装置33中的磁性辊33A的表面的调色剂根据硒鼓31表面上的电势差被吸附到硒鼓31的表面并附着到那里，因而通过把静电潜像转化成调色剂图像而使静电潜像可见。
在硒鼓31表面上的该调色剂图像借助转印装置34被誊印到纸张的表面上。在该转印过程之后，硒鼓31表面上的剩余调色剂由清洁器单元35回收。
在完成转印过程后，纸张通过经过定影装置36而经受热和压力，而调色剂图像熔化并附着到纸表面。在调色剂图像被这样定影后，纸张由出纸辊41排入出纸托盘42。
图2(A)和图2(B)分别是示出该充电装置1的主正视剖面图和侧视图。该充电装置1包括针电极2、支架3、支撑元件4、清洁辊5、致动轴6和壳体7。该充电装置7布置在硒鼓31的上方。
针电极2由薄带形金属材料制成，而且，多根针2A从其下边缘部分在其全长上以固定的间隔向下突出。所述的多根针2A沿着与针电极2的长度方向相平行的X方向布置。该X方向对应于权利要求的“排列方向”。该充电装置1被布置成使得针电极2的X方向平行于硒鼓31的轴向方向。针电极2的长度大于硒鼓31的圆周表面在其轴向方向的长度。
支架3由例如树脂等的绝缘材料制成，并且它包括支撑部分3A和终端部分3B。支撑部分3A支撑针电极2。该支撑部分3A的长度大于排列所述多根针2A的范围。支撑部分3A在其与X方向垂直的截面上具有如图2(A)中的剖面线所示的恒定的横截面形状。终端部分3B支撑未在图中示出的终端。这些终端连接到未在图中示出的高压电源，并连接到所述针电极2。
支撑元件4的下表面是敞开的，并且从上方安装在支撑部分3A的外部。凸起4A和4B形成于支撑元件4的内表面上。在垂直方向上，支撑元件4把支撑部分3A夹在支撑元件4的上部内表面和凸起4A、4B之间，而在水平方向上，支撑元件4把支撑部分3A夹在支撑元件4的内侧壁表面之间。因此，支撑元件4的移动(包括其旋转)由与X方向相垂直的其内壁表面来调整。
清洁辊5，即权利要求书中的“清洁部件”，由支撑元件4的下端部分支撑以便可旋转。如清洁辊5的一个例子，该清洁辊5可以是由包含大约10％重量的例如铝粉等的抛光材料的EPDM(三元乙丙橡胶)类橡胶材料或烯类橡胶材料等制成的弹性元件。该抛光材料的硬度应当设置为低于针电极2的原料(例如可以是不锈钢)的硬度，而高于例如调色剂等的污垢或尘土的硬度。针2A的尖端部分从清洁辊5的圆周表面向内嵌入清洁辊5的内部。
对于制成清洁辊5的弹性材料，可通过实验从目前已知的橡胶材料和树脂材料选择适当的材料，只要该材料可以弹性地变形而不易被刺入它并从它退出的针2A切割。并且，对于抛光材料，可以使用从目前已知的材料中适当选取的材料，并且可以通过目前已知的方法将其并入弹性材料，只要该材料能够从针2A的表面消除尘土和调色剂而不施加任何损害到针2A的表面。
致动轴6对应于权利要求书中的“轴元件”，且其后侧端部固定在支撑元件4的孔部分4C中。致动轴6的未在图中示出的前侧端部从支架3前部突出。
壳体7在支架3的全长上安装在支撑元件4的上方。该壳体7防护该针电极2。
当高压电源通过安装在终端部分3B上的终端施加到针电极2时，施加的电场集中在针电极2的多根针2A的每根针的尖端部分，从而在这些部分可以容易地产生放电。因此，从多根针2A的每根针到硒鼓31的表面产生放电。并且，由于这种放电，硒鼓31的表面被充电到预定电势。
至少在排列多根针2A的范围内，与X方向相垂直的支撑部分3A的横截面形状是恒定的。支撑元件4安装在支撑部分3A的外部。支撑元件4布置成以便于限制其在与X方向相垂直的其表面内的移动(包括其旋转)。支撑元件4由支撑部分3A导向，使得至少在排列多根针2A的范围内是可移动的并且沿X方向往复运动。
图3是示出借助清洁辊5的清洁操作的图。当支撑元件4沿X方向移动时，清洁辊5也与支撑元件4一起移动。此时，多根针2A的每根针按顺序地嵌入清洁辊5的圆周表面。由于作用在清洁辊5的圆周表面上的多根针2A引起的阻力，清洁辊5在旋转的同时沿X方向移动。当清洁辊5如此在旋转的同时沿X方向移动时，针2A的尖端部分在已经嵌入清洁辊5的圆周表面的内部后，从该内部退出到外部。
清洁辊5布置在针电极2和硒鼓31的圆周表面之间。该清洁辊5的直径制成尽可能大，只要它不接触硒鼓31的圆周表面。在清洁辊5如此沿X方向移动时，针2A的至少一根的尖端部分总是从清洁辊5的圆周表面嵌入清洁辊5。清洁辊5在沿X方向移动时旋转，使得由针2A的尖端部分引起的对清洁辊5的圆周表面的损伤，以及由清洁辊5的圆周表面引起的针2A的变形降至最小极限。
用于清洁辊5的支撑元件4的支撑位置被设置成使得从每根针2A的端部起的预定长度的尖端部分嵌入清洁辊5的圆周表面。更具体地，如图4所示，当针2A的长度L1为1.5mm时，它们的放电区域的长度L2是0.1～0.2mm。嵌入距离L4为0.6～1.0mm。当针2A嵌入清洁辊5时，针2A中的弹性变形发生在从放电区域L2起的长度L3＝0.3～0.4mm的范围内。
当清洁辊5与支撑元件4沿X方向移动时，在每根针2A的尖端部分逐渐从其端部刺入清洁辊5的内部后，然后，该尖端部分逐渐缩回并暴露到外部。在这过程中，针2A的整个尖端部分接触制成清洁辊5的弹性材料，并由该弹性材料包含的抛光材料抛光。由于在清洁辊5旋转的同时，多根针2A按顺序地插入清洁辊5并从清洁辊5缩回，因此，至少每对的两根邻接的针2A以不同的位置嵌入清洁辊5的圆周表面。因此，以可靠的方式清洁了针2A的尖端部分的整个表面。
图5是充电装置1的侧视图。该充电装置1在其上侧包括致动轴6。致动轴6的长度近似等于支架3的全长。致动轴6的后侧的端部固定在支撑元件4的孔部分4C中。在支架3的前端部分上形成装配部分9。该装配部分9具有与终端部分3B近似相同的外形。轴承元件8固定到装配部分9的后表面侧。轴承元件8使用了与支撑元件4相同的部件，并在其上部设置有孔部分4C。轴承9A形成于装配部分9的上表面上。
致动轴6穿过轴承元件8的孔部分4C和装配部分9的轴承9A。把手6A装配在致动轴6的前侧的端部上。在充电装置1安装在图像形成设备100内的状态下，端部支撑部分3A、轴承元件8和装配部分9位于硒鼓31表面上的图像形成区域W的范围之外。此外，在不进行清洁的状态下，支撑元件4位于等待位置中，该等待位置设置在硒鼓31表面上的图像形成区域W之外的区域中。支撑元件4、端部支撑部分3A、轴承元件8和装配部分9不妨碍硒鼓31表面上的图像形成。
当操作者希望清洁针电极2时，他抓住把手6A并沿X方向来回拉致动轴6。通过这么做，支撑元件4沿X方向来回移动，同时由支撑部分3A导向，并且同时由支撑元件4支撑的清洁辊5旋转，针电极2的多根针2A按顺序地嵌入清洁辊5的表面。
当针电极2的多根针2A的尖端部分按顺序地刺入清洁辊5的内部并从清洁辊5的内部缩回时，由于每根针2A的尖端部分的整个区域接触清洁辊5，并且没有发生针2A的变形和纤维的粘附，因此，可以以可靠的方式清洁针2A的尖端部分的整个表面。
此外，在三个点支撑致动轴6支撑元件4、轴承元件8和轴承9A。因此，可以以平滑的方式沿X方向来回地执行致动轴6的往复操作。
不一定必须使用清洁辊5作为清洁部件；也可接受的是，使用一些在支撑元件4上支撑的以便可旋转的旋转元件。
图6是根据本发明另一实施例的充电装置1的侧视图。在根据该实施例的充电装置1中，代替示出于图2到4的充电装置1的致动轴6，提供了螺杆61和电动机62，并且在支撑元件4的孔部分4C中形成内螺纹部分。电动机62的旋转被传递到该螺杆61。该电动机62是权利要求书所述的驱动源，并且可以正向和反向旋转。该内螺纹部分拧在螺杆61上。
支撑元件4被布置成限制支撑元件4在与排列方向X相垂直的表面内相对于支架3移动。支撑元件4不能绕作为轴线的排列方向X旋转。螺杆61的旋转被转化成沿螺杆61的轴向方向动力，该动力被传递到支撑元件4。通过从电动机62供给到螺杆61的向前方向和向后方向的旋转，可以沿排列方向X来回移动支撑元件4。并且，通过以预定的定时驱动电动机62，可以自动地执行针电极2的清洁。
可以安排紧凑的电动机62装配到充电装置1，从而，当充电装置1安装到图像形成设备100时，该电动机电连接到图像形成设备100的电源单元。也可接受的是，安排电动机62安装到图像形成设备100，从而，当充电装置1安装到该图像形成设备100时，螺杆61的端部在其后侧机械连接到电动机62的旋转轴。
最后，在本发明实施例的上述说明中，所有的特征以例子的方式示出，并且不应被认为对本发明具有限制性。本发明的范围不由上述实施例的任何特征限定，而是仅由所附权利要求书的范围限定。此外，权利要求书中的要素的等同物以及在权利要求书的合法且适当的范围内的变体也被认为被包括在本发明的范围内。
权利要求
1.一种充电装置，包括针电极，在该针电极中，向着感光器表面突出的多根针成直线地排列；和清洁部件，其布置在所述感光器表面和所述针电极之间，以便可沿所述多根针的排列方向移动；其中，在所述清洁部件的移动期间，在所述多根针的每一根的尖端部分按顺序地从所述清洁部件的表面嵌入该清洁部件的内部后，该尖端部分退出到该清洁部件的外部。
2.如权利要求1所述的充电装置，还包括支架，它保持所述针电极，并且，至少在所述多根针的排列方向的范围内，该支架的与所述排列方向相垂直的横截面形状是恒定的；和支撑元件，其通过所述支架保持，并布置成以便限制其在与所述排列方向相垂直的方向上移动，并且该支撑元件以可旋转的方式支撑所述清洁部件。
3.如权利要求2所述的充电装置，其中，在所述清洁部件的移动期间，所述多根针的至少一根嵌入所述清洁部件的所述内部。
4.如权利要求2所述的充电装置，还包括轴部件，其第一端部固定到所述支撑元件，而其第二端部暴露在所述支架的前端部分，并且该轴部件沿所述排列方向支撑在该支架的两个点上，以便沿该排列方向可移动。
5.如权利要求3所述的充电装置，还包括轴部件，其第一端部固定到所述支撑元件，而其第二端部暴露在所述支架的前端部分，并且该轴部件沿所述排列方向支撑在该支架的两个点上，以便沿该排列方向可移动。
6.如权利要求2所述的充电装置，还包括螺杆，其由所述支架支撑以便可绕与所述排列方向相平行的轴线旋转，并且该螺杆具有螺纹部分，该螺纹部分的长度等于或长于所述排列范围；螺纹元件，其固定到所述支撑元件并接合在该螺杆上；和驱动源，其对该螺杆提供正向和反向旋转。
7.如权利要求3所述的一种充电装置，还包括螺杆，其由所述支架支撑以便绕与所述排列方向相平行的轴线自由旋转，并且该螺杆具有螺纹部分，该螺纹部分的长度至少等于所述排列范围；螺纹元件，其固定到所述支撑元件并接合在该螺杆上；和驱动源，其对该螺杆提供正向和反向旋转。
8.如权利要求1所述的充电装置，其中所述清洁部件被设置到等待位置，该等待位置处于所述光敏表面的图像形成区域之外的所述排列方向范围内。
9.如权利要求1所述的充电装置，其中所述清洁部件由包含抛光材料的弹性材料制成，该抛光材料的硬度低于所述针的原料的硬度。
10.一种借助光敏元件通过电子照相方法进行图像形成的图像形成设备，包括如权利要求1所述的充电装置。
全文摘要
提供了一种针电极和一种清洁部件。多根针成直线地排列在针电极上并向着感光器的表面突出。清洁部件布置成可沿多根针的排列方向在感光器表面和针电极之间移动。当清洁部件移动时，按排列顺序，多根针的每一根的尖端部分，在从清洁部件的表面嵌入清洁部件的内部后，退出到清洁部件的外部。
文档编号G03G15/00GK101034269SQ20071008573
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月8日 优先权日2006年3月10日
发明者安住真一, 藤田庄一, 木津清一, 富依稔 申请人:夏普株式会社