带电装置、处理墨盒、图像形成装置及带电方法

专利名称：带电装置、处理墨盒、图像形成装置及带电方法
技术领域：
本发明涉及到一种在使用电子照相方式的图像形成装置中通过接触带电方式使被驱动旋转的感光体带电的技术。
背景技术：
在电子照相方式的图像形成中，在感光体表面上形成和图像对应的静电潜影。此时，在静电潜影形成之前，需要进行使感光体表面均匀带电的带电处理。其中，感光体的带电方法包括非接触带电方式、接触带电方式二种。
在非接触带电方式中，使用所谓电晕管(corotron)带电器或超电晕管(scorotron)带电器等，通过上述带电器引起的电晕放电，以空气为介质向感光体提供电荷。在这种非接触带电方式中，由于带电器不接触感光体，因此具有可使感光体使用寿命长的优点。但另一方面存在以下缺点伴随电晕放电产生臭氧等副生成物，或者随着放电电极的退化，带电稳定性、均匀性容易下降等。因此，当重视无臭氧化和/或带电稳定性、均匀性的长使用寿命等时，考虑通过接触带电方式使感光体带电。
在接触带电方式中，包括使施加了电压的辊状的橡胶部件和感光体抵接的方法，包括该橡胶部件的辊一般称为带电辊。在下述文献1～5中，公开了利用该带电辊使感光体带电的技术。
但是，带电辊未应用于高处理速度的图像形成装置。
例如在文献1中，带电辊用于处理速度为100mm/秒的中低速的图像形成装置。同样，在文献3中为120mm/秒、在文献4中为约100mm/秒或约150mm/秒、在文献5中为94.2mm/秒，均为中低速的图像形成装置。并且，在市场销售的产品中，也没有具有带电辊且高处理速度的装置。
处理速度与旋转的感光体的圆周面的移动速度一致。因此，高处理速度意味着感光体的旋转速度为高速。因此，通过现有的方法使带电辊抵接到高速旋转的感光体时，由于色粉、纸粉等，在带电辊和感光体的抵接部位会产生伤痕。因此在现有技术中，无法将带电辊用于高处理速度的图像形成装置。
文献1日本国公开专利公报特开平4-268583号公报(1992年9月24日公开)文献2日本国公开专利公报特开平7-49602号公报(1995年2月21日公开)文献3日本国公开专利公报特开平7-128958号公报(1995年5月19日公开)文献4日本国公开专利公报特开平9-90709号公报(1997年4月4日公开)文献5日本国公开专利公报特开2005-107365号公报(2005年4月21日公开)发明内容本发明鉴于上述现有问题而产生，其目的在于，在通过带电辊使高速旋转的感光体带电的图像形成装置中，防止感光体及带电辊上产生伤痕。
本发明人在防止感光体及带电辊上产生伤痕这一点上，注意到感光体和带电辊的抵接部位的表面压力，在市场上流通的带电辊的表面压力均为4.0g/mm2以上，并且带电辊的表面硬度在JIS-A规格下为42°以上。并且，本发明人经过刻苦钻研，发现如果将上述抵接部位的表面压力设定为预定值以下，就可防止伤痕的发生，从而完成了本发明。
即，为了解决上述课题，本发明涉及的带电装置用于使电子照相感光体带电，驱动该电子照相感光体使其以圆周面的速度为225mm/秒以上的方式旋转，该带电装置的特征在于，具有带电辊，该带电辊抵接到上述电子照相感光体，使抵接部位的表面压力大于0.8g/mm2、且为3.5g/mm2以下。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的带电方法用于使电子照相感光体带电，该电子照相感光体被驱动，使其以圆周面速度为225mm/秒以上的方式旋转，其特征在于，使施加了电压的带电辊抵接到上述电子照相感光体，以使抵接部位的表面压力大于0.8g/mm2、且为3.5g/mm2以下。
根据上述构造，由于带电辊和电子照相感光体(以下称为“感光体”)的抵接部位的表面压力大于0.8g/mm2，因此感光体和带电辊之间不会产生滑移(滑动)地使感光体带电。并且，上述表面压力为3.5g/mm2以下，因此即使带电辊抵接到高速旋转的感光体，感光体及带电辊上也基本不会产生伤痕。因此，在通过带电辊使高速旋转的感光体带电的图像形成装置中，可防止感光体及带电辊上产生伤痕。
本发明的其他目的、特征及优点通过以下记载可得以明确。并且本发明的长处通过参照了附图的以下说明可得以明示。


图1表示本发明的一个实施方式，是表示感光体及带电装置的构造的透视图。
图2表示本发明的一个实施方式，是表示图像形成装置整体构造的截面图。
图3表示本发明的一个实施方式，是表示感光体的构造的透视图。
图4表示本发明的一个实施方式，是表示感光体上设置的层构造的部分截面图。
图5表示本发明的一个实施方式，是表示带电辊的构造的透视图。
图6是表示表面压力的计算步骤的流程图。
图7是表示硬度和杨氏模量的关系的图。
图8是表示壁厚和辊隙宽的校正系数的关系的图。
图9表示本发明的一个实施例，是表示使用各种硬度的带电辊调查表面压力和伤痕产生之间的关系的图。
图10表示本发明的一个实施例，是表示带电辊的辊径和使用寿命的关系的图。
图11表示本发明的一个实施例，是表示根据表面压力和伤痕产生的关系及负荷和带电性的关系、探索带电辊的优选硬度的结果的图。
具体实施例方式
根据图1至图8说明本发明的一个实施方式。本实施方式的图像形成装置根据从扫描器、外部装置取得的图像数据在记录纸张上形成彩色图像。
(1.图像形成装置的整体构造)图2是表示本实施方式的图像形成装置的构造的说明图。如图2所示，图像形成装置具有图像形成站90、纸张传送路径S、转印传送带单元8、定影单元12、纸张传送路径S、送纸盘10、以及排纸盘15、33。
送纸盘10是存储作为图像形成对象的纸张的托盘。排纸盘15、33是用于放置完成图像形成的纸张的托盘。这二个排纸盘中，排纸盘15设置在图像形成装置的上部，在该排纸盘15上完成打印的纸张面朝下放置。另一方面，排纸盘33设置在图像形成装置的侧部，用于面朝上放置完成打印的纸张。
纸张传送路径S是用于将送纸盘10的纸张经由转印传送带单元8、定影单元12传送到排纸盘15、33的、S字形的传送路径。并且，在该纸张传送路径S附近配置有拾取辊16、定位辊14、传送方向切换引导器34、用于传送纸张的传送辊17。
拾取辊16设置在送纸盘10的端部，是从送纸盘10将纸张一页页提供到纸张传送路径S的吸入辊。并且，传送辊17是用于促进、辅助纸张传送的小型辊，沿纸张传送路径S设置多个。
传送方向切换引导器34用于切换作为完成打印的纸张的排出处的排纸盘15、33，在纸张传送路径S的定影单元12的下游一侧可旋转地设置在侧面盖35上。并且，该引导器34在实线所示状态下，将纸张排出到排纸盘15，而在虚线所示状态下通过旋转可将纸张排出到排纸盘33。
并且，排出到排纸盘15时，纸张经过在定影单元12和侧面盖35、传送切换引导器34之间形成的传送部S’(纸张传送路径S的一部分)。
定位辊14用于暂时保存在纸张传送路径S内传送的纸张。并且，为了可良好地将感光体3上的色粉图像多重转印到纸张上，具有对应于感光体3的旋转在最佳时序下传送纸张的功能。
即，定位辊14被设定成根据未图示的定位前检测开关所输出的检测信号，使各感光体3上的色粉图像的前端和纸张的图像形成范围的前端对齐，再次开始纸张传送。
定影单元12具有被加热的加热辊31及加压辊32。加热辊31根据未图示的温度检测值，被设定为预定的温度。并且，加热辊31及加压辊32夹持着转印有色粉图像的纸张旋转，具有将色粉图像热定影到纸张上的功能。
图像形成站90利用黑(K)、青(C)、品红(M)及黄(Y)各色形成多色图像。并且，该图像形成站90为了形成和上述各色对应的四种潜影，具有和各色对应的曝光单元(1a、1b、1c、1d)、显影器(2a、2b、2c、2d)、感光体(3a、3b、3c、3d)、清洁单元(4a、4b、4c、4d)及带电装置(5a、5b、5c、5d)。
此外，上述a、b、c、d分别对应于黑(K)、青(C)、品红(M)及黄(Y)。以下将和各色对应设置的曝光单元(1a、1b、1c、1d)、显影器(2a、2b、2c、2d)、感光体(3a、3b、3c、3d)、清洁单元(4a、4b、4c、4d)及带电装置(5a、5b、5c、5d)统一，分别称为曝光单元1、显影器2、感光体3、清洁单元4、带电装置5。
曝光单元1是将发光元件阵列状排列的ELD(electro luminescentdisplay)、LED(light emitting diode)等写入头，或者具有激光照射部和反射镜的激光扫描单元(LSU)。并且，曝光单元1具有以下功能根据外部输入的图像数据使感光体3曝光，从而在该感光体3上形成和图像数据对应的静电潜影。
显影器2用于将感光体3上形成的静电潜影通过各色色粉(K、C、M、Y)显影。并且，清洁单元4在感光体3的表面上形成的静电潜影显影、进一步显影的图像转印到纸张墙后，用于去除及回收感光体3上残留的色粉。
带电装置5用于使感光体3的表面平均带电到预定电位。此外，对带电装置5及感光体3稍后详述。
转印传送带单元8配置在感光体3的下方，具有转印带7、转印带驱动辊71、转印带张紧辊73、转印带从动辊(72、74)、转印辊6(6a、6b、6c、6d)、及转印带清洁单元9。此外以下统一和各色对应的四个转印辊(6a、6b、6c、6d)称为转印辊6。
转印带7用于吸附并传送纸张。该转印带7由聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯共聚物、或者乙烯四氟乙烯共聚物等形成。并且，该转印带7被设置成与感光体3接触。
并且，在被转印带7吸附关传送的纸张上，依次转印在感光体3上形成的各色色粉图像，从而形成多色色粉图像。并且，转印带7厚度为100μm～150μm左右，通过使用薄膜形成环状。并且，上述转印带7是非透明的，具有黑色。
转印带驱动辊71、转印带张紧辊73、转印辊6、及转印带从动辊(72、74)等架起转印带7，驱动该转印带7向箭头B方向旋转。
转印辊6可旋转地支持在转印传送带单元8的外壳的转印辊安装部(未图示)上。该转印辊6以直径8～10mm的金属轴为基底，其表面由EPDM、发泡聚氨酯等导电性弹性材料覆盖。转印辊6通过该导电性的弹性材料向纸张均匀施加和色粉带电极性相反极性的高压。这样一来，可将感光体3上形成的色粉图像转印到转印带7上的纸张上。
转印带清洁单元9去除及回收通过直接转印到而附着到转印带7上的、颜色重叠调整用的色粉及处理控制用的色粉。并且，转印带清洁单元9通过与感光体3的接触去除并回收附着到转印带7的色粉。
接着说明图像形成装置中的印刷动作。
当图像数据输入到图像形成装置时，根据输入的图像数据，为了在通过颜色重叠调整等求得的调整位置上形成图像，曝光单元1在感光体3的表面曝光，在该感光体3上形成静电潜影。
该静电潜影通过显影器2显影为色粉图像。另一方面，送纸盘10中存储的纸张通过拾取辊16一页页被分离，传送到纸张传送路径S，并通过定位辊14暂时保持。定位辊14根据未图示的定位前检测开关的检测信号，控制传送的时序，使感光体3上的色粉图像的前端与纸张的图像形成区域的前端对齐，并使纸张对应于感光体3的旋转传送到转印带7。纸张被吸附着传送到转印带7上。
从感光体3到纸张的转印通过转印辊6进行，转印辊6通过转印带7与感光体3相对设置。转印辊6上被施加具有和色粉相反极性的高压，这样一来，色粉图像施加到纸张上。由转印带7传送的纸张上依次重叠和各色对应的四种色粉图像。
之后，纸张被传送到定影单元12，通过热压着将色粉图像定影到纸张上。并且，通过传送切换引导器34进行传送路径的切换，经过排纸盘33或纸张传送路径S’传送到排纸盘15。
当对纸张的转印结束时，通过清洁单元4去除并回收感光体3上残留的色粉。并且，转印带清洁单元9进行转印带7上附着的色粉的回收、去除，结束一系列的图像形成动作。
(2.感光体及带电装置的构造)接着详述作为本实施方式的图像形成装置的特征性构造的感光体3及带电装置5。首先，从感光体3开始说明。图3是感光体3的透视图，图4是感光体3的部分截面图。
在本实施方式中，感光体3如图3所示是鼓状，由支持体41、及在其表面上形成的感光层44构成。感光体3也可替代该鼓状的感光体而使用带状的感光体。
支持体41用于支持感光层44，可使用在(a)铝、铝合金、铜、锌、不锈钢、钛等金属材料、(b)聚对苯二甲酸乙二酯、聚酯、聚甲醛、或聚苯乙烯等高分子材料、硬质纸、或玻璃等表面上层压金属箔的材料、蒸镀了金属材料的材料、或者蒸镀或涂敷了导电性高分子、氧化锡、氧化铟、碳粒子、或金属粒子等导电性化合物的层的材料等。
感光层44如图3所示，从支持体41的表面一侧开始依次层积电荷发生层45、电荷传送层46。电荷发生层45接收光照射并产生电荷。该电荷发生层45如图所示包括通过吸收光产生电荷的电荷发生材料(CGM)42和粘合该电荷发生材料42的粘合树脂48。
另一方面，电荷传送层46接收在电荷发生层45产生的电荷，并传送到感光体3的表面。该电荷传送层46如图3所示包括传送电荷的电荷传送材料(CTM)43和使该电荷传送材料43粘合的粘合树脂47。
这样一来，当感光层44通过光照射而曝光时，在曝光的区域中从电荷发生层45产生电荷，发生的电荷通过电荷传送层46传送到感光层44的表面。其结果是，感光层44的表面电荷被中和，形成静电潜影。
上述电荷发生材料42优选以400～800nm的波长的光产生电荷的物质。具体而言包括双偶氮化合物、三偶氮化合物等偶氮化合物；酞菁化合物；squarium(スクエアリウム)化合物；azulenium(アズレニウム)化合物；二萘嵌苯类化合物；靛蓝化合物；喹吖酮化合物；多环醌化合物；菁色素；吨染料；聚-N-乙烯咔唑、三硝基芴酮等电荷移动配位化合物；并且，根据需要也可混合其二种以上。并且，电荷发生层45中的电荷发生材料42的含有率优选重量标准下为20～80％。
另一方面，上述电荷传送材料43例如可使用咔唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、噻唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、咪唑酮衍生物、咪唑烷衍生物、二咪唑烷(bisimidazolidine)衍生物、苯乙烯化合物、腙化合物、吡唑啉衍生物、噁唑酮衍生物、苯并咪唑衍生物、喹唑啉衍生物、苯并呋喃衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、氨茋衍生物、三烯丙胺衍生物、间苯二胺衍生物、茋衍生物、联苯胺衍生物、聚-N-乙烯咔唑、聚-1-乙烯基次甲基胆色素(vinylbilene)、或聚-9-乙烯蒽等，根据需要也可混合其二种以上。此外，电荷传送层46中的电荷传送材料43的含有率优选重量标准下为20～80％。
上述粘合树脂47、48例如是从聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氨酯树脂、苯酚树脂、醇酸树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂、苯氧基树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂等各种树脂、及含有构成这些树脂的重复单位中的二个以上的共聚物树脂等构成的群中选择的一种来单独使用，或者二种以上混合使用。并且，例如也可是氯乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、氯乙烯-乙酸乙烯-马来酸酐共聚物树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂等绝缘性的共聚物树脂。
接着说明带电装置5。图1是感光体3及带电装置5的透视图，图5是带电装置5具有的带电辊21的透视图。
如图1所示，带电装置5具有与感光体3抵接设置的带电辊21、及清洁部件26、带电辊架24。
带电辊21与旋转的感光体3压接，与感光体3从动旋转。并且，具有利用从电源V提供的电力使感光体3表面均匀带电的功能。
带电辊21由导电性的刚体构成，如图1所示，具有电源V连接到一个端部的旋转轴22。并且，在该旋转轴22的外周，吸湿性小、电阻值稳定的导电性部件25通过成形安装在其上。并且，在使该导电性部件25的表面接触感光体3表面的状态下，通过向旋转轴22施加高压，使感光体3的表面均匀带电。
上述旋转轴22例如可使用将不锈钢(SUS)等导电性金属成形为棒状的轴。并且，安装到旋转轴22周围的导电性部件25可使用聚氨脂、硅胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙丙橡胶、聚乙叉降冰片烯橡胶(polynorbornene rubber)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶、或者以环氧氯丙烷橡胶等为基材橡胶的橡胶组成物、或者可热塑性弹性体。上述可热塑性弹性体的种类没有特别限定，可使用从通用的苯乙烯类弹性体、烯类弹性体等中选择的一种或多种可热塑性弹性体等。
带电辊架24是保持带电辊21的框架。如图1所示，带电辊架24具有主杆24a、及在其两端相对主杆24a安装在垂直方向朝下的二个侧杆24b。
主杆24a通过其上表面具有的弹簧(第一施力部件)28安装到图像形成装置的固定件(未图示)。因此带电辊架24通过该弹簧28的弹力被垂直向上(即与感光体3相反一侧)拉伸上升。这样一来，可防止带电装置5的全部重量施加到感光体3，并且通过弹簧28可适当调节带电辊21施加到感光体3的负荷。
侧杆24b用于直接保持带电辊21。即如图1所示，在侧杆24b的前端，通过穿孔加工设有轴承23。并且，二个侧杆24b将该轴承23作为带电辊21的旋转轴22的轴承，夹持带电辊21地保持。该轴承23的直径(孔的大小)和带电辊21的旋转轴22的直径(粗)程度相同，旋转轴22不会在轴承23内向上下方向(和旋转轴22的延伸方向垂直的方向)移动。
清洁部件26由海绵、聚氨酯刮刀等构成，是具有与带电辊压接(滑接)的压接面(清洁面)的板状部件。例如，清洁部件26组合金属板等刚体和海绵等弹性体而形成。该刚体用于接收清洁部件26平均分散的施力，而上述弹性体用于吸收清洁部件的组装精度、形状精度并均匀地压接带电辊。并且，清洁部件26使压接面与旋转的带电辊21的表面压接(滑接)，清洁其表面上附着的色粉等附着物。
此外，该清洁部件26如图1所示，配置在带电辊21和带电辊架24之间，通过弹簧27安装到带电辊架24的主杆24a的下面。并且，清洁部件26通过弹簧27的施力，压接到被侧杆24b夹持着旋转的带电辊21上，清洁其表面。
在上述构造的图像形成装置中应注意的是，带电辊21和感光体3的抵接部位的表面压力设定为适当范围内这一点。即，在本实施方式的图像形成装置中，带电辊21和感光体3的抵接部位的表面压力为3.5g/mm2以下。并且，该表面压力优选大于0.8g/mm2。
如下述实施例所示，当表面压力超过3.5g/mm2时，将带电辊21适用于高处理速度的图像形成装置时，由于色粉及纸粉等的影响，在带电辊21及感光体3的表面产生伤痕。另一方面，当表面压力为0.8g/mm2以下时，产生滑移，带电辊21无法正常地从动于感光体3进行旋转。
即，通过将上述表面压力设定在0.8g/mm2和3.5g/mm2之间，即使是高处理速度的图像形成装置也可防止带电辊21及感光体3的表面产生伤痕，并且可防止带电辊21和感光体3之间产生滑移。
此外，带电辊21和感光体3的抵接部位的表面压力虽然无法直接测定，但可通过以下方法计算。在本说明书中，“表面压力”是指通过以下方法计算出的值。并且在以下公式中，“^”表示乘方，“exp(A)”表示e(自然对数的底)的A次方。
图6是表示求表面压力的步骤图。首先，根据从带电辊21对感光体3施加的总负荷G(kgf)、及带电辊21和感光体3中较短的辊长L(cm)，通过以下公式(1)计算单位长度下的负荷WW＝G/L…(1)接着根据带电辊21的导电性部件25的硬度S求得杨氏模量E。gent公式所示的硬度S和杨氏模量E的关系一般如图7的图表所示。在本申请中，硬度指标采用JIS-A规格的硬度。并且，根据该JIS-A规格下的硬度S(°)，利用以下近似公式(2)计算出杨氏模量E(kg/cm2)E＝2.8764×exp(0.0458×S) …(2)接着，根据感光体3的直径D1(cm)及带电辊21的直径D2(cm)，利用以下公式(3)计算出参数D的值1/D＝1/D1+1/D2 …(3)接着，根据单位长度下的负荷W、参数D及杨氏模量E，利用以下公式(4)计算出半个辊隙宽度h0h0＝[1.5×(W×D)/(π×E)]^0.5 …(4)接着，根据带电辊21的导电性部件25的厚度b(cm)求得用于校正半个辊隙宽h0的校正系数h/h0。其中，h/h0和h0/b的关系一般如图8的图表所示。在本申请中，h/h0利用以下近似公式(5)计算h/h0＝-0.002×(h0/b)^3+0.0402×(h0/b)^2-0.289×(h0/b)+1.0586 …(5)并且，根据求得的校正关系h/h0，利用以下公式(6)计算校正的半辊隙宽度h
h＝(h/h0)×h0 …(6)接着根据已校正的半辊隙宽度h，利用以下公式(7)计算辊隙宽度h’h’＝2×h …(7)最后，根据总负荷G、辊长L及辊隙宽度h’，利用以下公式(8)计算表面压力M(g/cm2)M＝1000×G/(L×h’) …(8)如上所述，通过使用上述公式(1)～(8)，可根据总负荷G(kgf)、辊长L(cm)、带电辊21的厚度S(°)、感光体3的直径D1(cm)、带电辊21的直径D2(cm)、及导电性部件25的厚度b(cm)求得表面压力M(g/cm2)。
并且，带电辊21和感光体3之间的动摩擦系数如下述实施例所示，优选大于0.23、小于0.55，进一步优选0.25以上、0.50以下。
带电辊21和感光体3之间的动摩擦系数较大时，会促进感光体3表面的磨损。而当动摩擦系数较小时，在感光体3和从动于其而旋转的带电辊21之间产生滑移，发生带电不良。通过将动摩擦系数设定在上述范围，可抑制感光体3的磨损，且可使感光体3良好地带电。
并且，带电辊21的直径如下述实施例所示，优选是鼓状感光体3的直径的1/4倍以上。感光体3和带电辊21通过上述方法制造时，如果带电辊21的直径是感光体3的直径的1/4倍，则感光体3和带电辊21的使用寿命基本相同。因此，通过使带电辊21的直径为感光体3的直径的1/4倍以上，可防止带电辊21比感光体3先退化而导致带电不良。并且，带电辊21的直径大小没有特别的上限，通常不会大于感光体3。此外，带电辊21的直径是感光体3直径的1/4倍以上意味着带电辊21的旋转方向的外周是感光体3的旋转方向的外周的1/4倍以上。
并且，导电性部件25的硬度如下述实施例所示，优选在JIS-A规格下为50°以下。这是因为，当导电性部件25的硬度大于50°时，可确保带电性良好、且可使表面压力为上述阈值以下的条件变得极小，或者不存在。
通常，带电辊21的带电性随着从带电辊21向感光体3的负荷的加大而提高。但当带电辊21对感光体3的负荷变大时，表面压力也随之上升。因此，为了使带电性确保良好、且使表面压力为上述阈值以下，需要将负荷设定在预定范围内。该范围的大小(宽度)取决于带电辊21的导电性部件25的硬度，导电性部件25的硬度越大其大小越小。
并且在本实施方式的图像形成装置中，感光体3及带电辊21也可以可装卸地设置。即，至少使感光体3和带电辊21作为处理墨盒一体地构成，通过将该处理墨盒安装到图像形成装置以实现上述图像形成装置。
(实施例)以下参照图9至图11说明为了研究和上述感光体3及带电辊21相关的各种条件而进行的实验。以下各实验中基本共同的构造如下。
带电辊21使用向SUS棒上覆盖环氧氯丙烷橡胶的辊。SUS棒的直径为8mm，向该SUS棒覆盖了环氧氯丙烷橡胶的带电辊21的直径为21mm。
感光体3的支持体41使用表面粗糙度Rmax为3μm、直径80mm的铝管。作为感光体3的电荷发生层45的材料的电荷发生层液调制含有以下物质的液体
●Y型钛氧基酞菁(oxo-titanyl phthalocyanine)(SYNTEC制造，电荷发生物质) 1重量份●聚乙烯醇缩丁醛树脂(積水化学工業社制造，商品名エスレツクBMS，粘合树脂) 1重量份●甲乙酮(有机溶剂) 98重量份并且作为电荷传送层46的材料的电荷传送层液调制含有以下物质的液体●由以下结构式表示的苯乙烯类化合物(电荷传送物质) 100重量份(化学式1) ●聚碳酸树脂(帝人化成社制造，商品名C1400，粘度平均分子量38,000，粘合树脂) 100重量份●甲基乙基甲酮(有机溶剂) 800重量份●硅油(東レダウコ一ニング·シリコ一ン社制造，商品名SH200，添加剂) 0.02重量份并且，向上述支持体41浸泡涂敷各个层液，并蒸发有机溶剂，从而形成感光层44。
(实验1.处理速度和表面压力)以下改造シヤ一プ(株)公司制造的数字复合机AR-705S，进行各种实验。首先，在各种表面压力及处理速度的条件下，对30万张A4纸进行印刷后，通过目测检查感光体3或带电辊21的表面是否产生伤痕。检测结果如下表1所示。
表1

○基本不产生伤痕×产生了伤痕如表1所示，当表面压力为4.0g/mm2以上时，处理速度为225mm/秒以上时，感光体3表面产生伤痕。而当表面压力为3.5g/mm2以下时，即使处理速度为395mm/秒，感光体3也不会产生伤痕。而当表面压力为0.8g/mm2以下时，感光体3和带电辊21之间产生滑移。
(实验2.表面压力和硬度)接着在各种表面压力(负荷)的条件下，对30万张A4纸进行印刷后，通过目测检查感光体3或带电辊21的表面是否产生伤痕。并且，对硬度及直径不同的多个带电辊21进行该检查。在本实验中，处理速度为395mm/秒。
使用的带电辊21的硬度及直径如下所示。
a)JIS-A64/φ14b)JIS-A40/φ14c)JIS-A50/φ21d)JIS-A39/φ21e)JIS-A30/φ21
f)JIS-A20/φ21并且，带电辊21的硬度通过橡胶软化材料(石蜡油)的添加量进行调节。
对这些带电辊21的检测结果如下表2～7所示。此外，表示检查结果的表中的标记和上述实验1相同。将这些结果汇总为图表的情况如图9所示。
(表2)a)JIS-A64/φ14

(表3)a)JIS-A40/φ14

(表4)a)JIS-A50/φ21

(表5)a)JIS-A39/φ21

(表6)a)JIS-A30/φ21

(表7)a)JIS-A20/φ21

如表2至7及图9的图表所示，可知如果调节负荷使表面压力为3.5g/mm2以下，则即使处理速度是高速的，感光体3也不会产生伤痕。这样一来，即使是硬度高的带电辊，也可通过减轻负荷并减轻表面压力来防止感光体3上产生伤痕。
(实验3.动摩擦系数)接着使带电辊21和感光体3之间的动摩擦系数为各种值，在对30万页A4纸进行印刷后，检查感光体3的带电是否良好地进行、及感光体3或带电辊21表面上是否产生伤痕。并且在本实验中，表面压力为3.1g/mm2、带电辊21的直径为21mm、处理速度为395mm/秒。
并且，带电辊21和感光体3之间的动摩擦系数做成如下模型进行测量。首先，对于带电辊21的表面，准备将和上述感光体3相同的感光层涂敷到PET薄膜片而形成的宽10mm的片材，并配置该片材，使感光层表面和带电辊21的表面接触。并且，从片材上开始以100g的砝码进行加重，使片材的感光层抵接带电辊21，在该状态下拉伸片材，利用ヘイドン公司制造的摩擦系数测量仪(商品名Heidon-14)测量动摩擦系数。将该模型下测量的动摩擦系数的值作为带电辊21和感光体3之间的动摩擦系数。并且，带电辊21和感光体3之间的摩擦系数通过变更研磨橡胶材料表面的研磨纸的粒度而进行了调节。检查结果如下表8所示。
(表8)

如表8所示，在动摩擦系数为0.25以上、0.50以下的范围内，带电性及感光体的膜减少均为良好。而当动摩擦系数为0.23时，在感光体3的圆周面上，产生圆周方向上不带电的区域。可以认为这是因为，感光体3和带电辊21之间产生滑移。并且，当动摩擦系数为0.55时，感光体3的膜减少较明显，因此在感光体3的圆周面上无法确保规定的带电电压。
(实验4.带电辊的辊径和使用寿命)接着调查带电辊21的使用寿命和辊径的关系。带电辊21的使用寿命被感光体3的接触频率所左右，因此可以认为感光体3的鼓径和带电辊21的辊径的比非常重要。在此调查了辊径(直径)为14mm及21mm的带电辊21。带电辊21的使用寿命以直到带电辊21产生问题为止可印刷的A4纸的页数为指标。并且在本实验中，感光体3使用鼓径(直径)80mm、可进行30万张A4纸的图像形成的感光体，处理速度为395mm/秒。结果如表9及图10所示。
(表9)

如表9及图10所示，可以显而易见地知道对于鼓径80mm的感光体3，如果是辊径21mm的带电辊21，则可确保和感光体3同等(30万页)的使用寿命。因此，带电辊21的辊径优选为感光体3的鼓径的1/4倍以上。
(实验5.负荷与带电性)接着调查带电辊21向感光体3的负荷、及对感光体3的带电性的关系。在本实验中，带电辊21使用辊径21mm、硬度在JIS-A规格下为55°、50°及39°的三个辊。并且，感光体的鼓径为80mm、处理速度为395mm/秒。结果如下表10所示。
(表10)

○获得良好的带电性×发生带电不良如表10所示，带电性与带电辊21的硬度无关，在带电辊21向感光体3的负荷为400g以上时带电性良好。因此，如果加上实验2的结果则如图11所示。即，在硬度55°的带电辊21下，由于无法使表面压力为3.5g/mm2以下、且无法使负荷为400g以上，因此难以在防止带电辊21及感光体3的表面产生伤痕同时确保良好的带电性。这意味着带电辊21的硬度在JIS-A规格优选为50°以下。
如上所述，本发明涉及的带电装置的构造中具有带电辊，其抵接到上述电子照相感光体，以使抵接部位的表面压力大于0.8g/mm2、且为3.5g/mm2以下。并且，本发明涉及的处理墨盒及图像形成装置是具有该带电装置和感光体的构造。进一步，本发明涉及的带电方法的构成是，将施加了电压的带电辊抵接到电子照相感光体，以使抵接部位的表面压力大于0.8g/mm2、且为3.5g/mm2以下。
因此，如上所述，在通过带电辊使高速旋转的感光体带电的图像形成装置中，可防止感光体及带电辊产生伤痕。
并且上述带电装置进一步优选上述电子照相感光体和上述带电辊的抵接部位的动摩擦系数大于0.23、小于0.55。
本发明人进行研究的结果是，感光体和带电辊的抵接部位的动摩擦系数为0.23以下时，可知感光体和带电辊之间产生滑移，会产生带电不良。并且，这种带电不良在动摩擦系数为0.25以上时，完全不会发生。另一方面，当动摩擦系数为0.55以上时，摩擦引起的感光体表面的磨损变得明显，动摩擦系数为0.50以下时，可在实际应用上抑制这种磨损。
因此，根据本发明的上述构造，感光体和带电辊的抵接部位的动摩擦系数大于0.23，因此可防止感光体和带电辊之间产生滑移，造成带电不良。并且，由于上述动摩擦系数小于0.55，因此不会加剧感光体表面的磨损。因此，可抑制感光体的磨损，并可使感光体良好地带电。
并且，上述带电装置进一步优选上述带电辊的硬度在JIS-A规格下为50°以下。
通常，带电辊的带电性在带电辊对感光体的负荷越大时性能越高。但带电辊对感光体的负荷变大时，表面压力也随之上升。因此为了确保良好的带电性，并使表面压力为上述阈值以下，需要将负荷设定在预定的范围内。该范围取决于带电辊(的表面)的硬度，硬度越大，范围越小。并且，本申请发明人经过研究明确了当带电辊的硬度在JIS-A规格下为55°以上时，上述适当范围基本不存在，当为50°以下时，存在适当范围。
因此，根据本发明的上述构造，由于带电辊的硬度为50°以下，因此可确保良好的带电性，并可取得使表面压力为上述阈值以下的条件。
并且，上述带电装置进一步优选上述带电辊的旋转方向的外周长度是上述电子照相感光体的旋转方向的外周长度的0.25倍以上。
当带电辊比感光体先退化时，发生感光体的带电不良。其中，带电辊通过与感光体的接触而磨损，因此带电辊的使用寿命取决于与感光体的接触频率。因此为了使带电辊的使用寿命大于感光体，需要将带电辊的旋转方向的外周长度与感光体的旋转方向的外周长度的比率设定在预定范围。并且，本发明人经过研究明确了当带电辊的外周长度是感光体的外周长度的约0.25倍时，带电辊及感光体的使用寿命基本一致。
因此，根据本发明的上述构造，由于带电辊的外周长度相对感光体的外周长度为0.25倍以上，因此可防止带电辊比感光体先退化并发生带电不良。
并且，上述带电辊优选通过弹性部件悬垂，并从上述电子照相感光体的上方抵接。
根据上述构造，带电辊通过弹性部件的弹力向和感光体相反的一侧(上方)拉伸提升。其结果可防止带电辊的全部重量作用于感光体，仅使带电辊的一部分重量作用于感光体。因此，易于调节带电辊对感光体的负荷。
并且，上述带电辊也可从动于上述感光体而旋转。
并且，为了解决上述课题，本发明涉及的处理墨盒的特征在于具有上述带电装置和上述电子照相感光体。并且，为了解决上述课题，本发明涉及的图像形成装置的特征在于具有上述带电装置和上述电子照相感光体。
根据上述构造，由于具有上述带电装置和感光体，因此在通过带电辊使高速旋转的感光体带电的图像形成装置中，可防止感光体及带电辊上产生伤痕。
根据本发明，在使高速旋转的感光体带电时，可防止感光体及带电辊上产生伤痕。因此，优选适用于可高速处理的图像形成装置。
本发明不限于上述实施方式及实施例，在权利要求所示范围内可进行各种变更。即，通过组合在权利要求范围内适当变更的技术手段而获得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
并且，在本说明书所示的数值范围以外，只要是不违反本发明主旨的合理的范围，当然也包含在本发明中。
上述
具体实施例方式
或实施例仅用于明确本发明的技术内容，不得限定于这种具体示例作狭义的解释，在本发明的主旨及权利要求范围内，可进行各种变更并实施。
权利要求
1.一种带电装置，用于使电子照相感光体带电，该电子照相感光体被驱动，以圆周面的速度为225mm/秒以上的方式旋转，该带电装置的特征在于，具有带电辊，上述带电辊抵接到上述电子照相感光体，使抵接部位的表面压力大于0.8g/mm2、且为3.5g/mm2以下。
2.根据权利要求1所述的带电装置，其特征在于，上述电子照相感光体和上述带电辊的抵接部位的动摩擦系数大于0.23、小于0.55。
3.根据权利要求2所述的带电装置，其特征在于，上述带电辊的硬度在JIS-A规格下为50°以下。
4.根据权利要求3所述的带电装置，其特征在于，上述带电辊的旋转方向的外周长度是上述电子照相感光体的旋转方向的外周长度的0.25倍以上。
5.根据权利要求1所述的带电装置，其特征在于，上述带电辊通过弹性部件悬垂，并从上述电子照相感光体的上方抵接。
6.根据权利要求1所述的带电装置，其特征在于，上述带电辊从动于上述电子照相感光体而旋转。
7.一种处理墨盒，其特征在于，具有电子照相感光体，被驱动以圆周面速度为225mm/秒以上的方式旋转；和带电辊，是用于使上述感光体带电的带电装置，抵接到上述电子照相感光体，使抵接部位的表面压力大于0.8g/mm2、且为3.5g/mm2以下。
8.一种电子照相方式的图像形成装置，驱动感光体使其以圆周面速度为225mm/秒以上的方式旋转，其特征在于，具有上述感光体；和带电辊，与上述感光体抵接，并使该感光体带电，上述感光体和上述带电辊的抵接部位的表面压力大于0.8g/mm2、且为3.5g/mm2以下。
9.一种带电方法，用于使电子照相感光体带电，驱动该电子照相感光体使其以圆周面速度为225mm/秒以上的方式旋转，其特征在于，使施加了电压的带电辊抵接到上述电子照相感光体，以使抵接部位的表面压力大于0.8g/mm2、且为3.5g/mm2以下。
全文摘要
在通过带电辊使高速旋转的感光体带电的图像形成装置中，防止感光体及带电辊上出现伤痕，电子照相方式的图像形成装置所具有的感光体被驱动高速旋转，使圆周面的速度为225mm/秒以上；并且，带电辊通过与感光体抵接并从动旋转，使感光体带电；其中，感光体和带电辊的抵接部位的表面压力M设定得大于0.8g/mm
文档编号G03G21/18GK101063850SQ20071010104
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月26日 优先权日2006年4月28日
发明者佐桑彻, 新川幸治, 香川敏章 申请人:夏普株式会社