充电装置、处理盒和成像设备.pdf

充电装置(21)包括一用于在与待充电构件(1)形成夹持区(N)的同时给待充电构件(1)充电的充电构件(2)，和设置在夹持区(N)中的导电性粒子(22)。给充电构件(2)提供具有极性的电压，通过充电构件的表面使待充电构件(1)的表面摩擦带电，以便使其具有与电压极性相反的极性，并且在夹持区(N)处使导电性粒子(22)摩擦带电，以便相对于充电构件具有与所述电压极性相反的极性。

1.  一种充电装置，包括：
用于在与待充电构件形成一夹持区的同时给所述待充电构件充电的充电构件，和
设置在该夹持区中的导电性粒子；其中，
给所述充电构件提供具有一种极性的电压，通过所述充电构件的表面使所述待充电构件的表面摩擦带电，以便具有与所述电压的极性相反的极性，并且在所述夹持区处使所述导电性粒子摩擦带电，以便具有与所述电压的极性相反的极性。

2.  如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述导电性粒子具有不大于1×10¹²ohm.cm的体积电阻系数。

3.  如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述导电性粒子具有不大于1×10¹⁰ohm.cm的体积电阻系数。

4.  如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，用调色剂在所述待充电构件上形成图像，并且导电性粒子具有小于调色剂平均粒度的平均粒度。

5.  如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述待充电构件具有体积电阻系数不大于1×10¹⁴ohm.cm的表面层。

6.  如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述待充电构件具有体积电阻系数为1×10⁹-1×10¹⁴ohm.cm的表面层。

7.  如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，移动所述充电构件，以在所述夹持区中形成与所述待充电构件的圆周速度差。

8.  如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，以在所述夹持区中相对于所述待充电构件提供反方向运动的方向旋转所述充电构件。

9.  如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述充电构件在其表面处有弹性层。

10.  如权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述充电构件有弹性泡沫层。

11.  如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述充电构件具有辊子的形状。

12.  一种可拆卸地安装到成像设备主体上的处理盒，包括：
能够承载图像的待充电构件；
在与所述待充电构件形成一夹持区的同时给所述待充电构件充电的充电构件；和
设置在该夹持区中的导电性粒子；其中，
给所述充电构件提供具有极性的电压，通过所述充电构件的表面使所述待充电构件的表面摩擦带电，以便具有与所述电压的极性相反的极性，并且在所述夹持区中使所述导电性粒子摩擦带电，以便具有与所述电压的极性相反的极性。

13.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，所述导电性粒子具有不大于1×10¹²ohm.cm的体积电阻系数。

14.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，所述导电性粒子具有不大于1×10¹⁰ohm.cm的体积电阻系数。

15.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，用调色剂在所述待充电构件上形成图像，并且导电性粒子具有小于调色剂平均粒度的平均粒度。

16.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，所述待充电构件具有体积电阻系数不大于1×10¹⁴ohm.cm的表面层。

17.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，所述待充电构件有体积电阻系数为1×10⁹-1×10¹⁴ohm.cm的表面层。

18.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，移动所述充电构件，以在所述夹持区中形成与所述待充电构件的圆周速度差。

19.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，以在夹持区中相对于所述待充电构件提供反方向运动的方向旋转所述充电构件。

20.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，所述充电构件在其表面处有弹性层。

21.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，所述充电构件有一个弹性泡沫层。

22.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，所述充电构件具有辊子的形状。

23.  如权利要求16或17所述的处理盒，其特征在于，所述待充电构件还包括设置在表面层内侧的感光层。

24.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，用调色剂在所述待充电构件上形成图像，并且导电性粒子通过调色剂摩擦带电，以便具有与所述电压极性相反的极性。

25.  如权利要求12所述的处理盒，其特征在于，在所述待充电构件上形成静电图像，并用调色剂显影，所述电压的极性与调色剂的正常充电极性相同。

26.  一种成像设备，包括：
待充电构件；
用于在与所述待充电构件形成一夹持区的同时给待充电构件充电的充电构件；
设置在所述夹持区中的导电性粒子；以及
用于在所述待充电构件上形成图像的成像装置；其中，
给所述充电构件提供具有一种极性的电压，通过所述充电构件的表面使所述待充电构件的表面摩擦带电，以便具有与所述电压的极性相反的极性，并且在所述夹持区处使所述导电性粒子摩擦带电，以便具有与所述电压的极性相反的极性。

充电装置、处理盒和成像设备
技术领域
本发明涉及一种包含充电构件或在设置促进成像颗粒的同时给诸如感光构件或电介体的待充电构件充电的充电装置。本发明还涉及包括该充电装置的一种处理盒和一种成像设备，如电摄影设备或静电记录设备。
背景技术
在美国专利Nos.6,081,681、6,128,456和6,134,407中公开了一种利用导电性粒子的接触式充电装置。
在此充电装置中，使待充电构件与一个充电构件接触，该充电构件一般包括一个导电的弹性泡沫塑料辊，该泡沫塑料辊与将待充电构件在充电接触部分(充电夹持区)处有一速度差，在该充电接触部分处，在对充电构件施加充电偏压的同时至少与待充电构件和充电构件两者都接触地设置导电性粒子。结果，电荷直接注入机构比基于放电的充电机构盛行。
(1)基于放电的充电机构
此充电机构是这样一种机构，即，待充电构件的表面通过发生在位于接触式充电构件和待充电构件之间的微隙上的放电而被充电。
在基于放电的充电机构的情况中，在接触式充电构件和待充电构件之间存在一定的放电阈值，由此需要对接触式放电构件施加一个值大于充电电位的电压。另外，在原理上不能避免产生放电的副产物，尽管与诸如电晕放电器的非接触式充电装置的情形相比，此副产物的量很小。因此，接触式充电构件不能完全消除由诸如电离化臭氧的活性离子导致的问题。
例如，就稳定性及使用广泛性而言，优选使用导电辊(充电辊)作为接触式充电构件的辊充电方案，但在此辊充电方案中，基于放电的充电机构是主要的。
(2)电荷直接注入机构
这是一种通过从接触式充电构件向待充电构件直接注入电荷而对待充电构件的表面充电的机构。更具体地说，具有中等电阻的接触式充电构件被放置成与待充电构件的表面接触，以直接将电荷注入到待充电构件的表面部分中，而不依赖于放电现象，即原理上不采用放电机构。因此，即使施加到接触式充电构件上的电压值低于放电阈值，也可以将待充电构件充电到基本上与施加在接触式充电构件上的电压水平相同的电压水平。这种直接注入充电机构不存在由放电的副产物产生的问题，因为它不伴随有离子的发生。
如上所述，在利用导电性粒子的接触式充电装置中，电荷直接注入机构占主导。导电性粒子是用于方便充电的粒子。作为导电性粒子，可以采用各种导电性粒子，包括金属氧化物如氧化锌的导电性细颗粒，其它无机物的细颗粒，其与有机化合物的混合物，等等。
通过提供导电性粒子，接触式充电构件可以与待充电构件在二者之间的充电接触部分处接触，并且在速度上与待充电构件存在差异。同时，充电构件通过导电性粒子与待充电构件紧密接触。换言之，出现在充电接触部分处的导电性粒子通过摩擦被设置成与待充电构件的表面紧密接触，由此将电荷直接注入到待充电构件中。即，通过被提供以充电偏压的接触式充电构件对待充电构件的充电可以使电荷直接注入机构占主导。
结果，在电荷直接注入机构中可以获得通过前述的辊充电等不能达到的高的充电效率。另外，可以产生基本上等于施加给待充电构件的电压的电位，由此以简单的结构和较低的施加电压实现臭氧很少的电荷直接注入。作为一个实施例，在电摄影成像设备或静电记录式成像设备中，接触式充电构件用作用于通过电荷直接注入而将载像构件如电摄影感光构件或静电记录介电构件均匀充电到预定的极性和电位水平的充电装置。
另外，近年来，从生态的观点出发，越来越需要成像设备成为一种不产生废调色剂的无清洁器型系统。在前述的利用导电性粒子的电荷直接注入机构中，可以通过利用无清洁器型设备进行均匀的充电。
在一个具体的实施例中，导电性粒子与显影剂混合，并且在显影位置与来自显影装置的调色剂一起被供应给作为待充电构件的载像构件、如电摄影感光构件的表面。在转印位置，只有调色剂被主要转印到转印介质上，并且把导电性粒子提供给充电接触部分，由此允许在无清洁器型设备中进行基于注入电荷的均匀充电。
但是，在此利用导电性粒子的电荷直接注入中，会出现下列问题：
更具体地说，接触式构件上的导电性粒子从上逐渐脱离，到达待充电构件的表面。在前述的无清洁器型成像设备中，即使经由载像构件表面用来自显影装置的导电性粒子补给接触式充电构件以维持电荷直接注入状态，但利用该设备，将使导电性粒子从接触式充电构件表面的脱离量与来自显影装置的导电性粒子经由载像构件表面对接触式充电构件的补给量失去平衡，由此导致在某些情况下、在接触式充电构件上地适当充电所需的导电性粒子的量不足。在这种情况下，充电性能降低，造成成像设备中的图像缺陷。由于长时间使用无清洁器型成像设备，这种现象易于发生。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种充电装置、一种处理盒和一种成像设备，其中导电性粒子易于保留在充电构件上。
本发明的另一目的在于提供一种充电装置、一种处理盒和一种成像设备，它们能够抑制导电性粒子从充电构件移到待充电构件上。
本发明的又一目的在于提供一种充电装置、一种处理盒和一种成像设备，它们能够提供充电构件对于待充电构件有稳定的充电性能。
本发明的再一目的在于提供一种充电装置、一种处理盒和一种成像设备，它们适于采用无清洁器方案，而无清洁器方案易于造成充电构件被转印残留调色剂污染的状态，而这种污染状态是一个充电禁止因素。
根据本发明，提供了一种充电装置，包括：
用于在与待充电构件形成一夹持区的同时给待充电构件充电的充电构件，和
设置在该夹持区中的导电性粒子；其中，
给充电构件提供具有极性的电压，通过充电构件的表面使待充电构件的表面摩擦带电，以便具有与电压的极性相反的极性，并且在夹持区中使导电性粒子摩擦带电，从而使其具有与所述电压极性相反的极性。
通过下面结合附图地考虑针对本发明优选实施例的描述，本发明的这些和其它目的、特征及优点将变得更加清楚。
图1是根据本发明的成像设备的示意截面图；
图2是感光鼓的层状结构的示意截面图；
图3是充电装置的示意截面图，用于解释其功能。
图1是根据本发明的包括充电装置的成像设备示例的示意性剖视图，示出了该设备的总体结构。
在此实施例中的成像设备采用：电摄影方法，该方法利用转印方案；使用导电性粒子的电荷直接注入方案；反转显影方案，无清洁器系统(调色剂回收方法)，以及利用可拆卸地安装的盒式组件的激光束打印机(记录设备)。
(1)打印机的总体结构的简要说明
参见图1，标号1表示作为载像构件(待充电构件)的旋转鼓式电摄影感光构件(在此称作“感光鼓”)。此感光鼓为圆柱形，其直径为30mm，并且沿箭头所示的顺时针方向以50mm/sec的恒定圆周速度受到旋转驱动。
图2是用在此实施例中的感光鼓1的一部分的放大的示意截面图，示出了感光鼓1的层状结构。感光鼓1通过在普通感光鼓的圆周表面上涂覆一个电荷注入层16而形成，该普通感光鼓由铝质鼓支撑体11(基本构件)和各个层构成，所述各个层为：底涂层12，正电荷注入防止层13，电荷产生层14和电荷转移层，它们按上述顺序依次从底部涂覆在铝质鼓支撑体11上。涂覆电荷注入层16以提高感光鼓1的充电性能(可充电性)。
电荷注入层16是通过在热固性酚醛树脂中混合地分散SnO₂超微粒子16a(直径大约为0.03μm)和润滑剂如聚四氟乙烯(Teflon)并固化该分散物而形成的。树脂是使用胺化合物催化剂的可熔可溶型酚醛树脂。树脂的固化是通过在145℃下用热空气干燥1小时来进行。
电荷注入层16的最重要特性是其电阻。在通过直接注入电荷而对待充电构件充电的方案的情形中，通过减小待充电构件侧面的电阻来提高待充电构件的充电效率。另外，当待充电构件是感光鼓时，必须使静电潜像保留一定的时间。因此，电荷注入层16可以具有在1×10⁹-1×10¹⁴(ohm.cm)范围内的适当的体积电阻系数。
标号2表示用于将感光鼓1的圆周表面充电到预定的极性和预定的电位水平的充电装置(充电器)。在此实施例中，充电装置2是一种利用导电性粒子22的接触式充电装置。作为充电装置2的接触式充电构件，采用导电的弹性泡沫塑料辊21(以下称作“充电辊”)。使充电辊21以预定的压力与感光鼓1接触，以在其间形成一个充电接触部分(夹持区)N。至少在充电接触部分N处设置导电性粒子22，并且使充电辊21沿箭头b所示的顺时针方向但是相对于感光鼓1的箭头A所示旋转方向的相反方向转动。结果，将充电辊21放置成与感光鼓1在充电接触部分N处以一定速度差接触，同时从充电偏压施加电源S1对充电辊21施加预定的充电偏压(负电荷极性)，由此通过电荷直接注入机构对感光鼓1的圆周表面进行均匀充电的处理，以便使其具有预定的极性和预定的电位水平。
在此实施例中，充电辊21和感光鼓1在充电接触部分N处以大约为80rpm的相等的圆周速度沿彼此相反的方向被驱动，同时对辊芯金属2a施加大小为-700V的DC电压，由此将感光鼓表面(负)充电至等于所施加电压的电位水平。
下面将在以下的部分(2)中更详细地描述前述充电装置2。
标号6表示作为潜像形成装置的图像曝光装置，在本实施例中，该装置是一种激光束扫描仪。用取决于打印图案的激光束使感光鼓1的均匀充电表面的成像部分经受扫描曝光，由此在感光鼓1的圆周表面上形成静电潜像。
标号3表示用于将静电潜像显影成调色剂图像的显影装置(器件)。在此实施例中，显影装置3是一种非接触反转显影型装置，其采用可充负电的磁性单组分调色剂(可充负电的调色剂)t作为显影剂。
此实施例中的激光束打印机被设计成经由感光鼓1的圆周表面用来自显影装置3的导电性粒子22补给作为接触式充电构件的充电辊21。包含在显影装置3中的显影剂包括以预定的比例混合的磁性单组分调色剂t和导电性粒子22。
显影装置包括其中装入磁辊3b、调节刮板3d的旋转显影套筒3a和用于对显影套筒3a施加显影偏压的显影偏压施加电源S2。
在显影套筒3a上运载包含于显影装置3中的调色剂t的步骤中，对调色剂t进行层厚调节和电荷输入(摩擦带电)，并将该调色剂引入到显影位置D，在该处，通过反转显影用调色剂t显影形成在感光鼓1上的静电潜像。在显影时，用调色剂显影静电潜像，同时供应摩擦带电的导电性粒子22，该导电性粒子被充电至与调色剂的正常充电极性相反的极性(正极性)。
标号4表示一种转印装置(转印充电器)，该装置在本实施例中是一个转印辊。
以预定的压力把转印辊4压到感光鼓1的圆周表面上以形成转印接触部分T，并且使转印辊4以基本上等于旋转的感光鼓1的圆周速度的速度沿相对感光鼓1的旋转的箭头所示向前方向旋转。标号S3表示转印偏压施加电源，该电源以预定的控制定时对转印辊4施加极性与调色剂的充电极性相反的预定的转印偏压。
向转印接触部分T中进给并传输从未示出的供纸机构部分输送的记录介质P并同时将该记录介质夹在转印辊4和感光鼓1之间，由此依次将在感光鼓1侧面上的调色剂图像静电转印到记录介质P的表面上。
在通过转印接触部分T之后，使记录介质P与感光鼓1的圆周表面分开，然后被导入定影装置(器件)5中，在该装置中，调色剂图像被永久地固定并作为印刷品或复印件从定影装置5中排出。
此实施例中的打印机为无清洁器型的。为了进行调色剂回收，将在记录介质分开之后保留在感光鼓1的圆周表面上的转印残留调色剂随着感光鼓1的随后的旋转运送到充电接触部分N，该部分是一个位于充电辊21和感光鼓1之间的接触部分。转印残留调色剂包括混合在一起的带正电粒子和带负电粒子，而且粘附在或包含在充电辊的表面部分中，同时由于充电辊圆周表面上的微小凸起而变位。粘附到充电辊表面上的调色剂在此实施例中通过与感光鼓表面或导电性粒子之间的摩擦带电而带负电。结果，使调色剂逐渐脱离充电辊表面并粘附到感光鼓表面上，然后通过感光鼓1的继续旋转被运载到显影位置D，随后与由显影装置3进行的显影同时地进行清洁(回收)。
与显影同时进行的清洁是这样一个过程，即，在后续循环中的显影期间，即在使载像构件充电且在载像构件上形成潜像之后的显影期间，通过除雾偏压(施加到显影机构(显影装置3)上的DC电压水平和载像构件(感光鼓1)的表面电位水平之间的电压水平差V_back)回收在图像转印之后残留在载像构件上的调色剂。
在此实施例中，与作为包含在显影装置3中的显影剂的磁性单组分调色剂t混合的导电性粒子22作为外添加剂而易于显示正的可充电性。因此，单独地使导电性粒子22从显影套筒3a跳到对应于在感光鼓1的圆周表面上的静电潜像的暗区电位部分的非成像部分。另外，导电性粒子22的一部分被吸附到调色剂t上，由此从显影套筒3a跳到对应于在感光鼓1的圆周表面上的静电潜像的亮区电位部分的成像部分。
跳到感光鼓1的圆周表面上的这些导电性粒子22可被充正电，因而与转印残留调色剂一起保留在感光鼓表面上。随着感光鼓1的继续旋转，这些导电性粒子22被载运到充电接触部分N，该部分是一个位于充电辊21和感光鼓1之间的接触部分。在充电接触部分N处，大量的导电性粒子22通过充电辊21被从感光鼓表面上取走，由此给充电辊21补充导电性粒子22。
标号7表示可拆卸地安装到打印机主体上的处理盒。本实施例中的处理盒7包括三个包含感光鼓1、充电辊21和显影装置3在内的处理装置，它们整体地设置在可拆卸地安装到打印机主体上的盒式组件中。设置在处理盒中的处理装置的组合并不限于上述的那种形式。
(2)充电装置2
当充电装置尚未使用时，先在作为接触式充电构件的充电辊21的表面上设置导电性粒子22。另外，如上所述，经由感光鼓1的圆周表面为充电辊21补给导电性粒子22。在充电辊21于其上运载导电性粒子22的状态下使感光鼓1充电。
另外，通过在充电辊21(导电的弹性辊)和感光鼓1之间设置导电性粒子22，使得可以在充电辊21和感光鼓1之间提供速度差，由此达到其间更紧密接触的状态。换言之，导电性粒子22与感光鼓表面无间隙地接触。充电辊21和感光鼓1之间的速度差通过旋转驱动充电辊21或通过使充电辊21不旋转而得到。充电辊21可以按理想设计，从而其沿相对于上述感光鼓1的表面移动方向的反方向旋转。
通过利用上述的充电装置2，可以获得由常规的辊充电达不到的更高的充电效率，由此给作为待充电构件的感光鼓提供一个基本上等于施加在充电辊21上的电位水平相同的电位水平。
充电所需的偏压如果具有对应于待充电构件所需的电位水平的值，则足够了。因此，无需利用放电现象就实现了稳定且安全的充电方案。
a)充电辊21
用于本实施例的充电辊21由金属芯2a和形成于金属芯2a上的用弹性泡沫塑料材料形成的中间电阻层2b构成。
中间电阻层2b由作为粘结剂的树脂或橡胶、导电性粒子(如碳黑)、发泡剂等组成，并置于金属芯2a的圆周表面上，以沿金属芯2a形成一个辊。在被置于金属芯2a上之后，根据需要抛光中间电阻层2b的表面，从而制备作为充电辊21的导电弹性辊，辊的直径测得为12mm，纵向长度为200mm。
在本实施例中测得的充电辊21的电阻为100k.ohm。更具体地说，以下列方式测量充电辊21的电阻。将充电辊21放置成与直径为30mm的铝鼓接触，从而使充电辊21的金属芯2a承受为9.8N(1kg)的总负荷，然后在于金属芯2a和铝鼓之间施加100V的电压的同时测量充电辊21的电阻。
在此实施例中，重要的是充电辊21要起着电极的作用。换言之，充电辊21必须能够基于其弹性与待充电构件形成充分的接触状态，并且要求充电辊21的电阻足够低以对待充电构件充电。另一方面，仅在存在缺陷的情况下，需要防止电压经待充电构件的缺陷部分、如针孔泄漏。因此，要求充电辊21的电阻处于10⁴-10⁷ohm的范围内，从而实现令人满意的充电性能和抗漏失性。
至于充电辊21的硬度，如果硬度太低，则充电辊21的形状变得太不稳定而不能维持与待充电构件理想的接触状态。如果硬度太高，则充电辊21将不能在其本身与待充电构件之间形成理想的充电夹持区，并且在充电夹持区内与感光鼓(待充电构件)的圆周表面的接触状态就其微观水平而言也变差。因此，按ASKER-C标准，充电辊21的理想硬度范围为20-50度。
充电辊21的材料可以包括橡胶或树脂，其中分散有诸如碳黑的导电物质或金属氧化物以调节电阻。还可以通过利用离子导电材料代替分散导电物质来调节电阻。另外，电阻也可以通过使金属氧化物与离子导电材料混合来调节。此外，充电辊是一种泡沫塑料体。因此，根据需要添加发泡剂以及例如充电控制剂。
当充电辊21以单层形成时，在其制造成本方面更为有利，但还可以通过以包括功能分开的数层的多层形成充电辊21的方式来提高其性能。
b)导电性粒子22
在此实施例中，比电阻为10⁶ohm.cm且平均粒度为1.2μm的导电的氧化锌颗粒被用作导电性粒子22，并且在使用前用刷子均匀地涂覆在充电辊21的圆周表面上。另外，额外将预定量的导电性粒子22混合在显影装置3的显影剂t中。
至于导电性粒子22的材料，有各种导电性粒子，诸如例如其它金属氧化物的无机化合物的粒子；导电性粒子与有机化合物的混合物；以及已经经过表面处理的那些导电性粒子。
希望导电性粒子22的比电阻不大于10¹²ohm.cm，优选地不大于1×10¹⁰ohm.cm，因为通过导电性粒子给予或接收电荷。
利用制表法获得充电辊21的比电阻。即，首先制备一个圆柱体，其底面积大小测得为2.26cm²。然后，将0.5g粉末状样品放入圆柱体中位于上、下电极之间，并在以147N(15kg)的压力压实位于上、下电极之间的样品的同时通过在上、下电极之间施加100V的电压而测量样品的电阻。之后，由经过归一化的测量结果计算样品的比电阻。
为了获得高的充电效率和充电均匀性，希望导电性粒子22具有不大于10μm、优选地不小于0.1μm的平均粒度。
当导电性粒子22为O状结块颗粒时，该结块颗粒的粒度被定义为结块的导电性粒子的平均粒度。
为了测量导电性粒子22的粒度，首先用电子显微镜挑出100颗或更多的颗粒，并测量它们沿水平方向的最大弦长。然后，由测量结果计算颗粒的体分布。根据此分布，算出50％的平均粒度以用作导电性粒子22的平均粒度。
如上所述，导电性粒子22可以不仅处在结块的导电性粒子的初级颗粒状态，而且也可以处于其次级状态。哪一种状态也不会出现问题。导电性粒子无论是处于初级状态还是处于次级状态都不会有问题，只要它们可以起导电性粒子或充电的作用就可以。
希望用于充电的导电性粒子是白色粒子或接近透明的粒子，从而它们不会特别是在被用于给感光鼓充电的情况下成为用于形成潜像的曝光束的阻碍物。另外，考虑到导电性粒子从感光鼓表面到记录介质P的部分转移，希望导电性粒子可在彩色记录中是无色的或白色的。此外，为了防止图像曝光束在曝光感光鼓时被用于充电的导电性粒子散射，希望导电性粒子的粒度不超过像素的大小，优选地小于调色剂的平均粒度。考虑到导电性粒子的稳定性，认为导电性粒子的粒度的下限为10nm。
(3)用于防止导电性粒子22从充电辊21上脱落的措施
充电辊21上的导电性粒子22会逐渐地从其上脱落，但是在本实施例中，如上所述，经由感光鼓1的圆周表面用来自显影装置3的导电性粒子补给充电辊21，由此维持电荷直接注入状态。
但是，通过利用成像设备，导电性粒子22从充电辊21的圆周表面的掉落(脱落)量与经由感光鼓1的圆周表面用来自显影装置的导电性粒子21给充电辊21补给的量失去平衡，由此导致在某些情况下、在充电辊21上适当充电所需的导电性粒子量不足。在这种情况下，充电性能下降，造成图像不良。由于长时间使用成像设备，容易发生此现象。
在本实施例中，为了解决上述问题，假设充电辊21和感光鼓1彼此接触且其间没有夹置导电性粒子22，将感光鼓1的圆周表面设计成摩擦充电为具有与用于在充电接触部分N处充电的电压的充电极性(在本实施例中为负)相反的极性(在本实施例中为正)，其中充电接触部分N位于作为接触充电构件的充电辊21和作为待充电构件的感光鼓1之间。另外，在充电接触部分N中，将导电性粒子22设计成摩擦充电为具有与施加在充电辊21上的电压的充电极性(在本实施例中为负)相反的极性(在本实施例中为正)。
通过如上所述地设定充电辊21、感光鼓1和导电性粒子22的摩擦充电极性，易于使导电性粒子22电吸附到充电辊21而非感光鼓1上。因此，可以增强导电性粒子22保留在充电辊21的圆周表面上的趋势，由此抑制导电性粒子22脱离充电辊表面的现象。特别是如在本实施例中那样，甚至当长时间地使用无清洁器型成像设备时，也可以稳定地维持电荷直接注入性能，其中在所述无清洁器型成像设备中，充电辊21的圆周表面容易处于由转印残留调色剂弄脏(这是一个充电禁止因素)的状态。
下面将详细描述用在本发明中的充电辊21的具体实施例。
实施例1
在此实施例中，充电辊21由一种利用硅酮橡胶作为弹性层2b的粘结剂的主要原材料的发泡海绵辊构成。为了调节电阻，将大约10wt％的碳黑加入到硅酮橡胶中。
实施例2
在此实施例中，充电辊21由一种利用EPDM作为弹性层2b的粘结剂的主要原材料的发泡海绵辊组成。弹性层2b通过首先在EPDM中加入大约15％的碳黑并加入大约10wt％的发泡剂以在硫化时发泡、随后硫化并抛光而形成。
实施例3
在此实施例中，通过涂覆表面层来制备充电辊21，其中表面层包括分散在其中的聚四氟乙烯树脂(Teflon，商标名)。具体地说，通过喷涂来进行涂覆，以便不影响海绵表面辊的多孔结构。通过在丙烯酸类树脂水溶液中以大约60∶40的重量比分散Teflon颗粒和导电的氧化锡颗粒来制备用于喷涂的涂覆液体。但在充电辊21的圆周表面处加入的导电性粒子(氧化锡颗粒)的量大于Teflon颗粒的量，Teflon占据大于氧化锡的比例，因为Teflon有比氧化锡小的比重。
实施例4
在此实施例中，作为充电辊21，采用通过与实施例3中类似的喷涂在充电辊的表面上涂覆基于聚乙烯的材料的充电辊。
实施例5
在此实施例中，作为充电辊21，采用一种泡沫海绵辊，其具有一个弹性层2b，该弹性层包括作为其粘结剂的主要原材料的基于酯类的聚氨酯树脂以及添加在作为导电剂的聚氨酯树脂中的大约为20wt％的碳黑。
比较例
作为比较实施例，采用泡沫海绵辊作为充电辊21，其中该泡沫海绵辊包括一用基于酯类的聚氨酯树脂作为主要原材料制成并有大约为10wt％的碳黑作为导电剂的泡沫海绵辊。
在上述实施例(实施例1-5和比较例1)中制备的每种充电辊21至少有一个包含上述材料的最外表面部分，并且如果满足作为充电辊的上述基本特性，则每个弹性层2b都没有问题。
在上述的每个实施例中，在1×10⁵-1×0⁶ohm的范围内调节每个充电辊21的电阻，在该范围，与作为充电辊21的初始充电性能一样，完全没有问题。
通过与感光鼓1一起使用上述制备的充电辊21，可以以下列方式通过测量确保在每个充电辊21和感光鼓1之间的摩擦带电状态。
对于初始阶段或使用之后的充电辊，可以通过充电辊和感光鼓之间的摩擦确保充电状态，即首先建立一种通过对充电辊表面进行清洁或抛光而使导电性粒子22不吸附在充电辊上的状态，然后使充电辊表面处于与感光鼓表面接触的状态(在此情况下，充电辊由感光鼓重复旋转)，随后测量由充电辊和感光鼓之间的摩擦引起的感光鼓的表面电位水平的变化。
在这些实施例中，在作为接触式充电构件的充电辊的圆周表面以及作为待充电构件的感光鼓的圆周表面以其间没有夹置导电性粒子的方式彼此直接接触的情况下，感光鼓表面摩擦带电为与充电辊表面的充电极性(在此情况下为负)相反的极性(在此情况下为正)。结果，感光鼓的表面电位水平与充电辊相比处于正(+)侧。另外，导电性粒子22具有正极性，从而如图3具体所示，带正电的导电性粒子22总是易于静电吸附到充电辊一侧上。这特别是因为在实施例1中，在对充电辊21施加-700V的电压的情况下，感光鼓的表面电位为-640V，因而相对于充电辊感光鼓表面被摩擦带电至+60V。
顺便说一下，在上述情况下，如果只通过施加到充电辊21上的电压进行对感光鼓1的充电，即其间没有摩擦电荷，则感光鼓表面被基本上充电至-700V。
但是，在成像设备的实际工作状态，不仅通过充电辊21与感光鼓1的接触、而且还通过例如导电性粒子22与感光鼓的接触及调色剂与感光鼓1的接触来进行摩擦带电。因此，通过摩擦带电的平均电位水平成为与上述值不同的值。但是，关于在微小区域中充电辊21、感光鼓1和导电性粒子22之间的摩擦带电关系，导电性粒子具有低的电阻，由此导致在充电辊21和感光鼓1之间的摩擦带电成为主导的现象。换言之，通过上述测量获得的摩擦电荷电位水平成为该现象的一个度量标准。
另外，通过长时间地使用成像设备，使转印之后保留在感光鼓表面上的调色剂也被吸附到充电辊表面上。但是，调色剂具有多于导电性粒子22的充电电荷，因而易于具有预定的电荷(在此情况下极性为负)，这也是调色剂必定拥有的电荷。结果，使调色剂从充电接触部分N(充电辊21)排放到感光鼓1上。另外，从调色剂到感光鼓1的摩擦电荷作用在感光鼓1上，从而使感光鼓1带正电，由此促进导电性粒子22保留在充电辊21的圆周表面上。
作为本发明的效果，在某些情况下存在于作为接触式充电构件的充电辊21的圆周表面上的导电性粒子22的量变得过大。但是，在这种情况下，在导电性粒子22之间产生静电排斥力，从而使过多的导电性粒子逐渐地从充电辊21的圆周表面排放到感光鼓1的圆周表面上。因此，在感光鼓1的圆周表面上总是有理想的必要量的导电性粒子22存在于充电辊表面上。
充电性能的评估
评估在上述实施例1-5和比较例1中制备的充电辊21的充电性能，无论是否辨认到在图像图案上的条纹缺陷，其中该图像图案由除前端部分之外的半色调图像部分组成，而前端部分包括在整个前端部分处的实心黑图像，调色剂颗粒都被完全吸附到在一个区域的范围内，从而其纵向长度(沿感光鼓旋转方向)短于感光鼓1的整个周长。
为了严格评估充电性能，图像图案有较高的为7％的打印比例，这是关于无清洁器式打印机的测试图案的一个严格条件，并且表明图像图案的打印比例在图像图案的纵向上没有差异。利用该图像图案进行打印测试。
根据下列的标准进行评估，其结果示于随后的表1中。
NG：在具有半色调图像的整个区域中可见成为图像缺陷部分的黑色条纹。
F：在紧位于具有于感光鼓的前一转动期间形成的实心黑图像的区域之后，在对应于具有半色调图像的区域的重像区域中可见有些黑色条纹。
G：半色调图像均匀且良好。
用于充电性能评估的打印机为反转显影型。因此，此处的重像是指一种形成具有强烈显影的先前图像图案的重影的现象，这是因为对应于在感光鼓的先前旋转中的图像曝光部分(即调色剂图像部分)的区域在感光鼓的随后旋转中引起充电不良(充电不足)，由此在感光鼓上被强烈显影成具有先前图案的图像。由此获得的图像在此被称作重像，产生重像的区域被称作重像区域。
充电不良现象易于在重像区域中观察到。因此，用重像区域评估充电性能。
在感光鼓的圆周表面上的摩擦充电的电位值与关于在预定数量的纸张上打印图像图案的最终充电性能之间的关系示于表1中。
表1