CN101122766B - 充电系统及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够一边抑制感光体3Y的带电不均，一边抑制感光体3Y上生膜发生的图像形成装置。其包括充电装置，设置有在将自身的环状移动表面与感光体3Y接触的同时，在其表面和感光体3Y的表面之间放电，以使感光体3Y表面均匀带电的充电刷辊4Y；和将至少具备交流电压的充电偏压提供给充电刷辊4Y的充电偏压供给手段，其特征在于所述交流电压的频率f[Hz]除以感光体3Y表面线速度V₁[mm/sec]的值(f/V₁)为1.5～4，并且，对于该表面线速度V₁的充电刷辊4Y的表面线速度V₂的比(V₂/V₁)在2倍以上。通过这样的设定，即使频率f比较低，也能够发生足够次数的放电。

Description

充电系统及图像形成装置

技术领域

本发明涉及的是，使接触被充电体的充电部件在接触部处，与被充电体的表面移动方向作同方向表面移动之环绕移动的同时，通过充电部件和被充电体之间的放电，使被充电体均匀带电之充电系统。还涉及通过该构成使被充电体之潜像载置体均匀带电之后，将潜像写入该潜像载置体的图像形成装置。

背景技术

通常，在这种充电系统中，作为施加至充电部件的充电偏压，仅采用直流电压成分，会比采用在交流电压之上叠加直流电压之直流重叠交流电压来，容易在被充电体里产生带电不均。然而，即使在采用直流重叠交流电压时，由于交流电压的频率，也可能会产生带电不均。

于是，在专利文献1所记载的充电系统中，交流电压采用的是，以频率f[Hz]除以潜像载置体之鼓状感光体的线速度V[mm/sec]、其比4大、比7小的值。通过采用这种交流电压，能够抑制感光体的带电不均。

专利文献1：特开平5-150564号公报

发明内容

然而，本专利的发明者通过实验发现，这种构成容易在感光体表面里引起、使调色剂或灰尘等作膜状粘着的生膜现象。具体来说是，根据本专利发明者的实验结果，交流电压的频率f越高，感光体表面里就越容易发生生膜。其原因可被认为是：频率f越高，感光体和充电部件之间的放电次数增加，从而使得两者之间存在的调色剂或灰尘等异物容易粘接。在专利文献1所记载的充电系统中，采用的是除以感光体的线速度V之后、其值为大于4的、频率f比较高的交流电压。根据本发明者的实验，确认在这种交流电压中，生膜在短时间内发生，由此引起有黑白条纹的异常图像。在一般的批量生产型的图像形成装置中，虽然消耗品的使用寿命被要求是能够至少打印1万页以上的A4纸，然而在比使用寿命短的期间里就开始发生了生膜。

本发明鉴于上述背景，其目的在于提供这样的充电系统及图像形成装置，其能够在抑制被充电体的带电不均的同时，抑制被充电体上的生膜的发生。

为达成上述目的，技术方案1是一种充电系统，其包括：被充电体，其表面被均匀带电；被充电体驱动手段，其驱动所述被充电体，并使其表面作环状移动；充电装置，其具备充电部件，在将其自身的环状移动表面与所述被充电体接触的同时，在所述表面和所述被充电体的表面之间放电，以使所述被充电体的表面均匀带电；充电部件驱动手段，其驱动所述充电部件，在与所述被充电体的接触部，使所述表面与所述被充电体的表面移动方向作同方向移动的环状移动；充电偏压供给手段，其将至少具备交流电压的充电偏压提供给所述充电部件；其特征在于：所述交流电压的频率f[Hz]除以所述被充电体的表面线速度V₁[mm/sec]的值(f/V₁)为1.5～4，并且，对于所述表面线速度V₁的所述充电部件的表面线速度V₂的比(V₂/V₁)在2倍以上。

技术方案2是一种图像形成装置，其包括：潜像载置体，其载置潜像；潜像载置体驱动手段，其驱动所述潜像载置体，并使其表面作环状移动；充电装置，其具备充电部件，在将其自身的环状移动表面与所述潜像载置体接触的同时，在所述表面和所述潜像载置体的表面之间放电，以使所述潜像载置体的表面均匀带电；充电部件驱动手段，其驱动所述充电部件，在与所述潜像载置体的接触部，使所述表面与所述潜像载置体的表面移动方向作同方向移动的环状移动；充电偏压供给手段，其将至少具备交流电压的充电偏压提供给所述充电部件；潜像写入手段，其在均匀带电的所述潜像载置体表面里写入潜像；显影手段，其显影所述潜像载置体上的潜像；其特征在于：所述交流电压的频率f[Hz]除以被充电体之所述潜像载置体的表面线速度V₁[mm/sec]的值为1.5～4，并且，对于所述表面线速度V₁的所述充电部件的表面线速度V₂的比在2倍以上。

技术方案3是根据技术方案1所述的图像形成装置，其特征在于：所述比在5倍以下。

技术方案4是根据技术方案2或3所述的图像形成装置，其特征在于：所述充电部件使用的是，使竖立设置于转动轴部件表面的复数根导电性植绒纤维的先端侧，去与所述潜像载置体接触的充电刷辊。

技术方案5是根据技术方案4所述的图像形成装置，其特征在于：所述充电刷辊的所述植绒纤维采用的是斜毛方式。

技术方案6是根据技术方案2至5中任何一项所记载的图像形成装置，其特征在于：所述充电偏压供给手段使用的是，将峰-峰电压Vpp在500[V]以上、1300[V]以下的所述交流电压提供给所述充电部件。

技术方案7是根据技术方案2至6中任何一项所记载的图像形成装置，其特征在于：由所述潜像载置体和所述充电部件的接触而形成的充电夹持，在充电部件表面移动方向中的长度为0.5[mm]以上。

技术方案8是根据技术方案2至7中任何一项所记载的图像形成装置，其特征在于：所述潜像载置体，在伴随圆柱状的圆柱部的转动而作环状移动的圆柱部表面里载置潜像，并且所述圆柱部的直径在20[mm]以上。

技术方案9是根据技术方案2至8中任何一项所记载的图像形成装置，其特征在于包括：第2充电部件，其设置为一边使自身表面与，被所述充电部件均匀带电之前的所述潜像载置体表面接触，一边在所述表面和所述潜像载置体之间放电，以使所述潜像载置体表面带电，同时，还设置将至少具备直流电压的充电偏压提供给所述第2充电部件的、所述充电偏压供给手段。

技术方案10是根据技术方案2至9中任何一项所记载的图像形成装置，其特征在于：所述显影手段根据显影剂载置体表面所载置的调色剂来显影所述潜像，设置有，以所述显影手段的显影来将形成于所述潜像载置体表面里的调色剂图像转印到转印体里的转印手段，并且，将附着在经过所述转印手段之转印工序之后的、潜像载置体表面里的转印残留调色剂，从所述潜像载置体表面回收到所述显影剂载置体的表面里。

在这些发明中，如本发明者通过后述的实验所表明的那样，将频率f[Hz]除以被充电体表面线速度V₁[mm/sec]的值在1.5～4里的交流电压采用为充电偏压，并且，通过使得充电部件的表面线速度V₂[mm/sec]与表面线速度V₁之比在2以上，就能够一面抑制被充电体的充电不均，一面抑制被充电体上的生膜的发生。虽然频率f/表面线速度V₁是比专利文献1所记载的发明要小的1.5～4，其也能够抑制充电不均的理由可考虑为：通过使充电部件的表面在与感光体的接触部、以2倍于感光体表面速度来移动(线速度比为2倍以上)，使得即使频率f在比较低的条件下，充电部件相对于感光体也能够发生足够次数的放电的缘故。

附图说明

图1所示是实施方式所涉及的打印机的概要构成图。

图2所示是该打印机的Y用处理单元的放大构成图。

图3所示是该打印机的第1变化例装置的要部构成图。

图4所示是该打印机的第2变化例装置中Y用处理单元和中间转印带的放大构成图。

图5所示是该打印机的第3变化例装置中Y用处理单元和中间转印带的放大构成图。

图6所示是直毛方式的充电刷辊的放大构成图。

图7所示是斜毛方式的充电刷辊的放大构成图。

图8所示是第2实施方式中所涉及打印机的Y用处理单元和中间转印带的放大构成图。

具体实施方式

以下，对适用于本发明的图像形成装置之电子照相方式的彩色激光打印机(以后，简称打印机)的一个实施方式作说明。

首先，对本实施方式中的打印机的基本构成作说明。图1所示是本实施方式所涉及打印机的主要部分的概要构成图。该打印机装备有黄、洋红、青、黑(以后记作Y、M、C、K)等、用于形成各色调色剂图像的4个处理单元1Y、1M、1C、1K。另外还装备有光写入单元50、对位辊对54、转印单元60等。各符号末尾附加的Y、M、C、K，分别表示黄、洋红、青、黑用的部件。

光写入单元50设置有：由对应于Y、M、C、K各色的4个激光二极管构成的光源、正六面体的多面镜、用于驱动该多面镜的多面镜马达、fθ透镜、透镜、反射镜等。由激光二极管射出的激光L，经多面镜中的一个面反射后，随着多面镜的转动一面被偏向，一面到达后述的4个感光体中的一个。通过4个激光二极管分别射出的激光L，4个感光体的表面分别被作光扫描。

处理单元1Y、1M、1C、1K设置有分别单独对应于潜像载置体之鼓状感光体3Y、3M、3C、3K的显影装置40Y、40M、40C、40K。感光体3Y、3M、3C、3K的构成是在铝管等外面包覆有机感光层，通过未图示的驱动手段，以规定的线速度在图中以顺时针方向被转动驱动。然后，通过根据未图示的个人计算机等送来的图像情报来发射调频激光L的光写入单元50，在暗中被光扫描后，载置Y、M、C、K用的静电潜像。

图2所示，是在4个处理单元1Y、1M、1C、1K之中，将Y用的处理单元1Y和转印单元(图1中的60)的中间转印带61一起表示的放大构成图。在该图中，Y用的处理单元1Y将感光体3Y、充电刷辊4Y、未图示的除电灯、显影手段之显影装置40Y等，保持在1个单元之共通的单元箱(保持体)里，其对于打印机本体是可以装卸的。

既是被充电体又是潜像载置体的Y用感光体3Y，是在铝管构成的导电性本体的表面里，包覆着由负带电性的有机光导电物质(OPC)所构成的感光层、直径为24[mm]左右的鼓，通过未图示的驱动手段，以规定的线速度在图中以顺时针方向被转动驱动。

充电刷辊4Y包括有：通过未图示的轴承能够作转动的、金属制的转动轴部件5Y，和在其表面竖立设置的复数根导电性植绒纤维6Y。然后，以转动轴部件5Y为中心，通过未图示的驱动手段在图中以反时针方向被转动驱动的同时，使各个植绒纤维6Y的先端去刮擦感光体3Y。在金属制的转动轴部件5Y里，连接着由未图示的电源或配线等构成的充电偏压供给装置，通过它，由直流重叠交流电压构成的充电偏压得到印加。在本打印机中，通过充电刷辊4Y、转动驱动该辊的驱动手段(未图示)、上述充电偏压供给装置等，构成了对感光体3Y外表面均匀充电的充电系统。随后，通过充电刷辊4Y的各植绒纤维和感光体3Y之间的放电，感光体3Y的表面被均匀地带电(例如为负极性)。另外，在充电系统之中，充电刷辊4Y被设置在处理单元1Y内，与感光体3Y等一起，相对于打印机本体可以作一体化的装卸。

在被均匀充电的Y用的感光体3Y的表面，由上述光写入单元50的光扫描而形成了静电潜像，该静电潜像通过Y用的显影装置40Y被显影为调色剂图像。

Y用的显影装置40Y包括从设置在箱体41Y的开口处露出一部分外表面的显影辊42Y。该显影辊42Y包括由未图示的驱动手段所转动驱动的非磁性管所构成的显影套筒，和不随其转动、包含在其内部的磁性体辊(未图示)。在箱体41Y里包容有，由磁性载体和负带电性的Y调色剂所构成的Y显影剂(未图示)。通过2根螺杆部件，Y显影剂在沿与图纸面成正交方向被搅拌输送的同时，其Y调色剂被摩擦带电，通过显影辊42Y内的磁性体辊的磁力作用，被吸上来后吸附在显影辊42Y转动的显影套筒表面里。接着，随着显影套筒的转动，在通过与显影刮刀43Y相对的位置的时候其层厚被限制，之后，被输送至与感光体3Y相对的显影领域。

该显影领域中，在印加了由电源(未图示)输出的负极性显影偏压的显影套筒、和感光体3Y的静电潜像之间，存在着将负极性的Y调色剂从套筒一侧向潜像一侧作静电移动的显影电位的作用。另外，在显影套筒和感光体3Y的均匀带电部位(地表面部)之间，存在着负极性的Y调色剂从地表面部一侧向套筒一侧作静电移动的非显影电位的作用。显影套筒上的Y显影剂内的Y调色剂，由于显影电位的作用，从套筒脱离后转移到感光体3Y的静电潜像上。通过该转移，感光体3Y上的静电潜像被显影为Y调色剂图像。还有，由于显影而消费掉Y调色剂的Y显影剂，随着显影套筒的转动回到箱体41Y里。另外，感光体3Y上的Y调色剂图像被转印到后述的转印单元的中间转印带61上。

由磁导率探测器构成的调色剂浓度探测器46Y被固定在箱体41Y的底板上，其根据被收容在箱体41Y内的Y显影剂的磁导率来输出对应的电压值。由于显影剂的磁导率与显影剂的调色剂浓度有良好的相关关系，调色剂浓度探测器46Y所输出的就是对应于Y调色剂浓度的电压值。该输出电压的值被送去未图示的调色剂补充控制部。

上述调色剂补充控制部配置有RAM等存储手段，其中贮存有从Y用的调色剂浓度探测器46Y来的、输出电压目标值之Y用Vtref，以及从装载在其他显影装置里的T探测器来的、输出电压目标值之M、C、K用Vtref的数据。关于Y用的显影装置40Y，其将调色剂浓度探测器46Y来的输出电压值和Y用Vtref进行比较，并仅以对应于比较结果的时间来驱动未图示的Y调色剂浓度补充装置。由此，即将补充用的Y调色剂补充到了显影装置40Y里了。如此，通过控制(调色剂补充控制)Y调色剂补充装置的驱动，适量的Y调色剂被补充到了伴随显影而降低了Y调色剂浓度的Y显影剂里，显影装置40Y内的Y显影剂的Y调色剂浓度得以维持在规定的范围内。另外，对于其他颜色用的处理单元的显影装置来说，也进行同样的调色剂补充控制。还有，以上虽然是以使用包括调色剂和磁性载体的显影剂，即双成分显影装置为例来说明的，对以调色剂为主成分的单一成分显影装置同样也是适用的。

感光体3Y上的Y调色剂图像在感光体3Y和中间转印带61相接的、Y用的1次转印夹持处，被中间转印至中间转印带61上。在经过该1次转印夹持之后的感光体3Y的表面里，还粘附着没有被转印到中间转印带61上的转印残留调色剂。该转印残留调色剂通过将清洁刮刀11Y和感光体3Y相接的鼓清洁装置12Y，被从感光体3Y表面除去。

充电刷辊4Y的复数根植绒纤维6Y之导电性纤维分别被切成规定的长度。导电性纤维的材料可以例举有尼龙6(登记商标)、尼龙12(登记商标)、丙烯、维尼纶、聚酯等树脂材料。通过在所使用的树脂材料里分散混入碳或金属粉等导电性粒子来赋予其导电性。从制造成本和低杨氏弹性模量来考虑，以采用在尼龙树脂里分散碳的导电纤维为好。另外，碳在纤维中的分散即使不均匀也没有关系。竖立设置有复数根植绒纤维6Y的转动轴部件5Y的材料，可以例举有SUS303、SUS304、SUS316、SUS416、SUS420、SUS430等不锈钢。还有，也可以使用将SUM22、SUM23、SUM23L、SUM24L等易切削加工钢经电镀后的材料。在这些材料中，考虑到成本和安全性(不含铅)，以采用SUM22、SUM23的、经表面电镀后的材料为好。

以上对Y用的处理单元1Y作了说明，其他颜色的处理单元1M、1C、1K，因其有着与Y用处理单元相同的构成，所以省略了对其的说明。

在前面所示的图1中，在各色处理单元1Y、1M、1C、1K的下方，配设着转印单元60。该转印单元60在通过复数个张紧架设辊，将无缝环状的中间转印带61作张设的同时，在图中沿逆时针方向作环状移动。所说的复数个张设辊，具体是指：从动辊62、驱动辊63、4个1次转印偏压辊66Y、66M、66C、66K等。

从动辊62，1次转印偏压辊66Y、66M、66C、66K，驱动辊63等都与中间转印带61的内表面(环的内周面)相接触。其中，4个1次转印偏压辊66Y、66M、66C、66K是在其金属制的芯棒的外面包覆有海绵等弹性体的辊，其夹着中间转印带61，被压向Y、M、C、K用的感光体3Y、3M、3C、3K。由此，4个感光体3Y、3M、3C、3K和中间转印带61，在带移动方向上形成了以规定的长度接触的、Y、M、C、K用的4个1次转印夹持。

在4个1次转印偏压辊66Y、66M、66C、66K的芯棒里，分别通过未图示的转印偏压电源，印加了经定电流控制的1次转印偏压。由此，介由4个1次转印偏压辊66Y、66M、66C、66K，中间转印带61的内表面被赋予了转印电荷，在各个1次转印夹持里，中间转印带61和感光体3Y、3M、3C、3K之间形成了转印电场。另外，在本打印机中，虽然设置了作为1次转印手段之1次转印偏压辊66Y、66M、66C、66K，但是，也可以使用刷子或刮刀等来代替辊。还有，也可以使用转印充电器等。

形成于各色感光体3Y、3M、3C、3K之上的Y、M、C、K调色剂图像，在各色的1次转印夹持处，被重叠转印至中间转印带61里。由此，在中间转印带61上形成了4种颜色重叠(以后称为4色调色剂图像)的调色剂图像。

在中间转印带61中，对着驱动辊63回转的地方，2次转印偏压辊67从带的正面外表面侧与之相接，并因此而形成2次转印夹持。在该2次转印偏压辊67里，通过未图示的电源或配线所构成的电压印加手段，印加有2次转印偏压。由此，在2次转印偏压辊67和被接地的2次转印夹持内表面侧的辊63之间形成了2次转印电场。中间转印带61上所形成的4色调色剂图像，随着带子的环状移动而进入2次转印夹持。

本打印机装备了未图示的供纸盒，在其中以记录用纸捆的状态，收容了复数页重叠的记录用纸P。然后，将最上面的记录用纸P以规定的时机送出至供纸路径。被送出的记录用纸P被夹入配设在供纸路径末端的、对位辊对54的对位夹持里。

对位辊对54为了将从供纸盒送来的记录用纸P夹入对位夹持而转动驱动两个辊，但一旦夹入了记录用纸P的先端，两个辊就立刻停止转动驱动。随后，以对准中间转印带61上的4色调色剂图像的时机，来将记录用纸P送去2次转印夹持。在2次转印夹持，中间转印带61上的4色调色剂图像通过2次转印电场或夹持压力的作用，被一起转印到记录用纸P上，这样就在记录用纸P上形成了白色与彩色相间的全彩色图像。

如此形成有全彩色图像的记录用纸P在从2次转印夹持部处被排出后，被送至未图示的定影装置，在那里进行全彩色图像的定影。

经过2次转印夹持，还附着在中间转印带61表面里的2次转印残留调色剂，通过带清洁装置68被从带表面除去。

在具有以上基本构成的本打印机中，4个感光体3Y、3M、3C、3K分别通过转动，起到了在环状移动表面里载置潜像的潜像载置体的功能。还有，光写入单元50的功能是作为，在均匀带电后的感光体表面里形成潜像的潜像形成手段。还有，由转动驱动感光体3Y、3M、3C、3K、使其表面作环状移动的马达或齿轮列等构成的驱动源及驱动传达系统，和控制驱动源的开关之未图示的驱动控制部的功能是作为潜像载置体驱动手段。另外，驱动控制部是由通常的CPU等构成的控制回路、和RAM等情报存储手段构成的。

接下来，对本发明者所作的实验作说明。

[实验1]

本发明者使用的是与图1或图2所示实施方式所涉及的打印机有着相同构成的试验机。然后，使用该试验机，在对充电偏压、感光体线速度、充电刷辊线速度等条件作适当变更的同时，在各种条件下以5[％]的图像面积率，将黑白的半色调实心图像(半色调灰度图像)打印到A4用纸里。然后，根据将打印图像或感光体(3K)放大观察到的结果，来评价感光体的充电不均或生膜的发生。具体来说就是，对于充电不均，是根据半色调实心图像中横方向(主扫描方向)的自筋或黑筋发生的程度，分成：明显可以确认(×)、稍微能够确认但不影响实用图像的程度(△)、在2×2图像中没有问题的程度(○)、在1×1图像中也没有问题的程度(◎)，等4个等级来评价。还有，对于生膜，根据因生膜而发生在半色调实心图像的纵向的白筋或黑筋发生的程度，分成：明显可以确认(×)、稍微能够确认但不影响实用图像的程度(△)、在2×2图像中没有问题的程度(○)、在1×1图像中也没有问题的程度(◎)，等4个等级来评价。无论是充电不均，还是生膜，都以△、○、◎为容许范围，以×为实用上有问题地来划分。

另外，2×2(two by two)或1×1(one by one)中「by」的前后数字表示的是显示半色调实心图像时的最小点间距。在以1×1方式来显示半色调实心图像的1×1图像时，最小点间距相当于2个点长。还有例如，在以2×2方式来显示半色调实心图像的2×2图像时，最小点间距相当于4个点长。

作为印加到带电刷辊(4K)里的充电偏压，采用的是在峰-峰电压Vpp为1.0[kV]的交流电里，重叠了-500[V]的直流电压Vdc，并且有效成分(duty)为50％。还有，带电刷辊的先端一侧与感光体(3K)相接所形成的充电夹持，其在感光体表面移动方向(与刷表面移动方向为同义)中的长度(以下称为充电夹持宽度)设定为1.0[mm]。

带电刷辊(4K)所使用的体积阻抗率在10⁸[Ω·cm]程度，由含有导电性粒子的尼龙纤维所构成的长度3[mm]的植绒纤维，复数、竖直地设置在直径5[mm]的转动轴部件里，形成了直径为11[mm]的辊状物。

感光体(3K)的直径为24[mm]。在以上条件下的实验结果如下表1所示。

表1

如表1所示，在将感光体线速度V₁[mm/sec]与带电刷辊线速度V₂[mm/sec]的比之线速比(V₂/V₁)设定为1.5的条件之下，无论其他条件如何，或是充电不均，或是生膜，到了有问题的这一程度(×)。相对于此，在将线速比设定为2.0的条件之下，根据其他条件的不同，充电不均及生膜的双方成为满足基准的程度(除×之外)。

对于将线速比设定为2.0的条件，作更详细的探讨后可以得知，当充电偏压的交流电压频率f除以感光体线速度V₁后的值在5.0以上时，亦即，在频率f比较高的时候，打印输出1万页的半色调实心图像时，就会发生显著的生膜现象。

如上述专利文献1也提到的那样，通过将对于感光体线速度V₁的频率f设定在较大的值，就可以抑制感光体的充电不均。但是，如果像专利文献1所述的充电系统那样将f/V₁设定为比4大时，由本实验可以得知，生膜现象会明显地发生，也就达不到1万页这一耐久时间(使用寿命)。相对于此，在将频率f/线速度V₁设定在4.0以下时，亦即，频率f相对于线速度V₁较低的时候，即使打印输出1万页的半色调实心图像，生膜现象也被限制在容许范围内。

这里值得注意的是，f/V₁和线速比(2.0)、和充电不均之间的关系。在通常的充电系统中，一般采用的是在将充电刷辊与感光体相接的同时来使之从动转动，这时，线速比为1.0。在这种条件下，如专利文献1所记载的那样，如果频率f不能大于线速度V₁的4倍时，就会发生充电不均。但是，在本实验中，如表1所示，即使是频率f在线速度V₁的4倍以下，也能够使充电不均在容许范围之内(实验编号10、15)。其理由可以考虑为：线速度为2.0时，由于充电夹持使带电刷辊的表面以感光体表面2倍的速度来移动，所以即使在频率f比较低的条件下，带电刷辊也能对感光体进行足够次数的放电。更为详细的是，在充电夹持处，虽然主要的放电发生在刷表面移动方向的上游一侧，但通过使带电刷辊的线速度V₂为感光体线速度V₁的2倍，中间领域以及下游一侧的领域里也有了放电的发生，这样，感光体就变得均匀带电了。如果线速比在2.0以上，那么即使是在4.0以下的、这一通常会发生带电不均的频率f/V₁条件下，带电不均的发生可以得到控制的这一点，通过本实验得到了确认。而且，在该条件下，由于频率f相对于感光体的线速度V₁比较低，如上所述，生膜的发生能够限制在容许范围内。只是，在频率f/线速V₁比1.5小的条件(实验编号9、14)下时，即使线速比是2.0，也发生了带电不均。这是因为，由于频率f相对于线速V₁太低，感光体和带电刷辊之间的充电次数不够的缘故。

鉴于上述实验结果，在本实施方式所涉及的打印机中，由将充电偏压提供给带电刷辊(4Y～K)的未图示电源等构成的充电偏压所采用的频率f/线速V₁比为1.5～4。还有，由转动驱动感光体(3Y～K)的马达或齿轮等构成的感光体驱动手段，和由转动驱动带电刷辊(4Y～K)的马达或齿轮等构成的带电刷驱动手段的组合所采用的线速比(V₂/V₁)是在2以上的。

另外，由表1还可以知道，频率f/线速V₁的值越大，生膜就越容易发生。还有，发生生膜的原因，除频率f/线速V₁之外，还可以考虑为与充电夹持宽度、感光体直径等有关。具体来说是，由于充电夹持宽度越小，感光体单位面积内的放电量就越多，从而生膜就越容易发生。还有，由于感光体直径越小，带电刷辊与感光体的接触次数就越高，从而生膜也就越容易发生。

[实验2]

在此，本发明者从1.5～4这一频率f/线速V₁的规定范围内，以对生膜最为不利的频率f/线速V₁＝4.0为条件，将使充电夹持宽度比较小的条件(对生膜比较不利的条件)，与使感光体直径比较小的条件(对生膜比较不利的条件)组合，来进行生膜的评价实验。结果是，即使在f/V₁＝4、充电夹持宽度＝0.5mm、感光体直径为20mm的条件下，在打印输出1万页时，生膜的评价结果也可以停留在△(稍微确认)。

[实验3]

还有，充电部件可以采用具有连续弯曲周面的充电辊来代替充电刷辊，并且，在设定频率f/线速V₁＝1.5、线速比(V₂/V₁)＝2的条件后，对充电不均进行评价的结果，可以得知，即使在这种条件之下，充电不均也可以停留在△(稍微确认)。

[实验4]

对于线速比(V₂/V₁)，虽然有必要将其设定在如上所述的2以上，但其过大时，因与充电刷辊的刮擦而造成的感光体磨损会变大。根据本发明者的实验可以得知，在将线速比(V₂/V₁)设定为大于5时，由于感光体的磨损而产生的劣化，而不能实现1万页这一耐久时间(使用寿命)。因此，在本打印机中，将线速比(V₂/V₁)设定在5以下。

[实验5]

对于充电刷辊的线速度V₂，以将其设定在不满250[mm]为好。当其超过250[mm]时，从毛刷飞散出来的调色剂突然开始增大的现象，已为本发明者的实验所确定。

表1中评价结果所显示的带电不均，其起因是因为频率f过低。以采用在Vpp为1000[V]的交流成分里重叠-500[V]直流成分的充电偏压为例来具体说明就是，在已被除电的感光体表面通过其与充电刷辊的接触位置的期间，充电偏压的交流成分在达到负的峰值时，感光体得到充分带电；而在达到正的峰值时，感光体的带电量会不足。如果频率f比较高时，由于这种带电量不足的领域在感光体移动方向中的长度相对来说变小的缘故，造成了带电不足领域和带电充足领域的浓度差(浓度不均)并不显著。因此，沿横方向延展的白筋和黑筋基本上看不出。与此相对，当频率f过低时，带电量不足的领域变得过长，白筋和黑筋就会很清晰地被辨别出来。

在电子照相方式的图像形成装置中，除这种带电不均之外，还有因充电偏压的交流成分Vpp过小或过大而引起的局部带电不均的发生。以采用在Vpp为1000[V]的交流成分里重叠-500[V]直流成分的充电偏压为例来具体说明。此时，如果交流成分的频率f被适当地设定，在交流成分达到负的峰值的时机里对感光体进行放电等充电处理的同时，达到正的峰值的时机里就会对感光体进行除电处理。虽然随着交变电场的振动重复进行着充电处理和除电处理，由于两个处理时间分配的不同(交流成分的成分duty在50％以上)，感光体最终在负的峰值和正的峰值之间的电位里带电。然而，当Vpp过小时，在感光体和充电刷辊的接触部里，由于毛刷的电阻偏差而导致在局部领域发生得不到充分放电的现象(根据帕兴法则，放电开始的电压是400～600V)。这种局部领域，处于充电不足的状态，在图像中就会引起白点的产生。还有，当Vpp过大时，在感光体和充电刷辊的接触部里，由于毛刷的电阻偏差而导致在局部领域发生过度放电的局部领域。这种局部领域，处于放电过度的状态，在图像中就会引起黑点的产生。

[实验6]

这里，本发明者进行了，在对交流成分Vpp作变化的同时，在各种Vpp条件下输出半色调实心图像，以对因局部带电不均而发生的白点或黑点状况进行调查的实验。其结果是，当Vpp在500[V]以下时，出现了白点突然开始显著的现象。还有，当Vpp在1300[V]以上时，出现了黑点突然开始显著的现象。

鉴于这样的实验结果，在本实施发生所涉及的打印机中，将Vpp设定在500[V]以上，1300[V]以下。

以上虽然对串列方式的打印机(即由复数个处理单元所形成的各色调色剂图像，经过重叠转印后获得全彩色图像)作了说明，但即使在以单一方式形成全彩色图像的图像形成装置里，本发明也是适用的。所谓单一方式，是指在感光体等潜像载置体的周围配设各色用的复数个显影手段，在依次切换所使用的显影手段的同时，将形成于潜像载置体上的各色可视图像依次重叠地转印到中间转印体上的方式。还有，对于仅形成单色图像的图像形成装置，本发明也是适用的。

图3所示是实施方式中所涉及的打印机的第1变化例装置的要部概图。在该第1变化例装置中，以单一方式代替了串列方式。在鼓状的感光体3的周围，配设了Y、M、C、K用的4个显影装置40Y、40M、40C、40K。在感光体3的表面里，首先形成的是使用激光L进行光扫描而得到的Y用静电潜像。该静电潜像通过Y用的显影装置40Y被显影成Y调色剂图像之后，被1次转印到中间转印带61里。通过1次转印夹持之后的带子表面，经过鼓清洁装置12来除去转印残留调色剂后，由未图示的除电刷来除电。之后，在通过充电刷辊4而均匀带电后，由激光L进行光扫描以载置M用的静电潜像。该静电潜像通过M用的显影装置40M被显影成M调色剂图像之后，被1次转印到中间转印带61上的Y调色剂图像里。以后，通过相同的处理，依次形成于感光体3表面的C、K的调色剂图像，被依次重叠地1次转印到中间转印带61上的YM2色的调色剂图像上。

图4所示是实施方式所涉及的打印机的第2变化例中，将Y用的处理单元1Y和中间转印带61同时放大的构成图。在该处理单元1Y中，作为充电部件，采用了具有连续弯曲周面的充电辊7Y来代替充电刷辊。作为充电辊7Y可以例举为，在直径为6[mm]的芯棒(导电性轴)周围包覆弹性体层，之后在其外周再包覆感应层及表层的、直径为12[mm]的辊。其阻抗以在10⁵[Ω]左右为好。该充电辊7Y与充电刷辊相同，在充电夹持处，使其表面与感光体表面作同方向移动地转动驱动。

图5所示是实施方式所涉及的打印机的第3变化例中，将Y用的处理单元1Y和中间转印带61同时放大的构成图。在该处理单元1Y中，在感光体3Y与充电刷辊4Y的接触位置靠感光体3Y表面移动方向的上游一侧，以及在清洁刮刀11Y靠感光体3Y表面移动方向的下游一侧的领域里，相接有第2充电部件之辅助充电辊8Y。

由未图示的电源和配线等构成的充电偏压供给手段，对于充电刷辊4Y，印加的是在交流电压里重叠有直流电压的交流直流重叠电压，而对于辅助充电辊8Y，仅印加由直流电压构成的辅助充电偏压。

这种构成能够抑制伴随充电刷辊4Y的放电所引起的磨损消耗，从而可以延长充电刷辊4Y的使用寿命，使之获得长寿命化。具体来说是，感光体3Y在由充电刷辊4Y所进行的充电处理之前，先由辅助充电辊8Y进行一定程度的预备充电。其结果是，与不设置辅助充电辊8Y的场合相比，可以使因充电刷辊4Y和感光体3Y的接触而在充电夹持处的放电量减少，如此就能抑制充电刷辊4Y的磨损消耗。

下面，对于在实施方式所涉及的打印机里，附加更有特色的构成之后的各实施例的打印机作说明。另外，以下如果没有特别说明，实施例的打印机的构成与实施方式的相同。

[第1实施例]

图6所示是采用将植绒纤维6Y以直毛方式设立于转动轴部件5Y里的直毛方式的、Y用充电刷辊4Y的放大构成图。在这种充电刷辊4Y中，转动轴部件5Y上的各植绒纤维6Y的延伸方向为转动轴部件5Y的法线方向。

图7所示是采用将植绒纤维6Y以斜毛方式设立于转动轴部件5Y里的斜毛方式的、Y用充电刷辊4Y的放大构成图。在这种充电刷辊4Y中，转动轴部件5Y上的各植绒纤维6Y的延伸方向为倾斜于转动轴部件5Y的法线方向。

在上面所说明的实验1中，充电刷辊4Y采用的是直毛方式。本发明者在上述的试验机里装载了斜毛方式的设备以代替直毛方式。然后，与实验1相同，输出打印半色调的实心图像后，对生膜的发生情况作了评价。从其结果可以得知，比起直毛方式来，斜毛方式不容易发生生膜。

于是，在本实施方式所涉及的打印机里，在各处理单元里搭载的充电刷辊，分别采用斜毛方式。

[第2实施例]

本第2实施例中涉及的打印机所采用的是无清洁器方式。这种无清洁器方式指的是，对于附着在感光体3Y等潜像载置体上的转印残留调色剂，不使用专门的清洁回收手段，而进行在潜像载置体上的图像形成处理的方式。还有，所谓用于清洁回收的专门手段，具体来说就是，将转印残留调色剂从潜像载置体分离之后，不使其再次附着到潜像载置体里，而是或者输送至废调色剂容器进行回收，或者输送至显影装置内进行再利用回收等的手段。将转印残留调色剂从潜像载置体刮落的清洁刮刀也属于专门的手段。

下面对该无清洁器方式作详细叙述。无清洁器方式大致可以分为：散开通过型，暂时捕捉型，和并用型。再其中的散开通过型里，通过使用在潜像载置体里刮擦的毛刷等散开部件，去搔潜像载置体上的转印残留调色剂，以减弱转印残留调色剂和潜像载置体的附着力。然后，在显影套筒或显影辊等显影部件与潜像载置体相对的显影领域，或即将到此之前，通过将潜像载置体上的转印残留调色剂静电转移到显影辊等显影部件里，来回收到显影装置里。在该回收之前，虽然会通过用于潜像写入的光写入的位置，但只要转印残留调色剂的量比较少，就不会对潜像写入带来不好的影响。但是，如果在转印残留调色剂中含有与正规极性相反地，逆极性带电的调色剂时，因其不会在显影部件上被回收，就会发生表面污染的现象。为了抑制由该种逆带电调色剂所引起的表面污染，以将用于使潜像载置体上的转印残留调色剂，带电成正规极性的调色剂充电手段设置在，转印位置(例如1次转印夹持)和散开部件所构成的散开位置之间，或者散开位置和显影领域之间为好。作为散开部件，可以使用：在薄金属板或组件盒里粘贴导电性纤维而构成的、具有复数根植绒纤维的固定刷；在金属制的转动轴部件里竖立有复数根植绒纤维的刷辊；由导电性海绵等构成的、具有辊部的辊部件等。固定刷虽然因其可以由较少量的植绒纤维来构成，而具有价格低的优点，但在与使潜像载置体均匀带电的充电部件兼用的时候，会得不到充分的带电均匀性。相对于此，刷辊因其能够得到充分的带电均匀性而受到欢迎。

在无清洁器方式的暂时捕捉型中，通过将表面与潜像载置体接触的同时、作环状移动的转动刷部件等的捕捉部件，来将潜像载置体上的转印残留调色剂作暂时的捕捉。然后，在打印任务结束或打印任务中的、纸与纸之间的时机中，将捕捉部件上的转印残留调色剂吐出后再转移到潜像载置体里之后，静电转移至显影辊等显影部件里，以回收到显影装置内。在上述散开通过型中，在实心图像形成时，或堆堵发生后等转印残留调色剂变得非常多的时候，可能会发生超过显影部件的回收能力而引起图像劣化的现象，与此相对的是，在暂时捕捉型中，由于是将捕捉部件所捕捉到的转印残留调色剂一点一点地回收的，所以能够抑制该种图像劣化的发生。

在无清洁器方式的并用型中，将散开通过型和暂时捕捉型进行并用。具体来说就是，将与潜像载置体接触的转动刷部件等作为散开部件及捕捉部件来并用。一方面是在转动刷部件里仅印加直流电压，以使转动刷部件起到散开部件的作用，另一方面，根据需要，通过将偏压从直流电压切换成交流直流交流电压，来使转动刷部件起到捕捉部件的作用。

图8所示是本第2实施例所涉及的打印机的、Y用处理单元1Y和中间转印带61的放大构成图。在该处理单元1Y中，采用的是暂时捕捉型的无清洁器方式。具体来说是，感光体3Y在图中顺时针方向以规定的线速度作转动驱动的同时，与中间转印带61的正表面接触而形成Y用的1次转印夹持。然后，植绒纤维6Y和感光体3Y之间开始放电，以使感光体3Y的表面均匀带电为负极性。与此同时，感光体3Y上附着的转印残留调色剂，通过上述充电偏压的作用而转移到复数根植绒纤维6Y里，即得到暂时捕捉。随后，在打印任务结束之后或纸与纸时间的时机里，将充电偏压由直流重叠交流电压切换成直流电压，并将植绒纤维6Y上所捕捉到的转印残留调色剂再次转移到感光体3Y上之后，从感光体3Y之上经过显影辊42Y回收到显影装置40Y内。

通过Y用的1次转印夹持之后，在进入与充电刷辊4Y的接触位置之前的感光体3Y的表面里，与辅助充电辊8Y相接。印加有负极性(与Y调色剂同极性)的直流电压的辅助充电辊8Y，对进入与充电刷辊4Y接触位置之前的感光体3Y进行辅助充电。与此同时，对逆带电调色剂通过电荷注入法使其作正规极性的带电。具体来说就是，通过Y用的1次转印夹持之后的感光体3Y表面里所附着的转印残留调色剂，随着在充电刷辊4Y里被暂时捕捉，与辅助充电辊8Y相接触。转印残留调色剂中所含有的很少量的逆带电调色剂粒子，通过辅助充电辊8Y来的放电或电荷注入而成为正规极性的带电了。

该构成的打印机在以下列条件运行时，其带电不均或生膜能够得到很好的控制。

(1)充电刷辊条件

·材料：碳分散6尼龙

·粗细：2[旦尼尔](容许范围：3旦尼尔以下)

·植绒密度：26[万根/英寸²](容许范围：26万根/英寸²以上)

·刷阻抗：10⁶[Ω](容许范围：10³～10⁸)

·纤维阻抗：10⁸[Ω](容许范围：10⁵～10¹⁰)

·刷表面移动方向：在夹持处与感光体同方向

·接触感光体的刷长度：0.8[mm](容许范围：0.1～1.4)

·线速比(V₂/V₁)：2(容许范围：2～4)

·Vpp：1.0[kV](容许范围：0.5～1.3)

·频率f：500[Hz](容许范围：100～1000)

·交流电压的成分(duty)：45[％]

·充电偏压的直流成分：-500[V]

·剪切直径：13[mm]

·轴直径：5[mm]

·刷外径：11[mm]

·植绒方式：斜毛方式

(2)从充电刷辊吐出调色剂的条件

·在纸与纸之间、打印任务开始时、或打印任务结束时的至少一个时机里，进行吐出。

·在充电刷辊印加有与充电用的充电偏压不同的吐出偏压。例如，在辅助充电辊里不印加偏压，而是在充电刷辊里印加-1000[V]的直流电压。

(3)辅助充电辊条件

·辊部：西多林(hydrin)系橡胶层+表面保护层

·阻抗：1×10⁵[Ω](容许范围：10³～10⁸)

·辊部外径：直径9[mm]

·橡胶层下的芯棒外径：直径6[mm]

·相接压力：1.5[N]

·转动方式：与感光体相接作从动转动

·辅助充电偏压：直流-1100[V]

如上所述，在实施方式中所涉及的打印机里，由于将线速比(V₂/V₁)设定在5倍以下，根据上述理由，就能抑制因与充电刷辊的刮擦而引起的感光体的磨损消耗。

还有，在实施方式中所涉及的打印机里，作为充电部件，由于采用的是将竖立设置在转动轴部件5Y表面里的、复数根导电性植绒纤维6Y的先端侧，去与潜像载置体之感光体3Y接触的、充电刷辊4Y，因此能够将转印残留调色剂捕捉到毛刷内。

还有，在第1实施例所涉及的打印机里，作为充电刷辊，由于采用的是将植绒纤维进行斜毛处理，根据上述理由，与直毛方式相比，能够抑制生膜的发生。

还有，在实施方式所涉及的打印机里，作为充电偏压的供给手段，由于采用的是将包括峰-峰电压Vpp为500～1300[V]的交流电压的充电偏压提供给充电刷辊4Y，根据上述理由，能够将发生在感光体中的局部带电不均限制在容许范围内。

还有，在实施方式中所涉及的打印机里，由于将由感光体3Y和充电刷辊4Y的接触所形成的充电夹持，在沿充电刷辊表面移动方向里的长度之充电夹持宽度，设置在0.5[mm]以上，因此能够避免因充电夹持宽度过小，而发生超过容许范围的生膜现象的发生。

还有，在实施方式中所涉及的打印机里，作为潜像载置体，由于采用的是在伴随圆柱状的圆柱部之鼓部转动、作环状移动的圆柱部表面里载置潜像，而且该鼓部的直径在20[mm]以上，因此能够避免因直径过小，而发生超过容许范围的生膜现象的发生。

还有，在第2变化例的装置中，在设置了，一边将自己的表面与因充电刷辊4Y而被均匀带电之前的感光体3Y的表面接触、一边在自己的表面和感光体3y之间放电、以使感光体3Y表面带电的、第2充电部件之充电辅助辊8Y的同时，还设置了将至少包括直流电压的充电偏压提供给前置充电辊的充电偏压供给手段。该构成由于上述的理由，其能够抑制充电刷辊4Y的磨损消耗。

还有，在第2实施例的打印机中，作为显影手段之显影装置40Y根据载置在显影剂载置体之显影套筒表面上的调色剂来显影潜像，并设置了将经过显影装置40Y显影之后、形成于感光体3Y表面里的调色剂图像、转印到转印体之中间转印带61里的转印手段之转印单元60，并且，将经过转印单元60之转印工序(1次转印夹持)之后、附着在感光体3Y表面里的转印残留调色剂，从感光体3Y表面回收到显影套筒。然后由此来实现上述的无清洁器方式。该构成由于省略了鼓清洁装置，所以能够降低成本及实现装置的小型化。

另外，本发明不局限于前述的各个实施方式，在本发明的技术思想的范围内，除前述各实施方式中所示之外，从前述各实施方式作适当变更后的所得也是显而易见的。还有，前述构成部件的数量、位置、形状等不局限前述各实施方式，在实施本发明时，可以使用适当的数量、位置、形状等。

本专利申请的基础和优先权要求是2006年8月11日、在日本专利局申请的日本专利申请JP2006-219116，其全部内容在此引作结合。

Claims (10)

1.一种充电系统，其包括：

被充电体，其表面被均匀带电；

被充电体驱动手段，其驱动所述被充电体，并使其表面作环状移动；

充电装置，其具备充电部件，在将其自身的环状移动表面与所述被充电体接触的同时，在所述充电装置的所述环状移动表面和所述被充电体的表面之间放电，以使所述被充电体的表面均匀带电；

充电部件驱动手段，其驱动所述充电部件，在与所述被充电体的接触部，使所述充电装置的所述环状移动表面与所述被充电体的表面移动方向作同方向移动的环状移动；

充电偏压供给手段，其将至少具备交流电压的充电偏压提供给所述充电部件；

其特征在于：

所述交流电压的频率f除以所述被充电体的表面线速度V₁的值f/V₁为1.5～4，并且，所述充电部件的表面线速度V₂与所述表面线速度V₁的比V₂/V₁在2倍以上，其中所述交流电压的频率f的单位为Hz，表面线速度V₁的单位为mm/sec。

2.一种图像形成装置，其包括：

潜像载置体，其载置潜像；

潜像载置体驱动手段，其驱动所述潜像载置体，并使其表面作环状移动；

充电装置，其具备充电部件，在将其自身的环状移动表面与所述潜像载置体接触的同时，在所述充电装置的所述环状移动表面和所述潜像载置体的表面之间放电，以使所述潜像载置体的表面均匀带电；

充电部件驱动手段，其驱动所述充电部件，在与所述潜像载置体的接触部，使所述充电装置的所述环状移动表面与所述潜像载置体的表面移动方向作同方向移动的环状移动；

充电偏压供给手段，其将至少具备交流电压的充电偏压提供给所述充电部件；

潜像写入手段，其在均匀带电的所述潜像载置体表面里写入潜像；

显影手段，其显影所述潜像载置体上的潜像；

其特征在于：

所述交流电压的频率f除以被充电体之所述潜像载置体的表面线速度V₁的值为1.5～4，并且，所述充电部件的表面线速度V₂与所述表面线速度V₁的比在2倍以上，其中所述交流电压的频率f的单位为Hz，表面线速度V₁的单位为mm/sec。

3.根据权利要求2所述的图像形成装置，其特征在于：

所述比在5倍以下。

4.根据权利要求2或3所述的图像形成装置，其特征在于：

所述充电部件使用的是，使竖立设置于转动轴部件表面的多根导电性植绒纤维的前端侧，去与所述潜像载置体接触的充电刷辊。

5.根据权利要求4所述的图像形成装置，其特征在于：

所述充电刷辊的所述植绒纤维采用的是斜毛方式。

6.根据权利要求2或3所记载的图像形成装置，其特征在于：

所述充电偏压供给手段使用的是，将峰-峰电压Vpp在500V以上、1300V以下的所述交流电压提供给所述充电部件。

7.根据权利要求2或3所记载的图像形成装置，其特征在于：

由所述潜像载置体和所述充电部件的接触而形成的充电夹持，在充电部件表面移动方向中的长度为0.5mm以上。

8.根据权利要求2或3所记载的图像形成装置，其特征在于：

所述潜像载置体，在伴随圆柱状的圆柱部的转动而作环状移动的圆柱部表面里载置潜像，并且所述圆柱部的直径在20mm以上。

9.根据权利要求2或3所记载的图像形成装置，其特征在于包括：

第2充电部件，该第2充电部件的自身表面与所述潜像载置体中的与所述充电部件接触位置之前的表面相接触，以便在所述第2充电部件的表面和所述潜像载置体的表面之间放电，以使所述潜像载置体表面带电，另外，所述充电偏压供给手段将至少具备直流电压的充电偏压提供给所述第2充电部件。

10.根据权利要求2或3所记载的图像形成装置，其特征在于：

所述显影手段根据显影剂载置体表面所载置的调色剂来显影所述潜像，设置有，以所述显影手段的显影来将形成于所述潜像载置体表面里的调色剂图像转印到转印体里的转印手段，并且，将附着在经过所述转印手段之转印工序之后的、潜像载置体表面里的转印残留调色剂，从所述潜像载置体表面回收到所述显影剂载置体的表面里。

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