CN104076650B - 充电装置、组件以及图像形成设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电装置、组件和图像形成装置。该充电装置包括充电件和清洁件。充电件在与旋转的图像承载体的外周表面接触的同时被驱动旋转，并且对图像承载体进行充电。清洁件在与充电件的外周表面接触的同时被驱动旋转，并且清洁充电件的外周表面。在充电装置中，充电件的半径小于清洁件的半径。

Description

充电装置、组件以及图像形成设备

技术领域

本发明涉及一种充电装置、组件以及图像形成设备。

背景技术

图像形成设备，如复印机或者打印机，使用对供形成静电潜像的图像承载体进行充电的充电装置。

作为充电装置，已知这样一种充电装置，该充电装置包括充电件和清洁该充电件的清洁件（例如，参见日本特开2011-145411号公报）。

发明内容

本发明旨在提供一种充电装置、组件以及图像形成设备，其中，用于清洁充电件的清洁件的清洁性能得以提高。

根据本发明的第一方面，提供一种包括充电件和清洁件的充电装置。该充电件在与旋转的图像承载体的外周表面相接触的同时被驱动旋转，并且对图像承载体进行充电。该清洁件在与充电件的外周表面相接触的同时被驱动旋转，并且清洁充电件的外周表面。在所述充电装置中，充电件的半径小于清洁件的半径。

根据基于第一方面的本发明的第二方面，所述清洁件包括芯构件以及呈螺旋型缠绕的弹性构件，所述弹性构件设置在芯构件的外周，并且与充电件的外周表面相接触。

根据基于第一或第二方面的本发明的第三方面，所述清洁件和所述充电件之间的摩擦力小于所述充电件和所述图像承载体之间的摩擦力。

根据基于第二或第三方面的本发明的第四方面，所述弹性构件包括发泡构件，所述发泡构件的泡沫密度大体上是20kg/m³至120kg/m³。

根据本发明的第五方面，提供一种组件，该组件包括图像承载体以及根据第一方面至第四方面中任一方面所述的充电装置，其中所述组件相对于主体可更换地进行安装。

根据本发明的第六方面，提供一种图像形成设备，该图像形成设备包括：根据第五方面所述的组件；曝光装置，其通过曝光配置于组件上的带电的图像承载体的外周表面而形成静电潜像；以及显影装置，其使得在图像承载体的外周表面上形成的静电潜像显现为图像。

根据本发明的第一至第四方面，可提供一种充电装置，该充电装置，与不包括本发明之结构的充电装置相比，提高了清洁件相对于充电件的清洁性能。

根据本发明的第五方面，可提供一种组件，与不包括根据第一至第四方面中任一方面所述的充电装置的组件相比，该组件的更换周期延长。

根据本发明的第六方面，可提供一种图像形成设备，与不包括本发明之结构的图像形成设备相比，该图像成形设备提供改善的输出图像。

附图说明

将基于下列附图详细说明本发明的示例性实施例，其中：

图1是根据示例性实施例的图像形成设备的结构示意图；

图2是更换卡盒的示意性前视图；

图3是更换卡盒的剖面示意图；

图4是充电装置的部分放大示意图；

图5A和5B各自示出了测量摩擦力f1的方法；

图6A和6B各自示出了测量摩擦力f2的方法；

图7A是根据第一比较实例的更换卡盒的剖面示意图；

图7B是根据第二比较实例的更换卡盒的剖面示意图；以及

图8是示出了清洁件和充电件的旋转次数比与打印速度之间关系的图表。

具体实施方式

下面，将根据附图，对示例性实施例的充电装置、组件以及图像形成设备进行说明。

图1是根据示例性实施例的图像形成设备10的结构示意图。在图1中箭头“向上”表示向上的方向（垂直方向）。图2是作为示例性组件的更换卡盒66的前视图。图3是更换卡盒66的剖面示意图。图4是充电装置68的部分放大示意图。

在图1中，图像处理部分12设置于图像形成设备10的主体10A的内部，所述图像处理部分12对输入的图像数据进行图像处理。

图像处理部分12将输入的图像数据处理成多条四种颜色的灰度数据，所述四种颜色包括黄色（Y）、品红色（M）、青色（C）以及黑色（K）。曝光装置14位于主体10A的内部的中心处，所述曝光装置14接收处理过的灰度数据，并且使用激光束LB进行图像曝光。

与黄色（Y）、品红色（M）、青色（C）以及黑色（K）相应的四个图像形成单元16Y、16M、16C和16K设置在曝光装置14的上方，在水平方向上彼此相隔。当图像形成单元16Y、16M、16C和16K不需要通过颜色进行区分时，可省略参考字符Y、M、C和K。

所述四个图像形成单元16Y、16M、16C和16K均具有相同的结构。所述四个图像形成单元16Y、16M、16C和16K均包括圆柱形图像承载体18，其以预定的速度被旋转驱动；第一充电件20，其对图像承载体18的外周表面进行充电；显影装置22，其通过使用预定颜色的色调剂使静电潜像显影（该静电潜影通过曝光装置14的上述图像曝光而形成在带电的图像承载体18的外周表面上），以使得静电潜像显现为色调剂图像；以及清洁刮板24，其用于清洁图像承载体18的外周表面。清洁件64设置于相关联的圆柱形充电件20的下侧，所述清洁件64在与该相关联的充电件20接触的同时被驱动旋转，并且清洁该相关联的充电件20的外周表面。

在图2中，每个充电装置68均包括相关联的清洁件64和构成如图1所示的相应的图像形成单元16的相关联的充电件20。作为示例性组件的每个更换卡盒66均包括相关联的图像承载体18、相关联的充电件20以及相关联的清洁件64。每个更换卡盒66均相对于主体10A可进行更换。

此处，每个图像承载体18的外周表面以及与其相关联的充电件20彼此接触，并且每个充电件20均通过与其相关联的图像承载体18的旋转被驱动旋转。

对每个充电装置68将在下文中进行详述。

曝光装置14配备有四个半导体激光器（未示出），所述半导体激光器对于四个图像形成单元16Y、16M、16C和16K具有相同结构。所述半导体激光器根据多条灰度数据发射激光束LB-Y、LB-M、LB-C和LB-K。

从相关联的半导体激光器发射的激光束LB-Y、LB-M、LB-C和LB-K经由f-θ透镜（未示出）照射旋转的多棱镜26，并且通过旋转的多棱镜26进行偏转并用于扫描。通过多棱镜26偏转并用于扫描的激光束LB-Y、LB-M、LB-C和LB-K经由成像透镜和反射镜（未示出）对相关联的图像承载体18上的曝光点从斜下方扫描曝光。

由于曝光装置14从下方对相关联的图像承载体18上的图像进行扫瞄曝光，例如，色调剂有可能从位于曝光装置14上方的四个图像形成单元16Y、16M、16C和16K的显影装置22掉落到曝光装置14上。因此，曝光装置14的周围部分由长方体框架28气密地密封。除此之外，由玻璃形成的透明窗子30Y、30M、30C和30K设置于框架28的顶部，以便使四个激光束LB-Y、LB-M、LB-C和LB-K朝向相关联的图像形成单元16Y、16M、16C和16K的图像承载体18透射。

一次转印单元21设置于图像形成单元16Y、16M、16C和16K的上方。一次转印单元21包括环形的中间转印带32、驱动辊40、张力施加辊36、清洁刮板38以及一次转印辊34Y、34M、34C和34K。中间转印带32缠绕在驱动辊40上。驱动辊40被旋转驱动并且使中间转印带32在箭头所指的方向上循环。中间转印带32还缠绕在张力施加辊36上。张力施加辊36将张力施加至中间转印带32上。清洁刮板38清洁中间转印带32的外周表面。一次转印辊34Y、34M、34C和34K设置在与相关联的图像承载体18Y、18M、18C和18K相对的位置，而中间转印带32被咬合在其间。

已经在图像形成单元16Y、16M、16C和16K的图像承载体18上依次形成的相应颜色，黄色（Y）、品红色（M）、青色（C）和黑色（K）的色调剂图像通过四个一次转印辊34Y、34M、34C和34K被转印至中间转印带32而彼此重叠。

二次转印辊42设置在与驱动辊40相对的位置，而中间转印带32被咬合在其间。已经转印至中间转印带32而彼此重叠的相应颜色，黄色（Y）、品红色（M）、青色（C）和黑色（K）的色调剂图像通过中间转印带32传送，并且被二次转印至作为示例性记录介质的片材P上，所述片材被驱动辊40和二次转印辊42咬合并沿着片材传送路径56进行传送。

定影装置44在片材P的传送方向上设置于二次转印辊42的下游（在下文中简称为“下游”），所述定影装置44通过热和压力将转印至片材P的色调剂图像定影至片材P。

排出辊46设置于定影装置44的下游。排出辊46将定影有色调剂图像的片材P排出至排出部48，所述排出部48设置于图像形成设备10的主体10A的顶部。

图像形成设备10的主体10A内部的下侧设有送纸构件50，所述片材P堆叠在送纸构件50内。还设有将堆叠在送纸构件50内的片材P向片材传送路径56发送的送纸辊52。在送纸辊52下游设有分离辊54，该分离辊54通过将片材P逐张分离而进行传送。调整传送时刻的定位辊58设置于分离辊54的下游。因此，由送纸构件50提供的片材P通过在预定时刻旋转的定位辊58被发送至中间转印带32和二次转印辊42彼此接触的部位（即，二次转印位置）。

进一步地，传送辊60设置于排出辊46的旁边。所述传送辊60将一个表面通过定影装置44定影有图像的片材P传送至双面打印传送路径62，而不是将片材P通过排出辊46排出至排出部48上。这使得沿着双面打印传送路径62传送的片材P再一次被传送至定位辊58，同时片材P的前表面和后表面翻转。然后，将色调剂图像转印并定影至片材P的后表面，并且将片材P排出至排出部48上。

在图像形成设备10中，图像如下所述形成于片材P上。

首先，多条相应颜色的灰度数据从图像处理部12依次输出至曝光装置14。根据这多条灰度数据，从曝光装置14发射的激光束LB-Y、LB-M、LB-C和LB-K扫描曝光借助于相关联的充电件20而带电的图像承载体18的外周表面，使得静电潜像形成于相关联的图像承载体18的外周表面。在图像承载体18上形成的静电潜像通过显影装置22Y、22M、22C和22K显现为相应颜色，黄色（Y）、品红色（M）、青色（C）和黑色（K）的色调剂图像。

在图像承载体18上形成的相应颜色，黄色（Y）、品红色（M）、青色（C）和黑色（K）的色调剂图像通过一次转印单元21的一次转印辊34被转印至循环的中间转印带32上以便彼此重叠，所述一次转印辊34沿着图像形成单元16Y、16M、16C和16K的上侧进行设置。

被转印至循环的中间转印带32而彼此重叠的相应颜色的色调剂图像通过二次转印辊42被二次转印至通过送纸辊52、分离辊54以及定位辊58在预定时刻从送纸构件50被传送至片材传送路径56的片材P。

转印有色调剂图像的片材P被进一步传送至定影装置44。被转印至片材P的色调剂图像通过定影装置44被定影至片材P，此后，排出辊46将片材P排出到排出部48上，所述排出部48设于图像形成设备10的主体10A的顶部。

进一步地，当要在片材P的两个表面上形成图像时，一个表面通过定影装置44定影有图像的片材P通过改变传送方向经由传送辊60被传送至双面打印传送路径62，而不是将片材P通过排出辊46排出至排出部48上。然后，片材P沿着双面打印传送路径62传送，使得片材P的前表面和后表面翻转，并且片材P被再次传送至定位辊58。然后，色调剂图像被转印并定影至片材P的后表面，此后，排出辊46将片材P排出至排出部48上。

下面，对充电装置68进行详细描述。

在图2、图3和图4中，在充电件20的轴向上延伸的清洁件64设置成与充电件20相对。所述清洁件64包括圆柱形芯构件70和发泡构件72。芯构件70在充电件20的轴向上延伸。作为示例性弹性构件的发泡构件72设置在芯构件70的外周上，并且在与充电件20的外周表面接触的同时呈螺旋型缠绕在芯构件70的外周表面上。在示例性实施方式中，发泡构件72由例如可弹性变形的聚氨酯树脂泡沫材料形成。例如，发泡构件72通过使用两面胶带（未示出）被固定在芯构件70的外周表面上。

进一步地，如图4所示，圆筒状的保持构件78位于发泡构件72的两个端部。由于将发泡构件72的端部插入相关联的保持构件78和芯构件70之间，保持构件78可防止发泡构件72的两个端部与芯构件70相分离。

轴承构件74从保持构件78的外侧设置于清洁件64的两个端部处，清洁件64的两个端部被轴承构件74可旋转地支撑。轴承构件74支撑清洁件64，同时所述发泡构件72在充电件20的外周表面上被压缩预定的量。通过此结构，清洁件64通过发泡构件72和充电件20之间产生的摩擦力随着充电件20的旋转而被驱动旋转。

在充电装置68中，充电件20的半径小于清洁件64的半径。

更具体地说，在图3和图4中，如果充电件20的半径是R并且清洁件64的半径是r（即，当发泡构件72对着充电件20被压缩时的半径），充电件20的半径R和清洁件64的半径r的一个组合的实例是半径R为3.5mm且半径r为4.0mm。半径R可以是大约3.0mm。

这些数字并非特别限制。在清洁件64中，这些数字通过考虑例如处理成本、处理精度以及制作芯构件70的容易程度等进行确定。

另外，例如，充电件20是其中充电橡胶23形成于芯构件22的周围的一种充电件。芯构件22的直径除了考虑例如处理成本、处理精度以及制作芯构件22的容易程度来确定以外，还例如以通过减小价格高昂的充电橡胶23的厚度而降低成本为目的来确定。

当充电件20的半径R小于清洁件64的半径r时，通过图像承载体18的旋转而被驱动旋转的充电件20的圆周速度将高于当充电件20的半径R大于或者等于清洁件64的半径r时的圆周速度。由于充电件20的圆周速度在发泡构件72和充电件20的外周表面彼此接触的位置处增加，通过充电件20的旋转而被驱动旋转的清洁件64趋于相对于充电件20滑动。除此之外，清洁件64的质量越大，受惯性影响，清洁件64就越容易相对于充电件20滑动。

在图3中，当清洁件64和充电件20之间的摩擦力f2小于充电件20和图像承载体18之间的摩擦力f1时，清洁件64趋于相对于充电件20滑动。

图5A至图6B中描述了测量摩擦力的示例性方法。图5A和图5B各自示出了测量摩擦力f1的方法。图6A和图6B各自示出了测量摩擦力f2的方法。图5A和图5B是测量方法的前视图。图6A和图6B是测量方法的侧视图。

在图5A中，图像承载体18单独设置在基座100上。除此之外，由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜110进行缠绕以覆盖图像承载体18，该膜110的一个端部被固定，且例如具有充电件20的充电橡胶23的宽度L，并且荷载P施加于另一端部。在这种状态下，测量从轴向（即，箭头方向）推动图像承载体18的推力。

当要测量的力是静摩擦力时，测量承载体18开始移动时的力，而当要测量的力是动摩擦力时，测量图像承载体18开始移动之后的力。对于静摩擦力和动摩擦力两者，在单独图像承载体18上测量的力为N0。

在图5B中，充电件20设置在图像承载体18上，使得图像承载体18的轴线和充电件20的轴线相对于基座100在垂直方向上并排设置。与图5A中所示的方法类似，由具有充电件20的充电橡胶23的宽度L的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜110进行缠绕以覆盖图像承载体18和充电件20，并且荷载P施加于另一端部。在这种状态下，测量从轴向（即，箭头方向）推动图像承载体18的推力。这种情况下的力为N1。

使用测量到的N1和N0，充电件20和图像承载体18之间的摩擦力f1通过f1=N1-N0进行确定。

在图6A中，使用与图5A中所示的方法相似的方法，测量沿轴向（即，沿箭头方向）推动单独充电件20的推力N2。

在图6B中，使用与图5B中所示的方法相似的方法，充电件20和清洁件64进行组合，并测量从轴向方（即，沿箭头方向）推动充电件20的推力N3。

使用测量到的N2和N3，充电件20和清洁件64之间的摩擦力f2通过f2=N3-N2进行确定。

为减小充电件20和清洁件64之间的摩擦力f2，发泡构件72的泡沫密度大体上是20kg/m³至120kg/m³。当泡沫密度为15kg/m³、20kg/m³、40kg/m³、50kg/m³、60kg/m³、70kg/m³、80kg/m³、90kg/m³、100kg/m³、120kg/m³、150kg/m³、180kg/m³和200kg/m³的海绵被制成圆筒状辊或者螺旋型缠绕辊，并测量摩擦力f1和f2时，摩擦力f2在泡沫密度小于或者等于20kg/m³时突然减小，并且清洁件不再旋转。当泡沫密度大于或者等于120kg/m³时，关系式变为f2>f1,由于此种关系，因为充电件的旋转变得不稳定，导致图像缺陷。当泡沫密度为50kg/m³至90kg/m³的程度时，可获得更为理想的结果。

下面，将给出实例和比较实例，并对当打印速度提高时充电件20的旋转次数和清洁件64的旋转次数之间的比率变化进行比较。下文中指出的数值是举例，其他数值也可使用。

在本实例中，使用半径r为4.0mm的清洁件64以及半径R为3.5mm的充电件20。

清洁件64是一种如此的构件，其中作为发泡构件72的一个例子的聚氨酯泡沫构件以相对于轴向成25度的角度螺旋地缠绕在半径为2.0mm的芯构件70周围。发泡构件72的厚度如此选择，使得当发泡构件72的半径r是发泡构件72对着充电件20被压缩时的半径时，清洁件64的半径r变成4.0mm。发泡构件72的厚度和宽度分别是2.5mm和6mm。

图7A是根据第一比较实例的更换卡盒66的剖面示意图。在第一比较实例中，使用清洁构件64，其中在芯构件70的整个外周表面周围形成的发泡构件72的直径r是4.0mm。同时也使用直径R为4.5mm的充电件201。

图7B是根据第二比较实例的更换卡盒66的剖面示意图。在第二比较实例中，使用在本实例中所用的直径r为4.0mm的清洁件64。同时也使用直径R为4.5mm的充电件201。

使用激光干涉仪，通过改变图像承载体18的圆周速度对充电件20的旋转次数和清洁件64的旋转次数进行测量。更具体地说，根据通过监控每个图像承载体、充电件和清洁件的表面位置大约10转而计算出的旋转次数（rpm）并根据每个构件的外部直径（mm），计算出圆周速度（mm/s）。测量旋转次数的方法不局限于上述测量方法。旋转次数可以通过在每个构件中插入金属丝进行测量。

图8给出了测量结果。水平轴表示与打印速度相对应的图像承载体18的圆周速度。垂直轴表示清洁件64的旋转次数和充电件20的旋转次数之间的比率（即，清洁件64的旋转次数/充电件20的旋转次数）。测量结果表明比率越小，清洁件64越相对于充电件20滑动。

在第一比较实例中，即使图像承载体18的圆周速度增加，充电件20的旋转次数和清洁件64的旋转次数之间也几乎没有差异。在第二比较实例中，如果图像承载体18的圆周速度增加，两者的旋转次数开始彼此不同，清洁件64相对于充电件20开始滑动。

由此可知，当发泡构件72呈螺旋型缠绕在芯构件70的周围，并且接触阻力通过减小清洁件64和充电件20之间的接触面积而减小时，清洁件64相对于充电件20开始滑动。

相比之下，可以理解到，在本实例中，当清洁件64相对于充电件20从图像承载体18的圆周速度较低状态开始滑动时，图像承载体18的圆周速度增加的越多，清洁件64相对于充电件20的滑动就越明显。

由此可知，使充电件20的半径R小于清洁件64的半径r在使得清洁件64相对于充电件20滑动方面非常有效。

如图1所示，在旋转的图像承载体18的外周表面上形成的色调剂图像被转印至循环的中间转印带32。然后，残留于图像承载体18的任何外周表面上而未转印至中间转印带32的色调剂之类的任何异物被相关联的清洁刮板24从图像承载体18的该任何外周表面去除。

在此，显影剂中所包含的具有小粒径的外部添加剂之类的任何异物移动经过清洁刮板24。已经移动经过清洁刮板24的外部添加剂之类的异物附着在充电件20的外周表面上。

在图4中，由于清洁件64相对于充电件20滑动，附着在旋转的充电件20外周表面上的外部添加剂之类的任何异物通过发泡构件72从充电件20的外周表面上擦掉，这进一步提高了清洁能力并进一步增加了充电件的寿命。

当清洁件64相对于充电件20滑动的更多时，清洁件64的呈螺旋型缠绕的发泡构件72的端部72A从充电件20的外周表面上擦掉任何异物，以进一步增加清洁能力并进一步增加充电件的寿命。

进一步地，当每个发泡构件72的端部72A均具有突出超过其中央部位的部位时，被驱动旋转的清洁件64的发泡构件72的每个端部72A被推动到充电件20的外周表面上，并且在发泡构件72的高度方向和宽度方向上发生弹性变形（弹性压缩），使得每个端部72A被压入发泡构件72中并且发生凝集。然后，被驱动旋转的清洁件64的发泡构件72的每个端部72A与充电件20相脱离而不再与其接触，使得每个端部72A被弹性恢复至其原始状态。该恢复力使凝集的异物，如外部添加剂，脱离密实状态并且从充电件20的外周表面排除。

这进一步增强了清洁件64的清洁能力。此处，由于发泡构件72呈螺旋型配置在芯构件70的周围，所述发泡构件72在宽度方向上恢复至其原始状态，使得在轴向上的分力也作用于附着在充电件20上的异物。

被去除的异物中的一部分累积在发泡构件72的内部，而另一部分被去除的异物掉落并且被捕捉到异物室内（未示出），所述异物室在向下（重力）方向上位于清洁件64的下方。任何存在于充电件20表面上并脱离密实状态的异物可以移动至图像承载体18，并且可以通过图像承载体清洁装置（未示出）进行收集。

清洁装置64均匀地去除附着在充电件20的外周表面上的外部添加剂之类的任何异物，使得图像承载体18的充电故障得到抑制。因此，在图像承载体18上形成的色调剂图像的质量得以提高。

通过提高在图像承载体18上形成的色调剂图像的质量，提高了在片材P上形成的输出图像的质量。

以上对根据本发明的示例性实施方式和实例进行了详述。然而，本发明并不局限于这样的示例性实施方式和实例。对于本领域的技术人员而言，在本发明的范围内可能有其他示例性实施方式和实例，这是显而易见的。

虽然在本示例性实施例中，作为发泡构件72的材料的一种示例性弹性材料，使用了由可弹性变形的聚氨酯树脂形成的发泡构件，

也可使用由其他材料形成的发泡构件，如橡胶材料。

虽然在本示例性实施例中，每个更换卡盒66由图像承载体18、充电件20以及清洁件64构成，但是每个更换卡盒66也可由图像承载体18、充电件20、清洁件64以及显影装置之类的其他附加的结构元件组成。

Claims (6)

1.一种充电装置，包括：

充电件，其在与旋转的图像承载体的外周表面接触的同时被驱动旋转，并且对所述图像承载体进行充电；以及

清洁件，其在与所述充电件的外周表面接触的同时被驱动旋转，并且清洁所述充电件的外周表面，

其中，当所述充电件与所述清洁件接触时，所述充电件的半径小于所述清洁件的半径。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其中：

所述清洁件包括芯构件以及呈螺旋型缠绕的弹性构件，所述弹性构件设置在所述芯构件的外周并且与所述充电件的外周表面接触。

3.根据权利要求1或2所述的充电装置，其中：

所述清洁件和所述充电件之间的摩擦力小于所述充电件和所述图像承载体之间的摩擦力。

4.根据权利要求2所述的充电装置，其中：

所述弹性构件包括发泡构件，并且

所述发泡构件的泡沫密度是20kg/m³至120kg/m³。

5.一种组件，包括：

图像承载体；以及

根据权利要求1至4中任一项所述的充电装置，

其中，所述组件相对于主体可更换地进行安装。

6.一种图像形成设备，包括：

根据权利要求5所述的组件；

曝光装置，其通过使设置于所述组件上的带电的图像承载体的外周表面曝光而形成静电潜像；以及

显影装置，其使得在所述图像承载体的外周表面上形成的所述静电潜像显现为图像。