CN1100210A

CN1100210A - 图象形成设备及其充电装置

Info

Publication number: CN1100210A
Application number: CN94106266.XA
Authority: CN
Inventors: 黑川纯二; 野岛一男; 世木泽正毅
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1994-05-28
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2014-05-28
Also published as: GB9410616D0; JPH0749605A; GB2282672A; US5497219A; CN1045340C; JP3400054B2; GB2282672B

Abstract

一种图象形成设备，它包括一个向光敏元件充电的充电辊。充电辊包括一个金属成圈、一个盖住金属线圈的导电弹性层；以及一个盖住导电弹性层的表面层。导电弹性层最好由表氯醇橡胶或聚胺酯橡胶制造。此外，导电弹性层和表面层最好具有本文所讨论过的厚度和粗糙度特性。

Description

本发明涉及一种复印机、打印机、传真机或其它图象形成设备，具体涉及一种用于这些设备的充电装置。更准确地说，本发明涉及一种图象形成设备，该设备在图象形成过程中，使用一充电辊，均匀地为光敏元件的表面或图象载体充电。

在现有的图象形成设备中，通常使用电晕放电器作为充电装置，以向光敏元件的表面均匀地充电。电晕放电器有效地而且均匀地将光敏元件的表面充电到予定的电位。但是，由于它需要高压电源，并且在放电过程中产生臭氧，电晕放电器就是不利的。大量产生的臭氧不仅污染环境，而且加速充电元件以及光敏元件的损耗。

鉴于上述问题，已建议使用一个充电辊来取代电晕放电器。至于这种类型的充电装置，充电辊与光敏鼓保持接触而且由光敏鼓驱动。充电辊包括一个磁线圈，从电源向充电辊的线圈施加一个电压，于是，辊子就向鼓的表面充电。由于使用充电辊，就有可能降低所需要的电源电压并且减少由于充电所产生的臭氧量。此外，充电辊防止灰尘颗粒因静电附着在电晕线上，而且还免去了对高压电源的需要。但是，伴随着这类充电设备而来的问题是电荷分布可以变得不均匀，而且充电电位非常容易受环境的影响。事实上，在电荷分布的均匀性方面，这种充电装置特别不如电晕充电装置。

日本专利待公开出版物No.149668/1988（本文称之为｀668系统）讲述了一个设备，该设备通过在直流电压上叠加一交流电压来改善充电均匀性，该交流电压具有一个高于充电起始电压（Vth）两倍的峰间电压。但是，除了一个直流电源之外，｀668系统还需要一个交流电源，借此，与直流电压一起，提供一个叠加的交流电压，这样就增加了设备的成本。还有，大量交流电流对光敏元件的充电电位不做贡献，白白消耗，这样使设备的效率降低。除了增加设备的运行和制造费用之外，这种设备还产生大量臭氧，这所以成问题，不仅是由于与环境污染有关，而且还由于加重或加速充电元件及光敏元件的损耗。

一种只加有直流电压的充电辊包括一个由含碳的合成橡胶制成的弹性层。这种只加有直流电压的充电辊（含碳合成橡胶）的问题是，由此得到的充电辊的耐压（即，辊子可耐受的最大电压）趋向变弱。

在现有的由合成橡胶和弥散的碳制造的弹性层内，通过改变加入合成橡胶的碳量可以调节电阻。但是，很难同时即满足弹性层的导电要求，又满足其电压要求。典型的电导率是适度的10⁸欧姆-厘米。从显微观点来看，碳的电导率与合成橡胶的电导率有相当大的差别。这样，在充电辊弹性层上就出现不均匀的电荷分布，弹性层的耐压减弱。

现有充电辊的另一个问题是，在停止状态或不操作期间，现有充电辊与光敏鼓保持压力接触。这种超过一段时间的接触的结果是，如象带有显色剂或显影液的不理想的横向条纹那样的异常图象会在第一次复制操作（即，在一段持续较久的不操作时期之后的第一次复制）时产生。此外，如果在超过一段持续的时期后充电辊还在使用，不理想的显色剂就附着在充电辊的表面，充电辊向光敏鼓充电的能力于是就降低。

日本专利待公开出版物No.194061/1983（在下文中称为｀061设备）讲述了一种清洁元件的使用，该清洁元件设置在充电辊附近，用于从充电辊上刮下不需要的显色剂。此外，设置了不粘着或不附着膜，以避免显色剂对充电辊表面的附着。但是，｀061设备的问题是，不规则的电荷分布结果在充电辊上形成，充电辊表面电压的电平不够或小所需要的电平。

日本专利待公开出版物No.222985/1990（下文称为｀985设备）描述一种电子照相设备，它包括一个光敏元件以及一个被设置与该光敏元件接触的充电元件。施加在充电元件上的电压将光敏元件充电。光敏元件的十点平均（即，在+个位置点上的平均）表面粗糙度（Rz1）以及充电元件的十点平均表面粗糙度（Rz2）满足下列关系：

0.1微米＜Rz1+Rz2＜6.0微米;

0.05微米＜Rz1＜5.0微米;及

0.05微米＜Rz2＜5.0微米。

通过机械打磨，在光敏元件和充电元件上形成粗糙表面，借此降低充电元件上放电的起始点或临界点。充电元件表面电压的能力由此得到改善，而且得到更均匀的电荷分布，在充电元件的表面电压的图象显示中，该分布由表面电压曲线的平坦度所表现出来。但是，｀985设备的问题，充电元件对光敏元件的不粘着或不附着特性不令人满意，而且显色剂对于充电元件的附着也不令人满意。

本发明的目的是提供一种图象形成设备和充电装置，从设备本身的成本以及相关电源的要求方面来看，这种装置是有益的。在操作过程中，图象形成设备上产生的臭氧水平得到降低，从而防止充电元件和光敏元件变坏，而且还避免环境污染。

本发明的另一目的是提供一种图象形成设备和充电装置，在充电装置上，与光敏元件有关的充电元件的附着或粘着特性得到改善，而且与用于显影的显色剂有关的充电元件的适当的附着特性也得到改善。

本发明进一步的目的是提供一种图象形成设备和充电装置，它们具有有利的耐用特性。

本发明达到了上述目的，并且避免了与现有装置相关的问题。根据本发明，已经认识到，可以有利地制造充电辊，使其具有一个单弹性层，该弹性层由一个极性合成橡胶制造，该橡胶带有中等或适度的10⁷-10¹⁰欧姆-厘米的电阻。极性合成橡胶是一块表氯醇橡胶，因此只需要从电源向充电辊施加直流电压，而不需要配备一个将交流电压叠加到直流电压上去的交流电源。

根据本发明，已经认识到，在只加有直流电压的充电辊上形成的不均匀电荷分布是由含碳的弹性层的构造引起的。已经认识到，在合成橡胶中碳散布的不均匀性导致在充电辊导电弹性层上不均匀的电荷分布。结果，根据本发明，（含碳的合成橡胶的）充电辊的弹性层已被一弹性层所取代，该弹性层带有具有一般水平（或中等）电阻的表氯醇那样的极性合成橡胶。结果，导电弹性层上的电荷分布更加均匀。此外，由于将表氯醇橡胶用于弹性层，取代了现有的合成橡胶和弥散碳，充电辊的耐压有所改善。再者，按照JISA（日本工业标准AK6301），表氯醇橡胶的特性是40，这是比较高的。表氯醇橡胶的弹性变形量较低，因此有较高的机械强度。而且根据本发明，图象形成设备具有有利的表面特性，该特性是关于显色剂对充电辊的不附着特性以及充电辊和光敏鼓的不附着特性的。

从下面详细的叙述中，特别是当联系附图加以考虑的时候，很容易得出对本发明更全面的评价及发现其附带的优点。在附图中：

图1是一个装置的侧视截面图。该装置可被用于测试一个电子照相设备的性能，具体地说，测试一个充电辊的特性;

图2是一个表现不同类型充电辊的充电特性的图，该充电辊的用图象显示的特性可通过图1所示测试装置得到;

图3为一侧视图，示意性地显示了一个具有本发明的充电辊的图象形成设备;

图4描绘不理想的图象畸变，这些畸变包括一个在一张纸上形成的不规则图形，在其上形成的影象是由充电辊不均匀的电荷分布引起的，畸变还包括一个不理想的显色剂横向条纹，是由充电辊对光敏鼓的持续接触引起的;

图5（a）-（e）表示一些充电辊的截面，这些充电辊包括先前的工艺方案、一个对比示例，以及一个本发明的最佳实施例;

图6是本发明充电辊的一个截面。

图7（a）-（b）是在一个图象形成设备中的一个现有充电装置的截面;以及

图8（a）-（b）是一个现有充电辊的截面。

现在参照附图，其中相同的标号标示在全部几个视图中一致的或相应的零件，首先将参照图7和图8描述现有的充电装置。图7（a）-（b）的充电装置包括一个充电辊701，该充电辊与一光敏鼓702保持接触并且被其驱动。充电辊701包括一个金属线圈703。当从电源704向充电辊701的线圈703施加电压时，充电辊701给光敏鼓702的表面充电。图7（a）的电源704是一个直流电源，它被连接在光敏鼓702和充电辊701之间。而如前所述，图7（b）包括一个电源704，该电源704包括一个交流和一个直流电源，该电源704被连接在光敏鼓702与充电辊701之间。至于图7（a）的充电辊，电荷分布很容易不均匀，此外，电荷电位对周围条件或环境条件的变化极为敏感。至于图7（b）的辊子701，装置的成本上升，而且还产生大量臭氧。

如前所述，虽然为了排除这些问题已经提出过各种建议，但没有一个建议完全令人满意。

图8（a）描绘一个众所周知的充电辊800的结构。该充电辊800包括一金属线圈801，一个盖住线圈801的导电弹性层820，而该弹性层包括一块含碳的合成橡胶。此外，一个表面层803盖在弹性层802之上。图8（b）描绘一个现有的充电辊800的结构。该充电辊包括一个金属线圈801以及一个盖住线圈801的导电弹性层802，该弹性层由含碳的合成橡胶制造。

在首先讨论了一个图象形成设备（该设备装有一个可从其充电特性方面来测试和评价充电辊的装置）之后，现在描述本发明。如图1所示，设备包括一个光敏鼓104，一个充电辊101与光敏鼓104保持持触。充电辊包括一个金属线圈102。电源103向充电辊101的金属线圈102施加一个-1400伏特的直流电压Va。在图象传输后（或在图象传输的下游），卸荷灯泡105将余留在光敏鼓104上的电荷消除。此外，面对着光敏鼓104的中心的电位计106测量附着在光敏鼓104表面的电荷电位Vs。

在运行中，鼓104由一个与之相配的传动装置带动，以180毫米/秒的线速度V转动。充电辊101与光敏鼓104保持接触，并且由光敏鼓驱动。卸荷灯泡105消除光敏鼓104的残余电荷。电源103向充电辊101的线圈102施加直流电压。响应来自电源103的电压，充电辊101将光敏鼓104充电致负极性。电位计106测量附着在光敏鼓104表面的电荷电位（V）。

关于图1的装置，充电特性包括充电后斜度、电荷电位Vs的电平，以及电荷分布的均匀性，该充电特性可通过电位计106来确定。这样，图1的装置所得到的信息可以图解地表示在图2上，以描述各种充电辊101的充电特性。曲线201-203表示各种条件，或各种辊子的结果，后面将进一步详尽地描述这些曲线。

图3表示一个本发明的具有充电辊的图象形成设备。如图3所示，该图象形成设备包括一个光敏鼓301，而且以充电辊101的形式设置一个充电装置，该装置装在光敏鼓301的外周上。图象曝光装置提供一条由箭头302代表的光束，以在光敏鼓301上形成一个潜影，显影装置303借助于显色剂或显影液使潜影显影，以在光敏鼓301上形成一显色剂影象。转移充电器（未显示）将显色剂影象从光敏鼓301转移到例如一张纸那样的转移物质上。清洁器304将残余显色剂从光敏鼓301上移去，并且卸荷灯泡305向光敏鼓301提供光，以移去残留电荷。此外，还设置一个影象转移带306，以及与之有关的一对馈送辊和一个导向机构。

在运行中，向被设置成与光敏鼓301接触的充电装置施加电压，于是将光敏鼓301的表面充电，然后，光敏鼓暴露于光束302之下，从而，与最初的图象相应的光束在光敏鼓301上形成一个静电潜影。接着，在光敏鼓301上形成的静电潜影被附着在光敏鼓301上的显色剂或显影液（盛在显影装置303中）显影，以形成显色剂影象。由于使用转移充电器（未显示）而出现转移，这样，显色剂影象就被转移到特别是如送纸辊提供的纸张那样的转移物质上，于是，显色剂影象就在转移物质上形成。任何余留在光敏鼓301上的残留显色剂都被清洁器304回收。由于在光敏鼓301上可能还有残余电荷，最好利用卸荷灯泡305使光敏鼓301曝光，这样，光敏鼓301就为下一次的影象形成操作，准备通过充电装置进行上述的首次充电。这样，使用图3的装置，通过电子照相处理，就形成了一个复制的图象。

图4表示一个不理想的图象或图象畸变，这是来自充电辊对光敏鼓的附着，和/或显色剂对充电辊的附着特性和结果，当检查在其上已形成图象的文件时，就已经确认了上述论点。充电辊相对于光敏鼓的不理想的附着或不粘着特性在有图象形成于其上的复制件上以显色剂或显影液401的不理想的横向条纹形式出现。在现有装置中，这种不理想的横条401尤其可以如在设备不工作的持续时间内由充电辊对光敏鼓的持续的接合或接触而引起。通过出现在复制图象文件上的充电不均匀性图形402可以注意到与显色剂有关的充电辊的不好的附着特性，图形402可被视为与在运行检测之后的充电辊/显色剂的附着特性有关。充电不均匀性图形402也由充电辊上的不均匀电荷分布引起。

图5（a）-（e）表示一些辊子的截面，这些辊子包括三个先前的工艺方案，一个对比的示例，以及一个本发明的最佳实施例。通过根据来自检测装置的电位计106的信息所绘制的图形，该电位计早先参照图1讨论过，很容易了解充电辊的充电特性。下面，将参照充电持性来描述充电辊的性能，充电特性包括：（a）充电电位Vs的电平;以及（b）电荷分布的均匀性。此外还将描述表面特性，表面特性包括：（a）充电辊对光敏鼓的不粘着或不附着特性，以及（b）充电辊对于显色剂的附着持性。如前所述，充电特性可以由电位计106来确定。表面特性通过在影象形成操作过程中形成的复制片上出现或很少出现不理想的横向条纹和充电不均匀性图形来判定。图5（a）-（e）的充电辊的特性示于表1。

此处所用的表格上，用○代表一个完全满意或理想的结果，而×代表不满意的结果。△代表勉强可以接受的结果，但还不是最优的或理想的。图5（a）对应于前面讨论过的｀668装置，它包括一个带有金属线圈801a的充电辊800a，一个盖住线圈801a的导电弹性层802a，以及一个盖住弹性层802a的表面层803a。导电弹性层802a是一含碳硅橡胶，厚度约为3毫米。含碳硅橡胶的电阻为10⁴欧姆-厘米。表面层803是一块尼龙，其厚度约为100微米。该尼龙的电阻为10¹²欧姆-厘米。充电辊800a需要一个直流电源和一个交流电源，以使交流电压叠加在直流电压上。

使用图5（a）的装置所得到的结果表示于图2（线202）以及表1中，它们表示充电辊的满意的充电特性。如图2的线202所示，充电斜度令人满意，而且充电电位Vs的电平是高的。此外，如线202的水平平坦度所示，还得到了均匀的电荷分布。如表1所指出的，充电辊的表面特性是好的，附着也是好的，或者更具体地说充电辊对光敏鼓不粘着特性是好的，而充电辊对显色剂的不粘着特性是不理想的。尽管如前所述，这一装置具有一般来讲令人满意的特性，但这类充电装置的成本是不令人满意的。

图5（b）对应于一装置｀601。在该装置中，充电辊800b有一金属线圈801b，一个盖住线圈801b的导电弹性层802b，以及一个盖住弹性层802b的表面803。导电弹性层802b是一块含碳硅橡胶，其厚度约为5毫米。表面层803b是一含氟树脂，该树脂厚度约为50微米。此类充电装置只需要一直流电源。如图2（线201）和表1所示，充电辊的充电特性差。此外，如线201所示，充电斜度只是中等，充电电位Vs的电平是低的，如波动且不一致的水平线部分所示，电荷分布的均匀性差，一般地说，充电辊的表面特性（包括显色剂对充电辊的附着，以及光敏鼓和充电辊的附着）是好的。虽然相对地说，这类充电辊是不贵的，但达到的质量性能却较低。

图5（c）对应于｀985装置，包括一个具有金属线圈801c的充电辊800c，以及一个盖住线图801c的导电弹性层802c。导电弹性层802c是由一含碳的氨基甲酸乙脂橡胶制造的，该橡胶具有10⁶欧姆-厘米的电阻。此类充电装置需要一个直流电源以及一个交流电源，以在直流电压之上提供一个叠加的交流电压。这类充电装置的性能也由线202表示，其特性也在表1中表示。充电辊的充电性能一般来说令人满意。此外，如线202所示，充电斜度好，而且得到高的充电电位电平Vs。还有，达到了一般来说均匀的电荷分布。但是，如表1所示，从充电辊和光敏鼓之间的附着观点和充电辊对于显色剂的附着特性来说，充电辊的表面特性都是差的。此外，这种充电装置的成本比所期望的高。

图5（d）充电辊800d包括一个金属线圈801d和一个盖住线圈801d的弹性层802d。弹性层802d是一块极性合成橡胶，具体地说是表氯醇橡胶，其厚度约为3毫米，其电阻为10⁸欧姆-厘米。这种充电装置只需要直流电源。如图2（线203）以及表1所示，充电辊的充电特性一般地说是好的，充电斜度也是好的。充电电位Vs的电平很高，而且形成了一般说来均匀的电荷分布。这样，由于使用表氯醇橡胶，就得到一般来说令人满意的充电特性。但是，如表1所示，从充电辊对光敏鼓的以及充电辊与显色剂之间的附着或不粘着特性的观点，充电辊的表面特性都不令人满意。这种充电辊相对来讲是便宜的。

图5（e）对应于本发明的一个最佳实施例。充电辊101包括一个金属线圈102，一个盖住线圈102的导电弹性层107，以及一个盖住导电弹性层107的表面层108。导电弹性层107是一块极性合成橡胶，更具体地说是一块表氯醇橡胶，厚度为3毫米，电阻为10⁷-10³欧姆-厘米。表面层108是尼龙，厚度约为5-30微米，电阻为10¹⁰欧姆-厘米。这类充电装置也只需要一个直流电源。如图2（线202）以及表1所示，这种充电辊的充电特性是好的。它包括令人满意的充电斜度、高的充电电位电平Vs，以及均匀的电荷分布（如线的平坦度所表现的那样）。此外，从在充电辊与光敏鼓之间的附着或非粘着特性的观点以及充电辊与显色剂之间的附着或非粘着特性的观点来看，充电辊的表面特性都是完全满意的而且是理想的。另外，该充电辊相对来说是不贵的。

这样，从上述内容中很容易明白，本发明为一个光敏元件提供一个充电装置，从充电辊的充电特性以及表面持性方面来说，它都完全令人满意，而且从价格方面也完全可以接受。参照下面图解的实例，将进一步显示出本最佳实施例的详细情况。

例1

提供一个充电辊101，其具有一个直径8毫米的金属线圈102，以及一个具有16毫米直径、盖住金属线圈的导电弹性层107，该弹性层是由一块极性合成橡胶，具体地说，是由一块表氯醇橡胶制成。弹性层107的电阻为3×10⁸欧姆-厘米，导电弹性层107的硬度为40，这是由JISA（日本工业标准AK6301）定义。为了形成厚度为3毫米的导电弹性层107，用磨石将其表面机械打磨。此外，通过使用磨石的机械打磨操作，可将十点平均表面粗糙度（即，在十个点或十个位置上确定的平均表面粗糙度）Rd赋与导电弹性层。制作3组充电辊，每组的粗糙度为3、5、10、15、20及30微米，共计18个充电辊。将聚酰胺树脂（或尼龙）溶液喷在导电弹性层107上，然后聚酰胺树脂干燥。这样，对应于弹性层107的每个粗糙度，形成厚度为5微米、10微米和30微米的聚酰胺树脂。用一台万能表面形状测量机（型号：SE-3E，Kosaka Kenkyusho制造），根据JISB（日本工业标准B0601）测量表面层108的十点平均表面粗糙度（Rs）。然后，根据充电辊101的充电特性和表面特性，对这样制造的（即六种粗糙度的导电弹性层，每种粗糙度有三种树脂厚度）18个充电辊进行评估。其结果示于表2。

1.导电弹性层的十点平均表面粗糙度Rd（微米）

2.表面层平均厚度

3.表面层的十点平均表面粗糙度Rs（微米）

4.充电特性

5.充电电位电平（Vs）

6.电荷分布的均匀性

7.表面特性

8.充电辊对光敏鼓的不粘着特性

9.充电辊对显色剂的不粘着特性

表面层108的十点平均表面粗糙度（Rs）取决于导电弹性层107表面的十点平均表面粗糙度（Rd）。表面层108的十点平均表面粗糙度（Rs）还取决于表面层108的厚度及喷涂方法。

最好将表面层的厚度减到最小，这样，导电弹性层表面的十点平均表面粗糙（Rd）也会减到最小。

至于充电特性，表面层108愈厚，充电电位的电平也就愈低。此外，随着导电弹性层107表面的十点平均表面粗糙度的增加，电荷的均匀性降低。但是，当导电弹性层107表面的十点平均表面粗糙度（Rd）小于5微米时，应该用带打磨方法机械地打磨表面层108的表面。然而，使用带打磨的方法增加充电辊101的生产成本。当导电层107的表面的十点平均表面粗糙度以及表面层108的厚度都变得低于5微米时，充电辊101的表面特性变坏。

如前所述，充电辊101的表面特性即包括充电辊对光敏鼓的不粘着或不附着特性，也包括充电辊对显色剂的不粘着或不附着特性。表面层108的厚度越大，表面特性就变得越好。反之，由于表面层108的厚度增加，充电特性变坏。

在通过上述讨论以及对表2的总结而取得的认织的基础上，已认识到与本发明一致的、特性的充电辊。如图6所示，本发明的充电辊包括一个金属线圈、一个导电层，以及一个表面层。该充电辊最好包括一个由表氯醇橡胶制成的导电层，其十点平均表面粗糙度为5-15微米。此外，表面层最好取聚酰胺树脂的形式，其平均厚度小于表氯醇橡胶的十点平均表面粗糙度（Rd）两倍。

最好用喷涂的办法以表面层履盖导电层，这样，聚酰胺树脂的十点平均表面粗糙度（Rs）就小于表氯醇橡胶的十点平均表面粗糙度（Rd），而且，聚酰胺树脂的十点平均表面粗糙度（Rs）也是3-12微米。

简单地参照图5（e），很显然，由于表面层和导电弹性层具有上述结构，表面层可以有变化的厚度，其最大厚度出现在导电弹性层的半径最小或凹点区域，而最小厚度则出现在导电弹性层的半径最大或峰点区域。由于上述结构，充电辊的充电特性及表面特性都是理想的和令人满意的。此外，当表氯醇橡胶的十点平均表面粗糙度（Rd）为5-15厘米时，与表面打磨有关的生产成本令人满意地被减小到最小。

例2

象第一个实例一样，第二个图解实例的充电辊包括一个直径8毫米的金属线圈102，以及一个厚度直径为16毫米的导电弹性层107，它盖住由一种极性合成橡胶制成的金属线圈。然而在此情况下，采用一种电阻为3×10⁹欧姆-厘米的聚氨脂橡胶。通过JISA（日本工业标准A K6301）定义的该弹性层的硬度是40。用磨石机械地打磨充电辊的导电弹性层以形成3毫米的厚度。通过使用磨石的机械打磨的操作加工充电辊101的导电弹性层107，以具有10微米的十点平均表面粗糙度（Rd）。此外，通过在聚氨脂橡胶中弥散分布一种碱性金属盐来形成聚氨脂橡胶，使其具有适度的或中等的电阻。这样，由带有弥散碱性金属盐的聚氨脂橡胶制成的导电弹性层就可以得到均匀的电荷分布。与此相反，由带有如象碳那样的导电微粒的合成橡胶制成的导电弹性层不能得到同样的、与在导电弹性体上的电分布有关的均匀性。日本专利待公开文本No.189876/1988描述了一种聚氨脂橡胶，这种橡胶具有正在考虑中的这类碱性金属盐。特别合适的材料包括一种作为碱性金属盐的导电微料的全囟代含氧酸盐。例如，当把高氯酸钾（0.05%，重量）涂在聚氨脂橡胶上时，导电弹性层的电阻下降约10倍，这样，弹性层就有3×10⁸欧姆-厘米的电阻。

充电辊101的表面层108由混合在一起的六份共聚型尼龙与一百份甲醇构成。用浸渍法把共聚型尼龙与甲醇的溶液敷在聚氨脂橡胶上，共聚型尼龙与甲醇的溶液干燥后形成表面层108。这样就涂上表面层，其平均厚度为7微米，表面层的十点平均表面粗糙度（Rs）为6微米。

使用早先参照图1所讨论的检测装置，用施加在金属线圈102上的-1500伏直流电压Va，以及用测量附着在光敏鼓104表面的-600伏至-620伏充电电位Vs电位计106，评估充电辊的特性。在光学（OPC）光敏鼓104上形成的膜厚28微米。

充电特性完全令人满意，该特性包括一个好的充电斜度，一个比较高的充电电位Vs-几乎和所见过的最高的实施例一样高。更具体地说，在同样的测量条件下，与具有一表氯醇橡胶导电层107的充电辊101的充电电位Vs的电平相比，具有聚氨脂橡胶导电弹性层107的充电辊101的充电电位Vs的大小略低约150伏。聚氨脂橡胶的电阻比表氯醇橡胶约大10倍。如果带有聚氨脂橡胶导电弹性层的充电辊金属线圈102上的直流电压Va从-1500伏增加到-1600伏，不会有由此引起的技术问题，而且可得到理想的充电电平，电荷公布的均匀性仍令人满意。

当使用图3所示图象形成设备时，通过在运行测试中连续复制10，000张来评估充电辊101的表面性能，充电辊对光敏鼓的不粘合特性好，而且在运行测试中，没有产生如象不理想的横向条及那样的反常图象。这样就确定充电辊对于显色剂的不粘合或不附着特性是满意的。此外，即使由于充电辊表面的灰尘使附着在光敏鼓表面的充电电位Vs有所降低，异常图象也不会产生。除了聚酰胺树脂之外，考虑将聚乙烯醇缩丁醛树脂和聚乙烯醇树脂作为表层108的树脂也是合适的。这些树脂是可溶于乙醇的合成树脂。

例3

象早先的实例一样，第三个实例的充电辊101包括一个8毫米直径的金属线圈102，还有一个盖住线圈102的16毫米直径的导电弹性层107，它是由一块极性合成橡胶，即表氯醇橡胶制成的。导电弹性层的电阻为3×10⁸欧姆-厘米，根据JISA（日本工业标准A）定义的硬度为40。通过采用磨石的机械打磨操作，将导电弹性层107加工成3毫米厚。此外，为了加工充电辊101的导电弹性层107，使其具有10微米的十点平均表面粗糙度（Rd），导电弹性层107的表面是用磨石机械地打磨的。再者，为了形成充电辊101的表面层108，要用甲苯来稀释含氟10.8%（固体重量）的树脂。用喷涂方法把树脂和甲苯的溶液涂敷在表氯醇橡胶上，这样，氟树脂和甲苯干燥后形成表面层108。所形成的薄膜（表面层108）平均厚度为6微米，表面层的十点平均表面精糙度（Rs）为7.5微米。

用图1所示的测试装置测量充电辊101的充电特性，此时，光敏鼓有一个形成于其上的28微米的薄膜。当一个电源将一个-1500伏特的直流电压Va施加到充电辊金属线圈102上时，电位计106随之测量附着在光敏鼓104表面的-770伏特充电电位Vs。充电辊101的充电特性是好的，它包括好的充电斜度和一个高充电电位电平Vs，以及均匀的电荷分布。

使用如附图3所示的图象形成装置，通过20，000张的连续运行复制测试，也确定充电辊101的表面特性。充电辊对光敏鼓的不粘着特性被认为是好的，并且在运行测试过程中，没有产生例如不合要求的侧向条纹那样的异常图象。此外，充电辊对显色剂的不粘着或不附着特性被认为是好的，并且认为，由于使用氟树脂作为表面层108，充电辊对显色剂的不粘着特性特别地得到改善。

也可以用硅树脂、聚氨脂树脂、丙稀酸树脂、聚乙烯树脂和聚酰胺树脂作为表面层108的氟树脂的替代物。特别是在显色剂对充电辊的不粘着方面，这些树脂也提供了合适的表面特性。

例4

正如早先的实施例一样，充电辊101包括一个8毫米直径的金属线圈102和一个盖住金属线圈102的、16毫米直径的导电层107。导电弹性层由一块极性合成橡胶，更具体地说，是由一块电阻为3×10⁸欧姆-厘米的表氯醇橡胶制成。根据JISA（日本工业标准A）定义的弹性层硬度为40。通过采用磨石的机械打磨操作，导电弹性层被加工成3毫米厚。

在第四个实例中，也使用机械打磨操作以形成5、10和15微米的十点平均表面粗糙度（Rd）。这样准备三个具有不同粗糙度的充电辊。提供100份表氯醇橡胶溶液（2.5%固体重量）、80份氟树脂溶液（10.8%固体重量），以及0.6份的与甲苯混合在一起的二氧化硅来构成表面层108。用喷涂方法，将表氯醇橡胶溶液、氟树脂溶液、二氧化硅和甲苯的溶液涂敷在表氯醇橡胶上，此后干燥，形成表面层108。薄膜的平均厚度为8-10微米。

根据表面层108的十点平均表面粗糙度（Rs）、充电辊101的充电特性，以及充电辊的表面特性对这三个充电辊101进行评估，结果显示于下面表3。

1.导电弹性层十点平均表面粗糙度Rd

2.表面层平均厚度

3.表面层十点平均表面粗糙度Rs

4.充电特性

5.充电电位电平（Vs）

6.电荷分布的均匀性

7.表面特性

8.充电辊对光敏鼓不粘着特性

9.充电辊对显色剂的不粘着特性

表面层108的十点平均表面粗糙度是4-10微米。使用早先参照附图1所讨论的测试装置确定充电特性。当使用电源103将-1500伏特的直流电压施加到金属线圈102上时，电位计106测量附着在光敏鼓表面的-780伏特至-800伏特充电电位Vs。对于每一种表面粗糙度，充电辊的充电特性被认为是好的，该充电特性包括一个好的充电斜度和高的充电电位电平Vs。此外还观察到了均匀的电荷分布。

当一个连续的运行测试完成复制10，000张时，使用附图3的装置也观察到表面特性。充电辊对光敏鼓的不粘着特性被认为是好的，并且没有产生如不理想的横向条纹那样的异常图象。而且，即使在第一个复制件产生之前曾出现一个持续的不操作时间，也没有观察到如不理想的横向条纹那样的异常图象。此外，显象剂对充电辊的不粘着或不附着特性被认为是好的。

除了早先曾讨论的二氧化硅外，氧化锌、氧化钛或氧化锡也适合于混合在上述溶液中。

例5

在第5个实例中，充电辊仍然包括一个直径为8毫米的金属线圈102，还有一个盖住金属线圈的、16毫米直径的导电弹性层，该弹性层由一块表氯醇橡胶制成的极性合成橡胶制成。弹性层的电阻是3×10⁸欧姆-厘米，由JISA（日本工业标准A）定义的硬度为40。通过机械打磨操作，将导电弹性层加工成3毫米厚，并且通过采用磨石的机械打磨操作，加工导电弹性层，使其具有10微米的十点平均表面粗糙度（Rd）。

用100份的氟树脂溶液（10.8%固体重量）和4份与甲苯混合在一起的氧化锡，构成表面层108。用喷涂方法，将氟树脂、氧化锡与苯的溶液涂敷在表氯醇橡胶上，然后干燥。薄膜平均厚度是6微米，十点平均表面粗糙度（Rs）是8微米。

当电源103向金属线圈102施加一-1500伏特的直流电压时，电位计106测量附着在光敏鼓104表面的-790伏特的充电电位。辊子的充电特性被认为是好的，该特性包括一个好的充电斜度和一个高的充电电位Vs，同时也得到了均匀的电荷分布。上述溶液中的氧化锡掺杂被认为特别地改善了电荷分布的均匀性。

当连续复制30，000张而完成运行测试时，就观察到表面特性。而且充电辊相对于光敏鼓的不粘合或不附着特性，以及充电辊相对于显色剂的不粘合特性被认为是好的，没有产生如不理想的横向条纹那样的异常图象。特别认为表面层108中的氟树脂和氧化锡改善了充电辊的表面特性。

例6

第6个实例也包括一个直径为8毫米的金属试圈，以及一个直径16毫米的导电弹性层，该弹性层107由一块极性合成橡胶制成，具体地说是由一块表氯醇橡胶制成，其电阻3×10⁸欧姆-厘米，由JISA（日本工业标准A）定义的硬度为40。通过机械打磨操作加工成的导电弹性层厚度是3毫米。

此外，用采用磨石的机械打磨操作，以提供10微米的十点平均表面粗糙度（Rd）。

用100份的硅树脂（20%固体重量）和3份与甲苯混合在一起的碳构成充电辊101的表面层108。用喷涂方法，将硅树脂、硅与苯的溶液涂敷在表氯醇橡胶上，然后使其干燥。薄膜平均厚度是7微米，表面层108的十点平均表面粗糙度（Rs）是7.5微米。

当使用附图1的装置，电源103向金属线圈102施加一-1500伏特的直流电压Va时，电位计106测量附着在光敏鼓104（在光学光敏鼓上的薄膜厚度为28微米）表面的-780伏特的充电电位Vs。充电辊101的充电特性被认为是好的，该特性包括一个理想的充电斜度和一个高的充电电位Vs，以及均匀的电荷分布。

使用附图3的装置连续复制25，000张之后完成了运行测试，而且充电辊相与光敏鼓的不粘合特性，被认为是好的，以及充电辊相对于显色剂的不粘合特性也被认为是好的。没有看到如不理想的横向条纹那样的异常图象。

显然，根据上述内容，本发明的许多补充修改和变化都是可能的。因此要理解，在附带的权利要求范围内，除非本文中特别说明，本发明均可被实施。

Claims

1、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层，以及一个盖住导电弹性层的表面层；

其中，导电弹性层的表面粗糙度Rd和表面层的表面粗糙度Rs满足下列关系：

Rd＞Rs，

5微米＜Rd＜15微米。

2、根据权利要求1所述的充电辊，其中，一种图象形成设备包括：

一个光敏元件，

一个图象曝光装置，用于提供一条光束，以在光敏元件上形成一个潜影，

一个显影装置，用显色剂或显影液使潜影显影，以在光敏元件上形成一个显色剂影象，

一个转移充电器，将显色剂影象从光敏元件转移到转移物质上，

一个清洁器，从光敏元件上移去残余显色剂，

以及一个卸荷元件，向光敏元件提供光。

3、根据权利要求2所述的充电辊，其中，导电弹性层的表面粗糙度Rd和表面层的表面粗糙度Rs是十点平均表面粗糙度。

4、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层，以及一个盖住导电弹性的表面层;

其中导电层的表面粗糙度Rd和表面层的表面粗糙度Rs满足下列关系：

Rd＞Rs，

3微米＜Rs＜10微米。

5、根据权利要求4所述的充电辊，其中，一种图象形成设备包括：

一个光敏元件，

一个清洁器，从光敏元件上移去残余显色剂，

以及一个卸荷元件，向光敏元件提供光。

6、根据权利要求4所述的充电辊，其中，导电弹性层的表面粗糙度Rd和表面层的表面粗糙度Rs是十点平均表面粗糙度。

7、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，

一个盖住金属线圈的导电弹性层以及一个盖住导电弹性层的表面层;

5微米＜Rd＜15微米。

8、根据权利要求7所述的充电辊，其中，一种图象形成设备包括：

一个光敏元件，

一个清洁器，从光敏元件上移去残余显色剂，

以及一个卸荷元件，向光敏元件提供光。

9、根据权利要求7所述的充电辊，其中，导电弹性层的表面粗糙度Rd和表面层的表面粗糙度Rs是十点平均表面粗糙度。

10、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层，以及一个盖住导电弹性层的表面层;

其中，导带弹性层是一块带有10⁷-10¹⁰欧姆-厘米电阻的极性合成橡胶;以及

5微米＜Rd＜15微米。

11、根据权利要求10所述的充电辊，其特征在于，一种图象形成设备包括：

一个光敏元件，

一个清洁器，从光敏元件上移去残余显色剂，

以及一个卸荷元件，向光敏元件提供光。

12、根据权利要求10所述的充电辊，其中，导电弹性层的表面粗糙度Rd是十点平均表面粗糙度。

13、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层，以及一个盖住导电弹性的表面层;

其中，导电弹性层由JISA（日本工业标准A K6301）所定义的硬度至少为40。

其中导电层的表面粗糙度Rd满足下列关系：

3微米＜Rs＜10微米。

14、根据权利要求13所述的充电辊，其中，一种图象形成设备包括：

一个光敏元件，

一个清洁器，从光敏元件上移去残余显色剂，

以及一个卸荷元件，向光敏元件提供光。

15、根据权利要求13所述的充电辊，其中，导电弹性层的表面粗糙度Rd是十点平均表面粗糙度。

16、根据权利要求7所述的充电辊，其中，导电弹性层的厚度为1-5毫米，并且其中导电弹性层是一块极性合成橡胶。

17、根据权利要求16所述的充电辊，其中极性合成橡胶是表氯醇橡胶。

18、根据权利要求16所述的充电辊，其中极性合成橡胶是聚氨脂橡胶。

19、根据权利要求16所述的充电辊，其中，一种图象形成设备包括：

一个光敏元件，

一个清洁器，从光敏元件上移去残余显色剂，

以及一个卸荷元件，向光敏元件提供光。

20、根据权利要求16所述的充电辊，其中，导电弹性层的表面粗糙度Rd是十点平均表面粗糙度。

21、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属成圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层，以及一个盖住导电弹性的表面层;

其中，表面层的厚度小于导电弹性层表面粗糙度Rd的两倍。

22、根据权利要求21所述的充电辊，其中，导电弹性层的表面粗糙度Rd是十点平均表面粗糙度。

23、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层以及一个盖住导电弹性的表面层;

其中，表面层的厚度是5-30微米。

24、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层以及一个盖住导电弹性的表面层;

其中，表面层的表面粗糙度是3-10微米。

25、根据权利要求24所述的充电辊，其中，表面粗糙度Rs是十点平均表面粗糙度。

26、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层，以及一个盖住导电弹性的表面层;

其中，表面层的电阻为10⁹-10¹²欧姆-厘米;以及

其中上述导电弹性层具有这样一种表面粗糙度，即上述导电弹性层包含峰点区域和凹点区域，而且其中上述表面层是不附着树脂形成的一层薄膜，所述表面层具有变化的厚度，附着在上述凹点区域的厚度最大，附着在上述峰点区域的厚度最小。

27、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层，以及一个盖住导电弹性的表面层;

其中，表面层的电阻为10⁹-10¹²欧姆-厘米;以及

其中，表面层是可溶于乙醇的合成树脂。

28、一种用于图象形成设备的充电辊，在该设备中，充电辊为光敏元件充电，充电辊包括一个金属线圈，一个盖住金属线圈的导电弹性层，以及一个盖住导电弹性的表面层;

其中，表面层包含至少一种构成上述导电弹性层的物质，一种无机充填物质，以及一种导电微粒物质。

29、根据权利要求1所述的充电辊，其中，电源是直流电源。