CN1216834A - 图象形成装置 - Google Patents

Abstract

一个图象形成装置,包括:一个图象承载元件;一个充电装置;显影装置,在一个调色剂图象中,所述显影装置可以将残余调色剂颗粒从所述图象承载元件中移去;其中,当所述图象承载元件的某一区域仍然位于所述显影位置时,所述显影装置就停止显影操作,这里所述的图像承载元件已由所述充电装置在当所述充电装置被提供叠加了交流电压和DC电压的振场电压时充电。

Description

图象形成装置

本发明涉及一个图象形成装置，例如一个复印机，一个打印机，或者一个传真机。特别地，它涉及一个使用了一充电装置的这样一种图象形成装置，该充电装置使用一个能够与该图象形成装置的承载元件接触的磁刷。

一般来说，在传统的图象形成装置中，使用一个电晕充电装置作为对一个图象承载元件，例如一个静电复印感光元件，一个静电记录介质元件等进行充电的装置。

进一步，近几年来，由于低臭氧生成，低功耗等优点，接触类型的充电装置已经开始实际应用。这些接触类型的充电装置使用这样一个系统，它通过将一个(其上施加有电压的)充电元件与一个图象承载元件相互接触放置来对该图象承载元件，即，一个待充电的元件，进行充电。在这些装置中，由于其可靠性，实际中更偏爱那些使用一个导电辊的辊式充电系统。

但是，在辊式充电系统中，通过从一个充电元件向一个图象承载元件放电，对该图象承载元件进行充电。所以，它有一个问题，即该图象承载元件所接收的电荷随电势而变，而电势与周围环境的变化有关。这是因为周围环境的变化可以影响充电辊和图象承载元件的电阻。

这样，需要努力来解决这个问题。例如，日本专利申请号66150/1993等公开了一个受周围环境变化影响较小的充电系统，根据该专利申请，通过将电压加至一个导电的、接触类型的充电元件来将电荷注入一个图象承载元件的外表面上的收集器，从而对一个图象承载元件进行充电。该电荷注入系统基本上与周围环境的变化无关，并且也不依赖于电荷的放电。所以，将用于对图象承载元件进行充电的电压的电势仅仅需要大致等于该图象承载元件需要被充到的电势，并且，它还不产生会减少该图象承载元件寿命的臭氧，在这点上，它是有利的。

对于导电的、接触类型的充电元件，可以使用一个毛刷，一个磁刷等。但是，毛刷有一个缺点，即，由于该毛刷的硬毛皱缩，其充电性能将下降。当使用该毛刷的次数增加时或者长时间不使用该毛刷时，该毛刷的硬毛就很可能会皱缩。但是一个磁刷就没有这样的问题，使得磁刷的充电性能比毛刷的更可靠。

参考图11，在一个图象形成装置中，通过将磁刷放电装置的套筒101上的导电磁粒102(以后称作磁粒)与鼓形的静电复印感光元件100相互接触来对电子照相的鼓形感光元件100进行充电，套筒101、磁粒102和感光元件100形成的电路等效于一个如图11所示的、由一个电阻R和一个电容C组成的串联电路。在基于磁粒的一理想电荷注入过程中，当电容C被充电时，感光元件的外表面上给定点的电势增加至一个大致等于所加电压的电势，而感光元件100的外表面上给定点与该磁粒102相互接触(充电隙的宽度×感光鼓的外表面速度)。

近几年来，为了减小尺寸和简化，还为了防止产生废调色剂，即为了环境问题，实际使用了无需清洁的系统，它通过一个扩展装置能够回收图象转移以后保留在感光鼓1的外表面上的调色剂粒。但是，如果使用一个磁刷充电装置作为一个无需清洁的图象形成装置的充电装置，调色剂粒将与磁粒组成的磁刷相互混合，慢慢地增加磁刷的电阻。特别是，在一个无需清洁的图象形成装置中，保留在感光鼓1外表面上的调色剂粒被磁充电装置短暂地回收，以去除前一图象形成周期中保留在感光鼓1上的图象图案。结果，该充电装置的电阻变得更大。

结果，在充电间隙处，相当数量的电荷没有从磁刷转移到感光鼓1，并且因此，在经过充电间隙以后，该感光鼓1的外表面的电势小于所加电压的电势(以后，感光鼓1外表面与所加电压之间的电势差异称作“ΔV”)。

当没有一个检测感光鼓1表面电势的装置和一个控制显影偏置的装置，感光鼓1的表面电势减小，而调色剂将在与一个潜象的背景部分相应的部分粘在感光鼓1上；换句话说，发生了雾象。另外，如果前述电势差异ΔV大，磁粒将粘在感光鼓1的外表面上，从而使感光鼓1的充电不足。

另一方面，通过与磁粒相互接触，混合进磁刷的调色剂粒上所给予的摩擦电荷与感光鼓1的外表面上摩擦电荷的极性相同时，通过前述电势差异ΔV，混合进磁刷的调色剂粒将会被排斥出磁刷并被转移至感光鼓1的外表面上，并且他们会被显影装置回收。特别是，参考图12，图象形成装置被构造成这样，以使与感光鼓1的表面电势(对感光鼓1进行充电时所加的DC偏置的电势)相比，加在该显影装置上的DC偏置电势足够地低，从而使该充电装置(磁刷充电装置)将调色剂粒排斥出去。通过感光鼓1外表面上与潜象黑暗部分相应的部分，与加在显影装置的DC电压之间的电势差异，和机械接触，该显影装置可以回收被从磁刷排斥至感光鼓1的外表面的调色剂粒。

众所周知，前述电势差异ΔV的幅度与加在感光鼓1上的偏置相关，与充电偏置仅由DC电压组成的情形相比，充电偏置由AC电压和DC电压组成时其幅度更大。这是由下述原因引起的：与没有AC电压的情形相比，有AC电压时，磁粒在磁刷中更容易移动。换句话说，加了AC电压以后，磁粒与感光鼓1接触的频率增加了，另外，磁粒还有一个特性，即磁粒所在的电场越强，磁粒的电阻就越小。所以，加了AC电压时，可以更容易地对磁粒充电。在E.P.No.766,146中所公开的方法就使用了磁粒的这个特性。根据该方法，通过使用两个不同的偏置，可以使一个充电装置中的调色剂粒密度保持在低密度的情形：在准备形成图象的期间，加包含AC电压和DC电压的混合偏置，在排斥调色剂粒的期间(在该期间没有图象准备形成，例如，页间隔或者后图象形成旋转期间)，加仅包含DC电压的偏置。这时，通过在调色剂粒排斥期间，简单地减少包含AC电压和DC电压的混合偏置的幅度而不是完全关掉该混合电压，就可以排斥调色剂粒。进一步，在这个情形下，设置用来结束充电过程和显影过程的时间就特别重要，特别是，如果将该装置构造成在后图象形成旋转期间排斥调色剂粒。

特别是，如果在感光鼓1的外表面上与这样一点(在该点所对应的时间上所加的对感光鼓1进行充电的充电偏置状态为关闭)相应的部分经过了该显影位置之前，关闭了显影偏置和/或者显影套筒停止了旋转，并且不是所有被排斥出充电装置的调色剂粒被显影装置回收，则转移图象的充电装置(电晕充电装置，辊式充电装置等)和/或者传送带被没有回收的调色剂粒污染了。结果，图象被不正确地转移和/或者记录媒质的背面被污染。

相反地，如果在感光鼓1的外表面上线上与这样一点(在该点所对应的时间上所加的对感光鼓1进行充电的充电偏置状态为关闭)相应的点经过了该显影位置之后，关闭了显影偏置和/或者显影套筒停止了旋转，则在该显影位置处产生一个能够将调色剂粒从显影装置转移至感光鼓的一个电场，这样，在与其上充电偏置为关闭的点相应的线，与对应于其上显影偏置为关闭的点的类似部分之间的区域，感光鼓1的外表面上粘有大量的调色剂粒。结果，图象被不正确的转移了，并且记录媒质的背面被污染了。另外，这些粘在感光鼓1的外表面上的许多调色剂粒混合进入该充电装置，使充电性能急剧下降。

这样，必须这样构造该图象形成装置，使感光鼓1外表面上与其上充电偏置为关闭的点相应的线精确地对准感光鼓1外表面上与其上显影偏置为关闭的点相应的线。但是，实际上，很难将这两条线一直对准，这是因为启动偏置功率源的时间，启动电动机时间，接合器响应时间，感光鼓1的外表面速度，等等均有波动。

通过慢慢地减少充电偏置中DC分量的电势，和显影偏置的电势，可以在防止雾化的发生，和磁粒的粘附以后，在显影位置结束每一图象形成周期。但是，因为这个方法需要花费许多时间来结束图象形成周期，它有一个问题，即当发生纸张阻塞时，一个图象形成装置只能慢慢地停止。

本发明的一个基本目标是提供一个图象形成装置，其中在显影过程以后，保留在图象承载元件外表面上的调色剂粒的数量极少。

本发明的另一个目标是提供一个图象形成装置，其中从磁刷充电装置转移至图象承载元件的磁粒中保留在图象承载元件上的数量极少。

本发明的另一个目标是提供一个图象形成装置，其中充电装置将预先对在显影过程结束以后位于显影位置的图象承载元件区域进行充电。

本发明的另一目标是提供一个图象形成装置，其中保留在图象承载元件上，和保留在显影过程以后位于显影位置中区域上的调色剂粒的数量极少。

在参考附图详细描述本发明的优选实施方式以后，将更了解本发明的这些和其它目标，特征和优点。

图1是根据本发明实施方式1的图象形成装置的原理剖面图，图1还描述了其一般结构。

图2是根据本发明实施方式1的图象形成装置中磁刷充电装置的原理剖面图，图2还描述了其一般结构。

图3是一个测量一个磁粒电阻的装置的原理图。

图4是感光鼓和与该感光鼓相邻的部件的原理性横剖面图，图4还画出了他们之间的位置关系。

图5图示了实施方式1中后图象形成的旋转序列。

图6描述了对实施方式1中后图象形成的旋转序列的比较。

图7描述了实施方式2中后图象形成的旋转序列。

图8描述了对实施方式2中后图象形成的旋转序列的比较。

图9描述了实施方式3中后图象形成的旋转序列。

图10描述了对实施方式3中后图象形成的旋转序列的比较。

图11描述了一个由磁刷充电装置和感光鼓组成的电路，还提供了与前一电路等效的一个电路。

图12描述了一个原理，根据该原理，将调色剂粒从磁刷充电装置中排斥出去，并且由显影装置回收。

图13根据本发明的感光鼓中表面部分的放大横剖面图。

图14是根据本发明实施方式3的图象形成装置的原理剖面图，并且描述了其一般结构。

下面，将参考附图来描述本发明的实施方式。

实施方式1

图1是该实施方式中图象形成装置的原理剖面图，并且描述了其一般结构。该实施方式中的图象形成装置使用了一个磁刷充电装置作为一个对图象承载元件进行充电的装置，并且它还是一个无需清洁的装置，即，一个没有配备专用清洁器的图象形成装置。在传统的图象形成装置中，通常在与感光鼓相邻的地方、在图象转移位置的下游方向和/或者充电位置的上游方向上，配备一个专用清洁器。

该图象形成装置配备了一个能够沿箭头标志a表示的方向旋转、形状为一鼓形的静电复印感光元件1(以后，称作感光鼓)。该图象形成装置还配备了一个磁刷充电装置2，一个作为形成一个静电潜象的装置的曝光装置(未示出)，一个显影装置3，一个转移图象的装置4，一个定影装置5，和一个作为一个曝光装置的、围绕在感光鼓1周围的预曝光灯6。

该实施方式中的感光鼓1由一个带负电的有机光导体组成。如图13所示，它包括一个外直径为30mm的铝鼓片形基座元件1a，和5个功能层。它被驱动成以150mm/sec的处理速度(表面速度)沿箭头标志a所示的方向旋转。

第一层1b是一个大致20μm厚的导电底涂层，它涂在基座1a上以纠正基座1a的缺陷，并且防止由于该曝光装置(未示出)射出的激光L反射引起的波纹效果的发生。第二层1c是一个正电荷注入阻止层，它能够防止从铝基座注入正电荷，并且取消至感光鼓1外表面的负电荷。它大致1μm厚，并且是由树脂(聚酰胺)和甲氧基尼龙组成。它的电阻已经被调节至大致10⁶ohm.cm。第三层1d大致0.3μm厚，并且由其中已扩散了重氮颜料的树脂组成。当它被前述激光束L照射时，将产生一对正负电荷。第四层1e是一个由其中已经扩散了hydrazone的聚碳酸酯树脂组成的电荷转移层。换句话说，第四层1e是由P型半导体组成的。

所以，不允许感光鼓1外表面的负电荷通过第四层1e，但是允许在电荷产生层1d所产生的正电荷转移至感光鼓1的外表面。第五层1f是一个大致3μm厚的电荷注入层。它由作为粘结剂的光塑化丙烯酸树脂，和分散在树脂中的导电颗粒1g组成。在该实施方式中，导电颗粒1g是掺有锑以减少电阻的氧化锡超显微颗粒。它直径为0.3μm，并且对光透明。氧化锡颗粒相对于粘接剂的重量比例是70％。该第五层1f，或者该电荷注入层1f的电阻，被设计成位于1×10¹⁰-1×10¹⁴ohm.cm范围以内，以使感光鼓1能够被足够地进行充电并且防止所谓的流动图象效果。通过使用高电阻计4329A(Yokogawa-Hewlett Packard(横河-惠普))和与高电阻计4329A相连的电阻率传感器元件16008A(Yokogawa-Hewlett Packard(横河-惠普))，测量一组电荷注入层样品获得的该实施方式中感光鼓1中电荷注入层的体电阻率是1×10¹¹ohm.cm。

参考图2，磁刷充电装置2有一个充电装置外壳10，一个磁辊11，一个套筒12，导电磁粒13，和调整器片14。磁辊11的位置固定。套筒12由非磁的材料(例如，不锈钢)组成，并且旋转地围绕在磁辊11的周围。磁粒13位于套筒12的外表面，并且与感光鼓1相互接触以将电荷注入感光鼓1。调整器片14由非磁材料(例如，不锈钢)组成。它调整位于套筒12外表面上的磁粒13的厚度。

套筒12以225mm/sec的表面速度沿与感光鼓1相同的方向(顺时针方向)旋转。这样来放置调整器片14，以使调整器片14的末端和套筒12的外表面之间的缝隙为900μm。

这样来放置磁辊11，以使从套筒12与感光鼓1之间距离最短的点而言，相对于感光鼓1的旋转方向，它的具有大致900高斯感应磁力的N极(主极)位于上游10度的位置。这样设计来放置主极，以使从套筒12与感光鼓1之间距离最短的点而言，相对于感光鼓1的旋转方向，它的角度θ保持在上游20度至下游10度的范围，优选地，位于从上游0度至15度的范围。如果角度θ在下游方向位于前述范围之外，磁粒13将被吸引至主极位置，这将使磁粒13会在充电辊隙的下游方向集中，但是，如果角度θ在上游方向位于前述范围之外，在转换以后经过充电辊隙的磁粒13的转换效率低，这也可能使磁粒13集中。

进一步，如果在与充电间隙相应的范围以内没有磁极，将磁粒13推向套筒12的力弱，明显地这会使磁粒13粘附在感光鼓1上。这里，应该注意到，前述充电间隙是当感光鼓1被充电时，磁粒13与感光鼓1相互接触的区域。

从一个充电功率源15向套筒12和调整器片14加充电偏置(由DC电压和AC电压组成的混合电压)。该充电偏置中DC电压分量的电势被设置成与感光鼓1所需的电势(该实施方式中，-700V)相同。

该充电偏置中AC电压分量的峰-峰电压(Vpp)被设计成位于100-2000V的范围以内，优选地，位于300-1200V范围以内。如果峰-峰电压Vpp不高于100V，就改善给予感光鼓1的电荷的均匀性，和感光鼓1上电荷的启动而言，AC分量的效果处于临界点，但是如果峰-峰电压Vpp高于2000V，就会恶化前述磁粒13的集中和/或者磁粒13对感光鼓1的粘附。至于AC分量的频率，设计为位于100-5000Hz范围以内，优选地位于500-2000Hz范围以内。如果它不高于100Hz，将会恶化磁粒13对感光鼓1的粘附，并且就改善感光鼓1充电的均匀性和改善感光鼓1上电荷的启动而言，AC分量的效果处于临界点。如果它高于5000Hz，就改善感光鼓1充电的均匀性和改善感光鼓1上电荷的启动而言，AC分量的效果处于临界点。AC电压的波形可以设计为矩形，三角形，正弦波形，或者类似波形。可以通过周期性的改变一个DC功率源的输出来获得AC分量。

在该实施方式中，充电偏置中AC分量的峰-峰电压Vpp在图象形成期间保持在700V，和当排斥了已经混合进入磁粒13的调色剂粒时保持在0V。换句话说，当与图象区域相对应的感光鼓1的区域位于充电位置时，加有-700VDC电压和峰-峰电压Vpp为700V的一个AC电压组成的这样一个充电偏置，来使所加DC电压(-700V)与感光鼓1所需要充电到达的电势之间的电势差异ΔV最小。另一方面，当感光鼓1上、与图象无关的区域相应的区域，例如，与页(sheet)间隔相应的区域，与一个潜象的背景部分相应的区域，或者与一个后图象形成旋转相应的区域，位于充电位置时，加仅由DC电压(-700V)(无AC分量)组成的这样一个充电偏置来增加电势差异ΔV，从而将已经混合进入充电装置的调色剂粒排斥至感光鼓1上。已经混合进入充电装置的调色剂粒被磁刷摩擦充电至负极性，然后通过电势差异ΔV所产生的电场作用将该调色剂粒排斥至感光鼓1上。

该实施方式中的磁粒13由通过处理烧结铁磁材料(铁氧体)获得的物质组成。但是，由通过将树脂和铁磁材料进行搅拌获得的物质组成的颗粒，由通过将树脂，铁磁材料和电阻调节器例如导电碳粒或者类似的进行搅拌获得的物质组成的颗粒，和除加了表面处理以外基本上与前一颗粒相同的颗粒，均可以类似地使用。磁粒13可以有两个作用：它们必须能够按照需要将电荷注入至感光鼓1表面中的收集器(traps)中，并且还必须能够防止充电电流集中在感光鼓1的缺陷(例如针孔)并防止它们破坏磁粒13和感光鼓1。

这样，磁粒13的电阻值需要位于1×10⁴-1×10⁹ohm范围以内，优选地，位于1×10⁴-1×10⁷ohm范围以内，更优选地位于1×10⁴-1×10⁷ohm范围以内。如果磁粒13的电阻值小于1×10⁴ohm时，可能会发生针孔泄漏，但是如果磁粒13的电阻值大于1×10⁹ohm时，不可能很好地注入电荷。为了将磁粒13的电阻值保持在前述范围以内，磁粒13的体电阻值需要位于1×10⁴-1×10⁹ohm.cm范围以内，特别是，位于1×10⁴-1×10⁷ohm.cm范围以内。在该实施方式中，使用了体电阻值为1×10⁶ohm.cm的磁粒13。

使用图3所示的测量装置来测量磁粒13的体电阻值。在测量磁粒13的体电阻值时，将磁粒13填入小室20，并且主电极21和顶电极22被放置成与填如小室20的磁粒相互接触。然后，在主电极21和顶电极22之间加电压，并且测量在这两个电极之间流动的电流。然后，从这样获得的电流值来计算出磁粒13的体电阻值。

更特别的是，该实施方式中测量磁粒13的体电阻值时，磁粒13填入小室20时的周围环境是温度23℃，湿度为65％。放进小室20的磁粒13与电极21或者22之间的接触面积大小S是2cm²。放进小室20中的磁粒13的层厚度d是1mm。顶电极22上所放的负载为10kg，加在两个电极之间的电压是100V。在相同的图中，标号23a和23b表示绝缘器；24表示一个引导环；25表示一个电流计；26表示一个电压计；和标号27表示一个稳压器。

从防止充电性能受磁粒13的表面污染而下降的角度而言，通过测量磁粒13的平均颗粒直径获得的颗粒尺寸分布曲线峰值应该位于5-100μm。

该实施方式中的显影装置3是一个使用由两个分量组成的显影器T的、接触类型的显影装置。它配备有一个其中放置了一个固定的磁辊(未示出)的、可以自由旋转的显影套筒30。当显影套筒旋转时，将显影容器31中所包含的显影器T涂敷在显影套筒30的外表面上的薄层中，然后被运送到显影位置。

显影器T由两个分量组成：平均直径为8微米的带负电荷的非磁调色颗粒，和平均直径为50微米的带正电荷的磁载流子颗粒。调色剂相对于磁载流子的重量密度是5％。该实施方式中使用聚合的方法制造调色剂。与一般这类装置使用的调色剂相比，其颗粒更接近球形，所以具有更好的流动性。

从一个显影偏置功率源32向显影套筒30加显影偏置。该显影偏置是由DC电压，例如-400V的电压，和AC电压，例如峰峰值电压为2000V和频率为2000Hz的电压组成的混合电压。

该实施方式中的转移装置4是一个与转移偏置功率源33相连的电晕充电装置。该转移装置4可以是一个接触类型的充电装置，而不是电晕充电装置。例如，它可以是一个充电刷，一个导电辊，或者一个转移带之一，与一个导电刷，一个导电片，一个导电辊等之一的组合，后一个位于与前一个元件相对的位置。

预曝光灯6位于沿感光鼓1的外表面方向，就感光鼓1的旋转方向而言，位于磁刷充电装置2之后，和位于转移装置4之前。感光鼓1的外表面被预曝光灯6的光曝光。一个曝光偏置功率源34与该预曝光灯6相连。

由一个控制装置35(CPU)来集中控制打开或者关闭充电偏置功率源15，显影偏置32，转移偏置功率源33，和曝光偏置功率源34的时序，即打开或者关闭相关偏置的时序。

下面，描述上述图象形成装置的图象形成工作。

在形成图象时，一个驱动装置(未示出)沿一个箭头标志a表示的方向驱动感光鼓1旋转，并且一个磁刷充电装置2将感光鼓1充电至大致-700V电势的水平。然后，一个用图象信号调制的激光曝光束L投射至感光鼓1的外表面上。结果，感光鼓1外表面上被激光束L曝光部分的电势下降，形成一个静电潜象。然后，显影装置3对该静电潜象反显影；带负电荷的调色剂颗粒粘附在感光鼓1外表面中被激光束L曝光的部分上。该实施方式中的图象形成装置有一个特点，即，当感光鼓外表面将要被充电至的电势与显影偏置中DC分量的电势差异不大于200V时，出现雾影，并且当该差异不小于350V，显影器的载流子粘附在感光鼓1上。所以，在该实施方式中，显影偏置中DC分量的电势被设置为-400V。

感光鼓1上的调色剂图象被转移至一转移媒质P上，例如，一张纸，该纸张被从一个进纸盒7抓取，并且经过一对进纸辊8传送至转移装置4(电晕充电装置)。

一个传送带(未示出)将其上已经转移了调色剂图象的转移媒质P传送至定影装置5(热辊定影装置)，在该定影装置5中将该调色剂图象热定影在转移媒质P上。然后，释放该转移媒质P。

同时，磁刷充电装置2中的磁刷临时回收残余调色剂颗粒，即没有被转移、仍保留在感光鼓1的外表面上的调色剂颗粒；这些调色剂颗粒被临时混合在磁粒13中。进一步，在感光鼓1外表面上一给定点进入充电位置之前，通过前述位于转移装置4与磁刷充电装置2之间的预曝光灯6将该点的电势降为大致0V。不用该预曝光灯6，用一个导电刷也可以获得相同的效果。在使用导电刷时，该刷与感光鼓1相互接触，将AC偏置，极性与感光鼓1外表面的极性相反的DC偏置，或者由AC偏置和极性与感光鼓1外表面的极性相反的DC偏置组成的混合偏置加至该刷。

在充电装置2回收残余调色剂颗粒的同时，充电装置2对感光鼓1进行充电。当充电装置2所回收的残余调色剂颗粒的数量增加时，即，混合进入充电装置2中磁粒的调色剂颗粒的数量增加时，即使加了包括AC电压和DC电压的混合电压，前述电势差异ΔV也增加。结果，调色剂颗粒被渐渐地从充电装置2排斥至感光鼓1上。但是，如前所述，与仅加DC电压的情形相比，加由AC电压和DC电压组成的混合电压时，电势差异ΔV变小。这样，感光鼓1再进行曝光并且在感光鼓1上形成一个静电潜象时，仅有小量被从充电装置2排斥出来的调色剂颗粒保留感光鼓1上。在显影位置，在形成一个电场的同时，该电场使显影套筒30上的调色剂颗粒粘附在感光鼓1外表面中、与静电潜象的有光部分相应的区域上，产生了另一电场，该电场使显影套筒30回收位于感光鼓1外表面中、与静电潜象的无光部分相应的区域上的调色剂颗粒。换句话说，显影装置3同时完成显影功能和清洁功能。

图4示出了与感光鼓1相邻并且环绕感光鼓1的磁刷充电装置2，显影装置3，转移装置4，和预曝光灯6的位置，即，它们在前述图象形成工作中的位置。它还显示出它们之间的距离。在该实施方式中，在感光鼓1的旋转方向上、磁刷充电装置2至显影装置3之间沿感光鼓1外表面的距离L1是40mm，在感光鼓1的旋转方向上、预曝光灯6至显影装置3之间沿感光鼓1外表面的距离L2是50mm。在感光鼓1的旋转方向上、转移装置4至显影装置3之间沿感光鼓1外表面的距离L3是75mm。感光鼓1外表面的速度是150mm/sec。所以，对感光鼓1外表面上一个给定点移动距离L1,L2,L3所花的时间分别是267毫秒，333毫秒，和500毫秒。

该实施方式的图象形成装置中，磁刷充电装置2中套筒2承载其中已经有重量混合比例为1％的残余调色剂颗粒的磁粒13，在完成了每一图象形成周期以后，旋转感光鼓1。图5示出了该实施方式中这个后图象形成旋转(这里，称作后旋转)序列，图6示出了一个比较后旋转序列。

参考图5，只要对感光鼓1外表面上将变为图象区域的区域充电结束时，充电偏置中AC分量的状态从开状态变为关闭状态，由此开始将混合进入磁粒13的调色剂颗粒(残余调色剂颗粒)排斥出去。然后，AC分量的状态再从关闭状态变为开状态。AC分量的状态再从关闭状态变为开状态的时间点是图中参考时间点(0毫秒)。如上述，感光鼓1外表面上一个给定点需要花267毫秒移动充电位置与显影位置之间的距离L1，所以，控制装置35(CPU)以这样一种方式来控制充电偏置功率源15和显影偏置功率源32，使在显影偏置的状态从开状态变为关闭状态之前100毫秒时，充电偏置中DC分量的电势开始减小。然后，在300毫秒以内，充电偏置中DC分量的电势从700V减小至0V(慢慢地减小并且关闭)，以防止磁粒13粘附在感光鼓1上。

换句话说，在如图5所示的后旋转序列的情形中，在显影偏置的状态从开状态变为关闭状态之前300毫秒时，充电偏置中AC分量的状态再变为开状态。然后，在显影偏置的状态从开状态变为关闭状态之前100毫秒时，充电偏置中AC分量的状态再变为关闭状态。图5中斜线A是一条将感光鼓1外表面上一给定点到达充电点的时间，与感光鼓1外表面上相同点到达显影点的时间连接起来的线。

当加了充电偏置，其中AC分量被关闭时，即，仅加充电偏置中的DC分量时，调色剂颗粒被排斥至感光鼓1上。但是，当调色剂颗粒所排斥至的感光鼓1上的区域是位于显影位置时，显影偏置的状态是开状态，所以，显影装置能够回收位于感光鼓1上，位于显影位置区域上的调色剂颗粒。另一方面，当充电装置上加有充电偏置中的AC分量和DC分量时，几乎不能够将调色剂颗粒从充电装置中排斥出去。所以，当AC分量和DC分量的状态均为开状态时，感光鼓1外表面上通过充电位置的区域上几乎没有任何调色剂颗粒。

进一步，当充电偏置是关闭状态时，通过充电位置的感光鼓1外表面上一个区域，即，没有被充电的感光鼓1外表面上的区域，到达显影位置时，显影偏置的状态将从开状态变为关闭状态，由此，显影位置处将不会出现能够使调色剂颗粒从显影套筒粘附至显影位置处的感光鼓1的电场。这样，可以防止显影装置上的调色剂颗粒停留在感光鼓1中当显影偏置的状态从开状态变为关闭状态时与显影位置相邻的区域。

控制装置35(CPU)执行一个控制，以使至少在显影偏置从开状态变为关闭状态之前L2/V毫秒，从预曝光偏置功率源34加至预曝光灯6上的偏置状态从开状态变为关闭状态。如前述，标号L2表示在感光鼓1的旋转方向上，预曝光灯6与显影装置3之间沿感光鼓1外表面的距离，标号V表示感光鼓1外表面的速度(150毫秒/秒)。

当在相同条件下对感光鼓1中经过预曝光灯6曝光的区域和没有经过预曝光灯6曝光的区域进行充电时，与感光鼓1中没有充电区域上所充的电势相比，感光鼓1中预曝光区域上所充的电势低。换句话说，感光鼓1中预曝光区域上所充的电势与用来对感光鼓1进行充电的电压的电势之间的电势差异ΔV高于感光鼓1中没有曝光区域上所充的电势与用来对感光鼓1进行充电的电压的电势之间的电势差异ΔV。所以，从充电装置排斥至感光鼓1中预曝光区域上的调色剂颗粒的数量大于从充电装置排斥至感光鼓1中没有曝光区域上的调色剂颗粒的数量。这样，为了使显影装置回收从充电装置排斥至感光鼓1中预曝光区域上的调色剂颗粒，需要设计成：至少在显影偏置从开状态变为关闭状态之前L2/V毫秒，预曝光灯6上的状态从开状态变为关闭状态。

另一方面，在如图6所示的比较后旋转序列情形下，在完成了每一图象形成周期以后，充电偏置中AC分量保持为关闭状态，但是充电偏置中DC分量保持为开状态，并且在300毫秒以内慢慢地从700V减少至0V。然后，在加了充电偏置300中DC分量以后，感光鼓1停止旋转300毫秒。

在测试中，在图5所示的、根据本发明的后旋转序列情形下，在感光鼓1停止旋转时，感光鼓1上没有残余调色剂颗粒，但是在图6所示的比较后旋转序列情形下，在感光鼓1上，沿感光鼓1的旋转方向在靠近显影线下游大致12毫米宽的区域上，可以发现已经被从充电装置排斥出来但没有被显影装置回收的调色剂颗粒。

如上述，在该实施方式中的后旋转序列情形下，当感光鼓1外表面上、已经被由DC电压和AC电压组成的混合充电偏置充电的区域位于显影位置时，停止加显影偏置。所以，完成了每一图象形成周期以后，所有已经混合进入位于磁刷充电装置2的套筒12上的磁粒13中，并且停留在磁粒13中的调色剂颗粒被从磁粒13中排斥出去，并且被显影装置3完全回收。

实施方式2

除了一个附加特征以外，该实施方式中的图象形成装置基本上与图1所示实施方式1中的图象形成装置相同，该附加特征是：这样来构造一个图象形成装置，使在一个连续的图象形成工作期间，即，当输入一单个图象形成启动信号以后图象被一个接一个地转移至多张转移媒质上时，将调色剂颗粒排斥至感光鼓1上、与页间隔相应的区域。该实施方式中图象形成装置的该结构，和图象形成装置本身基本上与实施方式1中图象形成装置相同。所以，这里将省略对它们的描述。图7示出了当排斥调色剂颗粒时，并且纸张阻塞时，结束后旋转的工作序列，图8示出了在相同纸张阻塞情形下结束后旋转的比较工作序列。

参考图7，当将调色剂颗粒排斥至感光鼓1上、与页间隔相应的区域时，充电偏置中的DC分量和显影偏置保持为开状态。只要检测到发生了纸张阻塞，充电偏置中AC分量的状态从关闭状态变为开状态(该时间是图中时间参考点(0毫秒))。然后，控制装置35(CPU)控制充电偏置功率源15，以使在时间参考点以后200毫秒时，充电偏置中AC和DC分量的状态均改变：关闭AC分量，在300毫秒以内DC分量的电势慢慢地减小至0V。控制装置35还控制显影偏置功率源32，使在时间参考点以后300毫秒时，停止加显影偏置。

另一方面，在如图8所示比较序列情形下，在检测到一个纸张阻塞的同时，就开始加充电偏置中DC分量，在结束加充电偏置中DC分量的同时，就停止加显影偏置。在检测到一个纸张阻塞以后至于充电偏置中的AC分量，它被保留在关闭状态。在两个序列中，在停止加充电偏置中DC分量以后，都立即停止感光鼓1的旋转。

在测试中，在如图7所示的、在发生纸张阻塞时结束后旋转工作的序列中，停止感光鼓1的旋转以后，在感光鼓1上不能发现残余调色剂颗粒，但是，在如图8所示的、在发生纸张阻塞时结束后旋转工作的比较序列中，停止感光鼓1的旋转以后，在感光鼓1上，在磁刷充电装置2和显影装置之间的区域上，保留有已经被从磁刷充电装置中排斥出去、没有被显影装置3回收的调色剂颗粒。

如上述，根据本发明，在一个图象形成工作期间，许多纸张被一个接一个地送入时，当调色剂颗粒被排斥至感光鼓1中与一个页间隔相应的区域上时，即使发生了纸张(转移媒质)阻塞，显影装置3能够回收所有被排斥出来的调色剂颗粒。

实施方式3

该实施方式中，不使用如图1所示实施方式1中图象形成装置上配备的预曝光灯6，而使用如图14所示的导电刷36来执行后旋转序列。该实施方式中图象形成装置的其它结构，和图象形成装置本身与实施方式1中图象形成装置相同。该导电刷36包括一束与感光鼓1外表面相互接触的导电纤维。从一个与导电刷36相连的偏置功率源37加偏置至导电刷36上。

这样构造该实施方式中的图象形成装置，以使当残余调色剂颗粒通过导电刷36与感光鼓1外表面之间的接触区域时，功率源37向该导电刷36加一正电压，即，一个其极性与充电装置对感光鼓1所充电的极性(对调色剂颗粒充电的标称极性)相反的电压，均匀地将残余调色剂颗粒充电至正极性。在被充电至正极性以后，加有负电压的充电装置临时地回收该残余调色剂颗粒。这样，擦除了前一图象形成周期保留在感光鼓1外表面上的调色剂图象图案，或者记忆；可以防止前一图象形成周期中调色剂图象图案出现在下一图象形成周期中形成的图象中。至于已经混合进入充电装置的磁粒中的残余调色剂颗粒，它们被磁粒摩擦充电至负电荷极性，然后被排斥至感光鼓1上。

如上述，在该实施方式的后旋转序列中，由偏置功率源37向前述导电刷36施加极性与充电偏置的正常极性相反的偏置，从而感光鼓1上所充电的极性与对感光鼓1进行正常充电以形成图象的极性相反。所以，如果由于残余调色剂颗粒混合进入磁粒13而引起充电装置的充电性能下降，即使通过磁刷充电装置2加上了包含DC电压和AC电压的混合充电偏置，也仅能排斥小量调色剂颗粒。即使加在导电刷上的偏置除包含DC电压以外，还包含AC电压，或者仅包含AC电压(感光元件进行放电)，也会获得与上述结果相同的结果。

图9描述了该实施方式中的后旋转序列，其中打开或者关闭充电偏置(AC分量和DC分量)和显影偏置的时间与实施方式1中的相同。另外，就配备了一个磁刷充电装置2而言，该实施方式中的图象形成装置与实施方式1中的图象形成装置相同，其中图象形成装置2中的套筒12上的磁粒13混合有重量比例为1％的残余调色剂颗粒，与实施方式1相同。

参考图9，只要结束了对感光鼓1外表面上、将成为图象形成区域的区域的充电，就停止加充电偏置中的AC分量以开始排斥混合进入磁粒13中的调色剂颗粒31。然后，再在一预定时间开始加充电偏置中的AC分量。该时间点在图9中定义为参考点(0毫秒)。至于停止向导电刷36加偏置的时间，测试了三个不同的时间点：-200毫秒，-50毫秒，和时间参考点以后100毫秒。从导电刷36至充电位置的距离是10毫米。

进一步，需要设计控制装置35(CPU)执行一个控制，以使在显影偏置关闭之前至少L2/V时刻，开始向导电刷36加偏置。此时，标号L2表示在感光鼓1旋转方向上，导电刷36至显影装置沿感光鼓1外表面的距离(50毫米)，标号V表示感光鼓1外表面的速度(150毫米/秒)。所以，L2/V的值是333毫秒。

在测试中，在每一图象形成周期以后按照下述如图9描述的序列操作图象形成装置，当从时间参考点而言，在-200毫秒，或者-50毫秒处停止向导电刷加偏置时，换句话说，当这样构造图象形成装置，以使向导电刷36所加偏置的状态从开变为关闭的时刻比显影偏置的状态从开变为关闭的时刻所提前的时间不少于L2/V时，显影装置3完全回收从位于磁刷充电装置2的套筒12上的磁粒13中排斥出来的调色剂颗粒。但是，当加至导电刷36的偏置的状态从开变为关闭的时刻是在时间参考点以后100毫秒处时，换句话说，当向导电刷36所加偏置的状态从开变为关闭的时刻比显影偏置的状态从开变为关闭的时刻所提前的时间不高于L2/V时，小量的调色剂颗粒保留在感光鼓1上。

与其中加至导电刷36的偏置保持在关闭状态的情形相比，在向导电刷36加偏置的情形中，感光鼓1或者放电，或者被充正电。所以，充电装置对感光鼓1所充的电压变低。这样，在向导电刷36加偏置的情形中，电势差异ΔV增大，这能够使从充电装置2排斥至感光鼓1上的调色剂颗粒数量增加。所以，对于减少保留在感光鼓1上的调色剂颗粒数量而言，需要这样来构造图象形成装置，以使在关闭显影偏置之前至少L2/V时刻关闭加至导电刷36的偏置，这是因为当停止加显影偏置时，该结构使感光鼓1上与加至导电刷36的偏置状态为关闭的时间相应的区域位于显影位置。

如上述，在该实施方式中，在每一图象形成周期以后，还可以减少已经被从位于磁刷充电装置2中套筒12上的磁粒13中排斥出来的、没有被显影装置3回收而保留在感光鼓1上的调色剂颗粒的数量。

实施方式4

在该实施万式的后旋转序列中，不是使用如图1所示实施方式1中图象形成装置的预曝光灯6，或者如图14所示实施方式3中图象形成装置的导电刷36，而是使用如图1所示实施方式1中、加有正电压的转移装置4(转移充电装置)来重新设置感光鼓1的表面电势。该实施方式中图象形成装置的其它部分的结构，和图象形成装置本身与实施方式1中图象形成装置相同。

图10描述了该实施方式中的后旋转序列，其中充电偏置(AC分量和DC分量)与显影偏置的状态在开状态与关闭状态之间进行切换的时刻与实施方式1中的相同。在该实施方式中，图象形成装置配备了一个包含套筒12的磁刷充电装置，其中套筒12上有混合进入了重量比例为1％残余调色剂颗粒的磁粒13，这与实施方式1中的图象形成装置相同。

参考图10，只要结束了对感光鼓1中外表面上将成为图象形成区域的充电，停止加充电偏置中的AC分量，以排斥混合进入磁粒13中的调色剂颗粒。然后，在一预定时刻再开始加充电偏置中的AC分量。图10中将该时间点定义为时间参考点(0毫秒)。至于停止向转移装置4(转移充电装置)加偏置的时间，测试了三个不同时刻点：-400毫秒，-250毫秒，和时间参考点以后100毫秒。从转移装置至充电装置之间的距离是25毫米。这样来构造该实施方式中的图象形成装置，以使在图象形成期间转移电流为8-15微安。但是，在排斥调色剂颗粒期间以内，必须执行一控制来减少转移电流，使转移电流低于正常值，以防止感光鼓1外表面上的记忆被影响。这样，在该实施方式中的后旋转序列中，执行控制以使转移电流为5微安。

进一步，这样建立控制装置35(CPU)来执行一个控制，以使在显影偏置关闭时刻之前至少L3/V，关闭从转移偏置功率源33向转移偏置4加的偏置。这时，标号L3表示在感光鼓1旋转方向上，从转移装置4至显影装置3沿感光鼓1外表面的距离(115毫米)，标号V表示感光鼓1外表面的速度(50毫米/秒)。所以，L3/V的值是500毫秒。

在上述条件下执行测试时，当在参考时刻以前-400毫秒，或者-250毫秒处，停止向转移装置(转移充电装置)加偏置时，在每一图象形成周期以后，显影装置3完全回收混合进入位于磁刷装置2中套筒12上的磁粒13中的调色剂颗粒。但是，当在参考时刻以后100毫秒处，停止向转移装置4加偏置时，在感光鼓1上保留有少量调色剂颗粒。

从上述描述，可以清楚地看出，在该实施方式中，在每一图象形成周期以后，还可以减少没有被显影装置3回收的、被从位于磁刷装置2中套筒12上的磁粒13中排斥出来的调色剂颗粒的数量。

本发明的前面实施方式是参考黑白图象形成装置来描述的。但是，本发明也适合于全彩色图象形成装置。进一步，根据前面的实施方式，关闭加至充电装置2上的充电偏置中的AC分量，以将调色剂颗粒从充电装置2排斥出去至感光鼓1上。但是，可以不关闭AC分量，而通过与图象形成期间的峰峰电压值相比，减少充电偏置中AC分量的峰峰电压值，来获得相同的效果。

虽然本发明是参考这里公开的结构来描述的，但是并不局限于所提出的细节，并且本发明包括了在本发明的范围以内或者对本发明进行改善的范围以内，本发明的修改或者变化。

Claims (11)

1．一个图象形成装置，包括：

一个图象承载元件，用以承载一个图象；

被提供了电压的充电装置，所述充电装置包括一个与所述图象承载元件相连的磁刷，用以对所述图象承载元件进行充电；

显影装置，用以在一个显影位置，用极性与所述充电装置的充电极性相同的调色剂，对使用所述充电装置的充电功能而形成在所述图象承载元件上的一个静电图象进行显影，在一个调色剂图象中，所述显影装置可以将残余调色剂颗粒从所述图象承载元件中移去；

其中，在所述图象承载元件的某一区域仍然位于所述显影位置时，所述显影装置就停止显影操作，这里所述的图像承载元件已由所述充电装置在当所述充电装置被提供叠加了交流电压和DC电压的振荡电压时充电。

2．如权利要求1的一个装置，其中当所述充电装置对所述图象承载元件上将成为一个图象区域的这样一区域进行充电时，向所述充电装置提供振荡电压。

3．如权利要求2的一个装置，其中当所述图象承载元件上不是图象区域的这样一区域之一位于所述充电装置的一个充电位置时，不向所述充电装置提供所述交流电压。

4．如权利要求3的一个装置，其中当完成了对所述图象承载元件上将成为一个图象区域的这样一区域进行充电时或者以后，交流电压被从开状态切换为关闭状态。

5．如权利要求2的一个装置，其中当所述图象承载元件上将成为图象区域的这样一区域之一位于所述充电装置的一个充电位置时，与当所述图象承载元件上不是图象区域的这样一区域之一位于所述充电装置的一个充电位置时相比，向所述充电装置提供的所述交流电压的峰峰电压值较小。

6．如权利要求2的一个装置，其中当所述显影装置完成了显影操作，所述充电装置对所述图象承载元件上已经位于显影位置的这样一区域进行充电，与当所述充电装置对所述图象承载元件上将成为图象区域的这样一区域进行充电时相比，向所述充电装置提供的所述交流电压的峰峰电压值基本上相同。

7．如权利要求1的一个装置，进一步包括将调色剂图象从所述图象承载元件转移至一个转移材料上的转移装置，和对所述图象承载元件进行放电的放电装置，相对于所述图象承载元件的移动方向而言，该放电装置放置在所述转移装置的下游方向和所述充电装置的上游方向，其中在所述显影装置完成了显影操作之前至少L2/V(秒)所述放电装置停止其放电操作，这里L2(毫米)表示从所述图象承载元件的移动方向测量的该放电装置与所述显影装置之间距离，和V(毫米/秒)表示所述图象承载元件的外表面速度。

8．如权利要求1的一个装置，进一步包括将调色剂图象从所述图象承载元件转移至一个转移材料上的转移装置，和将一个极性与所述充电装置的充电极性相反的电荷加至保留在所述图象承载元件上的残余调色剂的电荷施加装置，相对于所述图象承载元件的移动方向而言，该电荷施加装置放置在所述转移装置的下游方向和所述充电装置的上游方向，其中在所述显影装置完成了显影操作之前至少L2/V(秒)所述电荷施加装置停止施加电压，这里L2(毫米)表示从所述图象承载元件的移动方向测量的该电荷施加装置与所述显影装置之间距离，和V(毫米/秒)表示所述图象承载元件的外表面速度。

9．如权利要求8的一个装置，其中所述电荷施加装置包括一个与所述图象承载元件相互接触的导电刷，并且施加了一个极性与所述充电装置的充电极性相反的DC电压，一个没有DC分量的交流电压，或者叠加了交流电压和DC电压的振荡电压。

10．如权利要求1的一个装置，其中进一步包括将调色剂图象从所述图象承载元件转移至一个转移材料上的转移装置，其中在所述显影装置完成了显影操作之前至少L3/V(秒)停止向所述转移装置施加电压，这里L3(毫米)表示从所述图象承载元件的移动方向测量的该转移装置与所述显影装置之间距离，和V(毫米/秒)表示所述图象承载元件的外表面速度。

11．如权利要求1的一个装置，其中所述图象承载元件包括一个其体电阻率为1×10¹⁰至1×10¹⁴Ohm.cm的表面层。

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