CN1296781C

CN1296781C - 充电部件、充电设备和成像设备

Info

Publication number: CN1296781C
Application number: CNB031231942A
Authority: CN
Inventors: 佐藤浩; 儿玉真隆
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: KR20040021503A; EP1355201A1; US6882814B2; JP2003316115A; KR100539340B1; CN1452026A; US20030219282A1

Abstract

本发明涉及一种充电部件，所述充电部件能够在充电部件与待充电部件形成辊隙并且辊隙处存在有导电性颗粒的状态下对待充电部件进行充电。所述充电部件包括设置在充电部件表面处的弹性泡沫部件。弹性泡沫部件包括单元部分和限定单元部分的单元壁部分。在对应于从所述弹性泡沫部件的表面开始两或三个单元的深度处，所述单元壁部分与单元部分的厚度比不小于2%并且不大于40%。

Description

充电部件、充电设备和成像设备

技术领域

本发明涉及利用导电性颗粒进行充电的充电部件、使用充电部件的充电设备以及利用充电部件或者充电设备作为用于对待充电的部件进行充电的装置的成像设备。

背景技术

图10是一种常规成像设备的示例的示意性截面图。在示例中的成像设备是一种电子照相激光束打印机。

参见图10，该成像设备包括作为图像承载部件的感光鼓1，感光鼓1以预定的圆周速度沿着箭头 a所示的顺时针方向被转动驱动。

该设备还包括作为充电部件的导电性弹性充电辊20。充电辊20以预定的压力与感光鼓1邻接并且利用感光鼓1使充电辊20转动。充电辊20和感光鼓1之间形成邻接部分(充电辊隙)S1。

预定的充电偏压(例如，大约1-2kV的直流电压或者施加有交流偏压的直流电压)从电源13被提供到充电辊20，从而使感光鼓1的表面被均匀地接触充电并具有预定的极性和预定的电势。

利用从曝光装置(激光扫描器)8a经反射部件8b和曝光窗6a发出的激光束L1使感光鼓1的均匀充电的表面经受扫描曝光，从而使静电潜像形成在感光鼓1上。

利用显影设备3使静电潜像显影成为调色剂图像。

显影设备3包括形状为中空圆柱形并作为显影剂承载部件的非磁性显影套筒3a和结合在显影套筒3a中的具有多个磁极的磁体辊3c。显影套筒3a设置在显影设备3的一个开口部分处同时面对着感光鼓1，显影套筒3a沿着箭头所示的逆时针方向显影套筒3a被转动地驱动。以不可转动的方式固定磁体辊3c。附图标记7表示与显影设备3相邻设置的显影剂容器并且装有作为显影剂t的磁性调色剂。显影剂容器7接连地将调色剂供给到显影设备3。显影剂容器7中装有显影剂搅动部件10。装在显影设备3中的调色剂在磁体辊3c的磁力作用下被吸附并承载到显影套筒3a的表面上，从而通过显影套筒3a的转动来传送调色剂。显影设备3还包括用于将调色剂层厚度调节到预定厚度同时对调色剂进行适当充电的调节刮刀3b。预定显影偏压(例如，施加有交流偏压的直流电压)从电源11被供给到显影套筒3a上，从而利用由显影套筒3a携带和传送的调色剂使感光鼓1上的静电潜像在显影部分D显现(显影)，显影部分D是显影套筒3a和感光鼓1之间的相对部分。

形成在感光鼓1上的调色剂图像以预定的控制时限连续地被静电转印到从供纸部分(未示出)供给到感光鼓1和转印辊4之间的邻接部分(转印部分)T的记录介质(转印介质)P上。由电源12为转印辊4提供预定的转印偏压。

经过调色剂图像转印后的转印介质P在转印部分T处与感光鼓1的表面分离以被输送到定影装置9，调色剂图像在定影装置9中被定影在转印介质P上，接着转印介质P从成像设备排出。

在转印介质被分离后，利用清洁设备5的清洁刮刀5a去除留在感光鼓1表面上的转印残留调色剂以提供一个清洁的表面，从而可使其重复成像。附图标记5b表示收集片。

在该示例中的打印机是处理盒可拆卸地安装的打印机。特别是，包括感光鼓1、充电辊2、包括显影剂容器7的显影设备3以及清洁设备5的四个处理设备被整体承载在一个紧凑单元中以构成处理盒15，处理盒15可拆卸地和可更换地安装在成像设备的主体上。

为了提供尺寸更小的处理盒15，人们已经提出了使用无清洁装置系统(即，将清洁设备5从处理盒15中去除并且显影设备3被设计成能够在显影的同时回收转印残留调色剂的形式)的成像设备。

该无清洁装置系统不仅能够减小处理盒的尺寸而且不会排出废调色剂，因此有利于环境保护。

在这种情况下，以同时显影和回收的方式(即，采用利用弹性显影辊的所谓接触显影以利用弹性显影辊进行显影同时回收转印残留调色剂)构成无清洁装置系统已经是公知的。

另外，如果使用直接注入充电机构以对图像承载部件进行充电处理，那么不会产生离子，这样由于不难排出产物，因此使用直接注入充电机构是有利。例如，美国专利US 6128456披露了一种直接充电机构，其中，导电性颗粒被包含在显影剂中并且与调色剂一起从显影装置被供给到图像承载部件，接着导电性颗粒附着在充电部件上。另外，直接充电机构与无清洁装置系统结合使用，这样有利于环境保护和减小处理盒的尺寸。

在美国专利US 6128456中使用的导电性颗粒是有助于直接注入充电系统中充电的颗粒，并且至少存在于接触充电部件和待充电的部件之间的邻接部分(充电辊隙)处，从而实现稳定的注入充电。

特别是，在导电性颗粒存在于接触充电部件和待充电的部件之间的充电辊隙中的状态下使待充电的部件接触充电。由于导电性颗粒存在于充电辊隙中，因此不仅能够利用导电性颗粒的润滑作用容易使待充电的部件相对于接触充电部件处于接触移动状态，而且能够使接触充电部件以高频率通过导电性颗粒与待充电部件紧密接触。因此，在充电辊隙中，待充电部件的移动表面与导电性颗粒均匀摩擦，从而能够使接触充电部件与待充电部件之间保持紧密接触状态和接触阻力。因此能够实现均匀性和充电性能极好的直接注入充电，从而直接注入充电在利用上述接触充电部件对待充电部件进行接触充电中占据主要位置。

如上所述，充电部件的弹性层最好具有紧密接触性能。在该方面，一种单元敞开的海绵辊被认为适用于充电部件。

但是，在单元敞开的海绵辊用于无清洁装置系统中时，纤维性纸粉的积累量会随着打印纸数量的增大而增大，从而会出现包含作为芯的纸粉的转印残留调色剂块，从而会导致充电失效。

另一方面，如果单元完全封闭的海绵辊用作充电辊，那么海绵辊的表面具有不均匀的泡沫部分，从而不能为待充电部件提供紧密接触状态，导致充电失效。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种利用导电性颗粒进行均匀充电的充电部件以及包括该充电部件的充电设备和成像设备。

本发明的另一个目的在于，提供一种能够使导电性颗粒与待充电部件紧密接触的充电部件以及包括该充电部件的充电设备和成像设备。

本发明的另一个目的在于，提供一种能够在泡沫部件上均匀地涂覆导电性颗粒的充电部件以及包括该充电部件的充电设备和成像设备。

本发明的另一个目的在于，提供一种适用于注入充电系统的充电部件以及包括该充电部件的充电设备和成像设备。

根据本发明的一个方面，提供一种充电部件，所述充电部件能够在充电部件与待充电部件形成辊隙并且辊隙处存在有导电性颗粒的状态下对待充电部件进行充电，所述充电部件包括：

设置在充电部件表面处的弹性泡沫部件，弹性泡沫部件包括单元部分和限定单元部分的单元壁部分，其中，在对应于从所述弹性泡沫部件的表面开始两或三个单元的深度处，所述单元壁部分与单元部分的厚度比不小于2％并且不大于40％。

如本发明一个方面所述的部件，其中，在所述充电部件和待充电部件之间的间隙形成之后、从所述充电部件的表面看到的连接单元部分的间隙与在所述充电部件和待充电部件之间的间隙形成之前从所述充电部件的表面看到的连接单元部分的间隙相比是减小的。

如本发明一个方面所述的部件，其中，连接单元部分的间隙的面积与每一个单元部分的投影面积之间的比率不小于5％并且不大于50％。

如本发明一个方面所述的部件，其中，所述充电部件的微硬度为12-16度。

如本发明一个方面所述的部件，其中，所述导电性颗粒的体积电阻率不大于10¹²欧姆·厘米。

如本发明一个方面所述的部件，其中，所述导电性颗粒的颗粒尺寸不大于3微米。

如本发明一个方面所述的部件，其中，所述部件以不同于在辊隙中的待充电部件的圆周速度的圆周速度运动。

如本发明一个方面所述的部件，其中，所述部件采用辊的形式并且以与在辊隙中的待充电部件的运动方向相反的方向转动。

如本发明一个方面所述的部件，其中，所述部件具有设置在所述弹性泡沫部件内的电极，所述电极被供有电压。

从下面结合附图对本发明的优选实施例的详细描述中可以明显地看出本发明的这些和其它目的、特征和优点。

附图说明

图1是本发明所涉及的成像设备的示意性截面图。

图2和图3分别是表示调色剂和导电性颗粒在显影部分处朝向感光鼓表面上的图像部分和无图像部分电跃迁的状态的示意图。

图4是由SEM或者视频微型摄象机所取得的关于作为充电部件的海绵辊的在其纵向上用切割装置或者刀线性地切割的表面截面的照片示意图。

图5是用于说明试验观察当使海绵辊抵靠在感光鼓上时单元壁压靠在感光鼓上的状态的方法的示意图。

图6(1)是海绵辊表面在抵靠感光鼓之前的照片的示意图；以及图6(2)是海绵辊表面在抵靠感光鼓之后的照片的示意图。

图7是海绵辊表面在玻璃板没有抵靠在海绵辊表面上的状态下的示意性截面图。

图8是海绵辊表面在玻璃板抵靠在海绵辊表面上的状态下的示意性截面图。

图9是当海绵辊抵靠在感光鼓上时在邻接部分处的海绵辊表面的示意性放大截面图。

图10是常规成像设备的示意性截面图。

具体实施方式

图1示意性地示出了本发明所涉及的成像设备的一个实施例，该成像设备包括作为用于对图像承载部件充电的充电装置的利用导电性颗粒的接触注入充电装置，该成像设备是具有无清洁装置系统的电子照相激光束打印机。

在图1中，与图10中所示的相同的部件和装置利用与图10中所示的相同的附图标记表示，并且省略对其的重复性描述。

(1)成像设备概述

在该实施例中的电子照相激光束打印机(成像设备)与图10中所示的不同之处在于下面所述的(a)至(e)各个方面。

(a)去除了清洁设备(无清洁装置系统)。

(b)接触充电部件是表面预先涂覆有导电性颗粒40的海绵辊2。

(c)海绵辊2被设计成这样的形式，即，使海绵辊2能够在其与感光鼓1之间的邻接部分(辊隙)S1处以预定的圆周速度差相对于感光鼓的转动方向a沿着转动方向c反向移动。

(d)仅在海绵辊2上施加直流电压以作为充电偏压。

(e)导电性颗粒40预先与在显影设备3的显影容器7中的显影剂(调色剂)t以预定比例混合。

1)充电

对于在使用者使用前的新的处理盒15，作为充电部件的海绵辊2涂覆有导电性颗粒40。因此，即使在处理盒处于初始阶段，导电性颗粒40存在于作为需要被海绵辊2充电的部件的感光鼓(图像承载部件)1的邻接部分S1处，从而通过使带有由电源13提供的预定充电偏压(-600V的直流电压)的包含作为电极的芯金属2a的海绵辊2与感光鼓1接触，以使使感光鼓1的表面可被均匀地充电而具有大约-600V的暗区电势(Vd)。

另一方面，在图10中所示的常规设备中，作为接触充电部件的充电辊20通常被提供施加有交流偏压的直流电压(直流/交流叠加电压)以对感光鼓表面进行稳定地充电，从而防止由于充电失效而产生诸如砂质图像(调色剂颗粒跳到并且附着在白色背景上的现象)的图像缺陷。但是，如上所述，在这样的一种基于排出的充电机构中必然出现排出产物在理论上是不可能的。

在该实施例中，如上所述，仅使用直流电压，从而能够在不产生排出产物的情况下对感光鼓表面充电。

在下面出现的部分(2)中将对作为接触充电部件的海绵辊2进行详细描述。通过在芯金属2a上形成介质电阻层2b和挠性泡沫部件来制备海绵辊2。

海绵辊2的转动方向c是位于海绵辊2和感光鼓1之间的邻接部分S1处的转动方向 a的相反方向。以相对于感光鼓1的转动速度的圆周速度差的150％的速度使海绵辊2转动，存在于感光鼓1表面上的大量导电性颗粒40被刮离感光鼓表面。因此，能够使海绵辊表面带有从显影套筒3a(后面将描述的)供给到感光鼓1表面的导电性颗粒40，从而利用存在于海绵辊2和感光鼓1之间的导电性颗粒40实现直接注入充电。

直接注入充电的充电性能取决于待充电部件的圆周速度和充电部件的圆周速度之间的比值，从而在正转模式下增大充电部件的转数以获得当与反转模式相比时与在反转模式下相同的圆周速度比。这里，用下列公式表示圆周速度比：

圆周速度比(％)＝[(充电部件圆周速度-待充电部件的圆周速度)/待充电部件的圆周速度]×100

当充电部件表面在辊隙处以与待充电部件表面相同的方向移动时，充电部件圆周表面是正值。

圆周速度比最好不小于120％。

2)曝光

如上所述，利用从曝光装置8a经反射部件8b和曝光窗6a发出的激光束L1照射感光鼓1表面以使静电潜像形成在感光鼓1的表面上。在该实施例中，在利用激光束L1均匀照射感光鼓表面的情况下，感光鼓1的表面电势被设定为亮区电势(VL＝-150V)。

3)显影

显影设备3包括与感光鼓1保持300微米间距的作为显影剂承载部件(调色剂承载部件)的显影套筒3a、刮刀3b、装在显影套筒3a内的磁体辊3c、用于为显影套筒3a提供能量的电源11等。显影套筒3a包括涂覆有涂层材料的粗铝管，涂层材料包括粘结剂(丙烯酸树脂)以及设置在粘结剂中的颜料和用于为显影套筒表面提供适合的粗糙度的粗糙剂(球形碳颗粒：颗粒尺寸＝10微米，密度＝2.0克/立方厘米)。

用作粗糙剂的球形碳颗粒可以这样的方式被制备，即，利用机械化学方法在树脂(诸如酚醛树脂、萘树脂、呋喃树脂、二甲苯树脂、苯乙烯聚合物、苯乙烯-二乙烯基苯聚合物或者聚丙烯腈)的球形颗粒表面上涂覆大量中间相沥青，在氧化气氛中对经过涂覆的颗粒进行热处理并且在惰性气氛中或者在真空状态下固化以进行碳化和/或石墨化，从而获得导电性球形碳颗粒。最好利用石墨化的方法制备这样获得的球形碳颗粒，这是因为使所得到的球形碳颗粒的涂层部分进一步结晶以提高导电性。在该实施例中，显影套筒的测得的表面粗糙度(Ra)为1.4微米。

这里，在该实施例中，调色剂承载部件的表面粗糙度Rz相当于由基于JIS表面粗糙度(JIS B0601)的表面粗糙度测量计(“Surf coderSE-30”，由K.K.Kosaka Kenkyusho制造)测量的中心线平均粗糙度。

特别是，对于包括在轴线方向上的调色剂承载部件的3个点乘以其在圆周方向上的4个点的12个点，从其中采样获得在轴线方向上具有2.5毫米测量间隔的部分并且对该部分进行测量以根据在采样部分的垂直密封方向上的高度值通过计算来确定表面粗糙度Rz。

通过显影套筒3a的旋转驱动，显影容器7内的包含导电性颗粒40的调色剂t被运载到感光鼓1上。显影套筒3a的转动方向b相对于感光鼓1的转动方向 a是正向的，并且以相对于感光鼓1的圆周速度的120％的圆周速度比旋转驱动显影套筒3a。

用于对显影套筒3a上的调色剂进行调节和充电的调节刮刀3b是由1.1毫米厚的聚氨酯橡胶板制成的并且以大约49N/m的线性压力抵靠在显影套筒3a上，从而作为调色剂的主要成分的苯乙烯树脂被摩擦，从而充有负电。

在该实施例中，包括1.2kV的交流电压和-450V的直流电压的叠加电压从电源11供给到显影设备3的显影套筒3a以利用输送到感光鼓1表面的充有负电的调色剂t使静电潜像在感光鼓1上显影。

在该实施例中，在100重量份的作为调色剂主要成分的苯乙烯树脂中加入2重量份的用于促进调色剂充电的二氧化硅和2重量份的作为导电性颗粒40的导电性氧化锌颗粒(体积电阻率：10⁶ohm.cm，包括二次聚集体的平均颗粒尺寸：3微米)。

利用装有液体模块的激光衍射型颗粒尺寸分布测量设备(ModelLS-230，由Coulter，Co.制造)在0.04-2000微米的测量范围中测量用于本发明中的导电性颗粒(导电性细粉末)的平均颗粒尺寸和颗粒尺寸分布。

特别是，在10cc的纯水中加入微量表面活性剂，并且将10mg的采样导电性细粉末(导电性颗粒)加入其中，接着利用超声波分散装置(超声波均化器)使之分散10分钟。接着，90秒进行一次测量。根据测量结果，可计算体积平均颗粒尺寸。

另外，利用压片方法结合标准化进行导电性细粉末的体积电阻率的测量。

特别是，将大约0.5克的粉末样本放入到底面积为2.26平方厘米的圆筒形容器中并且在施加15kg压力的条件下为粉末样本提供上下电极之间的100V电压以测量电阻率的数值，接着进行标准化以确定体积电阻率。

作为外部添加剂的导电性颗粒40具有低的电阻率并且趋于表现一种弱正充电性，从而如图2和图3中所示，在施加800V的缩小电压(即，|Vmin-Vd|＝|200V-(-600V)|)的条件下外部添加剂仅从显影套筒3a跃迁到感光鼓1的无图像区域。另外，一部分外部添加剂附着在调色剂上，从而在施加850V的恒定电压(即，|VL-Vmax|＝|-150V-(-1000V)|)的条件下外部添加剂从显影套筒3a跃迁到感光鼓1的图像区域。

跃迁到感光鼓1上的这些导电性颗粒40表现出远低于调色剂颗粒的电阻率并且导电性氧化锌颗粒(作为导电性颗粒40)表现出上述的正充电性，从而大多数导电性颗粒40仍然保持在感光鼓1上并且不会由于施加正极性的转印偏压而使它们被转印到转印介质上。因此，通过将足量的导电性颗粒40提供到海绵辊2上能够实现直接注入充电。

4)转印

接着，将极性与调色剂图像的极性相反的电压供给到转印辊4上，从而使形成在感光鼓1上的调色剂图像被转印到作为记录介质的转印介质P上。

5)定影

其上在转印部分T处转印有调色剂图像的转印介质P与感光鼓1的表面分离并被输送到定影装置9。利用定影装置使调色剂图像被定影在转印介质P上，接着转印介质P从成像设备排出。

6)显影的同时进行清洁

在该实施例中的打印机是没有使用清洁装置的无清洁装置系统，从而没有利用清洁装置去除在运载于感光鼓1上的调色剂图像被转印到转印介质P上后留在感光鼓1的转动表面上的转印残留调色剂而是利用感光鼓1的转动使转印残留调色剂经海绵辊2被输送到一个显影区域。在该显影区域处，根据在显影的同时进行清洁的方法(调色剂回收方法)利用显影套筒3a回收转印残留调色剂。

(2)海绵辊2

下面，将对在该实施例中利用导电性颗粒40进行接触充电的作为充电部件的海绵辊2进行详细描述。

通过形成作为一个被供有电压的电极的弹性层2a来制备海绵辊2。弹性层2b包括橡胶(诸如EPDM)、导电性颗粒(诸如碳黑)、硫化剂、发泡剂等，并且通过挤压和加热以辊状的形式形成在芯金属2a上，接着进行表面抛光以制备海绵辊2。

海绵辊2具有由抛光处理所得到的不平表面并且是由海绵橡胶单元部分和用于分隔单元部分的单元壁部分构成的。可通过适当地选择硫化剂、发泡剂和/或加热装置将包括单元部分和单元壁的海绵辊2的表面状态变为各种状态。另外，为了为不平表面提供网状结构，可利用通过洗脱剂对混合在聚合物中的低分子物质进行洗脱的方法或者通过抛光、蚀刻等对非泡沫部件进行表面处理的方法。

在利用对橡胶发泡和氧化来形成具有网状结构的弹性层的情况下，可通过适当地选择发泡剂和硫化催化剂的类型、发泡条件、硫化条件等形成具有预定单元边缘长度的网状结构。

例如，在使橡胶的固化反应进行到一定程度的阶段，即，在橡胶具有高粘性的状态下，发泡剂被热分解以产生大量气体，从而形成小的单元。另外，利用蒸气加热来进行发泡处理，能够在施加水蒸气压力的条件下减小泡沫的尺寸，从而形成多个小单元。

在通过对EPDM橡胶(乙烯丙烯橡胶)进行发泡的情况下，特别合适的是，利用偶氮二酰胺作为发泡剂，利用噻唑基化合物和基于二硫代氨基甲酸盐的化合物作为硫化催化剂，用硫磺作为硫化剂。另外，此时，合适的是噻唑基化合物的量和基于二硫代氨基甲酸盐的化合物的量是每100重量份的EPDM橡胶的3-5重量份。

该泡沫部件的比重最好在0.2-0.6范围内以提供15-60毫米/平方毫米的单元边缘长度。

另外，通过增大发泡比率，可减小辊的硬度，从而能够保证利用海绵辊2对待充电部件(感光鼓1)充电所需的辊隙宽度，因此能够提高充电效率。但是，当发泡比率过度增大时，海绵辊的形成强度不足，从而易于产生变形，降低充电性能。因此，发泡比率最好不小于1.5并且不大于5。

利用发泡之前和发泡之后的比重(克/立方厘米)根据下列公式计算发泡比率：

发泡比率＝(发泡之前的比重)/(发泡之后的比重)

重要的是，使海绵辊2用作电极，因此需要海绵辊2不仅具有允许处于充分接触状态的弹性，而且具有足够低的电阻以对待充电的移动部件进行充电。但是，另一方面，需要在诸如针孔的有缺陷的部分存在于待充电部件的情况下防止电压泄漏的出现。因此，当电子照相感光部件用作待充电部件时，最好，海绵辊2具有10⁴-10⁷欧姆的电阻以达到足够的充电性能和抗泄漏性能。

海绵辊2最好具有10-30度的ASKER-C硬度，这是因为，如果硬度太低，那么海绵辊2的形状不稳定会降低接触性能，如果硬度太大，不仅不能保证充电辊隙S1，而且海绵辊2与感光鼓表面的显微接触状态会变差。

在该实施例中，ASKER-C硬度用于评价整个海绵辊的软度并且利用作为能够测量橡胶硬度的硬度测量计的ASKER-C硬度测量计(由Kobunshi Keiki K.K.制造)来测量ASKER-C硬度。提供测量硬度为10-30度的ASKER-C硬度能够为感光鼓提供足够的辊隙。

可利用通过使用于电阻控制的导电性物质(诸如碳黑或者金属氧化物)分散在橡胶成分(诸如EPDM(乙烯丙烯橡胶)、聚氨酯橡胶、NBR(丁腈橡胶)、硅橡胶、IR(丁基橡胶)等)中制备的橡胶层作为海绵辊2的弹性层2b。另外，还能够利用离子导电材料在不特别分散导电性物质的情况下进行电阻控制。另外，也可通过使金属氧化物与离子导电材料混合进行电阻控制。

为了使海绵辊2与感光鼓1之间的抵靠稳定，需要海绵辊2的表面具有预定的软度。该软度主要是通过由上述生产方法制备的微小单元结构提供的，但在很大程度上也受到橡胶材料的影响。

因此，在该实施例中，使用EPDM作为橡胶材料，从而使所获得的海绵辊2具有适合于橡胶材料的软度。同时，可利用上述生产方法为海绵辊表面提供微小的单元。因此，不仅能够获得足够小的单元壁部分的厚度，而且还能够获得类似于具有弹性的微小刷的性能。

当利用微硬度测量计(“MD-1”，由Kobunshi Keiki K.K.制造)测量用于该实施例中的海绵辊2表面的橡胶硬度时，测得的橡胶硬度约为14度。该数值是在海绵辊2的纵向上和圆周方向上的任意10个点的平均值。测量的数值表现了在14±2度的范围内的小偏差。这归因于上述单元结构和橡胶材料的使用。因此，能够在微小的水平上使海绵辊2抵靠在感光鼓1上。如上所述，根据12-16度的微硬度使充电部件表面硬度变软，从而使充电部件与待充电部件的抵靠状态均匀化。因此，能够进一步提高待充电部件的充电性能。

微硬度测量计适于测量小尺寸试样或者薄的试样，这样，在该实施例中采用微硬度测量计作为用于评价海绵辊2的表面层的软度的装置。

利用上述方法制备的海绵辊2被表面抛光以具有最终的表面形状。

如上所述，用于该实施例中的海绵辊2是很软的并且具有微小的单元结构。因此，对于作为最终步骤的表面抛光，不应该进行这样的能够观察到抛光表面的粗抛光。

下面将对作为本发明的一个特征的用于海绵辊2中的弹性泡沫部件的单元壁进行描述。

对于其变化，首先，利用切割装置或者刀沿着纵向线性地切割海绵辊2的表面，接着利用SEM或者微型摄像机拍照。图4是所得到的照片的示意图。参见图4，平行于海绵辊2的产生线从辊表面以相当于两个或者三个单元的深度画出直线X。在该直线X上，取20-30个单元并且计算单元部分的总长度LA(LA＝La+Lb+Lc+...)。此时，当利用L表示测量产生线时，单元壁部分的总厚度LB由等式：BL＝L-LA表示。因此，单元壁部分的总厚度与单元部分的总直径之间的比率(厚度比)Rs由等式：Rs＝LB/LA表示。

在该实施例中，弹性泡沫部件显示出大约30％的Rs(单元壁部分的总厚度与单元部分的总直径之间的厚度比(比率))，从而能够提供相对于单元部分直径为足够薄的单元壁部分。

当使所得到的海绵辊2抵靠在感光鼓1上时，单元壁足够薄，从而受到感光鼓1的压迫以进一步使海绵辊2与感光鼓1的抵靠状态均匀化。

如果充电部件(海绵辊2)的弹性泡沫部件的比率Rs小于2％，那么单元壁变薄并且难以保持单元形状。

如果比率Rs大于40％，那么不能紧密地将导电性颗粒涂覆在由弹性泡沫部件所构成的充电部件表面上。

因此，比率Rs最好不小于2％并且不大于40％。

为了实现对待充电部件的均匀和稳定的注入充电，需要使直接抵靠在待充电部件上的单元壁部分较薄，即，增大每单位面积的接触面积以提高充电性能。另外，通过使表现为紧密接触性能的单元部分的内表面均匀地涂覆有导电性颗粒，能够使待充电部件均匀地充电。

现将参见图5对试验性观察这样一种状态的方法进行描述。

参见图5，附图标记60表示装有变焦透镜(“VH-Z150”)(倍数：200)的视频显微镜(“KEYENCE VH-6300”)。在大约800g的总载荷作用下将玻璃板50抵靠在用于该实施例中的海绵辊2上。

参见图6(1)，由于辊表面的抛光，因此可以确认薄单元壁破裂。但是，通过观察，能够基本上确认单元形状，并且图中A表示一个单元。另外，在该实施例中的单元结构不是完全封闭的单元结构，而表现出一种使一个单元(部分)与另一个单元(部分)相连的连通特征。因此，使上部单元与下部单元相连的一些点(间隙)B被确认为暗(黑)影。

这样的间隙面积与在海绵辊2的表面处的单元壁部分的表面积之间的面积比最好不小于5％并且不大于50％。在图6(1)中，从大颗粒开始按照尺寸顺序选取20-30个单元(由于外形大的单元在其中心处破裂的可能性增大)，并且测量每一个单元的投影面积A和间隙(一个单元部分与相邻单元部分相连的通道)的面积B以获得它们之间的比率的平均值。

每一个单元的间隙比率＝(间隙面积B/每一个单元的投影面积A)×100

对测量的单元的间隙比率的数值取平均值(平均间隙比率)。

但是，如上所述，由于抛光而使薄单元壁部分破裂，因此难以精确地掌握单元形状。另外，在该实施例中的电泡沫部件具有足够薄的单元壁部分，因此也可通过忽略在表面照片(例证)中的单元壁部分厚度确定每一个单元的间隙比率作为每单位面积的间隙的面积比。

每一个单元的间隙比率＝(间隙面积B/在辊表面处的任意区域的面积S)×100

在辊表面处的任意区域包括至少100个单元，并且对两个或者多个这样的任意区域进行测量以获得其平均值。

在该实施例中，以上述方式计算所得到的每单位面积的平均间隙比率大约为20％。因此，能够防止纸粉积累同时保持适合的颗粒固定能力。

在该实施例中，利用视频显微镜获取表面照片，但是如果由于表面抛光而难以观察单元形状，也可使用SEM。

参见图6(2)，当使玻璃板50抵靠在海绵辊2上时，间隙在玻璃板50的压力作用下被单元壁部分充满。因此，确认单元壁部分与玻璃板表面紧密接触。即使在这种情况下，由于以上述方式的计算，因此每单位面积的平均间隙比率大约为10％。

图7是海绵辊2在玻璃板50没有抵靠在海绵辊表面上的状态下的示意性截面图。

参见图7，从方向P观察，由于外单元和内单元没有在单元部分的开口部分A处相互连接，因此没有观察到间隙。另一方面，在开口部分B处，外单元与内单元相通以观察间隙。另外，分别在开口部分C和D处，尽管外单元和内单元没有相互连接，但是可以观察到，单元壁部分形成朝向邻接表面的开口(观察方向P)。

图8是海绵辊2在玻璃板50抵靠在海绵辊表面上的状态下的示意性截面图。

参见图8，在抵靠后的开口部分A′、B′、C′、D′分别对应于图7所示的在抵靠前的开口部分A、B、C、D。

在开口部分A′处，单元壁部分朝向单元部分的内部弯曲，以增大与抵靠表面的接触区域(观察方向P)。在开口部分B′处，没有观察到在抵靠前所观察到的间隙(图7)。这是因为，如上所述，在开口部分处的单元壁部分朝向单元部分的内部弯曲以充填间隙并且与玻璃板表面紧密接触。另外，在开口部分C′处，较短的单元壁部分在压力作用下变形以与玻璃板表面紧密接触。在开口部分D′处，单元壁部分朝向单元部分的外部弯曲以增大与邻接表面接触的区域。

换言之，通过上述观察，能够确认，用于该实施例中的海绵辊2表现出与邻接表面紧密接触的性能。

图9是当海绵辊2抵靠在感光鼓1上时在邻接区域附近的示意性放大截面图。

参见图9，海绵辊2具有连通性能，以使海绵辊表面具有如在单元B中所示的间隙。导电性颗粒40均匀地附着在海绵辊2的表面上并且进入具有如在单元B中所示的间隙的单元的内单元部分。因此，提高了海绵辊2的运载颗粒的性能以加强充电性能。另外，海绵辊2没有与在具有开放单元结构(其中的单元相互连接)的辊中类似的过大的间隙，因此能够抑制纤维质纸粉(粉末)累积的出现以及由于纸粉累积而产生的转印残留调色剂结块。另外，单元壁部分足够薄，从而通过在800g的载荷作用下(总压力)对海绵辊2施压能够使间隙被单元壁充填以使海绵辊2抵靠在感光鼓1上，从而提高了海绵辊2的表面均匀性。因此，间隙被填塞同时保持了运载颗粒的性能，从而能够提供抵靠在感光鼓1上的均匀接触表面，以进一步有效地提高均匀充电性能。

如上所述，充电部件的表面最好具有不小于5％并且不大于50％的间隙比率Rs(间隙面积与单元表面积的比率)。因此，在本发明中，弹性泡沫部件不是由完全封闭的单元结构构成的，而是具有这样的单元结构，即，在相邻单元之间具有连接部分(单元连通性能)。基于这样的单元连通性能，海绵辊表面具有不小于5％并且不大于50％的间隙比率Rs。通过将间隙比率Rs设定在5％至50％范围内，能够抑制纤维质纸粉的累积以及由于纸粉累积而产生的转印残留调色剂结块的出现，如在开放单元的辊中观察的，同时适当地保持直接注入充电所需的导电性颗粒的量。

(其他方面)

1)在上述实施例中，成像设备用作激光束打印机，但是也可用作其他的成像设备，诸如电子照相复印机、传真机、文字处理器等，或者图像显示设备，诸如电子复制板。另外，本发明所涉及的成像设备不限于无清洁装置类型的设备。

2)用于形成静电潜像的曝光装置不限于如在上述实施例中所述的数字方式形成潜像的激光束扫描曝光装置，也可为其他装置，诸如常规的模拟图像曝光装置和包括LED的发光装置。可应用任何能够形成与图像数据相对应的静电潜像的装置，诸如发光装置的组合，带有液晶闸板的荧光灯。

在静电记录设备的情况下，作为待充电部件的图像承载部件是静电记录介电体。在这种情况下，介电体的表面被均匀地充有预定的极性和预定的电势，接着利用电荷去除装置(诸如电荷去除针阵列或者电子枪)选择性地去除电荷，从而利用书写形成目标静电潜像。

3)图像承载部件不限于鼓型，也可为环形带类型、具有一个端部的带型、片型等。

4)接触充电部件不限于辊型，也可是环形带型、或具有一个端部的带型。

5)上述实施例中所用的显影设备是反向显影类型，但不限于此。也可采用正常显影类型的显影设备。

一般说来，静电潜像的显影方法可粗略地分为四种类型，包括：一种单成分非接触显影方法，其中，涂覆在用于非磁性调色剂的显影剂承载部件(诸如具有刮刀的套筒等)上的调色剂或者在磁力作用下涂覆在用于磁性调色剂的显影剂承载部件上的调色剂以非接触的方式被输送和施加在图像承载部件上以使静电潜像显影；一种单成分接触显影方法，其中，以上述方式涂覆在显影剂承载部件上的调色剂以接触的方式被施加在图像承载部件上以使静电潜像显影；一种两成分接触显影方法，其中，通过使调色剂颗粒与磁性载体混合而制备的两成分显影剂以接触的方式被输送和施加在图像承载部件上以使静电潜像显影；以及一种两成分非接触显影方法，其中，两成分显影剂以非接触的方式被施加在图像承载部件上以使静电潜像显影。对于本发明，这四种类型的显影方法都可应用。

6)转印装置不限于转印辊，也可改为使用带、电晕放电等的转印装置。另外，除了单色图像以外，也可使用中间转印部件(被临时转印的部件)，诸如转印鼓或者转印带，用于通过多次转印操作形成多色或者全色图像的成像设备中。

7)本发明中所用的充电部件或者充电设备不限于对成像设备的图像承载部件(电子照相感光部件、静电记录介电体等)充电的装置，也可广泛地适于用作用于待充电部件的电荷处理装置(包括电荷去除装置)。

Claims

1.一种充电部件，所述充电部件能够在充电部件与待充电部件形成辊隙并且辊隙处存在有导电性颗粒的状态下对待充电部件进行充电，所述充电部件包括：

设置在所述充电部件的表面处的弹性泡沫部件，所述弹性泡沫部件包括单元部分和限定单元部分的单元壁部分，其中，在对应于从所述弹性泡沫部件的表面开始两或三个单元的深度处，所述单元壁部分与单元部分的厚度比不小于2％并且不大于40％。

2.如权利要求1所述的部件，其特征在于，在所述充电部件和待充电部件之间的间隙形成之后、从所述充电部件的表面看到的连接单元部分的间隙与在所述充电部件和待充电部件之间的间隙形成之前从所述充电部件的表面看到的连接单元部分的间隙相比是减小的。

3.如权利要求1所述的部件，其特征在于，连接单元部分的间隙的面积与每一个单元部分的投影面积之间的比率不小于5％并且不大于50％。

4.如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述充电部件的微硬度为12-16度。

5.如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述导电性颗粒的体积电阻率不大于10¹²欧姆·厘米。

6.如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述导电性颗粒的颗粒尺寸不大于3微米。

7.如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述部件以不同于在辊隙中的待充电部件的圆周速度的圆周速度运动。

8.如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述部件采用辊的形式并且以与在辊隙中的待充电部件的运动方向相反的方向转动。

9.如权利要求1所述的部件，其特征在于，所述部件具有设置在所述弹性泡沫部件内的电极，所述电极被供有电压。

10.一种充电设备，包括：

充电部件，所述充电部件能够在与待充电部件形成辊隙并且辊隙处存在有导电性颗粒的状态下对待充电部件进行充电，

其中，所述充电部件包括：设置在所述充电部件表面处的弹性泡沫部件，所述弹性泡沫部件包括单元部分和限定单元部分的单元壁部分，在对应于从所述弹性泡沫部件的表面开始两或三个单元的深度处，所述单元壁部分与单元部分的厚度比不小于2％并且不大于40％。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，在所述充电部件和待充电部件之间的间隙形成之后、从所述充电部件的表面看到的连接单元部分的间隙与在所述充电部件和待充电部件之间的间隙形成之前从所述充电部件的表面看到的连接单元部分的间隙相比是减小的。

12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，连接单元部分的间隙的面积与每一个单元部分的投影面积之间的比率不小于5％并且不大于50％。

13.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述充电部件的微硬度为12-16度。

14.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述导电性颗粒的体积电阻率不大于10¹²欧姆·厘米。

15.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述导电性颗粒的颗粒尺寸不大于3微米。

16.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述充电部件以不同于在辊隙中的待充电部件的圆周速度的圆周速度运动。

17.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述充电部件采用辊的形式并且以与在辊隙中的待充电部件的运动方向相反的方向转动。

18.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述充电部件具有设置在所述弹性泡沫部件内的电极，所述电极被供有电压。

19.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述待充电部件能够承载图像，并且待充电部件和所述充电设备被设置在能够以可拆卸的方式安装在成像设备的主体中的处理盒中。

20.一种成像设备，包括：

能够承载图像的待充电部件；以及

21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，在所述充电部件和待充电部件之间的间隙形成之后、从所述充电部件的表面看到的连接单元部分的间隙与在所述充电部件和待充电部件之间的间隙形成之前从所述充电部件的表面看到的连接单元部分的间隙相比是减小的。

22.如权利要求20所述的设备，其特征在于，连接单元部分的间隙的面积与每一个单元部分的投影面积之间的比率不小于5％并且不大于50％。

23.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述充电部件的微硬度为12-16度。

24.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述导电性颗粒的体积电阻率不大于10¹²欧姆·厘米。

25.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述导电性颗粒的颗粒尺寸不大于3微米。

26.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述充电部件以不同于在辊隙中的待充电部件的圆周速度的圆周速度运动。

27.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述充电部件采用辊的形式并且以与在辊隙中的待充电部件的运动方向相反的方向转动。

28.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述充电部件具有设置在所述弹性泡沫部件内的电极，所述电极被供有电压。

29.如权利要求20所述的设备，其特征在于，待充电部件和所述充电设备被设置在能够以可拆卸的方式安装在成像设备的主体中的处理盒中。

30.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述设备还包括能够利用显影剂使被承载在待充电部件上的图像显影的显影装置，所述显影装置能够在显影操作的同时进行回收操作以回收残留在待充电部件上的残留显影剂。

31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述显影剂包含导电性颗粒，并且所述显影装置能够将导电性颗粒提供到待充电部件上，所述待充电部件能够将所述导电性颗粒输送到所述充电部件上。

32.如权利要求31所述的设备，其特征在于，所述显影剂还包含磁性调色剂。