電照印裝置的製作方法
2023-10-31 12:19:07 2
專利名稱：電照印裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用主要藉助接觸充電對感光材料表面充電的一種充電裝置的電照印裝置。
在基於電照印方法的一種圖象形成法中，利用對感光材料的均勻充電，及使感光材料的表面曝光於顯示圖象的光中，以使感光材料的表面形成與文件圖象相對應的電潛象，再顯影及轉移該電潛象來形成圖象。
在這種圖象形成方法中，感光材料的表面通常是由電暈充電進行充電(主充電)，但這伴隨著產生臭氧，它會汙染環境。為了避免產生臭氧，目前提出一種利用導電橡膠滾筒與感光材料表面形成摩擦接觸並施加一種偏置電壓使感光材料表面主充電的方法(日本公開專利文獻號149669/1988及267667/1989)。
根據上述基於摩擦接觸的充電方法，無論如何在導電橡膠滾筒及感光材料之間存在有異物如灰塵，紙粉等，它仍使充電的均勻性受到損害，並難於穩定地進行充電。此外在圖象形成過程中，當感光材料不是很乾淨地讓色劑停留其上時，隨後殘存的色劑會粘在感光材料的表面，使感光材料的耐久性降低。另外為了進行均勻的充電，僅使用直流偏壓是不夠的，還必須組合地提供交流偏壓。
為了解決上述問題，本申請人在先曾提出一種有效摩擦充電的方法，它利用裝有導電刷滾子並提供給該滾子一種直流電壓的充電裝置並將一撓性導電片與感光材料表面形成接觸(見日本專利申請號68148/1992)。使用於上述充電方法的充電裝置通常包括一個導電刷滾子，及一個容納該刷滾子並由此與該刷形成接觸的空心導電滾筒。
上述充電裝置很大的優點在於構成空心導電滾筒的撓性導電片利用導電刷的推壓與感光材料形成緊密接觸，因此僅要對導電刷簡單地施加一直流低偏壓而無需施加交流偏壓就能實現均勻的摩擦充電。
然而，構成空心導電滾筒的撓性導致片僅簡單地受刷力的推壓與感光材料相接觸地轉動。也就是，導電片的轉動會不穩定地引起出現不規則轉動，相對感光材料的滑動及相對感光材料表面的摩擦。其結果是感光材料磨損及喪失耐久性。
此外，導電片通常是非常薄的並由刷滾的旋轉驅動力會引起扭曲，結果導致了不均勻充電。再者，當其持續扭曲和扭曲變大時導電片將會被破壞。
根據上述充電裝置，其中空心導電滾筒被導電刷推壓與感光材料表面形成壓力接觸，導電刷被容納在空心滾筒中，當複印操作較長時間未進行時，導電刷的毛絲持久地保持下垂，因此空心導電滾筒產生變形並難於實現均勻充電。此外，粘附在感光材料表面的異物如色劑及灰塵也會移到空心導電滾筒的表面並在其上積累。使用較長時間後，就會產生故障，例如使感光材料表面受損的不規則充電，從裝置壽命來看這是很成問題的。
因此，本發明的目的在於提供一種電照印裝置，它使用能由接觸充電使感光材料穩定及均勻充電的充電裝置，而不會引起與感光材料壓力接觸的導電片被扭曲，並不會引起感光材料失去其耐久性。
本發明的另一目的是提供一種電照印裝置，它使用上述接觸充電類型的充電裝置作為對感光材料主充電的裝置，其中感光裝置的表面能在更長的使用時間上均勻及穩定地被充電。
根據本發明，提供這樣一種電照印裝置，它包括一種可移動的感光材料;一個主充電裝置，一個圖象曝光機構，一個顯象機構，一個轉移機構及一個清除部件，它們以所述順序沿感光材料的運動方向布置，其中所述主充電裝置包括一個撓性的空心導電滾筒，及設在所述空心滾筒中與它同心設置且彼此相對轉動的導電刷滾子，及感光材料的充電是利用轉動被經由刷滾子施加充電電壓的空心滾筒並使空心滾筒直接接觸感光材料來進行的，其改進的特徵在於使空心滾筒的兩個端部分與感光材料表面的端部分形成壓力接觸並被感光材料驅動旋轉。
根據本發明中使用的充電裝置，空心導電滾筒(空心滾筒)用其兩端部分與感光材料的兩端部分形成壓力接觸，因此，空心滾筒實質上以與感光材料相同的速度(圓周速度)被其驅動旋轉。因此在感光材料與空心滾筒之間不發生滑動，並且能有效防止感光材料被磨損，及進而有效地解決了喪失耐久性的問題。此外由於空心滾筒與感光材料的壓力接觸，空心滾筒被迫由感光材料驅動，也即空心滾筒能被有效地防止扭曲，及可實現穩定及均勻的充電。
空心滾筒的兩個端部分能容易地被充電裝置形成壓力接觸，在充電裝置中空心滾筒被裝設在一個具有開口的機箱中並接近於開口地布置，該機箱能相對於感光材料及整機機架轉動，利用彈性件例如片簧或類似物使機箱壓向感光材料。此外可使構成空心滾筒的環形無縫及撓性的導電片的兩端部各經由一彈性件如橡膠環裝在環狀滾筒凸緣上，並利用它們的彈性力與兩端部作壓力接觸。在此情況下，滾筒凸緣設在導電刷滾子軸上，以使得它們能獨立地轉動。
在本發明的充電裝置中，此外，與感光材料表面相接觸的空心滾筒是有撓性的並可自由變形的，因此它可由導電刷滾子推壓。因而，甚至在感光材料表面上粘有異物如灰塵，紙粉及殘留色劑的情況下，也可在除去粘有異物部分的感光材料表面與空心滾筒之間達到均勻接觸。另外，因為刷滾子的每個刷把起推壓彈簧的作用，故在感光材料表面與空心滾筒之間可達到細緻及緊密的接觸。
此外根據本發明所提供的使用上述充電裝置作為主充電裝置的電照印裝置中，主充電裝置的空心滾筒及清除部件設置成可以調節，以使得在成象步驟中使它們與感光材料表面形成接觸，而在成象步驟完成後使它們與感光材料分離，在清除部件與感光材料形成接觸後使空心滾筒與感光材料形成接觸，及在清除部件與感光材料表面分離以前使空心滾筒與感光材料表面分離。
根據上述的電照印裝置，構成主充電裝置的空心滾筒定位在於感光材料表面分離的位置上。因此沒有壓力從感光材料的表面施加於包含在空心滾筒中的刷滾子上，這就有效地防止了刷毛的下降及有效地防止了空心滾筒的變形。
在成象步驟中空心滾輪保持與感光材料表面相接觸，在此情況下，清除部件在該整個過程中也與感光材料保持接觸。這就是，與空心滾筒相應接觸的感光材料表面總是處於剛被清潔過的狀態。因此本發明能有效地避免異物如色劑及灰塵轉移到及集聚在起主充電作用的空心滾筒上。所以能夠實現均勻及穩定的充電，而不損害感光材料的表面，並且能在更長的使用期上獲得優良的圖象。
其附圖為
圖1 是在本發明中作為主充電裝置使用的充電裝置與一個感光鼓的局部側視圖。
圖2 是圖1中充電裝置的正視圖;
圖3 是當一種有機感光材料被圖1的充電裝置充電時的外加電壓與感光材料表面電位之間關係的曲線圖;
圖4 是概要表示使用圖1的充電裝置的電照印裝置的整體結構;及圖5 是表示驅動圖4中電照印裝置的導電滾筒(充電滾筒)及清除部件的定時流程圖。
參見圖1及2，主充電裝置大體上包括一個空心的導電滾筒1，它由撓性的環狀無縫導電片材2及設在其兩端的剛性凸緣環6，及一個同心地設在撓性滾筒1中且可彼此相對轉動的導電刷滾子3構成。該刷滾子3是由一個驅動軸4及用螺栓連接到該軸上的刷5構成的。
撓性滾筒1中撓性導電片2的內表面與容納在其中並由刷5支承的導電刷滾子3的刷5相接觸。撓性片2的兩個端部分利用粘接或類似方式固定在凸緣環6上。凸緣環6則用軸承7被安裝在驅動軸上，因而可相對於軸轉動。也就是該板2的兩個端部分被固定在凸緣環6上，因此可以非常穩固地與感光鼓30的端部分形成壓力接觸，以使得撓性滾筒1與鼓的表面沒有任何圓周速度差地被驅動。
刷滾子3的驅動軸4與一合適的軸驅動部件20，例如一個皮帶輪相連接，以使刷滾子3可與撓性滾筒1無關地被驅動。
上述的主充電裝置被設置在一個箱25中，該機箱25的一個面是張開的，並且該機箱被一支承軸26可轉動地支承著，支承軸被固定在一機架(未示出)上，例如一複印機的機架上，且機箱被一裝置例如推壓彈簧27或類似物推壓著，以使得撓性片2的兩個端部分與感光鼓30的兩個端部分形成接觸(見圖1)。因而該撓性片2的兩個端部分與感光鼓30的兩個端部分形成了壓力接觸，並使撓性滾筒1相對感光鼓30沒有任何圓周速度差地被驅動。
此外，根據本發明，適合要求地將一個橡膠環11旋轉在凸緣環6軸向的內側，以便在撓性片2的兩端部分有效地與感光鼓30的兩端部分形成壓力接觸，這就使撓性滾筒1能可靠地被感光鼓30驅動。
在此情況下，尤其是橡膠環11被推壓彈簧27的推力壓陷，並使撓性片2的一部分28與感光鼓30的表面形成接觸及保持一預定的寬度。因此在這兩者之間保持了一個預定的擠壓寬度，並使感光鼓30能被有效地充電。
只要能使撓性片2的部分28與鼓30之間的表面接觸可由推壓彈簧27的推力來達到，橡膠環11可由任何另外的彈性件來代替，例如由發泡得到的泡沫材料，如尿烷樹酯或一種環形氈圈。
將撓性2放置到其位置上，然後，適合要求地在刷5的端部與凸緣環6的內端之間軸向上設置一個螺旋彈簧13，用以在軸向對撓性片2傳遞某些張力。
根據本發明，如上所述，在撓性、中空的導體滾筒1中的環形無縫及撓性的導電片2是在與感光鼓30的轉速同步的速度下被驅動的，及使撓性片2與感光鼓30的整個表面在軸向形成接觸並在刷5轉動時保持一個預定的擠壓寬度，則在此情況下將一預定充電電壓供給到刷滾子3以便對感光鼓30充電。在此情況下，合乎要求的是使刷滾子3與空心的導電滾筒1在同一方向上以滾筒1的圓周速度(即感光鼓的運行速度)的0.9至0.95倍的圓周速度旋轉。由於刷滾子3的速度略小於空心導電滾筒1的速度，故刷滾子3相對於滾筒1產生一種制動作用進而有效地阻止了滾筒1的扭曲。
在上述的主充電裝置中，撓性的、環形無縫的導電片2可由任何材料作成，只要這些材料是導電的及有撓性的。例如，導電片2可由一種導電樹脂或導電橡膠，一種如金屬薄片，或一種金屬和樹脂或橡膠的疊層材料來作成。
作為導電樹脂或導電橡膠，可使用摻和各種導電添加劑的樹脂或橡膠。這些樹脂的優選例子包括各種的熱塑性合成橡膠，例如聚酯合成橡膠，聚醯胺合成橡膠，尿烷合成橡膠，軟氯乙烯樹脂，苯乙烯-丁乙烯-苯乙烯嵌段共聚物合成橡膠，及聚丙烯合成橡膠，以及聚醯胺類，共聚多醯胺類或其改性產物，如尼龍6，尼龍6、6，尼龍6-尼龍6，6共聚物，尼龍6，6-尼龍6，10共聚物及烷氧基甲基化尼龍，如甲氧基甲基化尼龍。可被使用的樹脂並不限定於這些僅是作為當然的例子，並還包括矽樹脂，乙縮醛樹脂，如聚乙烯丁縮醛，以及聚醋酸乙烯酯，乙烯-醛酸乙烯酯共聚物及含離子鍵聚合物。橡膠可為天然橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯橡膠、丁二烯-苯乙烯橡膠、腈-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯共聚物橡膠、乙烯-丙烯非共軛二烯共聚物橡膠、氯乙橡膠、丁基橡膠、矽橡膠，尿烷橡膠及聚丙烯橡膠。
作為摻和到樹脂或橡膠中的導電添加劑的例子包括導電碳黑，金屬粉末，例如銀、金、銅、黃銅、鎳、鋁及不鏽鋼的粉末，及粉末導電添加劑，如氧化錫導電添加劑。也可使用非離子的，陰離子的、陽離子的及兩種離子的有機導電添加劑，及一種有機錫的導電添加劑。
合乎要求的是導電樹脂或橡膠通常具有從10至108Ω·cm，尤其是從102至106Ω·cm的電阻率。導電添加劑的摻入量，雖然非常依賴於它們的種類，通常對於100重量成分的樹脂或橡膠為1至20重量成分，尤其為5至15重量成分，以便能獲得上述電阻率。通常，當導電添加劑的顆粒在樹脂或橡膠中形成鏈結構時可獲得高的導電率。在此情況下，但當供電電壓引起不均勻充電出現時便會產生高電位點。因此，導電添加劑必須被均勻地及精細地擴散在樹脂或橡膠中。為此目的，重要的是對摻入導電添加劑的樹脂或橡膠進行充分的攪拌。為了均勻及有效地擴散導電添加劑，此外建議部分地使用一種與乙烯的非飽和羧酸、例如丙烯酸、甲基丙烯酸或順丁烯二酸共聚合的酸改性樹脂或橡膠。
上述撓性的導電片2應具有的厚度通常為50至400μm，尤其是100至300μm，儘管該厚度非常依賴於所需的撓性。還希望使其表面儘可能的平滑，並具有的平均粗度為5μm或更小，尤其為1μm或更小以符合JISB0601之標準。
此外根據本發明，一種無縫的金屬薄片可用作撓性的導電片2。作為金屬薄片，例如可使用鎳、鋁、銅、黃銅及錫的薄片，它們可用電鑄法或擠壓法獲得。金屬薄片應具有的厚度為20至80μm，尤其為30至50μm。
該撓性的導電片2可由單層材料或多層重疊的材料作成。當與感光材料的表面形成接觸的導電片2的表面是由具有高電阻率的一層材料作成時，則可得到這樣的優點，即甚至在感光材料的表面中存在如針孔及類似的缺陷時也會阻止漏電如放電。該高電阻層應具有108至1013Ω·cm的電阻率，尤其為109至1012Ω·cm，應具有的厚度為40至60μm。該電阻率可利用對混合到樹脂或橡膠中的導電添加劑量值的調整很容易地被調整。作為導電添加劑及橡膠，除上述例子外還可使用含氟樹脂或橡膠，例如乙烯又多氟(PVDF)，聚四氟乙烯(PTFE)，四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PTFE·HFP)及過氟烷氧基類含氟樹脂。當這些樹脂或橡膠被用作高電阻層時，可在感光材料的壽命及導電片的壽命方面獲得很大優點，因為它們是惰性的並且有小摩擦係數。
根據本發明，使用的合適刷5是將由有機或無機的導電纖維用螺栓連接到導電滾筒上作成的。刷應具有102至108Ω·cm的體積電阻率，尤其是103至106Ω·cm。刷纖維應具有的厚度為2至10登尼爾(d)，尤其是3至6d，應具有的纖維長度(絲長)為2至7mm，尤其為3至5mm，絲的密度為10，000至200，000絲/英寸2尤其為30，000至100，000絲/英寸2，這些是在纖維理平及均勻的推力條件下的數據。以外，刷尖應帶有圓角以便減小撓性片2的磨損。
作為有機導電纖維可使用一種合成纖維或再生纖維，在其中擴散著導電添加劑的顆粒，例如聚醯胺纖維，如尼龍6、尼龍6、6、聚酯纖維，例如聚乙烯對酞酸鹽、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維、聚氯乙烯纖維、人造絲，醋酸纖維等。不僅可使用摻加導電添加劑的方法使纖維賦予導電性能，也可使用纖維表面金屬化的方法。當要使用導電添加劑時，可使用上述的化合物。作為導電的無機纖維，可優選使用碳纖維及金屬纖維如一種不鏽鋼或黃銅。
根據本發明，將一個直流電源20連接到刷轉子3上，並使撓性導電片2與感光鼓30的表面形成接觸，也即在旋轉中被刷5推著及直流電壓經由刷5被供給到導電片2上，以便對感光鼓30的表面充電。
對導電片2提供的合乎要求的充電電壓被設定為感光鼓30表面的充電起始電壓的1.5至3.5倍。尤其為2至3倍。圖3是當本發明的充電方法應用於有機感光材料時的加在導電片2上的電壓與感光鼓30的表面電位之間關係的曲線圖。由該圖可以看出在供電電壓與有效充電區域的表面電位之間保持很好的線性關係。因此可以理解，在本發明的充電方法中，可利用在感光材料的外圍放置表面電位傳感器並在由傳感器檢測的表面電位的基礎上增加或降低供電電壓，使感光材料表面的電位恆定地保持在一最佳值上。
根據本發明，僅需使用一種直流電壓就能獲得無不規則的均勻充電。為了實現更加均勻的充電，此外可使用一種交流電源21與直流電源20相結合，來提供一種將交流電壓選加在上述直流電壓上所得到的電壓。優選的交流電流的例子為其頻率為300至1500Hz，尤其是400至1000Hz，其極間峰值電壓為上述直流電壓的2.5至4倍。尤其是2.8至3.5倍。
上述的充電裝置對於使用於電照印裝置例如複印機，傳真機，雷射印表機等的感光材料的充電是非常有效的。各種有機感光材料均能被合適地充電，而與它們具有的是單層結構還是疊層結構無關。該充電裝置還能適用於無機感光材料的接觸充電，如矽感光材料，硒感光材料及類似材料的接觸充電。
圖4表示使用了上述主充電裝置的本發明的電照印裝置的整體結構。
該電照印裝置包括一個感光鼓51、它設置成可轉動的，一個主充電裝置52、它沿著感光鼓51的轉動方向布置在其外圓周上，一個圖象曝光機構53、一個顯影機構54、一個轉移機構55、一個清除機構56及一個用曝露在光線下放電的放電機構57。
這就是，感光鼓51的表面被主充電裝置52充電，並使該感光鼓51被曝光機構3進行顯示文件圖象的曝光，由此就在感光鼓51的表面上形成了對應於文件圖象的電潛圖象。然後該潛象被顯影機構54顯影，並在感光鼓51的表面上形成帶色劑的圖象。該色劑圖象由轉移機構55轉移到一預設紙張60上，然後該紙張被傳送到一個公知的固象機構上，它未在圖中示出，在該固象機構上色劑圖象被施加熱，壓力及類似方式固定。轉移圖象後的感光鼓51被帶到清除機構56處，由它清除去殘留在鼓表面的色劑，接著被帶到放電機構57處，在這裡利用曝露在光線下使電荷放電。這樣就完成了形成圖象的一個周期。
使用於本發明電照印裝置中具有上述結構的主充電裝置52是一種圖1及2所示的接觸充電型裝置。在該照印裝置中，在形成圖象的步驟時主充電裝置52保持與感光鼓51的表面相接觸;而在形成圖象的步驟結束時使主充電裝置52與感光鼓51保持相分離。主充分電裝置52設有一個合適的機架70用以調整該位置，機架70由連接在一螺線管71上的彈簧72支承，該螺線管71固定在機器框架(未示出)。利用對螺線管激磁，可以使主充電裝置52的上、下運動經過彈簧72受到控制，並使空心的導電滾筒1與感光鼓51的表面形成接觸或當彈性力去掉時使其與感光鼓51的表面分離。
根據本發明，主充電裝置52的上、下運動是相對於清除機構56被控制的。
清除機構56是由一個清除片80構成。這裡例如是使清除片80的支承板81保持繞作為軸心的轉軸82轉動，並利用設在支承板端的配重83使清除片80與感光鼓51的表面形成接觸。在支承板81的端部附近設有一個螺線管84，利用該螺線管84的操作可使清除板80從感光鼓51上分離。
也就是說，根據本發明這樣來起動圖象的形成控制螺線管71及84的操作定時，以使得首先使清除片80與感光鼓51的表面接觸，並在稍滯後時使空心導電流筒1與感光鼓51的表面形成壓力接觸。在圖象形成步驟結束時，使空心導電滾筒1先從感光鼓51表面上分離開來，然後稍微滯後地使清除板80從感光鼓51的表面上分離。使用適合的繼電電路對螺線管71和84供電可以很容易地調節這些定時。這些定時例如被表示在圖5的流程圖中。根據該圖由一計算機來控制各部件的操作。
在上述的電照印裝置中，由主充電裝置52的接觸充電是在與圖1及2的充電裝置相同的條件下進行的。
作為圖象曝光機構53，可以是任何在其中用經過光學系統對文件的反射光照射感光鼓51的公知曝光機構。作為顯影機構54，則可無限制地使用任何顯影機構，例如使用單組分型或雙組分型的磁性顯影劑的磁刷顯影方法，或使用在公知顯影條件下利用電吸力將帶電的色劑吸到感光鼓51的顯影區上以實現顯影的方法。
作為轉移機構55，可使用公知的電暈充電器，例如一種轉移充電器，而作為利用曝光的放電機構57，可使用任何能使感光鼓51的整個表面由來自合適光源的光照射的機構。
在使用上述的電照印裝置時，在完成成象步驟後需使主充電裝置52的撓性、空心導電滾筒1保持不與感光鼓相接觸，以能有效地防止刷滾子中的毛絲掉落並由此防止空心導電滾筒1的變形，並能使進行均勻及穩定充電的工作時間增長。
此外，在感光鼓51的表面被清刷後立即地使空心導電滾筒1與該表面相接觸，以便有效地防止殘留在感光材料表面的色劑或類似物轉移到滾子中，並能由滾子穩定地進行接觸充電，以及能有效地防止感光鼓51再被粘在滾子上的色劑汙染。
權利要求
1.一種電照印裝置，包括一種可移動的感光材料；一個主充電裝置、一個圖象曝光機構、一個顯象機構、一個轉移機構及一個清除部件，它們以所述順序沿感光材料的運動方向布置，其中所述主充電裝置包括一個撓性的空心導電滾筒，及設在該所述空心滾筒中與它同心設置且彼此相對轉動的導電刷滾子，及感光材料的充電是利用轉動被經由刷滾子施加充電電壓的空心滾筒並使空心滾筒直接接觸感光材料來進行的，其改進的特徵在於使空心滾筒的兩個端部分與感光材料表面的端部分形成壓力接觸並被感光材料驅動旋轉。
2.根據權利要求1的電照印裝置，其中空心滾筒是由環形無縫的、撓性的及導電的片材構成的，及所述片材的兩端部分被設在刷滾子的軸上，以使得兩者能獨立地轉動。
3.根據權利要求2的電照印裝置，其中將一彈性件設置在所述撓性導電片的每個端部分及滾筒凸緣之間，並且所述空心滾筒的兩個端部分被所述彈性件的彈性力壓力接觸。
4.根據權利要求3的電照印裝置，其中所述彈性件是一種裝在滾筒凸緣中的橡膠環。
5.根據權利要求1的電照印裝置，其中在充電步驟時，使空心滾筒的整個表面與感光材料的表面形成緊密接觸，並使前者被感光材料驅動旋轉，且所述空心滾筒的兩端部分與感光材料表面保持壓力接觸，空心滾筒及清除件設置成可以調節，以使得在成象步驟中使它們與感光材料表面形成接觸，而在成象步驟完成後使它們與感光材料表面分離，在清除件與感光材料形成接觸後使空心滾筒與感光材料形成接觸，及在清除件與感光材料表面分離以前使空心滾筒與感光材料表面分離。
6.根據權利要求5的電照印裝置，其中空心滾筒及所述清除件以這種方式保持，即它們的位置可用螺線管來調節。
全文摘要
電照印裝置其充電裝置包括一個撓性的空心導電滾筒及一個同心地設在空心滾筒中並與其相對轉動的導電刷滾子，其中通過刷滾子向空心滾筒提供充電電壓，感光材料的充電是利用使空心滾筒與感光材料形成直接接觸並轉動空心滾子，並使空心滾子的兩端部分與感光材料表面的兩端部分形成壓力接觸及被感光材料驅動旋轉來實現的。
文檔編號G03G15/02GK1097876SQ9410593
公開日1995年1月25日 申請日期1994年5月31日 優先權日1993年5月31日
發明者松田政準, 後藤英治, 西田昭憲 申請人:三田工業株式會社