CN101221392B - 带电装置、图像形成装置、带电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可以在采用接触带电方式的图像形成装置中实现稳定带电性能的技术。该带电装置包括：带电部件，被附加规定的偏压，且为了使图像承载体的图像承载面带电而与图像承载面抵接；以及微粒供给部，向带电部件的与图像承载面抵接的部分供给由含有金刚石微粒的导电性微粒制成的带电辅助微粒。

Description

带电装置、图像形成装置、带电方法

技术领域

本发明涉及图像形成装置中的接触带电方式，尤其涉及带电性能的稳定化。

背景技术

近年来，作为图像形成装置中的图像承载体表面的带电方式，不伴随放电的带电方式，即注入带电备受瞩目。

注入带电具有卓越的带电效率，例如，在非接触带电下，为了使被带电体表面带电-500V，必须对带电器附加约-800V～1200V的偏压，与此相对，在注入带电下，只要附加约-500V至-700V的偏压，而且由于不遵守帕邢放电定律，因此由放电而产生的臭氧也非常少。

另外，近年来，作为稳定进行注入带电的方法，提出有使用带电辅助微粒的方法。该方法是通过在弹性辊或刷辊(brush roller)、与感光体之间介装带电辅助微粒而使带电特性稳定的方法，因此，通常使用微粒直径比色调剂小且电阻低的微粒来提高注入带电效率。

例如，日本专利特开2005-326659中公开了一例：通过将具有指定发泡单元的带电部件与导电性的带电辅助微粒组合来提高注入带电效率。在该例子中，带电辅助微粒被预先外部添加在显影器中的色调剂中，由于是导电性微粒，所以在转印工序中不被转印而残留在感光体上。此外，所公开的例子采用的是没有感光体清洁器的无清洁器处理，微粒在带电部上发挥带电辅助微粒的作用之后，在显影部被回收。

另外，日本专利特开2005-99550公开了在刷式带电辊上适用带电辅助微粒的例子。

此例是预先使带电辅助微粒包含在刷中的方式，且带电辅助微粒没有预先外部添加到色调剂中。另外，虽然此例采用的是带有感光体清洁器的构成，但是带电辅助微粒的电阻仍然设定得低于色调剂，且通过带电辅助微粒来进行注入带电。

如上所述，虽然提出了几种使用带电辅助微粒的例子，但是仍然存在以下的问题。

(1)无论哪个例子都由于注入带电本身的带电性能不充分而当印字半色调图像等时，产生由于带电不均导致的条纹不均的情况。

(2)在预先在色调剂中外部添加导电性微粒的方式中，由于带电辅助微粒会导致色调剂的带电特性劣化，所以与带电辅助微粒不存在的情况相比，无法获得高画质的图像。

(3)即使在不向色调剂中混合带电辅助微粒的方式中，由于一定会有微量的带电辅助微粒从带电器中放出，混入到显影剂中，从而使带电特性劣化。因此，若长期使用，则画质会会劣化。

发明内容

本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种可以在采用接触带电方式的图像形成装置中实现稳定带电性能的技术。

为了解决上述问题，本发明的一个方面涉及的带电装置构成为包括：带电部件，被附加规定的偏压，且为了使图像承载体的图像承载面带电而与上述图像承载面抵接；以及微粒供给部，向上述带电部件的与图像承载面抵接的部分供给由含有金刚石微粒的导电性微粒制成的带电辅助微粒。

另外，本发明另一方面涉及的图像形成装置构成为包括：本发明以上涉及的带电装置；以及图像承载体，由含有非晶硅的材料或者具有链状聚合性官能团的空穴传输材料形成，用于承载色调剂图像。

而且，本发明其他方面涉及的带电装置构成为包括：带电单元，被附加规定的偏压，且为了使图像承载体的图像承载面带电而与上述图像承载面抵接；以及微粒供给单元，向上述带电单元的与图像承载面抵接的部分供给由含有金刚石微粒的导电性微粒制成的带电辅助微粒。

此外，本发明其他方面涉及的带电方法构成为：向为了使图像承载体的图像承载面带电而与上述图像承载面抵接的带电部件的、与上述图像承载面抵接的部分，供给由含有金刚石微粒的导电性微粒制成的带电辅助微粒，在上述带电部件与上述图像承载体之间介装上述带电辅助微粒的状态下，向上述带电部件附加偏压，并使上述图像承载体表面带电。

附图说明

图1是包括本发明的实施例的接触带电方式的带电装置1的电子照相装置(图像形成装置)M的结构的示意图；

图2是本实施例的带电装置1中的供给辊101与带电辊102的位置关系的详细示意图；

图3是本实施例的带电辊102的结构的详细示意图；

图4是本实施例的带电辊的其它结构的详细示意图；

图5是本实施例的带电辊的其它结构的详细示意图；

图6是本实施例的带电辊的其它结构的详细示意图；

图7是本实施例的带电辊的其它结构的详细示意图；

图8是带电性能的比较研究结果的示意图；

图9是带电性能的比较研究结果的示意图；

图10是带电性能的比较研究结果的示意图；

图11是包括本发明的实施例的接触带电方式的带电装置1的其它电子照相装置(示意图像形成装置)M’的结构的示意图；以及

图12是带电性能的比较研究结果的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施例说明进行说明。

图1是包括本发明的实施例的接触带电方式的带电装置1的电子照相装置(图像形成装置)M的结构的示意图。

感光鼓(图像承载体)3是直径30mm的圆筒形状，且设置为可向图示的箭头方向旋转。在感光鼓3的周围沿着旋转方向配置有以下部件。首先，带电装置1设置为与感光鼓3的表面(图像承载面)相对。该带电装置1通过接触带电方式而同样地使感光鼓3带负(-)电。在感光面的移动方向上的带电装置1的下游侧设定有通过曝光装置2曝光带电后的感光鼓3而形成静电潜像的曝光位置。另外，在感光面的移动方向上的曝光位置的下游侧的规定显影位置上设置有显影器4，该显影器4用于收容显影剂，并利用该显影剂，对通过曝光装置2形成的静电潜像进行反转显影。在显影器4中，通过显影偏压附加部401将规定的显影偏压附加给显影辊。

此外，在感光面的移动方向上的显影位置的下游侧设置有将形成在感光鼓3上的彩色色调剂图像一次转印到中间转印带7上的规定的一次转印位置。在上述一次转印位置上，通过转印偏压附加部501附加规定的转印偏压的转印辊5将中间转印带7按压向感光鼓3。当在一次转印位置上，将彩色色调剂图像形成在中间转印带7上时，形成在中间转印带7上的显影剂图像在未图示的二次转印位置上被共同转印到被输送来的用纸上。在感光面的移动方向上的感光鼓3与中间转印带7的抵接位置(一次转印位置)的下游侧设置有用于回收残留在感光鼓3的感光面上的残留转印色调剂的色调剂回收部6。

接着，对本实施例的带电装置1进行详细说明。本实施例的带电装置1包括供给辊(supply roller)101、带电辊102、供给偏压附加部103、带电偏压附加部104以及层厚限制刮板105。

带电辊(带电部件、带电单元)102是可被旋转支持的辊，由带电偏压附加部104向带电辊102附加规定的带电偏压，带电辊102与感光鼓3的感光面抵接，以便使感光鼓3的感光面带电。

供给辊101是可被旋转支持的辊，由供给偏压附加部103向供给辊101附加规定的供给偏压，供给辊101向与带电辊的感光面抵接的部分供给使导电性微粒中含有金刚石微粒(具有规定的负的电负性的微粒)而构成的带电辅助微粒。在此，供给辊101以及供给偏压附加部103相当于微粒供给部(微粒供给单元)。

如此，通过在附加偏压的带电辊与感光鼓3的感光面之间介装带电辅助微粒这样的结构，从而可以提高感光鼓3的感光面的带电效率。

图2是本实施例的带电装置1的供给辊101与带电辊102的位置关系的详细示意图。

如图2所示，在本实施例中，供给辊101被旋转驱动，以便在接近于所述带电辊102的部分上，供给辊101的辊面和带电辊102的辊面向相同的方向(所谓一致(With)方向)移动。如上所述，由于使供给辊101与带电辊102向With方向旋转，因此可以抑制由供给辊101和带电辊102这两辊间的摩擦引起的带电辊的劣化，并提高供给辊101以及带电辊102的耐久性。

此外，虽然可以使供给辊101相对于带电辊102以从动方式旋转，且也可以设置0.5～3倍左右的圆周速度差，但是，为了提高供给辊101以及带电辊102的耐久性，也可以使带电辊102和供给辊101以圆周速度大致相等的方式进行旋转驱动。

如后所述，因为供给辊101的辊面相对于水的接触角被设定得大于带电辊102的辊面相对于水的接触角，所以带电辅助微粒易于从供给辊101向带电辊移动。这样，当两辊的接触角较大不同时，由于带电辅助微粒变得易于从供给辊101脱离，所以优选从供给辊101向带电辊102的带电辅助微粒的输送尽量不与重力相反。此外，当将供给辊101相对于带电辊102配置在过高的位置上时，存在妨碍整个装置节省空间的情况。

因此，供给辊101的旋转轴101r被配置在以下位置：在高度方向上，高于带电辊102的旋转轴102r，且比带电辊102的外周面的最高到达位置102m低的位置(图2中的范围H内)。

此外，在此，当将供给辊101的半径设为Rs，带电辊102的半径设为Rt时，Rt/Rs被设定在1～1.6的范围内。

而且，当将供给辊101的辊面和带电辊102的辊面接近的位置上的两辊面间的间隔设为G，且将带电辅助微粒的直径设为Td时，G和Td的关系被设定为：G≤2×Td。

虽然当供给辊101与带电辊102过度分离时，不能以适当的层厚来形成带电辅助微粒的层，但是通过上述这样的结构，可以以带电辅助微粒的直径的2倍以下的层厚来形成带电辅助微粒的薄层。带电辊和供给辊也可以相接触。但是，当抵接压力高时，会在变形或耐久性的方面产生问题。因此，虽然想要形成使带电辊与供给辊尽量接近的状态，但是由于不优选偏离上述算式所表示的范围，因此，以考虑两辊的偏心等并从接触状态维持上述算式的条件的方式进行调整。

图3是本实施例的带电辊102的结构的详细示意图。如图3所示，本实施例的带电辊102在导电性轴(旋转轴)的周围具有包含导电性氨基甲酸乙酯等的弹性层，此外，在弹性层的外侧，作为表面层，具有由具有导电性的树脂或弹性体构成的层。

具体而言，作为弹性层的材料，可以使用合成橡胶和热塑性弹性体等这样的弹性体中的任意材料。作为树脂，列举有氟碳树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、丁醛树脂、苯乙烯-乙烯·丁烯-烯烃共聚物(SEBC)以及烯烃-乙烯·丁烯-烯烃共聚物(CEBC)等。此外，作为弹性体，列举有合成橡胶以及热塑性弹性体。例如，作为合成橡胶，列举有天然橡胶(硫化橡胶)、表氯醇橡胶、EPDM、SBR、有机硅橡胶、聚氨酯橡胶、IR、BR、NBR以及CR等。作为热塑性弹性体，列举有聚烯烃基热塑性弹性体、聚氨酯基热塑性弹性体、聚苯乙烯基热塑性弹性体、碳氟橡胶基热塑性弹性体、聚酯基热塑性弹性体、聚酰胺基热塑性弹性体、聚丁二烯基热塑性弹性体、乙烯乙酸乙烯酯基热塑性弹性体、聚氯乙烯基热塑性弹性体以及氯化聚乙烯基热塑性弹性体等。这些材料可以单独使用或者将两种以上混合使用，也可以是共聚物。

另外，可以将这些弹性材料发泡成形的发泡体用作弹性材料。为了确保带电部件与感光体之间的挤压(nip)，也可以认为将合成橡胶材料用作弹性层材料。

优选通过向上述弹性材料中适当添加炭黑、导电性金属氧化物、碱金属盐以及铵盐等导电剂，从而将弹性层的导电性调整为未满10e8Ω·cm。当弹性层的导电性为10e8Ω·cm以上时，带电部件的带电性能变低，且使被带电体均匀带电的带电均匀性降低。在这种情况下，大多导致带电不均，从而产生图像不良。另外，可以通过添加软化油、可塑剂等来调整弹性层的弹性和硬度，也可以通过使上述弹性材料发泡来调整弹性层的弹性和硬度。

接下来，作为表面层材料，基本使用树脂以及弹性体中的任意材料，也可使用与本实施例中的弹性层相同的材料。

此外，也可以在表面层中添加各种导电性微粒，并将其体积电阻率调整为想要的值。作为导电性微粒，可以使用如上所述的材料，也可以并用两种以上的材料。而且，为了控制表面性和提高增强性，可以使用氧化钛等微粒。甚至可以使表面层含有脱模性物质。表面层的电阻可以使用10e4Ω·cm～10e14Ω·cm左右的物质。虽然在现有技术中，若表面层的电阻值不是弹性层以上的电阻值，则认为易于发生感光体渗漏(leakage)，但是本实施例中，通过注入带电(injection charging)而进行带电，由于与现有技术相比，附加电压极低，所以即使在表面层的电阻低的情况下，也难以发生渗漏。

此外，带电辊的结构并不仅限于上述结构，也可以是在弹性层和表面层之间进一步设置有电阻层的三层结构，还可以是多层结构。

另外，也可以将带电辊制成如图4所示的辊状，也可以作为特别不设置表面层，而仅在支持体上设置弹性层的结构的带电部件102a。

当然，带电部件的形状也并不仅限于辊状，也可以制成如图5所示的带状带电部件102b。

此外，也可以根据要求的性能和配置空间等，制成如图6所示的刮板(blade)状的带电部件102c，也可以制成如图7所示的刷辊状的带电部件102d。

将带电辅助微粒提供给带电辊102的单元由于是例如，在供给辊101上设置有层厚限制刮板105的类型的单元，所以通过在供给辊101上设置带电辅助微粒的均匀层，并以此为基础，进一步与带电辊102接触，从而将带电辅助微粒提供给带电辊102。虽然带电辊102的表面设置有如上所述的表面层，但是由于其表面能量低于感光体表面，所以带电辅助微粒不向感光鼓3移动。此外，由于向带电辊102供给带电辅助微粒的供给辊101表面的表面能量高于带电辊102，所以可以稳定地向带电辊102供给带电辅助微粒。

虽然没有特别限定旋转方向，但是，优选带电辊102与感光鼓3之间的圆周速度差不为从动，而是分开驱动，并以此为基础，当为With方向时，设定感光体的圆周速度的1.1～4倍的圆周速度较好。虽然即使在带电辊102的速度等于或迟于感光鼓3的速度的情况下，也可获得效果，但是，考虑到注入带电的稳定性，优选带电辊102的圆周速度较快。但是，当将带电辊102的圆周速度设定为感光鼓3的4倍以上时，存在带电辅助微粒变得易于脱离的趋势。

在感光鼓3和带电辊102抵接的部分上，以向反方向(所谓的Against方向)移动感光鼓3的感光面和带电辊102的辊面的方式来旋转驱动感光鼓3和带电辊102时，优选将带电辊的圆周速度设定为感光鼓的圆周速度的0.5～3倍左右。这是因为：当带电辊102的圆周速度不足感光鼓3的圆周速度的0.5倍时，恐怕注入带电的稳定性变得不稳定，且当带电辊102的圆周速度超过感光鼓3的圆周速度的3倍、即越快时，带电辅助微粒变得越易于脱离。

本实施例中，通过带电偏压附加部104向带电辊102附加-400V～-1100V的直流偏压，且含有金刚石微粒的带电辅助微粒的电阻值为1×10e2Ω·cm～1×10e12Ω·cm(更优选为1×10e3Ω·cm～1×10e8Ω·cm)。在电阻低的情况下，由于如上所述的表面能量的关系，导致带电辅助微粒残留在带电辊102上，且当形成电阻相对较高的区域时，由于金刚石微粒的特性、即负极性的电子供给性的强度，所以微粒本身进行正极性带电的概率低，因此微粒本身可残留于带电辊102表面。

此外，微粒的电阻以如下方式进行测量：在金属电极上贴上在厚度为1cm的绝缘板上，圆柱形地挖开并打穿1cm²的孔的钻模(jig)，并向该孔注入微粒。在此处承载有与孔大致相同直径的、兼作负荷(weight)的电极，在附加1kg负荷的状态下，附加250V的电压来测量电阻。

此外，向带电辊102所代表的带电部件附加的偏压并没有必要仅限于DC电压，也可以叠加AC电压。虽然已经知道：尤其通过附加放电开始电压的2倍以上的峰间电压，从而即使在带电辅助微粒不存在的状态下，也可通过放电而均匀带电，但是即使附加这样偏压，也会引起轻微的放电，但仍可以获得稳定的带电性能。

下面，对在本实施例中所使用带电辅助微粒的制造方法进行说明。带电辅助微粒通过如下方法制成。

(1)外部添加

金刚石微粒使用普通一次微粒直径(primary particle size)为3nm～10nm的团簇金刚石(cluster diamond)。金刚石微粒可以使用例如，株式会社ニュ一メタルエンドケミカルス(New Metal andChemicals(株)公司)的产品。形状可以是球状。由于金刚石微粒通常通过爆破法来制造，所以杂质多，且微粒直径分布也较宽。因此，首先进行如下的精制处理。

首先，进行热浓硫酸处理，即在250℃～350℃下，在浓硝酸和浓硫酸的混合液中清洗2小时，接下来，进行稀盐酸处理，即在150℃下，清洗处理1小时。然后，在常温状态下，使用氢氟酸清洗1小时来去除杂质。

然后，使其分散在纯水和乙醇的混合溶液中，并将其作为胶体溶液，然后通过离心分离机进行处理，萃取出上清液，并进一步使其干燥变为粉末状态。

如上所述，精制后的金刚石微粒的平均微粒直径即使包括二次微粒直径(secondary particle size)，也在100nm以下，将其以1～10质量份对例如100质量份的导电性氧化锌微粒(导电性微粒)(平均微粒直径1.2μm，电阻率约为1×10e3Ω·cm)进行外部添加处理。其结果是，作为带电辅助微粒的电阻率为1×10e4Ω·cm～1×10e6Ω·cm。

(2)内部添加

此外，除了上述的方法以外，也可以通过在聚酯或苯乙烯-丙烯酸共聚物等树脂中加入炭黑、和金刚石微粒，并通过捏和(kneading)、粉碎来制成带电辅助微粒。

在该方法中，由于金刚石微粒与其它导电剂一起分散在树脂基体(base)中，所以不会容易地从带电辅助微粒中脱离出来。在实验中，通过将炭黑和金刚石微粒分散到聚酯树脂中，并改变该炭黑的量和粉碎条件，从而可以制成平均微粒直径为1μm、电阻率为1×10e4Ω·cm～1×10e6Ω·cm的带电辅助微粒。此外，当为与(1)的试样相同电阻时，分别调整金刚石微粒的添加量来进行制作，以便金刚石微粒为相同的添加量。

(比较例)

作为比较例，不通过外部添加或内部添加，而通过与(1)或(2)相同的方法来制作金刚石微粒的采样。

此时，为了使氧化锌微粒的电阻值一致并进行比较，所以即使在不外部添加金刚石微粒的状态下，电阻使用1×10e4Ω·cm的电阻。

感光体使用负带电的有机感光体。

感光体构成为：在例如直径为30mm的铝制鼓上，从铝基层侧开始，按顺序第一层是底层(subbing layer)，第二层是防止正电荷注入层，第三层是电荷产生层，第四层是电荷传输层。虽然这是一般的功能分离型的有机感光体，但是实质上并不限定本发明的结构，也可能使用单层型的有机、ZnO、硒、非晶硅(a-Si)等的感光体。

在现有的注入带电中，一般会设置电荷注入层作为第5层。电荷注入层列举有例如，将SnO₂超微粒分散在光固化性的丙烯酸树脂中。具体而言，公开有一种通过以下方法形成的电荷注入层：掺杂(doping)锑，并将电阻降低的、平均微粒直径为0.03μm的SnO₂微粒相对于树脂以重量比为5∶2的比例分散。实际上，电荷注入层的体积电阻值根据导电性、即SnO₂的分散量而变化，为了满足不产生图像流动(image deletion)的条件，优选电荷注入层的电阻值为1×10e8Ω·cm～1×10e15Ω·cm，作为本实施例的比较例的感光体，电荷注入层的体积电阻值为1×10e12Ω·cm。电荷注入层的电阻值通过将电荷注入层涂敷到绝缘性薄片上，并通过三菱石化公司(Mitsubishi Petrochemical Co.，Ltd)生产的HIRESTA(ハイレスタ)，在附加电压为100V的条件下进行测量。

通过浸涂法(dipping coating)，将这样调合后的涂布液涂布成厚度为3μm，并将其作为电荷注入层，作为比较例的感光体使用：

感光体A：不具有电荷注入层的、直至第4层为止的有机感光体

感光体B：在感光体A上设置有上述电荷注入层的有机感光体。

使用如上所述的采样，在恒压控制下，向带电部件附加-500V～-1100V的直流偏压。

将附加电压进行适当调整，以便使半色调(half-tone)等平均并形成一定的反射浓度。

图8是如上所述的各条件下的带电性能的比较研究结果的示意图。

实验为：在如图1所示的实验装置中，实施连续印字试验。带电辊102通过齿轮驱动，相对于感光体抵接部，向With方向赋予2倍的速度差，从而实施实验。

使供给辊101接触带电辊102，从而将带电辅助微粒涂敷到带电辊102的辊面。供给辊101在抵接部处向相对于带电辊102的With方向以等速被驱动，并抵接作为层厚限制刮板105的、厚度为0.2mm的金属(SUS)制的刮板。供给辊101相对于水的接触角为90°，带电辊102表面相对于水的接触角为75°，感光体表面相对于水的接触角为90°。相对于水的接触角的测量是通过如下方法进行的：用注射器在各试料表面滴下纯水，并通过显微镜在常温环境(21℃、50％)下测量的10秒后的接触角。

图像的评价方法如下：在A3大小的纸张的整个面上，对基于600dpi的多层次筛选(multi-level screen)的筛选线数为212条的三种半色调图像(图像浓度约为0.3、0.5、0.8)、全面白地图像、和全面黑色图像进行印字，并通过视觉确认由带电不均引起的图像条纹、和由于感光体的针孔(pinhole)引起的图像缺陷。

步骤如下：在带电器的初期状态下确认图像后，在不通过纸的状态下，在感光体上显影4％的印字率的文字表格(character chart)，并对应相当于10000张的A4尺寸的纸，由感光体清洁器实施回收动作，然后使纸通过，从而进行如上所述的图像确认。对于在图像上没有产生不良情况的组合，反复进行该试验，通过累计，从而进行相当于70000张的试验。

在图8中，将由于带电不均引起条纹产生的情况记为“a”，将在感光体上产生渗漏并由针孔引起图像缺陷的情况记为“c”。特别对“a”而言，是在已发生的状态下，通过视觉确认将水平(level)分为1～3阶段来进行评价。此处，“水平1”及“水平2”是事实上几乎不显著的水平，继续进行试验，“水平3”为以下水平：在“水平3”中，所谓的图像缺陷是由于带电器的寿命等原因而产生的图像缺陷，并且在这个阶段停止试验。各个水平中，除感光体的针孔或曝光障碍等局部缺陷以外的图像上的反射浓度的最大值与最小值之差(ΔID)为0.3以上，或者将用视觉确认即可明显知晓条纹显著这样的情况设定为水平3。将ΔID为0.15＜ΔID＜0.3的情况且视觉确认可以容许的情况设定为水平2。另外，将仔细观察才能发现条纹存在且ΔID＜0.15的情况设定为水平1，将通过视觉确认不能判断由带电不均引起的条纹的情况设为“○”。在各表中，记为“a1”、“a2”、“a3”。另外，对于针孔“c”而言，只要产生即使稍微可通过视觉确认的水平，则设为“图像缺陷”，并由此停止试验。

试验No.1～6是外部添加金刚石微粒的情况的结果。

试验No.1～3是感光体A(具有电荷注入层)的结果，连续印字70000张都获得了良好的图像。而且，由于试验No.4～6使用感光体B(没有电荷注入层)，虽然从初期开始就产生带电不均(条纹状)，但是也不是不容许的水平，此后连续打印70000张也可维持这个状态，结果完成(clear)70000张的试验。

另一方面，在试验No.7、8的不含有金刚石微粒的例子中，即使在与感光体A(具有电荷注入层)的组合(试验7)中，也从初期就产生少许条纹，此外，在与感光体B(没有电荷注入层)的组合(试验8)中，为从初期就不能均匀带电的状态。即使在试验No.7中，若继续进行试验，则画质逐渐劣化，50000张后变为“图像缺陷”。此时，当将显影器更换为新的显影器时，画质会恢复到与初期几乎相同的水平。

即，可知：当使用不含金刚石微粒的带电辅助微粒时，显影器内的显影剂的性能劣化，此导致画质的劣化，与此相对，在含有金刚石微粒的带电辅助微粒中，则不会产生这样的劣化。

上述的结果与内部添加金刚石微粒的情况相同，如试验No.9～14所示，在感光体A(具有电荷注入层)的结果(试验No.9～12)中，连续打印70000张都获得了良好的图像。另外，由于试验No.13～14使用感光体B(没有电荷注入层)，虽然不是完全从初期开始就产生带电不均(条纹状)，所以并不是不能容许水平，而且此后连续打印70000张也可以保持这个状态，结果完成70000张的试验。

另一方面，在试验No.15、16的不含有金刚石微粒的例子中，即使在与感光体A(具有电荷注入层)的组合(试验15)中，也从初期开始就产生少许条纹，此外，在与感光体B(没有电荷注入层)的组合(试验16)中，是从初期就不能均匀带电的状态。而且，即使是试验No.15，若继续进行试验，则画质逐渐劣化，50000张后即变成不容许的水平。而且，此时，当显影器的显影剂被更换为新显影剂时，画质恢复到与初期几乎相同的水平(a1)。

图9中的试验No.17～25是在外部添加带电辅助微粒的实施例中，改变带电辊102的旋转速度并加以研究的结果。带电辅助微粒使用的是与试验No.5相同的带电辅助微粒，感光体使用的是没有电荷注入层的B类型。

根据上述情况，在带电辊102的旋转方向相对于感光体为With方向的情况、与相对于感光体，设定相对快1.1～3倍的速度的情况都可获得完全相同的性能。另外，即使在试验No.21这样的相对较慢的情况下也获得了同样的性能。但是，在1.0倍或者从动方式中，如果与现有的使用带电辅助微粒的情况相比，虽然已经有改善，但是如果与赋予圆周速度差的情况相比，可知带电不均的水平变差。另外，可知：对于相对于感光体Against方向而言，也获得了与将带电辊102的旋转速度设定为大约0.5～3倍的、在With方向时同样良好的性能。据此，可以认为：带电辊优选以可使带电辊的辊面相对感光体的感光面具有规定的速度差的方式被旋转驱动。

另外，在试验No.25中使用刷辊代替带电辊(参照图7)。

使用尼龙(UUN)制的刷辊，虽然可以使用的纤维粗度为0.5dtex～10dtex，但是此处使用的是2dtex，在感光体抵接部上，沿With方向以2倍的速度旋转，刷辊的情况与弹性辊的情况相同，使用供给辊101供给与试验No.5相同的带电辅助微粒。根据上述情况，可知：变为与为带电辊时相同的结果，完成70000张的试验，并且在带电部件上使用刷辊也可获得同样的效果。

接着，图10是改变带电辅助微粒的供给辊表面、带电辊表面以及感光体表面的表面能量并加以研究的结果。表面能量可以通过测量相对于水的接触角而进行相对比较，图10示出了各个测量结果和寿命试验结果的结果。带电辅助微粒使用的是与试验5相同的带电辅助微粒，与感光体的圆周速度差在抵接部，在with方向上为两倍，感光体为没有电荷注入层的B类型。

在相对于试验No.5，带电辊表面的表面能量稍微较低的试验No.26中，由于顺序本身没有变化，所以可以获得与试验No.5相同的性能。但是，在供给辊的接触角小于带电辊(表面能量低)的情况下，由于不能从供给辊向带电辊侧供给良好的带电辅助微粒，所以性能劣化。另外，可知：在感光体表面的接触角小于带电辊表面的试验No.29、No.30(表面能量低)中，由于导致带电辅助微粒从带电辊向感光体移动，所以带电性能的劣化较为激烈。

如上所述，可知优选满足以下条件：感光体表面与水的接触角＞带电辊表面与水的接触角、即带电辊表面与水的接触角＜带电辅助微粒供给辊表面与水的接触角，尤其前者的影响较大。

如上所述，通过使用本发明的带电辅助微粒的带电装置，可以看出：与现有技术相比，带电效率有显著上升。此外，也可以证明：由于即使带电辅助微粒混入到显影器中，也不会使显影剂的特性劣化，所以可以长期地保证稳定的画质。

该效果与预先将带电辅助微粒混入色调剂并加以使用的情况相同。即，即使预先在显影剂中加入规定量的辅助微粒，与现有的辅助微粒相比，也不会对显影剂本身的带电特性产生影响，因此，显然可以认为：从初期就可以实现高画质的图像。

此外，如上所述的带电辅助微粒的特性是根据金刚石微粒的特性而获得的，当然即使将金刚石微粒单独作为带电辅助微粒进行使用，也可以获得同样的效果。但是，由于在金刚石微粒单体中，对于电阻率的调整存在界限，所以在本实施例中，进行外部添加或内部添加的处理方法。最近，根据在金刚石微粒中也混入杂质的程度，可以获得各种电阻率的微粒，只要电阻率在1×10e12Ω·cm以下，则也可以使用单体。

另外，作为除此之外的效果，尤其是在用于无清洁器处理(cleaner-less process)的情况下，通过稳定地研磨感光体，从而可以期待以下效果：防止色调剂或外部添加剂粘合于感光体表面的现象。下面，说明与此有关验证实验。

实验中使用了如图11的处理构成的图像形成装置M’。省略了感光体清洁器，并在该位置上配置了可通过干扰偏压附加部601’附加DC+600V的干扰偏压的固定型的刷6’。该刷6’不仅用于干扰不转印而残存在感光体上的残留转印色调剂的图案(pattern)，还用于稳定色调剂的带电极性并调整为正(+)方向，所以该刷6’使用纤维长度为4mm、粗度为4dtex、尼龙制的刷。电阻为1×10e4Ω·cm～10e7Ω·cm，该值是在通过500g的负荷将刷按压向金属板的状态下，附加300V的偏压，并根据此时的电流值而测量的值。

在这样的装置结构中，残留转印色调剂通过刷而带正电，并附着于带电辊。此处，本实施例的带电辊102通过带电辅助微粒，与感光体接触，因此，注入带电特性卓越，所以使色调剂在短时间内快速带电成正常(regular)的带电极性、即负极性，并喷出到感光体上。

而且，在显影器4中，喷出的色调剂被回收到显影器4内的非图像部，图像部直接将其作为显影图像而残留在感光鼓3上。此处，通常的带电辅助微粒不能使残留转印色调剂快速地负带电，因此带电辊102被污染，带电性能降低，但是对于本实施例中的带电辅助微粒，则不存在上述情况。

另外，在无清洁器处理中，由于没有清洁刮板，且没有切削感光体的部材，因此色调剂、或脱离的外部添加剂粘合在感光体上，即易于发生所谓的“感光体成膜(photoconductor filming)”，但是通过使用基于本实施例的带电辅助微粒，由于金刚石微粒稳定地研磨感光体表面，所以难以发生成膜。

以与上述的试验相同的方法实施评价，但是附有清洁器的情况是未使用纸地进行试验，与之相对，由于本次没有清洁器，所以使用纸实际地实施通纸试验。

至于评价项目，除到此为止的“a”、“c”以外，还增加了由于成膜产生的图像缺陷“b”。这是对与前面的试验相同的半色调、白地图像、或全面黑色图像(solid image)进行印字，从而在产生条纹或白点时，视觉确认感光体表面，并将可以确认在与图像对应的位置上存在附着物的情况定义为成膜“b”。该情况下，将可以确认条纹或白点的、可容许的水平设定为“b1”、“b2”，将不能容许的水平记为“b3”。

另外，也测量感光体的膜切削量。膜切削量通过ケツト电子公司制造(Ket Electronics Co.，Ltd)的涡流式膜厚计来测量。改变任意位置测量30次，并将距离中心值20次的平均值作为膜厚，从而测量从初期状态的感光体切削了多少的量。在图12中示出这些结果。

对于现有技术例中的仅有氧化锌的带电辅助微粒，即使在与感光体A(具有电荷注入层)组合中，虽然从初期为a1水平，但是在大约10000张后发生成膜，变为“b1”水平。而且在20000张后，会同时产生条纹和成膜，形成水平2。在30000张后，变成不能容许的水平。

对此，在使用本发明的带电辅助微粒的带电辊的情况下，如试验No.33、No.34所示，无论哪一种感光体的类型，在打印50000张后也不会变成不能容许的水平。

对于感光体的膜切削量，在试验No.34中，与使用刮板清洁器时(试验No.5，表中最下行)相比，大约在一半的值内。这样，根据本实施例，即使在使用无清洁器处理的情况下，也难以污染带电器，还不会大幅度地切削感光体且可以防止感光体成膜，这也是无清洁器处理的本来目的。

上述效果在使用感光体的表面难以被切削的材料时尤其显著。作为耐久性高的感光体，当使用以a-Si为主要成分的无机感光体、或具有含有链状聚合性官能团(chain polymerizable functionalgroup)的空穴传输性材料的部件时，感光体的表面硬度高，难以产生划痕，可以实现感光体的长寿命化。在使用上述感光体时，如果使用本发明的带电辅助微粒，则几乎不会切削感光体自身，从而可以从感光体上稳定地除去粘合的色调剂成分，并可以防止感光体成膜。

图12的试验No.35、No.36示出使用各种感光体时的试验结果。可知：由于本次试验全都没有设置电荷注入层，所以从初期即为a1水平，且可以稳定地注入带电，从而在感光体几乎不被切削的状态下完成50000张的试验。

此外，在基于本实施例的图像形成装置中，将感光鼓3、和带电装置1及显影器4中的至少一个作为处理单元U而一体地支持，并且，形成可相对于图像形成装置1主体装卸自由。

如图1所示，在本实施例中，作为一个例子，处理单元U包括：感光鼓3、带电装置1和显影器4。当然，处理单元U的构成可以根据图像形成装置中的空间制约和部件配置等而构成为包含上述以外的其它部分。

另外，虽然在上述实施例中，列举有将形成在感光体上的色调剂图像临时转印到中间转印带上的中间转印方式的图像形成装置，但是并不仅限于此，也可以为：将形成在感光体上的色调剂图像临时转印到中间转印辊上的其它中间转印方式，或将形成在感光体上的色调剂图像直接转印到打印介质(sheet)上的直接转印方式。

而且，对于色调剂图像的显影方式，也可以采用对旋转一次的中间转印体一次形成多种颜色的色调剂图像的所谓四连串联方式(quadruple tandem system)、或对旋转四次的中间转印体依次形成各色的色调剂图像的所谓四次旋转中间转印方式等。

另外，上述实施例中，列举有通过供给辊对带电部件供给带电辅助微粒的结构(通过供给辊向带电辊表面供给带电辅助微粒，并通过带电辊自身将带电辅助微粒输送到带电位置为止的结构)，但是并不仅限于此，也可以构成为：尤其在如图6所示的构成中，使用螺旋钻(auger)或者辊等输送单元，将带电辅助微粒直接供给带电部件和感光鼓抵接的位置。

例如，使向带电辊供给带电辅助微粒的机构直接抵接感光体表面，并使其恰好在带电单元(例如，刮板)的前面，从而使附着有带电辅助微粒的感光体表面进入带电部，在带电部中，一部分停留，而没有停留的部分则通过，不管是哪种方式，都可以对带电部供给足够的带电辅助微粒。此时，尤其在感光体为鼓形状的情况下，考虑到需要接触，所以优选带电辅助微粒的供给辊为弹性辊。

另外，根据本实施例，可以提供如下带电方法：将在导电性微粒中含有金刚石微粒而形成的带电辅助微粒提供给为了使图像承载体的图像承载面带电而与该图像承载面抵接的带电部件的、与图像承载面抵接的部分，并在带电部件与图像承载体之间介装带电辅助微粒的状态下，在带电部件上附加规定的偏压，从而使图像承载体表面带电。

现有技术中的带电辅助微粒是混入氧化锌等金属氧化物单体、他们的化合物、以及混合或涂敷(coat)炭黑等的树脂等微粒。与此相对，由于金刚石微粒使接触的对象物带电为负极性的特性较强，因此不仅显示出良好的注入带电特性，而且即使是在混入显影器的情况下，只要色调剂的带电特性为负极性，则不会产生较大影响。

另外，由于金刚石微粒硬度高，所以具有稳定的研磨作用，尤其是在无清洁器处理的情况下使用金刚石微粒时，可以抑制色调剂成分、脱离的色调剂的外部添加剂等粘合(成膜)到感光体表面上的发生，并可以延长感光体的更换寿命。

通过基于本发明的使用带电辅助微粒的接触带电器，可以以低的附加电压实现稳定的感光体带电。而且，即使带电辅助微粒混入显影器内，由于几乎不对显影剂的特性产生影响，因此可以长期地保持稳定的高画质。

另外，通过对感光体表面的研磨作用，可以防止色调剂中的蜡成分或脱离的外部添加剂等粘合在感光体表面的成膜现象的发生，尤其当用于无清洁器处理时，效果尤为显著。

综上所述，根据本实施例，可以提供一种带电技术：其可更稳定地进行注入带电，且即使带电辅助微粒微量混入显影器内，也不会影响色调剂的带电特性等。

虽然已通过指定的实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本领域的技术人员应当理解，只要在不脱离本发明的精神和范围内，可以进行各种修改和替换。

如上详述，根据本发明，可以提供在采用接触带电方式的图像形成装置中，实现稳定的带电性能的技术。

Claims (15)

1.一种带电装置，包括：

带电部件，被附加规定的偏压，且为了使图像承载体的图像承载面带电而与所述图像承载面抵接；以及

微粒供给部，向所述带电部件的与图像承载面抵接的部分供给由含有金刚石微粒的导电性微粒制成的带电辅助微粒。

2.根据权利要求1所述的带电装置，其中，

所述带电部件是以可旋转的方式被支持的带电辊，

所述微粒供给部通过以可旋转的方式被支持的供给辊，向所述带电部件供给所述导电性微粒。

3.根据权利要求2所述的带电装置，其中，

所述供给辊被旋转驱动，以便在与所述带电辊接近或接触的部分上，所述供给辊的辊面与所述带电辊的辊面向相同的方向移动。

4.根据权利要求2所述的带电装置，其中，

所述供给辊的旋转轴被配置在以下位置：在高度方向上，高于所述带电辊的旋转轴且比所述带电辊的外周面最高到达位置低。

5.根据权利要求2所述的带电装置，其中，

当将所述供给辊的半径设定为Rs，且将所述带电辊的半径设定为Rt时，将Rt/Rs设定在1～1.6的范围内。

6.根据权利要求2所述的带电装置，其中，

在将所述供给辊的辊面与所述带电辊的辊面接近的位置上的两辊面间的间隔设定为G，且将带电辅助微粒的直径设定为Td的情况下，G和Td的关系被设定为G≤2×Td。

7.根据权利要求1所述的带电装置，其中，

作为在所述图像承载体上形成图像的显影剂的色调剂的正常带电极性是负极性。

8.根据权利要求1所述的带电装置，其中，

所述带电部件表面相对于水的接触角小于所述图像承载体的图像承载面相对于水的接触角。

9.根据权利要求1所述的带电装置，其中，

所述带电辅助微粒是将金刚石微粒外部添加处理到导电性微粒中而形成的，所述带电辅助微粒的电阻值为1×10e2Ω·cm～1×10e12Ω·cm。

10.根据权利要求1所述的带电装置，其中，

所述带电辅助微粒是在导电性微粒内分散处理金刚石微粒而形成的，所述带电辅助微粒的电阻值为1×10e2Ω·cm～1×10e12Ω·cm。

11.根据权利要求2所述的带电装置，其中，

所述供给辊的辊面相对于水的接触角大于带电辊的辊面相对于水的接触角。

12.根据权利要求2所述的带电装置，其中，

所述带电辊以所述带电辊的辊面相对图像承载体的图像承载面具有规定的速度差的方式被旋转驱动。

13.一种图像形成装置，包括：

权利要求1至8中任一项所述的带电装置；以及

图像承载体，由含有非晶硅的材料或者具有链状聚合性官能团的空穴传输材料形成，用于承载色调剂图像。

14.一种图像形成装置，其中，

权利要求1至8中任一项所述的带电装置和所述图像承载体作为处理单元而被一体地支持，并且，从所述图像形成装置装卸自如。

15.一种带电方法，其中，

向为了使图像承载体的图像承载面带电而与所述图像承载面抵接的带电部件的、与所述图像承载面抵接的部分，供给由含有金刚石微粒的导电性微粒制成的带电辅助微粒，

在所述带电部件与所述图像承载体之间介装所述带电辅助微粒的状态下，向所述带电部件附加偏压，并使所述图像承载体表面带电。

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