CN101266451B - 清洁单元、及使用该清洁单元的处理盒、和图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

一种清洁单元、及使用该清洁单元的处理盒、和图像形成设备。清洁单元用来去除充电颗粒,所述清洁单元包括清洁刷和回收单元。清洁刷通过吸引正极性和负极性的充电颗粒,来从对象去除充电颗粒。用来从清洁刷回收充电颗粒的回收单元包括:回收组件;第一电荷施加器;第二电荷施加器;以及电压控制单元。回收组件被提供电压以吸引充电颗粒。回收组件具有芯和表面层。第一电荷施加器向回收组件的表面层施加电压。第二电荷施加器向回收组件的芯施加电压。取决于将回收的充电颗粒的极性,电压控制单元控制将由第一和第二电荷施加器施加的电压的极性。

Description

清洁单元、及使用该清洁单元的处理盒、和图像形成设备
技术领域
本公开总体上涉及一种具有清洁单元的图像形成设备和处理盒。
背景技术
通常,采用电子照相的图像形成设备包括:光电导体,用来在其上形成调色剂图像;以及清洁单元,用来去除在把调色剂图像转写到诸如片材的转写组件之后在光电导体上剩余的调色剂颗粒。这样的清洁单元可以采用刮片清洁方法,该刮片清洁方法使用橡胶刮片,通过使刮片接触光电导体来从光电导体去除调色剂颗粒。
然而,这样的刮片清洁方法可能存在一些缺陷。例如,如果刮片和光电导体表面没有精确地接触,则调色剂颗粒可能穿过在刮片和光电导体之间的微小空间。通过以较高的压力使刮片与光电导体接触,可以抑制这样的缺陷。然而,如果刮片以较高的压力压向光电导体,则刮片可能卷曲,可能造成光电导体的不充分清洁,表现为条纹。而且,如果刮片以较高的压力压向光电导体,则刮片更有可能刮擦光电导体的表面,由此,降低光电导体的寿命,这是不希望的。
而且,鉴于近来对于较高质量图像的市场需求,具有较小直径的调色剂颗粒已经引入市场。而且,鉴于对降低调色剂制造成本以及提高调色剂转写性能的持续需求,越来越多的图像形成设备采用通过聚合而制造的大约一致的球形调色剂颗粒的球形调色剂来取代不一致形状的调色剂颗粒的磨碎的调色剂。然而,与磨碎的调色剂颗粒相比,在清洁较小直径的球形调色剂颗粒的过程中,上述刮片清洁方法可能不很有效。
一种背景技术公开了一种应对刮片清洁方法的这种缺陷的静电刷清洁方法。静电刷清洁方法可能具有对于较小直径球形调色剂的良好程度的清洁性能,并且可以降低由于与刮片的摩擦而造成的光电导体的机械磨损(即,刮擦光电导体的表面涂层)。
这样的静电刷清洁方法可以使用清洁刷和回收辊,其中,具有刷纤维的清洁刷接触光电导体的表面,来去除在光电导体上剩余的调色剂颗粒,回收辊接触清洁刷,来去除附着于清洁刷的调色剂颗粒。
当通过静电刷清洁方法来执行清洁操作时,预定的电压施加至清洁刷或清洁刷和回收辊二者。例如,可以向清洁刷提供一种极性的电压,该极性与光电导体上充电的调色剂颗粒的极性相反,由此,光电导体上的调色剂颗粒能够通过静电力而被去除并转移至清洁刷的刷纤维。这样的机制能够提高对于较小直径球形调色剂颗粒的清洁性能。
总体上,在光电导体上显影的调色剂图像或调色剂颗粒具有一种极性(称为第一极性),图像形成设备的转写单元被提供与所显影的调色剂图像或颗粒的第一极性相反的另一极性(称为第二极性)的电压。当转写单元向第一极性的显影的调色剂图像施加第二极性时,调色剂图像从光电导体转写至转写组件(例如,转写片材)。在这样的图像转写处理中,第二极性的电荷施加至光电导体上显影的第一极性的调色剂颗粒。
这样的在光电导体上显影的调色剂颗粒可能具有不同的电势值,即,一些调色剂颗粒可以具有较小的电势值(称为弱充电(weakly-charged)的调色剂颗粒)。如果第二极性的电荷施加至这样的弱充电的调色剂颗粒,则这样的弱充电的调色剂颗粒可能将其极性从第一极性改变为第二极性。因此,在调色剂图像转写处理之后,光电导体上剩余的调色剂颗粒可能是两种类型的调色剂的混合,即,第一极性的调色剂颗粒(即,显影的调色剂图像的极性)和第二极性的调色剂颗粒。
如上所述,用来清洁在光电导体上剩余的调色剂颗粒的清洁刷被提供预定极性的电压。因此,光电导体上剩余的一些调色剂颗粒具有与施加至清洁刷的电压极性相反的极性,光电导体上的一些调色剂颗粒具有与施加至清洁刷的电压极性相同的极性。因此,具有与施加至清洁刷的电压极性相同的极性的调色剂颗粒不能被吸引到清洁刷,由此,清洁刷不能去除这样的调色剂颗粒,导致清洁性能的劣化。
已经设计出一种清洁刷来应对这样的缺陷。例如,清洁刷被从电源提供一种预定极性的电压,同一清洁刷通过利用清洁刷的刷纤维与光电导体的摩擦而具有被摩擦起电为与所施加的预定极性相反的另一极性的刷边缘。这样构造的清洁刷可以吸引与施加至清洁刷的电压极性相反的极性的调色剂颗粒,并且还吸引与施加至清洁刷的电压极性相同的极性的调色剂颗粒。这样的机制可以抑制光电导体上的调色剂颗粒不被清洁刷捕获的现象。
在如上所述把调色剂颗粒回收并吸引至清洁刷之后,附着于这样的清洁刷的调色剂颗粒可以被去除,并转移至回收辊,该回收辊被从电源提供预定的电压。具体地,回收辊被提供第一回收电压,该第一回收电压被设置为高于相同极性的施加至清洁刷的电压,由此,附着在清洁刷上的与施加至清洁刷的电压极性相反的极性的调色剂颗粒可以通过静电从清洁刷吸引到回收辊。
然后,假定附着在清洁刷上的调色剂颗粒仍然具有预定程度的电荷,回收辊通过使用切换装置而被提供与第一回收电压极性相反的第二回收电压,所述切换装置用来切换施加至回收辊的电压极性。因此,附着于清洁刷并具有与施加至清洁刷的电压极性相同的极性的调色剂颗粒能够通过静电从清洁刷吸引到回收辊。通过这样的处理,回收辊可以回收附着于清洁刷的正极性和负极性的调色剂颗粒。
然而,如果回收辊由诸如不锈钢(SUS)等的导电性金属材料制成,则一些调色剂颗粒可能不能由回收辊从清洁刷有效地回收,这样的剩余在清洁刷上的残余调色剂颗粒可能再次附着至光电导体,以致清洁性能劣化。
而且,接触SUS制的回收辊的清洁刷可能具有与回收辊的电势大致类似的电势。在这样的情况下,回收辊和清洁刷可能具有较小的电势差,由此,调色剂颗粒可能不能有效地吸引至回收辊并由回收辊回收。
而且,当观察在回收辊回收了与施加至清洁刷的电压极性相同极性的调色剂颗粒之后的清洁刷时,一些调色剂颗粒仍然附着于清洁刷。这样的调色剂颗粒可能继续附着于清洁刷,直到随后的打印任务。如果这样的下一打印任务未执行一段长的时间,则如此附着的调色剂颗粒的电荷量可能大致变为零。如果如此附着的调色剂颗粒的电荷量变为零,则即使执行了下一打印任务,这样的零电势的调色剂颗粒可能不能通过静电吸引到回收辊,而是仍可能剩余在清洁刷上。
基于对这样的清洁刷和回收辊的进一步观察,发现当调色剂颗粒从清洁刷回收到回收辊时,清洁刷上的一些调色剂颗粒被强充电(stronglycharged),其中,回收辊可以把电荷导入清洁刷上的调色剂颗粒,然后,附着于清洁刷的调色剂颗粒被强充电为与施加至清洁刷的电压极性相同的极性。因此,这样的与施加至清洁刷的电压极性相同极性的强充电的调色剂颗粒可能再次附着至光电导体。
而且,还观察到,当调色剂颗粒从清洁刷回收到回收辊时,一些调色剂颗粒通过由回收辊导入的电荷来反转其极性。因此,这样的极性反转的调色剂颗粒可能不能由回收辊回收,而是在一个打印任务已经完成之后可能继续附着于清洁刷。
鉴于这样的现象,具有由诸如SUS的导电性材料制成的金属芯和由绝缘性材料制成的表面层的回收辊被制作成高电阻回收辊,并且这样的高电阻回收辊表现出如下的一些效果。
例如,当调色剂颗粒由高电阻回收辊从清洁刷回收时,这样的高电阻辊可能具有抑制向调色剂颗粒的电荷导入的效果,并且还具有抑制附着于清洁刷的调色剂颗粒的极性反转的效果。通过这样的结构,调色剂颗粒可能不能剩余在清洁刷上,或者可能不能再次附着于光电导体。
然而,同时,在较低的温度/较低的湿度的环境下,特别是当输入(或使用)较大量的调色剂颗粒时,这样的高电阻回收辊可能不能有效地回收调色剂颗粒。
鉴于这样的现象,测量在较低的温度/较低的湿度的环境下在从清洁刷回收调色剂颗粒之后这样的高电阻回收辊的表面电势,如此测量的高电阻回收辊的表面电势发现比该高电阻回收辊的初始表面电势低大约几百伏,其中,在执行调色剂回收操作之前测量初始表面电势。
如果高电阻回收辊的表面电势下降,则清洁刷的清洁刷边缘和高电阻回收辊的表面之间的电势差降低。作为结果,高电阻回收辊可能不能有效地吸引附着于清洁刷的调色剂颗粒,因此,调色剂颗粒可能不能由高电阻回收辊有效地回收。
虽然高电阻回收辊的这样的表面电势下降的原因还不清楚,但是,当清洁刷在调色剂颗粒没有输入或附着至清洁刷的情况下***作时,高电阻回收辊的这样的表面电势下降未被观察到。因此,可以说,这样的表面电势下降可能与调色剂回收有关系。
例如,这样的表面电势下降可能按如下所述发生:当调色剂颗粒附着于高电阻回收辊时,调色剂颗粒可能把与施加至高电阻回收辊的电压极性相反的极性的电荷给与高电阻回收辊的表面,由此,高电阻回收辊的表面电势可能降低。而且,附着于高电阻回收辊并且与施加至该高电阻回收辊的电压极性相反的极性的调色剂颗粒可以由与该高电阻回收辊的表面相接触的回收刮片刮擦。在由回收刮片进行的这样的刮擦处理期间,可能在该高电阻回收辊上发生电荷释放,降低该高电阻回收辊的表面电势。
因此,当在一定的低温度/低湿度的环境下使用高电阻回收辊时,调色剂颗粒可能不能有效地回收,这是不希望的。
发明内容
本发明提供了一种清洁设备,用来从对象表面去除充电颗粒。清洁设备包括清洁刷和回收单元。清洁刷通过把充电颗粒吸引到清洁刷,来从沿预定方向移动的对象表面去除充电的颗粒。清洁刷从对象吸引正极性和负极性的充电颗粒。用来回收附着于清洁刷的充电颗粒的回收单元包括:回收组件;第一电荷施加器;第二电荷施加器;以及电压控制单元。回收组件被提供预定电压并接触清洁刷,以通过静电从清洁刷吸引充电颗粒。回收组件具有导电性材料制的芯和该芯上形成的表面层。表面层由绝缘性材料制成。第一电荷施加器向回收组件的表面层施加预定的电压极性。第二电荷施加器向回收组件的芯施加预定的电压极性。取决于将由回收单元回收的充电颗粒的极性,电压控制单元控制将由第一电荷施加器和第二电荷施加器施加的预定电压的极性。
本发明还提供一种图像形成设备,包括:图像载体;充电单元,用来对图像载体充电;写入单元,用来在由充电单元充电的图像载体上写入潜像;显影单元,用来通过使用调色剂颗粒来把图像载体上的潜像显影为调色剂图像;转写单元,用来把调色剂图像从图像载体转写到转写组件或记录组件;以及第一清洁设备,用来去除在转写调色剂图像之后在图像载体表面上剩余的调色剂颗粒。第一清洁设备包括清洁刷和回收单元。第一清洁刷通过把充电的调色剂颗粒吸引到清洁刷来从沿预定方向移动的对象表面去除充电的调色剂颗粒。清洁刷从对象吸引正极性和负极性的充电调色剂颗粒。用来回收附着于清洁刷的充电调色剂颗粒的回收单元包括:回收组件;第一电荷施加器;第二电荷施加器;以及电压控制单元。回收组件被提供预定电压并接触清洁刷,以通过静电从清洁刷吸引充电调色剂颗粒。回收组件具有导电性材料制的芯和该芯上形成的表面层。表面层由绝缘性材料制成。第一电荷施加器向回收组件的表面层施加预定的电压极性。第二电荷施加器向回收组件的芯施加预定的电压极性。取决于将由回收单元回收的充电调色剂颗粒的极性,电压控制单元控制将由第一电荷施加器和第二电荷施加器施加的预定电压的极性。
附图说明
对本公开及其许多伴生的优点和特征的更完整的领会,参照附图从随后的详细描述能够容易地获得并理解,其中:
图1示出按照示例性实施例的具有清洁单元的图像形成设备的示意结构;
图2示出按照示例性实施例的清洁单元的扩展视图;
图3示出调色剂颗粒的电荷电势分布图,其中,一个图形与光电导体上承载的、调色剂图像转写操作即将发生之前的调色剂颗粒相对应,另一图形与调色剂图像转写操作之后光电导体上剩余的调色剂颗粒相对应;
图4示出在光电导体表面上接触的清洁刮片的示意视图;
图5示出调色剂颗粒的电荷电势分布图,其中,一个图形与光电导体上承载的、调色剂图像转写操作之后的剩余调色剂颗粒相对应,另一图形与穿过面向导电性刮片的位置的在光电导体上剩余的调色剂颗粒相对应;
图6示出不同环境下在调色剂图像转写操作之前光电导体上的调色剂颗粒的电荷电势分布图;
图7示出在较高温度/较高湿度环境下光电导体上调色剂颗粒的电荷电势分布图,其中,一个图形与调色剂图像转写操作之前的调色剂颗粒相对应,另一图形与调色剂图像转写操作之后的调色剂颗粒相对应;
图8示出在较低温度/较低湿度环境下光电导体上调色剂颗粒的电荷电势分布图,其中,一个图形与调色剂图像转写操作之前的调色剂颗粒相对应,另一图形与调色剂颗粒转写操作之后的调色剂颗粒相对应;
图9A示出在使用不同的转写电流转写调色剂图像之后在光电导体上剩余的调色剂颗粒的电荷电势分布图;
图9B示出附着在清洁刷上的调色剂颗粒的电荷电势分布图;
图10A和10B示出已知的清洁刷的刷纤维的示意截面图;
图11示出按照示例性实施例的清洁刷的刷纤维的示意纵剖面图;
图12A和12B示出按照示例性实施例的清洁刷的刷纤维的示意截面图;
图13示出使用直纤维的刷纤维的示意纵剖面图;
图14示出从图1所示的结构省略转写部分和清洁刮片的图像形成设备的示意结构;
图15示出具有不同结构的清洁单元的清洁性能程度图;
图16示出按照示例性实施例的另一清洁单元的扩展视图,其中,使用导电性刷辊来取代图2所示的清洁刮片;
图17示出按照示例性实施例的另一清洁单元的扩展视图,其中,使用导电性刷来取代图2所示的清洁刮片;
图18示出使用图17的结构的调色剂颗粒的电荷电势分布图,其中,一个图形与由图17的导电性刷进行回收之前的调色剂颗粒相对应,另一图形与由图17的导电性刷进行回收之后的调色剂颗粒相对应,其中,通过施加预定电压并向调色剂颗粒辐照用来充电的电晕,来设置正极性和负极性的调色剂颗粒,并且导电性刷被施加预定正电压;
图19示出按照示例性实施例的另一清洁单元的扩展视图,其中,在清洁操作之后研磨刮片研磨光电导体;
图20示出按照示例性实施例的另一清洁单元的扩展视图,其中,在清洁操作之后研磨辊研磨光电导体;
图21示出表示调色剂颗粒的SF1因子和在清洁操作之后光电导体上剩余的调色剂量的关系的图;
图22示出按照另一示例性实施例的具有清洁单元的图像形成设备的示意结构;
图23示出在图22的另一示例性实施例中调色剂颗粒的电荷电势分布图,其中,一个图形与调色剂图像转写操作之后光电导体上承载的剩余调色剂颗粒相对应,另一图形与穿过面向导电性刮片的位置的在光电导体上剩余的调色剂颗粒相对应;
图24示出按照另一示例性实施例的具有另一清洁单元的图像形成设备的示意结构;
图25A示出金属制的回收辊的表面电势和清洁刷的边缘电势的图;
图25B示出高电阻材料制的回收辊的表面电势和清洁刷的边缘电势的图;
图26示出表示调色剂回收率和在回收辊的表面和清洁刷的刷边缘之间的电势差的关系的图,其中,回收辊由不同的材料制成;
图27示出表示清洁指数ID和施加到不同材料制成的回收辊的电压的关系的图;
图28示出用于测量清洁刷的边缘电势和回收辊的表面电势的试验的设备的示意结构;
图29A示出在调色剂颗粒的清洁操作启动后10秒的清洁刷的边缘电势和回收辊的表面电势的测量结果的图;
图29B示出在调色剂颗粒的清洁操作启动后2秒的清洁刷的边缘电势和回收辊的表面电势的测量结果的图;
图29C示出在不输入调色剂颗粒的情况下测量10秒的清洁刷边缘电势和回收辊表面电势的测量结果的图;
图30示出当在预定状况下清洁调色剂颗粒时清洁刷边缘电势和高电阻回收辊表面电势的测量结果的图;
图31示出表示在较低温度/较低湿度环境下清洁指数ID和清洁刷边缘电势的关系的图;
图32示出表示在较高温度/较高湿度环境下清洁指数ID和清洁刷边缘电势的关系的图;
图33示出当在预定状况下清洁调色剂颗粒时清洁刷的边缘电势的测量结果的图;
图34示出当在改变施加至刮擦器的电压期间清洁调色剂颗粒时清洁刷边缘电势和高电阻回收辊表面电势的测量结果的图;
图35和图36示出按照另一示例性实施例的具有另一清洁单元的图像形成设备的示意结构;
图37示出按照示例性实施例的具有清洁单元的处理盒的示意结构;
图38示出级联型图像形成设备的示意结构;
图39示出使用一个光敏鼓的图像形成设备的示意结构;以及
图40示出使用回转器显影单元的图像形成设备的示意结构。
附图意图描绘本发明的示例性实施例,而不应被解释为限制其范围。除非有明确的注释,附图不应被考虑为按照比例绘制,贯穿多个视图,相同或类似的参考标号表示相同或类似的部件。
具体实施方式
现在描述本发明的示例性实施例。应当注意,虽然诸如第一、第二、等等的术语可以在此处用来描述各种元件、部件、区域、层和/或区间,但是应当理解,这样的元件、部件、区域、层和/或区间不应当被这些术语限制,因为这样的术语是相对的,即,这些术语仅仅用于把一个元件、部件、区域、层或区间与其它区域、层、或区间相区分。因此,在不背离本发明的教导的情况下,下面论述的第一元件、部件、区域、层、或区间能够被称为第二元件、部件、区域、层、或区间。
另外,应当注意,在此使用的术语仅仅用于描述具体实施例的目的,而不意图限制本发明。因此,例如,在此使用时,单数形式的“一”、“一个”、和“该”意图也包括复数形式,除非文本中明确地指示其它情况。而且,术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时,表示存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或部件,但是不排除存在或附加有一个或多个其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组。
而且,虽然在描述图中所示的扩展图的过程中,出于清楚说明的目的而采用特定的术语,但是,本说明书的公开不限制于如此选择的特定术语,应当理解,每个具体元件包括以类似方式操作的所有技术上的等同物。
现在参照附图,参考附图描述按照示例性实施例的图像形成设备。图像形成设备可以采用例如电子照相。
图1示出按照示例性实施例的图像形成设备10的示意结构。图像形成设备10包括:例如,光电导体1、充电单元2、显影单元4、转写单元6、清洁单元7、定影单元8、以及放电单元9。
鼓形光电导体1可以沿箭头所示方向以预定的速度(例如,250mm/sec(毫米/秒))旋转。在光电导体1的表面由充电单元2均匀地充电至预定电势之后,写入单元(未示出)把光束3辐照到光电导体1上,其中,基于由扫描器(未示出)扫描的文档的图像数据,生成光束3。通过这样的光辐照,静电潜像形成在光电导体1上,然后由显影单元4显影为调色剂图像。
如图1所示,显影单元4包括显影辊5,该显影辊5承载并传输显影剂,该显影剂包含调色剂颗粒和载体颗粒。在显影单元4中,这样的调色剂颗粒可以通过摩擦而充电为预定极性。在示例性实施例中,例如,在显影单元4中,调色剂颗粒可以充电为负极性。由显影辊5承载和传输的调色剂颗粒通过静电转写到光电导体1,来把静电潜像显影为可视图像(例如,调色剂图像)。通过转写单元6的作用,在光电导体1上形成的调色剂图像然后转写到转写片材,该转写片材沿箭头A的方向,由进给单元(未示出)进给。
其上具有调色剂图像的转写片材进一步导向定影单元8,在该定影单元8中,施加热量和压力来把调色剂图像定影在转写片材上,这样的转写片材由排出单元(未示出)从图像形成设备10排出。在调色剂图像从光电导体1转写至转写片材之后,清洁单元7去除光电导体1上剩余的调色剂颗粒。在清洁单元7从光电导体1去除调色剂颗粒之后,放电单元9对光电导体1的表面放电,由此,光电导体1被设置为对下一图像形成操作准备就绪。
如图1所示,充电单元2包括充电辊2a,该充电辊2a具有导电性材料的芯和该芯上形成的电阻层。充电辊2a由压力施加器(未示出)以预定的压力(例如,500gf)压向光电导体1的表面。当光电导体1旋转时,这样的充电辊2a可以旋转。如果充电辊2a的表面具有过小的静摩擦系数,则由于当光电导体1旋转时这样的过小静摩擦系数的充电辊2a可能不旋转,因而充电辊2a可以由驱动器(未示出)旋转。具有充电辊2a的充电单元2在充电辊2a的轴方向具有的纵向长度设置为长于光电导体1上的最大图像形成范围(例如,如果对于图像形成设备,最大图像形成尺寸设置为A4,则为大约300mm)。
充电辊2a的芯连接至电源(未示出),该电源用于向充电辊2a施加充电电压。通过向充电辊2a施加能量,在光电导体1和充电辊2a之间形成预定电势差。例如,能够把光电导体1的表面电势充电至预定电势(例如,-700V)的充电电压施加至充电辊2a,由此,在充电辊2a和光电导体1之间可能发生电荷释放,并且光电导体1被均匀地充电。
这样的充电电压可以是叠加电压,该叠加电压具有叠加有AC(交流)电压的DC(直流)电压。例如,施加频率为1.8kHz、峰值电压为2kV、且偏移电压为-740V的充电电压。如果可能需要抑制诸如臭氧、NOx(氧化氮)等等的有毒气体的生成,则因为与叠加电压相比,DC电压可能导致排放更少的有毒气体,因此只施加DC电压。如果光电导体1可能需要均匀地充电,则优选叠加电压。除了充电辊2a,充电单元2可以采用充电刮片、充电刷、等等。
虽然在示例性实施例中,充电辊2a可以以接触方式压向光电导体1,但是充电单元也可以置于光电导体1附近的位置,其中,当维持与光电导体1的预定间隙时,充电装置可以不接触光电导体1的表面,这样的非接触型充电单元可以类似地向光电导体1充电。照此,可以与光电导体1的表面接触、或者也可以不与光电导体1的表面接触的充电单元在示例性实施例中能够类似地使用。
如图1所示,例如,转写单元6包括转写带6a、转写辊6b、和驱动辊6c。转写带6a可接触光电导体1的表面。
在通过显影单元4把光电导体1上形成的静电潜像显影为调色剂图像之后,通过转写单元6的转写辊6b的作用,调色剂图像转写到转写片材上,其中,转写辊6b被施加预定的转写电压,该预定的转写电压在恒定电流控制之下并且具有与形成调色剂图像的充电调色剂颗粒的极性相反的极性。例如,如果充电调色剂颗粒的极性是负极性,则正极性的电流(例如,30μA)被施加至转写辊6b作为转写电压。
因而,在把调色剂图像在转写位置(或夹合)处转写之后在光电导体1的表面上剩余的调色剂颗粒可以具有两种极性,这可以意味着,通过由转写辊6b施加的转写电压的作用,一些剩余调色剂颗粒可能具有负极性(即,与所显影的调色剂图像相同),而其它一些剩余调色剂颗粒可能具有与负极性相反的正极性。虽然图1所示的转写单元6可以包括与光电导体1的表面可以接触的转写带、以及转写辊和驱动辊,但是具有其它配置的转写单元也能够使用。
现在参照图2,描述清洁单元7。如图2所示,例如,清洁单元7包括导电性刮片11和清洁刷111。导电性刮片11用来控制调色剂颗粒的极性。
如图2所示,光电导体1可以沿箭头J所示的方向移动。因此,光电导体1的表面也沿箭头J所示的方向移动。此后,为了表示的简便,箭头J所示的方向可以称为光电导体1的“表面移动方向”,这样的移动可以称为光电导体1的“表面移动”。虽然图2所示的表面移动方向是顺时针方向,但是表面移动方向能够取决于清洁单元7的结构而改变为逆时针方向。如图2所示,导电性刮片11相对于光电导体1的表面移动方向置于清洁刷111的上游侧。
例如,导电性刮片11包含具有诸如105Ω·cm至109Ω·cm的预定电阻的诸如橡胶的弹性组件,并且以诸如20g/cm至40g/cm的预定压力接触光电导体1。而且,导电性刮片11可以固定至设置在清洁单元7中的刮片支持器17。而且,导电性刮片11在其纵方向附接有电极22a,其中,电极22a连接至第一电源电路22,该第一电源电路22向电极22a施加预定电压。当剩余调色剂颗粒穿过导电性刮片11时,施加有预定电压的导电性刮片11向剩余调色剂颗粒引入电荷,从而穿过导电性刮片11的剩余调色剂颗粒可以设置为一致的极性。在本说明书中,调色剂颗粒的这样的“穿过”可以意味着大部分调色剂颗粒由导电性刮片11捕获,并且,当受到导电性刮片11的电效应影响时,未由导电性刮片11捕获的调色剂颗粒可能剩余在光电导体1上。
一方面,由驱动器(未示出)驱动的清洁刷111沿与光电导体1的旋转方向相同的方向旋转。因此,清洁刷111和光电导体1在清洁刷111和光电导体1彼此相遇的点沿相反的方向移动。
清洁刷111包括金属芯和固定在金属芯周围的刷纤维。例如,金属芯可以是不锈钢(SUS)制,刷纤维可以是导电性刷纤维制,所述导电性刷纤维通过把导电性材料(例如,碳、离子导电剂)植入尼龙、聚酯、丙烯、等等制的绝缘性材料纤维而制作。而且,清洁刷111连接至第三电源电路123,其中,所述第三电源电路123向清洁刷111施加与施加至导电性刮片11的电压极性相反的预定极性的预定电压。
此后,导电性刮片11可以被施加以第一极性的电压,清洁刷111可以被施加以第二极性的电压,其中,第一极性和第二极性彼此极性相反。取决于图像形成设备的设计理念,第一极性和第二极性可以分别设置为正极性和负极性,或者分别设置为负极性和正极性。
如图2所示,清洁单元7还包括:回收辊117,接触清洁刷111;以及第二电源电路122,向回收辊117施加预定电压。所述第二电源电路122包括:例如,第一电源122a、第二电源122b、和切换器122c。
第一电源122a向回收辊117施加预定电压,该预定电压具有与施加到清洁刷111的电压极性相同的极性,其中,这样的预定电压的值设置为高于施加至清洁刷111的电压值。因为清洁刷111被提供第二极性的电压,因此第一电源122a向回收辊117施加第二极性的电压。
第二电源122b向回收辊117施加与施加至清洁刷111的电压极性相反的极性的预定电压。因为清洁刷111被提供第二极性的电压,因此第二电源122b向回收辊117施加第一极性的电压。
切换器122c用来切换将被施加至回收辊117的电压。具体地,通过切换该切换器122c,回收辊117被从第一和第二电源122a和122b之一提供电压。因此,施加至回收辊117的电压极性能够通过切换该切换器122c来切换。
而且,清洁单元7包括刮擦器118,该刮擦器118接触回收辊117和传输线圈(未示出)。
在如此配置的清洁单元7中,穿过导电性刮片11并具有第一极性的调色剂颗粒通过静电而被吸引到第二极性的清洁刷111,其中,当调色剂颗粒穿过施加有第一极性电压的导电性刮片11时,调色剂颗粒设置为具有第一极性。
随着清洁刷111按箭头K(见图2)所示的方向旋转,附着在清洁刷111上的剩余调色剂颗粒然后传输至面向回收辊117的位置,在该处,回收辊117通过静电吸引附着在清洁刷111上的剩余调色剂颗粒。被吸引并附着在回收辊117上的剩余调色剂颗粒然后被刮擦器118刮擦,并由传输线圈(未示出)传输至废弃调色剂容器(未示出)。
现在参照图3描述在把调色剂图像转写到转写组件之后在光电导体1的表面上剩余的、及传输到面向清洁单元7的区域的调色剂颗粒的电荷量。图3示出在两种状态下调色剂颗粒的电荷电势分布。虚线示出图像转写操作即将发生之前光电导体1上显影的黑调色剂颗粒的电荷电势分布,实线示出在图像转写操作之后在光电导体1上剩余的黑调色剂颗粒的电荷电势分布。
如图3所示,在图像转写操作之前,光电导体1的表面上显影的调色剂颗粒大致充电为负极性。在图像转写操作期间,通过转写单元6的转写辊6b施加的正极性的电荷的作用,一些调色剂颗粒可以把其极性从负极性改变为正极性或未充电的状况。因此,如图3所示,在图像转写操作之后在光电导体1的表面上剩余的调色剂颗粒是具有正极性和负极性的调色剂颗粒的混合。
在本公开中,如图3所示,在光电导体1的表面上显影的调色剂颗粒大致充电为负极性。然而,取决于图像形成设备的设计理念,光电导体1表面上显影的调色剂的极性可以改变。为了描述的简便,在本公开中,在光电导体1的表面上显影的调色剂颗粒大致充电为负极性。
在转写辊6b执行图像转写操作之后,随着光电导体1沿箭头J(见图2)所示的方向旋转,在光电导体1的表面上剩余的调色剂颗粒然后传输至面向导电性刮片11的区域,在该处,大部分剩余调色剂颗粒被导电性刮片11机械地刮擦。
然而,当光电导体1旋转时,如图4所示,导电性刮片11可以改变其与光电导体1的接触状况。如图4所示,当导电性刮片11开始接触光电导体1时,导电性刮片11具有直形(状况C)。然后,随着光电导体1的表面移动,利用诸如橡胶的弹性材料制的导电性刮片11的弹性,导电性刮片11在维持与光电导体1的表面的接触状况的同时可以被弯曲(状况D)。具体地,当弯曲导电性刮片11的一些部分时,导电性刮片11的接触边缘可以维持与光电导体1的接触状况。然而,如果由于诸如弹性限制的一些原因,导电性刮片11不能维持如此的弯曲状况(状况D),则导电性刮片11可以当在光电导体1上滑动时,把其形状从弯曲形(状况D)改变为直形(状况C),其中,在光电导体1上的滑动可以称为粘着滑动(stick slip)。当这样的接触状况改变发生时,导电性刮片11可能不能有效地刮擦调色剂颗粒,由此,调色剂颗粒可能不能被导电性刮片11捕获。
图5示出表示穿过导电性刮片11的调色剂颗粒的电荷量的改变的图。图5的图形基于试验而准备,其中,通过把电晕离子引入调色剂颗粒,光电导体上显影的调色剂颗粒充电为正极性,如此充电的调色剂颗粒穿过导电性刮片11,其中,导电性刮片11不连接至电源。
如图5所示,当调色剂颗粒穿过面向导电性刮片11的区域时,一些调色剂颗粒可能将其极性从正极性改变为负极性。因此,一些调色剂颗粒将其极性改变为正常极性,其中,正常极性表示穿过面向导电性刮片11的区域的调色剂颗粒被控制为基于清洁操作的设计理念而设置的极性。在本公开中,例如,正常极性意味着负极性。
因为导电性刮片11可以向调色剂颗粒施加接触压力,并且与调色剂颗粒摩擦,因此,当调色剂颗粒穿过导电性刮片11时,这样的极性改变或迁移可能发生。
然而,如图5所示,穿过导电性刮片11的调色剂颗粒仍然是正极性和负极性的调色剂颗粒的混合。因此,穿过导电性刮片11的调色剂颗粒可能不能充电为诸如负极性的一致极性,该负极性在本公开中可以设置为正常极性。
如图3所示,在图像转写操作之后剩余在光电导体1上的调色剂颗粒具有正极性和负极性的电荷量分布。因此,清洁刷111可能不能回收充电为正常极性的调色剂颗粒和未充电为正常极性的调色剂颗粒中的任何一个,因此,清洁刷111可能不能从光电导体1有效地去除调色剂颗粒。
鉴于这样的现象,如上所述,电压施加到导电性刮片11,以将电荷引入已经穿过导电性刮片11的调色剂颗粒,从而穿过导电性刮片11的剩余调色剂颗粒能够控制为单一极性。
如果施加到导电性刮片11的电压值比用来对光电导体1充电的充电电压值充分地小,则光电导体1上剩余的调色剂颗粒可以按如下所述充电为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性:当光电导体1上剩余的调色剂颗粒可以穿过在导电性刮片11和光电导体1之间的微小空间时,调色剂颗粒可以被导电性刮片11和光电导体1夹住。与电容器充电处理相类似,如此夹住的调色剂颗粒可以充电为施加到导电性刮片11的极性。由导电性刮片11进行的这样的调色剂充电处理可以称为“向调色剂颗粒的电荷引入”。通过这样的电荷引入,穿过导电性刮片11的调色剂颗粒可以充电为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性。
一方面,如果施加到导电性刮片11的电压值与用来对光电导体1充电的充电电压值大致类似或者大于用来对光电导体1充电的充电电压值,则光电导体1上剩余的调色剂颗粒可以按如下所述而充电为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性:光电导体1和导电性刮片11可以在其间形成具有楔形入口和出口部分的微小间隙。当在这样的微小间隙发生电荷释放时,光电导体1上剩余的调色剂颗粒可以充电为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性。
然而,当进行试验来把预定电压施加到导电性刮片11并且控制穿过导电性刮片11的调色剂颗粒的电荷量时,一些试验表示出充电并控制为正常极性的调色剂颗粒的百分比未变成100%的结果。这可能由例如下述因素导致。所述因素之一可以是调色剂颗粒的类型,因为一些调色剂颗粒可能难以控制其电荷量。其它因素可以是将与导电性刮片11接触的调色剂颗粒的电荷量分布的变化,这可以由状况的变化而导致,所述状况诸如使用环境、每单位面积所显影的调色剂的附着量、转写电流、图像面积比率、调色剂颗粒的类型、等等。
因此,并非所有穿过导电性刮片11的调色剂颗粒可以充电为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性。如果这样的现象可以发生,则一些调色剂颗粒可能不能有效地通过静电吸引到清洁刷111,因此,清洁刷111可能不能有效地从光电导体1去除调色剂颗粒。
参照图6到图8描述状况的变化。图6到图8示出在不同环境下使用的调色剂颗粒的电荷量分布的改变。图6到图8所示的电荷量分布通过E-SPART分析器(E-SPART Analyzer)测量,该E-SPART分析器是Hosokawa Micron公司(Hosokawa Micron Corporation)的产品。图6到图8的水平轴表示通过用一个调色剂颗粒的电荷量“Q”除以调色剂颗粒的直径“d”而获得的Q/d值,其中,该Q/d值以“fc/10μm”的单位表述。图6到图8的垂直轴表示具有预定Q/d值的调色剂颗粒相对于采样的调色剂颗粒的“百分比(%)”。因此,图6到图8示出具有预定范围的Q/d值的调色剂颗粒的直方图。在这样的试验中,因为光电导体上剩余的调色剂颗粒总体上很小,因此采样的调色剂颗粒的数目是五百个颗粒。
图6示出用于三个不同的环境中的所显影的调色剂颗粒的电荷量分布的三个图形。各个图形表示在较高温度/较高湿度(例如,32摄氏度/80%湿度)、正常温度/正常湿度(例如,20摄氏度/50%湿度)、和较低温度/较低湿度(例如,10摄氏度/15%湿度)下调色剂颗粒的电荷量分布。因为调色剂颗粒通过与载体颗粒的摩擦来充电,因此,在较高湿度下,调色剂颗粒较小可能被充电,由此,在较高湿度下调色剂颗粒的电荷量总体上可能变小。因此,如图6所示,与在正常温度/正常湿度下的电荷量分布相比较,在较高温度/较高湿度下电荷量的分布可能更接近“零”的Q/d值,与在正常温度/正常湿度下的电荷量分布相比较,在较低温度/较低湿度下电荷量的分布更远离“零”的Q/d值。
图7示出在较高温度/较高湿度(HTHH)下调色剂颗粒的电荷量分布概略图,其中,一个概略图与在光电导体上显影的调色剂颗粒相对应,另一概略图与图像转写操作之后光电导体上剩余的调色剂颗粒相对应。图8示出在较低温度/较低湿度(LTLH)下调色剂颗粒的电荷量分布概略图,其中,一个概略图与在光电导体上显影的调色剂颗粒相对应,另一概略图与图像转写操作之后光电导体上剩余的调色剂颗粒相对应。
如图7所示,在较高温度/较高湿度状况下,剩余调色剂颗粒在图像转写操作之后具有更大数目的充电至正极性侧的调色剂颗粒。如图8所示,在较低温度/较低湿度状况下,剩余调色剂颗粒在图像转写操作之后具有更大数目的充电至负极性侧的调色剂颗粒。这样的电荷量分布概略图可能由于诸如片材厚度的其它状况而变化。
虽然调色剂颗粒的电荷量可以取决于环境状况、片材厚度、转写状况、图像面积比率、等等而变化,但是,如果导电性刮片11被施加以适当的电压,则穿过导电性刮片11的剩余调色剂颗粒的90%可以设置为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性。
然而,取决于调色剂颗粒的类型,调色剂颗粒的极性可能不能有效地控制到希望的极性。例如,在一些调色剂颗粒的情况下,即使例如导电性刮片11被施加诸如1kV的预定电压,穿过导电性刮片11的剩余调色剂颗粒的仅仅80%可以设置为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性,20%的剩余调色剂颗粒可以变为与施加到导电性刮片11的极性相反的极性。尚不知道为什么对于一些调色剂颗粒会发生这样低效率的极性控制。
然而,这样的与施加到导电性刮片11的极性相反的极性的调色剂颗粒能够被下文描述的清洁刷111吸引,由此,调色剂颗粒可以有效地从光电导体1去除。现在更详细地描述清洁刷111。
在示例性实施例中,清洁单元7中的清洁刷111具有如下结构的刷纤维。清洁刷111的刷纤维含有如下的材料,当刷纤维与光电导体1摩擦时,所述材料能够设置为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性。换句话说,当刷纤维与用于光电导体1的表面的材料摩擦时,用于清洁刷111的刷纤维的材料能够充电为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性。
如上所述,穿过导电性刮片11的调色剂颗粒的90%或更多可以充电为与施加到导电性刮片11的电压极性相同的极性。因为清洁刷111被提供与施加到导电性刮片11的电压极性相反的极性的电压,因此这样的90%或更多的调色剂颗粒可以通过静电吸引到清洁刷111。
在本公开中为了表述简洁,如先前所述,导电性刮片11被从电源提供第一极性的电压,清洁刷111被从电源提供第二极性的电压,其中,第一和第二极性是彼此相反的极性。
而且,10%或更少的与施加到导电性刮片11的电压极性(即,第一极性)相反的极性(即,第二极性)的调色剂颗粒可以按如下所述由清洁刷111的刷纤维捕获:清洁刷111的刷纤维与光电导体1摩擦并充电为第一极性(即,负极性),该第一极性是施加到导电性刮片11的极性。因此,在清洁刷111的刷纤维的绝缘层的表面和这样的10%或更少的第二极性(即,正极性)调色剂颗粒之间能够生成静电吸引,由此,这样的10%或更少的调色剂颗粒可以吸引到清洁刷111。
通过刷纤维的这样的摩擦起电捕获的这样的10%或更少的调色剂颗粒是未由导电性刮片11控制为第一极性(即,负极性)的调色剂颗粒,即,这样的10%或更少的调色剂颗粒具有第二极性(即,正极性)。
这样的10%或更少的具有第二极性(即,正极性)的调色剂颗粒在穿过导电性刮片11之前具有更大的电荷量,因此,虽然导电性刮片11把第一极性(即,负极性)的电荷引入调色剂颗粒,但是这样的调色剂颗粒的极性可能不被反转。
然而,在穿过导电性刮片11之后,第二极性(即,正极性)的调色剂颗粒的电荷量可以通过由导电性刮片11进行的电荷引入的作用而降低,由此,第二极性(即,正极性)的调色剂颗粒可以变成较弱充电的调色剂颗粒。因为较弱充电的调色剂颗粒可以以较小的静电力附着光电导体1,因此这样的较弱充电的调色剂颗粒更可能由摩擦起电的刷纤维捕获。
而且,因为这样的较弱充电的调色剂颗粒在附着刷纤维之后仍然具有较弱的电荷,因此这样的较弱充电的调色剂颗粒可以受到在光电导体1和清洁刷111之间形成的电场的较小的作用影响,但是更可能受到与刷纤维的范德华力(van der Waals’force)影响,或者更可能在刷纤维的空间之间被捕获。因此,由摩擦起电的刷纤维捕获的调色剂颗粒可以几乎不再次附着至光电导体1的表面,但是可能继续附着在刷纤维上。
现在描述用来确认在由清洁刷111进行清洁操作之前在光电导体1上剩余的调色剂颗粒的电荷量分布、以及在由清洁刷111进行清洁操作之后在清洁刷111上附着的调色剂颗粒的电荷量分布的另一试验。在此试验中,使用具有0.98的成圆率的球形调色剂,并且光电导体1上显影的调色剂图像的每单位面积调色剂量(M/A)为M/A 0.4mg/cm2,其中,M为显影的调色剂重量,A为显影面积。
在清洁刷111未连接至电源的状况下,回收辊117被施加+300V的电压。清洁刷111具有聚酯纤维的刷纤维,当刷纤维与光电导体1的表面材料摩擦时,该聚酯纤维能够充负电。弯曲的纤维用作清洁刷111的刷纤维。
在此试验中,导电性刮片11从清洁单元7去除。+20μA、+38μA、和+42μA的三个电流(It)设置为用来把固态图像从光电导体1转写至转写片材的转写电流,由此,光电导体1上剩余的调色剂颗粒能够被设置为具有正极性和负极性的调色剂颗粒,这样的调色剂颗粒被传输至面向清洁刷111的位置。通过这样的设置,不能通过静电被吸引到清洁刷111的调色剂颗粒能够被制作。例如,如果清洁刷111可以被施加以正极性的电压,则设置为正极性的调色剂颗粒可能不能被清洁刷111通过静电清洁(或通过静电吸引到清洁刷111)。
图9A示出在由清洁刷111进行清洁操作之前在光电导体1上剩余的调色剂颗粒的电荷量分布,图9B示出在由清洁刷111进行清洁操作之后在清洁刷111上附着的调色剂颗粒的电荷量分布。
而且,在清洁操作期间,未连接至电源的金属板与清洁刷111的刷纤维的刷边缘相接触,该金属板表面电势由表面电势测量器测量,以测量刷纤维的刷边缘电势。基于这样的测量,清洁刷111的刷纤维的刷边缘电势是+220V,低于施加至回收辊117的+300V。
虽然清洁刷111的刷纤维的刷边缘电势是+220V,但是观察到如图9B的电荷量分布所示的在刷纤维上附着的充正电的调色剂颗粒。基于这样的结果,可以说清洁刷111的刷纤维可以通过与光电导体1的摩擦而充电为第一极性(即,负极性),由此,第二极性(即,正极性)的调色剂颗粒可以吸引至清洁刷111的刷纤维。
现在描述用来确认清洁刷111的摩擦充电的第一极性(负极性)的刷纤维吸引第二极性(即,正极性)的调色剂颗粒的试验。
通过把导电性聚酯纤维的刷纤维固定在金属芯周围来制成清洁刷111,清洁刷111未连接至电源。后文将描述的光电导体A和光电导体B置于暗空间,当将光电导体A和B的表面电势维持在0V时光电导体A和B的导电性基体材料接地。
在旋转清洁刷111和光电导体1时,清洁刷111的刷纤维的电势通过表面电势测量器测量。通过这样的摩擦,清洁刷111的刷纤维起电为-30V。
类似地,在旋转清洁刷111和光电导体1时,含有上述导电性材料(例如,碳、离子导电剂)的导电性尼龙纤维的清洁刷111的刷纤维的电势通过表面电势测量器测量。通过这样的摩擦,清洁刷111的刷纤维起电为+70V。
通过使用导电性聚酯纤维的清洁刷111以及向清洁刷111的金属芯施加+200V并向回收辊117施加+300V,来进行清洁试验,并且导电性刮片11被施加负极性。回收辊117旋转地接触清洁刷111的聚酯刷纤维,来从清洁刷111回收调色剂颗粒。
在此试验中,穿过导电性刮片11的调色剂颗粒设置为调色剂颗粒的90%具有负极性且调色剂颗粒的10%具有正极性。这样的调色剂颗粒由清洁刷111有效地清洁。用于此试验的回收辊117是高电阻回收辊,该高电阻回收辊具有:SUS的辊;厚度为100μm且置于辊表面上的PVDF(聚偏氟乙烯)管;以及涂敷在PVDF管上的厚度为3μm的绝缘层。在后文中将详细描述,高电阻回收辊可以有效地稳定清洁刷111和回收辊117之间的电势差,由此,调色剂颗粒能够可靠地从清洁刷111回收至回收辊117。
类似地,通过使用导电性尼龙纤维的清洁刷111以及向清洁刷111的金属芯施加+200V并向回收辊117施加+300V,来进行另一清洁试验,并且导电性刮片11被施加负极性。
在此试验中,穿过导电性刮片11的调色剂颗粒设置为调色剂颗粒的90%具有负极性且调色剂颗粒的10%具有正极性。与使用聚酯纤维的上述试验的差别是,这样的调色剂颗粒通过具有导电性尼龙刷纤维的清洁刷111未有效地清洁。
而且,关于清洁刷111使用尼龙刷纤维来进行另一试验,其中,向清洁刷111的金属芯施加-200V并向回收辊117施加-300V,并且导电性刮片11被施加正极性。
在此试验中,穿过导电性刮片11的调色剂颗粒设置为调色剂颗粒的90%具有正极性且调色剂颗粒的10%具有负极性。这样的调色剂颗粒通过具有导电性尼龙刷纤维的清洁刷111有效地清洁。
类似地,关于清洁刷使用聚酯纤维来进行另一清洁试验,其中,向清洁刷111的金属芯施加-200V并向回收辊117施加-300V,并且导电性刮片11被施加正极性。
在此试验中,穿过导电性刮片11的调色剂颗粒设置为调色剂颗粒的90%具有正极性且调色剂颗粒的10%具有负极性。与使用尼龙纤维的上述情况的差别是,这样的调色剂颗粒通过具有导电性聚酯刷纤维的清洁刷111未有效地清洁。
基于这样的试验,确认通过使用刷纤维可以获得良好程度的清洁性能,当清洁刷111的刷纤维与光电导体1摩擦时,所述刷纤维能够通过摩擦起电为与施加至导电性刮片11的电压极性相同的极性。
如果如图10A和10B所示,清洁刷111具有在刷纤维31的表面或次表面(sub-surface)中散布有导电性材料32的刷纤维31,则导电性材料32和调色剂颗粒有较高的可能性彼此接触,由此,电流有较高可能性从刷纤维31流向调色剂颗粒。因而,调色剂颗粒有较高可能性可以被强充电为施加至清洁刷111的极性,其中,“强充电”意味着调色剂颗粒的电荷量分布迁移到远离电荷量零值的位置。
而且,剩余调色剂颗粒的电荷量分布可以影响通过导电性刮片11进行的调色剂颗粒的极性控制。
如果剩余调色剂颗粒可以被强充电为正极性(即,剩余调色剂颗粒的电荷量分布较大程度地偏向正极性),则穿过导电性刮片11的调色剂颗粒可能不能有效地充电为负极性,而是,尽管导电性刮片11通过把电荷引入剩余调色剂颗粒来向剩余调色剂颗粒施加负极性,但是剩余调色剂颗粒可以包括较低电荷量的负极性的调色剂颗粒以及包括正极性的调色剂颗粒。当未有效地控制为负极性的这样的剩余调色剂颗粒在第一清洁区域E(见图2)从清洁刷111引入电荷时,这样的剩余调色剂颗粒有较高可能性可以被强充电为施加至清洁刷111的电压极性。
而且,向调色剂颗粒的这样的电荷引入也可能在第二清洁区域F(见图2)发生,在该第二清洁区域F,清洁刷111和回收辊117彼此接触。具体地,以较低电荷量具有负或正极性的调色剂颗粒可以通过在第二清洁区域F从回收辊117的电荷引入来强充电为施加至清洁刷111的极性(例如,正极性)。具有正极性的如此强充电的调色剂颗粒可能不能吸引到回收辊117。因此,如此强充电的调色剂颗粒可以剩余在清洁刷111上,并且可以随着清洁刷111的旋转而再次附着至光电导体1,结果是剩余在光电导体1上,这是不希望的。
图11示出按照示例性实施例的清洁刷111的刷纤维311的纵剖面图,其中,刷纤维311接触光电导体1。而且,图12A和12B示出按照示例性实施例的内部结构的刷纤维311的截面图。
如图11与图12A和12B所示,刷纤维311具有双层结构的芯鞘(core-in-sheath)结构,其中内部芯包括导电性材料32,表面层包含绝缘性材料33。因为刷纤维311的表面层包含绝缘性材料33,因此导电性材料32仅仅在刷纤维311的切口边缘接触调色剂颗粒。通过这样的结构,从清洁刷111向调色剂颗粒的电荷引入能够被抑制。
刷纤维311的绝缘性材料33可以是尼龙、聚酯、丙烯、等等,可以有效地抑制从清洁刷111向调色剂颗粒的电荷引入。芯鞘结构的刷纤维能够通过已知方法制作。
当通过诸如在纤维中散布或***导电剂的已知方法,导电剂能够包含在刷纤维中时,刷纤维的表面优选涂敷以绝缘性材料。
如果清洁刷111的刷纤维的表面具有预定程度的导电性,则刷纤维可能不能通过与光电导体1的摩擦来有效地起电,由此,清洁刷111的刷纤维可能不能从光电导体1有效地吸引未由导电性刮片11有效地控制为前述正常极性的调色剂颗粒。尚不清楚刷纤维这样低效的摩擦起电的原因。可能是,导电性材料难以通过摩擦起电,或者,即使导电性材料通过摩擦起电,电荷可能消散。
而且,虽然logΩ=6.5或8的两个电阻值用于刷纤维,但是在试验中没有观察到差别。试验的其它条件如下:具有108Ω·cm的电阻的刷纤维材料;100,000根纤维/平方英寸(fibers/inch2)的密度的刷纤维;20度的刮擦器接触角;刮擦器压入回收辊1mm;刮擦器材料为聚氨酯橡胶;回收辊由金属回收辊制成;在一些试验中电压施加到回收辊的辊轴,在一些试验中电压不施加到清洁刷的金属芯。
如图11所示,清洁刷111的刷纤维311是弯曲的纤维,其中,相对于箭头B所示的清洁刷111的旋转方向,刷纤维311向箭头A所示的后方向弯曲。
如图13所示,芯鞘结构的刷纤维311具有作为内芯的导电性材料32和作为表面层的绝缘性材料33,并且这样的刷纤维311可以是直纤维,其中,刷纤维311以辐射模式固定至清洁刷111的芯111a。当清洁刷111沿箭头B所示的方向旋转时,这样的刷纤维311沿图13中箭头B所示的方向移动。如图13所示,如果刷纤维311是直纤维,则导电性材料32和调色剂颗粒T可以在刷纤维311的切口边缘处彼此接触,由此,清洁刷111可以把电荷引入调色剂颗粒T。
一方面,如果如图11所示,刷纤维311是弯曲的纤维,则导电性材料32和调色剂颗粒T可能不在刷纤维311的切口边缘彼此接触,由此,在第一清洁区域E和第二清洁区域F(见图2),清洁刷111可能不向调色剂颗粒T引入电荷。
参照图2,现在描述当清洁刷111具有直纤维的刷纤维时可能发生电荷引入的区域。如图2所示,向调色剂颗粒的上述电荷引入可能发生在第一清洁区域E和第二清洁区域F。
在这样的结构中,回收辊117施加以预定电压,然后这样的电压从回收辊117提供至清洁刷111,然后调色剂颗粒从光电导体1吸引至清洁刷111。
当剩余调色剂颗粒接触清洁刷111的刷纤维中的导电性材料时,在第一清洁区域E的电荷引入可能同时发生,由此,剩余调色剂颗粒的较弱充电的调色剂颗粒可以被强充电为施加至回收辊117的极性(即,正极性)。如此强充电的调色剂颗粒可以通过静电以较强的力附着在光电导体1的表面上,由此,如此强充电的调色剂颗粒可能不能由摩擦起电的清洁刷111的刷纤维捕获,而是可以穿过清洁刷111,并可以变为光电导体1上剩余的调色剂颗粒。
虽然对于强充电为与施加至清洁刷111的电压极性相反的极性的(或具有较大电荷量的)调色剂颗粒,可能发生电荷引入,但是由于这样的调色剂颗粒的较大的电荷量,因此如此相反地充电的调色剂颗粒的极性可能不被反转,由此,这样的调色剂颗粒可以由清洁刷111捕获。
在第二清洁区域F,由清洁刷111从光电导体1捕获的调色剂颗粒可以被吸引到回收辊117,其中,这样的调色剂颗粒具有与施加至回收辊117的电压极性相反的极性。此时,与光电导体1和清洁刷111之间相类似,清洁刷111上的调色剂颗粒可以强充电为与施加至回收辊117的电压极性相同的极性,由此,如此强充电的调色剂颗粒可能不被吸引到回收辊117,而是可能剩余在清洁刷111上。当如此强充电的调色剂颗粒随着清洁刷111的旋转而再次来到面向光电导体1的位置时,利用光电导体1表面和清洁刷111之间形成的电场的作用,如此强充电的调色剂颗粒可以再次附着至光电导体1,由此,这样的调色剂颗粒可以剩余在光电导体1上。
一方面,在示例性实施例中,如图11所示,芯鞘结构的清洁刷111的刷纤维311是弯曲的纤维,由此,刷纤维31中的导电性材料32可能不接触调色剂颗粒。
因此,向光电导体1和清洁刷111之间的区域以及清洁刷111和回收辊117之间的区域的调色剂颗粒的电荷引入能够降低。因而,弱充电为负或正极性并且附着清洁刷111的调色剂颗粒可能不能强充电为施加到清洁刷111的电压极性。
在第一清洁区域E和第二清洁区域F(见图2)的这样的电荷引入参照图14按下文所述确认。在图14中,转写单元6和导电性刮片11从图1所示的结构去除,并且将被清洁刷111去除的调色剂颗粒包括对调色剂图像显影之后大约100%负极性的调色剂颗粒。
当调色剂图像的前边缘从清洁刷111和光电导体1的接触区域移动清洁刷111的周长的两倍(或清洁刷111两次旋转)时,光电导体1停止。然后,测量与清洁刷111的第二次旋转相对应的光电导体1上调色剂颗粒的Q/d分布。因为清洁刷111旋转来清洁光电导体1上的调色剂图像,因此,当清洁刷111旋转一周时,清洁刷111的同一部分再次来到面向光电导体1的同一位置。在这样的一周旋转期间,清洁刷111还接触回收辊117一次,由此,电荷引入可以在清洁刷111和回收辊117之间发生。因此,当清洁刷111旋转两次时,通过测量光电导体1上调色剂颗粒的Q/d分布,能够确定电荷引入是否发生。
当清洁刷111使用直纤维作为刷纤维时,称为第一结构A,当清洁刷111使用弯曲的纤维作为刷纤维时,称为第二结构B。而且,还准备了第三结构C,该第三结构C向清洁刷111的轴111a(见图2)施加预定电压。
因为电荷引入可能主要发生在清洁刷111和回收辊117之间,因此回收辊117从第二结构B和第三结构C去除以评估回收辊117的作用。因此,第二结构B去除回收辊117和刮擦器118,第三结构C还去除回收辊117和刮擦器118。在这样的第一、第二、和第三结构A、B、和C中,当清洁刷111旋转两次时,光电导体1停止。
图15示出第一、第二、和第三结构A、B、和C的清洁性能程度图,其中,水平轴指示施加到回收辊117或清洁刷111的电压,垂直轴指示清洁指数ID,其按如下所述确定。
首先,在清洁刷111进行清洁操作之后在光电导体1上剩余的调色剂颗粒转写到透明带。然后,具有调色剂颗粒的透明带附接至白色片材,通过爱色丽有限公司(X-Rite,Incorporated)制造的分光比色器(spectroscopicchromometer)X-Rite来测量反射密度或图像密度(RD 1)。不具有调色剂颗粒的另一透明带还附接至白色片材来测量反射密度或图像密度(RD 2)。能够通过从RD 1减去RD 2来获得清洁指数ID。因为清洁指数ID和调色剂颗粒的数目具有相关性,调色剂颗粒的数目越大,清洁指数ID越大。因此,清洁性能程度能够通过使用清洁指数ID来确定。因而,清洁指数ID越小,清洁性能程度越好。
如图15所示,第二结构B的清洁指数ID小于第一结构A的清洁指数ID,第三结构C的清洁指数ID总体上小于第二结构B的清洁指数ID。
当较高的电压施加到回收辊117或清洁刷111时,因为由于较强的清洁电场因而调色剂颗粒可以从回收辊117或清洁刷111引入电荷,因此,在清洁操作之后在光电导体1上剩余的大部分调色剂颗粒可以变为强充电的调色剂颗粒,该强充电的调色剂颗粒具有与施加到回收辊117或清洁刷111的电压极性相同的极性。
一方面,当较低的电压施加到回收辊117或清洁刷111时,由于较弱的清洁电场,因而光电导体1上剩余的调色剂颗粒可能不能有效地去除,由此,清洁指数ID变大。
因此,与施加到回收辊117或清洁刷111的500V或更高的电压相对应的清洁指数ID可以赋与强充电为正极性的调色剂颗粒,以及与施加到回收辊117或清洁刷111的200V或更低(关于第一结构A为100V或更低)的电压相对应的清洁指数ID可以赋与负极性的调色剂颗粒。
基于图15所示的结果,假定电荷引入已经发生在光电导体1和清洁刷111之间的区域或清洁刷111和回收辊117之间的区域。而且,基于第三结构C的结果,假定如果清洁刷111采用弯曲的纤维作为刷纤维,则可以抑制电荷引入。
在示例性实施例中,清洁刷111和回收辊117可以具有例如如下状况。例如,回收辊117具有SUS材料,并且具有10mm的直径。例如,具有导电性聚酯的刷纤维并且宽度为5mm长度为5mm的清洁刷111向光电导体1压入1mm,且刷纤维材料具有108Ω·cm的电阻和100,000根纤维/平方英寸的纤维密度。
而且,在示例性实施例中,刮擦器118可以具有例如如下状况:20度的刮擦器接触角;向回收辊117压入1mm;以及刮擦器含有聚氨酯橡胶。
基于光电导体1和回收辊117的直径来确定刷纤维311的弯曲状况,其中,确定这样的弯曲状况,从而刷纤维311中的导电性材料32不接触光电导体1或回收辊117。
刷纤维311可以按下文所述弯曲。首先,通过围绕清洁刷111的轴具有辐射模式的直纤维来制作清洁刷111。然后,具有与清洁刷111的直径相同的内径的夹具被加热并沿清洁刷111旋转,以永久地弯曲刷纤维311。因此,当通过弯曲的纤维和直纤维来制作相同直径的清洁刷111时,从轴111a延伸至刷边缘的弯曲纤维的纤维长度可以变得长于直纤维。
而且,刷纤维311可以不需要弯曲,而是能够使用斜刷纤维(未示出)。如果这样的斜刷纤维具有比轴111a的表面和光电导体1的表面之间的距离充分地长的总长度,则刷纤维311的侧面可以接触光电导体1,并且因此刷纤维311的刷边缘可以不接触光电导体1。如果这样的斜刷纤维附接至清洁刷111,且该清洁刷111可以在面向光电导体1的区域沿相反方向旋转,则刷纤维311的刷边缘和调色剂颗粒之间的接触可能性可以被抑制,由此,从清洁刷111向调色剂颗粒的电荷引入可以被抑制。而且,如果这样的刷纤维是导电性聚酯纤维制成,则例如穿过导电性刮片11且具有正和负极性二者的调色剂颗粒可以良好地吸引至刷纤维。
现在描述固定至刮片支持器17的导电性刮片11(见图2)。导电性刮片11以诸如20度的预定接触角和诸如20g/cm的预定压力接触光电导体1,并且例如具有诸如2mm的预定厚度、诸如7mm的预定长度、诸如60到80的JIS-A硬度的预定硬度、和30%的预定弹性系数,但不限于此。总体上,导电性刮片11可能不能从光电导体1去除100%的调色剂颗粒,但是导电性刮片11能够从光电导体1有效地去除大部分调色剂颗粒。导电性刮片11可以用来去除磨碎的调色剂颗粒和球形调色剂颗粒。而且,将被施加到导电性刮片11、清洁刷111、和回收辊117的电压极性能够从上述电压极性模式改变。例如,将被施加到导电性刮片11、清洁刷111、和回收辊117的电压极性能够从上述电压极性模式逆转。
总体上,由导电性刮片11从光电导体1去除球形调色剂颗粒的去除率小于由导电性刮片11去除研磨调色剂颗粒的去除率,这可以意味着未由导电性刮片11捕获的球形调色剂颗粒的量可能变得相对大。然而,类似于如下所述的研磨调色剂颗粒,球形调色剂颗粒也能够良好地从光电导体1去除。
具体地,当调色剂颗粒穿过导电性刮片11时,导电性刮片11能够把光电导体1上的多个调色剂颗粒设置为一种优选的极性(即,负或正),由此,从清洁刷111向调色剂颗粒的电荷引入可以被抑制,并且因此调色剂颗粒能够良好地从光电导体1去除。
描述通过静电附着在导电性刮片11上的调色剂颗粒。在导电性刮片11,利用电荷引入或电荷释放的作用,调色剂颗粒可以逐渐地获得施加至导电性刮片11的极性,并且然后从导电性刮片11离开,转移到光电导体1。虽然一些调色剂颗粒可以照此离开导电性刮片11,但是大部分调色剂颗粒可能被捕获并剩余在导电性刮片11上,由此,接触光电导体1的导电性刮片11的接触部分随时间而变脏。
如果导电性刮片11的这样的接触部分变脏,则导电性刮片11处的电荷引入或电荷释放可能劣化,由此,穿过导电性刮片11的越来越多的调色剂颗粒可能不能被控制为施加至导电性刮片11的电极。在这样的状况下,与施加到导电性刮片11的电压极性相反的极性的越来越多的调色剂颗粒可以来到清洁刷111的位置,由此,虽然清洁刷111的刷纤维可以通过摩擦起电,但是清洁刷111不能有效地去除具有这样的相反极性的这样的调色剂颗粒。因此,光电导体1的导电性刮片11的接触部分可能需要定期地清洁。
当在图像形成设备中未执行图像形成操作时,导电性刮片11的接触部分可以被清洁,其中,与执行图像形成操作时相反的电压施加到导电性刮片11,沿与执行图像形成操作时相反的方向旋转光电导体1。
当在相反方向旋转光电导体1时,导电性刮片11的位于光电导体1正常旋转方向的上游侧的面可以接触光电导体1,由此,所附着的调色剂颗粒可以容易地转移到光电导体1,其中,导电性刮片11的这样的面用于电荷释放,以反转调色剂颗粒的极性。
而且,因为当进行关于调色剂颗粒的正常调色剂回收操作时,通过静电附着在导电性刮片11上的大部分调色剂颗粒具有与施加至导电性刮片11的电压极性相反的极性,因此,当相反的电压施加到导电性刮片11来清洁导电性刮片11时,如此附着的调色剂颗粒可以从导电性刮片11容易地转移至光电导体1。
通过这样的结构,通过静电附着在导电性刮片11上并充电为与当进行图像形成操作时施加到导电性刮片11的电压极性相反的极性的调色剂颗粒能够从导电性刮片11转移至光电导体1,并且能够传输至光电导体1正常旋转方向的相对于导电性刮片11的上游侧。
然后,当在正常旋转方向旋转光电导体1来执行下一图像形成操作时,转移至光电导体1的这样的调色剂颗粒可以由导电性刮片11机械地去除或引入电荷。
当图像形成操作未执行时,导电性刮片11的接触部分可以在任何定时被清洁。例如,当执行预定数目的图像形成操作时,当完成一个图像形成操作时,或当电源施加至图像形成设备时等等,导电性刮片11可以被清洁。
而且,光电导体1可以在相反的方向至少旋转接触光电导体1的导电性刮片11和清洁刷111之间的距离。如果光电导体1停止更长的时间段,则导电性刮片11和清洁刷111之间存在的光电导体1上的调色剂颗粒可能逐渐失去电荷,并且在极端情况下可能变为未充电状况。这样的未充电的调色剂颗粒可能不能由清洁刷111去除。
在这样的情况下,通过在与正常旋转方向相反的方向进一步旋转光电导体1,未充电的调色剂颗粒可以被传输至相对于导电性刮片11和光电导体1之间的接触部分的上游侧,然后光电导体1在正常旋转方向旋转,从而导电性刮片11能够再次对未充电的调色剂颗粒充电,然后,充电的调色剂颗粒可以通过清洁刷111从光电导体1去除。
现在描述由回收辊117和刮擦器118进行的调色剂回收操作。如果由绝缘性材料制的刮擦器118用于机械地去除回收辊117上的调色剂颗粒,则球形调色剂颗粒几乎不能由刮擦器118去除。在这样的情况下,例如,能够设计下文所述的结构。
总体上,如果回收辊117能够形成与清洁刷111的预定电势差,且利用这样的电势差的作用,足以把调色剂颗粒从清洁刷111吸引到回收辊117,则回收辊117能够是任何导电性材料制成。因此,与光电导体1相比较,回收辊117能够由多种导电性材料制成。
例如,回收辊117可以具有较低摩擦系数的表面层,或者回收辊117可以具有覆盖有较低摩擦系数的导电性管的金属芯,以增强其抗磨损性,因而刮擦器118能够通过设置较大压力来接触回收辊117。通过这样的结构,刮擦器118能够容易地从回收辊117去除球形调色剂颗粒。回收辊117能够通过采用氟涂层、PVDF管、PFA(过氟烷氧基)管、等等来增强其抗磨损性。
而且,如图16所示,取代导电性刮片11,导电性刷12能够用于控制在光电导体1上剩余的调色剂颗粒的极性,其中,导电性刷12可以把电荷引入剩余的调色剂颗粒。导电性刷12可以具有例如诸如105Ω·cm至109Ω·cm的预定电阻、诸如100,000根纤维/平方英寸的预定纤维密度、诸如5mm的预定刷长度,并且压入光电导体1诸如1mm的预定长度。
在图16中,导电性刷12接触由导电性材料制的回收辊16,其中,导电性刷12被从回收辊16提供电压,导电性刷12控制光电导体1上调色剂颗粒的极性。
而且,通过使用导电性刷12的芯和回收辊16之间的电势差,附着在导电性刷12的刷纤维上的调色剂颗粒能够由回收辊16回收,由此,导电性刷12的刷纤维能够被清洁,并且由此,导电性刷12能够长期可靠地控制调色剂颗粒的极性。
而且,如果调色剂颗粒能够通过从刷纤维的自由落体来回收,或者通过闪烁棒(flicker bar)的振动等等来回收,则能够使用图17所示的幅刷14,而取代导电性刮片11和导电性刷12,其中,调色剂颗粒能够从幅刷14回收,而无需使用静电方法。这样的方法能够简化清洁单元7的结构。
在图17所示的结构中,较高的电压能够试验地施加到导线,以向光电导体1上的调色剂颗粒辐照用来充电的电晕,来制作正极性和负极性的调色剂颗粒,幅刷14被试验地施加+300V的电压。图18示出当在这样的状况下对于调色剂颗粒进行极性控制时光电导体1上调色剂颗粒的电荷量分布图。
在图18中,“刷之前”图是“正极性和负极性的调色剂颗粒以大约50%:50%混合”的图,“刷之后”图是“利用幅刷14来控制极性的调色剂颗粒”的图。图18中所示的电荷量分布通过E-SPART分析器(E-SPART Analyzer)测量,该E-SPART分析器是Hosokawa Micron公司(Hosokawa MicronCorporation)的产品。幅刷14可以具有由任何导电性材料制的刷纤维,所述导电性材料诸如尼龙、聚酯、丙烯、碳、离子导电剂、等等。
现在参照图16描述当调色剂颗粒穿过导电性刷12时调色剂颗粒改变其极性的处理。当调色剂颗粒穿过导电性刷12时,因为在穿过导电性刷12之前,调色剂颗粒可以是与施加至导电性刷12的电压极性相反的一种极性,因此调色剂颗粒可以把其极性改变为施加至导电性刷12的极性。
如果施加至导电性刷12的电压值比用来对光电导体1的表面充电的充电电压值充分小,则光电导体1上剩余的调色剂颗粒可以按如下所述充电为与施加到导电性刷12的电压极性相同的极性:当光电导体1上剩余的调色剂颗粒可以穿过导电性刷12和光电导体1之间的微小空间时,调色剂颗粒可以夹在导电性刷12和光电导体1之间。类似于电容器充电处理,如此夹住的调色剂颗粒可以充电为施加到导电性刷12的极性。由导电性刷12进行的这样的调色剂充电处理可以称为“向调色剂颗粒的电荷引入”。通过这样的电荷引入,穿过导电性刷12的调色剂颗粒可以充电为与施加到导电性刷12的电压极性相同的极性。
一方面,如果施加到导电性刷12的电压值大致类似于或大于用来对光电导体1充电的充电电压值,则光电导体1上剩余的调色剂颗粒可以按如下所述充电为与施加到导电性刷12的电压极性相同的极性:光电导体1和导电性刷12可以在其间形成楔形入口和出口部分的微小间隙。当在这样的微小间隙发生电荷释放时,光电导体1上剩余的调色剂颗粒可以充电为与施加到导电性刷12的电压极性相同的极性。
导电性刷12的刷纤维可以优选地具有如图10A和10B所示的结构,其中,导电性材料散布在刷纤维的表面或次表面层。因为在这样的结构中,导电性材料可以散布在表面或次表面层中,因此刷纤维中导电性材料有较高可能性可以接触调色剂颗粒,由此,更有可能发生电流流入调色剂颗粒。作为结果,调色剂颗粒有较高可能性充电为施加到清洁刷12的电压极性,由此,光电导体1上调色剂颗粒的极性可以容易地设置为一种极性。
而且,如图19所示,相对于光电导体1的表面移动或旋转方向,在清洁刷111的下游侧位置,清洁单元7还可以包括研磨刮片71,其中,与光电导体1可接触的研磨刮片71研磨光电导体1的表面。图19示出研磨刮片71与光电导体1的表面接触的状态。
总体上,难以通过使用导电性刮片11或清洁刷111来去除附着在光电导体1上的成膜材料。成膜材料可以按如下所述附着在光电导体1上:在一种情况下,当调色剂颗粒接触置于在光电导体1周围提供的显影单元4、转写单元6、和清洁单元7中的部分时,调色剂颗粒的基体材料可以附着在光电导体1上,作为成膜材料。在另一情况下,提供在用来增加流动性或充电功能性的调色剂颗粒中的添加剂可以从调色剂颗粒分离,并附着在光电导体1上,作为成膜材料。在另一情况下,通过充电单元2的电荷释放而形成的产品可以附着在光电导体1上,作为成膜材料。在另一情况下,滑石纸(paper talc)可以附着在光电导体1上,作为成膜材料。
如果附着在光电导体1上的这样的成膜材料的量可以小,则将被制作的图像质量可以不劣化。然而,如果这样的成膜材料可以附着在光电导体1上一段长时间,则这样的成膜材料可以导致一些缺陷,诸如光电导体1上的不一致充电、光电导体1上的图像形成失败区域、等等。因此,这样的成膜材料可能需要去除。
图19所示的研磨刮片71可以具有研磨剂颗粒层,该研磨剂颗粒层在弹性材料中包含研磨剂颗粒。研磨刮片71可以定位在图像形成设备中,从而研磨剂颗粒层能够接触光电导体1的表面,其中,研磨刮片71的接触面可能需要包括足够量的研磨剂颗粒。具体地,研磨刮片71可以优选地在接触面具有50%至90%的体积比率的研磨剂颗粒。如果在接触面的研磨剂颗粒的体积比率可以变得过小(例如,小于50%),则接触光电导体1的表面的研磨剂颗粒的量可以变小,由此,光电导体1上的成膜材料可能不能有效地去除。如果接触面的研磨剂颗粒的体积比率可以变得过大(例如,超过90%),则接触面上研磨剂颗粒更有可能掉落,这是所不希望的。
研磨刮片71可以具有含有研磨剂颗粒的单层结构、或含有研磨剂颗粒层和基体层的双层结构。例如,图19所示的研磨刮片71具有单层结构。在单层结构的情况下,与研磨剂颗粒相混合的弹性材料通过离心模塑形成在片材组件中,这样的片材组件切割成段来制造研磨刮片71,其中,这样的制造处理是较简单的处理,从制造成本的观点看可能是优选的。
在双层结构的情况下,研磨刮片71可以包括薄片材组件和基体层。该薄片材组件通过与单层结构相比降低弹性材料和研磨剂颗粒的量来形成,并且切割成具有研磨剂颗粒的薄刮片,这样的薄刮片附着在由诸如橡胶、树脂、和金属的材料制成的基体层上,来制造研磨刮片71。或者,双层结构的研磨刮片71还可以通过利用离心模塑来集成基体层(例如,树脂、金属)和薄刮片,以及把集成的组件切割为研磨刮片71来形成。而且,如图20所示,这样的研磨装置可以是研磨辊75。研磨辊75可以例如包括芯和具有研磨剂颗粒的表面层。
现在参照图21描述优选用于示例性实施例的调色剂颗粒。
通过使用不同形状因子的调色剂颗粒制作测试图像来进行试验,以比较在光电导体1的表面上剩余的调色剂量。具体地,具有100、150、和160的三种类型形状因子SF1的各种色彩的调色剂颗粒被准备来制作测试图像。在这样的试验中,调节显影偏压,从而,针对各个类型的调色剂颗粒,在光电导体1表面上形成的测试图像中,每单位面积的调色剂量大致等同。
在对测试图像显影后,立即通过使用吸进夹具来对附着在光电导体1表面上的调色剂颗粒采样,并且测量所采样的调色剂颗粒的重量,来获得光电导体1上显影的第一调色剂量M1。
而且,一次转写并附着在中间转写带上的测试图像的调色剂颗粒通过使用吸入夹具来采样,并且,所采样的调色剂颗粒的重量被测量,以获得转写到中间转写带的第二调色剂量M2。通过从第一调色剂量M1减去第二调色剂量M2,来获得光电导体1上剩余的调色剂量。图21示出在光电导体1上剩余的调色剂量的图。
如图21的图形所指示,随着形状因子SF1变小,光电导体1上剩余的调色剂量变小,其中,光电导体1上每单位面积附着的调色剂颗粒量被测量作为剩余调色剂量。如图21所示,当使用形状因子SF1为100的调色剂颗粒时,剩余调色剂量变低,并且,随着形状因子SF1增大,剩余调色剂量增大。因而,调色剂颗粒的形状因子SF1越小,剩余调色剂量越小。
总体上,剩余调色剂量越小,清洁单元7上的负担越轻,并且清洁单元7的寿命越长。因此,当使用较小形状因子SF1的调色剂颗粒时,清洁单元7的寿命能够设置得较长。因而,形状因子SF1为100至150的调色剂颗粒可以用于示例性实施例。
按照如下所述来准备这样的调色剂颗粒。粘结剂树脂含有能够具有尿烷键的改性的聚酯树脂,该粘结剂树脂溶解在有机溶剂中,诸如着色剂的试剂溶解或分散在有机溶剂中。然后,在水基介质中进行加聚反应和造粒反应,并且在去除如此分散的溶液的溶剂之后,残余产品被清洁和干燥为调色剂颗粒,并且用于试验。取代这样的方法,其它聚合方法,诸如乳液聚合方法、悬浮聚合方法、或分散聚合方法,能够用于制造具有更高的平均成圆率的球形调色剂。而且,通过对由磨碎方法制作的调色剂颗粒进行热处理,可以制造这样的具有更高的平均成圆率的球形调色剂。
表示球形材料的球形度值的形状因子SF1通过如下公式定义:SF1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4),其中,AREA是诸如调色剂颗粒的球形材料的投影面积,MXLNG是椭圆形的最大长度,该椭圆形是球形材料在二维平面中的投影。通过从调色剂颗粒随机地采样上百或更多的调色剂颗粒,采样的上百或更多的调色剂颗粒的SF1平均值设置为将使用的调色剂颗粒的形状因子SF1。
而且,剩余的调色剂量能够通过另一测量方法测量。首先,面积为Acm2的调色剂颗粒的补缀图案在光电导体1上形成并显影,并转写到转写组件,之后,图像形成设备的主切换器调为切断(OFF)。其后,转写调色剂图像之后在光电导体1上剩余的调色剂颗粒通过使用用来吸收调色剂颗粒的具有过滤器的吸入夹具以及空气泵而被吸入,并且所吸入的调色剂颗粒的重量Mmg被测量。通过用所吸入的调色剂颗粒的重量M mg除以补缀图案的面积Acm2,来获得剩余的调色剂量(mg/cm2)。
现在描述用于按照示例性实施例的图像形成设备10的光电导体1。
在示例性实施例中,光电导体1可以包括:导电性基体材料;和在导电性基体材料上直接或经由中间层形成的光敏层。所述光敏层至少可以包括:电荷生成材料;电荷传输材料;和用作填充剂的粒子物质。
光敏层中粒子物质的量在远离光敏层的导电性基体材料侧的光敏层的外部表面侧可以设置得更大,从而光电导体1的电气特性能够稳定,并且光电导体1的抗磨损性能够提高,由此,能够获得具有更高敏感性和更高耐久性的光电导体1。
而且,光电导体1可以具有如下结构,该结构包括:导电性支持组件;光敏层;以及含有粒子物质的表面层。而且,虽然光敏层可能需要可带电的电绝缘性材料,但是非光电导性的电介质层或具有预定光电导性的光敏层能够用作光敏层。
粒子物质与粘结剂树脂、具有较低分子重量的电荷传输材料、以及具有聚合物分子的电荷传输材料混合,分散,并被磨碎,可以涂敷在表面层上。所述表面层可以包括5到50重量百分比、并且更优选为10到40重量百分比的粒子物质。如果粒子物质重量比率变得过小(例如,10的重量百分比或更小),则光敏层的抗磨损性可能不是足够的程度。如果粒子物质重量比率变得过大(例如,50的重量百分比或更大),则光敏层的透光性可能劣化。粒子物质可以具有通过磨碎和分散制作的0.05μm至1.0μm、更优选为0.05μm至0.08μm的平均颗粒直径。
粒子物质可以由比构成表面层的树脂更硬的材料制成,其中,这样的材料可以是无机材料或有机材料。
例如,可以用作粒子物质的金属氧化物诸如:氧化钛、二氧化硅、氧化锡、矾土、氧化锆、氧化铟、氮化硅、氧化钙、氧化锌、和硫酸钡。优选地,氧化钛、二氧化硅、氧化锆、等等可以用作粒子物质。这样的粒子物质可以接受使用无机材料或有机材料的表面处理,以增强分散能力。总体上,硅烷偶联剂处理、氟硅烷偶联剂处理、高级脂肪酸处理可以用作防水处理。在无机材料处理的情况下,填充剂表面可以利用矾土、氧化锆、氧化锡、二氧化硅、等等处理。
针对构成表面层的高聚合物材料,例如,可以使用在一个分子中具有多个可交联的功能基团的反应性单体。通过使用光能或热能,启动交联反应来形成三维网状结构。可以优选这样的网状结构来增强抗磨损性。从增强光电导体1的电气稳定性、耐久性、和寿命的观点看,反应性单体可以部分或全部包括具有电荷传输功能的单体。如果这样的单体可以使用,则网状结构可以具有增强的抗磨损性,同时还具有电荷传输功能。
具有电荷传输功能的反应性单体可以是如下化合物,但不限于:在同一分子中至少包含一种电荷传输材料和一个具有可水解置换基团的硅原子的化合物;在同一分子中包含电荷传输材料和水解基团的化合物;在同一分子中包含电荷传输材料和羧基基团的化合物;在同一分子中包含电荷传输材料和环氧基团的化合物;以及在同一分子中包含电荷传输材料和异氰酸酯基团的化合物。可以单独使用具有这样的反应性基团的电荷传输材料,或者可以混合并使用两种或更多这样的电荷传输材料。
而且,具有电荷传输功能的反应性单体可以优选地具有三芳胺结构来提高电/化学稳定性、以及载体的传输速度。从涂敷时粘度调整、交联电荷传输层的压力缓解、表面能量降低、和减低摩擦系数的观点看,还可以与反应性单体一起使用含有一个或两个功能基团的聚合单体或齐聚物。这样的聚合物单体或齐聚物可以是已知的单体或齐聚物。
对于交联的高聚合物材料,正孔传输化合物的聚合或交联通过使用热能或光能来进行。
当聚合反应利用热能来进行时,聚合反应可以仅仅通过热能来进行,或者聚合反应可以通过热能和聚合引发剂来进行。可以优选添加这样的聚合引发剂来以较低的温度有效地进行聚合反应。
当利用光能来进行聚合反应时,优选可以使用紫外线。然而,仅仅通过光能几乎不可以进行聚合反应。因此,光聚合引发剂还可以与光能一起用于聚合反应。这样的光聚合引发剂主要可以吸收400nm或更小波长的紫外线,以生成诸如自由基或离子的活性物质,来启动聚合反应。而且,这样的光聚合引发剂还可以与热能一起使用。
虽然这样网状结构的表面层和电荷传输层可以具有提高的抗磨损性,但是这样的表面层在交联反应中可能收缩其体积。因此,如果表面层变得过厚,则表面层上可能发生裂缝。考虑到这样的现象,表面层可以包括底层和上层,其中,例如,光敏层内侧的底层可以包括较低分子重量的分散聚合物,表面层外表面侧的上层可以由交联结构的聚合物形成。
描述按下文所述来制造的光电导体A和B。
按照如下所述来制造光电导体A:首先,182份的甲基三甲氧基硅烷、40份的二羟基甲基三苯胺、225份的2-丙醇、106份的2%乙酸、和1份的铝三乙酰丙酮被混合来制作用来涂敷表面层的涂敷溶液。这样的涂敷溶液涂敷在电荷传输层上并干燥,通过施加110摄氏度一个小时来硬化,由此,形成3μm膜厚度的表面层。
按照如下所述来制造光电导体B:首先,30份的正孔传输化合物(见化学式1)、0.6份的丙烯酸单体(见化学式2)和光聚合物引发剂(1-羟基-环己基-苯基-酮)溶解在具有50/50份的一氯代苯/二氯甲烷的混合溶剂中,来制作用来涂敷表面层的涂敷溶液。这样的涂敷溶液通过使用喷涂方法来涂敷在电荷传输层上,并通过使用金属卤化物灯把光强度为500mW/cm2的光辐照30秒来硬化,由此,形成膜厚度为5μm的表面层。
                       化学式1
Figure S2008100056270D00382
                       化学式2
在示例性实施例中,不能被设置为施加至导电性刮片11的电压极性的少量调色剂颗粒能够由清洁刷111从光电导体1去除。
然而,与施加到导电性刮片11的电压极性相反的极性的调色剂颗粒可能不能由回收辊117回收,并且调色剂颗粒可能粘在清洁刷111的刷纤维上,由此,刷纤维和调色剂颗粒或光电导体1之间的摩擦起电可能不能有效地发生。
鉴于这样的现象,可能需要能够回收这样的调色剂颗粒的回收单元,所述调色剂颗粒充电为与施加到导电性刮片11的电压极性相反的极性,并且附着于清洁刷111的刷纤维。
现在参照图22描述这样的回收单元。图22示出按照另一示例性实施例的具有回收单元的使用电子照相的图像形成设备100的示意结构。图像形成设备100可以采用非接触充电辊,从而调色剂颗粒可以在图像形成处理中被吸引到较低电势的区域,所述图像形成处理可以作为负/正方法而被认知。
当压下操作单元(未示出)的启动按钮时,预定的电压或电流按预定的定时顺序地施加至非接触充电辊2c、显影辊5、转写单元6、导电性刮片11、清洁刷111、回收辊117、和放电单元(未示出)的每个。非接触充电辊2c不接触光电导体1。
当执行这样的能量施加时,光电导体1、非接触充电辊2c、转写单元6、显影辊5、左螺旋器43、右螺旋器42、清洁刷111、回收辊117、调色剂排放螺旋器27开始沿预定的方向旋转。例如,光电导体1以200mm/sec(毫米/秒)的速度旋转,清洁刷111和回收辊117以200mm/sec的速度旋转。
光电导体1通过非接触充电辊2c均匀地充电为负极性(例如,-700V),然后,激光束3辐照到光电导体1上来形成潜像。例如,固态黑图像的潜像可以具有诸如-120V的预定电势。这样的潜像通过在显影辊5上形成的磁刷来显影为调色剂图像,其中,显影处理通过诸如-450V的预定显影偏压来进行。
这样的调色剂图像然后转写到转写片材,从片材进给器(未示出)进给到光电导体1和转写单元6之间的空间,其中,配准辊(未示出)调整到达该空间的片材进给定时,从而调色剂图像和转写片材关于图像形成而同步。当调色剂图像被转写时,转写辊6b被施加具有诸如+10μA的预定值的电流,以便通过静电将调色剂图像从光电导体1转写到转写片材。然后,转写片材通过分离单元(未示出)从光电导体1分离,传输到定影单元(未示出),然后从图像形成设备100排放,作为拷贝的图像。
在通过使用转写单元6来转写调色剂图像之后,一些调色剂颗粒可能剩余在光电导体1上。这样的调色剂颗粒可以称为“剩余调色剂”。这样的剩余调色剂可以是“正极性”和“负极性”调色剂颗粒的混合,通过光电导体1的旋转传输到导电性刮片11的位置。
导电性刮片11可以以光电导体1的旋转方向的逆方向来接触光电导体1。导电性刮片11可以例如由诸如聚氨酯橡胶的导电性弹性材料制成。导电性刮片11可以例如具有预定的厚度范围,诸如从50μm至2000μm,更优选为从100μm至500μm。如果导电性刮片11的厚度过薄,则由于光电导体1的表面和导电性刮片11的起伏,因此导电性刮片11可能不能有效地压向光电导体1。
如果导电性刮片11的厚度过厚,则导电性刮片11可以吸收从振动组件(未示出)接收的振动能量,该振动组件附接至导电性刮片11,由此振动能量可能不能有效地传送到导电性刮片11的边缘部分。作为结果,附着在导电性刮片11上的调色剂颗粒可能不会从导电性刮片11掉落,因此导电性刮片11可能变成如下状况,即导电性刮片11不能有效地控制光电导体1上调色剂颗粒的极性。当导电性刮片11由诸如85至100的JIS-A硬度的相对较高的硬度的材料制成时,这样的振动能量可以有效地传送至导电性刮片11。
在另一示例性实施例中,导电性刮片11可以例如以诸如20度的预定接触角和诸如20g/cm的预定接触压力来接触光电导体1,并且以诸如0.6mm的预定压入量来压入光电导体1。而且,导电性刮片11可以例如具有诸如1×106Ω·cm的预定电阻或在诸如2×105Ω·cm至5×107Ω·cm的预定范围内。
片状形状并且固定在金属片材制的刮片支持器17上的导电性刮片11可以例如具有诸如2mm的预定厚度、诸如7mm的预定自由长度、诸如60至80的JIS-A硬度的预定硬度、以及诸如30%的预定弹性系数,但不限于此。例如,导电性刮片11可以由JIS-A硬度为40至85的硬度的材料制成。虽然导电性刮片11可能不能从光电导体1去除所有调色剂颗粒,但是如果仅仅少量调色剂颗粒可能不能由导电性刮片11捕获,则导电性刮片11可以有效地使用。
虽然导电性刮片11可以从光电导体1机械地刮擦大部分调色剂颗粒,但是由于导电性刮片11的粘着滑动,一些调色剂颗粒可能不能由导电性刮片11刮擦,由此,这样的未刮擦的调色剂颗粒可以穿过导电性刮片11。
如图22所示,导电性刮片11连接至第一电源电路22。第一电源电路22向导电性刮片11施加与调色剂颗粒的正常极性(例如,负极性)相同极性的电压。因此,当调色剂颗粒穿过导电性刮片11时,调色剂颗粒充电为正常极性(例如,负极性)。导电性刮片11可以例如被施加以-450V的电压。
穿过导电性刮片11的调色剂颗粒可以通过从光电导体1和导电性刮片11接收压力来摩擦起电,然后调色剂颗粒可以如图23所示充电为正常极性(即,负极性)。为了更可靠地把调色剂颗粒充电为正常极性(即,负极性),预定电压施加到导电性刮片11来控制调色剂颗粒的极性。
当调色剂颗粒夹在导电性刮片11和光电导体1之间时,具有施加到导电性刮片11的预定电压的电流可以流入调色剂颗粒,由此,当穿过导电性刮片11时,调色剂颗粒充电为施加到导电性刮片11的极性。而且,穿过导电性刮片11的调色剂颗粒通过在光电导体1和导电性刮片11之间形成的楔形入口和出口部分的微小间隙处的微规模电荷释放而充电为施加到导电性刮片11的极性。
然而,基于由E-SPART分析器(E-SPART Analyzer)测量调色剂颗粒的电荷量分布的测量结果,穿过导电性刮片11的90%或更多的调色剂颗粒充电为正常极性(即,负极性),但是穿过导电性刮片11的10%或更少的调色剂颗粒未充电为正常极性,而是作为较弱充电的调色剂颗粒而剩余。
穿过导电性刮片11的调色剂颗粒还穿过闸门密封26(见图22),随着光电导体1的旋转来到面向清洁刷111的位置,其中,清洁刷111在旋转。清洁刷111具有例如导电性聚酯的刷纤维,并且接触回收辊117。清洁刷111、回收辊117、和调色剂排放螺旋器27可以例如使用从光电导体1的驱动器(未示出)经由驱动力传送单元(未示出)传送的驱动力来旋转。
不锈钢(SUS)制的回收辊117在例如与当电压施加到非接触充电辊2c时相同的定时被从第二电源电路122施加诸如+300V的直流电压。考虑到例如提高从光电导体1的调色剂去除率,施加到回收辊117的电流可以是把交流电流叠加到直流电流的电流。未连接到电源而是接触回收辊117的接触部分的清洁刷111可以设置为略低于施加到回收辊117的电压的预定电势。
因为传输到面向清洁刷111的位置的光电导体1上的大部分剩余调色剂可以具有负极性,因此,正极性的清洁刷111的刷纤维可以在旋转时通过静电吸引调色剂颗粒。然后,由清洁刷111捕获的调色剂颗粒通过施加到回收辊117的电压的作用而通过静电被吸引到回收辊117。在回收辊117上回收的调色剂颗粒然后通过回收辊117的旋转而由接触回收辊117的刮擦器118刮擦。
此后,用来去除负极性调色剂颗粒的这样的清洁操作在本公开中被称为“正常调色剂回收操作”,其中,负极性调色剂颗粒由被施加负电压的导电性刮片11控制为负极性。一方面,用来去除正极性的调色剂颗粒的清洁操作在本公开中称为“另一调色剂回收操作”,因为这样的正极性的调色剂颗粒是当穿过导电性刮片11时未正确地控制为设计极性(即,负极性)的调色剂颗粒。
在上述结构中,类似于充电为正常极性的调色剂颗粒,穿过导电性刮片111而未充电为正常极性的调色剂颗粒还通过光电导体1的旋转而穿过闸门密封26,并来到清洁刷111接触光电导体1的清洁区域。
清洁刷111的刷纤维可以配置有例如聚酯纤维和在聚酯纤维中分散的导电性碳。在材料的摩擦充电倾向方面与其它材料比较的情况下,聚酯是更可能被充电为负极性的材料。例如,当聚酯材料与具有铝芯和由聚碳酸酯与感光材料制的薄表面层的光电导体1摩擦时,聚酯可以被充电为负极性。
因此,清洁刷111的刷纤维通过与光电导体1的摩擦而充电为负极性,清洁刷111的这样的刷纤维能够通过静电从光电导体1吸引未充电为正常极性(即,正极性)的调色剂颗粒。
照此,光电导体1上未控制为正常极性的少量调色剂颗粒(即,正极性)能够由清洁刷111清洁。
然而,与施加到导电性刮片11的电压极性相反的这样的正极性调色剂颗粒可能不能由回收辊117回收,而是可能粘在清洁刷111的刷纤维上,由此,在刷纤维和光电导体1之间的摩擦起电可能不能有效地发生。
鉴于这样的现象,可能需要能够回收充电为与施加到导电性刮片11的电压极性相反的极性并附着于清洁刷111的刷纤维的调色剂颗粒的回收单元,其中,在预定的定时进行对于未控制为正常极性的调色剂颗粒的这样的调色剂回收操作。
在上述结构中,由已经摩擦起电的刷纤维捕获的调色剂颗粒是未由导电性刮片11控制为正常极性的正极性的较弱充电的调色剂颗粒。因此,即使未由回收辊117回收的这样的正极性的较弱充电的调色剂颗粒被再次传输到光电导体1和清洁刷111之间的清洁区域,这样的较弱充电的调色剂颗粒可能不能受到在光电导体1和清洁刷111之间形成的电场效应影响,由此,调色剂颗粒可以继续附着在刷纤维上,而可能不能被吸引到光电导体1。
如图22所示,第二电源电路122包括第一电源122a、第二电源122b、和切换器122c。
第一电源122a向回收辊117施加具有一种极性的电压。例如,第一电源122a可以向回收辊117施加+300V。第二电源122b向回收辊117施加另一极性的电压。例如,第二电源122b可以向回收辊117施加-300V。而且,通过使用切换器122c,施加到回收辊117的电压能够从第一电源122a切换到第二电源122b,或者从第二电源122b切换到第一电源122a。因此,切换器122c具有切换施加到回收辊117的电压极性的功能。
如上所述,在正常调色剂回收操作期间,切换器122c可以连接至第一电源122a,从而第一电源122a能够把+300V的电压施加到回收辊117。通过这样的电压施加,清洁刷111可以充电为+220V,略低于施加到回收辊117的+300V。
然后,具有负极性并且附着于清洁刷111(即,施加到导电性刮片11的相同极性)的电荷受控制的调色剂颗粒可以通过静电吸引到回收辊117,由此从清洁刷111去除。然后,通过静电吸引到回收辊117的负极性的调色剂颗粒随着回收辊117的旋转由刮擦器118刮擦,并且可以掉落到调色剂排放螺旋器27。调色剂排放螺旋器27把这样的调色剂颗粒传输到在清洁单元7外部提供的废弃调色剂箱(未示出)。
一方面,当针对未控制为施加到导电性刮片11的电压极性的正极性调色剂颗粒进行另一调色剂回收操作时,切换器122c被切换并连接至第二电源122b,从而第二电源122b能够向回收辊117施加-300V的电压。利用这样的电压施加,清洁刷111的刷边缘充电为大约-200V。
然后,附着在清洁刷111上的正极性的调色剂颗粒可以被吸引到具有较强负电场的回收辊117,并且可以附着在回收辊117上。通过这样的处理,正极性(即,极性未由导电性刮片11控制为负极性)的调色剂颗粒也能够从清洁刷111去除。然后,附着于回收辊117的正极性的调色剂颗粒随着回收辊117的旋转由刮擦器118刮擦,并且可以掉落到调色剂排放螺旋器27。调色剂排放螺旋器27把这样的调色剂颗粒传输到在清洁单元7外部提供的废弃调色剂箱(未示出)。
例如,当一个图像形成操作完成时,或当片材未进给到图像形成部分时,可以进行这样的另一调色剂回收操作。
如果调色剂颗粒的电荷量可以变为“0fC”,则这样的调色剂颗粒不能够通过静电去除。因此,当调色剂颗粒的电荷显著降低时,不能进行上述的另一调色剂回收操作,这可能发生在将图像形成设备置于不使用状况一段长时间后。因此,例如当一个图像形成操作已经完成时,优选可以进行这样的另一调色剂回收操作。而且,如果图像形成操作可以连续持续一段长时间,则针对未控制为正常极性的调色剂颗粒的这样的另一调色剂回收操作可以在图像形成操作期间的预定定时进行。
而且,第二电源122b可以向回收辊117施加-300V的电压一段预定的时间。具体地,例如,在与清洁刷111的至少一个旋转相对应的时间段,更优选在与清洁刷111的五个旋转或更多相对应的时间段,回收辊117被施加-300V。
图24示出图像形成设备100a的示意结构,该图像形成设备100a从图23所示的图像形成设备100改动而来。
图像形成设备100a包括:高电阻回收辊117a,具有高电阻材料制的表面层;刷电荷施加器124,用来把电荷施加到清洁刷111的刷纤维的表面;以及表面电荷施加器126,用来把电荷施加到高电阻回收辊117a的表面;以及用作另一电荷施加器的第二电源电路122,用来把电荷施加到高电阻回收辊117a的芯,其中,该芯由导电性材料制成。
例如,高电阻回收辊117a可以配置有金属芯、中间层、和表面层。例如,该金属芯为SUS制,具有诸如16mm的预定直径,并涂敷有中间层,该中间层包含诸如100μm的预定厚度的PVDF(聚偏氟乙烯)层,表面层形成在PVDF层上,该PVDF层由丙烯UV(紫外)固化树脂制成。这样的高电阻回收辊117a可以例如具有诸如logΩ=12的预定电阻。
刷电荷施加器124例如包括电荷施加组件124a和第四电源电路124b。
电荷施加组件124a可以相对于清洁刷111和光电导体1相互接触的清洁区域而定位在清洁刷111的旋转方向的上游侧。因此,在清洁刷111的刷纤维被施加来自电荷施加组件124a的电荷之后,清洁刷111接触并清洁光电导体1的表面。电荷施加组件124a例如可以由在朝向清洁刷111的金属芯的方向上延伸的不锈钢棒制成,并且可以以诸如1mm的预定重叠长度来接触刷纤维的刷边缘。除了不锈钢,电荷施加组件124a可以由任何导电性材料制成,而且,可以塑型为片状的形状而取代棒形。
连接到电荷施加组件124a的第四电源电路124b向电荷施加组件124a施加与施加到导电性刮片11的电压极性相反的电压(即,正极性)。
回收辊117a的表面电荷施加器126包括导电性刮擦器118c、以及连接到该导电性刮擦器118c的第五电源电路125。导电性刮擦器118c可以由具有预定导电性的聚氨酯刮片制成,并且第五电源电路125向导电性刮擦器118c施加电压。第五电源电路125例如包括第一电源125a、第二电源125b、和切换器125c。
第一电源125a向导电性刮擦器118c施加正极性的预定电压,第二电源125b向导电性刮擦器118c施加负极性的预定电压。而且,通过使用切换器125c,施加到导电性刮擦器118c的电压能够从第一电源125a切换到第二电源125b或者从第二电源125b施加到第一电源125a。因此,切换器125c具有切换将被施加到导电性刮擦器118c的电压极性的功能。
而且,在图24所示的结构中,第三电源电路123向清洁刷111的金属芯施加与施加到导电性刮片11的电压极性相反的极性(即,正极性)的预定电压。
通过使用高电阻回收辊117a,附着在清洁刷111的刷纤维上的调色剂颗粒能够更有效地回收,清洁刷111的清洁性能能够提高。现在参照图25A和25B,通过与可以是通常的回收辊的较低电阻的回收辊比较来描述高电阻回收辊。
图25A示出在较高温度/较高湿度环境下回收辊和清洁刷的电势电平,其中,该回收辊采用金属回收辊(例如,SUS辊)。在较高温度/较高湿度环境(例如,32摄氏度/80%湿度环境)下,+500V电压施加到清洁刷的金属芯,+550V至+700V的电压施加到回收辊轴。图25A示出清洁刷的金属芯的电势、清洁刷边缘(P1)的电势、回收辊轴的电势、回收辊表面(P2)的电势、以及回收辊表面(P2)和清洁刷边缘(P1)之间的电势差。
图25B示出在较高温度/较高湿度环境下回收辊和清洁刷的电势电平,其中,回收辊采用高电阻回收辊。在较高温度/较高湿度环境(例如,32摄氏度/80%湿度环境)下,+500V电压施加到清洁刷的金属芯,+500V至+800V的电压施加到回收辊轴。
图25B示出清洁刷金属芯的电势、清洁刷边缘(P1)的电势、回收辊轴的电势、回收辊表面(P2)的电势、以及回收辊表面(P2)和清洁刷边缘(P1)之间的电势差。
如图25A和25B所示,当回收辊的表面电势设置为大约+700V时,与高电阻回收辊(图25B)一起使用的清洁刷的清洁刷边缘电势可以变得比与金属回收辊(图25A)一起使用的清洁刷的清洁刷边缘电势小。因而,在高电阻回收辊用作回收辊的情况下,当施加到回收辊轴的电压值增加时,在回收辊表面和清洁刷边缘之间的电势差变大。如果这样的电势差变大,则回收辊能够利用较大的静电力通过静电吸引附着于清洁刷的调色剂颗粒,由此,回收辊能够以增强的方式回收调色剂颗粒。
图26示出在较高温度和较高湿度(例如,32摄氏度/80%湿度)下调色剂回收率的图,其中,水平轴表示在回收辊表面和清洁刷边缘之间的电势差,垂直轴表示按照如下所述而得到的调色剂回收率。使用以“mg/cm2”为单位的每单位面积调色剂量以便简化调色剂回收率的计算。首先,预定量的调色剂颗粒附着于光电导体,该光电导体由清洁刷清洁,然后该清洁刷由回收辊清洁。在这样的清洁处理之后,测量由回收辊回收的调色剂量,其中,测量每单位面积的调色剂量。然后,按照如下所述来计算调色剂回收率,其中,“M/A”表示每单位面积的调色剂量(mg/cm2)。
调色剂回收率(%)=(回收辊上的M/A)/(输入到清洁刷的M/A)×100
如图26所示,金属回收辊(SUS辊)的调色剂回收率是大约80%或更少,高电阻辊的调色剂回收率是100%或更多。超过100%的调色剂回收率可以按如下所述发生。在本试验中,调色剂颗粒输入10秒。在这样的状况下,在最初的几秒的时间段期间,调色剂颗粒可能不能通过清洁刷和回收辊有效地回收,由此,调色剂颗粒可能积累在清洁刷,如此积累的调色剂颗粒和随后输入的调色剂颗粒组合并由回收辊回收,由此,调色剂回收量可以超过输入(或使用的)调色剂量。
基于图25A、25B、和26所示的结果,高电阻回收辊可以具有比金属回收辊更好的调色剂回收率。
图27是表示施加至回收辊的电压和清洁指数ID(图中垂直轴)的关系的图,按如下所述来定义清洁指数ID。
在利用清洁刷111来清洁光电导体1之后,光电导体1上剩余的调色剂颗粒转写到透明带,透明带附接在白色片材上。然后,调色剂颗粒的反射密度(或者图像密度ID)通过分光比色器(spectroscopic chromometer)(例如,爱色丽有限公司(X-Rite,Incorporated)制造的X-Rite 938)来测量,作为RD1。不具有调色剂颗粒的另一透明带也附接至白色片材,来通过分光比色器(例如,X-Rite 938)测量反射密度,作为RD2。清洁指数ID能够通过从RD1减去RD2而得到。因为清洁指数ID和调色剂颗粒的数目具有相关性,因此,调色剂颗粒的数目越大,反射密度(或清洁指数ID)越大。因此,清洁性能程度能够使用清洁指数ID来确定。因此,清洁指数ID越小,清洁性能程度越好。
如图27所示,即使当施加到回收辊的电压值增加时,高电阻回收辊的清洁性能程度能够维持在由清洁指数ID指示的预定的良好程度,这与金属回收辊(例如,SUS辊)不同。这样的现象可以按如下所述来解释。
正极性电压V1施加到清洁刷111的金属芯,从而清洁刷边缘电势能够设置为高于已经穿过导电性刮片11(用作极性控制组件)的光电导体1的表面电势,正极性电压V2施加到回收辊轴,其中,V2设置为高于V1(V2>V1)。在转写调色剂图像之后,光电导体1上剩余的调色剂颗粒到达面向导电性刮片11的位置。然后,在穿过导电性刮片11之后,负极性(即,正常极性)的调色剂颗粒附接至充电为正极性的清洁刷111。
而且,正极性的较弱充电的调色剂颗粒可以被吸引至通过摩擦起电的清洁刷111的刷纤维,其中,如此较弱充电的调色剂颗粒是未由导电性刮片11控制为正常极性的调色剂颗粒。
然后,附着于清洁刷111的刷纤维的负极性调色剂颗粒由回收辊117回收,该回收辊117被施加设置为高于清洁刷111的正极性电压。
当回收辊117接触清洁刷111的刷纤维和附着在清洁刷111的刷纤维上的调色剂颗粒时,回收辊117可以向清洁刷111的刷纤维和附着在清洁刷111的刷纤维上的调色剂颗粒持续地提供电荷,直到这样的刷纤维和调色剂颗粒的电势可以变为与回收辊117的表面电势相同的电势电平。
与高电阻回收辊相比,金属回收辊表面可以以较短的时间向刷纤维和调色剂颗粒提供电荷,其中,金属回收辊向刷纤维和调色剂颗粒提供电荷,然后金属回收辊被从电源施加能量,由此,金属回收辊的电势电平变为与电源的电势相同。
因此,与高电阻回收辊相比,金属回收辊(例如,SUS辊)可以在刷纤维接触金属回收辊的回收区域向清洁刷111上的刷纤维和调色剂颗粒提供较大量的电荷。
如果施加到回收辊的电压变大,则施加到刷纤维和调色剂颗粒的电荷量变大,由此,利用清洁刷111的刷纤维的摩擦起电效应而附着在刷纤维上的正极性的较弱充电的调色剂颗粒可以变为正极性的强充电的调色剂颗粒,而且,如果施加到回收辊的电压变大,则附着在清洁刷111的刷纤维上的负极性的调色剂颗粒也可以通过反转极性而变为正极性的强充电的调色剂颗粒。因此,清洁刷111的刷纤维可以具有较大数目的正极性的强充电的调色剂颗粒。
因为与清洁刷边缘电势相比,光电导体1的电势电平处于负极性侧,因此,正极性的如此强充电的调色剂颗粒可以从清洁刷111的刷纤维再次附着至光电导体1,由此,金属回收辊的清洁指数ID可以变大。
一方面,如果回收辊是具有诸如1010Ω/sq.至1013Ω/sq.的预定表面电阻率的高电阻回收辊,则高电阻回收辊可以向夹在清洁刷111的刷纤维和高电阻回收辊之间的调色剂颗粒提供少量的电荷。因此,即使较高的电压施加到高电阻回收辊,与金属回收辊相比,强充电为正极性的调色剂颗粒的量可以变小,由此,高电阻回收辊的清洁指数ID可以变小。
照此,优点是,在较高温度/较高湿度环境下,如果回收辊表面包含较高电阻层(例如,1010Ω·cm或更高)或绝缘层,则夹在清洁刷111的刷纤维和回收辊之间的调色剂颗粒可以不被强充电为正极性。
然而,如果高电阻回收辊在较低温度/较低湿度环境下使用,则可能发生如下现象,诸如“清洁刷边缘电势的波动”和“回收辊电势的波动”。描述使用高电阻回收辊在较低温度/较低湿度环境下的清洁操作。
利用图28所示的试验设备,在点B测量高电阻回收辊的表面电势,其中,上述清洁操作在较低温度/较低湿度环境(例如,10摄氏度/15%湿度)下进行。
在利用刮擦器清洁附着在高电阻回收辊表面上的调色剂颗粒之后,在点B测量高电阻回收辊的表面电势。基于这样的试验,确认高电阻回收辊的表面电势取较低的值。而且,旋转地接触高电阻回收辊的清洁刷辊的清洁刷边缘电势在点A利用表面电势测量器来测量,确认清洁刷边缘电势波动几百伏电平。图29A、29B、和29C示出高电阻回收辊的表面电势和清洁刷边缘电势的测量结果,其全部在较低温度/较低湿度环境(例如,10摄氏度/15%湿度)下进行。
图29A示出在调色剂颗粒的清洁操作启动之后测量清洁刷边缘电势和回收辊表面电势10秒左右的结果的图。
图29B示出在调色剂颗粒的清洁操作启动之后测量清洁刷边缘电势和回收辊表面电势2秒左右的结果的图。
图29C示出在未输入调色剂颗粒的情况下测量清洁刷边缘电势和回收辊表面电势10秒的结果的图。
当测量电势时,高电阻回收辊轴被施加+1000V的电压,清洁刷的金属芯被施加+700V的电压。而且,输入到光电导体的每单位面积的调色剂量(M/A)设置为0.1mg/cm2,每单位重量的电荷(Q/M)设置为-5μC/g至-11μC/g。总体上,在转写调色剂图像之后,虽然可能发生一些变化,但是在光电导体上剩余的每单位面积调色剂量可以估计为大约0.02mg/cm2至0.08mg/cm2,在本试验中,每单位面积的调色剂量设置为略超过这样的值的值。
图29A示出在启动清洁操作之后10秒的电势趋势,其中,在启动清洁操作之后10秒之内回收辊的表面电势下降大约400V(见图29A中的箭头RP)。而且,在启动清洁操作之后10秒之内清洁刷边缘电势波动大约250V(见图29A中的箭头BP)。而且,虽然清洁操作启动时回收辊和清洁刷之间的电势差大约400V,但是在启动清洁操作之后10秒时(即,清洁操作结束时),这样的电势差变为大约30V。
图29B示出在启动清洁操作之后2秒的电势趋势,其中,虽然发生回收辊表面电势的降低和清洁刷边缘电势的波动,但是电势差相对较大(例如,大约150V)。
图29C示出在不输入调色剂颗粒的情况下10秒的电势趋势,其中,回收辊表面电势未降低几百伏,清洁刷边缘电势未波动几百伏。
虽然可能尚不清楚这样的清洁刷边缘电势波动和回收辊表面电势降低的机制,但是,基于图29A至29C所示的结果,调色剂颗粒可能对这样的电势波动或降低有一些影响。
一种理论可以按照如下所述来解释回收辊表面电势降低:当具有电荷且附着于回收辊表面的调色剂颗粒由刮擦器刮擦时,可能发生分隔放电(separating discharge),并且负极性的电荷可以提供至回收辊的高电阻层或绝缘层。另一理论可以按照如下所述来解释回收辊表面电势降低:当调色剂颗粒附着于回收辊时,负极性的电荷提供至回收辊的表面层,即使刮擦器刮擦调色剂颗粒,这样的电荷仍可能剩余在回收辊上。
如果如图29A所示,回收辊和清洁刷之间的电势差可以大致变为0,则调色剂颗粒可能不能由回收辊回收,并且调色剂颗粒剩余并积累在清洁刷的刷纤维上,由此光电导体的清洁性能程度可能劣化。
考虑到这样的现象,在如图24所示的结构中,表面电荷施加器126向高电阻回收辊117a的表面施加电荷,来抑制用作回收辊的高电阻回收辊117a的表面电势的降低。图30示出当高电阻回收辊117a被表面电荷施加器126施加预定电压时的测量结果。
图30示出在较低温度和较低湿度(例如,10摄氏度/15%湿度)下高电阻回收辊和清洁刷边缘的电势趋势,其中,清洁刷的金属芯被施加+700V,高电阻回收辊117a的辊轴被施加+1000V,刮擦器被施加+1000V,类似于图29A所示的测量,在输入调色剂颗粒的同时,高电阻回收辊的表面电势和清洁刷边缘电势由表面电势测量器测量。
通过比较图29A和图30所示的结果,通过利用表面电荷施加器126(见图24)来向回收辊表面施加电荷,来抑制高电阻回收辊117a(见图24)的表面电势的降低(图30中的箭头PD)。因此,高电阻回收辊117a的表面和清洁刷边缘之间的电势差能够在启动清洁操作之后维持在相对较大的值大约10秒。通过使用较低电阻的导电性刮擦器118c来增大高电阻回收辊117a的表面电势,或增大施加到刮擦器的电压,这样的电势差能够被更可靠地维持。
参照图31和32,描述在较低温度/较低湿度环境下或在较高温度/较高湿度环境下关于光电导体的清洁刷边缘电势和清洁指数ID的关系。
图31示出在较低温度/较低湿度环境(例如,10摄氏度/15%湿度)下关于光电导体的清洁刷边缘电势和清洁指数ID的关系。图32示出在较高温度/较高湿度环境(例如,32摄氏度/80%湿度)下关于光电导体的清洁刷边缘电势和清洁指数ID的关系。
如图31所示,在较低温度/较低湿度环境(例如,10摄氏度/15%湿度)下,当清洁刷边缘电势设置为大约+400V至+1000V时,清洁指数ID能够优选地设置为小于0.01的目标值。而且,如图32所示,在较高温度/较高湿度环境(例如,32摄氏度/80%湿度)下,当清洁刷边缘电势设置为大约+300V至+500V时,清洁指数ID能够优选地设置为小于0.01的目标值。基于这样的结果,当清洁刷边缘电势设置为+400V至+500V时,在较低温度/较低湿度环境和较高温度/较高湿度环境的任意一个,清洁性能可以维持在良好的程度。
然而,如图29A和29B所示,当关于清洁操作在较低温度/较低湿度环境下使用高电阻回收辊时,当要求预定的时间长度(例如,2秒或更长)来完成清洁操作时,清洁刷边缘电势较大地波动。
鉴于这样的现象,在图24所示的结构中,刷电荷施加器124向清洁刷边缘施加电荷,来抑制清洁刷边缘电势的波动。在这样的结构中,电荷施加组件124a可以从清洁刷边缘压入1mm的长度,并从第四电源电路124b被施加预定电压(例如,+500V)。
图33示出在较高温度/较高湿度环境(例如,32摄氏度/80%湿度)下清洁刷边缘的电势的趋势,其中,清洁刷的金属芯被施加+700V,电荷施加组件124a被施加+700V,高电阻回收辊117a的辊轴被施加+1000V,导电性刮擦器118c被施加+1000V,在输入调色剂颗粒的同时,利用表面电势测量器来测量清洁刷的清洁刷边缘电势。
如图33所示,与图29A的电势波动相比,抑制了清洁刷的电势波动(箭头BP1),与图29A相比,在图33中还抑制了清洁刷的电势降低。
参照图34描述导电性刮擦器118c的作用,该导电性刮擦器118c向回收辊的表面施加电压。
图34示出清洁刷边缘和高电阻回收辊的电势趋势,其中,通过在输入调色剂颗粒的同时把施加到导电性刮擦器118c(用作表面电荷施加组件)的电压改变为+1000V、+1500V、和+2000V,利用表面电势测量器来测量清洁刷的清洁刷边缘电势和高电阻回收辊的表面电势。而且,由铜片材制的电荷施加组件124a被施加+700V,清洁刷的金属芯被施加+700V,高电阻回收辊的辊轴被施加+1000V。
基于图34所示的结果,确认:通过增大施加至用来把电荷施加到回收辊的导电性刮擦器118c的电压值,回收辊(即,高电阻回收辊)的表面电势的降低能够进一步抑制。
在本试验中使用具有108Ω·cm的体电阻的导电性刮擦器118c。导电性刮擦器118c可以优选地由较低电阻的材料制成,该较低电阻的材料可以不导致高电阻回收辊的调色剂颗粒的清洁性能的劣化,其中,这样的材料可以增强电荷施加效果。因为与较高温度/较高湿度环境相比,在较低温度/较低湿度环境下,较高电阻材料可以导致缺陷,因此,导电性刮擦器118c可以优选由不太高的电阻值的材料制成。
基于诸如调色剂颗粒特征、由导电性刮片清洁之后的光电导体表面电势、充电后的光电导体表面电势、刷电阻、等等的因素,上述的施加至清洁刷的金属芯、电荷施加组件124a、回收辊的辊轴、和导电性刮擦器118c的电压值能够改变为任何值。
现在参照图24描述光电导体1的清洁操作。
如图24所示,由被施加负电压极性的导电性刮片11充电为正常极性的调色剂颗粒穿过闸门密封26,随着光电导体1的旋转到达面向清洁刷111的位置。
清洁刷111具有金属芯,该金属芯由第三电源电路123施加以与调色剂颗粒的正常极性相反的电压(具有正极性)。这样的清洁刷111通过静电吸引由导电性刮片11控制为正常极性的调色剂颗粒。
而且,未由导电性刮片11充电为正常极性的调色剂颗粒,伴随充电为正常极性的调色剂颗粒,通过光电导体1的旋转,也穿过闸门密封26,并来到面向清洁刷111的位置。少量的这样的未充电为正常极性的调色剂颗粒可以通过静电被吸引到通过与光电导体1摩擦而起电的清洁刷111的刷纤维。
在正常的调色剂回收操作期间,例如,清洁刷111的金属芯被施加+500V,电荷施加组件124a被施加+500V,高电阻回收辊117a的辊轴被施加+800V,以及导电性刮擦器118c被施加+1000V。通过这样的结构,附着于清洁刷111的负极性的调色剂颗粒(即,具有正确地控制的极性的调色剂颗粒)可以利用清洁刷111的清洁刷边缘和高电阻回收辊117a的表面之间的电势差的作用而被吸引到高电阻回收辊117a。然后,附着于高电阻回收辊117a的调色剂颗粒由导电性刮擦器118c刮擦,然后通过调色剂排放螺旋器27排放到图像形成设备100a的外部或返回到显影单元4。
而且,在诸如当一个图像形成操作完成时或当片材未进给时的预定定时,对于具有未控制为施加至导电性刮片11的电压极性的正极性的调色剂颗粒,可以进行另一调色剂回收操作。当进行这样的另一调色剂回收操作时,连接至第一电源122a(施加正极性的电压)的切换器122c切换到第二电源122b,从而第二电源122b能够向高电阻回收辊117施加负极性的电压。而且,第五电源电路125的切换器125c把用来向导电性刮擦器118c施加能量的电源从第一电源125a(施加正极性的电压)切换到第二电源125b,该第二电源125b能够向导电性刮擦器118c施加负极性的电压。通过这样的结构,当对于未控制为正常极性的调色剂颗粒(即,正极性的调色剂颗粒)进行另一调色剂回收操作时,例如,清洁刷111的金属芯被施加+500V,电荷施加组件124a被施加+500V,高电阻回收辊117的轴被施加-100V,导电性刮擦器118c被施加-500V。
然后,利用清洁刷边缘和高电阻回收辊117a之间生成的电势差的作用,附着在清洁刷111上的正极性的调色剂颗粒(即,未正确地控制极性的调色剂颗粒)可以通过静电吸引到高电阻回收辊117a。利用这样的处理,正极性的调色剂颗粒(即,极性未正确地控制)也能够从清洁刷111去除。然后,具有正极性并通过静电附着于高电阻回收辊117a的调色剂颗粒随着高电阻回收辊117a的旋转而由导电性刮擦器118c刮擦,并且可以掉落到调色剂排放螺旋器27。调色剂排放螺旋器27把这样的调色剂颗粒传输到在清洁单元7外部提供的废弃调色剂箱(未示出)。
在图24所示的这样的结构中,清洁刷111的清洁刷边缘和高电阻回收辊117a之间的电势差的变化可以通过提供刷电荷施加器124和表面电荷施加器126来抑制。因而,通过清洁单元7能够可靠地回收负极性的调色剂颗粒(即,正确地控制极性的调色剂颗粒)和附着在清洁刷111上的正极性调色剂颗粒(即,未正确地控制极性的调色剂颗粒)。
而且,图24所示的这样的结构被提供具有微型计算机(未示出)的电压控制单元,其中,微型计算机包括:例如,中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、和输入/输出电路。CPU确定对于具有不同极性的调色剂颗粒进行清洁操作的定时(例如,关于当穿过导电性刮片11时未控制为正常极性的极性的调色剂颗粒,何时进行清洁操作),其中,这样的定时可以是完成一个打印任务之后,或者当片材未进给时。而且,CPU向有关装置指令与调色剂颗粒的清洁操作相关的处理。ROM存储用来进行调色剂颗粒的清洁操作的程序和固定数据。RAM包括工作存储器,用来存储用于进行调色剂颗粒的清洁操作的输入数据和处理数据。
这样的电压控制单元用于控制将被施加到高电阻回收辊117a的电压和极性。具体地,微型计算机指令切换器122c和125c的切换定时,从而在针对具有不同极性的调色剂颗粒的清洁操作而设置的预定定时,具有预定极性的预定电压能够施加到高电阻回收辊117a。
现在参照图35描述另一示例性实施例的另一结构,该图35示出图像形成设备100b的示意结构。在图像形成设备100b中,当对于图像形成设备100b中正极性的调色剂颗粒(即,未正确地控制极性的调色剂颗粒)进行另一调色剂回收操作时,电压未施加到导电性刮擦器118c,其中,导电性刮擦器118c用来把电压施加到高电阻回收辊117a的表面。因此,除了第五电源电路125仅仅包括一次电源125a和切换器125d之外,清洁单元7具有如图24所示的类似结构。
与参照图24所示的结构描述的清洁操作相类似,当进行正常调色剂回收操作来回收附着于清洁刷111的负极性的调色剂颗粒(即,正确地控制极性的调色剂颗粒)时,例如,清洁刷111的金属芯被施加+500V,电荷施加组件124a被施加+500V,高电阻回收辊117a的辊轴被施加+800V,并且导电性刮擦器118c被施加+1000V。
在这样的结构中,利用在清洁刷111的清洁刷边缘和高电阻回收辊117a的表面之间的电势差的作用,附着于清洁刷111的负极性的调色剂颗粒(即,正确地控制极性的调色剂颗粒)可以被吸引至高电阻回收辊117a。然后,附着在高电阻回收辊117a上的调色剂颗粒由导电性刮擦器118c刮擦,然后由调色剂排放螺旋器27排放到图像形成设备100a外部,或者返回到显影单元4。
而且,可以进行针对未控制为施加到导电性刮片11的电压极性的正极性调色剂颗粒的另一调色剂回收操作。
当进行这样的另一调色剂回收操作时,连接到一次电源122a的切换器122c切换到二次电源122b,从而第二电源122b能够向高电阻回收辊117a施加负极性的电压。而且,第五电源电路125的切换器125d设置为切断(OFF),从而导电性刮擦器118c未被从一次电源125a施加电压。
当在这样的结构下针对未控制为正确极性的调色剂颗粒而进行另一调色剂回收操作时,例如,清洁刷111的金属芯被施加+500V,电荷施加组件124a被施加+500V,高电阻回收辊117a的辊轴被施加-500V,以及导电性刮擦器118c被施加0V。
通过向高电阻回收辊117a的轴施加-500V,利用在清洁刷111的清洁刷边缘和高电阻回收辊117a之间生成的电势差的作用,附着在清洁刷111上的正极性调色剂颗粒(即,未正确地控制极性的调色剂颗粒)可以通过静电被吸引至高电阻回收辊117a。通过这样的处理,正极性的调色剂颗粒(即,未正确地控制极性的调色剂颗粒)还能够从清洁刷111去除。
在图35所示的这样的结构中,当针对正极性的调色剂颗粒(即,未正确地控制为负极性的调色剂颗粒)进行另一调色剂回收操作时,导电性刮擦器118c未被施加负电压,由此,与图24所示的图像形成设备100a相比较,图35所示的图像形成设备100b能够以与电源成本相应地降低的成本来制造。
然而,在高电阻回收辊117a的表面电势即使在无电压施加到高电阻回收辊117a的表面的情况下仍未降低的预定时间段内,这样的另一调色剂回收操作能够进行。
具体地,如图29B所示,因为在诸如未向导电性刮擦器118c施加电压的2秒之内的预定时间段,清洁刷边缘和高电阻回收辊117a表面之间的电势差能够维持,因此,如果在这样的预定时间段(例如,2秒时间段)之内能够进行这样的另一调色剂回收操作,则图35所示的结构可以有效地用于另一调色剂回收操作。这样的2秒的时间段仅仅是示例的时间段,可以由诸如刷纤维电阻、高电阻回收辊117a的电阻、调色剂颗粒电阻、光电导体电阻、这样的组件的表面层厚度、这样的组件的旋转速度、等等的因素而改变。因此,能够把清洁刷边缘和高电阻回收辊117a的表面之间的电势差维持在预定值的时间段可以取决于上述因素而变化。因此,关于另一调色剂回收操作的这样的时间段可以通过试验而良好地确定。
而且,与图24所示的结构相类似,图35所示的结构被提供有具有微型计算机(未示出)的电压控制单元,其中,这样的电压控制单元类似地用于控制将被施加到高电阻回收辊117a的电压和极性。具体地,微型计算机指令切换器125d的切换定时,从而,在针对具有不同极性的调色剂颗粒的清洁操作而设置的预定定时,具有预定极性的预定电压能够施加到高电阻回收辊117a。
而且,如图36的另一结构所示,当进行另一调色剂回收操作时,高电阻回收辊117a可能不能被施加电压。在这样的结构中,如图36所示,第二电源电路122仅仅包括第一电源122a和切换器122d,用来把电压施加到高电阻回收辊117a的轴。
当进行正常调色剂回收操作来回收负极性(即,正确地控制极性的调色剂颗粒)且附着于清洁刷111的调色剂颗粒时,例如,清洁刷111的金属芯被施加+500V,电荷施加组件124a被施加+500V,高电阻回收辊117a的辊轴被施加+800V,并且导电性刮擦器118c被施加+1000V。
而且,另一调色剂回收操作可以针对未控制为施加至导电性刮片11的电压极性的正极性调色剂颗粒而进行。
当进行这样的另一调色剂回收操作时,第二电源电路122的切换器122d设置为切断(OFF),从而高电阻回收辊117a不被从第一电源122a施加电压。而且,第五电源电路125的切换器125c从第一电源125a切换到第二电源125b,从而第二电源125b向导电性刮擦器118c施加预定的电压。
在这样的结构中,当针对未正确地控制极性的调色剂颗粒而进行另一调色剂回收操作时,例如,清洁刷111的金属芯被施加+500V,电荷施加组件124a被施加+500V,高电阻回收辊117的辊轴被施加0V,并且导电性刮擦器118c被施加-500V。
通过向导电性刮擦器118c施加-500V,利用在清洁刷111的清洁刷边缘和高电阻回收辊117a之间生成的电势差的作用,附着在清洁刷111上的正极性调色剂颗粒(即,未正确地控制极性的调色剂颗粒)可以通过静电而被吸引到高电阻回收辊117a。通过这样的处理,正极性的调色剂颗粒(即,未正确地控制极性的调色剂颗粒)也能够从清洁刷111去除。
与图24所示的图像形成设备100a相比,具有如图36所示的结构的图像形成设备100c能够以与电源成本相应地降低的成本来制造。
类似于图35的图像形成设备100b,在高电阻回收辊117a的表面电势未降低的预定的时间段之内,这样的另一调色剂回收操作能够针对图36的图像形成设备100c而进行。
而且,类似于图35所示的结构,图36所示的结构被提供具有微型计算机(未示出)的电压控制单元,其中,这样的电压控制单元类似地用于控制将被施加到高电阻回收辊117a的电压和极性。具体地,微型计算机指令切换器122d的切换定时,从而在针对具有不同极性的调色剂颗粒的清洁操作而设置的预定定时,具有预定极性的预定电压能够被施加到高电阻回收辊117a。
而且,如图37所示,光电导体1和清洁单元7能够集成为处理盒300,该处理盒300可以以可拆卸的方式安装于图像形成设备。虽然图37的处理盒300集成有光电导体1、清洁单元7、充电单元2、和显影单元4,但是这样的处理盒300可以至少包括光电导体1和清洁单元7。
现在参照图38、39、和40,描述按照示例性实施例的采用清洁单元7的图像形成设备。
图38是图像形成设备中具有清洁单元7的级联型图像形成部分的示意图。如图38所示,当图像形成设备安装在水平面上时,由多个辊64、65、和67延伸的中间转写带69可以在水平方向对齐。中间转写带69在图38中箭头所示的方向行进。而且,用来形成黄、品红、蓝绿、和黑的图像的处理盒300Y、300M、300C、和300K沿中间转写带69的水平延伸的面排列。处理盒300的排列顺序不限于“黄、品红、蓝绿、黑”,而是能够使用其它排列顺序。此后,后缀Y、M、C、和K可以用于分别指示“黄、品红、蓝绿、和黑”的色彩。
总体上,用来形成色彩图像的图像形成设备可以具有多个图像形成单元,由此,设备尺寸变大。而且,这样的图像形成单元可以以复杂的方式组合多个子单元,诸如清洁单元、充电单元,由此,从图像形成设备替换各个子单元可能变成消耗时间的工作。当各个子单元出故障或达到其寿命时,可以进行这样的替换。鉴于这样的不便,光电导体、充电单元、显影单元、和清洁单元可以集成为处理盒,该处理盒可以由用户容易地相对图像形成设备拆卸和安装,并且,例如,这样的处理盒可以增强图像形成设备尺寸紧凑性和图像形成设备的耐久性。
而且,图像形成设备包括片材盒(未示出),用来存储多个诸如记录片材的记录组件。记录片材在调整的定时通过进给辊(未示出)来逐张片材地从片材盒进给到成对的配准辊(未示出),然后传输到中间转写带69和二次转写辊66之间形成的二次转写区域。
在图38的图像形成设备中,图像形成可以按照如下所述来进行。首先,例如,光电导体1沿逆时针方向旋转,中间转写带69沿顺时针方向旋转。然后,充电单元2对光电导体1的表面均匀地充电。激光束3辐照在光电导体1的充电表面上,来在光电导体1上形成静电潜像,其中,激光束3基于输入到图像形成设备的图像数据而生成。通过这样的处理,静电潜像形成在光电导体1Y、1M、1C、和1K的每个上。然后,显影单元4通过附着各个色彩的调色剂颗粒来把静电潜像显影为调色剂图像。因此,Y、M、C、和K的四种色彩的调色剂图像形成在光电导体1Y、1M、1C、和1K的每个上。这样的四种色彩的调色剂图像通过叠加各个调色剂图像来一次转写到中间转写带69,然后,利用二次转写辊66的作用,所叠加的调色剂图像转写到传输至二次转写区域的记录片材。具有调色剂图像的记录片材传输到定影单元(未示出),其中,定影单元向记录片材施加热量和压力,来把调色剂图像定影在记录片材上。在把调色剂图像定影之后,记录片材排出到排出托盘(未示出)。
在把调色剂图像转写到中间转写带69之后,清洁单元7去除在光电导体1的表面上剩余的调色剂颗粒。而且,在把调色剂图像转写到记录片材之后,带清洁单元220去除在中间转写带69的表面上剩余的调色剂颗粒。带清洁单元220能够配置为类似于按照示例性实施例的清洁单元7。
通过采用按照示例性实施例的清洁单元7来清洁图38所示的图像形成设备的光电导体1,即使剩余调色剂颗粒是正极性和负极性的调色剂颗粒的混合,在光电导体1的表面上剩余的调色剂颗粒仍能够良好地去除。而且,通过采用带清洁单元220来清洁中间转写带69,即使剩余调色剂颗粒是正极性和负极性的调色剂颗粒的混合,在中间转写带69的表面上剩余的调色剂颗粒能够良好地去除。
图39是具有按照示例性实施例的清洁单元7的用来形成色彩图像的另一图像形成设备的示意结构,其中,一个光敏鼓用作光电导体1。
如图39所示,围绕光电导体1有例如充电单元2、用于C、M、Y、和K色彩的显影单元4C、4M、4Y、和4K、中间转写单元70、和清洁单元7。而且,图像形成设备包括片材盒(未示出),该片材盒存储多个诸如记录片材的记录组件。记录片材在调整的定时通过进给辊(未示出)来逐张片材地从片材盒进给到成对的配准辊(未示出),然后传输到中间转写带69和二次转写辊77之间形成的二次转写区域。
显影单元4C、4M、4Y、和4K的每个包括例如显影套(developing sleeve)(未示出)和显影剂桨叶(developing agent paddle)(未示出)。沿预定方向旋转的显影套用来形成显影剂的尖峰以对静电潜像显影,显影剂桨叶旋转来搅拌显影剂并把显影剂运载到显影套。在显影单元4中,例如,由载体颗粒(例如,铁氧体颗粒)搅拌的调色剂颗粒可以充电为诸如-10μC/g至-25μC/g的预定值的负极性。
而且,显影套被具有电源的显影偏压施加器(未示出)施加显影偏压。这样的显影偏压可以是仅直流电压、或具有负极性直流电压Vdc和叠加的交流电压Vac的叠加偏压。这样的显影套相对于光电导体1的金属基体层而被偏置为预定电势。
如图39所示,中间转写单元70包括例如中间转写带69和带清洁单元220。延伸经过驱动辊61、偏置辊62、逆向辊63、和从动辊64和65的中间转写带69由驱动电机(未示出)驱动。
中间转写带69例如可以由其中分散有碳的氟树脂ETFE(乙烯四氟乙烯)制成,并且具有诸如1010Ω·cm的体电阻率和109Ω/sq.的表面电阻率的预定电阻。二次转写辊77可以例如由醇橡胶辊和在辊上覆盖的PFE(聚氟乙烯)管制成,并且具有诸如109Ω·cm的预定体电阻率。而且,二次转写辊77被具有电源的二次偏压施加单元(未示出)施加以二次转写偏压。这样的二次转写偏压可以是仅直流电压,或者是具有直流电压和叠加的交流电压的叠加偏压。
在图39的图像形成设备中,按照如下所述来进行图像形成处理。首先,扫描器(未示出)扫描在接触玻璃上放置的文档图像,并将文档图像转换为电图像信号。具体地,由辐照灯、镜、和透镜扫描的文档图像聚焦在色彩传感器上,以把文档的色彩图像信息分解为红、绿、和蓝(以下表示为R、G、B)信息,并且转换为电图像信号。色彩传感器可以配置有例如诸如CCD(电荷耦合器件)的光电变换器和RGB色彩的分解器,并且同时读取分解的三个色彩的图像。基于由扫描器获得的RGB色彩的图像信号强度,图像处理单元(未示出)处理图像信号,以生成蓝绿(C)、品红(M)、黄(Y)、和黑(K)的色彩图像数据。
扫描器可以按照如下所述来操作,以获得K、C、M、和Y的色彩图像数据。首先,在与当图像形成操作在图像形成设备中启动时同步的预定定时,扫描启动信号输入到扫描器。然后,具有辐照灯和镜的光学单元在预定方向扫描文档,以获得用于一次扫描的一个色彩的图像数据。通过重复这样的扫描运动四次,四个色彩图像数据依次地获得。
光电导体1沿逆时针方向旋转,中间转写带69沿顺时针方向旋转。在由充电单元2对光电导体1的表面均匀地充电为预定电势(例如,-500V至-700V)之后,用于图像数据C(蓝绿)的激光束3辐照在光电导体1的表面上,在光电导体1上形成预定电势(例如,-80V至-130V)的C的潜像。然后,显影单元4C利用调色剂颗粒把C的潜像显影为C调色剂图像,其中,这样的调色剂图像例如具有诸如2至6wt%的预定调色剂浓度。显影的C调色剂图像一次转写到中间转写带69。在转写C调色剂图像之后,清洁单元7去除光电导体1上剩余的调色剂。然后,充电单元2再次向光电导体1均匀地充电。
此时,图像数据M(品红)的激光束3辐照到光电导体1的表面上,以在光电导体1上形成M的潜像。然后,显影单元4M通过调色剂颗粒把M的潜像显影为M调色剂图像。显影的M调色剂图像一次转写到中间转写带69,同时与转写在中间转写带69t的C调色剂图像叠加。类似地进行这样的图像形成处理,来把Y和K调色剂图像一次转写到中间转写带69。光电导体1上形成调色剂图像的顺序能够改变为任何顺序。而且,通过例如把第一色彩的偏压设置为1200V,把第二色彩的偏压设置为1300V,把第三色彩的偏压设置为1400V,把第四色彩的偏压设置为1500V,可以进行这样的一次转写处理。
中间转写带69上如此叠加的调色剂图像然后利用二次转写辊77的作用而转写到二次转写区域处的记录片材。例如,二次转写偏压可以设置为1300V。具有调色剂图像的记录片材然后由片材传输带79传输到定影单元(未示出)。定影单元把热量和压力施加到记录片材,以把调色剂图像定影在记录片材上。在把调色剂图像定影之后,记录片材排出到排出托盘(未示出)上。
在把调色剂图像转写到记录片材之后,清洁单元7去除在光电导体1的表面上剩余的调色剂。而且,带清洁单元220去除在中间转写带69上剩余的调色剂,其中,带清洁单元220能够配置为类似于按照示例性实施例的清洁单元7。
通过采用按照示例性实施例的清洁单元7来清洁如图39所示具有一个光敏鼓的图像形成设备的光电导体1,即使剩余的调色剂颗粒是正极性和负极性的调色剂颗粒的混合,光电导体1的表面上剩余的调色剂颗粒仍能够被良好地去除。而且,通过采用类似于清洁单元7而配置的带清洁单元220来清洁中间转写带69,即使剩余的调色剂颗粒是正极性和负极性的调色剂颗粒的混合,中间转写带69的表面上剩余的调色剂颗粒仍能够被良好地去除。
图40是具有按照示例性实施例的清洁单元7的用来形成色彩图像的另一图像形成设备的示意结构,其中,使用回转型的显影单元回转器。如图40所示,图像形成设备包括例如图像形成装置、扫描器300、片材进给单元500、和控制器(未示出)。
扫描器300扫描在接触玻璃上放置的文档图像,并把文档图像转换为电图像信号。具体地,扫描的文档信息分解为红、绿、和蓝(以下为R、G、B)信息的色彩图像信息,并转换为电图像信号。基于由扫描器300获得的RGB色彩的图像信号强度,图像处理单元(未示出)处理图像信号以生成蓝绿(C)、品红(M)、黄(Y)、和黑(K)的色彩图像数据。
图40所示的图像形成设备例如包括:光电导体1、充电单元2、光学写入单元3、回转型显影单元400、清洁单元7、中间转写单元70、二次转写单元77、和具有定影辊701a和701b的定影单元700。
光电导体1可以沿箭头A所示的逆时针方向旋转。围绕鼓形的光电导体1例如有充电单元2、回转型显影单元400、清洁单元7、和具有中间转写带69的中间转写单元70。
回转型显影单元400例如配置有显影装置401K、401C、401M、和401Y、和回转驱动器(未示出)。显影装置401K使用K调色剂颗粒,显影装置401C使用C调色剂颗粒,显影装置401M使用M调色剂颗粒,显影装置401Y使用Y调色剂颗粒。回转驱动器例如沿逆时针方向旋转回转型显影单元400。
当以这样的配置来形成图像时,潜像形成在光电导体1上,然后,使用移动到面向光电导体1的位置的显影装置401之一,该潜像通过第一色彩调色剂来显影。当第一色彩调色剂图像的后端穿过显影位置时,回转型显影单元400旋转,使另一显影装置401面向潜像,来通过第二色彩调色剂显影该潜像。
如图40所示,中间转写单元70包括中间转写带69,该中间转写带69延伸经过一次转写偏置辊62、带驱动辊61、带张紧辊64。除了一次转写偏置辊62之外,各个辊由导电性材料制成并接地。
一次转写偏置辊62被从由恒定电流或恒定电压控制的一次转写电源(未示出)施加一次转写偏压。取决于叠加的调色剂图像的数目,这样的一次转写偏压可以设置为预定的电流或电压值。
中间转写带69沿箭头方向由带驱动辊61驱动,该带驱动辊61由驱动电机(未示出)驱动。围绕中间转写带69有二次转写偏置辊77、用来清洁中间转写带69的带清洁单元220、和用来在转写到记录片材之前对调色剂图像均匀地充电的预转写充电器(未示出)。
调色剂图像从光电导体1转写到一次转写部分处的中间转写带69,其中,一次转写偏置辊62把中间转写带69压向光电导体1,来在光电导体1和中间转写带69之间形成预定宽度的转写夹合。一次转写偏置辊62向调色剂图像施加一次转写电荷。
在图40的图像形成设备中,按照如下所述来进行图像形成处理。首先,光电导体1由驱动电机(未示出)沿箭头A所示的逆时针方向旋转。充电单元2利用由用来充电的电晕所释放的负电荷,把光电导体1均匀地充电为预定电势。光学写入单元3基于输入到光学写入单元3的色彩图像信号,来把激光束辐照到光电导体1,以在光电导体1上写入潜像。然后,该潜像由回转型显影单元400通过第一色彩调色剂、第二色彩、等等来显影。
中间转写带69由驱动辊沿箭头所示的逆时针方向旋转。通过中间转写带69的旋转,K、C、M、和Y调色剂图像叠加地形成在中间转写带69上。
中间转写带69可以配置有单层或具有表面层、中间层、和基础层的多层。图40的图像形成设备可以具有多层结构的中间转写带69,中间转写带69例如厚度为0.15mm,宽度为368mm,内周长为565mm,可以以250mm/sec(毫米/秒)的速度移动。例如,中间转写带69的表面层可以是厚度大约为1μm的绝缘层,中间层可以是厚度为75μm的PVDF(聚偏氟乙烯)制的绝缘层(大约1013Ω·cm的体电阻率),基础层可以由厚度75μm的中等程度电阻层(108Ω·cm至1011Ω·cm的体电阻率)形成,该中等程度电阻层由PVDF和氧化钛制成。
这样的材料形成的中间转写带69例如作为整体具有107Ω·cm至1014Ω·cm的体电阻率。体电阻率通过诸如JISK 6911的已知测量方法来测量,其中,100V的电压施加10秒用来测量。而且,中间转写带69的表面层的表面电阻率由电阻测量设备(Yuka Denshi Company Limited(油化电子株式会社)制造的“Highrester IP”)测量为107Ω·cm至1014Ω·cm。取代使用这样的电阻测量设备,表面电阻率能够由诸如JISK 6911的已知表面电阻测量方法来测量。JIS是日本工业标准。
中间转写带69被从光电导体1依次转写K、C、M、和Y调色剂图像到该中间转写带69的同一面,同时正确地对齐图像位置,由此,例如,调色剂图像(或叠加的调色剂图像)形成在中间转写带69上,中间转写带69具有四个色彩的调色剂图像。中间转写带69上叠加的调色剂图像然后由预转写充电器(未示出)均匀地充电。
通过调整在中间转写带69上的调色剂图像形成操作和由配准辊501把转写片材进给到在中间转写带69和二次转写偏置辊77之间设置的二次转写夹合的定时,利用被施加二次转写偏压的二次转写偏置辊77的作用,叠加的调色剂图像转写到转写片材。转写片材然后由放电单元(未示出)放电,从中间转写带69分离,并传输至定影单元700,在定影单元700,在定影辊701a和701b的夹合处,调色剂图像熔解并定影在转写片材上,并从排出辊702排出到外部。在把调色剂图像转写到转写片材之后,中间转写带69的表面由与清洁单元7类似地配置的带清洁单元220清洁。而且,使用四种色彩的上述图像形成处理能够通过指定色彩而针对使用两或三种色彩的图像形成处理类似地进行。
通过采用按照示例性实施例的清洁单元7来清洁图40所示的具有回转型显影单元的图像形成设备的光电导体1,即使剩余的调色剂颗粒是正极性调色剂颗粒和负极性调色剂颗粒的混合,光电导体1表面上剩余的调色剂颗粒仍能够良好地去除。而且,通过采用与清洁单元7类似地配置的带清洁单元220来清洁中间转写带69,即使剩余的调色剂颗粒是正极性调色剂颗粒和负极性调色剂颗粒的混合,中间转写带69表面上剩余的调色剂颗粒仍能够良好地去除。
如上所述在关于清洁单元7的示例性实施例中,使用清洁单元7,在较低温度/较低湿度环境下,附着在清洁刷111上的正极性和负极性调色剂颗粒能够良好地回收。
而且,如参照图24所述,施加到高电阻回收辊117a的辊轴和高电阻回收辊117a的表面的电压极性能够由切换器122c和125c改变,以回收正极性和负极性的调色剂颗粒,由此,附着在清洁刷111上的正极性和负极性的调色剂颗粒能够可靠地回收。
而且,如在另一示例性实施例中所述,使用切换器125d来切换施加到高电阻回收辊117a的表面的电压的ON/OFF(接通/切断)的结构、或者使用切换器122d来切换施加到高电阻回收辊117a的辊轴的电压的ON/OFF(接通/切断)的结构能够使用。这样的仅仅包括正极性或负极性的一个电源单元的结构能够降低图像形成设备的制造成本。
而且,导电性刮片11(用作电荷控制组件)控制在光电导体1上剩余的调色剂颗粒的极性。例如,导电性刮片11可以施加负极性的电压来控制光电导体1上剩余的调色剂颗粒的极性,清洁刷111可以被施加与导电性刮片11的极性相反的电压极性,即正极性。因此,穿过导电性刮片11的大部分调色剂颗粒可以充电为负极性,仅仅少量调色剂颗粒可以具有与施加到清洁刷111的极性相同的正极性。因此,与施加到清洁刷111的电压极性相同的极性的调色剂量能够降低。而且,与施加到清洁刷111的电压极性相同的极性的调色剂颗粒的电荷量能够降低,由此,正极性的调色剂颗粒可以是弱充电的调色剂颗粒。因此,与施加到清洁刷111的电压极性相同的极性的调色剂颗粒能够由摩擦起电的清洁刷111的刷纤维良好地去除。
而且,接触光电导体1的导电性刮片11能够刮擦在光电导体1上剩余的调色剂,由此,输入到清洁刷111的剩余调色剂量能够降低。而且,因为电荷控制组件可能不需要用来去除在电荷控制组件上附着的调色剂颗粒的装置,因此使用导电性刷辊的电荷控制组件能够简化其设备结构。
而且,与高电阻回收辊117a接触的导电性刮擦器118c能够连接到用来向导电性刮擦器118c施加电压的电源单元。具体地,表面电荷施加器126用来向回收辊117a施加电压。通过这样的结构,电荷能够施加到回收辊117a的表面,并且调色剂颗粒能够从清洁刷111有效地去除。
而且,清洁刷111的刷纤维具有由绝缘性材料33形成的表面,由此,施加有电压的导电性材料32可以不接触调色剂颗粒。因此,能够抑制电荷从清洁刷111向调色剂颗粒的引入。因此,调色剂颗粒可能不被强充电为施加到清洁刷111的电压极性,由此,清洁刷111的清洁能力能够维持在良好的程度。
而且,在示例性实施例中,附着在清洁刷111上的调色剂颗粒能够有效地由回收辊117或117a去除,由此,清洁刷111的清洁性能程度能够良好地维持。
而且,按照示例性实施例的清洁单元7用来良好地清洁或去除在光电导体1上剩余的调色剂颗粒,由此,能够通过图像形成操作来制作较高质量的图像。
而且,如上文参照图39所描述,按照示例性实施例的清洁单元7能够用于具有用作光电导体1的一个光敏鼓的图像形成设备,并且,由此,光敏鼓上剩余的调色剂能够良好地清洁。因为光电导体1上剩余的调色剂能够从光电导体1良好地清洁,因此用于图像形成的一种色彩的调色剂可以不进入使用另一色彩的调色剂的显影单元,由此,色彩调色剂的不希望的混合可以被抑制或防止,较高质量的图像能够通过图像形成操作来制作。
而且,如上文参照图38所述,按照示例性实施例的清洁单元7能够应用于级联型图像形成设备,由此,各个光电导体1上剩余的调色剂能够良好地清洁,较高质量的图像能够通过图像形成操作来制作。
而且,如上文参照图38到40所述,与按照示例性实施例的清洁单元7类似地配置的清洁单元能够被用来清洁置于图像形成设备中的中间转写组件,由此,在中间转写组件上剩余的调色剂能够良好地清洁,较高质量的图像能够通过图像形成操作来制作。
而且,如上所述,具有较高成圆率的球形调色剂用于示例性实施例,其中,球形调色剂的形状因子SF1为100到150。调色剂颗粒的球形度越高,就越可能两个调色剂颗粒以点接触方式彼此接触,或者调色剂颗粒和光电导体以点接触方式彼此接触。因此,调色剂颗粒可以以较弱的力彼此附着,由此,调色剂颗粒的流动性可以提高,或者调色剂颗粒以较弱的力附着于光电导体,由此,调色剂颗粒的转写能力可以提高。因此,较高质量的图像能够通过图像形成操作来制作。
而且,因为光电导体1可以具有分散有填充剂材料的表面层或光敏层,可以抑制光电导体1的层刮擦现象,因此光电导体1的抗磨损性能够提高。因此,能够抑制由于磨损而导致的光电导体1表面上凹陷和凸起的发生。作为结果,光电导体1和清洁刮片(例如,导电性刮片11)能够沿光电导体1的轴方向维持均一的接触压力。因此,在光电导体1和清洁刮片之间,与具有正常接触压力的其它接触部分相比具有较低接触压力的接触部分的出现可以被抑制,由此,能够抑制未由清洁刮片清洁的调色剂颗粒的穿过。
而且,如上所述,光电导体1可以具有由交联结构的粘结剂树脂制的表面保护层,由此,光电导体1的抗磨损性能够提高。
而且,如上所述,通过在粘结剂树脂结构中包括电荷传输层,光电导体1的电稳定性能够提高。
而且,如上所述,通过把光电导体1和至少清洁单元7集成为处理盒300,光电导体1和清洁单元7能够相对于图像形成设备容易地拆卸和安装,由此,能够容易地进行单元的替换工作。
通过上述的教导,可以进行多种另外的修改和变化。因而,应当理解,在相关的权利要求的范围内,本发明的公开可以被实施,除非此处有特别的描述。例如,在本公开和所附权利要求的范围内,不同的例子和说明性实施例的元件和/或特征可以相互组合,并且/或者相互替换。
相关申请的交叉引用
本申请要求2007年2月14日在日本专利局提交的日本专利申请第2007-033718号的优先权,其整体内容通过引用包含于此。

Claims (18)

1.一种清洁设备,用来从对象表面去除充电颗粒,所述清洁设备包括:
清洁刷,配置为通过把充电颗粒吸引到该清洁刷,来从沿预定方向移动的对象表面去除充电的颗粒,所述清洁刷配置为从对象吸引正极性和负极性的充电颗粒;以及
回收单元,配置为回收附着于所述清洁刷的充电颗粒,所述回收单元包括:
回收组件,配置为被施加预定电压,并且配置为接触清洁刷,以通过静电从清洁刷吸引充电颗粒,所述回收组件具有导电性材料制的芯和该芯上形成的表面层,所述表面层由绝缘性材料制成;
第一电荷施加器,配置为向回收组件的表面层施加预定的电压极性;
第二电荷施加器,配置为向回收组件的芯施加预定的电压极性;以及
电压控制单元,配置为取决于将由回收单元回收的充电颗粒的极性,来控制将由第一电荷施加器和第二电荷施加器施加的预定电压的极性,
其中,所述清洁刷具有刷纤维,所述刷纤维具有绝缘性材料制的表面;
所述清洁刷的刷纤维具有刷边缘,所述刷边缘通过该刷边缘相对于所述对象的摩擦而可起电为与施加到清洁刷的电压极性相反的极性。
2.按照权利要求1所述的清洁设备,其中:
所述第一电荷施加器具有切换器,用来切换将被施加到回收组件表面层的电压极性;以及
所述第二电荷施加器具有切换器,用来切换将被施加到回收组件的芯的电压极性;
所述电压控制单元控制所述第一电荷施加器的切换器和所述第二电荷施加器的切换器的切换定时。
3.按照权利要求1所述的清洁设备,其中:
所述第一电荷施加器具有切换器,用来切换将被施加到回收组件表面层的电压极性;以及
所述第二电荷施加器具有接通/切断切换器,用来把预定的电压极性施加到回收组件的芯;
所述电压控制单元控制所述第一电荷施加器的切换器和所述第二电荷施加器的切换器的切换定时。
4.按照权利要求1所述的清洁设备,其中:
所述第一电荷施加器具有接通/切断切换器,用来把预定的电压极性施加到回收组件的表面层;以及
所述第二电荷施加器具有切换器,用来切换将被施加到回收组件的芯的电压极性;
所述电压控制单元控制所述第一电荷施加器的切换器和所述第二电荷施加器的切换器的切换定时。
5.按照权利要求1所述的清洁设备,还包括电荷控制装置,所述电荷控制装置配置为控制所述对象上充电颗粒的电荷状况,
所述电荷控制装置置于面向位于所述对象的表面移动方向上相对于清洁刷接触所述对象的位置的上游侧处的所述对象表面的位置。
6.按照权利要求5所述的清洁设备,其中,所述电荷控制装置是导电性刮片,所述导电性刮片配置为接触所述对象。
7.按照权利要求1所述的清洁设备,其中,所述第一电荷施加器具有:导电性组件,配置为接触回收组件的表面;以及电源单元,配置为向导电性组件施加预定电压极性。
8.按照权利要求1所述的清洁设备,其中,所述回收组件由具有较高电阻的材料制成。
9.按照权利要求1所述的清洁设备,其中,所述充电颗粒是调色剂颗粒。
10.一种图像形成设备,包括:
图像载体;
充电单元,配置为对图像载体充电;
写入单元,配置为在由充电单元充电的图像载体上写入潜像;
显影单元,配置为通过使用调色剂颗粒来把图像载体上的潜像显影为调色剂图像;
转写单元,配置为把调色剂图像从图像载体转写到转写组件或记录组件;以及
第一清洁设备,配置为去除在转写调色剂图像之后在图像载体表面上剩余的调色剂颗粒,所述第一清洁设备包括:
清洁刷,配置为通过把充电为预定极性的调色剂颗粒吸引到清洁刷来从沿预定方向移动的图像载体的表面去除调色剂颗粒,所述清洁刷配置为从图像载体吸引正极性和负极性的充电调色剂颗粒;以及
回收单元,配置为回收附着于清洁刷的充电调色剂颗粒,所述回收单元包括:
回收组件,配置为被提供预定电压,并配置为接触清洁刷,以通过静电从清洁刷吸引充电调色剂颗粒,所述回收组件具有导电性材料制的芯和该芯上形成的表面层,所述表面层由绝缘性材料制成;
第一电荷施加器,配置为向回收组件的表面层施加预定的电压极性;
第二电荷施加器,配置为向回收组件的芯施加预定的电压极性;以及
电压控制单元,配置为取决于将由回收单元回收的充电颗粒的极性,来控制将由第一电荷施加器和第二电荷施加器施加的预定电压的极性,
其中,所述清洁刷具有刷纤维,所述刷纤维具有绝缘性材料制的表面;
所述清洁刷的刷纤维具有刷边缘,所述刷边缘通过该刷边缘相对于所述图像载体的摩擦而可起电为与施加到清洁刷的电压极性相反的极性。
11.按照权利要求10所述的图像形成设备,其中,所述图像载体的数目设置为单个,所述显影单元的数目设置为多个,用来通过叠加多个不同色彩的图像来形成具有多个色彩的图像。
12.按照权利要求10所述的图像形成设备,其中,所述图像载体和所述显影单元集成为一个图像形成单元,所述图像形成单元的数目设置为多个,用来通过叠加多个不同色彩的图像来形成具有多个色彩的图像。
13.按照权利要求10所述的图像形成设备,还包括作为转写组件的中间转写组件、和第二清洁设备,其中,所述中间转写组件配置为被从图像载体转写调色剂图像,所述第二清洁设备具有与所述第一清洁设备等同的配置,用来清洁所述中间转写组件的表面。
14.按照权利要求10所述的图像形成设备,其中,所述调色剂颗粒具有从100到150的形状因子SF1。
15.按照权利要求10所述的图像形成设备,其中,所述图像载体具有表面保护层,该表面保护层中含有粒子填充剂。
16.按照权利要求10所述的图像形成设备,其中,所述图像载体具有表面保护层,该表面保护层由交联结构的高聚合物材料制成。
17.按照权利要求16所述的图像形成设备,其中,所述表面保护层中具有电荷传输层。
18.按照权利要求10所述的图像形成设备,其中,所述图像载体和所述第一清洁设备集成为处理盒,所述处理盒可以可拆卸地安装于图像形成设备。
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