專(zhuān)利名稱(chēng)：形成多色圖像的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成多色圖像的裝置和方法，更具體的說(shuō)是涉及一種使用多次印制(multi-pass)方法的電子照相彩色圖像形成裝置和方法，其中，使用激光掃描單元(LSU)和感光介質(zhì)通過(guò)重復(fù)曝光、顯影、以及轉(zhuǎn)印不同顏色的色粉而形成多色圖像。
背景技術(shù)：
通常，電子照相彩色圖像形成裝置通過(guò)在以預(yù)定電位充電的感光介質(zhì)上光線掃描而形成靜電潛像，使用顯影單元將靜電潛像顯影為預(yù)定色彩的色粉圖像，并且將預(yù)定色彩的色粉圖像到轉(zhuǎn)印并定影在紙張上，從而形成彩色圖像。用于彩色圖像形成裝置中的色粉一般為黃色(Y)，品紅(M)，青色(C)，以及黑色(K)。因而，需要四個(gè)對(duì)四種顏色的色粉進(jìn)行顯影的顯影單元。
形成彩色圖像的方法包括使用四個(gè)激光掃描單元(LSU)和四個(gè)感光介質(zhì)的單次印制方法以及使用一個(gè)激光掃描單元(LSU)和一個(gè)感光介質(zhì)的多次印制方法。
圖1是使用單次印制方法的彩色圖像形成裝置的示意圖。參照?qǐng)D1，彩色圖像形成裝置包括與色粉顏色對(duì)應(yīng)的感光鼓120C，120M，120Y和120K，激光掃描單元(LSU)110C，110M，110Y和110K，以及顯影單元130C，130M，130Y和130K。感光鼓120C，120M，120Y和120K緊靠轉(zhuǎn)印帶140。轉(zhuǎn)印帶140被以預(yù)定速度驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輥150驅(qū)動(dòng)而循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥150面對(duì)轉(zhuǎn)印輥160，轉(zhuǎn)印帶140在它們之間通過(guò)。紙張S從轉(zhuǎn)印輥160和轉(zhuǎn)印帶140之間的間隙送進(jìn)。
下面將講述使用具有上述結(jié)構(gòu)的彩色圖像形成裝置來(lái)形成彩色圖像的過(guò)程。
通過(guò)激光掃描單元(LSU)110C使對(duì)應(yīng)青色圖像的光線在感光鼓120C上掃描，從而形成靜電潛像。包含在顯影單元130C內(nèi)的青色色粉C附著到靜電潛像上，從而在感光鼓120C上形成青色色粉圖像，并且轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶140上。在青色圖像曝光后的一段預(yù)定時(shí)間，激光掃描單元(LSU)110M使對(duì)應(yīng)品紅圖像的光線在感光鼓120M上掃描，從而形成靜電潛像。包含在顯影單元130M內(nèi)的品紅色色粉M附著到靜電潛像上，從而在感光鼓120M上形成品紅色色粉圖像，并且轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶140上。此時(shí)，控制激光掃描單元(LSU)110C和110M的曝光時(shí)間，從而以使轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶140上的青色色粉圖像和品紅色色粉圖像精確重疊。黃色和黑色色粉圖像也使用上述方式轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶140上，從而在轉(zhuǎn)印帶140上形成多色色粉圖像。多色色粉圖像轉(zhuǎn)印到從轉(zhuǎn)印帶140和轉(zhuǎn)印輥160之間的間隙送進(jìn)的紙張S上。定影單元170加熱和按壓紙張S，從而將多色色粉圖像定影并熱熔在紙張S上。從而完成了多色圖像。
在上述使用單次印制方法彩色圖像形成裝置中，形成一個(gè)完整的彩色圖像轉(zhuǎn)印帶140僅僅旋轉(zhuǎn)一周。黑白圖像也可以通過(guò)轉(zhuǎn)印帶140僅旋轉(zhuǎn)一周形成。換句話說(shuō)，打印彩色圖像所需要的時(shí)間和打印黑白圖像所需要的時(shí)間一樣。因而，這種彩色圖像形成裝置主要用于高速打印。
然而，考慮到激光掃描單元(LSU)和感光鼓之間的相對(duì)位置，如果前面曝光的時(shí)間沒(méi)有精確控制，多色色粉圖像不會(huì)得到精確地重疊，并且不會(huì)產(chǎn)生高質(zhì)量的彩色圖像。而且，由于需要四個(gè)激光掃描單元(LSU)和四個(gè)感光鼓，形成彩色圖像的成本也增加了。
由于這些問(wèn)題，以低速模式操作的彩色圖像形成裝置包括一個(gè)感光鼓和一個(gè)激光掃描單元(LSU)，并且使用多次印制方法，其中重復(fù)進(jìn)行每種顏色的曝光過(guò)程、顯影過(guò)程以及轉(zhuǎn)印過(guò)程從而形成多色圖像。根據(jù)對(duì)應(yīng)于各種顏色的顯影單元的布局和切換方式，將多次印制方法分為旋轉(zhuǎn)式和滑動(dòng)式。
圖2是使用旋轉(zhuǎn)方式的彩色圖像形成裝置的示意圖。參照?qǐng)D2，彩色圖像形成裝置包括感光鼓220，在感光鼓220上掃描光線的激光掃描單元(LSU)210，靠近感光鼓220的轉(zhuǎn)印帶240，以及旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)架280。顯影單元230C，230M，230Y和230K布置在轉(zhuǎn)動(dòng)架280上，使得當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)架280逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90°，顯影單元230C、230M、230Y和230K順序靠近感光鼓220。轉(zhuǎn)印帶240的長(zhǎng)度等于或者大于彩色圖像形成裝置中使用的紙張S的最大長(zhǎng)度。
下面講述具有上述結(jié)構(gòu)的彩色圖像形成裝置的操作方法。
當(dāng)顯影單元230C伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)架280的旋轉(zhuǎn)靠近感光鼓220時(shí)，激光掃描單元(LSU)210使青色圖像的光線在感光鼓220上掃描，從而形成靜電潛像。包含在顯影單元230C內(nèi)的青色色粉C附著到靜電潛像上，從而在感光鼓220上形成青色色粉圖像，并將其轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶240上。
當(dāng)青色色粉圖像完全轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶240上之后，轉(zhuǎn)動(dòng)架280再次旋轉(zhuǎn)90°，顯影單元230M靠近感光鼓220，并且激光掃描單元(LSU)210使對(duì)應(yīng)品紅圖像的光線在感光鼓220上掃描，從而形成靜電潛像。包含在顯影單元230M內(nèi)的品紅色粉M附著到靜電潛像上，從而在感光鼓220上形成品紅色色粉圖像，并且轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶240。
在圖2中，考慮到轉(zhuǎn)印帶240的旋轉(zhuǎn)速度，控制來(lái)自激光掃描單元(LSU)210對(duì)應(yīng)品紅圖像的光線的掃描時(shí)間，使得在轉(zhuǎn)印帶240上形成的青色色粉圖像的端部與從感光鼓220轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶240上的品紅色色粉圖像的端部精確重疊。
對(duì)于黃色(Y)和黑色(K)圖像重復(fù)上述過(guò)程。然后，青色，品紅，黃色和黑色色粉圖像在轉(zhuǎn)印帶240上重疊，并且轉(zhuǎn)印和定影到紙張S上，從而形成多色圖像，圖3是使用滑動(dòng)方法的彩色圖像形成裝置的示意圖。參照?qǐng)D3，多色圖像形成裝置包括安置在感光帶320的運(yùn)動(dòng)方向上的顯影單元330C、330M、330Y和330K，以及凸輪380，它選擇地在水平方向上使顯影單元330C、330M、330Y和330K前后滑動(dòng)。
安置顯影單元330C、330M、330Y和330K，使得顯影輥331以初始距離Di離開(kāi)感光帶320而布置。在圖3中的彩色圖像形成裝置中，初始距離Di大于如圖5所示的使得顯影輥331上的色粉轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶320上的顯影間隙Dg。因而，當(dāng)顯影單元330C、330M、330Y和330K保持離開(kāi)感光帶320初始距離Di時(shí)，色粉不會(huì)從顯影單元330C、330M、330Y和330K轉(zhuǎn)印到感光帶320上。
然而，當(dāng)圖像形成后，凸輪380旋轉(zhuǎn)，而使顯影單元330C、330M、330Y和330K中選中的一個(gè)330M向著感光帶320移動(dòng)，使得選中的顯影單元330M和感光帶320之間的距離等于顯影間隙Dg。這樣，可以僅由選中的顯影單元330M進(jìn)行顯影。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，凸輪380選擇地旋轉(zhuǎn)，從而選擇地使顯影單元330C、330M、330Y和330K朝向感光帶320順序滑動(dòng)，從而進(jìn)行顯影。因此，青色、品紅、黃色和黑色色粉圖像在轉(zhuǎn)印帶340上形成，并且轉(zhuǎn)印并定影到紙張S上，從而形成彩色圖像。
然而，如圖2和3所述的使用多次印制方法的彩色圖像形成裝置中，未選中的顯影單元和感光帶或者感光鼓之間以大于顯影間隙Dg的距離分開(kāi)，從而阻止色粉附著到未選中的顯影單元上并轉(zhuǎn)印到感光鼓或者感光帶上而污染了多色圖像。轉(zhuǎn)動(dòng)架280應(yīng)當(dāng)旋轉(zhuǎn)或者凸輪380應(yīng)當(dāng)操作而滑動(dòng)顯影單元，使得只有一個(gè)選中的顯影單元和感光鼓或者感光帶之間以顯影間隙Dg相分離。因而，需要一個(gè)附加的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未示出)來(lái)操縱轉(zhuǎn)動(dòng)架280或者凸輪380。如果驅(qū)動(dòng)感光鼓的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)(未示出)也可選擇地用來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架280或者凸輪380，則需要復(fù)雜的切換機(jī)構(gòu)。
另外，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)架280或者凸輪380操作時(shí)不可避免地存在噪聲，并且由于和轉(zhuǎn)動(dòng)架280或者凸輪380之間的功能性沖擊，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(未示出)的使用壽命會(huì)減短。顯影單元產(chǎn)生的沖擊也會(huì)降低形成的彩色圖像的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面提供一種使用多次印制方法的彩色圖像形成裝置，其中多個(gè)顯影單元不必旋轉(zhuǎn)或者滑動(dòng)，并且多個(gè)顯影單元的顯影輥布置成以顯影間隙離開(kāi)感光介質(zhì)。
本發(fā)明其他方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面部分講述清楚，或者經(jīng)過(guò)本發(fā)明的實(shí)施而得知。
本發(fā)明前述和/或其他方面通過(guò)提供一種包括感光介質(zhì)、曝光單元、多個(gè)顯影單元以及電源的彩色圖像形成裝置而實(shí)現(xiàn)。曝光單元使光線在感光鼓上掃描而形成靜電潛像。多個(gè)顯影單元包括為靜電潛像提供色粉從而將靜電潛像顯影為色粉圖像的顯影輥。每一顯影單元包括一種不同于其他顯影單元的色粉顏色的色粉，并且圍繞感光介質(zhì)布置，使得顯影輥和感光介質(zhì)之間以顯影間隙距離相分離。電源可選擇地施加第一偏壓，使得色粉通過(guò)顯影間隙供應(yīng)到形成靜電潛像的感光介質(zhì)上，以及第二偏壓，用來(lái)阻止色粉通過(guò)顯影間隙。
本發(fā)明前述和/或其他方面也通過(guò)提供一種形成多色圖像的方法而實(shí)現(xiàn)。該方法包括布置多個(gè)包括不同顏色的色粉和顯影輥的顯影單元使得顯影輥和感光介質(zhì)之間以顯影間隙相分離；使對(duì)應(yīng)于選中色彩圖像的光線在充電后形成靜電潛像的感光介質(zhì)表面上掃描；施加第一偏壓到多個(gè)顯影單元中其中一個(gè)包含有選中顏色的色粉的顯影單元的顯影輥上，使得選中顏色的色粉經(jīng)過(guò)顯影間隙供給靜電潛像；施加第二偏壓到未選中的顯影單元的顯影輥上，阻止色粉移動(dòng)通過(guò)顯影間隙；以及將形成于感光介質(zhì)上的色粉圖像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印介質(zhì)上。在本發(fā)明中，重復(fù)操作上面方法，使得不同顏色的色粉在轉(zhuǎn)印介質(zhì)上形成多色色粉圖像，將多色色粉圖像到轉(zhuǎn)印紙張上，然后使多色色粉圖像定影并熱熔到紙張上，形成多色圖像。


結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的以下描述，本發(fā)明這些和/或其他方面以及優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚以及得到更充分地理解。
圖1是使用單次印制方法的現(xiàn)有彩色圖像形成裝置的示意圖；圖2是使用旋轉(zhuǎn)方式的現(xiàn)有彩色圖像形成裝置的示意圖；圖3是使用滑動(dòng)方式的現(xiàn)有彩色圖像形成裝置的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的彩色圖像形成裝置的示意圖；圖5是圖4中顯影單元和電源的示意圖；圖6和7是顯示使用色粉A和色粉B時(shí)測(cè)量到的顯影特性的圖表；圖8是顯示使用色粉A和色粉B時(shí)測(cè)量到的泄漏電流特性的圖表；圖9是一個(gè)圖表，顯示了對(duì)于不同顯影間隙Dg，第二偏壓V2與感光鼓上色粉圖像的第一污染程度的關(guān)系；以及圖10是一個(gè)圖表，顯示了對(duì)于不同顯影間隙Dg，第二偏壓V2與顯影輥的第二污染程度的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳盡地參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，它的實(shí)施例顯示在說(shuō)明書(shū)附圖中，其中從頭至尾相同的參考數(shù)字代表相同的部件。為了解釋本發(fā)明，下面通過(guò)參照附圖來(lái)講述具體實(shí)施方式
。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的彩色圖像形成裝置。參照?qǐng)D4，彩色圖像形成裝置包括充電輥470；當(dāng)作曝光單元的激光掃描單元410；顯影單元430C、430M、430Y和430K；轉(zhuǎn)印帶440；清理單元450；以及，放電輥460。彩色圖像形成裝置還包括給顯影單元430C、430M、430Y和430K供電的電源480供給紙張S的紙盒495；運(yùn)送紙張S使得紙張S接觸轉(zhuǎn)印帶440的轉(zhuǎn)印輥445；以及定影單元490，用來(lái)定影和熱熔轉(zhuǎn)印到紙張S上的色粉圖像。
在此實(shí)施方式中，通過(guò)在金屬輥筒422外表面覆蓋一層感光材料421而制成的感光鼓420用作感光介質(zhì)。感光介質(zhì)并不限定為該裝置，并且可以使用任何相近的可以在其上接收色粉圖像的單元，例如環(huán)繞連續(xù)路徑的感光帶(未示出)。金屬鼓422具有接地電壓GND。旋轉(zhuǎn)的感光鼓420的線速度等于轉(zhuǎn)印帶440的循環(huán)傳送速度。
在該實(shí)施方式中，充電輥470用來(lái)給感光鼓420充電，使其具有相同的電位。然而，可以使用電暈充電器(未示出)的充電單元來(lái)替代充電輥470。充電輥470和感光鼓420的外表面旋轉(zhuǎn)接觸，使得感光鼓420以相同電位充電。通過(guò)充電輥420提供給感光鼓420外表面的電荷可以是正電荷(+)或者負(fù)電荷(-)。在該實(shí)施方式中，給感光鼓420提供負(fù)電荷(-)。
激光掃描單元(LSU)410使光線在旋轉(zhuǎn)的感光鼓420上掃描，從而在其上形成靜電潛像。在本發(fā)明中，由于僅僅使用了一個(gè)激光掃描單元(LSU)410，青色、品紅、黃色和黑色圖像順序在感光鼓420上曝光。
分別包括青色C、品紅M、黃色Y和黑色K色粉的顯影單元430C、430M、430Y和430K靠近感光鼓420的外表面。一方面顯影單元430C、430M、430Y和430K整合為可以從彩色圖像形成裝置上連接和卸除的墨粉盒。
圖5顯示了顯影單元430C、430M、430Y和430K中的一個(gè)(在圖5中以430標(biāo)注)，以及圖4中的電源480。如圖5所示，顯影單元430C，430M，430Y和430K中每一個(gè)都包括顯影輥431，它向形成于感光鼓420上的靜電潛像送給色粉；將色粉附著到顯影輥431上的第一輥432；調(diào)整附著到顯影輥431上的色粉量的調(diào)整單元433；以及，將色粉送到第一輥432和顯影輥431上的第二輥434。
一方面本發(fā)明中顯影輥431由半導(dǎo)電的橡膠制成，但是顯影輥431也可以由金屬材料制成。
布置顯影單元430C、430M、430Y和430K，使得顯影輥431以顯影間隙Dg與感光鼓420的外表面相分離。在該實(shí)施方式中，色粉是無(wú)磁性單組分類(lèi)型(nonmagnetic-one-component-type)，并且在顯影單元430C，430M，430Y和430K中用負(fù)電荷(-)充電。
電源480選擇性地將第一偏壓V1和第二偏壓V2施加到顯影輥431上，并且將第三偏壓V3施加到第一輥432上。不像如圖2和3所示的彩色圖像形成裝置，本發(fā)明的彩色圖像形成裝置中，多個(gè)顯影單元以顯影間隙Dg與感光鼓相分離。在本發(fā)明的彩色圖像形成裝置中，電源480可以選擇性地將第一偏壓V1和第二偏壓V2施加到顯影輥431上，使得從多個(gè)顯影單元中選擇一個(gè)顯影單元。因此，不再需要如圖2所示的轉(zhuǎn)動(dòng)架280或者如圖3所示的凸輪380，它們從多個(gè)顯影單元中選擇一個(gè)顯影單元來(lái)執(zhí)行顯影操作。
第一偏壓V1在顯影輥和靜電潛像之間產(chǎn)生一個(gè)電位差，使得色粉通過(guò)顯影間隙Dg附著到形成于感光鼓420外表面的靜電潛像上，并且進(jìn)行顯影。第一偏壓V1施加到從多個(gè)顯影單元中選中的一個(gè)的顯影輥431上。在該實(shí)施方式中，由于色粉具有負(fù)極性(-)，直流(DC)偏壓和交流(AC)偏壓作為第一偏壓V1一起施加。當(dāng)施加第一偏壓V1時(shí)，帶有負(fù)電荷(-)的色粉通過(guò)顯影間隙Dg并且附著到靜電潛像上。
第一偏壓V1的值取決于顯影間隙Dg的尺寸、顯影特性和泄漏電流特性。顯影特性通過(guò)打印純色圖像(solid image)后保留在顯影輥431上的色粉的光密度表示。泄漏電流特性取決于第一偏壓V1的強(qiáng)度。由于在顯影輥431和感光鼓420之間的顯影間隙Dg中的絕緣裂縫，泄漏電流從顯影輥431流到感光鼓420。為了測(cè)量顯影特性，在打印完純色圖像后，保留在顯影輥431上的色粉使用透明帶從顯影輥431分離，并且隨后貼到一張干凈的紙上。隨后，使用密度測(cè)量?jī)x測(cè)量色粉的光密度。密度測(cè)量?jī)x可以是GRETAGMACBETH制造的SPECTROEYE。
圖6和圖7是顯示分別使用色粉A和色粉B時(shí)測(cè)量到的顯影特性的圖表。圖8是顯示了使用色粉A和色粉B時(shí)測(cè)量到的泄漏電流特性的圖表。在圖6-8中，Vpp代表第一偏壓V1的峰-峰(peak-to-peak)電壓。色粉A由日本公司TOMOEGAWA制造，色粉B由日本東芝公司(TOSHIBA)制造。
當(dāng)保留在顯影輥431上色粉的光密度低的時(shí)候，顯影特性是好的。確確定顯影間隙Dg和第一偏壓V1，使得取決于顯影特性的光密度在沒(méi)有泄漏電流的限度內(nèi)變?yōu)?.1或者小于。這里，當(dāng)顯影間隙Dg增加時(shí)，第一偏壓V1的強(qiáng)度增加。如果顯影間隙Dg變得足夠大，則色粉超出顯影間隙Dg的范圍，并且在彩色圖像形成裝置中散布。因而，最好顯影間隙Dg設(shè)定在50-400μm的范圍。
如果確定第一偏壓V1時(shí)，考慮到顯影間隙Dg的尺寸、從試驗(yàn)結(jié)果得到的顯影特性以及泄漏電流特性，感光鼓420的電位可以設(shè)定為750V，施加到顯影輥431的第一偏壓V1可以是具有直流450V、頻率設(shè)定為2KHz的方形波。此外，施加到第一輥432上的第三偏壓V3也可以等于第一偏壓V1。
與第一偏壓V1相反，第二偏壓V2阻礙色粉移動(dòng)通過(guò)顯影間隙Dg。第二偏壓V2施加到未選中的顯影單元的顯影輥431上，用來(lái)阻止色粉達(dá)到第一污染程度，其中包含在未選中顯影單元內(nèi)的色粉附著到感光鼓420上，以及第二污染程度，其中附著到感光鼓420上靜電潛像上的色粉通過(guò)顯影間隙Dg并且附著到未選中的顯影單元的顯影輥431上。此處，根據(jù)顯影間隙Dg經(jīng)驗(yàn)地或者理論地確定第二偏壓V2的強(qiáng)度。
圖9是一個(gè)圖表，它顯示了對(duì)于不同顯影間隙Dg，第二偏壓V2與色粉的第一污染程度的關(guān)系。打印白色圖像用來(lái)測(cè)量第一污染程度。由于當(dāng)打印白色圖像時(shí)在感光鼓420表面沒(méi)有形成靜電潛像，理論上色粉一定不會(huì)附著到感光鼓420上。然而，少量的色粉可能會(huì)粘到感光鼓420上，這取決于第二偏壓V2的值。感光鼓420上的色粉通過(guò)透明帶和感光鼓420相分離，透明帶粘到白紙上；使用密度測(cè)量?jī)x測(cè)量色粉的光密度。密度測(cè)量?jī)x可以是GRETAGMACBETH制造的SPECTROEYE。
在該實(shí)施例中，僅僅測(cè)量了當(dāng)顯影間隙Dg是150μm和200μm時(shí)的數(shù)據(jù)。然而，取決于顯影間隙Dg尺寸的變化，可以獲得不同的第二偏壓值V2。
圖10是一個(gè)圖表，它顯示了對(duì)于不同顯影間隙Dg，第二偏壓V2與色粉的第二污染程度的關(guān)系。為了測(cè)量第二污染程度，打印一幅彩色純色圖像。然后，使用透明帶從顯影輥431分離純色圖像的色粉，該色粉是附著到包含有與所使用的色粉不同的色粉的顯影單元的顯影輥431上的。隨后，透明帶粘到白紙上并且使用密度測(cè)量?jī)x測(cè)量色粉的光密度。此時(shí)，使用濾色鏡測(cè)量用于打印的彩色色粉的光密度。密度測(cè)量?jī)x可以是GRETAGMACBETH制造的SPECTROEYE。
從圖9和10顯示的結(jié)果，確定施加給顯影間隙的第二偏壓V2的強(qiáng)度。在該實(shí)施方式中，彩色圖像形成裝置允許的圖像污染程度設(shè)定為光密度約為0.03。因而，從圖9和10顯示的結(jié)果，選擇滿足光密度小于0.03的顯影間隙Dg和第二偏壓V2。參照?qǐng)D9和10，當(dāng)顯影間隙為150μm，第二偏壓V2在-300V到+10V范圍內(nèi)選擇。當(dāng)顯影間隙為200μm，第二偏壓V2在-400V到+10V范圍內(nèi)選擇。盡管在圖9和10中未示出，第二偏壓V2一般可以在-600V到+50V范圍內(nèi)選擇，顯影間隙Dg在50μm到400μm的可選范圍內(nèi)選擇。第二偏壓V2可以電氣地浮動(dòng)。如圖9和10所示，第二偏壓V2的有效范圍隨著顯影間隙Dg的增加而增加。
確定第二偏壓V2的理論方法將進(jìn)一步講述。當(dāng)感光鼓420和顯影輥431之間的電場(chǎng)強(qiáng)度大于在感光鼓420上或者顯影輥431上形成的色粉層的色粉粉末之間的粘著力時(shí)，產(chǎn)生上述的不希望有的色粉污染。該電場(chǎng)強(qiáng)度稱(chēng)作臨界電場(chǎng)Ec。如果感光鼓420和顯影輥431之間的電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值大于臨界電場(chǎng)Ec值，從顯影輥431到感光鼓420或者在相反的方向上產(chǎn)生色粉污染。因此，第二偏壓V2的值可以這樣確定，即，使得感光鼓420和顯影輥431之間的電場(chǎng)強(qiáng)度位于-Ec到+Ec之間。根據(jù)上述的理論結(jié)構(gòu)，第二偏壓V2的強(qiáng)度可以使用參數(shù)在理論上計(jì)算，這些參數(shù)為例如感光層厚度和感光鼓上形成的色粉層厚度，顯影間隙Dg的尺寸，色粉層和感光層的電荷密度，顯影間隙Dg里的空氣，色粉層的介電常數(shù)，感光鼓曝光部分的電位等等。
第三偏壓V3使得顯影單元內(nèi)的色粉附著到顯影輥431上。第三偏壓V3僅僅施加到其中一個(gè)施加了第一偏壓V1的顯影輥431的第一輥432上，使得對(duì)靜電潛像顯影，而不施加到其中一個(gè)施加了第二偏壓V2的顯影輥431的第一輥432上。由于這種原因，電源480包括如圖5所示的開(kāi)關(guān)S1。如上所述，第三偏壓V3可以等于第一偏壓V1。
轉(zhuǎn)印帶440從感光鼓420到紙張S轉(zhuǎn)印四種色彩重疊的色粉圖像。在該實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)印帶440用作轉(zhuǎn)印介質(zhì)。然而，轉(zhuǎn)印帶440可以是轉(zhuǎn)印輥筒或者其他類(lèi)似的提供預(yù)期的轉(zhuǎn)印色粉圖像操作的轉(zhuǎn)印單元。轉(zhuǎn)印帶440的長(zhǎng)度等于或者大于在彩色圖像形成裝置中使用的紙張S的最大長(zhǎng)度。
清理單元450在轉(zhuǎn)印過(guò)程后去除保留在感光鼓420外表面的色粉。在該實(shí)施方式中，清理單元450包括和感光鼓420外表面相接觸的清理葉片451。然而，清理單元450也可以包括和感光鼓420外表面旋轉(zhuǎn)相接觸的清理輥。
放電輥460一般為放電燈，它放射預(yù)定強(qiáng)度的光到感光鼓420外表面，從而中和感光鼓420表面電位。
現(xiàn)在將講述一種使用具有上述結(jié)構(gòu)的多色圖像形成裝置來(lái)形成多色圖像的方法。
多色圖像由青色C、品紅M、黃色Y和黑色K相混合形成。在該實(shí)施方式中，圖像按照青色C、品紅M、黃色Y和黑色K的順序形成。
充電輥470對(duì)感光鼓420外表面以均勻的電位充電。激光掃描單元(LSU)410使對(duì)應(yīng)于青色色粉圖像的光信號(hào)在旋轉(zhuǎn)的感光鼓420的感光材料421上掃描。由于感光材料421的被掃描部分電阻下降，感光鼓420外表面上所附著的電荷穿過(guò)金屬輥筒422消失。因而，在感光材料421的被掃描部分和感光材料421的未被掃描部分之間產(chǎn)生電位差。因此，在感光鼓420外表面上形成靜電潛像。
當(dāng)靜電潛像由于感光鼓420的旋轉(zhuǎn)而靠近顯影單元430C時(shí)，顯影單元430C的顯影輥431開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。此處，盡管顯影單元430M，430Y和430K的顯影輥431不旋轉(zhuǎn)是本發(fā)明的一個(gè)方面，但是顯影輥431也可以旋轉(zhuǎn)。電源480施加第一偏壓V1到顯影單元430C的顯影輥431。確定第一偏壓V1的方法在前面已經(jīng)講述，在此處不再重復(fù)。
施加第二偏壓V2到未被選中的顯影單元430M、430Y和430K的顯影輥431上，從而阻止未被選中顏色的色粉附著到靜電潛像上。附著到靜電潛像上的選中顏色的色粉也被阻止附著到顯影單元430M、430Y和430K的顯影輥431上。確定第二偏壓V2的方法在前面已經(jīng)講述，在此處不再重復(fù)。
僅僅青色色粉通過(guò)顯影間隙Dg并且附著到形成于感光鼓420外表面上的靜電潛像上，從而形成青色色粉圖像。
當(dāng)青色色粉圖像由于感光鼓420旋轉(zhuǎn)而靠近轉(zhuǎn)印帶440時(shí)，由于電位差或者轉(zhuǎn)印帶440和感光鼓420之間的接觸壓力，青色色粉圖像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶440。
青色色粉圖像在轉(zhuǎn)印帶440上完全形成之后，使用上述過(guò)程形成品紅、黃色和黑色色粉圖像，并且在轉(zhuǎn)印帶440上重疊。
當(dāng)最后轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印帶的黑色色粉圖像端部到位時(shí)，紙盒495輸送紙張S，使得紙張S端部到達(dá)轉(zhuǎn)印帶440面對(duì)轉(zhuǎn)印輥445的地方。當(dāng)紙張S通過(guò)轉(zhuǎn)印帶440和轉(zhuǎn)印輥445之間時(shí)，青色、品紅、黃色和黑色圖像轉(zhuǎn)印到紙張S上。定影單元490加熱和按壓紙張S，從而定影和熱熔青色、品紅、黃色和黑色色圖像到紙張S上，并且將紙張S排放到存紙器496中。從而，完成多色圖像。
根據(jù)上述的方法，與現(xiàn)有的彩色圖像形成裝置不同，本發(fā)明中的彩色圖像形成裝置可以形成多色圖像而不具有旋轉(zhuǎn)或者滑動(dòng)顯影單元。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的彩色圖像形成裝置和方法具有下述的效果。
由于取決于是否施加第一和第二偏壓到顯影輥而選擇了多個(gè)顯影單元，顯影單元的滑動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)不會(huì)象現(xiàn)有的彩色圖像形成裝置那樣產(chǎn)生噪音。
同時(shí)，不再需要滑動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)顯影單元的結(jié)構(gòu)。從而，由于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化構(gòu)成，彩色圖像形成裝置的壽命得以延長(zhǎng)。
而且，可以僅僅使用一個(gè)感光介質(zhì)和一個(gè)曝光單元來(lái)形成多色圖像。另外，由于不再需要滑動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)顯影單元的結(jié)構(gòu)，材料成本得以減少。
而且，通過(guò)簡(jiǎn)化彩色圖像形成裝置部件的操作，可以阻止由于彩色圖像形成裝置的振動(dòng)而造成的圖像質(zhì)量劣化。
盡管已經(jīng)顯示和講述了本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員對(duì)該實(shí)施方式做出的改變并不脫離本發(fā)明的原則和本質(zhì)，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求以及其等價(jià)物限定。
權(quán)利要求
1.一種彩色圖像形成裝置包括感光介質(zhì)；曝光單元，曝光單元使光線在感光鼓上掃描而形成靜電潛像；多個(gè)包括顯影輥的顯影單元，這些顯影輥為靜電潛像供應(yīng)色粉，從而將靜電潛像顯影為色粉圖像，每一顯影單元包括一種不同顏色的色粉，并且顯影單元圍繞感光介質(zhì)布置，使得顯影輥和感光介質(zhì)之間以顯影間隙距離相分離；以及電源，可選擇地施加第一偏壓，使得色粉通過(guò)顯影間隙供應(yīng)到形成有靜電潛像的感光介質(zhì)上，以及第二偏壓，用來(lái)阻止色粉通過(guò)顯影間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色圖像形成裝置，其特征在于，色粉為無(wú)磁性單組分類(lèi)型。
3.如權(quán)利要求2所述的彩色圖像形成裝置，其特征在于，顯影間隙在50μm-400μm范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的彩色圖像形成裝置，其特征在于，多個(gè)顯影單元的顯影輥中僅有施加了第一偏壓的那一個(gè)旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求2所述的彩色圖像形成裝置，其特征在于，確定第二偏壓的時(shí)候，考慮到第一污染程度，其中在形成多色圖像的過(guò)程中多個(gè)顯影單元中未選中的顯影單元內(nèi)的色粉附著到形成于感光介質(zhì)上的靜電潛像上，以及第二污染程度，其中通過(guò)選中的顯影單元的顯影輥附著到感光介質(zhì)上的靜電潛像上的色粉附著到未選中的顯影單元的顯影輥，使得相應(yīng)于第一污染程度的光密度和相應(yīng)于第二污染程度的光密度等于或者小于0.03。
6.如權(quán)利要求2到5中任一項(xiàng)所述的彩色圖像形成裝置，其特征在于，第二偏壓可以電氣地浮動(dòng)。
7.如權(quán)利要求2到5中任一項(xiàng)所述的彩色圖像形成裝置，其特征在于，第二偏壓在范圍-600V到+50V之間選擇。
8.一種形成多色圖像的方法，該方法包括布置多個(gè)包括不同顏色的色粉和顯影輥的顯影單元使得顯影輥和感光介質(zhì)之間以顯影間隙相分離；使對(duì)應(yīng)于選中色彩圖像的光線在充電后形成靜電潛像的感光介質(zhì)表面之上掃描；施加第一偏壓到多個(gè)顯影單元中包含有選中顏色的色粉的一個(gè)顯影單元的顯影輥上，使得選中顏色的色粉經(jīng)過(guò)顯影間隙提供給靜電潛像；施加第二偏壓到未選中的顯影單元的顯影輥上來(lái)阻止色粉移動(dòng)通過(guò)顯影間隙；以及將形成于感光介質(zhì)上的色粉圖像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印介質(zhì)上，其中，重復(fù)上述的操作，使得不同顏色的色粉在轉(zhuǎn)印介質(zhì)上形成多色色粉圖像，將多色色粉圖像轉(zhuǎn)印到紙張上，然后使多色色粉圖像定影并熱熔到紙張上，形成多色圖像。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，色粉為無(wú)磁性單組分類(lèi)型。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，顯影間隙位于50-400μm范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，多個(gè)顯影單元的顯影輥中僅有施加了第一偏壓的那一個(gè)旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，確定第二偏壓的時(shí)候，考慮到第一污染程度，其中在形成多色圖像的過(guò)程中多個(gè)顯影單元中未選中的顯影單元內(nèi)的色粉附著到形成于感光介質(zhì)上的靜電潛像上，以及第二污染程度，其中通過(guò)選中的顯影單元的顯影輥附著到感光介質(zhì)上靜電潛像上的色粉附著到未選中的顯影單元的顯影輥，使得相應(yīng)于第一污染程度的光密度和相應(yīng)于第二污染程度的光密度等于0.03或者小于0.03。
13.如權(quán)利要求9到12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第二偏壓可以電氣地浮動(dòng)。
14.如權(quán)利要求9到12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，第二偏壓在范圍-600V到+50V之間選擇。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種彩色圖像形成裝置，其包括感光介質(zhì)、曝光單元、多個(gè)顯影單元和電源。曝光單元使光線在感光鼓上掃描而形成靜電潛像。多個(gè)顯影單元包括提供色粉到靜電潛像從而將靜電潛像顯影為色粉圖像的顯影輥。每一個(gè)顯影單元包括一種不同顏色的色粉，并且圍繞感光介質(zhì)布置，使得顯影輥和感光介質(zhì)之間以顯影間隙距離相分離。電源可選擇地施加第一偏壓，使得色粉通過(guò)顯影間隙供應(yīng)到形成靜電潛像的感光介質(zhì)上，以及第二偏壓，用來(lái)阻止色粉通過(guò)顯影間隙。
文檔編號(hào)G03G15/08GK1490678SQ0315886
公開(kāi)日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2003年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月24日
發(fā)明者崔玟鎬, 金京煥, 慶明浩 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社