專利名稱：圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像形成裝置，比如復(fù)印機，打印機或傳真機，其執(zhí)行電子照相圖像形成操作。
背景技術(shù)：
很多當(dāng)前使用的包括復(fù)印機，打印機和傳真機的圖像形成裝置采用電子照相圖像形成過程以在這種記錄媒介，比如紙張，上復(fù)制圖像信息。通常，電子照相圖像形成過程包括充電工序，其中將圖像載體或感光鼓的表面充電到特定高的表面電勢；曝光工序，其中在圖像載體的表面通過將表面曝光給光線而形成靜電潛像，并且其中光線被基于圖像信息而可控制地投射到圖像載體的表面以產(chǎn)出不同的表面電勢；顯影工序，其中通過在圖像載體的表面上提供墨粉顆粒來將潛像轉(zhuǎn)換為可見的墨粉圖像；圖像轉(zhuǎn)印工序，其中將在圖像載體表面上的墨粉圖像轉(zhuǎn)印到記錄媒介的表面上；以及定影工序，其中將轉(zhuǎn)印的墨粉圖像熔合在紀錄媒介的表面上。
在前面提到的電子照相圖像形成過程的充電工序中通常采用的是一種現(xiàn)有的充電方法，其中將高電壓施加到主充電器來產(chǎn)生電暈放電，放置該主充電器使其和圖像載體的表面相向。因為作為電暈放電的副產(chǎn)品產(chǎn)出的臭氧的影響，這個現(xiàn)有的充電方法引起關(guān)于環(huán)境惡化的問題。另外，現(xiàn)在對于減少能量消耗的需要逐漸增長。在這種情況下，近年來提出了使用充電滾輪，充電刷或類似裝置的接觸充電方法，例如，如在日本未決專利申請No.2001-109235中公開的。
在曝光工序，作為包括計算機的辦公室自動裝備的發(fā)展的結(jié)果，現(xiàn)在通常使用數(shù)字曝光方法而不是模擬曝光方法，在模擬曝光方法中，將圖像載體暴露給光線，該光線投射到放置在平壓玻璃(platenglass)上的原稿，并且從那里反射，而且還通過多個鏡子和通過透鏡(through lens)將該光線導(dǎo)向圖像載體。在數(shù)字曝光處理中，圖像信息由圖像掃描部分獲得或者通過和圖像形成裝置連接的網(wǎng)絡(luò)而從終端設(shè)備發(fā)射，一旦將該圖像存儲在圖像形成裝置的控制部分中，就進行圖像處理。之后將圖像載體曝光給由在曝光單元(例如，激光掃描單元)中的處理的圖像信息調(diào)整的光線。
日本未決專利申請Nos.H05-040381和H08-248648公開了另一曝光方法，開發(fā)該方法來應(yīng)付對于減小圖像形成裝置的尺寸的需要。在該申請中公開的曝光方法是所謂的后方曝光方法，其中通過使用圓柱形的透明感光鼓來同時執(zhí)行充電，曝光和顯影操作。在采用后方曝光方法的圖像形成過程中，將感光鼓曝光給由來自它的圓柱結(jié)構(gòu)內(nèi)部的圖像信息調(diào)整的光線，以在感光鼓上形成靜電潛像，并且隨著將導(dǎo)電墨粉顆粒從感光鼓的外側(cè)吸引到它曝光的表面區(qū)域來顯影潛像。
更為特別的，圖像載體的外表面由在顯影擠壓區(qū)域的第一半部處的導(dǎo)電墨粉的靜電荷局部充電，在該第一半部中圖像載體的外表面有摩擦地沿著導(dǎo)電墨粉移動，然而將圖像寫入光線投射到圖像載體的內(nèi)表面上，以在圖像載體的外表面上形成靜電潛像，使得將墨粉顆粒吸引到在感光鼓上在顯影擠壓區(qū)域的第二半部處曝光的表面區(qū)域(或潛像)，來形成可見的墨粉圖像。
在題目為“Direct Formation of Electrostatic Latent Image by Meansof Photoelectric Emission(利用光電放射直接形成靜電潛像)”的文章中介紹了另一種現(xiàn)有的已知的圖像形成過程，該文章在日本靜電學(xué)會(IEJ)的期刊1999(Vol.23 No.3)中發(fā)布。這個直接成像過程采用氙光源，該光源將由圖像信息調(diào)整的光線投射到光電表面上。當(dāng)由光線照亮?xí)r，光電表面將電子射向圖像載體的表面，以在上面寫入圖像信息。
但是，上述的現(xiàn)有的圖像形成過程具有它們的內(nèi)在缺陷。隨著接觸充電方法用于減少在充電工序產(chǎn)出的臭氧的量，出現(xiàn)了以受控的方式旋轉(zhuǎn)充電滾輪或充電刷的需要，并且相比其中使用充電器對圖像載體充電的情況，上述的現(xiàn)有的圖像形成過程不能充分的減小充電電壓。另外，盡管圖像載體在圖像形成過程期間持續(xù)旋轉(zhuǎn)并且圖像載體的表面反復(fù)經(jīng)歷充電，曝光，顯影和轉(zhuǎn)印工序，在圖像轉(zhuǎn)印工序中沒有將提供到圖像載體的表面的墨粉全部轉(zhuǎn)印到記錄媒介的表面，而是將部分墨粉留在了圖像載體的表面上，并且其被吸引到充電滾輪或充電刷。當(dāng)在接下來的充電步驟中施加電壓時，被吸引到充電滾輪或充電刷的殘留的墨粉顆粒變松，并且作為結(jié)果，墨粉顆粒牢固的附著到充電滾輪或充電刷。這個現(xiàn)象可能損壞圖像載體的表面并且引起圖像質(zhì)量的最終惡化。
在任一上述的現(xiàn)有的模擬和數(shù)字曝光方法中，需要設(shè)置包括光學(xué)系統(tǒng)的焦距的光路，以將圖像寫入光線聚焦在圖像載體的表面上。為了這個原因，光學(xué)系統(tǒng)必須具有高度的精確性，并且對于這個光路的需要使得難以實現(xiàn)圖像形成裝置的緊密設(shè)計。特別的，在采用激光掃描單元的數(shù)字曝光方法中，需要旋轉(zhuǎn)多角鏡以高速重新定向激光束。這樣，數(shù)字曝光方法和以下技術(shù)問題相關(guān)聯(lián)比如精確控制多角鏡的高速旋轉(zhuǎn)的困難和對用于防止塵土旋轉(zhuǎn)的防塵結(jié)構(gòu)的需要，其中塵土旋轉(zhuǎn)可能由旋轉(zhuǎn)的多角鏡引起的氣流產(chǎn)生。這些問題將會導(dǎo)致無法實現(xiàn)緊密設(shè)計以及圖像質(zhì)量的惡化。
上述后方曝光方法的一個問題是難以選擇用作圖像載體的透明圓柱體的材料。后方曝光方法的另一個問題是因為在通常尺寸約為2mm到5mm的其中圖像載體和墨粉顆粒接觸的顯影間隙中執(zhí)行圖像載體的充電，圖像信息的寫入和可見的墨粉圖像的顯影，在安裝驅(qū)動機構(gòu)時需要可觀的高精確性，以保證適當(dāng)?shù)爻潆妶D像載體，寫入圖像信息和顯影可見的墨粉圖像。驅(qū)動機構(gòu)的不充分精確的安裝將會嚴重影響圖像質(zhì)量。因為在后方曝光方法中使用導(dǎo)電墨粉來對圖像載體的外表面充電，需要利用顯影套筒將相對高的電壓施加到導(dǎo)電墨粉。作為施加到那里的電壓的結(jié)果，將導(dǎo)電墨粉充電到的電勢會出現(xiàn)相當(dāng)?shù)牟煌?。因為這種電勢的不同，墨粉很容易快速惡化。
從使用角度來看，上述在IEJ期刊的文章中介紹的直接成像方法也具有問題。特別的，直接成像方法易于增加圖像形成裝置的物理尺寸并且引起關(guān)于在光源部分中會聚光線的方法的問題。雖然文章公開了一種平面型的繪圖板作為直接成像方法的應(yīng)用的一個實用的實例，記錄媒介的尺寸由絕緣層的尺寸限制，其中在絕緣層上形成靜電潛像，并且因此本文章的方法不能應(yīng)用到通常的可以選擇性的在具有不同尺寸的紀錄媒介上形成圖像的圖像形成裝置。另外，對于單一圖像，在繼續(xù)到下一步驟之前，必須在完成圖像形成步驟時清潔絕緣層。為了這個原因，采用直接成像方法的圖像形成裝置可以在每單元時間形成有限數(shù)目的圖像，并且不很適于其中需要處理大量圖像的圖像形成操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種圖像形成裝置，其能夠在單一步驟中執(zhí)行充電和曝光操作，同時不犧牲裝置的圖像形成性能或功能，還允許裝置的緊密設(shè)計，能量節(jié)省和圖像質(zhì)量的改進，以及圖像載體的延長的操作壽命。
根據(jù)本發(fā)明，圖像形成裝置包括電子產(chǎn)生設(shè)備，當(dāng)被照亮?xí)r產(chǎn)生電子，將電子產(chǎn)生設(shè)備和圖像載體的一表面相向放置，并且在電子產(chǎn)生設(shè)備和圖像載體的該表面之間橫過一特定間隙；LED陣列，包括為了達到從其形成圖像的圖像信息的預(yù)期分辨率所需的大量LED元件，將LED陣列和圖像載體的表面相向的放置，同時將電子產(chǎn)生設(shè)備放置在它們之間；用于根據(jù)圖像信息啟動LED陣列的驅(qū)動電路。
在這個結(jié)構(gòu)中，LED陣列以從其形成圖像的圖像信息的預(yù)期分辨率放射光線用于照亮電子產(chǎn)生設(shè)備，并且由LED陣列照亮的電子產(chǎn)生設(shè)備根據(jù)圖像信息產(chǎn)生電子。從電子產(chǎn)生設(shè)備放射的電子在電子產(chǎn)生設(shè)備和圖像載體的表面之間的間隙內(nèi)產(chǎn)出電子雪崩，并且在圖像載體的表面上對應(yīng)于圖像信息形成高和低表面電勢的圖形分配。通過將對應(yīng)于圖像信息的驅(qū)動信號提供到LED陣列，可能在圖像載體的表面上以高保真度形成靜電潛像(高和低表面電勢的圖形分配)。
通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細說明，可以很清楚的看到本發(fā)明的這些和其他目的，特征和優(yōu)點。


圖1是一示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像形成裝置的結(jié)構(gòu)的視圖；圖2是一示出了圖1的圖像形成裝置的圖像形成部分的結(jié)構(gòu)的視圖；圖3是一視圖，示出了用于評價通過使用光致變色材料產(chǎn)出的電子產(chǎn)生設(shè)備的實驗方法；圖4是一視圖，示出了用于評價通過使用光電表面產(chǎn)出的電子產(chǎn)生設(shè)備的實驗方法；圖5是一視圖，示出了通過使用具有光電表面的電子產(chǎn)生設(shè)備獲得的實驗結(jié)果；圖6是一圖表，示出了在正片顯影過程中怎樣對感光鼓的外表面充電；圖7是一圖表，示出了在負片顯影過程中怎樣對感光鼓的外表面充電；并且圖8是一視圖，示出了電子產(chǎn)生設(shè)備和感光鼓的外表面之間的距離和感光鼓的表面電勢之間的關(guān)系。
具體實施例方式
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像形成裝置100的結(jié)構(gòu)的視圖。圖像形成裝置100包括圖像掃描部分110，紙張送入部分120，圖像形成部分130和紙張交付部分140。圖像掃描部分110位于紙張送入部分120的上面而且紙張交付部分140位于圖像掃描部分110和紙張送入部分120之間的空間中。
用戶將紙張載入在紙張送入部分120中提供的紙盒121，將要被復(fù)制的原稿放置在圖像掃描部分110的平壓玻璃111上，并且通過操作面板(沒有示出)設(shè)置圖像形成參數(shù)，比如復(fù)印的數(shù)量或打印比例因數(shù)。在這個情況中，如果用戶按壓在操作面板上的開始按鍵，圖像形成裝置100開始圖像形成操作。
當(dāng)按壓了開始按鍵，圖像形成裝置100幾乎立即啟動主馬達(沒有示出)來旋轉(zhuǎn)單獨的驅(qū)動齒輪。在這時，紙張送入滾輪122開始旋轉(zhuǎn)，從紙盒121送入紙張。從紙盒121送入的紙張到達一對對準(zhǔn)滾輪123。
當(dāng)紙張到達還沒有旋轉(zhuǎn)的對準(zhǔn)滾輪123時，紙張在對準(zhǔn)滾輪123停止，同時它的前沿對著對準(zhǔn)滾輪123，由此校正紙張的送入方向來消除任意傾斜的送入。然后，對準(zhǔn)滾輪123開始以特定調(diào)速旋轉(zhuǎn)來以一種方式將紙張送入圖像形成部分130，在該方式中紙張的前沿在一點對準(zhǔn)靜電潛像的最前端，在該點上圖像轉(zhuǎn)印單元135面對感光鼓131。
在圖像掃描部分110中，復(fù)制燈單元113以箭頭方向移動，其中內(nèi)置的復(fù)制燈112點亮。從復(fù)制燈112放射的光線照亮放置在平壓玻璃111上的原稿。由鏡子114a，114b和114c引導(dǎo)反射的光線并且將其由光學(xué)透鏡115聚焦到電荷耦合器件(CCD)116的感光表面上，該電荷耦合器件將入射光轉(zhuǎn)換為電圖像信息。
這樣獲得的圖像信息經(jīng)歷由沒有示出的控制單元的圖像處理電路執(zhí)行的特定圖像處理操作，并且產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)被提供到圖像形成部分130。圖像形成部分130在感光鼓131或是作為本發(fā)明的關(guān)鍵元件的圖像載體的外表面上，基于輸入的圖像信息形成上述的靜電潛像。通過應(yīng)用由顯影單元134的顯影滾輪提供的墨粉顆粒，將靜電潛像轉(zhuǎn)換為可見的墨粉圖像。
圖像轉(zhuǎn)印單元135將在感光鼓131的表面形成的墨粉圖像轉(zhuǎn)印到紙張(記錄媒介)上并且清潔器136收集留在感光鼓131的表面上留下的殘留墨粉。之后，攜帶仍然很松的轉(zhuǎn)印的墨粉的紙張通過熔合單元137的上加熱滾輪137a和下加熱滾輪137b，熔合單元137應(yīng)用熱量和壓力來將墨粉圖像熔合并固定在紙張上。最后，利用紙張運輸滾輪138和紙張輸出滾輪141，將攜帶牢固固定的墨粉圖像的紙張卸到在紙張交付部分140中的紙張交付盤142上。
本實施例的圖像形成裝置100在單一步驟中執(zhí)行充電和曝光操作。為了這個目的，向圖像形成裝置100提供電子產(chǎn)生設(shè)備11和發(fā)光二極管(LED)陣列12，而不是提供現(xiàn)有的充電器，激光掃描單元，等。雖然這個實施例的圖像載體是具有圓柱形形狀的感光鼓131，本發(fā)明并不限于這個結(jié)構(gòu)，而是可以采用不同形式的圖像載體，比如感光帶。
將電子產(chǎn)生設(shè)備11和LED陣列12布置在感光鼓131的周圍區(qū)域。更為特別的，相對于如圖2的前頭所示的感光鼓131的旋轉(zhuǎn)方向，電子產(chǎn)生設(shè)備11位于清潔器136的下游和顯影單元134的上游，同時電子產(chǎn)生設(shè)備11和感光鼓131的外表面之間有一特定間隙。放置LED陣列12對著電子產(chǎn)生設(shè)備11的外部末端表面，并且電子產(chǎn)生設(shè)備11的外部末端表面和它的面對感光鼓131的表面的內(nèi)部末端表面相對。
當(dāng)在后表面的特殊位置以光線照射電子產(chǎn)生設(shè)備11時，電子產(chǎn)生設(shè)備11從在前表面上的對應(yīng)位置放射電子。光致變色材料或光電表面都可用于候選用于制造電子產(chǎn)生設(shè)備。
圖3是一視圖，示出了用于評價通過使用光致變色材料產(chǎn)出的電子產(chǎn)生設(shè)備的實驗方法。為了實驗的目的，通過在平坦的，透明的厚度在1mm到5mm的丙烯酸薄片上以下面的順序蒸發(fā)幾十納米厚的銦錫氧化物(ITO)層32和幾十納米厚的半導(dǎo)體(也就是，砷化鎵，或GaAs)層33，產(chǎn)出仿真的電子產(chǎn)生設(shè)備30。聚碳酸酯樹脂薄片34面對著這個仿真電子產(chǎn)生設(shè)備30的半導(dǎo)體層33一側(cè)，在離半導(dǎo)體層33大約150μm的距離放置，作為感光鼓131替代品，該聚碳酸酯樹脂薄片為10μm到100μm厚的可充電的感光表面材料。另外，如圖所示，將紫外光放射設(shè)備35放置在電子產(chǎn)生設(shè)備30的相對側(cè)(后側(cè))。
使用這個布置，將從紫外光放射設(shè)備35發(fā)射的具有350nm波長的紫外光從電子產(chǎn)生設(shè)備30的后側(cè)以0.1-10mW/cm2的輻射能量級別投射到電子產(chǎn)生設(shè)備30。作為結(jié)果，聚碳酸酯樹脂薄片34的表面被充電到-30V到150V的電勢范圍。
圖4是一視圖，示出了用于評價通過使用光電表面生產(chǎn)的電子產(chǎn)生設(shè)備的實驗方法。通過在平坦的硅玻璃薄片41的表面上沉積鋁來產(chǎn)出具有電子放射表面(陰極表面)的電子產(chǎn)生設(shè)備40，并且將由在玻璃襯底上沉積ITO形成的陽極表面42與電子產(chǎn)生設(shè)備40平行放置，并且和電子產(chǎn)生設(shè)備40的表面的距離是大約150μm。
以負電壓偏壓電子產(chǎn)生設(shè)備40并且通過靜電計(由Advantest公司制造)將陽極表面42接地。對于這個布置，測量在陽極表面42和地之間流動的電流。
當(dāng)將電子產(chǎn)生設(shè)備40曝光給具有254nm波長的從紫外光放射裝置43放射的紫外光時，因為光電效果，電子產(chǎn)生設(shè)備40從其鋁層的表面放射電子。在這個布置中，當(dāng)在鋁層和陽極表面42之間施加強電場時，在它們之間發(fā)生電子雪崩現(xiàn)象。因為電子雪崩現(xiàn)象，從電子產(chǎn)生設(shè)備40放射的電子在到達陽極表面42之前生出，或產(chǎn)出更多電子。在電子產(chǎn)生設(shè)備40和陽極表面42之間施加的電場越高，從電子產(chǎn)生設(shè)備40放射的電子和空氣分子的碰撞越頻繁，產(chǎn)出越多的電子，并且由此，增加在陽極表面42和地之間流動的電流的量。這個電流的量和從鋁光電表面放射的電子的數(shù)量成比例。因此，為了了解電子產(chǎn)生設(shè)備40的陰極表面的性能，在最初工序從電子產(chǎn)生設(shè)備40放射的電子的數(shù)量很重要。
隨著改變用于將鋁層沉積在電子產(chǎn)生設(shè)備40上的條件，檢查在鋁沉積條件和從電子產(chǎn)生設(shè)備40放射的電子的數(shù)量之間的關(guān)系。為了這個目的，將-100V施加到電子產(chǎn)生設(shè)備40的鋁光電表面，將從紫外光放射設(shè)備43放射的具有254nm波長的紫外光投射在電子產(chǎn)生設(shè)備40的表面上，并且如圖5所示，確定在最初工序流過陽極表面42的電流變化量和鋁沉積條件之間的相互關(guān)系。
參考圖5，實驗結(jié)果指示，當(dāng)鋁光電表面具有在50％到70％范圍內(nèi)的透射率時，在陽極表面42和地之間流動的電流更大。實驗結(jié)果還指示，具有在50％到70％的透射率的鋁光電表面具有在大約10nm到50nm之間的膜厚度，并且當(dāng)鋁光電表面的膜厚度在這個范圍之中時，放射的電子的數(shù)量更多。
當(dāng)大量的鋁蒸發(fā)形成大約50nm到200nm厚的鋁層時，透射率在0％到50％的范圍之中。如果蒸發(fā)沉積的鋁的數(shù)量過大，光線會被鋁層阻擋并且不能到達表面。這樣，認為從電子產(chǎn)生設(shè)備40放射的電子的數(shù)量在低透射率范圍減少。正如可以從實驗結(jié)果(圖5)中看到的，當(dāng)鋁層的透射率是0％到50％時，獲得的電流密度是大約0.3nA/cm2。這個電流密度是在50％到70％的透射率所獲得的最大電流密度(1.5nA/cm2)的大約五分之一。
當(dāng)鋁層的透射率等于或高于70％(層厚度小于等于10nm)時，沉積的鋁的數(shù)量很少，使得鋁層形成在位于硅玻璃薄片41上各處的不均勻碎片中。一旦是這種情況，鋁層將不能夠提供足夠數(shù)量的電子并且電流密度幾乎是0nA/cm2。
總體來說，實驗結(jié)果證明了如果在合適的沉積條件下形成合適的層，可以通過使用光致變色材料或光電表面產(chǎn)出電子產(chǎn)生設(shè)備。這樣，在本發(fā)明的本實施例的圖像形成裝置100中，將具有光致變色材料或光電表面的電子產(chǎn)生設(shè)備11放置在由LED陣列12(光源)照亮的位置。電子產(chǎn)生設(shè)備11在從具有合適的光源打開/關(guān)閉定時的驅(qū)動電路13提供的驅(qū)動信號控制下，以精確控制的方式產(chǎn)出電子，以在感光鼓131的外表面上形成靜電潛像。
本實施例的圖像形成裝置100采用LED陣列12作為光源，其可以被制造為以如圖2所示的小直徑LED元件放射短焦距且長波長的照明光。組成每一LED陣列12的LED元件的尺寸應(yīng)該是這樣的單獨的LED元件具有對應(yīng)于圖像形成裝置100可以操作的預(yù)期分辨率(例如，600點每英寸，或DPI)的照亮區(qū)域。這個分辨率還確定在每一LED陣列12的單獨的LED元件之間的間隔。因為以這種方式確定單獨的LED元件的物理尺寸和元件與元件的間隔，可以在感光鼓131的表面上以高保真度寫入靜電潛像，潛像復(fù)制每一原稿圖像的“暗區(qū)域”和“亮區(qū)域”的單獨的點。
因為僅由LED陣列12的相關(guān)LED元件基于圖像信息照亮電子產(chǎn)生設(shè)備11的需要區(qū)域，電子產(chǎn)生設(shè)備11僅從那些區(qū)域放射電子。因為電子雪崩現(xiàn)象，電子的數(shù)量在電子產(chǎn)生設(shè)備11和感光鼓131的外表面之間的間隙(大約100-200μm)中增加，由此將對應(yīng)于電子產(chǎn)生設(shè)備11的被照亮的區(qū)域的感光鼓131的表面區(qū)域充電到高電勢，在感光鼓131的外表面上形成靜電潛像。
具有包括特定數(shù)量并始終以線性形式沿感光鼓131的主掃描方向(旋轉(zhuǎn)軸的方向)在其整個寬度上排列的LED元件的至少一個LED陣列12，隨著感光鼓131旋轉(zhuǎn)，圖像形成裝置100可以同時以主掃描方向和子掃描方向(和主掃描方向垂直)在感光鼓131上寫入圖像信息(或產(chǎn)出潛像)。如果多個LED陣列12彼此平行布置，如在示出的實施例中那樣(圖2)，可能實現(xiàn)這樣的有益效果，即，隨著圖像形成操作的速度增加，減少從單獨的LED元件放射的照明光線的量，并且延長了電子產(chǎn)生設(shè)備11的服務(wù)壽命。
如果在電子產(chǎn)生設(shè)備11和感光鼓131的外表面之間的間隙過小，不會大規(guī)模發(fā)生雪崩現(xiàn)象，使得不能在感光鼓131的表面上以足夠的清晰度寫入潛像。相反的，如果在電子產(chǎn)生設(shè)備11和感光鼓131的外表面之間的間隙過大(大于等于500μm)，在間隙中由加速的雪崩現(xiàn)象產(chǎn)生大量電子。一旦是這種情況，在感光鼓131的表面上，電子向側(cè)面的分散超出由預(yù)期分辨率確定的目標(biāo)區(qū)域，從而產(chǎn)生模糊的潛像。
圖6和7是示出了提供到感光鼓131的表面的電子和圖像信息之間的關(guān)系的視圖。在這些視圖中，水平軸表示沿著感光鼓131的圓周方向的位置，而垂直軸表示感光鼓131的表面電勢。P1，P2，P3和P4分別指定感光鼓131面對電子產(chǎn)生設(shè)備11，顯影單元134，圖像轉(zhuǎn)印單元135和放電單元14的表面部分的位置。在這些圖中，圖6用于正片顯影模式，其中將圖像信息作為正潛像寫入，并且圖7用于負片顯影模式，其中將圖像信息作為負潛像寫入。
在圖6的正片顯影模式中，應(yīng)該將電子提供到感光鼓131那些對應(yīng)于要被打印的圖像的“暗區(qū)域”的表面區(qū)域。另一方面，在圖7的負片顯影模式中，應(yīng)該將電子提供到感光鼓131那些對應(yīng)于要被打印的圖像的“亮區(qū)域”(包括白色和背景區(qū)域)的表面區(qū)域。這是因為根據(jù)圖像顯影模式(正或負)的不同，顯影偏壓，感光鼓131的表面電勢和墨粉充電電壓的極性不同。
因此，在如圖6所示的正片顯影模式中，驅(qū)動電路13以這樣的定時啟動LED陣列12，使得當(dāng)潛像的暗區(qū)域面對電子產(chǎn)生設(shè)備11時對應(yīng)于要在感光鼓131上形成的潛像的“暗區(qū)域”的LED陣列12的LED元件照亮。結(jié)果，根據(jù)要被打印的圖像的暗度級別(密度)，將對應(yīng)于要被打印的圖像的暗區(qū)域的感光鼓131的表面區(qū)域充電到在顯影偏壓電勢和最大充電電勢之間的電勢。
在圖6中，點劃線指示要在感光鼓131上形成的潛像的暗區(qū)域的表面電勢，而實線指示要在感光鼓131上形成的潛像的亮區(qū)域的表面電勢。
在如圖7所示的負片顯影模式中，驅(qū)動電路13以這樣的定時啟動LED陣列12，使得當(dāng)潛像的亮區(qū)域面對電子產(chǎn)生設(shè)備11時對應(yīng)于要在感光鼓131上形成的潛像的“亮區(qū)域”的LED陣列12的LED元件照亮。結(jié)果，根據(jù)要被打印的圖像的暗度級別(密度)，將對應(yīng)于要被打印的圖像的亮區(qū)域的感光鼓131的表面區(qū)域充電到在殘留電勢和顯影偏壓電勢之間的電勢。
在圖7中，點劃線指示要在感光鼓131上形成的潛像的亮區(qū)域的表面電勢，而實線指示要在感光鼓131上形成的潛像的暗區(qū)域的表面電勢。
驅(qū)動電路13以這樣一種方式驅(qū)動LED陣列12的單獨的LED元件，即，LED元件以對應(yīng)于要被打印的圖像的單獨象素的密度的強度放射光線。當(dāng)就像在本實施例中那樣提供多個電子產(chǎn)生設(shè)備11和多個LED陣列12時，還可以對于沿著感光鼓131的寬度的每一點，通過增加或減少照明LED元件的數(shù)量來復(fù)制單獨的象素的密度。
在通過使用采用了光致變色材料的電子產(chǎn)生設(shè)備11進行的實驗中，放射具有350nm波長的光的LED陣列12得到了滿意的圖像形成結(jié)果。而且，通過使用采用了光電表面的電子產(chǎn)生設(shè)備11并結(jié)合了放射具有150nm到350nm波長的光線的LED陣列12進行的實驗中，也得到了滿意的圖像形成結(jié)果。
圖8是一視圖，示出了電子產(chǎn)生設(shè)備11到感光鼓131的外表面的距離和感光鼓131的表面電勢之間的關(guān)系。參考圖8，X1指定其中發(fā)生電子雪崩的數(shù)量較小的區(qū)域，X2指示其中以合適的時間間隔發(fā)生電子雪崩并且感光鼓131的表面電勢增加到合適的電平的區(qū)域，并且X3指示其中電子雪崩發(fā)生的頻率過高使得電子以不希望的方向分散的區(qū)域。
根據(jù)實驗結(jié)果，如圖8所示，當(dāng)將電子產(chǎn)生設(shè)備11和感光鼓131的表面之間的距離設(shè)置在50μm到500μm的范圍內(nèi)時，可以將感光鼓131的表面充電到用于執(zhí)行圖像形成操作所需的電勢。但是，優(yōu)選的，為了將感光鼓131的表面充電到用于實現(xiàn)滿意的圖像形成操作所需的足夠高的電勢，并且為了防止因為電子雪崩的過度發(fā)生而產(chǎn)生的電子的分散，應(yīng)該將電子產(chǎn)生設(shè)備11和感光鼓131的表面之間的距離設(shè)置在100μm到200μm的范圍內(nèi)。
當(dāng)通過使用光電表面制造電子產(chǎn)生設(shè)備11時，可能通過在薄膜具有50％到70％的光透射率的情況下，在硅玻璃薄片41上形成其他導(dǎo)體的薄膜而不是鋁或半導(dǎo)體材料來產(chǎn)出光電表面。
根據(jù)在感光鼓131上的高和低表面電勢的分配，顯影偏壓，以及在顯影工序中由顯影單元134的顯影滾輪134a提供的墨粉顆粒的幫助下給予墨粉的電荷的極性和量，將在感光鼓131的表面上的靜電潛像轉(zhuǎn)換為可見的墨粉圖像。在接下來的圖像轉(zhuǎn)印工序中，將這樣在感光鼓131的表面產(chǎn)出的可見的墨粉圖像轉(zhuǎn)印到一紙張上，其中隨著圖像轉(zhuǎn)印單元135向該紙張施加和帶電的墨粉顆粒相反的電壓，該紙張已經(jīng)被運輸?shù)皆诟泄夤?31的表面和圖像轉(zhuǎn)印單元135之間的位置。在圖像轉(zhuǎn)印工序之后的定影工序中，攜帶仍然很松的墨粉圖像的紙張通過熔合單元137的上加熱滾輪137a和下加熱滾輪137b之間，從而施加熱量和壓力。在熔合單元137中，通過熱量熔合墨粉圖像并且通過壓力將其牢固的固定到紙張上，使得將復(fù)制的原稿圖像安放到紙張的表面上。
在完成圖像轉(zhuǎn)印工序的情況下，感光鼓131仍然保持由從電子產(chǎn)生設(shè)備11提供的電子產(chǎn)出的高和低表面電勢以及由圖像轉(zhuǎn)印單元135施加的轉(zhuǎn)印電場所給予的電勢。如果在這個情況下執(zhí)行接下來的圖像形成操作，發(fā)生所謂的圖像記憶現(xiàn)象，從而引起圖像質(zhì)量的嚴重惡化。
為解決這個問題，本實施例的圖像形成裝置100結(jié)合了上述的放電單元14。放電單元14與位于圖像轉(zhuǎn)印單元135和電子產(chǎn)生設(shè)備11之間的感光鼓131相向，放電單元14將放電光線投射到感光鼓131的經(jīng)歷過圖像轉(zhuǎn)印工序的表面區(qū)域，來在表面區(qū)域面對電子產(chǎn)生設(shè)備兒之前，移去任意在感光鼓131的表面上的殘留表面電勢。當(dāng)由放電光線照亮?xí)r，因為光導(dǎo)效果，通過導(dǎo)電基材料，比如鋁，將感光鼓131的表面區(qū)域，也就是，感光層(包括電荷產(chǎn)生和傳輸子層)接地。這樣，通過放電光線將在感光鼓131的表面區(qū)域存在的殘留電荷引向地并且移去殘留的表面電勢。
如前述所示，光源由為了在執(zhí)行圖像形成過程中達到預(yù)期分辨率所需的大量LED元件構(gòu)成，將采用光致變色材料或光電表面的電子產(chǎn)生設(shè)備11放置在各個LED陣列12的照亮光線路徑上，同時在電子產(chǎn)生設(shè)備11和感光鼓131的外表面之間具有一特定間隙，而且根據(jù)在本實施例的圖像形成裝置100中的圖像信息啟動單獨的LED元件。本發(fā)明的這個結(jié)構(gòu)使得可以通過在相同位置進行充電和曝光，以簡單的方法執(zhí)行圖像形成過程。相比早前提出的，在分開的位置執(zhí)行充電和曝光操作的，需要更高電源電壓和高能耗的現(xiàn)有的圖像形成過程，本發(fā)明的圖像形成過程用來減少能耗和防止因為裝置的尺寸增加所產(chǎn)生的問題和因為對那些不需要被充電的部分被充電所引起的感光鼓的惡化。除了緊密設(shè)計和能量節(jié)省，本發(fā)明還可能實現(xiàn)替換組件的延長的操作壽命和圖像質(zhì)量的改進。
很明顯這樣描述的本發(fā)明可以以多種方式進行改變。不認為這些改變脫離了本發(fā)明的精神和范圍，并且所有對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說很明顯的修改都應(yīng)在包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像形成裝置，包括電子產(chǎn)生設(shè)備，當(dāng)被照亮?xí)r產(chǎn)生電子，放置電子產(chǎn)生設(shè)備使其與圖像載體的表面相向，并且在電子產(chǎn)生設(shè)備和圖像載體的表面之間有一特定間隙；LED陣列，包括用于達到從中形成圖像的圖像信息的預(yù)期分辨率所需的大量LED元件，將LED陣列和圖像載體的表面相向的放置，同時將電子產(chǎn)生設(shè)備放置在它們之間；以及驅(qū)動電路，用于根據(jù)圖像信息啟動LED陣列。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中以對應(yīng)于圖像信息的分辨率的間隔，沿著主掃描方向以線性形式排列LED元件。
3.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中將在圖像載體的表面和電子產(chǎn)生設(shè)備之間的間隙設(shè)置為50μm到500μm的范圍。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中將在圖像載體的表面和電子產(chǎn)生設(shè)備之間的間隙設(shè)置為100μm到200μm的范圍。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中電子產(chǎn)生設(shè)備包括光致變色材料并且LED陣列放射具有350nm波長的光線。
6.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中電子產(chǎn)生設(shè)備包括光電表面并且LED陣列放射具有150nm到350nm波長的光線。
7.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中電子產(chǎn)生設(shè)備包括由薄膜制造的光電表面，其中的薄膜由具有50％到70％的光透射率的導(dǎo)體材料和半導(dǎo)體材料中的一個形成。
8.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中驅(qū)動電路提供對應(yīng)于從圖像信息形成的圖像的亮區(qū)域的驅(qū)動信號。
9.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其中驅(qū)動電路提供對應(yīng)于從圖像信息形成的圖像的暗區(qū)域的驅(qū)動信號。
10.如權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，進一步包括放電單元，用于將放電光線在一段時期內(nèi)投射到圖像載體的表面區(qū)域來從所述表面區(qū)域消除殘留的表面電勢，該時期從將墨粉圖像轉(zhuǎn)印到記錄媒介的表面的時間點到圖像載體的所述表面區(qū)域面對電子產(chǎn)生設(shè)備的時間點。
全文摘要
將電子產(chǎn)生設(shè)備和LED陣列排列在感光鼓的周圍區(qū)域。相對于感光鼓的旋轉(zhuǎn)方向，電子產(chǎn)生設(shè)備位于清潔器的下游并且位于顯影單元的上游，并且在電子產(chǎn)生設(shè)備和感光鼓的表面之間具有一特定間隙。放置LED陣列對著電子產(chǎn)生設(shè)備的外部末端，并且電子產(chǎn)生設(shè)備的外部末端和它的面對感光鼓的內(nèi)部末端相對。當(dāng)由驅(qū)動電路根據(jù)圖像信息啟動時，LED陣列的單獨的LED元件放射光線，使得電子產(chǎn)生設(shè)備以對應(yīng)于圖像信息的圖形放射電子。因為電子雪崩現(xiàn)象，在到達感光鼓之前，從電子產(chǎn)生設(shè)備放射的電子產(chǎn)出更多的電子，最終在感光鼓的表面上形成靜電潛像。
文檔編號B41J2/44GK1534391SQ20041003139
公開日2004年10月6日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者戶泉潔, 上村太介, 后藤利充, 吉本勉, 高井康博, 介, 充, 博 申請人:夏普株式會社