CN101008798A - 电子照相式成像装置和用于改进转印特性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以改善转印特性的成像装置，以及一种改善转印特性的方法。根据本发明，通过向感光介质施加电压将感光介质的表面充电。静电潜像形成在充电的感光介质表面上。通过向形成有静电潜像的感光介质的表面施加调色剂形成可视图像，且感光介质的可视图像被转印到纸张上。在转印步骤中，测量纸张的阻抗，并通过如果测量的纸张阻抗低于预定值则保持现有的充电电压，且如果测量的纸张阻抗等于或大于预定值则降低现有的充电电压，来将图像转印到纸张上。从而，可在没有专用电荷去除单元的情况下降低感光介质的充电电压和显影电压。因此，可轻松去除在高阻抗纸张上的电荷，并可扩宽转印区域。结果，可防止诸如图像散布的现象。

Description

电子照相式成像装置和用于改进转印特性的方法
技术领域
本发明涉及一种电子照相式成像装置。更具体地说，本发明涉及一种对各种类型的纸张都具有宽转印区域并显著改善转印特性的电子照相式成像装置。本发明还针对于产生电子照相式图像的方法。
背景技术
成像装置，例如激光打印机、复印机和传真机一般采用电子照相式系统。电子照相式成像装置通过充电、曝光、显影、转印和定影过程形成所需的图像。图1部分示出作为电子照相式成像装置的典型实例的激光打印机。
参考图1电子照相式成像装置10包括：具有圆柱形状的感光介质11、用于向感光介质11的表面提供特定充电电压的充电单元12，用于根据来自计算机的图像信号向感光介质11的表面发射激光的激光扫描单元(LSU)13，用于去除滞留在感光介质11的表面上的电荷的第一电荷去除单元16，用于将形成在感光介质11被LSU13扫描的表面上的静电潜像显影成可视调色剂图像的显影单元14，用于将形成在感光介质11上的调色剂图像转印到纸张P上的转印单元18，以及用于通过加热和加压将调色剂图像定影至纸张P上的定影单元19。
显影单元14包括显影辊14a，其由导电橡胶制成，并设置在距离感光介质11预定距离处，以在显影辊和感光介质之间形成间隙。调色剂供应辊14b设置在显影辊14a周围并沿与显影辊14a相同的方向转动，以将调色剂T从调色剂存储部14d供应至显影辊14a。设置调色剂层控制构件14c用于控制形成在显影辊14a上的调色剂层的厚度。
显影单元18设置有专用第二电荷去除单元17，其去除滞留在纸张P上的电荷，用以当形成在感光介质11上的可视调色剂图像被转印到纸张P上时，获得更好的转印性能。成像装置10还包括高压电源(HVPS)15。
在电子照相式成像装置10中，形成图像的过程如下。首先，在控制单元20的控制下，HVPS15向充电单元12、显影单元14和转印单元18施加预定电压。充电单元12向感光介质11的表面均匀地充入HVPS15施加的充电电压。经充电单元12充电的感光介质11如箭头A(图1)沿顺时针方向转动。LSU13用对应于从控制单元20输入的图像数据的激光束扫描感光介质11，从而形成静电潜像。
如箭头B沿逆时针方向转动的调色剂供应辊14b移动调色剂T，并使其附着至显影辊14a。从而，通过调色剂层控制单元14c，具有特定厚度的调色剂层形成在显影辊14a的表面上。随着显影辊14a保持转动，调色剂T被从显影区域移动至感光介质11的表面，其中，所述显影区域中，在显影辊14a和感光介质11之间形成一间隙。调色剂T被附着至形成在感光介质11上的静电潜像上，并显影为可视调色剂图像。
然后，感光介质11上的调色剂图像通过从HVPS15施加至转印单元18的转印电压被转印至纸张P。在此过程中，由于无图像区的电势差(即，无图像区和图像区之间的电势的差别)与显影区域电势差(即，显影区域和激光扫描区域之间的电势的差别)设计为对于普通纸张相对足够，所以可以通过向感光介质11施加特殊充电电压来防止无图区域背景并获得满意的图像色调。然而，当使用高阻抗纸张时，很难通过第二电荷去除单元17从纸张P去除电荷。从而，高阻抗纸张与一般纸张相比，在低密度图像情况下更经常出现例如图像散布(image scattering)的现象。这样，常规的电子照相式成像装置10具有以下缺点：由于转印至纸张P的图像密度的变化，根据纸张P的阻抗值，很容易产生劣质图像。
为了改善此问题，JP2002-148964提出一种成像方法，其根据转印单元18和纸张P的阻抗值来确定最优转印电压。根据该公开的方法，当纸张P的前端到达转印夹挤部分时，根据对感光介质11和转印单元18的阻抗的测量结果来设定将要施加至转印单元18的转印偏置电压。当使用具有低阻抗的纸张P时，施加相对低的偏置电压，而当使用具有高阻抗的纸张P时，由于施加相对高的偏置电压。
然而，当使用具有高阻抗的特殊纸张P时，由于低密度图像中出现的图像散布现象，使用根据纸张P的阻抗值而改变转印电压的常规成像方法，很难确定转印区域。结果，当使用高阻抗纸张P时，需要设置转印电荷去除单元，用以通过防止低密度图像的图像散布和确保转印区域来获得高图像质量。
发明内容
本发明的一方面是为了解决至少以上问题和/或缺点并提供至少以下优点。因此，本发明的一方面提供了一种即使在具有高阻抗的特殊纸张情况下，也可以确保宽转印区域的电子照相式成像装置。
本发明的另一方面提供了一种形成图像的方法，该方法在即使为高阻抗纸张的情况下也可以确保宽转印图像，从而改善转印特性并确保高图像质量。
为了获得本发明的上述方面，提供一种电子照相式成像装置，该装置可以改善转印特性，其包括感光介质，所述感光介质具有被充电单元充电的表面；用于在充电的感光介质的表面上形成静电潜像的激光扫描单元；用于将静电潜像显影成调色剂图像的显影单元；用于将形成在感光介质上的调色剂图像转印到纸张上的转印单元；以及用于根据纸张的阻抗来控制施加至感光介质的电压的控制单元。
所述控制单元测量纸张的阻抗，并通过如果测量的纸张阻抗低于预定值则保持现有的充电电压，且如果测量的纸张阻抗等于或大于预定值则降低现有的充电电压，来将图像转印到纸张上。
根据本发明的另一方面，一种可以改善转印特性的电子照相式成像方法包括：通过向感光介质施加电压将感光介质的表面充电；在充电的感光介质表面上形成静电潜像；通过向感光介质的表面和静电潜像施加调色剂形成可视图像；以及将可视图像从感光介质转印至纸张上，其中，在转印步骤中，测量纸张的阻抗，并且通过如果测得的纸张阻抗低于预定值则保持现有充电电压，如果测得的纸张阻抗等于或大于预定值则降低感光介质的现有充电电压，来实现转印。
在转印步骤中，当纸张的阻抗等于或大于预定值时，施加至显影单元的电压降低到低于现有显影电压，且向感光介质施加的电压降低到低于现有充电电压。
根据所述成像方法，当所述纸张的阻抗等于或大于预定值时，向感光介质施加的电压相对于现有充电电压降低小于15％。更优选地，施加的电压降低5～10％.
在转印步骤中，向显影单元施加的交流(AC)或直流(DC)电压降低到低于现有显影电压，以防止施加电压降低时出现图像密度增加。
施加到感光介质的电压根据纸张的阻抗由合适的计算机和软件通过模式选择来自动设定。
本发明的这些和其它方面将通过以下结合附图对本发明的具体描述而显见，所述附图中示出本发明的各种实施例。
附图说明
本发明的上述方面和其它特点将通过下面结合附图对其实施例的详细描述而更加。所述附图中：
图1示出现有技术的常规电子照相式成像装置的结构；
图2示出根据本发明实施例的电子照相式成像装置的结构；
图3是图2的细节示图，示出感光介质和转印单元；以及
图4是描述根据本发明实施例的电子照相式成像装置中的成像方法的流程图。
具体实施方式
下面，参考附图详细说明本发明的实施例。
在以下说明中，不同示图中的相同标记用于指代相同的元件。说明书中定义的物质，诸如具体结构和构件，只是用来辅助全面地理解本发明。因此，很明显本发明可以在没有那些定义的物质的情况下实施。另外，由于已知功能和结构的不必要的细节描述会使本发明含糊不清，所以不具体描述这些已知功能和结构。
图2示出根据本发明实施例的电子照相式成像装置的结构。参考图2，成像装置100包括：具有被充电单元112充电的表面的感光介质111，以及用于在充电后的感光介质111的表面上形成静电潜像的激光扫描单元(LSU)。设置显影单元114用于将静电潜像显影成可视调色剂图像。用于将形成在感光介质111上的调色剂图像转印到纸张P上的转印单元118设置在感光介质的下面。设置控制单元120用于根据纸张P的阻抗控制供给到感光介质111的电压。
感光介质111是用于在其上形成静电潜像的部分，通过从LSU113发出的光，所述静电潜像将被打印出来。有机感光(OPC)鼓一般用作所述感光介质111。在控制单元120的控制下，LUS113对应图像数据发射光到感光介质111上，从而在感光介质111上形成静电潜像。
充电单元112以预定充电电压向感光介质111充电，所述预定充电电压来自高压电源(HVPS)115。
在电子照相式成像装置100中，施加至感光介质111的电压依据装置的类型或规格而变化。另外，即使在相同装置100中，施加的电压也可根据装置100的内部温度和/或湿度而变化。通过控制单元120来控制施加的电压，以使其对应于内部温度和/或湿度变化。例如，施加至常规彩色激光打印机中的感光介质的电压设定在-600～-500V的范围内。
显影单元114包括显影辊114a和供应辊114b，通过调色剂T将通过LSU113形成在感光介质111上的静电潜像显影。更具体地说，通过施加有预定供应电压的供应辊114b和施加有预定显影电压的显影辊114a之间的电势差，调色剂T从供应辊114b移动到显影辊114a。从而，调色剂图像形成在对应于感光介质111的静电潜像的区域上。显影单元114还包括用于控制调色剂层的调色剂层控制构件114c，所述调色剂层通过供应至显影辊114a的调色剂而形成。
为了达到可视图像转印到纸张P时更好的转印特性，转印单元118设置有专用第二电荷去除单元117，其去除纸张P上留存的电荷。由于这些结构与参考图1解释的传统成像装置10中的结构相同，在此省略具体的说明。
控制单元120控制感光介质111、LSU113、显影单元114、转印单元118和HVPS115的全部信号。特别是在根据本发明实施例的成像装置100中，控制单元120根据传感器121测得的纸张P的阻抗来控制施加至感光介质111的电压。当由传感器121测得的纸张P的阻抗低于预定值时，控制单元120控制施加的电压使其保持现行充电电压在大致恒定水平。当测得的阻抗等于或大于预定值时，控制单元120控制施加的电压使其低于现行充电电压。优选为，施加至感光介质111的电压根据测得的纸张P的阻抗由适当的软件和计算机通过模式选择来自动控制。
下面，参考附图描述电子照相式成像方法。
图3是局部放大图，其示出感光介质111和转印单元118，用于解释根据本发明实施例的成像装置100的成像过程。图4是用于解释该方法的流程图。
参考图3和图4，根据本发明实施例的成像方法，向感光介质111施加电压，从而将感光介质111的表面充电至负电荷(方框S110表示)。当大约-5kV～-7kV的电压被HVPS115施加到充电单元112时，感光介质111通过电晕放电被充电至具有约-600～-500V的预定电荷。
然后，LSU113将对应于图像数据的激光束投射至感光介质111的表面上，从而形成需要的静电潜像(方框S112表示)。当激光束投射到感光介质111上时，感光介质111上的充电区域被中和。被激光束扫描的充电区域的相对较强的负电荷(约-600～-500V)被削弱至相对较低的负电荷(约-40～-50V)。结果，负电荷滞留在非曝光区域，而曝光区域(静电潜像)被中和至具有恒定电势差。
调色剂T被供应至感光介质111的表面，该感光介质111的表面上具有静电潜像，从而形成了可视调色剂图像(方框114表示)。由于具有负极性，调色剂T很容易跃至感光介质111上的静电潜像上，并形成可视图像。
通过向转印单元118施加正转印电压，感光介质111的可视图像被转印到纸张P上。一般，施加约5～7kV的正电压，从而，纸张P的后侧通过电晕放电被充电至带有正电荷。因为通过电晕放电的静电大于调色剂T相对于感光介质111的附着力，所以调色剂图像附着至位于转印单元118和感光介质111之间的纸张P的前侧，并被引向转印单元118。这样，就形成了可视图像。
一般，由于纸张在其后侧被充以正电荷的情况下前进，所以滞留在后侧的正电荷被第二电荷去除单元117去除。然而，当使用高阻抗纸张P时，因为出现了严重的极化，虽然进行了第二电荷去除单元117的操作，但电荷没有从纸张P的后侧完全去除，如图3所示。因此，当高阻抗纸张P进入感光介质和转印单元118之间的间隙时，形成很窄的转印区域。另外，在常规成像装置中，转印电压根据纸张P的阻抗被设定在预定范围内。因此，当使用具有超过可接收范围的阻抗的纸张P时，会由于转印区域窄而产生图像散布。
这里特殊纸张阻抗是指现在使用的特定成像装置中超过所述电子照相式成像装置的控制的纸张阻抗。例如，当现在使用成像装置的全部条件都设定为用于具有1～8MΩ阻抗的纸张，则具有9MΩ阻抗的纸张被认为是具有特殊阻抗。
当使用具有超过预定值的阻抗的高阻抗纸张P时，会产生例如图像散布的现象。随着纸张的带电度增加，电荷去除性能会降低，从而增加了感光介质和纸张P之间的电势差。图像散布是由这种电势差的增加而引起的。在转印步骤中，大部分成像装置测量纸张P的阻抗并根据该阻抗值控制转印电压的预定范围。然而，在使用高阻抗纸张P的情况中，无法仅通过如上所述设定转印电压就确定地防止图像散布。
根据本发明的实施例，纸张阻抗在转印步骤中测量，并在保持转印电压的情况下根据该阻抗值调整感光介质111的充电电压。当该阻抗低于预定值时，在施加的电压保持在现行充电电压的情况下进行转印操作。当测量的阻抗等于或大于预定值时，施加的电压被控制在低于现行控制电压。为了防止图像密度由于降低的充电电势而增加，施加的交流(AC)或直流(DC)被控制为低于用于一般纸张的显影电压。
如图4所示，通过传感器121测得纸张P的阻抗(方框S120示出)。控制单元120确定该测得的阻抗是否属于特殊阻抗(方框S122示出)。如果不属于，以现行充电电压正常进行转印操作(方框S126示出)。相反，如果属于，感光介质111的电势被降低以减小感光介质111的电势差(方框S124示出)。随着感光介质111和转印单元118之间的电势差增加，转印区域被扩宽。结果，可防止低阻抗图像中引发的图像散布。更具体地说，优选施加至感光介质111的电压从现行充电电压降低少于15％。更具体地说，施加的电压减小5～10％。
可根据纸张阻抗，由适当的软件和计算机通过模式选择自动地控制对感光介质111施加的电压。
当对感光介质111施加的电压，也就是说，充电电压降低时，与常规显影过程相比，图像密度可能增加。因此，优选控制显影条件，且降低对感光介质111的充电电压(S124)。显影条件可以为显影电压，例如AC或DC电压。控制AC电压意味着控制峰间电压(peak-to-peak voltage)。通过降低AC电压和DC电压之一，可以防止由于降低的施加电压而引起的图像密度的改变。换句话说，即使对于高阻抗纸张P，也可以补偿图像密度的改变，并可确保足够的转印区域。
上述电子照相式成像方法可用于任意类型的电子照相式成像装置，所述装置转印具有一种或多种颜色的图像。应该理解：所述成像装置应该根据纸张的阻抗通过控制单元120控制施加至感光介质111的电压。
在下文中，将具体描述本发明的优选实施例。
实施例1
当在纸张1(公司A的打印纸)上打印图像时，在彩色机构打印机中测量转印电压，且对感光介质111现行施加的电压(充电电压)设定为-550V。
这里，作为打印环境，所述装置的内部温度约为10℃且湿度约为10％。当在这种情况下执行正常打印时，转印电压为2058V，最大电压为2339V，最小电压为1821V，且转印区域(ΔTR＝Vmax-Vmin)为518V。
现在，使用纸张1进行打印，由计算机和软件通过模式选择将施加的电压定为-500V。当执行正常打印时，转印单元为2310V，最大电压为2236V，最小电压为1511V，转印区域(ΔTR)为725V。
实施例2
当在纸张2(公司B的San Yi纸)上打印图像时，测量转印电压。除了使用纸张不同外，其它条件与实施例1中都相同。结果如表格1所示。
实施例3
当在纸张3(公司C的Hammermill纸)上打印图像时，测量转印电压。除了使用纸张不同外，其它条件与实施例1中都相同。结果如表格1所示。
实施例4
当在纸张4(公司D的Xerox4024纸)上打印图像时，测量转印电压。除了使用纸张不同外，其它条件与实施例1中都相同。结果如表格1所示。
[表格1]
    类别   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
施加的电压(V) -550  -500 -550  -500 -550  -500 -550  -500
最大电压 2339  2236 2428  2739 2428  2502 2280  2383
正常电压 2058  2310 2147  2236 2058  2147 2117  2310
最小电压 1821  1511 1984  1777 1688  1466 1910  1718
转印区域(ΔTR) 518   725 444   962 740   1036 370   665
如表格1所示，当对感光介质111施加的电压降低时，在保持正常转印电压的情况下，在各种类型的纸张中转印区域增加。换句话说，在成像装置中，随着转印区域在这样的各种类型的纸张中增加，可不受纸张类型的影响而更好地进行转印操作。结果，可明显提高转印性能。
实施例5
使用纸张1，且施加至感光介质111的电压低至-500V。显影单元的AC电压(峰间电压)降低了约100V。以与实施例1相同的方式执行打印。结果，转印区域确实增加，且没有发现在低密度图像中曾经出现的图像散布现象。
实施例6
使用纸张1，且施加至感光介质111的电压低至-500V。显影单元的AC电压(峰间电压)降低了约50V。以与实施例1相同的方式执行打印。
与实施例5相同，转印区域增加，且没有发现在低密度图像中曾经出现的图像散布现象。
如上所述，根据本发明的实施例，在具有高阻抗的特殊纸张和常规纸张中都可以确保宽转印区域。另外，由于可以在没有专用电压去除单元的情况下扩宽转印区域，可改善转印特性和图像质量。特别是，可防止在低密度图像中出现的图像散布。
虽然已经参考本发明的特定实施例示出和描述了本发明，本领域技术人员应当理解：在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可对形式和细节做出各种变化。

Claims (19)

1.一种能够改善转印特性的电子照相式成像装置，其包括：
感光介质，所述感光介质的表面被充电单元充电；
用于在充电的感光介质的表面上形成静电潜像的激光扫描单元；
用于将静电潜像显影成调色剂图像的显影单元；
用于将形成在感光介质上的调色剂图像转印到纸张上的转印单元；以及
用于根据纸张的阻抗来控制施加至感光介质的电压的控制单元。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制单元测量纸张的阻抗，并通过如果测量的纸张阻抗低于预定值则保持现有的充电电压，且如果测量的纸张阻抗等于或大于预定值则降低现有的充电电压，来将图像转印到纸张上。
3.如权利要求1所述的装置，其中，还包括用于测量纸张阻抗的传感器，所述传感器与控制单元工作连接。
4.如权利要求3所述的装置，其中，当测得的纸张阻抗低于预定值时，所述控制单元将施加至感光介质的充电电压保持在现行恒定值。
5.如权利要求3所述的装置，其中，当测得的纸张阻抗等于或大于预定值时，将施加至感光介质的充电电压从现在的值降低。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述控制单元将施加至感光介质的充电电压降低到防止图像密度增加的值。
7.如权利要求5所述的装置，其中，所述控制单元将施加至感光介质的充电电压值从第一操作值降低少于15％。
8.如权利要求5所述的装置，其中，所述控制单元将施加至感光介质的充电电压值从第一操作值降低5％至10％。
9.如权利要求1所述的装置，其中，还包括：
用于测量纸张阻抗的传感器，其中，当纸张具有低于预定值的阻抗时，控制单元将施加至感光介质的充电电压保持在第一值；当纸张具有等于或大于预定值的阻抗时，控制单元将感光介质的充电电压降低到低于第一值的第二值。
10.一种改进电子照相式成像装置的转印特性的方法，其包括：
通过向感光介质施加电压将感光介质的表面充电；
在充电的感光介质表面上形成静电潜像；
通过向具有静电潜像的感光介质的表面施加调色剂形成可视图像；以及
将可视图像从感光介质转印至纸张上，
其中，在转印步骤中，测量纸张的阻抗，并且通过如果测得的纸张阻抗低于预定值则保持现有充电电压，如果测得的纸张阻抗等于或大于预定值则降低感光介质的现有充电电压，来实现转印。
11.如权利要求10所述的方法，其中，在转印步骤中，当纸张的阻抗等于或大于预定值时，施加至显影单元的电压降低到低于现有显影电压，且向感光介质施加的电压降低到低于现有充电电压。
12.如权利要求10所述的方法，其中，当所述纸张的阻抗等于或大于预定值时，向感光介质施加的电压相对于现有充电电压降低小于15％。
13.如权利要求12所述的方法，其中，当所述纸张的阻抗等于或大于预定值时，向感光介质施加的电压相对于现有充电电压降低5～10％。
14.如权利要求10所述的方法，其中，在转印步骤中，当所述纸张的阻抗等于或大于预定值时，向显影单元施加的交流或直流电压降低到低于现有显影电压。
15.如权利要求10所述的方法，其中，向感光介质施加的电压根据纸张的阻抗由计算机通过模式选择而自动地设定。
16.一种在电子照相式成像装置中在纸张上产生图像的方法，所述方法包括：
施加电压，以给感光介质表面充电；
在充电的感光介质表面上形成静电潜像；
通过向静电潜像施加调色剂来在感光介质上形成可视图像；
测量纸张的阻抗，并且，当纸张阻抗低于预定第一值时保持感光介质的充电电压，而当纸张阻抗等于或大于所述第一值时降低感光介质的充电电压；以及
将可视图像转印到纸张上。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述感光介质的充电电压调整至防止图像密度增加的值。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述方法包括提供计算机控制装置并自动测量纸张的阻抗，以及响应所述测量的阻抗调整感光介质的施加电压。
19.如权利要求16所述的方法，其中，施加至所述感光介质的电压是直流或交流的。
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