CN1082196C - 一种电照相成像设备及其感光滚筒的驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种成象设备包括：一个载象元件；根据图象数据扫描该载象元件的扫描机构；用于驱动该载象元件的动力源；一个将动力从该动力源传递到该载象元件的齿轮；在此满足以下关系：a≤1.51，以及0.0296≤b/a＜0.752或2.820≥b/a＞1.227其中，a(mm)是该载象元件相对所述齿轮的齿距的位移量，b(mm)是色调灰度打印的单位矩阵间距。

Description

一种电照相成像设备及其感光滚筒的驱动装置

本发明涉及一种成象设备，例如一台通过扫描一个载象元件而根据图象信号输出一幅图象的激光打印机或光电二极管打印机。

在此之前，一种利用电照相类型技术的成象设备如数字型复印机和激光打印机从一台主机，例如从一台计算机、一个工作站或其它外部信息处理设备处收到与打印有关的命令(打印指令、打印控制信号或类似信号)和经编码的字符和图象信息，由一个格式器将编码信息转变为像素信息。当执行转换时，如包含密度信息的照片的图象信息要经过一种图象处理，例如色调矩阵处理，并被转换成二进制。

随后，电照相的机械部分根据图象信息执行打印。该机械部分包括一个电照相感光件、一个充电滚筒、一个显影机构和一个清洁器或类似物。该电照相感光件包括一个由铝、镍或类似材料制成的滚筒形基础元件和一层由OPC、非晶Se、非晶Si或类似材料构成的、覆盖在基础元件之上的感光层。

在工作中，充电滚筒对感光件(感光滚筒)的表面均匀充电。随后，图象信号通过一个激光扫描器对感光滚筒表面进行光栅式扫描。该激光扫描器(使用的是多边形扫描器)通过开-关半导体激光束扫描感光滚筒，通过一个光学系统和一个折叠式反射镜在感光滚筒表面形成一幅光点图象。于是，在感光滚筒上形成一幅静电潜象。一个显影机构利用调色剂经过跳变显影过程、双份显影剂显影过程或FEED显影过程将静电潜象显示出来(显象)。在数字型成象设备中，很多情况下图象部分的曝光和反转显影合二为一。具体地说，图象部分的曝光过程形成上述潜象，其中图象部分上的电荷由激光去除(投影)。反转显影过程完成显影，其中调色剂沉积在无电荷部分。

通过显影过程而成型于感光滚筒上的显影图象被转印到转印材料上。转印材料(可以是纸张或类似物)放在一个送纸盒中，当主机输出打印信号时，搓纸辊将纸逐张地取出。对转印材料由同步辊与图象信号同步地输送，于是，显影图象被转印滚筒准确地转印。转印滚筒包括一个低硬度的导电弹性件，该转印滚筒与感光滚筒之间形成一道缝隙。所述缝隙咬入转印材料，在该缝隙间施加一个偏电场。于是，显影图象从感光滚筒被静电转印到转印材料表面。

表面载有未定影的显影图象的转印材料被送入一个定影机构(显影图象在其中被定形)中并被排纸辊排到一个排纸盘上。另一方面，残留在感光滚筒上而没有被转印到转印材料上的调色剂被一个清洁器的清理刀片去除。

至于在上述成象设备中的控制问题是这样解决的，由一个曝光控制机构来控制激光在激光扫描器中的发射强度和发射功率。一个高压控制机构控制对充电滚筒、显影机构和转印滚筒施加的偏电场。电机控制机构控制主电机和扫描器。一个定影控制机构控制定影机构的压力和温度。搓纸辊和同步辊的操作是由一个送纸控制机构来调整的。

感光滚筒由一个滚筒齿轮驱动。该滚筒齿轮具有一个其周长等于感光滚筒周长的节圆，该齿轮被一体安装在感光滚筒的一端。驱动电机输出的动力最终通过啮合在一起的驱动齿轮和滚筒齿轮或类似传动结构被传递给感光滚筒。此时，驱动齿轮和滚筒齿轮的齿面加工精度非常高以使感光滚筒完成平稳转动，这样就防止了由于非均匀转动给图象带来的损害。

但是，对于上述成象设备中的感光滚筒而言，由于驱动齿轮和滚筒齿轮啮合在一起，所以，即使提高驱动齿轮和滚筒齿轮的齿面加工精度，也还是轻微地造成转动非均匀性。因此，当打印半色调图象时，在图象上对应于滚筒齿轮的齿距就出现了带状密度不均。在这里，带状密度不均是在转印材料传送方向上的周期性密度非均匀性，这是由成象设备中的组件造成的。

作为一种对策，有人提议使用一个带轮代替感光滚筒并且用胶皮带或类似物驱动该带轮以防止出现带状密度不均。但是在这种情况下容易出现打滑现象，并且长期使用下的磨损量比较高。因此，尽管起因不同，但都导致感光滚筒转动的非均匀性。

另一种防范措施是考虑减小感光滚筒齿轮模数并由此缩短齿距。为了减小模数m(模数m＝齿轮的节圆直径dmm/齿数z)，在增大齿数z的同时，节圆保持不变。在图案打印中由于每个齿距所造成的带状密度不均间隔随着滚筒齿距的减小而减小，从而使带状密度不均变得不明显。

和用于色调灰度打印(tone gradation printing)的单位矩阵间距相比，传统的滚筒齿轮的齿距是足够大的，因此，由于齿距和图象间距相差无几，非干扰条纹(明暗花纹)不会出现。但是，当为了使带状密度不均不明显而通过减小滚筒齿轮的模数m而减小齿距时，齿距接近用于色调灰度打印的单位矩阵间距，其可能的结果是由于对最终图象的干扰而产生干扰条纹。

因此，本发明的目的在于提供一种成象设备，其中消除了由于齿距导致的带状密度不均和由于单位矩阵间距导致的干扰条纹。

根据本发明的部分内容设计出了一种成象设备，它包括一个载象元件；根据图象数据来扫描所述载象元件的扫描机构；驱动该载象元件的动力源；将动力从该动力源传送到该载象元件的齿轮；其中满足以下关系：

a≤1.51，0.0296≤b/a＜0.752或者2.820≥b/a＞1.227

其中，amm是该载象元件相对该齿轮齿距的位移量，bmm是色调梯度打印的单位矩阵间距。

通过参考下述描述本发明结合附图的优选实施例部分，本发明上述和其它目的、特点和优点将一目了然。

图1是一种根据本发明的一个实施例的成象设备的示意图；

图2是一种根据本发明的一个实施例的成象设备的大齿轮和载象元件的示意图；

图3、4所示是用以描述本发明的图案。

图1是一台根据本发明的一个实施例、作为一个成象设备实例的电照相打印机的示意图。

参考图1来描述该成象设备的整体结构和操作。

在此图中，参考数字1表示一个处理盒，在盒形容器中放有一个电照相感光件如载象元件2、充电辊3、显影机构4和清洁器5。电照相感光件2包括一个铝、镍或类似物制成的圆柱形基底和其上的一层由OPC、非晶Se、非晶Si或类似物构成的感光层。该感光件通常呈滚筒形。

滚筒形电照相感光件(感光滚筒)2被一个驱动机构(未画出)按箭头R1所示方向带动转动，此时充电辊3对感光滚筒表面均匀充电。随后，图象信号通过激光扫描器6对感光滚筒2表面进行光栅式扫描。激光扫描器6(多边形扫描器)通过开-关半导体激光束扫描感光滚筒，在感光滚筒2表面通过一个光学系统和一个折叠式反射镜形成一种光点图象。于是，在感光滚筒2表面上形成一幅静电潜象。一个显影机构4利用调色剂通过跳变显影过程、双份显影剂显影过程或FEED显影过程将静电潜象显示出来(显象)。显影过程中，调色剂4b散布在显影滚筒4a的表面，调色剂的涂布厚度由一个调整刀片4c控制，显影滚筒4a沿箭头R4方向转动以便将调色剂送到面对感光滚筒2的位置上。在数字型成象设备中，很多情况下图象部分的曝光和反转显影合二为一。具体地说，图象部分的曝光过程形成上述潜象，其中图象部分上的电荷由激光去除(投影)。反转显影过程完成显影，其中调色剂沉积在无电荷部分。

通过显影过程而成型于感光滚筒2上的显影图象被转印到转印材料上。转印材料(可以是纸张或类似物)放在一个送纸盒8中，当主机输出打印信号时，搓纸辊9将纸逐张取出。对的转印材料由同步辊10与图象信号同步地输送，于是转印滚筒11准确地转印显影图象。转印滚筒11包括一个低硬度的导电弹性件，该转印滚筒11与感光滚筒2之间形成一道缝隙。所述缝隙咬入转印材料，在该缝隙间施加一个偏电场。于是，显影图象从感光滚筒2被静电转印到转印材料表面。

表面载有未定影的显影图象的转印材料被送入一个定影机构12(显影图象在其中被固定)中并被排纸辊13推到一个排纸盘14上。另一方面，残留在感光滚筒上而没有被转印到转印材料上的调色剂被一个清洁器5的清理刀片去除。

至于在这样的成象设备中的控制问题是这样解决的，激光在激光扫描器中的发射强度和发射功率由一个曝光控制机构16来控制。一个高压控制机构17控制对带电滚筒3、显影机构4a和转印滚筒11施加的偏电场。电机控制机构18控制主电机和扫描器。一个定影控制机构19控制定影机构12的压力和温度。搓纸辊9和同步辊10的操作由一个送纸控制机构20来调整。

当把处理盒1安装在设备的主组件中时，通过滚筒凸缘23而设置在主组件中的滚筒齿轮21驱动感光滚筒2。滚筒齿轮21由一台电机22驱动。

在该实施例中，滚筒齿轮的节圆直径很大，另外，滚筒齿轮的齿数增加量大于滚筒齿轮模数的减小程度，由此减小了感光滚筒2的齿距，缩短了带状密度不均间距。通过这种方法，带状密度不均不明显了。在这里，滚筒齿轮2的齿距意味着滚筒齿轮转过一个节圆时感光滚筒2表面上一点的位移量(节圆/齿数)。

表1列出了该实施例的成象设备中的带状密度不均与齿距的关系：

           表1：齿距和带状密度不均级别

齿距(mm)	0.24  0.32  0.49  0.62  0.81  1.24  1.51  1.75
		带状密度不均级别	优异  优异  优异  良好  良好  不错  不错  不好

在表1中，带状密度不均级别是根据密度的非均匀性相对齿距是否明显而定的，这时使用了图3所示的分辨率为600dpi的象棋图案(一点和两个空格)。由该表可知，如果齿距不超过1.51mm(最好不超过0.81mm；更好的是不超过0.49mm)时，可以消除由滚筒驱动齿轮造成的图象非均匀性。当齿轮模数固定在0.5时，通过改变齿轮直径来变化齿距，并由此改变了齿数。

从表1中可以看出，通过减小载象元件的齿距来减小由滚筒齿轮的一个齿转动所导致的位移量，由此带状密度不均的间距缩短至不易发现的程度。齿轮传动导致的转动非均匀性可能是由于齿间的啮合误差导致的，但是由于减小了模数，也就减小了啮合区域，因此减小了由齿轮齿面形状所导致的啮合误差波动，进一步提高了带状密度不均级别。由齿间啮合导致的转动非均匀性随着齿轮齿面的精度的提高而降低，但是众所周知，很难加工出理想的齿面形状。在该实施例中，通过减小模数，一方面可以减轻带状密度不均，同时齿轮加工也容易了。

但是，当齿轮模数减小时，齿面强度也减小了，因此齿轮不能长期使用。在此实施例中，齿轮外径设置得比感光滚筒外径大一些，并增加驱动齿轮的齿数，于是可以在减小齿距的同时不会过分减小模数。同时可以减小施加给齿轮上每个齿的负荷，由此从强度的角度出发也能减小模数(例如，当外径必须与感光滚筒的外径相同时，要求模数不小于0.8)。

但是，由于减小了感光滚筒2的齿距，所以，齿距与形成半色调的基线数的间距更加接近(送纸方向上的线距)并产生干扰条纹。一台打印机的基线数就是当具有密度信息并由外部输入设备输入的图象数据(多级信息)被一个成象设备的格式器转换为二进制时的线数。通常，该成象设备的格式器具有一个或多个基线数。

具体地说，当一台打印机从一台外部信息处理设备处(个人电脑、工作站或类似设备)接收到具有密度信息(8位)的图象数据时，打印机通过预定的半色调处理技术(如色调处理、误差离散方法等等)控制半色调复制的转换。例如当一台具有分辨率为600dpi的打印机通过8×8色调矩阵方法转换8位密度信息，此时的基线数是75。当打印机的感光滚筒驱动齿轮21的齿距是0.4mm时(当感光滚筒2的外径是φ30mm、驱动齿轮21的外径是φ117mm、齿轮齿数是235时，可以由齿距大约为0.4mm的齿轮驱动感光滚筒)，由于齿距非常接近基线的线距(0.339mm)，即使是很轻微的密度非均匀性也被加重了。

表2列出了由于形成半色调的基线数和感光滚筒2齿距而导致的干扰条纹的生成。在该表中，使用的是具有分辨率为600dpi的激光打印机，并且改变了色调矩阵的大小和感光滚筒的驱动齿轮的齿距并检验了频率。当使用4×4色调矩阵时，线数是150，而当使用8×8矩阵时，线数是75。

表2中，“G”表示不产生干扰条纹。“F”表示产生干扰条纹，但可以忽略不计。“N”表示产生了不容忽视的干扰条纹。

表2中，用a＝(d×π〕/c表示感光滚筒2的齿距a(mm)，其中d为感光滚筒2直径，c为大齿轮21齿数。

如图4a所示，当网屏角为0度时，副扫描方向(记录材料送入方向)上的线数L表示为L＝r/n，其中n×n是色调矩阵的尺寸，r是分辨率。图4a画出一个8×8色调矩阵，当分辨率为600dpi时，线数L为600/8＝75。当形成网屏角时(相对主扫描方向的点增量的中心线角θ，所述主扫描方向垂直于送纸方向)，线数L’＝r/(n×Cosθ)，其中n为送纸方向上的点数，r是分辨率。从表2中看出，在上述情况下，送纸方向上的间距和感光滚筒的齿距之间的关系决定了干扰条纹的出现。因此，即使在也考虑了网屏角时，只要线数L＝r/(n×Cosθ)满足了与滚筒齿距相关的预定关系就足够了。

从表2中，由形成半色调的线数L决定的线距b和滚筒齿轮齿距a的关系是：

b/a＜0.752       …(1)，或

b/a＞1.227       …(2)，或

最好：

b/a≤0.741或

a≥1.323

当满足上述关系时，就可以防止在半色调成象中出现干扰条纹。用形成半色调图象的线数、滚筒齿轮齿数c和感光滚筒直径d来表示上述关系：

(25.4/L)/(d×π)/c＞1.227

最好：

(25.4/L)/(d×π)/c≤0.741或

(25.4/L)/(d×π)/c≥1.323

实施例2

该实施例中的电照相打印机与实施例1中的相似。

上述感光滚筒2(频率f1)的齿距和形成半色调的基线数(频率f2)没有满足实施例1中的关系式(1)或(2)而产生干扰条纹。当成象设备制造出来后，感光滚筒2的齿距就不能改变了。在该实施例中，将基线数调整到最接近满足关系式(1)或(2)的数目，因此带状密度不均变得不明显，同时又不会损失图象的色调灰度和密度。

使用表2，当分辨率为600dpi时，感光滚筒2的齿距是0.9mm，形成半色调的基线数被调整到最接近形成半色调(在此是100线/英寸)的基线数-75线/英寸。当形成半色调的基线数调整到100线/英寸时，色调灰度数是36。但是，由于在高密度图象处密度差不大，以及因为没有出现由感光滚筒2的齿距和形成半色调的基线数之间的关系造成的干扰条纹，所以输出图象要优于基线数为75线/英寸时的输出图象。

实施例3

在本实施例中使用的电照相打印机与实施例1中的相似。

上述感光滚筒2(频率f1)的齿距和形成半色调的基线数(频率f2)没有满足实施例1中的关系式(1)或(2)而产生干扰条纹。当成象设备制造出来后，感光滚筒2的齿距就不能改变了。在本实施例中，调整基线数，为避免改变色调灰度而调整分辨率。

利用表2，当分辨率为600dpi时，感光滚筒2的齿距是0.9mm，形成半色调的基线数被调整到最接近形成半色调(在此是100线/英寸)的基线数-75线/英寸。为了使色调灰度稳定在64，分辨率调到800dpi，而形成半色调的基线数变到100线/英寸。

于是，能在没有降低色调灰度数的情况下打印出高精度图象。

如上所述，根据本发明，通过减小载象元件的齿距可以改善带状密度不均，通过适当地选择齿距和基线数二者的关系能防止由于减小齿距而易发的干扰条纹，因此完成了高精度图象信息。

在参考上述结构而描述了本发明之后，本发明并不局限于上述细节，而且本申请包含那些可能落入以下权利要求范围内或改进方案的目的之内的修改或变型。

表2…待续

表2(续)

Claims (3)

1.一种成象设备包括：

一个载象元件(2)；

根据图象数据扫描该载象元件的扫描机构(6)；

用于驱动该载象元件的动力源(22)；

一个将动力从该动力源传递到该载象元件的齿轮(21)；

在此满足以下关系：

a≤1.51，以及

0.0296≤b/a＜0.752或2.820≥b/a＞1.227

其中，a(mm)是该载象元件相对所述齿轮的齿距的位移量，b(mm)是色调灰度打印的单位矩阵间距。

2.一种如权利要求1所述的设备，其特征在于，该齿轮沿动力传递方向固定在最接近该载象元件的位置。

3.一种如权利要求1所述的设备，其特征在于，该齿轮的节圆长于该载象元件的周长。

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