CN1093796C - 成象设备 - Google Patents

Abstract

由高压电源产生的电压施加在色粉支架和对面电极之间。控制电极设置在显影颗粒支架和对面电极之间，以控制色粉的跳跃。给每个环型电极施加引致色粉跳跃的电压时，在跳跃的色粉穿过控制电极的一刻，便开始施加抑制色粉跳跃的电压。在这种情况下，运动着的色粉会继续向对面电极上的记录纸运动。因此，施加导致色粉跳跃的电压的时间，不超过色粉到达记录纸所需要的时间。结果，有可能缩短色粉一次跳跃到下一次跳跃的时间跨度，这个特点改进了记录速度。

Description

成象设备

本发明涉及一种通过使显像颗粒跳跃到诸如记录纸等记录介质上，从而直接在记录介质上成象的成象设备，它可以应用于数字式复印机和传真机，以及数字式印刷机、绘图仪等的印刷装置。

近年来，日本专利申请特开Hei 6 No.155,798公开了一种成象设备，作为响应图象信号在诸如记录纸等记录介质上输出可见图象的成象装置，也就是，在其中使色粉等显像颗粒直接粘附在记录介质上，从而直接在其上形成色粉象。

现参照图1，描述日本专利申请特开Hei 6 No.155,798所定义的成象设备。该设备包括具有色粉供给段52和印刷段53的成象装置51。在该设备中，选择性地使装在色粉供应段52内的色粉71跳跃到作为记录介质的纸张一类记录纸55上，并粘附于其上。在这个操作中，色粉71的跳跃按照影象信号进行控制，使得色粉选择性地直接粘附在记录纸55上，形成可见的影象。

色粉供应段52包括色粉容器70，用来装载，例如，带负电荷的作为显影颗粒的色粉71，以及色粉支架72，后者利用，例如，磁力支撑色粉71。色粉支架72接地，并被驱动沿着图中箭头E所示方向，以例如设为30mm/sec的表面速度旋转。色粉71是磁性型的，具有10μm的平均颗粒直径，并用已知的技术带上-4微库仑/克(μc/g)至-5微库仑/克的静电荷。色粉71被携带在色粉支架72的圆周表面上，平均厚度约80μm。

印刷段53，作为成象装置51的一部分，包括对面电极75，由例如50mm直径的铝管制成，和控制电极76，它装设在对面电极75与色粉支架72之间。对面电极75被安置在离色粉支架72圆周表面约1mm的位置上，由直流电源80加上高电压，例如，2kV，并被驱动沿着图中箭头F所示的方向以设定为30mm/sec的表面速度旋转。因此，在对面电极75和色粉支架72之间产生促使色粉支架72所支持的色粉71跳跃到对面电极75所需的电场。

控制电极76设置在与对面电极75表面的切面平行，面向对面电极75沿着二维方向展开，并具有允许色粉从色粉支架72由其中穿过达到对面电极75的结构。在色粉支架72和对面电极75之间形成的电场随着加在控制电极76的电位变化而变化，使得从色粉支架72到对面电极75的色粉跳跃受到控制。

控制电极76设置在这样的位置，使得它距色粉支架72圆周表面的距离设置为，例如，100μm。控制电极76包括一个50μm厚的柔性印刷电路板(FPC)76a和20μm铜箔制的多个环形电极77...。印刷电路板76a具有直径150μm供色粉71通过用的栅极79...。环绕这些栅极79...安置上述环形电极77。每个环形电极77由馈线和高压驱动器(均未示出)电连接到控制电源81上。

环形电极77，...加上来自控制电源81的与影象信号对应的电压。详细地说，当色粉支架72支持的色粉71被驱使飞向对面电极75时，控制电源81加上例如200V的电压到环形电极77，...，使得色粉71能够通过环形电极77的栅极79跳跃到对面电极一侧的记录纸上。相反地，如果不需要色粉通过，电源8 1给环形电极77加上-200V的电压，以抑制色粉支架72上的色粉向对面电极跳跃。这样，按照影象信号给环形电极77加上电压，使得有可能通过选择性地引起色粉的跳跃，直接在记录纸55上形成与影象信号对应的可见影象。

在这里，色粉支架72的旋转、对面电极75的旋转、给控制电极76加上电压以抑制色粉71的通过、以及给对面电极加上高电压，几乎同时由公用的触发器激活。色粉71从色粉支架72到记录纸55的过渡时间取决于色粉的静电荷量、色粉支架72和对面电极75之间的距离和所加电位差，尤其是取决于电场的强度。这个时间，例如，约为250μsec。给环形电极77加上电压的时间设置为长于过渡时间，具体地说，约为300μsec。这样，就保证色粉粘附在对面电极75上的记录纸55上。

在上述先有的成象设备中，为了在记录纸55上形成单个的点，给控制电极施加电压以引起色粉跳跃的时间，必须长于色粉从色粉支架过渡到对面电极所需的时间，亦即250μsec。具体地说，为了保证色粉跳跃并到达记录纸，施加电压的时间必须长达，例如，300μsec。这成了本技术提高记录速度的障碍。这样，迄今为止，由于有这个时间的限制，不能期望这个方法实现高速记录。

对于高分辨率影象，印刷速度不能再低了。在先有系统上，为能实现高速印刷，色粉的过渡时间，亦即色粉跃过从色粉支架到对面电极一侧的距离必须缩短。若能做到这一点，就能缩短给控制电极施加电压的时间，自然地也就使完成高速处理成为可能。

但是，缩短色粉过渡时间涉及许多问题。具体地说，为了缩短色粉过渡时间，在色粉支架和对面电极之间形成的电场必须加强。特别是，当色粉支架一侧接地时，加在对面电极上的电压可以，而且应该提高以建立更强的电场。但是，提高电压不仅需要增加电气另件的数量，而且还要对高压有更高的绝缘程度，以应付漏电等问题。

还可以考虑缩短跳跃距离的问题，以便能够缩短过渡时间。但是，因为由于色粉的大小、记录纸的厚度和控制电极的厚度，缩短跳跃距离是有限度的。这样，如前所述，不可能将色粉支架和对面电极之间的距离缩短到约1mm以下。

另外，还可以考虑改变色粉本身的性能。但是，在现有的工艺条件下，这种改变是极其困难的，即使能够做到，对于像日本专利申请书特开Hei 6 No.155,798所公开的成象设备所代表的这种类型的影象印刷机，因为上述问题造成的限制，不可能把为使色粉跳跃而给控制电极施加电压的时间缩短。

因此，鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供这样一种成象设备，其结构简单，而又能够在不缩短色粉过渡距离，或者说不缩短色粉过渡时间的情况下，缩短为使色粉跳跃而给控制电极施加电压的时间。

本发明达到了上述目的，按照本发明的第一个方面，成象设备包括：用来支持显影颗粒的支持装置；处于面对支持装置位置的对面电极；设置在支持装置和对面电极之间并具有多个让显像颗粒通过的栅极的控制电极；以及控制装置，它用来在支持装置和对面电极之间产生预定的电位差，并控制形成影象的显影颗粒通过栅极，其特征在于，控制装置是这样配置的，以便把为使显影颗粒能够跳跃到对面电极一侧而给控制电极施加电压的时间设置得短于显影颗粒从支持装置运动到对面电极所需的时间。

按照本发明的第二个方面，成象设备包括：用来支持显影颗粒的支持装置；处于面对支持装置位置的对面电极；设置在支持装置和对面电极之间并具有多个构成显像颗粒通道的栅极的控制电极；以及控制装置，它用来在支持装置和对面电极之间产生预定的电位差，并控制形成影象的显影颗粒通过栅极，其特征在于，控制装置是这样配置的，以便把为使显影颗粒能够跳跃到对面电极一侧而给控制电极施加电压的时间设置得长于显影颗粒从支持装置运动到控制电极所需的时间。

按照本发明的第三个方面，成象设备包括：用来支持显影颗粒的支持装置；处于面对支持装置位置的对面电极；设置在支持装置和对面电极之间并具有多个构成显像颗粒通道的栅极的控制电极；以及控制装置，它用来在支持装置和对面电极之间产生预定的电位差，并控制形成影象的显影颗粒通过栅极，其特征在于，控制装置是这样配置的，以便把为使显影颗粒能够跳跃到对面电极一侧而给控制电极施加电压的时间设置得长于显影颗粒从支持装置运动到控制电极所需的时间，又短于显影颗粒从支持装置运动到对面电极所需的时间。

在这样配置的成象设备上，显像颗粒的一个例子是色粉，显像颗粒支架是一种携带色粉的结构。色粉按照施加在控制电极上的电位差，选择性地跳跃到或者不跳跃到对面电极。当导致色粉跳跃的电压施加在控制电极时，色粉开始向面电极跳跃。这时，穿越了控制电极的色粉能够继续向对面电极运动，而与上述施加在控制电极上的电位完全无关。换句话说，若控制电极与对面电极之间的电场由于施加在控制电极的电压的变化而或多或少地发生变化，作用在色粉上的电场力的方向是不变的，就是说，总是指向对面电极的。因此，一旦将导致色粉跳跃的电压施加在控制电极上，然后，只要色粉穿越了控制电极，色粉肯定会继续朝对面电极的方向运动，直至到达对面电极一侧为止，即使不再给控制电极施加任何使色粉跳跃的电压也是如此。

结果，在色粉到达对面电极之前，施加在控制电极上的使色粉跳跃的电压变成不允许色粉跳跃的电压，已经跳跃的色粉肯定能够达到对面电极一侧。另外，如果在跳跃的色粉已经穿越控制电极之后，控制电极的电位变成不允许色粉跳跃的电压，运动着的色粉会类似地到达对面电极一侧。另外，在将使色粉跳跃的电压施加在控制电极上的情况下，如果在色粉已经穿越控制电极之后，到达对面电极之前，控制电极的电位变成不允许色粉跳跃的电压，肯定能够使跳跃的色粉到达对面电极一侧。

这样就缩短了向控制电极施加使色粉跳跃的电压的时间。这意味着从一次色粉跳跃事件起到下一次色粉跳跃事件所跨越的时间缩短了，这一特点使得高速记录和较高分辨率记录成为可能。

图1是剖面图，说明传统成象设备的成象原理；

图2是示意的剖面图，表示本发明的成象设备总体配置；

图3是平面图，表示本发明成象设备所提供的控制电极详细的部分结构；

图4是流程图，表示记录控制操作的流程；

图5是示意图，显示导致色粉跳跃时的等电位面，说明色粉跳跃的原理；

图6是示意图，显示阻止色粉跳跃时的等电位面，说明色粉跳跃的原理；

图7是时序图，说明给本发明的控制电极施加信号时的时序；以及

图8是平面图，表示本发明控制电极的另一个实施例，其中控制电极具有矩阵结构。

下面参照图2至图8详细地描述本发明的各个实施例。

图2是示意的剖面图，表示本发明成象设备的总体配置。在图2中，本发明的成象设备具有成象装置1，它包括色粉供应段2和印刷段3。成象装置1用色粉作显影颗粒，按照影象信号在作为记录介质的记录纸上建立可见的影象。在这个成象设备中，选择性地使色粉跳跃，并粘附在记录纸5上，色粉的跳跃是根据影象信号控制的，结果直接在记录纸5上建立影象。

送纸器10装设在成象设备将记录纸5送入的一侧。送纸器10包括纸盒4，用来储存作为记录介质的记录纸5；拾纸辊6(送纸辊)，用来一张张地从纸盒送入记录纸5，以及导纸器7，用来引导送出的记录纸5。送纸器10还有一个未示出的检测传感器，在送纸的路径上检测记录纸5的送入情况。拾纸辊6由未示出的驱动装置驱动而旋转。

定影装置11设置在成象设备1输出记录纸5的输出侧，用来对在成象装置1处在记录纸5上形成的色粉象进行加热和压光，使之固定在记录纸5上。定影装置11包括加热辊12、加热器13、压力辊14、温度传感器15和温度控制电路16。加热辊12，例如，由2mm厚的铝管制成，表面敷有对色粉具有良好的分离性能的氟树脂。加热器13是一盏卤素灯，例如，装在加热辊12内部。压力辊14是一个，例如，铝等制的管子，其表面敷有硅树脂。彼此相对安装的加热辊12和压力辊14，彼此压向对方，将记录纸5夹于其间，并将其压光，加压荷载为例如2kg，由装于它们的轴两端的弹簧等(未示出)产生。

温度传感器15测量加热辊12的表面温度。温度控制电路16由主控制器控制，后面还要介绍，并根据温度传感器15的测量值对加热器13完成开关操作或其他控制，从而使加热辊的表面温度保持在例如150℃。

定影装置11有一个未示出的卸纸传感器，用来检测通过定影装置处理之后的记录纸5的卸出情况。加热辊12、加热器13、压力辊14等的材料并无特别限制。加热辊12的表面温度亦无特别限制。另外，定影装置11，除加热的定影过程之外，还可以采用对色粉影象进行辊压，将其固定在记录纸5上的定影方法。

另外，尽管图中没有示出，定影装置11的纸张输出侧具有卸纸辊，用来将在定影装置1处理过的记录纸5卸入输出纸盒，以及输出纸盒，用来盛这样卸出的记录纸5。上述加热辊12、压力辊14和卸纸辊均由未示出的驱动装置驱动而旋转，以便将记录纸5卸出。

作为成象设备1的一部分，色粉供应段2包括：色粉储仓20，它用来储存作为显像颗粒的色粉21；色粉支架22，它是一个圆柱形套筒，用来以磁力支持色粉；刀片23，装在色粉储仓20内，使色粉21带电并调节色粉支架22圆周表面所带色粉层的厚度。

就旋转方向而言，刀片23安置在色粉支架22的上游一侧，离色粉支架22圆周表面例如约60μm的距离。色粉21是磁性型的，平均颗粒直径，例如，约6μm，刀片使之带上-4至-5μC/g的静电荷。在这里，刀片23与色粉支架22之间的距离并无特别限制，而是根据准备输送的色粉数量适当规定的。色粉的平均颗粒直径、静电荷数量等等并无特别限制，可根据需要规定。色粉支架22由未示出的驱动装置驱动，向图中箭头A所示的方向旋转，表面速度，例如，约设置为100mm/sec。

色粉支架22接地，在与刀片23相反的位置和与控制电极(后面还将介绍)相反的位置上，内部固定有未示出的磁铁。这样的安排使得色粉支架22能够在其圆周表面上携带色粉21，而当色粉支架22的套筒旋转时，色粉可以被磁力吸引到套筒上(被套筒支持)输送。被色粉支架22的圆周表面支持的色粉21在与上述磁铁位置对应的圆周表面区域形成’尖峰’。色粉支架22的转速并无特别限制，可根据要输送的色粉数量等确定。在这里，色粉是由磁力支持的，但是，色粉支架22可以构造得以电场力、电场力和磁力结合来支持色粉21。

成象设备1中的印刷段3包括：对面电极25，由例如1mm厚的铝板制成并面向色粉支架22的圆周表面；高压电源30，用来向对面电极25提供高压；控制电极26，装在对面电极25和色粉支架22之间；电荷清除刷32；电荷清除电源17，用来将电荷清除电压加在电荷清除刷32上；充电刷14a，用来使记录纸5带电；充电电源18，用来向充电刷14a提供充电电压；介质皮带24；一对支持辊16a和16b，用来支持和驱动介质皮带24；以及清洁刮刀19。

介质皮带24通过与对面电极25接触而被驱动，输送记录纸5，是厚约75μm无端皮带，用体电阻率约10¹⁴Ωcm的聚偏二氟乙烯(PVDF)作为基本材料制成。介质皮带24张紧在支持辊16a和16b之间，由一个未示出的驱动装置通过一个支持辊，例如，16b驱动，按图中箭头所示的方向旋转，表面速度为，例如，30mm/sec。

加在对面电极25上的是来自高压电源(控制装置)30的高压，例如，2.3kV。由高压电源供应的这种高压，在对面电极25和色粉支架22之间产生导致被支持在色粉支架22上的色粉向对面电极25跳跃的所需电场。

相对于介质皮带24的旋转方向而言，电荷清除刷32在下游位置，并在面向控制电极26的一面压向介质皮带24。电荷清除刷32上加有由电荷清除电源17供应的2.5kV清除电位，使之能够清除介质皮带24表面上不必要的电荷。

如果由于诸如卡纸等偶然事故，介质皮带24表面粘附了某些色粉21，则清洁刮刀16便将这些色粉清除，以免色粉21污染纸张的背面。对面电极25的材料并无特别限制，可以用能够满足要求的适当材料形成。对面电极25与色粉支架22之间的距离亦无特别规定，可以适当设定。另外，对面电极25的转速，或加在对面电极上的电压均无限制，可依据所用的色粉和速度适当设定。

尽管没有示出，成象设备1包括：主控制器，作为控制整个成象设备的控制电路；影象处理器，用来将读出原件影象等用的影象拾取装置得到的影象数据转变成准备印刷的影象数据格式；影象存储器，用来储存影象数据；以及成象控制装置，用来将从影象处理器得到的影象数据转变成准备送给控制电极26的影象数据。

为了完成上述操作，控制电极26位于与对面电极25表面的切面平行的位置上，并面向对面电极25沿着二维方向展开，它具有这样的一种结构，使得色粉能够从色粉支架22穿过其中而飞向对面电极25。色粉支架22和对面电极25之间形成的电场随着加在控制电极26上的电位变化而变化，使得色粉21从色粉支架22向对面电极的跳跃选择性地受到控制。

控制电极26这样安排，使得它离色粉支架22圆周表面的距离设置为，例如，100μm，并用未示出的支持件固定。如图3详图所示，控制电极26包括绝缘板26a；高压驱动器(未示出)；各自独立的环形导体，亦即环型电极27，...。板26a由聚酰亚胺树脂制成，例如，厚25μm。该板还有形成栅极29...的孔，后面还要提到。环型电极27...由，例如，铜箔形成，以预定的方法安排在该板26a面向色粉支架22的一面，各个开孔周围。每个环型电极27，例如，做成220μm直径，30μm厚度。环型电极27的每个开孔29设置为，例如，200μm直径，形成色粉21从色粉支架22跳向对面电极25的通道。这个通道称为栅极29。在这里，控制电极26与色粉支架22之间的距离并无特别限制。

对栅极29...的大小以及板26a的材料和厚度均无特别限制。在上述情况下，栅极29...或环型电极27...在2560处形成。每个环型电极27通过各自的馈电线28电连接到控制电源31(见后述)，并且，电连接到高压驱动器(未示出)。电极的这个数目对应于A4纸宽度上形成一行影象300 DPI(点/英寸)的分辨率。

在这里，环型电极27...并无特别限制。环型电机27...的表面和馈电线28的表面敷以厚达30μm的绝缘层(未示出)，从而保证环型电极27，...之间的绝缘、馈电线28，...之间的绝缘以及环型电极27...和馈电线28...之间的绝缘。这个绝缘层的材料和厚度等均无特别限制。

供给控制电极26的环型电极27...的是与来自控制电源31(控制装置)的影象信号相一致的电压或脉冲。具体地说，当色粉支架22携带的色粉21被吸引通过并飞向对面电极25时，一个，例如，150V电压加在环型电极27...上。当要阻止色粉被通过时，加上一个，例如，-200V电压。这样，在准备加在控制电极26上的电压(电位)按影象信号而加以控制的同时，记录纸5沿着对面电极25在面向色粉支架22的一侧送入。这样，按照影象信号在记录纸5的表面上便形成色粉象。在这里，控制电源31受到从未示出成象控制装置发出的控制电极控制信号控制。

下面将参照图4描述成象设备所完成的成象操作。

首先，当将准备复制的原件放在影象拾取段上并且按复印启动键(未示出)时，主控制器接收这种输入信号并启动成象操作。形象地说，影象拾取装置读取原件的影象(步骤n1)，影象数据在影象处理段进行处理(步骤n2)，存入影象存储器(步骤n3)。存储在这个影象存储器中的影象数据转移到影象控制装置(步骤n4)时，它开始将输入的影象数据转换成准备加在控制电极26的控制电极控制信号(步骤n5)。当成象控制装置取得预定数量的准备送往控制电极的控制信号时，色粉支架22开始转动(步骤n7)，而同时等于对面电极25的电压由高压电源30供给(步骤n9)。充电电源18以1.2kV的充电电位供给充电刷14a，而同时，电荷清除电源17以清除电位提供给电荷清除刷32(步骤n9)。

在这里，当输入与要求的控制电极信号不匹配时，这个流程在步骤n6处中断，并显示出错指示(步骤n20)。当输入与要求的一致时，影象形成控制装置，如前所述，取得了预定数量准备供给控制电极的控制信号，预定的高压便供给对面电极25、充电刷14a和电荷清除刷32，而同时抑制色粉跳跃的电位-200V加在控制电极26的所有环型电极27...上。

然后，未示出的驱动器被激活，使拾纸辊6转动，将记录纸5从纸盒4取出，送往成象装置1(步骤n10)。此刻，在步骤n11，判断送纸是否正常。具体地说，当送入的记录纸5被输送路径上的传感器检测出来时，操作被判断为正常，接着是步骤n12。

在这里，拾纸辊6送出的记录纸5在充电刷14a与支持辊16a之间传送。供应的记录纸5由于充电刷14a和支持辊16a之间的电位差而带上电荷。记录纸5被静电吸引到介质皮带24，随着皮带前进而被传送到成象装置1印刷段3的位置，在这里介质皮带24面向色粉支架22。上述预定数量的控制电极控制信号依所用的成象设备及其他因素不同而有所不同。

在步骤n12，影象形成控制装置将控制电极控制信号提供给控制电源31。这个控制电极的控制信号是在与从充电刷14a向印刷段3供应记录纸同步的时间提供的。控制电源31根据控制电极的控制信号控制准备提供给控制电极26的环型电极27的电压。形象地说，控制电源31将150V或-200V的电压适当地加在每个或预定的环型电极27上，以此控制控制电极26周围的电场。因此，在控制电极26的每个栅极29上，根据影象数据适当地阻止或允许色粉21从色粉支架22跳跃到对面电极25。这样，一个与影象数据一致的色粉影象便在记录纸5上形成，后者由于介质皮带24的前进而以30mm/sec的速度向着纸张出口一侧移动。后面将详细说明本发明控制电源31的控制。

上面形成了影象的记录纸5由于支持辊16b的弯曲而与介质皮带24分离，并被输送到定影装置11，在这里色粉影象被固定在记录纸5上。上面定影了色粉影象的记录纸5被卸纸辊卸出，装入出纸盘。与此同时，卸纸传感器检测到纸张已正常卸出这一事实。

主控制器根据上述检测判断印刷操作已正常完成。采用上述成象操作，在记录纸5上建立了一个良好的影象。既然这种成象设备能够直接在记录纸5上形成影象，也就不再需要采用传统成象设备所用的诸如光感受器、介电辊等显影介质。

结果，可以省去将影象从显影介质转移到记录纸的转移操作，从而消除了影象蜕化的现象，并改进设备的可靠性。因为该设备的结构可以简化，需要的部件较少，所以设备的尺寸可以缩小和价格可以降低。

现在来考虑一下所加电压引起的色粉21从色粉支架22向对面电极25跳跃的情况。如前所述，色粉支架22接地，而对面电极25接有高压，例如，2.3kV。在这种情况下，由于记录纸5表面电荷的平衡，记录纸5具有2kV的表面电位。

结果，在色粉支架22与记录纸5之间以等间距形成从0V到2kV的多个等电位面。对面电极25设置在离色粉支架22圆周表面1mm的地方，而控制电极26则设置在离色粉支架22圆周表面100μm的地方。因此，控制电极26每个栅极29的中心(每个栅极中心)的电位约设置为200V。在这里，每个栅极中心的电位取决于色粉支架22和对面电极25之间的电位差、控制电极26的几何形状、栅极29的外形等等。

在这种情况下，为了使色粉支架22所携带的色粉21能够通过，并飞向对面电极25，要使控制电源31向控制电极26的环型电极27...提供150V的电压，每个象点持续150μsec。当这个电压加上时，控制电极26的栅极29附近的等电位面发生如图5所示的变化。更清楚地说，栅极29周围的空间区域的等电位面向色粉支架22的方向弯曲。

类似地，当不允许色粉21通过栅极29的电压-200V加在环型电极27上时，形成如图6所示的等电位面。在这里，图5和6所示的等电位面是本申请书的发明者利用计算机模拟的方法算出的。这样，控制电极26和色粉支架22之间的电场方向由于控制电极26上所加的电压而发生翻转。在图5中，电场处于这样一种状态，使得色粉支架22上所携带的色粉21能够跃向对面电极25。在图6中，电场处于这样一种状态，使得色粉21被阻塞，不能转移，或者说抑制色粉21的跳跃。

但是，控制电极26和对面电极25之间的电场只在强度上发生或多或少的变化；电场的方向仍旧是恒定地维持与记录纸5表面垂直的方向，或者说不改变。因此，已经穿越了控制电极26跳跃着的色粉21几乎不受控制电极26电位状态的影响。

在以上的叙述中，加在控制电极26的环型电极27...上的允许色粉21通过的电压，举例来说，设为150V。但是，只要对色粉21跳跃的控制能够如同要求那样完成，对这个电压并无限制。通过改变施加在控制电极26的环型电极27上的电位，就可以改变控制电极26的栅极29附近的等电位面朝着色粉支架22弯曲的程度。因此，有可能改变作用在正在通过栅极29的色粉21上的电场力。这就意味着，适当改变从控制电源产生的电位，就可以任意地调整在记录纸5上形成的影象的象点大小(FL)。

加在控制电极26的环型电极27...上阻止色粉21通过的电压不应特别限制。上述电位可以通过试验等，在实践中确定。

在这里，假定成象设备每分钟可以处理6张A4尺寸纵向摆放(长度方向)的记录纸5(速率为6张/分)。在这种情况下，对面电极25上记录纸5的速度约为30mm/sec。假定分辨率为300 DPI(象点/英寸)，在记录纸5上形成影象的每个象点所消耗的时间，或者说，从控制电源31根据影象信号加在环型电极27...上的脉冲宽度T(sec)短于约2.8×10^-3sec。

从上述不同条件下的计算以及利用高速摄象机进行的测量得知，色粉21从色粉支架22跳跃到沿着对面电极25传送的记录纸5上的时间t约为220μsec，而色粉从色粉支架22跳跃到控制电极26的时间t0约为140μsec。在先有技术中，加在环型电极27上以使色粉21跳跃的电压脉冲宽度T设置为大于过渡时间t(亦即t＜T)。因此，由于脉冲宽度T的时间限制，不可能提高记录速度。

在本发明中，既然对色粉转移而言，在控制电极26的下游区域，控制电极26和对面电极25之间的电场方向，如图5和图6所示，无论加在控制电极26的环型电极27的电压如何总是不变的，所以，色粉21如果已经穿过了控制电极26，就能继续向对面电极25移动，到达记录纸5。因此，即使所加的允许色粉21通过栅极29的电压(150V)变为抑制色粉21通过栅极29的电压(-200V)，移动着的色粉会继续移动，到达记录纸5，形成影象。

在本实施例中，加在控制电极26的环型电极27上导致色粉跳跃的电压脉冲宽度T设置为180μsec，跳跃的色粉能够适当地到达记录纸5。假定T表示色粉支架22表面所携带的色粉21转移通过对应于栅极29的位置所需的时间，或者给控制电极26加上导致色粉穿过栅极29的电压的持续时间(脉冲宽度)，如图7所示，要给控制电极26施加的电压是由希望产生的影象数据形成的。在图7中，在过渡时间t和脉冲宽度T之间存在下列关系：t＝220μsec＞T＝180μsec＞t0＝140μsec。具体地说，给控制电极26的环型电极27施加导致色粉跳跃的电压(150V)持续180μsec，然后给环型电极施加不跳跃电压(-200V)。

当加上-200V电压时，移动着的色粉21会继续向记录纸5移动，但是，色粉支架22上的色粉却被抑制，不能跳跃。结果，就有可能缩短色粉建立下一行而开始跳跃的时间。就是说，使电位上升至跳跃电压(150V)的时间周期t0比先有技术缩短了，即使色粉的过渡时间和先有技术相同，但是有可能与周期t0的缩短成正比地提高记录速率。

一般说来，为了提高上述类型成象设备的处理速度，必须通过增大色粉的转移速度，来缩短色粉21达到对面电极25上记录纸5的过渡时间。为此目的，试图加大色粉静电荷的数量，或者试图加强所加的电场。但是，在使用色粉的处理过程中，静电荷数量的控制非常困难，并且需要改变色粉的性能。加强所加电场需要高压，从而使高压电源的成本提高，并需要诸如加强绝缘等设施。

有鉴于此，本发明的上述方法根本不需要改变色粉的移动速度。在利用色粉的过程中，不必控制诸如静电荷量等色粉的性能，后者是极难控制的。就是说，不必加快色粉21的移动速度，很容易就能改进处理速度，若需要，还可以提高分辨率。因为色粉的移动速度不必改变，所以也就不必给对面电极25提供高压，以缩短色粉的移动速度。因此，既不增大高压电源的成本，又不必采取绝缘措施，而如果采用高压，这项措施是必需的。

在这个实施例中，控制电极26的电位是在已要求的色粉穿过栅极29之后才发生变化的，所以准备传输的色粉21肯定能够到达记录纸5，这样，就不会引起任何色粉21的传送缺陷，也就有可能产生没有影象质量下降和密度降低的影象。

在对该实施例的以上描述中，如图3所示，是把单个驱动的控制电极作为控制电极26来进行解释的。还可能采用如图8所示的矩阵驱动形式的控制电极。因为矩阵驱动形式可以显著地减少要求的驱动数目，这一特点有助于降低成本。

如图8所示，控制电极26在板26b的正面和背面具有带状的电极组27a和27b，彼此垂直交叉。允许色粉流通过的栅极29在正面带状电极27a与背面带状电极27b交叉处的位置上。

举个例子，按照影象信号将色粉跳跃的电压加在正面带状电极组27a上，而按照周期地改变的扫描信号将色粉跳跃电压加在背面带状电极27b上。当色粉跳跃电压同时加在正面和背面的带状电极27a和27b上时，正、反面电极交叉处的栅极29将引起色粉支架22上的色粉21跳跃，于是色粉穿过选定的栅极29飞向对面电极25。

在这样配置的这种控制电极26中，当面向对面电极一侧的电极组被与上述相同的方法(例如，给电极加上150V持续180μsec，以导致色粉21跳跃)控制时，便获得与上述相同的效果。就是说，色粉穿过背面一侧带状电极组27b的时刻，加在电极组27b的电压最好设置为不允许色粉跳跃的模式。具体地说，电压连续加在背面一侧带状电极组27b的时间T设置得能够满足以下关系：t0＜T＜t，其中t是色粉从色粉支架22运动到对面电极25所经的时间，t0是色粉穿过控制电极26的背面带状电极组27b的时间。

根据图7时序图所示的时间周期T0控制上述电压施加时间，就可能具有如同上述的效果。在这种情况下，该装置只需要一个驱动电路给电极组27a和27b施加电压，因为如上所述，该装置是以矩阵的方式工作的。这种电路形式非常简单，因而有可能降低成本。

在这个实施例中，是用以色粉为显影颗粒的例子描述的，但是墨汁和其他物质也可以用作显影颗粒。在本实施例的一种形式中，作为例子，描述了如图3所示的控制电极26具有环型电极27...的配置，但是，对控制电极26的结构并无特别的限制。例如，不用环型电27...，而如图8所示，通过在控制电极26板26a的两侧以矩阵的方式提供多个带状电极，并控制彼此成直角交叉的带状电极上所加的电压，也能够控制色粉21从色粉支架22向对面电极25的跳跃。

另外，还可以用利用离子流过程的结构来构造色粉供应段2。具体地说，成象装置1可以包括诸如电晕放电器之类的离子源。在这种情况下，也可以获得与上述相同的效果。

按照本发明的成象设备最好可以应用于数字式复印机、传真机以及数字式印刷机、绘图仪等等之中的印刷装置。

如前所述，在该成象设备中，在控制电极上施加导致显影颗粒，例如，色粉穿过的电压的时间，设置得短于色粉运动所需的时间。这个特点使得不必改变色粉的性能，或不必加强作用于色粉的电场，就能加快处理速度和改善分辨率。

既然在控制电极施加导致显影颗粒穿过的电压的时间，设置得长于显影颗粒跳跃所需的最短时间，色粉跳跃就不会失败，因而伴随跳跃失败而发生的包括影象密度降低的影象质量下降就不会发生。

在本发明中，当采用矩阵型控制电极以矩阵的方式来控制显影颗粒的跳跃状态时，给控制电极施加电压的回路就能简化，因而也就有可能降低成本。

Claims (2)

1.一种成象设备，包括：

支持装置，用来支持显影颗粒；

对面电极，处于面向支持装置的位置；

控制电极，位于该支持装置和该对面电极之间，并具有多个构成显影颗粒通道的栅极；以及

控制装置，它在该支持装置和该对面电极之间产生预定的电位差，对显影颗粒是否能通过栅极进行控制，以形成影象，

其特征在于，该控制装置是这样配置的，使得把对该控制电极施加导致显影颗粒跳跃到该对面电极一侧的电压的时间，设置得短于显影颗粒从支持装置运动到对面电极所需要的时间，

其中，在色粉颗粒穿过控制电极后，所述控制电极上施加的电压被改变成为非跳跃的电压。

2.一种成象设备，包括：

支持装置，用来支持显影颗粒；

对面电极，处于面向支持装置的位置；

控制电极，位于该支持装置和该对面电极之间，并具有多个构成显影颗粒通道的栅极；以及

控制装置，它在该支持装置和该对面电极之间产生预定的电位差，对显影颗粒是否能通过栅极进行控制，以形成影象，

其特征在于，该控制装置是这样配置的，使得把对该控制电极施加导致显影颗粒跳跃到该对面电极一侧的电压的时间，设置得长于显影颗粒从支持装置运动到控制电极所需要的时间，又短于显影颗粒从支持装置运动到对面电极所需要的时间，

其中，在色粉颗粒穿过控制电极后，所述控制电极上施加的电压被改变成为非跳跃的电压。

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