CN1177263C - 在记录介质上形成彩色图象的成象装置 - Google Patents

Abstract

在常规的彩色打印机中，尤其在直列式全色成象装置中，由于结构变形导致的光轴象差作为打印图象中的倾斜象差影响成象质量。因此，在常规的彩色打印机中，必须通过增强机器结构或机器部件的刚度来防止变形。但是，细调或组装增强的刚度通常导致成本的增加并需要耗时的调节。本发明中的装置具备高精确度、不增加成本的增强结构的优点。

Description

在记录介质上形成彩色图象的成象装置

技术领域

本发明涉及一种复印机、打印机等的成象装置，并尤其涉及利用多个成象部件形成彩色图象的成象装置。

背景技术

如图12A和12B所述，图中给出了一种常规的直列式全色成象装置，有多个感光鼓排列在一条线上。这种全色成象装置主要有两种。一种是水平排列式成象装置20A，有多个感光鼓水平排列在一条线上，如图12A所述，另一种是垂直排列式成象装置200B，有多个感光鼓垂直排列在一条线上，如图12B所述。它们的特点在于水平排列式成象装置200A高度较低但需要较大的安装面积，而垂直排列式成象装置200B需要较小的安装面积但高度较高。

在直列式全色成象装置中，从图象色差考虑，每个感光鼓201的平行度以及扫描单元202和鼓之间的位置精确度是非常重要的。

常规来说，作为图14所示的垂直排列式成象装置200B，感光鼓201通过支撑在鼓支撑组件204上精确定位，而鼓支撑组件204安装在左右侧板203a和203b上。

扫描单元202通过安装在扫描台205上定位，从而给左右侧板203a和203b搭桥，并通过螺丝精确地固定到扫描台205上。

在常规的彩色打印机中，最严重的问题是在打印的图象中每种颜色的倾斜象差。如图13所示，当黑色(BK)和品红(M)以叠加的关系记录时，每个颜色感光鼓之间的倾斜以及扫描单元偏离感光鼓的倾斜作为倾斜象差G直接出现在图象中。即，当丧失四个感光鼓的平行度时，每种颜色的倾斜象差G就出现在打印的图象中。另外，当丧失扫描单元的光轴和每个感光鼓的轴之间的平行度时，每种颜色的倾斜象差也出现在打印的图象中。

常规地，如图14所示，要获得多个感光鼓201和扫描单元202的精确定位，在所有的四个部位中使用鼓支撑组件204以确保感光鼓的平行度。对于扫描单元202，严格限定扫描台的平行度并且加厚侧板以提高组件的精确度和强度。

在组件精确度的提高不足的情况下，组装期间用一种具有确定的位置关系的加工机床调节扫描台205的位置，把鼓支撑组件204和扫描单元202安装到那儿。还有另外一种装置，通过一个可以细调总成的调节机构调节位置。一般用作调节法的是一种利用凸轮或拉杆的机械调节机构。

但是在上述装置中，对严格确定组件的精确度并确保位置有一种限制。一般来说彩色打印机可以接受的色差量是100μm，并且不管色差的各种因素如何，这种结构中的色差都应在十微米的范围之内。为此，每个组件都必须在几微米的精确度下制造，这需要不切实际地测量限定鼓支撑组件204和扫描台205。

再者，通过调节和细调位置的总成导致成本的增加并且需要耗时的调节，这对于批量生产打印机是非常不利的。

发明内容

鉴于以上问题制定了本发明，并且本发明的目的在于提供一种形成优质图象的成象装置。

本发明的另一目的在于提供一种具有多个相互精确定位的成象部分的成象装置。

本发明的另一个目的在于提供一种成象装置，包括：多个承象元件；多个图象写入装置，用于把图象写到每个所述承象元件上；一个用于支撑所述多个承象元件和所述多个图象写入装置的框架，所述框架具有多个支持每个所述承象元件的两端的第一支撑部分，多个支持每个所述图象写入装置的两端的第二支撑部分；和多个支持每个图象写入装置的背面部分的第三支撑部分。

通过阅读下列参考附图进行的详细描述，本发明的其它目的将变得更加明确。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的成象装置截面图；

图2是根据本发明第一实施例的成象装置主体框架的结构透视图；

图3是根据本发明第一实施例的成象装置感光鼓和扫描单元的定位结构局部侧视图；

图4是根据本发明第一实施例的成象装置感光鼓的定位部分局部侧视图；

图5是根据本发明第一实施例的成象装置扫描单元的定位结构局部侧视图；

图6是根据本发明第一实施例的成象装置感光鼓的截面图；

图7是根据本发明第一实施例的成象装置主体框架后视图；

图8是每个元件在压力加工操作时的温度变化曲线；

图9是本发明第一实施例的成象装置左右侧板的加工程序和储存方法简图；

图10是表示本发明第一实施例的成象装置左右侧板的修边工序的局部截面图；

图11是根据本发明第二实施例的成象装置主体框架的结构透视图；

图12A和12B是常规的全色成象装置截面图；

图13是图象中的缺陷实例图；和

图14是常规的成象装置的框架结构透视图。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的成象装置进行描述。

<实施例1>

首先，参考图1对全色成象装置的整体结构进行描述。

图1是成象装置100(一种全色激光打印机)的整体结构垂直截面图。图解的全色成象装置100配置有四个垂直排列成行的感光鼓1(1a，1b，1c，1d)，每个鼓1由驱动装置(未示出)在图1中的逆时针方向旋转驱动。鼓1周围设置对感光鼓1的表面均匀充电的充电装置2(2a，2b，2c，2d)、根据成象信息辐射激光束以在感光鼓1上形成静电潜象的扫描单元3(3a，3b，3c，3d)、使粘附到静电潜象上的色调剂显影成一个色调剂图象的显影装置4(4a，4b，4c，4d)、把感光鼓1上的色调剂图象转印到转印材料S上的静电转印装置5和转印之后去除剩余在感光鼓1表面上的色调剂的清洁装置6(6a，6b，6c，6d)。

在此，感光鼓1、充电装置2、显影装置4和清洁装置6彼此以盒的形式集成，形成处理盒7。(7a，7b，7c，7d)。

下面从感光鼓1开始依次进行描述。

感光鼓1例如通过在直径为30mm的铝柱外围表面上施加一种有机感光材料(一种OPC感光材料)而构成一种层状。感光鼓1由支撑元件在其两端旋转支撑，并由从驱动电机传递到其一端的驱动力在图1中的逆时针方向旋转驱动。

作为充电装置2，可以使用接触充电型装置。充电装置由一种辊子形状的导电辊形成，感光鼓1的表面可以通过导电辊2接触在感光鼓1的表面上并且对导电辊2施加电荷偏压而被均匀充电。

扫描单元3基本上在感光鼓1的水平方向排列，并且激光二极管(未示出)向扫描电机驱动的高速旋转多边反射镜9(9a，9b，9c，9d)辐射响应于图象信号的图象光。由多边反射镜9反射的图象光通过成象透镜10(10a，10b，10c，10d)辐射到充电的感光鼓表面，在感光鼓1上形成一个静电潜象。

每个显影装置4a，4b，4c，4d由一个分别容放黄色、品红、靛蓝和黑色色调剂的显影装置构成。

设置一个循环运动的静电传递带11以与整个感光鼓接触，并且由厚度约为150μm的膜元件构成静电传递带11，膜元件具有10¹¹至10¹⁴的体电阻率Ω·cm。静电传递带11由辊子13、14a、14b、15支撑在四个垂直轴处并且循环移运动从而使转印材料S静电附贴到图1中左侧的外围表面，使转印材料S接触到感光鼓1。据此，转印材料S被静电传递带11传输到转递位置，并且感光鼓1上的色调剂图象也被转印到那儿。

在静电传递带11内侧，转印辊12(12a，12b，12c，12d)排列在与四个感光鼓1a，1b，1c，1d相对的一条线上。来自转印辊12的正电荷经过静电传递带11施加到转印材料S，并且此电荷的电场把感光鼓1上的负色调剂图象转印到与感光鼓1接触的转印材料S。

静电传递带11由一个周长约700m、厚度约150μm的环状带构成，该带环绕驱动辊13、从动辊14a、14b和张力辊15并在图1的箭头方向被驱动。然后，在静电传递带11的循环运动期间色调剂图象被转印到转印材料S，以致转印材料S从传动辊14a一侧传递到驱动辊13一侧。

设置一个纸张馈送部分16，用于把转印材料S馈送并传输给成象装置，并在纸张馈送盒17中容放许多转印材料S。成象期间，纸张馈送辊18(半球形管)和一对定位辊19响应于成象操作被旋转驱动，并且馈送盒17中的转印材料S一个接一个地单独馈送。当转印材料的顶部与一对定位辊19接触时转印材料S停止，并且在形成一个环路之后通过一对定位辊19馈送到静电传递带11，以致静电传递带11的旋转与图象写入位置同步。

设置一个定影部件20，对转印到转印材料S的多种颜色的色调剂图象定影，定影部件20由一个旋转加热辊21a和一个施压辊21b构成，对转印材料加热并施压。

因此，在通过定影辊20时，被转印了感光鼓1上的色调剂图象的转印材料S被被加热辊21a和施压辊21b传输，并被加热辊21a和施压辊21b加热和施压，由此把具有多种颜色的色调剂图象固定到转印材料S的表面。

对于成象操作，按照与打印定时的关系依次驱动处理盒7a，7b，7c，7d，并且在逆时针方向旋转驱动感光鼓1a，1b，1c，1d。然后依次驱动对应于处理盒7a至7d的扫描单元3a至3d，充电辊2a至2d给感光鼓1a至1d的外围表面施加均匀的电荷，并且扫描单元3a至3d响应于图象信号对感光鼓1a至1d的外围表面曝光，在每个感光鼓1a至1d的外围表面上形成静电潜象。显影装置4a至4d中的显影辊把色调剂转移到静电潜象的低势能部位，在感光鼓1a至1d的外围表面上形成色调剂图象(显影)。

当感光鼓1a最前端外围表面上的色调剂图象顶部被旋转传输到静电传递带11的相对点时，一对定影辊19开始旋转，把转印材料S馈送到静电转印带11，其方式使得转印材料S的起始打印位置与相对点重合。

通过压力把转印材料S熔焊到静电传递带11的外围，被静电连结辊22和静电传递带11夹住。电源施加到静电传递带11和静电连结辊11之间，在转印材料S和静电传递带11的介质材料层上感应电荷，以致于转印材料S静电连接到静电传递带11的外围，其中转印材料也是一种介质材料。据此，转印材料S被稳固地连结到静电传递带11并被传输到最下端的传递部位。

转印材料S以这种方式传输的同时，每个感光鼓1a至1d的色调剂图象通过感光鼓1a至1d和转印辊12a至12d之间形成的电场也转印到那儿。

被转印有四种颜色的色调剂图象的转印材料S利用带驱动辊13的曲率与静电传递带11分开，被传输到定影部分20。转印材料S在定影部分20中经受色调剂图象的热定影，然后通过一对纸张排出辊23以图象面超下地从纸张排出部分24排出装置。

接下来，参考图2和图3对主体框架的结构进行描述，该部分是本发明的特征部分。图2是主体框架的透视图，图3是主体框架的截面图。

如图2所述，轴承31(31，31b)装配在感光鼓1的纵向两端，感光鼓1通过轴承31(31，31b)旋转地装配。轴承31被一个E形环(未示出)轴向限制。在图2中，为了使对本发明结构的描述易于理解，只显示了感光鼓1和轴承31。

左侧板32a和右侧板32b设置在与轴承31的外围表面邻接的位置，其中左侧板和右侧板在它们的下部向外弯曲并通过螺丝从上固定到底板33。左右侧板32a和32b之间的间距很重要，并且为了限制间距，把左右侧板32和32b的定位部分的平行度和宽度方向的尺寸严格地限定在底板33上。底板33由一个类似于左右侧板32a和32b的板形成，在底板33的前面形成一个纸张通过孔33a，转印材料S从中通过。

左右侧板32a和32b在它们的前面(感光鼓1的插入侧)也有弯曲，以确保装置的高度刚性。左右侧板32a和32b上形成有八个对应于弯曲部分的第一开口(槽口)34(34a至34h)，并且在与第一开口34相同的表面上，在水平方向基本上类似地形成八个第二开口35(35a至35h)。

在左右侧板32a和32b的背面，通过螺丝定位并固定一个拉索36，给左右侧板32和32b搭桥，并且拉索36基本上在开口34和35的水平方向形成有四个第三开口37(37a至37d)。

因此，主体框架通过用螺丝精确固定的定位上述的左右侧板32a和32b、底板33、拉索36和撑条(未示出)而构成。

接下来将描述成象系统(感光鼓1和扫描单元3)的定位方法。

与轴承31组合成一体的感光鼓单元从图2的箭头方向插入到第一开口34。

图4是感光鼓定位部分的局部放大图。如图中所示，轴承31由一个球轴承构成并通过被压到第一开口34的支承面37和38上而定位。因此，精确限制阴影线的支承面37和38与其它三个部分之间的间距可以减小打印图象的倾斜象差。

如图6中所示，可以通过在感光鼓1的两端压轴承31(球轴承)、在轴承31的内径中旋转安装横轴50并顶着第一开口34的支承面37和38压横轴50的两端50a和50b而得到同样的效果。对于轴承31，可以通过利用可滑动树脂如聚缩醛而采用滑动轴承。

接下来对施压感光鼓1的方法进行描述。

如图3所示，轴39固定到左右侧板32a和32b，并且扭转线圈弹簧40由轴39支撑，扭转线圈弹簧40通过其端部40a装入左右侧板32a和32b的孔41中而固定。在没有感光鼓1时，扭转线圈弹簧40的旋转方向通过来自左右侧板32a和32b的弯曲部分42a控制。当感光鼓1插入时，扭转线圈弹簧40在与弹力相反的逆时针方向旋转，并且当轴承31穿入、在箭头方向对轴承31施加打印1kgf的力时，扭转线圈弹簧如图3所示地定位。

另一方面，形成的扫描单元3纵向比左右侧板32和32b之间的间距长，凸出物42从第二开口35向外伸出。此时，对着画阴影线的支承面45压凸出物42来确定扫描单元3的位置。为此原因，精确限制支承面45和46与对应的感光鼓1的支承面37和38之间的位置关系可以减小打印图象的倾斜象差。

如图3所示，通过压缩弹簧43对扫描单元3施压，使得凸出物42的倾斜面44被打印1kgf的力压得向下弯曲45°。这确保凸出物42被压到支承面45和46上，以便由此对扫描单元3定位。

对扫描单元3的背面指向类似地施压。下面对图7进行详细地描述。

图7是成象装置的背面(与感光鼓1的插入方向相反)视图，如该图所示，拉索36在四个位置形成有第三开口37(37a至37d)并且安装扫描单元3，使得形成在背面的凸出物47从开口37(37a至37d)向外伸出。此时，通过把凸出物47压向支承面48来确定扫描单元3的背面位置。扫描单元3的背面被压缩弹簧49施压。安装压缩弹簧49，使得其一端安装到第三开口37的端部，并且另一端安装到扫描单元3的凸出物47的上表面，它对扫描单元3施加大约1kgf的力。

在此方式中，扫描单元3由成象装置主体支撑在三个点处，并且通过压缩弹簧43施力定位，无需固定螺丝。因此，扫描单元3根本不受框架主体变形的影响，并且当装置主体因被安放到不平的地板上而发生变形时可以稳定地运行扫描单元3。

接下来将描述左右侧板32和32b的制造方法。

左右侧板32和32b的位置精确度要求在10μm的量级，以致于工件、压模和施压机器的温度变化的影响不能忽略。每个元件的温度变化示于图8中。工件保持在工作地点，以致于它的温度趋于与环境温度一致。即，图8中的一条曲线所示，温度在早晨最低并与环境温度保持一致地上升，以致于早晚温差大约在4.5℃。如曲线52所示，它通过一个实验确定，即压模的温度通过工件和模具之间的摩擦而保持上升，并且在5小时内上升大约8℃。另外，如曲线53所示，施压机械的温度通过从其运动部分和电控部分加热而改变。施压机械的温度变化最小，因为它有最大的热容量，并且有润滑剂的存在。

在这种方式中，每个部分总有温度变化，并且每个变化都有不同的特性曲线。所有的三个元件都由铁制成，以致于它们有相同的线性膨胀系数(0.00001116mm/℃mm)，但它们的尺寸有误在10μm的量级。

例如，在图8所示的通过实验得到的状态中，模具的温度与工件的温度大约有4℃之差。在这种情况下，300mm间距的孔短13μm(＝300mm×4℃×0.00001116(线性膨胀系数))。在施压操作中出现的温度差通常为4℃，温度差本身总是在早晚和冬夏之间变化。

接下来，在图9中示出了左右侧板32a和32b的加工程序。

首先，在除加工第一开口34(四个位置)和第二开口35(四个位置)以外的前加工步骤之后给左侧板32b储备零件。给右侧板32b储备相同的零件。左右侧板32a和32b通常具有各种加工的孔，在图9中省略。在图9中，虚线表示形成在后面的加工步骤中的开口。

先前的加工步骤之后在大约室温下一天储备两种储备零件，以便它们有均匀的温度。在接近施压机械处储备零件以用于稍后的加工步骤中可以减小流程中出现的温度变化。

然后，对温度均匀(开口的精加工)的零件指向第一开口34和第二开口35的施压操作。因为利用同样的模具加工左右侧板32a和32b，所以左侧板32a以弯面超上地设置在施压机械里，右侧板32a以弯面超下地加工。一个接一个地交替执行施压操作，使得加工一个左侧板32a后，再加工一个右侧板32b，之后再加工一个左侧板32a。

前面的加工步骤之后的左侧零件和前面的加工步骤之后的右侧零件具有相同的温度，并且施压模具和施压机械的温度与加工开始时工件的温度相同。如图8所述，工件、施压模具和施压机械的温度分别以不同的方式变化。

但是，无论何时处理材料，两个连续加工的零件几乎具有相同的每个元件的温度关系(工件、施压模具和施压机械)。据此，一对连续加工的左右侧板32a和32b由于温度因素而在一个基本大小中具有十μm的象差，但在连续加工的左右侧板32a和32b之间没有大小的差异。在此实施例中，通过交替加工减小差异，同时根据所需的左右侧板之间大小的差异，通过每10～100件交替加工零件，左右侧板间的尺寸差异可以比常规的加工零件时显著地减小。

如图9所述，在一个包装盒55中填装交替加工的左右侧板32a和32b。包装盒用隔板56隔成若干部分，左右侧板32a和32b排成一组储存以投入生产。加工的顺序通过左右侧板32a和32b的加工顺序中给定的序号66控制。这样在输入产品之前便于控制并能够通过检查序号而使正确的产品被输入。给予序号66的方式是印刷和盖印章。

即，成对地交替施压和控制的最主要目的是通过在每个元件之间相同的温度关系状态下加工左右侧板32a和32b来消除尺寸的差异。

本发明的特点在于在开口部分打孔毛边有相同的方向，因为在左右侧板32和32b中的开口部分用共同的施压模具打孔。在此实施例中，左侧板32a的打孔毛边向装置主体的外侧伸出，右侧板32b的打孔毛边向内伸出。右侧板32b很可能被用户触摸，所以毛边打孔的步骤必须保护用户。一般地，为了低成本地处理，使用在施压步骤和压挤打孔毛边中切割面的方法。

但是，切割面的操作很可能降低尺寸的精确地。为此，此实施例中，在靠近打孔毛边的地方布置树脂组件，没有切割面的操作，使得用户不能触摸打孔毛边。

开口的端面是一个用于定位感光鼓1和扫描单元3的表面。为了增大定位用的表面，在开口的精确加工中剃边操作是有效的。

在图10中，显示了第一开口34和第二开口35的截面以描述剃边操作。如图10所示，也是在本实施例中，在前面的加工步骤中加工预备的开口57、58，并在后面的加工步骤中执行对打孔原料59和60剃边的剃边操作。打孔原料59和60的厚度最好是板的5～100％。在此实施例中，使用1.2mm厚的金属板并且设置大约100μm(约8％)的打孔原料59和60。据此，通常通过打孔获得的剪切面厚度的20～40％变得大于70％，并且可以达到降低施加到定位部分的表面压力并增加对原料的力度。此外，施加到使用模具的负荷的降低延伸到到整个寿命。

<实施例2>

下面将参考图11对本发明的第二实施例进行描述。图11是根据本发明全色成象装置的主体框架透视图。在本实施例的描述中，与实施例1中相同并类似的元件用相同的标号并省去对它们的描述。

如图11所示，左侧板61和右侧板62通过螺丝按照与第一实施例相同的方式固定到底板33。定位板63通过螺丝从外部在六个地点固定到左右侧板61和62。定位板63是一个由1.2mm厚的金属制成的平板，具有用于定位感光鼓1的第一开口64(64a至64d)和用于定位第二开口65(65a至65d)的第二开口65。定位和施压感光鼓1及扫描单元3的方法与实施例1中的相同，但感光鼓1和扫描单元3开在左右侧板61和62上的逸出孔a，b，c，d，并且比第二开口65(65a至65d)大，以致于支撑在定位板63上。

在此实施例中，不控制左右侧板61和62的加工程序，并且通过控制定位板63的组件来尽力解决加工条件的问题。

即，按照施压的顺序成对地控制定位板63并成对地输入到生产中。据此，第一开口64和第二开口65的位置不受加工条件的影响，并且减小定位关系的差异。这导致确保每个感光鼓1的平行度以及扫描单元3和感光鼓1之间的精确位置关系。

与第一实施例相同，可以通过对第一开口64和第二开口65剃边获得切割面，这能够增强定位部分的强度并减轻施压模具的负荷。

另外，在本实施例中，增加了定位板63并提高了组件的成本，但可以很容易地储存组件，因为待储存的组件很小并且形状简单。此外，定位板63的简单形状在施压过程中有效地增大，即，使得能够利用高生产率的转印和累进压模方式执行施压操作。

Claims (18)

1.一种成象装置，包括：

多个承象元件；

多个图象写入装置，用于把图象写到每个所述承象元件上；

一个用于支撑所述多个承象元件和所述多个图象写入装置的框架，所述框架具有多个支持每个所述承象元件的两端的第一支撑部分，多个支持每个所述图象写入装置的两端的第二支撑部分，以及多个支持每个所述图象写入装置的背面部分的第三支撑部分。

2.如权利要求1所述的成象装置，其特征在于所述第一支撑部分是设置在框架上的槽口的一端。

3.如权利要求1所述的成象装置，其特征在于所述第二支撑部分是设置在框架上的槽口的一端。

4.如权利要求1所述的成象装置，其特征在于所述第三支撑部分是设置在框架上的槽口的一端。

5.如权利要求2所述的成象装置，其特征在于所述框架在具有所述第一支撑部分的槽口的位置处弯曲。

6.如权利要求1所述的成象装置，还包括第一施压装置，用于将所述承象元件定位到所述第一支撑部分。

7.如权利要求1所述的成象装置，还包括第二施压装置，用于将所述图象写入装置定位到所述第二支撑部分。

8.如权利要求1所述的成象装置，还包括第三施压装置，用于将所述图象写入装置定位到所述第三支撑部分。

9.如权利要求1所述的成象装置，其特征在于所述承象元件在其两端支持一个轴承，并且所述第一支撑部分通过所述轴承支撑所述承象元件。

10.如权利要求1所述的成象装置，其特征在于所述承象元件对于所述第一支撑部分可拆除。

11.如权利要求1所述的成象装置，还包括一个对于所述框架可拆除的单元，所述承象元件是所述单元的一个组件。

12.如权利要求11所述的成象装置，其特征在于所述单元支撑所述承象元件的两端，并且所述第一支撑部分支撑所述单元的承象元件支撑部分。

13.如权利要求11所述的成象装置，其特征在于所述单元还包括用于对所述承象元件充电的充电装置和用于对形成在所述承象元件上的静电潜象显影的显影装置。

14.如权利要求13所述的成象装置，其特征在于所述单元还包括用于清洁所述承象元件的清洁装置。

15.如权利要求1所述的成象装置，其特征在于所述图象写入装置响应于图象信号发射激光，并且所述第三支撑部分支撑所述图象写入装置的罩壳。

16.如权利要求1所述的成象装置，其特征在于所述框架由加压的金属板构成。

17.如权利要求16所述的成象装置，其特征在于形成在金属板上的所述第一和第二支撑部分的毛边在所述承象元件的一端向装置内伸出，并且形成在金属板上的所述第一和第二支撑部分的毛边在另一端向装置外伸出。

18.如权利要求1所述的成象装置，其特征在于所述框架具有两个侧板，对其分别安装形成有所述第一和第二支撑部分的板。

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