顯影單元和顯影方法
2023-06-14 15:17:01 2
專利名稱：顯影單元和顯影方法
技術領域：
本發明是關於彩色光電成像裝置，詳言之，本發明是關於以單行程顯影可提供多色成像的彩色光電成像裝置的顯影單元和顯影方法。
大部分電腦系統(特別是小的或「個人」電腦系統)在資訊顯示方面幾乎都採用彩色，個人電腦的彩色使用的增加反映了低價彩色顯示器及較快的微處理器。但在紙張、塑膠(料)或其它材料上提供列印彩色輸出的技術卻跟不上彩色資訊顯示的技術。目前，彩色輸出不是品質不佳便是太貴。此傳統彩色輸出技術的例子包含噴墨列印(不論使用液態或固態墨)及彩色光電成像列印的一些不同措施。噴墨列印相當便宜，至少在使用液態墨時是如此，但難以得到高品質輸出。
彩色光電成像列印昂貴且緩慢。例如，多行程彩色光電成像列印是多個光導體曝光和多個顯影過程用以在紙面上產生多色影像的方法。本質上，傳統多行程彩色光電成像列印由使用不同顏色的多個單色光電成像列印過程組成。傳統單色(黑白)光電成像列印藉由使用雷射或相當的高強度光源使光導體曝光，在光導體的光學活性表面上成像。曝光前，電荷均勻分布在光導體表面上，曝光後，對應於要列印的曝光影像的電荷圖型存在於光導體表面上。對應於光導體表面上的電荷圖型的潛像由顯影劑轉換成實際影像，顯影劑使帶電的碳粉粒子附在光導體上的電荷圖型。碳粉影像使用靜電轉寫處理轉寫於紙張，然後將碳粉影像固定在紙張上。多行程彩色雷射印表機或其它類似電成像裝置中，此列印過程重複數次。
圖1顯示傳統多行程彩色光電成像裝置，為了討論方便而假設為雷射印表機。圖1的多行程雷射印表機包含感光鼓10、在感光鼓10的表面上產生均勻電荷分布的布電器14、以光學影像使感光鼓表面曝光的雷射(鐳射)束掃描單元16、含有使潛像顯影的多個單色顯影單元22、24、26、28的顯影裝置20、施加轉寫電場的轉寫布電器30、將影像固定在諸如紙張的記錄介質32上的定著器40。感光鼓10通常是稱為光導體的光學活性材料12所覆蓋的金屬圓柱。光導體通常在黑暗中高度絕緣，而在照射下高度導電。因此，光導體12可在黑暗中於表面上保持電荷，但光導體表面上的電荷在照射時放電。
操作中，均勻電荷在多行程列印過程的每一行程開始施於光導體12的表面。以布電器14完成光導體表面的布電，通常使用電暈充電或類似技術以提供電荷給光導體12的表面。布電作業後，光導體12在表面上有對應於±600～800V電壓的均勻電荷分布。當光導體12被雷射束掃描單元16曝光時，依據控制器(未顯示)所產生的影像調變圖型，掃描單元16所發出的雷射束18照射光導體12的特定區域。雷射束18所照射的光導體12的部分上的電壓放電到大約0～±150V。
在光導體12的表面上連續形成連續單色影像而達成多行程彩色雷射列印，因而當所有單色影像在光導體12上結合時，結合的影像提供可接受的彩色影像。典型多行程彩色光電成像列印策略使用四個顯影行程，每一連續行程將不同光學影像施於對應於不同單色影像成份的光導體。以具有對於該影像單色部分的適當顏色碳粉的顯影劑將每一連續影像顯影。為進行此策略，須提供如圖1的四個不同顯影單元22-28，在四個行程的每一行程施加不同顏色的碳粉。因此，分別對應於黃(Y)碳粉、紫紅(M)碳粉、青藍(C)碳粉、黑(K)碳粉的四個顯影單元22-28供給圖1的印表機。因此，再生的影像由變化濃度的多個顏色組成以達成各種灰度。
圖1的多色列印過程的第一行程中，雷射束掃描單元16以調變的雷射束18使光導體表面曝光，產生對應於要列印的影像的第一單色成份的第一潛像成份。在光導體12以第一潛像成份曝光後，使用第一顯影單元22使圖型影像的第一成份顯影，如下述，對光導體表面提供第一顏色的碳粉。在要列印的彩色影像的第一單色成份給光導體表面後，進行第二行程以提供要列印的彩色影像的第二單色成份。將光導體12布電以提供新的均勻電荷分布。然後雷射束掃描單元16在光導體表面上掃描雷射束18，以第二潛像成份使光導體12曝光。第二顯影單元24施加第二顏色的碳粉，而以對應於第二潛像成份的圖型附在光導體12並重疊一碳粉影像。使用第三和第四顯影單元26和28，分別對影像的第三和第四成份重複此過程，在光導體上提供四個不同的重疊單色碳粉影像。然後四色碳粉影像在轉寫布電器30轉寫於諸如紙張的記錄介質32的表面，碳粉影像在定著器40定著於記錄介質32。為完成定著，記錄介質32通過組成定著器40的加熱滾筒42與加壓滾筒44之間。諸如滷燈的加熱器設在加熱滾筒42，配合加壓滾筒44所施加的壓力，將滾筒表面加熱到至少足以軟化顯影劑的預定高溫。此二滾筒之間的高溫和壓力令碳粉熔化並定著於記錄介質32，藉以在記錄介質上形成彩色影像。
對於圖1的四行程彩色雷射印表機，需要四個顯影過程以成像。因圖1的印表機大致需要四個完整且獨立列印過程以成像，故圖1的印表機約為傳統單色雷射印表機的四倍慢。如此，圖1印表機的彩色成像速率太低。
圖2是顯示另一傳統彩色光電成像裝置的示意圖。圖2的串列彩色光電成像裝置類似圖1的裝置，列印的彩色影像在重複的不同單色列印過程中建立。但對圖2的裝置，在四個不同鼓10上進行四個不同列印處理，四個鼓有相關的布電器14、雷射束掃描單元16、承載四個不同色碳粉的四個顯影劑22、24、26、28、四個轉寫布電器30。圖2裝置的操作與圖1裝置類似，主要差異是潛像的每一成份由圖2裝置的專用雷射束掃描單元形成於不同感光鼓上。形成第一彩色影像從第一感光鼓10再轉寫到記錄介質32，然後第二、第三、第四彩色影像依序從第二、第三、第四感光鼓轉寫。如所示，圖2結構可採納記錄介質32的線性運送路徑，使得影像的彩色成份可在單一運送操作轉寫到記錄介質32。其後，定著器40在記錄介質32上固定所得的四成份影像。圖2裝置的優點是其再生速率遠高於圖1裝置，這是由於四個顯影過程可同時進行。但圖2的串列彩色光電成像裝置仍有不利特性。圖2裝置雖優於圖1裝置，但因需將四個鼓在四個連續碳粉轉寫操作對正記錄介質，故在轉寫於紙張或其它記錄介質的連續影像之間難以得到滿意的定位。更重要的是，因須提供多個完整列印站，故圖2裝置太大且昂貴。
另一彩色光電成像裝置示於圖3。所示的彩色雷射印表機使用單行程列印操作提供四色成份，圖3的雷射印表機包含具有四個列印站的感光鼓10，各站包含布電器50-56、雷射束掃描單元58-64、顯影器66-72，皆環繞感光鼓圓周。在第一列印站，感光鼓10被布電器50充電到起始均勻電壓，感光鼓依據影像第一成份而曝光以提供第一潛像成份，第一潛像成份被顯影器66顯影而在感光鼓表面上產生第一碳粉圖型。第二列印站使用第二布電器52重複此過程，在感光鼓10的表面上(包含第一碳粉影像所覆蓋的部分)再生均勻電荷分布。第二碳粉影像產生在鼓表面上並重疊第一碳粉影像。當鼓旋轉通過第三和第四顯影站時，第三和第四色影像成份產生在感光鼓10的表面上。然後四色碳粉影像由轉寫布電器30轉寫於記錄介質32，四色影像在定著器40定著於記錄介質32。
圖3的單行程彩色印表機以高於圖1的多行程設計的速度提供彩色輸出。但實際上，因為需要嚴格對正精確度以達成在連續列印站所產生的影像的定位，故圖3裝置難以達成所需影像定位。為了對圖3設計的不同影像成份得到可接受的定位，須排列四個雷射束掃描單元58-64，使得雷射束描出平行於鼓圓柱軸的鼓表面上的線。因為此對正須在三推桿空間精確定位五個物體，故很難達成可接受的對正，因而圖3裝置不適於量產。因雷射通常使用高速旋轉多面鏡來掃描，而每一鏡面獨立旋轉，故對正四雷射束路徑的困難度提高。因此從鏡面反射到鼓表面的雷射束所追溯的長路徑放大鏡面位置的小變化。
圖3裝置的另一難題是體積大。感光鼓10必須夠大，使得四個列印站和轉寫布電器30可設在周邊。因此，難以令圖3裝置小到足以配合家庭及小辦公室作業環境。參見美國專利5541722和5557394號，修改圖3設計而將做為曝光單元的發光二極體陣列設在透明感光鼓內。此修改雖減小尺寸，但需使用成本及性能皆不宜的透明鼓。此外，因為此二專利未降低顯影單元所需的空間(通常遠大於曝光單元)，故可行性有限。
因此要提供光電成像裝置的增進組態，但高性能低成本光電成像系統的不同考量要提供較輕巧及較高性能的顯影器，考慮圖4的之用於一些光電成像處理的傳統顯影單元。圖4的顯影單元包括導電滾筒，將由磁性載珠和塑膠(料)或其它碳粉的混合物所組成的顯影劑送到承載潛像的感光鼓表面。顯影單元包含滾筒、攪拌器或其它機構以攪動顯影劑。攪動的顯影劑附在滾筒表面，使用刮刀令預定厚度的顯影劑留在滾筒上。當滾筒對感光鼓反向轉動時，碳粉摩擦生電，碳粉和載珠藉由滾筒從顯影單元內的容器送到鄰近感光鼓的位置。來自DC電源和或AC電源的顯影偏壓施於感光鼓與顯影單元之間，形成將顯影劑從滾筒送到感光鼓的電場。
圖4顯示傳統顯影單元結構，其中摩擦生電葉片80和進給滾筒82鄰接外殼86內的顯影滾筒84。摩擦生電葉片80由彈簧機構抵住顯影滾筒84的表面。攪拌器88設在載珠和碳粉90的顯影劑混合物的容器內。顯影時，碳粉90被攪拌器88攪動，再散布在進給滾筒82的表面上。接著，進給滾筒82的表面上的碳粉90由進給滾筒送到顯影滾筒84的表面。同時，摩擦生電葉片80與顯影滾筒84之間的強大剪力令碳粉90摩擦生電。隨後，碳粉90由上述靜電機構選擇性轉移到感光鼓10的表面，藉以達成顯影。
上述傳統顯影單元中，有如下問題摩擦生電葉片80與顯影滾筒84之間的摩擦力所造成的負載大，該負載的波動劇烈，導致碳粉90的充電變化。
摩擦生電葉片80與顯影滾筒84之間的壓碾區小，令碳粉的摩擦生電更不穩定。
碳粉粒子被摩擦生電葉片80與顯影滾筒84之間的強剪力壓碎，導致霧翳效應並降低影像品質。
儲存碳粉的容器與其它顯影機構分離。顯影單元組態複雜，導致空間浪費及不能用的及殘餘碳粉留在顯影單元。
因此，顯影單元要有較小體積、增進整合及改善性能，以產生高性能、易制的彩色光電成像列印裝置。
本發明的目的是提供具有增進性能的簡單且精巧的顯影單元。
本發明另一目的是提供具有相當低內部負載並可平滑且穩定將顯影單元內含物充電的顯影單元。
本發明一目的是提供對碳粉不會施加不當剪力並供應充足無損的碳粉以產生高品質影像的顯影方法。
本發明較佳實施例在顯影單元內提供輸送裝置，例如網目皮帶，以移動顯影單元內的碳粉。對於此種實施例，令該皮帶或其它輸送皮帶在對立摩擦板之間運載碳粉，可達成碳粉充電。
本發明的一觀點提供可用於光電成像的顯影單元，具有封閉顯影單元的元件的外殼，外殼有碳粉可通過的開口。第一和第二滾筒設在外殼，皮帶延伸在第一和第二滾筒上，使得皮帶環繞第一和第二滾筒，以回應第一和第二滾筒的轉動。皮帶可在表面上輸送碳粉。充電裝置鄰近至少一部分的皮帶，充電裝置將電荷賦予經過其旁的皮帶上的碳粉，輸出裝置將碳粉從皮帶表面送到外殼開口。
下面結合附圖列舉本發明較佳實施例進一步詳細闡述本發明，以使本技術領域的人士可以了解本發明上述和其它目標、特性、優點。
圖1是顯示傳統多行程彩色光電成像裝置的示意圖；圖2是顯示傳統串列彩色光電成像裝置的示意圖；圖3是顯示傳統單行程彩色光電成像裝置的示意圖；圖4顯示可用於圖1～3的光電成像裝置的傳統顯影單元；圖5顯示本發明的彩色光電成像裝置；圖6顯示用於儲存要用來調變曝光機構的資料的線存儲器之一；圖7顯示本發明的另一彩色光電成像裝置；
圖8～10顯示本發明的顯影單元的不同實施例。
較佳實施例詳述本發明提供在單行程使用精簡組態產生彩色複印輸出的光電成像裝置。一方面，本發明提供沿著至少部分路徑具有平面的光導體的光電成像系統。定位光電成像系統的相關雷射束掃描單元或其它曝光單元，使得來自各曝光單元的光垂直於光導體平面定位所有曝光單元而使其光輸出入射於光導體平面部，曝光單元的對正只需調整該單元而使輸出束彼此平行。此對正問題遠比圖3的單行程系簡單。對正圖3的系統時，須在三度(維)空間精確選擇四個雷射束掃描單元所描出的四個相異平面，並相對於圓柱表面定位該四個平面。對正本發明的光電成像系統只需定位四個曝光機構，使其輸出光束在光導體平面部的表面上描出平行線。本發明的系統對正如同解決二維問題，而圖3的裝置對正需要較難三維問題的解答。熟悉光學和光學系統對正者會認知令本發明較佳實施例的四個以上的曝光束描出平行光學路徑遠比對正圖3系統簡單。此外，此較佳實施例的穩定性遠大於如圖3裝置的傳統系統。因此，預期本發明較佳實施例不僅便宜，而且有較佳耐用性。
本發明的數個其它觀點配合輸出平行束的曝光單元達成具有平面的光導體。其中一觀點是使用較小顯影單元。圖3的系統中，顯影單元因其設計之故而體積大。因此，難以修改圖3裝置的感光鼓以提供可成像的平面；對顯影單元提供較有效且精簡的設計，本發明較佳實施例將平面組態用於光導體和列印引擎的其它組件。簡言之，本發明較佳實施例對顯影單元內的碳粉提供內部輸送用的網目皮帶，可使用不同組態的顯影單元。使用此碳粉輸送機構也可選擇顯影單元形狀以使整個系統的整合最佳化。相較於較傳統的多成份顯影劑，使用單成份顯影劑可使顯影單元更精簡。若顯影劑只有碳粉而無載珠，則可更有效使用顯影劑容器，容許容器較小，因此容許顯影單元較小。
使用光導體列印平面的本發明另一觀點是使用高度集積的曝光單元。曝光單元可包含四個多面鏡，配合安裝鏡面且用來轉動鏡面的軸。四個多面鏡形成自一片塑膠。因此，當四雷射被此組態的曝光單元掃描時，四掃描束幾乎不需對正便描出四平行平面。另一組態中，曝光單元可包含安裝四個LED陣列的堅硬框架。對正LED陣列，使得LED陣列光學輸出沿著平行平面延伸。本發明的這些及其它組態的曝光單元有助於本發明較佳實施例的列印引擎的平面組態。此外，這些曝光單元易於製造並與系統整合而使整個光電成像系統的製造便宜。
參照較佳實施例和附圖來討論本發明的這些和其它觀點。本發明用許多市面上銷售的元件。此處不詳述這些元件，而更強調本光電成像裝置的特性。下文詳述四色雷射印表機，但本發明的原理可用於其它光電成像系統。例如，根據分成存入不同存儲器的不同色成份的掃描影像的彩色複印機可用於本發明。此外，本發明不限於四色。本發明的實施例以簡單修改便可加入(或減少)列印站。
圖5顯示本發明的彩色光電成像裝置。如所示，彩色光電成像裝置包括撓性光導體100，繞著包含第一滾筒102和第二滾筒104的滾筒組延伸成無端環帶。滾筒102、104分開充分距離，界定在光導體100的一側的平面大到足以容許各種列印站沿著列印平面，在滾筒之間於光導體反面上設置張力板可保持列印平面的穩定性。置於滾筒102、104上的一個以上的限制銷保持光導體100的橫向位置，防止轉動時光導體100的橫向移動。所示實施例中，驅動滾動以在向下方向連續平移光導體。平移方向界定四列印站的元件次序。列印站包含位於每一列印站的第一元件的布電器106-112。四顯影單元114-120位於布電器106-112之間。四雷射束掃描器供給四列印站，由半導體雷射122-128形成，發射雷射束130-136通過布電器106-112與對應顯影單元114-120之間的間隙併到達撓性感光體100的列印平面。此光電成像系統也包含傳統轉寫布電器138和傳統定著器140，定著器140包含加熱滾筒142和加壓滾筒144。布電器、雷射束掃描器、顯影單元組成四個不同列印站，沿著轉向依序提供黃(Y)、紫紅(M)、青藍(C)、黑(K)碳粉影像成份給光導體。
根據本發明較佳實施例，撓性光導體100包括鍍上有機光導體的帶形撓性基底。皮帶基底通常高度導電，可由金屬網或鍍以金屬膜的塑膠組成，因而基底可做為光導體的接地平面。當皮帶基底由塑膠形成時，可選擇導電塑膠，只要其提供所需撓性。皮帶導電基底鍍上諸如非晶半導體或有機光導體的光導材料。因為有機光導體較富撓性且已長期使用故較佳。光導體最好大致絕緣，因而在光導體表面的電荷仍留在表面上足夠時間以通過列印站，只要光導體保持在黑暗中。施加雷射束122-128的波長和強度的光時，光導體要立刻放電。有機光導體可購自伊士曼柯達公司和三菱化學公司。當然，可使用具有類似撓性和光導性的其它光導體。
每一雷射束掃描器配合一多面鏡及用於雷射印表機內的半導體雷射的已知聚焦和準直光學裝置。軸158通過多面鏡150-156的對正的中心軸，被馬達160驅動而轉動多面鏡。若需要較高速，則軸可在光電成像領域熟知的空氣軸承上轉動。多面鏡150-156可各自有方形剖面，整個組合可由一片塑膠形成。最簡單的措施是鏡組合可由具有均勻方形剖面的矩形稜鏡塑膠塊形成，而在鏡面之間界定軸部。然後以鋁噴射塗覆鏡面而使其有反射性。所得鏡組合有四個多面鏡。實際上，鏡組合可由塑膠射出成型而形成，接著鏡面鍍上諸如鋁的金屬膜。此成型過程能以充分精確度達成，確保鏡面在所需公差內對正且平行。
由於相對於光導體列印適當對正鏡組合，再進行各半導體雷射122-128的相當簡單的聚焦和對正操作，可達成對正，故使用固定鏡組合或曝光單元有助於圖5光電成像系統的對正。因此，當發自雷射束掃描器的四平行雷射束130-136的陣列以高精確度被旋轉多面鏡150-156反射時，可在光導體100的移動方向的垂直方向掃描光導體100的表面。
如背景技藝所述，每一雷射122-128接到調變電路，以分別產生黃、紫紅、青藍、黑影像成份所需的資訊來調變雷射。市面上的彩色雷射印表機的調變設計足以用於本系統，所以不另加說明。另一方向，對已知調變設計的某些修改有助於圖5系統的組合和對正。根據光導體100的運送速度在各個調變圖型之間變化時序，得到黃、紫紅、青藍、黑影像成份之間的垂直定位。本發明較佳實施例中，連續色影像成份之間的延遲在製造時燒入非揮發性存儲器(EPROM、EEPROM或快閃記憶體)，因而對每一印表機可憑實驗判定位。因此，達成系統的起始對正，然後測試以判定連續色影像成份之間的對正。此測試可由列印測試圖型而達成。相對延遲的調整使連續色影像成份之間的定位最佳化，然後最佳化的延遲存入非揮發性存儲器。藉由此策略，在所有四色影像成份之間達成半圖素(半點)的精確度。
能以類似方式使水平定位最佳化。用來產生調變信號以驅動每一雷射122-128的資料存入對應於每一雷射的線存儲器。四個不同線存儲器供給各個雷射和要產生的影像成份，每一線存儲器如圖6，具有預移位暫存器170、線存儲暫存器172、後移位暫存器174。不論調變資料是存入移位暫存器的單元資料或是存入移位暫存器陣列的資料字，圖6的線存儲器皆適宜。使用所示的暫存器陣列，所需調變資料可在存儲器右移或左移，令調變信號相對於其它線存儲器前進或延遲。因此可調整各色影像分量的每一水平線的前進或延遲，在所有彩色影像成份之間得到較佳水平定位。本發明較佳實施例中，在製造時調整每一線存儲器的相對前進和延遲並存入非揮發性存儲器，以半圖素精確度在不同色影像成份之間得到水平定位。
本發明的圖5彩色光電成像裝置的成像操作進行如下。首先，滾筒102和104轉動以移動撓性光導體100，然後第一布電器106將-600～-800V電壓施於光導體100的列印平面前緣部(在此實施例為-700V)。當光導體100的均勻帶電錶面通過第一布電器106與第一顯影單元114之間的間隙時，以第一色影像成份的資訊調變的第一雷射束130撞擊光導體100的帶電區，根據對應要列印的影像的資訊使光導體100放電。此時，對應於潛像空白部(碳粉不附著)的光導體上的電壓約為-700V，而對應於非空白部(碳粉附著)的光導體上的電壓在±150與0V之間。隨後，當承載第一潛像的帶電區經過第一顯影單元114時，含有黃碳粉的顯影劑由第一顯影單元114送到承載潛像的光導體100的帶電錶面，藉以使黃影像成份顯影。接著，紫紅顯影劑、青藍顯影劑、黑顯影劑影像施光導體表面，每一顏色依序使用如黃色的一連串布電、放電、顯影作業，使得四色碳粉影像形成於光導體100的列印平面上。記錄介質162(通常是紙張)送到滾筒104與轉寫布電器138之間的空間。光導體100的表面上的Y、M、C、K碳粉影像藉由轉寫布電器138產生在光導體與記錄介質之間的電場插頁是轉寫到記錄介質162。然後，碳粉影像被定著器140所提供的高溫和高壓定著，將四色碳粉影像固定於記錄介質162上，通常在位於遠離列印平面的光導體100一部分上的清潔站164，光導體放電並清除殘餘碳粉或其它殘渣。此清潔站也可包含在光導體輸送時保持適當張力的張力單元。
圖5的本發明的實施例中，使用具有由多面鏡所掃描的半導體雷射掃描器。但也可使用諸如發光二極體(LED)的其它光源或液晶裝置(LCD)所調變的光源。圖7顯示本發明第二實施例的彩色光電成像裝置，其中以獨立控制的LED陣列或LCD所調變的光源80-186取代第一實施例的雷射束掃描器。在此情形，可省略圖5的半導體雷射122-128、多面鏡50-156和相關光學裝置。因此，相較於第一實施例的光電成像裝置，第二實施例的裝置其體積較小且製造成本較低，亦可令顯影單元較大以提供額外碳粉容量。光源180-186裝在單一堅硬框架，而保持彼此固定的關係。最好LED陣列使用橫越的圓柱形光學裝置(例如纖維透鏡)而成像於光導體100的列印平面。使用LCD調變時會需要其它光學裝置，取決於光源性性質。光源180-186可裝在堅硬框架，因而陣列的光學輸出在垂直於光導體列印平面的方向沿著平行平面傳播。如此，比起圖3的傳統系統，光源180-186呈對正簡化。
如上述，使用小的顯影單元有助於圖5和圖7的光電成像系統組態。依據本發明的不同觀點，提供此種小的顯影單元。本發明較佳實施例的顯影單元雖用於圖5和圖7的系統，但本發明的顯影單元亦可用於這些和其它光電成像系統的其它組態。圖8顯示本發明的實施例的顯影單元，包含第一滾筒200、第二滾筒202、輸送裝置204(通常是網目或類似材料)、在輸送裝置的摩擦區208附近的摩擦裝置206、在容器內的碳粉210、顯影滾筒212、厚度控制葉片214。圖8顯影單元設在外殼216內。所示的輸送裝置204是伸展在第一滾筒200與第二滾筒202之間的網目皮帶，其中皮帶的網目開口大到碳粉容易通過皮帶表面上的開口。第一滾筒200在操作時接到馬達，做為輸送裝置204的驅動滾筒，並做為將帶電碳粉送到顯影滾筒212的表面的進給滾筒。第二滾筒202用以拉伸輸送裝置204。
在碳粉到達顯影滾筒前，輸送裝置204所承載的碳粉210進入並通過摩擦裝置206。摩擦裝置206包含夾住輸送裝置204的二個板，當碳粉210通過摩擦裝置206的板之間時充電。一些實施例中，板為金屬，接到例如約-300至-700V之間的偏壓VB。布電板由諸如合成纖維、紙、丙烯酸樹脂等的介電材料形成。在此情形，無偏壓施於摩擦裝置，只由摩擦生電供應電荷。
圖8的顯影單元的要點是摩擦裝置206的布電板在大的寬度和長度上正對輸送裝置204。這容許高度摩擦生電，同時將相當輕且恆定的負載施於輸送裝置。帶電碳粉210送到第一滾筒200，再從輸送裝置204送到顯影滾筒212的表面。厚度控制葉片214施壓於顯影滾筒212，控制承載於顯影滾筒212上的碳粉層厚度。在顯影滾筒212的表面上，厚度控制葉片214所控制的碳粉層厚度在10至100微米之間。顯影滾筒212經由窗222正對光導體220，可控制窗以選擇性將碳粉210射至光導體220。
提供輸送裝置204以將碳粉移經顯影單元容許圖8的顯影單元較小，且/或形狀異於傳統顯影單元。輸送單元204也容許圖8顯影單元不需攪動機構。此外，輸送機構容許單成份顯影劑(亦即碳粉而無載珠)用於顯影單元，容許顯影單元較小。本發明較佳實施例中，輸送裝置是由導電材料形成的網目皮帶。每一碳粉粒子的直徑為幾微米至幾十微米。輸送裝置204的網目容許碳粉粒子穿過，網目開口最好是幾十至幾百微米。
圖9顯示本發明另一實施例的顯影單元，大致類似圖8，除了使用不同組態的摩擦裝置取代圖8的摩擦裝置206和第二滾筒202。圖9實施例中，第一滾筒200驅動輸送裝置204，摩擦裝置包含圓筒230和半球形殼232，輸送裝置204在圓筒230與半球形殼232之間運轉。摩擦裝置拉伸輸送裝置204以在輸送裝置上保持適當張力，也將碳粉摩擦生電。當輸送裝置204移動時，圓筒230轉動，因而輸送裝置204所承載的碳粉被半球形殼232摩擦生電。使用圖9的顯影作業其它方面與圖8第一實施例相同，所以不重複說明。
圖10顯示本發明的顯影單元的另一變化，結構與圖8大致相同，除了軟滾筒240加在第一滾筒200與顯影滾筒212之間。軟滾筒240的表面可由聚酯或具有約0.5-2.0毫米的細毛的其它纖維組成。碳粉暫時存入軟滾筒上的細毛內，確保碳粉大致恆定供應到顯影滾筒212。碳粉210被輸送裝置204承載，被摩擦裝置206摩擦生電。接著，帶電碳粉210送到第一滾筒200和軟滾筒240。帶電碳粉從軟滾筒240饋至顯影滾筒212的表面，再經由窗222供至光導體220。
圖8～10的顯影單元的第一實施例中，摩擦裝置的接觸面積大，無端環帶轉動時用來承載碳粉。所以，碳粉承載作業平順，顯影單元負載穩定，顯影裝置功率消耗降低。再者，顯影裝置的驅動負載降低會減小顯影單元的尺寸和重量，製造成本也減小。此外，由於施於碳粉粒子的力降低，不易破壞碳粉粒子，因而增進影像品質。
以上是通過一些較佳實施例來描述本發明的各種觀點。熟悉此道者了解可對較佳實施例做修改和變化而仍符合本發明的基本精神。因此，本發明的範疇並不限於所述實施例。
權利要求
1.一種顯影單元，其特徵在於包括封閉顯影單元的元件的外殼，外殼有碳粉可通過的開口；在外殼中的第一和第二滾筒；延伸在第一和第二滾筒上的皮帶，皮帶環繞第一和第二滾筒以回應第一和第二滾筒的轉動，皮帶可輸送皮帶表面上的碳粉；鄰近至少一部分皮帶的充電裝置，充電裝置將電荷賦予經過充電裝置旁的皮帶上的碳粉；將碳粉從皮帶表面送到外殼開口的輸出裝置。
2.如權利要求1所述的顯影單元，其特徵在於所述輸出裝置包括顯影滾筒，以接收皮帶所傳送的碳粉並將碳粉供至外殼開口。
3.如權利要求2所述的顯影單元，其特徵在於所述皮帶包括形成於皮帶表面上的開口。
4.如權利要求3所述的顯影單元，其特徵在於所述皮帶另包括具有第一平均直徑的碳粉粒子，其中開口的平均直徑大於第一平均直徑。
5.如權利要求1所述的顯影單元，其特徵在於所述充電裝置由摩擦生電將碳粉充電。
6.如權利要求3所述的顯影單元，其特徵在於所述充電裝置包括一對摩擦板。
7.如權利要求6所述的顯影單元，其特徵在於所述摩擦板為金屬。
8.如權利要求6所述的顯影單元，其特徵在於所述摩擦板接到偏壓電位。
9.如權利要求6所述的顯影單元，其特徵在於摩擦板不導電。
10.如權利要求2所述的顯影單元，其特徵在於另包括位於皮帶與顯影滾筒之間的軟滾筒，軟滾筒在表面上有可儲存碳粉的細毛。
11.如權利要求1所述的顯影單元，其特徵在於充電裝置包含藉由皮帶而脫離第二滾筒的彎曲板，彎曲板配合第二滾筒作用以將皮帶上的通過第二滾筒與彎曲板之間的碳粉充電。
12.如權利要求11所述的顯影單元，其特徵在於所述彎曲板是半球形殼。
13.如權利要求11所述的顯影單元，其特徵在於輸出裝置包括顯影滾筒，以接收皮帶所傳送的碳粉並將碳粉供至外殼開口。
14.如權利要求11所述的顯影單元，其特徵在於皮帶包括網目，使得開口形成於皮帶表面上。
15.如權利要求14所述的顯影單元，其特徵在於另包括具有第一平均直徑的碳粉粒子，其中開口的平均直徑大於第一平均直徑。
16.如權利要求11所述的顯影單元，其特徵在於充電裝置由摩擦生電將碳粉充電。
17.如權利要求11所述的顯影單元，其特徵在於第二滾筒和彎曲板為金屬。
18.如權利要求17所述的顯影單元，其特徵在於第二滾筒和彎曲板接到偏壓電位。
19.如權利要求12所述的顯影單元，其特徵在於彎曲板不導電。
20.如權利要求13所述的顯影單元，其特徵在於另包括位於皮帶與顯影滾筒之間的軟滾筒，軟滾筒在表面上有可儲存碳粉的細毛。
21.一種用於光電成像處理的顯影方法，其特徵在於該方法包括驅動包含皮帶的輸送系統，皮帶表面承載碳粉粒子；使皮帶上的碳粉粒子通過對立摩擦板而令碳粉粒子充電；將帶電碳粉粒子送到顯影表面；將帶電碳粉從顯影表面轉移到光導體表面。
22.如權利要求21所述的方法，其特徵在於皮帶被一組滾筒驅動並在該項滾筒上拉伸。
23.如權利要求21所述的方法，其特徵在於皮帶具有網目表面，其開口大於碳粉粒子平均尺寸。
全文摘要
一種顯影單元和顯影方法,顯影單元包含外殼,封閉拉伸於第一和第二滾筒的網目皮帶。皮帶通過可將承載於網目皮帶上的碳粉粒子摩擦生電的一對摩擦板之間。充電發生在整個網目皮帶和摩擦板的大寬度上。碳粉在網目皮帶表面上送到顯影滾筒,再將碳粉送到光導體表面。此顯影單元組態降低配合摩擦間電作業的負載,皮帶輸送系統減小顯影單元體積。
文檔編號G03G15/08GK1218206SQ9712164
公開日1999年6月2日 申請日期1997年11月20日 優先權日1997年11月20日
發明者王渤渤, 平岡佑二 申請人:新採國際股份有限公司