一種成象設備的製作方法
2023-07-23 12:19:21
專利名稱：一種成象設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種成象設備，例如一臺通過掃描一個載象元件而根據圖象信號輸出一幅圖象的雷射印表機或光電二極體印表機。
在此之前，一種利用電照相類型技術的成象設備如數字型複印機和雷射印表機從一臺主機，例如從一臺計算機、一個工作站或其它外部信息處理設備處收到與列印有關的命令(列印指令、列印控制信號或類似信號)和經編碼的字符和圖象信息，由一個格式器將編碼信息轉變為像素信息。當執行轉換時，如包含濃度信息的照片的圖象信息要經過一種圖象處理，例如色調矩陣處理，並被轉換成二進位。
隨後，電照相的機械部分根據圖象信息執行列印。該機械部分包括一個電照相感光件、一個充電滾筒、一個顯影機構和一個清潔器或類似物。該電照相感光件包括一個由鋁、鎳或類似材料製成的滾筒形基礎元件和一層由OPC、非晶Se、非晶Si或類似材料構成的、覆蓋在基礎元件之上的感光層。
在工作中，充電滾筒對感光件(感光滾筒)的表面均勻充電。隨後，圖象信號通過一個雷射掃描器對感光滾筒表面進行光柵式掃描。該雷射掃描器(使用的是多邊形掃描器)通過開-關半導體雷射束掃描感光滾筒，通過一個光學系統和一個摺疊式反射鏡在感光滾筒表面形成一幅光點圖象。於是，在感光滾筒上形成一幅靜電潛象。一個顯影機構利用調色劑經過跳變顯影過程、雙份顯影劑顯影過程或FEED顯影過程將靜電潛象顯示出來(顯象)。在數字型成象設備中，很多情況下圖象部分的曝光和反轉顯影合二為一。具體地說，圖象部分的曝光過程形成上述潛象，其中圖象部分上的電荷由雷射去除(投影)。反轉顯影過程完成顯影，其中調色劑沉積在無電荷部分。
通過顯影過程而成型於感光滾筒上的顯影圖象被轉印到轉印材料上。轉印材料(可以是紙張或類似物)放在一個送紙盒中，當主機輸出列印信號時，搓紙輥將紙逐張地取出。對轉印材料由同步輥與圖象信號同步地輸送，於是，顯影圖象被轉印滾筒準確地轉印。轉印滾筒包括一個低硬度的導電彈性件，該轉印滾筒與感光滾筒之間形成一道縫隙。所述縫隙咬入轉印材料，在該縫隙間施加一個偏電場。於是，顯影圖象從感光滾筒被靜電轉印到轉印材料表面。
表面載有未定影的顯影圖象的轉印材料被送入一個定影機構(顯影圖象在其中被定形)中並被排紙輥排到一個排紙盤上。另一方面，殘留在感光滾筒上而沒有被轉印到轉印材料上的調色劑被一個清潔器的清理刀片去除。
至於在上述成象設備中的控制問題是這樣解決的，由一個曝光控制機構來控制雷射在雷射掃描器中的發射強度和發射功率。一個高壓控制機構控制對充電滾筒、顯影機構和轉印滾筒施加的偏電場。電機控制機構控制主電機和掃描器。一個定影控制機構控制定影機構的壓力和溫度。搓紙輥和同步輥的操作是由一個送紙控制機構來調整的。
感光滾筒由一個滾筒齒輪驅動。該滾筒齒輪具有一個其周長等於感光滾筒周長的節圓，該齒輪被一體安裝在感光滾筒的一端。驅動電機輸出的動力最終通過嚙合在一起的驅動齒輪和滾筒齒輪或類似傳動結構被傳遞給感光滾筒。此時，驅動齒輪和滾筒齒輪的齒面加工精度非常高以使感光滾筒完成平穩轉動，這樣就防止了由於非均勻轉動給圖象帶來的損害。
但是，對於上述成象設備中的感光滾筒而言，由於驅動齒輪和滾筒齒輪嚙合在一起，所以，即使提高驅動齒輪和滾筒齒輪的齒面加工精度，也還是輕微地造成轉動非均勻性。因此，當列印半色調圖象時，在圖象上對應於滾筒齒輪的齒距就出現了帶狀濃度不均。在這裡，帶狀濃度不均是在轉印材料傳送方向上的周期性濃度非均勻性，這是由成象設備中的組件造成的。
作為一種對策，有人提議使用一個帶輪代替感光滾筒並且用膠皮帶或類似物驅動該帶輪以防止出現帶狀濃度不均。但是在這種情況下容易出現打滑現象，並且長期使用下的磨損量比較高。因此，儘管起因不同，但都導致感光滾筒轉動的非均勻性。
另一種防範措施是考慮減小感光滾筒齒輪模數並由此縮短齒距。為了減小模數m(模數m＝齒輪的節圓直徑dmm/齒數z)，在增大齒數z的同時，節圓保持不變。在圖案列印中由於每個齒距所造成的帶狀濃度不均間隔隨著滾筒齒距的減小而減小，從而使帶狀濃度不均變得不明顯。
和用於色調梯度列印(tone gradation printing)的單位矩陣間距相比，傳統的滾筒齒輪的齒距是足夠大的，因此，由於齒距和圖象間距相差無幾，非幹擾條紋(明暗花紋)不會出現。但是，當為了使帶狀濃度不均不明顯而通過減小滾筒齒輪的模數m而減小齒距時，齒距接近用於色調梯度列印的單位矩陣間距，其可能的結果是由於對最終圖象的幹擾而產生幹擾條紋。
因此，本發明的目的在於提供一種成象設備，其中消除了由於齒距導致的帶狀濃度不均和由於單位矩陣間距導致的幹擾條紋。
根據本發明的部分內容設計出了一種成象設備，它包括一個載象元件；根據圖象數據來掃描所述載象元件的掃描機構；驅動該載象元件的動力源；將動力從該動力源傳送到該載象元件的齒輪；其中滿足以下關係a≤1.51，b/a＜0，752或者b/a＞1.227其中，amm是該載象元件相對該齒輪齒距的位移量，bmm是色調梯度列印的單位矩陣間距。
通過參考下述描述本發明結合附圖的優選實施例部分，本發明上述和其它目的、特點和優點將一目了然。
圖1是一種根據本發明的一個實施例的成象設備的示意圖2是一種根據本發明的一個實施例的成象設備的大齒輪和載象元件的示意圖；圖3、4所示是用以描述本發明的圖案。
圖1是一臺根據本發明的一個實施例、作為一個成象設備實例的電照相印表機的示意圖。
參考圖1來描述該成象設備的整體結構和操作。
在此圖中，參考數字1表示一個處理盒，在盒形容器中放有一個電照相感光件如載象元件2、充電輥3、顯影機構4和清潔器5。電照相感光件2包括一個鋁、鎳或類似物製成的圓柱形基底和其上的一層由OPC、非晶Se、非晶Si或類似物構成的感光層。該感光件通常呈滾筒形。
滾筒形電照相感光件(感光滾筒)2被一個驅動機構(未畫出)按箭頭R1所示方向帶動轉動，此時充電輥3對感光滾筒表面均勻充電。隨後，圖象信號通過雷射掃描器6對感光滾筒2表面進行光柵式掃描。雷射掃描器6(多邊形掃描器)通過開-關半導體雷射束掃描感光滾筒，在感光滾筒2表面通過一個光學系統和一個摺疊式反射鏡形成一種光點圖象。於是，在感光滾筒2表面上形成一幅靜電潛象。一個顯影機構4利用調色劑通過跳變顯影過程、雙份顯影劑顯影過程或FEED顯影過程將靜電潛象顯示出來(顯象)。顯影過程中，調色劑4b散布在顯影滾筒4a的表面，調色劑的塗布厚度由一個調整刀片4c控制，顯影滾筒4a沿箭頭R4方向轉動以便將調色劑送到面對感光滾筒2的位置上。在數字型成象設備中，很多情況下圖象部分的曝光和反轉顯影合二為一。具體地說，圖象部分的曝光過程形成上述潛象，其中圖象部分上的電荷由雷射去除(投影)。反轉顯影過程完成顯影，其中調色劑沉積在無電荷部分。
通過顯影過程而成型於感光滾筒2上的顯影圖象被轉印到轉印材料上。轉印材料(可以是紙張或類似物)放在一個送紙盒8中，當主機輸出列印信號時，搓紙輥9將紙逐張取出。對的轉印材料由同步輥10與圖象信號同步地輸送，於是轉印滾筒11準確地轉印顯影圖象。轉印滾筒11包括一個低硬度的導電彈性件，該轉印滾筒11與感光滾筒2之間形成一道縫隙。所述縫隙咬入轉印材料，在該縫隙間施加一個偏電場。於是，顯影圖象從感光滾筒2被靜電轉印到轉印材料表面。
表面載有未定影的顯影圖象的轉印材料被送入一個定影機構12(顯影圖象在其中被固定)中並被排紙輥13推到一個排紙盤14上。另一方面，殘留在感光滾筒上而沒有被轉印到轉印材料上的調色劑被一個清潔器5的清理刀片去除。
至於在這樣的成象設備中的控制問題是這樣解決的，雷射在雷射掃描器中的發射強度和發射功率由一個曝光控制機構16來控制。一個高壓控制機構17控制對帶電滾筒3、顯影機構4a和轉印滾筒11施加的偏電場。電機控制機構18控制主電機和掃描器。一個定影控制機構19控制定影機構12的壓力和溫度。搓紙輥9和同步輥10的操作由一個送紙控制機構20來調整。
當把處理盒1安裝在設備的主組件中時，通過滾筒凸緣23而設置在主組件中的滾筒齒輪21驅動感光滾筒2。滾筒齒輪21由一臺電機22驅動。
在該實施例中，滾筒齒輪的節圓直徑很大，另外，滾筒齒輪的齒數增加量大於滾筒齒輪模數的減小程度，由此減小了感光滾筒2的齒距，縮短了帶狀濃度不均間距。通過這種方法，帶狀濃度不均不明顯了。在這裡，滾筒齒輪2的齒距意味著滾筒齒輪轉過一個節圓時感光滾筒2表面上一點的位移量(節圓/齒數)。
表1列出了該實施例的成象設備中的帶狀濃度不均與齒距的關係
表1齒距和帶狀濃度不均級別
在表1中，帶狀濃度不均級別是根據濃度的非均勻性相對齒距是否明顯而定的，這時使用了圖3所示的解析度為600dpi的象棋圖案(一點和兩個空格)。由該表可知，如果齒距不超過1.51mm(最好不超過0.81mm；更好的是不超過0.49mm)時，可以消除由滾筒驅動齒輪造成的圖象非均勻性。當齒輪模數固定在0.5時，通過改變齒輪直徑來變化齒距，並由此改變了齒數。
從表1中可以看出，通過減小載象元件的齒距來減小由滾筒齒輪的一個齒轉動所導致的位移量，由此帶狀濃度不均的間距縮短至不易發現的程度。齒輪傳動導致的轉動非均勻性可能是由於齒間的嚙合誤差導致的，但是由於減小了模數，也就減小了嚙合區域，因此減小了由齒輪齒面形狀所導致的嚙合誤差波動，進一步提高了帶狀濃度不均級別。由齒間嚙合導致的轉動非均勻性隨著齒輪齒面的精度的提高而降低，但是眾所周知，很難加工出理想的齒面形狀。在該實施例中，通過減小模數，一方面可以減輕帶狀濃度不均，同時齒輪加工也容易了。
但是，當齒輪模數減小時，齒面強度也減小了，因此齒輪不能長期使用。在此實施例中，齒輪外徑設置得比感光滾筒外徑大一些，並增加驅動齒輪的齒數，於是可以在減小齒距的同時不會過分減小模數。同時可以減小施加給齒輪上每個齒的負荷，由此從強度的角度出發也能減小模數(例如，當外徑必須與感光滾筒的外徑相同時，要求模數不小於0.8)。
但是，由於減小了感光滾筒2的齒距，所以，齒距與形成半色調的基線數的間距更加接近(送紙方向上的線距)並產生幹擾條紋。一臺印表機的基線數就是當具有濃度信息並由外部輸入設備輸入的圖象數據(多級信息)被一個成象設備的格式器轉換為二進位時的線數。通常，該成象設備的格式器具有一個或多個基線數。
具體地說，當一臺印表機從一臺外部信息處理設備處(個人電腦、工作站或類似設備)接收到具有濃度信息(8位)的圖象數據時，印表機通過預定的半色調處理技術(如色調處理、誤差離散方法等等)控制半色調複製的轉換。例如當一臺具有解析度為600dpi的印表機通過8×8色調矩陣方法轉換8位濃度信息，此時的基線數是75。當印表機的感光滾筒驅動齒輪21的齒距是0.4mm時(當感光滾筒2的外徑是φ30mm、驅動齒輪21的外徑是φ117mm、齒輪齒數是235時，可以由齒距大約為0.4mm的齒輪驅動感光滾筒)，由於齒距非常接近基線的線距(0.339mm)，即使是很輕微的濃度非均勻性也被加重了。
表2列出了由於形成半色調的基線數和感光滾筒2齒距而導致的幹擾條紋的生成。在該表中，使用的是具有解析度為600dpi的雷射印表機，並且改變了色調矩陣的大小和感光滾筒的驅動齒輪的齒距並檢驗了頻率。當使用4×4色調矩陣時，線數是150，而當使用8×8矩陣時，線數是75。
表2中，「G」表示不產生幹擾條紋。「F」表示產生幹擾條紋，但可以忽略不計。「N」表示產生了不容忽視的幹擾條紋。
表2中，用a＝(d×π〕/c表示感光滾筒2的齒距a(mm)，其中d為感光滾筒2直徑，c為大齒輪21齒數。
如圖4a所示，當網屏角為0度時，副掃描方向(記錄材料送入方向)上的線數L表示為L＝r/n，其中n×n是色調矩陣的尺寸，r是解析度。圖4a畫出一個8×8色調矩陣，當解析度為600dpi時，線數L為600/8＝75。當形成網屏角時(相對主掃描方向的點增量的中心線角θ，所述主掃描方向垂直於送紙方向)，線數L』＝r/(n×Cosθ)，其中n為送紙方向上的點數，r是解析度。從表2中看出，在上述情況下，送紙方向上的間距和感光滾筒的齒距之間的關係決定了幹擾條紋的出現。因此，即使在也考慮了網屏角時，只要線數L＝r/(n×Cosθ)滿足了與滾筒齒距相關的預定關係就足夠了。
從表2中，由形成半色調的線數L決定的線距b和滾筒齒輪齒距a的關係是b/a＜0.752…(1)，或b/a＞1.227…(2)，或最好b/a≤0.741或a≥1.323當滿足上述關係時，就可以防止在半色調成象中出現幹擾條紋。用形成半色調圖象的線數、滾筒齒輪齒數c和感光滾筒直徑d來表示上述關係(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實施例2該實施例中的電照相印表機與實施例1中的相似。
上述感光滾筒2(頻率f1)的齒距和形成半色調的基線數(頻率f2)沒有滿足實施例1中的關係式(1)或(2)而產生幹擾條紋。當成象設備製造出來後，感光滾筒2的齒距就不能改變了。在該實施例中，將基線數調整到最接近滿足關係式(1)或(2)的數目，因此帶狀濃度不均變得不明顯，同時又不會損失圖象的色調梯度和濃度。
使用表2，當解析度為600dpi時，感光滾筒2的齒距是0.9mm，形成半色調的基線數被調整到最接近形成半色調(在此是100線/英寸)的基線數-75線/英寸。當形成半色調的基線數調整到100線/英寸時，色調梯度數是36。但是，由於在高濃度圖象處濃度差不大，以及因為沒有出現由感光滾筒2的齒距和形成半色調的基線數之間的關係造成的幹擾條紋，所以輸出圖象要優於基線數為75線/英寸時的輸出圖象。
實施例3在本實施例中使用的電照相印表機與實施例1中的相似。
上述感光滾筒2(頻率f1)的齒距和形成半色調的基線數(頻率f2)沒有滿足實施例1中的關係式(1)或(2)而產生幹擾條紋。當成象設備製造出來後，感光滾筒2的齒距就不能改變了。在本實施例中，調整基線數，為避免改變色調梯度而調整解析度。
利用表2，當解析度為600dpi時，感光滾筒2的齒距是0.9mm，形成半色調的基線數被調整到最接近形成半色調(在此是100線/英寸)的基線數-75線/英寸。為了使色調梯度穩定在64，解析度調到800dpi，而形成半色調的基線數變到100線/英寸。
於是，能在沒有降低色調梯度數的情況下列印出高精度圖象。
如上所述，根據本發明，通過減小載象元件的齒距可以改善帶狀濃度不均，通過適當地選擇齒距和基線數二者的關係能防止由於減小齒距而易發的幹擾條紋，因此完成了高精度圖象信息。
在參考上述結構而描述了本發明之後，本發明並不局限於上述細節，而且本申請包含那些可能落入以下權利要求範圍內或改進方案的目的之內的修改或變型。
表2
…待續表2(續)
權利要求
1.一種成象設備包括一個載象元件；根據圖象數據掃描該載象元件的掃描機構；用於驅動該載象元件的動力源；一個將動力從該動力源傳遞到該載象元件的齒輪；在此滿足以下關係a≤1.51，以及b/a＜0.752或b/a＞1.227其中，amm是該載象元件相對所述齒輪的齒距的位移量，bmm是色調梯度列印的單位矩陣間距。
2.一種如權利要求1所述的設備，其特徵在於，該齒輪沿動力傳遞方向固定在最接近該載象元件的位置。
3.一種如權利要求1所述的設備，其特徵在於，該齒輪的節圓長於該載象元件的周長。
全文摘要
一種成象設備包括一個載象元件；根據圖象數據掃描該載象元件的掃描機構；用於驅動該載象元件的動力源；一個將動力從該動力源傳遞到該載象元件的齒輪；在此滿足以下關係a≤1.15，以及b/a＜0.752或b/a 1.227其中，amm是該載象元件相對所述齒輪的齒距的位移量，bmm是色調梯度列印的單位矩陣間距。
文檔編號H04N1/04GK1153324SQ9612277
公開日1997年7月2日 申請日期1996年10月9日 優先權日1995年10月9日
發明者堀田陽三, 後藤正弘, 宮本敏男 申請人:佳能株式會社