用於電子照相成像裝置的放電系統和方法
2023-05-02 22:42:16
專利名稱：用於電子照相成像裝置的放電系統和方法
技術領域：
本發明涉及用於電子照相成像裝置的放電系統和方法，更為具體地，本發明涉及以非接觸方式對傳導帶充電的用於電子照相成像裝置的放電系統和方法。
背景技術：
電子照相成像裝置(例如，複印機或印刷機)通過將對應於由計算機或者原始文件複製件的圖像數據的數位訊號轉化為光信號而在感光鼓上產生靜電潛像。該信號通過曝光裝置發送，然後通過將調色劑固定在紙張上而印刷出來。電子照相印刷裝置的顯影腔是充電、曝光、顯影和傳送機構的組件，其將圖像數據曝光於感光鼓上、向所曝光的部分供應調色劑並且將調色劑圖像轉移到印製介質上。
通常，採用所謂接觸(或者直接)充電方案的接觸式放電輥或者採用電暈放電方案的電暈線(corona wire)可用作對感光鼓表面充電的單元。為了將感光鼓的表面充電至恆定電勢以吸附調色劑顆粒並從而在感光鼓上形成潛像，該單元響應所施加的高電壓而產生一致的電場。
接觸式充電輥公開於，例如，授予Araya等人的美國專利No.5,164,779「具有用於選擇性地對圖像承載部件充放電的雙電源的成像裝置(ImageForming Apparatus With Dual Voltage Supplies For Selectively Charging AndDischarging An Image Bearing Member)」；授予Daunton等人的美國專利No.5,347,328「將感光表面充電至一致的電勢的方法及裝置(Method AndApparatus For Charging A Photoconductive Surface To A Uniform Potential)」；授予Kurokawa的美國專利No.5,479,243「成像裝置及其充電裝置(ImageForming Apparatus And Charging Device Thereof)」；授予Ito等人的美國專利No.5,517,289「成像裝置及方法(Apparatus for And Method of FormingImage)」；授予Nagayasu等人的美國專利No.5,557,375「接觸式充電裝置及具有該裝置的成像裝置(Contact Type Charging Device And Image FormingApparatus Having The Same)」；以及授予Kashihara的美國專利No.5,568,232「可通過向吸附有調色劑碎塊和廢屑的圖像載體供應電壓而從接觸充電裝置上去除調色劑碎塊和廢屑的成像裝置(Image Forming ApparatusCapable of Removing Toner Fragments And Shavings From A Contact ChargingDevice By Supplying A Voltage To A Image Carrier To Which The FragmentsAnd Shavings Are Attracted)」。通常，在印刷操作開始時對充電單元進行充電，從而對感光鼓表面進行充電。感光鼓被充電區域的將形成圖像的一個區域曝光於雷射束。從而，由於感光鼓的所曝光區域和未曝光區域之間的電勢差，就形成了靜電潛像。當顯影單元按與感光鼓旋轉方向相反的方向旋轉時，其向感光鼓表面供應調色劑。因此，調色劑顆粒僅吸附於曝光區域，從而靜電潛像可視化為調色劑圖像。然後調色劑圖像被傳送至記錄介質。在調色劑圖像被傳送至記錄介質後，在經由排出路徑將記錄介質移出時，將感光鼓充電至初始電壓。在充電單元中通常發生的問題是從顯影單元供應的調色劑時常粘附於記錄介質邊緣附近的感光鼓的未曝光區域，從而產生汙染。
美國專利No.5,805,962說明了一種電子照相印刷裝置的充電裝置，其通過防止在感光鼓兩端產生的電勢差來提高充電效率。輔助充電裝置包括向其施加電壓的輔助充電板。將該板安裝成與感光鼓的兩端接觸，以補償顯影腔的電勢水平。電子照相印刷裝置可包括充電單元、顯影單元和繞該感光鼓配置的調色劑供應單元。
美國專利No.6,160,980說明了一種用於將調色劑圖像傳送至具有環帶的接收片的方法和裝置，為在沿該帶的長度尺寸的方向上並通過連續路徑產生移動而安裝該環帶。該帶包括結合縫，其產生於橫穿該帶的移動方向；該縫具有一中斷，其中將會聚集調色劑而不會被傳輸。該縫在結合縫的各個端部附近具有一突起，該突起延伸至該縫上。當與該帶的表面接合時可轉部件產生旋轉，以促使接收片與位於可轉部件和該帶之間的表面緊密接合。所述突起將可轉部件支撐為不與結合縫接合，而基本上妨礙了將聚集在突起之間的結合縫中的調色劑傳送至可轉部件。將接收部件送往熔化站(未示出)以將幹調色劑圖像熔化或者固定至接收部件。通過利用例如相對的電暈充電器、傳輸帶調節充電器向其兩表面提供電荷，該帶可恢復電荷分布，其中的充電器可中和該帶表面的電荷。
美國專利No.5,028,779說明微型電暈極(coronode，可認為是「電暈電極」)充電裝置，其包括多個電暈極線(coronode wire)，為了減小所述線中「熱點」之間的有效距離並從而保證對該接收器的平均充電，該電暈極線相對於充電接收器的運動方向傾斜。在支撐點和電暈極線的導電觸點之間電暈極線的長度很小，從而在提供無限長度的電暈管充電裝置時消除了下垂、振鳴、張力和電容問題。為了限制從高壓電源流經各個線的電流量並從而減少電弧以及對充電接收器的損壞的可能性，為該多個電暈極線分別配置了高阻抗。電暈線之間的間距和電荷接收面很小，以提供低電暈閾值和自限制充電(self-limiting charging)。在此情況下，在複印片從光導表面分離之後，一些殘餘調色劑顆粒粘附在其上。在清理站中從光導表面清除殘餘調色劑顆粒。清理站包括電暈生成裝置(未示出)，該裝置適於中和光導表面上的殘餘靜電荷和殘餘調色劑顆粒的殘餘靜電荷。然後，所中和的調色劑顆粒由與光導表面接觸的、可旋轉安裝的纖維刷(未示出)從光導表面清除。隨後，在為下一連續的成像循環而對光導表面充電之前，通過用光線照射光導表面，放電燈(未示出)清除光導表面的任何殘餘靜電荷。
在電子照相術的技術中，已經發現只有當向光導表面施加一致且恆定的電荷電勢時才能保持一致的再現質量。在此類機器中，採用通常稱為「電暈管」的單線生成器。通常，電暈管的效率取決於許多因素，包括線和光導部件表面之間的間隙距離、生成線材料的特性、線的直徑及其他物理特徵、該系統採用正電荷充電系統還是負電荷充電系統、以及施加在電暈發射器的能量。需要大電源以滿足高電流和電壓需求的公知電暈裝置很昂貴並且佔用機器空間的很大區域。這種電暈裝置設計成與位於距接地光導部件或者屏蔽約2-10mm的一條或者更多細線(例如，90微米)一起使用。通常，為了充電速度接近10.1cm/s，用於充電的電暈線電壓接近7kV(2-10kV之間)，並具有為40cm(其可在10-80cm之間)長的線的裸露板接收器電流。此類裝置的橫截面面積接近6cm2。如Neblette’s Handbook of Photography and Reprography在出版於1977年的第七版348頁所述「在實際電暈裝置中，線保持在高於600V的電勢，通常將光導表面充電至幾百伏」。這些裝置在過去是足夠的，但是當今複印機需要其發出更少臭氧、需要更少能量、更經濟且佔用更少空間、在電暈生成裝置中進行充電。這被認為是不可能的，因為對於電暈生成器的傳統思路和經驗教導人們部分減少繞電暈管的空間並使電暈管更接近接收器表面將導致產生電弧並燒毀線電暈管以及損壞感光器。同樣，人們認為採用細長線(0.0015″)以及小半徑空間將導致線中的振鳴和下垂。
美國專利No.6,333,755說明了一種電子照相裝置，包括感光體和用於在感光體上形成靜電圖像的靜電成像裝置。該靜電成像裝置包括用於由根據圖像信息的數碼光線曝光該感光體的曝光裝置。該曝光裝置曝光作為圖像背景的一部分。顯影裝置利用顯影器對靜電圖像進行顯影，其中整個顯影器所含具有等於或小於1微米直徑的顆粒的比率為5-40％，並且其中，當A表示一個象素寬度並且Wv表示通過利用一象素的數碼光線曝光感光鼓而形成的靜電圖像的電勢分布中半峰值的寬度時，滿足0.6≤Wv/A≤1.0。由一支撐軸組成一毛刷裝置，在該支撐軸上安裝該刷作為充電/放電觸點。
美國專利No.6,169,872說明了電偏置清理帶刷，其從表面清除相反偏置的顆粒。繞支撐部件拖曳的帶刷，包括一基板，在該基板上連接多種導電刷纖維。在調色劑清除站中，粘結在導電纖維上的顆粒從刷纖維上被清除。清理帶刷偏置為正極和負極的交替區域。
美國專利No.6,127,077說明了一種具有基板的感光器，其包括(a)電荷生成層；(b)具有第一電荷載流子遷移率數值的第一電荷轉移層；以及(c)具有第二載流子遷移率數值的第二電荷轉移層，其中第一電荷轉移層比第二電荷轉移層更接近於電荷生成層並且第二電荷轉移層鄰近第一電荷轉移層，其中第二電荷載流子遷移率數值高於第一電荷載流子遷移率數值。
也可使用其他層，例如，沿與導電層接觸的帶或者鼓的一個邊緣的傳統導電接地片，阻擋層，粘結層或者電荷生成層，以利於感光器的導電層向地或者電偏壓裝置的連接。接地片是公知的並且可包括分散在薄膜形成粘結劑中的導電顆粒。其他接地片是通過不包含介電材料或者感光材料而簡易形成的，例如繞鋁鼓圓周的暴露區域，或者暴露於光導帶上的導電基體的條帶。一些光導帶和鼓是通過在導電基體上塗覆光導材料而形成的，例如用鋁或者其他導體汽相蒸鍍的PET(聚乙烯)，即被密封以形成環帶或者被固定於鼓。
美國專利No.5,771,424說明了一種預處理過程和雙靜電刷清理裝置，其用於減少調色劑顆粒在感光器表面的附著，從而提高對感光器的清理。在清理裝置中刷和/或感光器的預處理使得可以清理雙極性調色劑，CAD調色劑和DAD調色劑。由於靜電將刷中調色劑保持在恆定的預定水平，所以一旦開始印刷操作，就無需補充刷的預處理。(處理方向由箭頭16表示，感光器邊緣由170表示，接地片由160表示。)預處理持續至黑調色劑的預定質量被保持在第一導電刷的刷纖維中。一旦第一導電刷已經被預處理，在整個印刷運行中該刷就不需要進一步補充調色劑。
美國專利No.5,466,551說明了一種靜電攝影成像部件，其包括(a)包含導電錶面的支承基體；(b)至少一個靜電攝影成像層；以及(c)鄰近所述至少一個成像層的一導電接地層。為了正確地使靜電攝影成像部件成像，導電層必須與成像裝置中的固定電勢的電源電接觸。在自動成像裝置中的數千次成像循環上，該電接觸必須是有效的。同時，由於導電層通常是薄的蒸鍍金屬，所以使用直接與薄導電層摩擦的普通電接觸不能實現長的使用壽命。
一種用於最小化薄導電層磨損的途徑是採用諸如在美國專利No.4,402,593中說明的接地刷。然而，這種結構通常不適於複印機、複製機和印刷機中增強的運行(extended runs)。該參考文獻說明了用於通過採用與導電層接觸並鄰近光導或介電成像層的一個邊緣的相對較厚的導電接地帶層而改進柔性靜電攝像成像部件的薄導電層和接地裝置之間的電接觸的背景技術。通常，接地帶層包括分布於薄膜形成結合劑中的不透光導電顆粒。因為其比薄導電層更耐用，所要使薄導電層接地的方法增加了成像層的使用壽命。然而，該相對較厚的接地帶層依然易於磨損，其導致在大容量成像裝置中形成不希望得到的「垃圾」。具體而言，在採用金屬接地刷或者滑動金屬觸點的電子照相成像系統中磨損更加嚴重。
也說明了在採用與接地帶層中時序開口結合的時序光線以控制成像裝置的各種功能的系統中，由諸如不鏽鋼接地刷和滑動金屬觸點產生的接地帶層的摩擦通常十分嚴重，從而該接地帶層被磨損並且變得透明而使得光線可透過接地帶層並產生錯誤的時序信號，其反過來又使得該成像裝置過早地報廢。此外，在接地帶層的磨損過程中形成的不透光導電顆粒將漂移並沉積在機器的其他元件上(例如透鏡系統、電暈器、其他電子元件)並對機器的性能造成不良影響。例如，在相對溼度85％之下，在高質量電子照相成像器件中，接地帶層的壽命可能低至100,000-150,000次循環。同樣，由於接地帶層的快速磨損，在擴展的循環中，接地帶層的導電性可能降至不可接收的程度。
發明內容
本發明提供一種用於電子照相成像裝置的放電系統和方法以按非接觸方式對傳導帶充電。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於電子照相成像裝置的放電系統，該系統包括具有光導層和位於該光導層至少一側的傳導帶的光導元件；位於該光導層表面並用於對該光導層充電的主電暈充電器；以及位於該傳導帶表面並且用於用與主電暈充電器所提供的電荷相反的電荷對該傳導帶充電的輔助電暈充電器。
輔助電暈充電器可與傳導帶分隔2-10mm。
根據本發明的另一方面，為電子照相成像裝置提供了一種向具有光導層和位於光導層的至少一側的傳導帶的光導元件提供電荷潛像的放電方法，該方法包括用具有特定矢量的電荷對光導層充電以在光導層上形成一致電荷；並且用具有與光導層上電荷矢量相反的矢量的電荷對傳導帶充電以降低光導層上的電荷量。
參照附圖，通過詳細說明本發明的示例性實施例，本發明的上述方面和優點將變得更加明顯。附圖中圖1示出在靜電鼓上實現放電的現有技術的系統；圖2示出在環帶上實現放電的現有技術的系統；圖3示出根據本發明實施例的電子照相成像裝置的非接觸式放電系統；圖4示出根據本發明另一實施例的電子照相成像裝置的非接觸式放電系統；以及圖5示出根據本發明另一實施例的具有監視/調節系統的電子照相成像裝置的非接觸式放電系統。
具體實施例方式
參照附圖，將對本發明的示例性實施例進行說明。附圖中，為清楚起見，誇大了層或區域的厚度。
在電子照相術領域中需要記住的重要事項為以下事實在成像處理步驟之間中必須靜電地清理在其上形成電荷潛像的表面。如果該表面不清潔並且沒有均勻重新充電，寄生電荷並且從而寄生成像將殘留在該表面上。由於殘餘電荷的分布將會留下電荷的背景潛像，而對該背景潛像將添加離子電荷的一致的附加量，所以僅用主電暈裝置對該表面重新充電並非必然充分。從而，在主電暈充電系統向光導表面施加全面一致電荷之前，至少需要清理該表面上的靜電荷(儘可能接近零的使電荷一致分布)。
可執行一種方法以在具有帶有傳導帶的光導層的光導元件上提供電荷潛像。該方法包括用具有特定矢量的電荷對光導層充電，從而在光導層上形成一致電荷；以及隨後用具有與光導層上電荷矢量相反的矢量的電荷對傳導帶充電以降低光導層中的電荷量。用矢量表示正電荷或者負電荷，每種電荷是與另一種電荷相反的矢量。
圖1示出在靜電鼓上實現放電的現有技術的系統。靜電鼓2與電暈裝置4聯合，該電暈裝置對著靜電鼓2的表面8發射離子6的濺射。在此情況下，在曝光、調色並從表面8傳送後，將地線10安裝於靜電鼓2的預定位置。地線10在調色劑傳送之外的點12上與靜電鼓2的邊緣相接觸。地線10電連接於地14並由此使靜電鼓2放電。該系統需要地線10和靜電鼓2的點12之間的物理接觸，其在靜電鼓2邊緣上產生顯著磨損。
圖2示出在環帶上實現放電的現有技術的系統。擦除杆24與環帶20的光導成像表面22接觸。具體而言，擦除杆24接觸光導成像表面22的一部分，在光導成像表面22通過電暈裝置26下面之前，使光導成像表面22定位。在此情況下，光導元件20在方向28上移動，擦除杆24(其為物理刷或杆)接觸光導成像表面22並清除殘留電荷。擦除杆24再次沿線30與光導成像表面22物理接觸，直接位於擦除杆24之下並且物理接觸可能磨損光導成像表面22。
圖3示出根據本發明實施例的電子照相成像裝置的非接觸式放電系統。系統50包括光導元件52、主電暈充電器54、輔助電暈充電器56和傳導帶58，該傳導帶58位於光導元件52的至少一側。一條帶用作光導元件52，但是光導元件52並不局限於此而可以是一隻鼓。
輔助電暈充電器56覆蓋傳導帶58並且不顯著地在光導元件52的其餘部分上延伸。輔助電暈充電器56與傳導帶58間隔距離d。距離d可以是2-10mm。
當主電暈充電器54施加正電荷時，輔助電暈充電器56就向傳導帶58施加負離子。類似地，如果主電暈充電器54施加負離子，輔助電暈充電器56就施加正離子。在主電暈充電器54和輔助電暈充電器56之間可進一步使用用於通過發光而形成潛像的光學成像系統和通過向該潛像供應調色劑而形成調色劑圖像的調色站。同時，為了使繪圖方便和簡單，沒有示出中間的成像站和調色站。
圖4示出根據本發明另一實施例的電子照相成像裝置的非接觸式放電系統。系統包括光導元件80、主電暈充電器54、輔助電暈充電器56以及傳導帶88，其中該傳導帶88位於光導元件80的至少一側。薄板用作光導元件80，但光導元件80並不局限於此而可以是鼓或者帶。
光導元件80包括光導頂層82、傳導中間層84和介電支撐層86。傳導帶88是一薄帶，其繞光導頂層82、傳導中間層84和介電支撐層86的一邊緣90塗覆，並且與該三個層82、84和86電接觸。輔助電暈充電器56與傳導帶88間隔預定距離d。該距離d可以是2-10mm。
為了確定傳導帶88被保持在參考電壓，可採用監視/調節系統來監視傳導帶88的表面電勢並調節輔助電暈充電器56的電壓或者電流。參考電壓可接近於0V。將參照圖5對監視/調節系統進行更加詳細地說明。
圖5示出根據本發明另一實施例的具有監視/調節系統的電子照相成像裝置的非接觸式放電系統。
輔助電暈充電器56安裝於傳導帶88上與之相間隔。監視/調節系統100包括靜電探針110，其位於傳導帶88上以儘可能地接近該傳導帶，以及電路114。如圖5所示，當光導元件80在方向112上移動時，靜電探針110位於輔助電暈充電器56的下遊。電路114用作一路徑，從靜電探針110發出的信號通過該路徑發送至誤差信號放大器116。然後，誤差信號放大器116將靜電探針110發出的信號與參考數據進行比較。參考數據是從地118產生的參考信號，例如0V。從誤差信號放大器116輸出的信號被發送至高壓放大器120。該高壓放大器120將正確極性的適當電壓或者電流發送給輔助電暈充電器56，以將電壓保持在所需電勢(在此情況下，儘可能接近0V)。主電暈充電器54可包括導電屏蔽，其優選為接地，以及導電屏蔽的圓周內的一個或者多個橫向延伸的電暈線。
然後，光導元件80的被充電部位移動通過位於主電暈充電器54的放電離子路徑下方的曝光站。此時，光導元件80的表面曝光於光學掃描系統。該光學掃描系統選擇性地以對應於原始文件圖像的方式對光導元件80的表面進行放電。輔助電暈充電器56僅需要其尺寸不同於主電暈充電器54，而輔助電暈充電器56的其他配置基本上與主電暈充電器54的相同。此外，由於面向輔助電暈充電器56的傳導帶88是導電的，傳導帶88本身起屏蔽作用。從而，輔助電暈充電器56可以不用屏蔽而使用電暈線。
如前所述，傳導帶88可以是光導元件80上的明晰邊緣層(distinct edgelayer)，或者可以是僅覆蓋光導元件80的頂層或者覆蓋光導頂層82並形成光導元件80的邊緣層的薄覆蓋層(例如，其形成在整個邊緣延伸的L形和光導元件80表面之上的小距離)。傳導帶88可以是任何具有足夠導電性的材料，從而向光導頂層82充電或者向其傳遞電荷。可以採用諸如汽相沉積金屬條(例如，鋁、銅、銀、金等)、導電顆粒填充聚合樹脂(例如，金屬顆粒填充、碳黑填充等)或者導電聚合物層(例如，具有足夠數量的傳導基(例如，四元氮基)的聚合物)的材料。
由於傳導帶88具有最低物理需求(由於其在移動時沒有與物理元件接觸)，所以可使用非常廉價的材料(例如，碳黑填充聚合物)作為傳導帶88。
此外，電子照相成像裝置的非接觸式放電方法包括一系列過程操作，後面將參照圖5對其進行詳細說明。
參照圖5，傳導帶88的電壓由以下操作檢測。也就是，傳導帶88的電壓的檢測包括以下操作在輔助電暈充電器56下遊的一點上測量傳導帶88的表面電勢以提供一信號；發送該信號至誤差信號放大器；比較所測的表面電勢和參考表面電勢以提供所得對比值；發送該所得對比值至高壓放大器；根據該所得對比值發送電荷至足夠電勢的輔助電暈充電器56而以正確的矢量改變所檢測的傳導帶電壓；以及向傳導帶88施加正或負離子以提供接近於0V的電勢。
雖然參照本發明的示例性實施例，對本發明進行了具體顯示和說明，但是本領域技術人員應當理解的是，在不脫離由所附權利要求確定的本發明的精神和範圍下可在形式和具體內容上對本發明進行各種改變。
權利要求
1.一種電子照相成像裝置的放電系統，該系統包括光導元件，其具有光導層和位於該光導層的至少一側上的傳導帶；主電暈充電器，其定位成面向該光導層並對該光導層充電；以及輔助電暈充電器，其定位成面向該傳導帶並利用與由主電暈充電器提供的電荷相反的電荷對該傳導帶充電。
2.如權利要求1所述的系統，其中該輔助電暈充電器與該傳導帶相距2-10mm。
3.如權利要求1所述的系統，其還包括該主電暈充電器和輔助電暈充電器之間的光學成像系統。
4.如權利要求1至3中任一項所述的系統，還包括主電暈充電器和輔助電暈充電器之間的充電調色裝置。
5.如權利要求1至4中任一項所述的系統，其中該光導元件是環帶或者鼓。
6.一種向電子照相成像裝置的光導元件提供電荷潛像的放電方法，該光導元件具有光導層和位於該光導層的至少一側上的傳導帶，該方法包括利用具有特定矢量的電荷對光導層充電以在光導層上形成一致電荷；以及利用具有與光導層上的電荷矢量相反的矢量的電荷對傳導帶充電，以降低光導層中的電荷量。
7.如權利要求6所述的方法，其中在隨後對傳導帶充電之前，一致電荷的部分通過曝光於光線中而被清除。
8.如權利要求6或7所述的方法，其中在隨後對傳導帶充電之前，利用電子照相調色劑對該光導層調色。
9.如權利要求6至8中任一項所述的方法，還包括在輔助電暈充電器下遊的一點上測量傳導帶的表面電勢以提供一信號；發送該信號至誤差信號放大器；比較所測量的表面電勢和參考表面電勢以提供所得對比值；發送該所得對比值至高壓放大器；根據該所得對比值發送電荷至足夠電勢的輔助電暈充電器而以正確的矢量改變所檢測的傳導帶電壓；以及向傳導帶施加正或負離子以提供接近於零伏的電勢。
全文摘要
本發明提供一種用於電子照相成像裝置的放電系統和裝置，從而以非接觸方式對傳導帶充電。該系統包括光導元件，其具有光導層和位於該光導層至少一側的傳導帶；主電暈充電器，其定位成面向該光導層並對該光導層充電；以及輔助電暈充電器，其定位成面向該傳導帶並利用與由主電暈充電器提供的電荷相反的電荷對該傳導帶充電。一種向具有光導層和位於該光導層的至少一側的傳導帶的光導元件提供電荷潛像的方法，包括利用具有特定矢量的電荷對光導層充電以在光導層上形成一致電荷；以及利用具有與光導層上的電荷矢量相反的矢量的電荷對傳導帶充電，以降低光導層中的電荷量。
文檔編號G03G21/06GK1637638SQ20041009262
公開日2005年7月13日 申請日期2004年11月16日 優先權日2003年12月31日
發明者羅伯特·E·布倫納 申請人:三星電子株式會社