CN100589043C - 能够防止发生余像和转印故障的成像装置 - Google Patents

Abstract

一种成像装置包括图像承载元件，支撑辊，带状介质，第一转印元件，第二转印元件，和接地导电辊。该图像承载元件以预定的处理速度形成调色剂图像。该带状介质具有充电电压，该第一转印元件将调色剂图像依次转印到该带状介质上。该第二转印元件将该调色剂图像转印到记录纸上。该导电辊设为以预定的卷绕长度与该带状介质接触。满足关系Tb＜X/Vb，其中Tb是以秒为单位的该带状介质的充电电压从大约200伏减少到200/e伏的衰减时间周期，其中e是自然对数的底，X是靠着所述至少一个导电辊的该带状介质的所述预定的卷绕长度，并且Vb是所述预定的处理速度。

Description

能够防止发生余像和转印故障的成像装置

技术领域

本发明的示例方面涉及成像装置，尤其涉及能够防止发生余像和在图像转印中故障的成像装置。

本专利说明书以向日本专利局于2005年12月8日提交的日本专利申请JP2005-354253以及于2006年10月27日提交的日本专利申请JP2006-292592为基础，在此将它们的全部内容引入作为参考。

背景技术

近年来，对成像装置来说，越来越希望缩小其尺寸、减轻其重量和提高其处理速度。即使提高了处理速度，带型介质不配备专用放电元件的情况仍然越来越多。当在其中的旋转操作期间该带型介质与接地导电间隙辊(spanned roller)接触时，发生带型介质的残留电荷的衰减。将接地导电辊的直径设置得较大，使得接触时间变长，并且由此提高放电效果。此外，为了适应带型介质的衰减性质，对例如包括转印电压条件校正在内的成像条件进行讨论。

公开号为2003-177610的日本专利特许未审公开申请中提出将中间转印带电势的衰减时间常数设置在0.01秒到1000秒之间。

尽管公开号为2003-177610的日本专利特许未审公开申请提到该时间常数小于或者等于600秒，优选小于或者等于100秒，但是对于带型介质来说，当该时间常数小于或者等于600秒时衰减速度可能仍较慢。从而，由于残留电势可能会发生例如余像的问题。此外，当充电带接触到导电部分时，其发生电荷的衰减。因此，当充电带与金属辊等短时间接触时，衰减可能不充分。换句话说，当带型介质的时间常数是600秒，或甚至为100秒时，也可能不会获得充分的放电时间。因而，对于该带来说，实质上需要放电机构。在没有提供放电机构的情况下，为适应根据使用条件而改变的带的电荷，对转印电流进行校正可能是必需的。

此外，为了适应缩小尺寸、减轻重量和提高处理速度的要求，要将导电跨辊的直径设置得较大。然而，当导电跨辊的直径较大时，重量和带的周长将相应地增加。结果，该单元尺寸将变大，并且成本可能会相应地增加。

当图像的形成连续进行而同时残留电势积累在带型介质上时，可能会发生例如余像和图像故障的问题。因为带型介质的残留电势不是恒定的，所以成像条件例如转印条件的校正难以进行，这导致容易发生转印故障。

正常地，由在辊隙的下游端的弹性辊等施加第一转印(primary transfer)电压。背面的表面电阻影响转印图像的质量。当其表面电阻相对地较低时，电荷在平面方向内迁移，并且转印辊隙处的电荷分布加宽。因而，在第一转印的开始部分的带电势增加，由此增大了无效区域处的电场并且导致容易产生图像碎片。

另一方面，当背面的表面电阻相对较高时，电荷在平面方向内的迁移减少，并且电荷分布变窄。因而，在第一转印的起始部分的无效区域处的电场减小，由此可以防止图像碎片。换句话说，当带状介质的表面电阻在1×10¹⁰Ω和5×10¹²Ω范围内时，在平面方向内的电荷迁移可能减少，并且可能增加了防止图像碎片的效果。然而，由于电荷流动，在接触区域的附近区域的衰减减小。结果，由导电辊发生的带的放电(belt discharge)的效率减小了。此外，当背面的表面电阻较高时，导电辊与带型介质进行接触的放电时间将成为一个问题。

当带型介质的背面的表面电阻小于或者等于1×10¹⁰Ω尤其是小于或者等于1×10⁹Ω时，更多的电荷在平面方向内流动，使得可以发生有效的放电。因而，可以在使得接触时间短的小直径的辊上面有效地进行放电。另一方面，当背面的表面电阻大于或者等于5×10¹²Ω时，在第一转印之后可能会出现放电，由此导致容易出现图像故障。

在刚刚进行了第一转印之后，带的背面和前面的电荷量是不同的。来自辊隙的电荷离开辊隙端部被施加到离开位置的地方以进行放电。然而，电荷供应的量可根据表面电阻而改变。当表面电阻大于或者等于5×10¹²Ω时，从该辊隙所供应的电荷量小，以至于难以进行放电。在带的前面和背面的电荷量保持不均匀。如电场一样，这种状况是不稳定的，从而导致附近设备的放电。

发明内容

在一个例子中，成像装置包括一个或者多个图像承载元件，多个支撑辊，带状介质，一个或者多个第一转印元件，第二转印元件，和至少一个接地导电辊。配置一个或者多个图像承载元件以在其上以预定的处理速度形成一个或者多个调色剂图像。该带状介质配置成以充电电压来充电，其是可旋转的，在多个支撑辊之间延伸，并且保持与所述一个或者多个图像承载元件接触。所述一个或者多个第一转印元件与所述一个或者多个图像承载元件逐个对应，并且配置为将形成于所述一个或者多个图像承载元件上的所述一个或者多个调色剂图像在一个位置上依次转印到的该带状介质上。该第二转印元件配置为将载在该带状介质上的该调色剂图像转印到记录纸上。该至少一个导电辊与地连接，并且沿该带状介质的旋转方向，被设置在该第一转印元件的上游并且在该第二转印元件的下游，按照预定的卷绕长度(wrapping length)与该带状介质接触。在该成像装置中，满足关系Tb＜X/Vb，其中Tb是以秒为单位的该带状介质的充电电压从大约200伏减少到200/e伏的衰减时间周期，其中e是自然对数的底，X是该带状介质靠着该至少一个导电辊的该预定的卷绕长度，以毫米为单位，并且Vb是以毫米/每秒为单位表示的该预定的处理速度。

附图说明

通过考虑到结合附图，参考下面详细描述的示例性实施例，由于对公开内容的更完整的理解及附带的许多优点变得更好理解，这些理解及优点将容易获得，附图中：

图1是用于解释可以应用本发明的示例性实施例的彩色成像装置的例子的示意图；

图2是用于解释带电势衰减的测量的视图；

图3A至3D是用于解释带电势的衰减性质的曲线图；

图4是用于解释第一转印部分的示意图；

图5是用于解释接地的对置电极和绝缘的对置板的衰减性质的曲线图；

图6A和6B是用于表示示例性实施例和比较例的表；

图7是用于解释根据图6的转印故障发生的曲线图；

图8是用于解释根据图6余像发生的曲线图；

图9是用于解释带表面电阻和碎片之间关系的曲线图；

图10是用于解释带表面电阻和放电之间关系的曲线图。

具体实施方式

这里所用的术语仅仅是为了描述特定实施例，并无意限制本发明。如这里所用的，单数形式的“一(a)”、“一(an)”、“该(the)”也可包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还要理解，术语“包括”和/或“包括有”，当其在本说明书中使用时，表示存在所述部件、整件、步骤、操作、元件、和/或组件，而不排除存在或者附加有一个或者多个其它部件、整件、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

在描述图中所示的示例性实施例时，为清楚起见，采用特定的术语。然而，本专利说明书的公开内容无意受限于如此选择的特定术语，并且应该理解，每个特定的元件包括所有按照类似方式操作的技术替代物。为使附图和说明书简明起见，对具有相同功能的材料或者构件给予相同的附图标记，并且省去对其的描述，除非另有指出。下面参照附图解释本发明的示例性实施例。现在参照附图，其中在整个图中，相同的附图标记表示的是相同或者相应的部件，特别参见图1解释根据本发明示例性实施例的成像装置(例如彩色成像装置)。

下面将给出根据本发明示例性实施例的彩色成像装置的描述。彩色成像装置包括其中具有中间转印带11和成线形布置的四个图像盒(station)的转印带单元10。将感光鼓20Y、20C、20M和20BK各自配备给相应的图像盒。将充电装置30Y、30C、30M和30BK，显影装置50Y、50C、50M和50BK、以及清洁装置40Y、40C、40M和40BK中的每一个围绕着相应的感光鼓配置。从图1左起，调色剂盒9Y、9C、9M和9BK中分别填充黄色(Y)、青色(C)、品红(M)和黑色(BK)不同颜色的调色剂。预定量的调色剂通过调色剂供应机构(未示出)提供给显影装置50Y、50C、50M和50BK。

转印纸2由送纸辊3根据打印信号从送纸盒1中输出。将转印纸2的端部传输到对准辊(registration roller)4。被传输的转印纸2由传感器探测，以确定是否存在卡纸。根据图像信号，转印纸2从对准辊4中传输到转印位置。

根据打印信号，感光鼓20Y、20C、20M和20BK由各个充电装置30Y、30C、30M和30BK均匀地充电。通过写入装置8在感光鼓20Y、20C、20M和20BK上形成与图像信号对应的静电潜像。由各个显影装置50Y、50C、50M和50BK将每个静电潜像显影，从而形成调色剂图像。

将转印电压施加在第一转印辊12Y、12C、12M和12BK上，以将形成于感光鼓20Y、20C、20M和20BK上的调色剂图像依次转印到用于形成叠加调色剂图像的中间转印带11上。随后，将形成于中间转印带11上的叠加的调色剂图像传输到位于第二转印辊5和设在第二转印辊5正对面的辊16中间的位置。将转印电场施加到第二转印辊5和辊16之间的位置，以将叠加的调色剂图像转印到转印纸2上，由此在该纸上形成叠加的调色剂图像。

将其上形成有叠加的调色剂图像的转印纸2被传输到定影装置6，于是调色剂图像定影在其上。转印纸2通过纸排出辊7排出到收集盘上。

留在各图像载体上的残留的调色剂由各个清洁装置40Y到40BK将其除去。充电装置30Y、30C、30M和30BK，其中直流电叠加在交流电上，对平行的图像载体进行电荷中和的充电，以准备随后的成像处理。

留在中间转印带11上的残留的调色剂由带式清洁装置13除去。带电的中间转印带11自然地放电并且与接地且与中间转印带清洁装置13相对设置的各对置辊15接触，以实施衰减，准备随后的成像处理。

实施第二转印使得转印电压施加到第二转印辊5或者辊16上。当将该电压施加到辊16上时，中间转印带11与辊16分开。随后，衰减开始。在中间转印带11处于卷绕接地的对置辊15的状态的同时，电势被有效地衰减。

进行带式电势衰减的测量，如图2所示，将作为测量对象的带61放在由金属板形成的对置电极60上、其上设有厚度为1mm的导电橡胶。将直径φ为10mm其上粘有导电橡胶的金属电极62放在带61上，并且在其上施加2kg的负载。使用例如Trek Model 610C的高压电源63，将恒定电压(200V)施加到对置电极60和金属电极62中间的位置10秒钟。随后，当电压被施加时通过切断开关64来测量衰减特性。

将具有导电橡胶的金属电极62连接到金属板65，用于电势测量。与该带电势对应的电压感应在金属板65上。然后通过例如Trek Model 344的表面电位计测量金属板65的电势，以便测量衰减性质。将金属电极65和表面静电计探针67之间的距离设置为1mm。将表面电势输出输到例如GraphtecWR3101 Linearcorder的记录器68上，以便基于衰减曲线测量速度。

衰减性质测量可以通过输入到个人电脑中来完成。在一个示例性实施例中，通过输入到个人电脑中进行试验，并且进行测量。

在这个试验中，使用MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION制造的、带有探针导电橡胶的、重量为2kg的Hiresta-UP MCP-HT450URS来完成带的电阻测量。测量的条件包括施加500V 10秒钟。图3A到3D示出根据该测量试验的带电势衰减性质。

将表面电势输到计算机中，以便绘出曲线图。基于该曲线图的衰减曲线获得时间常数。为了方便起见，设定0.0001秒处作为初始的带电势。

图3A和3B示出相同数据的单层PVDF带电势的衰减。其中图3A的纵轴或者Y轴是从0V到1000V，图3B的纵轴或者Y轴是从0V到400V，因此可容易地辨别时间常数。时间常数是初始带电势V₀衰减到由V₀/e得到的值时的衰减时间，其中e是自然对数的底2.71828。当基于图3B所示的衰减曲线获得与时间常数相关的电压时候，在100V时的时间常数是1.8秒，在200V时是1.1秒，在1000V时是0.25秒。在带电势在100V到1000V之间时的时间常数从1.8秒变化到0.25秒。在将时间常数之差施加到1000V的带电势上的情况下，在0.25秒的时间常数处带电势为370V，并且在1.8秒的时间常数处带电势为70V。观察到在残留电势上的巨大差别。图3C和3D示出相同数据的单层聚酰亚胺的电势的衰减。其中图3C的Y轴或者纵轴是从0V到300V，图3D的纵轴或者Y轴是从0V到150V。

由于表面电阻，第一转印的碎片量可以不同。原因设定如下。图4是用于解释第一转印部分的示意图。形成于感光鼓20上的调色剂图像转印到位于感光鼓20和第一转印辊12之间的、用虚圆环标出的辊隙(nip)区域的中间转印带11上。然而，如果位于辊隙区域之前的无效区域的电场相对较高，那么感光鼓20上的调色剂在无效区域内迁移，导致调色剂转印到带上。这是所谓的无效转印。在带上迁移和转印的调色剂扩散并且成为转印碎片。

由导电泡沫辊形成的第一转印辊12将第一转印电场直接施加到转印辊隙的出口部分。电荷然后通过中间转印带11流到感光鼓20。根据带表面电阻，电荷的分布沿平面表面方向不同。当表面电阻较低时，电荷可以容易地沿着用实箭头所示的平面表面方向流动，由此加宽了电荷的分布，如图4的分布A所示。因而，在无效区域的开始部分的电场变高，并且可容易地产生碎片。另一方面，当表面电阻较高时，电场的分布变窄，如图4的分布B所示，在无效区域的起始部分的电场变低，由此减少了无效转印的发生。因而，可不容易地产生转印碎片。

图5示出接地的对置电极和绝缘对置板的衰减性质。应该理解，绝缘对置板的衰减时间相对于接地的对置电极的衰减要长。绝缘对置板的衰减主要是由自然放电而引起的。因而，当该带具有不同的时间常数时，衰减时间类似地会比较长。这可能是因为当带电的带在导电跨辊中间的位置时，几乎不产生衰减。相反，当带电的带在与导电辊部分接触的同时通过导电辊部分时，衰减可能发生。

参照图6A和6B给出比较例和实施例的描述。比较例1是带的时间常数大于带的卷绕时间的情况。在图1所示的装置中，对置辊15的辊直径是26mm，带卷绕角度是175度，并且成像速度是155mm/秒，同时带的卷绕时间是0.26秒，并且带的时间常数是1.1秒。在这种情况下，时间常数大于带的卷绕时间，因此产生残留电势。当连续打印100份时，可转印性会减小，这导致实心图像区域内的不规则性。特别是，该不规则性可能在使用红色、绿色和蓝色的两色(two-color)重叠图像中相当明显。结果可能形成不规则的图像。表面电阻位于1×10¹⁰Ω到5×10¹²Ω范围内，使得碎片的发生可能很少，可能不会产生余像和放电现象。

在比较例2和3中，当与比较例1相比时，因为表面电阻较低，可能会产生碎片。表面电阻越低，可能产生越多的碎片。

在比较例4中，当表面电阻较高时，改进来碎片的产生。然而，当表面电阻高到7×10¹²Ω时，由于产生放电现象，可能使图像产生不规则性。

作为高速装置的比较例5的装置的成像速度相对比较例4是255mm/秒。因为带卷绕时间小于时间常数，会产生转印故障和余像。

在第二实施例中，辊直径是38mm，以将卷绕时间从0.16增加到0.23秒。因此，因高速而导致带卷绕时间较短的问题可以得到改善。在该实施例和比较例中，使用没有中间转印带的放电机构的前后直排型成像装置来进行评估。

图7至10是用于显示这些实施例和比较例的结果的曲线图。图7示出根据图6的转印故障的发生。图8示出根据图6的余像的发生。根据图7和图8，当X/Vb大于时间常数Tb(X/Vb＞时间常数Tb)时，其中X是卷绕量，而Vb是速度，获得最佳结果。也即，当卷绕时间X/Vb大于图7中的时间常数Tb时，不会出现转印故障。当卷绕时间X/Vb大于图8中的时间常数Tb时，余像不会发生。图7中的○表示没有转印故障，而图7中的■表示转印故障发生。图8中的○表示没有余像，而图8中的■表示余像发生。

图9示出根据对比实施例2和3以及示于图6中的另一个实施例的带表面电阻和碎片之间的关系。图10示出根据图6的带表面电阻和放电之间的关系。根据图9和图10，当将带表面电阻抑制在1×10¹⁰Ω到5×10¹²Ω范围内时，可以抑制放电。

换句话说，当中间转印带的时间常数小于或者等于中间转印带围绕导电辊的卷绕时间时，可以基本除去在该带上的电荷，因此可以避免由于有残留电势而产生与图像相关的问题。当表面电阻处于1×10¹⁰Ω到5×10¹²Ω范围内时，转印碎片和放电现象可以得到抑制，由此可以避免由于有残留电势而产生与图像相关的问题。

此外，当中间转印的时间常数小于围绕导电辊的中间转印带的卷绕时间时，可以将该带上的电荷基本上除去而不需要放电机构，由此可以避免因残留电势引起的与图像有关的问题。因而，基于时间常数和卷绕时间，可以设置合适的辊直径。此外，可以实现前后直排型装置所需的尺寸的减小和重量的减轻。

对于一个与清洁部分相对布置的辊来说，希望是一个具有好到使防止中间转印元件不会受到损坏的清洁性和表面性质的金属辊，在该辊上与尿烷橡胶刀片等接触。根据该实施例，在将金属辊用于与清洁部分相对布置的对置辊的情况下，由于导电橡胶辊的例如图像模糊(blooming)以及电阻波动导致的问题可以避免。由此，对中间转印体可以进行充分的放电。

本发明的实施例可以使用根据本说明书的教导而编程的常规通用数字计算机来方便地实施。程序员可以基于本发明的教导容易地准备合适的软件代码。本发明的实施例也可以通过特定的集成电路应用的制造或者通过将常规计算机电路的合适的网络互联来实施，对本领域所属技术人员来说这是显而易见的。

前述方法中任何一种可以以系统或者设备的形式来实施，包括但不限于用于完成图中所示的方法的结构中的任何一种。

此外，前述方法中的任何一种可以以一个程序的形式来实施。该程序可以存储在计算机可读介质中，并且当在计算机设备(包括处理器的设备)中运行时，适合于实施前述方法中的任何一种。因而，存储介质或者计算机可读介质适合于存储信息和适合于与数据处理装置或者计算机设备互相作用，以实施上述实施例中的任何一个的方法。

存储介质可以是安装在计算机设备主体内的内置式介质或者设为使其可从计算机设备主体上分开的移动介质。内置式介质的例子包括但不限于可重写非易失性存储器例如ROM和闪存，以及硬盘。移动介质的例子包括但不限于光学存储介质例如CD-ROM和DVD；磁-光存储介质例如磁光盘MO；磁性存储介质例如软盘(商标trademark)、磁带、和移动硬盘；具有内置式可重写非易失性存储器的介质例如存储卡；和具有内置式ROM的介质例如ROM盒。

这样描述了实施例，在读了本专利说明书之后，很显然，其可以以许多方式改变。这种改变不应认为背离了本发明的精神和范围，并且所有的这些修改对本领域所属技术人员式显而易见的，都包括在所附的权利要求书的范围内。

Claims (4)

1.成像装置，包括：

一个或者多个图像承载元件，配置为在其上以预定的处理速度形成一个或者多个调色剂图像；

多个支撑辊；

配置为用充电电压来充电的带状介质，其是可旋转的，在所述多个支撑辊之间延伸，并且保持与所述一个或者多个承载元件接触；

与所述一个或者多个图像承载元件逐个对应的一个或者多个第一转印元件，并且配置为将形成于所述一个或者多个图像承载元件上的所述一个或者多个调色剂图像依次转印到该带状介质的一个位置上；

第二转印元件，配置为将载在该带状介质上的调色剂图像转印到记录纸上；

至少一个接地的并且沿该带状介质的旋转方向在该第一转印元件向上游设置并在该第二转印元件向下游设置的导电辊，按照预定的卷绕长度与该带状介质接触，

其中满足关系Tb＜X/Vb，其中Tb是以秒为单位的该带状介质的充电电压从200伏减少到200/e伏的衰减时间周期，其中e是自然对数的底，X是靠着所述至少一个导电辊的该带状介质的所述预定的卷绕长度，以毫米为单位，并且Vb是以毫米每秒为单位表示的该预定的处理速度。

2.如权利要求1所述的成像装置，其中该带状介质具有从1×10¹⁰Ω到5×10¹²Ω范围内的表面电阻。

3.如权利要求1所述的成像装置，其中将所述至少一个导电辊配置成用作相对于该带状介质的放电辊。

4.如权利要求1所述的成像装置，其中将所述至少一个导电辊配置成用作相对于该带状介质的带的清洁辊和放电辊。

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