CN1064460C - 成象设备及处理盒 - Google Patents

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Abstract

一种成象设备，由电子照相光敏元件包括支持体和放置在支持体上的光敏层，使光敏元件充电的充电装置、用光束照射充电光敏元件的曝光装置、显影装置，以及转印装置构成。曝光装置用光束照射充电光敏元件，光束的光点面积与光敏层厚度的积(S×T)至多为20,000μm3，而有效改进解像力和灰度还原性。光敏元件和选自下列各装置的至少一种装置最好整体安装形成处理盒，该盒可拆卸、装配成成象设备；充电装置、显影装置和清扫装置。

Description

成象设备及处理盒
本发明涉及一种采用下列装置的成象设备：特殊电子照相光敏元件、特殊曝光装置以及使用该光敏元件的处理盒。
在已知成象设备中，有采用电子照相的激光束打印机，该机即高速、低噪声打印机。一种典型的记录方法包括成象的双记录，诸如字符和图形，取决于光敏元件的特定部分是否用激光光束照射。此外，基于这一双记录方法的某种打印机能呈现半色调。
这类打印机的熟知的例子可包括那些采用高频脉动法和密度图法的打印机。但是，像已熟知的那样，这种基于高频脉动法或密度图法的打印机很难提供高解象力。
另一方面，近年来已提出了脉冲宽度调制法(PWM)作为对各象元形成半色调的方法，此法同时保持高解象力并不降低记录密度。按照此法，激光光束照射时间根据图象信号得到调制以形成半色调象元。按照PWM法，可用由各象元束点产生的字点来形成平面灰度图象，以致能在不降低解象力的情况下呈现半色调。因此，此法特别适用于那种要求兼具高解象力和高灰度特性的彩色成象设备。
但是即使在PWM法中，当象元密度(或图像单元密度)进一步增高时，象元尺寸较之曝光点直径也有所减小，因此，即使调制曝光时间，也有难于实现足够灰度的倾向。因此，为了提供高解象力同时保持灰度特性，必须保持较小的曝光点直径。为了在扫描光学系统中达成这一目的，例如有必要采用一种较短波长的激光光束或者一个较大数值孔径(NA)的f-θ透镜。但按照这些措施就有必要采用昂贵的激光器，大尺寸透镜和扫描器，还需要与焦深的降低相当的机械精度的提高，因而不可避免地导致设备尺寸的增大和生产成本的升高。另外，即使在采用固态扫描器诸如发光二极管(LED)阵列或液晶光闸阵列的情况下也难以避免扫描器成本的升高、附加精度必要的提高以及电驱动电路成本的升高。
虽然存在着上述问题，近年来已经要求根据电子照相法的成象设备呈现更高的解象力和灰度特性。
在这些情况下，已经提出了种种方法来改进解象力和灰度特性，方法是采用显影时较小粒径的色粉或者提供均匀的显影条件。但是，这些方法未能提供足够的灰度数据还原性诸如带有256灰度和400-600线的全色图象(可以目测识别)，也不能充分还原双图象诸如字符达到高解象力。
另一方面，已经提出了一种采用有特性的电子照相光敏元件的方法，其特性应是这样以致于它在低曝光能情况下显示低灵敏度，在递增的曝光能情况下显示高灵敏度，这在例如日本公开特许申请JP-A1-169454或1-172863中有所报道。按照此法，这一光敏元件在照射点的低曝光能部分保持低灵敏度，因此有可能达到一种与较小照射点直径相似的效果并且还持久地获得高于该照射点直径预期的高解象力。但即使采用这种光敏元件，也很难用PWM法持久地还原400线的灰度图象。
如上所述，肉眼可识别的图象通常含有400线和256灰度。在此情况下，最低解象力约为16μm2量级，相当于至少5，000dpi(字点／英寸)的解象力。为了获得这一高解象力，有必要至少保持较小的光点面积。但是，在仅仅使光点面积减至极小的情况下，如上所述的高品质图象尚未形成。
本发明的目的是提供一种成象设备和处理盒，二者都能提供一种解象力高，灰度特性极好的图象。
按照本发明提供的成象设备包括：电子照相光敏元件包括支持体和放置在支持体上的光敏层、使光敏元件充电的充电装置、用光束照射充电光敏元件的曝光装置、显影装置、以及转印装置；其中
曝光装置用光束照射充电的光敏元件，该光束的光点面积(S)乘该光敏层厚度(T)的积(S×T)至多20，000μm3。
按照本发明还提供一种处理盒，包括：电子照相光敏元件包括支持体和放置在支持体上的光敏层，选自充电装置、显影装置和清扫装置的至少一种装置；其中
该光敏层用曝光束照射，该光束的光点面积(S)乘该光敏层厚度(T)的积(S×T)至多20，000μm3以及
该光敏元件和选自充电装置、显影装置、和清扫装置的至少一种装置是整体安装的，形成一个可拆卸、装配成成象设备的整体的盒体。
本发明的这些和其余的目的、特征和优点，在考虑下列本发明优选的实施方案的描述(连同附图)时就会变得更加明显。
图1是一组视图，该图表明光强分布与光点直径之间的关系曲线和光束的光点面积(S)与光敏层厚度(T)之间的关系曲线。
图2是按照本发明成象设备实施方案的简图。
图3是按照本发明成象设备另一个实施方案的简图。
图4是一个曲线图，该图表明灰度特性与光点面积(S)乘光敏层厚度(T)的积之间的关系。
在成象设备及处理盒中，曝光光束的光点面积(S)乘光敏层厚度(T)的积(S×T)为20，000μm3或小于此值。保持S×T的值为至多20，000μm3，按照本发明的成象设备及处理盒都能提供一种解象力高，灰度还原性良好的优秀图象。
这可归因于下列现象。
更具体地说，在上述成象设备(及处理盒)的光敏层中，业已发现，光点给出的图象数据是不易破坏的，因为形成静电潜象的(电荷)裁流子的扩散能够受到抑制。另外，根据光敏层内部这样形成的静电潜象的电势对比度的改进，业已确认，在光敏元件与显影套筒之间间隙内部的电势对比度能得到提高。结果是所提供的图象数据不易被破坏，提供高质量图像。
鉴于显影对比度(即显影时光敏元件上的电势差)，乘积(S×T)优选至少为2，000μm3，当S×T的值小于2，000μm3时，就有难于提供足够显影对比度的倾向。
本发明采用的曝光装置是用于在光敏元件上形成静电潜象的，办法是用该曝光装置发射的光束照射光敏元件的表面，从而向光敏元件表面提供点状光点。在此情况下，曝光装置最好是发射激光(激光光束)或发光二极管光束(来自LED的光束)的光源，以便易于提供光点面积较小的点状光点。
图1表明光强分布与光点直径间的关系曲线。图1还表明光束的光点面积(S)与光敏层厚度(T)之间的关系。参照图1，光点的形状通常呈椭圆形，在主(或水平)扫描方向的光点直径为ab，在副(或垂直)扫描方向的光点直径为cd。乘积S×T相当于光点的体积(V)。光点面积(S)是光敏层表面上的面积，其中提供了光强(B)或光强(从B到A)，前者为最高强度峰值(A)的1／e2。
在本发明中，提供光点的光源例子(作为曝光装置)可包括半导体激光器或发光二极管(LED)。
光强分布可以高斯分布或洛伦茨分布为基础。在这两种情况下，本发明涉及的光点面积(S)所提供的光强分布如图1所示，其中光强度在由B至A的范围(B为A的1／e2)之间变化。光点面积(S)可根据经由放置在光敏元件位置的电荷耦合器件(CCD)照相机加以测定。
在本发明中，光束的光点面积(S)优选是至多4，000μm2，更优选是至多3，000μm2。当光点面积(S)超过4，000μm2时，有光点面积的光点有与邻近光点重叠的倾向，从而导致不稳定的灰度还原性。此外，由生产成本看来，光点面积(S)优选至少为1，000μm2。
用于本发明成象设备(及处理盒)光敏元件的光敏层的厚度(总厚度)优选至多为10μm，特别是至多为8μm以便获得极好的图象。另一方面，鉴于针孔现象或感光灵敏度降低的可能性，光敏层的厚度(在下述的功能分离型层结构的情况下为总厚度)至少为1μm，特别是至少为3μm。光敏层的厚度可用涡流型厚度测量仪加以测量。
在本发明中，光敏层可以是功能分离型结构或是单层型结构。更具体地说，光敏层可由电荷发生层和电荷输送层组成，前者包含电荷发生材料，后者包含电荷输送材料，按以上所述顺序或者相反顺序放置(功能分离型结构)；或者光敏层可由单层组成，该单层包含电荷发生材料和电荷输送材料(单层结构)。在上述各个层结构中，光敏层最好具有功能分离型结构，包括电荷发生层和电荷输送层，按以上所述顺序放置在支持体上(下文所述)。
电荷发生材料的例子包括：硒-碲、吡锌染料、硫代吡锌染料，酞菁颜料、花蒽酮颜料、二苯并芘醌颜料、皮蒽酮染料、三偶氮颜料、双偶氮颜料、偶氮颜料、靛蓝颜料、喹吖啶酮颜料和花青颜料。
电荷输送材料的例子包括：有杂环或稠合多环芳烃结构的聚合物，诸如聚-N-乙烯基咔唑和聚苯乙烯基蒽；杂环化合物，诸如吡唑啉、咪唑、恶唑、恶二唑、三唑和咔唑；三芳基链烷烃衍生物，如三苯基甲烷；三芳基胺，诸如三苯胺；以及低分子量化合物，诸如苯二胺衍生物、N-苯基咔唑衍生物、芪衍生物和腙衍生物。
上述的电荷发生材料和电荷输送材料可随意地分散或溶解于高分子粘合剂中。这种高分子粘合剂的例子可以包括：乙烯基系化合物的聚合物或共聚物，诸如苯乙烯、乙酸乙烯酯、氯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、1，1-二氟乙烯及三氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩乙醛、聚碳酸酯、聚酯、聚砜、聚苯氧、聚氨酯、纤维素树脂、酚醛树脂、蜜胺树脂、硅氧烷树脂以及环氧树脂。
除上述化合物之外，光敏层还可含有一些用于改进机械性能或耐久性或其它用途的添加剂。这类添加剂的例子可包括：抗氧化剂、紫外线吸收剂、交联剂、润滑剂以及导电性调节剂。
在本发明中，如上所述，光敏层的厚度最好较小(如1-10μm)，以便在其上放置保护层。保护层的厚度最好是1-5μm。小于1μm，其保护作用有不足的倾向；大于5μm，其表面电势有降低的倾向。保护层最好含有各种树脂，还可随意地含有由金属、金属氧化物等组成的导电性颗粒。
用于本发明的电子照相光敏元件的制备法是在支持体上形成至少一层光敏层。
支持体可由本身具有导电性的材料组成，例如金属诸如铝、铝合金、铜、锌、不锈钢、铬、钛、镍、镁、铟、金、铂、银、或铁。另一个办法是支持体可包含一种用蒸气沉积膜(铝、氧化铟、氧化锡或金)涂覆的塑料，或者一种由导电颗粒连同适当粘合剂涂层涂在金属或塑料支持体上；或者是塑料或纸张与导电颗粒的混合物。支持体可成型为如柱面环形带或片的形状。
在本发明所用的光敏元件中，介于支持体和光敏层之间也可设置具有注料隔离功能和粘合功能的底涂层。这一底涂层可由下列物料构成：如酪蛋白、聚乙烯醇、硝化纤维、乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、聚酰胺、聚氨酯或明胶。底涂层的厚度最好是0．1-10μm，尤其是0．3-3μm。
按照本发明的成象设备可包括支持体、电子照相光敏元件、充电装置、曝光装置、显影装置、转印装置和清扫装置。
在本发明的成象设备中，上述各个装置(如充电装置、显影装置、转印装置和清扫装置)是本行业的人已知的。充电装置最好是电晕充电装置，借助向线路施加高压产生的电晕使光敏元件充电；或者是接触充电装置，借助向设置的元件(诸如滚筒、桨叶或电刷)施加电压，使其接触光敏元件表面而使之充电。为获得高显影效果，显影装置最好是干式显影法，特别是非接触干式显影法，该法对光敏元件和显影套盒间的电势对比度敏感。
本发明显影工序中所用的调色剂的重均粒径最好是2-10μm。
图2是按照本发明成象设备(包括处理盒)的第一实施方案的截面示意图。
参照图2，光敏鼓1(即电子照相光敏元件)以规定的圆周速度沿着光敏元件1内所示的箭头方向围绕轴2旋转。当旋转到具有规定的正或负电势时，光敏元件1的表面借助于主充电装置3均匀地充电。借助用图像式曝光装置(未示出)如同用激光束扫描曝光那样把光敏元件1暴露在光-象4(曝光光束)下，从而在光敏元件1表面上依次形成一种与曝光图象相对应的静电潜象。像这样形成的静电潜象用显影装置5进行显影，在光敏元件表面形成调色剂图象。调色剂图象依次转印到转印接收材料7上，该材料由供纸零件(未示出)供应至光敏元件1和转印装置6之间，借助转印装置6与光敏元件1的旋转速度同步。
把有调色剂图象的转印接收材料7从光敏元件表面分开以传送到图象固定装置8，接着进行图像定影印制成为复制品离开成象设备。转印后光敏元件1表面上的残余调色剂颗粒用清扫装置9除去以提供洁净的表面，残余电荷则用由预曝光装置(未示出)发出的预曝光光线10予以消除，为下一循环作好准备。在主充电装置是诸如充电辊的接触充电装置的情况下，预曝光工序可以略去。
在本发明中，上述大多数结构元件连同光敏元件1、主充电装置3、显影装置5以及清扫装置9在内，可以整体安装以形成单个单元成为一个处理盒11，该盒可拆卸装配成成象设备的主体，该设备诸如复印机或激光束打印机，在主体上采用导轨装置诸如轨条12。
例如，至少一个主充电装置3、显影装置5和清扫装置9连同光敏元件1可以整体安装以形成一个处理盒11。
图3是按照本发明成象设备的第二实施方案彩色复印机的截面示意图。
参照图3，彩色复印机包括执行操作的图象扫描单元201，其中原文上的图象数据经读出和数字信号处理，打印机单元202，其中由图像扫描单元201读出的与原文图象相同的全色图象被打印到支持片上。
更具体地说，在图象扫描单元201中，把原文204放置在原文玻璃板203上，用原文盖板200覆盖，用来自卤灯205的灯光通过红外一切除(或屏蔽)滤波器208照射。来自原文的反射光依次被反射镜206和207反射并通过透镜209在3一行传感器(电荷耦合器件传感器)中成象，然后发送到信号处理单元211中作为全色数据组分红(R)、绿(G)和蓝(B)。卤灯205和反射镜206以速度(V)进行机械运动而反射镜207以速度(1／2V)进行机械运动，各沿着行传感器210(由210-2、210-3和210-4组成)的垂直电子扫描方向(主扫描方向)的方向(副扫描方向)运动，从而在整个原文范围内执行扫描。
在信号处理单元211中，读出信号经电处理解像成相应组分：包括品红(M)、青(C)、黄(Y)和黑(B)，然后发送到打印单元202。在上面组分M、C、Y和B中，一个组分送到打印单元202供图象扫描单元201原文的一次扫描操作之用。因此，总计由四次扫描操作来执行一次印出操作(彩色图象形成的一个循环)。
在打印单元中，由图象扫描单元201发送的M、C、Y和BK图象信号被送到激光驱动器212中。按照图象信号，激光驱动器212调制一驱动(调制一启动)半导体激光213。用激光束(或激光)经多角镜214、f-θ透镜215和反射镜216扫描光敏元件217的表面，从而在光敏元件217上依次形成与原始图象相同的静电潜象。
像这样形成的静电潜象(M、C、Y和BK)用对应的调色剂分别借助轮转显影器件218进行显影，该器件由品红显影单元219、青显影组合件220、黄显影单元221和黑显影单元222各依次与光敏元件217接触以形成M、C、Y和BK的调色剂图象。
像这样形成在光敏元件上的显影调色剂图象被依次转印到支持片(例如普通纸复印纸作为转印接收材料)上，该支持片由盒224或盒225供应。转印是用转印鼓223执行的，支持片卷绕在该鼓上。
转印工序后其中M、C、Y和BK四色图象依次转印到支持片上，该片通过定影单元226被传送到成象设备本体之外。
在下文中将描述根据成象设备的上述第二实施方案的实施例。[实施例]
用于本实施例的成象设备包括680nm(波长)和35mW(输出)的半导体激光器作为光源(曝光装置)。半导体激光器向电子照相光敏元件发出激光光束在副扫描方向提供一个固定的光点直径为63．5μm，相当于400dpi；在主扫描方向提供各不相同的光点直径，因而提供光点面积(S)的不同值包括1250μm2、2000μm2、3000μm2以及5000μm2。
电子照相光敏元件的制备方法是，在铝鼓上按顺序形成：导电层、底涂层、电荷发生层、以及电荷输送层。电荷发生层含有厚度为0．1μm的氧钛酞菁。另外，电荷输送层含有厚度为3．9μm的三芳胺化合物，从而所得的功能分离型光敏层的厚度(T)为4．0μm。
如上同样方法制备电子照相光敏元件，只是把光敏层的厚度(T)分别变换成8μm、15μm和25μm。
使每个像这样制备的光敏元件带上负电荷并暴露在上述激光束中，接着用带负电荷的磁性单组分调色剂(粒径6．5μm)进行非接触干式显影以形成调色剂图象。
借助目测法采用Macbeth反射型光密度计在灰度还原性方面对这样制得的调色剂图象进行评定。
结果示于图4。在图4中，各个符号分别代表下列光点面积(S)。
○：1250μm2
■：2000μm2
○：3000μm2
●：5000μm2
从图4明显可见，当乘积(S×T)至多为20，000μm3时，在光点面积(S)为1250μm2、2000μm2以及3000μm2的情况下，确认了良好的灰度还原性包括400dpi和256灰度等级。另一方面，当乘积(S×T)超过20，000μm3时，灰度还原性不能令人满意。
在光点面积(S)为5000μm2的情况下，即使在提供乘积(S×T)至多为20，000μm3的区域中也未曾获得256灰度等级。这可归因于100μm的较大光点直径对邻近的象元(光点)敏感。

Claims (12)

1．一种成象设备，包括：电子照相光敏元件(1)包括支持体和放置在支持体上的光敏层、使光敏元件(1)充电的充电装置(3)、用光束(4)照射充电光敏元件(1)的曝光装置、显影装置(5)，以及转印装置；其中
该曝光装置用光束(4)照射充电的光敏元件(1)，该光束(4)的光点面积(S)为1000-4000μm2，乘该光敏层厚度(T)的积(S×T)为2000-20，000μm3。
2．按照权利要求1的设备，其中该光点面积(S)为1000-3，000μm2。
3．按照权利要求1的设备，其中该光敏层的厚度(T)为1-10μm。
4．按照权利要求1的设备，其中该光束(4)是激光光束或发光二极管(LED)光束。
5．按照权利要求1的设备，其中该显影装置(5)是干式显影装置。
6．按照权利要求5的设备，其中该显影装置(5)是非接触显影装置。
7．一种处理盒，包括：电子照相光敏元件(1)包括支持体和放置在支持体上的光敏层；选自充电装置(3)、显影装置(5)和清扫装置(9)的至少一种装置；其中
该光敏层用曝光光束(4)照射，该光束(4)的光点面积(S)为1000-4000μm2，乘该光敏层厚度(T)的积(S×T)为2000-20000μm3，以及
该光敏元件和选自充电装置(3)、显影装置(5)和清扫装置(9)的该至少一种装置是整体安装的，形成一个盒体，该盒可拆卸、装配成成象设备的主体。
8．按照权利要求7的处理盒，其中该光点面积(S)为1000-3000μm2。
9．按照权利要求7的处理盒，其中该光敏层的厚度(T)为1-10μm。
10．按照权利要求7的处理盒，其中该光束(4)是激光光束或发光二极管(LED)光束。
11．按照权利要求7的处理盒，其中该显影装置(5)是干式显影装置。
12．按照权利要求11的处理盒，其中该显影装置(5)是非接触显影装置。
CN95120232A 1994-12-07 1995-12-07 成象设备及处理盒 Expired - Fee Related CN1064460C (zh)

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