CN1164677A - 成像装置 - Google Patents

Abstract

一种成像装置，包括：一个面向支承部件设置的相对电极；一个设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，该控制电极有多个可构成显影剂颗粒通道的门；在支承部件和相对电极之间产生预定电位差的控制部件，以给控制电极提供电压，并且通过改变施加在控制电极上的电位，控制显影剂颗粒穿过门；以及多个给控制电极提供电压的电压提供部件。

Description

成像装置

本发明涉及一种通过使显影颗粒跃迁到记录介质上，而在记录介质上成像的成像装置，它可以应用在数字式复印机和传真机，以及数字式印刷机、绘图机等等的打印单元中。

近些年，作为响应影像信号，在记录介质如纸上输出视觉影像的成像装置，例如，在日本已公开的专利申请平6-155798中，公开了一种成像装置，其中，显影颗粒如调色剂直接附着在记录介质上，由此直接在记录介质上生成调色剂影像。参见图1，下面描述上述常规成像装置。

如图1所示，在上述成像装置中，包括一个带有调色剂供给部分51和打印部分52的成像单元53。在该装置中，调色剂54跃迁并附着在作为记录介质的纸55上。在运行过程中，根据影像信号，控制调色剂54的跃迁，以便在纸55上直接成像。

调色剂供给部分51由容纳充有负电荷的显影颗粒的调色剂54的调色剂槽56，以及通过磁力支承调色剂54的调色剂载体57组成。调色剂载体57是接地的，并沿图中箭头E所示的方向，以30mm/sec的线速度被驱动转动。调色剂54是平均颗粒直径为10μm的磁性颗粒，用众所周知的方法，使其带有-4μc/g～-5μc/g的静电荷。调色剂载体57圆周面携带的调色剂54的平均厚度为大约80μm。

作为成像单元53的打印部分52由直径为50mm铝管制成的相对电极58，以及设置在反电极58与调色剂载体57之间的控制电极59组成。相对电极58设置在距调色剂载体57圆周表面大约1mm处，从直流电源60给相对电极58施加2KV的高压，并以30mm/sec的线速度，或与调色剂载体57相同的圆周速度，沿图1箭头F所示的方向转动。因此，在相对电极58与调色剂载体57之间，产生了一个电场，以使支承在调色剂载体57上的调色剂54向相对电极58跃迁。

控制电极59设置得平行于相对电极58表面的切平面并在面向相对电极58的两维上延伸，其结构可使来自调色剂载体57的调色剂穿过并流到相对电极58。根据施加在控制电极59上的电位，改变调色剂载体57与相对电极58之间形成的电场，以便控制调色剂54从调色剂载体57到相对向电极58的跃迁。

要这样设置控制电极59，使它距调色剂载体57的圆周表面的距离为100μm。控制电极59由一个50μm厚的柔性印刷电路板(FPC)59a，以及20μm厚的铜箔环状电极61组成。板59a有多个直径为150μm的门62，构成调色剂54的通道。环绕这些门62设置的是上述环状电极61。经馈电线和高压驱动器，使每个环状电极61都与控制电源63电连接。

该控制电源63(见图2)包括：给环状电极61提供150V的电压，使调色剂54穿过门62的第一电源64；给环状电极61提供-200V的电压，阻止调色剂54穿过门62的第二电源65；带有作为电压选择器的负载电阻66的FET；以及一个影像信号控制电路68。通常，根据影像控制电路68启动FET67，以便给环状电极61提供防止调色剂54穿过门62的电压。当通过影像信号控制电路68关闭FET67时，给环状电极61施加使调色剂54穿过门62的电压。控制电源63根据影像信号给环状电极61施加电压。更具体地说，如果要使支承在调色剂载体57上的调色剂54穿过门流向相对电电极58，则控制电源63应向环状电极61施加300μsec、150V的电压。当要阻止调色剂穿过时，要施加-200V的电压。用这种方式，当根据影像信号控制施加给控制电极59的电压，而同时向面向调色剂载体57的相对电极58的一侧供给纸55时，在纸55表面可直接形成根据影像信号的调色剂像。

通过单板机几乎在同时开始驱动调色剂载体57转动，相对电极58转动，给控制电极59施加电压，以防止调色剂54从这里穿过，并给相对电极58施加高压。

在常规成像装置中，将施加给控制电极的电压通过电阻提供给晶体管等。因此，在某一时间段中流过晶体管的电流会产生热量，使晶体管经常出现故障。为了解决这个问题，为晶体管提供了一个冷却部件，以对其进行冷却，这不可避免地增加了部件数目和造价。

至于提供控制电压的电源数，一个电源通常分配提供一个电压。在这种情况下，从单一电源要向所有的电极供电，以提供控制用电压。即使控制每个电极所需的功率很小，给控制电极提供电压的电源仍需要有很高的载流量，因为有许多电极(例如，在上述常规实施中，有2560个电极)。特别是，当通过电容器给晶体管提供电压时，电流是不连续流动的，因此，与使用电阻的情况不同，不会发热。

然而，瞬时电位是变化的，电容器充电或放电时有瞬时电流流动。对于一个通道，通常瞬时电流流动的时间是很短的。然而，在实践中，要同时连续控制大量通道，每个峰值电流都会相当高。在成像操作过程中，当为接通或关断反复启动与一个电源相连的大量晶体管时，使得电源需要很大的电流容量。

总之，使用电容器控制需要特别监测瞬时电流。如果从低载流量的电源流出了大电流，输出电压降将使施加在控制电极上的电位不够高。这会使调色剂跃迁不正常。在使用电容器控制时，尽管如上所述流动的是不连续的脉冲电流，但当电压变化时，由于瞬时电流会出现电压降。结果，不能生成适当的作用在调色剂上的电场，因此，缩短了调色剂跃场的应用时间。

此外，还出现了使打印不稳定的其它问题：例如，增加了待接通的通道数，施加电压降低的时间延长了。为了避免这一问题，需要延长施加电压的时间。这样就延长了总打印时间，很难提高速度和分辨率。

当电源有很高的电流容量时，电源本身必然会发热，使电源出现故障，或散发的热量影响其它电路，由此使装置不能稳定运行。此外，还存在电源本身可能会断路的危险。为了使装置能够稳定运行，就需要冷却部件，但由于冷却部件的增加就增加了部件数和装置的造价。

由于当电源很紧凑时，发热会非常明显，所以很难解决这一问题。此外，如果电源的载流量大，降低造价就会受到限制，并且控制电压可能会短路或施加到其它电路上。不仅会在整个装置上施加高电压，而且还会不期望地直接施加到偶然碰到它的使用者上。如果出现了这种情况，不仅其它电路会断路，整个装置也会损坏，最坏的是使用者可能会受到电击。为了避免电击或电流泄漏到其它电路等事故，电源或整个装置的机身需要高度绝缘。这样不可避免地显著增加了装置的体积，同时增加了部件数量和造价。

如上所述，在已有技术中，由于从单一电源向控制电极的所有电极供电，即使控制每个电极所需的功率都很小，由于有很多电极，给控制电极施加电压的电源仍要有很高的载流量。结果，电源会发热，使其本身出现故障或对其它电路产生付作用。本发明正是为了解决上述问题而作出的，本发明的要点如下：

为了解决上述问题，根据本发明的第一方面，本发明的成像装置包括：

支承显影剂颗粒的支承部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个使显影剂颗粒通过的门；

在控制电极与相对电极之间传送的、记录影像的记录介质；以及

在支承部件与相对电极之间产生预定电位差的控制部件，并通过改变施加在控制电极上的电位，控制显影剂颗粒穿过该门，以便在上述控制电极与相对电极之间传送的记录介质上，生成影像，

其中，提供多个电压提供部件，给控制电极施加电压。

在这种结构中，由于使用了多个电源，每个电源的电流可以保持得很低，每个电源都不必有很高的载流量，由此避免了由于发热产生的副作用。

根据本发明的第二方面，在具有第一特征的成像装置中，该装置有多个电压提供部件，其中每一个电压提供装置是最大载流量在70mA以下的电源。

在这种结构中，由于使用了多个电源，每个电源的电流都低于70mA，所以无需大型绝缘部件，便能够避免由于电流泄漏，以及其它电路断路所引起的电击事故。

根据本发明的第三方面，该成像装置包括：

支承显影剂颗粒的支承部件；

驱动支承部件以某一线速度转动的驱动部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个构成显影剂颗粒通道的门，并包括第一和第二控制电极组，每一组都由围绕多个门形成的多个电极组成，使得显影剂颗粒能够根据施加到被选择电极的电压，穿过与被选择电极对应的开口向记录介质跃迁；以及

当显影剂颗粒穿过开口时，给对应于第一和第二电极组两电极，施加预定电位差的控制部件；以及

多个给控制电极提供电压的电压提供部件，

其中，通过给对应于第一和第二电极组的电极施加预定的电压，控制显影剂颗粒穿过门的流动进行成像。

在这种结构中，当矩阵控制结构应用到控制电极上时，由于使用了多个电源，所以可以使用低容量的电源。

根据本发明的第四方面，在具有第三特征的成像装置中，每个电压提供部件的最大载流量都在70mA以下。

在这种结构中，由于每个电源的电流都低于70mA，所以无需使用大型绝缘部件，便可避免由于电流泄漏以及其它电路断路而引起的电击危害。

根据本发明的第五方面，成像装置包括：

多个支承部件，每个支承部件用于支承不同颜色的显影剂颗粒；

以一定的线速度驱动支承部件的驱动部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个构成显影剂颗粒通道的门，包括第一和第二控制电极组，每一组都由围绕多个门形成的多个电极组成，使得根据施加在被选择的电极上的电压，显影剂颗粒能够穿过与该被选择的电极对应的开口向记录介质跃迁；

当显影剂颗粒穿过开口时，给对应于第一和第二电极组的电极施加预定电位差的控制部件；以及

多个给控制电极提供电压的电压提供部件，每一个电压提供部件的最大载流量都低于70mA，

其中，通过给对应于第一和第二电极组的电极施加预定的电压，控制显影剂颗粒穿过门的流动，进行成像。

在这种结构中，对彩色成像装置可使用控制电极的矩阵控制。使用多个电源能够减小每一个电源的电流。此外，每个电源的电流都低于70mA，这样无需大型绝缘部件，便可避免由于电流泄漏以及其它电路的断路而引起的电击危害。

根据本发明的第六方面，成像装置包括：

支承显影剂颗粒的支承部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个使显影剂颗粒穿过的门；

在控制电极与相对电极之间传送的、记录影像的记录介质；以及

在支承部件与相对电极之间产生预定电位差的控制部件，通过改变施加在控制电极上的电位，控制显影剂颗粒穿过门的流动，以便在控制电极与相对电极之间传送的记录介质上，生成影像，

其中，控制部件包括：

至少有两个即第一和第二电压提供部件，第一电压提供部件施加第一电压，使控制电极的门进入允许显影剂颗粒穿过的第一状态，第二电压提供部件施加第二电压，使控制电极的门进入不允许显影剂颗粒穿过的第二状态；

提供电容量的元件，但不限于此；以及

从具有第一和第二电压的多个电压中选择一个电压的电压选择部件，以给控制电极施加所选择的电压，至少第一和第二电压提供部件中的一个具有多个电源，至少第一和第二电压中的一个电压是借助于提供电容量元件而提供给电压选择部件的。

在这种结构中，由于通过电容元件给选择器提供电压，与使用电阻元件的情况相比，几乎没有脉冲电流流动。结果，不仅降低了电源的载流量，而且也降低了选择器的载流量。此外，通过使用多个电源，还可以降低每个电源的平均电流。因此，当改变给控制电极施加的电压时，能够避免由于电流和电压降低引起的发热现象。因不会产生由发热引起的副作用，故无需提供冷却部件。

根据本发明的第七方面，在具有第六个特征的成像装置中，第一和第二电压提供部件两者的最大电源载流量都低于70mA。

在这种结构中，由于使用了多个电源，每个电源的电流都很低，每个电源的载流量都低于70mA，因此能够阻止由于电流泄漏和其它电路或装置的断路而引起的电击危害。

根据本发明的第八方面，成像装置包括：

支承显影剂颗粒的支承部件；

以一定的线速度驱动支承部件的驱动部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个使显影剂颗粒穿过的门，并包括第一和第二控制电极组，每一组都由围绕多个门形成的多个电极组成，使得根据施加在被选择的电极上的电压，显影剂颗粒能够穿过与该被选择的电极对应的开口，向记录介质跃迁；以及

当显影剂颗粒穿过开口时，给对应于第一和第二电极组的电极施加预定的电位差的控制部件；以及

多个给控制电极提供电压的电压提供部件，

其中控制部件包括：

至少有两个即第一和第二电压提供部件，第一电压提供部件施加第一电压，使控制电极的门进入允许显影剂颗粒穿过的第一状态，第二电压提供部件施加第二电压，使控制电极的门进入不允许显影剂颗粒穿过的第二状态。

提供电容量的元件，但不限于此；以及

从具有第一和第二电压的多个电压中选择一个电压的电压选择部，以给控制电极施加所选择的电压，至少第一和第二电压提供部件中的一个具有多个电源，借助于提供电容量的元件，将至少第一和第二电压中的一个电压提供给电压选择部件。

在这种结构中，即使当控制电极具有矩阵控制结构，也具有如上所述的效果。

根据本发明的第九方面，成像装置包括：

多个支承部件，每个支承部件支承不同颜色的显影剂颗粒；

以一定的线速度驱动支承部件的驱动部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个使显影剂颗粒穿过的门，并包括第一和第二控制电极组，每一组都由围绕多个门形成的多个电极组成，使得根据施加在被选择的电极上的电压，使显影剂颗粒穿过与该被选择电极对应的开口向记录介质跃迁；以及

当显影剂颗粒穿过开口时，给对应于第一和第二电极组的电极施加预定电位差的控制部件，其中，通过给对应于第一和第二电极组的电极施加预定的电压，控制显影剂颗粒穿过门，进行成像，

上述成像装置的特征在于，控制部件包括：

至少有两个电压提供部件，即第一和第二电压提供部件，第一电压提供部件施加第一电压，使控制电极的门进入允许显影剂颗粒穿过的第一状态，第二电压提供部件施加第二电压，使控制电极的门进入不允许显影剂颗粒穿过的第二状态；

提供电容量的元件，但不限于此，以及

从具有第一和第二电压的多个电压中选择一个电压的电压选择部件，以给控制电极施加所选择的电压，至少第一和第二电压提供部件中的一个具有多个电源，借助于提供电容量的元件，将至少第一和第二电压中的一个电压提供给电压选择部件。

在这种结构中，对彩色成像装置可使用控制电极的矩阵控制，并能得到如上所述的效果。

在上述第六～九个结构中，由于电容元件可印刷在FPC板上，所以能够使电路更紧凑。

图1是已有技术的示意图。

图2是表示已有技术中控制部件的示意图。

图3是表示根据本发明的一个实施例，成像装置总结构的示意图。

图4是显示本发明成像装置中控制电极基本结构的前视图。

图5是在本发明的成像装置中，成像控制运行流程的流程图。

图6是当调色剂引起跃迁时，在本发明成像装置的成像单元中，等电势表面的示意图。

图7是当调色剂停止跃迁时，在本发明成像装置的成像单元中，等电势表面的示意图。

图8是在本发明的该实施例中，控制电源的示意图。

图9是在本发明的该实施例中，在控制电源的电压选择器中，一个标准通道实例的示意图。

图10是在本发明的该实施例中，在控制电源的电压选择器中，一个标准通道另一实例的示意图。

图11是表示在本发明的成像装置中，通过电压选择器施加到控制电极上电位和电流的示意图。

图12是表示本发明成像装置控制电极结构的示意图，其中控制电极呈矩阵控制结构。

下面参照附图，详细描述本发明。尽管在下面说明书的描述中，详细描述了采用负电荷调色剂的成像装置，但如果采用正电荷调色剂，也可以适当地设定要施加的电压极性。

下面描述本实施例中成像装置每一组件的结构。

参见图3，本实施例的成像装置有一个由调色剂供给部分1和打印部分2组成的成像单元3。成像单元3根据图象信号，用作为显影剂颗粒的调色剂4在记录介质纸张5上，生成一个视觉影像。在该成像装置中，调色剂4有选择地跃迁并附着在纸张5上，并根据影像信号控制调色剂4的跃迁，以便在纸张5上直接成像。

供纸器6设置在成像单元3的一侧，给成像单元3供给纸张。供纸器6包括贮存作为记录介质的纸张5的纸盒7，从纸盒7输送纸5的搓纸辊8，以及引导纸5输出的纸张导板9。供纸器6进一步还有用于探测纸张供给情况的、图中未示出的探测传感器。借助于图中未示出的驱动器驱动搓纸辊8转动。在成像单元3的输出侧，即纸5输出侧，设置有一个用于加热和加压调色剂影像的定影单元10，上述调色剂图象是在成像单元3中在纸5上形成的，将调色剂影像定影在纸5上。定影单元10由热辊11、加热器12、压力辊13、温度传感器14以及一个温度控制电路15组成。

热辊11由例如2mm厚的铝管制成。加热器12可以是卤素灯，它装在热辊11中。压力辊13由例如硅酮树脂制成。热辊11和压力辊13相对设置，相互挤压，以便将纸5夹在它们之间，并用设置在它们轴两端的、未示出的弹簧等部件，用例如2kg的压力负荷，对它进行加压处理。温度传感器14测量热辊11的表面温度。温度控制电路15由主控器进行控制，这在下文还要描述，该控制路15根据温度传感器14的测量，打开/关闭加热器12，或执行其它控制，由此将热辊11的表面温度维持在例如150℃。

定影单元10有一个未示出的排纸传感器，以探测经过定影单元10处理后的纸5的输出情况。

对热辊11、加热器12、压力辊13等等的材料没有特别限定。对热辊11的表面温度也没有特别限定。此外，定影单元10还可以采用通过对纸5进行加热或加压使调色剂定影的定影方法。

另外，尽管在附图中没有示出，定影单元10的纸输出侧有一个排纸辊，用以将经过定影单元10处理后的纸5排放到纸托架上，以及一个用于存放所排放纸5的托架。上述热辊11、压力辊13和排纸辊都由图中未示的驱动机构驱动转动。

作为成像单元3一部分的调色剂供给单元1，由用于贮存作为显影剂颗粒的调色剂4的调色剂贮槽16、用于磁性支承调色剂4的、圆柱形套筒状的调色剂载体17，以及一个设置在调色剂贮槽16内部的刮板18组成，刮板18用于使调色剂4带电，并调节覆盖在调色剂载体17圆周表面的调色剂层的厚度。刮板18设置在相对调色剂载体17转动方向的载体17的上游侧，与调色剂载体17的圆周表面相距例如60μm的距离。调色剂4带有磁性，平均颗粒粒径大约为6μm，通过刮板18使其带有-4μc/g～-5μc/g的静电荷。此处，没有特别限制刮板18与调色剂载体17之间的距离。也没有特别限定调色剂4的平均颗粒粒径、静电荷量等等。

图中未示出的驱动机构，沿图中箭头A所示的方向驱动调色剂载体17转动，例如，其线速度设定为大约100m/sec。调色剂载体17是接地的，其内在与刮板18相对的位置上和与控制电极19(下文将要描述)相对的位置上有图中未示出的固定磁铁。这种结构可使调色剂载体17将调色剂4携带在其圆周表面。支承在调色剂载体17圆周表面的调色剂4，在对应上述固定磁铁位置的圆周表面的区域以尖峰状直立。

对调色剂载体17的转动速度没有特别限定。此处，调色剂受磁力支承，但是调色剂载体17还可以有其它构造，以用电力或电力与磁力的结合力来支承调色剂4。

成像单元3的打印部分2包括：一个由例如1mm厚铝片制成的相对电极20，它面对调色剂载体17的圆周表面；一个给相对电极20提供高电压的高压电源21；一个设置在相对电极20与调色剂载体17之间的控制电极19；一个消电刷22；一个用于给消电刷22提供消电电压的消电刷电源23；给纸5充电的充电刷24；一个给充电刷24提供充电电压的充电电源25；一个绝缘带26；一对支承和驱动绝缘带26的支承辊27a和27b；以及一个清洁刮板28。

相对电极20离开调色剂载体17的外圆周表面大约有1mm。绝缘带26由一层PVDF制成，其厚度为75μm，体积电阻率大约为10¹⁰Ωcm。由图中未示出的驱动机构，以例如30mm/sec的线速度驱动绝缘带26沿图中箭头所示方向转动。从高压电源(控制部件)21给相对电极20施加例如2.3KV的高压。来自高压电源(控制部件)21施加的该高电压在相对电极20与调色剂载体17之间产生了一个电场，要求使支承在调色剂载体17上的调色剂4能向相对电极20跃迁。

消电刷22在相对于绝缘带26转动方向的下游位置上紧压在绝缘带26上，该位置区域朝向控制电极19。消电刷电源23给消电刷22施加2.5KV的消电电位，以消除绝缘带26表面不必要的电荷。

如果由于偶然事件如卡纸等等，一些调色剂粘附在绝缘带表面，则清洁板28可以除去这些调色剂4，防止调色剂4污染下面的纸5。不用特别限定相对电极20的材料。也不用特别限定反向电极20与调色剂载体17之间的距离。此外，还不用限定施加在相对电极20上的电压，以及施加在消电刷22上的电压。

尽管未说明，成像装置包括：一个用于控制整个成像装置的作为控制电路的主控器；一个用于将从用于阅读原始影像的影象采集装置得到的影像数据，转换成要被印制的影像数据格式的影像处理器；一个用于贮存影像数据的影像存储器；以及一个用于将从影像处理器得到的影像数据，转变成输给控制电极19的影像数据的成像控制单元。

控制电极19设置相对在平行于相对电极20表面正切面的位置上，并面向相对电极20在两维上延伸，其结构可使来自调色剂载体117的调色剂穿过并到达相对电极20。可根据施加在控制电极19上的电势，改变在调色剂载体17与相对电极20之间形成的电场，以便有选择地控制调色剂4从调色剂载体17到相对电极的跃迁。

要这样设置控制电极19，使它距调色剂载体17圆周表面的距离设定为例如100μm，并借助于一个图中未示出的支承部件固定住。如图4所示，控制电极19由绝缘板19a、一个高压驱动器(图中未示)、相互独立的环状导体如环状电极29组成。绝缘板19a可用聚酰亚胺树脂制成，厚度25μm。该板上还可以有形成门30的孔，这在下文还要提到。环形电极29可用铜箔制成，在板19a朝向调色剂载体17的表面上，环形电极29以预定方式围绕各个孔设置。例如，每一个环形电极29的直径为220μm，厚度为30μm。例如环形电极29每个开口的直径为200μm，它为调色剂4从调色剂载体17跃迁到相对电极20形成了一个通道。该通道下文被称作门30。此处，不用特别限定控制电极19与调色剂载体17之间的距离。

对门30的尺寸、板19a和环形电极29的材料和厚度没有特别限定。

在上述情况下，可在2560个格点形成门30或环状电极29。借助于各个馈电线31和高压驱动器(图中未示)，使每个环状电极29都与控制电源32(下文将要描述)电连接。

电极的数量对应于横穿A4型纸的宽度上，300DPI(每英寸的点数)的分辩率。这里，对环状电极29的数量没有特别限定。环形电极29表面以及馈电线31表面都涂有一层厚30μm的绝缘层(图中未示)，由此确保环状电极29之间绝缘，馈电线31之间绝缘，以及相互不相连的环状电极29与馈电线31之间绝缘。对绝缘层的材料和厚度等等没有特别限定。

根据来自控制电源(控制部件)32的影像信号，给控制电极19的环状电极29施加电压或脉冲。尤其是，当调色剂载体17上的调色剂4流向相对电极20时，例如要给环状电极29施加150V的电压。当调色剂堵塞通道时，可施加-200V的电压。

用这种方式，当根据影像信号控制给予控制电极19的电位时，沿着面向调色剂载体17的相对电极20的一侧输送纸5，以便根据影像信号在纸5的表面形成调色剂影像。此处，通过从未示出成像控制单元发送的控制电极控制信号，来控制控制电源32。

接下来，参照图5描述该成像装置的成像运行过程。

首先，当将待复印的原稿放置在摄像部分，按动复印开始键(图中未示)时，主控器接收到该输入信号，并开始成像运行。举例说明，摄像部分读取原始影像(n1)，经过影像处理部分处理后的影像数据(n2)被存储在影像存储器(n3)中。当贮存在影像存储器中的该影像数据传输到成像控制单元(n4)中时，它开始将输入的影像数据变换成给予控制电极19的控制电极控制信号(n5)。当成像控制单元获得预定量的被加到控制电极上的控制信号时(n6-是)，未示出的驱动器启动(n7)，以使图3所示的搓纸辊8转动。当该搓纸辊从纸盒7向成像单元3传输一张纸5(n10)时，供纸传感器探测到供纸正常这一事实(n11)。通过搓纸辊8传送的纸5在充电刷24和支承辊27a之间运送。从高压电源21给支承辊27a和27b施加与相对电极20相同的电压(n9)。通过充电电源25给充电刷24施加1.2KV的充电电位(n9)。由于充电刷24与支承辊27a、27b之间的电位差，使纸5带有电荷。静电吸附在纸缘带26上的纸5随着绝缘带的前进被输送到成像单元3打印部分2中的一个位置上，此处绝缘带26面向调色剂载体17。可根据所使用的成像装置的结构和其它因素，改变上述控制电极控制信号的预定量。

随后，成像控制单元给控制电源32提供控制电极控制信号。提供控制电极控制信号与从充电刷24到打印部分2提供纸5的供纸的时间相同步。控制电源32根据控制电极控制信号，控制施加到控制电极19的环状电极29上的电压。举例来说，从控制电源32给每个预定的环状电极29恰当地施加150V或-200V的电压，以控制在控制电极19周围的电场。因此，在控制电极19的每个门30，可以根据影像数据恰当地防止调色剂4从调色剂载体17跃迁到相对电极20或允许上述跃迁。从而，通过绝缘带26的前进，使纸以30mm/sec的速度移向出纸侧，在纸5上形成了与影像信号相一致的调色剂影像。

通过支承辊27b的弯曲部分，使其上有调色剂像的纸5与绝缘带26相分开，并输送到定影单元10，在这里将调色剂像定影在纸5上。通过出纸辊将其上定影有调色剂像的纸5输送到出纸盘上。此时，用排纸传感器探测纸输出情况是否正常。根据该探测信号，主控器判断印刷过程是否已经正常完成(n13)。

通过上述成像操作，在纸5上可生成良好的影像。由于该成像装置可直接在纸5上成像，所以不再需要使用显影介质、如感光体、绝缘鼓或类似物，这些在传统成像装置中是要用到的。

结果，省去了将影像从显影介质转印到纸5上的转印过程，从而消除了影像质量的降低，并改进了装置的可靠性。由于只需要较少的部件，简化了成像装置的结构，所以可以降低成像装置的体积和成本。

下面研究通过在调色剂载体17与相对电极20之间施加电压，致使调色剂4在它们之间跃迁的情况。

如上所述，当在相对电极20上施加例如2.3KV的高压时，调色剂载体17是接地的。在这种状态下，由于纸5表面电荷的均衡，纸5将有2KV的表面电位。结果，在调色剂载体17与相对电极20之间，按固定间距形成了从0V～2KV的等电位表面。相对电极20设置在距调色剂载体17圆周表面1mm的位置上，控制电极19设置在距调色剂载体17圆周表面100μm的位置上。因此，控制电极19的每个门30中心(每个门中心)的电位大约为200V。这里，根据调色剂载体17与相对电极20之间的电位差、控制电极19的几何形状以及门30的形状等等，确定每个门30中心的电位。

在这种情况下，为了使调色剂载体17上的调色剂4移向相对电极20，控制电源32给控制电极19的环状电极29施加150V的电压，每像素150μsec。当施加该电压时，可得到靠近控制电极19的门30的等电位面，如图6所示。类似地，当不允许调色剂4穿过门30时，施加-200V的电压，形成的等电位面如图7所示。这里，图6和7所示的等电位面是本发明人用计算机模拟确定的。

用这种方式，控制电极19与调色剂载体17之间的电场方向，今根据施加在控制电极19上的电压，而发生颠倒。然而，控制电极19与相对电极20之间的电场只在其强度上或多或少有变化，电场的方向始终与纸面保持垂直，或不改变。因此，穿过控制电极19的调色剂的跃迁情况很难受控制电极19的电位的影响。

在上述描述中，作为一个实例，为使调色剂4通过，给控制电极19的环状电极29施加150V的电压。然而，只要如期望的那样，能控制调色剂4的跃迁，就不必特别限定该电压。通过改变施加到控制电极19环状电极29上的电位，能够改变等电位面在控制电极19的门30附近向调色剂载体17的凸出程度或弯曲程度。因此，能够改变作用在穿过门30的调色剂4上的电场力。这意味着，适当地改变控制电源32给予的电位，能够任意调节纸5上所成影像的点子大小(FL)。

不必特别限定施加到控制电极19的环状电极29上的，防止调色剂穿过的电压。可通过进行实验等等，在实践中确定上述电位。

下面参见图8，描述控制电源32的结构。如图8所示，控制电源32包括一个影像信号控制电路33，和带有高压驱动器和电阻的电压选择器34a、34b和34c。电压选择器34a、34b和34c的输出端与环状电极29相连。如图8所示，35a和35b代表150V电源；36a和36b代表-200V电源。如图8所示，这些电源分别适于给电压选择器34a和34b施加电压。

每一个电源都有60mA的载流量，并能给1280个环状电极29提供电压、给2560个环形电极29的一半提供电压是横过A4纸的宽度以300DPI打印所需要的。

在电压选择器34a、34b中每一通道都有如图9或10所示的结构。图9所示的结构包括一个FET37和一个电阻38。它与图2所示的传统结构基本相同。在这种情况下，电阻38的电阻值是10MΩ。因此，当接通FET37时，穿过电阻38和FET37的电流是350/10⁷＝3.5×10^-5A。流过-200V电源36a或150V电源35a的电流，或流过1280通道的总电流等于大约45mA(3.5×10^-5×1280＝4.5×10^-2)。

如图10所示，在电压选择器34a、34b中，一个通道的其它结构由FET37、15PF的电容38a、二极管39组成。当接通FET37时，来自电源36的-200V的电压提供给FET37的输出端，而当关断FET37时，来自电源35的150V电压提供给FET37。

在该实施例中，由于使用电容代替了电阻，故当接通FET37时，没有电流流动。因此，FET37不会持续发热，所以无需冷却FET37。

然而，在FET37从接通到关断变化的瞬间，或FET37从关断改变到接通的瞬间，如图11所示，有作为瞬态效应瞬时电流流过。由于该电流持续的时间很短，所以与已有技术相比，减小了由该电流在FET中产生的热量。

从电源的角度来看，即使每个通道的瞬时电流持续很短的时间，由于多个FET37被重复接通关断，所有通道的电流提都由与其相连的电源提供，所以仍有相当大的电流流出电源。

例如，相对于本实施例的时间，瞬时电流的平均值为4.6×10^-5A。因此，来自电源36a或35a为1280个通道提供的电流为4.6×10^-5×1280＝5.8×10^-2A＝58mA。

在该实施例中，给总共2560通道提供的单电位由两个电源分担，如上所述，一个电源提供的电流可以是58mA。如果一个单一电位只使用一个电源，则电源就需要上述载流量的两倍，或116mA。在这种情况下，电源变得很笨重，又会发热。在这种使用大电源的情况下，如果由于某种偶然，电压被施加到其它电路或使用者可直接触摸的装置机身上，与该电压相连的其它电路或其他装置会断路，或使用者会遭到电击。

通常，如果在超过大约40V的电压下，有大于70mA的电流流过，人体就会受到有害影响。此外，如果发生了这种情况，电源或电路会产生热量，可能有着火的严重危险。

本实施例能够避免所有这些有害情况，尤其是，由于所提供的电流，-200V电源36a、36b以及150V电源35a、35b能避免发热，因此无需冷却部件。此外，即使由于某种偶然，给使用者可触摸的部分施加了一定的电压，仍可以避免电击的危害。

在上述实施例中，供电部件由两种类型的电源、或-200V电源36a、36b和150V电源35a、35b组成，根据装置的特性电源的数量可适当改变。

在对该实施例的上述描述中，作为一个例子描述了带环状电极29的控制电极19，但对它的结构没有特别限定。例如，代替环状电极29，可提供一种矩阵控制结构，如图12所示，这里，多个带状列电极39a和带状行电极39b分别形成于控制电极19板19a的前后表面上，控制施加到相互交叉的列电极39a和行电极39b上的电压，以控制调色剂4从调色剂载体17向相对电极20的跃迁。

此外，本实施例描述的是单色复印机的成像装置，但是本发明还可以应用到具有多个调色剂供给部分1a、1b、1c和1d以及打印部分2a、2b、2c、2d的彩色成像装置，这里调色剂供给部分1分别装有彩色调色剂，例如：黄(1a)、品红(1b)、青(1c)以及黑(1d)颜料。

在本实施例的描述中，描述了调色剂用作显影颗粒的实例，但是油墨或其他材料也可以用作显影颗粒。还可以这样建造调色剂供给部分1，使其具有使用离子流法的结构。尤其是，成像单元可以包括一个如电晕充电器的离子源，或类似的部件。在这种情况下，会产生与上述结构相同的效果。

本发明的成像装置可以很好地使用到数字式复印机、传真机以及数字式印刷机、绘图机等等的打印单元中。

如上所述，根据本发明的第一个特征，在该成像装置中，由于使用了多个电源给控制电极提供电压，可以使用低容量电源，由此可防止发热和电源的电流泄漏。因此，不再需要冷却部件，使装置的结构紧凑。

如上所述，根据本发明的第二个特征，在该成像装置中，使用了多个电源为控制电极提供电压，每一个电源的电流低于70mA，由此能够避免电路的断路，以及对使用者的电击危害，无需高标准的绝缘部件，由此降低了造价。

如上所述，在具有本发明第三或第四个特征的成像装置中，由于当控制电极使用的是矩阵控制结构时，也使用多个电源为每一个控制电极提供电压，所以可以使用低容量电源，由此可防止发热和电流从电源泄漏的问题。因此，不再需要冷却部件，不使该装置的结构紧凑。

如上所述，根据本发明的第五个特征，在该成像装置中，当在彩色成像装置中，对控制电极施加单个控制或矩阵控制，且每一个电源的电流低于70mA时，还使用多个电源提供电压，能够避免电路的断路，以及对使用者的电击危害，无需使用高标准绝缘部件，由此可降低造价。

如上所述，根据本发明的第六个特征，在该成像装置中，由于通过一个电容元件给选择器施加电压，与使用电阻元件的情况相比，脉冲电流几乎不流动。结果，不仅能够降低电源的载流量，而且还能降低选择器的载流量。此外，通过使用多个电源，还能使每个电源的平均电流降低。因此，当改变施加给控制电极的电压时，可以避免由于电流和电压降低而出现的发热现象。此外，由于没有出现发热带来的副作用，因此无需提供冷却部件，从而能够降低装置的尺寸和造价，只需要较少的部件。

此外，根据本发明的第七个特征，在该成像装置中，由于使用了多个电源，每个电源的电流都低，由于每个电源的载流量都低于70mA，所以可以防止由于电流泄漏和其它电路或装置中的断路而引起的电击，无需大型绝缘部件。

根据本发明成像装置的第八个特征，即使当控制电极是矩阵控制结构时，如上所述，也能有同样的效果。

根据本发明成像装置的第九个特征，即使当使用彩色调色剂时，如上所述，也能有同样的效果。

根据本发明成像装置的第六～九个特征，由于电容元件可被印刷在FPC板上，所以能够降低电路的尺寸和造价，只需要较少的部件。

Claims (9)

1、一种成像装置，包括：

支承显影剂颗粒的支承部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个构成显影剂颗粒通道的门；

在控制电极与相对电极之间传送的、记录影像的记录介质；以及

在支承部件与相对电极之间产生预定电位差的控制部件，并通过改变施加在控制电极上的电位，控制显影剂颗粒穿过门，以便在上述控制电极与相对电极之间传送的记录介质上，生成影像，

其中提供多个电压提供部件，给控制电极施加电压。

2、一种如权利要求1所述的成像装置，其特征在于每一电压提供部件提供的最大载流量都低于70mA。

3、一种成像装置，包括：

支承显影剂颗粒的支承部件；

以某一线速度驱动该支承部件的驱动部件；

面向该支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个构成显影剂颗粒通道的门，并包括第一和第二控制电极组，每一组都由围绕多个门形成的多个电极组成，使得显影剂颗粒能够根据施加到被被选择的电极的电压，穿过与被选择电极对应的开口向记录介质跃迁；以及

当显影剂颗粒穿过该开口时，给对应于第一和第二电极组的电极施加预定电位差的控制部件；以及

多个给控制电极提供电压的电压提供部件，其中，通过给对应于第一和第二电极组的电极施加预定的电压，控制显影剂颗粒穿过门的流动，进行成像。

4、如权利要求3所述的成像装置，其特征在于每一电压提供部件具有的最大载流量都低于70mA。

5、一种彩色成像装置，包括：

多个支承部件，每个支承部件用于支承不同颜色的显影剂颗粒；

以一定的线速度驱动支承部件的驱动部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极；它有多个构成显影剂颗粒通道的门，并包括第一和第二控制电极组，每一组都由围绕多个门形成的多个电极组成，使得显影剂颗粒能够根据施加在被选择的电极上的电压，穿过与被选择的电极对应的开口向记录介质跃迁；

当显影剂颗粒穿过该开口时，给对应于第一和第二电极组的电极施加预定电位差的控制部件；以及

多个给控制电极提供电压的电压提供部件，每一个电压提供部件具有的最大载流量都低于70mA，其中通过给对应于第一和第二电极组的电极施加预定的电压，控制显影剂颗粒穿过该门的流动进行成像。

6、一种成像装置，包括：

支承显影剂颗粒的支承部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个构成显影剂颗粒通道的门；

在控制电极与相对电极之间传送的、记录影像的记录介质；以及

在支承部件与相对电极之间产生预定电位差的控制部件，通过改变施加在控制电极上的电位，控制显影剂颗粒穿过该门的流动，以便在控制电极与相对电极之间传送的记录介质上生成影像，其中控制部件包括：

至少有两个电压提供部件，即第一和第二电压提供部件，第一电压提供部件施加第一电压，使控制电极的门进入允许显影剂颗粒穿过的第一状态，第二电压提供部件施加第二电压，使控制电极的门进入不允许显影剂颗粒穿过的第二状态；

提供电容量的元件，但不限于电容量；以及

从包含第一和第二电压的多个电压中选择一个电压的电压选择部件，以给控制电极施加所选择的电压，至少第一和第二电压提供部件中的一个具有多个电源，至少第一和第二电压中的一个电压是借助于提供电容量元件施加给电压选择部件的。

7、一种如权利要求6所述的成像装置，其特征在于第一和第二电压提供部件两者具有的最大载流量都低于70mA。

8、一种成像装置，包括：

支承显影剂颗粒的支承部件；

以一定的线速度驱动支承部件的驱动部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个构成显影剂颗粒通道的门，并包括第一和第二控制电极组，每一组都由围绕多个门形成的多个电极组成，使得显影剂颗粒能够根据施加在被选择的电极上的电压穿过与被选择电极对应的开口向记录介质跃迁；以及

当显影剂颗粒穿过开口时，给对应于第一和第二电极组的电极施加预定电位差的控制部件；以及

多个给控制电极提供电压的电压提供部件，其中控制部件包括：

至少有两个电压提供部件，即第一和第二电压提供部件，第一电压提供部件施加第一电压，使控制电极的门进入允许显影剂颗粒穿过的第一状态，第二电压提供部件施加第二电压，使控制电极的门进入不允许显影剂颗粒穿过的第二状态；

提供电容量的元件，但不限于提供电容量，以及

从包含第一和第二电压的多个电压中选择一个电压的电压选择部件，以对控制电极施加所选择的电压，至少第一和第二电压提供部件中的一个具有多个电源，借助于提供电容量的元件，将至少第一和第二电压中的一个电压提供给电压选择部件。

9、一种彩色成像装置，包括：

多个支承部件，每个支承部件支承不同颜色的显影剂颗粒；

以一定的线速度驱动支承部件的驱动部件；

面向支承部件设置的相对电极；

设置在支承部件与相对电极之间的控制电极，它有多个构成显影剂颗粒通道的门，并包括第一和第二控制电极组，每一组都由围绕多个门形成的多个电极组成，使得显影剂颗粒能够根据施加在被选择的电极上的电压，穿过与被选择电极对应的开口向记录介质跃迁；以及

当显影剂颗粒穿过开口时，给对应于第一和第二电极组的电极施加预定电位差的控制部件，其中通过给对应于第一和第二电极组的电极施加预定的电压，控制显影剂颗粒穿过该门，进行成像，上述成像装置的特征在于控制部件包括：

至少有两个电压提供部件，即第一和第二电压提供部件，第一电压提供部件施加第一电压，使控制电极的门进入允许显影剂颗粒穿过的第一状态，第二电压提供部件施加第二电压，使控制电极的门进入不允许显影剂颗粒穿过的第二状态；

提供电容量的元件，但不限于提供电容量以及

从具有第一和第二电压的多个电压中选择一个电压的电压选择部件，以给控制电极施加所选择的电压，至少第一和第二电压提供部件中的一个具有多个电源，借助于提供电容量的元件，将至少第一和第二电压中的一个电压提供给电压选择部件。

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