專利名稱：圖象形成設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及圖象形成設備，例如傳真機，復印機或激光打印機，根據輸入的信息不同，圖象形成設備在柔性記錄載體如紙上形成可見圖象。
利用例如圖5所示的卡爾森(Carlson)法的公知的靜電復印機可作為這種圖象形成設備。在該靜電復印機中，按如下所述復制輸入的信息。
即，首先，在電暈充電器區1利用電暈放電給在暗處的稱為感光體的半導體層充電。然后，在曝光區2用光照射要被復制的原件(輸入的信息)，以便在感光體上形成與原件相同的靜電潛象。接著，在顯象區3將稱為“顯影粉”的著色微粒噴在感光體上，顯影粉的極性與靜電潛象的極性相反。該顯影粉是由樹脂粉末構成的，其顆粒尺寸約為幾μm至50μm。將碳黑或類似物加到樹脂粉末的表面上或整個樹脂粉末上，并將顆粒尺寸約為0.1μm至0.5μm的磁性粉末撒在樹脂粉末中。然后，在轉印區4通過靜電力將由顯影粉在感光體上形成的復制的圖象復印到白紙上。接著，在定影區5通過加熱將顯影粉熔化，以便滲入紙的纖維之間，并在紙上定影。此后，在清除區6使感光體消除靜電，清除殘留的顯影粉，從而使感光體恢復其原來狀態。采用這種方法，重復使用感光體。這一系列步驟可在幾秒鐘內完成。
本發明的目的是提供一種圖象形成設備，使用時它對其周圍環境沒有不利影響，并且具有壽命長，安全可靠的優點。
即，本發明的圖象形成設備包括一個絕緣體，在其表面上形成一感光層；將電荷充到感光層表面的充電裝置；用光使充電的感光層表面曝光，以便形成與要形成的圖象相應的靜電潛象的曝光裝置；使著色微粒附著在靜電潛象上的顯象裝置；將附著在靜電潛象部位上的著色微粒轉移到記錄載體上的轉印裝置；將轉移到記錄載體上的著色微粒固定的定影裝置和清除殘留在感光層表面上的著色微粒的清除裝置。充電裝置是由充電X-射線發生裝置和電場施加裝置構成，充電X-射線發生裝置在用X-射線照射時，將感光層表面的空氣電離，電場施加裝置通過電場將電離產生的氣體離子施加到感光層表面上。清除裝置是由消除X-射線發生裝置構成的。清除X-射線發生裝置電離感光層上的空氣，通過X-射線的照射，留在感光層中的著色微粒同時在感光層中產生載體。
按照本發明的上述結構，在電場施加裝置所產生的電場的引導下，由充電裝置中的充電X-射線發生裝置在感光層上產生的氣體離子到達感光層表面，從而給感光層表面充電。
同樣，由清除裝置中的清除X-射線發生裝置在感光層上產生的氣體離子中和殘留在感光層表面上的著色微粒，與此同時清除X-射線發生裝置在感光層中產生載體。該載體消除在感光層中形成的靜電潛象。
通過參見附圖閱讀下面的詳細描述會充分理解本發明。這些附圖只用于以圖的方式解釋發明，不能理解為是對發明的限制。
通過下面的詳細描述，本發明的其它應用范圍會變得明顯。然而，應該明白，在表示本發明的優選實施例時，所作的詳細描述和舉出的具體實例只是為了對本發明進行說明，所以對該技術領域的普通技術人員來說，借助這種詳細描述可在本發明的原則和范圍內對本發明作出各種改變和變化。
圖1是表示本發明的一個實施例的圖象形成設備的整個結構的示意圖；圖2A和2B分別是表示該實施例的圖象形成設備的透視圖和剖面圖；圖3A和3B是表示圖1所示的圖象形成設備的充電裝置的局部放大剖面圖；圖4A至4D是表示通過充電裝置來控制充電量的原理的圖表；及圖5是表示公知的圖象形成設備的主要結構的圖。
在上述公知的圖象形成設備中，由于在充電區1通過電暈放電給感光體的表面充電并通過清除區6消除感光體表面的靜電，從而產生了下面的問題。即，在通過電暈放電感光體充電或消除感光體的靜電時，在電暈放電的瞬間產生臭氧，NOx和灰塵這樣的物質，從而使電暈放電的外部部件電極氧化，損壞這些外部部件。而且，由于電暈放電可能引起著火等災害。此外，這樣產生的臭氧和NOx對地球環境也是不利的。
下面，將參照附圖描述本發明的圖象形成設備的各實施例。圖中，用相同的標號表示相同的零部件，對其不作重復描述。
第一個實施例圖1表示一圖象形成設備的主要結構。該圖象形成設備是一種根據輸入的信息在記錄載體7的表面上形成例如所需的字符或圖形之類的圖象的設備。例如，這種圖象形成設備可作為配有從原件8讀出要形成的圖象的讀出機構21。如圖1所示，在這種圖象形成設備中，充電區11，曝光區20，顯象區3，轉印區4和消除區5按圓周方向順次設置在可繞其中心軸線轉動的感光鼓13的周圍，而定影區5設置在記錄載體7的輸送通道上，記錄載體7在轉印區4和感光鼓13的外圓周面之間通過。圖5所示的現有設備的顯象區3，轉印區4和定影區5可作為這種圖象形成設備的顯象區3，轉印區4和定影區5。同樣，柔性材料例如紙可作為記錄載體7。
圖2A和2B分別以透視圖和剖面圖的形式從原理上表示該圖象形成設備的充電裝置和清除裝置12。在圖2A和2B中，感光鼓13由形成一個封閉環的圓筒形絕緣體構成。感光鼓13繞圓筒的中心線轉動。由于轉動，感光鼓13沿封閉環運動。在感光鼓13的封閉環的外表面上，形成由半導體層構成的感光層14。充電裝置11給感光層14的表面充電。充電裝置11包括充電X-射線管15a和15b和電場施加裝置，充電X-射線管15a和15b設置在上述的封閉環的外部并在用X-射線照射時電離感光層14上的空氣，電場施加裝置通過施加電場將電離產生的氣體離子引到感光層14的表面。
電場施加裝置包括一外部固定電極16a和一內部固定電極16b，每個電極都由金屬板構成，并有第一電源17a和第二電源17b。外部固定電極16a設置在感光層14的表面的封閉環的外部，而內部固定電極16b設置在封閉環內部，以便經包括感光層14的感光鼓13面對外部固定電極16a。第一電源17a將0至V+[V]的正極性電壓施加給外部固定電極16a，而第二電源17b將V-[V]的負極性電壓施加給內部固定電極16b。通過施加電壓，在外部固定電極16a和內部固定電極16b之間形成一個從外部固定電極16a指向內部固定電極16b的電場。
充電X-射線管15a和15b設置在長方形外部固定電極16a的兩對應端，為了均勻地給感光層14的表面充電，在這個實施例中每個充電X-射線管15a和15b最好是長形X-射線管，而不是按鼓的縱向排列的多個短形X-射線管。充電X-射線管15a和15b的X-射線發射孔15al和15bl是毛細管形的，因此，從發射孔15al和15bl發射的每束射線都具有方向性。即，當充電X-射線管用X-射線照射內部固定電極16a和感光層14之間的空氣時，射出的X-射線與感光層平行，不會沖擊感光層。
這里，只要充電X-射線管15a和15b能在外部固定電極16a和感光鼓13之間發射X-射線，不一定非要將它們連接到外部固定電極16a，對所發射的X-射線是否與感光鼓13的外表面平行沒有限制。充電X-射線管所發射的X-射線可以從感光鼓13的外部指向其中心。
另一方面，在清除裝置12中，在感光鼓13的封閉環的外部設置一消除X-射線管12a。消除X-射線管12a同樣是長型X-射線管，向感光層14的表面發射X-射線19。消除X-射線管12a和上述的充電X-射線管15a和15b所發射的X-射線的能量為1至20Kev。在消除X-射線管的兩側，沿其縱向設置一金屬板12b，金屬板12b是接地的。同樣，在感光鼓13的轉動方向靠近消除X-射線管12a設置一個刷清除器12c。
如圖1所示，曝光區12具有從原件8讀出要形成的圖象的讀出機構21。曝光區20是使已被充電裝置11充電的感光層14的表面曝露在光下，以形成與要形成的圖象相應的靜電潛象的區域。例如，曝光區具有讀出機構21，激光系統22和照射鏡23。讀出機構21包括支承板21a，照射燈21b和多個反光鏡21c，這樣，就可以光信號的形式從原件讀出要形成的圖象。即，在透明的支承板21a下面設置照射燈21b和反光鏡21c，以便沿支承板21a移動，這樣，將原件放置在支承板21a上后，隨著照射燈21b和反射鏡21c的移動在照射燈21b透過支承板21b照射原件8時，將在原件8表面上的圖象以光信號的形式順次讀出。同樣，通過預定向的激光系統22和照射鏡23，這些光信號照射到充電裝置11和顯象區3之間的感光鼓13的外表面上，從而在其上形成靜電潛象。
下面，將參照圖3A和3B描述上述的圖象形成設備中的充電機構。圖中，與圖2A和2B相同的零部件用相同的標號表示，不作重復描述。
當第一電源17a和第二電源17b分別將0至V+[V]的正極性電壓和V-[V]的負極性電壓施加給外部固定電極16a和內部固定電極16b時，在外部固定電極16a和內部固定電極16b之間產生一個外部固定電極16a指向內部固定電極16b的電場。在這種情況下，從X-射線管15a和15b發射的X-射線24與感光層14的表面平行。在用X-射線照射時，將在外部固定電極16a和感光層14之間的空氣電離，從而在如圖3A所示的感光層的表面上形成帶有正極性和負極性的帶電離子。
另外，由于在外部固定電極16a和內部固定電極16b之間有電場形成，感光鼓13是有極性的。由于有極性，如圖3B所示，在感光鼓13的內和外圓周上分別出現正電荷(+)和負電荷(-)。因此，在用X-射線照射時在感光層14的表面產生的氣體離子中，在電極間產生的電場的作用下加之在感光鼓13的外圓周上產生的負電荷(-)的靜電力的吸引下，將帶正極性電荷的氣體離子引到感光層14的表面，從而使感光層14的表面帶上正極性。由于上述的X-射線管15a和15b都是長型X-射線管，感光層14表面上的空氣受到X-射線的均勻照射，從而在X-射線管15a和15b之間的空氣中均勻產生氣體離子。因此，感光層14的表面均勻地帶上正電荷(+)。在感光層14的表面上所帶電荷的極性與施加給內部固定電極16b的電壓的極性相反。
另外，由于可以控制施加給外部固定電極的電壓值，便可以隨意控制感光層14的表面所帶的正電荷(+)電荷量Q。下面，將參照圖4A至4B對其進行描述。
首先，如圖4A所示，從X-射線管31向離其距離為L的金屬板32發射X-射線33，由此測量金屬板的表面電位。在這里，構成X-射線管31和發射X-射線的Ta(鉭)孔31b的金屬殼體31a不是接地電位，而是給其施加一個預定的電壓Vo。因此，X-射線 管31的靶電壓象X-射線管一樣暴露在外部。測量結果示于圖4B的曲線圖中。圖中的橫坐標和縱坐標分別表示時間[t]和金屬板32的表面電位(V)。如圖所示，金屬板32的表面電位穩定在電位V[V]。當在該實驗情況下表面電位穩定在電V[V＜Vo]時，由于施加有電壓Vo的Ta孔31b的面積小于金屬板32的表面面積，當孔31b和金屬板32的面積相同并且彼此平行設置時，理論上金屬板32的表面電位應為Vo。
因此，如圖4D所示，當將一絕緣體36插入如圖4C所示的其電位差為Vo的板34和35之間并在絕緣體36和一個金屬板之間發射一束X-射線37時，絕緣體36的表面帶上電荷，因此，理論上絕緣體36的表面的電位為Vo。因此，假設絕緣體36的厚度為d[m]，其表面面積為s[m2]，可用下面的方程式表示絕緣體36的表面所帶的電荷量Q＝ε-εo-(s/d)·Vo所以，因絕緣體36的電壓Vo和厚度d是可調的，所以絕緣體36的表面帶的電荷量Q是可控制的。即，當假設絕緣體36是這個實施例中的感光鼓13和感光層14時，因為施加給外部固定電極16a的電壓和感光鼓13及感光層14各自的厚度值是可調的，所以感光層14的表面帶的電荷量Q可以隨意控制。同樣，當考慮所用的返光負載的極性(+)和(-)選擇施加給外部固定電極16a和內部固定電極16b的電壓的極性時，可以隨意選擇感光層14的表面帶的電荷的極性。
采用這種方法，通過圖象形成設備的充電裝置11可給感光層14的表面充電。
下面，參照圖1和2B，描述這個實施例的圖象形成設備中的潛象電荷的消除機構。
在圖1中，由于感光鼓13的轉動從轉印區4轉到消除區12的感光層14上的空氣直接受到X-射線管12a發射的X-射線19的照射。感光層14上的空氣受到X-射線19的照射而電離，從而產生氣體離子。在這樣產生的氣體離子中，帶正極性的氣體離子中和已帶有負極性的顯影粉的電荷，并留在感光層14的表面上。同時，從X-射線發射的X-射線19在感光層14內產生一載體，從而中和和消除在感光層14中形成的潛象。留在感光層14上的被中和的顯影粉被刷清除器12c消除，從而使感光層14的表面清潔。
下面，將描述這個實施例的圖象形成設備的操作。
首先，在圖1中，將原件8放在支承板21上，使具有要形成的圖象的表面朝下。在這種情況下，啟動該設備，當曝光區20的照射燈21b亮了時，照射燈21b和反光鏡21c沿原件8移動。此時，從照射燈21b發出的光被原件8折射并作為光信號被反光鏡21c，透鏡系統22和照射鏡23引向感光鼓13，以便照射圖2B所示的感光鼓13的表面上的感光層14。另一方面，當用充電裝置11給感光鼓13的感光層14的表面充電時，它隨感光鼓13的轉動而轉動。
當這樣充電的感光層14轉到曝光區20的曝光位置時，在從曝光區20發射的光的照射下，在充電的感光層14的表面上順次形成與原件8的圖象相應的靜電潛象。然后，當感光層14轉到顯象區3時，帶有與靜電潛象的極性不同極性的著色微粒的顯影粉附著到這種靜電潛象的部位。雖然通常采用的是黑色顯影粉，但也可采用其它顏色的顯影粉。當感光層14繼續轉到轉印區4時，要在其上形成圖象的記錄載體7與感光層14的轉動同步地在感光鼓13和轉印區4之間輸入，由于受到轉印區4的靜電力的作用，感光層14上的顯影粉轉移到記錄載體7上。在轉印操作完成之后，將記錄載體7輸送到定影區5，通過在定影區5進行加熱，將顯影粉固定到記錄載體7上，在其上形成所需要的圖象。另一方面，當顯影粉轉印之后，而在感光層14中留有顯影粉，要用上述的清除裝置12將其進行可靠的脫除和清除，使感光層14恢復其原來狀態。然后，在用充電裝置11給感光層14充電后，重復曝光，顯象，轉印和清除步驟，以形成圖象。
第二個實施例盡管根據如上所述的第一實施例在圖象形成設備中用圓筒形感光鼓13作為絕緣體使感光層14轉動，但應對絕緣體沒有限制。例如，可用形成一封閉環的絕緣部件制作的薄膜帶作為絕緣體。在這種情況下，可在封閉環的薄膜帶的外表面上形成感光層14，該帶的形狀應使其能沿封閉環移動。同樣，在上述的實施例中，可將充電裝置11和清除裝置12設置在封閉環的外部。采用這種結構，可得到與第一個實施例一樣的效果。
第三個實施例盡管在第一或第二個實施例的圖象形成設備中的封閉環感光鼓13或薄膜帶上形成感光層14，但在其上形成感光層14的材料不限于封閉環部件，而可以是平板形的。例如，可在用絕緣體制作的板的一個表面上形成感光層14，它順次移到分別設有充電裝置11，曝光區20，顯象區3，轉印區4和清除裝置12的位置，從而在定影區5將圖象固定到輸入轉印區4的記錄載體7上。這種結果也產生與第一個實施例相同的效果，在這里，上述的板也可以是弧形的。
第四個實施例盡管在第一至第三個實施例中描述了用圖象形成設備作為復印機的情況，但不限于這種應用，可將圖象形成設備用于只要形成圖象的其它設備。例如，改變上述曝光區20中的光信號輸入裝置，可用該設備作為電傳機和激光打印機這樣的設備，而產生的效果與第一個實施例相同。
在本發明中，如上所述，在電場施加裝置所產生的電場的作用下，將由非接觸充電裝置中的充電X-射線發生裝置在感光層上產生的氣體離子引到感光層的表面，以便給感光層的表面充電。此外，由清除裝置中的消除X-射線發生裝置在感光層上產生的氣體離子中和留在感光層表面上的著色微粒。并且，在感光層內產生的載體以非接觸方式消除了在感光層中形成的靜電潛象。因而，在不采用公知的電暈放電的情況下，可有效地對感光層充電和消除靜電，因此，本發明的圖象形成設備不產生臭氧，NOx和灰塵這樣的物質。這樣，本發明圖象形成設備能克服放電靜電消除裝置的外部部件可能被氧化受到損壞的公知問題。此外，例如不可能由于電暈放電引起火災。而且，這種用于地球環境的圖象形成設備是可以信賴的。
顯然，從對本發明所作的描述出發，可對本發明作出多種改變，這些改變沒有脫離本發明的原則和范圍，并且，對該技術領域的普通技術人員來說，這些顯而易見的改變都包括在下面的權利要求的范圍內。
本發明在此引用了1995.1.26日提出的基本的日本申請No11015/1995。
權利要求
1.一種用于在記錄載體上形成圖象的圖象形成設備，包括一絕緣體，在其表面上形成一感光層；在所說的感光層的表面充電的充電裝置，所說的充電裝置具有充電X-射線發生裝置和電場施加裝置，充電X-射線發生裝置用X-射線照射電離所說的感光層表面上的空氣，電場施加裝置利用電場將電離形成的氣體離子引到所說的感光層的表面；用光使所說的感光層的充電表面曝光，以便形成與要形成的所說的圖象相應的靜電潛象的曝光裝置；使著色微粒附著到所說的靜電潛相的部位上的顯象裝置；使附著到所說的靜電潛象的部位上的所說的著色微粒轉移到所說的記錄載體上的轉印裝置；使被轉移的所說的著色微粒固定到所說的記錄載體上的定影裝置；和清除留在所說的感光層的表面上的所說的著色微粒的清除裝置，所說的清除裝置具有消除X-射線發生裝置，它電離所說的感光層表面上的空氣，其中，通過X-射線的照射，留在所說的感光層內的所說的著色微粒在所說的感光層內產生一載體。
2.一種按照權利要求1所述的圖象形成設備，其特征在于，所說的電場施加裝置包括一第一電極和一第二電極及一電源，第一電極是在其上形成所說的感光層的所說的絕緣體的一側上形成的，第二電極經所說的絕緣體對著所說的第一電極，電源給所說的第一和第二電極之間施加一電壓，所說的充電X-射線發生裝置包括一X-射線管，它向所說的第一電極和所說的感光層之間的空氣發射X-射線。
3.一種按照權利要求2所述的圖象形成設備，其特征在于，所說的X-射線管發射X-射線的方向與所說的感光層的表面基本平行。
4.一種按照權利要求1所述的圖象形成設備，其特征在于，所說的絕緣體由一圓筒形的鼓構成。
5.一種按照權利要求1所述的圖象形成設備，其特征在于，所說的絕緣體由一封閉環形的帶構成。
6.一種按照權利要求1所述的圖象形成設備，其特征在于，所說的絕緣體是平板形的并且順次移動到分別設置有所說的充電裝置，所說的曝光裝置，所說的顯象裝置，所說的轉印裝置和所說的清除裝置的位置。
7.一種按照權利要求1所述的圖象形成設備，其特征在于，所說的圖象形成設備為復印機。
8.一種按照權利要求1所述的圖象形成設備，其特征在于，所說的圖象形成設備為傳真機。
9.一種按照權利要求1所述的圖象形成設備，其特征在于，所說的圖象形成設備為激光打印機。
全文摘要
一種圖象形成設備，對其周圍環境沒有不利影響，壽命長且安全可靠。在這種圖象形成設備中，在一封閉環感光鼓的外表面上有一感光層，感光鼓可轉動，而在其周圍有充電裝置，曝光區，顯象區，轉印機，定影區和清除裝置。充電裝置由充電X-射線發生裝置和電場施加裝置構成充電X-射線發生裝置用X-射線照射電離感光層表面上的空氣，電場施加裝置通過電場將電離生成的氣體離子引到感光層的表面。清除裝置由清除X-射線發生裝置構成，它電離感光層上的空氣，其中，通過X-射線的照射，留在所說的感光層內的著色微粒在感光層內產生一載體。
文檔編號G03G15/00GK1161475SQ9610433
公開日1997年10月8日 申請日期1996年1月26日 優先權日1996年1月26日
發明者加藤昌由, 富田康弘, 石川昌義 申請人:浜松光子學株式會社