本发明涉及一种静电照相印片机，特别涉及一种改进了控制方法的静电照 相印片机。

在复印机、传真机和计算机系统中，广泛应用的静电照相印片机有一个用 来形成潜影的感光鼓。潜影由调色剂实现显影，之后调色剂在感光鼓和转印辊 之间传输，转印给印片介质，如纸。调色剂由于静电作用被吸附在感光鼓上， 同样也由于静电作用被转印到印片介质上。

决定印片图象质量的关键因素是：感光鼓表面和转印辊内部之间的转印电 流通量。如果转印电流太弱，所转印的图象就太弱或不规则。如果转印电流太 强，静电力将分散纸上的调色剂颗粒，形成模糊的图象。转印电流受外界环境 条件如温度和湿度的影响，这些因素改变含水量且因此改变印片介质和转印辊 的阻值，必须被修正，如通过调整转印辊的转印电压来实现。

一种传统的调整转印电压的方法是当纸的前缘进入转印辊的时候，立即测 量印片介质和转印辊的总电阻，并根据所测得的阻值来调整转印电压。这种方 法的一个问题是产生转印电压的有一个限定的响应速度的高压电源，因此在高 速印片中，转印电压不能很快的调整以阻止印片图象顶部的印片质量降低。

另一种传统的调整转印电压的方法是在印片机上装备一个温度-湿度传感 器，并将转印电压设定在外界环境温度和湿度决定的数值上。这种方法的一个 问题是传感器的成本较高。另一个问题是所制造的每个转印辊的固有电阻均不 同，同样也受印片机的寿命影响，因此很难在单一的外界环境条件下确定正确 的转印电压。

为了解决以上问题，一种静电照相印片机具有受外界环境条件影响并需要 调整供给电压的其它组件。

本发明的一个目的是即使在印片介质开始传输到转印辊之前，不需要另外 的感测外界环境条件的传感器，就能在静电照相印片机上设定正确的转印条 件。

本发明的另一个目的是根据外界环境条件控制充电辊的充电电压，而不需 要专门的传感器。

本发明的另一个目的是根据外界环境条件控制显影电压，而不需要专门的 传感器。

本发明的另一个目的是根据外界环境条件控制融化温度，而不需要专门的 传感器。

另一个目的是避免发生转印电流从印片介质到地的不希望的短路。

在本发明中，控制静电照相印片机的方法包括以下几个步骤：

在制造转印辊时，测定转印辊的阻值；

将相应的数值存储在静电照相印片机的存储装置中；

读取一个计数以确定静电照相印片机已使用的数量；

根据存储的数值和使用的数量计算转印辊的估算阻值；

测量在外界环境条件下的转印辊的实际阻值；

通过比较估算阻值和实际阻值，计算出由于外界环境条件造成的阻值变 化；并

根据估算的阻值变化来控制静电照相印片机。

控制步骤可以包括控制施加到转印辊上的转印电压，转印电压受估算的阻 值和估算的阻值变化的控制。转印电压也受印片介质的类型的控制。

充电电压、显影电压、融化温度和印片介质的放电电压同样受估算的阻值 变化的控制。

通过比较转印辊的实际的和估算的阻值来提供一种可以不用传感器就能推 断出外界环境条件的方法。通过控制印片介质的放电电压阻止发生转印辊的到 地的转印电流的短路。

在附图中：

图1是本发明的静电照相印片机的第一个实施例的简图；

图2是本发明的第一个实施例的转印电源的方框图；

图3是第一个实施例的电源单元的操作的时间分配图；

图4是第一个实施例的转印电压的控制方法的流程图；

图5为第一个实施例的转印辊的电阻值等级表；

图6是转印辊的电阻的时效图；

图7是在不同环境条件下的时效图；

图8是在高湿度条件下的转印电流和电压图；

图9是在低湿度条件下的转印电流和电压图；

图1O是第一个实施例的用于控制转印电压表；

图11是第二个实施例的用于控制转印电压表；

图12是与图11相对应的印片介质A在高湿度和低湿度条件下的转印 电流和电压图；

图13是与图11相对应的印片介质B在高湿度和低湿度条件下的转印 电流和电压图；

图14是鼓表面电势和充电电压图；

图15是本发明的第三个实施例的用于控制充电电压表；

图16是本发明的第四个实施例的用于控制显影电压表；

图17是本发明的第五个实施例的用于控制熔化温度表；

图18是本发明的第六个实施例的放电元件的示意图；

图19是本发明的第六个实施例的用于控制放电电压表。

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

图1是本发明的静电照相印片机的第一个实施例的相关部件图。和本发明 有关的是一个存储装置1、一个计数阅读器2、一个阻值估算器3、一个环境 估算器4、和一个电压设定单元5，它们都是印片机控制系统的部件。存储装 置1包括一个如电子的可擦写可编程的只读存储器(EEPROM)的半导体存 储器、或一个如双列直插销开关或DIP开关的机械存储器。计数阅读器2、阻 值估算器3、环境估算器4、和电压设定单元5均是如一个微控制器或控制印 片机操作的微处理器系统的部件。

图1中的其它部件是静电照相印片机的通用件。纸张计数器6记录该印片 机从被开始制造时起所印片的纸的总数。在传统的印片机中，总的累计纸数被 用于确定该印片机所接收的使用次数和估算印片机零件要更换的时间。

在印片过程中，感光鼓11被充电辊12均匀地充电，之后被光学图象写人 头13照射形成静电潜影图象，再由显影辊14上的调色剂实现显影。图象由转 印辊15转印到纸10或其它的印片介质上，然后仍吸附在感光鼓11上的调色 剂由清洁辊16清理干净。转印的图象被熔化辊17融化在纸10上，然后将印 片纸传输到托盘上(未示出)。

箭头A到E指明感光鼓11、辊12、14、15和16的转动方向。这些辊 和感光鼓11相接触，随感光鼓11的转动方向而转动并在鼓表面施加一个确定 的压力。箭头F指明纸10的传输方向。

印片机还有几种产生加到上述辊上的正的和负的高压的电源单元。这些电 源单元包括一个显影电源21、一个转印电源22、一个清洁电源23、一个充 电电源24、和一个熔化电源或熔化温度控制单元25，它可以感测熔化辊17 的温度并给熔化辊17的加热元件提供电流。

图2表示了转印电源22的内部结构，也表示了电压设定单元5和转印辊 15。转印电源22包括一个电压感测回路31、一个电流感测回路32、一对模- 数转换器(A/D)33和34、一个电压锁存寄存器35、一个电压限幅寄存器 36、一个电流锁存寄存器37、一个电流限幅寄存器38、一对比较器(COMP) 39和40、一个选择器41、一个脉宽调制(PWM)回路42、和一个电压输 出回路43，它向转印辊15提供转印电压。

转印电压受从PWM回路42提供的到电压输出回路43的一个PWM信号 的频宽比控制。PWM信号的频宽比根据经选择器41选择的比较器 (COMP)39或40的输出被调整。比较器39比较电压锁存寄存器35和电 压限幅寄存器36的值，然后输出一个指明哪一个值大的信号。同样的比较器 40比较电流锁存寄存器37和电流限幅寄存器38的值。限幅寄存器36和38 中的值由电压设定单元5设定。对应地，锁存寄存器35和37中的值是电压感 测回路31和电流感测回路32的被A/D转换器33和34转换成数字形式的输 出。电压感测回路31和电流感测回路32都连接到与加到转印辊15上的电压 输出回路43相连的电源线上。电压感测回路31在这条线上感测电压，同时电 流感测回路32感测电流。

在纸的印片过程中，电源21到24产生如图3所示的正的和负的电压。从 感光鼓11开始转动到感光鼓11的转动停止的期间内，充电电源24向充电辊 12提供一个负的电压，而清洁电源23向清洁辊16提供一个正的电压。显影电 源21在感光鼓11开始转动后马上开始为显影辊14提供一个负的电压，且继 续提供该负的电压直到感光鼓11的转动停止。当显影电源21接通后，感光鼓 11的照明从标注的X点开始。转印电源22在以后的点开始向转印辊15提供 一个正的电压，当纸的边缘到达转印辊15时，继续提供该正的电压直到纸的 尾部穿过转印辊15。

下面描述在控制转印电压方面第一个实施例的操作。

图4是转印电压控制过程的流程图，从步骤S1的转印辊的制造开始。在 步骤S2中，将所制造的转印辊15放到控制环境中一定的时间，如放到相对湿 度为50％的室温(20℃)中二十四个小时。在该环境条件下该时间必须足以 使转印辊的电阻保持稳定。之后，在步骤S3中，测量在这些环境条件下的转 印辊的电阻。该测量的值将作为初始阻值。

在步骤S4中，转印辊15被安装到静电照相印片机上。在步骤S5中，测 量的初始阻值被存储到存储装置1中。

在本实施例中，该初始阻值被作为一个等级或级别值存储到存储装置1 中。图5列出一个可能的等级表，有十四个等级，并列出了转印辊15的阻值 在标准操作条件下的每一等级的单个的初始估算值。例如，如果转印辊15的 测量的初始阻值对应于等级13为从0.90×108欧姆(ohms)到0.95×108 欧姆(ohms)，在标准操作条件下的该初始估算值是7.00×107欧姆 (ohms)。

参见图4，从步骤S1到S5仅在印片机的制造过程中执行。步骤S6 到S8在使用印片机时执行。如在印片机电源接通时，或在其它合适的时间， 可执行步骤S6到S8。

在步骤S6中，从存储装置1中读取转印辊15的等级，从纸张计数器6 中读取所印片的纸张数，且在标准操作条件下，将这些数值合成以得到当前的 转印辊15的电阻的估算值。

图6表示了第一个实施例中所用的转印辊15的阻值的时效图的一个示 例。阻值表示在垂直轴上，是在与步骤3同样的条件下测得的，如，20℃和 50％的相对湿度。所印片的纸张数以千为单位表示在水平轴上。如果Rst表示 初始阻值，而Rtr表示印制N千张纸后的阻值，这些数量的相互关系由如下的 经验公式得出：

    Rtr＝Rst×3(N/150)

可假设在标准操作条件下Rtr和Rst相同。因此在第一个实施例中可以用标 准操作条件下的初始阻值乘以修正系数3(N/150)来获得估算阻值。步骤S6由可 从纸张计数器6读取纸张计数和计算修正系数的计数阅读器2，和可从存储装 置1读取转印辊1 5的等级，在标准操作条件下将该等级转换成一个初始估算 阻值，并用修正系数乘以该值的阻值估算器3来完成。例如，印制了两万张纸 且存储装置1中存储的等级为十三，之后由图5中的表格和前面给出的公式， 估算阻值Rtr计算如下：

    Rtr＝0.7×108×320/150＝0.81×108

修正系数可以用数学方法计算出来，或从一个查阅表中用内插法获得。

在步骤S7中，测量在外界环境条件下的转印辊15的实际阻值。在纸张的 实际印制开始之前，该步骤由环境估算器4和电压设定单元5完成。

通过提供一个恒定的电流和感测所产生的电压来测量转印辊15的电阻。再 次参见图2，电压设定单元5设定一个对应于电流限幅寄存器38中的所需要 的恒定电流的数值，并指令选择器41选择比较器40的输出。比较器40将电 流限幅寄存器38中的所需要的电流值与由电流感测回路32感测并以一定的间 隔锁存在电压锁存寄存器37中的实际电流值进行比较。由PWM回路42产生 的PWM信号的频宽比是增加还是减小，是依据实际电流值是小于还是大于所 需要的电流值进行的。这个反馈控制系统使转印电源22稳定在所需要的恒定 电流值上。

当电压输出回路43稳定以后，电压输出回路43的输出电压被电压感测回 路31感测到，锁存在电压锁存寄存器35中，由电压设定单元5读取，并提供 给环境估算器4。通过电压锁存寄存器35读取的电压值和电流限幅寄存器38 中设定的电流值，环境估算器4计算转印辊15的实际电阻Rrd。

参见图4，在步骤S8中，环境估算器4估算出由外界环境条件引起的转 印辊15的阻值变化。该变化可以被估算为一个由所测的阻值Rrd减去估算的 阻值Rtr，然后除以所测的阻值Rrd，再乘以一百的百分数Rsf。

Rsf(％)＝100×(Rrd-Rtr)/Rtr

转印辊15的电阻取决于一个与空气中的湿气数量，或绝对湿度有关的重要 的数量，它取决于外界环境的温度和相对湿度。图7表示了三种外界环境条件 下的阻值示例：标准条件，如20℃和50％的相对湿度，在初始值被测量的情 况下；湿度仅为绝对湿度的一半的条件G；和湿度为绝对湿度的两倍的条件 H。水平和垂直轴的含义与图6中的相同。在低湿度条件G下，转印辊15的 电阻为标准的两倍(Rsf＝+100％)。在高湿度条件H下，转印辊15的电阻 减为标准的一半(Rsf＝-50％)。

在印片过程中，转印电流不仅取决于转印辊15的电阻，还取决于纸10的 表面的电阻。该电阻根据纸的含水量而变化，含水量则根据绝对湿度而变化。

图8表示了转印辊15和纸10的总的电流-电压特性的一个示例。实线为在 标准操作条件下仅有转印辊15的阻值参考特性(REF)。Vtr为产生所需要 的标准条件下转印电流的转印电压的参考值。虚线为在高湿度条件H下转印辊 15和纸10的总的阻值的电流-电压特性。即使转印辊15的阻值随绝对湿度的 升高而减小，纸10所增加的阻值导致给定电压下的电流减小。

图9表示了低湿度条件G下的同样的特性，其中纸10的电阻大大增加。 对于缺纸的标准条件，参考特性(REF)和电压(Vtr)与图8中的相同。在 条件G(虚线)下的转印辊15和纸10的总的特性，与图8中的标准特性 (REF)和高湿度特性H相比电流极大地减小。

当环境估算器4估算出由于外界环境条件的影响造成的阻值变化Rsf时， 电压设定单元5确定出转印电源22应产生的转印电压，以获得所需要的转印 电流，参见如图10一样的表格。这个表格存储在印片机控制系统的存储区中， 其中列出了估算电阻的变化Rsf的范围，并给出了与参考电压Vtr有关的每一 范围的转印电压。该参考电压Vtr由来自阻值估算器3的估算阻值Rtr通过电 压设定单元5计算出。

确定所需要的转印电压后，电压设定单元5将这个值设定在图2所示的电 压限幅寄存器36中，并指令选择器41选择比较器39的输出。之后转印电源 22以电压反馈方式工作，电压感测回路31感测到电压输出回路43所输出的电 压，比较器39将其和所需要的电压相比较，且PWM回路42根据所需要的电 压和实际电压的差值调整PWM信号回路的频宽比。转印电源22稳定在所需 要的电压值上。

通过比较转印辊15的估算阻值和实际测量值，环境估算器4可以精确地 估算出外界环境条件对电阻的影响，而不需要昂贵的温度-湿度传感器。之后电 压设定单元5能在考虑了外界环境条件对纸10的电阻影响后设定一个适当的 转印电压，而不需要测量转印辊15和纸10的总电阻。这样即使在纸10进入 转印辊15以前也能产生这个适当的转印电压。以上过程和印片机的印片速度 无关。第一个实施例甚至可以使一个高速静电照相印片机发送的最前面的第一 张纸的顶端无污点。

以下描述本发明的第二个实施例，第二个实施例考虑到不同的印片介质的 不同的电阻特性。

参见图11，在第二个实施例中的存储在印片机控制系统中的表格列出了和 第一个实施例中的估算阻值的变化Rsf的相同区间，而且对应于不同的印片介 质A、B和C，每一个区间给出了三个转印电压。和在第一个实施例中一样， 给出了与一个参考电压Vtr相关的转印电压。在印片开始以前，使用者通过如 按下印片机控制盘(未示出)上的操作按钮来指定所使用的印片介质的类型。 之后电压设定单元5从图11中的表中选择相应的转印电压值。

第二个实施例的其它方面和第一个实施例中的相同。图4中的步骤S6到 S8不仅能在电源接通时，而且也可以在新的印片介质被指定时执行。

印片介质A、B、C为，例如，普通纸、特殊涂层纸、和投影机用的胶 片。图12显示的是在高湿度条件G和低湿度条件H下的转印辊15和印片介 质A的总的阻值特性的示例。特性G和H与图8、图9所示的相同。在高和 低绝对湿度条件下所需要的转印电压有一个很大数量Va的差别。

图13显示的是在高湿度条件G和低湿度条件H下的转印辊15和印片介 质C的总的阻值特性的示例。由塑性材料制成的介质C不易吸收湿气，所以 目前所需要的转印电压仅有一个很小量Vc的差别。图11中给出的介质C的 转印电压在整个Rsf的区间中都相同。

在相应的外界环境条件下，介质B介于介质A和介质C之间，其图被略 去。

第二个实施例能为特殊的印片介质选择合适的转印电压。介质的不同类型 数不限于3个。例如可根据纸张的不同的厚度提供不同的纸介质的类型。

以下描述本发明的第三个实施例。第三个实施例控制加到充电辊12上的充 电电压，以及加到转印辊15上的转印电压。

充电辊12由一个导电橡胶材料组成，其电阻根据外界环境条件而变化。感 光鼓11的表面涂有如厚度为二十微米(20μm)和电容率为3.5ε0(ε0是真空 的电容率，等于8.855×10-12c/vm)的有机感光材料。为了得到好的印片质量， 感光鼓11的表面必须均匀地充电以得到稳定的电势。如果表面的电势太高， 印片将很微弱。如果表面的电势太低，则印片会很暗，且可被调色剂的吸附雾 化到鼓表面未照明部分上。

但是，对于一个给定的充电电压，鼓的表面所充的电势随充电辊12的阻值 而发生变化。图14显示了这种变化的一个示例，水平轴上为充电电压和垂直 轴上为感光鼓11的表面电势。充电特性表示了一megohm(1.00×106ohms) 和十megohm(1.00×107ohms)的充电辊的阻值。可看到要得到给定的表 面电势所需的充电电压与根据充电辊12的阻值是不同的。

充电电源24是一个相对来说较简单的单元，仅用于恒定电压的控制。由于 每次使用印片机时都要测量充电辊12的电阻，所以需要一个更复杂的充电电 源24，因而增加了印片机的费用。测量充电辊12的初始阻值和根据印片纸的 数量来估算实际的阻值是不可能的，因为在许多静电照相印片机中，充电辊12 是包括感光鼓11的一个可更换单元的部件，并在超出印片机的使用期限内被 多次更换。每一次更换该单元时都输入新的充电辊12的初始阻值是一件麻烦 且易带来误差的过程。

第三个实施例根据由环境估算器4推断的外界环境条件调整充电电压；就 是说，根据估算的百分比变化阻值Rsf。图15给出一个示例，是一个能够存 储到印片机的控制系统中并用来确定充电电压的表。

根据由环境估算器4确定的外界环境条件控制转印电压和充电电压，在第 三个实施例中不需要增加测量过程或增加昂贵的电路，就可以得到很好的印片 质量。

以下描述本发明的第四个实施例。除了和第三个实施例一样控制转印电压 和充电电压之外，第四个实施例还控制加到显影辊14上的显影电压，且该电 压被加到海绵状的进给辊上，在图上未示出，它为显影辊14提供调色剂。

显影辊和进给辊的电阻随外界环境条件而变化。这些变化影响调色剂颗粒 所获取的电荷，因此影响转印到感光鼓11上的调色剂的数量，并能引起与那 些因感光鼓11表面电势的改变引起的同样的印片缺陷。

在许多静电照相印片机中，显影辊14和进给辊与感光鼓11和充电辊12 中的一样都是可更换单元的部件。第四个实施例用与第三个实施例的调整充电 电压一样的方法调整加到两个辊上的电压，由环境估算器4估算的阻值的变化 Rsf来决定该电压。图16给出一个示例，是一个能够存储到印片机的控制系统 中的用来加到显影辊14上的显影电压和将该电压提供给进给辊的表。

和第三个实施例一样，第四个实施例在不需要增加测量过程或增加昂贵的 电路的情况下，就可以根据由环境估算器4推断的外界环境条件来控制多个电 压以使印片质量有很大的改善。

以下描述本发明的第五个实施例。第五个实施例也根据由环境估算器4推 断的外界环境条件来控制熔化辊17的熔化温度。

在传统的静电照相印片机中，熔化温度的控制单元25将熔化辊17的熔化 温度保持在一个固定值上，而不考虑外界环境条件。但是，外界环境条件影响 熔化的过程。低的环境温度可以导致熔化不足。高的环境湿度可以导致纸张卷 曲或起皱。

这些环境的影响因印片介质类型的不同而不同。第五个实施例根据如图17 所示的表格控制熔化温度，对由环境估算器4所估算的阻值变化Rsf的每个区 间给出不同的印片介质类型下的所需要的不同的熔化温度。在图17中的介质 A、B、和C与图11的第二个实施例中的介质A、B、和C相同。

为了防止出现熔化不足和纸张卷曲或起皱的问题，第五个实施例中，在不 需要增加温度-湿度传感器的前提下可显著地改善印片质量。

以下描述本发明的第六个实施例。

参见图18，一个加有如图1所示的组件的静电照相印片机，披露了一个 安装在纸的传输路径中的在转印辊15下方的放电单元45。该放电单元45的 作用是对纸10(或其它介质)放电，以使纸10不致因静电吸附而吸到感光鼓 11上，且使纸10可以很好地传输到熔化辊17上。

在传统的静电照相印片机中，放电单元45是简单地接地的。让纸上的电荷 流入地底。但是，在高湿度条件下，纸10所减小的电阻和转印辊15与地之间 的电势差的组合会引起实际上的来自转印辊15的经过纸10到放电单元45的 电流的短路，在这种条件下导致转印电流的不足和调色剂转印问题的发生。

第六个实施例根据环境估算器4推断的外界环境条件，利用从存储在印片 机的控制系统中的存储区域的表格，提供附加的放电电源单元46以改变放电 单元45的电势。图19给出了这类表格的一个示例。在因外界环境条件而增加 纸的电阻的情况下，放电单元45在地电势的左侧。在其它情况下，放电电源 46为放电单元45提供一个正的放电电压，以减小转印辊15和放电单元45之 间的电势差。该电势差随着纸10的阻值减小而增加。

尽管图19未示出，放电电势因印片介质类型的不同有很大的区别，转印电 压和第二个实施例的一样发生变化。

因为增加了一个放电电源46，且根据环境估算器4确定的Rsf值控制放电 电源46，第六个实施例可以不需要另外的传感器，也不需要对纸10的电阻的 实际测定，通过减小转印电流而不需要用短路来保证第一个实施例的效果。

图10、11、15、16、和19中给定的电压和图17中给出的温度可以在 印片机程序编码过程中，由样机试验得到，本发明当然也不限于表中所列的 数。

对转印条件的控制不仅限于转印电压的控制。例如，转印条件可以根据感 测到的外界环境条件通过控制转印辊和感光鼓的互感头或者图象点来控制，也 可以根据所感测到的外界环境条件通过印片速度来控制。

以上描述的实施例也可以有其它方式的变化。例如，纸张计数器可以通过 计量感光鼓的转动次数来代替所印制的纸张数。

本领域的技术人员可在本发明的后面的权利要求的范围内识别与之相关的 各种可能的变化。