通常，电子照相彩色图像形成装置通过在以预定电位充电的感光介质上 光线扫描而形成静电潜像，使用显影单元将静电潜像显影为预定色彩的色粉 图像，并且将预定色彩的色粉图像到转印并定影在纸张上，从而形成彩色图 像。用于彩色图像形成装置中的色粉一般为黄色(Y)，品红(M)，青色(C)， 以及黑色(K)。因而，需要四个对四种颜色的色粉进行显影的显影单元。
形成彩色图像的方法包括使用四个激光扫描单元(LSU)和四个感光介 质的单次印制方法以及使用一个激光扫描单元(LSU)和一个感光介质的多 次印制方法。
图1是使用单次印制方法的彩色图像形成装置的示意图。参照图1，彩 色图像形成装置包括与色粉颜色对应的感光鼓120C，120M，120Y和120K， 激光扫描单元(LSU)110C，110M，110Y和110K，以及显影单元130C， 130M，130Y和130K。感光鼓120C，120M，120Y和120K紧靠转印带140。 转印带140被以预定速度驱动的驱动辊150驱动而循环转动。其中一个驱动 辊150面对转印辊160，转印带140在它们之间通过。纸张S从转印辊160 和转印带140之间的间隙送进。
下面将讲述使用具有上述结构的彩色图像形成装置来形成彩色图像的 过程。
通过激光扫描单元(LSU)110C使对应青色图像的光线在感光鼓120C 上扫描，从而形成静电潜像。包含在显影单元130C内的青色色粉C附着到 静电潜像上，从而在感光鼓120C上形成青色色粉图像，并且转印到转印带 140上。在青色图像曝光后的一段预定时间，激光扫描单元(LSU)110M使 对应品红图像的光线在感光鼓120M上扫描，从而形成静电潜像。包含在显 影单元130M内的品红色色粉M附着到静电潜像上，从而在感光鼓120M上 形成品红色色粉图像，并且转印到转印带140上。此时，控制激光扫描单元 (LSU)110C和110M的曝光时间，从而以使转印到转印带140上的青色色 粉图像和品红色色粉图像精确重叠。黄色和黑色色粉图像也使用上述方式转 印到转印带140上，从而在转印带140上形成多色色粉图像。多色色粉图像 转印到从转印带140和转印辊160之间的间隙送进的纸张S上。定影单元 170加热和按压纸张S，从而将多色色粉图像定影并热熔在纸张S上。从而 完成了多色图像。
在上述使用单次印制方法彩色图像形成装置中，形成一个完整的彩色图 像转印带140仅仅旋转一周。黑白图像也可以通过转印带140仅旋转一周形 成。换句话说，打印彩色图像所需要的时间和打印黑白图像所需要的时间一 样。因而，这种彩色图像形成装置主要用于高速打印。
然而，考虑到激光扫描单元(LSU)和感光鼓之间的相对位置，如果前 面曝光的时间没有精确控制，多色色粉图像不会得到精确地重叠，并且不会 产生高质量的彩色图像。而且，由于需要四个激光扫描单元(LSU)和四个 感光鼓，形成彩色图像的成本也增加了。
由于这些问题，以低速模式操作的彩色图像形成装置包括一个感光鼓和 一个激光扫描单元(LSU)，并且使用多次印制方法，其中重复进行每种颜 色的曝光过程、显影过程以及转印过程从而形成多色图像。根据对应于各种 颜色的显影单元的布局和切换方式，将多次印制方法分为旋转式和滑动式。
图2是使用旋转方式的彩色图像形成装置的示意图。参照图2，彩色图 像形成装置包括感光鼓220，在感光鼓220上扫描光线的激光扫描单元(LSU) 210，靠近感光鼓220的转印带240，以及旋转的转动架280。显影单元230C， 230M，230Y和230K布置在转动架280上，使得当转动架280逆时针方向 旋转90°，显影单元230C、230M、230Y和230K顺序靠近感光鼓220。转 印带240的长度等于或者大于彩色图像形成装置中使用的纸张S的最大长 度。
下面讲述具有上述结构的彩色图像形成装置的操作方法。
当显影单元230C伴随转动架280的旋转靠近感光鼓220时，激光扫描 单元(LSU)210使青色图像的光线在感光鼓220上扫描，从而形成静电潜 像。包含在显影单元230C内的青色色粉C附着到静电潜像上，从而在感光 鼓220上形成青色色粉图像，并将其转印到转印带240上。
当青色色粉图像完全转印到转印带240上之后，转动架280再次旋转 90°，显影单元230M靠近感光鼓220，并且激光扫描单元(LSU)210使对 应品红图像的光线在感光鼓220上扫描，从而形成静电潜像。包含在显影单 元230M内的品红色粉M附着到静电潜像上，从而在感光鼓220上形成品红 色色粉图像，并且转印到转印带240。
在图2中，考虑到转印带240的旋转速度，控制来自激光扫描单元(LSU) 210对应品红图像的光线的扫描时间，使得在转印带240上形成的青色色粉 图像的端部与从感光鼓220转印到转印带240上的品红色色粉图像的端部精 确重叠。
对于黄色(Y)和黑色(K)图像重复上述过程。然后，青色，品红， 黄色和黑色色粉图像在转印带240上重叠，并且转印和定影到纸张S上，从 而形成多色图像，
图3是使用滑动方法的彩色图像形成装置的示意图。参照图3，多色图 像形成装置包括安置在感光带320的运动方向上的显影单元330C、330M、 330Y和330K，以及凸轮380，它选择地在水平方向上使显影单元330C、 330M、330Y和330K前后滑动。
安置显影单元330C、330M、330Y和330K，使得显影辊331以初始距 离Di离开感光带320而布置。在图3中的彩色图像形成装置中，初始距离 Di大于如图5所示的使得显影辊331上的色粉转印到转印带320上的显影间 隙Dg。因而，当显影单元330C、330M、330Y和330K保持离开感光带320 初始距离Di时，色粉不会从显影单元330C、330M、330Y和330K转印到 感光带320上。
然而，当图像形成后，凸轮380旋转，而使显影单元330C、330M、330Y 和330K中选中的一个330M向着感光带320移动，使得选中的显影单元 330M和感光带320之间的距离等于显影间隙Dg。这样，可以仅由选中的显 影单元330M进行显影。
根据上述结构，凸轮380选择地旋转，从而选择地使显影单元330C、 330M、330Y和330K朝向感光带320顺序滑动，从而进行显影。因此，青 色、品红、黄色和黑色色粉图像在转印带340上形成，并且转印并定影到纸 张S上，从而形成彩色图像。
然而，如图2和3所述的使用多次印制方法的彩色图像形成装置中，未 选中的显影单元和感光带或者感光鼓之间以大于显影间隙Dg的距离分开， 从而阻止色粉附着到未选中的显影单元上并转印到感光鼓或者感光带上而 污染了多色图像。转动架280应当旋转或者凸轮380应当操作而滑动显影单 元，使得只有一个选中的显影单元和感光鼓或者感光带之间以显影间隙Dg 相分离。因而，需要一个附加的驱动马达(未示出)来操纵转动架280或者 凸轮380。如果驱动感光鼓的驱动马达(未示出)也可选择地用来驱动转动 架280或者凸轮380，则需要复杂的切换机构。
另外，当转动架280或者凸轮380操作时不可避免地存在噪声，并且由 于和转动架280或者凸轮380之间的功能性冲击，驱动系统(未示出)的使 用寿命会减短。显影单元产生的冲击也会降低形成的彩色图像的质量。

本发明一方面提供一种使用多次印制方法的彩色图像形成装置，其中多 个显影单元不必旋转或者滑动，并且多个显影单元的显影辊布置成以显影间 隙离开感光介质。
本发明其他方面和优点将在下面部分讲述清楚，或者经过本发明的实施 而得知。
本发明前述和/或其他方面通过提供一种包括感光介质、曝光单元、多个 显影单元以及电源的彩色图像形成装置而实现。曝光单元使光线在感光鼓上 扫描而形成静电潜像。多个显影单元包括为静电潜像提供色粉从而将静电潜 像显影为色粉图像的显影辊。每一显影单元包括一种不同于其他显影单元的 色粉颜色的色粉，并且围绕感光介质布置，使得显影辊和感光介质之间以显 影间隙距离相分离。电源可选择地施加第一偏压，使得色粉通过显影间隙供 应到形成静电潜像的感光介质上，以及第二偏压，用来阻止色粉通过显影间 隙。
本发明前述和/或其他方面也通过提供一种形成多色图像的方法而实现。 该方法包括：布置多个包括不同颜色的色粉和显影辊的显影单元使得显影辊 和感光介质之间以显影间隙相分离；使对应于选中色彩图像的光线在充电后 形成静电潜像的感光介质表面上扫描；施加第一偏压到多个显影单元中其中 一个包含有选中颜色的色粉的显影单元的显影辊上，使得选中颜色的色粉经 过显影间隙供给静电潜像；施加第二偏压到未选中的显影单元的显影辊上， 阻止色粉移动通过显影间隙；以及将形成于感光介质上的色粉图像转印到转 印介质上。在本发明中，重复操作上面方法，使得不同颜色的色粉在转印介 质上形成多色色粉图像，将多色色粉图像到转印纸张上，然后使多色色粉图 像定影并热熔到纸张上，形成多色图像。
附图说明
结合说明书附图，对优选实施方式的以下描述，本发明这些和/或其他方 面以及优点将变得更清楚以及得到更充分地理解。
图1是使用单次印制方法的现有彩色图像形成装置的示意图；
图2是使用旋转方式的现有彩色图像形成装置的示意图；
图3是使用滑动方式的现有彩色图像形成装置的示意图；
图4是根据本发明一个实施方式的彩色图像形成装置的示意图；
图5是图4中显影单元和电源的示意图；
图6和7是显示使用色粉A和色粉B时测量到的显影特性的图表；
图8是显示使用色粉A和色粉B时测量到的泄漏电流特性的图表；
图9是一个图表，显示了对于不同显影间隙Dg，第二偏压V2与感光鼓 上色粉图像的第一污染程度的关系；以及
图10是一个图表，显示了对于不同显影间隙Dg，第二偏压V2与显影 辊的第二污染程度的关系。

现在将详尽地参考本发明的优选实施方式，它的实施例显示在说明书附 图中，其中从头至尾相同的参考数字代表相同的部件。为了解释本发明，下 面通过参照附图来讲述具体实施方式。
图4显示了根据本发明一个实施方式的彩色图像形成装置。参照图4， 彩色图像形成装置包括：充电辊470；当作曝光单元的激光扫描单元410； 显影单元430C、430M、430Y和430K；转印带440；清理单元450；以及， 放电辊460。彩色图像形成装置还包括：给显影单元430C、430M、430Y和 430K供电的电源480：供给纸张S的纸盒495；运送纸张S使得纸张S接触 转印带440的转印辊445；以及定影单元490，用来定影和热熔转印到纸张S 上的色粉图像。
在此实施方式中，通过在金属辊筒422外表面覆盖一层感光材料421而 制成的感光鼓420用作感光介质。感光介质并不限定为该装置，并且可以使 用任何相近的可以在其上接收色粉图像的单元，例如环绕连续路径的感光带 (未示出)。金属鼓422具有接地电压GND。旋转的感光鼓420的线速度等 于转印带440的循环传送速度。
在该实施方式中，充电辊470用来给感光鼓420充电，使其具有相同的 电位。然而，可以使用电晕充电器(未示出)的充电单元来替代充电辊470。 充电辊470和感光鼓420的外表面旋转接触，使得感光鼓420以相同电位充 电。通过充电辊420提供给感光鼓420外表面的电荷可以是正电荷(+)或 者负电荷(-)。在该实施方式中，给感光鼓420提供负电荷(-)。
激光扫描单元(LSU)410使光线在旋转的感光鼓420上扫描，从而在 其上形成静电潜像。在本发明中，由于仅仅使用了一个激光扫描单元(LSU) 410，青色、品红、黄色和黑色图像顺序在感光鼓420上曝光。
分别包括青色C、品红M、黄色Y和黑色K色粉的显影单元430C、430M、 430Y和430K靠近感光鼓420的外表面。一方面显影单元430C、430M、430Y 和430K整合为可以从彩色图像形成装置上连接和卸除的墨粉盒。
图5显示了显影单元430C、430M、430Y和430K中的一个(在图5中 以430标注)，以及图4中的电源480。如图5所示，显影单元430C，430M， 430Y和430K中每一个都包括：显影辊431，它向形成于感光鼓420上的静 电潜像送给色粉；将色粉附着到显影辊431上的第一辊432；调整附着到显 影辊431上的色粉量的调整单元433；以及，将色粉送到第一辊432和显影 辊431上的第二辊434。
一方面本发明中显影辊431由半导电的橡胶制成，但是显影辊431也可 以由金属材料制成。
布置显影单元430C、430M、430Y和430K，使得显影辊431以显影间 隙Dg与感光鼓420的外表面相分离。在该实施方式中，色粉是无磁性单组 分类型(nonmagnetic-one-component-type)，并且在显影单元430C，430M， 430Y和430K中用负电荷(-)充电。
电源480选择性地将第一偏压V1和第二偏压V2施加到显影辊431上， 并且将第三偏压V3施加到第一辊432上。不像如图2和3所示的彩色图像 形成装置，本发明的彩色图像形成装置中，多个显影单元以显影间隙Dg与 感光鼓相分离。在本发明的彩色图像形成装置中，电源480可以选择性地将 第一偏压V1和第二偏压V2施加到显影辊431上，使得从多个显影单元中 选择一个显影单元。因此，不再需要如图2所示的转动架280或者如图3所 示的凸轮380，它们从多个显影单元中选择一个显影单元来执行显影操作。
第一偏压V1在显影辊和静电潜像之间产生一个电位差，使得色粉通过 显影间隙Dg附着到形成于感光鼓420外表面的静电潜像上，并且进行显影。 第一偏压V1施加到从多个显影单元中选中的一个的显影辊431上。在该实 施方式中，由于色粉具有负极性(-)，直流(DC)偏压和交流(AC)偏压 作为第一偏压V1一起施加。当施加第一偏压V1时，带有负电荷(-)的 色粉通过显影间隙Dg并且附着到静电潜像上。
第一偏压V1的值取决于显影间隙Dg的尺寸、显影特性和泄漏电流特 性。显影特性通过打印纯色图像(solid image)后保留在显影辊431上的色 粉的光密度表示。泄漏电流特性取决于第一偏压V1的强度。由于在显影辊 431和感光鼓420之间的显影间隙Dg中的绝缘裂缝，泄漏电流从显影辊431 流到感光鼓420。为了测量显影特性，在打印完纯色图像后，保留在显影辊 431上的色粉使用透明带从显影辊431分离，并且随后贴到一张干净的纸上。 随后，使用密度测量仪测量色粉的光密度。密度测量仪可以是 GRETAGMACBETH制造的SPECTROEYE。
图6和图7是显示分别使用色粉A和色粉B时测量到的显影特性的图 表。图8是显示了使用色粉A和色粉B时测量到的泄漏电流特性的图表。 在图6-8中，Vpp代表第一偏压V1的峰-峰(peak-to-peak)电压。色粉A 由日本公司TOMOEGAWA制造，色粉B由日本东芝公司(TOSHIBA)制 造。
当保留在显影辊431上色粉的光密度低的时候，显影特性是好的。确确 定显影间隙Dg和第一偏压V1，使得取决于显影特性的光密度在没有泄漏电 流的限度内变为0.1或者小于。这里，当显影间隙Dg增加时，第一偏压V1 的强度增加。如果显影间隙Dg变得足够大，则色粉超出显影间隙Dg的范 围，并且在彩色图像形成装置中散布。因而，最好显影间隙Dg设定在50- 400μm的范围。
如果确定第一偏压V1时，考虑到显影间隙Dg的尺寸、从试验结果得 到的显影特性以及泄漏电流特性，感光鼓420的电位可以设定为750V，施 加到显影辊431的第一偏压V1可以是具有直流450V、频率设定为2KHz的 方形波。此外，施加到第一辊432上的第三偏压V3也可以等于第一偏压V1。
与第一偏压V1相反，第二偏压V2阻碍色粉移动通过显影间隙Dg。第 二偏压V2施加到未选中的显影单元的显影辊431上，用来阻止色粉达到第 一污染程度，其中包含在未选中显影单元内的色粉附着到感光鼓420上，以 及第二污染程度，其中附着到感光鼓420上静电潜像上的色粉通过显影间隙 Dg并且附着到未选中的显影单元的显影辊431上。此处，根据显影间隙Dg 经验地或者理论地确定第二偏压V2的强度。
图9是一个图表，它显示了对于不同显影间隙Dg，第二偏压V2与色粉 的第一污染程度的关系。打印白色图像用来测量第一污染程度。由于当打印 白色图像时在感光鼓420表面没有形成静电潜像，理论上色粉一定不会附着 到感光鼓420上。然而，少量的色粉可能会粘到感光鼓420上，这取决于第 二偏压V2的值。感光鼓420上的色粉通过透明带和感光鼓420相分离，透 明带粘到白纸上；使用密度测量仪测量色粉的光密度。密度测量仪可以是 GRETAGMACBETH制造的SPECTROEYE。
在该实施例中，仅仅测量了当显影间隙Dg是150μm和200μm时的数 据。然而，取决于显影间隙Dg尺寸的变化，可以获得不同的第二偏压值V2。
图10是一个图表，它显示了对于不同显影间隙Dg，第二偏压V2与色 粉的第二污染程度的关系。为了测量第二污染程度，打印一幅彩色纯色图像。 然后，使用透明带从显影辊431分离纯色图像的色粉，该色粉是附着到包含 有与所使用的色粉不同的色粉的显影单元的显影辊431上的。随后，透明带 粘到白纸上并且使用密度测量仪测量色粉的光密度。此时，使用滤色镜测量 用于打印的彩色色粉的光密度。密度测量仪可以是GRETAGMACBETH制 造的SPECTROEYE。
从图9和10显示的结果，确定施加给显影间隙的第二偏压V2的强度。 在该实施方式中，彩色图像形成装置允许的图像污染程度设定为光密度约为 0.03。因而，从图9和10显示的结果，选择满足光密度小于0.03的显影间 隙Dg和第二偏压V2。参照图9和10，当显影间隙为150μm，第二偏压V2 在-300V到+10V范围内选择。当显影间隙为200μm，第二偏压V2在-400V 到+10V范围内选择。尽管在图9和10中未示出，第二偏压V2一般可以在 -600V到+50V范围内选择，显影间隙Dg在50μm到400μm的可选范围内 选择。第二偏压V2可以电气地浮动。如图9和10所示，第二偏压V2的有 效范围随着显影间隙Dg的增加而增加。
确定第二偏压V2的理论方法将进一步讲述。当感光鼓420和显影辊431 之间的电场强度大于在感光鼓420上或者显影辊431上形成的色粉层的色粉 粉末之间的粘着力时，产生上述的不希望有的色粉污染。该电场强度称作临 界电场Ec。如果感光鼓420和显影辊431之间的电场强度的绝对值大于临 界电场Ec值，从显影辊431到感光鼓420或者在相反的方向上产生色粉污 染。因此，第二偏压V2的值可以这样确定，即，使得感光鼓420和显影辊 431之间的电场强度位于-Ec到+Ec之间。根据上述的理论结构，第二偏压 V2的强度可以使用参数在理论上计算，这些参数为例如感光层厚度和感光 鼓上形成的色粉层厚度，显影间隙Dg的尺寸，色粉层和感光层的电荷密度， 显影间隙Dg里的空气，色粉层的介电常数，感光鼓曝光部分的电位等等。
第三偏压V3使得显影单元内的色粉附着到显影辊431上。第三偏压V3 仅仅施加到其中一个施加了第一偏压V1的显影辊431的第一辊432上，使 得对静电潜像显影，而不施加到其中一个施加了第二偏压V2的显影辊431 的第一辊432上。由于这种原因，电源480包括如图5所示的开关S1。如 上所述，第三偏压V3可以等于第一偏压V1。
转印带440从感光鼓420到纸张S转印四种色彩重叠的色粉图像。在该 实施方式中，转印带440用作转印介质。然而，转印带440可以是转印辊筒 或者其他类似的提供预期的转印色粉图像操作的转印单元。转印带440的长 度等于或者大于在彩色图像形成装置中使用的纸张S的最大长度。
清理单元450在转印过程后去除保留在感光鼓420外表面的色粉。在该 实施方式中，清理单元450包括和感光鼓420外表面相接触的清理叶片451。 然而，清理单元450也可以包括和感光鼓420外表面旋转相接触的清理辊。
放电辊460一般为放电灯，它放射预定强度的光到感光鼓420外表面， 从而中和感光鼓420表面电位。
现在将讲述一种使用具有上述结构的多色图像形成装置来形成多色图 像的方法。
多色图像由青色C、品红M、黄色Y和黑色K相混合形成。在该实施 方式中，图像按照青色C、品红M、黄色Y和黑色K的顺序形成。
充电辊470对感光鼓420外表面以均匀的电位充电。激光扫描单元 (LSU)410使对应于青色色粉图像的光信号在旋转的感光鼓420的感光材 料421上扫描。由于感光材料421的被扫描部分电阻下降，感光鼓420外表 面上所附着的电荷穿过金属辊筒422消失。因而，在感光材料421的被扫描 部分和感光材料421的未被扫描部分之间产生电位差。因此，在感光鼓420 外表面上形成静电潜像。
当静电潜像由于感光鼓420的旋转而靠近显影单元430C时，显影单元 430C的显影辊431开始旋转。此处，尽管显影单元430M，430Y和430K的 显影辊431不旋转是本发明的一个方面，但是显影辊431也可以旋转。电 源480施加第一偏压V1到显影单元430C的显影辊431。确定第一偏压V1 的方法在前面已经讲述，在此处不再重复。
施加第二偏压V2到未被选中的显影单元430M、430Y和430K的显影 辊431上，从而阻止未被选中颜色的色粉附着到静电潜像上。附着到静电潜 像上的选中颜色的色粉也被阻止附着到显影单元430M、430Y和430K的显 影辊431上。确定第二偏压V2的方法在前面已经讲述，在此处不再重复。
仅仅青色色粉通过显影间隙Dg并且附着到形成于感光鼓420外表面上 的静电潜像上，从而形成青色色粉图像。
当青色色粉图像由于感光鼓420旋转而靠近转印带440时，由于电位差 或者转印带440和感光鼓420之间的接触压力，青色色粉图像转印到转印带 440。
青色色粉图像在转印带440上完全形成之后，使用上述过程形成品红、 黄色和黑色色粉图像，并且在转印带440上重叠。
当最后转印到转印带的黑色色粉图像端部到位时，纸盒495输送纸张S， 使得纸张S端部到达转印带440面对转印辊445的地方。当纸张S通过转印 带440和转印辊445之间时，青色、品红、黄色和黑色图像转印到纸张S上。 定影单元490加热和按压纸张S，从而定影和热熔青色、品红、黄色和黑色 色图像到纸张S上，并且将纸张S排放到存纸器496中。从而，完成多色图 像。
根据上述的方法，与现有的彩色图像形成装置不同，本发明中的彩色图 像形成装置可以形成多色图像而不具有旋转或者滑动显影单元。
如上所述，根据本发明的彩色图像形成装置和方法具有下述的效果。
由于取决于是否施加第一和第二偏压到显影辊而选择了多个显影单元， 显影单元的滑动或者旋转不会象现有的彩色图像形成装置那样产生噪音。
同时，不再需要滑动或者旋转显影单元的结构。从而，由于驱动机构可 以简化构成，彩色图像形成装置的寿命得以延长。
而且，可以仅仅使用一个感光介质和一个曝光单元来形成多色图像。另 外，由于不再需要滑动或者旋转显影单元的结构，材料成本得以减少。
而且，通过简化彩色图像形成装置部件的操作，可以阻止由于彩色图像 形成装置的振动而造成的图像质量劣化。
尽管已经显示和讲述了本发明的几个优选实施方式，应当认识到，本领 域熟练技术人员对该实施方式做出的改变并不脱离本发明的原则和本质，本 发明的范围由权利要求以及其等价物限定。