專利名稱：具有帶有不同組分的多個磁刷輥子的靜電記錄顯影劑單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種靜電記錄或靜電印刷打印機，更特別是，本發(fā)明涉及一種具有將半傳導(dǎo)性顯影劑傳送到感光體上的多個顯影劑輥子的顯影子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在靜電記錄的打印過程中，公知為感光體的電荷保持表面充電到大致均勻電位，以便使得感光體的表面敏感。光導(dǎo)表面的充電部分暴露于正在復(fù)制的原始文件的光圖像下，或者暴露于由作用在激光源上的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的作用產(chǎn)生的掃描激光圖像下。掃描或暴露步驟將靜電潛像與將被打印或復(fù)制的信息區(qū)域相對應(yīng)地記錄在感光體上。在潛像記錄在感光體上之后，潛像通過造成色粉顆粒靜電依附在形成潛像的充電區(qū)域上來顯影。在感光體上的這種顯影圖像隨后轉(zhuǎn)移到將被打印所需圖像的片材上。最后，片材上的色粉被加熱以便將色粉圖像永久熔合在片材上。
靜電圖像的一種常見類型的顯影成為“兩組分顯影”。兩組分顯影劑材料主要包括分散在載體顆粒內(nèi)的色粉顆粒。載體顆粒可被磁性吸引，并且色粉顆粒經(jīng)由摩擦力依附在載體顆粒上。這種兩組分顯影劑可通過例如“磁性輥子”輸送到靜電潛像，其中色粉顆粒變得與載體顆粒脫離并且依附到靜電潛像上。
在磁性輥子顯影系統(tǒng)中，載體顆粒和通過摩擦力依附的色粉顆粒通過磁性輥子輸送通過顯影區(qū)域。顯影區(qū)域是磁性輥子的外表面和已經(jīng)形成有潛像的感光體表面之間的區(qū)域。由于載體顆粒被吸引到磁性輥子上，某些色粉顆粒介于載體顆粒和感光體上的潛像之間。這些色粉顆粒被吸引到潛像上，并且從載體顆粒輸送到潛像。載體顆粒在繼續(xù)跟隨磁性輥子的轉(zhuǎn)動表面時離開顯影區(qū)域。載體顆粒接著從磁性輥子掉落并返回到顯影劑供應(yīng)裝置，其中它們吸引更多的色粉顆粒并且在顯影過程中重新使用。載體顆粒在重力的作用下從磁性輥子上掉落，或者通過磁場離開輥子表面。
用于兩組分顯影劑的一種類型的載體顆粒是半傳導(dǎo)性載體顆粒。使用這種類型的載體顆粒的顯影劑還能夠用于在高達大約200頁每分鐘(ppm)的速度下形成色粉承載襯底的磁性輥子系統(tǒng)中。具有半傳導(dǎo)性載體顆粒的顯影劑在顯影區(qū)域內(nèi)在磁性輥子上使用相對薄層的顯影劑。在這種系統(tǒng)中，AC電波形施加在磁性輥子上，以便在顯影過程中造成顯影劑變成電傳導(dǎo)。由于顯影的色粉造成磁刷中留下的反電荷，通過防止顯影區(qū)域壓縮，電傳導(dǎo)的顯影劑增加了顯影效率。施加在這些系統(tǒng)上的典型波形例如是方波，方波具有1000伏特的波峰-波峰幅值以及9KHz的頻率。此波形控制顯影區(qū)域內(nèi)的色粉運動以及電場。這些系統(tǒng)可以在“隨同”模式下運行，這意味著磁性輥子表面在與感光體表面相同的方向上運行，或者在“相反”模式下運行，這意味著磁性輥子表面在與感光體表面運行方向相反的方向上運行。這些磁性輥子進行操作的高表面速度需要高強度磁體來控制顯影劑床。這種類型的磁體昂貴。另外，高速還增加了顯影劑殼體內(nèi)的軸承磨損。
使用具有半傳導(dǎo)性載體顆粒的顯影劑的公知磁性輥子系統(tǒng)中的另一問題在于難以延長顯影區(qū)域，以便增加可以進行色粉顯影的時間。用于通過具有絕緣或傳導(dǎo)性載體顆粒的另一顯影劑來增加顯影區(qū)域長度的一種方法是使用兩個磁性輥子。兩個輥子靠近在一起放置，其中它們的中心對準以便形成平行于感光體的線。由于用于半傳導(dǎo)性載體顆粒的顯影劑層很薄，造成半傳導(dǎo)性載體顆粒以足夠的數(shù)量從一個磁性輥子轉(zhuǎn)移到另一磁性輥子的足夠強的磁場同樣在顯影區(qū)域中與色粉輸送離開載體顆粒相干涉。因此，磁性輥子的結(jié)構(gòu)需要仔細考慮這種干涉。如果兩個輥子不能用來增加顯影區(qū)域，那么磁性輥子的半徑可以增加，以便滿足此目的。但是對于磁性輥子的直徑存在限制。一個限制簡單是顯影子系統(tǒng)在打印機內(nèi)所得到的區(qū)域。另一限制是磁性輥子內(nèi)部的磁體在較大磁性輥子表面處提供足夠磁場強度所需的尺寸和強度以及形狀。
為了解決具有兩個磁性顯影輥子的顯影系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，已經(jīng)使用顯影站來增加顯影色粉的時間，并且對于良好的線條細節(jié)、邊緣和實體來說提供足夠的顯影劑供應(yīng)。顯影系統(tǒng)包括上部磁性顯影劑輥子和下部磁性顯影劑輥子。兩個顯影劑輥子具有帶有至少一個磁體的固定芯和圍繞固定芯轉(zhuǎn)動的套筒。連接到兩個磁性顯影劑輥子上的馬達在與兩個磁性輥子將色粉輸送其上的感光體的轉(zhuǎn)動方向相反的方向上驅(qū)動磁性顯影劑輥子的轉(zhuǎn)動套筒。兩個磁性顯影劑輥子承載半傳導(dǎo)性載體顆粒和色粉顆粒通過由磁性顯影劑輥子形成的顯影區(qū)域。修整刀片靠近上部磁性顯影劑輥子安裝，以便形成大約0.5-大約0.75mm的修整間隙。
這種顯影站結(jié)構(gòu)改進了靜電記錄成像機器的顯影操作，并且將這種成像機器壽命增加到大約20百萬個顯影圖像。所述的結(jié)構(gòu)使用用于兩個磁性顯影劑輥子的不銹鋼套筒。在不銹鋼套筒的使用過程中出現(xiàn)的一個問題是形成在不銹鋼套筒上的凹槽差異。為了在成像機器的增加壽命期間內(nèi)提供高品質(zhì)圖像顯影，不銹鋼套筒不能如同往常那樣進行簡單噴砂處理，而是需要在其表面上切制凹槽。在不銹鋼套筒上加工這些凹槽造成這些凹槽差異。凹槽差異造成輥子上顯影劑的質(zhì)量隨著成像機器不同而不同。輥子參數(shù)上的顯影劑的質(zhì)量有時指的是MOR。由于機器的較長壽命造成例如鋁的其它材料內(nèi)的過度磨損，這在機器壽命期間造成圖像質(zhì)量降低，其它材料類型似乎不能用于兩個磁性顯影輥子的構(gòu)造。
下面描述的系統(tǒng)和方法解決了具有帶有凹槽表面的兩個磁性顯影劑輥子的顯影站內(nèi)MOR差異的問題。
發(fā)明內(nèi)容
靜電記錄成像機器內(nèi)的顯影站具有較長的操作壽命，而沒有輥子(MOR)參數(shù)上的顯影劑質(zhì)量的不適當?shù)牟町?。顯影站包括顯影劑殼體，用于保持一定量顯影劑，顯影劑具有半傳導(dǎo)性載體顆粒和色粉顆粒；第一磁性輥子，具有帶有至少一個磁體的固定芯以及套筒，套筒具有縱向凹槽并圍繞第一磁性輥子的固定芯轉(zhuǎn)動以便將顯影劑輸送到感光體上；第二磁性輥子，具有帶有至少一個磁體的固定芯以及套筒，套筒具有縱向凹槽并圍繞第二磁體輥子的固定芯轉(zhuǎn)動以便從第一磁性輥子接收顯影劑并且將顯影劑提供給感光體，第二磁性輥子的套筒由比第一磁性輥子的套筒軟的材料制成。
顯影站可通過如下的方法制成，該方法包括將由第一材料制成并具有縱向凹槽的第一套筒圍繞具有至少一個磁體的第一固定芯安裝，使得第一套筒圍繞第一固定芯轉(zhuǎn)動；并且將由比第一材料軟的第二材料制成并具有縱向凹槽的第二套筒圍繞具有至少一個磁體的第二固定芯安裝，使得第二套筒圍繞第二固定芯轉(zhuǎn)動。具有由不同硬度的材料制成的第一和第二磁性輥子的顯影站具有較長的操作壽命，而沒有輥子(MOR)參數(shù)上的顯影劑質(zhì)量的不適當?shù)牟町悺?br>
圖1是結(jié)合具有兩個磁性輥子的半傳導(dǎo)性磁刷顯影(SCMB)系統(tǒng)的靜電記錄成像機器的立視圖，磁性輥子具有由不同材料制成的套筒；圖2是具有兩個磁性輥子的SCMB顯影劑單元的截面圖，磁性輥子具有由不同材料制成的套筒；圖3是具有兩個磁性輥子的SCMB顯影劑單元的透視圖，磁性輥子由不同材料制成，并且具有不同尺寸的縱向凹槽；圖4是圍繞固定芯安裝以便形成圖2和3的上部磁性輥子的陽極氧化鋁套筒的透視圖。
具體實施例方式
圖1例如打印機或復(fù)印機的靜電記錄成像機器的立視圖，成像機器具有使用兩個磁性輥子的顯影子系統(tǒng)，輥子具有由不同材料制成的套筒，以便顯影半傳導(dǎo)性載體顆粒承載的色粉顆粒。機器10包括供應(yīng)器單元14、打印單元18和輸出單元20。供應(yīng)器單元14容納通過打印單元18在其上轉(zhuǎn)移文件圖像的介質(zhì)片材和襯底的供應(yīng)裝置。已經(jīng)固定有圖像的片材輸送到輸出單元20，以便在托盤內(nèi)收集和/或疊摞，從而被拾取。
打印單元18包括對于機器10所進行的打印任務(wù)來說復(fù)查和/或調(diào)整任務(wù)單的操縱臺24。在打印任務(wù)的過程中將被打印的頁面可通過打印機器10掃描或經(jīng)由電通訊聯(lián)接接收。頁面圖像用來產(chǎn)生提供給光柵輸出掃描器(ROS)30以便形成感光體28上的潛像的位數(shù)據(jù)。感光體28在箭頭所示的方向上在附圖所示的回路中連續(xù)運行。顯影站100顯影感光體28上的色粉。在轉(zhuǎn)移站22，與潛像相符的色粉通過由轉(zhuǎn)移站產(chǎn)生的電場轉(zhuǎn)移到襯底。承載色粉圖像的襯底運行到熔合站26，其中色粉圖像固定在襯底上。襯底接著輸送到輸出單元20。此說明書用來總體描述用于具有半傳導(dǎo)性載體顆粒的顯影劑雙磁性輥子顯影系統(tǒng)可以使用的情況，并且不打算將顯影子系統(tǒng)的應(yīng)用局限于這種特定打印機器的情況。
圖2所示的顯影劑站100的總體功能是以本領(lǐng)域總體公知的方式將例如色粉的標記材料施加在于例如感光體28的圖像接收器上形成潛像的適當充電的區(qū)域上。但是與以前公知的顯影站相比，顯影劑站100提供較長的顯影區(qū)域，而在機器10的操作壽命期間具有較少的MOR差異，同時保持具有半傳導(dǎo)性載體顆粒的顯影劑的充分供應(yīng)。在多種打印機中，可以使用具有這種構(gòu)造的多個顯影劑站100。例如，一個這樣的站可用于每個原色或其它目的。
在圖2所示的顯影站100的元件中，殼體12總體用來保持具有半傳導(dǎo)性載體顆粒的顯影劑材料的供應(yīng)裝置以及例如30、32、34的螺旋，螺旋將顯影劑材料多重地混合并輸送到磁性輥子36、38，磁性輥子在此實施例中形成磁刷以便將顯影劑材料施加給感光體28。例如供應(yīng)輥子、漿片、無清掃顯影電極、轉(zhuǎn)換器等用于潛像顯影的其它類型的結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域公知的，并且可以和符合權(quán)利要求的多種實施例相結(jié)合。在所示實施例中，還提供一種連接到真空源(未示出)上以便從靠近感光體28的轉(zhuǎn)移區(qū)域去除污物和過多顆粒的空氣集管40、42。如上所述，兩組分顯影劑材料包括色粉和載體。兩組分顯影劑的載體顆粒通常不施加在感光體28上，而是在殼體12內(nèi)保持循環(huán)。
圖3是顯影劑站100的一部分的透視圖。在此實施例中可以看出，上部磁性輥子36和下部磁性輥子38形成大致與磁性輥子36和38的兩個直徑一樣長的顯影區(qū)域。未示出的馬達連接到輥子36和38上，以便造成多個螺旋、磁性輥子和任何其它可轉(zhuǎn)動構(gòu)件在顯影劑站100內(nèi)以多種相對速度轉(zhuǎn)動?？梢蕴峁┤魏螖?shù)量的這種馬達。磁性輥子36和38可在與感光體運動通過顯影劑站100的方向相反的方向上轉(zhuǎn)動。即，雖然磁性輥子還可以隨同模式操作，對于色粉顯影來說，兩個磁性輥子以相反模式操作。在顯影站100的一個實施例中，馬達在感光體28的轉(zhuǎn)動速度的大約1-大約1.5倍的范圍內(nèi)的速度下轉(zhuǎn)動磁性輥子。即，在相反模式下操作的磁性輥子可以比隨同模式下操作的磁性輥子低的速度轉(zhuǎn)動。這些較低的速度增加了磁性輥子在磁性輥子壽命期間的壽命，磁性輥子在隨同模式下操作，以便顯影半傳導(dǎo)性載體顆粒上承載的色粉。
如圖2所示，上部磁性輥子36包括圍繞具有至少一個磁體158的固定芯154安裝的套筒150。同樣，下部磁性輥子38包括圍繞具有至少一個磁體168的固定芯164安裝的套筒160?？v向凹槽設(shè)置在套筒的表面上以便防止顯影劑在轉(zhuǎn)動套筒上打滑。修整刀片170安裝在上部磁性輥子36附近，以便在承載通過輥子36和38形成的顯影區(qū)域之前，從輥子36上去除過多顯影劑。修整操作在機器的壽命期間在上部輥子36上產(chǎn)生顯著的應(yīng)力。在大約20百萬個圖像的操作壽命期間，除非輥子由耐磨材料制成，輥子36上的縱向凹槽以及輥子38在某種程度上磨損，這造成圖像質(zhì)量退化。
在如圖2所示具有以垂直方式配置的兩個磁性輥子的前面公知的顯影站中，套筒150和160由不銹鋼管制成。雖然在此操作壽命期間這種材料耐磨，在不銹鋼管上加工凹槽造成凹槽的尺寸差異以及管表面的粗糙度差異。這些尺寸和粗糙度差異造成輥子上的顯影劑質(zhì)量(MOR)在操作壽命開始時隨著機器不同而不同。MOR的初始數(shù)值影響顯影站的操作控制及其圖像質(zhì)量。
在克服成像機器操作壽命開始時的MOR差異，上部磁性輥子具有陽極氧化鋁的套筒，套筒在套筒表面上擠壓成形有凹槽。這種套筒的實例表示在圖4中。套筒204在其表面上具有縱向凹槽200。套筒的擠壓成形使得套筒的表面比機加工不銹鋼或鋁管表面更加平滑。由于陽極氧化鋁比不銹鋼硬，套筒更好地承受上部磁性輥子在其壽命期間內(nèi)所經(jīng)受的應(yīng)力。因此，凹槽在機器壽命期間保持其尺寸，并且MOR不顯著變化。
下部磁性輥子具有看上去類似于圖4所示套筒的套筒，但是由不銹鋼制成，而不是由陽極氧化鋁制成。下部磁性輥子套筒上的凹槽以公知方式加工在套筒上。在下部磁性輥子套筒中使用較軟材料不損害凹槽的整體性，這是由于下部磁性輥子上的應(yīng)力小于上部磁性輥子上的應(yīng)力。這種減小的應(yīng)力的一個原因在于在下部磁性輥子上沒有修整操作。
用于上部和下部套筒的不同材料使得凹槽的尺寸也不同。在圖4所示的套筒中，陽極氧化鋁套筒具有多個凹槽，凹槽具有大致60-大約70微米的深度、具有大約0.6mm-大約0.7mm節(jié)距長度的側(cè)面以及以大約90°±10°傾斜的側(cè)面。上部磁性輥子的縱向凹槽具有比下部磁性輥子更細微的尺寸。下部磁性輥子上的凹槽側(cè)面以大約90°±10°的角度定向，并且節(jié)距為大約1.2mm-大約1.4mm。下部磁性輥子的凹槽的深度可以是大約90-100微米。雖然可以使用其它形狀，兩個套筒上的凹槽可以形成U或V形。
套筒上的U或V形凹槽可以兩種方式之一形成。在一個構(gòu)造中，U或V形凹槽的側(cè)面可具有相同的節(jié)距，但是U形凹槽比V形凹槽更深。在另一構(gòu)造中，U和V形凹槽可具有相同的深度，但是U形凹槽具有其節(jié)距比V形凹槽的側(cè)面更淺的側(cè)面。
上部磁性輥子上的凹槽的更細微的尺寸提供比下部磁性輥子上的凹槽更加緊密的斂集率。另外，與下部磁性輥子上的凹槽的較大尺寸相比，上部磁性輥子的凹槽的較小尺寸在其成形中具有較小差異。此外，與下部磁性輥子套筒上的表面粗糙度相比，上部磁性輥子套筒上的凹槽之間的表面粗糙度具有較小的差異。下部磁性輥子套筒的差異由于形成縱向凹槽而對套筒進行的加工造成的。因此，與其中轉(zhuǎn)動套筒由不銹鋼或非陽極氧化鋁形成并采用兩個輥子SCMB結(jié)構(gòu)的機器相比，在由陽極氧化鋁形成的上部磁性輥子套筒的凹槽中設(shè)置較淺的凹槽以及較窄的間距減小了機器壽命開始時以及機器壽命過程中的MOR差異的可能性。
雖然相對于其中顯影劑從上部磁性輥子分配到下部磁性輥子的配置描述了所述的多種實施例，在另一實施例中可以顛倒使用。在這種實施例中，具有半傳導(dǎo)性載體顆粒的顯影劑通過下部磁性輥子拾取，并接著從下部磁性輥子轉(zhuǎn)移到上部磁性輥子。在上部磁性輥子，半傳導(dǎo)性載體顆粒由于重力或通過上部磁性輥子內(nèi)的一個或多個磁體產(chǎn)生的磁場去除，或者通過重力或磁場的組合去除。去除的載體顆粒返回到顯影劑供應(yīng)裝置。在這種實施例中，下部磁性輥子套筒由陽極氧化鋁制成，其凹槽具有比上部磁性輥子的不銹鋼或非陽極氧化鋁套筒上的凹槽更細微的尺寸。
所述的顯影站可通過將由第一材料制成并具有縱向凹槽的第一套筒圍繞具有至少一個磁體的第一固定芯安裝來制成，使得第一套筒圍繞第一固定芯轉(zhuǎn)動。在一個實施例中，第一磁性輥子的套筒由陽極氧化鋁制成。具有縱向凹槽的第二套筒圍繞具有至少一個磁體的第二固定芯安裝，使得第二套筒圍繞第二固定芯轉(zhuǎn)動。制成第二套筒的材料比制成第一套筒的材料更軟。在一個實施例中，第二套筒上的縱向凹槽比第一套筒上的縱向凹槽更深并具有更大節(jié)距。如此構(gòu)成的顯影站具有較長的操作壽命而在輥子(MOR)參數(shù)上的顯影劑質(zhì)量中沒有不適當?shù)牟町悺?br>
原始提出并可以修改的權(quán)利要求包括這里披露的實施例和教導(dǎo)的變型、改型、變動、改進、等同概念以及大致的等同概念，包括當前未預(yù)見或未理解的那些以及例如從申請人/專利權(quán)人和其它人導(dǎo)出的那些。
權(quán)利要求
1.一種用于靜電記錄打印機器的顯影站，包括顯影劑殼體，用于保持具有半傳導(dǎo)性載體顆粒和色粉顆粒的一定量顯影劑；第一磁性輥子，具有帶有至少一個磁體的固定芯和具有縱向凹槽的套筒，套筒圍繞第一磁性輥子的固定芯轉(zhuǎn)動以便將顯影劑輸送到感光體；第二磁性輥子，具有帶有至少一個磁體的固定芯以及具有縱向凹槽的套筒，套筒圍繞第二磁性輥子的固定芯轉(zhuǎn)動，以便從第一磁性輥子接收顯影劑，并且將顯影劑提供給感光體，第二磁性輥子的套筒由比第一磁性輥子的套筒軟的材料制成。
2.一種制造用于將具有半傳導(dǎo)性載體顆粒的顯影劑輸送到靜電記錄成像機器內(nèi)的感光體上的顯影站的方法，包括圍繞具有至少一個磁體的第一固定芯安裝具有縱向凹槽并由第一材料制成的第一套筒，使得第一套筒圍繞第一固定芯轉(zhuǎn)動；以及圍繞具有至少一個磁體的第二固定芯安裝具有縱向凹槽并由比第一材料軟的第二材料制成的第二套筒，使得第二套筒圍繞第二固定芯轉(zhuǎn)動。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括將第一套筒和固定芯定位在第二套筒和固定芯之上。
4.一種靜電記錄打印機器，包括感光體；光柵輸出掃描器(ROS)，經(jīng)過ROS時在感光體的一部分上產(chǎn)生潛像；用于顯影潛像上的色粉的顯影子系統(tǒng)；用于將顯影的色粉轉(zhuǎn)移到襯底上的轉(zhuǎn)移站；用于將轉(zhuǎn)移的色粉固定在襯底上的熔合站，顯影站還包括顯影劑殼體，用于保持具有半傳導(dǎo)性載體顆粒和色粉顆粒的一定量顯影劑；第一磁性輥子，具有帶有至少一個磁體的固定芯和在其表面上具有縱向凹槽的套筒，套筒圍繞第一磁性輥子的固定芯轉(zhuǎn)動；第二磁性輥子，具有帶有至少一個磁體的固定芯以及在其表面上具有縱向凹槽的套筒，套筒圍繞第二磁性輥子的固定芯轉(zhuǎn)動，套筒由比圍繞第一磁性輥子的固定芯轉(zhuǎn)動的套筒軟的材料制成。
全文摘要
一種用于靜電記錄打印機器的顯影站包括顯影劑殼體，用于保持具有半傳導(dǎo)性載體顆粒和色粉顆粒的一定量顯影劑；第一磁性輥子，具有帶有至少一個磁體的固定芯和具有縱向凹槽的套筒，套筒圍繞第一磁性輥子的固定芯轉(zhuǎn)動以便將顯影劑輸送到感光體；第二磁性輥子，具有帶有至少一個磁體的固定芯以及具有縱向凹槽的套筒，套筒圍繞第二磁性輥子的固定芯轉(zhuǎn)動，以便從第一磁性輥子接收顯影劑，并且將顯影劑提供給感光體，第二磁性輥子的套筒由比第一磁性輥子的套筒軟的材料制成。
文檔編號G03G15/00GK101046655SQ200710089040
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者A·庫馬, K·A·瑙, D·A·里德, H·奧巴 申請人:施樂公司