專利名稱：單成份一顯影臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及采用不導電的單成份一調色劑使位于可移動圖像載體上的靜電潛像顯影的裝置和方法。
按照目前的技術水平，只有采用雙成份一調色劑才能獲得高質量和高速度的靜電印刷。雙成份一調色劑含有調色劑粒子和軟磁載體粒子，它們相互混合在一起，其中調色劑粒子靜電附著在載體粒子上。載體粒子和上面附著的調色劑粒子一起借助于磁刷輸送到顯影區，在那里它們根據在圖像載體，例如光導體上的靜電電荷圖像傳送到圖像載體上。
另一方面，由不導電的調色劑粒子組成的單成份一調色劑同雙成份一調色劑相比具有很大的優點。人們不需要磁刷和類似物，這樣可以獲得簡單和緊湊的顯影臺結構。此外，在使用單成份一調色劑時不需要使用載體粒子，這些載體粒子會隨時間而磨損，并且必須更換。因此，長期以來人們嘗試研制單成份系統，采用單成份系統可以在高質量印刷的同時獲得高印刷速度。
這方面的主要困難之一是，在也稱做上色輥的顯影輥上產生一層均勻的盡可能均勻充電的調色劑粒子。一些商業上使用的系統采用了由泡沫塑料類的材料組成的回收輥，調色劑粒子從一個調色劑容器運輸到顯影輥。通過在此時形成的摩擦，調色劑粒子充電，由此它們在導電的顯影輥上附著或厚或薄的一層。為了使這個層比較均勻，人們采用了固定的刮墨刀，它將多余的調色劑從顯影輥上刮下去。有帶有如由鋁或鋼制成的硬顯影輥和作為刮墨刀的橡膠唇的系統/裝置，但也有帶有金屬制硬刮墨刀和由橡膠材料制成的顯影輥的系統。下面以“定量裝置”這個概念來統稱這種系統/裝置。
在上面提到的兩個系統中，在刮墨刀和顯影輥之間存在著確定的壓緊力，其在調色劑上產生剪切力。對于定影過程來說，希望用熔點比較低的調色劑，因此，它們是由比較有彈性的調色劑粒子組成。這種調色劑粒子在力的作用下在刮墨刀和顯影輥之間縫隙的處稍稍變形，并且產生熱。在顯影輥速度提高時，產生的熱多到可使調色劑局部熔接。一次產生的缺陷部分沿著顯影輥周圍繼續延伸，并且傾向于擴大。稱做成膜或者涂抹的這個過程使采用這種系統可達到的印刷速度限制在15cm/s以下。此外，例如同膠版印刷相比，有明顯的質量缺陷。
在US-PS 4,876,575中建議，利用沿著其軸線可旋轉的彈性壓靠在剛性顯影輥上的金屬棒或者噴涂金屬的塑料棒使顯影輥上的調色劑層定量并均勻充電。金屬棒構成了一個刮墨輥，它應該在顯影輥上留下一層精確的調色劑粒子。在US-PS 5,128,723中說明了一種相似的系統。然而，由于始終壓在顯影輥上的刮墨輥是彈性懸掛的，所以在采用這個系統時對調色劑粒子也施加了比較大的力，由此在還沒有出現涂抹時的印刷速度被限制在比較小的值上。
然而，如在迄今優選的實施形式中所采用的那樣，還不能完全實現通過摩擦電使調色劑粒子完全均勻充電。另一方面，對于優質的印刷質量來說，希望在顯影輥上使調色劑粒子進行盡可能準確確定的充電。在采用這種“定量裝置”時，形成所要求的層厚和同時產生盡可能均勻的調色劑充電限制了印刷質量和印刷速度。
本發明的任務是，創造適合于較高質量和較高速度的電圖印刷的單成份一顯影技術。
為了解決這個任務，提供了一種帶有不導電單成份一調色劑，用于使位于可移動圖像載體上的靜電潛像顯影的裝置，其中該裝置包括有下列部分一個調色劑輸入裝置，一個可轉動地支承的顯影輥，一個產生層厚的定量裝置(刮墨刀)，至少一個載流子發生器，其中所述調色劑輸入裝置用于輸送來自調色劑容器的調色劑粒子并將其充電，所述顯影輥用于從調色劑輸送裝置接收充電的調色劑粒子并輸送接收到的調色劑粒子，所述定量裝置安裝在從調色劑輸入裝置到圖像載體的調色劑粒子路線上，所述載流子發生器位于調色劑輸入裝置和顯影縫隙之間的顯影輥上的粒子到圖像圓輥的路線上，用于在顯影輥上和/或者定量裝置的可旋轉刮墨輥上產生具有確定電荷的均勻充電的調色劑層，刮墨輥通過確定的縫隙與顯影輥分開，該縫隙比調色劑粒子平均直徑大，以便在顯影輥上產生均勻的調色劑層厚。按照本發明，通過用來在層厚和電荷方面使調色劑層均勻的其他裝置可以達到這一點。
一種采用不導電的單成份一調色劑使在可移動圖像載體上產生的靜電潛像顯影的相應方法，其中該方法包括下列步驟調色劑粒子充電并且輸送到旋轉顯影輥的表面上，調色劑粒子靜電附著在顯影輥表面上，上面附著有調色劑粒子的顯影輥表面經過產生層厚的定量裝置(刮墨刀)并且將調色劑粒子輸送到顯影輥和圖像載體之間的縫隙里，這樣調色劑粒子被傳送到圖像載體上，其特征是，設有用來使調色劑層在層厚和電荷方面均勻的其他裝置。
在現有技術中，在從調色劑輸入裝置到圖像圓輥顯影縫隙的路線上調色劑層或多或少地通過傳輸過程控制來使調色劑均勻充電，而按照本發明，例如至少在圖像圓輥的顯影縫隙之前和/或者在定量裝置之前安裝一個載流子發生器。令人驚奇地表明，采用這種方式可以達到比采用所介紹的系統高的印刷速度并且改善了印刷質量。
通過本發明可以使通過定量裝置(刮墨輥)與顯影輥之間的縫隙的、具有所不希望電荷的調色劑粒子緊接著均勻地充電到所要求的電位，這樣，在到達圖像載體時，所有調色劑粒子部具有確定的電荷。
具有強分散電荷的，其中甚至有相反充電調色劑微粒的顯影輥上的調色劑粒子，將通過按照本發明設有的載流子發生器重新均勻地充電。這樣，也可以最大程度地使層厚和電荷產生分開，因為定量裝置主要產生調色劑層厚，然后以所要求的確定量通過電荷發生器使調色劑粒子充電。因此，采用按照本發明的單成份一顯影臺，可以達到所要求的較高質量和較高印刷速度。
下面借助于示例詳細介紹本發明和各個部件。
載流子發生器特別是一個離子源，尤其可以是一個電暈充電裝置(Corotron)或者是一個更好適用的并限制在最大電壓上的電暈充電裝置(Scorotron)，其向顯影輥表面輻射以使調色劑粒子充電，或者使用一個等離子發生器，通過等離子發生器可容易地和有利地產生需要的離子流，以及很有目的正負電荷。
有利的是，采用例如等離子發生器做為載流子發生器9—但不限于此一，其在顯影輥2表面附近產生等離子。通過這種等離子發生器可以容易地和有目標地產生比較大的電荷量和比較均勻的電荷，如在高印刷速度和較高印刷質量時需要的那樣。
一般來說，等離子不應密集到使調色劑粒子5熔接。因此，借助于少量所熟悉的和使用的等離子發生器說明載流子發生器的基本工作方式。
首先從RF—等離子發生器(RF＝無線電頻率)開始，其具有特別的優點(其中不探討)并且在大氣環境中很接近于一個理想的等離子源。
等離子源(圖2)由整個按規定配置的電極組成，電極由RF—發生器供電并且產生所謂的“等離子云”。這個等離子源具有一定的范圍，而且混雜著正負離子、電子和空氣的中性氣體分子。
人們把這個等離子簡單地設想為或多或少導電的空間，它在“等離子云”內具有一個由控制電壓決定的、幾乎不變的電壓電位。
被這個等離子云包圍的調色劑粒子通過包圍其表面的等離子電壓較均勻地充電。例如在球形微粒(球形)時的電荷計算為Q＝C*U＝4*π*ε*ε0*r*U等離子在這個微粒離開等離子云時，它要保留電荷并且根據其到電極，例如顯影輥(2，21)金屬表面的電容接受相應的電壓。
如果電壓超過空氣擊穿電壓，電荷則下降，一直達到擊穿電壓為止。因此，例如球形的粒子可以接受最大的電荷為Qmax＝4π*r2*ε0*Emax空氣隙較大時，Emax在空氣中總共約為30kV/cm，在較小距離時可用帕氏(Paaschen)一定律計算。在尺寸較小時要考慮到較大的擊穿場強，這樣對于Qmax/M＞＞16μ庫侖/g—的值來說是可達到的，(M＝粒子質量＝δ*4π*r3/3)，(r＝5μm，δ＝1g/cm)，它們與試驗值符合得很好。
采用這種等離子源時，重要的是在被包圍的粒子充電非常均勻而且非常快，不象在摩擦電電荷(通常所使用的摩擦電)中偶爾接觸的表面和材料成份產生具有高分散值的不能重復的充電。
上述事實情況相應地也可套用到多層調色劑層一與著名專家的意見相反一，這樣，采用這種電荷發生器可以獲得可重復的充電狀態，從而可獲得高印刷質量和最高的印刷速度。
也可以令人驚奇地證實這種猜測，可以由上述RF—等離子源給目標很確定的調色劑和其他材料(導電的和不導電的)正負充電和放電。
對于提出的均勻充電問題，具有RF—等離子的載流子發生器幾乎是理想的充電裝置，共以采用預定的方式有目標地和均勻地給調色劑層和材料充電，特別是可以使單成份一顯影臺能夠成功地應用于將來新式的高質量和高生產率數字印刷機。
采用這種有利的等離子一離子源可以得到在印刷機內有目標地靜電影響調色劑電荷和材料的全新可能性，例如可進一步將單成份一顯影臺圖像載體上的調色劑層盡可能整個層地直接轉移到襯底(紙)上。
采用有利的等離子—電荷發生器可以簡化現有的制造方法和有利地實現或者進一步發展全新的工藝和新的調色劑微粒生產方法。因為在調色劑粒子中可以取消迄今所要求的摩擦電充電用的復雜添加物和制造方法，所以簡化了生產和過程的可控制性。因為調色劑的充電與粒子的幾何尺寸無關，所以現在也可以開始實現全新的制造方法。通過聚合作用方法可控制和細分的調色劑微粒更合適于通過具有本發明特征的裝置取得均勻的調色劑層和調色劑電荷，從而為新式數字印刷方法在質量和速度方面提供了附加的支持。
除了全新的工藝流程之外，例如在采用數字印刷和通過等離子電荷發生器制造調色劑時，在單成份—顯影臺中，除了均勻充電與層厚產生分開之外，也支持層厚產生本身以獲得均勻的調色劑層和在定量裝置中的重新改進的結構，下面還要談到這一點。
如上所述，通過使電荷產生和層厚產生分開，可以有其他的有利構造。定量裝置單成份—顯影臺用的其他構造的一個重要發明的特征是，在顯影輥表面和一個可轉動地支承的刮墨輥之間設定固定的間距，這個間距比調色劑粒子的平均直徑大。
在現有技術中，刮墨刀或者刮墨輥彈性壓在顯影輥上，按照本發明在刮墨輥和顯影輥之間設有一個縫隙，例如一個剛性顯影輥和一個剛性刮墨輥支承在印刷機的固定旋轉點上。令人驚奇地表明，采用這種方式可以達到比上述任何一種其他系統都高出許多的印刷速度，沒有出現涂抹，而且印刷質量沒有下降。在試驗中，采用了低熔點的調色劑和其它的定量裝置(刮墨刀)構造，印刷速度毫無問題地達到了50cm/s以上，沒有出現涂抹。
按照本發明的調色劑在比現有技術高得多的速度下才開始熔化，對此一種可能的解釋是通過適當選擇材料和調色劑輸入裝置的速度，可使輸送到縫隙之前的區域內的調色劑粒子大部分以相同的極性充電。然后，同性電荷之間的排斥使得只有有限量的調色劑粒子到達縫隙里，這樣縫隙里的調色劑粒子受到比較少地機械負荷。在縫隙前的生成區內，調色劑粒子由于相互排斥基本上無摩擦地運動，多余的調色劑通過在生成區形成的電場被排斥并回到調色劑容器里。
在優選的實施形式中，顯影輥和刮墨輥以相同的旋轉方向旋轉，這樣其表面運動方向相反，其中各自的旋轉速度是這樣調節的，即刮墨輥的表面速度比顯影輥的表面速度小很多。刮墨輥可以或者是連續旋轉或者步進旋轉，在兩個旋轉運動之間有或長或短的停機時間。
因為刮墨輥為向前運動的調色劑粒子總是又提供其他的表面，所以在生成區內沒有過度的局部發熱，過度的局部發熱會導致調色劑粒子熔接。因為調色劑粒子只在生成區停留比較短的時間，并且為其提供的表面不斷更新，所以在刮墨輥在運行中比較熱時，也沒有損傷。刮墨輥的精確旋轉速度值不是關鍵的。
在某些情況下，刮墨輥也可以與顯影輥相反的旋轉方向旋轉，也就是說，其表面在縫隙中以相同的方向運動。一般來說要指出的是，較高的刮墨輥旋轉速度確切地說是不利的。在一個優選實施形式中，顯影輥表面和刮墨輥表面之間的縫隙寬度至少是調色劑粒子平均直徑的兩倍，其中穿過縫隙的顯影輥上的調色劑層由大約一層至兩層調色劑粒子組成。
具體地，調色劑粒子的平均直徑可以大約是5至15μm，其中顯影輥表面和刮墨輥表面之間的縫隙寬度可以大約是15至50μm。在采用非常細的調色劑的單成份一系統中也可以采用本發明。
顯影輥和刮墨輥之間比較窄的縫隙對輥的平面性和回轉精度要求很高。下面說明的本發明的另一種構造可以使用這樣的縫隙，其寬度是調色劑粒子平均直徑的許多倍，盡管如此，在顯影輥上得到了只包括一層或者幾層的調色劑層。此外，該另一種構造還可以得到特別均勻的調色劑層。
如果刮墨輥和顯影輥一樣也是導電的，則可以在這之間產生確定的電勢差。如果使用使刮墨輥電荷極性與調色劑粒子的電荷極性相反的直流電壓，則在顯影輥上的調色劑粒子層厚減小。直流電壓例如可以在50至1000伏的數量級內。采用這種方式可以使用比調色劑粒子的平均直徑寬得多的縫隙，例如在調色劑粒子的直徑是10μm時，縫隙寬度是100μm。
刮墨輥和顯影輥之間的電壓也可以是交流電壓，例如振幅在±50和±1000伏之間，頻率在200和50,000赫茲之間。此外，可以使用疊加有這種交流電壓的直流電壓。
為在刮墨輥和顯影輥之間的縫隙盡可能寬時也能產生既均勻又薄的調色劑層，另一個措施是連接設有多個刮墨輥，其中顯影輥表面和刮墨輥表面之間的縫隙寬度對所有刮墨輥來說是相同的，或者從刮墨輥到刮墨輥是逐漸減小。在兩種情況下，調色劑層從刮墨輥到刮墨輥越來越薄。
采取上述措施或者將這些措施適當組合，也可以用例如在技術上能夠較容易實現的縫隙寬度，如200或者500μm，在顯影輥上產生薄且均勻的調色劑層。
在一個優選的實施形式中，不僅顯影輥，而且刮墨輥都有一個具有硬的耐磨表面的剛性金屬體。采用這種方式最容易使顯影輥和刮墨輥的平面性和回轉精度達到高精度。此外，金屬輥可以保證在調色劑粒子充電時形成的電荷可以重新排出，這樣下面的調色劑粒子就可以順利地充電。
調色劑粒子從顯影輥到圖像載體的傳送可以或者通過圖像載體和顯影輥之間的縫隙實現，調色劑粒子跳過去(這種技術稱做間隙顯影)，或者通過顯影輥與圖像載體接觸(這種技術稱做接觸顯影)實現。此外，也可以采用這些顯影技術的中間形式。
圓柱體形狀的圖像載體，例如光導圓輥或者具有許多相互絕緣的、可由處理器控制單獨充電的微光電元件的圓輥，由于技術原因，大多數做成剛性的。為能進行接觸顯影，必須通過圖像圓輥滿足對剛性顯影輥和剛性刮墨輥的平面性和回轉精度方面的高要求。為了避免這一點，在本發明的一個優選實施形式中，刮墨輥具有一個剛性金屬體，顯影輥具有一個泡沫塑料類材料制的圓柱體芯，芯具有一個用實心材料制成的空心圓柱體外殼。顯影輥的外殼可以由金屬組成，或者由塑料組成，其外面具有硬的耐磨表面。如果塑料和耐磨的表面自身不導電，在這種情況下可以在其間設有一個附加導電層。
一個這種彈性顯影輥緊貼在圖像圓輥上以實現接觸顯影。通過顯影輥的層結構可以使其不僅有彈性，而且具有合適的自衰減，這樣在從刮墨輥旁邊經過之前，壓在圖像圓輥上的顯影輥表面又重新達到其精確的靜止位置。比較堅硬的外殼保證了精確確定這個該位置。采用這種方式也可以在使用一個彈性的顯影輥時保持顯影輥和刮墨輥之間精確確定的縫隙，在速度很高時也避免了涂抹。
代替圓柱體圖像載體，可以使用繞多個旋轉輥回轉的環帶。因此，在接觸顯影情況下，也可以使用一個剛性顯影輥，圖像載體帶彈性地貼在顯影輥上。
如上所述，在優選實施形式中輸送給顯影輥的調色劑粒子通過摩擦電充電，其中摩擦電例如通過用泡沫塑料類材料制造的回收輥產生，這是一種比較可靠簡單的方法。調色劑粒子的電荷可以通過使用的材料和速度控制在一定范圍內。
作為另外一種選擇，在其他構造中也可以使至少一個位于調色劑粒子從調色劑輸入裝置到定量裝置，例如刮墨輥路線上的電荷發生器與顯影輥鄰接。
由此，同樣可在縫隙中獲得有目標的電荷比和確定的狀態，這會產生帶有改善的電荷比的確定的層厚。特別是在采用本發明方法實施的具有可旋轉刮墨輥和有特征的縫隙幾何尺寸的定量裝置中，在較高速度下可得到可重復的和有目的影響的調色劑層厚。
為從刮墨輥上清除調色劑，這些調色劑是在從顯影輥上刮下多余的調色劑之后附著在刮墨輥上的，可以使用一個傳統的彈性刮墨刀。
“不導電”的概念由顯影過程和/或者隨后過程的時間過程定義。在這個有特征的時間內，在調色劑微粒上的電荷只有少量排出。電荷的排出通過材料的時間常數來估計τ＝εp其中，ε是介電常數，p是材料的電導系數。
一個示例在顯影輥直徑為4cm和表面速度為50cm/s時，轉半圈大約需要0.12s。如果以在微粒充電和顯影過程之間經過大約半圈為出發點，則所謂的0.12s就是一個有特征的時間。用典型值ε＝2*10-11F/m的就可以得到p＜1.7*10-10Ωm。
下面是對4個圖的說明，其中借助于附圖描述了兩個實施例。其中
圖1為單成份—顯影臺的側視圖，圖2為RF—載流子發生器的工作原理和構造，圖3為用于縫隙顯影的顯影臺剖面圖，圖4為用于接觸顯影的顯影臺剖面圖。
圖1示出了電圖印刷或者電子照相印刷裝置用單成份—顯影臺或者單成份—上色裝置的基本結構。
其中，主要組成部分如下·圖像圓輥(1)，具有通過靜電場的潛在圖像信息，·調色劑容器(4)，用來存儲調色劑粒子(5)，·調色劑輸入裝置(9)，用于使調色劑粒子的充電和將其輸入到顯影輥(2)上，·具有導電外殼(12)的顯影輥(2)，用來將調色劑粒子輸送到顯影縫隙里和把多余的調色劑送回調色劑容器(4)，·定量裝置(6)，用來在顯影輥(2)上產生調色劑層厚，·載流子發生器(9，19)，用于在顯影輥上的調色劑層充電，位于定量裝置(6)和圖像圓輥(2)之間或者位于調色劑輸入裝置(3)和定量裝置(6)之間。
在下面的圖中詳細描述各個組成部分。
在圖2中借助于用于使調色劑粒子(5)充電的RF—載流子發生器(100)示出了工作原理。在標準大氣壓(300)中作用的等離子源(200)是這樣構成的，即在等離子源(200)中的電壓電位(210)是幾乎不變的，可以在0到約100V范圍內由控制輸入端(110)相應控制。等離子源的強度是這樣確定的，即等離子中大于5μA/cm的電流(220)在充電過程中能達到的速度對于大于0.5m/s的印刷速度是足夠的。RF—發生器在高于40kHz的頻率范圍(一直到兆赫—范圍)工作，除了控制輸入端(110)和區域控制器(140)外，還有帶接地電位(130)的供電—輸入端(120)。等離子源的作用范圍大，這樣，與顯影輥間的幾毫米間距還是足夠的。載流子發生器的等離子源在顯影輥的整個寬度上作用，也就是說，襯底(紙)的印刷寬度一直可達到例如DIN A3紙的橫向寬度，但不限于此。作為另外一種選擇，等離子源在寬度上分成一定的可控區域，以便在較小格式寬度時不用不必要的對顯影輥(2，12)例如施加等離子，和在印刷寬度上精確匹配所要求的充電過程，也許是由于要印刷的圖像的原因，或者是為了平衡其他機械誤差，也可以選擇，等離子源在寬度方面劃分成一定的可控區。在制造載流子發生器中，特別是在格式較寬時，把電荷源在寬度上分成區是有利的。通過區域控制輸入端(140)來控制分區的電荷源，區域控制輸入端的工作原理與控制輸入端(110)的基本一樣。這樣能夠簡單地單個控制區域—電荷源，或者通過來自上級計算機的數據傳輸線來控制和調節。因為這對每個專業人員都是很明顯的，所以就取消了專門的圖和進一步的說明。
圖3示出了用于印刷機的顯影臺或者上色裝置，用來使位于可旋轉剛性圖像圓輥上的靜電電荷圖像顯影。可旋轉的剛性顯影輥2支承為與圖像圓輥1的軸線平行。顯影輥2由金屬制成，通常是鋼，具有耐磨的外涂層。由泡沫塑料類的材料制造的可旋轉回收輥3支承為與顯影輥2的軸線平行。首先，回收輥3與調色劑容器4連接，在這里，其被調色劑粒子5緊密包圍，其次回收輥3壓在顯影輥2上，其中回收輥3壓在接觸部位上。
在顯影輥2上面，與顯影輥2軸線平行地支承有可旋轉的剛性的金屬制刮墨輥6，其與顯影輥2的間距很小。刮墨輥6同樣具有耐磨的表面。顯影輥2和刮墨輥6表面之間的縫隙比調色劑粒子5的直徑大一些(在圖中特別放大示出)。在刮墨輥6上方安裝了一個橡膠刮墨刀7，其彈性壓向刮墨輥6。此外，在調色劑容器4和顯影輥6之間安裝了一個密封唇8，以防止調色劑粒子5在這個部位從調色劑容器4出來。
在工作中，圖像圓輥1、顯影輥2、回收輥3和刮墨輥6按圖中用箭頭示出的方向運轉，其中圖像圓輥1和顯影輥2以相同的圓周速度旋轉，刮墨輥6比顯影輥2小得多的圓周速度旋轉。
調色劑粒子是不導電的離散粒子，典型尺寸大約為5至15μm，它們在調色劑容器4里面保持電中性的。通過旋轉的回收輥3將調色劑粒子5輸送給顯影輥2，并且通過在此時產生的摩擦靜電充電。由于充電，調色劑粒子5通過鏡象電荷附著到導電的顯影輥2上。
顯影輥2把多層調色劑粒子5向上輸送到刮墨輥6。在那里，只有一定數量的調色劑粒子5可以通過顯影輥2和刮墨輥6之間的窄縫。在圖1中示出的縫隙只比調色劑粒子的直徑稍寬一些，只有一層調色劑粒子5可以通過顯影輥2和刮墨輥6之間的縫隙。通過由輸送到縫隙前面的生成區的調色劑粒子5產生的電場，多余的調色劑粒子5被排斥并返回到調色劑容器4里。因此，調色劑粒子在縫隙前面集結的生成區不是隨意增長的，而是具有相當穩定的狀態。
然后，通過顯影輥2和刮墨輥6之間縫隙的調色劑粒子進入真正的顯影區，其中，調色劑粒子被圖像圓輥1的已充電的圖象范圍吸引。可以通過與圖像圓輥1接觸或者通過圖像圓輥1和顯影輥2之間的縫隙進行顯影。在圖1中示出了縫隙顯影。
在一個試樣中，顯影輥2和刮墨輥6之間的縫隙設定為約30μm寬，此時在刮墨輥6后面的顯影輥2上仍有一至兩層的調色劑粒子5。雖然在刮墨過程中出現可促使調色劑粒子有利地進一步充電的摩擦，但是摩擦沒有大到使顯影輥2上的調色劑發生熔化和涂抹。確切地說，在一直到50cm/s的印刷速度的試驗中，在很高的印刷質量下達到了很高的長期穩定性。
通過使顯影輥2和刮墨輥6之間的縫隙寬度可變，可以調節通過縫隙的調色劑層的厚度。只要不施加大的、調色劑粒子5不再能回避的壓力，即只要顯影輥2和刮墨輥6之間的縫隙不小于調色劑粒子的直徑時，就不會使涂抹安全性變差。隨著刮墨輥6對顯影輥2的壓力增加，在不發生涂抹的情況下可達到的印刷速度降低到大約15cm/s。
刮墨輥的旋轉速度或者旋轉方向的改變作用較小。主要的是，刮墨輥6一般旋轉較少，因為在刮墨輥6停止時馬上出現涂抹。采用比較慢的和逆著顯影輥2旋轉的刮墨輥可獲得最好的結果。
為了使已經通過顯影輥2和刮墨輥5之間縫隙的調色劑粒子5的均勻充電，有利的是，在調色劑粒子5從刮墨輥6到圖像圓輥1的路上配置一個向顯影輥2輻射的載流子發生器9。如果由回收輥在顯影輥上產生的調色劑層不是太厚的話，載流子發生器9也可以安裝在刮墨輥6前面，也就是說，安裝在調色劑粒子5從回收輥3到刮墨輥6的路線上。
載流子發生器9可以是例如一個電暈充電裝置(Corotron)。更合適的是一個電暈充電裝置(Scorotron)，在這種情況下具有一個最大的電位，調色劑粒子被充電到這個最大電位。
圖4示出了用于接觸顯影的顯影臺剖面圖。在圖2中用相同的參考符號來表示與圖1實施例相一致的零件，下面只說明不同的零件。
如接觸顯影所需要的那樣，在圖4中緊挨著顯影輥12配置了一個圖像圓輥11。為了平衡圖像圓輥11在回轉中的不精確性，采用了一個本身具有彈性的顯影輥12。圖像圓輥11和顯影輥12在較小壓力下相對滾動，其中，顯影輥12稍稍壓在接觸部位上(在圖中看不到)。
顯影輥12具有一個由彈性泡沫塑料制成的圓柱體芯13，其有金屬制的空心圓柱體外殼14，金屬表面也可以另外淬火。空心圓柱體外殼14的厚度和強度以及泡沫塑料材料的種類這樣選擇，即雖然顯影輥12在與圖像圓輥11的接觸部位下陷，但是引起的變形的恢復應快到使顯影輥12最晚在刮墨輥6上又達到其額定半徑。因為彈性泡沫塑料材料具有比較高的自衰減，所以這是可能的。
作為另外一種選擇，顯影輥12的空心圓柱體外殼也可用合適的塑料制造，外面設有硬的耐磨涂層，例如噴涂金屬。為能達到高印刷速度，采用合適的方式可以使電荷從噴涂金屬排到地面。
參考符號表1圖像圓輥2顯影輥3回收輥
4調色劑容器5調色劑粒子6刮墨輥7橡膠刮墨刀8密封唇9載流子發生器11 圖像圓輥12 顯影輥13 彈性芯14 空心圓柱體外殼19 電荷發生器100 RF—電荷發生器110 控制輸入端120 供電輸入端130 接地電位140 區域控制—輸入端200 等離子源210 電壓電位220 電流300 標準大氣壓
權利要求
1.采用不導電的單成份一調色劑使位于可移動圖像載體上的靜電潛像顯影的裝置，其中該裝置包括有下列裝置一個調色劑輸入裝置，用于輸送來自調色劑容器的調色劑粒子并且使其充電，一個可旋轉支承的顯影輥，用于接收來自調色劑輸入裝置的已充電調色劑粒子和將接收的調色劑粒子輸送到顯影輥和圖像載體之間的縫隙里，一個產生層厚的定量裝置，其安裝在調色劑粒子從調色劑輸入裝置到圖像載體的路線上，其特征是，還設有用于使調色劑層在層厚和電荷方面均勻的其他裝置。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征是，至少設有一個作為其他裝置的載流子發生器(9)，其在調色劑粒子(5)從調色劑輸入裝置(6)到圖像載體(1；11)路線上與顯影輥(2；12)鄰接。
3.按照權利要求2所述的裝置，其特征是，至少一個載流子發生器(9)在定量裝置和圖像載體之間和/或者調色劑輸入裝置和定量裝置之間與顯影輥鄰接。
4.按照權利要求2或者3所述的裝置，其特征是，載流子發生器是一個電暈充電裝置(Scorotron)(9)，其向顯影輥(2；12)表面輻射。
5.按照權利要求2或者3所述的裝置，其特征是，載流子發生器(9)是一個離子源。
6.按照權利要求2或者3所述的裝置，其特征是，載流子發生器(9)是一個等離子發生器。
7.按照權利要求2至6之一所述的裝置，其特征是，載流子發生器在其作用寬度總共具有一個控制的電荷電壓。
8.按照權利要求2至7之一所述的裝置，其特征是，在作用寬度上有多個相互并列的、可單獨控制的電荷源區域，這些區域構成了載流子發生器。
9.按照權利要求1所述的裝置，其特征是，其他裝置在于，顯影輥(2；12)表面和定量裝置(6)的刮墨輥表面通過一個縫隙相互分開，該縫隙比調色劑粒子(5)平均直徑寬。
10.按照權利要求9所述的裝置，其特征是，顯影輥(2；12)表面和刮墨輥(6)表面之間的縫隙寬度至少是調色劑粒子(5)平均直徑的兩倍，顯影輥上的穿過縫隙的調色劑層由約一至兩層調色劑粒子組成。
11.按照權利要求9所述的裝置，其特征是，調色劑粒子(5)的平均直徑大約是5至15μm，和顯影輥(2；12)表面和刮墨輥(6)表面之間的縫隙寬度大約是15至50μm。
12.按照權利要求9至11之一所述的裝置，其特征是，在刮墨輥(6)和顯影輥(2；12)之間有電壓。
13.按照權利要求9至12之一所述的裝置，其特征是，設有多個刮墨輥，它們連續布置在顯影輥(2；12)的周圍。
14.按照權利要求9至13之一所述的裝置，其特征是，不僅顯影輥(2；12)，而且刮墨輥(6)也具有硬的耐磨表面。
15.按照權利要求9至14之一所述的裝置，其特征是，刮墨輥(6)具有一個剛性金屬體，顯影輥(12)具有一個泡沫塑料類材料制的圓柱體芯(13)，芯有用實心材料制成的空心圓柱體外殼(14)。
16.按照權利要求15所述的裝置，其特征是，顯影輥(12)的空心圓柱體外殼(14)由塑料組成，其中在外殼外面有硬的耐磨表面。
17.按照權利要求1所述的裝置，其特征是，圖像載體(1)是旋轉的圓輥或者繞旋轉的圓輥回轉的帶。
18.按照權利要求2和9所述的裝置，其特征是，共同使用不同的裝置。
19.采用不導電的單成份一調色劑使在一個可移動圖像載體上產生的靜電潛像顯影的方法，其中該方法包括下列步驟使調色劑粒子充電并且將其輸送到旋轉顯影輥的表面上，調色劑粒子靜電附著在顯影輥上，上面附著有調色劑粒子的顯影輥表面經過產生層厚的定量裝置，將調色劑粒子輸送到顯影輥和圖像載體之間的縫隙里，在這里調色劑粒子被傳送到圖像載體上，其特征是，設有用來使調色劑層在層厚和電荷方面均勻的其他裝置。
20.按照權利要求19所述的方法，其特征是，在一個附加步驟中使從調色劑輸入裝置(6)到圖像載體(1)路線上的調色劑粒子(5)均勻充電。
21.按照權利要求19所述的方法，其特征是，使從定量裝置(6)到圖像載體的路線上和/或者從調色劑輸入裝置到定量裝置的路線上的調色劑粒子(5)均勻充電。
22.按照權利要求19或者20所述的方法，其特征是，通過向顯影輥(2；12)表面輻射的載流子發生器(9)使調色劑粒子(5)均勻充電。
23.按照權利要求20所述的方法，其特征是，通過等離子發生器使調色劑粒子(5)均勻充電。
24.按照權利要求20所述的方法，其特征是，通過離子源使調色劑粒子的均勻充電。
25.按照權利要求22至24之一所述的方法，其特征是，電荷發生器在其作用寬度總共具有一個用來使調色劑粒子的均勻充電的可控電荷電壓。
26.按照權利要求22至25之一所述的方法，其特征是，載流子發生器在其作用寬度上有多個相互并列的、可單獨控制的電荷源區域，用于使調色劑粒子的均勻充電。
27.按照權利要求19或者20所述的方法，其特征是，是這樣使調色劑粒子均勻的，即在顯影輥(2；12)表面和定量裝置(6)表面之間設定固定間距，這個間距比調色劑粒子(5)的平均直徑大。
28.按照權利要求27所述的方法，其特征是，定量裝置的刮墨輥(6)或者連續旋轉或者步進旋轉。
29.按照權利要求27或者28所述的方法，其特征是，采用了平均直徑大約為5至15μm的調色劑粒子，顯影輥表面和刮墨輥表面之間的距離調整為約15至50μm。
30.按照權利要求27或者28所述的方法，其特征是，在刮墨輥(6)和顯影輥(2；12)之間有電壓。
31.按照權利要求30所述的方法，其特征是，電壓是疊加有交流電壓的直流電壓。
32.按照權利要求27所述的方法，其特征是，刮墨輥(6)具有一個剛性金屬體，顯影輥(12)具有一個泡沫塑料類材料制的圓柱體芯(13)，芯有一個用實心材料制成的空心圓柱體外殼(14)。
33.按照權利要求32所述的方法，其特征是，顯影輥(12)的空心圓柱體外殼(14)由塑料組成，其中在外殼外面構造有硬的耐磨表面。
34.按照權利要求27所述的方法，其特征是，刮墨輥(6)具有一個剛性金屬體，顯影輥(12)具有一個泡沫塑料類材料制的圓柱體芯(13)，芯有一個用實心材料制成的空心圓柱體外殼(14)。
35.按照權利要求32所述的方法，其特征是，顯影輥(12)的空心圓柱體外殼(14)由塑料組成，其中在外殼外面涂有硬的耐磨表面。
36.按照權利要求22和27所述的方法，其特征是，為使調色劑層均勻共同使用不同的裝置。
37.按照權利要求23所述的方法，其特征是，調色劑層在圖像載體上一直到襯底(紙)都遭受到由一個或者多個等離子發生器產生的等離子。
全文摘要
本發明涉及采用不導電的單成份一調色劑使位于可移動圖像載體(1)上的靜電潛像顯影的裝置和方法。所述裝置包括一個調色劑輸入裝置(3),用于輸送來自調色劑容器(4)的調色劑粒子(5)并且使其充電;一個可旋轉支承的顯影輥(2),用于接收來自調色劑輸入裝置的己充電調色劑粒子和將接收的調色劑粒子輸送到顯影輥和圖像載體之間的縫隙里;一個產生層厚的定量裝置,其安裝在調色劑粒子從調色劑輸入裝置到圖像載體的路線上,用于在顯影輥上產生具有確定厚度和電荷的均勻調色劑層。本發明還提供了用于使調色劑層在層厚和電荷方面均勻的其他裝置。
文檔編號G03G15/06GK1261963SQ98806759
公開日2000年8月2日 申請日期1998年7月2日 優先權日1997年7月3日
發明者安東·魯迪, 烏韋·昂斯特, 格哈德·巴里施爾, 史蒂夫·科米爾, 肯尼特·D·弗拉澤, 卡斯騰·舍恩菲爾德 申請人:安東·魯迪