用于清洁供给辊的装置和方法

专利名称：用于清洁供给辊的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种通过采用临时反偏压供给辊清洁循环来维持静电复制显影系统的印刷质量的装置。
背景技术：
通常，电子照相印刷工艺包括给一个光电导元件充上基本均匀的电势，以使其光电导表面具有感光性。光电导表面的充电部分暴露在扫描激光束、发光二极管(LED)源或正复制的原稿文件的光图像下。这就在光电导表面上记录了静电潜像。当在光电导表面上记录了静电潜像后，对潜像进行显影。双组分和单组分的显影剂材料通常用来进行显影。典型的双组分显影剂包括磁载体颗粒，其上具有摩擦带电粘附着的色剂粒子。单组分显影剂材料一般包括色剂粒子。色剂粒子被吸引到潜像上，从而在光电导表面上形成色粉图像。色粉图像随后被转移到复制片材上。最后，色粉图像被加热以永久地熔化在复制片材的图像结构中。
上面给出的电子照相标识工艺可加以改变来产生彩色图像。一种称作image-on-image(IOI)工艺的彩色电子照相标识工艺在将合成的色粉图像转移到基底上之前，将不同颜色色剂的色粉图像叠加到感光体上。虽然IOI工艺带来了一定程度上的好处，比如结构紧凑，但却给其成功的实现提出了一些挑战。例如，印刷系统概念如IOI工艺处理的可行性要求显影系统不影响先前上色的图像。由于几种已知的显影系统如传统磁刷显影和跳跃单组分显影系统对接收体上的图像有影响，如果采用了相互影响的显影系统，则会造成先前上色的图像被随后的显影剂清除掉。因而，对于IOI工艺来说，需要不清除或不相互影响的显影系统。
混合不清除显影(HSD)技术是这样来显影的，即，经由一个传统磁刷将色剂显影到供给辊的表面上，且若干电极线在显影区内与上色供给辊隔得很近。交流电压被施加到电线上以在显影区内产生色剂云。供给辊一般是由包有薄(50-200μm)的部分导电层的导电芯构成的。供给辊相对于磁刷固定在一电位差，以产生将色剂装载到供给辊上所必需的电场。接着，供给辊上的色剂层由电场从电线或一组电线上分布以产生并维持色剂粒子的激发云。典型的电线相对于供给辊的交流电压为700-900Vpp，频率为5-15kHz。这些交流信号常常是矩形波，而不是纯正弦波。接着，色剂云中的色剂通过由潜像形成的电场显影到附近的感光体上。
显影系统的一个问题是，在一定的用户使用条件下，不可能维持实地区密度。有问题的用户使用条件是在低区域范围(＜3％)的情况下保持的，并因低湿度而加剧。此时是理解不了可显影性下降的根本原因的。各种假设都已提出来，尤其比如供给辊上的材料细粒聚积和增强的供给辊上色剂的粘附力。
尽管可显影性下降的原因不明，但本发明提出了使用一种临时反偏压供给辊清洁循环，从而维持使用供给辊的静电复制显影系统中的印刷质量，比如IGEN3中实行的HSD或DC460-DC490系列产品中实行的混合跳跃显影(HJD)系统。当此类系统以小的色剂处理量或无色剂处理量地运行时，因为静电力和粘附力增强，辊子上的色剂变得难于除掉。本发明提出了反偏压的临时使用，即从+70伏到-100伏来全部或部分地清洁供给辊，并使色剂退回磁刷。这就使供给体得到了更新，并让印刷质量令人满意。此外，在供给色剂返回到磁刷上的过程中，可在供给辊和感光体之间建立一个合适的电场，以将一些色剂显影到感光体上，由此从显影器外壳上除去。

发明内容
本发明提供了一种用来对记录在可移动成像表面上的潜像进行显影的装置，包括一个储存器，其用来储存包括色剂粒子的显影剂材料的供给源，所述储存器包括一个传递元件；一个供给元件，其被布置成从所述传递元件接收色剂粒子，并沿着成像表面的移动方向将色剂粒子输送到成像表面上相互间隔开的位置上，从而对其上的潜像进行显影；一个电源，其与所述供给元件相连，用来对所述供给元件进行偏压，以在操作的印刷模式下将色剂输送给成像表面；一个第二电源，其与传递元件相连，用来维持传递元件与供给元件之间预定的电压差，这样色剂粒子就在操作的印刷模式下从传递元件吸引到供给元件上；一个控制器，其用来基于所感知或计算的显影条件产生供给元件清理信号的触发；以及一个电源控制器，其响应所述供给元件清理信号来在操作的第二模式下改变供给元件与传递元件之间的电压，从而使得色剂部分或完全地移回到所述传递元件，并且选择性地传递到成像表面上。
虽然在下文将结合其优选实施例对系统进行描述，但将会理解的是，本发明不局限于该实施例。相反，本发明要覆盖所有包括在随附权利要求限定的本发明精神和范围内的替换、改型和等价物。例如，即便所给出的示例是利用Image-On-Image技术的彩色处理工艺，但本发明适用于任何具有通过磁刷装载的供给辊的系统，比如仅使用直流或交流/直流电压来将色剂显影到感光体上的单色系统。


本发明的其它特征将从下面参照附图的说明中变得明显，其中图1是体现了本发明的发明特征的印刷装置的示意图；图2是体现了本发明的显影站的示意图；图3-5是采用了本发明的印刷机的试验数据。
具体实施例方式
虽然将结合其优选实施例对本发明进行描述，但将会理解的是，本发明不局限于该实施例。相反，本发明要覆盖所有包括在随附权利要求限定的本发明精神和范围内的替换、改型和等价物。
为了对系统的特征作个大概了解，下面参照附图。在附图中，相同的参考标号在全文中用来表示相同的元件。
现在参照附图，图1中示出了一台单程多色印刷机。该印刷机采用了下列部件感光带10，其由多个辊子或杆12支承。感光带10被布置在垂直方位上。感光带10在箭头14的方向上前进，以顺序地在围绕着其运动路径安置的各处理站下方移动感光带10外表面的连续部分。感光带10具有长轴120和短轴118。长轴120、短轴118相互垂直。感光带10成椭圆形。长轴120基本上平行于重力矢量，并布置在基本上垂直的方位上。短轴118基本上与重力矢量垂直，并布置在基本上水平的方向上。印刷机结构包括5个图像记录站，其一般分别由参考标号16、18、20、22、24表示。起初，感光带10通过图像记录站16。图像记录站16包括一个充电装置和一个曝光装置。充电装置包括一个电晕发生器26，其将感光带10的外表面充电到相对高的、基本上均匀的电位。在将感光带10的外表面充完电后，其充电的部分就前进到曝光装置。曝光装置包括一个光栅输出扫描仪(ROS)28，其照射感光带10外表面的充电部分以在其上记录第一静电潜像。或者，可使用LED。
该第一静电潜像由显影器单元30显影。显影器单元30将选定颜色的色剂粒子沉积在第一静电潜像上。在已将高光色粉图像显影在感光带10的外表面上之后，感光带10持续地沿着箭头14的方向前进到图像记录站18。
图像记录站18包括一个再充电装置和一个曝光装置。该充电装置包括一个电晕发生器32，其将感光带10的外表面再充电到相对高的、基本上均匀的电位。曝光装置包括一个ROS34，其选择性地照射感光带10外表面的充电部分，以在其上记录第二静电潜像。该第二静电潜像与将要用品红色剂粒子显影的区域相对应。该第二静电潜像现时前进到下一个连续的显影器单元36。
显影器单元36将品红色剂粒子沉积在静电潜像上。这样一来，品红色粉图像就形成在感光带10的外表面上。在已将品红色粉图像显影在感光带10的外表面上之后，感光带10连续地沿着箭头14的方向前进到图像记录站20。
图像记录站20包括一个充电装置和一个曝光装置。该充电装置包括电晕发生器38，其将感光表面再充电到相对高的、基本上均匀的电位。曝光装置包括ROS40，其照射感光带10外表面的充电部分以选择性地驱散其上的电荷，从而相应于将要用黄色色剂粒子显影的区域记录第三静电潜像。该第三静电潜像现时前进到下一个连续的显影器单元42。
显影器单元42将黄色色剂粒子沉积在感光带10的外表面上，以在其上形成黄色色粉图像。在已用黄色色粉显影了第三静电潜像之后，感光带10沿着箭头14的方向前进到下一个图像记录站22。
图像记录站22包括一个充电装置和一个曝光装置。该充电装置包括一个电晕发生器44，其将感光带10的外表面充电到相对高的、基本上均匀的电位。曝光装置包括ROS46，其照射感光带10外表面的充电部分以选择性地驱散感光带10外表面上的电荷，从而记录用青色色剂粒子显影的第四静电潜像。在将第四静电潜像记录在感光带10的外表面上之后，感光带10便使得该静电潜像前进到青色显影器单元48。
显影器单元48将青色色剂粒子沉积在第四静电潜像上。这些色剂粒子可部分地与先前成形的色粉图像叠加对准。在青色色粉图像形成于感光带10的外表面上之后，感光带10前进到下一个图像记录站24。
图像记录站24包括一个充电装置和一个曝光装置。该充电装置包括电晕发生器50，其将感光带10的外表面充电到相对高的、基本上均匀的电位。曝光装置包括ROS52，其照射感光带10外表面的充电部分，以选择性地使将要用黑色色剂粒子显影的感光带10外表面的那些充电部分放电。将用黑色色剂粒子显影的第五静电潜像前进到黑色显影器单元54。
在黑色显影器单元54处，黑色色剂粒子沉积在感光带10的外表面上。这些黑色色剂粒子形成黑色色粉图像，其可以部分或全部地与先前成形的色粉图像叠加对准。这样一来，就在感光带10的外表面上形成多色色粉图像。随后，感光带10使多色色粉图像前进到一般由参考标号56表示的转印站。
在转印站56处，接收的介质即纸张自纸堆58由供纸器引领着前进，并被导向到转印站56。在转印站56处，电晕发生装置60将离子喷射到纸张的背面。这就从感光带10的外表面将显影的多色色粉图像吸引到纸张上。分离辅助辊(stripping assist roller)66与感光带10的内表面接触并在此处充分地锐弯，从而使得前进纸张的梁强度自感光带10处分解。真空传输使得纸张沿着箭头62的方向移动到定影站64。
定影站64包括一加热定影辊70和一支持辊68。支持辊68被弹性地推动至与定影辊70接合，从而形成一个让纸张通过的辊隙。在定影操作中，色剂粒子相互聚结并结合到纸张中的图像结构中，从而在其上形成多色图像。在定影之后，完成的纸张被排放到加工站，此时纸张被汇集并形成可相互装订的成套纸张。接着，这些成套纸张进入到一个收集盘，以随后从中被印刷机操作员取走。
本领域的普通技术人员将会理解，虽然已公开了将多色显影图像转移到纸张上，但也可将它转移到中间元件比如带或鼓上，随后转移并固化到纸张上。此外，虽然在此披露的是色粉图像和色剂粒子，但本领域的普通技术人员将会理解，也可使用在液体载体中加入色剂粒子的液体显影剂材料。
在已将多色色粉图像转移到纸张上之后，残余的色剂粒子总是仍粘附于感光带10的外表面。感光带10在隔离辊78上移动，隔离辊78断开清洁站72的清洁操作。在清洁站72处，残余的色剂粒子从感光带10上被除掉。接着，感光带10在污渍刮刀80的下方移动，也便去除其中的色剂粒子。环境处理单元510将封闭在机壳500内的印刷机部件维持在预定的温度和湿度下。
现在参照图2，图中示出了显影装置132的细部。该装置包括一个容纳有显影剂材料166的储存器或显影外壳164。显影剂材料166为双组分类型，也就是说，它包括载体颗粒和色剂粒子。储存器164包括螺旋推进器168，其转动地安装在储存器腔室中。螺旋推进器168用于将显影剂材料166传输到储存器164内并予以搅动，然后促动色剂粒子摩擦带电地粘附到载体颗粒上。磁刷辊170将显影剂材料166从储存器164传输到两个供给辊或元件176、178的装入辊隙172、174。磁刷辊是众所周知的，这样就不必过细地描述磁刷辊170的结构了。简言之，磁刷辊170包括一个可转动的筒形外壳，其内具有一个固定不动的磁性滚筒，该磁性滚筒具有多个施加在其表面周围的磁极。显影剂材料166的载体颗粒是磁性的，当磁刷辊170的筒形外壳转动时，颗粒(其上具有摩擦带电粘附着的色剂粒子)被吸引到磁刷辊170上，并被输送到供给辊装入辊隙172、174。计量刮刀180从磁刷辊170上去除过量的显影剂材料166，并保证在到达第一供给辊装入辊隙172之前，显影剂材料166的深度覆盖均匀。在供给辊装入辊隙172、174处，色剂粒子自磁刷辊170传输到对应的供给辊176、178。
每个供给辊176、178将色剂传输到对应的一个让感光带10通过的显影区182、184。色剂自磁刷辊170向供给辊176、178的传输可例如通过将一个合适的直流偏压作用到磁刷辊170和/或供给辊176、178上而促动。直流偏压(例如，大约作用到磁刷辊170上100v)实现了磁刷辊170与供给辊176、178之间的静电场，其使得色剂粒子自磁刷辊170上的载体颗粒吸引到供给辊176、178上。
当磁刷辊170持续转动时，仍位于磁刷辊170上的载体颗粒和任何色剂粒子都返回到储存器164。自磁刷辊170向供给辊176、178传输的相对色剂量可例如这样来调节将不同的偏压包括交流电压作用到供给辊176、178上；调节磁刷辊与供给辊的间距；调节装入辊隙处磁场的强度和形状和/或调节供给辊176、178的速度。
在每个显影区182、184，色剂自相应的供给辊176、178向感光带10上的潜像传输，从而在后者上形成色粉图像。自供给辊向感光表面实现充分传输的各种方法是已知的，可以在显影区182、184采用这些方法中的任何一种。
在图2中，每个显影区182、184都被示出为具有这样的形式，即，电极线186、188被安置在每个供给辊176、178与感光带10之间的间隙中。相对于每个供给辊176、178，图2示出了相应的一对电极线186、188沿着基本上平行于供给辊176、178的纵轴的方向伸展。电极线186、188是由与对应的供给辊176、178相距很近的细线(即50-100.mu.直径)制成的。在电线与供给辊之间无电压的情况下，每一电极线186、188与对应的供给辊176、178之间的距离处于约10.mu.至约40.mu.(一般约为25.mu.)的范围内。为此，电极线186、188的末端由端轴承座的顶部支承，端轴承座也支承供给辊176、178以进行转动。电极线186、188的末端相连，这样它们就稍微与供给辊176、178的表面相切，包括色剂层。交替的电偏压通过一个交流电压源190被施加到电极线186、188上。当电线与供给辊之间存在电压差时，静电引力将电线夹靠到色剂层的表面上。
所施加的交流电在每对电极线186、188与对应的供给辊176、178之间建立了一个交替的静电场，其在使色剂与供给辊176、178的表面分离以及在电极线186、188的周围形成色剂云方面是有效的，色剂云的高度基本上不与感光带10接触。交流电压的量级峰值在200-500伏，频率为约5kHz至约15kHz。该施加的200-500伏的电压产生了一个相对大的静电场，而不会有空气击穿的风险。施加到每个供给辊176、178上的直流和交流偏置电源(未示出)在感光带10与供给辊176、178之间建立了静电场，以将与电极线186、188周围色剂云分离的色剂粒子吸引到感光带10的感光表面上记录的潜像上。
当对连续的静电潜像进行显影时，显影剂材料166内的色剂粒子减少。一个色剂分配器(未示出)储存色剂粒子的供给源。该色剂分配器与储存器164相通，当显影剂材料166内色剂粒子的浓度减少时，新鲜的色剂粒子就被提供给储存器164内的显影剂材料166。储存器腔室内的螺旋推进器168将新鲜的色剂粒子与残余的显影剂材料166混合，这样其内最终形成的显影剂材料166就基本上均匀了。这样一来，储存器164内色剂粒子的量就基本上不变，且色剂粒子具有恒定的电荷。
在图2所示的布置方式中，供给辊176、178与磁刷辊170可“顺着”或“逆着”感光带10的运动方向转动。图2装置中使用的双组分显影剂166可为任何合适的类型。不过，优选使用导电显影剂，因为它消除了电荷在磁刷辊170上的显影剂材料166内堆积的可能性，而电荷的堆积会对第二供给辊178的显影产生不利影响。作为示例，显影剂材料166的载体颗粒可包括一铁磁芯，在薄磁性层外加了一层不连续的树脂类材料。色剂粒子可由一种树脂类材料如乙烯基聚合物制成，其与一种着色材料如显色黑颜料相混合。显影剂材料166可包括约95％-约99％重量百分比的载体和5％-约1％重量百分比的色剂。
显影剂外壳采用了一个系统来控制色剂的发散，其由两歧管301和302组成。两歧管的位置分别处于上下供给辊的上方和下方。歧管被装在改进发散控制以及减少需要完成任务的流量的位置上。
系统包括一个控制器520来转换电源515和525的极性和大小。控制器520采用的数字值与模拟测量相对应，其是连同一个非易失性存储器(NVM)由形成控制板(未示出)一部分的固件处理的。所获得的数字值通过一个模数(D/A)转换器转换以用于控制ROS、双电晕管以及电源515和525。色剂分配器是通过数字值控制的。用于设定和调节有效机器部件操作的目标值储存在NVM中。
申请人已发现使用临时反偏压供给辊清洁或清理循环来维持使用供给辊的比如混合不清除显影的静电复制显影系统中的印刷质量。当此类系统以小的色剂处理量或无色剂处理量地运行时，因为静电力和粘附力增强，辊子上的色剂变得难于除掉，可显影性变得难于控制，即便增大显影电场。申请人已发现临时使用反偏压，即从+70伏到-100伏来全部或部分地清洁供给辊，并使色剂退回磁刷。相对于光导偏压合适地选择供给偏压也使得一些供给色剂显影到感光体上，由此脱离显影器系统。随后，供给偏压返回到其正常操作能级，使得新鲜的色剂层沉积到磁刷上。这就使供给体得到了更新，并让印刷质量令人满意。
控制器520能使Vdm在指定的持续时间内从额定值变化到指定的电压电平。例如，在施乐公司制造的IGEN3彩色印刷机中，Vdm通常设为70伏，以使色剂能从磁性辊显影到供给辊上。这需要补充从供给辊显影到感光体上的色剂。通过将Vdm电压从70伏反转到较小值(就我们的试验而言，使用-100伏)，色剂就反过来从供给辊显影到磁性辊上。此外，在该过程中，一些供给辊上的色剂能显影到反光体上，并经由清洁器脱离系统。
申请人还发现，在Vdm偏压反向以帮助显影剂材料脱离供给辊而显影到感光体上时，系统提供了一种在感光体上再现图像的选择方案。这是合乎人意愿的，因为它清除了系统上粘附于供给辊的少量显影剂材料。如果显影剂损耗问题是低劣种类的显影色剂在外壳中聚积造成的，这一点就尤显重要，色剂将在反偏压供给辊清洁循环中予以清除。
在试验进行过程中，当Vdm偏压转换时，就跳过一个感光体间距。否则的话，会影响用户图像。最终，该特征(feature)会出现在感光体接缝区域，从而消除了跳过一个间距的需要。反偏压供给辊清洁循环的频率(多少时候进行一次反转偏压)、转换的电压电平以及持续时间都是NVM中可设定的参数。频率可基于反偏压是否对显影有任何影响(例如通过一个色剂密度计540测量)来通过一个反馈控制器适时调整。Vdm特征可每经NVM断开时失效。在激活之时，Vdm信号发送(blipping)将出现在周期上收敛(cycle up convergence)、运行时间和任何机器维护模式中。在试验中，该特征是以带每转两转发生一次的速度运行的，Vdm偏压在131ms的持续时间内从70伏额定值变化到-100伏。131ms的持续时间是供给辊转一整周的时间。下面是一个软件程序的示例，其可在示出本发明特征的Igen3上运行。
程序说明(略)申请人已发现，Vdm信号发送在显影上的效果是引人注目的。下面是2％品红材料的小区域范围运行(一般强调的是Igen3材料)的激励器轨迹。Vmag激励器是以500伏的最大值导引的。在Vdm信号发送在中部运行时间启动后，显影恢复速度超过了(见ETAC密度计轨迹图)过程控制跟踪带宽(通常，Vdm信号发送将周期性地出现以防止出现这样大的瞬变现象)。2％的区域范围有了超过100000的印迹，显影场相对小的变化(Vmag电平已变化，M+-56伏，Y+-81伏，C+-62伏，K+-伏)需要维持图3、4、5中所示的实地区显影。
总的来说，提供了一种用来对记录在可移动成像表面上的潜像进行显影的装置，包括一个储存器，其用来储存包括色剂粒子的显影剂材料的供给源，所述储存器包括一个传递元件；一个供给元件，其被布置成从所述传递元件接收色剂粒子，并沿着成像表面的移动方向将色剂粒子输送到成像表面上相互间隔开的位置上，从而对其上的潜像进行显影；一个电源，其与所述供给元件相连，用来对所述供给元件进行偏压，以在操作的印刷模式下将色剂输送给成像表面；一个第二电源，其与传递元件相连，用来维持传递元件与供给元件之间预定的电压差，这样色剂粒子就在操作的印刷模式下从传递元件吸引到供给元件上；一个控制器，其用来基于所感知或计算的显影条件产生供给元件清理信号的触发；以及一个电源控制器，其响应所述供给元件清理信号来在操作的第二模式下改变供给元件与传递元件之间的电压，从而使得色剂部分或完全地移回到所述传递元件，并且选择性地传递到成像表面上。
虽然已特别参照其优选实施例对本发明作了详细描述，但将会理解的是，多种变化和改型都可落在上面描述的及随附权利要求限定的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种用来对记录在可移动成像表面上的潜像进行显影的装置，包括一个储存器，其用来储存包括色剂粒子的显影剂材料的供给源，所述储存器包括一个传递元件；一个供给元件，其被布置成从所述传递元件接收色剂粒子，并沿着成像表面的移动方向将色剂粒子输送到成像表面上相互间隔开的位置上，从而对其上的潜像进行显影；一个电源，其与所述供给元件相连，用来对所述供给元件进行偏压，以在操作的印刷模式下将色剂输送给成像表面；一个第二电源，其与传递元件相连，用来维持传递元件与供给元件之间预定的电压差，这样色剂粒子就在操作的印刷模式下从传递元件吸引到供给元件上；产生器件，其用来基于所感知或计算的显影条件产生供给元件清理信号的触发；一个电源控制器，其响应所述供给元件清理信号来在操作的第二模式下改变供给元件与传递元件之间的电压，从而使得色剂部分或完全地移回到所述传递元件，并且选择性地传递到成像表面上。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源在操作的所述印刷模式下将一个偏压作用在供给元件与传递元件之间，其具有一个+30-+200的直流分量，其中偏压的正号被限定成色剂粒子从传递元件吸引到供给元件上。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在操作的清理模式下，所述电源将一个偏压作用在供给元件与传递元件之间，其具有一个小于或等于操作印刷模式中使用的直流偏压的直流分量，其中偏压的正号被限定成色剂粒子从传递元件吸引到供给元件上。
全文摘要
一种用来对记录可移动成像表面上的潜像进行显影的装置，包括储存器、供给源，储存器包括传递元件；供给元件布置成从传递元件接收色剂粒子，并将色剂粒子输送到成像表面的位置上，对潜像进行显影；电源与供给元件相连并对其偏压，以在操作印刷模式下将色剂输送给成像表面；第二电源与传递元件相连以维持传递元件与供给元件之间的电压差，这样色剂粒子在操作的印刷模式下从传递元件吸引到供给元件上；控制器用来基于所感知或计算的显影条件产生供给元件清理信号的触发；以及电源控制器，响应供给元件清理信号来在操作第二模式下改变供给元件与传递元件之间的电压，从而使得色剂部分或完全地移回到传递元件，并且选择性地传递到成像表面上。
文档编号G03G15/06GK1612070SQ20041008778
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月28日 优先权日2003年10月29日
发明者E·M·格罗斯, P·J·麦康维尔, G·S·勒克莱尔, J·A·马斯特兰德里, M·J·赫希 申请人:施乐公司