专利名称：静电复制组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于比如激光打印机、复印机和传真机的静电复制记录系统中的静电复制组件，具体地说，是涉及一种将具有两层或更少层着色剂的静电潜影显影成象的静电复制组件和方法。
一般来说，常规静电复制的原理是通过实施硬复制而实现的，也就是借助于光敏滚筒重复执行充电，曝光、显影、转印、消除和定影这样的循环过程。
下面结合
图1更具体地描述静电复制过程。
参见图1，第一步，通过电晕放电来进行充电操作以电离空气分子和在光敏滚筒上均匀分布电荷层。第二步，进行曝光操作以有选择地曝光均匀电荷层并且在光敏滚筒上形成一个静电潜影。第三步，进行显影操作以有选择地把着色剂附着在光敏滚筒上，从而把静电潜影变为可见的图象。第四步，进行转即操作以把光敏滚筒上的静电潜影转印到纸上。第五步，进行清洗和擦除操作以去除保留在光敏滚筒上的着色剂和静电潜影。最后在第六步，进行定影操作以借助于热和压力来定影附着在纸上的着色剂。
如上所述，当依次重复执行了充电、曝光、显影、转即、清洗及擦除、定影操作时，就实现了硬复制。这样的复制操作称为“卡尔松方式”。在卡尔松于1942年9月6日申请的美国专利No2,297,691中公开了这种复制方法。
同时，如图1所示，复制组件是指各种不同的功能装置(充电装置，显影装置和清除装置等等)，通过光敏滚筒而组成一个装置。在美国专利No3,985,436,No.4,538,896,No4,462,677和No4,470,689中有代表性地公开了这种静电复制组件有关的技术。
在上述的静电复制组件中，最显著的问题是一般的产品(例如激光打印机)会发生浪费着色剂的问题。
借助于采用一个电晕转移部件，转移效率大约是80％。因此在这种情况下，如果提供200克着色剂，则转移到记录纸上的着色剂的量是160克，而有40克剩余的着色剂成为废着色剂。而且，由于这40克废着色剂，使得复制组件的设计出现困难。
例如，当复制组件光敏滚筒和显影滚可以继续使用直到印刷了15,000张纸为止时，设计这种复制组件才是经济的和有用的，以使得用废了的组件可以换成新组件。而在此时，由于废着色剂的缘故，设计复制组件受到限制。
通常用200克着色剂有可能复印3,000张纸。因此，要复印15,000张纸需要1000克着色剂。
例如，如果转移效率是80％，1000克着色剂会产生200克废着色剂(1000克×0.2＝200克)。
当着色剂的总密度是0.69/cc，废着色剂容器是333cm3(2009÷0.69/cm3＝3339/cm3)。另外，考虑到废着色剂的安全性，废着色剂容器变大了，这样也就失去了产品设计的竞争力。
本发明的一个目的是提供一种静电复制组件，通过避免废着色剂的产生来降低对复制组件设计的限制。
本发明的另一个目的是提供一种不需要浪费着色剂容器的静电复制组件。
根据本发明的原理采用具有基本上为球形形状的聚合着色剂、一个具有高转移效率的转移滚、用于对在一个光敏滚筒上具有两层或更少的着色剂静电潜影进行显影的一个显影滚和一个控制滚可以实现本发明的这些和其它目的。
通过结合附图参照下面的详细描述可以更好地理解本发明及其许多优点等等，在此相同的参照标记表示相同或类似部件，其中图1为表示已有技术静电复制组件结构的视图；图2为表示聚合和粉状着色剂颗粒尺寸分布的视图；图3为表示根据本发明的静电复制组件结构的剖面图；图4为表示图3中的主要部分的透视图；图5表示在图3的第一显影滚和控制滚之间传送的着色剂；图6表示施加到图3的每个滚子上的偏置电压；图7表示在图6中产生的库仑力；图8A和8B是表示转印到记录纸上的着色剂的构形的视图，其中图8A表示了利用本发明的静电复制组件的情况，图8B表示了利用已有技术的磁性刷显影方法时的情况；图9表示按照本发明另一个实施例构成的静电复制组件的结构；图10表示在图9的尿烷橡胶和第一显影滚之间传送的着色剂。
现在参照附图详细描述本发明的优选实施例。应当注意到在这些附图中用相同的参考序号或字母来代表具有同样功能的相同或等同部件。
如图3所示，根据本发明的静电复制组件包括基本上呈珠形形状的聚合着色剂26以便在一个光敏滚筒12上用少于两层的着色剂来显影一个静电潜影；一个控制滚1 8，用于把少于两层的聚合着色剂26涂覆在一个第一显影滚14上；和一个用于充电光敏滚筒12的充电滚13。
以下会说明聚合着色剂26不同于用于常规复印机和激光打印机的粉状着色剂。
下面解释制造粉状着色剂的过程。首先，在具有大约200～250℃温度的加热炉中溶解石墨之后，分离出溶解的石墨，这时的石墨呈细长形状，粉化石墨，并使石墨具有基本上呈珠形的形状，通常其直径为2～3mm。然后，在上面步骤中粉化的着色剂在高速通过一个空气喷嘴并冲击到一个金属板上的同时进一步粉化。最后，用一个过滤装置把粉化的着色剂过滤成10μm～12μm的着色剂。
尽管对上述粉状着色剂来产生10μm的着色剂进行控制，也可能在其中加入了具有大于或小于10μm尺寸的着色剂。
另外，当观察粉状着色剂的颗粒形状时，观察到粉状着色剂具有随机的形状。
从而，在具有积累着两层或更少具有随机形状的粉状着色剂的光敏滚筒12上显影一个静电潜影是困难的。
因此，使用根据本发明的积累有两层或更少的具有基本上为珠形的聚合着色剂26把在光敏滚筒12上的静电潜影显影成少于两层。
应以这样的方式通过聚合反应来制造聚合着色剂26，从而使得石墨与添加剂一起溶于水中。
如上所述制造的聚合着色剂26具有如下特征由于通过把石墨与添加剂一起溶解于水中来制造聚合着色剂26，添加剂分布均匀；聚合着色剂26基本上呈珠形形状；传输效率高；和通过调整添加剂特性而易于控制充电量。
根据本发明，通过调整聚合反应所需要的温度和时间有可能制造具有8μm直径的聚合着色剂26。
如图2所示，在表示聚合着色剂26和粉状着色剂的颗粒尺寸的分布状态图中，聚合着色剂26表现出颗粒尺寸分布均匀，粉状着色剂表现出颗粒尺寸相对较宽的分布范围。
根据采用上述聚合着色剂26的本发明，在第一显影滚14上形成两层或更少聚合着色剂26，以便在光敏滚筒12上显影聚合着色剂26。为此目的，第一显影滚14装配有一个控制滚18和第一压紧件20来以预定的压力压紧控制滚18。
如前面所述，根据本发明的用于在光敏滚筒12上显影具有两层或更少的聚合着色剂26的静电复制组件10包括一个充电滚13，用来在光敏滚筒12上形成表面电势；和一个曝光部件，用来通过有选择地对在光敏滚筒12上的均匀电荷层进行曝光而在光敏滚筒12上形成一个静电潜影。通过由第二压紧件22(比如是一个挤压螺旋弹簧)压紧来可旋转地安装充电部件13，并且充电部件13与光敏滚筒12的一侧接触。
通过第一显影滚14来执行显影操作，即有选择地把着色剂附着在光敏滚筒12上以使静电潜影显像。通过与光敏滚筒12的一侧相接触，所安装的第一显影滚14可以旋转。另外，为了具有两层或更少的聚合着色剂26，在第一显影滚14的上表面安装用于控制聚合着色剂26的控制滚18。通过第一压紧件20向着第一显影滚14方向以预定的压力挤压控制滚18。第一压紧件20可以由一个挤压螺旋弹簧代替。另外，可以使用能够以给定的压力挤压控制滚18的弹性材料。在这里，在第一压紧件20上的给定压力是0.5～2千克。
在第一显影滚14的一侧可旋转地安装第二显影滚16以便向第一显影滚14传输聚合着色剂26。
在光敏滚筒12的一侧，安装一个转印滚24以把光敏滚筒12上的可见图象转即到一张纸上。转印滚24具有一个金属芯和一个导电橡胶，最好是NBR(丁腈橡胶)。
如图3所示，一旦根据本发明如上所述构造的静电复制组件10在第一显影滚14上安装控制滚18并且通过第一压紧件20以给定的压力向着第一显影滚14的方向挤压控制滚18时，则如图5所示在控制滚18和第一显影滚14的导电橡胶之间形成滚隙。
此时，如果第一显影滚14旋转，则聚合着色剂26穿过滚隙并且通过控制滚18。控制聚合着色剂26以使其具有预定的层，即通过控制滚18使其具有两层或更少。
在本发明中，如果采用具有5μm～8μm直径的聚合着色剂26并且安装具有8mm直径由不锈钢制成的能够以0.5～2千克压力压向第一显影滚14方向的控制滚18，其结果是通过显微镜观察通过控制滚18的聚合着色剂26基本上分布有一层。
通常，磁刷显影法是一种人们熟知的显影方法。在该技术中，磁刷显影方法通常由具有一种或两种组成成分的聚合着色剂26形成一个0.3mm～1mm的磁性刷。
也就是说，当在采用具有一种组分的聚合着色剂26的磁刷显影技术中传输通过控制刮板传送的聚合着色剂26的层时，其传输的聚合着色剂与光敏滚筒相对，聚合着色剂26的层的高度通常大于0.3mm。此时，假定聚合着色剂26的尺寸是10μm，则聚合着色剂26的层数是30。
另一方面，由于在采用具有两种组成成分的聚合着色剂26的磁刷显影方法中光敏滚筒12和显影滚之间的间隙接近1mm，该磁刷显影方法比采用具有一种组成成分的聚合着色剂26的磁刷显影方法具有更多层的聚合着色剂26。
如图5和图6所示，由控制滚18以给定的压力控制，在第一显影滚14和控制滚18之间通过的聚合着色剂26具有两层或更少。因此，当第一显影滚14旋转时，通过与光敏滚筒12接触，借助于第一显影滚14的-3000V偏置电压，第一显影滚14的聚合着色剂26被转移到光敏滚筒12的静电潜影上。
图7表示在图4的虚线(a)-(b)上的表面电势。按照库仑定律由电场加到聚合着色剂26上的力表示为 。然而，由于把聚合着色剂26的电流量充电成负电荷，因此其上作用的力的方向与电场方向相反。
因此，如图7所示，加到在曝光区域B中具有负极性的聚合着色剂26上的电压是从300V(电压)至-50V(电压)。
也就是说力的方向是从第一显影滚14到光敏滚筒12。
同时，如图7所示，加到在未曝光区域A中具有负极性的聚合着色剂26上的电压是从-700V(电压)到-300V(电压)。
也就是说力的方向是从光敏滚筒12指向第一显影滚14。
现在，在下面将解释一种新颖的不需要浪费着色剂容器的静电复制组件。如图4和图6所示，充电滚13充电光敏滚筒12，在第一显影滚14上形成具有两层或更少的聚合着色剂26。在此之后，如图7所示，当与第一显影滚14接触的光敏滚筒12旋转时，按照库仑定律而充电成负极性的聚合着色剂26被显影到光敏滚筒12的曝露部分上。
在此之后，如图6所示，如果借助于转即滚24而使光敏滚筒12与记录纸28接触并且在记录纸28上施加正电压，则大多数聚合着色剂26转移到记录纸28上并且只有很少着色剂保留在光敏滚筒12上。
在此时，因为采用了聚合着色剂26，则能够均匀地控制颗粒尺寸的分布。另外，由于不存在具有相反极性的聚合着色剂26，通过实施本发明可以获得达到95-98％的良好的转印效率。
这样保留在光敏滚筒12上的聚合着色剂26的量是在光敏滚筒12上显影的聚合着色剂26的总量的2-5％。另外，由于形成的聚合着色剂26不是多层，而只是两层或更少，当聚合着色剂26在通过充电滚之后返回到第一显影滚14的一个位置时，在库仑力作用下在光敏滚筒12上的聚合着色剂26又被收回到第一显影滚14上。
在废着色剂容器已经暴露的情况下，改变其上的聚合着色剂不影响图象。
另外，如图7所示，库仑力在常规磁刷显影方法中发挥作用。然而，在常规磁刷显影方法中在第一显影滚14上形成几十层聚合着色剂26。其结果是，由于几十层聚合着色剂26显影到光敏滚筒12上，在将聚合着色剂26转移到记录纸28上之后很难把保留在光敏滚筒12上的全部聚合着色剂收回。
也就是说，本发明通过使用基本上为珠形形状的聚合着色剂26而具有以下特征优良的充电特性，且控制颗粒尺寸及充电量方便；通过以给定压力挤压安装的控制滚18在第一显影滚14上形成具有两层或更少的聚合着色剂26；回收几乎全部保留在光敏滚筒12上的聚合着色剂26。
如图7所示，在-300V处可以上下调整偏置电压。
如果偏置电压是从-300V调整到-50V，当聚合着色剂26是从第一显影滚14显影到光敏滚筒12上，显影能力会变差。然而，由于在-700V时电势差变大了，因而可以改善保留在光敏滚筒12上聚合着色剂26的回收能力。
相反地，如果偏置电压是从-300V调整到-700V，可以改善显影能力。然而，保留在光敏滚筒12上的聚合着色剂26的回收能力变差。
因而，施加到第一显影滚14上的偏置电压足以显影在第一显影滚14上的两层或更少聚合着色剂26。
根据本发明，在表面电势为-700V并且在曝光后光敏滚筒12具有-50V电势的情况下，已经观察到偏置电压非常接近-300±50V。
下面与常规技术比较描述本发明的效果。根据印在记录纸28上的聚合着色剂26的形态，如图8A所示，在记录纸28上分布有两层或更少的根据本发明的聚合着色剂26，而常规技术的聚合着色剂26在记录纸28上分布有几十层，如图8B所示。
即当触摸即刷的部分时，可以感觉到聚合着色剂26层的高度超过50μm，如图6B所示。
评价印刷的图象的质量标准不是在纸上形成多少聚合着色剂26，而是看形成的聚合着色剂26的均匀程度。
如图8B所示，在常规技术中，在记录纸28上形成大量聚合着色剂26。然而，当用光密度计测量时，印刷的部分的表面结构不均匀，结果其测量值低于本发明。
也就是说，由于着色剂26均匀地形成在记录纸28的表面上，本发明具有高密度等级，而使用的着色剂的量少于用于常规技术中使用的聚合着色剂26的量。
当在根据本发明的静电复制组件10中印刷4％的文字图案时，用于印刷的聚合着色剂26的量是每一页22毫克。另一方面，当在常规磁刷显影技术中印刷4％的文字图案时，用于印刷的聚合着色剂26的量是每一页55毫克。从此差别中可以看出，在本发明中着色剂的消耗比在常规技术中要少得多。
另外，由于不产生废着色剂(即残留的剩余着色剂)，本发明避免了材料的浪费，同时避免了污染环境。由于不需要废着色剂容器，因而可以自由地设计静电复制组件。
如图9和10所示，在本发明的另一个实施例中，配备尿烷橡胶30以便在第一显影滚14上形成具有两层或更少的聚合着色剂26。当第一显影滚14旋转时，如果聚合着色剂26基本上呈珠形形状，则聚合着色剂26在尿烷橡胶30和第一显影滚14之间通过。聚合着色剂26的尺寸，第一显影滚14的表面粗糙度和加载到第一显影滚14上的压力都与在第一显影滚14上形成具有两层或更少的聚合着色剂26密切相关。
权利要求
1.一种静电复制组件包括充电装置，用于在光敏滚筒上均匀地分布电荷层；显影滚，用于在所说的光敏滚筒上显影基本上为珠形形状的聚合着色剂；和控制滚，用于在所说的显影滚上控制具有两层或更少的所说聚合着色剂的分布，借助于其上施加有偏置电压的所说显影滚，在所说光敏滚筒的曝光区域中显影所说的聚合着色剂，并且在所说的光敏滚筒的未曝光区域剩余的着色剂被收回到所说显影滚上。
2.根据权利要求1的静电复制组件，其特征在于所说的显影滚是由导电的NBR(丁腈橡胶)制成。
3.根据权利要求2的静电复制组件，其特征在于所说的显影滚具有大约20～50的表面硬度。
4.根据权利要求1的静电复制组件，其特征在于所说的控制滚是一个直径大约是4mm～10mm的圆棒。
5.根据权利要求1的静电复制组件，其特征在于所说的控制滚具有一个与所说的显影滚接触的半球形部分。
6.根据权利要求1的静电复制组件，其特征在于它还包括用于压紧所说控制滚的压紧部件。
7.根据权利要求1的静电复制组件，其特征在于压紧部件以大约0.5～2千克的压力压紧所说的控制滚。
全文摘要
一种使用两层或更少着色剂来显影静电潜影的静电复制组件和方法。该静电复制组件包括充电部件，用于在光敏滚筒上均匀地分布电荷层；显影辊，用于在光敏滚筒上显影基本上为珠形形状的聚合着色剂；和控制辊，用于控制在显影辊上具有两层或更少的聚合着色剂的分布，借助于其上施加了偏置电压的显影辊，在光敏滚筒的曝光区域中显影聚合着色剂，并且在光敏滚筒的未曝光区域剩余的着色剂被收回到显影辊上。
文档编号G03G21/10GK1139223SQ9511627
公开日1997年1月1日 申请日期1995年9月8日 优先权日1994年9月8日
发明者朴东壎, 李东浩 申请人:三星电子株式会社