利用金屬表面充電元件的列印的製作方法
2023-09-22 13:38:55
利用金屬表面充電元件的列印的製作方法
【專利摘要】本發明涉及與利用金屬表面充電元件進行列印相關的技術。列印系統包括金屬表面充電元件和電源。充電元件被設置成在成像表面上沉積電荷。電源可以提供具有交流電(AC)分量和直流電(DC)分量的電力到充電元件。
【專利說明】利用金屬表面充電元件的列印
【背景技術】
[0001]高速數字列印系統，其示例是Hewlett-Packard公司的IndigoUjIi)列印系統，已經發展到下述階段:輸出與高質量列印幾乎難以區分，該高質量列印原先僅僅與平版膠印相關聯。這種新數字列印技術使用能夠被靜電荷吸引或排斥的油墨。通過成像表面下方的電接地與充電元件(諸如充電輥)之間的電壓差將均勻的電荷沉積在成像表面上。充電輥包括塗覆有電阻性成分(諸如具有附加導電劑的聚氨酯橡膠)的金屬軸。該橡膠塗層確保了成像表面上的均勻電荷分布。然後，由掃描雷射器在成像表面上的電荷中形成圖案。根據電荷圖案將各種顏色的油墨施加到成像表面。然後，將油墨的這些圖案轉印到紙上。對油墨進行特殊配製，以便不掩飾紙的下層表面粗糙度或光澤度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0002]附圖不是按比例繪製的。它們通過示例圖示了本公開。
[0003]圖1是列印系統的不例的部分不意圖，該列印系統具有金屬表面充電兀件和用於提供帶有AC和DC分量的電力的電源。
[0004]圖2是具有與成像表面相接觸的金屬充電輥的列印系統的示例的側視圖。
[0005]圖3是具有與成像表面相隔一定間隙的金屬充電棍的列印系統的不例的側視圖。
[0006]圖4是具有帶有偏置彈簧的金屬充電輥的列印系統的示例的示意表示。
[0007]圖5是具有帶有偏置重量的金屬充電棍的列印系統的示例的示意表示。
[0008]圖6是具有空心金屬充電棍的列印系統的不例的不意表不。
[0009]圖7是具有金屬表面充電元件和用於提供帶有AC和DC分量的電力的電源的列印系統的示例的示意表示。
[0010]圖8是根據示例的用金屬表面充電元件進行列印的方法的流程圖。
[0011]圖9是根據示例的製造具有金屬表面充電元件的列印系統的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]在附圖和本說明書中使用說明性示例和細節，但其它配置可以存在且可以暗示其自身。諸如電壓、溫度、尺寸和分量值之類的參數取決於精確的列印系統實施方式，並對一些典型Indigo列印系統來說近似。使用定向術語，諸如上、下、頂和底，只是為了便於指示部件相對於彼此的空間關係，且另有指示除外，相對於外部軸線的定向不是關鍵性的。「接地」是指公共迴路，不必然指任何接大地。為了清楚起見，一些已知方法和結構沒有被詳細描述。由權利要求限定的方法可以包括除所列出的那些步驟外的步驟，並且除權利要求本身中指示的之外，可以按除給定順序外的其它順序執行這些步驟。相應地，僅有的限制由權利要求書而不是附圖或本說明書來施加。
[0013]在高速數字列印系統中使用的充電元件具有有限的壽命，這是因為其橡膠塗層隨使用而惡化。儘管這種壽命可以在數十萬張列印紙中加以測量，但這些印刷品具有高生產量，使得充電元件可能每若干天就需要被替換。充電元件的頻繁替換可能增加操作列印系統的總成本。需要一種用於在不損害列印質量的情況下減少或消除高速數字列印中充電元件的替換的需要的方式。這可以對由高生產量和列印質量表徵的印表機(諸如，液體電子照相印表機)特別有利，Hewlett-Packard公司的Indigo列印系統是這種印表機的示例。電子照相印表機涵蓋了下述列印系統:在該列印系統中，放電源(例如，雷射束掃描器)掃描充電的成像表面(例如，光電導體)，以在成像表面形成靜電潛像；所選顏色的液體顯影劑被施加到靜電潛像，以顯影靜電潛像；並且，顯影的圖像經由轉印單元(例如，中間轉印鼓和壓印鼓)而列印在列印介質上。下面的示例中的至少一些是關於液體電子照相印表機來說明的。然而，示例不限於液體電子照相印表機。
[0014]在圖1中不出了具有金屬表面充電兀件的列印系統的部分不意圖。該系統包括總體為100的充電元件和電源102。充電元件100具有導電金屬表面104，其被設置成與成像表面106進行滾動物理接觸且在成像表面106上沉積電荷。在充電元件和成像表面之間沒有附著到充電元件的成分或其它導電劑出現。利用金屬表面充電元件的益處是:它能夠持續列印系統的壽命而極少或沒有劣化，或有至少比傳統充電元件低的劣化，該傳統充電元件被設計成同與成像表面成電荷轉移關係的成分表面一起操作，以在成像表面上沉積電荷。這就是為什麼金屬表面充電元件在本說明書中有時稱作「永久的」。然而，金屬表面充電元件可以可釋放地安裝在列印系統中，以在需要時便於替換。在一些示例中，充電元件包括實心金屬輥。在一些其它示例中，該充電元件包括具有空心核的金屬輥，如目前更詳細地描述的那樣。
[0015]充電元件100承載與接觸臂110電連通的滑動接觸部108，接觸臂110進而連接到電源102的第一電力輸出端子112。第二電力輸出端子114連接到地116，且從此處連接到成像表面106。在其它示例中，取而代之使用其他連接技術將來自電源的電力耦合到充電元件 100。
[0016]在一些示例中，具有金屬表面充電元件的列印系統可以包括電源，以給充電元件提供具有交流電(AC)和直流電(DC)分量兩者的電力。例如，在圖1中，電源102提供的電力包括AC分量118和DC分量120。DC分量的量值由期望的成像表面電勢確定。在這個示例中，DC分量提供大約-1000伏的偏壓(即，充電元件100相對於成像表面負偏壓)。在一些示例中，DC偏壓可以在大約-900伏和-1050伏之間；在其它示例中，DC偏壓可以在大約-500伏和-1200伏之間；並且在另外其它示例中，DC偏壓可以在不同的電壓範圍內。在一些示例中，DC偏壓相對於地是正的，而不是負的。DC偏壓的極性和量值的選擇將取決於印表機的設計和構造，包括如下因素:充電元件的大小、成像表面的大小和成分、標記油墨的充電傾向、和印表機的各個部件的物理設置。給定示例中的DC偏壓的值還取決於成像表面上的期望電勢，並且在一些示例中，這通常與成像表面電介質厚度和油墨配製有關。
[0017]在一些示例中，AC分量的振幅至少是Paschen空氣放電閾值電勢。在圖1的該示例中，AC分量具有大約700伏峰到峰的振幅和大約8kHz的頻率。在其它示例中，AC分量可以具有大約600伏和800伏之間的振幅和大約5和1kHz之間的頻率，並且在另外其它示例中，AC分量可以在大約500伏和1000伏之間以及在大約2和20kHz之間。如同DC偏壓一樣，AC分量的振幅和頻率可以在需要時針對上述各種因素而調整，尤其包括充電元件和成像表面的物理配置。頻率應當關於成像表面的線性速度足夠高，以避免可見頻帶；在一些示例中，成像表面速度的每米/秒至少4kHz的頻率給出了良好結果。
[0018]電源104被提供有DC電壓控制器122、AC電壓控制器124和AC頻率控制器126。這些控制器可以用於按期望設定電力輸出的DC和AC分量。
[0019]圖2示出了總體為200的金屬表面充電元件包括旋轉耦合到成像表面204的金屬充電輥202的示例。充電輥202與成像表面204滾動物理接觸。輥憑藉軸208繞軸線206旋轉並通過成像表面的旋轉而驅動。驅動輪210可以被放置在軸208的一端上，並且驅動輪212可以被放置在軸208的另一端上，例如，在Indigo實現中，其中成像表面包括片材形式的光電導體。這種光電導體可以具有由光電導片材重疊的接縫形成的凹陷區域。成像表面204憑藉軸206繞軸線214旋轉。盤218和220附著到成像表面的相對側。驅動輪210僅在接縫區中觸碰盤218，在該接縫區處，其防止輥直接與接縫接觸，以避免將在接縫中聚集的碎屑轉移到輥或成像表面上。類似地，驅動輪212僅在接縫區中觸碰盤220。旋轉成像表面和輥的轉矩可以由對軸216進行驅動的電機(未示出)提供，例如，通過附著至軸216的驅動齒輪(未示出)。在這個示例中，輥比成像表面稍短，並在成像表面上限定圖像區域222。
[0020]圖3不出了總體為300的金屬表面充電兀件包括旋轉稱合至成像表面304的金屬充電輥302的示例。輥302與成像表面304分離一定間隙306。輥憑藉軸310繞軸線308旋轉並通過如下經由中間表面的耦合對成像表面304的旋轉而驅動。驅動輪312可以被放置在軸310的一端上，並且驅動輪314可以被放置在軸310的另一端上，例如，在Indigo實現中，其中成像表面包括片材形式的光電導體。這種光電導體可以具有由光電導片材重疊的接縫形成的凹陷區域。成像表面304憑藉軸318繞軸線316旋轉。盤320和322附著到成像表面的相對側。驅動輪312觸碰盤320，並且驅動輪314觸碰盤322。盤320和322的旋轉使驅動輪312和314轉動，且從而使輥302轉動。旋轉成像表面和輥的轉矩可以由對軸318進行驅動的電機(未示出)提供，例如通過附著到軸318的驅動齒輪(未示出)。在這個示例中，充電輥302比成像表面稍短，並在成像表面上限定圖像區域324。
[0021]如圖4中所示，在一些示例中，成像表面400包括鼓402和設置在鼓上方的可變形光電導片材404。纖維層406可以設置在鼓402和片材404之間。在其它不例中，成像表面包括帶有諸如玻璃或聚酯薄膜(Mylar)之類的表面的電介質鼓，其具有與典型有機光電導體的電介質厚度類似的電介質厚度(厚度/介電常數)。一些這種電介質鼓在其持續印表機的壽命的意義上可以是永久的。
[0022]同樣如圖4中所不,一些不例包括彈簧408,以在金屬表面充電兀件412和成像表面400之間施加力410。在這個示例中，充電元件設置在成像表面上面，使得重力促使充電元件與成像表面接觸。重力可能太大，尤其對於包括實心金屬輥的充電元件來說，並且，重力可能導致對充電輥或成像表面的損壞。由彈簧施加的力410通常與充電元件上的重力相反，從而減小充電元件壓抵成像表面的淨力。彈簧在承載充電元件的支撐臂414與固定板416之間壓縮。在其它示例中，彈簧可以被設置成促使充電元件抵靠成像表面。
[0023]參見圖5，在一些示例中，重物500在金屬表面充電元件502和成像表面504之間施加偏置力。在這個示例中，在重力的影響下，重物通過連接杆512對槓桿臂510的第一末端508施加向下的力506，促使槓桿臂繞其支點514樞轉並對承載充電元件502的第二末端516施加向上的力。這減小了促使充電元件502抵靠成像表面504的重力。如果需要更多的力而不是更少的力來促使充電元件502與成像表面504接觸，則可以交換重物和支點沿槓桿臂510的位置。
[0024]在上述一些不例中，充電兀件包括具有金屬表面的實心金屬棍。在另一不例中，如圖6中所示，與成像表面602接觸的充電元件600包括空心金屬圓筒604，其包圍著諸如空氣空間606之類的空氣空間。使充電元件空心是用於在促使充電元件抵靠成像表面時減小重力的影響的另一種方式。
[0025]圖7給出了具有金屬表面充電元件的列印系統的示例。該系統適於與成像表面一起使用，在這個示例中，成像表面是總體為700的光電導體。金屬充電輥702旋轉耦合至光電導體700。充電輥702與光電導體700成電荷沉積關係。在這個示例中，充電輥702與光電導體700直接物理接觸；在其它示例中，在它們之間可以存在間隙。雷射器704瞄準光電導體700，且旋轉地來自金屬充電輥702下遊(這裡，「來自……下遊」意指在……之後或隨......後)，如箭頭706所示,箭頭706示出了光電導體的旋轉方向。在其它示例中，成像表面可以響應於除可見光外的某種形式的能量，並且在這種示例中，雷射器被替換為合適的圖像形成能量源。在操作中，雷射器704跨光電導體700掃描光束708，在由充電輥702在光電導體上沉積的電荷中形成圖案。一個或多個油墨顯影輥710被設置成與光電導體700成油墨分配關係，來自雷射器704下遊。在這個示例中，存在不同顏色油墨的7個油墨顯影輥，但在其它示例中，可以存在多於或少於7個。中間轉印鼓712旋轉耦合至並直接接觸光電導體700,來自油墨顯影棍710下遊。壓印鼓714旋轉稱合至中間轉印鼓712。在壓印鼓714和中間轉印鼓712之間限定紙流通路徑716。電源718提供具有AC分量720和DC分量722的電力。電源通過與充電輥電連通的第一端子724和與地電連通的第二端子726連接到充電輥702。
[0026]光電導體可以包括鼓728和由該鼓承載的光電導片材730。如上所討論,織物或其它材料可以設置在鼓和光電導片材之間，或者可以使用永久電介質鼓。
[0027]還可以包括其它部件。例如，可以存在具有下述一項或多項的油墨去除部件732:輥734、刮削或擦刷元件736、或用於在將成像油墨轉印到轉印輥之後去除光電導體上剩餘的任何過量油墨的其它裝置。
[0028]圖8圖示了用永久充電元件進行列印的方法的示例。通過將電力施加到與光電導體成電荷沉積關係的金屬表面充電元件來對成像表面進行充電，電力包括交流電(AC)分量和直流電(DC)分量(800)。在充電的成像表面上形成電荷圖像(802)。將油墨施加到成像表面，以根據電荷圖像使油墨成像(804)。將成像的油墨轉印到中間轉印鼓(806)，並從中間轉印鼓轉印到紙上(808)。
[0029]圖9給出了製造列印系統的方法的示例。該方法包括提供成像表面(900)和設置包括與成像表面鄰近且與成像表面成電荷沉積關係的金屬表面的充電元件(902)。該方法還具體包括將充電元件電耦合到電源以提供具有交流電(AC)分量和直流電(DC)分量的電力(904)。在一些不例中，成像表面包括鼓上的光電導蓋,並且在其它不例中，成像表面包括如上所討論的電介質鼓。
[0030]在正常使用中，具有金屬表面的充電元件不需要被替換，從而消除了頻繁充電輥替換的時間和費用並顯著降低了高容量數字列印的每頁成本。不同於成分塗覆的輥，化學物質不從金屬充電輥濾出。金屬充電輥不受環境因素(諸如溼度和溫度)的不利影響。金屬輥比成分塗覆的輥在製造上更簡單且更便宜。消除成分塗覆的輥還可以消除對在一些類型的印表機中用於延長充電輥壽命的平衡輥的任何需要。
【權利要求】
1.一種具有充電元件的列印系統，包括導電金屬表面，以在成像表面上沉積電荷，在所述列印系統的列印操作期間，所述充電元件與所述成像表面成電荷沉積關係。
2.如權利要求1所述的列印系統，其中所述充電元件包括空心金屬圓筒和實心金屬輥之一 O
3.如權利要求1所述的列印系統，還包括耦合到所述充電元件以對所述充電元件施加偏置力的彈簧和重物中的至少一個。
4.如權利要求1所述的列印系統，還包括:電源，用於提供具有交流電(AC)分量和直流電(DC)分量的電力到所述充電元件。
5.如權利要求4所述的列印系統，其中AC分量具有大約600伏與800伏之間的振幅和大約5kHz與1kHz之間的頻率。
6.如權利要求4所述的列印系統，其中DC分量在大約-900伏與-1050伏之間。
7.如權利要求4所述的列印系統，其中DC分量具有大約500伏與1200伏之間的量值，並且AC分量具有大約500伏與1000伏之間的振幅和大約2kHz與20kHz之間的頻率。
8.如權利要求1所述的列印系統，還包括與所述充電元件物理接觸的成像表面。
9.如權利要求1所述的列印系統，還包括被設置成與所述充電元件成電荷接收關係、旋轉耦合至所述充電元件且與所述充電元件分隔一定間隙的成像表面。
10.如權利要求1所述的列印系統，還包括: 與所述充電元件成電荷接收關係且旋轉耦合至所述充電元件的成像表面； 雷射器，旋轉地來自所述充電元件下遊且瞄準成像表面； 多個油墨顯影輥，旋轉地來自雷射器下遊，與成像表面成油墨轉印關係； 中間轉印鼓，旋轉地來自所述充電元件下遊；和 壓印鼓，旋轉耦合至中間轉印鼓且與中間轉印鼓限定紙流通路徑。
11.如權利要求1所述的列印系統，其中所述列印系統包括液體電子照相印表機。
12.一種用金屬表面充電元件進行列印的方法，包括: 通過對與成像表面成旋轉和電荷轉移關係的金屬表面充電元件施加電力，給成像表面充電； 在充電的成像表面上形成電荷圖像； 施加油墨到成像表面，以根據電荷圖像使油墨成像； 轉印成像的油墨到轉印棍；和 從轉印輥將成像的油墨轉印到紙上。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述電力包括具有大約500伏與1000伏之間的振幅和大約2kHz與20kHz之間的頻率的AC分量。
14.如權利要求12所述的方法，其中所述電力包括具有大約500伏與1200伏之間的電勢的DC分量。
15.一種製造列印系統的方法，該方法包括: 提供成像表面；和 設置充電元件，該充電元件包括與成像表面鄰近且與成像表面成電荷沉積關係的金屬表面。
16.如權利要求15所述的方法，還包括將充電元件電耦合到用於提供具有交流電(AC)分量和直流電(DC)分量的電力的電源。
17.如權利要求15所述的方法,其中成像表面是從包括承載光電導蓋的鼓和電介質鼓的組中選擇的。
18.—種用於液體電子照相印表機的充電棍,該充電棍包括實心金屬棍和空心金屬棍之一，該充電棍還包括導電金屬表面，以轉移電荷到印表機的成像表面。
【文檔編號】G03G15/02GK104185819SQ201280068790
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年4月30日 優先權日:2012年4月30日
【發明者】M·H·李, O·吉拉, S·常, P·F·馬西森 申請人:惠普發展公司，有限責任合夥企業