CN101661248A - 辊子和具有其的显影单元和成像设备以及制造辊子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种辊子和具有其的显影单元和成像设备以及制造辊子的方法，用于成像设备的显影单元的所述辊子可包括绝缘的轴构件和被构造成围绕轴构件的外周的至少一部分的绝缘构件。所述轴构件可包括圆筒形的转动部分和一对支撑部分，所述一对支撑部分被形成为沿着纵向从所述转动部分的两端突出。所述轴构件的转动部分可被布置成与所述显影单元中的充电辊相对，并且可与充电辊接触地旋转以吸收和去除附着到充电辊的表面上的杂质。
Description
技术领域
本发明涉及一种辊子，该辊子被设置在成像设备中，并包括绝缘的轴构件以及围绕轴构件的绝缘构件。本公开还涉及包括所述辊子的显影单元和成像设备以及制造所述辊子的方法。
背景技术
通常，成像设备(例如，激光打印机、复印机、传真机等)通过在图像载体上形成静电潜像、通过将调色剂供给到静电潜像而将潜像显影为调色剂图像并将调色剂图像转印到打印介质上来执行打印操作。
为了在图像载体上形成潜像，图像载体的表面通常被充以预定电压。成像设备可包括用于给图像载体的表面充电的充电辊。
杂质(例如调色剂、碎纸、灰尘等)可能会附着到充电辊的表面上。杂质附着到充电辊的表面上会导致充电辊的导电性能下降，或者充电辊的阻抗会提高，导致图像质量变差。
因此，引入了几种用于去除附着到充电辊的表面上的杂质的方法。代表方法的示例包括：一种通过使用充电辊和与充电辊相接触的弹性材料(例如橡胶)之间的电压的不同或极性的不同电去除杂质的方法；一种通过使由例如氨基甲酸乙酯的材料制成的膜与充电辊的表面接触来刮掉杂质(rake up)的方法；一种通过具有弹性泡沫的清洁辊吸收附着到充电辊上的杂质的方法。
电去除杂质的方法具有相对优越的效果，缺点是需要单独的电机构。刮掉杂质的方法具有需要用于储存从充电辊去除的杂质的单独空间的缺点。因此，需要一种去除或消除附着到充电辊的表面上的杂质的改进的设备。
发明内容
用于成像设备的显影单元中的辊子可包括绝缘的轴构件以及围绕轴构件的外周的至少一部分的绝缘构件。
所述轴构件可由塑性材料形成。所述轴构件可通过注射成型和挤出成型形成。玻璃纤维或聚苯乙烯可被添加到所述轴构件中。所述轴构件的截面可以是圆形、中空的圆形、H形、I形、T形和Z形中的任一种。所述绝缘构件可由具有多孔结构的弹性材料形成。所述绝缘构件可由聚氨酯泡沫塑料(polyurethane foam)形成。所述绝缘构件可由橡胶材料形成。
所述轴构件可包括：绝缘的转动部分，该绝缘的转动部分的至少一部分被所述绝缘构件围绕；一对支撑部分，沿着轴向被设置在所述转动部分的两端，以支撑所述转动部分。所述转动部分和所述支撑部分可由相同的材料形成。所述转动部分可由塑性材料形成，所述支撑部分可由金属材料形成。所述轴构件可通过插入成型形成。所述辊子可去除用于给所述成像设备的图像载体充电的充电辊的表面上的杂质。所述绝缘构件可设置有被种植在所述轴构件的外周上的许多毛发。所述轴构件的电阻和所述绝缘构件的电阻可超过109Ω。
根据另一方面，成像设备的显影单元可包括：图像载体；充电辊，给图像载体的表面充电；清洁辊，用于去除所述充电辊的表面上的杂质；显影辊，将显影剂传送到所述图像载体的表面；供给辊，将显影剂供给到所述显影辊；转印辊，用于将形成在图像载体上的图像转印到打印介质上。所述显影单元中的上述辊中的至少一个可包括绝缘的轴构件和围绕所述绝缘的轴构件的外周的至少一部分的绝缘构件。
所述轴构件可由弹性材料形成。所述绝缘构件可由具有多孔结构的弹性构件形成。所述绝缘构件可由聚氨酯泡沫塑料形成。
根据另一方面，成像设备可包括上述显影单元。
根据另一方面，一种制造辊子的方法可包括：(a)形成绝缘的轴构件和绝缘构件；(b)将所述绝缘构件粘附到所述轴构件；(c)将绝缘构件的外周处理成期望的尺寸。
如果被设置在成像设备中的辊子的轴构件由塑性材料制成，则辊子的制造成本降低并且辊子的制造工艺被简化。
此外，在所述辊子是用于去除成像设备的充电辊的表面上的杂质的清洁辊的情况下，所述清洁辊可被制造成整体上具有绝缘性，因此可提高由摩擦力(或摩擦充电力)产生的清洁性能。此外，所述清洁辊的轴构件可由非金属材料例如塑料形成，因此，可减轻充电辊的橡胶层的磨损。
此外，与图像载体相邻或接触的所述辊(例如，充电辊、清洁辊、显影辊)的轴构件可由非金属材料例如相对轻的塑料形成，因此可防止由于外部冲击而发生的图像载体的表面的损坏或废调色剂从废调色剂空间流出。
附图说明
通过下面结合附图对几个实施例进行的详细描述，本公开的各种特点和优点将会变得更加明显，其中：
图1是示出根据实施例的成像设备的示意图；
图2是设置在图1的成像设备中的清洁辊的示意性透视图；
图3是图2的清洁辊的分解透视图；
图4是示出制造图2的清洁辊的方法的流程图；
图5是用于成形图2的清洁辊的轴构件的模具的剖视图。
具体实施方式
现在将详细说明本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号指示相同的元件。虽然用详细的结构和元件来描述实施例以协助对实施例的优点和各种应用的全面理解，但是应当清楚可以在没有那些具体的细节之处的情况下实现这些实施例。此外，将不详细描述公知的功能或结构以免用不必要的细节使说明书不清楚。还应当注意到在附图中，为了允许更好地理解，特征的尺寸并不意味着是真实的比例并且可被夸大。
参照图1，示意性地示出了成像设备(例如，激光打印机)。参照图1，成像设备包括曝光单元10、转印单元20、拾取单元30、传送单元40、定影单元50和显影单元60。
曝光单元10可被安装在显影单元60的上侧并且可被构造为将与打印数据对应的激光束扫描到被设置在显影单元60中的图像载体62上。
转印单元20可被安装并构造为与显影单元60的图像载体62接触地旋转，以将形成在图像载体62上的调色剂图像转印到打印介质P上。
拾取单元30可被构造为用于一张一张地拾取装载在(例如)打印介质送进单元(未显示)中的打印介质。
传送单元40可包括用于将由拾取单元30拾取的打印介质传送到转印单元20和图像载体62之间的一对传送辊41和42。可设置另外的传送辊以传送打印介质P。
定影单元50可包括加压辊51和加热辊52，加压辊51和加热辊52被构造为通过将热和压力施加到穿过加压辊51和加热辊52之间的打印介质P而将调色剂图像定影到打印介质P上。
显影单元60可具有能够被容易地附着到成像设备上和从成像设备上拆卸下来的结构，以便于修理和维护等情况。显影单元60可包括显影单元框架61、图像载体62、充电辊63、输送辊64、显影辊65、废调色剂清洁器66和清洁辊67。
显影单元框架61可形成显影单元60的外部。在显影单元框架61的一侧上，可形成用于储存调色剂的调色剂储存空间S，而在显影单元框架61的另一侧上，可形成用于容纳废调色剂的废调色剂空间W。
图像载体62可被安装并构造成被暴露到显影单元框架61的外部。通过从曝光单元10扫描的激光束，静电潜像可形成在图像载体62上。
充电辊63可沿着与图像载体62的旋转方向相反的方向旋转，并且可将图像载体62的表面充到预定电势水平。充电辊63可包括(例如)被可旋转地安装的轴构件(未示出)以及围绕该轴构件的外周的橡胶层(未显示)。
输送辊64可将储存在调色剂储存空间S中的调色剂输送到显影辊65，接着，显影辊65可被构造成随着显影辊65沿着与图像载体62的旋转方向相反的方向旋转而将调色剂输送到图像载体62。因此，在形成于图像载体62上的潜像上形成调色剂图像。
可与显影辊65相对的废调色剂清洁器66可被安装并构造成与图像载体62接触，以用于在形成于图像载体62上的调色剂图像被转印到打印介质P上之后去除残留在图像载体62上的废调色剂。
清洁辊67可被安装并构造成与充电辊63接触，以用于吸收和去除附着到充电辊63的表面上的杂质(例如调色剂、碎纸、灰尘等)。
参照图2和图3，清洁辊67可包括轴构件68和绝缘构件69。
轴构件68设置有圆筒形转动部分68a以及一对支撑部分68b，一对支撑部分68b形成为从转动部分68a的两端沿着纵向突出。
转动部分68a可被布置为与上述的充电辊63相对，并且转动部分68a的外周可由绝缘构件69围绕。在一个实施例中，转动部分68a具有圆形截面。然而，例如，转动部分68a可具有中空的圆形截面以减少材料成本。或者，转动部分68a可具有例如H形、I形、T形或Z形截面，以提高强度。所述一对支撑部分68b中的任一个可被连接到驱动装置(未显示)以驱动清洁辊67。
轴构件68可通过选择性地将少量的加强材料添加到主材料(例如，可以是塑性材料)中进行制造。例如，可选择热塑性塑性材料或热固性塑性材料作为主材料，而选择玻璃纤维或聚苯乙烯作为加强材料。与使用金属材料相比，如果选择塑性材料作为主材料，则相对来说能够减少轴构件68的材料成本和/或重量。
如上所述，通过将少量的加强材料添加到塑性材料，轴构件68的强度会被加强。不添加给轴构件68提供导电率的导电的添加剂。因此，轴构件68是绝缘的，例如，其阻抗超过109Ω(即，绝缘体的参考阻抗值)。
在实施例中，轴构件68的支撑部分68b可由金属材料制成。在这种情况下，支撑部分68b的强度可被提高，因此可延长清洁辊67的寿命。
即使在轴构件68的支撑部分68b由金属材料制成的情况下，轴构件68的与绝缘构件69接触的转动部分68a是绝缘的，因此在轴构件68和绝缘构件69之间没有电荷流过。因此，绝缘的轴构件68或者包括绝缘支撑部分68b和绝缘转动部分68a，或者包括导电的支撑部分68b和绝缘转动部分68a。
绝缘构件69可具有通孔69a，该通孔69a具有与轴构件68的转动部分68a的形状基本相同的形状。通过将设置有用粘合剂涂覆其外周的转动部分68a的轴构件68插入通孔69a内，轴构件68和绝缘构件69可粘附到彼此。
例如，绝缘构件69可由聚氨酯泡沫塑料形成，聚氨酯泡沫塑料是通过泡沫成型聚氨基甲酸酯制造的。因此，由于聚氨基甲酸酯的固有特性，绝缘构件69可具有其上形成有多个孔的多孔结构并且具有弹性。此外，没有导电的添加剂被添加到绝缘构件69中。因此，绝缘构件69按照与轴构件68一样的方式绝缘，例如，其阻抗超过109Ω。
虽然在一个实施例中选择聚氨基甲酸酯作为绝缘构件69的材料，但是也可使用其它有弹性的绝缘材料作为替代。例如，可选择橡胶材料。橡胶材料可以是没有导电添加剂的材料，例如，天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、三元乙丙M类橡胶(ethylene propylene diene M-class(EPDM)rubber)、氨基甲酸乙酯、硅、微细胞聚合物材料(poron)等。此外，虽然在一个实施例中绝缘构件69按照其中形成有通孔69a的圆筒的形式形成，但是在另一个实施例中，绝缘构件69可设置有按照梳状种植在轴构件68外围的许多毛发。
在一个实施例中，设置清洁辊67以清洁充电辊63的表面。然而，在另一实施例中，可设置清洁辊来清洁设置在上面参照图1描述的成像设备中的另一辊的表面。
上述清洁辊67可根据示出了制造清洁辊67的方法的实施例的图4的流程图被制造。
参照图4，轴构件68和绝缘构件69首先被成型(操作S 10)。在实施例中，轴构件68可通过使用将少量的加强材料添加到塑性材料(即，主材料)中获得的原材料进行注塑成型或挤出成型(extrusion molding)制造。例如，绝缘构件69可通过使用聚氨基甲酸酯作为原材料通过泡沫成型制造。
在注塑成型轴构件68的情况下，如图5所示，可使用由上模具G1和下模具G2构成的模具G。模具G具有与轴部分68的形状对应的内中空部分C1和C2。
在轴构件68的一对支撑部分68b由金属制成的实施例中，轴构件68可按照下述方式制造：被形成为比模具G的侧中空部分C2长的所述一对支撑部分68b被插入到侧中空部分C2内。然后，将塑性材料放入中心中空部分C1内(插入注塑成型)。
如果使用塑性材料通过插入成型或挤出成型来成型轴构件68，则与使用金属材料成型轴构件68相比，轴构件68可被相对容易的成型。
再参照图4，轴构件68和绝缘构件69粘附到彼此(操作S20)。在操作S20中，例如，液态热熔粘合剂沿着轴构件68的转动部分68a的外周散开(操作S21)。然后，轴构件68被插入到绝缘构件69内，从而轴构件68的转动部分68a被置于绝缘构件69的通孔69a中(操作S22)。然后，粘合的轴构件68和绝缘构件69在预定温度下被冷却以使轴构件68(操作S23)上散开的液态热熔粘合剂或其它粘合剂硬化。
最后，粘合到轴构件68上的绝缘构件69的外周被打磨或减小直径，从而使清洁辊67的外径达到期望的数值(操作S30)。
参照图1描述根据实施例的成像设备的操作和设置在成像设备中的清洁辊67。
如果根据实施例的成像设备接收到打印命令，则充电辊63将图像载体62的表面充电到预定电势水平，曝光单元10通过将与打印数据对应的激光束扫描到图像载体62上从而在图像载体62的表面上形成静电潜像。储存在调色剂储存空间S中的调色剂由输送辊64输送到显影辊65。随着图像载体62和显影辊6的5旋转，显影辊65的表面上调色剂被传送到图像载体62的表面上，由此，在图像载体62的表面上形成的静电潜像被显影为调色剂图像。
当成像设备接收到打印命令时，拾取单元30从打印介质送进单元(未示出)一张一张地拾取打印介质P并将打印介质P传送到传送单元40。传送单元40引导打印介质P并将打印介质P传送到图像载体62和转印单元20之间。
当打印介质P被置于图像载体62和转印单元20之间时，形成在旋转的图像载体62上的调色剂图像被转印到打印介质P上。在将调色剂图像转印到打印介质P上之后，残留在图像载体62的表面上的废调色剂被废调色剂清洁器66去除并被容纳在由显影单元框架61形成的废调色剂空间W中。调色剂图像被转印于其上的打印介质P被传送到定影单元50，定影单元50通过向打印介质P施加压力和热而将调色剂图像定影到打印介质P上。然后，打印介质P被从成像设备排出，以完成打印操作。
在执行打印操作的同时，随着设置在成像设备中的清洁辊67与充电辊63接触地旋转，清洁辊67吸收并去除附着到充电辊63的表面上的杂质(例如，调色剂、碎纸、灰尘等)。充电辊63的表面上的橡胶层(未示出)和清洁辊67的绝缘构件69之间的摩擦力导致在清洁辊67的绝缘构件69上产生摩擦电力(或摩擦充电力)。由于所述摩擦电力，附着到充电辊63上的杂质可通过清洁辊67的绝缘构件69被吸收和去除。
如上所述，根据实施例的清洁辊67可由(例如)塑性材料的轴构件68和聚氨基甲酸酯材料的绝缘构件69构成，因此，清洁辊67是绝缘的。由于清洁辊67的绝缘性，在绝缘构件69中产生的摩擦电力大于在导电的清洁辊中产生的摩擦电力，因此，由于摩擦导致的清洁辊67的清洁性能可被提高。
由于清洁辊67和充电辊63彼此接触地旋转，所以清洁辊67的绝缘构件69或充电辊63的橡胶层会被磨损。具体地讲，充电辊63的橡胶层的磨损会使打印的图像中产生严重的缺陷。如上所述，根据实施例，清洁辊67的轴构件68可由塑性材料制成，而不是由金属制成，与金属的轴构件相比，作用在清洁辊67的绝缘构件69和充电辊63之间的压力可因此减小。因此，可减轻清洁辊67的绝缘构件69和充电辊63的橡胶层的磨损。
此外，在实施例中，由于清洁辊67的轴构件68由具有相对低重量的塑性材料制成，所以可减小清洁辊67的总重量。因此，当外部冲击，尤其是沿重力方向的外部冲击被施加到成像设备的显影单元60上时，通过充电辊63作用在图像载体62上的力可被减小。具体地讲，在外部冲击的过程中，清洁辊67的重力可通过充电辊63被施加到图像载体62上。如果清洁辊67具有相对低的重量，那么与具有金属轴构件的其它清洁辊相比，所述清洁辊67将较小的力传递到图像载体62。
因此，当外部冲击被施加到显影单元60时，可减少图像载体62的表面的损坏。此外，图像载体62的瞬时变形的量被相对减小，因此用于形成废调色剂空间W的与图像载体62相邻的框架61a的变形的量可被减小。因此，由于外部冲击从废调色剂空间W泄漏废调色剂的可能性也可被降低。
在各种实施例中，用于清洁充电辊63的清洁辊67为如上所述。然而，也可按照相同的方式将应用于清洁辊67的技术特点应用于设置在成像设备中的其它辊上。例如，根据实施例，充电辊、显影辊、送进辊或转印辊可形成为具有这样的结构：该结构按照与清洁辊67相同的方式包括绝缘的轴构件和围绕轴构件的绝缘构件。
通常，(例如)充电辊可按照这样的方式形成，其中，中心的轴构件由绝缘构件(例如，泡沫海绵)围绕，绝缘构件的外周的至少一部分由致密的导电橡胶(例如，天然橡胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、三元乙丙M类橡胶(EPDMrubber)、氨基甲酸乙酯、硅、微细胞聚合物材料(poron)等)围绕，所述致密的导电橡胶包含导电的添加剂(例如，填料、碳黑等)。在如上所述的充电辊的构造中，除导电橡胶之外，描述的实施例的特点可被应用于轴构件和绝缘构件。
在实施例中，将激光打印机描述为成像设备的示例。然而，应当明白，所述技术特点可被应用与其它成像设备，例如复印件、传真机等。
虽然已经参照几个实施例用具体的细节具体地显示和描述了本公开，但是本领域普通技术人员应当明白，在不脱离由权利要求及其等同物限定的范围的本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行各种改变。
Claims (20)
1、一种用于成像设备的显影单元中的辊子，所述辊子包括：
绝缘的轴构件；
绝缘构件，被构造成围绕所述轴构件的外周的至少一部分。
2、如权利要求1所述的辊子，其中，所述轴构件包括塑性材料并具有从由圆形、中空的圆形、H形、I形、T形和Z形组成的组中选择的一种形状的截面。
3、如权利要求2所述的辊子，其中，所述轴构件通过使用从由注射成型和挤出成型组成的组中选择的成型技术形成。
4、如权利要求1所述的辊子，其中，所述轴构件的至少一部分含有从由玻璃纤维和聚苯乙烯组成的组中选择的加强材料。
5、如权利要求1所述的辊子，其中，所述绝缘构件包括具有多孔结构的弹性材料。
6、如权利要求5所述的辊子，其中，所述绝缘构件包含聚氨酯泡沫塑料、天然橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙M类橡胶、氨基甲酸乙酯、硅和微细胞聚合物材料中的至少一种。
7、如权利要求1所述的辊子，其中，所述轴构件包括：
绝缘的转动部分，其中，所述绝缘的转动部分的至少一部分被所述绝缘构件围绕；
一对支撑部分，沿着轴方向被设置在所述转动部分的两端，以支撑所述转动部分。
8、如权利要求7所述的辊子，其中，所述转动部分和所述支撑部分包含相同的材料。
9、如权利要求7所述的辊子，其中，所述转动部分包含塑性材料，其中，所述支撑部分包含金属材料。
10、如权利要求1所述的辊子，其中，所述辊子被构造为去除充电辊的表面上的杂质，所述充电辊被构造为给所述成像设备的图像载体充电。
11、如权利要求1所述的辊子，其中，所述绝缘构件包括被种植在所述轴构件的外周上的许多个毛发。
12、如权利要求1所述的辊子，其中，所述轴构件的电阻和所述绝缘构件的电阻超过109Ω。
13、一种成像设备的显影单元，包括：
图像载体；
充电构件，被构造为可动，以给图像载体的表面充电；
清洁构件，被构造为可动，以去除所述充电构件的表面上的杂质；
显影构件，被构造为可动，以将显影剂传送到所述图像载体的表面；
供给构件，被构造为可动，以将显影剂供应到所述显影构件，
其中，所述显影单元中的上述构件中的至少一个包括：
绝缘的轴构件；
绝缘构件，围绕所述绝缘的轴构件的外周的至少一部分。
14、如权利要求13所述的显影单元，其中，所述轴构件包括弹性材料。
15、如权利要求13所述的显影单元，其中，所述绝缘构件包括具有多孔结构的弹性构件。
16、如权利要求15所述的显影单元，其中，所述绝缘构件包括聚氨酯泡沫塑料、天然橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙M类橡胶、氨基甲酸乙酯、硅和微细胞聚合物材料中的至少一种。
17、一种制造辊子的方法，包括：
形成绝缘的轴构件和绝缘构件；
将所述绝缘构件粘附到所述轴构件；
将绝缘构件的外周处理成期望的尺寸。
18、如权利要求17所述的方法，其中，形成绝缘的轴构件的步骤包括对具有加强材料的塑性材料进行注射成型或挤出成型，其中，形成绝缘构件的步骤包括对塑性材料或金属材料进行泡沫成型。
19、如权利要求17所述的方法，其中，将所述绝缘构件粘附到所述轴构件的步骤包括：
将粘合剂涂覆到所述轴构件的外表面；
将涂覆有粘合剂的所述轴构件插入到所述绝缘构件的通孔内，以将所述轴构件和所述绝缘构件互相粘结；
将所述被粘结的轴构件和绝缘构件冷却到预定温度。
20、如权利要求17所述的方法，其中，处理所述绝缘构件的外周的步骤包括将所述外周打磨到预定的外径尺寸。
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