CN102253630B - 可使显影辊表面获得紫外光保护层的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种可使显影辊表面获得紫外光保护层的方法，其是将具有一定波长的紫外光照射于具有高分子橡胶层的显影辊表面，使该橡胶层表面在进行有机物分解的同时，吸收紫外光，以将其表层的化学结构切断，而使高分子橡胶再次发生交联、硫变，从而使橡胶层表面得到0.1~0.3mm厚的紫外光保护层。本发明还提供了一种实现上述方法的装置。本发明不另需涂层材料，有效节约了材料成本，减少了能源的消耗，且工艺时间短，工艺效率提高了200倍以上；由于没有喷雾，减少了环境的污染，在显影辊打印工作时，没有涂层脱落和磨损的风险，有效地提高了打印品质，延长了打印寿命。
Description
【技术领域】
本发明涉及激光成像技术领域，尤其涉及打印机、复印机显影辊加工领域，进一步涉及一种可使显影辊获得紫外光保护层的方法和装置。
【背景技术】
显影辊是激光打印机上的显像组件，它能吸附色粉，并使其带电，进而将色粉转移到感光鼓表面，使感光鼓表面的不可见图像，显影成可见图像，再转印到纸上成为人们需要的文字图像。现有的显影辊结构包括以金属材料做基体的辊芯，其辊芯上覆设有导电高分子橡胶粘结层，粘结层上设有一定厚度的导电高分子橡胶，显影辊导电高分子橡胶之外表面覆盖有涂层。
上述采用涂层的方式具有以下缺点：
1、对涂层材料的要求非常高，尤其是其电阻与高分子橡胶材料的匹配性必须电阻一致，而这样的材料非常昂贵；
2、现有技术的工艺流程是：清洗→吹干→预热→喷涂→高温固化→包装。工艺时间长耗时要1～1.5小时，生产效率低；
3、显影辊在喷涂前，还要进行高温预热，加温20～30min，喷涂后又要高温固化20～30mi，既耗能又耗时，耗能高、效率低；
4、对喷涂的环境要求高，必须要在ISO4～5级的环境中操作，特别是涂料喷雾，若没有及时排除，又变成了新的尘埃杂质；
5、污染环境：涂料喷雾时，会有一部分不能粘附到显影辊表面，而这部分飞逸的喷雾将会严重污染环境；
6、显影辊的表面涂层寿命低，激光打印机最少要打印几千页，高速机要打印到几万页，喷涂显影辊打印2000～3000页后就会出现涂层脱落及其他损耗，产生的打印品质问题，打印页数越高问题就越严重，因此，很多显影辊都达不到设计寿命。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种可使显影辊得到一层有效的保护膜的紫外光表面质变方法及装置，以达到节能、减排、增效、提高打印寿命的目的。
为实现上述目的，本发明方法所提出的技术方案是：
一种可使显影辊表面获得紫外光保护层的方法，其是将具有波长为250～420nm的紫外光照射于具有高分子橡胶层的显影辊表面，照射能量60～90w/cm2，照射时间5～20s，使该橡胶层表面在进行有机物分解的同时，吸收上述紫外光，以将其表层的化学结构切断，而使高分子橡胶再次发生交联、硫变，从而使橡胶层表面得到0.1～0.3mm厚的紫外光保护层。
更进一步地，还可对所述紫外光照射焦距调节，或/和对紫外光照射空间的温度进行控制，其中温度控制范围20°-90°。
具体地，所述紫外光通过一具有紫外光光源的紫外光发生器提供，在所述紫外光发生器的背面设置反射镜。
本发明还提供了一种可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置，包括至少一可移动且可绕自身轴线转动的显影辊，所述显影辊上方对应设有用于照射所述显影辊的表面、波长为250～420nm及照射能量为60～90w/cm2的紫外光发生器，所述紫外光发生器与控制紫外光照射焦距和照射距离的调节机构连接。
具体地，所述调节机构包括设于所述紫外光发生器背面、且可调节其与所述紫外光发生器发光中心距离的反射镜，所述反射镜由两个半圆抛光镜组合构成。
具体地，所述紫外光发生器照射距离为100～300mm。
进一步地，所述紫外光发生器还连接有可调节紫外光照射空间的温度控制机构，所述温度控制机构包括温度传感器、温度调节器以及设于所述紫外光发生器上方的抽风机和设于所述显影辊下方的送风机。
具体地，所述显影辊活动设于一支承架上，所述支承架两端分别具有一圆轴导轨，所述圆轴导轨与一输送链条机构配合，通过该输送链条机构带动支承架移动。
具体地，所述输送链条机构包括套于所述圆轴导轨上的输送链条和与所述输送链条配合转动的驱动链轮，所述驱动链轮由调速电机和速度控制器控制转动。
具体地，所述支承架上设有固定支承座和可调的活动支承座，所述显影辊的辊轴一端置于所述固定支承座上，另一端活动设于可调的活动支承座上。
进一步地，所述固定支承座设有至少一可与所述显影辊的辊轴一端相连的支承轴，所述支承轴向外延伸后与一驱动机构连接，所述驱动机构包括由电机驱动转动的主动齿轮和与之配合的随动齿轮；所述活动支承座设有至少一可与所述显影辊的辊轴另一端相连的调节轴，所述调节轴抵接于一夹紧弹簧。
与现有技术相比，本发明具有下列技术效果：
1）本发明不再另需涂层材料，有效节约了材料成本。
2）本发明是利用紫外光表面质变工作原理使高分子橡胶表面产生切断、交联、硫变得到的高密度、高韧性的质变层，而不是热能的作用，所以节省了不少的能源消耗。
3）本发明工艺时间短，工艺效率提高了200倍以上。
4）本发明由于没有喷雾，减少了环境的污染。
5）本发明由于显影辊表面没有涂层，在显影辊打印工作时，没有涂层脱落和磨损的风险，有效地提高了打印品质，延长了打印寿命。
【附图说明】
图1为本发明装置结构示意图；
图1A为图1中显影辊自转驱动器与支承架之间配合部分放大图；
图2A本发明装置之工件支承架结构示意图；
图2B为本发明装置之工件支承架与输送链条机构配合示意图；
图3A为本发明装置之驱动工件自转的固定支承座结构示意图，
图3B为图3A的左视图；
图4A为本发明装置之快速装夹工件的活动支承座结构示意图，
图4B为图4A的左视图.
图中：
【具体实施方式】
为实现本发明目的，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例，仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
紫外光表面质变技术--简称UV（Ultrasonic-Violet）技术，被认为是一种环境友好的绿色技术，亦称3E技术，即节能（energy）、环保（environment）、经济（economy）。根据紫外光的电磁波长不同，其有四个功能：1）紫外光对LCD封口、封框胶的固化；2）紫外光曝光工艺；3）紫外光清洗（杀菌）；4）UV紫外光改质（紫外光表面质变）。其被广泛应用于：印刷（丝印、移印、胶印、柯式印刷…）包装（金属、塑胶材质…）电子电器（PCB)，鞋业，涂装，真空电镀，电子液晶（LCD），光纤，通讯领域医疗，生物，工艺品，医用领域，家具业（木业），科研行业，水处理，医疗卫生等等行业，特别是液晶显示屏的加工中应用非常多。然而，UV技术在激光打印领域应用目前还是空白。
本发明提供了一种可使显影辊表面获得紫外光保护层的方法，其是将具有一定波长的紫外光照射于显影辊的高分子橡胶层表面，根据光重合反应原理，使该橡胶层表面在进行有机物分解的同时，吸收紫外光，以将其表层的化学结构切断，而使高分子橡胶再次发生交联、硫变，使产品表面变质，从而使橡胶层表面改性，得到0.1～0.3mm厚的高密度、高韧性紫外光保护层。通过上述UV硬化过程后产品（显影辊）的表面摩擦系数明显下降，降低了与碳粉的摩擦力。实验证明，产品摩擦系数(μ)在0.1～0.6之间时显影辊不会因表面粗糙度问题而产生底灰。
通过本发明方法制造的显影辊橡胶层上的紫外光保护层可替代现有技术的喷涂层，且改性后的橡胶层硬度有所提高，质变层弹性好，有效地降低了表面的粗糙度和摩擦系数，提高了表面的使用寿命。同时，采用上述方法不需要对显影辊进行高温预热，因而可节约能源，由于没有喷雾工艺，不会对周围环境造成污染，也不会污染鼓芯，从而提高了显影辊产品品质。
在激光打印领域中，显影辊是运载墨粉的重要部件。工作时，显影辊的表面必须与墨粉刮板形成电于空穴而利于墨粉的传递。由于加工工艺不同，显然，紫外光照射形成的保护层与现有技术加工形成的喷涂层物理特性是不同的，因此，要较佳的实现显影辊功能，对紫外光的波长、强度、照射时间均应有严格的限制，从而使经紫外光照射的保护层能够达到设计要求。本发明方法中，经过试验，所述紫外光波长为250～420nm，能量60～90w/cm2，照射时间5～20s。上述工艺参数，可根据显影辊橡胶层的成分、大小与橡胶层的厚薄调节，以使显影辊高分子橡胶表面定时、均匀受到紫外光照射，从而有效保证了显影辊高分子橡胶表层产生需要厚度和密度的质变层，相对于现有技术，本发明方法不仅环保，且工艺时间短，工艺效率可提高200倍以上。
具体应用时，所述紫外光通过一具有紫外光光源的紫外光发生器提供，同时可在所述紫外光发生器的背面设置反射镜。这种方式，可提高显影辊受光强度，缩短光照时间，进一步提高加工效果及加工效率。
本发明方法中，还可对所述紫外光发生器进行紫外光光波波长控制，或/和紫外光照射焦距调节，或/和紫外光照射空间的温度控制。这样，有利于对各种不同尺寸的显影辊综合调节，避免紫外光过热使显影辊产生变形，或使紫外光照射功率减弱而达不到质变效果，且可在一台机器上实现对不同类型、不同大小的显影辊的加工，提高设备的通用性能，降低了加工成本。
依据上述方法，本发明还提供了一种可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置。参见图1、图1A、图2A、图2B，本发明装置包括至少一显影辊2-02，各显影辊2-02可移动且可绕自身轴线转动，在显影辊2-02的上方对应设有可照射所述显影辊2-02的表面、具有紫外光光源的紫外光发生器。通过紫外光发生器发出的紫外光，可对置于其下方边移动、边转动的显影辊2-02外表面进行照射，从而使显影辊外表面橡胶发生交联、硫变，形成一0.1～0.3mm厚的高密度、高韧性的保护层。
参见图1，本发明装置具体实施例中，所述紫外光发生器采用高压灯管1-02，其是波长在250～420nm领域（365nm：主波长）的金属卤化物灯（MetalHalide Lamp）或汞灯（Mercury Lamp），其具有多个，成排固定在一灯架1-01上，灯架1-01则固定在一机壳1-12上，且位于该机壳1-12内腔上部位置，显影辊2-02设于高压灯管1-02下方，与高压灯管1-02设置的位置对应，高压灯管1-02发出的紫外光发生波长为250～420nm，能量60～90w/cm2，各显影辊2-02位于高压灯管1-02下的照射时间为5～20s。
为保证高压灯管1-02紫外光光照的质量，使照射后的保护层既能达到设计要求，但又致不造成能源的浪费，因此，本发明装置中，可根据显影辊2-02工件的大小，设置调节高压灯管1-02照射焦距和照射距离的调节机构，由灯光强弱控制器调节（电路系统，图中未画出）高压灯管1-02发射的紫外光的波长。
具体地，所述调节机构包括设于所述高压灯管1-02背面的反射镜1-03，所述反射镜1-03由两个半圆抛光镜并排组合构成，反射镜1-03设于灯架1-01上且与照射焦距调节机构1-06相连，通过操纵照射焦距调节机构1-06，可调节反射镜1-03与高压灯管1-02之间的焦距，以获得最佳反射效果，同时，灯架1-01与照射距离调节器1-05相连，照射距离调节器1-05（由调节杠杆机构和控制电机组成，也可由其他可调节距离的螺纹旋合机构组成，图中未示出）则设于机壳1-12上，操纵照射距离调节器1-05，可调节灯架1-01在机壳1-12上的位置，进而调节高压灯管1-02发光中心与显影辊2-02之间的距离，从而控制紫外光对显影辊2-02照射的距离，这样，既可使显影辊2-02橡胶表面处于适当的位置上，同时还可在同一台设备上对不同类型、不同大小显影辊2-02加工，以保证显影辊2-02橡胶表层质变效果。
优选地，所述紫外光发生器—高压灯管1-02与显影辊2-02之间的照射距离为100～300mm。
请再参见图1，所述紫外光发生器还连接有可调节紫外光照射空间的温度控制机构，所述温度控制机构包括温度传感器1-07，设于灯架1-01两侧，温度传感器1-07的另一端连于电器控制柜的温度控制器（电器控制柜图中未画出），在灯架1-01及紫外光发生器上方，还设有一抽风机1-04，其抽风管道与机壳1-12内腔连通，同时，在所述显影辊2-02的下方，还设有一送风机1-09。这样，温度控制器根据温度传感器1-07传递的温度信息，及时启动和停止抽风机1-04、送风机1-09的工作，使照射室的温度控制在规定的温度范围内。
通过温度传感器1-07可监控显影辊2-02周边环境的温度，当温度超出规定范围时，由抽风机1-04和送风机1-09开始排气降温。因此，送风机1-09和抽风机1-04的设置，可使显影辊2-02周边空间的温度控制在20°-90°范围内，防止温度过高或过低，影响显影辊2-02紫外光质变层的质量。
参见图2-图4，本发明装置可实现多个显影辊2-02的同时加工，为方便显影辊2-02在固定夹具上的安装，同时为实现其在夹具上的快速拆卸，所述各显影辊2-02活动设于一支承架1-11上，该支承架1-11两端分别具有一圆轴导轨2-05，所述支承架1-11上还设有固定支承座2-03和可调的活动支承座2-01，其中固定支承座2-03上设有支承轴3-03（见图3B），支承轴3-03用轴承装配在固定支承座2-03上，以在固定支承座2-03上旋转，活动支承座2-01上设有调节轴4-05（见图4B），支承轴3-03和调节轴4-05相对设置，均开设有中心孔，其轴心在同一直线上，显影辊2-02的辊轴一端置于所述固定支承座2-03的支承轴3-03上，且插设于支承轴3-03中心孔内，显影辊2-02的辊轴另一端活动设于活动支承座2-01的调节轴4-05上，且插设于调节轴4-05中心孔内。同时，参见图4B，在活动支承座2-01上加工一通孔，所述调节轴4-05一端置于该通孔内，且与设置在该通孔内的一夹紧弹簧4-04一端抵接。这样，显影辊2-02的夹紧力由夹紧弹簧4-04提供，其力大小可以通过设于夹紧弹簧4-04另一端的调节螺母4-03旋合确定。
请再参见图1、图2，为实现各显影辊2-02的移动，支承架1-11两端均具有一圆轴导轨2-05，支承架1-11上的固定支承座2-04装配时用固定螺钉3-04固定在圆轴导轨2-05上，然后通过链条连接板2-04固定在一输送链条机构1-10上，由该输送链条机构1-10带动各支承架1-11移动，进而带动显影辊2-02移动。
具体结构中，所述输送链条机构1-10包括套于所述圆轴导轨205上的输送链条1-101和与输送链条1-101配合转动的驱动链轮1-102，通过驱动链轮1-102带动输送链条1-101移动，实现了各个显影辊2-02的移动。
本发明装置中，显影辊2-02接受紫外光照射的时间是由输送链条机构1-10的运转速度控制，其驱动输送链条机构1-10的机构由调速电机和减速机构组成（图中未画出）。调节电机的转速，就可控制显影辊2-02的照射时间。
需要说明的是，本发明装置中，显影辊2-02的移动并不限于输送链条机构1-10一种形式，也可采用丝杠螺母机构、齿轮齿条机构等方式，同样可实现显影辊2-02的移动。
本发明装置中，为避免出现光照盲区，各显影辊2-02在接受紫外光照射时要进行自转，才能使其圆柱表面获得均匀的光亮度，得到均匀的质变层。参见图3，为实现显影辊2-02的自转，所述支承轴3-03向固定支承座2-03之外延伸，与驱动机构连接，其中所述驱动机构包括一显影辊自转驱动器1-08、与显影辊自转驱动器1-08啮合的主动齿轮3-01以及与主动齿轮3-01配合的随动齿轮3-02（参见图1A），显影辊自转驱动器1-08包括驱动轮1-081及与之啮合的驱动链条1-082，驱动链条1-082与主动齿轮3-01啮合，带动主动齿轮3-01转动，随动齿轮3-02转轴与支承轴3-03连接，支承架1-11上的固定支承座2-04装配时与显影辊自转驱动器1-08对齐后再用固定螺钉3-04固定在圆轴导轨2-05上。这样，在显影辊自转驱动器1-08之驱动轮1-081的带动下，由主动齿轮3-01带动随动齿轮3-02转动，从而带动支承轴3-03转动，故此实现了多个显影辊2-02的自转。
同样地，显影辊2-02的自转也不限于自转驱动器1-08一种形式，也可单独采用齿轮传动或其他方式与支承轴3-03连接，同样可实现显影辊2-02的转动。
另外，支承架1-11上的活动支承座2-01在装夹显影辊2-02时，应根据具体加工的显影辊2-02的长度调节其位置，调节范围为0～500mm，调好后板紧锁定手柄4-01、锁定块4-02，将活动支承座2-01固定在导轨上。
本发明装置中，配上自动上料装置（未画出）和自动卸料装置（未画出），就可以连续工作。
以上所述实施例仅表达了本发明优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种可使显影辊表面获得紫外光保护层的方法，其特征在于：将具有波长为250～420nm的紫外光照射于具有高分子橡胶层的显影辊表面，照射能量60～90w/cm2，照射时间5～20s，使该橡胶层表面在进行有机物分解的同时，吸收上述紫外光，以将其表层的化学结构切断，而使高分子橡胶再次发生交联、硫变，从而使橡胶层表面得到0.1～0.3mm厚的紫外光保护层。
2.根据权利要求1所述的可使显影辊表面获得紫外光保护层的方法，其特征在于：对所述紫外光照射焦距调节，或/和对紫外光照射空间的温度进行控制，其中温度控制范围20°-90°。
3.根据权利要求1所述的可使显影辊表面获得紫外光保护层的方法，其特征在于：所述紫外光通过一具有紫外光光源的紫外光发生器提供，在所述紫外光发生器的背面设置反射镜。
4.一种可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置，其特征在于：包括至少一可移动且可绕自身轴线转动的显影辊，所述显影辊上方对应设有用于照射所述显影辊的表面、波长为250～420nm及照射能量为60～90w/cm2的紫外光发生器，所述紫外光发生器与控制紫外光照射焦距和照射距离的调节机构连接。
5.根据权利要求4所述的可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置，其特征在于：所述调节机构包括设于所述紫外光发生器背面、且可调节其与所述紫外光发生器发光中心距离的反射镜，所述反射镜由两个半圆抛光镜组合构成。
6.根据权利要求5所述的可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置，其特征在于：所述紫外光发生器照射距离为100～300mm。
7.根据权利要求4-6任一项所述的可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置，其特征在于：所述紫外光发生器还连接有可调节紫外光照射空间的温度控制机构，所述温度控制机构包括温度传感器、温度调节器以及设于所述紫外光发生器上方的抽风机和设于所述显影辊下方的送风机。
8.根据权利要求4所述的可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置，其特征在于：所述显影辊活动设于一支承架上，所述支承架两端分别具有一圆轴导轨，所述圆轴导轨与一输送链条机构配合，通过该输送链条机构带动支承架移动。
9.根据权利要求8所述的可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置，其特征在于：所述输送链条机构包括套于所述圆轴导轨上的输送链条和与所述输送链条配合转动的驱动链轮，所述驱动链轮由调速电机和速度控制器控制转动。
10.根据权利要求8或9所述的可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置，其特征在于：所述支承架上设有固定支承座和可调的活动支承座，所述显影辊的辊轴一端置于所述固定支承座上，另一端活动设于可调的活动支承座上。
11.根据权利要求10所述的可使显影辊表面获得紫外光保护层的装置，其特征在于：所述固定支承座设有至少一可与所述显影辊的辊轴一端相连的支承轴，所述支承轴向外延伸后与一驱动机构连接，所述驱动机构包括由电机驱动转动的主动齿轮和与之配合的随动齿轮；所述活动支承座设有至少一可与所述显影辊的辊轴另一端相连的调节轴，所述调节轴抵接于一夹紧弹簧。
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