CN103890664B - 具有增强磁场的显影辊 - Google Patents

Abstract

一种用于电子照相打印机（100）的具有多个螺旋杆的显影系统（10），包括：显影辊（11）；和包括供给螺旋杆（13）和显影剂（14）的第一槽（12），其中，显影辊的供给磁极的磁性强度沿第一槽中的显影剂流动方向（18）增加。供给磁极（50）的磁场强度的这种增加确保了，即使第一槽中的显影剂体积在显影剂流动方向上沿第一槽的长度减小，也能在显影辊上形成均匀的显影剂层。

Description

具有增强磁场的显影辊

技术领域

本发明涉及包括电记录和电子照相的静电成像，并且更特别地，涉及用于电子照相打印机的具有多个螺旋杆的显影系统。

背景技术

电子照相打印机中使用的三槽显影系统具有显影辊，该显影辊使包括调色剂的显影剂移动至通常为光电导体的主成像构件附近。第一槽包括供给螺旋杆，第二槽包括第二螺旋杆，第三槽至少包括第三螺旋杆并且还可能包括第四螺旋杆。主成像构件用于形成静电图像。这种类型的显影系统中使用的显影剂包括磁性颗粒和标记颗粒。标记颗粒从显影系统中被移除以在主成像构件上形成图像。

显影剂通过三槽显影系统的流动是这样的：显影剂从第三槽供给至第一槽中的供给螺旋杆的第一端。随着显影剂沿供给螺旋杆的长度纵向地行进时，一部分显影剂从供给螺旋杆横向地供给至显影辊以在显影辊上产生显影剂层。第一槽中剩余的显影剂继续沿供给螺旋杆的长度纵向地行进。

为了产生均匀的图像，显影辊上的显影剂层沿其长度应为均匀的。供给至显影辊的显影剂在显影辊上移动并且不返回至供给螺旋杆。相反地显影剂降落至第二槽中的第二螺旋杆。因此，第一槽中的显影剂体积沿第一槽的长度在显影剂沿第一槽流动的方向上减小。

显影剂在第一槽和第二槽中都沿相同的方向纵向地从螺旋杆的第一端移动至显影系统后部的第二端。在显影系统的后部，由第二槽收集的显影剂和第一槽中剩余的显影剂都降落至第三槽。此时还可以将补充的标记颗粒添加至显影剂中用以代替已涂布至主成像构件的标记颗粒。显影剂由第三螺旋杆——或可能地由第三螺旋杆和第四螺旋杆共同作用而——沿第三槽朝向供给螺旋杆的第一端纵向地移动。已行进过第三槽长度的显影剂供给至第一槽中的供给螺旋杆的第一端，使得在显影系统运行的同时，显影剂从第一槽到显影辊、从第一槽和第二槽到第三槽、并且从第三槽到第一槽连续地进行循环。

与之相比，双槽显影系统设计通常具有以下特性：已经在显影辊上行进的显影剂降落回到将显影剂供给至显影辊的槽。这些显影剂中的一些已由图像移除标记颗粒。换言之，当显影剂被用于图像显影、返回至供给螺旋杆、随后沿双槽显影系统的供给螺旋杆行进时，显影剂中的标记颗粒的浓度减小。由于调色剂浓度减小，因此显影质量和图像密度也会不期望地降低。

三槽设计与双槽设计相比的优点是沿第一槽的长度维持标记颗粒的浓度。然而，第一槽中显影剂的体积沿第一槽的长度不保持恒定，这通常造成在供给螺旋杆第一端附近的显影辊上有较多的显影剂，其中在该第一端处在第一槽中具有相对大体积的显影剂。在供给螺旋杆的第二端附近，此处具有相对小体积的显影剂，较少的显影剂被输送至显影辊。

有利的是，在沿显影辊整个长度的任何位置处都具有恒定的显影剂质量流，并且在经由显影辊而存在于主成像构件的显影剂中具有恒定的标记颗粒浓度。具体地，有利的是具有以下装置：不管显影剂体积沿第一槽的长度的减小情况如何，都能维持供给至显影辊的显影剂。

发明内容

简要地，根据本发明的一个方面，一种用于电子照相打印机的具有多个螺旋杆的显影系统包括：显影剂、包括供给螺旋杆的第一槽、以及显影辊，在该显影辊中供给磁极的径向磁场在第一槽中的显影剂传送方向上沿显影辊的长度增加。供给磁极强度的增加确保了，不管第一槽中的显影剂体积在显影剂流动方向上沿第一槽的长度的减小情况如何，都能在显影辊上形成均匀的显影剂层。

本发明及其目的和优点在下面示出的优选实施方式的具体描述中将变得更加明显。

附图说明

图1是电子照相打印机的截面图。

图2是根据本发明的实施方式的用于电子照相打印机的显影系统的横向截面图。

图3是根据本发明的实施方式的用于电子照相打印机的显影系统的纵向截面示意图。

图4是显影辊、供给螺旋杆、以及第一槽的纵向截面图，其示出了第一槽中的显影剂深度。

图5A和5B是示出了磁场强度的显影辊的横向截面图。

图6A是显影辊磁体组件的等距视图。

图6B是显影辊第一端附近的磁体组件的截面图。

图6C是显影辊第二端附近的磁体组件的截面图。

图7A是显影辊第一端附近的显影辊磁体组件的截面图并且示出了供给磁极磁体。

图7B是显影辊第二端附近的显影辊磁体组件的截面图。

图7C示出了沿显影辊长度中途的磁极的形状。

图8A和图8B是显影辊磁体组件的截面图，其中，塑料分隔件将供给磁极条形磁体与磁性显影辊磁体组件芯部隔开。

图9A和图9B示出了显影辊磁体组件的截面图，其中在供给磁极附近已添加mu-metal板。

具体实施方式

本发明将特别涉及形成根据本发明的装置的一部分或者更加直接地与本发明的装置相配合的元件。应当理解的是，未明确示出或描述的元件可以采用本领域普通技术人员熟知的各种形式。

图1示出包括EP模块(120A、120B、120C、120D、120E、以及120F)的电子照相(EP)引擎或打印机100，常称作串联打印引擎，其中，每个EP模块包括单个主成像构件115和单个显影系统(10A、10B、10C、10D、10E、以及10F)用以打印在接收件111上。示出的EP打印机具有Ax B尺寸，在一个示例中为521x 718mm或更小。

显影站10A-10D典型地含有在大多数彩色打印中典型地使用的标记颗粒(markingparticle)。例如，在这些显影站中的四个显影站中典型地含有减色法基色的青色、品红色、黄色以及黑色的标记颗粒，并且这些标记颗粒具有典型的光密度使得单层覆盖量(也就是，充分地涂布标记颗粒使得显微镜检查将显示出覆盖主成像构件的60％和100％之间的一层标记颗粒)将具有主要吸收的浅色中的、如使用诸如状态A(Status A)过滤器的X-Rite密度计(Densitometer)的设备测量到的、介于0.6和1.0之间的透射密度。

可以使用附加的显影系统来打印许多应用所常用的、通过控制元件选择性地确定的特种标记颗粒。操作或拥有EP引擎的个人(下文中称作操作员)可以控制控制元件并且其有效地确定打印哪一个特种标记颗粒。例如，全彩色图像可以使用如下的标记颗粒制作：该标记颗粒用作包括典型的青色、品红色、黄色和黑色减色法基本着色剂的墨水，其中着色剂诸如颜料颗粒或染料。

标记颗粒被包括在如下的显影系统中：该系统将静电潜像显影并且接近圆柱形主成像构件或呈连续幅形式的主成像构件的框架。对应于特种调色剂或墨水的附加标记颗粒被包括在多个显影系统中的一个，可以使其中任何一个显影系统与承载静电潜像的主成像构件接近并将静电潜像转变成可见图像。例如，图1中示出的电子照相引擎包括六个打印模块。模块中的四个各自包括单个显影系统，该显影系统包括四个减色法基色之一的标记颗粒。

示出了显影系统具有的第五EP模块120E和第六EP模块120F，分别包括具有不同的特种墨水的功能的标记颗粒，并且可以仅使用该特定的特种墨水将静电潜像转变成可见图像。例如，如果特定EP引擎经常使用透明调色剂作为标记颗粒，那么第五显影系统10E可以包括透明调色剂。替代性地，第五模块中可以包含多种任务所经常使用的其他标记颗粒。第六EP模块120F也能够选择性地打印特种标记颗粒。由特种标记颗粒产生的图像包括透明、浮凸打印、MICR磁性字符、特种颜色和金属调色剂以及不由基色标记颗粒产生的其它图像。

另一示例是白色调色剂作为特种调色剂。第一显影系统10A可包括白色调色剂。在该示例中，白色调色剂是添加至沉积在中间转印构件(ITM)150上的调色剂中的最后的标记颗粒。当转印到接收件111时，白色调色剂处于抵靠纸张的调色剂堆的底部，并且允许通过将图像建立在白色调色剂沉积影像的顶部而在彩纸上形成减色法着色剂图像。显影系统10B、10C、10D、以及10E可以包括具有典型减色法着色剂的标记颗粒，显影系统10F可以包括诸如透明调色剂的第二特种调色剂。

适合在本发明中使用的显影系统包括干式显影系统，干式显影系统包括双成分显影剂，诸如包括标记颗粒和磁性载体颗粒的显影剂。用于双成分显影的显影系统可以具有旋转的芯部或者围绕固定的芯部旋转的外壳、或者旋转的芯部和旋转的磁性外壳。优选地，在实施本发明中所使用的标记颗粒是干式显影剂成分的调色剂。当打印图像时标记颗粒从显影系统被移除。通过补充站158将替换的标记颗粒添加至显影系统10A-10F，显影系统中的每个包括适当的标记颗粒。

在图1示出的示例中，在每个显影系统将主成像构件(PIM)上的静电潜像显影、从而将静电潜像转变成可见图像之后，每个图像被对准地转印到中间转印构件(ITM)150。ITM可以是所示的连续幅的形式或可以采取诸如滚筒或薄片之类的其他形式。优选的是使用诸如文献中描述的柔顺性中间转印构件，但是也可以使用非柔顺性的ITM。

接收件纸张(sheet)111保持在打印机中纸盘(纸源)105处，在示出的示例中，接收件纸张111进入纸张路径106以便最初以逆时针方向行进。也可以在手工输入190处从电子照相引擎的左侧手动输入纸。打印的图像从ITM转印到接收件，并且图像承载接收件然后通过定影器170，在定影器处图像永久固定至接收件。然后，图像进入一个区域，该区域处接收件或者进入反转器162或者继续逆时针行进。如果接收件进入反转器，那么接收件顺时针行进、停止、并且然后逆时针行进回到双面路径180上。这反转了图像，从而允许双面打印图像。在反转器之前有换向器152，换向器152将来自反转器的接收件纸张换向并沿着沿逆时针方向的纸张路径发送纸张。这允许接收件在单一侧面上多次通过，如果在图像中使用多层标记颗粒或如果将会使用特殊效果，诸如使用大透明调色剂打印浮凸字母，可能期望这种情况。

应该注意的是，如果期望的话，可以将定影器170禁用以便允许单个图像经过定影器而并不定影。可能是以下情况：在简单打印中期望扩展色彩平衡，并且第一次的定影步骤可能危害在第二次经过EP引擎期间的色彩混合。替代性地，如果希望的话，例如当需要产生多个单一图像时，可以使用仅仅暂时固定(tack)图像而不是完全定影图像的、文献中已知的定影系统。图像也可以被发送通过向图像施加高亮的子系统，如文献中已知的并且在共同受让、共同拥有的美国专利7,212,772；7,324,240；7,468,820和7,687,213以及美国公开2008/159786中描述的，其以参引的方式并入本文。

图2是根据本发明的实施方式的用于电子照相打印机的显影系统10的横向截面图。显影辊11与第一槽12中的供给螺旋杆13邻近。图2的截面图示出了低体积21的、包括磁性颗粒和标记颗粒25(未按比例)的显影剂14，其中标记颗粒示意性表示为填充的圆，磁性颗粒表示为未填充的圆。

在显影辊11内部示意性地示出显影辊11的磁场27的构型。围绕显影辊的磁极和区域被标记以指示每个磁极所执行的功能。与供给磁极F相关的磁场从第一槽12中拾取原料。

如果过量的显影剂被传送至计量薄片17(metering skive)，那么通过计量磁极M、计量薄片17的组合作用以及显影辊外壳的旋转而在显影辊上定量配给准确质量的显影剂。显影剂通过传送(供给)磁极Tf的作用和显影辊外壳的旋转而被传送至PIM(主成像构件)115附近。显影磁极D在显影剂同时接触PIM和显影辊的显影区域中起作用。

之后，显影剂通过传送(返回)磁极Tr的作用和显影辊的旋转而被传送离开显影区域。显影剂在条形区域S中降落至第二槽15，此处径向磁场强度变为零。显影剂由第二螺旋杆16移动至显影系统的后部。由第二槽15收集的显影剂和第一槽12中剩余的显影剂都降落至第三槽19，在第三槽19处，至少第三螺旋杆20将显影剂移动至站的前部，在站的前部处显影剂被供给至第一槽12中的供给螺旋杆13的第一端。

图3是根据本发明的实施方式的用于电子照相打印机的显影系统的纵向截面示意图，其示出了显影剂在第一槽12中沿供给螺旋杆的轴线32的流动方向18。第一槽12中显影剂减小的体积由在显影剂流动方向上的箭头18的减小的长度指示。在显影辊11上的显影剂均匀流动由相同尺寸的相似箭头指示。第二槽15中显影剂增加的体积由在显影剂流方向上的箭头的增加的长度指示。箭头还指示来自第一槽和第二槽的显影剂被收集至第三槽19中，在第三槽中显影剂混合并且供给至第一槽。

图4是以纵向截面示出的供给螺旋杆13和显影辊11的立体图。第一槽中显影剂14体积的减小量由显影剂的深度40和附图中的阴影区域指示。在显影剂体积较大的第一槽的第一端处，较弱的磁场足够将所需质量的显影剂吸引至显影辊。供给磁极位置处的径向磁场的强度由箭头41的长度指示。随着显影剂从第一槽传送至显影辊并传送至PIM附近然后进入第二槽，第一槽中的显影剂体积减小。供给磁极的径向磁场强度沿显影辊的长度增加用以补偿第一槽中显影剂体积的减小。径向磁场强度的增加量允许随着第一槽中的显影剂深度降低，显影辊拾取充分的显影剂。如果径向磁场强度不沿显影辊的长度增加，那么由于在体积减小的显影剂的高度处磁场强度过低，磁场将不能强到足以拾取充分的显影剂。

图5A和图5B是显影辊11的横向截面图，其示出了显影辊的第一端(显影站前部)处的供给磁极(F)的相对径向磁场强度(图5A)和第二端处(显影站后部)的相对径向磁场强度(图5B)，其中在第一端处第一槽中的显影剂深度高，在第二端处第一槽中的显影剂深度低。径向磁场强度沿显影辊长度的增加使得：即使第一槽中的显影剂深度从第一端到第二端减小，也能够从第一槽拾取充分的显影剂。

具有可以用以改变显影辊供给磁极的磁场强度的数种方法。如果显影辊磁体组件的磁极包括物理上分离的条形磁体，那么可能通过改变供给磁极磁体的几何形状来调节供给磁极的强度。如图6A至6C所示，显影辊磁体组件45的供给磁极磁体50的高度51和宽度52可以从第一槽中显影剂深度高的显影辊11第一端到第一槽中显影剂深度低的显影辊第二端增加。图6A是显影辊磁体组件45的等距视图，图6B是显影辊第一端附近的磁体组件的截面图以及图6C是显影辊第二端附近的磁体组件的截面图。在示例中，供给磁极条形磁体的高度和宽度都沿显影辊的长度而改变。

能够通过仅改变供给磁极磁体的高度或者宽度，或者通过以其它方式改变供给磁极磁体的几何形状而获得期望的效果。在图7A和图7B中示出了这种几何形状改变的示例。图7A是在显影辊的第一端附近的显影辊磁体组件45的截面图，其示出了具有条形磁体的一角被移除的形状的供给磁极磁体50。图7B是在显影辊的第二端附近的显影辊磁体组件45的截面图，其示出了具有环状扇形的供给磁极磁体50。为了实现磁场沿显影辊的长度而增加，供给磁极磁体将沿显影辊的长度从大致四边形的形状平滑地过度至环状扇形形状。图7C示出了沿显影辊的长度中途的磁极的形状。图6A至图6C以及图7A至图7C示出了能够沿显影辊长度改变供给磁极磁场强度的供给磁极磁体的两种可能的几何构型。当然也可能有其它几何形状的改变并且其在本发明的范围内。

另一种调节供给磁极的磁场强度的方法是通过改变安装有条形磁体的芯部的材料和/或几何形状。如果显影辊磁体组件的芯部由软磁材料构成，则供给磁极的强度可以通过使用诸如塑料的抗磁材料将供给磁极磁体与显影辊磁体组件芯部隔开而进行调整。图8A和图8B是使用塑料分隔件53将供给磁极条形磁体与磁性显影辊磁体组件芯部54隔开的显影辊磁体组件的截面图，其中间隔量从显影辊的第一端到显影辊的第二端减小。图8A示出了在显影辊的第一端处的显影辊磁体组件45的截面图，图8B示出了在显影辊的第二端处的显影辊磁体组件45的截面图。塑料分隔件的厚度从显影辊的第一端到显影辊的第二端减小。

还可使用诸如mu-metal之类的高导磁率材料以调节供给磁极的磁场强度。图9A示出了显影辊的第一端处的显影辊磁体组件45的截面图，其中与供给磁极相邻地添加了mu-metal板55。mu-metal板将分流供给磁极的磁场线使得它们不会从供给磁极径向向远处延伸，因此减小了在显影辊的第一端处由供给磁极在第一槽中产生的磁场强度。mu-metal板的几何形状沿显影辊的长度而改变，使得供给磁极的磁场强度在第一槽中从显影辊的第一端到显影辊的第二端增加。图9B中示出了mu-metal板的几何形状可以如何改变的一种示例，该图为显影辊磁体组件45的、大约在沿显影辊的长度中途处的截面图。该位置处的mu-metal板55大约是显影辊的第一端处的mu-metal板的尺寸的一半。即，通过改变设置在供给磁体附近的高导磁率部件的几何形状、使得高导磁率部件对供给磁体的磁场的分流沿第一槽中的显影剂流动方向减小，而使供给磁体的拾取场强度沿第一槽中的显影剂流动方向增加。

如果显影辊磁体组件不包括分离的条形磁体，而是相反地由磁性材料的圆柱体制成，该圆柱体以产生磁极图案的形式被磁化，那么可以控制磁化固定器以使供给磁极的磁场强度从显影辊的第一端到第二端增加。

对于分离的条形磁体或者连续的圆柱体构型来说，都可能需要对相邻磁极做出改变，使得在调节供给磁极的径向磁场强度时这些磁体保持其功能。在图2示出的显影辊示例中，可能需要改变计量磁极或传送返回磁极的几何形状或磁化程度，使得这些磁极保持其功能，并且显影辊组件能够将均匀的显影剂层供应至主成像构件附近。

在图2示出的示例中，选择5磁极的设计用以支撑围绕显影辊的五个分离且不同的功能。取决于功能需要，磁极的数量可以大于或小于示出的设计。4磁极的设计典型地尺寸更小并且需要将所示功能中的两个功能合并为一个功能，例如计量区域M和传送供给区域Tf可以在单个磁极中实现。4磁极间的磁场必须通过改变磁极的几何形状和磁化程度而重新平衡，以产生能够将均匀的显影剂层供应至主成像构件附近的、期望的径向磁分量。例如，图2中示出的显影辊，磁场区域D的磁场最大化，传送供给区域Tf和计量区域M具有中间磁场，在传送返回区域Tr中的磁场弱并且条形区域S中没有磁场。根据本发明，供给区域F中的磁场沿显影辊的横向尺寸从最大值改变至大约35％。

零件列表

10 显影系统

10A-10F 显影系统

11 显影辊

12 第一槽

13 供给螺旋杆

14 显影剂

15 第二槽

16 第二螺旋杆

17 计量薄片

18 显影剂流动方向

19 第三槽

20 第三螺旋杆

21 低容积

25 磁性颗粒和标记颗粒

27 磁场

32 供给螺旋杆的轴线

40 显影剂深度

41 径向磁场强度表示

45 显影辊磁体组件

50 供给磁极磁体

51 供给磁极磁体的高度

52 供给磁极磁体的宽度

53 塑料分隔件

54 显影辊磁体组件芯部

55 mu-metal板

100 电子照相(EP)引擎或打印机

105 纸源

111 接收件

106 纸张路径

115 主成像构件(PIM)

120A-120F 电子照相(EP)模块

150 中间转印构件(ITM)

152 换向器

158 补充站

162 反转器

170 定影器

180 纸张路径

190 手工输入

Claims (14)

1.一种用于电子照相打印机的具有多个螺旋杆的显影系统，包括：

显影辊；

第一槽，所述第一槽包括供给螺旋杆和显影剂；

第二槽，所述第二槽包括第二螺旋杆；

其中，来自所述第一槽的显影剂供给至所述显影辊；

其中，来自所述显影辊的显影剂释放至所述第二槽；

供给磁体，所述供给磁体在所述显影辊中；以及

其中，所述显影辊中的所述供给磁体的拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

2.根据权利要求1所述的显影系统，其中，通过改变所述供给磁体的形状而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

3.根据权利要求1所述的显影系统，其中，通过在径向方向上增加所述供给磁体的高度而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

4.根据权利要求1所述的显影系统，其中，通过在切向方向上增加所述供给磁体的宽度而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

5.根据权利要求1所述的显影系统，其中，通过沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加所述供给磁体的强度而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

6.根据权利要求1所述的显影系统，其中，通过沿所述第一槽中的显影剂流动方向增强所述供给磁体与所述显影辊磁体组件芯部之间的磁耦合而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

7.根据权利要求1所述的显影系统，其中，通过改变设置在所述供给磁体附近的高导磁率部件的几何形状、使得所述高导磁率部件对所述供给磁体的磁场的分流沿所述第一槽中的显影剂流动方向减小，而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

8.一种用于电子照相打印机的具有多个螺旋杆的显影系统，包括：

显影辊；

第一槽，所述第一槽包括供给螺旋杆和显影剂；

第二槽，所述第二槽包括第二螺旋杆；

第三槽，所述第三槽包括第三螺旋杆；

其中，来自所述第一槽的显影剂供给至所述显影辊，跨过所述显影辊的至少一部分进行传送；

其中，来自所述显影辊的显影剂释放至所述第二槽或所述第三槽；

供给磁体，所述供给磁体在所述显影辊中；以及

其中，所述显影辊中的所述供给磁体的拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

9.根据权利要求8所述的显影系统，其中，通过改变所述供给磁体的形状而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

10.根据权利要求8所述的显影系统，其中，通过在径向方向上增加所述供给磁体的高度而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

11.根据权利要求8所述的显影系统，其中，通过在切向方向上增加所述供给磁体的宽度而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

12.根据权利要求8所述的显影系统，其中，通过沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加所述供给磁体的强度而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

13.根据权利要求8所述的显影系统，其中，通过沿所述第一槽中的显影剂流动方向增强所述供给磁体与所述显影辊磁体组件芯部之间的磁耦合而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。

14.根据权利要求8所述的显影系统，其中，通过改变设置在所述供给磁体附近的高导磁率部件的几何形状、使得所述高导磁率部件对所述供给磁体的磁场的分流沿所述第一槽中的显影剂流动方向减小，而使所述供给磁体的所述拾取场强度沿所述第一槽中的显影剂流动方向增加。