CN104185819B - 打印系统，打印方法、制造打印系统的方法以及充电辊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及与利用金属表面充电元件进行打印相关的技术。打印系统包括金属表面充电元件和电源。充电元件被设置成在成像表面上沉积电荷。电源可以提供具有交流电(AC)分量和直流电(DC)分量的电力到充电元件。

Description

打印系统，打印方法、制造打印系统的方法以及充电辊

技术领域

本公开涉及利用金属表面充电元件的打印。

背景技术

高速数字打印系统，其示例是Hewlett-Packard公司的Indigo（靛蓝）打印系统，已经发展到下述阶段：输出与高质量打印几乎难以区分，该高质量打印原先仅仅与平版胶印相关联。这种新数字打印技术使用能够被静电荷吸引或排斥的油墨。通过成像表面下方的电接地与充电元件（诸如充电辊）之间的电压差将均匀的电荷沉积在成像表面上。充电辊包括涂覆有电阻性成分（诸如具有附加导电剂的聚氨酯橡胶）的金属轴。该橡胶涂层确保了成像表面上的均匀电荷分布。然后，由扫描激光器在成像表面上的电荷中形成图案。根据电荷图案将各种颜色的油墨施加到成像表面。然后，将油墨的这些图案转印到纸上。对油墨进行特殊配制，以便不掩饰纸的下层表面粗糙度或光泽度。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了一种具有充电元件的打印系统，所述充电元件包括导电金属表面，以在成像表面上沉积电荷，在所述打印系统的打印操作期间，所述充电元件与所述成像表面成电荷沉积关系；其中所述充电元件包括空心金属圆筒和实心金属辊之一。

在本发明的另一个方面，提供了一种用金属表面充电元件进行打印的方法，包括：通过对与成像表面成旋转和电荷转移关系的金属表面充电元件施加电力，给成像表面充电；在充电的成像表面上形成电荷图像；施加油墨到成像表面，以根据电荷图像使油墨成像；转印成像的油墨到转印辊；和

从转印辊将成像的油墨转印到纸上；其中所述金属表面充电元件包括空心金属圆筒和实心金属辊之一。

在本发明的再一个面，提供了一种制造打印系统的方法，该方法包括：提供成像表面；和设置充电元件，该充电元件包括与成像表面邻近且与成像表面成电荷沉积关系的金属表面；其中所述充电元件包括空心金属圆筒和实心金属辊之一。

在本发明的再又一个方面，提供了一种用于液体电子照相打印机的充电辊，该充电辊包括实心金属辊和空心金属辊之一，该充电辊还包括导电金属表面，以转移电荷到打印机的成像表面。

附图说明

附图不是按比例绘制的。它们通过示例图示了本公开。

图1是打印系统的示例的部分示意图，该打印系统具有金属表面充电元件和用于提供带有AC和DC分量的电力的电源。

图2是具有与成像表面相接触的金属充电辊的打印系统的示例的侧视图。

图3是具有与成像表面相隔一定间隙的金属充电辊的打印系统的示例的侧视图。

图4是具有带有偏置弹簧的金属充电辊的打印系统的示例的示意表示。

图5是具有带有偏置重量的金属充电辊的打印系统的示例的示意表示。

图6是具有空心金属充电辊的打印系统的示例的示意表示。

图7是具有金属表面充电元件和用于提供带有AC和DC分量的电力的电源的打印系统的示例的示意表示。

图8是根据示例的用金属表面充电元件进行打印的方法的流程图。

图9是根据示例的制造具有金属表面充电元件的打印系统的方法的流程图。

具体实施方式

在附图和本说明书中使用说明性示例和细节，但其它配置可以存在且可以暗示其自身。诸如电压、温度、尺寸和分量值之类的参数取决于精确的打印系统实施方式，并对一些典型Indigo打印系统来说近似。使用定向术语，诸如上、下、顶和底，只是为了便于指示部件相对于彼此的空间关系，且另有指示除外，相对于外部轴线的定向不是关键性的。“接地”是指公共回路，不必然指任何接大地。为了清楚起见，一些已知方法和结构没有被详细描述。由权利要求限定的方法可以包括除所列出的那些步骤外的步骤，并且除权利要求本身中指示的之外，可以按除给定顺序外的其它顺序执行这些步骤。相应地，仅有的限制由权利要求书而不是附图或本说明书来施加。

在高速数字打印系统中使用的充电元件具有有限的寿命，这是因为其橡胶涂层随使用而恶化。尽管这种寿命可以在数十万张打印纸中加以测量，但这些印刷品具有高生产量，使得充电元件可能每若干天就需要被替换。充电元件的频繁替换可能增加操作打印系统的总成本。需要一种用于在不损害打印质量的情况下减少或消除高速数字打印中充电元件的替换的需要的方式。这可以对由高生产量和打印质量表征的打印机（诸如，液体电子照相打印机）特别有利，Hewlett-Packard公司的Indigo打印系统是这种打印机的示例。电子照相打印机涵盖了下述打印系统：在该打印系统中，放电源（例如，激光束扫描器）扫描充电的成像表面（例如，光电导体），以在成像表面形成静电潜像；所选颜色的液体显影剂被施加到静电潜像，以显影静电潜像；并且，显影的图像经由转印单元（例如，中间转印鼓和压印鼓）而打印在打印介质上。下面的示例中的至少一些是关于液体电子照相打印机来说明的。然而，示例不限于液体电子照相打印机。

在图1中示出了具有金属表面充电元件的打印系统的部分示意图。该系统包括总体为100的充电元件和电源102。充电元件100具有导电金属表面104，其被设置成与成像表面106进行滚动物理接触且在成像表面106上沉积电荷。在充电元件和成像表面之间没有附着到充电元件的成分或其它导电剂出现。利用金属表面充电元件的益处是：它能够持续打印系统的寿命而极少或没有劣化，或有至少比传统充电元件低的劣化，该传统充电元件被设计成同与成像表面成电荷转移关系的成分表面一起操作，以在成像表面上沉积电荷。这就是为什么金属表面充电元件在本说明书中有时称作“永久的”。然而，金属表面充电元件可以可释放地安装在打印系统中，以在需要时便于替换。在一些示例中，充电元件包括实心金属辊。在一些其它示例中，该充电元件包括具有空心核的金属辊，如目前更详细地描述的那样。

充电元件100承载与接触臂110电连通的滑动接触部108，接触臂110进而连接到电源102的第一电力输出端子112。第二电力输出端子114连接到地116，且从此处连接到成像表面106。在其它示例中，取而代之使用其他连接技术将来自电源的电力耦合到充电元件100。

在一些示例中，具有金属表面充电元件的打印系统可以包括电源，以给充电元件提供具有交流电（AC）和直流电（DC）分量两者的电力。例如，在图1中，电源102提供的电力包括AC分量118和DC分量120。DC分量的量值由期望的成像表面电势确定。在这个示例中，DC分量提供大约-1000伏的偏压（即，充电元件100相对于成像表面负偏压）。在一些示例中，DC偏压可以在大约-900伏和-1050伏之间；在其它示例中，DC偏压可以在大约-500伏和-1200伏之间；并且在另外其它示例中，DC偏压可以在不同的电压范围内。在一些示例中，DC偏压相对于地是正的，而不是负的。DC偏压的极性和量值的选择将取决于打印机的设计和构造，包括如下因素：充电元件的大小、成像表面的大小和成分、标记油墨的充电倾向、和打印机的各个部件的物理设置。给定示例中的DC偏压的值还取决于成像表面上的期望电势，并且在一些示例中，这通常与成像表面电介质厚度和油墨配制有关。

在一些示例中，AC分量的振幅至少是Paschen空气放电阈值电势。在图1的该示例中，AC分量具有大约700伏峰到峰的振幅和大约8 kHz的频率。在其它示例中，AC分量可以具有大约600伏和800伏之间的振幅和大约5和10 kHz之间的频率，并且在另外其它示例中，AC分量可以在大约500伏和1000伏之间以及在大约2和20 kHz之间。如同DC偏压一样，AC分量的振幅和频率可以在需要时针对上述各种因素而调整，尤其包括充电元件和成像表面的物理配置。频率应当关于成像表面的线性速度足够高，以避免可见频带；在一些示例中，成像表面速度的每米/秒至少4 kHz的频率给出了良好结果。

电源104被提供有DC电压控制器122、AC电压控制器124和AC频率控制器126。这些控制器可以用于按期望设定电力输出的DC和AC分量。

图2示出了总体为200的金属表面充电元件包括旋转耦合到成像表面204的金属充电辊202的示例。充电辊202与成像表面204滚动物理接触。辊凭借轴208绕轴线206旋转并通过成像表面的旋转而驱动。驱动轮210可以被放置在轴208的一端上，并且驱动轮212可以被放置在轴208的另一端上，例如，在Indigo实现中，其中成像表面包括片材形式的光电导体。这种光电导体可以具有由光电导片材重叠的接缝形成的凹陷区域。成像表面204凭借轴206绕轴线214旋转。盘218和220附着到成像表面的相对侧。驱动轮210仅在接缝区中触碰盘218，在该接缝区处，其防止辊直接与接缝接触，以避免将在接缝中聚集的碎屑转移到辊或成像表面上。类似地，驱动轮212仅在接缝区中触碰盘220。旋转成像表面和辊的转矩可以由对轴216进行驱动的电机（未示出）提供，例如，通过附着至轴216的驱动齿轮（未示出）。在这个示例中，辊比成像表面稍短，并在成像表面上限定图像区域222。

图3示出了总体为300的金属表面充电元件包括旋转耦合至成像表面304的金属充电辊302的示例。辊302与成像表面304分离一定间隙306。辊凭借轴310绕轴线308旋转并通过如下经由中间表面的耦合对成像表面304的旋转而驱动。驱动轮312可以被放置在轴310的一端上，并且驱动轮314可以被放置在轴310的另一端上，例如，在Indigo实现中，其中成像表面包括片材形式的光电导体。这种光电导体可以具有由光电导片材重叠的接缝形成的凹陷区域。成像表面304凭借轴318绕轴线316旋转。盘320和322附着到成像表面的相对侧。驱动轮312触碰盘320，并且驱动轮314触碰盘322。盘320和322的旋转使驱动轮312和314转动，且从而使辊302转动。旋转成像表面和辊的转矩可以由对轴318进行驱动的电机（未示出）提供，例如通过附着到轴318的驱动齿轮（未示出）。在这个示例中，充电辊302比成像表面稍短，并在成像表面上限定图像区域324。

如图4中所示，在一些示例中，成像表面400包括鼓402和设置在鼓上方的可变形光电导片材404。纤维层406可以设置在鼓402和片材404之间。在其它示例中，成像表面包括带有诸如玻璃或聚酯薄膜（Mylar）之类的表面的电介质鼓，其具有与典型有机光电导体的电介质厚度类似的电介质厚度（厚度/介电常数）。一些这种电介质鼓在其持续打印机的寿命的意义上可以是永久的。

同样如图4中所示，一些示例包括弹簧408，以在金属表面充电元件412和成像表面400之间施加力410。在这个示例中，充电元件设置在成像表面上面，使得重力促使充电元件与成像表面接触。重力可能太大，尤其对于包括实心金属辊的充电元件来说，并且，重力可能导致对充电辊或成像表面的损坏。由弹簧施加的力410通常与充电元件上的重力相反，从而减小充电元件压抵成像表面的净力。弹簧在承载充电元件的支撑臂414与固定板416之间压缩。在其它示例中，弹簧可以被设置成促使充电元件抵靠成像表面。

参见图5，在一些示例中，重物500在金属表面充电元件502和成像表面504之间施加偏置力。在这个示例中，在重力的影响下，重物通过连接杆512对杠杆臂510的第一末端508施加向下的力506，促使杠杆臂绕其支点514枢转并对承载充电元件502的第二末端516施加向上的力。这减小了促使充电元件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来促使充电元件502与成像表面504接触，则可以交换重物和支点沿杠杆臂510的位置。

在上述一些示例中，充电元件包括具有金属表面的实心金属辊。在另一示例中，如图6中所示，与成像表面602接触的充电元件600包括空心金属圆筒604，其包围着诸如空气空间606之类的空气空间。使充电元件空心是用于在促使充电元件抵靠成像表面时减小重力的影响的另一种方式。

图7给出了具有金属表面充电元件的打印系统的示例。该系统适于与成像表面一起使用，在这个示例中，成像表面是总体为700的光电导体。金属充电辊702旋转耦合至光电导体700。充电辊702与光电导体700成电荷沉积关系。在这个示例中，充电辊702与光电导体700直接物理接触；在其它示例中，在它们之间可以存在间隙。激光器704瞄准光电导体700，且旋转地来自金属充电辊702下游（这里，“来自……下游”意指在……之后或随……后），如箭头706所示，箭头706示出了光电导体的旋转方向。在其它示例中，成像表面可以响应于除可见光外的某种形式的能量，并且在这种示例中，激光器被替换为合适的图像形成能量源。在操作中，激光器704跨光电导体700扫描光束708，在由充电辊702在光电导体上沉积的电荷中形成图案。一个或多个油墨显影辊710被设置成与光电导体700成油墨分配关系，来自激光器704下游。在这个示例中，存在不同颜色油墨的7个油墨显影辊，但在其它示例中，可以存在多于或少于7个。中间转印鼓712旋转耦合至并直接接触光电导体700，来自油墨显影辊710下游。压印鼓714旋转耦合至中间转印鼓712。在压印鼓714和中间转印鼓712之间限定纸流通路径716。电源718提供具有AC分量720和DC分量722的电力。电源通过与充电辊电连通的第一端子724和与地电连通的第二端子726连接到充电辊702。

光电导体可以包括鼓728和由该鼓承载的光电导片材730。如上所讨论，织物或其它材料可以设置在鼓和光电导片材之间，或者可以使用永久电介质鼓。

还可以包括其它部件。例如，可以存在具有下述一项或多项的油墨去除部件732：辊734、刮削或擦刷元件736、或用于在将成像油墨转印到转印辊之后去除光电导体上剩余的任何过量油墨的其它装置。

图8图示了用永久充电元件进行打印的方法的示例。通过将电力施加到与光电导体成电荷沉积关系的金属表面充电元件来对成像表面进行充电，电力包括交流电（AC）分量和直流电（DC）分量（800）。在充电的成像表面上形成电荷图像（802）。将油墨施加到成像表面，以根据电荷图像使油墨成像（804）。将成像的油墨转印到中间转印鼓（806），并从中间转印鼓转印到纸上（808）。

图9给出了制造打印系统的方法的示例。该方法包括提供成像表面（900）和设置包括与成像表面邻近且与成像表面成电荷沉积关系的金属表面的充电元件（902）。该方法还具体包括将充电元件电耦合到电源以提供具有交流电（AC）分量和直流电（DC）分量的电力（904）。在一些示例中，成像表面包括鼓上的光电导盖，并且在其它示例中，成像表面包括如上所讨论的电介质鼓。

在正常使用中，具有金属表面的充电元件不需要被替换，从而消除了频繁充电辊替换的时间和费用并显著降低了高容量数字打印的每页成本。不同于成分涂覆的辊，化学物质不从金属充电辊滤出。金属充电辊不受环境因素（诸如湿度和温度）的不利影响。金属辊比成分涂覆的辊在制造上更简单且更便宜。消除成分涂覆的辊还可以消除对在一些类型的打印机中用于延长充电辊寿命的平衡辊的任何需要。

Claims (17)

1.一种具有充电元件的打印系统，所述充电元件包括导电金属表面，以在成像表面上沉积电荷，在所述打印系统的打印操作期间，所述充电元件与所述成像表面成电荷沉积关系；

其中所述充电元件包括空心金属圆筒和实心金属辊之一。

2.如权利要求1所述的打印系统，还包括耦合到所述充电元件以对所述充电元件施加偏置力的弹簧和重物中的至少一个。

3.如权利要求1所述的打印系统，还包括：电源，用于提供具有交流电AC分量和直流电DC分量的电力到所述充电元件。

4.如权利要求3所述的打印系统，其中AC分量具有600伏与800伏之间的振幅和5 kHz与10 kHz之间的频率。

5.如权利要求3所述的打印系统，其中DC分量在-900伏与-1050伏之间。

6.如权利要求3所述的打印系统，其中DC分量具有-500伏与-1200伏之间的量值，并且AC分量具有500伏与1000伏之间的振幅和2 kHz与20 kHz之间的频率。

7.如权利要求1所述的打印系统，还包括与所述充电元件物理接触的成像表面。

8.如权利要求1所述的打印系统，还包括被设置成与所述充电元件成电荷接收关系、旋转耦合至所述充电元件且与所述充电元件分隔一定间隙的成像表面。

9.如权利要求1所述的打印系统，还包括：

与所述充电元件成电荷接收关系且旋转耦合至所述充电元件的成像表面；

激光器，旋转地来自所述充电元件下游且瞄准成像表面；

多个油墨显影辊，旋转地来自激光器下游，与成像表面成油墨转印关系；

中间转印鼓，旋转地来自所述充电元件下游；和

压印鼓，旋转耦合至中间转印鼓且与中间转印鼓限定纸流通路径。

10.如权利要求1所述的打印系统，其中所述打印系统包括液体电子照相打印机。

11.一种用金属表面充电元件进行打印的方法，包括：

通过对与成像表面成旋转和电荷转移关系的金属表面充电元件施加电力，给成像表面充电；

在充电的成像表面上形成电荷图像；

施加油墨到成像表面，以根据电荷图像使油墨成像；

转印成像的油墨到转印辊；和

从转印辊将成像的油墨转印到纸上；

其中所述金属表面充电元件包括空心金属圆筒和实心金属辊之一。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述电力包括具有500伏与1000伏之间的振幅和2kHz与20 kHz之间的频率的AC分量。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述电力包括具有-500伏与-1200伏之间的电势的DC分量。

14.一种制造打印系统的方法，该方法包括：

提供成像表面；和

设置充电元件，该充电元件包括与成像表面邻近且与成像表面成电荷沉积关系的金属表面；

其中所述充电元件包括空心金属圆筒和实心金属辊之一。

15.如权利要求14所述的方法，还包括将充电元件电耦合到用于提供具有交流电AC分量和直流电DC分量的电力的电源。

16.如权利要求14所述的方法，其中成像表面是从包括承载光电导盖的鼓和电介质鼓的组中选择的。

17.一种用于液体电子照相打印机的充电辊，该充电辊包括实心金属辊和空心金属辊之一，该充电辊还包括导电金属表面，以转移电荷到打印机的成像表面。