CN1119292A - 用于色调剂添加/混合的分配器的磁刷显影设备 - Google Patents

Abstract

一种用于静电摄影显影设备的显影剂分配装置，其有一显影剂分配管、一位于分配管的第一端部处的色调剂供给机构、邻近色调剂供给机构的显影剂供给机构、将色调剂和显影剂从第一端部输送到另一端部的螺旋推进加料器，分配管有一组排列成相互间有空间关系的几何图形的分配小孔阵列，以便当显影剂和色调剂从第一端部向另一端部输送时，能够对其向分配管流动的改变的给送速率以大致均匀的分配量通过小孔向显影设备分配增添了色调剂的显影剂。

Description

用于色调剂添加/混合的分配器的磁刷显影设备

本发明涉及静电摄影印刷设备，特别是涉及一种供双组分显影设备使用的色调剂自动分配设备。

在静电摄影印刷过程中，一个光电导表面被充电到大体均匀的电位。该光电导表面受到成像方式的曝光，以将对应于正在被复制的原始文件的信息区的一个静电潜影像记录下来。这一步将对应于包括原始文件内信息区的静电潜影像记录在光电导表面上。其后，输送一种显影剂物料与静电潜影像相接触。色调剂微粒则从显影剂物料的载体颗粒上被吸引到该潜影像上。最后生成的色调剂粉末图像从光电导表面上被转印到一张诸如纸一类的承载材料上并永久性地固定在其上面。

这种过程是众所周知的，并被用于从原件进行光学透镜复制和来自在电子装置上产生或存储的原件的印刷应用中。

图1表示静电摄影印刷设备的一般结构，其中，一个双组分磁刷显影设备包括一沿箭头方向围绕固定磁铁11转动的可转动显影剂辊10，该磁铁产生一个磁场，以将双组分显影剂吸附到该显影剂辊的表面上，该显影剂辊的表面由修整板12修整，以便在显影剂辊10上形成均匀的显影剂厚度，这层显影剂被提供给感光体13的表面，感光体13的表面上有一个静电潜影，能将色调剂物料从显影剂辊表面吸附到感光体的表面上而成为影像图形，后者随后通过转印电晕器14被静电转印到如普通纸之类的衬底15上，衬底而后由解吸电晕器18从感光体的表面上解吸下来并输送到熔化器(未示出)以便将影像图形定影在衬底上。残留在感光体的表面上的色调剂由清洁器刮片19除去，并由螺旋推进加料器20输送到清洁槽(未图示出)。包括细钢砂之类的载体颗粒和小得多的热塑性树脂色调剂微粒的显影剂被收藏在显影剂槽21内，用叶轮22混合显影剂，且将其添加在显影剂辊上，以便对磁刷显影剂辊10连续地提供显影剂。对于这一过程的其它细节，请注意美国专利No.2874063，而关于该过程的更多信息，通常请注意由R.M.斯加福特(Schaffert)写的专著《电摄影术》的增订版，其于1975年由美国乔·威利(John Wiley)父子公司的子公司哈斯特(Hasted)出版社(纽约)出版，上述两者的有关内容均作为参考资料而包括于本文中。在这个过程中，某些单个的色调剂微粒受到充电并被吸附到感光体上的潜影上，从而减少了色调剂微粒显影剂槽中显影剂的总供应量。因此，必须补充显影剂中的色调剂，以维持足够高的色调剂浓度，从而保证在最终印刷件中获得令人满意的图像密度。进行新色调剂补充的一种现有的方法示于图1和图4，其中，新供应的色调剂从色调剂漏斗23供给到色调剂分配管24的一端。如前已述及的，显影剂辊上的显影剂厚度由修整板12来控制，修整板将过量的显影剂引回到显影剂槽中。如图1和图4中所示，当由修整板修整下来的大部分显影剂流向挡板25而落回到叶轮槽21中时，挡板25具有诸如桥28的性能，桥28可使少量的显影剂通过从色调剂漏斗被引入新供应色调剂的分配管的端部处的开口27而送入分配管24。分配管内有一个螺旋推进加料器29，它使得新的色调剂与该管中的从桥28送回的显影剂混合。这有利于色调剂的传送，因为显影剂的流动比色调剂要容易得多。实际上，显影剂中载体的大小约为色调剂微粒尺寸的10倍，其质量和密度要大得多，载体具有附加的不同的物料特性，这种物料特性使得给送的显影剂的体积由于一部分过量显影剂的回流而比单独的色调剂要大得多。在这种特定的机器结构中，对补充色调剂的需求非常小，使得色调剂沿分配管长度的单独流速将非常低，并且由于螺旋推进加料器和分配管之间的容隙和余隙的存在而极难传送少量的色调剂。因此，显影剂进入分配管的回流使得新供应的色调剂的显影剂沿分配管更有效地向下输送，因为载体对色调剂的质量比为50～100比1。增添了色调剂的显影剂从分配管供应到具有摇摆板混合器32的混合室31中，并且从分配管的一端螺旋推进到分配管的另一端。增添了色调剂的显影剂通过在分配管的底部的开口槽33(见图2)供应到混合室，该开口槽沿其从色调剂和显影剂输入分配管的一端至其另一端的长度愈来愈宽。摇摆板交叉混合器32是众所周知的，且它包括一个带偏离轴的椭圆板的转动装置，以用于当色调剂通过混合室31中的混合器分配时混合色调剂和显影剂。隔板35用于限制已混合的显影剂可能流向显影室36的面积。

虽然能够在一定条件下进行令人满意地工作，但人们发现，显影剂从显影剂辊修整板朝分配管的回流速率随着磁辊强度和显影剂从显影剂辊表面的收集而变化，后者由于制造公差的不同而对各个机器也是不相同的。这种进入分配管的回流速率的变化造成从该分配管出来和进入混合室的分配均匀性随着开槽管结构而变化，这一点可参照图3观察到，图3表示有在四种不同的回流速率情况下显影剂和色调剂在分配管宽度上的分配情况。对于高的流动速率开始有一个非常高的分配密度而在低的流动速率则基本上没有。这种不均匀分配造成混合室和显影剂槽中显影剂均匀性状况恶劣，导致显影不均匀和印刷质量差。

根据本发明的一个主要方面，本发明提供一种显影剂分配装置和具有该显影剂分配装置的双组分显影设备，它们具有一种带排列成几何图形的显影剂分配小孔阵列的新型显影剂分配管，这种排列成几何图形的分配小孔相互具有空间的关系，以便当增添了新色调剂的显影剂从分配管的第一端部向分配管的第二端部输送时对于显影剂和色调剂向分配管流动的变化的给送速率以基本上均匀的分配量分布轮廓通过上述小孔向显影设备分配增添了新鲜色调剂的显影剂物料。

在本发明的第二方面中，该分配管的截面基本上为圆形，并具有一个将显影剂和色调剂从分配管的第一端部输送到该分配管的另一端部的螺旋推进加料器。

在本发明的第三方面中，该显影剂分配管中的小孔是圆形的并具有同样的横截面积。

在本发明的第四方面中，一个色调剂漏斗供给新鲜的色调剂，而显影剂的供应是从显影剂漏斗回送的一部分显影剂。显影剂分配孔位于分配管的底部并平行于分配管的轴线，以使得显影剂和色调剂因重力通过小孔而流至显影设备中。

在本发明的第五方面中，小孔的几何图形包括第一组排列成线的小孔，其中相邻的小孔之间的空间分布频度在分配管的第一端部处要小于在分配管的另一端部处。

在本发明的第六方面中，第一组排列成线的小孔安排成许多段，每段至少有两个孔，每段小孔的空间分布频度基本上相等，而从所述第一端部至所述另一端部的接续各段，小孔的空间分布频度相对于紧接在前的相邻段要更大。

在本发明的第七方面中，该几何图形至少包括一列第二组排列成线的小孔，它们位于第一组排列成线的小孔的上方，并隔开一个间距。

在本发明的第八方面中，第二组排列成线的小孔基本上从分配管的第一端部延伸到该分配管的中点附近，并至少包括位于第一组排列成线的小孔的端部的一个小孔。

在本发明的第九方面中，该分配装置在分配管的另一端部处包括一个显影剂溢出门孔，并在分配管的第一端部处包括一个开口，以便从显影设备接受显影剂。

为了更好地理解本发明及其其它目的和更多的特点，现参照下列附图和具体实施例作更详细的说明。其中，

图1是表示一种可以使用本发明的显影剂分配装置的典型的静电摄影印刷设备的横截面示意图；

图2是表示按照先有技术实际的开槽管结构的仰视图；

图3是图2的开槽构型用的混合室用于流向分配管的各种回流速率的分配量分布轮廓图；

图4是显影剂辊、显影剂修整板、挡板、显影剂用的分配管的桥以及分配装置的第一端部处的色调剂漏斗的立体示意图；

图5是根据本发明具有按几何图形排列的小孔的分配管的立体视图；

图6表示具有同一高度的小孔构型而小孔均匀分布的分配管的分配量分布轮廓图；

图7表示具有如图5所示的两个不同高度的小孔构型而小孔的间距又逐渐增大的分配量分布图。图6和图7中的分配量分布轮廓适用于25克/秒的回流速率；

图8表示流向混合室的增添了色调剂的显影剂用于向分配管流动的各种回流速率的分配量分布轮廓图；以及

图9A和9B表示用来补偿因改变的流动速率和料堆高度的两排小孔的结构。

现在将参照一个优选的实施例来说明本发明。

为了结构的描述和说明的方便，除了显影剂分配管以外，将参照在图1和图4中所示出的和先前描述的设备来说明本发明。

根据本发明，显影剂分配装置具有一个带有一排列成几何图形的显影剂分配小孔41的阵列40的分配管(参见图5和图7)，以便按照下述考虑对显影剂和色调剂的变化的输送速率沿该分配管的长度以基本上均匀的分配量分布轮廓来通过分配管将增添了色调剂的显影剂分配给显影设备。色调剂和显影剂两种物料都被引入到分配管24的第一端部。增添了色调剂的显影物料然后通过螺旋推进加料器29沿该分配管送下。显影剂物料在一定尺寸的分配管内形成堆料并在每个螺旋推进加料器节距的驱动侧处具有质量，这一结果都取决于物料进入分配管的流动速率、分配管和螺旋推进加料器的几何形状、螺旋推进加料器的速度和显影剂物料的流动特性。这些料堆受到驱动并通过分配管向该分配管的另一端部传送。分配管具有排列成行而大小尺寸相等的小孔，当一堆显影剂物料通过一个小孔时，料堆初始质量的一定百分率被从隙孔或小孔中分配出来，从而使得在遇到下一个孔时料堆的体积和质量减小了。随着料堆体积的减小，料堆在连续的小孔上停留的时间也相应减少，从而与上游小孔相比，从下游小孔分配出来的质量也就减小。由于每个小孔的分配速率减小量是连续递增的，因此整个空间分布频度连续地增加，从而获得一个堆聚均匀的分配量分布轮廓。对应于该装置系统的几何形状、螺旋推进加料器的速度和物料进入分配管的最小流动速率，来选择相应的小孔尺寸、小孔数目和变化的空间分布频度。如果小孔的尺寸太大和初始空间分布频度太密，那么大部分物料就向该分配管的上游端部分配，从而产生上游倾斜的分配量分布轮廓。

色调剂和显影剂物料进入分配管的质量流动速率可能由于该分配管外部的因素而变化，这意味着分配管需要容许有一定的流动速率范围而仍然能沿分配管的长度输送一个大体均匀的分配量分布轮廓。当输入流动速率增大时，螺旋推进加料器的每个节距的料堆尺寸和料堆停留时间也连续增大，这样料堆通过的小孔的分配运行周期最终与相邻的螺旋推进加料器节距的料堆的分配运行周期相重叠，此时达到一个极限值或最大为100％运行周期的小孔分配速率。小孔分配速率的这种饱和首先发生在最远的上游小孔处。当流动速率继续增大时，从上游到下游越来越多的小孔达到饱和。在流动速率的这种增大期间，一个逐渐增大的物料质量向着分配管的下游端部作螺旋式推进，在分配管的端部处存在的任何残留的增添了色调剂的显影剂从一个大的溢出门孔43(见图7)分配出来。一旦所有小孔的分配速率达到饱和，溢出门孔的流动速率就继续增大，而在分配管的下游端部处产生一个分配量分布轮廓的尖峰值。

为了适应此种高流动速率状况，可以在第一组排成行的小孔上方的某一位置处设置至少一列第二组排列成行而孔径相同的小孔。这些小孔的作用是使否则可能会排出溢出门孔的物料均匀地分布。因考虑其与第一组小孔相互作用的过程中给第一组小孔带来的影响来选择第二组小孔数目和空间分布频度。第二组的这些小孔只在高流动速率条件下才起作用，此时料堆的尺寸高度大或高到足以到达分配管壁上的那些点处。参照图5、9A和9B可以看到，在分配管的底部的第一排小孔稍许向一侧偏置因而在该分配管的侧部稍许偏上，从而既有利于将增添了色调剂的显影剂引入到交叉混合器中，也保证了显影剂也新添加色调剂的一定程度的混合。第二排小孔甚至在分配管的侧部更偏上处，而在沿该分配管的长度的料堆高度较低的某些区域，第二排小孔并不分配增添了色调剂的显影剂。

出于上述考虑，排列在分配管24中的显影剂分配孔阵列40形成彼此具有一定间隔关系的几何图形，以便用于显影剂和色调剂向分配管流动的各种回送速率以基本上均匀的分配量分布轮廓通过导向显影设备的小孔来分配增添了色调剂的显影剂。阵列40的各分配孔41均为圆形并且具有相同的横截面积，这些孔排列成行并与分配管的轴线相平行，分配管也是圆形的并装设有可转动的螺旋推进加料器。分配孔排列在分配管的底部，而使得显影剂和色调剂因重力而通过该孔落入显影设备中。小孔的几何图形包括第一组排列成行的小孔45，其相邻小孔之间的空间分布频度在分配管24的第一端部46处比该分配管的另一端部处要小，而且小孔最好排列成许多段(每段至少两个孔)，在分配管的第一端部至另一端部的连续各段的小孔中，每段小孔的空间分布频度大体相等，而位置在前的相邻段的小孔的空间分布频度较大(见图5和图7)。如上所述，为了适应高流动速率的条件，至少一列第二组排成行的小孔48安置在第一组排成行的小孔45的上方并间隔开，它们平行于分配管的轴线。虽然图5和图7中只示出了一列第二组排成行的小孔，但应当理解，对于更高的显影剂的速率，可以再附加提供一或二列小孔。但是，如图7所示，第二组排列成行的小孔大体上从分配管的第一端部46处延伸到接近该分配管的大约中点处，并至少包括一个位于排列成行的第一组小孔45的端部的一个小孔48。

图7示出该逐渐间隔开的两高度各小孔构型的显影剂分配量分布轮廓图，也示出了先前讨论过的溢出门孔。图6表示出为了比较的目的具有均匀间距的同一高度小孔构型的分配管的小孔间距和分配量分布轮廓图。图8表示沿图5和图7分配管的长度的显影剂和色调剂的大体均匀的分配速率。图9表示分配孔上方不同料堆高度的总停留时间。这样，对于图9A中截面A所模拟的料堆高度，增添了色调剂的显影剂是从由料堆覆盖的所有排列成行的第一组小孔和该截面中所有排列成行的第二组小孔分配的。但是，当由于增添了色调剂的显影剂减少而料堆高度降低以及该高度的料堆自然宽度减小时，下游小孔的分配运行周期逐渐地从初始的第二组排列成行的小孔减小到某一个位置点，在该位置点上如截面B所示由于料堆的顶点低于第二组小孔，后者就不再分配增添了色调剂的显影剂。这种分配速率的减小由第一组排列成行的小孔的空间分布频度的增大所补偿，从而对不同的显影剂回流速率产生所希望的大体上均匀的分配量分布轮廓。任何小孔离料堆的底面的垂直位置将影响料堆在该小孔上方的停留时间，因为一个料堆的作业从料堆的底面处的最大值减小到料堆顶点处或刚巧在该顶点上方处的零位。其结果是，小孔分配运行周期、每个料堆的总的小孔流动速率对其后的下游小孔的相互作用和最终分配量分布轮廓也都受到该位置的影响。

因此，本发明提供了一种显影剂分配装置，该装置有一个带排列成具有空间关系的几何图形的显影剂分配小孔阵列的显影剂分配管，以便当增添了色调剂的显影剂从分配管第一端部向另一端部输送时能够对显影剂和色调剂的各种给送速率以大体上均匀的分配量分布轮廓通过小孔将增添了色调剂的显影剂分配到显影设备中。这使得能够允许显影剂对分配管的流动速率有一较宽的范围，该流动速率可以随磁场强度而变，同时使得该装置更加容易适应工艺参数的变化。

与本发明申请中特别相关的专利和文献通过在本申请中完全参考它们而合并于此。

这样，本发明提供了一种用于色调剂添加/混合的分配器的磁刷显影设备的印刷设备。其次，虽然本发明是对静电摄影印刷设备来说明的，但应当指出，它也同样可以用于其它类型的印刷和纸张传送装置。再次，虽然本发明是参照一台复印机来说明的，但它同样可以用于其它机器，如用电子装置产生图像的印刷机。因此，本发明将包括所有属于本权利要求书的所述精神和范围内的各种替代和变型方案。

Claims (22)

1.一种用于将显影剂分配给静电摄影显影设备的显影剂分配装置，该装置包括一个显影剂分配管、一个位于该分配管的第一端部处的色调剂供给机构、邻近所述色调剂供给机构的显影剂供给机构、将色调剂和显影剂从所述分配管的所述第一端部输送到所述分配管的另一端部的输送机构，所述显影剂分配管具有一个排列成相互间具有空间关系的几何图形的显影剂分配小孔的阵列，以便当所述显影剂和色调剂从所述分配管的所述第一端部向所述分配管的所述另一端部输送时对于显影剂和色调剂向所述分配管流动的变化的给送速率，以大体上均匀的分配量分布轮廓通过所述小孔向所述显影设备分配增添了色调剂的显影剂。

2.如权利要求1所述的显影剂分配装置，其特征在于，所述分配管的横截面基本上为圆形，而所述输送机构为可转动的螺旋推进加料器。

3.如权利要求1所述的显影剂分配装置，其特征在于，所述显影剂分配小孔具有基本上相同的横截面积。

4.如权利要求3所述的显影剂分配装置，其特征在于，所述小孔的横截面基本上是圆形的。

5.如权利要求1所述的显影剂分配装置，其特征在于，所述色调剂供给机构是一个色调剂漏斗，而所述显影剂供给机构是一个用来从静电摄影显影设备接受一部分回送显影剂的开口槽。

6.如权利要求1所述的显影剂分配装置，其特征在于，所述显影剂分配小孔位于所述分配管的底部并平行于该分配管的轴线，以使显影剂和色调剂因重力通过所述小孔而落入显影设备中。

7.如权利要求1所述的显影剂分配装置，其特征在于，所述小孔的所述几何图形包括第一组排列成行的小孔，其中相邻的小孔之间在所述分配管的第一端部处的空间分布频度要小于在所述分配管的另一端部处的空间分布频度。

8.如权利要求7所述的显影剂分配装置，其特征在于，所述第一组排列成行的小孔安排成许多段，每段至少有两个孔，每段小孔的空间分布频度基本上相等，而从所述第一端部至所述另一端部的接续各段的小孔的空间分布频度相对于紧接在前的相邻段要更大。

9.如权利要求7所述的显影剂分配装置，其特征在于，所述几何图形至少包括一列第二组排列成行的小孔，它们位于第一组排列成行的小孔的上方，并隔开一定间距。

10.如权利要求9所述的显影剂分配装置，其特征在于，所述第二组排列成行的小孔大体上从所述分配管的第一端部延伸到该分配管的中点附近，并至少包括位于第一组排列成行的小孔的端部的一个孔。

11.如权利要求10所述的显影剂分配装置，其包括一个位于所述分配管的另一端部处的显影剂溢出门孔。

12.双组分磁刷显影设备，其包括将双组分显影剂传送到可以围绕至少一个固定磁铁而转动的显影剂辊上的机构、一个控制所述可转动显影剂辊上显影剂厚度的修整板、使所述修整板所修整的一部分显影剂能够被传送到一个显影剂分配装置以初次接触新分配的色调剂的机构、将显影剂与新分配的色调剂混合的机构，所述显影剂分配装置包括一个显影剂分配管、一个位于所述分配管的第一端部处的色调剂供给机构、邻近所述色调剂供给机构的显影剂供给机构、将色调剂和显影剂从所述分配管的第一端部输送到所述分配管的另一端部的输送机构，该显影剂分配管具有一个排列成相互间具有空间关系的几何图形的显影剂分配小孔的阵列，以便当所述显影剂和色调剂从所述分配管的所述第一端部向所述分配管的所述另一端部输送时对于显影剂和色调剂向分配管流动的变化的给送速率以大体上均匀的分配量分布轮廓通过所述小孔向所述显影设备分配增添了色调剂的显影剂。

13.如权利要求12所述的显影设备，其特征在于，所述分配管的横截面基本上为圆形，而所述输送机构为可转动的螺旋推进加料器。

14.如权利要求12所述的显影设备，其特征在于，所述显影剂分配小孔具有基本上相同的横截面积。

15.如权利要求14所述的显影设备，其特征在于，所述小孔的横截面基本上是圆形的。

16.如权利要求12所述的显影设备，其特征在于，所述色调剂供给机构是一个色调剂漏斗，所述显影剂供给机构是一个用于从静电摄影显影设备接受一部分回送显影剂的开口槽。

17.如权利要求12所述的显影设备，其特征在于，所述显影剂分配小孔位于所述分配管的底部并平行于该分配管的轴线，以使显影剂和色调剂因重力通过所述小孔而落入显影设备中。

18.如权利要求12所述的显影设备，其特征在于，所述小孔的几何图形包括第一组排列成行的小孔，其中相邻小孔之间在所述分配管的第一端部处的空间分布频度要小于在所述分配管的另一端部处的空间分布频度。

19.如权利要求18所述的显影设备，其特征在于，所述第一组排列成行的小孔安排成许多段，每段至少有两个孔，每段小孔的空间分布频度基本上相等，而从所述第一端部至所述另一端部的接续各段的小孔的空间分布频度相对于紧接在前的相邻段要更大。

20.如权利要求18所述的显影设备，其特征在于，所述几何图形至少包括一列第二组排列成行的小孔，它们位于第一组排列成行的小孔的上方，并间隔开。

21.如权利要求20所述的显影设备，其特征在于，所述第二组排列成行的小孔基本上从所述分配管的所述第一端部延伸到该分配管的中点附近，并至少包括位于第一组排列成行的小孔的端部的一个小孔。

22.如权利要求21所述的显影设备，其包括一个位于所述分配管的另一端部处的显影剂溢出门孔。

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