專利名稱：用于色調劑添加/混合的分配器的磁刷顯影設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及靜電攝影印刷設備，特別是涉及一種供雙組分顯影設備使用的色調劑自動分配設備。
在靜電攝影印刷過程中，一個光電導表面被充電到大體均勻的電位。該光電導表面受到成像方式的曝光，以將對應于正在被復制的原始文件的信息區的一個靜電潛影像記錄下來。這一步將對應于包括原始文件內信息區的靜電潛影像記錄在光電導表面上。其后，輸送一種顯影劑物料與靜電潛影像相接觸。色調劑微粒則從顯影劑物料的載體顆粒上被吸引到該潛影像上。最后生成的色調劑粉末圖像從光電導表面上被轉印到一張諸如紙一類的承載材料上并永久性地固定在其上面。
這種過程是眾所周知的，并被用于從原件進行光學透鏡復制和來自在電子裝置上產生或存儲的原件的印刷應用中。
圖1表示靜電攝影印刷設備的一般結構，其中，一個雙組分磁刷顯影設備包括一沿箭頭方向圍繞固定磁鐵11轉動的可轉動顯影劑輥10，該磁鐵產生一個磁場，以將雙組分顯影劑吸附到該顯影劑輥的表面上，該顯影劑輥的表面由修整板12修整，以便在顯影劑輥10上形成均勻的顯影劑厚度，這層顯影劑被提供給感光體13的表面，感光體13的表面上有一個靜電潛影，能將色調劑物料從顯影劑輥表面吸附到感光體的表面上而成為影像圖形，后者隨后通過轉印電暈器14被靜電轉印到如普通紙之類的襯底15上，襯底而后由解吸電暈器18從感光體的表面上解吸下來并輸送到熔化器(未示出)以便將影像圖形定影在襯底上。殘留在感光體的表面上的色調劑由清潔器刮片19除去，并由螺旋推進加料器20輸送到清潔槽(未圖示出)。包括細鋼砂之類的載體顆粒和小得多的熱塑性樹脂色調劑微粒的顯影劑被收藏在顯影劑槽21內，用葉輪22混合顯影劑，且將其添加在顯影劑輥上，以便對磁刷顯影劑輥10連續地提供顯影劑。對于這一過程的其它細節，請注意美國專利No.2874063，而關于該過程的更多信息，通常請注意由R.M.斯加福特(Schaffert)寫的專著《電攝影術》的增訂版，其于1975年由美國喬·威利(John Wiley)父子公司的子公司哈斯特(Hasted)出版社(紐約)出版，上述兩者的有關內容均作為參考資料而包括于本文中。在這個過程中，某些單個的色調劑微粒受到充電并被吸附到感光體上的潛影上，從而減少了色調劑微粒顯影劑槽中顯影劑的總供應量。因此，必須補充顯影劑中的色調劑，以維持足夠高的色調劑濃度，從而保證在最終印刷件中獲得令人滿意的圖像密度。進行新色調劑補充的一種現有的方法示于圖1和圖4，其中，新供應的色調劑從色調劑漏斗23供給到色調劑分配管24的一端。如前已述及的，顯影劑輥上的顯影劑厚度由修整板12來控制，修整板將過量的顯影劑引回到顯影劑槽中。如圖1和圖4中所示，當由修整板修整下來的大部分顯影劑流向擋板25而落回到葉輪槽21中時，擋板25具有諸如橋28的性能，橋28可使少量的顯影劑通過從色調劑漏斗被引入新供應色調劑的分配管的端部處的開口27而送入分配管24。分配管內有一個螺旋推進加料器29，它使得新的色調劑與該管中的從橋28送回的顯影劑混合。這有利于色調劑的傳送，因為顯影劑的流動比色調劑要容易得多。實際上，顯影劑中載體的大小約為色調劑微粒尺寸的10倍，其質量和密度要大得多，載體具有附加的不同的物料特性，這種物料特性使得給送的顯影劑的體積由于一部分過量顯影劑的回流而比單獨的色調劑要大得多。在這種特定的機器結構中，對補充色調劑的需求非常小，使得色調劑沿分配管長度的單獨流速將非常低，并且由于螺旋推進加料器和分配管之間的容隙和余隙的存在而極難傳送少量的色調劑。因此，顯影劑進入分配管的回流使得新供應的色調劑的顯影劑沿分配管更有效地向下輸送，因為載體對色調劑的質量比為50～100比1。增添了色調劑的顯影劑從分配管供應到具有搖擺板混合器32的混合室31中，并且從分配管的一端螺旋推進到分配管的另一端。增添了色調劑的顯影劑通過在分配管的底部的開口槽33(見圖2)供應到混合室，該開口槽沿其從色調劑和顯影劑輸入分配管的一端至其另一端的長度愈來愈寬。搖擺板交叉混合器32是眾所周知的，且它包括一個帶偏離軸的橢圓板的轉動裝置，以用于當色調劑通過混合室31中的混合器分配時混合色調劑和顯影劑。隔板35用于限制已混合的顯影劑可能流向顯影室36的面積。
雖然能夠在一定條件下進行令人滿意地工作，但人們發現，顯影劑從顯影劑輥修整板朝分配管的回流速率隨著磁輥強度和顯影劑從顯影劑輥表面的收集而變化，后者由于制造公差的不同而對各個機器也是不相同的。這種進入分配管的回流速率的變化造成從該分配管出來和進入混合室的分配均勻性隨著開槽管結構而變化，這一點可參照圖3觀察到，圖3表示有在四種不同的回流速率情況下顯影劑和色調劑在分配管寬度上的分配情況。對于高的流動速率開始有一個非常高的分配密度而在低的流動速率則基本上沒有。這種不均勻分配造成混合室和顯影劑槽中顯影劑均勻性狀況惡劣，導致顯影不均勻和印刷質量差。
根據本發明的一個主要方面，本發明提供一種顯影劑分配裝置和具有該顯影劑分配裝置的雙組分顯影設備，它們具有一種帶排列成幾何圖形的顯影劑分配小孔陣列的新型顯影劑分配管，這種排列成幾何圖形的分配小孔相互具有空間的關系，以便當增添了新色調劑的顯影劑從分配管的第一端部向分配管的第二端部輸送時對于顯影劑和色調劑向分配管流動的變化的給送速率以基本上均勻的分配量分布輪廓通過上述小孔向顯影設備分配增添了新鮮色調劑的顯影劑物料。
在本發明的第二方面中，該分配管的截面基本上為圓形，并具有一個將顯影劑和色調劑從分配管的第一端部輸送到該分配管的另一端部的螺旋推進加料器。
在本發明的第三方面中，該顯影劑分配管中的小孔是圓形的并具有同樣的橫截面積。
在本發明的第四方面中，一個色調劑漏斗供給新鮮的色調劑，而顯影劑的供應是從顯影劑漏斗回送的一部分顯影劑。顯影劑分配孔位于分配管的底部并平行于分配管的軸線，以使得顯影劑和色調劑因重力通過小孔而流至顯影設備中。
在本發明的第五方面中，小孔的幾何圖形包括第一組排列成線的小孔，其中相鄰的小孔之間的空間分布頻度在分配管的第一端部處要小于在分配管的另一端部處。
在本發明的第六方面中，第一組排列成線的小孔安排成許多段，每段至少有兩個孔，每段小孔的空間分布頻度基本上相等，而從所述第一端部至所述另一端部的接續各段，小孔的空間分布頻度相對于緊接在前的相鄰段要更大。
在本發明的第七方面中，該幾何圖形至少包括一列第二組排列成線的小孔，它們位于第一組排列成線的小孔的上方，并隔開一個間距。
在本發明的第八方面中，第二組排列成線的小孔基本上從分配管的第一端部延伸到該分配管的中點附近，并至少包括位于第一組排列成線的小孔的端部的一個小孔。
在本發明的第九方面中，該分配裝置在分配管的另一端部處包括一個顯影劑溢出門孔，并在分配管的第一端部處包括一個開口，以便從顯影設備接受顯影劑。
為了更好地理解本發明及其其它目的和更多的特點，現參照下列附圖和具體實施例作更詳細的說明。其中，圖1是表示一種可以使用本發明的顯影劑分配裝置的典型的靜電攝影印刷設備的橫截面示意圖；圖2是表示按照先有技術實際的開槽管結構的仰視圖；圖3是圖2的開槽構型用的混合室用于流向分配管的各種回流速率的分配量分布輪廓圖；圖4是顯影劑輥、顯影劑修整板、擋板、顯影劑用的分配管的橋以及分配裝置的第一端部處的色調劑漏斗的立體示意圖；圖5是根據本發明具有按幾何圖形排列的小孔的分配管的立體視圖；圖6表示具有同一高度的小孔構型而小孔均勻分布的分配管的分配量分布輪廓圖；圖7表示具有如圖5所示的兩個不同高度的小孔構型而小孔的間距又逐漸增大的分配量分布圖。圖6和圖7中的分配量分布輪廓適用于25克/秒的回流速率；圖8表示流向混合室的增添了色調劑的顯影劑用于向分配管流動的各種回流速率的分配量分布輪廓圖；以及圖9A和9B表示用來補償因改變的流動速率和料堆高度的兩排小孔的結構。
現在將參照一個優選的實施例來說明本發明。
為了結構的描述和說明的方便，除了顯影劑分配管以外，將參照在圖1和圖4中所示出的和先前描述的設備來說明本發明。
根據本發明，顯影劑分配裝置具有一個帶有一排列成幾何圖形的顯影劑分配小孔41的陣列40的分配管(參見圖5和圖7)，以便按照下述考慮對顯影劑和色調劑的變化的輸送速率沿該分配管的長度以基本上均勻的分配量分布輪廓來通過分配管將增添了色調劑的顯影劑分配給顯影設備。色調劑和顯影劑兩種物料都被引入到分配管24的第一端部。增添了色調劑的顯影物料然后通過螺旋推進加料器29沿該分配管送下。顯影劑物料在一定尺寸的分配管內形成堆料并在每個螺旋推進加料器節距的驅動側處具有質量，這一結果都取決于物料進入分配管的流動速率、分配管和螺旋推進加料器的幾何形狀、螺旋推進加料器的速度和顯影劑物料的流動特性。這些料堆受到驅動并通過分配管向該分配管的另一端部傳送。分配管具有排列成行而大小尺寸相等的小孔，當一堆顯影劑物料通過一個小孔時，料堆初始質量的一定百分率被從隙孔或小孔中分配出來，從而使得在遇到下一個孔時料堆的體積和質量減小了。隨著料堆體積的減小，料堆在連續的小孔上停留的時間也相應減少，從而與上游小孔相比，從下游小孔分配出來的質量也就減小。由于每個小孔的分配速率減小量是連續遞增的，因此整個空間分布頻度連續地增加，從而獲得一個堆聚均勻的分配量分布輪廓。對應于該裝置系統的幾何形狀、螺旋推進加料器的速度和物料進入分配管的最小流動速率，來選擇相應的小孔尺寸、小孔數目和變化的空間分布頻度。如果小孔的尺寸太大和初始空間分布頻度太密，那么大部分物料就向該分配管的上游端部分配，從而產生上游傾斜的分配量分布輪廓。
色調劑和顯影劑物料進入分配管的質量流動速率可能由于該分配管外部的因素而變化，這意味著分配管需要容許有一定的流動速率范圍而仍然能沿分配管的長度輸送一個大體均勻的分配量分布輪廓。當輸入流動速率增大時，螺旋推進加料器的每個節距的料堆尺寸和料堆停留時間也連續增大，這樣料堆通過的小孔的分配運行周期最終與相鄰的螺旋推進加料器節距的料堆的分配運行周期相重疊，此時達到一個極限值或最大為100％運行周期的小孔分配速率。小孔分配速率的這種飽和首先發生在最遠的上游小孔處。當流動速率繼續增大時，從上游到下游越來越多的小孔達到飽和。在流動速率的這種增大期間，一個逐漸增大的物料質量向著分配管的下游端部作螺旋式推進，在分配管的端部處存在的任何殘留的增添了色調劑的顯影劑從一個大的溢出門孔43(見圖7)分配出來。一旦所有小孔的分配速率達到飽和，溢出門孔的流動速率就繼續增大，而在分配管的下游端部處產生一個分配量分布輪廓的尖峰值。
為了適應此種高流動速率狀況，可以在第一組排成行的小孔上方的某一位置處設置至少一列第二組排列成行而孔徑相同的小孔。這些小孔的作用是使否則可能會排出溢出門孔的物料均勻地分布。因考慮其與第一組小孔相互作用的過程中給第一組小孔帶來的影響來選擇第二組小孔數目和空間分布頻度。第二組的這些小孔只在高流動速率條件下才起作用，此時料堆的尺寸高度大或高到足以到達分配管壁上的那些點處。參照圖5、9A和9B可以看到，在分配管的底部的第一排小孔稍許向一側偏置因而在該分配管的側部稍許偏上，從而既有利于將增添了色調劑的顯影劑引入到交叉混合器中，也保證了顯影劑也新添加色調劑的一定程度的混合。第二排小孔甚至在分配管的側部更偏上處，而在沿該分配管的長度的料堆高度較低的某些區域，第二排小孔并不分配增添了色調劑的顯影劑。
出于上述考慮，排列在分配管24中的顯影劑分配孔陣列40形成彼此具有一定間隔關系的幾何圖形，以便用于顯影劑和色調劑向分配管流動的各種回送速率以基本上均勻的分配量分布輪廓通過導向顯影設備的小孔來分配增添了色調劑的顯影劑。陣列40的各分配孔41均為圓形并且具有相同的橫截面積，這些孔排列成行并與分配管的軸線相平行，分配管也是圓形的并裝設有可轉動的螺旋推進加料器。分配孔排列在分配管的底部，而使得顯影劑和色調劑因重力而通過該孔落入顯影設備中。小孔的幾何圖形包括第一組排列成行的小孔45，其相鄰小孔之間的空間分布頻度在分配管24的第一端部46處比該分配管的另一端部處要小，而且小孔最好排列成許多段(每段至少兩個孔)，在分配管的第一端部至另一端部的連續各段的小孔中，每段小孔的空間分布頻度大體相等，而位置在前的相鄰段的小孔的空間分布頻度較大(見圖5和圖7)。如上所述，為了適應高流動速率的條件，至少一列第二組排成行的小孔48安置在第一組排成行的小孔45的上方并間隔開，它們平行于分配管的軸線。雖然圖5和圖7中只示出了一列第二組排成行的小孔，但應當理解，對于更高的顯影劑的速率，可以再附加提供一或二列小孔。但是，如圖7所示，第二組排列成行的小孔大體上從分配管的第一端部46處延伸到接近該分配管的大約中點處，并至少包括一個位于排列成行的第一組小孔45的端部的一個小孔48。
圖7示出該逐漸間隔開的兩高度各小孔構型的顯影劑分配量分布輪廓圖，也示出了先前討論過的溢出門孔。圖6表示出為了比較的目的具有均勻間距的同一高度小孔構型的分配管的小孔間距和分配量分布輪廓圖。圖8表示沿圖5和圖7分配管的長度的顯影劑和色調劑的大體均勻的分配速率。圖9表示分配孔上方不同料堆高度的總停留時間。這樣，對于圖9A中截面A所模擬的料堆高度，增添了色調劑的顯影劑是從由料堆覆蓋的所有排列成行的第一組小孔和該截面中所有排列成行的第二組小孔分配的。但是，當由于增添了色調劑的顯影劑減少而料堆高度降低以及該高度的料堆自然寬度減小時，下游小孔的分配運行周期逐漸地從初始的第二組排列成行的小孔減小到某一個位置點，在該位置點上如截面B所示由于料堆的頂點低于第二組小孔，后者就不再分配增添了色調劑的顯影劑。這種分配速率的減小由第一組排列成行的小孔的空間分布頻度的增大所補償，從而對不同的顯影劑回流速率產生所希望的大體上均勻的分配量分布輪廓。任何小孔離料堆的底面的垂直位置將影響料堆在該小孔上方的停留時間，因為一個料堆的作業從料堆的底面處的最大值減小到料堆頂點處或剛巧在該頂點上方處的零位。其結果是，小孔分配運行周期、每個料堆的總的小孔流動速率對其后的下游小孔的相互作用和最終分配量分布輪廓也都受到該位置的影響。
因此，本發明提供了一種顯影劑分配裝置，該裝置有一個帶排列成具有空間關系的幾何圖形的顯影劑分配小孔陣列的顯影劑分配管，以便當增添了色調劑的顯影劑從分配管第一端部向另一端部輸送時能夠對顯影劑和色調劑的各種給送速率以大體上均勻的分配量分布輪廓通過小孔將增添了色調劑的顯影劑分配到顯影設備中。這使得能夠允許顯影劑對分配管的流動速率有一較寬的范圍，該流動速率可以隨磁場強度而變，同時使得該裝置更加容易適應工藝參數的變化。
與本發明申請中特別相關的專利和文獻通過在本申請中完全參考它們而合并于此。
這樣，本發明提供了一種用于色調劑添加/混合的分配器的磁刷顯影設備的印刷設備。其次，雖然本發明是對靜電攝影印刷設備來說明的，但應當指出，它也同樣可以用于其它類型的印刷和紙張傳送裝置。再次，雖然本發明是參照一臺復印機來說明的，但它同樣可以用于其它機器，如用電子裝置產生圖像的印刷機。因此，本發明將包括所有屬于本權利要求書的所述精神和范圍內的各種替代和變型方案。
權利要求
1.一種用于將顯影劑分配給靜電攝影顯影設備的顯影劑分配裝置，該裝置包括一個顯影劑分配管、一個位于該分配管的第一端部處的色調劑供給機構、鄰近所述色調劑供給機構的顯影劑供給機構、將色調劑和顯影劑從所述分配管的所述第一端部輸送到所述分配管的另一端部的輸送機構，所述顯影劑分配管具有一個排列成相互間具有空間關系的幾何圖形的顯影劑分配小孔的陣列，以便當所述顯影劑和色調劑從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輸送時對于顯影劑和色調劑向所述分配管流動的變化的給送速率，以大體上均勻的分配量分布輪廓通過所述小孔向所述顯影設備分配增添了色調劑的顯影劑。
2.如權利要求1所述的顯影劑分配裝置，其特征在于，所述分配管的橫截面基本上為圓形，而所述輸送機構為可轉動的螺旋推進加料器。
3.如權利要求1所述的顯影劑分配裝置，其特征在于，所述顯影劑分配小孔具有基本上相同的橫截面積。
4.如權利要求3所述的顯影劑分配裝置，其特征在于，所述小孔的橫截面基本上是圓形的。
5.如權利要求1所述的顯影劑分配裝置，其特征在于，所述色調劑供給機構是一個色調劑漏斗，而所述顯影劑供給機構是一個用來從靜電攝影顯影設備接受一部分回送顯影劑的開口槽。
6.如權利要求1所述的顯影劑分配裝置，其特征在于，所述顯影劑分配小孔位于所述分配管的底部并平行于該分配管的軸線，以使顯影劑和色調劑因重力通過所述小孔而落入顯影設備中。
7.如權利要求1所述的顯影劑分配裝置，其特征在于，所述小孔的所述幾何圖形包括第一組排列成行的小孔，其中相鄰的小孔之間在所述分配管的第一端部處的空間分布頻度要小于在所述分配管的另一端部處的空間分布頻度。
8.如權利要求7所述的顯影劑分配裝置，其特征在于，所述第一組排列成行的小孔安排成許多段，每段至少有兩個孔，每段小孔的空間分布頻度基本上相等，而從所述第一端部至所述另一端部的接續各段的小孔的空間分布頻度相對于緊接在前的相鄰段要更大。
9.如權利要求7所述的顯影劑分配裝置，其特征在于，所述幾何圖形至少包括一列第二組排列成行的小孔，它們位于第一組排列成行的小孔的上方，并隔開一定間距。
10.如權利要求9所述的顯影劑分配裝置，其特征在于，所述第二組排列成行的小孔大體上從所述分配管的第一端部延伸到該分配管的中點附近，并至少包括位于第一組排列成行的小孔的端部的一個孔。
11.如權利要求10所述的顯影劑分配裝置，其包括一個位于所述分配管的另一端部處的顯影劑溢出門孔。
12.雙組分磁刷顯影設備，其包括將雙組分顯影劑傳送到可以圍繞至少一個固定磁鐵而轉動的顯影劑輥上的機構、一個控制所述可轉動顯影劑輥上顯影劑厚度的修整板、使所述修整板所修整的一部分顯影劑能夠被傳送到一個顯影劑分配裝置以初次接觸新分配的色調劑的機構、將顯影劑與新分配的色調劑混合的機構，所述顯影劑分配裝置包括一個顯影劑分配管、一個位于所述分配管的第一端部處的色調劑供給機構、鄰近所述色調劑供給機構的顯影劑供給機構、將色調劑和顯影劑從所述分配管的第一端部輸送到所述分配管的另一端部的輸送機構，該顯影劑分配管具有一個排列成相互間具有空間關系的幾何圖形的顯影劑分配小孔的陣列，以便當所述顯影劑和色調劑從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輸送時對于顯影劑和色調劑向分配管流動的變化的給送速率以大體上均勻的分配量分布輪廓通過所述小孔向所述顯影設備分配增添了色調劑的顯影劑。
13.如權利要求12所述的顯影設備，其特征在于，所述分配管的橫截面基本上為圓形，而所述輸送機構為可轉動的螺旋推進加料器。
14.如權利要求12所述的顯影設備，其特征在于，所述顯影劑分配小孔具有基本上相同的橫截面積。
15.如權利要求14所述的顯影設備，其特征在于，所述小孔的橫截面基本上是圓形的。
16.如權利要求12所述的顯影設備，其特征在于，所述色調劑供給機構是一個色調劑漏斗，所述顯影劑供給機構是一個用于從靜電攝影顯影設備接受一部分回送顯影劑的開口槽。
17.如權利要求12所述的顯影設備，其特征在于，所述顯影劑分配小孔位于所述分配管的底部并平行于該分配管的軸線，以使顯影劑和色調劑因重力通過所述小孔而落入顯影設備中。
18.如權利要求12所述的顯影設備，其特征在于，所述小孔的幾何圖形包括第一組排列成行的小孔，其中相鄰小孔之間在所述分配管的第一端部處的空間分布頻度要小于在所述分配管的另一端部處的空間分布頻度。
19.如權利要求18所述的顯影設備，其特征在于，所述第一組排列成行的小孔安排成許多段，每段至少有兩個孔，每段小孔的空間分布頻度基本上相等，而從所述第一端部至所述另一端部的接續各段的小孔的空間分布頻度相對于緊接在前的相鄰段要更大。
20.如權利要求18所述的顯影設備，其特征在于，所述幾何圖形至少包括一列第二組排列成行的小孔，它們位于第一組排列成行的小孔的上方，并間隔開。
21.如權利要求20所述的顯影設備，其特征在于，所述第二組排列成行的小孔基本上從所述分配管的所述第一端部延伸到該分配管的中點附近，并至少包括位于第一組排列成行的小孔的端部的一個小孔。
22.如權利要求21所述的顯影設備，其包括一個位于所述分配管的另一端部處的顯影劑溢出門孔。
全文摘要
一種用于靜電攝影顯影設備的顯影劑分配裝置，其有一顯影劑分配管、一位于分配管的第一端部處的色調劑供給機構、鄰近色調劑供給機構的顯影劑供給機構、將色調劑和顯影劑從第一端部輸送到另一端部的螺旋推進加料器，分配管有一組排列成相互間有空間關系的幾何圖形的分配小孔陣列，以便當顯影劑和色調劑從第一端部向另一端部輸送時，能夠對其向分配管流動的改變的給送速率以大致均勻的分配量通過小孔向顯影設備分配增添了色調劑的顯影劑。
文檔編號G03G15/08GK1119292SQ94117180
公開日1996年3月27日 申請日期1994年10月20日 優先權日1993年10月20日
發明者小·R·W·科里根 申請人:施樂公司