專利名稱：金屬和陶瓷摻合物的施主輥涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電離射線照相或電子照相機(jī)器的涂層，這些機(jī)器包括數(shù)字、像上像(image on image)、成像、復(fù)制和印刷裝置和機(jī)器。在實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于施主部件的涂層。在實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于施主部件的涂層，這些部件包括施主輥等，和與施主部件具有小的間距以在顯影區(qū)中形成調(diào)色粉末云從而使?jié)撓耧@影的電極。在實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及合適的導(dǎo)電和半導(dǎo)電保護(hù)涂層，尤其是用于施主部件或傳遞部件如scavengeless或hybrid scavengeless顯影系統(tǒng)的保護(hù)涂層。在實(shí)施方案中，該涂層含有金屬和陶瓷的摻合物。
背景技術(shù)：
通常，電子照相印刷的過程包括將光電導(dǎo)部件充電至基本均勻的電位以使其表面變得敏感。使光電導(dǎo)表面的充電部分暴露于正在復(fù)制的原始文件的光圖像下。這在光電導(dǎo)表面上記錄了靜電潛像。在將靜電潛像記錄在光電導(dǎo)表面上后，顯影該潛像。通常使用雙組分和單組分顯影劑材料來顯影。下面論述顯影過程。調(diào)色劑顆粒被吸引至在光電導(dǎo)表面上形成調(diào)色劑粉末像的潛像上。隨后將調(diào)色劑像轉(zhuǎn)印到復(fù)制板(copy sheet)上。最后，加熱該調(diào)色劑粉末像從而將其永久熔融到像結(jié)構(gòu)中的復(fù)制板上。
一類顯影系統(tǒng)是單組分顯影系統(tǒng)如使用施主輥將充電調(diào)色劑(單組分顯影劑)轉(zhuǎn)印至顯影區(qū)的scavengeless顯影系統(tǒng)。至少一個，優(yōu)選為許多電極部件與顯影區(qū)中的施主部件有小的間距。將AC電壓施加到在顯影區(qū)中形成調(diào)色劑云的電極部件上。潛像產(chǎn)生的靜電場從調(diào)色劑云中吸引調(diào)色劑從而顯影該潛像。
另一類顯影系統(tǒng)是雙組分顯影系統(tǒng)如使用磁刷顯影劑部件來轉(zhuǎn)印載體的混合scavengeless顯影系統(tǒng)，該載體具有通過摩擦生電粘附到其上的調(diào)色劑(雙組分顯影劑)。在此結(jié)構(gòu)中也使用施主部件來將充電的調(diào)色劑轉(zhuǎn)印到顯影區(qū)中。施主部件和磁性部件彼此相對電偏移。將調(diào)色劑從磁性部件吸引到施主部件上。電偏移的電極部件從在顯影區(qū)中形成調(diào)色劑粉末云的施主部件中分離調(diào)色劑，且潛像將調(diào)色劑顆粒吸引到其上。這樣，用調(diào)色劑顆粒顯影在光電導(dǎo)部件上記錄的潛像。
用于施主部件的涂層是已知的，其可以含有位于介電粘合劑中的導(dǎo)電顆粒的分散體。通過控制導(dǎo)電材料的裝載量獲得所需的體積電阻率。然而，導(dǎo)電材料裝載量在突增界限處或附近非常小的變化可以造成電阻率的顯著變化。而且，這種材料粒徑和形狀的變化可以在恒定裝載量下造成電阻率的寬廣變化。如果電阻率太低，則當(dāng)將電壓施加到與涂層接觸的電極或材料上時，會出現(xiàn)涂層的電擊穿。并且，電阻加熱會在涂層中造成孔的形成。當(dāng)電阻率過高時，保護(hù)涂層表面上的電荷積聚可以形成改變作用于調(diào)色劑上的靜電力的電壓。用本發(fā)明的涂層避免了電阻率對絕緣介電粘合劑中導(dǎo)電材料裝載量的靈敏度問題或使該問題最小化。
目前，將陶瓷材料用于施主部件如在混合scavengeless顯影裝置和混合躍遷顯影(HJD)中使用的施主部件。一些問題與使用陶瓷材料有關(guān)，這些問題包括不均勻的厚度、不均勻的耗盡、針孔缺陷和粗糙的表面光潔度(surface finish)。這些問題可以導(dǎo)致印刷缺陷。這些問題不容易克服，因?yàn)樗鼈兣c陶瓷材料高溫?zé)釃娡窟^程中基體的變形有關(guān)。需要研磨該陶瓷涂層以提供所需的表面光潔度。
然而，用本發(fā)明的涂層降低或消除了使用陶瓷材料帶來的上述問題。
美國專利US 5,600,414公開了一種具有混合陶瓷層的充電輥。該陶瓷層含有等離子噴涂的、規(guī)定比例的絕緣陶瓷材料和半導(dǎo)電陶瓷材料的混合物。所需的混合物是氧化鋁和二氧化鈦。
美國專利US 6,560,432 B1公開了一種具有陶瓷外涂層的施主輥。該涂層由含有用有機(jī)粘結(jié)劑結(jié)合在一起的、一定比例的純氧化鋁和純二氧化鈦的顆粒組成。
需要有這樣一種施主部件涂層，該涂層提供在所需范圍內(nèi)的電導(dǎo)率或電阻率，使殘余電壓最小，相對均勻且?guī)缀鯖]有缺陷和針孔，為高達(dá)數(shù)百萬次復(fù)制和/或印刷，例如10,000,000次復(fù)制或印刷提供良好的耐磨性，提供符合變化的溫度和濕度的性能，造價低且在環(huán)境上可接受。此外，對于hybrids cavengeless和混合躍遷顯影來說，需要耐磨、電可調(diào)的涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方案包含含基體的施主部件和位于其上、含陶瓷和金屬的涂層。
實(shí)施方案還包含用于顯影記錄在表面上的潛像的裝置，該裝置包括a)導(dǎo)線支架；b)與表面間隔并適合于將調(diào)色劑遷移到與該表面相對的區(qū)域上的施主部件，其中所述的施主部件包含基體和位于其上、含陶瓷和金屬的涂層；和c)位于表面與所述施主部件之間的空間中的電極部件，所述的電極部件與所述的施主部件有小的間距，并且電偏移以從所述的施主部件中分離調(diào)色劑，從而能夠用從顯影潛像的調(diào)色劑云中分離的調(diào)色劑在所述電極部件與表面之間的空間中形成調(diào)色劑云。
而且，實(shí)施方案包括用于在記錄媒體上形成像的成像裝置，該裝置包括a)充電-保持表面(charge-retentive surface)，用于在其上接收靜電潛像；b)將調(diào)色劑涂覆到所述充電-保持表面上以顯影所述靜電潛像從而在所述充電保持表面上形成顯影像的顯影元件，所述的顯影元件含施主部件，而該施主部件含基體和位于其上的、含陶瓷和金屬的涂層；和c)將顯影像從所述的充電保持表面轉(zhuǎn)印到復(fù)制基體上的轉(zhuǎn)印元件。


為了更好地理解本發(fā)明，可以參考附圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的圖像裝置的示意圖。
圖2是在靜電印刷機(jī)器中使用的顯影裝置的一個實(shí)施方案的示意圖。
圖3是施主輥的放大圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及電子照相裝置用顯影組件中的施主部件的涂層，特別是用于hybrid scavengeless顯影和混合躍遷顯影組件的涂層，所述電子照相裝置包括數(shù)字、像上像、成像和印刷裝置。
參考圖1，在典型的靜電復(fù)制裝置中，待復(fù)制原件的光圖像以靜電潛像的形式記錄在光敏部件上，隨后通過使用通常稱為調(diào)色劑的驗(yàn)電熱塑性樹脂顆粒使該潛像變?yōu)榭梢姷摹＞唧w地說，通過用電源11向其提供電壓的充電器12使感光體(photoreceptor)10的表面上充電。然后，使感光體以圖像方式暴露于來自光學(xué)系統(tǒng)或圖象輸入裝置13的光如激光器和發(fā)光二極管下，從而在其上形成靜電潛像。通常，通過使來自顯影劑站14的顯影劑混合物與該靜電潛像接觸而顯影該靜電潛像。施主輥40示于圖1中。可以利用磁刷、粉末云或其它已知的顯影法實(shí)現(xiàn)顯影。干顯影劑混合物通常含載體顆粒，該載體顆粒具有通過摩擦生電與其粘附的調(diào)色劑顆粒。將調(diào)色劑顆粒從載體顆粒吸引至潛像上以在其上形成調(diào)色劑粉末像?；蛘撸梢允褂靡簯B(tài)顯影劑材料，該液態(tài)顯影劑包含具有分散在其中的調(diào)色劑顆粒的液態(tài)載體。
在將調(diào)色劑顆粒沉積在光電導(dǎo)表面上之后，在成像結(jié)構(gòu)中，通過轉(zhuǎn)印裝置15將它們轉(zhuǎn)印到復(fù)制板16上，其可以是壓力轉(zhuǎn)印或靜電轉(zhuǎn)印。或者，可以將顯影像轉(zhuǎn)印到中間轉(zhuǎn)印部件或偏移轉(zhuǎn)印部件上，隨后轉(zhuǎn)印至復(fù)制板上。復(fù)制基體的例子包括紙、透明材料如聚酯、聚碳酸酯等、布、木材或成像將位于其上的任何其它所需材料。
在完成顯影像轉(zhuǎn)印后，復(fù)制板16前進(jìn)到在圖1中描述為輾壓滾筒(fuser roll)20和加壓輥21的熔融站19(盡管任何其它熔融部件如與加壓輥接觸的輾壓帶(fuser belt)、與加壓帶接觸的輾壓滾筒等適合于與本裝置一起使用)，其中通過使復(fù)制板16通過熔融部件與壓力部件之間而將顯影像熔融到復(fù)制板16上，從而形成永久的像?；蛘?，可以通過應(yīng)用刺穿(transfix)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)印和熔融。
轉(zhuǎn)印后，感光體10前進(jìn)到清理站17，其中利用槳葉1(如圖1所示)、刷子或其它清理裝置將留在感光體10上的任何調(diào)色劑從其中清除。
現(xiàn)在，參考圖2，在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，顯影劑裝置14顯影記錄在光電導(dǎo)表面10上的潛像。優(yōu)選地，顯影劑組件14包含施主輥40和電極部件42。電極部件42相對于施主輥40電偏移而從其中分離調(diào)色劑以在施主輥40與光電導(dǎo)表面10之間的空隙中形成調(diào)色劑粉末云。潛像從在其上形成調(diào)色劑粉末像的調(diào)色劑粉末云中吸引調(diào)色劑顆粒。至少部分將施主輥40安裝在顯影劑箱44的室中。顯影劑箱44中的室76儲存了一批顯影劑材料，該顯影劑材料至少是載體顆粒的雙組分顯影劑材料，該載體顆粒具有通過摩擦生電粘附在其上的調(diào)色劑顆粒。設(shè)置在顯影劑箱44的內(nèi)部的磁力輥46將顯影劑材料輸送至施主輥40上。磁力輥46相對于施主輥電偏移，因此將調(diào)色劑顆粒從磁力輥吸引至施主輥上。
施主輥可以沿相對于感光體10運(yùn)動方向“相同”或“相反”的方向旋轉(zhuǎn)。在圖2中，顯示的是施主輥40沿箭頭68的方向旋轉(zhuǎn)。相似地，磁力輥可以沿相對于帶10運(yùn)動方向“相同”或“相反”的方向旋轉(zhuǎn)。在圖2中，顯示的是磁力輥46沿箭頭92的方向旋轉(zhuǎn)。感光體10沿箭頭16的方向運(yùn)動。
一對電極部件42沿基本上平行于施主輥40縱軸的方向延伸。該電極部件由一種或多種細(xì)的(即，直徑為50-100微米)不銹鋼制造或是鎢電極部件，它們與施主輥40有小的間距。電極部件與施主輥之間的距離為約5-約35微米，或約10-約25微米或施主輥上調(diào)色劑層的厚度。電極部件通過施主輥上調(diào)色劑的厚度而與施主輥?zhàn)蚤g隔(self-spaced)。
如圖2所示，通過AC電壓源78將交替的電偏壓(electrical bias)施加到電極部件上。施加的AC在電極部件之間建立交替的靜電場，施主輥有效地從施主輥的光電導(dǎo)部件中分離調(diào)色劑并在電極部件周圍形成調(diào)色劑云，例如，云的高度為基本不與感光體10接觸。AC電壓的數(shù)值相對低，在約9-約15kHz的頻率下峰值為200-500伏特。向施主輥40施加約300伏特的DC偏置電源(bias supply)80從而在光電導(dǎo)部件10與施主輥40之間建立靜電場以將從圍繞電極部件的云中分離的調(diào)色劑顆粒吸引到記錄在光電導(dǎo)部件的潛像上。在電極部件與施主輥之間的間距為約10-約40微米的條件下，200-500伏特的外加電壓產(chǎn)生相對大的靜電場而沒有空氣擊穿的危險。向磁力輥46施加約100伏特的DC偏置電源84在磁力輥46與施主輥40之間建立靜電場，從而在施主輥與磁力輥之間建立造成調(diào)色劑顆粒被吸引的靜電場。
在本發(fā)明的另一個實(shí)施方案中，可以使用由沒有載體的調(diào)色劑組成的單組分顯影劑材料。在此結(jié)構(gòu)中，在顯影劑箱中不存在磁力輥46。在美國專利US 4,868,600中更詳細(xì)地描述了此實(shí)施方案。
本發(fā)明的施主部件可以為如圖2和3中描述的施主輥的形式或?yàn)榱硪环N已知結(jié)構(gòu)。如圖3所示，施主部件40包含基體41和含有陶瓷與金屬的摻合物的涂層43，所述基體包括金屬基體如銅、鋁、鎳等金屬，塑料如聚酯、聚酰亞胺、聚酰胺等，玻璃和相似的基體，它們可以任選地涂覆有薄金屬膜。
合適陶瓷的例子包括氧化鋁，該氧化鋁例如包括純氧化鋁、氧化鉻、氮化硅、碳化硅、鋯等陶瓷和它們的混合物。
合適金屬的例子包括鉬、鎢、鉭等金屬和它們的混合物。
相對于外層中金屬及其它固體的總重量，外混合涂層中存在的金屬的量為總固體重量的約1-約20重量％，或?yàn)榧s10-約12重量％。外混合涂層中存在的陶瓷的量為總固體的約80-約99重量％，或?yàn)榭偣腆w的約90-約92重量％。
在一個實(shí)施方案中，外施主部件層含鉬和氧化鋁的摻合物。
在實(shí)施方案中，外施主部件涂層的電阻率為約103-約1010，或約106-約109ohms-cm，或約108ohms-cm。
通過已知的方法，包括由Saint Gobain of Northhampton，Massachusetts提供的氧化鋁粉和鉬粉形成本文中的混合外涂層?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的v-混合器將這些材料混合至合適的重量百分率。然后，可以使用已知的方法如噴射、浸漬、輥涂、淋涂、擠壓等將該混合的粉末涂覆到施主部件上。在實(shí)施方案中，將該外層等離子噴涂到施主部件基體上，或施主部件基體上的涂層上。
將施主部件基體上的混合外涂層涂覆至厚度為約200-約400微米，或約250-約300微米。
在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，在上述混合涂層上可以存在額外的外保護(hù)涂層。外保護(hù)層可以包含無機(jī)或有機(jī)材料，涂層厚度為約10納米-約10微米，或約0.5-約5微米。無機(jī)涂層可以包括由溶膠-凝膠法獲得的聚硅酸鹽和由等離子沉積獲得的鉆石狀納米復(fù)合物(nanocomposites)和它們的混合物。有機(jī)涂層可以包括可溶聚合物或交聯(lián)聚合物。可溶聚合物包括但不限于聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚酯、聚硅氧烷、聚酯和它們的混合物。交聯(lián)聚合物選自但不限于可熱固化或可輻射固化的乙烯基或環(huán)氧單體、低聚物和聚合物、不飽和聚酯、聚酰胺、含咔唑的聚合物，含噻吩的聚合物、含雙三芳基胺(bistriarylamine)的聚合物和它們的混合物。該有機(jī)涂層可以含占保護(hù)涂層約0.1-約50重量％的添加劑。添加劑包括但不限于電荷遷移分子和氧化劑、氧化的電荷遷移分子鹽和顆粒填料如二氧化硅、聚四氟乙烯或TEFLONR粉末、碳纖維、碳黑和它們的混合物。在實(shí)施方案中，可以不使用外保護(hù)涂層。
可以將該混合涂層涂覆到包含施主輥、帶的施主部件上，或涂覆于電極施主部件如電極線上?？梢允褂媒饎偸拜唽⑼馔繉友心ブ了璧谋砻婀鉂嵍群秃穸?。
實(shí)施例實(shí)施例1輥基體的制備可以將合適的輥基體或芯噴砂至合適的表面光潔度。
實(shí)施例2底層的制備使用底層能夠提高涂層與輥或套筒的粘合。根據(jù)制造商建議的、伴隨以下粉末的噴射參數(shù)將以CO-106-1的名稱從Praxair購得的鉻鋁釔鈷粉末等離子噴涂在噴砂的鋼基體上。這步之后是任選等離子噴涂由鉻鋁釔鈷粉末和以102的名稱購于Sulzer Metco的二氧化鈦按體積1∶1組成的中間層(midcoat)。認(rèn)為其它市購底層對涂覆底層或中間層或兩者有用。
實(shí)施例3混合的陶瓷/金屬涂層用使用SG 100噴燈的Praxair熱噴涂設(shè)備實(shí)現(xiàn)混合氧化鋁/鉬層的等離子噴涂。粉末是從Saint Gobain of Northhampton，Massachusetts獲得的，并機(jī)械混合至特定的重量比。噴涂該涂層至厚度為250-400微米。另一種等離子噴涂方法可以使用其它設(shè)備、氣體和/或粉末顆徑，其中相應(yīng)地調(diào)整參數(shù)以獲得相同或相似的結(jié)果。例如，認(rèn)為高速氧燃料(HVOF)或其它熱噴涂方法對獲得可比較的且相等的涂覆結(jié)果是適用的，并且是令人滿意的。
實(shí)施例4混合的氧化鋁/鉬外涂層的研磨可以將涂層研磨至厚度為150-200微米，從而獲得所需的直徑和表面光潔度。
權(quán)利要求
1.一種施主部件，其包含基體和位于其上含陶瓷和金屬的涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的施主部件，其中所述的陶瓷選自氧化鋁、氧化鉻、氮化硅、碳化硅、鋯和它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的施主部件，其中所述的金屬選自鉬、鎢、鉭和它們的混合物。
全文摘要
在電離射線照相或電子放射照相裝置中有用以及在hybridscavengeless和混合躍遷顯影組件中有用的施主部件，該施主部件具有基體和含金屬和陶瓷的摻合物的外涂層。
文檔編號G03G15/08GK1617051SQ200410094718
公開日2005年5月18日 申請日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月13日
發(fā)明者M·L·施拉菲爾, J·L·隆亨利 申請人:施樂公司