高品质量平刮刀的设计与实例探讨.doc

高质量量平刮刀的设计与实例探讨 Posted Date 07/03/12一、前言Doctor Blade(简称DB)在业界被称为量平刮刀或出粉刀，与供粉辊(Supply Roller，简称SR)及显像辊(Developer Roller，简称DR)并列为墨粉盒的三大重要部件，由此可见其对于打印质量的重要性。 DB的功能，主要是在墨粉盒里提供一个适当压力紧靠于DR上，藉以抹平碳粉并使碳粉均匀的摩擦带电，进而让碳粉能精确的显像在感光组件(OPC drum or belt)的潜像(Latent Image)上，以得到良好的打印品。 本篇报告将针对市场上常见彩色墨粉盒中，所使用的金属DB表面覆膜的功用，作深入的解析，并介绍黑木刮刀如何以包胶方式，改变金属材质表面达到覆膜的效果；另外，文中采用HPCP1215实例来探讨包胶以及未包胶DB，搭配不同的市售厂碳粉与原厂碳粉，在量测上及打印质量的差异，期望藉由本文的说明让读者更了解DB的功能，以及它对于打印质量的重要性。二、原厂机型常见的覆膜DB探讨在近几年各大厂所推出的彩色激光打印机型的卡匣中(如HP或 兄弟等机种)，多采用金属DB且在与碳粉接触面上有覆膜的设计，在参考许多研究文献后我们将DB覆膜的原因及功能作了以下的归纳整理： （1）减少静电吸附力：碳粉本身的静电力，会导致碳粉容易附着在金属DB上,且越小颗的碳粉所造成的静电力越强，碳粉也越容易附着，如图一所示。因此，在接触面上覆膜其功用在于减少静电吸附力，能顺畅且均匀的抹平碳粉，如图二所示。图一、未覆膜之金属DB图二、覆膜之D（2）减少熔解沾黏问题：当碳粉通过DB和DR之间时，碳粉里的外部添加剂会沾附在DB上，这会使得DB对碳粉摩擦带电的效率变差，再由于摩擦生热，使得碳粉产生遇热溶化而黏附在DB上。由于碳粉朝低熔点的趋势发展，更容易导致这个问题产生。当碳粉沾黏在DB接触面上时，会使得后方碳粉无法顺利通过这个区域，造成DR无法将碳粉带出而导致打印质量不良，如产生打印影像出现垂直浓淡条纹等缺陷。经由金属表面覆膜的方式，使得摩擦的材质得到改变，进而降低了所产生的热能，并使碳粉不易熔解和沾黏。 （3）不受环境湿度影响：在较高的湿度环境下，碳粉容易因湿气而凝结在一起，在被DR带起时而阻塞在金属DB接触面上，且高湿环境下易使得金属DB，对碳粉摩擦带电的能力变差，而覆膜DB因材质使表面不易沾黏碳粉，并维持良好的摩擦带电能力。 （4）提高摩擦带电量：DB用于彩色机器上搭配不同碳粉时，DB压力必须均匀，且需有适当表面粗糙度，若没有如此，容易产生不均匀的线，在打印页上既会造成打印质量不良，由于要达到高质量全彩打印之要求，往往要藉由DB压力加大来得到较高的摩擦电荷，进而获得良好的显像能力，但压力大更容易造成碳粉沾黏在DB上的问题发生，而覆膜DB因表面的摩擦材质改变，进而提高碳粉的摩擦带电量及均匀性，改善打印的质量。三、DB覆膜制造方式3-1 原厂覆膜DB制程分析许多彩色机型的DB时可见金属表面贴覆了一层薄膜，而该薄膜的制程可由下述方式制作：（1）塑化原料以液态的方式从喷嘴滴定至软性材质或金属表面，如图三所示，再通过预先设定好等间距的两个辊轮，滚压使液态塑化原料被均匀的压平贴覆于金属表面以达到覆膜效果。（2）由于需达到提高碳粉摩擦带电量及均匀性的要求，在滚压过程中与碳粉接触面使用表面粗化滚轮，其目的为了使表面产生一定的粗糙度，经过粗化制程后将成品卷成卷后再冲压成型。而覆膜材料可因应不同碳粉需求而有：聚氨酯橡胶，聚酰胺树脂，聚酯弹性体，聚酰胺弹性体，硅橡胶和硅树脂等。图三、原厂覆膜制程简图 3-2 KUROKI包胶DB制程由于原厂覆膜有专利问题，加上覆膜厚度及表面粗糙度的控制不易，因此KUROKI多年来均利用高精密的模具，以包胶灌注的方式来对应许多原厂覆膜的DB，并取得专利(中国专利字号201020289683.4)。其方式系为将DB之金属片放置于上模具与下模具中间，并将模具密合，再将胶料从灌胶口灌入，使胶料填满至模具内之空间，待胶料成形取出后即可达到与原厂覆膜相同的效果，如图四所示。此方式可针对客户需求搭配各种机型的卡匣设计，并透过控制包胶长度、硬度、厚度及材质配方的调整，已经成功解决国内外许多因不同副厂碳粉所造成的搭配问题。图四、包胶灌注制程及各种金属包胶样品四、HP1215实例探讨由于回收市场上多使用不同的市售碳粉搭配使用，为达到最佳的打印效果，KUROKI通常会藉由直接量测方式，将碳粉经摩擦后的带电量(Q/M)及附着在DR上的碳粉层厚(M/A)数据化，以了解不同碳粉与KUROKI DB的搭配变化，以下由HP CP1215 原厂卡匣搭配两种市售碳粉与KUROKI包胶DB的实例探讨，如图五和图六所示：图五、碳粉带电量量测图六、碳粉层厚量测由于KUROKI包胶DB与原厂DB，在搭配OEM碳粉的Q/M与M/A均相近，这意味这两者之间的打印质量将会十分相似。而由同款的KUROKI包胶DB搭配A与B碳粉的数据看来，两者的带电量明显较低，且B碳粉的层厚明显要高于OEM toner许多，这代表B碳粉在打印过程产生色偏(color shift)以及打印质量不良等问题的机率很高。接着由图七可以看到相同碳粉在搭配不同的DB所呈现的影像浓度(Image Density,简称ID)数据变化。由于各家市售碳粉的性质(包含颗粒大小、色料种类及添加比例等)不同，因此打印浓度与M/A的关系在不同碳粉的比较上未必成正比关系。故KUROKI会透过实际量测打印浓度(20 Halftone)来比对，如图七中A碳粉在搭配KUROKI 覆膜DB时，ID值与OEM条件相当接近，但换上B Toner后，则造成浓度过高，反而搭配未覆膜DB时，ID值较能接近原厂设定的浓度。故DB的选择在卡匣中是需要针对不同碳粉作出适当的条件变更来优化打印的质量。图七、搭配不同的DB所呈现的影像浓度值数据变化最后，KUROKI会进行微观分析各种条件的打印质量，以推荐客户最佳的搭配选择，如图八所示。判定方式以直观判断图八、打印质量分析及评判六、结论透过文献的归纳说明，可以清楚的了解到原厂DB覆膜的功能及目的，另外透过实例的验证，KUROKI包胶DB确实可以达到和原厂相近的高质量打印表现。不过，由于市售碳粉的特性不同对于覆膜的需求与否也不尽相同，举例如Samsung彩色打印机型中的墨粉盒采用不锈钢金属DB就无覆膜的设计。 在Recycle