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最新訊息 : 高品質量平刮刀的設計與實例探討(二) KUROKI
作者 admin 於 2012年11月22日 16:07:00 (4473 次閱讀)

一、前言
  上篇專題內容主要探討出粉刮刀(Doctor Blade, 簡稱DB)的Bite在卡匣中的重要性以及其對列印濃度的影響。而本篇報告則是針對市場上常見彩色碳粉匣中所使用的金屬DB表面覆膜的功用作深入的解析, 其中也將介紹黑木刮刀如何以包膠方式改變金屬材質表面達到覆膜的效果;另外,文中採用HP1215實例來探討包膠以及未包膠DB搭配不同的市售廠碳粉與原 廠碳粉在量測上及列印品質的差異,期望藉由本文的說明讓讀者更瞭解DB的功能,以及它對於列印質量的重要性。



 

二、原廠機型常見的覆膜DB探討
在近幾年各大廠所推出的彩色激光打印機型的卡匣中(如HP機種),多採用金屬DB且在與碳粉接觸面上有覆膜的設計,在參考許多研究文獻後我們將DB覆膜的原因及功能作了以下的歸納整理:
(1)減少靜電吸附力:碳粉本身的靜電力會吸附在金屬DB上,且越小顆的碳粉所造成的靜電力越強,碳粉也越容易附著,如圖一所示。因此,在接觸面上覆膜其功用在於減少靜電吸附力,能順暢且均勻的抹平碳粉,如圖二所示。


(2)減少熔解沾黏問題:當碳粉通過DB和DR之間時,碳粉裡的外部添加劑會黏到DB上,當碳粉裡的添加物黏到DB上會使DB對碳粉摩擦帶電的效率變差,再由於摩擦生熱,使得碳粉溶化黏附在DB上。由於碳粉朝低熔點的趨勢發展,更容易導致這個問題產生。當碳粉沾黏在DB接觸面上時,會使得後方碳粉無法順利通過這個區域,造成DR無法將碳粉帶出而導致列印品質不良問題,如產生列印影像出現垂直濃淡條紋等缺陷。經由金屬表面覆膜的方式,使得摩擦的材質改變來降低產生的熱能,並使碳粉不易熔解和沾黏。
(3)不受環境濕度影響:在較高的溼度環境下,碳粉容易因溼氣而凝結在一起,在被DR帶起時而阻塞在金屬DB接觸面上,且高溼環境下易使得金屬DB對碳粉摩擦帶電的能力變差,而覆膜DB因材質使表面不易沾黏碳粉,並維持良好的摩擦帶電能力。
(4)提高摩擦帶電量:DB用於彩色機器上搭配不同碳粉時,DB壓力必須均勻,且需有適當表面粗糙度,若沒有如此,容易產生不均勻的線在列印頁上造成列印品質不良,由於要達到高品質全彩列印之要求,往往要藉由DB壓力加大來得到較高的摩擦電荷進而獲得良好的顯像能力,但壓力大更容易造成碳粉沾黏在DB上的問題發生,而覆膜DB因表面的摩擦材質改變,進而提高碳粉的摩擦帶電量及均勻性,改善列印的品質。

三、DB覆膜製造方式

3-1 原廠覆膜DB製程
分析許多彩色機型的DB時可見金屬表面貼覆了一層薄膜,而該薄膜的製程可由下述方式製作:(1)塑化原料以液態的方式從噴嘴滴定至軟性材質或金屬表面,如圖三所示,再通過預先設定好等間距的兩個輥輪,滾壓使液態塑化原料被均勻的壓平貼覆於金屬表面以達到覆膜效果。(2)由於需達到提高碳粉摩擦帶電量及均勻性的要求,在滾壓過程中與碳粉接觸面使用表面粗化滾輪,其目的為了使表面產生一定的粗糙度,經過粗化製程後將成品捲成捲後再沖壓成型。而覆膜材料可因應不同碳粉需求而有:聚氨酯橡膠,聚酰胺樹脂,聚酯彈性體,聚酰胺彈性體,矽橡膠和矽樹脂等。

 
3-2 KUROKI包膠DB製程
  由於原廠覆膜有專利問題,加上覆膜厚度及表面粗糙度的控制不易,因此KUROKI多年來均利用高精密的模具以包膠灌注方式來對應許多原廠覆膜的DB。其方式係為將DB之金屬片放置上模具與下模具中間密合,再將膠料從灌膠口灌入,使膠料填滿至模具內之空間,待膠料成形取出後即可達到與原廠覆膜有相同的效果,如圖四所示。此方式可針對客戶需求搭配各種機型的卡匣設計,並透過控制包膠長度、硬度、厚度及材質配方的調整,已經成功解決國內外許多因不同副廠碳粉所造成的搭配問題。 
               


四、HP1215實例探討
  由於回收市場上多使用不同的市售碳粉搭配使用,為達到最佳的列印效果,KUROKI通常會藉由直接量測方式將碳粉經摩擦後的帶電量(Q/M)及附著在DR上的碳粉層厚(M/A)數據化,以了解不同碳粉與KUROKI DB的搭配變化,以下由HP CP1215 原廠卡匣搭配兩種市售碳粉與KUROKI包膠DB的實例探討,如圖五和圖六所示:

由於KUROKI包膠DB與原廠DB在搭配OEM碳粉的Q/M與M/A均相近,這意味這兩者之間的列印品質將會十分相似。而由同款的KUROKI包膠DB搭配A與B碳粉的數據看來,兩者的帶電量明顯較低,且B碳粉的層厚明顯要高於OEM toner許多,這代表B碳粉在打印過程產生色偏(color shift)以及列印品質不良等問題的機率很高。

接著由圖七可以看到相同碳粉在搭配不同的DB所呈現的影像濃度(Image Density,簡稱ID)數據變化。由於各家市售碳粉的性質(包含顆粒大小、色料種類及添加比例等)不同,因此列印濃度與M/A的關係在不同碳粉的比較上未必成正比關係。故KUROKI會透過實際量測列印濃度(20% Halftone)來比對,如圖七中A碳粉在搭配KUROKI 覆膜DB時,ID值與OEM條件相當接近,但換上B Toner後,則造成濃度過高,反而搭配未覆膜DB時,ID值較能接近原廠設定的濃度。故DB的選擇在卡匣中是需要針對不同碳粉作出適當的條件變更來優化列印的品質。

最後,KUROKI會進行微觀分析各種條件的列印品質,以推薦客戶最佳的搭配選擇,如圖八所示。
判定方式以直觀判斷



六、結論
  透過文獻的歸納說明可以清楚的了解到原廠DB覆膜的功能及目的,另外透過實例的驗證,KUROKI包膠DB確實可以達到和原廠相近的高品質列印表現。不過,由於市售碳粉的特性不同對於覆膜的需求與否也不盡相同,舉例如Samsung彩色打印機型中的碳粉匣採用不鏽鋼金屬DB就無覆膜的設計。
在Recycle的行業中,不同性質的卡匣組件與碳粉的搭配問題屢見不鮮,KUROKI對於高品質的DB研究強調整體搭配性的效果,KUROKI可針對自身產品依不同客戶的要求做不同的設計改良,來解決客戶問題、滿足客戶的需求並與客戶做技術上的交流,以期能達到接近原廠的高列印品質,並在環保的議題上貢獻心力。