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    激光打印机和复印机的核心部件:有机光导鼓OPC

      发布时间:2019-05-06 21:47

      从国内外办公设备产业链的组成来看,对于硬件的产业大致上,可以分为:技术研发,产品设计,生产制造,物流管理与市场销售,五个组成部分;另一个方面,从技术含量的深度来看时,又可以分为:

      然而,从国内企业的OPC鼓生产与销售状态来看,只是停留在耗材(Recharger)生产与销售的水平上,还没有达到国际上OEM生产工艺与装备技术的标准;特此,在本文中对于国外当代OPC鼓生产工艺与装备技术的发展,提出下列的分析与探讨。

      有机光导鼓简称为“OPC鼓”,是英文OrganicPhoto-Conductor Dram的译名与缩写,也是复印机、激光打印机、数字复印机与彩色复印机的核心部件;鉴于OPC鼓的生产技术,涉及到的工业技术领域很广泛,在七十年代以后,主要是美国与日本掌握这项生产技术,特别是在日本国内已经行成OPC鼓生产技术的配套行业,更是其技术开发与快速发展的特殊背景;为此,对于国外OPC鼓生产工艺与装备技术进展的现状,分析与探讨如下:

      首先,在系统地查阅国内外近三十年的科技与专利文献约为二万余篇以后,可以绘制出图1的OPC鼓专利技术发展的趋势图;其次,又亲赴日本进行实地考察以后,可以获得下列三个重要结论:

      1.在下列图1的OPC鼓专利技术发展的趋势图中,处于1995~1998年(b)点的转折期时,在日本众多的企业之间发生剧烈的市场竞争,一些技术落后与被淘汰的二手设备开始转向欧洲与亚洲扩散,并且波及到中国。

      2.近几年来,日本的经济处于不景气状态,在日本的生产成本高于中国内的三—四倍;为此,日本若干生产OPC鼓的企业,纷纷迁移到韩国、泰国、中国香港及内地深圳、东莞等地设厂生产,发生第二次技术扩散与转移的。

      3.事实上,在进入(C)点技术成熟阶段以后,在日本的国内已经形成OPC鼓生产技术的配套行业,例如:日本东丽工程公司成为OPC鼓成套设备的主要生产厂商,已经向日本、亚洲、欧洲、美国等地出售约五十条生产线%,每条生产线万只OPC鼓。除此以外,OPC鼓涂层配方中的原材料,精密的铝管坯,阳极氧化表面处理,铝管坯的两个端面切削,抗激光干涉波纹的专业数控切削机床,CCD激光扫描的产品表观质量检验,以及OPC鼓光电特性的检验装置等,也都已经由不同专业的厂商生产与供应。

      很显然,在查明日本国内三个方面的宏观动态,又经过系统地检索有关科技与专利文献的具体内容,结合国内外当代的新技术装备,配件与仪表,以及对于单元工艺,再进行深入地剖析与计算以后,是可以根据国内的实践,去突破上述多学科与多专业综合性的技术难度,并进行技术开发,改进与创新。二、关于OPC鼓的主要用途与销售市场的状况

      在七十年代初期,由于有机光导鼓的出现,与过去的硒鼓相对比,具有很高的生产能力,较低的生产成本,可以适应常见光波,以及波长为

      ——900nm的激光光源,已经广泛应用于常用的复印机、激光打印机、数字复印机,以及彩色复印机等。

      据报导,2000年国外各种激光打印机的生产能力已达到739万台,预计在2001年国内激光打印机的拥有量达到170万台,再加上现有的复印机110万台,总数量已经达到280万台;如果每台设备平均每年更换1.5个OPC鼓,全国所需要的耗材OPC鼓的数量将达到420万个/年,总价值约为16.8亿元人民币,再加上OEM方式生产OPC鼓的总数量,现时可以允许在国内新建三—四条生产线。

      事实上,在国外生产激光打印机最多的企业,例如:美国惠普公司所需要安装的OPC鼓,都是由日本山梨电子株式会社,按照OEM的方式生产与供应;而日本生产OPC鼓产量最多的企业,例如:三菱化工株式会社,也是按照OEM的方式生产OPC鼓以后,既供应激光打印机的生产企业,又供应耗材市场的需要。另一方面,在日本技术实力较高的Canon株式会社,已经将一部分传统的OPC鼓的生产,以OEM方式委托给日本的其他企业生产与供应;相反,Canon株式会社的重点,则转移到数字复印机与彩色复印机的高速数字式(黑白与彩色)复印机(兼做为轻印刷机用途)的生产方向发展,更令人瞩目。

      为此,在国内新建OPC鼓生产线时,务必要借鉴国外的经验与教训,根据企业自身的技术与经济实力,并采取“多品种,高质量,低成本、高起点”的建设方针,既能够按照OEM方式向国内外生产复印机与激光打印机的企业提供高质量的OPC鼓,又能够满足耗材市场的需求量,还要顾及到今后的企业发展,才有可能适应国内外的剧烈竞争。例如:的金瑞治科技股份有限公司,就是在自身开发技术的实力基础上,争取得到扩大建设规模的投资以后,建成三条OPC鼓的生产线,都从事OEM方式的生产,并获得良好的经济效果。三、关于OPC鼓生产工艺与装备的历史发展

      从图1的OPC鼓专利技术发展的趋势图中,可以查明:当前生产OPC鼓的基本工艺、生产配方,以及主要原材料,都是在八十年代“技术发展阶段”以前所公开的专利,早已经超过发明专利权的保护期,因此,都可以向日本、、美国与欧洲的有关厂商公开购得,也可以在国内自行组织合成与生产供应。

      在90年代以后,传统的OPC鼓开始转向高速激光打印机的生产方向发展,国外的企业主要是在提高复印速度、增加耐印率、涂布保护膜层、减少残余电压,以及改进光电特性等方面,又提出一系列的发明专利;然而,国内的企业尚处于起步的阶段,在新产品的开发与研制方面所投入的技术与资金,还存在很大的差距。

      关于OPC鼓的生产工艺与装备技术的进展方面,在日本国内经历了二次技术与市场的剧烈竞争与淘汰以后,有些二手设备已经被扩散到欧洲、美国与中国等地,在不同的程度上造成一些后遗症,值得引起人们的警惕。然而,日本东丽工程公司是在1986年以后,才开始介入OPC鼓涂布试验装置与中试涂布装置的加工任务;并在1986~1999年之间,逐步接受日本国内外十四家企业的委托,制造约为五十条OPC鼓生产线装置的过程中,得到技术上的发展与提高,其中:既有常规的“三次涂布”工艺,也有非常规的“四次涂布”工艺,反映了日本国内当代的技术水平,值得引起人们的重视。

      .鉴于环境保规的要求,在90年代以后,国外已经普遍采用水溶液的清洗剂与装置,全面代替卤代烷有机溶剂的清洗液与装置。2

      .鉴于激光打印机所用铝管坯的表面上,经过精密切削为Ra0.2~1.0μ的抗激光干涉条纹以后,必须在半个小时内清除原有的切削油,再置换为可以清洗干净的保护性涂层,才能够确保铝管坯的清洗质量。3

      .传统的OPC鼓生产工艺,是采用“上拔式”的浸沉涂布工艺,在八十年代出现的“下顶式”连续浸沉涂布工艺的专利技术,已经被实践所淘汰;在九十年代后期的技术发展重点:是如何改进与提高“有机溶剂”中浸沉涂布工艺的产品质量与成品率。4

      .为了确保OPC鼓涂布与干燥工艺生产线年代后期的技术发展重点:是如何改进与控制每个涂布小室与干燥室的气流组织、空调参数、洁净程度,以及采用耐高温度的高效过滤器与不锈钢传送链的组合件。5

      90年代后期的最主要技术进步:就是采用可编程序与工业控制微机,实现自动控制全流程的各工序的动作与工艺参数,代替过去的人工操作与机械人操作,再加上CCD激光扫描表观质量检验等措置以后,可以确保OPC鼓流水生产线的产品质量,从过去为70~75%的成品率,提高到约为95%的成品率,取得较好的经济效益。四、关于OPC鼓生产工艺与装备的技术进步与现状

      近几年来,国外的一些厂商,以及跨国企业,竞相在我国建厂,或者设立销售办事处,推销有关设备、配件与控制元件,从而缩短国内外存在的显著的差距。

      本文就是在系统地检索近三十年国内外科技与专利文献的基础上,亲赴日本考察与调查以后,又接受国内中试涂布装置的委托设计任务,更结合国内的实践经验,再提出有关的创新建议。具体说明如下:1.关于OPC

      鼓专用铝管坯的规格,其外径为Φ24、30、40、60、80mm,所采用的材质为镁和硅合金系列的6063牌号铝合金,也可以采用锰和铁合金系列的3003牌号铝合金。其外径超过Φ80~100mm者,所采用的材质为纯铝系列的1050牌号铝合金。在国外是采取精细冶炼与半连续铸造工艺,去生产OPC

      鼓专用的铝锭。例如:是经过熔炉、细化、脱气、精密过滤以后,再连续铸造成为Φ304.8mm的铝锭,或者是半连续铸造成为中Φ175mm×6000mm的铝锭,经过切短以后,再转移到多种方式的挤压与拉拔的铝管坯工序。现举二个典型实例说明如下:实例(1)

      :日本神户制钢所(株),三菱化成(株)等企业,都是采用离子溅镀碳化钛,氮化钛耐磨涂层的中心杆——挤压模与拉伸模具相结合的工艺,将上述精密铸造的铝锭,经过油压机的挤出与拉伸以后,再经过切短、所获得无缝精密的OPC鼓用铝管坯,可以满足各种OEM产品的质量标准。实例(2)

      :日本理光(株)等企业,则是采用高频焊制铝管生产工艺,结合精密的拉伸模具以后,再经过切短、所获得有缝精密的OPC鼓用铝管坯,可以降低50%的生产成本。2.关于OPC

      鼓铝管坯的表面,主要是采用金钢石切削刀具,在精密的数控车床上进行镜面切削。然而,对于激光打印机所用OPC鼓铝管坯的表面,必须加工成为抗激光干涉波纹的特殊结构,可以采用日本EGURO(株)生产的二种专用数控切削车床,第一种是用于两端配合凹槽的加工,第二种是采用二种不同刃尖半径的聚金钢石刀具,进行正反两个方向粗细不同深度的数控切削加工以后,所获得抗激光干涉波纹的表面粗糙度约Ra0.2-1.0μ。更重要的是,在经过上述的精密切削以后,必须在30

      分钟内,立即清洗掉表面附着的切削冷却油,并取代为容易清洗的保护性涂层,以防止被空气氧化聚合以后,影响到OPC鼓铝管坯清洗工序与产品的质量。3

      OPC鼓铝管坯表面的阳极氧化工艺在八十年代后期,国外已经广泛采用成本低廉的树脂涂布底层工艺去代替铝管坯的表面阳极氧化工艺。然而,一直延伸到九十年代,对于外径为中80mm

      以上的数字复印机与彩色复印机使用的OPC鼓,都需要有较高的耐印率时,仍然保留表面阳极氧化工艺。关于OPC

      鼓铝管坯的表面阳极氧化工艺,除去是采用特殊的夹持具外,基本工艺原理与国内PS版材的阳极氧化工艺相似,其中的主要区别为下列三点:(1

      )在实施阳极氧化工艺以前,必须对铝管坯的表面进行镜面切削。在实施阳极氧化工艺以后,阳极氧化膜的厚度为6~12μm,导纳(Admittance)值为50~150μS,其表面的粗糙度为Rt0.8~1.8μm时,可以兼备抗激光干涉波纹的功能。4.关于OPC

      鉴于环境保规的限止,在九十年代后期,国外已经广泛采用水溶剂的清洗工艺,全面地代替卤化烷有机溶剂或者水溶性有机溶剂的清洗工艺;其中的主要工艺原理,就是在清洗液中加入亲油性较强的表面润湿剂,HLB

      值为13~15,PH值为9.5~13.0,温度为30~90℃,并在的辅助作用下,可以达到预期的清洗效果。目前,在国外较广泛地采用六槽式水溶剂的清洗装置,以及采用交流伺服电机,变频电机与气动控制元件,实现各槽之间铝管坯的自动升降与转移,每个槽的操作间隔时间为30

      秒,总循环的操作间隔时间为三分钟;总之,在九十年代后期的自动清洗装置,除去采用人工将铝管坯托板架续入到循环链条上以外,都是采用可编程序与工业控制微机,实现自动操作与工艺控制,上述全部的清洗装置都是安装在10000级的洁净厂房内,还设置有100级洁净度的局部层流防护罩保护,可以确保铝管坯的清洗的产品质量。现将六槽式清洗机的基本功能与主要工艺参数,概述如下:

      ℃、毛刷,转速80~150RPM;或者喷射清洗液,压力50kg/cm2。第三槽:纯净水T30~70

      ℃的电阻率P=15MΩcm、毛刷;或者高压纯净水喷洗。第四槽:纯净水T30~70

      ℃的静止液面,拉出速度为5~30mm/s,可以消除表面上的任何水渍点。第六槽:热风干燥,T25~60

      鼓产品,已经广泛应用在各种型号的复印机与激光打印机,又具备不同的直径、不同的长度、不同的涂层、不同的光电特性与不同的使用性能,构成较为复杂的技术领域。但是,经过系统地检索国内外科技与专利文献,以及分析有关商品的结构以后,可以概括为三-四种的主要涂层,具体说明如下:底层涂层

      ,主要成分是醇溶性尼龙、聚氨酯、酚醛树脂与环氧树脂等。在九十年代后期,又推出新型的陶瓷涂层,具有更良好的粘附性与耐印率,其中的主要成分是钛或者锆的有机螯合物,以及硅偶联剂等。CGM

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