JPH0222071A - 静電制御グリッド型プリンター機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子計算機などの出力のように電気信号で表
現される文字や図形などの情報を用紙の上に可視な状態
に印刷するためのプリンター機構に関する。

〔従来の技術〕

上記のための従来の技術としてはレーザビームプリンタ
ー、ＬＥＤプリンター、液晶プリンター静電プリンター
、ペンプロッタ−３感熱プリンタ、熱転写プリンター、
インクジェットプリンターなどの各種の方式が知られて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の各方式はそれぞれに得失を持っている。

ペンプロッタ−は機構が単純であり、また一般に計算機
の出力形式とペンの動きが容易に対応できるので一般に
安価であるが速度が遅いという欠陥がありまた、塗り潰
しができない。感熱プリンタ、熱転写プリンタはヘッド
部分に可動部分がなく比較的に安価に製造できるが特殊
な感熱用紙や転写リボンが必要でありランニングコスト
が高くまた分解能を高くしがたいという欠点がある。ま
たインクジェットプリンターは分解能が高く、多色の重
ね塗りが可能でカラーに向いているが機構が複雑であり
インクの詰まりなどの保守上の問題と速度が遅いという
欠点がある。

静電プロッターは可動部分がなく高速で大型サイズのも
のが製造可能であり分解能もかなり高くカラー化も可能
であるが特殊な用紙が必要でありランニングコスＩ・が
高いという欠点がある。レーザビームプリンターは高速
でかつ高分解能が実現できまた特殊な用紙を必要としな
いという点で優れたプリント方式であるが精密で複雑な
機械、光学機構が必要であり高価であるという欠点があ
る。

本発明による静電制御グリッド型プリンター機構はこう
した各種の方式の欠点を除きレーザビムブリンクーや静
電プリンターの高速性と高分解能を有し、感熱プリンタ
、熱転写プリンタのごとくヘッドの可動部分が無く、且
つ構造がシンプルであり、特殊な用紙を必要とせす普通
紙にプリントできるという数々の特長を備えたプリンタ
ー機構を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は上記の各種のプリンタ一方式の欠点を除き高分
解能、高速、無可動部分、簡素な機構、普通紙プリント
という特長を持つプリンター機構を実現するために静電
制御グリッド型ヘッドをはざんでトナー溜まり、転写用
ロールを備え、回転する転写用ロールには一定の静電荷
を与え、一方静電制御グリッド型ヘッドのひとつひとつ
の電極に印加する電圧を時系列的に制御することによっ
てトナー粒子が静電制御グリッド型ヘソ１′の電極の間
を通過して転写用ロール付着することを選択的に制御し
、もって転写ロールの表面上に、トナー粒子の付着の有
無により文字、図形の反転像を得たのち、転写ロールの
表面と同じ速度で転写ロール表面に接触しつつ移動する
用紙上に該トナー粒子像を転写して用紙上に所望の文字
や図形などを得ることを特徴とするプリンター機構であ
る。

本発明の基本原理を第１図によって説明する。

断面図である第１回において高圧に帯電した平板電極１
の表面は薄い絶縁層２に被われている。トナー粒子４は
顔料もしくは染料と熱可塑性樹脂を含んだ微小な粒子で
あり、平板電極１と逆極性に帯電している。グリッド３
は画面に垂直方向に伸びる電気導体の細線であり、平板
電極ｌと逆極性に帯電している。この状態では第１図（
ａ）に示すごとりトナー粒子とグリッド電極の間には反
発力が働いており、平板電極１の表面とグリッド電極の
距離に対して、グリッド電極の電極間の距離を適当に選
び且つ平板電極に印加する電圧とグリッド電極に印加す
る電圧を適当に選ぶことにより、トナー粒子はグリッド
電極の隙間を通って平板電極に吸引されることは無い。

しかるにグリッド電極のうちのひとつに印加する電圧を
徐々に零に近づけると、ある電圧からトナー粒子は該グ
リッド電極とそれに隣接する電極の隙間を通ってわずか
ながら平板電極に吸引されるようになる。この電圧をさ
らに零に近づけるに従ってこの傾向はますます強（なり
、より大量のトナー粒子が平板電極に吸引される。この
様子を第１図（ｂ）に示す。

ここで注意すべきことがらは、グリッド電極に印加する
電圧に応して吸引されるトナーの量を制御できるという
事実である。

このように必要なグリッド電極にのみ電圧を印加するこ
とにより必要な位置にのみ選択的にトナー４を付着させ
ることができる。

〔作用〕

次に第２図によって、本発明によるプリント機構をより
詳細に説明する。第２図は第１図の断面に対して垂直な
方向の断面図である。

第２図において、転写ドラム１は表面を絶縁層２で被覆
されており矢印の方向に回転している。

高圧コロナ放電電極７の下を通過するとき絶縁層２の表
面は高電圧に帯電される。トナーボックス５の内部には
トナー４が充填されており、図示しない機構により適当
に攪拌されており、グリッド電極３の付近にもトナー粒
子が多量に存在する。

グリッド電極３は転写ドラム１の接線方向、すなわち紙
面と垂直の方向にのびた狭いギャップの間を一定の感覚
でブリッジする金属細線の列で構成されている。ここで
グリッドのひとつひとつは電気的に絶縁されておりひと
つひとつが独立に、図示していない高圧電源回路に接続
されており、該電源回路に制御信号を与えることにより
個々のグリッドに所望の電圧を印加することができる。

ここで該グリッドのギャップはおおよそ１００μｍ程度
でありまたグリッド電極同士の間隔は所定の分解能を達
成する為の間隔である。すなわち例えば１６ｄｏｔ／ｍ
ｍの分解能を達成するためには電極間隔は６０μｍ程度
となる。

グリッド電極３は通常では転写ロールの表面電位と反対
方向の電位が印加されている。制御信号が与えられ、こ
れに伴ってグリ・ノド電極の電位が零に近づくと既に述
べた如くトナー粒子は転写ロール表面の電荷による静電
気力により転写ロールに吸引されて該グリッド電極と隣
接するグリ・ノド電極の間を通過して転写ロールの絶縁
層２の表面に達する。このとき各グリッド電極に電圧を
印加するタイミングを適当に制御すれば、所望の文字や
図形の反転像Ａを得ることができる。

表面上の反転像は転写ロールの回転に伴って移動し、転
写ロールと用紙１０の接触点に達する。

用紙は図示しない駆動ロールによって、また転写ロール
１と圧力ロール１１によって転写ロー）ＩｉＯ）表面速
度と同期してＴの方向に移動している。ここで転写電極
８によって転写用の電界をかけると同時に圧力ロール１
１によって適当な圧力をかげると、転写ロール上のトナ
ー粒子による反転像Ａは用紙１０の上に転写される。転
写されたトナー粒子による像は定着用ヒータ９によって
加熱されるとトナーの成分である熱可塑性樹脂が軟化し
てトナーは用紙１０に固着する。

一方転写ロールの表面はクリーニングロール６によって
表面に残留した未転写トナーなどを落として清浄な状態
になった後に、再び最初に戻って同じプロセスを繰返す
。したがってこのプロセスは連続して実行することが可
能である。

またトナー粒子４の移動は極めて短時間で行われるし、
プリンター全幅にわたって並列的に同時に画像形成が行
われるので極めて高速のプリントが実現できる。

ここでトナー４については乾式トナーであっても湿式ト
ナーであっても本プロセスが実現できる。

湿式トナーの場合にはその成分である溶媒はコントロー
ルグリッドの電位すこは影響されずにグリッド電極の間
を通過して常に転写ロールの表面に接触して該転写ロー
ルを濡らしている。

さて上にのべたような構造と寸法のコントロールグリッ
ドは、適当な絶縁材料の基板の全面に薄く蒸着した金属
膜をフォトリソグラフィーの手法を使ってエツチングし
て電極列を形成した後に基板側を所定のギャップ幅だけ
電極列とは直角の方向にエツチングすることにより、極
めて容易に製造することができる。このプロセスを第３
図に示す。

またこの電極と外部の電気回路とを接続するためには例
えばワイヤボンディングのような逐一の接続法、または
ＴＡＢ、またはフレキシブル基板と異方性導電シールの
組合せなどにより実現することができる。

第４図にこのようにして作られたコントロールグリッド
の断面構造を示す。一部をエツチングされた基板の上に
載ったグリッド電極３は、駆動用の高圧電源回路などを
載せたプリント回路基板１８の上の電極１９との間をポ
ンディングワイヤーで結んである。このような状態で全
体を例えばエポキシ樹脂のような絶縁物で整形充填して
内部に埋めるこむと第４図に示すようなコントロールグ
リッドが製造される。回路基板上に高圧電源回路、制御
回路および多数のグリッド電極のどれかひとつを選択す
るための選択回路を載せておけば、外部の回路との連絡
は電源線、画像信号線、選択アドレス信号線を含む極め
てわずかの数の導線によって行うことができる。

〔発明の効果〕

うえに述べたごとく本発明は、プリントヘッド部分に可
動部分がなくかつ極めてシンプルな構造のヘッドで高い
分解能が実現できる。またこのヘッドは半導体プロセス
で多用されているフォトリソグラフィーの手法で極めて
容易にかつ安価に製造できる。転写ロールは通常の金属
ロールの表面を薄い絶縁物で覆っただけであるから、レ
ーザプリンターに使用されるような高価で寿命の短い感
光ドラムに較べて極めて安価に製造できる。また静電プ
ロッターや感熱プリンターのように特殊な処理を行った
用紙を使用しないからランニングコス１−が安（、用紙
の調達も簡単である。

このように本発明のプリンター機構によれば極めて安価
に高い分解能と高速性を備えたプリンター機構を実現す
るものであり、計算機の出力機器、通信の出力機器など
に幅ひろく利用できて産業上民生上極めて有意義である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本プリンター機構の動作原理を示す断面図、 第２図は本プリンターの実施例を示す断面図、第３図は
コントロールグリッドを製造するプロセスを示す断面図
および見取図、 第４図はコントロールグリッドの構造を示す断面図であ
る。 １・・・平板電極、　２・・・絶縁層、　３・・・コン
トローグリッド電極、　　４・・・トナー　　５・・・
トナー容器、　　６・・・クリーニングブラシ、　　７
・・・コロナ放電電極、　８・・・転写電界印加電極、
　９・・・定着用ヒータ、　　１０・・・用紙、　　１
１・・−圧力ローラ、１５・・・グリッド電極製造用基
板、　　１６・・・グリッド電極ボディ、　　１７・・
・接続ワイヤー、　　１８・・・プリント回路基板、　
　１９・・・プリン１〜回路暴板上電極。 出　願　人　新日本製鐵株式会社 代理人弁理士　　青　　柳　　　　　　稔一 第４＠ 手続補正書（自発） ■、事件の表示 昭和６３年特許願第１７３１８１号 ２、発明の名称 静電制御グリッド型プリンター機構 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京都千代田区大手町二丁目６番３号名称　（６
６５）新日本製鐵株式会社 代表者　　齋　　藤　　　　　裕 ４、代　　理　　人　　　〒１０１　　　　ｅ　０３（
８６３）０２２０住　所　　東京都千代田区岩本町３丁
目４番５号第−東ビルア、補正の対象　　　明細書の特
許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄、図面の簡単
な説明の欄および図面８、補正の内容　　別紙のとおり 別紙 （１）明細書の特許請求の範囲を次のように補正する。 ［１，静電制御グリッド型ヘッドをはさんでトナー溜ま
り、転写用ロールを備え、回転する転写用ロールの表面
には一定の静電荷を与え、方静電制御グリッド型ヘッド
のひとつひとつの電極に印加する電圧を時系列的に制御
することによってトナー粒子が静電制御グリッド型ヘッ
ドの電極の立挽を通過して転写用ロールに付着すること
を選択的に制御し、もって転写ロールの表面上に、トナ
ー粒子の付着の有無により文字、図形の反転像を得たの
ち、転写ロールの表面と同じ速度で転写ロール表面に接
触しつつ移動する用紙上に該トナー粒子を転写して用紙
上に所望の文字や図形などを得ることを特徴とするプリ
ンター機構。」 （２）同第６頁１８行の「感覚」を「間隔」に補正する
。 （３）同第７頁２行の「ことにより」に次に「高圧電源
回路は高電圧を発生し」を挿入する。 （４）同第９頁１０行〜１８行の記載を次の様に補正す
る。 「板側を所定のギャップ幅だけ電極列とは直角もしくは
適当な交叉角度の方向にエツチングすることにより、極
めて容易に製造することができる。このプロセスを第３
図に示す。なお説明及び理解の便宜上グリッド電極３は
ギャップをブリッヂする構造について述べたが、かなら
ずしもこれに限定される必要はなく、印加する電圧によ
ってトナーの通過が制御できれば良いのであってギャッ
プの片側の壁面から若干突出している構造であっても良
いし埋込まれている構造であっても良い。 またこの電極と外部の電気回路とを接続するためには例
えばワイヤボンディングのような逐一の接続法、または
ＴＡＢ、またはフレキシブル基板と異方性導電シールの
組合せなどの一括接続法により実現することができる。 Ｊ（５）同第１０頁６行の「埋める」を「埋め」に補正
する。 （６）同第１２頁５行の「ボディ」を「ボディ」に補正
する。 （力図面第４図（ａ）を別紙のとおりに補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、静電制御グリッド型ヘッドをはさんでトナー溜まり
   、転写用ロールを備え、回転する転写用ロールの表面に
   は一定の静電荷を与え、一方静電制御グリッド型ヘッド
   のひとつひとつの電極に印加する電圧を時系列的に制御
   することによってトナー粒子が静電制御グリッド型ヘッ
   ドの電極の間を通過して転写用ロールに付着することを
   選択的に制御し、もって転写ロールの表面上に、トナー
   粒子の付着の有無により文字、図形の反転像を得たのち
   、転写ロールの表面と同じ速度で転写ロール表面に接触
   しつつ移動する用紙上に該トナー粒子を転写して用紙上
   に所望の文字や図形などを得ることを特徴とするプリン
   ター機構。