JPH07504043A - デジタル制御形トナー供給方法及び装置 - 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】 デジタル制御形トナー供給方法及び装置（単一成分）トナーを、画像形態で無地 の紙基体に供給するためのデジタル制御形装置に関する。

発明の背景 種々の静電印刷方法のうち、この数十年来、電子写真が高解像度単色（モノクロ ーム）印刷より優勢である。電子写真プロセスは、光伝導面を電荷で均一にコー ティングし、帯電面を光に選択的に露出させて潜像を形成し、帯電したトナー粒 子を帯電面に接触させて潜像を現像させ、受入れシートに画像を転写し、この画 像を固定（定着）させる工程からなる。この印刷方法は、高品位の印刷が得られ 且つ広範囲の印刷に有効に適用できるように改良されている。しかしながら、こ の印刷方法は機械的に複雑であり、精密な光学部品を必要とし、且つカラー印刷 への適用は困難なことが実証されている。

電子写真印刷よりも直接静電印刷（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ 　Ｐｒｉｎｔｉｎｇ　、　ＤＥ　Ｐ）の方が簡単である。Ｐｒｅｓｓｍａｎ等の 米国特許第３．６８９．９３５号には、孔を通してトナーを無地の紙基体上に画 像形態をなして直接堆積させるＤＥＰが開示されている。

この方法はＳｃｈｍｉｄｌｉｎの１９９０年３月２７日付米国特許第４．９１２ ．４８９号により改良されており、この米国特許では、孔を通るトナーの流れを 調節するのに１００Ｖ程度の低い制御電圧で充分である。この米国特許に係る装 置は、トナーを印刷ヘッドの孔に差し出すのに進行波コンベアを用いている。一 般に、ＤＥＰプロセスは単一成分の絶縁トナーを使用しており、これは、従来の ２成分トナー装置に比べ印刷装置の簡単化を助けている。ＤＥＰ装置は露出工程 用の光学系が不要であり且つ光伝導面も不要である。従って、印刷プロセスは簡 単化されている。しかしながら、上記従来のＤＥＰプリンタの孔には、トナーの 凝集による詰まりが生じる。また、周囲の塵埃によっても孔が詰まることがある 。いずれの場合でも、目詰まりした孔の修理は困難であり且つコストが嵩む。一 般に、ＤＥＰラインプリンタは多数の孔ライン（例えば、４つのライン）を使用 している。多数の孔ラインは、支持部材に形成される孔に関する製造考察（各電 極を包囲する金属電極のためのスペースを設けること）の結果である。この構成 は、単色画像データの画素ラインをデータサブセット（各サブセットは孔ライン 及びこれに関連する電極に対応する）に分けることを必要とする。元の画素ライ ンを紙上に単一ラインとして再構成するには紙を途中で前進させるため、各デー タサブセットは異なる時間で印刷しなければならない。一般に、カラー印刷は、 多数の単色画像を重ね合わせる必要があり、より複雑である。

進行波装置は、絶縁材料からなる管状ダクトに沿って粒子を移動させるのに使用 されている。Ｍａｓｕｄａの米国特許第３．７７８．６７８号には、管状ダクト の外面に沿って、互いに等間隔を隔てて螺旋状に巻回された３つの長い電極を備 えた装置が開示されている。電極は、５〜１０ｋＶのオーダの電圧を存するＡＣ 電源のターミナルに接続されてダクト内に波状電界を形成し、この電界によって 粒子が内側ダクト面から追い出され、ダクトに沿って反発推進される。この米国 特許の目的は、粒子をチューブの中央近くに浮遊させ、これにより粒子がチュー ブ壁と接触しないようにすることにある。環状電極及び長い電極を開示する米国 特許第３．８７２．３６１号には、上記米国特許第３．７７８．６７８号の装置 と同様の装置が開示されている。

５ｃｈ１ｎｉｄｌｉｎ等の米国特許第４．７４３．９２６号には、面対面関係を なして支持された１対の帯電トナーコンベアを備えたトナー／現像剤供給装置が 開示されている。

２つのコンベアを横切ってバイアス電圧か印加され、一方の極性に帯電されたト ナーを一方のコンベアに誘引させ、同時に他の極性のトナーを他方のコンベアに 誘引させる。他の実施例は、１対の３相ＡＣ発ｔｅｉにより供給される単一の帯 電トナーコンベアを有している。ＡＣ発電機は、一方の極性のトナーを電極配列 上で！方向に移動させると同時に逆極性のトナーをほぼ反対方向に移動させるＤ Ｃ電源によりバイアスされている。同じ＜　Ｓｃｈｍｉｄｌｉｎの米国特許第４ ．８７６、５６１号には、帯電トナーコンベアに１インチ（約２．５ｃｍ）当た り４００以上の電極を設けて、空気放電の危険性なくして高トナー供給量が得ら れるようにしている。

Ｆｕｊｉｉ等の米国特許第４．４９１．８５５号には、撮像電極の近くに帯電粒 子を供給するための改良された装置が開示されている。この改良は、帯電粒子を 支持部材上に支持し、支持部材と制ａ電極との間にＡｃｔ界を付与したことにあ る。Ｈｏ５ｏｙａ等の米国特許第４．５６８．９５５号には、現像剤キャリヤの 表面上の電極に電界を付与することにより生じるトナー霧（）すグ）を用いた記 録装置が開示されている。

電界は電極に接続されたＡｃｔ源及びＤＣｔ源により形成され、トナー霧を発生 する現像剤を振動させる。Ｋｏｈｙａｍａの米国特許第４．６５３．４２６号に は、時間と共に周波数が変化するＡＣ電圧の改良が開示されている。この電圧は 、トナー支持面と、静電潜像を保有するドラム面との間のギャップに印加される 。多重周波数はトナー粒子のジャンピング可能性を増大させ、従つて、この結果 得られる現像画像の階調特性及び濃密特性が向上される。

１（ａｙの米国特許第４．８７６、５７５には、非磁性単一成分トナーの計量及 び充填を行うダイナミックＩトナー用装置が開示されている。この装置は電気バ イアスが加えられた可撓回転ロッドを有しており、該ロッドは剛性ドナーロール に対して自己間隔を隔てた関係をなしている。この装置は、ドナーロール上に帯 電トナーからなる単一層を有効に形成する。

０ｈｎｏの米国特許第４．７４３．９３８号には、カラー画像形成装置の複数の 現像ユニットを支持するための回転アセンブリ（組立体）が開示されている。回 転アセンブリ上で回転するいずれか１つの現像ユニットと保合できる駆動機構が 設けられている。

発明の目的及び要約 本発明の目的は、簡単な部品及びプロセスを用いて、無地の紙基体上に単色画像 を高速で印刷する印刷装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、高精度且つ高速で、各画素位置のトナー深さを調節できる 静電印刷装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、高速且つ高解像度で、カラー画像を印刷する静電印刷装置 及び方法であって、簡単な部品及びプロセスを用いて各画素位置にできるだけカ ラー画像を印刷する静電装置及び方法であって、全カラー範囲を達成するのに４ 色分離を必要とする印刷方法に比べて印刷プロセスを簡単化できる静電装置及び 方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、例えば大規模集積回路を用いたデジタル撮像アルゴリズム を実施することにより、高速、高精度及び低コストが得られるデジタル制御形撮 像装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、サイズがコンパクトで、軽量で、作動が静粛な印刷機を提 供することにある。

本発明の他の目的は、均一に帯電した粒子を、高速印刷を達成する高供給量で支 持部材上に形成できるトナー源モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は、物理的設計、メインテナンス及びサービスのフレキシビリ ティを与えるべく印刷機から離れて配置できるトナー源モジュールを提供するこ とにある。

本発明の他の目的は、印刷機の汚染を無くし且つトナー補充時に人にかかること を防止でき、且つ印刷中に補充できるトナー供給源を提供することにある。本発 明の他の目的は、ドライトナー（ドライトナーは、液体トナーの溶媒の蒸発によ り発生するような有毒蒸気は発生しない）を用いることにより、印刷作業中の人 への環境汚染を防止することにある。

本発明の更に他の目的は、撞々の必要性をもつ多数のユーザに対応できる印刷機 を提供することにある。例えば、コンピュータネットワークされた印刷所の多数 のユーザは、白黒印刷とカラー印刷との多用性を必要とするであろうし、この場 合も単一の印刷機で全てのユーザに対応できるのが有効である。また、各ユーザ は、単−書類内に種々の印刷条件を要することがある。

本発明の上記及び他の目的は、基体上でｔ極配列に沿って帯電粒子を移動させる デジタル励起装置（ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ａｐｐａｒａｔｕｓ）に より達成される。静電プリンタの実施例においては、デジタル撮像コンベアが、 トナー源と、コンベアの一端で電極に隣接して配置された受入れシートとの間で 帯電トナーパケットを移動させる。撮像コンベアの基体は可撓回路であり、該可 撓回路の幅は瞬間印刷幅に余白部を加えた・ものである。撮像コンベアには、帯 電トナー粒子がトナー雲（クラウド）の形態て差し出される。撮像コンベアはロ ーディング端を有しており、該ローディング端で、トナーパケットが、トナー雲 から撮像コンベアの表面の電極上に誘引される。電極はリニア配列（印刷すべき 各画素場所について１つのリニア配列）に形成されている。トナーパケットは、 電極に印加されるプログラムされた電圧パルスに応答して、リニア配列内で電極 から電極へとジャンプする。

多相デジタルクロック発生器は、各リニア配列について異なる組の電圧パルスΦ １、Φ２及びΦ３を発生し、各リニア配列は、リニア配列の電極に付着するトナ ーパケットからなる独立的に制御されるトナー流れを支持できる。Φ１１Φ２及 びΦ３は、各リニア配列について設けられたドライブラインを介して、位相順に 各リニア配列の電極に接続される。印刷すべ自答画素場所についてのデジタル励 起形リニア配列を設けることにより、１ページの幅を横切るフルラインの画素が 同時に印刷される。各画素に供給されるトナー量は、計数されたトナーパケット と画素深さの各レベルとを関連させることにより、且つ紙をステッピング（ステ ップ送り）する前で且つ茨のラインを撮像する前に、当該画素が必要とするトナ ー深さに相当する適当数のパルスを加えることにより計量される。トナーパケッ トは、撮像コンベアの転写端で、撮像コンベアから受入れシートに転写される。

トナーパケットは、電極に印加される電圧の極性を切り換え、これによりトナー パケットの誘引から反発に切り換えることにより、転写端で電極から解放される 。

解放されたトナーパケットは、次に、コロナ放電装置により受入れシートの裏面 に供給された均一電荷と関連する電界により捕捉され、かくして、トナーパケッ トは、受入れシートの前面の画素位置に捕捉される。ローディング端から転写端 に至る全撮像コンベアは、本発明のデジタル励起形印刷機の好ましい実施例であ る。

他の実施例では、デジタル励起形トナー源モジュールが、良く帯電したトナーを 制御可能な量で形成する。

他の実施例は、トナー流れから汚染粒子を濾過して貯蔵容器に入れることができ るデジタル励起装置を用いている。

他の実施例は、デジタル励起形搬像コンベアを多数組み合わせてカラー印刷を行 うものである。本願に開示するカラー印刷機は、微細な色調節が行え且つ高速且 つ高解像度が得られるものであり、従来のカラープリンタよりも簡単で効率が良 い。

他の実施例は、低コスト単色又はカラー印刷が行える移動ヘッドを採用している 。

本発明は、画像受入れ部材上に印刷する印刷装置であり、該印刷装置は、トナー 粒子源と、トナー粒子を、トナー粒子源に隣接するローディング位置から画像受 入れ部材に隣接する転写位置に転写する少なくとも１つの粒子コンベア手段と、 転写位置において画像受入れ部材を粒子コンベア手段に差し出す手段と、転写位 置から画像受入れ部材上の対応する画素場所へとトナー粒子を転写する手段と、 画像受入れ部材上の対応する各画素場所に所定量のトナーを供給すべく粒子コン ベア手段に制御電圧を印加する手段とを存している。

図面の簡単な説明 本発明は、添付図面に関連して述べる以下の説明から理解されよう。

第１図は、本発明を静電プリンタとして具現した装置（当該技術分野において知 られたトナー源を用いている）を示す概略側面図である。

第２図は、第１図の２−２部分の拡大部分平面図であり、リニア配列を形成する 電極のライン及び複数のトナーポンプに対応する関連トナーパケット（各トナー 流れについて１つのトナーパケット）を示すものである。

第３図は、第２図の３−３部分の別の拡大断面図であり、絶縁シート中に埋入さ れた金属電極及び多相クロックのΦＩに接続される電極に付着するトナー粒子を 示すものである。

第４ｒ；Ｊは、本発明の多相デジタルクロックの３相についての電圧一時間の関 係のグラフであり、プログラム可能な方形パルスを示すものである。

第５図は、トナー転写中の撮像コンベアの転写端及び受入れシートの相対幾何学 的形状を示す拡大図である。

第６図は、固定（定着）前に画素場所上に転写されたトナーの大小の堆積物を示 す拡大平面図である。

第７図は、固定後の第６図の画素場所の拡大平面図であり、３レベルの画素深さ くグリースケール）を示すものである。

第８図は、第１図の８−８部分の部分平面図であり、撮像コンベアへの画像デー タ入力及びプログラムされたパルスへの画像データの処理を行う集積回路を示す ものである。

第９図は、第８図の９−９部分の詳細平面図であり、第８図のデジタル集積回路 への入出力接続部の詳細を示すものである。

第１０Ａ図は、多層を備えた本発明のデジタル励起形チューブコンベアを示す側 面図である。

第１０Ｂ図は、第１０Ａ図のデジタル励起形チューブコンベアを示す断面図であ る。

第１１図は、デジタル励起形トナー源モジュールを示す概略側面図である。

第１２Ａ図は、汚染粒子の捕捉に使用する本発明のデジタル励起形捕捉アセンブ リを示す側面図である。

第１２Ｂ図は、第１２Ａ図の捕捉アセンブリを示す断面図である。

第１３図は、入力ボート及び出力ボート（これらのボートはチューブコンベアの 形態にある）と、シートコンベアの形態の中間部分との間を遷移するためのデジ タル励起形装置に使用される可撓回路の平面図である。

第１４図は、入力ボート及び出力ボートと、これらの間のシートコンベア部分と を備えたデジタル励起形トナー源アセンブリを示す側面図である。

第１５図は、デジタル励起形トナー源モジュールを備えた本発明の実施例を具現 した印刷装置の概略側面図である。

第１６図は、本発明のカラープリンタにおける４つのデジタル励起形シートコン ベアの組合せを示す概略側面図である。

第１７図は、本発明の移動ヘッドカラープリンタの実施例に使用される可撓回路 を示す概略平面図である。

第１８図は、本発明の横行可能な印刷ヘッドを示す概略側面図である。

第１９図は、本発明の別の実施例による移動ヘッドカラープリンタを示す平面図 である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図は本発明を導入したデジタル励起形印刷装置ｌＯの一実施例である。この 印刷装置１０は、帯電トナー粒子源１１、デジタル励起形撮像コンベア１２、コ ロトロン（ｃｏｒｏｔｒｏｎ）等のコロナ放電装置１３及び固定アセンブリ１４ を有している。好ましい実施例では、トナーは、当該技術分野において知られて いるような、樹脂粘結剤、着色剤及び添加剤からなる単一成分の非磁性絶縁トナ ーである。固定アセン１１月４は、当該技術分野において知られているような加 熱融着ローラ１６及びバックアップローラ１７を有している。好ましい実施例で は、バックアップローラ１７は、印刷基体１８を前進させる駆動ローラとしても 機能する。また、撮像コンベア１２の基体である可撓回路２１を支持する印刷ヘ ッド１９が設けられている。印刷ヘッド１９は、トナーパケット（図示せず）が 妨げられることなく通過できる充分な横方向寸法をもつスロット２２を存してい る。

スロット２２の長手方向寸法は印刷幅（好ましい実施例では全ベーノ輻である） と同しである。これにより、後述のように、同時撮像された画素からなる実線に よる高速印刷が得られる。

後述するように、撮像コンベア１２は、トナーパケットを、印刷基体１８に近接 した可撓回路２１の転写端に供給する。当該技術分野で知られているように、可 撓回路２１の転写端から印刷基体１８へのトナーパケットの転写は、コロナ放電 装置１３を用いて印刷基体１８の裏面を均一に帯電させることにより補助される 。第５図１ご関連して更に説明するように、トナーパケットは、転写中に撮像コ ンヘア１２の端部から解放される。現下の印刷ラインでの各画素の場所に適正量 のトナーが加えられた後、印刷基体１８は、ローラ１７を駆動するステップモー タ（図示せず）を用いて１画素位置だけ前進される。

次に、帯電トナー粒子源１１について説明する。当該技術分野では、帯電された 単一層からなる単一成分の絶縁トナーを支持面上に供給する方法は知られており 、例えばＨａｙｓの米国特許第４．８７６、５７５号を参照されたい。計量／帯 電装置２３が、単一層の帯電トナー２４をドナーロール２５０表面上に付着させ る。本発明の好ましい実施例では、トナーの電荷は負である。トナーの単一層２ ４は、ＤＣ電圧源２７及びＡＣ電圧源２８によりバイアスされた電極構造体２６ の下の位置へと回転される。当該技術分野において知られているように、この構 成の効果は、電極構造体２６と撮像コンベア１２上のトナー受入れ電極（図示せ ず）との間の空間内に、負に帯電したトナー粒子の雲を形成することである。

第２図は第１図の２−２部分の拡大平面図であり、撮像コンベア１２の表面上の 電極を詳細に示すものである。電極３Ｉは、例えば配列（アレイ）３２のような リニア配列に形成されており、印刷基体１８上に印刷すべき各画素の場所につい て１つのリニア配列を有している。負に帯電されたトナー粒子の雲の近くのコン ベア１２の装填側端部の電極３１が正にパルス化されると、トナーが該電極３Ｉ に付着し、１列の個々のトナー粒子３４からなるトナーパケット３３を形成する 。以下に述べるように、−配列における連続電極が位相順にパルス化されると、 トナーパケットが、正にパルス化された電極に追従して電極間のギャップを横切 って電極から電極へとジャンプし、印刷基体１８への供給を行う撮像コンベア１ ２の転写端へと移動する。かくして、電極のリニア配列は、独立して制御される コンベアを形成する。各配列の電極３１は、可撓回路２Ｉの裏面上の３本の給電 線３５を介して、位相順にデジタルクロックの３つの位相に接続されるが、この 点については第３図を参照して後に詳述する。簡単に云えば、これらの位相は、 トナーパケットが印刷ヘッド１９での撮像コンベア１２の個々の配列すなわちコ ンベアの転写端に到達するまで、可撓回路２１の表面上で各配列に沿ってトナー パケットを前進させるべくデジタル的にプログラムされている。転写プロセスの 詳細については第５図の説明において述べる。リニア配列３２間のリピート輻３ ６は印刷解像度を決定する。好ましい実施例ではリピート輻３６は８３．３　ミ クロン（約０．００３３インチ）であり、これは１ｍｎ＋当たり１２画素（１イ ンチ当たり３０５画素）の印刷解像度に相当する。計数されたパケット数に従う トナーのデジタル計量（デジタルメータリング）により正確なトナー量を供給で きるようにするには、パケット３３当たりにほぼ一定数のトナー粒子３４を維持 することが望まれる。第４図に関連して説明するように、トナー源モジュール及 び撮像コンベア１２の作動電圧は、パケットが、図示のように１列に形成された トナー粒子の単一層のみて形成されるように調節される。

第３図は、第２図の３−３部分の拡大断面を示すものである。電極３７は、フイ ードスルー３８を介して、基体に沿って長手方向に延びた給電線３９に接続され ている。電極４０．４１はデジタルクロックのΦ２及びΦ３に接続されているけ れども、選択した断面には対応する給電線及びフィードスルーは示されていない 。可撓回路２Ｉは絶縁材料４２からなる基体で作られている。Φｌ、Φ２及びΦ ３の順序で正のパルスが加えられると、トナーの粒子状物４３がギャップ４４を 横切って電極から電極へとジャンプする。好ましい実施例では、ギャップ４４は 約１０ミクロン（約０．０００４インチ）である。電極、フィードスルー及び給 電線は、正確な彫刻板を用いたホットスタンピング法により絶縁材料４２内に形 成される。

第４図は、デジタルクロックの３つの位相Φｌ、Φ２及びΦ３について、時間の 関数としての電圧波形を示すものである。破線は、正の振幅値４６への遷移がプ ログラマブルであることを示している。例えば、トナーパケットをステップさせ ることを望まない場合には、Φｌが正の電圧レベル４６に留まり、Φ２及びΦ３ は負の電圧レベル４７に留まるであろう。しかしながら、Φｌが負の極性に遷移 するときには、Φ１は、Φ２及びΦ３の位置における短い正のパルスだけ順序に 従うであろう。正のパルス振幅４６は、隣の電極が負の電圧４７にあるとき、ト ナーがギャップ４４（第３図）を横切るのに要する値を表す。負の電圧４７は電 極へのトナーの付着を防止するのに要する電圧であり、撮像コンベア１２から受 入れシートへの転写中に電極からトナーパケットを解放させること並びに自由パ ケットを正のパルスが加えられている隣の電極にジャンプさせることに使用され る。トナーパケットが、後方ではなく前方での正にパルス化された隣の電極への 短い距離を見出すことにより、トナーの流路上で前方にステッピングを続けるた めには、１サイクル当たり少なくとも３つの位相が必要である。しかしながら、 一般には、トナーパケットの流れを前方又は後方のいずれかに励起させるか、或 いはトナーパケットを現下の位置に安定した状態で保持しておくのにデジタル励 起法を使用できる。破線４８は、パケットを現下の電極位置に保持するにはパル スが正の電圧４６に留まることを表しており、この特徴は転写プロセス（第５図 に関連して更に説明する）に利用できるであろう。本願において説明する全ての 作動モードにおいて、クロックの位相は、唯一の位相が正の電圧４６になり、他 の２つの位相が負の電圧４７になるようにプログラムされる。かくして、トナー パケットは、リニア配列をなす３つの電極のうちの１つの電極のみに付着する。

プログラムされたパルスの好ましい形状は、第４図に示すような方形である。

Ｋｏｈｙａｍａの米国特許第４．６５３．４２６号は、一群の正弦波周波数は、 単一周波数よりも効率良くギャップを横切ってトナーをジャンプさせることを教 示している。所与のピーク電圧について、方形波パルスは第３図のギャップ４４ を横切ってトナーを一層効率良くジャンプさせる。これは、方形波が大きく且つ 連続的な範囲の周波数成分を含んでいるからである。Ｋｏｈｙａｍａは、時間系 列（タイムシーケンス）で幾つかの周波数を適用した。方形波は、この中に多数 の調波が固有に存在するため、より多数の周波数を同時に適用できる。しかしな がら、本発明は特定種類のフェーズド波形に限定されるものではない。

リニア配列の電極での正の電圧４６は、トナーパケットに単一のトナー粒子ライ ンが形成され且つ各パケットにほぼ一定数のトナー粒子が形成されるように、第 １図の帯電トナー粒子源１１のＤＣｔＣ電圧２７ＡＣ電圧２８に対して調節する ことができる。トナー粒子のラインが電極を覆った後は、トナー粒子の電荷は当 該電極上に更にトナーが堆積することを妨げる傾向をもつ。一般的に、電圧４６ が高いほど多量のトナーを誘引し、電圧４６が低いほど少量のトナーを誘引する 。従って、好ましい実施例においては、この値は、電極から電極へとトナーがジ ャンプするのに充分なほど高く、且つ画素を飽和させるのに必要なトナー量の約 １／６４（これは、本発明の好ましい実施例における各画素の場所でのトナー深 さの６４レベルに相当する）を形成するのに充分なほど低く設定される。

デジタル的に発生されるΦｌ、Φ２及びΦ３等の多相クロックを用いて、画像を 合成する多くの適当なアルゴリズムが可能である。第１図に示すように、可撓回 路２１上には集積回路２９が設けられており、該集積回路２９は、画像記述（ｉ ｍａｇｅ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）を、情報源から、プログラムされたパルス に変換するのに使用されるが、この点に関しては第８図及び第９図で更に説明す る。情報源は、本発明の好ましい実施例でのトナー深さの６４レベルに相当する 、１画素当たり６ビツトの強度データを与える。

集積回路２９は、情報源から６ビツトのデータワードを受けて、リニア配列の電 極へのフェーズドパルスの適用を制御する。印刷基体１８は、各画素の場所で６ ３トナーパケツトまでの転写を可能にする時間だけ、印刷ヘッド１９に対向させ た状態で停止される。ステッピングパルスは、所望のトナー深さにとって必要な パケット数をステップさせるべく作動する。従って、配列３２は、トナーを必要 とする場合に１組のステッピングパルスを受け入れるに過ぎず、トナーを要しな い場合にはステッピングパルスを受け入れない。一方、全トナー深さを要する場 合には、この時間中に６３クロツクサイクルが供給される。次に、次の画素ライ ンを受け入れる位置に印刷基体（紙）がステップ送りされる。

以上、幾つかの作動シーケンスを説明したが、本発明の好ましい実施例の印刷ア ルゴリズムについて更に説明する。「パケットロード（ｐａｃｋｅｔ　１ｏａｄ ）Ｊとは、受入れ電極に正の電圧を印加することにより、撮像コンベア１２のロ ーディング端で、単一のトナーパケットをトナー雲の源から電極にローディング することと定義する。「パケットステップ（ｐａｃｋｅｔ　５ｔｅｐ）Ｊとは、 配列と関連するクロックに応答して、ｌ・ナーパケットを配列の３つの電極上で 移動させることと定義する。

「パケットホールド（ｐａｃｋｅｔ　ｂｏｌｄ）Ｊとは、単一トナー配列のパケ ットを、転写位置以外の幾つかの電極位置に保持し、これにより、パケットが受 入れシートの裏面への均一な電荷に関連する電界による影響が極めて小さくなり 、受入れシートには転写されないようにすることと定義する。保持されたトナー 配列についてのアクティブクロック位相が第４図に番号４８で示す正の極性に連 続的に維持され、一方、他のトナーはパケットステップの実行により前方に流れ る。［パケット転写（ｐａｃｋｅｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ）Ｊとは、トナーパケッ トを保持位置からトナー配列の端部電極での転写位置に移動させるパケットステ ップを実行し、次に、配列の端部電極に印加される電圧を負の極性に切り換え、 これにより転写するパケットを受入れ面の表面に解放することと定義する。「印 刷サイクル（ｐｒｉｎｔ　ｃｙｃｌｅ）Ｊとは、トナーを必要としない全ての画 素についてのパケットホールドと、トナーを必要とする全ての画素についてのパ ケット転写との組合せとして定義する。「画像サイクル（ｉｍａｇｅ　ｃｙｃｌ ｅ）」とは、紙の前進が後で行われる現下のラインのプログラムされた最大画素 深さを満足するための全印刷サイクル数の適用として定義する。装置に電源を入 れた後、印刷を最初に開始するとき、先頭のパケ・ストが保持位置に到達するま で、独立した各トナー配列について多数のパケットロードが生じる。次に、印刷 するためのパケットをもたない全てのトナー配列がパケットホールドを実行する 。保持されていない他のトナー配列は、パケット転写を基体に前進させ且つ実行 する。トナー配列がパケット転写に関係するときは、必ず、トナーコンベアのロ ーディング端でパケットロードが自動的に実行される。この　−プロセスは、各 画素位置で可能な６４トナー深さレベルでトナーを堆積させるべく６３印刷サイ クルについて反復される（６４番目のレベルは、ゼロのトナー転写に相当する） 。次に、受入れシートが次の画素位置へとステップ送りされ、次の６３印刷サイ クルが実行される。多数の印刷サイクルが行われて画像が完成すると、受入れシ ートの多数回前進により、受入れシートが融着装置に通され、その後、完成した ページが既知の方法で印刷機から取り出される。印刷の終了時には、転写ステー ションに受入れシートが存在しない状態で洗浄サイクルが実行される。最初にト ナー雲の源が除勢され、これにより、この後のパケット転写が同時パケットロー Ｆを引き起こされないようにする。次に、充分な数のパケット転写が実行され、 撮像コンベアＩ２上に残留する全てのトナーを転写する。この転写されたトナー は洗浄コンベア（図示せず）に捕捉され、ルーチンメインテナンス中に廃棄され るまで洗浄コンベアに保持される。

第２図のより小さな電極リピート輻３６を可撓回路２１に設けることにより、よ り高い解像度の印刷を達成できる。また、第３図のより小さなギャップ距離４４ を可撓回路２１に設けることにより、正の電圧４６を低下させることができる。

なぜならば、電極から電極へとトナー粒子をジャンプさせるのに必要な周縁電界 が、！極間のギャップ４４に反比例して変化するからである。１０ミクロン（０ ，０００４インチ）のす−ダの小さなギャップ距離、多数の調波周波数からなる 方形パルス及び画素当たり多数のトナーパケットを用いることにより、標準形の 低コス１−ＣＭＯＳシリコンウェーハプロセスを実施できる５〜２０Ｖ程度の低 い正の電圧４６を予想できる。好ましい実施例では６４レベルのトナー深さがあ るので、各パケットには少量のトナー（画素を飽和させるのに要するトナー量の 約１／６４のトナー）をもたせるのか好ましい。従って、トナー深さの微細制御 には画素当たりトナーパケットを多くするのが好ましく、これは、正の電圧４６ の低い値に対応する。

好ましい実施例のように容量的にローディングする場合には、標準形のシリコン ウェーハプロセスを用いて数十ナノ秒以内に２０Ｖレベルを切り換えることがで きる。例えば、第４図の３位相デジタルクロックの１つの全サイクル４９を発生 させるのに、１マイクロ秒のサイクル時間を達成できる。６４トナー深さレベル については、好ましい実施例では、画素ラインを撮像して６５マイクロ秒（パケ ットをシフトさせるだめの６３マイクロ秒に、第５図で説明する転写プロセスの ための付加的な２マイクロ秒を加えたものからなる）毎に印刷基体１８に転写で きる。これは、１２ドツト／ｍｍ（３０５ドツト／インチ）の印刷解像度では、 １１インチ（約２８ｃｍ）の縁部に平行な印刷ヘッドを備えた印刷機を介して８ ・１／２　Ｘ　ｌ　１インチ（約２２ｘ２８ｃｍ）のシートを通す好ましい実施 例での２０４ｍｎ＋（８インチ）の印刷長さについて１秒当たり６ページの撮像 速度に相当する。

トナー供給速度、転写速度、紙のステップ送り速度及び融着速度の全ての速度は 独立的に調節できるため、１秒当たり６ページに近い印刷速度で好ましい実施例 １６．７ミリオンのトナー深さと力場られると共に達成される。

第５図は、無地の紙のような好ましい実施例に示した印刷基体１８の断面に関連 する、可撓回路２１上に作られた撮像コンベア１２の５−５部分の拡大側面図で ある。印刷基体１８の裏面には、当該技術分野において知られた方法により、コ ロナ放電装置を用いて均一な正の電荷５１が設けられている。次に、転写プロセ スについて説明する。電極３１はリニア配列されており、幾つかの配列は、保持 位置においてパケット５２に終端している各第３を極上にトナーパケットからな る充填パターンを有している。電極から電極へのトナーパケットのシフトは、第 ３図の方法てフィートスルーを介して電極に接続された給電線３６に接続された 集積回路（図示せず）から電極に供給される電圧パルスにより制御される。画素 の場所が多くのトナーについてプログラムされる場合には、番号５２で示すよう なパケットが、デジタルクロックに応答して、一度に１つの電極を連続的に転写 位置５３へとステップ送りするであろう。所与の画素場所について、最後のｄケ ラＩ−転写の後までいかなるパケットホールドも生じないであろう。印刷基体１ ８の前面に到達するには、パケット５３はエアギャップ５４を横切ってジャンプ しなければならない。パケット５３の下の電極を負の極性に切り換えることによ り、パケット５３が電極により解放されて、電荷５１により印刷基体１８上の画 素位置に誘引され、前に転写されたパケットと共にトナー堆積物５６を形成する 。紙の画素場所上には、電極に加えられるパルス数に基づいて、大きな堆積物５ ６、トナー堆積物が存在しない部分５７又は小さな堆積物５８が転写される。

第６図は画素場所５９に関する印刷基体１８の上面の平面図であり、トナーの前 と同じ３つの堆積物５６．５７．５８を示すものである。

第７図は第６図と同じ平面図であるが、融着の前に、固定プロセスによりトナー の堆積物を、トナー堆積物のサイズに比例する厚さの平らな画素堆積に平坦化し た後のものである点て異なっている。融着装置は、当該技術分野において知られ た方法により、トナー堆積物の平坦化及び紙への結合を達成する。この図面には 、白色６２からライトグレー６３及びダークグレー６４まで変化する３レベルの トナー深さが示されている。

第８図は第１図の８−８部分を示すものであり、ローディング端での可撓回路２ 】の部分図である。可撓回路２■は、２つの導電層と、縁部コネクタバッド６６ と、可撓回路２１上に取り付けられた多数の大規模集積回路（ＩＣ）に電力、デ ータ及び制御信号を与える導電トレース６７とを存している。ＩＣは、該ＩＣへ の入出力接続のコストを最小にするため、テープ自動接着（ｔａｐｅ　ａｕｔｏ ｍｔｅｄｂｏｎｄｉｎｇ　、　ＴＡＢ）基板を用いて取り付けるのが好ましい。

第９図は第８図の９−９部分を示すのであり、ＩＣ６８及びこれを包囲する接続 トレースの拡大平面図である。第８図の導電トレース６７はＩＣ６８の入カドレ ース６９に接続されている。ＩＣ６８は、高レベル画像記述（ｈｉｇｈ　１ｅｖ ｅｌ　ｊｒａｇｅ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｓ）を、撮像コンベア１２を作動さ せるだめのデジタルパルスＩ・レインに変換するのに必要なメモリ回路、論理回 路及びドライバ回路を収容している。各リニア配列に異なる組のΦｌ、Φ２及び Φ３を与えて、各トナー流れを独立的に制御すべく、撮像コンベア１２の各リニ ア配列の給電線が、番号７１．７２及び７３て示す導線に接続されている。

第１０Ａ図は、本発明の別の実施例である多相トナー転写チューブ７４を示す側 面図である。チューブ７４は、撮像に使用するものではなく、むしろ便利な方法 により２つの位置間にトナーを転写するものである。チューブ７４は、制御可能 な速度で前方に励起し、逆方向に励起し、又はｌ・ナーコンベア内の一定位置に １〜ナーを保持するフレキシビリティを達成するための励起手段を用いている。

第１０Ｂ図は、管状コンベア７４の中心を通る断面図である。絶縁材料７７から なる基体上には互いに間隔を隔てた電極７６が設けられている。基体７７は、弾 性絶縁材料７８のチューブ内に収容されている。チューブ７８の周囲は導電箔７ ９て包囲されて、電磁遮蔽体を形成しており、且つ導電箔７９はその一端（図示 せず）が接地されている。作動中に、電極７６にはデジタルパルスが加えられる ので、方形パルスに関連する広範囲の周波数により引き起こされる電磁放射を遮 断することが必要である。保護絶縁層８１が導電箔７９を包囲している。電極７ ６及び基体７７は可撓回路として製造するのが実際上便利である。可撓回路は、 電極７６、ａｉｍ及びフィートスルー（図示せず）を形成する導電パターンを作 るための標準プロセスを用いて平らなシートとして製造される。可撓回路は、切 断され、弾性材料からなる適当な寸法の平らなシート上に積層され、次に、図示 の管状構造体に組合せ成形される。弾性材料は、例えば熱シール手段を用いて、 切断縁部をシールしてもよい。電極７６は第２図の配列３２と同様なリニア配列 を形成しているけれとも、電極７６の方が大きくて広い間隔を隔てており管状の 実施例に形成された場合には環状配列になる点て異なっている。を極７６が大き くて広い間隔を隔てていること、及び個々の画素の撮像よりもトナーの転写の方 かより高速の励起が必要であることから、トナーの転写励起のための多相クロッ クは、一般に、撮像コンベア１２に使用される多相りａツクよりも大きな振幅及 び異なるサイクルを有している。従って、トナーの転写励起に使用される多相デ ジタルクロックは、画素の撮像に使用されるΦｌ、Φ２及びΦ３と区別するため 、ζｌ、ζ２及びζ３て表す。作動に際し、デジタル励起作用は、電極７６に加 えられる正のパルスに応答して、トナーのパケット８２を電極から電極へとジャ ンプさせる。複合チューブ７４は可撓性を有するので、実際の印刷構成に必要な 空間内に導入できる。

第１１図は、自己調節形トナー源モノニール８３の概略側面図である。該モジュ ール８３は、印刷機（図示せず）にトナーを供給するデジタル励起形チューブ８ ４と、未使用のトナーをトナーリザーバ８７に戻すデジタル励起形チューブ８６ とを有している。また、モジュール８３は、コントローラモジュール８８と、ト ラッピングモジュール８９とを有している。第１図に関連して前述したものと同 じ従来技術のトナー源１１を使用して、チューブ８４の入口端において負に帯電 したトナー粒子の雲を形成する。シュラウド９０は、トナー粒子がトナー源ＩＩ を底面から供給することを可能にするけれども、バルクトナーがトナー源１１と 相互作用することを防止する。リザーバ８７は、単色ケーブル手段９２のモノコ ンポーネント絶縁トナー９１を収容し、リザーバ８７は、トナー源モジュールコ ントローラ８８を主印刷機のコントローラ（図示せず）に接続して、トナー源モ ジュールへの高レベルコマンドの通信及び主コントローラへの現在情報の戻しを 行う。ケーブル９２がコントローラモジュール８８への電力の供給をも行うよう に構成することは任意である。トラッピングモジュール８９は汚染物質収集容器 ９４内に導かれた短いデジタル励起形チューブ９３を有しており、トラッピング モジュール８９については第１２Ａ図及び第１２Ｂ図において更に説明する。チ ューブ８４は、コントローラモジュール８８内のパルスドライバ（図示せず）を チューブ８４の多相クロックζｌ、ζ２及びζ３に連結するコネクタアセンブリ ９６を有しており、印刷機内のトナー経路に基づいて、チューブ８６には同様な コネクタアセンブリ９７を設けることができる。

作動中、帯電されたトナー粒子が、チューブ８４の入口端に収容されたパルス形 電極に誘引され、次に、チューブ８４を通るトナーパケット内で印刷機に転写さ れる。好ましい実施例では、トナー雲の粒子での優占電荷（ｐｒｅｄｏｍＩｎａ ｎｔ　ｃｈａ−ｒｇｅ）は負であり、チューブ８４内の電極は正のパルスを受け て、負に帯電したトナー粒子を誘引する。実際の装置では、チューブ８４の入口 端の近くで正に帯電した幾分かの粒子を期待てきるが、負に帯電したトナーのろ がチューブ８４内に誘引されて印刷機に転写される。かくして、印刷機に供給さ れるトナーは良く帯電されたものである。ここには誤った極性（ｗｒｏｎｇ−ｓ ｉｇｎ）のトナー粒子は包含されておらず、正しい極性の粒子か閾値を超えて帯 電される。なぜならば、弱く帯電された粒子はチューブ８４の励起作用によって 捕捉されないからである。

電流計９８がチューブ８４を包囲しており、別の電流計９９が両チューブ８４． ８６を包囲している。帯電したトナーパケットのステップ運動が、チューブの軸 線に沿う時変電流ベクトル（ｔｉｍｅ　ｖａｒｙｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｖｅ ｃｔｏｒｓ）を創出し、これらの電流は既知の方法を用いて電流計９８．９９に より検出される。各電流計は、一定時間に亘って電流パルスを積分し且つ平均化 するコントローラモジュール８８内の回路に接続されている。電流計９９の場合 には、トナーパケットがチューブ８４．８６内で両方向に移動しており、このた め、全有効電流は両チューブ８４．８６内の電流のベクトル和になる。電流計９ ９は、ベクトル和電流を積分することにより、印刷機内へのトナーの流れと未使 用トナーの戻り流れとの間の差異を測定する。かくして、電流計９８は印刷機内 への平均トナー流れを測定する手段を形成し、電流計９９は平均トナー使用量に 相当する正味流れを測定する手段を形成する。両場合において、測定した電流を 解釈し且つトナーの流れを計算する回路及びアルゴリズムは、コントローラモジ ュール８８内で実施される。

また、コントローラモジュール８８は、印刷機内へのトナーの一定流れを維持す るための制御手段を有している。作動に際し、トナー源モジュール８３は、温度 、湿度及び電源電圧の変化を含む環境変化を受ける。トナーの流れをリアルタイ ムで計算することにより、コントローラ８８は、クロックζ１、ζ２及びζ３の 振幅及びサイクル時間を調節して、印刷機への一定の流量さもなくば制御された 流量を維持することができる。また、電流計９９は、どれほどの量のトナーがリ ザーバ内に残留しているか、及びトナーが少量のときに現在情報を主コントロー ラに伝送して適当な作動を行わせるか、或いは警告ランプの点灯又は警報の発生 等のコントローラ自体の作動を行わせるかをコントローラ８８が計算する検出手 段を形成する。最後に、コントローラ８８及び主コントローラを含むデジタル制 御装置は、測定量に対するトナーの望ましい供給量を連続的にモニタリングでき る。

主コントローラは、受入れシートへの瞬間的なトナー転写の稼働平均を計算する ことにより、任意の瞬間に、所望の供給量又はプログラムされた供給量を計算で きる。主コントローラは、トナー源モジュールコントローラ８８により報告され た測定量を用いてこの所望量を計算し且つトナーの供給誤差を最小にする調節を 行うこ−とができる。

第１１図のトラッピングモジュール８９を、第１２Ａ図及び第１２Ｂ図において 更に説明する。第１２Ａ図は、Ｔ形態に連結された２つのデジタル励起形管状コ ンベアの側面図である。主トナー流れはチューブＩｌｌ内で転写さ札　トラッピ ング流れはチューブ１１２内で転写される。第１２Ｂ図は、主流れチューブ１１ １とトラッピング流れチューブ１１２との交差部を示すトラッピングアセシブ１ 月１３の概略断面図であり、両チューブ１１２．１１３は、第１０Ｂ図で説明す る電極７６を備えたデジタル励起手段を有している。主流れチューブ１１１には 、チューブ＋１２の直径に等しい直径をもつ切削工具を用いて孔が形成され、ζ ｌ、ζ２及びζ３を供給する３本の給電線を回避している。チューブ１１１に挿 入する前に、チューブ１１２の端部には粒子フィルタ１１４及び閉塞支持体１１ ６が接着されている。粒子フィルタ１１４はチューブ１１１の内面との緊密接触 を形成しており、閉塞支持体１１６は、粒子フィルタ１１４を通過したトナー粒 子が次にチューブ１１２に流入することを阻止する形状を有している。

トナーパケットが電極７６間でジャンプすることにより、チューブ１１１の内面 でトナーの励起が生じる。チューブ１１２により流路が閉塞される箇所において 、負に帯電したトナーの堆積物１１７が形成される。印刷にとって好ましい直径 をもつ適正に帯電されたトナー粒子が粒子フィルタ１１４を通ってジャンプし、 主流れチューブ１１１内で前進を続ける。汚染粒子は粒子フィルタ＋１４により 阻止され、トラッピングチューブ１１２の電極１１８の影響を受けて移動するま で、フィルタ１１４の表面近くに堆積する。トラッピング流れチューブ１１２の 出口は第１ｆ図のトラッピングリザーバ９４内に導入されており、トラッピング リザーバ９４は、チューブ１１２の端部から汚染物質のパケットを引き出すため の転写手段（図示せず）を有している。

第１３図は、本発明のデジタル励起形トナー供給回路の構成部品１２１の概略平 面図であり、この部品１２１は、管状の出入口ボートとシート表面上でトナーパ ケットを励起する中央部分との間に適用される。一般により便利なことは、トナ ー源モジュールと印刷機との間で、シートコンベアではなく管状コンベアを使用 することである。なぜならば、管状コンベアがコンパクトな幾何学的形状及び閉 鎖形状をもち、これが周囲の塵埃及び他の浮遊汚染物質による汚染を防止するか らである。しかしながら、好ましい実施例は、撮像コンベアに与える雪中にトナ ーを発生させることを必要とし、雲は、印刷ヘッドの全長に亘って延びている支 持部材上に形成する必要がある。従って、トナー源の雲を発生させる目的で、ト ナー用の導管を、幅広のシートコンベアに移送できる管状コンベアの形態にする ことが望ましい。回路の構成部品１２１は、可撓基体１２６上に番号１２２．１ ２３、＋２４で例示する定形電極を形成するための標準写真平版プロセスを用い てシート形態に製造される。３本の給電線１２７が可撓基体１２６の裏面上に多 相デジタルクロックζｌ、ζ２及びζ３を支持し、フィードスルー接点（図示せ ず）を介して、上面の電極に位相順に接続される。電極＋２２は、各端部におい て短く且つ直線状である。これらの部分は後で短いチューブに形成され、他のデ ジタル励起形チューブに接続される。可撓シートの周囲は、所望の印刷幅プラス 余縁部に相当する幅広の寸法に、曲線に沿って扇形に拡がっている。短い電極１ ２２から回路構成部品１２１の中央部分における長い電極１２４までトナーノく ケラトをステップ送りするための湾曲電極１２３が設けられている。全ての電極 の形状及び位置は、帯電されたトナー粒子についての等電位線を計算し、且つ最 大ギャップ１２８に拘束を加えることにより決定される。幾つかの領域において 、！極は互いに密接して束ねられる。しかしながら、トナーパケットは、給電線 １２７を介して電極に加えられるパルスに応答して、別々のステップでジャンプ する。トナーパケットが最大ギャップ距離での転写を完了できる場合には、トナ ーパケットはまた、より短いギャップでの転写をも完了でき、所望の結果は、各 ｘｉに沿う均一なトナー濃度、及び電極から電極への均一・なトナーフラックス （トナー束）である。

第１４図は、第１３図の回路構成部品１２１を用いて、シート状のトナー源１’ ２９を形成する方法を示すものである。デジタル励起形トナー供給チューブ１３ １と出口チューブ１３＋とが、接続アセン１１月３３を介して、第１３図で説明 した可撓回路構成部品＋２１に連結される。可撓回路構成部品＋２１は各端部が チューブに形成されており、中央領域１３４が自己形成湾曲部１３６を介してノ ートに形成される。トナーパケットはシート＋３４の表面上でチューブ＋３１を 介して励起され、第１図のモジュール１２のような撮像コンベア（図示せず）の 電極に与えるための帯電したトナー雲を励起する電極構造体２６に通される。

トナーパケットが電極構造体２６及び撮像コンベアに必要な供給トナーに通され た後、トナーパケットはデジタル励起形トナー出ロチューブ１３２内に逆流され 、トナー源モジュールに戻される。接続アセンブリ１３３内で、チューブ１３１ ．１３２の外側層が、ζｌ、ζ２及びζ３を供給する３つの導電トレースを露出 させるのに必要なだけ剥ぎ取られる。次に、これらは回路構成部品１２１のζｌ 、ζ２及びζ３に対応するトレース１２７に接続され、接地されたシートとζｌ 、ζ２及びζ３の導体との間の短絡の防止に必要なだけ外側層が所定位置に押し 戻される。最終的に、組み立てられた接続部の周囲に保護バンドが取り付けられ 、全ての層を所定位置に固定する。

第１５図は、第１１図のトナー源モジュール８３と、第１４図のシート状トナー 源＋２９と、第１図の撮像コンベア１２とを使用し、これらと前述の他のエレメ ントとを組み合わせた単色印刷装置を示す概略図である。デジタル励起形コンベ ア方法を採用する印刷装置では、可動部品のみが、トナー源モジュールの１対の 摩擦伝達ローラ、種々の給紙ローラ及び融着ローラに関連（これらのローラを駆 動するモータ及びギアと共に関連）していることは明らかである。この機構の簡 単化は、トナーの転写及び画像パケットを創出するのに使用されるデジタルプロ セスにより可能になる。コスト利益は、主として、機械部品及び光学部品の省略 、デジタル集積回路を用いた低コスト制御の実施、及びデジタル集積回路に固有 の高信頼性に関連する低い耐用コストにより得られる。

第１６図は、多数の撮像コンベア１２′　（カラー印刷装置を形成すべく配列さ れた各原色について１つの撮像コンベア）を示す概略図である。このカラー印刷 法は半透明のトナー粒子を用いて行われ、当該技術分野において知られているよ うに、印刷基体上に異なる色の粒子を重ねるとき、この結果知覚される色は各構 成色の効果を総和したものであり、構成色の重ね順序とは無関係である。撮像コ ンベア１２′には、咳コンベアの電極に近接して、帯電したトナー雲を形成する 任意のトナー源を供給することができる。作動に際し、４つの探触撮像コンベア が並列に作動する。印刷基体１８の各位置に対し、各撮像コンベア１２’は、正 しい数のトナーパケットを各画素位置に供給し、これにより１色の画素ラインを 形成する。印刷ヘッドＩ９での可撓回路の終端部間の分離距離！４１は、画素反 復距離の倍数である。データは、印刷基体１８上の各画素位置が、各原色のプロ グラムされた画素深さに従って、各原色の重なり堆積物を受け入れるように、各 搬像コンベアに供給される。第１６図において、印刷基体Ｉ８に転写される最初 のパケットは黒色（ブラック）であり、黒色の画素ラインを形成する。印刷基体 １８を適当回数ステップさせた後、赤紫色（マゼンタ）の画素ラインが黒色の画 素ライン上に重ねて転写される。これらの各画素ラインは、最終色の画像の同じ Ｗ１素ラインに相当する。同様に、黒色及び赤紫色で既に形成された画素ライン 上に重ねて黄色（イエロー）及び青色（シアン）の画素ラインが転写される。印 刷機のコントローラ（図示せず）は、給紙ローラ１７を駆動するステップモータ （図示せず）が各色の印刷サイクルのバーストと同期するように該ステップモー タを制御し、各色の画素ラインが適当に重なるようにする。その後、当該技術分 野において知られているように、融着ローラ１６及びバックアップローラ１７を 用いてカラー画像を印刷基体Ｉ８に永久的に融着させる。完全な画像を融着した 後、当該技術分野において知られているように、駆動ローラ１７を用いて印刷ヘ ッド１９からこのページを排出させる。

第１７図は、本発明の移動ヘッドカラープリンタに使用する可撓回路１４６の平 面図である。この可撓回路１４６は、給電線１４８を介して、可撓回路の多数の フィンガ１４９Ａ、１４９Ｂ、１４９Ｃ，１４９Ｄに印刷データを供給するブラ ンチ＋４７を有している。フィンガは、可撓回路のローディング端１５２におい て、フィンガ同士の間のスリット１５１を有している。フィンガの他端部１５３ は転写端であり、該端部に隣接して配置された画像受入れ部材にトナー粒子を転 写するための、前述の転写電極（図示せず）を有している。ローディング端と転 写端との間には、給電線１４８により供給される電圧の制御の下で、ローディン グ端から転写端へのトナーパケットを励起するためのＩＩＬ極（図示せず）の多 数のリニア配列が設けられている。本発明の単色移動ヘットプリンタでは、単一 のフィンガ＋４９Ａを必要とするに過ぎない。第１７図には、４色印刷に対応す る４つのフィンガか示されている。

第４８図は、第１７図の可撓回路１４６を用いた横行可能な印刷ヘッド１５６を 示す概略側面図である。リニアガイドレール１５７は、スライダ１５８が受入れ シート１８を横切って横行できるように、ボール１５９上にスライダを支持して いる。モータ（図示せず）により回転される親ねじが、印刷コントローラ（図示 せず）の制御下でガイドレール１５７に沿ってスライダ１５８を移動させる。

スライダ１５８の下には４つの隔室１６２が設けられており、各隔室１６２は異 なる色のトナーを分配する。各隔室１６２は、トナー転写チューブ１３１に連結 されるトナーボート１６３と、第４４図において説明したようなシートコンベア １３４とを有している。シートコンベア１３４は、電極構造体２６及びフィンガ １４９Ａ等のローディング端に隣接して配置されている。チャンネル１６４は、 トナーパケットが、可撓回路１４６上に設けられたリニアコンベアに沿って転写 位Ｉｌｌ！１５３までステップする空間を形成している。転写位置において、受 入れシート１８と移動ヘッドとの間にはギャップ１６７が維持されていて、堆積 したトナーによる汚れを防止している。

第１９図は、本発明の移動へラドカラープリンタを示す平面図である。ガイドレ ール１５７が受入れシート１８の全幅に亘って延びており、印刷ヘッド１５６は 、印刷機（図示せず）のコントローラの制御下でモータ１７１により親ねじ１６ １か回転されるとき、制御された増分すなわちステップで受入れシート１８の幅 を横行できる。可撓回路のブランチ１４７がデータ源（図示せず）に接続されて おり且つトナーパケットのステッピングデータを印刷ヘッド１５６に供給する。

トナー供給チューブ１３１及び出口チューブ１３２は第１４図において説明した ものであり、印刷ヘッド１５６が受入れシート１８を横行するときに、異なる色 のトナーを印刷ヘッド＋５６を通して転写する。作動に際し、印刷ヘッド１５６ はガイドレール１５７に沿ってステップし、レール＋５７に沿う各ステップの間 で、トナーが必要とする全ての画素場所を、各色に必要な画素深さまで印刷する 。

次の例は、可撓回路１４６の各フィンガが独立した制御可能な８つのトナー流れ に対応する８つの！極のリニア配列を存している好ましい実施例を示す。印刷ヘ ッド１５６は受入れシート１８の上縁部からスタートし、黒色トナーを用いて最 初の８つの画素場所を必要な画素深さに印刷する。次に、ページを横切って８つ の画素位置を移動し、それぞれ黒色及び赤紫色を用いて８つの画素場所からなる ２組の各々を並列に印刷する。ページを横切って８つ以上の画素位置を移動した 後、黒色、赤紫色及び黄色を用いて８つの画素場所からなる３組を並列に印刷す る。ページを横切って８つ以上の画素位置を移動した後、黒色、赤紫色、黄色及 び青色を用いて８つの画素場所からなる４組を並列に印刷する。ページを横切っ て８つの画素位置だけ移動し、次にトナーを必要とする全ての画素場所を必要な トナー深さまで並列に印刷するこのプロセスは、印刷ヘッド１５６が紙の全幅を 横切ってステップされ且つ全画素ラインが印刷されるまで反復され、次に、受入 れシートが１画素位置だけ前進される。印刷ヘッドコントローラは、トナーが画 像構成をなして受入れシートに転写されるように、画素場所における色の重なり ｌ・ラックを維持する。

本発明の教示から、本発明によるデジタルトナー励起法が印刷機への広い適用可 能性を有することは明らかであろう。簡単なトナー転写機、汚染物質捕捉機、１ −ナー源モジュール及び高速撮像機の実施例について説明したが、当業者には他 の実施例も明白であろう。

ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、８ ＦＩＧ、１０Ａ 日Ｇ、１０Ｂ ＦＩＧ、　１２Ａ ＦＩＧ、１３ ＦＩＧ、　１５ 国際調査報告 −−ｗ〜吟噂−＾−一噛−−一匈嗜Ｐｃｆハ’ｍ７１０１１７Ｑ

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. １．画像受入れ部材上に印刷する印刷装置において、トナー粒子源と、 コンベア電圧に応答して、トナー粒子を、前記トナー粒子源に隣接するローディ ング位置から前記画像受入れ部材に隣接する転写位置に転写する少なくとも１つ の粒子コンベア手段と、 前記転写位置において画像受入れ部材を粒子コンベア手段に差し出す手段と、前 記粒子コンベア手段の前記転写位置から前記画像受入れ部材上の対応する画素場 所へとトナー粒子を転写する手段と、前記画像受入れ部材上の前記対応する各画 素場所に所定量のトナーを供給すべく前記粒子コンベア手段に制御電圧を印加す る手段とを有することを特徴とする印刷装置。
2. ２．前記粒子コンベア手段が互いに間隔を隔てた電極の配列を備えた基体を有し ており、端部電極が粒子転写電極からなり、前記粒子コンベア手段に制御電圧を 印加する前記手段が、反復シーケンスで前記間隔を隔てた電極に接続されるドラ イブラインを備えており、前記電圧が位相順に前記ドライブラインに印加され、 前記画像受入れ部材上の現下の画素場所でのトナー要求量に従って、トナー粒子 のパケットをトナー粒子源から粒子転写電極に選択的に移動させることを特徴と する請求の範囲第１項に記載の印刷装置。
3. ３．前記画像受入れ部材及び粒子転写電極が相対移動され、二次元画像の印刷を 行うことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の印刷装置。
4. ４．前記画像受入れ部材及び粒子転写電極が周期的ステップで相対移動され、前 記各ステップの間に、制御された数のトナーパケットを、前記画像受入れ部材上 の各画素場所に供給することを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか １項に記載の印刷装置。
5. ５．前記所定量のトナーを供給する手段が印加電圧を制御する手段を備えており 、計数されたトナーパケットが端部電極に前進され且つ画像受入れ部材上の画素 場所に転写されて、前記画素場所におけるトナー深さを制御することを特徴とす る請求の範囲第２項に記載の印刷装置。
6. ６．前記粒子コンベア手段に電圧を印加し且つ制御する前記手段がプログラム可 能な多相デジタルクロック発生器を備えており、該デジタルクロック発生器の出 力が位相順に前記粒子コンベア手段の前記ドライブラインに接続されており、前 記デジタルクロック発生器が、前記粒子コンベア手段のローディング端において トナーパケットを創出し、且つ該トナーパケットを、前記画像受入れ部材上の対 応する画素場所におけるトナー要求量に基づいて前記粒子転写電極に選択的に搬 送するようにプログラムされていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の 印刷装置。
7. ７．前記多相デジタルクロックが、前記計数されたトナーパケットに従ってプロ グラムされた方形パルスで形成されており、前記画像受入れ部材上の前記対応す る画素場所に所定量のトナーを供給することを特徴とする請求の範囲第６項に記 載の印刷装置。
8. ８．前記画像受入れ部材上に永久画像を形成すべく、前記画像受入れ部材への転 写後に前記トナーパケットを固定する手段を更に有していることを特徴とする請 求の範囲第１項ないし第３項及び第５項ないし第７項のいずれか１項に記載の印 刷装置。
9. ９．画像受入れ部材上にトナー画像を形成する印刷装置において、帯電したトナ ー粒子源と、 互いに間隔を隔てた電極のリニア配列を備えた少なくとも１つの粒子コンベアと を有しており、該粒子コンベアの基体には、前記電極に反復シーケンスで接続さ れる制御ラインが設けられており、前記トナー粒子源に隣接する前記粒子コンベ アのローディング端で帯電トナー粒子のパケットを創出する手段と、 プログラム可能な多相デジタルクロック発生器とを有しており、該デジタルクロ ック発生器の出力が位相順に前記粒子コンベアの前記制御ラインに接続されて、 帯電トナー粒子を、デジタル的に制御された方法で、前記基体に沿って他端に選 択的に移動させ、 前記トナー粒子を、前記粒子コンベアの他端から前記画像受入れ部材に転写する 手段と、 前記粒子コンベアの前記他端に対して前記画像受入れ部材を移動させる手段とを 更に有していることを特徴とする印刷装置。
10. １０．前記基体が複数設けられており、各基体が、異なる色のトナー粒子を前記 画像受入れ部材に選択的に転写して、前記画像受入れ部材上に広範囲の色をもつ 複合画像を創出することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の印刷装置。
11. １１．画像受入れ部材上に印刷するための静電印刷装置において、電極の複数の リニア配列を有しており、各リニア配列が、前記画像受入れ部材を横切る複数の 画素位置のうちの１つの画素位置において前記画像受入れ部材に隣接する転写電 極に終端しており、前記リニア配列を支持し且つ前記画像受入れ部材に隣接して 前記転写電極を配置する手段と、 前記各リニア配列のローディング端にトナー粒子を供給する手段と、前記各リニ ア配列の電極に電圧を供給する手段と、前記電圧を制御する手段とを有しており 、電圧の制御により、トナーパケットを、前記画像受入れ部材上に所望の画素強 度を印刷するのに必要な所定のパケット数に従って、前記ローディング端及び電 極から前記各リニア配列の前記転写電極に選択的に搬送し、 トナーを、前記転写電極から前記画像受入れ部材上の対応する画素場所に転写す る手段とを更に有していることを特徴とする静電印刷装置。
12. １２．前記画像受入れ部材上に連続的に印刷された多数の画像から二次元画像が 合成されるように、前記転写電極に対して前記画像受入れ部材を移動させる手段 を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の静電印刷装置。
13. １３．前記画像受入れ部材の面を横切って前記転写電極を横行させる手段を更に 有していることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の静電印刷装置。
14. １４．前記画像受入れ部材上に各画素ラインが撮像された後に、前記画像受入れ 部材を１画素位置だけ移動させる手段を更に有していることを特徴とする請求の 範囲第１２項に記載の静電印刷装置。
15. １５．前記リニア配列のサブセットを用いて異なる色のトナーを各画素位置に供 給し、前記各サブセットにより前記各画素位置に供給された色を組み合わせるこ とにより、広範囲の色をもつカラー画像を前記画像受入れ部材上に形成できるこ とを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の静電印刷装置。
16. １６．画像形態に供給されるトナーを、捕捉し、搬送し及び画像受入れ部材上に 転写する印刷装置において、 トナー源と、 基体シートと、 並置された複数のリニアコンベア手段とを有しており、各コンベア手段が、基体 の一端から他端まで互いに間隔を隔てて配置された電極の配列を備えており、端 部電極がトナー粒子転写電極からなり、前記各リニアコンベア手段の間隔を隔て た電極に反復シーケンスで接続されるドライブラインと、 デジタルクロックを発生し且つ各リニアコンベア手段のドライブラインに加える 手段であって、前記トナー源に隣接する前記コンベア手段のローディング端でト ナーパケットを捕捉して、前記転写電極から間隔を隔てた保持電極へと移動させ る手段と、 前記画像受入れ部材上の対応する画素場所に必要とされるトナー深さに従って、 トナーパケットを、前記保持電極から前記転写電極へと選択的にステッピングさ せる手段と、 前記リニアコンベア手段の前記転写電極に近接した関係をなして、前記画像受入 れ部材を前記基体シートに差し出す手段と、前記転写電極から前記画像受入れ部 材上の対応する画素場所にトナーを供給すべく、前記転写電極から前記画像受入 れ部材にトナー粒子を転写する手段と、前記基体シートと前記画像受入れ部材と を相対移動させて画素のラインを形成する手段とを有しており、各画素が当該画 素についてプログラムされたトナー深さに従ってトナーを受け入れることを特徴 とする印刷装置。
17. １７．前記画像受入れ部材が無地の紙シートであることを特徴とする請求の範囲 第１６項に記載の印刷装置。
18. １８．前記基体シートを複数有しており、各基体シートが、異なる色のトナーを 前記画像受入れ部材に選択的に供給して、広範囲の色をもつ複合カラー画像を前 記画像受入れ部材上に画像形態に堆積させるようにプログラムされていることを 特徴とする請求の範囲第１６項に記載の印刷装置。
19. １９．互いに間隔を隔てた電極のリニア配列を備えた基体と、反復シーケンスで 前記電極に接続されるドライブラインと、多相デジタルクロックとを有しており 、画素デジタルクロックの出力が位相順に前記リニア配列の前記ドライブライン に接続され、前記デジタルクロックの各位相が時間の関数として振幅及び極性を プログラムして、前記基体上の帯電粒子の移動を流量及び移動方向に関してデジ タル的に制御できることを特徴とするプログラム可能なトナー粒子コンベア装置 。
20. ２０．前記基体がチューブの形態をなしていることを特徴とする請求の範囲第１ ９項に記載のプログラム可能なトナー粒子コンベア装置。
21. ２１．前記基体がシートの形態をなしていることを特徴とする請求の範囲第１９ 項に記載のプログラム可能なトナー粒子コンベア装置。
22. ２２．前記基体が、チューブとシートとの間で形態が遷移していることを特徴と する請求の範囲第１９項に記載のプログラム可能なトナー粒子コンベア装置。
23. ２３．前記コンベアから出る電磁波を遮蔽して、電磁波が周囲の環境に電気的な 干渉を引き起こさないようにする導体層を更に有していることを特徴とする請求 の範囲第１９項に記載のプログラム可能なトナー粒子コンベア装置。
24. ２４．残留粒子から汚染物質を濾過するための粒子濾過手段を更に有しているこ とを特徴とする請求の範囲第２３項に記載のプログラム可能なトナー粒子コンベ ア装置。
25. ２５．汚染粒子のための別々のコンベアブランチを創出する、コンベアのＴ継手 を更に有していることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載のプログラム可能 なトナー粒子コンベア装置。
26. ２６．トナーリザーバと、 モノコンポーネントトナーと、 前記支持部材に隣接して帯電トナー粒子の雲を形成する手段と、帯電トナーを、 前記トナー雲に隣接するローディング位置から前記トナーのユーザに供給する粒 子コンベア手段とを有しており、該コンベア手段が、電極のリニア配列と、前記 電極に反復シーケンスで接続される給電線と、該給電線に位相順に接続されるプ ログラム可能な多相デジタルクロックとを備えており、帯電トナー粒子が、デジ タル的に制御された方法で、電極から電極へと前記コンベア手段に沿って搬送さ れることを特徴とするトナー源装置。
27. ２７．外部コマンドに従ってトナー供給量及び供給方向を調節するコントローラ を更に有していることを特徴とする請求の範囲第２６項に記載のトナー源装置。
28. ２８．前記リザーバの入出力ポート内の前記トナーの流量を検出し且つ測定する フィードバック手段と、トナーの流れを所定流量に制御する制御手段とを更に有 していることを特徴とする請求の範囲第２７項に記載のトナー源装置。
29. ２９．トナーリザーバと、 モノコンポーネントトナーと、 支持部材上へのトナーを変化させ且つ計量する手段と、前記支持部材に隣接して 帯電トナー粒子の雲を形成する手段と、前記トナー雲に隣接するローディング位 置から撮像コンベアにトナーを供給するトナーコンベア手段とを有しており、該 トナーコンベア手段が、電極のリニア配列と、反復シーケンスで前記電極に接続 される給電線と、位相順に前記給電線に接続されるプログラム可能な多相デジタ ルクロックとを備えており、トナーパケットが、デジタル的に制御された方法で 電極から電極へと前記トナーコンベアに沿って搬送され、 前記トナーコンベア手段に隣接し且つ撮像コンベアのローディング端に隣接して 帯電トナー粒子の雲を形成する手段を有しており、前記撮像コンベアが、電極の リニア配列と、反復シーケンスで前記各リニア配列の電極に接続される給電線と 、位相順に前記給電線に接続されるプログラム可能な多相デジタルクロックとを 備えており、トナーパケットが、デジタル的に制御された方法で、前記画像受入 れ部材に隣接する転写位置まで、電極から電極へと前記トナーコンベアに沿って 搬送され、前記転写位置で、前記画像受入れ部材を前記撮像コンベアに差し出す 手段と、トナーパケットを、前記転写位置から前記画像受入れ部材上の対応する 画素場所に転写する手段と、 前記画像受入れ部材上の前記対応する各画素場所に所定量のトナーを供給すべく 、前記撮像コンベアに電圧を供給し且つ該電圧を制御する手段と、前記転写位置 に対して前記画像受入れ部材を移動させる手段とを更に有していることを特徴と する静電印刷装置。
30. ３０．トナー源から画素転写位置へとコンベアに沿ってトナーを移動指せること によりトナーを搬送し、 前記画素転写位置とは反対側に基体を位置決めし、印刷サイクル中に、前記画素 転写位置から前記基体上の画素場所にトナーを転写し、印刷サイクル中に前記画 素転写位置に搬送されるトナーの量を制御して、前記画素場所におけるトナー深 さを制御する工程からなることを特徴とする基体上にトナーを印刷する方法。
31. ３１．前記基体と画素転写位置との間に相対運動を生じさせて、二次元画像を印 刷する工程を更に有していることを特徴とする請求の範囲第３０項に記載の印刷 方法。
32. ３２．トナーをライン状の複数の画素転写位置に独立的に供給し、前記基体を前 記ラインに対して垂直に移動させて、前記基体上の画素場所のラインを同時に印 刷することを特徴とする請求の範囲第３１項に記載の印刷方法。
33. ３３．前記トナーをトナーパケットとして搬送し、所定数のパケットを各画素場 所に供給することを特徴とする請求の範囲第３０項に記載の印刷方法。