JPH08207347A - 直接式静電印刷（ｄｅｐ）装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な構造なしで、高品質の画像を得る。 【構成】 印刷ヘッド構造の制御印刷電極及び受容要素
支持部の制御後方電極が１対１の関係で位置決めされ、
受容要素基層上の特定のトナー密度を得るために、印刷
ヘッド構造と受容要素支持部との双方の制御電極が可変
電圧源により画像状で駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電印刷、特に直接式静
電印刷（ＤＥＰ）の方法に関する。ＤＥＰにおいては、
静電印刷は、電子的アドレス可能な印刷ヘッド構造体の
手段による受容要素基層上のトナー供給手段及び受容要
素基層に向かって画像の形で飛ぶに違いないトナーより
直接的に実行される。

【０００２】

【従来技術及びその課題】ＤＥＰ（直接式静電印刷）に
おいては、トナー又は現像材料は受容基層上に画像の形
で直接置かれる。基層は中間のエンドレスの柔軟なベル
ト（例えばアルミニウムなど）とすることができる。こ
の場合、画像の形で置かれたトナーは、これを別の最終
の基層上に転写しなければならない。トナーを最終の受
容基層上に直接置き、最終の受容基層、例えば平らな紙
に画像を直接創ることの可能性を与えることが好まし
い。この付着段階に最終の溶着段階が続く。

【０００３】これは、古典的な電子写真法とは異なった
方法である。電子写真法においては、電荷保持面上の潜
在的な静電画像は潜画を可視状態にするために適切な材
料により現像される。更に、粉末の画像は前記電荷保持
面に直接熔着され直接式電子写真の印画を得るか、或い
は粉末画像を最終の基層上に転写しこの媒体に熔着させ
るかのいずれかである。後者の方法で間接式電子写真印
画が得られる。最終基層は透明な媒体、不透明なポリマ
ーフィルム、紙などとすることができる。

【０００４】ＤＥＰは電子写真法とは非常に異なり、静
電式の潜像を創るために追加の段階と追加の部材とが導
入される。より特別には、光導電体が使用され、更に荷
電／露光サイクルが必要である。

【０００５】ＤＥＰ装置は、プレスマンによりＵＳ−Ｐ
３６８９９３５において明らかにされる。この文書は
多層粒子変調器又は印刷ヘッド構造を有する静電式のラ
インプリンターであって； −絶縁層と呼ばれる絶縁材料の層； −絶縁層の一方の側の上の導電材料の連続層よりなる遮
蔽印刷電極； −絶縁層の他方の側の上の導電材料の分割層により形成
される複数の制御印刷電極；及び −少なくも１列の開口 を備えたラインプリンターを明らかにする。各制御印刷
電極は開口の周りに形成され、かつ他の制御印刷電極の
各から絶縁される。

【０００６】一定の電圧が遮蔽印刷電極に印加されてい
る間に、制御印刷電極の各に選定された電圧が加えられ
る。トナー供給手段と受容要素との間の印加された総推
進フィールドが印刷ヘッド構造装置の開口の列を通して
帯電トナー粒子を投射する。粒子流の強さは制御印刷電
極に加えられた電圧のパターンに従って変調される。帯
電粒子の変調された流れは、変調された粒子流内に置か
れた受容要素の基層上をたたく。受容要素基層は印刷ヘ
ッド構造と直交する方向で輸送され、１線１線と走査さ
れた印画を提供する。遮蔽印刷電極はトナー供給手段に
面し、制御印刷電極は受容要素基層に面する。印刷ヘッ
ド構造と受容要素支持部の１個の遮蔽後方電極との間に
直流フィールドが加えられる。この推進フィールドは、
印刷ヘッド構造と遮蔽後方電極との間に置かれた受容容
器基層にトナーを吸引するように応答することができ
る。

【０００７】しかし、この種の印刷用の装置は、全体の
密度を最大密度と最小密度との間で変更するために、ど
ちらかと言えば高電圧源及び高価な電子装置を必要と
し、装置を複雑かつ高価にする。

【０００８】この問題点を克服するために、文献に幾種
かの変更例が提案されている。

【０００９】ＵＳ−Ｐ ４９１２４８９においては、プ
レスマンにより説明されたように遮蔽印刷電極と制御印
刷電極の通常の位置の順序が逆転されている。これによ
り、低電圧で印刷密度を変えることができた。この特許
は、好ましい実施例において、新規な印刷ヘッド構造を
明らかに、この構造では、トナー供給手段からのトナー
粒子は、いわゆるスクリーニング電極で囲まれた大きな
開口を通ってまず印刷ヘッド構造に入り、更に制御印刷
電極で囲まれた小さい開口を通過し、遮蔽印刷電極を経
てこの構造から出て行く。大きい方の開口の直径は混信
に関連する問題を克服するように考慮される。

【００１０】ＥＰ−Ａ ０５８７３６６において、引掻
き接触の使用により、印刷ヘッド構造とトナー供給手段
との間の距離が非常に小さくされた装置が開示される。
結果的に、加えられた推進フィールドに打ち勝つために
要する電圧は非常に小さい。しかし、引掻き接触のた
め、印刷ヘッド構造に極めて耐摩耗性大きな最上層が強
く要求される。

【００１１】印刷ヘッド構造とトナー供給手段との間の
距離が非常に近くで作動している装置は、ＵＳ−Ｐ ５
２８１９８２にも説明される。ここでは、一定であるが
非常に小さな間隙が強固な形状に作られて、希望のトナ
ー粒子を選ぶためにどちらかと言えば低い電圧を使える
ようにする。しかし、この強固な形状のため、印刷ヘッ
ド構造内の特殊の電極及び移動波できるトナーを移動さ
せるための回路が必要である。

【００１２】一方では、画像パターンに従ってトナー粒
子を選定するために「コントログラフィ」型のシステム
を使用し得ることが永く知られている。例えば、ＵＳ−
Ｐ４５６８９５５号において、制御後方電極として直流
電気絶縁された異なった尖端を備えた分割式の受容要素
支持部が、輸送用静電波により移動させらたトナー粒子
とともに使用される。この装置の主な欠点は、その限定
された分解能及び画像品質の周囲条件と受容要素基層の
特性とに対する依存性である。

【００１３】ＵＳ−Ｐ ４７３３２５６において、プレ
スマンにより説明されたように、これら欠点の幾つかは
印刷ヘッド構造の導入により克服された。この印刷ヘッ
ド構造は、制御後方電極として種々の絶縁ワイヤーを備
えている受容要素支持部とトナー供給装置との間に置か
れる。ラインプリンターに対しては、遮蔽印刷電極、制
御印刷電極、及び制御後方電極ワイヤーに対する適切な
電圧の選定により密度を変えることができる。

【００１４】ＵＳ−Ｐ ５０３６３４１は、分割式受容
要素支持部としてスクリーン状、又は格子状の制御後方
電極マトリックスを備えた装置が説明される。この装置
は、受容要素基層にマトリックス状の広い画像情報を書
き得る利点を持つことができるが、周囲の影響及び受容
要素基層の性質に基づく影響も受ける。

【００１５】これらの欠点を克服するために、アレイ・
プリンターはＵＳ−Ｐ ５１２１１４４において、印刷
ヘッド構造なしで、分割式後方電極が印刷ヘッド電極構
造と後方電極構造とを有する２部分式電極システムに変
更された別の装置を説明した。第１の部分は、トナー供
給手段と受容要素基層との間に置かれ、平行な絶縁ワイ
ヤーよりなり、印刷ヘッド構造として使用される。第２
の部分は平行ワイヤーの別の組よりなり、第１のワイヤ
ーに関して直角に配置され、後方電極構造として使用さ
れる。総ての例における受容要素支持部又は後方電極構
造は一方向に向けられた絶縁ワイヤーより構成される。
印刷ヘッド構造として、３種の異なった形状が説明され
る。即ち、 １．交差方向の絶縁ワイヤー、 ２．交差方向の制御印刷電極のみしかない柔軟なＰＣ
Ｂ、及び ３．交差方向の共通遮蔽印刷電極と制御印刷電極とを有
する柔軟なＰＣＢ。

【００１６】この特許による種々のシステムは開口群に
おける推進フィールドを変化させ、異なった制御印刷電
極の電圧の設定により密度を変えることができる。

【００１７】上述の特許又は応用の総てはＤＥＰ装置の
試験的な形状をより複雑化させる。一方、装置の複雑な
部品を減らし、非常に低電圧で運転されることは非常に
有利である。

【００１８】従って、なお、上述の問題を避けつつ簡単
な構造に基づき再現可能でかつ一定の方法で高品質の画
像を作るＤＥＰの実行システムに対する要求がある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】直接式静電印刷（ＤＥ
Ｐ）法に使用する改良された装置であって、複雑かつ高
価な電子構成要素なしで高品質の画像を印刷し得る装置
を提供することが本発明の目的である。

【００２０】本発明の更なる目的及び利点は以下の説明
より明らかになるであろう。

【００２１】上の目的は、中間又は最終の受容要素基層
の前側に直接に静電印刷する装置であって、 −受容要素基層の前側にあって、各が１個の電気絶縁さ
れた制御印刷電極を持った複数の開口を有する印刷ヘッ
ド構造、 −前記印刷ヘッド構造の前側にあって、前記開口の付近
においてトナー粒子を提供するトナー供給手段、及び −複数の電気絶縁された制御後方電極を有する受容要素
基層用の支持部 を備え、各制御後方電極の中心が先の開口の１個に揃え
られることを特徴とする装置の提供により実現される。

【００２２】制御後方電極の数は制御印刷電極の数と等
しいことが好ましい。

【００２３】制御印刷電極と制御後方電極の両者は、画
素当たりの個別の制御後方電極を持たないシステムを駆
動するに要する電圧より相当に低い電圧で駆動し得るこ
とが見いだされた。低い制御電圧は駆動回路の費用に重
要な関連を持つ。例えば、電圧が最高４００Ｖを駆動す
る回路は、３３５Ｖまでを駆動する回路の２倍費用がか
かる。最高電圧８００Ｖで回路を駆動するには、この費
用は１０から１５倍に増大する。従って、Ｎ個の高価な
駆動装置だけがある制御印刷電極を設置するよりも、２
×Ｎ個の低価格の駆動装置のある制御印刷電極及び制御
後方電極を持った受容要素支持部を有する印刷ヘッド構
造を設置することがより有利である。

【００２４】受容要素基層上に局部的に置かれたトナー
の量を変えるために、個々の制御印刷電極及び／又は制
御後方電極には、可変電圧を加えることが好ましい。こ
れは基層上で可変密度を生じさせるであろう。好ましい
実施例においては、印刷ヘッド構造は、制御印刷電極か
ら電気絶縁された遮蔽印刷電極を備え、更に制御後方電
気から電気絶縁された遮蔽後方電気を選択的に備える。
両遮蔽電極は、これらが置かれた絶縁層の一方の側をほ
ぼ完全に覆う。

【００２５】別の実施例においては、２要素式現像シス
テムを使用したＤＥＰ装置にトナー粒子が使用される。

【００２６】

【実施例】これまで、ＤＥＰ（直接式電子写真印刷）の
原理の多くの変更例は、トナー供給手段、印刷ヘッド構
造及び受容要素支持部の間の距離に対する要求につい
て、より良くかつより正確な制御を提供する印刷ヘッド
構造における機械的又は電気的な変更及び機械的な関係
に向けられてきた。それぞれが１個の開口で作られる画
素が画素対画素で共同作用するように受容要素支持部と
印刷ヘッド構造とが作られたとき、画像の密度というＤ
ＥＰ品質のかなりの改良が得られることが見いだされ
た。

【００２７】ＤＥＰ装置 本発明の１実施例によるＤＥＰを実行するための装置は
以下のものを備える（図１）。

【００２８】（ｉ）現像剤２及びトナー雲４を形成する
磁気ブラシ組立体３のための容器を備えたトナー供給手
段１。

【００２９】（ｉｉ）プラスチック絶縁フィルムより作
られ一方の側又は両側が金属フィルムで被覆された受容
要素支持部５。この受容要素支持部５は、以後「制御後
方電極」５ｂと呼ばれる複雑なアドレス可能な電極構造
を備える。この制御後方電極構造は、受容要素支持部５
の受取り側又は前側に置かれることが好ましい。遮蔽後
方電極５ａと呼ばれる連続電極面を受容要素支持部５の
その他の側に置くことができる。

【００３０】（ｉｉｉ）プラスチック絶縁フィルムより
作られ両側が金属フィルムで被覆された印刷ヘッド構造
６。この印刷ヘッド構造６は、以下「遮蔽印刷電極」６
ｂと呼ばれ、図示の実施例においてはトナー供給手段に
面している１個の連続電極面を備える。印刷ヘッド構造
は、更に、以下「制御印刷電極」６ａと呼ばれ開口７を
囲み、図示の実施例においては前記ＤＥＰ装置の受容要
素基層に面している複雑なアドレス可能な電極構造を備
える。遮蔽印刷電極６ｂ及び制御印刷電極６ａの位置
は、本発明による別の実施例においては、図１に示され
た位置とは異なっでいる。印刷ヘッド構造は、個々の開
口７の各を通って推進されたトナーが制御後方電極５ｂ
の中心上をたたくように置かれる。このため、制御後方
電極５ｂは印刷ヘッド構造６の前記開口７と１：１の相
互関係に配列される。

【００３１】（ｉｖ）前記印刷ヘッド構造６と前記受容
要素支持部５との間で矢印Ａにより示された方向に前記
トナー画像を受け取る部材−受容要素基層９を輸送する
ためのコンベヤー手段８。

【００３２】（ｖ）前記画像受容要素基層９上に前記ト
ナーを定着させる手段１０。

【００３３】印刷ヘッド構造６上に２個の電極（６ａと
６ｂ）を使用しているＤＥＰの好ましい実施例が図１に
示されるが、異なった構成の印刷ヘッド構造６を使用し
て本発明によるＤＥＰ装置を実現することが可能であ
る。例えば、２個以上の電極構造（６ａ、６ｂ）と同様
にただ１個の制御印刷電極構造６ａだけしか備えない印
刷ヘッド構造を有する装置を提供することが可能であ
る。これらの印刷ヘッド構造の開口は一定の直径を持つ
ことができ、或いはより大きな入口直径又は出口直径を
有することができる。本発明によるＤＥＰ装置は、これ
を印刷ヘッド構造として電極の網状アレイにより提供す
ることができる。

【００３４】このＤＥＰ装置の受容要素支持部は、これ
を一方の側に導電性フィルム被覆を有するプラスチック
フィルムで作ることができ、これは異なったアドレス可
能な制御後方電極及び同じ側の全遮蔽後方電極を備え、
前記遮蔽後方電極は前記制御後方電極から絶縁される。

【００３５】図１に示された現在の実施例においては、
異なった電場の強さを以下の部位に適用することができ
る。

【００３６】ａ）磁気ブラシ組立体３と遮蔽印刷電極６
ｂとの間、 ｂ）遮蔽印刷電極６ｂと開口７の周りの制御印刷電極６
ａとの間、 ｃ）印刷ヘッド構造６の制御印刷電極６ａと制御後方電
極５ｂとの間、及び ｄ）制御後方電極５ｂと遮蔽後方電極５ａとの間。

【００３７】図１に示された本発明によるＤＥＰ装置の
特別な実施例では、磁気ブラシ組立体３のスリーブに電
圧Ｖ₁が、遮蔽印刷電極６ｂには電圧Ｖ_SPが、そして個
々の制御印刷電極６ａに対してはＶ_CP0からＶ_CPnの範囲
の可変電圧Ｖ_CPが加えられる。ここに、Ｖ_CP0は制御印
刷電極に加えられる最低電圧、そしてＶ_CPnは前記電極
に加えられる最高電圧である。一般に、個々の電圧の大
きさＶ_CP0、Ｖ_CP1、…の選定された組を制御印刷電極に
印加することができる。可変電圧Ｖ_CPの値は、所望の灰
色の濃度を与える画像形成信号のデジタル値に応じて、
その組から値Ｖ_CP0とＶ_CPnとの間で選定される。或い
は、電圧を灰色濃度の値に応じて時間ベースで変調する
ことができる。トナー受容要素の背後の受取り部材支持
部５上の遮蔽後方電極５ａには電圧Ｖ_SBが加えられる。
制御後方電極５ｂにはＶ_CB0からＶ_CBnまでの間の電圧Ｖ
_CBが印加される。

【００３８】本発明の好ましい実施例によるＤＥＰ装置
では、前記トナー供給手段１は磁気ブラシ組立体３上に
多成分現像剤の単層を作り、前記磁気ブラシ組立体３か
らトナー雲４が直接引き出される。本技術において公知
のその他のシステムにおいては、トナーは、まずコンベ
ヤーベルトに与えられ、このベルト上で装置の近くに輸
送される。本発明による装置は、帯電トナー用コンベヤ
ーを経て開口７の近くで輸送される単成分現像剤又はト
ナーとも作動できる。かかるコンベヤーは、移動ベルト
又は固定ベルトとすることができる。後者は、トナー粒
子を動かすために、対応した静電的な輸送波パターンを
発生する電極構造を備える。

【００３９】本発明の実施例によるＤＥＰ装置において
使用するに好ましい磁気ブラシ組立体３は、静止コアと
回転スリーブとを有する形式のもの、或いは回転コアと
回転又は静止のスリーブとを有する形式ののもいずれと
もすることができる。

【００４０】好ましい実施例に使用するキャリヤー粒子 静止コア／回転スリーブ式の磁気ブラシに対しては、キ
ャリヤー粒子は、保磁力が約５０から２５０エルステッ
ドまでの範囲を有することを特徴とする「柔らかな」磁
性粒子であることが好ましく、前記キャリヤー粒子はど
ちらかと言えば均質フェライト粒子又は複合磁気粒子で
ある。フェライトは、一般に化学式ＭｅＯ．Ｆｅ₂Ｏ₃で
示される。ここに、ＭｅはＭｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｚｎ及びＣｄのような少なくも１種の２価金属であ
って更に１価又は３価のイオンでドープされたものを示
す。

【００４１】柔らかい磁気キャリヤー粒子として、樹脂
結合剤及びＥＰ−Ｂ ０２８９６６３に説明されたよう
な異なった粒子寸法を有する２種のマグネタイトの混合
物を備えた混成キャリヤー粒子を使用することが好まし
い。両マグネタイトの粒子寸法は０.０５から３μmの間
で変化するであろう。

【００４２】回転コア／回転又は静止スリーブ型の磁気
ブラシに対しては、キャリヤー粒子は好ましくは「固
い」磁気粒子である。

【００４３】ここでも、均質粒子並びに複合粒子を使用
できる。均質粒子は、固いフェライト微粒子であること
が好ましい。固い磁気微粒子とは、少なくも２５０エル
ステッド、最も好ましくは１０００エルステッドの保磁
力を有し、磁気的に飽和したときに磁化が少なくも２０
emu／（キャリヤー材料のグラム）であることが好まし
い粒子であると理解される。有用な固い磁気材料には固
いフェライト及びガンマ酸化鉄が含まれる。固いフェラ
イトは上述と同様の複合物により与えられ、ＵＳ−Ｐ
３７１６６３０に明らかにされたようにＢａ、Ｐｂ、又
はＳｒのような特定のイオンが使用される。

【００４４】しかし、より小さな比重を与えかつ設計に
より融通性のあるものとして複合粒子を使用することが
好ましい。この場合、固い磁気粒子は顔料と呼ばれる微
細な形状で提供されるが、本質的に同じ化学組成のもの
である。

【００４５】固い磁気粒子は少なくも２５０エルステッ
ド、好ましくは少なくも１０００エルステッド、そして
特に好ましくは少なくも３０００エルステッドの保磁力
を示す。関連して、３０００及び６０００エルステッド
の保磁力の大きさを有する磁気材料が有用であることが
見いだされているが、高水準の保磁力が有効でない理論
的な理由は見られない。

【００４６】有用な固い磁気粒子には固いフェライト及
びガンマ酸化鉄が含まれる。固いフェライトは上述と同
様な組成で示され、従ってＵＳ−Ｐ ３７１６６３０に
明らかにされたようにＢａ²⁺、Ｐｂ²⁺、又はＳｒ²⁺のよ
うな特定のイオンが使用される。

【００４７】結合用樹脂及び「固い」磁気粒子と「柔ら
かい」磁気粒子との両者の混合物よりなる複合キャリヤ
ーもまた、本発明の好ましい実施例によるＤＥＰ装置に
「固い」磁気粒子として使用できる。かか複合キャリヤ
ーの使用の際は、前記キャリヤー粒子が磁気顔料粒子の
混合物であって、前記顔料粒子のある部分（Ａ）が２５
０エルステッド以上の保磁力を有し、更に前記顔料粒子
の別の部分（Ｂ）が２５０エルステッド以下の保磁力を
有し、前記部分（Ａ）と（Ｂ）との比率が０.１から１
０の範囲内である磁気顔料粒子の混合物よりなることが
好ましい。

【００４８】キャリヤー粒子の誘導された磁気モーメン
トの正確な値は磁気ブラシ組立体の仕様に適合しなけば
ならないが、前記キャリヤー粒子は、本発明の好ましい
実施例によるＤＥＰ装置に使用される磁気ブラシの形式
とは無関係に、完全磁化後、、１０００エルステッドの
磁場にあるときに、キャリヤーの重量を基準として誘導
磁気モーメントが１０から１００emu/gmの間、より特別
には２０と７５emu/gの間である。

【００４９】本発明の好ましい実施例により使用される
キャリヤー粒子の典型的な粒子寸法は、これを広範囲に
わたって選定することができる。しかし、キャリヤーの
重量当たりの表面積を大きくし従ってトナー粒子とのよ
り大きな作用面積を与える可能性のあるように、粒子寸
法は十分に小さく定めることが有効である。一方、細か
すぎる粒子は、磁気ブラシ組立体の磁場にあまりにも不
十分にしか付着しなくなる可能性があるので余り関心を
持たれないであろう。このような場合は、これは遠心力
により運動中のブラシからの気流で運ばれ、或いは電場
内に容易に捕捉され、或いは印字装置の相互作用要素、
例えば印刷ヘッド構造との磁気ヘヤの機械的衝撃により
ブラシから失われるかもしれない。２０から２００μm
の範囲、より特別には４０から１５０μmの範囲の粒子
寸法仕様が最も有望であることが見いだされた。この直
径は、ふるい技術により決定し得るキャリヤービーズの
典型的な容積平均粒子直径を示す。キャリヤービーズ
は、これを被覆せずに、又は無機質或いは有機質又は混
合の被覆を塗布するようにして使用することができる。
典型的な被覆の厚さは０.５から２.５μmの範囲であ
る。被覆は、例えば摩擦電気帯電、減摩、耐摩耗などの
ような種々の特性の導入のためにこれを使用することが
できる。

【００５０】トナー粒子 本発明によるＤＥＰ装置に使用されるトナー粒子は、本
質的にこれらの組成、寸法、形状、調製方法及び摩擦電
気で得られる帯電の徴候に関して良好な適宜の性質のも
のとすることができる。

【００５１】本発明によるＤＥＰ法においては、黒色ト
ナー及び着色トナーを使用できる。トナー組成は、帯電
制御添加剤、流動性調整薬などを含むことができる。有
用なトナー組成の例は、例えばＥＰ−Ａ ００５８０１
３、ＵＳ−Ｐ ４６５２５０９、ＵＳ−Ｐ ４６４７５
２２、ＵＳ−Ｐ ５１０２７６３に見いだし得る。

【００５２】本発明によるＤＥＰ法におけるキャリヤー
粒子と組み合わせて使用するトナーは、天然及び合成の
樹脂の両者及び例えばＵＳ−Ｐ ４０７６８５７とＵＳ
−Ｐ４５４６０００に開示されたような帯電制御薬を含
んだ広範囲の組合せから選定できる。

【００５３】通常のトナー粒子の形状は普通は不規則で
ある。しかし、異なった製造方法により球状のトナー粒
子を得ることができる。球状化は、例えばＵＳ−Ｐ ４
３４５０１５に明らかにされた噴霧−乾燥法又は加熱−
散布法により行うことができる。

【００５４】更に、本発明によるトナー粒子は、狭い開
口部における電解質移動の原理に従って作動する英国ベ
ッドフォード州、ルートン、ノースウエルドライブ、カ
ールター・エレクトロニクス・コープ製造のカールター
・カウンター（COULTER COUNTER、登録商品名）モデル
TA II 粒子寸法解析装置で測定したとき、平均体積直
径（ｄ_V，₅₀）が３から６μmの間、より好ましくは５か
ら１０μmの間であることが好ましい。

【００５５】好ましくは、本発明の好ましい実施例に使
用されるトナー粒子は、キャリヤー粒子との摩擦電気的
な接触の際に、fC（１０^-15クーロン）で表した電荷
（q）がて１fC≦｜q｜≦２０fC、より好ましくは１fC≦
｜q｜≦１０fCのような電荷−これは正又は負のいずれ
とすることもできる−を獲得するであろう。

【００５６】明らかに電荷の小さなトナー粒子を有する
こと及び極めて一様な電荷の分布のトナー粒子を持つこ
とにより誤った徴候のトナーを避けることができる。

【００５７】好ましくは、本発明による有用なトナー粒
子は、（１）少なくも１０¹³Ω・cmの体積抵抗を有し結
合剤として作用する少なくも１種の摩擦電気的に帯電可
能な熱可塑性樹脂、及び（２）前記結合剤の体積抵抗よ
り低い体積抵抗を有する少なくも１種の抵抗低下用物質
を含む。ここに、物質（２）は、前記結合剤の重量に関
して重量で５％の濃度で前記結合剤内にあるときに前記
結合剤の体積抵抗を係数で少なくも３.３低下させるこ
とができ、摩擦電気による帯電条件下で前記成分（１）
と（２）との混合物を含有しているトナー粒子を含んだ
前記トナー粉末は、２０fCよりは小さいが１fCよりは大
きい絶対中央（q）電荷値（x）を得ることができ、そし
て前記トナーは、同じ摩擦電気的な帯電条件下であるが
前記物質（２）のない場合は、前記物質（２）がある場
合よりも少なく５０％大きな絶対中央（q）電荷値（x）
を有し、 更に個々のトナー粒子の電荷の値の分布は変
動係数ν≦０.５、好ましくはν≦０.３３であることを
特徴とする。

【００５８】前記変動係数（ν）は標準偏差（ｓ）を中
央値（ｘ）で除した商である。

【００５９】前記成分（１）と（２）とを含んだ個々の
トナー粒子の電荷の値の広がりは標準偏差（ｓ）と呼ば
れ、これは、統計的に現実的な結果を得るために、少な
くも１００００個の粒子数で決定される。前記標準偏差
を前記中位数で除した商は、本発明に従って絶対値が
０.５に等しいか又はこれより小さい。中央値ｑはfCで
表され、観察したトナー粒子の数（ｘ軸）対同一電荷の
発生度数分布（ｙ軸）の曲線に由来する。中央値は、曲
線の下の面積が等しい面積部分に２分されるｘ軸の値で
ある。

【００６０】上述のトナー粒子の摩擦電気特性はＥＰ−
Ａ ９４２０１０２６．５に説明されたような帯電分光
装置（ｑメーター、アール・エッピング博士 PES-ラボ
ラトリウム、ノイファールン、ドイツ）の手段により測
定される。測定結果は、（横座標で）fC/10μmで表され
た比率q/dにおける同じq/d比のパーセント粒子度数（縦
座標）として表される。

【００６１】狭い電荷分布を示すトナー組成は、ＥＰ−
Ａ ９３２０１６４４．７、ＥＰ−Ａ ９３２０１３５
２．７及びＥＰ−Ａ ９３２０１３５１．９に開示され
る。これらの出願は参考文献として組み入れられる。

【００６２】好ましい実施例に有用な現像剤組成 トナー粒子及びキャリヤー粒子は、上述のように高品質
の静電現像剤を与えるように最終的に組み合わせられ
る。この組合せは前記トナー粒子とキャリヤー粒子との
重量比（w/w）で１.５／１００から２５／１００、好ま
しくは３／１００から１０／１００の比率（w/w)の混合
により作られる。

【００６３】現像剤組成の流動性を強化するために、本
発明により、トナー粒子に流動性改良用添加剤を混合す
ることができる。これら流動性改良剤は、極めて微細に
粉砕された有機又は無機の材料であって、初期の（即
ち、群になっていない）粒子寸法が５０nm以下のもので
あることが好ましい。これに関連して、例えばシリカ
（SiO₂）、アルミナ（Al₂O₃）、酸化ジルコニウム及び
二酸化チタン又は親水性又は疎水性の表面を有するこれ
らの混合酸化物のグループより選定された金属酸化物の
燻蒸された無機材料が広く使われる。

【００６４】燻蒸された金属酸化物の粒子は滑らかで実
質的に球状の表面を有し、かつ例えばアルキル化触媒に
より、又は有機フッ素合成物で処理することにより形成
された疎水層で被覆されることが好ましい。これらの比
表面積は好ましくは４０から４００m²/gの範囲である。

【００６５】好ましい実施例においては、シリカ（Si
O₂）及びアルミナ（Al₂O₃）のような燻蒸された金属酸
化物の特性は、トナー粒子の重量に関して重量で０.１
から１０％の範囲の仕上げられたトナー粒子により外部
的に混ぜられる。

【００６６】燻蒸シリカ粒子は、それぞれドイツ、フラ
ンクフルト、デグサ及び米国マサチューセッツ州ボスト
ンのカボト・コープの商品名である登録商品名エアロジ
ル（AEROSIL)及びカベ・オ・シル（CAB-O-Sil)の下に商
業的に入手可能である。例えばエアロジルR972（AEROSI
L)が使用される。これは、比表面積が１１０m²/gであ
る。比表面積は、”Determination of Surface Area Ad
sorption measurementsby continuous Flow Method”
（連続流動法による表面積吸着の決定） Analytical Ch
emistry, Vol.30, No.9(1958) p.1387-1390においてネ
ルセン（Nelsen）とエガートセン（Eggertsen）により
説明された方法により測定できる。

【００６７】燻蒸金属酸化物に加えて、流動性改良薬と
してサブミクロンサイズのポリマー粒子を含んでいる粉
体の使用に関連した英国特許第１３７９２５２号に説明
されたように金属セッケン、例えばステアリン酸亜鉛
を、本発明によるＤＥＰ装置に使用される現像剤組成中
に入れることができる。

【００６８】本発明によるマーク用トナー粒子を使用す
るＤＥＰ装置は、白と黒だけ、即ち「２進法式」に作動
するだけでなく、多くの灰色段階を有する画像も与え得
る方法でアドレスできる。灰色レベルの印刷は、これを
制御印刷電極６ａ及び／又は制御後方電極５ｂに加えら
れる電圧Ｖ_CP及び／又はＶ_CBの振幅変調、或いはこれら
電圧の時間変調のいずれかより制御することができる。
特定の周波数における時間変調の使用率を変えることに
より、灰色レベルにおける微細な相違を正確に印刷でき
る。また、電圧Ｖ_CP及び／又はＶ_CBの振幅変調及び時間
変調の組合せにより灰色レベルの印刷を制御することが
可能である。

【００６９】空間的な高度の解像度及び複合灰色レベル
能力の組合せが、例えばＥＰ−Ａ９４２０１８７５．５
に説明されたような多段階ハーフトーン技術についての
道を開く。これにより、本発明によるＤＥＰ装置は、複
雑、高価でかつ信頼性のない装置の設計及び製作に入り
込むことなく高品質の画像を与える。

【００７０】本発明によるＤＥＰ装置を古典的な電子写
真又は光電写真装置とともに一つの装置に有利に組み合
わせることができ、これにおいて、電荷保持面上の静電
的な潜像は、これを観察可能にするために適切な現像剤
により現像される。かかる装置においては、本発明によ
るＤＥＰ装置と古典的な電子写真装置とは２種の異なっ
た印刷装置である。両者とも、１枚のシート又は基層の
上に種々の灰色レベル並びに文字数字の記号及び／又は
線で画像を印刷できる。かかる装置において本発明によ
るＤＥＰ装置は、微調整された灰色レベル（精密な灰色
レベルを含んだ例えば絵画、写真、医用画像など）の印
刷に使用でき、また古典的電子写真装置を文字数字の記
号、線画などの印刷に使用できる。このようなグラフィ
ックでは微細調整の灰色レベルは必要としない。本発明
によるＤＥＰ装置と古典的な電子写真装置とを組み合わ
せたかかる装置においては、両印刷方法の長所が組み合
わせられる。

【００７１】実施例１ 印刷ヘッド構造６は、両側を厚さ１５μmの銅フィルム
で被覆された厚さ１００μmのポリイミドフィルムより
作られた。印刷ヘッド構造６は、トナー供給手段の方に
向いている１個の連続電極面６ｂを持つ。ポリイミドフ
ィルムの他方の側−受容基層に面する−に、複雑なアド
レス可能な制御印刷電極構造６ａが作られた。アドレス
可能な制御印刷電極構造６ａは、フォトレジスト材料、
フィルム露光、及びこれに続くエッチング技術を使用し
たマイクロ電子工業で使われる普通の技術により作られ
た。この特定の例においては表面被覆は使わなかった。
開口７は直径１５０μmであり、かつ直径３００から６
００μmのリング状の円形の制御印刷電極構造６ａによ
り囲まれる。開口は、ある領域では４００μmの、また
別の領域では９００μmの直線状ピッチを得るようにし
て異なった領域に配列された。

【００７２】受容要素支持部５は、ポリイミドフィルム
に開口が作られないことを除いて印刷ヘッド構造と同じ
方法で作られた。受容要素支持部５は、印刷ヘッド構造
６の個々の制御印刷電極リング６ａの各が受容要素支持
部５の対応した制御後方電極リング５ｂと同じｚ位置に
おかれるような方法で装置内に配列された。印刷ヘッド
構造６及び受容要素支持部５の両制御電極６ａ及び５ｂ
は、個々の制御電極６ａ及び５ｂの各に対して可変の異
なった動力供給源に連結された。印刷ヘッド構造６の共
通遮蔽印刷電極６ｂは接地され、一方、受容要素支持部
５の共通遮蔽後方電極５ａは、＋４００Ｖの電圧源に接
続された。

【００７３】トナー供給手段１は、２個の混合用ロッド
と１個の計量用ローラーとを備えた静止コア／回転スリ
ーブ型の磁気ブラシである。１個のロッドはユニットを
通して現像剤を輸送するために使用され、他方のものは
トナーと現像剤とを混合するために使用された。

【００７４】磁気ブラシ組立体３は、いわゆる磁気ロー
ラーで構成され、これは、この事例では、ローラー組立
体の内側に静止磁気コアが入り、これは５００ガウスの
磁場強度の９個の磁極を示しかつ現像剤を磁気ローラー
から遠ざかるように使用できるように開放位置を持つ。
磁気ローラーは、前記静止磁気コアの周りに適合しかつ
全直径２０mmの磁気ブラシ組立体を形成するスリーブも
備える。スリーブは輸送を支援するために微粒子で粗面
（＜５０μm）にされたステンレス鋼で作られた。現像
剤を強制的に磁気ローラーから離すために引掻きブレー
ドが使われた。更に他方の側においては、前記磁気ブラ
シ組立体の表面上において少量の現像剤を計量するため
にドクター板が使用される。スリーブは１００rpmで回
転し、内部部材は現像ユニット内での良好な内部輸送と
合致するような速度で回転する。

【００７５】キャリヤー粒子 平均粒子寸法が５０μmで、２９emu/g飽和で磁化された
ＭｇＺｎよりなる顕微鏡的な「柔らかい」フェライトの
キャリヤーに１μm厚さのアクリル被覆が塗布された。
この材料は、事実上、残留磁気を示さなかった。

【００７６】トナー粒子 印刷実験においては以下のトナー組成が使用された。即
ち、酸価１８で体積抵抗が５.１×１０¹⁶Ω・cmのフマル
酸とプロポキシル酸(propoxylated)ビスフェノールＡと
の共重合体樹脂の９７部が、３部の銅−フタロシアニン
顔料（色指数ＰＢ１５：３）と実験用ニーダー内で１１
０℃において３０分間、熔融混合された。次の構造式：
（ＣＨ₃）₃ＮＣ₁₆Ｈ₃₃Ｂｒを有する抵抗低下用物質が結
合剤に関して体積０.５％加えられる。５％の前記アン
モニウム塩との混合により、塗布された結合剤樹脂の体
積抵抗は５×１０¹⁴Ω・cmに低下される。これが高度の
抵抗低下能力を与えた（減少係数：１００）。

【００７７】冷却後、固化した塊は粉砕され、アルパイ
ン流動床逆噴出型粉砕機（ALPINE Fliessbettgegenstra
hlmuehle)、タイプ１００ＡＦＧ（登録名）を使用して
粉末にされ、更にアルパイン多重式ジグザグ分級装置、
タイプ１２００ＭＺＵ（登録名）を用いて分級された。
分離されたトナーの得られた粒子寸法の分布は、カルタ
ー計数器モデル マルチサイザー（登録名）により計測
され、数で平均６.３μm、体積で平均８.２μmであるこ
とが見いだされた。体積による平均粒子寸法は、以下ｄ
_V.50で表される。トナー体の流動性を改良するために、
トナー粒子は０.５％の疎水性のコロイド状シリカ粒子
（ＢＥＴ値１３０m²/g）と混合された。

【００７８】重量で４％のトナー粒子とコロイド状シリ
カとの混合物と上述のように定義されたキャリヤー粒子
とを混合することにより静電写真用現像剤が調製され
た。トナー−キャリヤー混合物の摩擦による帯電は、１
０分間に設定された標準転動における前記混合物の混合
により行われた。現像剤混合機は現像ユニット（磁気ブ
ラシ組立体）内で５分間運転され、その後で、トナーは
試料が採取され、摩擦電気特性が測定された。

【００７９】印刷ヘッド構造６の前側と磁気ブラシ組立
体３のスリーブとの間の距離ｌは４５０μmに設定され
た。受容要素支持部５と印刷ヘッド構造６の後側（即
ち、制御印刷電極６ａ）との間の距離は１５０μmに設
定され、紙は１cm/secで送られた。受容要素支持部５の
遮蔽後方電極５ａは、Ｖ_SB＝＋４００Vで電源に接続さ
れた。受容要素支持部５の制御後方電極５ｂは、次の表
１の第２列に揚げられた電圧Ｖ_CBに画像状に設定され
る。磁気ブラシ組立体３は、オフセットが直流０Vで周
波数３.０kHzにおいて６００Vの方形波振動フィールド
を有する交流電源に接続される。遮蔽印刷電極６ｂは接
地される。即ち、Ｖ_SP＝０Vである。個々の制御印刷電
極には０Vから−４００Vの間の（画像状）電圧Ｖ_CPが、
表１の第３列に示されたように加えられた。表１の第４
列は、得られた密度の表示を与える。これらの数字は、
印刷され画素の写真的拡大及び目視検査により１個の画
素内のトナー粒子の計数により得られた。

【００８０】

【表１】

【００８１】試験１から次のように言える。遮蔽後方電
極５ａが＋４００Vに維持され、遮蔽印刷電極６ｂが０V
に維持され、更に制御後方電極５ｂと制御印刷電極６ａ
が接地されたときは、トナー粒子は優先的に開口７を通
って移動し受容要素基層９をトナーで最大に被覆する。
この試験１により得られた密度は１００％に標準化され
た値により示される。画素内で計数されたこのトナー粒
子の数が次の試験の基準値として採用された。

【００８２】試験２において、従来技術ＵＳ−Ｐ ３６
８９９３５におけるように、非制御の後方電極があり
（ただし、これにはＶ_CB＝０Vが与えられる）、かつ制
御印刷電極における−４００Vの反発電圧Ｖ_CPによりト
ナー粒子の開口７の通過が最大に防止される事例への接
近を試みた。試験２の最後の列において、僅か１８％の
密度しか得られなかったことが分かる。

【００８３】試験３においては、Ｖ_Cp＝０Vと設定する
ことにより、制御印刷電極のない場合への接近を試み
た。これはＵＳ−Ｐ ５０３６３４１に説明された従来
技術と比較し得るものであるが、本発明においては開口
を有する印刷ヘッド構造が個々の制御後方電極に沿って
設けられることが違い、これは従来の技術文書の場合に
はない。試験３のトナー粒子は制御後方電極における−
４００Vの電圧Ｖ_CBにより最大に反発されトナー源に戻
される。試験３の最後の列は密度が１０％に減らされた
ことを示す。しかし、受容要素基層を通しての反発フィ
ールドだけしか加えられないので、得られた密度は受容
要素基層の特性及び環境条件に大きく依存する。

【００８４】試験４：制御後方電極と制御印刷電極との
双方の阻止用の高電圧の組合せはトナー粒子の拒絶には
大きな改良を与えない。これは、最初に見ただけで、制
御後方電極と制御印刷電極との組合せ使用が印刷工程に
関して利益のないことの表示とすることができる。

【００８５】試験５：より低電圧（−２００V）ではあ
るが試験４と同じ組合せは、思いがけず、−４００Vに
おける試験２と同じ品質を与える。低電圧の使用は、電
極の複雑さが小さくなる利点を有し、しかも試験と４と
で同じ性能が得られる。

【００８６】試験６は両電極におけるより高い電圧−３
００Vが印刷結果に実質的な改良を与えないことを示
す。この最後の試験から、試験５で使用された電圧が所
望の結果を得るに十分であることが明らかである。

【００８７】実施例２ 例に説明されたものと同じ方法で直接式静電印刷が行わ
れた。しかし、受容要素支持部５は異なった方法で構成
された。制御後方電極５ｂは、例１におけるように、受
容要素基層９に面している側でポリイミド層５上に置か
れた。遮蔽後方電極５ａは、例１とは異なり、制御後方
電極５ｂと同じ側でかつこれを囲んで構成された。受容
要素支持部５の受容要素基層に面していない方の側は、
導電層で被覆されず、これも例１とは異なっている。先
の試験と同じ試験が行われた。即ち、Ｖ_SB＝＋４００
V、Ｖ_SP＝０V、Ｖ_CB＝可変（表２の第２列）、そしてＶ
_CP＝可変（表２の第３列）である。上の表１におけるよ
うに標準化された得られた密度は表２の最後の列に集約
される。

【００８８】

【表２】

【００８９】試験５及び６から、この場合も、後方制御
電極５ｂ及び制御印刷電極６ａの両者のより低電圧（そ
れぞれ−２００V及び−３００V）は、試験２及び３にお
ける高電圧（−４００V）により得られた結果とよく匹
敵する密度成績を与えることを示している。

【００９０】本発明の好ましい実施例が詳細に説明され
たが、技術熟練者には、特許請求範囲に定められた本発
明の範囲から離れることなく多くの変更をなし得ること
が明らかであろう。

【００９１】

【実施態様】

１．中間又は最終の受容要素基層の前側に直接静電印刷
する装置であって、 −受容要素基層（９）の前側にあって、各が１個の電気
絶縁された制御印刷電極（６ａ）を持った多数の開口
（７）を有する印刷ヘッド構造（６）、 −前記印刷ヘッド構造（６）の前側にあって、前記開口
（７）の付近においてトナー粒子（４）を提供するトナ
ー供給手段（１）、及び −複数の電気絶縁された制御後方電極（５ｂ）を有する
受容要素基層（９）用の支持部（５）を備えた装置にお
いて、各制御後方電極（５ｂ）の中心がかかる開口
（７）の１個に揃えられることを特徴とする装置。

【００９２】２．前記制御後方電極の数が前記開口の数
と等しいことを特徴とする実施態様１に説明された装
置。

【００９３】３．個々の制御印刷電極の各に電圧を供給
する手段を備えることを特徴とする実施態様１に説明さ
れた装置。

【００９４】４．個々の制御後方電極の各に電圧を供給
する手段を備えることを特徴とする実施態様１に説明さ
れた装置。

【００９５】５．前記印刷ヘッド構造が、前記制御印刷
電極から電気絶縁された遮蔽印刷電極（６ｂ）を備える
ことを特徴とする実施態様１に説明された装置。

【００９６】６．前記遮蔽印刷電極が前記印刷ヘッド構
造の前側の相当な部分を覆い、更に前記制御印刷電極が
前記印刷ヘッド構造の後側に置かれることを特徴とする
実施態様５に説明された装置。

【００９７】７．中間又は最終の受容要素基層の前側に
直接静電印刷する装置であって、 −受容要素基層の前側にあって、各が１個の電気絶縁さ
れた制御印刷電極を持った複数の開口を有するその印刷
ヘッド構造、 −前記印刷ヘッド構造の前側にあって、前記開口の付近
においてトナー粒子を提供するトナー供給手段、及び −複数の電気絶縁された制御後方電極を有する受容要素
基層用の支持部 を備えた装置において、前記受容要素支持部が前記制御
後方電極から電気絶縁された遮蔽後方電極を備えること
を特徴とする装置。

【００９８】８．前記制御後方電極が前記受容要素支持
部の前側に置かれ、更に前記遮蔽後方電極が前記受容要
素支持部の前側の残りの面積の相当な部分を覆うことを
特徴とする実施態様７に説明された装置。

【００９９】９．前記制御後方電極が前記受容要素支持
部の前側に置かれ、更に前記遮蔽後方電極が前記受容要
素支持部の後ろ側の相当な部分を覆うことを特徴とする
実施態様７に説明された装置。

【０１００】１０．前記トナー供給手段が前記開口の付
近に前記トナー粒子を直接提供する磁気ブラシを備える
ことを特徴とする実施態様１又は７に説明された装置。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＤＥＰ装置の可能な実施例の図式
的な図面である。

【符号の説明】

１ トナー供給手段 ２ 現像剤用の容器 ３．磁気ブラシ組立体 ４．トナー雲 ５．受容要素支持部 ５ａ 遮蔽後方電極 ５ｂ 制御後方電極 ６ 印刷ヘッド構造 ６ａ 制御印刷電極 ６ｂ 遮蔽印刷電極 ７ 開口 ８ コンベヤー手段 ９ 受容要素基層 １０ 定着手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間又は最終の受容要素基層の前側に直
   接静電印刷する装置であって、 −受容要素基層の前側にあって、各が１個の電気絶縁さ
   れた制御印刷電極を持った複数の開口を有する印刷ヘッ
   ド構造、 −前記印刷ヘッド構造の前側にあって、前記開口の付近
   においてトナー粒子を提供するトナー供給手段、及び −複数の電気絶縁された制御後方電極を有する受容要素
   基層用の支持部を備えた装置において、各制御後方電極
   の中心がかかる開口の１個に揃えられることを特徴とす
   る装置。
2. 【請求項２】 中間又は最終の受容要素基層の前側に直
   接静電印刷する装置であって、 −受容要素基層の前側にあって、各が１個の電気絶縁さ
   れた制御印刷電極を持った複数の開口を有するその印刷
   ヘッド構造、 −前記印刷ヘッド構造の前側にあって、前記開口の付近
   においてトナー粒子を提供するトナー供給手段、及び −複数の電気絶縁された制御後方電極を有する受容要素
   基層用の支持部 を備えた装置において、前記受容要素支持部が前記制御
   後方電極から電気絶縁された遮蔽後方電極を備えること
   を特徴とする装置。