JPH08337002A - シールド電極とコントロール電極の間に最大５０μＡの電流を有するプリントヘッド構造を含む直接静電印刷のための装置 - Google Patents

シールド電極とコントロール電極の間に最大５０μＡの電流を有するプリントヘッド構造を含む直接静電印刷のための装置

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JPH08337002A
JPH08337002A JP7349646A JP34964695A JPH08337002A JP H08337002 A JPH08337002 A JP H08337002A JP 7349646 A JP7349646 A JP 7349646A JP 34964695 A JP34964695 A JP 34964695A JP H08337002 A JPH08337002 A JP H08337002A
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electrode
printing
insulating material
diameter
shield electrode
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JP7349646A
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Jacques Leonard
ジャック・レオナルド
Guido Desie
ギド・デズィ
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Agfa Gevaert NV
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Agfa Gevaert NV
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/385—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective supply of electric current or selective application of magnetism to a printing or impression-transfer material
    • B41J2/41—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective supply of electric current or selective application of magnetism to a printing or impression-transfer material for electrostatic printing
    • B41J2/415—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective supply of electric current or selective application of magnetism to a printing or impression-transfer material for electrostatic printing by passing charged particles through a hole or a slit
    • B41J2/4155—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective supply of electric current or selective application of magnetism to a printing or impression-transfer material for electrostatic printing by passing charged particles through a hole or a slit for direct electrostatic printing [DEP]

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  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
  • Electrophotography Using Other Than Carlson'S Method (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高空間解像度で高低濃度レベルを印刷する改
良された直接静電印刷（ＤＥＰ）装置を提供する。 【解決手段】 バック電極（１０５）、シールド電極
（１０６ｂ）及び印刷開口部（１０７）と組合せられる
個々のコントロール電極（１０６ａ）を含むプリントヘ
ッド構造を含むＤＥＰ装置であって、両電極が絶縁材料
によって分離され、トナー運搬手段（１０１）が前記印
刷開口部（１０７）の近くに乾式トナー粒子のクラウド
（１０４）を存在させる場合において、前記開口部（１
０７）が前記シールド電極と各個々のコントロール電極
との間に２００Ｖの電位差を適用するときに、最大５０
μＡの電流が前記各個々のコントロール電極から前記シ
ールド電極に流れるようになっていることを特徴とする
ＤＥＰ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は静電印刷、特に直接
静電印刷（Direct Electrostatic Printing （ＤＥ
Ｐ））に使用される装置に関する。ＤＥＰでは、静電印
刷が電気的にアドレス可能なプリントヘッド構造によっ
てトナー運搬手段から直接受容メンバー支持体（ recei
ving member substrate ）上に行なわれる。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】ＤＥＰ
（直接静電印刷）ではトナー又は現像材料は像に従った
方法で直接受容支持体上に付着されるが、後者は像に従
った静電潜像を全く持たない。支持体は中間無端フレキ
シブルベルト（例えばアルミニウム、ポリイミドなど）
であることができる。その場合において像に従って付着
されたトナーは別の最終的な支持体上に転写されなけれ
ばならない。好ましくはトナーは最終受容支持体上に直
接付着され、かくして最終受容支持体（例えば無地紙、
トランスパレンシーなど）上に像を直接作る可能性を提
供する。この付着工程後、最終的な溶融工程がなされ
る。
【０００３】これは、電荷保持表面上の静電潜像が好適
な材料によって現像され潜像を可視化する従来の電子記
録とは異なる方法である。さらに、パウダー像（ powde
r image ）が前記電荷保持表面に直接溶融され、次い
でそれが直接電子記録プリントを生じるか、又はパウダ
ー像が最終支持体に転写され、次いでその媒体に溶融さ
れるかのいずれかである。後者の方法は間接電子記録プ
リントを生じる。最終支持体は透明媒体、不透明重合体
フィルム、紙などであってもよい。
【０００４】ＤＥＰは付加的な工程及び付加的なメンバ
ー（member）が導入されて静電潜像を作る電子写真とは
著しく異なる。とりわけ、光導電体が使用され、帯電／
露光サイクルは必須である。
【０００５】ＤＥＰ装置は例えばＵＳ−Ｐ３６８９９３
５に開示されている。この文献は下記のものを含む多層
粒子変調器又はプリントヘッド構造を有する静電ライン
プリンターを開示する： −絶縁層と称せられる絶縁材料の層； −絶縁層の一つの側に導電材料の連続層からなるシール
ド電極； −絶縁層の他の側に導電材料の分割された層によって形
成される多数のコントロール電極；及び −少なくとも一列の開口部。 各コントロール電極は一つの開口部のまわりに形成さ
れ、互いのコントロール電極から絶縁されている。
【０００６】固定された電位がシールド電極に適用され
ている間、選択された電位がコントロール電極のそれぞ
れに適用される。トナー運搬手段と受容メンバー支持体
との間の全体に適用される推進電界（propulsion fiel
d ）がプリントヘッド構造の一列の開口部を通して帯電
されたトナー粒子を発射する。粒子流れの強さはコント
ロール電極に適用される電位のパターンに従って変調さ
れる。帯電された粒子の変調された流れは変調された粒
子流れに介在された受容メンバー支持体に当たる。受容
メンバー支持体はプリントヘッド構造に対して直角方向
に運ばれ、線ごとの走査印刷を与える。シールド電極は
トナー運搬手段に面してもよく、コントロール電極は受
容メンバー支持体に面してもよい。直流電界（ＤＣ fi
eld ）は受容メンバー支持体上の単一バック電極とプリ
ントヘッド構造との間に適用される。推進電界はプリン
トヘッド構造とバック電極との間に置かれる受容メンバ
ー支持体へのトナーの引力を生じる。
【０００７】ＤＥＰ装置はハーフトーン像を印刷するた
めに好適である。ハーフトーン像に存在する濃度変化は
個々のコントロール電極に適用される電圧の変調によっ
て得ることができる。多くのＤＥＰシステムでは高い濃
度解像度を得るために（即ち、高い識別濃度レベルを含
む像を作るために）大きな印刷開口部が使用される。
【０００８】しかしながら、テキスト品質のために高い
空間解像度が要求される。これは小さな印刷開口部が前
記プラスチック材料、前記コントロール電極及び前記シ
ールド電極を通して作らなければならないことを意味す
る。
【０００９】高解像度と均一濃度パターンを有する像を
製造できるプリントヘッドを作るために絶縁プラスチッ
ク材料によって分離される二つの電極（コントロール電
極とシールド電極）を含むＤＥＰプリントヘッド構造に
印刷開口部を与えることは容易に可能な方法ではない。
【００１０】プリントヘッド構造の全ての印刷開口部は
予め決められた直径を正確に有しなければならず、電極
は適所にあり、充分に規定された一定の形を有しなけれ
ばならず、そして絶縁プラスチックを通る印刷開口部の
壁は印刷開口部の目詰まりを避けるために滑らかでなけ
ればならない。プリントヘッド構造に印刷開口部を形成
した後、各開口部はゼロと最大濃度との間のいずれの濃
度を生成できるように個々にアドレス可能でなければな
らない。さらに全ての印刷開口部は滑らかな濃度パター
ンを生成するために同程度でアドレス可能でなければな
らない。
【００１１】印刷開口部が存在し、その印刷開口部がト
ナー粒子によって容易に目詰まりせず、各開口部が再現
可能な方法で個々にアドレス可能であり、絶縁材料によ
って分離された二つの電極（コントロール電極及びシー
ルド電極）を含むプリントヘッド構造を使用するＤＥＰ
システムの必要性がなお存在する。
【００１２】本発明の目的は高空間解像度で高低濃度レ
ベルを印刷する改良された直接静電印刷（ＤＥＰ）装置
を提供することにある。
【００１３】さらに本発明の目的は良好な長期間安定性
及び信頼性と高空間解像度を組合せたＤＥＰ装置を提供
することにある。
【００１４】さらに本発明の目的はＤＥＰ装置のための
プリントヘッド構造であって、前記プリントヘッド構造
が絶縁（プラスチック）材料によって分離されるコント
ロール電極とシールド電極を含み、印刷開口部が両前記
電極と前記絶縁材料を通って作られ、前記印刷開口部が
トナー粒子によって容易に目詰まりせず、再現可能な方
法で個々に安定してアドレス可能であるプリントヘッド
構造を提供することにある。
【００１５】本発明の別の目的は両前記電極と前記絶縁
材料を通って前記印刷開口部を作るための方法を提供す
る。
【００１６】さらに本発明の目的及び効果は以下の記述
から明らかになるだろう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的はバック電極
（back electrode ）（１０５）、シールド電極（shie
ld electrode ）（１０６ｂ）及び印刷開口部（printi
ng apertures ）（１０７）と組合せられる個々のコン
トロール電極（control electrode）（１０６ａ）を含
むプリントヘッド構造を含むＤＥＰ装置であって、両電
極が絶縁材料によって分離され、トナー運搬手段（１０
１）が前記印刷開口部（１０７）の近くに乾式トナー粒
子のクラウド（cloud ）（１０４）を存在させる場合に
おいて、前記開口部（１０７）が前記シールド電極と各
個々のコントロール電極との間に２００Ｖの電位差を適
用するときに、最大５０μＡの電流が前記各個々のコン
トロール電極から前記シールド電極に流れるようになっ
ていることを特徴とするＤＥＰ装置を提供することによ
って達成される。
【００１８】好ましい具体例では前記各個々のコントロ
ール電極から前記シールド電極に流れる前記電流は最大
１０μＡであり、好ましくは最大３μＡである。
【００１９】さらに好ましい具体例では前記絶縁材料は
最大１００μｍ厚であり、好ましくは最大７５μｍ厚で
ある。
【００２０】さらに好ましい具体例では前記絶縁材料は
プラスチック材料、例えばポリイミド、ポリエステル、
ポリカーボネートなどである。
【００２１】ＤＥＰ（直接静電印刷）の原理に従って操
作する多くの装置が文献に記載されている。これらの装
置の全てはコントロール電極に適用される電圧の時間変
調によって又は電圧変調によってのいずれかでグレース
ケール印刷（grey scale printing ）を実行すること
ができる。小さな直径を有する印刷開口部がＤＥＰに使
用されるとき、安定な電圧振幅変調又は安定な時間変調
が印刷開口部のコントロール電極に適用できること及び
高低の両濃度が高い空間解像度で記録できることを我々
は見出した。それゆえ、小さな直径を有する印刷開口部
を使用することが有利である。
【００２２】印刷開口部の直径が小さくなればなるほ
ど、トナー粒子による前記開口部の目詰まりの危険が高
くなる。それゆえ、高品質ＤＥＰのためには、コントロ
ール及びシールド電極間の薄い絶縁層と小さな印刷開口
部を組合せることが好ましい。好適な具体例では前記絶
縁材料は最大１００μｍであり、好ましくは最大７５μ
ｍ厚である。
【００２３】ＤＥＰでは単一印刷開口部を通過するトナ
ー粒子の量が前記シールド電極と前記開口部の周囲のコ
ントロール電極との間に適用される電圧の滑らかな関数
（ smooth function ）であるように全ての単一印刷開
口部がアドレス可能であることが重要である。各印刷開
口部の下の受容紙についてのトナー濃度は全ての個々の
開口部にとって完全に同一であるガウス分布を理想的な
方法で有する。幾つかの印刷開口部が協同するとき、同
じ濃度の斑点をＤＥＰ装置で印刷できる必要があるの
で、全ての印刷開口部を通過するトナー粒子の量はシー
ルド電極と前記開口部の周囲のコントロール電極との間
に適用される電圧の同じ滑らかな関数に従うことが重要
である。そうでないときは、異なる印刷開口部と関連し
て、適用される電圧に対するトナー粒子の量の異なる関
数に適応させなければならないので、ＤＥＰ装置の電気
コントロールシステムは複雑にならざるを得ない。
【００２４】全ての単一印刷開口部の周囲のコントロー
ル電極が印刷開口部と関連するシールド電極から絶縁さ
れた状態にあるとき、上記の問題を克服できることがわ
かった。各開口部の周囲のコントロールとシールド電極
との間の絶縁は、通常作用する電位差の２倍の電位差が
両電極に適用されるとき、両電極の短絡は全く現われな
くなることがわかった。短絡が全くないということは、
この明細書では電圧源に介在される、漏れ電流スイッチ
の制限電流より少ない電流（即ち、５ｍＡより低く、好
ましくは２ｍＡより低い）に両前記電極間が耐えうるこ
とを意味する。
【００２５】しかしながら、この明細書では作用する電
位差において（ほとんど２００〜３００Ｖ）、絶縁され
ていないので、（前記印刷開口部の周囲の）コントロー
ル電極からシールド電極に印刷開口部を通って電流を絶
対流すべきでないことがわかった。許容しうる時間の
間、安定かつ再現可能な方法でＤＥＰ装置を操作するた
めには、前記コントロール及びシールド電極間で２００
Ｖの電位差を適用するとき、（前記印刷開口部の周囲
の）コントロール電極からシールド電極に印刷開口部を
通って流れる電流が最大５０μＡまで耐えうることがわ
かった。上記の状況において（前記印刷開口部の周囲
の）コントロール電極からシールド電極に印刷開口部を
通って流れる電流が１０μＡ以下、好ましくは３μＡ以
下であれば耐えうるとき、ＤＥＰ装置を安定かつ再現可
能な方法で操作できる時間が拡大されることがわかっ
た。
【００２６】さらにこの明細書において印刷開口部を通
って流れる電流の値が述べられるときは、電流を測定す
る前にコントロール及びシールド電極間に２００Ｖの電
位差が適用されていることが常に理解される。
【００２７】電極（コントロール電極とシールド電極の
両方）は好ましくは金属、さらに好ましくは銅又はアル
ミニウムから作られる。（前記印刷開口部の周囲の）コ
ントロール電極からシールド電極に印刷開口部を通って
５０μＡより大きな電流が流れるとき、印刷開口部のま
わりのプリントヘッド構造の局部的加熱が起こる。局部
的加熱は通過するトナー粒子への接着挙動を変化させ、
それはさらに溶融、炭化及びさらなる電流の増加に導
き、それは金属電極の溶融さえ起こすことができ、次い
で溶融された金属はコントロール及びシールド電極間を
接触させ印刷開口部を通って流れることができる。この
糸状の（ filamentary ）接触によってさらに多くの電
流が開口部を通って流れることができ、さらなる加熱は
極端な場合には両電極間の絶縁材料の燃焼及び印刷開口
部の完全な使用不適格を生じる。
【００２８】５０μＡより大きな電流が（前記印刷開口
部の周囲の）コントロール電極からシールド電極に印刷
開口部を通って流れることが可能であるとき、印刷開口
部の上に広がる電界がもはや均一でなくなること、及び
従って５０μＡ未満の電流しか流れることができない印
刷開口部と比較すると適用される電圧に対するトナー粒
子の量の関数が変化されることがわかった。
【００２９】これらの“漏れ”印刷開口部のまわりの縁
をなす電界（fringing fields ）はさらにトナー粒子の
正味の処理量が開口部中央に対してもはやガウス分布で
なくなるようにし、それは（意図した）同一濃度の画像
領域にむらを与えるようになる。
【００３０】印刷開口部の製造 我々は前記コントロール及びシールド電極間に２００Ｖ
の電位差を適用するときに最大５０μＡの電流が前記印
刷開口部を通って流れるようになっている限り、小さな
（２００μｍ未満の直径、好ましくは１００μｍ未満）
印刷開口部を有するプリントヘッド構造を公知の様々な
製造方法で作ることができることがわかった。
【００３１】これらが３００μｍ付近であるとき、印刷
開口部を作るための可能な方法は、正確な機械的孔あけ
である。しかしながら、さらに小さな（即ち、２００μ
ｍ以下、好ましくは１００μｍ以下）開口部直径のため
にはこのような作業は不可能である。その場合にはレー
ザー燃焼が当業者に良く知られた成形法であり、それは
インクジェットプリントヘッドにおけるノズル成形法の
ために極めて良く使用される。レーザー燃焼によって、
プリントヘッド構造が局部的に加熱されるので、プラス
チック絶縁材料の炭化又は電極材料の溶融を避けるため
に特別な予防措置をとる必要があり、そうでなければ良
好な伝導性フィラメント（filament）が印刷開口部を通
して形成される危険があり、結果としてコントロール及
びシールド電極を短絡させる。炭化を含む問題の大部分
を克服するためには、例えば窒素又はキセノン雰囲気を
使用するように特別な環境条件を使用することは当業者
にとって明らかである。それにもかかわらず、それを完
全に避けることは極めて難しく、しかも例えば特別な冷
却によって銅崩壊及び溶融に関する全ての問題を除去で
きないことは明らかである。
【００３２】本発明の条件を満たす印刷開口部を製造す
るための最も好ましい方法はプラズマエッチングであ
る。プラズマエッチングは高周波エネルギーによってプ
ラズマに変換されるガス又はガス混合物によって通常実
施される。フレキシブル印刷回路板のプラズマエッチン
グのためにテトラフルオロメタンと酸素の混合物を使用
することが当業者に知られている。プラズマの反応性粒
子は例えば完全に溶解するポリイミド及びアクリル接着
剤のような有機支持体材料と極めて効率良く反応するイ
オン又はフリーラジカルであることができる。印刷開口
部の製造中、電極材料が溶融し（フィラメントを形成
し）、印刷開口部を通って流れ、コントロール電極及び
シールド電極を短絡する危険は存在しない。プラズマエ
ッチングは良く制御されたガス雰囲気で常に行なわれる
ので、局部的な炭化工程を完全に除去することができ
る。さらにプラズマエッチングを使用するとき印刷開口
部の壁の滑らかさは極めて良好であると観察される。こ
の壁の滑らかさは印刷開口部の目詰まりを避けるのに役
立つ。
【００３３】もしレーザービームの焦点合わせ及び位置
決めの適切な方法が使用され、それによって（印刷開口
部に最終的に必要とされるものより）小さな直径を有す
る開口部が絶縁材料を通して燃焼されるなら、レーザー
／プラズマエッチング技術の組合せによって良好な結果
を得ることができる。この最初のレーザー燃焼後、プラ
ズマエッチング工程が印刷開口部の最終的な直径にレー
ザー燃焼された開口部の直径を拡大した後に行なわれ
る。これはシールド電極とコントロール電極との間の絶
縁力の良好な調整を行なう。
【００３４】シールド電極（１０６ｂ）及び印刷開口部
（１０７）と組合せて個々のコントロール電極（１０６
ａ）を含むプリントヘッド構造（１０６）を製造するた
めの好ましい方法は、絶縁材料によって分離される両電
極が下記工程によって特徴づけられる： (i) 絶縁材料を自由にするために印刷開口部の全直径
にわたって電極材料を化学的にエッチングする、(ii)
絶縁材料をプラズマエッチングする。
【００３５】さらに好ましい具体例では本発明によるプ
リントヘッド構造を製造するための方法は下記工程を含
む： (i) 絶縁材料を自由にするために印刷開口部の全直径
にわたって電極材料を化学的にエッチングする、(ii)
前記絶縁材料を通して前記印刷開口部の前記直径の一
部をレーザー燃焼する、そして(iii) 前記印刷開口部
の全直径に到達するまで残っている絶縁材料をプラズマ
エッチングする。
【００３６】本発明によるプリントヘッド構造を製造す
るための方法がレーザー燃焼の工程を含むとき、前記印
刷開口部の前記全直径の最大６０％の直径を有する穴が
レーザー燃焼によって作られることが好ましい。レーザ
ー燃焼の工程を含む、本発明によるプリントヘッド構造
を製造するための方法の別の好ましい具体例では、前記
印刷開口部の前記全直径の最大３５％の直径を有する複
数の穴が前記全直径によって決定される前記絶縁材料の
表面でレーザー燃焼することによって作られる。
【００３７】ＤＥＰ装置の記述 本発明によるトナー粒子を使用するＤＥＰ法を実施する
ための装置の限定されない例は下記のものを含む（図
１）： (i) 磁気ブラシ集成体（１０３）及び現像液（１０
２）のための容器を含むトナー運搬手段（１０１）（こ
の磁気ブラシ集成体はトナークラウド（１０４）を形成
する） (ii) バック電極（１０５） (iii) 金属フィルムで両面を被覆したプラスチック絶
縁フィルムから作られるプリントヘッド構造（１０
６）。プリントヘッド構造（１０６）は示された具体例
ではトナー運搬手段に面する一つの連続電極面（以下
“シールド電極”（１０６ｂ）と称される）及び示され
た具体例では前記ＤＥＰ装置内のトナー受容メンバーに
面する印刷開口部（１０７）のまわりの複雑なアドレス
可能な電極構造（以下“コントロール電極”（１０６
ａ）と称される）を含む。シールド電極（１０６ｂ）と
コントロール電極（１０６ａ）の位置及び／又は形態は
ＤＥＰ法のための装置の他の具体例では図１に示された
位置とは異なることができる。 (iv) 矢印Ａによって示された方向で前記プリントヘ
ッド構造と前記バック電極との間の前記トナーのために
像受容メンバー（１０９）を運ぶための運搬手段（１０
８） (v) 前記像受容メンバー上に前記トナーを定着するた
めの手段（１１０）。
【００３８】図１ではプリントヘッド１０６上に二つの
電極（１０６ａ及び１０６ｂ）を使用するＤＥＰ法のた
めの装置の具体例が示されているが、異なる構造のプリ
ントヘッド（１０６）を有する装置を使用してＤＥＰ法
を実施することができる。例えば二つ以上の電極構造を
含むプリントヘッドを有する装置と同様に一つだけの電
極構造を含むプリントヘッドを有する装置でＤＥＰ法を
実施することもできる。これらのプリントヘッド構造内
の印刷開口部は一定の直径を有することができ、あるい
はさらに広い入口又は出口直径を有することができる。
このＤＥＰ装置のバック電極（１０５）はプリントヘッ
ド構造と協同して作ることもでき、前記バック電極は例
えばＵＳ−Ｐ４５６８９５５及びＵＳ−Ｐ４７３３２５
６に開示されるような電源に連結され電気的に絶縁され
ている様々な針（styli ）又はワイヤーから構成されて
いる。プリントヘッド構造と協同するバック電極は１以
上のフレキシブルＰＣＢ（印刷回路板）を含むこともで
きる。
【００３９】前記プリントヘッド構造（１０６）と磁気
ブラシ集成体（１０３）との間及び前記プリントヘッド
構造（１０６）の複数の電極面間又は単一の電極面上及
びトナー受容メンバー（１０９）のうしろのバック電極
（１０５）と印刷開口部（１０７）のまわりのコントロ
ール電極との間で異なる電界が適用される。図１に示
す、ＤＥＰ法のために有用な装置の特別な具体例では、
電圧Ｖ１が磁気ブラシ集成体１０３のスリーブに適用さ
れ、電圧Ｖ２がシールド電極１０６ｂに適用され、電圧
Ｖ３0 〜Ｖ３n がコントロール電極（１０６ａ）のため
に適用される。Ｖ３の値は時間ベース又はグレーレベル
ベースで値Ｖ３0 とＶ３n の間で像形成信号の変調に従
って選択される。電圧Ｖ４はトナー受容メンバーのうし
ろのバック電極に適用される。本発明の他の具体例では
多数の電圧Ｖ２0 〜Ｖ２n 及び／又はＶ４0 〜Ｖ４n を
使用することができる。
【００４０】本発明の好ましい具体例によるＤＥＰ装置
では、前記トナー運搬手段１０１は磁気ブラシ集成体１
０３上に多成分現像液の層を作り、トナークラウド１０
４は前記磁気ブラシ集成体１０３から直接引き出され
る。公知の他のシステムでは、トナーはコンベヤーベル
トに最初に適用され、印刷開口部の近くのこのベルト上
に輸送される。本発明による装置は単一成分現像液又は
トナーでも操作可能であり、それは帯電されたトナーの
ためのコンベヤーを介して、印刷開口部（１０７）の近
くに輸送される。かかるコンベヤーは移動ベルト又は固
定ベルトであることができる。後者はトナー粒子を移動
するための該当する静電走行波パターンを発生する電極
構造を含む。
【００４１】本発明の具体例に従ってＤＥＰ装置で好ま
しく使用される磁気ブラシ集成体（１０３）は固定コア
及び回転スリーブを有するタイプ又は回転コア及び固定
スリーブを有するタイプのいずれであってもよい。１９
９４年４月１４日に出願され、“A method and devi
ce for direct electrostatic printing（ＤＥ
Ｐ）”の名称をつけられたＥＰ−Ａ６７５４１７に記載
のような、複数のタイプのキャリヤー粒子を本発明の好
ましい具体例に使用することができる。
【００４２】いずれのトナー粒子も、黒色、着色又は無
着色であっても本発明によるプリントヘッド構造を含む
ＤＥＰ装置に使用することができる。本発明によるプリ
ントヘッド構造と組合せて、１９９４年１１月２９日に
出願されたヨーロッパ特許出願９４２０３４６４．６
（この文献はここに組入れる）に記載のようなトナー粒
子を使用することが好ましい。
【００４３】上記トナー粒子を利用するＤＥＰ装置は黒
及び白を与えることができる方法でアドレス可能であ
る。従ってそれは黒白テキスト及びグラフィックスに有
用でかつ連続トーン画像を行なうための従来のビレベル
（bilevel ）のハーフトーン化に有用な“バイナリー法
（binary way ）”で操作することができる。
【００４４】本発明によるＤＥＰ装置は多数のグレーレ
ベルを有する画像を与えるために特に好適である。グレ
ーレベル印刷はコントロール電極６ａ上に適用された電
圧Ｖ３の振幅変調又はＶ３の時間変調によって制御する
ことができる。特定の周波数で時間変調のデューティサ
イクルを変えることによって、コントロール電極に適用
された電圧Ｖ３の時間変調と振幅変調の組合せによるグ
レーレベル印刷を制御することもできる。
【００４５】ＤＥＰにとって代表的なマルチレベルグレ
ーレベル能力及び小さな直径印刷開口部（１０７）によ
って得られた、高空間解像度の組合せが例えば１９９４
年６月２９日に出願された“Screening method for
a rendering device having restricted density
resolution ”という名称のＥＰ−Ａ６３４８６２に記
載のようなマルチレベルハーフトーン化技術への道を開
く。これは本発明によるＤＥＰ装置に高品質画像を与え
る。
【００４６】
【実施例】
ＤＥＰ装置 プリントヘッド構造（１０６）は１７．５μｍ厚の銅フ
ィルムで両面被覆した、５０μｍ厚のポリイミドフィル
ムから作った。プリントヘッド構造（１０６）は四列の
印刷開口部を有していた。さらなる実施例は前記印刷開
口部が作られる方法が異なる。受容メンバー支持体に面
する、プリントヘッド構造の後側に、環形のコントロー
ル電極（１０６ａ）を各開口部のまわりに配列した。前
記コントロール電極のそれぞれは高電圧出力供給源から
個々にアドレス可能とした。トナー運搬手段に面する、
プリントヘッド構造の前側に、共通のシールド電極（１
０６ｂ）を存在させた。印刷開口部は８５μｍの開口直
径を有していた。銅環電極の幅は２０μｍであった。印
刷開口部の列を食い違いにして（staggered ）３００ｄ
ｐｉ（インチあたりのドット又は２５．４ｍｍあたりの
ドット）の全体解像度を得た。
【００４７】トナー運搬手段（１０１）は二つの混合棒
と一つの計量ローラーを含む固定コア／回転スリーブ型
磁気ブラシであった。一つの棒は装置を通って現像液を
移動するために使用され、別の棒は現像液とトナーを混
合するために使用された。
【００４８】磁気ブラシ集成体（１０３）はいわゆる磁
気ローラーから構成され、それはこの場合には磁気ロー
ラーから使用された現像液を減らすことができる開放位
置で、５００ガウスの磁界強度の九つの磁極を示す固定
磁気コアをローラー集成体内に有していた。磁気ローラ
ーは前記固定磁気コアのまわりに適合し、磁気ブラシ集
成体に２０ｍｍの全直径を与える、スリーブも有してい
た。スリーブは移動を助けるために微粒子で粗くされた
ステンレス鋼から作られた（＜５０μｍ）。
【００４９】スクレーパブレードは現像液を磁気ローラ
ーに残すために使用された。そして他の面においてドク
ターブレードは前記磁気ブラシ集成体の表面上に少量の
現像液を計量するために使用された。スリーブは１００
ｒｐｍで回転し、内部要素（internal elements）は現
像ユニット内の良好な内部移動に一致するようなスピー
ドで回転した。磁気ブラシ集成体（１０３）はＤＣ−オ
フセット（offset）で３．０ｋＨｚの周波数で６００Ｖ
の方形波振動電界（square wave oscillating fiel
d）を有するＡＣ電源に接続された。
【００５０】現像液 ２９ｅｍｕ／ｇの飽和磁気、５０μｍの平均粒径を有す
るＭｇＺｎ−フェライトからなる巨視的な“ソフト（so
ft）”フェライトキャリヤーに１μｍ厚のアクリル被覆
を与えた。その材料はほとんど残留磁気を示さなかっ
た。
【００５１】実験のために使用されるトナーは次の組成
を有していた：１８の酸価と５．１×１０16ｏｈｍ．ｃ
ｍの体積抵抗率を有する、フマル酸とプロポキシル化ビ
スフェノールＡのコポリエステル樹脂９７部を、Ｃｕ−
フタロシアニン顔料（カラーインデックスＰＢ １５：
３）３部と実験室用混練機内で１１０℃で３０分間溶融
ブレンドした。構造式（ＣＨ3 ）3 Ｎ+ Ｃ16Ｈ33Ｂｒ-
を有する抵抗率減少物質を、結合剤に対して０．５％の
量で加えた。前記アンモニウム塩の５％と混合すること
によって、適用された結合剤樹脂の体積抵抗率が５×１
０14Ω．ｃｍに低下することがわかった。これは高い抵
抗率減少能力（減少倍率：１００）を示している。
【００５２】冷却後、凝固物質は ALPINE Fliessbett
gegenstrahlmuehle タイプ１００ＡＦＧ（商標）を使用
して微粉砕され、さらに ALPINE multiplex zig - z
ag分級器タイプ１００ＭＺＲ（商標）を使用して分級し
た。Coulter Counter model Multisizer （商標）に
よって測定した分離されたトナーの粒度分布は数平均で
６．３μｍ、体積平均で８．２μｍであることがわかっ
た。トナー物質の流動性を改良するために、トナー粒子
は０．５％の疎水性コロイドシリカ粒子（ＢＥＴ−値
１３０ｍ2 ／ｇ）と混合した。
【００５３】静電記録現像液はキャリヤー粒子とトナー
粒子及びコロイドシリカの前記混合物（４％ ｗ／ｗ比
率）を混合することによって作られた。トナーキャリヤ
ー混合物の摩擦帯電は１０分間標準タンブル機構内で前
記混合物を混合することによって行なった。現像液混合
物を５分間、現像ユニット（磁気ブラシ集成体）内で動
かし、その後トナーをサンプリングして、摩擦電気特性
を、特許出願ＥＰ−Ａ６７５４１７（前記出願ではｑ＝
−７．１ｆＣ）に記載の方法に従って測定した。
【００５４】プリントヘッド構造（１０６）の前側と磁
気ブラシ集成体（１０３）のスリーブの間の距離ｌを４
５０μｍにした。バック電極（１０５）とプリントヘッ
ド構造（１０６）の後側（即ち、コントロール電極１０
６ａ）の間の距離を１５０μｍにし、紙は１ｃｍ／秒で
走行した。シールド電極は接地した：Ｖ２＝０Ｖ。個々
のコントロール電極に０Ｖ〜−２００Ｖの（像に従っ
た）電圧Ｖ３を適用した。バック電極（１０５）は＋４
００Ｖの高電圧源に接続した。磁気ブラシのスリーブに
３．０ｋＨｚで６００ＶのＡＣ電圧をＤＣオフセットな
しで適用した。
【００５５】印刷開口部の製造 印刷開口部の成形加工のために、８５μｍの直径を有す
る印刷開口部の正確な機械的孔あけをすることは不可能
であった。その理由のため印刷開口部は印刷開口部が作
られなければならない位置を除いてシールド電極側に銅
被覆を有するプラスチックポリイミド支持体を得るため
にフォトツーリング（fototooling ）及びエッチング法
を使用して作られた。別の実験では複数の異なるレーザ
ー燃焼技術が８５μｍの直径を有する開口部が作られな
ければならない前記位置でポリイミドを除去するために
使用した。
【００５６】実施例 １ 第１セット（set ）の実験では、レーザー燃焼中プリン
トヘッド構造を冷却するための特別な予防手段なしで、
窒素雰囲気下、印刷開口部をレーザー燃焼するためにＹ
ＡＧ−レーザーが使用された。１秒４０パルス（パルス
周期＝４ｍｓ，パルスあたりのエネルギー＝０．４Ｊ）
で２５０μｍの焦点では、２００Ｖの前記シールド電極
と前記コントロール電極の間に適用された電位差に耐え
ることができる、上記のＤＥＰ装置に使用するためのプ
リントヘッド構造を得ることは全くできなかった。
【００５７】実施例 ２ 第２セットの実験では、レーザー燃焼中プリントヘッド
構造を冷却するための特別な予防手段なしで、印刷開口
部をレーザー燃焼するためにエキシマーレーザーが使用
された。ここでは実施例１と同じ結果が得られた。即
ち、前記シールド電極と前記コントロール電極間に２０
０Ｖの電位差を適用すると、すぐに短絡した。
【００５８】実施例 ３ 第３セットの実験では、レーザー燃焼中プリントヘッド
構造を冷却するための特別な予防手段なしで、５〜９Ｊ
／ｃｍ2 の出力密度で印刷開口部をレーザー燃焼するた
めにＣＯ2 レーザーが使用された。ここでは２，３分間
前記シールド電極と前記コントロール電極間に２００Ｖ
の電位差を適用すると、電極が短絡するのが観察され
た。
【００５９】これらの３セットの実験（実施例１〜３）
のいずれにも中程度の銅−後−エッチング（ copper -
after - etching ）をしたが、ＤＥＰ印刷における長期
安定性のために必要とされるものにプリントヘッド構造
の品質を改良することができなかった。
【００６０】実施例 ４ 第４セットの実験では、開口部が作らなければならない
位置でポリイミドを除去するためにプラズマエッチング
の工程で蝕刻パターンを使用した。エッチング中、その
構造の残りを、エッチングが終わった後除去される薄い
保護マスクで被覆した。穴は８０％フレオン及び２０％
酸素の雰囲気で１０分間であけられた。フレオン／酸素
雰囲気の圧力は１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）であった。エ
ッチングは１３．５ＭＨｚのＲＦ−周波数で行なった。
これはプリントヘッド１（ＰＨ１）を与えた。ＰＨ１が
上記のＤＥＰ装置に使用される、このセットの実験で
は、前記シールド電極と前記コントロール電極間に２０
０Ｖの電位差が数時間適用され、前記シールド電極から
前記コントロール電極までの電流は４００電極対（elec
trode pairs）の１測定セット（a measuring set ）
で１．５μＡ未満であった。これはこのようにして、即
ちプラズマエッチングの技術を使用して製造されたプリ
ントヘッド構造の結合によって作られたＤＥＰ装置が良
好な長期安定性を有することを示している。
【００６１】実施例 ５ もし適切なレーザービームの焦点合わせ及び位置決めの
方法が使用され、それによって（印刷開口部で最終的に
必要とされるものより）小さな直径を有する開口部が絶
縁材料を通って燃焼されるなら、レーザー／プラズマエ
ッチングを組合せた技術によっても良好な結果が得られ
る。この最初のレーザー燃焼後、プラズマエッチング工
程がレーザー燃焼された開口部を印刷開口部の最終的な
直径に拡大するために続けられる。これはシールド電極
とコントロール電極間に絶縁力の良好な調整を与える。
このようにしてＤＥＰプリントヘッド構造はプラズマエ
ッチングと組合せてＣＯ2 レーザー燃焼を使用すること
によって製造される。表１には最初のレーザービームの
内部焦点合わせ（inner focusing ）を変化した幾つか
の実施例についての結果を与え、結果としてプラズマエ
ッチング時間は８５μｍの開口直径を得るように変化さ
せた。
【００６２】プリントヘッド２〜５（ＰＨ２〜ＰＨ５）
はレーザー燃焼とプラズマエッチングの組合せによって
製造した。レーザー燃焼は IMPACT （商標）レーザーシ
ステム（ LUMONICS Ltd, ヨーロッパ販売部門、 Bruss
els を通して入手可能）によって行った。装置は接触マ
スク走査除去モード（ contact mask scanning abla
tion mode）で操作した。接触マスクは１７．５μｍ厚
のＣｕ層で被覆した２５μｍ厚のポリイミドから従来の
（化学エッチング）方法で作った。接触マスク走査法に
よって２，３μｍの位置決めの正確さが得られた。ＣＯ
2 レーザーでレーザー燃焼後、除去しなければならない
材料の量に適応したエッチング時間だけ、プリントヘッ
ド１（ＰＨ１）の製造のために記載のようなプラズマエ
ッチングをすることによって生じた穴の直径を所望の値
（この場合８５μｍ）に広げた。
【００６３】ＰＨ２〜ＰＨ５の製造には、それぞれ３
０，５０，７０，８０μｍの穴直径を有する四つの接触
マスクが使用された。これはＰＨ２のために５５μｍが
プラズマエッチングされ、ＰＨ３のために３５μｍ、Ｐ
Ｈ４のために１５μｍ及びＰＨ５のために５μｍだけプ
ラズマエッチングされたことを意味する。プラズマエッ
チング時間はそれぞれ３９０，２５０，１０５及び３５
秒であった。
【００６４】上記のようなＤＥＰ装置において前記シー
ルド電極とコントロール電極間に２００Ｖの電位差を適
用した後、生じた電流は表１に示されたように測定され
た。表１にはこれらのプリントヘッド構造によって印刷
されたサンプルに与えられた全体品質も与えた。前記品
質は黒及びグレーの充分な濃度領域で測定された。人間
の目は同じグレー領域における小さな濃度変動に対して
極めて敏感であるので、グレー表面の印刷の均質性（ev
enness）の視覚評価はプリントヘッド構造の品質を判断
するには極めて良好な尺度である。
【００６５】 ＊画像信号は開口部に２ｍＡの電流制限で０〜−２００Ｖで変化させた。 ＊＊複雑な電気制御システムがかかるプリントヘッドを使用するＤＥＰ装置に設 置されるときのみ使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明によるＤＥＰ装置の一具体例の概
略図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年３月２２日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 シールド電極とコントロール電極の間
に最大５０μＡの電流を有するプリントヘッド構造を含
む直接静電印刷のための装置
フロントページの続き (72)発明者 ギド・デズィ ベルギー国モートゼール、セプテストラー ト 27 アグファ・ゲヴェルト・ナームロ ゼ・ベンノートチャップ内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バック電極（back electrode ）（１０
    ５）、シールド電極（shield electrode ）（１０６
    ｂ）及び印刷開口部（printing apertures ）（１０
    ７）と組合せられる個々のコントロール電極（control
    electrode）（１０６ａ）を含むプリントヘッド構造を
    含むＤＥＰ装置であって、両電極が絶縁材料によって分
    離され、トナー運搬手段（１０１）が前記印刷開口部
    （１０７）の近くに乾式トナー粒子のクラウド（cloud
    ）（１０４）を存在させる場合において、 前記開口部（１０７）が前記シールド電極と各個々のコ
    ントロール電極との間に２００Ｖの電位差を適用すると
    きに、最大５０μＡの電流が前記各個々のコントロール
    電極から前記シールド電極に流れるようになっているこ
    とを特徴とするＤＥＰ装置。
  2. 【請求項２】 最大１０μＡの電流が前記各個々のコン
    トロール電極から前記シールド電極に流れる請求項１記
    載の装置。
  3. 【請求項３】 最大３μＡの電流が前記各個々のコント
    ロール電極から前記シールド電極に流れる請求項１記載
    の装置。
  4. 【請求項４】 前記シールド電極及び前記コントロール
    電極を分離する前記絶縁材料が１００μｍ未満の厚さを
    有する請求項１〜３のいずれか記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記印刷開口部（１０７）が２００μｍ
    未満の直径を有する請求項１〜４のいずれか記載の装
    置。
  6. 【請求項６】 前記印刷開口部（１０７）が１００μｍ
    未満の直径を有する請求項１〜４のいずれか記載の装
    置。
  7. 【請求項７】 前記絶縁材料がプラスチック材料である
    請求項１〜６のいずれか記載の装置。
  8. 【請求項８】 シールド電極（１０６ｂ）及び印刷開口
    部（１０７）と組合せられる個々のコントロール電極
    （１０６ａ）を含むプリントヘッド構造（１０６）を製
    造するための方法であって、両電極が下記工程によって
    特徴づけられる絶縁材料によって分離されている方法： (i) 絶縁材料を自由にするために印刷開口部の全直径
    にわたって電極材料を化学的にエッチングする、(ii)
    絶縁材料をプラズマエッチングする。
  9. 【請求項９】 下記工程を含む請求項８記載の方法： (i) 絶縁材料を自由にするために印刷開口部の全直径
    にわたって電極材料を化学的にエッチングする、(ii)
    前記絶縁材料を通して前記印刷開口部の前記直径の一
    部をレーザー燃焼する、そして(iii) 前記印刷開口部
    の全直径に到達するまで残っている絶縁材料をプラズマ
    エッチングする。
  10. 【請求項１０】 前記印刷開口部の前記全直径の最大６
    ０％の直径を有する穴がレーザー燃焼によって作られる
    請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記印刷開口部の前記全直径の最大３
    ５％の直径を有する複数の穴が前記全直径に決定される
    前記絶縁材料の表面においてレーザー燃焼することによ
    って作られる請求項９記載の方法。
JP7349646A 1994-12-27 1995-12-20 シールド電極とコントロール電極の間に最大５０μＡの電流を有するプリントヘッド構造を含む直接静電印刷のための装置 Pending JPH08337002A (ja)

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