JPH0924637A - 静電装置 - Google Patents
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- 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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Abstract
極のドライバの数を低減する。 【解決手段】行と列を成すトレース48、36と、リング電
極をその周りに備えたノズルとして働く複数の開口30と
を設けたアドレス板28を、ディベロッパ20(電位Vd)
と導電プラテン24(電位Vp)の間に配置する。行トレ
ースと列トレースが交差する点において連結板56が各ト
レースと容量結合され、対応するリング電極にも導線54
によって接続されている。駆動電圧を各トレースに任意
に与え、行、列共に駆動された点に対応するリング電極
のみがディベロッパの電位Vdを越え、負に帯電したト
ナー粒子22をさらに高電位Vpのプラテン側に通し、媒
体シート26上に堆積させる。
Description
し、更に詳細に記せば、静電トナー堆積制御および改善
されたピクセル・アドレス機構を採用したトナー射出プ
リンタに関する。
ント装置は光エネルギ源により選択的に投射される可動
光導電体を使用している。このような静電写真式プリン
タは広く受け入れられ、妥当な価格で優れたプリント品
質を作り出しているが、その性能を増大し、その価格を
更に下げるべく不断の努力が行なわれている。しかし、
光導電体に基づくプリンタは光導電体を使用することか
ら生ずる生来の一定の問題を示し続けるであろう。それ
らの問題の中には光導電体の価格、光導電体の磨耗、お
よび断続的に遮蔽する必要のある光に対する光導電体の
感度がある。更に、光導電体上に画像が完全に現われた
とき、転写動作を行なってトナーを媒体シートに取り出
すことができなければならない。
使用に生来的に伴う多数の問題を回避した新しい種類の
静電プリンタが開発された。この種のプリンタは帯電ト
ナー粒子を受光体または光導電装置を介在させずに媒体
シート上に直接堆積するのを制御する電極系を備えた
「トナー射出プリンタ」である。典型的には各電極は絶
縁基板内の開口を取り囲む導電リング電極を備えてい
る。基板の一方の側にディベロッパ・ロールおよび帯電
した乾燥トナー粒子の供給源を備えたディベロッパ・モ
ジュールがある。
は、リング電極をディベロッパ・ロールに対して正側に
駆動すると、トナー粒子はリング電極に吸引され、幾ら
かは開口を通過する。絶縁基板の反対側には導電プラテ
ン上に静置された媒体シートがある。プラテンはトナー
粒子が紙/プラテン組合体に吸引されるようにリング電
極より更に大きい正の電圧にバイアスされている。
を通過しないトナーは開口の周りに集まるので、定期的
に除去されねばならない。これはリング電極とディベロ
ッパ・ロールの電位を逆にしてこのような堆積トナーを
絶縁基板およびリング電極から遠くに引き寄せ、ディベ
ロッパ・ロールに戻すことにより行なわれる。各リング
電極には独立に制御できるドライバ回路が必要であるた
め、付随する複雑な配線および制御回路と共に多数のド
ライバ回路が必要である。
号は、プリント制御マトリクスが2層の並列ワイヤを2
つの層のそれぞれに備えている、トナー射出プリンタに
ついて記述している。その2つの層は直交しており、ト
ナーを現像すべき媒体シートの平面に平行に設置されて
いる。各層内のワイヤはバー・パターンの形態を成して
配置され、各別々のワイヤはドライバ回路に接続されて
いる。各層内の二つの隣接ワイヤが正に駆動されると
(負帯電トナーを仮定している)トナー・ドットがプリ
ントされる。その時トナーは2対の正駆動ワイヤの交点
にある開口に引かれ、それらの間を通り、媒体シート上
に堆積される。
る。ワイヤの配列はただ、プリント配列の縁の周りのフ
レーム構造によって支持されているだけである。プリン
ト・ワイヤ配列と紙との間に厳密な隙間制御を維持しな
ければならないため、ワイヤに非常にわずかの撓みしか
許容されない。ワイヤの配列は壊れやすく、互いに完全
に絶縁しなければならないが、これは交差点の数を考え
ると困難である。また、ワイヤ対の間の隣接開口を通る
トナーの幾らかが漏れてしまうこともある。最後に、交
差ワイヤにより形成される開口は正方形であり、最良プ
リント解像度を実現するには最適形状であるとは言えな
い。
射出プリンタ用のマルチプレクス・システムについて述
べている。トナーを堆積する媒体シートの裏に連続導電
プラテンを使用する代わりに、Larsonの米国特許第5,12
1,144号は媒体シートの移動方向に渡ってはめ込まれて
いる多数の導電ワイヤを備えた絶縁プラテンを利用して
いる。トナーの堆積を制御する電極は媒体シートの上方
で絶縁基板上に設置され、多数の組を成して共に接続さ
れているので、各組の中の一つの電極だけが導電プラテ
ン内の所与のワイヤの真上にある。一度に一つのプラテ
ン・ワイヤだけが(負帯電トナーに対して)高い正電圧
に駆動される。電極セットも正に駆動されると、プラテ
ン内の駆動したワイヤの上方にある一つの電極がトナー
を媒体シート上に堆積させる。
造も多数の短所を示している。プラテン構造は複雑であ
り、多数の精密はめ込み導体を備えている。これら導体
間の絶縁は高い電圧(たとえば、約1000ボルト)に耐え
なければならず、たとえ媒体シートがその上を通過する
につれて磨耗を受けても絶縁性を維持しなければならな
い。プラテン・ワイヤ用駆動回路もプリント電極を直接
駆動するのに必要な電圧(100ボルト)よりはるかに高
い電圧を駆動することができなければならない。従っ
て、高電圧駆動回路はさらに高価になる。そして、その
はめ込みワイヤを有するプラテンは、許容可能なプリン
ト品質を達成するためにはプリント電極配列と精密に位
置合わせしなければならない。
したLarsonの米国特許第5,036,341号に示された電極構
造の改良について記している。PCT出願でLarsonは、隣
接した網目状配列の電極の間のクロスカップリングまた
はクロストークを減らすのに絶縁電極を採用している。
LarsonのPCT出願WO 90/14959では、堆積トナーを電極マ
トリクスから除去するために、各アドレス動作の空き時
間に逆電圧印加を採用する手順を記している。しかし、
トナー粒子がリング電極に付着すると、リング電極に導
通することによりその電荷を失う傾向がある。従って、
このような粒子を除去するのに逆電圧を印加すること
は、それらが電荷を損失するので効果的ではない。
ー射出プリンタは、光導電体ベルトまたは光導電体表面
を設ける必要がないが、光導電体構成要素の排除により
得られる利益を実現する前に価格および性能の改善が必
要である。
イバの数を減らす、改良されたトナー射出プリンタを提
供することである。
らのトナー除去の改良を開示した、トナー射出プリンタ
を提供することである。
ディベロッパ・バイアス電圧を発生し且つ多数のトナー
粒子が堆積したディベロッパ表面を備えている。プラテ
ンがディベロッパ表面に対向して設置され、トナー粒子
を吸引するプラテン電圧を発生する。アドレス板がディ
ベロッパ表面とプラテンとの間に設置されている。アド
レス板は貫通ピクセル開口を有する所定の厚さの絶縁体
から構成されている。各ピクセル開口は、絶縁体内に配
置された少なくとも1つの第1の導電リング電極を有す
る。また、第1の導電リング電極は、これもまたその絶
縁体内に配置された駆動板に接続されている。第1の駆
動回路が絶縁体の一方の側に設置され、駆動板に容量結
合されてそれに行駆動電圧を制御可能に加える。第2の
駆動回路が絶縁体の他方の側に設置され、駆動板に容量
結合されてそれに列駆動電圧を加えている。列および行
の両駆動電圧は、両者が高いときに限りトナー粒子がピ
クセル開口を通過し、プラテンの方に引かれ、プラテン
電圧の影響下に入ることができるようなレベルに設定さ
れている。制御回路はプラテンに設置された媒体シート
にトナーの行および列ドットを堆積することができるよ
うに動作する。
断面で示している。ディベロッパ・ロール表面20は好適
には導電エラストマから構成され、これにディベロッパ
・バイアスVdが加えられる。トナー22はトナー粒子と
ディベロッパ・バイアスVdとの間の電荷吸引力によっ
てディベロッパ・ロール表面20に粘着する。好適実施例
では、トナー粒子22は負に帯電している単一成分の誘電
体粒子である。
導電プラテン24があり、これにバイアス電圧Vpが加え
られている。電圧Vpは非常に高い正電圧(たとえば、1
000ボルト)であり、トナー粒子22を吸引する高い静電
界を発生する。媒体シート26は導電プラテン24に設置さ
れ、イメージのフォーマットに構成されているトナーの
ドットを受けるように設置されいる。
20と導電プラテン24との間に設置され、これによってト
ナー粒子22は、適切な行および列の駆動電位に従って開
口30を選択的に通過し、導電プラテン24に加えられる電
圧Vpによってつくられる電界の影響下に置かれる。
あり、一つの開口およびその関連する電極を図1に示し
てある。アドレス板28は、複数の列を成すトレース36、
38、40などが配置される第1の表面を備えた絶縁シート
32から構成されている。対向表面35に、複数の行を成す
トレース(以下、行トレースと称する)42、44、46、お
よび48がそれぞれ列を成すトレース(以下、列トレース
と称する)と交差するように設置されている。導電リン
グ電極52は絶縁シート32に埋め込まれ、各開口30の周り
に設置されている。各導電リング電極52は導電線54によ
り連結板56に接続されている。各連結板56はそれぞれの
行を成すトレースと列を成すトレースとの間に配置さ
れ、駆動電圧がそこから結合されるようにしている。
グ電極52、導電線54、連結板56を絶縁シート32の中に設
置すると、トナー粒子がリング電極の表面および駆動回
路に接触しないようになる。その結果、トナー粒子の放
電が大幅に回避される。
(後述する)に接続されており、該列駆動回路は接続さ
れた列トレースの各々に列駆動電圧Vc(t)を加える。同
様に、各行トレース42、44、46、48などは行駆動回路
(後述する)に接続されており、該行駆動回路は接続さ
れた行トレースの各々に行駆動電圧Vr(t)を選択的に加
える。矢印58はアドレス板28の下での媒体シートの移動
方向を示す。
パシタンスの等価回路を示す。 Vc(t)=列トレースにかかる電圧 Vr(t)=行トレースにかかる電圧 Ve(t)=リング電極にかかる電圧 Vd=ディベロッパ・バイアス電圧 Cr=行トレースと連結板との間のキャパシタンス Cc=列トレースと連結板との間のキャパシタンス Ce=リング電極のグラウンドに対する寄生キャパシタ
ンス Qt=リング電極の周りに集まるトナーの電荷
示す。電圧波形60は列駆動を示し、電圧波形62は行駆動
を示し、波形64は連結板56(およびリング電極52)に誘
導される電圧を示す。Vcは列トレースにかかるパルス
のピーク電圧を表し、Vrは行トレースにかかるパルス
のピーク電圧を表す。電圧v1、v2、v3、およびv4は
それぞれ時刻t1、t2、t3、およびt4で発生するが、
次のように駆動される。 v1=Vc×Cc/(Cc+Cr+Ce) v1=Vr×Cr/(Cc+Cr+Ce) v3=(Vc×Cc+Vr×Cr)/(Cc+Cr+Ce) v3−v4=Qt/(Cc+Cr+Ce)
Vdと同じくらい高いか、好適にはそれ以上である場合
にだけ、負に帯電したトナー粒子は電位Vpのプラテン
に向かって移動することを、当業者は理解するであろ
う。従って、v1<Vd、v2<Vd、且つv3>Vdであれ
ば、Vr(t)およびVc(t)がそれぞれVrおよびVcである
ときトナーはリング電極に吸引される。幾らかのトナー
は開口30を通過して、導電プラテン24にかかるバイアス
電圧Vpにより媒体シート26に引き付けられる。Vr(t)
および/またはVc(t)が(たとえば、時刻t1およびt2
で)それらの低レベルにあれば、誘導リング電極電圧V
e(t)はディベロッパ・バイアス電圧Vdより低い。逆の
電界では過剰のトナーをアドレス板28から逆にディベロ
ッパ表面20に引き戻す。t4での電圧の減少は、開口30
周辺にトナーが蓄積した結果である。これらからわかる
ように、行および列駆動電位を正しく調節すれば、アド
レス板28の半選択能力が得られる。従って、M×N個の
ピクセル開口30の各々に駆動回路が必要だったのが、M
+N個のみの駆動回路で済む。
口30の配列をアドレスするための回路について示してあ
る。プロセッサ70および接続されたメモリ72は連結し、
ラスタ指向2進ピクセル・データをASIC74に供給す
る。ASIC74の内部でラスタ・データはまとめられ、
列トレース用半選択信号がデータ・ライン76を経て複数
の列ラッチ78に出力される。クロック・ライン80は、A
SIC64によりライン82に与えられるイネーブル信号に
従って、ラッチ78の動作を可能にする。同様に、ASI
C74はそれぞれライン84、86、88を経由してデータ、ク
ロック、およびイネーブル信号を行ラッチ90に加える。
該行ラッチは、列駆動信号を逐次的列トレースに加える
ことを可能とする。行ラッチ90および列ラッチ78からの
出力はそれぞれ、行および列駆動器92、94に加えられ
る。各行駆動器92および列駆動器94は、接続されている
行または列トレースに駆動電圧Vr(t)、Vc(t)を加え
る。駆動電圧は高レベルと低レベルまたは基準電位レベ
ルとの間で変化する。
切なデータ信号を送り、次にイネーブル信号を行ラッチ
90の中の選択された行ラッチおよび列ラッチ78の双方に
供給して、それぞれ接続されている行および列トレース
にかかる駆動電圧の同時読出を行なう。これらの動作に
より適切な電圧がピクセルをプリントすべきリング電極
52に容量結合することが可能となり、それによりトナー
粒子がそこに設けられている開口30を通過することが可
能となる。このようなトナー粒子は次にプラテン・バイ
アスの影響下に入り、媒体シート24に引き付けられてそ
の上に堆積する。
などは、ピクセル開口30を近接して詰め込むことにより
解像度の改善を行なうことができるように、斜めに配置
されている。完全な線をプリントするには、複数のデー
タ行をプリントして完全なピクセル行を得ることが必要
である。ASIC74はプリント動作とプラテン24上の媒
体シート26の移動とを同期させる。媒体シート26を移動
させる手段は図示してないが、当業者には周知である。
を描いてある。行駆動電圧は連続するクロック期間中、
逐次的に行トレース(例えば、42、44、46、48など)に
加えられる。行駆動電圧の行トレースへの印加と同時
に、特定の行に対するデータ信号が列トレース(たとえ
ば、36、38、40など)に加えられる。データおよび列ト
レース駆動電圧が共に高レベルにあれば、ドットのプリ
ントが、行トレースと列トレースとの交点に配置されて
いる連結板56に接続されている開口30で行なわれる。
4および列トレース40に加えられる一致駆動電圧によっ
て、ピクセル開口7でドットがプリントされる。同様
に、ドットは時刻T4にピクセル開口1、5、9、および1
3でプリントされる。行トレースが4本だけアドレス板2
8に存在すると仮定すれば、時刻T5から再び行トレース
への行駆動電圧の印加のシーケンスが繰り返される。
ことを理解すべきである。当業者は本発明から逸脱する
ことなく各種代案および修正案を考案することができ
る。たとえば、上の説明はアドレス板28の下を通過する
媒体シートの存在を仮定してきた。対照的に、導電プラ
テン24がトナー堆積物を直接受け、その後トナーを媒体
シートに取り出す転写点まで導電プラテン24が移動でき
るようにすることもできる。従って、本発明は特許請求
の範囲の中に入るこのような代案、修正案、および変形
案をすべて包含するつもりである。
を以下に示す。
せる静電装置であって、バイアス電圧Vdを発生するデ
ィベロッパ表面20と、電荷吸引により前記ディベロッパ
表面20周辺に集められたトナー粒子22と、前記ディベロ
ッパ表面20に対向する位置にあり、前記トナー粒子22に
吸引力を及ぼすバイアス電圧Vpを発生するプラテン手
段24と、前記ディベロッパ表面20と前記プラテン手段24
との間に配置され、複数の開口30を有する所定の厚さの
絶縁体32を含むアドレス板手段であって、前記開口30が
少なくとも1つの第1の電極52、54に隣接し、前記第1
の電極52が連結板56に接続されていることを特徴とする
アドレス板手段と、前記連結板56を介して前記第1の電
極52、54に容量結合し、行駆動電圧を基準レベルまたは
駆動レベルのどちらかに制御し印加することができる行
駆動手段90、92と、前記連結板56に容量結合し、それに
列駆動電圧を基準レベルまたは駆動レベルのどちらかに
制御し印加することができる列駆動手段78、94であっ
て、前記列駆動電圧および行駆動電圧は、両電圧がその
それぞれの駆動レベルにあるときに限り前記トナー粒子
22が前記開口30を通過しVpの影響下で前記プラテン手
段24に向かって引かれるのに十分な電圧を前記連結板56
および前記第1の電極52、54に誘導するような駆動レベ
ルを示すことを特徴とする列駆動手段78、94と、前記開
口30にトナー粒子22を通過させるときは前記行および列
駆動手段90、92、78、94を動作させて、前記駆動レベル
電圧を同時に出力させ、更に、トナー粒子22が前記開口
30を通過するのを禁止するときは前記行駆動手段90、92
および列駆動手段78、94の少なくとも一方を動作させ、
基準電圧を発生させることを特徴とする制御手段とを含
むことを特徴とする静電装置。
ラテン手段と前記アドレス板手段28との間に配置され、
前記トナー粒子22が前記開口30を通過すると前記トナー
粒子22を受けることを特徴とする、実施態様1に記載の
静電装置。
を転写ステーションに移動させ媒体シートに転写させる
ことができるように、前記プラテン手段を移動させる手
段が設けられていることを特徴とする、実施態様1に記
載の静電装置。
N個の行に配置され、該N個の行の各々がM/N個の開
口を備え、媒体シート26の上のトナー・ドットで最高に
詰まった行はM×N個のドットを含む、M個の開口30を
備えていることを特徴とする、実施態様1に記載の静電
装置。ただし、MおよびNは整数値である。
つの行にある開口30の各々は整列して媒体シート26の上
に複数列のトナー・ドット・ロケーションのうちの1つ
を作っていることを特徴とする、実施態様4に記載の静
電装置。
は関連する開口30を囲む導電環52を備えていることを特
徴とする、実施態様4または実施態様5に記載の静電装
置。
厚さの前記絶縁体32の中に配置され、且つ前記絶縁体32
により絶縁されていることを特徴とする、実施態様6に
記載の静電装置。
ベルは個別に且つ容量的に第1の電極52、54に結合され
ているとき、前記第1の電極52、54はVdより小さい電
圧レベルを示し、それにより前記第1の電極52、54の近
くで前記アドレス・プラテン手段28に粘着しているトナ
ー粒子22を前記ディベロッパ表面20に引き付け戻すこと
ができるように調節することができることを特徴とす
る、実施態様1ないし実施態様7のいずれかに記載の静
電装置。
れば、各リング電極をそれに対応する行と列のトレース
を駆動するだけでよいので、駆動回路の数はリング電極
の数ではなく、行数と列数の和の数のみで済む。また、
電極を行列トレースから離して設置できるので、その配
列、形状もトレースの大きさ、配列に依存することなく
自由であり、隣接する開口からのトナーの漏れもなく、
プリント解像度を上げるのに最適な構造である。
レス板と、およびその上に媒体シートが配置している導
電プラテンとを備えているトナー射出プリンタの一部の
概略断面図である。
タンスの等価回路を示した図である。
す図である。
および列トレースに加えるための回路を示す回路図であ
る。
電圧対時間のプロットを示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 トナーをシートに付着させる静電装置で
あって、 バイアス電圧Vdを発生するディベロッパ表面と、 電荷吸引により前記ディベロッパ表面周辺に集められた
トナー粒子と、 前記ディベロッパ表面に対向する位置にあり、前記トナ
ー粒子に吸引力を及ぼすバイアス電圧Vpを発生するプ
ラテン手段と、 前記ディベロッパ表面と前記プラテン手段との間に配置
され、複数の開口を有する所定の厚さの絶縁体を含むア
ドレス板手段であって、前記開口が少なくとも1つの第
1の電極に隣接し、前記第1の電極が連結板に接続され
ていることを特徴とするアドレス板手段と、 前記連結板を介して前記第1の電極に容量結合し、行駆
動電圧を基準レベルまたは駆動レベルのどちらかに制御
し印加することができる行駆動手段と、 前記連結板に容量結合し、それに列駆動電圧を基準レベ
ルまたは駆動レベルのどちらかに制御し印加することが
できる列駆動手段であって、前記列駆動電圧および行駆
動電圧は、両電圧がそのそれぞれの駆動レベルにあると
きに限り前記トナー粒子が前記開口を通過しVpの影響
下で前記プラテン手段に向かって引かれるのに十分な電
圧を前記連結板および前記第1の電極に誘導するような
駆動レベルを示すことを特徴とする列駆動手段と、 前記開口にトナー粒子を通過させるときは前記行および
列駆動手段を動作させて、前記駆動レベル電圧を同時に
出力させ、更に、トナー粒子が前記開口を通過するのを
禁止するときは前記行駆動手段および列駆動手段の少な
くとも一方を動作させ、基準電圧を発生させることを特
徴とする制御手段とを含むことを特徴とする静電装置。
Applications Claiming Priority (2)
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