CN1016823B - 直接静电印刷设备及其印刷头清洁结构 - Google Patents

Abstract

直接静电印刷装置，有结构将显影剂或增色剂粉粒，向形成印刷装置整体部分的印刷头输送。印刷装置中除有印刷头外，还有一个导电块，在印刷循环中，将导电块适当偏压，协助将显影剂用静电吸引，从印刷头的孔眼中通过，吸到放在印刷头和导电块之间的复印介质上、在净化循环中，消除导电块上的印刷偏压，而供给适当的电偏压，造成振荡静电场，进行印刷头上增色剂的清除。

Description

本发明与直接静电印刷设备有关，具体有关印刷头结构及其清洁装置。

在各种静电印刷技术中，最常见的是静电复印术（xerography），其在电荷保持表面上形成的静电潜象，用适当的增色材料显影，使影象可见，然后将影象向普通纸上转移。

静电印刷的使用稍少的形式，是被称为直接静电印刷（DEP）的。这种印刷形式和上述静电印刷术的形式不同，因为是将增色剂或显影剂直接放在普通的（而非特殊处理的）基质的影象图形上。这类印刷器械在普列斯曼等人（Gerald    L.Pressman，etal）的1972年九月五日美国专利第3，689，935号中有揭示。

普列斯曼等人揭示了一种静电行式印刷机，包括一个多层粉粒调节器或印刷头，其中有一层绝缘材料，在绝缘层的一侧有一个连续的导电材料层，在绝缘层的另侧有一个分段的导电材料层。至少有一行孔形成，穿透多层粉粒调节器。分段的导电材料层的每一段，围绕孔的一部分形成，和分段导电层的其他每一分段绝缘隔离。对分段导电材料层的每一段，给予选定的电位，而对连续导电层则给予一个固定的电位。有一个总外加电场，将带电粉粒通过粉粒调节器的孔行投射，按对分段导电层分段给予的电位的形状，调节粉粒流的密度。带电粉粒的调节流冲撞一个放在调节粉粒流中的承印介质。承印介质相对于粉粒调节器移动，进行逐行的扫描印刷。在普列斯曼等人的设备中，增色剂向控制件的供给 不能够均匀进行，因而影象接收件上的影象可能产生误差。高速录影困难，而且，印刷头的孔易被增色剂堵塞。

1985年一月一日颁发藤井（Fujii）等人的美国专利第4，491，855号，揭示了一种使用一个控制器的方法和设备，控制器有若干孔或缝隙状的孔，控制带电粉粒的通过，并在影象接受件上记录带电粉粒组成的可见影象。其中具体揭示了一种改进的器件，向控制电极供给带电的粉粒，据称可能作高速的稳定录影。藤井等人所作的改进，在于带电粉粒用一衬托件承托，并在承托件和控制电极之间加一个交流电场。藤井等人称可解决上文所述的普列斯曼等人发明中存在的问题。因此，藤井等人称：他们的设备可向控制电极充分供给带电粉粒，而粉粒不散开。

1986年二月四日颁发荷索亚等人的第4，568，955号美国专利，揭示了一种录影设备，其可见影象以影象信息为基础，在普通纸页上用显影剂形成。录影设备有一个显影辊，和普通纸页有预定的距离，朝向普通纸页，上面带显影剂。另外还有一个记录电极，和一个与之连接的信号源，按影象信息，在普通纸和显影辊之间产生一个电场，向显影辊传播显影剂。在显影辊上设置若干互相绝缘的电极，从显影辊向一个方向伸展。一个交流电源和一个直流电源和电极连接，产生相邻电极之间的交流电场，造成在相邻电极之间出现的显影剂，沿电极间的电力线振荡，从显影辊上释放显影剂。在荷索亚等人设备的一个改变型式中，在记录电极下面放一个增色剂贮箱，顶上设一个开孔，朝向记录电极，并有倾斜的底，盛放一定量的增色剂。增色剂贮箱中放一个增色剂承盘，作显影剂盛放件，固定位置为朝向记录电极的端部，按预定距离离开电极，有一个增色剂搅动器搅动增色剂。

增色剂承盘用绝缘材料制造。增色剂承盘有一个水平部分，一个垂直部分从水平部右端向下伸，有一个倾斜部分，从水平部的左端倾斜下伸。倾斜部分的下端在增色剂贮箱斜底下端的附近，埋在贮箱中的增色 剂里。垂直部的下端，在倾斜部上端的附近，在贮箱中的增色剂的上方。

增色剂承盘的表面上，设有若干间隔均匀的平行线形电极，电极在增色剂承盘的宽度方向上伸展。在电极上至少加三个不同相的交流电压。三相交流电源供给的交流电压，互相的相位差为120度。接线柱和电极连接，方式为当接通三相交流电源时，产生一个扩散交流电场，沿增色剂承盘表面，从倾斜部向水平部扩散。

在增色剂承盘倾斜部分下端表面上永远存在的增色剂，由于和增色剂承盘表面的摩擦，并因有搅动器，故有负电荷。当供给电极的三相交流电压产生扩散交流电场时，据说增色剂在增色剂承盘的倾斜部分上向上转移，而在相邻的线形电极之间，增色剂受振荡并释放，成烟雾状。最后达到水平部分上，沿水平部分前进。当增色剂达到面对记录电极的显影区时，被通过开孔，向作为录影介质的普通纸上供给，从而形成一个可见影象。不作形成可见影象用的增色剂被向前传送，沿垂直部分下落，然后在重力作用下，下滑进增色剂贮箱的底部，回入一个区内，这区内有增色剂承盘倾斜部分的下端。

虽然直接静电印刷技术已有进步，但本人发现有两基本问题，妨碍实际实现用静电调节从印刷头孔中通过的增色剂流，在纸上直接印刷。问题是增色剂在印刷头上积累，最后堵塞孔眼，并在电场相当弱，或振荡能相当低的情况下，不能够向印刷头孔眼附近输送增色剂。

据本人最近的观察，说明增色剂在印刷头上的上述积累，是因为有错误极性的增色剂或显影剂，在印刷头的基质侧上迅速积累。这种积累可以增多，以至于堵塞孔眼。极性错误的增色剂是带电的增色剂，其极性与在诸如普通纸张之类的基质上积存的增色剂的极性相反。如下文所详细揭示，本人已提出了一种增色剂输送系统，可解决由于极性错误的增色剂在印刷头上积累，造成孔眼堵塞的问题，这系统可最大限度减少极性错误的增色剂，向印刷头输送。

孔眼污染或堵塞的问题已受注意，如《日本专利公告》1983年7月21日号中的第58-122，569及58-122，882号所揭示。前一公告揭示，当在录影位置上不设放录影件时，利用控制件和带电粉粒产生源之间的一个风扇，对空气引导。风扇作开关循环，因此在影象形成时不开风扇，从而消灭扰乱影象的可能性。后一公告揭示，利用形成控制件的电极对之间的火花放电，消灭控制件孔眼里的任何外来物质。还可以使火花放电，在带电粉粒源或相对的电极，和电极对之间发生，也可以使之在带电粉粒源或相对电极，和电极对中至少一个电极之间发生。火花放电还可通过向一个后电极供给高净化电压实现，在后电极上有一个持续的录影电压。如公告所述，对后电极供给的录影电压500伏，基极接地，而净化时供给的电压为1500伏。

可以理解到：极需有一种直接静电印刷系统，其使用的显影剂输送系统，可使向印刷头输送的极性错误的和尺寸过大的增色剂达到最少。这可最大限度减少这种显影剂在印刷头上积累或增多，从而减少印刷头净化的要求。此外，还极需有一种系统，可以用电平相当低的电场或弱振荡能，输送极性和尺寸正确的增色剂。

在将显影剂作预定目的使用前，清除诸如碎片之类的污染物属于已知技艺。这种措施已在美国专利申请第718，615号中揭示，申请中在显影剂箱中的适当地点，设置一个偏压辊，在用增色剂作显象前，清除里面的诸如纸纤维之类的碎片。上述应用不涉及本发明考虑的印刷类型，也没提出本文揭示的类型的增色剂输送系统。其相关之处仅限于说明改变增色剂在显象前的成分。

本发明提出一种实用方法和设备，为最大限度减少孔眼堵塞，而清洁直接静电印刷器的印刷头结构。本发明除有一个印刷头结构外，印刷设备还有一个增色剂输送系统，放在印刷头的一侧，有一个偏压块或电极，放在远离增色剂输送系统的印刷头的相对侧。

过去，曾将电偏压应用于增色剂输送系统和衬块，以实现增色剂从输送系统向衬块的正确播送。根据本发明的目的，将持续供给衬块的直流吸力电压按周期切断，并另供给一个电压，其频率与用于将增色剂从增色剂供给系统上投出的电压的频率相同，但相位相差180度。这样可使纸张和印刷头间隙里的增色剂振荡，并冲撞印刷头。振荡增色剂和印刷头控制电极上的任何增色剂之间的动量传递，使控制电极上的增色剂脱离。这样脱离的增色剂可在印刷过程中，随从孔中通过的增色剂，沉积到复印基质或介质上去。

本发明考虑的类型的印刷头，可将印刷时供给衬块的电压，从直流400伏改变的交流450伏，并供给40伏的直流偏压电流半秒钟以下。

附图为表示本发明印刷设备的概略示意。

图中揭示的是本发明直接静电印刷设备10的一个实施方案。

印刷设备10中有一个显影剂输送系统，用标图号12表示的总体，有一个印刷头结构14和一个衬托电极或衬块16。

显影剂输送系统12有一个传统的磁刷18，在由料斗22中存放的显影剂20的附近旋转。有一个显影剂授辊24在磁刷18和印刷头结构14之间旋转。授辊结构最好涂敷特夫隆S（Teflon-S）（E.I.杜邦公司商标），和印刷头的距离约为0.003至0.015英寸。特夫隆S是一种四氟乙烯类碳氟聚合物，其中掺有炭黑。通过一个直流电源26，向磁刷供给偏压约为100伏的直流电压。用电源28向授辊24供给约400伏的交流电压，电源29供给20伏的直流偏压。供给的电压有使磁刷18吸引显影剂的作用，并使单层增色剂从磁刷18向授辊24转移。然后单层增色剂向印刷头孔眼附近飞跃。20伏的直流偏压可防止印刷头屏蔽电极收集极性正确的增色剂。

显影剂最好是任何适当的非磁性绝缘增色剂和载体的混合物，其中含胶硅Aerosil（德古沙Degussa公司商标），约等于重量的0.5%，并含硬脂酸锌，占重量的1%。

上述显影剂输送或供给系统提出一种改进措施，控制增色剂的量和电荷，尤其是最后在印刷头14上存在的错误极性增色剂的百分比。所用的增色剂和载体混合物，造成增色剂的理想电荷分布。这样便使印刷头污染速度降低。

印刷头结构14有一个多层件，其中有一个绝电的基础件31，用厚度约为0.001英寸的聚酰亚胺制造。基础件一侧，由一个连续的铝导电层或屏蔽32包覆，铝层厚约一微米。基础层30的相对侧上有分段的导电层34，用铝制造。在多层结构上设有若干直径约为0.007英寸的孔眼36（图中仅示其一），孔眼的阵列适合记录信息。孔眼形成可分别寻址的电极的阵列。当屏蔽电极接地，并且一个可寻址电极上为零电压时，增色剂被通过与该电极相关的孔排出。孔眼穿过基础件31，及导电层32及34。

向可寻址电极供350伏负电压时，防止增色剂从孔中通过。影象的深度可通过在0伏和负350伏之间调节，控制电极上的电压，使之变化。各个电极的寻址，可按用电子寻址印刷元件的印刷术中，任何熟知的方法进行。

电极或衬块16有图示的弧形，但可以理解，本发明不受这种构形的限制。放在远离印刷头的，在普通纸制记录介质30背面的衬块，将记录介质偏折，使介质和衬块之间，有扩大的接触面积。

记录介质30可以是裁开的纸，从一个供纸盘上供给。纸页从其间通过时，和印刷头14之间的间距，在0.005和0.030英寸之间。利用边缘传递辊对42转移纸页30时，纸页和衬块16接触。

印刷时，通过一个直流电源38，将衬块16的直流电位偏压约400伏。

当印刷头和衬块间没有纸页时，开关40被按周期触动，从而将一个直流偏压的交流电源和衬块16接通，进行印刷头的净化。电源43供给的电压，其频率和用于将增色剂从增色剂供统系统中投出的电源相同，但相位差为180度。这样可使纸页和印刷头之间的间隙中的增色剂振荡， 冲撞印刷头。

振荡增色剂和印刷头控制电极上的任何增色剂之间的动量传递，使控制电极上的增色剂脱离。这样脱离的增色剂落到随着通过衬块16的基质上。

在熔化工位上有一个熔化器组合件，图中用标图号54作一般标志，将转移的增色剂粉末影象，在纸页30上永远固定。熔化器组合件54最好有一个加热熔化辊56，用于和一个衬托辊58作压力接触，增色剂粉末影象和熔化辊56接触。这样，增色剂粉末影象便在复印基质30上永久固定。熔化后，图中未示的溜槽对前进的纸页30引导，到达接受盘62上，以便操作者从印刷机中取出。

Claims (10)

1、一种直接静电印刷设备，包括：

一个增色剂输送系；

一个有若干孔眼的印刷头，适于将增色剂颗粒从其中通过，增色剂由该输送系统向该孔眼附近供给；

支持装置支持复印基质作经过该印刷头的运动，该支持装置适于吸引从该输送系统输送的增色剂通过该印刷头，使该增色剂按影像形状附着在该复印基质材料上；

其特征在于：

有装置周期地使由增色剂输送系统提供并运动通过该些孔眼的调色剂颗粒冲撞印刷头的一侧，该侧位于复印基质材料和印刷头之间，由此，在被导致冲撞所述侧的增色剂颗粒和积聚在该侧上的增色剂颗粒之间的动量传递，使该积聚的增色剂被清除；

有装置用来吸引被清除的增色剂颗粒沿该复印基质材料的方向运动。

2、根据权利要求1所述的印刷设备，其特征在于该用来使增色剂颗粒周期地运动通过所述孔眼，并冲撞在复印基质材料和印刷头之间的所述印刷头侧的装置包括一个带一直流偏压的相对低的交流电源，该电源周期地施加到所述用以支持复印基质材料的装置上。

3、根据权利要求2所述的印刷设备，其特征在于该用来吸引被清除的增色剂颗粒的装置包括一直流电源，周期地施加到该用来支持复印基质材料的装置上。

4、根据权利要求3所述的印刷设备，其特征在于有将所述交流和直流电源交替地连接到用来支持印刷基质材料的装置上。

5、根据权利要求4所述的印刷设备，其特征在于增色剂输送系统具有一个磁刷和授辊结构，所述的设备包括由该磁刷输送的双组分显影剂材料，用来实现包含在该显影剂中的增色剂向该授辊结构的输送。

6、根据权利要求5所述的印刷设备，其特征在于具有电偏压装置，用来使增色剂从显影剂中移出，实现增色剂到授辊的输送。

7、根据权利要求6所述的印刷设备，其特征在于具有一交流电源，用来实现增色剂从授辊结构向该孔眼附近的运动。

8、根据权利要求7所述的印刷设备，其特征在于该交流电源具有相同的频率但相位差180°。

9、根据权利要求8所述的印刷设备，其特征在于该增色剂输送系统可在清除积聚的增色剂期间操作，由此提供增色剂通过所述孔眼而被用来冲撞在印刷头和复印基质材料之间的印刷头侧。

10、根据权利要求9所述的印刷设备，其特征在于该相对低压的交流电源提供的450伏的电压，而该直流偏压大约为40伏。

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