JP2919808B2 - 無電解めっきされたプラスチック支持体から作られたプリントヘッド構造体 - Google Patents

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））の方法に使用されるプリントヘッド構造体及び装
置に関する。ＤＥＰでは、静電印刷は電気的にアドレス
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
受容メンバー支持体上に直接行なわれる。

【０００２】

【従来技術】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受容支持体上に直接付着され
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（例えば普通紙、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
ー像が続いて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部材が
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ＵＳ３６８９９３５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体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体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体に対して直角
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
field）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体との間に適用される。この推進電
界はプリントヘッド構造体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】しかしながら、プリントヘッドにおける開
口部は絶縁材料又はシールド及びコントロール電極に付
着するトナー粒子によって極めて簡単にブロックされる
ので、この種の印刷装置は長い筆記時間（writing tim
e ）高い精度とともに安定した結果を生みださない。

【０００８】これらの問題を克服するために幾つかの改
良策が文献に提案されている。

【０００９】ＵＳ４４７８５１０では再びフリー（ fre
e ）である場合に設定するために、例えば火花放電がプ
リントヘッドに付着されたトナー粒子を除去するために
使用されている。その目的のため印刷時間は筆記時間
（その間画像は受容材料に書かれる）及び清浄時間に分
割されている。清浄時間中バック（ back ）電極に適用
された電圧は火花放電がプリントヘッドからバック電極
に生じるように増大される。プリントヘッドに付着され
たトナー粒子は除去され、バック電極に集められる。記
載された別の可能性は同じ効果（即ち、プリントヘッド
内の詰まった開口部の清浄）を与えるシールド及びコン
トロール電極間の火花放電である。

【００１０】ＵＳ４７５５８３７では交流（ＡＣ）電圧
が清浄サイクル中にバッキング（ backing）電極のため
に使用される。好ましい例ではバック電極上の交流電圧
は高い光学濃度及び短い印刷時間に導く高いトナーミス
ト（ mist ）生成物を得るために必要とされる帯電トナ
ーコンベヤーで使用される交流と比較して１８０°シフ
トされた位相である。さらに交流電圧は一定の直流オフ
セット（ＤＣ− offset ）も有する。

【００１１】ＵＳ４８７６５６１ではプリントヘッドの
目詰まりは開口部を充分に大きくしかつ／又は絶縁層の
厚さを充分に小さくすることによって防止されている。

【００１２】ＵＳ４９０３０５０では交流電圧はＵＳ−
Ｐ４７５５８５７のようにバック電極に適用されるが、
除去されたトナーが受容部材上に向けられることを防止
するためにシャッター及び真空システムが加えられる。

【００１３】ＵＳ５０９５３２２では開口部の目詰まり
は帯電トナーコンベヤーに適用された交流電圧と比較し
て位相から離れて１８０°であるパルス化された直流電
圧をシールド電極に適用することによって防止されてい
る。他の例では、帯電トナーコンベヤーに適用された交
流電圧と同じ周波数を持つが位相から離れて１８０°で
ある直流バイアス交流電圧がプリントヘッドにおける開
口部の目詰まりを防止するために使用されている。

【００１４】ＵＳ５１５３６１１では超音波振動がプリ
ントヘッドに適用され、開口部の目詰まり防止に関して
良好な性能を発揮している。同じアイディアがＵＳ５２
０２７０４にブラザーによって記載されている。

【００１５】ＵＳ５２３３３９２では開口部の目詰まり
を防止するときの良好な性能はプリントヘッドに適用さ
れた超音波振動を使用することによって開示されてお
り、その改良は各個々の画素に対する筆記時間内で使用
された振動の共振周波数を少しずつ変化し、目詰まりの
防止をさらに一層良くすることである。ＵＳ５２５６２
４６ではプリントヘッド構造体はスパッタリング、真空
蒸着、イオンプレーティング、化学蒸着及びスクリーン
印刷の如き薄膜技術によって薄いセラミック絶縁部材に
適用されたコントロール電極を有する前記セラミック部
材から作られている。この特許出願では導電性層下の粘
着性被覆層の不存在によってプリントヘッド構造体の目
詰まりに対する感受性を減少させることをクレームして
いる。しかしながら、この技術の大きな欠点は支持体に
対する導体の減少した接着力である。

【００１６】ＵＳ５２８３５９４ではプリントヘッドに
適用された振動のレベルが筆記時間及び清浄時間中で異
なっている。筆記時間中振動は開口部の目詰まりを大き
な量で防止するのに充分なほど大きく、清浄時間中振動
の大きさは筆記サイクル中に開口部を部分的に目詰まり
したトナー粒子を除去するために充分なほど大きい。結
果としてＤＥＰ装置の長時間の性能はかなり改良され
る。

【００１７】ＵＳ５２９３１８１ではプリントヘッドは
機械的振動伝播波を作るような方法で振動される。プリ
ントヘッドは機械的振動伝播波の反射を防止するための
手段も有する。これらの手段を使用して開口部の目詰ま
りのない良好な長時間安定性が良好な筆記特性とともに
提供される。

【００１８】ＵＳ５３０７０９２では筆記中に蓄積する
いずれの摩擦電荷も接地できるように帯電防止被覆がプ
リントヘッド内の電極に適用される。結果としてプリン
トヘッド上の正味の摩擦電荷（それは予期せぬ結果や目
詰まりの原因であり、望ましくない）が除去され、より
良好な長時間性能が生じる。

【００１９】ＷＯ ９０／１４９５９ではプリントヘッ
ドはエアー処理（air treatment）を使用しない印刷装
置と比較して多量に個々のトナー粒子がプリントヘッド
に付着しないように加圧されたエアー又は真空で処理さ
れる。同じ文献には付加的な改良が記載されており、そ
れによれば筆記サイクル中より清浄サイクル中にずっと
強い磁界を使用することによって磁気トナー粒子はプリ
ントヘッドから除去されている。

【００２０】ＤＥ４３３８９９１では、アレープリンタ
ー（ array printer ）はプリントヘッドとトナー粒子
の静電相互作用が減少し、使用されたエアーが全く予備
処理されない特許出願ＷＯ ９０／１４９５９と比較し
た場合よりトナー粒子が容易に除去されるようにプリン
トヘッド上に吹き付けるためのイオン化エアーを使用し
ている。

【００２１】上記問題を避けながら、簡単な装置に基づ
き、かつ再現可能な一定の方法で高品質画像を生じるＤ
ＥＰを実行するためのシステムがなお要求されている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は高印刷
スピードで高濃度及び高空間解像度の印刷をするための
ノンインパクト印刷に使用するためのプリントヘッド構
造体を提供することにある。

【００２３】さらに本発明の目的は良好な長期安定性及
び信頼性と高い空間及び濃度解像度を組合せた、プリン
トヘッド構造体を含むＤＥＰ装置を提供することにあ
る。

【００２４】さらに本発明の目的は高解像度画像を印刷
でき、トナー粒子による目詰まりの傾向が最小であるか
又は全くない印刷開口部を有する直接静電印刷（ＤＥ
Ｐ）に使用するためのプリントヘッド構造体を与えるこ
とにある。

【００２５】また本発明の目的は高解像度画像を印刷で
き、トナー粒子による目詰まりが最小であるか又は全く
ない印刷開口部を有するプリントヘッド構造体の製造方
法を提供することにある。

【００２６】本発明の別の目的及び利点は以下の記述か
ら明らかになるだろう。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的はプラスチック
支持体上の金属層及び前記金属層を通る印刷開口部の配
列及び前記支持体を含むプリントヘッド構造体におい
て、下記 i) ，ii) 及びiii)を特徴とするプリントヘッ
ド構造体を提供することによって達成される； i)前記金属層が触媒層上に直接重ねられている、 ii)前記触媒層が金属有機化合物を含有している、 iii)前記金属有機化合物における前記金属がＣｕ，Ａ
ｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎ
ｉ，Ｐｄ及びＰｔからなる群から選択された一要素であ
る。

【００２８】さらに上記目的は下記のものを含むＤＥＰ
装置； − プラスチック支持体上に金属層を含むプリントヘッ
ド構造体（１０６）（印刷開口部（１０７）の配列が存
在し、それを通して前記金属層によって形成されたコン
トロール電極（１０６ａ）によって粒子流れを電気的に
調整する）、 − トナー運搬手段（１０１）、において、前記金属層
が金属有機化合物を含有する触媒層上に直接重ねられ、
前記金属がＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃ
ｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ及びＰｔからなる群から選
択された一要素であ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。

【００２９】

【発明の実施の形態】文献にはＤＥＰ（直接静電印刷）
の原理に従って操作する多くの装置が記載されている。
全てのこれらの装置はコントロール電極に適用された電
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を実施することができる。

【００３０】ＤＥＰ装置の問題は前記プラスチック支持
体及び導電層を通って作られる印刷開口部がトナー粒子
を通すことによって容易にブロック（目詰まり）される
ことであることが上に記載されている。

【００３１】この問題はＤＥＰ装置をより複雑にかつ高
価にする“清浄手段”の使用によって取り組まれてい
る。しかしながら、いずれの印刷装置、従ってＤＥＰ印
刷装置での傾向はできるだけ小さく、かつ高スピードで
行う装置を提供することである。このため付加的な清浄
手段の使用は好まれない。

【００３２】金属コントロール電極によって取り囲ま
れ、所望によりコントロール電極を担持する側とは反対
である絶縁材料の側にシールド電極を有する印刷開口部
が存在する絶縁材料を含むプリントヘッド構造体では、
電極を形成するための金属は接着剤によって前記絶縁材
料に付着されている。前記接着剤層は印刷開口部の目詰
まりの大きな原因であることがわかった。

【００３３】プリントヘッド構造体はかかる接着剤層な
しで製造できること及び接着剤層のないかかるプリント
ヘッドでは印刷開口部の目詰まりが低下されあるいは防
止さえされることもわかった。

【００３４】電極を形成する金属と絶縁プラスチック材
料の間に接着剤層のないプリントヘッド構造体の製造で
は、溶媒系における触媒の薄層が絶縁プラスチック材料
に適用され、プラスチック支持体の重合体分子と触媒粒
子の物理的からみ合わせ（ physical entanglement ）
を生じる。前記プラスチック材料に対する前記触媒層の
改良された接着を生じる前記相互作用は適切な乾燥条件
及び温度処理を適用することによってさらに増大するこ
とができる。前記触媒層の適用、乾燥及び状態調整後、
無電解めっきの工程（即ち金属の無電解付着）が前記非
導電性触媒表面を導電性金属表面に変換するために使用
される。無電解めっき条件を調整することによって可変
厚さを有する導電性金属層を製造することができる。前
記金属層の厚さは１μｍ未満の厚さから数μｍの厚さま
で変化することができる。もしさらに厚い導電性層を望
むなら、そのとき無電解めっきによって得られた前記導
電性層は電着工程（即ち電界の影響下での金属の付着）
によってさらに厚さを増大することができる。最終的に
接着剤（例えば接着目的にために通常使用される低Ｔｇ
ポリマー）の全くない導電性材料とプラスチック材料の
間に極めて薄い界面領域を有するプラスチック材料が得
られる。触媒層上の金属の電着及び無電解めっきの両方
においていずれの金属も使用できるが、銅又はアルミニ
ウムを使用することが好ましい。

【００３５】前記導電性層は次いで通常の（銅）エッチ
ング技術によって当業者に知られるような処理がされ、
コントロール電極の（銅）パターンを得る。前記プラス
チック材料及び導電性材料の両方を通る印刷開口部は機
械的孔あけ、レーザー燃焼及びプラズマエッチングのよ
うな方法によって当業者に知られるように作ることがで
きる。高印刷アドレス性（高解像度）を有するプリント
ヘッド構造体に対しては小さな印刷開口部を作らなけれ
ばならない。前記プラスチック材料と導電性材料の両方
に対する優れた接着力を有する極めて薄い非粘着性界面
領域及び薄い導電性層を有する前記プラスチック材料は
これらの高解像度の望ましい特性を有するプリントヘッ
ド構造体を作るために極めて良く適応される。本発明に
よるプリントヘッド構造体における印刷開口部はＥＰ−
Ａ７１９６４８に記載されたような方法によって作るこ
とが好ましい。

【００３６】プラスチック支持体上に触媒層を適用する
ために使用される触媒は良好な無電解めっきを与えかつ
プラスチック支持体に良好な接着性を与えるものならど
のタイプのものであってもよい。本発明によるプリント
ヘッド構造体の製造に有用な触媒の例は幾つかの公報に
記載されている。例えばＥＰ−Ａ１２５６１７にはＴ
ｉ，Ｚｒ，Ｖ及びＣｒが触媒金属として使用され、例え
ばＵＳ４４６９７１４にはＵＶ硬化性樹脂及びＰｄ触媒
を含む触媒反応体溶液を使用することが開示され、例え
ばＵＳ３９３７８５７にはＰｄ又はＰｔのいずれかを触
媒として使用することが開示され、例えばＥＰ−Ａ５２
０１９５にはＰｄ，Ｐｔ，Ａｇ及びＡｕが可能な触媒と
して開示され、例えばＥＰ−Ａ２５６３９５には元素の
周期表の１ｂ亜族及び８族から選択された金属（即ち、
金属はＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒ
ｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ及びＰｔからなる群の一要素であ
る）を含む金属有機化合物を使用することが開示されて
いる。ＥＰ−Ａ２５６３９５に開示された触媒は本発明
によるプリントヘッド構造体の製造に使用するために好
ましい。

【００３７】触媒溶液はほとんど有機溶媒又は溶媒混合
物における触媒の分散液であり、例えばポリウレタン、
ポリアクリレート、ポリイソシアネートなどの如き結合
剤を含む。前記触媒溶液は例えばシリカ、チタニアの如
き充填剤、湿潤剤、粘度調整剤、脱泡促進剤などをさら
に含むことができる。

【００３８】本発明によるプリントヘッド構造体の製造
に使用するために特に好ましい触媒は BAYER AG , Lev
erkusen ，ドイツによって商標 BAYPRINT の下で販売さ
れているＰｄベースの触媒である。

【００３９】触媒の層は公知の手段によって、例えばス
クリーン印刷によって、被覆などによって溶液からプラ
スチック支持体に適用することができる。スクリーン印
刷及び被覆の両方法は本発明において有用であり、被覆
法はスクリーン印刷によるより被覆による方がウエブの
形のプラスチック材料に触媒層を適用することが容易で
あるという利点を有する。触媒の層がプラスチック支持
体上に被覆されるとき、この被覆は公知の技術、例えば
ディップコーティング、ロッドコーティング、ブレード
コーティング、エアーナイフコーティング、グラビアコ
ーティング、リバースロールコーティング、押出コーテ
ィング、スライドコーティング及びフローコーティング
によって行うことができる。これらの被覆技術の概括は
文献“ Modern Coating and Drying Technology
”， Edward Cohen 及び EdgarB. Gutoff Editor
s，VCH publishers ，Inc ，New York ，NY，１９９
２に見つけることができる。

【００４０】本発明の範囲内では、触媒の層は製造され
るプリントヘッド構造体のレイアウトによってプラスチ
ック材料の片側だけ又は両側に適用することができる。
例えばコントロール電極だけを有するプリントヘッド構
造体はプラスチックフィルムの片側だけに触媒の層の存
在を必要とし、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体はプラスチックフィルムの両側
に触媒の層の存在を必要とするだろう。

【００４１】触媒の層はいかなる絶縁支持体にも適用す
ることができるが、プラスチック支持体が好ましい。プ
ラスチック支持体から、最も好ましい支持体はポリイミ
ド、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート）及びシンジオタクチッ
クポリスチレンである。

【００４２】本発明はＤＥＰ装置に使用するために有用
なプリントヘッド構造体を製造する方法を包含するが、
本発明による製造方法によって作られたプリントヘッド
構造体をインクジェット装置、イオノグラフィなどに使
用することができる。

【００４３】第１の製造方法は下記工程を含むものであ
る： i)触媒の薄層をプラスチック支持体上に適用する、 ii)無電解めっきによって（即ち、触媒層の上部の金属
（好ましくは銅又はアルミニウム）の無電解付着によっ
て）前記薄層を導電性金属層に変換する、 iii)前記プラスチック支持体の表面上に前記金属層をパ
ターン化することによって前記金属層上に複数のコント
ロール電極を形成する、 iv)前記コントロール電極の中央に前記プラスチック支
持体を通る開口部を形成する。 この第１の製造方法ではもし望むなら工程 ii)及び ii
i) の間に金属の電着によって前記金属層の厚さを増大
する付加的な工程を行うことができる。

【００４４】本発明に包含される別の製造方法は下記工
程を含むものである： i)触媒の薄層をプラスチック支持体上に適用する、 ii)前記触媒の薄層をパターン化し、前記触媒の薄層上
に複数のコントロール電極を形成する、 iii)無電解めっきによって前記薄層上にパターン化され
た前記コントロール電極を導電性金属コントロール電極
に変換する、 iv)前記コントロール電極の中央に前記プラスチック支
持体を通る開口部を形成する。

【００４５】この別の製造方法ではもし望むなら工程 i
ii) 及び iv)の間に金属（好ましくは銅又はアルミニウ
ム）の電着によって前記金属コントロール電極の厚さを
増大する付加的な工程を行うことができる。

【００４６】本発明による方法における触媒層のパター
ン化は幾つかの方法で行うことができる。感光性ポリマ
ーを触媒の層に適用することができ、次いで所望のパタ
ーンを前記感光性ポリマー層に露光することができ、次
いで感光性ポリマー層を露光し、非露光領域を洗い流
し、無電解めっきによって導電性金属コントロール電極
に変換しうる自由な触媒層のパターンを残す。

【００４７】触媒層は例えばエキシマレーザーによって
像に従って融蝕することができ、残っている触媒パター
ンは無電解めっきによって導電性金属コントロール電極
に変換することができる。

【００４８】例えば紫外光、エキシマレーザーなどによ
って触媒層を像に従って失活することもでき、触媒層の
残っている活性部分は次いで無電解めっきによって導電
性金属コントロール電極を形成するために使用される。

【００４９】本発明による方法において触媒層で無電解
めっきすることによってコントロール電極を形成するた
めのパターンを製造する別の方法は不活性触媒層をプラ
スチック支持体に適用し、触媒を像に従って活性化する
ことである。触媒層の活性部分は次いで無電解めっきに
よって導電性金属コントロール電極を形成するために使
用される。

【００５０】別の方法では、触媒層で無電解めっきする
ことによってコントロール電極を形成するためのパター
ンは像に従って融蝕されうるカバー層によって（活性）
触媒層をカバーすることによって製造することができ
る。

【００５１】本発明による製造方法では、触媒層は金属
有機化合物を含有し、前記金属はＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆ
ｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ及びＰ
ｔからなる群から選択された一要素である。

【００５２】ＤＥＰ装置の記述 本発明によるプリントヘッド構造体を含むＤＥＰ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（１０４）、帯電トナーコンベヤー
（１０３）及び現像液（１０２）のための容器を含むト
ナー運搬手段（１０１）（この磁気ブラシは前記帯電ト
ナーコンベヤー上に帯電トナー粒子の層を形成する） (ii) バック電極（１０５） (iii) 触媒の薄層上の無電解付着工程から形成された
金属フィルムで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体（１０６）。プリントヘ
ッド構造体（１０６）は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（１０
７）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”（１０６ａ）と称する）を含む。
前記印刷開口部は列の全数が適用電界に従って選択する
ことができる配列構造で配列されている。本発明の他の
例では前記プラスチックの他の側に第２導電性層を存在
させることができ、前記第２導電性層はシールド電極層
と称される。 (iv) 矢印Ａによって示された方向で前記プリントヘ
ッド構造体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（１
０８） (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）。

【００５３】図１ではプリントヘッド１０６上に一つの
電極（１０６ａ）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）を有する装置で本発明によるトナー粒子を使
用する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でＤＥ
Ｐ法を実施することができる。これらのプリントヘッド
構造体内の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。

【００５４】このＤＥＰ装置のバック電極（１０５）は
プリントヘッド構造体と協同して作ることもでき、前記
バック電極は例えばＵＳ４５６８９５５及びＵＳ４７３
３２５６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体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。

【００５５】前記プリントヘッド構造体（１０６）と帯
電トナーコンベヤー（１０３）との間及びトナー受容メ
ンバー（１０９）のうしろのバック電極（１０５）と開
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、本発明によるジオ
メトリーを有する印刷装置を使用するＤＥＰ法のために
有用な装置の特別な具体例では、電圧Ｖ１が帯電トナー
コンベヤー１０３のスリーブに適用され、電圧Ｖ３₀ 〜
Ｖ３_n 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Ｖ３ _n 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Ｖ４₀〜Ｖ４_n を使用することができる。電圧Ｖ２は
磁気ブラシのスリーブの表面に適用される。

【００５６】本発明によるＤＥＰ装置は、単一磁気ブラ
シが帯電トナーコンベヤー（ＣＴＣ）と接触して使用さ
れ、前記ＣＴＣ上に帯電トナーの層を与えるときにうま
く操作することができる。本発明によるＤＥＰ装置では
付加的な交流電源を磁気ブラシのスリーブに連結するこ
とができる。

【００５７】本発明によるＤＥＰ装置で好ましく使用さ
れる磁気ブラシ１０４は固定コア及び回転スリーブを有
するタイプのものである。

【００５８】固定コア及び回転スリーブを有するタイプ
の磁気ブラシを使用する本発明によるＤＥＰ装置ではい
かなるタイプの既知のキャリヤー粒子及びトナー粒子も
うまく使用することができる。しかしながら、“ソフト
（soft）”磁気キャリヤー粒子を使用することが好まし
い。本発明の好ましい例によるＤＥＰ装置に有用な“ソ
フト”磁気キャリヤー粒子はソフトフェライトキャリヤ
ー粒子である。かかるソフトフェライト粒子は（約３．
９ｋＡ／ｍ〜２０ｋＡ／ｍ（５０〜２５０ Ｏｅ））の
範囲の飽和保磁力を特徴とする少量の磁気残留挙動を示
す。さらに本発明の好ましい例によるＤＥＰ装置に使用
するための極めて有用なソフト磁気キャリヤー粒子は樹
脂バインダー及びＥＰ−Ｂ２８９６６３に記載のような
異なる粒径を有する２種の磁鉄鉱の混合物を含む複合キ
ャリヤー粒子である。両磁鉄鉱の粒径は０．０５〜３μ
ｍの間で変化するだろう。キャリヤー粒子は１０〜３０
０μｍ、好ましくは２０〜１００μｍの平均体積直径
（ｄ_v50 ）を有する。上記のようなキャリヤー粒子のさ
らに詳細な記述はＥＰ−Ａ６７５４１７に見つけること
ができる。この文献は参考としてここに組入れる。

【００５９】本発明によるＤＥＰ装置では１ｆＣ≦｜ｑ
｜≦２０ｆＣ、好ましくは１ｆＣ≦｜ｑ｜≦１０ｆＣに
相当する絶対平均電荷（｜ｑ｜）を有するトナー粒子を
使用することが好ましい。トナー粒子の絶対平均電荷
は、名称“q-meter ”のもとでDr. R. Epping PES-Labo
ratorium D-8056 Neufahrn、ドイツによって販売される
装置で測定される。q-meter は測定されたトナー直径
（ｄ（１０μｍ単位））に関してトナー粒子電荷（ｑ
（フェムトクーロン（ｆＣ）単位））の分布を測定する
ために使用される。１０μｍあたりの絶対平均電荷（｜
ｑ｜／１０μｍ）から、絶対平均電荷｜ｑ｜が計算され
る。さらに上で引用された装置で測定された電荷分布が
せまいこと、即ち変動係数（ν）（即ち平均値に対する
標準偏差の比率）が０．３３以下である分布を示すこと
が好ましい。好ましくは本発明による装置で使用される
トナー粒子は１〜２０μｍ、より好ましくは３〜１５μ
ｍの平均体積直径（ｄ_v50 ）を有する。上記のようなト
ナー粒子のさらに詳細な記述はＥＰ−Ａ６７５４１７に
見つけることができる。

【００６０】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２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。

【００６１】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１０６ａ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、グレーレベルにおけ
る精密な細かい違いを印刷することができる。またコン
トロール電極に適用された電圧Ｖ３の時間変調と振幅変
調の組合せによってグレーレベル印刷を制御することも
できる。

【００６２】ＤＥＰにとって代表的なマルチプルグレー
レベル能力の及び高空間解像度の組合せが例えば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。

【００６３】後述するようなトナー及びキャリヤー粒子
を含む現像液を使用する装置によって印刷例が作られ
た。

【００６４】プリントヘッド構造体（１０６） プリントヘッド構造体（１０６）は Dupont ，Wilmingt
on ，米国から商業的に入手可能な KAPTON 300HN で
ある７５μｍ厚のポリイミドフィルムから作った。触媒
層（ BAYER AG，Leverkusen ，ドイツを通して商業的
に入手可能な BAYPRINT 3305（商標名））を前記ポリイ
ミド層上にスクリーン印刷した。スクリーン印刷された
触媒の量は２ｇ／ｍ² の触媒の乾燥被覆量を与えるよう
に調整した。スクリーン印刷後、材料を１５０℃の温度
で６０分間乾燥し処理した。

【００６５】この処理後、触媒層を有するポリイミドフ
ィルムを無電解めっき浴（ＸＤ−６１５７−Ｔ，MacDer
mid ，米国）を通して１μｍ厚の銅を有する導電性フィ
ルムに変換し、次いで前記銅被覆の厚さを約１μｍから
５μｍに増大する従来の電着工程を行った。このように
して得られたフレックスプリント材料をフォトレジスト
及び銅エッチング技術によって当業者に知られているよ
うにさらに処理され、６００ｄｐｉ（インチあたりドッ
ト、又は２３６ドット／ｃｍ）のアドレス性を得るため
に４列で互い違いに置かれた３５μｍ幅の“印刷開口
部”を形成した正方形の周囲に銅コントロール電極を得
た。ポリイミド材料を通る穴は優れた開口規格を有する
印刷開口部を生じるエキシマレーザー燃焼によって作ら
れた。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であった。かくして優れた
開口部及びコントロール電極規格と６００ｄｐｉの高印
刷解像度を組合せた、良好な接着力を有する薄い銅被覆
を持つポリイミドプラスチック材料からプリントヘッド
構造体が作られた。

【００６６】キャリヤー粒子 ３．６μＴｍ³ ／Ｋｇ（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”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。

【００６７】トナー粒子 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．ｃｍの体積抵
抗率を有する、フマル酸とビス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。ＷＯ ９４／０２７１９２に記載のように構造
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。

【００６８】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。平均粒径はCoulter Counter model Multisizer
（商標）によって測定し、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、トナー粒子を０．５％の疎水性
コロイドシリカ粒子（ＢＥＴ−値 １３０ｍ² ／ｇ）と
混合した。

【００６９】現像液 静電記録現像液は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）をキャリヤー粒子と混合す
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、
磁気ブラシ内で動かし、その後トナーをサンプリングし
て、摩擦電気特性を、上記ＥＰ−Ａ６７５４１７に記載
の方法に従って測定した。トナー粒子の平均電荷ｑは−
７．１ｆＣであった。

【００７０】トナー運搬手段（１０１） 全ての実施例において、トナー運搬手段１０１は２０ｍ
ｍの直径及び２．５μｍの表面粗さ（ ANSI ／ASME Ｂ
４６．１−１９８５に従って測定されたＲａ−値）の T
EFLON （商標名）被覆を有するアルミニウムから作られ
たスリーブを持つ円柱形帯電トナーコンベヤー（１０
３）を含んでいた。帯電トナーコンベヤーは５０ｒｐｍ
の速度で回転させた。帯電トナーコンベヤー１０３は２
０Ｖ ＤＣ−オフセットで３．０ｋＨｚの周波数で６０
０Ｖの方形波振動電界（square wave oscillating f
ield）を有する交流電源に接続された。

【００７１】二つの混合棒及び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（１０４）から
このコンベヤーに帯電トナーを動かした。一つの棒はユ
ニット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。

【００７２】磁気ブラシ１０４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（磁極が
全く存在しない）で、三つの磁極を有する固定磁気コア
をローラー集成体内に有していた（開放位置は周囲の１
／４であり、前記ＣＴＣ（１０３）とは反対の位置に設
定した）。

【００７３】前記磁気ブラシのスリーブは２０ｍｍの直
径を有し、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（ ANSI ／ASME Ｂ４６．１−１９
８５に従って測定するとＲａ＝３μｍ）、磁気ブラシの
スリーブの外表面で測定すると前記ＣＴＣと前記磁気ブ
ラシの間の領域において０．０４５Ｔの外部磁界強さを
示した。

【００７４】スクレーパー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。他の面においてドクター
ブレードは前記磁気ブラシ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１００ｒｐｍで回
転させ、内部要素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させた。磁気ブラシ１０
４は−２００Ｖの直流電力供給源に接続した。

【００７５】印刷装置 前記プリントヘッド構造体１０６の前側と帯電トナーコ
ンベヤー１０３の上表面の間の距離を４００μｍにし
た。バック電極１０５とプリントヘッド構造体１０６の
後側の間の距離を１５０μｍに設定し、紙は７ｍｍ／秒
で走行した。個々のコントロール電極に０Ｖ〜−３００
Ｖの（像に従った）電圧Ｖ３を適用した。バック電極１
０５は＋６００Ｖの高電圧源に接続した。ＣＴＣのスリ
ーブに３．０ｋＨｚで６００Ｖの交流電圧を２０Ｖ Ｄ
Ｃオフセットで適用した。

【００７６】本発明によるプリントヘッド構造体を使用
するＤＥＰ装置を用いれば、高解像度を有する画像を印
刷時間の関数として全く濃度減少させることなく印刷す
ることができる。（銅被覆ポリイミド箔から製造され
た）従来技術のプリントヘッド構造体に比較すると、６
００ｄｐｉ（インチあたりのドット、又は２３６dots／
ｃｍ）の解像度で印刷することさえできる。この解像度
は従来のフレックスプリント（例えば２０μｍ接着剤及
び１７μｍ銅を持つ５０μｍポリイミド）から作られた
プリントヘッド構造体を有するＤＥＰ装置を使用すると
きには得ることができない。

【００７７】カラー印刷装置 カラー印刷に対して適応させたＤＥＰ装置は本発明の方
法によって製造されたプリントヘッド構造体を使用して
作られた。プリントヘッド構造体は実質的に上記と同じ
ようにして作られた。触媒層をポリイミドフィルムに適
用した後、上記のように銅の無電解付着を行った。その
後、金属層の厚さを電着によって５μｍ銅厚さまで増大
させた。次にコントロール電極をパターン化し、銅をエ
ッチングした。印刷開口部は２５４ｄｐｉ（インチあた
りのドット、１００dots／ｃｍ）の印刷解像度を得るよ
うに２列で互い違いにされ、１００μｍの幅で正方形に
形成された。通し孔はマスクとして銅電極を使用するエ
キシマレーザーによって孔あけされ、さらに短い等方性
プラズマエッチング処理によって清浄された。２０９９
２の印刷開口部が２１０ｍｍの印刷幅に生じた。同様の
プリントヘッド構造体は四つの異なるアプリケーターモ
ジュールに対して作られた。

【００７８】帯電トナーアプリケーターモジュールとし
て商業的に入手可能なApple ColorLaserwriter １２／
６００ＰＳの非磁気単成分ユニット（即ち、イエロート
ナーカートリッジ Ｍ３７５８Ｇ／Ａ、マゼンタトナー
カートリッジ Ｍ３７６０Ｇ／Ａ、シアントナーカート
リッジ Ｍ３７５７Ｇ／Ａ及びブラックトナーカートリ
ッジ Ｍ３７５６Ｇ／Ａ）を使用した。ドクターブレー
ド及びトナーローラーを−２００Ｖ ＤＣ−成分及び３
００Vrmsの３．０kHz 方形波発振交流電圧を送る高電力
供給源に接続した。

【００７９】個々のコントロール電極に０〜−３００Ｖ
の時間変調電圧を画像濃度情報に従って適用した。

【００８０】異なるコントロール電極を担持するプリン
トヘッド構造体の表面とトナーローラーの表面の間の距
離を３００μｍに設定した。プリントヘッド構造体はＥ
Ｐ−Ａ７１２０５６に記載したようにフレーム内の四つ
のローラー棒上に延び、四つの異なるプリントヘッド構
造体間の正確な整合を可能にするように固定した方法で
印刷装置内に設けた。

【００８１】像受容紙はプリントヘッド構造体の後側か
ら５００μｍの距離でバック電極の上を２０ｍｍ／ｓの
印刷スピードで案内させた。前記バック電極は１５００
Ｖの高電圧出力源に接続されていた。

【００８２】無電解付着銅形成法によって作られたプリ
ントヘッド構造体及び非磁気単成分トナーを使用するこ
の装置でマルチカラー画像を印刷した。前記画像は優れ
たシャープネスとカラー品質を有していた。

【００８３】本発明の技術思想から逸脱しない限りこの
スリット開口プリントヘッドのコンセプトに対して多く
の改変をなすことができること、即ち困難な整合及び位
置決め工程なしで極度に安価なプリントヘッド構造体を
構成できることは当業者に明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＤＥＰ装置の一例の該略図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレ・エイヴェルト 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 (72)発明者 ゲルハルト−ディーター・ヴォルフ ドイツ連邦共和国デイ−41541 ドルマ ゲン、ヴィルヘルム−ブッシュ−シュト ラーセ 29 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/415

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック支持体上の金属層及び前記
   金属層を通る印刷開口部の配列及び前記支持体を含むプ
   リントヘッド構造体において、下記 i) ，ii) 及び ii
   i) を特徴とするプリントヘッド構造体： i)前記金属層が触媒層上に直接重ねられている、 ii)前記触媒層が金属有機化合物を含有している、 iii)前記金属有機化合物における前記金属がＣｕ，Ａ
   ｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎ
   ｉ，Ｐｄ及びＰｔからなる群から選択された一要素であ
   る。
2. 【請求項２】 前記触媒層がＰｄを含有することを特徴
   とする請求項１記載のプリントヘッド構造体。
3. 【請求項３】 前記触媒層が非導電性であることを特徴
   とする請求項１又は２記載のプリントヘッド構造体。
4. 【請求項４】 前記触媒層が前記プラスチック支持体と
   直接接触していることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れか記載のプリントヘッド構造体。
5. 【請求項５】 前記プラスチック支持体がポリイミド、
   ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレー
   ト及びシンジオタクチックポリスチレンからなる群から
   選択された一要素であることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれか記載のプリントヘッド構造体。
6. 【請求項６】 下記工程を含むことを特徴とするプリン
   トヘッド構造体の製造方法： i)触媒の薄層をプラスチック支持体上に適用する（但
   し、前記触媒の薄層は金属有機化合物を含有し、前記金
   属はＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒ
   ｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ及びＰｔからなる群から選択され
   た一要素である）、 ii)無電解めっきによって前記薄層を導電性金属層に変
   換する、 iii)所望により、金属の電着によって前記導電性金属層
   の厚さを増大する、 iv)前記プラスチック支持体の表面上に前記金属層をパ
   ターン化することによって前記金属層上に多数のコント
   ロール電極を形成する、 v)前記コントロール電極の中央に前記プラスチック支持
   体を通る開口部を形成する。
7. 【請求項７】 下記工程を含むことを特徴とするプリン
   トヘッド構造体の製造方法： i)触媒の薄層をプラスチック支持体上に適用する（但
   し、前記触媒の薄層は金属有機化合物を含有し、前記金
   属はＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒ
   ｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ及びＰｔからなる群から選択され
   た一要素である）、 ii)前記触媒の薄層をパターン化し、前記触媒の薄層上
   に多数のコントロール電極を形成する、 iii)無電解めっきによって前記薄層上にパターン化され
   た前記コントロール電極を導電性金属コントロール電極
   に変換する、 iv)所望により、金属の電着によって前記金属コントロ
   ール電極の厚さを増大する、 v)前記コントロール電極の中央に前記プラスチック支持
   体を通る開口部を形成する。
8. 【請求項８】 前記触媒の薄層がＰｄを含むことを特徴
   とする請求項６又は７記載の方法。
9. 【請求項９】 下記のものを含むＤＥＰ装置： − プラスチック支持体上に金属層を含むプリントヘッ
   ド構造体（１０６）（印刷開口部（１０７）の配列が存
   在し、それを通して前記金属層によって形成されたコン
   トロール電極（１０６ａ）によって粒子流れを電気的に
   調整する）、 − トナー運搬手段（１０１）、 において、前記プリントヘッド構造体が請求項１〜５の
   いずれかに記載されたプリントヘッド構造体であること
   を特徴とするＤＥＰ装置。