JP3159940B2 - 特別なシールド電極を有する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】本発明は静電印刷の方法に使
用するための装置、特に直接静電印刷（ＤＥＰ）に使用
するためのプリントヘッド構造体に関する。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
構造体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
体が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）である場合は、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。しかしながら、もしトナーが最終受容支持体
上に直接付着されるなら、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
を実現する。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（powder
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】従って、ＵＳ ３６８９９３５に記載され
たようなプリントヘッド構造体は二つの電極層の存在に
よって特徴づけられ、以下Ｐ−２プリントヘッド構造体
と称される。トナー粒子の像に従った付着のために使用
される電圧は約４００Ｖのオーダーである。かかる装置
は例えばＵＳ ４７５５８３７に記載されている。

【０００８】ＵＳ ３６８９９３５に開示された原理に
従うＤＥＰ装置はコントロール電極だけでシールド電極
が全くない単一の電極層だけを用いるものが記載されて
いる。例えばＵＳ ５０９９２７１，ＵＳ ５４０２１
５８，ＥＰ−Ａ ５８７３６６及びＥＰ−Ａ ６１７３
３５では５０〜１００Ｖのオーダーの代表的な電圧でＤ
ＥＰ原理に従って操作する装置が記載されている。単一
平面内にコントロール電極及び開口部を有するポリイミ
ド箔から作られたこれらのプリントヘッド構造体は以下
Ｐ１−プリントヘッド構造体と称される。Ｐ１プリント
ヘッド構造体は最終受容体上にトナー像を得るために必
要とされる低い電圧及び高コントラストによって特徴づ
けられる。即ち、最大濃度と最小濃度の間のグレーの色
相の数はかなり低く、典型的なバイナリー（binary）で
ある。

【０００９】Ｐ２−デザインによるＤＥＰ装置はハーフ
トーン像を印刷するために良く適している。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。絶縁プ
ラスチック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ＤＥＰプリントヘ
ッド構造体に印刷開口部を与え、高解像度で均一な濃度
パターンを有する像を製造しうるプリントヘッドを作る
ことは自明な方法ではない。

【００１０】プリントヘッド構造体における全ての印刷
開口部は正確に予め決められた直径を持たなければなら
ず、電極は適所にとどまり良く規定された一定の形を持
たなければならず、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りを避けるため滑らかでなけれ
ばならない。プリントヘッド構造体において印刷開口部
を形成した後、各開口部はゼロと最大濃度の間のいかな
る濃度も生じう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
ーンを生じるために同程度にアドレス可能でなければな
らない。個々のコントロール電極と球状のシールド電極
の間への２００〜３００ボルトのコントロール電圧の適
用はノズルを短絡したり、それを使い物にならなくした
りしてはいけない。

【００１１】フレックスプリント材料（flexprint mat
erial ）から作られ、さらに一層複雑なデザインを有す
るプリントヘッド構造体も文献に記載されている。ＵＳ
４９１２４８９では例えば３電極層を有するポリイミ
ドのプリントヘッド構造体を記載する。ポリイミドの第
１シートは一つの側に共通のシールド電極を他の側に個
々のコントロール電極を有する印刷開口部を持つ。ポリ
イミドの第２シートはフレックスプリント材料の前記第
１シート上に積層され、印刷開口部を有する前記第１シ
ートと高い精度で整合させかつ同じ開口部直径を有する
印刷開口部を持つ。フレックスプリント材料の前記第１
シートから離れて面する側でスクリーン電極が利用で
き、前記スクリーン電極は前記開口部の直径より大きな
直径を持つ。

【００１２】ＵＳ ５１７０１８５では互いに積層され
たポリイミド箔の二つのシートからなるプリントヘッド
構造体が記載されている。両シートは同じ開口部直径を
有する印刷開口部を持ち、前記印刷開口部の両方が高い
精度で整合されなければならない。共通のシールド電極
は前記積層側から離れて面する前記第１フレックスプリ
ント材料の第１側に与えられる。フレックスプリント材
料の前記第２シートは前記積層されたプリントヘッドの
他の側に前記積層側から離れて面するように個々のコン
トロール電極を持つ。フレックスプリント材料の前記第
２シートにおける前記コントロール電極は前記ＵＳ ５
１７０１８５の図２３に表わされるように前記プリント
ヘッド構造体の内側に導電パターンを持つ。

【００１３】ＵＳ ５０３８１５９ではプリントヘッド
構造体はフレックスプリント材料の単一シートから作ら
れるが、前記印刷開口部の形状はこの発明の一例では凹
形に作られている。開口部直径は個々のコントロール電
極の側より共通のシールド電極の側の方が大きい。印刷
開口部は凹形が得られるような方法で前記プラスチック
材料に作られる。前記発明の第２の例ではフレックスプ
リント材料の単一シートが使用される。印刷開口部は固
定された直径を有し、個々のコントロール電極はシール
ド電極側に通し孔で通じている。前記シールド電極自体
は前記コントロール電極から電気的に絶縁された状態に
あるようにずっと大きい直径を有する。このプリントヘ
ッド構造体はＵＳ ５０３８１５９の図２にも示されて
いる。

【００１４】印刷開口部が存在し、印刷開口部がトナー
粒子によって容易に目詰りせず、各開口部が低いコント
ロール電圧によって再現可能な方法で個々にアドレス可
能であり、増大したグレースケール解像度を有する像を
得ることができ、かつ前記プリントヘッド構造体を容易
に製造できる、絶縁プラスチック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体を使用するＤＥＰシステムに
対する要求がなお存在する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は高い濃
度解像度及び高い空間解像度を有する像を印刷する直接
静電印刷（ＤＥＰ）装置に使用するための改良されたプ
リントヘッド構造体を提供することにある。

【００１６】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解像度を組合せたＤＥＰ装置のため
の改良されたプリントヘッド構造体を提供することにあ
る。

【００１７】さらに本発明の目的はプリントヘッド構造
体が絶縁材料によって分離されたコントロール電極及び
シールド電極を含み、印刷開口部が前記電極と前記絶縁
材料の両方を通して作られ、前記印刷開口部がトナー粒
子によって容易に目詰りせず、安定に再現可能な方法で
個々にアドレス可能である、ＤＥＰ装置のためのプリン
トヘッド構造体を提供することにある。

【００１８】本発明の別の目的は簡単で経済的な方法で
前記電極と前記絶縁材料の両方を通る印刷開口部を含む
前記プリントヘッド構造体を作るための方法を提供する
ことにある。

【００１９】さらに本発明の目的は大きなトーンスケー
ル（即ち、高い量の異なる濃度レベル）を印刷すること
ができる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。

【００２０】本発明のさらなる目的及び利点は以下の記
載から明らかになるだろう。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的は第１及び第２
側を有する絶縁材料（１０６ｃ）を含むプリントヘッド
構造体であって、前記第１側は印刷開口部と組合される
コントロール電極（１０６ａ）を担持し、前記第２側は
シールド電極（１０６ｂ）を担持し、下記ｉ）〜ｖ）を
特徴とするプリントヘッド構造体によって実現される： ｉ）前記印刷開口部は前記シールド電極を担持する前記
絶縁材料の前記側について測定すると最も長い寸法Ａを
有し、前記コントロール電極を担持する前記絶縁材料の
前記側について測定すると最も長い寸法Ｄを有する、 ii）前記シールド電極は前記最も長い寸法Ａに平行に測
定すると寸法Ｂの開口を有し、前記寸法Ｂは前記寸法Ａ
に等しいか又は前記寸法Ａより大きい、 iii）前記コントロール電極は前記最も長い寸法Ｄに平
行に測定すると寸法Ｅの開口を有し、前記寸法Ｅは前記
寸法Ｄに等しいか又は前記寸法Ｄより大きい、 iv）前記開口のそれぞれには少なくとも一つの印刷開口
部が存在する、 ｖ）前記開口のそれぞれに存在する前記印刷開口部のそ
れぞれに対して、Ｂ／Ａ≧１．１０又はＥ＝Ｄが成立す
る。

【００２２】本発明の他の例では、Ａ＝Ｂ及びＥ／Ｄ≧
１．１０である。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１はＤＥＰに使用するためのシ
ールド及びコントロール電極を含む従来技術のプリント
ヘッド構造体の概略図である。図２は本発明によるプリ
ントヘッド構造体の二つの例の概略図である。図３は本
発明によるプリントヘッド構造体の別の例の断面の概略
図である。図４は本発明によるプリントヘッド構造体を
含むＤＥＰ装置の可能性のある例の概略図である。

【００２４】この明細書を通して“コントロール電極”
という言葉は印刷開口部を通る粒子の流れを制御するた
めに使用され、かつ１以上の印刷開口部と組合される電
極を示すものとして用いられるが、コントロール電極は
決して全ての印刷開口部のために共通の電極ではない。
これらの“コントロール電極”は絶縁材料の第１側
（面）上に設けられ、互いに孤立し、異なる“コントロ
ール電極”が異なる電圧を持つことができる。

【００２５】この明細書を通して“シールド電極”とい
う言葉はコントロール電極を担持する側（面）とは反対
の、前記絶縁材料の第２側（面）に設けられた連続電極
を示すものとして用いられる。シールド電極上に単一の
電圧が存在し、シールド電極は全ての印刷開口部に対し
て共通の電極である。

【００２６】明細書には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。これら
の全ての装置はトナー容器から支持体へのトナー粒子の
流れを制御する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グレースケール印
刷を行なうことができる。我々は、小さな直径を有する
印刷開口部がＤＥＰに使用されるとき、得られる像コン
トラスト（例えばＯＮ−電圧時のコントロール電極につ
いての濃度とＯＦＦ−電圧時のコントロール電極につい
ての濃度の間の差）は使用されるプリントヘッド構造体
のタイプに極めて依存することを見出した。もし絶縁プ
ラスチックメンバーによって絶縁された２電極面から作
られた、例えばＵＳ ３６８９９３５に記載されたよう
なプリントヘッド構造体が使用されるなら、そのとき前
記コントロール電極上に適用されたコントロール電圧の
時間変調又は電圧変調によって多くの異なるグレーレベ
ルを容易に得ることができる。即ち、大きなトーンスケ
ールを印刷できる。これはグレースケール印刷に対して
そうであるだけでなく、カラー像に大きなトーン範囲の
印刷に対してもそうである。全く濃度がない像部分を得
るためにトナー束（toner flux ）を完全にブロックす
るために必要とされる電圧レベルはかなり高い。前記絶
縁材料が薄い（薄い絶縁材料は前記印刷開口部が目詰り
するのを防止することに対して有利である）プリントヘ
ッド構造体では、前記の高いコントロール電圧は両開口
部によって包囲された印刷開口部を通してシールド電極
及び個々のコントロール電極を短絡することができる。
この短絡はプリントヘッド構造体及び／又は駆動ＩＣを
悪化させ、印刷装置の不調に導く。

【００２７】コントロール電極の単一面だけを用いるＵ
Ｓ ３６８９９３５に従ったプリントヘッド構造体（Ｐ
１−プリントヘッド構造体）は前記Ｐ２−プリントヘッ
ド構造体と比較するとずっと高い像コントラストを提供
すること（即ち、小さなトーンスケールを印刷できるこ
と）がわかった。短絡及び像劣化がこれらのプリントヘ
ッド構造体に対してあまり重要でないことがわかった。
さらにトナーアプリケータ装置から最終像受容メンバー
へのトナー束をブロックするために必要とされるコント
ロール電圧はＰ２構造によるプリントヘッド構造体に対
して必要とされるコントロール電圧よりずっと低いこと
がわかった。増大した濃度解像度（即ち、最大濃度と最
小濃度の間の大きな濃度レベル又は大きなトーン範囲あ
るいはトーンスケールを持つこと）を有する像を印刷す
るためには前記Ｐ１−プリントヘッド構造体はあまり好
ましくない。

【００２８】プリントヘッド構造体における幾つかの変
形例が例えばＵＳ ４９１２４８９，ＵＳ ５１７０１
８５及びＵＳ ５０３８１５９に記載されている。これ
らの文献に記載されたプリントヘッド構造体はＰ２及び
／又はＰ１プリントヘッド構造体の問題のいくつかを軽
減するが、これらに適応したプリントヘッド構造体のた
めの製造方法は極めて複雑で、前記プリントヘッド構造
体を高価にし、製造コストと像品質の間の優れた妥協を
有するＤＥＰ装置に実施するためにあまり適していな
い。

【００２９】Ｐ１タイプのプリントヘッド構造体（即
ち、シールド電極を含まず、区分されたコントロール電
極を示すもの）は例えばＵＳ ５５１５０８４，ＪＰ−
Ａ ６１／１１０５６７及びＥＰ−Ａ ７２００７２に
開示されている。Ｐ１タイププリントヘッド構造体のこ
れらの変形例はかかるタイプのプリントヘッド構造体の
欠点を克服せず、増大した濃度解像度（即ち、最大濃度
と最小濃度の間の大きな濃度レベル又は大きなトーン範
囲あるいはトーンスケールを持つこと）を有する像を印
刷するためになお一層適していない。

【００３０】上記問題はシールド電極又はコントロール
電極のいずれか又は両方が印刷開口部の縁まで達してい
ないＰ２タイプのプリントヘッド構造体が作られるとき
克服できることがわかった。それゆえ、第１及び第２側
を有する絶縁材料（１０６ｃ）を含むプリントヘッド構
造体であって、前記第１側が印刷開口部と組合されるコ
ントロール電極（１０６ａ）を担持し、前記第２側がシ
ールド電極（１０６ｂ）を担持し、下記ｉ）〜ｖ）を特
徴とするプリントヘッド構造体が製造される： ｉ）前記印刷開口部は前記シールド電極を担持する前記
絶縁材料の前記側について測定すると最も長い寸法Ａを
有し、前記コントロール電極を担持する前記絶縁材料の
前記側について測定すると最も長い寸法Ｄを有する、 ii）前記シールド電極は前記最も長い寸法Ａに平行に測
定すると寸法Ｂの開口を有し、前記寸法Ｂは前記寸法Ａ
に等しいか又は前記寸法Ａより大きい、 iii）前記コントロール電極は前記最も長い寸法Ｄに平
行に測定すると寸法Ｅの開口を有し、前記寸法Ｅは前記
寸法Ｄに等しいか又は前記寸法Ｄより大きい、 iv）前記開口のそれぞれには少なくとも一つの印刷開口
部が存在する、 ｖ）前記開口のそれぞれに存在する前記印刷開口部のそ
れぞれに対して、Ｂ／Ａ≧１．１０又はＥ／Ｄ≧１．１
０が成立する。

【００３１】本発明によるプリントヘッド構造体の複数
の例が存在する。

【００３２】第１例では、コントロール電極はコントロ
ール電極のそれぞれと組合される印刷開口部の縁まで達
し（即ち、Ｅ＝Ｄ）、シールド電極は印刷開口部の縁ま
で達しない。かかるプリントヘッド構造体は図２ａに示
されている。この図では１０６ｂはシールド電極であ
り、１０６ｃは絶縁材料を表わし、１０７は印刷開口部
を表わす。図２ａでは、一つの印刷開口部だけがシール
ド電極の開口に存在する。絶縁材料の他の側上のコント
ロール電極は示されていない。この図では、Ａは前記シ
ールド電極を担持する前記絶縁材料の前記側について測
定した印刷開口部の最も長い寸法を表わし、Ｂは前記最
も長い寸法Ａの方向について測定したシールド電極にお
ける開口の寸法を表わす。面Ｘ，Ｘ′及びＸ″（図２
ａ）に沿った、かかるプリントヘッド構造体の断面図が
図３ａに示されている。印刷開口部（１０７）は最も長
い寸法Ａを有し、シールド電極（１０６ｂ）は寸法Ａと
同じ方向で測定すると寸法Ｂの開口を有する。寸法Ｂは
寸法Ａより大きく、Ｂ／Ａ≧１．１０である。絶縁材料
（１０６ｃ）の他の側でコントロール電極（１０６ａ）
は印刷開口部１０７のまわりに存在する。コントロール
電極は印刷開口部の縁まで広がり、最も長い寸法Ｄに達
する（即ち、Ｄ＝Ｅ）。１以上の印刷開口部がシールド
電極における開口に存在するプリントヘッド構造体は本
発明によるプリントヘッド構造体のこの第１例の範囲内
である。シールド電極１０６ｂが図２ｂに示されている
ように全ての印刷開口部（１０７）の配列の周囲の導電
性材料の薄いトラック（track ）だけであるプリントヘ
ッド構造体は本発明のこの第１例の範囲内である。本発
明のこの第１例では、Ｄ＝Ｅのとき、シールド電極の開
口に含まれる印刷開口部のそれぞれについて、１．５≦
Ｂ／Ａ≦１５であることが好ましく、２≦Ｂ／Ａ≦１０
であることがより好ましい。

【００３３】以下、印刷開口部の“最も長い寸法”は円
形の印刷開口部の場合には前記印刷開口部を規定する円
の直径として、正方形の印刷開口部の場合には前記印刷
開口部を規定する正方形の辺として、長方形の印刷開口
部の場合には前記印刷開口部を規定する長方形の最も長
い辺として、楕円形の印刷開口部の場合には前記印刷開
口部を規定する楕円の最も長い軸として理解されなけれ
ばならない。印刷開口部が多角形（等辺等角である場合
又はそうでない場合）によって規定されるとき、最も長
い寸法は最も小さな外接円の直径として理解されなけれ
ばならない。

【００３４】本発明の第２例では、シールド電極は印刷
開口部の縁まで達する（即ち、Ａ＝Ｂ及びＥ＞Ｄ）。か
かるＰ２プリントヘッド構造体は短絡の発生率を低下さ
せ、印刷開口部の周囲のコントロール電極が印刷開口部
の縁まで存在しないとき大きなトーンスケール（即ち、
多くの異なる濃度レベル）を印刷できることがわかっ
た。シールド電極が印刷開口部の縁まで達し（即ち、Ａ
＝Ｂ）、かつコントロール電極がそれらと組合される印
刷開口部の縁まで達しないＰ２プリントヘッド構造体も
本発明の範囲内である。かかるプリントヘッド構造体は
図３ｂに示されている。図３ｂでは、印刷開口部（１０
７）は前記絶縁材料の前記側について測定すると最も長
い寸法Ｄを、前記シールド電極を担持する前記絶縁材料
の前記側について測定すると最も長い寸法Ａを有し、シ
ールド電極（１０６ｂ）は寸法Ａと同じ方向で測定する
と寸法Ｂの開口を有する。絶縁材料（１０６ｃ）の他の
側で、コントロール電極（１０６ａ）は印刷開口部１０
７の周囲に存在する。コントロール電極は寸法Ｄと同じ
方向で測定すると寸法Ｅの開口を有する。寸法Ｂは寸法
Ａに等しく（即ち、シールド電極は印刷開口部の縁まで
延びる）、寸法Ｅ＞Ｄであり、Ｅ／Ｄ≧１．１０であ
る。本発明のこの第２例では、印刷開口部のそれぞれに
対して、好ましくは１．２５≦Ｅ／Ｄ≦１５であり、よ
り好ましくは２≦Ｅ／Ｄ≦１０である。１以上の印刷開
口部が単一のコントロール電極と組合されるプリントヘ
ッド構造体は前記単一コントロール電極と組合される印
刷開口部のそれぞれに対して上述のようなＤとＥの関係
が満たされる限り、本発明のこの例の範囲内である。

【００３５】本発明の第３例ではコントロール電極とシ
ールド電極の両方が印刷開口部の縁まで達しないプリン
トヘッド構造体が与えられている。かかるプリントヘッ
ド構造体は図３ｃに示されている。図３ｃでは印刷開口
部（１０７）は前記コントロール電極を担持する前記絶
縁材料の前記側について測定すると最も長い寸法Ｄを、
前記シールド電極を担持する前記絶縁材料の前記側につ
いて測定すると最も長い寸法Ａを有し、シールド電極
（１０６ｂ）は寸法Ａと同じ方向で測定すると寸法Ｂの
開口を有する。絶縁材料（１０６ｃ）の他の側でコント
ロール電極（１０６ａ）は印刷開口部１０７の周囲に存
在する。コントロール電極は寸法Ｄと同じ方向で測定す
ると寸法Ｅの開口を有する。寸法Ｂは寸法Ａより大きく
（即ち、シールド電極は印刷開口部の縁まで広がってい
ない）、Ｂ／Ａ≧１．１０であり、寸法Ｅ＞Ｄ（即ち、
コントロール電極は印刷開口部の縁まで広がっていな
い）で、Ｅ／Ｄ≧１．１０である。本発明のこの第３例
の好ましい実施では、１．５≦Ｂ／Ａ≦１５で、１．２
５≦Ｅ／Ｄ≦１５であり、より好ましい例では２≦Ｂ／
Ａ≦１０で、２≦Ｅ／Ｄ≦１０である。

【００３６】本発明によるプリントヘッド構造体に含ま
れる絶縁材料は公知のいかなる材料であることもでき、
例えばセラミック材料、ガラス、プラスチックなどが挙
げられる。本発明のプリントヘッド構造体における絶縁
材料としてプラスチック材料又は１×１０⁷ Ｐａ以上の
破壊応力（引張応力下）及び１０×１０¹⁰Ｐａ以下の弾
性率（ヤング率）を有する薄いガラス（４００μｍ未満
の厚さ）を使用することが好ましい。

【００３７】絶縁材料の厚さは好ましくは１０〜２００
μｍ、より好ましくは５０〜１００μｍである。

【００３８】本発明によるプリントヘッド構造体の印刷
開口部はどのような形を持ってもよく、それらは円形、
楕円形、正方形、長方形などであることができる。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各
個々のコントロール電極が少なくとも二つの開口部（１
０７）（ともにアスペクト比ＡＲ＞１である）を包囲す
るタイプからなることができ、前記コントロール電極の
一部が前記開口部（１０７）を分離している。かかるプ
リントヘッド構造体はＥＰ−Ａ ７５４５５７に開示さ
れている。

【００３９】本発明によるプリントヘッド構造体は当業
者に知られているように簡単で都合の良い方法で作るこ
とができる。例えば両側に銅表面を有する従来のポリイ
ミド箔から出発することができる。まず印刷開口部及び
導電性パターンを有するコントロール電極は前記フレッ
クスプリント材料の一つの側に蝕刻される。第２に共通
のシールド電極のパターンは前記フレックスプリント材
料の他の側に蝕刻される。両側は各印刷開口部の中心が
シールド電極側とコントロール電極側の両方に対して十
分に整合するように位置合せされる。開口部はレーザー
光のためのマスクとして銅コントロール電極を利用する
コントロール電極側から例えばエキシマレーザ燃焼のよ
うな様々な技術によって作ることができる。開口精密度
及び絶縁力に関して良好な品質を得るためにプラズマエ
ッチングのような付加的な清浄を適用することができ
る。前記導電性パターン及び／又は絶縁材料上に付加的
な薄い保護誘電被覆を適用することができる。

【００４０】絶縁品質は前記パターン構造上に典型的な
薄い誘電被覆を適用することによって改良される。

【００４１】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装置は
本質的に下記のものを含む： ａ）トナー運搬手段、 ｂ）帯電トナー粒子を支持体に引きつけるための手段、 ｃ）前記トナー運搬手段から前記支持体の方へトナー流
れを形成するための手段、 ｄ）前記トナー流れを像に従って変調するための手段。 前記トナー流れを像に従って変調するための前記手段は
本発明によるプリントヘッド構造体を含む。

【００４２】図４では本発明によるプリントヘッド構造
体を含むＤＥＰ装置を実施するための装置の限定されな
い例が示されている。

【００４３】図４に示されたＤＥＰ装置は下記のものを
含む： (i) 現像液（１０２）のための容器及び磁気ブラシ集
成体（１０３）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) 両側を金属フィルムで被覆したプラスチック絶縁
フィルム（１０６ｃ）から作られたプリントヘッド構造
体。プリントヘッド構造体は示された例ではトナー運搬
手段に面する一つの連続電極面（以下“シールド電極”
（１０６ｂ）と称する）及び示された例では前記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。
ＤＥＰ法のための装置の他の例ではシールド電極（１０
６ｂ）及びコントロール電極（１０６ａ）の位置及び／
又は形は図４に示された位置と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（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）。

【００４４】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。

【００４５】前記プリントヘッド構造体と磁気ブラシ集
成体（１０３）との間及び単一電極面上の及びトナー受
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
の間及び前記プリントヘッド構造体の複数の電極面間で
異なる電界が適用される。図４に示された、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〜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Ｖ３
₀ 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、電位差Ｖ４〜Ｖ１はトナー粒子がトナー
運搬手段から像受容メンバーに流れる推進電界を作る。
本発明の他の例では多数の電圧Ｖ２₀ 〜Ｖ２_n 及び／又
はＶ４₀ 〜Ｖ４_n を使用することができる。

【００４６】本発明の好ましい例によるＤＥＰ装置で
は、前記トナー運搬手段１０１は磁気ブラシ集成体１０
３上に多成分現像液の層を作り、トナークラウド１０４
は前記磁気ブラシ集成体１０３から直接引き出される。
他の公知のシステムでは、トナーはまずコンベヤーベル
トに適用され、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成分現像液又はトナーで
も作用し、それは帯電トナー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
者はトナー粒子を動かすための対応する静電進行波パタ
ーン（electrostatic travelling wavepattern）を発
生する電極を含む。

【００４７】本発明の例によるＤＥＰ装置に好ましく使
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回転又は固
定スリーブを有するタイプのいずれかからなることがで
きる。

【００４８】ＥＰ−Ａ ６７５４１７に記載されたよう
な幾つかのタイプのキャリヤー粒子が本発明の好ましい
例に使用することができる。

【００４９】黒、着色又は無色のいずれのトナー粒子も
本発明によるプリントヘッド構造体を含む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
造体と組合せてＥＰ−Ａ ７１５２１８（参考としてこ
こに組入れる）に記載されたようにトナー粒子を使用す
ることが好ましい。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】ＤＥＰにとって代表的なマルチプルグレー
レベル能力の及び小さな直径の印刷開口部（１０７）に
よって得られる高空間解像度の組合せが例えばＥＰ−Ａ
６３４８６２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。

【００５３】

【実施例】

実施例 １ プリントヘッド構造体は１７．５μｍ厚の銅フィルムを
両側に被覆した５０μｍ厚のポリイミドフィルム（絶縁
材料１０６ｃ）から作った。プリントヘッド構造体は２
列の印刷開口部を有していた。受容メンバー支持体に面
するプリントヘッド構造体の後側で、正方形のコントロ
ール電極（１０６ａ）を各開口部の周囲に配列した。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であった。トナー運搬手段に面する
プリントヘッド構造体の前側で、共通のシールド電極
（１０６ｂ）を存在させた。正方形の印刷開口部はシー
ルド電極の側で測定すると２００μｍの最も長い寸法Ａ
を有していた。印刷開口部はコントロール電極の側で測
定すると２００μｍの最も長い寸法Ｄを有していた。正
方形の銅コントロール電極の全幅は３００ミクロンであ
り、それらの開口の最も長い寸法Ｅは２００ミクロンで
あった。前記シールド電極の前記開口に存在する印刷開
口部の最も長い寸法の方向で測定すると共通のシールド
電極における開口の寸法Ｂは３００μｍであった。従っ
て、比率Ｂ／Ａは１．５０であり、比率Ｅ／Ｄは１．０
０であった。前記プリントヘッド構造体は次のような方
法で製造した。まずコントロール電極パターンを通常の
銅エッチング技術によって蝕刻した。次いでシールド電
極パターンを通常の銅エッチング技術によって蝕刻し
た。開口部はフォーカシングの助けとしてコントロール
電極パターンを利用するステップアンドリピートフォー
カスドエキシマレーザー（step and repeat focused
excimer laser）によって作られた。エキシマ燃焼後
プリントヘッド構造体は短い等方性プラズマエッチング
クリーニングによって清浄された。最後にKontakt Che
mie ，CRC Industries NV ，ベルギーから商業的に入
手可能なPLASTIK ７０（商標）の薄い被覆を前記プリン
トヘッド構造体の両面上に適用された。

【００５４】トナー運搬手段（１０１）は二つの混合棒
及び一つの計量ローラーを含む固定コア／回転スリーブ
型磁気ブラシであった。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。

【００５５】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（０．０５Ｔ）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含んでいた。
磁気ローラーは前記固定磁気コアの周囲に適合し、磁気
ブラシ集成体に２０ｍｍの全体直径を与えるスリーブも
含んでいた。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（Ｒａ＜５０μ
ｍ）。

【００５６】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。他の側においてドクター
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１００ｒｐ
ｍ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
シ集成体（１０３）は０Ｖ ＤＣ−オフセットの３．０
ｋＨｚの周波数で６００Ｖの方形波振動電界でＡＣ電力
供給源に接続した。

【００５７】２９ｅｍｕ／ｇ（３６．５μＴ．ｍ³ ／ｋ
ｇ）の飽和磁気、５０μｍの平均直径を有する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。

【００５８】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。（ＣＨ₃ ）₃ Ｎ⁺ Ｃ₁₆Ｈ₃₃Ｂｒ^- の構造
式を有する抵抗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が５×１０
¹⁴Ω．ｃｍに低下されることがわかった。これは高い抵
抗減少能力（減少率：１００）を証明している。

【００５９】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）によって測定され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。

【００６０】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、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、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。

【００６１】プリントヘッド構造体（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
４５０μｍに設定した。バック電極（１０５）とプリン
トヘッド構造体（１０６）の後側（即ち、コントロール
電極１０６ａ）の間の距離を５００μｍに設定し、紙を
１ｃｍ／ｓｅｃで走行した。シールド電極（１０６ｂ）
を接地した：Ｖ２＝０Ｖ。個々のコントロール電極に０
〜−３００Ｖの（像に従った）電圧Ｖ３を適用した。バ
ック電極（１０５）は＋１５００Ｖ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。

【００６２】実施例 ２−１２ シールド電極の側で測定した印刷開口部の最も長い寸法
（Ａ）、コントロール電極の側で測定した印刷開口部の
最も長い寸法（Ｄ）、印刷開口部の最も長い寸法の方向
で測定したシールド電極の開口の寸法（Ｂ）及び印刷開
口部の最も長い寸法の方向で測定したコントロール電極
の開口の寸法（Ｅ）を変更した以外、実施例１に記載さ
れたのと同じ方法でプリントヘッド構造体を製造した。
変更した部分を表１にまとめた。

【００６３】比較実施例 Ｃ１及びＣ２ 比較実施例Ｃ１及びＣ２については上記と同じ方法で製
造した従来技術のプリントヘッド構造体Ｐ２及びＰ１を
使用した。Ｃ１についてはシールド電極及びコントロー
ル電極の両方が印刷開口部の縁まで達していた。これは
Ｐ２タイプのプリントヘッド構造体であった。Ｃ２につ
いてはシールド電極層は完全に削除され、コントロール
電極は印刷開口部の縁まで達していた。これはＰ１タイ
プのプリントヘッド構造体であった。

【００６４】印 刷 １６時間変調レベル（１６ time − modulated level
s）を有するグレースケール像を表１に記載の全てのプ
リントヘッド構造体で印刷した。Ｐ１タイプ、比較実施
例２（ＣＥ２）のプリントヘッド構造体で印刷できたト
ーンスケールの範囲を曲線の平均勾配Ｄ対時間変調グレ
ーレベル値（０．２Ｄ_max 〜０．８Ｄ_maxの範囲のＤ）
として測定した。

【００６５】この印刷されたトーンスケールの範囲を
１．００に設定し、実施例及び比較実施例の他のプリン
トヘッド構造体で印刷できたトーンスケールの範囲を前
記トーンスケールの範囲に関連させた。数字が大きいほ
ど大きなトーンスケールを印刷できたことを意味する。
これらの数字は“ｔｏｎ”の見出しで表１に与える。

【００６６】プリントヘッド構造体の信頼性は前記コン
トロール電極と前記シールド電極（又は接地）との間に
５００Ｖのコントロール電極電圧を１時間適用した後
（おそらくシールド及びコントロール電極の短絡によ
る）印刷開口部の欠陥の数として測定した。Ｐ２タイプ
のプリントヘッド（比較実施例１（ＣＥ１））のおける
欠陥の数を１．００に設定し、他のプリントヘッド構造
の欠陥をＰ２タイプのプリントヘッド構造体の欠陥の数
に関連させた。低い数字ほど良好である。これらの値も
“ｄｅｆ”の見出しで表１に与える。

【００６７】

【表１】

【００６８】＊印刷開口部の最も長い寸法： Ａ：シールド電極を担持する絶縁材料の側で測定される
（μｍ）。 Ｄ：コントロール電極を担持する絶縁材料の側で測定さ
れる（μｍ）。⁺ Ｂ：最も長い寸法Ａの方向で測定したシールド電極の
開口の寸法（μｍ）。 ＃：最も長い寸法Ｄの方向で測定したコントロール電極
の開口の寸法（μｍ）。 Ｄｅｆ：ＣＥ１と比較した欠陥の数の百分率。 Ｔｏｎ：ＣＥ２と比較した印刷可能なトーンスケールの
相対的範囲。 ｎｐ：存在せず。

【００６９】表１から本発明によるプリントヘッド構造
体は短絡のない安定した結果とかなり大きいトーンスケ
ール（高い濃度解像度）を印刷する可能性の組合せを提
供できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＤＥＰに使用するためのシールド及びコントロ
ール電極を含む従来技術のプリントヘッド構造体の概略
図である。

【図２】本発明によるプリントヘッド構造体の二つの例
の概略図である。

【図３】本発明によるプリントヘッド構造体の別の例の
断面の概略図である。

【図４】本発明によるプリントヘッド構造体を含むＤＥ
Ｐ装置の可能性のある例の概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 ジャーク・レオナール 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 (56)参考文献 特開 平４−355166（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−92609（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−196062（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−118709（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−132664（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−148966（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２側を有する絶縁材料（１０
   ６ｃ）を含むプリントヘッド構造体であって、前記第１
   側は印刷開口部（printing apertures ）と組合される
   コントロール電極（１０６ａ）を担持し、前記第２側は
   シールド電極（１０６ｂ）を担持しているプリントヘッ
   ド構造体においてｉ）前記印刷開口部は前記シールド電
   極を担持する前記絶縁材料の前記側について測定すると
   最も長い寸法Ａを有し、前記コントロール電極を担持す
   る前記絶縁材料の前記側について測定すると最も長い寸
   法Ｄを有し、 ii）前記シールド電極は前記最も長い寸法Ａに平行に測
   定すると寸法Ｂの開口（openings）を有し、前記寸法Ｂ
   は前記寸法Ａに等しいか又は前記寸法Ａより大きく、 iii）前記コントロール電極は前記最も長い寸法Ｄに平
   行に測定すると寸法Ｅの開口を有し、前記寸法Ｅは前記
   寸法Ｄに等しいか又は前記寸法Ｄより大きく、 iv）前記開口のそれぞれには少なくとも一つの印刷開口
   部が存在し、 ｖ）前記開口のそれぞれに存在する前記印刷開口部のそ
   れぞれに対して、Ｂ／Ａ≧１．１０および／またはＥ／
   Ｄ≧１．１０であることを特徴とするプリントヘッド構
   造体。
2. 【請求項２】 Ｅ＝Ｄ及び１．５≦Ｂ／Ａ≦１５である
   請求項１記載のプリントヘッド構造体。
3. 【請求項３】 ２≦Ｂ／Ａ≦１０である請求項２記載の
   プリントヘッド構造体。
4. 【請求項４】 Ｂ＝Ａ及び１．２５≦Ｅ／Ｄ≦１５であ
   る請求項１記載のプリントヘッド構造体。
5. 【請求項５】 ２≦Ｅ／Ｄ≦１０である請求項４記載の
   プリントヘッド構造体。
6. 【請求項６】 １．５≦Ｂ／Ａ≦１５及び１．２５≦Ｅ
   ／Ｄ≦１５である請求項１記載のプリントヘッド構造
   体。
7. 【請求項７】 ２≦Ｂ／Ａ≦１０及び２≦Ｅ／Ｄ≦１０
   である請求項１記載のプリントヘッド構造体。
8. 【請求項８】 ＤＥＰ装置において： ｉ）トナー運搬手段、 ii）帯電トナー粒子を支持体に引きつける手段、 iii）前記トナー運搬手段から前記支持体の方へトナー
   流れを形成する手段、 iv）前記トナー流れを像に従って変調する手段を具備
   し、前記トナー流れを像に従って変調する手段は請求項
   １〜７のいずれかに記載のプリントヘッド構造体を含ん
   でいることを特徴とするＤＥＰ装置。
9. 【請求項９】 支持体上に情報を印刷するための請求項
   ８記載のＤＥＰ装置の使用。