JPH01503221A - 電荷潜像パターンを生成する方法およびこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

電荷潜像パターンを生成する方法およびこの方法を実施するための装置 本発明は、電気信号から電荷潜像パターンを生成し、情報キャリア上のこの潜像 パターンを顔料粒子により現像する方法およびこの方法を実施するための装置に 関する。

【発明の背景】

コンビコータからの出力をプリントするときまたはいわゆるページプリンタで高 解像度で全デジタル化ページをコピーするとき、この目的のための表面には視る ことができない静電的に帯電した潜在的なドツトが形成され、このドツトはプリ ントを望むテキストまたは像に対応するパターンを形成する。 プロセスのうちの次の行程では、静電スクリーンパターンを有するこの表面は隣 接する帯電粒子、例えばトナーの前方へ搬送される。非ブラックのままにするス クリーンドツトと、トナーによりブラックにしたいスクリーンドツトとの間の電 位差を充分大きくすると、帯電粒子は、搬送装置（以下現像機と称す）からスク リーン状に帯電している表面へ飛び移り、所望のパターンを形成する。このプロ セス部分を以下現像と称す。 この方法は、現在複写機で用いられている技術、ゼログラフィーまたはこのプロ セスの同様な変形例を用いてこれまで実現されている。現在市場で入手できる大 半のページプリンタで共通することは、これらが中間記憶媒体（導電性ローラと なっていることが多い）を使用していることで、この媒体は所望の電荷パターン に帯電され、カーボン粉末でコーティングされ、最終的にカーボンパターンは紙 または同等物へ転写される。 最も一般的な方法は、感光性表面層例えばアモルファスセレンまたはアモルファ スシリコンとして設計された光導電性ローラを使用することである。このローラ は、光源のシャッタの前方を回転する際に、例えばレーザからの単色光によりド ツトごとに露光されることが多い。 余り使用されない方法として、この目的に適した表面層がコーティングされたド ラムに装置からのイオンを耐着させる方法がある。 更に別の商業的に通常でない方法として、導電性表面層、例えば酸化亜鉛をコー ティングした特定の紙を使用し、これにより静電潜像用の中間層を形成する方法 がある。この紙は、紙の平面に直交するよう配置された電極マトリックスを通過 し、このとき電極は紙の表面層を所望のスクリーン像に帯電する。 これまで使用されているすべての方法に共通することは、装置がかなり複雑にな り、時間がかかるプロセスとなり、サービスおよび保守の条件がきびしくなるこ とである。今日のマーケットにおける解像度の一般的な要求値は、１インチあた り３００ドツトである。この性能上の要求により許容差および光学的な性能に対 する条件が高くなっている。導電性コーティングの寿命が短く、ゼログラフィー 法を実施するのに要する包括的機構のため、上記方法はユーザーの投資額および 操作コストを高くしている。 このことは、ドラムの帯電プロセスの条件が製造者のコストを高くしている場合 高速性および高解像度の性能のプリンタではより強調される。静電荷のため導電 性ドラム状の中間記憶媒体を使用する方法は、紙への転写を行なった後もドラム に所定量のトナーが耐着することを意味する。よってかかる装置は、−回のプリ ント操作を行う度にその後ドラムを清掃するための装置を含まなけらばならない 。このことＬよ、構成部品の数が増し、残留トナーによる汚染が増すことを意味 する。 転写された粒子と紙との間の良好でかつ永久的な引き寄せ力を最終的に生じるた め、紙はこの目的のための加熱プレスを通常通過する。このプレスは、粒子上の プラスチック層を溶融できる２本の加熱されたローラを含む。 この装置は当然のことながら製造コストを増し、複写機のアクセス性能を低下す る。 ゼログラフィー法は、プリントの質に関し、多数の制約を更に生じさせる。かか る制約は、中間記憶媒体がホワイトエリアとブラックエリアとの高電位差を記憶 できず、この結果表面でのブラック化の度合いが低くなり、合焦が悪くなること により生じる。別の制約は、スクリーンドツトの個々の寸法を制御できないこと により生じる。個々のスクリーンドツトの寸法が所定のモノクロのスケールを表 示する場合、この性質はいわゆる八−フトーンの原画の複写を不便にする。この 目的のため、ハーフトーン像内の個々のスクリーンドツトに対しプリンタで適当 数の隣接スクリーンドツトを確保しなければならなかった。このように、ハーフ トーン像のスクリーンドツトの寸法の可視的印象を変えるため適当数のプリンタ スクリーンドツトを活動化させることが可能である。この方法は、プリンタの元 の性能と比較して八−フトーン像の解像度を低下する。 これまで米国特許第４３３８６１５号（ネルラン外）から次のことが判っている 。すなわち情報キャリアに直交する多数のいわゆるニードル電極を現像プロセス と静電的に協働させると、これら欠点の多くが完全または部分的に解消されるこ とが判っている。先に既知の装置は別々に活動化できるニードル電極を使用する とき、これら電極は常に一列または少数の列に配置され、これら列は紙のウェブ の幅と同じ長°さとされ、紙のウェブはニードル電極の列に対して可動であり、 ニードル電極は別々に附勢でき、紙のウェブに対して可動なヘッド上でマトリッ クス状にグループ分けされる。これらの方法は、プリントされた全ページに対し て多数の制御可能なスクリーンドツトを使用する。静電力は、現像中にこれらの 方法における全電極の寸法よりも大きな表面に作用するので、これらの方法は隣 接スクリーンドツトに対する導電性記憶能力を活用しなければならないが、スク リーンドツトが電極と静電的に協働しないときブラック化されるという危険があ る。よってこれらの方法は上記問題点を完全に解決できるものではない。 更に可視スクリーンを通してコンピュータからの非永久データを表示することは 、読み取り性が悪いといった不便さをオペレータに与え、場合によっては放射線 の問題を与える。この情報交換の際の速度条件のため、電子ビーム管、液晶また はプラズマスクリーンの助けにより問題はすでに解決されている。しかしながら これらの方法の共通の特性は、読み取り性が悪いことである。

【本発明の目的および最も重要な特徴】本発明の目的は、中間記憶媒体を用いな いで高品質のプリントに良好な読み取り性を与え、よって可動部品も少なく、余 りＷ、雑でない装置を提供できる方法を提供することにある。ブラックでコーテ ィングされ、現像の最中に顔料粒子に力を発生する表面の全部または適当に選択 された部品と装置の一部を形成する電源とを電気的、好ましくは静電的に協働さ せる。本方法は、装置内で少数の部品しか必要としないので、このことはプリン タの製造者にとっては製造責が安くなり、ユーザーにとって稼動コストが低くな ることを意味している。本発明の結果、本方法は静電像を光学的に発生するため の装置を不要にする。この装置は、寿命が限られた導電性中間層も必要としない 。 本発明は、プリンタ内の永久固定プリントすることまたは可視スクリーンに一時 的にデータ表示をすることのいずれかに使用できる。 本方法をプリンタ内で使用すると、電界線が紙または同等物を通して作用し、現 像前に紙が電極マトリックスの表面に耐着すること、および装置内で作用する静 電力が紙を通して作用する点で一方で直接プリントを可能とし、他方で電極マト リックスの表面で所望の像をまず現像し、次にこの像をプリント媒体、例えば紙 に転写することにより間接プリントを可能とする。本発明のいずれのプリント法 も現在の方位と比較して紙に転写されるトナー量の効率が高いことを意味する。 その理由は、直接プリント法では効率が１００％になり、間接プリント法では電 極マトリックスの表面と、ブラック化粒子と、紙との間のプ四セスカの完全制御 が保証できる。導電性中間層を使用するとき、ドラムとトナーとの間で発生され る静電力はプロセス中影響を受けない。このことはプロセスの全工程中に現像表 面が静電力発生部材に直接に接触している場合に限り回避される。 この方法は、プロセスの時間臨界工程を現像のみに限定すれば従来技術と比較し てより低い製造コストでより高速および高解像度の性能のプリンタを開発できる 可能性を与える。現像時に短時間で進行する装置は、今日では低製造コストで開 発されて存在している。 所望すれば、紙を加熱し、現像時にプリント像を直接永久像とする電極マトリッ クスも使用できる。 本発明の別の目的は、導電性中間層を用いる方法に存在する制約のいくつかを完 全または部分的に解消することにある。よって、本発明は、いくつかの点でより 良好なプリント特性を提供する。本発明は、自然な態様でモノクロのスケールで のハーフトーン像の再生をする装置の能力を実質的に改善する個々のスクリーン ドツトの寸法および位置のアナログ制御を可能にし、かつ最終的なプリント解像 力をソフトウェア制御の問題とできる。 本装置を可視スクリーンまたはディスプレイユニットとして使用するとき粒子は 情報キャリアに定着されないが、マトリックスの適当な電極に適当な反撥電圧を 印加することによりプロセスの間、常にキャリアから除去できる。このことは、 読み取りやすさがプリントされた紙に匹敵する情報用技術を本発明が提供するこ とを意味する。 これらの問題は、現像手段に接近しており、ブラック化粒子でコーティングしよ うとする表面を、必要な電源にガルバノ式に接続できる電極マトリックスに、静 電的に協働させることにより、解決できる。 電極マトリックスは、各層内に長手方向に平行ないくつかの電極を備えた２つの 層から成る。これら電極は長手方向に紙の平面と主に平行になっている。これら の層は電極の長手方向延長部と共に、バー状パターンを形成し、層と電極は直角 にしてはならない。各々の別個の電極は少なくとも２つの電源に電極をガルバノ 接触できるスイッチと接触し、２つの電源は互いに独立しており、そのうちの一 方はゼロ電位を出力できる。 顔料粒子の後方に位置して、顔料粒子を引き寄せる電界を制御しながらスクリー ンで阻止することが可能である。 マトリックス内の電極を頻繁な走査シーケンスで接続することにより、電極交点 および／または電極内空間で任意の通路を形成でき、よって上記電界が顔料粒子 を引き寄せ、これらの粒子を情報キャリアに搬送できる。装置の一部を形成する 必要な電極の数は、１ページあたりのスクリーンドツト数よりもかなり少ないの で、本方法によれば全現像プロセス中の各瞬間に一つのスクリーンドツトを制御 ユニットからアドレス指定できる。本発明によれば、多数のスイッチに次々に接 続される５９００本の電極により１インチあたり３００ドツトでＡ４のページあ たり８５０万個のスクリーンドツトを別々に活動化できる。この方法は、電極マ トリックスが紙用コンベアとして作動でき、マトリックスの表面に対する紙の位 置決めおよび力を真空または静電力で得ることを特徴とする新しい簡略化された プリンタの可能性を与える。本発明に係る他の装置は、プリントされていない紙 のスタックの最下方の紙に直接現像を行うことができることを特徴とする。更に ある実施態様ではプリントを熱定着するための別の装置を不要にできる。これは 、電極に電流を流し、よってマトリックスを抵抗熱要素として作動させるか、ま たはマトリックスがこの性質を有する別の層を内蔵するようにして解決できる。 よって、本発明に係るプリンタは、一方はプリントされていない紙のスタック、 他方はプリントされた紙のスタックから成る２つの紙のスタックと、両者の間に 位置する現像機と、これら２つのスタックの内でかつ現像機の下方で変位自在で あり、真空装置および必要な駆動および取り囲み装置が設けられたマトリックス から構成できる。 同じように外側寸法の小さい可視スクリーンも得られる。

【図面の説明】

第１図は後方にプレート電極が位置する電極マトリックスおよび現像機の一部の 斜視図である。 第２図は、現像機から上方を見た場合の簡略スイッチを備えた電極マトリックス を示す。 第３ａ図は、第３ｂ図〜第３ｄ図の電極のまわりでの電界の存在および不存在の 状態を示す。 第３ｂ図〜第３ｄ図は、電極マトリックスの一部および異なる寸法の通路を形成 するため電界がどのように協働できるかを略図で示す。この制御はドツト径制御 と称す。 第３ｅ図〜第３ｇ図は、１つのメツシュを形成する４本の電極のみを有する電極 マトリックスの一部および電極に非対称に印加された電圧が前記メツシュ内の異 なる位置に通路をどのように形成できるかを示す略図。この制御はドツト位置制 御と称す。 第４ａ図は、プレート電極を備えたケース内のネット状電極マトリックスおよび 現像機の一部を斜視図で示す。 この図は顔料粒子が現像機から所望ドツトにどのように吸引されるかを示す。 第４ｂ図は電界線の基本的な様子を示した第４ａ図のＡ−Ａ線に沿った断面図で ある。 第５図は、電極マトリックスのみと第４８図中のその真空接続を斜視図で示す。 第６図は、紙をコーティングした第５図の電極マトリックスを示す。 第７図は、プレート電極がない現像機および電極マトリックスの一部を斜視図で 示す。 第８ａ図は紙がない状態で第７図の電極マトリックスを用いブラック化を行わな いときの電界線の基本的な引き寄せ状態を示す。 第８ｂ図は第８ａ図に示した状態での電源への接続を略図で示す。 第９ａ図は紙のない状態での第７図の電極マトリックスを使用してブラック化を 行うときの電界線の基本的な引き寄せ状態を示す。 第１０ａ図は、紙の上方に置かれたネット状の電極マトリックスおよびプレート 電極および現像機の一部を斜視図で示す。この図は顔料粒子が現像機から下方の 電極マトリックスを通って所望のドツトへどのように吸引されるかを示す。 第１０ｂ図は、電界線の基本的な状態を示す第１２ａ図中のＡ−Ａｉｓに沿った 断面図を示す。 第１１ａ図は単一列の電極マトリックスおよびスクリーニング手段を設けた現像 機を示す。 第１１ｂ図は、第１１ａ図の装置内で現像中の紙を示す。 第１２ａ図は、本発明に係るディスプレイユニットを示す。 第１２ｂ図は、誇張し、ディスプレイユニットの一部を形成する部品の位置を示 すため回転した、第１２ａ図中のディスプレイユニットの下方左側コーナーを示 す。 第１３ａ図は、本発明に係る全プリントカートリッジを示す。 第１３ｂ図は、第１３ａ図中のカートリッジの横断面を示す。このプリントスロ ットは細部を示すため拡大しである。 第１３ｃ図は、プリントスロット内で角度を付けて配置した電極の一部を略図で 示す。 第１４ａ図は、′ｆａ極清掃器を備えた全プリントカートリッジを示す。 第１４ｂ図は、第１４ａ図内のカートリッジ内のローラを示す。細部を示すため 同心電極の構成は部分的に拡大しである。 第１４ｃ図は、第１４ｂ図中のローラ用の清掃ブレードを含む組立体を示す。 第１５図は、トナー転写速度を増すため現像機のローラと電極との間にＡＣ電圧 をどのように印加し、バイアスをかけるかを略図で示す。

【実施例の説明】

電極マトリックスの実施例を示す第１〜１５図では、次の参照番号が付けである 。 １　現像機の一部 ２　顔料粒子 ３　情報キャリア、例えば紙または電極ユニット１２上のブライト研摩面 ４　制御層と称される、現像機に最も隣接する電極層 ５　走査層と称される、現像機から見た制御層の後方に位置する電極層 ６　現像機から児な走査層の後方に位置するプレート電極 ７　１つ以上のスイッチから成るスイッチギア８　制御層４の電極 ８ｂ　ブラック電圧と称される、ブラック化に適した電圧が印加された制御層内 の電極 ９　走査層内の電極 ９ｂ　ブラック電圧と称されるブラック化に適した電圧が印加された走査層内の 電極 １０　スクリーンドツト、例えば寸法を予想できる顔料粒子のクラスタ １１　多数のスクリーンドツトから成るブラフイックオブジェクト、例えば文字 またはライン１２　電極ユニット、例えば電極マトリックス用支持エレメント、 およびプレート電極、前記エレメントを囲む成形プラスチック部材 １３　接続装置、例えばプレート電極電圧を印加するためのケーブル １４　電流方向および電圧を可変できるＤＣ電源１５　プレート電極と一つ以上 の顔料粒子との間の電界線 １６　プレート電極と制御または走査層内のｆ４極との間の電界線であり、走査 層中の電極はホワイト電圧と称される、前記電界をスクリーンで阻止するための 電圧が印加されている。 １７　ブラック電圧が印加された走査層の電極と一個以上の顔料粒子との間の電 界線 １８　ブラック電圧が印加された走査層電極と、ホワイト電圧と称される電界を スクリーンで阻止するための電圧が印加された制御層電極との間の電界線 ６０　コンベア四−ラへの適当量の顔料粒子を計量するためコンベアローラ６３ からの小さいスロットが設けられた、現像機１内に取付けられた磁極シュー ６１　コンベアローラ６３を部分的に囲み、第２スクリーニング装置６２に対す るスロットを形成するよう配置されたスクリーニング装置 ６２　コンベアローラ６３、電極層４および接続ケーブル６４を部分的に囲むス クリーニング装置６３　現像機のコンテナーから紙３へ磁性顔料粒子を搬送する ための磁石を囲むコンベアローラ６４　現像機１に取付けられた電極用接続ケー ブル６５　紙を搬送するための導電性装置 ６６　支持ガラス６９および電極ユニット１２用フレ６７　ガラス６９を通して 視覚的に発見が困難なガラス６９と電極ユニット１２どの間の気中浮遊顔料粒子 ６８　粒子循環用接続部 ６９　ガラスパン ７０　全プリントカートリッジ ７１　トナーコンテナー ７３　プリントスロット ７４　電極をコントローラに別々に接続するためのコネクタ ７５　同心状に配置された電極（９′）の間の谷に置かれた現像機ローラの導電 性リング状部材７６　現像機ローラの絶縁パイプ状部材７７　清掃ブレード ７８　各電極と別々にガルバノ接触するブラシまたは他の摺動装置 ７９　現像機のローラ上に磁性トナーを均一に塗布するのに使用される磁性材料 から成るブレード８０　現像機のローラ内の固定磁気コア本発明に係る方法によ れば、電極マトリックスの設計および機能の異なる原理が可能となる。これら原 理の一つによれば、電極マトリックス４および５は、マトリックスとほぼ同じ寸 法を有するプレート電極６と現像すべき表面との間に設けなければならない。丸 い横断面を有するワイヤ状にできるマトリックス電極は、ワイヤの横方向に２つ の電極間の空間よりもかなり細くする。絶縁ニスをコーティングしたワイヤから 纒まれたネットから形成できるマトリックスは次に層４のうちの一つの内の２本 の隣接電極および第２層５内の２本の隣接電極により境界が定められたメツシュ を有する。第４ａ図にかかる実施例を示す。第１図は、電極の横断面が矩形の別 の実施例を示し、ここでは層は相互に編まれてはいなく、例えば図示していない 絶縁性プラスチックフィルムに刈上に取付けられている。両実施例のうちの各メ ッシユは静電界１５がマトリックス内へ進入する可能性を生じさせる。この静電 界は、現像機１上の顔料粒子２とプレート電極６との内に形成され、プレート電 極は、粒子を引寄せるのに適した電圧（第４ａ図では例えばｖ２）に接続されて いる。かかる進入の可能性は以下通路と称す。 電極の電圧を変えると、通路の静電的な通過度が変わる。 すなわち、顔料粒子を反撥するよう働き、第４ａ図でホワイト電圧となっている 充分に高い電圧が双方の層内のすべての電極に印加されると、現像機１とプレー ト電極６との間の磁力線１５に対してすべての通路が閉じられるので、プレート 電極６と、ホワイト電圧に接続された電極との間で磁力１ｓ１６が延び、全表面 が粒子２を反撥するので、現像後もホワイトのままである。 走査層と呼ばれる層５の一つのうちの電極９ｂおよび制御層と呼ばれる第２層４ 内の適当数の電極８ｂの反撥電圧をプレート電極に存在するブラック電圧と呼ば れる引寄せ電圧に向けて多少低下させると、第４ａ図中のブラック電圧Ｖ、およ びｖ４の電極の交点のまわりのエリアは、電界線１５がプレート電極６から現像 機１の上の顔料粒子２に達するのを許容する。このことは、基本的には第４ｂ図 中のＡ一点線に沿う断面に示されている。次にこのことは、所定量の粒子が現像 機から離間し、ブラック電圧ｖ１およびｖ４を有する電極の交点まわりに位置す る領域１０内の電極マトリックスの表面に耐着することを意味する。このように 、走査層５内の電極９ｂに表示されたラインに沿う交点の数に数が制限された、 任意の数のブラックにされたスクリーンドツト１０を生じることができる。 スキャニングと称されるように、反復周期で走査層内の隣接電極に次々にブラッ ク電圧ｖ、ｌを移動させると、走査層内の各々の新しい電極で新しい任意のスク リーンドツト１０を活動化してブラックにすることができる。 ホワイト電圧とブラック電圧を任意の幅に選択すると、２つの隣接するブラック にされたドツトを重さね合わせることができる。よって、テキスト、グラフィッ クイラストおよびハーフトーンの像を共に形成する任意のパターンをスクリーン ドツト１０から形成できるようになる。 電界中に配置された各導線は、この電界の幾何学的形状に影響を与える。部屋内 の各電界線路は、多数の条件およびパラメータにより制御され、よって導線の電 位は一つのかかるパラメータを形成する。現像機から顔料粒子を解放するにはあ る電界強度が必要であるので、導線すなわち電極の所定電位がブラック部分のま わりで架橋するのに充分な強度の電界の電界線を通過させないエリアを電極まわ りに画定する。第３ａ図は、ホワイト電圧により電極８まわりの電界１ｉ１６の 点線のバンドでこのエリアがどのように画定されたかを示す。電極に印加された 電位がブラック部分を得るのに充分な電界強度の電界線が通過できるようにする 場合、これは第３ａ図では電極を示している灰色トーンのライン８ｂとしてのみ 示される。第３ｂ図、第３Ｃ図、および第３ｄ図ではこの表示は電極マトリック スの間でどのように通路が形成されるかを示すのに用いられている。 第３ｂ図は、各層内に４本の電極を有するマトリックスの誇張した部分を示す。 層の一つの内の２本の電極８ｂおよび他方の層の内の２本の電極９ｂ（最初の電 極に対し横方向に配置されている）には、ブラック電圧が印加されている。他方 の電極９および８にはホワイト電圧が印加されているので、第３ａ図の点線エリ ア１６に囲まれている。よって、スクリーンドツト１０により示されるマトリッ クスを通る顔料粒子に作用する電界の通路が形成される。 第３ｃ図には別の制御原理が示されている。ここでは、各層の内では−っの電極 ８ｂおよび９ｂにしかブラック電圧が印加されていない。次にスクリーンドツト １０が、２本の電極８ｂと９ｂとの間の交点上に示されるように位置する。第３ ｄ図では、電極８およびに９における電位がどのように変化し、よって先の図と 比較してブロッキングエリアがより広くなるかが示されている。よって、スクリ ーンメツシュの一つのうちでは第３ｂ図のドツトよりもスクリーンドツト１０は 小さく複写される。本発明のこの能力は、ドツト径制御と称される。 第３ｅ図〜第３ｇ図はドツト位置制御と称される別の能力を示す。所望のドツト に隣接するすべての電極に等しく印加される電圧を変えることによりスクリーン を通過するフリンジ電界通路をちぢめることができるのと同じように、実際の電 極に非対称の電圧を印加することによりスクリーンの実際のメツシュ内にドツト を非対称に位置させることができる。第３ｅ図は、４本の電極９ｃおよび８ｃに 囲まれたメツシュの中間で再生された小ドツト１０を示す。これら電極には、ホ ワイト電圧とブラツク電圧の中間の電圧が印加される。各電極のまわりのブロッ クされたエリア１６は、本例では等しい。第３ｆ図では、上方電極８ｃおよび左 方電極９Ｃの電圧は、ホワイト電圧まで変わるので、その結果ブロックされたエ リア１６はより広くなる。下方電極９ｃおよび右方電極８ｃは、第３ｅ図に比し てブロック電圧以上に変化する。 この非対称制御によりドツト１０はメツシュの中央から下方右側コーナまで移さ れる。第３ｇ図はドツトが上方の中央部の位置へ移動した同様な状況を示す。 電極マトリックスの機能は、電子管のカソードを囲む細い糸、すなわちグリッド にある程度たとえることができる。マトリックス内の電極の電圧が比較的低い場 合、電界線の位置および形状を制御できる。一般値としては、ｖ１＝ｏｖ；　Ｖ ２＝−１００ｏｖ；　ｖ、＝＋ｓ　ｏｖ；　Ｖ４＝Ｖ、＝ＯＶにできる。 第７図、第８ａ図、第８ｂ図、第９ａ図および第９ｂ図には本方法で実施される 別の原理が示されている。この実施態様では、走査層の電極は制御層の電極より もかなり太く、横断面が矩形であることが好ましい。しかしながら電極間の空間 は、双方の層に対して同じにすべきである。これらの層は、本原理によれば相互 に編むことができない。 ここでは、走査層の電極は、別々のプレート電極として使用され、よって電＄ｉ ９ｂは走査中に瞬間的に活動化されて、ブラック電圧を印加し、制御層の内の一 本以上の電極にホワイト電圧を印加したとき先の実施例で使用されるプレート電 極上に発生されるのと同じ電界強度を顔料粒子上で発生する。本例での電極９ｂ が線状の電界を生じるとき、制御層４内のホワイト電圧の印加されたオーバレイ 電極８は、第８ａ図に示された電界をスクリーンオフするようにでき、よって電 極９ｂから制御層８内の最も隣接する電極まで電界線１８が延びる。制御層４内 の一本以上の電極８ｂをブラック電圧にすると、電界線１７は第９ａ図に示す現 像機上の顔料粒子２に達することができる。 第８ｂ図および第９ｂ図には、各電極がスイッチ１４により２つのステートしか 取ることができない実施例の略図を示す。各電極は、２ポジシヨンスイツチによ り２つのプリセットされた電源１４に接続される。後方に位置するプレート電極 の場合記載された方法と同じように、高周波の走査反復サイクルにより走査層５ 内のすべての電極にブラック電圧を印加しなければならない。 本方法により可能となる更に別の原理は、現像機１と紙３との間に電極マトリッ クスを設けることに基づく。 編成ネットまたは多層マトリックスのいずれにできる電極マトリックス４，５は 顔料粒子２に対し、透過性を有する。第１０ａ図には、編成ネットを有する本方 法に係るデバイスが示されている。電極４および５は、各電極対間の空間よりも 横断面がかな９細い。この原理によれば、紙は紙自体の導電性によりネット４， ５を通して良好なブラックにする電位に帯電するか、電極マトリックス４，５を 通してブラックにするのに充分な電界強度を発生するプレート電極６に紙３を例 えば静電力で耐着してもよい。現像中のマトリックス４，５は、電界線１５がブ ラック化を意図するスクリーン点１０におけるネットを透過するよう許容され、 るときブラック化を意図しないスクリーン点での紙およびプレート電極６からの 電界線をシェードオフする。第１０ｂ図にはこのことを示す。 ネット４，５と紙３との間の空間に適合させると、電界＄１１１５は電極８ｂを 囲み、電極８ｂがスクリーン点１０でホワイトラインとして生じないよう反作用 する。ブラック電圧により電極の極性を反転すると、電極マトリックス４．Ｓ上 の残留顔料粒子は、現像機へ回収できる。 この時の条件は、粒子が紙に定着した後にマトリックス上を１回以上通過するこ とである。 第１０ａ図および第１０ｂ図は、異なる実施例での互換性を与え、良好な全体図 を得るためのオーバレイ現像機１を備えたデバイスを示すが、落下した顔料粒子 により好ましくない汚染による危険を少なくするとき、この実施例ではデバイス の上下を逆に転倒すると好適である。 比例制御可能な駆動デバイス用スイッチ７を交換すれば、どのセパレートスクリ ーンドツトの径も上記のように可変にできる。 本発明に係るすべての使用態様（記載した態様のみに限定されず）に共通するこ とは、現像を直接または間接的に行うことである。第１図および第７図に示す直 接法では、現像前に電極マトリックスの表面に情報キャリア、例えば紙３を耐着 させる。次に電極マトリックスを通過する電界により紙の表面にスクリーンドツ ト１０を耐着させる。これにより、いわゆるオーバヘッドフィルム。 共通コピー、ペーパーまたは特定の誘電ペーパーのいずれかを使用できる。ユニ ット１２の表面に対するペーパーの接触および位置を確実なものとするため真空 吸引をすることもできる。 これは、第５図および第６図に示される。ユニット１２ば、紙の支持すなわち係 止を望む側面を除くすべての側面をシールした多孔性材料、または特にこの目的 のために設計され、紙に面した表面を浅くした、好ましくは半円形の溝に形成し 、この溝を真空ポンプの接続部３８に接続した吸引チャンネルのいずれかに形成 できる。 第４ａ図に示した間接方法では、まず情報キャリア上に像すなわちテキストを現 像し、このキャリアはユニット１２上の適宜設計された表面に構成される。その 後非硬化顔料粒子２を紙３へ転写する。いわゆるコロナユニットを用いた従来の 転写技術を用いると、電極マトリックスの表面と、粒子との間の吸引力は反撥力 に置換されるので、転写顔料粒子量の効率が増加できる。これは、すべての電極 にこの目的のために適宜選択された反撥電圧を印加することにより転写時に行な われる。常時紙を現像できる距離を紙の移動方向への一つのスクリーンドツト列 のみに制限すると、多少消費時間が長くなった状態で上記と同じ結果をかなり簡 単なデバイスで得ることができる。第１１ａ図および第１１ｂ図にかかる実施例 が示されている。図示したタイプのみに限定されない従来の現像機１には２つの スクリーニング装置６１および６２が備えられている。これら装置は、一方向に 湾曲した薄い壁の導電性ケーシングにより好ましくは形成され、ケーシングは少 し離間した位置でコンベアローラ６３を部分的に囲むよう配置されている。スク リーニング装置６１および６２は両者の間に幅Ｓのスロットを形成するように配 置され、このスロットの幅はスクリーンドツトの一側面の長さに対応し、前記ス ロットはローラ６３の回転軸に主として平行になっている。２つのスクリーニン グ装置６１と６２との間には層４内の薄い平行な電極が嵌合され、これら電極は スクリーンドツト間の間隔に対応する内部スペースを残して前記スロット上を伸 長している。層４内の電極は、信号処理デバイス（図示せず）を介してスクリー ニング装置６２内のケーブル６４へ接続されている。 スロットＳおよび電極から制御された距離にて、例えばステッピングモータによ って紙をステップ状に移動し、ケーブル６４に接続された先に述べた制御ユニッ トにより電極の電位を制御すると、このとき一つのスクリーンドツト列を現像で きる。よって、電極は紙３の後方（現像機から見て）に嵌合しなければならない 。この電極はローラ６５として好ましくは設計でき、ローラ６５は真空力または 静電力にて紙３をその包絡面に固定する。スロットの前方で紙３を搬送するため のローラ６５または他のデバイスには、顔料粒子を引き寄せるための電圧が印加 される。 第１２ａ図および第１２ｂ図には、オペレータにテキストおよび／またはグラフ ィックを可視化するための本発明の一実施例が示されている。最も一般的な用途 は、デバイスを可視化スクリーンまたはディスプレイユニットとして使用するこ とである。この実施例は、顔料粒子が情報キャリアに永久的に定着されない点で 先に述べた実施例と異なる。この実施例における情報キャリアは、電極ユニット １２上の平滑な表面、例えば顔料粒子を結合するよう感受率の小さい白色の研磨 されたテフロン膜から構成される。このデバイスは、かなり高速の現像プロセス を必要とし、従って情報キャリアに対して移動自在な現像機を使用する従来の方 法は常に実用的でない。 第１２ａ図は、常に良好な視覚上の透過性を有する雰囲気６７を含む顔料粒子が 電極ユニット１２の表面上の情報キャリアにさらされるということに基づ（方法 を示す。 所望の雰囲気６７を得るために、情報キャリアの前方の空間は、フレーム６６お よびガラスパン６９で境界を定められている。電極ユニット１２は、第４ａ図に 示したのと同じ態様で製造できるので、雰囲気６７から所望のパターン形状１１ まで顔料粒子を集中化することが可能である。また電極マトリックス内の当該電 極に適当に選択した反撥電圧を印加することにより先に現像したパターンを反撥 することもできる。ここで顔料粒子は、雰囲気６７へ与えられる。可視上の透過 性を確実にし、同時に雰囲気６７内の粒子分布を均一にするためには、粒子が互 いに反撥し合うよう帯電させることが好ましい。またガラス６９には例えば’Ｉ ＴＯ″−ＩＮ２０３（Ｓｎ０２）−の導電性層を設け、この導電層およびフレー ム６６に粒子反撥動作電圧を加えることが好ましい。雰囲気６７は更に接続装置 ６８を介して循環し続け、適当なノズル（図には示さず）を通して情報キャリア の前方の空間に噴射すべきである。 第１３ａ図〜第１３ｃ図および第１４ａ図〜第１４ｃ図は本発明をベースにした 全プリントカートリッジのより実用的な設計例を示す。寿命すなわちトナー汚染 の恐れが制限されたすべての物品を含む使い棄てカートリッジを提供することが 市場で試みられている。カートリッジの寿命は、収納されているトナー量（通常 ４００コピー）の寿命に等しく、このことはレーザプリンタおよび複写機でも同 様である。この概念を本発明にあてはめると、カートリッジ内に含まれる物品は 低コストにしなければならない。すなわちカートリッジ内に電子回路およびドラ イバー用ＩＣを入れることは勧められない。このことは、各電極はプリンタ内の コントローラのインタフェースに別々に接続しなければならないことを意味する 。 更に手動による接続を可能とするためのマルチピン式コネクタ７４を設計すると きは、各カートリッジ内の電極数、すなわちピン数を最小にすることが好ましい 。 最終プリントドツトのピッチよりも広い電極ピッチを得る一つの方法は、非横断 ネットを備えた不整合のメツシュパターンを使用することである。紙の動きに対 して走査するように電極を制御することにより、最終プリント内の２つの隣接ド ツトを同時にプリントしないようにする。このような制御はドツトトラッキング 制御と称される。第１３ｃ図は、プリントスロットの一部を略図で示す。ｔ１〜 ｔ８の参照符号の付いた黒色の正方形によるラインは紙上の水平ライン内のドツ ト１０ｂを示す。 ２つの隣接ドツト、例えばｔ５およびｔ６は、一つのメツシュピッチを実際の紙 速度で紙が移動するときに要する時間内にプリントされる。黒色の正方形１０ａ は、ドツトがプリントされた実際のメツシュ位置を示し、本例１３ｃではプリン トスロットは８ドツト幅で、垂直電極数を８に低減している。１インチあたり２ ００ドツトのＡ４サイズのプリンタ用の代表的値は一本の水平ラインあたり１６ ６６個のドツトである。第１３ｃ図に示した電極の構成を用いると、全電極数は ２１７まで低減される。 第１３　ａ図内のカートリッジは、８メツシュ幅（Ｓ）のプリントスロット７３ を有する。紙３は、ローラ状のブラック化電極６５によりプリントスロット７３ 上を搬送される。紙と電極との間の隙間（Ｃ）はプリントスロット７３内の側面 の一つを構成するスライディングエツジにより決定される。この構成は、第１３ ｂ図に示されている。 非使い棄てプリントユニット７０が好ましい場合、カートリッジ内にある種の清 掃装置を内蔵することが好ましい。第１４ａ図〜第１４ｃ図は、現像機のローラ ６３に一体化された同心状電極９′による解決案を示す。各電極９′は、各電極 ９′間に谷を形成する絶縁部材７６により支持されている。各谷の底部には、同 心状の導電性層が貼付され、標準的な現像機の四−ラの導電性特性にしている。 ローラ６３上のトナー２の量を保証するブレード７９は、溝状にしなければなら ない。ローラ６３が回転するときの電極の表面が汚染されないように保証するた め清掃ブレード７７が取付けられている。摺動ブラシまたは同等品７８またはあ る種の内部スイベル運動コネクタのいずれかにより各電極９′とのガルバノ接触 を行うことができる。常時反撥用電圧が印加されてこのユニットの無汚染稼動が 保証できるようにシールド６１および６２は広い間隔に配置されている。 第１５図は、本発明によるプリント速度増加方法を示す。各電極、すなわち電極 ８，９と現像機のローラ６３との間に制御電圧と直列にＡＣ電力を印加すること により、各トナー粒子２をローラ６３から紙３へ解放して、運搬するための電界 閾値が増加する。このバイアス電圧の代表的値は、周波数が２〜５ＫＨｚでピー ク対ピーク電圧が５００〜２０００Ｖである。このＡＣの何百ボルトの中間値に オフセットすることも好ましい。 本発明は、金属導線から製造されたマトリックスを備えた上記実施例のみに限定 されない。よって、本発明の範囲内で電極マトリックスを、導電体、半導体また は他の抵抗的または導電的に作動する材料、ガスまたは流体で実施することが可 能である。導線は、電界に対するスクリーンとして作動するという事実により、 前記電界をスクリーンで阻止するためスクリーン状にすると導電性を活用できる 他の材料とマトリックスを組合わせることもできる。よって、相互電気接触を中 断する液晶の中間層を電極層の間に挿入する。電極内の走査シーケンスの反復的 電位変動により生じる電界のパルス化を等しくするための層を電極ユニット１２ 内のいずれかに設けることも好ましい。 Ｆｉｇ、　１ 日９．４ｂ 特表千１−５０３２２１（１３） 日９．５ 日９．６ Ｆｉｇ、７ 日ｇ、　１０ｂ Ｆｉｇ、１１ａ 日ｇ、１１ｂ Ｆｉｇ、　１２ｂ Ｆｉｇ、　１４ｂ 日ｇ、　１４Ｃ 手続補正書 平成　１年　４月１４日

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．電気信号から電荷潜像パターンを生成し、顔料粒子により情報キャリア上で この潜像パターンを現像する方法において、 情報キャリア（３；１２）は、少なくとも一つのスクリーン状または格子状マト リックス、好ましくは電極マトリックス（４，５，６；４，６１，６２）と電気 的に協働する状態にされ、このマトリックスは所望のパターン構成に従う制御の ため、少なくとも一つの電源へのガルバノ接触によりマトリックスを通過する通 路を少なくとも部分的に開閉すること、および情報キャリアに対して顔料粒子を 引寄せるための電界が開放された通路を通して露出されることを特徴とする方法 。
2. ２．電気信号から電荷潜像パターンを生成し、情報キャリア上にて顔料粒子によ り前記潜像パターンを現像する請求の範囲第１項記載の方法を実施するため装置 において、 少なくとも一つのスクリーン状または格子状マトリックス（４，５，６；４，６ １，６２）、好ましくは電極マトリックスが設けられ、このマトリックスのスク リーンまたは格子ワイヤ（８，９）は制御ユニット（３０）を介して少なくとも 一つの電源にガルバノ的に接続自在であり、マトリックス（４，５，６；４，６ １，６２）は、このマドワックスを通過する通路を所望パターンの構成に従って 少なくとも部分的に開閉するようになっていること、および情報キャリア（３； １２）は情報キャリアに顔料粒子を引き寄せるための電界が開放された通路を通 して露出されるようにマトリックスと電気的に協働する状態に位置または配置さ れていることを特徴とする装置。
3. ３．多数の正方形および交差点と共にバーパターンを形成する少なくとも２つの 交差層内にリニア電極を内蔵する電極マトリックス（４，５）が層の少なくとも 一つのうちの各電極のまわりに電界を発生するようになっており、この電界は引 き寄せ力発生電界が顔料粒子を引き寄せないよう働くこと、および顔料粒子に作 用する電界のマトリックス通路の透過率は可変であり、所望パターンの構成に従 って制御ユニット（３０）により制御可能であり、よって開放された通路、例え ば正方形および／または交差点のまわりのエリアを通過する前記電界は、電界内 に位置する情報キャリア（３；１２）まで顔料粒子を搬送する能力を有する請求 の範囲第２項記載の装置。
4. ４．電極マトリックスは、複数のワイヤ状電極を有する少なくとも２つの層（４ ，５）を含み、これら電極は互いに電気的に絶縁され、主として各層の平面内で 平行に配置されていること、層の一つ（４）の内のワイヤ状電極は他方の層（５ ）内の電極に対して角度をなして配置されていること、各々別個の電極は制御ユ ニット（３０）により発信される制御信号に従って互いに独立した少なくとも２ つの電位にスイッチ装置（７）により選択的に接続自在であることを特徴とする 請求の範囲第２項記載の装置。
5. ５．各々別個の電極の電位は、比例駆動ユニットにより選択的に制御可能であり 、制御ユニット（３０）により発信され、所望パターンの構成に対応する制御信 号に従って各通路の寸法および位置、例えば各スクリーンの点を変えることを特 徴とする請求の範囲第３項記載の装置。
6. ６．電極マトリックスのうちの電極プレート（６）および層（５）の一つは、双 方の層または一つの層（４，５；４）の電位に対しては逆の極性であり、他方現 像機（１）の電位に対しては逆の極性であることを特徴とする請求の範囲第２項 記載の装置。
7. ７．情報キャリア（３；１２）は電極マトリックス（４，５）と現像機（１）と の間にて現像機（１）から離間するよう面する電極（４，５）の側に位置するよ うになっており、よって顔料粒子（２）はマトリックスを通過するようになって いることを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。
8. ８．現像は顔料粒子を含む雰囲気（６７）内の情報キャリア上の顔料粒子（２） の濃度により実施され、雰囲気は好ましくは良好な視覚上の透過率を有すること を特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。
9. ９．電極マトリックス（４，５）は情報キャリア上で濃縮された顔料粒子を反撥 し、よってこれら粒子を周辺の雰囲気に戻すよう配置されていることを特徴とす る請求の範囲第８項記載の装置。
10. １０．マトリックス（４）は単一の列であり、互いに電気的に絶縁された少なく とも２本の主に平行なワイヤ状電極と、顔料粒子用コンペア（６３）を完全にま たは部分的に収容するよう配置された少なくとも２つのスクリーニング装置（６ １，６２）とを含むこと、および前記スクリーニング装置は電極マトリックス（ ４）が設けられているスロットを間に形成するよう配置されていることを特徴と する請求の範囲第２項記載の装置。
11. １１．電極マトリックス（４，５）内の所定電極は加熱素子の機能をも有するこ とまたはかかる加熱素子はマトリックス内に別々に設けられていることを特徴と する、現像された静電荷パターンを固定できる請求の範囲第３項記載の装置。
12. １２．情報キャリアの転写方向への電極マトリックス（４，５）はマトリックス 通路のうちの少数の列に限定されていること、 少なくとも一本のブラック化電極（６５）から現像機（１，６３）をスクリーン オフする電極マトリックス（４，５）がスクリーニング装置（６１，６２）内の スロット（Ｓ）内に設けられていること、電極マトリックスのうちの電極（４， ５）への供給は、スロット（Ｓ）の前方での情報キャリア（３）の搬送速度に対 して制御されること、 電極マトリックスのリニアワイヤパターンは、直角を除く角度で互いに交差する よう配置されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。
13. １３．電極マトリックスは円筒体（６３）であり、電極（９′）は溝と離間した 同心状の環状突起であり、溝内には装置のうちの現像機の部品を形成する同心状 の導電性の層（７５）が設けられていることを特徴とする請求の範囲第２項記載 の装置。
14. １４．ワイパー部材（７９）および／または清掃手段（７７）は環状電極（９′ ）の内にて円筒状電極マトリックス（６３）の溝内に位置するかまたは挿入可能 である請求の範囲第１３項記載の装置。
15. １５．電極（８，９，６３）には制御電流と直列に交流電流を印加できる請求の 範囲第２項記載の装置。