JPH05138927A

JPH05138927A - 多数ヘツド形直接静電印刷の高速化装置

Info

Publication number: JPH05138927A
Application number: JP10281292A
Authority: JP
Inventors: D Sotuck John; ジヨン・デイ・ソタツク
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1991-04-29
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1993-06-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】プリンタの印刷速度を高め、ヘッドのクリー
ニングを行わないで印刷できる時間を長くする直接静電
印刷装置。【構成】印刷機には、現像剤配送装置と、印刷ヘッド
構造体と、パッキング電極すなわちシュー１６とが設け
られた、複数の直接静電印刷装置１０，１０_１及び１０
_２がとりつけられている。現像剤配送装置は、磁気ブラ
シがホッパに収客されているトナー供給源に隣接した位
置で回転可能に支持されている。現像剤ドナーローラが
磁気ブラシと印刷ヘッド構造体との間に回転可能に支持
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、直接静電印刷装置、特に普通紙
基材または中間基材に乾燥インクすなわちトナーを像の
形状に付着させるために使用される有孔印刷ヘッド構造
体に関するものである。

【０００２】様々な静電印刷技術のうちでもっとも一般
的なものは、帯電表面上に形成された静電潜像を適当な
トナー材で現像して像を可視化した後、その像を普通紙
に転写するゼログラフィである。

【０００３】あまり一般的ではない静電印刷の形式であ
るが、直接静電印刷（ＤＥＰ）として知られているもの
がある。この印刷形式は、トナーすなわち現像剤を直接
的に普通の（すなわち特殊な処理が施されていない）基
材上に像の形状で付着させる点で、上記ゼログラフィと
異なっている。この形式の印刷装置は、ジェラルド・Ｌ
・プレスマン(Gerald L. Pressman)他に対して１９７２
年９月５日に発行された米国特許第３，６８９，９３５
号に開示されている。

【０００４】プレスマン他の特許は、絶縁材の層と、こ
の絶縁層の一方側に取り付けられた導電材の連続層と、
絶縁層の他方側に取り付けられた導電材の分割層とを有
している積層型粒子変調器すなわち印刷ヘッドを内蔵し
た静電ラインプリンタを開示している。少なくとも１列
状の孔が積層型粒子変調器に貫設されている。導電材の
分割層の各セグメントは孔の一部の周囲に形成されてお
り、分割導電層の他のすべてのセグメントから絶縁され
ている。選択電位が分割導電層の各セグメントに加えら
れる一方、固定電位が連続導電層に加えらる。全印加電
界によって粒子変調器の列状の孔から帯電粒子が放出さ
れ、粒子流の密度は分割導電層の各セグメントに加えら
れた電位のパターンに従って変調される。帯電粒子の変
調流が、変調粒子流の経路上に配置されて粒子変調器に
対して並進する受像媒体に衝突することによって、線毎
の走査印刷が行なわれる。プレスマン他の装置では、制
御部材へのトナー供給が均一に実施されず、受像部材上
の像にむらが発生し易い。高速記録が難しく、しかも印
刷ヘッドの開口がトナーで閉塞し易い。

【０００５】フジイ他の名前で１９８５年１月１日に発
行された米国特許第４，４９１，８５５号は、複数の開
口またはスリット状開口を備えた制御装置を用いること
によって、単一成分形絶縁性磁性トナーの通過を制御し
て、帯電粒子によって可視像を直接的に受像部材上に記
録する方法及び装置を開示している。フジイ他の特許
は、それぞれの大径部分が信号電極すなわち制御電極で
形成されて受像基材に向き合うように配置されているく
さび形の孔を設けた有孔印刷ヘッドを示している。

【０００６】ホソヤ他に対して１９８６年２月４日に発
行された米国特許第４，５６８，９５５号は、像情報に
基づいた可視像を現像剤によって普通紙上に形成する記
録装置を開示している。この記録装置では、現像ローラ
が普通紙から所定距離だけ離れてそれに向き合ってお
り、現像剤を搬送する。これにはさらに、像情報に基づ
いて普通紙と現像ローラとの間に電界を発生することに
よって現像ローラ上の現像剤を普通紙へ前進させるため
の記録電極及びそれに接続された信号発生源が設けられ
ている。互いに絶縁された複数の電極が現像ローラ上に
設けられており、それから一方向へ延出している。交流
電源及び直流電源を電極に接続して、隣接した電極間に
交流電界を発生させることによって、隣接の電極間にあ
る現像剤をその間の電気力線に沿って振動させて現像剤
を現像ローラから離脱させることができるようになって
いる。ホソヤ他の装置の変形例では、トナータンクが記
録電極の下方に配置されており、タンクの上部には記録
電極に面した開口と、一定量のトナーを保持する傾斜底
部とが設けられている。トナータンク内には、記録電極
の端部から所定距離だけ離れてそれに向き合う位置に取
り付けられた、現像剤搬送部材としてのトナー搬送プレ
ートと、トナーを撹はんするトナーアジテータとが設け
られている。

【０００７】フレッド・Ｗ・シュミドリン(Fred W Schm
idlin)の名前で１９８８年１２月２７日に出願されて本
出願と同一の譲受人に譲渡されている米国特許出願第０
７／２９０，６６５号は直接静電印刷に関するものであ
る。その中の印刷ヘッド構造体は、それの制御電極をト
ナー供給源と向き合わせて配置した結果、制御電圧の必
要量を減少させることができる構造になっている。

【０００８】ＤＥＰプリンタの現在の速度限界は約３０
頁／分（ｐｐｍ）である。そのようなプリンタの印刷速
度を高め、ヘッドのクリーニングを行わないで印刷でき
る時間を長くすることが望まれることは理解されるであ
ろう。また、そのような装置の信頼性を向上させること
も望ましい。

【０００９】ＤＥＰ装置の信頼性を向上させるため、本
発明は単一の印刷ヘッドではなく多数の印刷ヘッドを用
いて、ヘッド故障の際にも、１つのヘッドが機能してい
る限りは印刷を続行できるようにしている。さらに、多
数印刷ヘッドを用いることによって、同時に多数枚の用
紙を印刷したり、複数の印刷ヘッドを用いて同一頁を印
刷するようにして１枚の用紙を印刷することによって、
処理速度を増加させると共に、ヘッドのクリーニングの
必要回数を最小限に抑えることができるようにしてい
る。

【００１０】本発明の１つの実施例によれば、１頁分の
長さの間隔で配置された多数印刷ヘッドを用いて同時に
３頁を印刷することができる。別の実施例では、各々が
テキストの１頁全体の１／Ｎだけを印刷するようにして
多数印刷ヘッドが用いられている。このように、１つの
作動モードでは多数の印刷ヘッドが協働して１頁だけを
印刷する。

【００１１】図１は、本発明を表す印刷装置の概略図で
ある。

【００１２】図２は、図１の実施例に用いられている印
刷ヘッド構造体の拡大部分図である。

【００１３】図１には、本発明を表す直接静電印刷機８
の実施例が示されている。

【００１４】印刷機８には複数の直接静電印刷（ＤＥ
Ｐ）装置１０、１０₁及び１０₂が設けられている。図
１に示されているように、各ＤＥＰ装置には、現像剤配
送装置１２と、印刷ヘッド構造体１４と、バッキング電
極すなわちシュー１６とが設けられている。

【００１５】現像剤配送装置１２では、従来型磁気ブラ
シ１８が、ホッパ２２に収容されているトナー供給源２
０に隣接した位置で回転可能に支持されている。現像剤
ドナーローラ２４が磁気ブラシ１８と印刷ヘッド構造体
１４との間に回転可能に支持されている。ドナーローラ
構造体はテフロン(Teflon)−Ｓ（Ｅ．Ｉ．デュポン(dup
ont)の商標）で被覆されており、印刷ヘッドから約０．
０７６〜０．３８ｍｍ（約０．００３〜０．０１５イン
チ）離れている。テフロン−Ｓは、カーボンブラックを
充填したテトラフルオロエチレンフルオロカーボンポリ
マーである。磁気ブラシには、直流電圧源２６から約２
００ボルトの直流バイアスがかけられている。電源２９
によって与えられた２０ボルトの直流バイアスを加え
た、電源２８によって与えられた約４００ボルト、３ｋ
Ｈｚの交流電圧が、ドナーローラ２４に加えられてい
る。これらの印加電圧によって、単層のトナーがブラシ
１８からドナーローラ２４へ移行する。続いて、この単
層が印刷ヘッドの孔付近へジャンプする。２０ボルトの
直流バイアスにより、印刷ヘッドのシールド電極上に正
しい符号のトナーが補集されることが阻止される。

【００１６】現像剤は、エアロジル(Aerosil) （デグッ
サ(Degussa) 社の商標）を１／２重量％含有し、さらに
ステアリン酸亜鉛を１重量％含有している適当な絶縁性
非磁性トナー／キャリア結合体を有していることが好ま
しい。当業者には明らかなように、添加剤の量と共に現
像剤の種類を変えれば、トナー流を最適制御するための
作動条件も変更する必要がある。

【００１７】印刷ヘッド構造体１４は、約０．０２５ｍ
ｍ（約０．００１インチ）厚さのポリイミドフィルムか
らなる電気的絶縁性のベース部材３１を含む積層部材を
有している。ベース部材は、一方側が約１ミクロン厚さ
のアルミニウムからなる連続状の導電層すなわちシール
ド３２で被覆されている。ベース部材３１の反対側に
は、アルミニウムからなる分割導電層３４が取り付けら
れている。直径が約０．１５ｍｍの複数の孔３６（１つ
だけ図示されている）が、情報の記録に使用するのに適
したパターンで積層構造体に形成されている。これらの
孔は、個別にアドレス可能な電極からなる電極アレーを
形成している。シールドを接地して０〜＋５０ボルトを
アドレス可能な電極に加えると、その電極に対応した孔
を通ってトナーが前進する。孔はベース部材３１及び導
電層３２及び３４に貫設されている。

【００１８】−３００ボルトをアドレス可能な電極に加
えると、トナーが孔を通過できなくなる。制御電極に加
える電圧を０ボルトから−３００ボルトまでの間で調節
することによって、像の強さを変更することができる。
個々の電極のアドレスは、電子的にアドレス可能な印刷
素子を用いた印刷分野では公知の方法で実施することが
できる。

【００１９】電極すなわちシュー１６は、円弧形で図示
されているが、本発明がそのような形状に制限されるも
のでないことは理解されるであろう。普通紙記録媒体３
０を挟んで印刷ヘッドの反対側に配置されているシュー
は、記録媒体を湾曲させて、媒体とシューとの間の接触
面積を拡大できるようにしている。

【００２０】記録媒体３０は、図示しない供給トレーか
ら給紙される単票用紙でもよい。用紙は、印刷ヘッド１
４から０．０７６２〜０．７６２ｍｍ（０．００３〜
０．０３０インチ）程度離れてそれを通過する。用紙３
０はシュー１６と接触した状態で縁部搬送ローラ対４２
で搬送される。

【００２１】印刷中、シュー１６は直流電圧源３８によ
って約４００ボルトの直流電位に電気バイアスがかけら
れている。

【００２２】連続ページを印刷する間に定期的に、印刷
ヘッドとシューとの間に用紙がない時にスイッチ４０を
作動させて、直流バイアスをかけた交流電源４３をシュ
ー１６に接続することによって印刷ヘッドのクリーニン
グを実施する。電源４３によって加えられる電圧は、ト
ナー供給装置からトナーをジャンプさせるために使用さ
れたもの（すなわち電圧源２８）と同じ周波数である
が、それから位相が１８０度ずれている。これにより、
紙と印刷ヘッドとの間の隙間に入っているトナーが振動
して印刷ヘッドに衝突する。

【００２３】振動しているトナーと印刷ヘッドの制御電
極上のトナーとの間の運動量移動により、制御電極上の
トナーが離脱する。このようにして離脱したトナーは、
シュー１６上を順次移動している基材上に付着する。

【００２４】定着部では、定着アセンブリ５４が、転写
されたトナー粉像を用紙３０に永久的に付着させる。好
ましくは、定着アセンブリ５４は加熱定着ローラ５６を
バックアップローラ５８と加圧係合するように設け、ト
ナー粉像を加熱定着ローラ５６に接触させる。このよう
にして、トナー粉像がコピー基材３０に永久的に付着す
る。定着後、図示しないシュートが前進中の用紙３０を
キャッチトレー（図示せず）へ案内して、オペレータが
印刷機から取り出すことができるようにする。

【００２５】図２に示されているように、本発明の印刷
機８には複数のＤＥＰ装置１０、１０₁、１０₂が設け
られている。本発明の１つの実施例によれば、Ｎ個の全
幅印刷構造体が１／Ｎ頁長さの間隔で配置されている。
本実施例ではＮが３であり、１／Ｎが１／３である。各
印刷構造体は、頁全体の１／Ｎを印刷するように電子サ
ブシステム（ＥＳＳ）制御装置６０によって調整されて
おり、従って各印刷装置は部分像印刷装置である。

【００２６】頁全体を印刷するためには、像支持基材が
印刷ゾーン６２を高速で通過して、その前縁部が最下流
側の印刷構造体１０付近に位置するようにする。この初
期移動中、印刷構造体は不作動状態にある。像支持基材
が印刷構造体１０、１０₁、１０₂を順次通過する時に
それらが同時に励起され、それぞれ頁長さの１／３を印
刷する。この時点で頁全体が印刷されているので、像支
持基材は印刷ゾーンから迅速に送り出され、次の受像体
が印刷ゾーンへ送り込まれる。３つの印刷構造体を使用
することによって、約９０ｐｐｍの印刷速度を達成でき
る。

【００２７】ＤＥＰプリンタの場合、本発明の別の利点
は、印刷構造体の孔を閉塞させる誤った符号のトナーを
取り除くためのクリーニングサイクルから次のサイクル
までの間に印刷できる頁数を増加させることができるこ
とである。孔が閉塞して印刷物に欠陥が発生しないよう
にするため、クリーニングサイクルは一定の間隔で実施
される。本発明の各印刷構造体は、１頁の処理で頁長さ
の１／Ｎしか印刷しないのであるから、クリーニングサ
イクルが必要になるまでに単一印刷構造体の場合のＮ倍
の頁数を印刷することができるはずである。

【００２８】作用を説明すると、印刷サイクルの開始時
に受像体すなわち記録媒体３０が比較的高速度で印刷ゾ
ーン６２へ送り込まれる。受像体の前縁部が前縁部セン
サによって感知されると、受像体を停止させる信号がＥ
ＳＳ制御装置６０へ送られる。次に、受像体は、印刷装
置１０、１０₁及び１０₂の励起と同時に非常に低速度
で移動する。デジタル形式の像情報がＥＳＳによって送
られて、部分像印刷装置の各々は、受像体の各部分がそ
れを通過する時に完全な像の対応部分を印刷する。

【００２９】あるいは、印刷ヘッド１０、１０₁及び１
０₂を１頁分の長さの間隔で配置して、それぞれを１頁
全体の情報を印刷できるようにしてもよい。この場合、
３頁が同時に印刷される。最初に用紙が迅速に前進し
て、３枚の未印刷用紙が３つのそれぞれの印刷ヘッドに
向き合うようにする。前縁部がヘッドに向き合うまで
に、用紙速度は処理速度まで低速化している。３つのヘ
ッド全てが１頁分の長さを印刷するため、３頁が印刷さ
れる。次に、用紙は２ピッチ（すなわちＮ−１ピッチ）
迅速に前進して、次の未印刷の３枚の用紙群の前縁部が
それぞれの印刷ヘッドに向き合うようにする。各印刷ヘ
ッドが再び１頁分の長さを印刷し、印刷が完了するまで
このサイクルが繰り返される。

【００３０】この構造は、いくつかの重要な利点が得ら
れる点を除いて、印刷ヘッドが１／Ｎ頁分の長さの間隔
で配置されている上記構造とほとんど同じである。１／
Ｎ構造の場合、各頁がＮ個の個別のヘッドで印刷され
る。このため、各頁には個別のヘッドで印刷された領域
の間に（Ｎ−１）個の境界部分が存在する。処理方向及
びそれに直交する方向での印刷ヘッドの位置合わせが高
精度に維持されなければ、境界部分での像の不整合が目
立つ。目は短距離におけるわずかな誤差に敏感であるた
め、ヘッドの境界部分間での文字の印刷におけるわずか
な差異（例えば線の幅や光学的濃度）でも目立ち易い。
１頁分の長さの間隔で配置されたヘッドを用いる構造で
は、各頁が単一のヘッドで印刷されるのであるから、こ
の問題は解決される。しかし、１頁分の長さの間隔で配
置する構造は、ヘッドクリーニング間の印刷距離を大き
くする必要がある。

【００３１】いずれの方法にも、ヘッド故障の際に少な
くとも１つのヘッドが機能している間は印刷可能である
という利点がある。例えば、３ヘッド構造（頁長さの間
隔で配置）のいずれかの外側ヘッドが故障した場合、制
御装置はそれを２ヘッド構造として処理し、通常の処理
量の約２／３を印刷することができる。そのような構造
の中央のヘッドが故障した場合、外側ヘッドの各々が２
頁の長さ分を処理速度で印刷し、用紙は２頁の長さ分だ
け迅速に前進して、ヘッドは再び２頁を処理速度で印刷
する。印刷が完了するまで、このサイクルが繰り返され
る。３ヘッド構造のいずれかの２つのヘッドが故障した
場合、制御装置はそれを１ヘッド構造として処理するこ
とができる。

【００３２】一定数の印刷を行った後にマーキングサブ
システムが故障した場合でも、Ｎ個のヘッドが用いられ
ていればマーキングシステムの寿命を約Ｎ倍に延ばすこ
とができる。マーキングサブシステムの消耗品（トナー
及び現像剤）の交換及び補充が必要とされる頻度は、１
ヘッド構造の場合よりも少なくなる。

【００３３】上記構造の利点はＤＥＰマーキングサブシ
ステムに限定されないことに注意されたい。限定処理速
度の全幅処理及びロール送り基材を用いた他のシステム
でも上記構造を用いて速度及び信頼性を高めることがで
きる。この構造は、他の非マーキング処理にも適用可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を表す印刷装置の概略図である。

【図２】図１の実施例に用いられている印刷ヘッド構
造体の拡大部分図である。

【符号の説明】

８印刷機、１０，１０₁，１０₂ 印刷装置、１２
現像剤配送装置、１４印刷ヘッド構造体、１６シュ
ー、１８磁気ブラシ、２０トナー供給源、２２ホッ
パ、２４現像剤ドナーローラ、２６直流電圧源、２
８，２９電源、３０記録媒体、３１ベース部材、
３２導電層、３４分割導電層、３６孔、３８直
流電源、４０スイッチ、４２縁部搬送ローラ対、４
３交流電源、５４定着アセンブリ、５６加熱定着
ローラ、５８バックアップローラ、６０制御装置、
６２印刷ゾーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受像体上に像形成剤を像の形状に付着さ
せる装置であって、受像体と、複数の全幅像形成装置と、前記像形成装置の各々を同時に作動させて、前記像形成
装置が設けられている像形成ゾーン内を第１所定速度で
前記受像体を移動させる手段とを有している装置。
【請求項２】さらに、前記像形成装置が不作動状態の
時に前記受像体を第２所定速度で移動させて、部分像を
同時に受け取ることができるように前記受像体を位置決
めする手段を有している請求項１記載の装置。
【請求項３】さらに、像の形成後に前記受像体を前記
第２所定速度で移動させる手段を有している請求項２記
載の装置。
【請求項４】前記第２所定速度は、前記第１所定速度
よりも高速である請求項３記載の装置。
【請求項５】前記像形成装置は、直接静電印刷装置を
有している請求項４記載の装置。
【請求項６】前記像形成装置は、それぞれが１頁全体
の情報の一部分だけを印刷し、互いに合わされて１頁全
体の情報を印刷できるようにした請求項５記載の装置。
【請求項７】前記像形成装置は、それぞれが１頁全体
の情報を印刷できるようにして、複数頁を同時に印刷で
きるようにした請求項５記載の装置。
【請求項８】受像体上に像形成剤を像の形状に付着さ
せる方法であって、複数の全幅像印刷装置を同時に作動させる間に前記装置
を通過するように第１所定速度で受像体のそれぞれの部
分を移動させる段階を有している方法。
【請求項９】さらに、前記像形成装置が不作動状態に
ある時に前記受像体を第２所定速度で移動させて、前記
像形成装置に向き合うように前記受像体を位置決めする
段階を有している請求項８記載の方法。
【請求項１０】さらに、像の形成後で前記像形成装置
が不作動状態にある時に前記受像体を前記第２所定速度
で移動させる段階を有している請求項９記載の方法。
【請求項１１】前記受像体を前記第２所定速度で移動
させる段階は、前記受像体を前記第１所定速度で移動さ
せる速度よりも相当に高速で実施される請求項１０記載
の方法。
【請求項１２】複数の全幅部分像印刷装置を通過する
ように第１所定速度で受像体のそれぞれの部分を移動さ
せる前記段階は、複数の直接静電印刷装置を通過するよ
うに受像体を移動させることを有している請求項１１記
載の方法。
【請求項１３】前記像形成装置は、それぞれが１頁全
体の情報の一部分だけを印刷し、互いに合わされて１頁
全体の情報を印刷できるようにした請求項１２記載の方
法。
【請求項１４】前記像形成装置は、それぞれが１頁全
体の情報を印刷できうにして、複数頁を同時に印刷でき
るようにした請求項１２記載の方法。