JPH10193666A - トナー投射装置 - Google Patents
トナー投射装置Info
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- JPH10193666A JPH10193666A JP10000301A JP30198A JPH10193666A JP H10193666 A JPH10193666 A JP H10193666A JP 10000301 A JP10000301 A JP 10000301A JP 30198 A JP30198 A JP 30198A JP H10193666 A JPH10193666 A JP H10193666A
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- projection
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/385—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective supply of electric current or selective application of magnetism to a printing or impression-transfer material
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- B41J2/415—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective supply of electric current or selective application of magnetism to a printing or impression-transfer material for electrostatic printing by passing charged particles through a hole or a slit
- B41J2/4155—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective supply of electric current or selective application of magnetism to a printing or impression-transfer material for electrostatic printing by passing charged particles through a hole or a slit for direct electrostatic printing [DEP]
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/22—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern involving the combination of more than one step according to groups G03G13/02 - G03G13/20
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- G03G15/346—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern involving the combination of more than one step according to groups G03G13/02 - G03G13/20 in which the powder image is formed directly on the recording material, e.g. by using a liquid toner by selectively transferring the powder to the recording medium, e.g. by using a LED array by modulating the powder through holes or a slit
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- G03G2217/00—Details of electrographic processes using patterns other than charge patterns
- G03G2217/0008—Process where toner image is produced by controlling which part of the toner should move to the image- carrying member
- G03G2217/0025—Process where toner image is produced by controlling which part of the toner should move to the image- carrying member where the toner starts moving from behind the electrode array, e.g. a mask of holes
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Abstract
射し、それにより通常のプリンタで使用されている光伝
導体などを不要とする。 【解決手段】 本発明において、投射制御電極(16)
は、基準電極(12)とオリフィス板(20)との間に
設置されている。そして、基準電極(12)とオリフィ
ス板(20)との間に第1の電界を発生させ、それら基
準電極(12)とオリフィス板(20)との間にトナー
粒子の雲(36)を形成する。また、投射制御電極(1
6)とオリフィス板(20)との間に第2の電界を発生
させ、オリフィス板(20)を通してトナー粒子を紙上
に投射する
Description
半導電性の黒または着色トナーを直接印刷媒体上に投射
するトナー投射装置に関する。
は、所要画像を紙または他の印刷媒体上に作って現像す
るのに通常電子写真式構成要素を採用している。電子写
真術では、表面の所定区域を選択的に光に露出すること
により光伝導材料の表面に潜像を作る。それにより光伝
導材料の表面の露出区域と非露出区域との間に静電荷密
度の差が生ずる。可視画像は、普通絶縁結合剤中に分散
し、トナー分配システムにより光伝導体に移される顔料
成分の入っている静電トナーにより現像される。光伝導
体およびトナー粒子は、反対に帯電し、またはレベルの
異なる同じ電荷を有し、トナー粒子は、光伝導体の表面
の露出区域または非露出区域に静電的に引き付けられ、
またはそこから追い払われる。紙のシートまたは中間伝
達媒体は、次に、トナーのものとは反対の静電荷が与え
られ、光伝導体の極く近くまで進められ、トナーを光伝
導体から紙または中間媒体に光伝導体上に現像される画
像のパターンを成して引き付ける。
してその上に所要画像を形成することは乾燥トナープリ
ンタの使用に際してかなりな長所である。この直接投射
により、通常の電子写真式プリンタに使用されている光
伝導体および関連する間接伝達機構の必要性が無くな
る。通常の印刷機構でトナーの軌道を転換する働きがで
きる逆静電界力により生ずる印刷品質の低下を減らすの
に役立つ導電性または半導電性トナーを使用することも
有利である。このような力は、乾燥トナー・カラープリ
ンタで特に明らかである。導電性または半導電性トナー
を使用すれば「不適性符号」のトナーにより生ずる諸問
題を減らしまたは排除し、印刷プロセスを紙の厚さおよ
び抵抗レベルの変化にあまり敏感でないようにすること
もできる。
ーを直接紙または他の印刷媒体に投射し、それにより通
常の電子写真式プリンタで使用されている光伝導体およ
び関連する間接伝達機構の必要性を排除することが本発
明の一つの目的である。
たは半導電性トナーを使用して通常の印刷機構でトナー
の軌道を転換する働きができる逆静電界力により生ずる
印刷品質の低下を減らし、「不適性符号」のトナーによ
り生ずる諸問題を排除し、印刷プロセスを紙の厚さおよ
び抵抗レベルの変化にあまり敏感でないようにするのに
役立てることである。
トナーの雲を発生し、トナー粒子を紙または他の印刷媒
体上に選択的に投射する新しいトナー投射システムを提
供することである。
および長所は、導電性または半導電性トナーを直接紙ま
たは他の画像受取り部材に投射する新規なシステムによ
り達成される。本発明の一実施例では、直接静電投射印
刷装置は、基準電極、オリフィス板、および基準電極と
オリフィス板との間に設置された投射制御電極を備えて
いる。基準電極とオリフィス板との間に交番電界が発生
し、基準電極とオリフィス板との間にトナー粒子の雲を
形成する。基準電極とオリフィス板との間にはオリフィ
ス板を通してトナー粒子を紙のシートまたは他の画像受
取り部材に投射する電界も間欠的に発生する。一好適実
施例では、第1の電界は、基準電極およびオリフィス板
に交流電圧を加えることにより発生する交番電界であ
る。第2の電界は、投射制御電極に所定時間間隔で直流
電圧を間欠的に加えることにより発生し、オリフィス板
を通してトナー粒子を選択的に投射する。システムを一
連の投射制御電極およびオリフィス板にあるオリフィス
を備えた全幅印刷配列として構成できる。投射制御電極
に直流電圧を選択的に且つ間欠的に加え、オリフィス板
を通して所定のパターンを成してトナーを投射するのに
制御機構が使用されている。制御機構、たとえば、投射
制御電極と直流投射電圧源との間に接続された一連のス
イッチを備えることができる。代わりに、一つのパルス
発生器または一連のパルス発生器を使用して、投射電極
に加えられる直流電圧を制御できる。
プリンタ制御要素と組み合わせて直接投射プリンタを形
成できる。本発明のこの実施例では、プリンタは、所要
印刷画像を表すデータを印刷エンジンに供給するフォー
マッタを備えている。印刷エンジンは、フォーマッタと
結合して動作するが、画像を直接紙に投射する。紙供給
機構が紙を印刷エンジンに供給し、紙出力機構が印刷ペ
ージを印刷エンジンから出力する。印刷エンジンは、上
述の投射器、基準電極、オリフィス板、および基準電極
とオリフィス板との間に間挿された投射制御電極を備え
ている。この場合も、基準電極とオリフィス板との間に
交番電界が発生し、トナー粒子の雲を投射器内に形成す
る。投射制御電極とオリフィス板との間に電界が間欠的
に発生し、トナー粒子をオリフィス板を通して紙のシー
トに投射し、フォーマッタにより供給されたデータに従
って所要画像を印刷する。
器」を図1に示す。投射器10は、第1電極12、第2電極
16、および第3電極20を備えている。第1、第2、およ
び第3電極12、16、20を、基準電極12、投射制御電極1
6、およびオリフィス板または「印字ヘッド」20とも言
う。投射制御電極16は、基準電極12とオリフィス板20と
の間に設置されている。投射制御電極16にある開口18
は、図2および図3で最も良く見えるように、個別電極
16の間の間隔、または電極板を貫く開口を表している。
いずれの場合でも、開口18をオリフィス板20のオリフィ
ス22の直上に設けるべきではない。随意選択的に、基準
電極12に開口14を形成してトナーを基準電極12の上また
は下から投射器10に導入するようにしてよい。投射制御
電極16は基準電極12から距離D1 離れて設置されてい
る。オリフィス板20は投射制御電極16から距離D 2 離れ
て設置されている。紙24または他の印刷媒体は、支持基
板26の上に、全般的にオリフィス板20に平行に、且つそ
れから距離D3 離れて設置されている。通常の投射印刷
装置では、D3 は約1mmであると推測されている。それ
でD2 は約0.2 乃至0.3mm である。D1 は、好ましく
は、D2 より幾分大きい。
V1 の源28に接続されている。電圧V1 は交流電圧また
は直流バイアスされた交流電圧でよい。動作中、電圧源
28がオンにされ、電圧V1 を基準電極12およびオリフィ
ス板20に加える。図1に示した実施例では、電圧V1 は
交流電圧である。導電性トナー粒子が基準電極12および
オリフィス板20に触れると、トナー粒子はそれらの電極
に加えられる電圧の極性に帯電する。帯電トナー粒子は
交流電圧V1 の印加により第1電極12と第3電極20との
間に発生する交番電界の影響を受けて電極間で振動す
る。したがって、基準電極12およびオリフィス板20の近
辺に導入された導電性トナー粒子34は、これら電極間を
制御電極16の開口18を通して交互に移動し、投射器10の
内部にトナー粒子の雲36を形成する。直流投射電圧V
PROJECTIONが投射制御電極16に所定時間間隔で間欠的に
加えられる。図1に示す実施例では、電圧VPROJECTION
は投射制御電極16にスイッチ30を開閉することにより間
欠的に加えられる。スイッチ30が閉じると、投射制御電
極16が投射電圧VPROJECTIONの源38に接続される。スイ
ッチ30が開くと、投射制御電極16は投射電圧V
PROJECTIONの源38に接続されない。好適には、投射制御
電極16は電圧V1 と投射電圧VPROJECTIONとの間で切り
替えられる。投射制御電極16がV1 に接続されると、基
準電極12およびオリフィス板20に関して上に説明したよ
うにトナーの雲36を発生して維持するように働く。V
PROJECTIONが投射制御電極16に加えられると、トナー粒
子34がオリフィス22を通して紙24の上に投射される。図
2に示す他の実施例では、直流電圧を投射制御電極16に
間欠的に加えるのにパルス発生器または信号発生器39を
使用している。図1に示すスイッチ30および電圧源38お
よび図2に示すパルス発生器39は直流電圧を投射制御電
極16に間欠的に加える機構として働く。これら各機構を
電子的に制御しまたはプログラムして直流電圧を投射電
極に所定時間間隔で加えて所要印刷パターンを達成する
ことができる。他の適切な制御機構も使用可能である。
の大きさより大きい。通常の印刷用途では、V
PROJECTIONとV1 との電圧差は約200 Vであろうと推定
されている。投射電圧VPROJECTIONは交流電圧V1 の
(1/周波数)より長い期間加えられる。V1 が交流電
圧であるとき投射電圧VPROJECTIONをいずれの極性にも
できる。たとえば、VPROJECTIONが図1に示すように正
であるとき、投射制御電極16に接触しているトナー粒子
は正に帯電する。このように帯電した正電荷を有して、
投射制御電極16に接触しているトナー粒子は電極から反
発され、オリフィス板20が負または投射電圧V
PROJECTIONの極性とは反対である期間中存在する電界の
ため、オリフィス板20に引き付けられる。このようにし
て、オリフィス板20の上方のおよび隣接しているトナー
粒子はオリフィス22を通して紙24の上に投射される。
め、粒子が紙24に接触するにつれて消散し、それにより
絶縁性トナーを使用するときはかなりな大きさである逆
静電界力が減り、または無くなる。必要なら、電圧V
PROJECTIONの極性と反対の極性を有する電圧V2 を支持
基板26に加えて印刷媒体までのトナー投射軌道を補助す
ることができる。その後、当業者に周知の通常の方法お
よび装置によりトナーを紙に融着することができる。交
流電圧(電圧V1 )を印加することも、交流電圧により
生ずる振動のため、印字ヘッド、オリフィス板20、の面
を清浄にしておくのに役立つ。
するとオリフィス22を通して投射される、投射制御電極
16からオリフィス板20の方に移動する、導電トナー粒子
の速度は、方程式第1によって決まる。導電性トナー粒
子は、この用語がこの明細書および特許請求の範囲に使
用されるかぎり、導電性および半導電性の、好適には乾
燥した、トナー粒子を含んでいる。トナー粒子の導電性
の程度を、必要に応じて変え、下に更に詳細に説明する
ように、投射器10に対する所要動作パラメータを得るこ
とができる。
CRITICAL m =トナー質量(グラム)=(4/3)πr3dt Tm =機械的接触時定数(秒) Tt =トナー伝達時定数(秒)=ktε0ρt ρt =トナーの固有抵抗(オーム・cm) kt =誘電定数 ε0 =自由空間の誘電率=8.85×10-14ファラド/cm r =トナー半径(cm) ECRITICAL=静電界=30×103ボルト/cm dt =トナー密度(グラム/cm3)
に加えられる電圧の大きさおよび極性、および電極12、
16、および20の間の距離D1 、D2 、およびオリフィス
板20と紙24との間の距離D3 を変えることにより方程式
第1に従って達成できる。たとえば、適切な単成分導電
性乾燥トナー粒子は約5 ×10-4cmの半径r、および約
1グラム/cm3 の密度dt を有している。好適には、
このようなトナーは約104 オーム・cmの固有抵抗を有
するように作られる。第2電極16と第3電極20との間に
加えられる200 ボルトの電圧差は、このようなトナー粒
子をオリフィス22を通して約2.52m/秒の速度で投射す
る。この速度は、約1mmの距離D3 まで紙24の上にト
ナー粒子を投射するのに十分である。トナー粒子の導電
率の好適な範囲は、その固有抵抗で測って、104 オーム
・cmから1010オーム・cmである。
に使用できるような投射制御電極16およびオリフィス板
20の配列に対する二つの例示構成を示している。図3に
おいて、投射器10はオリフィス板20のオリフィス22a-22
h の上方に設置された一連の個別投射制御電極16a-16h
を備えている。各投射制御電極はスイッチ30a-30h を介
して交互にV1 またはVPROJECTIONに接続されている。
所要画像は、上述のようにスイッチ30a-30h を介して、
または他の適切な制御機構を介して投射制御電極16a-16
h に加えられるVPROJECTIONを制御することによりトナ
ー粒子を個々のオリフィスを通して所定パターンでまた
は順序で投射することにより得られる。図4に示す配列
では、オリフィス板20は、3枚の平行板20a-20c から構
成されている。オリフィス板20a-20c はスイッチ31a-31
c を介してV1 に接続されている。各投射制御電極16a-
16j は、3枚のオリフィス板を横断する一連のオリフィ
ス22a 、22b 、および22c を覆っている。トナーは電圧
V1 を正しいオリフィス板に、およびVPROJECTIONを上
層の投射制御電極に同時に加えることにより個別オリフ
ィスを通して投射される。たとえば、トナーは、図4の
切り替え構成に示すように、V1 をオリフィス板20a に
加え、同時にVPROJECTIONを投射制御電極16a および16
d に加えることによりオリフィス板20a のオリフィス22
a および22dを通して投射される。したがって、この構
成では、スイッチ31a-31c を介してオリフィス板20a-20
c に加えられるV1 、およびスイッチ30a-30j を介して
投射制御電極16a-16j に加えられるVPROJECTIONを同時
に制御することにより所要画像が紙の上に投射される。
合わせて紙のページまたは他の印刷媒体に印刷する画像
形成装置を形成することができる。このような画像形成
装置をラインカラープリンタ44として図5に概略図解し
てある。図5を参照すると、複数のカラートナー投射器
10が支持基板26の上に互いに長手方向に隣接して設置さ
れている。代わりに、単一投射器10を単色プリンタに組
み込むことができる。フォーマッタ機構48が投射器10に
動作可能に接続されている。フォーマッタ48は投射器10
に、紙のページ24に印刷しようとする所要画像を表すー
タを供給する。本発明のこの実施例では、投射器10は、
図3に示すもののような紙24を横断して広がる独立に制
御される投射制御電極の配列を備えている。投射電圧
は、フォーマッタ48により供給されるデータに従い投射
制御電極に選択的に加えられるので、トナー粒子は紙24
の所要位置に投射される。
または他の適切な支持基板26により移動する。黒
(K)、マゼンタ(M)、黄色(Y)、およびシアン
(C)の各カラー平面による部分カラー画像が投射器10
により紙の表面に連続して順に投射される。その後、紙
24は一組の融着ローラ56の間を通過し、トナー画像を紙
の上に永久的に固定する。フォーマッタ48、支持基板2
6、および融着ローラ56は、一般に、それぞれ、所要画
像を様式化し、紙を印刷エンジン(投射器10)に供給
し、トナー画像を紙に固定することを目的としている。
第3電極(20)、d.第3電極(20)にあるオリフィス
(22)、e.第1電極(12)と第3電極(20)との間に
間挿されている第2電極(16)、f.第1電極(12)と
第3電極(20)との間に接続されて動作する交流電圧源
(28)、および、g.第2電極(16)に直流電圧を間欠
的に加える制御手段、を備えていることを特徴とするト
ナー投射装置(10)。
8)、および、b.第2電極(16)と直流電圧源(38)
との間に接続され、第2電極(16)が直流電圧源(38)
に電気的に接続される第1の位置と第2電極(16)が直
流電圧源(38)に電気的に接続されない第2の位置との
間で動作するスイッチ(30)、を備えている上記1に記
載のトナー投射装置(10)。
されて動作するパルス発生器を備えている上記1に記載
のトナー投射装置(10)。
2電極(16)、c.第3電極(20)、d.第3電極(2
0)にある複数のオリフィス(22)、e.第1電極(1
2)と第3電極(20)との間に間挿されている複数の第
2電極(16)、f.第1電極(12)と第3電極(20)と
の間に接続されて動作する交流電圧源(28)、および、
g.第2電極(16)に直流電圧を間欠的に加える制御手
段、を備えているトナー投射装置(10)。
8)、および、b.第2電極(16)と直流電圧源(38)
との間に接続され、各々が、第2電極(16)が直流電圧
源(38)に電気的に接続される第1の位置と第2電極
(16)が直流電圧源(38)に電気的に接続されない第2
の位置との間で動作する複数のスイッチ(30)、を備え
ている上記4に記載のトナー投射装置(10)。
給するフォーマッタ(48)、b.フォーマッタ(48)に
結合して動作し、画像を直接印刷媒体のシートに投射す
る印刷エンジン(10)、c.印刷エンジンに結合して動
作し、印刷媒体のページを印刷エンジンに供給する印刷
媒体供給機構(26)、を備え、d.印刷エンジンは、
(i)第1電極(12)、(ii)複数の第2電極(16)、
(iii)第3電極(20)、(iv)第3電極(20)にある
複数のオリフィス(22)、(v)第1電極(12)と第3
電極(20)との間に間挿されている第2電極(16)、
(vi)第1電極(12)と第3電極(20)との間に接続さ
れて動作する交流電圧源(28)、および(vii)第2電
極(16)に直流電圧を間欠的に加える制御手段、を備え
ている画像形成装置。
設置されている第1、第2、および第3の電極(12、1
6、20)を有し、第2電極(16)は第1電極(12)と第
3電極(20)との間に間挿され、第3電極(20)は少な
くとも一つのオリフィス(22)を有している投射器によ
りトナーを投射する方法であって、a.第1電極(12)
と第3電極(20)との間に第1の電界を発生させ、それ
らの間にトナー粒子の雲(36)を形成するステップ、お
よび、b.第2電極(16)と第3電極(20)との間に第
2の電界を間欠的に発生させ、第3電極(20)にあるオ
リフィス(22)を通してトナー粒子を投射するステッ
プ、から成る方法。
に記載の方法。
極(20)に交流電圧を加え、第1の電界を発生するステ
ップを備えている上記7に記載の方法。
を加えて第2の電界を発生するステップを備えている上
記7に記載の方法。
媒体上に投射する新規なシステムを図示し説明してき
た。本発明の投射システムを使用する導電性または半導
電性トナーの直接投射は、通常の印刷機構でトナーの軌
道を転換逆静電界力−−乾燥トナーカラープリンタで特
に明らかである力−−により生ずる印刷品質の低下を減
らすのに役立つ。本発明のシステムは、通常のプリンタ
に使用されているトナー現像および光伝導性ドラムを省
略する配慮をしており、したがって、プリンタのコスト
が下がるはずである。本発明の装置および方法はまた、
「不適正符号」のトナーにより生ずる諸問題を排除し、
印刷プロセスが紙の固有抵抗のレベルの変動にあまり敏
感でないようにする。当業者は付記した特許請求範囲に
示した本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本
発明の上述の実施例に種々の修正を行うことができる。
スイッチを使用するトナー投射システムの基本構成要素
の断面図である。
パルス発生器を使用するトナー投射システムの基本構成
要素の断面図である。
成の一つの俯瞰平面図である。
例示構成の俯瞰平面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 a.第1電極(12)、 b.第2電極(16)、 c.第3電極(20)、 d.第3電極(20)にあるオリフィス(22)、 e.第1電極(12)と第3電極(20)との間に間挿され
ている第2電極(16)、 f.第1電極(12)と第3電極(20)との間に接続され
て動作する交流電圧源(28)、および g.第2電極(16)に直流電圧を間欠的に加える制御手
段、を備えていることを特徴とするトナー投射装置(1
0)。
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