KR100644685B1 - 화상 인쇄 방법 및 인쇄 정전 화상의 제공 장치 - Google Patents

화상 인쇄 방법 및 인쇄 정전 화상의 제공 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상 인쇄 방법 및 인쇄 정전 화상의 제공 장치에 관한 것이다. 상기 화상 인쇄 방법은 화상 형성 표면(imaging surface)을 제공하는 단계; 상기 화상 형성 표면에 대향된 스타일러스들의 어레이(array of styli)를 제공하는 단계; 잉크 중 대전된 잉크 입자를 함유한 습식 잉크 플로우(flow)를 제공하는 단계; 상기 스타일러스들의 어레이 중 하나 이상의 스타일러스(stylus)와 상기 화상 형성 표면 사이에 전압 바이어스를 제공하는 단계; 및 상기 전압 바이어스에 응답하여 상기 화상 형성 표면에 적어도 일부 이상의 대전된 잉크 입자를 플레이팅하는 단계(plating); 를 포함한다.
프린터, 스타일러스

Description

화상 인쇄 방법 및 인쇄 정전 화상의 제공 장치{A process for the printing of images and an apparatus for providing a printed electrostatic image}
도 1은 화상 형성 방법에 사용되는 스타일러스 어레이 지지체(stylus array support)의 단면도를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명에 의하여 제공되는 교시 내용을 따르는 시스템 및 방법에 사용되는 스타일러스 어레이 지지체 및 화상 형성 롤러의 단면도의 일 구현예이고,
도 3A는 종래의 갭 운반 전자사진법 시스템을 도시한 것이고,
도 3B는 종래의 접촉 운반 전자사진법 시스템을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명을 따르는 스타일러스 어레이 전기영동(electrophoresis) 운반 시스템의 일 구현예를 도시한 것이다.
본 발명은 화상 형성, 그래픽 화상 형성, 인쇄 화상 형성, 습식 잉크 화상 형성 등의 분야에 관한 것이다. 상기 기술은 보다 자세하게는, 디지털 화상 형성, 특히 블랙-앤드-화이트(black-and-white) 또는 멀티-컬러 화상 형성에 적용된다.
상업적 실시 및 이론적 연구에 사용가능한 화상 형성 방식, 특히 인쇄 화상 형성 방식은 매우 다양하다. 최초의 인쇄 방식은 잉크 또는 페인트를 소정의 패턴 또는 화상 표면에 물리적으로 도포(밴드, 스틱 또는 브러쉬를 이용함)하는 것이다. 릴리프(relief)를 우드커팅(woodcutting)하고, 잉크를 상기 릴리프 화상에 도포한 다음, 상기 잉크를 상기 릴리프로부터 전사(상기 릴리프와 상기 수용체 표면의 물리적 접촉에 의한 것임)시킴으로써 기계적 화상 형성을 구현한 것은 불과 몇 세기 전이다. 15세기에는, 개별 방식 세팅(individual type setting)을 이용하여, 화상의 프레스(press) 인쇄 방식용 릴리프 화상을 형성하는 이동 방식이 최초로 고안되었다.
현재, 개인용 및 상업용으로 상용화된 화상 형성의 일반적인 형태는 전자사진법(electrophotography)을 포함하는 전자그래픽법(electrography)에 속한다. 상기 시스템 중, 다양한 수단에 의하여, 화상에 따라(imagewise) 분포된 정전 전하(잠상)가 화상 수용 표면에 형성되고, 잉크 또는 토너는 상기 표면 근처에 놓인다. 잉크 또는 토너에 포함된 하나 이상의 가시 화상-형성(visible, image-formaing) 성분은, 전하 분포에 의하여 상기 화상 수용 표면에 차등적으로 끌리게 되며, 중간체 또는 최종 화상은 데포지트된(deposited) 화상을 안정화(예를 들면, 접착, 용융, 건조, 전사 등)시킴으로써 형성된다. 전기사진법 및 이들의 구체적 태양을 설명하는 다양한 배경 기술은 예를 들면, 미국 특허 제6,828,358호; 제6,815,132호; 제6,806,013호; 제6,785,495호; 제6,696,209호; 및 제6,670,085호에 개시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 특허 문헌들은 인용되어 본 명세서에 통합된다.
잠상을 형성하는 다양한 방법이 존재한다. 상기 잠상은 후속 처리되어 가시 화상(visible image)을 제공할 수 있다. 토닝된(toned) 잠상(사진법, 써모그래피법(thermography), 포토써모그래피법(photothermography), 디아조타입(diazotype) 등에서와 같이, 잠상을 형성하고 저장하는 물질 및 조성물로 현상된 잠상에 반대되는 것임) 형성을 위한 다양한 기법은, 예를 들면, 스타일러스들(styli)을 이용한 대전, 전하의 물리적 전사를 이용한 대전 및 선택적 방전에 의한 전하 분산에 의한 잔류 전하 분산을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 후자의 방법은 전자사진법에서 매우 일반적인 것이다. 전자사진법을 매우 간단하게 설명하면, 전하가 (균일하게) 표면에 분산되고, 대전된 표면이 분산 조사(distribution of radiation)(통상적으로 가시광, 적외선 및/또는 자외선이며, 이하, 일반적으로 "광"이라고 함)에 노광된 다음, 상기 광에 의하여 국부적 전기 전도성이 변화되어, 상기 전도성의 국부적 변화로 인하여 전하가 국부적으로 이동한다. 광접촉된 영역의 전하를 제거함으로써, 잠상의 전하는 광 접촉되지 않은 영역의 표면에 잔류한다. 상기 잠상은 이 후, 토너 또는 잉크에 노출(통상적으로, 잉크 또는 토너 성분에 질량 전사력(mass transfer force)을 제공하는 바이어싱 전압(biasing voltage) 하에서 노출됨)되어, 잠상에 대하여 포지티브 센스(positive sense) 또는 네가티브 센스로 현상된다.
미국 특허 제6,388,693(Loos)에는 시트 물질 상에 그래픽 화상을 인쇄하는 장치가 기재되어 있다. 상기 장치는, 가열 수단의 선형 어레이(array)를 갖는 써멀 프린트 헤드(thermal print head)와 같은 프린트 헤드를 포함하는데, 이는 플래 튼(platen) 상의 시트 물질 상에 구비된 잉크 웨브(web)와 맞물려 압착된다. 상기 플래튼은, 예를 들면, 롤러 플래튼일 수 있다. 상기 롤러 플래튼은 회전식으로 구동하여, 잉크 웨브를 포함하는 시트 물질을 상기 프린트 헤드로 차례로 도입한다. 인쇄 잉크를 함유하는 잉크 웨브의 소정의 길이 L을 갖는 분리식 카세트(cassette)는 상기 잉크 웨브가 있는 상기 프린트 헤드 근처에 배치된다. 상기 잉크 웨브는 상기 시트 상에 그래픽 화상을 인쇄하도록 상기 시트 물질과 상기 프린트 헤드 사이에 개재된다. 잉크 웨브를 운반하는 스풀(spool) 공급원은 순환식으로 상기 카세트 내에 배치되고, 테이크-업(take-up) 스풀도, 플래튼과 프린트 헤드 사이를 통과하여 상기 잉크를 스풀 공급원으로부터 수용하기 위하여, 순환식으로 상기 카세트 내에 배치된다. 상기 테이크-업 스풀은 상기 스풀 공급원으로부터 잉크 웨브를 수용하지 않는 경우 제1전체 직경 D1으로 정의되고, 상기 잉크 웨브의 소정의 길이 L을 수용하는 경우 보다 큰 제2전체 직경 D2으로 정의되며, 상기 제2전체 직경 D2는 상기 제1전체 직경 D1의 대략 10%에 속한다. 상기 장치는 일정 토크(constant torque)를 상기 테이크-업 스풀에 공급하는 수단, 바람직하게는 스프링-래핑된 클러치(spring-wrapped clutch)를 더 포함하여, 인쇄 작동시 잉크 웨브 내부에 일정 장력(constant tension)을 실질적으로 유지한다.
미국 특허 제5,847,733호(Bern)에는 대전된 입자가 정보 캐리어 상의 화상 구성에 데포지트(deposited)되는 화상 기록 장치가 기재되어 있다. 상기 방법은 대전된 입자를 백 전극(back electrode) 근처의 입자 소스로 운반하는 단계; 상기 백 전극과 상기 입자 소스 사이에 정보 캐리어 수용 입자를 배치하는 단계; 제어 전극(control electrodes)의 제어 어레이(control array)를 제공하는 단계; 하나 이상의 편향 전극 세트를 제공하는 단계; 상기 백 전극과 상기 입자 소스 사이에 전위 차이를 형성하여, 대전 입자에 인력을 인가하는 단계; 다양한 전압 소스를 상기 제어 전극과 연결시켜, 백 전극으로부터의 인력에 영향을 주어 각각이 정전계 중 적어도 부분적으로 개폐된 통로에 정전계(electrostatic field) 패턴을 제공함으로써, 대전된 입자를 정보 캐리어로 운반하는 것을 인가 또는 억제하는 단계; 및 상기 하나 이상의 편향 전압 소스를 하나 이상의 편향 전극의 세트에 연결하여 정전계의 대칭성을 조절하는 편향성을 형성함으로써, 끌린 대전 입자의 궤적을 조절하는 단계를 포함한다.
미국 특허 제4,630,074호(Hironouchi et al.)에는 인가된 전기 신호에 따라 방전 인쇄하는 전극이 기재되어 있는데, (a) 절연 물질로 형성되고 200℃ 이상의 열변형 온도를 갖는 수지로 대부분 이루어진 다중-스타일러스 전극체; 및 (b) 보로실록산 수지로 코팅된 고융점 물질의 연식 코어(elongate core)로 각각 이루어진 몇몇 전극 수단을 포함하며, 상기 전극 수단은 평행 어레이(parallel array)로 배열되어 있으며, 상기 전극 수단 각각은 상기 전극체 내부에 성형된 제1말단부 및 상기 전극체로부터 돌출된(projecting) 제2말단부를 갖고, 다른 전극 수단의 제2말단부로부터 횡적으로 이격되어 있다.
미국 특허 제4,525,727(Kohashi)에는 전기삼투 잉크 프린터(electroosmotic ink printer)가 기재되어 있다. 상기 프린터는 연속적으로 배열된 기록 전극 어레이를 가져, 상기 헤드의 에지부를 따라 인쇄 라인이 정의된다. 공통 전극은 상기 기록 전극과 이격되어 이를 덮도록 제공된다. 상기 전극 어레이 및 상기 공통 전극 사이에는, 인쇄 라인을 향하는 방향 및 공통 전극에 대한 기록 전극에 인가된 전위에 따른 방향에 반대되는 방향으로 잉크를 전기삼투적으로 이동시키는 수단이 있다. 메모리는, 각 기록 전극에 대응하는 개별 기록 신호를 형성하기 위한 모듈레이터(modulator)에 평행한 방식으로 운반하기 위한 기록 전극에 대응하는 복수의 저장 위치에, 비디오 입력 신호를 저장한다. 조절 수단은 연속적으로 개별 기록 신호를 인가함으로써 제1그룹 및 제2그룹의 기록 전극을 활성화시켜, 잉크를 인쇄 라인으로 이동시키고, 연속적으로 비활성화 전위를 기록 신호가 인가되는 그룹 이외의 다른 그룹의 전극에 연속적으로 인가함으로써 기록 전극의 나머지를 비활성화시킨다.
미국 특허 제3,950,760호(Rausch)는 습식 잉크로 라이팅(writing)하는 장치로서, 상기 잉크를 기록 캐리어로 전사하는 것이 전기적으로 제어되는 장치가 교시되어 있다. 상기 장치는 연신된 신축성 빔으로서, 연신 방향으로 연장되는 중심축을 갖는 빔을 포함한다. 상기 빔은 압전 수단 및 전극을 포함한다. 상기 수단은 서로 반대되는 극성을 갖는 2 이상의 영역을 갖는 압전 물질로 이루어져 있다. 상기 영역은 전극에 인가된 전위에 응답하여 상기 빔의 중심축을 가로지르는 방향으로 상기 빔을 구부리도록 배치된다. 상기 빔은 상기 수단의 표면 상에 배치된 전극을 추가로 포함한다. 상기 수단은 복수의 덕트(duct)를 정의하는 벽(wall)으로서, 상기 빔의 길이 방향으로 연장된 벽을 포함한다. 상기 장치는 상기 빔의 말단부에 구비된 라이팅 스타일러스(writing stylus)를 포함한다. 상기 스타일러스는 습식 잉크를 운반하는 수단, 상기 덕트 중 하나 이상과 유체 소통하는 수단을 포함한다.
미국 특허 제4,406,603호(Goffe)에는 스타일러스 어레이 타입에 의하여 대전 패턴을 절연 화상 형성 수단에 전하 패턴을 인가하는 장치가 개시되어 있다. 상기 스타일러스들의 어레이는 절연 화상 형성 수단과 직접 접촉하고, 상기 절연 화상 형성 수단 및 스타일러스들은 서로에 대하여 상대적으로 이동하며, 개질 사항은, 조절된(adhustable) 스타일러스 어레이로서, 상기 어레이 중 각각의 스타일러스가 상기 절연 화상 형성 수단과 접촉되어 탄력있게 고정된 스타일러스 어레이; 절연 화상 형성 수단에 전하 패턴을 형성하기 위하여 상기 어레이 중 스타일러스들에 신호 전압을 인가하는 수단; 및 상기 스타일러스 어레이를 조절하여 상기 어레이 중 스타일러스와 상기 절연성 화상 형성 수단 사이에 접촉력(force of contact), 즉, 접촉성(triboelectric) 전하를 상기 절연 화상 형성 수단 상에서 현상시키는데 필요한 접착력 이하의 접촉력을 얻는 수단을 포함한다. 상기 스타일러스들과 상기 절연 화상 형성 수단 간의 상대적인 이동 중, 상기 스타일러스들과의 마찰 접촉으로 이하여, 상기 절연 화상 형성 수단에는 바탕(background) 전하가 실질적으로 존재하지 않을 것이다.
스타일러스-생성 잠상 화상을 갖는 다른 전기그래픽 시스템은, 미국 특허 제5,663,024호, 제5,732,311호, 제5,753,763호 및 제6,008,627호를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 시스템은 고품질 화상을 제공할 수 있으나, 토너 또는 잉크가 데포지트 (deposite)될 표면의 방전 영역을 분산시키기 위한 평행화된 조사선(collimated radiation) (예를 들면, 레이저)에 의하여 화상의 래스터 스캐닝(raster scanning)이 필요하므로, 상기 다양한 전자사진 시스템의 문제점은 속도 결여이다. 상기 단계는 본질적으로, 상기 방법들 중 속도 조절 단계이다. 이는 평행화된 조사선이 단지 국소 영역(레이저 스팟(spot))만을 덮는 물리적 단계이고, 상기 스팟은 물리적으로 상기 전체 화상 표면을 덮도록 이동하는데, 표면의 픽셀을 구조화하는데 한번에 한 스팟씩 이용되기 때문이다. 토닝된(toned) 화상 형성 방법의 속도를 보다 증가시킬 수 있는 방법이 필요하다.
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 화상 형성 속도를 증가시킬 수 있는 화상 인쇄 방법 및 인쇄 정전 화상의 제공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 본 발명의 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제1태양은,
화상 형성 표면(imaging surface)을 제공하는 단계; 상기 화상 형성 표면에 대향된 스타일러스들의 어레이(array of styli)를 제공하는 단계; 잉크 중 대전된 잉크 입자를 함유한 습식 잉크 플로우(flow)를 제공하는 단계; 상기 스타일러스들의 어레이 중 하나 이상의 스타일러스(stylus)와 상기 화상 형성 표면 사이에 전압 바이어스를 제공하는 단계; 및 상기 전압 바이어스에 응답하여 상기 화상 형성 표면에 적어도 일부 이상의 대전된 잉크 입자를 플레이팅하는 단계(plating);를 포함 하는 화상 인쇄 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 제2태양은,
화상 형성 표면; 전압이 제공될 수 있는 스타일러스들의 어레이; 및 상기 스타일러스들의 어레이에 전압이 인가된 후 전압이 감소되는 동안, 상기 어레이와 상기 화상 형성 표면 사이에 습식 잉크를 제공하는 습식 잉크 공급원;을 포함하고, 상기 화상 형성 표면에는 광도전성 물질이 비존재하고, 상기 스타일러스들은 상기 화상 형성 표면과 비접촉하는, 인쇄 정전 화상의 제공 장치를 제공한다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
토닝된(toned) 또는 잉킹(inked)된 화상 형성 방법, 장치 및 시스템이 제공된다. 상기 방법은 화상이 형성될 표면에 전압 스타일러스들의 어레이를 제공함으로써 작동한다. 상기 스타일러스들과 상기 표면 사이에는 갭이 있다. 유체 매질(예를 들면, 습식 토너 또는 잉크 및 지지 기상 중의 고체 토너임) 중에 공급된 토너 입자가 상기 스타일러스들과 상기 표면 사이를 통과하는 동안, 전압 차등을 상기 스타일러스와 상기 표면 사이에 인가하면, 상기 전압 차등이 입자/물질(화상을 형성하도록 데포지트(deposit)될 토너 또는 잉크로부터 유래된 것임)을 상기 표면으로 도입시킨다. 상기 입자는 적어도 순간적으로, 상기 스타일러스들에 의하여 인가된 전압 패턴에 대응되는 분포 패턴으로 상기 표면 상에 잔류한다. 전압이 어레이로부터 또는 전체 어레이에 인가될 수 있으므로, 통상적으로 한번에 단일 라인에 한번에 단일 스팟만이 화상 형성(방전) 단계에 관여하는 전기사진 화상 형성 공정 중의 화상 형성 공정보다 속도 조절 한계가 적다.
상기 단계는 전기사진 화상 형성 공정으로서 작동하며, 물질은 공정 중 실제 위치에 잠상을 형성하지 않고, 상기 위치에 이어서 화상 형성 물질(토너 또는 잉크로부터 유래됨)을 데포지트하지 않으며, 운반 매질(유체 매질)로부터 데포지트된다.
통상적인 전자사진법에 사용되는 2 가지의 일반적인 종래 시스템은 도 3A 및 3B에 각각 도시된 바와 같이, 갭 현상(gap development) 및 접촉 현상(contact development)을 포함한다. 상기 전자사진법 시스템, 300(갭 현상) 및 350(접촉 현상) 중, 유기 광도전 표면층(304 및 354)을 구비한 롤러(302 및 352) 및 습식 잉크 플로우 영역(liquid ink flow areas)(310 및 360)이 있다. 필수적으로, 롤러(302 및 352)에 연속적인 표면 대전(continuous surface charging)(320 및 370)이 제공된 다음, 화상 형성 조사(radiation)(322 및 372)의 의하여 방전되어, 광도전층(304 및 354) 상에 분산된 전하인 잠상(324 및 374)이 형성된다. 도 3A의 갭 현상 시스템 중, 전압 바이어스는 롤러(302)와 바이어스 롤러(306) 사이의 갭(326)을 가로질러 유지된다. 화상(362)은 잠상(324)에 플레이팅되며, 갭(326)을 가로지르는 바이어스에 의하여 도입되는 잉크 플로우(310)로부터의 현상제/잉크에 의하여 형성된다. 도 3B의 접착 현상 시스템 중, 습식 잉크 플로우는 바이어스된 데포지트 롤러(deposit roller)(358)와 접촉 롤러(356) 사이에 존재하며, 상기 바이어스에 의하여 접촉 롤러(356)의 균일한 코팅이 가능하다. 이 후, 접촉 롤러(356)는 롤러(352) 표면(354) 상의 잠상(374)으로 잉크를 운반하고, 상기 잉크를 잠상(374)에 데포지트함으로써, 가시 화상(visible image)(362)을 롤러(302)에 형성한다. 상기 설명으로부터 용이하게 알 수 있듯이, 유기 광도전 시스템이 필요하고, 조사 화상 형성 시스템이 필요하며, 잠상 형성이 필요하며, 잠상이 토닝 사이트(toning site), 플레이팅 사이트(plating site) 또는 잉킹 사이트(inking site)로 전사되어 가시 화상을 형성한다. 이와 같은 요구 조건 각각은 유기 광도전체, 광학 화상 형성 및 물질 전달의 복합(complexities)에 있어서, 상당한 기술적 숙련을 필요로 한다.
본 명세서로 제공되는 교시 내용에 따르면, 화상 형성 물질이 표면에 데포지트되는 화상 형성 방법이 인쇄 방식(printing-type format)으로 제공된다. 화상 형성 물질(예를 들면, 가시 광선, 자외선 또는 적외선 광학 밀도를 갖는 물질을 포함하는 입자)은 스타일러스 어레이와 화상 형성 표면(플랫 베드 표면(flat bed surface)가 사용될 수 있지만, 통상적으로 롤러는 대부분의 프린터 화상 형성 공정에서 사용되는 바, 이하, 일반적으로 "롤러"라고 함) 사이의 유체 매질 중에서 운반된다. 전압 바이어스가 개별 스타일러스들과 화상 형성 롤러 사이에 인가될 때, 입자는 정전기력에 의하여 상기 화상 형성 롤러의 표면으로 도입된다. 이는 다른 정전 화상 시스템, 특히 포커스된(focused) 조사에 노광됨으로써 형성된 잠상이 필요한 전자사진법 화상 형성 시스템과는 근본적으로 상이한 시스템이다. 상기 시스템은 어떠한 광도전층 또는 조사 화상 형성 시스템을 필요로 하지 않는다.
전자그래픽(electrographic) 기술 분야 중, 전술한 바와 같이, 화상 형성 표면(최종 화상 형성 표면 또는 중간체 표면일 수 있음)에는 화상을 따라 분산되며 잠상을 구성하는 전하가 제공된다. 이어서, 후속 단계에서, 토너 또는 잉크가 미 리 존재하던 전하에 의하여 형성된 잠상과 일치하는 패턴으로 잠상 표면에 데포지트될 수 있는 방식으로, 토너 또는 잉크가 제공된다. 상기 대전 및/또는 전하 분포 형성은 종종 화상 형성 표면의 물리적 이동 경로에서 미리 수행된 후, 가시 화상 밀도가 잠상에 제공되는 현상 단계가 수행된다.
본 발명의 기술을 실시함에 있어서, 전술한 바와 같이 형성된 종래의 잠상은 존재하지 않는다.
전술한 바와 같은 전기영동(electrophoretic) 공정에 대한 일반적인 배경 기술은 도 1 및 2를 참조하여 보다 상세히 이해될 수 있다. 도 1은 스타일러스 운반 수단(stylus delivery element)(2)을 도시한 것이다. 상기 스타일러스 운반 수단은 구조 지지체(4), 스타일러스 어레이(stylus array)(8), 스타일러스 전기 접촉 스트립(stylus electrical contact strip)(10) 및 전기/정보 공급원(electrical/information feed)(12)를 포함한다. 상기 스타일러스 어레이(8)는 스타일러스(styli)(6)의 하나 이상의 라인(다중 라인(multiple line)이 바람직하지만, 편의 및 도면의 간소화를 위하여 미도시함)을 갖는다. 접촉 스트립(10)은 각 스타일러스(6)에 대하여 개별적으로 전기 접촉부(미도시함)를 가지며, 신호 및 전력은 상기 공급원(12)을 통하여 공급된다. 신호 및 전력에 의하여 개별 스타일러스들(6)에, 잉크로부터 수용체 표면 상에 토너 입자를 전기영동 플레이팅(electrophoretic plating)하는데 필요한 바이어스 형성에 사용되는 전압이 제공된다. 상기 스타일러스들(6)은 구조 지지체(4) 상부 또는 이를 통하도록 배치 또는 배열된다.
도 2에는 본 발명에 의하여 제공된 교시 내용에 따른 전기영동 스타일러스 어레이 화상 형성 시스템(50)의 보다 완전한 단면도가 도시되어 있다. 스타일러스 지지체 수단(52)은 스타일러스(58) 및 상기 스타일러스(58)와 전기적으로 접촉된 전기/정보 공급원(62)과 함께 도시되어 있다. 수용체 화상 형성 롤러(54)는 스타일러스(58)에 대향되게 도시되어 있다. 롤러(54)는 시계 방향 C로 회전하는 것으로 도시되어 있으나, 반시계 방향으로 회전하는 것도 가능하다. 롤러(54)의 외부 표면은 균일하게 대전 또는 방전된다. 롤러(54)와 스타일러스(58) 사이에, 정전 잉크(64)가 제공된다. 상기 잉크는 플로우(flow) 상태(방향 A 또는 B의 상태임)를 유지하여, 잉크(64)가 계속 보충되도록 한다. 시계 방향 C 및 플로우 방향 B의 방향이 바람직할 수 있다. 스타일러스(58)에 의하여 전압이 인가(마이크로초(microsecond) 간격임)될 때, 입자는 화상 형성 성분(66)입자로서 롤러(54) 상부에 플레이팅된다. 인가된 전압은 롤러(54) 상부의 임의의 잔류 전압보다 높아, 충분한 세기를 갖는 바이어스 전압이 공급되도록 하여 화상 형성 성분(66)이 롤러(54)에 정확히 플레이팅되도록 하여야 한다.
스타일러스와 화상 형성 표면 사이의 갭을 가로지르는 전압 바이어스를 인가함으로써, 유체 매질 중 부유하는 입자가 스타일러스와 화상 형성 표면 간에 인가된 전계에서 화상 형성 표면에 도입된다. 각각의 스타일러스는 독립적으로, 활성화되어(activated) 바이어스를 형성하는 전압을 제공한다. 상기 바이어스는 데포지트될 화상 형성 물질을 함유하는 유체 매질의 존재 하에서 인가된다. 상기 화상 형성 물질은 전자그래픽법 및 전자사진법 잉크 및 토너의 표준 화상 형성 성분일 수 있으며, 상기 표준 화상 형성 성분에 대한 근본적인 개질은 수행되지 않는다. 상기 화상 형성 물질은 통상적으로 하나 이상의 바인더 및 염료 또는 안료를 포함한다. 상기 물질은 통상적으로, 빌트-인 대전 제어제(built-in charge director)(바이어스 전압에 대하여 응답하는 것을 보조하는 적합한 전하를 포함하는 성분)를 갖도록 디자인되어, 화상 형성 표면에 입자를, 제어된 방향으로 이동 또는 플레이팅시킨다. 용이하게 입수가능한(off-the-shelf) 상업적 습식 토너는 어떠한 개질없이도, 상기 시스템에서 우수하게 이용될 수 있는 것으로 입증된다.
전압은 제어가능 전압 소스를 각 스타일러스에 연결하는 전기 제어 시스템에 의하여 인가 및 제거된다. 스타일러스들이 화상 형성 표면에 대하여 이동할 때, 스타일러스들의 전체 라인 또는 라인들을 따르는 개별 스타일러스 전압이 제어되어, 화상 형성 물질을 공급하는 유체 캐리어를 가로질러 분산된 패턴으로 전압 바이어스가 제공된다. 상기 캐리어 및 화상 형성 물질(토너 또는 잉크, 또는 상기 물질이 이용된 상업적 조성물일 수 있음)은 스타일러스들 및 화상 형성 표면 사이에 지속적으로 흘러, 상당한 정도의 농도 변화없이 플레이팅가능하거나 데포지트가능한(plateable or depositable)한 화상 형성 물질(입자)를 충분히 계속 공급하여야 한다. 이는 스타일러스들과 화상 형성 표면 사이에 습식 토너의 층류(liminar flow)를 제공함으로써 수행될 수 있다. 소규모 데스크-탑 프로토타입(desk-top prototype)에 있어서, 토너를 스타일러스들과 화상 형성 표면 사이에 배치하는 점안기(eye-dropper)의 사용은 개별 컬러 화상을 충분히 형성할 수 있으며, 스타일러스 어레이에 의하여 형성된 도트(dot)를 정의할 수 있다. 순수하게 이론적 기초에 근거하여, 전압 차등(voltage differential)(바이어스 전압)이 인가됨과 동시에 입자가 이동하므로, 상기 기술을 실시할 때 고려되는 잠상이 있을 수 있다. 대부분, 국부적인 전계(바이어스 전압)의 인가와 입자 데포지션(deposition)은 동시에 일어난다. 따라서, 안정적이며, 지속적인(상대적인 전기 용어임)이며, 뒤이어 가시 화상 물질을 제공할 수 있는 비가시 화상(non-visible image)은 있을 수 없다.
스타일러스 어레이 중 스타일러스들의 분포를 조절함으로써, 1인치 당 600도트의 인쇄 해상도를 각 어레이 당 200dpi 용량인 3 개의 어레이로 제공할 수 있다. 상기 구성 및 상업적으로 입수가능한 구성으로, 10.3cm/초 미만의 만족스러운 라이팅(writing) 속도를 달성할 수 있다. 상기 속도가 한계인 것은 아니며, 구성 및 물질의 다른 최적화로 다른 속도가 예측될 수 있다.
본 발명의 교시 내용을 따르는 다른 구조는 도 4에 도시되어 있다. 롤러(402)(플랫 베드 인쇄(flat bed printing)표면일 수도 있음)에는 잉크 운반 롤러(406)가 제공되며, 상기 잉크 운반 롤러는 습식 잉크 플로우(410)를 잉크 운반 롤러(406)와 롤러(402) 사이의 화상 형성 롤러(402)의 표면(404)을 따라 계속 이동시킨다. 스타일러스 어레이(412)는 지지체(408)(도 4 중, 지지체 블레이드(blade)로서 도시됨) 상에 제공되며, 이는 전기 데이타 및 전력 공급원(미도시됨)과 연결되어 있다. 상기 어레이는 화상을 따라 분산된 전압(예를 들면, 100V 이상(바람직하게는 200V 이상, 250V 이상, 350V 이상, 450V 이상, 500V 이상임)의 전압 바이어스가 스타일러스 어레이(412)와 화상 형성 롤러(402)의 표면(404))에 제공됨)이 제공된다. 상기 전압 바이어스(예를 들면, 롤러는 몇몇 전하 또는 이에 인가되거나 잔 류하는 전압을 가질 수 있지만, 인가된 전압을 갖는 스타일러스는 화상 형성 롤러(402)보다 높은 전압을 가짐)는 습식 잉크 플로우(410) 중 입자를 화상 형성 롤러(402)의 표면(404)에 데포지트(deposit)시키거나 플레이팅(plate)시켜, 화상(416)을 형성한다. 상기 화상(416)은 이 후, 선택적으로 스퀴즈(squeegee) 롤러(414)에 의하여 건조 또는 경화 전에 캐리어 액체가 제거된다. 상기 장치 및 방법은 광학적 화상 형성, 광도전 물질 등을 제거한다. 상기 롤러(402) 표면(404)은 내구성이 있으며, 잉크를 흡수하고, 제어된 정도의 내성(resistance)과 전도성을 가져, 화상을 지지하고 일시적으로 유지한 다음, 상기 화상을 수용체 시트 또는 중간 전사 수단에 전사시킬 필요가 있다.
전술한 바와 같은 기술은, 화상 형성 표면을 제공하는 단계; 상기 화상 형성 표면에 대향된 스타일러스들의 어레이를 제공하는 단계; 잉크 중 대전된 잉크 입자를 함유하는 습식 잉크 플로우를 제공하는 단계; 상기 스타일러스들의 어레이 중 하나 이상의 스타일러스와 상기 화상 형성 표면 사이에 전압 바이어스를 제공하는 단계; 및 상기 전압 바이어스에 응답하여 상기 화상 형성 표면 상에 적어도 일부 이상의 상기 대전된 입자를 플레이팅하는 단계;를 포함하는 화상 인쇄 공정을 가능하게 한다. 상기 플레이팅 단계는 편의상 스프레이 단계(spraying)로 설명된다. 이는 전압 바이어스가 종종 습식 잉크 중 부유하는 입자를 스프레이 단계와 유사한 방식으로 이동시키기 때문이다. 상기 방법의 실시에 있어서, 50V 이상 또는 100V 이상의 전압 바이어스를 하나 이상의 스타일러스와 상기 화상 형성 표면 사이에 인가하는 것이 편리하다. 바람직한 화상 형성 표면은 롤러이다. 상기 롤러는 광도전성 물질을 포함하지 않고, 상기 설명된 기술의 롤러 구성에 있어서, 광도전성 물질을 포함하거나 포함하지 않는 롤러를 사용할 수 있지만, 본 발명의 방법에 있어서, 광도전체는 불필요하다. 전압 바이어스는 입자를 이동시키고 플레이팅시키기에 충분한 시간 동안 유지되는데, 2000마이크로초 미만, 1000마이크로초 이하 및 500마이크로초 미만일 수 있다. 실제로, 전압은 상기 시간 프레임 동안 인가되고 감축(비-플레이팅(non-plating) 수준으로 감축됨)될 수 있다. 알려진 바와 같이, 화상 형성 롤러는 외부 표면을 가지며, 상기 외부 표면에는 광도전성 물질이 비존재한다. 습식 잉크 플로우를 층류로서 상기 스타일러스 어레이와 상기 화상 형성 롤러 사이에 유지하는 것이 바람직하다. 상기 화상 형성 롤러는 실린더(cylinder)일 수 있는데, 상기 실린더는 실린더의 중심축에 평행한 길이를 가지며, 상기 스타일러스 어레이는 상기 실린더 길이의 50%를 초과하여 덮어야 하며, 상기 화상 형성 표면의 전체 화상 형성 범위를 덮을 수 있다. 이는 이론적으로 상기 (실린더) 길이의 100%일 수 있으나, 일부 비-화상 형성 에지부(non-imaging edge)가 통상적으로 화상 형성 장치에 제공될 수 있다. 상기 방법의 작동을 위한 우수한 상업적 표준품 1000 밀리초(milliseconds) 미만으로 인가되고 방전되는 바이어스 전압이다.
본 발명의 교시 내용에 따르는 인쇄 정전 화상 형성의 제공 장치는, 화상 형성 표면; 전압이 제공될 수 있는 스타일러스들의 어레이; 및 상기 스타일러스들의 어레이에 전압이 공급된 다음 전압이 감소하는 동안, 상기 어레이와 상기 화상 형성 표면 사이에 습식 잉크를 제공하는 습식 잉크 공급원을 포함한다. 상기 화상 형성 표면에는 광전도성 물질이 비존재할 수 있고, 상기 스타일러스는 화상 형성 표면과 비접촉한다. 광도전체의 존재는 불필요할 것이다. 상기 스타일러스 어레이는 상기 화상 형성 표면 상에 50% 이상의 길이(예를 들어, 화상 형성 롤러에 대하여 전술한 바와 같이, 실린더 축에 평행한 길이)로 덮으며 일렬로 연장될 수 있다. 상기 어레이는 스타일러스들의 다중 라인(multiple lines of styli)을 포함할 수 있다. 스타일러스들의 어레이 중 각각의 스타일러스에는 독립적으로, 소정의 전압이 인가되어, 화상 형성 표면 상의 화상에 제공되는 도트(dot)를 조절할 수 있다. 상기 장치 중, 습식 잉크 공급원은 대전된 입자를 함유하는 습식 잉크 플로우를 상기 화상 형성 표면과 상기 스타일러스 어레이 사이에 제공한다. 상기 전압 바이어스가 인가 및 감소되어, 상기 화상 형성 롤러는 연속적으로 회전할 수 있으며, 전압 바이어스의 인가 및 감소시 상기 롤러는 정지하지 않는다. 스타일러스 어레이는 화상 형성 표면의 최초 위치(initial position)에 대하여 고정될 수 있고, 상기 화상 형성 표면은 이동가능하다. 즉, 상기 어레이는 장치 내에서 이동하지 않으나, 화상 형성 표면은 상기 어레이에 대하여 이동한다.
본 발명의 화상 인쇄 방법 및 인쇄 정전 화상의 제공 장치를 이용하면, 기존의 전자그래픽법에 비하여 잠상 형성 과정 및 노광 공정 등이 생략 가능한 바, 화상 인쇄 방법의 간단화로 인쇄 정전 화상 제공 장치가 소형화될 수 있으며, 화상 형성 속도가 증가될 수 있다.

Claims (17)

  1. 화상 형성 표면(imaging surface)을 제공하는 단계;
    상기 화상 형성 표면에 대향된 스타일러스들의 어레이(array of styli)를 제공하는 단계;
    잉크 중 대전된 잉크 입자를 함유한 습식 잉크 플로우(flow)를 제공하는 단계;
    상기 스타일러스들의 어레이 중 하나 이상의 스타일러스(stylus)와 상기 화상 형성 표면 사이에 전압 바이어스를 제공하는 단계; 및
    상기 전압 바이어스에 응답하여 상기 화상 형성 표면에 적어도 일부 이상의 대전된 잉크 입자를 플레이팅하는 단계(plating);
    를 포함하는 화상 인쇄 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 스타일러스와 상기 화상 형성 표면 사이에 100V 이상의 전압 바이어스를 인가하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 화상 형성 표면이 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전압 바이어스를 2000마이크로초(microsecond) 미만의 시간 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전압 바이어스를 1000마이크로초 이하의 시간 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전압 바이어스를 500마이크로초 미만의 시간 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 화상 형성 표면에는 광도전성 물질이 비존재하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
  8. 제3항에 있어서, 상기 습식 잉크 플로우를 상기 스타일러스 어레이(stylus array)와 상기 화상 형성 롤러 사이에서 층류(laminar flow)로서 유지하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 화상 형성 롤러가 실린더이고 상기 실린더의 중심축에 평행한 길이를 가지며, 상기 스타일러스 어레이가 상기 실린더 길이의 50% 이상을 덮는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
  10. 제1항에 있어서, 바이어스 전압을 인가하고 1000밀리초 미만 내에 방전되는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
  11. 화상 형성 표면;
    전압이 제공될 수 있는 스타일러스들의 어레이; 및
    상기 스타일러스들의 어레이에 전압이 인가된 후 전압이 감소되는 동안, 상기 어레이와 상기 화상 형성 표면 사이에 습식 잉크를 제공하는 습식 잉크 공급원;
    을 포함하고, 상기 화상 형성 표면에는 광도전성 물질이 비존재하고, 상기 스타일러스들은 상기 화상 형성 표면과 비접촉하는, 인쇄 정전 화상의 제공 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 스타일러스들의 어레이가 상기 화상 형성 표면의 50% 이상의 길이를 덮으며 일렬로 연장된 것을 특징으로 하는 인쇄 정전 화상의 제공 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 어레이가 스타일러스들의 다중 라인(multiple lines of styli)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 정전 화상의 제공 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 스타일러스들의 어레이 중 각각의 스타일러스에 독립적으로, 소정의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 인쇄 정전 화상의 제공 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 습식 잉크 공급원이 상기 화상 형성 표면과 상기 스타일러스들의 어레이 사이에, 대전 입자를 함유하는 습식 잉크 플로우를 제공하는 것을 특징으로 하는 인쇄 정전 화상의 제공 장치.
  16. 삭제
  17. 제11항에 있어서, 상기 스타일러스들의 어레이가 상기 화상 형성 표면의 최초 위치에 대하여 고정되어 있고, 상기 화상 형성 표면이 이동가능한 것을 특징으로 하는 인쇄 정전 화상의 제공 장치.
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