减少静电印刷中模糊现象的方法和装置的制作方法

专利名称：减少静电印刷中模糊现象的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种减少静电印刷、电介质印刷介质上模糊现象的方法和装置。
背景技术：
当在静电印刷机和绘图仪上印刷薄膜介质时，可能会发生所谓“模糊现象”的人为现象。
静电彩色印刷机或绘图仪操作时，将印刷介质例如特别涂覆的纸或塑料薄膜穿过一个或多个充电头。充电头按所需印刷图象的图形将负电荷施加到印刷介质上。接下来，将液状调色剂加到印刷介质，并将调色剂粘合到呈负电荷的图案上。通过真空室或辊子除去多余的调色剂。
静电印刷机是由几种方法构成的。在多程系统(如美国施乐工程系统公司的8900系列静电印刷机)中，单个充电头连同一组调色剂台(一般为4种颜色，黄、青、品红和黑色)一起使用。在多程系统中，印刷介质穿过充电头而后是一个调色剂台，施加该特定调色剂台的彩色调色剂。然后，该印刷介质被倒回并穿过充电头和另一调色剂台，将每种颜色加到印刷介质。
另一种静电印刷机是单程印刷机(例如美国3M公司的ScotchprintTM9512型)。该单程系统中，印刷机的多个充电头同每个调色剂台一使使用。而后印刷介质穿过每对充电头和调色剂台向其施加所有颜色。
另一种单程系统可见第4734788号美国专利。
在单程和多程两类静电印刷机中，采用了相同的基本设计标准，包括印刷速度、印刷后的调色剂光密度、印刷介质上的剩余电压或电荷以及介质兼容性。以往，静电印刷机主要应用于可接受较低印刷速度的工程领域。然而，现在的静电印刷机广泛应用于各种领域，而客户则要求更快的印刷速度，一般为每秒几英寸。印刷速度的提高影响到其它设计标准，包括必要的调色剂密度、剩余电压要求和介质兼容性。
在静电写入过程中，将负电荷加到电介质的表面上，接下来用正电荷调色剂粒子调色形成可见图象。必须有等量的负电荷从电介质的导电层流出至地。通常，纸或其它容积导电介质经由通过导电介质反面的接地通路形成接地。
至于非容积导电的电介质，接地通路必须加到薄膜介质的边缘。本领域公知的方法是在电介质层的下面、薄膜的顶面提供与导电层接触的专用导电条。
经由介质边缘接地的通路对于低书写电流的印刷(例如画线)是足够的，但由于边缘接地通路较长，故对于高度填实介质，尤其是用于大格式制图的宽薄膜介质的中心而言是不够的。
当边缘接地通路不足时，电介质层下面的导电层内的过量负电荷在其能有效接地至边缘之前，出现在上色罐(包括真空通道)上面。当过量负电荷通过电荷散布于导电层，或者通过相对印刷装置移动介质出现在上色罐上时，正电荷调色剂粒子被吸引到导电层内的过量负电荷。如果容积导电率不够，或者接地通路中断，纸或其它容积导电介质也可能发生这种情况。
由此导致有模糊现象的图象作品。
也有公认的“薄膜幻象”，第5055862号美国专利(Hansen等人申请)试图解决该图象作品。Hansen等人揭示了一种方法和装置，采用在介质边缘具有特种导电条的薄膜，并施加正电荷使导电层偏离任何负电荷，消除介质上产生模糊现象的可能性。此外，Hansen等人包括利用组合的写入介质的数据量和介质移动速度，预先计算待施加的正向电流偏置量。
Hansen等人还披露了在保持薄膜条接地的同时反向偏置调色剂罐以减少或消除模糊现象的可能性，但提醒其有降低印刷光学密度的缺陷，因为调色剂罐上的负电位将与导电条接触引起导电层负向偏置，由此降低图象密度。Hansen等人还提醒由于增加了操作者受电击风险的可能性，负向偏置还提出了安全问题。
本领域的其它熟练人员也披露了调色剂罐的负向偏置。在CalComp公司1986年出版的其5800系列静电绘图仪操作手册中提供了一种负向偏置调色剂罐的选购件，以降低出现模糊现象的可能性。
发明概述本发明解决了对模糊现象问题的控制，其方法是不过分地降低印刷光学密度，并能使用具有导电条或依赖边缘接地通路的静电印刷介质。
本发明的一个方面是供静电印刷机用的一种抗模糊现象装置，它包括电源、将电源电压加到静电印刷机中至少一个调色剂台的装置、以及将印刷介质与至少一个调色剂台电气隔离的装置。
本发明的另一方面是提供一种在静电印刷机中减少模糊现象的方法，它包括将电压加到静电印刷机中至少一个调色剂台，并将印刷介质与至少一个调色剂台电气隔离的步骤。
本发明的装置和方法的一项优点是无需独特的静电印刷介质即可解决模糊现象问题。
另一项优点是本发明的装置无需花费过度的精力或成本即可应用到现有的静电印刷机或绘图仪，或者结合到新的印刷机或绘图仪中。
本发明的方法和装置的另一项优点是印刷设备可以按可接受的速度运行，印刷介质上没有不合适的模糊现象。
本发明的其它优点可以在参照下列附图对各个实施例的描述中予以发现。
附图简述

图1是从侧面看的单程印刷机的方框图。
图2是从顶面看的单程印刷机的方框图。
图3(包括图3A-3C)是本发明装置的电气示意图。
图4是从侧面看的多程印刷机的方框图。
图5是从顶面看的单程印刷机的方框1是从侧面看的一个单程印刷机的方框图。印刷介质1经由入口2进入印刷机。印刷介质1由传送组件3引导通过印刷机。如图1所示，传送组件3一般包括一组辊子4和相关的横向导轨(未图示)。印刷介质传送穿过连续的印刷台5。每个印刷台包括静电充电头6和调色剂台7。在提供4种基色(青色、品红色、黄色和黑色)的印刷机中有4个印刷台5，每个印刷台将4种颜色之一加到印刷介质上。
每个充电头6由控制器8编程。控制器8确定由每个充电头6施加到印刷介质1的电荷的精确图案。
每个调色剂台7也可包括调色剂去除部件9，它可以包括一个真空系统、刮刀和/或辊子。此外，可以沿着每个印刷台5后面的印刷介质通路设置干燥组件10。干燥台10可以包括压缩空气或交叉流动风扇。
当穿过所有印刷台之后，印刷介质从出口11退出印刷机。
如图2所示是从顶面看的方框图，本发明的装置加到至少一个、也可能是所有4个调色剂台7和调色剂去除部件9，以减少模糊现象。如果调色剂台7的宽度超过介质1的宽度，则装置包括位于台7和调色剂去除部件9的端部的绝缘体12。绝缘体可以由任何一种能将印刷介质与调色剂台7电绝缘的材料制成。非限制性的绝缘体的例子为高度研磨的非导电热塑聚合体(诸如美国DuPont公司销售的甲醛聚合体)、聚四氟乙烯、高分子聚乙烯以及类似材料。
绝缘体12的尺寸应当大到足以能防止印刷介质1的宽度接触到绝缘体12之间的调色剂台7的任何部位。
电连接到每个调色剂台7(台上有绝缘体)的是导线13，如果较佳地把不等量的负向偏置提供给不同的调色剂台7，则用多根导线。线13的线规应当能适合大约0伏至50伏并小于10毫安。较佳地，线13的线规为大约30至12。与每个调色剂台7的电连接可以用螺钉扣、铆钉、焊接、接线柱等等。
导线电连接到电源板14，后者包含足够的电气或电子电路，按需要向每个调色剂台7提供负向偏置。
图3(包括图3A-3C)是电源板14的一个实施例的电气示意图。电源板14有足够的电路，为需要负向偏置的任何调色剂台7提供可调直流电压，配置相同或不同量的负向偏置。由于偏置电压应当设置在最小所需值以减小光密度损耗量，故在许多情况下需要显著减少模糊现象的电压量很可能从一种颜色至另一种颜色有很大的变化，这不仅仅是因为要用每种颜色写入不同量的数据，而且是因为为对每种颜色所施加的电压不同(通常是为了获得所需的强度)，或者是因为调色剂性能不同。
此外，电源板14结构成允许调色剂台7接地，结果，不需要这种负向偏置防止模糊现象的印刷介质能作静电印刷。
根据本发明抗模糊现象装置而受益的印刷介质1为聚合物介质，诸如Atherton等人的Re35,049号美国专利、Ruf的第4965137号、Work,Ⅲ等人的第5192613号和Ruf等人的第5269970号美国专利，以及要求第08/581,324号美国专利申请优先权的PCT专利申请均对此作了描述。这些介质中，悬而未决申请中所述直接印刷的乙烯基介质为最佳。
本发明也可以由图4所示多程印刷系统实施。印刷介质1仍经由入口2进入印刷机。传送组件3移动印刷介质通过印刷机。单个充电头6设置在印刷台5的上游方。传送组件3移动印刷介质1穿过充电头6，然后穿过施加调色剂颜料的一个印刷台5以及干燥组件10。然后，传送组件3将印刷介质1引回穿过充电头6，而后穿过另一印刷台5和干燥组件10，直至将所有颜色施加到印刷介质1。
通常，充电头6和印刷台5如图2所示是可缩回的。在印刷台的调色剂颜料沉积在介质1上之前，印刷台5保持较低的位置，然后，印刷台朝上向印刷介质1移动。当接下来将电荷施加到印刷介质1时，充电头6降低，印刷介质1引向充电头6的上游方。然后，充电头6升高，当印刷介质1向下游方移动穿过充电头6时，使所需电荷加到印刷介质1上。
多程印刷机的印刷台5包括如上单程印刷机中所述的调色剂台7和调色剂去除部件9。而且，单个干燥组件10通常设置在最后的印刷台后面。
图5是从顶面看的第二个实施例的方框图。如图2所示一样，绝缘体12设置在一个或多个调色剂台7的端部，通过导线13连接到电源板14。
调色剂台7的负向偏置范围可以为大约0伏至大约50伏，电流直至10毫安，主要取决于介质性能、印刷速度、数据写入量等因素。较佳地，调色剂台7的负向偏置范围可以为大约1伏至大约30伏，电流直至1毫安。目前，美国3M公司公开推出的ScotchcalTMES-3651-10型乙烯基介质将可以施加10至15伏的电压。根据有限的试验和误差确定合适的电压量。
绝缘体12、导线13和电源板14可以安装在新设备内，或改成适合现有的静电印刷机设备，诸如3M公司销售的Scotchprint9510或9512型。根据该印刷机设计用于单程还是多程静电成象，可以采用图1-2的实施例，或者采用图3-4的实施例。
改型的9510印刷机可以采用非导电部件(塑料部件)作为部件9端部区域的绝缘体12，否则，部件9将接触印刷介质1的边缘条。改型的9512印刷机部件9可以在端部区域采用机械铣削，以避免在印刷介质1上形成网状通道的导电条。
此外，对于本发明的装置，只有来自单程印刷机最后色彩的调色剂去除部件9或调色剂台7的介质1的导电条才是必需的。
不管Hansen等人揭示的与印刷设备的负向偏置安全有关的问题，本发明的方法和装置不提供任何不适当的安全性或电气可塑关系，尤其是，由于隔离了台7或部件9，或者最后的台7或部件9，几乎没有电流沿着介质1外印刷介质1的导电层传播。此外，如果有这种影响，可以在最后的台7或部件9后面设置附加的接地触点(未图示)，在介质1离开出口11之前，接地释放任何剩余电流，由此提供一种附加的安全边界。
此外，较佳地，对于改进型9510和9512印刷机，可以在9510或9512型印刷机内相对两端的每个静电充电头6的后面设置接地触点(未图示)，它在机械上设计成维持一种压力接触，但当介质从入口2移动到出口11时，不允许印刷介质1被“拌”在触点的下面，以避免产生所谓的“真空泄漏(vacuum outs)”传送问题。接地的另一种方法是将触点直接设置在静电充电头6本身。
此外，至于改进9510型印刷机，可以采用非导电的螺钉将调色剂台7和部件9固定到印刷机的框架上，并将电绝缘带(有3M公司市售的1350 ScotchTM电气带)设置在调色剂台7的框架与印刷机的整个框架之间。由此分别为调色剂台和真空台7和9提供有效的隔离，只有高阻抗(10兆欧)通道经由“鼠笼式”干燥风扇电动机(未图示)接地。
在较佳的抗模糊现象方法中，将恒定的直流负向偏置加到调色剂台7和调色剂去除部件9，同时，用靠近静电充电头6的触点使印刷介质1的边缘导电条接地，并提供装置12将边缘条与调色剂台和部件9隔离。
本发明的装置克服了正向偏置的有害影响，诸如虚假笔迹增多，需要隔离所有真空台以及前导向板。再者，采用负向偏置还可以减少或消除诸如背景等等能够出现在所有介质上(包括纸等容积传导介质)的其它人为迹象。
本发明并不局限于上述实施例。例如，电源板和导线可以结构成连接到静电印刷机的其它部分，根据实际需要提供正偏压或负偏压。然而，调色剂台7和调色剂去除部件最好为负偏压，这是因为1．正偏的电介质印刷介质的边缘导电条和导电层增加了笔尖笔迹的量。Hansen等人的专利中没有谈到此人为现象，但还是发生了。相信当硬笔(笔尖)为“通”状态，相应的垫板为“关”状态时，提高印刷介质1的导电层的电位将增加静电书写的机会。
2．正向偏置可以引起不希望有的调色剂污斑。Hansen等人披露导电条与调色剂台接触并处于负偏下将导致光密度减低并可能冲击操作者。然而，电介质印刷介质的导电条正偏时，调色剂台可以有少量的正电位，由此让正向充电的调色剂粒子沉积到非充电的介质区域，导致不希望有的调色剂污斑。
3．采用直流偏置方法，对于Hansen等人专利披露的正向薄膜条偏置或对于本发明所述的负向调色剂台偏置，都存在印刷密度损失的问题。然而，采用本发明的装置，最可能产生密度减低的原因是介质之电介质层上书写电荷的负电位被调色剂台上的负电位有效降低。在Hansen等人披露的正偏方法中，印刷介质的导电层内的正电位将有效地中和印刷介质电介质层上的某些负电荷，用另一种观点来看，就是防止某些正向充电的调色剂粒子在任何一种情况下导向较低的电场，调色剂沉积很少。此外，由于因模糊现象引起的电荷不均匀地穿过印刷介质的宽度，致使预计算超量，故Hansen等人所述的预计算偏置方法对于全面抗模糊现象是不利的。
以下的元件由图3A-3C所示电气示意图确定。标号元件供应商21电源；GPC55-48，开关6.30×3.94×1.68，单输出，Condor48VDC1.5A55W85-264VAC47-63Hz输入22开关1500R11E.单刀单掷发光摇杆，红色为开，无 Arrow Hart色为关，15A125VAC.UL/CSA/VDE23保险盒；3453LF-8L为3 AG 0.250×1.25保险丝 LittlelfusePNL.MT,20A250V最大；用旋钮UL/CSA/VDE安装24-27 电位计；73JB-10K,WW,10转，10K欧姆5％2WClarostat28-32 开关；MTA-106D，单刀双掷乒乓开关，开-闭-开， Alcoswitch6A@125VAC；3A@250VAC；4A@28VDC33仪表；M235-0-0-14-0，伏特，LCD3-1/2数字， Simpson Electric200VDC，输入120VAC操作34开关；C5P0112N-A，旋转式，1刀2-12柱。带焊接 Electroswitch接线片125VAC 1A，C5系列35-38 旋钮；316-11，电位计，15转，数字读出刻度盘， Clarostat纯阳极电镀金属39旋钮；P-120,开关，1/4Dia，带调节螺钉的指示器 Electroswitch40连接器；6100,3300，插头，3端，AC电源入口； Schurter10A/15A250VAC,UL/CSA/VDE41电源绳；17,500,3 CNDCT,18 AWG X 2仪表，预安装 Belden
PVC连接器，黑色10A125V UL/CSA42-56 端子，1-66504-0.SKT,DF-20，可拆PC,BRS, AMPGld/NKL,24-20 AWG57连接器，205211-2 RCPT D-Sub,50 CKT,HDP-20；GLAMP填充尼龙94V-0,Tin,Blk58保险丝；AGC-2，快动作，1/4X1 1/4套圈，玻璃，Bussmann2A 250V,UL/CSA59-60 开关MTA-406N,4PDT，四刀双掷乒乓开关，开-关 Alcoswitch-开，6A@125VAC,3A@250VAC和4A@28VDC61-62 端子；02-09-2103，阳，Std 0.093,CRP,BRS,Tin,20-14MolexAWG,Cage#2726463连接器，19-09-2029,PL,2 CKT Intl 0.093欧洲， Molex3191 Ser64-65 端子，02-09-1104，阴，Std.0.093,Crp w/o凹座，MolexBRS,Tin,14-20AWG，可拆件66连接器；19-09-1029,RCPT,2 CKT Intl 0.093 Molexw/MTG Ears作为评价本发明的范围，权利要求书如后。
权利要求
1．一种静电印刷机的抗模糊现象装置，其特征在于包括(a)电源；(b)将电源电压加到静电印刷机内至少一个台的装置；以及(c)将印刷介质与至少一个调色剂台电气隔离的装置。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于印刷介质具有边缘导电条，所述装置进一步包括将印刷介质的导电条接地的装置。
3．如权利要求1所述的装置，其特征在于电压为正向，并施加到与印刷介质上的边缘导电条电连通的电气触点。
4．如权利要求1所述的装置，其特征在于电压为负向，并施加到至少一个调色剂台。
5．如权利要求2所述的装置，其特征在于电压为负向，并施加到至少一个调色剂台。
6．如权利要求2所述的装置，其特征在于电压还施加到至少一个调色剂去除部件。
7．如权利要求1所述的装置，其特征在于所述电源包括调节施加到静电印刷机之电压量的电路。
8．如权利要求7所述的装置，其特征在于所述电路包括开关和可变电阻器。
9．一种减少静电印刷机中模糊现象的方法，其特征在于包括如下步骤(a)将电压加到静电印刷机内至少一个台；以及(b)将印刷介质与至少一个调色剂台电气隔离。
10．如权利要求9所述的方法，其特征在于进一步包括(c)将印刷介质的导电条接地。
11．如权利要求9所述的方法，其特征在于电压为正向，并施加到与印刷介质上的边缘导电条电连通的电气触点。
12．如权利要求9所述的装置，其特征在于电压为负向，并施加到至少一个调色剂台。
13．如权利要求9所述的装置，其特征在于电压为负向，并施加到至少一个调色剂台。
14．如权利要求9所述的装置，其特征在于电压还施加到至少一个调色剂去除部件。
15．如权利要求9所述的装置，其特征在于所述电源包括调节施加到静电印刷机之电压量的电路。
16．如权利要求15所述的装置，其特征在于所述电路包括开关和可变电阻器。
全文摘要
揭示了一种在静电印刷介质上减少模糊现象的方法和装置。将负向偏置施加到印刷装置的调色剂台(7)或真空台,使负向偏置与印刷介质(2)隔离。
文档编号G03G15/00GK1209204SQ96180015
公开日1999年2月24日 申请日期1996年5月22日 优先权日1996年2月15日
发明者T·A·斯佩克哈德, J·C·佩德森, G·G·阿米尔 申请人:美国3M公司