本发明与直接静电印刷设备有关，具体有关印刷头结构及其清洁装置。 在各种静电印刷技术中，最常见的是静电复印术（xerography），其在电荷保持表面上形成的静电潜象，用适当的增色材料显影，使影象可见，然后将影象向普通纸上转移。
静电印刷的使用稍少的形式，是被称为直接静电印刷（DEP）的。这种印刷形式和上述静电印刷术的形式不同，因为是将增色剂或显影剂直接放在普通的（而非特殊处理的）基质的影象图形上。这类印刷器械在普列斯曼等人（Gerald L.Pressman，etal）的1972年九月五日美国专利第3，689，935号中有揭示。
普列斯曼等人揭示了一种静电行式印刷机，包括一个多层粉粒调节器或印刷头，其中有一层绝缘材料，在绝缘层的一侧有一个连续的导电材料层，在绝缘层的另侧有一个分段的导电材料层。至少有一行孔形成，穿透多层粉粒调节器。分段的导电材料层的每一段，围绕孔地一部分形成，和分段导电层的其他每一分段绝缘隔离。对分段导电材料层的每一段，给予选定的电位，而对连续导电层则给予一个固定的电位。有一个总外加电场，将带电粉粒通过粉粒调节器的孔行投射，按对分段导电层分段给予的电位的形状，调节粉粒流的密度。带电粉粒的调节流冲撞一个放在调节粉粒流中的承印介质。承印介质相对于粉粒调节器移动，进行逐行的扫描印刷。在普列斯曼等人的设备中，增色剂向控制件的供给不能够均匀进行，因而影象接收件上的影象可能产生误差。高速录影困难，而且，印刷头的孔易被增色剂堵塞。
1985年一月一日颁发藤井（Fujii）等人的美国专利第4，491，855号，揭示了一种使用一个控制器的方法和设备，控制器有若干孔或缝隙状的孔，控制带电粉粒的通过，并在影象接受件上记录带电粉粒组成的可见影象。其中具体揭示了一种改进的器件，向控制电极供给带电的粉粒，据称可能作高速的稳定录影。藤井等人所作的改进，在于带电粉粒用一衬托件承托，并在承托件和控制电极之间加一个交流电场。藤井等人称可解决上文所述的普列斯曼等人发明中存在的问题。因此，藤井等人称：他们的设备可向控制电极充分供给带电粉粒，而粉粒不散开。
1986年二月四日颁发荷索亚等人的第4，568，955号美国专利，揭示了一种录影设备，其可见影象以影象信息为基础，在普通纸页上用显影剂形成。录影设备有一个显影辊，和普通纸页有预定的距离，朝向普通纸页，上面带显影剂。另外还有一个记录电极，和一个与之连接的信号源，按影象信息，在普通纸和显影辊之间产生一个电场，向显影辊传播显影剂。在显影辊上设置若干互相绝缘的电极，从显影辊向一个方向伸展。一个交流电源和一个直流电源和电极连接，产生相邻电极之间的交流电场，造成在相邻电极之间出现的显影剂，沿电极间的电力线振荡，从显影辊上释放显影剂。在荷索亚等人设备的一个改变型式中，在记录电极下面放一个增色剂贮箱，顶上设一个开孔，朝向记录电极，并有倾斜的底，盛放一定量的增色剂。增色剂贮箱中放一个增色剂承盘，作显影剂盛放件，固定位置为朝向记录电极的端部，按预定距离离开电极，有一个增色剂搅动器搅动增色剂。
增色剂承盘用绝缘材料制造。增色剂承盘有一个水平部分，一个垂直部分从水平部右端向下伸，有一个倾斜部分，从水平部的左端倾斜下伸。倾斜部分的下端在增色剂贮箱斜底下端的附近，埋在贮箱中的增色剂里。垂直部的下端，在倾斜部上端的附近，在贮箱中的增色剂的上方。
增色剂承盘的表面上，设有若干间隔均匀的平行线形电极，电极在增色剂承盘的宽度方向上伸展。在电极上至少加三个不同相的交流电压。三相交流电源供给的交流电压，互相的相位差为120度。接线柱和电极连接，方式为当接通三相交流电源时，产生一个扩散交流电场，沿增色剂承盘表面，从倾斜部向水平部扩散。
在增色剂承盘倾斜部分下端表面上永远存在的增色剂，由于和增色剂承盘表面的摩擦，并因有搅动器，故有负电荷。当供给电极的三相交流电压产生扩散交流电场时，据说增色剂在增色剂承盘的倾斜部分上向上转移，而在相邻的线形电极之间，增色剂受振荡并释放，成烟雾状。最后达到水平部分上，沿水平部分前进。当增色剂达到面对记录电极的显影区时，被通过开孔，向作为录影介质的普通纸上供给，从而形成一个可见影象。不作形成可见影象用的增色剂被向前传送，沿垂直部分下落，然后在重力作用下，下滑进增色剂贮箱的底部，回入一个区内，这区内有增色剂承盘倾斜部分的下端。
虽然直接静电印刷技术已有进步，但本人发现有两基本问题，妨碍实际实现用静电调节从印刷头孔中通过的增色剂流，在纸上直接印刷。问题是增色剂在印刷头上积累，最后堵塞孔眼，并在电场相当弱，或振荡能相当低的情况下，不能够向印刷头孔眼附近输送增色剂。
据本人最近的观察，说明增色剂在印刷头上的上述积累，是因为有错误极性的增色剂或显影剂，在印刷头的基质侧上迅速积累。这种积累可以增多，以至于堵塞孔眼。极性错误的增色剂是带电的增色剂，其极性与在诸如普通纸张之类的基质上积存的增色剂的极性相反。如下文所详细揭示，本人已提出了一种增色剂输送系统，可解决由于极性错误的增色剂在印刷头上积累，造成孔眼堵塞的问题，这系统可最大限度减少极性错误的增色剂，向印刷头输送。
孔眼污染或堵塞的问题已受注意，如《日本专利公告》1983年7月21日号中的第58-122，569及58-122，882号所揭示。前一公告揭示，当在录影位置上不设放录影件时，利用控制件和带电粉粒产生源之间的一个风扇，对空气引导。风扇作开关循环，因此在影象形成时不开风扇，从而消灭扰乱影象的可能性。后一公告揭示，利用形成控制件的电极对之间的火花放电，消灭控制件孔眼里的任何外来物质。还可以使火花放电，在带电粉粒源或相对的电极，和电极对之间发生，也可以使之在带电粉粒源或相对电极，和电极对中至少一个电极之间发生。火花放电还可通过向一个后电极供给高净化电压实现，在后电极上有一个持续的录影电压。如公告所述，对后电极供给的录影电压500伏，基极接地，而净化时供给的电压为1500伏。
可以理解到：极需有一种直接静电印刷系统，其使用的显影剂输送系统，可使向印刷头输送的极性错误的和尺寸过大的增色剂达到最少。这可最大限度减少这种显影剂在印刷头上积累或增多，从而减少印刷头净化的要求。此外，还极需有一种系统，可以用电平相当低的电场或弱振荡能，输送极性和尺寸正确的增色剂。
在将显影剂作预定目的使用前，清除诸如碎片之类的污染物属于已知技艺。这种措施已在美国专利申请第718，615号中揭示，申请中在显影剂箱中的适当地点，设置一个偏压辊，在用增色剂作显象前，清除里面的诸如纸纤维之类的碎片。上述应用不涉及本发明考虑的印刷类型，也没提出本文揭示的类型的增色剂输送系统。其相关之处仅限于说明改变增色剂在显象前的成分。
本发提出一种实用方法和设备，为最大限度减少孔眼堵塞，而清洁直接静电印刷器的印刷头结构。本发明除有一个印刷头结构外，印刷设备还有一个增色剂输送系统，放在印刷头的一侧，有一个偏压块或电极，放在远离增色剂输送系统的印刷头的相对侧。
过去，曾将电偏压应用于增色剂输送系统和衬块，以实现增色剂从输送系统向衬块的正确播送。根据本发明的目的，将持续供给衬块的直流吸力电压按周期切断，并另供给一个电压，其频率与用于将增色剂从增色剂供给系统上投出的电压的频率相同，但相位相差180度。这样可使纸张和印刷头间隙里的增色剂振荡，并冲撞印刷头。振荡增色剂和印刷头控制电极上的任何增色剂之间的动量传递，使控制电极上的增色剂脱离。这样脱离的增色剂可在印刷过程中，随从孔中通过的增色剂，沉积到复印基质或介质上去。
本发明考虑的类型的印刷头，可将印刷时供给衬块的电压，从直流400伏改变的交流450伏，并供给40伏的直流偏压电流半秒钟以下。
附图为表示本发明印刷设备的概略示意。
图中揭示的是本发明直接静电印刷设备10的一个实施方案。
印刷设备10中有一个显影剂输送系统，用标图号12表示的总体，有一个印刷头结构14和一个衬托电极或衬块16。
显影剂输送系统12有一个传统的磁刷18，在由料斗22中存放的显影剂20的附近旋转。有一个显影剂授辊24在磁刷18和印刷头结构14之间旋转。授辊结构最好涂敷特夫隆S（Teflon-S）（E.I.杜邦公司商标），和印刷头的距离约为0.003至0.015英寸。特夫隆S是一种四氟乙烯类碳氟聚合物，其中掺有炭黑。通过一个直流电源26，向磁刷供给偏压约为100伏的直流电压。用电源28向授辊24供给约400伏的交流电压，电源29供给20伏的直流偏压。供给的电压有使磁刷18吸引显影剂的作用，并使单层增色剂从磁刷18向授辊24转移。然后单层增色剂向印刷头孔眼附近飞跃。20伏的直流偏压可防止印刷头屏蔽电极收集极性正确的增色剂。
显影剂最好是任何适当的非磁性绝缘增色剂和载体的混合物，其中含胶硅Aerosil（德古沙Degussa公司商标），约等于重量的0.5%，并含硬脂酸锌，占重量的1%。
上述显影剂输送或供给系统提出一种改进措施，控制增色剂的量和电荷，尤其是最后在印刷头14上存在的错误极性增色剂的百分比。所用的增色剂和载体混合物，造成增色剂的理想电荷分布。这样便使印刷头污染速度降低。
印刷头结构14有一个多层件，其中有一个绝电的基础件31，用厚度约为0.001英寸的聚酰亚胺制造。基础件一侧，由一个连续的铝导电层或屏蔽32包覆，铝层厚约一微米。基础层30的相对侧上有分段的导电层34，用铝制造。在多层结构上设有若干直径约为0.007英寸的孔眼36（图中仅示其一），孔眼的阵列适合记录信息。孔眼形成可分别寻址的电极的阵列。当屏蔽电极接地，并且一个可寻址电极上为零电压时，增色剂被通过与该电极相关的孔排出。孔眼穿过基础件31，及导电层31及34。
向可寻址电极供350伏负电压时，防止增色剂从孔中通过。影象的深度可通过在0伏和负350伏之间调节，控制电极上的电压，使之变化。各个电极的寻址，可按用电子寻址印刷元件的印刷术中，任何熟知的方法进行。
电极或衬块16有图示的弧形，但可以理解，本发明不受这种构形的限制。放在远离印刷头的，在普通纸制记录介质30背面的衬块，将记录介质偏折，使介质和衬块之间，有扩大的接触面积。
记录介质30可以是裁开的纸，从一个供纸盘40上供给。纸页从其间通过时，和印刷头14之间的间距，在0.005和0.030英寸之间。利用边缘传递辊对42转移纸页30时，纸页和衬块16接触。
印刷时，通过一个直流电源38，将衬块16的直流电位偏压约400伏。
当印刷头和衬块间没有纸页时，开关40被按周期触动，从而将一个直流偏压的交流电源和衬块16接通，进行印刷头的净化。电源43供给的电压，其频率和用于将增色剂从增色剂供统系统中投出的电源相同，但相位差为180度。这样可使纸页和印刷头之间的间隙中的增色剂振荡，冲撞印刷头。
振荡增色剂和印刷头控制电极上的任何增色剂之间的动量传递，使控制电极上的增色剂脱离。这样脱离的增色剂落到随着通过衬块16的基质上。
在熔化工位上有一个熔化器组合件，图中用标图号54作一般标志，将转移的增色剂粉末影象，在纸页30上永远固定。熔化器组合件54最好有一个加热熔化辊56，用于和一个衬托辊58作压力接触，增色剂粉末影象和碳化辊56接触。这样，增色剂粉末影象便在复印基质30上永久固定。熔化后，图中未示的溜槽对前进的纸页30引导，到达接受盘62上，以便操作者从印刷机中取出。