JPH0414452A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、通電により付着性が変化する記録材を用い、
この記録材を電極部に対して非接触状態と接触状態とを
選択的に取らせることを利用して画像を形成する技術に
関し、例えば、印刷機やプリンタ等の各種の画像形成装
置に関するものである。

［従来の技術］ 印刷技術において、平板印刷法、凸版印刷法やグラビヤ
印刷法などが用いられているが、これらのものにおいて
は、版の作製に複雑な工程を要したり、インクのバター
ニングに湿し水を必要とするなど、取扱いが非常に面倒
であった。本出願人は、これらの問題点を解決する方法
として、インクに部分的（パターン状）な粘着性を電気
的に付与し、このインクの付着性−非付着性の差を利用
して記録を行なう記録方法を先に提案した（特開昭６３
−３０２７９号）。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の画像形成装置のうち、平板印刷法、凸版
印刷法およびグラビヤ印刷法などを用いたものにおいて
は、 （１）版の作製に複雑な工程を要する、（２）取扱いが
面倒、 （３）環境安定性が悪い、 といフだ欠点がある。

インクに部分的な粘着性を電気的に付与する方法におい
ては、インクに、電気を流すことによって発生するジュ
ール熱が、インク中の水分を蒸発させてしまうことから
、問題点を有していた。具体的にはインクの電気抵抗が
上昇して、電気的に非付着化を行なうことが困難となり
、画質が劣化する、インクの粘度が上昇し、受像体への
インクの転写が困難となり、画像濃度が低下する等が問
題点であった。

これは、インクに通電するに従って発生するジュール熱
によってインクの温度が」二昇し、インク中に含まれる
水分蒸発が加速される。この状態では、インクの電気抵
抗が上昇して、電流が流れにくくなるため、インクの非
付着化を行なうことが困難となり、結果として、記録画
像にかぶりが生じてしまうことによる。

本発明は上記従来技術が有する欠点に鑑みなされたもの
であって、取り扱いが容易であり、印刷品位が高く、多
量印刷に適した画像形成装置を実現することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の画像形成装置は、 原版上に電圧の印加状態に応じて付着性が変化するイン
クを塗布するための塗布手段を有する画像形成装置にお
いて、 塗布手段にインクを冷却するためインクの冷却手段が設
けられている。

［作用］ インク冷却手段を設けたので、通電により発生するジュ
ール熱によるインクの温度上昇を防ぐことができる。こ
の場合、インクの温度をサーミスタ等の温度検出手段を
用いて検出し、インク冷却手段により一定温度に保つこ
ともできる。

［実施例］ 以下、本発明の画像形成装置の実施例を図面を参照しつ
つ説明する。

第１図に本発明の画像形成装置の第一の実施例の要部を
示す側面図を示す。

インク担持ロール１は円筒形状を有し矢印へ方向へ回転
する部材であり、アルミニウム、銅、ステンレスなどの
導電体で形成されている。インク担持ロール１の表面（
円筒面」二）には、矢印Ｅ方向に回転するコーティング
ロール９によりインク溜り１０に供給される記録材であ
るインク２が均一の厚みに形成される。

インク担持ロールｌは、直流電源１０３の一端に接続さ
れており、対向する版ロール３とにより構成する一対の
電極のうちの陰極を形成している。

また、インク担持ロール１と版ロール３は、中空構造で
あり、内部に冷却水を循環させることが可能に構成され
ている。インク相持ロール１には、水供給装ｆｉｌｌか
らパイプ１２ａによってインク担持ロール１の内部の水
路１ａに水が供給され、版ロール３には、水供給装置１
３からバイブ１４ａによりて版ロール３の内部の水路３
ａに水が供給される。これにより、インク担持ロール１
、インク２および版ロール３が冷却される。こわらの冷
却水はパイプ１２ｂ、１４ｂにより再び水供給装ｇｌｌ
、１３にそれぞれ回収される。このように本実施例にお
いては、インク担持ロール１とコーティングロール９に
より塗布手段が構成さね、水供給装置１１，１３、バイ
ブ１２ａ、１２ｂ、１４ａ、ｆ４ｂ、水路１ａ、３ａに
より２通りのインク冷却手段が構成されている。

その際、インク２の温度を検知して冷却水の循環を制御
する方法について説明する。

インク担持ロール１には、温度検出センサーとなるサー
ミスタ１５が設けられている。

前記インク冷却手段の駆動構成は、第２図に示すように
、構成されている。

サーミスタ１５は、冷却水の温度に応じて抵抗が変化し
、この抵抗値は電源Ｅ、及び抵抗器Ｒ。

によって電圧Ｅ２に変換され、コンパレータＣによって
基準電圧Ｅ。と比較される。コンパレータＣの比較結果
による出力は、リレードライバーＲＤを介して、リレー
Ｒの開閉を行なわせ、電源Ｅ３によるポンプ１５ｅのＯ
Ｎ、ＯＦＦを制御する。これによって冷却水の供給が制
御され５インク２が一定温度に保たれる。版ロール３に
おいてもインク担持ロール１と同様の構成によって水が
供給され、版ロール３の上面に巻回された版４及び版４
に付着したインク２が冷却される。インク担持ロール１
は、アルミニウム、銅、ステンレンスなどの導電体で形
成されている。

インク担持ロール１０表面上のインク２には、上記のよ
うに版ロール３の上面に巻かれた原版である版４が接し
ている。版ロール３は、ロール１とは逆に矢印Ｂ方向に
回転している。版４には、例えば第３図に示すように、
金属などの導電性材料からなる基材４ａ上に絶縁材料か
らなる所望のパターン４ｂが設けられている。

基材４ａの材料としては、アルミニウム、銅、ステンレ
ス、白金、金、クロム、ニッケル、つんせい銅、炭素な
どや、導電ポリマーあるいは各種ポリマー中に金属フィ
ラーを分散させたものを用い得る。パターン４ｂの材料
としては、熱転写記録材料（主にワックスや樹脂）、電
子写真のトナー、ビニル系ポリマーおよび天然あるいは
合成のポリマーを用い得る。

上記のように形成された版４とインク担持ロール１間に
スイッチ１１をＯＮにして電源１０３による電圧を印加
することにより、版４の導電部分と接触するインク２の
付着性が変化して、その付着性の差により版４上にイン
ク２がパターン状に付着されて、インク画像が形成され
る。電源１０３の電圧は実用的には３〜１ｏｏｖ、更に
は５〜８０Ｖの直流電圧が好ましく、高周波（１０Ｈｚ
〜１００　ｋＨｚ）の交流バイアス電圧を更に印加する
ことによって、画質を一層シャープにすることができる
。

第１図において、インク担持ロール１と版４の間にくり
返し通電を行なうと、通電によってインク２が発熱し、
インク中の水分が蒸発して電気抵抗が上昇し、画質を劣
化させてしまう。しかしながら、本実施例においては、
前記の水供給装置１１及び１３によって冷却水を供給す
ることによって、インク担持ロール１と版ロール３とが
冷却され、インク２の乾燥が防止されるため、多量印刷
を安定して得ることができる。

第１図では、版４側が陰極、インク担持ロール１側が陽
極となっているが、インクによっては、この逆でもよい
。

また、本実施例においては、冷却媒体として水を用いて
いるが、必要に応じてオレフィン、メチルクロライド、
ジクロルメタン、等の有機冷媒や、炭酸ガス、アンモニ
ア等の冷媒、及びこれらを用いた冷却装置を用いてもよ
い。

電源１０３による電圧は、具体的には版ロール３および
インク担持ロール１のそれぞれの回転軸間に印加すると
よい。

インク担持ロール１表面上に形成されるインク２の層の
厚さは、（インク担持ロール１とコーティングロール９
とのギャップの大きさ、インクの材質ないし粗面度、あ
るいは該ロール１の回転速度等によって異なるが）、こ
のロール１が版ロール３上のパターン４版に対向するイ
ンク転写位置において、概ね０．００１〜１１００ａ程
度であることが好ましい。

このインク２の層厚が０．００１ｍｍ未満では、インク
担持ロール１上に均一なインク層を形成することが困難
となる。一方、このインク２の層厚が１００ｍｍを越え
ると、インク層の表層（導電パターン版ロール４に接触
する側の層）を均一な周速としつつ、インク２を搬送す
ることが困難となり、またインク担持ロール１と版４と
の通電も容易でなくなる。

次に版４上に形成されたインク画像を版４と圧接しつつ
矢印Ｃ方向に回転するブラン胴５に転写し、更にブラン
胴５上のインク画像を、ブラン胴５と圧接しつつ矢印り
方向に回転する圧胴６の間を通過する被記録体７（紙、
布、金属シート等）上に転写して、被記録体７上に上記
インク画像に対応する画像８を形成する。

場合によってはブラン胴５を設けずに版４上のインク画
像を直接被転写媒体７上に転写してもかまわないが、例
えばシリコンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ブチル
ゴム等の材質からなるブラン胴５を設けると、版４の摩
耗劣化を防止することができ、また、版と同じパターン
の画像（ポジ画像）を被記録体上に得ることができる。

本発明の画像形成装置は、以上説明した通り、所望の絶
縁パターンを備えた電極（版）と対向電極との間に特定
のインク２を供給し、上記一対の電極間に電圧を印加す
ることによって、電極のパターンに応じてインク２の付
着性が変化することを利用して画像形成を行うものであ
る。

従って、本発明の装置は、電圧印加しない状態において
付着性があり、電圧が印加されることによって、付着性
が消滅するタイプのインクが用いられる。

以下、これら画像形成方式で使用するインク２について
説明する。

電圧印加により、インク２が付着性のものから非付着性
のものへと変化するメカニズムについては、次の場合が
考えられる。

電圧印加による通電により、インク２が電気分解してガ
スを発生し、付着性が変化する場合である。

この場合、インクをもともと付着性を有するように調整
して、電圧印加により一方の電極近傍でインク２がガス
を発生し、このガスによりインク２が電極に付着しなく
なる。インク２が電気分解してガスを発生するようにす
るためには、インク２中に水、アルコール、グリコール
等の溶媒、あるいは塩化ナトリウム、塩化カリウム等の
電解質が溶解した溶媒を含有させる。インク２の電気抵
抗は、低い方が良く、体積抵抗を１０５Ω・ｃｍ以下に
することが好ましい。体積抵抗が１０５Ω・ｃｎ＋を超
えると通電量が低下し、あるいは通電量の低下を防ぐ為
に高電圧を必要となる。

また、版４へのインク２の転写は、インク層の電圧の印
加された部分については、厚み方向のほぼ全部が（以下
、バルク移動と称す）転写する。

インク２が、水やアルコールのような液体では凝集力が
弱く、好適な粘着性が得られない。このため、インクは
、例えば鉛直方向に立てた白金メツキステンレス板に２
０１１１１の厚さでインク２を付着させたときに５イン
ク２が実質的に白金メッキステレンス板上に保持される
程度のものであることが好ましい。また、２枚の白金メ
ツキステンレス板の間に、インク２を挟んでインク２の
厚さを２ＩＩＩＩ１１とし、電圧印加しない状態で２枚
の白金メツキステンレス板を互いに引離したときに、ど
ちらの板にもインク２が同程度に付着するものであるこ
とが好ましい。

インクの粘性率は、ずり速度１０　ｒａｄ／ｓ　、温度
２５℃において、１０’〜１０１Ｏポアズ、更には１０
４〜１０８ポアズが好ましい。

上述のメカニズムをとるインク２は、基本的に無機ある
いは有機の微粒子と液体分散媒とで構成される。インク
２中の微粒子は、インク２の切れを良くし画像の解像度
を向上させる。インク２は、ペースト状あるいは無定形
固体で、流動性において非ニユートン流動体である。

インク２の付着性変化を電圧印加によって行なわせるに
は、インク２中に微粒子を含有させる。

前述の液体分散媒中で、例えばホモジナイザーコロイド
ミル、超音波分散器内での混練されることにより、微粒
子分散体が形成される。このような粒子としては、金属
（Ａｕ、八ｇ、　Ｃｕなと）粒子、硫化物（硫化亜鉛Ｚ
ｎＳ　、硫化アンチモンＳｂ、Ｓ３、硫化カリウムに２
Ｓ、硫化カルシウムＣａＳ　、硫化ゲルマニウムＧｅＳ
　、硫化コバルトＣｏＳ　、硫化スズＳｎＳ　、硫化鉄
ＦｅＳ　、硫化銅Ｇｕ２Ｓ、硫化マンガンＭｎＳ　、硫
化モリブデンＭｏ２５３など）粒子、ケイ酸（オルトケ
イ酸Ｈ４５ｉＯ４、メタケイ酸Ｈ２ＳｉＯ３、メソニケ
イ酸Ｈ２Ｓ１２０５．メソ三ケイ酸［１４Ｓ　ｉ　３０
３　、メソ四ケイ酸ｔ１６ｓＩ４０＋＋など）粒子、ポ
リアミド樹脂粒子、ポリアミドイミド樹脂粒子、水酸化
鉄粒子、水酸化アルミニウム粒子、フッ化雲母粒子、ポ
リエチレン粒子、モンモリロナイト粒子、フッ素樹脂な
どを用いることができる。また電子写真のトナーとして
用いられている種々の荷電制御剤を含有したポリマー粒
子を用いることができる。

」一連の微粒子としては、平均粒子径で１００μｍ以下
、好ましくは０．１ｕｍ〜２０μ■、中でも１０μｍ以
下のものを用いることができ、又かかる微粒子は、イン
ク２中にインク２の１００重量部に対して１重量部以上
、好ましくは３重量部〜９０重量部、更に好ましくは５
重量部〜６０重量部で含有することができる。

又、インク２に用いる液体分散媒としては、エチレング
リコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール（重量平均分子量、約１０
０〜１０００）　、エチレングリコールモノメチルエー
テル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレ
ングリコールモノブチルエーテル、メチルカルピトール
、エチルカルピトール、ブチルカルピトール、エチルカ
ルピトールアセテート、ジエチルカルピトール、トリエ
チレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレング
リコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテル、グリセリン、トリエタノールアミン
、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルサル
フオキサイド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１．３−
ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルアセトアミド、
炭酸エチレン、アセトアミド、スクシノニトリル、ジメ
チルスルホキシド、スルホラン、フルフリルアルコール
、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、２−エトキシエタノ
ール、ヘキサメチルホスホリックトリアミド（ヘキサメ
チルリン酸トリアミド）、２ニトロプロパン、ニトロエ
タン、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート、
１．２．６−ヘキサンドロオール、ジプロピレングリコ
ール、ヘキシレングリコールなどの単独又は２種の混合
媒体を用いることができる。液体分散媒は、インク２の
１００重量部に対し、４０〜９５重量部、更には６０〜
８５重量部含有するのが好ましい。

好ましい具体例では、インク２の粘度を制御するために
インク２中に前述した液体分散媒に可溶なポリマーをイ
ンク２の１００重量部に対して１〜９０重量部、更には
１〜５０重量部、特に１〜２０重量部の割合で含有させ
ることができる。このようなポリマーとしては、グアー
ガム、ローカストビーンガム、アラビアガム、タラガン
ト、カラギナン、ペクチン、マンナン、デンプン等の植
物系ポリマー；キサンタンガム、デキストリン、サクシ
ノグルカン、カードラン等の微生物系ポリマー：ゼラチ
ン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系ポリ
マー：メチルセルロース、エチルセルロース、とドロキ
シエチルセルロース等のセルロース系ポリマー、あるい
は可溶性デンプン、カルボキシメチルデンプン、メチル
デンプン等のデンプン系ポリマー、アルギン酸プロピレ
ングリコール、アルギン酸塩等のアルギン酸系ポリマー
、その他多糖類系の誘導体等の半合成ポリマー：ポリビ
ニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメ
チルエーテル、カルボキシビニルポリマー、ポリアクリ
ル酸ナトリウム等のビニル系ポリマー；その他ポリエチ
レングリコール、酸化エチレン、酸化プロピレンブロッ
ク共重合体、アルキド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、アミノアルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウ
レタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミ
ドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、シリコン樹脂
等の合成ポリマーを単独又は２種以上組合わせて用いる
ことができる。またシリコングリースのようなグリース
類、ボリブデン等の液状ポリマーを用いることも可能で
ある。

インク２の付着性変化が、電気分解によるガスの発生に
起因することから、液体分散媒としては水、メタノール
、エタノール、グリセリン、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール等の溶媒、あるいはヨウ化カリウム、
ホウフッ化リチウム等の電解質を溶解した溶媒が好まし
く用いられる。液体分散媒及び微粒子の含有量は、前述
のものと同様である。特に、液体分散媒として水、ある
いは水の含有したものを用いると、陰電極側で水素ガス
を発生し易く好ましい。水と他の液体分散媒とを混合す
る場合、水の含有量は、インク２の１００重量部に対し
て１重量部以上、更には５重量部以上が好ましい。

電気分解によりガスを発生するインク２の場合、インク
２中に含有する微粒子としては、先に掲げたもののほか
、シリカ、フッ化炭素、酸化チタン、カーボンブラック
、フッ化炭素などが用いられる。

インク２の好ましい具体例では、インク２の粘弾性特性
を考慮すると、インク２中の微粒子の全部あるいは一部
に、前述の液体分散媒を保持できる膨潤性微粒子を用い
るのが好ましい。このような膨潤性微粒子としては、例
えばＮａ−モンモリロナイト、Ｃａ−モンモリロナイト
、３−八面体合成スメクタイト、Ｎａ−ヘクトライト、
Ｌｉ−ヘクトライト、Ｎａ−デュオライト、Ｎａ−テト
ラシリシックマイカやＬｉ−デュオライト等のフッ化雲
母、合成雲母、シリカなどがある。上述のフッ化雲母は
下記−数式（１）によって示すことができる。

−数式（１） ％式％） 式中、ＷはＮａ又はＬｉ、Ｘ及びＹはＭｇ”、　ｐｅ２
＋Ｎｉｚ”、　Ｍｎ２−に、＾ｌ　３　＋　、　ｐ　ｅ
　３　＋　、　ｌ　＋　＋などの６配位イオン、ＺはＡ
Ｉ３◆、　Ｓｉ’◆、　Ｇｅ’◆　ｐｅ３＋、　Ｂ３＋
又はこれらの組合せ（＾１３４１５ｉ４＋）などの配位
数４の陽イオンを表わしている。

膨潤性微粒子の平均粒子径は、乾燥状態で７５μｍ以下
、更には０．８〜１５μｍ、中でも８μｌ以下が好まし
い。

インク２には、必要に応じてカーボンブラック等の一般
に印刷、記録の分野で用いられる染料や顔料などの着色
材を含有することができる。インク２に着色材を含有す
る場合、着色材の含有量はインク２の１００重量部に対
して０．１〜４０重量部、更には１〜２０重量部が好ま
しい。また、着色材の代わりに、あるいは着色材と共に
、電圧印加により発色する発色性化合物を含有してもか
まわない。その他、インク２中に導電性を付与する電解
質、増粘剤、減粘剤５界面活性剤などを含有することが
できる。又、前述した微粒子自体に着色材としての機能
を兼用させることも可能である。

このようなインク２を得るには、例えば液体分散媒およ
び微粒子を通常の方法により混合すればよい。

前述した各実施例に於いてはインク２の移送手段として
円筒状のインク担持ローラ１を使用した例を示したが、
インク２の移送手段としては他にもベルト或いはシート
状のインク移送部材を剥離可能に積層したものを用いて
もよい。このベルト或いはシート状のインク移送部材は
一方から縁り出すと共に、他方で巻き取るようにしても
良いが、無端運動させることにより、縁り返し使用する
方が好ましい。

第４図は本発明の第２の実施例の要部を示す側面図であ
る。

本実施例は、第１図に示した実施例のものより、プラン
胴５を省略して被記録体７にネガ画像を記録するものと
した。このため圧胴６は第１図とは逆に矢印Ｄ′方向に
回転する。また、水供給装置１３およびこれに付随する
バイブ１４ａ。

１４ｂを省略したものである。これは、インク２に発生
するジュール熱のほとんどはその容積比率からインク担
持ロール１上のインク層にて生じるものであり、インク
担持ロール１のみを冷却するものとしても、十分にイン
ク２の冷却が可能となるためである。

本実施例では版４として、金属板上にフォトレジスト像
を有するプリント基板を使用している。

図における４Ｃは絶縁性のフォトレジストを示す。この
他の構成は第１図に示したものであるため、同一番号を
付して説明は省略する。本実施例においては、フォトレ
ジスト４Ｃの無い金属基板の部分にインク２か付着し、
記録紙７上に、画像８が形成されている。もともと付着
性を有するインク２の場合には、フォトレジスト４Ｃの
部分にインク２か付着して画像が形成される。

インク担持ロール１には、第１図に示した実施例と同様
に水供給装置１１よりバイブ１２ａを通して冷却水が供
給されバイブ１２ｂにより回収される。

以上のほか２版４として導電性材料からなる基材上に、
放電破壊により像様の導電パターンが形成された絶縁膜
を有するものも使用できる。更に導電材料からなる基材
上に、銀粒子の析出による銀画像の導電パターンを形成
した写真画像を有する版も使用できる。

また、第１図及び第４図に示した実施例では、版４を円
筒状の版ロール３に巻いて使用しているが、版４を平板
のままで用いて電極とし、版にインクを塗布して版と対
向電極によりインクを挟んだ状態で電圧を印加しても、
版上にインク画像を形成することができる。

［発明の効果コ 本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載するような効果を奏する。

導電性を有するインクを冷却することにより、インクが
発熱して乾燥することを防止することができ、画像形成
機能の安定性を確保することができる。

従って、湿し水を必要としない、メンテナンスの簡単な
画像形成装置を実現することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部を示す側面図、第２
図は第１の実施例中の冷却手段の駆動回路図、第３図は
、版４の一例を示す斜視図、第４図は、本発明の第２の
実施例の要部を示す側面図である。 ！・・・インク担持ロール、ｌａ、３ａ・・・水路、２
・・・インク、　　　　　　３軸・版ロール、４・・・
版、　　　　　　　４　ａ−基材、４　ｂ−・・パター
ン、　　　　４ｃｍ・・フォトレジスト、５・・・プラ
ン胴、　　　　６・・・圧胴、７・・・被転写体、　　
　　　８・・・インク画像、９・・・コーティングロー
ル、１０・・・インク溜り、１１．１３−・・水供給装
置、 １２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ　−−−パイプ、１５
・・・サーミスタ、　　　　１５ｅ・・・ポンプ、１０
１−・・スイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原版上に電圧の印加状態に応じて付着性が変化する
   インクを塗布するための塗布手段を有する画像形成装置
   において、 前記塗布手段にインクを冷却するためのインク冷却手段
   が設けられていることを特徴とする画像形成装置。