JPH04241984A - 印刷装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧印加により付着性
が変化するインクを用いた印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からコンピュータ等の記録用周辺機
器としては、各種の記録方式を用いたプリンタ、例えば
レーザビーム・プリンタ、インクジェット・プリンタ、
感熱転写プリンタ、ワイヤドット・プリンタやデイジー
ホイル・プリンタが知られている。

【０００３】本出願人はコンピュータ等各種機器に接続
しうる新規な印刷装置として、インクに電圧を印加して
インクの付着性を変化させて印刷を行なう装置を提案し
、その装置によって高精細でしかも高速の印刷画像を得
ることができた。

【０００４】一般に版上に形成されるインク画像が高解
像度を保つためには、インク画像のインク厚みが薄い方
が好ましい。従って、インクを版上に供給する際に薄層
で供給することが好ましい。そのためには、版にインク
を供給するインク担持ロールは版とニップを持たせて接
触させることができるゴム材料であることが好ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】上記の印刷装置に
おいては、インク画像が形成される版電極と版にインク
を供給する導電性ゴム電極にインクを介して電圧を印加
することが必要である。しかし、電圧印加が長時間にわ
たると導電性ゴム電極の表面が劣化し、表面の抵抗値が
大幅に上昇することがあった。

【０００６】導電性ゴム電極の表面の抵抗が上昇すると
、版電極と導電性ゴム電極の間に流れる電流が減少し、
その結果、インクの付着性の変化によるコントラストが
不十分となり、カブリの多い画像となってしまう。

【０００７】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、長時間使用してもコントラストが悪くならず、カブ
リのない画像を形成することができる印刷装置を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の印刷装置は、極
性に応じて付着性が変化するインクに電圧を印加する版
電極及び弾性体電極と、前記版電極と前記弾性体電極の
間に電圧を印加する電源と、前記弾性体電極の表面を研
削する研削手段とを有するものである。

【０００９】以下、図面を参照して、本発明の印刷装置
について説明する。「％」および「部」は特に断わらな
い限り重量基準とする。

【００１０】図１において、弾性体電極である導電性ゴ
ムロール１は円筒形状を有し、矢印方向へ回転する部材
である。このロール１は、ステンレス等の金属ロールの
芯金に導電性ゴムが一定の厚みで形成されているロール
である。

【００１１】導電性ゴム材料としては、通常のゴム材料
に導電粉、ファイバー等のフィラーが均一に分散された
ものが用いられている。ゴム材料としては、シリコーン
ゴムフッ素ゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレン共重合
体ゴム）、ＮＢＲゴム等が挙げられるが、これらに限定
されるものではない。また導電性フィラー材としては、
カーボンブラック、グラファイト粉、炭素繊維等のカー
ボン材や、銀、金、白金などの金属粉が用いられる。

【００１２】導電性ゴムロール１の表面（円筒面上）に
は、インク供給手段である矢印方向に回転するコーティ
ングロール９により後述する記録材であるインク２が均
一の厚みで形成される。

【００１３】導電性ゴムロール１は、直流電源１０３の
一端に接続されている。ロール１の表面上のインク２に
は、版ロール３（この場合は版ロールが像担持ロール）
に巻かれた像担持電極である版４が接しており、ロール
１と版４で一対の電極を構成している。版ロール３は、
ロール１とは逆に回転している。版４は、例えば図３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。

【００１４】基材４ａの材料としては、アミニゥム、銅
、ステンレス、白金、金、クロム、ニッケル、りんせい
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が用いられる。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が用いられる。また版の形
状は平面に限定されず、ロール状、曲面状、多角形状と
しても差し支えない。

【００１５】こうして版４と導電ゴムロール１間に電源
１０３により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
の差により版上にインク２をパターン状に付着させて、
インク画像を形成する。この際の電源１０３の電圧は実
用的には３〜１００Ｖ、更には５〜８０Ｖの直流電圧が
好ましく、高周波（１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ）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。電源１０３による電圧は、
具体的には版ロール３及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。

【００１６】導電ゴムロール１の表面上に形成されるイ
ンク層２の厚さは、導電性ゴムロール１とコーティング
ロール９との接触圧、またコーティングロール９上にブ
レード１１によってある程度厚く規則されたインク厚に
依存する。また導電性ゴムロール１とコーティングロー
ル９の表面の材質、粗面度、あるいは両ロールの回転速
度によっても異なってくる。

【００１７】一般に導電性ゴムロールが版ロール３上に
パターン版４に対向するインク転写位置において、イン
ク層２の厚みが０．００１〜１０ｍｍ程度、さらには０
．００１〜０．１ｍｍ程度であることが好ましい。

【００１８】インク層２の厚みが１０ｍｍを越えるとイ
ンク層２を均一に搬送することが困難であるとともに、
インクによる抵抗大きくなるため、導電性ゴムロールと
版ロール間の通電が容易でなくなる。

【００１９】またインク層２の厚みが０．００１ｍｍよ
り薄い場合は実質上均一なインク層を形成することが困
難となる。

【００２０】次に版４上のインク画像を版４と圧接しつ
つ矢印方向に回転するブランケット胴５に転写し、更に
ブランケット胴５上のインク画像を、ブランケット胴５
と圧接しつつ矢印方向に回転する圧胴６の間を通過する
被記録媒体７（紙、布、金属シートなど）上に転写して
、被記録媒体７上に上記インク画像に対応する画像８を
形成する。一般に、ブランケット胴５はその材質により
版の摩耗劣化を防止するために設けるが、これを介して
も版と同じパターンの画像を被記録媒体上に得ることが
できるものである。

【００２１】本発明の印刷装置では導電性ゴムロール１
を研削する手段を有することを特徴としている。

【００２２】導電性ゴムロール表面の抵抗が上昇する原
因は不明な点が多いが、特に導電性ゴムロールを陽極と
して用いたときに顕しいので、陽極での弾性体電極の酸
化と推測されている。

【００２３】本発明では、長時間電圧を印加して印刷を
行なった導電性ゴムロール１を研削ロール１２によって
表面を研削し、酸化された導電性ゴムを削除することに
より導電性ゴムロール１の表面の抵抗を回復させること
ができる。

【００２４】研削は常に行なうよりも一定枚数又は一定
通電量に対してあるいは抵抗上昇による電圧又は電流の
変化を検知して間欠的に行なう方が好ましい。

【００２５】図１では、通常印刷時には、研削ロールと
クリーニングブレード１４はともに導電性ゴムロール１
と離れた状態にある。

【００２６】研削時には図２に示したように導電性ゴム
ロール１は、版ロール３及びコーティングロール９から
離れクリーニングブレード１４により大部分のインクが
除かれた後研削ロール１２によって表面が研削される。

【００２７】研削量は、１回の研削で常に一定にするこ
とも可能であるが、導電性ゴムロール１の表面の抵抗を
検出して決めても良い。

【００２８】また図１に示したように研削ロール１２は
研削後洗浄液１３やブラシ１５によって洗浄され、研削
ゴムくずやインクが除去される。

【００２９】研削ロール１２の材質としては、金属、セ
ラミックスなどゴムよりも硬い材料であれば良い。また
ロールの上に紙やすり等の研削シートを巻いても良い。

【００３０】研削手段としては、ロール形状に限らず、
ブレード状ウェッブ等でも良い。

【００３１】研削を行なうと、導電性ゴムの厚みが減少
するので、版ロール、コーティングロール及び研削ロー
ルとの接触圧力が変化し、圧力センターにより検知して
調節することが可能である。

【００３２】本発明の方法を好適に実施するには、基本
的に電圧印加しない状態で粘着性があるインクであって
、電圧を印加することによって、粘着性を削減させるも
のであり、版の絶縁部分に付着し、所望の記録画像を形
成しえるインクを用いる。

【００３３】以下、インクの基本的構成について説明す
る。

【００３４】まず、電圧印加により、インクが粘着性→
非粘着性と変化するメカニズムについては、次の事由が
考えられる。

【００３５】すなわち電圧印加による通電により、イン
クが電気分解してガスを発生し、粘着性が変化するとい
うメカニズムであり、この場合、インクをもともと粘着
性を有するように調整して、電圧印加により片側の電極
近傍でインクがガスを発生し、このガスによりインクが
電極に付着しなくなる。インクが電気分解してガスを発
生するようにするためには、インク中に水、アルコール
、グリコール等の溶媒、あるいは電解質が溶解した溶媒
を含有させればよい。

【００３６】インクの電気抵抗は、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・ｃｍを越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が必要となる。

【００３７】本発明の画像形成方法のメカニズムは、上
記によるものと考えられる。また、版からのインクの転
写は、電圧印加により付着→非付着に変化する本発明の
インクでは、インク層の電圧の印加されだ部分について
は、厚み方向のほぼ全部が移動（バルク移動と称す。）
する。

【００３８】上記のメカニズムをとるインクについて以
下にさらに説明する。

【００３９】インクとしては、水やアルコールのような
液体の含有量が多いと凝集力が弱く、好適な粘着性が得
られない。粘着性としては、例えば鉛直方向に立てた白
金メッキステンレス板に２ｍｍの厚さでインクを付着さ
せたときに、該インクが実質的に白金メッキステンレス
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枚の白金メッキステンレス板の間に、インクを挟
んでインクの厚さを２ｍｍとし、電圧印加しない状態で
２枚の白金メッキステンレス板を互いに引き離したとき
に、どちらの板にもインクが同程度に付着するものであ
ることが好ましい。

【００４０】上記のメカニズムをとる本発明のインクは
、基本的に無機あるいは有機の微粒子と液体分散媒とで
構成されるコロイドゾルの無定形固体で、流動性におい
ては非ニュートン流動体である。インク中の微粒子は、
インクの切れを良くし画像の解像度を向上させる動きが
ある。粘度は２５℃、１０ｒａｄ／ｓにおいて１〜１０
１２ポアズ、好ましくは１０３〜１０９ポアズのものが
よい。

【００４１】微粒子として、後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
混練することにより、分散された形態で生成することが
できるが、微粒子としては、金属（Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕな
ど）粒子、硫化物（硫化亜鉛Ｚｎｓ、硫化アンチモンＳ
ｂ２Ｓ３、硫化カリウムＫ２Ｓ、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Ｃｕ２Ｓ、硫化マン
ガンＭｎＳ、硫化モリブデンＭｏ２Ｓ３など）粒子、ケ
イ酸（オルトケイ酸Ｈ４ＳｉＯ４、メタケイ酸Ｈ２Ｓｉ
Ｏ３、メソニケイ酸Ｈ２Ｓｉ２Ｏ５、メソ三ケイ酸Ｈ４
Ｓｉ３Ｏ３、メソ四ケイ酸Ｈ６Ｓｉ４Ｏ１１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等を
用いることができ、又、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もできる
。

【００４２】上述の微粒子としては、平均粒子径で１０
０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ〜２０μｍ、好まし
くは１０μｍ以下のものを用いることができ、又かかる
微粒子は、インク中にインク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重量部で含有させることができる
。

【００４３】インクに用いる液体分散媒としては、イン
クの粘着性変化が、電気分解によるガスの発生に起因す
る為、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
いは電解質を溶解した溶媒が好ましく用いられる。この
他にも、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１００〜１０００）、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
チルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビ
トール、エチルカルビトールアセテート、ジエチルカル
ビトール、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、ジメチルサルフォキサイド、Ｎ−メチル−２−ピロ
リデン、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−ヘキサントリオール、
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種以上の混合媒体を用いることができる。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。液体分散媒は、インク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。

【００４４】本発明の好ましい具体例では、インクの粘
度を制御するためにインク中に前述した液体分散媒に可
溶なポリマーをインク１００重量部に対して１〜９０重
量部、更に１〜５０重量部、特に１〜２０の重量部の割
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、ヒ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、ポリブデン等の液状ポリマーを用いる
ことも可能である。

【００４５】又、インク中に含有する微粒子としては、
先に挙げたもののほか、シリカ、フッ化炭素、酸化チタ
ン、カーボンブラック、フッ化炭素などを用いることが
できる。

【００４６】インクの好ましい具体例では、インクの粘
弾性特性を考慮すると、微粒子としては粒子間に前述の
液体分散媒を保持できる膨潤性微粒子が好ましい。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−テニオライト、Ｎａ−テトラシリシックマイカや
Ｌｉ−テニオライト等のフッ化雲母、合成雲母、シリカ
などがある。

【００４７】上述のフッ化雲母は下記一般式（１）によ
って示すことができる。

【００４８】

【外１】

【００４９】式中、ＷはＮａ又はＬｉ、Ｘ及びＹはＭｇ
２＋，Ｆｅ２＋，Ｎｉ２＋，Ｍｎ２＋，Ａｌ３＋，Ｆｅ
３＋，Ｌｉ＋などの６配位イオン、ＺはＡｌ３＋，Ｓｉ
４＋，Ｇｅ４＋，Ｆｅ３＋，Ｂ３＋又はこれらの組合せ
（Ａｌ３＋／Ｓｉ４＋）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８μｍ
以下が好ましい。

【００５０】さらにインクには、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。インクに
着色材を含有する場合、着色材の含有量はインク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、インク中に導電性を付
与する電解質、増粘剤減粘剤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。

【００５１】インクの粘度は２５℃、１０ｒａｄ／ｓに
おいて１〜１０１２ポアズ、好ましくは１０３〜１０９
ポアズであるとよく、ガス発生による付着→非付着化の
効果を高めることができる。

【００５２】

【実施例】以下本実施例を実施例に従って詳細に説明す
る。

【００５３】

【外２】 以上を６０℃で溶解させた後、コロイダルシリカ　　ア
エロジル＃２００（日本アエロジル（株）社）６ｇと、
カーボンブラック　　Ｍｏｇｅｌ　　Ｌ（キャボット社
製）１０ｇとを３本ロールミルで混合して分散させ、黒
色の無定形インクを作成した。このインクの体積抵抗率
は２．５×１０３Ωｃｍであった。

【００５４】次にこのインクを用いて、図４に示す印刷
機を用いて画像の形成を行なった。

【００５５】導電性ゴムロール１としてシリコーンゴム
に４０Ｗｔ％のケッチェンブラックを分散させた導電ゴ
ム（体積抵抗率５Ωｃｍ）が直径２５ｍｍのステンレス
ロール上に肉厚５ｍｍでつけられたロールを用いた。

【００５６】版ロール３としては直径８０ｍｍのステン
レスロールを用いた版４は１００μｍ厚のりん青銅上に
ビニル系樹脂で絶縁パターンニングしたものを用いた。

【００５７】絶縁性のシリコーンゴムロールから成る揺
動ロール２０とインクコーティングロール９によって、
約５０μｍの厚さに薄層化されたインクが導電性ゴムロ
ール１上にコーティングされる。

【００５８】各ロールを周速２００ｍｍ／Ｓｅｃで回転
させた状態で直流電源１０３によって版ロール３と導電
性ゴムロール１間に電圧２０Ｖを印加したところ、版４
上の絶縁パターン上にのみインクが付着した。

【００５９】この際、導電性ゴムロール１を陽極、版ロ
ール３を陰極として電圧を印加した。

【００６０】版４上に付着したインクをブランケット胴
５、紙７へと順次転写してカブリのない（カブリ濃度０
．０５）良好な画像が得られた。

【００６１】１０００枚印刷後、カブリ濃度０．２に上
昇したところで印刷を中止し、導電ゴムロール１を点線
の位置にまで移動させ、研削ロール２１及び表面の抵抗
を検知する抵抗検知ロール２２（ステンレスロール）と
接触させた。

【００６２】導電ゴムロール１とステンレスからなる研
削ロール２１（表面粗度Ｒａ＝１００μｍ）を反対方向
に回転させることにより、導電ゴムロール１の表面を研
削した。インク及び研削クズは洗浄液１３によって洗い
流される。研削初期における導電ゴムロール１と抵抗検
知ロール２２間の抵抗値は１０６Ωであった。２３は抵
抗検出器である。その後研削が進むに従って、抵抗値が
減少し１０１Ωとなったところで研削を終了した。

【００６３】次に導電ゴムロール１を印刷する初めの位
置までもどし印刷を行なったところカブリ濃度が０．０
５まで回復し、カブリのない良好な画像が得られた。研
削に伴う導電ゴムロールの厚み変化は１回の研削でほぼ
２０μｍであり、これによる版４及び揺動ロール３との
接触圧力の変化は圧力センサー（不図示）によって調節
した。

【００６４】印刷と研削を交互に１０サイクル繰返した
ところ研削後は常に良好な画像が得られた。

【００６５】（実施例２）実施例１で研削する時期を、
印刷中の電流値を検知し、初期値の７０％以下に低下し
た時とする以外は実施例１と同様に行なった。その結果
印刷物のカブリ濃度を常に０．０５〜０．０８に保つこ
とができた。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は極性に応じ
て付着性が変化するインクを用いた印刷装置において、
導電性ゴム電極の表面を研削する手段を設けることによ
り、導電性ゴム電極の表面の抵抗が上昇するために起こ
る画像のカブリ濃度の上昇を抑え、１つの導電性ゴム電
極に対して印刷できる量を倍増させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による印刷装置の一例を示す側面図であ
る。

【図２】本発明による印刷装置の研削手段の一例を示す
側面図である。

【図３】本発明の印刷装置で用いる印刷版の一例を示す
斜視図である。

【図４】本発明による印刷装置の他の例を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１　　導電性ゴムロール ３　　版ロール ４　　版 ５　　ブランケット ６　　圧胴 ７　　被記録体 ９　　コーティングロール １２　　研削ロール １３　　洗浄液 ２０　　揺動ロール ２１　　研削ロール ２２　　抵抗検知ロール ２３　　抵抗検出器 １０３　　電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　極性に応じて付着性が変化するインク
   に電圧を印加する版電極及び弾性体電極と、前記版電極
   と前記弾性体電極の間に電圧を印加する電源と、前記弾
   性体電極の表面を研削する研削手段とを有することを特
   徴とする印刷装置。