JPH0429880A - 画像形成方法及び装置 - 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〕 通電により粘性が変化するインクを用い、このインクが
電極部に対して非接触状態と接触状態とを選択的に取る
機能を利用して画像を形成する技術に関し、例えば、印
刷機やプリンタ等に適用しえる画像形成方法及び装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

印刷技術において平版印刷法、凸版印刷法やグラビヤ印
刷法などが用いられているが、版の作成に複雑な工程を
要したり、インクのパ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。また、インクの付
着性が気温や湿度に影響を受は易く、環境安定性に欠け
た。このため、これまでの印刷技術をコンピュータ等の
記録用周辺機器に適用するには困難な面が多い。

一方、コンピュータ等の記録用周辺器機としては、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
、ワイヤドツト・プリンタやデイジ−ホイル・プリンタ
が知られているが、前述した印刷技術で達成している多
量印刷にはコスト面等で適していない問題点があった。

これらのプリンタにおける問題点を解決するものとして
、例えば、特開昭６３−３０２７９号公報、同６３−７
１３５９号公報、同６３−７１３６０号公報及び同６３
−７１３８６号公報等に開示されている印加電圧の極性
に応じて付着性が変化するインクを用いる方式のプリン
タが知られている。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、この印加電圧の極性に応じて付着性が変
化するインクを用いて画像記録を行なう方法では、イン
クに通電することによりインク中の水等が電気分解を起
し、インク成分が変質してしまうことによって、インク
自体の電気抵抗が上昇し、通電によるインクの適正な付
着性変化を担保できず安定した画像記録を行うことが困
難であった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたもので
あり、安定して画像形成を行うことを可能とする画像形
成方法及び装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者らは、
上記問題点を解決するために鋭意検討を加えた結果、前
述の通電による水の電気分解をインク内部で生起させず
、インク外部で生起させ、即ち、電気分解を生起させる
成分をインクとは別に設けることによって、インクの付
着性変化を安定して行ないえることを見出し本発明に至
フだのである。

即ち、本発明は、一対の導電性部材間に印加電圧の極性
に応じて付着性が変化するインクを供給し、該導電性部
材に通電することにより該導電性部材の一方に該インク
を付着させインク画像を形成する工程を包含する画像形
成方法であって、前記導電性部材の少なくともインク画
像が形成される一方のインク接触面に通電により電気分
解を起す液体（以下、液体という。）を層状に存在（以
下、該液体が存在している層を液体含浸層という。）さ
せて画像形成を行う前記方法であり、又一方に画像パタ
ーンを有する一対の導電性部材、該導電性部材間に電圧
を印加する手段、該導電性部材間にインクを供給する手
段から少なくとも成る上記方法を実施するための画像形
成装置であって、前記一対の導電性部材の画像パターン
を有する少なくとも一方の対向面側に高分子多孔質層が
設けられかつ該高分子多孔質層に液体を供給する手段を
備えて成る前記画像形成装置である。

本発明の画像形成方法を用いることにより、インクには
電気分解を行なわせない状態でインクの付着性を非付着
性へと変化させることが出来、インク成分の変質やイン
ク中の水の電気分解を生じることがなく、インク自体の
導電性を一定に維持することができ、通電による画像記
録を安定して行なうことが出来る。

これは、上記構成によれば、画像を形成するためのイン
ク着色成分に通電は行なうが電気分解による気体発生は
液体含浸層に含浸された液体に生起させ、この気体発生
を利用してインクを電極からはがすことにより非付着化
を行なわせることが可能となるためである。

以下、図面を参照して本発明の方法及び装置を説明する
。

本発明の画像形成方法で使用しえる画像形成装置は、少
なくとも一対の導電性部材を有するものであり、第１図
にその１例を示す。第１図に示す画像形成装置では、イ
ンク担持ロール１と版ロール３が一対の導電性部材であ
る。さらに、必要によりクリーニングブレードを設け、
これとプラン胴５とで一対の導電性部材を構成してもよ
い。

さて、第１図に示す画像形成装置において、インク担持
ロール１は円筒形状を有し矢印六方向へ回転する部材で
ある。ロール１は、アルミニウム、銅、ステンレスなど
の導電体で形成するのが好ましい。インク担持ロール１
の表面（円筒面）上には、矢印Ｅ方向に回転するコーテ
ィングロール９により、記録材であるインク２が均一の
厚みに形成される。このロール１のインク担持面たる表
面を構成する材料としては、（矢印六方向への回転によ
るインク２の搬送により）その表面上に所望のインク２
の層を形成することが可能な材料であれば、特に制限な
く用いることができる。より具体的には、ステンレス等
の金属からなる導電体が好ましい。

このような材料からなるインク担持ロール１の表面は、
平滑面でありでもよいが、インク２の搬送、担持性をよ
り高める点からは、適度に粗面化（例えばＪＩＳ　ＢＯ
６０１の粗面度がＩＳ程度に）されている方が好ましい
。インク２は、インク溜り１１の部分に補給される。

インク担持ロール１の表面上のインク２には、矢印Ｂ方
向に回転する版ロール３上の印刷版４が接し、印刷版４
の画像部に、インク２のインクが転写されてインク画像
が形成される。

本発明において液体含浸層は、高分子多孔質層に液体を
含浸させることにより構成することができる。上記例で
は印刷版４を導電性基板上に、繊維状や多孔質状等の構
造体から成る高分子多孔質層を設け、その上に絶縁性材
料でパターンを形成することにより構成することができ
る。高分子多孔質層（以下、含浸層という。）としては
液体を含浸しえる構造体であれば材質等に制限はなく用
いることができ、例えばセルロース、ナイロン等の合成
繊維、紙、不織布、又はポリスチレン、ポリウレタン、
ポリエチレン、塩化ビニル及びその共重合樹脂、フェノ
ール樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂から成
る多孔質シート等を用いえる。好ましい材質としては、
　０．１〜１０４Ω・ｃｍ程度の導電性を有するもの（
非導電性のものに導電化処理を施したものでもよい）が
好ましく、又液体との接触角のあまり大きくない（７０
°以下程度）ものがよい。又、孔の大きさは０．１μｍ
〜５０μｍ程度のものが、液体を含浸させ液体にガス発
生を行わせる構成において望ましい。尚、含浸層の厚み
は、その材質、含浸される液体の種類等により異なるが
、概ね０．０１〜２ｍｍ程度であるとよく、液体を５〜
６０％程度（含浸層の体積当り）含浸できるものがよい
。

第２図に一態様を示す。即ち、金属等の導電性材料から
成る基材４ａ上に含浸層４Ｃを積層し、その上に絶縁材
料からなる所望のパターン４ｂが設けられている。ここ
で、含浸層は接着、蒸着、電解重合等の手段により導電
性材料上に設けることができる。版４はこの様に構成さ
れ、版ロール３上に巻きつけられ、インク担持ロール−
の表面上のインク２に接するようにすればよい。

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、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。

次に、本発明で用いることのできる前記液体について説
明する。

該液体は通電を受けることによって電気分解を生ずるも
ので、好ましくは、電気分解により気体発生を生ずるも
のである。即ち、該液体はインクの付着性変化による画
像形成に関与し、インク自体の通電による非付着化機能
をインクに代って発揮するものである。従って、通電に
よる非付着化機能を有し、かつインクと混合した場合に
インクに悪影響を及ぼさない性質を有している必要があ
る。該非付着化機能としては、気体発生に基づくものが
性能上好ましい。最も一般的な液体としては水であり、
電気分解により水素ガス等を発生する。又インク中に混
入してもほとんど影響はない。更に、該液体はＬｉＢＦ
４、ＮａＣ］、　Ｋ１等の電解質な１〜１８重量％程度
含む水溶液を含有するのが好ましい。

この他液体として乾燥を防止するために高沸点の有機溶
媒を用いてもよい。これに使用可能な有機溶媒としては
、グリセリン、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−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−
二トロプロパン、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。

尚、通電を行なうために、上記溶媒を用いた電解液の体
積抵抗を１０６Ω・ｃｍ以下にする。

この様な電解液はイオン電導体であり、体積抵抗１０６
Ω・ｃｍを越えると通電量の低下を防ぐために、高電圧
が必要となり好ましくない。

次に、該液体を含浸層に供給する手段について説明する
。

上記供給手段は版に液体を安定して供給できるものであ
れば形態等に何ら制約はない。即ち、液体を含浸したロ
ール状のスポンジを接触させて行ってもよいし、複数の
ノズルを設置して滴状に液体を供給するようにしてもよ
い。第１図に１例を示す。第１図の画像形成装置では供
給手段として回転可能な多孔質ロール１０、例えばロー
ル状の合成繊維、不織布等に、電解質水溶液をしみ込ま
せたものを版４に付着させて行ってもよい。第１図に示
す構成においては、多孔質ロール１０は版４に接触する
位置に設置されているが、設置位置としてはインクの非
付着化変化の起る場所、即ち画像パターン形成が行われ
る場所において液体が有効に版４上に存在しえるような
位置がよい。

供給手段の別の態様としては、基材４ａを多孔質とし、
版ロール３の内部から電解質水溶液を供給する構成のも
のでもよい。

又、液体含浸層を版４側だけでなく、インク担持ロール
１側に設け、ロール内からの浸出等の手段により液体を
供給してもよい。この構成ではロールからのインクのク
リーニング等の場合、通電することにより手を汚さずク
リーニングできる等の効果がある。

以上の構成によって、版４とインク担持ロール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とができる。電源１０３の電
圧は、実用的には３〜１００■、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（１０Ｖ〜１ｏｏｖ）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。

ここで、インク２は、版４の非画像部に存在する液体が
通電により発泡することにより付着しなくなるため、こ
の部分においてインク２には通電による電気分解等の影
響は無いか、有フても画像記録の安定性を損なう程の物
性変化は生じないことになる。

尚、第１図におけるインク供給手段であるコーティング
ロール９はロール状に限定することなく、ブレード状の
ものを使用しても良い。又、導電部材であるインク担持
ロール１、版ロール３の形状もロール状に限定すること
なく板状導電部材を使用しても良い。

次に、印刷版４上のインク画像を、印刷版４と圧接しつ
つ矢印Ｃ方向に回転するプラン胴５に転写し、更にプラ
ン胴５上のインク画像を、プラン胴５と圧接しつつ矢印
り方向に回転する圧胴６の間をＦ方向に通過する被記録
体７（紙、布、金属シートなど）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が形成される。

場合によってはプラン胴５を設けずに、版４上のインク
画像を直接被記録体７上に転写してもかまわないが、プ
ラン胴５の表面材質により版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を被記録体上に得
ることができる。

さて、印刷終了後、プラン胴５、版４及びインク担持ロ
ール１上のインク層を除去しておかないと、インク層が
乾燥して次の印刷に支障が出る。

上記の印刷工程において、本発明では、クリーニングを
版胴、プラン胴、インク担持ロール、その他インクが付
着するローラーに圧着及び脱離が可能で導電可能な材料
から成るブレードを用いることにより実施することがで
きる。

次に本発明の画像形成方法を実施するためのその他の要
件について説明する。

第１図において版４としては導電材料からなる基材上に
、液体を含む含浸層を設け、その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。

第１図では、版４側が陰極、インク担持ロール１側が陽
極となフているが、使用するインクの性状によって版４
側を陽極、ロール１側を陰極としてもかまわない。

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。

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２の流動性ないし粘度、
インク担持ロール１表面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上のパターン版４に対向するインク転
写位置において、概ね０．００１〜１００ｍｍ程度、更
には０．００１〜ｌ　Ｏｍｍ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、このインク層厚が１００ｍｍを越えると
、インク層の表層（導電パターン版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と導電パターン版４
との通電も容易でなくなる。

第３図に本発明の他の態様を示す。

版４の含浸層に液体を供給する手段として電解液１３を
入れた容器１２から含浸繊維１４（材料は前述多孔質ロ
ールと同様のものでよい）を通して版４に付着させる方
式である。電解液１３を付着させる量を調整するために
上記手段を脱着可能にするのが好ましい。

次に本発明の画像形成方法に用いられるインクとしては
電子電導体とイオン電導体のどちらでも適用可能である
。電子電導体の場合は液体分散媒、バインダー等のベヒ
クルに、着色剤と、金属粉、カーボン等の導電粉を分散
させたものが用いられる。体積抵抗としては、１０−２
Ω・ｃｍ以下にすることが好ましい。インクにこの程度
の導電性を付与するための導電粉としては、カーボン、
鉄、銅、白金等の金属粉や、金属酸化物の粉末などが用
いられる。これらの導電粉は、インク１００重量％中に
１〜２０重量％、好ましくは３〜１７重量％含まれる。

イオン電導体の場合は、液体分散媒、バインダー、等の
ベヒクルに着色剤を溶解、分散させ、電解質を溶解した
ものが用いられる。該液体分散媒としては前述した液体
に用いえる溶媒を同様に用いることができる。イオン電
導体のインクの場合、体積抵抗としては１０６Ω・ｃｍ
以下にすることが好ましい。

また、インクの粘度を制御するためにインク中に液体分
散媒に可溶なポリマーをインク材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、ポリブテン等の液状ポリマ
ーを用いることも可能である。

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、界面活性剤などを含有することができる。

〔実施例〕

以下の各成分を混合後、ロールミルを用いて混練し、 導電性インクを調整した。

シリコンオイル　　　　　　　　　８４　　重量部（信
越化学■製、商品名ＫＦ９６−１００Ｃ５）商品名ケッ
チエンブラックＥＣ） 次に、上記と同様に２枚の白金メツキステンレス板の一
方に、導電性を有する合成紙（同波製紙社製、商品名ノ
ア、ＥＳ−６０９ＯＲ１表面抵抗９．５×１０−１Ω／
ｃｍ”、厚みＱ、２ｍｍ）を貼着し、こねにホウフッ化
リチウムの１０％水溶液を含浸させ、他方のステンレス
板との間に上記導電性インクを挟んだ状態を形成しその
−・方を陰極（アース）、もう一方を陽極として、＋３
０ｖの電圧を印加しこの電圧を印加しながら、２枚の白
金メツキステンレス板の間隔を徐々に広げることによっ
て２枚の白金メツキステンレス板を分離したところ、陽
極側の電極に全てのインクが付着し、陰極側にはインク
の付着のない状態が得られた。

次に、第１図に示す印刷機を用いて画像形成を行った。

インク担持ロールとして、白金メツキを施したステンレ
ス製円筒状ロール（表面粗度ｔＳ）を用い、また、版ロ
ール３として、表面をハードクロムメツキした直径３０
ｍ＋ｎの鉄製円筒ロールを用いた。

また、アルミニウム板上に、前記導電性合成紙を貼着し
、更にその上にビニル系樹脂でバターニングした版４を
版ロール３に巻き付け、ホウフッ化リチウムの１０％水
溶液を含浸した多孔質ロール１０（金陽社社製、直径４
０ｍｍ）を版ロール３の回転方向に従って回転させ版４
に前記水溶液を付着、含浸させ、インク担持ロール１と
コーティングロール９との間に、前述したインク材を投
入した。インク担持ロール１を５　ｍｍ／ｓｅｃの周速
で矢印六方向に回転させ、矢印Ｅ方向に回転する表面テ
フロンゴム製の円筒ロールであるコーティングロール９
とのギャップを制御し、コーティングロール９を５　ｍ
ｍ／ｓｅｃで回転させることによって、インク担持ロー
ル１上のインク層厚を０．２　ｍｍに制御した。版ロー
ル３は矢印Ｃ方向に５　ｍｎ＋／ｓｅｃの周速で回転さ
せた。

この印刷機の直流電源１０３から電圧を印加していない
状態下で印刷したところ、像様の印刷物は得られなかフ
だが、直流電源１０３から１５Ｖの直流電圧を印加した
状態下で印刷したところ、シャープな画質の印刷物が多
数枚得られたくこの際、版ロール３を陰極、インク担持
ロール１を陽極とした）。

〔発明の効果〕

本発明の画像形成方法及び装置によれば、従来印加電圧
の極性に応じて付着性が変化するインクを用いた場合の
ような、電気分解によるインク成分の変質をなくし、通
電によって安定した画像記録が可能である。従って、本
発明はコンピューター等の記録用周辺機器に応用でき、
安定して多数枚の印刷を行うことができる装置を構成す
るに優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成方法の実施に用いえる画像形
成装置の一例を示す模式側面図、第２図は第１図に示す
装置に使用しえる版の一例を示す模式斜視図、第３図は
本発明の画像形成方法の実施に用いえる画像形成装置の
他の一例を示す模式側面図である。 １・・・・・・インク担持ロール ２・・・・・・インク ３・・・・・・版ロール ４・・・・・・版 ４ａ・・・基材 ４ｂ・・・画像パターン ４ｃ・・・含浸層 ５・・・・・・プラン胴 ６・・・・・・圧胴 ７・・・・・・被記録体 ８・・・・・・インク画像 ９・・・・・・コーティングロール １０・・・・・・多孔質ロール １１・・・・・・インク溜 ２・・・・・・容器 ３・・・・・・液体 ４・・・・・・含浸繊維 ３・・・・・・電源 特許出願人　　キャノン株式会社 代　理　人　　弁理士　若林　忠 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の導電性部材間に印加電圧の極性に応じて付着
   性が変化するインクを供給し、該導電性部材に通電する
   ことにより該導電性部材の一方に該インクを付着させイ
   ンク画像を形成する工程を包含する画像形成方法であっ
   て、前記導電性部材の少なくともインク画像が形成され
   る一方のインク接触面に通電により電気分解を起す液体
   を層状に存在させて画像形成を行うことを特徴とする前
   記方法。 ２、前記液体が、電気分解により気体を発生することが
   可能な電解液である請求項１に記載の画像形成方法。 ３、一方に画像パターンを有する一対の導電性部材、該
   導電性部材間に電圧を印加する手段、該導電性部材間に
   インクを供給する手段から少なくとも成る画像形成装置
   であって、前記一対の導電性部材の画像パターンを有す
   る少なくとも一方の対向面側に高分子多孔質層が設けら
   れかつ該高分子多孔質層に液体を供給する手段を備えて
   成る前記画像形成装置。