JP2965531B2 - 静電潜像からなる画線部に応じてインク塗布を実施する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク含有媒体を
用いて静電潜像からなる画線部に応じてインク塗布を実
施する方法および装置に関する。前記インク含有媒体
は、電界の作用により静電潜像上に塗布される。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】エレ
クトログラフィ(electrography)法による印刷方法にお
いては、通常、画線部に応じて静電パターンが形成され
る。この静電パターンは、帯電されたトナー粒子により
現像され、その後印刷材料上に転写される。

【０００３】現像ユニットは、小さな帯電された固体粒
子（乾燥トナー）、または極性を有しない溶媒中に溶解
された帯電粒子（液体トナー）を、エレクトログラフィ
法により作成された印刷版に付着させる装置を有して構
成されている。液体トナーに関しては、粒子の大きさが
はるかに小さいために、高い解像度を実現することがで
きる。

【０００４】乾燥トナーに関しては、磁気ブラシ現像器
または連続現像器(Kaskadenentwic-klung:独語)を備え
た現像ユニットが周知となっており、液体トナーに関し
ては、浸せき現像、またはローラまたは吹き付けを介し
てトナーを付着させる方法が用いられる。

【０００５】上記のすべての方法においては、帯電され
たインク（トナー）は、印刷版の表面全体に区別なく付
着され、その後、静電力により、画線部（または非画線
部）のみで保持される。この際、非画線部から残留する
トナーを除去しなければならないという根本的な問題が
ある。さらに、液体トナーに関しては、極性を有しない
溶媒が印刷版表面全体を濡らすので、手間のかかる方法
を用いて、この溶媒を少なくとも非画線部から除去しな
ければならないという問題が生じる。すでに、米国特許
4,268,597号明細書には、ローラまたは印刷材料等の対
象物表面の静電潜像を現像するための方法および装置が
開示されている。この方法および装置では、前記対象物
が現像液表面にまで接近されるが、接触されることはな
い。外部電界と結合した状態で、または外部電界と結合
されない状態で、潜像の電界により、現像液の表面が前
記対象物表面の画線部の方向に引き付けられるとともに
この部分に到達して、現像液中に含有される画線部形成
材料が潜像上に堆積するように、現像領域における前記
対象物表面と現像液表面との間の電界の強さおよび距離
が設定される。前記現像液表面は、例えば現像液で満た
された容器内で回転するアニロクスローラ等のローラ上
に層状に形成され、ドクターブレードにより望ましい厚
さに調整される。現像すべき画線部が設けられたシリン
ダとアニロクスローラとの間には小さな空気間隙が設け
られ、この空気間隙を越えて、現像液が、画線部領域す
なわち静電潜像を有する領域に到達する。前記シリンダ
は、例えば光導電性のコーティング層を有し、このコー
ティング層は、まず全面的に例えばコロナ放電等により
帯電される。次に、前記シリンダの外周面は、光線の照
射により部分的に中性化される。外周面の中性化されな
い部分は、現像液を引き付けてメニスカスを形成させ
る。このようなシリンダ表面に代えて、シリンダ上を移
送されるウェブに画線部を形成することが可能である。
このウェブは、その表面に光導電性の層を有し、この層
上に静電潜像が形成される。画線部の形成は、離間して
配置されたインク付けローラとシリンダとの間に電位差
を設定することで支援される。

【０００６】しかし、上記の方法では、トナーの移送を
正確に制御することはできず、また、インク含有媒体と
しては、静電的にアクティブな液体トナーのみが用いら
れていた。

【０００７】既に、１９１２年以来、インクジェットの
原理は周知である。この原理は、例えば１９９２年８月
１０日付けのＩＢＭ調査報告書RJ8913(80000)における
Ｄ．Ｈ．Ｃｈｏｉ氏およびＦ．Ｃ．Ｌｅｅ氏による論
文”電気流体力学によるインクジェット原理を用いた連
続的グレースケール印刷(Continuous Gray-Scale Print
ing with the Electrohydrodynamic Ink-Jet Principl
e)”に詳述されている。

【０００８】この方法においては、細い導電性の管内に
液体メニスカスが形成され、これが毛細管現象による力
で保持されるため、液体が流出することはない。次に、
これらの小さな管と、相応の距離をおいて配置されたプ
レートとの間に、所定の大きさの電界をかけることで、
静電力により非常に細い液体の噴流が形成される。この
噴流は、電界を切ると除去される。個々の小さな管とプ
レートとの間の電界を画線部に応じてアクティブに切り
換えることで、インクジェットにより画線部が形成され
る。インクジェットヘッドにおいては、共同で印刷ヘッ
ドを構成している複数の小さな管のなかから、それぞれ
の小さな管が個別に電気的にアドレスされることで、前
記の原理が利用される。通常、前記小さな管は、２００
μｍから５００μｍの直径を有し、前記液体噴流は、例
えば約１５μｍの直径を有する。

【０００９】本発明は、簡単な画線部形成方法、および
簡単に構成されて画線部を区別しながら現像を実施する
現像システムを提供することを目的とする。この現像シ
ステムでは、液状のインク含有媒体が使用される。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
または請求項３に記載される発明により達成される。そ
の他の有利な構成は、従属請求項より与えられる。

【００１１】本発明の利点は、静電潜像からなる画線部
が形成されるか、または少なくとも現像プロセスの期間
中において画線部が保持されるものであれば、すべての
材料またはシステムから画線部支持体を形成できること
である。このような材料またはシステムとしては、誘電
性材料、強誘電性材料、または光導電性材料、またはド
イツ特許公報40,22,493,C2号に開示されているアクティ
ブな画線部支持システムが上げられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。図１は、インクを画線部
支持体に塗布するためのノズルを備えたインク容器を示
す図である。図２は、図１のインク容器のノズルを示す
拡大図である。図３は、インク容器を基底部から見た平
面図である。図４は、ノズルを示す斜視図である。図５
は、印刷ウェブに画線部を形成するための装置を示す図
である。

【００１３】画線部支持体１（図１）上の静電潜像から
なる画線部を現像（インク付け）するための装置は、容
器２を有して構成されている。容器２には、インク含有
媒体３が満たされている。インク含有媒体３は、例えば
トナー液であるが、粘性の低い液体、ホットメルトイン
ク、高い導電性を有する液体または絶縁性の液体等の他
の液体を用いることもできる。使用されるインク含有媒
体は、内部に電荷の分散が生じるように、電荷を供給さ
れるか、または電界に反応するのが好適である。例え
ば、オフセット印刷のための印刷版製造のような所定の
コーティング層を使用するような場合に関しては、透明
なインク含有媒体を使用することも合理的な場合があ
る。

【００１４】容器２は、その基底部４に開口部１０を有
している。充分な大きさの電位（Ｖ_O＋Ｖ_B）が設定され
ている場合には、開口部１０を通して、インク３が外方
に向けて加速される。ここで、Ｖ_Oは、電極として作用
する部材５に対して、すべての開口部１０が共通に有す
るオフセット電位である。Ｖ_Bは、電極として作用する
部材５に対して、画線部支持体１上において静電的に帯
電された画素が有する電位である。電位Ｖ_Oが射出しき
い値を下回っている際には、毛細管現象および／または
摩擦力により、インクは容器２内に保持される。

【００１５】画線部支持体１、すなわち印刷材料が、画
線部に対応した電荷分布を有する層の下に、または画線
部に対応した電荷分布を有する複数の層の下に導電性の
層を有する場合もあれば、あるいは画線部支持体１の下
に、例えば導電性プレート等の電極として機能する部材
５が設けられる場合もある。基底部４は、部材５に対し
て、オフセット電位Ｖ_Oに設定されている。しかし、基
底部４は、必ずしも導電性材料で形成する必要はない。
例えば、インク３を通過させるために基底部４に設けら
れた開口部１０が導電性材料からなるリング６で囲ま
れ、このリング６が共通の電位Ｖ_Oに設定されていれば
十分である。リング６は、図に示されるように、基底部
４の上方に設置されるか、または基底部４の下方に設置
される。

【００１６】図に示された実施の形態においては、リン
グ６は、容器２の基底部４から下方に突出するノズル８
のフランジ部として形成されている。それぞれのノズル
８は、中空円柱か、または（図２に拡大して示されるよ
うに）中空の円錐台９として形成されている。円錐台９
の内部はインク３で満たされ、このインクはノズル８の
下端で滴状に保持される。画線部支持体１の画線部は、
それぞれ電位Ｖ_Bに設定されている。電位Ｖ_Oは、ノズル
８の開口部１０から画線部支持体１上の画線部の方向に
液体噴流１１を発生させるために必要な電位のしきい値
を下回るように選択される。

【００１７】インク３を噴流の形態で画線部支持体１の
画線部に付着させるために必要な電位のしきい値に対し
て、前記電位を加算したものＶ_O＋Ｖ_Bは、このしきい値
を上回る。

【００１８】したがって、前述のＤ．Ｈ．Ｃｈｏｉ氏お
よびＦ．Ｃ．Ｌｅｅ氏の論文で明らかにされているよう
に、電位Ｖ_Oを設定するために必要な電圧Ｕ_Oはオフセッ
ト電圧を示す。前記論文においては、ノズル８の開口部
１０の直径がインクジェット１１の厚みに及ぼす影響に
ついて開示されている。ノズル８の開口部１０は、１０
０μｍから５００μｍの直径を有している。ノズル８と
画線部支持体１との間の距離は、例えば１００μｍから
１０００μｍである。ノズル８は、（図３に示されるよ
うに、）基底部４において電界に対して、容器２または
画線部支持体１が矢印Ａ（図１）の方向に移動した場合
に、画線部支持体１の全ての領域がノズル８から射出さ
れるインクジェット１１またはインク滴により隙間無く
覆われるように配設されている。すべてのノズル８は、
同じ電位Ｖ_Oを有している。インクジェット１１または
インク滴は、５μｍから２０μｍの直径を有している。
したがって、開口部の直径よりもはるかに高い解像度で
画線部形成を実現することができる。この点は、多くの
他の画線部形成方法に対して重要な相違点となるもので
ある。他の画線部形成方法においては、インク含有媒体
を射出する容器内の開口部の大きさが、解像度の限界に
等しくなる。

【００１９】画素において例えば静電的に電位Ｖ_Bに帯
電された画線部支持体１を容器２の下部で容器に沿って
移動させた場合、画素の領域には電界が発生し、この電
界によりインクジェットまたはインク滴が生成され、こ
れによりインク３が画線部支持体１に付着される。非画
線部では電界が存在しないか、または存在しても電界の
強さがインクジェット１１を作り出すために必要な射出
しきい値を下回っている。したがって、非画線部には全
くインク３が付着しない。

【００２０】上記のように、本発明により、付加的な手
段を用いることなくインク３をインクが必要となる部位
のみに付着させることができる、インク３の画線部支持
体１への塗布方法が提供される。インクジェット１１の
直径が小さいために、印刷画像部において高い解像度を
得ることができる。また、インクジェット１１の直径が
開口部１０の直径よりもはるかに小さいために、開口部
１０の直径は、インクの粒子によって詰まるのを確実に
防止できるように十分な大きさであるように選択され
る。例えインク粒子が乾燥して開口部１０の領域に目詰
まりが生じたとしても、このような目詰まりは容易にク
リーニングされる。

【００２１】（図４に示される）本発明の他の実施の形
態においては、アレイ１２は、画線部支持体１の下部に
配置される。この場合、例えば１ｃｍ水柱の軽い超過圧
により、ノズル８内にインクのメニスカスが形成され
る。このような構成にすることで、非常に粘性の低いイ
ンクについても流出を防止することができるという利点
がある。このメニスカスは、圧力により制御可能であ
り、重力のみにより生成されるものではない。アレイ１
２と画線部支持体１の画線部との間に十分な電圧Ｖ_O＋
Ｖ_Bがかけられると、上方に向けられたインクジェット
１１が発生される。

【００２２】さらに、（図５に示されるような）他の実
施の形態においては、印刷版２３が、通常レーザプリン
ティングで使用されるような光導電性ドラムとして形成
されている。印刷版２３は、例えばコロナ充電源等の充
電ユニット２５により、電位Ｖ_Bに帯電される。画線部
形成用のレーザユニット２６においては、光導電性ドラ
ムは、非画線部において感光されて導電性を与えられ、
これにより非画線部から電荷が流出し、画線部において
のみ表面電位Ｖ_Bが保持されることになる。ノズル８と
光導電性ドラム２３との間にオフセット電圧Ｕ_Oをかけ
ると、本発明により、インク３がノズル８を通って画線
部のみに付着される。このようにして画線部に応じて付
着されたインク３は、転写ユニット２２において、例え
ば熱、圧力、または静電力により、印刷ウェブ２１、ま
たは紙等の他の被印刷媒体上に転写される。転写が完了
した後には、光導電性ドラム２３は、クリーニングユニ
ット２４において、クリーニングされるとともに放電さ
れる。

【００２３】インク３に代えて、他の多くのインク含有
媒体を使用することが可能である。高い導電性を有する
液体でも、導電性を有さない液体でも使用できる。導電
性を有する液体に関しては、ノズル８を画線部に応じて
個々に制御する前述のインクジェット法とは異なり、全
てのノズルが共通の電位を有するという理由から用いら
れている。導電性を有するインクとしては、例えば水性
インクが好適である。エレクトログラフィ法による印刷
版に対しては、静電的に作用する液体トナーを使用する
のが好適である。

【００２４】距離が短い場合には、横方向に作用する静
電力により、横方向から見た際に画線部領域がノズル８
の真上になくても、インクジェット１１が画線部領域に
集束される。従って、可能な解像度は、主に静電潜像の
解像度により決定される。すなわち、現像される画線部
の最大解像度は、アレイ１２におけるノズル８の幾何学
的配置による解像度よりも高くなる。

【００２５】（図３および図４に示されるように、）ア
レイ１２において画線部支持体１の一つの領域に対応す
る複数のノズル８が、例えば共通の電気的配線を介し
て、その他のノズル８と別個に電気的に制御可能である
場合には、画線部支持体１においてインクが付着される
画線部領域も、この制御に応じて領域ごとに調整され
る。アレイ１２内のそれぞれの領域は、異なる直径の液
体噴流１１を発生させる電圧パルスにより制御され、こ
れにより射出されるインク量が所定の範囲で制御可能と
なる。通常のインクジェット印刷ヘッドにおいて見られ
るように、アレイ１２におけるノズル８が個々に制御可
能である場合には、このような構成を有する装置は、本
発明による画線部支持体１のインク塗布にも、前述のイ
ンクジェット法にも適用させることができる。しかし、
従来のインクジェット法を用いる場合には、印刷速度
は、最大インクジェット周波数、画線部データの転送速
度、およびドライバ電子部品により制限される。しか
し、住所、番号等の小さな印刷に対して適用することが
可能である。

【００２６】本発明により、例えば印刷版である画線部
支持体１上で、静電潜像からなる画線部を現像（インク
付け）するための方法および装置が提供される。この方
法および装置においては、液体トナーおよびインク３等
の広い範囲の限定されない液状インク含有媒体が、イン
クジェット１１の形態で画線部支持体の画線部領域に塗
布される。画線部領域は電位Ｖ_Bを有し、この電位はノ
ズル８のオフセット電位Ｖ_Oに加えられて、Ｄ．Ｈ．Ｃ
ｈｏｉ氏およびＦ．Ｃ．Ｌｅｅ氏による論文に記載され
たプロセスに基づき、画線部支持体１上で画線部領域を
形成するインクジェット１１を生成するのに十分な大き
さとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 インクを画線部支持体に塗布するためのノズ
ルを備えたインク容器を示す図である。

【図２】 図１のインク容器のノズルを示す拡大図であ
る。

【図３】 インク容器を基底部から見た平面図である。

【図４】 ノズルを示す斜視図である。

【図５】 印刷ウェブに画線部を形成するための装置を
示す図である。

【符号の説明】

１ 画線部支持体 ２ 容器 ３ インク含有媒体 ４ 基底部（外壁部） ６ リング ８ ノズル １０ 開口部 １１ インクジェット １２ アレイ ２３ 光導電性ドラム ２４ クリーニングユニット Ｖ_O，Ｖ_B 電位

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/01 B41J 2/015

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク含有媒体（３）が充填される容器
   （２）を有して構成され、 該容器（２）は、前記インク含有媒体（３）を通過させ
   て前記画線部支持体（１）に付着させる開口部（１０）
   を有し、 前記容器（２）の基底部（４）は、少なくともそれぞれ
   の開口部（１０）の領域で導電性を有し、 この導電性を有する領域は、前記開口部（１０）を囲む
   リング（６）により形成されるとともに、前記画線部支
   持体（１）の画線部に対して共通の電位（Ｖ_O＋Ｖ_B ）
   を有し、この電位（Ｖ_O ＋Ｖ_B ）は、前記画線部支持体
   （１）の非画線部に対して前記容器（２）の前記基底部
   （４）が有する電位（Ｖ_O ）より大きく、 前記開口部（１０）は、１００μｍから５００μｍの直
   径を有することを特徴とするインク塗布装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインク塗布装置におい
   て、 アレイ（１２）において前記画線部支持体（１）の一つ
   の領域に対応する複数の前記開口部（１０）が、他の前
   記開口部（１０）とは別個に、電気的に共通に制御可能
   であることを特徴とするインク塗布装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のインク
   塗布装置において、 前記容器（２）または前記アレイ（１２）の形態が、前
   記画線部支持体（１）の形態に適合されることを特徴と
   するインク塗布装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
   のインク塗布装置において、 従来のインクジェット方法にも、請求項１または請求項
   ２に記載の画線部に応じたインク塗布方法にも適用可能
   であることを特徴とするインク塗布装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
   のインク塗布装置において、 前記開口部（１０）が、ノズル（８）として形成されて
   いることを特徴とするインク塗布装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載のインク塗布装置におい
   て、 前記ノズル（８）が、中空円柱または中空円錐台として
   形成されていることを特徴とするインク塗布装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載のインク塗布装置におい
   て、 前記ノズル（８）の側壁部が、導電性を有することを特
   徴とするインク塗布装置。
8. 【請求項８】 請求項１から請求項７のいずれかに記載
   のインク塗布装置において、 前記開口部（１０）が列状に配設され、 特に前記開口部（１０）の隣接する列が斜めに互いにず
   れるようにして配設されていることを特徴とするインク
   塗布装置。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれかに記載
   のインク塗布装置において、 前記容器（２）が、前記画線部支持体（１）の下部に配
   置され、 前記インク含有媒体（３）に超過圧が作用して、この超
   過圧により、前記開口部（１０）内に液体メニスカスが
   形成されることを特徴とするインク塗布装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれかに記
    載のインク塗布装置において、 前記インク含有媒体（３）が、粘性の低い液体または粘
    性の高い液体であり、 前記インク含有媒体（３）が、非導電性または導電性で
    あるとともに、特に水性であることを特徴とするインク
    塗布装置。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項１０のいずれかに
    記載のインク塗布装置において、 前記画線部支持体（１）が、静電潜像を有する印刷材
    料、または静電潜像を有する印刷版であることを特徴と
    するインク塗布装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載のインク塗布装置にお
    いて、 前記印刷版が、版胴上に設置され、前記容器（２）と前
    記印刷版との間に電位差を設定して、前記容器（２）に
    より画線部が形成されることを特徴とするインク塗布装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載のインク塗布装置にお
    いて、 前記印刷版が、光導電性ドラム（２３）として形成され
    ることを特徴とするインク塗布装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２または請求項１３記載のイ
    ンク塗布装置において、 前記印刷版が印刷工程のために使用された後に、クリー
    ニングユニット（２４）により、前記印刷版の表面が再
    生可能であるとともに、新たに画線部を形成可能である
    ことを特徴とするインク塗布装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載のインク塗布装置にお
    いて、 前記版胴および前記容器（２）が、印刷機械内部に配置
    されることを特徴とするインク塗布装置。
16. 【請求項１６】 請求項１２から請求項１５のいずれか
    に記載のインク塗布装置において、 前記容器（２）が、前記版胴から離隔して設けられた外
    壁部（４）を有して構成され、 該外壁部が円弧状に湾曲し、該外壁部の曲率半径が前記
    版胴の半径に適合することを特徴とするインク塗布装
    置。