JP3729649B2

JP3729649B2 - 印刷方法

Info

Publication number: JP3729649B2
Application number: JP21257798A
Authority: JP
Inventors: 文人増渕
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP2000043413A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷原版を繰り返し再製版できる印刷方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
印刷技術の方向の一つとして、「使用済み版の画像を消去し、再製版して使う」というものがある。例えば、平版オフセット印刷の分野では、
１．疏水性の光導電体層に外部より電荷を与えた後、露光して光導電体層表面に疏水性部及び親水性部を有するパターンを形成し、親水性部のみに水性現像材を付着させて紙などに転写する（特公昭４０−１８９９２号公報，特公昭４４−９５１２号公報，特公昭６３−２６４３９２号公報等）、
２．スピロピラン，アゾ色素などのフォトクロミック材料を含有した層に紫外線を照射し、光化学反応によりフォトクロミック材料を選択的に親水化する（「高分子論文集」第３７巻４号，２８７頁：１９８０）、
３．不定形状態と結晶状態を物理的変化により形成し、液体インクの付着，非付着領域を構成する（特公昭５４−４１９０２号公報）、
４．液中加熱により後退接触角が低下する材料を用いて、選択的な加熱により後退接触域を変化させた潜像を形成し、後退接触角が低下した領域に液体インクを付着させる（特開平３−２０５１８４号公報，特開平３−２０５１８５号公報，西独公開特許４０１０２７５号等）、
などの試みが既に行われている。
【０００３】
しかしながら、上記のいずれの方法も、装置の小型化，コスト，画質などの問題から、未だ実現に至っていないのが現状である。
また、平版オフセット以外の印刷方法，例えば、凸版などでは、前記のような再製版の試みは活版と「鉛等の版材を溶かしてまた別の版に使う」程度しか見られず、大量の印刷にこそ向いているものの、大型でコストが高い旧態依然の印刷システムが現在も存続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる現状に鑑み、容易に再製版が可能で小型化，低コスト化に適した新規の印刷方法及び装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、温度履歴に依存して体積が可逆に変化する双安定性感熱駆動材料からなる多孔質材料を用い、該多孔質材料を選択的に加熱して体積変化により生じる多孔質の孔径の違いからなる潜像を形成し、前記多孔質の孔径の大きな部位にインクを含侵または通過させ、前記インクを被印刷物に転写して印刷し、インクが付着した前記多孔質材料を、体積変化により前記潜像が消去される温度の液体で洗浄することにより、前記潜像からインクを除去する工程と前記多孔質材料から前記潜像を消去する工程を同時に行う印刷方法であって、前記多孔質材料よりも高弾性の多孔質材料を用いた板状部材を、前記双安定性感熱駆動材料からなる多孔質材料のフィルム表面に固着させ、加熱による潜像形成時に、前記フィルム表面に沿った方向の移動の自由度を規制することを特徴とする印刷方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載された印刷方法において、前記多孔質材料の加熱，潜像形成手段にサーマルプリントヘッドを用いることを特徴とする印刷方法。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１に記載された印刷方法において、前記多孔質材料の加熱、潜像形成は、前記多孔質材料と原稿を密着させ、該原稿に光を照射して発生する熱を前記多孔質材料に転写することにより行うことを特徴とする印刷方法である。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１に記載された印刷方法において、前記多孔質材料の加熱、潜像形成は、前記多孔質材料にレーザ光を直接照射して加熱することにより行うことを特徴とする印刷方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
近年、樹脂母材中に脂肪酸などの低分子物質粒子が分散されてなる低分子／高分子複合材料（特開昭５５−１５４１９８号公報等）が、書き換え可能な可逆性感熱記録材料として広く用いられるようになってきている。
この低分子／高分子複合材料は、加熱によって可逆的に透明状態と白濁状態となり、常温ではそれぞれの状態を保持するという特徴を持っているが、それと同時に透明な状態と白濁の状態では体積が異なる（白濁＞透明）という特徴も持っている。
本発明者は、すでにこの体積変化をアクチュエータに利用する技術を報告している（ＪＰ９６０６０９０）が、この体積変化はまた印刷、特に凸版，凹版，孔版の印刷にも利用可能であることを見い出し、本発明に至ったのである。
【００１６】
すなわち、本発明は、温度履歴に依存して体積が可逆的に変化する有機高分子／低分子複合材料を用い、有機高分子／低分子複合材料を選択的に加熱して体積変化による潜像を形成し、潜像に沿った体積の違いにより有機高分子／低分子複合材料および／または近傍の部材のインク通過量および／または付着，含侵量を制御し、印刷することを特徴とする印刷方法及び印刷装置に関するものである。
【００１７】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に用いられる「温度履歴に依存して体積が可逆的に変化する有機高分子／低分子複合材料」とは、例えば、「ポリエステル等の樹脂母材中に高級アルコール，高級脂肪酸等の有機低分子物質が分散された構造を持っていて、第１の特定温度で透明状態となり、第２の特定温度で白濁状態となる材料」（例えば、特開昭５５−１５４１９８号公報参照）に代表されるような、いわゆる可逆性感熱記録材料のことである。以後の混同をさけるために、本発明においては、この材料を「双安定感熱駆動材料」と呼ぶことにする。この材料の変化メカニズムについては未だ定かではないがおおよそ次のように推定される。
【００１８】
まず、透明状態と白濁状態の差は、以下のような内部構造の差に由来するものと思われる。
（Ｉ）透明の場合には、樹脂母材中に分散された有機低分子物質と樹脂母材は隙間なく密着しており、また、粒子内部にも空隙はなく、片側から入射した光は、散乱されることなく反対側に透過するため透明に見える。
（II）白濁の場合には、有機低分子物質の粒子は、有機分子物質の微細な結晶で構成されており、結晶の界面若しくは粒子と樹脂母材の界面に隙間ができ片側から入射した光は空隙と結晶，空隙と樹脂の界面で屈折し、散乱されるため白く見える。
【００１９】
次に、透明状態と白濁状態とがどのようなメカニズムで変化していくかを推測すると、以下のようなことが考えられる。
図１は双安定感熱駆動材料の温度−透明度変化曲線を表わしており、この図において、樹脂母材中に分散された有機低分子物質を主成分とする感熱層が、初期状態として、例えば、Ｔ₀以下の常温で白濁不透明状態にある場合をまず考えてみる。
【００２０】
この状態から加熱していくと、温度Ｔ₁から徐々に透明度が増し、温度Ｔ₂〜Ｔ₃で加熱を止めると透明となり、この状態で再びＴ₀以下の常温に戻すと、透明な状態のまま維持される。これは、
（ア）温度Ｔ₁から樹脂が軟化し始め、軟化が進むにつれ樹脂が収縮し、樹脂と有機物質粒子の界面若しくは粒子内の空隙を減少させるために徐々に透明度が上がる。
（イ）さらに温度を上げて温度Ｔ₂〜Ｔ₃では、有機低分子物質が半溶融状態となり、残った空隙を溶融した有機低分子物質が埋めることにより透明度がピークに達する。
（ウ）種結晶が残ったまま冷却されると、有機低分子物質は比較的高温で結晶化し、その際、樹脂はまだ軟化状態にあって、結晶化に伴う粒子の体積変化に樹脂が容易に追隨するため、空隙ができず透明状態が維持される。
という変化が起こっているためと考える。
【００２１】
加熱を続けてＴ₄以上の温度まで加熱すると、最大透明度と最大不透明度との中間の半透明状態になる。その後、この温度を常温まで下げていくと、再び透明状態をとることなく、最初の白濁不透明状態に戻る。これは、
（エ）温度Ｔ₄以上では有機低分子物質が完全に溶融する。
（オ）その後、冷却すると、有機低分子物質は種結晶も残っていないため過冷却状態となり、溶融状態のまま温度Ｔ₀まで温度が下がる。
（カ）温度Ｔ₀付近に達すると、有機低分子物質が急激に結晶化し、その際、樹脂はすでに固まった状態にあって、結晶化に伴う体積変化に追随できず、空隙が発生する。
という変化のためであろうと思われる。
ただし、図１に示した温度−透明度変化曲線は代表的な例を示しただけであり、材料を替えることにより各状態の透明度等において、その材料に応じて違いが生じることがある。
【００２２】
以上のような白濁，透明変化のメカニズムは、とりもなおさずマクロな体積変化のメカニズムでもある。空隙の有無に応じて体積が変化するので、白濁状態の方が透明状態よりも体積が大きくなる。その体積変化の割合は、使用する材料やその構成比率によっても異なるが、おおむね元の体積の数％〜１０％程度である。
【００２３】
体積変化は原理的に図２（Ａ）のように、等方的に起こるが、自由度（図中に太い矢印で図示）を規制することにより、任意の方向の変化としてアクチュエータや本発明の印刷方法などに用いることが可能である。自由度を規制する方法として、以下のようなものが考えられ、これらを単独または組み合わせて使用することにより、自在に自由度を規制することが可能になる。
【００２４】
１．壁で囲む
図２（Ｂ）に示すようにして、双安定感熱駆動材料２を壁８で囲むことにより、壁８に垂直な方向の自由度を規制する。また、図２（Ｂ）では、双安定感熱駆動材料と壁とは固着していないが、固着させた例も考えられる。
２．芯を通す
図２（Ｃ）に示すようにして、双安定感熱駆動材料２よりも高弾性の材料を用いた梁状または網状の芯９を双安定感熱駆動材料２の中に埋め込み、双安定感熱駆動材料と芯とを固着させて、芯と平行な方向の自由度を規制する。なお、網状の芯９の場合には、必ずしも双安定感熱駆動材料と固着していなくても網に沿った方向の自由度を規制することが可能である。
３．表面に固着する
図２（Ｄ）に示すようにして、双安定感熱駆動材料よりも高弾性の材料を用いた板状または網状の部材１０を双安定感熱駆動材料２の表面に固着させ、その表面近傍で表面に沿った方向の自由度を規制する。
【００２５】
なお、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は全て断面図であり、そのうち、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）では図の奥行き方向にも自由度が存在する。
本発明では、双安定感熱駆動材料を主にフィルム状の形状で用い、主にフィルム面に沿った方向の自由度を規制するため、前記の自由度規制手段のうち２．（芯を通す）と３．（表面に固着する）が特に適している。これらの方法でフィルム状の双安定感熱駆動材料のフィルム表面に沿った方向の自由度を規制すると、選択的な加熱を行うことにより、例えば、フィルムに垂直な方向に凹凸が形成され、それを潜像として用いると凸版または凹版の印刷が可能となる。
【００２６】
また、多孔質フィルム状に形成した双安定感熱駆動材料を選択的に加熱したときには、孔の径の違いによる潜像が形成されて孔版の印刷が可能となる。このとき、孔版印刷の場合では、３．（表面に固着する）で双安定感熱駆動材料に固着させる板状の部材は、多孔質材料からなっていることが必要である。さらに、図５で示すように、多孔質材料からなる２枚の板状部材５によって多孔質フィルム状の双安定感熱駆動材料４を挟むと、双安定感熱駆動フィルムのフィルム面に沿った自由度とフィルムの厚み方向の自由度をもとに規制することが可能で、多孔質双安定駆動材料内の孔径の違いが強調されて、孔版印刷のコントラストを高めることが可能となる。
【００２７】
本発明における製版から版の再生までの工程の流れは、おおよそ以下のようなものになる。
１．製版工程
双安定感熱駆動材料からなる原版を選択的に加熱する。
２．印刷工程
版の選択的加熱により生じた凹凸や孔径の違いからなる潜像に、インクを付着または含侵させ、紙などの被印刷物に転写する。
３．クリーニング工程
版からインクを除去する。
４．再生工程
版を均一に加熱し、潜像を消去する。
【００２８】
ここで、クリーニング工程において、高温の液体により洗浄することで、再生工程を同時に行うことが可能である。また、製版工程において、選択的な加熱の温度を２段階に調節することにより、版の上書きが可能となり、やはり再生工程を省略することが可能となる。
【００２９】
本発明における選択的加熱手段としては、およそ物を加熱する手段であれば何でも使用可能だが、フィルム状の原版を加熱するのに適した方法として、以下の３つが挙げられる。
１．サーマルプリントヘッド
通電によって発熱する抵抗体を並べたもの（＝サーマルプリントヘッド）を、版に接触させた状態で発熱させる。
２．フラッシュ転写
版と原稿を密着させ、原稿に強力な光を単一に照射することにより原稿の黒（または色の付いた）部分を選択的に加熱し、その熱を転写する。
３．レーザ光
炭酸ガスレーザや半導体レーザなどを用いて、赤外線レーザを版の被加熱領域に直接照射する。
【００３０】
この中で、サーマルプリントヘッドを用いた加熱は、温度の制御が比較的容易で、製版時に加熱温度を２段階に調節することにより、潜像の残っている版に新たな潜像を上書きすることが可能である点で特に優れており、また、フラッシュ転写およびレーザ光による加熱は、原版の表面に傷などを生じにくく、版再生の繰り返し寿命を延ばすことができる点で特に優れている。
【００３１】
以下に本発明の印刷方法を図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の関連発明として、図３のような構成で凸版および凹版を製版して印刷する場合を説明する。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、本発明の印刷版の一例を模式的に示した断面図であり、１は双安定感熱駆動材料２に固着した支持体を表している。本発明では、双安定感熱駆動材料２の初期状態として白濁状態でも透明状態でも可能だが、本実施例では、図３（Ａ）の双安定感熱駆動材料２は前もって白濁状態、すなわち、体積の大きい状態にしておいた。
【００３２】
製版工程として、図３（Ａ）の３で示す領域（加熱領域）に選択的に加熱を行う。加熱方法として、およそ版を加熱する手段であれば何でも使えるが、実施例１において、加熱方法は版を原稿と重ねて光を照射する方法を使用した。選択的加熱による到達温度は、図１のＴ₂〜Ｔ₃の範囲、すなわち、透明化する温度範囲に入るように調節する。すると、加熱した領域が透明化するに伴って体積が縮小するが、図の横方向の自由度は支持体２によって規制されているため、版はちょうど図３（Ｂ）のように凹凸を持った形状に変化し、製版が完了する。印刷工程の細かい説明は、従来技術と何ら変わるところがないため省略する。
【００３３】
この版の凸部分にインクを付着させて紙などに転写すれば、凸版印刷であるし、また、全面にインクを付着させた後で凸部分のインクを掻き取ってから紙などに転写すれば、凹版印刷になる。
印刷を終えた版は、洗浄し、全面を図１のＴ₄以上の温度に加熱することにより、元の図３（Ａ）の状態に再生される。製版と再生は、版に傷や過度の変形が加えられない限り、何度でも可能である。
【００３４】
（実施例１）
また、本発明の実施例１として、図４のような構成で孔版を製版して印刷を行う場合を説明する。
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、本発明の印刷版の別の一例を模式的に示した断面図であり、４は多孔質材料の形状に加工した双安定感熱駆動材料で、その中に連通孔７を特に強調して表示している。５は双安定感熱駆動材料に固着した多孔質支持体を表している。本発明では、双安定感熱駆動材料の初期状態として白濁状態でも透明状態でも可能だが、本実施例において、図４（Ａ）の双安定感熱駆動材料４は前もって透明状態、すなわち、体積の小さい状態にしておく。
【００３５】
製版工程として、図４（Ａ）の６で示す領域（加熱領域）に選択的に加熱を行う。加熱方法は実施例１と同じである。選択的加熱での到達温度は図１のＴ₄以上の範囲、すなわち、白濁化する温度範囲に入るように調節する。すると、加熱した領域６が白濁化するに伴って体積が増大するが、図の横方向の自由度は支持体５によって規制されているため、版はちょうど図４（Ｂ）のように加熱されたところだけ連通孔７の孔径が小さくなって、孔径の違いからなる潜像が形成されることになり、製版が完了する。
印刷工程に関しての細かい説明はここでも省略する。
【００３６】
印刷を終えた版は、洗浄し、全面を図１のＴ₂〜Ｔ₃の範囲の温度に加熱することにより、元の図４（Ａ）の状態に再生される。製版と再生は、実施例１と同様に版に傷や過度の変形が加えられない限り何度でも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の印刷方法によれば、容易に再製版が可能で、しかも印刷装置の小型化，低コスト化に適合し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる双安定感熱駆動材料の温度−透明度変化曲線を現す図である。
【図２】双安定感熱駆動材料の体積変化及びその拘束方法を説明するための図である。
【図３】双安定感熱駆動材料を用いた印刷版を模式的に示した断面図であって、印刷版製版工程を説明するための図である。
【図４】双安定感熱駆動材料を用いた他の印刷版を模式的に示した断面図であって、印刷版製版工程を説明するための図である。
【図５】双安定感熱駆動材料を用いた更に他の印刷版を模式的に示した断面図であって、印刷版製版工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１，５…支持体、２，４…双安定感熱駆動材料、３，６…（加熱）領域、７…連通孔、８…壁、９…芯、１０…網状部材。

Claims

温度履歴に依存して体積が可逆に変化する双安定性感熱駆動材料からなる多孔質材料を用い、該多孔質材料を選択的に加熱して体積変化により生じる多孔質の孔径の違いからなる潜像を形成し、前記多孔質の孔径の大きな部位にインクを含侵または通過させ、前記インクを被印刷物に転写して印刷し、インクが付着した前記多孔質材料を、体積変化により前記潜像が消去される温度の液体で洗浄することにより、前記潜像からインクを除去する工程と前記多孔質材料から前記潜像を消去する工程を同時に行う印刷方法であって、前記多孔質材料よりも高弾性の多孔質材料を用いた板状部材を、前記双安定性感熱駆動材料からなる多孔質材料のフィルム表面に固着させ、加熱による潜像形成時に、前記フィルム表面に沿った方向の移動の自由度を規制することを特徴とする印刷方法。
請求項１に記載された印刷方法において、前記多孔質材料の加熱，潜像形成手段にサーマルプリントヘッドを用いることを特徴とする印刷方法。
請求項１に記載された印刷方法において、前記多孔質材料の加熱、潜像形成は、前記多孔質材料と原稿を密着させ、該原稿に光を照射して発生する熱を前記多孔質材料に転写することにより行うことを特徴とする印刷方法。
請求項１に記載された印刷方法において、前記多孔質材料の加熱、潜像形成は、前記多孔質材料にレーザ光を直接照射して加熱することにより行うことを特徴とする印刷方法。