JPH03223375A - 画像記録用インク - Google Patents

画像記録用インク

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JPH03223375A
JPH03223375A JP2017942A JP1794290A JPH03223375A JP H03223375 A JPH03223375 A JP H03223375A JP 2017942 A JP2017942 A JP 2017942A JP 1794290 A JP1794290 A JP 1794290A JP H03223375 A JPH03223375 A JP H03223375A
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JP
Japan
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ink
roll
voltage
image
plate
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JP2017942A
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Toshiya Yuasa
俊哉 湯浅
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Canon Inc
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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、画像形成に用いられる、電圧印加により付着
性が変化するインクに関する。
〔従来の技術〕
従来からコンピューター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、例えばレーザービー
ム・プリンタ、インクジェット・プリンタ、感熱転写プ
リンタ、ワイヤートッド・プリンタやデイジ−ホイル・
プリンタが知られている。本出願人もインクにパターン
状の粘着性を化学的に付与し、このインクの粘着性−非
粘着性の差を利用して記録を行う記録方法を先に提案し
た(特開昭63−30279号)。
しかしながら、上記の記録方法は、いずれも多量印刷に
はコスト面等で適していない。多量印刷に適したものと
しては、従来から、平版印刷法、凸版印刷法やグラビヤ
印刷法などがある。これら従来からある印刷法では、連
続して設けられた幾本かのロール表面に先ずインクを塗
布して、インクの厚みが充分薄くなったところで版に塗
布するのが一般的である。
本出願人もインクに電圧を印加してインクの付着性を変
化させて印刷を行う方法(特開昭63−12617号)
を提案した。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記電圧印加によりインクの付着性を変化させ
印刷を行う方法に用いるインクを更に改良するものであ
り、このインクに含まれる微粒子の分散性を改善し、従
来より一層高画質の画像な得ることのできる画像記録用
インクを提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、インクに接触した陰陽の対をなす電極から電
圧が印加されることにより一方の電極にのみ付着し他方
の電極には付着しないように付着性が変化するインクで
あって、少なくとも微粒子、液体分散媒および分散剤を
含むことを特徴とする画像記録用インクである。
本発明によれば、一対の電極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する工程、この一対の
電極間に電圧を印加し、いずれか一方の電極上に前記イ
ンクを付着させる工程、および前記付着したインクを、
被記録体に転写する工程を有する画像形成方法において
、インク中に含まれる微粒子の液体分散媒への分散性を
向上させるために、インクに分散剤を含有させることに
より、インクのフローを良くし、電気抵抗を下げること
ができ、より高画質な画像を安定して得ることが可能に
なる。
以下、図面を参照して本発明に係る画像形成方法の原理
について説明する。r%」および「部」は、特に断わら
ない限り、重量基準とする。
第1図は本発明のインクを用いて画像を形成するための
装置の一態様を示すものである。同図において、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
どの導電体で形成される。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。インクロール11は円筒形状を有し、コーティ
ングロール9とは逆に矢印F方向に回転し、インクつぼ
12よりインクの出し入れを行う。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される。ま
た、直流電源104によりロール9とロールl1間に通
電される。また直流電源105はインク担持ロール1と
コーティングロール9間に電圧印加できる。
インク担持ロールlは、直流電源103の一端に接続さ
れている。インク担持ロール1の表面上のインク2には
、版ロール3に巻かれた版4が接している0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0版4
は、例えば第2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。
こうして版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。
電源103.104、および105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(IOHz −LOOK Hz )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
プにすることもできる。
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6
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0.001〜10釦m程度であるこ
とが好ましい。
このインク層の層厚が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、インク層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ξくなる。
次に版4上のインク画像を版4と圧接しつつり印C方向
に回転するブラン胴5に転写し、さらにブラン胴5上の
インク画像を、ブラン胴5と圧打しつつ矢印り方向に回
転する圧胴6の間を通過オる被記録体7(紙、布、金属
シートなど)上に和写して、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
像を直接被記録体7上に転写してもかまわないが、ブラ
ン胴5を設けると、ブラン胴5の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(ポジ画像)を被記録体上に得ることができる。
以上のほか、版として導電性材料からなる基材状に、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。
第1図に示す例では、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。
本発明のインクが好ましく適用できる画像形成方法は、
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の付着性が変化することを利用した
ものである。
使用するインクは、好ましくは電圧印加しない状態でイ
ンクに付着性があり、電圧が印加されることによって、
付着性が消滅するものであり、版の絶縁部分にインクが
付着し、所望の記録画像が形成される。
電圧印加により、インクが付着性−非付着性と変化する
メカニズムについては、次の事由が考えられる。
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、付着性が変化するというものであり
、インクがもともと付着性を有するように調整され、電
圧印加により一方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
ンク中の溶媒に電解質を溶解させることが好ましい。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1Ω5Ω・
cmを超えると通電量が低下し、あるいは通電量の低下
を防ぐ為に高電圧が必要となる。
一般にインクが、アルコールのような液体では(疑集力
が弱く、好適な粘着性が得られない。このインクは、例
えば鉛直方向に立てた白金メツキステンレス板に2mm
の厚さでインクを付着させたときに、インクが実質的に
白金メツ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枚の白金メツキステンレス
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が同程度
に付着するものであることが好ましい。
前記のメカニズムをとるインクは、基本的に無機あるい
は有機の微粒子、液体分散媒、分散剤とで構成され、適
宜着色剤等が添加され、コロイドゾルの無定型固体で、
流動性においては非ニユートン性流動体である。
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、インク中の微粒子の全部あるいは一部に、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 −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。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。
一般式(1) W+−1/3  (X、Y)2.11−3 (Z401
0)F2式中、WはNa又はLi 、 X及びYはMg
2″″Fe2+、 Ni”″、 Mn”、 AI”、 
Fe”、 Li”などの6配位イオン、Zは7.13−
1. Si4*、 Ge”、 Fe54.1336又は
これらの組合せ(AI”/ Si”)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。
上記膨潤性微粒子の液体分散媒への分散性を向上させる
ために分散剤を用いる。分散剤により微粒子がより均一
に液体分散媒に分散するため、1)膨潤性微粒子が液体
分散媒を多く取り込み、膨潤能力が充分発揮されること
により、液体のしみ出しがなくなり、かぶりがなくなる
2)膨潤粒子の層間イオンが動きやすくなり、分散剤自
身の一部も電解質として働くため、電気抵抗が下がる。
3)インクのざらつきがなくなり、フロー、切れが向上
する。
また膨潤、非膨潤にかかわらず微粒子の液体分散媒への
めれ性を改善するという効果を分散剤が有し、それによ
って画質が向上する。
以上が分散剤によって画質が改善される根拠と考えられ
る。
分散剤としては、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポ
リリン酸ナトリウム、酸性ビロリン酸ナトリウム、ヘキ
サメタリン酸カリウム、トリポリリン酸カリウム、酸性
ビロリン酸カリウム等が挙げられ、このうちの1種もし
くは2種以上混合して用いることができる。分散剤はイ
ンク 100重量部に対して0.1〜20重量部、さら
には1−111重量部含有させるのが好ましい。
また上記の他にもインクの非付着性を調整する目的で非
膨潤性の微粒子を用いてもよい。この様な微粒子として
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5b2s3、硫化カリ
ウムに2S、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MO□33など)粒子、ケイ酸(オルトケイ酸
HaS104、メタケイ酸HzSi03、メソニケイ酸
H2S1zOs、メソ三ケイ酸LSis03.メソ四ケ
イ酸1(ssi40+ +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
ともできる。
上述の非膨潤性微粒子としては、平均粒子径で100μ
m以下、好ましくは0.1μm〜20μm、中でも10
μm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重量部で含有することができる。
膨潤性微粒子の含有量は、インク100重量部に対して
4〜60重量部、さらには8〜47重量部とするのが好
ましい。
本発明のインクに使用可能な液体分散媒としては、水、
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
、13−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、ジメチルスルフオキシド、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、l、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や、グリ
セリン−エチレンオキサイド付加重合体、グリセリン−
プロピレンオキサイド付加重合体等グリセリンのアルキ
レンオキサイド誘導体、プロピレンオキサイドとエチレ
ンオキサイド付加重合体等、その他、前記各溶媒相互の
誘導体より成る溶媒などのうち単独または2種以上の混
合溶媒を用いることができる。
この液体分散媒は、インク 100重量部に対し、35
〜85重量部、好ましくは45〜75重量部含有される
インクの付着性変化が電気分解によるガスの発生に起因
するため、片側の極(特に陰極)でガスを発生させ、他
の側の極(特に陽極)ではガスの発生を抑止または弱め
ることがインクの付着性変化を大きくするため好ましく
、そのように溶媒を選定することが好ましい。さらに溶
媒にヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、チオシアン酸
カリウム、臭化カリウム、臭化ナトリウム、テトラエチ
ルアンモニウムシュウ素、LiBFn等の電解質を単独
または2種以上混合して含有させるとよいが、電解質は
上記に限定されるものではなく、溶媒に溶解して電気抵
抗を低下させる作用のある、電解質、イオン性界面活性
剤などを広く用いることができる。
電解質は液体分散媒に対し0.0001mol#2〜飽
和溶解量含有するのが好ましい。0.0001mol/
 12以下では電解質の効果が認められず、また飽和溶
解量以上では、インクが不均一になるため好ましくない
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
を含有させることができる。インクが着色材を含有する
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。
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。
このようなインクを得るには、例えば液体分散媒、微粒
子、分散媒その他の成分をホモジナイザー、ロールミル
、コロイドミル等により混練し、微粒子の分散体を形成
すればよい。
好ましい具体例では、インクの粘度を制御するためにイ
ンク材中に前述した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、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
の地条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1.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。またリコングリースのようなグリース類、
ボリブデ:等の液状ポリマーを用いることも可能である
[実施例] 以下、本発明を実施例に従って説明する。
実施例1 インク配合 グリセリン             8o@水   
                       2o
@ホウフツ化リチウム           10翔顔
料                  10ial(
バイエル社製、 商品名、5upranof Cyanine 78F)
トリポリリン酸ナトリウム        7部へキサ
グリセリンボリリシル−ト    5部(日光ケミカル
ズ社製界面活性剤、 商品名、ニコールHexaglyn PR−15)3−
八面体合成スメクタイト       50部(クニミ
ネ工業社製、商品名、スメクトンSA)上記処方の混合
物をロールミルで混練することによって青色の無定形固
体インクを調製した。
上記インクをI cmX 1 cmの白金メツキステン
レス板上に、厚さ約2mmでインクを塗布した後、その
インク上に前記同一サイズの白金メツキステンレス板を
のせた後、無電圧下で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、両方の白金メツキ板上に
ほぼ全域に亘ってインクが付着していた。
次に、厚さ2闘のインク層を挟んだ両方の白金メツキス
テンレス板の一方を陰極(アース)、もう一方を陽極と
して、+30V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はなかった。
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Is)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
mmの鉄製円筒ロールを用いた。又版ロール3として、
表面をハードクロムメツキした直径30mmの鉄製円筒
ロールを用いた。
この版ロール3上にアルミニウム板上にビニル系樹脂で
パターニングした版4を巻き付け、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 mm7sec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 
rnrn/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02闘に制御した。版ロー
ル3は矢印C方向に5 mm7secの周速で回転させ
た。
この印刷機の直流電源】03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っ
たが、直流電源+03から30Vの直流電圧を印加した
状態下で印刷したところ、かぶりのないシャープな画質
の印刷物が多数枚得られた(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)。
実施例2 Lン芝正塗 グリセリン                 50部
水                        
  5部部カーボンブラック            
1部部膨潤性雲母               60
部(トビ−工業社製、リチウムテニオライト)へキサメ
タリン酸ナトリウム       5部ホウフッ化リチ
ウム           1部部ヘキサグリセリルペ
ンタステアレート   8部(界面活性剤) 上記処方によって、実施例1と同様にしてインクを得、
このインクを用いて実施例1と同様に電圧印加した状態
で印刷したところ、かぶりのないシャープな画質の印刷
物が多数枚得られた。
実施例3 トリポリリン酸ナトリウムのかわりに酸性ビロリン酸ナ
トリウムを使用した以外は実施例1と同様にしてインク
を得、画像形成を行ったところ、かぶりのないシャープ
な画質の印刷物が多数枚得られた。
実施例4 Lヱ之N冷 3−八面体合成スメクタイト       30部(ク
ニミネ工業社製、商品名、スメクトンSA)グリセリン
                 30部水    
                       30
部カーボンブラック             3部ト
リポリリン酸ナトリウム         3部上記処
方によって、実施例1と同様にしてインクを得、このイ
ンクを用いて実施例1と同様に電圧印加した状態で印刷
したところ、かぶりのないシャープな画質の印刷物が多
数枚得られた。
比較例1 トリポリリン酸ナトリウムを添加しないことを除いては
実施例1と同様にしてインクを得、画像形成を行ったと
ころ、印刷物には地かぶりがみられ、ドツトの切れも悪
く、低画質の画像しか得られなかった。
比較例2 ヘキサメタリン酸ナトリウムを添加しないことを除いて
は実施例2と同様にしてインクを得、画像形成を行った
ところ、印刷物には地かぶりがみられ、ドツトの切れも
悪く、低画質の画像しか得られなかった。
〔発明の効果〕
本発明により、インク中に含まれる微粒子の分散性が向
上し、液体分散媒の保持能力や、インク自体のフローが
向上し、またインクの電気抵抗を下げることができ、そ
の結果地かぶりのない、シャープな画質の画像を印刷す
ることができ、コンピュータ等の各種機器に接続して用
いる記録用周辺機器に適した画像形成方法を極めて良好
に実施できるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のインクを用いて画像形成を実施する
装置の一例を示す模式図、第2図は、本発明のインクを
用いた画像形成装置に使用できる版の一例を示す模式的
斜視図である。 1:インク担持ロール   2:インク3、版ロール 
      4:版 4a・基材 4b=パターン 5ニブラン胴       6:圧胴 7:被記録体       8:インク画像9、コーテ
ィングロール  lO:インク溜11:インクロール 
    12:インクつぼ103.104.105:電

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)インクに接触した陰陽の対をなす電極から電圧が印
    加されることにより一方の電極にのみ付着し他方の電極
    には付着しないように付着性が変化するインクであって
    、少なくとも微粒子、液体分散媒および分散剤を含むこ
    とを特徴とする画像記録用インク。
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