JPH10114053A

JPH10114053A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10114053A
Application number: JP26825496A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Manda; 隆彦萬田; Mitsuharu Endo; 光治遠藤; Ryozo Akiyama; 良造秋山; Osamu Tsuchiya; 修土屋
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1996-10-09
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】原版に平版を使用したものにおいて、冷却装置
を使用せずに原版の地汚れを防止し、良好な画像形成、
装置の小形化、コスト低下を図る。【解決手段】原版２６とインクローラ２１並びに圧胴２
７をそれぞれ接触して設け、インクローラに−Ｖr の電
位を与え、原版のアルミ板に−Ｖp の電位を与え、圧胴
に−Ｖprの電位を与える。そして、インクローラからＵ
Ｖインク２４を−Ｖr と−Ｖp で形成される電界による
静電気力とＵＶインクの凝集力とＵＶインクの原版への
付着力との関係を使用して原版の導電性部のみに転写す
る。さらに、原版に転写したＵＶインクを−Ｖp と−Ｖ
prで形成される電界による静電気力とＵＶインクの凝集
力と用紙２９の毛細管力との関係を使用して用紙に転写
させる。このときヒータ２８の加熱によりＵＶインクの
インク粘度も低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク転写により
画像形成を行う画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インク転写により画像形成を行う画像形
成装置としては、例えばオフセット印刷機がある。これ
は図６に示すように、インクローラ１の周面にブレード
２を添設してインクつぼ３を形成し、このインクつぼ３
に印刷用のインク４を充填している。そして、インクロ
ーラ１を版胴５の周面に巻装した原版６に接触して配置
している。原版６として例えば平版を使用している。イ
ンクローラ１及び版胴５は図中矢印方向に回転し、イン
クローラ１の周面にはブレード２によってインク４の薄
層が形成され、このインクの薄層が原版６に転写され
る。

【０００３】版胴５に巻装した原版６は、ゴムローラか
らなるブラン胴７に接触して配置され、原版６及びブラ
ン胴７が図中矢印方向に回転しつつ、原版６からブラン
胴７にインクが転写される。ブラン胴７には圧胴８が加
圧接触しており、ブラン胴７と圧胴８とのニップ間を通
過する用紙９に圧胴８から圧力を与えながらブラン胴７
から用紙９にインクを転写する。こうして、原版６のパ
ターンを用紙９に転写して印刷が行われる。

【０００４】ここでインクの転写メカニズムについて述
べると、ブラン胴７と圧胴８との印圧をＰ、用紙（普通
紙）９の空隙率をε、用紙（普通紙）９の有効毛管半径
をｒ、用紙（普通紙）９の毛管の捩じれ定数をτ、イン
ク４の用紙９への浸透深さをＨ、印圧ニップでの滞在時
間をｔ、インク４の粘度をηとすると、Ｐ＝η（２τＨ／εｒ）²／ｔとなる。

【０００５】例えば、新聞印刷用インクの場合、インク粘度η＝２〜３Pa・ｓニップでの滞在時間ｔ＝約３．４ms（170ppm、A3縦送
り、ニップ幅５mm）用紙の空隙率ε＝０．４８用紙の有効毛管半径ｒ＝１．７５μｍ用紙の毛管の捩じれ定数τ＝６インクの用紙への浸透深さＨ＝３μｍとして、Ｐ＝３Pa・ｓ（２・６・３μｍ／０．４８・１．７５μ
ｍ）²／３．４ms＝１．６２ＭPa＝１６．２ｋｇ／ｃｍ
² となる。ブラン胴７（圧胴８）の主走査方向の長さを約
４０ｃｍ、ニップ幅を０．５ｃｍとすると、ブラン胴７
と圧胴８との荷重Ｆは、Ｆ＝１６．２ｋｇ／ｃｍ²・４０・０．５＝３２４ｋｇとなる。

【０００６】また、水無し平版用インクの場合は、イン
ク粘度がη＝７〜８Pa・ｓとなるので、Ｐ＝４０．０ｋｇ／ｃｍ² Ｆ＝７９９ｋｇとなる。また、原版に水無し平版を使用した場合、水無
し平版は通常の印刷方法とは異なり、インクに水を混練
する必要がなく、湿し水の調整（印刷濃度の調整）作業
を必要としないため、熟練を要さない、スキルレスが可
能な印刷材として注目されている。

【０００７】しかし、水無し平版は非画像部へのインク
の転写（以下、地汚れと称する。）の回避を版表面のシ
リコン（非画像部）のはっ水性に頼っているため以下の
問題がある。水無し平版は水を使用しないため、印刷時
の摩擦熱により容易にインク、インクローラ、原版の表
面温度が高くなり、このためインクの粘度（凝集力）が
低下し、非画像部へインクが転写してしまう問題があ
る。このようなことから従来は、図７に示すように、冷
水用チラー１１から冷水配管１２を介して揺動ローラか
らなる冷却ローラ１３に冷却水を循環させて版胴１４等
の冷却を行う冷却装置、また、図８に示すように、冷水
用チラー１１から冷水配管１２を介してゴムローラから
なる冷却ローラ１５に冷却水を循環させて版胴１４等の
冷却を行う冷却装置、また、図９に示すように、冷風用
クーラ１６から冷風ダクト１７を介して空気吹出し用ノ
ズル１８から版胴１４に冷風を直接吹掛ける冷却装置を
使用してインク粘度の低下を防止するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の水無
し平版を使用するものでは、インク粘度の低下により地
汚れが生じる問題があり、また、これを解決するために
は大がかりでコスト高を招く冷却装置を使用しなければ
ならない問題があった。また、インクとして粘度の高い
インクを使用した場合、高速印刷において印刷荷重が１
トン以上と言う重印刷機並になり、このため筐体フレー
ムを堅牢化する必要があり、装置が重量化する問題があ
った。また、稼働時の騒音が大きくなり一般的なオフィ
スで使用するには問題があった。

【０００９】そこで、請求項１乃至３記載の発明は、原
版に平版を使用したものにおいて、冷却装置を使用する
こと無く原版の地汚れを防止でき、これにより良好な画
像形成ができるとともに装置の小形化、コスト低下を図
ることができる画像形成装置を提供する。また、請求項
２記載の発明は、さらに、原版から加圧手段又は導電性
ローラから加圧手段へのインクの転写が加圧手段による
印圧を高くすること無くスムーズにでき、これにより、
装置の小形軽量化を図ることができるとともに騒音を低
下できる画像形成装置を提供する。また、請求項３記載
の発明は、さらに、原版から加圧手段又は導電性ローラ
から加圧手段へのインクの転写がよりスムーズにできる
画像形成装置を提供する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
導電性部と非導電性部とのパターンからなる平版を使用
した原版と、この原版を円周部に支持して回転する原版
支持部材と、原版に絶縁性インクを塗布する導電性部材
からなるインク塗布手段と、絶縁性インクを帯電する帯
電手段と、インク塗布手段と原版との間に所定の電圧を
印加する電圧印加手段とを備え、原版のパターンに対応
したインクを通過する記録媒体に転写させるものであ
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、導電性部と非導電
性部とのパターンからなる平版を使用した原版と、この
原版を円周部に支持して回転する原版支持部材と、原版
に絶縁性インクを塗布する導電性部材からなるインク塗
布手段と、絶縁性インクを帯電する帯電手段と、原版に
対して直接、又は導電性ローラを介して間接的に対向配
置し、通過する記録媒体を加圧して原版のパターンに対
応したインクを記録媒体に転写させる導電性部材からな
る加圧手段と、インク塗布手段と原版との間及び原版と
加圧手段との間又は導電性ローラと加圧手段との間に所
定の電圧を印加する電圧印加手段とを備えたものであ
る。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の画像形成装置において、記録媒体への転写時のイン
クの粘度を低下させるインク粘度低下手段を設けたもの
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。（第１の実施の形態）図１に示すように、インク塗布手
段を構成するインクローラ２１の周面にブレード２２を
添設してインクつぼ２３を形成し、このインクつぼ２３
に印刷用のインクとして紫外線硬化型で絶縁性を有する
ＵＶインク２４を充填している。そして、前記インクロ
ーラ２１を版胴２５の周面に着脱自在に巻装した原版２
６に接触して配置している。前記原版２６として水無し
平版を使用している。なお、原版２６を版胴２５に一体
に固定支持したものであっても良い。

【００１４】前記ＵＶインク２４の組成は、色料、ビヒ
クル、光重合開始剤、添加剤からなり、色料として顔料
（無機顔料、有機顔料）を使用し、ビヒクルとして合成
樹脂（モノマー、オリゴマー）を使用し、添加剤として
光重合促進剤、重合防止剤、接着性付与剤、ミスチング
防止剤、ワックスを使用している。このＵＶインク２４
は、一般のオフセット印刷用インクの組成とは異なっ
て、カーボンブラックは入っているが、ほとんど絶縁体
で形成されるインクであり、帯電させることが可能なイ
ンクである。なお、一般のオフセット印刷用インクの組
成は、色料として顔料（無機顔料、有機顔料）及び染料
を使用し、ビヒクルとして油（植物油、加工油、鉱
油）、樹脂（天然樹脂、天然物誘導体、合成樹脂）、溶
剤（炭化水素、アルコール、エステル、ケトン、グリコ
ール）及び可塑剤を使用し、添加剤としてワックス、界
面活性剤、ゲル化剤、その他を使用している。

【００１５】前記インクローラ２１は、導電性の材質か
らなり、このインクローラ２１に対して−Ｖr の電位を
与えている。前記原版２６は、アルミ板２６ａをシリコ
ン２６ｂでコートした構造の水無し平版で、導電性部と
非導電性部のパターンを持ち、前記アルミ板２６ａに−
Ｖp の電位を与えている。

【００１６】前記インクローラ２１及び版胴２５は図中
矢印方向に回転し、このインクローラ２１の周面にはブ
レード２２によってインク２４の薄層が形成され、この
インク２４の薄層が前記原版２６に転写するようになっ
ている。前記版胴２５に巻装した原版２６には、加圧手
段として、導電性の材質からなる圧胴２７を圧接して対
向配置している。そして、前記圧胴２７に−Ｖprの電位
を与え、図中矢印方向に回転するようになっている。前
記原版２６と圧胴２７との圧接によるニップ部の手前に
は原版２６に対向して、転写時のインクの粘度を低下さ
せるインク粘度低下手段としてのヒータ２８を配置して
いる。そして、前記原版２６と圧胴２７とのニップ部に
記録媒体である用紙２９を通過させ、このニップ部で原
版２６からインクを用紙２９に転写して印刷を行うよう
になっている。

【００１７】このような構成においては、インクつぼ２
３内のＵＶインク２４は絶縁性の性質からインクローラ
２１の回転により＋電位に摩擦帯電される。そして、イ
ンクローラ２１の回転とブレード２２によりインクロー
ラ２１の周面にインク２４の薄層が形成される。

【００１８】摩擦帯電したインクローラ２１の周面上の
ＵＶインク２４はインクローラ２１と原版２６とのニッ
プ部において原版２６の導電性部に転写される。すなわ
ち、原版２６の導電性部（アルミ板２６ａの露出部）に
おいては、図２の(a) に示すように、＋の電荷ｑを帯び
たＵＶインク２４に働く主な力は、インクローラ２１に
与えられた電位−Ｖr と原版２６のアルミ板２６ａに与
えられた電位−Ｖp により形成される電界Ｅ1 による静
電気力Ｆ1 とＵＶインク２４の凝集力ｆ0 とＵＶインク
２４の原版２６（アルミ板２６ａの露出部）への付着力
ｆ1 がある。そして、静電気力Ｆ1 には、Ｆ1 ＝ｑＥ1
の関係が成立する。各力の作用方向は図２の(a) に矢印
で示す方向になり、ｆ1 ＞Ｆ1 ＋ｆ0 、の関係が成り立
つとインクローラ２１上のＵＶインク２４はちぎれて原
版２６の導電性部に転写される。

【００１９】また、原版２６の非導電性部（アルミ板２
６ａをシリコン２６ｂで覆った部分）においては、図２
の(b) に示すように、＋の電荷ｑを帯びたＵＶインク２
４に働く主な力は、インクローラ２１に与えられた電位
−Ｖr と原版２６のアルミ板２６ａに与えられた電位−
Ｖp により形成される電界Ｅ2 による静電気力Ｆ2 とＵ
Ｖインク２４の凝集力ｆ0 とＵＶインク２４の原版２６
（シリコン部）への付着力ｆ2 がある。各力の作用方向
は図２の(b) に矢印で示す方向になり、Ｆ1 ＋ｆ0 ＞ｆ
2 、の関係が成り立つとインクローラ２１上のＵＶイン
ク２４は原版２６の非導電性部に転写されることはな
い。

【００２０】このように、インクとして帯電が可能なＵ
Ｖインク２４を使用し、また、インクローラ２１に−Ｖ
r の電位を与え、原版２６のアルミ板２６ａに−Ｖp の
電位を与え、電界による静電気力、ＵＶインク２４の凝
集力、ＵＶインク２４の原版２６への付着力の関係を使
用して導電性部にインクを転写し、非導電性部にはイン
クを転写させない制御を行っているので、非導電性部へ
のインクの付着、すなわち、地汚れを防止でき、また、
印刷荷重を低減でき、従って、印刷時の摩擦熱の発生を
抑制でき、冷却装置を不要にできる。これにより、良好
な画像形成ができるとともに装置の小形化、コスト低下
を図ることができる。

【００２１】原版２６に転写したＵＶインク２４は、原
版２６と圧胴２７とのニップ部を通過する用紙２９にさ
らに転写される。このニップ部においては、ＵＶインク
２４に働く力は、図３に示すように、原版２６のアルミ
板２６ａに与えられた電位−Ｖp と圧胴２７に与えられ
た電位−Ｖprにより形成される電界Ｅ3 による静電気力
Ｆ3 とＵＶインク２４の凝集力ｆ0 と用紙２９の毛細管
力ｆ3 がある。そして、静電気力Ｆ3 には、Ｆ1 ＝ｑＥ
3 の関係が成立する。各力の作用方向は図３に矢印で示
す方向になり、Ｆ3 ＋ｆ3 ＞ｆ0 、の関係が成り立つと
原版２６上のＵＶインク２４はちぎれて用紙２９に転写
される。また、用紙２９に転写される直前にＵＶインク
２４はヒータ２８によって加熱されてインク粘度が低下
するので、原版２６から用紙２９へのＵＶインク２４の
転写はさらにスムーズになる。そして、転写が終了した
用紙２９は排出されるが、このとき用紙２９に紫外線を
照射させることでＵＶインク２４を迅速に硬化させるこ
とができる。

【００２２】このように、原版２６に−Ｖp の電位を与
え、圧胴２７に−Ｖprの電位を与え、電界による静電気
力、ＵＶインク２４の凝集力、用紙２８の毛細管力の関
係を使用して原版２６上のＵＶインク２４を用紙２８に
転写させる制御を行っているので、圧胴２７による原版
２６の荷重を高めて印圧を高くすること無くインクの転
写がスムーズにできる。すなわち、軽荷重でインクの用
紙への転写がスムーズにできる。そして、印刷荷重を軽
荷重にできることで筐体フレームを堅牢化する必要がな
く、装置全体の小形軽量化、組立て作業の容易性、コス
ト低下を図ることができるとともに騒音も低下でき、オ
フイスユースに適した装置が実現できる。

【００２３】また、転写直前のＵＶインク２４をヒータ
２８で直接加熱してインク粘度を低下させているので、
印刷荷重をさらに軽荷重にしてもインクの転写がスムー
ズにでき、これにより、さらに装置全体の小形軽量化、
組立て作業の容易性、コストの低下、騒音の低下を図る
ことができる。

【００２４】（第２の実施の形態）なお、第１の実施の
形態と同一の部分には同一符号を付し異なる部分を説明
する。これは図４に示すように、ヒータ２８に代えて、
原版２６と圧胴２７とのニップ部の手前の用紙搬送路
に、転写時のインクの粘度を加熱低下させるヒータ２８
１を配置したものである。

【００２５】この構成では、ヒータ２８１で用紙２９を
加熱してから原版２６と圧胴２７とのニップ部を通過さ
せる。これにより、加熱された用紙２９が原版２６と圧
胴２７とのニップ部を通過することになるので、通過時
に用紙２９の熱がＵＶインク２４に伝わり、インクの粘
度が加熱低下する。従って、この実施の形態においても
前述した第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる
ものである。

【００２６】（第３の実施の形態）なお、第１の実施の
形態と同一の部分には同一符号を付し異なる部分を説明
する。これは図５に示すように、ヒータ２８に代えて、
圧胴２７の回転軸内部に、転写時のインクの粘度を加熱
低下させるヒータ２８２を配置したものである。

【００２７】この構成では、ヒータ２８２で圧胴２７を
加熱するので、原版２６と圧胴２７とのニップ部を用紙
２９が通過するとき、圧胴２７の熱が用紙２９を介して
ＵＶインク２４に伝わり、インクの粘度が加熱低下す
る。従って、この実施の形態においても前述した第１の
実施の形態と同様の作用効果が得られるものである。

【００２８】以下にこの各実施の形態で使用するインク
について述べる。インクとしては絶縁抵抗値が１０⁸Ω
cm以下でかつ比誘電率が１．５以上、又は絶縁抵抗値が
１０¹⁰Ωcm以上でかつ比誘電率が１．５以上のインクが
使用知れる。絶縁抵抗値が１０⁸Ωcm以下でかつ比誘電
率が１．５以上のインクを使用する場合は、インクロー
ラ２１の電位−Ｖr により、−の電荷を帯び（電荷注
入）、−Ｖr ＞−Ｖp の場合にインクは原板２６側に転
写することになる。絶縁抵抗値が１０⁸Ωcm以下でかつ
比誘電率が１．５以上であると、容易に電荷注入可能と
なるので、インクを摩擦帯電させる必要が無いことが実
験的に確認できているが、絶縁抵抗値が低いと用紙２９
の吸湿性が高い場合（用紙の導電性が高くなる）、圧胴
２７の電位−Ｖprの影響も容易に受けやすく（電荷注入
される）、用紙２９への転写ポイントにおいてインクを
用紙側に引付ける静電気力を働かせることが若干微妙に
なってくる。

【００２９】これに対し、インクの絶縁抵抗値が１０⁸
Ωcmを超え１０¹⁰Ωcm未満の範囲で比誘電率が１．５以
上の場合は、電荷注入の効率が急激に悪くなり（数ｋＶ
の高電圧をかけないと電荷注入ができない）、また、電
荷の保持力もそれ程強くなく、数msecで電荷は減衰して
しまう。このため、この範囲のインクを使用するには、
電荷が減衰しないために印刷装置に高電圧を付与するか
超高速で各部位を回転させる必要があり、装置のオフイ
スユース化が不可能となってしまう。

【００３０】また、絶縁抵抗値が１０¹⁰Ωcm以上でかつ
比誘電率が１．５以上のインクの場合のインクの帯電方
法は、ブレード２２とインクローラ２１の間に入ったイ
ンクがインクローラ２１の回転により摩擦帯電されるこ
とになり（絶縁抵抗値が１０¹⁰Ωcm以上でかつ比誘電率
が１．５以上の場合には電荷は減衰すること無く電荷を
保持することが可能であることが実験的に確認できてい
る。）、電荷は用紙２９の吸湿性に作用されることなく
（これにより、用紙の温湿を管理する必要が無くな
る。）、インクを用紙側に引付ける静電気力を安定して
働かせることが可能となる。

【００３１】なお、前記各実施の形態では原版を圧胴に
直接圧接させたものについて述べたが必ずしもこれに限
定するものではなく、原版と圧胴との間に導電性ローラ
を１又は複数介在させ、原版のＵＶインクをこの導電性
ローラを介して用紙に転写させるものであってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上、請求項１乃至３記載の発明によれ
ば、原版に平版を使用したものにおいて、冷却装置を使
用すること無く原版の地汚れを防止でき、これにより良
好な画像形成ができるとともに装置の小形化、コスト低
下を図ることができる。また、請求項２記載の発明によ
れば、さらに、原版から加圧手段又は導電性ローラから
加圧手段へのインクの転写が加圧手段による印圧を高く
すること無くスムーズにでき、これにより、装置の小形
軽量化を図ることができるとともに騒音を低下できる。
また、請求項３記載の発明によれば、さらに、原版から
加圧手段又は導電性ローラから加圧手段へのインクの転
写がインクの粘度を低めてよりスムーズにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す要部の概略構
成図。

【図２】同実施の形態におけるインクローラから原版へ
のインク転写の原理を説明するための図。

【図３】同実施の形態における原版から用紙へのインク
転写の原理を説明するための図。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示す要部の概略構
成図。

【図５】本発明の第３の実施の形態を示す要部の概略構
成図。

【図６】従来例を示す要部の概略構成図。

【図７】冷却装置を備えた従来例を示す斜視図。

【図８】冷却装置を備えた従来例を示す斜視図。

【図９】冷却装置を備えた従来例を示す斜視図。

【符号の説明】

２１…インクローラ２２…ブレード２３…インクつぼ２４…ＵＶインク２５…版胴２６…原版２７…圧胴２８…ヒータ２９…用紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土屋修静岡県三島市南町６番78号株式会社テック技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性部と非導電性部とのパターンから
なる平版を使用した原版と、この原版を円周部に支持し
て回転する原版支持部材と、前記原版に絶縁性インクを
塗布する導電性部材からなるインク塗布手段と、前記絶
縁性インクを帯電する帯電手段と、前記インク塗布手段
と原版との間に所定の電圧を印加する電圧印加手段とを
備え、前記原版のパターンに対応したインクを通過する
記録媒体に転写させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】導電性部と非導電性部とのパターンから
なる平版を使用した原版と、この原版を円周部に支持し
て回転する原版支持部材と、前記原版に絶縁性インクを
塗布する導電性部材からなるインク塗布手段と、前記絶
縁性インクを帯電する帯電手段と、前記原版に対して直
接、又は導電性ローラを介して間接的に対向配置し、通
過する記録媒体を加圧して前記原版のパターンに対応し
たインクを前記記録媒体に転写させる導電性部材からな
る加圧手段と、前記インク塗布手段と原版との間及び前
記原版と加圧手段との間又は導電性ローラと加圧手段と
の間に所定の電圧を印加する電圧印加手段とを備えたこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の画像形成装置にお
いて、記録媒体への転写時のインクの粘度を低下させる
インク粘度低下手段を設けたことを特徴とする画像形成
装置。