特開 2023-27634 静電印刷法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023027634

(43)【公開日】2023-03-02

(54)【発明の名称】静電印刷法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/41 20060101AFI20230222BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20230222BHJP

   G03G 15/05 20060101ALI20230222BHJP

   G03G 15/22 20060101ALI20230222BHJP

【ＦＩ】

B41J2/41

G03G15/00 115

G03G15/05 101

G03G15/22 103F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021132875

(22)【出願日】2021-08-17

(71)【出願人】

【識別番号】522278718

【氏名又は名称】株式会社電気印刷研究所

(72)【発明者】

【氏名】三谷 雄二

(72)【発明者】

【氏名】本庄 和彦

【テーマコード（参考）】

2C162

2H078

【Ｆターム（参考）】

2C162AE21

2C162AE29

2C162AE52

2C162AE74

2C162AE84

2C162AH15

2C162AH62

2C162DA01

2C162DA10

2H078AA01

2H078BB02

2H078DD33

2H078DD40

2H078DD41

2H078DD42

(57)【要約】

【課題】多品種少量生産に適した静電印刷方法を開発し、静電気パターンの追加、修正等の個別の要求にも容易に対応できるようにする。
【解決手段】電気絶縁性材料からなる受像シートのパターン形成面に、導電性材料のみの成型体または絶縁性材料と導電性材料の積層体からなり、かつ所定のイオン透過性開口部を備えたマスクシートを密着させ、更に前記受像シートのパターン形成面と反対面に背面電極を配置して、マスクシート越しにイオン照射を行った後、マスクシートを受像シートから剥離することにより、受像シートのパターン形成面に前記イオン透過性開口部に対応した静電気パターンを形成する。
【選択図】図１（２）

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気絶縁性材料からなる受像シートのパターン形成面に、導電性材料のみの成型体または絶縁性材料と導電性材料の積層体からなり、かつ所定のイオン透過性開口部を備えたマスクシートを密着させ、更に前記受像シートのパターン形成面と反対面に背面電極を配置して、マスクシート越しにイオン照射を行った後、マスクシートを受像シートから剥離することにより、受像シートのパターン形成面に前記イオン透過性開口部に対応した静電気パターンを形成することを特徴とする静電印刷方法。

【請求項2】

前記請求項１に記載の静電印刷方法において、マスクシートを受像シートに密着させる前に、静電気パターンを形成するための電荷と逆極性の電荷で、前記受像シートを帯電処理することを特徴とする静電印刷方法。

【請求項3】

電気絶縁性材料からなる受像シートの予め静電気パターンＡが形成されているパターン形成面に、導電性材料のみの成型体または絶縁性材料と導電性材料の積層体からなり、かつ所定のイオン透過性開口部Ｂを備えたマスクシートＢを密着させ、更に前記受像シートのパターン形成面と反対面に背面電極を配置し、マスクシートＢ越しにイオン照射を行った後、マスクシートＢを受像シートから剥離することにより、受像シートのパターン形成面に、静電気パターンＡに隣接してあるいは静電気パターンＡに一部重ねて、前記イオン透過性開口部Ｂに対応した静電気パターンＢを形成することを特徴とする静電印刷方法。

【請求項4】

受像シートのパターン形成面と反対面に導電層または導電層付シートが積層され、該導電層が、前記背面電極である請求項１～３に記載の静電印刷方法。

【請求項5】

イオン照射手段がコロナ放電によるイオン照射方式であることを特徴とする請求項１～４に記載の静電印刷方法。

【請求項6】

前記請求項１～５のいずれかに記載の静電印刷方法において前記受像シート上に形成された静電気パターンを電子写真技術におけるドライ現像法あるいは湿式現像法を利用し、帯電粒子で現像することを特徴とする静電印刷方法。

【請求項7】

前記請求項６に記載の帯電粒子が、めっき可能な粒子であることを特徴とする静電印刷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気絶縁性材料からなる受像シートのパターン形成面に、導電性材料のみの成型体または絶縁性材料と導電性材料の積層体からなり、かつ所定のイオン透過性開口部を備えたマスクシートを用いて、静電印刷する方法に関するものであり、原理は放電技術に関連し、静電印刷の利用は電子写真に代表される静電プリンター技術に関連する。

【背景技術】

【0002】

静電気を利用して画像を作る実用的な技術を世界で初めて発明したのは米国のチェスター・カールソンである。この発明に関する技術は通称カールソン法或いはゼログラフィー法と呼ばれたが、画像形成技術として学術的に研究が進み、学術名としてはＥｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙと称され、日本では電子写真法と名付けられている。その技術を利用して作られた複写機、プリンターは事務作業に無くてはならないものとなっている。

【0003】

その技術は「写真」と名付けられたように光学像を静電気と感光体（光半導体）によって静電気潜像として形成し、トナーと称する帯電した微粒子で現像するものである。ページ毎に変化する画像を即座に紙に印刷して出力するという複写機としてはうってつけの技術として発展した。その発展の中で最も進化を遂げているのは現像剤であるトナーと現像技術といえるだろう。粉体トナーは６μm程度まで微粒子化すると共に均一粒径・均一帯電を実現化して解像力と転写の安定性を向上させてきている。さらに微粒子化した液体トナーはサブミクロンサイズで、現像液の安定性も確保できてきており、解像性では印刷インクを凌ぐものにさえなっている。さらにはカラートナーとしてだけではなく金属を含んだトナー、金属そのもので現像する手法、特許文献２のようなめっきが可能なトナー等々粉体・液体に関わらず機能性トナーや現像法が次々と開発されてきている。

【0004】

しかしこれらの機能性トナーの特徴を十分に発揮させるには電子写真法では限界がある。それは感光体上に静電気パターンを作るという基本的な要素のためである。つまり、感光体上の静電気パターンを現像し、その現像トナーを目的材に転写しなければならない。もちろんその手法によってこそ無版で高精細・高速の印刷が実現しているのであるが、転写すれば必ず解像性は下がるし、導電性のトナーは粘着以外では転写出来ない。さらにいうと現状の感光体はアナログ特性であり、高速で１０μｍのドットや線と１００μｍ以上のドットや線を同時に正確に印刷することは困難である。転写性能を持たせるという点でせっかくの機能性トナーも中途半端なものにならざるを得なくなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８－１９２７２号公報

【特許文献2】特開２００７－１３４４２２号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】情野、田中、井上、田嶋：電子写真学会誌 第７巻第３号、ｐ２.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

過去静電気パターンを直接現像するための試みが種々行われてきた。製品化まで到った一つに、非特許文献１に示すように感光体から静電気パターンそのものを転写して直接現像する静電転写システムがある。しかし転写紙が特殊であることと剥離放電作用で静電気パターンが作られるという原理のため感光体上のパターンより解像性は落ちることで現在では製造されていない。直接静電気パターンを描くデバイスとしてマルチスタイラスやイオンビームを偏向させる方式などが製品化されたが電極の加工精度の限界や放電イオンの広がりによる解像性の低さからインクジェット方式に取って代わられている。
また、静電アクチュエータのための静電気パターン形成法ではあるが、特許文献１では電極の周囲に隔壁を設け、放電範囲を限定することで静電気パターンの電極に対する忠実性を得る提案がなされている。しかし特許文献１の手法では印刷や電子写真のような画像パターンを作ることは出来ない。
静電気を利用した高精細なパターンと進化を続けるトナーとを組み合わせれば従来にない効果と性能を持った印刷の可能性があり、感光体以外の絶縁体に直接高精細な静電気パターンを作る手法が望まれている。

【0008】

そこで本発明者らは感光体を使わず従来の印刷に匹敵、さらにはそれを凌駕するような静電気を利用して画像を作る実用的な高精細静電印刷方法を提案した（特願２０１８‐１８８９９８号明細書参照）。
上記発明の一態様によれば、全面均一な導電性を持った第１電極と、前記第１電極上に密着一体となり適正な均一厚みを持つ材料からなる版層とから構成され、前記版層に凸版あるいは凹版あるいはグラビア版状パターンが形成されている原版に、裏面が第２電極である導電層と一体となっている受像シートを密着させ、前記原版の第１電極と前記受像シートの第２電極との間に前記凸版あるいは凹版あるいはグラビア版状パターンの空隙を放電させるに足る適正な電圧を印加することによって、前記受像シート上に前記凸版あるいは凹版あるいはグラビア版状パターンに対応した静電気パターンを形成することを特徴とする高精細静電印刷方法が提供される。

【0009】

受像シート上の静電気パターンは帯電粒子で現像することにより可視パターンとなる。帯電粒子がめっき可能な粒子である場合、帯電粒子で現像後めっき処理を行うことにより、受像シート上に高精細電極回路パターンが形成される。
しかし、高精細静電印刷方法には、以下の課題があった。高精細静電印刷方法に用いる原版は、全面均一な導電性を持つ第１電極と、前記第１電極上に密着一体となり適正な均一厚みを持つ版層とから構成され、前記版層に凸版あるいは凹版あるいはグラビア版状パターンが形成されている。原版の製作には費用と時間がかかるため、少品種大量生産には適しているが、多品種少量生産には向いていない。更には静電気パターンの追加、修正等の個別の要求に対応することは容易ではなかった。
本発明では上記課題を解決した静電印刷方法を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の第一の態様によれば、電気絶縁性材料からなる受像シートのパターン形成面に、導電性材料のみの成型体または絶縁性材料と導電性材料の積層体からなり、かつ所定のイオン透過性開口部を備えたマスクシートを密着させ、更に前記受像シートのパターン形成面と反対面に背面電極を配置して、マスクシート越しにイオン照射を行った後、マスクシートを受像シートから剥離することにより、受像シートのパターン形成面に前記イオン透過性開口部に対応した静電気パターンを形成することを特徴とする静電印刷方法が提供される。
また、本発明の第二の態様によれば、電気絶縁性材料からなる受像シートの予め静電気パターンＡを形成してあるパターン形成面に、導電性材料のみの成型体または絶縁性材料と導電性材料の積層体からなり、かつ所定のイオン透過性開口部Ｂを備えたマスクシートＢを密着させ、更に前記受像シートのパターン形成面と反対面に背面電極を配置して、マスクシートＢ越しにイオン照射を行った後、マスクシートＢを受像シートから剥離することにより、受像シートのパターン形成面に、静電気パターンＡに隣接してあるいは静電気パターンＡに一部重ねて、前記イオン透過性開口部Ｂに対応した静電気パターンＢを形成することを特徴とする静電印刷方法が提供される。
受像シートのパターン形成面の静電気パターンは帯電粒子で現像することにより可視パターンとなる。帯電粒子がめっき可能な粒子である場合、帯電粒子で現像後めっき処理を行うことにより、受像シートのパターン形成面に電極回路パターンが形成される。

【0011】

前述の構成と静電気パターンの形成過程を理解し易いように図１、図２の基本概念図で説明する。図１（１）は受像シート２０のパターン形成面と反対面に背面電極１０を密着させた状態を示しており、背面電極１０は接地されている。マスクシート３０を受像シート２０のパターン形成面に密着させる前に、静電気パターンを形成するための電荷と逆極性の電荷で、受像シート２０を帯電処理する（本例では＋３００Ｖ）。この帯電処理によりマスクシート３０は受像シート２０に確実に密着する。図１（２）は受像シート２０のパターン形成面に、イオン透過性開口部３１を備えたマスクシート３０を密着させた状態でイオン照射手段４０によりマスクシート３０越しにイオン照射を行う様子を示している。イオン照射後、マスクシート表面および受像シート２０のパターン形成面のイオン透過性開口部３１に対応した部分が帯電する（本例では－３００Ｖ）。図１（３）はマスクシート３０を接地した状態で受像シート２０から剥離後の状態を示している。受像シート２０のパターン形成面に静電気パタンーン２１が形成されている。イオン照射の際マスクシート３０で遮蔽されていた部分は＋３００Ｖに帯電している。
図２（１）は受像シート２０のパターン形成面と反対面に背面電極１０を密着させた状態を示しており、背面電極１０は接地されている。受像シート２０のパターン形成面には予め静電気パターンＡ（本例では－３００Ｖ）が形成されており、それ以外の部分は静電気パターンＡと逆極性の電荷で帯電している（本例では＋３００Ｖ）。図１（２）は受像シート２０のパターン形成面に、イオン透過性開口部３３を備えたマスクシート３０を密着させた状態でイオン照射手段４０によりマスクシート３０越しにイオン照射を行う様子を示している。イオン照射後、マスクシート表面および受像シート２０のパターン形成面のイオン透過性開口部３３に対応した部分が帯電する（本例では－３００Ｖ）。図１（３）はマスクシート３０を接地した状態で受像シート２０から剥離後の状態を示している。受像シート２０のパターン形成面に静電気パタンーンＡに隣接して静電気パターンＢが形成されている。イオン照射の際マスクシート３０で遮蔽されていた部分は＋３００Ｖに帯電している。

【発明の効果】

【0012】

本発明の基本は剥離放電を使わず、マスクシートのイオン透過性開口部を通過したイオンにより作られる静電気パターンであるため、受像シートのパターン形成面に帯電イオンの広がりの無い静電気パターンを形成することができる。更に、受像シートのパターン形成面に予め静電気パターンＡが形成されている状態で、マスクシートのイオン透過性開口部の位置を調整することにより、静電気パターンＡに隣接してあるいは静電気パターンＡに一部重ねて静電気パターンＢを形成することができる。受像シートのパターン形成面の静電気パターンは静電気パターンと逆極性の電荷の帯電粒子で現像することにより可視パターンとなる。静電気パターン以外の部分は帯電粒子と同極性であるため現像されない。帯電粒子がめっき可能な粒子である場合、帯電粒子で現像後めっき処理を行うことにより、受像シートのパターン形成面に電極回路パターンが形成される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1(1)】受像シートと背面電極密着、受像シートのパターン形成面に帯電処理

【図1(2)】受像シートとマスクシート密着、マスクシート越しにイオン照射

【図1(3)】受像シートからマスクシート剥離、静電気パターン形成

【図2(1)】予め静電気パターンＡが形成されている受像シートと背面電極密着

【図2(2)】受像シートとマスクシート密着、マスクシート越しにイオン照射

【図2(3)】受像シートからマスクシート剥離、静電気パターンＡに隣接して静電気パターンＢ形成

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の基本的な構成と静電気パターン形成の基本的な工程は図１、図２に示す通りである。
受像シートは静電気を保持する必要があるため、少なくともパターン形成面は電気絶縁性が高い材料で構成される。ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、フッ素系樹脂等のフィルムやシートを受像シートとして用いることができる。受像シートの厚さは５～５００μｍであることが好ましい。厚さが５μｍ未満の場合、ハンドリングが困難である。また厚さが５００μｍを超えると可撓性や薄型化の点で不利になる。
また使用目的によって受像シートの比誘電率を考慮する必要がある。

【0015】

背面電極は受像シートのパターン形成面に帯電した電荷を安定化させる役割を果たせば良いため、導電性材料であればどのような材料で構成されていても良い。導電性材料として金属、導電性酸化物、導電性高分子、カーボン、グラファイト等が挙げられる。

【0016】

背面電極は受像シートのパターン形成面と反対面に配置される。背面電極は受像シートに圧着されていれば上記役割を果たすことができるが、受像シートと一体になっていれば、帯電処理工程、イオン照射工程、現像工程において取扱いが容易になる。受像シートのパターン形成面と反対面に、金属膜、導電性酸化物膜等をスパッタする方法、導電性高分子膜等をコーティングする方法、金属箔を積層する方法等により導電層を形成すれば、該導電層を背面電極として利用できるので、受像シートと背面電極を一体化させることができる。あるいは予め電気絶縁性材料のシートに金属膜、導電性酸化物膜、導電性高分子膜等の導電層を設けた導電層付シートを、受像シートのパターン形成面と反対面に積層すれば該導電層を背面電極として利用できるので、受像シートと背面電極を一体化させることができる。

【0017】

受像シートのパターン形成面と反対面に導電層付シートや金属箔等を積層する方法で、受像シートと背面電極を一体化する場合において、積層する際に用いる粘着層の粘着力を調整すれば、受像シートを利用する際に受像シートが背面電極から剥離可能になり、薄型化の要求や導電層無の構成の要求に応えることができる。この場合受像シートを背面電極から剥離する際の粘着力は０．０１～０．３Ｎ／２５ｍｍであることが好ましい。粘着力が０．０１Ｎ／２５ｍｍ未満の場合、帯電処理工程、イオン照射工程、現像工程で受像シートと背面電極間に浮きが発生し、目的の静電気パターンが形成されない恐れがある。また、粘着力が０．３Ｎ／２５ｍｍを超える場合、受像シートを背面電極から剥離することが困難になり剥離する際に受像シートに破断や皺が発生する恐れがある。

【0018】

マスクシートは、イオン照射の際、イオン透過性開口部のみイオンを透過させ、イオン透過性開口部以外はイオンを遮断する必要がある。したがってイオン透過性開口部以外は、表面全体が導電性を有する必要がある。必ずしもマスクシート全体が導電性である必要はない。したがって、マスクシートは導電性材料のみの成型体または導電性材料と絶縁性材料の積層体からなり、かつ所定のイオン透過性開口部を備えていればよい。
金属箔、金属板等の導電性材料からなるシート、電気絶縁性材料のシートに金属膜等の導電層を設けた導電層付シート等に、エッチング加工、レーザー加工、あるいはこれらを組合せた方法により、イオン透過性開口部を設けることによりマスクシートを作製することができる。

【0019】

イオン照射手段は特に限定されない。コロナ放電によるイオン照射方式が、大気中処理が可能であること、照射イオンの極性の切り替えが容易であること、帯電処理工程でもイオン照射工程でも利用できる点から好ましい。

【0020】

本発明の静電印刷方法は単独で実施してもよいし、他の印刷方法と組合せて実施してもよい。例えば、先ず高精細静電印刷方法（特願２０１８‐１８８９９８号明細書参照）で、静電気パターンＡを形成し、次に本発明の静電印刷方法で、静電気パターンＡに隣接して静電気パターンＢを形成することができる。または、先ず上記高精細静電印刷方法で、静電気パターンＡを形成後現像することにより可視パターンＣを形成し、引き続いて本発明の静電印刷方法で可視パターンＣに隣接して静電気パターンＢを形成することができる。更には、他の印刷方法で電極回路パターンＤを形成し、次に本発明の静電印刷方法で、電極回路パターンＤに隣接して静電気パターンＢを形成することができる。本発明の静電印刷方法は、多品種少量生産に適しているだけでなく、静電気パターンの追加、修正等の個別の要求にも容易に対応することができる。

【符号の説明】

【0021】

１０ 背面電極
２０ 受像シート
２１ 静電気パターン
２２ 静電気パターンＡ
２３ 静電気パターンＢ
３０ マスクシート
３１ イオン透過性開口部
３３ イオン透過性開口部
４０ イオン照射手段

【図1(1)】

【図1(2)】

【図1(3)】

【図2(1)】

【図2(2)】

【図2(3)】