特表 2024-524573 金属素材プリント設備及びそれを用いたプリント方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-05

(54)【発明の名称】金属素材プリント設備及びそれを用いたプリント方法

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/18 20060101AFI20240628BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20240628BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20240628BHJP

   G03G 15/01 20060101ALI20240628BHJP

   G03G 21/16 20060101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

G03G21/18 128

G03G15/00 303

G03G21/00 502

G03G15/01 L

G03G15/01 M

G03G15/00 552

G03G15/00 553

G03G21/16 180

G03G21/18 114

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024500381

(86)(22)【出願日】2022-07-12

(85)【翻訳文提出日】2024-01-05

(86)【国際出願番号】 KR2022010078

(87)【国際公開番号】W WO2023287144

(87)【国際公開日】2023-01-19

(31)【優先権主張番号】10-2021-0090916

(32)【優先日】2021-07-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522492576

【氏名又は名称】ポスコ カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100195257

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 一志

(72)【発明者】

【氏名】パク、 ソン－ホン

【テーマコード（参考）】

2H171

2H270

2H300

【Ｆターム（参考）】

2H171FA09

2H171FA10

2H171FA11

2H171FA12

2H171FA13

2H171FA15

2H171FA17

2H171FA18

2H171FA19

2H171GA01

2H171GA09

2H171GA20

2H171GA25

2H171GA32

2H171HA02

2H171JA02

2H171JA03

2H171JA04

2H171JA05

2H171JA06

2H171JA08

2H171JA10

2H171JA11

2H171JA12

2H171JA17

2H171JA18

2H171JA19

2H171JA20

2H171QA02

2H171QA04

2H171QA08

2H171QA18

2H171QA24

2H171QB03

2H171QB15

2H171QB16

2H171QB32

2H171QB52

2H171QC05

2H171QC11

2H171QC22

2H171QC24

2H171QC26

2H171QC29

2H171QC30

2H171SA02

2H171SA07

2H171SA13

2H171SA23

2H171SA28

2H171SA31

2H270KA04

2H270KA05

2H270KA09

2H270KA13

2H270KA28

2H270KA29

2H270KA32

2H270KA33

2H270KA67

2H270LC04

2H270MA14

2H270MA22

2H270MA24

2H270MA28

2H270MA29

2H270MA31

2H270MB52

2H270MC47

2H270MC48

2H270MC53

2H270MH09

2H270MH11

2H270ZC04

2H270ZD00

2H300EA01

2H300EB02

2H300EB04

2H300EB12

2H300EB21

2H300EC02

2H300EC05

2H300EC11

2H300ED04

2H300ED06

2H300EF01

2H300EF03

2H300EF06

2H300EG02

2H300EG08

2H300EG12

2H300EG14

2H300EG15

2H300EH16

2H300EH17

2H300EJ09

2H300EJ10

2H300EJ19

2H300EK01

2H300EL02

2H300EL05

2H300FF02

2H300FF04

2H300FF05

2H300GG37

2H300KK02

2H300MM02

2H300TT04

(57)【要約】

本発明は、鋼板などの金属素材の表面に文字、絵などのイメージを印刷するためのプリント設備及びそれを用いたプリント方法に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

連続的に移動する金属素材１００に密着して、ある一方向に回転しながら、表面に付着したトナーＴを前記金属素材１００の表面に伝達して定着させる転写ベルト８００と、
前記転写ベルト８００に密着して前記転写ベルト８００とは反対方向を回転しながら、表面に付着したトナーＴを前記転写ベルト８００の表面に伝達する感光ドラム３００と、
前記感光ドラム３００の一側に備えられ、前記感光ドラム３００の表面に前記トナーＴを提供する現像手段５００と、
前記トナーＴが提供される前に、前記感光ドラム３００の表面を帯電させる感光ドラム帯電手段４１０と、
前記現像手段５００及び感光ドラム帯電手段４１０の間で、要求されるイメージに応じて前記感光ドラム３００の表面に光エネルギーを付与する露光手段２００と、
前記転写ベルト８００の表面に付着したトナーＴが前記金属素材１００の表面に伝達されるように、前記金属素材１００の表面を帯電させる金属素材帯電手段１０１と、
前記トナーＴが金属素材１００の表面に定着した後、前記感光ドラム３００の表面に残留するトナーＴを除去する除去手段６００と、
前記トナーＴを除去した後、前記感光ドラム３００の電荷を除去する感光ドラム放電手段４２０と、
前記転写ベルト８００の後端に位置して前記金属素材１００の表面に定着したトナーＴを固定させる固定手段７００と、
を含む、金属素材プリント設備。

【請求項2】

前記プリント設備は、
前記転写ベルト８００を走行方向に駆動させる転写ベルト駆動ロール８１０と、
前記転写ベルト８００にトナーＴの提供を受ける前に、転写ベルト８００を帯電させる転写ベルト帯電手段８２０と、
前記トナーＴを金属素材１００に伝達した後、転写ベルトに残留したトナーＴを除去する転写ベルトトナー除去手段８４０と、
前記トナーＴの除去後、転写ベルトを放電させる転写ベルト放電手段８３０と、
を含む、請求項１に記載の金属素材プリント設備。

【請求項3】

前記除去手段６００は、ブレード６１０及び前記ブレード６１０の下端に位置する回収筒６２０を含む、請求項１に記載の金属素材プリント設備。

【請求項4】

前記転写ベルトトナー除去手段８４０は、ブレード８４１及び前記ブレード８４１の下端に位置する回収筒８４２を含む、請求項２に記載の金属素材プリント設備。

【請求項5】

前記除去手段６００は、ブレード６１０と回収筒６２０との間にアルコールブラシ６３０をさらに含む、請求項３に記載の金属素材プリント設備。

【請求項6】

前記光エネルギーは、レーザ又はＬＥＤを利用する、請求項１に記載の金属素材プリント設備。

【請求項7】

前記光エネルギーがレーザである場合に、露光手段２００はレーザ発生装置２１０及び走査ミラー（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｍｉｒｒｏｒ）２２０を含む、請求項４に記載の金属素材プリント設備。

【請求項8】

前記金属素材帯電手段１０１は、一つ以上を含み、前記金属素材１００の進行方向を基準として前記転写ベルト８００の前端、後端、及び前後端のうちいずれか一つの位置に備えられる、請求項１に記載の金属素材プリント設備。

【請求項9】

前記現像手段５００は、トナーＴコンテナ５２０及び前記トナーＴコンテナ５２０のトナーＴを感光ドラム３００に提供する現像ローラ５１０を含む、請求項１に記載の金属素材プリント設備。

【請求項10】

前記固定手段７００は、ヒューズロール（ｆｕｓｅｄ ｒｏｌｌ）７１０及び加圧ロール（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｏｌｌ）７２０を含む、請求項１に記載の金属素材プリント設備。

【請求項11】

前記感光ドラム、感光ドラム帯電手段、感光ドラム放電手段、露光手段、現像手段、及び除去手段は対をなして、前記転写ベルト８００の進行方向に沿って２つ以上備えられ、
それぞれの現像手段は、互いに異なる色相のトナーを提供する、請求項１に記載の金属素材プリント設備。

【請求項12】

前記金属素材プリント設備は、金属素材の上部及び下部に位置する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の金属素材プリント設備。

【請求項13】

ある一方向に回転する感光ドラム３００の表面を帯電させる帯電段階と、
前記帯電した感光ドラム３００の表面に、要求されるイメージに応じて光エネルギーを付与する露光段階と、
前記露光後、感光ドラム３００の表面にトナーＴを提供する現像段階と、
前記感光ドラム３００の表面に付着したトナーを帯電した転写ベルト８００の表面に移動させる段階と、
前記転写ベルト８００の表面に付着したトナーを、連続的に移動して帯電した金属素材１００の表面に移動させて定着させる転写段階と、
前記金属素材１００の表面に定着したトナーを固定させる固定段階と、
前記転写後、感光ドラム３００及び転写ベルト８００の表面に残留するトナーを除去する除去段階と、
前記感光ドラム３００及び転写ベルト８００の表面を放電させる放電段階と、
を含む、金属素材プリント方法。

【請求項14】

前記固定段階は、２５～４００℃で加熱する、請求項１３に記載の金属素材プリント方法。

【請求項15】

前記固定段階は、加圧することを追加する、請求項１３又は１４に記載の金属素材プリント方法。

【請求項16】

前記プリント方法は、２つ以上のトナーを用いて印刷する場合に２つ以上の感光ドラムが要求され、
各感光ドラムを用いて、２以上の前記帯電段階、露光段階、現像段階、転写段階及び除去段階を行う、請求項１３に記載の金属素材プリント方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼板などの金属素材の表面に文字、絵などのイメージを印刷するためのプリント設備及びそれを用いたプリント方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属素材の表面に文字、絵などのイメージを印刷する方法としては、ポリマー転写方式、ロール（Ｒｏｌｌ）転写方式、インクジェット噴射プリント方式がある。

【0003】

ポリマー転写方式は、シート状のイメージフィルムを出力して金属の表面に熱転写、化学的転写などの方式でイメージを伝達するものである。フィルムを用いた金属表面のイメージ転写方式はフィルムに出力することは容易であるものの、フィルムを鋼板に転写するため製造速度が遅いという欠点があり、フィルム形態で金属表面に付着したイメージは温度や天気によってイメージが変形する可能性があるという欠点がある。

【0004】

ロール（Ｒｏｌｌ）転写方式は、一定の模様のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）をロール（Ｒｏｌｌ）の表面に形成し、ロールツーロール（Ｒｏｌｌ－ｔｏ－Ｒｏｌｌ）方式を用いて金属素材の表面にイメージを転写する方式である。しかしながら、転写されるイメージは繰り返しイメージに限定され、上記ロール転写方式を利用するためには、それぞれのイメージがパターニング（ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）されたロールを準備しなければならないため、様々なイメージのためにはパターニングされたロールを毎回準備しなければならないという困難がある。

【0005】

インクジェット噴射プリント方式は、顔料及び高分子樹脂が含まれた液状のインクを用いて金属素材の表面にイメージや活字を印刷する方式である。上記インクジェット噴射プリント方式は、液体のインクを使用する際に、液体が鋼板の表面によく吸着できるように金属素材の表面をプラズマ処理するか、又は表面粗さを制御しなければならないという問題がある。また、インクジェット噴射プリント方式は液状のインクを使用するため、インクが噴射されるノズルに目詰まり現象が発生し、ノズルの管理だけでなく、周期的なノズルの清掃と交換が必要である。また、液状のインクを使用するため、インク噴射後の安定化作業が必須であり、ロールツーロール（Ｒｏｌｌ－ｔｏ－Ｒｏｌｌ）方式では製造が難しく、バッチタイプ（Ｂａｔｃｈ ｔｙｐｅ）に使用が限定される。特に、インクジェット噴射のプリント素材は、液状の高分子が連結された形態であり、その中に顔料がイメージを形成するため、折り曲げや切断の際に、印刷されたイメージの剥離が発生し得るという問題がある。

【0006】

最近、金属素材は様々な分野で使用されており、金属表面に文字、絵などのイメージが適用されることが多くなっている。しかしながら、従来方式のイメージプリント方式は、紙や高分子素材などの表面にプリントする方式であって、金属素材の表面に適用するには技術的、生産的限界が存在する。したがって、従来のプリント方式の限界を解決することができる方案が必要な実情である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の一側面は、金属素材の表面に文字、絵などのイメージを印刷（Ｐｒｉｎｔ）する技術であって、金属素材の表面にイメージを高速で安定的に印刷することができるプリント設備及びそれを用いたプリント方法を提供しようとするものである。

【0008】

また、本発明の一側面は、金属素材のプリント過程で金属素材と感光ドラムとの直接接触を回避し、感光ドラムの寿命と印刷歩留まりを向上させようとするものである。

【0009】

本発明の課題は、上述した事項に限定されない。本発明のさらなる課題は、明細書の全体的な内容に記載されており、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の明細書に記載された内容から本発明のさらなる課題を理解する上で何ら困難がない。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様は、連続的に移動する金属素材１００に密着して、ある一方向に回転しながら、表面に付着したトナーＴを上記金属素材１００の表面に伝達して定着させる転写ベルト８００と、
上記転写ベルト８００に密着して上記転写ベルト８００とは反対方向を回転しながら、表面に付着したトナーＴを上記転写ベルト８００の表面に伝達する感光ドラム３００と、
上記感光ドラム３００の一側に備えられ、上記感光ドラム３００の表面に上記トナーＴを提供する現像手段５００と、
上記トナーＴが提供される前に上記感光ドラム３００の表面を帯電させる感光ドラム帯電手段４１０と、
上記現像手段５００及び感光ドラム帯電手段４１０の間で、要求されるイメージに応じて上記感光ドラム３００の表面に光エネルギーを付与する露光手段２００と、
上記転写ベルト８００の表面に付着したトナーＴが上記金属素材１００の表面に伝達されるように、上記金属素材１００の表面を帯電させる金属素材帯電手段１０１と、
上記トナーＴが金属素材１００の表面に定着した後、上記感光ドラム３００の表面に残留するトナーＴを除去する除去手段６００と、
上記トナーＴを除去した後、上記感光ドラム３００の電荷を除去する感光ドラム放電手段４２０と、
上記転写ベルト８００の後端に位置して、上記金属素材１００の表面に定着したトナーＴを固定させる固定手段７００と、
を含む、プリント設備を提供する。

【0011】

本発明のさらに他の一態様は、ある一方向に回転する感光ドラム３００の表面を帯電させる帯電段階と、
上記帯電した感光ドラム３００の表面に、要求されるイメージに応じて光エネルギーを付与する露光段階と、
上記露光後、感光ドラム３００の表面にトナーＴを提供する現像段階と、
上記感光ドラム３００の表面に付着したトナーを帯電した転写ベルト８００の表面に移動させる段階と、
上記転写ベルト８００の表面に付着したトナーを、連続的に移動して帯電した金属素材１００の表面に移動させて定着させる転写段階と、
上記金属素材１００の表面に定着したトナーを固定させる固定段階と、
上記転写後、感光ドラム３００及び転写ベルト８００の表面に残留するトナーを除去する除去段階と、
上記感光ドラム３００及び転写ベルト８００の表面を放電させる放電段階と、
を含む、金属素材プリント方法を提供する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、金属等の素材に安定的に文字、絵などのイメージを印刷することができる技術を提供し、連続的に製造することで、製品の生産効率を向上させることができる。また、多様かつ多彩なイメージを容易に形成することで、高付加価値の製品を製造できるという利点がある。

【0013】

さらに、本発明によれば、金属素材と感光ドラムとの直接的な接触を防止し、感光ドラムの損傷、摩耗を最小化することができるため、感光ドラムの修理に対する努力を低減し、寿命を向上させることができるという利点がある。

【0014】

本発明の多様かつ有益な利点及び効果は、上述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明のプリント設備の一実現例を模式的に示す模式図である。

【図2】本発明のプリント設備におけるレーザ露光手段の一実現例を具体的に示す模式図である。

【図3】本発明のプリント設備の他の一実現例を模式的に示す模式図である。

【図4】本発明のプリント設備のさらに他の一実現例を模式的に示す模式図である。

【図5】本発明のプリント設備のさらに他の一実現例を模式的に示す模式図である。

【図6】本発明のプリント設備のさらに他の一実現例を模式的に示す模式図である。

【図7】本発明のプリントされた金属素材の断面を模式的に示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本明細書で使用される用語は、本発明を説明するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。また、本明細書で使用される単数形は、関連定義がそれと明らかに反対の意味を示さない限り、複数の形態も含む。

【0017】

本明細書で使用される「含む」の意味は、構成を具体化し、他の構成の存在や付加を除外するものではない。

【0018】

他に定義しない限り、本明細書で使用される技術用語及び科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同じ意味を有する。辞書に定義された用語は、関連技術文献及び現在開示されている内容に一致する意味を有するものとして解釈される。

【0019】

一般的に知られているレーザ又はＬＥＤプリントは、紙などの柔軟性を有する対象体に印刷するものであるが、本発明は、金属素材にイメージを印刷する技術に関するものである。本発明は、ロールツーロール（Ｒｏｌｌ－ｔｏ－Ｒｏｌｌ）などの方式で連続的に移動する金属素材の表面に印刷するために、帯電手段、感光ドラム、ヒューズロールなどを用いる。本発明は、金属素材の硬度が高い場合に、感光ドラムと金属素材との摩擦によって感光ドラムの表面が損傷することを防止するために、転写ベルトを用いる技術に関するものである。

【0020】

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実現例について説明する。本発明の実現例は、様々な形態に変形することができ、図面及び以下で説明する実現例に限定されるものと解釈されてはならず、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者に詳細に説明するために提供されるものである。

【0021】

図１は、本発明のプリンタ設備の一実現例を模式的に示したものである。上記図１によれば、本発明のプリンタ設備は、ロールツーロール（Ｒｏｌｌ－ｔｏ－Ｒｏｌｌ）方式により、連続的に移動する金属素材１００の表面にイメージを印刷する技術に関する。上記イメージとは、文字、模様、絵などを意味し、単色、無彩色、有彩色、立体などの様々な色相と形態を全て含む。

【0022】

本発明のプリント設備は、転写ベルト８００、感光ドラム３００、感光ドラム充電及び放電手段４００、露光手段２００、現像手段５００、除去手段６００、固定手段７００等を含む。以下、各構成について詳細に説明する。

【0023】

転写ベルト８００は、上記金属素材１００に密着して、ある一方向に回転しながら、表面に付着したトナーを上記金属素材１００の表面に伝達して定着させる機能を提供すると同時に、感光ドラム３００の表面を保護し、イメージの品質を向上させることができる役割を果たす。上記金属素材１００の硬度が高い場合に、上記金属素材１００と感光ドラム３００との接触により、感光ドラム３００の表面が損傷することがある。この場合には、感光ドラム３００の修理及び交換コストが増加し、転写されるイメージの精度も低下することがあり、印刷品質が低下する可能性がある。したがって、本発明は、感光ドラム３００から金属素材１００にトナーが移動せず、上記転写ベルト８００を介して転写される方式を採用している。

【0024】

一方、上記転写ベルト８００を走行方向に駆動するための転写ベルト駆動ロール８１０が備えられ、トナーＴの伝達を受けるために、上記感光ドラム３００からトナーＴが提供される前に、転写ベルト８００の表面を帯電させる転写ベルト帯電手段８２０が備えられ、通常、コロナワイヤ（ｃｏｒｏｎａ ｗｉｒｅ）をよく利用する。一方、上記転写ベルト８００のトナーＴが上記金属素材１００に伝達されてイメージを転写した後、転写ベルトに残留したトナーＴを除去するトナー除去手段８４０が備えられ、トナーＴが除去された後に転写ベルトの電荷を放電させる転写ベルト放電手段８３０が備えられることができる。

【0025】

上記感光ドラム３００は転写ベルトに接して、反対方向に回転しながら、表面に付着したトナーＴを上記転写ベルト８００に伝達する役割を果たす。上記感光ドラム３００は、本発明が属する技術分野において通常使用されるものであればよく、その種類を特に限定しない。好ましい一例として、ＯＰＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ドラムを使用することができる。

【0026】

現像手段５００は、上記感光ドラム３００の一側に備えられ、表面にイメージを形成するためのトナーＴを提供する。上記現像手段５００は、感光ドラム３００にトナーを提供することができればよく、その形態や模様を特に限定しない。図１では、好ましい一例として、上記現像手段５００は、トナーＴを収容しているトナーコンテナ５２０と、上記トナーコンテナ５２０から感光ドラム３００にトナーを伝達する現像ローラ５１０とを含む。上記現像ローラ５２０は必須ではなく、場合によっては、トナーコンテナ５２０から直接感光ドラム３００に提供されてもよい。一方、上記トナーＴは金属素材の表面にイメージを形成するものであって、本発明が属する技術分野において通常の技術者が認知しているものは全て使用可能であり、特にその種類を限定するものではない。一例として、高分子構造を有する物質が使用されてもよい。また、本発明では、トナーに様々な機能を付与できる物質（例えば、蛍光物質、磁性物質、電気伝導物質など）を追加することができ、機能を有するイメージを実現することができるだけでなく、トナーの粒子を多様に使用して粗さを付与したり、立体的な形状を実現することもできる。

【0027】

上記トナーＴが提供される前に、上記感光ドラム３００の表面を帯電させる感光ドラム帯電手段４１０を含む。上記感光ドラム帯電手段４１０は感光ドラムの表面に静電気的電荷を印加する。上記帯電手段としては、通常、コロナワイヤ（ｃｏｒｏｎａ ｗｉｒｅ）をよく利用する。

【0028】

上記現像手段５００と感光ドラム帯電手段４１０との間で、帯電した感光ドラム３００の表面に、要求されるイメージに応じて光エネルギーを付与する露光手段２００が備えられる。上記露光手段２００の位置は重要ではないが、上記光エネルギーは、上記現像手段５００と感光ドラム帯電手段４１０との間の感光ドラム３００の表面に付与される。上記光エネルギーによって、感光ドラム３００の表面では一部の電荷が除去され、上記現像手段５００によってトナーが感光ドラム３００の表面に付着する。上記光エネルギーは、レーザ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であることが好ましい。図２は、上記レーザを用いる場合の露光手段２００を模式的に示したものであって、レーザ発生装置２１０及び上記レーザ発生装置２１０から出るレーザを調節し、上記感光ドラム３００の表面上に要求されるイメージに応じてスキャニングを行って電荷を除去する走査ミラー（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｍｉｒｒｏｒ）２２０を含む。

【0029】

上記感光ドラム３００から転写ベルト８００に伝達されたイメージ形成トナーＴが、連続的に移動する金属素材１００に移動して定着できるように、上記金属素材１００の表面を帯電させる金属素材帯電手段１０１を含む。上記金属素材帯電手段１０１は、金属素材を一定の電荷に帯電させる役割を果たすだけでなく、金属素材が一定の速度で移動できるように助けるガイドロール（Ｇｕｉｄｅ Ｒｏｌｌ）の役割を共に果たすことができる。上記金属素材帯電手段１０１は、一つ以上備えられることができ、上記金属素材帯電手段１０１は、金属素材１００の進行方向を基準として上記転写ベルト８００の前端、後端、又は前後端に形成されることができ、金属素材１００の上部、下部、又は上下部両方に位置することができる。

【0030】

上記金属素材帯電手段１０１が２つ以上であっても、互いに異なる役割を果たすものではなく、２回以上の帯電を通じて、より強い静電気的引力を確保できるという点で利点がある。

【0031】

一方、図３は、本発明の他の一実現例を示したものである。図３に示すように、金属素材１００の表面に別途のコーティング層Ａ、例えば、樹脂層等が形成されており、上記コーティング層上に印刷する場合には、上記コーティング層Ａを帯電させるための金属帯電手段１０１’がコーティング層Ａの上部に位置することができる。

【0032】

上記感光ドラム３００は、表面のトナーを上記転写ベルト８００に提供した後、その表面に残留するトナーＴを除去するための除去手段６００を含む。上記除去手段６００は、上記感光ドラム３００表面の残留トナーを分離するためのブレード６１０と、上記分離されたトナーが上記金属素材１００に落下して印刷品質が低下することを防止するために、上記ブレード６１０の下端に分離されたトナーを回収する回収筒６２０とを含むことができる。

【0033】

一方、このような除去手段は転写ベルト８００にも備えられることができる。すなわち、イメージを形成するためのトナーＴを金属素材１００上に定着させた後、転写ベルト８００の表面に残留するトナーＴを除去するためのブレード８１０と、上記分離されたトナーが上記金属素材１００に落下して印刷品質が低下することを防止するために、上記ブレード８１０の下端に分離されたトナーを回収する回収筒８２０とを含むことができる。

【0034】

図４は、本発明のプリンタ設備のさらに他の一実現例を模式的に示したものであって、図４に示すプリント設備は、感光ドラム３００のトナーＴが転写ベルト８００の表面に移動した後、上記感光ドラム３００の表面に残存するトナーを除去する除去手段６００をより具体化したものであり、上述したブレード６１０及び回収筒６２０以外に、追加的にアルコールブラシ６３０をさらに含むことができる。上記感光ドラム３００は高速で回転しながらイメージを転写するため、上記トナーの除去が容易ではない場合がある。このような場合には、イメージの残像が残っている可能性があるという問題がある。このため、上記ブレード６１０で１次除去を行った後、アルコールブラシなどを用いて化学的方法で２次除去を行うことができる。一方、上記化学的除去のためのアルコールブラシは、転写ベルト８００にも同様に適用することができる。

【0035】

上記トナーＴが金属素材１００上に定着した後、上記金属素材１００上のトナーＴを固定させ、イメージを安定的に形成するための固定手段７００が金属素材１００の進行方向を基準として感光ドラム３００と転写ベルト８００の後端に備えられることができる。上記固定手段７００は、上記トナーＴに熱を加え、金属素材１００上に定着したトナーＴを固定するヒューズロール（Ｆｕｓｅｄ ｒｏｌｌ）７１０、及び圧力を加えて固定することを助ける加圧ロール（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｒｏｌｌ）７２０を含むことができる。このとき、ヒューズロール７１０の加熱温度は２５～４００℃であることが好ましい。

【0036】

本発明において、上記金属素材帯電手段１０１及び加圧ロール７２０は、上下移動が可能な構造であることがより好ましい。上記金属素材１００は常に一定の厚さを有することができず、非常に薄い薄膜である場合もあれば、厚板である場合もある。したがって、金属素材１００の厚さに応じて、上記金属素材帯電手段１０１と加圧ロール７２０の可変型構造で上下移動が可能であれば、金属素材１００の厚さに関係なくイメージを印刷することができる。

【0037】

一方、様々なイメージを印刷するために一つ以上のトナーを使用することができ、この場合には、感光ドラム、感光ドラム帯電手段、感光ドラム放電手段、露光手段、現像手段、除去手段が転写ベルト８００の進行方向に沿って対をなして２つ以上備えられることができる。図５は、本発明のプリンタ設備のさらに他の一実現例を模式的に示したものである。上記図５は、カラーイメージを印刷するために、４種のトナーを提供してイメージを転写するためのプリント設備を実現したものであって、４種のトナーはそれぞれ、Ｃ（Ｃｙａｎ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｋ（Ｂｌａｃｋ）であってもよい。上記トナーの種類は必ずしも４種を使用すべきものではなく、Ｗ（Ｗｈｉｔｅ）を含むこともできる。このうち、一部の使用も可能であり、その順序も定められたものではない。要求されるイメージ、作業効率などを考慮して当業者が任意に選択することができる。但し、白色（Ｗ）のトナーを金属素材の進行方向に最も前方に位置させることができる。

【0038】

図５では、４種のトナー使用時におけるプリント設備を示したものである。図５では、４種のトナーを金属素材１００に定着させるために、各４対の感光ドラム３０１、３０２、３０３、３０４、感光ドラム帯電及び放電手段４０１、４０２、４０３、４０４、露光手段２０１、２０２、２０３、２０４、現像手段５０１、５０２、５０３、５０４、及び除去手段６０１、６０２、６０３、６０４が転写ベルトの進行方向に沿って位置する。これにより、図５に示すように、各対によって搬送されたトナーＴが一つの転写ベルト８００に伝達され、転写ベルト８００はこれを再び金属素材１００上に定着させる。また、このとき、上記金属素材１００上に定着したトナーを固定するための固定手段７００は、最終的に転写されたイメージを定着させるためのものであり、必ずしも複数個である必要はない。

【0039】

一方、図５のように、多数の感光ドラムを用いる場合に、転写ベルト８００の長さが長くなることがあり、これにより弛みが発生するおそれがあるため、上記転写ベルト８００を支えながら、連続的な移動を図る転写ベルト支持ロール８１１、８１２、８１３、８１４をさらに備えることができる。

【0040】

図６は、本発明のさらに他の一実現例を示したものである。図６は、上述したプリント設備が連続的に移動する金属素材１００の両面を順次又は同時に印刷することができる設備に関するものであって、金属素材の上部及び下部に上述した形態のプリント設備が位置することを模式的に示したものである。すなわち、上述した機能及び役割を有する各構成部品が金属素材の上部及び下部に備えられ、金属素材の前面及び裏面の両方を印刷することができる技術を示す。

【0041】

以下、本発明の金属素材プリント方法について詳細に説明する。本発明のプリント方法については、上述の図面を併せて参照しながら説明する。

【0042】

本発明は、連続的に移動する金属素材１００の表面にイメージを印刷するプリント方法であって、まず、ある一方向を回転する感光ドラム３００の表面を帯電させる。これにより、上記感光ドラム３００をいずれか一つの電荷で電荷層を形成し、その後、トナーＴを用いてイメージを付与する準備をする。上記感光ドラム３００の表面は正（＋）電荷又は負（－）電荷のいずれでもよい。

【0043】

上記電荷層を形成して帯電した感光ドラム３００の表面に光エネルギーを付与する露光を行う。感光ドラム３００の表面の電荷を除去することにより、要求されるイメージに応じて上記感光ドラム３００表面にトナーを移動させることができる。上記光エネルギーは様々な形態であってもよく、レーザ、ＬＥＤ光源を用いることが好ましい。

【0044】

上記露光された感光ドラム３００の表面にトナーが付着する。これを現像段階という。上記トナーは、上記感光ドラム３００の帯電電荷とは反対の電荷に帯電しており、感光ドラム３００の表面に付着する。上記現像段階では、図１の一例を参考にすると、現像ローラ５１０は、一定量のトナーＴをトナーコンテナ５２０から感光ドラム３００に移動させる。しかし、上記現像ローラ５１０は必ずしも必要なものではなく、上記トナーコンテナ５２０から感光ドラム３００に直接移動してもよい。すなわち、現像段階は、上記感光ドラム３００の表面から電荷が除去された位置にトナーが付着する過程である。

【0045】

その後、上記感光ドラム３００の表面に付着したトナーが帯電した転写ベルト８００に移動し、転写ベルト８００の表面にトナーを移動させる。このとき、上記転写ベルト８００の表面はトナーとは反対の電荷に帯電しており、トナーを引き寄せて転写ベルト８００の表面に移動させる。上記転写ベルト８００を用いて、感光ドラム３００が直接金属素材１００と接触することを回避することができる。特に、硬度の高い金属素材を使用する場合に、感光ドラムの表面が損傷することを防止するために、まず上記感光ドラム３００の表面のトナーＴを転写ベルト８００に移動させる。

【0046】

上記のように転写ベルト８００の表面に付着したトナーが、連続的に移動する帯電した金属素材１００に移動して、金属素材１００の表面にトナーを定着させる転写段階が行われる。上記金属素材１００は、上記転写ベルト８００と同じ電荷に帯電し、トナーとは反対の電荷に帯電して、転写ベルトのトナーが上記金属素材１００に移動するようになる。上記転写段階は、金属素材１００の表面にイメージが印刷される過程であって、上記金属素材１００が上記トナーとは反対の電荷に帯電しており、上記トナーを引き寄せることになり、金属素材１００の表面に定着させる過程である。上記金属素材１００の帯電は、上記転写段階の前や後、又は前後両方で行われることができる。一方、図３に示すように、金属素材１００の表面に別途のコーティング層Ａが形成された状態で、コーティング層Ａ上に印刷される場合には、コーティング層Ａが帯電するように行うことができる金属素材帯電手段１０１’をさらに備えることができる。

【0047】

上記金属素材１００の表面に定着したトナーは固定される段階を経て、上記固定段階は熱圧着方式で行うことができ、具体的には、ヒューズロール７１０と加圧ロール７２０により熱が加えられる同時に圧着されることが好ましい。このとき、加熱温度は２５～４００℃であることが好ましい。本発明で使用されるトナーの場合は、上述したように金属素材の印刷に用いられるものであって、主要成分が高分子構造となっている。特に、金属素材は熱伝達率が高いことから、トナーの溶融吸着に困難があるため、適正温度に加熱してトナーが吸着される必要がある。そのためには、常温以上の温度で反応が起こって金属素材の表面に固定されることができることから、上記加熱温度は２５℃以上であることが好ましい。一方、４００℃を超えると、上記トナーの高分子構造が分解するという問題が生じる可能性があるため、上記加熱は４００℃を超えないことが好ましい。より好ましくは５０～３００℃で加熱する。

【0048】

上記転写ベルト８００にトナーが移動した後に感光ドラム３００の表面に残留するトナー、及び上記金属素材１００にトナーが定着した後に転写ベルト８００の表面に残留するトナーを除去する除去段階が行われる。これは、上記感光ドラム３００及び転写ベルト８００に残留したトナーにより、後続の印刷過程で残像が残る可能性があることから、印刷品質の低下を防止するためである。このとき、除去方法は、図１及び図４に示すように、ブレード６１０、転写ベルトブレード８４１を介して物理的除去を行い、このように除去されたトナーが金属素材に落下することを防止するために、回収筒６２０、転写ベルト回収筒８４２に回収することができる。一方、より完全な除去のためには、上記物理的除去を行った後にアルコールブラシ６３０を用いて化学的除去をさらに行うことができる。本発明には示されていないが、場合によっては、転写ベルトにおいても上記アルコールブラシをさらに含んでもよい。

【0049】

その後、上記感光ドラム３００及び転写ベルト８００に残っている電荷を消滅させるために、感光ドラム３００及び転写ベルト８００の表面を放電する段階を行う。上記放電により、感光ドラム３００は新たな印刷を行うことができるように準備される。

【0050】

本発明のプリント方法は、２以上の色相、すなわち、Ｗ（Ｗｈｉｔｅ）、Ｃ（Ｃｙａｎ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｋ（Ｂｌａｃｋ） など様々な色相のトナーＴを使用してカラー色相のイメージを印刷することができる。このとき、２つ以上のトナーを用いて印刷を行うことができ、このときは、上述したように、感光ドラム、感光ドラム帯電手段、感光ドラム放電手段、露光手段、現像手段、及び除去手段が対をなして２つ以上備えられており、転写ベルトの進行方向に沿って備えられ、各対における帯電段階、露光段階、現像段階、転写段階、除去段階を２回以上行うことで、様々な色相の実現が可能である。上記色相の順序は、本発明では特に限定せず、要求されるイメージ、作業効率などを考慮して定めることができる。

【0051】

これに関する一例を図５に示している。図５では、４つの対をなす感光ドラム、感光ドラム帯電手段、感光ドラム放電手段、露光手段、現像手段、及び除去手段が備えられ、それぞれの段階を進行することにより、印刷を行う。一方、金属素材の進行方向を基準として最も前方に白色（Ｗｈｉｔｅ）トナーを使用する場合には、白色の背景イメージを先に転写することができるため、全体的なイメージの鮮明度を高めることができるという利点がある。

【0052】

一方、図６に示すように、上記金属素材の上面及び裏面の両方に印刷を行うためには、上述した本発明のプリント方法を上面及び下面に順次又は同時に適用して金属素材の両面にイメージを印刷することができる。

【0053】

次に、上記プリント設備ないしプリント方法を用いて得られたプリントされた金属素材について詳細に説明する。図７は、本発明のプリントされた金属素材を模式的に示したものであって、図７を参照して本発明を詳細に説明する。

【0054】

本発明のプリントされた金属素材は、図７の（ａ）のように、金属素材上に形成されたプリント層を含む。上記金属素材は、上述したように、鋼板、非鉄金属、金属合金など、その種類を限定しない。

【0055】

上記プリント層は、上述の金属素材プリント設備を用いるか、又は上述の金属素材プリント方法を用いて形成されることが好ましい。すなわち、上記プリント層は、露光手段としてレーザ、ＬＥＤなどを用いるプリント設備及びプリント方法で形成されることが好ましい。

【0056】

上記プリント層は、既存の金属素材上に形成されたイメージに比べて、より多様なイメージを形成することができる。上記プリント層は、既存のプリント方式で形成されたイメージに比べて、形態や色相が明確であるだけでなく、剥離に対する抵抗性が高く加工特性に優れるという利点がある。既存のプリント方式は、液状の顔料や染料を使用するロールコーティング、インクジェットコーティング方式で行っていた。このような液状タイプの方式は、透明な高分子樹脂（約７０～８０ｗｔ．％）に色粒子（約２０～３０ｗｔ．％）を混合して使用する。すなわち、顔料や染料を構成する大部分が透明な高分子樹脂であるため、形態や色相が明確に現れず、液状粒子が大きい場合には、高分子全体に加わる応力により剥離が起こる可能性が高くなるため加工特性が低い。これに対し、本発明のプリント層は固体粉末のトナーを用い、一つの粉末粒子が色相を含む単位粒子に該当するため、優れた色相を形成することができる。また、既存のプリント方式は液状の顔料や染料を使用するため、印刷される素材の表面状態により大きな影響を受ける。例えば、素材表面の粗さや表面形状に応じて印刷品質が影響を受けることから、粗さの管理など、表面の前処理のための事前の努力が求められる。しかし、本発明によるレーザ、ＬＥＤなどを用いたプリント方式は、トナー粉末が電気的吸着及び圧着過程により印刷される方式であるため、既存の方式に比べて容易に形成することができる。

【0057】

一方、本発明のプリントされた金属素材は、図７の（ｂ）に示すように、上記金属素材とプリント層との間にコーティング層をさらに含むことができる。上記コーティング層は、電気亜鉛めっき（ＥＧ）層、溶融亜鉛めっき（ＧＩ）層などの湿式又は乾式めっき層を含むことができる。

【0058】

さらに、上記コーティング層は、上記めっき層上に形成された前処理層、上記前処理層上に形成された中塗り層、及び上記中塗り層上に形成された上塗り層を含むことができる。

【0059】

上記前処理層、中塗り層、上塗り層は、本発明において特に限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において知られているものを全て含むことができる。以下、好ましい一例について説明する。

【0060】

上記前処理層は、下地金属と中塗り層（プライマー層）との接合力を向上させるためのものであって、通常１μｍ以内にして形成し、クロムフリー（Ｃｒ－ｆｒｅｅ）高分子コーティングや、クロム６価（Ｃｒ^６＋）、クロム３価（Ｃｒ^３＋）コーティングが行われることができる。

【0061】

上記中塗り層（プライマー層）は、耐食性の確保及び下地層の隠蔽のためのものであって、約５μｍ程度にして行い、ポリエステル、ウレタン、エポキシ等を使用してコーティングすることができる。但し、上記中塗り層は目的に応じて省略可能である。

【0062】

上記上塗り層（トップコーティング層）は表面物性を示すものであって、製品の物性と直接的な関連があり、上記プリント層が上塗り層上に形成される。したがって、上記上塗り層は、表面への物理的な打撃時における保護や色相、隠蔽などを目的としており、そのために１５～２０μｍの厚さレベルとすることができ、ポリエステル、ウレタン、エポキシなどを使用することができる。

【0063】

一方、本発明のプリントされた金属素材は、図７の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、プリント層上に透明塗装層をさらに含むことができる。上記透明塗装層は、光沢を付与するか又は上記プリント層を保護する役割を果たす。上記透明塗装層も、本発明において特に限定するものではなく、本発明が属する技術分野で知られているものを全て含むことができる。

【0064】

一例として、上記透明塗装層には一般的にポリマー系列が用いられ、上記上塗り層と同様にポリエステル、ウレタン等の高分子樹脂を用いる場合もあり、屋外使用の場合にはフッ素樹脂を使用する場合もある。上記透明塗装層は、用途に応じて約１～５μｍの厚さに形成することができる。

【符号の説明】

【0065】

１００：金属素材
１０１、１０１’：金属素材帯電手段
２００、２００’、２０１、２０２、２０３、２０４：露光手段
２１０：レーザ発生装置
２２０：走査ミラー
３００、３００’、３０１、３０２、３０３、３０４：感光ドラム
４００、４００’、４０１、４０２、４０３、４０４：感光ドラム帯電及び放電手段
４１０、４１０’、４１１、４１２、４１３、４１４：感光ドラム帯電手段
４２０、４２０’、４２１、４２２、４２３、４２４：感光ドラム放電手段
５００、５００’、５０１、５０２、５０３、５０４：現像手段
５１０、５１０’、５１１、５１２、５１３、５１４：現像ローラ
５２０、５２０’、５２１、５２２、５２３、５２４：トナーコンテナ
６００、６００’、６０１、６０２、６０３、６０４：除去手段
６１０、６１０’、６１１、６１２、６１３、６１４：ブレード
６２０、６２０’、６２１、６２２、６２３、６２４：回収筒
６３０：アルコールブラシ
７００、７００’：固定手段
７１０、７１０’：ヒューズロール
７２０：加圧ロール
８００、８００’：転写ベルト
８１０、８１０’：転写ベルト駆動ロール
８１１、８１２、８１３、８１４：転写ベルト支持ロール
８２０、８２０’：転写ベルト帯電手段
８３０、８３０’：転写ベルト放電手段
８４０、８４０’：転写ベルトトナー除去手段
８４１、８４１’：転写ベルトブレード
８４２、８４２’：転写ベルト回収筒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】