JP2002301867A - 湿潤性可融トナーによるインクジェット印刷画像 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水性インクジェットインク印刷による永続性
を有する画像の提供。 【解決手段】 着色剤と親水性ポリマーの両方を含む、
可融湿潤性トナーとインクジェット透明流体とを用い
て、永続性インクジェット画像を作ることに関し、(a)
透明流体を基体上にインクジェット印刷し、及び(b)
前記(a)による基体を、着色剤と親水性ポリマーを含
むトナーに曝すことからなる。さらに、インクジェット
される透明流体と着色剤及び親水性ポリマーを含む静電
トナーの独立した領域群と、前記透明流体と静電トナー
を実質上有さない独立した領域群とを含有する基体上の
画像にも関し、該画像は基体上へ定着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、着色剤と親水性ポ
リマーの両方を有するトナーと組合せて永続性のあるイ
ンクジェット画像を作り出すためのインクジェットされ
る透明流体に関する。より詳細には、本発明は、水性ベ
ースのインクジェット透明流体と共に、親水性ポリマー
並びに着色剤を含む特定のトナー／現像剤の添加を利用
するインクシステムに関する。こうした二元システム
は、機械的磨耗、光、水、及び蛍光マーカーに使用され
る溶剤などの画像劣化因子に対する耐性を有する永続性
画像を作り出す。

【０００２】

【従来の技術】1980年代におけるオフイスのコンピュー
タ化につれて、インクジェットプリンタやレーザプリン
タなどの電子制御型ノンインパクトプリンタが出現し
た。ドロップオンデマンドのインクジェットプリンタ
は、ピエゾ式又はサーマル式（バブルジェット（登録商
標））であり得る。ピエゾ式インクジェットシステムで
は、振動する圧電結晶によってインク液滴を射出する。
しかしながら、サーマルインクジェットは、ドロップオ
ンデマンドのオフィス用インクジェット市場で優位を占
めている。このシステムでは、インクノズルの背後での
急速な加熱によってインクジェットされる流体中に気泡
が形成される。結果的な気泡の膨張及びインクジェット
プリンタカートリッジからの流体の射出によって、基体
上に印刷が実現される。

【０００３】フルカラーインクジェットプリンタはカラ
ーレーザよりも一般的であり、しかもはるかに経済的で
ある。レーザ及びその他のノンインパクト印刷技術に対
するインクジェットプリンタの主な利点には、低コスト
と簡便性が包含される。サーマルインクジェットシステ
ムは、インクを迅速且つ正確に分配することができる。
このシステム及びその他のインクジェットシステムの技
術は、1996年にChapman & Hallにより出版された、P. G
regory編集の"Chemistry and Technology of Printing
and Imaging Systems"中で議論されている。代表的なサ
ーマルインクジェットシステム及びカートリッジは、Bu
ck等の米国特許第4,500,895号、Scheuの第4,513,298
号、及びCowger等の第4,794,409号中で議論されてお
り、これらは全てここでの参照によって本明細書に組み
入れられる。

【０００４】インクジェットプリンタに関する技術は、
インクジェットプリンタが初めて登場して以来、多くの
変遷と改良を経てきた。作り出される画像が不変的に高
品質であることを保証するべく研究が行われてきた。従
って、化学的又は機械的摩耗に曝された際に、画像が耐
水性、耐スミア性、耐スマッジ性、耐流れ性等であるこ
とにより、永続性を有することが重要である。印刷した
ページ部分を着色マーカでハイライトした時に画像のス
ミアがないことは、特に関心事である。しばしば、イン
クジェットプリンタによって紙上に生成される画像は十
分に定着されず、ハイライトされるとこすれて(smea
r)、印刷された画像がにじんでしまう。この種の画像は
永続性があるとは見なされない。

【０００５】画像の永続性は、基体上の画像が化学的及
び機械的摩耗に曝される時の、基体からのカラーの移動
として定義される。多くの場合、ハイライトは化学的及
び機械的摩耗の一形態である。このカラーの移動は、光
学濃度(mOD)で測定される。より永続性のある画像は、
より低いミリ光学濃度(mOD)値を有する。

【０００６】印刷画像に望ましい他の特徴は、耐光堅牢
性である。ここで使用される場合、耐光堅牢性とは、画
像が光に曝された時に退色しないことを意味する。耐光
堅牢性は、ここで使用される永続性の別の尺度である。
耐光堅牢性は、印刷された画像を光チャンバ（退色試験
器(fadometer)）中で強い光に露光し、その露光前後の
印刷濃度を比較することによって測定される。

【０００７】これまでに水性インクジェット印刷システ
ムの永続性を改善しようという多くの試みがあった。こ
れらの試みには、Takahashi等の米国特許第5,549,740
号、Kashiwazaki等の米国特許第5,640,187号、及びShir
ota等の米国特許第5,792,249号が包含され、これらは基
体上に無色の流体を適用するための、追加の又は第５の
ペンを利用するものである。比較試験に見られるよう
に、基体上に印刷された画像のmODの値は極めて高い。

【０００８】水性インクジェットよりも本質的に永続性
である他の印刷技術は、ホットメルトインクである。こ
れらの材料は室温で固体であり、ろうクレヨンと類似す
る。このような材料に使用される着色剤はインクビヒク
ルに可溶な溶剤染料又は顔料分散物である。レーザトナ
ーと同様に、これらの材料はインクジェット印刷に使用
される流体類と非相溶性である。

【０００９】Sacripante等の米国特許第5,817,169号及
び第5,698,017号は、非水性のホットメルトインクジェ
ットインク中の着色剤に使用されるビヒクルとしてオキ
サゾリンを使用する、ホットメルトインク組成物を開示
している。この技術の利点の１つは、ホットメルトイン
クのろう様の性質によって、より耐水堅牢性で、普通紙
上で首尾良く利用し得る画像が作り出されることであ
る。該技術は、通常の水性４色インクペンセットを利用
する本発明とは対照をなす。

【００１０】現在一般に使用されている別の高効率印刷
システムは、レーザプリンタである。レーザプリンタ又
は複写機では、印刷されるべきページの静電画像を作り
出すため、光受容体の領域を放電させるために、レーザ
ビーム由来の光が使用される。画像は、プリンタ内の専
用コンピュータであるプリタコントローラによって生成
され、次いでプリンタエンジンへ送られる。プリンタエ
ンジンは、プリンタコントローラによって作られたドッ
ト列を印刷画像へと変換する。プリンタエンジンには、
レーザスキャンアッセンブリ、光受容体、トナーホッ
パ、現像ユニット、コロトロン、放電ランプ、フューザ
（定着器）、用紙搬送部、給紙フィーダ、排紙トレイが
包含される。

【００１１】レーザ印刷又は複写の最終段階は、用紙上
にトナーを定着させることである。トナーは、光受容体
から転写される極く微細なプラスチック粉末である。光
受容体から一旦転写されると、トナーは非常に薄いコー
ティングの状態でそれを保持するものなしで用紙上に置
かれる。トナーを用紙に定着させるためには、一対の極
めて高温のローラ間を通過させて加熱し、プラスチック
が紙繊維の周りで融解して、その位置で「接着」される
ようにする。これで画像が用紙上に永久的に定着され
る。

【００１２】典型的なレーザプリンタの定着器は、本発
明の印刷システムにとって特に関心のあるものである。
レーザプリンタシステムに於いては、着色剤が内部に埋
め込まれたポリマー樹脂が溶融又は融解されることによ
り、個々のトナー粒子がアモルファスフィルムへと変換
される。このフィルムが結果として電子写真複写又レー
ザ印刷複写となる永久画像となる。しかしながら、レー
ザプリンタのトナーは水とは非相溶性である。ほとんど
のインクジェット材料が水性であるため、レーザトナー
をインクジェットプリンタに使用することは不可能であ
り、それ故、インクジェット技術に於いては、印刷画像
を永続性にする方法が未だ見出されていない。

【００１３】Sporerに対する米国特許第4,943,816号
は、潜像イメージング用の、染料を含まない流体の使用
を開示している。染料とインクが省かれ、無色マーキン
グ流体が使用され、後続の段階で現像されるべき潜像が
作り出される。染料を省くことは、プリントヘッドの寿
命を延ばすと考えられる。

【００１４】King等に対する米国特許第4,312,268号
は、透明又は着色トナーの湿式画像への機械的転写を開
示している。機械的転写は、静電転写によるものではな
い。粉末化された材料は濡れた表面に付着し、付着しな
かった残りがハウジング内へ落下する。

【００１５】Tuttに対する米国特許第5,847,738号は、
連続して行われる別個の工程として、インクジェット印
刷物全体にわたる全体的なオーバーコートの適用を開示
している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従って、水性インクジ
ェット技術を使用しながらも、永続性のレーザ様の画像
を生成する印刷システムに対する要求が依然として存在
する。このような永続性の画像は、各種の印刷基体に対
して調和し且つ安定なものとなるであろう。理想的な状
態は、水性インクジェットインクの利便性及び安全性と
電子写真複写の永続性との組み合わせであろう。本発明
は、ここに記載される特異な方法でこれを満足させるも
のである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は永続性のインク
ジェット画像を生成する方法に関し、下記を含んで成
る： (a) 透明な流体を基体上にインクジェット印刷するこ
とと； (b) (a)による前記基体を、着色剤と親水性ポリマーを
含むトナーに曝すこと。

【００１８】本発明は又、永続性のインクジェット画像
を生成する方法に関し、下記を含んで成る： (a) 基体を着色剤と親水性ポリマーを含むトナーに曝
すこと； (b) 透明な流体を(a)による前記基体上にインクジェッ
ト印刷すること。

【００１９】本発明は、さらに、インクジェットされる
透明流体と着色剤及び親水性ポリマーを含む静電トナー
の独立した領域群と、前記透明流体と静電トナーを実質
上有さない独立した領域群とを含有する基体上の画像に
も関し、該画像は基体上へ定着されている。

【００２０】本発明は、また、印刷システムにも関し、
下記を含んで成る：透明流体をインクジェット印刷する
ためのインクジェットプリンタエンジン；着色剤と可融
親水性ポリマーを含む静電トナーを適用するための現像
メカニズム；帯電ユニット；及び定着器。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１に見られるように、基体の印
刷されない部分の感触やコーティングを変更することな
く、永続的な画像を生成するために、インクジェット印
刷と静電トナーとを組み合わせる、下記のステップを利
用する。従って、基体のある領域群はインク及びトナー
を含み、且つ他の領域群は実質的（視覚的又触覚的に検
出できない程度）にインクとトナーを有さない。

【００２２】媒体の帯電 媒体は、好ましくは、印刷に先立って所定の極性に帯電
される。帯電させるステップに於いて、高電圧ワイヤ、
グリッド又は帯電ローラを用いて、選択された極性を有
するイオンで媒体を覆う。媒体は、トナー／現像剤材料
と同じ極性を有さねばならない。媒体を帯電させるのに
有用な装置には、スコロトロン又はコロトロンの使用が
含まれる。媒体を帯電させることは、電子写真の分野に
於いて周知である。ここでの参照によって本明細書に組
み入れられる米国特許第4,478,870号、第4,423,951号及
び第4,041,312号を参照されたい。

【００２３】インクジェットプリンタ インクジェット印刷は、インク又は他の流体の液滴を、
紙、透明フィルム又は織物などのプリント媒体上に堆積
させる、ノンインパクト印刷プロセスである。インクジ
ェットプリンタは、一般に、他方式のプリンタと比較し
て低コストであり且つ高品質の出力を提供する。インク
ジェット印刷は、マイクロプロセッサによって発生され
た電気信号に応答して、インク又は他の流体の微細な液
滴をプリント媒体上へ射出することを包含する。本発明
の通常の実施態様に於いて、インクジェットされる流体
は、着色剤を含まない透明な流体である。インクジェッ
ト印刷において小滴射出を達成するための２つのオプシ
ョンとして、サーマル式及び圧電式がある。サーマルイ
ンクジェット印刷では、小滴射出のエネルギーは、電気
的に加熱された抵抗素子によって生成され、該素子は、
マイクロプロセッサからの電気信号に応答して急速に加
熱されて気泡を生成し、結果として抵抗素子と結合され
たノズルを介してインク又は他の流体が排出される。圧
電式インクジェット印刷では、これもマイクロプロセッ
サからの電気信号に応答して圧電結晶が振動することに
よって小滴が射出される。特定の順序での小滴の射出に
よって、プリント媒体上に英数字、領域の塗り潰し及び
その他のパターンが形成される。

【００２４】インクジェットプリンタとインクジェット
プリンタエンジンは、当分野で周知である。代表的なサ
ーマルインクジェットシステム及びカートリッジは、Bu
ck等に対する米国特許第4,500,895号、Scheuに対する第
4,513,298号及びCowger等に対する第4,794,409号の中で
議論されており、それらは全てここでの参照によって本
書に組み入れられる。

【００２５】現像機構 本発明の好ましい実施態様に於けるトナーは、熱可塑性
結合成分を含む乾式トナーである。トナーのある性質あ
るいは性能特性を向上させるために、その他の成分をト
ナーの調合に添加し得る。これらには、帯電の速度とレ
ベルを制御するための添加剤及び流れを向上させるため
の添加剤が包含される。定着工程に於いてトナーの定着
ローラへの接着を抑制するために油が添加される場合も
ある。

【００２６】本発明の好ましい実施態様に於いて、トナ
ーは媒体上の極性又は電荷を中和するように働く、媒体
表面にインクジェットされた流体に選択的に引き付けら
れる。媒体は、正又は負の何れかに帯電していてよく、
且つトナー系も同様に同一の電荷を含んでいなければな
らない。転写ステップでは、ほとんどの場合シート形態
の用紙である媒体に、トナーの電荷と同じ静電荷が与え
られ、媒体はその後インクジェットに供され、インクジ
ェット流体に曝される領域から電荷を消失させる。その
後、媒体はトナーを転写させるべく現像部表面に沿って
極めて近接して通過され、その結果インクジェット流体
に曝された領域にのみトナーが転写される。トナーの転
写に続き、媒体は一対の定着ローラ間を通過する。ロー
ラの圧力と熱によってトナーが媒体に定着される。

【００２７】本発明の好ましい実施態様に於いて、トナ
ーを転写するよう作用する現像機構は、帯電ローラ、ト
ナーホッパ、撹拌器、ワイパーブレード及びAC/DC電圧
バイアス源から構成されてよい。本発明に使用されるト
ナー又は前駆体は、ポリマー類、電荷制御剤類、安定化
剤類及び電子写真トナーに於いて典型的に見出されるそ
の他の成分である。そのようなポリマー類及び材料は、
Clariant、Image Polymers、Sybron、Zeneca及び他から
市販されている。

【００２８】本書において有用な、現像ポリマーの幾つ
かの適用に関して興味ある諸特性の中に、ガラス転移温
度(Tg)とメルトインデックス(MI)が包含される。ここで
使用される時、ガラス転移温度(Tg)は、液体が冷却され
てアモルファス又はガラス状の固体になる時に生ずる転
移を意味する。ガラス転移温度は又、部分的に結晶化さ
れたポリマーのアモルファス領域に於ける、温度変化に
よって引き起こされる粘性のあるゴム状状態から硬い又
は脆い状態への変化でもあり得る。本発明に於いて、イ
ンクジェット印刷流体で作られた画像の永続性を改善す
るのに使用される材料は、約50〜約180℃の範囲のTgを
有する。ガラス転移温度のより好ましい範囲は、約50〜
約90℃の範囲にある。ポリマー材料のメルトインデック
ス(MI)値は、約400〜約3000ｇ／10分の範囲であってよ
い。より好ましい範囲は、約1800〜約2500ｇ／10分の範
囲であり得る。さらにより好ましい範囲は、約2000〜約
2250ｇ／10分の範囲であり得る。

【００２９】本発明の材料及び工程によって、形成され
る画像に永続性を与える可融湿潤性ポリマーの合成の代
表例をここに示す。そのような可融湿潤性ポリマーの例
は、（これらに限定されるものではないが）分子量5000
までの、乳酸キトサン、ポリアクリル酸、ポリスチレン
−無水マレイン酸誘導体類、ロジン−無水マレイン酸誘
導体類、ポリアビエチン酸誘導体類、ポリアミド類、ポ
リオレフィン−アクリレート類及びスチレン化ポリアク
リレート類である。他の非限定例には、カルボキシレー
ト、PEG、スルホネート、第四級アンモニウム及びホス
ホニウムなどの親水性界面基を有するポリマーが含まれ
る。最も好ましい実施態様において、湿潤性の親水性ポ
リマーは、水分散性であり且つ５〜10マイクロメートル
のサイズを有する。

【００３０】トナー中にカラーを発生させるために、以
下に記載されるような種々の着色剤を使用することがで
きる。顔料 本発明のインク組成物において着色材料として顔料を使
用する時、使用される顔料の量は、約0.5〜約20重量％
の範囲内である。顔料のより好ましい範囲は約１〜約15
重量％であり、最も好ましくは、約２〜約12重量％の範
囲である。

【００３１】ブラックインクに使用される顔料の一例は
カーボンブラックである。カーボンブラックは、ファー
ネス法又はチャネル法の何れかで製造され得る。この材
料の一次粒径は15〜40μｍの範囲にあり、比表面積は50
〜300ｍ²／ｇであり、且つ40〜150ｍｌ／100ｇの吸油能
を有し、揮発成分は0.5〜10％であり、又、pH値は２〜
９の範囲であり得る。適当な市販のカーボンブラックの
例としては、No. 2300、No. 900、MCF88、No. 33、No.
40、No. 45、No. 52、MA＆、MA8、No. 2200B、Raven 12
55、Regal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、C
olor Black FW1、Color Black FW18、Color Black S17
0、Color Black S150、Printex 35及びPrintex Uが包含
される。

【００３２】本発明に於いて、採用されるブラック着色
剤には、Novofil Black BB-03及びHostafine Black TS
が含まれる。Novafilの材料は、アニオン性分散剤をベ
ースとする約27％の顔料分散物である顔料である。これ
はC.I. Pigment Black 7、カーボンブラックを含有し、
且つ水性インクジェットの全ての用途に適した超微粒顔
料分散物である。この顔料は、米国ロードアイランド州
コベントリのClariant社から入手可能である。

【００３３】Hostafine Black TSは、非イオン性の分散
剤及び湿潤剤をベースとする親水性超微粒顔料分散物を
含有し、これはカーボンブラックを含み且つ33％の顔料
濃度を有する。

【００３４】使用され得るその他のブラック着色剤に
は、Color Index及びTextile Chemistand Coloristの参
考文献にリストされているものが包含される。水溶性ブ
ラック着色剤は、Cabot Corporation、Orient Chemical
及びその他の製造業者などの着色剤製造業者から市販さ
れている。これらの製造業者からの表面改質着色剤は、
凝集を防止するため、ある種の修飾によって微細な分散
物として水中で可溶化又は安定化される、初めは水不溶
性の着色剤である。改質カーボンブラックについての議
論並びにその溶解性に役立つ官能化基を付着する方法に
関しては、米国特許第5,707,432号；第5,630,868号；第
5,571,311号；及び第5,554,739号を参照されたい。

【００３５】イエローインクとして使用される顔料の例
には、C.I. Pigment Yellow 1、C.I. Pigment Yellow
2、C.I. Pigment Yellow 3、 C.I. Pigment Yellow 1
3、C.I.Pigment Yellow 16、C.I. Pigment Yellow 83等
が包含される。マゼンタインクとして使用される顔料の
例には、C.I. Pigment Red 5、C.I. Pigment Red 7、C.
I. Pigment Red 12、C.I. Pigment Red 48(ca)、C.I. P
igment Red 48(mn)、C.I. Pigment Red 57(Ca)、C.I. P
igment Red 112、C.I. Pigment Red 122等が包含され
る。シアンインクとして使用される顔料の例には、C.I.
Pigment Blue 1、C.I. Pigment Blue 2、C.I. Pigment
Blue 3、C.I. Pigment Blue 15:3、C.I. Pigment Blue
16、C.I. Pigment Blue 22、C.I. Vat Blue 4、C.I. V
at Blue 6等が包含される。本発明の目的に合わせて調
合される時、その性能特性が十分である顔料は、本発明
の範囲内に含まれると考えられる。

【００３６】本発明に於いて使用される着色剤には、米
国ロードアイランド州コベントリのClariant社から入手
可能なHostafine Rubine F6B及びHostafine Blue B2Gが
含まれる。Hostafineは、全てのカラーで入手可能な、
非イオン性の分散剤及び湿潤剤をベースとする親水性超
微粒顔料分散物である。本開示において、HostafineRub
ine F6Bは、40％の顔料を含有するマゼンタである。Hos
tafine Blue B2Gも同様に40％の顔料を含むブルーであ
る。これらの着色剤は、水性インクジェットインクと適
合するよう製造される。

【００３７】入手可能で且つ本発明の可融材料の他の調
合成分と相溶性である、どのような顔料、染料又は顔料
樹脂系も、着色剤として使用され得る。調合の際に留意
しなければならない重要な要素は、ある種のトリ−及び
テトラキス−アゾ染料が呈する熱不安定性である。その
ような熱不安定性のために、不溶性堆積物の焦げ（コゲ
ーション）が生ずる可能性があり、これは避けるべきで
ある。

【００３８】染料 本発明の実施に際して、水溶性及び水不溶性のいずれの
染料も採用され得る。水溶性染料の例には、スルホネー
ト染料とカーボネート染料、特にインクジェット印刷に
通常採用されるものが含まれる。具体的な例には：Sulf
orhodadmine B（スルホネート）、Acid Blue 113（スル
ホネート）、Acid Blue 29（スルホネート）、Acid Red
4（スルホネート）、Rose Bengal（カルボキシレー
ト）、Acid Yellow 17（スルホネート）、Acid Yellow
29（スルホネート）、Acid Yellow42（スルホネー
ト）、Acridine Yellow G（スルホネート）、Nitro Blu
e Terazolium Chloride Monohydrate又はNitro BT、Rho
damine 6G、Rhodamine 123、Rhodamine B、Rhodamine B
Isocyanate、Safranine O、Azure B、Azure B Eosinat
e、Basic Blue 47、Basic Blue 66、Thioflacin T(Basi
c Yellow 1)及びAuramineO(Basic Yellow 2)があり、全
てAldrich Chemical Companyから入手可能である。水不
溶性染料の例としては、アゾ染料、キサンテン染料、メ
チン染料、ポリメチン染料及びアントラキノン染料が包
含される。水不溶性染料の具体的な例には、Ciba-Geigy
Orasol Blue GN、Ciba-Geigy Orasol Pink及びCiba-Ge
igy OrasolYellowがある。

【００３９】定着流体調合物は、着色剤に加えてビヒク
ルを含んで成る。本発明の実施に於いて有用な調合物
は、０〜50重量％で存在する１つ又はより多くの共溶媒
類、0.1〜40重量％で存在する１つ又はより多くの水溶
性界面活性剤類、０〜約３重量％で存在する１つ又はよ
り多くの高分子量コロイド類を含む。調合物の残余は精
製水である。本発明のインク調合物に１つ又はより多く
の共溶媒を添加し得る。共溶媒の種類には、これらに限
定されるものではないが、脂肪族アルコール類、芳香族
アルコール類、ジオール類、グリコールエーテル類、ポ
リグリコールエーテル類、カプロラクタム類、ホルムア
ミド類、アセトアミド類及び長鎖アルコール類が包含さ
れる。そのような化合物の例には、第一級脂肪族アルコ
ール類、第二級脂肪族アルコール類、１，２−アルコー
ル類、１，３−アルコール類、１，５−アルコール類、
エチレングリコールアルキルエーテル類、プロピレング
リコールアルキルエーテル類、ポリエチレングリコール
アルキルエーテル類のより高級な同族体類、Ｎ−アルキ
ルカプロラクタム類、非置換カプロラクタム類、置換及
び非置換両方のホルムアミド類、置換及び非置換両方の
アセトアミド類等がある。

【００４０】本出願人による米国特許出願第０９／６２
９，７８４号（出願日：平成１２年７月３１日）には、
幾つかの可融トナー材料が開示されている。これらのト
ナー材料のほとんどは疎水性ポリマーであり、従って
「湿潤性」ではない。これらのトナー材料は電子写真で
は、定着に先立ち基体上で、画像のアウトラインをなす
小さい独立した粒子として存在する。前述のように、こ
れらの材料は水ベースのインクジェットインクとは非相
容性であり、そのようなインクに使用され得るものでは
ない。対照的に、本発明に使用可能な可融湿潤性ポリマ
ーの中の幾つかは、米国特許出願第０９／６２９，７８
４号に教示された疎水性トナーに類似の親水性湿潤性物
質である。

【００４１】定着器メカニズム 本発明の印刷システムは、適切な加熱手段を備えた印刷
装置を具備する。加熱融解は、大抵の場合、電子写真技
術に使用されるトナー粒子で形成された画像を印刷基体
に定着するための方法である。ほとんどのシステムで
は、画像を定着させるのに加熱ローラが採用されている
が、熱を供給するその他いずれの手段も本発明の範囲内
に包含される。

【００４２】加熱ローラは、しばしば、約90℃まで予熱
される、シリコーンオイル含浸のゴムローラである。加
熱ローラは、白熱光又は反射体を備えたランプで加熱さ
れる金属ローラであってもよい。ある種のレーザプリン
タでは、融解する段階に於いてセラミック加熱素子が採
用される。複写機又はプリンタの電源がオンにされる
際、機械の使用準備が完了するまでの待機時間はローラ
の加熱に関連している。

【００４３】加熱手段は、トナーを基体上へ溶解（又は
融解）するように設計される。高速システムに於いて
は、フラッシュ融解法(flash fusion)が使用され得る。
フラッシュ融解法は、トナーを急速加熱し、次いで、基
体に付着させるのに使用される特定の出熱を有する加熱
ランプの使用を伴う。定着器は、ヒューレット・パッカ
ード、キャノン、リコー及びパナソニックなどのレーザ
プリンタを製造する会社から入手可能である。全ての場
合に於いて、電子写真技術に使用されるトナー粒子は疎
水性である。

【００４４】普通に入手可能な代表的レーザプリンタ
は、ヒューレット・パッカード社製のLaser Jet 4L プ
リンタである。定着段階に於いて、トナーは永続性のあ
る画像を作るために熱と圧力によって基体内へ接着され
る。基体（通常は、紙）は、薄いテフロン（商標名）ス
リーブで保護されたセラミック加熱素子と軟質の圧力ロ
ーラとの間を通過する。これにより、トナーが融解され
て基体に圧入される。他のレーザプリンタでは、ハロゲ
ン加熱ランプが使用されるため、最低限のスタンバイ温
度を維持するための頻繁なウォームアップ周期が必要と
される。

【００４５】

【実施例】（実施例１）メチルメタクリレートとブチルアクリレートを使用す
る、クラスＡ可融トナーの調製 ２リットルのジャケット付反応容器に、Millipore社製
の精製水のMilliQシステムを使用して精製された水(78
7.65ｇ)を充填する。窒素正圧下で該反応器を60℃まで
加熱する。ＶＡ４４０（２，２’−アゾビス（Ｎ，Ｎ’
−ジメチレンイソブチルアミジン）ジヒドロクロリド
（日本の和光純薬製）の1.49％水溶液106.64ｇでシリン
ジを満たす。Noigen 10（米国オクラホマ州タルサのMon
tello社製）、(5.04ｇ)、ブチルアクリレート(40.01
ｇ)、メチルメタクリレート(60.10ｇ)及びイソオクチル
メルカプトプロピオネート(0.78ｇ)で目盛付き添加漏斗
を満たして、反応器上に取り付ける。シリンジと添加漏
斗の両方の各溶液を10分の１ずつ、添加完了まで15分毎
に加える。

【００４６】添加完了後の７時間にわたり、加熱下に撹
拌を継続する。その後、得られたエマルジョンを、以下
の手順に従って、一連のフィルターで濾過する。500ｍ
ｌの溶液を濾過するのに11μｍワットマン濾紙を４枚使
用する。溶液全体を濾過するためには、2.7μｍＧＦ／
Ｄワットマン濾紙が６枚必要である。得られた乳白色の
分散物から水を蒸発させて、白色粉末のトナー材料が与
えられた。続いて、エアジェット粉砕、あるいは凍結粉
砕又は機械粉砕のうちの１つを用いて粉末を粉砕し、分
級して10μｍの平均粒径の粉末を生成した。ポリマーＡ
のガラス転移温度は、25〜28℃である。トナーは、通常
の電子写真トナー調製方法によって調製された。この方
法ではポリマーに着色剤が添加され、続いて、液体あり
又は液体なしのボールミル内での粉砕、加熱下での高せ
ん断混合あるいは加熱下での共押出しによって混合され
る。さらに、これらの材料は、必要であれば凍結粉砕又
はエアジェットミルで粉砕されて、上述のように分級さ
れる。さらに、Clariant社から市販の複写帯電剤(copy
charge agents)などの添加剤を静電堆積用に添加した。
Degussa-Hules Corporationから市販のPigment Carbon
Black FW18、米国オハイオ州のSun Chemicalから市販の
Pigment Red 122及びSun Chemicalから市販のPigment B
lue 15を使用して、ブラック、マゼンタ及びブルーのそ
れぞれのトナーを調製した。

【００４７】（実施例２）スチレンとメチルメタクリレートを使用するクラスＢの
着色トナーの調製 スチレン、メチルメタクリレート及び重合可能な界面活
性剤を使用して次の方法で別の可融ポリマーを合成す
る。２Ｌのジャケット付反応容器を窒素下で60℃まで加
熱し、MilliQシステムを使って精製された水393.4ｇを
充填する。有機成分Noigen 10(2.5ｇ)、スチレン(30
ｇ)、メチルメタクリレート(20ｇ)及びCTA（イソオクチ
ルメルカプトプロピオネート）(0.375ｇ)を、ガラスシ
リンジに移す。ＶＡ４４０（２，２’−アゾビス（Ｎ，
Ｎ’−ジメチレンイソブチルアミジン）ジヒドロクロリ
ド(0.796ｇ)をMilliQ水(52.9ｇ)中に溶解することによ
り開始溶液が調製される。各溶液の10％ずつを15分毎に
添加して反応を行う。添加完了後、７時間にわたって加
熱と撹拌を継続する。ポリマーエマルジョンを得るため
に、エマルジョンは、次のフィルター、即ち４枚の11μ
ｍワットマンフィルター、ワットマンGF/D、2.7μｍの
プレフィルター付き20μｍ ｍｓｉを３枚、ワットマンG
F/D、2.7μｍのプレフィルター付き５μｍ ｍｓｉを１
枚、を用いて濾過される。得られた乳白色の分散物から
水を蒸発させて、白色粉末のトナー材料が与えられる。
続いて、エアジェット粉砕あるいは凍結粉砕又は機械粉
砕のうちの１つを用いて粉末を粉砕し、分級して10μｍ
の平均粒径の粉末を生成した。ポリマーＢのガラス転移
温度は、95〜105℃である。トナーは、通常の電子写真
トナー調製方法によって調製された。この方法ではポリ
マーに着色剤が添加され、続いて、液体あり又は液体な
しのボールミル内での粉砕、加熱下での高せん断混合あ
るいは加熱下での共押出しによって混合される。さら
に、これらの材料は、必要であれば凍結粉砕又はエアジ
ェットミルで粉砕されて、上述のように分級される。De
gussa-Hules Corporationから市販のPigment Carbon Bl
ack FW18、Sun Chemicalから市販のPigment Red 122及
びSun Chemicalから市販のPigment Blue 15を使用し
て、ブラック、マゼンタ及びブルーのそれぞれのトナー
を調製した。

【００４８】（実施例３）試験組成物 実施例５の表中の結果は、前述の手順で合成されたポリ
マーを用いた本発明を試験するのに使用されたトナーの
種類を示す。透明な流体は全て、Micoron Separations,
Inc.から入手可能な５ミクロンナイロンフィルターで
濾過する。該透明な固定化流体をHP2000Cペン（カート
リッジ）に充填し、印刷前に60℃に暖める。トナーは、
HP2000Cインクジェットプリンタと直列に作動するよう
改造された、HPLaserjet 4Lレーザプリンタのカートリ
ッジを使用して堆積させた。固定化流体の次の調合を実
験に使用した。

【００４９】

【表１】

【００５０】方法Ａにおいて、トナーは、機械的又は静
電的の何れかの適当な手段によって、インクジェット印
刷直後に堆積させ、そして融解させた。印刷の方法Ｂに
おいては、トナーは、適当な手段によって印刷以前に堆
積させ、続いてインクジェット印刷し、次いで静電的又
は機械的何れかの手段で濡れていないトナーをプリント
から除去し、その後、永続的画像を生成するためにプリ
ントを融解した。プリントの品質と解像度は、疎水性ト
ナーに比較して大幅に改善された。

【００５１】（実施例４）永続性試験：手順 機械的及び化学的（溶剤）剥離の尺度の役割を果たすス
ミア耐性は、それぞれのインクを収容するインクジェッ
トプリンタを使用して印刷した１セットのバーを横切っ
て塩基性（蛍光）マーカーを２回走らせた後、MacBeth
RD918光学濃度計（米国ニューヨーク州ニューウィンザ
ーのKollmorgen Instruments 社のMacBeth部門から市
販）を使用して測定される、ミリ光学濃度(mOD)単位で
のカラーの移動量によって測定される。

【００５２】電子写真技術（レーザ印刷又は複写）で作
成した画像の永続性は、最少の移動量と最低のmOD数を
示す。MacBeth濃度計は、この実験に於いて移動したカ
ラーのmOD単位を報せることから、より低い数字はより
少ない移動量を示す。従って、より小さい数字がより優
れた性能を表す。この目的に使用されるマーカーは、"M
ajor Accent"（透明蛍光マーカー）及び"fluorescent"
（アルカリ性蛍光マーカー）の名称で、Sanford社又は
いずれのオフィスサプライセンターからも入手可能であ
る。

【００５３】以下の表には、そのようなスミア試験から
得られた、幾つかの市販品の移動量の比較値が示されて
いる。

【００５４】表２〜表４から分かるように、本発明のポ
リマーＡ及びポリマーＢの両方は、比肩し得る結果を生
じた。使用した２種の用紙は、市販されているGilbert
bond(GBND)及びStora Papyrus MultiCopy(PMCY)であ
る。

【００５５】原料であるセルロースの親水性のために水
分を吸収するという紙の性質は、様々なインク調合物に
対する挙動に関し、考慮すべき影響を与える。50％とい
う相対湿度雰囲気にある紙は、８重量％までの水を含有
する場合がある。この水分は、電子写真及びインクジェ
ット印刷の両方での基体としての紙の性能における制御
因子となり得る。

【００５６】（実施例５）スミア耐性測定結果（mODでの値）

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】

【表４】

【００６０】多様な親水性トナー（表２〜表４）を使用
した本発明の永続性試験の結果、その他のインクジェッ
トプリンタで作成した画像と比較してはるかに優れた永
続性が呈示され、且つ静電写真プリンタにはるかにより
近いことが分かる。現時点での技術レベルに於けるイン
クジェットプリンタのmOD値は、一貫して300を超える。

【００６１】

【発明の効果】本発明の方法と材料が、電子写真技術の
永続性とインクジェット技術の望ましい諸特性とを兼ね
備えたものであるということは明らかである。

【００６２】以下に、本発明の好ましい実施の態様を要
約して示す。 １． (a) 透明流体を基体上インクジェット印刷し、
及び(b) (a)による前記基体を着色剤と親水性ポリマー
を含むトナーに曝すことからなる、永続性インクジェッ
ト画像の作成方法。 ２． 前記(a)の基体を所定の極性に帯電させ；且つ前
記(b)の基体を定着に供する、上記１に記載の方法。 ３． サーマルインクジェットプリンタが、インクジェ
ット印刷に使用される、上記１に記載の方法。 ４． 圧電式インクジェットプリンタが、インクジェッ
ト印刷に使用される、上記１に記載の方法。 ５． 前記トナーが、約50から約180℃のTgを有する、
上記１に記載の方法。 ６． 前記トナーが、約50から約90℃のTgを有する、上
記５に記載の方法。 ７． 前記トナーが、約400から約3000ｇ／10分のMIを
有する、上記１に記載の方法。 ８． 前記トナーが、約1800から約2500ｇ／10分のMIを
有する、上記１に記載の方法。 ９． 前記トナーが、約2000から約2250ｇ／10分のMIを
有する、上記８に記載の方法。 １０． 前記親水性ポリマーが、乳酸キトサン、ポリア
クリル酸、ポリスチレン−無水マレイン酸誘導体類、ロ
ジン−無水マレイン酸誘導体類、ポリアビエチン酸誘導
体類、ポリアミド類、ポリオレフィン−アクリレート類
及びスチレン化ポリアクリレート類から成る群から選択
される、上記１に記載の方法。 １１． 前記親水性ポリマーが、約5000の分子量を有す
る、上記１０に記載の方法。 １２． 前記親水性ポリマーが、イオン性又は親水性の
表面基を有する、上記１０に記載の方法。 １３． 前記イオン性又は親水性表面基が、カルボキシ
レート、PEG、スルホネート、第四級アンモニウム及び
ホスホニウムから成る群から選択される、上記１２に記
載の方法。 １４． 前記親水性ポリマーが、水分散性であり且つ５
から10マイクロメートルのサイズを有する、上記１に記
載の方法。 １５． (a) 基体を着色剤と親水性ポリマーを含むト
ナーに曝し、及び(b) 透明流体を(a)による前記基体上
にインクジェット印刷することからなる、永続性インク
ジェット画像の作成方法。 １６． 前記(a)の基体が所定の極性に帯電され；且つ
前記(b)の基体が定着に供される、上記１５に記載の方
法。 １７． インクジェット印刷にサーマルインクジェット
プリンタが使用される、上記１５に記載の方法。 １８． インクジェット印刷に圧電式インクジェットプ
リンタが使用される、上記１５記載の方法。 １９． 前記トナーが、約50から約180℃のTgを有す
る、上記１５に記載の方法。 ２０． 前記トナーが、約50から約90℃のTgを有する、
上記１５に記載の方法。 ２１． 前記トナーが、約400から約3000ｇ／10分のMI
を有する、上記１５に記載の方法。 ２２． 前記トナーが、約1800から約2500ｇ／10分のMI
を有する、上記１５に記載の方法。 ２３． 前記トナーが、約2000から約2250ｇ／10分のMI
を有する、上記１５に記載の方法。 ２４． 前記親水性ポリマーが、乳酸キトサン、ポリア
クリル酸、ポリスチレン−無水マレイン酸誘導体類、ロ
ジン−無水マレイン酸誘導体類、ポリアビエチン酸誘導
体類、ポリアミド類、ポリオレフィン−アクリレート類
及びスチレン化ポリアクリレート類から成る群から選択
される、上記１５記載の方法。 ２５． 前記親水性ポリマーが、約5000の分子量を有す
る、上記２４に記載の方法。 ２６． 前記親水性ポリマーが、イオン性又は親水性の
表面基を有する、上記１５に記載の方法。 ２７． 前記イオン性又は親水性表面基が、カルボキシ
レート、PEG、スルホネート、第四級アンモニウム及び
ホスホニウムから成る群から選択される、上記２６に記
載の方法。 ２８． 前記親水性ポリマーが、水分散性であり且つ５
から10マイクロメートルのサイズを有する、上記１５に
記載の方法。 ２９． インクジェットされる透明流体と着色剤及び親
水性ポリマーを含む静電トナーの独立した領域群と、前
記透明流体と静電トナーを実質上有さない独立した領域
群とを含有する基体上へ定着されている画像。 ３０． 前記基体が普通紙である、上記２９に記載の画
像。 ３１． 前記基体が透明紙である、上記２９に記載の画
像。 ３２． (a) 前記基体を所定の極性に帯電させるステ
ップと；(b) 前記基体上に透明流体をインクジェット
印刷するステップと；(c) 前記(b)による基体を、ステ
ップ(a)に於ける前記基体と同じ極性を有する、着色剤
と親水性ポリマーの両方を含むトナーに曝すステップ
と；(d) ステップ(c)による前記基体を定着に供するス
テップとによって生成される、上記２９に記載の画像。 ３３． 透明流体をインクジェット印刷するためのイン
クジェットプリンタエンジン；着色剤と親水性ポリマー
を含む静電トナーを適用するための現像メカニズム；帯
電ユニット；及び定着器、を含んで成る、印刷システ
ム。 ３４． 前記インクジェットプリンタエンジンが、サー
マルインクジェットプリンタである、上記３３に記載の
印刷システム。 ３５． 前記帯電ユニットが、コロトロンである、上記
３３に記載の印刷システム。 ３６． 前記現像メカニズムが、帯電ローラ、透明トナ
ーホッパ、撹拌器、ワイパーブレード及びAC/DC電圧バ
イアス源を含む、上記３３に記載の印刷システム。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による印刷方法の概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA30 FA03 FA04 FC01 KD10 2H086 BA02 BA05 BA51 BA53

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) 透明流体を基体上にインクジェッ
   ト印刷し、及び(b) (a)による前記基体を着色剤と親水
   性ポリマーを含むトナーに曝すことからなる、永続性イ
   ンクジェット画像の作成方法。