(57)【要約】【課題】オイル汚染された印刷物に対する材料の濡れおよび接着を改良するための方法を提供する。【解決手段】電子写真印刷紙を処理する方法であって、少なくとも第１の波長および第２の波長を含む紫外光の光源を提供するステップと、紫外光を、定着過程の結果として定着オイルにより汚染された電子写真印刷紙に適用するステップと、電子写真印刷紙を紫外光およびオゾンにより処理するステップと、を含み、紫外光およびオゾンによる表面の処理の結果、汚染された印刷物の表面エネルギが大幅に増加され、処理された電子写真印刷物がその後は優れた接着を示す電子写真印刷紙を処理する方法である。【選択図】図１
2010181878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真印刷紙を処理する方法であって、
少なくとも第１の波長および第２の波長を含む紫外光の光源を提供するステップと、
前記紫外光を、定着過程の結果として定着オイルにより汚染された電子写真印刷紙に適用するステップと、
前記電子写真印刷紙を前記紫外光およびオゾンにより処理するステップと、
を含み、
前記紫外光およびオゾンによる表面の処理の結果、前記汚染された印刷物の表面エネルギが大幅に増加され、前記処理された電子写真印刷物がその後は優れた接着を示すことを特徴とする電子写真印刷紙を処理する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記紫外光の光源が、少なくとも２１０ｎｍから３１５ｎｍまでの第１の波長λ１および１００ｎｍから２１０ｎｍまでの第２の波長λ２を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記印刷物の表面エネルギが、既知の表面張力を有する第１の標準試験液と第２の標準試験液との接触角の値から測定され、前記第１の標準試験液が極性であり、前記第２の試験液が分散的であることを特徴とする方法。
【請求項４】
電子写真印刷物であって、
紙基材と、
残留定着オイル汚染を含有する前記紙基材上の定着トナー像と、
を含み、
前記電子写真印刷物は、少なくとも第１の波長および第２の波長を含む紫外光により表面処理されており、さらに印刷後の前記電子写真印刷物のオイル汚染された非画像領域の表面エネルギが、トナー像を印刷する前の紙基材の表面エネルギとほぼ同じ値であり、そのため電子写真印刷物が優れた接着を示すことを特徴とする電子写真印刷物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、オイル汚染された印刷物への材料の濡れ特性（ｗｅｔｔｉｎｇ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）および接着特性（ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を改良する紙処理方法に関する。汚染された表面を紫外（ＵＶ）光とオゾンとの複合作用にさらすことによって、そのＵＶ光とオゾンへの暴露は、その汚染された印刷物の表面の化学変化を起こすことができ、改良された接着（ａｄｈｅｓｉｏｎ）をもたらす好ましい材料−紙相互作用を可能にする。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真においては、静電潜像が、光受容体等の電荷保持性表面を均一に帯電させることによって電子写真の表面に形成される。その帯電した領域は、次に原画像に対応して選択的に放電され、活性化照射のパターンとなる。その表面に残っている潜在的な電荷パターンは、照射に暴露されなかった領域に相当する。次に、その潜在的な電荷パターンは、その光受容体を、静電気引力によってその電荷パターンに付着する熱可塑性トナーを含む１つまたは複数の現像ハウジングを通過させることによって視覚化される。その現像像は、次に結像面に固定されるかまたはそれが加熱を含む適切な定着技術によって固定される紙等の受容基材に転写され、電子写真印刷またはトナーによる印刷をもたらす。
【０００３】
定着ロールの良好な剥離性を確保および維持するため、定着過程中の定着ロールに剥離剤（離型剤）を塗布することが慣例となっている。これらの材料は、トナーのオフセットを防ぐために、低い表面エネルギの液体、例えば、官能基のないシリコーンオイルまたはメルカプト官能性もしくはアミノ官能性シリコーンオイルの薄膜として塗布される。
【０００４】
定着ロール表面と熱可塑性トナーの間の剥離を確保するための２本ロール定着方式における定着オイルの液体の薄膜の使用に関与する機構は、分岐する（ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ）ロール間隙の出口における剥離オイルの動的な凝集破壊（ｄｙｎａｍｉｃ  ｃｏｈｅｓｉｖｅ  ｆａｉｌｕｒｅ）または膜分裂（ｆｉｌｍ  ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）であり、ロールおよび該トナー像表面の両方に定着オイルのバリアを残す。その定着トナー像および紙に付着しているその剥離オイルの残留膜は、本文書では汚染オイルまたはオイル汚染と称し、濡れまたは接着を含むその後の最終使用用途に関わる問題を引き起こすことがあり得る。印刷後、印刷像には、塗装（オーバープリントワニスの塗布など）、ラミネーション、接着剤の塗布（製本、付箋ノート）、熱転写印刷（例えば、伝票のポストエンコーディングまたはバーコードの印刷）を含めた濡れおよび接着を含む多数の処理を施すことがあり得る。該印刷像上に一般的には不連続な膜として存在する残留定着オイルは、低い表面エネルギのオイル領域と比較的高い表面エネルギのトナーおよび紙の領域との間で変化する複雑な表面エネルギ勾配をもたらす。この勾配のすべてにわたって材料を湿潤および接着させようとする試みは、ピンホール、クレータならびに塗装液およびその後の乾燥膜についての網状化；製本またはラミネーションをする場合における接合を生じるために接着剤を塗布するときの繊維引裂けを得ることができない；熱転写印刷をする場合における情報の紛失を含む多数の周知の表面張力と関係する塗装欠陥をもたらす。特定の官能化されたシリコーン定着オイルは、これらの問題をその他の剥離オイルより大きい割合で示すことが指摘されている。
【０００５】
これらの最終使用用途の問題に対する解決策は提案されており、それらはオイル汚染印刷物上の濡れおよび接着を改良するための接着剤または塗料材料の修正あるいは結合層もしくはタイコート層として作用するさらなる塗料を含めることを必要とし、そのためこれらの解決策は塗装限定のものである。それに反して、ここで提案されている本発明は、オイル汚染された印刷物表面に直接作用して表面エネルギを増大させ、利用できる解決策の中では優位と見られるすべての最終使用用途に対して潜在的に著しく改良された濡れ接着をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，１５７，４４５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，１８８，１４０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，１０１，６８６号明細書
【特許文献４】米国特許第４，０２９，８２７号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／００５７４３３号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００８／０１７１８２６号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００８／０１７１１９９号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００８／０２４８１９６号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００８／０２７４４２０号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００８／００７１０４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本明細書に示されている実施形態によれば、オイル汚染された印刷物に対する材料の濡れおよび接着を改良するための方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電子写真印刷紙を処理する方法であって、少なくとも第１の波長および第２の波長を含む紫外光の光源を提供するステップと、前記紫外光を、定着過程の結果として定着オイルにより汚染された電子写真印刷紙に適用するステップと、前記電子写真印刷紙を前記紫外光およびオゾンにより処理するステップと、を含み、前記紫外光およびオゾンによる表面の処理の結果、前記汚染された印刷物の表面エネルギが大幅に増加され、前記処理された電子写真印刷物がその後は優れた接着を示す電子写真印刷紙を処理する方法である。
【０００９】
また、前記方法において、前記紫外光の光源が、少なくとも２１０ｎｍから３１５ｎｍまでの第１の波長λ１および１００ｎｍから２１０ｎｍまでの第２の波長λ２を含むことが好ましい。
【００１０】
また、前記方法において、前記印刷物の表面エネルギが、既知の表面張力を有する第１の標準試験液と第２の標準試験液との接触角の値から測定され、前記第１の標準試験液が極性（ｐｏｌａｒ）であり、前記第２の試験液が分散的である（ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ）ことが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、電子写真印刷物であって、紙基材と、残留定着オイル汚染を含有する前記紙基材上の定着トナー像と、を含み、前記電子写真印刷物は、少なくとも第１の波長および第２の波長を含む紫外光により表面処理されており、さらに印刷後の前記電子写真印刷物のオイル汚染された非画像領域の表面エネルギが、トナー像を印刷する前の紙基材の表面エネルギとほぼ同じ値であり、そのため電子写真印刷物が優れた接着を示す電子写真印刷物である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態による印刷物表面から剥離剤汚染を取り除く方法の適用を示すブロック図である。
【図２Ａ】本実施形態によるＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙に対するＵＶ／オゾン処理の減衰全反射フーリエ変換赤外分光法（Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（ＡＴＲ／ＦＴＩＲ）のグラフ結果を示す図である。
【図２Ｂ】本実施形態によるＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）に対するＵＶ／オゾン処理のＡＴＲ／ＦＴＩＲのグラフ結果を示す図である。
【図３】本実施形態の効果を立証する、紙の上に置いた複数の水滴の画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
一実施形態によれば、少なくとも第１の波長および第２の波長を含む紫外光（ＵＶ光）の光源を提供するステップと、該紫外光を定着過程の結果として定着オイルにより汚染された電子写真印刷紙に適用するステップと、該電子写真印刷紙を該紫外光およびオゾンにより処理するステップとを含む電子写真印刷紙を処理する方法であって、該ＵＶおよびオゾンによる表面処理の結果、該汚染された印刷物の該表面エネルギが大幅に増加され、該処理された電子写真印刷物がその後は優れた接着を示す方法が提供される。
【００１４】
別の実施形態によれば、少なくとも第１の波長および第２の波長を含む紫外光の光源を提供するステップと、該紫外光を定着過程の結果として定着オイルにより汚染された電子写真印刷紙に適用するステップと、該電子写真印刷紙を該紫外光およびオゾンにより処理するステップとを含む電子写真印刷紙を処理する方法であって、該ＵＶおよびオゾンによる表面処理の結果、該汚染された印刷物の該表面エネルギが、水およびジヨードメタン（ｄｉｉｏｄｏｍｅｔｈａｎｅ）の接触角の値から計算して約１３ｍＮ／ｍから約４０ｍＮ／ｍまで実質的に増加する方法が提供される。
【００１５】
さらに別の実施形態によれば、紙基材と残留定着オイル汚染を含有する該紙基材上の定着トナー像とを含む電子写真印刷物であって、該電子写真印刷物は、少なくとも第１の波長および第２の波長を含む紫外光により表面処理されており、さらに印刷後の該電子写真印刷物の該表面エネルギが、該トナー像を印刷する前の該紙基材の表面エネルギとほぼ同じ値であり、そのため該電子写真印刷物が優れた接着を示す電子写真印刷物が提供される。
【００１６】
上で説明したように、トナー像が基材上に形成された後、像をその上に保持している基材の定着ロールからの剥離をもたらすために剥離剤が該定着ロールに塗布される。したがって、電子写真印刷物は、印刷過程の結果、ポリ（ジメチルシロキサン）定着オイル等の剥離剤によって汚染され得る。いくらかの剥離剤が、該印刷物の任意の部分を覆っている可能性のあるトナー像上および該基材それ自体の上に残存し得る。言い換えれば、いくらかの剥離剤が、像をその上に有する最終基材上に残存し、トナー像をその上に有さない基材またはトナー像をその上に有する基材を少なくとも部分的に覆う可能性がある。「部分的に」とは、該剥離剤が、該基材の０パーセントより上から１００パーセント未満まで、例えば、約１０パーセントから約９０パーセントまで、または約２０パーセントから約８０パーセントまでなど、を覆うことを意味する。該剥離剤は、定着オイル中のアミノ官能基またはメルカプト官能基等の反応性官能基によって高圧および高温の定着過程の間に該印刷物の表面に化学的に結合する可能性がある。該印刷物の表面自由エネルギ（ＳＦＥ）は、したがって、紙等の基材の約３０ｍＮ／ｍより高い範囲から、約８ｍＮ／ｍから約３０ｍＮ／ｍ未満までの範囲まで劇的に低下し得る。一般に、市販のホットメルト接着剤は、約３０ｍＮ／ｍより高いＳＦＥを有する基材に結合する。したがって、該印刷物上のオイル汚染は、様々な用途、例えば、製本、ラミネート加工、バーコード、伝票のポストエンコーディング（ｃｈｅｃｋ  ｐｏｓｔ  ｅｎｃｏｄｉｎｇ）の熱転写印刷、圧力シールド封筒（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｅａｌｅｄ  ｍａｉｌｅｒ）などに対して悪影響がある。
【００１７】
トナー像がその上にあってもなくても、基材上に残留している剥離剤は、トナー像を有する基材に対して接着させようとする接着剤には有害であり得る。これは、基材が製本において使用される接着剤のようなホットメルト接着剤によりラミネートまたは被覆することになっている場合に特に重要である。この剥離剤は、また、接着剤を利用する材料、例えば、ＰＯＳＴ−ＩＴ（登録商標）ノートが基材に接着することを妨げる。
【００１８】
画像装置における定着ロールから基材を剥離するのに使用される剥離剤は、ポリ有機官能性シロキサン、例えば、メチルアミノプロピルメチルシロキサン、エチルアミノプロピルメチルシロキサン、ベンジルアミノプロピルメチルシロキサン、ドデシルアミノプロピルメチルシロキサン、アミノプロピルメチルシロキサン等のアミノ官能性シリコーンオイルを含む。特に、電子写真定着における剥離のために普通に使用されるポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）オイルの適用は印刷基材の表面エネルギを低下させる。その効果は、アミノ官能化ＰＤＭＳオイルの場合、紙表面下へのそのオイルの拡散を制限する紙／オイル界面における水素結合が原因で特に強力である。その削減された表面エネルギの結果として、その印刷物への接着を含む多くの用途には悪影響が及ぼされる。本実施形態は、オイル汚染された電子写真印刷物の表面エネルギをＵＶ光とオゾンとを組み合わせた処理によって増大させることができることを実証する。
【００１９】
オイル汚染された印刷物の非画像領域を処理するために紫外光とオゾンとの複合作用を使用することによって、該印刷物の表面エネルギは、オリジナルの汚染されていない紙の表面エネルギに近い値に殆ど戻すことができることが示される。
【００２０】
本実施形態は、処理すべき紙への２つの特定波長の紫外（ＵＶ）光の適用を含む。複数の実施形態において、該ＵＶ光は、低圧水銀ランプによって発せられる。何らかの特定の理論に限定されるものではないが、該ＵＶ光は、この処理の結果として紙の表面に発生する極性のカルボニル基の存在によって示されるように、その汚染された印刷物表面の化学変化を起こす。
【００２１】
そのＵＶ光の作用は、オゾンの存在によって高められる。そのオゾンは、２つの特定波長を放つ同じＵＶランプの副産物として生成することができる。その第１の波長は、紙表面を照射し、それによって汚染された紙の表面にある汚染物質を破壊する。一方、第２の波長は、大気中の酸素によって吸収され、それが次に原子状の酸素に解離され、再結合してオゾンを形成する。オイル汚染された印刷紙に適切な波長のＵＶ光を照射することによって、そのＵＶ光とオゾンとの複合作用がその紙の表面に極性基の形成をもたらす。殆どの実施形態においてその処理時間は、２５分以下、または約５分から約２５分までであり、したがって、その時間はこれらの範囲をはずれることがあり得るが、仕上げの接着剤を用いて完了する前に印刷紙を処理する効果的なやり方を提供する。処理時間は、高出力ランプが使用される場合は１秒以下の短さであり得る。試験により、ＵＶ／オゾン処理をした紙は、紙の接着に対して非常に良好な膠状（ｇｌｕｅ）を見せることが示されている。
【００２２】
一実施形態は、定着オイルを使用する定着器を採用するプロセスにおいて、基材、例えばコート紙または非コート紙上に、トナーに基づく像を形成し、その像形成された基材が定着オイルとの接触による低い表面エネルギ領域を有しており、定着に続く任意の時間に、該基材の表面、画像領域および非画像領域がＵＶ光エネルギおよびオゾンの両方にさらされるように、その印刷物をＵＶＣと呼ばれる種類からの２つの異なる波長を含むＵＶ光にさらすことを含む方法である。その第１の波長λ１は、好ましくは２５４ｎｍであるが、２１０〜３１５ｎｍの範囲内であり、大気中の酸素に吸収されてオゾンの形成をもたらす。その第２の波長λ２は、好ましくは１８５ｎｍであるが、１００〜２１０ｎｍの範囲内であり、殆どの有機汚染物質に吸収されてそれらを分解してフリーラジカルおよび励起分子にする。このＵＶ／オゾン表面処理の結果、オイル汚染された基材の表面エネルギは、印刷されていない紙の最初の表面エネルギに非常に近い値まで上昇する。非画像領域をＵＶ光およびオゾンの両方にさらすことによって、極性のカルボニル基の存在によって示されるような基材の表面における化学変化がもたらされる。結果として該表面はこの処理の後、高極性となる。この実施形態において特定されるＵＶ光に対する暴露は、一連の典型的な最終使用用途に対して優れた接着をもたらす十分な強度、出力および時間のものである。この実施形態において、２種類の波長を供給する要件は、この種の用途のために許容実用限界内で作動するＵＶ光の時間、出力および強度レベルに向けて該方法を制御することに対して不可欠である。
【００２３】
特定の複数の実施形態において、該方法は、紫外光が少なくとも第１の波長および第２の波長を含む該ＵＶ光の光源を提供するステップと、該紫外光を定着過程の結果として定着オイルにより汚染された電子写真印刷紙に適用するステップと、該電子写真印刷紙を該紫外光およびオゾンにより処理するステップとを含み、該ＵＶ／オゾン表面処理の結果、該汚染された印刷物の該表面エネルギが大幅に増加され、該処理された電子写真印刷物は、その後は優れた接着を示す。
【００２４】
該紫外光源は、少なくとも約２１０ｎｍから約３１５ｎｍまでの第１の波長λ１および約１００ｎｍから約２１０ｎｍまでの第２の波長λ２を含むことができる。さらなる実施形態において、該紫外光源は、少なくとも約２５４ｎｍの第１の波長λ１および約１８５ｎｍの第２の波長λ２を含むことができる。該紫外光は、定着完了後の任意の時点でその電子写真印刷物に適用することができる。複数の実施形態において、該ＵＶ光はＵＶ出力ランプによって適用される。該紫外光は、ＵＶ出力ランプと電子写真印刷した紙との間の必要な間隔、ランプ強度および露光時間を修正することによって、汚染された印刷物の処理を最適にするように適用する。
【００２５】
本実施形態において、該印刷物の該表面エネルギは、既知の表面張力を有する第１の標準試験液と第２の標準試験液との接触角の値から測定され、該第１の標準試験液は極性成分を有し、該第２の試験液は分散成分を有する。しかしながら、その表面エネルギはその他の方法によっても計算することができる。一実施形態において、該第１の標準試験液は水であり、該第２の標準試験液はジヨードメタンである。測定されるとき、該汚染された印刷物の表面エネルギは、該ＵＶ／オゾン表面処理の結果、水およびジヨードメタンの接触角の値から計算して約１１ｍＮ／ｍから約４５ｍＮ／ｍまで、または約１３ｍＮ／ｍから約４０ｍＮ／ｍまで著しく増大する。さらに、表面処理した汚染印刷物の極性表面エネルギ要素は、水およびジヨードメタンの接触角の値から計算して約０．１ｍＮ／ｍから約２０ｍＮ／ｍまで著しく増大する。その水およびジヨードメタンの接触角の値から計算される極性表面エネルギ要素は、ＡＴＲ／ＦＴＩＲによって測定される表面処理した汚染印刷物表面のカルボニル基の出現と関連がある。その結果、その処理した電子写真印刷物は、画像化されていない領域に関して測定される、該ＵＶ／オゾン表面処理の結果として約０％から最高約１００％まで接着ボンド紙の繊維引裂けが増加するという優れた接着を示す。
【００２６】
別の実施形態は、例えばコート紙または非コート紙であり得るそこにトナーに基づく像が印刷されている基材を含み、定着オイルの塗布による低い表面張力の領域を含むが、それは該印刷物の非画像領域の表面エネルギが定着および定着オイルと接する前のものとほぼ同等の値まで戻っているような条件下でＵＶ光にさらされている電子写真印刷物である。この実施形態で特定される印刷物は、典型的な最終使用用途範囲において優れた濡れおよび接着を示すであろう。
【００２７】
例えば、一実施形態においては、紙基材と、残留定着オイル汚染を含有する該紙基材上の定着トナー像とを含む電子写真印刷物であって、該電子写真印刷物が、少なくとも第１の波長および第２の波長を含む紫外光により表面処理されており、さらに印刷後の該電子写真印刷物の該オイル汚染された非画像領域の該表面エネルギが、該トナー像を印刷する前の該紙基材の表面エネルギとほぼ同じ値であり、そのため該電子写真印刷物が優れた接着を示す電子写真印刷物が提供される。その電子写真印刷物は、約２ｍｇ／コピーから約２０ｍｇ／コピーまでの範囲の官能化されているかまたは非官能化オイルである残留定着オイルを含有する可能性がある。かかる実施形態において、該電子写真印刷物のオイル汚染された非画像領域の表面エネルギは、該ＵＶ／オゾン表面処理の結果、約１１ｍＮ／ｍから約４５ｍＮ／ｍまで著しく増大する。その上、上記電子写真印刷物は、非画像領域に関して測定される、該ＵＶ／オゾン表面処理の結果として約０％から最高約１００％まで接着ボンド紙繊維引裂け（ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｂｏｎｄ  ｐａｐｅｒ  ｆｉｂｅｒ  ｔｅａｒ）が増加するという優れた接着を示す。
【００２８】
図１に示されているように、特定の実施形態は、オイル汚染された印刷物の表面エネルギをＵＶランプ、例えば、低圧水銀Ｐｅｎ  Ｒａｙ  Ｌａｍｐ（米国イリノイ州バーノンヒルズ（Ｖｅｒｎｏｎ  Ｈｉｌｌｓ）のＣｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒから入手可能）を使用することによって増大させる方法を提供する。ＵＶランプ５は、汚染された紙１０の表面から間隔ｄを離して置く。ＵＶランプ５と紙１０との間の間隔ｄは、この間隔が増すに従ってランプ強度が低下するのでＵＶ処理効率に影響を及ぼす。ランプと基材の間の数ミリメートルの間隔は、効果的な処理を提供し、また空気中のＵＶ光の過剰な吸収を避けることが示されている。複数の実施形態において、間隔ｄは、約５ミリメートル以下である。その他の実施形態において、間隔ｄは、約０ミリメートルから約２０ミリメートルまでである。しかしながら、その間隔は、これらの範囲の外でもあり得る。加えて、処理効率はこの処理のために使用されるランプのＵＶ出力によって影響され得る。例えば、より高い出力のランプを使用することによって、その処理時間は数秒まで、ならびに０秒と１秒の間のどこかまで短縮することができる。より高いＵＶ出力のランプ、例えばＨｅｒａｅｕｓ  Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔ（ハーナウ（Ｈａｎａｕ）、ドイツ）から入手できる１５０Ｗ（３Ｗ／ｃｍ）のＵＶ出力を有するアマルガムランプを使用する場合、印刷物に適用される表面処理の効率は、露光時間をオイル汚染された印刷物の表面エネルギを最終使用用途に対する正常範囲内であるレベルまで増大するのに十分な時間である２５分から１００秒まで短縮することによって著しく増大される。
【００２９】
本実施形態は、本実施形態に従って、オイル汚染された印刷物の表面エネルギを増大する方法を提供する。ＵＶランプは、主として２つのグループの波長、λ１およびλ２に基づくＵＶ光をアウトプットするように使用される。一実施形態において、λ１は好ましくは２５４ｎｍの波長であるが、２１０〜３１５ｎｍの範囲であり、λ２は好ましくは１８５ｎｍの波長であるが、１００〜２１０ｎｍの範囲である。しかしながらその波長はこれらの範囲の外でもあり得る。有機汚染を除去することに向けて使用するＵＶ／オゾンの表面洗浄の概念は、Ｒ．Ｒ．ソウェル（Ｓｏｗｅｌｌ）、Ｒ．Ｅ．クスレル（Ｃｕｔｈｒｅｌｌ）により、ｔｈｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（１１巻、４７４〜４７５頁、１９７４年１月／２月）において認識されており、実際の有機物除去の機構は、Ｊ．Ｒ．ビグ（Ｖｉｇ）により、ｔｈｅ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｗａｆｅｒ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（「Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ−Ｏｚｏｎｅ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ」、２３３頁）の中に記載されている。ＵＶ光とオゾンとを別々に使用する場合に同じ洗浄効果を得ることができることがビグにより推測されているが、それははるかに長い暴露時間が必要となろう。
【００３０】
本実施形態において、該ＵＶ／オゾン処理した表面は、該オイル汚染された印刷物の表面エネルギより約４倍高い表面エネルギを有する。該紙処理の結果として、本実施形態は、紙がその後優れた接着および様々な仕上げ作業と関連する相対的性質を示すように、オイル汚染された紙を処理する方法を提供する。例えば、複数の実施形態において、処理した紙は、約０％から約１００％まで、または約８５％から約１００％までの紙繊維引裂けの増加を示す。
【実施例】
【００３１】
＜実施例１＞
ＵＶ／オゾン汚染除去実験を、１０ｐｔ．のＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙（米国テネシー州メンフィス（Ｍｅｍｐｈｉｓ）のＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐａｐｅｒ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手できる）およびＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙（米国オハイオ州マイアミズバーグ（Ｍｉａｍｉｓｂｕｒｇ）のＮｅｗＰａｇｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できる）を用い、白紙をＸＥＲＯＸ（登録商標）印刷機に通してＷＡＣＫＥＲ（登録商標）０．２４％アミノオイル（ドイツ国ミュンヘン（Ｍｕｎｉｃｈ）のＷａｃｋｅｒ  Ｃｈｅｍｉｅ  ＡＧから入手できる）により汚染して行った。ＵＶ／オゾン処理は、汚染されている紙の表面から５ミリメートルの間隔で置かれた５４ｍＷ／ｃｍ２の石英管水銀Ｐｅｎ  Ｒａｙ  Ｌａｍｐを用いて実施した。照射時間は、ＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙については５分、１５分および２５分、そしてＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙については５分、１０分、１５分、２０分および２５分に設定した。本実施形態は、また、本明細書に開示されていない様々な他のタイプのプリンタおよび紙基材と共に使用することができることを書き留めておく。
【００３２】
低圧水銀Ｐｅｎ  Ｒａｙ  Ｌａｍｐは、２つの主な波長λ１＝２５４ｎｍおよびλ２＝１８５ｎｍを放つ。そのλ２＝１８５ｎｍの放射は大気の酸素によって吸収され、それが原子状酸素に解離し、その後再結合して一部分はオゾンを形成する。本開示においては汚染された印刷物の表面はＵＶ光とオゾンの複合作用にさらした。
【００３３】
オリジナルの汚染されていない印刷物、オイル汚染されている印刷物およびその汚染されている印刷物のＵＶ／オゾン処理後についての各紙のタイプの表面における、既知の表面張力を有する３つの標準試験液の接触角をそれぞれ測定した。ＵＶ／オゾン洗浄後実施したすべての測定は、その表面処理が終わった直後に行った。表１および２は、ＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙およびＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙上で試験して、３つの液体（水、ホルムアミドおよびジヨードメタン）のそれぞれに対して得られた接触角のデータを含んでいる。その接触角のデータは、液滴がそれぞれの表面に接触した瞬間から１秒（「１ｓ」）後に記録した。この測定は、１秒後で、液滴が「落ち着く（ｓｅｔｔｌｅ）」十分な時間を有し、表面での拡散が見られないので良好な均衡条件を備えていた。すべての３つの液体の接触角の結果は、印刷物に表面処理を適用した後で暴露時間にともなう接触角の減少によって示されるように表面湿潤性の顕著な改善を示している。しかしながら、これらの測定は、このタイプの湿潤性の調査に適する既知の特性を備えた様々な標準液が存在するので、この特定の液体の組を使用することに限定はされない。
【００３４】
【表１】
2010181878.tif 000003
【００３５】
表２の最後の測定（＊）は、この表面処理の安定性を試験するため、すなわち、ＵＶ／オゾン処理の１日後に紙を測定すると接触角データが後で著しく変化するかどうかを見るために行ったが、そのデータによれば、著しい変化はなく、この処理が少なくとも２４時間は実際に安定であることが確認されている。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
汚染された紙の表面エネルギ（極性および分散表面エネルギ要素を含む）に対するＵＶ／オゾン処理の効果を、表３（ＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙による試験に基づく）および表４（ＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙による試験に基づく）にまとめる。該表面エネルギは、それぞれの条件に対して紙表面で測定する上記の３つの標準液の２つ、例えば水（極性）およびジヨードエタン（分散的）の接触角の値に基づいて、ウー（Ｗｕ）の幾何学的モデルを用いて計算する。表３および表４から分かるように、オイル汚染された紙の表面エネルギは、汚染されていない紙の値と比較して著しい減少を被る。しかしながら、ＵＶ／オゾン処理後、その紙の表面エネルギは、オリジナルの汚染されていない紙の対応する値に非常に近い値まで劇的に増大する。その上、該表面エネルギは、該ＵＶ／オゾン処理（時間に関して）の適用が増えるにつれて一般に増大する。表４の最後の測定（＊）は、安定性を試験するため、すなわち、ＵＶ／オゾン処理の１日後に紙を測定した場合、その表面エネルギが高い値を維持するかどうかを見るために行ったが、そのデータによれば、この表面処理が少なくとも２４時間は実際に安定であることが確認されている。しかしながら、１つ、２つまたは全部で３つの標準試験液を必要とするかもしれない使用可能なその他の表面エネルギモデルが存在する。これらの表面エネルギ計算は、この調査に適し得る既知の特性を備えた様々な標準液が存在するので、この特定の液体の組を使用することに限定はされない。
【００３８】
【表３】
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【００３９】
【表４】
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【００４０】
＜実施例２＞
別の興味深い観察結果は、ＵＶ／オゾン処理した表面が極めて高い極性となりオリジナルの紙よりずっと高められた接着特性を示すことである。図２Ａ〜図２Ｂは、オイル汚染された紙をＵＶ／オゾンによって照射したときのこの効果のＡＴＲ／ＦＴＩＲ調査の結果を示している。そのスペクトルは、オイル汚染された紙をＵＶ光とオゾンの両方にさらした後、１７１０ｃｍ−１近くに極性のカルボニル基が形成されたことを示している。両タイプの紙が新たな化合物の形成による表面のこの化学変化を示している。
【００４１】
図２Ａは、ＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙と関連づけて使用したときの結果を実証している。点線５０は、オイルおよびＵＶ／オゾン処理のない１０ｐｔのＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙を用いた結果を示す。実線５５は、ＷＡＣＫＥＲ（登録商標）０．２４％オイルを含み、２５分間ＵＶ／オゾン処理をした１０ｐｔのＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙を用いた結果を示す。破線６０は、ＷＡＣＫＥＲ（登録商標）０．２４％オイルを含み、ＵＶ／オゾン処理なしの１０ｐｔのＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙を用いた結果を示す。図２Ｂは、ＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙と関連づけて使用したときの結果を実証している。小さい破線６５は、オイルおよびＵＶ／オゾン処理のない１０ｐｔのＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙を用いた結果を示す。実線７０は、ＷＡＣＫＥＲ（登録商標）０．２４％オイルを含み、ＵＶ／オゾン処理なしの１０ｐｔのＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙を用いた結果を示す。大きい破線７５は、ＷＡＣＫＥＲ（登録商標）０．２４％オイルを含み、２５分間ＵＶ／オゾン処理をした１０ｐｔのＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙を用いた結果を示す。図２Ａ〜図２Ｂから、オイル汚染された紙に適用するＵＶ／オゾン処理は、表面の化学的性質を修正し、紙の表面での新たな化合物の生成を引き起こすことは明らかである。
【００４２】
図３は、１０ｐｔのＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙のＵＶ／オゾン処理前後の水の接触角を実証している。見て分かるように、画像は、処理時間を増すと共に紙の表面がいかに、より湿潤できるようになるかを示している。処理時間を増加することによって表面の湿潤性が高まる似た傾向は、１０ｐｔのＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙についても同様に見られる。
【００４３】
＜実施例３＞
オイル汚染された１０ｐｔのＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙およびＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙のＵＶ／オゾン法による処理の後、改善された紙表面の性質が観察されたので、接着性試験（ｇｌｕａｂｉｌｉｔｙ  ｔｅｓｔ）も実施した。
【００４４】
この試験に使用したオイル汚染シートは、ＷＡＣＫＥＲ（登録商標）０．２４％アミノ官能化定着オイルを用いて作動するＸＥＲＯＸ（登録商標）プリンタに紙を通して発生させた。レターサイズの各シート上のオイルの量は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ））により測定しておよそ９〜１１ｍｇ／コピーであり、紙の非コート面のみがこの方法においては汚染された。この紙のＷＡＣＫＥＲ（登録商標）０．２４％オイルに汚染された非コート面で、市販のホットメルト接着剤を用いることによる繊維引裂けは観察することができない。
【００４５】
約４〜５グラムのＵＳ６６１接着剤（米国イリノイ州シカゴ（Ｃｈｉｃａｇｏ）のＵｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ａｄｈｅｓｉｖｅｓから入手できる）を、ほぼ４０００Ｃｐの粘度を有する１７５℃に加熱した。この接着剤をオイル汚染した未処理およびＵＶ／オゾン処理した紙にＭｅｙｅｒ  Ｒｏｄ塗工機、特にＭｅｙｅｒ  Ｒｏｄ  ＃３を用いて手作業で塗布した。
【００４６】
対応する同じページの断片を数秒間のうちにその液体の接着剤の上に置き、サンドイッチを形成する。そのサンドイッチを、直ちに５ｐｓｉの圧縮圧力下のシーラ（ｓｅａｌｅｒ）中に３秒間置き、その後さらに取り出して冷却する。シーラによって圧縮された部分をおおよそ１．５×５インチに切断した。その試料をおおよそ２４時間周囲温度でセットするままにした後、それらを剥離した。そのサンドイッチの片を手で分離し、紙の繊維引裂けを視覚で検査することによって結果を評価する。ここで、０％は紙の繊維引裂けがない（望ましくない結果）を意味する。例えば、繊維引裂けがないということは、紙の２つの片が、接着力の欠如による少しの引裂けもなく容易に分離することができることを意味する。１００％は、完全な接着、したがって２片の紙を手で分離するときのそれらの引裂け（望ましい結果）を意味する。
【００４７】
ＷＡＣＫＥＲ（登録商標）０．２４％オイルに汚染された１０ｐｔのＣＡＲＯＬＩＮＡ（登録商標）紙およびＰＲＯＤＵＣＴＯＬＩＴＨ（登録商標）紙についてのＵＶ／オゾン処理ありおよび処理なしの両方の接着性の結果を表５および表６に示す。オイル汚染された紙のＵＶ／オゾン処理により繊維引裂けが大幅に改善されたことが実証されている。表７および表８は、両方のオイル汚染された紙をＵＶ光に２５分間さらし、それらをおよそ１４日間そのまま置き、その終わりに接着性試験を行ったときのこの処理の安定性を示している。その実験結果は、この処理が少なくとも１４日間は全く安定であることを示しており、両方の紙共非常に良好な繊維引裂けを示している。
【００４８】
表９は、Ｗａｃｋｅｒ０．２４％定着オイルにより汚染されている１０ｐｔのＰｒｏｄｕｃｔｏｌｉｔｈ紙の非コート面について、その紙を、Ｈｅｒａｅｕｓ  Ｎｏｂｌｅｌｉｇｈｔから入手できる約１５０ワット（３Ｗ／ｃｍ）のより高いＵＶ出力を有するアマルガムＵＶ／オゾンランプにさらした後の繊維引裂けの結果を示している。そのデータは、このタイプの表面処理に対してより高いＵＶ出力のランプを使用する場合、良好な繊維引裂けを得るためにはより短い暴露時間、この場合は少なくとも１００秒、が必要であることをはっきりと示している。
【００４９】
【表５】
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【００５０】
【表６】
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【００５１】
【表７】
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【００５２】
【表８】
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【００５３】
【表９】
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【００５４】
本実施形態を具体化した上の結果は、本明細書に記載の独創的なやり方で適用されたＵＶ光とオゾンとの組み合わせが、この処理の直接の結果として、オイル汚染された印刷物の表面エネルギを増して著しく改善された接着特性を示す効果的な方法を提供することの発明をはっきりと示している。
【符号の説明】
【００５５】
５  ＵＶランプ、１０  紙、５０  点線、５５  実線、６０  破線、６５  小さい破線、７０  実線、７５  大きい破線。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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