(57)【要約】【課題】リソグラフィーのための、小さな温度変化で親水性／疎水性状態などを急速に変化させることのできる、画像形成部材を備える印刷装置を提供する。【解決手段】画像形成部材１１０は、基体１１２と、感熱材料を含む表面層１１４とを備え、感熱材料が、アクリルアミドポリマーおよびケイ素材料を含有する。画像形成部材１１０を備える印刷装置１００は、インク供給源１３０と第１熱供給源１４０とを備えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
感熱材料を含む表面層と、
を備え、
前記感熱材料が、アクリルアミドポリマーおよびケイ素材料を含有することを特徴とする画像形成部材。
【請求項２】
熱供給源と、
インク供給源と、
（ｉ）基体と（ｉｉ）感熱材料とを含む表面層を含む画像形成部材と、
を備え、
前記感熱材料が、アクリルアミドポリマーおよびケイ素材料を含むことを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
基体を、アクリルアミドポリマーおよびケイ素材料を含む感熱材料で被覆する工程と、
前記表面層を熱刺激に選択的に曝露して、画像領域および非画像領域を形成する工程と、
前記画像領域を印刷薬剤で満たして印刷画像を形成する工程と、
前記印刷画像を記録媒体に転写する工程と、
を含むことを特徴とする印刷方法。
【請求項４】
基体と、
感熱材料を含む表面層と、
を含み、
前記感熱材料が、コア−シェル型粒子を含み、該粒子が、コアおよびアクリルアミドポリマーを含む殻状被覆を含むことを特徴とする画像形成部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成部材、印刷装置、印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００８年４月１日出願の米国特許出願第１２／０６０４２７号に関連する。本出願は、また、［２００７０１６９−ＵＳ−ＮＰ］、［２００７０１６９Ｑ−ＵＳ−ＮＰ］および［２００８０８４０−ＵＳ−ＮＰ］に関連する。これら４件の特許出願を、全体で本願に引用して援用する。
【０００３】
リソグラフィーは、概して平滑な表面を使用する印刷方法である。表面、例えば、版または画像形成部材の表面は、（ｉ）溶液（水）をはじき、インクを引きつける疎水性領域；および（ｉｉ）インクをはじき、溶液を引きつける親水性領域から構成される。次いで、典型的には水をベースにした溶液である湿し水（fountain solution）を表面に塗布すると、該湿し水は、親水性（すなわち、疎油性）領域に付着し、一方、インクは、疎水性（すなわち、親油性）領域に付着して画像を形成する。
【０００４】
オフセットリソグラフィーでは、次いで、画像形成部材上の画像を、一般には、インクを拾い上げる中間転写部材に転写する。次いで、中間転写部材上のインク画像を最終の被印刷体（例えば、紙）に転写する。
【０００５】
オフセットリソグラフィーは、直記式リソグラフィー法と比較して、一貫して高い画像品質、広範な被印刷体の自由度、および印刷版のより長い寿命を提供する。加えて、オフセットリソグラフィーは、一般に、オフセットリソグラフィーにおけるコストの大部分が先行投資にあるので、大量複製印刷に対してより低いコストを提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，１７５，５６８号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２００，７６２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１０８，０２１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，１４６，７９８号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１４６，８１２号明細書
【特許文献６】米国特許第６，１６２，５７８号明細書
【特許文献７】米国特許第６，３８７，５８８号明細書
【特許文献８】米国特許第６，４４７，９７８号明細書
【特許文献９】米国特許第６，４６５，１５２号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，７２５，７７７号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，８９３，７９８号明細書
【特許文献１２】米国特許第７，００８，７５１号明細書
【特許文献１３】米国特許第７，０２０，３５５号明細書
【特許文献１４】米国特許第７，０６１，５１３号明細書
【特許文献１５】米国特許第７，１９４，９５６号明細書
【特許文献１６】米国特許第７，２０５，０９１号明細書
【特許文献１７】米国特許第７，３５１，５１７号明細書
【特許文献１８】米国特許出願公開第２００２／００４８７１８号明細書
【特許文献１９】米国特許出願公開第２００６／０１６００１６号明細書
【特許文献２０】国際公開第０３／０５３８８２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のリソグラフィー技術は、永続的な疎水性領域および親水性領域を備える画像形成版（image plate）を使用する。しかし、このような版は、高価であり、かつ無視できないセットアップ時間を必要とする。このことは、短期運転（すなわち、少量）印刷および変動データ印刷（例えば、ダイレクトメール広告）に対するリソグラフィーの魅力を制限する。
【０００８】
１つの取組みは、版または画像形成部材上の感熱材料を利用して、デジタル式の変動データ印刷を可能にすることであった。しかし、このような材料は、一般に、それらの状態を逆転するのに高い温度（例えば、１００℃を超える）を必要とし、かつ／または逆転するのが遅い。小さな温度変化で親水性／疎水性状態などを急速に変化させることのできる、リソグラフィーのためのデバイスおよび／または方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、デジタル−直記式、またはデジタル−オフセット式のリソグラフィーなどの印刷方法に有用な画像形成部材を対象とする。該画像形成部材は、トナーおよびインクなどの印刷薬剤に対するその表面相溶性を温度変動に応答して十分に変化させ得る感熱材料の表面外側層を含む。この感熱材料は、典型的なオフセット印刷速度と適合する時間スケールでの小さな温度変化に曝露した後に、親水性／疎水性状態、親油性／疎油性状態、またはその他の相溶性／非相溶性状態の間で、あるいはその逆の状態に転換する。このシステムは、画像形成部材に付加される、または該画像形成部材から除去される少量の熱のみで、画像形成部材を急速に変化させて様々な画像の印刷を可能にする。画像形成部材を備える印刷装置およびこのような画像形成部材を使用する印刷方法も開示される。
【００１０】
いくつかの実施形態において、基体；および感熱材料を含む表面層を含む画像形成部材が開示され、該感熱材料は、アクリルアミドポリマーおよびケイ素材料を含む。
【００１１】
感熱材料は、アクリルアミドのブロックおよびポリシルセスキオキサン（polysilsequioxane）のブロックを含むブロックコポリマーの形態、あるいはシリカのコアおよびアクリルアミドポリマーのシェルを有する粒子の形態でよい。
【００１２】
画像形成部材は、エンドレスベルト、円筒状スリーブ、またはシリンダーの形態でよい。画像形成部材は、さらに、基体と表面層との間に吸収層を含むこともできる。吸収層は、集積回路で制御される個別的にアドレス可能なユニットセルなどの形態のアドレス可能なメタ材料を含むことができる。
【００１３】
他の実施形態で開示されるのは、熱供給源；インク供給源；ならびに（ｉ）基体および（ｉｉ）感熱材料を含む表面層を含む画像形成部材を備える印刷装置であり、該感熱材料は、アクリルアミドポリマーおよびケイ素材料を含む。
【００１４】
アクリルアミドポリマーは、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドモノマーを含めて構成されるコポリマーでよく、あるいはアクリルアミドポリマーはＮ−イソプロリルアクリルアミドホモポリマーでよい。
【００１５】
アクリルアミドポリマーは、代替として、モノマー（ａ）〜（ｄ）からなる群から選択されるモノマーから構成される。
【００１６】
【化１】
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【００１７】
アクリルアミドポリマーは、ホモポリマーでもよい。
【００１８】
感熱材料は、約１０℃〜約１２０℃の温度、例えば、約２５℃を超えかつ約９０℃未満の温度、または約２５℃〜約４０℃の温度に曝された場合に、状態を切り換えることができる。
【００１９】
感熱材料は、（ｉ）親水性状態と疎水性状態との間の、（ｉｉ）親油性状態と疎油性状態との間の、または（ｉｉｉ）印刷薬剤との相溶性状態と印刷薬剤との非相溶性状態との間の可逆的な切換えを可能にすることができる。
【００２０】
感熱材料は、アクリルアミドのブロックおよびポリシルセスキオキサン（polysilsequioxane）のブロックを含むブロックコポリマーでよい。アクリルアミドのブロックとポリシルセキオキサンのブロックとを、二価の連結子で隔てることができる。
【００２１】
感熱材料は、シリカのコアおよびアクリルアミドポリマーのシェルを有する粒子でもよい。
【００２２】
画像形成部材は、さらに、基体と表面層との間に吸収層を含むことができる。該吸収層は、照射線吸収層でよく、アドレス可能でよく、かつ／またはメタ材料を含むことができる。
【００２３】
表面層は、粗い、すなわち平滑でない表面であってもよい。粗さは、最上表面上に存在する規則正しい構造および／またはランダムな構造によってもたらされ得る。表面層は、横方向（表面に沿って）で約１０ナノメートル〜約１００マイクロメートル、および縦方向（すなわち、表面に垂直）で約１０ナノメートル〜約１０マイクロメートルの粗さを有してもよい。このような構造は、製作／合成の工程中に自然に形成される、あるいは付加的な製造ステップとして人工的に作り出される場合がある。該構造は、マイクロメートルまたはナノメートルのスケール、あるいは多様なスケールの（階層的）構造で存在できる。粗さをもたらす構造は、例えば、溝、隆起、柱などの形状でよい。例えば、表面層は、規則正しく構築された溝を含むことができる。溝は、約１０ナノメートル〜約１０マイクロメートルの幅、約１０ナノメートル〜約１０マイクロメートルの深さ、および／または隣接する溝との間に約１０ナノメートル〜約１００マイクロメートルの間隔を有することができる。
【００２４】
熱供給源は、電磁加熱デバイス（例えば、光学的またはマイクロ波）、音響加熱デバイス、熱印刷ヘッド、抵抗加熱フィンガー、またはマイクロヒーターアレイでよい。熱供給源は、基体と表面層との間の画像形成部材内に配置することができる。熱供給源は、また、画像形成部材から離して配置することができる。
【００２５】
印刷装置は、転写ニップの中または近傍に熱を供給するように構成された第２熱供給源と一緒に画像形成部材と転写ニップを形成する中間転写部材、および／または中間転写部材を洗浄するためのクリーニングユニットを任意選択で備えることができる。
【００２６】
また、基体を感熱材料（該感熱材料は、アクリルアミドポリマーおよびケイ素材料を含む）で被覆すること；表面層を熱刺激に選択的に曝して画像領域および非画像領域を形成すること；該画像領域を印刷薬剤で満たして印刷画像を形成すること；および印刷画像を記録媒体に転写することを含む、印刷方法が開示される。
【００２７】
さらに他の実施形態において、基体；および感熱材料を含む表面層を含む画像形成部材が開示され、該感熱材料は、コア−シェル型粒子を含み、該粒子は、コアと、アクリルアミドポリマーを含む殻状被覆（シェル）と、を含む。
【００２８】
コアは、シリカまたは窒化ケイ素などの酸化金属または窒化金属を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】印刷装置の典型的な第１実施形態を示す図である。
【図２】印刷装置の典型的な第２実施形態を示す図である。
【図３】印刷装置の典型的な第３実施形態を示す図である。
【図４】下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）の上下でのポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）ポリマーの水素結合の相違を説明する図である。
【図５】画像形成部材の典型的実施形態を示す図である。
【図６】画像形成部材の別な典型的実施形態を示す図である。
【図７】表面層が溝の存在によって粗くされている画像形成部材の典型的実施形態を示す図である。
【図８】可撓性ベルトの形態である画像形成部材の典型的実施形態を示す図である。
【図９】使用するのに適した、アクリルアミドポリマー鎖をシリカのコアに結合する１つの方法を説明する図である。
【図１０】コア−シェル型粒子の立体配座の変化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本開示は、トナーおよびインクなどの印刷薬剤に対するその表面相溶性を、小さな温度変動に応答して十分に変化させ得る感熱材料を有する画像形成部材に関する。例えば、画像形成部材の表面の疎水性領域を、温度転換に曝すことにより、親水性領域へ急速に切り換えることができる。同様に、画像形成部材の表面の親油性領域を疎油性表面に切り換えることができる。本開示は、また、このような画像形成部材を含む装置、およびリソグラフィー印刷への応用などにおけるこのような画像形成部材の使用方法に関する。
【００３１】
本明細書に開示される方法および装置のより完全な理解は、添付図面を参照することによって得ることができる。これらの図は、現行技術および／または本発明による進化を説明する上での便宜および平易性に基づく単なる概略的描写であり、それゆえ、組立て品またはその構成部品の相対的な大きさおよび寸法を示すことを意図しない。
【００３２】
明瞭性のために以下の説明で特定の用語を使用するが、これらの用語は、単に、図面に関する説明のために選択された実施形態の特定の構造体を指すことを意図し、本開示の範囲を規定または限定することを意図しない。図面および以下の説明において、類似の数字による指定は、類似機能を有する構成要素を指すことを理解されたい。
【００３３】
量に関して使用される修飾語「約」は、指定された値を包含し、文脈によって規定される意味を有する（例えば、それは、少なくとも、個々の量の測定に付随する程度の誤差を包含する）。特定の値と共に使用する場合、それは、また、その値を開示していると考えるべきである。例えば、用語「約２」は、値「２」も開示し、「約２〜約４」の範囲は、「２〜４」の範囲も開示する。
【００３４】
本開示は、感熱材料（すなわち、可逆性表面エネルギー材料）の表面層を含む画像形成部材に関する。感熱材料と印刷薬剤（トナーまたはインクなど）との相溶性を、温度変化に応答して十分に逆転させることができる。感熱材料が、相溶性状態と非相溶性状態との間での可逆的な切換えを可能にすると考えることもできる。
【００３５】
相溶性状態において、印刷薬剤は、表面に引き寄せられるが、一方、非相溶性状態において、印刷薬剤ははじかれる。相溶性状態と非相溶性状態との間の切換えの例には、小さな温度変化に曝された場合の、親水性状態から疎水性状態への、または親油性状態から疎油性状態への、あるいはその逆の切換えが含まれる。親水性状態において、材料は、相対的に水またはその他の水性溶液に引き寄せられ、一方、疎水性状態において、材料は、水またはその他の水性溶液をはじく傾向がある。親油性状態において、材料は、相対的にオイルに引き寄せられ、一方、疎油性状態において、材料はオイルをはじく傾向がある。
【００３６】
本開示の画像形成部材は、デジタル−直記式リソグラフィーまたはデジタル−オフセット式リソグラフィーのための印刷装置で有用である可能性がある。本開示は、また、熱供給源、インク供給源、および本明細書に記載されている画像形成部材を備える印刷装置に関する。熱供給源は、画像形成部材内（それと統合して）、あるいは印刷装置の別のユニットまたは構成部品内に配置できる。
【００３７】
図１は、本開示の第１実施形態の印刷装置１００を示す。印刷装置１００は、画像形成部材１１０を備える。画像形成部材は、基体１１２および表面層１１４を含む。表面層は、画像形成部材の最外層、すなわち基体から最も遠い画像形成部材の層である。表面層１１４は、感熱材料を含む。ここに示すように、基体はシリンダーであるが、基体は、ベルト形態（図８）などでもよい。表面層１１４は、約１マイクロメートル〜約１００マイクロメートル、例えば、約５マイクロメートル〜約６０マイクロメートル、または約１０マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【００３８】
描写した実施形態において、画像形成部材１１０は反時計回りに回転する。装置は、湿し水供給源１２０、およびインク供給源１３０を備える。ここで、インクは、市販のオフセットインク（すなわちオイルをベースにしたインク）に類似している。第１熱供給源１４０は、湿し水およびインクを塗布するに先立って、熱が、表面層１１４上で発生し、かつ／または該表面層に印加されるように配置される。例えば、ここで示すように、第１熱供給源１４０は、熱が、画像形成部材１１０と湿し水供給源１２０との間のニップ領域１２２で印加されるように配置される。第１熱供給源１４０は、表面層１１４の部分を選択的に加熱して、表面層上に画像領域１４２および非画像領域１４４を作り出す。次いで、非画像領域に湿し水を塗布し、画像領域にインクを塗布してインク画像を形成する。一般に、湿し水を塗布する場合、それはインクを塗布するに先立って塗布される。
【００３９】
印圧シリンダー（impression cylinder）１５０は、紙などの記録媒体または被印刷体１６０を、印圧シリンダー１５０と画像形成部材１１０との間のニップ領域１５２に供給する。次いで、インク画像を被印刷体に転写する。クリーニングユニット１７０は、なんらかの残留するインクまたは湿し水を画像形成部材から取り除く。クリーニングユニットは、また、選択された領域で高められた温度から表面層の温度がその全体にわたって比較的一定である初期状態まで、表面層を冷却することができる。
【００４０】
図２は、本開示の第２実施形態の印刷装置２００を示す。この印刷装置２００は、その上に基体２１２および表面層２１４を含む画像形成部材が配置されたシリンダー２１０を含む。ここで、該画像形成部材は、円筒状スリーブの形態である。印刷装置２００は、また、図１に関して説明したように、インク供給源２３０、第１熱供給源２４０、印圧シリンダー２５０、被印刷体２６０、およびクリーニングユニット２７０を含む。しかし、湿し水供給源を具備しない。第１熱供給源２４０は、熱が、画像形成部材２１０とインク供給源２３０との間のニップ領域２３２で発生し、かつ／または該領域で印加されるように配置できる。別法として、熱は、インク供給源２３０の前に配置されたプレニップ領域２３４で再び印加することができる。
【００４１】
この実施形態では、主な種類のインク（オイルをベースにした、水をベースにした、紫外線硬化型）のいずれかを使用できる。表面層２１４への熱の印加は、インクとの相溶性領域２４２および非相溶性領域２４４を作り出す。例えば、オイルをベースにしたインクは、親油性領域２４２に塗布され、一方、水をベースにしたインクは、親水性領域２４４に塗布される。それぞれ、疎油性または疎水性領域にはインクが付着しない。
【００４２】
加えて、第２熱供給源２８０が、印圧シリンダー２５０と画像形成部材２１０との間のニップ領域２５２の近傍に配置される。第２熱供給源を使用して、画像形成部材２１０から被印刷体２６０へのインク転写の効率を高めることができるであろう。例えば、表面層２１４は、加熱された後に疎油性になる。表面層を選択的に加熱した後に、親油性領域にオイルをベースにしたインクを塗布する。次いで、オイルをベースにしたインクを被印刷体に転写するにつれて、第２熱供給源２８０は、親油性領域を加熱し、その領域を疎油性領域に切り換え、画像形成部材２１０からの完全なインク放出をもたらすことができるであろう。
【００４３】
図３は、本開示の第３実施形態の印刷装置３００を示す。この印刷装置３００は、図１に関して説明したように、基体３１２および表面層３１４を有する画像形成部材３１０、インク供給源３３０、第１熱供給源３４０、印圧シリンダー３５０、被印刷体３６０、およびクリーニングユニット３７０を含む。加えて、該印刷装置は、画像形成部材３１０と印圧シリンダー３５０の間に配置された中間転写部材３９０を備える。画像形成部材３１０上に形成されたインク画像は、中間転写部材３９０に、次いで被印刷体３６０に転写される。ここに示したように、第２熱供給源３８０は、画像形成部材３１０と中間転写部材３９０との間の転写ニップ３８２の近傍に熱を供給する。転写部材のクリーニングユニット３９５は、中間転写部材３９０を洗浄するために存在することができる。
【００４４】
表面層中で使用される感熱材料は、（ｉ）アクリルアミドポリマーと、（ｉｉ）ケイ素材料と、を含む。この開示で、少なくとも２種の異なる形態の感熱材料が考えられる。一つの形態で、感熱材料は、ブロックコポリマーであり、ここで、アクリルアミドポリマーおよびケイ素材料は、該ブロックコポリマー中のブロックである。別の形態で、感熱材料は、コア−シェル型の粒子であり、ここで、ケイ素材料はコアを形成し、アクリルアミドポリマーはシェルを形成する。
【００４５】
アクリルアミドポリマーは、アクリルアミドモノマーを含めて構成され、一般には、ホモポリマー性である。アクリルアミドポリマーは、式（Ｉ）のアクリルアミド単位を含む。
【００４６】
【化２】
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【００４７】
上記式（Ｉ）中、（ｉ）Ｒが、水素、１〜約１０個の炭素原子を有するアルキル、または１〜約１０個の炭素原子を有する置換アルキルであり、かつＲ’が水素である、あるいは、（ｉｉ）ＲおよびＲ’が、一緒になって、置換または非置換でよい複素環を形成する。さらなる実施形態において、Ｒのアルキル鎖が、約１〜約６個の炭素原子を有する。該アルキル鎖が、例えば、ヒドロキシル基で置換されていてもよい。該複素環が、アルキルまたはヒドロキシルで置換されていてもよい。典型的な複素環には、カプロラクタムおよびピペラジンが含まれる。アクリルアミドポリマーは、２〜１０，０００の重合度を有することができる。
【００４８】
特定の実施形態において、アクリルアミドポリマーは、次のモノマー（ａ）〜（ｄ）の少なくとも１種または２種のモノマーを含む。さらに特定の実施形態において、アクリルアミドポリマーは、次のモノマー（ａ）〜（ｄ）のホモポリマーである。
【００４９】
【化３】
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【００５０】
特定の実施形態において、Ｒは、イソプロピルであり、その結果、アクリルアミドポリマーは、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（すなわち、ホモポリマー）、またはＮ−イソプロピルアクリルアミドコポリマー、特に２種のモノマーのみを有するダイポリマーである。アクリルアミドポリマーが、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ）コポリマーである場合、アクリルアミドモノマーは、コポリマーの反復単位の５０〜１００％、またはコポリマーの５０〜１００モル％を構成すべきである。コポリマーの他のコモノマーは、例えば、スチレン、ビスフェノール−Ａ、アクリル酸、４−ビニルフェニルボロン酸（ＶＰＢＡ）、メタクリル酸エチル、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、メタクリル酸ブチル（ＢＭＡ）、メタクリル酸Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（ＤＥＡＥＭＡ）、またはメタクリル酸（ＭＡＡ）でよい。その他のコモノマーは、フッ素化アクリル酸アルキル、またはメタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピル（ＨＦＩＰＭＡ）もしくはメタクリル酸２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロブチル（ＨＦＢＭＡ）などのフッ素化メタクリル酸アルキルでもよいであろう。その他のコモノマー（comonomer）は、Ｎ−エチルアクリルアミド（ＮＥＡＭ）、Ｎ−メチルアクリルアミド（ＮＭＡＭ）、Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド（ＮＮＰＡＭ）、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド（ＮｔＢＡ）、Ｎ−ｎ−ブチルアクリルアミド（ＮｎＢＡ）、またはＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド（ＤＭＡＭ）などの別のアクリルアミドモノマーでもよいであろう。
【００５１】
表面層の特性は、アクリルアミドポリマーに異なる成分を添加することによって改変できる。例えば、ＮＩＰＡＭホモポリマー（すなわち、１００モル％）のＬＣＳＴは、約３２℃である。しかし、７０モル％のＮＩＰＡＭと３０モル％のＮｔＢＡからなるコポリマーのＬＣＳＴは、約２０℃である。同様に、７０モル％のＮＩＰＡＭと３０モル％のＮＥＡＭからなるコポリマーのＬＣＳＴは、約４３℃である。７０モル％のＮＩＰＡＭと３０モル％のＮＭＡＭからなるコポリマーのＬＣＳＴは、約４０℃である。いくつかの実施形態において、感熱材料中で使用されるアクリルアミドポリマーのＬＣＳＴは、約２５℃〜約４５℃である。
【００５２】
ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＰＮＩＰＡＭ）は、小さな温度変化に応答して表面エネルギーの大きな変化を示す典型的な感熱材料である。ＰＮＩＰＡＭは、約３２℃〜約３３℃の下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）を有する。ＰＮＩＰＡＭで改変された表面上の水滴の接触角は、ＬＣＳＴの上下で劇的に変化する。一実施形態において、画像形成部材は、ＰＮＩＰＡＭで改変されて、水滴が塗布された。接触角は、２５℃で６３．５°であったが、４０℃で９３．２°であった。
【００５３】
ポリ（Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド）（ＰＮＮＰＡＭ）は、小さな温度変化に応答して表面エネルギーの大きな変化を示すもう１つの典型的な感熱材料である。ＰＮＮＰＡＭは、約２４℃の下限臨界溶液温度（ＬＣＳＴ）を有する。
【００５４】
理論によって束縛されるものではないが、ＬＣＳＴより低い温度で、ＰＮＩＰＡＭ鎖は、ＰＮＩＰＡＭ鎖と塗布された溶液中に存在する水分子との間で主に発生する分子間水素結合によってもたらされる延伸構造を形成すると考えられる。この分子間結合は、ＰＮＩＰＡＭで改変された表面の親水性に寄与する。しかし、ＬＣＳＴより高い温度で、水素結合は、ＰＮＩＰＡＭ鎖自体の間で主に発生し、１つのＰＮＩＰＡＭ鎖のカルボニル酸素原子が、隣接するＰＮＩＰＡＭ鎖の窒素原子上の水素原子に結合する。Ｃ＝Ｏと隣接するＰＮＩＰＡＭ鎖のＮ−Ｈ基との間の分子内水素結合は、ＬＣＳＴより高い温度で疎水性を生じるコンパクトな立体配座をもたらす。この相互作用を図４に示す。この相互作用は、イソプロピル鎖に依存せず、したがって、他のアクリルアミドポリマーにも適用されるはずである。
【００５５】
しかし、理論によって束縛されるものではないが、アクリルアミドポリマー（ＰＮＩＰＡＭなど）それ自体は、比較的低い機械的強度を有する。結果として、アクリルアミドポリマーは、ケイ素材料と組み合わされる。ケイ素材料は、特に、基体に対する被覆として表面層を塗布する場合に、完全性を提供する。アクリルアミドポリマーは、感熱材料に熱感受性または熱応答性を付与する。
【００５６】
ケイ素材料は、少なくとも２種の異なる形態を取ることができる。１つの形態で、ケイ素材料は、式（ＩＩ）に示す通りのシルセスキオキサンでよい。
【００５７】
【化４】
2010241137.tif 000006
【００５８】
上記式（ＩＩ）中、Ｒ1は、水素、アルキルおよびアリールから選択され；ｑは、重合度であり２〜１０，０００でよい。特定の実施形態において、ケイ素材料またはシルセスキオキサンは、ポリ（メチルシルセスキオキサン）であり、すなわち、ここでＲ1はメチルである。Ｒ1は、特定の実施形態において、水素、または１〜約６個の炭素原子を有するアルキルである。別の形態で、ケイ素材料はシリカでよい。
【００５９】
いくつかの実施形態において、感熱材料は、ブロックコポリマーである。アクリルアミドポリマーは、一方のブロックを構成し、ケイ素材料は別のブロックを構成する。詳細には、ケイ素材料は、式（ＩＩ）で記載される通りのシルセスキオキサンである。典型的な感熱ブロックコポリマーは、スキーム１に示すように合成した。ケスラー、Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｙｍｐ．２００７、２４９〜２６０、４２４〜４３２。このような方法を使用して、類似のブロックコポリマーを合成できると考えられる。
【００６０】
【化５】
2010241137.tif 000007
【００６１】
特定の実施形態において、感熱ブロックコポリマーは、一般に式（ＩＩＩ）を有することができる。
【００６２】
【化６】
2010241137.tif 000008
【００６３】
上記式（ＩＩＩ）中、（ｉ）Ｒは、水素、１〜約１０個の炭素原子を有するアルキル、または１〜約１０個の炭素原子を有する置換アルキルであり、かつＲ’は水素であるか；あるいは（ｉｉ）ＲおよびＲ’が、一緒になって、置換または非置換でよい複素環を形成し；Ｒ1は、水素、アルキルおよびアリールから選択され；ｎは、非架橋シルセスキオキサン単位の数であり、ｍは、架橋シルセスキオキサン単位の数であり、ｘは、ポリアクリルアミド単位の数であり、Ｌは、二価の連結子であり、Ｔは末端単位である。変数ｎ、ｍ、およびｘは、一般に、１〜１０，０００でよいが、それらは一般に、２を超える。アクリルアミド単位（ｘ）に対するシルセスキオキサン単位（ｎ＋ｍ）の比率は、一般に、コポリマーの約２５〜約７５モル％、またはコポリマーの反復単位の約２５〜約７５％である。典型的な二価の連結子Ｌには、アルキルおよびアリールが含まれる、典型的な末端単位Ｔには、アルキルおよびアリールが含まれる。特定の実施形態において、Ｌは、１−エチレン−４−メチレンフェニル（−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｃ6Ｈ4−ＣＨ2−）であり、Ｔは、フェニレンジチオエステル（−Ｓ−ＣＳ−Ｃ6Ｈ5）である。典型的な複素環には、ε−カプロラクタム（モノマー（ｃ）参照）およびｎ−プロピルピペラジン（モノマー（ｄ）参照）が含まれる。
【００６４】
他の実施形態において、感熱材料は、コア−シェル型粒子である。コアは、ケイ素材料から作製され、典型的にはシリカ（すなわち、ＳｉＯ2）である。他の実施形態において、コアは、酸化金属または窒化金属から作製される。アクリルアミドポリマーは、シェルを形成し、コアから伸びているポリマー鎖と考えるべきである。次いで、粒子を、水性／アルコール性コロイド溶液などの溶液沈着によって基体上に被覆して表面層を形成できる。
【００６５】
コアを、酸化金属または窒化金属から作製する場合、典型的な金属には、ケイ素、鉄、カルシウム、マグネシウム、リチウム、マンガン、およびチタンが含まれる。
【００６６】
アクリルアミドポリマーは、種々の経路でシリカ表面に化学的に結合することができる。例えば、ホン、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ、２００８、１１２、１５３２０〜１５３２４には、図９に示すような表面可逆性付加−開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）重合を介する、ＰＮＩＰＡＭで改変されたシリカコア−シェル型粒子の合成が報告されている。
【００６７】
温度変化によってＰＮＩＰＡＭナノシェルの立体配座の変化を誘導できる。このことは、図１０で示される。アクリルアミドポリマーが親水性である場合、アクリルアミド鎖は長く、粒子は、大きな直径を有する（左側の図を参照）。温度が、アクリルアミドポリマーが疎水性であるように変化すると、アクリルアミド鎖は、シリカコアの表面上に折りたたまれ、シリカコアの周りにコンパクトに閉じたナノシェルを形成する（右側の図を参照）。
【００６８】
コア−シェル型配置中のアクリルアミドポリマーは、コポリマーまたはアクリルアミドホモポリマーでよいことに留意されたい。
【００６９】
感熱材料は、少なくとも３つの異なる道筋で感熱性であると考えることができる。感熱材料は、約１０℃〜約８０℃の温度変化（すなわち、相対温度差）、特に約１０℃〜約２０℃の温度変化に曝されると、切換え状態（例えば、親水性と疎水性との間での）と見なすことができる。別法として、感熱材料は、約２０℃を超えかつ約１２０℃未満の温度（すなわち、確実な温度（absolute temperature））に曝されると、状態を切り換えることができる。いくつかの実施形態において、感熱材料は、約２５℃を超えかつ約９０℃未満の温度、または約３０℃を超えかつ約５５℃未満の温度に曝されると、状態を切り換える。結局、感熱材料は、約２５℃〜約４０℃の温度、例えば、約３２℃の温度で状態を切り換えることができる。
【００７０】
熱を印加した場合に、感熱材料が切り換わる方向は、異なることができる。いくつかの実施形態において、材料は、相対的に低い温度でインクと相溶性であり、かつ相対的に高い温度でインクと非相溶性である。若干の他の実施形態において、材料は、相対的に高い温度でインクと相溶性であり、かつ相対的に低い温度でインクと非相溶性である。いくつかの実施形態において、材料は、室温（すなわち、約２３℃〜約２５℃）で親水性であり、かつ高められた温度で疎水性である。他の実施形態において、材料は、室温で親油性であり、かつ高められた温度で疎油性である。
【００７１】
感熱材料は、一般に、基体の表面または基体上の別の層に沈積されて、画像形成部材の表面層を形成する。いくつかの実施形態において、表面層は、アクリルアミドポリマーの自己集合性単層である。他の実施形態において、表面層は、感熱材料からなる。例えば、表面層は、アクリルアミド−シルセスキオキサンのブロックコポリマーから、またはコア−シェル型粒子から作製することができる。所望なら、感熱材料によって形成されるネットワーク内にカーボンブラックまたはカーボンナノチューブのような強力な照射線吸収粒子などの他の材料を分散させることによって、複合表面層を形成できるであろう。別の例として、表面層の疎水性を、アクリルアミド−シルセスキオキサンのブロックコポリマーまたはコア−シェル型粒子のどちらかと共に疎水性オクタデシルシランを含めることによって、改変できるであろう。図４に示すようなブロックポリマーでは、表面層を、基体の表面から延伸しているポリマー鎖の層と見なすことができる。表面層の形成方法は、当技術で周知である。
【００７２】
表面層の応答時間（すなわち、感熱材料が状態を切り換えるのにかかる時間）は、印刷装置の最大印刷速度に影響を及ぼす。総応答時間に寄与する２の要因：（１）熱応答時間、および（２）立体配座応答時間が存在する。熱応答時間は、画像形成部材が、２つの操作温度の間でどれだけ急速に切り換わることができるかを示し、表面層の所定領域を加熱するのに使用される出力によって決まる。所定の加熱出力に関して、ＮＩＰＡＭで改変された表面の熱応答時間は、親水性状態と疎水性状態との間で切り換わるために求められる温度差が小さいため、極めて短い。立体配座応答時間は、アクリルアミドポリマー鎖が、温度変化に応答してそれらの立体配座をどれだけ急速に変化させることができるかを示す。実験で、ＰＮＩＰＡＭポリマーは、３００ミリ秒以内に非水溶性になった。したがって、二次元表面上のＰＮＩＰＡＭ鎖からなる表面層の立体配座応答時間は、やはり、ミリ秒程度であるはずである。実施形態において、表面層は、１秒（すなわち、１０００ミリ秒）以内に２つの状態の間で切り換わることができる。別の実施形態において、表面層は、５００ミリ秒以内に状態を切り換えることができる。
【００７３】
表面層の粗さを操作して、感熱材料のインクとの相溶性／非相溶性（親水性／疎水性）を増幅することができる。換言すれば、表面層は、平滑でなくてもよい。言い換えれば、表面層の上面は、該表面層を載せている基体から一定の距離を維持しないか、あるいは表面層は、その最低点からその最高点まで厚さを変えることができる。この表面粗さは、いくつかの手段で成し遂げることができる。例えば、材料を表面層の上部に追加または上部から除去して、表面層が平滑であるのを防止する構造を形成することができる。別の例として、表面層を基体上に被覆する場合であれば、表面層を、塗布の際にわずかに粗くし、かつ／または平滑になるのを防止することができる。一般的に言って、表面粗さは、マイクロメートルもしくはナノメートルのスケールの規則的な構造および／またはランダムに配置された構造の付加、減除、または創作によって、あるいは多様なスケールの（階層的）構造によって作り出すことができる。若干の実施形態では、図７に示すように、表面層４００は、溝４１０を含むことができる（ここでは、平面として示されているが、表面層は平面である必要はない）。溝は、約１０ナノメートル〜約１０マイクロメートルの深さ４２０を有することができる。溝は、約１０ナノメートル〜約１０マイクロメートルの幅４３０を有することができる。隣接する溝との間に約１０ナノメートル〜約１００マイクロメートルの間隔４４０が存在できる。溝の大きさおよび間隔は、一般には規則的であるが、いくつかの実施形態では、異なってもよい。溝を、横および縦の両方向に作製し、例えば、チェッカー盤様パターンを形成することができる。しかし、任意の形状から構成される規則的で一様な任意のパターンが想定される。例えば、表面粗さは、隆起および柱などの形状から構成できるであろう。このようなパターンは、例えば、レーザー彫刻（laser engraving）またはその他の手段によって作製できる。いくつかの実施形態において、粗さは、被覆工程の一部として作り出される。実施形態において、表面層は、横方向（すなわち、表面に沿って）で約１０ナノメートル〜約１００マイクロメートル、縦方向（すなわち、表面に垂直）で約１０ナノメートル〜約１０マイクロメートルの粗さを有することができる。
【００７４】
任意の適切な温度供給源を第１熱供給源として使用して、表面層中に温度変化をもたらすことができる。典型的な熱供給源には、レーザーまたはＬＥＤバーなどの光学的加熱デバイス、熱印刷ヘッド、抵抗加熱フィンガー、あるいはマイクロヒーターアレイが含まれる。抵抗加熱フィンガーは、フィンガーが加熱されるべき表面と接触した場合に抵抗加熱をもたらす指様微小電極のアレイである。すべての場合に、熱供給源を使用して、ピクセルのアドレス可能性のために表面層を選択的に加熱できる。
【００７５】
第１熱供給源および任意選択の第２熱供給源は、それらの機能を完遂できる印刷装置内のいずれかの場所に配置することができる。例えば、図１に示すように、第１熱供給源１４０は、円筒状の画像形成部材１１０内に配置される。図２では、第１熱供給源２４０は、熱印刷ヘッド、すなわち画像形成部材から離れたモジュールとして描かれている。図５に描かれたようないくつかの実施形態において、熱供給源は、基体と表面層との間の画像形成部材内に配置される。ここで示すように、画像形成部材５００は、基体５１０、表面層５４０、およびそれらの間の熱供給源５３０を含む。この実施形態は、例えば、熱供給源が二次元マイクロヒーターアレイである場合に、適切である可能性がある。これらのマイクロヒーターは、個々に断続して表面層を選択的に加熱できる、抵抗器をベースにしたヒーターまたはトランジスターをベースにしたヒーターでよいであろう。マイクロヒーター５３２は、適切な充填材料５３４によって隔離される。また、基体と感熱表面層との間に断熱層５２０を配置して、基体を介しての熱損失を防止することができる。任意選択で、断熱層５２０は、整合可能な材料で作製できるであろう。断熱層および基体が、照射線に対して透明であるなら、レーザーなどの熱供給源を、画像形成部材の基体側（例えば、シリンダーの内部）に依然として配置できるであろう。
【００７６】
図６に描かれた他の実施形態において、画像形成部材６００は、基体６１０、断熱層６２０、吸収層６３０、および表面層６４０を含む。熱供給源、例えば、画像の位置にアドレス可能なレーザーは、吸収層６３０によって吸収される照射線を送出し、次いで表面層６４０を加熱し、表面層に選択的領域での状態切換えをもたらす。一般に、吸収層は、熱供給源からのエネルギーを吸収できる。例えば、熱供給源が、レーザーなどの照射線供給源であるなら、吸収層は、照射線吸収層である。熱供給源が、音響エネルギー供給源であるなら、吸収層は、音響エネルギー吸収層である。典型的な吸収層は、その中に包埋または分散されたカーボンブラックを含むポリマー材料である。熱供給源は、アドレス可能であり、吸収層６３０の特定のセルを加熱し、次に、表面層６４０の湿潤性状態を変える。
【００７７】
さらに別のシステムにおいて、吸収層６３０は、ピクセルの位置にアドレス可能な材料で作製される。例えば、吸収層は、メタ材料から作製できるであろう。メタ材料は、天然では入手できない、特定の励起に対する２つ以上の応答の組合せを生み出すように設計された、人工の三次元的で周期的なセル状アーキテクチャーを有する巨視的複合材料である。例えば、吸収層は、吸収を調整できるセルに分割され、アドレス可能な層として機能を発揮するメタ材料を含むことができるであろう。メタ材料のセルに向けた電気信号は、特に、キャパシターなどの調整可能な素子を有する活性メタ材料に関して、そのセルの吸収係数を制御する。アドレス可能である熱供給源を要求するよりも、広く均一な光照明を、このような吸収層と共に使用できるであろう。
【００７８】
別のシステムにおいて、照射線熱供給源の代わりに音響熱供給源を使用したとするなら、吸収層６３０は、他の層に比較して音響エネルギー吸収材となり得よう。空間分割を得るために、音響供給源は、電気的にアドレス可能な音響供給源のアレイとなり得よう。
【００７９】
湿し水供給源およびインク供給源を温度制御して、それらを画像形成部材に塗布するニップ領域の温度コントラストを最適にすることもできる。
【００８０】
本開示の画像形成部材は、「オンザフライ（on the fly）」デジタル式リソグラフィーを可能にする。表面層は、小さな（約１５℃程の小さな）温度変化を加えた後に、状態を切り換えることができ、エネルギー必要量は、画像形成部材が２００℃より高い温度に到達するまで状態を切り換えない、酸化金属をベースにした表面に比較して、わずかである。
【００８１】
画像形成部材の基体は、不透明または実質的に透明でよく、必要とされる機械的特性を有する任意の適切な材料を含むことができる。例えば、基体は、無機または有機組成物などの、電気的に非伝導性、半伝導性、または伝導性の材料からなる層を含むことができる。薄い織物として可撓性のあるポリイミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタンなどをはじめとする各種の樹脂を、非伝導性材料として採用できる。電気伝導性の基体は、任意の金属、例えば、アルミニウム、ニッケル、鋼鉄、銅など、あるいは炭素、金属粉末などの電気伝導性物質で満たされた、または有機電気伝導性材料で満たされた、前記のようなポリマー材料でよい。電気的に絶縁性、半伝導性、または伝導性の基体は、可撓性無限ベルト、織物、シリンダー上に配置される円筒状スリーブ、シリンダー、シートなどの形態でよい。特定の実施形態において、画像形成部材（および基体）は、可撓性ベルト、円筒状スリーブ、またはシリンダーの形態である。図８に、ローラー７１０、７２０、および７３０の周りに配置されたベルト形態の画像形成部材７００を描写する。画像形成部材の基体は、ローラーと接触し、一方、表面層は外側に面する。
【００８２】
照射線吸収層６３０は、例えば、その中に照射線吸収粒子を分散させた高温樹脂から作製できる。この種の層は、高い光吸収効率および良好な熱伝導性を有することができる。照射線吸収粒子は、カーボンブラック粒子およびカーボンナノチューブを含むことができる。照射線吸収粒子は、照射線吸収層の約１．０質量％〜約５０質量％で存在できる。典型的な高温樹脂には、ポリイミド、モノ／ビス−マレイミド、ポリ（アミド−イミド）、ポリエーテルイミド、およびポリエーテルエーテルケトンが含まれる。銀粉末などの付加的材料を層に添加して、材料特性を改善することができる。照射線吸収層は、照射線供給源の波長に適合した波長（ＵＶ〜ＩＲ）に強い吸収を有する染料または顔料を含むこともできる。照射線吸収層の厚さは、約２０ナノメートル〜約５，０００ナノメートルでよい。
【００８３】
断熱層は、ポリイミド、ポリウレタン、およびポリスチレンなどの低熱伝導性材料で作製できる。断熱層の厚さは、約５０マイクロメートル〜約１センチメートルでよい。
【００８４】
他の実施形態において、整合可能な層６５０は、例えば、画像形成部材が、シリンダー上に取り付けるための円筒状表面の形態である場合に、画像形成部材と印刷装置の他の部分との間になされるべき良好な接触を可能にするために存在できる。典型的な整合可能な層は、シリコーン、ＶＩＴＯＮ（登録商標）、双方などと炭素およびその他のナノ充填剤などの充填剤との組合せなどの材料から作製できるであろう。
【００８５】
本開示の態様は、以下の実施例を参照することによってさらに理解できる。実施例は、単に、本開示の画像形成部材および印刷装置の各種態様をさらに説明するためのものであり、その実施形態を制限することを意図したものではない。
【実施例】
【００８６】
［実施例１］
ポリ（メチルシルセスキオキサン）（ＰＭＳＳＱ）とＮＩＰＡＭとのブロックコポリマーを調製する。該ブロックコポリマーは、約２０質量％のＰＭＳＳＱおよび８０質量％のＮＩＰＡＭからなる。該ブロックコポリマーをＴＨＦに溶解し、ガラス管の表面にスピン被覆し、続いて５０℃で２０分間硬化させる。
【００８７】
表面の温度応答挙動をチェックするため、異なる温度の水を用いて毛細管上昇実験を実施する。被覆されたガラス管を、ガラス管がちょうど触れるように水表面上に配置する。メニスカスの高さを、表面疎水性の指標として測定する。温度が１５℃（ＰＮＩＰＡＭのＬＣＳＴより低い）の水で、メニスカスの高さは３．８センチメートルと測定され、親水性表面を示す。測定誤差は、±０．２センチメートルである。水を４０℃（ＰＮＩＰＡＭのＬＣＳＴより高い）に加熱すると、メニスカスの高さは、１．４センチメートルであることが見出される。比較として、非被覆毛細管のメニスカス高さは、水温を４０℃に変えても変化しない。
【００８８】
［実施例２］
シリカのコアおよびＰＮＩＰＡＭのシェルを有する粒子を調製する。実験で、ＰＮＩＰＡＭ／シリカのコア−シェル型粒子の流体力学的直径は、溶液温度が上昇するにつれて減少する。２５℃で、ＰＮＩＰＡＭは、親水性かつ水溶性であり、ナノ球の流体力学的直径は、約４４０ナノメートルであり、かつＰＮＩＰＡＭ鎖は、コイル状状態であり、シリカコアの外側表面上で溶媒和されたコンパクトでないナノシェルを形成する。コア−シェル型ナノ構造の流体力学的直径は、２５℃から３６℃までの温度上昇と共に、４４０ナノメートルから２９５ナノメートルまで徐々に減少し、これは、ＰＮＩＰＡＭ鎖の水溶性が、溶液温度を上昇させると共に減少したという事実に由来する。
【符号の説明】
【００８９】
１００，２００，３００  印刷装置、１１０，３１０，５００，６００，７００  画像形成部材、１１２，２１２，３１２，５１０，６１０  基体、１１４，２１４，３１４，５４０，６４０，４００  表面層、１２０  湿し水供給源、１２２，１５２，２３２，２５２  ニップ領域、１３０，２３０，３３０  インク供給源、１４０，２４０，３４０  第１熱供給源、１４２  画像領域、１４４  非画像領域、１５０，２５０，３５０  印圧シリンダー、１６０，２６０，３６０  被印刷体（記録媒体）、１７０，２７０，３７０，３９５  クリーニングユニット、２１０  シリンダー（画像形成部材）、２３４  プレニップ領域、２４２  相溶性領域（親油性領域）、２４４  非相溶性領域（親水性領域）、２８０，３８０  第２熱供給源、３８２  転写ニップ、３９０  中間転写部材、４１０  溝、４２０  深さ、４３０  幅、４４０  間隔、５２０，６２０  断熱層、５３０  熱供給源、５３２  マイクロヒーター、５３４  充填材料、６３０  吸収層、６５０  層、７１０，７２０，７３０  ローラー。
【図１】
2010241137.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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