(57)【要約】      （修正有）【課題】可変データデジタル平版画像形成デバイスに使用するための画像形成部材を提供する。【解決手段】画像形成部材１１０は、フルオロシリコーンポリマー中に表面不動態化カーボンブラックフィラー材料粒子を組み込んだ外側表面層を有する。機能化カーボンブラック材料組成物は、重合されたペンタフルオロスチレンで不動態化される疎水性カーボンブラック粒子を含む。表面不動態化されたカーボンブラック粒子は、５０ナノメートル〜１ミクロンの範囲の直径を有し、フッ素化ポリマー中に分散を向上させることができ、溶媒中に微細分散できる。表面不動態化カーボンブラック粒子は、可変データデジタル平版画像形成デバイスに使用される画像形成部材１１０のフルオロシリコーン系画像再形成可能な表面層に有効である。【選択図】図１
2017081157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成デバイスのための画像形成部材であって、
構造取付構成要素と、
前記構造取付構成要素上の外側表面層であって、
シリコーンポリマー物質と、
前記シリコーンポリマー物質に分散した赤外吸収粒子を含み、前記赤外吸収粒子が、ペンタフルオロスチレンを含むブロックコポリマーで不動態化されることによって機能化されている外側表面層
を含む、画像形成部材。
【請求項２】
前記赤外吸収粒子が、前記ペンタフルオロスチレンを含むブロックコポリマーで不動態化されることによって機能化されたカーボンブラック粒子である、請求項１に記載の画像形成部材。
【請求項３】
前記赤外吸収粒子が、前記ペンタフルオロスチレンを含むブロックコポリマーの共有結合によって不動態化される、請求項１に記載の画像形成部材。
【請求項４】
前記赤外吸収粒子が、１ミクロン未満の直径を有する、請求項１に記載の画像形成部材。
【請求項５】
前記赤外吸収粒子が、前記外側表面層の２〜２０重量％の量で存在する、請求項１に記載の画像形成部材。
【請求項６】
画像形成デバイスのための画像形成部材を形成するための方法であって、
赤外吸収粒子を、ペンタフルオロスチレンを含むブロックコポリマーで不動態化することによって前記赤外吸収粒子を機能化し、不動態化粒子分散液を得る工程と、
前記不動態化粒子分散液を、シリコーンポリマー物質で分散させ、コーティング材料を製造する工程と、
前記コーティング材料を、構造取付構成要素の表面に適用し、前記画像形成部材を製造する工程
を含む、方法。
【請求項７】
前記赤外吸収粒子が、前記ペンタフルオロスチレンを含むブロックコポリマーで不動態化されることによって機能化されたカーボンブラック粒子である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記赤外吸収粒子が、前記ペンタフルオロスチレンを含むブロックコポリマーの共有結合によって不動態化される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記赤外吸収粒子が、１ミクロン未満の直径を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
可変データデジタル平版画像形成システムであって、
構造取付構成要素と、
前記構造取付構成要素上の画像再形成可能な表面であって、前記画像再形成可能な表面が、
シリコーンポリマー物質と、
前記シリコーンポリマー物質に分散した赤外吸収粒子であって、前記赤外吸収粒子が、ペンタフルオロスチレンを含むブロックコポリマーで不動態化されることによって機能化されている赤外吸収粒子
を含む材料組成物で形成される画像再形成可能な表面
を含む画像形成部材と、
前記画像形成部材の前記画像再形成可能な表面に湿し液の層を堆積する湿し液供給源と、
インプット画像データに従って前記画像再形成可能な表面上の前記湿し液の層をパターニングして、画像再形成可能な表面に潜像を形成するエネルギー源と、
前記画像再形成可能な表面に前記潜像をインク着色し、インク着色された画像を形成するインカーユニットであって、前記インク着色された画像が、前記画像再形成可能な表面と基材および中間転写部材の１つとの間の画像転写ニップにおいて前記画像再形成可能な表面から、前記基材および前記中間転写部材の一方に転写されるユニット
を含む可変データデジタル平版画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１４年１１月３日に米国特許商標庁に出願され、本願と共有された米国特許出願第１４／５３１，１８４号（発明の名称「印刷用途に有用なカーボンブラックポリマー性フィラー」）に関連し、この開示は、その全体が参考として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、デジタル平版画像形成のための画像形成部材の画像再形成可能なプレート表面にカーボンブラック含有フィラー材料を組み込む画像形成システムおよび方法に関する。特に、開示された実施形態は、新しいクラスの可変データデジタル平版印刷デバイスに使用するために特別に形成された画像形成部材またはプレートのような種々のマーキングおよび印刷システム構成要素に特別に変性されたカーボンブラックフィラー材料を組み込むことを対象とする。
【背景技術】
【０００３】
平版およびオフセット平版画像形成は、ワイドアレイの画像受像媒体基材において高品質マルチカラー画像を与えるための印刷方法であると一般に理解される。本開示の趣旨上、用語「印刷」、「マーキング」および「画像形成」は、交換可能に使用されてもよい。典型的な平版画像形成プロセスにおいて、平坦なプレート、シリンダーまたはドラムの表面、ベルトなどの表面の形態であってもよい画像転写表面は、一般に疎水性／親油性材料の「画像領域」および一般に親水性／疎油性材料の「非画像領域」を含むようにパターニングされる。画像領域は、ターゲット画像受像媒体基材上に形成された画像の最終プリントにおける領域に対応し、ターゲット基材上に画像を形成するためにインクのようなマーキング材料によって占有される。非画像領域は、マーキング材料によって占有されていない最終プリント上の領域に対応する。親水性領域は、表面調製液を受容して、この液によって一般に容易に湿潤され、この液は水系流体または他の化合物流体を含んでいてもよく、これは一般に湿し液またはファウンテン溶液と称され得る。実施形態において、これらの湿し液は、従来通り、水と、流体の表面張力を低減するために含まれる少量のアルコールおよび／または他の添加剤および／または界面活性剤とからなる。
【０００４】
例えば印刷プレートの疎水性領域は、湿し液をはじき、インクを受容する傾向がある一方で、親水性領域にわたって形成された湿し液は、印刷プレートの画像形成表面上へのインクの接着を拒絶するための流体「離型層」を形成する。故に印刷プレートの親水性領域は、最終プリントの非印刷、または「非画像」領域に対応する。
【０００５】
平版画像形成のための従来のシステムの種々の実施形態において、マーキング材料としてのインクは、圧力インク転写ニップにおいて画像形成表面からターゲット画像受像媒体基材、例えば紙または別の基材材料へ直接転写されてもよい。オフセット平版画像形成において、インクは、画像プレート表面から、中間画像転写表面、例えばオフセット（またはブランケット）シリンダーに転写されてもよい。オフセットシリンダーは、多くの場合、画像形成プレート表面およびターゲット画像受像媒体基材のテクスチャに適合できる表面を有する適合性のコーティングまたはスリーブで覆われ、そのそれぞれが、例えば他の表面の山から谷までの深さとはいくぶん異なる表面の山から谷までの深さを有していてもよい。オフセット（またはブランケット）シリンダーの表面粗さまたは適合性は、インクを含むマーキング材料のより均一な層を、斑点のような欠陥なく、ターゲット画像受像媒体基材に送達するのに役立つ。十分な圧力が使用されて、画像形成プレート表面から、またはオフセット（またはブランケット）シリンダーから、ターゲット画像受像媒体基材へ直接画像を転写する。この圧力転写は、多くの場合、転写ニップにて行われ、このニップを通してターゲット画像受像媒体基材が、画像形成プレートおよびオフセット（またはブランケット）シリンダーの１つと、対向する圧力部材、例えばターゲット画像受像媒体基材の非画像側に圧力を与えるインプレッションシリンダーとの間に挟まれる。
【０００６】
典型的な平版およびオフセット平版印刷技術は、永久的にパターニングされたプレートを使用し、故に、雑誌、新聞などのような同じ画像の大量のコピーを印刷する場合（すなわち長期間の印刷操作に関して）のみ、コスト効率の良い画像形成に有用である。これらの技術は、プリントシリンダーおよび／または画像形成プレートを除去および置き換えることなく、新しいパターンが１頁毎に作られる文書の創出および印刷には有用でないと考えられる。これに関して、従来の平版およびオフセット平版印刷技術は、画像が、例えばデジタル印刷システムの場合のように、版毎に変更可能であり得るような真に高速の可変データ印刷に順応できない。さらに、永久的にパターニングされた画像形成プレートまたはシリンダーのコストは、コピーの数に対して償却される。故に印刷されたコピーあたりのコストは、デジタル印刷システムからのプリントとは対照的に、同じ画像の長期間の印刷操作の場合よりも同じ画像の短期間の印刷操作の場合に高くなる。加えて、画像は、版毎で変化しないので、画像形成プレート表面からオフセットシリンダーまたはターゲット画像受像媒体基材の一方または他方へのインク転写効率は、曖昧になり得る。これらの従来のシステムでは、画像形成プレート表面に堆積したインクの、平均して５０％程度を転写する配合が典型的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
可変データおよび／またはデジタル画像形成に関して従来の平版画像形成における既知の欠点の観点から、真にデジタル平版画像形成を実施するために多数の技術が試されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
２０１２年５月３日に公開され、米国特許出願第１３／０９５，７１４号に基づき、同一出願人に譲渡され、その開示全体が本明細書に参考として組み込まれる米国特許出願公開第２０１２／０１０３２１２Ａ１（２１２公報）は、画像形成システムにおいて画像受像媒体マーキングの可変データ平版およびオフセット平版印刷を提供するためのシステムおよび方法を提案する。２１２公報に開示されるスキームは、有効な真に可変のデジタルデータ平版印刷を達成するために、先に試みた可変データ平版マーキング概念の種々の態様における改良を対象とする。
【０００９】
２１２公報によれば、画像再形成可能なプレート表面（ドラム、プレート、ベルトなどであってもよい）が画像形成部材に提供される。画像再形成可能なプレート表面は、特にポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含むシリコーンと一般に称されるクラスの材料を含んでいてもよい。画像形成部材の画像再形成可能なプレート表面は、相当な厚さの取付層にわたる相対的に薄い層から形成されてもよく、この相対的に薄い層の厚さは、印刷またはマーキング性能と耐久性および製造性関連とのバランスをとるように選択される。
【００１０】
２１２公報は、例えば図１に示されるような例示的な可変データリソグラフィシステム１００を記載している。図１に示される例示的なシステム１００の一般的な記載をここで与える。図１の例示的なシステム１００に示される個々の構成要素および／またはサブシステムに関する追加の詳細は、２１２公報に見出され得る。
【００１１】
図１に示されるように、例示的なシステム１００は、画像形成部材１１０を含んでいてもよい。図１に示される実施形態において画像形成部材１１０は、ドラムとして示されるが、こうしたデバイスの実施形態はドラムタイプの画像形成部材を含有するものに必ず制限されることを意味しようとするものではない。例示的なシステム１００において画像形成部材１１０は、転写ニップ１１２においてインク着色された画像をターゲット画像受像媒体基材１１４に適用するために使用される。転写ニップ１１２は、画像転写機構１６０の部分としてインプレッションローラー１１８によって生じ、画像形成部材１１０の方向において圧力を及ぼす。
【００１２】
例示的なシステム１００は、種々広範な画像受像媒体基材１１４に画像を製造するために使用されてもよい。２１２公報は、１０重量％を超える顔料密度を有するマーキング材料を含んで、使用されてもよいマーキング（印刷）材料の広い許容範囲について説明している。異なる色のインクを生じる溶液中に懸濁された顔料材料の密度を増大させることは、一般に増大した画像品質および彩度（ｖｉｂｒａｎｃｅ）をもたらすことが理解される。しかし、これらの増大した密度は、多くの場合、例えばジェット噴出されたインク画像形成用途を含む可変データデジタル画像形成を促進するために従来通り使用される特定の画像形成用途においてこうしたインクの使用を結果として除外することになる。
【００１３】
上記で記述されたように、画像形成部材１１０は、例えばシリンダー状コアまたはシリンダー状コアにわたる１つ以上の構造層であってもよい構造取付層にわたって形成された画像再形成可能な表面層またはプレートを含んでいてもよい。湿し溶液サブシステム１２０は、一般に一連のロールを含むように画像形成部材１１０の画像再形成可能なプレート表面に提供されてもよく、これは画像再形成可能なプレート表面を一般に均一の厚さを有する湿し液またはファウンテン溶液の層で均一に湿潤するために湿しローラーまたは湿しユニットとして考慮されてもよい。湿し液またはファウンテン溶液が画像再形成可能な表面に計量されたら、湿し液またはファウンテン溶液の層の厚さは、画像再形成可能なプレート表面に湿し液またはファウンテン溶液の計量を制御するためにフィードバックを提供するセンサ１２５を用いて測定されてもよい。
【００１４】
光学パターニングサブシステム１３０は、例えばレーザーエネルギーを用いて湿し液層を画像様パターニングすることによって均一な湿し液層に潜像を選択的に形成するために使用されてもよい。以下でより詳細に議論されるように、画像再形成可能なプレート表面に近い光学パターニングサブシステム１３０から放出されるレーザーエネルギーの大部分を理想的に吸収すべきである材料から画像形成部材１１０の画像再形成可能なプレート表面を形成するのが有利である。こうした材料のプレート表面を形成することは、湿し液を加熱する際に無駄になるエネルギーを有利なことには実質的に最小限にし、同時に高い空間解像能を維持するために熱の側部への広がりを最小限にするのに役立ち得る。例示的なシステム１００の光学パターニングサブシステム１３０によって行われたパターニングプロセスにおいて作用する機構は、２１２公報において図５を参照して詳細に記載される。簡単には、光学パターニングサブシステム１３０からの光学パターニングエネルギーの適用により、結果として潜像を生じる様式において湿し液の均一層の一部を選択的に蒸発させる。
【００１５】
画像形成部材１１０の画像再形成可能なプレート表面にわたる潜像を含む湿し液のパターニング層は、次いでインカーサブシステム１４０に送られるまたは導入される。インカーサブシステム１４０は、湿し液のパターニングされた層および画像形成部材１１０の画像再形成可能なプレート表面にわたってインクの均一層を適用するのに有用である。実施形態において、インカーサブシステム１４０は、画像形成部材１１０の画像再形成可能なプレート表面と接触する１つ以上のインク形成ローラー上にインクを計量するためにアニロックスローラーを使用してもよい。他の実施形態において、インカーサブシステム１４０は、画像再形成可能なプレート表面に正確な供給速度でインクを提供するために一連の計量ローラーのような他の従来の要素を含んでいてもよい。インカーサブシステム１４０は、画像再形成可能なプレート表面の画像形成された部分を表すポケットにインクを堆積させ得るが、湿し液層のフォーマットされていない部分に堆積されたインクはこうした部分に接着させない。
【００１６】
画像再形成可能なプレート表面にあるインクの凝集性および粘度は、レオロジーコントロールサブシステム１５０の一部の様式の使用を通すことを含んで多数の機構によって調整されてもよい。実施形態において、レオロジーコントロールサブシステム１５０は、例えば画像再形成可能なプレート表面へのインクの接着強度に対してインクの凝集強度を増大させるために、画像再形成可能なプレート表面にインクの部分的な架橋コアを形成してもよい。実施形態において、特定硬化機構が使用されてもよい。これらの硬化機構は、例えば光学的硬化もしくは光硬化、熱硬化、乾燥または種々の形態の化学的硬化を含んでいてもよい。冷却は、複数の物理的、機械的または化学的冷却機構を介して同様に転写されたインクのレオロジーを調整するために使用されてもよい。
【００１７】
基材マーキングは、インクが、転写サブシステム１６０を用いて画像受像媒体の基材１１４に画像再形成可能なプレート表面から転写されるときに生じる。レオロジーコントロールシステム１５０によって調整されているインクの接着および／または凝集に関して、インクの調整された接着および／または凝集により、画像形成部材１１０の画像再形成可能なプレート表面から転写ニップ１１２において分離するときに、インクを実質的に完全に優先的に転写して基材１１４に接着させる。インクの現実の調節と組み合わせた転写ニップ１１２における温度および圧力条件の注意深い制御は、画像形成部材１１０の画像再形成可能なプレート表面から基材１１４へのインクの転写効率を９５％超過にし得る。一部の湿し液はまた基材１１４を湿潤し得ることが可能である一方で、こうした転写された湿し液の体積は、一般に迅速に蒸発するためまたはそうでなければ基材１１４によって吸収されるように、最小限になる。
【００１８】
最終的に、クリーニングシステム１７０は、画像形成部材１１０の画像再形成可能なプレート表面を調製および調整することを意図する様式で、画像再形成可能なプレート表面から非転写残留インクおよび／または残留湿し溶液を含む残留生成物を除去するために提供されて、例示的なシステム１００の可変デジタルデータ画像形成操作において画像転写の上記サイクルが繰り返される。
【００１９】
画像形成部材１１０の画像再形成可能なプレート表面は、（１）湿し液またはファウンテン溶液を湿潤および仮留めする表面、（２）レーザーまたは他の光学パターニングデバイスからの光学放射線を効率良く吸収すること、（３）画像再形成可能なプレート表面の画像形成された領域にインクを湿潤および仮留めすること、および（４）インクを、好ましくは９５％を超える効率にて放出することを含む一連の競合することが多い要件を満たさなければならない。インク放出は、制御されて、画像受像媒体基材１１４へのインク転写効率の最も高いレベルを促進し、高品質の画像を製造し、廃棄物を制限し、実質的にクリーンなプレート表面を転写ニップ１１２の出口にて得ることによって下流クリーニングシステムにおける負荷を最小限にする。
【００２０】
画像形成部材の画像再形成可能なプレート表面は、広範囲の継続中の実験を通して、インク系可変データデジタル平版印刷プロセスの工程を図１において例示的な様式で示されるようなシステムに従って実行するのを有利に支持するために決定された材料で形成される。こうした画像再形成可能なプレート表面は、例えばフルオロシリコーンで形成されてもよい。赤外吸収フィラー材料は、有利なことには添加されてもよく、またはそうでなければ含まれていてもよい。フルオロシリコーンは、アミノ官能性基を含んでいてもよい。フィラーは、カーボンブラック、酸化鉄、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイト、および炭素繊維からなる群から選択されてもよい。
【００２１】
広範囲の実験は、フィラー材料の最適化および／または特定の従来通り使用されるフィラー材料に対する改善を対象とし、これは可変データデジタル平版画像形成デバイスにおける画像形成部材の画像再形成可能なプレート表面に使用するのにより好適であるフィラー材料を提起し得る。
【００２２】
本開示に従う例示的な実施形態は、印刷プロセスにおいて最も高いレベルの湿潤性、ＩＲエネルギー相互作用およびインク転写（インク汚染に関する可能性を制限すると同時に）を促進する様式で最適化される可変データデジタル平版印刷プロセスにおいて有用である画像形成部材のために印刷プレートの形態で画像再形成可能な表面を提供してもよい。
【００２３】
例示的な実施形態は、可変データデジタル平版画像形成を支持するためのプレート表面の最適化を提供するために表面不動態化カーボンブラック粒子およびフルオロシリコーンポリマーを組み込む材料の組み合わせから形成された印刷プレートを有していてもよい。
【００２４】
例示的な実施形態は、カーボンブラック粒子における不動態化層として重合化ペンタフルオロスチレンを使用してもよい。
【００２５】
例示的な実施形態は、フルオロシリコーン化合物中のカーボンブラック粒子の高度な分散を有するサブミクロン粒子を生じる様式においてフルオロシリコーン化合物にこうして不動態化されたカーボンブラック粒子を組み込んでもよい。
【００２６】
例示的な実施形態は、微細な分散によりＩＲ放射線吸収における高効率を可能にする不動態化カーボンブラックプレート設計をもたらし得る。
【００２７】
実施形態において、不動態化カーボンブラック粒子は、適用されたインクとの相互作用を制限するためにポリマーマトリックスに固定され、それによってインク汚染の可能性を緩和する。
【００２８】
例示的な実施形態が本明細書において記載される。しかし、本開示の特徴を組み込むいずれかの組成、装置、方法またはシステムが例示的な実施形態の範囲および趣旨によって包含されることが想定される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、画像再形成可能なプレート表面が本開示に従うフルオロシリコーンポリマー化合物または層に分散される表面不動態化されたカーボンブラック粒子で構成され得る可変データデジタル平版画像形成デバイスの例示的な実施形態を図示する。
【図２】図２は、分散したカーボンブラック粒径および本開示に従う可変データデジタル平版画像形成デバイスに使用するための画像再形成可能なプレート表面を形成するのに有用な異なる粒径についてのＩＲ放射線の浸透深さを示すグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
例示的な実施形態は、以下に記載される組成物、方法およびシステムの趣旨および範囲内に含まれ得るので、代替、変更および等価物をカバーすることが意図される。
【００３１】
いずれかの量または特徴と関連して使用される場合に修飾語「約」および／または「実質的に」は、いずれかの記述された値を含んでおり、文脈によって示される意味を有するものとして意図される。例えば、これらの修飾語は、特定の文脈において妥当であると考えられ得るいずれかの測定または特徴と関連する誤差の程度を少なくとも含むように使用されてもよい。特定の値と共に使用される場合、修飾語「約」の使用はまた、その特定の値を開示すると考えられるべきである。
【００３２】
開示された画像再形成可能なプレート、プレート表面、プレート構成要素組成物、およびこのプレート表面を構成し得るフィラー構成要素、ならびに開示された実施形態に従ってこうした構成プレートおよびプレート表面を用いる方法およびシステム、特に可変データデジタル平版印刷システムおよびシステム構成要素を用いて使用するための分散した機能化カーボンブラック粒子を有するポリマー層を含む画像再形成可能な印刷プレートの例示的な物理的な適用を理解し易くするために図面を参照する。
【００３３】
「可変データデジタル平版画像形成（または印刷）」は、特別な画像再形成可能なプレート表面構成が、平版画像形成操作を行うように提供される独自のクラスの画像形成操作を対象とする用語であり、この操作では、画像が画像形成スキームを実施するデバイスシステムの各画像形成サイクルにおいておよび／または各インク着色画像が形成され、転写ニップを通過して、インク着色された画像を画像再形成可能なプレート表面から画像受像媒体基材または画像受像媒体基材へのさらなる転写のための中間転写またはオフセット構成要素に転写するときに変更可能である／変更される。広範囲の実験を通してのみ到達される開示スキームおよび材料配合物は、個々の画像受像媒体基材上に画像を生成させるための可変画像データの平版印刷を最適化し、ここではゴースティングおよびインクの汚染作用を含む負の画像品質作用を最小限にしつつ、画像形成プロセスにおいて連続する基材上に画像それぞれの後続レンダリングにより画像が変更可能である。可変データデジタル平版画像形成システムは、より広くは、１つの画像から次の画像において可変性であってもよい、デジタル画像データに基づく特別に配合された平版インクを用いた平版印刷のために構成されるシステムである。
【００３４】
画像形成部材表面、および特に上記で議論されるような画像形成部材の画像再形成可能なプレート表面は、一般にミクロ粗面であってもよい状況に応じたトポロジーを有し、画像形成デバイスにより湿し液の堆積層の画像形成の後に非画像領域において湿し液の均一層を保持するように構造化される。ミクロ粗面を構成するヒロックおよびピットは画像再形成可能なプレート表面に湿し液を引き付け、「仮留め」し得る静的または動的表面エネルギー力を向上させる。この「仮留め」により、例えばインク転写ニップにおけるローラーまたは他の圧力ニップ作用によって画像再形成可能なプレート表面から強制的に遠ざけられる湿し液の傾向を低減する。
【００３５】
画像形成部材の画像再形成可能なプレート表面は、上記で一般に記述されるように、可変データデジタル平版画像形成プロセスにおいて複数の役割を果たす。これらの役割は以下を含んでいてもよい：（１）湿し液の均一層でプレート表面を湿潤すること、（２）プレート表面に対して湿し液の均一層を仮留めすること、（３）プレート表面によって画像形成源から光エネルギーの効率の良い熱吸収に基づいて湿し液の均一層の画像様パターニングを通して潜像を創造すること、（４）プレート表面の画像形成された領域にインクの一時的な仮留めのためにインクでパターニングされた画像（または潜像）を湿潤すること、および（５）プレート表面から画像受像媒体基材または中間転写部材への実質的に完全なインクのリフトオフおよび転写を可能にすると同時に、湿し液のパターニングされた層の表面接着仮留めを保持すること。
【００３６】
画像再形成可能なプレート表面への画像形成の間、湿し液を除去して、裸のプレート表面をインクに曝し、インクおよび湿し液は一般に不混和性液体または材料を構成する。そういうものとして、画像再形成可能なプレート表面は、インクに弱く接着すべきであり、さらにインクで湿潤可能であるべきであり、画像領域の均一なインク着色を促進するとともに、画像再形成可能なプレート表面から画像受像媒体基材または中間転写部材へのインクの後続転写を促進する。以下の特許請求の範囲の実施形態によって対処される目的のうち最適化の問題は、プレート表面に関して延びた耐用年数にわたってプレート表面に埋め込まれたエネルギー吸収粒子の保持に対する高い傾向を望ましくは示しながら、インクの放出を促進する画像再形成可能なプレート表面の構成のための組成物の配合にある。
【００３７】
画像形成部材の画像再形成可能なプレート表面のための一部の他の所望される品質は、画像形成部材の表面の有用な耐用年数を増大させるための高い引張強度、およびパターニングプロセスにおいて均一なＩＲ吸収を促進するためのＩＲ吸収材料の安定性を含む。
【００３８】
開示されたスキームは、一般に、均一に分散された一級フルオロシリコーン構成要素およびＩＲ吸収フィラー材料を有する表面または表面層を含むことによってこれらの要件を満たす画像再形成可能なプレート表面を有する画像形成部材を組み込む。この開示において使用されるような用語「フルオロシリコーン」は、一般にケイ素および酸素原子から形成される骨格および炭素、水素およびフッ素原子を含有する側鎖を有するポリオルガノシロキサンを指してもよい。少なくとも１つのフッ素原子が、側鎖に存在する。側鎖は、線状、分岐状、環状または芳香族であることができる。フルオロシリコーンはまた、官能性基、例えばアミノ基を含有してもよく、これは追加の架橋を許容する。架橋が完了した場合、こうした基はフルオロシリコーン全体の骨格の一部となる。好適なフルオロシリコーンは、無数の供給源から市販されている。
【００３９】
ＩＲ吸収フィラー材料の組み込みは、レーザー画像形成のための要件であり、他の光学的画像形成スキームにおいても有益である。組み込まれる場合、これらのフィラー材料は、効率のために高い分散度を必要とする。これらのフィラー材料は、プレート表面から画像受像媒体基材または中間転写表面へのインクの転写を制限または阻害し得る様式でインクと好ましくは相互作用しない形態であるべきである。ＩＲ吸収フィラー材料は、電磁スペクトルの赤外部分からのＩＲエネルギーを吸収し得る。これは、レーザーを含んでいてもよい画像様パターニングデバイスから放射されるエネルギーおよび湿し液の効率の良い相互作用を助ける。既知のＩＲ吸収フィラー材料としては、カーボンブラック、金属酸化物、例えば酸化鉄（ＦｅＯ）、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイトおよびカーボンファイバーが挙げられる。
【００４０】
図２は、分散カーボンブラック粒径および異なる粒径についてのＩＲ放射線の浸透深さを示すグラフを示す。５ミクロン未満の浸透深さが好ましい。従来通り、非機能化カーボンブラックのシリコーンシステムへの組み込みは、一般に、約１０ミクロンのアグロメレートサイズによって制限され、それによりＩＲ放射線の吸収効率ならびに画像再形成可能なプレート表面を形成する複合材料の全体的なコーティング性を制限する。この開示の実施形態に従うフィラー粒子は、表面不動態化カーボンブラック粒子を有利なことには使用することによって非機能化カーボンブラック粒子の包含に直面する非効率に対処する。
【００４１】
上記で示されるように、表面汚染が結果としてプリント欠陥またはシステムもしくは操作欠陥をもたらし得る印刷操作の間に画像形成部材の画像再形成可能なプレート表面にフィラー粒子が使用される場合に、フィラー粒子は表面相互作用に対して負に影響しないことが重要である。接着部位または比較的高い表面エネルギーの部位は、こうした所望でない相互作用を生じる非機能化カーボンブラックフィラー粒子表面に形成され得る。非機能化カーボンブラック粒子に関連する追加の問題は、コーティングされた配合物の表面に存在し得るアグロメレートされた粒子である。こうしたカーボンブラック粒子は、例えば表面層マトリックスにおけるカーボンブラック粒子の不適切な「固定」に基づく使用の間に「脱落」し得る。不必要なインク／カーボンブラック相互作用は、コーティングされたプレート表面にて生じる場合があり、こうしてＩＲ吸収材料の非固定粒子によるインク汚染をもたらし得る。これらの相互作用の影響は、開示された様式において不動態化分子でカーボンブラック粒子を機能化することによって、最小限にまたは少なくとも低減され得る。さらに、不動態化カーボンブラック粒子は、ポリマーマトリックスにおけるフィラー粒子の比較的微細な分散を可能にでき、このことが、光学吸収のような物理的相互作用のための表面特徴を向上させ得る。微細な分散はまた、ポリマーマトリックスにおける改善された適合性を可能にし、このことが同様に機械的特性の向上を導き得る。
【００４２】
開示された実施形態に従ってプレート表面性能特徴を最適化するためのフルオロシリコーン組成物における分散のためのフィラー粒子は、表面不動態化カーボンブラック粒子を含んでいてもよい。こうした粒子で満たされたフルオロシリコーン表面層は、これらが使用される可変データデジタル平版画像形成システムおよびデバイスにおいて加工処理、画像形成、およびインク放出性能を増大できる。
【００４３】
カーボンブラックは、既知のベース材料であり、画像形成部材表面における使用を含んで多くの使用でフィラー材料として有用であることが知られている。カーボンブラックは、一般に炭化水素の不完全な燃焼によってまたは他の有機材料の炭化によって製造され、いくつかの異なる供給源の１つから容易に市販されている。
【００４４】
重合されたペンタフルオロスチレンは、カーボンブラック粒子上に永久的に付着される不動態化層として使用されてもよく、これは結果として、カーボンブラックを疎水性にしつつ、こうしたカーボンブラック粒子のためのロバスト性の表面処理をもたらす。不動態化分子によるカーボンブラックの機能化は、例えば２０１４年１１月３日に出願され、その全体が参考として本明細書に組み込まれる米国特許出願第１４／５３１，１８４号（発明の名称「印刷用途のために有用なカーボンブラックポリマー性フィラー」に記載されている。
【００４５】
実施形態に従うフィラー粒子は、ポリマーに分散させるために末端処理されたポリペンタフルオロスチレンニトロキシドにより機能化され得る。ポリペンタフルオロスチレン分子は、ラジカル重合部位およびポリマー尾部を含む。末端処理されたポリペンタフルオロスチレンニトロキシドは、ペンタフルオロスチレンの既知のポリマーであり、ペンタフルオロスチレンモノマーの安定なフリーラジカル重合を介して合成される。他のリビングラジカル重合プロセス、例えば原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）または可逆的付加開裂連鎖移動（ＲＡＦＴ）も、ポリペンタフルオロスチレンリビングポリマーを調製するために使用できる。
【００４６】
調製されたペンタフルオロスチレンニトロキシド末端処理ポリマー分子は、カーボンブラック表面に直接反応し、共有結合粒子表面を得る。機能化は、熱および化学的にロバスト性である。従って、実施形態によれば機能化カーボンブラックフィラー粒子は、重合されたペンタフルオロスチレンにより不動態化された疎水性粒子であってもよい。実施形態によれば機能化カーボンブラックの粒径は、５０ナノメートル〜２ミクロンの範囲、または２００ナノメートル〜１ミクロンの範囲、または３００ナノメートル〜６００ナノメートルの範囲であってもよい。１つの特定実施形態において、粒径は、５００ナノメートル〜６００ナノメートルの範囲に制限されてもよい。
【００４７】
実施形態によれば機能化カーボンブラック粒子は、後続加工処理のための溶媒中への微細な分散に特に好適であることが証明され得る。さらに、開示されたカーボンブラック粒子組成物は、フッ素化ポリマー中の分散に非常に好適であり得、比較的低減した（または小さい）粒径および微細な分散を可能にすることによってカーボンブラックおよびポリマー性複合体の特性の向上を可能にし得る。
【００４８】
ポリペンタフルオロスチレン機能化粒子は、フッ素化ポリマー性媒体に組み込むのに好適である。粒子は、ポリマー、例えばフルオロシリコーン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシフルオロポリマー（ＰＦＡ−テフロン（登録商標））、ＦＫＭポリマー（例えばＶＩＴＯＮ）、フッ素化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、または他のフルオロポリマーに容易に組み込まれることができる。表面処理のロバスト性は、溶融混合のような高温加工処理技術に有利である。これらの粒子の種々の媒体への組み込みは、例えば融合、固体インク印刷およびインク系デジタル印刷を含む印刷および文書処理用途に有利であってもよい。
【００４９】
開示された実施形態は、カーボンブラック粒子上の不動態化層として使用される重合化フルオロペンタスチレンを有する表面不動態化カーボンブラック粒子を組み込む可変データデジタル平版画像形成デバイスにおいて画像再形成可能なプレート表面のための表面層設計組成物を特定してもよい。フルオロシリコーンとの優れた相溶性により、マトリックス内に微細分散できる。カーボンブラック粒子表面での共有結合したポリペンタフルオロスチレン分子は、効率の良い分散、相溶性、ポリマーマトリックスへの組み込み、およびインクの汚染を含む汚染の可能性を制限する様式でのポリマーマトリックス内への固定を助ける。表面不動態化カーボンブラックフィラー材料は、５〜４０重量％、または１０〜３０重量％、または１５〜２５重量％の量で存在し得る。フィラーは、実施形態のフィラー組成物に従って機能化カーボンブラックであってもよい。
【００５０】
画像形成部材プレートまたはプレート表面層を製造する方法は、モールド上に表面層組成物を堆積する工程および高温にて表面層を硬化する工程を含んでいてもよい。硬化は、例えば１３５℃〜１６５℃の範囲の温度で行われてもよい。場合により、表面層組成物は、白金のような触媒を含んでいてもよい。硬化された表面層は、１ミクロン〜４ミリメートル、または５ミクロン〜１ミリメートル、または１０ミクロン〜５０ミクロンの範囲の厚さを有していてもよい。
【００５１】
硬化された表面層は、最大熱吸収および局所的な温度増大のために近ＩＲ放射線が狭いトップコート層に制限され得る目的で、５０ミクロン未満、または２０ミクロン未満、または１０ミクロン未満の厚さに限定されてもよい。温度のシャープな増大は、画像形成中に湿し液の蒸発のために必要である。温度増大の厳密な局所領域は、高品質画像製造のための湿し液層の細粒化を支持するのに必要である。
【００５２】
開示されたフルオロシリコーンおよびフィラー粒子材料組成物を有する画像形成部材表面にとって有用な湿し液の例は、シロキサン化合物を含む流体であってもよい。シロキサン化合物は、オクタメチルシクロテトラシロキサン（Ｄ４）であってもよい。
【００５３】
画像形成表面層は、０．２ミクロン〜２ミクロン、または０．３ミクロン〜１ミクロン、または０．５ミクロン〜０．８ミクロンの範囲のＲａを有する表面粗さを示し得る。表面粗さは、硬化時に自発的に形成されてもよく、または表面から除くプロセス、例えば化学エッチング、プラズマエッチングまたは粗面化を介して形成されてもよい。
【００５４】
本開示の態様はさらに、以下の実施例を参照することによって理解され得る。機能化カーボンブラックフィラー材料を含むフィラー組成物は、重合されたペンタフルオロスチレンで不動態化された疎水性カーボンブラック粒子を含むように製造された。カーボンブラック粒子は、５０ナノメートル〜１ミクロンの範囲の直径を有し、フッ素化ポリマー中に分散でき、溶媒中に微細分散された。実施例は例示に過ぎない。
【実施例】
【００５５】
ポリペンタフルオロスチレンを調製した。ペンタフルオロスチレン（２４．５ｇ）および２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジン−１−オキシル（ＴＥＭＰＯ，０．１１７ｇ，．０００７５ｍｏｌ）を、還流冷却器、窒素入口を備えた丸底フラスコに添加した。次いでこれを１０分間窒素ガスで脱気し、次いでＶＡＺＯ  ６７（０．０９６ｇ，０．０００５ｍｏｌ）を添加した。次いで溶液を、窒素ガス下にある間に、１３８℃の浴温度に加熱した。浴温度が達成された後、１．５時間毎に、ＶＡＺＯ  ８８（０．０１５ｇ）を添加した。溶液を７時間加熱し、次いで冷却した。冷却後、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を添加し（１０ｍＬ）、次いでこの溶液をメタノール（２００ｍＬ）に添加し、ポリ（ペンタフルオロスチレン）−末端処理されたＴＥＭＰＯ（ＰＰＦＳ−Ｔ）（８ｇ）を得た。
【００５６】
不動態化カーボンブラック分散液を調製した。３２５ｇのステンレススチールショットを磨砕機に添加した。次いでＰＰＦＳ−Ｔ（４ｇ）をこれに添加し、〜３００ｒｐｍで撹拌した。続いてトリフルオロトルエン（ＴＦＴ，４０ｇ）を添加し、１０分間撹拌した。カーボンブラック（Ｍｏｇｕｌ  Ｅ，１０ｇ）を撹拌された混合物に添加し、次いで磨砕機を１０４℃に加熱した。時々、ＴＦＴを添加して液体レベルを維持した。７時間後、磨砕機を冷却し、ＴＦＴを添加して（〜１０ｇ）ふるい分けを容易にし、混合物をふるい分けて、〜４０ｇの、ＰＰＦＳで機能化されたカーボンブラック分散液を得た。固体分析により、約５８０ｎｍの粒径を有する〜１０％のカーボンブラック含有量を示した。
【００５７】
４０ｇの不動態化カーボンブラック分散液の６０ｍＬのボトルに、Ｎｕｓｉｌ  ９６６７パートＡ（１０ｇ）およびＴＦＴ（５ｇ）を添加した。これを１０分間撹拌し、それに不動態化カーボンブラック分散液（１２ｇ）を添加した。これを４時間撹拌し、次いでこれにＮｕｓｉｌ  ９６６７パートＢを添加した。これを１５分間撹拌し、次いで真空ポンプを用いて１５分間脱気した。次いで得られた溶液をＭｙｌａｒシート上にスリットコーティングし、厚さ約１２０ミクロンの不動態化カーボンブラック分散フルオロシリコーンコーティング（または層）を得た。
【００５８】
フルオロシリコーン中の不動態化カーボンブラック分散液のドローダウンコーティングが結果として、実質的に平滑なコーティングをもたらす一方で、不動態化されていないカーボンブラック粒子を含有する分散液を表面コーティングする試みでは比較的粗い表面コーティングをもたらしたことに留意した。この経験による結果は、有利なことには、不動態化カーボンブラックおよびフルオロシリコーン組成物についてのコーティング表面にて比較的微細な分散を示した。
【００５９】
得られた表面のための性能を以下に従ってテストした。「Ｒｕｂテスト」は、本開示に従う不動態化カーボンブラックおよびフルオロシリコーン組成物表面プレートをイソプロピルアコールに浸漬したコットンチップで２０回擦るように行った。非不動態化カーボンブラックおよびフルオロシリコーン組成物表面プレートと比較した場合に、コットンチップにて失われるカーボンブラックが顕著に低減し、これは不動態化カーボンブラックフィラー材料のフルオロシリコーンマトリックスへの改善された組み込みおよび固定を示した。「標準放出および背景テスト」は、手動試験を介して行われ、ここでは特定に配合されたＵＶアクリレートインクに対する表面放出および背景が、不動態化カーボンブラックおよびフルオロシリコーン組成物表面プレートが同様のフルオロシリコーンのみの表面プレートに匹敵することが見出された。放出が定性的に改善されることは明らかであるが（＞９０％）、定量的には測定されなかった。「背景テスト」は、特別に配合されたＵＶアクリレートインクが不動態化カーボンブラックおよびフルオロシリコーン表面プレートに適用され、このプレート表面から除去される前に一晩放置して行われた。不動態化されていないカーボンブラックおよびフルオロシリコーン組成物表面プレートに比べた場合に、不動態化カーボンブラックおよびフルオロシリコーン表面が、インクに対する長時間の曝露の後に背景をもたらさなかったことを見出した。
【００６０】
可変データデジタル平版画像形成スキームおよび関連するシステムに特に有用な画像形成部材のための画像再形成可能な表面は、フルオロシリコーンプレート設計に組み込まれている重合化ペンタフルオロスチレンにより不動態化されたカーボンブラックの利益を享受する。例えばより効率の良いＩＲ吸収を可能にするフルオロシリコーンコーティング中の不動態化カーボンブラックフィラー粒子の微細分散が達成可能である。フルオロシリコーンマトリックス内の不動態化カーボンブラックフィラー粒子の接着（固定）により、実質的に、適用されたインクを有するプレート表面にてカーボンブラックフィラー粒子の不要な相互作用の機会を制限する。表面不動態化カーボンブラック設計により、画像形成システムにおける効率の良い加工処理、画像形成およびインク放出性能を増大可能である。
【００６１】
要約すれば、開示されたスキームは、フルオロシリコーンに微細分散されたポリペンタフルオロスチレンにより不動態化されたカーボンブラックを含有するデジタルオフセット印刷プレートのための独自の材料組成物を導入することによって、画像再形成可能なプレート表面のための特に有利な設計を提供する。実験において、ポリペンタフルオロスチレンによるカーボンブラック粒子の機能化を示し、サブミクロン粒径およびフルオロシリコーン中の粒子の微細分散を示し、アクリレートデジタルオフセットインクに曝される背景バックグラウンドの低下を示し、不動態化カーボンブラック粒子と（フルオロシリコーン）ポリマーマトリックスとの間の改善された相溶性、ならびにロバスト性を示した。
【００６２】
本開示は、例示的な実施形態を参照して記載されている。変更および代替が、先の詳細な説明を読み、理解する際に他人にも生じる。本開示は、添付の特許請求の範囲またはそれらの等価物内にある限り、こうした変更および代替はすべて本開示を構成することを意図する。
【図１】
2017081157.tif 000003
【図２】
2017081157.tif 000004