(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a)  基体を所定の極性に帯電させること、
(b)  水性透明流体を前記基体上にインクジェット印刷すること、
(c)  (b)による前記基体を、着色剤及び可融湿潤性ポリマーを含み且つ前記基体と同じ極性に帯電したトナーに曝すこと、及び
(d)  前記(c)の基体上のトナーを熱及び圧力により定着させること
を包含する、永続性画像の作成方法。
【請求項２】
前記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、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記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、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記トナー中の前記ポリマーのガラス転移点（Tg）が、50〜180℃である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記トナー中の前記ポリマーのTgが、50〜90℃である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記トナー中の前記ポリマーのメルトインデックス（MI）が、400〜3000ｇ／10分である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記トナー中の前記ポリマーのMIが、1800〜2500ｇ／10分である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記トナー中の前記ポリマーのMIが、2000〜2250ｇ／10分である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ポリマーが、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、ロジン−無水マレイン酸誘導体、ポリアビエチン酸誘導体、ポリアミド、ポリオレフィン−アクリレート及びスチレン化ポリアクリレートから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマーの分子量が、5000である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ポリマーが、イオン性又は親水性の表面基を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
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、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマーが、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、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１記載の方法で基体上に作成された画像であって、インクジェットされる透明流体と着色剤及び可融湿潤性ポリマーを含む静電トナーとから成る独立した領域と、前記透明流体と前記静電トナーとを実質上有さない独立した領域とを含有する、基体上に定着されている画像。
【請求項１５】
前記基体が、普通紙である、請求項１４に記載の画像。
【請求項１６】
前記基体が、透明紙である、請求項１４に記載の画像。
【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年代におけるオフィ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. Gregory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、Buck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(smear)、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、耐光性である。ここで使用される場合、耐光性とは、画像が光に曝された時に退色しないことを意味する。耐光性は、ここで使用される永続性の別の尺度である。耐光性は、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Shirota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、Buck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 1255、Regal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Color Black FW1、Color Black FW18、Color Black S170、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 Chemist and 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 13、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. Pigment Red 48(mn)、C.I. Pigment Red 57(Ca)、C.I. Pigment 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. Vat 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、Hostafine Rubine F6Bは、40％の顔料を含有するマゼンタである。Hostafine 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：Sulforhodadmine 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 Yellow 42（スルホネート）、Acridine Yellow G（スルホネート）、Nitro Blue Terazolium Chloride Monohydrate又はNitro BT、Rhodamine 6G、Rhodamine 123、Rhodamine B、Rhodamine B Isocyanate、Safranine O、Azure B、Azure B Eosinate、Basic Blue 47、Basic Blue 66、Thioflacin T(Basic Yellow 1)及びAuramine O(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-Geigy Orasol Yellow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０９／６２９，７８４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０９／６２９，７８４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(787.65ｇ)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Montello社製）、(5.04ｇ)、ブチルアクリレート(40.01ｇ)、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。500ｍｌ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 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。
【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(30ｇ)、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11μｍ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GF/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。Degussa-Hules Corporationから市販のPigment Carbon Black 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】
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【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、"Major 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】
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【００５８】
【表３】
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【００５９】
【表４】
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【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。
【図１】
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