JP2015063129A - 間接印刷方法のための不均質ネットワークによる変動材料表面エネルギー - Google Patents

Abstract

【課題】インクの湿潤を可能にし、基材上に一時画像の完全な転写を可能にする中間転写部材を提供する。【解決手段】２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの混合物を含有する中間転写部材であって、第１のポリマーまたはネットワークが、第２のポリマーまたはネットワークよりも、表面自由エネルギーの差異が、約５〜約２５ｍＮ／ｍ高い表面エネルギーを有する中間転写部材およびこの中間転写部材を形成する。【選択図】なし

Description

本開示は、一般に、間接印刷方法、より詳細には中間転写部材および中間転写部材を含む印刷プロセスに関する。

間接印刷方法は、一般に、インクジェットプリントヘッドを用いて中間転写部材、例えばドラムまたはベルト上にインクを画像様に適用する工程、および次いで一時画像を基材に転写する工程を含む２工程印刷プロセスを含む。インクを中間転写部材上に画像様に適用した後、インクは、中間転写部材を湿潤し、または中間転写部材上に広がり、一時画像を形成する。一時画像は、特性の変化が生じ、例えば部分的または完全な乾燥、熱または光硬化またはゲル化が生じ、次いで基材に転写される。

間接印刷方法において使用するための中間転写部材（転写定着ベルトまたは転写ブランケットとして既知でもある）は、清浄プレートを得るために、一連の要件（湿潤水性インク液滴、水除去のための熱吸収、および最終基材への乾燥インクの転写を含む）を満たすように設計される。

特に、間接印刷に使用するための中間転写部材は、インクジェット／転写定着印刷アーキテクチャに独特である特定のサブシステム要件を満たさなければならない。中間転写部材は、インクの湿潤を可能にし、続いて、例えば相変化の後、基材上に一時画像の完全な転写を可能にするための表面特性、例えばエネルギー、トポロジーなどを示すことが望ましい。一般に、良好な湿潤性を示す中間転写部材の材料は、基材上にインクフィルムを十分に転写せず、または反対に、インクを十分には湿潤しないが、基材に効率良く転写する。

２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの混合物を含む組成物を含む中間転写部材が提供され、ここで２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの第１のポリマーまたはネットワークは、２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの第２のポリマーまたはネットワークのよりも高い表面エネルギーを有する。

また、２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの混合物を含む組成物を調製することによって中間転写部材を形成する工程を含む方法が提供され、ここで２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの第１のポリマーまたはネットワークは、２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの第２のポリマーまたはネットワークよりも高い表面エネルギーを有する。

さらに、インクジェットプリントヘッドを用いて中間受容部材上にインクを適用する工程；このインクを中間受容部材上に広げる工程；インクの特性変化を誘導する工程；およびインクを基材に転写する工程を含む、基材に画像を印刷する方法が提供され、ここで中間転写部材は、２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの混合物を含む組成物を含み；この２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの第１のポリマーまたはネットワークが、この２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの第２のポリマーまたはネットワークよりも高い表面エネルギーを有する。

図１は、２工程印刷プロセスの概略図である。 図２は、実施例１から得られる２つの異なるドメインを示す画像である。

本開示の中間転写部材は、異なる表面エネルギーを有する２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークを含む組成物を含む。こうした混合物を含む組成物を用いることにより、好適な湿潤および転写特性を有する中間転写部材が得られる。

間接印刷
画像は、２工程印刷プロセスを用いて基材に適用されてもよい。図に示されるように、２工程印刷プロセスは、インクジェットプリントヘッド１２０を用いて中間転写部材１１０、例えばドラムまたはベルト上にインクを画像様に適用する工程、中間転写部材１１０上にインクを湿潤させ／広げて一時画像１１５を形成する工程、特性変化デバイス１３０を用いて一時画像に特性変化を誘導する工程、および相変化後の一時画像１３５を基材１４０に転写する工程を含んでいてもよい。基材１４０は、矢印の方向のニップ領域１４５に供給されてもよい。清浄ユニット１５０は、インク画像の転写が完了した後に、残留インク、ダスト、または他の材料を有する中間転写部材１１０を清浄にしてもよい。

中間転写部材
上記２工程印刷プロセスに好適な中間転写部材は、望ましくは、インクの湿潤を可能にすると共に、一時画像（顔料を伴う残留インクフィルム）の基材上への完全な転写も可能にする表面特性（例えばエネルギー、トポロジーなど）を有する。インクが中間転写部材上に十分湿潤する（すなわち広がる）ために、中間転写部材の表面自由エネルギーは、望ましくは液体インクの表面張力よりも高い。インクが続いて中間転写部材から基材に転写されるように、中間転写部材の表面自由エネルギーは、望ましくは乾燥（樹脂）インクの表面自由エネルギーよりも低い。故に、インクを湿潤するのに望ましい中間転写部材の表面自由エネルギーは、インク画像を基材に転写するのに望ましい表面自由エネルギーとは異なり得る。

一般的な事項として、表面上の液体の湿潤性または広がりは、液体と、表面と、周囲の空気との間の相互作用力、特に表面化学および表面トポロジーに関連するような表面自由エネルギーによって支配される。表面張力は、密着力と接着力との間の相互作用として記載できるパラメータであり、これが、表面にわたって液体の湿潤または広がりが生じるか、または生じないかを決定する。

乾燥表面上の湿潤液滴によって生じる力のバランスを定義するヤングの式は、以下を規定する：
γ_ＳＬ＋γ_ＬＶｃｏｓθ＝γ_ＳＶ
式中、γ_ＳＬ＝固体と液体との間の相互作用の力であり；γ_ＬＶ＝液体と周囲空気との間の相互作用の力であり；γ_ＳＶ＝固体と周囲空気との間の相互作用の力であり；θ＝表面に対する液滴の接触角である。ヤングの式はまた、液体の表面張力が表面エネルギーよりも低い場合は、接触角が０であり、液体が表面を湿潤することを示す。表面エネルギーは、いくつかの要因、例えば固体の、特にその表面の化学組成および結晶学的構造、表面の幾何学的特徴およびそのラフネス、および固体表面に対して物理的に吸着するまたは化学的に結合する分子の存在に依存する。

好適な中間転写部材は、２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの混合物を含む組成物を含み、ここで不均質ポリマーまたはネットワークは、異なる表面エネルギーを有する。具体的には、第１のポリマーまたはネットワークは、第２のポリマーまたはネットワークよりも高い表面エネルギーを有し、こうして組成物がフィルムにキャストされる場合に、組成物は、異なる表面エネルギーを有する少なくとも２つの異なるドメインに相分離する。ドメインサイズおよび頻度は、不均質ポリマーの比およびポリマーまたはネットワークの分子量に依存する。相対的により高い表面エネルギーを有するドメインは親水性であり得る一方で、相対的に低い表面エネルギーを有するドメインは疎水性であり得る。故に、より高い表面エネルギードメインは、インクの湿潤を可能にできる一方で、低い表面エネルギードメインは、基材へのインクの転写を可能にし得る。

ドメインサイズは、ナノメートルからミクロンまで変動し得る。中間転写部材が湿潤および転写を可能にし得るように、より低いおよびより高い表面エネルギーのドメイン寸法は、インク液滴の寸法よりも小さくなり得る。一般に、中間転写部材上のインク液滴の寸法は、約１０〜約２００μｍ、例えば約３０〜約６０μｍ、または約４５〜約８０μｍ、または約７５〜約１００μｍ、または約３０〜約１００μｍ、または約４０〜約８０μｍの直径で変動し得る。従って、低い表面エネルギーおよび高い表面エネルギーのドメイン寸法は、約３０μｍ未満、例えば約１μｍ〜約１５μｍ、または約１０μｍ〜約２５μｍ、または約２０μｍ〜約３０μｍであってもよい。

不均質ポリマーおよびネットワーク
本明細書に使用するためのポリマーまたはネットワークの好適な混合物は、少なくとも２つの不均質ポリマーまたはネットワークを含む。特に、好適な混合物は、２つ以上の非混和性ポリマー、プレポリマーまたはネットワークを含有し得る。２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの混合物は、いずれかの既知の手段によって製造されてもよい。例えば、混合物は、共通の溶媒に構成成分を溶解させることによって製造されてもよい。

２つ以上のポリマー間の表面エネルギー差は、約５〜約２５ｍＮ／ｍ、例えば約１０〜約２０ｍＮ／ｍ、または約１０〜約１４ｍＮ／ｍ、または約１２〜約１７ｍＮ／ｍ、または約１６〜約２０ｍＮ／ｍの範囲であってもよい。２つ以上の非混和性ポリマー、プレポリマー、またはネットワークの少なくとも１つは、約４０ｍＮ／ｍを超える、例えば約４０〜約８０ｍＮ／ｍ、または約４０〜約６０ｍＮ／ｍ、または約４５〜約６０ｍＮ／ｍ、または約７０〜約８０ｍＮ／ｍ、または約５０ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有していてもよい。好適なポリマーおよびネットワークは、親水性官能基を有するポリマー、例えばポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリ尿素、ポリウレタン、ポリアルコールなどを含む。

少なくとも２つ以上の非混和性ポリマー、プレポリマーまたはネットワークの第２のものは、約１５〜約５０ｍＮ／ｍ、例えば約２０〜約４０ｍＮ／ｍ、または約２５〜約３５ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有していてもよい。好適なポリマーおよびネットワークは、ポリフルオロエーテル、ポリシロキサン、ポリフルオロシラン、ポリスチレン、ポリ脂肪族化合物などを含む。

少なくとも２つの不均質ポリマーまたはネットワークは、いずれかの好適なモル比で混合されてもよい。例えば、第１のポリマーまたはネットワークと第２のポリマーまたはネットワークとの比は、約１０：１〜約１：１０、例えば約６：１〜約１：６、または約２：１〜約１：２、または約１：１であってもよい。第１のポリマーまたはネットワークと第２のポリマーまたはネットワークとの比を変動させることによって、微視的ドメインのサイズおよび頻度を変動し得る。

中間転写部材の製造方法
異なる表面エネルギーを有する不均質ポリマーまたはネットワークの混合物を含む組成物は、いずれかの好適な方法に従って調製されてもよい。組成物は、ブランケットコーティングを行い、中間転写部材を製造してもよい。中間転写部材は、キャストされてもよく、または表面コーティングされてもよい。

キャスティングは、組成物をモールドに注ぐ工程、次いで溶媒を蒸発させる工程を含み、基材上にブランケットをもたらす。

組成物は、基材上に堆積されてもよい。いずれかの好適な基材、例えば金属、ゴムおよび布地が使用されてもよい。好適な金属としては、鋼、アルミニウム、ニッケル、およびそれらの合金および同様の金属および同様の金属の合金が挙げられる。好適なゴムとしては、エチレンプロピレンジエン、フルオロエラストマー、ｎ−ブチルゴム、シリコーンゴム、他のエラストマーなどが挙げられる。好適な布地材料とは、機械的にインターロックされた繊維またはフィラメントを含む繊維製品構造を指し、これは織布であってもよく、または不織布であってもよい。布地は、繊維または糸から製造される材料、および織布、編物、または布地もしくはフェルトタイプの構造に加圧された材料である。織布とは、ワープおよびフィラーストランドが互いに直角に緊密に配向していることを指す。不織布は、ランダムに一体化された繊維またはフィラメントを指す。好適な布地としては、織布または不織布綿布地、グラファイト布地、ファイバーグラス、織布または不織布ポリイミド（例えばＫＥＶＬＡＲ（商標），ＤｕＰｏｎｔから入手可能）、織布または不織布ポリアミド、例えばナイロンまたはポリフェニレンイソフタルアミド（例えばＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌ．）のＮＯＭＥＸ（商標））、ポリエステル、アラミド、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリスルホン、ポリキシレン、ポリアセタールなど、およびこれらの混合物が挙げられる。基材は、約０．５〜約１００ｍｍ、例えば約１〜約３０ｍｍ、または約２５〜約５５ｍｍ、または約５０〜約７０ｍｍの厚さを有していてもよい。

組成物は、いずれかの好適なプロセス、例えばドローダウンコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティング、フローコーティング、浸漬、噴霧によって、例えば非常に薄い薄膜の複数のスプレー適用により、キャスティング、ウェブコーティング、ロールコーティング、押出成型、積層などによって基材上に堆積されてもよい。表面コーティングの厚さは、約１〜約５００ミクロン厚さ、例えば約５〜約２００ミクロン、または約８０〜約１５０ミクロンであってもよい。表面コーティングは、溶媒を蒸発させて所望のブランケットを基材上に得るために加熱されてもよい。硬化システムが使用される場合、コーティングは、約０．５〜約６時間、例えば約０．５〜約３時間、または約１〜約４時間、または約３．５〜約６時間の期間、適切な温度、例えば約９０℃〜約２００℃、または約９０℃〜約１４０℃、または約１２０℃〜約１８０℃、または約１５０℃〜約２００℃にて硬化されてもよい。

インク材料
間接印刷方法に使用するのに好適ないずれかのインクが使用されてもよい。好適なインク組成物としては、相変化インク、ゲル系インク、ラテックスインク、硬化性インク、水性インク、および溶媒インクが挙げられる。インク組成物は、樹脂、着色剤、ワックスおよび他の添加剤を含んでいてもよい。用語「インク組成物」とは、例えば使用可能な色の組のインク組成物を含む、例えばすべての色の特定のインク組成物を指す。例えば、インク組成物は、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックインクを含む使用可能な色の組の相変化インクを指してもよい。そのため本明細書に定義されるように、シアン相変化インクおよびマゼンタ相変化インクは、同じインク組成物の異なるインクの色である。

用語「相変化インク」はまた、「固体インク」と称されることもあり、これは、周囲温度では固相のままであり、閾値温度（場合により溶融温度とも称される）を超えて加熱される場合に液相に溶融するインクを指す。周囲温度は、画像形成デバイスを取り囲む空気の温度である；しかし、画像形成デバイスは閉じた空間に配置されるまたはそうでなければ規定空間に配置される場合に、周囲温度は室温（約２０℃〜約２５℃）であってもよい。相変化インクの溶融温度は、例えば約７０℃〜約１４０℃、例えば約７０℃〜約９５℃、または約８０℃〜約１２０℃、または約１１０℃〜約１４０℃であってもよい。相変化インクが、溶融温度未満に冷却される場合、インクは固相に戻る。

本明細書で使用される場合、用語「ゲルインク」および「ゲル系インク」は、周囲温度でゲル状の状態のままであり、プリントヘッドによって放出されるために好適な異なる粘度を有するように加熱またはそうでなければ変更されてもよいインクを指す。ゲル状の状態にあるゲルインクは、例えば約１０^５〜１０^７センチポイズ（ｃｐｓ）の粘度を有していてもよい；しかし、ゲルインクの粘度は、閾値温度（ゲル化温度と称される）を超えてインクを加熱することによって液体様粘度に低下されてもよい。ゲル化温度は、例えば約３０℃〜約５０℃、例えば約３０℃〜約３８℃、または約３６℃〜約４４℃、または約４２℃〜約５０℃であってもよい。ゲルインクの粘度は、インクがゲル化温度未満に冷却される場合に増大する。

本明細書では硬化性インクと称される一部のインク組成物は、画像形成デバイスによって硬化されてもよい。本明細書で使用される場合、インクを「硬化する」プロセスとは、放射線に曝されていることに応答して分子量が増大するインク中の硬化性化合物を指す。硬化性化合物の分子量を増大させるための例示的なプロセスとしては、例えば架橋および鎖延長化が挙げられる。硬化されたインクは、文書配布に好適であり、染み付き耐性があり、ユーザーによって取り扱われてもよい。インクを硬化するのに好適な放射線は、例えばマイクロ波、赤外、可視、紫外およびｘ線を含んで周波数全体（または波長）のスペクトルを包含してもよい。例えば、紫外線硬化性ゲルインクは、本明細書ではＵＶゲルインクと称され、紫外線に曝された後に硬化する。本明細書で使用される場合、用語「紫外」線は、約５０ｎｍ〜約５００ｎｍの波長を有する放射線を包含する。

いずれかの好適な樹脂は、インク組成物を形成するために使用されてもよい。好適な樹脂としては、ポリエステル樹脂（米国特許第６，５９３，０４９号および米国特許第６，７５６，１７６号に記載される樹脂を含む）が挙げられ、これらの開示全体は、完全に参考として本明細書に組み込まれる。好適な結晶性ポリエステル樹脂としては、当該技術分野において既知の樹脂が挙げられる。好適な樹脂としてはまた、少なくとも１つの非晶質ポリエステル樹脂および結晶性ポリエステル樹脂の混合物を挙げることができる。着色剤は、顔料、染料、これらの混合物、カーボンブラック、マグネタイト、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、ブラウンおよびこれらの混合物を、組成物の総重量に基づいて約０．１〜約３５重量％、例えば約１〜約２５重量％の量で含んでいてもよい。

着色剤は、固形分基準においてインク粒子の約１〜約３５重量％、例えば約５〜約２５重量％、または約５〜約１５重量％の範囲の量でインクに存在し得る。

好適なワックスは、ワックスの単一タイプまたは２つ以上の異なるワックスの混合物のいずれかを含む。単一ワックスが、インク組成物に添加できる。あるいはワックスの組み合わせは、インク組成物に複数の特性を提供するために添加されてもよい。

インク粒子は、例えばインク粒子の約１〜約２５重量％、例えば約３〜約１５重量％、または約５〜約２０重量％、または約５〜約１２重量％の量でワックスを含有してもよい。

好適な添加剤としては、インク組成物の特性を向上させるいずれかの添加剤が挙げられる。例えば、インク組成物は、正または負の電荷制御剤を含んでいてもよい。他の添加剤としては、有機スペーサー、色向上剤および他の既知のインク添加剤が挙げられる。洗浄または乾燥後にインク組成物に添加できる表面添加剤としては、例えば金属塩、脂肪酸金属塩、コロイド状シリカ、金属酸化物、チタン酸ストロンチウム、これらの組み合わせなどが挙げられ、これらの添加剤は、それぞれインクの約０．１〜約１０重量％、例えば約０．５〜約７重量％の量で存在し得る。他の添加剤としては、ステアリン酸亜鉛およびＤｅｇｕｓｓａから入手可能なＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ９７２（登録商標）が挙げられる。米国特許第６，１９０，８１５号および米国特許第６，００４，７１４号（これら全体の開示は、完全に参考として本明細書に組み込まれる）のコーティングされたシリカも、例えばインクの約０．０５〜約５重量％、例えば約０．１〜約２重量％の量で選択されてもよい。

上記で記載される２工程印刷プロセスに使用するのに好適なインクは、圧電インクジェットプリントヘッドに使用するのに好適な表面張力、粘度、および粒径を有していてもよい。例えば、噴出可能なインクの表面張力は、約１５〜約５０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ、例えば約１５〜約３０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ、または約２５〜約４０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ、または約３５〜約５０ｄｙｎｅｓ／ｃｍであってもよい。噴出可能なインクの粘度は、例えば３０℃において約１〜約３０センチポイズ（ｃｐｓ）、例えば約１〜約１４ｃｐｓ、または約８〜約２０ｃｐｓ、または約１６〜約３０ｃｐｓであってもよい。噴出可能なインクの粒径は、約６００ｎｍ未満、例えば約３００ｎｍ未満、または約１５０ｎｍ未満であってもよい。

以下の実施例は、例示を目的とするものに過ぎず、本開示の範囲を制限することを意図しない。また、部およびパーセンテージは、特に指示しない限り、重量による。

２つの不均質プレポリマーのコーティング
３．７５ｇのビニル末端処理されたフルオロポリジメチルシロキサン（Ｎｕｓｉｌ Ｇｅｌ ９６６７−４０ ｐａｒｔ Ａ）および１．７５ｇのフルオロシラン（Ｎｕｓｉｌ Ｇｅｌ ９６６７−４０ ｐａｒｔ Ｂ）をガラス瓶に添加し、混合物を形成した。６．２５ｇのトリフルオロトルエン、８．７５ｇのビニル末端処理されたポリジメチルシロキサン（Ｐａｒｔ Ａ）、および０．７５ｇのシラン（Ｐａｒｔ Ｂ）を次いで混合物に添加した。混合物を３０分間撹拌し、次いで１５分間脱気した。

得られた混合物をＭｙｌａｒシート上にコーティングし、１５５℃で１２時間硬化させた。図２に示されるように、硬化後、２つの不混和性ポリマーである、フルオロポリシリコーンおよびポリシリコーンから２つの異なるドメインが得られた。

Claims (5)

1. ２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの混合物を含む組成物を含む中間転写部材であって、
   前記２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの第１のポリマーまたはネットワークが、前記２つ以上の不均質ポリマーまたはネットワークの第２のポリマーまたはネットワークよりも高い表面エネルギーを有する、中間転写部材。
2. 前記２つ以上の不均質ポリマー間の表面自由エネルギーの差異が、約５〜約２５ｍＮ／ｍである、請求項１に記載の中間転写部材。
3. 前記第１のポリマーまたはネットワークが、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリ尿素、ポリウレタン、およびポリアルコールからなる群から選択される、請求項１に記載の中間転写部材。
4. 前記第２のポリマーまたはネットワークが、ポリフルオロエーテル、ポリシロキサン、ポリフルオロシラン、ポリスチレン、およびポリ脂肪族化合物からなる群から選択される、請求項１に記載の中間転写部材。
5. 前記中間転写部材が、約１９〜約５０ｍＮ／ｍの表面エネルギーを有する、請求項１に記載の中間転写部材。
   

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