JP4105385B2 - 基体の被覆システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷の分野、特にトナー像の接着性を改良するための基体の被覆方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
トナー像、特に液体のトナー像の基体への転写および接着の問題点はよく知られている。像の転写は、例えば光受容体のような像形成面や像の転写部材から基体へのトナーの微粒子の静電転写により行われる。あるいは、像の転写は、一般に像が像形成面から最初に転写される中間の転写部材から熱および圧力により行われ得る。像が一般に溶融した状態にある転写部材からの像の転写には、しばしば問題がある。通常、何らかの基体表面の処理は、良好な転写や定着を可能にするために必要とされている。
【0003】
トナーの転写および接着性は、トナーと基体との間の化学的適合性により、例えば酸―塩基の相互作用または互いの結合に導く化学的類似性による化学結合により、改良される。
【0004】
転写と接着性の問題の一般的な解決法は、トナー材料と基体両方に対する親和性を有する接着促進剤で基体を被覆することである。例えば、上述の型のトナーのPETとBOPPに対する接着性は、アミンを末端基とするポリアミドであるマクロメルト6239(ヘンケル)層で基体を被覆することによって大きく促進される。この材料は、基体への接着性が高く、トナーの粒子ポリマーへの高い親和性を有している。しかし、このように被覆された基体の保存寿命は限られており、中間転写部材から基体へのトナーの転写の質は、時間とともに落ちていることが判った。この被覆の老化過程は、すでに基体に転写した像の接着性を生じさせるとは思えない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この技術分野においてよく知られているように、そのような基体の処理は、特にデジタル静電印刷では必ずしも十分な結果を導いていない。
【0006】
その記載が本明細書の一部をなす欧州特許公報第0789281号には、ポリプロピレンの被覆システムについて記載されており、そのシステムでは、ポリプロピレンは、ポリエチレンにより、次いでエチレンアクリル酸、および、例えばタルク、シリカ、ワックスまたは顔料のような少量の充填剤により被覆される。
【0007】
欧州特許公報第048481号には、好ましくは粒状材料を含む、第1のラッカー層によりポリマー基体を被覆する被覆方法を記載している。ラッカー層は、スチレンおよび/又はスチレン誘導体およびそれと共重合可能な少なくとも1つのエチレン性不飽和のコモノマーで構成されているコポリマーを含むトナー受容層により更に被覆される。コポリマーは、少なくともひとつの遊離した酸官能基を含んでいる。トナーは、層のインク受容性を改良するために、付加的なアクリルおよび/又はメタクリルポリマーで構成されている方が好ましい。接着性を促進する層は、ラッカー層とポリマー層の間に任意に位置していてもよい。
【0008】
欧州特許公報第5126198号には、トナー像を形成するのに適切なものとしては説明されていない被覆基体について記載している。むしろ、この材料は熱積層化可能な多層フィルムとして用いられている。外側の熱積層化可能な層は、ポリマーの混合物で構成されている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の好ましい形態のひとつの態様は、基体、特にプラスチック基体への像の転写能力および/又は接着性の改良への新規な方法である。
【0010】
本発明の好ましい形態の広い見地では、基体に高い親和性を有する下層とトナー材料に高い親和性を有する上層の2層の被覆が採用されている。この2層は互いに高い親和性を有している。
【0011】
本発明のこのような見地における例示的な形態では、下層は、発明の背景で示されたマクロメルト(Macromelt)6239(ヘンケル)のようなアミンを末端基とするポリアミド層である。上層は、トナー粒子に高い親和性を持つ材料と、下層への接着性の高い材料で形成されている。上で指摘したように、アミンを末端基とするポリアミドは広範囲の材料に親和性を有しているため、ほとんど問題はない。さらに上述の、時間とともに現れてくるアミンを末端基とするポリアミドの特性の劣化は、上層により被覆されるときには存在しない。
【0012】
上層として有用な例示的材料としては、エチレンアクリル酸コポリマー、ポリビニルピリジンとスチレンブタジエンのコポリマーがある。上層は、実質的にそれらの材料のみで形成されるのが好ましく、さらに実質的にはそれらの材料のひとつのみで形成しているのが好ましい。それらの材料は、未処理のPET、BOPP、ポリカーボネート、ポリエチレンおよびビニルに対する接着性がやや不十分であることに注意すべきである。いくつかの用途のためには、アクリル酸コモノマーの重量を8〜18%、より好ましくは10〜16%のレベルに鹸化することによって、エチレンアクリル酸コポリマーの酸性度を下げることが有用である。未変性の材料は、一般的に、アクリル酸のコモノマーを20重量%有している。本発明の好ましい形態では、上層にはシリカやタルク、または他の充填物やワックスまたは顔料は含まれていない。
【0013】
本発明の好ましい形態の第2の態様は、エチレンアクリル酸コポリマー、ポリビニルピリジンまたはスチレンブタジエンコポリマーで被覆された基体、特に減少した酸性度を有するエチレンアクリル酸コポリマーで被覆された基体に関するものである。そのような被覆された基体は、本発明の好ましい形態では、PETやBOPPのようなプラスチック基体であり、本発明の他の形態では、紙である。好ましくは、上層は実質的にはそれらの材料のみで形成され、より好ましくは実質的にそれらの材料のうちのひとつで形成される。
【0014】
本発明の好ましい形態の第3の態様は、本発明の、または本発明に従って製造された基体上の像の、好ましくはトナー像の、より好ましくは液体トナー像の印刷に関するものである。この印刷は、好ましくは画像形成面から転写された中間の転写部材から基体へのトナー像の転写によるものである。好ましいトナーは、エチレンビニルアセテート(EVA)コポリマー、エチレンとα,β位がエチレン性不飽和の酸のコポリマーの1つまたはそれ以上に基づくものである。酸は、アクリル酸、メタクリル酸およびデュポン社の商品名Surlynの下で作られたアイオノマーからなる群の中から選択されたものである。
【0015】
それゆえ、本発明の好ましい形態によると、
プラスチックシート、
アミンを末端基とするポリアミド、シランカップリング剤、およびアミノプロピルトリエトキシシランからなる群から選択されたポリマーを含む第1のポリマー材料を含むプラスチックシート上の下層被覆、および
第2のポリマー材料で形成され、トナー像が溶融し、定着されうる外側の表面を有し、直接下層上にある上層被覆
を含むトナー像を印刷するのに適した基体が提供される。
【0016】
さらに、本発明の好ましい形態によると、
プラスチックシート、
第1のポリマー材料で形成されたプラスチックシート上の下層被覆、および
エチレンアクリル酸コポリマー、ポリビニルピリジン、およびスチレンブタジエンコポリマーからなる群から選択されたポリマーにより基本的に構成される第2のポリマー材料を含み、トナー像が溶融し、定着され得る外側の表面を有し、直接下層上にある上層被覆
を含む、その上にトナー像を印刷するのに適した基体が提供される。
【0017】
好ましくは、第1のポリマー材料は、アミンを末端基とするポリアミド、シランカップリング剤、アミノプロピルトリエトキシシランからなる群から選択されるポリマーを含む。
【0018】
好ましくは、プラスチックシートは、PETである。或いは、プラスチックシートはBOPPである。或いは、プラスチックシートは、ポリエチレンである。或いは、プラスチックシートは、ビニルである。或いは、プラスチックシートは、ポリカーボネートである。
【0019】
本発明の好ましい形態では、上層は、エチレンアクリル酸コポリマーを含む。好ましくは、エチレンアクリル酸コポリマーは、18重量%未満のアクリル酸コモノマーを有する。或いは、エチレンアクリル酸コポリマーは、16重量%未満のアクリル酸コモノマーを有する。
【0020】
あるいは又は付加的に、エチレンアクリル酸コポリマーは、8重量%を越えるアクリル酸コモノマーを有する。あるいは、エチレンアクリル酸コポリマーは、12重量%を越えるアクリル酸コモノマーを有する。
【0021】
本発明の好ましい形態では、上層は、ポリビニルピリジンを含む。あるいは、上層は、スチレンブタジエンコポリマーを含む。
【0022】
本発明の好ましい形態では、下層は、アミンを末端基とするポリアミドを含む。あるいは、下層は、シランカップリング剤を含む。あるいは、下層は、アミノプロピルトリエトキシシランを含む。
【0023】
本発明の好ましい形態では、下層は0.1〜1g/m2の重量を有する。あるいは又は付加的に、下層は、0.3〜0.5g/m2の重量を有する。
【0024】
本発明の好ましい形態では、上層は0.1〜10g/m2の重量を有する。あるいは又は付加的に、上層は、0.2〜2g/m2の重量を有する。好ましくは、上層は、0.25〜0.35g/m2の重量を有する。
【0025】
好ましくは、上層は、実質的にワックスおよび顔料を含まない。
【0026】
好ましくは上層は、実質的に粒状物質を含まない。好ましくは、下層は、実質的に粒状の物質を含まない。さらに好ましくは、上層、下層両方とも粒状物質を含まない。
【0027】
好ましくは、基体は2層の被覆層のみを含む。
【0028】
本発明の更に好ましい形態によると、トナー像が接着され得る被覆された基体を製造する方法であって、
プラスチックシートに、アミンを末端基とするポリアミド、シランカップリング剤、およびアミノプロピルトリエトキシシランからなる群から選ばれたポリマーを含む、下層としての第1のポリマー材料を被覆する工程、および
第2のポリマー材料を直接被覆し、トナー像が接着、定着され得る外表面を有する上層被覆を下層上に形成する工程
を含む方法が提供される。
【0029】
さらに、本発明の好ましい形態によると、トナー像が接着され得る被覆された基体を製造する方法であって、
プラスチックシートに、上層としての第1のポリマー材料を被覆する工程、および
下層に、エチレンアクリル酸コポリマー、ポリビニルピリジンおよびスチレンブタジエンコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む第2のポリマー材料を直接被覆し、トナー像が接着、定着され得る外表面を有する上層被覆を形成する工程
を含む方法が提供される。
【0030】
好ましくは、第1のポリマー材料は、アミンを末端基とするポリアミド、シランカップリング剤、およびアミノプロピルトリエトキシシランからなる群から選択されたポリマーを含む。
【0031】
また、本発明の好ましい形態によると、PET、BOPP、ポリカーボネート、ポリエチレンおよびビニルからなる群から選択されたシートと、エチレンアクリル酸コポリマー、ポリビニルピリジンおよびスチレンブタジエンコポリマーからなる群から選択されたポリマーのみを実質的に含む外被覆を含む基体が提供される。
【0032】
好ましくは、シートはPETシートである。あるいは、シートはBOPPシートである。あるいは、シートはポリカーボネートシートである。あるいは、シートはポリエチレンシートである。あるいは、シートはビニルシートである。
【0033】
好ましくは、被覆はポリビニルピリジンを含む。あるいは、被覆はスチレンブタジエンコポリマーを含む。あるいは、被覆はエチレンアクリル酸コポリマーを含む。好ましくは、エチレンアクリル酸コポリマーは、18%重量未満のアクリル酸コモノマーを有している。
【0034】
また、本発明の好ましい形態によると、シートと、18%重量未満のアクリル酸コモノマーを有するエチレンアクリル酸コポリマーの被覆を含む基体が提供される。
【0035】
好ましくは、上述のように、エチレンアクリル酸コポリマーは、16%重量未満のアクリル酸コモノマーを有している。或いは、エチレンアクリル酸コポリマーは、8%重量を超えるアクリル酸コモノマーを有している。
【0036】
好ましくは、エチレンアクリル酸コポリマーは、12%重量を超えるアクリル酸コモノマーを有している。
【0037】
好ましくは、上述のように、被覆は、0.1〜0.4g/m2の重量を有する。好ましくは、被覆は、0.25〜0.35g/m2の重量を有する。
【0038】
また、本発明の好ましい態様によると、
上述の基体を提供する工程、および
この基体上にトナー像を印刷する工程
を含む印刷方法が提供される。
【0039】
好ましくは、トナー像は、液体トナー像である。或いはまたは付加的に、印刷は、熱および圧力を用いて基体にトナー像を転写する工程を含む。或いは、印刷は、静電的に基体にトナー像を転写する工程を含む。
【0040】
本発明の好ましい態様では、印刷方法は、
像形成面に像を形成する工程、
像形成面から中間転写部材に像を転写する工程、および
中間転写部材から基体に像を転写する工程
を含む。
【0041】
【発明の実施の形態】
その上にトナー像がプリントされる、本発明の好ましい形態に係る基体は、基体に対する高い親和性を有する下層と、トナー材料に対する高い親和性を有する上層とが被覆されたプラスチック又は他のシートからなる。2つの層は、相互に高い親和性を有している。
【0042】
そのような基体を製造するための、1つの、しかしこれに限定されない方法は、アミンを末端基とするポリアミドの下層と、エチレンアクリル酸コポリマーの上層を用いるものである。
【0043】
下層
950gの1−プロパノールに、アミンを末端基とするポリアミドである、50gのマクロメルト6239(ヘンケル)を、攪拌しつつ加える。均一かつ透明な5%の固形分を含む溶液が得られるまで、40℃〜50℃で加熱する。
【0044】
この材料は、基体(例えば任意にコロナ処理されたBOPP基体)に5%の固形分の溶液を被覆し、溶液を乾燥し、好ましくは0.1〜0.3g固形分/平方メートルとすることにより、基体に施される。この被覆は、均一であるべきである。この被覆は、利用可能な任意の方方、例えばグラビアコーティングシステムを用いて、施される。或いは、被覆の厚さを制御するプリンターの設定により被覆を施すために、フレキソ印刷システムを用いることが出来る。しかし、他の適切な被覆手段(二枚ブレード直接塗布器等)を用いることが出来る。上述の方法に対し、他の溶液濃度および他の変形を用いることも可能である。
【0045】
より薄い、より厚い被覆を用いることが出来るが、より薄い被覆は必ずしも効果的ではなく、より厚い被覆は塗布がより困難であり、より高価である。
【0046】
溶液の塗布後、好ましくは被覆装置内の内部ヒーターにより、被覆は乾燥される。
【0047】
上層
465gの脱イオン水に、200gのイソプロピルアルコールを加える。この反応は、発熱反応である。混合物を冷却した後、ミケルマン(Michelman)社により供給されたMP4999(32−35%)の分散液335gにそれを加える。
【0048】
分散液は、適当な被覆プロセスにより下層に被覆され、下層に関し、より薄い被覆を用いることも出来るが、約0.3−0.5g/平方メートルの被覆を与える。ダブルコーティング装置を用いることが出来れば、乾燥した下層上に直ちに上層を塗布してもよい。
【0049】
上層溶液の塗布後、好ましくは塗布機と一体的なドライヤーを用いることにより、被覆は乾燥される。他の乾燥手段を用いることも可能である。
【0050】
上層材料の上述の組成は、ウエブ供給材料に印刷するのに適しているが、印刷後、例えば出口ローラーのような、熱いうちに接触するに至る面に接着するであろう。熱接着を減少させるために、好ましくは8〜18重量%、より好ましくは10〜16重量%のアクリル酸コモノマーのレベルまで鹸化することにより、エチレンアクリル酸コポリマーの酸度が減少される。未変性の材料は、典型的には20重量%のアクリル酸コモノマーを有している。この変性材料は、下層の接着促進特性を必要としない、紙およびプラスチック基体に直接被覆するために用いることが出来る。
【0051】
他の下層材料、例えば、アミノプロピルトリエトキシシランのようなシランカップリング剤を用いることが出来る。下層としての主要な要件は、基体および上層に対する高い接着性を有することである。
【0052】
他の適切な下層材料としては、ポリビニルピリジン(分子量:40,000〜200,000)(サイアンティフィックポリマープロダクト)がある。付加的には、スチロナール(Styronal)PK8717(BASF)(スチレンブタジエンコポリマー)を上層として用いることが出来る。これらの材料は、好ましくは、約0.5g/平方メートルの重量で被覆される。
【0053】
本発明の好ましい形態では、様々な接着メカニズムを利用することが出来る。上述の例では、下層および上層は、それぞれ塩基および酸である。後述するトナーは酸性であるが、トナーは、上層と強固な化学結合を形成する。本発明の好ましい形態では、他の材料は他の接着の型を利用する。
【0054】
一般に、0.1〜10ミクロンの(乾燥後の)被覆の厚さが好ましい。より好ましくは、その厚さは0.2〜2ミクロンである。
【0055】
本発明の被覆された基体は、PETおよびBOPPに容易には転写せず、および/または良好には接着しない、広範囲のトナー材料に対し有用である。好ましいトナーは、エチレンビニルアセテート(EVA)コポリマー、エチレンとα,β位がエチレン性不飽和の、アクリル酸、メタクリル酸およびデュポン社の商品名Surlynの下で作られたアイオノマーからなる群から選択された酸のコポリマーの1つまたはそれ以上に基づくものである。
【0056】
トナーを形成する1つの好ましい方法は、以下の通りである。
【0057】
1)溶解
1400gのヌクレル(Nucrel)925(デュポン社によるエチレンコポリマー)および1400gのイソパール(Isopal)L(エクソン)が、130℃のオイルで加熱したダブル遊星ミキサー内で、少なくとも24RPMで1.5時間、充分に混合される。1200gの予熱されたイソパール(Isopal)Lが加えられ、追加の時間、混合が続行される。混合の続行中、数時間にわたり、混合物は45℃に冷却され、粘性物質が形成される。
【0058】
2)粉砕
溶解工程の結果物762gを、66.7gのモガル(Mogal)Lカーボンブラック(カボット:Cabot)、6.7gのBT583D(クックソン:Cookson社により製造された青色顔料)、5gのトリステアリン酸アルミニウム、および1459.6gのイソパールLとともに、3/16”の炭素鋼ボールが充填された250RPMの1S磨砕機(ユニオンプロセス社、オハイオ州アクロス)内で、30℃で8時間、粉砕される。
【0059】
3)粉砕の続行
34.5gのAクミスト(Cumist)A−12を加え、追加の4−12時間、粉砕を続行する。得られた粒子は、1−3ミクロンの測定された径を有する繊維状粒子である。
【0060】
得られた材料を追加のイソパール(Isopal)Lおよびマルコール(Marcol)82で希釈し、固形分が約1.7%であり、イソパール(Isopal)Lとマルコール(Marcol)の比が約50:1〜500:1、通常は約100:1である、実用現像剤が得られる。
【0061】
トナー粒子を帯電するために、40mg/固形分gの、米国特許出願第07/915,291号に記載された電荷指示体(charge director)(レシチンBBPおよびICIG3300Bを用いる)が加えられる。公知の他の電荷指示体および追加の添加剤を用いてもよい。
【0062】
本発明の好ましい形態では、像を基体に転写し、溶融し、定着するために、中間転写部剤を用いて、基体が印刷される。そのような印刷のための好ましい装置は、インジゴ(Indigo)NV社から市販されているE−プリント(Prinnt)1000およびE−プリント(Prinnt)オムニウス(Omunius)プリンターである。
【0063】
本発明は、好ましい形態を用いて記載された。被覆プロセスの詳細、および被覆並びに液体トナーの正確な組成は、その性質上、例示であって、請求の範囲を限定するものではない。特に、本発明は、基体、下層、上層、およびトナーについて、発明の概要および請求の範囲で列挙された材料、および4つのグループの材料の種々の組み合せをも含む。請求の範囲で用いられている、「含む」および「有する」、およびその組み合せは、「包含する」を意味するが、必ずしもそれに限定されるものではない。
Claims (36)
- 印刷媒体、
アミンを末端基とするポリアミドを含む、印刷媒体上の下層被覆、および
第2のポリマー材料を含む、トナー像が溶融し、定着され得る外表面を有する、直接下層上にある上層
を含むトナー像を印刷するのに適した基体。 - 前記印刷媒体は紙である請求項1に記載の基体。
- 前記印刷媒体はプラスチックである請求項1に記載の基体。
- 前記プラスチックはポリエチレンである請求項3に記載の基体。
- 前記プラスチックはビニルである請求項3に記載の基体。
- 前記プラスチックはポリカーボネートである請求項3に記載の基体。
- 前記プラスチックはポリエチレンテレフタレート(PET)である請求項3に記載の基体。
- 前記プラスチックは、二軸配向したポリプロピレン(BOPP)膜である請求項3に記載の基体。
- 前記上層は、0.1〜10ミクロンの厚さを有する請求項1〜8のいずれかに記載の基体。
- 前記上層は、粒状物質を含まない請求項1〜9のいずれかに記載の基体。
- 前記上層は、ワックス及び顔料を含まない請求項1〜10のいずれかに記載の基体。
- 前記上層は、スチレンブタジエンコポリマーを含む請求項1〜11のいずれかに記載の基体。
- 前記上層は、エチレンアクリル酸コポリマーを含む請求項1〜11のいずれかに記載の基体。
- 前記エチレンアクリル酸コポリマーは、18重量%未満のアクリル酸コモノマーを有する請求項13に記載の基体。
- 前記エチレンアクリル酸コポリマーは、16重量%未満のアクリル酸コモノマーを有する請求項13に記載の基体。
- 前記エチレンアクリル酸コポリマーは、8重量%を越えるアクリル酸コモノマーを有する請求項13に記載の基体。
- 前記エチレンアクリル酸コポリマーは、12重量%を越えるアクリル酸コモノマーを有する請求項13に記載の基体。
- 前記エチレンアクリル酸コポリマーの酸性度は、減少されている請求項13に記載の基体。
- 前記エチレンアクリル酸コポリマーの酸性度は、鹸化により減少されている請求項16に記載の基体。
- 前記上層は、ポリビニルピリジンを含む請求項1〜11のいずれかに記載の基体。
- 前記下層は、0.1〜1g/m2の重量を有する請求項1〜20のいずれかに記載の基体。
- 前記下層は、0.3〜0.5g/m2の重量を有する請求項1〜21のいずれかに記載の基体。
- 前記上層は、0.1〜10g/m2の重量を有する請求項1〜22のいずれかに記載の基体。
- 前記上層は、0.2〜2g/m2の重量を有する請求項1〜23のいずれかに記載の基体。
- 前記上層は、0.25〜0.35g/m2の重量を有する請求項1〜24のいずれかに記載の基体。
- 前記下層は、粒状物質を含まない請求項1〜25のいずれかに記載の基体。
- 前記上層及び下層の2層の被覆層のみからなる請求項1〜26のいずれかに記載の基体。
- 印刷媒体にアミンを末端基とするポリアミドを含む下層を被覆する工程、および
前記下層に第2のポリマー材料を直接被覆し、トナー像が接着、定着され得る外表面を有する上層を形成する工程
を含む、トナー像が接着される被覆された基体を製造する方法。 - 前記上層は、0.1〜10ミクロンの乾燥厚さを有する請求項28に記載の方法。
- 前記上層は、実質的にワックス及び顔料の一方又は双方を含まないか又は実質的に粒状物質を含まない請求項28又は29に記載の基体。
- 前記第2のポリマー材料は、エチレンアクリル酸コポリマー、ポリビニルピリジン及びスチレンブタジエンコポリマーからなる群から選択されたポリマーを含む請求項28〜30のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜27のいずれかに記載の、または請求項28〜31のいずれかに記載の方法により製造された基体を提供する工程、および
この基体上にトナー像を印刷する工程
を含む印刷方法。 - 前記トナー像は、液体トナー像である請求項32に記載の印刷方法。
- 前記印刷は、熱および圧力を用いて基体にトナー像を転写する工程を含む請求項32または33に記載の印刷方法。
- 前記印刷は、静電的に基体にトナー像を転写する工程を含む請求項32または33に記載の印刷方法。
- 像形成面に像を形成する工程、
像形成面から中間転写部材に像を転写する工程、および
中間転写部材から基体に像を転写する工程
を含む請求項32〜35のいずれかに記載の印刷方法。
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