JPS62119280A - 水堅牢性インクジエツト組成物および像形成方法 - Google Patents

水堅牢性インクジエツト組成物および像形成方法

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JPS62119280A
JPS62119280A JP61263620A JP26362086A JPS62119280A JP S62119280 A JPS62119280 A JP S62119280A JP 61263620 A JP61263620 A JP 61263620A JP 26362086 A JP26362086 A JP 26362086A JP S62119280 A JPS62119280 A JP S62119280A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光具至宣景 本発明は一般に種々の像形成システムにおいて有用なイ
ンク組成物に関し、さらに詳しくは、本発明はある種の
インクジェット複写用組成物およびその調製方法に関す
る。従って、本発明の1つの実施態様においては、変性
ポリイミン、特に、ポリエチレンイミンの特定の誘導体
からなる水性インク組成物が提供される。このインク組
成物は、改良された水堅牢性に加え、望ましい非魚臭性
の臭いを有し、さらに、これらのインクは、例えば、ネ
ガティブ アメス ファクター(^mes facto
r)を示しかくして非突然変位誘発性(nonmu t
agen ic)である点で環境汚染のないものである
。また、本発明のインク組成物はベンジルアルコールの
ような拡散用物質を加えることによって変性でき、それ
によって増大したスポット径を有する。本発明のインク
組成物は、また、特定の実施態様における例えば約9の
ような低pH、低粘度値を含む他の望ましい特性を有し
、さらに本発明のインクは昇温下で安定である。
先行技術 インクジェット複写系において有用な組成物はよく知ら
れており、一般に水溶性染料を含んでいる。例えば、米
国特許第3.846.141号には、水溶性染料;およ
び低級アルコキシトリグリコールと少なくとも1つのポ
リエチレングリコール、ジエチレングリコールの低級ア
ルキルエーテルおよびグリセリンから選ばれた他の化合
物との混合物から形成されたフユーメクタント物質との
水溶液からなるジェット複写に有用なインク組成物が開
示されている。該米国特許の記載によれば、その複写用
インクの粘度はインク組成物のジェットプリンターから
の循環中の蒸発により水が消失するために粘度の変化を
殆んど受けない。さらに、明らかなことは、該米国特許
に開示されたヒューメククント系は、プリンターが操作
されてないときのようなプリンター停止時にオリフィス
またなノズル中の複写用インクのチップ乾燥を実質的に
防止あるいは最小にしていることである。該米国特許に
おいてさらに記載されているように、ジェット複写での
基本的像形成技術は圧縮インク供給源に連結された1つ
またはそれ以上のインクジェットアッセンブリーを含ん
でいる。各個々のインクジェットは、極めて小さい通常
0.0024インチ(約60.1ミクロン)の直径を有
するオリフィスを有しており、33〜75キロヘルツの
速度でインクの均一小滴の連続流を発出する目的の磁石
制限圧電手段により出力される。この小滴流は望ましく
は例えば紙の移動中のウェブ上に向けられ、電子キャラ
クタ−発生器からのビデオシグナルに応じてまた静電偏
向装置に応じて複写キャラクタ−を形成するように制御
される。
また、米国特許第4.279.653号には、水溶性湿
潤剤、水溶性染料および酸素吸収剤とを含むインクジェ
ット組成物が開示されている。同様に、米国特許第4.
196.007号は水溶性染料と少なくとも1種の水溶
性不飽和化合物からなるヒューメクタントとの水溶液を
含むインクジェット複写用組成物を記載している。さら
に、米国特許第4.267、088号には、水溶液中の
エピクロロヒドリン変性ポリエチレンアミンとエチレン
オキサイド変性ポリエチレンアミンとを用いたマーキン
グ用インクとして特に有用なコーティングが開示されて
いる。興味ある他の特許には、米国特許第4,101.
329号;第4,290,072号;第4,383,8
59号:第4,235,773号;第4,279,81
4号;第4,443,371号;第4.286,989
号;第4,299,630号;第4,167.393号
:第3,864,296号;第4,238,234号;
第3,234,025号;第4.520,143号;第
3.920,855号;および第4.182,612号
がある さらに、米国特許第4.197.135号において、少
なくとも1種の水溶性染料と1分子当り7個以上のチッ
素原子を有するポリアミンとからなる改良された水堅牢
性を有するインク組成物が開示されている。特に、この
米国特許には、少なくとも1種の水溶性染料と約0.5
〜約10重量%濃度の1分子当り7個以上のチッ素原子
を有するポリアミンとの水溶液からなるインク組成物が
例示されている。その第1@、61行よりの記載には、
好ましいポリアミンは第一アミン基の水素がメチルまた
はヒドロキシエチル基で置換されていることが示唆され
ている。完全置換ポリアミンの例は第2欄、40行以降
に大略水されている。
本発明は同様なインクに関するが、アミン、さらに詳し
くはポリエチレンアミン即ちポリエチレンイミンが完全
置換されてなく、それによって米国特許第4.197.
135号に記載されたものに比較して改良された水堅牢
性を有するインクを得る点で異なる。
ジェット複写用のインク組成物は多くの公知方法により
製造し得る。一般に、これらの方法は、公知量の水中に
各種染料、ヒューメクタント、粘度調節剤、紙定着用添
加剤、表面張力調整剤、殺菌剤および抗酸化剤を溶解し
、次いで得られた溶液のpHを所望レベルに調整するこ
とを含んでいる。
使用する顔料が水溶性でない場合には、インクは標準的
な公知のミIJング法により製造される。しかしながら
、そのような顔料の分散は一般に十分安定ではなく、従
って、複写装置中で用いるとき、インク粒子は凝集しイ
ンクジェット装置中に含まれる小ノズルを詰まらせるこ
とになりがちである。
lの解決しようとする間、声 上述の各組成物はその意図する目的には適しているけれ
ども、改良されたインクジェット組成部およびその調製
方法が要求されている。さらに、使用する時にすぐれた
光学複写密度を与えかつ極めてすぐれた水堅牢特性を有
するインクジェット組成物が要求されている。さらに、
非突然変異誘発特性を有し、インクジェット複写法にお
いて安全に使用できるインクが要求されている。また、
インクのスポット径の増大を可能にするインク組成物が
要求されている。さらにまた、約80%以上の水堅牢性
を有する非突然変異誘発性インク組成物が特に要求され
ている。
光凱旦旦珂 本発明の目的は上述の欠点のいくつかを克服するインク
組成物およびその調製方法を提供することである。
本発明の別の目的は改良された水堅牢性を有するインク
組成物を提供することである。
本発明のさらに別の目的は変性ポリエチレンイミンと染
料を含むインク組成物を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、変性ポリエチレンイミン以
外に、拡散用物質、ヒューメクタント、殺菌剤、キーレ
ト化剤および緩衝溶液を含むインク組成物を提供するこ
とである。
本発明のさらに別の目的は染料と約65〜約85重量%
のヒドロキシエチル基で置換されたポリエチレンイミン
とがらなろ水性インク組成物を提供することに関する。
また、本発明のさらに別の目的においては、80%以上
の水堅牢特性を有する、ヒドロキシエチル置換ポリエチ
レンイミンを含むインク組成物が提供される。
さらに、本発明の別の目的においては、ポリエチレンイ
ミンおよび紙のような基質上で増大したスポット径を得
る目的の拡散剤とを含むインク組成物が提供される。
3フb叫1戊 本発明の上記および他の目的は、ヒドロキシル化ポリエ
チレンイミン、染料および水とからなるジェット複写用
インク組成物を提供することによって達成される。かく
して、本発明の1つの実施態様においては、主要量の水
、ヒドロキシエチル化ポリエチレンイミンポリマーおよ
び水とがらなり、該ポリエヂレンイミンポリマーが約6
5〜約80重量%のヒドロキシエチル基を含むことから
なるジェット複写法に有用な改良された水堅牢性を有す
るインク組成物が提供される。
本発明の特定の好ましいインク組成物は約70〜約90
重量%の水、約1〜約10重量%の染料分子、約2〜約
6重量%のヒドロキシエチル化ポリエチレンイミン(約
65〜約80重量%のヒドロキシル置換基を含む)、お
よび後述するような各添加剤成分とからなる。
本発明のさらに別の実施態様においては、(1)ポリエ
チレンイミンを調製し、(2)その変性を、その水素原
子を約65〜約80%のヒドロキシ置換基で置換するこ
とによって行い、そして(3)得られた成分を水と混合
することからなるインクシェアド複写用粒子の調製方法
が提供される。本発明の1つの好ましい実施態様におい
ては、使用するポリエチレンイミンの水素の約80%が
ヒドロキシエチル基で置換されている。
本発明のインク組成物に使用するヒドロキシエチル化ポ
リエチレンイミンは、その上に約65〜約80重量%の
ヒドロキシエチル基が存在するもので、ポリサイエンス
インコーポレイテソド社、モルトンチオケル社、および
ニューヨーク州ロチェスターのサイエンティフインクプ
ロダクッ社より容易に入手できる。これらのポリマーは
約4.000〜約140,000(7)分子量を有する
ものと信じられている。
約1.θ〜約10重量%、好ましくは約2.0〜約6.
0重量%のヒドロキシエチル化ポリエチレンイミンが本
発明のインク組成物中に存在する。しがしながら、他の
量も本発明の目的が達成される限り使用できる。
本発明のインク組成物に関して重要なのは得られる混合
物のpl+であり、その値は約8〜約10、好ましいの
は約9である。即ち、本発明のインク組成物の水堅牢度
特性はそのpHに依存しており、堅牢度はpHの増大に
つれて低下する。さらにまた、8より低いインクのρ1
1も、ある状況下では、得られるインクの水堅牢度特性
に悪影響を与える。
本発明のインク組成物に使用し得る染料の具体例として
は、カロリナ力う−アンドケミカル社より入手できるボ
ンタミン、ダイレクトブラック19、ダイレクトブラッ
ク38、フードブラック2、カロダイレクトチュークオ
イズFBLスプラコンク (ダイレクトブルー99);
モーベイケミカル社より入手できるスペシャルファース
チュークオイズ8GLリキッド(ダイレクトブルー86
);クロンプトンアンドクノールス社より入手できるイ
ントラポンドリキッドチュークオイズGLL(ダイレク
トブルー86);アルドリッチ社より入手できるチプラ
クロンブリリアントレッド38−A(リアクティブレッ
ド4);バイラム社より入手できるトリマレンブリリア
ントレッドX−2B(リアクティブレッド56);モー
ベイケミカル社より人手できるレバフィクスブリリアン
トレッドE−4B;モーベイケミカル社より入手できる
レバフィックスブリリアントレッドE−6BA;I(j
アメリカ社より入手できるプロジオンレッド88B (
リアクティブレッド31);バイラム社より人手できる
パイラムサーチファイドD&Dレッド”28(アシッド
レッド92);バイラム社より入手できるフロキシンB
;クロンプトンアンドクノールス社より人手できるグイ
レクトブリルピンクBグランドクルード;−ザンドス社
より入手できるカルタゾールイエローGTFブレスケー
キ;ザンドス社より入手できるタートラジンエクストラ
コンクCFD&Cイエロー”5.アシッドイエロー23
);カロリナ力う−アンドケミカル社より入手できる力
ロダイレクトイエローRL(ダイレクトイエロー86)
;ヂンドス社より入手できるカルタゾールイエローGT
Fリキッドスペシャル110;)リコン社より入手でき
るD&Cイエロー′10 (アシッドイエロー3)およ
びトリコン社より入手できるイエローシェイド1694
8がある。約1〜約10重量%、好ましくは約4〜約8
重量%の染料がインク組成物中に存在するが、それ以外
の量も本発明の目的が達成される限り使用できる。
本発明のインク組成物は主要量の水、好ましくは蒸留水
または脱イオン水を含んでいる。例えば、存在する水の
量は約70〜約90重量%、好ましくは約80〜約85
重量%である。
他の公知の添加剤も本発明のインク組成物に混入するこ
とができ、それらには、0.1〜0.5%、好ましくは
0.1重量%の量のドウシル−75(’Dowcil 
−75)のような殺菌剤;約0.1〜約0、5重量%の
量好ましくは約0.2〜約0.4重量%の量の商業的に
入手できるE D T A N a aのようなキレー
ト化剤;約5〜約20%の量好ましくは5〜10重量%
の量の緩衝溶液例えば水酸化ナトリウム溶液と重炭酸ナ
トリウム溶液との混合物:および約1〜約15重量%の
量、好ましくは約5〜約10重量%の量のグリセロール
のようなヒューメクタントがある。
本発明のインク組成物のをする重要な特定の性質には、
約8〜約10のpH,約30ダイン/cIIl〜約60
ダイン/cnfの表面張力、約1.5〜3.0の粘度お
よび約80〜約95%の水堅牢度とがある。
さらに、本発明のインク組成物は、例えば、インクを発
出するインクジェットノズルが、従来技術の多くのイン
ク組成物の場合と異なり、本質的に開いたま5の詰りの
ないま\であるので、インクジェット複写システムにお
いて極めて有用である。
また、本発明のインク組成物は紙基質上に含まれる繊維
間に効果的に浸透して、望ましいマット仕上げを可能に
する。
本発明のさらに重要な実施態様はインク組成物に拡散用
物質を約1〜10重量%の量、好ましくは約1〜約5重
量%の量で添加することを含む。
この拡散用物質の例はベンジルアルコール、N−n−ブ
チルジエタノールアミン、2−(2−ブトキシエトキン
)−エタノール、および1−メチル−2−ピロリジノン
である。特に、これら物質の目的は、例えば紙上でのス
ポット径を増大させることである。即ち、固形(釦)1
d)像は各インクスポット間で約35%オーバラップす
ることが必要である。ある場合には、ポリエチレンイミ
ンを含むインクは紙上のインク小滴拡散を減少させ得、
従ってこれらのインクは極めて小さいスポット径を有し
得る。従って、上記拡散剤がインク中に混入される。
実施例 以下の実施例は本発明の各種の特徴をさらに明確にすべ
(提供されるものであり、これらの実施例は単に例示を
目的とし本発明の範囲を限定するものでないことを理解
されたい。部および%は他に断わらない限り重量による
実施例1 シアンインク組成物を、6重量%の染料即ちイントラボ
ンドリキッドチュークオイズGLL、3重量%のヒドロ
キシエチル化ポリエチレンイミン(ポリサイエンス社よ
り入手、分子!90.OOQ、80重量%のヒドロキシ
エチル(CzHsoll)置換基含有)、0.1重量%
のドウシル−75,0,2重量%のEDTA Na、、
5重量%の33容量部の0.05モル重炭酸ナトリウム
と10容量部の0.1モル水酸化ナトリウムとからなる
緩衝液、3重量%のベンジルアルコール、および残り約
82.7重量%の脱イオン水とを混合することによって
調製した。
約2時間の混合後、インクを、すべての不純物を除去す
るために、5ミクロンサイズ、次いで0.2ミクロンサ
イズのフィルターに通して濾過した。
このインクは、インクを紙上のコーティングとして水に
5分間攪拌しながら浸漬する前および浸漬後のそれぞれ
の光学密度を測定することによって測定したとき、93
%の水堅牢度を有していた。
この水堅牢度は水に浸漬後と浸漬前の光学密度の比であ
る。
同様なインク組成物を上記手順を繰返すことによって調
製したが、0重量%のヒドロキシエチル化ポリエチレン
イミンと85.7重量%の水とを使用した。この従来技
術インク組成物の水堅牢度は37%であった。
さらに詳しくは、上記の各インクにおいて、3重量%の
ヒドロキシエチル化ポリエチレンイミンを含むインクは
93%の水堅牢度、42ダイン/口の表面張力、25℃
で1.7センチポイズの粘度およびpH8,8を有して
いた。0重量%のヒドロキシエチル化ポリエチレンイミ
ンを含むインク組成物は37%の水堅牢度を有する以外
に47ダイン/c11の表面張力、25℃で1.2セン
チボイズの粘度およびpH7,8を有していた。
影1九l マゼンタインク組成物を実施例1の手順を繰返すことに
よって調製した。ただし、4.0重量%の染料、パイラ
ムサーティファイドD&Dレッド#28.0%のベンジ
ルアルコール、4.0重量%のヒドロキシエチル化ポリ
エチレンイミン、および86.7重量%の脱イオン水を
用いた。このインクは実施例1の手順に従って測定した
とき94%の水堅牢度を有していた。
第2のインク組成物を実施例1の手順を繰返して調製し
たが、0重量%のヒドロキシエチル化ポリエチレンイミ
ンと90.7重量%の水を用いた。
このインクは22%の水堅牢度を有していた。
また、上記のヒドロキシエチル化ポリエチレンイミンを
含むインク組成物は60ダイン/口の表面張力、25℃
で1.5センチボイズの粘度およびpH11,3を有し
ていたのに対し、ヒドロキシエチル化ポリエチレンイミ
ンを含まないインクは66ダイン/cI11の表面張力
、25℃で1.0センチボイズの粘度およびpH9,5
を有していた。これらのインクに共に0.1重量%のド
ウシル−75,0,2重量%のEDTA Na、および
5重量%の緩衝液を含んでいた。
天Ju生支 ブリリアントマゼンタインク組成物を実施例1の手順を
繰返すことによって調製した。ただし、チュークオイズ
GLL染料に代えてレバフィックスブリリアントレッド
E−6BA6.0重量%、4重量%のヒドロキシエチル
化ポリエチレンイミン、1重量%の拡散剤ブチルカルピ
トール、2重量%の拡散剤ベンジルアルコールおよび8
1.7重量%の水を用いた。このインクは91%の水堅
牢度、40ダイン/cI11の表面張力、25℃で2.
0センチポイズの粘度およびputoを有していた。
第2の同様なインク組成物を上記手順を繰返すことによ
って調製したが、0重世%のヒドロキシエチル化ポリエ
チレンイミン、85.7重量%の水、0重量%のベンジ
ルアルコールおよび0重世%のブチルカルピトールを用
いた。このインクは57%の水堅牢度、37ダイン/ 
craの表面張力、25℃で1.1センチボイズの粘度
およびpH7,8を有していた。
次jl生± イエローインク組成物を実施例1の手順を繰返すことに
よって調製した。ただし、チュークオイズGLLの代り
に6.0重量%のカルタゾルイエローGTFリキッドス
ペシャル110、および84.7重量%の脱イオン水を
用いた。このインクは100%の水堅牢度、64ダイン
/ cmの表面張力、25℃で2.1センチポイズの粘
度、およびpH10,2を有していた。
第2のインク組成物を上記手順を繰返すことによって調
製したが、0重量%のヒドロキシエチル化ポリエチレン
ポリマーと88.7重量%の脱イオン水を用いた。この
インクは59%の水堅牢度、61ダイン/amの表面張
力、25℃で1.4センチボイズの粘度およびpH8,
3を有していた。
去施■ニ ブラックインク組成物を実施例1の手順を繰返すことに
よって調製した。ただし、チュークオイズGLL染料の
代りに6重量%のブラック染料ポンタミンブラックSP
リキッドを用いた。得られたインクは95%の水堅牢度
を有していた。
次に、3種の異なるインク組成物を実施例1の手順を繰
返すことによって調製したが、これらには前記のヒドロ
キシエチル化ポリエチレンイミンの代りに100重四九
0ヒドロキシ置換基を有すると信じられており、コルド
パケミカル社からヒドロキシエチル化ポリエチレンイミ
ンポリマー2MBとして入手できる従来技術のヒドロキ
シエチル化ポリエチレンイミンを用いた。これらの従来
技術の各インクは重量%で示す次の諸成分からなってい
た。
ポリマー2MB    12%   2%   4.0
%ドウシル−750%   0%   0.1%EDT
A  Na4   0%   0%   0.2%緩衝
液   0% 0% 5.0% ベンジルアルコール  0%   0%   2.0%
脱イオン水     82%  92%  82.7%
水堅牢度      42%  51%  66.0%
叉施貫旦 6種のブラックインク組成物を、2MBポリマーの代り
に本発明のポリエチレンイミンポリマーを用いて実施例
5の手順を繰返すことによって調製した。次の重量%で
示す諸成分からなる各インクを得た。
一    コ 坪 ″  モ ・\ 井 口 il    :I− 名  !      苦 にファクターは、スポット径対落下径の比を示すもので
あり、スポット径は4024紙上にあるインク小滴の直
径を示し、落下径はゼロックスインクジェット偏向試験
用ラボラトリ−プリントヘッドから形成されたインク小
滴の直径を示す。このファクターは各々のインク組成物
により得られた被覆度、即ち、4024紙上のインク点
の被覆度を示す。一般に受は入れ可能なにファクターは
約1〜約3の値である。
さらにまた、本発明のインクは偏向インクジェット複写
試験装置による像の現像に使用でき、受は入れ可能な解
像力の像が得られる。
本発明の他の変形は当業者ならば本明細書の記載に基づ
いて容易であり、これらの変形は本発明の範囲に包含さ
れるものとする。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)主要量の水、ヒドロキシエチル化ポリエチレンイ
    ミンポリマー、および染料成分とからなり、上記ポリマ
    ーが約65重量%〜約80重量%のヒドロキシエチル基
    を含んでいることを特徴とするインクジェット組成物。
  2. (2)ポリエチレンイミンが約80重量%のヒドロキシ
    基からなる特許請求の範囲第(1)項記載の組成物、
  3. (3)ヒドロキシエチル化ポリエチレンイミンが約4,
    000〜140,000の分子量を有する特許請求の範
    囲第(1)項記載の組成物。
  4. (4)インクのpHが約8〜約10である特許請求の範
    囲第(1)項記載の組成物。
  5. (5)染料がブラックでありダイレクトダイ、アシッド
    ダイ、フードダイおよびリアクティブダイからなる群よ
    り選ばれる特許請求の範囲第(1)項記載の組成物。
  6. (6)ブラック染料がポンタミンブラックSPリキッド
    である特許請求の範囲第(5)項記載の組成物。
  7. (7)カラー染料を用いる特許請求の範囲第(1)項記
    載の組成物。
  8. (8)カラー染料がブルー、レッドおよびイエローから
    なる群より選ばれる特許請求の範囲第(7)項記載の組
    成物。
  9. (9)ヒドロキシエチル化ポリエチレンイミンが約2重
    量%〜約6重量%の量で存在する特許請求の範囲第(1
    )項記載の組成物。
  10. (10)染料が約1重量%〜約10重量%の量で存在す
    る特許請求の範囲第(1)項記載の組成物。
  11. (11)さらに、ベンジルアルコール、N−n−ブチル
    ジエタノールアミン、2−(2−ブトキシエトキシ)−
    エタノールおよび1−メチル−2−ピロリジノンからな
    る群より選ばれる化合物を含んでいる特許請求の範囲第
    (1)項記載の組成物。
  12. (12)使用する化合物が約0.5〜約5重量%の量で
    存在する特許請求の範囲第(11)項記載の組成物。
  13. (13)インクジェット複写用装置を用意し;基質上に
    像を形成させ;次いで、この像の現像を、主要量の水、
    ヒドロキシエチル化ポリエチレンイミンポリマーおよび
    染料成分とからなり、上記ポリマーが約65重量%〜約
    80重量%のヒドロキシエチル基を含むことからなるイ
    ンク組成物によって行うことからなる像形成方法。
  14. (14)ポリエチレンイミンが約80重量%のヒドロキ
    シ基からなる特許請求の範囲第(13)項記載の像形成
    方法。
  15. (15)ヒドロキシエチル化ポリエチレンイミンが約4
    ,000〜約140,000の分子量を有する特許請求
    の範囲第(13)項記載の像形成方法。
  16. (16)インクのpHが約8〜約10である特許請求の
    範囲第(13)項記載の像形成方法。
  17. (17)染料がブラックであり、ダイレクトダイ、アシ
    ッドダイ、フードダイおよびリアクティブダイからなる
    群より選ばれる特許請求の範囲第(13)項記載の像形
    成方法。
  18. (18)ブラック染料がポンタミンブラックSPリキッ
    ドである特許請求の範囲第(17)項記載の像形成方法
  19. (19)カラー染料を用いる特許請求の範囲第(13)
    項記載の像形成方法。
  20. (20)カラー染料がレッド、ブルーおよびイエローか
    らなる群より選ばれる特許請求の範囲第(19)項記載
    の像形成方法。
  21. (21)インクが、さらに、ベンジルアルコール、N−
    n−ブチルジエタノールアミン、2−(2−ブトキシエ
    トキシ)−エタノール、および1−メチル−2−ピロリ
    ジノンからなる群から選ばれた化合物を含む特許請求の
    範囲第(13)項記載の像形成方法。
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