説明

架橋により定着された液体現像液を使用して記録媒体に印刷する方法

本発明により、記録媒体(402)に印刷するために、潜在画像記録媒体上に、印刷すべき画像の潜在画像を製造する。画像フィルムを形成するために、懸濁したトナー粒子を有する重合可能なキャリア液からなる液体現像液を使用して、潜在画像記録媒体上に前記潜在画像を現像する。画像フィルムが記録媒体(402)に移動し、キャリア液の架橋により定着される。トナー粒子は溶融しない。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
記録媒体、例えば個々の紙または種々の材料、例えばプラスチック、紙、または薄い金属箔からなる帯状の記録媒体の単色または多色印刷のために、潜在画像媒体、例えば光導体上に、画像に依存した潜在画像(電荷形成体)を製造し、この画像を現像段階(着色段階)で着色し、こうして現像した画像を記録媒体に印刷することが知られている。
【0002】
その際潜在画像を現像するために、乾燥トナーまたは液体現像液を使用することができる。
【0003】
デジタル印刷装置での電気泳動による液体現像法(電子複写現像法)は例えば欧州特許第0756213号または欧州特許第0727720号から公知である。ここに記載される方法はHVT(高粘性技術)として知られる。その際現像液としてシリコーン油含有キャリア液およびこれに分散した染料粒子(トナー粒子)を使用する。トナー粒子は典型的に1ミクロン未満の粒度を有する。これに関する詳細は欧州特許第0756213号または欧州特許第0727720号に見出すことができ、本発明の開示内容の一部である。ここにはキャリア液としてのシリコーン油およびこれに分散したトナー粒子を有する前記形式の電気泳動液体現像法が記載され、更に潜在画像キャリアを潜在画像に相当する液体現像液で湿らせるための潜在画像キャリア上の1個以上の搬送ローラーからなる現像段階が記載される。引き続き1個以上の搬送ローラーにより現像した潜在画像を記録媒体に移送する。
【0004】
記録媒体にトナー画像を定着するために、トナー画像をそこに定着する。従来の液体現像法は有利な電荷を有する高い抵抗のキャリア液およびこれに懸濁した固体粒子(トナー粒子)にもとづく。
【0005】
揮発性キャリア液を使用する場合に、キャリア液を希釈し、同時に熱の作用下にトナー粒子を溶融することにより定着する。トナー粒子の樹脂が互いに接合し、記録媒体と接合する。
非揮発性キャリア液、例えばシリコーン油を使用する場合に、記録媒体の表面で、キャリア液を減少し、同時に熱の作用下にトナー粒子を溶融することにより定着する。その際キャリア液の減少は特に記録媒体中の吸い取りおよび/またはコンディショニングローラーで行い、コンディショニングローラーが定着されていない印刷画像上を進行し、その際キャリア液を取り出す。
【0006】
本発明により解決すべき課題は、記録媒体の特性に関係なく広い範囲で液体現像液で定着する方法を提供することである。更に有色顔料のキャリア材料(トナー粒子)に関係なく定着すべきである。
【0007】
前記課題は請求項1の特徴部分により解決される。
【0008】
本発明は電子複写印刷または複写装置用の新しい種類の定着法を提供する。前記装置は画像を形成する装置を有し、前記装置は第1潜在画像キャリア(例えば光導体)上に電気的潜在画像(電荷画像)を形成し、前記画像が現像段階(着色段階)により、荷電された染料粒子(トナー粒子)により目にみえるようになり、その後場合により他の中間画像キャリア、例えば搬送ローラーまたは搬送ベルトにより記録媒体、例えば紙に移送され、記録媒体上で定着される。
【0009】
本発明の他の構成は従属請求項に示される。
【0010】
本発明の方法による定着を実施するために、高い抵抗のキャリア液およびトナー粒子からなる液体現像液の使用が有利である。キャリア液は有利に1010Ω・cm以上の抵抗および100℃より高い沸点を有することができる。これらの要求を満たすキャリア液は例えばシリコーン油をベースとすることができ、その際
シリコーン油はポリジメチルシロキサン(PDMS)分子を有することができ、
シリコーン油はポリジメチルシロキサン(PDMS)から誘導される分子からなることができ、前記分子は官能基を有することができる。
【0011】
液体現像液は有利に10〜55%のトナー粒子の質量割合を有するべきである。
【0012】
キャリア液の他の有利な特性は以下のとおりである。
【0013】
現像液は0.5〜5%、有利に1%より大きい範囲の分散安定剤の濃度を有することができる(これにより1%未満である従来の液体現像液に比べて明らかに高い濃度で存在することができる)。
【0014】
トナー粒子は有色顔料を混入するためにキャリア材料(従来の樹脂)の減少した割合を有することができる。
【0015】
有色顔料の混入は熱による定着の場合に必要な結合剤(樹脂)の低い溶融温度を省いて安定で均一な充電能力で最適に行うことができる。
【0016】
液体現像液がこれらの特性を有する場合は、キャリア液の架橋により記録媒体上にトナー画像を定着することができ、トナー粒子を溶融しなくてよい。これはキャリア液の重合によりおよび/または助剤の添加によりおよび/または少ない補助エネルギーの作用により行う。キャリア液を定着のために使用するので、記録媒体の特性は定着のために重要でない。
【0017】
更に重合反応は方法に適当な時間(1秒未満)、トナー画像が確実に記録媒体と結合し、記録媒体を直接更に処理するほど長く進行する。
【0018】
重合反応はトナー画像の特性を種々の要求に適合できるように、例えば硬度、光沢を調節できるように、調節できる。
【0019】
従って本発明の方法による定着は以下の特別な特徴により特徴付けられる。
記録媒体上のトナー画像の定着はキャリア液の架橋のみにより行う。
トナー画像の定着に必要でない過剰のキャリア液は潜在的画像キャリアまたは中間キャリアおよび/または記録媒体から除去できる。
キャリア液は架橋した状態で記録媒体上で透明である。
キャリア液の架橋によりトナー粒子が固体ポリマーマトリックスに埋め込まれ、その際キャリア液は記録媒体に強固に結合している。
非画像領域でキャリア液が透明なフィルムに定着する。
キャリア液の架橋は以下のように行うことができる。
ラジカルとPDMSのメチル基の反応
重合:開始反応、連鎖生長反応および連鎖停止反応によるキャリア液分子のポリマーマクロ分子への結合
重縮合:副生成物の分離による異なる種類の官能基との反応によるキャリア液分子の結合
重付加;副生成物を分離しないそれぞれ2つの異なる種類の分子の連続する付加。
【0020】
更に1個以上の付加的な成分によりキャリア液の架橋反応を開始または促進することができるおよび/またはその継続を可能にする。
【0021】
付加的な成分は放射線または放射線エネルギーの作用を示すことができる。
【0022】
放射線エネルギーを熱の形で供給できる。
【0023】
遊離基の搬送はコロナ放電により行うことができる。
【0024】
付加的成分はガス、例えばオゾン中に存在することができ、ガスが現像液に作用する。ガスを前記放射線エネルギーの1種、特にコロナ放電と組み合わせることができる。
【0025】
付加的成分は高い大気湿度であってもよい。
【0026】
高い大気湿度は蒸発、噴霧器により製造できる。
【0027】
高い大気湿度は縮合架橋キャリア液と結合して使用することができる。
【0028】
高い大気湿度は前記放射線の作用の1つと組み合わせることができる。
【0029】
付加的成分は固体または液体であってもよい。
【0030】
この固体または液体は反応パートナーとして作用することができる。
【0031】
成分に付加的に触媒を混入することができ、触媒は例えば白金、錫、チタンとの化合物を含有することができる。
【0032】
この固体または液体は前記の放射線作用の1つと組み合わせることができる。
【0033】
反応パートナーの作用は前記放射線作用の1つと組み合わせることにより初めて生じることができる。
【0034】
成分の添加または混入は印刷工程の種々の位置で行うことができる。
【0035】
前記放射線作用の添加はトナー画像の画像にもとづく現像の後に、有利に記録媒体に移送後に行うことができる。
【0036】
高い大気湿度の混入はトナー画像の画像にもとづく現像の後に、有利に記録媒体に移送後に行うことができる。
【0037】
現像液循環への反応パートナーの混合は現像段階に行うことができる。
【0038】
反応パートナーの混合は(例えばそれぞれの印刷装置の後方の)記録媒体に移送後に、噴霧器により、ローラー塗布装置により行うことができる。
【0039】
成分が固体または液体である場合は、記録媒体に成分を被覆することができる。これは
印刷工程でオフラインで、印刷工程でインラインで記録媒体にトナー画像を移送する前に行うことができる。
【0040】
本発明を図面に示された実施例により詳細に説明する。
【0041】
図1は本発明の方法を実施する印刷または複写装置の原理図であり、
図2は原理図でのトナー画像の定着を示し、
図3はトナー画像を定着する他の構成を示す。
【0042】
図1は電子写真印刷装置の原理図を示す。まず潜在画像キャリア101、例えば光導体ドラムが吸い取り露光器102にさらされる。引き続き段階103で潜在画像キャリアを充電する。潜在画像キャリア101上に段階104で画像にもとづく照射により印刷すべき画像の潜在画像を製造する。この潜在画像は現像段階200で前記特性を有する液体現像液により現像する。このために現像液装置203から液体現像液を取り出し、搬送ローラー202に供給する。搬送ローラー202は液体現像液を塗装ローラー201に搬送し、この現像液を潜在画像キャリア101に搬送する。引き続き塗装ローラー201を洗浄段階204で洗浄する。
【0043】
潜在画像キャリア101に潜在画像を現像する際に、画像領域でトナー粒子を有するキャリア液が潜在画像キャリア101に移動し、そこで貯蔵され、非画像領域でキャリア液が潜在画像キャリア101に移動する。従って潜在画像キャリア101上に皮膜が形成され、この皮膜は画像領域でトナー粒子を有するキャリア液を含有し、非画像領域でキャリア液を含有する。
【0044】
中間キャリア301での転写段階で皮膜を記録媒体402に移動する。そのためになお逆圧ローラー401を使用する。中間キャリア301は更になお中間キャリア装置302を使用して洗浄できる。
【0045】
記録媒体402は最後に定着段階500に供給され、ここで前記方法により定着される。図2から定着の進行が示される。定着段階500は放射源501を有し、放射源は補助エネルギーとして放射線502を放射する。放射線502は記録媒体402に偏向され、ここで印刷画像を有する皮膜503に衝突する。皮膜503はトナー粒子504およびキャリア液505を有する。放射線502により皮膜503は前記方法により記録媒体402に結合し、すなわちキャリア液505が架橋するが、トナー粒子504は溶融しない。
【0046】
図3による第2の構成において、補助エネルギーとしてコロナ放電を使用する。定着段階500はこの場合にコロナ放電源506を有し、その放射線は記録媒体402に偏向する。放射線によりキャリア液505が架橋し、硬化し、これによりトナー画像504が記録媒体402に定着する。その際トナー粒子504は硬化しない。
【0047】
その際潜在画像の現像は要約すると以下のように行う。
【0048】
キャリア液に分散して荷電されたトナー粒子は潜在画像キャリアと塗装ローラーの間の現像間隙の部分で、画像領域で、完全に(もしくはほとんど完全に)潜在画像キャリアに移動し、そこに貯蔵される。
【0049】
現像間隙を離れた後に、非画像領域で、潜在画像キャリアにトナー粒子が完全に(もしくはほとんど完全に)貯蔵しない。
【0050】
場合により他の中間キャリア(例えば搬送ローラー、搬送ベルト)による潜在画像キャリアの記録媒体への移動は機械的接触によりおよび/または静電保護により行う。
【0051】
すべての移送工程でキャリア液を成分に応じて潜在画像キャリアと場合により後に続く中間キャリアに分割し(記録媒体まで該当し)、その際この分割は画像領域および非画像領域で行う。
【0052】
過剰のキャリア液を記録媒体または中間キャリアに定着すべき場合は、これを以下の方法で行うことができる。
【0053】
中間キャリアおよび/または記録媒体と接触して存在するコンディショニングローラーにより、
荷電したトナー粒子がトナー粒子から反発し、キャリア液のみが分離されるように電位が印加されたコンディショニングローラーにより
吸引できないコンディショニングローラーに移送されたキャリア液を例えば刷毛により除去することができる、
ローラーが吸引可能な被覆を有する場合に、移送されたキャリア液を例えば押出棒により取り出すことができる。
【0054】
シリコーン油ベースキャリア液の架橋は以下の方法で行うことができる。
【0055】
ラジカルの使用により:
ラジカルがPDMSのメチル基と反応し、ペルオキシ化合物との酸化により架橋が生じる。
シリコーンゴムの形成により:
化学結合によるシリコーン鎖の有機側基の目の粗い架橋により、
重合により:
酸性触媒作用によりまたはKOHにより:
鎖を中断する物質(MeSiO−)または架橋する基[MeSi(−O−)]の不在、熱分解二酸化珪素による強化。
【0056】
酸化による架橋(加硫)により:
過酸化ベンジルおよび加熱により
触媒作用により予め添加されたSi−CH=CH基に付加できる小さい調節された量のSi−H基により
室温で湿度の作用によるアセトキシ基での一成分シリコーンゴムの架橋により。
【0057】
熱架橋(付加架橋)するシリコーンにより:
このシリコーンは例えば触媒として白金を有する一成分系または二成分系からなり、その際反応は副生成物を分離せずに進行し、一成分系および二成分系の場合の架橋時間は温度に依存する。
【0058】
縮合架橋シリコーン:
前記シリコーンは触媒として例えば錫を有し、架橋のために大気湿度を有する一成分系または二成分系からなる。反応の間に副生成物が生じる。二成分系の場合の加硫時間は触媒(硬化剤)に依存し、一成分系の場合は大気湿度、層の厚さおよび温度に依存する。
【0059】
シリコーン樹脂の形成により
シリコーン樹脂はシロキサン骨格の空間的架橋により達成される。
重縮合により
トルエン中の加水分解によりフェニル置換されたジクロロシランまたはトリクロロシラン、水でHClを除去し、部分的に調節された重合。三次元のシロキサン骨格への最終的な結合は重金属触媒または第四級アンモニウム触媒の存在での加熱およびシラノール基の縮合により達成される。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】本発明の方法を実施する印刷または複写装置の原理図である。
【図2】図1の原理図でのトナー画像の定着を示す図である。
【図3】図1の原理図でのトナー画像を定着する他の構成を示す図である。
【符号の説明】
【0061】
101 潜在画像キャリア
102 吸い取り露光器
103 充電
104 画像にもとづく露光
105 潜在画像キャリアの洗浄
200 現像段階
201 塗装ローラー
202 供給ローラー
203 液体現像液搬送装置
204 塗装ローラーの洗浄
301 中間キャリア
302 中間キャリアの洗浄
401 逆圧ローラー
402 記録媒体
500 定着段階
501 放射線源
503 印刷画像
504 固体粒子
505 キャリア液
506 コロナ源

【特許請求の範囲】
【請求項1】
記録媒体を印刷する方法において、潜在画像キャリア(101)上に印刷すべき画像の潜在画像を形成し、潜在画像(101)を重合可能なキャリア液およびこれに懸濁した染料粒子からなる液体現像液により潜在画像キャリア(101)上に現像させ、画像皮膜を形成し、画像皮膜を記録媒体(402)に移送し、キャリア液の架橋により画像皮膜を記録媒体(402)に定着することを特徴とする、記録媒体を印刷する方法。
【請求項2】
キャリア液の架橋により画像領域の染料粒子を固体のポリマーマトリックスに導入し、キャリア液が記録媒体(402)と強固に結合する請求項1記載の方法。
【請求項3】
キャリア液が架橋した状態で透明である請求項2記載の方法。
【請求項4】
キャリア液が非画像領域で透明な皮膜に硬化する請求項2または3記載の方法。
【請求項5】
キャリア液がシリコーン油をベースとする請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
【請求項6】
シリコーン油がポリジメチルシロキサンからなる請求項5記載の方法。
【請求項7】
キャリア液がポリジメチルシロキサンから誘導される分子からなり、前記分子が官能基を有する請求項5記載の方法。
【請求項8】
液体現像液が染料粒子10〜50%の質量割合を有する請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
【請求項9】
液体現像液が0.5〜5%の範囲の分散安定剤の濃度を有する請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
【請求項10】
1%より大きい濃度である請求項9記載の方法。
【請求項11】
液体現像液中の染料粒子への着色顔料の組み込みが結合剤の少ない割合を必要とする請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
【請求項12】
定着が着色顔料の結合剤に無関係である請求項11記載の方法。
【請求項13】
キャリア液の架橋をポリジメチルシロキサンのメチル基とラジカルの反応により行う請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項14】
架橋がペルオキシ化合物での酸化により生じる請求項13記載の方法。
【請求項15】
キャリア液の架橋を重合により行う請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項16】
開始反応、連鎖反応および/または連鎖停止反応によりキャリア液分子をポリマーマクロ分子に結合する請求項15記載の方法。
【請求項17】
化学結合によるシリコーン鎖の有機側基の目の粗い架橋によりシリコーンゴムを形成する請求項16記載の方法。
【請求項18】
結合を酸性触媒作用によりもしくはKOH(水酸化カリウム)により生じる請求項17記載の方法。
【請求項19】
結合を連鎖中断物質(MeSiO−)または架橋する基(MeSi(−O−))の不在で行う請求項16または17記載の方法。
【請求項20】
結合を熱分解二酸化珪素により強化する請求項19記載の方法。
【請求項21】
酸化による架橋(加硫)を行う請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項22】
加硫を過酸化ベンジルおよび加熱により行う請求項21記載の方法。
【請求項23】
加硫を室温で少量のSi−H基により行い、前記基を触媒作用により予め添加されたS−CH=CH基に付加させる請求項21記載の方法。
【請求項24】
一成分シリコーンゴムを室温で湿度の作用によりアセトキシ基と架橋する請求項21記載の方法。
【請求項25】
架橋するために、触媒として例えば白金を有する一成分系または二成分系からなる熱架橋(付加架橋)シリコーンを使用する請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項26】
架橋するために、触媒として例えば錫を有する一成分系または二成分系からなる縮合架橋シリコーンを使用する請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項27】
キャリア液の架橋をシロキサン骨格が空間的に架橋したシリコーン樹脂の形成により形成する請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項28】
キャリア液の架橋を重縮合により行う請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項29】
重縮合を、トルエン中で加水分解によりフェニル置換されたジクロロシランまたはトリクロロシランにより行う請求項28記載の方法。
【請求項30】
キャリア液の架橋を重付加により行い、その際連続するそれぞれ2つの異なる種類の分子を、副生成物を分離せずに付加する請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
【請求項31】
キャリア液の架橋のために、助剤および/または補助エネルギーを添加して行う請求項1から30までのいずれか1項記載の方法。
【請求項32】
キャリア液の架橋反応を少なくとも1種の成分により開始し、促進しまたは延長する請求項31記載の方法。
【請求項33】
キャリア液に成分として放射線もしくは放射エネルギーを作用する請求項31または32記載の方法。
【請求項34】
放射エネルギーを熱の形で供給する請求項33記載の方法。
【請求項35】
放射エネルギーをコロナ放電により作用する請求項33記載の方法。
【請求項36】
成分としてガス、例えばオゾンをキャリア液に作用する請求項31または32記載の方法。
【請求項37】
成分として高い大気湿度を使用する請求項31または32記載の方法。
【請求項38】
高い大気湿度を蒸発または噴霧器により製造する請求項37記載の方法。
【請求項39】
高い大気湿度を縮合架橋するキャリア液と結合して使用する請求項37記載の方法。
【請求項40】
成分として固体または液体を使用し、これらが反応パートナーとして作用する請求項31または32記載の方法。
【請求項41】
付加的に触媒を導入し、触媒が例えば白金、錫、チタンとの化合物を含有する請求項40記載の方法。
【請求項42】
個々の成分を互いに組み合わせる請求項31から41までのいずれか1項記載の方法。
【請求項43】
成分を種々の位置で、圧縮法でキャリア液に作用する請求項31から42までのいずれか1項記載の方法。
【請求項44】
放射線の添加もしくは高い大気湿度の作用をトナー画像の現像後に、有利に記録媒体(402)に印刷後に行う請求項43記載の方法。
【請求項45】
現像段階(200)での液体現像液中の反応パートナーの混合を場合により記録媒体(402)に印刷後に噴霧器またはローラー塗装装置により行う請求項43記載の方法。
【請求項46】
記録媒体の成分として固体または液体を記録媒体に予め被覆する請求項43記載の方法。
【請求項47】
過剰のキャリア液をコンディショニングローラーにより除去する請求項1から46までのいずれか1項記載の方法。
【請求項48】
コンディショニングローラーに、染料粒子が反発し、キャリア液が分離する電位を印加する請求項47記載の方法。
【請求項49】
コンディショニングローラーが吸引可能な被覆を有する請求項47記載の方法。
【請求項50】
コンディショニングローラーから刷毛または押出棒により移送されたキャリア液を洗浄する請求項47または48記載の方法。
【請求項51】
記録媒体(402)に印刷された印刷画像を請求項1から50までのいずれか1項記載の方法により定着する、電子写真印刷または複写装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公表番号】特表2007−525717(P2007−525717A)
【公表日】平成19年9月6日(2007.9.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−501177(P2007−501177)
【出願日】平成17年2月24日(2005.2.24)
【国際出願番号】PCT/EP2005/001963
【国際公開番号】WO2005/083526
【国際公開日】平成17年9月9日(2005.9.9)
【出願人】(397018925)オーセ プリンティング システムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (68)
【氏名又は名称原語表記】Oce Printing Systems GmbH
【住所又は居所原語表記】Siemensallee 2, D−85586 Poing, Germany
【Fターム(参考)】