CN102016727B

CN102016727B - 用于改变电介质材料上电荷的设备和方法

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Publication number: CN102016727B
Application number: CN200880126665.XA
Authority: CN
Inventors: 理查德·M·让德尔杰克; 罗伯特·A·亚佩尔; 米切尔·A·F·约翰逊; 米哈伊尔·L·佩库罗夫斯基; 彼得·T·本松; 琼·M·诺约拉; 威廉·B·科尔布; 马修·S·斯泰
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: KR20100099303A; BRPI0819536A2; CN102016727A; JP5563478B2; JP2011509501A; US8605406B2; WO2009085751A1; KR101569539B1; US20110192977A1; EP2235595A1

Abstract

本发明提供了改变电介质材料上的电荷的方法，该方法涉及将至少为弱导电性的液体施加到电介质材料的至少一部分上。然后从电介质材料至少部分地移除液体，从而在电介质材料的至少部分上留下基本均一的静电荷。某些方法提供的电介质材料既为净中和又为完全中和的。其它方法生成用于后续处理的电荷图案。

Description

用于改变电介质材料上电荷的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于中和或者说是改变电介质材料(例如聚合物型幅材)上的电荷的方法和系统。

背景技术

中和作用

在幅材处理操作中，在幅材(如聚合物型幅材)上很多情况下会产生静电荷，其中幅材在各种辊、棒和其它幅材处理设备上移动或围绕这些设备移动。幅材上产生静电荷的原因有许多，包括幅材与各种辊和设备的接触和分离，膜从辊的卷绕/退绕以及幅材暴露于电子束或电晕处理(直流电或交流电)。幅材中/幅材上存在的电荷也可以来自前序处理，例如浇铸期间膜的静电钉扎。幅材上的静电荷在精密涂层区域中会是有害的，这不仅因为火花点火的危险，而且还因为这些静电荷会导致对后续液态涂层的破坏，并形成不可取的图案(例如参见“Coating & Drying Defects”，Gutoff and Cohen，Wiley，NY，1995(Gutoff和Cohen所著的《涂层和干燥缺陷》，Wiley出版社(NY)，1995年))。除了不均匀的电荷图案之外，均匀的电荷也会生成涂层缺陷。

在照相工业中，例如，当将照相涂层材料涂敷到随机带电的幅材时，通常导致这种涂层材料厚度的显著不均一分布。由于在照相胶片中使用的高电介质材料(例如聚酯基材料等等)的高表面电阻率，相当普遍的是具有不同强度和极性的相对高的静电电荷占据毗邻彼此的幅材区域。这种涂层材料用作照相正片或负片的成分(例如)经常需要使用相对厚的涂层，从而在整个幅材上至少得到最小厚度的涂层，从而补偿这种不均一厚度的分布，为了产生有效的涂层厚度，这不可避免地导致相对昂贵的照相涂层材料用量增加。视觉效果(例如相斑)也是使用照相涂层材料涂覆不均一的带电幅材的结果。过去的实践包括忍受这种不均一的电荷分布和它的缺陷，或在施加照相涂层材料之前试图尽可能中和随机带电的幅材。

已知各种用于中和带电幅材的技术。

美国专利No.2,952,559所述的技术涉及在一对相对的接地压力辊之间传递带电幅材，这一对相对的接地压力辊被弹簧力偏压在相背的幅材表面上以中和限定型或极化型静电荷，然后将电离化空气吹到幅材表面上，以首先中和表面电荷，然后在其涂覆之前建立特定的幅材表面电荷水平。在与幅材表面电荷具有相反极性的实际涂覆过程中，通过将电压施加到涂层涂敷器，来补偿所得的表面电荷水平。

美国专利No.3,730,753所述的另一种技术涉及用第一极性的带电粒子在幅材表面“溢流”，以便基本均一地对表面充电，之后清除给予所述幅材表面的电荷，以便使表面基本不带电。可控制增加到幅材表面的电荷量和/或从幅材表面移除的电荷量，以使得表面上的电荷变化和净电荷降低到合格的水平。

除了上文参考的方法之外，还存在市售的中和系统，例如：

空气离子发生器，其提供电离化空气源。空气自然地包含离子。然而，在大多数情况下，这些离子的量不足以快速中和静电荷，从而不足以保护静电敏感设备。空气离子在洁净室中还被HEPA和ULPA过滤器移除。

静电消除器，其由一个或多个电极和高压电源组成。来自静电消除器的离子在围绕高压电极的空气空间中产生。这些电荷随后被吸引至材料上的静电荷，从而导致中和作用。有各种静电消除器的商业来源，例如MKS离子系统和Simco(Illinois Tool Works旗下的子公司)。

感应静电消除器，其为无源器件，其中，响应于由材料上的静电荷产生的电场来产生中和离子。常见的感应静电消除器的实例包括STATIC STRING^TM、金属丝、针杆及毛刷。

核静电消除器，其通过空气分子的放射产生离子。大多数模型使用发射同位素的α粒子来产生离子对以中和静电荷。这些也经常被称为核棒。

这些市售的中和系统中的每一个提供用于获得净中和的幅材的方法(即使得采用常用静电计测量的电场的大小显著低于其初始值，前提是初始电量很大)。然而，净中和的幅材可以仍然具有大量电荷。

也提及了使用液体中和电介质上的静电荷。通过将电介质材料暴露于至少为弱导电性的流径接地的流体中来中和电介质材料上的电荷的基本构思已有文献记载(例如参见J.Lowell and A.C.Rose-InnesRose-Innes，Advances in Physics，1980，Vol.29，No.6，947-1023(J.Lowell和A.C.Rose-Innes的《物理学进展》第29卷第956页，1980年，No.6,947-1023))。例如，美国专利No.6,176,245B1描述了幅材清洁和静电消除设备，该设备在前槽处移除清洁溶液，并由后槽提供底涂层。涂覆的底涂层特别用于消除由前槽处刮去清洁溶液而生成的静电。美国专利No.6,176,245 B1没有明确对该消除静电底涂层的电导率提出要求，但美国专利No.6,176,245 B1中给定的实例却描述了含有88％的甲基乙基酮的溶液(弱导电性溶液)。另外，美国专利No.6,176,245 B1也没有明确陈述该液体必须具有接地流径，但可能的是，在他们的实验中使用的该槽型幅材清洁和静电消除设备由例如金属的导电材料制成。该设备限于处理该幅材的相同侧，清洁溶液从该侧被移除。没有关于使用该设备可修复电荷分布类型的讨论。

美国专利No.6,231,679B1描述了使用与美国专利No.6,176,245B1所述类似的设备的方法。正如美国专利6,176,245 B1，没有讨论对流体导电性或接地路径的要求。也没有关于使用该设备可修复电荷分布类型的讨论。

较早的专利，即美国专利No.2,967,119描述了可用于超声清洁和非蒸发性干燥(如气刀移除剩余流体)连续膜的超声方法和设备。美国专利No.2,967,119的目的在于清洁该膜，但美国专利No.2,967,119教导了干燥器操作的另一特征为离开该干燥器的膜不带有静电荷。该消除电荷的效果被加入至若干权利要求中，并一直与非蒸发性干燥步骤相结合。美国专利No.2,967,119中没有给出关于流体导电性的必要等级的深入研究，也没有提供数据来最终表明该静电的消除确实发生于干燥器中，而不是发生于超声槽中。另外，美国专利No.2,967,119没有指明该方法和设备处理的电荷分布类型。

美国专利No.6,176,245 B1、美国专利No.6,231,679 B1和美国专利No.2,967,119描述了使用液体来实现中和作用，但没有涉及双侧或双极性的电荷分布。

用于消除非常见静电分布的市售的方法。这些电荷分布会在最终产品中引起显著的缺陷。

电介质表面上的图案化电荷分布的生成：

基底上的电荷图案可用于材料被控制沉积到该电荷图案上。“复印”法是该类方法中的常见实例。在复印法中，光电导体滚筒均一带电。随后使用光对该光电导体区域进行放电，从而留下静电图案。然后调色剂粒子优先被吸引至光电导体上的带电区域，从而在光电导体滚筒上生成调色剂图案。然后，将该调色剂图案转印至另一个基底(例如纸)并稠合，以在最终产品上设定图像。在这种已应用于复印机和激光打印机的复印法方面存在多种变化。然而，这些传统的静电复印法依赖于倾向于出现电荷扩散(线模糊)和衰减的光电导体，且在微米级长度及以下时不能稳固地形成电荷图案。

在规避该光电导体的限制的尝试中，已经开发出用于直接在基底上生成微米级和纳米级电荷图案的方法。这些精细的电荷图案可随后用于导向颗粒的沉积，以在基底上生成微米或纳米级特征物。例如，明尼苏达大学的Heiko Jacobs团队具有一系列出版物(C.Barry，J.Gu，and H.O.Jacobs，Nano Letters 5(10)(2005)2078；H.O.Jacobs and C.Barry，Patent Application US20050123687(A1))，其中他们使用了“纳米静电复印术”，以在驻极体基底上生成精细的电荷图案，其中该驻极体基底上沉积了银纳米粒子。在该机件中，电荷图案通过直接接触带电模具而实现。通过在有机硅上使用平版印刷生成该模具，并通过镀金使其具有导电性。这些作者声称可生成10nm那么小的硅压模特征物，其可具有亚100微米的图案化能力。

所有静电复印法，包括“微米静电复印”和“纳米静电复印”，均依赖于在基底上生成受控的电荷图案的能力。已报道的通过直接接触带电而生成微米级和纳米级电荷图案的方法包括使用原子力显微镜探针(P.Mesquida，A.Stemmer，Adv.Mater.13(18)(2001)1395；N.Naujoks，A.Stemmer，Microelectronic Engineering 78-79(2005)331)、不锈钢针(T.J.Krinke等人，App.Phys.Letters 78(2001)3708)或纳米压模(C.Barry，N.Z.Lwin，W.Zheng，and H.O.Jacobs，App.Phys.Letters，83(26)(2003)5527)。除了这些直接接触的方法之外，微米或纳米级的电荷图案也可通过使用聚焦的离子束和电子束生成(H.Fudouzi等人，Langmuir 18(2002)7648)。

以上提及的生成受控的电荷图案的方法已经能够解决标准静电复印技术的特征物尺寸的限制问题，其依赖于对光电导体材料的充放电。然而，以上提及的方法通常速度非常慢和/或需要使用专用基底(例如驻极体)，以实现该文献中论证的精细、清晰的特征物。

该纳米或微米静电复印区域的另一挑战是最终图案与基底的粘结性。以上提及的背景技术提供了在电介质(或驻极体)基底上设置电荷图案的方法，该基底可随后用于导向第二材料的沉积。一旦沉积了第二材料(即纳米粒子)，就必须解决粘结性的问题。例如，可使用加热和/或加压的方法解决。

发明内容

本发明涉及消除或改变电介质材料上电荷分布的设备和方法。在一些实施例中，本发明的设备和方法通过使电介质(如幅材)的表面的至少一部分接触至少为弱导电性并保持在预定电势下的液体来改变电介质材料上的电荷分布。

一方面为改变电介质材料上电荷的方法，该方法包括获得表面上具有基本不均一的静电荷分布的电介质材料，该静电荷分布是相对于地电势进行测量的；对该电介质材料表面施加至少为弱导电性的液体；以及从该表面至少部分地移除至少为弱导电性的液体，从而在表面上留下基本均一的静电荷。

另一方面为在电介质材料上生成静电荷图案的方法，该方法包括：获得具有第一电荷电势的电介质材料；向该电介质材料的第一部分施加具有第二电荷电势的至少为弱导电性的液体；以及从该电介质材料的第一部分至少部分地移除该液体，从而在该电介质材料的第一部分上留下基本均一的静电荷。

又一方面为中和电介质材料的细长幅材的方法，该方法包括将至少为弱导电性的液体电连通到地电势；获得具有与地电势基本上不完全相等的电荷电势的电介质材料；将该连续幅材的一部分浸没在该液体中，以完全地包覆细长幅材的这部分，以中和该细长幅材上的电荷；从该液体移除连续幅材的这部分；从浸没后的连续幅材至少部分地干燥液体。

在一些实施例中，该液体为常用溶剂，当同时均一地接触该电介质幅材的两侧时，该液体保持在地电势下。然后，采用非蒸发性和/或蒸发性的方法对称地将该溶剂从幅材的两侧移除。在这些实施例中，不仅最终的幅材是净中和的，而且大体上双侧都是中和的。

在一些实施例中，该液体为常用溶剂，当均一地接触该电介质幅材的第一侧面时，该液体保持在地电势下，该幅材具有有效接地的至少为弱导电性的第二侧面。然后，应用非蒸发性和/或蒸发性的方法对称地将该溶剂从该第一侧面移除。在这些实施例中，不仅最终的幅材是净中和的，而且大体上双侧都是中和的。

在一些实施例中，该液体为常用溶剂，当同时均一地接触该电介质幅材两侧时，该液体保持在非零电势下。然后，应用非蒸发性和/或蒸发性的方法对称地将该溶剂从幅材两侧移除。在这些实施例中，最终的幅材两侧分布了大体均一的电荷。

在一些实施例中，该液体为常用溶剂，当均一地接触该电介质幅材的第一侧面时，该液体保持在非零电势下，该幅材的第二侧面至少为弱导电性并被有效接地。然后，采用非蒸发性和/或蒸发性的方法对称地将该溶剂从该幅材的第一侧面移除。在这些实施例中，最终的幅材的第一侧面分布了大体均一的电荷。

在一些实施例中，使保持在第一电势下的第一液体均一地接触电介质幅材的第一侧面，同时，通过(例如)接触保持在第二电势下的第二液体，使该电介质幅材的第二侧面保持在第二电势下。然后，采用非蒸发性和/或蒸发性的方法将该溶剂从幅材两侧移除。在这些实施例中，不仅最终的幅材是净带电的，而且大体上双侧也都是带电的。

在一些实施例中，使保持在第一电势下的第一液体均一地接触电介质幅材的第一侧面，同时，通过(例如)接触导电性物体，使该电介质幅材的第二侧面保持在第二电势下。在这些实施例中，不仅最终的幅材是净带电的，而且大体上双侧也都是带电的。

在一些实施例中，使保持在第一电势下的第一液体不均一地接触(例如通过使用图案化模具)电介质幅材的第一侧面，同时，通过(例如)接触保持在第二电势下的第二液体，使该电介质幅材的第二侧面保持在第二电势下。然后，采用非蒸发性和/或蒸发性的方法将该溶剂从幅材两侧移除。在这些实施例中，不仅最终的幅材具有净电荷图案，而且大体上也具有双侧电荷图案。

在一些实施例中，使保持在第一电势下的第一液体不均一地接触(例如通过使用图案化模具)电介质幅材的第一侧面，同时，通过(例如)接触导电性物体，使该电介质幅材的第二侧面保持在第二电势下。然后，采用非蒸发性和/或蒸发性的方法将该溶剂从幅材的第一侧面移除。在这些实施例中，不仅最终的幅材具有净电荷图案，而且大体上也具有双侧电荷图案。

在一些实施例中，该液体为常用溶剂，当不均一地接触(例如通过使用图案化模具)电介质幅材的第一侧面时，该液体保持在地电势下，该幅材具有有效接地的至少为弱导电性的第二侧面。然后，采用非蒸发性和/或蒸发性的方法将该溶剂从幅材的第一侧面移除。在这些实施例中，最终的幅材在幅材的第一侧面上大体具有图案化的电荷分布。

在一些实施例中，该液体是可固化的(例如丙烯酸酯溶液)，而且在原位固化，而不是被移除。在这些实施例中，最终的幅材不仅大体具有均一的或有图案化的电荷分布，而且还具有留下的硬化材料。

在一些实施例中，本发明涉及消除或改变移动幅材上的电荷分布的方法和设备。在多个实施例中，本发明的方法和设备提供了净中和的幅材。在这些实施例中，不仅幅材是净中和的，而且大体上双侧也都是中和的。

根据本发明，本发明的方法和设备接触将要与液体溶剂中和的幅材，该液体溶剂具有至少某些程度的导电性。术语溶剂用于表示润湿该幅材的液体，并且该术语没有一定暗指任何特定化学物种的溶剂化。通常同时使该溶剂接触该幅材两侧。可通过任何适用的方法施加溶液，例如浸没(如浸入池或浴中)，同时涂覆到两个侧面上，向幅材两侧施加饱和的吸液芯或织物，在该幅材表面上吸收/吸附或冷凝蒸汽等。然后采用蒸发性或非蒸发性方法移除和/或干燥该溶剂。非蒸发性方法包括使用例如吸液芯、气刀、橡皮扫帚等的物理设备，以移除至少部分溶剂。另外或可选地，可通过蒸发移除幅材上的至少溶剂中的某些，并可通过例如空气对流、加热等方法促进蒸发。优选的所得幅材既为净中和的，又为双侧中和的，如下文所定义的。

在一个具体实施例中，本发明涉及在幅材上提供中和电荷的方法。该方法包括对幅材两侧施加具有至少某些导电性的液体溶剂。该幅材可以是移动幅材。

在另一个具体实施例中，本发明涉及在幅材上提供中和电荷的设备。该设备包括例如辊、夹辊等的幅材处理设备，和电荷改性工位，该电荷改性工位包括具有至少某些导电性的液体溶剂源。尤其适合将该电荷改性工位及其使用方法简单加入现有的幅材处理方法中。

附图说明

图1为在第一侧面上具有接地导电背衬并且在相背侧上具有表面电荷的幅材的示意图；

图2为没有导电元件并且在一侧上具有表面电荷的幅材的示意图；

图3为在一侧上具有接地导电背衬并且在相背侧上具有表面电荷的幅材的示意图，其中相背侧紧邻接地的导电元件；

图4为用于0.05mm/0.002英寸(约0.0508mm)幅材(具有接地表面)的底板处的电场和平均值为零、rms值为10⁵C/m²并且周期为1.3cm/0.5英寸的正弦电荷分布的图解表示；幅材与板的距离为约0.5cm/0.2英寸。

图5为用于0.05mm/0.002英寸幅材(具有接地表面)的底板处的电场随幅材与板的间隙的变化和平均值为零、rms值为10⁵C/m²、周期为0.5英寸的正弦电荷分布的图解表示；

图6为0.05mm/0.002英寸幅材(具有接地表面)上的法向力和平均值为零、rms值为10⁵C/m²、周期为1.3cm/0.5英寸的正弦电荷分布的图解表示；幅材与板的距离为0.001英寸。

图7为用于0.05mm/0.002英寸幅材(具有接地表面)的电场的法向力随幅材与板的间隙的变化和平均值为零、rms值为10⁵C/m²、周期为1.3cm/0.5英寸的正弦电荷分布的图解表示；

图8为根据本发明的包括电荷改性系统的幅材处理设备的示意图。

图9为用于本发明所述实例的幅材处理设备的示意图。

图10为其上未进行中和的实例中涂覆粉末的幅材的显微照片。

图11为经过常规核棒和常规石英灯处理的实例中涂覆粉末的幅材的显微照片。

图12为经过静电丝、氮气刀和红外灯处理的实例中涂覆粉末的幅材的显微照片。

图13为根据本发明使用异丙醇中和的实例中涂覆粉末的幅材的显微照片。

图14为其上没有进行中和的实例中幅材上电荷的图解表示。

图15为经过静电丝和氮气刀处理且随后使用异丙醇润湿的实例中幅材上电荷的图解表示。

图16为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在丙酮中的实例中幅材上电荷的图解表示。

图17为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在丙酮中的实例中幅材上电荷的图解表示。

图18为经过核棒处理并使用丙酮擦拭的实例中幅材上电荷的图解表示。

图19为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在庚烷中的实例中幅材上电荷的图解表示。

图20为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在自来水中的实例中幅材上电荷的图解表示。

图21为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在甲苯中的实例中幅材上电荷的图解表示。

图22为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在去离子水中的实例中幅材上电荷的图解表示。

图23为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在去离子水中且两次加入少许异丙醇的实例中幅材上电荷的图解表示。

图24为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在盐水(自来水中加入食盐)中的实例中幅材上电荷的图解表示。

图25为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在具有碳氟化合物添加剂的去离子水中的实例中幅材上电荷的图解表示。

图26为在开启氮气刀和红外加热器的情况下经过核棒处理并浸没在乙醇中的实例中幅材上电荷的图解表示。

图27为用于本发明所述实例的第二幅材处理设备的示意图。

图28为示出了在电介质材料上生成静电荷图案的方法的流程图。

图29为示出了将液体施加到图案化模具的方法的第一操作的示意性透视图。

图30为示出了将液体施加到图案化模具的方法的第二操作的示意性透视图。

图31为进一步示出了图30中的第二操作的示意性透视图。

图32为示出了从图案化模具将液体施加到电介质材料的方法的示意性透视图。

图33为进一步示出了从图案化模具将液体施加到电介质材料的方法的示意性透视图。

图34为所进行的测试中测得的电介质材料上的静电荷电势图线。

图35为图34所示的电介质材料在中和之后的静电荷电势图线。

图36为图35所示的电介质材料在重新带电之后的静电荷电势图线。

图37为在使用液体涂覆的图案化模具压印后电介质材料的静电荷电势图线。

图38为示出了生成电荷图案的方法的第一操作的示意性侧视框图。

图39为示出了生成电荷图案的方法的第二操作的示意性侧视框图。

图40为示出了生成电荷图案的方法的第三操作示意性侧视框图。

图41为所进行的一些测试中使用的图案化模具的压印表面的视图。

图42为电介质材料在测试过程中被置于邻近调色剂粒子之后的照片。

图43为电介质材料在另一测试过程中被置于邻近调色剂粒子之后的照片。

图44为图43所示的电介质材料的另一部分的照片。

图45为图44所示的电介质材料的更高放大倍率的照片。

图46为电介质材料在另一测试过程中被置于邻近调色剂粒子之后的照片。

图47为图46所示的电介质材料的单一调色剂轨迹的更高放大倍率的照片。

图48为示出了由具有第一厚度的电介质材料上的带电液体发出的电场的示意性侧视框图。

图49为示出了由具有第二厚度的电介质材料上的带电液体发出的电场的示意性侧视框图。

图50为示出了由具有第三厚度的电介质材料上的带电液体发出的电场的示意性侧视框图。

表现本公开的装置和方法的特征的这些特征和各种其他特征在所附权利要求中被特别指出。为了更好地理解本发明的装置和方法、其优势、其使用及通过其使用获得的目的，应该参考附图及所附说明书，其中说明和描述了根据本发明的优选实施例。

具体实施方式

本发明涉及的方法提供了双侧电中性或双极性电中性(不仅仅是净中性)的物品，优选地，本发明涉及的方法提供了两个表面均为电中性的物品。根据本发明的有待中和的所述物品材料的实例包括电介质材料(如聚酯、聚乙烯、聚丙烯)、织物(如尼龙)、纸张、层合物、玻璃等等。物品可以包括导电层或抗静电层。有待中和的区域可以具有绝缘、抗静电和/或导电的区域；这些区域可以是特意或非特意预期的区域。本公开的装置和方法尤其适用于包括电介质材料的物品。在一些实施例中，该物品是幅材。本文所用术语“幅材”预期为片料幅材，其具有延伸的长度(如大于1m，通常大于10m，并经常大于100m)、宽度(如在0.25m至5m之间)和厚度(如3-1500微米，如高达3000微米)。在其它实施例中，该物品是不连续的或各个物品，而不具有延伸的长度。例如，片材或纸张材料可具有(如)0.5米的长度和0.5米的宽度。不连续的物品可以大体为平面的或具有三维形貌特征。

已知市售的中和系统提供装置来获得被净中和的幅材(即当用普通的静电仪表测量时，电场强度远远低于初始值，前提是初始电荷是大量的)。然而，净中和的幅材仍然可以具有大量电荷。

例如，在自由跨距下具有平均值为零、振幅A_s、和空间周期X_s的正弦表面电荷分布的幅材，在幅材上或幅材下，将具有由表面电荷分布产生的电场，其衰减得很快，并且当用位于离幅材若干周期(X_s)的距离的静电仪表测量时，幅材看起来是中性的。即使表面电荷的实际rms值可能很大，幅材仍看起来是中性的。

有许多其他情形，当用标准静电感应器测量时，幅材会看起来是中性的，而实际上仍具有大量电荷分布。这些电荷分布会引起以幅材为基础的过程(例如涂覆和干燥)中的缺陷，需要一种方法来将这些电荷分布中和到一定水平，使得缺陷被减少或消除。这些电荷分布必须被中和到这样的水平，该水平随过程(即线速度、涂覆和干燥方法)、材料(如涂覆溶液，膜组合物、构造和厚度)和所考虑的特定缺陷而变化。例如，商业中和器足以消除电弧放电缺陷，但不足以消除一些涂覆和干燥缺陷。本公开的方法旨在消除或调整电荷分布，使得涂覆和/或干燥缺陷减少和/或幅材清洁度提高。另外，通过物品上的不可取的电荷分布的中和作用，包括间隙紧密的下游设备可被容易地使用。例如，这种中和的物品(例如在间隙干燥器中)有较小的触地趋势。

在本说明书中，当讨论介电幅材上的电荷分布时，我们是指“净电荷”或“极性电荷”，和“单侧电荷”、或“双极性电荷”。净电荷被定义为介电幅材上每单位面积的表观电荷，其使用场强计测量幅材在自由跨距(远离其他物体)中的场而得出。幅材与场强计之间的间隙通常为约0.5-2英寸(约1.27cm-5cm)。如此获得的静态测量值随测量探针的点尺寸上的电荷分布而变化，其通常将是直径接近英寸的区域。以这种方式测量的电荷也被称为极性电荷。“净中和”是指幅材上的净电荷或极性电荷的数量的减少。净电荷测量值低并非暗示点尺寸区域上的电荷分布到处都低，而是点尺寸区域上的电荷分布的一些平均值低。如果分布周期比点尺寸直径短得多，上述正弦电荷分布表明它自己具有低净电荷或极性电荷。

“单侧电荷”是每单位面积上的表观电荷，其使用场强计或电压表测量幅材的一个表面上的场或一个表面的电势而得出，同时幅材的另一个表面邻近或优选地接触接地导体。场强计或电压表和幅材表面之间的间隙通常为0.5-5.0毫米。如此获得的静态测量值随测量探针的点尺寸上的电荷分布而变化，其通常将是直径接近英寸的区域。导致没有大量净电荷，但确实导致大量单侧电荷的电荷分布有时被称作“双极性电荷分布”。“单侧中和”或“双极性电荷中和”是指幅材上的单侧电荷或双极性电荷的数量的减少。单侧电荷测量值低并非暗示点尺寸区域上的电荷分布到处都低，而是点尺寸区域上的电荷分布的一些平均值低。如果分布周期比测量设备的点尺寸直径短得多，上述正弦电荷分布看起来具有低单侧电荷或双极性电荷。

作为双极性电荷的另一个简单实例，考虑如下介电幅材，其在一个表面上具有均一的电荷分布q_s，在相背表面上具有均一的电荷分布-q_s。在自由跨距下，静电荷或极性电荷测量值将是零(因为上部电荷和下部电荷的和为零)。单侧电荷测量将产生-q_s或+q_s，取决于哪一侧被向下设置在接地物体上。商业中和器对这种双极性电荷有很少的影响，因为幅材已经是净中性的。

作为双极性电荷分布的另一实例，考虑如下幅材，其在一个表面上具有非零平均值的正弦电荷分布p(x)＝A_ssin(2Πx/X_p)+q_s，在相背表面上具有-p(x)的电荷分布。如果在自由跨距下的净电荷测量是使用具有大于若干X_p的直径的点尺寸来进行的，则幅材将看起来没有大量净电荷。使用具有大于若干X_p的直径的点尺寸进行的单侧电荷测量扫描将产生+q_s或-q_s中的任一者，这取决于哪个表面靠着接地物体设置。如果单侧电荷测量扫描使用比X_p小得多的点尺寸直径进行，单侧电荷的正弦特性将被显露。

作为双极性电荷分布的另一实例，考虑如下幅材，其在一侧上具有随机的电荷分布R(x)，在另一侧上具有随机的电荷分布-R(x)。当对点尺寸X_s求积分时，R(x)的一阶矩和二阶矩分别收敛于+q_s和A_s。如果在自由跨距下的净电荷测量是使用具有比X_s大得多的直径的点尺寸来进行，则幅材将看起来没有大量净电荷。使用具有比X_s大得多的直径的点尺寸进行单侧电荷测量扫描将产生恒定的单侧电荷，+q_s或-q_s，这取决于哪个表面靠着接地物体设置。如果单侧电荷测量扫描是使用比X_s小得多的点尺寸直径来进行的，则单侧电荷的随机特性将被显露。

如果净电荷或极性电荷和单侧电荷或双极性电荷两者均已被减少到理想的水平，则初始带电介电幅材被认为是“双侧中和”。需要注意的是，术语“净电荷”和“单侧电荷”是通过静电测量限定的，并非暗示或需要实际电荷分布的特定位置或数量的知识。电荷分布可以存在于电介质的表面上或存在于电介质的内部，或既存在于电介质的表面上、又存在于电介质的内部。比上面提及的那些更敏感(比上面提及的具有更小的点尺寸)的静电感应探针(如原子力显微镜探针)可以被用于以更细致的长度比例推断净电荷或极性电荷，以及单侧电荷或双极性电荷，这取决于所需的敏感度。

本文所述的方法至少在上面讨论的长度比例上(但包括更小的长度比例，其可能是用标准静电测量设备不容易检测到的)使幅材上的单极性和双极性电荷两者均减少。术语“中和”并非暗示所有的电荷都已经被完全消除，因为可能有(例如)残余电荷，其产生的外部电场太微弱以至于无法引起缺陷；或(例如)已经形成双层，实质上将外部电场削弱到使缺陷处于合格的范围内的水平；或(例如)剩下的双极性电荷分布的长度比例足够小，从而与原始双极性电荷分布相关的缺陷已经被减少或消除。

图1示出了隔离的幅材，其具有一个接地侧，并且在另一侧上具有均一的表面电荷q_s。图1中的幅材5具有第一侧面6和相背的第二侧面8，两者间的厚度为b。例如通过能够被定位为与侧6足够接近或接触的任何适合的元件，侧6被接地。在许多过程中，侧6通过与幅材处理工艺的设备接触(例如接地的辊)被接地。在一些实施例中，侧6的接地可以通过幅材本身的导电涂层或导电层实现。幅材5的侧8处的电势通过下式给定：

φ_{s} = \frac{{bq}_{s}}{{ϵϵ}_{0}} - - - (1)

其中ε₀和ε分别是自由空间的介电常数和幅材的相对介电常数。对于隔离的幅材5，幅材5的外部的电场是零，而幅材的内部的电场通过下式给定：

E_{w} = - \frac{q}{{ϵϵ}_{0}} - - - (2)

例如，对于表面电荷q_s＝10^-5(C/m²和ε＝5英寸(约0.051mm)的情况，在自由跨距下的侧8处的电势为φ_s＝11.5V，并且幅材5内的电场为E_W＝226kV/m。在1英寸(约25mm)间隙下用场强计测量的幅材5的电压是11.5V。由于隔离的幅材的外部的电场到处是零，因此标准中和设备对表面电荷的影响将是很小的。

图1和上面的相关讨论只是不能用商业离子发生器容易地中和的双极性电荷分布的一个很简单的实例。图1中所示的隔离的幅材5在幅材5的外部没有电场线，因为在侧6被接地。商业离子中和器，例如在背景技术中讨论的那些，依赖于从带电幅材发射或终止于带电幅材的电场来引入用于中和的离子。由于图1所示的隔离的幅材5的外部不存在电场，所以商业离子中和设备不能有效地降低幅材5上可能存在的大量电荷。另外，也存在多种其它形式、不能容易地使用商业离子发生器中和的双极性电荷分布。本发明所述的方法可被用于中和许多不能用商业中和装置或此前已知的中和装置中和的难以解决的双极性电荷分布。

将上述情况和图2进行比较，该图示出了没有接地侧的幅材。在图2中，幅材10具有第一侧面12和相背的第二侧面14，两者间的厚度为b。对于示例性的情况(其中q_s＝10^-5C/m²)，隔离的幅材10的外部的电场强度到处都是565kV/m，并且在1英寸(约25mm)的间隙下用场强计测量的幅材10的电压是28.7kV。对于这种情况，幅材10的外部的电场很强，商业中和器能够用于基本净中和该幅材。

需要注意的是，对于同样的表面电荷，具有导电侧(如图1所示)的0.002英寸(约0.051mm)厚的幅材的表面电势(电压)比没有导电侧(如图3所示)的0.02英寸(约0.051mm)幅材的情况低不止3个数量级。即使两个幅材均具有大量电荷分布，也亦如此。

现在参见图3提供的实例，其中有接地侧的幅材被设置在接地元件(如导电板)上方距离a的位置。在使用中，幅材上的电荷在两个接地元件之间被分离。在图3中，示出了幅材15，其具有接地的第一侧面16，相背的第二侧面18，并且两者间的距离为b。第二侧面18在接地元件20上方距离a处。幅材15下方的间隙中(即侧18和板20之间)的电场通过下式给定：

E_{g} = - (\frac{b}{b + aϵ}) \frac{q_{s}}{ϵ_{0}} - - - (3)

且幅材15上每单位面积的电力通过下式给定：

T_{w} = - {(\frac{b}{b + aϵ})}^{2} \frac{q_{s}^{2}}{2 ϵ_{0}} - - - (4)

公式4表明幅材15将被吸引到接地板20，并且该“电压”将随着间隙的减小而增大。与幅材厚度b相比，随着间隙a变大，吸引力将接近零。与幅材厚度b相比，随着间隙a变小，每单位面积的力将接近没有导电背衬的幅材的力，

\frac{q_{s}^{2}}{2 ϵ_{0}}

对于上面在图1和2的讨论中给定的参数，该幅材15的电压只有11.5V。然而，对底板20的吸引限制力(也称为“锁住力”)是5.65N/m²。此外，幅材15的电压读数将随着表面电荷线性增加，而吸引力将平方地增加。这只是其中标称“中性”幅材(在1英寸(约25.4mm)间隙下用场强计测量)能具有大量电荷的许多情形中的一个实例。在一些情况下，由于这些电荷，该场能够引起涂覆、干燥、幅材加工和清洁中的问题。例如，这些电力可导致烘箱中的幅材15的不可取的方向性，在烘箱中将该幅材紧邻接地物体设置。还熟知流体界面能被电场的作用显著干扰，并且这些干扰能导致在涂覆的材料中的产品缺陷。参见，例如J.Melcher and G.I.Taylor，“Annual Review of Fluid Mechanics”，1969：111-146；D.A.Saville，“Annual Review of Fluid Mechanics”，January 1997，Vol.29，27-64；and“Coating & Drying Defects”，Gutoff andCohen，Wiley，NY，1995(J.Melcher和G.I.Taylor的《流体力学年度综论》，1969年：111-146；D.A.Saville的《流体力学年度综论》，1997年1月，第29卷，27-64；以及Gutoff和Cohen的《涂层和干燥缺陷》，Wiley出版社(NY)，1995年))。

存在多种其它形式的、不容易使用商业中和器或离子发生器中和的双极性电荷分布。例如，考虑如下隔离的幅材，其在一侧上具有接地的背衬，并且在另一侧上具有平均值为零和rm值q_s，

p (x) = q_{s} \sqrt{2} \sin (\frac{2 πx}{X_{s}}) - - - (5)

的正弦双极性电荷分布。对于接近X_s或更大的幅材厚度，在接近X_s的距离，隔离的幅材下的电场衰减得很快。当幅材厚度降低到X_s以下时，幅材外部的电场衰减得更快。对于具有小于X_s几个数量级的厚度的隔离的幅材，电场主要被限制在幅材内，幅材的外部的电场很弱。现在考虑接地导电板被设置在离幅材的电介质侧的距离为距离g的情况。在间隙为0.05英寸、幅材厚度为0.005英寸且周期X_s为0.5英寸的情况下，底板处电场的法向分量如图4所示。即使在如此大的间隙与幅材厚度的比率下，该间隙中的电场仍处于kV/m范围。在图4至图7中，电荷分布的rms值取10^5C/m²，且将幅材的电容率取为间隙中空气的电容率的五倍。空气的电容率取真空的电容率。

图5示出了在幅材厚度为0.005英寸并且周期X_s为0.5英寸的情况下，接地元件处电场的法向分量的rms值随间隙距离而变化。由图5可见，在间隙比幅材厚度大不止一个数量级的情况下，可实现相当大的电场。通过乘以图4中的rms值可被转换为峰值。

与关于图1讨论的恒定表面电荷的情况类似，这些正弦电荷分布也会导致涂覆、幅材处理、干燥和清洁中的不可取的效应。例如，图6示出对于比幅材厚度小一个数量级并比电荷分布周期小四个数量级的间隙，幅材上每单位面积分布的法向力(静电应力张量的垂直分量)。图7示出在幅材厚度为0.005英寸并且周期X_s为0.5英寸的情况下，幅材上静电应力的平均垂直分量的大小随间隙而变。

为了使计算保持简单，上面讨论的理论实例是对于如下幅材的，其在一侧上具有接地背衬，并且在另一侧上具有表面电荷分布。在实施过程中，双极性电荷分布可以存在于电介质材料的一个或两个表面上或电介质材料的内部。

根据本发明，通过使用液体溶剂(通常为同时)接触幅材两侧并随后移除和/或干燥该溶剂，可完成幅材的电荷改性。

可通过任何适当的手段对幅材施加液体，这些手段包括浸没(如浸入池或浴中)、涂覆(如模具涂布、刮涂)或喷涂，对幅材两侧施加饱和吸液芯或织物，吸收/吸附或冷凝蒸汽至幅材表面上等。优选的是整个表面(优选地两个表面)均由液体完整并连续地覆盖。

施加后，随后使用蒸发性和/或非蒸发性手段移除和/或干燥液体。非蒸发性方法包括使用例如吸液芯、气刀、橡皮扫帚等物理设备，以移除至少溶剂中的某些。另外或可选地，至少溶剂中的某些可通过蒸发从幅材上移除，而且可以通过例如空气对流、加热等方法促进蒸发。优选所得幅材既是净中和的又是双侧中和的(如以上所定义的)。

在一些实施例中，例如，通过移除液体的一种或多种成分，同时在幅材上保留一种或多种成分，而只部分地移除液体。例如，在一些实施例中，液体包括溶剂和丙烯酸酯。如果需要，可移除溶剂，而保留该丙烯酸酯，并保持电介质材料表面上的电荷。电子束辐射可用于在移除液体溶剂之前或之后硬化该丙烯酸酯。在另一个实施例中，该液体为两种或更多种可混溶液体的混合物。该液体中的第一液体具有相对较高的蒸气压，而第二液体具有相对较低的蒸气压。通过蒸发移除第一液体，留下第二液体。然后，如果需要，将第二液体固化为固体。第一液体的实例为甲苯，第二液体的实例为变压器油。

在一些实施例中，根据本发明适用于使幅材电荷改性的液体通常为导电率至少约1×10⁵pS/m且不超过约1×10⁹pS/m的有机溶剂或酒精。材料的导电率表明了电荷流过该材料的能力。通常，虽然水(即蒸馏水、自来水或盐水等)具有的导电率水平在所需范围内或接近所需范围，但发现对于这些设备和方法，水并不作为优选的主要溶剂。

根据本发明的适用于使幅材电荷改性的溶剂通常具有至少约10且不超过约40的介电常数。在一些实施例中，适用的溶剂具有约15至约35的介电常数。介电常数涉及物质(例如液体)响应于电场发生极化从而使材料中的电场衰减的能力。介电常数涉及材料的电容(即材料储存电荷的能力)。空气的介电常数为约1。但研究人员已经发现，介电常数过高(可能结合了液体的其它性质)易于降低该液体有效中和幅材的能力。即，对于本发明的设备和方法而言，介电常数太高不是理想的。

用于中和的适当溶剂的实例包括：异丙醇、甲醇、乙醇、甲乙酮(MEK)和丙酮。我们再次说明，本文所用的词语“溶剂”是指润湿幅材的液体，并完全没有暗示任何特定化学物种的溶剂化。该溶液为常常已知为“溶剂”的液体。也可使用两种或更多种溶剂的混合物。

图8为根据本发明的包括电荷改性系统的幅材处理设备的示意图。图8示出了包括用于幅材21(具有第一侧面21a和第二侧面21b)的幅材源22、电荷改性工位24和涂覆工位26的幅材处理过程20。幅材沿起始于幅材源22的路径运行，到达电荷改性工位24，到达具有各种辊28、夹辊29、补给装置以及其它熟知幅材处理设备的涂布工位26。

幅材源22可以是绕成卷的幅材21的延长长度，可以是有芯或无芯的。或者，幅材源22可以是在幅材处理过程20之前挤压过程形成的幅材21。然而，在大多数实施例中并如图8示出的，幅材源22是幅材材料卷。由于幅材21是从幅材源22展开的，因此两个侧面21a、21b都获得电荷；这种现象是熟知的。

在此实施例中，来自幅材源22的幅材21由一系列辊28供给，这些辊是熟知的。在每一个辊28处，由于辊28中的每一个的接触和释放作用，导致幅材21获得电荷。通常，接触辊28的幅材21的侧面获得电荷。

幅材21从辊28移动到驱动夹辊29，并随后移动到惰辊31。经由，幅材21从惰辊31到达电荷改性工位24。

由于之前的加工过程中的多重原因，该涂层幅材以充电状态进入电荷改性工位24。这些可包括：由幅材21的制备引起的充电，处理以获得幅材源22，卷绕幅材形成卷绕卷筒并处理该卷筒，由该卷绕卷筒展开，与各种幅材处理部件接触并分离，由其他幅材静电中和或充电设备充电等。

幅材处理过程20中的多个张紧辊28、驱动夹辊29和惰辊31，以及可能存在的其它辊为常规熟知的幅材处理设备。通常熟知的是，在处理过程中，限制与幅材21的接触点(即辊、夹辊、杆等)的数目，以便阻碍持续的电荷积聚。

根据本发明，幅材处理方法20包括电荷改性工位24，该电荷改性工位从幅材21移除积聚的电荷，并提供了双侧或双极性中和的幅材，或至少大致为双侧或双极性中和的幅材。在多个和优选的实施例中，当离开电荷改性工位24时，侧21a和21b两者均为双侧或双极性中和的。

在图8所图示的实施例中，电荷改性工位24包括用于接收和容纳溶剂的容器25。容器25足够大(宽)和深，以允许容器25中容纳的导电溶剂能够浸没幅材21的整个宽度。在优选的实施例中，侧21a和21b两者均全部浸没在导电溶剂中。

容器25接地。

电荷改性工位24优选地使幅材21(即侧21a和21b两者)与容器25对称暴露。幅材21在溶剂中的停留时间可以是任意足够长的时间，从而在侧21a和21b上得到溶剂的连续涂层，而优选地没有未被溶剂润湿的表面区域。

容器25的下游为从幅材21上移除液体组分的干燥装置30。干燥装置30可以使用非蒸发方法移除幅材两侧的溶剂，例如吸液芯、橡皮扫帚、挡板、刮刀和气流(如气刀)。另外或可选地，干燥装置30可以包括有利于溶剂从幅材21蒸发的无源器件。这类器件的实例包括对流烘箱、鼓风机或辐射(如红外灯)等。干燥装置30优选地使幅材21的侧21a和21b被对称干燥。

可任选地是，在卷材路径中，可在电荷改性工位24之前提供一个或多个常规中和系统37，从而使电荷改性工位24得到大致净中和的幅材。市售的中和系统37的实例包括气体离子发生器、静电消除器(例如得自MKS Ion Systems和Simco(Illinois Tool Works旗下的子公司))、感应静电消除器(如静电丝、金属丝、针杆和毛刷)以及核静电消除器等。

按照研究人员尚未完全确定的机理，所得的干燥幅材21为双侧或双极性中性的，或至少大致为双侧或双极性中和的。如果侧21a和21b两者均被溶剂完全润湿并干燥，则两者均为双侧或双极性中和的，或至少大致为双侧或双极性中和的。

如上所述，至少为弱导电性的溶剂的介电常数为约10至约40。研究人员发现，尽管满足该至少为弱导电性的条件，但去离子水、盐水和表面活性剂/水溶液不能提供优选的中和结果，可能是由于这些溶液的介电常数高。

返回到图8，现为双侧或双极性中和或大致为双侧或双极性中和的幅材21到达涂布工位26，在该处将涂层32涂敷到侧21b上。涂层32可以为任何涂层，例如用于光学显示器、图形、保护层、成像层、感光层、电子层、粘合剂、研磨剂等的涂层。

幅材21从涂布工位26到达干燥器27，以干燥涂层32，如从涂层32上移除任何溶剂。在这个实例中，干燥器27为间隙干燥器。

熟知的是，在现有的在大致为双侧或双极性中和的幅材上提供涂层的方法中，很多情况下生成干燥图案(如漩涡、螺纹、鱼眼状图案等)。据信，在被涂覆的侧(侧21b)或被涂覆的侧的相背侧(侧21a)中的任一者上具有静电荷有利于形成干燥图案。根据本发明，通过中和幅材，抑制了干燥图案的形成。

电荷改性工位24和其各种变形尤其适用于受益于双侧或双极性中和的幅材的各种应用。以上提供了各种实例。电荷改性工位24和其各种变形也适用于可使用带电幅材的应用。例如，这类幅材可以用于双侧凹凸的涂布处理(其中两个模具均接地)中。在这种方法中，电荷改性系统可以存在于涂布辊之前的自由跨度内，从而允许到达涂布辊之前能有时间干燥溶剂。在这种情况下，该幅材应以零电势顶侧和带电底侧进入该涂布工位，且只有幅材由涂层辊带来的摩擦生电应成为焦点问题。可能的是，背侧残余的溶剂化可一定程度地缓解这种摩擦生电效应。

另外，将幅材处理方法20设计成：在处理过程中和在关键步骤((例如涂敷涂层(如在涂布工位26处)或干燥或固化该涂敷的涂层(如在干燥器27处))之前的幅材路径中的任意点处，元件(例如惰辊和其它辊)与幅材21的接触最小化。

实例，图9-27

下面的非限制性实例示出了本发明的各种实施例。

对于下列实例，使用了Scotchpak(TM)膜的卷膜幅材(1.4密耳的聚酯，型号为860140，可从3M公司商购获得)作为供膜。如熟知的那样，展开该幅材时，膜幅材两侧均因此具有相关的电荷。如以下所述，图9中的静电中和设备用于中和幅材上的电荷。供膜如图9中的参考标号40所示。膜从供膜40上退绕，从而暴露第一侧面40a和第二侧面40b。

实验板惰辊模块用于生成幅材路径，该幅材路径包括用于中和幅材40上的净电荷的常规核棒42、根据本发明的中和组件50、气刀52、干燥装置54(在这种配置中为IR灯)和静电测量传感器56和57。气刀中通以洁净室内氮气，既作为安全预防措施，又防止由常规室内压缩空气(油等)带来的系统的污染。

核棒42为NUCLEOSTAT的型号为P-2001的静电消除器，其用于生成相当的净中和、且由常规幅材中和系统获得的代表性的幅材。在一些测试中，核棒42由静电丝43替代，如下文指出的。

中和组件50由铝制平底勺皿55和惰辊组件51构成。惰辊组件51使幅材40沿水平方向运动通过溶剂池(两侧润湿)，距离为大约10英寸(约0.254米)。幅材40在垂直方向上退出该溶剂池，并通过其它两个惰辊53输送至通入N₂的气刀52(产于Exair Corporation)。通入至该气刀的压力为大约80PSI的氮气。幅材40在一对500瓦的IR灯54(产于Cooper Lighting，型号为W0500)之间做垂直运动。

按照以下方式测量该幅材电压：

使用3M的型号为718的静电计57在IR灯后生成的自由跨度中测量幅材净电压。

在接地的惰辊58上方，使用具有型号为1034EL的探针的MonroeElectronics Isoprobe的型号为279的静电电压表测量顶侧(侧40b)的幅材电压。在一些测试中，顶侧电压的读数比净电压读数小几个数量级。这源于以下的理论：例如，如果幅材一侧上具有电荷q而另一侧上电荷为零，则718静电计的净电压读数将会是qa/εε~_o，其中a＝1英寸。如果该幅材未带电的一侧靠着接地惰辊放置，则使用Monroe电压表的顶侧电压读数将会是qd/ε，其中d为幅材厚度。因此，顶侧电压与净电压之比为∝d/a。对于1密耳、顶侧上电荷为q的幅材，顶侧电压读数将比净电压读数小1000倍。

在Tektronix TDS 3034B示波器上收集净电压和顶侧电压数据。将示波器设置为20秒的时间间隔内收集500个数据点。

干燥后，将一些样品涂以双极性静电粉末，以具体显示在样品上是否存在任何电荷以及有什么图案(如果有电荷的话)。所使用的方法在Harry H.Hull，“A method for studying the distribution and sign ofstatic charges on solid materials”，Journal of Applied Physics，volume 20，December 1949，p.1157-1159(Harry H.Hulll的“用于研究固体材料上静电荷分布及迹象的方法”，《应用物理期刊》第20卷第1157-1159页，1949年12月)中有所描述。图10-13示出了带电的粉末涂层与中和幅材对比的可视结果。图10为其上未进行中和的实例中涂覆粉末的幅材的显微照片。图11为经过常规核棒和常规石英灯处理的实例中涂覆粉末的幅材的显微照片。图12为经过静电丝、氮气刀和IR灯处理的实例中涂覆粉末的幅材的显微照片。图13为根据本发明使用异丙醇中和的实例中涂覆粉末的幅材的显微照片。

以下的溶剂用于测试：

甲醇，HPLC等级

乙醇，Pharmco牌，含量100％

异丙醇，来自实验室散装供应

甲基乙基酮，来自实验室散装供应

丙酮，来自实验室散装供应

庚烷，来自实验室散装供应

甲苯，来自实验室散装供应

去离子水，来自供应给实验大楼的去离子水

自来水，来自郊区污水处理中心(Woodbury，MN)

食盐，Morton食盐，由餐厅提供

3M Fluorad FC-171，0.01重量％，预计表面张力为22达因/厘米。

在甲醇、乙醇、异丙醇(IPA)、甲乙酮(MEK)、丙酮、庚烷、甲苯、去离子水、自来水、盐水和Fluorad FC-171中的每一个用作中和组件50中存在的溶剂的条件下，操作图9的设备。

具有最小干扰的最佳工作状态下的溶剂为甲醇、乙醇、MEK和IPA。

在所测试的溶剂中(不管它们是否为甲醇、乙醇、MEK或IPA中的一种)，发现了关于用于中和幅材的优选方法的各种细节。例如，虽然丙酮不是初始优选溶剂的一种，但那些测试表明了在整个幅材上提供溶剂的均一(侧到侧)脱湿和干燥的重要性。据发现，为了补偿溶剂浸没后的带有惰轮53的非优选的非对称幅材路径，调节该侧的气刀，以得到均一/对称的双侧干燥，该静电中和便可有效用于净中和和双侧或双极性中和。采用适当的调节，甚至可在超过20米/分钟的幅材速度下，得到良好的双侧或双极性中和。

图14-27为各种实例中幅材上存在的电荷的图解表示。对于所有测试，除非另外指出，否则幅材速度为4米/分钟。将探针中的每一个安装在固定的横维位置，所以收集到的数据代表特定横维位置的电压。这些图中的时间轴可在乘以线速度后被转换为距离。

图14示出了经过常规核棒处理后幅材上存在的电荷。这可被称作基础情况的实例，与可使用商业中和器实现的类似。实际幅材上电荷的变化将因辊而异，并在单个辊内变化，这取决于材料由生成至测量经过的特定过程。图14意为给出了对该特定市售的未经处理的幅材使用市售的中和方法后存在的电荷变化的构思。图15示出了根据本发明在浸没在异丙醇之前和之后在幅材上存在的电荷。图16示出了根据本发明在浸没在丙酮之后的幅材上存在的电荷。感应出的净电荷是由幅材的相背侧不均匀的润湿造成的。图17示出了根据本发明幅材均一浸没在丙酮并对称干燥之后在幅材上存在的电荷。这示出了在处理过程中溶剂对称润湿和干燥的重要性。

图18示出了根据本发明一些方法中可使用的吸液芯或织物。在这个实例中，根据本发明，丙酮再一次被用作溶剂。作为此前实例中的浸没平底皿的替代物，使用用丙酮沾湿并且接地的擦拭织物(例如“Wypall”)同时保持在移动幅材的两侧上。图18示出了在擦拭之前和之后，在应用丙酮时，表现出优秀的净电荷和顶侧电荷的中和。

然而，如上所述，并不是所有的溶剂均对进行的实验有效。使用了与用于IPA和丙酮相同的幅材速度和浸没时间，庚烷(图19)、自来水(图20)和甲苯(图21)不仅没有中和该幅材的顶侧，而且在膜上生成了非零净电荷(参见图14的只有常规中和的基础情况)。

图22示出了去离子水中和的结果。在提高水和去离子水的中和作用的尝试中，加入了少许IPA；结果如图23中所示，该图示出了在去离子水中两次加入少许量的异丙醇时的结果。随着IPA含量增高，该系统便接近全IPA系统(参见图14)的良好性能。

在另一些系列的测试中，研究了水的导电性的影响。将去离子水(导电性最差)与自来水(有一些离子杂质)和盐水(在自来水中加入食盐)相对比。与图24对比地参见图22。据发现，将水的离子导电性自身提高至高水平并不能明显提高其用于幅材中和的功效。

在又一些系列的测试中，研究了对静电中和的表面张力的影响。将去离子水(高达72达因/厘米的表面张力)(图22)与具有0.01％的FC-171含氟表面活性剂的去离子水(约21达因/厘米的表面张力)(图25)作比较。再次表明，表面活性剂不能提高水中和幅材的能力。

各种溶剂的性质如下表：

以上给定的实例中的处理时间大约为由溶剂润湿幅材的点到完全将溶剂从幅材上干燥的点之间的幅材路径距离除以幅材速度。在这些实例中，处理时间为约0.5分钟。可能的是，足够双侧中和的必要而不充分的条件为液体的电驰豫时间(绝对介电常数除以导电率)的数量级小于处理时间的数量级。将溶剂特性与研究人员有限的测试结果作比较看起来是验证了该要求。例如，根据本发明，庚烷和甲苯极不凑效，且驰豫时间比估算的处理时间高出至少一个数量级。

虽然水满足了关于电驰豫时间的要求，但根据本发明，发现水极不凑效。加入盐的水将具有很高的导电性和低的驰豫时间，但与优选的溶剂比，其效果较差。在所有性能良好的溶剂的表面张力小于25达因/厘米的情况下，相对于所使用的特定基底的水的润湿/脱湿性质可能起到了重要作用。然而，加入含氟表面活性剂以在水中获得类似表面张力并没有提供所需的良好的中和结果。

据认为，中和液体中不包含例如表面活性剂或盐的溶质是理想的，因为它们会在中和幅材上留下不可取的残余。例外的情况可以是如下情形：希望留下这种残余作用于中和操作与某种涂布操作的结合中。

在实验室小试规模上对其它溶剂，即3M Novec HFE-7100、7200和7500(沸点最高)进行了测试。在这种情况下，将膜幅材(Scotchpak膜)的样品浸于各种溶剂中，包括：

(1)幅材线测试中的良好实验品，例如丙酮、IPA、甲醇；

(2)幅材线测试中的不佳实验品，例如去离子水、庚烷、甲苯；以及

(3)未测试的溶剂，类似碳氟化合物3M Novec HFE-7100、7200和7500(沸点最高)。

在这些测试中，将膜(约2英尺长)的样品从卷退绕。将该长度的约一半浸没在接地铝制平底勺皿(与图9中的幅材线测试中使用的容器类似)中容纳的溶剂中。将样品在移除之前留在平底勺皿中约30秒，然后通过在实验室中的静态空气中悬挂而干燥。空气干燥将占用若干分钟。干燥后，以双极性静电粉末涂覆该样品，以具体显示该样品上是否存在任何电荷图案。所使用的方法在Harry H.Hull，“A methodfor studying the distribution and sign of static charges on solid materials”，Journal of Applied Pysics，volume 20，December 1949，p.1157-1159(Harry H.Hulll的“用于研究固体材料上静电荷分布及迹象的方法”，《应用物理期刊》第20卷第1157-1159页，1949年12月)中有所描述。

该测试的结果显示，所有溶剂均消除了不可取的电荷图案(凡是被浸没的)，而样品未浸没的一半却明显表现出静电荷图案。换句话讲，在相比驰豫时间而言足够长的处理时间结合两侧对称处理的情况下，即使是像庚烷、甲苯和水这样的液体也可用于完全中和幅材样品。要注意的是，静电粉末法没有给出绝对的静电等级而只是具体显示了大体的静电图案。另外，静电粉末法不可避免地是侵入性的，因为其涉及了带电粒子沉积到幅材表面。

还进行了测试，以显示本发明的方法也可用于提供净电荷或者说是通过使用溶剂使幅材上的电荷改性。下文所述的图27中的设备用于使幅材上的电荷改性。

将与安装在注射器泵80中的注射器流体连通的模具82安装在特氟隆板上，以将该模具与地绝缘。管子和注射器由绝缘材料制成，从而确保流体是电隔离的。提供幅材材料84(2密耳的PET幅材)卷并进料到接地的涂布辊86。使用常规静电丝在到达涂布辊86之前一定程度地中和该幅材。模具82将连续的异丙醇(IPA)涂层涂敷到幅材上，该幅材随后进入常规对流烘箱88中进行干燥。

使用手持型仪表(3M公司，709型静电传感器)在如图27所示的位置90、92和94处测量电压。在底侧大约为地电势的情况下，在位置90处测量顶侧电荷。在位置92和94处测量幅材整体的电荷。

由模具82在前侧、在背侧或由模具82在两侧用IPA润湿该幅材。在位置92处，在使用IPA时，该幅材整体上仍是润湿的。在位置94处，该幅材看起来是接触干燥的。

通过(以20密耳的空隙)增加对模具82的电压(V)直至发生电弧放电，测试该系统的电完整性。在电压降为＜4000伏的情况下，据发现没有发生电流漏泄。在模具电压(V)为1kV下完成此处提供的运行。

在此完成并记录六种运行情况：

(1)对照-干燥运行。没有IPA，没有充电。

(2)IPA背侧(V＝0)-在到达涂布辊之前，在幅材背侧上喷射IPA。在模具处没有IPA涂层，没有充电。

(3)IPA前侧(V＝0)-在顶侧上由模具涂敷IPA。没有充电，没有背侧IPA。

(4)IPA前侧/背侧(V＝0)-在顶侧上涂敷IPA、在背侧上喷洒IPA。没有充电。

(5)IPA前侧(V＝1000V)-在1000V下，在顶侧上涂敷IPA。在背侧上没有IPA。

(6)IPA前侧/背侧(V＝1000)-在1000V下，在顶侧上涂敷IPA、在背侧上喷洒IPA。

在IPA流速为1.5密耳/分钟的情况下，将间隙设置为20密耳。在下表中给出这些运行情况下的电压测量值。

由结果可以看出，只要在背侧上将IPA润湿(这种情况下为地电势)，幅材在模具处可被“涂覆”以与施加电势相等的电势，其中由该模具涂覆IPA。最终干燥的幅材具有非常均一稳固的电荷分布。IPA在背侧上的作用在于提供稳定的静电基准点(这种情况下为地的基准点)。

干燥后，将幅材大致涂覆以静电势。本发明描述了使幅材带上特定的均一静电势的方法和设备。就中和而言，特定均一的静电势为零电势或地电势。就幅材充电而言，特定均一的静电势为非零电势。在中和的实例中，所采用的涂布方法为浸涂，这是一种常见的已知方法。在充电的实验中，所采用的涂布方法为槽模涂覆，这是一种常见的已知涂布方法。

在上述的充电实验中，最终的电荷似乎在一段时间内处于稳定状态(似乎没有放掉)，从而指示出可以在该“静电涂层”的顶部上施加额外的涂层。

我们这里注意到，在运行情况4和6中，在所有三个位置(包括“干燥”位置94)处的电压几乎没有随时间的变化，而在其他情况下(其中幅材的至少一侧没有用IPA润湿)，电压测量值随时间波动明显。看起来应将幅材的两侧保持在稳定的电势，以使本方法成为稳固的方法。这可以通过以下方式来完成：通过在两侧涂覆溶液，或通过(例如)在处理过程中保持倚靠接地物体或(例如)倚靠其设置导电背衬而确保一侧保持在特定电势。

某些实例应用包括下述情形。在涂布辊之前的自由跨度中幅材的双侧凹凸的涂层(两个模具均接地)使IPA在到达该涂布辊之前有时间进行干燥。在这种情况下，幅材应以顶侧和底侧的电荷为零进入该涂覆工位，并且只有来自涂布辊的幅材的摩擦生电应该成为问题。可能的是，背侧上的残余IPA会一定程度地缓解这种摩擦生电效应。

或者，可使用两个凹凸模具之间的电压降来预涂电荷。这可给出更为均一的“电荷涂层”，并随后可由该传入的幅材的电晕充电获得。该“电荷涂层”技术也可用于缓解绝缘流体中的嵌入电荷效应。

图28为示出在电介质材料上生成静电荷图案的方法100的流程图。方法100包括操作102、104、106和108。在操作102中，获得了具有第一静电荷电势的电介质材料。在一些实施例中，例如使用高压舱(scorotron)可将第一电荷电势施加到电介质材料。在其它实施例中，电介质材料上存在很少的电荷或不存在电荷，使得第一电荷电势基本上等于地电势。虽然示出的是操作102在操作104之前进行，但方法100的另一个实施例却使操作102在操作104后进行。

然后进行操作104，以对具有第二电荷电势的图案化模具施加液体。例如压模或圆柱体的模具包括具有三维轮廓的表面。例如，某些模具包括多个由凹陷分隔的脊。该脊包括限定所需图案的压印表面。该脊分隔这些压印表面，以限定所需图案的空间。向这些压印表面施加液体。在一个实施例中，将该模具压贴或浸入液体中。在另一个实施例中，将该液体喷洒或以其它方式施加到压印表面。

通常该液体至少略微具有导电性。在一些实施例中，例如，该液体包括未固化的丙烯酸酯单体。在一些实施例中，该液体具有小于处理时间的静电驰豫时间。在其它实施例中，该液体为甲醇、乙醇、甲基乙基酮、异丙醇或丙酮中的一种。

通常该模具至少略微具有导电性，且在一些实施例中其包含金属。该模具具有与第一静电荷电势不同的第二静电荷电势。在一些实施例中，该模具和相关液体具有很少的电荷或没有电荷，使得静电荷电势基本等于地电势。在其它实施例中，该第二静电荷电势大于该第一静电荷电势。在又一些实施例中，该第二静电荷电势小于该第一静电荷电势。

然后进行操作106，以使用该图案化模具将液体施加到电介质材料，以在该电介质材料上生成静电荷图案。例如，将该模具和施加的液体压贴电介质材料的表面，并将该液体中的至少一些从压印表面转印到该电介质材料上。当液体被涂敷到该电介质材料上时，便改变了接触位置处的静电荷。

在一些实施例中，将该模具和液体接地。因此，该模具和液体部分地或完全地中和了接触位置处的电荷。未与该模具和液体接触的区域则没有发现明显的静电荷变化。

在其它实施例中，该模具和液体带电。因此，在接触位置处电荷转移到该电介质材料，而该电介质材料的剩余区域则没有发现明显的静电荷变化。

由于电介质材料与液体和模具之间的接触，在该电介质材料表面上生成了电荷图案。

然后进行操作108，在该操作过程中，该电荷图案用于后续处理。例如，该电荷图案用于将调色剂粒子吸引到带电区域。

图29-33示出了在带电的电介质材料上生成电荷图案的实例方法。更具体地讲，图29-31示出了图28所示的(例如)在操作104的过程中将液体施加到图案化模具的方法。图32-33示出了图28所示的(例如)在操作106的过程中将液体施加到电介质材料以生成电荷图案的方法。

图29为示出将液体施加到图案化模具的方法的第一操作的示意性透视图。该操作涉及片材112、容器114和液体116。片材112为材料片，例如玻璃片、金属板或其它材料片。液体116容纳在容器114内。容器114为适用于容纳液体116的任何容器。在该第一操作中，将片材112浸入槽114中，然后移除。一旦移除，片材112上就留下液体116的薄层。

图30和图31为示出将液体施加到图案化模具的方法的第二操作的示意性透视图。该操作涉及板112、液体116和图案化模具120。图案化模具120包括压印表面122。

对该板施加液体后(如图29所示)，接下来将该液体转移到图案化模具120的压印表面122。为了进行该操作，将图案化模具120的压印表面122压贴片材112上的液体116。然后将图案化模具120与片材112分开。将液体116中的至少一些转移到压印表面122上。在该实施例中，将图案化模具120电连接到地。

图32-33为示出从图案化模具将液体施加到电介质材料的方法的示意性透视图。在已经将液体施加到图案化模具120的压印表面122(如参照附图29-31所述)之后，进行此方法。

在该实施例中，使电介质材料132带电，并随后将其置于接地板130上，或在接地板130上设置的同时使其带电。例如，使用高压舱对电介质材料132施加基本上均一的电荷。如果需要，使用其它电荷改性设备来实现所需的电荷。尽管存在接地板130，材料132的介电性质也使电荷保持在电介质材料132的表面上。

将图案化模具120的压印表面122压贴电介质材料132的表面。压印表面122上的液体116中的至少一些转移到电介质材料132上。此时，电介质材料116上存在的电荷被来自压印表面122上的液体116中和。然而，未与液体116和压印表面122接触的电介质材料116上存在的电荷未被中和。电介质材料132上形成的静电荷图案对应于图案化模具120的压印表面122的形状和图案。

其它实施例可用于(例如)使用图案化模具和液体对电介质材料施加电荷。在这类实施例中，(例如通过电连接到高电压电源)使该图案化模具和相关液体带电，并且其静电荷电势大于该电介质材料的静电荷电势。在一些实施例中，电介质材料未带电。当将带电液体施加到电介质材料时，电荷随液体转移。即使在干燥了液体之后，电荷仍留在接触区域上。

一些实施例可在与微型柔版印刷法相当的速度下形成微米级的电荷图案，并且可用于在事实上任何电介质基底上形成电荷图案，只要该基底具有与正沉积的液体相容的表面能量。根据本发明的一些实施例包括(例如)未固化丙烯酸酯的带电图案的沉积，该丙烯酸酯可在第二材料(即纳米粒子)的导向性沉积之后进行原位固化。对基底的粘附力具有与任何固化材料的粘附力相同的品质。可以使用各种单体、交联剂、引发剂和官能化组分。该液体无需具有高导电性。如本文所示，抗静电区域的导电性足以允许液体图案的充分充电。例如，根据本发明的一些实施例也包括例如异丙醇或甲基乙基酮的常见溶剂的带电图案的沉积。然后可以从表面蒸发该溶剂，从而在电介质表面上留下带电图案。赋予电介质表面的电荷分布可以是均一的或图案化的，无论采用何种液体沉积电荷，也无论是否液体留在原位或被蒸发。

实例，图34-50

下面的非限制性实例示出了本公开的各种实施例。

图34-37示出了进行的测试中测量到的电介质材料上的静电荷电势。该实例示出了通过将未固化的丙烯酸酯单体由接地的导电性模具沉积到带电电介质材料上，可生成电荷图案。

通过具有安装在人工xy坐标台的Trek 401P-E型高速探针的Trek400型静电电压表绘出电介质电势的测量结果。使用的探针与样品的间隙为约1mm。

图34为对电介质材料充电后该电介质材料上的静电荷电势图线。使用定制的10”高压舱进行充电。高压舱的筛网通过2MΩ的电阻器接地。使用+10kV、30mA的Glassman高压直流电源将电晕发射电极(镀金锯齿状叶片)保持在特定电压。该2MΩ的电阻器将高压舱的筛网保持在一定的电势，该电势随施加到高压舱叶片上的电压而变。将电介质材料贴在接地铝板的顶部表面，并使其经过该高压舱装置处理。高压舱与该电介质材料之间的间隙为约1mm。这使该电介质材料的顶部表面被充电至大约高压舱筛网的电势。

在该步骤中，将该高压舱充电设备充电至+7kV的叶片电势。如图34所示，所得的带电电介质材料具有接近约900伏的表面电势。

图35为从电介质材料移除电荷之后的静电荷电势图线。如图34所示，在对电介质材料充电后，基本上移除该电介质材料上的电荷。如图35所示，所得的电介质材料的电荷电势为约零伏。

图36为对电介质材料再充电的静电荷电势图线。在该步骤中，再次使用了高压舱充电设备，但这次其叶片电势为+8kV。如图36所示，所得的带电电介质材料具有接近约1400伏的表面电势。

图37为使用液体涂覆的图案化模具进行压印之后的电介质材料的静电荷电势图线。该图案化模具由具有两个以大约5mm的间距相隔的肋的导电材料制成。将该模具电连接到地。

通过图29-31所示的方法将丙烯酸酯单体的薄涂层涂敷到图案化模具的压印表面。丙烯酸酯单体的导电率接近10^-10S/m。随后将该图案化模具的压印表面压贴带电的电介质材料，并将其移除。

所得的静电荷电势如图37所示。所得的静电荷电势包括带电区域和少量带电区域的图案。这些带电区域(如x为从约1mm至2mm和从9mm至12mm)的静电势为约1400伏，而这些少量带电区域(如x为约0mm和约6mm)的静电势为约300伏。因此，与该图案化模具和丙烯酸酯单体接触的区域的电荷少于未与该图案化模具和丙烯酸酯单体接触的区域的电荷。

图38-50示出了进行的测试中测得的电介质材料上的静电荷电势。这些实例示出了通过将未固化的丙烯酸酯单体由带电的图案化模具沉积到相对未带电的电介质材料上，可生成电荷图案。然后，带电的丙烯酸酯可用于吸引调色剂粒子。

图38-40示出了在能够吸引调色剂粒子的电介质材料160上生成电荷图案的方法。在这些测试中，使用了图案化模具150。该图案化模具为具有平坦特征物的凹版辊材料片，其宽度为大约100微米。在图41中示出该模具的一部分。

图38为示出生成电荷图案的方法的第一操作的示意性侧视框图。该操作涉及具有压印表面152的图案化模具150、液体154、电介质片材156和板158。

将该电介质片材156置于板158的顶部上。将液体154置于电介质片材156的顶部上。在该实例中，液体154为丙烯酸酯单体。将图案化模具150电连接到电压源，该电压源为+10kV、30mA的高压直流电源。将该图案化模具150压入液体154中，使得液体154涂覆压印表面152。随后将图案化模具150从液体154移除。

图39为示出生成电荷图案的方法的第二操作的示意性侧视框图。该操作涉及图案化模具150、液体154、电介质材料160、垫片162和板164。板164为电连接到地的金属板。垫片162安装于橡胶垫162上。电介质材料160安装于橡胶垫162上。图案化模具150包括具有上述液体154涂层的压印表面152。

将压印表面152压贴图案化模具150，以将液体154施加到电介质材料160。然后将图案化模具150从电介质材料160移除。液体154中的一些残留在电介质材料160的表面上。

虽然图39示出了垫片162的使用，但在没有垫片162的情况下进行一些测试。如下文所述，垫片162的使用往往会降低来自带电液体的电场的急剧程度。因此，无需垫片162。

图40为示出生成电荷图案的方法的第三操作的示意性侧视框图。该方法涉及其上具有图案化液体154的电介质材料160、垫片162和板164。另外，使用了调色剂170和板172。

板172为电耦合到地的金属板。在板172的顶部上布置调色剂170。

将板164、垫片162和电介质材料160颠倒翻转，并紧邻调色剂170设置。摇动板172和调色剂170，以方便调色剂170转移到电介质材料160。

当电介质材料160紧邻调色剂170设置时，由电介质材料160上的图案化带电液体154产生的电场将调色剂粒子170吸引并附着于带电液体154。

图41为在一些测试中使用的图案化模具150的一部分。图案化模具150包括宽度为约100微米的特征物。间隙将相邻的特征物分隔开。

图42-47示出了参照图38-40描述的并使用图41所示的图案化模具实施的三个单独的测试的结果。第一测试的结果如图42所示。第二测试的结果如图43-45所示。第三测试的结果如图46-47所示。

图42为在第一测试的过程中在电介质材料紧邻调色剂粒子设置后电介质材料的照片。在第一测试中，使用的图38-40中的布置包括了橡胶垫162。将电连接到图案化模具150的直流电源设置为+2kV。所使用的液体(如图38)为在甲乙酮(MEK)中含25重量％的Accentrum丙烯酸酯，其涂覆的厚度为约0.005英寸(0.127mm)。

当该电介质材料紧邻调色剂设置时，该调色剂被吸引至带电液体图案。示出了所得的调色剂轨迹的照片。使用Olympus SZK12显微镜来拍摄该照片。

图43-45为在第二测试的过程中在电介质材料紧邻调色剂粒子设置后电介质材料的照片。在第二测试中，使用了图38-40中的布置，不同的是在电介质材料160和板164之间没有使用橡胶垫162。将电连接到图案化模具150的直流电源设置为+1kV。该液体为在MEK中含5重量％的Accentrum丙烯酸酯，其涂覆的厚度为0.005英寸(约0.127mm)。图43和图44为包括调色剂轨迹的电介质材料160的两个不同区域的照片。图45为电介质材料160上的单一调色剂轨迹的更高放大倍率的图片。

图46-47为在第三测试的过程中在电介质材料紧邻调色剂粒子布置后电介质材料的照片。在第三测试中，使用了图38-40中的布置。将电连接到图案化模具150的直流电源设置为+1kV。该液体为在MEK中含5重量％的Accentrum丙烯酸酯，其涂覆的厚度为0.005英寸(约0.127mm)。图46为在该测试中电介质材料上的调色剂轨迹的照片。图47为在该测试中获得的单一调色剂轨迹的放大视图。

图48-50示出了电介质材料厚度对由电介质材料188上的带电液体184发出的电场的影响。将该实验设置设计为：将图40所示的不带有调色剂170且带有连成单一电介质层的电介质材料160和橡胶垫162的系统模型化。

图48-50定性地示出了垫片厚度对电场的影响。在该实例中，将电介质材料安装至导电板180上。将该导电板电连接到地。对电介质材料182施加带电且图案化的液体184。将第二导电板188与电介质材料和图案化的液体间隔设置。将第二导电板188也电连接到地。测得的电介质材料182和第二导电板188之间的间隙中的电场如图48-50所示。结果表明，与较厚的电介质材料(图48)相比，对于较薄的电介质材料(图50)，电场更为尖锐且更为集中。这表明在电介质材料较薄的情况下，可得到更清晰的图像。

相似地，虽然没有进行具体测试，但这些测试指示在没有相邻的橡胶垫(如图39和图40中所示的162)的情况下，更清晰、更集中的图像将是薄的电介质垫引起。

据信，以上的说明和实例提供了对特定实施例的制造和使用的完整说明。因为在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以实施多个实施例，所以本发明的真正范围和精神在于此后所附权利要求的广泛含义中。

Claims

1.一种改变电介质材料上电荷的方法，所述方法包括：

获得表面上具有基本不均一的静电荷分布的电介质材料，所述静电荷分布是相对于地电势测量的；

将至少为弱导电性的液体施加到所述电介质材料的所述表面；以及

从所述表面至少部分地移除所述至少为弱导电性的液体，从而在所述表面上留下基本均一的静电荷，

其中所述液体的介电常数在从10至40的范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其中施加的所述至少为弱导电性的液体的电势在从负10,000伏至正10,000伏的范围内。

3.根据权利要求1所述的方法，其中施加的所述至少为弱导电性的液体的电势基本上等于地电势。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体为甲醇、乙醇、甲基乙基酮、异丙醇、丙酮或丙烯酸酯中的一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体具有小于处理时间的静电驰豫时间，其中所述静电驰豫时间为小于3×10^-5秒。

6.根据权利要求1所述的方法，其中以图案的形式施加所述弱导电性的液体，且其中在所述表面上的均一的静电荷以所述图案的形式布置。

7.一种在电介质材料上生成静电荷图案的方法，所述方法包括：

获得具有第一电荷电势的电介质材料；

将至少为弱导电性的液体施加到所述电介质材料的第一部分，所述至少为弱导电性的液体具有第二电荷电势；以及

从所述电介质材料的所述第一部分至少部分地移除所述液体，从而在所述电介质材料的所述第一部分上留下基本上均一的静电荷，

其中所述液体的介电常数在从10至40的范围内。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述电介质材料包括幅材。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述电介质材料的长度为至少3米。

10.根据权利要求7所述的方法，其中获得具有第一电荷电势的电介质材料的步骤包括：

获得具有不均一电荷电势的电介质材料；以及

基本上中和所述电介质材料上的电荷，使得所述电介质材料的平均电荷电势为约零伏。

11.根据权利要求10所述的方法，其中通过中和系统进行基本上中和电荷的步骤，所述中和系统选自空气离子发生器、静电消除器、感应静电消除器和核静电消除器。

12.根据权利要求7所述的方法，其中在将所述液体施加到所述电介质材料的同时移动所述电介质材料。

13.根据权利要求7所述的方法，还包括将所述电介质材料紧邻调色剂粒子设置，使得由所述均一的静电荷产生的电场吸引调色剂粒子。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括将所述调色剂粒子固化到所述电介质材料上。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括将第二材料设置到所述电介质材料上，以将所述调色剂粒子转移到所述第二材料，并从所述电介质材料移除所述第二材料。

16.根据权利要求7所述的方法，其中将所述液体施加到所述第一部分的步骤包括：

将所述液体施加到图案化模具，其中所述图案化模具处于所述第二电荷电势；以及

将所述液体从所述图案化模具施加到所述电介质材料。

17.根据权利要求16所述的方法，其中将液体施加到图案化模具的步骤包括：

获得片材；

将所述片材浸没到所述液体中；

从所述液体移除所述片材，使得液体涂层留在所述片材的表面上；以及

从所述图案化模具接触所述液体涂层，以将所述液体涂层的一部分转移到所述图案化模具上。

18.根据权利要求7所述的方法，其中从所述第一部分移除所述液体的步骤包括：使用蒸发、加热器、红外加热器、对流烘箱、吸液芯、擦拭器、橡皮扫帚、气刀、微波、空气对流系统中的一种移除所述液体。

19.根据权利要求7所述的方法，其中所述液体包括丙烯酸酯，并且其中从所述第一部分移除所述液体的步骤包括将所述丙烯酸酯干燥到所述电介质表面上。

20.一种用于中和电介质材料的细长幅材的方法，所述方法包括：

将至少为弱导电性的液体电连通到地电势；

获得具有并非完全基本上等同于所述地电势的电荷电势的电介质材料；

将所述细长幅材的一部分浸没在所述至少为弱导电性的液体中，以完全地包覆所述细长幅材的所述部分，以中和所述细长幅材上的电荷；

从所述至少为弱导电性的液体移除所述细长幅材的所述部分；以及

从浸没后的所述细长幅材至少部分地干燥所述液体，

其中所述液体的介电常数在从10至40的范围内。