KR100657264B1 - 전자기록용 토너로 형성된 투사 화상의 광산란 감소 방법 - Google Patents

전자기록용 토너로 형성된 투사 화상의 광산란 감소 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투명 지지체를 제공하는 단계; 정전기적으로 부착된 컬러 현상제 화상을 상기 지지체 상에 형성하는 단계로서, 상기 컬러 현상제 화상은 25중량% 이상의 유기 액체 캐리어를 함유하고 열가소성 중합체로 이루어진 분산 입자를 가지며, 상기 분산 입자는 유효 Tg를 갖는, 컬러 현상제 화상 형성 단계; 및 상기 열가소성 중합체가 응집(coalesce)되고, 상기 입자간 자유 부피(free volume)를 감소시켜 그 결과 광산란을 감소시킬 정도로 상기 유기 액체 캐리어의 적어도 일부가 증발되는 온도 및 시간 동안 상기 지지체 상의 컬러 현상제 화상을 가열하는 단계를 포함하는, 정전기적으로 부착된 컬러 화상으로 형성된 투사 투명판(projection transparency)의 광산란을 감소시키는 방법 및 이를 이용하여 형성된 컬러 투사 투명 화상에 관한 것이다. 본 발명의 광산란 감소 방법에 의하면, 오버헤드 프로젝션 시스템 등에서 투사된 화상의 광산란 현상이 감소되어 고도로 정확한 컬러 투사 화상을 얻을 수 있는 장점이 있다.

Description

전자기록용 토너로 형성된 투사 화상의 광산란 감소 방법{Method of reducing light scattering in projected images formed from electrographic toners}
도 1은 투명판(transparency)을 통한 화상 오버헤드 프로젝션를 도식적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정착 롤러 장치를 도식적으로 도시한 것이다.
본 발명은 투사 화상(projected image), 오버헤드 투사 화상 및 전자사진법과 같은 정전기적 화상형성 공정에 의해 투명 수용체 필름에 잉크 또는 토너로 형성된 오버헤드 투사 화상에 관한 것이다.
전자사진법은 광복사 및 몇몇 형태의 레이저 프린팅을 포함하는 다수의 공지된 화상형성 공정의 기초가 되는 기술이다. 다른 화상형성 공정은 정전기적 또는 아이오노그래픽(ionographic) 프린팅을 이용한다. 정전기적 프린팅은, 유전 수용체 또는 기재가 대전된 스타일러스(stylus)에 의하여 화상을 따라(imagewise) "라 이팅"(is written)된 다음, 상기 유전 수용체 표면에 정전기적 잠상이 형성되는 방식의 프린팅이다. 상기 유전 수용체는 감광성이 아니며 통상적으로 재활용이 불가능하다. 화상 패턴이 (+) 또는 (-) 극성을 갖는 정전기적 전하 패턴의 형태로 유전 감광체 상에 "라이팅"된 다음, 상기 전하 패턴과는 반대 극성으로 대전된 토너 입자가 잠상을 현상하기 위하여 상기 유전 수용체에 도포된다. 정전 화상형성 공정의 예는 미국 특허 제5,176,974호에 기재되어 있다.
이와는 반대로, 전자사진 화상형성 공정은 감광체라고 알려진, 재사용 가능하며, 감광성이며, 임시 화상 수용체의 사용을 통상적으로 포함한다. 상기 감광체는 최종 영구 화상 수용체 상에 전자사진 화상을 형성하는 과정에서 사용된다. 대표적인 전자사진법은 수용체 상에 화상을 형성하는 일련의 단계를 포함하는데, 이는 감광체의 대전, 노광, 현상, 전사, 정착, 크리닝, 및 제전을 포함한다.
상기 대전 단계에서, 감광체는 통상적으로 코로나 장치 또는 대전 롤러에 의하여 (-) 또는 (+)와 같은 원하는 극성의 전하로 덮힌다. 노광 단계에서, 통상적으로 레이저 스캐너 또는 다이오드 어레이와 같은 광학 시스템은 전자기 복사선(electromagnetic radiation)에 감광체를 선택적으로 노광시켜 최종 화상 수용체에 형성될 원하는 화상을 따라 감광체의 대전된 표면을 선택적으로 방전시킴으로써 전하 잠상을 형성한다. "광선"이라고도 할 수 있는 전자기 복사선은 예를 들면, 적외선, 가시광선 및 자외선을 포함할 수 있다.
현상 단계에서는, 토너 극성과 반대 극성의 전위로 전기적으로-바이어스된 현상제(developer)를 사용하여, 적절한 극성의 토너 입자가 감광체 상의 상기 전하 잠상과 접촉되도록 도입한다. 상기 토너 입자는 감광체로 이동한 다음 정전기력에 의하여 선택적으로 전하 잠상에 부착되어, 감광체 상에 톤 화상을 형성한다.
전사 단계에서, 상기 톤 화상은 감광체로부터 목적하는 최종 화상 수용체로 전사된다. 때때로 중간 전사 요소가 사용되어 감광체로부터 톤 화상을 전사시키며, 이어서 이 톤 화상은 최종 화상 수용체에 전사된다. 화상 전사는 통상적으로 탄성지지체(elastomeric assist)(이하 "부착 전사"라고도 함) 또는 정전력(electrostatic assist)(이하 "정전기적 전사"라고도 함)라는 2 가지 방법에 따라 일어난다.
일반적으로 탄성지지체 또는 부착 전사는 주로 잉크, 감광체 표면과 임시 캐리어 표면 또는 토너용 매질 간의 상대적인 에너지를 조절함으로써 화상 전사가 이루어지는 공정을 말한다. 이러한 탄성지지체 또는 부착 전사의 효율은 표면 에너지, 온도, 압력 및 토너 레올로지(rheology)를 포함하는 몇몇 변수에 의하여 조절된다. 탄성지지체/부착 화상전사 공정의 예는 미국 특허 제5,916,718호에 기재되어 있다.
일반적으로 정전력 또는 정전기적 전사는 주로 수용체 표면과 임시 캐리어 표면 또는 토너용 매질 간의 정전 전하 또는 전하 차등(differential) 현상에 의하여 화상 전사가 이루어지는 공정을 말한다. 정전기적 전사는 표면 에너지, 온도 및 압력의 영향을 받을 수 있지만, 토너 화상을 최종 기재로 전사시키는 주된 원동력은 정전기력이다. 정전기적 전사 공정의 예는 미국 특허 제4,420,244호에 기재되어 있다.
정착 단계에서는, 최종 화상 수용체 상의 톤 화상을 가열하여 토너 입자를 연화 또는 용융시켜서, 상기 톤 화상을 최종 수용체에 정착시켜 최종 영구 화상을 형성한다. 다른 정착 방법은 가열하거나 또는 가열하지 않은 채 고압 하에서 토너를 최종 수용체에 고정시키는 것을 포함한다. 크리닝 단계에서는, 감광체 상에 잔존하는 잔류 토너가 제거된다.
마지막으로 제전 단계에서는, 감광체를 특정 파장 밴드에 노광시킴으로써 감광체 전하를 실질적으로 균일한 낮은 수치로 감소시켜, 나머지 본래 잠상을 제거하고, 다음 화상 형성 사이클에 사용하기 위하여 감광체를 준비한다.
습식 토너와 건식 토너, 2 종류의 토너가 상업적으로 널리 사용되고 있다. "건식"이란 용어는, 건식 토너에는 어떠한 액체 구성 성분도 존재하지 않는다는 것을 의미하는 것이 아니라, 토너 입자가 상당량의 용매를 포함하지 않는다는 것을 의미하는데, 예를 들면 일반적으로 10중량% 미만의 용매를 포함하는 것을 의미한다(일반적으로, 건식 토너는 용매 함량에 있어서 사실상 실제적으로 건조함). 상기 건식 토너 입자는 마찰전기 전하를 이동시킬 수 있다.
통상적인 습식 토너 조성물은 일반적으로 액체 캐리어에 현탁되어 있거나 또는 분산되어 있는 토너 입자를 포함한다. 액체 캐리어는 통상적으로 정전 잠상의 방전을 방지하는 부도전의 분산성 액체이다. 습식 토너 입자는 액체 캐리어(또는 캐리어 액체), 통상적으로는 극성과 유전 상수가 낮고 실질적으로 비수성인 50중량% 이상의 캐리어 용매에, 어느 정도로 용매화되어 있거나 또는 안정화되어 있다. 습식 토너 입자는 일반적으로 캐리어 용매에서 해리되는 극성 그룹을 이용 하여 화학적으로 대전되지만, 액체 캐리어에 용매화 및/또는 분산되는 동안 마찰전기 전하를 운반하지는 않는다. 또한, 습식 토너 입자는 통상적으로 건식 토너 입자보다 작다. 습식 토너 입자의 크기는 약 5 마이크론에서 서브마이크로 사이즈로 작기 때문에, 습식 토너는 고해상도의 톤 화상을 형성할 수 있다. 이것이 건식 토너 입자와 습식 토너 입자의 차이이다.
통상적인 습식 토너 조성물을 구성하는 토너 입자는 일반적으로 시각 증진 첨가제(예를 들면, 착색된 안료 입자) 및 중합체 바인더를 포함한다. 중합체 바인더는 전자사진 형성 과정 동안 및 전자사진 형성 과정 후에 여러가지 역할을 한다. 가공성의 관점에서, 상기 바인더의 특성은 대전, 대전 안정성, 토너 입자의 유동성 및 정착 특성에 영향을 미친다. 이러한 특성은 현상, 전사 및 정착 과정에서의 우수한 성능 달성에 중요한 것이다. 화상이 최종 수용체에 형성된 후, 바인더의 특성(예를 들면, 유리 전이 온도, 용융 점성, 분자량) 및 정착 조건(예를 들면, 온도, 압력 및 정착기(fuser)의 형상)은 내구성(예를 들면, 내블록킹 및 내제전성), 수용체에 대한 부착성, 광택 등에 영향을 끼친다.
습식 토너 입자에 사용하기 적당한 중합체 바인더 재료는 통상적으로 약 -24℃ 내지 55℃의 유리 전이 온도를 나타내는데, 이는 건식 토너 입자에 사용되는 중합체 바인더의 통상적인 유리 전이 온도(50-100℃)의 범위보다 낮은 온도이다. 특히, 일부 습식 토너는 실온(25℃) 이하의 유리 전이 온도(Tg)를 나타내는 중합체 바인더를 채용하여, 습식 전자사진 화상 형성 과정, 예를 들면 필름 형성에 의하여 신속한 자기 고정(self fixing)을 하는 것으로 알려져 있는데, 이에 관한 세부 사항은 미국 특허 제6,255,363호에 기재되어 있다. 그러나, 이러한 습식 토너는 톤 화상을 최종 화상 수용체에 정착시킨 후 낮은 Tg로 인한 약한 화상 내구성(예를 들면, 불량한 내블로킹성 및 내제전성)을 나타내는 것으로 알려져 있다.
습식 토너를 사용하는 다른 프린팅 방법에서는, 자기 고정이 요구되지 않는다. 이러한 시스템에서, 광도전성 표면상에 현상된 화상은 중간 전사 벨트("ITB") 또는 중간 전사 부재("ITM")로 전사되거나 또는 이 단계에서 필름 형성없이 인쇄 매질로 직접 전사된다. 이에 관한 내용은 예를 들어, 1995년 4월 25일에 공표된 Landa의 미국 특허 제5,410,392호; 및 1992년 5월 19일에 공표된 Camis의 미국 특허 제5,115,277호에 설명되어 있다. 상기 시스템에서, 화상 형성시 불연속적인 토너 입자의 전사는 기계력, 정전기력 및 열 에너지가 조합되어 달성된다. 특히 Camis의 제5,115,277호 특허에 설명되어 있는 시스템에서, DC 바이어스 전압은 내부 슬리브 부재와 연결되어 컬러 화상의 효과적인 전사를 보조하도록 인쇄 매질 표면에 정전기력을 발생시킨다.
이러한 시스템에 사용되는 토너 입자는 오가노졸 공정을 이용하여 제조된 중합체가 아니라 종래의 중합체 바인더 물질을 사용하여 제조되어 왔다. 예를 들면 Landa의 제5,410,392호 특허에는, 상기 개시된 시스템에서 사용되는 습식 현상제가 1988년 12월 27일자로 공표된 미국 특허 제4,794,651호(역시 Landa에게 허여된 것임)에 설명되어 있다고 기술되어 있다. 상기 종래의 Landa 특허는 미리 준비된 캐 리어 액체에 포함된 높은 Tg의 중합체 수지를 상기 수지가 연화되거나 또는 가소화되기에 충분히 높은 온도로 가열하고, 안료를 첨가한 다음, 그 결과 생성된 얻은 높은 온도의 분산물을 고에너지 믹싱 또는 밀링 공정으로 처리하여 제조된 습식 토너를 개시하고 있다.
이와 같은 높은 Tg(일반적으로 약 60℃ 이상)의 중합체 바인더를 사용한 비 자기 고정(non self-fixing) 습식 토너는 우수한 화상 내구성을 가져야 하지만, 상기 토너는, 화상 형성 과정 중 신속한 자가 정착의 불가능, 불량한 대전 또는 대전 안정성, 저장시 응집에 관한 불량한 안정성, 저장시 불량한 침강 안정성, 및 토너 입자를 연화시키거나 용융시켜 토너를 최종 화상 수용체에 적합하게 정착시키기 위하여 약 200-250℃ 의 높은 정착 온도를 필요로 하는 점으로 인한 화상 결함을 포함하여, 중합체 바인더의 선택과 관련된 다른 문제점을 나타내는 것으로 알려져 있다.
상기 내구성 결함을 해결하기 위하여 필름-비형성(nonfilm-forming) 습식 토너 및 건식 토너 사용에 선택된 중합체 물질은, 통상적으로 약 55-65℃ 이상의 Tg 범위를 나타내어 정착 후 우수한 내블록킹성을 얻을 수 있으나, 토너 입자를 연화 또는 용융시켜 토너를 최종 화상 수용체에 적절하게 정착시키기 위하여 약 200-250℃의 고온의 정착 온도가 요구된다. 고온의 정착 온도는 건식 토너에 대하여는 불리한 것인데, 이는 고온의 정착 온도에 따른 긴 예열 시간과 고에너지 소비 및 종이의 자동발화 온도(233℃)에 근접한 온도에서의 토너 종이 정착에 따른 화재 위험 성때문이다.
또한, 높은 Tg 중합체 바인더를 사용하는 일부 습식 토너 및 건식 토너는 최적 정착 온도 이상 또는 이하의 온도에서는, 최종 화상 수용체로부터 정착기(fuser) 표면으로 톤 화상이 바람직하지 않은 부분 전사(오프셋)를 나타내는 것으로 알려져 있는 바, 이러한 오프셋을 방지하기 위하여 정착기 표면에 낮은 표면 에너지를 갖는 재료를 사용하거나 또는 정착기 오일을 사용할 필요가 있다. 한편, 다양한 윤활제 또는 왁스는 제조 공정 중 물리적으로 건식 토너 입자와 혼합되어 이형제 또는 슬립화제로서의 역할을 하지만, 이러한 왁스는 중합체 바인더와 화학적으로 결합하는 것이 아니므로, 이들 왁스는 토너 입자의 마찰전기적 대전에 악영향을 끼칠 수 있거나 토너 입자로부터 이동하여 감광체, 중간 전사 요소, 정착 요소, 또는 전자사진 공정에서 중요한 다른 표면을 오염시킬 수 있다.
정전기적 화상을 현상하기 위하여 건식 토너 분말 입자를 이용하는 전자사진 복사기 및 인쇄기가 도입된 이래로, 정확하고 고품질이며 우수한 내구성을 갖는 정착 화상을 수용체 시트 표면에 재현하는 토너 화상 전사가 지속적으로 강조되어 왔다. 전자사진 복사기 및 프린터의 화상형성 드럼으로부터 적합한 기록 시트로 토너 분말이 전사되어 형성된 화상의 품질과 관계된 종래 연구는 상기 분말과 기록 시트 사이에 형성된 결합에 주목하였다. 충분히 부착되었는지를 검토하고 광학 밀도를 측정함으로써 미국 특허 제5,451,458호에 기재된 바와 같이, 기록 시트에 형성된 화상 강도(intensity)를 나타낸다. 미국 특허 제5,302,439호에는 기재 및 상 기 기재가 코팅된 기록 시트가 개시되어 있는데, 상기 코팅 재료의 다양한 그룹에 의하여 상기 기록 시트에 대한 토너 분말의 부착성이 증가된다.
최근, 건식 토너 입자를 투명 수용체 필름에 정착시켜 형성된 투사 투명 화상(prjected transparency of images) 개발에 관심이 모아지고 있다. 정착된 건식 토너 화상의 불량한 투명성(transparency)은 일반적으로 정착된 토너층을 통과하는 투사된 광선이 약 0.5-1 마이크론보다 큰 평균 부피 입경을 갖는 고체 입자(예를 들면, 안료 입자)에 의하여 다중산란되는 다중 광산란때문인 것으로 사료된다. 한편, 프로젝터(projector) 광원이 투명 수용체에 정착된 톤 화상을 투과하는 경우, 정착된 투명 화상의 표면 및 에지부에서도 다중 산란 현상이 일어난다.
광산란 문제는 특히 컬러 안료를 사용하는 경우 바람직하지 못하며 보다 잘 관찰된다. 블랙 및 화이트 화상 사용시, 광산란은 투사 화상의 불투명도 또는 전송(transmitted) 광밀도를 증가시키기만 하는데, 이는 화상이 실제 보다 블랙으로 보이게 하므로 큰 문제가 아니다. 그러나, 광선이 멀티-컬러 안료 입자에 의하여 산란되는 경우, 컬러 쉬프트(color shift)가 발생하여 전송 광밀도 및 투사 화상의 불투명도 뿐만 아니라, 컬러 자체도 변하게 된다. 화상형성 공정은 수용체 필름에 정착된 톤 화상이 투사되거나 또는 화상 품질이 현저히 저하될 경우에도, 원하는 컬러 및 고품질의 컬러를 고도로 정확하게 지속적으로 제공할 수 있어야 한다. 예를 들어, 외관상 뚜렷하게 관찰가능한 산란 효과 중 하나는 황색 톤 컬러의 오버헤드 투사에서 관찰되는데, 상기 투사된 황색 화상은 정착된 토너 필름의 평탄성(smoothness) 및 정착된 톤 화상 표면으로부터의 광산란 정도에 따라 금색, 밝은 녹색, 갈색, 심지어는 블랙으로 보이며 "불투명(muddy)"하게 관찰된다.
정착된 건식 토너 화상의 투사 투명성(projected transparency)을 향상시키기 위한 다양한 연구가 당업계에서 시도되어 왔다. 이 중 한 연구는 투명 화상 수용체에 정착된 토너층의 균질성(uniformity)를 향상시키도록 토너 조성비를 변경하는 것을 포함한다. 미국 특허 제5,635,325호에는 바인더 수지, 착색제 및 에스테르 왁스를 포함하는 정전기적 화상 현상용 코어/쉘 토너가 개시되어 있는데, 상기 코어가 용융될 때 정착시 이형제로서 작용하므로, 상기 토너는 정착기 롤에 도포되는 실리콘계 이형제를 함유하지 않아도 된다.
투명 수용체에 정착된 건식 토너 화상의 투사 품질을 향상시키기 위한 다른 연구는, 토너 분말이 수용체 상에 평탄하면서도 균질한 층으로 보다 잘 응집(coalescence)되도록 투명 수용체 상에 특수 코팅하는 것을 포함한다. 미국 특허 제5,208,093호, 제4,298,309호 및 제5,635,325호에는 저용융 점성을 유지하면서도 토너와 코팅된 필름을 혼화(miscibility)시킬 수 있는 다양한 용액이 개시되어 있다. 미국 특허 제5,451,458호에는 기재 및 바인더와 첨가제를 함유하는 상기 기재 상의 코팅을 포함하는 기록 시트가 개시되어 있는데, 상기 바인더는 폴리에스테르류, 폴리비닐 아세탈류, 비닐 알콜-비닐 아세탈 공중합체류, 폴리카보네이트류 및 이들의 혼합물로부터 선택되며, 상기 첨가제는 약 65℃ 미만의 융점을 갖고 약 150℃이상의 비점을 갖는다. 미국 특허 제6,391,954호 및 제6,296,931호에는 안정화제라고도 하는 첨가제를 포함하는 기록 시트가 개시되어 있는데, 이는 정전기적 전하 패턴을 토너 분말로 현상시켜 형성된 화상의 품질을 개선시킨다.
또 다른 연구는 수용체 시트에 건식 토너 분말을 정착시키는 특수 고정 방법을 이용하여 토너 투명성을 개선하는 것이다. 미국 특허 제5,824,442호에는 상기 고정 방법에 사용되는 토너가 기재되어 있다. 미국 특허 제5,519,479호에는 전자사진법을 이용하는 장치에 사용되는 정착 및 고정 장치가 기재되어 있는데, 상기 장치는 서로 반대편에 배치되어 그 사이에 닙(nip)을 형성하는 한 쌍의 가압 수단 한 쌍을 포함하며, 미고정 토너 화상을 지지하는 화상 지지 요소는 토너 화상이 화상 지지 요소에 고정되도록 상기 가압 수단 사이를 통과한다. 화상 지지 요소 상의 토너 화상과 접촉한 가압 수단 중 하나는 연질 매트릭스(matrix) 및 상기 매트릭스에 분산되어 있고 상기 매트릭스보다 큰 경도를 갖는 과립형 입자로 형성된 층을 가지므로, 고정 단계 시 상기 과립 입자의 가압에 의하여 미세한 불균일성이 화상 지지 요소의 토너 표면에 형성된다. 이는 컬러 조절 및 정확도를 변경시키는 것으로서, 광산란에 대하여 명백히 금지되는 것이다.
투명 수용체 시트에 습식 토너 화상을 정착시키는 경우, 전술한 바와 같은 모든 문제가 발생할 수 있다. 불량하게 정착된 토너 부착성, 거대한 안료 입자 또는 정착된 토너층의 표면 불균일성으로 인한 광산란으로 초래되는 바람직하지 못한 투사 화상 투명도 및 멀티-컬러 정착된 토너 화상의 불량한 컬러 정확도는 여전히 문제를 야기시킨다. 게다가, 내구성이 있으며 투명한 멀티-컬러 습식 토너 정착 화상을 투명 수용체에 형성하는 것은, 최종 투명 수용체에 정착되기 전 상당량의 캐리어 액체가 톤 화상에 통상적으로 존재한다는 사실로 인하여 더욱 어려워 진다. 후자의 경우 정전력을 이용하여 톤 화상을 최종 화상 수용체로 전사시키는 습식 전 자사진 화상형성 공정을 이용하여 형성된 투명성에서 특히 문제가 되는데, 이는 상당량의 캐리어 액체가 정전 전사를 위하여 톤 화상에 요구되기 때문에다. 상기 캐리어 액체가 정착된 화상에 잔류하는 경우, 이는 정착된 습식 토너 화상의 내구성에 악영향을 미칠 수 있다. 그러나, 캐리어 액체의 제거는 투사된 습식 톤 화상의 투명성과 컬러 정확도에 악영향을 미칠 수 있다.
따라서, 투명 수용체에 정착된 습식 톤 화상의 내구성, 투사된 투명성(projected transparency) 및 투사된 컬러 정확성을 개선시킬 수 있는 방법을 당업계에서 통상의 지식을 갖는 자는 지속적으로 모색해 왔다. 또한, 투명 수용체에 톤 화상을 전사시키는 정전력 화상 전사를 포함하는 전자사진 화상형성 공정을 이용하여 투명 수용체에 정착된 멀티-컬러 습식 톤 화상을 형성하는 개선된 방법 또한 연구해 왔다.
전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오버헤드 프로젝션 시스템 등에서 발생하는 광산란 현상을 감소시키는 방법 및 광산란 현상이 감소된 투사 투명 화상을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 과제를 이루고자, 본 발명의 제1 태양은,
투명 지지체를 제공하는 단계;
정전기적으로 부착된 컬러 현상제 화상을 상기 지지체 상에 형성하는 단계로서, 상기 컬러 현상제 화상은 25중량% 이상의 유기 액체 캐리어를 함유하고 열가소 성 중합체로 이루어진 분산 입자를 가지며, 상기 분산 입자는 유효 Tg를 갖는, 컬러 현상제 화상 형성 단계; 및
상기 열가소성 중합체가 응집(coalesce)되고, 상기 입자간 자유 부피(free volume)를 감소시켜 그 결과 광산란을 감소시킬 정도로 상기 유기 액체 캐리어의 적어도 일부가 증발되는 온도 및 시간 동안 상기 지지체 상의 컬러 현상제 화상을 가열하는 단계
를 포함하는, 정전기적으로 부착된 컬러 화상으로 형성된 투사 투명판(projection transparency)의 광산란을 감소시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 기술적 과제를 이루고자, 본 발명의 제2 태양은,
투명 중합체 기재; 및
필름을 형성하는 응집된 중합체 입자 및 컬러 안료로 이루어진 컬러 화상
을 포함하는 정전 부착된 컬러 습식 현상제로 형성되며, 상기 응집된 중합체 입자로 형성된 상기 필름은 12% 미만의 자유 부피를 포함하는, 컬러 투사 투명 (color projection transparency) 화상을 제공한다.
본 발명의 광산란 현상 감소 방법에 따르면, 오버헤드 프로젝션 시스템 등으로 형성된 투사 화상의 광산란 현상이 감소되어, 고도로 정확한 컬러 화상을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 한 태양에서, 화상 현상용 습식 토너의 토너 입자를 신속하게 응집시켜 투명 수용체 시트로 정착되는 동안 캐리어 액체를 톤 화상층 내부에 트랩핑(entrap)하는 필름을 형성함으로써, 투사된 정착 화상의 투명성과 컬러 정확도를 개선시킨다. 바람직한 구체예에서, 정착 온도는 토너 입자의 응집을 유도하기에 충분하지만, 실질적으로 모든 캐리어 액체를 정착된 톤 화상으로부터 증발시키기에는 불충분한 온도이다.
본 발명의 다른 태양에서는, 톤 화상의 토너 입자가 유동화되어 연속 필름으로 응집되어, 캐리어 액체로 채워진 자유 부피(free volume)가 실질적으로 제거됨으로써 공기로 채워진 빈 공간이 실질적으로 제거된다. 그 결과 투명 수용체 시트에 정착된 토너 화상은 투명 수용체에 대한 토너 부착성 향상, 투사된 화상 투명성의 향상 및 투사된 화상의 컬러 정확성 개선을 나타낸다.
바람직한 구체예에서, 상기 응집은, 충분한 잔류 캐리어 액체를 포함하는 톤 화상을 제공하여 최종 투명 수용체에 상기 톤 화상을 정전력 전사시키는 습식 토너 현상 이후에 일어난다. 바람직하게, 토너 입자 응집은, 입자 응집이 유도되도록 상기 습식 토너 입자의 유효 유리 전이 온도 이상의 고온이지만 톤 화상을 투명 수용체에 정착시키기에 요구되는 온도 이하인 온도로 상기 톤 화상을 가열한 다음, 상기 응집된 톤 화상을 투명 수용체에 정착시키기에 충분한 보다 높은 온도로 가열하여 유도된다.
또 다른 바람직한 구체예에서, 응집 후 톤 화상 내부에 존재하는 캐리어 액체는 토너 입자에 사용된 중합체 바인더를 가소화시켜, 이에 상응하는 건식 분말 토너보다 낮은 온도에서 토너 입자를 응집시키고 톤 화상을 투명 수용체에 정착시키는 역할도 한다. 상기 정착은 충분한 캐리어 액체가 톤 화상으로부터 증발하여 적당한 토너 부착성과 투명 수용체에 정착된 톤 화상의 내블록킹성을 얻을 수 있도록 신속히 수행되는 것이 바람직하다.
습식 전자사진 토너 조성물은 일반적으로 시각 증진 첨가제 또는 착색제, 중합체 바인더 및 캐리어 액체를 포함한다. 착색제는 유기 또는 무기 안료, 염료 또는 지용성 염료일 수 있다. 이들의 비제한적인 예는 C.I. Pigment Red 48:1, C.I. Pigment Red 57:1, C.I. Pigment Red 122, C.I. Pigment Red 17, C.I. Pigment Yellow 97, C.I. Pigment Yellow 12, C.I. Pigment Blue 15:1, C.I. Pigment Blue 15:3, lamp black(C.I. No.77266), Rose Bengal(C.I. No.45432), 카본 블랙, Nigrosine 염료(C.I.No. 50415B), 금속 착물 염료, 금속 착물 염료 유도체 및 이의 혼합물을 포함한다. 상기 착색제의 예는 실리카, 알루미늄 옥사이드, 마그네타이트(magnetite) 및 다양한 산화철(ferrites), 구리 옥사이드, 니켈 옥사이드, 징크 옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드와 같은 다양한 금속 옥사이드 및 마그네슘 옥사이드 및 이들의 적합한 혼합물을 더 포함한다. 착색제는 토너가 충분한 밀도를 가져 육안으로 관찰가능한 화상을 형성할 수 있는 정도의 양으로 토너 입자에 합체되어야 한다. 착색제 함량은 토너 입자 입경 및 부착된 토너 함량에 따라 다르지만, 이의 적당한 범위는 일반적으로 중합체 바인더 100중량부 당 약 1 내지 200중량부이다.
중합체 바인더는 일반적으로 넓은 범위의 열가소성 중합체로부터 선택된다. 현상시 현상제 온도의 캐리어에 실질적으로 불용성인 임의의 열가소성 중합체는 실제로 토너 입자 형성에 사용될 수 있다. 적합한 열가소성 중합체의 예는 폴리에틸 렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀류를 포함한다. 적합한 중합체 수지는 극성기를 갖는 에틸렌 공중합체류, 예를 들면, 아크릴산 및 메타크릴산과 같은 알파, 베타-에틸렌계-불포화 산 또는 상기 산의 알킬 에스테르류와 에틸렌의 공중합체 및 상기 산 모이어티를 금속염, 아민염, 또는 암모늄 염으로 전환시켜 에틸렌 공중합체로부터 얻은 아이오노머(ionomer)를 포함한다. 이러한 형태의 공중합체 합성 방법은 예를 들면, Ree의 미국 특허 제3,264,272호에 기새되어 있다.
다른 적합한 열가소성 수지는 스티렌, o-, m-, 또는 p-메틸스티렌, 알파-메틸스티렌, p-에틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌 등의 단독중합체, 스티렌-아크릴 공중합체 및 스티렌과 다른 모노머와의 공중합체를 포함한다. 스티렌-아크릴 공중합체류 제조에 사용되는 아크릴 모노머의 예는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 2-클로로에틸 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트 및 대응 메타크릴레이트 에스테르류를 포함한다. 이들의 예는 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 및 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 암모늄 메타크릴레이트 및 이들의 베타인류와 같은 알파-메틸렌모노카르복실산 에스테르류를 더 포함한다.
또한, 상기 열거된 아크릴산 유도체의 단독중합체, 퍼플루오로옥틸(메타)아크릴레이트의 단독중합체, 비닐톨루엔설폰산 및 소듐 염, 비닐피리딘 화합물 및 이들의 피리디늄 염, 다른 모노머와 상기 모노머의 공중합체, 예를 들면 부타디엔 또 는 이소프렌과 같은 디엔과 비닐 모노머의 공중합체 및 다이머(dimer) 산계 폴리아미드 수지 또한 사용가능하다. 또한, 폴리에스테르류, 폴리우레탄류 등은 단독으로 또는 상기 열거한 수지와 혼합하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 이용가능한 습식 전자사진 토너용으로 바람직한 중합체 바인더는 열가소성, 양친매성 공중합체, 특히 그래프트 공중합체를 포함한다.
바람직한 습식 토너 제조 방법은 액체 캐리어에 분산된 양친매성 공중합체 바인더를 합성하여 오가노졸을 형성한 다음, 상기 형성된 오가노졸을 다른 성분과 혼합하여 습식 토너 조성물을 형성하는 것을 포함한다. 예시적인 오가노졸 습식 토너 제조와 관련된 상세한 공정은 본 출원과 공동계류 중이며, "Organosol including amphipathic copolymeric binder made with soluble high Tg monomer and liquid toners for electrophotographic applications"라는 표제로 본 출원의 출원인과 동일한 출원인에 의하여 2003년 6월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 10/612533에 기재되어 있다. 상기 출원은 인용되어 본 명세서에 기재되어 있다.
통상적으로, 오가노졸은 중합가능한 화합물(예를 들면, 모노머)을 비수성 분산 중합하여 저유전 탄화수소 용매(캐리어 액체)에 분산되는 공중합체 바인더 입자를 형성함으로써 합성된다. 상기 분산된 공중합체 입자는 캐리어 액체에 의하여 용매화된 입체 안정화제(예를 들면, 그래프트 안정화제)와 중합 반응으로 형성된 분산된 코어 입자의 화학 결합에 의한 응집에 대하여 입체적으로 안정화되어 있다. 이러한 입체적 안정화의 메카니즘에 대한 상세한 설명은 Napper, D.H., "Polymeric Stabilization of Colloidal Dispersions," Academic Press, New York, N.Y., 1983 에 기재되어 있다. 자기-안정한 오가노졸의 합성 공정은 "Dispersion Polymerizaion in Organic Media" K.E.J. Barrett, ed., John Wiley: New York, N.Y., 1975에 기재되어 있다.
액체 캐리어는 실질적으로 비수성 용매 또는 용매 블렌드이다. 즉, 액체 캐리어 중 소량의 성분(통상적으로는, 25중량% 미만임)이 물로 이루어져 있다. 바람직하게, 실질적으로 비수성인 액체 캐리어는 20중량% 미만, 더 바람직하게는 10 중량% 미만, 이보다 바람직하게는 3중량% 미만, 가장 바람직하게는 1중량% 미만의 물을 포함한다.
실제로 비수성인 액체 캐리어는 당업계에 알려져 있는 다양한 재료 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으나, 카우리-부탄올 넘버가 30ml 미만인 것이 바람직하다. 상기 액체는 바람직하게는 친유성이며 다양한 조건 하에서 화학적으로 안정하며, 전기 절연성이다. 전기 절연성 액체란 낮은 유전 상수 및 높은 전기 저항성을 갖는 분산액을 의미한다. 바람직하게, 상기 분산액은 5 미만, 더 바람직하게는 3 미만의 유전 상수를 갖는다. 캐리어 액체의 전기 저항성은 통상적으로 109 Ohm-cm 이상, 더 바람직하게는 1010 Ohm-cm 이상이다. 또한, 대부분의 구체예에서, 액체 캐리어는 바람직하게는 토너 입자 제조에 사용되는 성분에 대하여 화학적으로 불활성이다.
적합한 액체 캐리어의 예는 지방족 탄화수소류(n-펜탄, 헥산, 헵탄 등), 사이클로지방족 탄화수소류(사이클로펜탄, 사이클로헥산 등), 방향족 탄화수소류(벤 젠, 톨루엔, 크실렌 등), 할로겐화된 탄화수소 용매류(염소화된 알칸류, 플루오로화된 알칸류, 클로로플루오로카본류 등) 실리콘 오일류 및 상기 용매의 블렌드를 포함한다. 바람직한 캐리어 액체는 IsoparTMG, IsoparTMH, IsoparTMK, IsoparTML, IsoparTMM 및 IsoparTMV(미국, 뉴저지주 소재, Exxon Corporation 사 제품)와 같은 분지형 파라핀 용매 블렌드를 포함하며, 가장 바람직한 캐리어는 NorparTM12, NorparTM13 및 NorparTM15(미국, 뉴저지주 소재, Exxon Corporation 사 제품)와 같은 지방족 탄화수소 용매 블렌드이다. 특히 바람직한 캐리어 액체는 약 13 내지 약 15MPa1/2의 힐데브란드(Hildebrand) 용해도 상수를 갖는다.
본 발명의 시각 증진 첨가제 또는 착색제 외에도, 다른 첨가제들이 선택적으로 상기 습식 토너 조성물에 혼합될 수 있다. 특히 바람직한 첨가제는 하나 이상의 대전제어제(CCA, 대전제어첨가제 또는 전하 디렉터)를 포함한다. 전하 디렉터로도 알려진 대전제어제는 별도의 성분으로서 포함되거나 및/또는 양친매성 공중합체에 통합된 S 및/또는 D 재료의 하나 이상의 작용성 모이어티로 포함될 수 있다. 대전제어제는 대전가능성을 향상시키거나 및/또는 토너 입자에 전하를 부여한다. 토너 입자는 입자 재료와 대전제어제의 조합에 따라 (+) 또는 (-)의 전하를 얻을 수 있다.
적당한 모노머를 공중합체를 형성하는데 사용된 다른 모노머와 공중합하거나, 대전제어제를 토너 입자와 화학적으로 반응시키거나, 대전제어제를 토너 입자( 수지 또는 안료)상에 화학적 또는 물리적으로 흡착시키거나, 또는 대전제어제를 토너 입자에 포함된 작용기에 킬레이팅시키는 것과 같은 다양한 방법을 사용하여, 상기 대전제어제를 토너 입자에 포함시킬 수 있다.
대전제어제는 선택된 극성의 전하를 토너 입자에 부여하는 작용을 한다. 당해 기술분야에서 기재된 다수의 대전제어제가 사용될 수 있다. 예를 들면, 대전제어제는 다가 금속 이온 및 반대이온인 유기 음이온으로 이루어지는 금속염 형태를 갖출 수 있다. 적당한 금속 이온은 Ba(Ⅱ), Ca(Ⅱ), Mn(Ⅱ), Zn(Ⅱ), Zr(Ⅳ), Cu(Ⅱ), Al(Ⅲ), Cr(Ⅲ), Fe(Ⅱ), Fe(Ⅲ), Sb(Ⅲ), Bi(Ⅲ), Co(Ⅱ), La(Ⅲ), Pb(Ⅱ), Mg(Ⅱ), Mo(Ⅲ), Ni(Ⅱ), Ag(I), Sr(Ⅱ), Sn(Ⅳ), V(V), Y(Ⅲ), 및 Ti(Ⅳ)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 적당한 유기 음이온은 지방족 또는 방향족 카르복실산 또는 설폰산, 바람직하게는 스테아르산, 베헨산, 네오데칸산, 디이소프로필살리실산, 옥탄산, 아비에트산(abietic acid), 나프텐산, 라우르산, 탈산(tallic acid) 등과 같은 지방족 지방산으로부터 유도된 카르복실레이트류 또는 설포네이트류를 포함한다.
바람직한 (-)대전제어제는 레시틴과 염기성 바륨 페트로네이트이다. 바람직한 (+)대전제어제는 예를 들면, 미국특허 제3,411,936호(본 명세서에 인용되어 기재되어 있음)에 기재된 금속 카르복실레이트(비누)를 포함한다. 특히 바람직한 (+)대전제어제는 지르코늄 테트라옥토에이트(미국, OH 소재, OMG Chemical Company, Cleveland, OH로부터 시판되는 Zirconium HEX-CEM를 이용할 수 있음)이다.
주어진 토너 조제물에 필요한 바람직한 대전제어제 수준은 S 부위와 오가노졸의 조성비, 오가노졸의 분자량, 오가노졸 입자 사이즈, 중합체 바인더의 D:S 비, 중합체 바인더의 조성, 토너 조성물 제조에 사용된 안료, 바인더와 안료의 비를 포함한 다수의 인자에 의하여 좌우된다. 또한, 바람직한 대전제어제 수준은 전자사진 화상형성공정의 특성에 따라 다를 수 있다. 대전제어제의 수준은 당해 기술분야에서 공지되어 있는 것처럼 본 명세서에 열거된 파라미터에 기초하여 조절될 수 있다. 대전제어제의 양은 토너 고형분 100중량부 기준으로 일반적으로 0.01 내지 10중량부, 바람직하게는 0.1 내지 5중량부이다.
습식 토너 조성물의 전도도는 전자사진 화상 현상시 토너의 유효성을 나타내는데 사용될 수 있다. 1x10-11mho/cm 내지 3x10-10mho/cm의 수치 범위가 당해기술분야 전문가들에게 유리한 것으로 여겨진다. 높은 전도도는 일반적으로 토너 입자에 전하들이 비효율적으로 결합(association)되었음을 나타내는 것으로서, 현상되는 동안 부착된 토너와 전류밀도 간의 낮은 관련성에서 관찰된다. 낮은 전도도는 토너 입자가 거의 또는 전혀 대전되지 않았음을 나타내는 것으로서, 매우 낮은 현상 속도를 초래한다. 토너 입자상의 흡착 부위에 매칭되는 대전제어제는 충분한 전하가 각 토너 입자와 물리적으로 결합하도록 통상 사용되는 것이다.
다른 첨가제도 종래의 실무에 따라 토너 조성물에 첨가될 수 있다. 상기 첨가제는 하나 이상의 UV 안정화제, 방미제(mold inhibitor), 살세균제, 살진균제, 대전방지제, 광택 개질제, 다른 중합체 또는 올리고머 재료, 산화방지제 등을 포함 한다.
생성된 대전 토너 입자의 사이즈는 이러한 입자를 포함하는 토너 조성물의 화상 형성, 정착, 해상도 및 전사 특성에 영향을 줄 수 있다. 바람직하게는, 상기 토너 입자의 부피 평균 입경(레이저 회절법으로 측정)은 약 0.05 내지 약 50.0 마이크론, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 약 10 마이크론, 가장 바람직하게는 약 1.5 내지 약 5 마이크론이다.
습식 토너 조성물은 전자사진 화상형성 공정에서 신속하게 자기 정착할 수 있도록 비교적 낮은 유리 전이온도(Tg≤ 30℃)의 필름 형성 습식 토너 제조에 사용하기 위하여 저극성, 저유전 상수의 캐리어 용매에서 분산 중합으로 제조되어 왔다(미국특허 제5,886,067호 및 제6,103,781호 참조). 또한, 오가노졸은 정전기적 스타일러스 프린터에 사용하기 위한 중간 유리전이온도(Tg가 30-55 ℃)의 습식 정전 토너 제조에 사용하기 위해 제조되어 왔다(미국특허 제6,255,363 B1호 참조). 오가노졸을 제조하기 위한 대표적인 비수성 분산 중합 방법은, 탄화수소 매질에 용해되는 하나 이상의 에틸렌계 불포화 모노머를 미리 형성된 중합가능한 용액 중합체(예를 들면, 그래프트 안정화제 또는 "활성있는(living)" 중합체)의 존재 하에서 중합하는 자유 라디칼 중합이다(미국특허 제 6,255,363호 참조).
오가노졸이 형성되면, 하나 이상의 첨가제가 필요한 경우, 포함될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 시각 증진 첨가제 및/또는 대전제어제가 포함될 수 있다. 이 후, 조성물은 균질화, 마이크로유동화(microfluidization), 볼-밀링, 분쇄기 밀 링, 고에너지 비이드(샌드) 밀링, 바스켓 밀링 또는 분산액에 포함되는 입자의 크기를 감소시키기 위한 당해 기술분야에서 공지된 기타 방법과 같은 하나 이상의 혼합 공정을 거칠 수 있다. 혼합 공정은 응집된 시각 증진 첨가제 입자가 존재하는 경우, 이들을 1차 입자(직경이 0.05 내지 1.0 마이크론)로 분쇄하고, 분산된 공중합체 바인더를 시각 증진 첨가제 표면과 결합할 수 있는 단편으로 부분적으로 절단한다.
상기 구체예에 따르면, 분산된 공중합체 또는 공중합체로부터 유래한 단편들은 예를 들면 안료 입자 표면에 흡착 또는 부착되어 토너 입자를 형성한다. 그 결과 약 0.1 내지 20 마이크론의 크기를 갖는 토너 입자, 통상적으로는 토너 입자 직경이 0.25 내지 10 마이크론인 크기를 갖는 입체적으로 안정화되고 비수성인 토너 입자 분산액을 얻는다. 몇몇 구체예에서 필요하다면 혼합후 하나 이상의 대전제어제를 첨가할 수 있다.
몇몇 습식 토너 조성물의 특성은 고품질의 화상을 제공하는데 중요하다. 토너 입경 및 전하 특성은 특히 우수한 해상도를 가진 고품질의 화상을 형성하는데 중요하다. 더우기 토너입자의 신속한 자기 고정은 예를 들면 프린팅 결함(스미어링(smearing) 또는 후면 꼬리끌림(trailing-edge tailing)) 및 고속 프린팅에서의 불완전 전사를 피하기 위하여 몇몇 습식 전자사진프린팅 분야에서 중요한 요구 사항이다. 습식 토너 조성물을 제조하는데 또다른 중요한 고려사항은 최종 수용체상의 화상 내구성 및 보관성(archivability)에 관한 것이다. 내삭제성, 예를 들면 마모, 특히 불필요한 연필 또는 펜 마킹을 제거하기 위해 흔히 사용되는 천연 또는 합성 고무 지우개에 의한 마모에 의한 톤 화상의 제거 또는 손상에 대한 내성은 습식 토너 입자의 바람직한 특성이다.
습식 토너를 제조하는데 중요한 또하나의 고려 사항은 최종 수용체상에서의 화상 점착성(tack)이다. 최종 수용체상의 화상은 본질적으로 상당히 넓은 온도 범위에서 점착성이 없는 것이 바람직하다. 화상에 잔여 점착성이 있으면 화상은 다른 표면과 접하게 될 때 울퉁불퉁해지거나 떼어질 수 있다(블로킹으로 언급되기도 함). 이것은 특히 프린팅된 시트를 쌓아놓을 경우 문제가 된다. 최종 화상 수용체상에서 수용체에 대한(또는 다른 톤 표면에 대한) 블로킹에 의한 손상에 대한 내성은 습식 토너 입자의 또다른 바람직한 특성이다.
투명 프로젝션(transparency projection) 시스템(2)은 통상적으로 시판되고 있는 것이다. 도 1에 도시된 시스템(2)에는 프로젝션 광원(light projection source)(4)이 도시되어 있는데, 이는 광선(8)을 방출하는 강한 백색광(strong white light bulb)(6)을 포함하며, 상기 광선(8)은 집적 렌즈(collecting lens)(7)에 의하여 화상형성 렌즈(imaging lens)(13) 입구(entrance)에 모아진다. 광선(8)은 투명판(transparency)(10)을 통과하여, 상기 투명판(10)의 화상형성 패턴으에 흡수된다. 이로써, 투명판(10) 화상 패턴의 투과광(transmitted light)(12)이 형성된다. 상기 투과광은 거울 표면(14)에서 반사되어, 렌즈(13)에 의하여 촛점이 잘 맞춰진 확대상으로 스크린(20)에 투사된다. 상기 화상형성 시스템에서 고배율로 확대되면 투명판(10)에 존재할 수 있는 결함도 확대된다. 투사된 화상은 투명판의 본래 화상보다 상당히 큰 사이즈를 가지므로, 모든 화상 결함은 스크린의 확 대상에서 즉시 관찰된다. 상기 결함이 컬러 조절 및 정확도에도 영향을 미치는 경우, 투사된 화상의 품질은 본래 화상의 품질보다 매우 저하될 수 있다. 따라서, 투명판(transparency)의 한 성분인 화상의 품질을 향상시켜 임의의 악영향을 감소시켜야 한다.
다수의 투명 수용체(transparency receptor)가 본 발명에 사용하기 적합하다. 투명판 수용체는 일반적으로 폴리에스테르 시트, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 투명 중합체 수지 시트를 포함한다. 선택적으로, 톤 화상을 수용하는 수용체 표면에 코팅이 사용될 수 있다. 투명 수용체에 화상을 고정하는 것은 수용체 표면에 톤 화상을 정착시키도록 수용체를 가열하는 단계를 포함하기 때문에 문제를 일으킬 수 있다. 일반적인 화상 고정의 온도 범위는 115 내지 210℃로서, 이는 OHP 투명 복합 재료의 일부분에 상당량의 열적 안정성을 요구한다. 열고정 처리는 또한 가압 단계를 포함하므로, 투명 필름(film transparency)에 심각한 변형을 일으킬 수 있는 상당한 압착을 일으킬 수 있다. 이러한 표준 고정 처리는 본 발명의 실시예에서 수행되는 산란 감소 정착 처리(scatter reduction fusing)와 동일한 것이 아니다.
정착된 컬러 요소에 트래핑(trapped)될 수 있는 캐리어 함량(중량 또는 부피)의 정학한 수치를 결정하는 것은 어려운 일이다. 상이한 바인더, 상이한 입자 사이즈, 보다 덜 중요한 상이한 캐리어 액체, 상이한 컬러의 안료, 안료 입자의 상이한 토폴로지 등을 고려하여, 트래핑된 캐리어 액체의 함량은 본 발명의 장점을 수행하거나 부여할 수 있을 정도로는 달라질 수 있다. 본 명세서에 기재된 다수의 고려사항은 이 점을 고려하여 이해되어야 하며, 본 명세서에 기재된 수치는 그 수치가 절대적이라고 언급된 경우에만 절대적인 것으로 이해되어야 한다. 즉, 토너 총량의 약 5%-10%가 캐리어 액체라고 기재된 경우, 상기 5%-10%의 수치가 0.1% 유니트의 정확도로 표시된다고 하더라도, 상기 범위는 모든 정수에 대해서만 정확한 것으로 간주될 수 있다. 이와 유사하게, 채워지지 않은 부피에 대하여, 자유 부피(정착된 화상의 고형분 간 용적량)가 총 부피의 약 2%-8%로 표시되는 경우, 상기 2%-8%의 수치가 ±0.1%에서 정확하다고 하더라도, 상기 범위는 모든 정수에 대하여만 정확하다.
정전 전사 습식 현상제의 정상적인 정착을 위하여, 유기 캐리어로서 존재하는 약 30-75중량%의 현상제가 포함되어야 한다. 그러나, 지금까지 현상제에 대한 고려사항은, 적합한 화상 정착 방법이 가능한 한 낮은 온도(정착될 토너, 바인더 및 이의 표면에 대한 에너지를 보존하고 전위 손실을 감소시킴)를 사용하는 것과 트래핑된 캐리어 액체를 정착된 토너 화상 요소로부터 확산 및 증발되도록 하는 것임을 지적하였다. 상기 표준 공정은 정착된 토너 내부에 상당량의 빈 공간을 생성하여, 그 입자/빈 공간 계면에서 광산란 효과가 발생한다. 따라서, 정착된 토너 요소의 빈 공간 함량을 감소시키면, 광산란 효과를 감소시킬 수 있다. 이를 달성하는 방법에 관한 다수의 이론이 존재하지만, 본 발명은 이러한 다수의 이론에 제한되지 않으며, 오히려 산란 감소라는 사실에 주목하였다.
상기 관찰된 현상을 설명함에 있어서 발명가들이 자주 사용하는 가설 중 하나는 상기 공정의 공-응집(co-coalescence)/증발 효과이다. 종래 사용된 낮은 중간 정착 온도는 중합체 바인더의 유효 Tg를 넘지 않는 것으로서, 이 온도에서 입자와 이의 인접 입자는 표면 정착 또는 소결될 뿐이어서 캐리어 및 공기가 부분적으로 채워졌던 토너 입자 간의 자유 부피(free volume)(고형분이 존재하지 않는 공간)가 유지되었던 것으로 사료된다. 상기 캐리어는 이후 정착된 컬러 요소로부터 증발되어, 캐리어 액체가 함유되어 있던 자유 공간에 공기가 채워지게 된다. 표준 화상형성 기술로는 이론적으로 33.7%(쌓여 있는 구형 입자 자유 공간의 이론상 최대 부피)정도의 자유 부피가 존재하게 된다. 실제로, 몇몇 중합체가 연화되는 동안, 완전한 구성이 아닌 입자 간 부착은 자유 공간 부피를 감소시키므로 상기 빈 공간은 15-25%가 될 수 있다. 그러나, 이는 여전히 투명판에서 광산란을 일으키는 상당량의 입자/공기 계면을 제공한다. 본 발명의 실시예에서는, 보다 높은 정착 온도를 이용하여, 캐리어가 증발하면 자신의 유효 Tg보다 높은 온도의 입자가 자유 공간에 흘러들어가, 공기로 채워질 수 있는 자유 부피의 양을 감소시키도록 한다. 공기가 채워질 수 있는 자유 부피를 감소시킴으로써, 공기/입자 계면의 함량은 실질적으로 감소되어, 광산란 효과 또한 같은 이유로 감소된다. 그 결과 달성되는 중요한 공정 상의 특성은, 실질적으로 모든 캐리어 입자, 95% 이하의 캐리어 입자, 99% 이하의 입자, 100% 이하의 캐리어 입자를 증발시키는 동안, 입자를 응집(coalescence) 및 유동(flow)시켜, 자유 부피를 감소시키는 것이다. 몇몇 캐리어 액체(바람직하게는 1% 미만, 그러나, 적어도 10% 미만 또는 5% 미만 또는 2% 미만)는 정착된 컬러 요소 내에 잔류할 수 있으며, 이는 감소된 광산란 효과에서 허용가능한 불안정성을 나타낼 수도 있지만, 중요한 결과는 상기 요소내 자유 부피가 감소하여 잠재적인 광산란 현상을 감소시켰다는 점이다.
본 발명은 또한, 정성 분석에 따라 검사될 수 있다. 예를 들어, 습식 현상제를 오버헤드 프로젝션 시스템의 오버헤드 투명판(overhead transparency)용 투명 지지체에 표준 현상 조건(약 140℃의 정착 온도, 토너의 유효 Tg보다 약 80-90℃ 높은 온도에 포함됨)하에서 고정시키고, 상기 습식 현상제와 동일한 습식 현상제를 오버헤드 프로젝션 시스템의 오버헤드 투명판용 투명 지지체에 본 발명을 따르는 향상된 현상 조건(약 150℃의 정착온도, 토너의 유효 Tg보다 약 100-125℃ 높은 온도에 포함됨) 하에서 고정시킴으로써, 이로부터 산란 감소 효과를 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 토너 입자 간 자유 부피 또는 빈 공간 함량은 오버헤드 투명판(transparency) 또는 미디어 프로젝션(media projection)을 통한 화상 투사시 광산란을 일으키는 주요 요인인 것으로 사료된다. 종래 기술에 따르면 컬러 화상 요소의 15부피% 이상의 자유 부피 함량이 형성되는 것으로 사료된다. 컬러 화상 요소란 용어는, 스팟형, 도트형, 라인형 또는 필름형에 관계없이 정전 부착된 습식 토너에서 기재로 형성된 최종 화상 재료를 의미하는 것이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 빈 공간의 함량은 12% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 9% 미만, 8% 미만, 7% 미만, 6% 미만, 5% 미만, 4% 미만, 3% 미만이고, 몇몇 경우에 있어서 자유 부피는 3% 미만, 2% 미만이며, 빈 공간의 함량이 0인 필름 품질에 실질적으로 근접한 입증 자료도 있다. 바람직하게 달성가능한 빈 공간 함량 범위는 본 발명의 장점을 용이하게 달성할 수 있는 0.5%-10%, 0.5%-9%, 1%-9%, 1%-8%, 1.5%-7% 및 2%-7%일 수 있다.
하기 비제한적인 실시예는 본 발명을 보다 상세히 이해하기 위하여 제공되며, 수치, 범위 및 재료는 본 발명의 일반적인 범위에 속하는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명의 예를 제한하려는 것은 아니다.
실시예
본 실시예에서는 하기와 같은 약어를 사용하였다:
EA : 에틸 아크릴레이트(미국, WI, Milwaukee 소재, Aldrich Chemical 사 제품)
EMA : 에틸 메타크릴레이트(미국, WI, Milwaukee 소재, Aldrich Chemical 사 제품)
HEMA : 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(미국, WI, Milwaukee 소재, Aldrich Chemical 사 제품)
NorparTM12 : 주로 도데칸으로 이루어진 전매 지방족 탄화수소(미국, TX, Baytown, Exxon Chemical Co. 사 제품)
TCHMA : 트리메틸 사이클로헥실 메타크릴레이트 (미국, Virginia, Suffolk, Ciba Specialty Chemical Co.사 제품)
TMI : 디메틸-m-이소프로페닐 벤질 이소시아네이트(미국, NJ, West Paterson, CYTEC Industries 사 제품)
Zirconium HEX-CEM : (금속 비누, 지르코늄 옥토에이트, 미국, OH, Cleveland, OMG Chemical Company 사 제품)
65℃의 유효 코어 온도를 갖는 황색 안료를 포함한 오가노졸 습식 토너를 미국 특허 출원 10/612535에 인용된 비교예 16에 기재된 방법에 따라 통상적으로 제조하였다. 황색 잉크를 NorparTM12에 포함된 14.6%w/w의 오가노졸 고형분으로 제조하였는데, 이 때 오가노졸 고형분과 안료 고형분을 5/1 w/w의 비로 사용하였다. 다음과 같은 2 가지 황색 안료를 사용한 황색 블렌드를 착색제로서 사용하였다: 90% w/w의 Pigment Yellow 138(미국, DE Wilmington 소재, Clariant Corp. 사 제품) 및 10% w/w의 Pigment Yellow 83(미국, OH, Cincinnatti, Sun Chemical Corp. 사 제품). TCHMA/HEMA-TMI//EMA(97/3-4.7//100% w/w)로 표시되는 오가노졸을 TMI인 랜덤 측쇄를 함유하는 TCHMA와 HEMA의 공중합체로 이루어진 그래프트 안정화제로 제조하였는데, 이는 EMA로 이루어진 열가소성 코어와 TMI의 비닐기를 통하여 공유결합되어 있다. 전술한 바와 같은 오가노졸을 미국 특허 출원 10/612535에 인용된 비교예 2 및 7에 기재된 방법에 따라 통상적으로 제조하였다. 코어/쉘 비율은 8/1 w/w이었다. 코어의 계산된 유리 전이 온도는 65℃이다. 미네랄 분위기(minieral spirit)에서 24% w/w의 Zirconium HEX-CEM 30mg을 포함하는 전하 디렉터 용액을 토너에 첨가한 다음 80℃에서 215분 동안 밀링하였다. 그 결과 생성된 습식 토너는 3.1 마이크론의 평균 부피 입경 입자 및 133 마이크로-Coulombs/g의 질량 당 전하량을 나타내었다.
50℃의 유효 코어 Tg를 갖는 황색 안료를 포함하는 제 2 오가노졸 습식 토너를 미국 특허 출원 10/612535에 인용된 비교예 16에 기재된 방법에 따라 통상적으 로 제조하였다. 황색 잉크를 NorparTM12에 포함된 13.97%w/w의 오가노졸 고형분으로 제조하였는데, 이 때 오가노졸 고형분과 안료 고형분을 5/1 w/w의 비로 사용하였다. 다음과 같은 2 가지 황색 안료를 사용한 황색 블렌드를 착색제로서 사용하였다: 90% w/w의 Pigment Yellow 138(미국, DE Wilmington 소재, Clariant Corp. 사 제품) 및 10% w/w의 Pigment Yellow 83(미국, OH, Cincinnatti, Sun Chemical Corp. 사 제품). TCHMA/HEMA-TMI//EA-EMA(97/3-4.7//13-87% w/w)로 표시되는 오가노졸을 TMI의 랜덤 측쇄를 함유하는 HEMA와 TCHMA의 공중합체로 이루어진 그래프트 안정화제로 제조하였으며, 이는 EA와 EMA로 이루어진 열가소성 코어와 TMI의 비닐기를 통하여 공유결합되어 있다. 전술한 바와 같은 오가노졸을 미국 특허 출원 10/612535에 인용된 비교예 2 및 7에 기재된 방법에 따라 통상적으로 제조하였다. 코어/쉘 비율은 8/1 w/w이었다. 계산된 코어의 유리 전이 온도는 50℃이다. 미네랄 분위기에서 24% w/w의 Zirconium HEX-CEM 35mg을 포함하는 전하 디렉터 용액을 토너에 첨가한 다음 80℃에서 215분 동안 밀링하였다. 그 결과 생성된 습식 토너는 2.8 마이크론의 평균 부피 입경 입자 및 163 마이크로-Coulombs/g의 질량 당 전하량을 나타내었다.
시안을 안료로 사용한 오가노졸 습식 토너를 NorparTM12에 포함된 14.8%w/w의 오가노졸 고형분을 함유한 50℃의 코어 Tg 오가노졸로 제조하였는데, 이 때 오가노졸 고형분과 안료 고형분을 6/1 w/w의 비율로 사용하였다. Pigment Blue 15:4(미국, OH, Cincinnatti, Corp., Sun Chemical Corp. 사 제품)을 착색제로 사 용하였다. 미네랄 분위기에서 24% w/w의 Zirconium HEX-CEM 25mg을 포함하는 전하 디렉터 용액을 상기 토너에 첨가한 다음 80℃에서 165분 동안 밀링하였다. 그 결과 생성된 습식 토너는 2.9 마이크론의 평균 부피 입경 입자 및 210 마이크로-Coulombs/g의 질량 당 전하량을 나타내었다.
마젠타를 안료로 사용한 오가노졸 습식 토너를 NorparTM12에 포함된 13.6%w/w의 오가노졸 고형분을 함유한 50℃의 코어 Tg 오가노졸로 제조하였는데, 이 때 오가노졸 고형분과 안료 고형분을 5/1 w/w의 비율로 사용하였다. Pigment Red 81:4(Magruder Chemical Corp. 사 제품)을 착색제로서 사용하였다. 미네랄 분위기에서 24% w/w의 Zirconium HEX-CEM 12.5mg을 포함하는 전하 디렉터 용액을 상기 토너에 첨가한 다음 80℃에서 60분 동안 밀링하였다. 그 결과 생성된 습식 토너는 2.9 마이크론의 평균 부피 입경 입자 및 120 마이크로-Coulombs/g의 질량 당 전하량을 나타내었다.
35℃의 유효 코어 온도를 갖는 황색 안료를 갖는 제 3 오가노졸 습식 토너를 미국 특허 출원 10/612535에 인용된 비교예 16에 기재된 방법에 따라 통상적으로 제조하였다. 황색 잉크를 NorparTM12에 포함된 12%w/w의 오가노졸 고형분로 제조하였는데, 이 때 오가노졸 고형분과 안료 고형분을 5/1 w/w의 비로 사용하였다. 다음과 같은 2 가지 황색 안료를 사용한 황색 블렌드를 착색제로서 사용하였다: 90% w/w의 Pigment Yellow 138(미국, DE Wilmington 소재, Clariant Corp. 사 제품) 및 10% w/w의 Pigment Yellow 83(미국, OH, Cincinnatti, Sun Chemical Corp. 사 제 품). TCHMA/HEMA-TMI//EA-EMA(97/3-4.7//27-73% w/w)로 표시되는 오가노졸을 TMI의 랜덤 측쇄를 함유하는 TCHMA와 HEMA의 공중합체로 이루어진 그래프트 안정화제로 제조하였으며, 이는 EA와 EMA로 이루어진 열가소성 코어와 TMI의 비닐기를 통하여 공유결합되어 있다. 전술한 바와 같은 오가노졸을 미국 특허 출원 10/612535에 인용된 비교예 2 및 7에 기재된 방법에 따라 통상적으로 제조하였다. 코어/쉘 비율은 8/1 w/w였다. 계산된 코어의 유리 전이 온도는 35℃였다. 미네랄 분위기에서 24% w/w의 Zirconium HEX-CEM 5mg을 포함하는 전하 디렉터 용액을 토너에 첨가한 다음 80℃에서 90분 동안 밀링하였다. 그 결과 생성된 습식 토너는 3.0 마이크론의 평균 부피 입경 입자 및 165 마이크로-Coulombs/g의 질량 당 전하량을 나타내었다.
일련의 실험에서, 본 발명자들은 투사 화상을 오버헤드 투명 필름에 정착시킬 때, 투사(transparent projected) 화상을 형성하는 고품질의 습식 토너를 프린팅하기 위한 최적의 조건을 결정하기 위하여 다양한 파라미터를 테스트하였다. 두 께가 0.002 인치인 폴리에스테르 필름 시트를 본 실험의 오버헤드 투명 지지체로 사용하였는데, 이는 캘리퍼(caliper)가 두꺼울수록 보다 높은 전압을 필요로 하기 때문이다.
하기 표 1은 코팅되지 않은 폴리에스테르에 최적의 조건으로 톤 화상을 정착시킨 경우 수행된 헤드스페이스 분석 결과를 나타낸 것이다. 정착된 새로운 샘플의 무게를 즉시 측정한 다음 이를 헤드스페이스 샘플 바이알에 넣었다. 에이징(aged)된 샘플을 3 개의 링 바인더로 정착시킨 다음 오피스 선반에서 약 3개 월 동안 보관하였다. 하기 표 1은 각 조건 당 샘플 2 개의 평균을 이용하여 그 결과를 조합한 것이다. 헤드스페이스 분석은 Aspen Research of White Bear Lake, Minnesota에 의하여 수행되었다.
컬러 및 조건 최종 샘플에 포함된 Norpar
Figure 112004007960235-pat00001
12 캐리어 액체의 %
시안-에이징된 것 0.22
시안-새 것 0.48
마젠타-에이징된 것 0.15
마젠타-새 것 1.46
옐로-에이징된 것 0.08
옐로-새 것 1.21
+50Tg를 갖는 잉크에 대한 최적의 정착 조건은 2 개의 정착 롤러(상부 및 기저부)셋트 중 각 롤의 온도를 155+/-5℃로 하는 것이었다. 도 2에 도시된 테스트 설비(50)는 2 개의 코팅된 35mm 할로우 롤러(52,54)를 포함하며, 이들 각각에는 열원인 500 와트 할로겐 램프(56,58)가 장착되어 있다. 2 개의 정착 롤러(52,54)는 정착 롤러(54)의 배면에 위치한 제3 롤러(60)와 접촉함으로써 구동된다. 상기 실시예에 사용되는 롤러는 공지된 폴리디메틸 실록산 조성물로 이루어진 0.025+/-0.005인치의 오버코트층을 포함하는 실리콘 고무 베이스로 이루어져 있다. 탑 롤러(52)는 Shore A 10 경도를 가지고, 기저부 롤러(54)는 Shore A 20 경도를 가진다. 상기 롤러는 Bandoo Corporation(일본)으로부터 입수가능한 것으로서, 본 발명자들이 코팅하였다. 닙(롤러(52)와 롤러(54) 사이의 접촉 부위)의 폴리에스테르 필름(62)(화살표(64)로 표시된 방향으로 이동함)의 체류 시간은 약 0.03초(5 인치/s(ips)에서는 4.5mm의 닙)였고, 0.01-0.08초의 체류 시간이 일반적으로 이용되었다. 정착 롤러(52,54)의 압력(화살표(66)로 표시됨)은 헤드스페이스 분석으로 계산된 모든 재료에 대하여 대략 5.5lb/선형 인치(lineal inch)였다. 초당 3-8선형 인치의 속도 범위가 현상 속도로는 바람직한 범위라고 사료되었다.
새로운 샘플은 에이징된 샘플보다 Norpar
Figure 112004007960235-pat00002
12를 다량 함유하지만, 에이징된 샘플을 헤드스페이스 분석용 샘플 채취 전에 관찰해도, 투명성 감소를 나타내지 않았다. 이는 최종 유기 캐리어 농도 자체가 광산란을 감소시키는 절대적인 결정 요인이 아니라는 가능성을 가리키는 것이다.
상이하게 착색된 투명판을 상기 결정된 최적 온도에서 정착시키기 위해 필요한 최소 및 최대(가능한 경우) 압력(66)을 측정하기 위하여 다른 실험을 수행하였다. 우수한 결과를 위한 최대 압력을 본 실험에서 측정하지 않았지만(이는 적용가능한 최대 힘으로 제한됨), 고압에서 잉크는 정착기 롤에 끈적끈적하게 붙고(정착 오프셋) 화상 품질을 저하되는 것이 확실하다고 사료된다. 가압 실험 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 8lb/in2-34lb/in2의 압력 범위를 본 실험에서 사용하였다. 8lb/in2 이하의 압력으로는 모든 컬러에 대하여 실험이 성공하지 않았으나, 상기 최소 압력 이상으로 조절된 모든 압력에 의하여 허용가능한 투명 화상 품질을 얻을 수 있었다.
에어라인 후크업(airline hookup)을 이용하여 탑(화상 정착)롤러(52)와 하부(구동)롤러(54)에 압력(66)을 가하였다. 모든 압력은 Tekscan 압력 게이지(미국, MA 02127, South Boston, First Street, 307 W 소재, Tekscan Inc. 사 제품)를 이용하여 측정되었다.
컬러-사용된 모든 잉크는 +50Tg임 온도 가압 정착 롤-Lbs./in2/9in 닙 너비에 기초한 PSI 결과
옐로 160 8.3 8 실패
옐로 160 27 19 성공
옐로 160 28 20 성공
옐로 160 51 27 성공
옐로 160 72 34 성공
마젠타 160 8.3 8 실패
마젠타 160 27 19 성공
마젠타 160 51 27 성공
시안 150 8.3 8 실패
시안 150 27 19 성공
시안 150 51 27 성공
모두 0.002인치의 두께를 갖는 미처리 폴리에스테르를 화상형성 기재(상대적으로 낮은 전사 압력을 유지시킴)로 이용하였다. 유체(fluid) 또는 폴리에스테르 코팅을 추가하지 않고도 허용가능한 결과를 얻었다. 투명 화상을 포함한 모든 허용가능한 프린트에서 우수한 내구성 결과를 얻었다. 내구성을 내제전성 ASTM Test #F1319-Determination of Abrasion and Smudge Resistance of Images Produced from Business Copy Products(Crockmeter Method)방법으로 측정하였다.
모든 정착 조건을 오프라인 정착 설비에서 5ips로 작동시키고, 모든 샘플을 프린트 후 즉시 정착시켰다. 프린트 테스트 설비를 이용하여 화상을 폴리에스테르에 프린트하였다.
몇몇 추가 실험을 다양한 Tg를 갖는 습식 잉크 조성물에 대하여 수행하였다. +35의 Tg를 갖는 전술된 바와 같이 제조된 습식 토너를 전술된 바와 같은 투명판(transparency)에 프린트하였다. 110℃의 정착 온도는 토너의 유효 Tg보다 충분히 높지 않아 양질의 투명 화상을 제공할 수 없었다. 상기 정착 온도를 130℃ 이상까지 증가시킨 경우, 그 결과 얻은 투명판을 오버헤드 프로젝터로 관찰하였더니 선명한 옐로(토너 컬러)를 나타내었다.
보다 높은 Tg를 갖는 잉크로서 +65의 Tg를 갖는 잉크를 이용하여 상기 실험을 반복하였다. 이러한 토너 조성물은 200℃의 정착 온도를 가져야 한다. 상기 두 가지 실험 모두에 있어서, 두 개의 정착 롤러에 가압한 압력은 약 14 파운드였다.
비교예
접촉 현상 방법(습식 잉크와의 접촉)을 이용하여 폴리에스테르 시트에 놓인 잉크를 정착시키는 양질의 투명판(transparency) 제조에서, 습식 잉크 중 상당량(25%-35% 이상)의 캐리어 용매는 표준 투명 프로젝터의 화상형성 장치에서 투과광을 산란시키지 않는 투명판을 얻기 위하여 정착 단계 이전에는 존재하여야 한다.
상기 특정 실험에서, 사용된 잉크는 Norpar
Figure 112004007960235-pat00003
12 캐리어 용매에 분산된 것으로서, 측정된 잉크(건조된 상태임)의 Tg는 50Tg였다. 상기 잉크를 이용하여 두께가 0.002인치인 폴리에스테르 시트에 플레이팅(plating)한 다음 실시예에 미리 제공된 플레이팅 및 정착용 조성물을 이용하여 우수한 투명판(tranparency)을 제조하였다. 이 후, 우수한 투명판을 제조하기 위하여 사용되었던 동일한 현상제 및 전사 파라미터를 이용하여 제2 화상을 제2 폴리에스테르 시트에 플레이팅하였다. 그러나, 폴리에스테르의 상기 제2 화상은 플레이팅후 즉시 정착되지 않았다. 대신, 상기 제2 투명판을 실온에서 24시간 동안 건조시켰더니, 대부분의 플레이팅된 잉크는 캐리어 용매(95+% 고형분)를 포함하지 않았다. 상기 건조된(그러나, 정착되지는 않음)"투명판"을 표준 프로젝터로 관찰하였더니, 대부분 블랙 컬러(옐로 잉크가 사용된 경우에도 블랙 컬러로 관찰됨)인 것으로 관찰되었는데, 이는 프로젝터의 화상형성 렌즈를 통과할 수 없는 상당량의 산란광(잉크를 포함하는 영역에 존재함)때문이었다.
이후, 상기 건식 투명판을 우수한 투명판을 제조하기 위하여 이전에 사용된 압력 및 온도(약 20psi의 압력 및 150℃의 온도)에서 정착시켰으나, 성공하지 못하였다. 실제, 상기 샘플을 표준 투명 프로젝터에서 관찰한 경우, 플레이팅한지 24시간 후에 정착된 샘플은 전혀 투명하지 않았다. 프로젝션 스크린의 화상은 옐로 및 화이트(바람직한 결과임)보다는 블랙 및 화이트로 관찰된다. 이러한 실험으로부터 습식 잉크 프린트로 우수한 투명판을 얻기 위하여 캐리어 용매가 존재하는 동안 플레이팅된 잉크를 정착시킬 필요가 있음을 알 수 있다. "건식"으로 정착된 투명판에서 산란이 많이 일어난다는 것은 잉크 필름이 정착 단계 동안에는 균질한 필름으로 응집되지 않지만 입자 경계에서 상당량의 광산란을 일으키는 개별 입자 응집은 남아 있다는 것을 나타내는 것이다.
본 발명의 투사 화상 광산란 감소 방법에 따르면, 오버헤드 프로젝션 시스템 등을 이용하여 형성된 투사 화상에서 컬러 쉬프트를 일으켜 정확한 컬러 구현을 저해하는 광산란 현상이 현저히 감소되므로, 고도로 정확한 컬러 화상을 얻을 수 있 다. 이러한 본 발명의 방법 및 투사 화상은 전자기록용 화상형성 공정과 관련된 산업 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (24)

  1. 투명 지지체를 제공하는 단계;
    정전기적으로 부착된 컬러 현상제 화상을 상기 지지체 상에 형성하는 단계로서, 상기 컬러 현상제 화상은 25중량% 이상의 유기 액체 캐리어를 함유하고 열가소성 중합체로 이루어진 분산 입자를 가지며, 상기 분산 입자는 유효 Tg를 갖는, 컬러 현상제 화상 형성 단계; 및
    상기 열가소성 중합체가 응집(coalesce)되고, 상기 입자간 자유 부피(free volume)를 감소시켜 그 결과 광산란을 감소시킬 정도로 상기 유기 액체 캐리어의 적어도 일부가 증발되는 온도 및 시간 동안 상기 지지체 상의 컬러 현상제 화상을 가열하는 단계를 포함하는, 정전기적으로 부착된 컬러 화상으로 형성된 투사 투명판(projection transparency)의 광산란을 감소시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열 단계를 상기 분산 입자의 유효 Tg 보다 100℃ 이상 높은 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자유 부피가 건조된 컬러 현상제의 0.5부피% 내지 12부피%로 감소되는 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 자유 부피가 건조된 컬러 현상제의 0.5부피% 내지 10부피%로 감소되는 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 가열 단계를 상기 분산 입자가 응집되고 유기 액체 캐리어가 증발될 수 있는 150-160℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유기 액체 캐리어가 증발하여 유기 캐리어인 건조된 액체가 1-3중량%로 잔류하는 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 정전기적으로 부착된 컬러 화상이 중간체 표면에 1차적으로 형성된 다음, 상기 투명 지지체로 기계적으로 전사되는 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 정전기적으로 부착된 컬러 화상이 상기 투명 지지체 상에 정전기적으로 부착된 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 정전기적으로 부착된 컬러 화상이 중간체 표면에 1차 적으로 형성된 다음, 상기 투명 지지체에 기계적으로 전사되는 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  10. 제3항에 있어서, 상기 정전기적으로 부착된 컬러 화상이 상기 투명 지지 기재 상에 정전기적으로 부착된 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 가열 단계시 상기 부착된 컬러 화상에 적용된 힘(applied force)이 8lb/in2 이상인 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  12. 제3항에 있어서, 상기 가열 단계시 상기 부착된 컬러 화상에 적용된 힘이 8lb/in2 이상인 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  13. 제2항에 있어서, 상기 가열 단계시 상기 부착된 컬러 화상에 적용된 힘은 8-34lb/in2 이고, 상기 가열 단계시 체류 시간(dwell time)은 0.01-0.08초이며, 상기 가열 단계시 부착된 컬러 화상의 선형 속도는 초당 3-8인치인 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  14. 제3항에 있어서, 상기 가열 단계시 상기 부착된 컬러 화상에 적용된 힘(applied force)은 8-34lb/in2 이고, 상기 가열 단계시 체류 시간(dwell time)은 0.01-0.08초이며, 상기 가열 단계시 부착된 컬러 화상의 선형 속도는 초당 3-8인치인 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  15. 제4항에 있어서, 상기 가열 단계시 상기 부착된 컬러 화상에 적용된 힘(applied force)은 8-34lb/in2 이고, 상기 가열 단계시 체류 시간(dwell time)은 0.01-0.08초이며, 상기 가열 단계시 부착된 컬러 화상의 선형 속도는 초당 3-8인치인 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  16. 제5항에 있어서, 상기 가열 단계시 상기 부착된 컬러 화상에 적용된 힘(applied force)은 8-34lb/in2 이고, 상기 가열 단계시 체류 시간(dwell time)은 0.01-0.08초이며, 상기 가열 단계시 부착된 컬러 화상의 선형 속도는 초당 3-8인치인 것을 특징으로 하는 광산란 감소 방법.
  17. 투명 중합체 기재; 및
    필름을 형성하는 응집된 중합체 입자 및 컬러 안료로 이루어진 컬러 화상을 포함하고, 정전 부착된 컬러 습식 현상제로 형성되며, 상기 응집된 중합체 입자로 형성된 상기 필름은 0.5부피% 내지 12부피%의 자유 부피를 포함하는, 컬러 화상을 구비한 투명 기재.
  18. 제17항에 있어서, 상기 필름이 0.5부피% 내지 10부피%의 자유 부피를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 화상을 구비한 투명 기재.
  19. 제17항에 있어서, 상기 필름이 0.5부피% 내지 5부피%의 자유 부피를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 화상을 구비한 투명 기재.
  20. 제1항의 방법에 따라 형성된 컬러 화상을 구비한 투명 지지체.
  21. 제2항의 방법에 따라 형성된 컬러 화상을 구비한 투명 지지체.
  22. 제3항의 방법에 따라 형성된 컬러 화상을 구비한 투명 지지체.
  23. 제16항의 방법에 따라 형성된 컬러 화상을 구비한 투명 지지체.
  24. 투명 중합체 기재; 및
    필름을 형성하는 응집된(coalesced)중합체 입자 및 컬러 안료를 포함하는 컬러 화상을 포함하고, 정전 부착된 컬러 습식 현상제로 형성되며, 상기 응집된 중합체 입자로 형성된 상기 필름은 0.5부피% 내지 12부피%의 자유 부피를 포함하고, 상기 중합체 입자의 유효 Tg보다 80℃까지만 높은 온도로 건조되었다는 점을 제외하고는 상기 공정과 동일한 공정을 이용하여 상기 컬러 습식 현상제와 동일한 컬러 습식 현상제로 형성된 투명 필름보다 컬러 안료에 의한 투과 가시광선 산란이 적어도 20% 이상 감소된 컬러 화상을 구비한 투명 기재.
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