KR101819242B1 - 투명한 오버코트 조성물 및 이를 안정화시키는 방법

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KR101819242B1

Publication number: KR101819242B1
Application number: KR1020120037374A
Authority: KR
Inventors: 보 우; 주니어 줄 더블유. 토마스
Original assignee: 제록스 코포레이션
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2018-01-16
Also published as: CA2773955A1; DE102012205442A1; CN102732100A; US8956717B2; CN102732100B; JP5865754B2; CA2773955C; US20120264040A1; KR20120117004A; JP2012219268A

본 발명의 구현예는 일반적으로 오버코팅, 예를 들어 잉크 기반 이미지 및 제로그래픽 이미지용으로 사용될 수 있는 신규한 투명 또는 무색의 오버코트 조성물에 관한 것이다. 투명한 고체 잉크에 대해 베이스로 사용될 수 있는 오버코트 조성물은 하나 이상의 왁스를 포함한다. 또한, 본 발명의 구현예에서 고체 잉크로서 오버코트 조성물을 사용하고 안정화시키는 방법을 포함한다.

투명한 오버코트 조성물 및 이를 안정화시키는 방법{CLEAR OVERCOAT COMPOSITIONS AND METHODS FOR STABILIZING THE SAME}

본 발명은 일반적으로 오버코팅 (overcoating), 예를 들어 잉크 기반 이미지 및 제로그래픽 (xerographic) 이미지로 사용될 수 있는 투명한 (clear) 또는 실질적으로 무색 (colorless) 오버코트 조성물 (overcoat composition)에 관한 것이다. 본 발명에서 기술하는 오버코트 조성물은 잉크젯 프린팅 기계 (ink jet printing machine) 또는 프린터 (printer)에 사용될 수 있는 하나 이상의 특정 왁스를 포함하는 투명한 고체 잉크이다. 또한, 오버코트 조성물을 사용하고 안정화시키는 방법을 기술한다.

일반적으로, 잉크젯 프린팅 기계 또는 프린터는 액체 잉크의 방울 (drop) 또는 분출물 (jet)을 기록 (recording) 또는 이미지 형성 미디어 (media)로 배출 (eject)하는 적어도 하나의 프린트헤드 (printhead)를 포함한다. 상 변화 잉크젯 프린터 (phase change ink jet printer)는 주변 온도에서 고체 상이지만 상승하는 온도에서 액체 상으로 전이 (transition)하는 상 변화 잉크를 이용한다. 이미지가 이미지 수용 기재 (image receiving substrate)로 전사 (transfer)되기 전에 용융 잉크는 직접적으로 이미지 수용 기재 또는 간접적으로 중간 이미징 부재 (intermediate imaging member)로 프린트헤드에 의해 프린팅 미디어로 배출될 수 있다. 배출된 잉크가 이미지 수용 기재 위에 있으면 잉크 액적 (droplet)은 빠르게 고화 (solidify)되어 이미지를 형성한다. 직접 및 오프셋 프린팅 구성 (architecture) 모두에서, 이미지는 미디어 시트 (media sheet) 또는 미디어 웹 (media web)에 형성될 수 있다.

이미징 장치, 특히 이미지를 형성하기 위해 상 변화 잉크를 이용하는 이미지 장치에서 직면하는 두가지 어려움은 프린트 조작 동안 잉크 마찰 (rub) 및 오프셋이다. 본 발명에서 사용되는 바와 같이, 잉크 마찰은 종이 시트와 같은 수용 기재 위에 이미지 잉크의 번짐 (smearing) 또는 스커핑 (scuffing)을 나타낸다. 잉크 오프셋은 기재의 다른 표면 또는 다른 부분으로 전사되는 수용 기재의 표면 또는 표면 부분 위에서 형성되는 이미지로부터의 잉크를 나타낸다. 잉크 마찰 및 오프셋은 특히 봉투 외부 또는 봉투 안으로 삽입된 인쇄된 시트와 같이 광범위한 조작을 요구하는 애플리케이션을 위해 관심을 받고 있다.

잉크 마찰 및/또는 오프셋을 방지하기 위해, 일부 이미 알려진 시스템은 인쇄된 이미지의 잉크 마찰 또는 오프셋을 방지하거나 최소화하기 위해 기재에 인쇄된 이미지 위에 보호 코팅 (protective coating)을 도포하여 수행되어왔다. 그러나, 예를 들어 보호 코팅의 성능을 향상시키고, 클로깅 (clogging)을 피하기 위해 연장된 시간 동안 프린터에서 보호 코팅의 원하는 점도를 유지하거나 비용을 절감하기 위해 보호에 영향을 미치는 적은 커버리지 (coverage)를 요구하는 것과 같은 잉크 또는 토너-기반 이미지를 보호하는 알려진 시스템 및 방법을 개선하기 위한 요구가 계속되고 있다.

따라서, 고체 잉크 및 토너-기반 이미지를 보호하는데 사용될 수 있고, 특히 상업적인 프린트 애플리케이션에서 예를 들어, 열 및 광 안정성, 스크래치 저항성 및 토너-기반 이미지 및 잉크-기반 이미지에 대한 번짐 (또는 마찰) 저항성을 포함하는 오버코트 코팅 특성을 제공하며, 현재 프린팅 시스템에 쉽게 사용될 수 있는 오버코트 조성물에 대한 요구가 여전히 있다.

본 발명은 고체 잉크 및 토너-기반 이미지를 보호하기 위해 사용될 수 있는 오버코트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 예시된 구현예에 따라, 오버코팅 조성물 및 잉크 기반과 제로그래픽 프린트로 사용하는 방법을 제공한다.

구현예에서, 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지를 보호하는데 사용되고, 하나 이상의 왁스; 안정제 (stabilizer); 및 선택적인 수지를 포함하는 투명한 또는 실질적으로 투명한 오버코트 조성물을 기술하며, 여기서 오버코트 조성물은 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지의 번짐 또는 오프셋을 방지하거나 최소화한다.

다른 구현예에서, 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지를 보호하는데 사용되고, 하이드록실-말단의 폴리에틸렌 왁스; 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민; 및 선택적인 수지를 포함하는 투명한 또는 실질적으로 투명한 오버코트 고체 잉크를 제공하며, 여기서 오버코트 고체 잉크는 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지의 번짐 또는 오프셋을 방지한다.

다른 구현예에서, 기재 위에 배치된 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지; 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지의 적어도 일부 위에 배치된 투명한 또는 실질적으로 투명한 오버코트 조성물을 포함하는 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지를 제공하고, 상기 오버코트 조성물은 하나 이상의 왁스; 안정제; 및 선택적인 수지를 포함하며, 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지는 번짐 또는 오프셋을 나타내지 않거나 덜 나타낸다.

도 1은 본 발명의 구현예에 따른 보호 오버코트 고체 잉크에서 안정제의 효과를 나타낸 그래프이다.

전술한 바와 같이, 고체 잉크 및 토너-기반 이미지를 보호하는데 사용될 수 있고, 특히 상업적인 프린트 애플리케이션에서 예를 들어, 열 및 광 안정성, 스크래치 저항성 및 토너-기반 이미지 및 잉크-기반 이미지에 대한 번짐 (또는 마찰) 저항성을 포함하는 오버코트 코팅 특성을 제공하며, 현재 프린팅 시스템에 쉽게 사용될 수 있는 오버코트 조성물이 여전히 필요하다. 구현예에서, 오버코트 조성물은 투명한 고체 잉크를 위한 베이스 (base)의 일부로 사용될 수 있다. 다이렉트-메일 (direct-mail) 애플리케이션을 포함하는 주요 시장에서, 프린트는 메일 조작 공정을 통해 고품질 이미지를 유지해야 한다. 오버코트 조성물은 더 적은 번짐 및 오프셋과 같이 존재하는 프린트 애플리케이션에 추가로 향상된 성능을 제공한다. 따라서, 본 발명의 구현예는 연장된 조작을 포함하는 가혹한 조건에서 조차도 원하는 고품질 이미지를 나타내는 튼튼한 프린트를 제공한다.

특히, 본 발명의 구현예는 하나 이상의 특정 왁스를 포함하고, 보호가 필요한 특별한 이미지에 디지털 인쇄될 수 있는 고체 잉크의 일부인 투명한 또는 실질적으로 무색인 오버코트 조성물을 제공한다. 다이렉트 메일에 대해, 이는 예를 들어, 메일 수취인의 주소와 이름과 같이 보호가 필요한 특정 텍스트를 투명한 오버코트 고체 잉크로 오버코트하는 것을 의미한다. 일부 구현예에서, 잉크-기반 이미지는 오버코트 고체 잉크 자체로 구성되고, 따라서 잉크-기반 이미지는 잉크-기반 이미지를 코팅하는 별개의 단계가 필요 없이 형성시 오버코트 조성물을 이미 포함할 것이다.

논의한 바와 같이, 보호 오버코트 고체 잉크는 밑에 있는 프린트 이미지를 더 잘 보호하기 위해 인쇄될 수 있다. 본 발명의 구현예의 고체 잉크는 약 10 퍼센트의 비교적 낮은 커버리지에서 전체 영역 커버리지까지 효과적인 것으로 나타났다. 고체 잉크는 고체 잉크로 전체가 코팅된 프린트의 오프셋과 번짐을 완화시키는 것으로 나타난다. 또한, 코팅된 이미지는 낮은 마찰 계수 (coefficient of fraction, COF)를 유지할 수 있고, 이는 현재 복사 기계에서 자동화 문서 공급 시스템에 바람직하다. 구현예에서, 보호 고체 잉크는 왁스, 열 안정제, 선택적인 수지, 하나 이상의 첨가제를 포함한다. 첨가제의 예는 미국 특허 제6,860,930호에 기술된 바와 같이, 산화방지제 (antioxidant), 점도 개질제 (viscosity modifier), 평활성 조정제 (slip agent), 점착 부여제 (tackifier) 등을 포함할 수 있고, 이는 전체가 참조로 본 발명에 포함된다.

본 발명의 구현예의 보호 고체 잉크는 상업적으로 입수가능하고, 적합한 용융점 및 비교적 낮은 점도를 갖는 폴리에틸렌 왁스와 같이 하나 이상의 특정 왁스를 포함한다. 구현예에서, 왁스는 사슬 말단에서 작용기를 가지거나 가지지 않는 폴리에틸렌 왁스 군으로부터 선택된다. 특정 구현예에서, 작용기는 -OH, -COOH 등 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이러한 왁스는 약 60 ℃ 내지 약 150 ℃, 또는 더욱 구체적으로, 약 70 ℃ 내지 약 140 ℃ 범위의 온도에서 용융점을 가질 것이다. 이러한 왁스의 점도는 120 ℃ 온도에서 약 3 cPs 내지 약 30 cPs 또는 더욱 구체적으로, 120 ℃ 온도에서 약 4 cPs 내지 약 20 cPs이다. 특정 구현예에서, 왁스는 Baker Petrolite (휴스톤, 텍사스)로부터 입수가능한 POLYWAX®일 수 있다. 이러한 왁스를 포함하는 본 발명의 구현예의 오버코트 고체 잉크는 약 120 ℃의 온도에서 약 5 내지 약 15 cPs, 또는 약 6 내지 약 14 cPs의 점도를 갖는다. 바람직하게 왁스는 적어도 18개의 탄소 원자, 바람직하게 20 내지 100개의 탄소 원자, 최적으로 25 내지 75개의 탄소 원자를 갖는 하이드록실-기능화된 왁스 (hydroxyl-functionalized wax)이다. 구현예에서, 왁스는 하이드록실-말단의 폴리에틸렌 왁스와 같이 완전히 포화된 직쇄 탄화수소이다. 이러한 왁스의 적합한 예는 대략 각각 375, 460, 550 및 700 g/mol의 Mn을 갖는 UNILIN 350, UNILIN 425, UNILIN 550 및 UNILIN 700; 각각 약 1,000, 655 및 500의 평균 분자량을 갖는 PW1000, PW655 및 PW500 폴리에틸렌 왁스를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 왁스 모두는 Baker-Petrolite (슈가랜드, 텍사스)로부터 상업적으로 입수가능하다. 왁스는 고체 잉크 총중량의 약 30 내지 약 100 중량%, 약 50 내지 약 100 중량%, 또는 약 70 내지 약 99.98 중량%의 양으로 보호 오버코트 고체 잉크에 존재한다.

오버코트는 선택적으로 예를 들어, 아미드, 우레탄, 우레아 및 에스테르와 같은 수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 구현예에 적합한 아미드의 예는 미국 특허 제6,860,930호에서 기술된 바와 같이, 트리아미드를 포함한다. 수지는 고체 잉크 총중량의 약 0.5 내지 약 30 중량%, 약 3 내지 약 25 중량%, 또는 약 5 내지 약 20 중량%의 양으로 보호 오버코트 고체 잉크에 존재한다.

추가 구현예에서, 여과 공정 (filtration process)이 비교적 낮은 분사 온도를 갖는 오버코트 고체 잉크를 얻기 위해 왁스의 운점 (cloud point)을 낮추는데 사용될 수 있고, 이는 낮은 에너지 소비를 위해 바람직하다. 유체의 운점은 왁스의 일부가 더 이상 완전히 용융되지 않는 온도 (왁스는 변하는 용융점을 제공하는 변하는 분자량의 혼합물이기 때문)이고, 유체가 흐릿한 모습 (cloudy appearance)인 제2 상으로 침전된다. 구현예에서, 왁스의 운점은 약 115 ℃ 내지 약 105 ℃로 감소된다. 가능한 낮은 온도에서 보호 오버코트 고체 잉크를 분사시키기 위해 냉각 여과 공정이 개발되어 여과된 오버코트 고체 잉크의 운점을 감소시켰다. 여과 공정에서, 왁스는 용융 온도 (예를 들어, 130 ℃)로 초기 가열된 후 냉각 (예를 들어, 115 ℃)하여 왁스가 여과되게 한다. 이러한 여과 공정이 UNLIN 700에 사용되는 경우 여과된 왁스는 표 1에 나타낸 바와 같이, 여과되지 않은 대상보다 10 도 낮은 운점을 가졌다. 여과 및 여과되지 않은 왁스 모두의 점도는 130 ℃에서 9.13이었다.

운점		여과되지 않은 UNILIN 700	여과된 UNILIN 700
온도에서의 시간 (hr)	온도 (℃)
5	125	투명함	투명함
8	120	투명함	투명함
16	115	약간 흐릿함	투명함
8	113	약간 흐릿함	투명함
16	110	약간 흐릿함	투명함
8	105	1/2 동결됨	일부 동결됨
16	100	동결됨	동결됨

본 발명의 구현예의 보호 오버코트 고체 잉크는 또한 고체 잉크의 낮은 점도를 유지하게 하는 열 안정제를 포함한다. 예를 들어, 고체 잉크의 점도는 연장된 시간, 예를 들어 2주 이상 프린터에서 가열 (cook)되면 증가할 수 있고, 그 결과 프린터 헤드 또는 프린트 아티팩트 (artifact) 내에서 잉크 클로깅이 나타난다. 점도 증가가 왁스 내에서의 하이드록실기 및 하이드록실-작용기의 열 산화에 의해 생성되는 카르복실산 간의 에스테르화에 의해 야기되며, 이는 겔 침투 크로마토그래피 (GPC)로 감지될 때 분자량이 증가한다는 것이 분석 연구에 의해 밝혀졌다. 안정제는 왁스의 열 산화를 방지하여 고체 잉크의 열 안정성을 향상시키고, 도 1에 나타낸 바와 같이 에스테르 형성을 방지하고 시간에 따라 점도가 증가한다. 안정제는 고체 잉크 총중량의 약 0.05 내지 약 1.0 중량%, 약 0.10 내지 약 0.90 중량%, 약 0.15 내지 약 0.80 중량%, 또는 약 0.2 내지 약 0.5 중량%의 양으로 보호 오버코트 고체 잉크에 존재한다.

구현예에서, 안정제는 하나 이상의 힌더드 삼차 아민 (hindered tertiary amine) 및 이들의 혼합물일 수 있다. 특정 구현예에서, 안정제는 화학명 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민을 갖는 상품명 NAUGARD 445 (Chemtura Corp. (미들베리, 코네티컷))로 입수가능한 방향족 아민이다. 일부 안정제와 비교하여, 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민은 얻어지는 프린트의 색에 영향을 미치지 않는 것이 추가로 입증되었다. 예를 들어, 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민을 포함하는 다수의 안정제는 가열 후 오버코트 고체 잉크의 일부 변색 (discoloration)을 유발할 수 있으나 (예를 들어, 황변 (yellowing)이 관찰됨), 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민 (0.4 %)을 가지거나 가지지 않는 가열된 오버코트 고체 잉크로부터 K Printing Proofer (영국, 리트링톤, RK Print Coat Ind. Ltd.에서 제조)로 생성된 프린트는 색 차이를 보이지 않았다. 또한, 육안으로 볼 때 용지 위의 이러한 오버코트 고체 잉크의 이미지는 거의 보이지 않았다.

잉크에서 선택적인 산화 방지제는 산화로부터 이미지를 추가로 보호할 수 있고, 잉크 저장소에서 가열된 용융물로 존재하는 동안 산화로부터 잉크 구성요소 (ink component)를 보호할 수도 있다. 적합한 산화 방지제의 예는 (1) N,N'-헥사메틸렌 비스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시 하이드로신남아미드) (IRGANOX 1098, Ciba-Geigy Corporation으로부터 입수가능), (2) 2,2-비스(4-(2-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로신나모일옥시))에톡시페닐)프로판 (TOPANOL-205, ICI America Corporation으로부터 입수가능), (3) 트리스(4-tert-부틸-3-하이드록시-2,6-디메틸 벤질)이소시아누레이트 (CYANOX 1790, 41,322-4, LTDP, Aldrich D12,840-6), (4) 2,2'-에틸리덴 비스(4,6-디-tert-부틸페닐)플루오로 포스포나이트 (ETHANOX-398, Ethyl Corporation으로부터 입수가능), (5) 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)-4,4'-비페닐 디포스포나이트 (ALDRICH 46,852-5; 경도값 90), (6) 펜타에리트리톨 테트라스테아레이트 (TCI America #PO739), (7) 트리부틸암모늄 하이포포스파이트 (Aldrich 42,009-3), (8) 2,6-디-tert-부틸-4-메톡시페놀 (Aldrich 25,106-2), (9) 2,4-디-tert-부틸-6-(4-메톡시벤질)페놀 (Aldrich 23,008-1), (10) 4-브로모-2,6-디메틸페놀 (Aldrich 34,951-8), (11) 4-브로모-3,5-디메틸페놀 (Aldrich B6,420-2), (12) 4-브로모-2-니트로페놀 (Aldrich 30,987-7), (13) 4-(디에틸 아미노메틸)-2,5-디메틸페놀 (Aldrich 14,668-4), (14) 3-디메틸아미노페놀 (Aldrich D14,400-2), (15) 2-아미노-4-tert-아밀페놀 (Aldrich 41,258-9), (16) 2,6-비스(하이드록시메틸)-p-크레졸 (Aldrich 22,752-8), (17) 2,2'-메틸렌디페놀 (Aldrich B4,680-8), (18) 5-(디에틸아미노)-2-니트로소페놀 (Aldrich 26,951-4), (19) 2,6-디클로로-4-플루오로페놀 (Aldrich 28,435-1), (20) 2,6-디브로모 플루오로 페놀 (Aldrich 26,003-7), (21) α-트리플루오로-o-크레졸 (Aldrich 21,979-7), (22) 2-브로모-4-플루오로페놀 (Aldrich 30,246-5), (23) 4-플루오로페놀 (Aldrich F1,320-7), (24) 4-클로로페닐-2-클로로-1,1,2-트리-플루오로에틸 설폰 (Aldrich 13,823-1), (25) 3,4-디플루오로 페닐아세트산 (Aldrich 29,043-2), (26) 3-플루오로페닐아세트산 (Aldrich 24,804-5), (27) 3,5-디플루오로 페닐아세트산 (Aldrich 29,044-0), (28) 2-플루오로페닐아세트산 (Aldrich 20,894-9), (29) 2,5-비스 (트리플루오로메틸)벤조산 (Aldrich 32,527-9), (30) 에틸-2-(4-(4-(트리플루오로메틸)페녹시)페녹시)프로피오네이트 (Aldrich 25,074-0), (31) 테트라키스(2,4-디-tert-부틸 페닐)-4,4'-비페닐 디포스포나이트 (Aldrich 46,852-5), (32) 4-tert-아밀 페놀 (Aldrich 15,384-2), (33) 3-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-하이드록시 페네틸알코올 (Aldrich 43,071-4), NAUGARD 76, NAUGARD 512, 및 NAUGARD 524 (Uniroyal Chemical Company에서 제조) 등뿐만 아니라, 이들의 혼합물을 포함한다. 산화 방지제가 존재하는 경우 잉크의 약 0.15 중량% 내지 약 10 중량%, 잉크의 약 0.2 중량% 내지 약 3 중량%와 같이, 임의의 원하거나 효과적인 양으로 잉크에 존재할 수 있다.

다수의 상 변화 잉크는 본질적으로 0의 전기 전도성 (electrical conductivity)을 갖는다. 따라서, 전도성 향상제 (conductivity enhancing agent)는 잉크에 일관된 전도성을 제공하기 위해 잉크 비히클 (ink vehicle)에 추가될 수 있다. 전도성은 잉크젯 장치의 잉크 저장소에서 레벨 센서를 위한 입력 신호 (input signal)로 사용된다.

본 발명의 구현예의 오버코트 조성물은 종래 첨가제와 관련된 알려진 기능성 (functionality)을 이용하기 위해 종래 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 예를 들어, 소포제 (defoamer), 평활성 및 표면 조정제 (slip and leveling agent) 등을 포함할 수 있다.

분산제 (dispersing agent) 또는 계면활성제와 같이 다른 선택적인 첨가제가 잉크에, 전형적으로 약 0.01 내지 약 20 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 사용될 수 있는 가소제 (plasticizer)는 BENZOFLEX S552 (Velsicol Chemical Corporation)로 상업적으로 입수가능한 펜타에릴트리톨 테트라벤조에이트, CITROFLEX 1 (Monflex Chemical Company)로 상업적으로 입수가능한 트리메틸 타이트레이트, HALCOMID M-18-OL (C. P. Hall Company)로 상업적으로 입수가능한 N,N-디메틸 올레아미드, SANTICIZER 278 (Ferro Corporation)로 상업적으로 입수가능한 벤질 프탈레이트 등을 포함하고, 잉크 비히클에 추가될 수 있으며, 잉크의 잉크 비히클 구성요소의 약 1 내지 40%로 구성될 수 있다. 가소제는 잉크 비히클로 작용하거나 잉크 구성요소간 상용성 (compatibility)을 제공하기 위해 제제 (agent)로 기능할 수 있다.

잉크는 또한 선택적으로 UV 흡수제를 포함할 수 있다. 선택적인 UV 흡수제는 주로 UV 열화로부터 생성된 이미지를 보호한다.

본 발명의 구현예의 오버코트 조성물은 이미지 수용 기재 상에 직접적으로 분사될 수 있다. 그 후 오버코트 조성물은 예를 들어, 미국 특허공개공보 제2009/0195572호에 기술된 바와 같이, 접촉 (contact) 또는 비-접촉 레벨링 (leveling)으로 레벨화될 수 있다. 본 발명의 구현예는 예를 들어, 중간 기재를 사용하는 고체 잉크젯 프린터, 잉크젯 프린터 또는 잉크젯 팩시밀리 기계와 같이 트랜스픽스 (transfix) 잉크젯 장치에 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 시스템 및 방법은 이미지가 중간 기재의 사용 없이 이미지 수용 미디어로 직접 분사되는 경우 직접 프린팅 시스템에 동등하게 적용될 수 있다.

본 발명의 오버코트 고체 잉크는 기재 위에 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지를 발생시키는 단계, 이미지 발생 후 오버코트 조성물 또는 고체 잉크를 기재 전체, 이미지 전체, 이미지 일부 (들), 기재 일부 (들) 또는 이들의 임의의 조합으로 잉크 분사하는 단계 및 상기 오버코트 고체 잉크를 경화시키는 단계를 포함하는 이미지 가공 (processing)에 사용될 수 있다. 이러한 잉크는 약 10%의 비교적 낮은 커버리지부터 전체 영역 커버리지까지 효과적인 것으로 나타났다.

이용되는 기재는 프린트의 최종 용도에 좌우되어 임의의 적절한 기재가 사용될 수 있다. 예시적인 기재는 보통 용지 (plain paper), 코팅된 용지, 플라스틱, 폴리머 필름, 처리된 셀룰로오스, 목재, 제로그래픽 기재, 세라믹, 섬유, 금속 및 이들의 혼합물, 선택적으로 첨가제가 코팅된 상기 기재를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

토너-기반 이미지를 코팅하는 경우, 융합된 토너-기반 프린트가 먼저 얻어지고, 다음으로 분사가능한 오버코트 조성물 또는 고체 잉크를 포함하는 잉크젯 프린터에 노출된다. 토너-기반 프린트는 임의의 적합한 종래 제로그래픽 기술 또는 이들의 변형으로 제조될 수 있다. 유사하게, 잉크-기반 이미지를 코팅하는 경우, 잉크-기반 이미지가 먼저 생성되고, 다음으로 분사가능한 오버코트 고체 잉크를 포함하는 잉크젯 프린터에 노출된다. 잉크-기반 이미지가 잉크젯 프린터를 사용하여 형성되는 경우, 잉크-기반 이미지는 오버코트 고체 잉크 또는 오버코트 고체 잉크와 동일한 잉크젯 프린터에 수용 (house)될 수 있는 분사가능한 잉크젯 잉크를 포함하는 분리된 잉크젯 프린터에 노출될 수 있으며, 이에 의해 오버코트 고체 잉크는 잉크젯 잉크 이미지가 형성된 후 기재 및/또는 이미지에 무색, 투명한 유체로서 코팅된다. 오버코트 고체 잉크가 잉크-기반 이미지, 특히 잉크젯 프린터를 사용하여 제조된 이미지 위에 코팅하는 경우 이미지는 임의의 적합한 종래 공정 또는 이들의 변형에 의해 제조될 수 있다. 오버코트 조성물이 고체 잉크의 부분인 경우, 잉크-기반 이미지는 고체 잉크 조성물을 기재로 직접 도포하여 간단하게 생성된다. 따라서, 잉크-기반 이미지는 형성시 오버코트 조성물을 이미 포함할 것이다.

오버코트 조성물 또는 고체 잉크가 이미지, 이들의 일부, 기재 및/또는 이들의 일부 상에 개별적으로 코팅되는 경우, 상이한 해상도 레벨에서 도포될 수 있다. 예를 들어, 오버코트 고체 잉크는 프린트 망점 (print halftone dot)의 해상도, 이미지의 구별되는 부분 (들)의 해상도 또는 이미지의 구별되는 부분 (들)보다 조금 적은 해상도에서 도포될 수 있고, 기재의 이미지가 없는 영역으로 오버코트 고체 잉크가 일부 중첩되게 한다. 전형적인 조성물 증착 레벨은 약 5 내지 약 50 피코리터 방울 크기 (picoliter drop size)의 양이다. 오버코트 고체 잉크는 압전 (piezoelectric) 및 어쿠스틱 (acoustic) 잉크젯 프린팅을 포함하나, 이에 제한되지 않는 예를 들어, 드롭-온-디맨드 잉크젯 프린팅 (drop-on-demand ink jet printing)과 같은 임의의 알려진 잉크젯 프린팅 기술을 사용하여 이미지 형성의 임의의 단계에서 이미지 위에 적어도 한번의 패스로 도포될 수 있다. 오버코트 고체 잉크의 애플리케이션은 단 하나의 디지털 파일이 이미지 및 오버코트 고체 잉크를 제조하는데 필요하도록 이미지를 형성하는데 사용되는 동일한 정보로 조절될 수 있다. 따라서, 오버코트 고체 잉크는 완전히 디지털이다.

실시예 1

재료 스크리닝 ( material screening )

보호 오버코트 고체 잉크를 위해 고려되는 재료 또는 재료의 혼합물을 하기 표 2에 기재하였다. 모든 재료는 상업적으로 입수가능하거나 XEROX 유색 잉크에서 현재 사용되고 있다.

재료/오버코트	110℃에서의 점도(cPs)	120℃에서의 점도 (cPs)	COF (정적)	COF (동적)	용융점 피크 (℃)	동결점 피크 (℃)
PW1000	N/A	19.17	0.190	0.222	114.0	100.6
PW655	8.61	6.97	0.238	0.280	94.5-97.7	85.7
PW500	4.69	3.87	0.413	0.454	79.5	72.1
C80	5.48	4.67	0.623	0.669	82-84	70-74
UNILIN 700	14.5	10.76	0.228	0.300	100.6	91.3
S-180	9.74	7.29	0.738	0.785	94.0	86.6
트리아미드/PW655 혼합물 (w/w: 1/9)	10.95	8.55	0.269	0.308	95.0	85.0

PW1000, PW655 및 PW500은 약 1000, 655 및 500의 분자량을 각각 갖는 폴리에틸렌 왁스이고, Baker-Petrolite로부터 입수가능하다. C80은 PW655와 유사한 왁스이지만 약간의 분지 (branchness) 구조를 갖는 피셔-트롭쉬 (Fischer-Tropsch) 공정으로 제조되고, SASOLWAX C80으로 Saso Wax Americas, Inc로부터 입수가능하다. UNILIN 700은 직쇄 탄화수소 사슬의 하나의 말단에 하나의 하이드록시 작용기를 갖는 폴리에틸렌 왁스이고, Baker Petrolite로부터 입수가능하다. S-180은 모노아미드 왁스, 스테아릴 스테아르아미드 왁스이고, KEMAMIDE S-180으로 코네티컷, 그리니치의 Crompton Corporation으로부터 입수가능하다. 트리아미드는 예를 들어, 미국 특허 제6,860,930호의 실시예 II에서 기술된 바와 같이 분지형 아미드이다.

표 2에서 오버코트 고체 잉크로 만들어진 프린트는 K Printing Proofer로 용지 위에 생성되었다. 이러한 프린트는 오버코트의 마찰 계수 (COF)를 측정하기 위해 사용되었다. COF를 측정하는 방법은 미국 특허 제6,481,840호에 기술되었다. 표 2에 나타낸 바와 같이, C80과 S-180 모두는 오버코트 고체 잉크에 대해 바람직한 특징이 아닌 높은 마찰 계수 (COF)를 갖는다. 반대로, 왁스 UNILIN, 왁스 POLYWAX 및 트리아미드/PW655의 혼합물은 바람직한 낮은 COF를 나타내었다.

번짐 및 오프셋 테스트

4개의 오버코트 잉크 샘플 (상이한 왁스 후보 물질을 사용)을 용융 단계에서 혼합하고, 여과하여 생산하였으며, 프린트에 사용되었고, 일부 프린트 이미지를 코팅하였다. 결과물인 코팅된 프린트는 오버코트 고체 잉크의 상이한 커버리지로 번짐 및 오프셋에 대해 규칙적인 메일 공정을 수행하여 상업적인 우체국 조작 기계에서 테스트하였으며, 유색 이미지의 번짐 또는 오프셋의 양을 표현하기 위해 수치로 성능을 평가하였다. 베이스 잉크는 현재의 제록스 COLORQUBE이지만, 염료가 없고, 아미드와 같은 수지 및 왁스를 포함한다.

표 3 및 표 4에 결과를 기술한다. 표 3은 본 발명의 구현예의 보호 오버코트 고체 잉크로 보호된 프린터의 번짐 결과를 제공하고, 표 4는 본 발명의 구현예의 보호 오버코트 고체 잉크로 보호된 프린터의 오프셋 결과를 제공한다. 수는 번짐 또는 오프셋의 정도이다 (수가 높을수록 성능은 나쁘다). 표 3 및 4에 나타낸 결과는 오버코트 고체 잉크에서 이러한 왁스 후보 물질의 사용은 그 정도가 프린트에서의 오버코트 커버리지에 좌우되는 바람직하지 못한 번짐 및 오프셋을 완화시킬 수 있다. 이러한 후보 물질 중, 잉크 베이스, PW655 및 UNILIN 700은 프린트 아래를 보호하는데 S-180 및 C80보다 우수하다.

상이한 오버코트를 갖는 프린트의 번짐 성능

상이한 오버코트를 갖는 프린트의 오프셋 성능

마찰 계수 ( COF ) 테스트

고체 필드 (solid field) 이미지를 상업적인 Xerox Phaser®8860 프린터로부터 Xerox 4200 용지에 생성하였다. 그 후, 오버코트 잉크 샘플을 약 40%의 커버리지를 갖는 이러한 고체 필드 이미지의 상부에 인쇄하였다. 결과적인 코팅된 프린트를 이들의 COF에 대해 테스트하였다. 표 5에서 기재된 결과는 UNILIN 700 및 PW655는 바람직한 작은 COF를 갖는 것을 입증하였다. 하기 표에서의 대조군은 Xerox Phaser®8860 프린터 및 잉크로부터 생산된 이미지이다.

프린트	마찰계수 (정적)	마찰 계수 (동적)
대조군 (오버코트 없음)	0.340	0.376
잉크 베이스 오버코트	0.420	0.422
PW655 오버코트	0.321	0.362
S-180 오버코트	0.888	0.992
UNILIN 700 오버코트	0.288	0.328
C80 오버코트	0.540	0.494

오버코트 %커버리지

UNILIN 700

기재에 배치된 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지;
잉크-기반 또는 토너-기반 이미지의 적어도 일부 위에 배치된 투명한 오버코트 조성물;을 포함하는 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지로서, 상기 오버코트 조성물은
상기 오버코트 조성물 내에 상기 오버코트 조성물 총중량의 70중량% 내지 99.98중량%의 양으로 존재하는 하이드록실-말단 폴리에틸렌 왁스,
안정제(stabilizer), 및
선택적인 수지를 포함하고, 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지는 번짐 또는 오프셋을 나타내지 않는 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
청구항 1에 있어서,
상기 하이드록실-말단 폴리에틸렌 왁스는 120℃ 온도에서 3 cPs 내지 30 cPs의 점도를 가지는 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
청구항 1에 있어서,
상기 선택적인 수지는 우레탄, 아미드, 에스테르 및 이의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
청구항 1에 있어서,
상기 안정제는 힌더드 삼차 아민(hindered tertiary amine)인 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
청구항 4에 있어서,
상기 안정제는 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민인 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 투명한 오버코트 조성물은 분산제, 산화 방지제, 점도 개질제, 평활성 조정제, 점착 부여제 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
청구항 1에 있어서,
상기 오버코트 조성물은 고체 잉크인 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
청구항 8에 있어서,
오버코트 고체 잉크는 2주 이상의 기간 동안 프린터에서 열적으로 안정한 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
청구항 8에 있어서,
오버코트 고체 잉크는 120℃ 온도에서 5 cPs 내지 15 cPs의 점도를 가지는 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
청구항 1에 있어서,
오버코트 조성물은 상기 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지의 10 내지 100 퍼센트에 배치되는 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.
청구항 1에 있어서,
오버코트 조성물은 잉크젯 프린터에 의해 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지로 도포되는 보호 잉크-기반 또는 토너-기반 이미지.