KR102153757B1 - 높은 잉크 전달-효율의 잉크-기반 디지털 인쇄 방법 - Google Patents

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Abstract

잉크-기반 디지털 인쇄 방법은 습윤액의 균일층을 화상화 부재 표면에 인가하는 단계; 디지털 화상 데이터에 따라 선택적으로 습윤액 일부를 제거함으로써 습윤액의 층을 레이저 패턴화하는 단계; 및 잉크 화상을 형성하기 위하여 수성 불균질 잉크로 화상화 부재 표면 상의 레이저-패턴화된 습윤액 층을 잉킹 (inking)하는 단계로 구성되고, 상기 수성 불균질 잉크는 화상화 부재 표면에서 잉크가 전달되기 전에 자체-응집된다.

Description

높은 잉크 전달-효율의 잉크-기반 디지털 인쇄 방법{METHODS FOR INK-BASED DIGITAL PRINTING WITH HIGH INK TRANSFER EFFICIENCY}
본 발명은 높은 잉크 전달-효율의 잉크-기반 디지털 인쇄 방법에 관한 것이다.
디지털 오프셋 평판 인쇄시스템은 잉크 이송 시스템 및 레이저 화상화 시스템을 포함한 다양한 서브시스템과 상용되어 고속으로 고품질 인쇄를 제공하도록 특히 설계되고 최적화된 오프셋 타입 잉크를 필요로 한다. 전통적으로, 적용되는 오프셋 잉크는 오프셋 플레이트로부터 잉크가 분리될 수 있는 잉크 레올로지를 요구하였다. 그러나, 잉크 기반 디지털 인쇄 과정에서 전달이 불량하면 화상화에 결함이 발생하고, 화상화 부재 표면은 각각의 인쇄 사이클이 개시되기 전에 청결하게 유지되어야 하므로 시스템 및 운전 비용이 증가한다.
잉크 기반 디지털 인쇄 또는 디지털 오프셋 평판 인쇄에 있어서 필요하고도 도전적인 특징은 습윤액 패턴화 및 잉크 화상 형성이 진행되는 화상화 플레이트로부터 잉크를 100% 전달하는 것이다.
화상화 부재 예컨대 화상화 플레이트에서 인쇄 가능한 기재 예컨대 용지, 금속, 플라스틱, 또는 다른 적합한 인쇄 가능한 기재들로50% 이상 및 바람직하게는 90% 내지 100% 잉크 전달이 가능한 잉크 기반 디지털 인쇄 방법이 제공된다. 특히, 실시태양들에 의한 잉크 기반 디지털 인쇄 방법은 잉킹 (inking) 단계 및 잉크를 인쇄 가능한 기재로 전달하는 단계 사이의 시간 구간 동안 부분적으로 응집되는 잉크를 이용하여 화상화 부재를 잉킹하는 단계를 포함한다.
예시적 실시태양들이 본원에 기재된다. 그러나, 본원에 기재된 시스템의 특징부들을 통합한 임의의 시스템이 예시적 실시태양들의 범위 및 사상에 의해 포괄되는 것이다.
도 1은 관련 분야 잉크-기반 디지털 인쇄시스템의 개략 측면도이다;
도 2는 예시적 실시태양에 의한 잉크 기반 디지털 인쇄 방법을 보인다.
예시적 실시태양들은 본원에 기재된 장치 및 시스템의 사상 및 범위 내에 포괄되는 모든 대안들, 변형들 및 균등물을 포함할 의도이다.
정량과 관련하여 사용되는 수식어 “약”은 언급된 값을 포함하고 문맥에 의해 표기되는 의미를 가진다 (예를들면, 특정 정량 측정과 연관된 적어도 오차 범위를 포함한다). 특정 값과 함께 사용될 때에도, 이는 또한 그 값을 개시하는 것으로 고려되어야 한다.
화상화 부재 잉킹 단계 및 잉크를 다른 부재 예컨대 인쇄 가능한 기재로 전달하는 단계 사이의 시간 구간 동안 부분적으로 응집되는 수성 고분자 불균질 잉크를 이용하는 잉크-기반 디지털 인쇄 시스템을 이해하도록 도면을 참조한다. 도면에서, 동일한 도면부호는 유사하거나 동일한 요소를 지정하도록 사용된다.
잉크-기반 디지털 인쇄 또는 가변 데이터 평판 인쇄시스템이 논의된다. 잉크-기반 디지털 인쇄시스템은 실시태양들에 의한 인쇄 방법에 유용하다.
“가변 데이터 평판 인쇄,” 또는 “잉크-기반 디지털 인쇄,” 또는 “디지털 오프셋 인쇄”는 기재에 화상을 생성하기 위하여 화상 형성 방법에서 기재에 화상의 각각의 연속적인 렌더링에서 변화 가능한 가변 화상 데이터의 평판 인쇄이다. “가변 데이터 평판 인쇄”는 평판 잉크를 이용한 잉크 화상의 오프셋 인쇄를 포함하고, 여기에서 화상은 화상마다 변하는 디지털 화상 데이터에 기초한다. 잉크-기반 디지털 인쇄는 가변 데이터 평판 인쇄시스템, 또는 디지털 오프셋 인쇄시스템을 이용한다. “가변 데이터 평판 시스템”은 평판 잉크를 이용하고 화상마다 변하는 디지털 화상 데이터에 기초하는 평판 인쇄용 시스템이다.
이러한 시스템은 2011.4.27자로 Stowe 등에 의해 출원된 “가변 데이터 평판 시스템” 명칭의 미국특허출원번호 13/095,714 (“714 출원”)에 개시된다. 714 출원에 개시된 시스템 및 방법은 가변 디지털 데이터 평판 인쇄를 효과적으로 달성하기 위하여 습윤액 가변 패턴화에 기반한 종래-시도되었던 가변 데이터 화상화 평판 표기 개념의 여러 양태들의 개선에 관한 것이다.
714 출원은 예컨대 도 1에 도시된 잉크-기반 디지털 인쇄용 예시적 가변 데이터 평판 시스템 (100)을 설명한다. 도 1에 도시된 예시적 시스템 (100)에 관한 포괄적인 설명이 본원에 제공된다. 도 1의 예시적 시스템 (100)에 도시된 개별 요소들 및/또는 서브시스템과 관련된 추가적인 상세 사항들은 714 출원에서 찾아볼 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 예시적 시스템 (100)은 화상화 부재 (110)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시태양에서 화상화 부재 (110)는 드럼이지만, 본 예시적 설명은 화상화 부재 (110)가 드럼, 플레이트 또는 벨트, 또는 다른 현재 공지된 또는 차후 개발될 구성을 포함하는 실시태양들을 배제하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 재화상화 가능 표면은 예를들면 무엇보다도 폴리디메틸실록산 (PDMS)을 포함하는 실리콘 포함 소재로 형성된다. 재화상화 가능 표면은 장착층 상에 상대적으로 얇은 층으로 형성되고, 상대적으로 얇은 층의 두께는 인쇄 또는 표기 성능, 내구성 및 제조 가능성을 고려하여 선택된다.
화상화 부재 (110)는 잉크 화상을 전달 닙 (112)에서 화상 수용 매체 기재 (114)로 인가한다. 전달 닙 (112)은 화상 전달 기구 (160)의 일부이고 화상화 부재 (110) 방향으로 가압하는 가압롤러 (118)에 의해 형성된다. 화상 수용 매체 기재 (114)는 임의의 특정 조성물 예컨대, 예를들면, 용지, 플라스틱, 또는 복합 시트 필름으로 한정되지 않는다. 예시적 시스템 (100)은 광범위하게 다양한 화상 수용 매체 기재들로 화상을 형성하기 위하여 이용된다. 또한 714 출원은 이용 가능한 광범위한 표기 (인쇄) 재료들을 기재하고, 안료 밀도가 10중량% 이상인 표기 재료들이 포함된다. 714 출원에서와 같이, 본 발명은 잉크라는 용어를 광범위한 인쇄 또는 표기 재료들을 언급하도록 사용하고, 통상 이해되는 잉크, 안료, 및 예시적 시스템 (100)에 의해 적용되어 화상 수용 매체 기재 (114)에 화상 출력물을 생성할 수 있는 기타 재료들을 포함한다.
714 출원은 예를들면, 원통형 코어, 또는 원통형 코어 상에 하나 이상의 구조적 층들을 포함한 구조적 장착층에 형성되는 재화상화 가능 표면 층으로 구성되는 화상화 부재 (110)를 포함하여 화상화 부재 (110)에 대하여 상세하게 도시하고 설명한다.
시스템 (100)은 습윤액 시스템 (120)을 포함하고 대체로 화상화 부재 (110)의 재화상화 가능 표면을 습윤액으로 균일하게 적시는 습윤화 롤러들 또는 습윤화 유닛으로 고려되는 일련의 롤러들로 구성된다. 습윤액 시스템 (120)의 목적은 습윤액, 대략 균일하고도 제어되는 두께의 습윤액 층을 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면으로 이송하는 것이다. 상기된 바와 같이, 습윤액 예컨대 습수액은 주로 물로 구성되고 선택적으로 소량의 이소프로필 알코올 또는 에탄올이 첨가되어 표면 장력을 감소시킬 뿐 아니라 이하 상세하게 설명되는 연속되는 레이저 패턴화를 유지하기 위하여 필요한 증발에너지를 낮춘다. 실시태양들의 잉크 및 방법에 있어서, 그러나, 적합한 습윤액은 실질적으로 물을 함유하지 않고, 실시태양들의 방법에서 적용되는 잉크와 혼화되지 않는다. 다른 적합한 습윤액은 10 중량% 이하의 물을 함유한다. 일반적으로, 적합한 습윤액은 낮은-표면 장력 유체이고 잉크에 함유된 물과 혼화되지 않는다. 소량의 소정 계면활성제가 또한 습수액에 첨가될 수 있다.
습윤액이 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면에 계량되면, 센서 (125)를 이용하여 습윤액 두께가 측정되고 피드백을 제공하여 습윤액 시스템 (120)에 의한 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면으로의 습윤액 계량화가 제어된다.
정확하고 균일 양의 습윤액이 습윤액 시스템 (120)에 의하여 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면에 제공된 후, 광학 패턴화 서브시스템 (130)이 적용되어 예를들면, 레이저 에너지를 이용하여 습윤액 층을 화상-방식 패턴화하여 선택적으로 잠상을 균일한 습윤액 층에 형성한다. 전형적으로, 습윤액은 광학 에너지 (IR 또는 가시)를 효과적으로 흡수하지 못한다. 습윤액 가열 소모 에너지 최소화 및 공간 고해상능 유지를 위한 열의 측방 확산 최소화를 위하여 이상적으로는 화상화 부재 (110)의 재화상화 가능 표면은 광학 패턴화 서브시스템 (130)에서 표면 가까이로 방출되는 대부분의 레이저 에너지 (가시 또는 불가시 예컨대 IR)를 흡수한다. 대안으로, 적합한 복사 감지 성분을 습윤액에 첨가하여 입사되는 복사 레이저 에너지의 흡수를 조력한다. 레이저 방출기로서 광학 패턴화 서브시스템 (130)이 상기되었지만, 다양한 다른 시스템이 사용되어 습윤액 패턴화를 위한 광학 에너지를 전달할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
예시적 시스템 (100)의 광학 패턴화 서브시스템 (130)에 의해 수행되는 패턴화 방법에서 작동되는 기계적 구성들은 714 출원의 도 5를 참조하여 상세하게 기술된다. 간단히, 광학 패턴화 서브시스템 (130)으로부터 광학 패턴화 에너지를 인가하면 습윤액 층의 일부가 선택적으로 제거된다.
광학 패턴화 서브시스템 (130)에 의한 습윤액 층에 대한 패턴화에 이어, 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면 상의 패턴화 층은 잉커 (inker) 서브시스템 (140)에 제시된다. 잉커 서브시스템 (140)은 습윤액 층 및 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면 층에 균일한 잉크 층을 인가하기 위하여 이용된다. 잉커 서브시스템 (140)은 아닐록스 롤러를 이용하여 오프셋 평판 잉크를 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면 층과 접촉하는 하나 이상의 잉크 형성 롤러들에 계량한다. 별개로, 잉커 서브시스템 (140)은 다른 전통적인 요소들 예컨대 정확한 잉크 공급속도로 재화상화 가능 표면에 제공하는 일련의 계량화 롤러들을 포함한다. 잉커 서브시스템 (140)은 재화상화 가능 표면의 화상화 부분을 나타내는 포켓들에 적층하고, 습윤액의 포맷되지 않은 부분에 있는 잉크는 부착되지 않는다.
화상화 부재 (110) 재화상화 가능 층에 잔류하는 잉크의 응집성 및 점도는 레올로지 (복소점탄성계수) 제어 서브시스템 (150)을 이용하여 변성될 수 있다. 특히, 잉크는 선택적으로 건조되거나 가열되어 재화상화 표면 층에 대하여 응집력을 증가시키기 위하여 열을 인가하도록 구성될 수 있는 레올로지 조건화 시스템을 이용하여 부분적으로 잉크를 응집시킨다. 또한 다중 물리적 냉각 기구뿐 아니라 화학적 냉각을 통하여 냉각을 이용하여 레올로지를 변경시킨다.
이후 전달 서브시스템 (160)을 이용하여 잉크는 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면으로부터 화상 수용 매체 기재 (114)로 전달된다. 기재 (114)가 화상화 부재 (110) 및 가압롤러 (118) 사이의 닙 (112)을 통과할 때 전달이 진행되어 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면 공극 내에 있는 잉크는 기재 (114)와 물리적으로 접촉된다. 잉크 부착력이 레올로지 제어 시스템 (150)에 의해 선택적으로 변경되면, 잉크는 기재 (114)에 대한 부착성 및 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면에서의 분리능이 개선된다. 전달 닙 (112)의 온도 및 압력 조건들을 주의 깊게 제어하면 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면에서 기재 (114)로의 잉크 전달 효율은 95%를 초과한다. 일부 습윤액은 또한 기재 (114)를 적시지만, 이러한 습윤액 양은 미미하여 용이하게 증발되거나 기재 (114)에 의해 흡수된다.
소정의 오프셋 평판 시스템에서, 공지된 간접 전달 방식에 따라, 도1에는 도시되지 않은 오프셋 롤러가 먼저 잉크 화상 패턴을 수용한 후 잉크 화상 패턴을 기재로 전달한다.
대부분의 잉크가 기재 (114)로 전달된 후, 임의의 잔류 잉크 및/또는 잔류 습윤액은 바람직하게는 표면을 긁거나 마모시키지 않고 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면에서 제거되어야 한다. 에어 나이프를 적용하여 잔류 습윤액을 제거한다. 그러나, 일부 잉크 잔류물은 잔존한다. 이러한 잔존 잉크 잔류물 제거는 일부 세척 서브시스템 (170) 형태를 이용하여 달성된다.
714 출원은 이러한 세척 서브시스템 (170)을 상세히 기술하고 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면과 물리적으로 접촉되는 적어도 제1 세척 부재 예컨대 점착성 또는 끈적이는 부재를 포함하고, 점착성 또는 끈적이는 부재는 잔류 잉크 및 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면의 습윤액으로부터 임의의 잔존하는 소량의 계면활성제 화합물을 제거한다. 이후 점착성 또는 끈적이는 부재는 유연한 롤러와 접촉되어 잔류 잉크는 점착성 또는 끈적이는 부재로부터 여기로 이동되고, 계속하여 잉크는 유연한 롤러로부터, 예를들면, 닥터 블레이드에 의해 벗겨진다.
714 출원은 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면 세척을 용이하게 하는 다른 기구를 상술한다. 그러나, 세척 기구를 떠나, 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면에서 잔류 잉크 및 습윤액의 세척은 제안된 시스템에서 고스팅 (ghosting) 방지에 핵심적인 것이다. 세척된 후 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면은 다시 습윤액 시스템 (120)에 제시되고 새로운 습윤액 층이 화상화 부재 (110) 재화상화 가능 표면에 공급되고, 상기 방법이 반복된다.
화상화 부재의 재화상화 가능 표면은 고분자 탄성체, 예컨대 실리콘 고무 및/또는 불화실리콘 고무를 포함한다. 용어 “실리콘”이란 본 분야에서 잘 알려져 있고 규소 및 산소 원자들로 골격을 이루고 탄소 및 수소 원자들을 함유하는 곁사슬 을 가지는 폴리유기실록산을 언급하는 것이다. 본원의 목적상, 용어 “실리콘”은 또한 불소 원자들을 가지는 실록산을 배제하는 것으로 이해되고, 용어 “불화실리콘”은 불소 원자들을 가지는 실록산 류들을 포괄하는 것으로 사용된다. 다른 원자들이 실리콘 고무에 존재할 수 있고, 예를들면 아민기의 질소 원자들은 가교 과정에서 실록산 사슬을 함께 연결하는데 이용된다. 또한 폴리유기실록산의 곁사슬은 알킬 또는 아릴일 수 있다.
제공되는 방법의 실시태양들에서, 화상화 부재로부터 효과적인 잉크 전달은 화상화 부재 상에 막-형성 수성 잉크의 부분 응집, 완전히 응집된 막이 형성된 후 용지로의 전달에 의해 가능하다. 더 높은 내부 응집력을 가지는 부분적으로 응집되는 잉크는 분리되지 않고 전달될 것이다. 이러한 방식으로, 100% 잉크 전달이 가능하다. 본 방법은 자체-응집성 수성 잉크; 낮은 부착력으로 화상화 부재 표면 소재에서 이탈; 및 잉크 응집 속도에 기반하는 처리 속도로 인쇄를 이용하고 따라서 시스템은 분리됨이 없이 또는 플레이트에 부착됨이 없이 모든 잉크를 전달한다.
또한 본 방법은 시스템에서 잉크를 전달하기 전에 가열, 광 조사 또는 기류에 의한 부분 응집의 레올로지 변경을 부가하는 것을 포함한다.
수분산성 고분자 불균질 잉크는 최소한 10 % 함수량을 가지고, 크기가 1 미크론 이하, 또는 500 nm 이하, 또는 200 nm 이하인 자체-응집성 나노 고분자 입자들로 구성되는 잉크를 언급한다. 고분자 부분은 액체 비히클 내에 분산되지만, 용해되지 않고 불균질 상을 형성한다.
수분산성 고분자 불균질 잉크는 높은 고형분을 가지고, 액체 잉크 비히클 함량은 40 % 내지 75 중량%이고 적어도 10 % 함수량을 포함한다. 다른 액체 비히클 성분들은 알코올, 글리콜, 피롤리돈, 및 당업자에게 공지된 기타 등을 포함한다.
수분산성 고분자 불균질 잉크의 총 고체 함유량은 60 중량% 정도로 높고, 고분자 입자들 함량은 10 % 내지 약 55 %이고 안료화 착색제 함량은 약 5 % 내지 약 25 %이다.
하나의 실시태양에서, 수성 고분자 불균질 잉크는 수분산성 고분자 잉크이고, 이때 고분자는 계면활성제 부재에서 자체-응집성 및 자체-분산성 고분자 입자들을 포함한다. 수성 잉크 조성물은 일반적으로 공지되어 있다. 예를들면, Sacripante 등은 2001.12.11자 등록된 “잉크조성물”이라는 명칭의 미국특허번호6,329,446에서 소정의 수성 잉크 조성물을 개시하였다.
다른 실시태양에서, 수성 고분자 불균질 잉크는 라텍스 고분자 잉크이고, 이때 고분자는 계면활성제에 의해 안정화되는 중합 입자들을 포함한다.
다른 실시태양에서, 수성 고분자 불균질 잉크는 수용액 중 유화 고분자이고, 이때 안정한 유화 상의 크기는 1 미크론 이하이다.
수성 고분자 불균질 잉크의 고분자 상의 크기는 1 미크론 이하, 또는 500 nm 이하, 또는 200 nm 이하이고, 나노-고분자 입자들로 칭할 수 있다. 나노-규모 크기의 고분자 입자들은 인쇄 프로세스에서 잉크의 신속하고 효과적인 부분 응집을 가능하게 한고, 인쇄 화상은 기계적으로 견고해진다.
잉킹 및 전달 사이 부분 응집 과정에서 초래되는 잉크의 레올로지 변경으로, 잉크는 90 % 이상의 전달 효율로 전달될 수 있다. 습윤액으로 덮여있는 화상화 표면으로 전달되는 수성 잉크 점도는 약 10 센티포아즈 내지 약 10,000 센티포아즈 범위이고, 이는 대략 25% 내지 50중량%의 고형분에 상당한다. 레올로지가 변경된 후, 기재에 전달되는 화상화 수성 잉크의 점도는 약 10,000 센티포아즈 내지 약 100,000,000 센티포아즈이다.
실시태양들에 의한 방법에 있어서, 나노입자, 분산성 고분자, 수계 잉크 배합물을 제조하여 불화실리콘으로 구성되는 화상화 부재 표면에서 수작업으로 테스트하였다. 표 1에 도시된 특성을 가지는 시안 안료화 잉크를 시험하였다.
표 1: 분산성 고분자 잉크 성분들
ID 30941-87 안료 분산액 (중량, g) 수지 (중량, g) 초기 총 중량 (안료 + 수지) (g) 최종 총 중량 (안료 + 수지) (g) %안료 %수지 %고체
A 100 15 115 117.62 14.45 12.75 27.21
B 100 20 120 118.25 14.38 16.91 31.29
C 100 25 125 118.70 14.32 21.06 35.38
D 100 30 130 128.25 13.26 23.39 36.65
E 100 35 135 130.35 13.04 26.85 39.89
디지털 오프셋 인쇄에 적합한 잉크의 고체 로딩량은 예를들면, 잉크젯 분야에 사용되는 수성 잉크와 비교하여 더욱 높다. 잉크 베이스는 수중 나노-크기의 입자들을 형성하는 술폰화 폴리에스테르 고분자 수지이다. 이러한 잉크는 적어도 건조 시 자체-응집되는 분산성 고분자 잉크이므로 본원에 제공되는 방법에 의한 인쇄에 유용하다.
실시태양들에 의한 방법을 표 1에 의한 잉크를 이용하여 시험하였다. 예를들면, 잉크 A 내지 E를 테스트 불화실리콘-함유 화상화 플레이트에서 용지로의 전달에 대하여 시험하였다. 잉크 A는 느린 증발속도로 인하여 벤치 스케일 테스트로 이용되고, 벤치 스케일 규모는 인쇄 설비에서 발생되는 것보다 느려야 한다.
시험용 불화실리콘 플레이트를 10:1 PartA: PartB (가교제) 비율로 Nusil 3510 불화실리콘으로 제작하였다. 불화실리콘 배합물을 실리콘 기재에 도포하고 160℃에서 20 시간 경화하였다. 잉크 A 내지 E를 슬라이드 (transparency)에 얇게 펼치고, 플레이트 상에 롤링한 후 수작업으로 용지에 전달하여 초기 시험하였다. 전달되는 잉크의 중량%를 결정하기 위하여, 플레이트 및 용지 중량들을 측정하였다. 잉크를 플레이트 표면에 인가하고 수작업으로 용지로 전달하였다. 용지 및 잉크 중량을 결정하였다. 또한, 잔류 잉크가 있는 플레이트 중량을 측정하였다. 다음 식으로 중량 %를 결정하였다: 중량% = 플레이트 상의 잉크 / 총 잉크.
이러한 과정들을 3종의 전달에 대하여 반복하였다. 테스트 플레이트에 있는 잉크 함량은 측정 불가하고 (약 0.0 mg), 용지로 전달된 잉크 함량은 일률적으로 20 cm2 면적에서 약 1.0 mg이었다. 잉크 전달은 적어도 90중량%이지만, 대부분의 플레이트 표면적에는 시안 잔류물이 남지 않아, 상기 면적에서 거의 100% 전달이라고 결론을 내렸다.
예로써, 계면활성제, 2% Rodacal DS-10을 함유한 잉크를 시험하였다. 잉크는 10% 디에틸렌 글리콜을 함유한 배합물 A에 의한 것이다. 상기된 바와 같이 수작업으로 진행하였다. 100% 및 적어도 90% 전달효율을 확인하였고, 즉 잉크 잔류물이 테스트 플레이트에 관찰되지 않았다. 잉크가 더욱 두꺼운 층으로, 즉, (20 cm2 면적에) >1 mg로 인가되면, 잉킹 및 전달 단계 사이에 매우 효과적인 전달에 약간 긴 시간이 필요하다는 것을 확인하였다 (~1 sec). 잉크 층이 1 미크론 이하인 경우, 전달은 잉킹 후 0.5 초 이내에 구현될 수 있다. 설비에서 잉킹 후 전달은 전형적으로 0.1 sec 내지 1.0 sec에서 수행되고, 전달 효율은 잉킹 단계에서 잉크 배합물 점도를 증가시켜 조정할 수 있다.
효과적인 전달은 잉크 건조에 민감하고, 전달 단계 전에 잉크는 플레이트에서 완전히 건조되어서는 아니된다. 잉크 화상, 패턴, 또는 액적의 모서리 근처에서, 잉크는 더욱 신속하게 건조되어, 플레이트에 부착된다. 벤치 테스트는 바람직한 잉크 기반 디지털 인쇄 프로세스 속도보다 느리고, 예를들면, 0.5 m/s 이상이다. 잉크 B-E 또는 점도가 더 높은 잉크는 예시적인 더욱 신속한 건조 수성 잉크이고 고속 인쇄 조건들에서 신속하게 응집된다. 고속 인쇄 조건들에서 속도는 1 m/s 이상, 예컨대 2 m/s 내지 5 m/s이다.
배경 (background)은 잉크가 관찰되어서는 아니 되는 습윤액이 존재하는 영역에서 관찰되는 잉크 조건이다. 잉크가 습윤액 영역에 부재하면 배경은 양호하고, 잉크가 비-잉킹 영역에서 쉽게 관찰되면 불량한 것으로 고려된다. D4 습윤액에 의한 피험 잉크에 대한 분산성 고분자 잉크의 배경은 양호하였다.
시험 절차에서 건조 시간을 촉진하기 위한 열 또는 공기 주입을 사용하지 않았다. 이러한 입력은 인쇄시스템과 일치되도록 응집 속도를 제어하기 위하여 사용하였다.
실시태양들에 의한 잉크 기반 디지털 인쇄 방법으로 화상화 부재 예컨대 화상화 플레이트로부터 인쇄 가능한 기재 예컨대 용지, 금속, 플라스틱, 또는 다른 적합한 인쇄 가능한 기재로의 85% 이상 및 바람직하게는 95% 내지 100% 잉크 전달이 가능하다. 일부 실시태양들에서 실질적으로 화상화 부재에 잔류물이 잔류하지 않는다. 특히, 잉크 기반 디지털 인쇄 방법은 잉크의 잉킹 및 인쇄 가능한 기재로의 전달 사이에 부분적으로 응집되는 잉크를 이용하여 화상화 부재를 잉킹하는 단계를 포함한다.
수성 잉크의 잉크 점도는 오프셋 인쇄에서 전형적으로 사용되는 것보다 더욱 낮고, 롤 시스템 예컨대 아닐록스 설비 (fixture)로부터 잉크가 화상화 표면으로 이송되는 것을 조력한다.
효과적인 잉크 전달로 인하여 무-결함의 화상화가 가능하다. No 세척 서브시스템이 필요하지 않고, 따라서 시스템 및 운전 비용 비용이 최소화된다. 실시태양들에 의한 방법에 유용한 잉크는 완전 경화성 잉크 또는 비-수성 오프셋 잉크보다 저렴하다. 실시태양들의 방법에 유용한 잉크는 자체-응집성이므로 추가적인 서브시스템 예컨대 잉크 경화를 위한 UV 경화 스테이션이 필요하지 않다.
또한, 실시태양들에 의한 방법은 견고한 인쇄가 가능하고 습윤액, 및 화상화 부재 재료들 간 더 높은 비상용성 및 오염 기회가 낮으므로 더욱 장기적인 인쇄 서브시스템 수명을 가능하게 한다. 용지 접촉 전에 잉크를 부분적으로 건조시킴으로써 종래 수성 잉크로 용지에 인쇄할 때의 많은 단점들을 최소화하거나 제거할 수 있고, 예를들면 종래 수성 잉크에 요구되었던 수분 증발 기술보다 덜 에너지를 소모한다.
도 2는 예시적 실시태양에 의한 잉크 기반 디지털 인쇄 방법을 보인다. 특히, 도 2는 인쇄 프로세스에서 잉크 기반 디지털 인쇄시스템의 화상화 부재에 인가할 때 자체-응집되는 분산성 고분자 잉크를 이용한 잉크 기반 디지털 인쇄 방법 (200)을 도시한 것이다.
도 2는 본 방법 (200)을 보이고, 이는 균일한 습윤액 층을 화상화 부재 표면에 인가하는 단계 (S2001)를 포함한다. 화상화 부재는 예를들면 불화실리콘을 포함한 표면으로 구성된다. 습윤액은 예를들면 D4 또는 D5일 수 있다. 습윤액 층의 두께는 바람직하게는 약 1 미크론 및/또는 1 미크론 이하이고, 200-500 nm의 범위일 수 있다.
본 방법은 화상화 부재 표면에 형성된 습윤액 층의 패턴화 단계 (S2007)를 포함한다. 패턴화는 디지털 화상 데이터에 의한 인가 습윤액 층에 대한 레이저 화상화를 포함하고 화상화 부재 표면에 습윤액 패턴을 형성한다. 레이저 화상화는 디지털 화상 데이터에 따라 습윤액 층 일부를 선택적으로 제거 또는 증발시키는 레이저 시스템으로 수행된다.
본 방법은 화상화 부재 표면에 레이저-패턴화 습윤액 층에 대한 잉킹 단계 (S2015)를 포함하고 잉크 화상을 형성한다. 잉킹 단계에서 잉크는 화상화 부재 표면에 자체-응집된다. 잉크는 높은 고형분의 분산성 고분자 잉크로 구성된다. 본 방법은 잉크 화상을 다른 부재 또는 인쇄 가능한 기재 예컨대 용지, 금속, 플라스틱, 또는 현재 공지되거나 향후 개발되는 다른 인쇄 가능한 기재로 전달하는 단계를 포함한다. 잉킹 단계 (S2015) 및 전달 단계 (S2017) 사이의 시간 구간에서, 제공된 방법에 사용되는 잉크는 자체-응집하고 잉크 화상 전달 단계 (S2017)에서 전달될 때 부분적으로 응집된다. 또한, 실시태양에서, 잉킹 단계 (S2015) 및 전달 단계 (S2017) 사이의 시간 구간에서, 추가적인 능동적 레올로지 조건화 예컨대 증발을 위한 열 처리 및/또는 UV 레이저 광 노출에 의한 UV 처리는 필요하지 않다. S2001, S2007, S2015, 및 S2015는 인쇄 진행 과정에서 연속된 화상에 대하여 반복된다. 각각의 화상은 선행 및/또는 후행 화상과 다를 수 있고, 바람직한 효과적인 잉크 전달 단계 (S2017) 및 단계 (S2001) 적용 전에 실질적으로 추가적인 세척 시스템 또는 단계들이 필요하지 않다.

Claims (10)

  1. 습윤액의 균일층을 화상화 부재의 표면에 인가하는 단계;
    디지털 화상 데이터에 따라 선택적으로 상기 습윤액의 일부를 제거함으로써 상기 습윤액의 층을 레이저 패턴화하는 단계; 및
    크기가 500nm 이하이고 자체-응집 고분자 나노입자를 포함하는 수성 불균질 잉크로 상기 화상화 부재 표면 상의 상기 레이저-패턴화된 습윤액의 층을 잉킹(inking)하여 잉크 화상을 형성하는 단계;를 포함하는 잉크-기반 디지털 인쇄 방법으로서,
    상기 수성 불균질 잉크 내 상기 자체-응집 고분자 나노입자는 상기 화상화 부재 표면으로부터 상기 잉크가 전달되기 전에 능동적 레올로지 조건화없이 자체-응집되며, 상기 고분자 나노입자는 술폰화 폴리에스테르 고분자 수지로부터 형성되고 상기 화상화 부재 표면은 불화실리콘을 포함하는 잉크-기반 디지털 인쇄 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수성 불균질 잉크는 30 중량% 내지 75 중량%의 액체 잉크 비히클을 포함하는 잉크-기반 디지털 인쇄 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수성 불균질 잉크는 10 중량% 내지 75 중량%의 함수량을 포함하는 잉크-기반 디지털 인쇄 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수성 불균질 잉크는 고분자를 10 중량% 내지 55 중량%의 함량으로 포함하는 잉크-기반 디지털 인쇄 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수성 불균질 잉크는 안료를 5 중량% 내지 25 중량%의 함량으로 포함하는 잉크-기반 디지털 인쇄 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수성 불균질 잉크는 잉킹 온도에서 10 센티포아즈 내지 10,000 센티포아즈의 점도를 가지고 상기 온도는 20℃ 내지 50℃의 온도 범위인 잉크-기반 디지털 인쇄 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 습윤액의 층은 비-수성 액체를 포함하고, 상기 비-수성 액체는 20℃ 내지 50℃의 온도 범위에서 물과 혼화되지 않는 잉크-기반 디지털 인쇄 방법.
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