KR20140107377A - 잉크 조성물의 농축 - Google Patents

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KR20140107377A
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Abstract

(a) 담체액, 및 수지 및 착색제를 포함하는 입자를 포함하고, 그 잉크 조성물 내 고체 g 당 0.3 mg 미만의 전하 디렉터를 함유하는 잉크 조성물을 제공하는 단계; (b) 상기 잉크 조성물을 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이를 통과시키는 단계로서, 상기 잉크 조성물이 상기 대전성 컨베이어에 부착되도록 전위가 가하여지고, 상기 대전성 컨베이어와 상기 제1 전극 사이의 전기장이 2000 V/mm 이상인 단계; (c) 상기 컨베이어 상에 잉크 조성물을 이동 표면을 통과시키는 단계로서, 대전성 입자가 상기 컨베이어를 향하여 이동하도록 배치되고 상기 담체액의 일부가 제거되어 상기 컨베이어 상에 담체액 내 대전성 입자의 농도를 증가시켜 상기 컨베이어 상에 농축된 잉크를 형성한 다음, 상기 컨베이어 및 이동 표면이 서로 나뉘어지고, 상기 농축된 잉크의 적어도 일부가 상기 컨베이어 상에 남도록, 상기 잉크가 상기 이동 표면과 접촉하고 상기 컨베이어와 이동 표면 사이에 전위가 가하여지는 단계; 및 (d) 상기 농축된 잉크를 상기 컨베이어로부터 제거하고, 이를 저장 용기로 이송하는 단계를 포함하는 잉크 조성물의 농축 방법이 개시된다. 또한, 잉크 조성물의 농축 장치가 개시된다.

Description

잉크 조성물의 농축{CONCENTRATING AN INK COMPOSITION}
본 발명은 잉크 조성물의 농축 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 정전 인쇄 공정은 광전도성 표면 상에 화상을 형성하고, 상기 광전도성 표면에 대전된 입자를 가지는 잉크를 적용하여 상기 입자들이 상기 화상에 선택적으로 결합하도록 한 다음, 상기 대전된 입자를 화상의 형태로 인쇄 기판에 이송하는 단계를 포함한다.
상기 광전도성 표면은 전형적으로 원통 상에 있고, 종종 광화상판 (PIP: photo imaging plate)로 명명된다. 상기 광전도성 표면은 상이한 전위를 가지는 화상 및 백그라운드 영역을 가지는 정전 잠상으로 선택적으로 대전된다. 예를 들어, 담체액 내 대전된 토너 입자를 포함하는 정전 잉크 조성물이 상기 선택적으로 대전된 광전도성 표면과 접촉될 수 있다. 상기 대전된 토너 입자는 상기 잠상의 화상 영역에 부착되는 반면, 백그라운드 영역은 그대로 남는다. 다음, 상기 화상이 인쇄 기판 (예를 들어, 종이)에 직접적으로 이송되거나, 또는 보다 통상적으로, 연질 팽윤 블랭킷일 수 있는 중간 이송 부재로 먼저 이송된 다음 인쇄 기판으로 이송된다. 이러한 방법의 변화는 광수용체 상에 또는 유전 물질 상에 정전 잠상을 형성하기 위하여 상이한 방법을 이용한다.
본 발명은 잉크 조성물의 농축 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명을 개시하고 기재하기에 앞서, 본원에 개시되는 특정 공정 단계 및 물질들은 다소 변화할 수 있으므로 본 발명을 그러한 단계 및 물질들로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본원에 사용되는 용어들은 특정 실시예를 기재할 목적으로만 사용되는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부하는 청구항들 및 이의 균등물에 의해서만 제한되므로 상기 용어들은 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
본원 명세서 및 첨부하는 청구항들에서 사용되는 단수 형태는 문맥상 명백히 반대임을 나타내지 않는한 복수 형태를 포함하는 것을 주목한다.
본원에 사용되는 "액체 담체", "담체액", "담체" 또는 "담체 베히클"은 그 안에 폴리머, 입자, 착색제, 전하 디렉터 및 기타 첨가제들이 분산되어 습식 정전식 잉크 또는 전자사진용 잉크를 형성하는 액체를 의미한다. 그러한 담체액 및 베히클 성분은 당업계에 잘 알려져 있다. 전형적인 담체액은 계면활성제, 공-용매, 점도 조절제, 및/또는 기타 가능한 성분들과 같은 다양한 상이한 제제들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 용어 "정전식 잉크 조성물"은 일반적으로, 전형적으로 전자사진 방식 인쇄 공정으로 종종 명명되는 정전 인쇄 공정에 사용하기에 적합한 액체 형태의 잉크 조성물을 의미한다.
본원에 사용되는 용어 "안료"는 그러한 미립자가 색상을 부여하는 것과 상관없이, 안료 착색제, 자기 입자, 알루미나, 실리카 및/또는 기타 세라믹 또는 유기금속을 포함한다. 따라서, 본 발명의 기재는 안료 착색제의 사용을 주로 예시하나, 용어 "안료"는 안료 착색제뿐아니라 유기금속, 페라이트, 세라믹 등과 같은 기타 안료를 기재하기 위하여 더 일반적으로 사용될 수 있다.
본원에 사용되는 "코폴리머"는 적어도 2 종의 모노머로부터 중합되는 폴리머를 의미한다.
본원에서 특정 모노머가 폴리머의 특정 중량 백분율을 구성하는 것으로 기재될 수 있다. 이는 폴리머 내 상기 모노머로부터 형성되는 반복 단위가 상기 폴리머의 상기 중량 백분율을 구성함을 나타낸다.
본원에서 표준 시험이 언급되는 경우, 달리 기재되지 않는한, 언급되는 시험의 버젼은 본원 출원 당시에 가장 최근의 것이다.
본원에 사용되는 "정전 인쇄" 또는 "전자사진 방식 인쇄"는 일반적으로, 광화상판으로부터 직접적으로 또는 중간 이송 부재를 통하여 간접적으로 인쇄 기판에 이송되는 화상을 제공하는 공정을 의미한다. 이와 같이, 화상은 그것이 적용되는 광화상판 내로 실질적으로 흡수되지 않는다. 또한, "전자사진 방식 프린터" 또는 "정전 프린터"는 일반적으로 상기한 바와 같은 전자사진 방식 인쇄 또는 정전 인쇄를 수행할 수 있는 프린터를 의미한다. "습식 전자사진 방식 인쇄"는 전자사진 방식 공정에서 분말 토너보다 액체 잉크가 사용되는 특정 유형의 전자사진 방식 인쇄이다. 정전 인쇄 공정은 정전식 잉크 조성물을 전기장, 예를 들어, 1000 V/cm 이상의 장 구배를 가지는 전기장, 예를 들어 1500 V/cm 이상의 장 구배를 가지는 전기장에 가하는 단계를 포함할 수 있다.
본원에 사용되는 용어 "약"은 소정의 값이 그 종료점의 "약간 위" 또는 "약간 아래"일 수 있음을 제공함으로써 수치 범위 종료점에 유연성을 제공하기 위하여 사용된다. 이러한 용어의 유연성 정도는 특정 변수에 의하여 지시될 수 있으며, 경험 및 본원의 관련 기재에 근거하여 이를 결정하는 것은 당업자의 지식 범위 내일 것이다.
본원에 사용되는 복수의 항목, 구조적 요소, 조성 요소 및/또는 물질들이 편의상 통상적인 목록 내에 존재할 수 있다. 그러나, 이들 목록은 그 목록의 각각의 멤버가 별개의 고유한 멤버로 개별적으로 확인되는 것과 같이 해석되어야 한다. 따라서, 그러한 목록의 어떠한 개별적인 멤버도, 이와 반대의 기재가 없는한, 통상적인 군 내에 그들의 제시에 근거하여서만 동일 목록의 다른 멤버의 사실상 균등물로 해석되어서는 안된다.
농도, 양 및 기타 수치 데이터는 본원에서 범위 형식으로 표현되거나 제시될 수 있다. 그러한 범위 형식은 편의 및 간결성을 위해서만 사용되는 것으로 이해되어야 하며, 따라서, 그 범위의 한계로서 명백히 인용되는 수치값들뿐 아니라 그 범위 내에 포함되는 개별적 수치 값들 또는 서브 범위들을 각각의 수치 값 및 서브 범위가 분명히 인용되는 것과 같이 포함하는 것으로 유연하게 해석되어야 한다. 예로서, "약 1 wt% 내지 5 wt%"의 수치 범위는 약 1 wt% 내지 약 5 wt%의 명백히 인용된 값들뿐 아니라 그 지시된 범위 내 개별 값들 및 서브 범위를 또한 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 2, 3.5, 및 4와 같은 개별 값들 및 1~3, 2~4 및 3~5 등과 같은 서브 범위가 상기 수치 범위 내에 포함된다. 동일한 원리가 하나의 수치값만을 인용하는 범위에 적용된다. 나아가, 이러한 해석은 범위 폭 또는 기재되는 특징들과 무관하게 적용될 것이다.
달리 기재하지 않는 한, 본원에 기재되는 특징은 본 발명의 임의의 측면 또는 본원에 기재되는 임의의 기타 특징과 조합될 수 있다.
일 측면에서,
(a) 담체액, 및 수지 및 착색제를 포함하는 입자를 포함하고, 그 잉크 조성물 내 고체 g 당 0.3 mg 미만의 전하 디렉터를 함유하는 잉크 조성물을 제공하는 단계;
(b) 상기 잉크 조성물을 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이를 통과시키는 단계로서, 상기 잉크 조성물이 상기 대전성 컨베이어에 부착되도록 전위가 가하여지고, 상기 대전성 컨베이어와 상기 제1 전극 사이의 전기장이 2000 V/mm 이상인 단계;
(c) 상기 컨베이어 상의 잉크 조성물을 이동 표면을 통과시키는 단계로서, 대전성 입자가 상기 컨베이어를 향하여 이동하도록 배치되고 상기 담체액의 일부가 제거되어 상기 컨베이어 상에 담체액 내 대전성 입자의 농도를 증가시켜 상기 컨베이어 상에 농축된 잉크를 형성한 다음, 상기 컨베이어 및 이동 표면이 서로 나뉘어지고, 상기 농축된 잉크의 적어도 일부가 상기 컨베이어 상에 남도록, 상기 잉크가 상기 이동 표면과 접촉하고 상기 컨베이어와 이동 표면 사이에 전위가 가하여지는 단계; 및
(d) 상기 농축된 잉크를 상기 컨베이어로부터 제거하고, 이를 저장 용기로 이송하는 단계
를 포함하는 잉크 조성물의 농축 방법이 제공된다.
추가적인 측면에서,
경질 아노다이즈드 표면 커버링을 가지는 알루미늄 코어를 포함하는 회전가능한 드럼,
상기 표면 커버링에 인접하여 배치되는 제1 전극, 및
탄성 물질을 포함하는 외표면층을 가지는 금속 코어를 가지는 롤러
를 포함하는 잉크 조성물의 농축 장치로서,
잉크 조성물의 부재시, 상기 롤러의 탄성 물질 및 상기 회전가능한 드럼의 경질 아노다이즈드 코팅이 접촉하고,
상기 장치는 상기 전극 및 롤러 각각에 -2800 V 이하의 전위를 가하고, 상기 회전가능한 드럼에 -500 V 이상의 전위를 가하고, 및/또는 상기 전극 및 롤러 각각에 2800 V 이상의 전위를 가하고, 상기 회전가능한 드럼에 500 V 이하의 전위를 가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명자들은 소량의 전하 디렉터를 함유하거나 전하 디렉터를 함유하지 않는 잉크 조성물을 농축시킬 수 있음을 발견하였다. 전하 디렉터는 수지 함유 입자 상에 전하를 부여하고 이들 입자들이 전기장 구배 내에서 조작되도록 할 것으로 예측되므로, 이러한 발견은 놀라운 것이다. 또한, 이전에, 종래 기술의 방법을 이용하여 습식 전정식 잉크를 30~35 wt% 이상의 고체 함량으로 농축시키는 것은 잉크 내 입자 구조를 비가역적으로 변화시키고, 인쇄 품질을 저하시키고, 잉크를 정전 인쇄 프레스 상에 사용하기 부적합하하게 만드는 것으로 생각되었다. 그러나, 본원에 기재되는 방법은 잉크의 품질에 악영향을 미치지 않는 것으로 보인다. 잉크가 농축된 후, 전하 디렉터가 첨가되고/되거나 잉크가 희석될 수 있으며, 그렇다면 정전 인쇄 공정에 잉크가 사용될 수 있다. 종래 기술의 일부 예에서, 정전식 잉크 내 담체액의 함량은 프린터에 적재될 때 전형적으로 75 내지 80 중량%이다. 잉크는 인쇄 프레스 내에 사용되기 전에 약 98 중량% 액체 함량으로 추가로 희석될 수 있다. 잉크를 농축함으로써 이송될 필요가 있는 잉크 조성물의 총 중량을 감소시키고, 따라서 에너지 및 비용 절감을 생산한다. 또한, 본 발명의 방법은 연속 공정일 수 있으며, 이는 배치 공정에 비하여 유리하다. 또한, 매우 큰 공간이고 구입 비용이 높을 수 있는 농축 장치, 예를 들어 원심분리기의 사용을 필요로 하지 않는다.
정전 인쇄 공정용 잉크
단계 (a)의 잉크는 담체액, 및 수지 및 착색제를 포함하는 입자를 포함한다.
상기 수지는 열가소성 폴리머를 포함할 수 있다. 특히, 상기 수지의 폴리머는 에틸렌 아크릴산 코폴리머; 메타크릴산 코폴리머; 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머; 에틸렌 (예를 들어, 80 wt% 내지 99.9 wt%) 및 메타크릴 또는 아크릴산의 알킬 (예를 들어, C1 내지 C5) 에스테르 (예를 들어, 0.1 wt% 내지 20 wt%)의 코폴리머; 에틸렌 (예를 들어, 80 wt% 내지 99.9 wt%), 아크릴 또는 메타크릴산 (예를 들어, 0.1 wt% 내지 20.0 wt%), 및 메타크릴 또는 아크릴산의 알킬 (예를 들어, C1 내지 C5) 에스테르 (예를 들어, 0.1 wt% 내지 20 wt%)의 코폴리머; 폴리에틸렌; 폴리스티렌; 이소택틱 폴리프로필렌 (결정성); 에틸렌 에틸 아크릴레이트; 폴리에스테르; 폴리비닐 톨루엔; 폴리아미드; 스티렌/부타디엔 코폴리머; 에폭시 수지; 아크릴 수지 (예를 들어, 메틸 메타크릴레이트 (예를 들어, 50 wt% 내지 90 wt%)/메타크릴산 (예를 들어, 0 wt% 내지 20 wt%)/에틸헥실아크릴레이트 (예를 들어, 10 wt% 내지 50 wt%)와 같은, 아크릴 또는 메타크릴산과, 적어도 하나의 아크릴 또는 메타크릴산의 알킬 에스테르 (알킬은 1 내지 20 탄소 원자일 수 있음)의 코폴리머); 에틸렌-아크릴레이트 터폴리머; 에틸렌-아크릴에스테르-말레산 무수물 (MAH) 또는 글리시딜 메타크릴레이트 (GMA) 터폴리머; 에틸렌-아크릴산 이오노머 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 수지는 에틸렌 또는 프로필렌과 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌 불포화산의 코폴리머인 제1 폴리머를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제1 폴리머는 에스테르기를 함유하지 않고, 상기 수지는 (i) 에스테르화 아크릴산 또는 에스테르화 메타크릴산으로부터 선택되는 에스테르 측쇄기를 가지는 제1 모노머, (ii) 아크릴 또는 메타크릴산으로부터 선택되는 산성 측쇄기를 가지는 제2 모노머, 및 (iii) 에틸렌 및 프로필렌으로부터 선택되는 제3 모노머의 코폴리머인, 에스테르 측쇄기를 가지는 제2 폴리머를 추가로 포함한다.
단계 (a)에서, 상기 수지는 상기 잉크 조성물 내 5 내지 99 중량%의 고체, 일부 실시예에서 상기 잉크 조성물의 50 내지 90 중량%의 고체, 일부 실시예에서 상기 잉크 조성물의 70 내지 90 중량%의 고체를 구성할 수 있다. 상기 잉크 조성물에 고체의 나머지 wt%는 착색제, 및 일부 실시예에서, 존재할 수 있는 기타 첨가제일 수 있다.
일반적으로, 상기 담체액은 잉크 내 기타 성분들에 대한 분산 매질로서 작용한다. 예를 들어, 상기 담체액은 탄화수소, 실리콘 오일, 식물성 오일 등이거나 이를 포함할 수 있다. 상기 담체액은 이에 제한되지 않으나, 토너 입자에 대한 매질로서 사용되는 절연, 비극성, 비수성 액체를 포함할 수 있다. 상기 담체액은 약 109 ohm-cm 이상의 저항성을 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 담체액은 약 30 이하, 일부 실시예에서 약 10 이하, 일부 실시예에서 약 5 이하, 일부 실시예에서 약 3 이하의 유전 상수를 가질 수 있다. 상기 담체액은 이에 제한되지 않으나, 탄화수소를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소는 이에 제한되지 않으나, 지방족 탄화수소, 이성질체화된 지방족 탄화수소, 분지쇄 지방족 탄화수소, 방향족 탄화수소, 및 이의 조합을 포함할 수 있다. 담체액의 예는 이에 제한되지 않으나, 지방족 탄화수소, 이소파라핀 화합물, 파라핀 화합물, 탈방향족화 탄화수소 화합물 등을 포함한다. 특히, 상기 담체액은 이에 제한되지 않으나, Isopar-GTM, Isopar-HTM, Isopar-LTM, Isopar-MTM, Isopar-KTM, Isopar-VTM, Norpar 12TM, Norpar 13TM, Norpar 15TM, Exxol D40TM, Exxol D80TM, Exxol D100TM, Exxol D130TM, 및 Exxol D140TM(각각 EXXON CORPORATION에 의하여 판매됨); Teclen N-16TM, Teclen N-20TM, Teclen N-22TM, Nisseki Naphthesol LTM, Nisseki Naphthesol MTM, Nisseki Naphthesol HTM, #0 Solvent LTM, #0 Solvent MTM, #0 Solvent HTM, Nisseki lsosol 300TM, Nisseki lsosol 400TM, AF-4TM, AF-5TM, AF-6TM, 및 AF-7TM(각각 NIPPON OIL CORPORATION에 의하여 판매됨); IP Solvent 1620TM 및 IP Solvent 2028TM(각각 IDEMITSU PETROCHEMICAL CO., LTD.에 의하여 판매됨); Amsco OMSTM 및 Amsco 460TM(각각 AMERICAN MINERAL SPIRITS CORP.에 의하여 판매됨); 및 Electron, Positron, New II, Purogen HF (100% 합성 터르펜) (ECOLINKTM에 의하여 판매됨)를 포함할 수 있다. 상기 담체액 및 본원에 개시된 기타 성분들은 미국 특허 제 6,337,168호, 미국 특허 제 6,070.042 호 및 미국 특허 제 5,192,638호에 기재되어 있으며, 상기 문헌들 모두 본원에 참조로 원용된다.
일부 실시예에서, 단계 (a)에서 상기 담체액은 상기 잉크의 약 20 내지 99.5 중량%, 일부 시릿예에서 상기 잉크의 50 내지 99.5 중량%를 구성한다. 일부 실시예에서, 단계 (a)에서 상기 담체액은 상기 잉크의 약 40 내지 90 중량%를 구성한다. 일부 실시예에서, 단계 (a)에서, 상기 담체액은 상기 잉크 조성물의 약 60 내지 80 중량%를 구성한다. 일부 실시예에서, 단계 (a)에서, 상기 담체액은 상기 정전식 잉크 조성물의 약 90 내지 99.5%, 일부 실시예에서 상기 정전식 잉크 조성물의 95 내지 99%를 구성한다. 일부 실시예에서, 상기 잉크 조성물의 나머지 wt%는 수지 및 착색제를 포함하는 입자로 이루어진다.
상기 착색제는 염료 또는 안료일 수 있다. 상기 입자는 안료를 포함할 수 있다. 상기 착색제는 상기 담체액과 혼화가능하고 정전 인쇄에 사용가능한 임의의 착색제일 수 있다. 예를 들어, 상기 착색제는 안료 입자로서 존재하거나, 또는 수지 (본원에 기재된 폴리머 외에) 및 안료를 포함할 수 있다. 상기 수지 및 안료는 당업계에 공지된 통상적으로 사용되는 것들 중 임의의 것일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 착색제는 시안 안료, 마젠타 안료, 황색 안료 및 흑색 안료로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, Permanent Yellow DHG, Permanent Yellow GR, Permanent Yellow G, Permanent Yellow NCG-71, Permanent Yellow GG, Hansa Yellow RA, Hansa Brilliant Yellow 5GX-02, Hansa Yellow X, NOVAPERM® YELLOW HR, NOVAPERM® YELLOW FGL, Hansa Brilliant Yellow 10GX, Permanent Yellow G3R-01, HOSTAPERM® YELLOW H4G, HOSTAPERM® YELLOW H3G, HOSTAPERM® ORANGE GR, HOSTAPERM® SCARLET GO, Permanent Rubine F6B를 포함하는 Hoechst의 안료; L74-1357 Yellow, L75-1331 Yellow, L75-2337 Yellow를 포함하는 Sun Chemical의 안료; DALAMAR® YELLOW YT-858-D를 포함하는 Heubach의 안료; CROMOPHTHAL® YELLOW 3 G, CROMOPHTHAL® YELLOW GR, CROMOPHTHAL® YELLOW 8 G, IRGAZINE® YELLOW 5GT, IRGALITE® RUBINE 4BL, MONASTRAL® MAGENTA, MONASTRAL® SCARLET, MONASTRAL® VIOLET, MONASTRAL® RED, MONASTRAL® VIOLET을 포함하는 Ciba-Geigy의 안료; LUMOGEN® LIGHT YELLOW, PALIOGEN® ORANGE, HELIOGEN® BLUE L 690 IF, HELIOGEN® BLUE TBD 7010, HELIOGEN® BLUE K 7090, HELIOGEN® BLUE L 710 IF, HELIOGEN® BLUE L 6470, HELIOGEN® GREEN K 8683, HELIOGEN® GREEN L 9140을 포함하는 BASF의 안료; QUINDO® MAGENTA, INDOFAST® BRILLIANT SCARLET, QUINDO® RED 6700, QUINDO® RED 6713, INDOFAST® VIOLET을 포함하는 Mobay의 안료; Maroon B STERLING® NS BLACK, STERLING® NSX 76, MOGUL® L을 포함하는 Cabot의 안료; TIPURE® R-101을 포함하는 DuPont의 안료; 및 UHLICH® BK 8200을 포함하는 Paul Uhlich의 안료.
본원에 기재되는 전하 디렉터의 양은 잉크 조성물 내 전하 디렉터의 총 양에과 관련될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수 유형의 전하 디렉터가 잉크 조성물 내에 포함될 수 있으며, 그 양은 잉크 조성물 내 상이한 유형의 전하 디렉터의 합이다.
일부 종래 기술에서, 전하 디렉터가 담체액에 첨가되어 잉크 입자에 전하를 부여한다. 잉크 조성물의 고체 g 당 0.3 mg 이하의 전하 디렉터 수준에서는, 대전 효과가 거의 나타나지 않는다. 상기 방법의 단계 (a)에서, 상기 잉크 조성물은 상기 잉크 좃어물 내 고체 g 당 0.2 mg 미만의 전하 디렉터, 일부 실시예에서 잉크 조성물의 고체 g 당 0.1 mg 미만의 전하 디렉터, 일부 실시예에서 잉크 조성물의 고체 g 당 0.05 mg 미만의 전하 디렉터를 함유할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제1 측면의 단계 (a)에서, 전하 디렉터는 지방산의 지르코늄염, 예를 들어, 지르코늄 옥토에이트, 설포-숙시네이트의 금속염, 옥시포스페이트의 금속염, 알킬-벤젠술폰산의 금속염, 방향족 카르복시산 또는 술폰산의 금속염, 폴리옥시에틸화 알킬아민, 레시틴, 폴리비닐피롤리돈 및 다가 알콜의 유기산 에스테르로부터 선택되는 디렉터로 정의된다. 일부 실시예에서, 상기 방법의 단계 (a)에서, 상기 잉크 조성물은 전하 디렉터를 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 방법의 단계 (a)에서, 상기 잉크 조성물은 지방산의 지르코늄염, 예를 들어, 지르코늄 옥토에이트, 설포-숙시네이트의 금속염, 옥시포스페이트의 금속염, 알킬-벤젠술폰산의 금속염, 방향족 카르복시산 또는 술폰산의 금속염, 폴리옥시에틸화 알킬아민, 레시틴, 폴리비닐피롤리돈 및 다가 알콜의 유기산 에스테르를 함유하지않거나 실질적으로 함유하지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 방법의 단계 (a)에서, 상기 잉크 조성물은 유용성 페트롤륨 술포네이트 (예를 들어, 중성 Calcium PetronateTM, 중성 Barium PetronateTM, 및 염기성 Barium PetronateTM), 폴리부틸렌 숙신이미드 (예를 들어, OLOATM 1200 및 Amoco 575), 및 글리세라이드 염 (예를 들어, 불포화 및 포화 산 치환체를 가지는 인산화 모노- 및 디글리세라이드의 소듐염), 이에 제한되지 않으나, 술폰산의 소듐, 칼슘 및 알루미늄염을 포함하는 술폰산 염을 함유하지않거나 실질적으로 함유하지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 방법의 단계 (a)에서, 상기 잉크 조성물은 이에 제한되지 않으나, 알킬 술폰산, 아릴 술폰산, 및 알킬 숙시네이트의 술폰산을 포함하는 술폰산을 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않는다 (예를 들어, WO 2007/130069 참조).
상기 정전식 잉크 조성물은 하나 이상의 첨가제, 예를 들어, 전하 보조제, 왁스, 계면활성제, 살생물제, 유기 용매, 점도 조절제, pH 조절을 위한 물질, 격리제, 방부제, 혼화성 첨가제, 유화제 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1 측면의 단계 (a)에서, 상기 잉크 조성물은, 이에 제한되지 않으나 알루미늄 스테아레이트를 포함하는 지방산의 알루미늄염과 같은 알루미늄염을 포함한다. 이는 제1 전극과 이동가능한 컨베이어 사이를 통과한 후 대전되면 수지 입자 상에 전하를 안정화하는 작용을 한다. 일부 실시예에서, 예를 들어 산성 측쇄기를 가지는 수지와 조합되어 사용될 때, 알루미늄 스테아레이트를 포함하는 알루미늄 염은 전하 디렉터가 아니다.
일부 실시예에서, 단계 (a)에서, 상기 잉크는 50 pmho/cm 이하의 하이필드 전도성, 일부 실시예에서 30 pmho/cm 이하의 하이필드 전도성, 일부 실시예에서 20 pmho/cm 이하의 하이필드 전도성, 일부 실시예에서 10 pmho/cm 이하의 하이필드 전도성을 가진다. 상기 잉크 조성물의 하이필드 전도성은 23℃에서 DC 전류를 이용하여 1500 V/cm에서 측정된다.
일부 실시예에서, 단계 (a)에서, 상기 잉크는 10 pmho/cm 이하, 일부 실시예에서 5 pmho/cm 이하, 일부 실시예에서 2 pmho/cm 이하, 일부 실시예에서 0 pmho/cm 이하의 로우 필드 전도성을 가진다. 로우필드 전도성은 두 개의 평행 전극에 정진폭 AC 전압을 가하고 유체를 통하여 전류를 모니터링함으로써 측정된다 - 이러한 경우, 전기장 진폭은 5 V/mm, 주파수는 5 Hz이고, 온도는 23℃였다.
대전성 컨베이어
대전성 컨베이어는 잉크 조성물을 지지하고 이동시킬 수 있으며, 이에 전위가 가하여질 수 있는 임의의 적합한 컨베이어일 수 있다. 대전되면, 즉, 전위가 상기 대전성 컨베이어와 전극 사이에 가하여지면, 상기 컨베이어는 입자가 상기 컨베이어에 부착하도록 조정된다.
상기 컨베이어는 전형적으로 루프를 형성하는 연속 표면을 가진다. 일부 실시예에서, 상기 컨베이어는 그 외표면이 잉크 좃어물을 지지하는 작용을 하는 회전가능한 드럼의 형태이다. 상기 드럼은 임의의 원하는 각도로 배향될 수 있는 축 상에서 회전할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 드럼의 축은 수평이다. 상기 드럼은 임의의 적합한 형상일 수 있으며, 일부 실시예에서 원통형이고 회전 축이 상기 원통의 축을 형성한다.
일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어는 하나 이상의 롤러와 같은 적합한 메커니즘에 의하여 구동되는 벨트 형태이다.
상기 대전성 컨베이어는 금속을 포함할 수 있다. 상기 금속은 이에 제한되지 않으나, 강철, 알루미늄 및 구리, 및 이들 금속들 중 임의의 것을 포함하는 합금으로부터 선택될 수 있다. 상기 대전성 컨베이어는 금속 기판, 예를 들어, 비금속성, 탄성 또는 비탄성 물질일 수 있는 비금속성 물질의 표면 커버링을 가지는 드럼을 포함할 수 있다. 비금속성 비탄성 물질은 다이아몬드형 탄소 코팅과 같은, 금속 산화물 및 탄소 함유 코팅으로부터 선택될 수 있다. 상기 탄성 물질은 클로로프렌 고무, 이소프렌 고무, EPDM 고무, 폴리우레탄 고무, 에폭시 고무, 부틸 고무, 플루오로엘라스토머 (Viton으로부터 상용가능한 것과 같은) 및 폴리우레탄으로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 탄성 물질은 상기 탄성 물질 내에 분산될 수 있는 저항 조절제를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 저항 조절제는 이온성 물질, 금속 또는 탄소로부터 선택될 수 있다. 상기 이온성 물질은 4급 암모늄 화합물일 수 있다. 상기 탄성 물질 내에 분산될 수 있는 비저항 조절제는 유기 염료, 유기 안료, 유기 염, 고분자 전해질, 무기 염, 가소제, 무기 안료, 금속 입자, 전하 전달 복합체 또는 상기 탄성 물질, 예를 들어 폴리우레탄과 전하 전달 복합체를 생산하는 물질로부터 선택될 수 있다. 상기 비저항 조절제는 표면 커버링의 0.1 내지 6 wt%의 양으로 존재할 수 있는 반면, 나머지 중량 백분율을 탄성 물질일 수 있다. 상기 비저항 조절제는 4급 암모늄 화합물, 예를 들어, 식 (NR1'R2'R3'R4)X' (여기서, R1', R2', R3' 및 R4 각각은 독립적으로 이에 제한되지 않으나, 알킬 또는 아릴기를 포함하는 탄화수소기이고, 알킬은 치환 또는 비치환, 분지쇄 또는 직쇄, 포화 또는 불포화이고, X'는 할라이드와 같은 음이온임)의 화합물일 수 있다. 4급 암모늄 화합물의 예는 이에 제한되지 않으나, 테트라헵틸 암모늄 브로마이드, 트리메틸옥타데실암모늄 클로라이드, 벤질트리메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 비저항 조절제는 리튬염이다.
상기 대전성 컨베이어는 금속 기판, 예를 들어, 금속 산화물의 표면 커버링을 가지는 드럼을 포함할 수 있으며, 상기 금속 기판의 금속과 상기 금속 산화물의 금속은 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 표면 커버링은 적어도 5 ㎛의 두께, 일부 실시예에서 적어도 10 ㎛, 일부 실시예에서 적어도 15 ㎛, 일부 실시예에서 적어도 25 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 표면 커버링은 5㎛ 내지 100㎛, 일부 실시예에서 20 내지 80㎛, 일부 실시예에서 30 내지 70㎛, 일부 실시예에서 45 내지 60㎛의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어는 일부 실시예에서 적어도 5㎛, 일부 실시예에서 적어도 10㎛, 일부 실시예에서 적어도 15㎛, 일부 실시예에서 적어도 25㎛의 두께를 가지는, 금속 산화물의 아노다이즈드 표면 코팅을 가지는 금속 기판을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어는 5㎛ 내지 100㎛, 일부 실시예에서 20 내지 80㎛, 일부 실시예에서 30 내지 70㎛, 일부 실시예에서 45 내지 60㎛의 두께를 가지는 금속 산화물의 아노다이즈드 표면 코팅을 가지는 금속 기판을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어는 산화알루미늄을 포함하는 아노다이즈드 표면 코팅을 가지는 알루미늄 기판을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 아노다이즈드 표면 코팅은 하드 아노다이징에 의하여 또는 엔지니어링 아노다이징에 의하여 형성되는 코팅인, 당업계에서 아노다이즈드 하드코트로 종종 명명되는 타입 III 아노다이즈드 코팅이다. 타입 III 또는 하드 아노다이징의 수행 방법을 당업계에 공지되어 있으며, 그러한 아노다이징의 표준은 예를 들어, MIL-A-8625 Type III, AMS 2469H, BS ISO 10074:2010 및 BS EN 2536:1995에서 찾을 수 있으며, 상기 문헌들은 본원에 그 전체로 참조로 원용된다. 본 발명자들은 금속 대전성 컨베이어 표면을 하드 애노다이징하여 컨베이어로부터 정전식 잉크 조성물의 입자로 전하 수송을 적합하게 조절할 수 있는 유리한 비저항을 가지는 컨베이어를 생산함을 발견하였다.
상기 대전성 컨베이어는 임의의 적합한 크기일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어는 그 표면의 이동 방향에 수직인 표면을 가로지르는 방향으로 측정한 폭이 적어도 40 cm, 일부 실시예에서 적어도 50 cm, 일부 실시예에서 적어도 60 cm, 일부 실시예에서 적어도 70 cm, 일부 실시예에서 적어도 1 m, 일부 실시예에서 적어도 2 m, 일부 실시예에서 적어도 3 m, 일부 실시예에서 40 cm 내지 4 m, 일부 실시예에서 200 cm 내지 400 cm, 일부 실시예에서 250 cm 내지 350 cm이다. 일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어는 그 표면의 이동 방향에 수직인 표면을 가로지르는 방향으로 측정한 (즉, 그 원통의 축에 평행인) 폭이 적어도 40 cm, 일부 실시예에서 적어도 50 cm, 일부 실시예에서 적어도 60 cm, 일부 실시예에서 적어도 70 cm, 일부 실시예에서 적어도 1m, 일부 실시예에서 적어도 2 m, 일부 실시예에서 적어도 3 m, 일부 실시예에서 적어도 40 cm 내지 4 m, 일부 실시예에서 200 cm 내지 400 cm, 일부 실시예에서 250 cm 내지 350 cm인 원통형의 회전가능한 드럼이거나 이를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어는 적어도 40 cm, 일부 실시예에서 적어도 50 cm, 일부 실시예에서 적어도 60 cm, 일부 실시예에서 적어도 70 cm, 일부 실시예에서 적어도 1 m, 일부 실시예에서 적어도 2 m, 일부 실시예에서 40 cm 내지 3 m, 일부 실시예에서 100 cm 내지 300 cm, 일부 실시예에서 40 cm 내지 3 m, 일부 실시예에서 100 cm 내지 300 cm, 일부 실시예에서 250 cm 내지 350 cm의 직경을 가지는 원통형의 회전가능한 드럼이거나 이를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 원통의 폭: 원통의 직경의 비는 2:1 내지 1:2이다.
상기 대전성 컨베이어는 약 1 x 109 내지 1 x 1011 Ohm*cm의 비저항, 또는 일부 실시예에서 약 1 x 1010 Ohm*cm의 비저항을 가지는 표면을 가질 수 있다.
제1 전극
제1 전극은 상기 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이에 전위를 가할 수 있는 임의의 적합한 전극일 수 있다. 상기 전극은 대전성 컨베이어에 대하여 정지될 수 있다. 상기 제1 전극은 적어도 부분적으로 상기 대전성 컨베이어의 적어도 일부의 형상에 상응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 대전성 컨베이어가 축을 가지는 원통인 경우, 상기 전극은 원의 일부를 형성하는 단면을 가질 수 있으며, 그 원의 중심은 상기 원통의 것과 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어가 축을 가지는 원통인 경우, 상기 전극은 원통 형상의 일부를 형성하는 내표면을 가질 수 있으며, 상기 원통 형상의 축은 상기 대전성 컨베이어의 원통에 대한 것과 동일할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1 전극과 대전성 컨베이어 사이의 최단 거리는 0.5 mm 내지 5 mm, 일부 실시예에서 0.5 내지 2 mm, 일부 실시예에서 0.8 mm 내지 1.2 mm이다.
일부 실시예에서, 상기 제1 전극은 상기 대전성 컨베이어의 표면과 동일한 방향으로 이동할 수 있고, 상기 대전성 컨베이어의 표면과 접촉할 수 있는 표면을 가지는 롤러 또는 벨트 형태일 수 있다. 상기 제1 전극이 롤러, 예를 들어 원통형이고, 상기 이동가능한 컨베이어가 드럼 형태인 경우, 상기 제1 전극의 롤러는 상기 이동가능한 컨베이어의 드럼의 롤러의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어 상기한 바와 같은 롤러 및/또는 벨트 형태의 복수의 제1 전극들이 대전성 컨베이어 주위에 배치될 수 있고, 사용시 각각이 대전성 컨베이어에 수지를 포함하는 입자를 부착시키는데 사용될 수 있다.
상기 전극은 이에 제한되지 않으나 금속 및 탄소를 포함하는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 전극은 구리, 알루미늄 및 강철로부터 선택되는 금속을 포함할 수 있다.
상기 방법에서, 상기 잉크 조성물이 상기 대전성 컨베이어에 부착되도록 전위가 가하여진다. 상기 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이의 전위차는 500 V 이상, 일부 실시예에서 1000 V 이상, 일부 실시예에서 2000 V 이상, 일부 실시예에서 3000 V 이상, 일부 실시예에서 3200 V 이상, 일부 실시예에서 3500 V 이상, 일부 실시예에서 3800 V 이상, 일부 실시예에서 4000 V 이상일 수 있다. 상기 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이의 전위차는 500 V 내지 7000 V, 일부 실시예에서 1000 V 내지 7000 V, 일부 실시예에서 3000 V 내지 6000 V, 일부 실시예에서 3000 V 내지 4000 V일 수 있다. 상기 대전성 컨베이어는 상기 제1 전극보다 더 양성의 전위이거나 상기 대전성 컨베이어는 상기 제1 전극보다 덜 양성의 전위일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어의 전위는 접지 (0 V) 또는 이에 근접, 예를 들어 50 V 이내일 수 있다. 본 발명자들은 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이의 상대 극성이 변화될 수 있음을 발견하였으며 - 이는 입자들이 종종 사용되는 전하 디렉터에 따라 주어진 극성을 가져, 제1 전위가 제2 전위보다 더 양극성일 때 입자들이 제1 전위로부터 제2 전위로만 이동하거나, 또는 그 반대인 종래기술에 비하여 이점이다. 이는 상기 방법 사용시 더 다양성을 허용한다.
상기 방법에서, 컨베이어 표면은 1 내지 100 cm/sec, 일부 실시예에서 5 내지 70 cm/sec, 또는 일부 실시예에서 10 내지 50 cm/sec, 또는 일부 실시예에서 20 내지 50 cm/sec, 또는 일부 실시예에서 30 내지 50 cm/sec의 속도로 이동할 수 있다.
대전성 컨베이어와 제1 전극 사이의 전기장은 2000 V/mm 이상, 일부 실시예에서 2500 V/mm 이상, 일부 실시예에서 2800 V/mm 이상, 일부 실시예에서 2900 V/mm 이상, 일부 실시예에서 3000 V/mm 이상, 일부 실시예에서 3200 V/mm 이상, 일부 실시예에서 3500 V/mm 이상, 일부 실시예에서 3800 V/mm 이상, 일부 실시예에서 4000 V/mm 이상일 수 있다. 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이의 전기장은 2000 V/mm 내지 6000 V/mm, 일부 실시예에서 2500 V/mm 내지 5000 V/mm, 일부 실시예에서 2800 V/mm 내지 4700 V/mm, 일부 실시예에서 2900 V/mm 내지 4600 V/mm, 일부 실시예에서 2900 V/mm 내지 4500 V/mm, 일부 실시예에서 2900 V/mm 내지 4200 V/mm일 수 있다. 본 발명자들은 입자들이 고전기장을 통과한다면, 이들의 대전을 촉진시킴을 발견하였으며, 전하 디렉터 결여시에도 3000 V/mm 이상의 장이 입자의 대전을 촉진시키는데 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다.
제1 전극은 제1 전극과 대전성 컨베이어 사이의 분리가 갭을 형성하며 대전성 컨베이어 아래 배치될 수 있다. 상기 방법은 정전 인쇄 공정을 위한 잉크가 적어도 부분적으로 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이의 갭을 채우고, 잉크가 대전성 컨베이어에 부착되도록 단계 (b)에서 전위가 가하여지도록 하는 것일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1 전극은 대전성 컨베이어 아래, 및 농축될 잉크 조성물에 대한 저장소 내에 배치되는 롤러를 포함한다 (단계 (a)). 일부 실시예에서, 상기 제1 전극은 대전성 컨베이어 아래에 배치되고, 각각이 농축될 잉크 조성물에 대한 저장소 내에 있는 (단계 (a)) 복수의 롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 대전성 컨베이어는 비금속성, 비탄성 물질의 표면 커버링을 가지는 드럼 형태이고, 제1 전극은 비금속성 탄성 물질의 표면 커버링을 가지는 금속 코어를 포함하는 롤러 형태이다.
이동 표면
상기 방법은 컨베이어 상의 잉크를 이동 표면을 통과시키는 단계를 포함하며, 여기서 입자가 상기 컨베이어를 향하여 이동하도록 배치되고 상기 담체액의 일부가 제거되어 상기 컨베이어 상에 담체액 내 대전성 입자의 농도를 증가시켜 상기 컨베이어 상에 농축된 잉크를 형성하도록, 상기 잉크가 상기 이동 표면과 접촉하고 상기 컨베이어와 이동 표면 사이에 전위가 가하여진다.
상기 이동 표면은 본원에 기재되는 드럼 또는 벨트 형태일 수 있는 이동 몸체의 외표면을 형성한다. 상기 이동 표면은 롤러에 의하여 구동되는 드럼 또는 벨트의 일부를 형성할 수 있다. 상기 이동 표면 및 그것이 일부를 형성하는 몸체는 전위가 상기 이동 표면과 대전성 컨베이어 사이에 가하여질 수 있도록 바이어스될 수 있다. 상기 이동 표면은 제2 전극의 일부로 간주될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 이동 표면은 회전 가능한 드럼의 외표면을 형성한다. 상기 이동 표면을 가지는 드럼은 임의의 원하는 각도로 배향될 수 있는 축 상에서 회전할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 이동 표면을 가지는 드럼의 축은 수평면 상에 있다. 상기 이동 표면을 가지는 드럼은 임의의 적합한 형상일 수 있으나, 일부 실시예에서 원통형이고, 그 회전 축이 그 원통의 축을 형성한다.
일부 실시예에서, 상기 이동 표면은 하나 이상의 롤러와 같은 적합한 메커니즘에 의하여 구동되는 벨트의 외표면을 형성한다.
상기 이동 표면을 가지는 이동 몸체는 금속을 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 이동 표면을 가지는 이동 몸체는 탄성 물질을 포함하는 표면 커버링을 가지는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동 표면을 가지는 이동 몸체는 탄성 물질을 포함하는 외표면층을 가지는 금속 코어를 가지는 드럼을 포함할 수 있다. 상기 금속은 이에 제한되지 않으나, 강철, 알루미늄 및 구리로부터 선택될 수 있다. 상기 표면 커버링 또는 외표면층은 탄성 물질, 및 상기 탄성 물질 내 분산될 수 있는 비저항 조절제를 포함할 수 있다. 상기 비저항 조절제는 (상기 비저항 조절제가 없는 동일한 물질과 비교하여) 상기 탄성 물질의 비저항을 증가 또는 감소시키도록 작용할 수 있다. 상기 탄성 물질은 클로로프렌 고무, 이소프렌 고무, EPDM 고무, 폴리우레탄 고무, 에폭시 고무, 부틸 고무, 플루오로엘라스토머 (Viton으로부터 상용가능한 것과 같은) 및 폴리우레탄으로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
상기 탄성 물질 내에 분산될 수 있는 비저항 조절제는 이온성 물질, 금속 또는 탄소로부터 선택될 수 있다. 상기 이온성 물질은 4급 암모늄 화합물일 수 있다. 상기 탄성 물질 내 분산될 수 있는 비저항 조절제는 유기 염료, 유기 안료, 유기염, 고분자 절해질, 무기염, 가소제, 무기 안료, 금속성 입자, 전하 절단 복합체 또는 탄성 물질, 예를 들어 폴리우레탄과 전하 절단 복합체를 생산하는 물질로부터 선택될 수 있다. 상기 비저항 조절제는 표면 커버링의 0.1 내지 6 wt%의 양으로 존재할 수 있는 반면, 나머지 중량 백분율은 탄성 물질일 수 있다. 상기 비저항 조절제는 4급 암모늄 화합물, 예를 들어, 식 (NR1'R2'R3'R4)X' (여기서, R1', R2', R3' 및 R4 각각은 독립적으로 이에 제한되지 않으나, 알킬 또는 아릴기를 포함하는 탄화수소기이고, 알킬은 치환 또는 비치환, 분지쇄 또는 직쇄, 포화 또는 불포화이고, X'는 할라이드와 같은 음이온임)의 화합물일 수 있다. 4급 암모늄 화합물의 예는 이에 제한되지 않으나, 테트라헵틸 암모늄 브로마이드, 트리메틸옥타데실암모늄 클로라이드, 벤질트리메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 비저항 조절제는 리튬염이다.
상기 이동 표면이 탄성 물질을 포함하는 외표면층을 가지는 금속 코어를 가지는 드럼을 포함하는 이동 몸체인 경우, 상기 드럼의 표면의 비저항은 롤러와 이에 접촉하는 금속 막대 사이에서 측정하여 (롤러를 따른 총 접촉 면적은 약 340 mm 내지 약 1 cm), 1 x 105 Ohm*m 내지 1 x 108 Ohm*m, 일부 실시예에서 1 x 106 Ohm*m 내지 1 x 107 Ohm*m일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어는 금속 기판, 예를 들어, 비금속성, 탄성 물질의 표면 커버링을 가지는 드럼을 포함하고, 상기 이동 표면을 가지는 이동 몸체는 금속 기판, 예를 들어, 비금속성, 비탄성 물질의 표면 커버링을 가지는 드럼을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어는 금속 기판, 예를 들어 비금속성 비탄성 물질의 표면 커버링을 가지는 드럼을 포함하고, 상기 이동 표면을 가지는 이동 몸체는 금속 기판, 예를 들어 비금속성 탄성 물질일 수 있는, 비금속성 물질의 표면 커버링을 가지는 드럼을 포함한다.
일부 실시예에서, 복수의 이동 표면이 대전성 컨베이어 주위에 배치된다. 예를 들어, 제1 컨베이어는 제1 드럼을 포함하고, 이동 표면을 가지는 복수의 제2 드럼들이 상기 제1 드럼 주위에 배치된다. 예를 들어, 상기 제1 컨베이어는 제1 드럼, 및 적어도 두 개, 일부 실시예에서 적어도 세 개, 일부 실시예에서 적어도 네 개의 이동 표면을 가지는 드럼이 상기 제1 드럼 주위에 배치된다. 상기 표면 커버링은 107 내지 1011 ohm cm의 비저항을 가질 수 있다. 상기 이동 표면 상의 표면 커버링은 0.001 mm 내지 20 mm, 일부 실시예에서 0.05 mm 내지 10 mm, 일부 실시예에서 1 mm 내지 10 mm, 일부 실시예에서 1 mm 내지 3 mm, 일부 실시예에서 3 mm 내지 8 mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 이동 표면을 가지는 이동 몸체는 US 3,863,603 (자석 브러쉬 롤에 대한 기재를 참조) 및 US 3,959,574 (바이어스가능한 이송 부재에 대한 기재를 참조)에 기재된 바와 같이 구성될 수 있으며, 상기 문헌들 모두 본원에 전체로서 참조로 원용된다.
일부 실시예에서, 상기 대전성 컨베이어의 표면 및 상기 이동 표면은 그들이 서로 가장 가까운 지점에서 동일한 상대 속도로 및 동일한 방향으로 이동한다. 상기 방법에서, 상기 컨베이어의 표면 및 이동 표면은 1 내지 100 cm/sec, 일부 실시예에서 5 내지 50 cm/sec, 일부 실시예에서 20 내지 50 cm/sec, 일부 실시예에서 30 내지 50 cm/sec, 일부 실시예에서 10 내지 30 cm/sec의 속도로 이동할 수 있다.
상기 방법에서, 대전성 입자가 컨베이어를 향하여 이동하도록 배치되고 담체액 일부가 제거되어 컨베이어 상의 담체액 내 대전성 입자의 농도를 증가시켜 컨베이어 상에 농축된 잉크를 형성하도록, 상기 컨베이어와 이동 표면 사이에 전위가 가하여진다. 상기 컨베이어와 이동 표면 사이에 가하여지는 전위는 전극과 대전성 컨베이어 사이에 가하여지는 전위보다 작을 수 있다. 상기 컨베이어와 이동 표면 사이에 가하여지는 전위는 300 내지 4000 V, 일부 실시예에서 300 내지 2000 V, 일부 실시예에서 300 내지 1500 V, 일부 실시예에서 500 내지 1200 V, 일부 실시예에서 600 내지 1100 V, 일부 실시예에서 700 내지 1000 V, 일부 실시예에서 800 내지 900 V의 범위일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 전극 및/또는 이동 표면에 가하여지는 전위는 -2500 V 이하 (더욱 음성)이고, 상기 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 -500 V 보다 더 양성 전위일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제1 전극 및/또는 이동 몸체에 가하여지는 전위는 -2800 V 이하이고, 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 -500 V 보다 더 양성, 일부 실시예에서 0 V 이상일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1 전극 및/또는 이동 표면에 가하여지는 전위는 2500 V 이상 (더 양성)이고, 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 500 V 보다 덜 양성일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 전극 및/또는 이동 몸체에 가하여지는 전위는 2800 V 이상이고, 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 500 V 보다 덜 양성, 일부 실시예에서 0 V 이하일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1 전극은 롤러이고, 상기 이동 표면은 회전 드럼인 상기 이동 몸체의 일부를 형성하고, 대전성 컨베이어는 드럼 형태이고, 상기 제1 전극 및/또는 이동 표면에 가하여지는 전위는 -2500 V 이하 (더 음성)이고, 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 -500 V 보다 더 양성일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 전극 및/또는 이동 몸체에 가하여지는 전위는 -2800 V 이하, 일부 실시예에서 -3000 V 이하이고, 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 -500 V 보다 더 양성, 일부 실시예에서 0 V 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 제1 전극은 롤러이고, 대전성 컨베이어는 드럼 형태이고, 회전 드럼 형태의 복수의 이동 몸체가 상기 이동가능한 컨베이어의 드럼 주위에 배치되며, 각각은 이동 표면을 가지고, 상기 제1 전극 및/또는 이동 몸체에 가하여지는 전위는 -2500 V 이하, 일부 실시예에서 -3000 V 이하이고, 일부 실시예에서 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 -500 V 보다 더 양성일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1 전극은 롤러이고, 상기 이동 표면은 회전 드럼인 이동 몸체의 일부를 형성하고, 대전성 컨베이어는 드럼 형태이고, 상기 제1 전극 및/또는 이동 표면에 가하여지는 전위는 2500 V 이상 (더 양성)이고, 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 500 V 보다 덜 양성이다. 일부 실시예에서, 상기 제1 전극 및/또는 이동 몸체에 가하여지는 전위는 2800 V 이상, 일부 실시예에서 3000 V 이상이고, 상기 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 500 V 보다 덜 양성, 일부 실시예에서 0 V 이하이다. 일부 실시예에서, 상기 제1 전극은 롤러이고, 상기 대전성 컨베이어는 드럼 형태이고, 회전 드럼 형태의 복수의 이동 몸체가 이동가능한 컨베이어의 드럼 주위에 배치되고 각각은 이동 표면을 가지며, 상기 제1 전극 및/또는 이동 몸체에 가하여지는 전위는 2500 V 이상, 일부 실시예에서 3000 V 이상이고, 일부 실시예에서 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위는 500 V 이하이다.
일부 실시예에서, 농축된 잉크가 대전성 컨베이어 상에 형성된 후, 컨베이어 및 이동 표면은 서로 나뉘어져, 실질적으로 모든 농축된 잉크가 컨베이어 상에 남는다. 일부 실시예에서, "실질적으로 모든 농축된 잉크"는 농축된 잉크 내 적어도 90 wt%, 일부 실시예에서 적어도 95 wt%, 일부 실시예에서 적어도 99 wt%의 입자가 대전성 컨베이어에 부착된 채 남음을 나타낸다. 일부 실시예에서, 단지 매우 소량의 농축된 잉크가 상기 이동 표면으로 이동하고, 일부 실시예에서 이동하지 않는다. 일부 실시예에서, "매우 소량"은 농축된 잉크 내 10 wt% 이하, 일부 실시예에서 5 wt% 이하, 일부 실시예에서 1 wt% 이하의 입자가 이동 표면으로 이동함을 나타낸다.
일부 실시예에서, 대전성 컨베이어 및 이동 표면 모두 광화상판 또는 그 일부가 아니다.
기체 스트림
상기 방법은 대전성 컨베이어 상에 정전식 잉크에 기체 스트림, 예를 들어 공기 스트림을 보내는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 대전성 컨베이어 상에 정전식 잉크에 복수의 기체, 예를 들어 공기 스트림을 보내는 단계를 추가로 포함한다. 기체 스트림은 그것이 이동 표면과 접촉하기 전, 접촉하는 동안, 및/또는 후에 대전성 컨베이어 상의 정전식 잉크에 보내질 수 있다. 따라서, 상기 기체 스트림은 그것이 농축되기 전 또는 후 또는 이동 표면을 수반하는 농축 단계 동안 대전성 컨베이어 상의 정전식 잉크에 보내질 수 있다. 일부 실시예에서, 기체 스트림은 정전식 잉크가 배치되는 대전성 컨베이어 표면에 수직인 각도로부터 0 내지 30°로 대전성 컨베어이 상의 정전식 잉크에 보내진다. 일부 실시예에서, 기체 스트림은 정전식 잉크가 배치되는 대전성 컨베이어의 표면에 수직인 각도로부터 0 내지 20°, 일부 실시예에서 0 내지 10°, 일부 실시예에서 0 내지 5°, 일부 실시예에서 약 0°로 대전성 컨베이어 상의 정전식 잉크에 보내진다. 예를 들어, 대전성 컨베이어가 원통형의 드럼을 포함하는 경우, 상기 방법 중에, 기체 스트림은 상기 원통의 반경으로부터 0 내지 30°각도로 상기 원통을 향하여 보내질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 기체 스트림 또는 스트림들은 에어 나이프 또는 복수의 에어 나이프에 의하여 생산될 수 있다. 에어 나이프는 당업자에게 공지되어 있다.
기체, 예를 들어 공기 스트림은 적어도 50 m/s, 일부 실시예에서 적어도 80 m/s, 일부 실시예에서 적어도 100 m/s의 이동 기체 속도를 가질 수 있다. 기체, 예를 들어 공기 스트림은 50 내지 200 m/s, 일부 실시예에서 80 내지 150 m/s, 일부 실시예에서 100 내지 120 m/s의 이동 기체 속도를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 기체 스트림은 60℃ 미만의 온도, 일부 실시예에서 50℃ 미만의 온도, 일부 실시예에서 40℃ 미만의 온도, 일부 실시예에서 30℃ 미만의 온도를 가진다. 일부 실시예에서, 상기 기체 스트림은 10℃ 내지 60℃, 일부 실시예에서 15℃ 내지 50℃, 일부 실시예에서 20℃ 내지 40℃, 일부 실시예에서 20℃ 내지 30℃의 온도를 가진다.
상기 기체 스트림은 수지 입자의 온전성에 상당한 영향을 미치지 않고 잉크를 더욱 농축시키는 것으로 밝혀졌다.
농축된 잉크의 제거
상기 방법은 농축된 잉크를 컨베이어로부터 제거하고 저장 용기로 이송하는 단계를 포함한다. 상기 제거는 대전성 컨베이어 표면으로부터 잉크를 스크래핑함에 의해서일 수 있다. 상기 스크래핑은 정지 부재, 예를 들어 플레이트 또는 블레이드를 대전성 컨베이어 표면에 가까이, 일부 실시예에서 접촉하여 배치시킴으로써 실행될 수 있다. 상기 플레이트 또는 블레이드는 대전성 컨베이어의 전폭을 통하여 연장될 수 있으며, 상기 폭은 전형적으로 대전성 컨베이어 표면의 이동 방향에 수직이다. 상기 정지 부재는 이에 제한되지 않으나 금속 또는 플라스틱을 포함하는 임의의 적합한 물질을 포함할 수 있다.
상기 저장 용기는 정전 인쇄 공정용 잉크의 적합한 용기일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 잉크는 저장 용기로 이송된 다음 밀봉된다. 다음, 상기 정전 인쇄 공정용 잉크를 함유하는 밀봉된 저장 용기는 원하는대로, 예를 들어 인쇄가 실행될 다른 영역으로 이송될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 농축된 잉크를 생산하고 이를 저장 용기로 이송한 후, 일부 실시예에서 상기 잉크를 다른 영역으로 이송한 다음, 이를 담체 매질로 희석하여 고체 함량 중량 백분율을 감소시킨 다음 (예를 들어, 30 wt% 이상의 고체 함량, 일부 실시예에서 40 wt% 이상의 고체 함량으로부터 10 wt% 이하, 일부 실시예에서 5 wt% 이하의 고체 함량으로), 정전 인쇄 공정에 상기 잉크를 사용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 공정의 단계 (c) 후반에서 농축된 잉크는 30 중량% 이상의 고체, 일부 실시예에서 35 중량% 이상의 고체, 일부 실시예에서 40 중량% 이상의 고체를 포함할 수 있다.
상기 정전 인쇄 공정은
상기 농축된 잉크를 제공하고, 전하 디렉터를 첨가하고, 필요하다면, 이를 담체 매질로 희석하여 고체 함량 중량 백분율을 감소시키는 (예를 들어, 30 wt% 이상의 고체 함량, 일부 실시예에서 40 wt% 이상의 고체 함량으로부터 10 wt% 이하, 일부 실시예에서 5 wt% 이하의 고체 함량으로) 단계;
표면 상에 정전 잠상을 형성하는 단계;
입자의 적어도 일부가 상기 표면에 부착하여 표면 상에 현상된 토너 화상을 형성하도록 상기 표면을 잉크와 접촉시키고, 상기 토너 화상을 인쇄 기판에 이송하는 단계
를 포함할 수 있다.
상기 정전 잠상이 형성되는 표면은 예를 들어 원통형의 회전 부재 상에 있을 수 있다. 상기 정전 잠상이 형성되는 표면은 광화상판 (PIP)의 일부를 형성할 수 있다. 상기 접촉 단계는 상기 제1 측면의 정전식 조성물을 정지 전극과 그 위에 정전 잠상을 가지는 표면을 가지는 부지 또는 그 위에 정전 잠상을 가지는 표면과 접촉하는 부재일 수 있는 회전 부재 사이를 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 입자가 상기 회전 부재 표면에 부착하도록 상기 정지 전극과 회전 부재 사이에 전압이 가하여진다. 이는 상기 정전식 잉크 조성물에 1000 V/cm 이상, 일부 실시예에서 1500 V/cm 이상의 장 구배를 가지는 전기장을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 중간 이송 부재는 회전 유연성 부재일 수 있으며, 이는 일부 실시예에서 예를 들어 80 내지 160℃ 온도로 가열된다. 상기 인쇄 기판은 임의의 적합한 기판일 수 있다. 상기 기판은 그 위에 인쇄된 화상을 가질 수 있는 적합한 기판일 수 있다. 사익 기판은 유기 또는 무기 물질로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 물질은 천연 폴리머 물질, 예를 들어 셀룰로오스를 포함할 수 있다. 상기 물질은 합성 폴리머 물질, 예를 들어, 이에 제한되지 않으나 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 포함하는 알킬렌 모노머로부터 형성되는 폴리머, 및 스티렌-폴리부타디엔과 같은 코폴리머를 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌은 일부 실시예에서 이축 배향 폴리프로필렌일 수 있다. 상기 물질은 시트 형태일 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 상기 금속은 예를 들어, 알루미늄 (Al), 은 (Ag), 주석 (Sn),구리 (Cu), 이의 혼합물로부터 선택되거나 만들어질 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 인쇄 기판은 셀룰로오스 페이퍼를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 셀룰로오스 페이퍼는 폴리머 물질, 예를 들어, 스티렌-부타타디엔 수지로부터 형성되는 폴리머로 코팅된다. 일부 실시예에서, 상기 셀룰로오스 페이퍼는 폴리머 물질과 함께 (잉크로 인쇄하기 전에) 그 표면에 결합되는 무기 물질을 가지며, 상기 무기 물질은 예를 들어 카올라나이트 또는 칼슘 카보네이트로부터 선택될 수 있다. 상기 인쇄 기판은 일부 실시예에서 페이퍼와 같은 셀룰로오스 인쇄 기판이다. 상기 셀룰로오스 인쇄 기판은 일부 실시예에서 예를 들어 그 위에 폴리머 물질 코팅을 가지는 코팅된 셀룰로오스 인쇄 기판이다.
이하 상기 장치 및 방법의 예가 기재될 것이다.
도 1은 정전 인쇄 공정을 위한 잉크를 농축하는 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 제1 드럼(1) 형태의 대전성 컨베이어, 상기 드럼(1) 아래 위치하는 롤러 형태의 전극(2), 표면 3A를 가지는 두 개의 제2 드럼들(3), 에어 나이프(4), 스크래퍼(5), 및 저장 용기(6)를 포함한다. 도 1은 또한 컨베이어 벨트(7), 제조 탱크(8), 도관(9,10,11 및 12), 및 용기(13 및 14)를 도시한다.
상기 제1 드럼(1)은 직경 D1을 가지고, 제2 드럼들(3)은 각각 직경 D3을 가진다. 상기 직경 D3은 대략 직경 D1과 동일하거나 더 작다.
도시되는 바와 같이, 상기 전극(2)은 제1 드럼의 직경 D1과 동일하거나 더 작은 직경 D2를 가지는 롤러 형태이다. 상기 제1 드럼은 본원에 기재되는 바와 같을 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 금속, 예를 들어, 알루미늄의 코어, 및 아노다이즈드 금속의 표면 코팅을 가진다.
상기 제2 드럼들 각각의 표면은, 정전 인쇄 공정용 잉크의 부재시, 상기 제1 드럼의 표면과 접촉한다. 상기 제2 드럼들 각각은 금속 코어, 및 일부 실시예에서 그 안에 4급 아민과 같은 비저항 조절제가 분산되는 탄성 물질, 예를 들어 폴리우레탄 코팅을 가진다.
상기 제1 전극의 롤러 표면은, 정전 인쇄 공정용 잉크의 부재시, 상기 제1 드럼 표면과 접촉하거나 갭에 의하여 분리되어 있을 수 있다. 상기 롤러는 금속 코어, 및 일부 실시예에서 그 안에 4급 아민과 같은 비저항 조절제가 분산되는 탄성 물질, 예를 들어 폴리우레탄 코팅을 가진다.
에어 나이프(4)가 상기 제2 드럼들(3)로부터 시계방향에 위치한다. 상기 에어 나이프는 공기 스트림이 드럼의 원통 반경을 따라 드럼(1)의 표면을 향하여 보내지도록 배향된다. 일부 실시예에서, 복수의 에어 나이프가 대전성 컨베이어 주위에 위치할 수 있다.
금속 블레이드 형태의 스크래퍼(5)가 바이어싱 수단, 예를 들어 스프링(도시되지 않음)에 의하여 제1 드럼(1)에 대하여 바이어스된다. 컨베이어 벨트(7)가 상기 스크래퍼 아래 위치한다. 저장 용기(6)가 상기 컨베이어 벨트(7)의 일단 아래에 위치한다.
사용시, 정전 인쇄 공정에서 사용을 위한 잉크가 먼저 제조 탱크(8) 내에서 제조된다. 제조 탱크 내로 들어가면, 전구체 잉크 조성물은 전형적으로 20-25 wt%의 비휘발성 고체 함량을 가진다. 전구체 잉크 조성물은 특정 첨가제를 첨가하고 5 내지 10 중량%의 비휘발성 고체 함량으로 잉크 조성물을 추가 희석하여 농축을 위한 잉크 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 제조의 최종 단계 이후, 파이프 또는 기타 유사한 중공 부재일 수 있는 도관(9)을 통하여 용기(13)로 공급된다. 펌프 (도시되지 않음)를 이용하여 제조 탱크(8)로부터 용기(13)로 잉크 조성물의 이송을 보조할 수 있다. 용기(13) 내 잉크 조성물은 잉크 조성물 표면 아래에 부분적으로 잠기는 롤러(2)와 접촉한다. 전위 V1가 전극(2)에 가하여지고, 전위 V2가 롤러(2)에 시계 방향으로 가장 가까이 위치하는 드럼(3)에 가하여지고, 전위 V3이 롤러(2)로부터 시계 방향으로 추가로 위치하는 드럼(3)에 가하여지고, 전위 V4가 드럼(1)에 가하여진다. 상기 롤러(2) 및 드럼(3)은 모두 반시계 방향으로 회전하는 반면, 드럼(1)은 시계 방향으로 회전한다. 롤러(2)가 회전함에 따라, 잉크 조성물의 일부가 그 표면에 부착한다. 롤러(2) 상의 잉크 조성물이 드럼과 접촉할 때, 전위 V1 및 V4는 잉크 조성물 내 입자가 드럼(1)의 표면을 향하여 이동하고 이에 부착되어, 그들이 분산되어 있는 담체액의 일부와 함께 제1 드럼(1)의 표면 상에 잉크 층을 형성하도록 한다. 상기 제1 드럼은 잉크가 제2 드럼(3)을 향하여 이동하도록 시계 방향으로 회전한다. 상기 제2 드럼(3)은 제2 드럼(3) 표면이 그들이 접촉 지점에서 제1 드럼(1)의 표면과 동일한 속도로 이동하도록 회전한다. 입자가 제1 드럼(1)을 향하고 제2 드럼(3)으로부터 떨어지도록, 전위 V2가 제1 드럼(1) 및 제2 드럼(3)에 가하여진다. 제2 드럼(3)은 제1 드럼 표면 상의 잉크와 접촉하고, 잉크로부터 담체액 일부를 제거하는 작용을 하며, 전부는 아니더라도 많은 고체가 남아있는 담체액과 함께 제1 드럼 표면에 부착된다. 이는 제1 드럼 표면 상에 농축된 잉크를 생산한다. 드럼(3)과 접촉 동안 드럼(1) 상에 조성물로부터 분리되는 과량의 담체액은 컬렉터(15) 내로 떨어진다. 다음, 이러한 과량의 담체액은 제조 탱크(8) 또는 용기(14)로 되돌려지며, 여기서 필요할 경우 즉시 재사용된다.
그 다음, 잉크는 추가의 제2 드럼(3)을 향하여 이동하고 이를 통과한다. 다시, 입자가 제1 드럼 표면을 향하고 제2 드럼(3)으로부터 멀어지도록, 전위 V3이 이러한 추가의 제2 드럼(3)과 제1 드럼(1) 사이에 가하여진다. 잉크 내 더 많은 담체액이 제거되어, 제1 드럼 표면 상의 잉크를 추가로 농축시킨다.
다음, 상기 농축된 잉크는 에어 나이프(4)에 의하여 생산된 공기 스트림을 통과하며, 이는 더 많은 담체액을 증발시키는 작용을 하여, 제1 드럼(1) 표면 상에 잉크를 다시 추가로 농축시킨다. 드럼(1)의 추가 회전에 따라, 농축된 잉크는 스프링과 같은 수단에 의하여 제1 드럼(1) 표면에 대항하는 블레이드(5)에 도달한다.
상기 블레이드는 제1 드럼(1) 표면으로부터 농축된 잉크를 스크래핑하는 작용을 한다. 상기 블레이드는 농축된 잉크가 시계 방향으로 회전하는 컨베이어 벨트(7)를 향하여 하향 슬라이딩하여 잉크를 그 우측 말단 아래 위치하는 저장 용기(6)로 이송하도록 배향된다. 상기 저장 용기(6)는 예를 들어, 잉크 조성물 이송을 위한 카트리지일 수 있다. 이는 다른 영역, 예를 들어 정전 인쇄 장치를 가지는 영역으로 이송된 다음, 정전 인쇄를 위하여 사용될 수 있다. 이는 필요하다면, 담체액의 첨가에 의하여 희석된 다음, 정전 인쇄 공정에 사용될 수 있다.
도 2에 도시하는 추가 실시예 장치에서, 제1 전극은 드럼(1) 아래 위치하는 정지 전극(2)의 형태이다. 상기 정지 전극은 드럼 표면을 따르는 곡면, 및 상기 전극(2)의 곡면과 드럼(1) 사이에 존재하는 갭을 가진다. 사용시, 농축될 잉크 조성물이 정지 전극(2)과 드럼(1) 사이의 갭으로 이송되고, 입자가 대전되고 드럼(1)을 향하여 이동하도록 배치되고 이에 부착하도록, 전위가 도 1을 참조로 하여 앞서 기재한 바와 같이 가하여진다. 농축될 잉크 조성물은 저장소(13)로부터 상기 정지 전극(2)과 드럼(1) 사이의 갭으로 적합한 도관, 예를 들어, 파이프를 통하여, 필요하다면 펌프를 사용하여 (도시되지 않음) 이송될 수 있다.
본 발명에 의하면 소량의 전하 디렉터를 함유하거나 전하 디렉터를 함유하지 않는 농축된 잉크 조성물을 생산할 수 있다. 본원에 기재되는 방법은 잉크의 품질에 악영향을 미치지 않는다. 잉크가 농축된 후, 전하 디렉터가 첨가되고/되거나 잉크가 희석될 수 있으며, 그렇다면 정전 인쇄 공정에 잉크가 사용될 수 있다.
도 1은 잉크 조성물을 농축하고 본원에 기재된 방법의 실시예들을 수행하기 위한 장치에 대한 예를 도시한다.
도 2는 잉크 조성물을 농축하고 본원에 기재된 방법의 실시예들을 수행하기 위한 장치의 다른 예를 도시한다.
이하 실시예는 본 발명자들에게 현재 알려진 본 발명의 조성물 및 방법의 다수 변화를 예시한다. 그러나, 이는 본 발명의 조성물 및 방법의 원리를 적용하는 예에 불과한 것으로 이해되어야 한다. 수많은 변형 및 대체 조성물 및 방법이 본 발명의 조성물 및 방법의 사상 및 범위로부터 이탈됨이 없이 당업자에게 고안될 수 있다. 첨부하는 청구범위는 그러한 변형 및 배열을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명의 방법 및 장치가 앞서 상세히 기재되었으나, 이하 실시예는 현재로서 허용가능한 것으로 간주되는 것에 대한 상세한 설명을 추가로 제공한다.
장치
본 발명자들은 에어 나이프를 사용하지 않으나 도 1에 도시되고 앞서 기재한 바와 같이 본 발명의 방법 및 장치의 예를 실행하였다. 재료 및 장치 구성에 대한 추가적인 상세한 사항들이 이하 기재된다. 제1 드럼(1)으로서, 하드 아노다이즈 코팅된 알루미늄 드럼을 사용하여 최적의 비저항을 창출하였다. 드럼 상의 하드 아노다이즈 코팅의 두께는 약 60 마이크로미터였다.
제1 드럼(1)의 규모는 다음과 같았다:
직경 - 220 mm
폭 - 310 mm
전극(2)은 42 mm 직경 및 310 mm 폭을 가지는 롤러 형태였다. 상기 롤러는 금속 코어 및 암모늄 염에 침지된 3 mm 두께 폴리우레탄 (Larostat, BASF로부터 구입가능) 코팅을 가지는 외부층을 가졌다. 상기 롤러(2)는 제1 드럼(1)으로부터 그의 작용 폭 전부를 따라 1 mm 거리 이격되었다.
제2 드럼(3)으로서 작용하는 두 개의 전도성 고무 스퀴지 롤러가 기계적 압력 및 전기 바이어스를 적용하는 그 작용 폭 전부를 따라 제1 드럼(1)과 접촉한다. 각각의 전도성 고무 스퀴지 롤러는 암모늄 염에 침지된 3 mm 두께 폴리우레탄 (Larostat, BASF로부터 구입가능) 코팅을 가졌다. 상기 제2 드럼들(3) 모두 직경 28 mm 및 폭 70 mm을 가졌다.
컨베이어 벨트(7), 제조 탱크(8), 도관(9,10,11 및 12), 용기(13 및 14), 및 컬렉터(15)는 장치의 일부이며, 도 1에 대하여 기재한 바와 같이 배열되었다.
금속 블레이드(5)는 스크래퍼로 작용하며, 스퀴지 롤러 후 드럼에 스프링으로 압착되어 농축된 물질을 모은다. 이 실시예에서, 에이 나이프는 없다.
상기 공정 속도, 즉 제1 드럼 표면의 속도는 시험 중 400 mm/s였다.
전위 V1가 전극(2)에 가하여지고, 전위 V2가 시계 방향으로 롤러(2)에 가장 가까이 위치하는 드럼(3)에 가하여지고, 전위 V3이 시계 방향으로 롤러(2)로부터 떨어져 위치하는 드럼(3)에 가하여지고, 전위 V4가 드럼(1)에 가하여진다. V1, V2, V3 및 V4를 시험 동안 변화시켜 전위들의 특정 조합의 효과를 결정하였다. 전위는 표 1에 나타내는 바와 같다.
농축 전후 총 고체 함량 (wt%)으로 나타내는 잉크의 농도는 표준 습도 분석기 Sartorius MA150를 이용하여 측정하였다. 농축 전 용기(13) 내 ('투입' 농도) 및 컨베이어 벨트(7)로부터 수집 후 농축 후 잉크 조성물의 농도에 대한 양을 아래 표 1에 나타낸다.
장치의 생산성을 소정 폭으로부터 소정 시간 동안 수집된 토너 양의 중량에 의하여 측정하였다.
농축될 잉크 조성물의 생산
이 실시예는 전하 디렉터를 함유하지 않는 잉크 조성물/배합물의 생산을 기재한다. 상기 잉크 배합물은 수지 Nucrel 925, Nucrel 2806 및 Bynel 202의 72:18:10 중량비의 배합물을 사용하며, Isopar L와 함께 제조되어 페이스트를 형성하고 그 다음 안료, VCA(디/트리 Al 스테아레이트 염) 및 HPN가 첨가된다. 다음, 상기 잉크는 Isopar 및/또는 Macrol과 같은 중유의 첨가에 의하여 작업 분산 고체 농도로 희석된다.
잉크 배합물 생산을 위한 일반적 절차를 이하 기재한다.
첫번째 단계로서, 수지 Nucrel 925, Nucrel 2806 및 Bynel 202를 72:18:10 중량비로 60 rpm의 속도 및 130℃ 온도에서 1 시간 동안 Ross 이중 유성 혼합기 내에서 1500 g의 Isopar L (Exxon에 의하여 제조된 이소파라핀 오일) 담체액과 혼합하였다. 각각의 경우 수지의 총 양은 1000 g이었다. 다음, 온도를 낮추고, 혼합물이 실온에 도달할 때까지 혼합을 계속하였다. 혼합 중 폴리머는 Isopar를 용매화하고, 냉각 중 담체액 내 폴리머 과립 (용매화된 담체액과 함께)이 생산된다.
두번째 단계로서, 상기 첫번째 단계에서 생산된 혼합물 1000 g을 전하 보조제로서 5 g의 알루미늄 트리스테아레이트 (Riedel de-Haan) 및 적절한 양의 안료와함께 Union Process 1S 볼 아트리터 내로 충전한다. 시안 조성물을 형성하기 위하여, 각각 12.1 및 0.9 wt%의 조성물의 고체를 형성하도록 안료 TB5 및 BSG87을 첨가하였다; TB5는 TOYO 사에 의하여 제공되는 주 시안 안료인 프탈로시아닌 안료 블루 15:3을 나타낸다. BSG87은 BASF 사에 의하여 제공되는 보조 시안 안료인 프탈로시아닌 안료 그린 7을 나타낸다.
흑색 잉크 조성물을 위하여, TB5 및 BSG87을 (조성물 내 고체의) 15.8 및 3.2 wt%의 안료 Monarch 800 및 Alkali Blue D6200 (각각 Cabot AND Flint Group으로부터 구입가능함)으로 각각 대체하였다. 황색 잉크 조성물을 위하여, TB5 및 BSG87을 (조성물 내 고체의) 11.2 및 2.8 wt%의 안료 Paliotol Yellow D1155 및 Paliotol Yellow D1819 (각각 BASH로부터 구입가능함)로 각각 대체하였다. 마젠타 잉크 조성물을 위하여, TB5 및 BSG87을 (조성물 내 고체의) 18 및 2.5 wt%의 안료 Permanent Carmine FBB02 및 Quindo Magenta 122 (각각 Clariant 및 Sun Chemical로부터 구입가능함)로 각각 대체하였다.
Nucrel 925, Nucrel 2806 및 Bynel 202의 수지 입자들을 함유하는 상기 제조된 토너 농축액을 제조 탱크로 이송한 다음, 부가적인 Isopar L로 희석하여 담체액의 98%가 Isopar L인 대략 5% NVS를 가지는 토너를 생산하였다.
토너 입자의 NVS에 대하여 4.5 중량%로 Isopar-L 내 현탁된 왁스 입자를 첨가하였다. 상기 왁스는 Honeywell로부터 구입가능한 폴리에틸렌 왁스, Acumist B6이었다.
상기 제조된 잉크 조성물은 전하 디렉터를 함유하지 않는다. 전하 디렉터를 첨가한 시험의 경우, 이는 합성 전하 디렉터, 즉 일반식 [R1'-O-C(O)CH2CH(SO3 -)C(O)-O-R2'] (여기서 각각의 R1' 및 R2'는 독립적으로 C6-25 알킬임)의 술포숙시네이트 모이어티를 포함하는, WO2007130069에 기재된 바와 같은 바륨 비스술포숙시네이트 염이었다. 이러한 SCD의 중량을 아래 표에 언급할 때, 이는 잉크 조성물 내 고체 g 당 바륨 비스 술포숙시네이트 염의 중량을 의미한다. 전하 디렉터를 첨가하는 경우, 이는 제조 탱크 내 잉크 조성물에 첨가하였다.
시험 결과, 및 장치의 다양한 구성 성분들의 전위를 아래 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
'CD 없음'는 조성물 내 전하 디렉터가 없었음을 나타내는 반면, 단순히 'CD'는 상기 언급한 합성 전하 디렉터가 (잉크 색상 및 시험에 따라) 농축 직전에 잉크 조성물의 고체 g 당 3.5 - 10 mg의 양으로 존재하였음을 나타낸다. HF는 농축 직전 잉크 조성물의 하이 필드 전도성을 나타낸다; 하이 필드 전도성은 23℃에서 DC 전류를 이용하여 1500 V/cm에서 측정된다. LF는 농축 직전 잉크 조성물의 로우 필드 전도성을 나타낸다; 로우 필드 전도성은 두 개의 평행한 전극에 정진폭 AC 전압을 가하고 유체를 통한 전류를 모니터링함으로써 측정되었다 - 이 경우, 전기장 진폭은 5 V/mm, 주파수는 5 Hz, 온도는 23 ℃였다. 드럼(1)의 전위는 접지(0 V)로 설정되었다.
상기 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 전하 디렉터를 함유하지 않는 잉크 조성물의 최종 농도는 전하 디렉터를 함유하는 잉크 조성물의 최종 농도와 유사하다. 이는, 전하 디렉터가 수지 입자 상에 충분한 전하를 부여하여 이들이 전기장 내에서 조작되도록 하는데 요구될 것이라는 예측의 견지에서 예기치 못한 것이다. 따라서, 이는 전하 디렉터를 결여하는 농축된 잉크 조성물의 생산을 허용한다. 전하 디렉터를 결여하는 농축된 잉크는 필요에 따라 저장 및 포장될 수 있다. 정전 인쇄를 위하여, 농축된 잉크는 그 농축된 형태로 사용되거나, 또는 원한다면, 희석되고, 원한다면 전하 디렉터가 첨가될 수 있다.
본 발명은 특정 실시예를 참조로 하여 기재되었으나, 당업자는 본원의 개시의 사상으로부터 이탈됨이 없이 다양한 변경, 변화, 생략 및 치환이 행하여질 수 있음을 인지할 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 청구범위에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다. 달리 기재되지 않는한, 종속 청구항의 특징들은 다른 종속 청구항들의 특징들과 조합될 수 있다.

Claims (15)

  1. (a) 담체액, 및 수지 및 착색제를 포함하는 입자를 포함하고, 그 잉크 조성물 내 고체 g 당 0.3 mg 미만의 전하 디렉터를 함유하는 잉크 조성물을 제공하는 단계;
    (b) 상기 잉크 조성물을 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이를 통과시키는 단계로서, 상기 잉크 조성물이 상기 대전성 컨베이어에 부착되도록 전위가 가하여지고, 상기 대전성 컨베이어와 상기 제1 전극 사이의 전기장이 2000 V/mm 이상인 단계;
    (c) 상기 컨베이어 상의 잉크 조성물을 이동 표면을 통과시키는 단계로서, 대전성 입자가 상기 컨베이어를 향하여 이동하도록 배치되고 상기 담체액의 일부가 제거되어 상기 컨베이어 상에 담체액 내 대전성 입자의 농도를 증가시켜 상기 컨베이어 상에 농축된 잉크를 형성한 다음, 상기 컨베이어 및 이동 표면이 서로 나뉘어지고, 상기 농축된 잉크의 적어도 일부가 상기 컨베이어 상에 남도록, 상기 잉크가 상기 이동 표면과 접촉하고 상기 컨베이어와 이동 표면 사이에 전위가 가하여지는 단계; 및
    (d) 상기 농축된 잉크를 상기 컨베이어로부터 제거하고, 이를 저장 용기로 이송하는 단계
    를 포함하는 잉크 조성물의 농축 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대전성 컨베이어와 제1 전극 사이의 전기장이 2800 V/mm 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대전성 컨베이어는 원통형의 회전가능한 드럼이거나 이를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 드럼은 비금속성, 탄성 또는 비-탄성 물질의 표면 커버링을 가지는 금속 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 드럼은 타입 III 아노다이즈드 표면 커버링을 가지는 알루미늄 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동 표면은 회전가능한 드럼 형태의 이동 몸체의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 드럼은 탄성 물질을 포함하는 외표면층을 가지는 금속 코어를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 탄성 물질을 포함하는 외표면층을 가지는 금속 코어를 가지는 롤러 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 이동 표면에 가하여지는 전위가 -2500 V 이하이고, 상기 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위가 -500 V 이상이거나, 상기 제1 전극 및 상기 이동 표면에 가하여지는 전위가 2500 V 이상이고, 상기 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위가 500 V 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    단계 (i)에서, 상기 잉크 조성물은 전하 디렉터를 실질적으로 함유하지 않거나 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 대전성 컨베이어는 원통형의 회전가능한 드럼이거나 이를 포함하고, 상기 드럼은 타입 III 아노다이즈드 표면 커버링을 가지는 알루미늄 포함 코어를 포함하고, 상기 전극은 탄성 물질을 포함하는 외표면층을 가지는 금속 코어를 포함하는 롤러 형태이고, 상기 이동 표면은 탄성 물질을 포함하는 외표면층을 가지는 금속 코어를 가지는 회전가능한 드럼 형태의 이동 몸체의 일부를 형성하고,
    상기 제1 전극 및 상기 이동 표면에 가하여지는 전위가 -2800 V 이하이고, 상기 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위가 -50 V 이상이거나, 상기 제1 전극 및 상기 이동 표면에 가하여지는 전위가 2800 V 이상이고, 상기 대전성 컨베이어에 가하여지는 전위가 50 V 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수지는 에틸렌 또는 프로필렌과 아크릴산 또는 메타크릴산의 에틸렌 불포화산의 코폴리머인 제1 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 폴리머는 에스테르기를 함유하지 않고, 상기 수지는 (i) 에스테르화 아크릴산 또는 에스테르화 메타크릴산으로부터 선택되는 에스테르 측쇄기를 가지는 제1 모노머, (ii) 아크릴 또는 메타크릴산으로부터 선택되는 산성 측쇄기를 가지는 제2 모노머, 및 (iii) 에틸렌 및 프로필렌으로부터 선택되는 제3 모노머의 코폴리머인, 에스테르 측쇄기를 가지는 제2 폴리머를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 경질 아노다이즈드 표면 커버링을 가지는 알루미늄 코어를 포함하는 회전가능한 드럼,
    상기 표면 커버링에 인접하여 배치되는 제1 전극, 및
    탄성 물질을 포함하는 외표면층을 가지는 금속 코어를 가지는 롤러
    를 포함하는 잉크 조성물의 농축 장치로서,
    잉크 조성물의 부재시, 상기 롤러의 탄성 물질 및 상기 회전가능한 드럼의 경질 아노다이즈드 코팅이 접촉하고,
    상기 장치는 상기 전극 및 롤러 각각에 -2800 V 이하의 전위를 가하고, 상기 회전가능한 드럼에 -500 V 이상의 전위를 가하고, 및/또는 상기 전극 및 롤러 각각에 2800 V 이상의 전위를 가하고, 상기 회전가능한 드럼에 500 V 이하의 전위를 가하고, 및 상기 회전가능한 드럼과 상기 제1 전극 사이에 2000 V/mm 이상의 전기장을 가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 전극은 탄성 물질을 포함하는 외표면층을 가지는 금속 코어를 가지는 롤러 형태인 것을 특징으로 하는 장치.
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