发明名称 用于静电印刷之电热印墨,电热彩色印墨,其印刷方法及设备
摘要 一种印墨,其包括一无色透明的聚合物载体材料和均匀分散在其中的均匀胶质尺寸带电彩色颜料粒子。载体与粒子互相黏聚在一起而形成母液,因此可以对外加静电场产生集体响应,故而有助于在每一次将印墨”啃咬”到成像介质时一起移动而不致于改变整体的粒子/载体比。在印刷过程中,印墨会熔化并暴露在加热成像圆筒上面的带静电潜像区域,因此印墨会依与静电场强度成比例的方式转移。此印墨显示相当尖锐的液-固态转变,因此印墨可以快速凝结并从成像介质中完全转移到相当冷的印刷基质上面。本发明同时也提出印刷方法和设备,其有助于结合印墨完成连续的,可变的以及胶质尺寸的单分彩色印刷。使用本质上单分散,且彩色涂层之胶层尺寸之球形粒子于印墨中造成优异的色彩纯度及色度范围。
申请公布号 TW300200 申请公布日期 1997.03.11
申请号 TW081110035 申请日期 1992.12.15
申请人 曼弗烈德R.库利 发明人 曼弗烈德R.库利
分类号 B41J2/385 主分类号 B41J2/385
代理机构 代理人 郑自添 台北巿敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1. 一种用于静电印刷之电热印墨,其组成包括:(a) 一种由静电可极化之聚合物质组成之无色载体材料,其在低于80℃温度为固态或准固态,并且在80℃-150℃温度具柔软性,高于150℃温度时呈液态;而此载体材料在液熔相时能够被外部静电场源吸引;(b) 具备复合物结构及胶质尺寸之彩色非熔态均匀分散细粒子,其大小、形状及组成物化学性实质上都相同,并且维持一预定的値,这些粒子黏聚在一起整合在载体材料中形成一具作用性之母液。2. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中的载体材料为一种有机物,并且每一彩色粒子的组成中都含有无机核心元素。3. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中的粒子与载体材料之黏聚整合情况高到当其受到外部静电场的作用时仍然能够同时移动而不致使总体比値有所改变之程度。4. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中当印墨沉积在印刷构件上面时,印墨之沈积厚度依印墨区域之可见光学密度而定,而此一印墨区域是当印墨从印刷构件电热转移到基质上面并在其上面熔化所形成。5. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中载体材料和粒子之光学折射率实质上相等,因此对一选定的色彩而言,印墨对可见光之透射率可以达到最高値。6. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中的载体材料对可见光而言为完全透明,但对紫外光而言则不然。7. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中的载体材料在150℃时为熔融液态,但在60℃时为固态。8. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中的载体材料为甲基丙烯酸甲酯。9. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中含有芯材之粒子是从下述群中选出之至少一种材料制成:金属氧化物、金属硫化物、金属磷酸盐、钇、矽石、乳胶和玻璃。10. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中含有芯材之粒子实质上为平均直径0.1微米之球体。11. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中的粒子外层涂覆至少一种具备选定色彩之染料。12. 如申请专利范围第1项之电热印墨,其中至少一种染料被吸附或吸附于粒子表面上。13. 如申请专利范围第11项之电热印墨,其中的粒子外层另外还涂覆着可以控制粒子电荷之试剂。14. 如申请专利范围第12项之电热印墨,其中的粒子外层另外还涂覆着可以控制粒子电荷之试剂。15. 一种用于静电印刷程序的电热彩色印墨,其组成包括:(a) 一种由可极化之聚合物质组成之无色载体材料,其在低于80℃温度为固态或准固态,并且在80℃-150℃温度具柔软性,高于150℃温度时呈液态;而此载体材料在液相时能够被外部静电场源吸引;(b) 均匀地被分散在其内部之大量颜料粒子,此粒子具备选定的吸光率和透光率特性,因此适用于可见色的复制及实质上与该载体之折射率相配合的折射率。16. 如申请专利范围第15项之电热彩色印墨,其中当印墨沉积在印刷构件上面时,印墨之沈积厚度依印墨区域之可见光学密度而定,而此一印墨区域是当印墨从印刷构件电热转移到基质上面并在其上面熔化所形成。17. 如申请专利范围第15项之电热彩色印墨,其中的载体材料对可见光而言为完全透明,但对紫外光而言则不然。18. 如申请专利范围第15项之电热彩色印墨,其中的载体材料在150℃时为熔融液态,但在60℃时为固态。19.一种用于静电印刷程序的电热印墨,其组成包括一聚合主体载体材料和一粒状及粒子或具备吸收性质之着色材料,其中的印墨被加热至高于150℃时,在加热印刷构件的局部带静电区域仍稳定地保持液态沈积且其对该印墨不会产生亲和力,沈积之厚度与该静电之电荷量成正比;其中该印墨在与低于80℃的印刷基质接触时会固化,为达到转移印墨之目的,该印墨在印刷构件与印刷基质之间毫无施用压力下键结至该基质上且该印墨在转移后不会残留在印刷构件后面。20. 如申请专利范围第1或19项之电热印墨,其中的载体材料为热塑性聚合物,其系选自聚甲基丙烯酸甲酯,聚苯乙烯,聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸丁酯共聚物及聚甲基丙烯酸丁酯/聚苯乙烯共聚物。21. 如申请专利范围第15项之电热彩色印墨,其中的载体材料为热塑性聚合物,其系选自聚甲基丙烯酸甲酯,聚苯乙烯,聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯共聚物,聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸丁酯共聚物及聚甲基丙烯酸丁酯/聚苯乙烯共聚物。22. 一种在基质上面印刷之方法,其步骤包括:(a) 在一成像构件的表面上构成一成像静电圆点状带电区域图案;(b) 将成像构件加热至预定温度;(c) 制备一组成如下之印墨: 一种包括静电可极化聚合物质之无色的载体材料,该物质在预定温度被熔融,且此物质在液相时会对外部静电场有响应且会被该电场源吸引; 具备复合物结构及胶质尺寸之彩色非熔态均匀分散细粒子,其大小、形状及组成物化学性实质上都相同,并且维持一预定的値,这些粒子黏聚在一起整合在载体材料中形成一具作用性之母液;(d) 使熔融印墨与成像构件之加热过的成像带电表面接触,如此即可以使得印墨之载体材料和粒子起静电作用而以反应性固定比値的母液型态转移到成像构件上面,其厚度与从每一带电成像构件区域发出之场强度成比例;及(e) 使负有印墨之成像构件与具有低于预定温度的温度之印刷基质短暂接触以产生快速固化,并将印墨转移到基质上面,以便在印刷基质上面形成影像。23. 如申请专利范围第22项之方法,进一步还包括连续地将新电子信号写到印刷构件上面,同时依预先记录好的信号将印墨转移到印刷构件和基质上面。24. 如申请专利范围第22项之方法,进一步还包括重复(a)到(e)之步骤,并且使用不同的彩色印墨将几何上全等之圆点过印刷在再熔印墨上面以形成多层沉积,而产生递增性或递减性之最终色彩。25. 如申请专利范围第22项之方法,进一步还包括重复(a)到(e)之步骤,并且使用清晰可见的透明印墨以增加印刷区域之光泽度,并保护印刷区域使其不会受到紫外光辐射。26. 如申请专利范围第22项之方法,进一步还包括重复(a)到(e)之步骤,但是使用的印墨对光谱的可见光部份而言具高透明性,但对此光谱的紫外光及光化部份而言却具高吸收性,而且此透明印墨只过印刷在彩色印墨滴已预先印刷好之区域。27. 如申请专利范围第22项之方法,其中转移到成像构件上面带静电圆点的熔融印墨之厚度是依在成像构件上面每一带电圆点发出之静电场强度而定,而且熔融载体材料的凝聚力必须够低以帮助使大量带电圆点离开印墨供应区域。28. 如申请专利范围第22项之方法,其中成像构件之表面至少对熔融印墨而言具备些微的排斥性,因此在没有电荷存在的成像构件区域即使只是少量的印墨沉积现象也都不会发生。29. 如申请专利范围第22项之方法,进一步还包括以下步骤:(a) 利用加热方法将已凝结印墨液化;(b) 使印刷基质暴露在强静电场中以促使印墨从中脱离。30. 如申请专利范围第24项之方法,进一步还包括重复(a)到(e)步骤之前,至少有一部份的已凝结印墨再熔化之步骤。31. 一种用以在基质上面印刷之设备,其包括:(a) 具备坚硬介电表面之成像构件;(b) 将带静电的成像图案形成在成像构件的表面上之装置,(c) 加热成像构件至预定温度之装置;(d) 印墨源,其组成包括: 一种包括静电可极化聚合物质之无色的载体材料,该聚合物质在预定温度被熔融,且此物质在液相时会对外部静电场有响应且会被该电场源吸引; 具备复合物结构及胶质尺寸之彩色非熔态均匀分散细粒子,其大小、形状及组成物化学性实质上都相同,并且维持一预定的値,这些粒子黏聚在一起整合在载体材料中形成一具作用性之母液;(e) 使熔融印墨与成像构件之加热过的成像带电表面接触之装置,以使印墨之载体材料和粒子起静电作用而以反应性固定比値的母液型态转移到成像构件上面,其厚度与从每一带电成像构件区域发出之场强度成比例;及(f) 一种装置,使负有印墨之成像构件与具有低于预定温度的温度之印刷基质短暂接触以产生快速固化并实质上将印墨转移到基质上面,以便在印刷基质上面形成影像。32. 如申请专利范围第31项之设备,其中除非成像构件已带有静电,否则成像构件之加热表面将不会被熔融印墨所润湿。33. 如申请专利范围第31项之设备,其中的成像构件构造中包括一圆筒,此圆筒的外表面含有具备高阻抗之坚硬介电涂层,所谓表面上有以如光栅图案者排列在其上面之强力静电场,并且整个表面完全具备持久性而不会有显着的损耗,所谓成像构件另外还可以精确维持在所需的高温度。34. 如申请专利范围第31项之设备,其中的印墨源之构造包括一加热辊,其外表面可以携带储槽状的液态印墨层,并且可以使其在成像构件表面均匀移动,所谓印墨源和所谓成像构件配置的位置相当靠近,因此在其中形成的槽沟能够充满熔融印墨而形成可以被萃取之活动储槽空间。35. 如申请专利范围第31项之设备,其中所谓的成像构件具有薄介电表面层以及导电性底层,并且所谓用以形成带静电成像电荷图案之装置的构造如下:(a) 一排场发射离子化电极结构物以共轴方式配置在成像构件中,其全长与成像构件几乎相等,每一图案的几何形状,其长度或区域痕迹即可决定印刷圆点之痕迹的长度或面积,并且这些电极结构物是与成像构件隔开一预定的距离,(b) 一控制器可用以接受印刷圆点密度和位置资讯,以及可用以选择性地使电极结构物发生作用而在成像构件上面选定的印刷圆点位置上的成像构件底层与电极结构物之间产生变化的电流,因此在所谓表面层的反面产生变化电荷和反向电荷而造成沉积,如此即可在印刷圆点位置产生变化的静电场,其强度依传送给设备的印刷圆点资讯之强度而定。36. 如申请专利范围第31项之设备,进一步还包括:用以导入些微错开的时间延迟设备,如此即可使得成像构件上面圆点之位置稍为偏移,因此所形成的准不规则性印刷图案中光栅式排列所产生的周期性视觉瑕疵即可以消除。37. 如申请专利范围第31项之设备,其中用以形成带静电荷成像图案之装置包括至少一排顺着成像构件安装之场发射离子化电极结构物,其可以依成像构件表面上库仑电荷的可变量做控制性沉积,每一排中包括:(a) 多支与成像构件表面电连接之场发射离子化电极结构物,每一组电极结构物之结构包括: 以绝缘材料制成的烟 状微隧道,其以辐射状配置在成像构件表面上,因此微隧道,其以辐射状配置在成像构件表面上,因此微隧道的开口端可以面对成像构件; 安装在微隧道内部并且与一电源连接之电极; 延伸到微隧道内部表面周围并且在其位置与面对成像构件的微隧道之开口端相当接近之导电带,此导电带与一电压控制电流电连接,因此有助于将第一电压传送给导电带,同时将第二电压传送给成像构件,并且分别都可以调整其电压値,(b) 一种成像控制装置,可以依对成像数位数据之响应而传送离子化电压给选定的电极,离子化电压之大小从与第二电压相等到高出其数百伏特不等,传送此离子化电压会使得离子电流朝印刷表面流动,因此电荷得以在其上面蓄积,直到蓄积电荷之电压値到达第一电压値为止。38. 如申请专利范围第35项之设备,进一步还包括:用以控制电极结构物的作用时间之设备,如此即可控制所谓印刷圆点之大小。39. 如申请专利范围第35项之设备,其中:(a) 电极结构物的型态为可分离单元的组群,每一单元包括: 具相当弹性的支撑构件,其可以使得单元弹性地随着成像构件外围在其间形成等间隔之沟状空间; 安装在支撑构件上面之线性排列的分离间隔电极结构物;(b) 建构图案之装置进一步还包括: 在成像构件相反位置隔开的单元之支撑构件; 将单元以可调整方式安装在支撑构件上面之装置,此装置使得所有单元之电极结构物与成像构件隔开一预定距离; 使每一平板上面的电极结构物与所谓控制器连接之电路装置。40. 如申请专利范围第37项之设备,其中成像构件表面为薄的、高介电物质,且其中成像构件进一步包括其下方电连至该控制电路的电导层。41. 如申请专利范围第37项之设备,其中微隧道电极连接之电源提供的是不变的固定电位。42. 如申请专利范围第37项之设备,其中的离子化电压为正向电压,并且当其传送给电极时,将造成电子从邻近分子中脱离而形成离子,脱离的电子会被电极吸收,另外还造成离子朝向成像构件移动。43. 如申请专利范围第37项之设备,其中每一微隧道开口端之大小依被其沉积的电荷圆点之大小而定。44.如申请专利范围第39项之设备,其中的电路装置包括安装在单元的支撑构件上面之体积电路,每一体积电路都装配好使其适合用以控制在相对应单元上面电极结构物之动作。图示简单说明:图1常用于印墨中之典型,不规则形状及大小之习知彩色颜料之显微照片;图2是本发明彩色颜料依本文所述方法做为印墨使用之显微照片,放大倍数为25000倍;图3是应用本发明印墨的电热性质之印刷设备的示意图,以及记录印刷记号之方法,依与每一圆点之场强度成比例的量沈积印墨,并将所谓印墨释放到冷基质上面而完全熔化在上面;图4是涂布的印墨观察到的反射密度与成像圆筒上面的印墨尚未释放之前,位在其表面上的电压之关系图;图5A是适用的印墨之内聚力随温度之分布图;图5B显示印墨与成像圆筒之附着性,以及印墨与在印墨转移处印刷基质之附着性。图6A-6C说明利用交错(dither)技巧以降低视觉瑕疵(visualartifacts)以及使不同的彩色印刷圆点互相重叠之方法,图6A和6B为印刷圆点阵列之平面视图,图6C为图6B圆点阵列的横截面图;图7为图3所示成像圆筒的成像印刷头之平面视图(有部份截掉);图8为沿线7-7之截面图;图9为图7和图8所示印刷头部份更为详细以及放大之等角视图;图10为显示印刷头操作之示意图;图11为印刷头的静电发射单元较佳构造之截面图;图12为较佳印刷圆筒结构之等角视图;图13为配合本发明印刷机(priniting press)之示意;图14为本发明颜料粒子理想化截面之示意图;图15和16为本发明矽石颜料核心之TEM照片;图17和18为本发明硷性碳酸钇和氢氧化铝颜料核心之类似显微照片;图19为根据本发明吸附在矽石核心上面的某些染料之等温线图;图20为本发明染料—矽石颜料之透射光谱;图21与图20颜料相关之色度图;图22与图23A-23L为本发明其他颜料之透射光谱图;及
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