Концентрирование композиции чернил - RU2585878C2

Чертежи

Описание

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В общем способы электростатической печати включают в себя создание изображения на фотопроводящей поверхности, нанесение чернил, содержащих заряженные частицы, на фотопроводящую поверхность так, чтобы они избирательно привязывались к изображению, и затем перенос заряженных частиц в виде изображения на печатную основу.

Фотопроводящая поверхность обычно находится на цилиндре и часто называется формной пластиной (ФП). Фотопроводящая поверхность избирательно заряжается скрытым электростатическим изображением, имеющим области изображения и фона с разными потенциалами. Например, электростатическая композиция чернил, содержащая заряженные частицы тонера в жидком носителе, может приводиться в контакт с избирательно заряженной фотопроводящей поверхностью. Заряженные частицы тонера прилипают к областям изображения в скрытом изображении, тогда как области фона остаются чистыми. Затем изображение переносится на печатную основу (например, бумагу) непосредственно или, чаще, сначала путем переноса на промежуточный элемент переноса, который может быть мягким набухающим полотном, и последующего переноса на печатную основу. Вариации этого способа используют разные пути для формирования электростатического скрытого изображения на фоторецепторе или на диэлектрическом материале.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает пример устройства для концентрирования композиции чернил и для осуществления примеров описанного здесь способа.

Фиг. 2 показывает другой пример устройства для концентрирования композиции чернил и для осуществления примеров описанного здесь способа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Перед тем, как настоящее изобретение будет раскрыто и описано, следует понять, что это изобретение не ограничивается конкретными этапами способа и материалами, раскрытыми здесь, так как такие этапы способа и материалы могут отчасти меняться. Также следует понимать, что применяемая здесь терминология используется только с целью описания конкретных примеров. Данные термины не предназначены для ограничения, поскольку объем настоящего изобретения должен ограничиваться только пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

Следует заметить, что применяемые в этом описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают упоминаемые объекты во множественном числе, если контекст явно не диктует иное.

Применяемые здесь термины ″жидкий носитель″, ″жидкость-носитель″, ″носитель″ или ″несущая среда″ относятся к текучей среде, в которой могут быть диспергированы полимеры, частицы, краситель, переносчики заряда и другие добавки, образуя жидкие электростатические чернила или электрофотографические чернила. Такие жидкости-носители и переносящие компоненты известны в данной области техники. Типичные жидкости-носители могут включать в себя смесь множества разных агентов, таких как поверхностно-активные вещества, сорастворители, модификаторы вязкости и/или другие возможные ингредиенты.

Применяемый здесь термин ″электростатическая композиция чернил″ в общем относится к композиции чернил в жидкой форме, которая обычно подходит для применения в процессе электростатической печати, иногда называемом процессом электрофотографической печати.

Применяемый здесь термин ″пигмент″ в общем включает в себя пигментные красители, магнитные частицы, оксиды алюминия, оксиды кремния и/или другие керамические или металлоорганические материалы, независимо от того, придают ли такие частицы цвет. Таким образом, хотя настоящее описание, в первую очередь, приводит примеры использования пигментных красителей, термин ″пигмент″ может быть использован в более общем смысле, чтобы описывать не только пигментные красители, но и другие пигменты, такие как металлоорганика, ферриты, керамика и т.д.

Применяемый здесь термин ″сополимер″ относится к полимеру, который полимеризован из по меньшей мере двух мономеров.

Определенный мономер может быть описан здесь как составляющий определенный массовый процент полимера. Это указывает на то, что повторяющиеся звенья, образованные из упомянутого мономера в полимере, составляют упомянутый массовый процент данного полимера.

Если здесь упоминается стандартный тест, при условии, что не указано иное, версия упоминаемого теста является самой последней на момент подачи этой патентной заявки.

Применяемые здесь термины ″электростатическая печать″ или ″электрофотографическая печать″ в общем относятся к процессу, обеспечивающему изображение, которое переносится с фотогенерирующей основы либо непосредственно, либо опосредованно через промежуточный элемент переноса на печатную основу. Таким образом, изображение по существу не поглощается в фотогенерирующую основу, на которую его наносят. Кроме того, термины ″электрофотографические принтеры″ или ″электростатические принтеры″ в общем относятся к тем принтерам, которые способны осуществлять электрофотографическую печать или электростатическую печать, как описано выше. ″Жидкостная электрофотографическая печать″ является особым типом электрофотографической печати, где в электрофотографическом процессе применяют жидкие чернила, а не порошковый тонер. Процесс электростатической печати может включать в себя воздействие электрического поля на электростатическую композицию чернил, например, электрического поля, имеющего градиент поля 1000 В/см или больше, например, электрического поля, имеющего градиент поля 1500 В/см или больше.

Применяемый здесь термин ″примерно″ используется, чтобы обеспечить гибкость конечной точке численного диапазона, предусматривая то, что некое данное значение может быть ″немного выше″ или ″немного ниже″ конечной точки. Степень гибкости этого термина может обуславливаться конкретной переменной и будет определяться в пределах знаний специалистов в данной области техники на основе опыта и соответствующего описания, приведенного здесь.

Применяемое здесь множество составных частей, конструктивных элементов, входящих в состав элементов и/или материалов может быть представлено в общем списке для удобства. Однако эти списки следует понимать таким образом, что каждый элемент данного списка индивидуально идентифицируется как отдельный и уникальный элемент. Таким образом, никакой индивидуальный элемент такого списка не следует рассматривать как фактически эквивалент любого другого элемента того же списка только на основании их присутствия в общей группе без указаний обратного.

Концентрации, количества и другие численные данные могут быть выражены или представлены здесь в виде диапазона. Следует понимать, что такой формат диапазона используется просто для удобства и краткости и, таким образом, должен гибко интерпретироваться как включающий не только численные значения, явно указанные в качестве пределов диапазона, но и включающий все отдельно взятые численные значения или поддиапазоны, охватываемые внутри этого диапазона, как если бы каждое численное значение и каждый поддиапазон были указаны в явном виде. В качестве иллюстрации, численный диапазон ″от примерно 1 масс. % до примерно 5 масс. %″ должен быть интерпретирован включающим не только явно указанные значения примерно 1 масс. % и примерно 5 масс. %, но и отдельно взятые значения и поддиапазоны внутри указанного диапазона. Таким образом, в этот численный диапазон включаются такие отдельно взятые значения, как 2, 3,5 и 4, и такие поддиапазоны, как 1-3, 2-4 и 3-5, и т.д. Такой же принцип применим к диапазонам, указывающим только одно численное значение. Более того, такая интерпретация должна применяться независимо от ширины диапазона или описываемых характеристик.

Если не указано иное, любой описанный здесь признак может быть скомбинирован с любым аспектом изобретения или любым другим описанным здесь признаком.

В одном аспекте обеспечивается способ концентрирования композиции чернил, при этом способ содержит этапы:

(а) обеспечения композиции чернил, причем композиция чернил содержит жидкий носитель и частицы, содержащие смолу и краситель, и при этом композиция чернил содержит менее чем 0,3 мг переносчика заряда на г твердых веществ в композиции чернил;

(b) пропускания композиции чернил между заряжаемым конвейером и первым электродом, при этом прикладывают потенциал так, что композиция чернил прилипает к заряжаемому конвейеру;

(с) пропускания композиции чернил на конвейере мимо движущейся поверхности, при этом чернила контактируют с движущейся поверхностью и между конвейером и движущейся поверхностью прикладывается потенциал, так что частицы склонны двигаться к конвейеру, а часть жидкого носителя удаляется, увеличивая концентрацию частиц в жидком носителе на конвейере, с образованием концентрированных чернил на конвейере, причем конвейер и движущаяся поверхность затем расходятся друг от друга, и по меньшей мере часть концентрированных чернил остается на конвейере; и

(d) удаления концентрированных чернил с конвейера и переноса их в резервуар хранения.

В дополнительном аспекте обеспечивается устройство для концентрирования композиции чернил, содержащее вращаемый барабан, содержащий алюминиевую сердцевину, которая имеет твердое анодированное поверхностное покрытие, первый электрод, расположенный возле данного поверхностного покрытия, валик, имеющий металлическую сердцевину с внешним поверхностным слоем, содержащим эластомерный материал, при этом, в отсутствие любой композиции чернил, эластомерный материал валика и твердое анодированное покрытие вращаемого барабана находятся в контакте,

при этом устройство выполнено с возможностью прикладывать к электроду и валику потенциал -2800 В или меньше, и потенциал, прикладываемый к вращаемому барабану, -500 В или больше, и/или устройство выполнено с возможностью прикладывать потенциал, прикладываемый к электроду и валику, 2800 В или больше, и потенциал, прикладываемый к вращаемому барабану, 500 В или меньше.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что они могут концентрировать композицию чернил, содержащую малое количество переносчика заряда или не содержащую переносчика заряда. Это удивительно, так как ожидалось, что переносчик заряда должен присутствовать, чтобы придавать заряд смолосодержащим частицам, позволяя манипулировать ими в градиенте электрического поля. Кроме того, ранее считалось, что концентрирование жидких электростатических чернил до содержания твердых веществ 30-35 масс. % или выше с использованием некоторых способов уровня техники необратимо изменяет структуры частиц в чернилах, ухудшая качество печати и делая чернила непригодными для использования в электростатических печатных машинах. Однако описанный здесь способ, по-видимому, не влияет отрицательно на качество чернил. После того, как чернила были сконцентрированы, может быть добавлен переносчик заряда и/или чернила могут быть разбавлены, и затем чернила используются в процессе электростатической печати. В некоторых случаях в уровне техники содержание жидкого носителя в электростатических чернилах обычно составляет от 75 до 80 массовых % при загрузке в принтеры. Чернила могут дополнительно разбавляться до содержания жидкости примерно 98 массовых % перед их применением в печатной машине. Путем концентрирования чернил снижается полная масса композиции чернил, которую нужно транспортировать, поэтому получается экономия энергии и затрат. Кроме того, способ по настоящему изобретению может быть непрерывным процессом, который имеет преимущество над периодическим процессом. Кроме того, избегается необходимость в использовании некоторого возможного концентрирующего оборудования, например, центрифуг, которое может иметь очень большую опорную поверхность и быть очень дорогим для покупки.

Чернила для процесса электростатической печати

Чернила на этапе (а) содержат жидкий носитель и частицы, содержащие смолу и краситель.

Смола может включать в себя термопластический полимер. В частности, полимер смолы может быть выбран из сополимеров этилена и акриловой кислоты; сополимеров метакриловой кислоты; сополимеров этилена и винилацетата; сополимеров этилена (например, от 80 масс. % до 99,9 масс. %) и алкилового (например, от С1 до С5) сложного эфира метакриловой или акриловой кислоты (например, от 0,1 масс. % до 20 масс. %); сополимеров этилена (например, от 80 масс. % до 99,9 масс. %), акриловой или метакриловой кислоты (например, от 0,1 масс. % до 20,0 масс. %) и алкилового (например, от С1 до С5) сложного эфира метакриловой или акриловой кислоты (например, от 0,1 масс. % до 20 масс. %); полиэтилена; полистирола; изотактического полипропилена (кристаллического); этиленэтилакрилата; сложных полиэфиров; поливинилтолуола; полиамидов; сополимеров стирола/бутадиена; эпоксидных смол; акриловых смол (например, сополимер акриловой и метакриловой кислоты и по меньшей мере одного алкилового сложного эфира акриловой и метакриловой кислоты, причем алкил может иметь от 1 до примерно 20 атомов углерода, такой как метилметакрилат (например, от 50 масс. % до 90 масс. %)/метакриловая кислота (например, от 0 масс. % до 20 масс. %)/этилгексилакрилат (например, от 10 масс. % до 50 масс. %)); этилен-акрилатных терполимеров: терполимеров этилен-акриловых сложных эфиров малеинового ангидрида (МАН) или глицидилметакрилата (ГМА); иономеров этилена-акриловой кислоты и их комбинаций.

В некоторых примерах смола содержит первый полимер, который является сополимером этилена или пропилена и этиленненасыщенной кислоты из акриловой кислоты и метакриловой кислоты. В некоторых примерах в первом полимере отсутствуют сложноэфирные группы, и смола дополнительно содержит второй полимер, имеющий сложноэфирные боковые группы, который является сополимером (i) первого мономера, имеющего сложноэфирные боковые группы, выбранного из этерифицированной акриловой кислоты или этерифицированной метакриловой кислоты, (ii) второго мономера, имеющего кислотные боковые группы, выбранного из акриловой или метакриловой кислоты, и (iii) третьего мономера, выбранного из этилена и пропилена.

На этапе (а) смола может составлять от 5% до 99% от массы твердых веществ в композиции чернил, в некоторых примерах от 50% до 90% от массы твердых веществ композиции чернил, в некоторых примерах от 70% до 90% от массы твердых веществ композиции чернил. Остальные массовые % твердых веществ в композиции чернил могут представлять краситель и, в некоторых примерах, любые другие добавки, которые могут присутствовать.

Как правило, жидкий носитель действует как диспергирующая среда для других компонентов в чернилах. Например, жидкий носитель может содержать или представлять собой углеводород, силиконовое масло, растительное масло и т.д. Жидкий носитель может включать в себя, но не ограничиваясь этим, изолирующую, неполярную, неводную жидкость, которая используется в качестве среды для частиц тонера. Жидкий носитель может включать в себя соединения, которые имеют удельное сопротивление свыше примерно 10⁹ Ом·см. Жидкий носитель может иметь диэлектрическую постоянную ниже примерно 30, в некоторых примерах ниже примерно 10, в некоторых примерах ниже примерно 5, в некоторых примерах ниже примерно 3. Жидкий носитель может включать в себя углеводороды, но не ограничивается ими. Углеводород может включать алифатический углеводород, изомеризованный алифатический углеводород, алифатические углеводороды с разветвленной цепью, ароматические углеводороды и их комбинации, но не ограничивается ими. Примеры жидких носителей включают алифатические углеводороды, изопарафиновые соединения, парафиновые соединения, деароматизированные углеводородные соединения и им подобные, но не ограничиваются этим. В частности, жидкие носителя могут включать в себя Isopar-G™, Isopar-H™, Isopar-L™, Isopar-M™, Isopar-K™, Isopar-V™, Norpar-12™, Norpar-13™, Norpar-15™, Exxol D40™, Exxol D80™, Exxol D100™, Exxol D130™ и Exxol D140™ (каждый продается EXXON CORPORATION); Teclen N-16™, Teclen N-20™, Teclen N-22™, Nisseki Naphthesol L™, Nisseki Naphthesol M™, Nisseki Naphthesol H™, #0 Solvent L™, #0 Solvent M™, #0 Solvent H™, Nisseki Isosol 300™, Nisseki Isosol 400™, AF-4™, AF-5™, AF-6™ и AF-7™ (каждый продается NIPPON OIL CORPORATION); IP Solvent 1620™ и IP Solvent 2028™ (каждый продается IDEMITSU PETROCHEMICAL CO., LTD.); Amsco OMS™ и Amsco 460™ (каждый продается AMERICAN MINERAL SPERITS CORP.); и Electron, Positron, New II, Purogen HF (100% синтетические терпены) (продается ECOLINK™), но не ограничиваются ими. Жидкие носители и другие компоненты в настоящем раскрытии описаны в патенте США 6337168, патенте США 6070042 и патенте США 5192638, все из которых включены сюда посредством ссылки.

В некоторых примерах жидкий носитель на этапе (а) составляет примерно от 20 до 99,5% по массе чернил, в некоторых примерах от 50 до 99,5% по массе чернил. В некоторых примерах жидкий носитель на этапе (а) составляет примерно от 40 до 90% по массе чернил. В некоторых примерах на этапе (а) жидкий носитель составляет примерно от 60 до 80% по массе композиции чернил. В некоторых примерах на этапе (а) жидкий носитель может составлять примерно от 90 до 99,5% электростатической композиции чернил, в некоторых примерах от 95 до 99% электростатической композиции чернил. В некоторых примерах остальные массовые % композиции чернил образованы из частиц, содержащих смолу и краситель.

Краситель может быть краской или пигментом. Частицы могут содержать пигмент. Краситель может быть любым красителем, совместимым с жидким носителем и пригодным для электростатической печати. Например, краситель может присутствовать в виде частиц пигмента или может содержать смолу (в добавление к описанным здесь полимерам) и пигмент. Смолы и пигменты могут быть любыми из обычно применяемых в данной области техники. В некоторых примерах краситель выбирают из голубого пигмента, пурпурного пигмента, желтого пигмента и черного пигмента. Например, пигменты от Hoechst включают в себя 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 F6B; пигменты от Sun Chemical включают в себя L74-1357 Yellow, L75-2337 Yellow; пигменты от Heubach включают в себя DALAMAR® YELLOW YT-858-D; пигменты от Ciba-Geigy включают в себя 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® VIOLET; пигменты от BASF включают в себя 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 9140; пигменты от Mobay включают в себя QUINDO® MAGENTA, INDOFAST® BRILLIANT SCARLET, QUINDO® RED 6700, QUINDO® RED 6713, INDOFAST® VIOLET; пигменты от Cabot включают в себя Maroon B STERLING® NS BLACK, STERLING® NSX 76, MOGUL® L; пигменты от DuPont включают в себя TIPURE® R-101; и пигменты от Paul Uhlich включают в себя UHLICH® BK 8200.

Количества переносчика заряда, описываемого здесь, могут относиться к общему количеству переносчика заряда в композиции чернил. В некоторых примерах множество типов переносчика заряда могут быть включены в композицию чернил, и эти количества представляют собой сумму разных типов переносчика заряда в композиции чернил.

В некоторых методах уровня техники в жидкий носитель добавляют переносчик заряда, чтобы придавать заряд частицам чернил. Ниже уровня 0,3 мг переносчика заряда на г твердых веществ композиции чернил заметен малый заряжающий эффект, если вообще заметен. На этапе (а) способа композиция чернил может содержать меньше чем 0,2 мг переносчика заряда на г твердых веществ композиции чернил, в некоторых примерах меньше чем 0,1 мг переносчика заряда на г твердых веществ композиции чернил, в некоторых примерах меньше чем 0,05 мг переносчика заряда на г твердых веществ композиции чернил. В некоторых примерах на этапе (а) первого аспекта переносчик заряда определяется как переносчик, выбранный из солей циркония и жирных кислот, например, октоат циркония, солей металлов и сульфосукцинатов, солей металлов и оксифосфатов, солей металлов и алкилбензолсульфоновой кислоты, солей металлов и ароматических карбоновых кислот или сульфоновых кислот, полиоксиэтилированных алкиламинов, лецитина, поливинилпирролидона и сложных эфиров органических кислот с многоатомными спиртами. В некоторых примерах на этапе (а) способа композиция чернил по существу свободна или свободна от переносчика заряда. В некоторых примерах на этапе (а) способа композиция чернил по существу свободна или свободна от солей металлов из солей циркония и жирных кислот, например, октоата циркония, сульфосукцинатов, солей металлов и оксифосфатов, солей металлов и алкилбензолсульфоновой кислоты, солей металлов и ароматических карбоновых кислот или сульфоновых кислот, полиоксиэтилированных алкиламинов, лецитина, поливинилпирролидона и сложных эфиров органических кислот с многоатомными спиртами. В некоторых примерах на этапе (а) способа композиция чернил по существу свободна или свободна от маслорастворимых нефтяных сульфонатов (например, нейтральный Calcium Petronate™, нейтральный Barium Petronate™ и основный Barium Petronate™), полибутиленсукцинимидов (например, OLOA™ 1200 и Amoco 575), и глицеридных солей (например, натриевые соли фосфатированных моно- и диглицеридов с ненасыщенными и насыщенными заместителями), солей сульфоновой кислоты, включая, но не ограничиваясь ими, соли бария, натрия, кальция и алюминия и сульфоновой кислоты. В некоторых примерах на этапе (а) способа композиция чернил по существу свободна или свободна от сульфоновых кислот, включая алкилсульфоновые кислоты, арилсульфоновые кислоты и сульфоновые кислоты алкилсукцинатов, но не ограничиваясь ими (например, смотри WO 2007/130069).

Электростатическая композиция чернил может содержать одну или более добавок, например, активатор заряда, воск, поверхностно-активное вещество, биоциды, органические растворители, модификаторы вязкости, материалы для регулирования pH, пассиваторы, консерванты, добавки для совместимости, эмульгаторы и тому подобные.

В некоторых примерах композиция чернил на этапе (а) первого аспекта содержит соль алюминия, такую как алюминиевая соль жирной кислоты, включая стеарат алюминия, но не ограничиваясь им. Она действует, стабилизируя заряд на частицах смолы, заряженных после пропускания между первым электродом и движущимся конвейером. В некоторых примерах соли алюминия, включая стеарат алюминия, не являются переносчиками заряда, например, когда используются в сочетании со смолой, имеющей кислотные боковые группы.

В некоторых примерах на этапе (а) чернила имеют проводимость в высоком поле 50 пСм/см или менее, в некоторых примерах - проводимость в высоком поле 30 пСм/см или менее, в некоторых примерах - проводимость в высоком поле 20 пСм/см или менее, в некоторых примерах - проводимость в высоком поле 10 пСм/см или менее. Проводимость композиции чернил в высоком поле измеряют при 1500 В/мм, используя постоянный ток при 23°C.

В некоторых примерах на этапе (а) чернила имеют проводимость в низком поле 10 пСм/см или менее, в некоторых примерах - 5 пСм/см или менее, в некоторых примерах - 2 пСм/см или менее, в некоторых примерах - 0 пСм/см. Проводимость в низком поле измеряют путем приложения напряжения переменного тока постоянной амплитуды к двум параллельным электродам и отслеживания тока через текучую среду - в этом случае, амплитуда электрического поля была 5 В/мм, частота была 5 Гц, а температура была 23°C.

Заряжаемый конвейер

Заряжаемый конвейер может быть любым подходящим конвейером, который может поддерживать и перемещать композицию чернил и к которому может быть приложен потенциал. При зарядке, т.е. когда приложен потенциал между заряжаемым конвейером и электродом, конвейер выполнен так, что частицы прилипают к конвейеру.

Конвейер обычно будет иметь непрерывную поверхность, которая образует петлю. В некоторых примерах конвейер находится в форме вращаемого барабана, внешняя поверхность которого действует, поддерживая композицию чернил. Барабан может вращаться на оси, которая может быть ориентирована под любым желаемым углом. В некоторых примерах ось барабана является горизонтальной. Барабан может быть любой подходящей формы и в некоторых примерах является цилиндрическим с осью вращения, образующей ось цилиндра.

В некоторых примерах заряжаемый конвейер имеет форму ленты, которая приводится в движение подходящим механизмом, таким как один или несколько валиков.

Заряжаемый конвейер может содержать металл. Данный металл может быть выбран из стали, алюминия и меди, и сплавов, включающих любой из этих металлов, но не ограничивается этим. Заряжаемый конвейер может содержать металлическую основу, например, барабан, имеющий поверхностное покрытие из неметаллического материала, который может быть неметаллическим, эластомерным или неэластомерным материалом. Неметаллические, неэластомерные материалы могут быть выбраны из оксидов металлов и углеродсодержащих покрытий, таких как алмазоподобное углеродное покрытие. Эластомерный материал может содержать материал, выбранный из хлоропренового каучука, изопренового каучука, EPDM каучука, полиуретанового каучука, эпоксидного каучука, бутилкаучука, фторэластомеров (таких как коммерчески доступный Viton) и полиуретана. Эластомерный материал может дополнительно содержать регулятор сопротивления, который может быть диспергирован в эластомерном материале, и этот регулятор сопротивления может быть выбран из ионного материала, металла или углерода. Ионный материал может быть соединением четвертичного аммония. Регулятор сопротивления, который может быть диспергирован в эластомерном материале, может быть выбран из органических красителей, органических пигментов, органических солей, полиэлектролитов, неорганических солей, пластификаторов, неорганических пигментов, металлических частиц, комплексов с переносом заряда или материалов, которые образуют комплексы с переносом заряда с эластомерным материалом, например, полиуретаном. Регулятор сопротивления может присутствовать в количестве от 0,1 до 6 масс. % поверхностного покрытия, тогда как оставшийся массовый процент может составлять эластомерный материал. Регулятор сопротивления может быть соединением четвертичного аммония, например, соединением с формулой (NR1′R2′R3′R4)Х′, в которой каждый из R^1′ R^2′ R^3′ и R⁴ независимо представляет собой углеводородную группу, включая алкильную или арильную группы, и при этом алкил является замещенным или незамещенным, разветвленным или прямоцепочечным, насыщенным или ненасыщенным, но не ограничиваясь этим, а Х' является анионом, таким как галогенид. Примеры соединений четвертичного аммония включают бромид тетрагептиламмония, хлорид триметилоктадециламмония, хлорид бензилтриметиламмония, но не ограничиваются этим. В некоторых примерах регулятор сопротивления является солью лития.

Заряжаемый конвейер может содержать металлическую основу, например, барабан, имеющий поверхностное покрытие из оксида металла, и металл металлической основы и металл оксида металла может быть одним и тем же. В некоторых примерах поверхностное покрытие может иметь толщину по меньшей мере 5 мкм, в некоторых примерах по меньшей мере 10 мкм, в некоторых примерах по меньшей мере 15 мкм, в некоторых примерах по меньшей мере 25 мкм. В некоторых примерах поверхностное покрытие может иметь толщину от 5 мкм до 100 мкм, в некоторых примерах от 20 до 80 мкм, в некоторых примерах от 30 до 70 мкм, в некоторых примерах от 45 до 60 мкм. В некоторых примерах заряжаемый конвейер содержит металлическую основу, имеющую анодированное поверхностное покрытие из оксида металла, в некоторых примерах имеющее толщину по меньшей мере 5 мкм, в некоторых примерах по меньшей мере 10 мкм, в некоторых примерах по меньшей мере 15 мкм, в некоторых примерах по меньшей мере 25 мкм. В некоторых примерах заряжаемый конвейер содержит металлическую основу, имеющую анодированное поверхностное покрытие из оксида металла, в некоторых примерах имеющее толщину от 5 мкм до 100 мкм, в некоторых примерах от 20 до 80 мкм, в некоторых примерах от 30 до 70 мкм, в некоторых примерах от 45 до 60 мкм. В некоторых примерах заряжаемый конвейер содержит алюминиевую основу, имеющую анодированное поверхностное покрытие, содержащее оксид алюминия. В некоторых примерах анодированное поверхностное покрытие является анодированным покрытием типа III, иногда называемым в данной области техники анодированным твердым покрытием, покрытие образовано путем твердого анодирования или путем технического анодирования. Способы выполнения анодирования типа III или твердого анодирования известны в данной области техники, и стандарты такого анодирования могут быть найдены, например, в MIL-А-8625 Type III, AMS 2469H, BS ISO 10074:2010 и BS EN 2536:1995, все описания которых включены сюда посредством ссылки во всей своей полноте. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что твердое анодирование поверхности металлического заряжаемого конвейера дает конвейер с подходящим удельным сопротивлением, который способен надлежащим образом регулировать перенос заряда от конвейера к частицам электростатической композиции чернил.

Заряжаемый конвейер может иметь любой подходящий размер. В некоторых примерах заряжаемый конвейер имеет ширину, измеряемую в направлении, пересекающем его поверхность перпендикулярно направлению движения его поверхности, по меньшей мере 40 см, в некоторых примерах по меньшей мере 50 см, в некоторых примерах по меньшей мере 60 см, в некоторых примерах по меньшей мере 70 см, в некоторых примерах по меньшей мере 1 м, в некоторых примерах по меньшей мере 2 м, в некоторых примерах по меньшей мере 3 м, в некоторых примерах от 40 см до 4 м, в некоторых примерах от 200 см до 400 см, в некоторых примерах от 250 см до 350 см. В некоторых примерах заряжаемый конвейер представляет собой или содержит вращаемый барабан в форме цилиндра, который имеет ширину, измеряемую в направлении, пересекающем его поверхность перпендикулярно направлению движения его поверхности (т.е. параллельно оси цилиндра), по меньшей мере 40 см, в некоторых примерах по меньшей мере 50 см, в некоторых примерах по меньшей мере 60 см, в некоторых примерах по меньшей мере 70 см, в некоторых примерах по меньшей мере 1 м, в некоторых примерах по меньшей мере 2 м, в некоторых примерах по меньшей мере 3 м, в некоторых примерах от 40 см до 4 м, в некоторых примерах от 200 см до 400 см, в некоторых примерах от 250 см до 350 см. В некоторых примерах заряжаемый конвейер представляет собой или содержит вращаемый барабан в форме цилиндра, который имеет диаметр по меньшей мере 40 см, в некоторых примерах по меньшей мере 50 см, в некоторых примерах по меньшей мере 60 см, в некоторых примерах по меньшей мере 70 см, в некоторых примерах по меньшей мере 1 м, в некоторых примерах по меньшей мере 2 м, в некоторых примерах от 40 см до 3 м, в некоторых примерах от 100 см до 300 см, в некоторых примерах от 250 см до 350 см. В некоторых примерах отношение ширина цилиндра: диаметр цилиндра составляет от 2:1 до 1:2.

Заряжаемый конвейер может иметь поверхность с удельным сопротивлением примерно от 1×10⁹ до 1×10¹¹ Ом·см или в некоторых примерах с удельным сопротивлением примерно 1×10¹⁰ Ом·см.

Первый электрод

Первый электрод может быть любым подходящим электродом, способным прикладывать потенциал между заряжаемым конвейером и первым электродом. Электрод может быть неподвижным относительно заряжаемого конвейера. Первый электрод может иметь форму, которая, по меньшей мере частично, соответствует форме по меньшей мере части заряжаемого конвейера. Например, если заряжаемый конвейер представляет собой цилиндр, имеющий ось, то электрод может иметь сечение, которое образует часть круга, причем центр этого круга такой же, как и центр цилиндра. В некоторых примерах, если заряжаемый конвейер представляет собой цилиндр, имеющий ось, то электрод может иметь внутреннюю поверхность, которая образует часть цилиндрической формы, причем ось этой цилиндрической формы такая же, как и ось цилиндра заряжаемого конвейера.

В некоторых примерах самое короткое расстояние между первым электродом и заряжаемым конвейером составляет от 0,5 мм до 5 мм, в некоторых примерах от 0,5 до 2 мм, в некоторых примерах от 0,8 мм до 1,2 мм.

В некоторых примерах первый электрод может быть в форме валика или ленты, имеющих поверхность, которая может двигаться в том же направлении, как поверхность заряжаемого конвейера, и может контактировать с поверхностью заряжаемого конвейера. Если первый электрод имеет форму валика, например, цилиндра, и подвижный конвейер имеет форму барабана, то валик первого электрода может иметь диаметр, который меньше, чем диаметр валика барабана подвижного конвейера. В некоторых примерах множество первых электродов в форме валиков и/или лент, например как описано выше, может быть расположено вокруг заряжаемого конвейера и, в эксплуатации, каждый может использоваться для прилипания частиц, содержащих смолу, к заряжаемому конвейеру.

Электрод может содержать любой электропроводящий материал, включая металл и углерод, но не ограничиваясь этим. Электрод может содержать металл, выбранный из меди, алюминия и стали.

В способе потенциал прикладывают так, что композиция чернил прилипает к заряжаемому конвейеру. Разность потенциалов между заряжаемым конвейером и первым электродом может быть 500 В или больше, в некоторых примерах 1000 В или больше, в некоторых примерах 2000 В или больше, в некоторых примерах 3000 В или больше, в некоторых примерах 3200 В или больше, в некоторых примерах 3500 В или больше, в некоторых примерах 3800 В или больше, в некоторых примерах 4000 В или больше. Разность потенциалов между заряжаемым конвейером и первым электродом может быть от 500 В до 7000 В, в некоторых примерах от 1000 В до 7000 В, в некоторых примерах от 3000 В до 6000 В, в некоторых примерах от 3000 В до 4000 В. На заряжаемый конвейер может быть подан потенциал более положительный, чем на первый электрод, или на заряжаемый конвейер может быть подан потенциал менее положительном, чем на первый электрод. В некоторых примерах потенциал заряжаемого конвейера может составлять или быть близким к потенциалу земли (0 В), например, в пределах 50 В. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что относительная полярность между заряжаемым конвейером и первым электродом может быть изменена - это является преимуществом над некоторыми методами уровня техники, где частицы должны иметь заданную полярность, часто зависящую от использованного переносчика заряда, так что частицы будут двигаться только от первого потенциала ко второму потенциалу, когда первый потенциал находится при более положительной полярности, чем второй потенциал, или наоборот. Это дает большую универсальность при использовании способа.

В способе поверхность конвейера может перемещаться со скоростью от 1 до 100 см/с, в некоторых примерах от 5 до 70 см/с или в некоторых примерах от 10 до 50 см/с, или в некоторых примерах от 20 до 50 см/с, или в некоторых примерах от 30 до 50 см/с.

Электрическое поле между заряжаемым конвейером и первым электродом может быть 2000 В/мм или больше, в некоторых примерах 2500 В/мм или больше, в некоторых примерах 2800 В/мм или больше, в некоторых примерах 2900 В/мм или больше, в некоторых примерах 3000 В/мм или больше, в некоторых примерах 3200 В/мм или больше, в некоторых примерах 3500 В/мм или больше, в некоторых примерах 3800 В/мм или больше, в некоторых примерах 4000 В/мм или больше. Электрическое поле между заряжаемым конвейером и первым электродом может быть от 2000 В/мм до 6000 В/мм, в некоторых примерах от 2500 В/мм до 5000 В/мм, в некоторых примерах от 2800 В/мм до 4700 В/мм, в некоторых примерах от 2900 В/мм до 4600 В/мм, в некоторых примерах от 2900 В/мм до 4500 В/мм, в некоторых примерах от 2900 В/мм до 4200 В/мм. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что, если частицы пропускают через высокое электрическое поле, это способствует их зарядке, и поля 3000 В/мм или больше оказались особенно эффективны в содействии зарядке частиц, даже когда в них нет переносчика заряда.

Первый электрод может располагаться ниже заряжаемого конвейера, с разделением между первым электродом и заряжаемым конвейером, образующим зазор. Способ может быть таким, что чернила для процесса электростатической печати заполняют, по меньшей мере частично, зазор между заряжаемым конвейером и первым электродом, и потенциал на этапе (b) прикладывают так, что чернила прилипают к заряжаемому конвейеру.

В некоторых примерах первый электрод содержит валик, который расположен ниже заряжаемого конвейера и в резервуаре для концентрируемой композиции чернил (на этапе (а)). В некоторых примерах первый электрод содержит множество валиков, которые расположены ниже заряжаемого конвейера, и каждый из которых находится в резервуаре для концентрируемой композиции чернил (на этапе (а)). В некоторых примерах заряжаемый конвейер находится в форме барабана, имеющего поверхностное покрытие из неметаллического, неэластомерного материала, а первый электрод находится в форме валика, содержащего металлическую сердцевину, имеющую поверхностное покрытие из неметаллического эластомерного материала.

Движущаяся поверхность

Способ включает в себя пропускание чернил на конвейере мимо движущейся поверхности, при этом чернила контактируют с данной движущейся поверхностью и между конвейером и движущейся поверхностью прикладывается потенциал, так что частицы склонны двигаться к конвейеру, а часть жидкого носителя удаляется, увеличивая концентрацию заряжаемых частиц в жидком носителе на конвейере, с образованием концентрированных чернил на конвейере.

Движущаяся поверхность образует внешнюю поверхность движущегося тела, которое может быть в форме барабана или ленты, как описано здесь. Движущаяся поверхность может образовывать часть барабана или ленты, движимых валиками. Движущаяся поверхность и тело, часть которого она образует, способны находится под напряжением смещения, так что потенциал может быть приложен между движущейся поверхностью и заряжаемым конвейером. Движущаяся поверхность может рассматриваться как часть второго электрода.

В некоторых примерах движущаяся поверхность образует внешнюю поверхность вращаемого барабана. Барабан, имеющий движущуюся поверхность, может вращаться на оси, которая может быть ориентирована под любым желаемым углом. В некоторых примерах ось барабана, имеющего движущуюся поверхность, является горизонтальной. Барабан, имеющий движущуюся поверхность, может быть любой подходящей формы, но в некоторых примерах является цилиндрическим с осью вращения, образующей ось цилиндра.

В некоторых примерах движущаяся поверхность образует внешнюю поверхность ленты, которая приводится в движение подходящим механизмом, таким как один или несколько валиков.

Движущееся тело, имеющее движущуюся поверхность, может содержать металл. В некоторых примерах движущееся тело, имеющее движущуюся поверхность, может содержать металл, имеющий поверхностное покрытие, содержащее эластомерный материал. Например, движущееся тело, имеющее движущуюся поверхность, может содержать барабан, имеющий металлическую сердцевину с внешним поверхностным слоем, содержащим эластомерный материал. Металл может быть выбран из стали, алюминия и меди, но не ограничивается этим. Поверхностное покрытие или внешний поверхностный слой может содержать эластомерный материал и регулятор сопротивления, который может быть диспергирован в эластомерном материале. Регулятор сопротивления может действовать, увеличивая или уменьшая удельное сопротивление эластомерного материала (по сравнению с тем же материалом без упомянутого регулятора сопротивления). Эластомерный материал может содержать материал, выбранный из хлоропренового каучука, изопренового каучука, EPDM каучука, полиуретанового каучука, эпоксидного каучука, бутилкаучука, фторэластомеров (таких, как коммерчески доступный Viton) и полиуретана.

Регулятор сопротивления, который может быть диспергирован в эластомерном материале, может быть выбран из ионного материала, металла или углерода. Ионный материал может быть соединением четвертичного аммония. Регулятор сопротивления, который может быть диспергирован в эластомерном материале, может быть выбран из органических красителей, органических пигментов, органических солей, полиэлектролитов, неорганических солей, пластификаторов, неорганических пигментов, металлических частиц, комплексов с переносом заряда или материалов, которые образуют комплексы с переносом заряда с эластомерным материалом, например, полиуретаном. Регулятор сопротивления может присутствовать в количестве от 0,1 до 6 масс. % поверхностного покрытия, тогда как оставшийся массовый процент может быть эластомерным материалом. Регулятор сопротивления может быть соединением четвертичного аммония, например, соединением с формулой (NR1′R2′R3′R4)Х′, в которой каждый из R^1′ R^2′ R^3′ и R⁴ независимо представляет собой углеводородную группу, включая алкильную или арильную группы, но не ограничиваясь этим, при этом алкил является замещенным или незамещенным, разветвленным или прямоцепочечным, насыщенным или ненасыщенным, а Х′ является анионом, таким как галогенид. Примеры соединений четвертичного аммония включают бромид тетрагептиламмония, хлорид триметилоктадециламмония, хлорид бензилтриметиламмония, но не ограничиваются этим. В некоторых примерах регулятор сопротивления является солью лития.

Если движущаяся поверхность является движущимся телом, содержащим барабан, имеющий металлическую сердцевину с внешним поверхностным слоем, содержащим эластомерный материал, то удельное сопротивление поверхности барабана может быть от 1×10⁵ Ом·м до 1×10⁸ Ом·м, в некоторых примерах от 1×10⁶ Ом·м до 1×10⁷ Ом·м, при измерении между валиком и металлическим стержнем в контакте, общая площадь контакта вдоль валика в примерно 340 мм составляет примерно 1 см.

В некоторых примерах заряжаемый конвейер содержит металлическую основу, например, барабан, имеющий поверхностное покрытие из неметаллического, эластомерного материала, и движущееся тело, имеющее движущуюся поверхность, содержит металлическую основу, например, барабан, имеющий поверхностное покрытие из неметаллического, неэластомерного материала.

В некоторых примерах заряжаемый конвейер содержит металлическую основу, например, барабан, имеющий поверхностное покрытие из неметаллического, неэластомерного материала, и движущееся тело, имеющее движущуюся поверхность, содержит металлическую основу, например, барабан, имеющий поверхностное покрытие из неметаллического материала, который может быть неметаллическим, эластомерным материалом.

В некоторых примерах вокруг заряжаемого конвейера расположено множество движущихся поверхностей. Например, первый конвейер может содержать первый барабан, и вокруг первого барабана расположено множество вторых барабанов, имеющих движущуюся поверхность. Например, первый конвейер может содержать первый барабан, и вокруг первого барабана расположены по меньшей мере два, в некоторых примерах по меньшей мере три, в некоторых примерах по меньшей мере четыре вторых барабана, имеющих движущуюся поверхность. Поверхностное покрытие может иметь удельное сопротивление от 107 до 1011 Ом·см. Поверхностное покрытие на движущейся поверхности может иметь толщину от 0,001 мм до 20 мм, в некоторых примерах от 0,05 мм до 10 мм, в некоторых примерах от 1 мм до 10 мм, в некоторых примерах от 1 мм до 3 мм, в некоторых примерах от 3 мм до 8 мм. Движущееся тело, имеющее движущуюся поверхность, может быть построено, как описано в US 3863603 (смотри описание магнитного щеточного вала) и US 3959574 (смотри описание смещаемого элемента переноса), оба из которых включены сюда посредством ссылки во всей своей полноте.

В некоторых примерах поверхность заряжаемого конвейера и движущаяся поверхность перемещаются с одинаковой относительной скоростью и в одинаковом направлении в точке, где они находятся ближе всего друг к другу. В способе поверхность конвейера и движущаяся поверхность могут перемещаться со скоростью от 1 до 100 см/с, в некоторых примерах от 5 до 50 см/с, в некоторых примерах от 20 до 50 см/с, в некоторых примерах от 30 до 50 см/с, в некоторых примерах от 10 до 30 см/с.

В способе прикладывают потенциал между конвейером и движущейся поверхностью, так что заряжаемые частицы склонны двигаться к конвейеру, а часть жидкого носителя удаляется, увеличивая концентрацию заряжаемых частиц в жидком носителе на конвейере, с образованием концентрированных чернил на конвейере. Потенциал, приложенный между конвейером и движущейся поверхностью, может быть меньше, чем потенциал, приложенный между электродом и заряжаемым конвейером. Потенциал, приложенный между конвейером и движущейся поверхностью, может быть в диапазоне от 300 до 4000 В, в некоторых примерах от 300 до 2000 В, в некоторых примерах от 300 до 1500 В, в некоторых примерах от 500 до 1200 В, в некоторых примерах от 600 до 1100 В, в некоторых примерах от 700 до 1000 В, в некоторых примерах от 800 до 900 В.

В некоторых примерах потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущейся поверхности, составляет -2500 В или меньше (более отрицательный), причем потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является более положительным, чем -500 В.

В некоторых примерах потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущемуся телу, составляет -2800 В или меньше, причем потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является более положительным, чем -500 В, в некоторых примерах составляет 0 В или больше.

В некоторых примерах потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущейся поверхности, составляет 2500 В или больше (более положительный), причем потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является менее положительным, чем 500 В. В некоторых примерах потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущемуся телу, составляет 2800 В или больше, причем потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является менее положительным, чем 500 В, в некоторых примерах составляет 0 В или меньше.

В некоторых примерах первый электрод представляет собой валик, а движущаяся поверхность образует часть движущегося тела, которое является вращающимся барабаном, и заряжаемый конвейер имеет форму барабана, и потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущейся поверхности, составляет -2500 В или меньше (более отрицательный), причем потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является более положительным, чем -500 В. В некоторых примерах потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущемуся телу, составляет -2800 В или меньше, в некоторых примерах -3000 В или меньше, причем потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является более положительным, чем -500 В, в некоторых примерах составляет 0 В или больше. В некоторых примерах первый электрод представляет собой валик, а заряжаемый конвейер имеет форму барабана, и множество движущихся тел в форме вращающихся барабанов расположено вокруг барабана движущегося конвейера, каждое из которых имеет движущуюся поверхность, и потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущимся телам, составляет -2500 В или меньше, в некоторых примерах -3000 В или меньше, причем в некоторых примерах потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является более положительным, чем -500 В.

В некоторых примерах первый электрод представляет собой валик, а движущаяся поверхность образует часть движущегося тела, которое является вращающимся барабаном, и заряжаемый конвейер имеет форму барабана, и потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущейся поверхности, составляет 2500 В или больше (более положительный), причем потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является менее положительным, чем 500 В. В некоторых примерах потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущемуся телу, составляет 2800 В или больше, в некоторых примерах 3000 В или больше, причем потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является менее положительным, чем 500 В, в некоторых примерах составляет 0 В или меньше. В некоторых примерах первый электрод представляет собой валик, а заряжаемый конвейер имеет форму барабана, и множество движущихся тел в форме вращающихся барабанов расположено вокруг барабана движущегося конвейера, каждое из которых имеет движущуюся поверхность, и потенциал, приложенный к первому электроду и/или движущимся телам, составляет 2500 В или больше, в некоторых примерах 3000 В или больше, причем в некоторых примерах потенциал, приложенный к заряжаемому конвейеру, является менее положительным, чем 500 В.

В некоторых примерах после того, как на заряжаемом конвейере образованы концентрированные чернила, конвейер и движущаяся поверхность затем расходятся друг от друга, так что по существу все концентрированные чернила остаются на конвейере. В некоторых примерах выражение ″по существу все концентрированные чернила″ указывает, что по меньшей мере 90 масс. %, в некоторых примерах по меньшей мере 95 масс. %, в некоторых примерах по меньшей мере 99 масс. % частиц в концентрированных чернилах остаются прилипшими к заряжаемому конвейеру. В некоторых примерах только очень малое количество, в некоторых примерах нулевое, концентрированных чернил переносится на движущуюся поверхность. В некоторых примерах выражение ″очень малое количество″ указывает, что 10 масс. % или менее, в некоторых примерах 5 масс. % или менее, в некоторых примерах 1 масс. % или менее частиц в концентрированных чернилах переносится на движущуюся поверхность.

В некоторых примерах ни заряжаемый конвейер, ни движущаяся поверхность не представляют собой формную пластину или не являются ее частью.

Поток газа

Способ может дополнительно включать в себя направление потока газа, например воздуха, на электростатические чернила на заряжаемом конвейере. В некоторых примерах способ может дополнительно включать в себя направление множества потоков газа, например воздуха, на электростатические чернила на заряжаемом конвейере. Поток газа может направляться на электростатические чернила на заряжаемом конвейере до, во время и/или после того, как он контактировал с движущейся поверхностью. Соответственно, поток газа может быть направлен на электростатические чернила на заряжаемом конвейере до или после того, как они были сконцентрированы, или во время этапа концентрирования, задействующего движущуюся поверхность. В некоторых примерах поток газа направляется на электростатические чернила на заряжаемом конвейере под углом от 0 до 30° от перпендикуляра к поверхности заряжаемого конвейера, на котором находятся электростатические чернила. В некоторых примерах поток газа направляется на электростатические чернила на заряжаемом конвейере под углом от 0 до 20°, в некоторых примерах от 0 до 10°, 0 до 5°, в некоторых примерах примерно 0°, от перпендикуляра к поверхности заряжаемого конвейера, на котором находятся электростатические чернила. Например, если заряжаемый конвейер содержит барабан в форме цилиндра, во время способа поток газа может быть направлен на данный цилиндр под углом от 0 до 30° от радиуса цилиндра.

В некоторых примерах поток или потоки газа могут получаться с помощью воздушного шабера или множества воздушных шаберов. Воздушные шаберы известны специалисту.

Поток газа, например, воздуха, может иметь скорость движущего газа по меньшей мере 50 м/с, в некоторых примерах по меньшей мере 80 м/с, в некоторых примерах по меньшей мере 100 м/с. Поток газа, например воздуха, может иметь скорость движущего газа от 50 до 200 м/с, в некоторых примерах от 80 до 150 м/с, в некоторых примерах от 100 до 120 м/с.

В некоторых примерах поток газа имеет температуру менее чем 60°C, в некоторых примерах менее чем 50°C, в некоторых примерах менее чем 40°C, в некоторых примерах менее чем 30°C. В некоторых примерах поток газа имеет температуру от 10°C до 60°C, в некоторых примерах температуру от 15°C до 50°C, в некоторых примерах температуру от 20°C до 40°C, в некоторых примерах температуру от 20°C до 30°C.

Было обнаружено, что поток газа дополнительно концентрирует чернила без существенного воздействия на целостность частиц смолы.

Удаление концентрированных чернил

Способ включает в себя удаление концентрированных чернил с конвейера и перенос их в резервуар хранения. Удаление может происходить путем соскабливания чернил с поверхности заряжаемого конвейера. Соскабливание может вызываться путем установки неподвижного элемента, например пластины или лезвия, в тесной близости к поверхности заряжаемого конвейера, в некоторых примерах в контакте с ней. Пластина или лезвие может простираться по всей ширине заряжаемого конвейера, причем упомянутая ширина обычно перпендикулярна направлению движения поверхности заряжаемого конвейера. Неподвижный элемент может содержать любой подходящий материал, включая металл или пластик, но не ограничиваясь этим.

Резервуар хранения может быть любым подходящим контейнером для чернил для процесса электростатической печати. В некоторых примерах чернила переносятся в контейнер для хранения, который затем запечатывают. Запечатанный контейнер для хранения, содержащий чернила для процесса электростатической печати, может затем транспортироваться по желанию, например, в другое место, где может происходить печать.

В некоторых примерах способ может дополнительно включать в себя, после получения концентрированных чернил и их переноса в резервуар хранения, в некоторых примерах транспортирование чернил в другое место, их разбавление несущей средой, чтобы уменьшить содержание твердых веществ в массовых процентах (например, от содержания твердых веществ 30 масс. % или больше, в некоторых примерах 40 масс. % или больше, до содержания твердых веществ 10 масс. % или меньше, в некоторых примерах 5 масс. % или меньше), и дальнейшего использования данных чернил в процессе электростатической печати.

Концентрированные чернила в конце этапа (с) способа могут содержать 30 масс. % или больше твердых веществ, в некоторых примерах 35 масс. % или больше твердых веществ, в некоторых примерах 40 масс. % или больше твердых веществ.

Процесс электростатической печати может включать в себя

обеспечение концентрированных чернил, добавление переносчика заряда и, если желательно, разбавление его несущей средой, чтобы уменьшить содержание твердых веществ в массовых процентах (например, от содержания твердых веществ 30 масс. % или больше, в некоторых примерах 40 масс. % или больше, до содержания твердых веществ 10 масс. % или меньше, в некоторых примерах 5 масс. % или меньше);

формирование скрытого электростатического изображения на поверхности;

контактирование поверхности с чернилами, так что по меньшей мере часть частиц прилипает к поверхности, образуя проявленное тонером (тонерное) изображение на поверхности, и перенос тонерного изображения на печатную основу.

Поверхность, на которой формируется скрытое электростатическое изображение, может быть на вращающемся элементе, например, в форме цилиндра. Поверхность, на которой формируется скрытое электростатическое изображение, может образовывать часть формной пластины (ФП). Контактирование может включать в себя пропускание электростатической композиции по первому аспекту между неподвижным электродом и вращающимся элементом, который может быть элементом, имеющим поверхность со скрытым электростатическим изображением на ней, или элементом в контакте с поверхностью со скрытым электростатическим изображением на ней. Между неподвижным электродом и вращающимся элементом подается напряжение, так что частицы прилипают к поверхности вращающегося элемента. Может иметь место воздействие на электростатическую композицию чернил электрического поля, имеющего градиент поля 1000 В/см или больше, в некоторых примерах 1500 В/см или больше.

Промежуточный элемент переноса может быть вращающимся гибким элементом, который в некоторых примерах нагревают, например, до температуры от 80 до 160°C. Печатная основа может быть любой подходящей основой. Основа может быть любой подходящей основой, способной нести на себе печатное изображение. Основа может содержать материал, выбранный из органического или неорганического материала. Материал может содержать природный полимерный материал, например, целлюлозу. Материал может содержать синтетический полимерный материал, например, полимер, образованный из алкиленовых мономеров, включая полиэтилен и полипропилен, и сополимеры, такие как стирол-полибутадиен, но не ограничивается ими. Полипропилен в некоторых примерах может быть двуосноориентированным полипропиленом. Материал может содержать металл, который может быть в листовой форме. Данный металл может быть выбран или сделан, например, из алюминия (Аl), серебра (Ag), олова (Sn), меди (Cu), их смесей. В некоторых примерах печатная основа содержит целлюлозную бумагу. В некоторых примерах целлюлозная бумага покрыта полимерным материалом, например, полимером, образованным из стирол-бутадиеновой смолы. В некоторых примерах целлюлозная бумага имеет связанный с ее поверхностью полимерным материалом неорганический материал (до печати чернилами), причем этот неорганический материал может быть выбран, например, из каолинита или карбоната кальция. Печатная основа в некоторых примерах является целлюлозной печатной основой, такой как бумага. Целлюлозная печатная основа в некоторых примерах является покрытой целлюлозной печатной основой, например, имеющей на себе покрытие из полимерного материала.

Теперь будет описан пример устройства и способа.

Фиг. 1 схематично показывает устройство для концентрирования чернил для процесса электростатической печати. Устройство содержит заряжаемый конвейер в форме первого барабана 1, электрод 2 в форме валика, расположенного ниже барабана 1, два вторых барабана 3, имеющих поверхность 3А, воздушный шабер 4, скребок 5 и резервуар 6 хранения. Фиг.1 также показывает ленточный конвейер 7, подготовительный бак 8, трубопроводы 9, 10, 11 и 12, и приемники 13 и 14.

Первый барабан 1 имеет диаметр D¹, а каждый из вторых барабанов 3 имеет диаметр D³. Диаметр D³ является приблизительно таким же или меньшим, чем диаметр D¹.

Как можно видеть, электрод 2 выполнен в форме валика, имеющего диаметр D², который является таким же или меньшим, чем диаметр D¹ первого барабана. Первый барабан может быть таким, как описано здесь. В некоторых примерах он имеет сердцевину из металла, например, алюминия и поверхностное покрытие из анодированного металла.

Поверхность каждого из вторых барабанов, в отсутствие чернил для процесса электростатической печати, находится в контакте с поверхностью первого барабана. Каждый из вторых барабанов имеет сердцевину из металла и покрытие из эластомерного материала, например, полиуретана, в котором в некоторых примерах диспергирован регулятор сопротивления, такой как четвертичный амин.

Поверхность валика первого электрода, в отсутствие чернил для процесса электростатической печати, может быть в контакте с поверхностью первого барабана или может быть отделена зазором. Валик имеет сердцевину из металла и покрытие из эластомерного материала, например, полиуретана, в котором в некоторых примерах диспергирован регулятор сопротивления, такой как четвертичный амин.

Воздушный шабер 4 расположен по направлению вращения часовой стрелки от вторых барабанов 3. Воздушный шабер ориентирован так, что поток воздуха направляется на поверхность барабана 1 вдоль радиуса цилиндра барабана. В некоторых примерах множество воздушных шаберов может быть расположено вокруг заряжаемого конвейера.

Скребок 5 в форме металлического лезвия смещен к первому барабану 1 средством смещения, например, пружинами (не показано). Ленточный конвейер 7 расположен ниже скребка. Резервуар 6 хранения находится ниже одного конца ленточного конвейера 7.

При использовании, чернила для применения в процессе электростатической печати сначала готовят в подготовительном баке 8. При входе в подготовительный бак композиция-предшественник чернил обычно имеет количество нелетучих твердых веществ 20-25 масс. %. Как только композиция-предшественник чернил подвергнута конечным стадиям приготовления, включая добавление определенных добавок и дальнейшее разбавление композиции чернил до количества нелетучих твердых веществ (НТВ) от 5 до 10% по массе, образовав композицию чернил для концентрирования, она подается в приемник 13 по трубопроводу 9, который может быть трубой или другим подобным полым элементом. Насос (не показан) может быть использован, чтобы способствовать переносу композиции чернил из подготовительного бака 8 в приемник 13. Композиция чернил в приемнике 13 находится в контакте с валиком 2, который частично опущен ниже поверхности композиции чернил. Потенциал V1 подается на электрод 2, потенциал V2 подается на барабан 3, расположенный ближе всего к валику 2 по направлению вращения часовой стрелки, потенциал V3 подается на барабан 3, расположенный дальше от валика 2 по направлению вращения часовой стрелки, и потенциал V4 подается на барабан 1. Валик 2 и барабаны 3 вращаются в направлении против часовой стрелки, тогда как барабан 1 вращается в направлении по часовой стрелке. По мере того как валик 2 вращается, часть композиции чернил прилипает к его поверхности. Когда композиция чернил на валике 2 контактирует с барабаном, потенциалы V1 и V4 таковы, что частицы в композиции чернил движутся по направлению к поверхности барабана 1 и прилипают к ней вместе с частью жидкости-носителя, в которой они диспергированы, образуя слой чернил на поверхности первого барабана 1. Первый барабан вращается по часовой стрелке, так что чернила движутся по направлению ко второму барабану 3. Второй барабан 3 вращается так, что поверхность второго барабана 3 движется с такой же скоростью, как поверхность первого барабана 1 в точке их контакта. Потенциал V2 подается на первый барабан 1 и второй барабан 3, так что частицы притягиваются к первому барабану 1 и от второго барабана 3. Второй барабан 3 контактирует с чернилами на поверхности первого барабана и действует, удаляя часть жидкого носителя из чернил, тогда как большая часть твердых веществ, если не все, остается прилипшей к поверхности первого барабана вместе с оставшимся жидким носителем. Это дает концентрированные чернила на поверхности первого барабана. Излишек жидкого носителя, отделенный от композиции на барабане 1 во время контакта с барабанами 3, попадает в коллектор 15. Этот излишек жидкого носителя затем переносится или обратно в подготовительный бак 8 или в приемник 14, где он готов для повторного применения, если требуется.

Затем чернила движутся к дополнительному второму барабану 3 и проходят его. Потенциал V3 между этим дополнительным вторым барабаном 3 и первым барабаном 1 подается опять такой, что частицы притягиваются к поверхности первого барабана и от дополнительного второго барабана 3. В чернилах удаляется больше жидкого носителя, дополнительно концентрируя чернила на поверхности первого барабана.

Концентрированные чернила затем проходят поток воздуха, производимого воздушным шабером 4, который служит для того, чтобы испарить больше жидкого носителя, снова дополнительно концентрируя чернила на поверхности первого барабана 1. При дальнейшем вращении барабана 1 концентрированные чернила затем достигают лезвия 5, которое прижато к поверхности первого барабана 1 с помощью такого средства, как пружины.

Лезвие действует, отскребая концентрированные чернила от поверхности первого барабана 1. Лезвие ориентировано так, что концентрированные чернила затем скользят вниз к ленточному конвейеру 7, который вращается по часовой стрелке, перенося чернила в резервуар 6 хранения, расположенный ниже его правого конца. Резервуар 6 хранения может быть, например, картриджем для транспортировки композиции чернил. Она может переноситься в другое место, например в место, имеющее устройство для электростатической печати, и затем использоваться для этой электростатической печати. Она может разбавляться, если требуется, путем добавления жидкого носителя и затем использоваться в процессе электростатической печати.

В другом примерном устройстве, показанном на фигуре 2, первый электрод находится в виде неподвижного электрода 2, расположенного под барабаном 1. Неподвижный электрод имеет искривленную поверхность, которая следует поверхности барабана, и между искривленной поверхностью электрода 2 и барабаном 1 присутствует зазор. При использовании, концентрируемая композиция чернил переносится в зазор между неподвижным электродом 2 и барабаном 1, и подается потенциал, как описано выше со ссылкой на фигуру 1, так что частицы становятся заряженными и склонны двигаться к барабану 1 и прилипать к нему. Концентрируемая композиция чернил может быть перенесена из резервуара 13 в зазор между неподвижным электродом 2 и барабаном 1 через подходящий трубопровод, например трубу, с использованием насоса, если требуется (не показан).

ПРИМЕРЫ

Следующие примеры иллюстрируют ряд вариаций предложенных композиций и способов, которые известны сейчас авторам настоящего изобретения. Однако следует понимать, что последующее является только типичным или иллюстративным применением принципов предложенных композиций и способов. Многочисленные модификации и альтернативные композиции и способы могут быть разработаны специалистами в данной области техники без отклонения от сущности и объема предложенных композиций и способов. Прилагаемая формула изобретения предназначена покрывать такие модификации и варианты реализации. Таким образом, хотя предложенные способы и устройства подробно описаны выше, следующие примеры обеспечивают дополнительные подробности в связи с тем, что считается приемлемым в настоящее время.

Устройство

Авторы настоящего изобретения осуществляли пример предложенного способа на устройстве, очень похожем на устройство, показанное на фиг. 1 и описанное выше, хотя и без воздушного шабера. Дополнительные подробности по материалу и конструкции данного устройства описаны ниже. Авторы использовали в качестве первого барабана 1 алюминиевый барабан, покрытый твердым анодированием для создания оптимального удельного сопротивления. Толщина твердого анодированного покрытия на барабане была примерно 60 микрон.

Размеры первого барабана 1 были следующие:

- диаметр - 220 мм

- ширина - 310 мм

Электрод 2 был в форме валика, имеющего диаметр 42 мм и ширину 310 мм. Валик имел металлическую сердцевину и внешний слой с полиуретановым покрытием толщиной 3 мм, причем полиуретан был пропитан солью аммония (Larostat, доступно от BASF). Валик 2 был отделен от первого барабана расстоянием 1 мм вдоль всей его рабочей ширины.

Два проводящих резиновых прикатывающих валика, действующих как вторые барабаны 3, находятся в контакте с первым барабаном 1 вдоль всей их рабочей ширины, прикладывая механическое давление и электрическое смещение. Каждый из проводящих резиновых прикатывающих валиков имел металлическую сердцевину с полиуретановым покрытием толщиной 3 мм, причем полиуретан был пропитан солью аммония (Larostat, доступно от BASF). Оба вторых барабана 3 имели диаметр 28 мм и ширину 70 мм.

Ленточный конвейер 7, подготовительный бак 8, трубопроводы 9, 10, 11 и 12, приемники 13 и 14 и коллектор 15 были частью устройства, выполненного так, как описано в отношении фиг.1.

Металлическое лезвие 5 действует как скребок и прижимается пружинами к барабану после накатывающего валика, собирая концентрированный материал. В этом примере не было воздушных шаберов.

Скорость процесса, т.е. скорость поверхности первого барабана, была 400 мм/с во время испытаний.

Потенциал V1 подавали на электрод 2, потенциал V2 подавали на барабан 3, расположенный ближе всего к валику 2 в направлении по часовой стрелке, потенциал V3 подавали на барабан 3, расположенный дальше от валика 2 в направлении по часовой стрелке, и потенциал V4 подавали на барабан 1. V1, V2, V3 и V4 изменяли во время тестов, чтобы определить влияние определенных комбинаций потенциалов. Потенциалы были такими, как показано в таблице 1.

Концентрацию чернил в отношении полного содержания твердых веществ в масс. %, до и после концентрирования, измеряли, используя стандартный анализатор влажности Sartorius MA150. Величины концентрации композиции чернил в приемнике 13 до концентрирования («входная» концентрация) и после концентрирования после сбора с ленточного конвейера 7, показаны в таблице 1 ниже.

Производительность устройства измеряли по массе количества тонера, собранного за определенное время с определенной ширины.

Получение концентрируемой композиции чернил

Этот пример описывает получение композиции/состава чернил без переносчика заряда. Этот состав чернил использует состав со смолами Nucrel 925, Nucrel 2806 и Bynel 2022 в массовых долях 72:18:10 соответственно, и готовится с Isopar L, чтобы получить пасту, в которую затем добавляют пигмент, VCA (ди/три-стеаратная соль Аl) и НРВ. Эти чернила затем разбавляют до рабочей концентрации диспергированных твердых веществ путем добавления тяжелого масла, такого как Isopar и/или Marcol.

Общая процедура получения состава чернил описана ниже.

В качестве первого этапа, смолы Nucrel 925, Nucrel 2806 и Bynel 2022 в массовых долях 72:18:10 соответственно смешивали в планетарном смесителе двойного действия Ross со 1500 грамм жидкости-носителя Isopar L (изопарафиновое масло производства EXXON) при скорости 60 об/мин и температуре 130°C в течение одного часа. Общее количество смол в каждом случае было 1000 г. Затем температуру снижали и перемешивание продолжали, пока смесь не достигала комнатной температуры. Во время перемешивания полимер сольватирует Isopar, а во время охлаждения получаются гранулы полимера (с сольватированной жидкостью-носителем) в жидкости-носителе.

В качестве второго этапа, 1000 грамм смеси, полученной на первом этапе, загружали в шаровую мельницу Union Process 1S вместе с 5 граммами тристеарата алюминия (Riedel de-Haan) в качестве активатора заряда и надлежащим количеством пигмента. Чтобы приготовить голубую композицию, добавляли пигменты ТВ5 и ВSG87 так, что они составляли соответственно 12,1 и 0,9 масс. % твердых веществ в композиции; ТВ5 обозначает основной голубой пигмент, пигмент фталоцианиновый синий 15:3, предоставленный компанией TOYO. ВSG87 обозначает вторичный голубой пигмент, пигмент фталоцианиновый зеленый 7, предоставленный компанией BASF.

Для черной композиции чернил ТВ5 и ВSG87 заменяли на 15,8 и 3,2 масс. % (твердых веществ в композиции) пигментов Monarch 800 и Alkali Blue D6200 соответственно (доступны от Cabot и Flint Group соответственно). Для желтой композиции чернил ТВ5 и ВSG87 заменяли на 11,2 и 2,8 масс. % (твердых веществ в композиции) пигментов Paliotol Yellow D1155 и Paliotol Yellow D1819 соответственно (оба доступны от BASF). Для пурпурной композиции чернил ТВ5 и ВSG87 заменяли на 18 и 2,5 масс. % (твердых веществ в композиции) пигментов Permanent Carmine FBB02 и Quindo Magenta 122 соответственно (доступны от Clariant и Sun Chemical соответственно).

Изготовленный выше концентрат тонера, содержащий частицы смол Nucrel 925, Nucrel 2806 и Bynel 2022, переносили в подготовительный бак и затем разбавляли дополнительным Isopar L, чтобы получить тонер, имеющий приблизительно 5% НТВ, с 98% жидкости-носителя, являющейся Isopar L.

Добавляли частицы воска, суспендированные в Isopar-L, с массовым процентом 4,5% относительно НТВ частиц тонера. Воск представлял собой полиэтиленовый воск, Acumist B6, доступный от Honeywell.

Полученная выше композиция чернил не содержит переносчика заряда. Для тех тестов, в которых добавляли переносчик заряда, это был синтетический переносчик заряда (СПЗ), а именно соль биссульфосукцинат бария, как описано в WO 2007130069, содержащая сульфосукцинатный фрагмент с общей формулой [R_1′-О-С(О)СН₂СН(SO₃^-)С(О)-О-R_2′], где каждый из R_1 и R_2 независимо представляет собой С_6-25 алкил. Когда масса этого СПЗ указывается в таблицах ниже, она относится к массе соли биссульфосукцината бария на грамм твердых веществ в композиции чернил. Если переносчик заряда добавляли, то его добавляли в композицию чернил в подготовительном баке.

Результаты тестов и потенциалы различных компонентов устройства даны в таблице 1 ниже.

Как можно видеть, конечные концентрации композиций чернил без переносчика заряда сравнимы с конечными концентрациями композиций чернил, содержащих переносчик заряда. Это неожиданно, так как ожидалось, что потребуется переносчик заряда для придания достаточного заряда частицам смолы, чтобы позволить манипулировать ими в электрическом поле. Это, следовательно, позволяет получать концентрированные композиции чернил без переносчика заряда. Концентрированные чернила без переносчика заряда могут храниться и упаковываться по мере необходимости. Для электростатической печати концентрированные чернила могут применяться в их концентрированной форме или, при желании, в разбавленной и, при желании, с добавленным переносчиком заряда.

Хотя данное изобретение было описано со ссылкой на определенные примеры, специалисты в данной области техники поймут, что могут быть проделаны различные модификации, изменения, исключения и замены без отклонения от сущности данного раскрытия. Поэтому предполагается, что изобретение ограничивается только объемом нижеследующей формулы изобретения. Если не указано иное, признаки любого зависимого пункта формулы изобретения могут быть объединены с признаками любых других зависимых пунктов.

Реферат

Изобретение относится в основном к электрофотографическим принтерам. Изобретение также включает способ концентрирования композиции чернил и устройство для концентрирования композиции чернил. При этом вышеуказанный способ содержит этапы: (а) обеспечения композиции чернил, причем композиция чернил содержит жидкий носитель и частицы, содержащие смолу и краситель, и при этом композиция чернил содержит менее чем 0,3 мг переносчика заряда на г твердых веществ в композиции чернил; (b) пропускания композиции чернил между заряжаемым конвейером и первым электродом, при этом прикладывают потенциал так, что композиция чернил прилипает к заряжаемому конвейеру, при этом электрическое поле между заряжаемым конвейером и первым электродом составляет 2000 В/мм или более; (с) пропускания композиции чернил на конвейере мимо движущейся поверхности, при этом чернила контактируют с движущейся поверхностью, и между конвейером и движущейся поверхностью прикладывают потенциал, так что заряжаемые частицы склонны двигаться к конвейеру, а часть жидкого носителя удаляется, увеличивая концентрацию заряжаемых частиц в жидком носителе на конвейере, с образованием концентрированных чернил на конвейере, причем конвейер и движущаяся поверхность затем расходятся друг от друга, и по меньшей мере часть концентрированных чернил остается на конвейере; и (d) удаления концентрированных чернил с конвейера и переноса их в резервуар хранения. Заявленное устройство для концентрирования композиции чернил содержит вращаемый барабан, содержащий алюминиевую сердцевину, которая имеет твердое анодированное поверхностное покрытие, первый электрод, расположенный возл

Формула