KR101196069B1 - 이미지 지원 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 이미지 지원 매체(100)는 로 베이스 페이퍼(raw base paper)(350)와, 상기 로 베이스 페이퍼(350)의 적어도 한 면에 배치된 막 형성 수지(film forming resin)(110, 130)를 포함하되, 상기 로 베이스 페이퍼(350)는 1.5 내지 3.0 ㎜의 가중 평균 길이의 섬유로 형성된다. 또한, 이미지 지원 매체(100)는 약 1 내지 40%의 건조 중량(dry weight)의 충진제를 포함한다.
Description
포토 프린팅에 사용되는 수지로 코팅된 이미지 지원 매체(resin coated image supporting medium)는 통상 할로겐화은(silver halide) 포토 매체(photo media)용으로 구성된 로 베이스 페이퍼(raw base paper)를 포함한다. 할로겐화은 포토 매체용으로 구성된 베이스 페이퍼는 네거티브를 이용하여 인쇄를 형성하도록 만들어진 고품질의 페이퍼이다. 또한, 전통적인 이미지 지원 매체는 통상 양측에 플라스틱층을 압출하여 방수 처리된다. 그 다음에 이미지 수신측은 적색, 녹색, 청색 광에 특별히 민감한 다수의 광감 할로겐화은 입자 또는 흑백 인쇄를 위해 단색 광 노출에 민감한 다수의 할로겐화은 입자로 코팅된다. 통상, 이미지 지원 매체는 할로겐화은 입자를 물리적으로 보호하고 이미지의 형성을 용이하게 하는 젤라틴을 포함한다.
종래의 할로겐화은 사진의 기본 재료는 복잡한 이미지 현상 프로세스(image developing process)로 인해 매우 엄격한 품질 요건을 가지며, 그 결과, 일반적인 파인 베이스 페이퍼(fine base paper)에 비해 생산 비용이 증가한다. 예를 들면, 할로겐화은 등급의 로 베이스 페이퍼(silver halide grade raw base paper)는 최소의 에지 액체 침투를 요구하고, AKD(Alkylketone Dimer)와 같은 사이즈 재료(sizing material)를 매우 많이 함유한다. 또한, 할로겐화은 등급의 로 베이스 페이퍼는 현상액과의 화학 반응으로 인해 탄산칼슘과 같은 임의의 광물을 사용할 수 없다. 또한, 할로겐화은 등급의 로 베이스 페이퍼는 할로겐화은 유제의 철 민감화를 방지하기 위해 스테인레스강으로 이루어진 기계 상에서 형성된다. 또한, 할로겐화은의 기본 재료와 관련하여 요구된 엄격한 성능으로 인해, 형성 프로세스 레이트는 통상 600 m/min 미만이다.
많은 전술한 비용들은 할로겐화은 현상 프로세스와 함께 사용하기 위한 이미지 지원 매체를 마련하는데 기여하지만, 비교적 고가의 할로겐화은 이미지 지원 매체는 흔히 비할로겐화은(non-silver halide) 이미지 형성 프로세스와 함께 사용되어, 결국 과도하게 비싼 과잉엔지니어링된(over-engineered) 이미지 지원 매체가 된다.
이미지 지원 매체는 로 베이스 페이퍼(raw base paper)와, 로 베이스 페이퍼의 적어도 한 면에 배치된 막 형성 수지를 포함하는데, 여기서 로 베이스 페이퍼는 0.5 내지 3.0 ㎜의 가중 평균 길이(weighted average length)의 섬유로 형성된다.
일실시예에 따르면, 이미지 지원 매체는 1 내지 40% 건조 중량(dry weight)의 충진제를 포함한다.
첨부한 도면은 본 시스템 및 방법의 다양한 실시예를 도시한 것으로 본 명세서의 일부분이다. 도시한 실시예는 단지 본 시스템 및 방법의 일례일 뿐으로 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.
도 1은 일실시예에 따른 잉크젯 인쇄 가능한 포토 매체의 단면도.
도 2는 일실시예에 따른 잉크젯 인쇄 가능한 포토 매체를 형성하는 방법을 도시한 순서도.
도 3은 일실시예에 따른 잉크젯 인쇄 가능한 포토 매체를 생산하도록 구성된 제조 시스템을 도시한 간단한 블록도.
도면에서, 동일한 참조번호는 반드시 동일하지는 않더라도 유사한 요소를 나타낸다.
본 명세서에서는 저가의 수지로 코팅된 이미지 지원 매체(resin coated image supporting medium)를 형성하는 예시적인 방법 및 장치를 개시한다. 보다 구체적으로는 예시적인 일실시예에 따르면, 본 방법 및 장치는 폴리올레핀 수지로 로 베이스 페이퍼를 코팅함으로써 잉크젯 포토 이미징 프로세스에 사용되도록 구성된 저가의 수지로 코팅된 이미지 지원 매체를 생성한다. 본 명세서는 이미지 지원 매체 및 로 베이스 페이퍼와 수지의 예시적인 합성물을 형성하는 방법 및 시스템을 개시한다.
본 명세서 및 첨부한 청구범위에 사용되는 "로 베이스 페이퍼(raw base paper)"라는 용어는 이미지 지원 매체를 형성하는데 사용되는 섬유, 충진제(filler), 첨가제(additive) 등으로 이루어진 압출 성형되지 않은 페이퍼를 의미한다. 이와 유사하게, 용어 "이미지 지원 매체(image supporting medium)" 및 "포토 베이스 페이퍼(photo base paper)"는 서로 바꾸어 사용될 수 있는데, 표면에 잉크젯 코팅 포뮬레이션(coating formulation)을 갖지 않는 수지 코팅된 로 베이스 페이퍼를 지칭하는데 사용된다. 또한, "코팅된 포토 잉크젯 페이퍼(coated photo inkjet paper)"는 그 위에 코팅된 잉크젯 포뮬레이션을 포함하여 잉크젯 프린터에서 이미징될 수 있는 완성된 구조를 갖는 포토 베이스 페이퍼를 의미한다. "할로겐화은(silver halide)"은 염소, 브롬 또는 때론 요오드와 같은 할로겐과 은으로 이루어진 임의의 화합물을 의미한다. 또한, 용어 "수지(resin)"는 실질적으로 투명하거나 또는 반투명하지만 물에 용해되지 않는 임의의 점성의 물질을 의미한다. 또한, 용어 "휘도(brightness)"는 457 nm의 광 파장에서의 산화마그네슘과 같은 표준으로부터의 반사율에 대한 매체의 방향성 반사율로서 이해하면 된다.
본 명세서 및 첨부한 청구범위에서 사용된 섬유 길이(fiber length)란 용어는 정제 프로세스(refining process) 후의 펄프의 가중 평균 섬유 길이를 지칭하는 것으로 넓게 해석된다. 따라서, 만약 섬유의 길이가 l ㎜이고 무게가 w mg이면, 주어진 펄프에 있어서, 가중 평균 길이(L)는 ∑(wl)/∑w, 즉 각 섬유의 무게와 길이의 곱의 합을 표본 내의 섬유의 총 무게로 나눈 값이다.
이하의 설명에서는 설명을 위해, 저가의 수지로 코팅된 이미지 지원 매체를 형성하는 방법 및 시스템을 철저히 이해하기 위한 많은 특정 세부사항을 제시한다. 그러나, 본 발명은 이들 특정 세부사항 없이 실시될 수도 있다. 본 명세서에서 "일실시예"는 그 실시예와 관련하여 설명하는 특정한 피처, 구조 또는 특징이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서의 여러 곳에서 나타나는 "일실시예에서"란 문구는 모두 동일 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
예시적인 구성
도 1은 일실시예에 따른 잉크젯 인쇄 장치용의 이미지 지원 매체로서 사용되도록 구성된 예시적인 이미지 지원 매체(100)를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이미지 지원 매체(100)는 적어도 한 면에 막 형성 수지(110)로 코팅된 로 베이스 페이퍼층(120)을 포함한다. 도 1에 도시된 예시적인 실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120)은 로 베이스 페이퍼층(120)의 뒷면을 코팅하는 제 2 막 형성 수지(130)를 포함한다. 이미지 지원 매체(100)의 전술한 구성요소들의 보다 자세한 사항은 이하에 제시할 것이다.
일실시예에 따르면, 도 1에 도시된 이미지 지원 매체(100)는 장래에 잉크젯 인쇄 장치에 사용하도록 특별히 구성되어 있다. 특정 페이퍼 형성 품질을 제공하고 할로겐화은 타입의 화학 처리 재료의 오염을 감소시키기 위해 버진 하드우드(virgin hardwood)로 형성되는 통상의 할로겐화은 포토 베이스 페이퍼와 달리, 본 이미지 지원 매체(100)는 오염에 취약한 복잡한 화학 처리를 받지 않는다. 따라서, 도 1에 도시된 잉크젯 이미지 지원 매체(100)는 로 베이스 및 압출 성형 생산 동안에 대안적인 프로세스 및 재료를 포함한다. 잉크젯 이미지 지원 매체(100)의 예시적인 구성 및 특성들은 이하에 상세히 설명한다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 예시적인 이미지 지원 매체(100)는 로 베이스 페이퍼층(120)의 적어도 하나의 표면 상에 형성된 막 형성 수지(110)를 포함한다. 통상의 포토 베이스 페이퍼는 이미지 형성을 지원하는 할로겐화은과 관련된 화학적 프로세스를 위해 설계되지만, 이 예시적인 이미지 지원 매체(100)는 통상의 포토 베이스 페이퍼에 비해 잉크젯 포토 이미징 적용에 있어서 개선된 품질을 제공하는 비교적 낮은 비용의 로 베이스 페이퍼층(120)을 포함한다.
본 이미지 지원 매체(100)의 일실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120)은 버진 하드우드 섬유(virgin hardwood fiber), 버진 소프트우드 섬유(virgin softwood fiber), 재생된 우드 섬유(recycled wood fiber) 등을 포함하는 임의의 수의 섬유 타입으로 형성된다. 통상의 할로겐화은 이미지 형성 방법과 달리, 잉크젯 이미지 형성 방법은 비접촉 이미지 침착 방법을 포함하고, 현상액을 포함하지 않기 때문에 오염의 영향을 제거할 수 있다. 오염의 제거로, 로 베이스 페이퍼층(120)은 재생 우드 섬유를 포함하는 임의의 유형의 섬유를 포함할 수 있다.
또한, 로 베이스 페이퍼층(120)을 형성하는데 사용되는 섬유는 가중 평균 길이가 약 3.0 ㎜ 미만일 수 있다. 보다 구체적으로는, 일실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120)을 형성하는데 사용된 섬유의 가중 평균 길이는 섬유 정제 프로세스 완료시에 약 0.5 ㎜ 내지 약 3.0 ㎜일 수 있다.
또한, 전술한 섬유 사이즈 외에, 이미지 지원 매체(100)는 다수의 충진제 및 첨가제를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 통상의 할로겐화은 포토 베이스 페이퍼는 할로겐화은 베이스층을 손상시킬 수 있는 임의의 오염을 회피하기 위해 충진제 광물 및/또는 첨가제를 피하였다. 그러나, 본 일실시예에 따르면, 할로겐화은 베이스층이 형성되지 않기 때문에, 통상적으로 회피된 다수의 충진제를 도입한다. 일실시예에 따르면, 충진제는 점토(clay), 카올린(kaolin), 탄산칼슘(CaCO3), 석고(gypsum)(hydrated calcium sulfate), 산화티타늄 및 이미지 지원 매체(100)에서 셀룰로오스 섬유를 대체하기 위해 사용된 임의의 다른 저비용의 재료를 포함한다.
보다 구체적으로는, 일실시예에서, 로 베이스 페이퍼층(120)의 건조 중량의 40%까지는 탄산칼슘(CaCO3), 점토(clay), 카올린(kaolin), 석고(gypsum)(hydrated calcium sulfate), 산화티타늄(TiO2), 활석(talc), 수산화알루미나(alumina trihydrate), 산화마그네슘(MgO), 광물 및/또는 합성 충진제 및 천연 충진제를 포함하는 충진제로 형성될 수도 있다. 전술한 충진제를 포함하면 다수의 방법으로 이미지 지원 매체(100)의 전체 비용을 감소시킬 수 있다. 먼저, 탄산칼슘과 같은 백색 충진제를 포함하면 휘도(brightness), 백색도(whiteness) 및 결과의 이미지 지원 매체의 품질이 향상된다. 따라서, 막 형성 수지(110)에 존재하는 비교적 고가의 산화티타늄(TiO2)의 양이 감소할 수 있다. 또한, 휘도 및 백색도가 향상되면 전술한 로 베이스 페이퍼층(120)의 형성에서 저가의 재생된 합성 섬유를 포함하는 것이 용이해진다. 또한, 탄산칼슘과 같은 광물 충진제를 포함함으로써 펄프 섬유로만 형성된 할로겐화은의 실시예에 비해 로 베이스 페이퍼층(120)의 비용이 감소한다. 일실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120)이 약 1 내지 40%의 건조 중량의 광물 충진제를 포함한다. 다른 실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120)이 약 5 내지 25%의 건조 중량의 광물 충진제를 포함한다.
또한, 첨가될 수 있는 첨가제로는 지방산의 금속 염(metal salt) 및/또는 지방산, 알킨 케텐 이량체(alkyl ketene dimer, AKD) 유화 제품 및/또는 에폭시화 고 지방산 아미드와 같은 사이즈제(sizing agent), 알케닐(alkenyl) 또는 알킬숙신산 무수물 유화(alkylsuccinic acid anhydride emulsification) 제품 및 로진 유도제, 음이온(anionic), 양이온(cationic) 또는 양성의 폴리아크릴아미드(polyacrylamides), 폴리비닐알콜, 캐티온화 녹말(cationized starch) 및 식물성 갈락토만난(vegetable galactomannan)과 같은 건성 강화제(dry strengthening agent), 폴리아미네폴리아미드 에피클로로히드린 수지(polyaminepolyamide epichlorohydrin resin)와 같은 습성 강화제(wet strengthening agent), 수용성 알루미늄 염, 염화알루미늄 및 황화알루미늄과 같은 정착제(fixer), 수산화나트륨, 탄산나트륨 및 황산과 같은 PH 조절제, 광증백제(optical brightening agent), 안료, 염료 및 형광 광택제와 같은 착색제가 있지만, 이들에 한정되지는 않는다.
전술한 충진제 및 첨가제 외에 로 베이스 페이퍼층(120)의 20% 미만은 0.2 내지 5 마이크론의 입자 크기를 갖는, 펄프의 정제 프로세스 동안에 형성된 잘라지 거나 나누어진 작은 목질 섬유(woody fiber) 조각을 포함하는 미세 함유물일 수도 있다. 일실시예에 따르면, 미세 함유물은 4 내지 10%의 건조 중량을 가질 수 있다. 통상의 할로겐화은 로 베이스 페이퍼는 20% 가 넘는 건조 중량의 미세 함유물을 함유한다. 미세 함유물이 감소하면 습부(wet-end) 동작의 관리 및 보존이 용이해진다. 또한, 로 베이스 페이퍼층은 임의의 수의 보존 보조제, 배액 보조제(dgainage aids), 습성 강화 첨가제, 소포제(defoamer), 살생물제(biocides), 염료 및/또는 기타 습부 첨가제를 포함할 수도 있다.
도 1에서, 일실시예에 따르면, 막 형성 수지(110, 130)는 로 베이스 페이퍼층(120)의 적어도 한 면에 배치된다. 이 실시예에 따르면, 막 형성 수지(110, 130)는 폴리올레핀 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지 또는 이들의 혼합물과 같은 열가소성 수지이다. 일실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120)의 적어도 한 면을 코팅하는 막 형성 수지(110, 130)로서 사용된 열가소성 수지는 폴리에틸렌 수지 형태의 폴리올레핀 수지이다. 폴리에틸렌 수지는 용융 압출 상도 적합성(melt-extrusion coatability)으로 인해 로 베이스 페이퍼층(120)의 적어도 한 면을 코팅하도록 선택될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120)의 적어도 하나의 표면을 코팅하는데 사용되는 폴리에틸렌 수지는 저밀도의 폴리에틸렌, 중간 밀도의 폴리에틸렌, 고밀도의 폴리에틸렌, 직쇄(straight chain) 저밀도 폴리에틸렌, 예를 들어 에틸렌 및 프로필렌 또는 부틸렌과 같은 알파 올레핀과의 공중합체, 카르복실기 변형 폴리에틸렌 수지 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있는데, 이들에 제한되는 것은 아니다.
전술한 성분들을 이미지 지원 매체(100)에 포함시키면 잉크젯 애플리케이션에 대해 구성된 포토 베이스를 저비용으로 만들 수 있다. 일실시예에 따라, 전술한 로 베이스 페이퍼 층(120)의 다수의 물리적 및 광학적 특성을 통상의 할로겐화은 이미지 지원 매체의 특성과 비교하여 표 1에 도시하였다.
표 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 로 베이스 페이퍼층(120)은 통상의 할로겐화은 기반의 매체에 비해 잉크젯 이미지 형성에 있어서 개선된 물리적 및 광학적 특성을 제공하도록 구성된다.
표 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 로 베이스 페이퍼층(120)은 예시된 걸리 유공도(Gurley porosity)에 의해 증명된 바와 같이 보다 많은 구멍 구조를 갖는다. 또한, 로 베이스 페이퍼(120)는 예시된 콥 테스트(Cobb Test)에 의해 증명된, 수분 흡수에 대한 큰 친화력을 갖는다. 표 1에 도시된 바와 같이, 걸리 유공도 테스트는, 통상의 할로겐화은 이미지 지원 매체가 100 cc의 공기를 통과시키는데 180 초 이상 필요로 하는 반면에, 본 발명의 로 베이스 페이퍼가 100 cc의 공기를 180 초 내에 통과시킬 수 있게 한다는 것을 보여준다. 이것은 본 발명의 로 베이스 페이퍼층(120)은 통상의 할로겐화은 포토 베이스보다 더 많은 구멍 구조를 갖는다는 것을 나타낸다.
마찬가지로, 표 1에 도시된 콥 테스트는 통상의 할로겐화은 포토 베이스보다 더 빠른 흡수율을 나타낸다. 일실시예에 따르면, Cobb 테스트는 다음과 같이 행해진다. 로 베이스 페이퍼를 (내부 면적이 100 ㎠인) 링에 고정시키고 급수소에 물을 공급한다. 일정 시간(예를 들면 2분) 후에, 신속히 물을 쏟아내고 페이퍼에 묻은 물을 닦아낸 다음 페이퍼의 중량을 측정한다. 흡수도는 무게의 증가(g/㎡)이다. 표 1에 도시된 바와 같이, 로 베이스 페이퍼는 평방미터당 25 그램 이상의 물을 흡수하는 반면에, 할로겐화은 베이스 페이퍼는 평방미터당 25 그램 미만의 물을 흡수한다.
표 1은 또한 본 발명의 로 베이스 페이퍼층(120)이 통상의 할로겐화은 로 베이스 페이퍼보다 더 낮은 MD/CD 강성비(stiffness ratio)를 나타낼 수도 있다는 것을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, MD/CD 강성비는 로 베이스 페이퍼에서의 이방성 및 가로 기계 방향(cross-machine direction)(페이퍼 기계의 동작 방향과 직교 방향)에 대한 기계 방향(페이퍼 기계의 동작 방향과 같은 방향)에서의 응력의 비를 나타낸다. 일실시예에 따르면, 본 발명의 시스템 및 방법에 사용된 제조 프로세스 및 섬유의 선택은, 습도 및 온도와 같은 환경 상태가 변할 때 인쇄 전 또는 후에, MD/CD 비를 감소시켜 최종 상품(또는 코팅된 포토 잉크젯 페이퍼)이 말아 올려지는(curl) 성향을 감소시킨다.
또한, 표 1은 휘도, 백색도, 및 불투명도의 원하는 광학 특성의 증가를 나타낸다. 표 1에 도시된 바와 같이, 태피 표준(Tappi Standard) 525에 따라 본 발명의 로 베이스 페이퍼층(120)의 휘도를 측정하면, 할로겐화은 로 베이스 페이퍼에 비해 휘도가 개선된다(각각 95-10 대 93-95). 또한, 태피 표준 560에 따른 백색도가 할로겐화은 로 베이스에 비해 개선되고(각각 105-140 대 96-105), 태피 표준 425에 따라 불투명도가 개선된다(160 gram/㎡에 대해 95 이상 대 160 gram/㎡에 대해 93 이하). 본 발명의 로 베이스 페이퍼층(120)은 개선된 휘도, 백색도 및 불투명도는 막 형성 수지(110, 130)에 존재할 필요가 있는 고가의 산화티타늄(TiO2)의 양을 감소시키는 한편 완성된 이미지의 품질을 향상시킨다.
표 1은 로 베이스 페이퍼층(120)의 특성과 통상의 할로겐화은 사이의 다수의 차이를 도시하고 있지만, 본 발명의 시스템 및 방법에 따라 생성된 로 베이스 페이퍼층(120)은 통상의 할로겐화은 로 베이스 페이퍼의 품질과 유사한 다수의 품질을 나타낸다. 일실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120) 및 통상의 할로겐화은 로 베이스 페이퍼는 유사한 형상 및 평활 특성을 나타낸다.
일실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120)은 카자니 형성 장치(Kajaani Formation apparatus)를 사용하여 110 내지 120의 형성 레벨 또는 앰버틱 베타 형성 테스터를 이용하여 약 0.25 내지 0.6의 형성 레벨을 나타내는데, 이들 둘은 모두 로 베이스 페이퍼의 광학적 특성을 테스트하여 형성의 균일성을 분석한다. 마찬가지로, 일실시예에 따르면, 로 베이스 페이퍼층(120)은 파크 프린트 표면 방법(Park print surface method)을 이용하여 약 2.0 내지 4.0 마이크로미터의 평활도 값을 나타내고, 세필드 평활도 분석(Sheffield smoothness analysis)을 이용하여 약 20 내지 70 세필드 단위(SU)를 나타낸다. 이들 형성 레벨 및 평활도 값은 통상의 할로겐화은 로 베이스 페이퍼의 대응 값과 거의 유사하다. 다음은, 전술한 이미지 지원 매체(100)를 형성하는 방법을 상세히 설명한다.
예시적인
포토
베이스 형성 시스템 및 방법
일실시예에 따르면, 막 형성 수지는 로 베이스 페이퍼층의 적어도 한 면에 코팅된다. 도 2는 일실시예에 따른, 로 베이스 페이퍼층을 형성하고 막 형성 수지로 로 베이스 페이퍼층의 적어도 한 면을 코팅하는 실시예를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 잉크젯 이미지 지원 매체(도 1의 100)를 형성하는 예시적인 방법은 먼저 목질 펄프를 약 0.5 내지 3.0 ㎜의 가중 평균 섬유 길이로 정제하는 것으로 시작한다(단계 200). 목질 펄프 섬유가 원하는 길이로 정제되면(단계 200), 이들은 약 0.0% 내지 20.0% 범위의 미세 함유물(fine content)을 갖는 슬러리를 형성한다. 탄산칼슘, 점토 또는 석고와 같은 충진제, 사이즈제, 및 임의의 부가적인 첨가제가 첨가되어 슬러리의 40%의 건조 중량을 구성할 수 있다(단계 210). 일실시예에 따르면, 슬러리가 형성되면, 종래의 페이퍼 기계에서 처리되어 약 80 내지 300 g/㎡의 기본 중량을 갖는 로 베이스 페이퍼를 생성한다(단계 220). 본 명세서에서 사용된 용어 "종래의 페이퍼 기계"는 할로겐화은 로 베이스 페이퍼를 형성하도록 설계되지 않은, 즉 구성 중에 스테인레스강이 아닌 임의의 페이퍼 기계를 지칭한다. 로 베이스 페이퍼가 형성되면(단계 220), 적어도 하나의 표면에 수지 합성물을 받아들여(단계 230) 전술한 잉크젯 이미지 지원 매체(도 1의 100)를 형성한다. 잉크젯 이미지 지원 매체는 형성되고 나면 잉크젯 코팅 포뮬레이션으로 선택적으로 코팅될 수 있다(단계 240). 위 단계들 각각의 세부 사항을 이하에 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 형성 프로세스는 원하는 목질 펄프를 약 0.5 내지 3.0 ㎜의 가중 평균 섬유 길이로 정제함으로써 시작한다(단계 200). 일실시예에 따르면, 원하는 목질 펄프를 약 0.5 내지 3.0 ㎜의 가중 평균 섬유 길이로 정제하는 것은 하나의 외부 및 내부 섬유성 연축, 펄프를 잘게 자르거나 또는 펄프의 고해(beating) 중 하나를 수반한다. 또한, 일실시예에 따르면, 절단, 고해(beating) 및 습식 비팅의 다양한 조합이 이용될 수 있다.
목질 펄프 섬유가 원하는 길이로 정제되면, 생성된 미세 함유물은 목질 펄프의 약 0.0% 내지 20.0%의 건조 중량 범위를 가질 것이다. 전술한 바와 같이, 미세 함유물의 범위는 할로겐화은 로 베이스 페이퍼(건조 조건에서 20% 이상)보다 더 적다. 통상의 할로겐화은 로 베이스 페이퍼에 비해 잉크젯으로 디자인된 로 베이스 페이퍼의 미세 함유량 감소는 페이퍼 머신의 속도를 더욱 빠르게 할 수 있다.
소망의 정제 프로세스가 완료된 후, 충진제, 사이즈제 및 임의의 추가적인 소망의 첨가제가 첨가되어 소망의 로 베이스 페이퍼층(도 1의 120)의 형성을 준비하는 중에 슬러리의 건조 중량의 40%까지를 형성할 수 있다(단계 210). 일실시예에 따르면, 광물 충진재가 슬러리에 첨가된다(단계 210). 이 실시예에 따르면, 탄산칼슘(CaCO3), 점토, 석고(hydrated calcium sulfate), 산화티타늄(TiO2), 수산화 알루미나 및/또는 산화마그네슘(MgO)이 충진제로서 슬러리에 첨가된다. 따라서, 전술한 충진제는 약 40%까지의 슬러리의 건조 중량을 구성할 수 있다.
형성된 슬러리에 의해, 종래의 페이퍼 기계에서 처리되어 약 80 내지 300 g/㎡의 기본 중량을 갖는 로 베이스 페이퍼를 형성할 수 있다(단계 220). 통상의 할로겐화은 로 베이스 페이퍼는 오염 형태의 철 증감을 회피하기 위해 스테인레스강으로부터 구성된 고가의 페이퍼 기계 상에서 형성되어야 한다. 그러나, 본 발명의 예시적인 시스템 및 방법에 있어서는 스테인레스강 페이퍼 기계가 필요없다. 전술한 슬러리는 임의의 수의 처리 레이트로 처리될 수 있지만, 일실시예에 따르면 저 레벨의 미세물은 전술한 슬러리가 600 m/min을 초과하는 레이트로 처리될 수 있게 한다.
로 베이스 페이퍼가 형성되면(단계 220), 적어도 한 면에 수지 합성물을 받아들여 전술한 잉크젯 이미지 지원 매체(도 1의 100)를 형성한다. 도 3은 일실시예에 따른, 수지 도포기(300)를 사용하여 로 베이스 페이퍼의 표면에 수지 합성물을 도포하는 것을 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 로 베이스 페이퍼(350)는 롤 또는 페이오프(pay-off)(340)에 저장된다. 수지 도포 프로세스 동안(도 2의 단계 230), 코팅되지 않은 로 베이스 페이퍼(350)가 필름 다이(film die)(325) 아래에 위치하는 압축 롤러(360) 위를 통과한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 필름 다이(325)는 호퍼(310)와 소망의 수지를 포함하는 압출기(320)에 유동적으로 결합된다. 코팅되지 않은 로 베이스 페이퍼(350)는 필름 다이(325) 가까이를 지나가며, 수지(330)는 로 베이스 페이퍼(350)의 표면 상으로 압출된다. 코팅 후에, 로 베이스 페이퍼 및 새로운 코팅은 냉각 롤(chill roll)(370)에 의해 처리된다. 냉각 롤(370)의 표면 가공 및 수지 도포기(300)의 처리 상태는 코팅된 기판(380)의 표면 가공 및 광택을 결정한다. 또한, 코로나 처리는 로 베이스 페이퍼(350)의 표면 상의 수지(330)의 점착성을 향상시키는데 이용될 수 있다. 또한, 수지 코팅이 완료된 후에, 수지로 코팅된 표면 상의 포토 잉크젯 코팅 포뮬레이션의 점착력을 향상시키기 위해 젤라틴 서빙층(gelatin subbing layer)이 도포될 수 있다. 기판은 일단 코팅되면, 잉크젯 포뮬레이션 코팅, 커팅, 인쇄, 패키징 등과 같은 기판 상에서 부가적인 프로세스가 수행될 때까지 저장을 위해 두루마리 롤(390)에 의해 수집된다.
본 발명의 예시적인 시스템 및 방법의 일실시예에 따르면, 냉각 롤(370)의 거칠기가 약 0.25 마이크로인치로부터 약 5 마이크로인치의 Ra(평균 거칠기)까지 변할 수 있다. 여기서 사용된 평균 거칠기(Ra)는 표면 영역의 평균 라인의 위아래 모든 영역을 샘플링 길이로 나눈 값의 절대치의 합으로서 측정된다. 일실시예에 따르면, 전술한 거칠기를 갖는 냉각 롤(370)은 잉크젯 코팅 포뮬레이션을 수용하도록 구성되는 광택 표면을 생성한다. 또한, 다수의 다른 프로세스 파라미터들은 악력(nip pressure), 냉각 롤 온도 및 금속 온도를 포함하는 수지 코팅 베이스의 최종 광택을 변화시키도록 변할 수 있다.
도 3에 도시된 수지 도포기(300)는 로 베이스 페이퍼(350)의 단일 표면 상에 수지(330)를 제공하는 압출 장치를 도시하고 있지만, 전술한 시스템 및 방법은 또한 로 베이스 페이퍼(350)의 복수의 표면에 수지 코팅을 제공하도록 사용될 수도 있다. 또한, 사이즈 프레스, 탭 사이즈 프레스, 블레이드 코팅, 에어 나이프 코팅(air knife coating), 압출 코팅 등을 포함하는 로 베이스 페이퍼(350)의 하나 이상의 표면 상에 수지를 제공하는데 임의의 수의 수지 도포기가 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 수지로 코팅된 포토 베이스 페이퍼가 형성되면(단계 230), 이 페이퍼는 잉크젯 코팅 포뮬레이션으로 코팅될 수도 있다(단계 240). 일실시예에 따르면, 수지로 코팅된 페이퍼를 코팅하는데 사용될 수 있는 잉크젯 코팅 포뮬레이션은 폴리비닐알콜, 실리카, 알루미나, 젤라틴, 폴리머 및 이들의 적절한 조합을 포함할 수 있다. 또한, 잉크젯 코팅 포뮬레이션은 하나 이상의 층을 포함할 수도 있다. 또한, 코팅된 층은 잉크젯 이미지 지원 매체의 하나 이상의 표면 상에 형성될 수도 있다. 잉크젯 코팅 포뮬레이션의 도포는 슬롯 다이(slot die) 코팅 장치, 커튼 코팅(curtain coating) 장치, 블레이드 코팅 장치, 롤 코팅 장치, 그라비어(gravure) 코팅 장치 등을 포함하는 임의의 수의 재료 살포 수단에 의해 행해질 수 있다.
포토 베이스가 잉크젯 포뮬레이션을 받아들이고 난 후에, 롤은 다수의 변화 및 패키징 동작을 겪는다. 일실시예에 따르면, 결과의 코팅된 포토 잉크젯 페이퍼 롤 상에서 행해질 수 있는 변화 및 패키징 동작은 도 2에 도시된 코팅된 포토 잉크젯 페이퍼 생성 단계 후에 행해질 수도 있는 절단, 인쇄 및/또는 패키징 단계를 포함한다.
잉크젯 코팅 포뮬레이션이 수지로 코팅된 페이퍼에 도포되면, 이 페이퍼는 잉크젯 재료 살포기를 통해 이미지를 받아들이도록 준비된다. 결과의 포토 베이스 상에 이미지를 형성하는데 사용될 수 있는 잉크젯 재료 살포기는 열적으로 작동하는 잉크젯 살포기, 기계적으로 작동하는 잉크젯 살포기, 전자기적으로 작동하는 잉크젯 살포기, 자기적으로 작동하는 살포기, 압전기적으로 작동하는 살포기, 연속 잉크젯 살포기 등을 포함한다.
결과적으로, 본 시스템 및 방법은 잉크젯 이미지 형성 방법에 사용하도록 구성된 저비용의 수지로 코팅된 매체 베이스를 제공한다. 보다 구체적으로는, 잉크젯 이미지 형성 방법은 다양한 목질 또는 합성 소스로부터 0.5 내지 3.0 ㎜의 가중 평균된 길이 범위를 갖는 버진 및/또는 재생된 섬유를 포함하는 베이스 페이퍼의 사용을 허용한다. 또한, 이미지 형성 매체 및 이미지 형성 매체를 제조하는데 사용된 이용가능한 기계에 대한 제조 제약을 완화함으로써 생산 시설을 확립하는 최초 비용이 크게 절감된다. 또한, 본 시스템 및 방법은 충진제가 본 매체 베이스에 포함되도록 하여 비용을 절감하고 결과의 매체 베이스의 광학 품질을 향상시킨다. 또한, 전술한 구성요소의 사용으로 말아 올려지기가 덜 쉬운 매체 베이스의 형성이 용이해진다.
이상의 설명은 단지 예시적인 것일 뿐이며 본 시스템 및 방법의 예시적인 실시예를 설명한 것이다. 전술한 시스템 및 방법은 개시된 형태로 한정되지 않는다. 전술한 사항으로부터 많은 수정 및 변형이 가능하다. 본 시스템 및 방법은 청구범위에 의해 규정된다.
Claims (20)
- 이미지 지원 매체(image supporting medium)(100)에 있어서,로 베이스 페이퍼(raw base paper)(350)와,상기 로 베이스 페이퍼(350)의 적어도 한 면에 배치된 막 형성 수지(film forming resin)(110, 130)를 포함하되,상기 로 베이스 페이퍼(350)는, 섬유의 물리적 무게를 사용하여 계산되는 가중 평균 길이(weighted average length)가 0.5 내지 3.0 ㎜인 섬유로 형성되는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 1 내지 40%의 건조 중량(dry weight)의 충진제를 포함하는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 버진 하드우드(virgin hardwood) 섬유 또는 버진 소프트우드(virgin softwood) 섬유 중 하나를 더 포함하는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 재생된 섬유(recycled fiber)를 더 포함하는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 막 형성 수지(110, 130)는 열가소성 수지를 포함하는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 20% 미만의 건조중량의 미세 함유물(fine content)을 포함하는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 2 미만의 MD/CD 비를 갖는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 25 g/㎡보다 높은 콥(Cobb) 테스트 값을 갖는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 태피(Tappi) 표준 525에 따라 95보다 높은 휘도를 나타내는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 태피 표준 560에 따라 적어도 105의 CIE 백색도 값을 나타내는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 태피 표준 425에 따라 160 g/㎡에 대해 95보다 높은 불투명도를 나타내는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 카자니 형성 장치(Kajaani Formation apparatus)를 사용하여 110 내지 120의 형성 레벨을 나타내거나 또는 앰버틱(Ambertec) 베타 형성 테스터를 이용하여 0.25 내지 0.6의 형성 레벨을 나타내는이미지 지원 매체.
- 제 1 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 파크 프린트 표면 방법(Park print surface method)을 이용하여 2.0 내지 4.0 마이크로미터의 평활도 레벨을 나타내거나 또는 세필드 평활도 분석(Sheffield smoothness analysis)을 이용하여 20 내지 70 세필드 단위(SU)를 나타내는이미지 지원 매체.
- 이미지 지원 매체(100)에 있어서,로 베이스 페이퍼(350)와,상기 로 베이스 페이퍼(350)의 적어도 한 면에 배치된 막 형성 수지(110, 130)를 포함하되,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 1 내지 40%의 건조 중량의 충진제 함유물을 포함하고,상기 로 베이스 페이퍼는, 섬유의 물리적 무게를 사용하여 계산되는 가중 평균 길이가 0.6 내지 0.9 mm인 섬유로 형성되는이미지 지원 매체.
- 제 14 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 5 내지 25%의 중량의 충진제 함유물을 포함하는이미지 지원 매체.
- 제 14 항에 있어서,상기 충진제는 탄산칼슘(CaCO3), 점토, 카올린(kaolin), 석고(hydrated calcium sulfate), 산화티타늄(TiO2), 활석(talc), 수산화알루미나, 또는 산화마그네슘(MgO) 중 하나를 포함하는이미지 지원 매체.
- 제 14 항에 있어서,상기 로 베이스 페이퍼(350)는 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제는 사이즈제(sizing agent), 유화 제품(emulsification product), 강화제(strengthening agent), 정착제(fixer), PH 조절제, 광증백제(optical brightening agent), 또는 착색제(coloring agent) 중 하나를 포함하는이미지 지원 매체.
- 삭제
- 이미지 지원 매체(100)에 있어서,섬유의 물리적 무게를 사용하여 계산되는 가중 평균 길이가 0.5 내지 3.0 ㎜인 섬유를 포함하는 로 베이스 페이퍼(350)를 형성하는 단계와,상기 로 베이스 페이퍼(350)의 적어도 한 면을 막 형성 수지(110, 130)로 코팅하는 단계를 포함하는이미지 지원 매체.
- 포토페이퍼 제조 장치에 있어서,압축 롤러(pressure roller)(360)와,막 형성 수지 살포기와,0.25 마이크로인치 내지 5 마이크로인치의 표면 거칠기를 갖는 냉각 롤(chill roll)(370)을 포함하는포토페이퍼 제조 장치.
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