CN100351082C - 喷墨记录介质,喷墨图像形成方法及印刷品 - Google Patents

喷墨记录介质,喷墨图像形成方法及印刷品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种喷墨记录介质，它在印刷纸的表面经受层压处理时具有各种优异的图像保存性(图像的耐晒牢度、高温和高湿条件下对渗色的耐性和对户内褪色和变色的耐性等)。在基材的一个表面上具有油墨接受层的喷墨记录介质中，所述基材具有吸收和保留油墨中配合的溶剂的能力，在基材的另一表面上，设置低氧渗透性树脂层(优选在温度20℃、相对湿度90%的环境下氧渗透率为10cc/(m2·D·atm)或10cc/(m2·D·atm)以下)。

Description

喷墨记录介质，喷墨图像形成方法及印刷品
技术领域
本发明涉及喷墨记录介质，使用该喷墨记录介质形成喷墨印刷品的方法，和通过用于形成喷墨印刷的方法而产生的喷墨印刷品。
背景技术
把通过例如个人计算机产生的图像数据和字符代码数据输出到记录介质如纸和上部透明的膜上的方法之一包括喷墨记录法，其中，图像通过含水溶性染料的油墨，通过打印机的记录喷嘴喷到记录介质上而产生，所述记录喷嘴通过例如电场、热、或压力束驱动。
在基材表面上形成的含油墨接受层的介质已用于这种喷墨记录。纸已长期用作这种基材。近年来，已经需要一种能够以接近照相质量印刷的喷墨记录介质。因此，例如，由具有高表面光滑性和优异的耐水性的树脂膜如聚酯膜制成的基材和由在纸的两面上涂有聚烯烃树脂的树脂涂覆纸制成的基材已经更广泛地得到使用。
为了快速吸收油墨和甚至在印刷墨点相互重叠时防止油墨溢流和渗色，已经使用具有多孔结构的油墨接受层，例如，含填料例如细粒水合氧化铝或细粒硅石的聚乙烯醇已得到应用。
染料升华热转移印刷的进行，一般是为了在具有图像的染料接受层上形成由透明热塑性树脂构成的图像保护层，因此，提高了耐晒牢度和对户内褪色和变色的耐性。为了喷墨记录，还尝试在具有图像的油墨接受层上形成这种图像保护层(日本未审专利申请出版物No.8-252985，尤其是，权利要求1，段落[0001]等)。
然而，正如这种染料升华热转移印刷方法，如果图像保护层位于具有通过喷墨记录形成图像的油墨接受层上，有时会出现问题，例如，在储存过程中耐晒牢度下降和油墨渗色增加。尤其是，在使用不能吸水的基材时这些问题变得明显(例如，树脂涂覆(RC)纸基材或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材)。如果使用吸水性纸基材，图像的耐晒牢度的下降程度和油墨渗色的出现与不吸水的基材相比较低。但问题是，户内褪色和变色的改善作用不令人满意。
发明内容
本发明的一个目的是解决现有技术的上述问题，即，提供一种当图像保护层被设置在具有通过喷墨记录在喷墨记录介质上形成图像的油墨接受层上时，具有极好的保存性的喷墨记录介质，例如，图像耐晒牢度，在高温和高湿条件下对渗色的耐性，和对图像的户内褪色和变色的耐性的喷墨记录介质。
本发明人已经研究了当图像保护层被设置在具有通过喷墨记录形成的图像的油墨接受层上时，在储存过程中图像耐晒牢度下降和油墨渗色增加的一个原因。结果是，发明人发现，耐晒牢度下降和渗色增加是由于喷墨油墨的油墨溶剂(主要是含水溶剂)剩留在喷墨记录介质的油墨接受层中所致。
例如，如果不吸水的基材，例如，如RC纸基材或PET基材用作喷墨记录介质的基材时，在层压图像保护层之后的油墨接受层中，残留的油墨溶剂无法离开，从而，留在油墨接受层中。结果是，图像的耐晒牢度下降和高温和高湿条件下出现渗色。
如果所使用的基材能够使空气透过基材的背面，在层压图像保护层之后的油墨接受层中，残留的油墨溶剂就穿过该基材并随后从基材的背面蒸发掉，因此，图像耐晒牢度的下降和图像渗色的出现与基材不能吸收水时相比得到抑制。但图像的户内褪色和变色的改善作用与基材不吸水时相比下降。
产生这种现象的原因如下：因为所形成的图像保护层阻碍空气透过喷墨记录介质的正面(靠近油墨接受层的表面)以使颜料不与空气接触，来自正面的颜料变质得到抑制。然而，因为所用的印刷纸允许空气透过印刷纸的背面，所以，包含在空气中的各种氧化气体和臭氧就通过背面到达油墨接受层，因此，损害构成图像的颜料。
本发明人发现以下内容：在上述结果的基础上，把具有吸收和保留油墨接受层中残留的油墨溶剂功能的基材(换句话说，可吸收超过某种体积的液体基材)，用作在基材的一个表面上设置有油墨接受层的喷墨记录介质基材。另外，具有非常低的氧渗透性的低氧渗透性树脂层被设置在基材另一表面上。结果是，可提高通过喷墨记录形成的图像的可保存性。该发现已导致本发明的完成。
即，本发明提供了一种在基材一个表面上设置有油墨接受层的喷墨记录介质，所述喷墨记录介质包括能够吸收油墨溶剂的基材和基材的位于远离油墨接受层的另一表面上的低氧可渗透树脂层，根据日本纸浆和纸工业技术协会(TAPPI)Nos.51～87，被基材吸收的液体体积优选是0.5ml/m2或更多，低氧渗透树脂层的氧渗透性，在温度20℃和相对湿度90％下，优选10cc/(m2·D·atm)或更低。
如上所述，在本发明喷墨记录介质中，因为与油墨接受层接触的基材具有吸收和保留离开油墨接受层的残留的油墨溶剂的功能，所以，由油墨接受层中的残留的油墨溶剂引起的图像耐晒牢度的下降和高温和高湿条件下出现的图像渗色可得到抑制。另外，因为低氧渗透树脂层位于基材背面的下方，归因于空气中所含的各种氧化气体的图像户内褪色和变色的现象可得到抑制。
另外，本发明提供了一种用于形成喷墨印刷品的方法，该方法包括的步骤是：在上述喷墨记录介质的油墨接受层上形成喷墨图像；将基本上由热塑性树脂组成的图像保护层在具有喷墨图像的油墨接受层的表面上层压。本发明还提供通过这种用于形成喷墨印刷品的方法形成的喷墨印刷品。
附图说明
图1是本发明的喷墨记录介质的横截面。
具体实施方式
如图1所示，用于喷墨记录的喷墨记录介质包括：位于基材1的一个表面上的油墨接受层2；位于基材1的另一表面上的低氧渗透树脂层3；和，在不损伤本发明的作用下，如果需要，在基材1和油墨接受层2之间设置提高其粘附强度的粘合剂层(未示)。
把能够吸收和保留油墨接受层2中残留的油墨溶剂的基材用作基材1。当油墨接受层2进行喷墨记录时，本发明喷墨记录介质的基材1可吸收和保留油墨接受层2中残留的油墨溶剂。因此，由油墨接受层2中的残留的油墨溶剂引起的图像耐晒牢度的下降和图像渗色的出现可得到抑制。
另外，在本发明喷墨记录介质中，低氧渗透树脂层3位于背面，即，远离基材1的油墨接受层2的表面之下，因此，阻碍空气透过背面。
按照本发明的喷墨记录介质，如上所述，基材1能够吸收和保留油墨接受层2中残留的油墨溶剂。尤其是，根据日本TAPPI Nos.51～87，被该基材吸收的液体的体积是0.5ml/m2或更多。
这种基材1的例子包括纸基材和多孔树脂基材。
纸基材的例子包括，例如，通过混合木浆、已知的颜料、和至少一种添加剂而制成的基材纸，其中木浆和已知的颜料是主要组分，添加剂是，例如粘结剂、施胶剂、固定剂、产率改进剂、阳离子化剂和纸增强剂；使用装置，例如Fourdrinier造纸机、圆筒造纸机或双丝造纸机；木浆是，例如化学纸浆，例如，Laubholz漂白牛皮纸浆(LBKP)或nadelholz漂白牛皮纸浆(NBKP)；机械纸浆，例如磨碎木材纸浆(GP)、加压磨碎木材纸浆(PGW)、精炼机械纸浆(RMP)、热机械纸浆(TMP)、化学-热机械纸浆(CTMP)、化学-机械纸浆(CMP)或化学-磨碎木材纸浆(CGP)；或废纸纸浆，如脱墨纸浆(DIP)。纸基材的例子还包括，例如具有固定涂层的基材纸、用淀粉或聚乙烯醇进行施胶的基材纸和涂覆纸，例如美术纸、涂覆纸和铸塑涂覆纸；所述涂覆纸的涂层位于具有固定涂层的这些基材纸上或位于用淀粉或聚乙烯醇进行施胶的这些基材纸上。这些纸基材可进行压光，例如机器压光、热梯度(TG)压光或软压光以控制光滑性。
对于多孔树脂基材，可以使用结构上类似于常用于喷墨记录介质的多孔树脂基材的基材(日本未审专利申请出版物No.2001-253166)。
这种多孔树脂基材可通过已知的技术制成，例如已知的成膜技术或其组合。例如，可以使用在拉伸过程中产生孔的膜定向工艺；在辊压过程中产生孔的辊工艺；压光工艺；使用发泡剂的发泡工艺；使用多孔颗粒的工艺；溶剂萃取工艺以及溶解和提取混合组分的工艺(日本未审专利申请出版物No.2001-139710，尤其是段落[0047])。
基材1的吸收和保留油墨溶剂的能力，主要基于基材中存在的孔(或空隙)。在本发明中，通过形成孔而不阻碍油墨溶剂渗透到基材1中是优选的，这是由于这种基材1中的孔(或空隙)不明显大于位于油墨接受层2中的孔径。
关于本发明油墨溶剂沿着基材1的厚度方向至基材1的渗透性，远离油墨接受层2的第一区域(以下，称作“第一区域”)和靠近油墨接受层2的第二区域(以下，称作“第二区域”)具有相互不同的渗透性，尤其是基材1的第一区域具有大于第二区域的油墨溶剂渗透性是优选的。
为了使基材1对于沿着基材1的厚度方向渗透的溶剂具有不同的渗透性，例如，通过降低基材1的孔尺寸并缩减油墨接受层2，可增强基材1的第一区域的毛细管力。另外，基材1的第一区域具有较大的吸收油墨溶剂的能力。
因为基材1的第一区域能够吸收较大量的油墨溶剂和具有较高渗透性，故被基材1吸收的油墨溶剂稳定地保留在基材1中。曾移动至基材1的第一区域并在其中被吸收的油墨溶剂难以返回至第二区域，因为基材1的第一区域具有较高的油墨溶剂渗透性和较大的吸收油墨溶剂的能力。因此，油墨溶剂保留在基材1的第一区域中，从而降低油墨接受层2中的残留油墨溶剂的量。
为了在基材1的第一区域中吸收和保留较大量的油墨溶剂，例如，如果基材1通过层压多个纸基材而制成，则基材1可通过改变每种纸基材的物理性能(例如，斯托克特(Stockigt)施胶度、孔隙率、纤维长度)而具有渗透性梯度。结果，基材1的第一区域可吸收和保留较大量的油墨溶剂。
为了改变纸基材的孔隙率，例如根据一种公开于日本未审专利申请出版物No.7-205543的使用可发泡微胶囊的方法，例如可以使用一种改变在造纸过程中加入的发泡微胶囊量的方法。如果基材1通过层压多个多孔树脂基材而制成，则上述制造条件的变化将导致这些多孔树脂基材的孔径和孔隙率的变化。通过层压这些多孔树脂基材，基材1的第一区域可吸收和保留较大量的油墨溶剂。
本发明的低氧渗透树脂层3在温度20℃和相对湿度90％下具有氧渗透性最高10cc/(m2·D·atm)。低氧渗透树脂层3由具有呈现出所需渗透性的厚度的树脂组成和通过已知工艺制成，其中树脂是选自聚烯烃树脂、(甲基)丙烯酸树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、氯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸树脂、丁二烯树脂、苯乙烯树脂、酚类树酯、硅氧烷树脂、氨基甲酸乙酯树脂和环氧树脂的至少一种。
涂有聚烯烃树脂的纸，例如，通过熔体挤涂(用加热熔化的聚烯烃树脂涂覆移动的纸)或乳液涂布(涂覆聚烯烃乳液和干燥)而制成。为了提高聚烯烃树脂和基材纸之间的粘附性，基材纸优选经受表面活化处理的，例如，电晕放电处理、火焰处理或形成固定层。聚烯烃树脂的实例包括通过聚合或共聚合，例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯和1-壬烯而制成的聚合物或共聚物。
低氧渗透树脂层3可包含各种添加剂，例如颜料、染料、润滑剂、抗氧剂、紫外吸收剂、增塑剂、粘合剂和固化剂。
可以使用结构上类似于常用于喷墨记录介质的油墨接受层的油墨接受层2。油墨接受层2的一个例子是通过涂覆悬浮液和通过已知的涂布工艺而干燥得到的多孔油墨接受层，所述悬浮液通过将填料，例如细粒硅石或细粒氧化铝分散到水溶性粘结剂，例如聚乙烯醇中而制成。
油墨接受层2可经受铸塑处理以向其表面赋予光泽。
如果粘合剂层位于基材1和油墨接受层2之间，粘合剂层例如可由含胶乳如苯乙烯-丁二烯胶乳、丙烯腈-丁二烯胶乳、丙烯酸胶乳或乙酸乙烯酯胶乳的粘合剂组成。
印刷纸的背面可通过，例如将纸层压到远离油墨接受层2的基材1的表面上而形成，这样任何字母或图像可在该表面上书写或描绘。层压可使用理想的已知工艺，例如，用粘合剂或热熔粘合剂进行粘贴。
用于形成喷墨印刷品的方法，采用上述本发明喷墨记录介质是优选的，该方法包括步骤：以常规方式在油墨接受层中形成喷墨图像；和将基本上由热塑性树脂组成的图像保护层层压到具有喷墨图像的油墨接受层的表面上。这种图像保护层可由以下步骤层压：至少一个热塑性树脂层或至少一个包含热塑性树脂颗粒的层，例如，在由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成的耐热性基材上形成。所形成的该层朝向油墨接受层设置，并随后从耐热性基材的远离热塑性树脂层或包含热塑性树脂颗粒的层，例如，用加热辊或加热头加热，因此，热转移至油墨接受层。图像保护层优选由多个子层组成和优选具有低玻璃化转变温度以提高与油墨接受层表面接触的子层的粘附性。
如上所述，通过形成喷墨印刷品的方法而制成的喷墨印刷品具有优异的保存性，例如，图像的耐晒牢度、高温和高湿条件下对渗色的耐性和对户内褪色和变色的耐性。
现根据实施例详细说明本发明。
实施例1
在具有压光表面和具有厚度约100μm的涂覆纸的背面上形成聚乙烯涂层以形成具有厚度约15μm的低氧渗透树脂层，根据日本纸浆和纸工业技术协会(TAPPI)Nos.51～87，被涂覆纸吸收的液体的体积是约0.5ml/m2，低氧渗透树脂层的氧渗透性在温度20℃和相对湿度90％下是约10cc/(m2·D·atm)。这样制造出基材。
然后，将远离低氧渗透树脂层表面的基材表面经受压光。制备表1所示用于形成油墨接受层的悬浮液，使通过蒸气相工艺产生的硅石的含量(固体含量)是9％重量。并随后，将悬浮液涂布到基材的表面上并干燥，使得所形成的层具有干厚度35μm，由此得到油墨接受层。因此，制成喷墨记录介质。
表1
  (用于形成油墨接受层的悬浮液的组成)
  含量   重量份
  通过蒸气相工艺制成的硅石A-300(由NIPPON二氧化硅气凝胶有限公司制造)   100
二甲基二烯丙基氯化铵均聚物SHALLOLDC902P(由DAIICHI KOGYO SEIYAKU CO.，LTD.制造) 5
  聚乙烯醇PVA235(由KURARAY CO.，TLD.制造)   25
  硼砂   6
  乙醇∶水∶异丙醇＝2∶98∶20(重量)比   (其量使得通过蒸气相工艺制成的硅石的固体含量是9％重量)
实施例2
在具有平均孔径20～30μm和具有厚度约100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫的背面上形成聚乙烯涂层，以形成具有厚度约15μm的低氧渗透树脂层，根据日本TAPPI Nos.51～87，被涂覆纸吸收的液体的体积是约0.5ml/m2，低氧渗透树脂层的氧渗透性在温度20℃和相对湿度90％下是约10cc/(m2·D·atm)。这样制造出基材。油墨接受层是按照实施例1而形成。因此，制成喷墨记录介质。
对比例1
由具有单面树脂涂层的涂覆纸构成基材，整个涂覆纸具有厚度约150μm和树脂涂层具有厚度约50μm，根据日本TAPPI No.51～87，被涂覆纸吸收的液体体积是约0ml/m2。树脂涂层在温度20℃和相对湿度90％下的氧透过性是约0cc/(m2·D·atm)。
在基材远离树脂涂层的表面上，与实施例1同样形成油墨接受层，因此，制成喷墨记录介质。
对比例2
与实施例1同样形成油墨接受层，但在涂覆纸上未提供低氧渗透树脂层。因此，制成喷墨记录介质。
(评价)
对于在实施例和对比例中制成的油墨接受层喷墨记录介质，通过喷墨打印机(由Seiko Epson公司制造的PM-950C)打印图像，包括各种品红色和蓝色的油墨级别。
然后，由热塑性(甲基)丙烯酸树脂(具有能吸收紫外线的残基)组成的具有厚度约50μm的涂层，在具有厚度约30μm的PET基材的表面上形成，由此得到图像保护片材，图像保护层位于PET基材的表面上。
把所得图像保护片和具有图像的喷墨记录介质加以层叠，使图像保护片的图像保护层与喷墨记录介质的油墨接受层相对。把所得层叠体放入钢辊和橡胶辊之间的辊隙中，该钢辊于140℃下加热，位于图像保护片侧具有直径80mmm，而该橡胶辊于140℃下加热，位于喷墨记录介质侧具有直径50mm，在下列条件下彼此热压粘接：辊隙负重120N；进料速度10mm/s。
在通过该辊间的辊隙之后，立即剝下图像保护片的PET基材，把图像保护层转移和粘接在喷墨记录介质的油墨接受层上，因此得到喷墨印刷品。
根据以下内容评价所得印刷品：“图像的耐晒牢度”，“图像的渗色”，和“户内褪色和变色”。表2给出结果。
[图像的耐晒牢度]
对提供图像保护层之前的喷墨印刷品(未层压的喷墨印刷品)和在提供图像保护层之后的喷墨印刷品(层压的喷墨印刷品)，使用Atlas光牢度测试仪进行光照60小时。总照射量是90kJ/m2。测定每种喷墨印刷品的用品红色油墨印刷的区域的残留率，所述区域在照射之前具有光密度约1。残留率由以下等式定义：
(照射之后的光密度)/(照射之前的光密度)(％)。层压的喷墨印刷品的残量率与未层压的喷墨印刷品相比较大，这表明层压的喷墨印刷品具有更优异的耐晒牢度。
[图像的渗色]
把未层压的和层压的喷墨印刷品，在温度30℃和相对湿度95％下保存4天。随后，根据未层压的喷墨印刷品的印刷区域的渗色程度，目视评价层压的喷墨印刷的印刷区域的渗色程度。渗色少的优选。
[户内褪色和变色(耐臭氧性)]
把未层压的和层压的喷墨印刷品暴露于含有0.5ppm臭氧的气氛中24小时。测定印刷有蓝色油墨区域的残留率。残留率通过以下等式定义：
(曝光之前的光密度)/(曝光之后的光密度)(％)。层压的喷墨印刷品的残留率与未层压的喷墨印刷品相比较大，这表明层压的喷墨印刷品具有更优异的户内褪色和变色性。
表2
  图像的耐晒牢度   图像的渗色   户内褪色和变色
  未层压的   层压的   未层压的   层压的
  实施例1   78   84   下降   84   100
  实施例2   78   83   下降   84   100
  对比例1   78   70   增加   84   100
  对比例2   78   83   下降   80   89
如表2所示，实施例1和2的喷墨记录介质，即，能够吸收和保留油墨溶剂的基材和具有低氧渗透树脂层的喷墨记录介质分别具有得自每个评价项目“图像的耐晒牢度”，“图像的渗色”和“户内褪色和变色”的优异的结果。
另一方面，对比例1的喷墨记录介质，即，具有基本上不能吸收和保留油墨溶剂的基材的喷墨记录介质表现出不理想的得自评价项目“图像的耐晒牢度”和“图像的渗色”的结果。对比例2的喷墨记录介质，即，具有能够吸收和保留油墨溶剂的基材和具有不低的氧渗透树脂层的喷墨记录介质，与实施例1和2的情形相比，表现出不令人满意的户内褪色和变色的改善效果。
工业上实用性
本发明可应用于例如采用喷墨记录的喷墨打印机所用的喷墨记录介质，将油墨，例如通过电场、热、或压力驱动的记录喷嘴喷到记录介质的表面上而产生图像；使用该喷墨记录介质形成喷墨印刷品的方法；和通过这种用于形成喷墨印刷品的方法而产生的喷墨印刷品。

Claims (4)

1.一种在能够吸收油墨溶剂的基材的一个表面上具有油墨接受层的喷墨记录介质，所述喷墨记录介质包括：在基材的远离油墨接受层的另一表面上提供的低氧渗透树脂层，所述低氧渗透树脂层的氧渗透性在温度20℃和相对湿度90％下为10cc/(m2·D·atm)或更低，其中，基材沿着厚度方向具有远离油墨接受层的第一区域和靠近油墨接受层的第二区域，所述第一区域的油墨溶剂渗透性大于第二区域。
2.根据权利要求1中所述的喷墨记录介质，其中，基材包括纸或多孔树脂。
3.一种用于形成喷墨印刷品的方法，包括以下步骤：在包括基材和低氧渗透树脂层的喷墨记录介质的油墨接受层上形成喷墨图像；和将由热塑性树脂组成的图像保护层层压到具有喷墨图像的油墨接受层上，所述油墨接受层位于基材的一个表面上，所述低氧渗透树脂层位于基材的远离油墨接受层的另一表面上，所述低氧渗透树脂层的氧渗透性在温度20℃和相对湿度90％下为10cc/(m2·D·atm)或更低，其中基材具有吸收油墨溶剂的能力，基材沿着厚度方向具有远离油墨接受层的第一区域和靠近油墨接受层的第二区域，所述第一区域的油墨溶剂渗透性大于第二区域。
4.一种油墨印刷品，通过包括以下步骤的方法制成：在包括基材和低氧渗透树脂层的喷墨记录介质的油墨接受层上形成喷墨图像；和将由热塑性树脂组成的图像保护层层压到具有喷墨图像的油墨接受层上，所述油墨接受层位于基材的一个表面上，所述低氧渗透树脂层位于基材的远离油墨接受层的另一表面上，所述低氧渗透树脂层的氧渗透性在温度20℃和相对湿度90％下为10cc/(m2·D·atm)或更低，其中基材具有吸收油墨溶剂的能力，基材沿着厚度方向具有远离油墨接受层的第一区域和靠近油墨接受层的第二区域，所述第一区域的油墨溶剂渗透性大于第二区域。
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