CN104220267B - 具有顶涂层的打印介质 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，打印介质（200）包含尺寸小于一百纳米的颜料颗粒和摩擦控制添加剂。底涂层（205）位于基材和顶涂层之间。所述底涂层包含含有颜料固定剂的第一亚层（202）和含有染料固定剂的第二亚层（203）。所述顶涂层在底涂层上形成保护和低摩擦涂层。

Description

具有顶涂层的打印介质

发明背景

喷墨打印涉及在传送打印介质经过喷墨打印机的打印头时使油墨液滴分配在打印介质的表面上。油墨液滴中的着色剂接触到打印介质的表面并粘附至其上。在一些实例中，在打印之前将涂层施加到打印介质的表面上。当涂布该介质时，着色剂可以粘合至涂层中的固定剂，如阳离子试剂，其可以吸引着色剂的静电负电荷。

附图简述

附图图解了本文所述原理的各种实例，并且是说明书的一部分。图解的实例仅仅是实施例，并不限制权利要求书的范围。

图1是根据本文所述的原理，图解的打印介质的图。

图2是根据本文所述的原理，图解的打印介质的剖面图。

图3是根据本文所述的原理，图解的打印介质的剖面图。

图4是根据本文所述的原理，图解的用于形成打印介质的方法的流程图。

图5是根据本文所述的原理，图解的打印介质的剖面图。

图6是根据本文所述的原理，图解的打印介质的剖面图。

图7是根据本文所述的原理，图解的打印介质的剖面图。

发明内容

打印介质表面涂层可以具有各种各样的涂饰（finishes）。例如，光泽涂层具有高镜面反射率，并且赋予介质闪亮的外观。哑光涂饰漫射反射的光。漫射光在不同的方向上反射光，但是不会提供用光泽涂层获得的相同的光泽。通常，哑光涂层使用比光泽涂饰大的颗粒，赋予高光学粗糙度和漫射反射。

表面涂层也显示出用于相对打印头移动介质的摩擦系数。通常，用足够的力将橡胶辊下压到介质表面上，并相对介质表面旋转，来移动单层介质。如果压力太大，会移动多于一层。另一方面，如果在辊上施加微弱的力，若顶层有所移动，顶层也不会如期望地移动。如期望地稳定传送单层介质通过打印机的打印机被认为具有良好的层输送性（sheet feedreliability）。层的表面特性、摩擦系数和与其它介质和/或打印机托盘（printer tray）的紧密接触可以影响层输送可靠性。

本说明书描述了主题，其包括例如具有施加在基材表面上的多个涂层的打印介质。顶涂层可以提供低的摩擦系数，其提供在传送打印介质通过喷墨打印机时的层输送可靠性。这种打印介质的实例可以包括具有由尺寸小于一百纳米的颜料颗粒和摩擦控制剂制成的保护表面的顶涂层。此外，该介质可以具有包含着色剂固定剂的底涂层（undercoating）。

在下面的说明书中，将出于解释的目的提出多个具体细节来提供对本系统和方法的全面理解。然而，对于本领域技术人员来说明显的是没有这些具体细节本发明的设备、系统和方法也可以实施。在说明书中对“实例”的说明或类似语言表示在至少这一个实例中包括特定的特性、结构或特征描述，但并非在其他实例中也是必要的。

浓度、量和其他数值数据在此可以表示为范围格式。应理解的是，这种范围格式的使用仅仅为了方便和简洁，并且应该灵活地理解为不仅包括明确描述为范围限值的数值，还包括包含在该范围内的所有的单独数值或子范围，如同明确描述了各个数值和子范围。例如，大约1 wt%至大约20 wt%的重量范围应理解为不仅包括明确描述的1 wt%至大约20wt%的浓度限值，还包括单个的浓度，如2 wt%、3 wt%、4 wt%，和子范围，如5 wt%至15 wt%、10 wt%至20 wt%等。

图1是根据本文所述原理所图解的打印介质（100）的图。在该实例中显示了介质的顶层（101）和底层（102）。层（101、102）都涂布了多个涂层（103）。下面将更详细地描述这些涂层。

当辊（105）压到顶层（101）上时，该辊（105）会旋转使顶层移动。顶层（101）的低摩擦表面（104）与辊（105）之间的摩擦力是决定应该施加在辊（105）上来移动单层的向下压力的量的因素。在这些实施例中，底层（102）具有多个涂层，其能使底层（102）的顶面（106）和顶层（101）的底面之间的摩擦力最小化。多个涂层（103）所提供的低摩擦力减小了操作辊以移动单层介质所需要的向下的力，并且提供了更大的层输送可靠性。

图2是根据本文所述原理所图解的打印介质（200）的剖面图。在该实例中，介质（200）具有顶涂层（201）和处于基材（204）之上的底涂层（205）。该底涂层（205）具有第一亚层（sub-layer）（202）和第二亚层（203）。顶涂层（201）可以是摩擦控制涂层，且底涂层（205）可以使着色剂固定涂层。

基材（204）可以是纤维基材料、塑料、透明材料、不透明材料、纸、卡片纸、织物、用于打印介质的其它基材，或其组合。在一些实例中，基材（204）经过预涂布来改进基材（204）和底涂层（205）之间的粘合性。

在一个实例中，基材（204）由纤维素纤维制成。在另一个实例中，基材（204）由合成纤维，如聚酰胺、聚酯、聚乙烯和聚丙烯酸纤维制成。而在另一个实例中，基材（204）由无机纤维，如石棉、陶瓷和玻璃纤维制成。还有另一个实例中，基材（204）可以由上述材料的组合制成。基材（204）可以以任何尺寸、大小或厚度形成。此外，基材（204）可以是任何形式的，如纸浆、湿纸或干纸。此外，基材（204）可以包含纤维的混合物，例如木纤维、非木纤维和再生纤维（recycled fiber）。基材（204）可以是打印纸，例如喷墨打印纸，并且可以进一步包括其它形式的纸，如信纸、绘图纸和摄像原纸，以及板材料，如卡片板、海报板和细料纸板（Bristol board）。

例如，所述纤维可以由化学浆、机械浆、热机械浆、化学机械浆和化学热机械浆（CTMP）来生产。木浆的实例包括，但不限于，牛皮纸浆（kraft pulps）和亚硫酸盐浆，其各自可以漂白也可以不漂白。软木的实例包括，但不限于，松树、云杉和铁杉。硬木的实例包括，但不限于，桦树、枫树、橡树、白杨和山杨。

在图2的实例中，底涂层（205）具有两个各自包含着色剂固定剂的亚层（202、203）。油墨中的着色剂可以是染料着色剂、颜料着色剂，或其组合。染料是在油墨中可溶的材料，并且与来自第二亚层（203）的染料固定剂结合。颜料是不可溶材料，其与来自第一亚层（202）的颜料固定剂结合。

在图2的实例中，第一亚层（202）靠近基材（204）布置。该亚层（202）可以包含颜料固定剂。可以用于第一亚层（202）的颜料固定剂的非穷尽列表包括多价盐、氯化钙（CaCl₂）、乙酸钙（Ca(C₂H₃OO)₂）、柠檬酸钙（Ca₃(C₆H₅O₇)₂）、硫酸镁（MgSO₄）、氯化羟铝（aluminumchlorohydrate，Al_nCl_(3n-m)(OH)_m），或其组合。

在图2的实例中，第二亚层（203）可以具有染料固定剂。可以用于第一亚层（202）的染料固定剂的非穷尽列表包括阳离子固定剂、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PolyDADMAC）、多胺、聚六亚甲基双胍（PHMB）、其他染料固定剂，或其组合。

边界（206）可以使第一亚层（202）与第二亚层（203）分开。边界（206）可以通过分别施加各个亚层（202、203）形成。

顶涂层（201）可以沉积在底涂层（205）上。顶涂层（201）可以具有多孔结构，其通过毛细作用力将位于顶涂层的保护表面（208）上的着色剂和/或油墨拉入到多个涂层中。

顶涂层（201）包含粘土颗粒、矿物颗粒、重质碳酸钙、沉淀碳酸钙、滑石颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒，或其组合。这些材料可以具有尺寸小于一百纳米的小颗粒。在一些实例中，平均颗粒尺寸在十五和八十五纳米之间。在其它实例中，平均颗粒尺寸在三十和七十纳米之间。然而，在其它实例中，平均颗粒尺寸为大约四十五至五十五纳米。

小颗粒的高表面积可以为顶涂层（201）的保护表面（208）提供高度多孔结构，从而产生强的毛细作用力，其将油墨和/或着色剂拉入顶涂层（201）和亚层中。在顶涂层（201）中，当颗粒尺寸越小时，毛细作用力越大，因为颗粒之间的间隔也更小。具有尺寸在一百纳米以下的颜料颗粒的顶涂层（201）能产生强的毛细作用力。因此，可以通过毛细作用相对快速地使油墨和/或着色剂穿过这些孔，将其拉入到底涂层中。小颗粒也会降低顶涂层（201）的摩擦力，从而增加打印介质的层输送可靠性。

顶涂层（201）也可以包含摩擦控制添加剂。摩擦控制添加剂在室温下可以具有液态，使添加剂分子移动直到它们达到它们最低的表面能态。摩擦控制添加剂通过降低顶涂层的表面能，可以有助于降低涂层表面（208）的摩擦系数。较低的摩擦系数防止物体破坏打印介质和其涂层上的打印图像。例如，与顶涂层的表面接触的水和物体更易于滑离打印介质，而不会固着或结合顶涂层表面。此外，可预测的摩擦系数可以增加介质的送纸可靠性。

摩擦控制添加剂可以是非极性的烃合成聚合物乳液或分散体，如高密度或低密度聚乙烯（(C₂H₄)_n）、具有高分子量和固体微粒物理形貌的合成聚合物，如高密度聚乙烯粉末、蜡，如巴西棕榈蜡和石蜡、润滑剂、其他摩擦控制添加剂，或其组合。与本文所述的原理相容的摩擦控制添加剂的合适例子是可以通过位于Cincinnati, Ohio的Michelman Inc.公司得到的Michem Shield®、Michem Lube®和Michem Emulsion®。其它与本文所述的原理相容的摩擦控制添加剂是位于Tulsa, Oklahoma的Friction Solutions, LLC公司销售的Ultralube™。

在一些实例中，顶涂层具有在大约50:50和99:1之间的颜料颗粒与摩擦控制添加剂的比率。而在其它实例中，顶涂层具有在大约90:10和99:1之间的颜料颗粒与摩擦控制添加剂的比率。

这些顶涂层的颗粒的小尺寸可以使顶涂层保持低的摩擦系数。颗粒可以经过配置来反射入射光，使其在期望的角度或角度范围反射，并且可以产生光泽、哑光和其他涂层涂饰。

顶涂层（201）可以相对薄。在一些实例中，顶涂层（201）具有十微米以下的厚度。在一些实例中，顶涂层的厚度小于五微米。而在其它实例中，该厚度小于一微米。在一些实例中，该厚度小于0.5微米。

在一些实例中，顶涂层（201）具有小于十克每平方米的涂层重量。在一些实例中，顶涂层（201）具有小于五克每平方米的涂层重量。然而，在其它实例中，顶涂层（201）具有小于一克每平方米的涂层重量。

底涂层（205）可以具有小于三十克每平方米的底涂层重量。在一些实例中，顶涂层具有小于底涂层重量的百分之二十五的涂层重量。在一些实例中，底涂层重量小于一克每平方米。在一些实例中，底涂层重量小于二十克每平方米。在一些实例中，底涂层（205）的第一亚层（202）重约二十克每平方米。在一些实例中，第二亚层（203）是十克每平方米。例如，底涂层重量可以小于二十克每平方米，其中第一亚层包含至少3克每平方米的涂层重量，且第二亚层包含至少5克每平方米的涂层重量。

在一些实例中，将顶涂层（201）和底涂层（205）的材料施加在基材（204）的单面上。在其他实例中，将所述材料施加在基材（204）的双面上。

图3是根据本文所述原理所图解的打印介质（300）的剖面图。在此实例中，含有染料或颜料着色剂的油墨（301）沉积在顶涂层（303）的表面（302）上。一些着色剂（301）被拉入穿过了顶涂层厚度的孔，然而其它着色剂保留在顶涂层（303）的表面（302）上。染料着色剂可以具有比颜料着色剂更小的尺寸，所以更大比例的染料着色剂可以被拉入穿过顶涂层（303）。

一旦在顶涂层（303）之下，着色剂（301）可以与第二亚层（304）的固定剂结合。尽管颜料固定剂沉积于第一亚层（305），但是第二亚层（304）可以具有染料固定剂和颜料固定剂的组合，因为颜料固定剂可以扩散进入第二亚层（304）。当通过顶涂层（303）观看时，在第二亚层（304）结合的着色剂（301）可以形成图像。染料固定剂可以在第二亚层（304）保留染料（301）。此外，颜料固定剂有助于在顶涂层（303）的表面上保留颜料着色剂。

在使用颜料着色剂的实例中，大部分的颜料可以保留在顶涂层（303）的表面（302）上，因为颜料着色剂可能太大而不能穿过顶涂层（303）的孔。此外，颜料固定剂可以扩散进入顶涂层（303）中，并且使颜料着色剂分子相互结合，这能改进由着色剂形成的图像的打印质量。在一些实例中，染料固定剂也会扩散进入顶涂层（303），并且与保留在表面（302）上的染料着色剂结合。

在一个打印工作中，着色剂可以保留在顶涂层（303）的表面（302）上，在顶涂层（303）的厚度内，和在第二亚层（304）的厚度内。染料固定剂和颜料固定剂都可以防止着色剂散布、扩散、芯吸（wicking），或者以其它方式从着色剂初始在第二亚层（304）或顶涂层（303）中结合的位置移动。

在一些实施过程中，顶涂层（303）、第二亚层（304）和第一亚层（305）可以具有一定的透明度，因此当看向顶涂层（303）时，可以看到与第一或第二亚层（304、305）结合的着色剂。在一些实例中，顶涂层（303）比较不透明，且当着色剂保留在顶涂层（303）的表面（302）上时，打印质量最好。

在一些实例中，顶涂层（303）具有0.5克每平方米的涂层重量，且由下述组分制成：一百份的Cartacoat® K303C，其为位于Charlotte, North Carolina的Clariant公司销售的二氧化硅的商业形式、三份的Mowiol® 18-88，其为总部设于St. Louis, Missouri的Sigma-Aldrich公司销售的聚乙烯醇（(C₂H₄O)_x）的商业形式、0.5份的Michemshield® 253滑爽助剂，作为摩擦控制添加剂、0.5份的光学增白剂和0.005份的蓝色染料。在一些实例中，顶涂层（303）具有0.5克每平方米的涂层重量，且由下述组分制成：一百份的Cartacoat® K303C、三份的Mowiol® 18-88，总部设于St. Louis, Missouri的Sigma-Aldrich公司销售的聚乙烯醇（(C₂H₄O)_x）的商业形式、一份的Michemshield® 253滑爽助剂，作为摩擦控制添加剂、0.5份的光学增白剂和0.005份的蓝色染料。在一些实例中，顶涂层（303）具有一百份的Laponite® JS纳米粘土，其为位于Widnes, Cheshire, United Kingdom的Rockwood Additives Limited公司销售的粘土的商业形式、三份的Mowiol® 18-88，其为总部设于St. Louis, Missouri的Sigma-Aldrich公司销售的聚乙烯醇（(C₂H₄O)_x）的商业形式、一份的Michemshield® 253滑爽助剂，作为摩擦控制添加剂、0.5份的光学增白剂和0.005份的蓝色染料。

下表1包括可以根据本文所述原理使用的顶涂层的配方的具体实例。

表1

在一些实例中，第二亚层（304）具有三克每平方米的涂层重量。在一些实例中，第二亚层（304）具有一百份的Sylojet® A25，二氧化硅的商业形式。Sylojet® A25是位于Columbia, Maryland的W. R. Grace & Co.公司销售的。在一些实例中，第二亚层（304）也可以具有二十份的Mowiol® 18-88。在一些实例中，第二亚层（304）具有五份的Glascol®F207，BASF公司销售的有机聚电解质、总部设于St. Louis, Missouri的Sigma-Aldrich公司销售的聚乙烯吡咯烷酮（(C₆H₉NO)_n）或Wilmington, DE.的Avecia Inc.公司销售的聚六亚甲基双胍（PHMB）。在一些实例中，第二亚层（304）具有0.5份的光学增白剂和0.005份的蓝色染料。

下表2包括可以根据本文所述原理使用的第二亚层的配方的具体实例。

表2

在一些实例中，第一亚层（305）具有四十份Hydrocarb® 90，其为位于Proctor,Vermont的Omya North America公司销售的碳酸钙的商业形式；和六十份Kaocal®，其为位于Borger, Texas的J.M. Huber公司销售的粘土的商业形式。在其它实例中，第一亚层（305）具有六十份Kaocal®和四十份Opacarb® A40，这是位于Adams, Massachusetts的Specialty Minerials, Inc公司销售的碳酸钙颜料的商业形式。在一些实例中，第一亚层（305）具有三至十二份由二十五份的Pluriol® E600（这也是由化学公司BASF销售的聚乙二醇的商业形式）、二十五份的氯化钙（CaCl₂）和五十份水制成的溶液。在一些实例中，第一亚层（305）还具有七份Acronal® S728，由总部设于Ludwigshafen, Germany的化工公司BASF销售的苯乙烯-丙烯酸胶乳的商业形式。

下表3包括可以根据本文所述原理使用的第一亚层的配方的具体实例。

表3

第一亚层实例	1.1	1.2	1.3	1.4
					Hydrocarb® 90	40	40	40
Kaocal®	60	60	60	60
					Opacarb® A40				40
预混物	12	6	3	12
					Acronal® S728	7	7	7	7
总份数	119	113	110	119
					涂层重量 (gsm)	10	10	10	10

在一些实例中，在上表中的预混溶液可以包含二十五份的Pluriol E600、二十五份的氯化钙（CaCl₂）和五十份水（H₂O）。

虽然用非穷举的列表中的特定实例来描述了涂层和亚层，实施上述功能的以各种量的材料的任意组合在本文所述的原理的范围内。

实施例

下面的实施例是主题创新原理的示例性或说明性应用。应注意的是，所提供的实验数据不限制实施方案的范围。相反，这样的数据仅说明与主题创新一致的组合物实施方案的制备，以及证明了说明组合物对于涂布介质的用处的上述性质。

除非在下面的实施例以及说明书和权利要求书的其它部分另有说明，所有份数和百分数以重量计，所有温度以摄氏度计，和压力处于或接近大气压。

（a）用于涂布介质的组合物的制备

第一亚层（FSL）组合物通过下述步骤制备：首先将水加入到小容器中；然后加入40份的Hydrocarb® 90（位于Proctor, Vermont的Omya North America销售的碳酸钙的商业形式）和六十份Kaocal®（位于Borger, Texas的J.M. Huber公司销售的粘土的商业形式），并且混合10分钟；单独地，通过混合25份的Pluriol® E600，（其为BASF销售的聚乙二醇的商业形式）、二十五份的氯化钙（CaCl₂）和五十份水（H₂O）制备成预混溶液。然后，将12份预混物加入到颜料混合物中，并混合5分钟；最后，向颜料和预混溶液的混合物中加入7份的Acronal® S728（总部设于（Ludwigshafen, Germany的BASF销售的苯乙烯-丙烯酸胶乳的商业形式）。

第二亚层（SSL）组合物通过下述步骤制备：首先将水加入到小容器中；然后向该容器中加入100份的Sylojet® A25（位于Columbia, Maryland的W. R. Grace & Co.销售的二氧化硅的商业形式），并搅拌5分钟；向该容器中加入5份的Glascol® F207（BASF销售的有机聚电解质），并搅拌5分钟；单独地，在95^oC下将来自位于Houston, Texas的KurarayAmerica, Inc的水溶性粘合剂MOWIOL^® 20-98 PVA在水中煮20分钟；将20干份煮过的PVA加入到容器中的混合物，并且混合10分钟；最后，加入0.5份的光学增白剂Tinopal ABP-A和0.005份的蓝色染料Irgalite Blue R-L（二者都可以从BASF化学公司获得），并且混合2分钟。

第一顶涂层（TC3.1）组合物通过下述步骤制备：首先将水加入到小容器中；然后加入100份的Cartacoat® K303C（位于Charlotte, North Carolina的Clariant公司销售的二氧化硅的商业形式）、3份的Mowiol® 18-88（总部设于St. Louis, Missouri的Sigma-Aldrich公司销售的聚乙烯醇（(C₂H₄O)_x）的商业形式）、0.5份的Michemshield® 253滑爽助剂（来自位于Cincinnati, Ohio的Michelman Inc.）、0.5份的光学增白剂Tinopal ABP-A和0.005份的蓝色染料Irgalite Blue R-L（二者都可以从BASF化学公司获得），并且混合10分钟。第二顶涂层（TC3.2）组合物通过下述步骤制备：首先将水加入到小容器中；然后，加入100份 Cartacoat® K303C（位于Charlotte, North Carolina的Clariant 公司销售的二氧化硅的商业形式）、3份Mowiol® 18-88（位于Houston, Texas的Kuraray America, Inc销售的聚乙烯醇 ((C₂H₄O)_x)的商业形式）、1份Michemshield® 253滑爽助剂（来自位于Cincinnati, Ohio的Michelman, Inc.）、0.5份光学增白剂Tinopal ABP-A和0.005份蓝色染料 Irgalite Blue R-L(两者都可以从BASF 化学公司获得)，并混合10分钟。第三顶涂层（TC3.3）组合物通过下述步骤制备：首先将水加入到小容器中；然后加入Laponite® JS纳米粘土（其为位于Widnes, Cheshire, United Kingdom的Rockwood Additives Limited销售的粘土的商业形式）、3份的Mowiol® 18-88（位于Houston, Texas的Kuraray America,Inc销售的聚乙烯醇（(C₂H₄O)_x）的商业形式）、0.5份的Michemshield® 253滑爽助剂（来自位于 Cincinnati, Ohio的Michelman Inc.公司）、0.5份的光学增白剂Tinopal ABP-A和0.005份的蓝色染料Irgalite Blue R-L（二者都可以从BASF化学公司获得），并且混合10分钟。

（b）涂布介质制备

涂布介质样品1、2和3通过将10 gsm涂层重量的第一亚层（FSL-1.2）施加在90gsmHP LaserJet 普通纸（plain paper）上来制备。然后，将3 gsm第二亚层（SSL-2.1）施加在第一亚层（FSL-1.2）之上。随后，0.5 gsm的顶涂层（TC-2.1, 3.2 & 3.1）施加在第二亚层（SSL-2.1)）之上。涂层通过绕线迈耶棒（wire-wound Mayer rod）在操作台drawdown 桌上施加。在施加各个涂层后，涂布的样品使用手持式空气加热枪（hand held heat gun）空气干燥1分钟。表4提供了三个涂布介质样品（1、2和3）和对照商业哑光涂布的喷墨纸120 gsm的列表。

下表4包括涂布介质的具体实施例。

表4

实施例介质的摩擦系数（COF）使用Lab Master®Slipand Friction TMI测试仪，以1360 g的滑车重量(sled weight)、2 cm/min的静态速度和76 cm/min的动态测试速度来测量。打印机的层拾取可靠性（sheet pick reliability）和运转性能可以通过层与层，以及层与橡胶拾取辊（pick-up rollers）（如果用来拾取纸）的COF来表征。COF是指示介质的化学和物理性质的综合参数，所述性质的例子包括，但不限于表面极性、粗糙度、孔隙率和渗透性、湿度等等。如表5所示，介质实施例1、2和3提供了相对于对照介质较低的层与层COF。

涂布样品以优质显示正常打印模式设置，用标准墨盒在两个不同的打印机上打印。惠普HP OfficeJet Pro 8000颜料型油墨和HP OfficeJet 6500染料油墨型打印机用来评价涂布介质1、2、3和对照样品的图像质量。图像质量测试包括使用上述喷墨打印机和油墨的标准光学密度（OD）、黑点（L*min）和色域（color Gamut）的评估。黑点（L*min）和黑色光学密度（KOD）使用由X-rite, Green Rapids, MI提供的透射/反射密度仪来测量。基于从8个色块（color patch）（100%青色、100%洋红色、100%黄色、100%红色、100%绿色、100%蓝色、100%黑色和白色（未打印区域））的L*, a*, and b*的X-rite透射/反射密度仪测量来计算色域体积。表5中较高的KOD和色域值和较低的L*min值说明各个样品更好的性能。

下表5包括涂布介质的具体实施例的摩擦系数（COF）和图像质量数据。

表5

图4是根据本文所述原理，用于形成打印介质的图解方法（400）的流程图。在该实施例中，方法（400）包括（401）将底涂层施加至基材的表面和（402）在底涂层上施加顶涂层。该顶涂层可以具有小于一百纳米的颜料颗粒尺寸和摩擦控制添加剂，以及底涂层可以具有着色剂固定剂。

底涂层可以在两个施加程序中施加。第一个施加程序可以包括将第一亚层施加至基材的表面。第二个施加程序可以包括在第一亚层上施加第二亚层。各个亚层可以包含着色剂固定剂。在一些实施例中，第一亚层包含颜料固定剂，和第二亚层包含染料固定剂。

在一些实施例中，顶涂层、底涂层、亚层或其组合可以在水溶液中预混，然后施加在介质上。水性涂层可以通过狭缝模头施加（slotted die applications）、辊施加、帘幕施加（fountain curtain applications）、刮刀施加、棒施加、空气刀施加、凹版印刷施加、空气刷施加、其它水性涂层施加或其组合来施加。

在一些实施例中，基材用胶粘材料预涂布来改进基材与第一亚层的粘合。在各个施加后，可以干燥亚层。所述亚层和/或涂层可以通过传导、对流、辐射、大气条件或其组合来干燥。

在一些实施例中，施加水性涂层后，涂层和基材通过辊来展平。在一些实施例中，加热所述辊来干燥水性涂层、改进涂层之间的粘合、改进涂层与基材的粘合、展平介质、防止介质卷曲，或它们的组合。在一些实施例中，介质经过称为压光（calendaring）的工艺，其中在施加涂层后，加热的辊展平介质。

根据具体实施例，第一亚层可以通过用水性涂层辊施加和通过辐射有效干燥来施加到基材上。然后，第二亚层可以用水性涂层辊施加和通过辐射有效干燥来施加到第一亚层之上。最后，顶涂层可以通过水性涂层辊施加和通过辐射有效干燥来施加到基材上。

顶涂层可以改进通过着色剂结合到顶涂层下面的着色剂固定剂亚层所形成的图像的耐久性。顶涂层可以使着色剂与介质上的外力隔离，如与顶涂层接触的物体。例如，如果手、书、其他介质层、戒指或其他物体接触到介质，该物体将直接接触顶涂层。因为着色剂不在顶涂层中，所以着色剂不会与物体直接接触。

图5是根据本文所述原理的图解的打印介质（500）的剖面图。在该实施例中，所述介质（500）具有顶涂层（501）和位于基材（503）上的底涂层（502）。

基材（503）可以是纤维基材料、塑料、透明材料、不透明材料、纸、卡片纸、织物、用于打印介质的其它基材，或其组合。在一些实例中，基材（503）用材料预涂布来改进基材（503）和底涂层（502）之间的粘合性。

底涂层（502）可以包含混合在一起的染料着色剂和颜料着色剂二者的着色剂固定剂。可用于底涂层（502）中的颜料固定剂的非穷尽列表包括颜料着色剂固定剂如多价盐、氯化钙（CaCl₂）、乙酸钙（Ca(C₂H₃OO)₂）、柠檬酸钙（Ca₃(C₆H₅O₇)₂）、硫酸镁（MgSO₄）、氯化羟铝（Al_nCl_(3n-m)(OH)_m），或其组合。可用于底涂层（502）的染料固定剂的非穷尽列表包括阳离子固定剂、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PolyDADMAC）、多胺、聚六亚甲基双胍（PHMB）、其他染料固定剂，或其组合。这些着色剂固定剂可以在底涂层（502）中以任意组合混合到一起。

在一些实例中，染料固定剂和颜料固定剂均等分布在底涂层（502）中。在替代的实施例中，颜料固定剂横跨底涂层（502）的厚度具有不均等分布。例如，更多的颜料固定剂可以集中在底涂层（502）厚度的底部，其靠近基材（503）。在一些实例中，颜料固定剂在底涂层（502）中具有不均等分布，而染料固定剂在底涂层（502）中具有基本均等的分布。在一些实例中，染料固定剂在底涂层（502）中具有不均等分布。例如，染料固定剂朝向顶涂层（501）具有更大的浓度。在一些实例中，染料固定剂具有不均等分布，而颜料固定剂组分（pigmentfixative elements）具有基本均等的分布。

顶涂层（501）可以位于底涂层（502）上。顶涂层（501）可以具有多孔结构，其通过毛细作用力将在顶涂层（501）的表面（504）上沉积的着色剂和/或油墨拉入到多个涂层中。顶涂层（501）可以由粘土、矿物、滑石、重质碳酸钙、沉淀碳酸钙、二氧化硅、土质材料、合成材料，或其组合制成。这些材料可以具有尺寸小于一百纳米的小颜料颗粒。

顶涂层（501）中颗粒的小尺寸为涂层（501）的表面提供了颗粒之间的大量的孔。这些孔具有小的直径，其提供强的导致快速吸收的毛细作用力。通过毛细作用力可以将油墨和/或着色剂经过这些孔拉入到底涂层（502）中。此外，这些顶涂层颗粒的小尺寸可以使顶涂层保持低的摩擦系数。顶涂层（501）也可以包含摩擦控制添加剂。摩擦控制添加剂也可以有助于降低涂层表面（504）上的摩擦系数。

顶涂层（501）可以相对薄。在一些实例中，顶涂层（501）具有低于十微米的厚度，其可对应于每平方米小于十克的重量。在一些实例中，顶涂层的厚度小于五微米，其可对应于每平方米小于五克的重量。而在其它实例中，该厚度小于一微米，其可对应于每平方米小于一克的重量。在一些实例中，该厚度小于0.5微米，其可对应于每平方米小于0.5克的重量。

在一些实例中，顶涂层（501）的重量小于底涂层（502）的涂层重量的百分之二十五。在一些实例中，底涂层（502）至少比顶涂层（501）重二十倍。

图6是根据本文所述原理的图解的打印介质（600）的剖面图。在该实施例中，所述介质（600）具有分别在第一底涂层（603）和第二底涂层（604）之上的第一顶涂层（601）和第二顶涂层（602）。第一和第二底涂层（603、604）沉积于基材（607）的第一面（605）和第二面（606）上。底涂层（603、604）各具有第一亚层（608）和第二亚层（609）。顶涂层（601、602）可以是摩擦控制涂层，和底涂层（603、604）可以是着色剂固定涂层。

在图6的实施例中，底涂层（603、604）的两个亚层（608、609）各包含着色剂固定剂。油墨中的着色剂可以是染料着色剂、颜料着色剂，或其组合。在图6的实施例中，第一亚层（608）靠近基材（607）布置。这些亚层（608）可以包含颜料固定剂。此外，第二亚层（609）可以包含染料固定剂。

顶涂层（601、602）可以位于底涂层（603、604）上。顶涂层（601、602）可以具有多孔结构，其通过毛细作用力将沉积于顶涂层上的着色剂和/或油墨拉入到底涂层（703、704）中。

顶涂层（601、602）包含粘土颗粒、矿物颗粒、重质碳酸钙、沉淀碳酸钙、滑石颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒，或其组合。这些材料可以具有尺寸小于一百纳米的小颗粒。

顶涂层（601、602）也可以包含摩擦控制添加剂。摩擦控制添加剂可以有助于降低顶涂层的摩擦系数。顶涂层（601、602）可以相对薄。在一些实例中，顶涂层（601、602）具有小于十微米的厚度。在一些实例中，顶涂层的厚度小于五微米。而在其它实例中，该厚度小于一微米。在一些实例中，该厚度小于0.5微米。在一些实例中，顶涂层（601、602）具有小于十克每平方米的涂层重量。

图7是根据本文所述原理的图解的打印介质（700）的剖面图。在该实施例中，所述介质（700）具有分别在第一底涂层（703）和第二底涂层（704）之上的第一顶涂层（701）和第二顶涂层（702）。第一和第二底涂层（703、704）位于基材（707）的第一面（705）和第二面（706）上。

底涂层（703、704）可以包含混合在一起的染料着色剂和颜料着色剂二者的着色剂固定剂。在一些实例中，染料固定剂和颜料固定剂均等分布在底涂层（703、704）中。在替代的实施例中，颜料固定剂横跨底涂层（703、704）的厚度具有不均等分布。在一些实例中，底涂层具有染料固定剂或颜料固定剂，但不是二者都有。

顶涂层（701、702）可以位于底涂层（703、704）上。顶涂层（701、702）可以具有多孔结构，其将沉积于顶涂层（701、702）上的着色剂和/或油墨拉入到下面的底涂层（703、704）中。

在一些实例中，基材（707）用胶粘材料预涂布来改进基材与底涂层（703、704）的粘合。在各个施加程序后，可以干燥底涂层（703、704）。

在一些实例中，将着色剂固定剂混合和分散在基材中。例如，可以将颜料固定剂混合进基材中。在一些实例中，底涂层包含染料固定剂，而颜料固定剂混合进基材中。

尽管用特定数量的涂层和亚层来描述介质，但是用各种浓度的着色剂固定剂制成的任何数量的涂层和亚层都可以与本文所述的原理相一致。

上述说明书仅为了说明和描述所述原理的实施例。该说明书并不旨在穷举或将这些原理限制在所公开的任何精确形式。根据上述教导可能进行多种改变和变化。

Claims (14)

1.打印介质（200），其包含：

顶涂层（201），其包含尺寸小于一百纳米的颜料颗粒和摩擦控制添加剂；和

位于基材和所述顶涂层之间的底涂层（205），所述底涂层包含：

第一亚层（202），其包含颜料固定剂；和

第二亚层（203），其包含染料固定剂；

其中所述顶涂层在所述底涂层上形成保护和低摩擦涂层；

其中所述染料固定剂包含阳离子固定剂、聚二烯丙基二甲基氯化铵、多胺、聚六亚甲基双胍，或其组合；

其中所述颜料固定剂包含氯化钙、乙酸钙、柠檬酸钙，或其组合。

2.根据权利要求1的打印介质，其中所述第二亚层位于所述第一亚层和所述顶涂层之间。

3.根据权利要求1的打印介质，其中所述颗粒包含下述中的一种或多种：粘土颗粒、重质碳酸钙、沉淀碳酸钙、滑石颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒。

4.根据权利要求1的打印介质，其中所述摩擦控制添加剂包含下述中的一种或多种：非极性烃合成聚合物乳液或分散体、聚乙烯、蜡、润滑剂。

5.根据权利要求4的打印介质，其中所述蜡是巴西棕榈蜡或石蜡。

6.根据权利要求4的打印介质，其中所述摩擦控制添加剂包含聚乙烯粉末。

7.根据权利要求4的打印介质，其中所述顶涂层包含比率在90:10至99:1之间的颜料颗粒与摩擦控制添加剂。

8.根据权利要求4的打印介质，其中所述顶涂层是透明的，且具有小于十克每平方米的涂层重量。

9.根据权利要求1的打印介质，其中所述底涂层重量小于二十克每平方米，其中第一亚层包含至少3克每平方米的涂层重量，和第二亚层包含至少5克每平方米的涂层重量。

10.根据权利要求1的打印介质，其中所述第二亚层包含染料固定剂和颜料固定剂的组合。

11.根据权利要求1的打印介质，其中所述顶涂层包含小于所述底涂层的底涂层重量的百分之二十五的涂层重量。

12.根据权利要求11的打印介质，其中所述底涂层重量小于一克每平方米。

13.根据权利要求11的打印介质，其中所述底涂层重量小于二十克每平方米。

14.形成权利要求1的打印介质的方法（400），其包括：

（401）将底涂层施加到基材的表面，包括

将包含颜料固定剂的第一亚层施加到所述基材的所述表面；和

将包含染料固定剂的第二亚层施加到所述第一亚层上；和

（402）将顶涂层施加到所述底涂层上，所述顶涂层包含尺寸小于一百纳米的颜料颗粒和摩擦控制添加剂；

其中所述染料固定剂包含阳离子固定剂、聚二烯丙基二甲基氯化铵、多胺、聚六亚甲基双胍，或其组合；

其中所述颜料固定剂包含氯化钙、乙酸钙、柠檬酸钙，或其组合。