DE69514946T2

DE69514946T2 - Tintenstrahl-Druckverfahren

Info

Publication number: DE69514946T2
Application number: DE69514946T
Authority: DE
Inventors: Yukio Jitugiri; Hitoshi Kijimuta; Shinichi Suzuki
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2015-03-01
Also published as: DE69514946D1; EP0671280B1; US5624482A; EP0671280A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahl-Druckverfahren bzw. -Aufzeichnungsverfahren. Mehr im Besonderen bezieht sie sich auf ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren, das ausgezeichnet ist bei der Fixierung der Tinte und der Gleichmäßigkeit der Farbe.
In den vergangenen Jahren, die die weite Anwendung von 1/2 Zoll-Videosystemen und elektronischen Standbild-Kameras oder die weite Verwendung von Computern reflektieren, hat sich die Technologie zum Aufzeichnen von Bildern auf Papier rasch entwickelt. Das letztendliche Ziel einer solchen Technologie zur Herstellung von Abzügen ist ein Niveau äquivalent der Silberhalogenid-Fotografie, und es ist eine Aufgabe der Entwicklung, die Farbreproduzierbarkeit, die Farbdichte, die Auflösung, den Glanz, die Wetterbeständigkeit usw. so nahe wie möglich an die Niveaus der Silberhalogenid-Fotografie heranzubringen. Zur Herstellung von Abzügen bzw. hard copies sind verschiedene Systeme verfügbar, die nicht nur das System einschließen, bei dem eine ein Bild wiedergebende Anzeige direkt mittels Silberhalogenid-Fotogralie fotografiert wird, sondern auch ein thermisches Übertragungssystem durch Sublimation, ein Tintenstrahl-System und ein System, bei dem ein elektrostatisches Übertragungssystem durch verschiedene Verfahren verschiedener Firmen zum Farbdruck modifiziert ist.
Ein Tintenstrahl-Drucker wurde in den vergangenen Jahren in weitem Rahmen benutzt, da die vollständige Färbung dadurch einfach und das Druckgeräusch gering ist. Bei diesem System werden Tintenflüssigkeits-Tröpfchen mit einer hohen Geschwindigkeit aus einer Düse auf ein Aufzeichnungsmaterial ausgestoßen, und das Aufzeichnungsmaterial muss die Tinte rasch absorbieren und ausgezeichnete farbbildende Eigenschaften haben.
Ein Aufzeichnungsblatt mit einer auf einem Substrat gebildeten anorganischen porösen Schicht wurde, z. B., in der US-PS 5,104,730 vorgeschlagen. Bei Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren werden in Abhängigkeit von den Druckern verschiedene Tinten benutzt, und die Aufzeichnungsblätter müssen gleichermaßen für solche Tinten geeignete Eigenschaften haben. Die vorliegende Erfindung ist auf die Schaffung eines Aufzeichnungsverfahrens gerichtet, bei dem die Tintenabsorption ausgezeichnet ist, Färbemittel wirksam fixiert werden können, um ein hohes Niveau der Farbreproduzierbarkeit zu schaffen und eine Aufzeichnung großer Farbdichte und großer Haltbarkeit erhalten werden kann, insbesondere mittels eines Tintenstrahl-Druckers, der eine Tinte benutzt, die Carboxymethylcellulose enthält.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Aufzeichnungsverfahren dieser Art, bei dem eine ein wasserlösliches Polymer enthaltende Tinte durch ein Tintenstrahl-System zur Aufzeichnung aufgebracht wird, umfassend ein Substrat und eine poröse Aluminiumoxidhydrat-Schicht, die ein Gelierungsmittel für das wasserlösliche, auf dem Substrat gebildete Polymer enthält.
Die vorliegende Erfindung wird nun detailliert unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
Das in der Tinte enthaltene wasserlösliche Polymer wird zum Zwecke der Einstellung der Flüchtigkeit, der Viskosität usw. der Tinte eingebracht. Spezifisch können, z. B., Carboxymethylcellulose, Natriumarginat oder Polyvinylalkohol benutzt werden. In der vorliegenden Erfindung ist das Gelierungsmittel für das wasserlösliche Polymer eine Substanz, die auf das in der Tinte gelöste wasserlösliche Polymer wirkt und seine Gelierung fördert. Das Gelierungmittel kann in Abhängigkeit von der Art des wasserlöslichen Polymers variieren, und es ist erforderlich, das für das in der Tinte vorhandene wasserlösliche Polymer geeignete Gelierungsmittel auszuwählen.
Bei dem Aufzeichnungsverfahren der vorliegenden Erfindung enthält das Aluminiumoxid- Hydrat das Gelierungmittel für das wasserlösliche Polymer in der Tinte. Wenn Tinten-Tröpfchen, die durch ein Tintenstrahl-System ausgestoßen wurden, am Aluminiumoxid-Hydrat haften, dann nimmt die Viskosität der Tinte zu, wodurch eine unnötige Diffusion der Tinte verhindert wird. Die Gleichmäßigkeit des aufgezeichneten Bildes ist groß, und diese Wirkung ist besonders bemerkenswert, wenn ein aus ausgezogenen Linien bestehendes Muster gedruckt wird.
Ist das wasserlösliche Polymer Carboxymethylcellulose (im Folgenden als CMC bezeichnet), dann sind das Gelierungsmittel vorzugsweise Calciumionen oder Bariumionen. Ist das wasserlösliche Polymer Natriumarginat, dann besteht das Gelierungsmittel vorzugsweise aus Calciumionen. Ist das wasserlösliche Polymer Polyvinylalkohol, dann besteht das Gelierungsmittel vorzugsweise aus Schwefelsäureionen, Kohlensäureionen, Phosphorsäureionen, Kallumionen, Natriumionen, Ammoniumionen oder Lithiumionen.
Im Folgenden wird eine CMC enthaltende Tinte beschrieben, doch ist das Gleiche anwendbar auch auf Fälle anderer wasserlöslicher Polymerer. Im Falle einer CMC enthaltenden Tinte ist ein sehr gleichmäßiges Aufzeichnen möglich, wenn Calciumionen oder Bariumionen in der Aluminiumoxidhydrat-Schicht enthalten sind. Magnesiumionen, die, wie Calciumionen oder Bariumionen, Ionen eines Elementes der Gruppe 2A sind, sind wenig wirksam und daher im Wesentlichen unbrauchbar.
Die Calciumionen und die Bariumionen werden von der Aluminiumoxidhydrat-Schicht vorzugsweise in Form eines Salzes getragen. Ein Halogenid, wie ein Chlorid oder Fluorid, ein Salz einer anorganischen Säure, wie ein Sulfat oder ein Nitrat, ein organisches Salz, wie ein Acetat oder ein Hydrat davon, kann benutzt werden. Spezifisch können, z. B., CaCl&sub2; · 2H&sub2;O, BaCl&sub2; · 2H&sub2;O oder Ba(CH&sub3;COO)&sub2; erwähnt werden. Die Calciumionen oder die Bariumionen können anstelle eines Salzes in Form eines Hydroxids enthalten sein. Sie ergeben ähnliche Wirkungen, selbst wenn sie in Form von Ionen am Aluminiumoxid-Hydrat adsorbiert sind.
Die Calciumionen oder die Bariumionen sind vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 1.000 Gew.-ppm zum Aluminiumoxid-Hydrat vorhanden. Ist die Menge der Calciumionen oder der Bariumionen geringer als dieser Bereich, dann werden keine angemessenen Wirkungen der vorliegenden Erfindung erhalten, und es ergibt sich wahrscheinlich ein ungleichmäßiges Bild, wenn das Aufzeichnen mit einer CMC enthaltenden Tinte ausgeführt wird. Übersteigt andererseits die Men ge diesen Bereich, dann verschlechtert sich die Bildqualität, wie in dem Falle, bei dem die Menge zu gering ist. Ein bevorzugter Bereich ist der von 50 bis 400 Gew.-ppm.
Für das Substrat für das Aufzeichnungsverfahren der vorliegenden Erfindung gibt es keine besondere Einschränkung, und es können verschiedene Materialien benutzt werden. Spezifisch können geeigneterweise verschiedene Kunststoff-Materialien, einschließlich einem Polyesterharz, wie Polyethylenterephthalat, einem Polycarbonatharz, einem Fluorharz, wie ETFE, oder Papier- Materialien benutzt werden. Als das Substrat können Gewebe- oder metallische Materialien benutzt werden. Zum Zweck der Verbesserung der Bindefestigkeit der Aluminiumoxidhydrat-Schicht ist es möglich, eine Koronaentladungs-Behandlung anzuwenden oder eine Unterschicht zu benutzen. Das Substrat-Material kann transparent oder opak sein.
Als das Aluminiumoxid-Hydrat ist Pseudoboehmit (Al&sub2;O&sub3; · nH&sub2;O, n = 1 bis 1,5) bevorzugt, da es ein Färbemittel gut absorbiert und fixiert. Die auf dem Substrat gebildete Aluminiumoxidhydrat- Schicht ist porös. Sie hat vorzugsweise eine Struktur, bei der Aluminiumoxidhydrat-Teilchen durch einen Binder gebunden sind. Die poröse Struktur ist vorzugsweise derart, dass sie Poren mit einem mittleren Porenradius von 1 bis 15 nm aufweist, und das Porenvolumen von 0,3 bis 1,0 cm³/g beträgt, wodurch die Aluminiumoxidhydrat-Schicht eine angemessene Absorptionsfähigkeit und Transparenz aufweist. Ist das Substrat transparent, dann kann eine transparente Aufzeichnungsfolie erhalten werden, so dass sie auch für einen Overhead-Projektor benutzt werden kann. Ist das Substrat opak, dann kann ein Bild hoher Qualität erhalten werden, das die Qualität des Substrates nicht beeinträchtigt.
Zusätzlich zu diesen physikalischen Eigenschaften ist es bevorzugter, dass der mittlere Porenradius der Aluminiumoxidhydrat-Schicht von 3 bis 10 nm beträgt. Die Poren können nach einem Stickstoff-Absorptions- und -Desorptions-Verfahren gemessen werden.
Als ein Verfahren zum Bilden der porösen Aluminiumoxidhydrat-Schicht auf dem Substrat kann ein Verfahren benutzt werden, bei dem ein Binder und ein Lösungsmittel zu dem Aluminiumoxid-Hydrat hinzugegeben werden, um eine solartige Überzugslösung zu erhalten, die dann auf ein Substrat aufgebracht wird, gefolgt vom Trocknen. In einem Falle, bei dem das Aluminiumoxidsol vermischt mit einem Binder aufgebracht wird, ist es leicht möglich, eine Aluminiumoxidhydrat- Schicht mit den oben beschriebenen porösen Eigenschaften zu bilden. Als eine Überzugs-Vorrichtung kann eine Walzen-Überzugsvorrichtung, eine Luftmesser-Überzugsvorrichtung, eine Rakel-Überzugsvorrichtung, ein Walzenbeschichter mit von unten wirkender Stabrakel, eine Stangen-Überzugsvorrichtung oder eine Beistrich-Überzugsvorrichtung benutzt werden. Das Lösungsmittel für die Überzugs-Lösung kann wässerig oder nicht wässerig sein.
Als Binder kann ein organisches Material, wie Stärke oder ihr modifiziertes Produkt, Polyvinylalkohol oder sein modifiziertes Produkt, SBR-Latex, NBR-Latex oder Polyvinylpyrrolidon benutzt werden. Der Binder wird vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Aluminiumoxid-Hydrat eingesetzt. Ist die Menge des Binders geringer als 5 Gew.-%, dann ist die Festigkeit der Aluminiumoxidhydrat-Schicht unangemessen. Übersteigt sie andererseits 50 Gew.-%, dann ist die Tinten-Absorption unangemessen.
Die Dicke der Aluminiumoxid-Hydrat-Schicht wird geeigneterweise in Abhängigkeit von der Spezifikation des benutzten Druckers ausgewählt, doch liegt sie gewöhnlich vorzugsweise von 5 bis 100 um. Ist die Dicke der Aluminiumoxidhydrat-Schicht geringer als 5 um, dann ist die Tinten-Absorption unangemessen. Übersteigt sie andererseits 100 um, dann wird die Transparenz der Aluminiumoxidhydrat-Schicht beeinträchtigt oder die Festigkeit der Schicht ist gering.
Die Calciumionen oder Bariumionen können in die obige Überzugslösung eingebracht werden, so dass sie gleichzeitig aufgebracht werden können. Andererseits kann nach dem Bilden der Aluminiumoxidhydrat-Schicht eine Calciumionen oder Bariumionen enthaltende Lösung in die Aluminiumoxidhydrat-Schicht imprägniert werden. In einem Falle, bei dem ein die Calciumionen oder Bariumionen enthaltendes Salz wasserlöslich ist, kann spezifisch ein Verfahren benutzt werden, bei dem ein solches Salz zu einer wässerigen Lösung verarbeitet und eine Aufzeichnungsfolie mit einer darauf ausgebildeten Aluminiumoxidhydrat-Schicht in diese Lösung eingetaucht, dann herausgezogen und, z. B., mit warmem Wind getrocknet werden kann. Als Verfahren zum Aufbringen der Lösung kann eine Rasterwalzen-Auftragvorrichtung oder ein Aufsprühen benutzt werden.
In der vorliegenden Erfindung erhöht das Gelierungsmittel für das wasserlösliche Polymer die Viskosität der Tinte durch Wechselwirkung mit dem wasserlöslichen Polymer in der Tinte, wenn die Tinte an der Aufzeichnungsfolie haftet, wodurch eine unnötige Wanderung der Tinte nach dem Drucken verhindert wird, und folglich ein hohes Niveau der Gleichmäßigkeit des Bildes erzielt werden kann.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf solche spezifischen Beispiele beschränkt ist.

BEISPIEL 1

In einen Glasreaktor mit einer Kapazität von 2.000 cm³ wurden 540 g Wasser und 676 g Isopropylalkohol gefüllt und durch eine Mantel-Heizvorrichtung erhitzt, so dass die Flüssigkeits-Temperatur 75ºC betrug. Unter Rühren gab man 306 g Aluminiumisopropoxid hinzu und führte die Hydrolyse 15 Stunden lang aus, während die Flüssigkeits-Temperatur bei einem Niveau von 75 bis 78ºC gehalten wurde. Dann erhöhte man die Temperatur auf 95ºC und gab 9 g Essigsäure hinzu und hielt die Mischung 48 Stunden lang bei einer Temperatur von 90 bis 95ºC zur Peptisierung. Diese flüssige Mischung wurde unter Erhalten eines weißen Sols auf auf 900 g konzentriert. Das getrocknete Produkt dieses Sols war Pseudoboehmit.
100 g des Aluminiumoxidsols mit einem Feststoffgehalt von 18 Gew.-%, das so hergestellt worden war, 32 g einer wässerigen Lösung, enthaltend 6,2 Gew.-% Polyvinylalkohol und 13 mg CaCl&sub2; · 2H&sub2;O wurden zur Herstellung einer Überzugs-Lösung vermischt. Diese Überzugs-Lösung wurde mit einer Stangen-Überzugsvorrichtung auf einen transparenten Polyethylenterephthalat- Film (Dicke: 100 um) aufgebracht, so dass die Filmdicke nach dem Trocknen 20 gm betrug. Die aufgebrachte Lösung wurde getrocknet und bei 140ºC wärmebehandelt, um eine transparente Aufzeichnungsfolie zu erhalten. Die Überzugsschicht hatte einen mittleren Porenradius von 5,5 nm und ein Porenvolumen von 0,5 cm³/g. Die Menge der Calciumionen in der Aluminiumoxidhydrat- Schicht betrug 200 Gew.-ppm zum Aluminiumoxid-Hydrat.

BEISPIEL 2

Eine transparente Auszeichnungsfolie wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass anstelle von 13 mg CaCl&sub2; · 2H&sub2;O 6,4 mg BaCl&sub2; · 2H&sub2;O benutzt wurden. Die Menge der Bariumionen in der Aluminiumoxidhydrat-Schicht betrug 200 Gew.-ppm zum Aluminiumoxid-Hydrat.

BEISPIEL 3

Eine transparente Auszeichnungsfolie wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass kein CaCl&sub2; · 2H&sub2;O eingesetzt wurde. Diese Folie wurde in eine 0,1 gew.- %-ige wässerige Lösung von CaCl&sub2; · 2H&sub2;O eingetaucht und getrocknet. Die Menge der Calciumionen in der Aluminiumoxidhydrat-Schicht betrug 200 Gew.-ppm zum Aluminiumoxid-Hydrat.

BEISPIEL 4

Eine transparente Auszeichnungsfolie wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass kein CaCl&sub2; · 2H&sub2;O eingesetzt wurde. Diese Folie wurde in eine 0,1 gew.- %-ige wässerige Lösung von BaCl&sub2; · 2H&sub2;O eingetaucht und getrocknet. Die Menge der Bariumionen in der Aluminiumoxidhydrat-Schicht betrug 400 Gew.-ppm zum Aluminiumoxid-Hydrat.

VERGLEICHSBEISPIEL 1

Eine transparente Auszeichnungsfolie wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass kein CaCl&sub2; · 2H&sub2;O eingesetzt wurde.

DRUCKBEISPIEL

Mit den obigen Aufzeichnungsfolien wurde eine Aufzeichnung mit einem Tintenstrahl- System (unter Einsatz eines Desk Writer's 310, Handelsname für einen von der Hewlett Packard Company hergestellten Drucker) unter Benutzung einer Tinte mit CMC in einem wässerigen Lösungsmittel ausgeführt. Es wurden Muster aus ausgezogenen Linien mit drei übereinander angewandten Farben gedruckt. Mit den in den Beispielen 1, 2, 3 und 4 hergestellten Aufzeichnungsfolien wurden gleichmäßige Aufzeichnungen erhalten, die sowohl in der Farbdichte als auch der Auflösung ausgezeichnet waren. Mit der Aufzeichnungsfolie des Vergleichsbeispiels war die Farbschattierung bemerkenswert.

Claims

1. Verfahren zum Tintenstrahl-Drucken, umfassend:

das Aufbringen einer ein wasserlösliches Polymer enthaltenden Tinte auf eine Aufzeichnungsfolie, umfassend (i) ein Substrat und (ii) eine poröse Aluminiumoxidhydrat-Schicht darauf, die ein Gelierungsmittel für das wasserlösliche Polymer enthält und

Gelieren des wasserlöslichen Polymers.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das wasserlösliche Polymer Carboxymethylcellulose ist und das Gelierungsmittel Calciumionen oder Bariumionen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Calciumionen oder Bariumionen in Form eines Salzes enthalten sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin die Calciumionen oder Bariumionen in Form mindestens einer Verbindung enthalten sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Chloriden, Fluoriden, Sulfaten, Nitraten und Acetaten.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Calciumionen oder Bariumionen von 10 bis 1.000 Gew.-ppm zum Aluminiumoxid-Hydrat ausmachen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Aluminiumoxid-Hydrat Pseudoboehmit ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin die poröse Aluminiumoxid-Hydrat-Schicht von 5 bis 50 Gew.-% eines Binders zum Aluminiumoxid-Hydrat enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 1, worin der mittlere Porenradius der porösen Aluminiumoxidhydrat-Schicht von 1 bis 15 nm beträgt und das Porenvolumen von 0,3 bis 1,0 cm³/g beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Dicke der porösen Aluminiumoxidhydrat-Schicht von 5 bis 100 um beträgt.