DE69833068T2

DE69833068T2 - Druckverfahren und Druckmedium

Info

Publication number: DE69833068T2
Application number: DE1998633068
Authority: DE
Inventors: Diane M. Palmyra Foley; David H. Fairport Rockwood
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2018-04-24
Also published as: BR9801438A; DE69833068D1; CA2233851A1; EP0875792A3; EP0875792A2; JPH10310998A; US5935689A; CA2233851C; EP0875792B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Druckverfahren und ein Druckmedium, in welchem der bedruckte Abschnitt auf demselben im Wesentlichen oder vollständig frei von Flecken ist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Farbdruckverfahren und ein Papiermedium, welches im Wesentlichen oder vollständig unempfindlich ist für die Ausbildung von Flecken in einem farbbedruckten Abschnitt auf demselben, oder in welchem die Flecken minimiert sind.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Fleckenbildung ist ein Zustand, welcher sich auf einen bedruckten Abschnitt, üblicherweise auf Papier bezieht. Typischerweise ist das bedruckte Gebiet ein durchgehend mit Farbe versehener Bereich, welcher auf demselben eine oder mehrere Farben aufgeschichtet aufweist. Beispielsweise enthalten Farbdrucke (z. B. diejenigen, welche durch xerografisches Drucken hergestellt sind) viele derartig durchgehend mit Farbe versehene Bereiche, welche den Druck selbst ausbilden. Typischerweise zeigt sich Fleckenbildung in einer Variation der Farbdichte in dem bedruckten Feld. Wenn mit dem bloßen Auge betrachtet, manifestiert sich Fleckenbildung an sich beispielsweise als Gebiete von schwacher oder starker Farbdichte. Anstelle der Betrachtung einer gleichförmigen Farbdichte wird daher eine Variation in der Farbdichte wahrgenommen. Im Ergebnis lenkt derartige Fleckenbildung von der Farbqualität insgesamt ab.
Fleckenbildung wird typischerweise beim Farbdrucken beobachtet. Wenn die Druckfarbe monotones Schwarz ist, kann das Vorhandensein von Flecken, wenngleich präsent, durch Überdecken der darunter liegenden Fleckenbildung mit einer zusätzlichen Schicht aus schwarzer Tinte verhindert werden. Beim Farbdrucken ist es jedoch häufig schwierig, einfach die Dicke der Farbschicht zu vergrößern. Dies liegt insbesondere bei der Farbxerografie vor, wo es beispielsweise nicht wirkungsvoll ist, die Farbdicke zu vergrößern und so eine gegebene passende Farbdichte zu erreichen.
Neben anderen Eigenschaften hängen Farbdichte, Farbsättigung und Farbton von einer genauen Abstimmung von Cyan- Magenta-, Gelb- und schwarzen Farbdichten ab. Weiterhin hängen Schmelzenergie, Toneranhaftung und Bildglanz von der Menge eines gegebenen Farbtoners ab, welcher pro Flächeneinheit gedruckt wird. Wenn die Dicke der Farbschicht in einem Maß vergrößert wird, welche für ein Abdecken ausreichend ist, um Fleckenbildung zu reduzieren oder anderweitig auszuschließen, kann die gewünschte Farbsättigung, der Farbton, die Farbe selbst, der Bildglanz und Ähnliches jeweils nicht aufrecht erhalten werden. Daher besteht ein Bedarf für das Bereitstellen eines Druckverfahrens und eines Druckmediums, welches im Wesentlichen oder vollständig widerstandsfähig gegen die Fleckenbildung ist, ohne dass die Farbdicke vergrößert werden muss.
US-A-4737433 lehrt ein elektrostatografisches Verfahren zur Herstellung von Bildern auf einem Papier, dessen Oberfläche eine mittlere Spitzenhöhe weniger als 0,3 r_avg aufweist, wobei 0,3 r_avg ein mittlerer Radius der Tonerpartikel ist.
EP 0551893 A1 bezieht sich auf ein empfangendes Element mit einem Zellulosepapierträger zur Verwendung bei thermischer Farbmittelübertragung. Für die Bilderzeugung mit geringer Fleckenbildung umfasst der Papierträger mindestens 50 % Hartholzfasern, welche eine längengewichtete mittlere Farbfaserlänge gleich oder kleiner als ungefähr 0,5 mm aufweisen.
JP-A-2264100 bezieht sich auf die Herstellung eines beschichteten Papiers, welches frei ist von der Erzeugung von Druckflecken durch Beschichten eines bestimmten Basispapiers mit einer flüssigen Beschichtungskomposition, welche im Wesentlichen aus einem Pigment und einem Klebstoff zusammengesetzt ist.
US-A-5221557 lehrt ein Druckmedium mit einer Dicke von 0,15 mm bis 0,2 mm und einer Glattheit von weniger als 100 Hagerty.
JP-A-9021095 lehrt ein Druckpapier mit einem Formationsindex von weniger als 65.
US-A-3501295 lehrt ein Druckmedium mit einer Ladungsakzeptanz von 150 bis 350 Volt.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Druckmedium und ein Druckverfahren insbesondere in Bezug auf die Vermeidung von Fleckenbildung in Farbbildern zu verbessern. Dieses Ziel wird erreicht durch Bereitstellen eines Druckmediums gemäß Anspruch 1 und eines Druckverfahrens gemäß Anspruch 8. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines M/K-Model 950R Formation/Floc Analyzers und zeigt die wesentlichen Teile desselben.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Verschiedene Faktoren beeinflussen die Fleckenbildung. Diese Faktoren beziehen sich auf das Druckmedium im Gegensatz zu dem Pigment, den Tinten- oder Tonerschicht/Schichten eines Drucks. Ohne ein geeignetes Pigment, eine Tinte oder eine Tonerschichtkombinationen zu verwenden, kann der gewünschte Druck jedoch nicht ausgebildet werden. Trotzdem ist das Fleckenbildungsproblem bisher nicht gelöst, zum Teil deshalb, weil vergrößerte Farbschichtdicke nicht verwendet werden konnte, um diesem Problem zu begegnen.
Nun wird erstaunlicherweise festgestellt, dass, wenn bestimmte Faktoren des Druckmediums innerhalb bestimmter Grenzen bereitgestellt werden, die Fleckenbildung minimiert oder vollständig unterbunden wird, mindestens in dem Ausmaß, dass, wenn irgendeine Fleckenbildung vorliegt, dieselbe mit dem bloßen Auge nicht wahrgenommen wird.
Beispielhafte Papiere passend für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung gehören zu der Kategorie der "Printing and Writing Grade"-Papiere. Diese Kategorie schließt ein, ist jedoch nicht beschränkt auf, Unterklassen von Papieren, welche hier angezeigt werden. Diese Unterklassen schließen "Fin Papers", "Single Ply Board" (ein schließlich Kartonplatten für Tassen und Milch), "Newsprint and Offset Papers", "Coated Papers", "Specialty Printing Papers" und Ähnliche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können diese und andere derartige Papiere verwendet werden und mit Verfahren darauf gedruckt werden, welche einschließen, jedoch nicht beschränkt sind auf, digitale Bilderzeugung, digitales Drucken, Xerografie, Elektrofotografie, Reprografie, Lithografie und Ähnliche. Siehe hierzu "PULP AND PAPER CHEMISTRY AND CHEMICAL TECHNOLOGY", Third Edition, Vol. 1, James P. Casey, Editor, John Wiley & Sons, New York (1980). Siehe ebenso G.A. Smook et al., HANDBOOK FOR PULP AND PAPER TECHNOLOGISTS, Canadian Pulp and Paper Association, Montreal, Canada (1989); US-Patent Nr. 5,281,507 (Simms et al.); J.F. Oliver, „The Role of Paper Surface Properties in Non-Impact Printing", Vol. 14, Nr. 5, Journal of Imaging Technology, Seiten 144–148 (Oktober 1988); H.W. Davidson, „Paper Surface Printability in Connection with Molecular and Cell Structures", Vol. 105, Chemical Abstracts, S. 116 (1986); Hansuebai, A., et al., SMOOTHNESS, 66(11), Am. Ink Maker, Seiten 28, 30, 32, 34-34H (1988); I.M. Kajanto, „The effect of formation on print quality with wood free offset papers", Nordic Pulp and Paper Research Journal, Nr. 1, Seiten 8–15 (1989). Es ist anzumerken, dass bestimmte Papiere in den Papierklassen, welche gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, nicht eingeschlossen sind. Diese nicht eingeschlossenen Klassen sind "Kraft", "Tissue", "Multiboard", "Corrugated Medium" und "Roofing"-Papiere, wobei jedes derselben nicht für elektrofotografisches Drucken vorgesehen ist.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schließen die verschiedenen Faktoren, welche die Fleckenbildung beeinflussen, die Glattheit, die Formation, die Ladungsakzeptanz und den Caliper ein. Glätte bezieht sich auf die Glätte der Druckoberfläche des Druckmediums, z. B. Papier. Die Glätte kann durch verschiedene, dem Fachmann bekannte Verfahren gemessen werden. Derartige Verfahren schließen diejenigen, welche als TAPPI TEST METHODS bekannt sind, ein. Beispiele schließen die Prüfungen laut T555 pm-94 (Rauheit von Papier und Karton (Print-surf-method)) und T538 om-96 (Rauheit von Papier und Karton (Sheffield Method)) (Sheffield und Hagerty sind austauschbare Bezeichnungen) ein. Eine Glattheit von weniger als oder gleich ungefähr 110 Hagerty-Einheiten wird gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, um Fleckenbildung zu minimieren, auszuschließen oder im Wesentlichen zu vermindern.
Glattheit kann durch eine geeignete Kombination von Fasern, welche das Basispapier aufbauen, erreicht werden. Beispielsweise werden kleine, dünne Hartholzfasern bevorzugt. Eukalyptus stellt eine bevorzugte Hartholzfaser bereit. Die Hartholzfasern können mit bis zu ungefähr 70 % des Gewichts mit Weichholzfasern vermischt werden, basierend auf dem Gesamtgewicht des endgültigen Papiers. Das Pressen dieser Fasern gemäß gutbekannter Verfahren erreicht die gewünschte Verdichtung und Glattheit von weniger als oder gleich zu ungefähr 110 Hagerty-Einheiten. Zusätzlich kann ein Kalandrieren, Beschichten und/oder Sättigen dieser Fasern durchgeführt werden, um nicht nur die vorgeschriebene Glattheit, sondern ebenso den gewünschten Endzustand (z. B. Glanz, Mattheit oder Stumpfheit) zu erreichen. Weiterhin können andere Substrate als Basispapiere verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Glattheit kleiner als oder gleich ungefähr 110 Hagerty-Einheiten, vorzugsweise von ungefähr 0 bis ungefähr 110 Hagerty-Einheiten, besonders vorzugsweise von ungefähr 5 bis ungefähr 100 Hagerty-Einheiten und ganz besonders vorzugsweise von ungefähr 15 bis ungefähr 75 Hagerty-Einheiten. In einer Anzahl von Fällen kann jedoch eine Glattheit von ungefähr 100 bis ungefähr 110 Hagerty-Einheiten verwendet werden.
Zusätzlich zu der Glattheit, sollte die Formation des Papiers, gemessen in Form des Formationsindex, größer sein als 45. Die Formation ist eine Variation in Form von Gewichtsprozent der Komponenten, welche das Papier über das gesamte Volumen des Papiers aufbauen. Um den gewünschten Formationsindex zu erreichen, können Harzholzfasern (z. B. Eukalyptusfasern) mit bis zu 70 Gew.-% von Weichholzfasern basierend auf dem Gesamtgewicht des endgültigen Papiers gemischt werden. Zusätzlich kann ein Füller von ungefähr 0 bis ungefähr 30 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht des endgültigen Papiers verwendet werden. Beispielsweise umfasst für unbeschichtete Papiere der Füller vorzugsweise von ungefähr 5 % bis ungefähr 24 Gew.-% und besonders vorzugsweise von ungefähr 15 % bis ungefähr 24 Gew.-%. Wenn nicht anderweitig ausgewiesen, sind alle Prozentangaben Gewichtsprozente, basierend auf dem Gesamtgewicht des endgültigen Papiers, welches gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. Beispiele von Füllern, welche passend für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung sind, schließen Kleister, Calciumcarbonate, Titandioxid, Talk, Silikate, weitere Pigmente und Mischungen derselben ein.
Das Verfahren zur Messung der Formation eines Papiers in Form des Formation Index (FI) ist nachfolgend dargestellt. Gemäß der nachstehend dargestellten Prozedur ist der FI größer als 45.
Verfahren zur Quantifizierung des FI auf einem Testpapier
Dieses Verfahren stellt einen Formationsindex für ein Blatt bereit und stellt eine quantitative Information hinsichtlich der Flockengrößenverteilung und eine Darstellung der Flockenverteilung bereit.
Gerätschaft
3.1 M/K Model 950R Formation/Floc Analyzer mit Drucker und Bedienungsanleitung
Mit Bezug auf 1 misst der M/K Systems, Inc. Microformation Tester die Gleichförmigkeit von Papier auf der Basis von lokalen Änderungen in dessen Basisgewicht, d. h. in Gebieten im Bereich von 0,15 mm² bis 16 mm². Wie in 1 dargestellt ist das Testblatt 10 auf einer Pyrexwalze 20 von 20 cm Länge und 10 cm Durchmesser aufgebracht und wird durch eine Lampe 30 mit Linse 32, welche auf deren Achse angebracht ist, beleuchtet. Das durch die Lampe 30 emittierte weiße Licht 40 wird auf ein Gebiet auf dem Blatt von ungefähr 5 mm Durchmesser kollimiert. Das durch das Blatt senkrecht transmittierte Licht wird durch eine Fokussierungslinse 50 durch eine kleine Öffnung 60 außerhalb der Walze 20 auf eine Fotozelle 70 direkt hinter derselben geführt.
Wenn sich die Walze 20 mit 150 rpm dreht, wird die Lampe (nicht gezeigt) und die Baugruppe aus Öffnung und Fotozelle zusammen entlang der Achse durch einen Schrittmotor (nicht gezeigt) in Schritten von 0,8 mm angetrieben. Auf diese Weise wird ein Gebiet von ungefähr 18 cm × 25 cm des Blattes 10 in ungefähr 200 nahezu zusammenhängenden Abtastlinien vermessen.
Ein wichtiges Merkmal des Gerätes besteht in der Art und Weise, in welcher die einzelnen Messungen gehandhabt werden. Die durchgeführten und in dessen Speicher gespeicherten Ablesungen sind nicht Messungen der absoluten optischen Dichte. Anstelle dessen sind sie Messungen der Abweichungen von der mittleren optischen Dichte.
Vor dem Abtasten eines Blattes führt die Walze ein Zahl von 20 Umdrehungen entlang dessen rechter Kante durch. Während dieser 20 Umdrehungen wird die Lichtintensität derart eingestellt, dass die mittlere Menge des transmittierten Lichts dieselbe für alle Papiere ist, unabhängig von deren Basisgewicht. Dieses Ausmaß von Transmission entspricht ebenso immer der Mittelgewichtsklasse #32 des Basisgewichtshistogramms, wodurch die Formationsmessung von allen Seiten auf derselben Skala angeordnet wird.
Der Hauptgrund zur Messung der Formation auf diese Weise besteht darin, dass herausgefunden wurde, dass, wenn der Formationsindex auf diese Weise bestimmt wird, derselbe sehr gut sowohl mit visueller Rangbildung von Formation als auch mit der Basisgewichtsvariationen der relativen Masse von allen unbeschichteten und wenig gefüllten Blättern korreliert, außer über verdichteten Papieren, wie etwa Glassine, Tracing papers, Release papers, etc. (Kamppa, A., Journal of Physics Et, Scientific Instruments 15; Seiten 1119–22 (1982). Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass Konturkarten des Basisgewichts, welche durch ein (optisches) Abtastmikro-Densitometer für ein Blatt hergestellt werden und dessen Radiographen mit Betastrahlen tatsächlich in jedem strukturellen Detail identisch sind (Kallmes, O., Paper Trade Journal 154 (1971)).
Die Variationen des Basisgewichts können an sich nicht auf einer absoluten Basis beschrieben werden sondern nur auf einer relativen. Man betrachte die Wirkung einer gegebenen Basisgewichtsvariation für ein leichtes und ein schweres Blatt. Beispielsweise ist ein 5 gsm Unterschied höchst signifikant für ein 15 gsm Papiertuchblatt aber tatsächlich unerheblich für einen 440 gsm Karton.
Corte & Dodson (Das Papier 23 (1969) 381) haben auf theoretischer Basis gezeigt, dass für ein zufällig ausgebildetes Blatt die Varianz des Basisgewichts eines Blattes eine Funktion der mittleren Länge von dessen Fasern und deren Denier, des durch die Messung des Blattes erfassten Gebietes und des Basisgewichts des Blattes ist. Selbstverständlich sind maschinenhergestellte Papiere viel weniger gleichmäßig als solche, die zufällig ausgebildet sind, so dass zusätzliche Komplikationen vorhanden sind. Daher folgt, dass die Variationen des Basisgewichts ausschließlich innerhalb einer gegebenen Papierqualität, hergestellt von einer bestimmten Fabrik, streng vergleichbar sind. Für praktische Zwecke sind die Ergebnisse jedoch innerhalb enger Gewichtsbereiche von ungefähr ±20 % vergleichbar.
Jede Messung, d. h. jede lokale Abweichung der optischen Dichte von dem Mittelwert wird verstärkt, durch einen AD-Wandler geleitet und in einer von 64 optisch gemessenen Basisgewichtsklassen oder Speicherablagen gespeichert, welche sich voneinander durch ungefähr 1 % der Grauskala unterscheiden. Je größer die Ablage in der optischen Dichte von dem Mittelwert, desto weiter entfernt wird ein gegebener Datenpunkt von der zentralen Ablage oder mittleren Gewichtsklasse (#32) des Histogramms gespeichert.
Am Ende von jeder Abtastung werden drei Parameter des Histogrammes mit 100000 Punkten in dem Speicher digital aufgezeichnet. Einer ist die Anzahl von zusammenhängenden Klassen, welche mindestens 100 Datenpunkte enthalten. Der zweite ist die Amplitude oder Peakhöhe des Histogrammes, d. h. die Anzahl von Datenpunkten in der Klasse, welche die meisten Datenpunkte enthält, üblicherweise in der Klasse #32. Schließlich berechnet das Gerät den Formationsindex, welcher als das Verhältnis von Spitzenhöhe dividiert durch die Anzahl von deren Gewichtsklassen und durch 100 festgelegt ist, oder
Je gleichförmiger ein Blatt ist, desto größer ist dessen Spitzenhöhe und desto kleiner die Anzahl der Gewichtsklassen, in welche die Daten fallen. Daher variieren beide Parameter, welche den Formationsindex aufbauen, in einer Art, um denselben zu vergrößern oder zu verkleinern in Abhängigkeit von der Natur der Änderung in der Gleichförmigkeit eines Blattes. Dies macht das Gerät hochempfindlich für kleine Änderungen in der Formationsqualität.
Der Formationsindex ist insbesondere empfindlich für kleinskalige Variationen. Als solche sind Variationen insbesondere empfindlich für den Feinaufbau eines Blattes und somit folgt, dass der Formationsindex Feinteile-sensitiv ist. Beim Anfahren einer Papiermaschine mit frischem Wasser kann sich daher beispielsweise der FI leicht während der ersten Betriebsstunden verdoppeln, wenn der Feinteileinhalt des weißen Wassers allmählich ansteigt.
Probenauswahl

4.1 Für Fertigungslose mit mehreren Papiermaßzahlen sollten Testproben derart ausgewählt werden, dass ein Querschnitt über das gesamte Produkt erhalten wird.
4.2 Von jedem geprüften Papiermaß ist ein (1) Blatt auszuwählen. (Mindestens vier (4) Papiermaßzahlen). Wenn weniger als vier Papiermaßzahlen vorhanden, sind ausreichend Blätter auszuwählen, um eine Produktbewertung vorzunehmen.

Probenpräparation

5.1 Es ist jedes Blatt zu kennzeichnen mit der Papiermaßzahl (oder Blatt in einer Reihenfolge).

Verfahren
1 gibt eine schematische Darstellung der Gerätschaft, welche in Verbindung mit dem hier aufgezeigten Verfahren verwendet wird.

6.1 Anbringen der Probe 10 auf der Abtastwalze 20 unter Verwendung von Festhalteelementen (nicht gezeigt), wobei sicherzustellen ist, dass eine Kante in Berührung mit dem schwarzen Rückhaltering (nicht gezeigt) auf der Glaswalze (d. h. 20) ist, und dass die Probe 10 glatt an der Glasoberfläche der Walze 20 anliegt.
6.2 Es ist sicherzustellen, dass die Öffnung 60 auf die korrekte Größe eingestellt ist (für die meisten Papiere ist die Einstellung "blau" zu verwenden; siehe Betriebsanleitung 3.1 vorstehend) und ordnungsgemäß in dem Halter (nicht gezeigt) auf genommen ist und der Bereich auf "1" eingestellt ist (siehe Betriebsanleitung 3.1 oben).
6.3 Einschalten des Gerätes (siehe 3.1 oben) und Sicherstellen, dass die Anzeige (nicht gezeigt) nicht "Walze" oder "Lampe" anzeigt. Sollte dies der Fall sein, zeigt dieses an, dass die Aperturöffnung zu klein ist, so dass die Walze 20 gedreht werden muss. Siehe Betriebsanleitung gemäß 3.1 oben.
6.4 Drehe den Auswahlknopf (nicht gezeigt) bis die Stellung "Formationslauf" auf der Anzeige erscheint und drücke dann die Eingabetaste zweimal.
6.5 Nachdem die Ergebnisse gedruckt sind, drehe den Auswahlknopf (nicht gezeigt) bis "starte Flockenlauf" angezeigt wird. Nun ist die "rote Öffnung" anstelle der "blauen Öffnung" einzusetzen und die Eingabetaste zu drücken. Die „rote Öffnung" wird für die meisten Papiere verwendet.
6.6 Es ist sicherzustellen, dass der Bereich auf "1" eingestellt ist.
6.7 Wenn der Ausdruck vollständig ist, ist die geprüfte Probe zu entfernen und die neue Probe, wie in dem Verfahrensschritt 6.1 offenbart, anzubringen. Wiederhole die Schritte 6.1 bis 6.7, wenn notwendig.

Ergebnisse
Bezeichne und trenne die ausgedruckten Blätter von dem Drucker (nicht gezeigt).
Um den Formationsindex von größer als 45 zu erhalten, werden Harzholzfasern bis zu ungefähr 30 %, Weichholzfasern bis ungefähr 70 %, Füller bis ungefähr 30 % und weitere Additive, welche im Stand der Technik bekannt sind, typischerweise mit Wasser gemischt. Verschiedene Fasern, Füller und Additive sind in den vorstehend zitierten Patenten und Publikationen verzeichnet. Die gemischten Fasern, Füller und weitere Additive, welche dem Fachmann wohlbekannt sind, durchlaufen einen Faserraffinierungsprozess bis zu einem geeigneten Ausmaß der "Feinheit", d. h. 400, und nachfolgend werden die Fasern (Füller und weitere Additive) durch geeignete Nassende-Einstellungen und Ablaufbedingungen fertiggestellt. Diese Verfahren sind dem Fachmann wohlbekannt.
Die wesentliche Absicht besteht darin, einen gleichförmigen Pegel der Turbulenz beim Mischen der Fasern, Füller und anderer Additive und Ähnlichem bereitzustellen, was eine schnelle Einstellung der Fasern ohne lokalisierte Störungen erlaubt. Zu diesem Zweck kann jede Art von "Former" verwendet werden, einschließlich, beispielsweise Former mit Zweifachdrahtspalt (z. B. Fourdriner, Beloit Bel Baie, III), Hybridformer (d. h. ein kurzer Abschnitt mit einfachem Draht gefolgt von einem Abschnitt mit Oberseitenformer wie in einem Valmet Synformer) und Ähnliche. Weiterhin kann eine Dandy-Walze verwendet werden, um die Formation in einer Niedrigformermaschine zu verbessern, wie etwa diejenigen, welche vorstehend beschrieben. Das Ziel besteht darin, vorzugsweise ein Papier bereitzustellen, welches eine Gewichtsvariation von nicht mehr als von ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,1 Gew.-% durchgehend durch die Tiefe, Breite und Höhe (d. h. Volumen) von jedem der so ausgebildeten Papiere zu aufweist.
Zusätzlich zu der Glattheit und der Formation (d.h. Formationsindex) muss das Papier eine Ladungsakzeptanz und einen Caliper (d. h. Dicke) aufweisen, welche ausreichend sind, um ein Papier zu erhalten, welches im Wesentlichen oder vollständig frei von Fleckenbildung in einem bedruckten Abschnitt auf demselben ist oder worin die Fleckenbildung minimiert ist. Die Ladungsakzeptanz eines Papiers bezieht sich auf die elektrischen Eigenschaften des Papiers, welche wiederum durch den Feuchtigkeitsgehalt desselben beeinflusst werden. Verschiedene, die Leitfähigkeit kontrollierende Zusätze können mit den Fasern, Füllern und anderen Additiven und Ähnlichem eingeschlossen werden, welche durch den Fachmann der Papierausbildung verwendet werden. Derartige die Leitfähigkeit kontrollierende Zusätze schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf, verschiedene Salze, leitfähige Polymere und Verbindungen, welche quartäre Ammoniumgruppen enthalten. Beispiele von diesen sind NaCl, NaNO₃ und Ähnliche. Weiterhin kann die Ladungsakzeptanz durch vorhandene ionische Verunreinigungen beeinflusst werden. Daher müssen solche Verunreinigungen in dem Faserstoff, anderen Fasern, Füllern oder Additiven, dem verwendeten Wasser und Ähnlichem kontrolliert werden. Diese Prozeduren sind dem Fachmann wohlbekannt.
Um das Druckmedium (z. B. Papier) gemäß der vorliegenden Erfindung auszubilden, muss die Ladungsakzeptanz des Papiers vorzugsweise die Bedingungen der Gleichung (I) und den Formationsindex gemäß Gleichung (II) erfüllen: Vcalculated = {4,2 + (–9,86 + 0,1 rmeasured)1/2}/0,05, (I) FI = 0,008Vcalculated 2 – 1,8Vcalculated + 145 (II),wobei r_measured der Caliper oder die Dicke, r, des Papiers ist (ausgedrückt in Mikrometer), wobei V_calculated der minimale Wert der Ladungsakzeptanz, V, (ausgedrückt in Volt) ist, Und V_calculated eine positive reele Zahl (ausgedrückt in Volt) ist, und wobei FI der minimale Formationsindex des Papiers ist oder, alternativ dazu, die Gleichung (III) erfüllt ist:
wobei V_measured die Ladungsakzeptanz des Papiers in Volt und r_measured die Dicke des Papiers in Mikrometer ist, und wobei FI der minimale Formationsindex des Papiers und FI eine positive reele Zahl ist.
Wenn V_calculated (d. h. die minimale effektive Ladungsakzeptanz, V) durch die Gleichung (I) bestimmt wird, wird in den Gleichungen (I) und (II) das FI (minimaler effektiver Formationsindex) durch die Gleichung (II) bestimmt.
Für eine gegebene Dicke, r, kann der minimale Wert der Ladungsakzeptanz, V, durch Lösen der Gleichung (I) bestimmt werden. Dieser erhaltene Wert von V repräsentiert die minimale Ladungsakzeptanz und ein Papier kann in Einklang sein und bleiben mit einem Papier gemäß der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich muss der minimale Wert von FI die Bedingung der Gleichung (II) erfüllen, wobei FI der vorstehend erwähnte Formationsindex ist. Der FI muss größer als 45 sein. Der minimale Formationsindex für ein gegebenes Papier mit einer Dicke r und einer minimalen Ladungsakzeptanz V (berechnet aus Gleichung (I)) wird durch Lösen der Gleichung (II) bestimmt.
Wenn die Gleichungen (I) und (II) nicht erfüllt sind, muss alternativ dann die Gleichung (III) erfüllt sein, wobei FI eine positive reelle Zahl ist. Ein Papier, welches die vorstehend erwähnte Glattheit (weniger als oder gleich ungefähr 110 Hagerty-Einheiten), Formationsindex größer als 45, Ladungsakzeptanz und Caliper erfüllt, (ausreichend um im Wesentlichen oder vollständig Fleckenbildung zu vermeiden; alternativ dazu Erfüllen der Bedingungen der Gleichungen (I) und (II)) ist ein Papier gemäß der vorliegenden Erfindung.
In der Gleichung (III) kann der Wert von r_measured eine vorbestimmte Dicke oder die gemessene Dicke eines Papiers sein, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Ebenso kann der Wert von V_measured eine vorbestimmte Ladungsakzeptanz oder die gemessene Ladungsakzeptanz eines Papiers sein, welches gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Wenn die Dicke, r, eines Druckmediums (Papier) geringer als ungefähr 98,6 μm ist, dann ist also die Ladungsakzeptanz, V, desselben mindestens ungefähr 80 Volt und der Formationsindex, FI, desselben ist mindestens ungefähr 45 für ein derartiges Druckmedium (z. B. Papier), um der vorliegenden Erfindung zu entsprechen. Vorzugsweise ist die Dicke des Druckmediums von ungefähr 0,05 mm bis ungefähr 0,5 mm.
Das Verfahren zur Messung der Ladungsakzeptanz, V, ist in Abschnitt 1–4 des Benutzerhandbuchs für den Monroe Electronics static charge analyzer MODEL 276A und Blockschaltbild, welches darin bereitgestellt wird, beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Erläuterungen darin, welche sich auf ein zinkoxidbeschichtetes Papier beziehen, für die vorliegende Erfindung nicht relevant sind. Weiterhin wird die Neigung, statische Elektrizität zu halten, bei 50 % relativer Feuchte, 21,1°C (70°F) Temperatur und 25 μA Strom für 5 Sekunden gemessen. Ebenso ist der Abschnitt für die Lichtquelleneichung nicht relevant für die vorliegende Erfindung. Die darin erwähnte Lichtquelle wird nicht angeschlossen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren zum Drucken (z. B. xerografisches Farbdrucken) die Bereitstellung des Papiers der vorliegenden Erfindung und das Ablegen von einer oder mehreren Farben auf demselben, um im Wesentlichen oder vollständig fleckenfreie Drucke auf demselben zu erhalten.

Claims

Ein Druckmedium, welches eine Basis umfasst, wobei das Druckmedium eine Dicke, r, eine Ladungsakzeptanz, V, eine Glattheit der Druckoberfläche und einen Formationsindex, FI, aufweist, wobei der Formationsindex und die Messung desselben in dem Abschnitt "Procedure for Quantifying Formation Index on a Test Paper" der Beschreibung festgelegt ist, wobei die Dicke, r, die Ladungsakzeptanz, V, die Glattheit der Druckoberfläche und der Formationsindex, FI, Werte derart aufweisen, dass das Druckmedium im Wesentlichen frei von Fleckenbildung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke, r, von 0,0986 mm bis ungefähr 0,5 mm ist, die Glattheit der Druckoberfläche geringer ist als oder gleich ungefähr 110 Hagerty-Einheiten ist, der Formationsindex, FI, größer als 45 ist, die Ladungsakzeptanz, V, einen minimalen Wert aufweist, welcher durch die Gleichung berechnet wird: Vcalculated = {4,2 + (–9,86 + 0,1rmeasured)1/2}/0,05, (I)und der Formationsindex FI die Gleichung erfüllt: FI = 0,008Vcalculated 2 – 1,8Vcalculated + 145 (II),wobeir_measured die Dicke, r, ausgedrückt in Mikrometer ist, V_calculated der minimale Wert der Ladungsakzeptanz V, ausgedrückt in Volt ist, und V_calculated eine positive reelle Zahl ist, und wobei FI ein minimaler Formationsindex für das Druckmedium ist, mit dem Ergebnis, dass Fleckenbildung minimiert wird.
Das Druckmedium gemäß Anspruch 1, wobei das Druckmedium vollkommen frei von Fleckenbildung ist.
Das Druckmedium gemäß Anspruch 1, wobei das Druckmedium ein Papier ist, insbesondere, ein Papier von Schreib- und Druckqualität.
Das Druckmedium gemäß Anspruch 1, wobei die Basis Papier ist.
Das Druckmedium gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Glattheit von ungefähr 100 bis ungefähr 110 Hagerty-Einheiten ist, oder von ungefähr 5 bis ungefähr 100 Hagerty-Einheiten, oder von ungefähr 15 bis ungefähr 75 Hagerty-Einheiten.
Ein Verfahren zum Drucken, gekennzeichnet durch (a) Bereitstellen eines Druckmediums gemäß Anspruch 1; und (b) Ablagern von einer oder mehreren Farben auf das Druckmedium, um ein bedrucktes Gebiet auf dem Druckmedium auszubilden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Ablagerungsschritt ein xerografischer Druckschritt ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Druckmediums, umfassend: Ausbilden eines Druckmediums, welches eine Dicke, r, eine Ladungsakzeptanz, V, eine Glattheit der Druckoberfläche und einen Formationsindex, FI, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke, r, von 0,0986 mm bis ungefähr 0,05 mm ist, die Glattheit der Druckoberfläche geringer ist als oder gleich ungefähr 110 Hagerty-Einheiten ist, der Formationsindex, FI, größer ist als 45, die Ladungsakzeptanz, V, einen minimalen Wert aufweist, welcher durch die Gleichung berechnet wird: Vcalculated = {4,2 + (–9,86 + 0,1rmeasured)1/2}/0,05, (I)und der Formationsindex FI die Gleichung erfüllt: FI = 0,008Vcalculated 2 – 1,8Vcalculated + 145 (II),wobei r_measured die Dicke, r, ausgedrückt in Mikrometer ist, V_calculated der minimale Wert der Ladungsakzeptanz V, ausgedrückt in Volt ist, und V_calculated eine positive reelle Zahl ist, und wobei FI ein minimaler Formationsindex für das Druckmedium ist, mit dem Ergebnis, dass Fleckenbildung minimiert wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Druckmediums gemäß Anspruch 8, wobei das Druckmedium vollständig frei von Fleckenbildung ist.