JP2023502524A - 水分散性の直接感熱またはインクジェット印刷可能媒体 - Google Patents
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Description
したがって、代替となる溶解性または分散性の直接感熱記録媒体、特に、妥当な印刷速度で作動する標準的な感熱プリンターで使用したときに、確実に機械で読み取ることができるバーコード画像をもたらすことができる媒体の必要性がある。そのような代替となる媒体または材料は、好ましくは多様な用途、例えばラベル付け、ファクシミリ、販売時点(POS)印刷、タグの印刷、および感圧性ラベルでの使用に好適である。代替となる媒体はまた、好ましくは、印刷速度が少なくとも6、または8、またはさらには10インチ毎秒(ips)の感熱プリンターで使用したときに、高品質画像(高品質バーコード画像を含む)を生成する。
代替となる溶解性または分散性のインクジェット印刷可能記録媒体についても、同様の必要性がある。
本発明者らは、これらの必要性のうちの1つ、一部、または全てを満たすように調整することができる、新規系統の水分散性記録材または媒体を開発した。開示される代替となる記録媒体は、通例、水溶性または水分散性でありうる紙基材、印刷可能層、および基材と印刷可能層との間のベースコートを含む。印刷可能層は、例えばロイコ染料および酸性顕色剤を含有する、熱応答性層、またはインクジェット受容層としてもよい。いくつかの場合には、水分散性記録材は、別個の2層の印刷可能層、例えば直接感熱プリンターで画像生成することができる熱応答性層とインクジェット受容層とを有してもよい。
したがって本発明者らは、特に、基材、基材に担持された熱応答性層、および基材と熱応答性層との間のベースコートを含む記録材または媒体を本明細書において開示する。基材は、水溶性または水分散性紙としてもよく、またはそれを含んでもよい。ベースコートは、非水溶性、非樹脂、粒状、分散体由来、および/またはラテックスであるバインダーを含んでもよい。
基材がパルプを含有する場合には、少なくとも88質量%のα-セルロースを含有するまたは12質量%未満のヘミ-セルロースを含有する精製パルプが、基材中の全パルプの15質量%未満を占めてもよい。あるいは、そのような精製パルプは、基材中の全パルプの15~95質量%を代わりに占めてもよい。
本発明者らはまた、多くの関連方法、システム、および物品を開示する。
本開示のこれらの態様および他の態様は、以下の詳細な説明により明らかとなる。しかしながら、いかなる場合においても、特許請求される主題について限定するものとして上記の概要を解釈するべきではなく、主題は添付の特許請求の範囲によってのみ規定され、プロセキューション中に補正されることがある。
本発明の物品、システム、および方法は、添付の図面を参照して、さらに詳細に説明される。
いくつかの水分散性直接感熱記録材が既に公知であるが、それらは一般に低い品質の画像形成に苦慮している。すなわち、公知の製品を直接感熱プリンターで通常の印刷速度(例えば、6インチ毎秒(ips))で処理して画像を印刷した場合、得られる画像品質は一般に低い。画像品質が非常に低いので、機械で確実に検出するのに高画像品質が必要とされるバーコード画像は、実用性が皆無かそれに近い。公知の製品の低い画像品質は、製品の外表面が粗すぎる、または滑らかでないことに少なくとも部分的に起因すると考えられる。粗い表面は、成分特性および製造プロセスの結果であり、水分散性基紙(水分散性紙)は、基紙上に直接感熱層を水溶液中でコーティングするときに、膨潤および粗化する。
この高速度の直接感熱印刷特性を得るために、本発明者らは、基紙(基材)と直接感熱層(または他の印刷可能層)との間に、注意深く設計されたベースコートを採用する。これに関し、図1の水分散性記録材110を参照する。記録材110は、水分散性または水溶性の基紙または担体112上に様々な層をコーティングすることによって作製してもよい。基紙112は、過度の裂けや破損を伴わずにコーティング機でのその操作および取扱いを可能にするのに十分な物理的強度および厚さを有する。したがって基紙112は、反対側にある2つの主表面112a、112bを有するウェブの形態であってもよい。これらの表面は、平坦でない、または粗いものとして示されており、これは表面が濡れたときに悪化する。これらの表面のうちの1つ112aに直接塗布されるのは、ベースコート114である。次にベースコート114の上に印刷可能層116、例えば直接感熱層を塗布する。任意のトップコート118を印刷可能層116に塗布してもよい。
例示的な実施形態において、基紙112は水分散性紙としてもよく、またはそれを含んでもよい。基紙112の紙は、その厚さおよび組成に応じて、一般的な事務用紙に類似した薄く可撓性のあるもの、またはカード紙もしくはさらには板紙(boardstock)のようにより厚くより堅いものとしてもよい。本発明者らは、用語「紙」を、このような可能性を全て包含するように使用する。基紙112は、例えば2.5mil~20milの範囲の厚さを有してもよい。
基紙112として使用するのに好適な他の水分散性紙も入手可能である。ニューヨーク州ノース・トナワンダのAquasol Corporationは、厚さ3milの水分散性の可撓性紙を製品コードASW-35/Sで販売している。SmartSolve Industries(CMC Groupの一部、オハイオ州ボーリング・グリーン)は、いくつかの水分散性紙製品、例えば製品コードIT117970の厚さ3milの水分散性の可撓性紙を販売している。
一部の実施形態において、基紙112の水分散性紙は、米国特許第8,877,678号(Koyamaら)に開示されている高められた量の精製パルプを含有してもよい。精製パルプは、例えば基材中の全パルプの15~95質量%を占めてもよい。
ベースコート114は、基紙112の主表面のうちの1つ112aに直接塗布する。ベースコートは、バランスのとれた特色の組合せをもたらすように特別に調整されている。これらは、基紙の主表面112aの起伏または粗さを滑らかにすることができる十分な嵩または厚さを有すること;良好な熱隔離(低い熱伝導率)をもたらすのに十分な空気含量を有すること;および製品の通常の取扱い中に損なわれないままであるのに十分なほど強いが、下にある基紙112が溶解した後または溶解し始めた後または分散した後または分散し始めた後に水に曝されたとき、破断する(分散する)のに十分なほど弱い内部凝集性を有すること、を含む。
基紙112の外表面に(直接)塗布された、好適に調整されたベースコート114は、基紙に水系コーティングを塗布することによって表面粗さが増加するにもかかわらず、製品の画像生成特性を実質的に改善することができる。ベースコート114は、好ましくは薄過ぎず、厚過ぎない。不十分なコート質量により、基紙から印刷可能層116を適切に隔離せず、基紙の起伏ある外形に単純に沿うベースコートが生成する。より多くの水によりコーティング手順中にシートの不安定さおよび粗化がますます生じうるので、ベースコート114のコート質量を増加させることには実質的に限界がある。また、厚すぎるベースコート114は層の内部凝集性を強くしすぎ、水に曝されたときに層114(および製品110全体)が素早く破断し、分散する能力を阻害しうる。好ましくは、ベースコート114は、少なくとも2マイクロメートルの厚さ、および1~5lbs/3300ft2(1.5~7.5g/m2)の範囲のコート質量を有してもよいが、所望の場合には他のコート質量および厚さも使用してもよい。
望ましい特性のバランスをもたらすため、ラテックスまたは他の好適な非水溶性バインダーは、好ましくは10~30質量%、または15~20質量%の濃度でベースコート114中に存在する。HSPは、好ましくは20~50質量%、または30~50質量%の濃度でベースコート114中に存在する。か焼粘土または他の好適な第2の顔料は、好ましくは80質量%未満、または10~50質量%の範囲の濃度でベースコート中に存在する。
図1に示すように、任意の保護トップコート118を印刷可能層116に塗布して、擦り傷などの取扱いに対する耐久性を改善することができ、水分散性および高速バーコード(高画像品質)感熱印刷の製品の特色を保ちながら、製品に加えることができる。トップコート118は、従来の設計のもの、例えば修飾または未修飾ポリビニルアルコールなどのバインダー、アクリルバインダー、架橋剤、潤滑剤、ならびに三水和アルミナおよび/またはシリカなどの充填剤を含む従来の設計のものとしてもよい。
記録材110は、示されているように、他の点では従来的である接着剤層122および剥離ライナー124を加えることにより、自己接着性ラベルとして使用することができる。接着剤層で使用される感圧接着剤(PSA)または他の接着剤は、使用後、例えば直接感熱印刷後にユーザーによりラベルが貼られた加工品からラベル全体を容易に洗い落として完全に除去できるように、好ましくは水分散性または水溶解性である。
図1に全体的に示されているが、層118、122、および124を含まない記録材を作製し、試験した。使用した基紙112は、上記で言及したNeenah Dispersa(商標)分散性紙、製品コード7630P0であった。次にベースコート114を、6グラム毎平方メートル(gsm)のコート質量で主表面112aに塗布した。ベースコートの配合は以下の通りであった。
水: 40.5部
Mineral Pigment 1A: 21.5部
HSP@水中19.5%固体: 26.3部
ラテックス@水中50%固体: 11.5部
Mineral Pigment 1Aは、か焼粘土(Thiele Kaolin CompanyのKaocal)であった。使用したHSPは、公称1.6マイクロメートルの平均径を有する、Dow ChemicalのRopaque TH-2000AFであった。使用したラテックスは、SBRラテックス(Trinseo LLC.のLIGOS KX4505)であった。
実施例1を、液体の水に対する反応についても試験した。印刷された試料に水の穏やかな流れを向けると、試料は迅速かつ完全に崩壊し、分散することがわかった。
層112、114、および116(図1参照)のみを有する、実施例1といくつかの点で同様な記録材を作製した。使用した基紙112は、上記で言及した、SmartSolve Industriesにより販売されている水分散性紙製品、製品コードIT117970であった。この基紙は厚さ3milであった。次に、ベースコート114をコート質量6gsmで主表面112aに塗布し、乾燥させた。ベースコートの配合は実質的に以下の通りであった。
水: 32.1部
Mineral Pigment 1A(上記参照): 24.5部
HSP@水中19.5%固体: 29.3部
ラテックス@水中50%固体: 12.8部
次に、ベースコートの露出表面に印刷可能層116を塗布した。印刷可能層は、コート質量3gsmを有し、今回も、ODB-2およびTGSHを含有する従来の設計の直接感熱層であった。得られた分散性直接感熱記録媒体には、実施例1と同じようにバーコードパターンを画像生成した(Zebra(商標)プリンター、初期設定の加熱設定、印刷速度6、8、および10ips)。次に、得られたバーコード画像を、実施例1と同じようにANSI値について試験した。3つの印刷速度それぞれでの試験結果のANSI値は全て1.5超であった。
実施例2を、液体の水に対する反応についても試験した。印刷された試料に水の穏やかな流れを向けると、試料は迅速かつ完全に崩壊し、分散することがわかった。
層112、114、および116(図1参照)のみを有する、実施例1および2といくつかの点で同様な記録材を作製した。使用した基紙112は、実施例2で使用した同じ水分散性紙製品であった。次に、ベースコート114をコート質量3gsmで主表面112aに塗布し、乾燥させた。ベースコートの配合は実質的に以下の通りであった。
HSP@水中19.5%固体: 88.6部
ラテックス@水中50%固体: 8.3部
沈降炭酸カルシウム: 1.9部
重質炭酸カルシウム: 1.2部
次に、ベースコートの露出表面に印刷可能層116を塗布した。印刷可能層は、実施例2の印刷可能層と同じ組成およびコート質量を有した。得られた分散性直接感熱記録媒体には、実施例1および2と同じようにバーコードパターンを画像生成した(Zebra(商標)プリンター、初期設定の加熱設定、印刷速度6、8、および10ips)。次に、得られたバーコード画像を、実施例1および2と同じようにANSI値について試験した。3つの印刷速度それぞれでの試験結果のANSI値は全て1.5超であった。
実施例3を、液体の水に対する反応についても試験した。印刷された試料に水の穏やかな流れを向けると、試料は迅速かつ完全に崩壊し、分散することがわかった。
実施例1~3といくつかの点で同様であるが、トップコート層118(図1参照)を印刷可能層116の上に加えた記録材を作製した。使用した基紙112は、実施例2および3で使用した同じ水分散性紙製品であった。次に、ベースコート114をコート質量3gsmで主表面112aに塗布し、乾燥させた。ベースコートの配合は実質的に実施例3の通りであった。
次に、ベースコートの露出表面に印刷可能層116を塗布した。印刷可能層は、実施例2および3の印刷可能層と同じ組成およびコート質量を有した。
水酸化アルミニウム@水中40%固体: 33.7部
ポリビニルアルコール(PVA)@水中9.0%固体: 31.3部
水: 10.9部
架橋剤: 9.4部
非晶質シリカ@水中30%固体: 7.8部
BASF Catiofast 159A: 4.7部
プリントヘッド潤滑剤(Hildorin H-526): 2.1部
したがって、トップコートは第2の(または別の)印刷可能層ともみなすことができ、それ自体の表面上へのインクジェット印刷を可能にしながら、同時に、下にある印刷可能層116での画像の直接感熱印刷を可能にする。
HP Photosmart(商標)インクジェットプリンターのモデル7960を使用して、実施例4にそのトップコート上で印刷した。プリンターの出荷時設定のキャリブレーションページは、試料のインクジェット適合性を見極めるために印刷および評価されたパターンまたは画像であった。その評価は、印刷された試料が許容される画像品質を有したことを示し、インクのしみまたは線のブリードの証拠は示さなかった。
実施例4を、液体の水に対する反応についても試験した。印刷された試料に水の穏やかな流れを向けると、試料は完全かつ迅速に崩壊して分散するが、実施例1~3のように急速ではないことがわかった。
別段の指示がない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される、量、測定された特性、および同等のものを表す全ての数字は、用語「約」で修飾されているものとして理解するものとする。したがって、そうではないと示されていない限り、本明細書および特許請求の範囲において記載されている数値パラメータは、本明細書の教示を利用する当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動しうる近似値である。特許請求の範囲への均等論の適用を制限するものではないが、各数値パラメータは、報告された有効桁数を踏まえ、かつ通常の四捨五入法を適用することによって少なくとも解釈されるべきである。
本発明の様々な変形および変更は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく当業者に明らかとなり、本発明は、本明細書に記載された例示的な実施形態に限定されない。読者は、別段の指示がない限り、開示された一実施形態の特色が他の全ての開示された実施形態にも適用されうることを想定すべきである。
本発明の様々な変形および変更は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく当業者に明らかとなり、本発明は、本明細書に記載された例示的な実施形態に限定されない。読者は、別段の指示がない限り、開示された一実施形態の特色が他の全ての開示された実施形態にも適用されうることを想定すべきである。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔1〕 水溶性紙または水分散性紙を含む基材、基材に担持された印刷可能層、および
非水溶性バインダーを含む、基材と印刷可能層との間のベースコートを含む、記録材。
〔2〕印刷可能層が熱応答性層である、前記〔1〕に記載の記録材。
〔3〕印刷可能層上に配置されたトップコート層をさらに含む、前記〔1〕に記載の記録材。
〔4〕トップコート層がインクジェット印刷受容性である、前記〔3〕に記載の記録材。
〔5〕印刷可能層がインクジェット受容層である、前記〔1〕に記載の記録材。
〔6〕ベースコートが非水溶性であるが、記録材が水分散性である、前記〔1〕に記載の記録材。
〔7〕非水溶性バインダーが、非樹脂、または粒状、または分散体由来である、前記〔1〕に記載の記録材。
〔8〕非水溶性バインダーがラテックスを含む、前記〔1〕に記載の記録材。
〔9〕非水溶性バインダーがラテックスであり、ラテックスが10~30質量%の濃度でベースコート中に存在する、前記〔1〕に記載の記録材。
〔10〕ラテックスが15~20質量%の濃度でベースコート中に存在する、前記〔9〕に記載の記録材。
〔11〕ベースコートが中空球状顔料(HSP)を含む、前記〔1〕に記載の記録材。
〔12〕HSPが20~50質量%の濃度でベースコート中に存在する、前記〔11〕に記載の記録材。
〔13〕HSPが30~50質量%の濃度でベースコート中に存在する、前記〔12〕に記載の記録材。
〔14〕ベースコートが、粘土粒子、沈降炭酸カルシウム、およびヒュームドシリカの群から選択される第2の顔料を含む、前記〔11〕に記載の記録材。
〔15〕第2の顔料が80質量%未満の濃度でベースコート中に存在する、前記〔14〕に記載の記録材。
〔16〕第2の顔料が10~50質量%未満の濃度でベースコート中に存在する、前記〔15〕に記載の記録材。
〔17〕基材がパルプを含有し、少なくとも88質量%のα-セルロースを含有するまたは12質量%未満のヘミ-セルロースを含有する精製パルプが、基材中の全パルプの15質量%未満を占める、前記〔1〕に記載の記録材。
〔18〕基材がパルプを含有し、少なくとも88質量%のα-セルロースを含有するまたは12質量%未満のヘミ-セルロースを含有する精製パルプが、基材中の全パルプの15~95質量%を占める、前記〔1〕に記載の記録材。
〔19〕直接感熱プリンターで使用されて熱誘導画像をもたらすように構成されており、そのような直接感熱プリンターで6インチ毎秒の印刷速度で使用されたときの記録材の印刷品質が、少なくとも1.5のANSI値で特徴づけられる、前記〔2〕に記載の記録材。
〔20〕そのような直接感熱プリンターで10インチ毎秒の印刷速度で使用されたときの記録材の印刷品質が、少なくとも1.5のANSI値で特徴づけられる、前記〔19〕に記載の記録材。
Claims (20)
- 水溶性紙または水分散性紙を含む基材、
基材に担持された印刷可能層、および
非水溶性バインダーを含む、基材と印刷可能層との間のベースコート
を含む、記録材。 - 印刷可能層が熱応答性層である、請求項1に記載の記録材。
- 印刷可能層上に配置されたトップコート層
をさらに含む、請求項1に記載の記録材。 - トップコート層がインクジェット印刷受容性である、請求項3に記載の記録材。
- 印刷可能層がインクジェット受容層である、請求項1に記載の記録材。
- ベースコートが非水溶性であるが、記録材が水分散性である、請求項1に記載の記録材。
- 非水溶性バインダーが、非樹脂、または粒状、または分散体由来である、請求項1に記載の記録材。
- 非水溶性バインダーがラテックスを含む、請求項1に記載の記録材。
- 非水溶性バインダーがラテックスであり、ラテックスが10~30質量%の濃度でベースコート中に存在する、請求項1に記載の記録材。
- ラテックスが15~20質量%の濃度でベースコート中に存在する、請求項9に記載の記録材。
- ベースコートが中空球状顔料(HSP)を含む、請求項1に記載の記録材。
- HSPが20~50質量%の濃度でベースコート中に存在する、請求項11に記載の記録材。
- HSPが30~50質量%の濃度でベースコート中に存在する、請求項12に記載の記録材。
- ベースコートが、粘土粒子、沈降炭酸カルシウム、およびヒュームドシリカの群から選択される第2の顔料を含む、請求項11に記載の記録材。
- 第2の顔料が80質量%未満の濃度でベースコート中に存在する、請求項14に記載の記録材。
- 第2の顔料が10~50質量%未満の濃度でベースコート中に存在する、請求項15に記載の記録材。
- 基材がパルプを含有し、少なくとも88質量%のα-セルロースを含有するまたは12質量%未満のヘミ-セルロースを含有する精製パルプが、基材中の全パルプの15質量%未満を占める、請求項1に記載の記録材。
- 基材がパルプを含有し、少なくとも88質量%のα-セルロースを含有するまたは12質量%未満のヘミ-セルロースを含有する精製パルプが、基材中の全パルプの15~95質量%を占める、請求項1に記載の記録材。
- 直接感熱プリンターで使用されて熱誘導画像をもたらすように構成されており、そのような直接感熱プリンターで6インチ毎秒の印刷速度で使用されたときの記録材の印刷品質が、少なくとも1.5のANSI値で特徴づけられる、請求項2に記載の記録材。
- そのような直接感熱プリンターで10インチ毎秒の印刷速度で使用されたときの記録材の印刷品質が、少なくとも1.5のANSI値で特徴づけられる、請求項19に記載の記録材。
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