JP3963574B2

JP3963574B2 - インク受容体およびこれを用いた表示装置

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Publication number: JP3963574B2
Application number: JP13374298A
Authority: JP
Inventors: 一晃西村
Original assignee: General Co Ltd
Current assignee: General Co Ltd
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: JPH11321068A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク受容体および表示装置に関し、とくに背後から照明して視認性を高めた掲示板、表示板、装飾画、写真画等の表示装置の記録媒体として好適な、板状、シート状あるいはフィルム状のインク受容体、およびこれを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駅に設置されている時刻表の掲示板や、あるいはビル等に設置されている非常口等の表示板等は、乳白色のプラスチック板またはガラス板に所定の印刷像を形成して、それを背後から照明して視認性を高めている。
【０００３】
また壁面等に、乳白色のプラスチック板またはガラス板に印刷された絵画や写真画等をはめ込み、背後から照明して室内を美麗に装飾したり広告したりすることも広く行われている。
【０００４】
このような用途の印刷には、熱転写、ＰＰＣ、ペンプロッタ、インクジェット等の印刷方式を採用することが検討されている。とくに近時、前記掲示板や広告等の大面積の、またとくにフルカラーの表示のために、写真等の微細な印刷を、高速かつ低コストで形成できるインクジェット方式の印刷が注目されつつある。
【０００５】
しかしインクジェット方式の印刷では、プラスチック板やガラス板の表面に直接に印刷をすると印刷像の固着強度が劣り、とくに表面摩擦に弱いという問題がある。
【０００６】
そこで、たとえば図３に示すように透明なプラスチック板、シート、あるいはフィルム等の、透明な表面基材２０の背面側に、印刷像を受容して固定化するためのインク受容層２１を設けた、いわゆるバックコートタイプのインク受容体２２を使用することが提案されている。
【０００７】
かかるバックコートタイプのインク受容体２２は、図３に矢印ａ、ｂで示すように裏面側から、インクジェット方式等によってインク受容層２１にインク２３ａ、２３ｂを注入することによって印刷像を形成したものを、たとえば図４に示すように表面基材２０を外側に向け、かつその裏面側（インク受容層２１側）の後方に光源２４を設けた状態で使用される。具体的には、たとえば内部に光源２４を収容した箱体の開口部に、あるいは内部に光源２４を収容した壁面の凹部の開口部に、上記のインク受容体２２を、表面基材２０側を外側に向けた状態で取付ける等して使用される。
【０００８】
かかるバックコートタイプのインク受容体２２においては、形成された印刷像が表面基材２０によって保護されるので、とくに表面摩擦に対する耐性にすぐれた表示が可能となる。
【０００９】
インク受容層２１は、主として白色顔料と、インクの受容性を有する樹脂とを含むインク受容層用のコーティング液を塗布して乾燥、固化させることで形成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが前記インク受容層２１は、その全体がインクの受容性を有する、すなわちインクを固定化する機能を有する樹脂を含んでいるために、図３に示すように、インク受容層２１に注入されたインク２３ａが表面基材２０に到達する前に固定化される場合が生じ、その場合には、表面基材２０側から見た印刷像が、インク受容層２１に含有される白色顔料によって白くぼやけてしまって表示の鮮明さに欠けるという問題が生じる。
【００１１】
インク受容層２１に注入するインク量を増やすと、インクを表面基材２０まで到達させることができるが、表面基材２０に到達したインク２３ａは厚み方向に浸透するだけでなく、表面基材２０との界面に沿って周囲にも広がる、つまりにじむため、微細模様のように繊細な印刷ができないという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、表面摩擦等から印刷像を保護するために、透明な表面基材の背面に設けたインク受容層に、その背面からインクジェット方式等によって印刷を行った際に、印刷像の白ぼけやにじみのない、これまでよりも微細でかつ鮮明な印刷が可能なインク受容体と、それを用いた表示装置とを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のインク受容体は、透明な表面基材の背面に、吸水性樹脂の層である透明なインク受容層と、顔料としてのチタン酸カリウムの針状結晶とバインダー樹脂とを重量比で５：１〜２０：１の割合で含み、透光性を有すると共に、厚さ方向にインクを通過させる着色層とをこの順に積層したことを特徴とする。
【００１４】
かかる本発明によれば、従来は１層であったインク受容層を、印刷像の背景（バック）となる着色層と、吸水性樹脂の層である、透明なインクの受容層とに分け、着色層は、顔料としてのチタン酸カリウムの針状結晶とバインダー樹脂とを重量比で５：１〜２０：１の割合で配合して、厚さ方向にインクを通過させる機能を付与したので、着色層の背面より印字されたインクはそのまま着色層を通過してインク受容層に到達して印刷像が形成される。
【００１５】
このとき、インクがインク受容層内に止まって表面基材との界面に到達していなくても、当該インク受容層は透明であるので、従来のように表面基材側から見た印刷像が白くぼやけるといった問題がなく、鮮明な画像が得られる。
【００１６】
またこのため、従来のように鮮明な印刷像を得るべく多量のインクをインク受容層に注入する必要がなく、それゆえにインクが表面基材との界面に沿ってにじんでしまって繊細な像が得られないといった問題がなくなる。それゆえ、従来に比べて少量のインクで、より鮮明な印刷像を得ることができる上、もしも多量にインクを注入した場合でも、そのインクを十分に吸収することができて、やはり印刷像のにじみを少なくでき、インク注入量の制約が少ない、汎用性にすぐれたものとなる。
【００１７】
したがって本発明のインク受容体によれば、とくに表面摩擦に強いというバックコートタイプのインク受容体の特徴を維持しつつ、印刷像の白ぼけやにじみのない、これまでよりも微細でかつ鮮明な印刷が可能となる。
【００１８】
また、前記着色層は透光性を有しているため、かかる着色層の後方から光を照射すると、光は着色層の背面から入射し、インク受容層を経て表面基材から出ていくので、インク受容層に印刷された印刷像をさらに鮮明に浮かび上がらせることができる。
【００１９】
したがって本発明のインク受容体は、照明器具と組み合わされて表示装置を提供できる。すなわち、本発明の表示装置は、前記本発明のインク受容体と、このインク受容体のうち着色層の後方に設けた光源とを備えるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい一実施形態を、図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明にかかるインク受容体の層構成を示しており、図２は、このインク受容体を用いた表示装置を示している。
【００２１】
図１に示すように、この実施形態のインク受容体１は、板状、シート状あるいはフィルム状の透明な表面基材２の背面に、透明なインク受容層３と、着色層４とをこの順に積層したものである。
【００２２】
表面基材２としては、たとえばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等の透明プラスチック板、シートもしくはフィルムのほか、透明ガラス板等も使用可能である。なお、表面基材２の表面には、印刷像の褪色を防止するために、紫外線吸収剤の層（図示せず）を設けてもよい。またプラスチック製の表面基材の場合は、基材中に、同じ目的で紫外線吸収剤を含有させてもよい。
【００２３】
かかる表面基材２は透光性を有する限り、その厚さが限定されるものではないが、通常約１０μｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは約５０〜２００μｍであるのがよい。
【００２４】
インク受容層３は、透明でかつ水性のインクを受容しうる機能を有する吸水性樹脂を使用して形成する。
【００２５】
このような吸水性樹脂としては、たとえばデンプン系、カルボキシメチルセルロース系、ポリアクリル酸系、ポリビニルアルコール系などの従来公知の種々の吸水性樹脂材料がいずれも使用可能であるが、とくにインク受容層３を、表面基材２上に塗布、形成する際の作業の容易性や、当該インク受容層３の透明性、膜厚の均一性などを考慮すると、それ自体が透明性にすぐれる上、架橋前は水等の溶剤に溶解して塗布の容易な均一な塗布液を形成でき、しかも表面基材２上に塗布後、加熱して架橋させると三次元網目状構造を形成して良好な吸水性を発揮する架橋型ポリビニルアルコールが、吸水性樹脂として最も好適に使用される。
【００２６】
インク受容層３は、微細でかつ鮮明な印刷を行うためには、その厚さが薄いほど好ましく、通常約１〜１５μｍ、好ましくは約３〜７μｍであるのがよい。
【００２７】
着色層４は、少なくとも厚さ方向にインクを通過させる機能を有する必要がある。そのため着色層４としては、インクとの親和性が少なく、かつインクを通過させるに充分な通路（空げき）を有する層が好ましい。
【００２８】
そのため、着色層４は、バインダー樹脂と、層を着色するための顔料としてのチタン酸カリウムの針状結晶とを含有するものに限定される。
【００２９】
着色層４の、水性のインクとの親和性を少なくするため、バインダー樹脂としては、非吸水性の樹脂が使用される。また、顔料としてのチタン酸カリウムの針状結晶は、それ自体が非吸水性である。
【００３０】
また着色層４内に充分な空げきを形成するには、形状異方性の高いチタン酸カリウムの針状結晶を使用することに加えて、たとえば層を連続気泡構造としたり、顔料に対するバインダー樹脂の使用量を少なくしたりする等の方法がある。
【００３１】
バインダー樹脂としては、造膜性を有する非吸水性のアクリル系樹脂等の、種々の樹脂が好適に使用され、必要に応じてこれらの樹脂を併用してもよい。
【００３２】
造膜性を有する非吸水性のアクリル系樹脂としては、耐久性や接着性、さらに耐水性にすぐれたものが好ましく、たとえばポリアクリルアミド、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリスチレン−２−アクリロニトリル、アクリロニトリル−酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−塩化ビニル共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル−ビニルピリジン共重合体、アクリロニトリル−メタクリル酸メチル共重合体、アクリロニトリル−アクリル酸ブチル共重合体等があげられる。
【００３３】
また、造膜性を有する他のアクリル系樹脂として、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルのモノマーないしオリゴマーを、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂と反応させることにより得られる熱硬化性アクリル樹脂等も好適に使用できる。
【００３４】
顔料としては、先に説明したように、チタン酸カリウムの針状結晶が用いられる。
【００３５】
前記チタン酸カリウムの針状結晶は、通常の粒状の顔料よりも、形状異方性の高い形状を有している。
【００３６】
かかるチタン酸カリウムの針状結晶は、その形状ゆえに針状結晶同士が絡み合う等して、通常の粒状の顔料の場合よりも少量のバインダー樹脂の使用によって、同程度あるいはそれ以上の膜強度を有する層を形成できるという利点がある。すなわち、チタン酸カリウムの針状結晶とバインダー樹脂とを重量比で１５：１程度という、バインダー樹脂の量が極めて少ない配合としても、粒状顔料とバインダー樹脂とを重量比で７：３程度の割合で配合したものとほぼ同程度の膜強度を有する層を形成できる。
【００３７】
それゆえ、顔料としてチタン酸カリウムの針状結晶を使用し、かつバインダー樹脂の量を少なくすることで、十分な膜強度を有し、しかもインクの通過に適した十分な空げきを有する、理想的な着色層４を形成することが可能となる。
【００３８】
かかるチタン酸カリウムの針状結晶としては、これに限定されないがたとえば、大塚化学（株）製の商品名ＴＩＳＭＯ〔結晶の長さおよそ１５μｍ程度、直径約０．４μｍ程度〕等が好適に使用される。
【００３９】
バインダー樹脂と、チタン酸カリウムの針状結晶との配合割合は、重量比で５：１〜２０：１、つまりバインダー樹脂に対してチタン酸カリウムの針状結晶が重量比で５〜２０倍量である必要があり、１０〜１８倍量であるのが好ましい。このようにバインダー樹脂の配合量を少なくすることにより、前述したように内部に空げきが多くできた、インクを通過させる能力にすぐれた着色層４が形成される。
【００４０】
ここで、バインダー樹脂の配合量が前記範囲より少ないときは、チタン酸カリウムの針状結晶の接着強度および膜強度が劣り、層剥離、顔料の脱落等が生じる。一方、バインダー樹脂の配合量が前記範囲より多いときは、空げきが少なくなり、インクを通過させる能力が低下する。
【００４１】
また、着色層４の厚さは、約１〜１５μｍ、好ましくは約３〜７μｍであるのがよい。
【００４２】
なお着色層４に透光性を付与するには、チタン酸カリウムの針状結晶の配合量を調整する、着色層４の厚さを小さくする、層内の空げきの大きさを大きくする、等の方法を、使用する顔料およびバインダー樹脂の種類に応じて適宜、選択すればよい。
【００４３】
またインク受容層３および着色層４には、必要に応じて、シリカ、アルミナ等の無機系充填剤、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアクリレート等の有機系充填剤、各種界面活性剤、着色剤固定剤（耐水化剤）、消泡剤、酸化防止剤、蛍光漂白剤、紫外線吸収剤、分散剤、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、可塑剤等を添加してもよい。ただしインク受容層３においては、その透明性を低下させない程度の範囲で、かかる各成分を添加するのが好ましい。また着色層４においては、上記各成分のうちとくにインクの吸収性を有するものを、当該層における、厚さ方向にインクを通過させる機能を妨げない程度の範囲で添加するのが好ましい。
【００４４】
本発明のインク受容体１を製造するには、まず表面基材２の表面にインク受容層３のコーティング液を塗布して乾燥させる。また、たとえば前記架橋型ポリビニルアルコール等を使用する場合は、加熱乾燥を行って、あるいは乾燥後に加熱して樹脂を架橋させて、三次元網目構造を形成することにより、層に吸水性を付与する。
【００４５】
ついで、得られたインク受容層３の表面に着色層４のコーティング液を塗布して乾燥する。この際、前記の熱硬化性アクリル樹脂等を使用する場合は、やはり加熱乾燥を行って、あるいは乾燥後に加熱して樹脂を熱硬化させる。
【００４６】
各コーティング液はいずれも、溶剤に上記各成分を溶解または分散させものである。溶剤としては、各種溶剤が使用可能であり、使用する成分に応じて適宜選択使用できるが、取り扱いの容易さから、水または水と他の水性溶剤との混合物を使用するのが好ましい。水性溶剤としては、たとえばメタノール、エタノール、ブタノール等の低級アルコール等が使用可能である。
【００４７】
乾燥は、たとえば熱風乾燥機のほか熱ドラム等を用いて強制乾燥してもよく、また前記の架橋、硬化反応等を伴わない場合は自然乾燥してもよい。
【００４８】
次に、本発明のインク受容体１に印刷像を形成するには、熱転写、ＰＰＣ、ペンプロッタ、インクジェット等の種々の印刷手段が適用可能である。
【００４９】
たとえばインクジェット方式を用いて印刷を行う場合、前記着色層４の表面にインクをインクジェット記録ヘッドのオリフィスから吐出させて記録を行う。このとき、図１に示すように、オリフィスから吐出されたインク５ａおよび５ｂは、着色層４を通過してインク受容層３に到達する。インク５ａは表面基材２との界面まで到達せずにインク受容層３の内部に止まっているが、インク受容層３は、透明な層であるので、このインク５ａによって形成される印刷像は鮮明でぼやけることがない。
【００５０】
また、本発明ではインク受容層３が透明であるため、印刷像を形成すべくオリフィスから注入されるインク５ａ，５ｂは適量ないし少量でよく、したがって多量のインクを注入した場合（図３に２３ｂで示す場合）のように、インクが表面基材２の面方向ににじんで繊細な像が得られないという問題がなくなる。また、もし多量のインクを注入したとしても、インク受容層２１は、そのインクを十分に吸収することができ、やはりにじみのない繊細な像を形成することができる。
【００５１】
使用可能なインクは通常、水溶性の着色剤を前記と同様な水および／または水性溶剤に混合して得られる。
【００５２】
着色剤としては、たとえばニグロシン、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック３、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック５、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック７、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック２２、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック２３等のブラック染料；Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー２、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー６、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１５、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１９、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー２１、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー８０等のイエロー染料；Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド３、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド８、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド２４、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド２５、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド４９、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド８１、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド８２、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド８３、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド８４、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１０９、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１２１等のマゼンダ染料；Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー１１、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー１２、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２５、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー３６、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー５５、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー７３等のシアン染料等があげられる。
【００５３】
着色剤の添加量は、インク総量に対して０．５〜３０重量％、好ましくは２〜１０重量％である。
【００５４】
本発明のインク受容体は、印字記録時のみにノズルからインクを吐出させる形式のオン・ディマンド型のインクジェット記録方式、およびノズルから連続的に放出されるインクの液滴に電荷または磁場をかけて液滴を印字媒体の所定位置に飛ばして印字を行うコンティニュアス型のインクジェット記録方式のいずれにも好適に採用することができる。オン・ディマンド型のインクジェット記録方式は、ピエゾ素子を用いるいわゆるピエゾ方式（圧電素子方式）と、発熱ヘッドを用いたサーマルジェット方式、およびバブルジェット方式とに分類されるが、本発明はこのいずれにも適用可能である。バブルジェット方式では、インクをノズル内に満たし、発熱ヘッドの表面を瞬間的に加熱してノズル内に気泡を形成させ、その圧力でインクの液滴をノズルから吐出させて、記録紙上に記録を行う。
【００５５】
図２は本発明にかかるインク受容体１を用いた表示装置の好ましい形態を示しており、当該インク受容体１の、上記着色層４側の後方に光源６が設けられる。光源６としては特に制限はなく、白熱灯、蛍光灯等が使用可能である。
【００５６】
光源６から照射された光は、着色層４、インク受容層３および表面基材２を通過して、見る者の目７に到達し、見る者にインク５ａ，５ｂにより形成された印刷像を認識させる。
【００５７】
本発明にかかる表示装置は、具体的には、たとえば内部に光源６を収容した箱体の開口部に、印刷された前記インク受容体１を取付けて使用するか、あるいは光源６を収容した壁面の凹部の開口部に、印刷された前記インク受容体１を、表面基材２側を外側に向けて取付ける等して使用される。
【００５８】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
実施例
厚さ７５μｍの透明ポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に、下記組成のインク受容層用コーティング液を、バーコータを用いて、乾燥後の厚さが５μｍとなるように塗布した。これを９０℃で３分間、ついで１１０℃で５分間、加熱乾燥するとともに樹脂を架橋させて、透明なインク受容層を得た。
【００５９】
（組成）（重量部）
架橋型ポリビニルアルコール７０
〔日立化成（株）製の１０３Ｍ、固形分１７％〕
水３０
ついでインク受容層の表面に、下記組成の着色層用コーティング液を、バーコータを用いて、乾燥後の厚さが５μｍとなるように塗布した。これを自然乾燥させて、透光性の着色層を得た。
【００６０】
（組成）（重量部）
白色顔料１５
〔大塚化学（株）製のＴＩＳＭＯ、チタン酸カリウム顔料〕
自己架橋型アクリル共重合樹脂エマルジョン２
〔カネボウＮＳＣ社製のヨドゾールＡ−４１００、固形分６０％〕
消泡剤０．１
〔旭電化（株）製のアデカネートＡ−７４８〕
水８２．９
（評価試験）
実施例で得たインク受容体の表面に、バブルジェット方式のインクジェットプリンタ（キャノン社製のＢＪＣ４２０Ｊ）を用いて印刷を行った。使用したインクは、着色剤である水溶性の染料（スペシャルブラック７９８４、バイエル社製）を超純水に溶解させて、染料濃度が３重量％となるように調整したものである。
【００６１】
そして、印刷されたインク受容体の後方（着色層側）に、光源としての１８．２Ｗの蛍光灯を配置し、インク受容体を後方より照明して、前面の表面基材に現れる印刷像を観察した。その結果、印刷像は鮮明で細部も繊細に再現されていた。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、表面摩擦等から印刷像を保護するために、透明な表面基材の背面に設けたインク受容層に、その背面から印刷を行った際に、印刷像の白ぼけやにじみのない、これまでよりも微細でかつ鮮明な印刷が可能なインク受容体と、それを用いた表示装置とを提供できるという特有の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインク受容体の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のインク受容体を用いた表示装置の説明図である。
【図３】従来のインク受容体を示す断面図である。
【図４】図３のインク受容体を用いた表示装置の説明図である。
【符号の説明】
１インク受容体
２、２′ 表面基材
３、３′ インク受容層
４着色層
５ａインク
５ｂインク
６光源
８インク受容体
９背面基材

Claims

透明な表面基材の背面に、吸水性樹脂の層である透明なインク受容層と、顔料としてのチタン酸カリウムの針状結晶とバインダー樹脂とを重量比で５：１〜２０：１の割合で含み、透光性を有すると共に、厚さ方向にインクを通過させる着色層とをこの順に積層したことを特徴とするインク受容体。
請求項１記載のインク受容体と、このインク受容体の、着色層の後方に設けた光源とを備えることを特徴とする表示装置。