專利名稱：涂覆的微孔噴墨接受介質(zhì)和控制墨點直徑的方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及涂覆的噴墨接受介質(zhì)，其涂覆的方式能控制噴至所述介質(zhì)上的油墨點的鋪展，從而形成優(yōu)良的圖象。
發(fā)明的背景在現(xiàn)代生活中圖象無所不在。用于警示、教育、娛樂、廣告等的圖象和數(shù)據(jù)被施加在各種內(nèi)部和外部的、垂直和水平的表面上。圖象的非限定性例子，包括墻上或車輛側(cè)面上的廣告、推出新電影的海報和樓梯邊上的警示標志。
近年來，隨著價廉并有效的噴墨打印機、給墨體系等的快速發(fā)展，使用熱和壓力噴墨的油墨越來越普遍。
熱噴墨硬件可購自許多跨國公司，包括但不限于美國Palo Alto，CA的惠普公司、美國San Diego，CA的Encad公司、美國Rochester，NY的施樂公司、美國Eden Prairie，MN的LaserMaster公司和日本東京的Mimaki Engineering有限公司。由于打印機的制造商為消費者在不斷改進其產(chǎn)品，因此打印機的型號和種類快速發(fā)生變化。根據(jù)最終圖象所需的大小，可將打印機制成桌面型的和大尺寸(wide format)的。流行的商業(yè)規(guī)模熱噴墨打印機的非限定性例子，有Encad公司的NovaJet Pro打印機和惠普公司的650C、750C和2500CP打印機。流行的大尺寸熱噴墨打印機的非限定性例子，包括惠普公司的DesignJet打印機，其中2500CP是較好的，因為它具有600×600點/英寸(dpi)分辨率，墨點大小約為40皮升左右。
3M推出的Graphic Maker Inkjet軟件適用于將互聯(lián)網(wǎng)、ClipArt或數(shù)碼照相機的數(shù)字圖象轉(zhuǎn)換成供熱噴墨打印機打印這種圖象用的信號。
噴墨油墨也可從許多跨國公司購得，尤其是3M公司推出了8551、8552、8553和8554系列加顏料的噴墨油墨。使用4種基色青、洋紅、黃和黑(通常簡稱為CMYK)能在數(shù)字圖象中形成多達256種或更多種顏色。
噴墨打印機用的介質(zhì)也經(jīng)歷了飛速的發(fā)展。由于在工業(yè)和消費用途中噴墨成象技術(shù)已變得非常流行，使用個人計算機在紙上或其它接受介質(zhì)上打印彩色圖象的能力已由染料基油墨擴展至顏料基油墨。介質(zhì)必須適應(yīng)這種變化。由于用熱噴墨打印頭分配以前，顏料顆粒包含在分散液中，因此顏料基油墨能提供更耐久的圖象。
噴墨打印機已被廣泛用于大尺寸電子打印用途，例如用于工程制圖和建筑制圖。由于噴墨打印機容易操作并且經(jīng)濟，因此這種成象方法具有優(yōu)良的成長潛力，使打印工業(yè)有望制造大尺寸、能按要求成象、顯示質(zhì)量好的圖案。
因此，用于打印圖案的噴墨系統(tǒng)的部件可歸納成三大類1.計算機、軟件、打印機；2.油墨；3.接受介質(zhì)。
計算機、軟件和打印機用于控制油墨滴的大小、數(shù)量和位置，并輸送接受介質(zhì)使之通過打印機。油墨中含有形成圖象的著色劑和該著色劑的載體。接受介質(zhì)提供接受并容納油墨的場所。噴墨圖象的質(zhì)量與總的系統(tǒng)有關(guān)。但是在噴墨系統(tǒng)中，油墨和接受介質(zhì)的組成及其相互作用是非常重要的。
圖象質(zhì)量是觀看的公眾和付款客戶想要得到的并直接看到的。從形成圖象的設(shè)備來看，打印商店對噴墨介質(zhì)/油墨體系提出許多其它較不明顯的要求。同樣，根據(jù)圖象的用途，其放置環(huán)境可對介質(zhì)和油墨提出其它要求。
根據(jù)PCT國際專利公布WO 97/17207(Warner等)，現(xiàn)有的噴墨接受介質(zhì)上直接涂覆一層二元接受層，它以3MTMScotchcalTM3657-10不透明成象介質(zhì)和3MTMScotchcalTM3637-20透明成象介質(zhì)的牌號由3M公司推向市場。
如美國專利5,271,765所述，噴墨油墨一般是全部或部分水基的。這些油墨的典型接受介質(zhì)是普通紙或最好是特殊的噴墨接受紙，該紙經(jīng)處理或涂覆以改進其接受性能或由其形成的圖象的質(zhì)量，例如如美國專利5,213,873所述。
已公開了許多適合于涂覆在塑料上，使之能接受噴墨油墨的噴墨接受組合物。其在字幕片方面的用途是本領(lǐng)域已知的。這些字幕片由透明的塑料材料(如聚酯)組成，但這種材料單獨不能接受水性油墨，因此需要涂覆接受層。這些接受層通常由水溶性聚合物的混合物組成，這些水溶性聚合物能吸收組成噴墨油墨的水性混合物。如美國專利4,379,804、4,903,041和4,904,519例舉的那樣，這些接受層通常是親水性層，包含聚乙烯基吡咯烷酮或聚乙烯醇。還已知如美國專利4,649,064、5,141,797、5,023,129、5,208,092和5,212,008所述，在接受層中交聯(lián)親水性聚合物的方法。如美國專利5,084,338、5,023,129和5,002,825所述，其它涂料組合物含有吸水性顆粒，如無機氧化物。噴墨紙的接受涂層也發(fā)現(xiàn)有相似的性能，如美國專利4,935,307和5,302,437所述，這種涂層同樣含有顆粒(如玉米淀粉)。
許多這些噴墨接受介質(zhì)形成圖象的缺點在于它們具有水敏性聚合物層。即使隨后經(jīng)層壓，它們?nèi)院兴苄曰蛩扇苊泴?。這種水敏性層隨時間的推移會受到水分的作用，導(dǎo)致圖象受損并使層壓物脫層。另外，這些親水性涂層的一些常見的組成含有水溶性聚合物，不適應(yīng)室外環(huán)境中受到熱量和UV照射的作用，從而限制了其室外壽命。最后，這些材料打印后的干燥速率顯得太慢，因為在干燥前，涂層仍是塑性的，或者甚至?xí)糠秩芙庠谟湍軇?主要是水)中，使得圖象容易受損，并且干燥前會發(fā)粘。
近年來，使用微孔薄膜作為噴墨接受介質(zhì)來克服部分或全部上述缺點已日益引起人們注意。如果該薄膜是油墨的吸收劑，打印后油墨會通過毛細作用吸入薄膜的孔隙中，感覺上干燥非?？?，因為油墨離開了打印圖象的表面。該薄膜無需含有水溶性或水可溶脹的聚合物，因此可以具有抗熱性和抗紫外光性能，不會受到水的損害。
如果材料本身是疏水性的，則多孔薄膜不一定對水基油墨具有接受性。使之具有親水性的方法例舉在例如PCT公布WO 92/07899中。
由于某些薄膜材料(如購自PPG Industries的TeslinTM，一種填充二氧化硅的聚烯烴微孔薄膜和美國專利4,861,644例舉的薄膜類型)本身的性能，它們就會是水性油墨的接受劑。但這種材料可能產(chǎn)生的問題是，當(dāng)使用染料基油墨時，圖象密度會較低，該圖象密度取決于干燥后孔隙中保留的著色劑的量。避免該問題的一種方法是如PCT WO92/07899所述，在打印后熔凝該薄膜。
如美國專利5,605,750所述，其它方法是用接受層涂覆微孔薄膜。
如上所述，油墨和介質(zhì)之間的關(guān)系是圖象質(zhì)量的關(guān)鍵。目前打印機的精度達到600×600dpi，噴墨液滴的尺寸比以前更小。如前面所述，對于這種dpi精度的典型液滴尺寸約為40皮升，這是以前用于寬行噴墨打印機140皮升液滴尺寸的1/3。打印機廠家正在盡量使用更小的液滴尺寸，如10-20皮升。對于加顏料的噴墨油墨，噴墨液滴的尺寸決定著包含在每個液滴中并施加至介質(zhì)上某預(yù)定區(qū)域顏料顆粒的量。
當(dāng)噴墨液滴與接受介質(zhì)接觸時，同時發(fā)生兩種現(xiàn)象，即噴墨液滴垂直地擴散至介質(zhì)中并水平地在接受介質(zhì)表面上擴散，結(jié)果使液滴鋪展。
但是，當(dāng)顏料基噴墨油墨的顏料顆粒大小合適，與具有合適孔徑的薄膜一起使用時，會產(chǎn)生某種程度的顆粒過濾在薄膜表面的現(xiàn)象，結(jié)果形成良好的密度和顏色飽和度。但是，如果由于“條紋現(xiàn)象”(此時保持的油墨不足以產(chǎn)生合適的點染圖象)，以致墨點放大(dot-gain)程度較小，則圖象仍非常差。如果墨點尺寸太小，則介質(zhì)移動或打印頭噴嘴失誤造成的誤差就會產(chǎn)生條紋現(xiàn)象。在較大液滴尺寸的打印機中不會遇到這種問題。因為較大的墨點尺寸可掩蓋此前的打印失誤。但是，如果墨點太大，則會失去邊界清晰度，而邊界清晰度高就能提高dpi圖象精度。因此控制墨點直徑的能力是噴墨接受介質(zhì)的重要性能。
美國專利5,605,750例舉了施涂在填充二氧化硅的微孔薄膜(如TeslinTM)上的假勃姆石涂層。該涂層包含孔徑為10-80埃的假勃姆石氧化鋁顆粒。該文獻還公開了一層附加的羥基丙基甲基纖維素保護涂層。
發(fā)明的概述本發(fā)明適合于使用寬行噴墨打印機和顏料基油墨產(chǎn)生的圖象。本發(fā)明通過在噴墨接受介質(zhì)上控制噴墨小液滴的墨點直徑來解決高精度噴墨打印系統(tǒng)中的條紋問題。
本發(fā)明的一個方面是一種噴墨接受介質(zhì)，它是一種微孔介質(zhì)，在其一個主表面上具有一層成象層，所述成象層是無定形沉淀的二氧化硅和粘合劑的涂層。所述粘合劑最好是水基乙烯-丙烯酸分散液和其它有機液體。所述涂層最好還包含無定形沉淀的二氧化硅和熱解法二氧化硅的混合物。
成象層通過施涂不同重量比的二氧化硅和粘合劑和不同的涂層重量而制得，使得干燥后的成象層能控制顏料基噴墨油墨的墨點直徑。具體地說，可控制在單個噴墨液滴中顏料顆粒的墨滴直徑，以便最大限度地減少噴墨接受介質(zhì)上不合需求的油墨條紋現(xiàn)象。
與無成象層的基片相比，使用本發(fā)明可通過控制二氧化硅/粘合劑的重量比來增加不同顏色油墨的墨點直徑。
本發(fā)明另一方面是在微孔介質(zhì)上施涂成象層形成噴墨接受介質(zhì)的方法，所述成象層是無定形沉淀的二氧化硅和熱解法二氧化硅及粘合劑的混合物的涂層，以及將噴墨油墨液滴打印在噴墨接受介質(zhì)上形成墨點的方法，墨點含有顏料顆粒，在成象層上墨點的尺寸有所放大(in size)。
本發(fā)明的特征在于將顏料顆粒保留在或接近接受介質(zhì)的成象表面上，同時使油墨的載體液穿過微孔介質(zhì)。
本發(fā)明另一個特點是成象層與油墨中的顏料顆粒相互作用，從而以目前可得到的最小液滴尺寸來擴大墨點直徑的外貌。
本發(fā)明的優(yōu)點在于它能使接受介質(zhì)上的墨點水平鋪展，同時使載體液垂直地穿過介質(zhì)排除掉，使最小的液滴尺寸變成墨點時擴大。使用本發(fā)明介質(zhì)，可以使用最小體積的液滴，使其中的顏料顆粒在圖象中最大限度地被看見，而不會對圖象的目視邊界清晰度產(chǎn)生不利的影響。若不控制墨點的直徑，顏料顆粒沉積在介質(zhì)上時會發(fā)生“堆疊”。本發(fā)明控制墨點直徑，可控制顏料顆粒在大面積介質(zhì)的成象表面上的鋪展，不會損失目視的邊界清晰度。
本發(fā)明另一個優(yōu)點在于，在使用目前能得到的最大dpi的打印機和油墨的情況下，能使圖象的外觀誤差最小。
下面結(jié)合本發(fā)明的實例說明其它特征和優(yōu)點。
本發(fā)明的實例微孔材料噴墨接受介質(zhì)由具有成象主表面和相反主表面的微孔薄膜制得。該材料最好是親水性的，能從成象主表面上除去油墨中的載體液。
微孔薄膜可具有不同的孔徑、組成、厚度和孔容。適用于本發(fā)明的微孔薄膜應(yīng)具有適當(dāng)?shù)目兹?，能完全吸收施涂在噴墨記錄介質(zhì)親水層上的噴墨油墨。應(yīng)注意這些孔隙必須是油墨可進入的。換句話說，孔隙區(qū)相互之間以及其與成象表面涂層之間無通道相連的微孔薄膜(即閉孔薄膜)難以獲得本發(fā)明的優(yōu)點，其作用與根本無孔隙的薄膜相似。
在ASTM D792中孔容定義為(1-薄膜的體積密度/薄膜聚合物的實體密度)×100。如果聚合物的實體密度是未知的，則可用已知密度的液體浸泡該薄膜，比較浸泡前后的重量來測定。對于親水性微孔聚合物薄膜，典型的孔容為10-99％，通常為20-90％。
孔容與薄膜厚度一起決定該薄膜的油墨體積容量。薄膜的厚度還會影響薄膜的撓性、耐久性和尺寸穩(wěn)定性。對于一般的用途，薄膜12的厚度可約為0.01-0.6mm(0.5mil-約30mil)或更厚。厚度較好約為0.04-0.25mm(約2-10mil)。
典型噴墨打印機的液體體積約為40-150皮升/滴，盡管預(yù)料打印機的液滴大小甚至可小到10-20皮升(這種情況也適用于本發(fā)明)。因此，本發(fā)明適用于小于150皮升的液滴尺寸。典型的分辨率為每厘米118-283滴。高分辨率的打印機提供更小的墨點體積。實際結(jié)果表明，每種顏色的沉積體積為每平方厘米1.95-2.23微升。多色體系中的實心覆蓋可高達300％(使用欠色分離(undercolor removal))，所以體積沉積為每平方厘米5.85-6.69微升。
親水性微孔聚合物薄膜的孔徑小于使用該噴墨記錄介質(zhì)的噴墨打印機的普通液滴尺寸?？讖娇蔀?.01-10微米，宜為0.5-5微米，這些孔隙在膜片的至少一個面上。
薄膜的孔隙(指孔隙式樣)無需穿透薄膜的整個厚度，僅需達到足夠的深度以產(chǎn)生所需的孔容。因此，薄膜的性能可以是不對稱的，其一面具有上述性能，而另一面是或多或少多孔的，甚至可以是無孔隙的。在這種情況下，具有孔隙的一面必須具有足夠的孔容，能吸收穿過成象層的油墨液體。
親水性微孔聚合物薄膜的非限定性例子，包括具有微孔結(jié)構(gòu)的聚烯烴、聚酯、聚鹵乙烯和丙烯酸薄膜。這些材料中較好的是如美國專利4,833,172所述購自PPG Industriesde的“Teslin”微孔薄膜，以及如美國專利4,867,881、4,613,441、5,238,618和5,443,727所述通常用作微過濾、打印或液體阻擋薄膜的親水性微孔薄膜。Teslin微孔薄膜的總厚度約為0.18mm，實驗測定的孔容為65.9％。因此該薄膜的油墨體積容量為每平方厘米11.7微升。因此，這種薄膜具有足夠的孔容與厚度的組合，能完全吸收大多數(shù)打印機沉積的油墨(甚至300％的覆蓋)，而無需考慮吸濕層中吸附的量。
薄膜還可含有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的各種添加劑。這些添加劑的非限定性例子包括二氧化硅、滑石粉、碳酸鈣、二氧化鈦或者其它聚合物添加劑。它還可含有改進涂層特性、表面張力、表面光潔度和硬度的添加劑。
可使用市售的或經(jīng)壓延的薄膜?？墒褂贸Ｒ?guī)的材料加工設(shè)備和壓力來壓延薄膜，使得壓延后產(chǎn)生的壓延介質(zhì)比壓延前具有更高的光澤度。使壓延后的介質(zhì)在Byk-Gardner Gloss Meter上進行的85°光澤度測量值約為15-35單位，最好約為20-35單位是可以接受的。最好在涂覆上成象層以后壓延薄膜，盡管也可以在涂覆以前進行壓延。
成象層成象層包含粘合劑和無定形沉淀的二氧化硅，最好包含至少一種粘合劑和無定形沉淀的以及熱解法的二氧化硅的混合物。
二氧化硅與粘合劑的重量百分比可約為3.5∶1-2∶1，最好約3.0∶1-2.25∶1。發(fā)現(xiàn)這種最好的比例可使打印在接受介質(zhì)上的圖象具有最大的墨點直徑，而不會損害目視邊界清晰度。
涂覆重量(微孔介質(zhì)上的干重)可約為10-300mg/ft2(108-3300mg/m2)，較好約30-200mg/ft2(330-220mg/m2)。發(fā)現(xiàn)這種較好的涂覆重量范圍能使墨點直徑最大而不會影響目視邊界清晰度。
粘合劑可以是能涂覆在微孔材料上并能與其所含的二氧化硅顆粒一起粘合在該材料上的水基或有機溶劑基粘合劑體系中的任何一種。粘合劑最好是抗水的，但仍可以用其水基分散液進行涂覆。這種粘合劑的非限定性例子包括乙烯-丙烯酸共聚物及其鹽，苯乙烯-丙烯酸共聚物及其鹽和其它含(甲基)丙烯酸部分的聚合物。較好的是，粘合劑是水基乙烯-丙烯酸分散液，名為Michem Prim4983R樹脂，購自Michelman Inc.，9080 Shell Road，Cincinnati，OH45236-1299。
粘合劑將二氧化硅留在成象層中。發(fā)現(xiàn)二氧化硅會與油墨中的顏料顆粒和與顏料顆粒關(guān)聯(lián)的分散劑相互作用。適用于本發(fā)明的二氧化硅可以是僅用無定形沉淀的二氧化硅，也可以是與熱解法二氧化硅混合的無定形沉淀的二氧化硅。
這種二氧化硅的初級粒徑約為15nm-6微米。粒徑會具有很大的范圍，因為本發(fā)明可使用兩種不同類型的二氧化硅。可以加入的熱解法二氧化硅的粒徑比無定形沉淀的二氧化硅的粒徑小得多，當(dāng)兩者均使用時，在二氧化硅混合物中熱解法二氧化硅占較少的比例。當(dāng)兩種二氧化硅存在于混合物中時，二氧化硅的重量比(無定形熱解法)一般大于約1∶1，最好大于約3∶1。
無定形沉淀的二氧化硅可以購自Fegussa Corporation of RidgefieldPark，NJ，USA，其商品為FK-310。
熱解法二氧化硅可以Cab-o-sil二氧化硅的商品名購自Cabot Corp.OfTuscola，IL USA，也可以Aerosil MOX 170二氧化硅的商品名購自DegussaCorporation of Ridgefield Park，NJ，USA。
通過改變二氧化硅/粘合劑的比例可控制墨點直徑。與其上面無成象層的對照基片相比，將成象層中二氧化硅與粘合劑的重量百分比由約2.0∶1增至3.5∶1，可使青色顏料的墨點直徑增加約32％-83％，使洋紅油墨的墨點直徑增加約55％-104％，使黃色油墨的墨點直徑增加約29％-48％，使黑色油墨的墨點直徑增加約35％至90％。增加值的不同取決于油墨配方和二氧化硅與粘合劑的重量比。但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會認識到，二氧化硅/粘合劑重量比的調(diào)節(jié)在獲得本發(fā)明的優(yōu)點方面是很有作用的。
任選的粘合劑層和剝離襯里在微孔材料與成象主表面相背的主表面上，接受介質(zhì)任選地但最好具有一層粘合劑層，并且可以而且最好用剝離襯里保護之。成象以后，可將接受介質(zhì)粘合在水平的或垂直的內(nèi)表面或外表面上，用于警示、教育、娛樂、廣告等用途。
粘合劑和剝離襯里的選用取決于圖象所需的用途。
壓敏粘合劑可以是對噴墨接受介質(zhì)和已具有永久精確圖象的該介質(zhì)預(yù)定要放置的物體都有粘合作用的任何常規(guī)的壓敏粘合劑。壓敏粘合劑的一般描述可參閱Satas編的壓敏粘合劑手冊2ndEd(Von Nostrand Reinhold 1989)。壓敏粘合劑可從許多廠家購得。較好是購自美國3M公司并一般描述在美國專利5,141,790、4,605,592、5,045,386和5,229,207以及EPO專利公布EP 0 570515B1(Steelman等)中的丙烯酸酯壓敏粘合劑。
剝離襯里也是眾所周知的，可購自許多廠家。剝離襯里的非限定性例子包括涂覆硅氧烷的牛皮紙、涂覆硅氧烷的聚乙烯涂層紙、涂覆或未涂覆硅氧烷的聚合物材料，如聚乙烯或聚丙烯，以及涂覆有聚合物剝離劑的上面所述的基材聚合物剝離劑，如硅氧烷脲、氨基甲酸酯和長鏈丙烯酸烷酯，如美國專利3,957,724、4,567,073、4,212,988、3,997,702、4,614,667、5,202,190和5,290,615所述的剝離劑，以及購自Rexam Release of Oakbrook，IL，USA的Polyslik牌襯里和購自P.H.Glatfelter Company of Spring Grove，PA，USA的EXHERE牌襯里。
制造成象層的方法可在刮刀(帶凹口的棒)涂覆機上，以0.002英寸(0.051mm)濕間隙使用約0.5％-6％固體的分散液進行涂覆，或在類似設(shè)備上(如以3mil(0.76mm)間隙用0.3-4％的分散液等)進行涂覆，或者使用凹槽輥涂覆機涂覆在TeslinTM薄膜上或含TeslinTM的結(jié)構(gòu)物上，這種結(jié)構(gòu)物如Teslin/粘合劑/剝離襯里的層壓物(它可用本領(lǐng)域已知的粘合劑和層壓或涂覆方法制得)。在涂覆過程中為避免起泡，可向含1.0-1.4％固體的溶液中加入多達12.5％的溶劑，如甲基乙基酮。
在本方法的一個實例中，將粘合劑涂覆在剝離襯里上，將微孔薄膜層壓上去，再涂覆以成象層然后進行壓延來制得接受介質(zhì)。
在本方法的另一個實例中，將微孔材料層壓在轉(zhuǎn)移襯里上的粘合劑上，隨后在壓延前或壓延后以及在涂覆成象層前或涂覆成象層后，將其轉(zhuǎn)移至最終剝離襯里上。
最好的制造次序是第一個實例的次序。
本發(fā)明的使用本發(fā)明噴墨接受介質(zhì)可用于需要精確、穩(wěn)定和快速干燥的噴墨圖象的任何場合。圖象的實際用途包括標語和旗幟。
壓延后，本發(fā)明噴墨接受介質(zhì)具有尺寸穩(wěn)定性，在10％-90％相對濕度下，在各方向下測得的吸濕膨脹造成的尺寸變化小于1.5％。因此，本發(fā)明介質(zhì)優(yōu)于涂覆紙，因為在加工或使用過程中紙張容易改變形狀或尺寸。
本發(fā)明噴墨接受介質(zhì)可接受各種噴墨油墨制劑，產(chǎn)生能快速干燥和精確的噴墨圖案?？筛鶕?jù)數(shù)個因素(如油墨滴的體積、油墨液體載體組成、油墨種類(顏料或顏料和染料的混合物)、和制造技術(shù)(機器速度、分辨率、輥結(jié)構(gòu)等))，來改變噴墨記錄介質(zhì)各層的厚度和組成獲得最佳結(jié)果。
通常，噴墨油墨制劑含有顏料，這顏料是在摻混有其它溶劑的水中的。水和其它溶劑將顏料載帶至成象層中，隨后繼續(xù)進入薄膜，從而快速干燥成象層中的圖象，形成精確的圖象。
在上述二氧化硅/粘合劑重量比和干涂層重量范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明成象層能控制墨點的直徑。令人驚奇的是，當(dāng)二氧化硅/粘合劑的重量百分比約為2.75∶1，干涂層重量約為130mg/ft2(1430mg/m2)時，發(fā)現(xiàn)用液滴體積約40皮升以600dpi進行打印時墨點直徑達到最大約150微米的峰值。若將上述任何一個參數(shù)顯著變大或變小，都會降低墨點直徑。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以使用可接受的重量比和干涂層重量的任何組合，來控制墨點直徑，并使條紋現(xiàn)象和不合需求的圖象缺陷減至最少。
例如，可將二氧化硅/粘合劑的比例增至約3∶1，并將干涂層的重量減至約32mg/ft2(352mg/m2)，使得到的墨點直徑比峰值小約75-92％，該范圍取決于使用的油墨顏色。
例如，可將二氧化硅/粘合劑的比例減至約2∶1，保持干涂層重量不變，得到的墨點直徑與峰值大致相同，但是目視邊界清晰度下降。
干燥速度可以圖象不發(fā)粘或輕輕擦拭不會抹去所需的時間來度量。通常，成象后在約2分鐘內(nèi)，較好在約30秒內(nèi)感覺圖象干燥。使用成象層提供墨點直徑并且使用微孔介質(zhì)使圖象快速干燥，這些是本發(fā)明接受介質(zhì)的優(yōu)點，是本領(lǐng)域以前未曾有的。
與未涂覆的微孔材料相比，可使用Jenavert光學(xué)顯微鏡以625倍放大倍數(shù)，用帶刻度的目鏡測定墨點尺寸，并由此得到墨點直徑。目鏡刻度每個分度的微米圖象尺寸事先進行了校準。挑選盡可能接近圓形的墨點，每種顏色的三個墨點沿兩個垂直軸測定墨點直徑。對每種顏色墨點的這6個直徑取平均，得到該顏色墨點的最終直徑值。
對于每種打印顏色，墨點直徑可約為70-150微米，較好約80-120微米，以便將條紋現(xiàn)象減至最少。即使打印墨滴的體積小至40皮升時，使用本發(fā)明成象層也可達到將條紋現(xiàn)象減至最少的目的。
使用各種商業(yè)打印技術(shù)可形成精確的噴墨圖象。這種技術(shù)的非限定性例子包括使用熱噴墨打印機，如DeskJet牌、PaintJet牌、Deskwriter牌、DesignJet牌和購自Hewlett Packard Corporation of Palo Alto，California的其它打印機。還包括使用壓力型噴墨打印機，如購自Seiko-Epson的這種打印機、噴射打印機和連續(xù)噴墨打印機。這些市售的打印技術(shù)將一定圖象的油墨噴射在本發(fā)明介質(zhì)中。在本發(fā)明中干燥比施涂在同樣無孔介質(zhì)上的圖象層快得多。
本發(fā)明介質(zhì)可用于各種市售的噴墨油墨。應(yīng)理解這些油墨均各具有不同配方，即使相同油墨組中顏色不同，配方也不同。本發(fā)明控制墨點直徑的效果對不同的油墨配方(即使對于不同的顏色)是不同的。因此，某些油墨比其它一些油墨更需要本發(fā)明方法。這種油墨的非限定性來源包括美國3M公司、EncadCorporation、惠普公司等。這些油墨最好設(shè)計成能用于上述和發(fā)明背景部分所述的噴墨打印機中，當(dāng)然需要閱讀打印機和油墨說明書確定合適的液滴體積和dpi，以進一步發(fā)揮本發(fā)明的實用性。例如，在“40皮升”打印機中發(fā)生條紋現(xiàn)象的問題可使用本發(fā)明很好得到解決。但是，在“大液滴體積”打印機中使用本發(fā)明還可對付其它問題。由于本發(fā)明的特征是能夠控制墨點直徑，因此可選取一定的介質(zhì)以適應(yīng)一定的油墨和一定的打印機。
下列一些實施例進一步說明本發(fā)明的實施方案。
實施例R定義為干涂層中二氧化硅總重量與樹脂的比例。
實施例1-制備成象層22％固體的預(yù)混淤漿的儲備溶液向一個燒杯中加入58.90g Michem Prime 4983R(購自Michelman Inc.，9080 Shell Road，Cincinnati，OH45236-1299)。加入14.99g去離子水并攪拌該分散液。向經(jīng)攪拌的水基分散液中加入46.61g乙醇。經(jīng)短時間混合后，大力攪拌該分散液并依次加入熱解法二氧化硅Aerosil MOX 170(9.53g)和無定形沉淀的二氧化硅FK-310(30.97g)(兩種二氧化硅均購自DegussaCorporation，65 Challenger Road，Ridgefield Park，NJ)。
使用帶有分散頭的Silverson高速多用途實驗室混合機，將混合物攪拌5分鐘使之均勻。
用等重量的幾份乙醇-水混合物(38g去離子水與12g乙醇)相繼稀釋該22％預(yù)混物淤漿，得到5.5％、2.75％、1.375％和0.6875％固體百分數(shù)的溶液。為避免會使結(jié)果變化(由于改變粘合劑與二氧化硅的比例)的二氧化硅沉淀，溶液必須立即用于涂覆。
實施例2-制備各種二氧化硅/粘合劑制劑如實施例1所述制得表中含11％固體的制劑。按1重量份溶液用1重量份溶劑混合物(38g去離子水，12g乙醇)的比例稀釋之，并且立即涂覆。
表1具有各種R比例的制劑
從而制得具有不同R值的含5.5％固體的涂覆液。將其涂覆在7293標簽材料(購自3M Industrial and Conberter Systems Division of 3M，3M Center，Maplewood，MN 55144-1000，一種含TeslinTMSP 700、粘合劑和襯里的標簽材料)上。但是，如果涂覆在不使用粘合劑或襯里的TeslineTMSP上，相信也可獲得相同的結(jié)果。試樣具有不同的R值，但是具有相似的涂層重量。
本發(fā)明不限于上述實例。權(quán)利要求書附于后面。
權(quán)利要求
1.一種噴墨接受介質(zhì)，它包括在一個主表面上具有成象層的微孔介質(zhì)，所述成象層是無定形沉淀的二氧化硅和粘合劑的涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其特征在于所述粘合劑包括水基乙烯-丙烯酸分散液，所述成象層中還包含熱解法二氧化硅。
3.如權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)，其特征在于二氧化硅和粘合劑的重量比約為3.5∶1-2∶1，成象層的干涂層重量約為100-3300mg/m2。
4.如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的介質(zhì)，其特征在于當(dāng)噴墨液滴的體積約為40皮升時，所述成象層上墨點的直徑可增加約29-104％。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一項所述的介質(zhì)，它還包括在成象層背面的主表面上的壓敏粘合劑層。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項所述的介質(zhì)，其特征在于所述介質(zhì)是壓延的，并且85°光澤度測量值大于15個單位。
7.如權(quán)利要求1-6中任何一項所述的介質(zhì)，其特征在于成象層是防水的。
8.一種在噴墨接受介質(zhì)上控制墨點直徑的方法，它包括下列步驟(a)在微孔介質(zhì)上涂覆一層成象層，所述成象層包含無定形沉淀的二氧化硅及粘合劑，用以形成噴墨接受介質(zhì)；(b)將噴墨油墨液滴打印在噴墨接受介質(zhì)上，在所述介質(zhì)上形成含有顏料顆粒的墨點，在成象層上墨點的尺寸有所增大。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述粘合劑包括水基乙烯-丙烯酸分散液，并且所述成象層還包含熱解法二氧化硅，二氧化硅和粘合劑的重量百分比約為3.5∶1-2∶1。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于成象層的干涂層重量約為100-3300mg/m2，當(dāng)噴墨液滴的體積約為40皮升時，所述成象層墨點直徑可增加約29-104％。
11.如權(quán)利要求8-10中任何一項所述的方法，在打印步驟(b)之前，還包括對噴墨接受介質(zhì)進行壓延的步驟。
12.一種噴墨圖象，它包括將噴墨油墨打印在如權(quán)利要求1-7中任何一項所述的介質(zhì)上的步驟，所述油墨包括顏料顆粒，并且以每滴小于150皮升的體積分散，所述顏料顆粒以受控的量在介質(zhì)上鋪展，所述介質(zhì)中的控制由二氧化硅/粘合劑的重量百分比和介質(zhì)上成象層的干涂層重量所決定。
全文摘要
公開了一種噴墨接受介質(zhì),該介質(zhì)是微孔的,在其一個表面上具有成象層,該成象層是含無定形沉淀的二氧化硅和熱解法二氧化硅及粘合劑的涂層。使用該接受介質(zhì),可控制含顏料的噴墨油墨的墨點直徑,這對于以小皮升體積液滴打印的油墨是有利的。還公開了制造和使用該介質(zhì)的方法。
文檔編號B41M5/00GK1262648SQ97182341
公開日2000年8月9日 申請日期1997年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月11日
發(fā)明者D·沃納, L·R·施雷德 申請人:美國3M公司