专利名称：喷墨记录介质的制作方法
喷墨记录介质
背景技术：
在许多打印应用中，使用特殊介质来提供比普通介质改进的图像清 晰度、颜色和持久性。通常，这些介质包含涂在原基纸上以实现这些改 进的特殊层。
例如，属于常规卤化银感光性质(photographic quality )的感光 喷墨介质一般包含有涂敷树脂的原基纸的相片基底(photo base)。通 过热熔挤压(hot melt extrusion)将树脂涂在原基纸上。在热熔j齐压 中，将一种或多种聚合材料加热到它们的熔点或以上，并将其以均匀涂 层涂在原基纸上。
通过湿涂工艺将墨接收层与其它功能层一起沉积在相片基底之上。 在湿涂工艺中，必须将均匀且连续的湿膜涂在相片基底上。然后，必须 通过干燥工艺将水或溶剂从该涂层中去除。
除了技术复杂外，能量和时间要求通常也使湿涂工艺成本非常高。 而且，湿涂工艺与介质制造工艺的其它方面相比可引入更多的产品缺 陷。
发明内容
一种图像记录介质具有衬底，所述衬底的第 一侧形成有热熔挤压墨 接收层。墨接收层按重量包含至少5 0%的水凝胶。所述水凝胶能够吸收 其干重的至少50%的水。
一种打印系统包含墨分配(ink di spens ing ) ^殳备和图^f象记录介质。 该图像记录介质具有形成在衬底的第 一侧的热熔挤压墨接收层。所述墨 接收层按重量包含至少50%的水凝胶，所述水凝胶能够吸收其干重的至 少50%的水。墨分配设备配置成在图像记录介质的墨接收层上分配液体 'I、
一种制造图像记录介质的方法，包括提供衬底并从所述衬底的第 一侧挤压墨接收层。所述墨接收层按重量包含至少50%的水凝胶，所述 水凝胶能够吸收其干重的至少50%的水。
附图示出了本文所述原理的各种实施例，并且是说明书的一部分。 所示出的实施例只是示例，并不限制权利要求书的范围。
图1是根据本文所述原理的图像记录介质的示范实施例的横截面侧视图。
图2是根据本文所述原理的图像记录介质的示范实施例的横截面侧视图。
图3是根据本文所述原理的图像记录介质的示范实施例的横截面侧视图。
图4是根据本文所述原理的图像记录介质的示范实施例的横截面侧视图。
图5是根据本文所述原理的图像记录介质的示范实施例的横截面侧 视图。
图6是根据本文所述原理的图像记录介质的示范实施例的横截面侧 视图。
图7是根据本文所述原理的图像记录介质的示范实施例的横截面侧视图。
图8是根据本文所述原理的打印系统的示范实施例的透视图。 图9是示出根据本文所述原理的制造图像记录介质的示范方法的流 程图。
整个附图中，等同的附图标记表示相似但不一定等同的要素。
具体实施例方式
本说明书描述了与具有热熔挤压墨接收层的新图像记录介质相关 的示范设备、系统和方法及其制造和使用。
浓度、量以及其它数值数据在本文中可能以范围格式给出。要理解 的是，仅仅出于方便和简洁才使用这种范围格式，并且应该将其灵活地 解释为不仅包含明确列举为范围极限的数值，而且包含那个范围内所包 括的所有单独的数值或子范围，就好像每个数值和子范围都明确被列举 一样。例如，按重量的近似1%到大约20%的百分比范围应该解释为不仅 包含1°/。到大约20%的明确列举的百分比极限，而且包含诸如2%、 3%、 4% 的单独百分比以及诸如5%到15°/。、 10%到20%等的子范围。本说明书和所附权利要求书中所用的术语"水凝胶"指的是吸湿材
料，诸如水溶性聚合物链网、有吸收力的盐(absorbent salt)或其它 材料。术语"水凝胶"还可以指的是这种有吸收力的材料是主要成分的 物质的混合物。
在本说明书和所附权利要求书中所用的术语"挤压"、"热熔挤压，， 及其衍生词指的是涂覆工艺，其中将物质加热到其熔点或其熔点以上的 温度，并以基本上均匀的涂层厚度将其沉积在移动衬底上。可通过该工 艺挤压的材料示例包括但不限于塑料、粘合剂、水凝胶和其它聚合材料。
本说明书和所附权利要求书中所用的术语沉积材料的"总吸湿容 量"定义为材料的特性吸湿百分比乘以沉积材料的涂层重量(coat weight )。
在以下描述中，为了说明目的，阐述了大量具体细节，以便提供对 本系统和方法的全面理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见 的是，本系统和方法可以在没有这些具体细节的情况下实施。说明书中 提到"实施例"、"示例"或类似语言是指，结合该实施例或示例描述 的特定特征、结构或特性包含在至少该一个实施例中，但不一定包含在 其它实施例中。说明书中各处的短语"在一个实施例中"或类似短语的 各种实例不 一 定都指的是相同的实施例。
本描述提供了配置成记录液体墨图像的图像记录介质，并且可以使 用它。该图像记录介质包括用于从诸如喷墨打印机接收液体墨的墨接收 层。然而，不像许多现有技术的介质，本描述的介质不需要湿涂工艺来 涂敷墨接收层。相反，图像记录介质利用热熔挤压的热塑水凝胶材料来 形成墨接收层。
可挤压的水凝胶墨接收层在墨接收层中提供了优于用湿涂方法形 成的那些层的几个优点。成本较低的挤压工艺给介质制造提供了不太昂 贵的方法。此外，在将其它层(诸如树脂层)挤压到介质上的应用中， 墨接收层可与那些层 一起挤压，并由此提高制造工艺的时间和设备效率。
热熔挤压在提供高品质涂层方面固有地比湿涂方法更可靠，并且通 过热熔挤压水凝胶在图像记录介质上制造的墨接收层与通过湿涂工艺 制造的那些层相比往往形成更连续且均匀的膜。使用高吸收性的、可挤压水凝胶作为本文所提出的墨接收层的主要 成分提供了许多优点。可挤压水凝胶比较便宜，并且可使用商业可获得 的设备比较容易地挤压在诸如纸的衬底上。此外，由热塑水凝胶生成的 墨接收层可提供与通过湿涂工艺生成的墨接收层 一样好或者更好的图 像和颜色性能。此外，包含热塑水凝胶的墨接收层可具有更好的干燥时
间(dry "me )性肯fe。
现在将论述根据这些原理的图像记录介质、打印系统和方法的示范 实施例。
示范实施例
现在参考图1,图像记录介质(100)的示范实施例是包含原基纸衬底 (110)的感光喷墨介质。在其它实施例中，可能的衬底(110)可包括无涂 层的普通纟氏涂并十纟氏(coated paper )、才对月旨4齐压纸(resin extruded paper )、 膜、纺织品、卡片材料(cardstock)、半导体及其组合。
图像记录介质(100)还包括形成在衬底(110)第一侧的热熔挤压墨 接收层(120)。该墨接收层按重量包含至少50%的水凝胶。水凝胶能够吸 收其干重的至少50°/ 的水。这样，在此示出的墨接收层(120)配置成将水 性墨(aqueous ink)吸到水凝胶中。因为墨接收层(120)可包含在层厚 度上基本透明的 一种或多种材料，所以当墨被墨接收层(120)中的水凝 胶吸收时，水性墨中的颜料或染料可保持基本上可见。
在许多实施例中，水凝胶可以是脂族热塑聚氨酯。许多等级的脂族 热塑聚氨酯是商业可获得的。可用于制造墨接收层(120)的一种特定热 塑聚氨酯是Tecophilic⑧热塑聚氨酯，Estane⑧产品线的一部分可从 Noveon公司得到。
制造商对影响这些水凝胶性质的聚氨酯主链(polyurethane backbone)中官能团之间的化学比例^故出变化，所述属性诸如硬度/软 度、吸水能力、吸水率、可挤压性(extrusability)和强度。可根据 这些性质和各个打印应用的规范来选择脂族热塑聚氨酯的等级。本发明 人已经测试了不同等级的热塑聚氨酯，并且已经表明这些不同等级的热 塑聚氨酯吸收其干重的大约100%与大约900%之间的水。能够吸收多于 其干重1000%的水的其它等级的热塑聚氨酯是商业可获得的。
所示实施例的墨接收层(12 0)含有重量百分比在5 0 -1 0 0 %之间的水
7凝胶。其余0-50%的墨接收层(120)可含有诸如共聚物的功能添加剂，所 述共聚物像聚乙烯、聚乙烯醇、聚氧化乙烯(polyethylene oxide)、 聚丙烯酰胺、聚烯烃、多孔类聚合物(cellular-based polymer)及其 组合等。其它功能添加剂可包括诸如二氧化硅、铝钛二氧化物(alumina titanium dioxide )、碳酸钩、光学增亮剂(optical brightening agent )、 染料定色剂、脱模剂(release agent)等材料，用于光学性质增强和/ 或工艺改进。
墨接收层(120)可包括至少1克/平方米(gsm)的总湿度(moisture capacity )。例如，如果墨接收层(120)以5gsm的涂层重量(coat weight ) 进行挤压，并以其干重的50°/。进行吸湿，则总湿度将大于1 gsm。在许 多实施例中，可能期望具有3到15 gsm范围内或者甚至更大的总湿度。
墨接收层(120)可在一个挤压循环中沉积在衬底(11 0)上。在其它实 施例中，墨接收层(12 0)可包含不止 一 层的具有不同功能添加剂或不同 量的功能添加剂的水凝胶材料，它们被一起挤压以形成墨接收层(120)。 在又一些实施例中，墨接收层(120)可通过顺序挤压水凝胶混合物的层 直到墨接收层(12G)获得期望厚度来形成。
这个实施例的墨接收层(120)是可膨胀的，意味着随着水凝胶材料 从打印机设备吸收水性墨，墨接收层(12G)在物理上体积稍微增大。墨 接收层(120)可包含可膨胀的涂层结构。
示出的图像记录介质(100)还包括沉积在衬底(11 0)的第二侧的第 二热熔挤压水凝胶层(1 30)。第二水凝胶层(130)可含有与墨接收层(120) 基本上相同的水凝胶材料。然而，第二水凝胶层(130)可沉积在衬底(110) 上，主要用于吸湿和控制目的，并不一定包含墨接收层的功能添加剂。 在其它实施例中，第二水凝胶层(130)可用作双面可打印介质的墨接收 层。在这种实施例中，功能添加剂可包含在第二水凝胶层(130)中。
现在参考图2，图像记录介质(200)的另一个示范实施例可包含类似 于图1实施例中所示的可膨胀墨接收层(120)。图像记录介质(2Q0)还包 括第二热熔挤压水凝胶层(130),用于巻曲控制和其它可能的功能。
此图中所示的图像记录介质(200)还包括在衬底(110)上挤压的第 一和第二树脂层(205、 210)。第一树脂层(205)介于村底(110)与墨接收 层(120)之间。第二树脂层(210)沉积于衬底(110)与第二水凝胶层(130) 之间。第 一和第二树脂层(205 、 21 0)可包含的材料的非限制性示例包括低 密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯等。第一和第二树脂 层可给介质(200)提供防湿层和/或巻曲控制功能性。
现在参考图3，根据本公开的图像记录介质(300)的另一个示范实施 例包含具有微孔结构的墨接收层(320)。墨接收层(320)包含具有功能添 加剂的水凝胶，如结合图1实施例所述的。微孔结构可包括多孔颜^l"颗 粒，诸如二氧化硅或氧化铝。在这个实施例中，由于微孔的原因，墨吸 收通过毛细力(capillary force)进行。微孔墨吸收过程可比聚合物 可膨胀墨吸收过程快得多。多孔颜料颗粒可吸收墨连接料(ink vehicle),并用作消光剂或光泽剂。所示的实施例还包含类似于之前 实施例的第二水凝胶层(130)。
在一些实施例中，墨接收层(320)可包含已经含有从0到50°/ 的水或 另一种溶剂或气体的水凝胶。在挤压墨接收层(320)后，可去除水或其 它溶剂或气体，给予墨接收层(320)多孔的结构。在提供在从打印机或 其它墨分配机构接收墨后膨胀缩小的墨接收层方面这种结构可能是有 利的。
现在参考图4,图像记录介质(400)的另一个示范实施例包含结合图 3实施例所述的墨接收层(320)。介质(400)还包含类似于那些结合图2 实施例所述的第一和第二树脂层(205、 210)。第一树脂层(205)被挤压 在衬底(110)的第一侧，并介于衬底(110)与墨接收层(320)之间。第二 树脂层(210)被挤压在衬底(110)的第二侧，并介于衬底(110)与第二水 凝胶层(130)之间。第 一和第二树脂层(205 、 210)可分别与墨接收层(320) 和第二水凝胶层(130) —起挤压。
现在参考图5,根据本文所述原理的图像记录介质(500)可包含具有 微孔层(53G)和无孔层(540)的复合热塑水凝胶墨接收层(520)。微孔层 (5 30)可包含之前公开的具有功能微孔添加剂和/或多孔结构的水凝胶，
供所述多孔结构:—、口 " '' ' 5、、'
这个实施例的挤压无孔层(540)按重量包含至少50%的热塑水凝胶， 诸如脂族热塑聚氨酯。热塑水凝胶能够吸收大于其干重50%的水。在一 些实施例中，热塑水凝胶能够吸收大于其干重1 000%的水。
复合墨接收层(520)可固有地在可膨胀型和微孔型墨接收层中提供优点。复合墨接收层(520)的两个子层(530、 540)可一起挤压在衬底(110) 上。在所示的实施例中，图像记录介质(5Q0)还包含用于巻曲和/或防湿 的第一和第二树脂层(205 、 210)以及第二水凝胶层(130)。第一树脂层 (205)可与复合墨接收层(520)—起挤压，或单独进行挤压。第二树脂层 (210)可与第二水凝胶层(130)—起挤压。在其它实施例中，在图像记录 介质(500)中可能不存在树脂层(205、 210)和第二水凝胶层(130)。
现在参考图6，除了通过底层涂敷(subbing)或湿涂工艺涂敷的至 少一层(610)之外，图像记录介质(600)可包含与本文所述的原理一致的 具有挤压水凝胶的墨接收层(120)以及树脂层和第二水凝胶层(分别为 120、 205、 210、 130)中的一个或多个。这个附加层(610)可以是图#^保 护或图像品质增强层，并且可在挤压墨接收层(120)之后涂敷。
现在参考图7,双面图像记录介质(700)可包含在衬底(110)的第一 侧挤压的第 一墨吸收层(120)和在衬底(110)的第二侧挤压的第二墨吸 收层(720)。这两个墨吸收层(120、 720)包含功能添加剂和至少50%的水 凝胶，所述水凝胶能够吸收其重量的至少50%的水，如之前所述的。
示范打印系统
现在参考图8,示出了打印系统(8 0 0)的示范实施例。打印系统(8 0 0) 包含墨分配设备(810)和图像记录介质(200)。
图像记录介质(2 00)包含形成在衬底(110)的第 一侧的热熔挤压墨 接收层(120)。类似于本说明书中其它地方所公开的墨接收层，所示实 施例的墨接收层(120)按重量包含至少50%的水凝胶，所述水凝胶能够吸 收其干重的至少50%的水。水凝胶可包含脂族热塑聚氨酯或另一种可挤 压的高吸收性水凝胶。墨接收层(120)还可包含功能添加剂，并具有在 之前的图像记录介质实施例中所述的均匀、多孔或复合结构。
图像记录介质(200)还可包含介于衬底(110)与介质(200)第 一侧的 墨接收层(120)之间的第一树脂层(205)以及介于衬底(110)与介质(200) 第二侧的第二热塑水凝胶层(1 30)之间的第二树脂层(21 0)。
墨分配设备(810)配置成在图像记录介质(200)的墨接收层(120)上 分配液体墨(820)。墨接收层(120)配置成吸收液体墨(820),并在介质 (200)上提供代表用户所期望的图像。所吸收的墨(8 30)的水性墨连接料 然后可进行干燥，在介质上留下硬而连续的墨膜。墨分配设备(810)可以是喷墨打印机或其组件。在其它实施例中，
墨分配设备(810)可包含液体电平版印刷(electrolithographic)设备 或组件。当其在图像记录介质(200)上分配液体墨时，墨分配设备(810) 可相对于介质从一侧移动到另一侧，如箭头所示的。在其它实施例中， 打印装置可具有用于分配墨的固定笔和可移动的滚筒，该滚筒支持住打 印介质并相对于固定笔移动图像记录介质。墨分配设备(810)还可配置 成在墨接收层(120)上分配两种或更多种不同颜色的液体墨，以提供具 有原色和/或合成色的图像。
示范制造方法
现在参考图9，在本公开和权利要求书中所提及的图像记录介质可 使用所示的示范方法(900)制造。方法(900)包括提供衬底的步骤(步骤 910)。可能衬底的非限制性示例包括纸、涂料纸、树脂挤压纸、膜、纺 织品、卡片材料、半导体及其组合。
一旦已经提供了衬底(步骤910)，就提供水凝胶(步骤920)，水凝 胶能够吸收其干重的至少50%的水。水凝胶可以是能够具有期望的吸水 特性的脂族热塑聚氨酯或其它热塑水凝胶。
功能添加剂可以与水凝胶混合(步骤930)。这种功能添加剂的非限 制性示例包括光学增亮剂、脱模剂、染料定色剂、填充剂、多孔颗粒及 其组合。此外，水或另一种溶剂可以与一些或所有水凝胶混合，以给一 些或所有墨接收层提供多孔特性。
然后在衬底上挤压水凝胶混合物(步骤940)。优选地，使用是本领 域公知设备的热熔挤压机来挤压水凝胶。在一些实施例中，在挤压墨接 收层(步骤940)之前，衬底上可存在树脂层。在其它实施例中，可以根 本不在衬底上沉积树脂层，或者可将树脂层与墨接收层一起挤压在衬底 上。
墨接收层可以是多孔的或无孔的。在一些实施例中，墨接收层可以 包含多孔和无孔子层。这些子层可以一起挤压或顺序挤压在衬底上。墨 接收层可包含5克/平方米(gsm)与50克/平方米(gsm)之间的涂层重 量。墨接收层可包括大于1 gsm的总吸湿容量。在许多实施例中，墨接 收层可包括lgsm与25 gsm之间或者甚至更高的吸湿容量。
在一些实施例中，顶部涂层可沉积在墨接收层之上。顶部涂层可包含有机或无机涂层成分，并且例如可以是图像保护涂层和图像增强涂层 或其组合。顶部涂层可通过底层涂敷或湿涂工艺而涂敷在图像记录介质
上，这在本领域是7^知的。顶部涂层可包含0. lgsm与20 gsm之间的涂 层重量。
给出之前的描述只是为了示出和描述所述原理的实施例和示例。这 种描述并不打算是穷尽的，或将这些原理限制于所公开的任何精确形 式。根据以上示教，许多修改和改变都是可能的。
权利要求
1.一种图像记录介质(100、200、300、400、500、600)，包括衬底(110)，在所述衬底(110)的第一侧形成热熔挤压墨接收层(120、320、520)，所述墨接收层(120、320、520)按重量包含至少50％的水凝胶；其中所述水凝胶能够吸收其干重的至少50％的水。
2. 如权利要求1所述的图像记录介质(100、 200、 300、 400、 500、 600)，其中所述水凝胶包括热塑聚氨酯聚合物。
3. 如权利要求1所述的图像记录介质(100、 200、 300、 400、 500、 600),其中所述墨接收层(120、 320、 520)包括至少lgsm的总吸湿容量。
4. 如权利要求1所述的图像记录介质(100、 200、 300、 400、 500、 600)，其中所述墨接收层(120、 320、 520)包括附加的共聚物。
5. 如权利要求1所述的图像记录介质(100、 200、 300、 400、 500、 600),其中所述墨接收层(120、 320、 520)还包括功能添加剂。
6. 如权利要求1所述的图像记录介质(100、 200、 300、 400、 500、 600),其中所述衬底(110)选自由无涂层的普通纸、涂料纸、树脂挤压 纸、膜、纺织品、卡片材料、半导体、塑料、箔及其组合构成的组。
7. 如权利要求1所述的图像记录介质(100、 200、 300、 400、 500、 600),还包括形成在所述衬底(110)第二侧的至少 一个挤压聚合物层。
8. 如权利要求1所述的图像记录介质(100、 200、 300、 400、 500、 600),还包括形成在所述衬底(IIO)至少一侧上的图像品质增强或保护 层。
9. 一种打印系统(800),包括 墨分配设备(810);以及图像记录介质(IOO、 200、 300、 400、 500、 600)，其具有在衬底(IIO) 的第一侧形成的热熔挤压墨接收层(120、 320、 520),所述墨接收层(120、 320、 520)按重量包含至少50%的水凝胶，并且所述水凝胶能够吸收其干 重的至少50%的水；其中所述墨分配设备(810)配置成在所述图像记录介质(100、 200、 300、 400、 500、 600)的所述墨接收层(120、 320、 520)上分配液体墨(820)。
10. —种制造图像记录介质(100、 200、 300、 400、 500、 600)的方法， 包括提供衬底(110);以及在所述衬底(110)的第一侧挤压墨接收层(120、 320、 520),所述墨接 收层(120、 320、 520)按重量包含至少50%的水凝胶； 其中所述水凝胶能够吸收其干重的至少50%的水。
全文摘要
一种图像记录介质(100、200、300、400、500、600)具有衬底(110)，所述衬底(110)的第一侧形成有热熔挤压墨接收层(120、320、520)。墨接收层(120、320、520)按重量包含至少50％的水凝胶。水凝胶能够吸收其干重的至少50％的水。
文档编号B41M5/40GK101588928SQ200780049297
公开日2009年11月25日 申请日期2007年12月17日 优先权日2007年1月4日
发明者C·E·施泰亨, C·朴, D·帕特尔, G·费希尔, K·隆克, R·J·塞伦斯基, 付绪龙 申请人:惠普开发有限公司