(57)【要約】【課題】　プリント前にインク受容媒体の基材表面をプラズマ処理することによりラミネーション品質を改善する。【解決手段】　少なくとも１つのインク受容表面を備え、該インク受容表面が第１の表面トポグラフィーを備える媒体基材を設け、前記インク受容表面をプラズマ処理することによって、該プラズマ処理が前記第１の表面トポグラフィーを変更して第２の表面トログラフィーを作成し、該第２の表面トポグラフィーが前記第１の表面トポグラフィーと比較して改善された接着力を有することを含む、基材の接着力を変化させる方法。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　少なくとも１つのインク受容表面を備え、該インク受容表面が第１の表面トポグラフィーを備える媒体基材を設け、
　前記インク受容表面をプラズマ処理することによって、該プラズマ処理が前記第１の表面トポグラフィーを変更して第２の表面トログラフィーを作成し、該第２の表面トポグラフィーが前記第１の表面トポグラフィーと比較して改善された接着力を有することを含む、基材の接着力を変化させる方法。
【請求項２】
　少なくとも１つのインク受容表面を備え、該インク受容表面が第１の表面トポグラフィーを備える媒体基材を設け、
　変更された表面トポグラフィーを作成することにより、前記第１の表面トポグラフィーを変更し、
　前記インク受容表面にプリントし、
　前記媒体表面をラミネートすることを含む、媒体基材の表面にわたるラミネーションの一貫性を改善する方法。
【請求項３】
　前記インク受容表面をプラズマ処理にかけた後、前記インク受容表面にプリントすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
　前記インク受容表面にプリントした後、前記媒体基材をラミネートすることをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
　前記インク受容表面をプラズマ処理にかける前に、前記インク受容表面にプリントすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
　前記インク受容表面をプラズマ処理にかけた後、前記媒体基材をラミネートすることをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
　前記第１の表面トポグラフィーを変更した後、前記インク受容表面がプリントされる、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
　前記第１の表面トポグラフィーを変更する前に、前記インク受容表面がプリントされる、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
　少なくとも１つのインク受容表面を有する媒体基材を設けることと、
　前記媒体基材の前記インク受容表面を約１．０〜１５．０ｋＪ／ｃｍ2のプラズマ放電エネルギーにかけ、処理された媒体基材を作成することと、
　前記インク受容表面にプリントすることと、
　前記処理された媒体基材をラミネートすることを含む、ラミネーション品質を改善する方法。
【請求項１０】
　請求項１ないし９のいずれか１項に従って処理された媒体基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、概して、表面処理に関し、特に、プラズマで表面を処理する方法に関する。さらに詳細には、本発明は、プリント前にインク受容媒体の基材表面をプラズマ処理することによりラミネーション品質を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　媒体基材の全体または部分的にプリントされた表面に、ラミネート材料を一貫した(consistent)強度で接着させることが困難であることは周知である。プリント後にラミネートされたプリント媒体は、大抵の場合、基材表面（たとえば、中央領域）の特定の領域では、他の表面領域（たとえば、基材表面の縁部領域）と比較して、接着力が劣っている。これは、主に、媒体基材表面のインクを有する部分(ink-bearing)とインクを有しない部分との間で、接着特性およびぬれ特性に差があることに起因している。基材表面の異なる部分の接着特性、およびぬれ特性のこのような差により、媒体基材の表面がプリントされる時間と、媒体基材がつぎの仕上げプロセス（たとえば、ラミネーション）にかけられる時間との間に待ち時間が必要になる。したがって、この問題に直面した者は、たとえば、用いられているラミネーションプロセスまたは媒体を変えるか、ラミネーションプロセスの温度および／または圧力を増加させるか、または接着特性およびぬれ特性がより安定するかもしくは適合可能になるのを、プロセスが適用される間、ただ待たなければならない（たとえば、プリントインクが乾燥するのをただ待たなければならない）。しかし、これらの解決法はすべて、プロセス全体のコストおよび処理能力に影響を与える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　したがって、媒体基材の接着特性およびぬれ特性を改善するために様々な表面処理が開発されている。当該技術分野で一般に理解されているように、表面処理は、基材表面の処理方法であれば任意のものでよく、この基材表面は、ラミネーティングプロセスにおいて、表面を接着剤または他の表面がより受け入れやすくなるようにしている。このような表面処理として用いられているものには放電が挙げられる。放電で基材の表面を処理すると、表面はインク、染料、接着剤等をより受け入れやすくなる。特に、プラズマ処理（たとえば、アッシング、コロナ放電、グロー放電、アーク放電等）は、ポリオレフィン類などの熱可塑性材料の接着特性およびぬれ特性を改善することが知られている。
【０００４】
　特に、コロナ放電が、熱可塑性材料（たとえば、ポリオレフィン表面）を調製するために、および接着力を改善するために、ラミネートされたプラスチックフィルムを調製するのに用いられていることは周知である。ラミネートフィルム製品中の層の位置によっては、各ポリオレフィン層の片面または両面がコロナ処理され、層の相互の接着力を改善することができる。
【０００５】
　接着力を改善するために基材表面を調製する第２のコロナ放電プロセスは、流動性材料が基材に適用され、基材に永久に固定されるように誘電体基材の表面をコロナ放電で処理するものである。このプロセスでは、基材の表面は、それほど著しく悪化せず、接着力およびぬれ性の向上を促進するために一時的に帯電されるだけである。
【０００６】
　したがって、接着力およびぬれ性を改善するためにインク受容媒体の基材表面を処理する方法であって、プリント時に、改善された接着特性およびぬれ特性が実質的に低下または除去されないようにする方法は有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
　本発明によると、プリントされる媒体基材をプリントを行なう前にプラズマ表面処理することによってラミネーション品質を改善する方法が開示されている。この方法は、媒体基材の様々な領域にわたってラミネート材料をより一貫した強度で接着するための接着力を提供している。
【０００８】
　１つの実施形態では、少なくとも１つのインク受容（プリントされていない）表面を有する媒体基材の接着力を改善する方法が提供される。本発明によるこのような方法は、インク受容表面をプラズマ処理することを含んでいる。備えられたインク受容表面は、第１の表面トポグラフィーを有している。プラズマ処理は、第１の表面トポグラフィーを変更し、接着力が改善された第２の表面トポグラフィーを作成している。
【０００９】
　他の実施形態では、第１の表面トポグラフィーを有する少なくとも１つのインク受容表面を有する媒体基材の表面にわたってラミネーションの接着力の一貫性を改善する方法が提供されている。本発明によるこのような方法には、第１の表面トポグラフィーを変更することであって、それにより変更された表面トポグラフィーを作成して変更することと、インク受容表面にプリントすることと、媒体基材をラミネートすることとを含んでいる。
【００１０】
　さらに他の実施形態では、少なくとも１つのインク受容表面を有する媒体基材におけるラミネーション品質を改善する方法が提供されている。本発明によるこのような方法は、インク受容表面を十分な回数だけプラズマ放電に通すことであって、それにより、約１．０〜１５．０ｋＪ／ｃｍ2のエネルギーをインク受容表面に与えて処理された媒体基材を作成してプラズマ放電にかけることと、インク受容表面にプリントすることと、処理された媒体基材をラミネートすることとを含んでいる。本発明の他の特徴および利点は、次の説明、添付の図面および添付の特許請求の範囲を考慮することにより当業者に明白となろう。
【００１１】
　本明細書は、本発明と見なされるものを特定し、明確に請求する特許請求の範囲で終了しているが、本発明は、添付の図面とともに本発明の以下の説明を読むことにより、さらに容易に理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
　本発明は、プリントした媒体のラミネーション品質を改善する方法に関するものである。さらに詳細には、プラズマ処理でインク受容媒体(an ink-receptive media)の素地をプリント前に処理し、かつ／またはこれをラミネートする方法を提供するものである。本明細書に記載される特定の実施形態は、あらゆる点で、限定ではなく例示を目的としている。他の実施形態も、本発明の範囲から逸脱せずに本発明に関連する当業者に明白となろう。
【００１３】
　本発明の方法は、媒体基材(media substrate)を提供することを含んでおり、この媒体基材は、画像がプリントされる少なくとも１つのインク受容表面を備えている。本明細書で使用する「媒体基材」という用語は、任意のタイプの適当なシート材料（たとえば、高品質印字紙、カード用紙、写真プリント用紙等）をいう。本発明の方法では、使用するプリントプロセス、およびラミネーションプロセスをこのような媒体上で実施することができるならば、３次元基材もまた用いることができることが理解される。
【００１４】
　特定の実施形態では、媒体基材の表面は、基材の表面トポグラフィーを変更するのに十分なプロセス条件下でプラズマ処理を受けるようになっている。例示的なプロセス条件については、以下にさらに詳細に説明する。本明細書で使用する「プラズマ処理」という用語は、限定はされないが、コロナ放電、プラズマアッシング技法、および強力な紫外線、または他の電磁放射による照射を含んでおり、当該技術分野で公知の任意の様々な放電処理をいう。以下の説明では、特に、コロナ放電処理について言及している。しかし、これは、単に説明を容易にするためであり、上記のような他の公知のプラズマ処理方法も、媒体基材のインク受容表面が一貫したラミネーションを受けるようにするのに同様に有効であることが理解されよう。このような代替は、本発明の範囲内である。
【００１５】
　本発明によるプラズマ処理を提供するためには、任意の新規または従来のツールを使用することができる。プラズマ処理には、例えば、コロナ放電がある。本明細書で用いられる「コロナ放電」とは、電極と対向電極との間の印加電圧が周囲の気体を部分的にイオン化するときに発生する発光放電をいう。通常、コロナ放電は、周囲の大気圧において空気中で行われ、電極間における空気の電気絶縁の閾値を越えるまで電圧が印加されるようなプロセスになっている。この結果、空気はイオン化され、プラズマになる。
【００１６】
　電圧が高周波で印加されると、連続放電をすることができる。次に、適当な材料（たとえば、媒体基材）が放電に通されると、放電に面して位置する材料の表面は、電気的衝突を受けるようになる。この結果、材料の表面における表面張力は、一時的に増加する。得られた表面は、肉眼では変化がないが、インク、コーティング、接着剤等をより受け入れることができるようになる。
【００１７】
　記載したように、コロナ放電に１回通過させた際の表面張力の増加は、一時的なものである。したがって、媒体基材がプリントなどの仕上げプロセスにかけられると、表面上の電荷は実質的に減少するかまたは除去されてしまう。プリントプロセス等の後に増加した表面張力を維持することができる表面を提供するために、本発明の方法では、媒体基材の表面トポグラフィーを変更するのに十分なプロセス条件下で、表面をコロナ放電または他のプラズマ処理に複数回（あるいは、エネルギーレベルを上げて１回）かけている。すなわち、媒体基材の表面は、単に帯電されるだけでなく、その表面トポグラフィーも変更され、増加した表面張力がプリント後も存在するようになる。さらに、表面は、「粗く」されている（図２参照）。すなわち、媒体基材の表面の単層は、本発明の方法による処理によってエッチングされ、媒体基材の表面の単層には、プリント後も存在する粗面(roughened surface)が形成される。この結果、以下にさらに詳細に説明するように、粗面によって提供される表面積が増加することにより、ラミネート接着力が改善されるようになる。
【００１８】
　コロナ放電を使用して媒体基材の表面に対して物理的変化、化学的劣化、または他の変更を施すための十分なプロセス条件としては、例えば、以下の通りである。コロナ電力は、０．２０〜０．２５ｋＷに設定される。媒体基材は、少なくとも１５回、一般的には、１８〜２２回、コロナ放電に通される。媒体基材を処理するための総時間は、約１０秒であり、媒体基材表面には２．０〜２．５ｋＪの総エネルギーが供給される。１つの好ましい実施形態では、約１．０〜約１５．０ｋＪ／ｃｍ2のプラズマ放電エネルギーで媒体の素地を処理することによって、改善されたラミネーション品質が得られるようになっている。プロセス条件はすべて、当該技術分野で公知のように、製造業者の慣習(protocol)に従って用いられるコロナ放電器具に設定されるようになっている。
【００１９】
　図１および図２を参照する。図１および図２は、本発明のプロセス条件によるプラズマ処理の前後における媒体基材の表面トポグラフィーを示している。図面から明らかなように、表面トポグラフィーには著しい変化がある。したがって、表面は、単に帯電されるだけでなく、実際には、物理的変化、化学的劣化、または他のこのような変更を受けていると結論づけることができる。
【００２０】
　本発明のプロセス条件によるプラズマ処理の後、画像は、プラズマ処理された媒体基材の表面上にプリントされることになる。本明細書で用いられる「画像」という用語は、ブラックまたはカラー着色剤などの当業者に公知の乾燥または液体着色剤を有する媒体基材表面（たとえば、テキスト、写真、写真画像、チャート等）上に形成された画像をいう。画像は、限定はされないが、レーザプリンタ、インクジェットプリンタ、ビデオプリンタ、ファクシミリ機、写真複写機等を含む任意の適当なプリントデバイスによってプリントされる。本明細書で挙げているデバイス以外のプリントデバイスも本発明の範囲を逸脱せずに用いられ得ることが当業者には理解されよう。
【００２１】
　プリント後、媒体基材は、当業者に公知の任意のラミネート材料および接着剤を用いてラミネートされるようになる。適当なラミネート材料としては、限定はされないが、例えば、ポリプロピレン、ポリエステルフィルム、およびナイロンが挙げられる。媒体基材の表面は、単に帯電されているだけではなくプラズマ処理によって修正されているので、増加した表面張力および粗くされた表面は、プリントプロセスを経て、媒体のインクを有しているエリアおよびインクを有していないエリアへのラミネートの接着力を改善することになる。この結果、ラミネートされた媒体基材は、すべての領域にわたって、改善されたラミネーション品質、すなわち一貫したラミネーションを有することになる。
【００２２】
　本発明のプラズマ処理、プリント、およびラミネーションプロセスは、互いにインラインで実施されてもよく、または各プロセスは、実質的に異なる時点で実施されてもよい。媒体基材の表面特性は変化するため、基材は処理され、そして、そのプリントおよびラミネーションが所望されるまで格納されていてもよい。
【００２３】
　他の実施形態では、媒体基材は、プリントされ、その後、そのインク受容表面をラミネーションの前に上記のプロセス条件下でプラズマ処理にかけてもよい。このようなプロセスは、高容量の用途(high volume application)で要求される。この代替は、本発明の範囲内で想定される。
【００２４】
　本発明を以下の例示的な実施例を用いてさらに説明する。
【実施例】
【００２５】
　（１）コロナ放電を用いた媒体の処理
　ラミネーション品質についてプラズマ処理の効果をテストするために、写真画像をプリントする前に、写真媒体基材をコロナ放電処理にかけた。コロナ放電は、コネチカット州ファーミントンのコロテック社（Corotec Corporation of Farmington, Connecticut）で製造されたカーテンコロナ製品によって行なった。このように、器具は、使用される媒体ロールに対して補完的なものである。本明細書で用いられる製品のように、カーテンコロナ製品は、コロナの静止カーテンを供給し、コロナの静止カーテンを通して、処理される媒体は、転写ローラにより方向づけられている。転写ローラは、特定の用途における需要を満足させるため、製造業者のプロトコルに従って様々な速度に設定することができる。当業者であれば、このような器具については熟知しているため、この器具の操作については本明細書ではこれ以上説明しない。
【００２６】
　コロナ放電電力を製造業者のプロトコルに従って０．２２ｋＷに設定し、媒体基材をコロナのカーテンに通した。シート全体を機械に通過させ、さらにプロセスを１９回繰り返した。このように媒体基材の表面を、コロナ放電カーテンに合計２０回通過させた。このプロセスは約１０秒かかるため、約２．２ｋＪの総エネルギーが供給されたことになる。
【００２７】
　（２）処理された媒体およびコントロール媒体（未処理の媒体）のプリントおよびラミネーション
　上記（１）に記載されるプロセスに従ってコロナ放電で処理された媒体基材の表面に、較正されたプロトタイプインクジェットプリンタを用いて写真画像をプリントした。比較するために、上記（１）に記載されるように処理されたものと実質的に同一のコロナ放電処理されていないコントロール媒体に、処理された媒体と同じ写真画像を同じプリントプロセスに従ってプリントした。その後、処理された媒体およびコントロール媒体をラミネートした。本明細書で用いられる標準プリントプロセスおよびラミネーションプロセスは、当該技術分野では公知であるため、これ以上は説明しない。
【００２８】
　（３）ラミネーション品質のモニタリング
　処理された媒体およびコントロール媒体のラミネーション品質を３つの評価期間（ラミネーションの５分後、ラミネーションの１時間後、ラミネーションの２０時間後）にわたってテストした。剥離強度テストを用いて品質をテストした。各媒体シートを３つの別個の領域（中央３分の１、右側３分の１、左側３分の１）でテストした。
【００２９】
　ラミネーションの２０時間後、ラミネーション品質の明確な差が観察された。処理された媒体は、コントロール媒体と比較して、テストされたすべての領域において接着力の改善が示された。さらに、処理された媒体に対するラミネートの接着力は、すべての領域にわたってほぼ一定していた。しかし、コントロール媒体は、中央３分の１よりも接着特性の強い右側３分の１および左側３分の１に対して、一貫した接着力を示さなかった。
【００３０】
　媒体の表面トポグラフィーをプラズマ処理によって改善せずに単に帯電させただけであれば、電荷は、媒体をプリントプロセスにかけた時点で除去されていたであろう。しかし、上記結果が示すように、本発明の方法に従って処理された媒体は、コントロール媒体と比較して、ラミネート材料の接着力の改善が示された。この改善は、処理媒体が、プラズマ処理の後およびラミネーションの前に、プリントにかけられたかどうかに関係なく得られた。このように、コロナ放電処理による媒体の表面トポグラフィーにおける変化は明白であった。これは、本発明のプロセスによるプラズマ処理の際に物理的または化学的変化が起こり、媒体基材の表面が単に帯電されるだけではないことを示している。
【００３１】
　関連する当業者には理解され、言うまでもないが、多くの代替を、本発明の範囲から逸脱せずに本明細書に記載のプロセスにおいて使用することができる。たとえば、本発明の特定の実施形態では、媒体自体がコロナ放電を通して送られ、コロナ放電ヘッド（複数可）の位置が、通常、処理の間中変化しないカーテンコロナ機械を用いて説明したが、コロナ放電を配置する他のメカニズムも考えることができる。たとえば、媒体ではなく放電ヘッド（複数可）が移動するコロナ放電ツールも、本発明の方法において使用することができる。さらに、本明細書に記載される実施形態では、写真画像がプリントされる表面のみをコロナ放電にかけたが、媒体の２つ以上の表面がプリントされる場合、同様の処理は、このような表面のそれぞれに対して用いることができることを理解されたい。このような代替は、本発明の範囲内であると想定される。
【００３２】
　最後に、本発明は、表面をプラズマ処理にかけることによりインク受容媒体の基材表面を調製する方法にも適用される。本発明の方法を用いると、当業者であれば、プリントシステムとは独立して媒体基材を処理することができる。インク受容媒体基材は、プラズマ処理され、画像のプリントが所望されるときまで格納されていてもよい。すなわち、プラズマ処理の直後に媒体基材がプリントされる必要はない。なぜなら、基材の表面トポグラフィー上には所定時間維持されるであろう電荷があるからである。これにより、プリントプロセスおよびラミネーションプロセスのコストおよび複雑さが低減され、プリント、ラミネーション、インクおよび媒体の要件全体に関して柔軟性を向上させることができる。さらに、プリントとラミネーションとの間の待ち時間は、完全になくなりはしないものの、実質的に短縮される。
【００３３】
　本発明の好ましい実施形態を提示したが、当業者によって適当な変更が加えられ得ることが予想される。但し、このような変更は本発明の範囲内である。たとえば、本発明は、特定のプラズマ処理、プリントもしくはラミネーション技術、インク、または接着剤に限定されない。この点において、本発明は、特許請求の範囲にのみ従って解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態の方法によるプラズマ表面処理前の媒体基材の表面トポグラフィーを示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【図２】本発明の実施形態の方法によるプラズマ表面処理後の、図１と同じ媒体基材の表面トポグラフィーを示すＳＥＭ写真である。
【図１】
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【図２】
2004114038.tif 000004