(57)【要約】【課題】　インクジェットインクによる画像形成に関連して基板上に施用するための基板コーティングを提供する。【解決手段】　本コーティング材料は、インクジェット印刷システムとともに使用する印刷可能基板上に施用するためのものであり、基板特性向上成分、界面活性剤、及び脱イオン水が含まれる。コーティング材料を印刷可能基板に施用すると、印刷品質が改良される。基板向上成分がポリマーである場合は、コーティングにより、黒と黒でないカラーインクジェットの耐久性を向上させることができる。また、基板向上成分がポリヒドロキシ化合物である場合は、本発明のコーティング材料を前印刷コーティングとして多孔性基板に施用して、紙のしわや曲がりを減らすことができる。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
　基板上へのインクジェット印刷品質を向上させるための基板処理であって、ポリマー及び結晶性ポリヒドロキシ化合物からなる群から選択される少なくとも１種の基板特性向上成分、界面活性剤、及び脱イオン水の溶液を含んでなる、基板処理。
【請求項２】
　ポリマーがエトキシル化ポリエチレンイミンを含んでなる、請求項１記載の基板処理。
【請求項３】
　エトキシル化ポリエチレンイミンが市販溶液基準で約１重量％〜２０重量％を構成する、請求項２記載の基板処理。
【請求項４】
　結晶性ポリヒドロキシ化合物がトリヒドロキシ化合物を含んでなる、請求項１記載の基板処理。
【請求項５】
　トリヒドロキシ化合物が約１５重量％〜４０重量％を構成する、請求項４記載の基板処理。
【請求項６】
　界面活性剤が、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、及び陽イオン界面活性剤からなる群から選択される、請求項１記載の基板処理。
【請求項７】
　更に、電解質を含んでなる、請求項１記載の基板処理。
【請求項８】
　更に、増粘剤を含んでなる、請求項１記載の基板処理。
【請求項９】
　増粘剤がグアールガムを含んでなる、請求項８記載の基板処理。
【請求項１０】
　請求項１記載の基板処理により処理された、画像形成可能基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はインクジェット印刷に関し、より特定的には、インクジェットインクでの画像形成の前に基板に施用すると基板特性を高め、それにより印刷品質を改良する処理材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
　インクジェット印刷の技術において、水性インクに関するインク／紙 適合性の重要な問題は紙の機械的変形である。ボンド紙は内部応力を閉じこめる方法で形成して乾燥する。印刷するときに紙繊維を濡らすと、応力が解き放たれ、繊維の位置が変化する。紙シートは濡れるとすぐに変形しはじめ、充分に乾燥して繊維が再び固定されるまで、通常、好ましくない状態にまで変形する。紙は結局しわになり、縮み、波立ち、そして曲がる。
【０００３】
　しわに起因するより深刻な問題は、紙のパラメータが寸法的に変動するために滴剤が位置ずれしてしまうことである。写真製版カラー印刷において、許容できる写真製版カラー画像を形成するためには、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの滴剤配置が正確でなければならない。
【０００４】
　多量にインクを塗った領域は、しわと呼ばれる局在応力変形につながり、しわがよったりくぼんだりした領域として認識できる。程度がひどくなると美観的に好ましくなく、更にしわが印刷範囲においてプリントヘッドと干渉して、画像が不鮮明となる場合がある。また、シートは、曲がりと呼ばれる範囲の広い変形に発展し、画像に向かって内方へ又は画像から離れるように外方へ巻き上がってしまう。どちらの現象もその発展は、媒材製造法、インク配合、乾燥法及び紙の通り道の曲がりの影響を受ける。
【０００５】
　インクジェット印刷における別の問題は、水分に曝されたとき画像にしみがついたりにじんだりすることである。これは、連続的なインクジェットプリンターの易作動性を確保するためにインクに水溶性染料を用いた結果である。したがって、インクジェットビジネスが、グラフィックアート、織物、宝くじ、ビジネスフォーム及び出版産業において発展するためには、画像の恒久性を改良することが必要不可欠となっている。
【０００６】
　水性インクの配合に関して紙のしわや曲がりを少なくする試みがなされている。例えば、米国特許第５，２０７，８２４号（特許文献１）は、紙のしわや曲がりを少なくする手段として、インク中に１，５ペンタンジオール２５％を用いたしわにならない配合を開示している。‘８２４号特許は、紙のしわを必要程度少なくするには、最低２５％の抗しわ剤が必要であると強調している。しかし、このアプローチの欠点は、許容できないほど紙の反対面に透き通ってしまうことである。これは特に、本の出版、とりわけ、紙の一方の面に多量にインクを使って図画を描き反対面に文字を書く場合には好ましくない。このようなインク配合に関する別の重大な問題は、印刷物端部の凹凸において印刷品質が悪くなることであり、これも本の出版においては特に好ましくない現象である。インク配合に関する更なる問題は、紙の乾燥に長時間かかること、インクの粘度が高いとジェットの誘導（jet stimulation）に悪影響を与えること、そして荷電導線上のインクの乾燥が遅いと短絡がおこることである。
【０００７】
　米国特許第５，３５６，４６４号（特許文献２）は、１，３ジオール、１，３，５トリオール、アミノ−１，３ジオール及びポリオキシアルキレン誘導体をインクの全重量基準で１５〜３０％用いた抗曲がり配合を開示している。また、これらの化合物のうち殆どは、高度に粘性のあるグリコールであり、結果として前述したものと同様の欠点につながる。これらの化合物は固体であるので、１５〜３０％の固体を添加すると、インク中の固体の割合に非常に感受性の高い連続インクジェットインクは、間違いなく易作動性が悪影響を受けることになる。固体の割合が高いインクは荷電板やオリフィス板上で析出し、清浄な状態を維持するのが困難となる。結果として、噴射が曲がったり、インクの噴射が不足したりする。
【特許文献１】米国特許第５，２０７，８２４号
【特許文献２】米国特許第５，３５６，４６４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　したがって、連続インクジェット印刷において、特に画像の恒久性を高めると同時に、紙のしわや曲がりを少なくする改良法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　上記の必要性は本発明に従った処理材料により満たされる。かかる処理材料を基板に施用すると、印刷品質を改良するための基板特性が向上する。処理済みの紙にインクジェットインクで画像を形成すると、耐水性印刷がもたらされ、紙のしわや曲がりは少なくなる。
【００１０】
　本発明の一側面に従えば、インクジェット印刷システムとともに使用する印刷可能な基板上に施用するための処理材料が提供される。かかる材料は、基板特性向上成分、界面活性剤及び水からなる溶液を含んでなる。処理材料を印刷可能基板に施用すると、印刷品質が改良された印刷がもたらされる。
【００１１】
　本発明の他の目的及び利点は、以下に示す説明と特許請求の範囲から明白である。
【発明を実施するための最良の態様】
【００１２】
　本発明は、印刷可能基板上に施用するための処理材料を提供する。基板特性向上成分である結晶性ポリヒドロキシ化合物、界面活性剤及び脱イオン水の溶液で紙を前処理することにより、紙のしわや曲がりを有意に少なくすることができる。処理流体の粘度を調節して種々の印刷用途に適応させるため、場合により、増粘剤を包含させてもよい。
【００１３】
　結晶性ポリヒドロキシ化合物は、ネオペンチルグリコールなどのジヒドロキシ化合物、１，１，１−トリ（ヒドロキシメチル）アミノメタン、トリシン（Tricine）、トリセタン（Trisethane）、トリスプロパン（Trispropane）若しくは１，３，５トリ（−２ヒドロキシエチル）シアヌール酸などのトリヒドロキシ化合物、キシリトールなどのペンタヒドロキシ化合物、又はＬ−ソルビトールなどのヘキサヒドロキシ化合物であることができる。これらの結晶性ポリヒドロキシ化合物は、処理組成物中１５％〜４０％で使用する。１種より多いポリヒドロキシ化合物の混合物を処理組成物中に使用してもよい。
【００１４】
　界面活性剤は、処理材料が基板を濡らすのを促進するため、処理材料の組成物中に包含させる。したがって、処理組成物における界面活性剤の機能は、処理材料流体の表面張力を３５〜４５dyne・cmに維持することである。表面張力が高い処理材料は、紙を均一に濡らさない場合があり、紙の表面で玉になってしまう傾向がある。処理流体の表面張力が低すぎると、紙の濡れと適用範囲は許容できないものとなる。しかし、表面張力の高いインクで紙に印刷すると、インクの濡れが不充分であるために印刷品質は悪くなる。界面活性剤は、SURFYNOL 465、SURFYNOL TGE及びSURFYNOL 104E（すべてAir Productsから市販されている）などのいずれかの非イオン性界面活性剤であることができる。好ましい態様においては、界面活性剤を０．０５〜０．３０％使用する。
【００１５】
　一定の配合の処理材料により、水分に曝されたときの印刷画像の恒久性を顕著に改良することができる。例えば、基板特性向上成分がエトキシル化ポリエチレンイミンなどのポリマーである場合、処理材料を印刷可能基板に施用することにより、画像の恒久性は顕著に改良される。
【００１６】
　ポリマーはインクジェットインク中の染料と架橋する。ポリマーは、ポリエチレンイミン、又は、ポリエチレンイミンのエトキシル化誘導体（ＥＰＩ）、プロポキシル化誘導体若しくはクロロヒドリン誘導体などのヒドロキシアルキル化ポリエチレンイミンであることができる。本発明の好ましい態様においては、ポリマーは、商用名LUPASOL SC 61 BでBASFにより供給されるようなＥＰＩ３７％市販溶液、１〜２０％である。ポリマーにより処理溶液の粘度は増加し、色の明るさが増す。
【００１７】
　インクの処理材料への溶解性を低くするため、電解質を処理材料の配合に包含させることができる。電解質は、例えば、硫酸ナトリウム又は硫酸アンモニウムなどのいずれかの水溶性無機塩であることができる。塩を処理溶液に添加すると、水溶液中への染料の溶解性が低くなり、ポリマー／染料の相互作用を有効なものとすることができる。硫酸アンモニウムには、ｐＨを低くするという更なる利点があり、それによりポリマー／染料の相互作用が高められる。電解質が過剰量だとポリマーとの相互作用の際に染料と競合することとなり、画像の恒久性は低下する。
【００１８】
　場合により本発明のビヒクルに包含させる他の添加剤は、低級脂肪族アルコール（例えば、エタノール又はＩＰＡ ０〜１０％）及び殺生物剤（例えば、１，２−ベンゾイソチアゾリン−２オン ０〜０．３％）である。
【００１９】
　以下の実施例により、本発明の前処理用溶液についての種々の配合を説明する。
【実施例】
【００２０】
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【００２１】
【表２】
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【００２２】
【表３】
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【００２３】
　商用名Champion Multipurpose #20で市販されているChampion Commodity Paper数枚を、上述の実施例にしたがって配合した処理溶液で一面又は両面スプレーして、乾燥させた。次いで、それらの紙にVersaMark Printheadを用いてScitex VersaPure 2003 Process Color II Black Inkでドラムにより画像形成した。それらの紙を適用範囲レベル１００％、２００％、３００％及び４００％で一面又は両面印刷して、４色の原色で印刷を誘導した。
【００２４】
　実施例１の処理溶液をスプレーした紙に印刷された画像では、印刷した紙は平らで、曲がりの痕跡は全くなかった。また、通常最もひどくしわがみられる描画部分にも、しわの痕跡は全くみられなかった。同じインクで印刷した未処理紙では、特に、インク濃度３００％及び４００％で、好ましくない曲がりとしわがみられた。実施例１の処理材料組成物は、基板特性向上成分を２種、すなわち、ポリヒドロキシ化合物（トリセタン）及びポリマー（Lupasol）を包含する。未コート基板上に同じ印刷をしたものと比べて、ポリヒドロキシ化合物を包含する場合は、紙の曲がりとしわが有意に少なくなり、ポリマーを包含する場合は、画像の恒久性が有意に向上する。
【００２５】
　実施例２にしたがって配合した処理溶液において、基板特性向上成分は、ポリマーであるLupasolであり、印刷品質は画像の恒久性が改良される。実施例２により得られる溶液は、実施例１にしたがって配合した処理溶液よりわずかに粘度が高い（およそ２．４センチポアズ）。粘度が高いと多くの処理流体が紙の上に残るようになり、より多くのインクがポリマーと相互作用して表面上に残る。結果として、実施例２の処理溶液を用いてつくられた画像は、実施例１の処理溶液を用いてつくられた画像よりも画像の恒久性がはるかに改良された。実施例２の処理溶液を用いてつくられた画像は、実施例１の処理溶液を用いてつくられた画像よりも濃くて明るかった。実施例１からつくられた画像は、実施例２からつくられたものよりわずかに明るさが乏しいが、紙のしわと曲がりは有意に少なくなり、実施例２の配合によっては得られない印刷品質の向上がみられる。
【００２６】
　実施例３の処理溶液にはポリマーがなく、画像の恒久性は失われる結果となる。しかし、特定の印刷用途においてしわを防ぐことが主目的である場合は、実施例３の基板特性向上成分であるトリセタンにより、実施例３の配合でコートした基板上に印刷された画像にはしわが非常に少なくなる。また、実施例３の処理材料は、増粘剤としてグアールガムを包含する。実施例３のグアールガムは、Tic Gums, Inc.から市販されているグアールガムなどの、具体的な目的に適するいずれかの入手可能なグアールガムであることができる。好ましい態様においては、グアールガムは、重量基準で約０．１％〜１．０％の量で存在する。しかし、処理流体の濃度を調節して種々の印刷用途に適合させるため、増粘剤は種々の量で使用することができる。
【００２７】
　処理及び未処理印刷紙の両方を、水中に１分間浸漬し乾燥させてから、光学濃度を測定し、水中に浸漬する前の画像の光学濃度と比較することにより耐水性試験を行った。ポリマーを基板特性向上成分として包含する処理材料を伴う処理紙は、９０％より高い画像強度を維持し、一方、未処理紙は水中に浸漬する前のもとの画像強度を５０％未満維持した。
【００２８】
　ポリヒドロキシ化合物を基板向上成分として有する処理溶液で予めコートした場合、印刷した紙は、未処理紙と比較してしわと曲がりが少なくなるという特性を示す。
　本発明の処理溶液は、例えば、スプレー、ローラー装置、又はインク施用プリントヘッドと直列に位置するプリントヘッドによる施用などのあらゆる適する手段により施用することができる。
【００２９】
　処理配合物は紙製造プロセスの一部として使用することができる。紙の処理は、内部添加物か又は外部添加物として行うことができる。内部添加物の場合、ワイヤー・フェルトプレス法において紙シートを形成する前に、本発明の処理成分を繊維スラリー又はパルプ液に添加する。処理成分は、パルプ繊維がこれらの成分を保持することができるような方法で添加しなければならない。当然のことながら、これは、内部サイジング液又はデンプン溶液に処理成分を包含させることにより行うことができる。
【００３０】
　好ましい方法としては、外部サイズプレス、ニップコーター、ロールコーター、グラビアコーター、カーテンコーター、又は同様な手段の一部で、紙にコートする処理溶液の一部として処理成分を添加することがある。本発明にしたがって配合した処理溶液は、均一系の処理材料範囲についての処理法に適合する粘度レベルに処方することができる。
【００３１】
　本発明の処理材料をプレコートすると、インクがプレコート基板に接触したときに染料が即座に固定されることから、画像形成の間に色から色へのにじみをなくすという利点がもたらされる。そのうえ、前処理をすると、処理材料によりインクの侵入が最小限におさえられ染料がより表面上に固定されることから、得られる画像は濃くなり、輪郭は鮮明となる。また、紙の裏面への透き通りが最小限におさえられ、これは本の出版では非常に需要がある。最終的には、プレコートした基板を完全に乾燥させる必要はない。したがって、乾燥は画像を形成した後に行えばよく、それによりかなりエネルギーが節約される。
【００３２】
　画像形成は、紙に本発明の処理材料を施して、連続的なウェブ紙に行うことができる。紙がヘッドの下を通過するときに複数のヘッドが連続して紙の上に画像形成するように、種々の色ヘッドは互いに前後に配置される。高品質のカラー画像を得るためには、各々のカラーインク滴剤を各ピクセル位置で多数印刷する。０．７〜０．９ミルのオリフィス径では噴射のスペーシングは２４０〜３００dpiである。誘導周波数は１００kHzであり、すべてのヘッドを同期させる。ウェブ速度は典型的には、毎分２００〜５００フィートで正確に制御される。
【００３３】
　当業者には明白であるが、処理材料に包含される成分は市販されている。また、耐水性は特定の染料に特異的であり、特に基板に施用するインクを変更する場合は、耐水性の程度が変動することは当技術分野において理解され知られている。種々の商用基板に適用される殆どすべてのインクジェットインクは、非常に広い範囲の画像品質を与える。光学濃度、光沢、恒久性、乾燥性及びドット解像度において違いがある。本発明の基板処理用組成物は、特に、恒久的な画像を紙に印刷するのに適合することができる。
【００３４】
　特に一定の好ましい態様を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明の精神及び範囲内で修飾、変更をなしうることは理解すべきである。