KR20100038416A

KR20100038416A - 잉크젯 웹 프레스 인쇄를 위한 매체

Info

Publication number: KR20100038416A
Application number: KR1020107002201A
Authority: KR
Inventors: 시아오치 조우; 켈리 론크; 하이 쿠앙 트란
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-04-14
Also published as: CN101772422A; US20090035478A1; KR101474814B1; EP2173566B1; US8053044B2; EP2173566A4; EP2173566A2; WO2009018370A2; CN101772422B; WO2009018370A3

Abstract

잉크젯 웹 프레스 인쇄를 위한 인쇄 매체는 용지 베이스 및 다공성 표면 처리층을 포함한다. 다공성 표면 처리층은 무기 색소, 적어도 하나의 수용성 및/또는 수화성 고분자 담체, 및 적어도 하나의 정착액을 포함한다. 정착액은 금속염이다. 인쇄 매체 형성 방법도 개시된다.

Description

잉크젯 웹 프레스 인쇄를 위한 매체{MEDIA FOR INKJET WEB PRESS PRINTING}

고속 잉크젯 웹 인쇄는 최근 개발된 인쇄 기술이다. 인쇄 매체는 고속 디지털 잉크젯 웹 인쇄에서 사용될 때 큰 도전들에 직면한다. 주요 문제들 중에서 불량한 블록 및 컬러 광학 밀도와 결합된 잉크 번짐(bleed)과 같은 불량 화질에 직면한다. 다른 문제들로는, 양면 인쇄가 이용되는 경우 "이미지 스트라이크 스루(strike through)"가 있다. 그것은 불량한 매체 불투명성(opacity)뿐만 아니라 잉크 과침투에 의해 발생된다. 특히, 그 문제들 중에는, 많은 종래의 매체에 요구되고 인쇄가 수행될 수 있는 속도를 제한하는 연장된 건조 시간이 있다.

본 발명의 실시예들의 특징들 및 이점들은 이하의 상세한 설명 및 도면을 참조하여 명백해질 것이다.
도 1은 표면 처리된 매체(예 1에서 설명된 바와 같이 준비됨) 및 상업적 오프셋 인쇄 용지 상의 소정의 잉크 세트로 인쇄된 인쇄 샘플들에 대한 색재현성을 비교하는 막대 그래프를 도시한다.
도 2는 표면 처리된 매체(예 1에서 설명된 바와 같이 준비됨) 및 상업적 오프셋 인쇄 용지 상의 소정의 잉크 세트로 인쇄된 인쇄 샘플들에 대한 블랙 광학 밀도를 비교하는 막대 그래프를 도시한다.
도 3은 표면 처리된 매체(예 1에서 설명된 바와 같이 준비됨) 및 상업적 오프셋 인쇄 용지 상의 소정의 잉크 세트로 인쇄된 인쇄 샘플들에 대한 잉크의 건조 시간을 비교하는 막대 그래프를 도시한다.
도 4는 표면 처리된 매체(예 1에서 설명된 바와 같이 준비됨) 및 상업적 오프셋 인쇄 용지 상의 소정의 잉크 세트로 인쇄된 인쇄 샘플들에 대한 라인 래기드니스(line raggedness)를 비교하는 막대 그래프를 도시한다.
도 5는 표면 처리된 매체(예 1에서 설명된 바와 같이 준비됨), 코팅된 상업적 오프셋 인쇄 용지, 및 코팅되지 않은 상업적 오프셋 인쇄 용지 상의 소정의 잉크 세트들로부터의 3가지 별도의 컬러들로 인쇄된 인쇄 샘플들에 대한 잉크 흡수를 비교하는 막대 그래프를 도시한다.

본 발명은 잉크젯 디지털 웹 인쇄 처리와 함께 특히 잘 동작하는 매체에 관한 것이다. 본 발명의 실시예(들)에 따른 매체의 중요한 특징은, 매체가 매체 표면 상에 색료를 용이하게 정착시키면서 고속 잉크 흡수를 나타내는 점이다. 이러한 특성은 고속 디지털 웹 인쇄 처리의 조건들 하에서 양호한 화질을 달성할 필요가 있다. 고속 잉크 흡수 없이는, 매체 상의 인쇄된 이미지는 연장된 건조 시간을 요구하여, 고속 디지털 잉크젯 웹 인쇄 처리와 함께 작용가능하지 않다. 불량한 잉크 흡수는 또한 높은 수준의 잉크 번짐, 에지 러프니스(edge roughness) 및 라인 래기드니스와 같은 이미지 결함들을 생성한다. 그러나, 베이스 지료(paper stock)의 벌크 내로의 과도한 잉크 흡수는 소비자가 기대하는 블랙 및 컬러 광학 밀도가 없는 인쇄된 이미지를 생성하는 경향이 있을 수 있다.

고속 디지털 잉크젯 웹 인쇄 처리의 이들 기존의 문제들뿐만 아니라 다른 것들 모두를 다루기 위해, 본 발명의 출원인들은 색재현성 및 블랙 및 컬러 광학 밀도의 관점에서 분명해 지듯이 양호한 화질을 실현하기 위해 매체 표면 상에 색료의 용이한 정착 및 고속 잉크 흡수의 결합을 포함하는 매체를 개발하였다. 또한 본 발명의 매체는 매체의 반대면 상에 "이미지 스트라이크 스루"의 문제를 극복하는 것을 돕는, 불투명성을 증가시키도록 개발된다. 본 발명의 매체는 또한 향상된 광택 및 밝기를 실현한다.

본 발명의 디지털 잉크젯 웹 인쇄 매체는 용지 베이스의 한면 또는 양면에 도포될 수 있는 셀룰로우스 용지 베이스 및 표면 처리 조성물을 포함한다. 베이스 용지는 약 35 gsm 내지 약 90 gsm 범위의 기초 중량을 갖는다. 필터의 중량에 비해 약 5% 내지 약 35%를 가지고, 베이스 용지는 목재 펄프(예를 들어, 쇄목 펄프, 열기계 펄프, 케모 열기계 펄프 또는 그 조합)로 이루어질 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 베이스 지료를 형성하기 위해 재활용 펄프들의 중량의 약 60% 내지 약 90%가 사용된다.

베이스 지료가 수분을 함유한(aqueous) 용매들을 흡수하는 능력 및 속도는 이러한 매체에 특히 중요하다. 그러나, 과도한 흡수는 색료를 베이스의 벌크 영역으로 가져와서 블랙 및 컬러 광학 밀도가 낮아지고 색재현성이 낮아진다. 이것은 "워시아웃(washed-out)" 이미지를 생성할 수 있다. 한편, 불량한 흡수는 잉크가 쉽게 번지고 더럽워지는 상황을 만든다. 불량한 흡수는 또한 건조 시간의 증가를 필요로 하고 이에 따라 웹 인쇄 속도를 낮춘다.

베이스 지료에서의 수분을 함유한 용매 흡수는 주로 내부 및 표면 사이징의 처리들을 포함하는 베이스 지료에 사이징 프로세스들을 적용함으로써 제어된다. 그러나, 일반적으로, 수분을 함유한 용매들의 흡수는 기판을 내부적으로 사이징함으로써 얻어지는 것이 바람직하다. 이것은 사이징제가 용지 웹 또는 기판으로 변환되기 전에 펄프 현탁액(suspension)에 부가되는 경우이다. 내부 사이징은 표면 사이징이 시트에 담가지는 것을 방지하는 것을 돕기 때문에 표면 사이징이 최대 효율성을 가지는 표면에 남아있게 된다. 본원에서 사용되는 내부 사이징제들은 용지 기계의 습한 단부에서 사용되는 것들 중 어느 것을 포함한다. 이들은 로진(rosin) 사이즈, 케텐(ketene) 이합체 및 복합체, 및 알케닐숙신산 무수물(alkenylsuccinic anhydrides)을 포함한다. 내부 사이징제는 일반적으로 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 농도 레벨, 예를 들어 건조한 용지 시트의 무게에 기초하여 약 0.01 wt.% 내지 약 0.5 wt.%의 레벨들에서 사용된다. 사이징의 정도는 TAPPI STANDARD T-530 pm-83에 기재된 바와 같은 HST(Hercules sizing tester)로 측정되는 헤라클레스 사이즈 값들에 의해 지정된다. HST 값들은 기판의 기초 중량 및 충전제의 중량 퍼센트 및 표면적, 내부 사이징제의 양 및 유형, 및 TAPPI T 530에 특정된 반사율 종점과 같은 다른 요인들에 의해 바로 변할 것이다. 디지털 잉크젯 웹 인쇄 매체에서 최적의 결과를 실현하기 위해, 헤라클레스 사이징 테스터에 의해 80% 반사율로 측정된 베이스 용지의 보유 시간은 10 초 내지 95 초의 범위에 있어야 한다. 대안의 실시예에서, 보유 시간은 20 초 내지 75 초 사이에 있어야 한다.

베이스 지료의 표면 평활도는 본 발명의 매체에서의 다른 중요한 특징이다. 베이스 지료의 표면 평활도는 주로 디지털 웹 인쇄 매체의 광택(gloss) 및 표면 평활도 모두를 결정한다. 이것은 특히 매우 적은 양의 표면 처리 조성물이 도포되는 경우이다.

베이스 지료의 표면 평활도는 파커 프린트-서프(Parker Print-Surf) 테스터로 결정된다. 디지털 잉크젯 웹 인쇄 매체에 전도되는 평활도 값들은 0.8 내지 6.0 마이크로미터의 범위에 있다.

표면 처리 조성물은 베이스 지료 중 적어도 한면, 및 가능하다면 양면에 도포된다. 조성물은 적어도 하나의 무기 색소(inorganic pigment), 적어도 하나의 고분자 담체 및 적어도 하나의 색 정착액을 포함한다. 실시예에서, 무기 색소는 혈소판 형태(예를 들어, 판형 구조)를 갖는데, 이것은 베이스 지료에 관하여 긍정적인 "커버링(covering)" 기능을 수행한다. 무기 색소는 베이스 지료의 표면 내의 섬유들을 커버함으로써 매체 표면을 평활화한다. 무기 색소는 또한 매체의 불투명성, 밝기, 백색성 및 광택을 증가시키도록 작용한다.

무기 색소 입자들의 주요 목적들 중 하나는 이미지 수용층의 외부 표면 또는 그 근처에 잉크를 보유하는 것이다. 이 잉크 보유 기능의 주요 부분은 무기 색소 입자들의 혈소판 형상의 결과로서 달성된다. 색소 입자들의 혈소판 형상은 입자들의 그들 평균 두께에 대한 ESD(equivalent spherical diameter)의 비율인 그들의 어스펙트비에 의해 양적으로 기술될 수 있다. 특히, 혈소판 형상은 액체 잉크가 베이스 지료로 이동하는 정도 및 레이트를 제어하는 것을 돕도록 작용한다. 이미지 수용층의 외부 표면 또는 그 근처에서의 잉크의 색료의 그와 같은 보유는 적절한 블랙 및 컬러 광학 밀도 및 색재현성을 실현하는데 매우 바람직하다.

본 발명에서 사용될 수 있는 무기 색소들의 예들은 알루미늄 실리케이트, 카올린 점토, 칼슘 카보네이트, 실리카, 알루미나, 보에마이트, 운모, 마그네슘 카보네이트 및 탈크를 포함한다. 실시예에서, 사용되는 무기 색소는 알루미늄 실리케이트이다. 일반적으로, 본 발명에서 사용되는 무기 색소들은 ESD의 관점에서 측정된 약 0.5 내지 8 마이크로미터의 범위에 있는 평균 입자 사이즈를 갖고, Microtrac-UPA 150 레이저 광분산 디바이스에 의해 결정된 약 0.9 마이크로미터 내지 약 1.6 마이크로미터의 평균 ESD를 갖는다. 특히, 실시예에서, 본 발명의 무기 색소의 중량의 5 퍼센트 이하는 4.5 마이크로미터보다 큰 ESD를 갖고 중량의 10 퍼센트 이하는 0.3 마이크로미터보다 작은 ESD를 갖는다. 작은 ESD 입자들의 높은 퍼센티지는 "커버링" 효과를 감소시키는 경향이 있다. 입자들의 그들 평균 두께에 대한 ESD의 비율인 색소 입자들의 어스펙트비는 약 10 내지 약 50의 범위에 있다. 대안의 실시예에서, 이것은 약 5 내지 약 30의 범위에 있고, 또 다른 대안의 실시예에서 이것은 약 8 내지 약 25의 범위에 있다.

색소 입자들은 표면 처리 조성물으로 로딩되기 전에 중량의 약 40 내지 약 70 퍼센트의 고체 내용물을 갖는 필터 케익 슬러리(filter-cake slurry)로 미리 분산될 수 있다. 옵션으로, 잉크 흡수도를 증가시키기 위해 표면 처리 조성물에 다른 보조 색소가 사용될 수도 있다. 그러한 보조 색소들은 예를 들어, 건식 실리카 및 실리카 겔들과 같은 마이크로 다공성 구조 모두를 갖는 색소들 및 "구조화(structured)" 색소들을 포함한다. 구조화 색소는 마이크로 다공성 구조를 생성하기 위해 특별한 방식으로 만들어진 이들 입자들이다. 이들 구조화 색소들의 예들은 점토/칼슘 카보네이트와 콜로이달 실리카의 반응물인 다공성 점토/칼슘 카보네이트 및 석회(calcine) 점토이다. 티타늄 디옥사이드(TiO₂), 실리콘 디옥사이드(SiO₂), 알루미늄 트라이하이드록사이드(ATH), 칼슘 카보네이트(CaCO₃) 및 지르코늄 옥사이드(ZrO₂)와 같은 다른 무기 입자들은 구조화 점토 또는 칼슘 카보네이트로 상호 하소(inter-calcined)될 수 있다. 일 실시예에서, 보조 색소 입자들은 실질적으로 코팅층으로 고형화될 때 다공성 코팅 구조를 생성할 수 있는 특별한 형태를 갖는 비다공성 미네랄 입자들일 수 있다. 그러한 입자들의 일례는 아라고나이트 침전형 칼슘 카보네이트이다. 이들 입자들은 미세한 규모의 바늘형 구조를 가지는데, 즉 그들은 높은 어스펙트(길이 대 폭)비를 갖는다. 이러한 구조에 의해 코팅 표면 상에 비교적 큰 공동(void) 부분이 있는 루즈한 코팅 층 패킹이 유발된다.

다른 유형의 보조 색소는 중공(hollow) 플라스틱 색소들로 알려진 폴리스티렌 및 폴리아크릴레이트와 같은 유기 폴리머 색소를 포함한다. "중공 플라스틱 색소"라는 용어는 색소 체적의 외부 치수 내의 하나 이상의 공동(들)을 지칭한다. 중공 플라스틱 색소들은 약 50℃ 내지 120℃의 유리 전이 온드(Tg)에서 약 0.3 내지 10㎛의 직경을 가질 수 있다. 그러한 플라스틱 보조 색소들의 예들은 Ropaque® HP-543, Ropaque® HP-643, Ropaque® HP-1055 또는 Ropaque® OP-96(롬사 및 하스사(필라델피아, PA)로부터 입수 가능) 또는 Dow HS 2000NA, Dow 3000NA, Dow 3020NA 또는 Dow 3042 NA(다우 케미컬사(미드랜드, MI)로부터 입수 가능)를 포함하나 이에 제한되지 않는다.

상술된 무기 색소들 이외에, 표면 처리 조성물은 하나 이상의 수용성 및/또는 수화성 담체들을 함유한다. 이들 담체들은 베이스 지료의 표면 속성들을 향상시키기 위해 표면 사이징제로서 그리고 무기 색소들의 결합제로서 기능한다. 담체들의 예들은 폴리비닐 알코올, 전분 유도체, 겔라틴, 셀룰로우스 유도체, 아크릴아미드 폴리머, 아크릴 폴리머 또는 코폴리머, 비닐 아세테이트 라텍스, 폴리에스테르, 비닐리덴 클로라이드 라텍스, 스티렌-부타디엔, 아크릴로나이트릴-부타디엔 코폴리머, 스티렌 아크릴 코폴리머 및 코폴리머와 같은 수화성 및 수용성 폴리머 화합물, 및/또는 그 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 본원에서 사용된 전분 유도체는 감자, 옥수수, 타피오카 등으로부터 만들어진 임의의 종일 수 있고, 적절한 화학 제품 또는 효소 시약들과 반응하여 양이온성 전분, 음이온성 전분, 산화 전분, 전분 에스테르, 전분 에테르, 전분 아세테이트, 인산 전분 및/또는 그 조합을 형성한다.

표면 처리 조성물은 본 발명의 웹 프레스 잉크젯 인쇄 매체의 외부 표면 또는 그 근처에서 화학적으로, 물리적으로 및/또는 정전기적으로 잉크 내의 색 재료들을 결합할 수 있는 적어도 하나의 색 정착액을 포함한다. 이러한 수단에 의해, 광할 밀도, 색재현성, "이미지 스트라이크 스루" 등을 포함하는 인쇄 화질이 개선되고, 높은 수준의 물 견뢰도(water fastness), 스미어 견뢰도(smear fastness) 및 전체 이미지 안정성이 실현된다. 건조 시간도 감소된다.

유색의 잉크를 갖는 웹 잉크젯 인쇄 매체를 위해 잉크 정착액으로서 수용성 또는 수화성 금속염이 사용된다. 금속염은 수용성 단가 또는 다가 금속염을 포함할 수 있다. 실시예에서, 금속염은 다가 금속염을 포함한다. 금속염은 I그룹 금속, II그룹 금속, III그룹 금속과 같은 양이온, 또는 나트륨, 칼슘, 구리, 니켈, 마그네슘, 아연, 바륨, 철, 알루미늄 및 크롬 이온과 같은 전이 금속을 포함할 수 있다. 음이온 종은 염화물, 요오드화물, 브롬화물, 질화물, 황산염, 아황산염, 인산염, 염소산염, 아세테이트 이온 또는 각종 조합들일 수 있다.

표면 처리 조성물에서 사용되는 수용성 및/또는 수화성 금속염의 효과적인 양은 잉크의 종류, 베이스 지료에 도포되는 표면 처리 조성물의 양, 베이스 지료의 종류에 의해 결정된다. 본 발명의 실시예에서, 수용성 및/또는 수화성 금속염의 양은 건조한 베이스 지료의 메트릭톤(metric ton) 당 1kg 내지 15 kg/T의 범위에 있을 수 있다. 실시예에서 이 범위는 약 2 kg/T 내지 약 10 kg/T일 수 있다.

염료 잉크가 사용되는 경우, 유색의 잉크에 부가적으로 또는 대안적으로, 금속염 이외에 선택적으로 정착액이 양이온 폴리머, 즉 1차 또는 2차 또는 3차 아미노 그룹 및 4차 암모늄염 그룹 또는 4차 인산염 그롭, 예를 들어 폴리(디메틸 디아릴 암모늄 클로라이드, 폴리아민, 폴리에틸렌이민 및 폴리비구아나딘(polybiguanadine)을 갖는 폴리머일 수 있다.

대부분의 무기 색소들은 음이온 전하를 갖기 때문에, 색소들이 양이온의 정착액들의 추가 동안 침전되어 나오는 것을 방지하기 위해, 비이온성 수용성 폴리머 용액이 색소 슬러리와 미리 혼합된 후 혼합의 마지막 단계에서 양이온 정착액이 추가된다. 비이온성 수용성 폴리머 용액은, 예를 들어 8500 내지 12400의 분자량을 갖고, 60-90% 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 알코올 용액일 수 있다. 본 발명의 실시예들 중 하나에서는, 혼합 동안 임의의 가능한 입자 뭉침(aggregation)을 차단하기 위해서 이스트랄 고전단 믹서(Ystral high shear mixer)와 같은 고전단 속도 믹서를 사용하였다. 이스트랄 믹서는 20분동안 100% 출력으로 설정된 칠러(chiller)를 이용하여 60 Hz에서 4/4 스테이터(stator)와 함께 작동했다.

표면 처리 조성물은 퍼들 사이즈 프레스(puddle-sized press) 또는 막 사이즈 프레스(film-sized press) 등과 같은 온라인 표면 사이즈 프레스 처리에 의해 베이스 지료 상에 도포될 수 있다. 퍼들 사이즈 프레스는 수평, 수직 또는 경사 롤러들을 갖도록 구성될 수도 있다. 막 사이즈 프레스는 게이트 롤 미터링(gate-roll metering), 블레이드 미터링(blade metering), 마이어 로드 미터링(Meyer rod metering) 또는 슬롯 미터링(slot metering)과 같은 미터링 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 쇼트 드웰(short-dwell) 블레이드 미터링을 갖는 막 사이즈 프레스는 코팅 용액을 도포하기 위한 도포 헤드로서 이용될 수 있다. 표면 처리 조성물의 코팅 중량은 베이스 지료에 의한 잉크 흡수와 직접 관련되고, 약 2 gsm 내지 약 10 gsm 범위에서 실질적으로 정확하게 제어된다. 실시예에서, 코팅 중량은 8 gsm 이하이다. 온라인 표면 사이징 처리에 부가하여, 온라인 코팅 기술들도 베이스 지료에 표면 처리 조성물을 도포하는데 사용될 수 있다. 적절한 코팅 기술들의 예들은, 슬롯 다이 코터(slot die coater)들, 롤러 코터들, 분수 커튼(fountain curtain) 코터, 블레이드 코터, 로드(rod) 코터, 에어 나이프(air knife) 코터, 그라비어(gravure) 적용, 에어 브러시(air brush) 적용 및 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 다른 기술들 및 장치들을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 표면 평활도 및 광택을 증가시키기 위해 조성물을 염색한 후에 캘린더링(calendaring) 처리가 선택적으로 이용될 수 있다.

본 발명의 매체는 빠른 잉크 흡수성를 보여주지만 매체 표면 상에 색료을 정착시켜 그것이 화질을 희생하지 않고 고속 웹 잉크 프린터들의 동작 속도를 맞추게 한다. 매체는 또한 불투명성, 광택 및 밝기와 같은 물리적 속성이 향상된 것을 보여준다.

예들

예1

표면 처리 조성물의 준비

알루미늄 실리케이트 입자들을 필터 케익 슬러리로 미리 분산시켰다. 보조 색소 및 필요하다면 소정량의 물을 색소 슬러리에 추가한 후 폴리비닐 알코올 용액 및 칼슘 클로라이드 용액과 같은 미리 용해된 금속염이 이어졌다. 그 후 고분자 담체를 강하게 저으면서 천천히 추가하였다. 양이온의 폴리머를 제형(formulation)에 사용한 경우, 보통은 마지막에 강하게 저으면서 그것을 추가하였다. 분산제(dispersants), 형광 증백제, 형광 염료, 계면 활성제, 변형제, 방부제, pH 조절제 등과 같은 선택적인 일부 기능 첨가물들을 조성물에 추가할 수 있다. 혼합은 500-800 rpm에서 움직이는 레귤러 저전단 벤치 믹서에서 수행될 수 있다. 20분 동안 100%로 설정된 칠러를 이용하여 60 Hp에서 4/4 스테이터와 함께 작동하는 이스트랄 믹서와 같은 고전단 믹서를 선택적으로 이용했다.

예2

표면 처리된 매체와 상업적 오프셋 인쇄 매체 사이의 색재현성과 블랙 광학 밀도의 비교

예1에 설명된 방법들에 의해 만들어진 표면 처리된 잉크젯 웹 프레스 인쇄 매체를 상업적 오프셋 인쇄 매체와 함께 인쇄했다. 오프셋 인쇄 매체는 유색 코딩되었고 테스트된 웹 프레스 매체와 동일한 기초 중량을 갖고 캘린더링되었다. 2개의 상이한 유색 잉크 시스템들을 이용하여 컬러 인쇄된 이미지들을 포함하는 인쇄된 이미지들을 준비했다. 사용된 2개의 프린터는 HP 포토스마트 프로 B9180(표준 잉크 카트리지들을 이용, 본원에서 잉크 세트 1로 라벨링됨) 및 에지라인 기술을 갖는 HP CM8060 컬러 MFP(표준 잉크 카트리지들을 이용, 본원에서 잉크 세트 2로 라벨링됨)였고, 이들 모두는 휴렛 팩커드사에 의해 제조된다. 각 인쇄된 이미지의 색재현성을 기록하였고, 결과를, y축이 C L*a*b 체적의 증가량, 색재현성의 정도(measure)를 게이징하는, 도 1의 막대 그래프로서 제공하였다. 색 재현성의 측정(measurement)은 제1 색(시안, 마젠타 및 옐로우) 및 제2 색(적색, 녹색 및 청색) 플러스 백색(이미지가 없는 시트) 및 흑색의 스퀘어 상에서 행해졌다. L*a*b 값들은 상기 측정들로부터 얻어진 후 8포인트 색 재현성을 산출하기 위해 사용되었으며, 여기서 색 재현성의 높은 값은 인쇄가 보다 풍부하고 보다 강렬한 색들을 나타낸다는 것을 의미한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상업적 오프셋 인쇄 용지 상에 인쇄된 잉크 세트 2 및 (예 1에 따라 준비된) 표면 처리된 매체 상에 인쇄된 잉크 세트 2의 인쇄를 위한 색 재현성 측정들이 비교되었고 표면 처리된 매체는 색 재현성의 관점에서 상당히 높게 기재하도록 도시된다.

블랙 광학 밀도(KOD) 측정들은 채워진 영역의 검음(blackness)을 측정하는 X-라이트(X-Rite) 농도계를 이용하여, 상기로부터 동일한 샘플들 상에서 행해졌다. 결과들은, y축이 KOD의 증가량을 게이징하는, 도 2의 막대 그래프에 제공된다. (예1에 따라 준비된) 표면 처리된 매체 상에 인쇄된 잉크 세트 2의 높은 값은 상업적 오프셋 인쇄 용지 상에 인쇄된 잉크 세트 2보다 어두운 인쇄 효과를 나타낸다.

예3

표면 처리된 매체와 상업적 오프셋 인쇄 매체 사이의 건조 시간의 비교

이 테스트에서, 상업적 오프셋 인쇄 매체뿐만 아니라, 예 1에 설명된 방법들에 의해 이루어진 표면 처리된 잉크젯 웹 프레스 인쇄 매체의 샘플들을 이용하여, 휴렛 팩커드사가 제조한 HP 포토스마트 프로 B9180(표준 잉크 카트리지들을 이용, 본원에서 잉크 세트 1로 라벨링됨)을 이용하는 블랙 스퀘어들의 시리즈를 인쇄하였다. 인쇄 후에 10초를 기다린 후, 샘플들을 동일한 종류의 용지로 덮고 켐인스트루먼트사가 제조한 4.5 Ib. 러버 핸드 롤러, 모델 HR-100로 말았다. 그 후 샘플들을 자연 건조시켰다. 기준 광학 밀도(오리지널 비전사, OD_r)뿐만 아니라 커버 시트 상에 전사된 이미지들의 광밀도(OD_t)를 X-라이트 밀도계로 측정하여 말기 전후의 밀도를 나타냈다. 인쇄되지 않은 영역도 측정하여 용지 배경에 대한 값인 OD_b를 얻었다. 각종 용지에 전사된 잉크의 퍼센트(%IT)는 이하의 식을 이용하여 계산된다.

%IT의 값이 높을수록, 많은 잉크가 전사되고, 이는 잉크 건조 시간이 나쁘고 매체에 대한 잉크 정착이 나쁘다는 것을 나타낸다. 결과를, y축이 % 잉크 전사를 게이징하는 막대 그래프인 도 3에 제공하였다. 그래프는 (예1 따라 준비된) 표면 처리된 매체 상에 인쇄된 잉크 세트1과 상업적 오프셋 인쇄 용지 상에 인쇄된 잉크 세트 1의 % 잉크 전사 사이의 뚜렷한 차이를 나타낸다.

예4

표면 처리된 매체와 상업적 오프셋 인쇄 매체 사이의 라인 래기드니스의 비교

라인 래기드니스는 전연(leading edge) 및 후연(trailing edge) 래기드니스의 평균이고 그것의 이상적인 위치로부터 에지의 기하학적 왜곡이 나타냄을 측정한다. 이러한 평가에서, 매체 샘플들을 휴렛 패커드사가 제조한 에지라인 기술(표준 잉크 카트리지들을 이용, 본원에서 잉크 세트 2로 라벨링됨)을 갖는 HP CM8060 컬러 MFP로 촬상했다. 그 후 샘플들을 자연 건조시켰다. QEA 퍼스널 이미지 분석 시스템(품질 공학 소사이어티, 버링톤, MA)으로 블랙-옐로우 번짐(black-to-yellow bleed)의 에지 예리함(edge acuity)을 측정하였다. 작은 값들은 인쇄된 이미지의 보다 나은 에지 품질을 나타낸다. 도 4에 도시된 막대 그래프에서, y축은 마이크로미터로 측정된 라인 래기드니스의 증가량을 게이징한다. 잉크 세트 2로 2개의 샘플들을 인쇄하였는데, 하나는 상업적 오프셋 인쇄 용지 상에 인쇄하고 하나는 (예 1에 따라 준비된) 표면 처리된 매체 상에 인쇄하였다. 표면 처리된 매체 샘플은 보다 적은 라인 래기드니스를 명확하게 보여준다.

예 5

표면 처리된 매체와 상업적 오프셋 인쇄 매체 사이의 잉크 흡수의 비교

브리스토 휠(Bristow wheel)(파프리칸 동적 흡착 테스터라고도 함, 모델 LBA92, 옵 테스트 이큅먼트사에 의해 제조됨)을 이용하여 표면 처리된 매체와 상업적 오프셋 인쇄 매체 사이의 잉크 흡수에서의 차이를 결정했다. 3가지 상이한 색의 잉크를 테스트했다. 시안 및 마젠타 잉크는 휴렛 팩커드사가 제조한 에지라인 기술을 갖는 HP CM8060 컬러 MFP(잉크 세트 2로 라벨링됨)에서 발견된 동일한 것이다. 블랙 잉크는 휴렛 팩커드사가 제조한 HP 포토스마트 8250(잉크 세트 3으로 라벨링됨)에서 발견된 동일한 것이다. 테스트는 특정한 상황 하에서 용지 표본의 표면 상으로 흡수되는 잉크 유체의 양을 측정하도록 고안되었고 이하의 공식을 이용하여 계산된다.

잉크 흡수율=잉크 체적/(트레이스 길이 x 트레이스 폭 x 접촉 시간)

이상적으로, 잉크 흡수율은 빨리 마르지만 계속 양호한 화질을 갖기 위해서 코팅되지 않은 그리고 코팅된 상업적 오프셋 인쇄 용지 사이의 어느 곳에 해당해야 한다.

도 5에서, y축이 증가하는 흡수율(mL/m²/sec)을 게이징하고 있는 막대 그래프가 도시된다. 2가지 상이한 잉크 세트, 잉크 세트 2 및 잉크 세트 3으로부터 3가지 상이한 색의 잉크, 마젠타, 시안 및 블랙이 코팅되지 않은 상업적 오프셋 인쇄 용지, (예1에서와 같이 준비된) 표면 처리된 매체 및 코팅된 상업적 오프셋 인쇄 용지 상에 각각 인쇄된다. 도 5는 표면 처리된 매체가 흡수율의 관점에서 다른 2가지 샘플들 사이에 해당하지 않음을 도시한다.

여러 실시예들이 상세하게 설명되었지만, 개시된 실시예들이 변경될 수 있음은 본 기술 분야의 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 상기한 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims

잉크젯 웹 프레스 인쇄(inkjet web-press printing)를 위한 인쇄 매체로서,
용지 베이스; 및
상기 용지 베이스의 적어도 하나의 표면에 형성된 다공성 표면 처리층
을 포함하고, 상기 다공성 표면 처리층은,
적어도 하나의 무기 색소의 입자들;
수용성 담체들, 수화성 담체들, 및 그 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 고분자 담체; 및
색소계(pigment-based) 잉크젯 잉크를 상기 인쇄 매체에 정착시키도록 구성된 정착액들, 염료계 잉크젯(dye-based) 잉크를 상기 인쇄 매체에 정착시키도록 구성된 정착액들 및 그 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 정착액을 포함하고,
상기 적어도 하나의 정착액 중 하나는 금속염인 인쇄 매체.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 무기 색소 입자들 중 약 5 wt% 이하의 입자들은 적어도 4.5 마이크로미터의 중간 ESD(equivalent spherical diameter)를 갖고, 상기 적어도 하나의 무기 색소 중 약 10 wt% 이하의 입자들은 0.3 마이크로미터 미만의 중간 ESD를 갖는 인쇄 매체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 무기 색소는 알루미늄 실리케이트, 카올린 점토, 칼슘 카보네이트, 운모, 마그네슘 카모네이트, 실리카, 알루미나, 보에마이트, 탈크 및 그 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 인쇄 매체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
건식 실리카; 건식 실리카겔들; 점토, 칼슘 및 콜로이달 실리카의 반응물들인 석회 점토들; 점토, 칼슘 및 콜로이달 실리카의 반응물들인 다공성 점토들; TiO₂; SiO₂; 알루미늄 트라이하이드록사이드; CaCO₃; ZrO₂; 아라고나이트 침전된 CaCO₃; 폴리스티렌계 중공 플라스틱 색소; 및 폴리아크릴레이트계 중공 플라스틱 색소를 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 보조 색소를 더 포함하는 인쇄 매체.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속염은 양이온 I그룹 금속들, 양이온 II그룹 금속들, 양이온 III그룹 금속들, 양이온 전이 금속들, 음이온 금속염들 및 그 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 인쇄 매체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 표면 처리층의 코트중량은 약 2gsm 내지 약 10gsm의 범위에 있는 인쇄 매체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기 색소는 혈소판 형태를 포함하고, 이로써 상기 무기 색소는 상기 용지 베이스 내로의 잉크 이동량, 상기 용지 베이스 내로의 잉크 이동 속도 또는 그 조합들을 실질적으로 제어하는 인쇄 매체.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 무기 색소는 알루미늄 실리케이트이고 상기 알루미늄 실리케이트의 개별적인 입자들은 약 0.9 마이크로미터 내지 약 1.6 마이크로미터의 ESD를 갖는 인쇄 매체.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기 색소 입자들의 어스펙트비(aspect ratio)는 약 10 내지 약 50의 범위에 있는 인쇄 매체.
인쇄 매체를 형성하는 방법으로서,
적어도 하나의 무기 색소의 입자들, 적어도 하나의 고분자 담체, 및 적어도 하나의 정착액을 제공하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 무기 색소의 입자들, 상기 적어도 하나의 고분자 담체, 및 상기 적어도 하나의 정착액을 혼합하여 다공성 표면 처리 혼합물을 형성하는 단계;
상기 다공성 표면 처리 혼합물에 고전단 혼합 처리를 수행하여 상기 혼합물 내에 존재하는 덩어리 입자들을 실질적으로 제거하는 단계;
용지 베이스의 적어도 하나의 표면에 상기 다공성 표면 처리 혼합물을 도포하는 단계; 및
상기 도포된 다공성 표면 처리 혼합물을 건조시켜 다공성 표면 처리층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 정착액은 색소계 잉크젯 잉크를 상기 인쇄 매체에 정착시키도록 구성된 정착액들, 염료계 잉크젯 잉크를 상기 인쇄 매체에 고정시키도록 구성된 정착액들 및 그 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택되고,
상기 적어도 하나의 고분자 담체는 수용성 담체들, 수화성 담체들, 및 그 조합들을 포함하는 그룹으로부터 선택되고,
상기 적어도 하나의 정착액 중 하나는 금속염인 인쇄 매체 형성 방법.