DE69800611T2

DE69800611T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren

Info

Publication number: DE69800611T2
Application number: DE69800611T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Mochizuki; Yoichi Saito; Masaru Tsuchiya
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2018-07-01
Also published as: US6217166B1; EP0888904A1; EP0888904B1; JP3920412B2; DE69800611D1; JPH1120300A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren zur Aufzeichnung auf einem Tintenstrahlaufzeichnungsblatt mithilfe einer Tinte auf Wasserbasis und insbesondere ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungsblatts mit einer porenartigen, tinteabsorbierenden Schicht hoher Tintenabsorptionsfähigkeit und geringer Beschädigung (der Schicht) nach dem Bedrucken.

Hintergrund der Erfindung

Unter einer Tintenstrahlaufzeichnung versteht man die Aufzeichnung von Bildern oder Buchstaben durch auf verschiedenen Operationsprinzipien beruhendes Ausstoßen feiner Tintentröpfchen und Zumhaftenbringen desselben auf einem Aufzeichnungsblatt. Vorteilhaft daran sind die Möglichkeit des Druckens mit relativ hoher Geschwindigkeit, ein geringer Lärm und die einfache Möglichkeit zum Mehrfarbendruck. Dieses System hat Probleme, wie ein Verstopfen von Düsen durch Tinte und die Wartung sowohl der Tinten als auch der Geräte überwunden und weite Verbreitung auf dem Gebiet von Druckern, Faxgeräten und Computerendgeräten gefunden. Details hierüber finden sich in "Trends in Ink-Jet Recording Techniques" (Herausgeber Takaichi Nakamura, Verlag Nihon Kagakujoho Corp., 31. März 1995).
Als Tintenstrahlaufzeichnungsblätter werden die verschiedensten Aufzeichnungsblätter, z. B. einfaches Papier, die verschiedensten Arten von kaschiertem Papier mit einer ein hydrophiles Bindemittel und ein anorganisches Pigment umfassenden Schicht (wie Kunstdruckpapier, Lackpapier, nach dem Kontaktverfahren vorgestrichenes Papier und dgl.), verschiedene beidseitig mit einem Kunstharz kaschierte Papiersorten sowie durchsichtige oder opake Kunstharzfilmträger mit einer darauf befindlichen, tinteabsorbierenden Schicht als Aufzeichnungsschicht verwendet.
Die beschriebene, tinteabsorbierende Schicht wird in eine solche vom quellenden Typ, eine hauptsächlich aus einem hydrophilen Bindemittel bestehende Schicht und eine porenartige Schicht mit Innenporen eingeteilt.
Die porenartige, tinteabsorbierende Schicht hält die Tinte im Inneren der in der Schicht gebildeten Poren fest. Die Poren lassen sich dadurch erzeugen, dass man in der Schicht verschiedene anorganische feste Teilchen oder organische feste Teilchen vorhanden sein lässt.
Tintenstrahlaufzeichnungsblätter erfordern ein hohes Leistungsvermögen dergestalt, dass Druckpunkte eine hohe Dichte aufweisen, dass sie eine helle, lebendige Bildfarbe gewährleisten und dass sie Tinte so rasch absorbieren, dass die Tinte selbst bei sich überlappenden Druckpunkten nicht zerfließt oder eindringt. Darüber darf die seitliche Diffusion der Druckpunkte nicht übermäßig sein, so dass die Peripherien der Punkte glatt und nicht verschmiert sind. In Fällen, in denen die Tintenabsorptionsgeschwindigkeit der Schicht niedrig ist, verursachen im Falle, dass sich zwei oder mehrere unterschiedlich farbige Tintentröpfchen überlappen, die Tröpfchen eine Abstoßung auf dem Aufzeichnungsblatt oder ein Eindringen in den Grenzbereich unterschiedlicher Farben. Dies führt zu einer verschlechterten Bildqualität und führt zu der Forderung, dass das Tintenstrahlaufzeichnungsblatt eine hohe Tintenabsorptionsfähigkeit aufweist.
Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wurde eine Reihe von Techniken vorgeschlagen. So beschreibt beispielsweise die JP-A 52-53012 (im folgenden bedeutet der Ausdruck "JP-A" ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung) ein Aufzeichnungsblatt in Form eines schwach geleimten Rohpapiers mit einer Lackbeschichtung zur Oberflächenbehandlung; die JP-A 55-5830 beschreibt ein Aufzeichnungsblatt in Form eines mit einer tinteabsorbierenden Schicht beschichteten Trägers; die JP-A 56-157 beschreibt ein Aufzeichnungsblatt enthaltend - als Pigment - ein nicht-kolloidales Siliciumdioxidpulver in einem schichtartigen Überzug; die JP-A 57- 107878 beschreibt ein Aufzeichnungsblatt mit einem anorganischen Pigment und einem organischen Pigment in Kombination; die JP-A 58-110287 beschreibt ein Aufzeichnungsblatt mit einer Porenverteilung mit zwei Peaks; die JP-A 62- 111782 beschreibt ein Aufzeichnungsblatt mit zwei oberen und unteren porösen Schichten; die JP-A 59-68292, 59-123696 und 60-135786 beschreiben ein Aufzeichnungsblatt mit amorpher Rissbildung; die JP-A 61-135786, 61-148092 und 62- 149475 beschreiben ein Aufzeichnungsblatt mit einer feinen Pulverschicht; die JP-A 63-252779, 1-108083, 2-136279, 3- 65376 und 3-27976 beschreiben ein Aufzeichnungsblatt mit einem Pigment oder feinteiligen Siliciumdioxidteilchen mit speziellen physikalischen Eigenschaftsparametern; die JP-A 57-14091, 60-219083, 60-210984, 61-20797, 61-188183, 5- 278324, 6-92011, 6-183134, 7-137431 und 7-276789 beschreiben ein Aufzeichnungsblatt mit feinteiligen Siliciumdioxidteilchen, z. B. kolloidalem Siliciumdioxid; die JP-A 2- 276671, 3-67684, 3-215082, 3-251488, 4-67986, 4-263983 und 5-16517 beschreiben ein Aufzeichnungsblatt mit feinen Teilchen von hydratisiertem Aluminiumoxid.
In Fällen, in denen ein Schichtträger als solcher Wasserabsorptionsfähigkeit besitzt, weist das Tintenstrahlaufzeichnungsblatt ein hohes Absorptionsvolumen und eine hohe Tintenabsorptionsfähigkeit auf. Diese (Eigenschaften) werden im Hinblick auf die Tintenabsorption bevorzugt. Nach der Tintenstrahlaufzeichnung treten jedoch Nachteile auf, indem nämlich der Schichtträger wellig wird, auf den Bildern Falten entstehen oder ein Teil der Farbstoffe unter Dichteverminderung in den Schichtträger eindringt.
In Fällen, in denen der Schichtträger keine Wasserabsorptionsfähigkeit besitzt, treten andererseits die geschilderten Nachteile nicht auf und es werden lebendige Bilder hoher Dichte erhalten. Allerdings gibt es immer noch ein Problem, indem nämlich die Gesamtmenge der in der tinteabsorbierenden Schicht gebildeten, tinteabsorbierenden Poren begrenzt ist. Im Falle einer tinteabsorbierenden Schicht einer Trockendicke von 40 um beträgt - wenn davon ausgegangen wird, dass die feste(n) Komponente(n) eine Schicht einer Dicke von 22 um bildet (bilden) - das Gesamtvolumen der Poren lediglich 18 ml pro m² des Tintenstrahlaufzeichnungsblatts. Dies führt nun dazu - obwohl vom Aufzeichnungssystem abhängig -, dass das Volumen der Poren zur Absorption der Tinte in der Nachbarschaft der maximalen Tintenmenge unzureichend ist. Obwohl eine Erhöhung der Dicke des schichtartigen Auftrags das Porenvolumen erhöht, werden solche Schichten spröde mit der Folge einer Rissbildung bei niedriger Feuchtigkeit oder einer Verschlechterung der Haftung auf dem Schichtträger.
Zur Lösung der geschilderten Probleme hat die Anmelderin der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Schichtbildungseigenschaften und Sprödigkeit der Schicht durch Einarbeiten eines hydrophilen Bindemittels mit der Fähigkeit zur Bildung einer Porenstruktur und eines Härtungsmittels vorgeschlagen (japanische Patentanmeldung Nr. 8-283636). Ein porenartiges Tintenstrahlaufzeichnungsblatt, bei welchem unter Verwendung von Polyvinylalkohol als Bindemittel und Borsäure oder eines Salzes derselben als Härtungsmittel eine porenartige tinteabsorbierende Schicht gebildet ist, ist ein besonders bevorzugtes Beispiel für ein einschlägiges Aufzeichnungsblatt. Wenn jedoch auf dem Tintenstrahlaufzeichnungsblatt mit Polyvinylalkohol als hydrophilem Bindemittel und Borsäure oder einem Salz derselben als Härtungsmittel unter Verwendung einer Tinte auf Wasserbasis mit einer eine Hydroxygruppe enthaltenden Verbindung als hochsiedendem Lösungsmittel aufgezeichnet wird, haben sich andere Probleme eingestellt, indem es nämlich in der Schicht während der Lagerung des mit der Aufzeichnung versehenen Blatts bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit zu einer teilweisen Rissbildung kommt.
Als Ergebnis von Untersuchungen dieser Ursachen hat es sich herausgestellt, dass die Beeinträchtigung der Schicht auf der Wirkung einer in der Aufzeichnungstinte auf Wasserbasis enthaltenen hydroxygruppenhaltigen Verbindung beruht. Wenn man ferner die Tatsache berücksichtigt, dass es kaum zu einer Rissbildung kommt, wenn der Gehalt an den zur Porenbildung verwendeten feinen anorganischen Teilchen - bezogen auf das Gewicht des Polyvinylalkohols - weniger als 2 beträgt, ist davon auszugehen, dass bei Verwendung großer Mengen an den feinen anorganischen Teilchen zur Porenbildung die Schichtbildungsfähigkeit von Polyvinylalkohol in den Druckbereichen schlechter ist.
Die EP-A-0 634 286 beschreibt ein Aufzeichnungsblatt, umfassend ein Substrat mit einer darauf befindlichen, Aluminiumoxidhydrat, Polyvinylalkohol und Borsäure oder ein Salz derselben enthaltenden Schicht. Die Anteile an den Bestandteilen liegen außerhalb der erfindungsgemäß gegebenen Definition.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Hinblick auf die vorherigen Ausführungen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens zur Tintenstrahlaufzeichnung auf einem Tintenstrahlaufzeichnungsblatt mit einer tinteabsorbierenden Schicht, umfassend Polyvinylalkohol als hydrophiles Bindemittel und Borsäure oder ein Salz derselben als Härtungsmittel, mit einer Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis, umfassend eine Verbindung mit einer Hydroxygruppe als hochsiedendes Lösungsmittel, bei welchem auch bei der Lagerung der mit Aufzeichnungen versehenen Blätter bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit keine Rissbildung erfolgt.
Die geschilderte Aufgabe lässt sich mit einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, umfassend die Aufzeichnung auf einem Tintenstrahlaufzeichnungsblatt, bestehend aus einem wasser-nicht-absorbierenden Schichtträger und einer darauf vorgesehenen, tinteabsorbierenden Schicht, umfassend Polyvinylalkohol, feine anorganische Teilchen und Borsäure oder ein Salz derselben, unter Verwendung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und einer Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis mit einem Gehalt an einem hochsiedenden Lösungsmittel mit einer Hydroxygruppe, wobei die folgenden beiden Erfordernisse (1) und (2) erfüllt werden:
(1) 0,05 ≤ X/Y ≤ 0,5
(2) Z/Y ≤ 4
worin bedeuten:
X die Menge an Borsäure oder deren Salz in der tinteabsorbierenden Schicht des Aufzeichnungsblatts, ausgedrückt in mmol/m²;
Y die Menge an Hydroxygruppen in dem in der tinteabsorbierenden Schicht des Aufzeichnungsblatts enthaltenen Polyvinylalkohol, ausgedrückt in mmol/m², und
Z die maximale Menge an Hydroxygruppen in dem hochsiedenden Lösungsmittel pro Einheitsfläche bei Durchführung der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßmenge der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis, ausgedrückt in mmol/m²,
lösen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Tintenstrahlaufzeichnungsblatt besitzt eine porenartige, tinteabsorbierende Schicht (im folgenden als "Porenschicht" bezeichnet) auf einem wasser-nicht-absorbierenden Schichtträger. In der erfindungsgemäßen Porenschicht wird Polyvinylalkohol als hydrophiles Bindemittel verwendet, um für einen hohen Porenanteil zu sorgen. Die Wechselwirkung zwischen Polyvinylalkohol und feinen anorganischen Teilchen führt leicht zu leichten Aggregationen, die (ihrerseits) eine wirksame Porenbildung ermöglichen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Polyvinylalkohole umfassen auch einen kationisch modifizierten Polyvinylalkohol, einen nichtionisch modifizierten Polyvinylalkohol und einen anionisch modifizierten Polyvinylalkohol. Der durchschnittliche Polymerisationsgrad des im Rahmen der Erfindung verwendeten Polyvinylalkohols beträgt im Hinblick auf eine verbesserte Schichtbildungsfähigkeit allgemein 1000 bis 5000, zweckmäßigerweise 2000 oder mehr, vorzugsweise 2000 bis 5000. Der Verseifungsgrad beträgt zweckmäßigerweise 70 bis 100, vorzugsweise 80 bis 100%.
Ein kationisch modifizierter Polyvinylalkohol ist ein Polyvinylalkohol mit einer primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe oder einer quaternären Ammoniumgruppe in der Hauptkette oder Seitenkette des Polyvinylalkohols (vgl. JP-A 61-10483), welcher durch Verseifen eines Copolymers aus einem eine kationische Gruppe enthaltenden ethylenisch ungesättigten Monomer und Vinylacetat erhältlich ist. Beispiele für das die kationische Gruppe enthaltende ethylenisch ungesättigte Monomer sind Trimethyl-(2-acrylamido- 2,2-dimethylethyl)ammoniumchlorid, Trimethyl-(3-acrylamido- 3,3-dimethylpropyl)ammoniumchlorid, N-Vinylimidazol, N- Vinyl-2-methylimidazol, N-(3- Dimethylaminopropyl)methacrylamid, Hydroxyethyltrimethylammoniumchlorid, Trimethyl(methacrylamidopropyl)ammoniumchlorid und N-(1,1- Dimethyl-3-dimethylaminopropyl)acrylamid. In dem Copolymer aus dem die kationische Gruppe enthaltenden ethylenisch ungesättigten Monomer und Vinylacetat beträgt der Gehalt an dem die kationische Gruppe enthaltenden Monomer - bezogen auf Vinylacetat - zweckmäßigerweise 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,2 bis 5 Mol-%.
Der anionisch modifizierte Polyvinylalkohol umfasst beispielsweise einen Polyvinylalkohol mit einer anionischen Gruppe (vgl. JP-A 1-206088), ein Copolymer aus Vinylalkohol und einer Vinylverbindung mit einer wasserlöslich machenden Gruppe (vgl. JP-A 61-237681 und 61-307979) sowie einen modifizierten Polyvinylalkohol mit einer wasserlöslich machenden Gruppe (vgl. JP-A 7-285265).
Der nichtionisch modifizierte Polyvinylalkohol umfasst beispielsweise ein Polyvinylalkoholderivat, bei welchem eine Polyalkylenoxidgruppe an einen Teil des Polyvinylalkohols addiert ist (vgl. JP-A 7-9758), sowie ein Blockcopolymer aus einer Vinylverbindung mit einer hydrophoben Gruppe und Vinylalkohol (vgl. JP-A 8-25795).
Zusammen mit dem Polyvinylalkohol können in die Porenschicht auch andere hydrophile Bindemittel eingearbeitet werden. Beispiele für in geeigneter Weise in Kombination mit Polyvinylalkohol verwendbare hydrophile Bindemittel sind Gelatine, z. B. säurebehandelte Gelatine oder alkalibehandelte Gelatine, Gelatinederivate, wie Phenylcarbamoylmodifizierte Gelatine und phthalylierte Gelatine, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenoxid, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyacrylamid, Pullulan, Polyacrylsäure, Casein, Agar-Agar, Carageenan und Dextran. Das in Kombination mit Polyvinylalkohol verwendete hydrophile Bindemittel wird - bezogen auf Polyvinylalkohol - vorzugsweise in einer Menge von nicht mehr als 20 Gew.-% eingearbeitet.
Erfindungsgemäß dienen die feinen anorganischen Teilchen zur Bildung von Poren in der tinteabsorbierenden Schicht. Beispiele für die feinen anorganischen Teilchen sind anorganische weiße Pigmente, z. B. gefälltes (leichtes) Calciumcarbonat, (schweres) Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Kaolin, Ton, Talkum, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titandioxid, Zinkoxid, Zinkhydroxid, Zinksulfid, Zinkcarbonat, Hydrotalcit, Aluminiumsilicat, Diatomit, Calciumsilicat, Magnesiumsilicat, synthetisches amorphes Siliciumdioxid, kolloidales Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, kolloidales Aluminiumoxid, Pseudo-Boehmit, Aluminiumhydroxid, Lithopon, Zeolith und Magnesiumhydroxid.
Die bevorzugt verwendeten feinen anorganischen Teilchen werden im Hinblick auf die Bilddichte, die Lebendigkeit des Bildes und die Herstellungskosten aus nach der Gasphasenmethode hergestelltem feinteiligem Siliciumdioxid und kolloidalem Siliciumdioxid ausgewählt. Besonders bevorzugt wird nach der Gasphasenmethode hergestelltes feinteiliges Siliciumdioxid. Das nach der Gasphasenmethode hergestellte feinteilige Siliciumdioxid lässt sich durch Verbrennen von Siliciumtetrachlorid zusammen mit Wasserstoff und Sauerstoff bei hoher Temperatur herstellen. Es besteht üblicherweise aus einem Siliciumdioxidpulver einer durchschnittlichen Primärteilchengröße von 5 bis 500 nm. Das erfindungsgemäß bevorzugt verwendete kolloidale Siliciumdioxid lässt sich durch doppelte Zersetzung von Natriumsilicat mit Säure oder durch Wärmereifung eines durch eine Ionenaustauscherharzschicht gelaufenen Silicagels herstellen. Hierbei handelt es sich üblicherweise um ein solches einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5 bis 100 nm. Die Verwendung von kolloidalem Siliciumdioxid bei der Tintenstrahlaufzeichnung ist aus JP-A-57-14091, 60-219083, 60-219084, 61-20792, 61-188183, 63-17807, 4-93284, 5-278324, 6-92011, 6-183134, 6-297830, 7-81214, 7-101142, 7-179029 und 7- 137431 sowie der internationalen Patentveröffentlichung WO94/26530 bekannt. Die Oberfläche des nach der Gasphasenmethode hergestellten feinteiligen Siliciumdioxids oder des kolloidalen Siliciumdioxids lässt sich mit Kationen, beispielsweise anorganischen Salzen von Al, Ca, Mg und Ba, modifizieren.
Die erfindungsgemäß eingesetzten feinen anorganischen Teilchen können gleichförmig in Form von Primärteilchen (so wie sie sind) oder in Form koagulierter Sekundärteilchen dispergiert werden. Im Hinblick auf den Glanz wird die Verwendung feiner anorganischer Teilchen einer durchschnittlichen Primärteilchengröße von 30 nm oder weniger bevorzugt. Die Verwendung feiner anorganischer Teilchen einer durchschnittlichen Primärteilchengröße von 30 nm oder weniger verhindert eine Koagulation, die bei Verwendung in Kombination mit einem kationischen wasserlöslichen polymeren Beizmittel auftreten kann, und führt damit zu einem besseren Glanz. Noch mehr bevorzugt wird die Verwendung feiner anorganischer Teilchen einer durchschnittlichen Primärteilchengröße von 20 nm oder weniger. Die Untergrenze für die Primärteilchengröße unterliegt keinerlei Beschränkungen, sie beträgt im Hinblick auf die Teilchenherstellung zweckmäßigerweise 3 nm oder mehr, vorzugsweise 6 nm oder mehr.
Die durchschnittliche Größe der feinen anorganischen Teilchen lässt sich durch Betrachten der Teilchen als solcher oder der in der Porenschicht oder auf deren Oberfläche erscheinenden Teilchen mithilfe eines Elektronenmikroskops, Ausmessen der Größen von 100 beliebig ausgewählten Teilchen und einfaches Mitteln der Messwerte (anzahlgemittelt) ermitteln. Die Größe eines jeden Teilchens entspricht dem Durchmesser eines zur Projektionsfläche des Teilchens äquivalenten Kreises.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen - im Hinblick auf den erreichbaren Glanz - die nach der Gasphasenmethode hergestellten feinen Siliciumdioxidteilchen vorzugsweise aus solchen einer durchschnittlichen Primärteilchengröße von 30 nm oder weniger. Die nach der Gasphasenmethode hergestellten feinen Siliciumdioxidteilchen sind im Handel unter den verschiedensten Handelsbezeichnungen, z. B. Aerogil (eingetragenes Warenzeichen) von Niho Aerogil Corp., erhältlich. Bei einer anderen Ausführungsform besteht - ebenfalls im Hinblick auf den erreichbaren Glanz - das kolloidale Siliciumdioxid vorzugsweise aus einem solchen einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 bis 30 nm.
Die feinen anorganischen Teilchen werden - bezogen auf den Polyvinylalkohol - in einem Gewichtsverhältnis von zweckmäßigerweise 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 9, eingearbeitet.
Als Härtungsmittel wird Borsäure oder ein Salz derselben verwendet. Borsäure oder deren Salze (im folgenden auch als "Härtungsmittel" bezeichnet) ist eine Oxysäure mit einem Boratom als Zentralatom oder ein Salz derselben. Beispiele hierfür sind Orthoborsäure, Metaborsäure, Hypoborsäure, Tetraborsäure, Pentaborsäure und deren Salze.
Das Härtungsmittel kann einer Beschichtungslösung zur Bildung der Porenschicht oder einer Beschichtungslösung zur Bildung einer der Porenschicht benachbarten weiteren Schicht einverleibt werden. Andererseits kann das Härtungsmittel der Porenschicht derart zugeführt werden, dass eine zuvor ein Härtungsmittel enthaltende Beschichtungslösung auf einen Schichtträger aufgetragen und auf diese dann eine härtungsmittelfreie Beschichtungslösung zur Bildung einer Porenschicht appliziert wird. Andererseits kann auch eine härtungsmittelfreie Beschichtungslösung zur Bildung einer Porenschicht aufgetragen und getrocknet und danach mit einer ein Härtungsmittel enthaltenden Lösung beschichtet werden. Vorzugsweise wird das Härtungsmittel der Beschichtungslösung zur Bildung der Porenschicht oder der Beschichtungslösung zur Bildung einer der Porenschicht benachbarten Schicht einverleibt, weil dies die Herstellung erleichtert.
Im folgenden werden die beiden erfindungsgemäß einzuhaltenden Erfordernisse (1) und (2) erläutert:
(1) 0,05 ≤ X/Y ≤ 0,5
(2) Z/Y ≤ 4
hierin bedeuten:
X die Menge an Borsäure oder deren Salz in der tinteabsorbierenden Schicht des Aufzeichnungsblatts pro Einheitsfläche (ausgedrückt in mmol/m²);
Y die Menge an Hydroxygruppen in dem Polyvinylalkohol in der tinteabsorbierenden Schicht des Aufzeichnungsblatts pro Einheitsfläche (ausgedrückt in mmol/m²) und
Z den Maximalwert (mmol/m²) der Mengen an Hydroxygruppen in dem hochsiedenden Lösungsmittel in einer Einheitsfläche bei Durchführung der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßmenge der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis (d. h. der maximalen Tintenmenge).
Um den angestrebten Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens sicherzustellen, müssen zur gleichzeitigen Erfüllung der beiden Bedingungen (1) und (2) drei Parameter, d. h. die Menge an Borsäure oder ihres Salzes pro Einheitsfläche (mmol/m²) in der tinteabsorbierenden Schicht des Aufzeichnungsblatts, die Menge an Hydroxygruppen pro Einheitsfläche (mmol/m²) in dem Polyvinylalkohol in der tinteabsorbierenden Schicht des Aufzeichnungsblatts sowie der Maximalwert (mmol/m²) der Mengen an Hydroxygruppen in dem hochsiedenden Lösungsmittel in einer Einheitsfläche bei Durchführung der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßmenge an der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis, eingehalten werden. Dadurch lässt sich eine auf der Schichtoberfläche während der Lagerung bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit auftretende Rissbildung auf ein Mindestmaß senken.
Das Erfordernis (1) gibt an, dass das Verhältnis Menge an Borsäure oder Salze derselben / Gehalt an Hydroxygruppen des Polyvinylalkohols innerhalb eines speziellen Bereichs liegen muss. Das Erfordernis (2) gibt an, dass das Verhältnis Maximalwert der Gehalte an Hydroxygruppen des hochsiedenden Lösungsmittels in einer Einheitsfläche bei der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßgeschwindigkeit der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis / Gehalt an Hydroxygruppen des Polyvinylalkohols (ebenfalls) innerhalb eines speziellen Bereichs liegen muss.
Obwohl der Grund dafür, dass die beiden Erfordernisse (1) und (2) erfüllt werden müssen, noch nicht geklärt ist, ist davon auszugehen, dass ein Härtungsmittel in Bezug zu dem Gehalt an Hydroxygruppen des Polyvinylalkohols in einem optimalen Verhältnis vorhanden sein muss und dass das Verhältnis Hydroxygruppengehalt des hochsiedenden Lösungsmittels in der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis / Gehalt an Hydroxygruppen des Polyvinylalkohols zur Erhaltung der chemischen Reaktion des Härtungsmittels mit dem Polyvinylalkohol kritisch ist, da die Hydroxygruppen des hochsiedenden Lösungsmittels in der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis und die Hydroxygruppen des Polyvinylalkohols konkurrierend mit dem Härtungsmittel reagieren.
Im folgenden werden X, Y und Z näher erläutert:
X entspricht der Menge von Borsäure oder deren Salz in der tinteabsorbierenden Schicht des Aufzeichnungsblatts pro Einheitsfläche (ausgedrückt in mmol/m²). Somit stellen - wenn die Borsäure oder deren Salz n Boratom(e) innerhalb des Moleküls enthält - X das n-fache der Molzahl von Borsäure oder deren Salz dar. Wenn beispielsweise Orthoborsäure (H&sub3;BO&sub3;) oder deren Salz bzw. Metaborsäure (HBO&sub2;) oder deren Salz in einer Menge von 0,01 mol pro m² eines Aufzeichnungsblatts vorhanden ist, muss X 0,01 (mol/m²), d. h. 10 (mmol/m²) betragen. Im Falle der Anwesenheit eines Tetraborats (beispielsweise Na&sub2;B&sub4;O&sub7;) in einer Menge von 0,01 mol pro m² eines Aufzeichnungsblatts, muss X 4 · 0,01 (mol/m²), d. h. 40 (mmol/m²) betragen. Im Fall, dass ein Pentaborat (beispielsweise NaB&sub5;O&sub8;) in einer Menge von 0,01 mol pro m² eines Aufzeichnungsblatts vorhanden ist, muss X 5 · 0,01 (mol/m²), d. h. 50 (mmol/m²) betragen. In Fällen der gemeinsamen Verwendung einer Borsäure und eines Salzes derselben wird der Wert X für jeden Einzelbestandteil berechnet. Deren Summe ist dann der Gesamtwert für X.
Unter Benutzung eines scheinbaren Molekulargewichts des Polyvinylalkohols (= 86-0,42 · p), wobei p gleich dem Verseifungsgrad in Prozent ist, die Molekulargewichte von Vinylacetat 86 bzw. von Vinylalkohol 44 betragen und wenn die Menge an Polyvinylalkohol y g pro m² eines Aufzeichnungsblatts ist, ergibt sich Y aus der folgenden Gleichung:
Y = (1000 · y) · (p/100) / (86-0,42 · p) = 10 · p · y / (86 - 0,42 · p)
Wird beispielsweise ein Polyvinylalkohol eines Verseifungsgrades von 88% in einer Menge von 3 g/m² verwendet,
Y = 10 · 88 · 3 / (86 - 0,42 · 88) = 53,8 (mmol/m²).
Z ist ein Maximalwert, ausgedrückt in mmol/m², der Mengen an Hydroxygruppen in einem hochsiedenden organischen Lösungsmittel in einer Einheitsfläche eines Aufzeichnungsblatts bei Durchführung der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßmenge an der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis. Die Menge an Hydroxygruppen in einem hochsiedenden organischen Lösungsmittel in einer Einheitsfläche eines Aufzeichnungsblatts bei Durchführung der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßmenge der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis bezeichnet die Menge an Hydroxygruppen eines hochsiedenden organischen Lösungsmittels in einer Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis auf einer Einheitsfläche eines Aufzeichnungsblatts bei Durchführung der Aufzeichnung bei maximaler Ausstoßmenge zur Bildung eines vollgarbigen Bildes mithilfe einer Druckertreibersoftware-gesteuerten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung. Als hochsiedendes organisches Lösungsmittel gilt ein organisches Lösungsmittel mit einem Kochpunkt von 120ºC oder darüber ohne organisches Lösungsmittel eines Kochpunkts unter 120ºC.
Bei einer Farbtintenstrahlaufzeichnung werden im allgemeinen gelbe, pupurrote und blaugrüne Tinten und erforderlichenfalls eine schwarze Tinte in Kombination als Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis verwendet. In einigen Fällen werden mehrere Tinten unterschiedlicher Farbstoffdichte für jede Farbe verwendet. In diesem Falle werden beim Drucken bzw. zur Aufzeichnung eines vollfarbigen Bildes bei maximaler Ausstoßmenge verschiedener Tintenkombinationen unter Benutzung einer Druckertreibersoftware-gesteuerten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung die Mengen an Hydroxygruppen eines hochsiedenden organischen Lösungsmittels in einer Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis auf einer Einheitsfläche eines Aufzeichnungsblatts für die einzelnen gemeinsam verwendeten Tinten ermittelt. Von diesen ermittelten Hydroxygruppenmengen ist das Maximum bzw. der Maximalwert die maximale Menge an Hydroxygruppen in einem hochsiedenden organischen Lösungsmittel in einer Einheitsfläche bei Durchführung der Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßmenge der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis.
Im Falle der Verwendung von drei Tintenarten der folgenden Zusammensetzung läßt sich Z wie folgt bestimmen: Tabelle 1
DEG: Diethylenglykol (HOCH&sub2;CH&sub2;CCH&sub2;CH&sub2;OH)
Molekulargewicht: 106
Menge an Hydroxygruppen: 2/mol (Molekulargewicht pro 1 Hydroxygruppe: 106/2)
GLY: Glycerin [CH&sub2;OHCH(OH)CH&sub2;OH]
Molekulargewicht: 92
Menge an Hydroxygruppen: 3/mol (Molekulargewicht pro 1 Hydroxygruppe: 92/3)
In der Tabelle beträgt die Menge an Hydroxygruppen in einem hochsiedenden organischen Lösungsmittel in 100 ml der einzelnen Tinten:

Tinte Y:

Hydroxygruppenmenge von DEG = (1000 · 12,0) ÷ (106/2) = 226 mmol
Hydroxygruppenmenge von GLY = (1000 · 9,0) ÷ (92/3) = 293 mmol
Gesamtmenge an Hydroxygruppen in einem hochsiedenden organischen Lösungsmittel pro 100 ml der Tinte Y = 226 + 293 = 519 mmol.

Tinte M:

Hydroxygruppenmenge von DEG = (1000 · 8,0) ÷ (106/2) = 151 mmol
Hydroxygruppenmenge von GLY = (1000 · 12,0) ÷ (92/3) = 391 mmol
Gesamtmenge an Hydroxygruppen in einem hochsiedenden organischen Lösungsmittel pro 100 ml der Tinte M = 151 + 391 = 542 mmol.

Tinte C:

Hydroxygruppenmenge von DEG = (1000 · 6,8) ÷ (106/2) = 128 mmol
Hydroxygruppenmenge von GLY = (1000 · 15,0) ÷ (92/3) = 489 mmol
Gesamtmenge an Hydroxygruppen in einem hochsiedenden organischen Lösungsmittel pro 100 ml der Tinte C = 128 + 489 = 617 mmol.
Unter der Annahme, dass ein Tintenstrahldrucker entsprechend einer Druckertreibersoftware unter den folgenden Druckbedingungen [1], [2] und [3]:
[1] die Tinten Y, M und C werden zur Bildung eines vollfarbigen Bildes jeweils einzeln bei der maximalen Tintenausstoßmenge von 25 ml/m² eines Aufzeichnungsblatts gedruckt;
[2] zwei Tinten werden einander überlagernd zur Bildung eines vollfarbigen Bildes gedruckt, wobei gilt, dass jeder Tintendruckvorgang bei 50% der zuvor beschriebenen Einzeldruckbedingung erfolgt;
[3] drei Tinten werden einander überlagernd zur Bildung eines vollfarbigen Bildes gedruckt, wobei gilt, dass jeder Druckvorgang bei 35% der zuvor beschriebenen Einzeldruckbedingung erfolgt;
aufzeichnet, sind die Hydroxygruppenmengen pro m² eines 1-, eines 2- bzw. eines 3farbigen Bildes die folgenden:
(1)
Einfarbiges Vollbild (maximale Tintenmenge: 25 ml/m²)
Y: 524 · (25/100) = 131 mmol
M: 542 · (25/100) = 136 mmol
C: 617 · (25/100) = 154 mmol
(2)
Zweifarbiges Vollbild (maximale Tintenmenge: 25 ml/m²)
Y + M: 0,5 · (524 + 542) · (25/100) = 133 mmol
M + C: 0,5 · (542 + 617) · (25/100) = 145 mmol
C + Y: 0,5 · (617 + 524) · (25/100) = 143 mmol
(3)
Dreifarbiges Vollbild (maximale Tintenmenge: 25 ml/m²)
0,35 · (524 + 542 + 617) · (25/100) = 147 mmol
Wie aus (1), (2) und (3) hervorgeht, nimmt bei Einzeldruck mit der Tinte C zur Bildung eines Vollbildes die Hydroxygruppenmenge einen Maximalwert an, d. h. die maximale Menge an Hydroxygruppen in dem hochsiedenden organischen Lösungsmittel in der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis beträgt 154 mmol. Folglich Z = 154 mmol/m².
Erfindungsgemäß erfüllen X, Y und Z vorzugsweise die folgenden Erfordernisse:
(1) 0,1 ≤ X/Y ≤ 0,4
(2) Z/Y ≤ 3
Der erfindungsgemäßen tinteabsorbierenden Schicht können die verschiedensten Hilfsstoffe zugesetzt werden.
Zur Verbesserung der Wasserfestigkeit bzw. Feuchtigkeitsbeständigkeit nach dem Druckvorgang wird insbesondere vorzugsweise ein kationisches Beizmittel benutzt.
Beispiele für das kationische Beizmittel sind polymere Beizmittel mit einer primären, sekundären oder tertiären Aminogruppe oder einer quaternären Ammoniumbase. Von diesen werden aufgrund minimaler Entfärbung während der Lagerung, verminderter Verschlechterung der Lichtechtheit und hoher Beizfähigkeit polymere Beizmittel mit einer quaternären Ammoniumbase bevorzugt. Bevorzugte Beispiele für das polymere Beizmittel sind ein Homopolymer eines Monomers mit der quaternären Ammoniumbase oder dessen Copolymer oder ein Polykondensat mit einem weiteren Monomer.
Neben dem kationischen Beizmittel kann die tinteabsorbierende Schicht des erfindungsgemäß benutzten Tintenstrahlaufzeichnungsblatts zusätzlich die verschiedensten bekannten Hilfsstoffe einschließlich eines UV-Absorptionsmittels gemäß den JP-A 57-74193, 79-87988 und 62-0261476, eines Mittels gegen Flauwerden gemäß den JP-A 57-74192, 57-87989, 60-72785, 61-146591, 1-95091 und 3-13376, eines Netzmittels, z. B. eines anionischen, kationischen oder nichtionischen Netzmittels gemäß den JP-A 59-42993, 59-52689, 62- 280069, 61-242871 und 4-219266, eines fluoreszierenden Aufhellers, eines Entschäumungsmittels, eines Mittels gegen Pilzbefall, eines Dickungsmittels, eines antistatischen Mittels und eines Aufrauhmittels enthalten.
Das erfindungsgemäß benutzte Tintenstrahlaufzeichnungsblatt kann auf einer Seite eines Schichtträgers zwei oder mehrere tinteabsorbierende Schichten aufweisen. Im Falle des Vorhandenseins mehrerer tinteabsorbierender Schichten besteht mindestens eine (derselben) aus einer tinteabsorbierenden Schicht gemäß der Erfindung. Die andere(n) Schicht(en) kann (können) aus einer quellenden Schicht mit hauptsächlich einem hydrophilen Bindemittel, wie Gelatine, oder einer erfindungsgemäßen tinteabsorbierenden Schicht bestehen.
Auf der der tinteabsorbierenden Schicht gegenüberliegenden Seite können verschiedene Rückschichten gegen ein Aufrollen, zur Verhinderung eines Haftenbleibens bei Übereinanderlegen unmittelbar nach dem Druckvorgang oder zur Verhinderung einer Übertragung der Tinte auf ein anderes Tintenstrahlaufzeichnungsblatt vorgesehen werden. In der Rückschicht wird im allgemeinen je nach der Art oder Dicke des Schichtträgers oder dem Aufbau oder der Dicke der tinteabsorbierenden Schicht ein hydrophiles oder hydrophobes Bindemittel verwendet. Die Dicke der Rückschicht beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 um. Die Oberfläche der Rückschicht kann zur Verhinderung eines Anhaftens eines weiteren Aufzeichnungsblatts, zur Verbesserung der Beschreibbarkeit oder zur Verbesserung des Transports innerhalb einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung aufgerauht sein. Zum Aufrauhen bedient man sich organischer oder anorganischer Teilchen einer Größe von 2 bis 20 um.
Bei dem im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbaren Tintenstrahlaufzeichnungsblatt werden als wasser- nicht-absorbierende Schichtträger die üblicherweise bei Tintenstrahlaufzeichnungsblättern verwendeten, einschlägig bekannten Schichtträger eingesetzt. Beispiele hierfür sind ein durchsichtiger Film aus einem Werkstoff, z. B. einem Polyesterharz, einem Diacetatharz, einem Triacetatharz, einem Acrylharz, einem Polycarbonatharz, einem Polyvinylchloridharz, einem Polyimidharz, Cellophan oder Celluloid, ein mit Harz kaschiertes Papier mit - auf mindestens einer Seite einer Papierunterlage - einem schichtartigen Überzug aus einem Polyolefinharz mit einem weißen Pigment (sog. RC- Papier) und ein halbdurchsichtiger oder opaker Schichtträger aus sog. weißem PET, bei welchem ein weißes Pigment in Polyethylenterephthalat eingearbeitet ist.
Vor dem Auftragen der tinteabsorbierenden Schicht wird der Schichtträger vorzugsweise einer Corona-Entladung oder Vorstrichbehandlung unterworfen, um die Haftfestigkeit zwischen dem Schichtträger und der tinteabsorbierenden Schicht zu erhöhen. Das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbare Tintenstrahlaufzeichnungsblatt braucht nicht zwangsläufig farblos oder durchsichtig oder weiß zu sein; es kann vielmehr auch ein farbiges Aufzeichnungsblatt verwendet werden.
Im Hinblick auf die Aufzeichnung von Bildern nahezu photographischer Bildqualität zu niedrigen Kosten und hoher Qualität wird ein Tintenstrahlaufzeichnungsblatt mit einem beidseitig mit Polyethylen kaschierten Papierschichtträger besonders bevorzugt.
Im folgenden wird der mit Polyethylen kaschierte Papierschichtträger näher erläutert. Das Rohpapier für den Papierschichtträger wird aus einem Holzzellstoff-Rohmaterial und ggf. einer synthetischen Pulpe, z. B. Polypropylen, oder Synthesefasern, wie Nylon oder Polyester, hergestellt. Bevorzugte Beispiele für den Holzzellstoff sind LBKP, LBSP, NBKP, NBSP, LDP, NDP, LUKP und NUKP. Vorzugsweise werden in größeren Anteilen LBKP, NBSP, LBSP, NDP oder LDP jeweils hauptsächlich mit kürzeren Fasern verwendet. Der Anteil an LBSP oder LDP beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 70 Gew.- %. Bei der Pulpe handelt es sich vorzugsweise um eine chemische Pulpe mit vernachlässigbaren Verunreinigungen (beispielsweise Sulfatpulpe oder Sulfitpulpe). Es kann auch eine einer Bleichbehandlung zur Verstärkung des Weißegrades unterworfene Pulpe verwendet werden.
Dem Rohpapier kann ggf. ein Leimungsmittel, z. B. eine höhere Fettsäure oder ein Alkylketendimer, ein weißes Pigment, wie Calciumcarbonat, Talkum oder Titanweiß, ein die Papierfestigkeit verbesserndes Mittel, wie Stärke, Polyacrylamid oder Polyvinylalkohol, ein fluoreszierender Aufheller, ein die Feuchtigkeit haltendes Mittel, z. B. Polyethylenglykol, ein Dispergiermittel oder ein Erweichungsmittel, z. B. ein guaternäres Ammoniumsalz, zugesetzt werden.
Der Entwässerungsgrad der bei der Papierherstellung benutzten Pulpe beträgt - bezogen auf CSF - 200 bis 500 cm³. Die Summe des prozentualen Gewichts des Rückstands auf einem 24-mesh-Sieb und des prozentualen Gewichts des Rückstands auf einem 42-mesh-Sieb in Bezug auf die Faserlänge auf der Grundlage der japanischen Industriestandardvorschrift JIS- P-8207 beträgt vorzugsweise zwischen 30 und 70%. Der Rückstand auf einem 4-mesh-Sieb beträgt vorzugsweise nicht mehr als 20 Gew.-%.
Das Gewicht des Rohpapiers beträgt zweckmäßigerweise 30 bis 250, vorzugsweise 50 bis 200 g/m². Das Rohpapier kann zur Verbesserung der Glätte vor oder während des Papierherstellungsverfahrens kalandriert werden. Die Dichte des Rohpapiers beträgt - ermittelt nach der japanischen Industriestandardvorschrift JIS-P-8118 - allgemein 0,7 bis 1,2 g/m². Die Steifigkeit des Rohpapiers beträgt - bestimmt nach der japanischen Industriestandardvorschrift JIS-P-8143 - vorzugsweise 20 bis 200 g. Die Oberfläche des Rohpapiers kann mit einem Leimungsmittel beschichtet sein. Als Leimungsmittel eignet sich ein solches, das - wie zuvor beschrieben - auch in das Rohpapier eingearbeitet wird. Der pH-Wert des Rohpapiers beträgt im Falle der Bestimmung nach der Heißwasserextraktionsmethode vorzugsweise 5 bis 9.
Als auf die Oberfläche oder die Rückseite des Rohpapiers aufzutragendes Polyethylen werden hauptsächlich niedrigdichtes Polyethylen (LDPE) und/oder ein hochdichtes Polyethylen (HDPE) verwendet. Es können jedoch auch andere lineare niedrigdichte Polyethylene (LLDPE) oder Polypropylen verwendet werden. Wie auf photographischem Gebiet weit verbreitet, enthält eine auf der Seite einer tinteabsorbierenden Schicht aufgetragene Polyethylenschicht vorzugsweise in dem Polyethylen ein Titanoxid vom Rutil- oder Anatastyp, um die die Opazität oder den Weißgrad zu verbessern. Der Gehalt an dem Titanoxid beträgt zweckmäßigerweise 3 bis 20, vorzugsweise 4 bis 13 Gew.-%. Das mit Polyethylen kaschierte Papier kann als glänzendes Papier oder nach einer Prägebehandlung beim Auftragen von Polyethylen auf die Rohpapieroberfläche durch Schmelzextrudieren wie ein übliches photographisches Kopierpapier als solches mit matter oder seidenartiger Oberfläche verwendet werden. Die Menge des auf die Oberfläche oder die Rückseite des Rohpapiers aufgetragenen Polyethylens wird so eingestellt, dass ein Aufrollen bei der Lagerung unter hoher Feuchtigkeit oder niedriger Feuchtigkeit nach der Bildung einer tinteabsorbierenden Schicht und einer Rückschicht vermieden wird. Die Dicke der Polyethylenschicht auf der Seite der tinteabsorbierenden Schicht beträgt vorzugsweise 20 bis 40 um und auf der Seite der Rückschicht vorzugsweise 10 bis 30 um.
Im vorliegenden Falle wird vorzugsweise ein mit Polyethylen kaschierter Papierschichtträger der folgenden Eigenschaften verwendet:
(1) Zugfestigkeit, d. h. die nach der japanischen Industriestandardvorschrift JIS-P-8113 bestimmte Festigkeit: 2 bis 30 kg in Längsrichtung und 1 bis 20 kg in Querrichtung;
(2) Scherfestigkeit: 10 bis 200 g in Längsrichtung und 20 bis 200 g in Querrichtung;
(3) Druckelastizitätsmodul: 103 kgf/cm² oder mehr, und
(4) Oberflächenglätte nach Beck: 20 s (sec.) oder mehr bei Bestimmung gemäß der japanischen Industriestandardvorschrift JIS-P-8119 im Falle der Verwendung eines glänzenden Papiers (wobei gilt, dass im Fall von geprägtem Papier eine kürzere Zeit erlaubt ist), und
(5) Opazität: Durchlässigkeitsgrad für sichtbares Licht von 20% oder weniger, vorzugsweise 15% oder weniger unter den Messbedingungen: einfallendes lineares Licht und Durchtritt von diffusem Licht.
Die bevorzugt angewandten Beschichtungsverfahren sind eine Walzenbeschichtung, eine Stabbeschichtung, eine Luftrakelbeschichtung, eine Sprühbeschichtung und eine Vorhangbeschichtung sowie eine Extrusionsbeschichtung mithilfe eines Trichters gemäß der US-A-2 681 294.
Im folgenden wird die bei der Tintenstrahlaufzeichnung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungsblätter verwendete Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis näher erläutert. Die Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis umfasst üblicherweise einen wasserlöslichen Farbstoff, ein Lösungsmittel und gewünschtenfalls (ein) sonstige(s) Hilfsmittel. Bei dem wasserlöslichen Farbstoff kann es sich um bekannte, bei der Tintenstrahlaufzeichnung verwendete Farbstoffe einschließlich von Direktfarbstoffen, sauren Farbstoffen, basischen Farbstoffen, Reaktivfarbstoffen oder Farbstoffen zur Nahrungsmittelbehandlung handeln. Von diesen werden Direktfarbstoffe oder saure Farbstoffe bevorzugt. Das Lösungsmittel besteht hauptsächlich aus Wasser. Um eine Ausfällung des Farbstoffs beim Trocknen der Aufzeichnungsflüssigkeit, die zu einer Verstopfung des Düsenendes oder des Zufuhrwegs der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis führen würde, zu verhindern, wird ein bei Raumtemperatur flüssiges hochsiedendes Lösungsmittel mit einem Kochpunkt von 120ºC oder darüber mitverwendet. Somit muss das hochsiedende Lösungsmittel eine Ausfällung (einer festen) fester Komponente(n), z. B. eines Farbstoffs, beim Verdampfen von Wasser, was zur Bildung grober Niederschläge führen würde, verhindern. Das hochsiedende Lösungsmittel muss also einen Dampfdruck unterhalb demjenigen von Wasser aufweisen. Ferner muss das hochsiedende Lösungsmittel in hohem Maße mit Wasser mischbar sein. Beispiele für solche hochsiedende Lösungsmittel sind Alkohole, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Glycerin, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Triethylenglykolmonobutylether, Glycerinmonomethylether, 1,2,3-Butantriol, 1,2,4-Butantriol, 1,2,4- Pentantriol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglykol, Triethanolamin und Polyethylenglykol (eines durchschnittlichen Molekulargewichts von 300 oder weniger). Ferner können auch Dimethylformamid und N-Methylpyrrolidon verwendet werden. Von diesen hochsiedenden Lösungsmitteln werden vorzugsweise mehrwertige Alkohole, wie Diethylenglykol, Triethanolamin, Glycerin oder Triethanolamin sowie Niedrialkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie Triethylenglykolmonobutylether, verwendet.
Der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis wird ggf. ein Hilfsstoff, z. B. ein pH-Einstellmittel, ein Sequestriermittel für Metallionen, ein Mittel gegen Schimmelbildung, ein Dickungsmittel, ein Mittel zur Einstellung der Oberflächenspannung, ein Benetzungsmittel, ein Netzmittel oder ein Mittel gegen Korrosion, zugesetzt.
Zum Zwecke einer Verbesserung der Benetzbarkeit in Bezug auf das Aufzeichnungsblatt und eine Stabilisierung des Ausstoßes aus der Tintenstrahldüse beträgt die Oberflächenspannung der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis zweckmäßigerweise 25 bis 50 mN/m (dyn/cm), vorzugsweise 28 bis 40 mN/m (dyn/cm) bei 25ºC. Die Viskosität der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis beträgt zweckmäßigerweise 2 bis 10 mPas (cP), vorzugsweise 2,5 bis 8 mPas (cP) bei 25ºC. Der pH-Wert der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis beträgt vorzugsweise 3 bis 9. Wenn das Volumen eines aus der Tintendüse ausgestoßenen Tintentröpfchens 1 bis 30 pl beträgt, erreicht man vorzugsweise eine Punktgröße von 20 bis 60 um. Das Tintentröpfchenvolumen beträgt vorzugsweise 2 bis 20 pl. Ein Farbdruck mit solchen Punktgrößen garantiert eine hohe Bildqualität.
Bezüglich zumindest Pupurrot und Blaugrün wird es im Falle einer Tintenstrahlaufzeichnung mit einem Aufzeichnungssystem mit Verwendung von zwei Arten von Aufzeichnungsflüssigkeiten auf Wasserbasis, die sich in ihrer Dichte um mindestens einen Faktor von 2 unterscheiden, schwierig, Punkte infolge Verwendung einer Tinte mit niedrigerer Dichte zu unterscheiden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf ein solches Aufzeichnungssystem anwendbar.
Zur Tintenstrahlaufzeichnung kann man sich der verschiedensten bekannten Aufzeichnungsmaßnahmen bedienen. Details hiervon finden sich in "Trends in Ink-Jet Recording Techniques" (Herausgeber Takaichi Nakamura; Verlag Nihon Kagakujoho Corp., 31. März 1995).

Beispiele

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen, sie jedoch keinesfalls beschränken.

Beispiel 1

Es wurde ein beidseitig mit Polyethylen kaschierter Papierschichtträger in Form eines photographischen Rohpapiers von 160 g/m² hergestellt. Auf der Aufzeichnungsseite enthielt die eine Dicke von 34 um aufweisende Polyethylenschicht 13 Gew.-% Titandioxid vom Anatastyp. Auf der Rückseite wurde eine Polyethylenschicht einer Dicke von 25 um vorgesehen. Auf dieser wurde eine Rückschicht mit 0,6 g/m² (feste Komponente) eines Harzes vom Acryltyp mit einer Tg von 65ºC und 0,3 g/m² Siliciumdioxid einer durchschnittlichen Teilchengröße von 13 um als Aufrauhmittel ausgebildet.
Danach wurden in 900 ml Wasser unter Rühren in einem Hochgeschwindigkeitshomogenisator 180 g eines nach der Gasphasenmethode hergestellten feinteiligen Siliciumdioxids einer durchschnittlichen Primärteilchengröße von 7 nm eingetragen, wobei eine wäßrige Siliciumdioxiddispersion erhalten wurde. Die wäßrige Siliciumdioxiddispersion wurde mit 120 ml einer 20%igen wäßrigen Lösung eines im folgenden angegebenen kationischen Beizmittels versetzt. Nach 30minütigem Dispergieren in einem Hochgeschwindigkeitshomogenisator wurde eine fahle klare Dispersion erhalten. Anschließend wurden nach und nach 400 ml einer 5%igen wäßrigen Lösung eines Polyvinylalkohols (mit 4 Gew.-% Ethylacetat) eines Polymerisationsgrades von 3500 und eines Verseifungsgrades von 88% zugegeben. Nach Zugabe einer 5%igen wäßrigen Lösung von Borsäure (mit 20% Ethanol) als Härtungsmittel in einer Menge entsprechend Tabelle 3 sowie 50 ml einer wäßrigen Gelatinelösung wurde das Ganze durch Zugabe von Wasser auf ein Gesamtvolumen von 2100 ml aufgefüllt. Auf diese Weise wurde eine Beschichtungslösung zur Bildung einer Porenschicht erhalten. Kationisches Beizmittel:
x : y : z : w = 25 : 25 : 45 : 5 (Molverhältnis)
Durchschnittliches Molekulargewicht: 23000
Die in der geschilderten Weise zubereitete Beschichtungslösung wurde auf 40ºC erwärmt und anschließend bis zu einer Nassschichtdicke von 220 um auf die Aufzeichnungsseite des zuvor beschriebenen, mit Polyethylen kaschierten Papierschichtträgers aufgetragen. Nach dem Abkühlen auf eine Schichttemperatur von 15ºC oder darunter (während 20 s (sec.)) wurde das Ganze durch sukzessives Aufblasen von Luft einer Temperatur von 25ºC während 60 s (sec.), von Luft einer Temperatur von 30ºC während 60 s (sec.), von Luft einer Temperatur von 40ºC während 60 s (sec.), von Luft einer Temperatur von 45ºC während 120 s (sec.) und von Luft einer Temperatur von 35ºC während 60 s (sec.) getrocknet und anschließend während 120 s (sec.) durch eine Atmosphäre von 25ºC und 50% relativer Luftfeuchtigkeit geleitet. Auf diese Weise wurden Aufzeichnungsblätter 1 bis 5 hergestellt.
Weitere Aufzeichnungsblätter 6 bis 10, 11 bis 15 bzw. 16 bis 20 wurden in entsprechender Weise wie die Aufzeichnungsblätter 1 bis 5 hergestellt, wobei jedoch die Menge der 5%igen wäßrigen Lösung eines Polyvinylalkohols eines Polymerisationsgrades von 3500 und eines Verseifungsgrades von 88% auf 500 ml, 600 ml bzw. 800 ml geändert wurde. Die erhaltenen Aufzeichnungsblätter 1 bis 20 wurden drei Tage lang bei 35ºC gealtert.
Ferner wurden Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeiten auf Wasserbasis entsprechend den folgenden Rezepturen zubereitet:
Gelbe Tinte 1
Direktgelb 86 2,0 g
Diethylenglykol 22,2 g
Glycerin 4,5 g
mit Wasser aufgefüllt auf 100 ml
Purpurrote Tinte 1
Direktrot 227 1,8 g
Glycerin 3,5 g
Diethylenglykolmonobutylether 21,5 g
mit Wasser aufgefüllt auf 100 ml
Blaugrüne Tinte 1
Direktblau 199 2,4 g
Ethylenglykol 16,1 g
Glycerin 9,5 g
mit Wasser aufgefüllt auf 100 ml
Die Menge an Hydroxygruppen pro 100 ml der einzelnen Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeiten auf Wasserbasis war folgende:
Gelbe Tinte 1: 566 mmol/100 ml
Purpurrote Tinte 1: 247 mmol/100 ml
Blaugrüne Tinte 1: 829 mmol/100 ml
Unter Verwendung dieser Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeiten wurden auf den einzelnen Aufzeichnungsblättern 1 bis 20 mittels eines auf Anforderung arbeitenden Tintenstrahldruckers (Tröpfchenvolumen: 25 pl, maximale Druckdichte: 1829 Punkte/cm · 1829 Punkte/cm (720 dpi · 720 dpi)) Drucke gefertigt. Das Drucken erfolgte als einfarbiger Volldruck, zweifarbiger Volldruck bzw. dreifarbiger Volldruck. Das einfarbige Vollbild wurde bei der maximalen Druckdichte (bei einer Tintenmenge von 20 ml/m²), das zweifarbige Vollbild wurde bei 60% der maximalen Druckdichte (bei einer Tintenmenge von 24 ml/m²) und das dreifarbige Vollbild wurde bei 40% der maximalen Druckdichte (bei einer Tintenmenge von 24 ml/m²) gedruckt. Die Menge an Hydroxygruppen in dem hochsiedenden Lösungsmittel in den einzelnen Volldichtebereichen (ausgedrückt in mmol/m²) war folgende: Tabelle 2
Aus Tabelle 2 geht hervor, dass der Wert Z der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis unter den angegebenen Druckbedingungen (das heißt der maximale Wert der Mengen an in dem hochsiedenden organischen Lösungsmittel enthaltenen Hydroxygruppen pro Einheitsfläche bei Durchführung der Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßmenge der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis (maximale Tintenmenge)) 167 mmol/m² beträgt.
Die bedruckten Aufzeichnungsblätter 1 bis 20 wurden 2 Tage lang in einer Atmosphäre einer Temperatur von 40ºC und 80 % relativer Luftfeuchtigkeit liegen gelassen. Nach der Lagerung wurden die einzelnen Aufzeichnungsblattprüflinge mit einem Vergrößerungsglas auf die Rissbildung hin untersucht. Die einfarbigen Volldruckbereiche (Y, M, C), die zweifarbigen Volldruckbereiche (Y + M, M + C, C + Y) und die dreifarbigen Volldruckbereiche (Y + M + C) wurden auf der Basis der folgenden Kriterien nach der Lagerung auf eine Rissbildung hin untersucht.
A: Auch mit einem Vergrößerungsglas war keine Rissbildung feststellbar.
B: Bei Betrachtung mit einem Vergrößerungsglas war eine schwache Rissbildung feststellbar, sie war jedoch visuell nicht evident.
C: Mit einem Vergrößerungsglas war eine schwache Rissbildung feststellbar.
D: Visuell war eine deutliche Rissbildung feststellbar. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle 3. Tabelle 3
Aus Tabelle 3 geht hervor, dass in Fällen, in welchen die erfindungsgemäßen Erfordernisse (1) und (2) erfüllt sind, selbst nach einer Lagerung bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit in den Volldichtebereichen keine Rissbildung erfolgte. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass im Falle, dass X/Y zwischen 0,1 und 0,4 lag und Z/Y 3 oder weniger betrug, eine Rissbildung am wenigsten ausgeprägt war.

Beispiel 2

Es wurden Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeiten entspre - chend den folgenden Rezepturen zubereitet:
Gelbe Tinte 2
Direktgelb 86 2,0 g
Diethylenglykol 21,5 g
Glycerin 9,8 g
mit Wasser aufgefüllt auf 100 ml
Purpurrote Tinte 2
Direktrot 227 1,8 g
Glycerin 10,5 g
Diethylenglykol 19,5 g
mit Wasser aufgefüllt auf 100 ml
Blaugrüne Tinte 2
Direktblau 199 2,4 g
Ethylenglykol 16,1 g
Glycerin 12,9 g
mit Wasser aufgefüllt auf 100 ml
Die Menge an Hydroxygruppen pro 100 ml der einzelnen Tintenstrahlaufzeichnungsflüssigkeiten auf Wasserbasis war folgende:
Gelbe Tinte 1: 725 mmol/100 ml
Purpurrote Tinte 1: 710 mmol/100 ml
Blaugrüne Tinte 1: 940 mmol/100 ml
Unter Verwendung des in Beispiel 1 benutzten, auf Anforderung arbeitenden Tintenstrahldruckers wurden einfarbige, zweifarbige bzw. dreifarbige Volldrucke hergestellt. Die Menge an Hydroxygruppen in dem hochsiedenden Lösungsmittel in den einzelnen Volldichtebereichen (ausgedrückt in mmol/m²) war folgende: Tabelle 4
Aus Tabelle 4 geht hervor, dass der Wert Z der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis beim Drucken unter den angegebenen Bedingungen (das heißt der Maximalwert der Mengen an in dem hochsiedenden organischen Lösungsmittel enthaltenen Hydroxygruppen pro Einheitsfläche bei Durchführung der Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßmenge der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis (bzw. die maximale Tintenmenge)) 200 mmol/m² beträgt. Ähnlich entsprechend Beispiel 1 wurden die bedruckten Aufzeichnungsblätter 1 bis 20 hinsichtlich der Rissbildung untersucht. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle 5. Tabelle 5
Aus Tabelle 5 geht hervor, dass in Fällen, in denen die erfindungsgemäßen Anforderungen (1) und (2) erfüllt werden, selbst nach einer Lagerung bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit in den Volldichtebereichen keine Rissbildung erfolgte.

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren durch Aufzeichnung auf einem Tintenstrahlaufzeichnungsblatt, bestehend aus einem Wasser nicht-absorbierenden Schichtträger und einer darauf vorgesehenen, Tinte absorbierenden Schicht, umfassend Polyvinylalkohol, feine anorganische Teilchen und Borsäure oder ein Salz derselben, unter Verwendung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und einer Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis mit einem Gehalt an einem hochsiedenden Lösungsmittel mit einer Hydroxygruppe,

wobei die folgenden beiden Erfordernisse (1) und (2) erfüllt werden:

(1) 0,05 ≤ X/Y ≤ 0,5

(2) Z/Y ≤ 4

worin bedeuten:

X die Menge an Borsäure oder deren Salz in der Tinte absorbierenden Schicht des Aufzeichnungsblatts, ausgedrückt in mmol/m²;

Y die Menge an Hydroxygruppen in dem in der Tinte absorbierenden Schicht des Aufzeichnungsblatts enthaltenen Polyvinylalkohol, ausgedrückt in mmol/m², und

Z die maximale Menge an Hydroxygruppen in dem hochsiedenden Lösungsmittel pro Einheitsfläche bei Durchführung der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsblatt bei maximaler Ausstoßmenge an der Aufzeichnungsflüssigkeit auf Wasserbasis, ausgedrückt in mmol/m².

2. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die folgenden Erfordernisse (1) und (2) erfüllt werden:

(1) 0,15 ≤ X/Y ≤ 0,4

(2) Z/Y ≤ 3

worin X, Y und Z gemäß Anspruch 1 definiert sind.

3. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Polyvinylalkohol einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 2000 bis 5000 aufweist.

4. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den feinen anorganischen Teilchen um nach einer Gasphasenmethode hergestellte feine Siliciumdioxidteilchen handelt.

5. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die feinen anorganischen Teilchen eine durchschnittliche Primärteilchengröße von 3 bis 30 nm aufweisen.

6. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gewichtsverhältnis feine anorganische Teilchen / Polyvinylalkohol zwischen 3 und 9 liegt.

7. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Schichtträger um einen beidseitig mit Polyethylen kaschierten Paperschichtträger handelt.

8. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Volumen eines aus einer Tintendüse der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ausgestoßenen Tintentröpfchens 1 bis 30 pl beträgt.