RC高光喷墨打印纸“亮斑”弊病原因分析和解决方法讨论

盖树人 张丽惠 柳艳敏

（乐凯胶片股份有限公司 河北 保定 071054）

RC高光喷墨打印纸“亮斑”弊病原因分析和解决方法讨论

盖树人 张丽惠 柳艳敏

（乐凯胶片股份有限公司 河北 保定 071054）

本文对于影响铝系RC高光喷墨打印纸质量的涂层表面的“亮斑”弊病进行了测试和成因分析，判定“亮斑”产生的原因是由于吸墨涂层表面受到摩擦产生了细微的划痕，由于划痕内部空气和涂层之间折射率的差距引起划痕界面处光线的折射和反射，导致在涂层局部表面的反射光发生了改变，从而出现“亮斑”弊病；并提出避免或减轻铝系RC高光喷墨打印纸“亮斑”弊病的解决方法。

喷墨打印；吸墨涂层；耐磨擦性

1.引言

喷墨打印技术自上世纪80年代问世以来经历了快速的发展，随着打印机打印精度的不断提高，喷墨打印影像质量越来越得到人们的认可，喷墨打印以其方便快捷、设备简单、成本较低的优势迅速成长为主要的影像输出方式之一[1]。到2005年，我国的喷墨打印机的保有量达到1723万台，如此高的打印机保有量催生了巨大的耗材市场[2]。根据适用墨水的不同，喷墨打印耗材可以分为溶剂型喷墨打印耗材、弱溶剂型喷墨打印耗材、水性喷墨打印耗材和UV喷墨打印耗材。其中水性喷墨打印耗材以其环保和影像质量优良的优势在影像输出领域占据了主要的市场份额。

水性喷墨打印耗材根据涂层吸墨原理的不同可以分为“澎润型”和“间隙型”喷墨打印耗材（RC喷墨打印纸）。“澎润型”喷墨打印耗材以能够吸水后溶胀的树脂（明胶、PVA、PVP、强丙基纤维素等）为主形成吸墨涂层，涂层表面遇到墨水后发生溶胀将墨水吸附在涂层中，为了保证“澎润型”喷墨打印耗材涂层的吸墨能力，涂层必然具有较强的水溶性，所以“澎润型”喷墨打印耗材的吸墨涂层的防水性差，一般用作低端影像输出介质。“间隙型”喷墨打印耗材的吸墨涂层以无机颜料氧化铝或氧化硅为主要成膜物质，在吸墨涂层中具有大量的孔隙，当墨水被喷射到“间隙型”喷墨打印耗材吸墨涂层表面时，由于毛细现象的作用，墨水中的溶剂被瞬间吸附到涂层中，实现打印即干的效果，并且吸墨涂层中带正电的无机颜料颗粒将墨水中带负电的显色物质“固定”在靠近吸墨层表面从而获得色彩鲜艳的影像效果[3]。由于RC喷墨打印纸具有打印即干、色彩鲜艳和涂层防水的优点而被大量应用于高端影像（照片）的输出。

2.铝系RC高光喷墨打印纸的“亮斑”弊病

以氧化铝为吸墨涂层的颜料的铝系RC喷墨打印纸因为生产工艺和设备简单，涂层韧性强耐弯折和成本低的优点成为国内RC喷墨打印纸的主要产品。由于RC喷墨打印纸主要用于照片的输出，所以对于RC喷墨打印纸的打印性能、外观、机械性能、防水性等性能的有较高的要求[4]。国内外研究机构对于RC喷墨打印纸的打印性能、外观、机械性能等的影响因素和改善方法进行了深入的研究，但对于铝系RC高光喷墨打印纸的“亮斑”弊病未有深入的研究。铝系RC高光喷墨打印纸的“亮斑”弊病是指在涂层表面出现的局部反射光不匀的问题，常表现为鱼鳞状白色斑痕，当纸张被打印为纯黑色时斑痕表现尤为明显。喷墨打印照片的“亮斑”对于影像的色彩均匀性有明显的影响，严重影响了照片的影像质量。由于铝系RC喷墨打印纸容易出现“亮斑”弊病，所以在高端喷墨打印领域，硅系喷墨打印纸产品占据了主要的市场份额，铝系喷墨打印纸的“亮斑”弊病影像了其在高端喷墨打印领域的应用。喷墨打印照片的“亮斑”弊病情况如图1：

图1 铝系RC喷墨打印纸“亮斑”弊病Fig 1 The bright spot drawback of inkjet printing paper

仔细观察图1可知，在照片的深色或黑色部分有明显的鱼鳞状白色斑痕，造成密度的均匀性变差，但在照片的其他颜色和浅色部分则没有明显的斑痕弊病。

3.铝系RC高光喷墨打印纸“亮斑”弊病原因分析

图2 “亮斑”弊病处40倍放大照片Fig 2 The 40 times zoom photos of the bright spot drawback

对于铝系RC喷墨打印纸吸墨涂层表面的“亮斑”弊病处采用40倍放大镜进行观察，可以看到在“亮斑”处的涂层表面有明显的被破坏的现象，并且在“亮斑”的边缘处能看到清晰的划痕。为了说明“亮斑”在吸墨涂层表面形成的原理，将铝系RC喷墨打印纸的吸墨涂层用原子力显微镜进行放大。

图3 铝系RC喷墨打印纸涂层表面AFM照片Fig 3 The AFM photos of inkjet printing paper coating’s surface

根据铝系RC喷墨打印纸吸墨涂层的原子力显微照片可知吸墨涂层主要是由粒径为几十纳米的颜料颗粒构成，在颗粒之间存在孔径几十纳米的微孔，由于吸墨涂层中绝大多数颜料颗粒和微孔的直径均大约是几十纳米，所以涂层对于光线的散射很轻微，涂层的雾度很小，为透明涂层。当透明涂层表面被摩擦损伤后，在涂层的表面出现大量直径达到微米级的划痕，由于划痕中的空气折射率（n=1）和涂层的平均折射率（n=1.5-1.6）有较大的差距，光线在划痕和涂层之间的界面处发生明显的反射和散射现象，导致划痕处的白度和反射率明显高于其他部分，形成局部亮斑。利用折射率不同的机理形成高遮盖和高反射涂层的方法现在广泛应用于有机白色颜料的工业制备，其方法是通过制备PS、PAN或PMMA中空微球，其空腔中充满空气，利用壳层和空腔的折射率相差较大（n壳层/n空腔=1.6:1）的结构对于光线形成独特的散射和反射作用，因此形成较强的遮盖性[5-6]和对于光线的反射能力。

图4 中空颗粒结构示意图Fig 4 The schematic drawing of hollow particles

所以吸墨涂层表面“亮斑”弊病产生的原因是涂层在涂布收卷、运输和整理裁切过程中受到摩擦后在局部形成大量细微的划痕，由于划痕中的空气和涂层的折射率存在较大的差距而导致光线在划痕处产生较强的折射和反射，从而在涂层表面的大量划痕处产生“亮斑”弊病。

4.改善铝系RC喷墨打印纸“亮斑”弊病的方法

由于吸墨涂层“亮斑”产生的原因是由于涂层受到摩擦后的损伤所致，所以如何避免涂层表面的摩擦损伤是解决“亮斑”弊病的关键。吸墨涂层的耐摩擦性改善的方法主要有：（1）提高涂层的强度：通过增加涂层中胶和坚膜剂用量可以明显提高涂层的强度，但涂层中过多的胶用量会降低涂层的吸墨能力。（2）提高吸墨涂层表面的平整程度：由于吸墨涂层表面的“亮斑”主要是涂层表面凸起部分和纸张的背面相摩擦造成的，提高涂层表面的平整程度可以有效降低鱼鳞状的“亮斑”弊病。（3）降低吸墨涂层表面的摩擦系数；在吸墨涂层中加入具有滑爽性的物质如聚乙烯蜡和PMMA粒子等物质能够降低涂层的摩擦系数，减小摩擦对于涂层的影响，但在涂层中加入滑爽性物质会造成成本的上升和其他性能的下降。（4）避免或减少对于吸墨涂层的摩擦：通过改善纸基背面的滑爽性和降低在运输、整理裁切中对于吸墨涂层的摩擦也可以明显改善“亮斑”弊病。

总之，解决铝系RC喷墨打印纸的“亮斑”弊病需要提高吸墨涂层的耐磨性和减少在吸墨涂层上的摩擦作用，两者的结合可以在解决“亮斑”弊病上取得较好的效果。

[1]胡学梅.硅系微孔高光喷墨打印相纸的研究.北京化工大学硕士研究生论文,2008:4-5.

[2]姚薇,劳菲,薛敏钊,刘燕刚.RC高光泽喷墨打印照片纸吸墨涂层的研究[J].影像技术,2009,(2):43-47.

[3]柳艳敏,盖树人,王亚东.彩色喷墨打印纸涂层技术的研究进展[J].信息记录材料,2012,13,3:17-22.

[4]李明良.高光泽喷墨打印纸的研究.南京林业大学硕士研究生论文,2005:5-7.

[5]李辉.聚合物中空乳胶的制备及其形态和遮盖性研究.华南理工大学硕士研究生论文,2013:1-2.

[6]宛焱,梁亮,张然,胡龙.遮盖性空心乳液的制备及其在水性油墨中的应用[J].精细化工,2014,31(8):937-945.

The Study and Solution Discussion on Gloss Ink Jet Printing Paper’s Bright Spot Drawback

GAI Shu-ren, ZHANG Li-hui, LIU Yan-min (Lucky film Co. Ltd, Hebei Province, Baoding 071054,China)

The testing and analysis methods were carried on, for the bright spot drawback on gloss ink jet printing paper’s coatings. The reason of ‘bright spot’ was due to the minute scratches on coating surface. Because of the difference of refractive index between the coating and scratches , the light reflection and refraction phenomenon occurred between the interface of both, so the local light reflection of coating surface would be changed, the ‘bright spot’ appeard. At the same time ,the solutions were proposed in order to avoid ‘bright spot’ drawback problem on coating of gloss ink jet printing paper. .

Ink jet printing; Ink absorbing coating; Abration resistance

TS762.5

A

1009-5624-（2016）02-0066-03