JP2001301324A - インクジェット記録要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、速いインク乾燥時間を有す
るインクジェット記録要素を提供することである。本発
明のもう１つの目的は、良好な画質を有するインクジェ
ット記録要素を提供することである。 【解決手段】 20℃未満のＴg を有する有機ポリマーで
カプセル化された無機粒子であって、当該無機粒子の当
該有機ポリマーに対する質量比が20〜 0.2である無機粒
子を含む画像受容層を担持している基材を含んでなるイ
ンクジェット記録要素。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録要素に関する。より詳細には、本発明は、カプセル化
粒子を含有しているインクジェット記録要素に関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的なインクジェット記録または印刷
システムにおいては、インク液滴が、記録要素または媒
体に向かってノズルから高速で噴射され、媒体上に画像
を生ずる。インク液滴（または記録液体）は、一般に、
染料または顔料などの記録薬剤および大量の溶媒を含ん
でなる。溶媒（またはキャリア液体）は、概して、水、
一価アルコール、多価アルコールまたはそれらの混合物
などの有機材料から作られている。

【０００３】インクジェット記録要素は、概して、少な
くとも一方の表面にインク受容層または画像形成層を担
持している支持体を含んでなり、このような要素には、
不透明な支持体を有する、反射式観察を目的とするも
の、および透明な支持体を有する、透過光による観察を
目的とするものが含まれる。

【０００４】インクジェット装置と共に使用するための
多種多様なタイプの画像記録要素がこれまでに提案され
ているけれども、当該技術分野には多くの未解決の問題
があり、既知の製品には、それらの商業的有用性を制限
する多くの欠陥が存在する。

【０００５】このような画像記録要素上に写真画質の画
像を達成および維持するためには、インクジェット記録
要素が以下の条件を満たさなければならないことがよく
知られている。

【０００６】・容易に濡れ、パッドリング(puddling)
（すなわち、不均一な濃度につながる隣接するインクド
ットの凝集）がまったく無いこと。 ・画像の滲み(bleeding)がまったく無いこと。 ・高濃度のインクを吸収し、素速く乾燥して、次のプリ
ントまたは他の表面と重ねられた際に要素がいっしょに
ブロッキングを生ずることを防ぐ能力を有すること。 ・支持体および／または層（複数であってもよい）の間
の相互作用に起因する不連続性または欠陥（例えば亀
裂、はじき、櫛筋など）をまったく示さないこと。 ・吸収されなかった染料が自由表面で凝集して、染料の
結晶化が起こり、像形成領域においてブルームまたはフ
ェロ焼け（ブロンジング）の影響が生ずるようなことが
無いこと。 ・水との接触または日光、タングステン灯、または蛍光
灯による照射に起因する退色を防ぐのに最適化された画
像堅牢度を有すること。

【０００７】殆ど瞬間的なインク乾燥時間および良好な
画質を同時に提供するインクジェット記録要素が望まし
い。しかしながら、記録要素が適合する必要のあるイン
クの組成および容量は広範囲にわたるので、インクジェ
ット記録媒体のこれらの要求条件を同時に達成するのは
困難である。

【０００８】多孔質または非多孔質の支持体の片面もし
くは両面に好適な画像受容層として作用する多孔質また
は非多孔質の単層コーティングもしくは多層コーティン
グを用いるインクジェット記録要素が知られている。非
多孔質コーティングを使用する記録要素は概して良好な
画質を有するけれども、インク乾燥時間が不良である。
多孔質コーティングを使用する記録要素は概してコロイ
ド状微粒子を含有しており、不良な画質を有するけれど
も、優れた乾燥時間を示す。

【０００９】インクジェット印刷と共に使用するための
多種多様なタイプの多孔質画像記録要素が知られている
けれども、当該技術分野には多くの未解決の問題があ
り、既知の製品には、それらの商業的有用性を厳しく制
限する多くの欠陥が存在する。多孔質画像記録層の製造
の難題は、亀裂の無い高い光沢、高い色濃度、および速
い乾燥時間を達成することである。

【００１０】欧州特許第 813,978号は、微細粒子、親水
性バインダーおよび油滴を含んでなるインク吸収層が使
用されているインクジェット記録要素に関する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】欧州特許第 813,978号
には、油滴が表面に移動して画像の外観の変化を生ずる
という点で、要素に問題がある。

【００１２】本発明の目的は、速いインク乾燥時間を有
するインクジェット記録要素を提供することである。本
発明のもう１つの目的は、良好な画質を有するインクジ
ェット記録要素を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】これらの目的および他の
目的は、20℃未満のＴg を有する有機ポリマーでカプセ
ル化された無機粒子であって、当該無機粒子の当該有機
ポリマーに対する質量比が20〜 0.2である無機粒子を含
む画像受容層を担持している基材を含んでなるインクジ
ェット記録要素を含む本発明によって達成される。

【００１４】本発明のインクジェット記録要素は、速い
インク乾燥時間および良好な画質を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明において使用される基材
は、紙などの多孔質のものであってもよく、または樹脂
コート紙、合成紙（例えばTeslin（商標）または Tyvek
（商標））、含浸紙（例えばDuraform（商標））、酢酸
セルロースフィルムもしくはポリエステルフィルムなど
の非多孔質のものであってもよい。基材の表面を処理し
て、画像受容層の支持体に対する接着性を改良してもよ
い。例えば、画像受容層を支持体に適用する前に、表面
にコロナ放電処理を施してもよい。あるいは、ハロゲン
化フェノールもしくは部分的に加水分解された塩化ビニ
ル−酢酸ビニルのコポリマーから形成される層などのア
ンダコーティングまたは下塗り層を支持体の表面に適用
することもできる。

【００１６】本発明においては、金属酸化物または金属
水酸化物などの、いずれの無機充填剤を使用してもよ
い。本発明の好ましい態様において、金属酸化物は、 N
alco（商標）(Nalco Co.) 、 Ludox（商標）(DuPont Co
rp.)、 Snowtex（商標）(Nissan Chemical Co.) として
市販されているシリカ、アルミナ、ジルコニアまたはチ
タニアである。本発明のもう１つの好ましい態様におい
て、前記粒子の粒径は５nm〜1000nmである。

【００１７】本発明において使用されるカプセル化粒子
は、シランカップリング化学によって無機粒子の表面を
改質し、続いて"Emulsion Polymerization and Emulsio
n Polymers", edited by P.A. Lovell and M.S. El-Aas
sar, John Wiley and Sons,1997において見出すことが
できる乳化重合を行うことによって調製することができ
る。

【００１８】無機コロイドの改質に有用なシランカップ
リング剤には、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、
3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピ
ルジエトキシメチルシラン、3-アミノプロピルジメトキ
シメチルシラン、3-アミノプロピルエトキシジメチルシ
ラン、3-アミノプロピルメトキシジメチルシラン、 N-
(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、 N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキ
シシラン、 N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチ
ルジメトキシシラン、 N-(2-アミノエチル)-3-アミノプ
ロピルメチルジエトキシシラン、4-アミノブチルトリエ
トキシシラン、4-アミノブチルトリメトキシシラン、 N
-(2-アミノエチル)-3-アミノイソブチルメチルジメトキ
シシラン、およびGelest catalogue, pp.105-259(1997)
において列挙されている他のシランカプラー剤が含まれ
る。本発明において使用される無機コロイドの改質にも
っとも好ましいシランカップリング剤には、3-アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメト
キシシラン、3-アミノプロピルジエトキシメチルシラ
ン、3-アミノプロピルジメトキシメチルシラン、 N-(2-
アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、
N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、 N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジ
メトキシシラン、N-(2-アミノエチル)-3-アミノプロピ
ルメチルジエトキシシランが含まれる。

【００１９】本発明において用いられる無機粒子のカプ
セル化に使用される有機ポリマーは、20℃未満、好まし
くは−50℃〜20℃のＴg を有する。本発明において使用
してもよいこれらのポリマーの例には、以下のモノマー
から誘導されるホモポリマーおよびコポリマーが含まれ
る。アクリル酸n-ブチル、アクリル酸n-エチル、アクリ
ル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸メトキシエチル、ア
クリル酸メトキシエトキシエチル、アクリル酸エトキシ
エチル、アクリル酸エトキシエトキシエチル、メタクリ
ル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸n-プロピル、アクリ
ル酸ヒドロキシエチルなど、およびカチオン性モノマー
（例えばアクリル酸トリメチルアンモニウムエチルおよ
びメタクリル酸トリメチルアンモニウムエチルの塩、ア
クリル酸トリエチルアンモニウムエチルおよびメタクリ
ル酸トリエチルアンモニウムエチルの塩、アクリル酸ジ
メチルベンジルアンモニウムエチルおよびメタクリル酸
ジメチルベンジルアンモニウムエチルの塩、アクリル酸
ジメチルブチルアンモニウムエチルおよびメタクリル酸
ジメチルブチルアンモニウムエチルの塩、アクリル酸ジ
メチルヘキシルアンモニウムエチルおよびメタクリル酸
ジメチルヘキシルアンモニウムエチルの塩、アクリル酸
ジメチルオクチルアンモニウムエチルおよびメタクリル
酸ジメチルオクチルアンモニウムエチルの塩、アクリル
酸ジメチルドデシルアンモニウムエチルおよびメタクリ
ル酸ジメチルドデシルアンモニウムエチルの塩、アクリ
ル酸ジメチルオクタデシルアンモニウムエチルおよびメ
タクリル酸ジメチルオクタデシルアンモニウムエチルの
塩など）。使用することができるこれらのカチオン性モ
ノマーの塩には、塩化物、臭化物、メチル硫酸塩、トリ
フラートなどが含まれる。

【００２０】本発明において使用することができる上記
有機ポリマーの例には、ポリ (アクリル酸n-ブチル-co-
塩化ビニルベンジルトリメチルアンモニウム) 、ポリ
(アクリル酸n-ブチル-co-臭化ビニルベンジルトリメチ
ルアンモニウム) 、ポリ (アクリル酸n-ブチル-co-塩化
ビニルベンジルジメチルベンジルアンモニウム) および
ポリ (アクリル酸n-ブチル-co-塩化ビニルベンジルジメ
チルオクタデシルアンモニウム) が含まれる。本発明の
好ましい態様において、上記ポリマーは、ポリアクリル
酸n-ブチル、ポリアクリル酸2-エチルヘキシル、ポリア
クリル酸メトキシエチル、ポリアクリル酸エトキシエチ
ル、ポリ (アクリル酸n-ブチル-co-アクリル酸トリメチ
ルアンモニウムエチル) 、ポリ (アクリル酸n-ブチル-c
o-メタクリル酸トリメチルアンモニウムエチル) または
ポリ (アクリル酸n-ブチル-co-塩化ビニルベンジルトリ
メチルアンモニウム) であってもよい。

【００２１】以下は、本発明において使用することがで
きる有機ポリマーでカプセル化した無機粒子の例であ
る。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】また、本発明の画像記録層において、バイ
ンダー（例えば、ポリビニルアルコールなどの水溶性ポ
リマー、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、ポリ2-エチ
ル -2-オキサゾリン、ポリ2-メチル -2-オキサゾリン、
ポリアクリルアミド、キトサン、メチルセルロース、エ
チルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロースなど）を使用することもでき
る。また、低Ｔg ポリマーラテックス（例えばポリ (ス
チレン-co-ブタジエン) 、ポリウレタンラテックス、ポ
リエステルラテックス、ポリアクリル酸n-ブチル、ポリ
メタクリル酸n-ブチル、ポリアクリル酸2-エチルヘキシ
ル、アクリル酸n-ブチルとアクリル酸エチルとのコポリ
マー、酢酸ビニルとアクリル酸n-ブチルとのコポリマー
など）などの他のバインダーを使用することもできる。

【００２５】また、例えば硝酸などのｐＨ調節剤、架橋
剤、レオロジー調節剤、界面活性剤、紫外線吸収剤、殺
生剤、滑剤、色素、色素定着剤または媒染剤、蛍光増白
剤などの他の添加剤が画像記録層に含まれていてもよ
い。

【００２６】インクジェットコーティングは、従来の前
計量または後計量のコーティング方法（例えばブレード
コーティング、エアナイフコーティング、ロッドコーテ
ィング、ロールコーティングなど）によって、基材の一
方または両方の表面に適用することができる。コーティ
ング方法の選択は操作の経済性から定まり、これは、次
に、コーティング固形分、コーティング粘度、およびコ
ーティング速度などの調合物の仕様を決定するであろ
う。

【００２７】画像受容層の厚みは１〜60μm 、好ましく
は５〜40μm の範囲にわたることができる。

【００２８】コーティングの後に、インクジェット記録
要素をカレンダー加工またはスーパーカレンダー加工に
付して、表面の平滑性を高めてもよい。本発明の好まし
い態様において、インクジェット記録要素は、65℃の温
度、 14000 kg/m の圧力、および0.15 m/s〜 0.3 m/sの
速度における高温ソフトニップカレンダー加工に付され
る。

【００２９】本発明の記録要素を像形成させるのに使用
されるインクジェットインクは当該技術分野において周
知である。概してインクジェット印刷において使用され
るインク組成物は、溶媒またはキャリア液体、染料また
は顔料、湿潤剤、有機溶媒、洗浄剤、増粘剤、防腐剤な
どを含んでなる液体組成物である。溶媒またはキャリア
液体は単なる水とすることができ、または多価アルコー
ルなどの他の水混和性溶媒と混合された水とすることも
できる。また、多価アルコールなどの有機材料が主たる
キャリアまたは溶媒液体であるインクを使用してもよ
い。特に有用なものは、水と多価アルコールとの混合溶
媒である。このような組成物において使用される染料
は、概して、水溶性の直接染料または酸性型染料であ
る。このような液体組成物は、例えば、米国特許第 4,3
81,946号、同 4,239,543号、および同 4,781,758号の各
明細書を含む従来技術に広範に記載されている。

【００３０】本明細書において開示されている記録要素
は主にインクジェットプリンターに有用であると言及し
たけれども、それらをペンプロッター集成装置のための
記録媒体として使用することもできる。ペンプロッター
は、インク溜めと接触している毛管の束からなるペンを
使用して、記録媒体の表面に直接筆記することによって
作動する。

【００３１】以下の例により、本発明をさらに説明す
る。

【００３２】

【実施例】例１−カプセル化粒子１の合成 150ｇの Nalco（商標）2329コロイド状シリカおよび 15
0ｇの蒸留水を、機械式攪拌機および窒素注入口を備え
た 500mLの３つ口丸底フラスコ中で混合した。３ｇの3-
アミノプロピルメチルジエトキシシランを１分間かけて
添加した。この混合物のｐＨを、１ mol/L（１Ｎ）のＨ
Ｃｌで、ゆっくりと 4.0に調整した。この分散液の粘度
は先ず最初は上昇したけれども、酸の添加によって再び
低下した。 1.2ｇの臭化セチルトリメチルアンモニウム
（ＣＴＡＢ）および 0.6ｇのTriton X-100（商標）を添
加した。この分散液を室温で１時間撹拌した。

【００３３】上記溶液を高温浴中で80℃に加熱し、窒素
で30分間パージした。0.12ｇの 2,2'-アゾビス (2-メチ
ルプロピオンアミジン) 二塩酸塩をこの反応器に添加し
た。この反応器に、８ｇのアクリル酸n-ブチル、５ｇの
メタクリル酸トリメチルアンモニウムエチル（メチル硫
酸塩、固形分80％）、0.24ｇのＣＴＡＢ、0.12ｇの 2,
2'-アゾビス (2-メチルプロピオンアミジン) 二塩酸
塩、および40ｇの脱イオン水を含んでなるモノマー乳剤
を１時間かけて供給して、上記 Nalco（商標）2329をカ
プセル化した。固形分は20.1％であり、カプセル化粒子
の粒径は45nmであった。

【００３４】例２ 要素１ 紙ベースを調製するために、93部の沈降炭酸カルシウム
顔料（Alboglos-S（商標）, Specialty Minerals Inc.
）および７部のポリビニルアルコール（Airvol540（商
標）, Air Products and Chemicals）を水性媒体中で混
合することによってコーティング懸濁液を製造した。こ
の懸濁液を、Meyer Rod によって、50μm の乾燥厚みと
なるように、Georgia-Pacific 100#紙ベースに適用し
た。この調製されたベースに、上記カプセル化粒子１の
水性分散液を、Meyer Rod によって、10μm の乾燥厚み
となるように塗布した。このコーティングを60℃のオー
ブンで乾燥させた。

【００３５】要素２ この要素は、上記コーティングを、80部のコロイド状シ
リカ（Nyacol（商標）IJ 222, Akzo Nobel）および20部
の上記カプセル化粒子１を含んでなる水性分散液とした
ことを除き、要素１と同じ方法で調製した。

【００３６】比較用要素１ この要素は、上記コーティングを、コロイド状シリカ
（Nyacol（商標）IJ 222, Akzo Nobel）の水性分散液と
したことを除き、要素１と同じ方法で調製した。

【００３７】比較用要素２ この要素は、上記コーティングを、85部のコロイド状シ
リカ（Nyacol（商標）IJ 222, Akzo Nobel）および15部
のポリウレタンラテックス（ Witcobond（商標）W-213,
Witco Corp.）を含んでなる水性分散液としたことを除
き、要素１と同じ方法で調製した。

【００３８】比較用要素３ この要素は、上記コーティングを、90部のコロイド状シ
リカ（ Nalco（商標）2329, Nalco Co. ）および10部の
ポリビニルアルコール（Airvol 540（商標）,Air Produ
cts and Chemicals）を含んでなる水性分散液としたこ
とを除き、要素１と同じ方法で調製した。

【００３９】印刷 Color Ink Cartridge S020191/IC3CL01 を使用する染料
系インク用のEpson Stylus Color 740プリンターを使用
して画像を印刷した。画像は、シアン、マゼンタ、イエ
ロー、ブラック、グリーン、レッドおよびブルーの一連
のストリップを含み、各々のストリップは、幅 0.8cm、
長さ20cmの長方形の形とした。

【００４０】乾燥時間 プリンターから排出された直後に、１枚のボンド紙を印
刷画像の上に置き、平滑な重い重りを転がした。次に、
ボンド紙を印刷画像から引き離した。ボンド紙上の色素
転写の長さを測定することにより、印刷画像を乾燥させ
るのに必要とされる時間を見積もった。ボンド紙へのイ
ンクの転写がまったく無い場合の乾燥時間の等級を１と
する。少なくとも１色のストリップの全転写が有った場
合には、乾燥時間の等級を５とする。転写の長さがその
中間である場合は、１と５との間の等級とする。

【００４１】画質 画質は主観的に評価した。凝集とは、べた領域における
インクの不均一性またはパッドリングを指す。滲みと
は、その目的とする境界の外へインクが流れることを指
す。

【００４２】コーティングの外観 上記コーティングの亀裂欠陥を視覚的に検査した。以下
の結果が得られた。

【００４３】

【表３】

【００４４】上記結果は、より不良な乾燥時間を有し、
亀裂およびより不良な画質を有していた対照標準要素と
比較して、本発明の要素が良好な乾燥時間を有し、亀裂
がまったく無く、かつ良好な画質を有していたことを示
している。

【００４５】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録要素は、速
いインク乾燥時間および良好な画質を提供する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 20℃未満のＴg を有する有機ポリマーで
   カプセル化された無機粒子であって、前記無機粒子の前
   記有機ポリマーに対する質量比が20〜 0.2である無機粒
   子を含む画像受容層を担持している基材を含んでなるイ
   ンクジェット記録要素。