JP2005532935A - インクジェット記録要素 - Google Patents

Abstract

本発明は長期間にわたる非常に良好な色素保持特性を有するインクジェット記録要素に関する。この記録要素は支持体と少なくとも１層のインク受理層を含み、前記インキ受理層は１種以上の水溶性バインダーと１種以上のアルミノケイ酸塩ポリマーとを含み、該アルミノケイ酸塩ポリマーは、加水分解可能な官能基のみを有するアルキルオルトシリケートと一緒にアルミニウムハロゲン化物を、シラノール基の存在において水性アルカリで処理し、ここでアルミニウム濃度は0.3モル／l未満に維持され、Al／Siモル比は1〜3.6に維持され、そしてアルカリ／Alモル比は2.3〜3に維持されており、そして生じた該混合物を、該アルミノケイ酸塩ポリマーを形成するのに十分に長く、シラノール基の存在において周囲温度で撹拌することによって得ることができる。

Description

本発明はインクジェット記録要素に関する。

ここ数年間、デジタル写真が急成長しており、一般の人々が効率的で手頃な価格のデジタル・カメラを利用するようになっている。従って人々は、シンプルなコンピューター及びそのプリンターから写真プリントをできる限り最良の品質で生成できることを求めている。

多くのプリンター、例えばパーソナルオフィス・オートメーションに関連するプリンターは、インクジェット・プリント技術を利用する。インクジェット・プリント技術には、２つの主要な群、すなわち連続ジェット及びドロップ・オン・デマンドがある。

連続ジェットはよりシンプルなシステムである。加圧されたインク(3.10⁵Pa)が強制的に１つ又は２つ以上のノズルを通され、これによりインクが液滴流に変換されるようになっている。できる限り規則的なサイズ及び液滴間のスペースを得るために、例えば高周波(最大1MHz)交流(AC)電源を有する、インクと接触した圧電性結晶を使用して、規則的な圧力パルスが送られる。単一ノズルを使用してメッセージをプリントできるように、どの液滴も個別に制御され、指向されなければならない。このためには静電エネルギーが使用される。すなわち、液滴が形成される場所に、インクジェットの周りに電極が配置される。ジェットは誘導により帯電され、そしてその後はどの液滴も、印加電圧に依存する値を有する電荷を担持する。次いで液滴は、対向符号の電荷を有する２つの偏向板の間を通り、次いで、所与の方向に追従する。この運動の振幅は、プレートのそれぞれによって担持された電荷に対して比例する。他の液滴が紙に達するのを阻止するために、これらの液滴は帯電されないままにされる。すなわち、支持体に達する代わりに、液滴は偏向されることなしにそれらの経路を進み続け、そして容器内に直接的に入る。次いでインクは濾過され、そして再使用することができる。

インクジェット・プリンターの他方のカテゴリーはドロップ・オン・デマンド(DOD)である。ドロップ・オン・デマンドは、オフィス・オートメーションに使用されるインクジェット・プリンターの基礎を構成する。この方法の場合、インク・カートリッジ内の圧力は一定のままでは維持されず、文字を形成しなければならない時に加えられる。広く行き渡った１つのシステムには、12個のオープン・ノズルから成る列があり、これらのノズルのそれぞれが圧電性結晶で活性化される。ヘッド内に含有されるインクにパルスが与えられ、圧電素子は電圧によって収縮し、このことは容積を減少させ、ノズルによる液滴の駆出に導く。素子がその初期形状を取り戻すと、素子は新しいプリントに必要なインクをリザーバー内にポンピングする。ノズル列はこうして、カラム・マトリックスを生成するために使用され、液滴の偏向が必要になることはない。このシステムの１つの変化形は、圧電性結晶の代わりに、それぞれのノズルの背後にある小さな加熱素子を使用することにある。液滴は、溶剤蒸気から成る気泡を形成するのに続いて放出される。容積の増大は液滴の駆出を可能にする。最後に、インクが周囲温度で固体であるパルス式インクジェット・システムがある。この場合プリント・ヘッドを加熱して、インクが液化しプリントできるようにしなければならない。このことは、コンベンショナルなシステムよりも広い範囲の製品上で急速乾燥を可能にする。

優れた品質の写真画像を生成することができる新しい「インクジェット」プリンターが今や存在する。しかし、これらのプリンターは、劣った品質のプリント用紙を使用した場合に、良好なプルーフを供給することはできない。プリント用紙の選択は、得られる画質にとって重要な要素である。プリント用紙は、次の特性：高品質プリント画像、プリント後の急速乾燥、良好な時間経過後色素保持性、平滑な外観及び高度の光沢、を併せ持たねばならない。

一般に、プリント用紙は、必要とされる特性に応じて１つ又は２つ以上の層がコーティングされた支持体を含む。例えば、支持体上には、一次付着層、吸収層、インク定着層、及び記録要素の光沢を提供する保護層又は表面層を塗布することができる。吸収層は、画像形成後、水性インク組成物の液体部分を吸収する。液体の排除は、表面へのインク移動のリスクを軽減する。インク定着層は、紙ベースの繊維内へのインク損失を防止し、これにより良好な彩度を得る一方、プリント用ドットのサイズの増大を助長して画質を低減することになる過剰インクを防止する。吸収層と定着層とは、両機能を保証する単一のインク受理層を構成することもできる。保護層は、指紋及びプリンター供給ローラの加圧痕に対する保護を保証するように構成される。インク受理層は通常、バインダー、受理剤、及び種々の添加剤を含む。受理剤の目的は、プリント用紙内に色素を定着させることである。最もよく知られている無機受理剤は、コロイドシリカ又はベーマイトである。例えば、欧州特許出願公開第976,571号明細書及び同第1,162,076号明細書に記載されたインクジェット・プリント用材料の場合、インク受理層は無機受理剤として、Grace Corporationによって市販されているLudox(商標)CL(コロイドシリカ)、又はSasolによって市販されているDispal(商標)(コロイドベーマイト)を含有する。しかし、このような無機受理剤を含有するインク受理層を含むプリント用紙は、時間経過後の画像安定性が低いおそれがある。このような低い画像安定性は色濃度の損失によって実証される。

写真品質、プリント速度及び色安定性に関する市場の新しい要件を満たすためには、上記の特性、特に良好な時間経過後色素保持性、並びに高い光沢度を有する新しいインクジェット記録要素を提供することが必要である。

本発明による新しいインクジェット記録要素は、支持体と、１つ以上のインク受理層とを含むインクジェット記録要素であって、前記インク受理層が１種以上の水溶性バインダーと１種以上のアルミノケイ酸塩ポリマーとを含み、該アルミノケイ酸塩ポリマーが、下記工程：
a) 加水分解可能な官能基のみを含む混合アルミニウム及びケイ素アルコキシド、或いは、加水分解可能な官能基のみを含むアルミニウム化合物とケイ素化合物との混合物の加水分解から生じた混合アルミニウム及びケイ素前駆体を、シラノール基の存在下において水性アルカリで処理し、ここでアルミニウム濃度は0.3モル／l未満に維持され、Al／Siモル比は1〜3.6に維持され、そしてアルカリ／Alモル比は2.3〜3に維持され；
b) 工程a)から生じた該混合物を、該アルミノケイ酸塩ポリマーを形成するのに十分に長く、シラノール基の存在下において周囲温度で撹拌し；そして
c) 工程a)及びb)中に形成された副生成物を該反応媒質から排除する
工程を含む調製方法によって得ることができることを特徴とする。

本明細書全体を通して、「加水分解可能な官能基」という表現は、プロセス中、及び具体的には水性アルカリを用いた処理時に、加水分解によって排除される置換基を意味する。以下、「未改質混合アルミニウム及びケイ素アルコキシド」又は「未改質混合アルミニウム及びケイ素前駆体」という表現はそれぞれ、加水分解可能な官能基のみを有する混合アルミニウム及びケイ素アルコキシド、又は加水分解可能な官能基のみを有するアルミニウム化合物とケイ素化合物との混合物の加水分解から生じる混合アルミニウム及びケイ素前駆体を意味する。より一般的には「未改質」化合物は、加水分解可能な置換基だけから成る化合物である。

本発明によるインクジェット記録要素は、改善された時間経過後色素保持特性、並びに、市場で入手可能なインクジェット記録要素と比較して良好な光沢を有する。

本発明によるインクジェット記録要素は先ず支持体を含む。この支持体は、所期用途に応じて選択される。支持体は透明又は不透明な熱可塑性フィルム、具体的にはポリエステル、ポリメチルメタクリレート、酢酸セルロース又はポリ塩化ビニル、及びその他の任意の適切な材料に基づくフィルムであってよい。本発明において使用される支持体は紙であってもよく、紙の両側にはポリエチレン層を被覆することができる。紙パルプを含む支持体の両側にポリエチレンがコーティングされる場合、これは樹脂コート紙(Resin Coated Pater:RCペーパー)と呼ばれ、種々の商品名で市販される。このタイプの支持体は、インクジェット記録要素を構成するのに特に好ましい。支持体の使用側には、ゼラチン又は別の組成物から成る極めて薄い層をコーティングし、これにより支持体上の第１層の接着を保証する。

次いで本発明によるインクジェット記録要素は、１種以上の水溶性バインダーを含む１つ以上のインク受理層を含む。前記水溶性バインダーはゼラチン又はポリビニルアルコールであってよい。ゼラチンは、写真分野で従来より使用されているものである。このようなゼラチンは、Research Disclosure, 1994年9月, 第36544号、第IIA部に記載されている。Research Disclosureは、Dudley House, 12 North Street, Emsworth, Hampshire PO10 7DQ, United Kingdom在、Kenneth Mason Publications Ltdの刊行物である。ゼラチンはSKWから、そしてポリビニルアルコールはNippon Gohsei、又はAir ProductからAirvol(商標)130の名称で得ることができる。

本発明によれば、インク受理層は、受理剤として、
a) 加水分解可能な官能基のみを含む混合アルミニウム及びケイ素アルコキシド、或いは、加水分解可能な官能基のみを含むアルミニウム化合物とケイ素化合物との混合物の加水分解から生じた混合アルミニウム及びケイ素前駆体を、シラノール基の存在下において水性アルカリで処理し、ここでアルミニウム濃度は0.3モル／l未満に維持され、Al／Siモル比は1〜3.6に維持され、そしてアルカリ／Alモル比は2.3〜3に維持され；
b) 工程a)から生じた該混合物を、該アルミノケイ酸塩ポリマーを形成するのに十分に長く、シラノール基の存在下において周囲温度で撹拌し；そして
c) 工程a)及びb)中に形成された副生成物を該反応媒質から排除する
工程を含む調製方法によって得ることができる１種以上のアルミノケイ酸塩ポリマーを含む。

１つの実施態様によれば、未改質混合アルミニウム及びケイ素前駆体は、(i)アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシド及びアルミニウムハロゲノアルコキシドから成る群から選択された１つの化合物と、(ii)未改質ケイ素アルコキシド及び未改質ケイ素クロロアルコキシドから成る群から選択された１種以上の化合物とを、水性媒質中で混合することにより、現場で形成することができる。未改質のアルミニウム化合物又はケイ素化合物のアルコキシド基は、好ましくは炭素原子数1〜5を有し、例えばメトキシド、エトキシド、n-プロポキシド又はi-プロポキシドである。

好ましくは、アルミニウム塩、例えばハロゲン化物(例えば塩化物又は臭化物)、過ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩又はカルボン酸塩、及び１種以上の未改質ケイ素アルコキシド、例えばテトラメチルオルトシリケート又はテトラエチルオルトシリケートが使用される。

単独の未改質ケイ素アルコキシド又は未改質ケイ素アルコキシド混合物、或いは、単独の未改質ケイ素クロロアルコキシド又は未改質ケイ素クロロアルコキシド混合物、或いは、未改質ケイ素アルコキシドと未改質ケイ素クロロアルコキシドとの混合物を使用することができる。

好ましくは、ハロゲン化アルミニウム、例えば塩化アルミニウム、及び未改質ケイ素アルコキシドが使用される。実際には、透明な均質混合物が得られるまで撹拌しながら、ケイ素アルコキシドを純粋な状態で、又は補助溶剤、例えばアルコール中で希釈した状態で水溶液中のアルミニウム塩に添加することにより、周囲温度15℃〜35℃、好ましくは20℃〜25℃で形成される。こうして未改質混合アルミニウム及びケイ素前駆体が得られる。撹拌時間は10〜180分間であり、好ましくは120分間である。

本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法の工程a)によれば、次いで前駆体又は未改質混合アルミニウム及びケイ素アルコキシドを、水性アルカリと接触させ、アルミニウム濃度は0.3モル／l未満に維持され、Al／Siモル比は1〜3.6に維持され、そしてアルカリ／Alモル比は2.3〜3に維持される。有利には、アルミニウム濃度は1.5 × 10^-2〜0.3モル／lであり、より好ましくは、4.4 × 10^-2〜0.3モル／lである。好ましくはAl／Siモル比は1〜2である。

好ましくは、0.5 M〜3M、好ましくは3Mの濃度の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、ジエチルアミン又はトリエチルアミンの水溶液が使用される。アルカリは、水性アルコール溶液の形態を成すこともできる。
アルカリは、好ましくは50〜650ミリモル／時の速度で、前駆体に、又は未改質混合アルミニウム及びケイ素アルコキシドに添加される。

工程a)におけるアルカリは、シラノール基の存在下において添加される。これらの基は、ガラス又はシリカ(グラスウール)粒子又はビードによって供給することができる。これらの粒子又はビードは表面のヒドロキシ基を有する。処理されるべき液体の容積が大きい場合には、ビードの量を増大させることが望ましい場合がある。ビードの直径は、0.2〜5mmであってよく、好ましくは1〜3mmであってよい。本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法の実施をシンプルにするために、混合アルミニウム及びケイ素前駆体は、シラノール基の存在下において、例えばガラスビード床内で混合物を循環させることにより調製することもできる。

アルカリの添加後、本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法の工程b)は、工程a)から生じた該混合物を、前記アルミノケイ酸塩ポリマーを形成するのに十分に長く、シラノール基の存在下において周囲温度で撹拌することにある。

次いで、本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法の工程c)は、工程a)及びb)中に形成された副生成物、例えば工程a)で使用されたアルカリに事実上由来する残留イオンを該反応媒質から排除することにある。残留イオンは、洗浄、連続沈降、又はダイアフィルトレーションによって排除することができる。工程c)から生じたアルミノケイ酸塩ポリマー材料を、次いで遠心分離又はナノ濾過により濃縮することができる。

本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法の第１の実施態様の場合、工程a)中に、所定量のアルカリを添加することにより、アルカリ／Alモル比約2.3を得る。この場合、pHは4〜5、好ましくは4.2〜4.3に維持される。次いで上述の工程b)を適用する。本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーはこうして分散体の形態として得られる。次いで、残留イオンを排除するための工程c)を、ダイアフィルトレーションによって、そして続いてナノ濾過濃縮によって実施することができる。

本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法の第２の実施態様の場合、工程a)中に、所定量のアルカリを添加することにより、アルカリ／Alモル比約3を得る。次いで上述の工程b)を適用する。本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーはこうして懸濁液として得られる。次いで、残留イオンを排除するための工程c)を、ダイアフィルトレーションによって、そして続いてナノ濾過濃縮によって実施することができ、アルミノケイ酸塩ポリマーは、酸、例えば塩酸又は酢酸又はこれらの混合物を添加することにより、予め再分散されている。

第３の実施態様の場合、本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法は、工程b)の後及び工程c)の前に、付加的な工程d)を含む。前記工程d)は、アルカリ／Alモル比が工程a)中に3に未だ達していない場合には、アルカリ／Alモル比3を達成するために付加的な量の水性アルカリを数分経過後に添加することにある。本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーはこうして、懸濁液の形態で得られる。次いで、残留イオンを排除するための工程c)を、ダイアフィルトレーションによって、そして続いてナノ濾過濃縮によって実施することができ、アルミノケイ酸塩ポリマーは、塩酸を添加することにより、予め再分散されている。工程c)は、浸透水による洗浄、連続沈降、続いて遠心分離濃縮によって実施することもできる。

工程c)から、続いて濃縮から生じた、本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーは物理的なゲル形態を有する。Al／Siモル比は1〜3.6である。これに続く凍結乾燥は、本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーが粉末として得られるのを可能にする。このようなアルミノケイ酸塩ポリマーは、そのラマン・スペクトルがスペクトル域200〜600cm^-1において、250±6cm^-1での広帯域、359±6 cm^-1での広強帯域、407±7 cm^-1での肩、及び501±6cm^-1での広帯域を含むことを特徴とすることができ、ラマン・スペクトルは、工程b)の後に、且つ工程c)及び凍結の前に、結果として生じたアルミノケイ酸塩ポリマーに対して生成される。

別の実施態様の場合、本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法は、工程c)の後で、工程c)から生じた該アルミノケイ酸塩ポリマーに、アルミニウムの１種以上のキレート剤を添加する工程e)を含む。次いでこの混合物は撹拌される。続いて行われる真空による排気が、本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーが固形で得られるのを可能にする。

アルミニウムの前記キレート剤は、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、二官能価酸、これらのエステル及び無水成分、及びアミノ酸から成る群から選択することができる。好ましくは、アルミニウムの前記キレート剤は、HCOOH、R₁COOH、ここでR₁は、CH₃(CH₂)_n(nは0〜12)、CF₃、C₆H₅、(C₆H₅)₂、サリチル酸におけるような置換型芳香環、C₄H₄Sから成る群から選択される；R₂PO(OH)₂、ここでR₂はCH₃、C₆H₅から成る群から選択される；R₃SO₃H、ここでR₃はCH₃(CH₂)_n(nは0〜5)である；HOOC(CH₂)_nCOOH(n=0〜8);フタル酸のような芳香族二官能価酸；HOOC(CH₂)_nPO(OH)₂(n=2,4)；ヒドロキシ脂肪族酸；HOOC(CH₂OH)_nCOOH(n=1〜2)；CH₃CH(NH₂)COOHから成る群から選択される。好ましくは、キレート剤は酢酸である。

アルミニウムのキレート剤の有用な溶剤は一般に水であるが、しかし、別の水混和性溶剤を使用することにより、工程c)から生じるアルミノケイ酸塩ポリマーにキレート剤を添加する前に、キレート剤を可溶化することができる。

工程c)から生じた該アルミノケイ酸塩ポリマーに直接的に工程e)を適用することにより、工程e)から生じるアルミノケイ酸塩ポリマーを調製することができ、或いは、工程c)から生じたアルミノケイ酸塩ポリマーを使用することによりインク受理層製造用コーティング組成物を調製する時に、工程e)を適用することができる。

工程e)は、先ず酢酸を添加し、続いてアルミニウムの別の異なるキレート剤を添加することを含むことができる。この方法は、キレート剤が嵩高な基を含むときにキレート化を助けるのに特に有用である。

該インク受理層内のアルミニウムのキレート剤の量は、該キレート剤のキレート化官能基と、該アルミノケイ酸塩ポリマーのアルミニウムとのモル比に対応し、該モル比は1未満である。好ましくは、モル比は0.1よりも大きく、且つ1未満である。アルミニウムのキレート剤を導入すると、キレート化合物を形成することにより、アルミノケイ酸塩ポリマーの表面を改質するのが可能になる。キレート剤の官能基は、アルミノケイ酸塩ポリマーの、ポリマーが使用される媒質との親和性を増大させるのを可能にする。

工程e)から生じるアルミノケイ酸塩ポリマー材料のラマン・スペクトルは、工程b)から生じるアルミノケイ酸塩ポリマー材料と同じ帯域、並びにキレート剤のキレート形態に対応する帯域を含む。
工程e)から生じた、本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーは物理的なゲル形態を有している。Al／Siモル比は1〜3.6である。

前記インク受理層は、乾燥状態の該インク受理層の総質量と比較して、5〜95質量%のアルミノケイ酸塩ポリマーを含む。

本発明はまた、上記記録要素のインク受理層を構成するために支持体上にコーティングされることを意図された組成物に関する。この組成物を生成するために、水溶性バインダーを水中に希釈し、これによりその粘度を調節し、そのコーティングを容易にする。次いで組成物は、全ての所要成分を含有する水溶液又は分散体の形態を有する。上記のように得られたアルミノケイ酸塩ポリマーを、組成物を粉末として調製するために使用する場合、この粉末は極めて微細でなければならない。

組成物はそのコーティング特性を改善するために界面活性剤を含むこともできる。この組成物は、任意の適切なコーティング法、例えばブレード塗布、ナイフ塗布又は流し塗りに従って、支持体上にコーティングすることができる。組成物は、湿潤状態において約100μm〜200μmの厚さを有するように塗布される。インク受理層を形成する組成物は支持体の両側に塗布することができる。インク受理層がコーティングされた支持体の裏側に、静電防止層又は曲げ防止層を設けることも可能である。

本発明によるインクジェット記録要素は、上記インク受理層の他に、前記インク受理層の上方又は下方に配列された別の機能を有する他の層を含むことができる。インク受理層並びにその他の層は、当業者に知られた他の全ての添加剤、例えばUV線吸収剤、蛍光増白剤、抗酸化剤、可塑剤などを含み、これにより結果として生じる画像の特性を改善することができる。

本発明において有用なインク受理層は、乾燥状態でおおむね5μm〜50μmの厚さを有する。このようなインク受理層を含むインクジェット記録要素は、改善された時間経過後色素保持特性並びに光沢を有する。このインク受理層は、あらゆるタイプのインクジェット・プリンター並びにこの技術のために開発された全てのインクに使用することができる。

下記例を用いて本発明を説明するが、これらの例は本発明の範囲を限定するものではない。
1)種々のアルミノケイ酸塩の調製
例1
中空球形のアルミノケイ酸塩ポリマーを、米国特許第6,254,845号明細書に記載された方法に従って調製した。

オルトケイ酸ナトリウムを精製水中に溶解することにより、0.1モル／lの水溶液50mlを得た。別個に、塩化アルミニウムを精製水中に溶解することにより、0.1モル／lの水溶液67.15mlを得た。塩化アルミニウムを高速で、オルトケイ酸ナトリウムの水溶液と混合した。この段階で、アルミニウム濃度は5.7 × 10^-2モル／lであった。Al／Siモル比は1.34であった。混合物を1時間にわたって周囲温度で撹拌した。膜フィルターを使用して濾過することにより、塩化ナトリウムのような副生成物を排除した懸濁液を得た。フィルターに付着した保持物を回収し、そして120mlの精製水をこれに添加した。混合物を1時間にわたって超音波を用いて分散させ、次いで5日間にわたって80℃で加熱し、精製水で洗浄し、そして通常の温度及び圧力条件で乾燥させ、次いで凍結乾燥させた。アルミノケイ酸塩ポリマーを中空球形粒子の形態で得た。このポリマーをそのラマン・サイン又は図1により示されたスペクトルによって同定した。

記載された全ての例において、Raman Bruker RFS 100分光計(レーザー励起波長1064nm、出力800mW及び512走査)を使用してラマン・スペクトルを得た。半円筒形ミラーを備えたレンズを使用して、スペクトルを反射モード(180°)で獲得した。特別な調製を行わずに、試料を(凍結乾燥により得られた)固形で分析した。赤外スペクトルではなくラマン・スペクトルを使用することが好ましかった。なぜならば、本発明において使用される材料は水が豊富であり、材料の赤外スペクトルは水によって遮蔽されてしまったからである。この問題はラマン・スペクトル技術には現れなかった。同じラマン・サインを有する材料は、同じ群に属する。

例2
4.53モルのAlCl₃,6H₂O、次いで2.52モルのテトラエチルオルトシリケートを100 Lの浸透水に添加した。混合物を撹拌し、そして、出力8L／分のポンプを使用して、直径2mmのガラスビード1 kgから形成された床を通して同時に循環させた。未改質混合アルミニウム及びケイ素前駆体の調製作業は60分間かかった。次いで、本発明において使用されるアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法の工程a)に従って、10.5モルのNaOH 3Mを2時間経過後に添加した。反応媒質は曇っていた。調製方法の工程b)に従って、混合物を18時間にわたって撹拌した。媒質は透明になった。循環をガラスビード床内で停止した。次いで調製方法の工程d)に従って、3.09モルのNaOH 3Mを10分経過後に添加した。アルミニウム濃度は4.4 × 10^-2モル／lであり、Al／Siモル比は1.8であり、そしてアルカリ／Al比は3であった。本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーをこうして、懸濁液として得た。図2は、そのラマン・サインを得るために凍結乾燥されたこのポリマーのラマン・スペクトルを表す。

調製方法の工程c)は、ポリマー懸濁液を24時間にわたって沈降させておき、次いで上澄みを廃棄することにより、沈殿物を回収することにあった。この沈殿物を、連続沈降により浸透水で洗浄し、これにより10ppm未満の上澄み中ナトリウム・レベルを得た。次いで沈殿物を遠心分離することにより、本発明による約4質量%のアルミノケイ酸塩ポリマーを有するゲルを得た。その結果生じたゲルを凍結乾燥させることにより(20mT, -50℃)、定質量の固形物を得た。本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーをこうして粉末として得た。インク受理層を構成することになる組成物中にこれを使用するために、粉末は、水及び酸、例えば塩酸又は酢酸を添加することにより、そして機械的に撹拌しながら再分散させることができる。

例3
100 Lの浸透水をプラスチック(ポリプロピレン)製反応器内に注いだ。4.53モルのAlCl₃,6H₂O、次いで2.52モルのテトラエチルオルトシリケートを添加した。この混合物を撹拌し、そして、出力8L／分のポンプを使用して、直径2mmのガラスビード1 kgから形成された床を通して同時に循環させた。未改質混合アルミニウム及びケイ素前駆体の調製作業は90分間かかった。次いで、調製方法の工程a)に従って、10.5モルのNaOH 3Mを2時間経過後に反応器の内容物に添加した。アルミニウム濃度は4.4 × 10^-2モル／lであり、Al／Siモル比は1.8であり、そしてアルカリ／Al比は2.31であった。反応媒質は曇っていた。調製方法の工程b)に従って、混合物を48時間にわたって撹拌した。媒質は透明になった。循環をガラスビード床内で停止した。本発明において有用なアルミノケイ酸塩ポリマーをこうして、分散体として得た。

図3は、そのラマン・サインを得るために凍結乾燥されたこのポリマーのラマン・スペクトルを表す。本発明による調製方法の工程c)は、ナノ濾過により3倍だけ前濃縮を実施し、次いでFilmtec NF 2540ナノ濾過膜(表面積6m²)を使用したダイアフィルトレーションを実施することによりナトリウム塩を排除し、これにより100を上回るAl／Na比を得ることにあった。ナノ濾過によるダイアフィルトレーションから生じた保持物を濃縮して、本発明において使用される約20質量%のアルミノケイ酸塩ポリマーを有するゲルを得た。

例4
20モルのAlCl₃,6H₂O、次いで直径2mmのガラスビード4.5kg、次いで11.1モルのテトラエチルオルトシリケートを100 Lの浸透水に添加した。この混合物を強力に撹拌した。未改質混合アルミニウム及びケイ素前駆体の調製作業は、透明な均質媒質を得るのに30分間かかった。次いで、調製方法の工程a)に従って、100リットルの浸透水中に溶解された60モルのNaOHを30分経過後に反応媒質に添加した。反応媒質は曇っていた。アルミニウム濃度は0.1モル／lであり、Al／Siモル比は1.8であり、そしてアルカリ／Al比は3であった。調製方法の工程b)に従って、混合物を15分間にわたって撹拌した。

本発明において使用されるアルミノケイ酸塩ポリマーをこうして、懸濁液として得た。調製方法の工程c)は、最初に10倍に希釈された37%のHCL 930gを添加し、そして150分間にわたって撹拌することにより、アルミノケイ酸塩ポリマーの分散体を得ることにあった。次いでFilmtec NF 2540ナノ濾過膜(表面積6m²)を使用して、分散体にダイアフィルトレーションを施すことにより、ナトリウム塩を排除し、これにより100を上回るAl／Na比を得た。ナノ濾過によるダイアフィルトレーションから生じた保持物を濃縮して、本発明において使用される約20質量%のアルミノケイ酸塩ポリマーを有するゲルを得た。

2)支持体上にコーティングされたインク受理層を構成するコーティング組成物の調製
水溶性バインダーとして、浸透水中に9%に希釈されたポリビニルアルコール(Nippon Gohseiにより市販されているGohsenol(商標)GH23)を、また受理剤として、例1〜4に従って調製されたアルミノケイ酸塩ポリマーを、発熱物質化されたアルミナ(Cabotによって市販されているCAB-O-SPERSE(商標)PG003)の水性分散体、コロイドシリカ(Grace Corporationにより市販されているLudox(商標)TMA)の水溶液、及びベーマイト(Sasolにより市販されているDisperal(商標)HP14／2)とともに使用した。

組成物の全ては：
15.22gの水
3gの受理剤(乾燥物質)
4gのポリビニルアルコール
を混合することから生じた。
受理剤が粉末形態を有する場合には、粒子は先ず微細に破砕されなければならない。

3)インクジェット記録要素の調製
これを行うために、樹脂コーテッド紙タイプの支持体をコーティング機械上に置き、先ず極めて薄いゼラチン層をこの支持体にコーティングし、そしてこれを真空によってコーティング機械上に保持した。スパイラル・フィルモグラフ125μm厚を使用して、パラグラフ2に従って調製された組成物を、この支持体にコーティングした。次いでこれを周囲空気温度(21℃)で一晩にわたって乾燥させておいた。

その結果得られた記録要素は、下記表Iに示された例に相当する。表Iはインク受理層内で使用される下記受理剤を示す。

4)時間経過後色素保持特性の評価
時間経過後色素保持特性を評価するために、結果として得られたそれぞれの記録要素に対して、オゾンに対する暴露による色素退色試験を実施した。これを行うために、4色(ブラック、イエロー、シアン及びマゼンタ)を含むターゲットを、Lexmark KODAK PPM 200プリンター及び関連インクを使用して、それぞれの記録要素上にプリントした。種々の色の濃度を測定するVannier-Photelecデンシトメーターを使用して、ターゲットを分析した。次いで、制御されたオゾン雰囲気(60ppb)を有する室内の暗所に3週間にわたって記録要素を置いた。毎週、色濃度の劣化をデンシトメーターを使用してモニタリングした。全ての色に対して濃度損失が10%未満である場合には、その記録要素は特に安定的なプリントが得られることを可能にすると考えられた。

図4は、例6、8、9及び10に関して1週間後に、ターゲットの4つの色の元の濃度0.5に対して観察された濃度損失のパーセンテージを示す。文字K, C, M及びYは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの色を表す。

本発明によるインクジェット記録要素は、市場で入手可能な他の無機受理剤を含有する記録要素と比較して、良好な時間経過後色素保持特性を有している。具体的には、色マゼンタは、本発明による記録要素よりも、比較例において大幅に退色する。

図5〜9は、それぞれ例5、6、7、9及び11に関して3週間後に、ターゲットの4つの色の元の濃度に従って観察された濃度損失のパーセンテージを示す。ここでもやはり、これらの図面が明らかに示すように、本発明による記録要素(図6及び7に対応する例6及び7)は、市場で入手可能な無機受理剤を含有する記録要素(例5、9及び11)と比較して、著しく良好な色素保持特性を有しており、全ての色に対してほぼ安定的である。他方において、図5及び9に対応する比較例5及び11に関して、色マゼンタの最大90〜95%の濃度損失、及び色シアンの最大85〜90%の濃度損失を観察することができる。

Epson 670プリンター及び関連するEpsonインクを使用して、例5及び6の記録要素に関して、試験を繰り返した。図10及び11は、それぞれ前記例5及び6に関して3週間後に、ターゲットの4つの色の元の濃度に従って観察された濃度損失のパーセンテージを示す。本発明による記録要素の色(例11)はほぼ安定的であるのに対し、比較例5の記録要素の色であるシアン及びマゼンタは、30〜40%だけ濃度を損失する。

5)光沢の評価
Erichsenによって市販されているPicogloss 560 装置(60°ジオメトリ)を使用して、結果として得られた種々の記録要素に対して光沢を測定した。
結果を下記表IIに示す。

表IIの結果から明らかなように、本発明による記録要素が良好な光沢を示す。このような光沢は、従来の銀プロセスによって現像される写真の光沢を再現するために望まれるものである。

6)アルミノケイ酸塩ポリマーの例12〜16
例12
例2の手順を繰り返した。ただしこの例の場合、本発明において用いられるアルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法の工程c)は、結果として生じたポリマー懸濁液を24時間にわたって沈降させておき、次いで上澄みを廃棄することにより、沈殿物を回収することにあった。次いで予め10倍に希釈された166gのHCl 37%を沈殿物に添加することにより、アルミノケイ酸塩ポリマーの分散体を得た。この分散体に、Filmtec NF 2540ナノ濾過膜(表面積6m²)を使用したダイアフィルトレーションを施すことにより、ナトリウム塩を排除し、これにより100を上回るAl／Na比を得ることにあった。ナノ濾過によるダイアフィルトレーションから生じた保持物を濃縮して、本発明において有用な約20質量%のアルミノケイ酸塩ポリマーを有するゲルを得た。

例13
例12で得られたアルミノケイ酸塩ポリマー(誘導結合プラズマ原子発光分析、ICPによって測定して、Al量=1.54g, 57ミリモル)のゲル100gを、浸透水100gで希釈した。氷酢酸(1.7g, 28.3ミリモル)をゲルに添加した。氷酢酸(1.7 g, 28.3ミリモル)をゲルに添加した。混合物を2日間にわたって撹拌した。過剰の水及び未反応の酢酸を真空下で35℃で排気することにより除去した。白い粉末が得られた。このアルミノケイ酸塩ポリマー材料のラマン・スペクトルは、例2で得られたアルミノケイ酸塩ポリマーの帯域、並びにキレート剤のアセテート形に対応する帯域を含む。

例14
例12で得られたアルミノケイ酸塩ポリマー(Al量=1.54g, 57ミリモル)のゲル100gを、浸透水100gで希釈した。プロピオン酸(2.0g, 27.7ミリモル)をゲルに添加した。混合物を2日間にわたって撹拌した。過剰の水及び未反応の酢酸を真空下で35℃で排気することにより除去した。白い粉末が得られた。このアルミノケイ酸塩ポリマー材料のラマン・スペクトルは、例2で得られたアルミノケイ酸塩ポリマーの帯域、並びにキレート剤のアセテート形に対応する帯域を含む。

例15
メチルホスホン酸粉末(1.7g, 10.4ミリモル)をエタノール(10 ml)中に可溶化した。浸透水20gで希釈された例12で得られたアルミノケイ酸ポリマー(Al量=0.950g, 35ミリモル)のゲル40gを、メチルホスホン酸のアルコール溶液に添加した。この混合物を4日間にわたって撹拌した。過剰なエタノールを真空下で35℃で排気することにより除去した。白い粉末が得られた。

例16
例12で得られたアルミノケイ酸ポリマー(Al量=0.8g, 29ミリモル)のゲル20gを、浸透水20gで希釈した。メチルスルホン酸(1.6g, 16.6ミリモル)をゲルに添加した。この混合物を4日間にわたって撹拌した。過剰な水を真空下で35℃で排気することにより除去した。白い粉末が得られた。

7)支持体上にコーティングされたインク受理層を構成するコーティング組成物の調製
水溶性バインダーとして、浸透水中に9%に希釈されたポリビニルアルコール(Nippon Gohseiにより市販されているGohsenol(商標)GH23)を、また受理剤として、例13〜16に従って調製されたアルミノケイ酸塩ポリマーを使用した。

組成物は全て：
10.1gの水
2gの受理剤(乾燥物質)
2.7gのポリビニルアルコール
を混合することから生じた。

受理剤が粉末形態を有する場合には、粒子は先ず微細に破砕されなければならない。混合物を一晩剪断した。

8)インクジェット記録要素の調製
樹脂コート紙タイプの支持体をコーティング機械上に置き、先ず極めて薄いゼラチン層をこの支持体にコーティングし、そしてこれを真空によってコーティング機械上に保持した。ブレードを使用して、パラグラフ7に従って調製された組成物を、この支持体にコーティングした。湿潤厚は125μmであった。次いでこれを周囲空気温度(21℃)で3時間にわたって乾燥させておいた。

その結果得られた記録要素は、下記表IIIに示された例に相当する。表IIIはインク受理層内で使用される下記受理剤を示す。

9)時間経過後色素保持特性の評価
色素保持特性をパラグラフ4に記載されているように評価した。
図12及び13は、それぞれLexmark KODAK PPM 200プリンター及び関連インク、並びに、Epson 670及び関連インクを使用してプリントされた例17に関して、毎週ターゲットの4色の元の濃度0.5に対して観察される濃度損失のパーセンテージを示す。文字C, M, Y及びKは、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの色を表す。

図14及び15は、それぞれLexmark KODAK PPM 200プリンター及び関連インク、並びに、Epson 670及び関連インクを使用してプリントされた例18に関して、毎週ターゲットの4色の元の濃度0.5に対して観察される濃度損失のパーセンテージを示す。

図16及び17は、それぞれLexmark KODAK PPM 200プリンター及び関連インク、並びに、Epson 670及び関連インクを使用してプリントされた例19に関して、毎週ターゲットの4色の最大濃度に対して観察される濃度損失のパーセンテージを示す。

図18及び19は、それぞれLexmark KODAK PPM 200プリンター及び関連インク、並びに、Epson 890及び関連インクを使用してプリントされた例20に関して、毎週ターゲットの4色の最大濃度に対して観察される濃度損失のパーセンテージを示す。

これらの図面が明らかに示すように、本発明による記録要素は極めて良好な色素保持特性を有する。

10)光沢の評価
Erichsenによって市販されているPicogloss 560 装置(60°ジオメトリ)を使用して、例17〜19の結果として得られた種々の記録要素に対して光沢を測定した。結果を下記表IVに示す。

表IVの結果から明らかなように、本発明による記録要素は良好な光沢を示す。このような光沢は、従来の銀プロセスによって現像される写真の光沢を再現するために望まれるものである。

図１は、比較の目的で使用されたアルミノケイ酸塩ポリマー、及び本発明において使用されたアルミノケイ酸塩ポリマーの、ラマン分光法によって得られたスペクトルを示す図である。 図２は、比較の目的で使用されたアルミノケイ酸塩ポリマー、及び本発明において使用されたアルミノケイ酸塩ポリマーの、ラマン分光法によって得られたスペクトルを示す図である。 図３は、比較の目的で使用されたアルミノケイ酸塩ポリマー、及び本発明において使用されたアルミノケイ酸塩ポリマーの、ラマン分光法によって得られたスペクトルを示す図である。

図４は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図５は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図６は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図７は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図８は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。

図９は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１０は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１１は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１２は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１３は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１４は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１５は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１６は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１７は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１８は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。 図１９は、種々の比較インクジェット記録要素及び本発明によるインクジェット記録要素をオゾンに暴露したときの、色濃度損失のパーセンテージを示す図である。

Claims (19)

1. 支持体と、１つ以上のインク受理層とを含むインクジェット記録要素であって、前記インク受理層が１種以上の水溶性バインダーと１種以上のアルミノケイ酸塩ポリマーとを含み、該アルミノケイ酸塩ポリマーが、下記工程：
   a) 加水分解可能な官能基のみを含む混合アルミニウム及びケイ素アルコキシド、或いは、加水分解可能な官能基のみを含むアルミニウム化合物とケイ素化合物との混合物の加水分解から生じた混合アルミニウム及びケイ素前駆体を、シラノール基の存在下において水性アルカリで処理し、ここでアルミニウム濃度は0.3モル／l未満に維持され、Al／Siモル比は1〜3.6に維持され、そしてアルカリ／Alモル比は2.3〜3に維持され；
   b) 工程a)から生じた該混合物を、該アルミノケイ酸塩ポリマーを形成するのに十分に長く、シラノール基の存在下において周囲温度で撹拌し；そして
   c) 工程a)及びb)中に形成された副生成物を該反応媒質から排除する
   工程を含む調製方法によって得ることができる、インクジェット記録要素。
2. 該アルミノケイ酸塩ポリマーを調製する工程a)の該アルカリが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、ジエチルアミン及びトリエチルアミンから成る群から選択される、請求項１に記載の記録要素。
3. 該アルミノケイ酸塩ポリマーを調製するのに使用される該シラノール基が、シリカビード又はガラスビードの形態で供給される、請求項１に記載の記録要素。
4. 該アルミノケイ酸塩ポリマーを調製するのに使用される該アルミニウムの濃度が1.5 × 10^-2〜0.3モル／lに維持される、請求項１に記載の記録要素。
5. 該アルミノケイ酸塩ポリマーを調製するのに使用される該アルミニウムの濃度が4.4 × 10^-2〜0.3モル／lに維持される、請求項１に記載の記録要素。
6. 該アルミノケイ酸塩ポリマーを調製するための前記アルカリ／Alモル比が約2.3である、請求項１に記載の記録要素。
7. 該アルミノケイ酸塩ポリマーを調製するための前記アルカリ／Alモル比が約3である、請求項１に記載の記録要素。
8. 該アルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法が、アルカリ／Alモル比が工程a)において3に未だ達していない場合には、工程b)の後及び工程c)の前に、アルカリ／Alモル比3を達成するためにアルカリを添加する工程d)を含む、請求項１に記載の記録要素。
9. 加水分解可能な官能基のみを有するアルミニウム化合物とケイ素化合物との混合物の加水分解から生じた前記混合アルミニウム及びケイ素前駆体が、(i)アルミニウム塩、アルミニウムアルコキシド及びアルミニウムハロゲノアルコキシドから成る群から選択された化合物と、(ii)加水分解可能な官能基のみを有するケイ素アルコキシド及びケイ素クロロアルコキシドから成る群から選択された１種以上の化合物との、水性媒質中の混合から生じる生成物である、請求項１に記載の記録要素。
10. 前記混合アルミニウム及びケイ素前駆体が、(i)ハロゲン化アルミニウムと、(ii)加水分解可能な官能基のみを有するケイ素アルコキシドとの混合から生じる生成物である、請求項9に記載の記録要素。
11. 前記加水分解可能な官能基のみを有するケイ素アルコキシドが、テトラメチルオルトシリケート又はテトラエチルオルトシリケートである、請求項１0に記載の記録要素。
12. 該アルミノケイ酸塩ポリマーの調製方法が、工程c)の後で、工程c)から生じた該アルミノケイ酸塩ポリマーに、アルミニウムの１種以上のキレート剤を添加する工程e)を含み、該インク受理層内の該キレート剤の量が、該キレート剤のキレート官能基と該アルミノケイ酸塩ポリマーのアルミニウムとのモル比に対応し、該モル比が1未満である、請求項１に記載の記録要素。
13. 工程c)から生じた該アルミノケイ酸塩ポリマーに直接的に工程e)を適用することにより、工程e)から生じるアルミノケイ酸塩ポリマーを調製するか、或いは、工程c)から生じたアルミノケイ酸塩ポリマーを使用することによりインク受理層製造用コーティング組成物を調製する時に、工程e)を適用する、請求項１2に記載の記録要素。
14. アルミニウムの前記キレート剤が、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸、二官能価酸、これらのエステル及び無水成分、及びアミノ酸から成る群から選択される、請求項１2に記載の記録要素。
15. アルミニウムの前記キレート剤が、HCOOH、R₁COOH{R₁は、CH₃(CH₂)_n(nは0〜12)、CF₃、C₆H₅、(C₆H₅)₂、置換型芳香環、C₄H₄Sから成る群から選択される}；R₂PO(OH)₂{R₂はCH₃、C₆H₅から成る群から選択される}；R₃SO₃H{R₃はCH₃(CH₂)_n(nは0〜5)である}；HOOC(CH₂)_nCOOH(n=0〜8);芳香族二官能価酸；HOOC(CH₂)_nPO(OH)₂(n=2,4)；ヒドロキシ脂肪族酸；HOOC(CH₂OH)_nCOOH(n=1〜2)；CH₃CH(NH₂)COOHから成る群から選択される、請求項１4に記載の記録要素。
16. 工程e)が先ず酢酸を添加し、続いてアルミニウムの別の異なるキレート剤を添加することを含む、請求項１2に記載の記録要素。
17. 前記インク受理層が、該乾燥インク受理層の総質量と比較して、5〜95質量%のアルミノケイ酸塩ポリマーを含む、請求項１に記載の記録要素。
18. 該親水性バインダーがゼラチン又はポリビニルアルコールである、請求項１に記載の記録要素。
19. 請求項1に記載のインクジェット記録要素に用いられるインク受理層を調製するためのコーティング組成物。

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