JP2006528097A - シェルを有する小さな粒子及び大きな粒子を含む媒体 - Google Patents

Abstract

本発明は、大きな粒子と小さな粒子の混合物を含む画像受容要素であって、前記大きな粒子及び前記小さな粒子のうちの少なくとも一方が、画像退色抵抗性を提供する材料のシェルを有することを特徴とする画像受容要素に関する。

Description

本発明は、受容体に適用された画像の安定性を改善する小さなコア−シェル粒子と大きなコア−シェル粒子を含むインクジェット記録要素に関する。

典型的なインクジェット記録もしくは印刷システムでは、インク滴は、ノズルから記録要素もしくは媒体に向けて高速で噴射され、当該媒体上に画像を生成する。インク滴もしくは記録用液体は、一般的に、染料または顔料などの記録剤と多量の溶剤を含む。溶剤またはキャリヤー液体は、典型的には、水と、有機物質、例えば一価アルコール、多価アルコールまたはそれらの混合物とから構成される。

インクジェット記録要素は、典型的には、その少なくとも一方の支持体面にインク受容層もしくは画像受容層を備えた支持体を含んで成り、反射させて見ることを意図するもの（不透明支持体を有する）、及び透過光によって見ることを意図するもの（透明支持体を有する）が含まれる。

インクジェット記録要素の１つの重要な特性は、それらが印刷後に急速に乾燥する必要があるということである。この目的のために、液体インクを有効に含有するのに十分な厚み及び孔隙容積を有する限り、ほとんど瞬間的な乾燥を提供する多孔質記録要素が開発されている。例えば、多孔質記録要素は、粒子含有懸濁液のコーティングを支持体に適用し、次に乾燥させることによって製造することができる。

インクジェット記録要素のもう１つの重要な特性は、それらの上に印刷された画像が鮮やかにかつ明るく見えるように、それらが高い光沢を示すことである。この目的のために、粒子の正確な大きさ及び形状は重要である。なぜなら、コートされた層で高い孔隙率及び高い光沢の両方を達成することが望ましいからである。大きな粒子（約５００ｎｍを超える）は、高孔隙率であるが低光沢のコーティングをもたらすが、小さな粒子（約１００ｎｍ未満）は低孔隙率であるが高光沢のコーティングをもたらす。

多孔質記録要素に染料系インクを用いて印刷する場合、染料分子が被覆層に浸透する。しかしながら、このような多孔質記録要素に関しては、その上に印刷される画像の光学濃度が、好ましいであろう光学濃度よりも低いという問題がある。このより低い光学濃度は、染料分子が多孔質層中に深く浸透しすぎる際に起きる光学的散乱に起因するものと思われる。多孔質記録要素に関するもう１つの問題は、大気中のガスまたは他の汚染ガスが当該要素に容易に浸透し、印刷画像の光学濃度を低下させて退色をおこさせることである。

Ｃｈｕらの米国特許第６，２２８，４７５号には、ポリマーバインダー及びコロイドシリカを含んで成るインクジェット記録要素であって、画像記録層中の全てのコロイドシリカが、シランカップリング剤が結合したコロイドシリカから成るインクジェット記録要素が特許請求されている。この発明は、水に浸漬後の要素の色濃度及び色保留性（または画像のにじみ）を改善することを示している。しかしながら、Ｃｈｕらのこの発明には、良好な退色抵抗性を有するインクジェット画像をもたらさないという問題がある。

米国特許第５，３７２，８８４号は、支持体と、この支持体の少なくとも片側に設けられたインク受容層とを含んで成るインクジェット記録シートであって、前記インク受容層が、針状または繊維状のコロイドシリカの表面にカチオン変性剤をコーティングすることにより得られたカチオン変性非球状コロイドシリカを含むインクジェット記録シートが開示されている。しかしながら、この発明は、良好な退色抵抗性を有する記録要素をもたらさず、さらに、この要素の光沢は望ましい光沢よりも一般的に低いという問題がある。

染料系インクを用いて印刷した場合に、非常に急速に乾燥し、高い光沢を有し、大気中での画像退色に対する優れた抵抗性を有するインクジェット記録要素が必要とされている。

本発明の１つの目的は、染料系インクを用いて印刷した場合に、非常に急速に乾燥し、高い光沢を有し、大気中での画像退色に対する優れた抵抗性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。

本発明のこれら及び他の目的は、大きな粒子と小さな粒子の混合物を含む画像受容要素であって、前記大きな粒子及び前記小さな粒子のうちの少なくとも一方が、画像退色抵抗性を提供する材料のシェルを有することを特徴とする画像受容要素によって達成される。

本発明は、染料系インクを用いて印刷した場合に、非常に急速に乾燥し、高い光沢を有し、大気中での画像退色に対する優れた抵抗性を有するインクジェット記録要素を提供する。

本発明は、染料系インクを用いて印刷した場合に、非常に急速に乾燥し、高い光沢を有し、大気中での画像退色に対する優れた抵抗性を有するインクジェット記録要素を提供するといった多くの利点を有する。これら及び他の利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

インクジェット画像受容要素は、１または複数の薄い材料層を紙またはプラスチックなどの支持体上に溶液コーティングすることにより作製できる。コートされた層は、印刷画像を観察者に示す全機能を備えた多くの材料を含むことがある。画像が高い品質を有し、鮮やかな色、高い鮮やかさ及び明瞭さ、良好な耐汚染性、耐水性、及び良好な画像退色抵抗性などの特性を有することが一般的に望ましい。インクジェット画像の別の重要な特性は、それらができる限り速く乾燥することである。この特性は、画像のにじみを防止し、さらに、印刷装置の生産性を改善する。なぜなら、急速に乾燥する画像はより迅速に印刷できるからである。インクジェットプリントを速く乾燥させるには、それらが、適用されたインクをできる限り速く吸収しなければならない。急速乾燥画像記録要素を製造する１つの方法は、多孔質の画像受容層を作製することである。画像受容層の孔隙は、適用されたインクを、毛管力により当該受容層に引き込む。多孔質の画像受容層は、典型的には、粒子の懸濁液であってバインダーを含むものを、支持体上にコーティングし、次いで、懸濁液を乾燥させて薄いフィルムにすることにより作製される。バインダーは粒子を支持体に実質的に接着するが、粒子間のボイド空間を充填するには不十分なレベルでコートされる。適用されたインクを受容体に引き込むことに関与する毛管力をもたらすのはこれらのボイドである。一般的に、より大きな孔隙ほどインク容量がより大きく、より大きなインク容量はより急速な乾燥をもたらす。大きな孔隙は、適用される粒子懸濁液のメジアン粒度を調節することによって容易に生成させることができ、大きな粒度は一般的により大きな孔隙の大きさをもたらす。しかしながら、大きな粒子から作製された画像受容層は、一般的に、小さな粒子から作製されたものほどには滑らかでなく、より低い光沢を有するために、この手法には問題がある。光沢はインクジェット画像受容層の重要な特性である。なぜなら、光沢は、よりカラフルで鮮やかな画像をもたらすからである。この問題を解決する１つの方法は、小さいが高度に不規則な形状の粒子から画像受容層を形成することである。不規則な形状の粒子は、コートされた層では密に詰まらないので、より大きなボイド空間が生じ、その結果、より大きなインク容量がもたらされ、それにより乾燥時間が短くなる。この手法は、改善されてはいるが、依然として、非常に高い光沢を有する画像を提供するものではない。

高い孔隙率及び高い光沢の両方を有するインクジェット画像受容層を設計することは、インクジェット画像の安定性に関係する別の問題を引き起こした。画像受容層が多孔質であるために、周囲雰囲気中に存在する気体が受容体中に容易に拡散し、そして、酸素及びオゾンなどの酸化性の化学種が、画像を構成する染料分子と化学的に反応し、画像を漂白または退色させる。これによる及び他の要因による経時的な印刷画像の光学的濃度の減少は、画像退色と一般的に呼ばれている。このような理由により、急速に乾燥するとともに高い画像耐久性（画像退色の逆）を有する画像を提供するインクジェット記録要素を得ることがこれまで困難であった。本発明は、小さなコア−シェル粒子と大きなコア−シェル粒子を含むインクジェット記録要素であって、急速に乾燥し、高い光沢及び大気中での画像退色に対する優れた抵抗性を有する画像を提供するインクジェット記録要素に関する。

画像受容要素を構成する小さな粒子及び大きな粒子の少なくとも一方は「シェルを有する」。「シェルを有する」という語句は、粒子の表面が、「コア」または当該粒子の内部の組成とは明確に異なる組成物により化学的に変性されていることを示す。かかる表面が変性された粒子は、往々にして、コア−シェル粒子と呼ばれている。画像受容層中に存在する大きな粒子及び小さな粒子の少なくとも一方は、画像退色抵抗性を提供する材料のシェルを有していなくてはならない。画像受容層中に存在する大きな粒子及び小さな粒子の両方が画像退色抵抗性を提供する材料のシェルを有することが好ましい。なぜなら、かかる要素は、優れた画像退色抵抗性を有するからである。シェル材料の量は、前記小さな粒子及び大きな粒子の表面の全てを覆うのに実質的に充分な量であるべきである。コア粒子の材料に対するシェル形成材料の比は約１重量％〜約４０重量％であると考えられる。好ましいシェル材料は、一般式：
Ｍ^ｎ＋（Ｏ）_ａ（ＯＨ）_ｂ（Ａ^ｐ−）_ｃ・ｘＨ_２Ｏ
（式中、Ｍは、少なくとも１種の金属イオンであり、
ｎは、３または４であり、
Ａは、有機または無機イオンであり、
ｐは、１、２または３であり、そして
ｘは、０に等しいか、または０よりも大きいが、
ただし、ｎが３である場合には、ａ、ｂ及びｃはそれぞれ、Ｍ³⁺金属イオンの電荷との釣り合いがとれるように次の関係式：０≦ａ＜１．５、０＜ｂ＜３及び０≦ｐｃ＜３を満たす有理数であること、並びにｎが４である場合には、ａ、ｂ及びｃはそれぞれ、Ｍ⁴⁺金属イオンの電荷との釣り合いがとれるような次の関係式：０≦ａ＜２、０＜ｂ＜４及び０≦ｐｃ＜４を満たす有理数であることを条件とする）
により表される金属酸化物水酸化物錯体である。

本発明の実施に好適な他の金属酸化物水酸化物は、２００２年６月２６日に出願された米国特許出願第１０／１８０，６３８号に記載されている。金属酸化物水酸化物の外層が好ましい。なぜなら、それらは、インクジェット媒体に優れた退色抵抗性を付与するからである。

別の好ましい態様において、シェル材料は、下記式：
Ｓｉ（ＯＲ）_aＺ_b
（式中、Ｒは水素、１〜約２０個の炭素原子を有する置換もしくは非置換アルキル基、または約６〜約２０個の炭素原子を有する置換もしくは非置換アリール基であり、
Ｚは１〜約２０個の炭素原子を有する有機基または約６〜約２０個の炭素原子を有するアリール基であるが、前記Ｚの少なくとも１つは少なくとも１個の第１級、第２級、第３級または第４級窒素原子を有し、
ａは１〜３の整数であり、
ｂは１〜３の整数であるが、ただし、ａ＋ｂ＝４であることを条件とする）
により表されるオルガノシランまたは加水分解したオルガノシランを含む。

本発明の実施に好適な他のオルガノシランまたは加水分解したオルガノシランは、本願と同日に出願された事件整理番号第８４９９２号、Ｊｏｓｅｐｈ Ｆ． ＢｒｉｎｇｌｅｙらのＩＮＫＪＥＴ ＲＥＣＯＲＤＩＮＧ ＥＬＥＭＥＮＴ（インクジェット記録要素）に記載されている。オルガノシランまたは加水分解オルガノシラン外層は、インクジェット媒体に優れた退色抵抗性を付与するため、好ましい。

さらに別の好ましい態様において、シェル材料は、下記式：
Ａｌ_xＳｉ_yＯ_a（ＯＨ）_b・ｎＨ₂Ｏ
（式中、ｘ：ｙの比は１〜３であり、ａ及びｂは、電荷中性の法則に従うように選ばれ、ｎは０〜１０である）
により表されるアルミノシリケートポリマーを含む。本発明の実施に好適な他のアルミノシリケートポリマーは事件整理番号第８５３８４号に記載されている。アルミノシリケートポリマーは、インクジェット媒体に優れた退色抵抗性を付与するため、好ましい。

画像受容要素の小さな粒子は、微細粒状物質、例えばコロイド状物質、及びラテックスから選ぶことができる。シリカ、アルミナ、ベーマイト、クレイ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、チタニア及びジルコニアなどの無機物質、並びにラテックス及びポリマー樹脂などの有機物質も本発明の実施に有用である。上記の小さな粒子のメジアン粒度は約２０〜１８０ｎｍであり、メジアン粒度が約８０〜１４０ｎｍにあることがさらに好ましい。これらの好ましい粒度範囲は、画像受容層に特に高い光沢を付与する。上記の小さな粒子は、実質的に均一であり、狭い粒度分布を有するのがよい。すなわち、異常に大きいまたは異常に小さい粒子ができる限り少ないのがよい。粒子の均一さの尺度は、粒度分布の標準偏差により与えられる。粒度分布が５０ｎｍ未満、より好ましくは約１〜約２５ｎｍの標準偏差を有することが好ましい。小さな標準偏差は、狭い粒度分布を示す。これらの範囲は、狭い分布を有するかかる粒子を含む要素が一般的に滑らかな表面を有し、そのため高い光沢を有するので、好ましい。上記の小さな粒子は、一様なまたは対称的な形状を有することが好ましく、上記の小さな粒子が実質的に球状の形状を有することがより一層好ましい。高度に対称的な形状は、かかる球状粒子を含む要素は一般的に滑らかな表面を有し、そのため高い光沢を有するので、好ましい。本発明の特に好ましい態様において、小さな粒子はコロイドシリカを含む。コロイドシリカは、入手しやすく、比較的安価であり、均一で球状の粒子として得られるため、好ましい。

画像受容要素の大きな粒子は、微細粒状物質、例えばコロイド状物質及びラテックスから選ぶことができる。シリカ、アルミナ、ベーマイト、クレイ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、チタニア及びジルコニアなどの無機物質、並びにラテックス及びポリマー樹脂などの有機物質も本発明の実施に有用である。上記の大きな粒子のメジアン粒度は約２００〜５００ｎｍであり、メジアン粒度が約２００〜３００ｎｍにあることがさらに好ましい。これらの好ましい粒度範囲は、画像受容層に非常に高い孔隙率を付与する。上記の大きな粒子は、実質的に不規則な形状を有することが好ましい。「不規則」という語句は、形状が球状でも対称的でもない粒子を記述するために使用する。不規則な形状の粒子は、それらがボイドを高い百分率で有することにより高い孔隙率及び短い乾燥時間を有する被覆層を形成するため好ましい。形状が不規則であっても、上記の大きな粒子は、実質的に均一で、狭い粒度分布を有するのがよい。粒子の均一さの尺度は、粒度分布の標準偏差により与えられる。粒度分布が１５０ｎｍ未満、より好ましくは約１０〜約１００ｎｍの標準偏差を有することが好ましい。小さな標準偏差は、狭い粒度分布を示す。これらの範囲は、狭い分布を有するかかる不規則形状の粒子を含む要素は一般的に高い孔隙率を有し、しかも、より広い粒度分布を有する不規則形状の粒子を用いて得られる光沢よりも高い光沢を有するので、好ましい。本発明の特に好ましい態様において、大きな粒子はヒュームドシリカまたは非球状のシリカを含む。ヒュームドシリカは、入手しやすく、比較的安価であり、狭い粒度分布を有する不規則形状の粒子として得られるため、好ましい。

本発明の大きな粒子及び小さな粒子は、まず最初に好適な媒体中に分散させ、紙またはプラスチックなどの支持体上に同時に塗布することができる。代わりに、大きな粒子を分散させて塗布し、小さな粒子を別個に隣接層中に分散させ塗布することができる。好ましい態様において、１つ（または複数）の画像受容層は、大きな粒子と小さな粒子の質量比が８０：２０〜２０：８０、より好ましくは６５：３５〜３５：６５となるように大きな粒子及び小さな粒子を含む。これらの比は、画像受容層に高い孔隙率及び高い光沢を付与するため、好ましい。

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、インク滴は、ノズルから記録要素もしくは媒体に向けて高速で噴射され、当該媒体上に画像を生成する。インク滴または記録用液体は、一般的に、染料または顔料などの記録剤と多量の溶剤を含む。溶剤またはキャリヤー液体は、典型的には、水と、有機物質、例えば一価アルコール、多価アルコールまたはそれらの混合物とから構成される。インク滴は、画像受容層によりできる限り急速に吸収されるのがよい。より速くインクが吸収されるほど、要素の乾燥時間は短くなる。短い乾燥時間は、印刷画像のにじみを防止し、生産性を向上させるため、望ましい。画像受容層の孔隙が、適用されたインクを毛管力により画像形成要素中に引き込むために、画像形成要素の乾燥時間は、当該要素の孔隙率に関係する。本発明の実施例５に記載の方法により計算した場合に、画像受容層が約４０％を超える孔隙率を有することが好ましく、画像受容要素が約５０〜７０％の孔隙率を有することがより好ましい。

画像受容要素上に記録された印刷画像は、鮮やかに、カラフルに、はっきりと見えるべきである。一般的に、色及び鮮やかさの知覚は印刷画像の光沢に関係する。画像受容層が１５を超える６０°光沢度を有することが好ましく、２５を超える６０°光沢度を有することがより好ましい。これらは、印刷画像の全体的な画像品質を改善するため、好ましい。

本発明の実施において、表面が変性された粒子は、ポリマーバインダーと、媒染剤、界面活性剤などの他の材料と混合され、次に、支持体上にコートされて画像受容層を形成する。画像受容層が多孔質であり、当該多孔質受容層の孔隙率を有意に変えるには不十分な少量でポリマーバインダーを含むことが望ましい。本発明の実施に好適なポリマーは、親水性ポリマー、例えばポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルピロリドン）、ゼラチン、セルロースエーテル、ポリ（オキサゾリン）、ポリ（ビニルアセトアミド）、部分的に加水分解されたポリ（酢酸ビニル／ビニルアルコール）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（アルキレンオキシド）、スルホン化またはリン酸化ポリエステル及びポリスチレン、カゼイン、ゼイン、アルブミン、キチン、キトサン、デキストラン、ペクチン、コラーゲン誘導体、コロジオン、寒天、アロールート、グアー、カラギーナン、トラガカン、キサンタン、ラムサン（ｒｈａｍｓａｎ）等である。

画像受容層に加えて、記録要素は、支持体と上記画像受容層の間に、インクからの溶剤を吸収する機能を有するベース層を含んでもよい。この層に有用な材料としては、有機及び無機微粒子、ポリマーバインダー及び／または架橋剤が挙げられる。

本発明に使用されるインクジェット記録要素のための支持体は、樹脂コート紙、紙、ポリエステル、または微孔質材料、例えば、ペンシルバニア州ピッツバーグのＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．によってＴｅｓｌｉｎ（商標）という商品名で販売されているポリエチレンポリマー含有材料、Ｔｙｖｅｋ（商標）合成紙（ＤｕＰｏｎｔ Ｃｏｒｐ．）、及びＯＰＰａｌｙｔｅ（商標）フィルム（Ｍｏｂｉｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）、並びに米国特許第５，２４４，８６１号明細書に記載されている他の複合フィルム等の、インクジェット受容体に通常使用されているものであることができる。不透明な支持体としては、普通紙、コート紙、合成紙、写真用紙支持体、溶融押出コート紙、及び積層紙、例えば二軸延伸支持体積層体が挙げられる。二軸延伸支持体積層体は、米国特許第５，８５３，９６５号、第５，８６６，２８２号、第５，８７４，２０５号、第５，８８８，６４３号、第５，８８８，６８１号、第５，８８８，６８３号及び第５，８８８，７１４号の各明細書に記載されている。これらの二軸延伸支持体としては、紙ベース及び紙ベースの片面または両面に積層された二軸延伸ポリオレフィンシート、典型的にはポリプロピレンが挙げられる。透明支持体としては、ガラス、セルロース誘導体、例えば、セルロースエステル、三酢酸セルロース、二酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース；ポリエステル類、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（ｌ，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、及びこれらのコポリマー；ポリイミド類；ポリアミド類；ポリカーボネート類；ポリスチレン；ポリオレフィン類、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン；ポリスルホン類；ポリアクリレート類；ポリエーテルイミド類；及びこれらの混合物が挙げられる。上掲の紙としては、高品位紙、例えば写真印画紙から低品位紙、例えば新聞用紙までの広範囲の紙が挙げられる。好ましい態様では、ポリエチレンコート紙が用いられる。ポリエチレンコート紙は、その高い滑らかさ及び品質のために、好ましい。

本発明において使用される支持体は、約５０〜約５００μｍ、好ましくは約７５〜３００μｍの厚みを有することができる。この厚さの範囲は、かかる支持体が良好な構造保全性を有するとともに高度に可撓性であるため、好ましい。必要に応じて、酸化防止剤、帯電防止剤、可塑剤、及び他の既知の添加剤を支持体に導入することができる。

支持体に対するインク受容層の接着性を改善するために、画像受容層を適用する前に、支持体の表面をコロナ放電処理にかけることができる。

本発明に用いるコーティング組成物は、例えば、ディップコーティング、線巻きロッドコーティング、ドクターブレードコーティング、グラビア及びリバースロールコーティング、スライドコーティング、ビードコーティング、押出コーティング、カーテンコーティング等の周知の方法のいずれによっても適用できる。既知の塗布方法及び乾燥方法は、１９８９年１２月に発行されたリサーチディスクロージャー（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ）、Ｎｏ．３０８１１９の第１００７〜１００８頁に詳細に記載されている。スライドコーティングが好ましく、この場合、ベース層とオーバーコートとを同時に適用することができる。スライドコーティングが好ましい。なぜなら、この方法を使用して低コストで非常に高い品質のコーティングが得られるからである。コーティング後、これらの層を、単に蒸発させることによって一般的に乾燥させるが、対流加熱等の既知の技術によって乾燥を促進してもよい。

インクジェット記録要素に機械的耐久性を付与するために、上述のバインダーに作用する架橋剤を少量添加してもよい。かかる添加剤は、層の凝集強度を改善する。例えば、１，４−ジオキサン−２，３−ジオール、ボラックス（ｂｏｒａｘ）、ホウ酸及びその塩、カルボジイミド類、多官能性アジリジン類、アルデヒド類、イソシアネート類、エポキシド類、多価金属カチオン等の架橋剤は全て使用できる。

着色剤の退色を改善するために、当該技術分野においてよく知られているように、紫外線吸収剤、ラジカル抑制剤または酸化防止剤を画像受容層にさらに添加することができる。他の添加剤としては、無機粒子または有機粒子、ｐＨ調節剤、接着促進剤、レオロジー調節剤、界面活性剤、殺生物剤、滑剤、色素、蛍光増白剤、艶消剤、帯電防止剤等が挙げられる。十分な塗工性を得るために、例えば、界面活性剤、消泡剤、アルコール等の、当業著に既知の添加剤を使用することができる。コーティング助剤の一般的な量は、全溶液質量を基準にして、活性コーティング助剤量が０．０１〜０．３０質量％となる量である。これらのコーティング助剤は、非イオン性、アニオン性、カチオン性または両性であることができる。具体的な界面活性剤は、ＭＣＣＵＴＣＨＥＯＮの第１巻、乳化剤及び洗剤（Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ），１９９５，Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｅｄｉｔｉｏｎに記載されている。

本発明において使用されるインク受容層は、１種以上の媒染化学種または媒染ポリマーを含む。この媒染ポリマーは、可溶性ポリマー、荷電分子、または架橋した分散微粒子であることができる。この媒染剤は、非イオン性、カチオン性、またはアニオン性であることができる。

このコーティング組成物を、水または有機溶媒から塗布することができるが、水からの塗布が好ましい。総固形分を、最も経済的な方法において有用なコーティング厚を生ずるように選択するのがよく、粒子コーティング配合物の場合、１０〜４０質量％の固形分が典型的である。

本発明の記録要素に画像形成するのに使用されるインクジェットインクは、当該技術分野で周知である。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、典型的には、溶媒またはキャリヤー液体、色素または顔料、保湿剤、有機溶媒、洗剤、増粘剤、保恒剤などを含んでなる液体組成物である。溶媒またはキャリヤー液体は単なる水であってもよく、または多価アルコール等の他の水混和性溶媒と混合された水であってもよい。また、多価アルコール等の有機材料が主たるキャリヤー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。かかる組成物において使用される染料は、一般的に、水溶性の直接染料または酸性染料である。このような液体組成物は、例えば、米国特許第４，３８１，９４６号、第４，２３９，５４３号及び第４，７８１，７５８号の各明細書を含めた従来技術に広範に記載されている。これらの開示は本明細書に援用する。

本明細書に開示した記録要素は主としてインクジェットプリンターに有用であるとして述べたが、これらの記録要素はペンプロッター集成装置用の記録媒体としても有用である。ペンプロッターは、インクタンクと接触する毛細管の束からなるペンを用いて記録媒体面に直接書き込むことによって操作する。本発明は主にインクジェット印刷を対象としているが、本発明の記録要素は他の画像形成分野にも用途があるであろう。他の画像形成分野としては、感熱色素転写印刷、平版印刷、色素昇華印刷及びゼログラフィーが挙げられる。

以下の実施例により本発明の実施を例示する。これらの実施例は、本発明のあらゆる可能なバリエーションを網羅することを意図したものではない。特に断らない限り、部及び百分率は質量で表す。

粒度及び粒度分布の測定
シリカ及びコア−シェル分散体中の粒子の体積重みメジアン粒度を、Ｌｅｅｄｓ＆Ｎｏｒｔｈｒｏｐ製のＭＩＣＲＯＴＲＡＣ（商標）超精密粒子分析器（ＵＰＡ）モデル１５０を使用して動的光散乱方法により測定した。この分析により、示したサイズよりも小さい粒子の体積の百分率を示すパーセンタイルデータを得る。５０パーセンタイルは、メジアン直径として知られているが、本明細書ではこれをメジアン粒度と呼ぶ。粒度分布の尺度は、メジアン直径からの標準偏差により与えられる。

シェルを有しないコロイドシリカ及びヒュームドシリカ
小さな球状シリカのコロイド分散体（Ｎａｌｃｏ（商標）ＴＸ１１００５）をＯＮＤＥＯ Ｎａｌｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから得た。このシリカ粒子は、１１０ｎｍのメジアン粒度（標準偏差２０ｎｍ）及び２６ｍ²／ｇの表面積を有し、その分散体は約９．５のｐＨ、１．３０ｇ／ｍｌの比重及び４１質量％の固形分含有量を有していた。大きな不規則形状のシリカ粒子のヒュームドシリカ分散体（Ｃａｂｏｔ ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（商標）ＰＧ００１）をＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから得た。このヒュームドシリカ粒子は２２５ｎｍのメジアン粒度（標準偏差９０ｎｍ）を有し、その分散体は、約１０．４のｐＨ、１．１９５ｇ／ｍｌの比重、及び３０質量％の固形分含有量を有していた。

コア−シェル粒子の調製
コロイドシリカ及びヒュームドシリカにシェルを形成するのに使用した加水分解可能なオルガノシランは、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．から入手した３−アミノプロピルトリエトキシシランであった。

分散液Ａ． ４００．０ｇの４０．０％Ｎａｌｃｏ（商標）ＴＸ１１００５に、３−アミノプロピルトリエトキシシラン及び酢酸のモル比１：２の混合物６０．０ｇを、混合物を激しく攪拌しながら、ごく少しづつ加えた。この混合物を、５．１０のｐＨ及び４２．６％の固形分を有する均質な非粘性分散液が得られるまで、数時間攪拌した。この分散液中のコア−シェル球状粒子のメジアン粒度は約１２０ｎｍであった（標準偏差２０ｎｍ）。

分散液Ｂ． ２００．０ｇの３０．０％Ｃａｂｏｔ ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＣＥ（商標）ＰＧ００１に、３−アミノプロピルトリエトキシシラン及び酢酸のモル比１：２の混合物３０．０ｇを、混合物を激しく攪拌しながら、ごく少しづつ加えた。この混合物を、５．１０のｐＨ及び３２．７％の固形分を有する均質な非粘性分散液が得られるまで、数時間攪拌した。この分散液中のコア−シェル不規則形状粒子のメジアン粒度は約２４０ｎｍであった（標準偏差１００ｎｍ）。

本発明及び比較例の要素
要素１（比較例１）
８０．５ｇの４０．０％ＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５、３８．５ｇの水、１９．１ｇの２０．０％Ａｉｒｖｏｌ（商標）２０３ポリ（ビニルアルコール）（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）、及び界面活性剤Ｚｏｎｙｌ（商標）ＦＳＮ（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．）の１０．０％溶液１．８ｇを組み合わせることによって固形分２６質量％及び８８．５：１０．５：１のシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比のコーティング配合物とし、水性コーティング配合物を調製した。Ａｉｒｖｏｌ（商標）２０３ポリ（ビニルアルコール）／ボラックスの７０／３０混合物１．１ｇ／ｍ²の下引き層を予めコートしたポリエチレンコート紙基材を３５℃に加熱されたコーティングブロックの上部に配置した。上記コーティング配合物の層を、上記の下引きを有する支持体上にビードコートし、乾燥するまでコーティングブロック上に放置して、インクジェット受容層の厚さが約４８μｍであり、かつ、被覆量が約５７ｇ／ｍ²である記録要素を得た。

要素２（比較例２）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、ＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５とＣａｂｏｔ ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（商標）ＰＧ００１の組み合わせをシリカ質量比８９：１１で使用して、シリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素２を作製した。

要素３（比較例３）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、ＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５とＣａｂｏｔ ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（商標）ＰＧ００１の組み合わせをシリカ質量比７７：２３で使用してシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素３を作製した。

要素４（比較例４）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、ＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５とＣａｂｏｔ ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（商標）ＰＧ００１の組み合わせをシリカ質量比６６：３４で使用してシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素４を作製した。

要素５（比較例５）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、ＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５とＣａｂｏｔ ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（商標）ＰＧ００１の組み合わせをシリカ質量比５５：４５で使用してシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素５を作製した。

要素６（比較例６）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、ＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５とＣａｂｏｔ ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（商標）ＰＧ００１の組み合わせをシリカ質量比４４：５６で使用してシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素２を作製した。

要素７（比較例７）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、ＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５とＣａｂｏｔ ＣＡＢ−Ｏ−ＳＰＥＲＳＥ（商標）ＰＧ００１の組み合わせをシリカ質量比３２：６８で使用してシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素７を作製した。

要素８（比較例８）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、コア−シェルシリカ分散体Ａを使用してコア−シェルシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素８を作製した。

要素９（比較例９）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、質量比８９：１１のコア−シェルシリカ分散体Ａ及びコア−シェルシリカ分散体Ｂの組み合わせを使用してコア−シェルシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素９を作製した。

要素１０（発明例１）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、質量比７７：２３のコア−シェルシリカ分散体Ａ及びコア−シェルシリカ分散体Ｂの組み合わせを使用してコア−シェルシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素１０を作製した。

要素１１（発明例２）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、質量比６６：３４のコア−シェルシリカ分散体Ａ及びコア−シェルシリカ分散体Ｂの組み合わせを使用してコア−シェルシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素１１を作製した。

要素１２（発明例３）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、質量比５５：４５のコア−シェルシリカ分散体Ａ及びコア−シェルシリカ分散体Ｂの組み合わせを使用してコア−シェルシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素１２を作製した。

要素１３（発明例４）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、質量比４４：５６のコア−シェルシリカ分散体Ａ及びコア−シェルシリカ分散体Ｂの組み合わせを使用してコア−シェルシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素１３を作製した。

要素１４（発明例５）
コーティング配合物のＮＡＬＣＯ（商標）ＴＸ１１００５を省いて、その代わりに、質量比３２：６８のコア−シェルシリカ分散体Ａ及びコア−シェルシリカ分散体Ｂの組み合わせを使用してコア−シェルシリカ／ポリ（ビニルアルコール）／界面活性剤比が８８．５：１０．５：１である要素を得たことを除き、要素１と同様にして要素１４を作製した。

上記要素の各々に、カタログ番号ＣＴ１３Ｔ００７２０１及びＣ１３Ｔ００８２０１のインクを使用してＥｐｓｏｎ Ｓｔｙｌｕｓ（商標）Ｐｈｏｔｏ ８７０インクジェットプリンターを使用して印刷した。シアン及びマゼンタインクを、濃度が増加する６つの階段で印刷し、各階段の光学濃度をＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ（商標）Ｓｐｅｃｔｒｏｌｉｎｏ／ＳｐｅｃｔｒｏＳｃａｎを使用して読み取った。次に、それらの試料を、オゾン濃度５ｐｐｍの調節された雰囲気中に入れた。開始濃度１．０での濃度減少百分率を、シアン及びマゼンタ色素について補間した。コーティング質量及び厚さのデータから各要素の孔隙率を計算した。孔隙百分率は算出された容積と理論容積の間の差を算出された容積で割った値とした。ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ（商標）ミクロＴＲＩ光沢度計を使用して６０°で、各要素の光沢についても分析した。結果を表１にまとめた。

上記結果は本発明の利点を示している、比較例についてのデータを分析することによって、比較用要素の孔隙率は、大きなシリカ粒子の百分率が増加するにつれて増加するが、この孔隙率の向上は光沢の実質的な減少を伴うことが判る。さらに、どの比較例も、高い光沢と、高い孔隙率と、シアン及びマゼンタ色素のオゾンによる退色が低いことの望ましい組み合わせを示さない。本発明の実施例を分析すると、大きなシリカ粒子を比較的高い百分率で含む要素の場合でさえも、これらの要素は驚くべきほど高い孔隙率及び高い光沢を示すことが判る。さらに、これらの要素は、対応する比較例と比べて改善されたマゼンタ及びシアン色素のオゾンによる退色を示す。

本発明を特定の好ましい態様を特に参照して詳しく説明したが、当然のことながら本発明の精神及び範囲の中で様々な変更及び修飾を行えることが判るであろう。

Claims (24)

1. 大きな粒子と小さな粒子の混合物を含む画像受容要素であって、前記大きな粒子及び前記小さな粒子のうちの少なくとも一方が、画像退色抵抗性を提供する材料のシェルを有することを特徴とする画像受容要素。
2. 前記大きな粒子と前記小さな粒子の両方が、画像退色抵抗性を提供する材料のシェルを有する、請求項１に記載の画像受容要素。
3. 前記小さな粒子が８０〜１４０ｎｍのメジアン粒度を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
4. 前記小さな粒子が２０〜１８０ｎｍのメジアン粒度を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
5. 前記大きな粒子が２００〜５００ｎｍのメジアン粒度を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
6. 前記大きな粒子が２００〜３００ｎｍのメジアン粒度を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
7. 前記大きな粒子と前記小さな粒子が８０：２０〜２０：８０の比を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
8. 前記大きな粒子と前記小さな粒子が６５：３５〜３５：６５の比を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
9. 前記要素が約４０％を超える孔隙率を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
10. 前記要素が約５０〜７０％の孔隙率を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
11. 前記要素が１５を超える６０°光沢度を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
12. 前記要素が２５を超える６０°光沢度を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
13. 前記小さな粒子が、標準偏差が５０ｎｍ未満の粒度分布を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
14. 前記小さな粒子が、標準偏差が１〜２５ｎｍの粒度分布を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
15. 前記大きな粒子が、標準偏差が１５０ｎｍ未満の粒度分布を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
16. 前記大きな粒子が、標準偏差が１０〜１００ｎｍの粒度分布を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
17. 前記大きな粒子がヒュームドシリカを含む、請求項１に記載の画像受容要素。
18. 前記大きな粒子が不規則な形状を有する、請求項１に記載の画像受容要素。
19. 前記小さな粒子がコロイドシリカを含む、請求項１に記載の画像受容要素。
20. 前記小さな粒子が概して球状である、請求項１に記載の画像受容要素。
21. 前記小さな粒子が概して対称的である、請求項１に記載の画像受容要素。
22. 退色抵抗性を提供する前記材料が加水分解可能なオルガノシランを含む、請求項１に記載の画像受容要素。
23. 退色抵抗性を提供する前記材料がアルミノシリケートポリマーを含む、請求項１に記載の画像受容要素。
24. 退色抵抗性を提供する前記材料が金属オキシヒドロキシ錯体を含む、請求項１に記載の画像受容要素。