JP2007536124A - インクジェット記録要素のオゾン安定性を向上するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、インクジェット記録要素のオゾン安定性を向上するための方法に関する。本発明は、少なくとも１つのアルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩の１つをインクジェット記録要素において使用することにあり、前記要素は、前記要素のオゾン安定性を向上させるために支持体ならびに少なくとも１つの水溶性結合剤および無機粒子を含む少なくとも１つのインク受け層を備えている。アルキル基は直鎖状で３〜８個の炭素原子を含むことが好ましい。

Description

本発明は、インクジェット記録要素のオゾン安定性を向上するための方法に関する。

ディジタル写真は、数年間で急速に発達してきており、今日では一般市民が効率的で手ごろな値段のディジタルカメラを入手できる。したがって人々は、簡単なコンピュータおよびそのプリンタから最良の品質をもって写真プリントを生成することができることを求めている。

多くのプリンタ、特に個人用オフィスオートメーションにリンクされたものはインクジェット印刷技術を用いている。インクジェット印刷技術には２種類の主要な系統、連続ジェットおよびドロップオンデマンドがある。

連続ジェット式は、より簡単なシステムである。インクを加圧して（３．１０^５Ｐａ）１つ以上のノズルを押し通し、それによってインクが小さな滴の流れに変換される。滴のサイズおよびその間隔を最大限一定にするように、例えばインクに接触している圧電性結晶を使用して高周波（１ＭＨｚまで）の交流（ＡＣ）電力で一定圧力のパルスを送る。単一のノズルを使用してメッセージを印刷できるようにするには、あらゆる滴を個別に制御し方向付けなければならない。このために、インクジェットの周囲で滴が形を成す位置に電極を配置して静電エネルギを使用する。ジェットは、誘導によって帯電され、それ以降、各滴は印加された電圧に応じた値の電荷を担持する。次いで滴は、反対符号で帯電された２つの偏向プレートの間を通過し、所与の方向に向かうが、その動きの振幅はそれら各滴が担持する電荷に比例する。その他の滴は、紙に到達しないように帯電しないままとされ、支持体（support）に向かう代わりに、偏向されることなくその経路を保ちコンテナに直行する。インクはフィルタされ再使用することができる。

インクジェットプリンタの他方のカテゴリは、ドロップオンデマンド（ＤＯＤ）式である。これがオフィスオートメーションで使用されるインクジェットプリンタの基盤を構成している。この方法ではインクカートリッジの圧力は、一定に保たれるのではなく、文字を形成しなくてはならないときに与えられる。或る広く行き渡ったシステムでは、その各々が圧電性結晶によって作動させられる１２個のオープンノズルをもつ列が存在する。ヘッドに保持されているインクにはパルスが与えられる、つまり圧電素子が電圧で収縮し体積の減少を引き起こし、それがノズルによる滴の圧出につながる。素子がその当初の形状を回復すると、その素子は新たな印刷に必要なインクを貯蔵器に注ぎ込む。したがってこのノズルの列を使用してカラムマトリックスが生成され、したがって滴の偏向は必要でなくなる。このシステムの一変形が、圧電性結晶を各ノズル背後の小さな加熱素子に代えたものである。溶剤の気泡が形成されるのに続いて滴が押し出される。体積の増加が滴の圧出を可能にしている。最後にパルスドインクジェットシステム（pulsed inkjet system）があり、この場合インクは室温で固体である。したがってインクを液化し、印刷することができるようにプリントヘッドを加熱しなくてはならない。これが、広い範囲の製品で従来形システムより急速乾燥を可能にしている。

今では優れた品質の写真画像を生成できる新しい「インクジェット」プリンタが存在する。しかし使用される印刷紙の品質が劣悪であるとプリンタは、そのプリンタが優良である証を与えることができない。得られる画像の品質に対する基本が印刷紙の選定である。印刷紙は、下記の特性、つまり高品質の印刷画像、印刷後の急速乾燥、滑らかで艶やかな外観、および画像色の経時的に良好な抵抗性（これは特に雰囲気に存在するオゾンに対するインク染料の良好な安定性を意味する）を兼ね備えていなければならない。

一般に印刷紙は、必要とされる特性によって１つ以上の層でコーティングされた支持体を備える。２種類の主要な技術が開発されてきた。一方に、通常、ゼラチンのようなポリマの層を備える無孔性の印刷紙がある。この紙は、ポリマ層が乾燥してしまうとオゾンの透過性が低いので、艶やかでオゾンに安定な画像を得ることを可能にする。しかし多孔性ではないこの紙は膨張してインクを吸収しなくてはならない。この膨張が、インクの吸収を遅らせ、したがって印刷直後インクが容易に流れてしまうことがある。

もう一種類の紙が、印刷出力速度を増すための急速乾燥性をもつ紙を得るように開発されてきた。これが、受け剤（receiving agent）として使用されるコロイド状の粒子およびポリマ結合剤を含む多孔質のインク受け層（ink-receiving layer）を備える紙である。この多孔質の紙は、粒子間に存在する細孔によってインクを速やかに吸収する。

受け剤の用途は印刷紙内で染料を固定することである。最も良く知られた無機受け剤は、コロイダルシリカまたはベーマイトである。例えば欧州特許出願ＥＰ−Ａ−９７６，５７１およびＥＰ−Ａ−１，１６２，０７６が、インクジェット記録要素に付いて説明しているが、その記録要素内でインク受け層は無機受け剤としてグレイス・コーポレーション（Ｇｒａｃｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から販売されているＬｕｄｏｘ（登録商標）ＣＬ（コロイダルシリカ）またはサソル（Ｓａｓｏｌ）から販売されているＤｉｓｐａｌ（登録商標）（コロイダルベーマイト）を含んでいる。しかし多孔性のインク受け層を備える印刷紙は時としてオゾン安定性に乏しいことがあり、それは色濃度が失われることで明らかである。具体的にはこれは、コロイド状の粒子がオゾンに簡単にアクセス可能であり、これら粒子の表面がインク染料のオゾン劣化を触媒し得ることに起因している。

欧州特許出願公開第９７６，５７１号明細書 欧州特許出願公開第１，１６２，０７６号明細書

写真のような品質、印刷速度およびオゾンに対する色の安定性に関する市場の新規要求を満たすために、インクジェットによってインクジェット記録要素上に印刷された画像のオゾンに対する安定性の向上を可能にする方法を提案する必要がある。

本発明は、支持体ならびに少なくとも１つの水溶性（hydrosoluble）結合剤および無機粒子を含む少なくとも１つのインク受け層を備えるインクジェット記録要素上にインクジェットによって印刷された画像のオゾンに対する安定性を向上するために、少なくとも１つのアルキルスルホン酸（alkyl sulfonic acid）またはそのアルキルスルホネート塩（alkyl sulfonate salt）の１つを使用することに関する。アルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩は印刷インクまたはインクジェット記録要素のインク受け層に導入することができる。アルキル基は、直鎖状または分枝状、置換されたまたはそうでないものであることができ、３〜８個の炭素原子を含むことができる。

アルキルスルホン酸またはアルキルスルホネート塩の使用が、インクジェット記録要素上にインクジェットによって印刷された画像のオゾン安定性の向上を可能にする。

インクジェット記録要素はまず支持体を備えている。この支持体は所望の用途によって選定される。この支持体は、透明または不透明の熱可塑性の膜、具体的にはポリエチレンテレフタラートのようなポリエステルベースの膜；セルロースエステル、三酢酸セルロース、二酢酸セルロースのようなセルロースの誘導体；ポリアクリレート類；ポリイミド類；ポリアミド類；ポリカーボネート類；ポリスチレン類；ポリオレフィン類；ポリスルホン類；ポリエーテルイミド類；ポリ塩化ビニルのようなビニルポリマ類およびそれらの混合物とすることができる。支持体は、その両側をポリエチレン層で覆うこともある紙とすることもできる。製紙用パルプを含む支持体がその両側をポリエチレンでコーティングされているときそれはレジンコーテッド紙（Resin Coated Paper：ＲＣ紙）と呼ばれ、様々な商標名で市販されている。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。支持体の使用される側面は、非常に薄いゼラチンの層またはほかの組成物でコーティングし、支持体上で第１の層を確実に付着させることができる。支持体上でインク受け層の付着性を向上するために、支持体表面にインク受け層を塗布する前にコロナ放電による予備処置を施しておくことができる。

インクジェット記録要素は、次いで少なくとも１つの水溶性結合剤を含むインク受け層を少なくとも１層備える。前記水溶性結合剤は、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類、ポリ（オキサゾリン）類、ポリ（ビニルアセトアミド）類、一部加水分解されたポリ（ビニルアセテート／ビニルアルコール）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（アクリルアミド）、スルホン化されたまたは燐酸処理されたポリスチレン類およびポリエステル類、カゼイン、ゼイン、アルブミン、キチン、デキストラン、ペクチン、コラーゲンの誘導体、寒天、グアー、カラギーナン、トラガカント、キサンおよびその他のような親水性ポリマとすることができる。ゼラチンまたはポリビニルアルコールの使用が好ましい。ゼラチンは写真分野で従来から使用されているものである。Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ、１９９４年９月の第３６５４４号、ｐａｒｔＩＩＡにこのようなゼラチンについての説明がなされている。「Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ」は、英国ハンプシャ州Ｅｍｓｗｏｒｔｈ、１２ Ｎｏｒｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ、Ｄｕｄｌｅｙ Ｈｏｕｓｅ、ＰＯ１０ ７ＤＱのＫｅｎｎｅｔｈ Ｍａｓｏｎ出版社の刊行物である。ゼラチンはＳＫＷから、ポリビニルアルコールは日本合成から、またはＡｉｒ ＰｒｏｄｕｃｔからＡｉｒｖｏｌ（登録商標）１３０の名称で得ることができる。

インク受け層は、受け剤として無機粒子も含む。一実施形態では、前記無機粒子は金属酸化物または金属水酸化物に基づいている。それら無機粒子は、アルミナ、シリカ、チタン、ジルコニウム、またはそれらの混合物に基づいていることが好ましい。それら無機粒子は、ベーマイト、フュームドアルミナ、コロイド状シリカ、フュームドシリカ、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、ゼオライト、カオリン、ベントナイト、二酸化珪素、および二酸化チタンから成るグループから選定するのが好ましい。他の実施形態によれば無機粒子は、炭酸カルシウム、または炭酸バリウムに基づいている。

無機粒子および水溶性結合剤の量は、多孔質インクジェット記録要素用に一般的に使用されているものである。

当業者ならば、このような無機粒子を受け剤として単独でインク受け層に使用しても、インクジェット記録要素のために画像の所要のオゾン安定性を得ることはできないことを承知している。本発明により、少なくとも１つのアルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩の１つを使用して、画像を作り出している染料のオゾン安定性を向上することも可能である。アルキル基は、直鎖状または分枝状、置換されたまたはそうでないものであることができる。アルキル基は、直鎖状で、置換されておらず、３〜８個の炭素原子を含むことが好ましい。アルキルスルホン酸は塩の形態で使用されることが好ましい。この場合アルキルスルホネートは、プロパンスルホン酸ナトリウム、ヘキサンスルホン酸ナトリウム、およびオクタンスルホン酸ナトリウムから成るグループから選定して使用されるのが好ましい。

アルキルスルホン酸またはアルキルスルホネート塩の濃度は、湿った受け層の総重量に対して重量で０．１と１０パーセントの間にすることができる。アルキルスルホン酸またはアルキルスルホネート塩の濃度は、湿った受け層の総重量に対して重量で３と１０パーセントの間にあることが好ましい。

アルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩が、支持体上にコーティングされて前述の記録要素のインク受け層を構成するための層の組成物に加えられる。この組成物を生成するためには、水溶液の形態のアルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩と無機粒子をまず混合し、次いで水溶性の結合剤を加えることが好ましい。次いで組成物は、必要な成分を全て含む水溶液または分散液の形態を有する。組成物は、そのコーティングの性質を向上するために界面活性剤を含むことができる。

組成物は任意の適切なコーティング方法、例えばブレード、ナイフまたはカーテンコーティングによって支持体上に積み重ねることができる。組成物は、湿り状態でおよそ１００μｍと３００μｍの間の厚さで塗布される。インク受け層を形成するこの組成物は、支持体の両側に塗布することができる。帯電防止または巻き込み防止層を、インク受け層でコートされた支持体の裏面上に設けることが可能である。

インクジェット記録要素は、前記インク受け層に加えて他の機能を有するその他の層を前記インク受け層の上または下に配置して備えることができる。インク受け層ならびにその他の層は、当技術分野に知られた他の如何なる添加物、例えば紫外線吸収物質、蛍光増白剤、酸化防止剤、可塑剤、その他を含み、結果としてもたらされる画像の特性を向上することができる。

本発明によれば、少なくとも１つのアルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩の１つの使用が、支持体ならびに少なくとも１つの水溶性結合剤および無機粒子を含む少なくとも１層のインク受け層を備えるインクジェット記録要素上にインクジェットによって印刷された画像のオゾンに対する安定性を向上させる。前述のようにアルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩は、記録要素の製造中に最初からインク受け層に導入することができる。アルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩はインク受け層に浸透するインクを用いて記録要素に導入することもできる。インクが、アルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩および適切な染料を含むときには、インクジェット記録要素上に印刷されたインクの中の染料に対応する色画像は、オゾンに対して良好な経時的安定性を有する。

本発明は、如何なるタイプのインクジェットプリンタならびにこの技術のために開発されたインク全てに対して使用することができる。

以下の例が本発明を例示するが、その範囲を制限するものではない。

＜１）支持体上にコートされるインク受け層を構成するためのコーティング組成物の準備＞
水溶性結合剤として、浸透水中で９パーセントに希釈したポリビニルアルコール（日本合成から販売されているＧｏｈｓｅｎｏｌ（登録商標）ＧＨ２３）が使用された。

下記表Ｉに定義するようにアルキルスルホン酸がスルホネート塩の形態で使用される。

表Ｉに定義する各アルキルスルホネート塩に対して０．５３モル／ｌに濃縮された水溶液が準備される。

使用する無機粒子は、下記表ＩＩで与えられる。

組成物は全て、
アルキルスルホネート塩で濃縮された０ｍｌ〜８ｍｌの溶液（下記表ＩＩＩを参照）と、
７．５ｇの無機粒子（４０パーセント分散液）と、
ポリビニルアルコール４ｇ（９パーセントの水溶液）と、
水と、を混合して２２ｇにした結果から得られた。

まずアルキルスルホネート塩で濃縮された水溶液を水と混ぜ、次いで無機粒子の分散液を加える。混合物は、ローラ撹拌器および直径１０ｍｍのガラスビーズを使用して３時間撹拌する。次いでポリビニルアルコールを加えローラ撹拌器を使用して１８時間撹拌する。

＜２）インクジェット記録要素の準備＞
これを行うためにまず非常に薄いゼラチン層でコートされた「レジンコーテッド紙」タイプの支持体がコーティングマシンに配置され、真空によりコーティングマシンに保持された。この支持体は、１項に従い準備された組成物で、湿った状態で２００μｍの厚さを得るようにフィルモグラフ（ｆｉｌｍｏｇｒａｐｈ）を使用してコートされた。次いでそれは、周囲温度（２１℃）に置かれ乾燥された。

その結果得られた記録要素は、インク受け層に使用されるアルキルスルホネート塩および濃度、ならびに使用される無機粒子を与える下記表ＩＩＩに示される例に対応している。

＜３）画像の経時的オゾン安定性の評価＞
経時的なオゾン安定性を評価するために、染料をオゾンに曝すことによる染料退色試験が、結果として得られる記録要素各々に対して実施された。これを実施するためにＫＯＤＡＫ（登録商標）のＰＰＭ２００プリンタおよび関連するインクを使用してマゼンタ色のターゲットを最大濃度になるように各記録要素に印刷した。ターゲットは、Ｇｒｅｔａｇ ＭａｃｂｅｔｈのＳｐｅｃｔｏｌｉｎｏ濃度計（この濃度計が色の濃度を測定した）を使用して分析された。次いで記録要素は、制御されたオゾンの雰囲気（６０ｐｐｂ）をもつ室内の暗所に１０日間置かれた。次いでマゼンタ色濃度の劣化が濃度計を使用して測定された。

図１は、オゾンに１０日間曝した後にマゼンタターゲットに対する最大濃度を観察した結果の染料の残留量の百分率を、例１〜５に対して表わしたものである。

図２は、オゾンに１０日間曝した後にマゼンタターゲットに対する最大濃度を観察した結果の染料の残留量の百分率を、例６〜１５に対して表わしたものである。

インクジェット記録要素においてアルキルスルホネート塩を使用（例２〜５および７〜１５）すれば、どのような無機粒子を使用しても、印刷した画像のオゾン安定性を、アルキルスルホネート化合物を含まない（例１および６）記録要素に印刷した画像のオゾン安定性より良くできたことに留意されよう。

さらに図１および図２は、アルキルスルホン酸またはアルキルスルホネート塩を含むインクジェット記録要素のオゾンに対する安定性が、どのような無機粒子を使用しても一方ではアルキルスルホネートの濃度と共に、および他方ではアルキル基の鎖の長さと共に増加することを示している。
＜４）印刷インクにおけるアルキルスルホネートの使用＞

インクジェット印刷用インクに一般的に使用されている０．２ｇ／ｌの染料を含む水溶液を準備する。

染料は、マゼンタ染料スルホローダミンアシッドレッド５２（ＣＡＳ ３５２０−４２−１）、マゼンタ染料コダック（ＫＡＮ ６５０ ６０４）およびシアン染料アシッド ブルー９（ＣＡＳ２６５０−１８−２）である。

これら溶液に様々なアルキルスルホネートが加えられる（重量で１０パーセント）。市販の様々なペーパー支持体（エプソンからの写真用紙Ｐｒｅｍｉｕｍ Ｃ１３Ｓ０４１２８７およびコダックからの用紙Ｉｎｓｔａｎｔ−Ｄｒｙ写真用光沢紙／２２０ｇ）が、インクジェット印刷用に使用されている。

これらペーパー支持体がこのように準備されたインクに浸される。得られた様々な着色紙は、インクに用いられるアルキルスルホネート塩および染料、ならびにペーパー支持体の市場での参照先を与えている下記表ＩＶに示す例に対応している。

次いでそれらを制御されたオゾンの雰囲気（６０ｐｐｂ）をもつ室内の暗所に何日か置き、オゾンに曝すことによる染料退色試験によって、これら着色紙のオゾンに対する安定性を評価する。次いでオゾンへ１０日間曝してから、濃度計を使用して染料の残留量を観察しその百分率を測定する。

結果が表ＩＶに与えられている。

表ＩＶの結果は、インクを介してアルキルスルホネート塩を導入したインクジェット記録要素に対するオゾンに曝した後の染料の残留量百分率が、アルキルスルホネート塩化合物を含まない記録要素によって示されるものより大きいことを示している。したがってアルキルスルホネート塩を含む記録要素はオゾンに対してより良い安定性を有する。

様々なインクジェット記録要素をオゾンに曝した後に残留する染料の百分率を表わす図である。 様々なインクジェット記録要素をオゾンに曝した後に残留する染料の百分率を表わす図である。

Claims (12)

1. インクジェットによってインクジェット記録要素上に印刷された画像のオゾンに対する安定性を向上させるために少なくとも１つのアルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩の１つの使用法であって、前記要素が支持体および少なくとも１つの水溶性結合剤と無機粒子とを含む少なくとも１つのインク受け層を備えることを特徴とする使用法。
2. 請求項１に記載の使用法であって、
   前記アルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩が、印刷インクを介して導入されることを特徴とする使用法。
3. 請求項１に記載の使用法であって、
   前記アルキルスルホン酸またはそのアルキルスルホネート塩が、前記記録要素の前記インク受け層に導入されることを特徴とする使用法。
4. 請求項１に記載の使用法であって、
   前記アルキル基が直鎖状または分枝状であり、置換されておりまたは置換されておらず、かつ３から８個の炭素原子を含むことを特徴とする使用法。
5. 請求項１に記載の使用法であって、
   前記アルキルスルホネートが、プロパンスルホン酸ナトリウム、ヘキサンスルホン酸ナトリウム、およびオクタンスルホン酸ナトリウムから成るグループから選択されることを特徴とする使用法。
6. 請求項１に記載の使用法であって、
   前記アルキルスルホン酸またはアルキルスルホネート塩の濃度が、前記湿った受け層の総重量に比較して重量で０．１パーセントと１０パーセントの間であることを特徴とする使用法。
7. 請求項６に記載の使用法であって、
   前記アルキルスルホン酸またはアルキルスルホネート塩の濃度が、前記湿った受け層の総重量に比較して重量で３パーセントと１０パーセントの間にあることを特徴とする使用法。
8. 請求項１に記載の使用法であって、
   前記無機粒子が、金属酸化物または金属水酸化物に基づいていることを特徴とする使用法。
9. 請求項８に記載の使用法であって、
   前記無機粒子が、アルミナ、シリカ、チタン、ジルコニウム、またはそれらの混合物に基づいていることを特徴とする使用法。
10. 請求項９に記載の使用法であって、
    前記無機粒子が、ベーマイト、フュームドアルミナ、コロイド状シリカ、フュームドシリカ、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、ゼオライト、カオリン、ベントナイト、二酸化珪素、および二酸化チタンから成るグループから選定されることを特徴とする方法。
11. 請求項１に記載の使用法であって、
    前記無機粒子が、炭酸カルシウム、または炭酸バリウムに基づいていることを特徴とする使用法。
12. 請求項１に記載の使用法であって、
    前記水溶性結合剤がゼラチンまたはポリビニルアルコールであることを特徴とする使用法。

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