JP2009532248A - インクジェット記録媒体及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

インクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）は、基板（１２）、基層（１４）、及び多孔質インク受容層（１６）を包含する。基層（１４）は基板（１２）の少なくとも１つの表面（Ｓ_１）上に設けられ、そして多孔質インク受容層（１６）は基層（１４）上に設けられる。基層（１４）は焼成粘土を乾燥重量で約２５％〜約７５％の範囲の量で含む。

Description

（関連出願の引用）
本出願は、その全体が参考として本書に組み込まれている、２００６年４月６日に出願された米国特許出願番号１１／３９８，７８６の一部継続である。

本発明は、概して、インクジェット記録媒体及びその作製方法に関係する。

インクジェット印刷の使用に適する媒体は、しばしば、一つ以上のコーティング層を含み、これらの層は、例えば、インク吸収、印刷性能、光沢、又は他の特性を向上させるために形成されている。幾つかの媒体コーティングは、高吸収性であるインク受容層を含む。

前述の層は比較的大容量のインクを処理できるかも知れないが、しかし、その厚さはインクジェット性能に悪影響を与えることがある。厚いインク受容層とプリントされたインクの組合せは、場合によっては、にじみ、コアレッセンス、比較的不十分な色の冴え（ｃｏｌｏｒ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）と光学濃度、フラッディング（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）及び比較的不十分な乾燥時間という結果に終わる。

本発明の実施形態の特徴と利点は、以下の詳細な説明と図面を参照することにより明らかになろう。図面中、同じ参照番号は、必ずしも同一の成分でなくても、類似物に対応する。簡潔のために、参照番号又は前述の機能を有する特徴は、これらが現れる他の図面と必ずしも関連して記述されるものではない。

本明細書に開示したインクジェット記録媒体及びシステムの実施形態は、有利にも、比較的薄い層（即ち、基層及びインク受容層（群））を含む。これらの層は、有利にも、厚い画像層（即ち、約３０ｇｓｍを上回る厚みを有する層）より低いコート重量を有する。薄層の形成に用いられる比較的低いコート重量と材料の組合せがインクジェット性能を向上させるものと考えられる。高いインクジェット性能は、高い色の冴え、にじみ減少、コアレッセンス減少、乾燥時間短縮、高いインク吸収、及びこれらの組合せを包含し得る。

理解されるべきは、用語「配置される」（ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｏｎ）、「堆積される」（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ）、「設けられる」（ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｏｎ）及びこれらの類似用語は、本明細書中では様々な派生的な積層構造及び構成技術を包含するよう広義に定義されるということである。これらの構造と技術は、他の層の上に「配置」、「堆積」、又は「設定」されている１つの層は（層間に１つ以上の追加的材料層が存在しているにもかかわらず）結果的に他の層に「支持される」という条件付で、しかし、以下のものに制限するものではないが、（１）層間に材料層を介在させないで１つの材料層を別の材料層に直接接着すること、及び、（２）層間に一つ以上の層を介在させて１つの材料層を別の材料層に接着させることを包含する。フレーズ「直接堆積される」、「直接的に堆積される」又は「直接的に定着される」、等は、本明細書中では、与えられた材料層が層間にいかなる材料層も介在させないで別の材料層に固定される場合の種々の状況を包含するよう広義に定義される。本明細書中で用いられる、１つの材料層が別の材料層の上に在ることを示す如何なる主張も、問題とする他の層の「上に」存在する特定の層が、関係する印刷システムにより供給されている入来インク材料に関してその２つの層の最外層である状況を包含すると理解されるべきである。上述の特性付けは、問題とする記録媒体材料の配置（オリエンテーション）に関係なく有効であると理解されるべきである。

これより図１について説明すると、インクジェット記録媒体１０の実施形態は、基板１２、基層１４、及び、多孔質インク受容層１６を含む。基板１２は、任意のセルロース系用紙、フォト用紙（その非限定例としては紙の１面又は両面上に押し出されたポリエチレン、又はポリプロピレンがある）、合成紙（その非限定例としては、ＹＵＰＯ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｃｈｅｓａｐｅａｋｅ，ＶＡ製造のものを含む）、又はこれらの組み合わせであり得る。基板１２は、（図３において参照番号２０で図示された）基板コーティングでラミネート／押し出しされ得る。適当な基板コーティング２０の１つの非限定例は、例えばポリエチレンのような、インク不透過性コーティング層である。さらに考えられることは、当該基板１２の両面は基板コーティング２０でコートされ得るということである。１実施形態において、ゼラチン層が、さらに、ポリエチレンのインク不透過性コーティング層上に堆積され得る。

基層１４は、基板１２の表面Ｓ_１、Ｓ_２の少なくとも１つの上に設けられる。図１に示された実施形態において、基層１４は一つの表面Ｓ_１上に設けられる。他の実施形態においては、基層１４は基板の表面Ｓ_１、Ｓ_２の両方の上に設けられる（図４参照）。基層１４は、限定するものではないが、ロールコーティング、在来のスロットダイプロセス、ブレードコーティング、スロットダイカスケードコーティング、カーテンコーティング及び／又は循環及び非循環コーティング技術を利用するもの含むその他の類似方法を包含する、任意の適当なプロセスを介して設けられ得る。いくつかの実例では、基層１４を設けるのに、スプレーコーティング、浸漬コーティング、及び／又はキャストコーティング技術が適していよう。

１実施形態では、基層１４は、乾燥重量で約２５％〜約７５％の範囲の量で存在する焼成粘土（顔料）を含む。他の実施形態では、焼成粘土の量は乾燥重量で約３５％〜約６０％の範囲にある。何らかの理論に束縛されなくても、当該焼成粘土は基層１４に吸収特性をもたらすものと考えられる。１実施形態で、当該焼成粘土は、顔料１００グラム当りオイル１００グラムを上回るＡＳＴＭ Ｄ２８１−９５によるオイル吸収性を有する。焼成粘土の非限定例は、Ｅｎｇｌｅｈａｒｄ Ｃｏｒｐ．，Ｉｓｅｌｉｎ，ＮＪ製造のＡＮＳＩＬＥＸ９３、又はＩｍｅｒｙｓ Ｐｉｇｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｒｏｓｗｅｌｌ，ＧＡ製造のＮＥＯＧＥＮ２０００を含む。

基層１４は、また、他の顔料も含み得る。このような顔料の例は、限定するものではないが、無機顔料（例えば、カオリンクレー、炭酸カルシウム（例として沈降炭酸カルシウム）、アルミニウムトリハイドレート、二酸化チタン、又はこれらの組合せ）、ポリメリック又はプラスチック顔料（例えば、ポリスチレン、ポリメタクリラート、ポリアクリラート、これらの共重合体、及び／又は、これらの組合せ）、及び／又はこれらの組合せを含む。プラスチック顔料の非限定例は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩから市販されているもの（７２２ＨＳ，７５６Ａ，７８８Ａラチスのようなもの）、及びＲｏｈｍ ＆ Ｈａｓｓ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡから市販されているもの（ＲＯＰＡＱＵＥ（登録商標）ＨＰ−１０５５及びＲＯＰＡＱＵＥ（登録商標）ＨＰ−５４３Ｐのようなもの）を含む。１実施形態では、当該顔料は沈降炭酸カルシウムであり、そして別の実施形態では、当該顔料は、アラゴナイト（ａｒａｇｏｎｉｔｅ）結晶構造と高アスペクト比を有する炭酸カルシウムである（その非限定例として、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｉｎｃ．，Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ，ＰＡから市販されている、ＯＰＡＣＡＲＢ Ａ−４０がある）。さらに別の実施形態において、当該顔料は、（Ｎｉｋｋｉｓｏ Ｃｏ．，Ｌｔｄから入手可能な）Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ−ＵＰＡ１５０ レーザーライトスキャッタリング装置で測定された時、約６５０ｎｍ未満の相当球体直径（ｅｓｄ）中央値を有する超微細カオリンクレーである。

１実施形態では、当該無機顔料は、基層１４の乾燥重量で約３０％〜約６０％の範囲の量で当該基層１４中に存在する。他の実施形態では、ポリメリック又はプラスチック顔料は、乾燥重量で約１％〜約４％の範囲の量で当該基層１４中に存在する。

基層１４の非限定例は、３：７〜７：３の範囲の比で焼成粘土が存在するアラゴナイト沈降炭酸カルシウムを含む。

基層１４は、また、一つ以上のバインダーも含み得る。このようなバインダーの非限定例は、ポリ（ビニルアルコール）、ポリビニルアセタート、ポリアクリラート、ポリメタクリラート、ポリスチレン−ブタジエン、ポリエチレン−ポリビニルアセタート共重合体、デンプン、カゼイン、ゼラチン、及び／又はこれらの共重合体類、及び／又はこれらの組合せを含む。その他の添加剤、例示すれば、光学的光沢剤、消泡剤、保水剤、レオロジー調整剤、及び／又はこれらと同類のもの、及び／又はこれの組合せのようなものが当該基層１４に添加され得る。

基層１４の実施形態は、約５ｇｓｍ〜約４０ｇｓｍの範囲のコート重量を有する。基層１４の他の実施形態は、約１５ｇｓｍ〜約３０ｇｓｍの範囲のコート重量を有し、また基層１４のやはりその他の実施形態は、約１８ｇｓｍ〜約２５ｇｓｍの範囲のコート重量を有する。

図１はまた、基層１４上に設けられた多孔質のインク受容層１６も描写する。１実施形態で、多孔質インク受容層１６は、シリカ、アルミナ、含水アルミナ（限定するものではないが、ベーマイト及び擬ベーマイトを含む）、炭酸カルシウム、及び／又は、これらの組合せを含む。

一般的に、多孔質インク受容層１６は約２ｇｓｍ〜約３０ｇｓｍの範囲のコート重量を有する。多孔質インク受容層１６の他の実施形態は、約３ｇｓｍ〜約１０ｇｓｍの範囲のコート重量を有する。理解されるべきは、多孔質インク受容層１６は、限定されるものではないが、ロールコーティング、在来のスロットダイプロセス、ブレードコーティング、スロットダイカスケードコーティング、カーテンコーティング、及び／又は循環及び非循環コーティング技術を利用するものを含むその他の類似の方法を包含する、任意の適当な堆積技術／製造プロセスを介して設けられ得るということである。ある場合において、スプレーコーティング、浸漬コーティング、及び／又は、キャストコーティング技術が適切であろう。

多孔質インク受容層１６の１つの非限定例は、処理済みシリカ又は処理済みヒュームドシリカ（ｆｕｍｅｄ ｓｉｌｉｃａ）を含む。１実施形態において、当該シリカ又はヒュームドシリカは、無機処理剤とモノアミノオルガノシラン（ｍｏｎｏａｍｉｎｏｏｒｇａｎｏｓｉｌａｎｅ）処理剤により処理される。このタイプの処理済み層は、その全体が参考として本書に組み込まれている、２００５年１０月２４日に出願された米国特許出願第１１／２５７，９６０号により詳細に記述されている。この処理済みシリカの多孔質インク受容層１６は、約３ｇｓｍ〜約１５ｇｓｍの範囲のコート重量を有する。

多孔質インク受容層１６の別の非限定例は、ベーマイトとバインダー材料（例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタート、ポリビニルアクリラート、ポリビニルアクリラートエステル、ポリビニルメタクリラート、ポリビニルメタクリラートエステル、上述ポリマーに用いられる当該モノマーの混合物及び／又は共重合体、及び／又はこれらの組合せ）の組合せを含む。多孔質インク受容層１６のこの実施形態は、約０．５ｇｓｍ〜約３０ｇｓｍの範囲のコート重量を有する。

図２はインクジェット記録媒体１０’の別の実施形態を示す。この実施形態では、中間層１８が多孔質インク受容層１６と基層１４の間に設けられる。一つの中間層１８が図２に示されているが、任意数の中間層１８も多孔質インク受容層１６と基層１４の間に含み得ることは理解されるべきである。

一般的に、一つ以上の中間層１８（群）は、シリカ（例えば、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、ゲルシリカ又はコロイド状シリカ）、アルミナ、含水アルミナ、炭酸カルシウム、及び／又は、これらの組合せを含み得る。前記中間層（群）１８の実施形態は、約０ｇｓｍ〜約３０ｇｓｍの、及びより好ましくは、約３ｇｓｍ〜約１５ｇｓｍの範囲のコート重量を有する。非限定例として、当該中間層１８は、シリカ（その非限定例は、前述の処理を施されたシリカを含む）を含み、且つ約５ｇｓｍ〜約１０ｇｓｍの範囲のコート重量を有する。この実施例において、多孔質インク受容層１６はベーマイトを含み得、且つ約４ｇｓｍ以下のコート重量を有する。

これより図３に関して説明すると、当該インクジェット記録媒体１０’’の他の実施形態が示されている。この実施形態では、前述の基板コーティング２０は、基板表面Ｓ_１と基層１４の間に配置される。前記基板コーティング２０は、また、他の基板表面Ｓ_２にも設けられ得ることは理解されるべきである。基板コーティング２０の非限定例は、前述のインク不透過性材料（例としては、ポリエチレン）、シリカ、アルミナ、焼成粘土、炭酸カルシウム、カオリンクレー、ナトリウムシリケート、カルシウムシリケート及び／又はこれらの類似物、及び／又はこれらの組合せを含む。

図３に示す実施形態では、バックコート２２が、基板コーティング２０を上に設けている基板表面Ｓ_１に対向する基板表面Ｓ_２上に設けられる。バックコート２２は、基板１２の反り（ｃｕｒｌｉｎｇ）軽減、最適のピッキング性能（即ち、一つの基板１２が多数の基板１２から容易に取り出されること）、及び、最適の積層性能を達成するために付加され得る。バックコート２２を形成するのに適した材料の非限定例は、基板コーティング２０に適したような材料を含む。

図４及び図５は、バックコート２２がその上に設けられている、それぞれ、図１及び図２のインクジェット記録媒体１０，１０’の実施形態を示す。図に示されるように、バックコート２２は、基層１４を上に設けている基板表面Ｓ_１に対向する基板表面Ｓ_２上に設けられる。バックコート２２は、インクジェット記録媒体１０，１０’の実施形態の反り及び摩擦を改善するものと思われる。

図６はインクジェット記録媒体１０’’’のさらに別の実施形態を示す。この実施形態において、基層１４は基板の両表面Ｓ_１、Ｓ_２上に設けられ、そして多孔質インク受容層１６は基層１４の各々の上に設けられる。理解されるべきは、その他の実施形態に関して本書に開示された材料、追加的な層（１８、２０、２２）及びプロセスは、インクジェット記録媒体１０’’’の実施形態を形成するのに適しているということである。

本書に開示された実施形態のいずれにおいても、インクジェット記録媒体１０、１０’、１０’’、１０’’’の光沢は、媒体１０、１０’、１０’’、１０’’’全体の艶出し（カレンダー加工）によるか、多孔質インク受容層１６を設ける以前に基層１４を艶出しするか、又はインク受容層１６を設ける以前に中間層１８を艶出しすることにより得ることができる。

本書で開示されたインクジェット記録システムの実施形態は、インクジェット記録媒体１０、１０’、１０’’、１０’’’及びそのインクジェット記録媒体１０、１０’、１０’’、１０’’’上に設けられるべく構成されたインクジェットインクの実施形態を含む。インクジェットインクシステムの実施形態（群）を利用する方法の実施形態において、当該インクは、媒体１０、１０’、１０’’、１０’’’の少なくとも一部分の上に設けられて像を形成する。設定インクの量は、少なくとも部分的に、形成されることが望まれる画像に依存する。当該画像は、英数字表象、図形表象、又は、これらの組合せを含み得る。

適当なインクジェット印刷技術の非限定例は、熱インクジェット印刷、圧電インクジェット印刷、又は連続インクジェット印刷を包含する。適当な印刷機は、ポータブル型熱又は圧電式インクジェット印刷機（例えば、ハンドヘルド印刷機、アーム搭載型印刷機、リスト搭載型印刷機、等）、デスクトップ型熱又は圧電式インクジェット印刷機、連続インクジェット印刷機、又はこれらの組合せを含む。

本開示の実施形態をさらに説明するために、ここに実施例を掲載する。理解されるべきは、この実施例は説明目的で与えられるものであって、開示された実施形態（群）の範囲を制限するものと解釈されるべきではないということである。

本明細書に於いて開示したインクジェット記録媒体の実施形態は、０．６％（乾燥重量）の界面活性剤、４．３％（乾燥重量）のプラスチック顔料、５１．２％（乾燥重量）の炭酸カルシウム、３４．１％（乾燥重量）の焼成粘土、９．４％（乾燥重量）のスチレン−ブタジエンバインダー、及び０．４％（乾燥重量）のポリ（ビニルアルコール）を含む基層を使って作成された。基層のコート重量は約２０ｇｓｍであった。シリカの多孔質インク受容層（約７ｇｓｍのコート重量を有する）が基層上に設けられた。

比較媒体は、炭酸カルシウムのベースコート、及びその炭酸カルシウムのベースコート上に設けられたシリカの多孔質インク受容層（コート重量 〜約７ｇｓｍ）を使って準備された。

インクは、本書に開示された媒体（「媒体」と呼ぶ）のそれぞれの実施形態及び比較媒体（「比較媒体」と呼ぶ）の上にインクジェット印刷機を用いて印刷された。にじみ、光学密度、及び色域が各サンプルについて測定された。

にじみについて媒体と比較媒体の８個の異なるサンプルが試験された。様々な色の組合せが一緒に印刷され、そしてにじみがミリリッター単位で測定された。媒体上にプリントされたインクの最大にじみは約５ｍｌであり、一方、比較媒体上にプリントされたインクの最大にじみは約９ｍｌであった。媒体の半数は比較媒体と比べにじみが減少しており、媒体の３個は比較媒体と実質的に同じにじみの結果を示した。これらの結果は、試験した媒体の大部分が、比較媒体上のにじみと比較して、より良好であるか又は同等のにじみの結果を呈したことを示す。

光学密度及び色域の結果を表１及び表２にそれぞれ示す。

表１に示すように、黒色光学密度は、媒体上では比較媒体上より上回った。何らかの理論に縛られなくても、これらの結果は、少なくとも部分的には、本書で開示した媒体の実施形態（群）の基層と多孔質インク受容層との特定の組合せによるものと考えられる。

図２に示すように、インクの色域容積は、媒体上では比較媒体上より上回った。何らかの理論に縛られなくても、色域の結果は、少なくとも部分的には、本書で開示した媒体の実施形態（群）の基層と多孔質インク受容層との特定の組合せによるものと考えられる。

幾つかの実施形態が詳細に記載されたが、開示された実施形態が変更し得ることは当業者に明らかであろう。それ故、前出の記述は、制限するというよりむしろ例示とみなされるべきである。

基層及び多孔質インク受容層を有するインクジェット記録媒体の実施形態の概略断面図である。 基層、中間層、及び多孔質インク受容層を有するインクジェット記録媒体の別の実施形態の概略断面図である。 基板コーティングとバックコートを有するインクジェット記録媒体のさらに別の実施形態の概略断面図である。 バックコートを伴う、図１に示されたインクジェット記録媒体の実施形態の概略断面図である。 バックコートを伴う、図２に示されたインクジェット記録媒体の実施形態の概略断面図である。 基板の両表面上に基層と多孔質インク受容層を有するインクジェット記録媒体のさらに別の実施形態の概略断面図である。

Claims (10)

1. インクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）であって、
   基板（１２）と、
   前記基板（１２）の少なくとも１つの表面（Ｓ_１）上に設けられた基層（１４）であって、前記基層（１４）が乾燥重量で約２５％〜約７５％の範囲の量で存在する焼成粘土を含むものと、
   前記基層（１４）上に設けられた多孔質インク受容層（１６）と
   を含む、
   インクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）。
2. さらに、前記基層（１４）と前記多孔質インク受容層（１６）との間に設けられた少なくとも１つの中間層（１８）を含む、請求項１に記載のインクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）。
3. 前記の少なくとも１つの中間層（１８）が無機処理剤とモノアミノオルガノシラン処理剤により処理されたヒュームドシリカを含み、且つ前記多孔質インク受容層（１６）がベーマイト又は擬ベーマイトを含む、請求項２に記載のインクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）。
4. 前記基層（１４）が、カオリンクレー、炭酸カルシウム、ポリメリック顔料、アルミニウムトリハイドラート、二酸化チタン及びこれらの組合せから選択された顔料をさらに含む、請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）。
5. 前記多孔質インク受容層（１６）が、シリカ、アルミナ、ハイドラスアルミナ（ｈｙｄｒｏｕｓ ａｌｕｍｉｎａ）、炭酸カルシウム、又はこれらの組合せを含む、請求項１、２及び４のいずれか１項に記載のインクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）。
6. 前記多孔質インク受容層（１６）が、無機処理剤とモノアミノオルガノシラン処理剤により処理されたシリカを含む、請求項５に記載のインクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）。
7. プリントされた表象が、インクジェットインクを前記インクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）上に設けた時に形成され、且つ、前記プリント表象又はインクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）が、高められた色の冴え、低減されたにじみ、低減されたコアレッセンス、短縮された乾燥時間、高められたインク吸収、及びこれらの組合せから選択された特徴を示す、請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）。
8. さらに、前記基板（１２）の少なくとも１つの他の表面（Ｓ_２）上に設けられたバックコート（２２）を含み、前記の少なくとも１つの他の表面（Ｓ_２）は前記基層（１４）がその上に設けられている前記の少なくとも１つの表面（Ｓ_１）に対向している、請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）。
9. インクジェット記録媒体（１０、１０’、１０’’、１０’’’）を作製する方法において、
   乾燥重量で約２５％〜約７５％の範囲の量で存在する焼成粘土を含む基層（１４）を基板表面（Ｓ_１、Ｓ_２）上に設けるステップと、
   前記基層（１４）上に多孔質インク受容層（１６）を設けるステップと
   を包含する、
   方法。
10. 前記基層（１４）を形成するのに用いられる水性懸濁液を提供するステップをさらに包含し、前記水性懸濁液が、
    乾燥重量で約２５％〜約７５％の範囲の量で存在する焼成粘土と、且つ、
    カオリンクレー、炭酸カルシウム、ポリメリック顔料、アルミニウムトリハイドラート、二酸化チタン、又はこれらの組合せから選択された顔料と
    を含有する、請求項９に記載の方法。
    

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