JP4149765B2

JP4149765B2 - インクジェット記録要素

Info

Publication number: JP4149765B2
Application number: JP2002248939A
Authority: JP
Inventors: サダシバンスリダー; チュリシン; マリオンバイアージョン; アンガロエリザベス
Original assignee: イーストマンコダックカンパニー
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP2003145927A; EP1288011A2; DE60209997T2; EP1288011B1; DE60209997D1; EP1288011A3

Description

【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、より詳細には、多孔質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システムまたはインクジェット印刷システムにおいては、インク液滴が、記録要素または記録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、記録薬剤（例えば、染料または顔料）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、水および有機材料（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）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受容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】
インクジェット記録要素の重要な特性は、それらが印刷後に素速く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および孔隙量を有する限り、ほぼ瞬間的な乾燥を提供する多孔質記録要素が開発されてきた。例えば、多孔質記録要素は、微粒子含有コーティングを支持体に適用して、磨かれた平滑面と接触させた状態で乾燥させる、キャストコーティングによって製造することができる。
【０００５】
さらに、多孔質記録要素に染料系インクで印刷する場合、染料分子はコーティング層に浸透する。しかしながら、このような多孔質記録要素には、その上に印刷される画像の光学的濃度が、好まれるものよりも低いという点において問題がある。このように光学的濃度が低いのは、染料分子が多孔質層に深く浸透し過ぎた場合に起こる光学的散乱に起因するものと信じられている。
【０００６】
国際公開第00/01539号パンフレットにおいて、第１および第２の粒子群を含有している多孔質インクジェット記録要素であって、上記第１の群が、 100nm〜 500nmの平均凝集直径を有する、より小さい一次粒子の凝集体である金属酸化物粒子を含んでなり、上記第２の群が、上記第１の群における凝集体の平均直径の50％未満の平均直径を有する粒子を含んでなる、多孔質インクジェット記録要素が開示されている。しかしながら、この記録要素には、以下に示すように、不良な乾燥時間を有するという点において問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、良好な光沢と共に良好な画質を有し、優秀な乾燥時間を有する、多孔質インクジェット記録要素を提供することである。
【０００９】
【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、少なくとも50質量％の粒子および20質量％未満のバインダーを含む多孔質画像受容層を担持している支持体を含んでなるインクジェット記録要素であって、上記粒子が、
（ａ）直径が７〜40nmの一次粒径を有しており、凝集して、500nm以下50 〜 200nmの平均凝集粒径を提供することができる無機ヒュームドアルミナ粒子、および
（ｂ）20〜 500nm50 〜 200nmの平均粒径を有し、ベーマイトまたはアルミナ水和物から成る群より選ばれるコロイド状粒子、の混合物を含んでなり、そして、
上記無機ヒュームドアルミナ粒子の上記平均凝集粒径と上記コロイド状粒子の上記平均粒径との差が互いに10％以内である、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。
【００１０】
本発明の使用により、良好な光沢と共に良好な画質を有し、優秀な乾燥時間を有する、多孔質インクジェット記録要素が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のもう１つの態様は、前記ヒュームドアルミナ粒子が、前記混合物の５〜 25 質量 % を構成しているインクジェット記録要素である。
【００１２】
本発明において有用な多孔質画像受容層は、少なくとも50質量％、好ましくは80〜90質量％の粒子および20質量％未満のバインダーを含んでなる。バインダーをこの量とすることにより、この層が多孔質となる（すなわち、記録要素上への印刷において使用されるインクジェットインクにおける溶媒が画像受容層を通って支持体または存在する場合にはベース層まで達することができるような連続ボイドを有する）ことが確保される。
【００１３】
本発明の好ましい態様において、上記無機粒子（ａ）は、金属酸化物、好ましくはヒュームド金属酸化物である。使用してもよいヒュームド金属酸化物の好ましい例には、アルミナのヒュームド酸化物が含まれる。ヒュームド酸化物は、乾燥形態または凝集体の分散体として入手可能である。
【００１４】
本発明のもう１つの好ましい態様において、上記無機粒子（ａ）は、凝集粒子の形態であってもよい。これらの凝集体は、直径が７〜40nmの、より小さい一次粒子を含んでなり、凝集して、直径が 500nm以下となっている。さらにもう１つの好ましい態様において、上記無機粒子（ａ）は、50nm〜 200nmの平均凝集粒径を有する。
【００１５】
本発明の好ましい態様において、上記コロイド状粒子（ｂ）は、ベーマイト、またはアルミナ水和物である。これらの粒子は、多孔質であっても、非多孔質であってもよい。本発明のもう１つの好ましい態様において、上記コロイド状粒子（ｂ）は、一次粒子の形態であってもよい。本発明のさらにもう１つの好ましい態様において、上記一次粒子の平均粒径は、20nm〜 500nmの範囲にわたっていてもよい。
【００１６】
本発明の好ましい態様において、上記第１の無機粒子（ａ）は、上記粒子混合物の５〜25質量％を構成している。もう１つの好ましい態様において、上記第１の無機粒子（ａ）は、50nm〜 200nmの平均凝集粒径を有する。さらにもう１つの好ましい態様において、上記コロイド状粒子（ｂ）は、50nm〜 200nmの平均粒径を有する。
【００１７】
上記各粒子は、正に帯電しており、アニオン性のインクジェット印刷染料を結合することが可能であり、水および高湿度条件に起因する染料の移動に対する耐性を印刷された画像に付与するので、インクジェット記録要素にとって好ましい。
【００１８】
上記第１の無機粒子（ａ）と上記コロイド状粒子（ｂ）との間の大きさの差により、上記インクジェット記録要素の乾燥時間が定まることが見出された。上記粒子（ｂ）の平均粒径が上記第１の無機粒子の平均凝集粒径よりも大幅に小さい場合には、上記コロイド状粒子（ｂ）が、乾燥コーティングにおける上記第１の無機粒子（ａ）の間の空所を塞いで、画像受容層の多孔度を低下させる場合がある。画像受容層の多孔度が低下すると、画像記録要素の乾燥時間が低下する。
【００１９】
一般に、本発明の画像受容層においては、いずれのバインダーを使用いてもよい。好ましい態様において、バインダーは、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、スルホン化もしくはリン酸化されたポリエステルおよびポリスチレン）、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、コロジアン(collodian) 、寒天、クズウコン、ガー、カラギナン、トラガカント、キサンタン、ラムサン(rhamsan) などである。もう１つの好ましい態様において、上記親水性バインダーは、ポリビニルアルコールである。高分子バインダーは、前述の各粒子と適合するように選択されるべきである。
【００２０】
上記画像受容層の厚みは、５〜40μm 、好ましくは10〜20μm の範囲にわたることができる。必要とされるコーティング厚は、コーティングがインク溶媒を吸収するための溜めとして作用する必要性およびコーティング表面の近くにインクを保持する必要性によって定まる。このコーティングは、単層として適用しても、多層として適用してもよく、各々のコーティング層の機能を指定することもできる（例えば、ベースコートがインク溶媒の溜めとして機能する一方で、トップコートがインクを保持する、二層構造を作り出すこともできる）。
【００２１】
好ましい態様において、上記記録要素は、少なくとも50質量％の無機粒子を有するベース層をも含有している。このベース層は、支持体と画像受容層との間に塗布される。もう１つの好ましい態様において、このベース層における無機粒子は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、シリカ、アルミナ、ベーマイト、アルミナ水和物、クレー、または二酸化チタンを含んでなる。もう１つの好ましい態様において、このベース層における無機粒子は、アニオン性の表面電荷を有する。さらにもう１つの好ましい態様において、このベース層における無機粒子は、 100nm〜５μm の平均粒径を有する。
【００２２】
さらにもう１つの好ましい態様において、上記ベース層は、高分子材料および／またはラテックス材料（例えば、ポリビニルアルコールおよび／またはスチレン−ブタジエンラテックス）などのバインダーを含有している。さらにもう１つの好ましい態様において、上記ベース層におけるバインダーは、５〜20質量％の量で存在する。さらにもう１つの好ましい態様において、上記ベース層の厚みは、５μm 〜50μm 、好ましくは20〜40μm の範囲にわたっていてもよい。
【００２３】
塗布後、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。
【００２４】
本発明において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、Pittsburgh, Pennsylvania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.)、およびOPPalyte（商標）フィルム(Mobil Chemical Co.)、並びに米国特許第 5,244,861号明細書に列挙されている他の複合フィルムなどの、インクジェット受容体に通常使用されるもののいずれにすることもできる。不透明な支持体には、普通紙、コート紙、合成紙、写真印画紙支持体、溶融押出コート紙、および積層紙（例えば、二軸配向支持体積層物）が含まれる。二軸配向支持体積層物は、米国特許第 5,853,965号、同 5,866,282号、同 5,874,205号、同 5,888,643号、同 5,888,681号、同 5,888,683号、および同 5,888,714号の各明細書に記載されている。これらの二軸配向支持体には、紙ベースおよび紙ベースの片面または両面に積層された二軸配向ポリオレフィンシート（概してポリプロピレン）が含まれる。透明支持体には、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（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 -1,4-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、およびこれらのコポリマー）、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン（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、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド、およびこれらの混合物が含まれる。上記に列挙した紙には、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含まれる。
【００２５】
本発明において使用される支持体は、50〜 500μm 、好ましくは75〜 300μm の厚みを有していてもよい。望まれる場合には、酸化防止剤、帯電防止剤、可塑剤、および他の既知の添加剤を支持体に導入してもよい。
【００２６】
本発明において用いられるコーティング組成物を、例えば、浸漬コーティング、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、グラビアおよび反転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などの周知の技法のいくつかによって適用してもよい。既知の塗布方法および乾燥方法は、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) 、第308119号の1007〜1008頁に、さら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、上記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。塗布後、これらの層を単純な蒸発によって乾燥させるのが一般的であるけれども、対流加熱などの既知の技法によって乾燥を促進してもよい。
【００２７】
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、上記において考察したバインダーに対して作用する架橋剤を少量添加してもよい。このような添加剤は、層の結合力を改良する。例えば、カルボジイミド、多官能価アジリジン、アルデヒド、イソシアネート、エポキシド、多価金属カチオンなどの、あらゆる架橋剤を使用することができる。
【００２８】
着色剤の退色を改良するために、当該技術分野においてよく知られている紫外線吸収剤、ラジカル失活剤、または酸化防止剤を画像受容層にさらに添加してもよい。他の添加剤には、接着性促進剤、レオロジー調節剤、殺生剤、滑剤、色素、蛍光増白剤、艶消し剤、帯電防止剤などが含まれる。
【００２９】
上記コーティング組成物は、全固形分が有用なコーティング厚を生ずるように、塗布することができ、微粒子コーティング調合物においては、10〜60％の固形分が典型的である。
【００３０】
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、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 4,381,946号、同 4,239,543号、および同 4,781,758号の各明細書などの従来技術に広範に記載されている。
【００３１】
以下の例により、本発明をさらに説明する。
【００３２】
【実施例】
対照標準要素Ｃ−１（画像受容層において粒径が大幅に異なる粒子の混合物を使用）（国際公開第 00/01539 号）
乾燥質量 100ｇの沈降炭酸カルシウム Albagloss-s（商標）(Specialty Minerals Inc.) （70％溶液）および乾燥質量 8.5ｇのシリカゲル Gasil（商標）23F (Crosfield Ltd.)を、乾燥質量 0.5ｇのポリビニルアルコールGohsenol（商標）GH-17 (Nippon Gohsei Co., Ltd.) （10％溶液）および乾燥質量５ｇのスチレン−ブタジエンラテックス CP692NA（商標）(Dow Chemicals) （50％溶液）と混合することによって、ベース層のためのコーティング溶液を調製した。このコーティング溶液の固形分を、水を添加することによって、35％に調整した。
【００３３】
上記コーティング溶液を、25℃において、ビードコーティングによって、原紙（Nekoosa Solutions Smooth（商標）(Georgis Pacific) 、Grade 5128 ( Carrara White（商標）、Color 9220) 、坪量 150g/m²）上に塗布し、60℃において、押込空気によって乾燥させた。このベースコーティングの厚みは、25μm または27g/m²であった。
【００３４】
乾燥質量 100ｇのコロイド状シリカ Ludox（商標）Cl (DuPont Corp)（30％溶液）および乾燥質量30ｇのヒュームドアルミナCab-O-Sperse（商標）PG003 (Cabot Corp.) （40％溶液）を、乾燥質量４ｇのポリビニルアルコールGohsenol（商標）GH-17 (Nippon Gohsei Co., Ltd.) （10％溶液）および乾燥質量 0.1ｇの2,3-ジヒドロキシ -1,4-ジオキサン (Clariant Corp.) と混合することによって、画像受容層のためのコーティング溶液を調製した。このコーティング溶液の固形分を、水を添加することによって、20％に調整した。上記 Ludox（商標）Clコロイド状シリカの平均粒径は10nmしかなかったのに対して、上記Cab-O-Sperse（商標）PG003 ヒュームドアルミナの平均凝集粒径は 130nmであった。
【００３５】
上記画像受容層のコーティング溶液を、上述のベース層の上に塗布した。次に、この記録要素を、60℃において、押込空気によって乾燥させ、２層構造の記録要素を得た。この画像受容層の厚みは、８μm または 8.6g/m²であった。
【００３６】
次に、上記記録要素を、60℃において、 14000（kg/m）の圧力で、0.15（m/分）の速度でカレンダー加工した。
【００３７】
本発明の要素１
この要素は、 Ludox（商標）Clの代わりに、乾燥質量 100ｇのアルミナDispal（商標）14N4-80 (Condea Vista Co.)（20％溶液）を、画像受容層のコーティング溶液に添加したことを除き、対照標準要素Ｃ−１と同様に調製した。上記Dispal（商標）14N4-80 の平均粒径は 120nmであり、上記Cab-O-Sperse（商標）PG003 の平均凝集粒径は 130nmであった（粒径の差は10％以内である）。
【００３８】
本発明の要素２
この要素は、Cab-O-Sperse（商標）PG003 の量を乾燥質量で10ｇとしたことを除き、本発明の要素１と同じである。
【００３９】
本発明の要素３
この要素は、Cab-O-Sperse（商標）PG003 の量を乾燥質量で20ｇとしたことを除き、本発明の要素１と同じである。
【００４０】
比較用要素Ｃ−２
この要素は、Dispal（商標）14N4-80 を割愛したことを除き、本発明の要素１と同様に調製した。
【００４１】
比較用要素Ｃ−３
この要素は、Cab-O-Sperse（商標）PG003 を割愛したことを除き、本発明の要素１と同様に調製した。
【００４２】
光沢
上記各記録要素の60°鏡面光沢度を、Gardener（商標）Gloss Meter を使用して測定した。
【００４３】
印刷
Color Ink Cartridge S020191/IC3CL01 を使用する染料系インクのための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、黒、緑、赤、および青の一連のストリップを含んでなり、各々のストリップは、幅が 0.8cm、長さが20cmの長方形の形とした。
【００４４】
乾燥時間
上記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された画像の上に置き、平滑な重い重りを転がした。次に、このボンド紙を印刷された画像から引き離した。このボンド紙上に転写された上記の色のストリップの長さを測定した。この長さは、印刷された画像が乾燥するのに必要とされる時間に比例している。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（許容可能とみなす）。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（許容不能とする）。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。
【００４５】
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。以下の結果が得られた。
【００４６】
【表１】

【００４７】
上記データは、本発明の要素が、高い光沢、良好な乾燥時間、および画良好な質を有していたのに対して、対照標準要素および比較用要素は、これらの性質のすべてを同時には有していなかったことを示している。

Claims

少なくとも50質量％の粒子および20質量％未満のバインダーを含む多孔質画像受容層を担持している支持体を含んでなるインクジェット記録要素であって、上記粒子が、
（ａ）直径が７〜40nmの一次粒径を有しており、凝集して、50 〜 200nmの平均凝集粒径を提供することができるヒュームドアルミナ粒子、および
（ｂ）50 〜 200nmの平均粒径を有し、ベーマイトまたはアルミナ水和物から成る群より選ばれるコロイド状粒子、
の混合物を含んでなり、そして、
前記ヒュームドアルミナ粒子の前記平均凝集粒径と前記コロイド状粒子の前記平均粒径との差が互いに10％以内である、インクジェット記録要素。
前記ヒュームドアルミナ粒子が、前記混合物の５〜 25 質量 % を構成している請求項１に記載のインクジェット記録要素。