JP4173788B2 - プリント媒体におけるオゾン化防止用の反応生成物、及びオゾン化防止方法 - Google Patents

Description

本願発明は、概してインクジェット印刷に関し、より詳細には、プリント媒体上に印刷されたインクジェットイメージをオゾンによる酸化から防ぐことに関する。

プリント媒体上に印刷されたインクジェットイメージのオゾン化による酸化は、益々問題として認識されるに至っており、現在では、耐水性及びスミア耐性のようなより緊急の問題は、大部分が解決されている。オゾン化の問題は、汚染に由来する高濃度のオゾンが存在する都市部、例えば（夏季月間の）ロサンゼルス及びデンバーで特に重大である。染料及び顔料が反応し、そしてその結果オゾンによって分解されるということは、十分確立した事実である。

しかしオゾン化による酸化の防止は、今日まではそれほど大きな研究課題ではなかった。従って、本願発明者のよく知る限りでは、この問題に対する従来の解決法は存在しない。
従って、プリント媒体上に印刷されたインクジェットイメージのオゾン化による酸化を防止することについての要求は存在する。

本明細書に開示された実施態様によれば、プリント媒体上に印刷された着色剤をオゾン分解から防ぐ方法が提供される。当該方法は、
（ａ）フェニレンジアミン又はその誘導体とシリカ又はケイ酸塩との反応から成る第一の反応生成物を生成すること、及び
（ｂ）第二の反応生成物を形成するため、無水溶媒の存在下において、第一の反応生成物をシリカ基と反応させること、から成る。

さらに、本明細書に開示された別の実施態様によれば、（１）フェニレンジアミン又はその誘導体とシリカ又はケイ酸塩との反応から成る第一の反応生成物、及び（２）基体上のシリカ基の反応によって生じる反応性生物が提供される。

加えて、本明細書に開示されたさらに別の実施態様によれば、プリント媒体上にインクを印刷する方法も提供され、この場合、そのインクは、オゾン分解されやすい（敏感な）少なくとも１つの着色剤を含有する。当該方法は、
（ａ）フェニレンジアミン又はその誘導体とシリカ又はケイ酸塩との反応から成る第一の反応生成物を生成すること、
（ｂ）第二の反応生成物を形成するため、無水溶媒の存在下において第一の反応生成物をシリカ基と反応させること、及び
（ｃ）前記インクをプリント媒体上に印刷することから成る。

本発明の教示によって採用されたオゾン化防止剤（オゾンによる酸化の防止剤、オゾン劣化防止剤）は、媒体のシリカ粒子に共有結合的に付着されており、従って、逸出もしくは蒸発してしまうことはない。

フェニレンジアミン又はその誘導体の使用は、オゾン汚染による、多孔性媒体上の染料の退色の問題を解決する。

本発明により、プリント媒体上に印刷されたインクジェットイメージをオゾンによる酸化から防ぐことができる。即ち、インクジェット印刷に使用されるプリント媒体にフェニレンジアミンの誘導体を付着させることで、その上にプリントされたインクが、実質上オゾン化の影響を受けないようにする。依って、その上にプリントされた着色剤を含むプリント用媒体は、オゾン退色しにくくなる。フェニレンジアミンの誘導体は、シリカゲル、ケイ酸塩、又は他の前述の誘導された粒子に付着したアルキル骨格に取り込まれると、着色剤の退色に対する保護をもたらす。

フェニレンジアミン（ＰＤＡ）及び類似アミンは、優れたオゾン分解防止剤（又はオゾン化防止剤）であるということは、プラスチックス及びゴムの技術分野においてよく知られている。それらは、高分子における不飽和結合よりもはるかに速い速度でオゾン及び他の酸化剤と反応し、そして高分子をこれらの酸化剤から保護することができる。それらは次の構造を有する。

ここで、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４は、独立に、炭素数３０以下の分枝鎖又は直鎖又はそれらの任意の組合せのアルキル基、アリール基、アルケン基、又はアレーン基である。但し、Ｒ_１〜Ｒ_４のうち任意の２つの基はアリールであってよいが、これらは２つを超えないアリール基である。アルキル基の中でも、第二級アルキル（２−アルキル又はイソ−アルキル）は、オゾン劣化を防ぐ上でもっとも効果的である。

フェニレンジアミン（ＰＤＡ）の３つの誘導体を含む種々の化合物の、オゾンとの反応速度を下の表に要約する。

ＰＤＡの誘導体は、他の化合物よりかなり速くオゾンと反応することが分かる。

インクジェット印刷に使用されるプリント媒体にＰＤＡの誘導体を付着させることで、プリント媒体の上にプリントされたインクが、実質上オゾン化の影響を受けないようになる。即ち、その上にプリントされた着色剤を含むプリント用媒体は、オゾン退色しにくくなる。従って、ＰＤＡの誘導体は、シリカゲル、ケイ酸塩、又は他の前述の誘導粒子に付着したアルキル骨格に取り込まれると、着色剤の退色に対する前述の保護をもたらす。

本明細書に開示された実施態様は、プリント媒体に存在する、これらのＰＤＡシリカ又はＰＤＡケイ酸塩の誘導体の合成、分散、及びプリント用途について述べている。

２段階反応を伴っている。第一段階では、シリカゲル（又はケイ酸塩）が、それにオゾン化防止剤分子を共有結合的に付着させた状態で作製されて、ＰＤＡシリカ誘導体（又はケイ酸塩が、それにオゾン化防止剤分子が付着された状態で作製された場合は、ＰＤＡケイ酸塩誘導体）を生成させる。前述のＰＤＡシリカ（又はＰＤＡケイ酸塩）誘導体の作製は従来技術で知られている。とりわけ、その反応は実施するのに簡単なものの１つである。カップリングは、室温で、アルコール系の溶媒、通常はメタノール中で数時間にわたって行われる。反応物の量は、化学量論的な量が時には用いられ、そして時には用いられず、それは用途によって決まる。シリカゲルはその溶媒に不溶性であるため、分離は直ぐに起こる。精製は、余剰のクリーンなメタノールでシリカ粒子を洗浄することにより容易に実施される。（これらの方法は、例えばその性質を変える為のシリカを充填したカラムなど、クロマトグラフィーにおいて十分認識されている。）

オゾンが、染料分子の存在するＰＤＡシリカ／ＰＤＡケイ酸塩誘導体と遭遇すると、当該オゾンは、染料分子とより、むしろその誘導体と反応し、こうして染料分子をオゾン分解から保護する。同様の反応は顔料でも生ずるが、その程度は比較的低い。顔料結晶中に多数の顔料分子があることによって、光学濃度が顕著に減少する前に、顔料発色団分子の大部分が失われることが十分に理解されている。それにもかかわらず、ここに開示した実施態様の利点は、一般的に「着色剤」という用語に含まれる染料及び顔料の両方に適用される。

本書に開示された実施態様の実施に利用することができるＰＤＡケイ酸塩誘導体の例には、限定するものではないが、次の化合物が含まれる。

ここで、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４は、独立に、アルキル基、アルケン基、アレーン基、又は芳香族基であり、且つｎは１から１０の数である。本質的に、Ｒ基（即ち、Ｒ_１〜Ｒ_４）については上に挙げたものと同じ要件が成り立つ。

第二段階では、ＰＤＡシリカ（又はＰＤＡケイ酸塩）化合物は、従来技術で周知の酸化ケイ素の結合によってプリント媒体の表面上のシリカ（シラノール残基、その他の「-O-Si-O-」基など）又はケイ酸塩に付着される。ＰＤＡ化合物の１つを本書におけるリストから単純に選択し、そしてそれを水の無い状態で、例えば、反応溶媒として無水メタノールを用いて、（プリント媒体上で）ケイ酸塩と反応させ、所望のシリカの誘導体を生じさせる。

第二の反応は、次のように図示することができる。

上記式において、Ｒはフェニレンジアミン（又はＰＤＡ誘導体）部分である。

本書における教示に関連して用いられるプリント媒体は、本質的に、光沢性のプリント媒体を実現するために、シリカの１つ又は２つ以上のコーティングが施された（コーティング層を備えた）普通紙である。かかるプリント媒体は、カラーインクジェット印刷に使用され、写真プリントと同等のプリントを生じさせる。

シリカを最初に反応させ、そしてその後、反応生成物で用紙を被覆することは可能である。しかし、反応物を最初に作製し、次にプリント媒体上でケイ酸塩の結合を行うのが好ましい。それによって、シリカが結合されたところでは、プリント媒体の他の成分だけが存在するのとは対照的に保護される。最大の効果を得るには、プリント媒体の表面上の量を最大にするのが望ましい。

プリント媒体上のシリカのコーティングは、他所でも開示されている。例えば、米国特許第５，２７５，８６７号、第５，４６３，１７８号、第５，５７６，０８８号、第５，６０５，７５０号、第５，９８９，３７８号、及び第６，１８７，４３０号を参照。典型的には、普通紙（基体）又は下側層は、シリカ、ポリ（ビニルアルコール）のようなバインダー、及びその他の成分の特定の混合物で被覆される。

以上、プリント媒体上に印刷された染料や顔料をオゾン分解から保護するための方法と化合物を開示した。

Claims (8)

1. （１）フェニレンジアミン又はその誘導体とシランとの反応によって得られる第一の反応生成物、及び（２）シリカゲルのコーティングが施された基体上のケイ酸基の反応によって生じる反応生成物であって、
   前記フェニレンジアミンが、下式
   
   （式中、Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ 、及びＲ _４ は、分枝鎖もしくは直鎖又はそれらの任意の組合せであるかどうかに関わらず、炭素数３０以下のアルキル基、アリール基及びアルケニル基から成る群から独立に選択され、但し、Ｒ _１ 〜Ｒ _４ のうち任意の２つの基はアリールであってよいが、これらは２つを超えないアリール基である）で表される、反応生成物。
2. （１）フェニレンジアミンとケイ酸塩との反応から成る第一の反応生成物、及び（２）基体上のシリカの反応によって生じる反応性生物であって、
   前記フェニレンジアミンが、下式
   
   （式中、Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ 、及びＲ _４ は、分枝鎖もしくは直鎖又はそれらの任意の組合せであるかどうかに関わらず、炭素数３０以下のアルキル基、アリール基及びアルケニル基から成る群から独立に選択され、但し、Ｒ _１ 〜Ｒ _４ のうち任意の２つの基はアリールであってよいが、これらは２つを超えないアリール基である）で表される、請求項１に記載の反応生成物。
3. 前記の第一の反応生成物は、下式から成る群から選択される請求項１又は２に記載の反応生成物。
   
   （式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４は、独立に、アルキル基、アリール基又はアルケニル基である。またｎは１から１０の数である。）
4. プリント媒体上に印刷された着色剤をオゾン分解に抗して保護する方法であって、
   少なくとも１つの前記着色剤を含むインクを、前記プリント媒体上に印刷する前に、無水溶媒の存在下において、第一反応生成物を前記プリント媒体上のシリカゲルコーテティング上のケイ酸基と反応させることからなる方法であって、
   前記第一の反応生成物が、フェニレンジアミン又はその誘導体とシランとの反応によって得られ、
   前記フェニレンジアミンが、下式
   
   （式中、Ｒ _１ 、Ｒ _２ 、Ｒ _３ 、及びＲ _４ は、分枝鎖もしくは直鎖又はそれらの任意の組合せであるかどうかに関わらず、炭素数３０以下のアルキル基、アリール基及びアルケニル基から成る群から独立に選択され、但し、Ｒ _１ 〜Ｒ _４ のうち任意の２つの基はアリールであってよいが、これらは２つを超えないアリール基である）で表される、方法。
5. プリント媒体上に印刷された着色剤をオゾン分解に抗して保護する方法であって、
   （ａ）請求項１の前記第一反応生成物を生じさせること、及び
   （ｂ）第二の反応生成物を形成するため、無水溶媒の存在下において、前記第一反応生成物を前記プリント媒体上のシリカと反応させることからなる方法。
6. さらに、前記プリント媒体上にインクを印刷することを含み、当該インクは少なくとも１つの着色剤を含有する請求項４又は５に記載の方法。
7. 前記着色剤が染料もしくは顔料である請求項４から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記プリント媒体は、シリカを含有する少なくとも１つのコーティング層を備えた普通紙からなる請求項４から６のいずれか１項に記載の方法。