JP5036718B2 - 組成物及び該組成物を含むインク受容システム - Google Patents

Description

本発明は、概して、インクシステムに関し、より詳細には、インク受容システムに関する。

インクジェット印刷において使用するのに適した様々なインク受容システムがある。インクジェット印刷と組み合わせられる場合、これらのシステムの或るものはブラックインクに関して比較的速い乾燥時間をもたらすことができ、そしてその他のシステムは、はっきりしたシャープな印刷テキストと高い光学濃度をもたらすことができる。比較的速いブラックインク乾燥時間をもたらすように設計されているシステムは、ある場合、比較的低い品質の印刷テキスト及び比較的低い光学濃度に帰着する。さらに、比較的高い品質のテキスト及び高い光学濃度をもたらすように設計されているシステムは、ある場合、ブラックインクの乾燥時間が比較的遅くなる。

さらに、様々なインク受容システムと共に使用するのに適している様々なインクセットもある。インクセットの或るものは、普通紙上で広い色域をもたらすことができ、そしてインクセットの他のものは、写真紙上での光退色に対して優れた耐性をもたらし得る。普通紙上で広い色域をもたらすように設計されているインクセットは、ある場合、比較的低い退色耐性をもたらすことがある。さらに、比較的高い退色耐性をもたらすように設計されたインクセットは、ある場合、普通紙上で比較的低い色域をもたらすことがある。

従って、はっきりしたシャープな印刷テキストと高い光学濃度をもたらすと共に、ブラックインクの比較的速い乾燥時間を実現し得るインク受容システムを提供することが望まれている。また、優れた耐光性を有するインクセットを用いて広い色域を実現し得るインク受容システムを提供することも望まれている。

組成物は、アルケニル無水コハク酸内部サイジング剤又はアルキルケテンダイマー内部サイジング剤を含む。アルケニル無水コハク酸内部サイジング剤は、約１．０ポンド／トン〜約４．０ポンド／トンの範囲の量にて含まれる。アルキルケテンダイマー内部サイジング剤は、約２．０ポンド／トン〜約１０．０ポンド／トンの範囲の量にて含まれる。金属塩もまた、当該組成物に含有される。

当該実施形態のインク受容システムは、限定はしないが、インクジェット印刷及び乾式電子写真印刷をはじめとする、様々な印刷技術において有利に使用することができる。何れの理論にも囚われないが、当該システムは、印刷された画像の品質を損なうことなく比較的速い乾燥時間を有利にもたらし得るものと思われる。さらに、耐光性顔料をベースとした着色剤は、本書に開示する組成物を含んで成る様々な媒体（例えば、普通紙又は写真紙）上において用いることができる。当該組成物を含むことで、所望の色域、並びに所望の退色耐性を実現し得るものと考えられる。

インク受容システムの一実施形態として、その内部に組成物を含む基材が挙げられる。その上に印（ｉｎｄｉｃｉａ）（例えば、英数字の印及び／又は図式の印）を印刷するのに適している任意の基材を選択し得ることを理解されたい。一実施形態では、当該基材は、紙（非限定例として、普通コピー紙又はリサイクル繊維を含む紙が挙げられる）又は写真紙（非限定例として、紙の片面又は両面上にポリエチレン又はポリプロピレンが押出し成形されたものが挙げられる）、及び／又はそれらの組合せである。一実施形態において、当該基材は、実質的に全長にわたって約０．０２５ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲の厚さを有する。

本書において用いるとき、用語「組成物」は、実質的に同時に、逐次的に、及び／又は別個の時間に、基材に取り込まれ得る成分を含む。例えば、ウェットエンド処理中、サイズプレス処理中、及び／又は基材が紙であるときのオフラインコーティング処理中、に付加することができる。

当該組成物は、２つの異なる種類の内部サイジング剤のうち１つを含む。一実施形態では、サイジング剤はアルケニル無水コハク酸（ＡＳＡ）内部サイジング剤であり、別の実施形態では、サイジング剤はアルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）内部サイジング剤である。

アルケニル無水コハク酸内部サイジング剤が用いられる場合、当該組成物中に約１．０ポンド／トン（約０．０５％）〜約４．０ポンド／トン（約０．２０％）の範囲の量にて含まれる。ＡＳＡを普通紙に用いる非限定例においては、ＡＳＡは、約１．０ポンド／トン（約０．０５％）〜約３．０ポンド／トン（約０．１５％）の範囲の量にて含まれる。ＡＳＡを普通紙に用いる他の非限定例においては、ＡＳＡは、約１．２ポンド／トン（約０．０６％）〜約１．８ポンド／トン（約０．０９％）の範囲の量にて含まれる。ＡＳＡがリサイクル繊維（例えば、約２０％を上回るリサイクル繊維）を有する紙に使用される代替の非限定例においては、ＡＳＡは、高めの量で、例えば、約３．０ポンド／トン（約０．１５％）〜約４．０ポンド／トン（約０．２０％）の範囲の量にて含まれ得る。

アルキルケテンダイマーの内部サイジング剤（ＡＫＤ）が用いられる場合、当該組成物中に約２．０ポンド／トン（約０．１０％）〜約１０．０ポンド／トン（約０．５０％）の範囲の量にて含まれる。代替実施形態では、ＡＫＤは、当該組成物中に約２．０ポンド／トン（約０．１０％）〜約７．０ポンド／トン（約０．３５％）の範囲の量にて含まれ得る。

別の実施形態では、当該組成物はＡＳＡ及びＡＫＤの両サイジング剤を含む。この実施形態の非限定例においては、サイジング剤全体の範囲は、約１．０ポンド／トン〜約１０．０ポンド／トンである。

何れの理論にも囚われないが、本願実施形態の組成物における内部サイジング剤の範囲は、実質的に、所望の色域を損なうことなく且つ所望の退色耐性を損なうことなく、基材を、耐光性の着色剤（例えば、顔料系インク）と共に使用可能とさせるものと考えられる。

当該組成物はまた、基材の全サイジング（total sizing）を変化させ得る。一実施形態では、当該組成物は、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｓｉｚｉｎｇ Ｔｅｓｔによって測定時、基材に約７０未満の全サイジングをもたらす。他の実施形態では、当該組成物は、Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｓｉｚｉｎｇ Ｔｅｓｔによって測定時、基材に約３０未満の全サイジングをもたらす。比較的低い（約７０未満）全サイジングを有するシステム又は基材の実施形態は、比較的吸収性であり、且つ比較的速い乾燥時間をもたらす。

当該組成物の内部サイジング剤は、基材中に取り込まれる。一実施形態では、内部サイジング剤は、基材の製造中に、紙製造のウェットエンド処理において取り込まれる。サイジング剤が水性媒体（例えば、水）に溶解し得ることを理解されたい。当該サイジング剤は、約４〜約１０の範囲のｐＨにて水性媒体に溶解し得る。非限定例では、サイジング剤は、約４〜約６．５のｐＨ範囲にて可溶性である。他の非限定例では、サイジング剤は、約９．５〜約１０のｐＨ範囲にて可溶性である。

当該組成物はまた、金属塩を含む。当該金属塩は、ウェットエンド処理及び／又はサイズプレス処理によって基材内に取り込むことができる。従って、金属塩は、サイジング剤と共に基材に分散させることができ、及び／又はサイジング剤とは別個に付加することができる。表面サイジング剤（以下に詳細に記載する）を付加する実施形態においては、金属塩を表面サイジング剤と共に基材に付加し得ることを理解されたい。金属塩の非限定例としては、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化ベリリウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸アルミニウム、硝酸ベリリウム及び／又はそれらの組合せが挙げられる。何れの理論にも囚われないが、金属塩は、印刷される顔料若しくは染料を基材上に比較的迅速に固定化するのを有利に支援し、それよって、インクを基材表面近傍に保持して着色剤が浸透又は拡散（ウィッキング、スミア）するのを実質的に妨げるものと考えられる。

金属塩は、約４〜約１０のｐＨにて媒体（例えば、水）に溶解し得ることを理解されたい。非限定例では、金属塩は、約４〜約６．５のｐＨ範囲にて可溶性である。他の非限定例では、金属塩は、約９．５〜約１０のｐＨ範囲にて可溶性である。

一実施形態では、当該システムはまた、基材に表面サイジング剤を含む。表面サイジング剤は、紙製造プロセスにおけるサイズプレス処理によって基材に付加される。表面サイジング剤が水性媒体（例えば、水）に溶解し得ることを理解されたい。一実施形態では、アニオン性デンプンが表面サイジング剤として使用され、そしてサイズプレス時に取り込まれる。アニオン性デンプンは、例えばＨｅｒｃｕｌｅｓ Ｓｉｚｉｎｇ Ｔｅｓｔ（ＨＳＴ）による測定時に、全サイジングを制御するのを支援できるように、より疎水性のサイジング剤と共に使用し得ることを理解されたい。その他の適切な表面サイジング剤の非限定例としては、コーンスターチ、変性デンプン（非限定例として、エチル化デンプン又はカチオン性デンプンが挙げられる）、スチレンをベースとするエマルジョンポリマー、ＡＫＤ、及び／又はそれらの組合せが挙げられる。当該システムにおけるデンプンをベースとする表面サイジング剤の量は、一般に、約３０ポンド／トン〜約１５０ポンド／トンの範囲にあることを理解されたい。さらに、当該システムにおけるエマルジョンポリマー又はＡＫＤ表面サイジング剤の量は、一般に、約０ポンド／トン〜約６ポンド／トンの範囲にあることを理解されたい。

本書に開示するシステムは、様々な印刷技術（非限定例として、インクジェット印刷及び乾式電子写真印刷が挙げられる）並びに様々なインク（非限定例として、染料系インク及びカラー顔料系インクが挙げられる）と共に用い得ることを理解されたい。さらに、インクは、プリンタが受信した信号に応答して、プリンタから当該システム上に優先的に噴射され得ることを理解されたい。

その中にバインダーを含むブラック顔料インクによって当該システムの上に印が形成される非限定例においては、その印は、実質的に増大した光学濃度と実質的に短縮された乾燥時間を呈する。

カラー顔料インクによって当該システムの上に印が形成される他の非限定例においては、その印は、実質的に増大した耐光性と実質的に増大した色域を呈する。本書に開示する当該システムの一実施形態では、染料ベースのカラーインクセットとは対照的に、顔料ベースのカラーインクセットを用いることで、改善された耐光性と色域を達成することができる。カラー顔料インクにおける着色剤の非限定的な一例には、約７を上回るブルーウールスケール（ｂｌｕｅ ｗｏｏｌ ｓｃａｌｅ）を有するイエロー着色剤が含まれる。他の非限定例では、カラー顔料インクは、ジスアゾイエロー顔料系、ビス−アセトアセトアリーリドイエロー顔料系、及びそれらの組合せから選択される。Ｙｅｌｌｏｗ Ｉｎｋ ９３及びＹｅｌｌｏｗ Ｉｎｋ １２８は、一般に、ジスアゾイエロー顔料系に属し、一方、Ｙｅｌｌｏｗ Ｉｎｋ １５５は、一般に、ビス−アセトアセトアリーリドイエロー顔料系に属する。一般に、カラー顔料インクは、写真紙上で比較的良好な退色耐性をもたらすが、しかしながら、そのようなインクは、色域が比較的劣るため普通紙には適しない場合がある。本書に開示する実施形態の組成物を含む普通紙は、カラー顔料インクを受容することができ、且つ普通紙上で達成される色域と比較して良好な色域を達成し得る。よって、当該システムは普通紙上におけるこれらのインクの色域を有利に改善し且つ写真紙上における退色耐性を維持するため、耐光性且つ低強度の着色剤を本書に開示するインク受容システムと共に使用し得るものと考えられる。

何れの理論にも囚われないが、開示するシステムと各インク（例えば、ブラック顔料インク、カラー顔料インク）の組合せは、光学濃度、耐光性、及び／又は色域の増大をもたらすものと考えられる。これらの利点に加えて、当該システムはまた、比較的速い乾燥時間も実現し得る。

当該システムの他の実施形態は、好都合にも、未処理基材と比べて、高い飽和度並びに彩度を呈し得る。未処理紙と本書記載のシステムとを比較する非限定例においては、赤色飽和度は、約０．９１（未処理紙）から約１．２４（本書記載のシステム）まで増大し、そして赤色彩度は、約５２．４（未処理紙）から約６５．５（本書記載のシステム）まで増大する。

本発明の実施形態をさらに詳しく説明するために、以下の実施例を提示する。これらの実施例は説明目的で提示するものであり、本発明の実施形態の範囲を限定するものと解釈されるべきでないことを理解されたい。

種々のイエローインクを種々の普通紙上に印刷した。そのうち、第１の紙（即ち、普通紙１）は、本書記載の実施形態の組成物を含有した。普通紙１は、約１．８ポンド／トンのアルケニル無水コハク酸サイジング剤と、約２０〜２３ポンド／トンの塩化カルシウムを含有した。普通紙１はまた、約５０〜約７０の範囲のＨＳＴを示した。普通紙２は、約２．０ポンド／トンのアルケニル無水コハク酸サイジング剤を含み、且つ塩化カルシウムを含まなかった。普通紙２のＨＳＴは、約１５０であった。

１〜８で標識した別個のペンを用いて、当該インクを印刷した。以下のチャートは、特定のペンから印刷されたイエローインクのそれぞれについて、平均彩度（Ｃ^＊）を示すものである。使用されたイエローインクは、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７４、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５５、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １２８、及びＰｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ９３の分散物であった。普通紙１に関する比較的高いＣ^＊値は、本発明の組成物を含む普通紙上において、当該インクが鮮明な色を生成し得ることを示す。

表２は、各インクについて、表１記載の彩度の平均値を示している。例えば、普通紙１上におけるＰＹ７４についての平均値は、表１記載のペン１及び２からの当該インクに関する彩度の平均値である。

表３は、各インクについての平均耐光性を、年単位において示している。特定の媒体上における各インクの耐光性の見積もりは、蛍光光源下で測定した。標準前提は、１２−ｈｏｕｒ ｄａｙ、４５０ルクス、相対湿度５０％、及び濃度損失限界３５％である。実施例１にて用いた媒体は、コーティングを備えたｆｌｙｅｒ ａｎｄ ｂｒｏｃｈｕｒｅ紙であり、実施例２で用いた媒体は、水彩ペイントに特に適したアート紙であった。

異なる量のＡＳＡ内部サイジング剤と金属塩を含む普通紙（表４においてＡ〜Ｊで標識）を作製した。その用紙のフェルトサイドとワイヤサイドの両面上に画像を印刷した。染料系プリンタ（カリフォルニア州パロアルトのヒューレット・パッカード社から入手可能なＨＰ Ｐｈｏｔｏｓｍａｒｔ ８２５０ Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｅｒ）を用いて各種用紙上にテキストを印刷し、そのテキストの印刷品質を試験した。顔料系プリンタ（カリフォルニア州パロアルトのヒューレット・パッカード社から入手可能なＨＰ Ｄｅｓｋｊｅｔ ６１２２）を用いて各種用紙上にテキストを印刷し、そしてブラック光学濃度（ＯＤ）とインク転移の割合を試験した。

一般的に、本書記載の実施形態の組成物を含むそれらの用紙（詳細には、それらは約１．２ポンド／トン〜約１．８ポンド／トンの量にてＡＳＡを有する）は、実施した試験において適切に機能した。紙Ｇ、Ｈ、Ｉ及びＪは、転移インクの極めて良好な割合と十分な印刷品質を呈する。紙Ｂ、Ｄ、Ｅ、及びＦは、極めて良好な印刷品質と転移インクの良好な割合を呈する。

幾つかの実施形態について詳細に説明してきたが、開示した実施形態を変更し得ることは当業者には明らかであろう。それ故、前出の記載は、限定の意はなく、典型例と考えられるべきである。

Claims (5)

1. 紙であって：
   １．２ポンド／トン〜１．９ポンド／トンの範囲の量のアルケニル無水コハク酸の内部サイジング剤；及び
   紙１トン当たり２０ポンド〜２５ポンドの量の金属塩
   を含んで成り、
   ここで前記アルケニル無水コハク酸の内部サイジング剤および前記金属塩が前記紙中に分散し、そして
   前記紙が、減少したインク転移及び増大したブラック光学濃度を呈し、
   前記金属塩が、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化ベリリウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、硝酸アルミニウム、硝酸ベリリウム及び／又はそれらの組合せから選択される、紙。
2. 前記アルケニル無水コハク酸の内部サイジング剤の量が、１．２ポンド／トン〜１．３ポンド／トンの範囲である、請求項１に記載の紙。
3. 前記紙が、その上にカラー顔料インクによる印（ｉｎｄｉｃｉａ）を印刷されるように適応されており、前記印が、実質的に増大した耐光性及び実質的に増大した色域を有する、請求項２に記載の紙。
4. 前記カラー顔料インクは、ジスアゾイエロー顔料系、ビス−アセトアセトアリーリドイエロー顔料系、及びそれらの組合せから選択される、請求項３に記載の紙。
5. 前記紙が、バインダーを含むブラック顔料インクによってその上に印が印刷されるように適応され、前記印が、実質的に増大した光学濃度及び実質的に減じられた乾燥時間を有する、請求項１に記載の紙。