JP5198776B2 - インクジェット印刷用記録シート - Google Patents
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Description
ナノ結晶性、ナノ多孔性酸化アルミニウム又は酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムを含むインクジェット印刷用ナノ多孔性記録シートは例えば特許文献1に記載されている。
特許文献4は気相で製造され、二酸化ケイ素表面をポリアルミニウムヒドロキシクロライドで処理することによって正に帯電させた、大部分の粒子が20nm未満のサイズをもつ二酸化ケイ素を含む印刷用記録シートについて記載している。特許文献5はインク受容層が、二酸化ケイ素表面をアルミニウムクロロハイドレートで処理することによって変性された気相で製造された二酸化ケイ素を含むインクジェット印刷用記録シートを記載している。
特許文献6は、インク受容層が、二酸化ケイ素表面をアミノオルガノシランで処理することによって変性された気相で製造された二酸化ケイ素を含むインクジェット印刷用記録シートを記載している。
ランタン塩で処理された好ましいナノ結晶性、ナノ多孔性酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムは5nmから15nmの一次粒子サイズをもつ。
単一のヒュームドシリカ粉末の代わりに、異なる一次粒子サイズをもつ、異なったヒュームドシリカ粉末の混合物も使用できる。三価のアルミニウム化合物(アルミニウムクロロハイドレートのような)と少なくとも一つのアミノオルガノシランとの反応生成物での変性工程はそれぞれのシリカ粉末に対して個々に又は異なったヒュームドシリカ粉末の混合物と同時に実施することができる。
もし、変性工程が高せん断速度で実施されるなら、反応生成物はシリカ表面上に規則的に分散する。さらに、分散のレオロジー的性質も改善される。
これらのポリマーは水不溶性の天然又は合成高分子量化合物、特にアクリレートラテックス又はスチレンアクリレートラテックスとブレンドしてもよい。本発明では特に請求してはいないが、水不溶性ポリマーはやはり系の一部と見做される。架橋剤と反応する可能性のある基を有する上述のポリマーは架橋又は硬化して本質的に水に不溶性な層を形成する。そのような架橋結合は共有結合又はイオン結合であってもよい。層の架橋又は硬化は層の物理的性質例えばその水吸収能力又は層のダメージに対する抵抗などを変化させる。架橋剤又は硬化剤は架橋させるべき水溶性ポリマーの種類に依存する。
本発明に記載されたインク受容層は一般に全ての必要な成分を含む水溶液又は分散液からコートされる。多くの場合、コーティング挙動及び層の均一性を改良するためにこれらのコーティング(塗布)溶液に湿潤剤が加えられる。コーティングの目的に必要であるにも拘らず、これらの化合物は画像の品質に影響を与えそしてそれゆえにこの特定の目的を念頭において選択すべきである。本発明においては特に請求されてはいないが、それにも拘らず湿潤剤は本発明の重要な部分を構成している。
さらにインクジェット印刷によって得られる画像はラジカル捕捉剤、安定剤、還元剤及び抗酸化剤の添加によって画像の劣化が防止されることは知られている。そのような化合物の例は立体障害フェノール、立体障害アミン、クロマノール、アスコルビン酸、ホスフィン酸及びそれらの誘導体、サルファイド、メルカプタン、チオシアネート、チオアミド又はチオウレアのような硫黄を含む化合物である。
インクジェット印刷用のインクは液体媒体及びそれらに溶解又は懸濁した染料又は顔料を要素として構成される。インクジェットのインク用の液体媒体は一般的には水又は水と混ざり合うエチレングリコール、高分子量グリコール、グリセロール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、アミド、ポリビニルピロリドン、N−メチルピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、カルボン酸とそのエステル、エーテル、アルコール、有機スルホキサイド、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキサイド、セロソルブ、ポリウレタン、アクリレート及びその類似物のような有機溶媒と水との混合物で構成されている。インクの非水部分は一般的には湿潤剤、共溶媒、粘度調節剤、インク浸透添加剤又は乾燥促進剤として作用する。有機化合物は多くの場合水よりも高い沸点をもつ。さらに、連続流タイプのプリンターで使用される水溶液インクは、その伝導性を増大させるために無機又は有機塩を含んでいてもよい。そのような塩の例としては、流酸塩、硝酸塩、塩化物、リン酸塩及び酢酸塩、蓚酸塩、コハク酸塩のような水溶性の有機塩がある。本発明に従った記録シートに使用できるインクの調製に適した染料又は顔料は公知の着色化合物の全てのクラスを実用上カバーしている。この目的のために典型的に使用される染料は非特許文献3に記載されている。本発明に従った記録シートは当業界を代表する多くのインクと組み合わせて使用できることを意図している。
本発明は以下の実施例でより詳細に説明するが如何なる場合も本発明の範囲を限定するものではない。
試験方法
1.画像均一性
シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック、レッド、グリーン及びブルーの7色のカラーパッチ(断片)を後述の実施例に記載するように、インクジェットプリンターエプソン890(プリンター設定:プレミアム光沢写真用紙、720dpi、高速)でオリジナルインクを使用して本発明に従った記録紙に印刷した。同時に、連続的なブラックウエッジ(楔形)(ブラック0%−100%)をこれらのパッチそれぞれに印刷した。乾燥後、以下の等級を使用して凝集を評価した:
部分値(パーシャルバリュー)0:カラーウエッジは肉眼で見える凝集(インクと一緒に流れる)を示す。
部分値(パーシャルバリュー)0.5:カラーウエッジは拡大鏡でのみ見える凝集を示す。
部分値(パーシャルバリュー)1:肉眼でも拡大鏡でも凝集は認められない。
2.光沢
光沢はISO 2813及びISO 15994に従って、BYKガードナー社(USA)製の商標名光沢計Micro−TRI−Glossを使用して測定した。測定値は60°配列で与えられる。
3.カラー空間容積(全範囲)
イエロー、レッド、マゼンタ、ブルー、シアン、グリーン及びブラックのカラーパッチ(断片)を、インクジェットプリンターエプソン890(プリンター設定:プレミアム光沢写真用紙、720dpi、高速)でオリジナルインクを使用して本発明に従った記録紙に100%印刷密度で印刷した。
ランタン塩(Al 2 O 3 に対して2.2モル%)で処理した酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムの調製
0.7ml/gの細孔容積をもつ酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムHP14/4(SASOL AG、ドイツ製)50gを蒸留水948中に20℃の温度で15分間激しく撹拌しながら分散させた。それから、温度を90℃まで上昇させ、この温度で15分間撹拌を続けた。その後、LaCl3 結晶(スイスのFluka Chemie AG社製)2.04gを固体で添加しそして120分間撹拌を続けた。固体をろ過分離し、蒸留水で3回洗浄しそして110℃の温度で乾燥させた。
変性表面をもつシリカの調製
アルミニウムクロロハイドレート(スイスのクラリアントAG社製Locron P)9gを室温で脱イオン水775.8gと混合した。この溶液のpH値は4.29であった。
その後、N−(2−アミノ−エチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(ドイツのデグッサ社製)9.1gを添加して5分間撹拌を続けた。それから、ヒュームドシリカ(アメリカのキャボット社から市販されている商標名Cab−O−Sil M−5)206gを超音波処理しながら少量ずつ30分以内で添加した。温度を50℃まで上昇させ、この温度で50分間撹拌を続けた。最後に、分散液を20℃の室温まで1℃/分の冷却速度で冷却した。分散液はCab−O−Sil M−5を20.6wt%含有している。そのシリカのBET細孔容積は1.4ml/gである。
下部ナノ多孔性層
2時間の激しい機械撹拌の後で、この変性表面をもつシリカの分散液の58.25gを激しい機械撹拌下で脱イオン水7.68gで希釈した。その後、湿潤剤とポリビニルアルコールMoviol 40−88(スイスのClariant AG社製)の水溶液(10%)27gを添加しそして混合物を2分間超音波で処理した。最後に、水とメタノール(3:1)混合物中の硼酸10%溶液5.5gを添加しそして最終重量を脱イオン水で100gに調節した。コーティング溶液の140g/m2 を40℃の温度でポリエチレンコート紙支持体上にコートした。コートした支持体をそれから30℃の温度で60分間乾燥した。コートした支持体の1m2 は16.8gのシリカ(SiO2 )を含んでいる。それゆえ、このナノ多孔性層の細孔容積は23.5ml/m2 である。
上部ナノ多孔性層
上述のように、ランタン塩で処理した0.7ml/gの細孔容積をもつ酸化アルミニウム/水酸化アルミニウム16.2gを40℃の温度で、脱イオン水37.15gと乳酸の9%水溶液2.92gの混合物中に分散させた。それから、商標名Cab−O−Sil M−5の水溶液分散物を、上述のように添加しそして5分間撹拌を続けた。その後、ポリビニルアルコールMoviol 26−88(スイスのClariant AG社製)の水溶液(9%)7.2g、ポリビニルアルコールMoviol 56−98(スイスのClariant AG社製)の水溶液(9%)16g及び湿潤剤を添加しそして混合物を3分間超音波で処理した。最後に、水とメタノール(3:1)混合物中の硼酸10%溶液4.6gを添加しそして最終重量を脱イオン水で100gに調節した。コーティング溶液の24g/m2 を40℃の温度で、既に下部ナノ多孔性層でコートしたポリエチレンコート紙支持体上にコートした。コートした支持体をそれから30℃の温度で60分間乾燥した。上部層中のコートした支持体の1m2 は3.89gのランタン塩で処理した酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムと0.43gのシリカ(SiO2 )を含んでいる。それゆえ、このナノ多孔性層の細孔容積は3.3ml/m2 である。それゆえにこの記録シートの1m2 は26.8mlの細孔容積をもつ。インクジェットプリンターエプソン890を使用して印刷した後では、記録シートは画像品質値7をもっていた。
上述のように、ランタン塩で処理した0.7ml/gの細孔容積をもつ酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムHP14/4の13gを40℃の温度で、脱イオン水58.84gと乳酸の9%水溶液3.24gの混合物中に激しい機械撹拌下で15分間分散させた。それから、湿潤剤、ポリビニルアルコールMoviol 26−88の水溶液(10%)4.77g及びポリビニルアルコールMoviol 56−98の水溶液(9%)10.59gを添加しそして得られた混合物を3分間超音波で処理した。最後に、水とメタノール(3:1)混合物中の硼酸10%溶液5.5gを添加しそして最終重量を脱イオン水で100gに調節した。コーティング溶液の36g/m2 を40℃の温度で、既に実施例1の下部ナノ多孔性層でコートしたポリエチレンコート紙支持体上にコートした。コートした支持体をそれから30℃の温度で60分間乾燥した。上部層中のコートした支持体の1m2 は4.7gのランタン塩で処理した酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムHP14/4を含んでいる。それゆえ、この上部ナノ多孔性層の細孔容積は3.3ml/m2 である。記録シートの1m2 は26.8mlの細孔容積をもつ。インクジェットプリンターエプソン890を使用して印刷した後では、記録シートは画像品質値3をもっていた。
この実施例は下部層が正電荷表面をもつシリカを12.5g/m2 (16.8g/m2 の代わりに)含みそして上部層がランタン塩で処理した酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムと正電荷表面をもつシリカとの混合物を12.0g/m2 (4.3g/m2 の代わりに)含むことが異なるだけの実施例1の対応である。それゆえに、この記録シートの1m2 は26.8mlの細孔容積をもつ。インクジェットプリンターエプソン890を使用して印刷した後では、記録シートは画像品質値7をもっていた。
この実施例は下部層が正電荷表面をもつシリカを12.5g/m2 (16.8g/m2 の代わりに)含みそして上部層がランタン塩で処理した酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムと正電荷表面をもつシリカとの混合物を13.1g/m2 (4.7g/m2 の代わりに)含むことが異なるだけで実施例2の対応である。それゆえに、この記録シートの1m2 は26.8mlの細孔容積をもつ。インクジェットプリンターエプソン890を使用して印刷した後では、記録シートは画像品質値7をもっていた。
下部ナノ多孔性層が、シリカの量が16.3g/m2 (16.8g/m2 の代わりに)でそしてそれゆえにその細孔容積が22.7ml/m2 (23.5ml/m2 の代わりに)であることが異なるだけで実施例1の下部ナノ多孔性層に対応している。上部ナノ多孔性層においては、ランタン塩で処理したナノ結晶性、ナノ多孔性酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムと正電荷表面をもつナノ多孔性二酸化ケイ素(シリカ)の量の比が表1に示すように変化した。
変性表面をもつ二酸化ケイ素(シリカ)の調製
BET細孔容積1.1ml/gをもつエアロジル(Aerosil)200Vの22gを脱イオン水68.54gと乳酸の水溶液(9%)1.0gとの混合物中に超音波撹拌しながら2分間分散させた。その後、ラクロン(Lacron)P3.62gを添加し、混合物を25℃の温度に加熱しそしてこの温度で3時間撹拌を続けた。それから、温度を40℃まで上昇させた。この分散液のpH値は3.39であった。水酸化カリウムの水溶液(10%)4.84gの添加し100gに重量を調節した後では、この分散液のpH値は3.71であった。最終的に、混合物を超音波で数分間処理した。
下部ナノ多孔性層
2時間の激しい機械撹拌の後で、この変性表面をもつシリカの分散液の50gを激しい機械撹拌下で脱イオン水7.68gで希釈した。その後、湿潤剤とポリビニルアルコールMoviol 56−98の水溶液(7.5%)33.73gを添加しそして混合物を2分間超音波で処理した。最後に、水とメタノール(3:1)混合物中の硼酸10%溶液4gを添加しそして最終重量を脱イオン水で100gに調節した。このコーティング溶液の113.6g/m2 を40℃の温度で不透明ポリエステル支持体上にコートした。コートした支持体をそれから30℃の温度で60分間乾燥した。コートした支持体の1m2 は12.5gのシリカ(SiO2 )を含んでいる。それゆえ、このナノ多孔性層の細孔容積は13.7ml/m2 である。
上部ナノ多孔性層
実施例1のランタン塩で処理した酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムHP14/4の10.8gを40℃の温度で、脱イオン水62.43gと乳酸の9%水溶液1.94gの混合物中に分散させた。それから、上述のように、エアロジル(Aerosil)200Vの水溶液分散物8.74gを激しい機械撹拌下で添加した。その後、湿潤剤、ポリビニルアルコールMoviol 26−88の水溶液(10%)4.16g及びポリビニルアルコールMoviol 56−98の水溶液(7.5%)11.09gを添加した。最後に、硼酸10%溶液3.12gを添加しそして最終重量を脱イオン水で100gに調節した。このコーティング溶液の異なった量を40℃の温度で既に下部多孔性層にコートした不透明ポリエステル支持体上にコートした。コートした支持体をそれから30℃の温度で60分間乾燥した。上部多孔性層のコート品質、得られる細孔容積及び画像品質値を表3に示す。
下部多孔性層のコーティング溶液は実施例6aの下部多孔性層のコーティング溶液と同一であるが、しかし支持体上へのコート品質は100g/m2 (56.8g/m2 の代わりに)に増大する。上部多孔性層は実施例6bと同じである。それゆえに、この記録シートの1m2 は30mlの細孔容積をもつ。インクジェットプリンターエプソン890を使用して印刷した後では、この記録シート(上部多孔性層中にランタン塩で処理したナノ結晶性、ナノ多孔性酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムと正電荷表面をもつ二酸化ケイ素(シリカ)を含む)は画像品質値5.5をもっていた。
下部多孔性層のコーティング溶液は実施例7の下部多孔性層のコーティング溶液と同一である。上部多孔性層のコーティング溶液は実施例2の上部多孔性層のコーティング溶液と同一であるが、しかしコート品質は63.5g/m2 (36g/m2 の代わりに)に増大する。それゆえに、この記録シートの1m2 もまた30mlの細孔容積をもつ。インクジェットプリンターエプソン890を使用して印刷した後では、この記録シート(上部多孔性層中にランタン塩で処理したナノ結晶性、ナノ多孔性酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムと正電荷表面をもつ二酸化ケイ素(シリカ)を含む)は画像品質値1.5をもっていて、実施例7のそれよりもかなり低い値であった。
下部多孔性層のコーティング溶液
実施例1の変性表面をもつシリカの分散物60.7gを激しく撹拌しながら40℃の温度まで加熱しした。その後、湿潤剤とポリビニルアルコールMoviol 40−88の水溶液(8%)33.8gを添加しそして混合物を2分間超音波で処理した。最後に、水とメタノール(3:1)混合物中の硼酸10%溶液5gを激しい機械撹拌下で添加しそして最終重量を脱イオン水で100gに調節した。
中間層のコーティング溶液
実施例1のランタン塩で処理した酸化アルミニウム/水酸化アルミニウム340gを40℃の温度で、脱イオン水573.3gと乳酸の9%水溶液84.7gの混合物中に激しく機械撹拌しながら分散させた。その後、湿潤剤を添加した。コーティング溶液はバインダーを少しも含んでいない。
上部多孔性層のコーティング溶液
中間層の分散物62.8gを、脱イオン水62.43gと乳酸の9%水溶液1.94gの混合物中に激しく機械撹拌しながら40℃の温度まで加熱した。その後、ポリビニルアルコールMoviol 26−88の水溶液(10%)7.3g、ポリビニルアルコールMoviol 56−98の水溶液(7.5%)22.7g及び湿潤剤を添加した。最後に、硼酸4%水溶液5gを激しく機械撹拌しながら添加しそして最終重量を脱イオン水で100gに調節した。
コーティング
三つのコーティング溶液を温度40℃で、多層コーティング装置を使用してポリエチレンコート紙支持体上に同時にコートした。異なった層の着色の品質を表4に示す。
Claims (7)
- 支持体上に、それぞれがバインダー及び少なくとも一つのナノ結晶性、ナノ多孔性化合物を含む少なくとも二つのインク受容層をコーティングしたインクジェット印刷用記録シートであって、
支持体に隣接して位置するインク受容層は正電荷表面をもつナノ多孔性二酸化ケイ素を含み、
当該ナノ多孔性二酸化ケイ素の表面は、三価アルミニウム化合物と少なくとも一つのアミノオルガノシランとの反応生成物で処理して変性されており、
支持体から離れて位置するインク受容層はナノ結晶性、ナノ多孔性酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムを含み、
二つのインク受容層の間に、ナノ結晶性、ナノ多孔性酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムを含みバインダーを含有しない中間層を含み、そして、
ナノ結晶性、ナノ多孔性酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムが元素の周期律表で原子番号57から71の希土類金属元素の一つ以上をAl 2 O 3 に対して0.2モル%から2.5モル%の量で含むことを特徴とするインクジェット印刷用記録シート。 - 正電荷表面をもつナノ多孔性二酸化ケイ素が20nm以下の一次粒子平均サイズをもちそして酸化アルミニウム/水酸化アルミニウムが5nmから15nmの一次粒子平均サイズをもつことを特徴とする請求項1記載のインクジェット印刷用記録シート。
- 支持体から離れて位置するインク受容層がさらに正電荷表面をもつ二酸化ケイ素を含むことを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェット印刷用記録シート。
- 正電荷表面をもつ二酸化ケイ素の量が、その層内のナノ結晶性、ナノ多孔性酸化アルミニウム/水酸化アルミニウム及び正電荷表面をもつ二酸化ケイ素の合計量に対して0.5wt%から15wt%であることを特徴とする請求項3記載のインクジェット印刷用記録シート。
- バインダーがポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェット印刷用記録シート。
- 支持体がコート紙又は未コート紙、透明又は不透明なポリエステル又はポリプロピレン及び繊維布帛からなる群から選ばれるものであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のインクジェット印刷用記録シート。
- 記録シートが押し出しコーティング、エアナイフコーティング、ドクターブレードコーティング、カスケードコーティング又はカーテンコーティングによって製造されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のインクジェット印刷用記録シート。
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