(57)【要約】  本発明は概ね、インクジェット記録媒体及びインクジェット印刷方法の分野に関する。より具体的には、本発明は、偏三角面体状形態を有する沈降炭酸カルシウムを含む、インクジェット記録要素の多孔質ベース層に関する。
2009519846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に、
(a)多孔質画像受容層；及び
(b)該多孔質画像受容層の下に設けられた、高分子バインダーと少なくとも80重量%の無機粒子とを含む多孔質ベース層を有して成るインクジェット記録要素であって、
該無機粒子の少なくとも80重量%が沈降炭酸カルシウムを含み、該沈降炭酸カルシウムが、少なくとも25重量パーセントの偏三角面体状の炭酸カルシウム粒子と、少なくとも5重量%の、偏三角面体状形態以外の形態を有する沈降炭酸カルシウムとを含む
インクジェット記録要素。
【請求項２】
該偏三角面体状炭酸カルシウム粒子の平均粒子サイズが、0.1〜5マイクロメートルである請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項３】
該沈降炭酸カルシウムが、少なくとも10重量%の、偏三角面体状形態以外の形態を有する沈降炭酸カルシウムを含む請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項４】
偏三角面体状形態以外の形態を有する該沈降炭酸カルシウムが、角柱状、針状、菱面体状、及び球状の沈降炭酸カルシウム、並びにこれらの組み合わせから成る群から選択される請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項５】
該ベース層が、偏三角面体状及び角柱状の形態の沈降炭酸カルシウムの混合体を含む請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項６】
該ベース層が、偏三角面体状及び針状の形態の沈降炭酸カルシウムの混合体を含む請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項７】
該ベース層が、該無機粒子の総重量を基準として、最大20 %のシリカゲルをさらに含む請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項８】
該ベース層内のバインダーが、2〜20重量パーセントの量で存在する請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項９】
該支持体が多孔質未加工吸収紙である請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１０】
該ベース層がカレンダー加工される請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１１】
該ベース層内のバインダーが、ポリビニルアルコールを含む請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１２】
該ベース層が、ポリビニルアルコールのための架橋剤をさらに含む請求項11に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１３】
該ベース層が高分子ラテックスをさらに含む請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１４】
該ラテックスが、スチレン-ブタジエン・ポリマーを含む請求項13に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１５】
該多孔質画像受容層と、該支持体上の炭酸カルシウム含有ベース層とから本質的に成る請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１６】
該ベース層が20〜70 μm厚である請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１７】
該多孔質画像受容層が連続ボイドを有し、そして高分子バインダー中に分散された無機粒子を含む請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１８】
該多孔質画像受容層内の無機粒子が、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、炭酸カルシウム、又は硫酸バリウムを含む請求項17に記載のインクジェット記録要素。
【請求項１９】
該多孔質画像受容層内の粒子が、ヒュームド又はコロイド・シリカ、ヒュームド又はコロイド・アルミナ、ベーマイト、及びこれらの混合物から成る群から選択され、100 nm未満の平均一次粒子サイズを有する請求項18に記載のインクジェット記録要素。
【請求項２０】
該粒子と該高分子バインダーとの容積比が1:1から15:1である請求項17に記載のインクジェット記録要素。
【請求項２１】
該多孔質画像受容層が媒染剤をさらに含む請求項1に記載のインクジェット記録要素。
【請求項２２】
支持体上に、
(a)ヒュームド又はコロイド・シリカ、ヒュームド又はコロイド・アルミナ、ベーマイト、及びこれらの混合物から成る群から選択された、100 nm未満の平均一次粒子サイズを有する粒子を含む多孔質画像受容層；及び
(b)該多孔質画像受容層の下に設けられた、高分子バインダーと少なくとも80重量%の無機粒子とを含むベース層を有して成るインクジェット記録要素であって、
該無機粒子の少なくとも80重量%が沈降炭酸カルシウムを含み、該沈降炭酸カルシウムが、少なくとも25重量パーセントの、平均粒子サイズ0.1〜5マイクロメートルの偏三角面体状の炭酸カルシウム粒子と、少なくとも5重量%の、角柱状、針状、菱面体状、及び球状の形態から成る群から選択された1種又は2種以上の形態を有する沈降炭酸カルシウムとを含む、
インクジェット記録要素。
【請求項２３】
(A)  デジタルデータ信号に応答するインクジェット・プリンタを用意する工程；
(B)  該プリンタに請求項1に記載のインクジェット記録要素を装填する工程；
(C)  該プリンタにインクジェット・インク組成物を装填する工程；そして、
(D)  該デジタルデータ信号に応答して、該インクジェット・インク組成物を使用して、該インクジェット記録要素上に印刷する工程、
を含んで成るインクジェット印刷方法。
【請求項２４】
自己計量式塗布法を用いて、高分子バインダーと少なくとも80重量%の無機粒子とを含む少なくとも40重量%の固形分を含む水性塗布用組成物を塗布することにより、基板上に多孔質ベース層を形成することを含んで成り、該無機粒子の少なくとも80重量%が、沈降炭酸カルシウムを含み、該沈降炭酸カルシウムが、少なくとも25重量パーセントの偏三角面体状の炭酸カルシウム粒子と、少なくとも5重量%の、角柱状、針状、菱面体状、及び球状の沈降炭酸カルシウム、並びにこれらの組み合わせから成る群から選択された沈降炭酸カルシウムとを含む、
インクジェット記録要素の製造方法。
【請求項２５】
前記塗布された組成物を、乾燥し、カレンダー加工し、そして多孔質画像受容層のための別の塗布用組成物で、直接的又は間接的に上塗りする請求項24に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ね、インクジェット記録媒体及び印刷方法の分野に関する。より具体的には、本発明は、偏三角面体状形態を有する沈降炭酸カルシウムを含む、インクジェット記録要素の多孔質ベース層に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なインクジェット記録又は印刷システムでは、媒体上に画像を生成するために、インク液滴が高速でノズルから記録要素又は記録媒体に向かって射出される。インク液滴又は記録液は一般に、記録剤、例えば染料又は顔料、及び多量の溶剤を含む。溶剤、又はキャリヤ液は典型的には、水及び1種又は2種以上の有機材料、例えば一価アルコール、多価アルコールなどから形成される。
【０００３】
インクジェット記録要素は典型的には、少なくとも一方の表面上に少なくとも1つのインク受容層を有する支持体を含む。一般には概ね2つのタイプのインク受容層(IRL)がある。第1のタイプのIRLは、高い膨潤能力を有するポリマーの無孔質塗膜を含み、この無孔質塗膜は分子拡散によってインクを吸収する。カチオン性又はアニオン性染料のための染料定着剤又は媒染剤として役立つために、塗膜にカチオン性又はアニオン性物質を添加することができる。典型的には、この塗膜は任意選択的に透明で極めて平滑であり、極めて高い光沢を有する「写真グレード」受容体をもたらす。しかしながらこのタイプのIRLは普通、IRL内にインクをゆっくりと吸収する傾向があり、その結果、画像形成された受容体又はプリントは、即座には指触乾燥状態にならない。
【０００４】
第2のタイプのインク受容層又はIRLは、無機粒子、高分子粒子、又は有機無機複合粒子、高分子バインダー、及び添加剤、例えば染料定着剤又は媒染剤から成る多孔質塗膜を含む。これらの粒子は、化学組成、サイズ、形状、及び粒子内多孔率が変わることが可能である。この場合、即座に指触乾燥状態になるプリントを得るように、印刷用液体は実質的には毛管作用により、IRLの開いた連続（interconnecting）孔内に吸収される。
【０００５】
基本的には、多孔質層内の有機及び／又は無機粒子が、粒子間の間隙空間によって孔を形成する。バインダーは、粒子をまとめるために使用される。しかしながら、高い孔容積を維持するために、バインダーの量はできる限り低いことが望ましい。バインダーが余りにも多いと、バインダーは粒子間又はビーズ間の孔を埋め始め、このことはインクの吸収を低減することになる。バインダーが余りにも少ないと、塗膜の完全性が低減され、亀裂を引き起こすおそれがあり。一旦亀裂形成がインクジェット塗膜内で、典型的には層の底部で始まると、この亀裂は層全体にわたって移行する傾向がある。
【０００６】
光沢のある多孔質IRLは通常、少なくとも2つの層、すなわちベース層と光沢画像受容層とを含む。普通紙上に塗布される場合、ベース層は、光沢画像受容層の下側に敷設され、すなわち、ベース層は、画像受容層と支持体との間に配置される。画像受容層上に平滑な光沢表面を提供するために、特殊な塗布プロセス、例えば流延塗布及びフィルム転写塗布がしばしば利用される。光沢画像受容層を生成するために、普通紙上のコンベンショナルなブレード、ロッド又はエアナイフ塗布と組み合わせて、熱及び加圧によるカレンダー加工も用いられる。
【０００７】
多孔質塗被紙の場合、ベース層の主な機能のうちの1つは、インク流体溜めを提供することである。インクジェット画像の品質及び濃度が増大するにつれて、インクジェット受容体に適用されるインクの量も増大する。この理由から、ベース層内の十分なボイド容量を提供することが重要である。ベース層内には数多くのタイプの無機又は有機粒子を使用することができるものの、基板上に塗布されたときに十分なボイド容量を提供するために、炭酸カルシウム粒子が有用であることが判っている。炭酸カルシウムは天然(重質)又は合成(沈降)であってよく、そして種々のサイズ及び形状で提供することができる。
【０００８】
インクジェット紙製造の要件は、多孔質層を形成するために使用される塗布用組成物が、現代の塗布・乾燥装置と適合可能であることである。紙塗布業界における現代の塗布・乾燥方法は、高い効率レベルにまで進化している。これらの方法は、製造効率に貢献する高い塗布スピードの能力がある上述のブレード及びロッド塗布を含む。多孔質層のための塗布用組成物(「塗布用カラー」と呼ばれることもある)は、例えば顔料分散体のような粒子を含み、この場合顔料は無機粒子を意味する。塗布用組成物は、乾燥効率のために高濃度の固形物を含み、また実際に、一般的な塗布方法は、粒子が十分に濃厚化されていなければ、功を奏することはない。乾燥器は典型的にはガス燃焼型であり、200℃を超える温度で作業する。高い固形物濃度及び高温の乾燥器の結果として、エネルギー使用量及び乾燥器長さが最小化される。
【０００９】
一般に、インクジェット・ベース層塗膜は典型的には、一般の塗被紙と比較して高い乾燥被覆量を有している。例えば、インクジェット・ベース層塗膜のための典型的な乾燥被覆量は、1平方メートル当たり10グラム以上(≧10 g/m2)である。ベース層塗膜はまた、インクジェット印刷中に堆積された水性インクキャリヤ溶剤を吸収するために高多孔質でなければならない。
【００１０】
ロッド塗布の場合、塗布用固形物濃度と共に乾燥被覆量が増大する。ロッド及びブレードのような自己計量式の方法を用いて塗布される層が厚ければ厚いほど、相対的に高い固形物濃度が必要となるのに対して、層が薄ければ薄いほど、相対的に低い固形物濃度の塗膜を使用することができる。典型的には、インクジェット媒体内のベース層のロッド及びブレードによる塗布のために使用される塗布用組成物の固形物濃度は、50重量%〜70重量%の範囲内にある。固形物濃度は、粒子濃度が、流動が生じることができない最密充填状態に接近するほどに十分に高くあるべきである。このような塗膜の粘度は典型的には、剪断速度が増大し高剪断速度で平坦になるのに伴って急速に低下し、高剪断粘度と呼ばれる粘度値になる。ロッド塗布の場合、高剪断粘度は典型的には、0.1〜1ポアズである。
【００１１】
従来技術の場合、多孔質層の所要の多孔率は、多孔質顔料、すなわちそれら自体が多孔質である顔料粒子を少なくとも部分的に使用することにより、達成されている。シリカゲル及びヒュームド・シリカが多孔質顔料の例である。しかしながら、これらの材料はコストが高く、また、高い固形物濃度で分散するのが難しいことがある。分散に際しては、ミクロ多孔質顔料が液相の一部を吸収し、固定化する結果、塗布用組成物の粘度が大幅に増大する。最密充填状態に接近する粒子濃度では、ミクロ孔内の液体は、乾燥の不利益を示す。加えて、粘度が余りにも高い配合物は、取り扱いが実用的でない。ポンピング、脱気、濾過、及び混合が、過剰に高い粘度によって犠牲にされ得る標準的な作業の例である。多孔質顔料は乾燥状態で取り扱うこと、及び分散させることが難しい場合もある。結果として、塗布用組成物中に使用することができるミクロ多孔質顔料の品質は制限されるおそれがある。これらの作業上の問題は、十分な水を添加することにより軽減することができるものの、この塗布用溶液は、塗布するには、また、特にベース層のための所期乾燥効率を得るには、余りにも希薄にされるおそれがある。
【００１２】
高多孔質塗膜を生成する別の方法は、分散される粒子の内部多孔率が低いか又は全くない構造化顔料を採用することである。これらの構造化顔料はミクロ多孔質顔料よりも低廉であり得る。構造化顔料は、乾燥された塗膜内の稠密充填を許さない非球状形態を有する。塗布用組成物において、構造化顔料はミクロ多孔質顔料よりも、固定化する水の量が少なく、従って固有の乾燥不利益を有することはない。これらの構造化顔料は、管理不能な粘度を生じさせることなしに、所要の濃度で分散させることができる。
【００１３】
沈降炭酸カルシウム(PCC)が、インクジェット塗膜における高多孔率を提供することができる構造化顔料の一例である。例えば、インクジェット印刷インクの吸収を提供するために、偏三角面体形態を有する沈降炭酸カルシウムが使用されている。
【００１４】
米国特許第6,150,289号明細書(Chen)には、カチオン性ポリマーで分散された、工業的に作られた焼成粘土を含む、艶消し等級インクジェット紙用の塗布用組成物が開示されており、そしてこの塗布用組成物は、偏三角面体状沈降炭酸カルシウム(PCC)粒子、バインダー、及び架橋剤を含む組成物と比較されている。比較的低い固形分(35 %未満)では、レオロジーの問題は述べられておらず、また、沈降炭酸カルシウム(PCC)粒子の種々異なる形態の混合に関する示唆もない。
【００１５】
米国特許第5,783,038号明細書(Donigan)には、有機リン酸塩化合物の存在において磨砕され熱熟成された沈降炭酸カルシウム(PCC)粒子で塗布されたインクジェット記録要素が開示されている。沈降炭酸カルシウム粒子は、偏三角面体状、針状、角柱状、又は菱面体状の形態から選択することができる。好ましい粒子形態、粒子形態の混合体、又は、ロッド又はブレード塗布装置を用いた高固形物濃度における製造規模での塗布可能性に関しては教示されていない。
【００１６】
米国特許第6,379,780号明細書(Laney)には、不透過性ベース・ポリエステル層と、沈降炭酸カルシウム(PCC)の偏三角面体形態の充填剤を含む吸収性トップ・ポリエステル層とを含む2層フィルム・ラミネートが開示されている。この例の場合、記録要素は、水性塗布用組成物から塗布され、そして乾燥させられるのではなく、ボイドを発生させるために、押し出し、延伸、及び幅出しを含む全体的に異なるプロセスによって製造される。
【００１７】
米国特許第6,689,430号明細書(Sadasivan)には、沈降炭酸カルシウム(PCC)の角柱状粒子とシリカゲルとを含むベース層を含むインクジェット記録要素が開示されている。
【００１８】
米国特許第5,879,442号明細書(Nishiguchi他)には、紙の塗膜のための沈降炭酸カルシウムと重質炭酸カルシウムとの混合物の水性スラリーを調製する方法が開示されている。沈降炭酸カルシウムと重質炭酸カルシウムとの相対重量比は、20:80から80:20である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ベース層内の炭酸カルシウムのタイプ及び形状の選択は、全ボイド容積、及びベース層が適用インク流体を取り込む速度に著しい影響を与えることが判っている。効率的な塗布及び乾燥のために高固形物濃度の水性塗布用組成物から塗布可能である高多孔質層をどのように提供するかという問題が依然として残る。
【００２０】
偏三角面体形態を単独の顔料として有する沈降炭酸カルシウムは、インクジェット印刷インクの吸収を可能にする。しかしながら、塗布に必要な濃度において、偏三角面体状炭酸カルシウムは、剪断増粘性と呼ばれ、またダイラタンシーと呼ばれることもある望ましくない流動特性を示すことが判っている。この場合、或る特定の剪断速度を超えると、粘度が上昇する。塗布用組成物は事実上、流動に対する極めて高い抵抗を生じさせ、このことは、分散、混合、ポンピング、及び塗布の作業を不可能にするおそれがある。この挙動は実験室内で検出することができる。剪断増粘挙動を認識するための標準的な方法は、レオメーターと呼ばれる機器を使用することである。固形物濃度を十分に薄くすることにより剪断増粘作用を排除することはできるが、所期の塗布・乾燥能力はこれにより失われる。
【００２１】
本発明は上記問題点の1つ又は2つ以上を克服することに関する。本発明の目的は、高いインク容量及び速い乾燥時間を有する画像記録要素を提供することである。本発明の更なる目的は、有利な塗布・乾燥作業、具体的にはロッド塗布と適合可能な、高固形物濃度の水性塗布用組成物を提供することである。本発明の更なる目的は、インクジェット記録要素の高多孔質層を形成するための、高固形物濃度の水性塗布用組成物のロッド塗布法を提供することである。本発明の更なる目的は、有利な製造方法によって塗布されることが可能であり、また、速い乾燥時間を提供するインクジェット記録要素上に印刷する印刷方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
これら及びその他の目的は、支持体上に、
(a)多孔質画像受容層；及び
(b)多孔質画像受容層の下に設けられた、高分子バインダーと少なくとも80重量%の無機粒子とを含むベース層を有して成るインクジェット記録要素であって、
無機粒子の少なくとも80重量%が沈降炭酸カルシウムを含み、沈降炭酸カルシウムが、少なくとも25重量パーセントの、偏三角面体状形態を有する粒子と、少なくとも5重量%の、偏三角面体状形態以外の形態によって特徴づけられる沈降炭酸カルシウム粒子とを含む、インクジェット記録要素を含む本発明に従って達成される。
【００２３】
本発明の別の観点は、
(a)  デジタルデータ信号に応答するインクジェット・プリンタを用意する工程；
(b)  該インクジェット・プリンタに、上記インクジェット記録要素を装填する工程；
(c)  該インクジェット・プリンタにインクジェット・インク組成物を装填する工程；そして、
(d)  該デジタルデータ信号に応答して、該インクジェット・インク組成物を使用して、該インクジェット記録要素上に印刷する工程、
を含んで成るインクジェット印刷方法に関する。
【００２４】
本発明のさらに別の観点は、上記インクジェット記録要素の製造方法に関する。
【００２５】
「多孔質層」という用語は、連続媒体を通る液体拡散よりはむしろ、毛管誘導されるボイド内への流れによって、適用されたインクを吸収することを特徴とする層を定義するために、本明細書中に使用される。多孔率は、バインダーの量及びタイプによって影響を受ける場合もあるが、粒子間の間隙空間によって形成された孔に基づくものである。混合物の多孔率は、臨界顔料容積濃度(CPVC)に基づいて、或る程度予測することができる。支持体上に1つ又は2つ以上の多孔質層、好ましくは実質的に全ての層を有するインクジェット記録要素を、多孔質インクジェット記録要素と呼ぶこともできる。
【００２６】
本明細書中に使用されるように、インクジェット媒体中の層に関する「上」、「より上」、「上方」、「下」、「より下」、「下方」などの用語は、支持体上における層の順序を意味するが、しかし、層がすぐに隣接し合うこと又は中間層がないことを必ずしも示すものではない。
【００２７】
本発明の方法に関して、「画像受容層」という用語は、印刷された画像が実質的に層全体を通して存在する顔料捕捉層、染料捕捉層、又は染料・顔料捕捉層として使用される層を定義するように意図される。好ましくは、画像受容層は、染料系インクのための媒染剤を含む。染料系インクの場合、画像は任意には、2つ以上の画像形成性層内に存在してもよい。顔料粒子は、相対孔サイズ及び粒子サイズに応じて、表面の上側で又はその近くで捕捉される傾向がある。
【００２８】
本発明の方法に関して、「インクキャリヤ液受容層」(「溜め層」又は「ベース層」と呼ばれることもある)は、相当量のインクキャリヤ液を吸収する画像受容層の下側の層を意味するために使用される。使用中、インクのためのキャリヤ流体のかなりの量、好ましくはほとんどがインクキャリヤ液受容層内に受容される。ベース層は、画像含有層の上方にはなく、そしてそれ自体は画像含有層(顔料捕捉層又は染料捕捉層)でもない。好ましくは、炭酸カルシウムを含む単一のインクキャリヤ液受容層が存在する。
【００２９】
「インク受容層」又は「インク保持層」という用語は、適用されたインク組成物を受容し、インクジェット記録要素内に画像を形成するために使用されるインクキャリヤ流体及び着色剤を含む1種又は2種以上のインク組成物の任意の部分を吸収又は捕捉する全ての層を含む。インク受容層は従って、画像が染料及び／又は顔料によって形成される画像受容層、又は後で乾燥によって除去されはするが、インク組成物中のキャリヤ液が適用時に吸収されるインクキャリヤ液受容層を含むことができる。典型的には、支持体の上方の全ての層はインク受容性であり、支持体はインク受容性であってもなくてもよい。
【００３０】
「沈降炭酸カルシウム」という用語は、自然界に見いだされる炭酸カルシウムには基づかず、合成的に生成された炭酸カルシウムを定義するために、本明細書中に使用される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明を用いることにより、高いインク容量及び優れた乾燥時間を示す記録要素を得ることができ、そして高濃度の固形物を有する水性塗布用組成物をロッド(又は他の自己計量式方法)塗布によって製造することができる。偏三角面体形状の炭酸カルシウムを、1種又は2種以上の他の沈降炭酸カルシウム顔料とブレンドすることにより、剪断増粘作用を排除することができ、そして、インクジェット印刷インクの優れた吸収をもたらすのに十分に高いレベルで、塗布用組成物(「カラー」)中で偏三角面体状炭酸カルシウムを使用するのが可能になることが判った。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の上記及びその他の目的、特徴、及び利点は、下記説明及び図面とともに考察すれば、より明らかになる。
【００３３】
上記のように、本発明は、インクジェット記録要素の多孔質ベース層内に偏三角面体形態を有する沈降炭酸カルシウムを使用することに関する。具体的には、本発明の1つの態様において、インクジェット記録要素は、支持体上に、
(a)多孔質画像受容層；及び
(b)多孔質画像受容層の下に設けられた、好ましくは3〜20重量%の量のバインダーと、少なくとも80重量%の無機粒子とを含むベース層を有して成り、無機粒子の少なくとも80重量%は、好ましくは平均粒子サイズ0.1〜5マイクロメートルの沈降炭酸カルシウムを含み、沈降炭酸カルシウムは、少なくとも25重量パーセントの偏三角面体状の炭酸カルシウム粒子と、少なくとも5重量%の角柱状、針状、菱面体状、及び球状、並びにこれらの組み合わせから成る群から選択された形態を有する沈降炭酸カルシウムとを含む。
【００３４】
1つの好ましい態様の場合、炭酸カルシウム含有ベース層は、多孔質画像受容層の真下又は直下に位置する基板又はベース層として使用される。この事例において、インク受容層内のボイドが、最適な層間吸収のために、炭酸カルシウム含有ベース層内のボイドに対して開いて(ボイドと接続して)いることが好ましい。
【００３５】
本発明の好ましい態様の場合、偏三角面体状炭酸カルシウムと、沈降炭酸カルシウムの他の粒子との比は、沈降炭酸カルシウムの乾燥重量を基準として、90:10から25:75である。好ましくは、偏三角面体状炭酸カルシウムは、他のいずれの無機及び／又は有機粒子をも含めた、ベース層内の全ての孔形成粒子の総乾燥重量を基準として、少なくとも20重量パーセント、好ましくは少なくとも25重量パーセントの量で存在する。
【００３６】
本発明による炭酸カルシウム含有層を使用することにより、多くの他のインクジェット記録要素の多孔質ベース層内に使用される無機又は有機の他の粒子と比較して、所期の、又は改善された有孔率を提供することができる。或いは、偏三角面体状炭酸カルシウムは、例えば、隣接層の多孔率とより良く調和する多孔率を提供するために、層の多孔率を調節するのに使用することができる。本発明による炭酸カルシウム含有層、及びその付随構造は、極めて多くのインク・レイダウン容量とともに、速い乾燥時間を提供することができる。
【００３７】
本発明の別の観点は、(a)デジタルデータ信号に応答するインクジェット・プリンタを用意する工程；(b)該インクジェット・プリンタに、上記インクジェット記録要素を装填工程；(c)該インクジェット・プリンタに顔料及び／又は染料系インクジェット・インクを装填する工程；そして、(d)該デジタルデータ信号に応答して、インクジェット・インクを使用して、インクジェット記録要素上に印刷する工程、を含んで成るインクジェット印刷方法に関する。
【００３８】
本発明において使用することができる偏三角面体状炭酸カルシウムの例は、Specialty Minerals Inc.(Minerals Technologies Inc.の子会社)から入手可能な種々のALBACAR PCC生成物を含む。Specialty Minerals Inc.から入手可能な偏三角面体状PCC材料は、ALBACAR HO、ALBACAR 5970、及びViCALity（登録商標） Extra Lightを含む。
【００３９】
本発明を実施する上で有用であり得る他のタイプの沈降炭酸カルシウムの例は、やはりSpecialty Minerals Inc.から入手可能な製品であるALBAGLOS 及びALBAFIL PCC(角柱状)、OPACARB PCC(針状)、及びViCALity（登録商標） Heavy PCC(立方状)を含む。他のPCC製造企業は、Pfizer及びSolvayである。
【００４０】
本発明の炭酸カルシウム含有層内に使用するために、(各形態毎の)炭酸カルシウム粒子の平均サイズ(直径又は等価直径)は、0.1 μm〜5 μmの長さにおいて好適に変わることができ、好ましいサイズは3 μm未満、より好ましいサイズは2 μm未満、最も好ましいサイズは0.3〜2 μmである。
【００４１】
沈降炭酸カルシウム(PCC)はいくつかの方法によって製造することができるが、しかし米国内では通常、炭酸化反応器内で、水酸化カルシウム又は乳状石灰の水性懸濁液を通して、二酸化炭素を含有する気体を発泡させることを要する炭酸化法によって製造される。他の無機材料、例えばミョウバンをPCCと共沈させることができ、或いはPCC沈殿物の表面上に沈降させることもできる。米国特許第5,783,038号明細書(Donigan他)には、例えば、沈降炭酸カルシウムの1つの具体的な製造方法が開示されてはいるが、当業者には明らかなように、特定のサイズ、形態、及び顔料表面の性質を変化させるために、特定の合成経路、任意選択の添加剤又は薬剤、プロセス条件、及び沈降後の物理的又は化学的処理の変化を利用することができる。沈降炭酸カルシウム(PCC)は、物理的及び化学的な特性において天然重質炭酸カルシウムとは大きく異なっている。
【００４２】
炭酸カルシウムは、3つの結晶構造、すなわち、カルサイト、アラゴナイト、及び(稀に)バテライトで存在する。アラゴナイトは一般に針状の形状であるのに対して、カルサイトは偏三角面体、角柱状、球状、及び菱面体状の形状のPCCを成すことができる。アラゴナイトは、乾燥空気中で400℃まで加熱されたときにカルサイトに変化する。沈降炭酸カルシウムの調製の際に添加剤及ビードパントを使用することにより、特定の形態へ晶癖を変化させる。可溶性添加剤は、CaCO3の或る特定の結晶面を選択的に安定させることができ、ひいては分子認識を介したCaCO3晶癖の制御を可能にする。添加剤と特定の結晶面との間の静電的、幾何学的及び立体化学的の相互作用を媒介として、認識が行われる。オーダーメイドの添加剤の設計及び活性は、現在よく確立されており、当業者に知られている。例えば、遷移金属カチオンは、極めて低い濃度でさえ、CaCO3の形態及び晶癖に対する著しい影響を有する。
【００４３】
本発明の別の態様は、支持体上に、上述のような異なる形態（複数可）の沈降炭酸カルシウム粒子との混合物中の偏三角面体状炭酸カルシウムと、これに加えて、任意選択的に、無機粒子、有機・無機複合粒子を含めた有機及び／又は他の無機粒子の総重量を基準として、最大20重量パーセントの他の粒子を含むベース層を有するインクジェット記録要素を含む。
【００４４】
この層内に使用することができる有機粒子の例は、一例としてアクリル樹脂、例えばメチルメタクリレート、スチレン樹脂、セルロース誘導体、ポリビニル樹脂、エチレン-アリルコポリマー、及び重縮合ポリマー、例えばポリエステルを含むポリマービーズを含む。中空スチレン・ビーズが、或る特定の用途にとって好ましい有機粒子である。
【００４５】
使用することができる有機粒子の他の例は、コア／シェル粒子、例えば米国特許第6,492,006号明細書に開示されている粒子、及び均質粒子、例えば米国特許第6,475,602号明細書に開示されている粒子を含む。
【００４６】
ベース層内の沈降炭酸カルシウム粒子に加えて使用することができる無機粒子の例は、シリカ、アルミナ、二酸化チタン、粘土、タルク、焼成粘土炭酸カルシウム、硫酸バリウム、又は酸化亜鉛を含む。1つの好ましい態様の場合、炭酸カルシウム含有層はさらに、架橋型ポリビニルアルコールバインダー中に多孔質アルミナ又はシリカを含む。
【００４７】
好ましい態様の場合、任意選択的な追加の有機又は無機粒子の平均一次粒子サイズは、0.3 μm(300 nm)〜5 μm、好ましくは0.5 μm(500 nm)〜1.0 μm未満である。複数の無機粒子、例えばアルミナは凝集して、より大きい二次粒子になることができる。上述のように、粒子が小さければ小さいほど、小さな毛管を提供するが、しかし、粒子によって大きい表面積が形成されることに照らしてバインダーが足りなくなるので、亀裂がより入りやすくなる傾向がある。他方において、大き過ぎる粒子は、例えば、塗膜が乾燥された塗膜を形成するただ数個のビーズに等しい厚さを有する場合、接触点がより少なくなるため、脆弱であるか、又は亀裂が入りやすくなるおそれがある。
【００４８】
本発明の好ましい態様の場合、多孔質炭酸カルシウム含有層は、75重量%〜98重量%の粒子と、2重量%〜25重量%の高分子バインダーとを含み、好ましくは、82重量%〜96重量%の粒子と、18重量%〜4重量%の高分子バインダー、最も好ましくは4重量%〜10重量%の高分子バインダーとを含む。1つの態様の場合、炭酸カルシウム含有層内の粒子の100パーセントが、有機粒子又は他の無機粒子又はビーズが存在しない、沈降炭酸カルシウム粒子である。
【００４９】
上述のように、バインダーの量は望ましくは制限される。なぜならば、インクがインクジェット媒体に適用されるときには、(典型的には水性の)液体キャリヤは、バインダーを膨潤させ、そして孔を閉じる傾向があり、また、ブリード又はその他の問題を引き起こすおそれがあるからである。従って好ましくは、ベース層は多孔質を維持するために25重量%未満のバインダーを含むが、亀裂発生を防止するために、いくつかの事例においてこれ以上のレベルのバインダーを使用することもできる。
【００５０】
本発明において採用されるインクジェット記録要素のベース層内に、任意の好適な高分子バインダーを使用することができる。好ましい態様の場合、高分子バインダーは、相容性の、好ましくは親水性のポリマー、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)、部分加水分解型ポリ(ビニルアセテート/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)、スルホン化又はリン酸化ポリエステル及びポリスチレン、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、コロジオン、寒天、クズウコン、グアール、カラギナン、トラガカント、キサンタン、及びラムサンなどを含む。好ましくは、親水性ポリマーは、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリ(アルキレンオキシド)、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(ビニルアセテート)、又はこれらのコポリマー、又はゼラチンであってよい。一般には、ポリウレタン、ビニルアセテート-エチレンコポリマー、エチレン-塩化ビニルコポリマー、ビニルアセテート-塩化ビニル-エチレンターポリマー、アクリルポリマー、又はこれらの誘導体を用いても、良い結果が得られる。好ましくは、バインダーは、水溶性親水性ポリマー、又は最も好ましくはポリビニルアルコールなどである。
【００５１】
疎水性材料のような他のバインダー、例えば、ポリ(スチレン-コ-ブタジエン)、ポリウレタン・ラテックス、ポリエステル・ラテックス、ポリ(n-ブチルアクリレート)、ポリ(n-ブチルメタクリレート)、ポリ(2-エチルヘキシルアクリレート)、n-ブチルアクリレートとエチルアクリレートとのコポリマー、ビニルアセテートとn-ブチルアクリレートとのコポリマーなどを使用することもできる。ポリ(スチレン-コ-ブタジエン)ラテックスが好ましい。親水性バインダーとラテックス・バインダーとの混合物が有用であり、そしてPVAと、ポリ(スチレン-コ-ブタジエン)ラテックスとの混合物が特に好ましい。
【００５２】
炭酸カルシウム含有層に機械的耐久性を与えるために、上述のバインダーに作用する架橋剤を少量で添加することができる。このような添加剤は層の凝集力を改善する。カルボジイミド、多官能アジリジン、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、ビニルスルホン、ピリジニウム、ピリジリウムジカチオンエーテル、メトキシアルキルメラミン、トリアジン、ジオキサン誘導体、クロムアルム、硫酸ジルコニウム、ホウ酸、及びホウ酸誘導体などのような架橋剤を使用することができる。好ましくは、架橋剤は、アルデヒド、アセタール又はケタール、例えば2,3-ジヒドロキシ-1,4-ジオキサンである。
【００５３】
炭酸カルシウム含有ベース層は、典型的には厚さ(乾燥)が少なくとも10 μmであり、より好ましくは、他の液体キャリヤ吸収層の存在に応じて少なくとも15 μm又は20 μmであり、最も好ましくは30〜60 μmである。例えば1つの態様の場合、炭酸カルシウム含有層は、35〜70 μm厚である。紙のような多孔質支持体を有するインク記録要素の場合、炭酸カルシウム含有層の好ましい厚さは、僅かに薄く、例えば20 μm〜60 μmの厚さ、好ましくは少なくとも25 μmであってよい。
【００５４】
下記のように、記録要素のための特定の用途に依存し得る他のコンベンショナルな添加剤を、炭酸カルシウム含有ベース層内に含むことができる。画像要素に適用される染料系インクと共に使用するために構成されたインクジェット記録要素の場合、炭酸カルシウム含有層は、例えば、下でより詳細に記載するタイプの媒染剤を含むことができる。
【００５５】
本発明による炭酸カルシウム含有層は、少なくとも1つの画像受容層の下側に配置され、そしてインクジェット記録要素に適用された相当量の液体キャリヤを吸収するが、しかし上側の層よりもかなり少ない染料又は顔料を吸収する。
【００５６】
多孔質画像受容層は、適用されたインクの液体成分が炭酸カルシウム含有層内に感知可能に浸透するための経路を提供することができる連続（interconnecting）ボイドを含有し、ひいては炭酸カルシウム含有層が乾燥時間に貢献するのを許す。非多孔質画像受容層、又は、独立気泡を含有する多孔質画像受容層は、基板が乾燥時間に貢献するのを可能にすることはない。
【００５７】
画像受容層内の連続ボイドは、種々の方法によって得ることができる。例えば、層は高分子バインダー中に分散される粒子を含有することができる。粒子は、有機、例えばポリ(メチルメタクリレート)、ポリスチレン、ポリ(ブチルアクリレート)など、又は無機、例えばシリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、炭酸カルシウム、又は硫酸バリウムであってよい。本発明の好ましい態様の場合、画像受容層内の粒子の粒子サイズは、5 nm〜15 μmである。
【００５８】
本発明において用いられる画像受容層内で使用することができる高分子バインダーは、例えば、親水性ポリマー、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、ポリ(2-エチル-2-オキサゾリン)、ポリ(2-メチル-2-オキサゾリン)、ポリ(アクリルアミド)、キトサン、ポリ(エチレンオキシド)、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどを含む。使用することができる他のバインダーは、疎水性材料、例えば、ポリ(スチレン-コ-ブタジエン)、ポリウレタン・ラテックス、ポリエステル・ラテックス、ポリ(n-ブチルアクリレート)、ポリ(n-ブチルメタクリレート)、ポリ(2-エチルヘキシルアクリレート)、n-ブチルアクリレートとエチルアクリレートとのコポリマー、ビニルアセテートとn-ブチルアクリレートとのコポリマーなどを含む。
【００５９】
多孔質画像受容層内に用いられる、粒子と任意選択のバインダーとの粒子対バインダーの重量比は、100:0から60:40、好ましくは100:0から90:10であることが可能である。一般に、上述の範囲以外の粒子対バインダーの比を有する層は通常、良好な画質を提供するほど十分には多孔質でない。本発明の好ましい態様の場合、画像受容層内の粒子と高分子バインダーとの容積比は、1:1から15:1である。
【００６０】
画像受容層内に任意選択的に含むことができる添加剤は、硝酸のようなpH調整剤、架橋剤、レオロジー調整剤、保水助剤、界面活性剤、UV吸収剤、殺生物剤、潤滑剤、染料、染料定着剤又は媒染剤、蛍光増白剤、及び従来より知られているその他の添加剤を含む。ベース層は独立してそして任意選択的に、画像受容層内に見いだされる任意の添加剤を含むことができる。
【００６１】
画像受容層は、コンベンショナルな前計量式塗布法(例えば押し出し、カーテン、スライドホッパー塗布など)、又は自己計量式塗布法(例えばブレード、エアナイフ、ロッド、及びロール塗布など)を介して、一方又は両方の支持体表面に適用することができる。塗布方法の選択は典型的には、塗布速度、及び具体的な配合物仕様、例えば塗布固形分及び塗布粘度を決定する。
【００６２】
画像受容層厚は、1〜40 μm、好ましくは2〜15 μm、より好ましくは4〜10 μmであってよい。
【００６３】
インクジェット記録要素は、顔料インク又は染料系インクに特に適合させるか、又はその両方に適合させることができる。このような記録要素の1つの態様は、順番に：(a)無機及び／又は有機粒子とバインダーとを含む多孔質顔料捕捉及び／又は染料捕捉層；及び(b)上記炭酸カルシウム含有層であるベース層を支持体上に有する。
【００６４】
支持体はベース層との組み合わせにおいて、任意選択的に、インクキャリヤ受容層又は溜め層として機能することができる。
【００６５】
「顔料捕捉層」という用語は、使用中、インクジェット・インク組成物中の顔料着色剤の好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは実質的に全てが顔料捕捉層内に留まることを意味するように、本明細書中で使用される。
【００６６】
顔料系インクの場合、炭酸カルシウム含有ベース層は、インクキャリヤ液が多孔質画像受容層(この層において実質的に全ての顔料着色剤が除去されている)を通過した後、このインクキャリヤ液を受容する。好ましい態様の場合、ベース層は、10 g/m2〜50 g/m2、より好ましくは15 g/m2〜45 g/m2、より好ましくは20 g/m2〜40 g/m2の量で存在する。
【００６７】
画像受容層内、及び／又は炭酸カルシウム含有層内、及び／又は任意選択の任意の中間層内に、媒染剤を用いることができ、この媒染剤は、インクジェット染料に対して独立の任意の材料であってよい。このような媒染剤の例は、米国特許第6,297,296号明細書、及びこれに引用された参考文献に開示されているようなカチオン格子、米国特許第5,342,688号明細書に開示されているようなカチオン性ポリマー、米国特許第5,916,673号明細書に開示されているような多価イオンを含む。これらの媒染剤の例は、高分子第四アンモニウム化合物、又は塩基性ポリマー、例えばポリ(ジメチルアミノエチル)メタクリレート、ポリアルキレンポリアミン、及びジシアノジアミドとのこれらの縮合生成物、アミンエピクロロヒドリン重縮合物を含む。さらに、レシチン及びリン脂質化合物を使用することもできる。このような媒染剤の具体例は、次のもの：ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド/エチレングリコールジメタクリレート；ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)；ポリ(2-N,N,N-トリメチルアンモニウム)エチルメタクリレートメトスルフェート；ポリ(3-N,N,N-トリメチルアンモニウム)プロピルメタクリレートクロリド；ビニルピロリジノンとビニル(N-メチルイミダゾリウムクロリド)とのコポリマー；及び(3-N,N,N-トリメチルアンモニウム)プロピルクロリドで誘導体化されたヒドロキシエチルセルロースを含む。好ましい態様の場合、カチオン性媒染剤は、第四アンモニウム基を含有するポリマーである。
【００６８】
媒染剤と相容性であるために、媒染剤が含有されている層内のバインダー及びポリマーの両方は、無荷電であるか、又は媒染剤と同じ電荷を有するべきである。もし同じ層内のポリマー又はバインダーが、媒染剤の電荷とは反対の電荷を有すると、コロイド不安定性及び望ましくない凝集が生じるおそれがある。
【００６９】
1つの具体的な態様において、多孔質画像受容層は、95〜60重量部の量の粒子を含んでよく、バインダーは40〜5重量部であってよく、そして媒染剤は2〜40重量部であってよい。より好ましくは、画像受容層は例えば、おおざっぱに言って80重量部の粒子、10重量部のバインダー、及び10重量部の媒染剤を含むことができる。この態様の場合、染料捕捉層は、1 g/m2〜50 g/m2の量、好ましくは1 g/m2〜10 g/m2の量で存在し、画像受容層は、10 g/m2〜50 g/m2、好ましくは15 g/m2〜45 g/m2の量で存在するベース層よりも少なくとも10 %薄く、好ましくは少なくとも25 %薄い。多孔質ベース層は、インクが多孔質画像受容層(この層において染料系画像形成インク内の実質的に全ての染料が除去されている)を通過した後、このインクキャリヤ液を受容するように構成されている。
【００７０】
染料系インク、顔料インク、又はその両方のうちのいずれのために構成されているのか、記録要素の具体的なタイプがいかなるものであれ、記録要素は、炭酸カルシウム含有ベース層の下側に、不透明、半透明、又は透明であってよい支持体を含む。例えば普通紙、樹脂塗被紙、ポリエステル樹脂を含む種々のプラスチック、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)及びポリ(エステルジアセテート)、ポリカーボネート樹脂、フッ素含有樹脂、例えばポリ(テトラフルオロエチレン)、金属フォイル、及び種々のガラス材料などを使用することができる。好ましい態様の場合、支持体は、樹脂塗被紙、又は未加工(無塗被)紙、より好ましくは未加工(無塗被)紙である。本発明において採用される支持体の厚さは、12 μm〜500 μm、好ましくは75〜300 μmであってよい。
【００７１】
支持体は、開放孔ポリオレフィン、開放孔ポリエステル、又は開放孔膜を含むこともできる。開放孔膜は、相反転の周知の技術に従って形成することができる。開放孔膜を含む多孔質インク受容層の例は、米国特許第6,497,941号明細書、及び同第6,503,607号明細書に開示されている。開放孔ポリエステルは、米国特許第6,409,334号明細書に開示されている。
【００７２】
所望の場合には、支持体に対するベース層の付着力を改善するために、支持体にベース層又は溶剤吸収層を適用する前に、支持体の表面をコロナ放電処理することができる。
【００７３】
インクジェット記録要素が他の画像記録物品、又は画像記録デバイスの駆動又は輸送メカニズムと接触し得るので、添加剤、例えば界面活性剤、滑剤、及び艶消し粒子などを、これらが当該特性を劣化させない程度にインクジェット記録要素に添加することができる。
【００７４】
ベース層、画像受容層、並びに、下塗り層、上塗り層、ベース層と画像受容層との間の中間層などを含む上記層は、当業者において広く使用される支持体材料上に、コンベンショナルな塗布手段によって塗布することができる。塗布方法の一例としては、巻線ロッド塗布、スロット塗布、スライドホッパー塗布、グラビア、及びカーテン塗布などが挙げることができる。しかしながら、ベース層にロッド塗布を施すことが有利なことがある。これらの方法のうちのいくつかは、2つ又は3つ以上の層の同時塗布を可能にし、このような塗布は製造経済の観点から好ましい。塗布後、表面の平滑さを増強するために、インクジェット記録要素に、カレンダー加工又はスーパーカレンダー加工を施すことができる。
【００７５】
本発明の別の観点の場合、インクジェット記録要素は、基板上、好ましくは紙支持体上に第1塗布用組成物を塗布することを含む方法によって製造され、第1塗布用組成物は、自己計量式塗布法、例えばブレード又はロッド塗布によって塗布され、好ましくはロッド塗布される。塗布用組成物は、少なくとも40重量%の固形分、好ましくは45〜70重量パーセントの固形分を含む水性組成物である。この固形分組成物は、インクジェット記録要素のベース層組成物に関して上述した通りである。それによれば、固形物は高分子バインダーと少なくとも80重量%の無機粒子とを含み、無機粒子の少なくとも80重量%は沈降炭酸カルシウムを含み、沈降炭酸カルシウムは、少なくとも25重量パーセントの偏三角面体状の炭酸カルシウム粒子と、少なくとも5重量%の、角柱状、針状、菱面体状、及び球状の沈降炭酸カルシウム、並びにこれらの組み合わせから成る群から選択された沈降炭酸カルシウムとを含む。塗布された後、第1塗布用組成物は、乾燥させられ、カレンダー加工され、そして、第2塗布用組成物で、直接的又は間接的に上塗りされる。第1塗布用組成物はベース層を形成し、そして第2塗布用組成物は、多孔質画像受容層、最も好ましくは単一の画像受容層を形成する。
【００７６】
本発明の別の観点は、上記インクジェット記録要素を形成する際に使用するための、上記ベース層の組成に相当する少なくとも40重量%の固形分、好ましくは45〜70重量パーセントの固形分を含む水性塗布用組成物に関する。それによれば、塗布用組成物は、高分子バインダーと少なくとも80重量%の無機粒子とを含み、無機粒子の少なくとも80重量%は沈降炭酸カルシウムを含み、沈降炭酸カルシウムは、少なくとも25重量パーセントの偏三角面体状の炭酸カルシウム粒子と、少なくとも5重量%の、偏三角面体状形態以外の形態を有する沈降炭酸カルシウムとを含む。
【００７７】
本発明は、種々の有機又は無機材料、例えば粘着防止剤、静電防止剤、可塑剤、染料、安定剤、生核剤、及び当業者に知られたその他の添加物を上記層に使用又は添加することを、必要とするわけではないが許す。これらの材料は、周知の技術を用いて記録要素を形成するために使用される塗膜のうちの1つ又は2つ以上に内蔵することができる。
【００７８】
本発明の記録要素を画像形成するために使用されるインクジェット・インクが当業者によく知られている。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典型的には、溶剤又はキャリヤ液、染料又は顔料、保湿剤、有機溶剤、洗剤、増粘剤、及び保存剤などを含む液体組成物である。溶剤又はキャリヤ液は水だけであってよく、或いは、他の水混和性溶剤、例えば多価アルコールと混合された水であってもよい。有機溶剤、例えば多価アルコールが主要なキャリヤ又は溶剤液体であるインクを使用することもできる。特に有用なのは、水と多価アルコールとの混合溶剤である。このような組成物中に使用される染料は、典型的には水溶性の直接タイプ又は酸タイプの染料である。このような液状組成物は、例えば米国特許第4,381,946号；同第4,239,543号；及び同第4,781,758号の各明細書を含む従来技術において広範囲に記載されている。
【００７９】
本明細書に開示された記録要素は、主としてインクジェット・プリンタにとって有用であるものとして言及しているが、これらの要素は、ペンプロッター集成体のための記録媒体として使用することもできる。ペンプロッターは、インク・リザーバと接触する毛管束から成るペンを使用して、記録媒体の表面上に直接的に書き込むことにより作業する。
【実施例】
【００８０】
下記の例はさらに本発明を説明する。
剪断増粘作用
レオメーターと呼ばれる商業的に入手可能な標準的な機器を使用して、剪断増粘挙動を測定した。レオロジー測定を行うために使用される低剪断機器は、ARES(Advanced Rheometric Expansion System)レオメーター(ニュージャージー州08854、Piscataway, 1 Possumtown Rd.在 TA Instrument製)であった。Couette取り付け具を使用した。レオロジー測定を行うために使用される高剪断機器は、Rheostress（登録商標）RS150レオメーター(ニュージャージー州07652, Paramus, 53 W. Century Road, HAAKE機器製)であった。ダブル・ギャップDG41シリンダー及び高剪断HS25取り付け具を使用した。
【００８１】
一般的な測定の実践に従って、剪断速度スイープを実施した。剪断スイープは、剪断速度値の範囲全体にわたる粘度測定である。4種のスイープのうちの3つを順次実施した：
スイープ1、低剪断速度から高剪断速度へ；
スイープ2、高剪断速度から低剪断速度へ；
スイープ3、低剪断速度から高剪断速度へ；そして、いくつかの事例において、
スイープ4、高剪断速度から低剪断速度へ。
【００８２】
第1スイープは典型的には、塗布用カラー中のいずれの顔料構造をも破壊し、これは図示されていない。図1及び2において、第2スイープは、白抜きの符号によって示され、そして第3スイープは、ベタの符号によって示されている。
【００８３】
高剪断レオメーターは、剪断スイープを開始する前に、1秒当たり300の剪断速度で試料に剪断力を加える。1秒当たり50,000までの剪断速度が、高剪断レオメーター上で達成することができる。典型的には、粘度は、高剪断速度で一定の値に達する。この極限粘度は通常、高剪断粘度と呼ばれ、塗布プロセスに関連する粘度であると考えられる。0.1ポアズを超える高剪断粘度が、ロッド塗布には必要である。
【００８４】
比較例1
偏三角面体状形態を有する構造化顔料である85部(乾燥)のALBACAR 5970沈降炭酸カルシウムと、15部(乾燥)のCP692NAラテックス・バインダー(Dow Chemical)とを含む塗布用カラーを、ロッド塗布のために予想されるレベルである固形物濃度50.7 %で、実験室内で調製した。低剪断レオメーターは、図1に示されているように、1秒当たりの剪断速度100で始まる粘度急上昇を示し、このことは剪断増粘挙動を示した。高剪断レオメーターは、1秒当たり300の初期剪断作用中に直ちに過負荷になり、いかなるデータも生成することができず、具体的には高剪断粘度を測定することができなかった。加えて、小さなギャップ内に試料を挿入するという難しさに直面した。失敗した測定の後に試料を取り出すと、試料は白亜色に見えた。組成物はダイラタンシーを示すようにも見えた。
【００８５】
比較例2
コンベンショナルな角柱状顔料である、98.2部(乾燥)のALBAGLOS沈降炭酸カルシウム(PCC)と、1.8部のCP692 NA Dowラテックス・バインダーとを含む塗布用カラーを、固形物濃度67.7 %固形分で調製した。剪断増粘挙動は見いだされず、そして図2に示すように、高剪断粘度が0.11ポアズで測定された。このカラーは、ロッド法によって成功裡に塗布された。
【００８６】
例1
46.55部のALBAGLOS S 角柱状PCC(沈降炭酸カルシウム)と、49.11部のALBACAR HO-40偏三角面体状PCCと、0.16部のCOLLOID 211分散体と、2.09部のCELVOL 325 PVAバインダーと、2.09部のCP692NAラテックス・バインダーとを含む塗布用組成物を、固形物濃度53.5 %で調製した。剪断増粘挙動は見いだされず、そして高剪断粘度が0.5ポアズで測定された。このカラーは、ロッド法によって成功裡に塗布された。この事例において、構造化顔料は総顔料の51 %であった。
【００８７】
こうして、偏三角面体形状の沈降炭酸カルシウム自体はロッド塗布することはできないが、角柱形状との混合物は成功裡にロッド塗布することができた。
【００８８】
例2
固形分が50 %であることを除けば、表1におけるBristow測定に使用される配合に従って、塗布用カラーを調製した。ALBACAR HO-40とALBAGLOS S沈降炭酸カルシウム(PCC)の相対比率は、50:50、55:45、60:40、65:35、70:30、及び75:25であった。全ての事例において、剪断増粘挙動は見いだされず、そして測定された高剪断粘度は0.28ポアズであった。
【００８９】
例3
この例は、総沈降炭酸カルシウムの最大95 %の、より高い偏三角面体状炭酸カルシウム濃度を含む、50 %固形分のベース層塗布用組成物の調製を示す。50 %固形分(ALBACAR HO PCCは固形分の100 %であった)を含む比較塗布用組成物Aを調製した (ALBACAR HOは、上述のALBACAR 5970沈降炭酸カルシウムと比較して、相対的に小さなサイズの偏三角面体状PCCである)。ALBACAR HO偏三角面体状沈降炭酸カルシウム(PCC)は、40 %固形分分散体として、又は固形物として商業的に入手可能であるので、入手可能な分散体、及び追加の乾燥粉末ALBACAR HO PCCを使用して、比較塗布用組成物Aを調製した。
【００９０】
比較塗布用組成物Aと同様の配合を用いて、発明塗布用組成物B及びCを50 %固形分で調製したが、この場合には、25 %及び5 %のALBACAR HOの代わりに、それぞれ等しい重量のALBAGLOS Sを使用した。組成物は、下記特定の配合物をブレード混合することにより得られた。
【００９１】
比較塗布用組成物A(顔料100 % ALBACAR HO PCC)：
(1)水29.2 g；
(2)40重量%のALBACAR HO-40沈降炭酸カルシウム・ペースト(Specialty Minerals Inc.)204.7 g；
(3)43重量%のCOLLOID 211ポリアクリレート分散剤(Kemira)0.7 g；
(4)100重量%のALBACAR HO沈降炭酸カルシウム(Specialty Minerals Inc.)102.8 g；
(5)49重量%のスチレンブタジエン・ラテックスCP692NA（登録商標）(Dow Chemical Co.)20.4 g；
(6)10重量%のCELVOL 325ポリビニルアルコール(Celanese Corp.)40.0 g；及び
(7)46重量%のCARTABOND GHFグルオキサル(Clariant)2.2 g。
【００９２】
発明塗布用組成物B(顔料75:25 ALBACAR HO:ALBAGLOS-S PCC)：
(1)水29.2 g；
(2)71重量%のALBAGLOS-S沈降炭酸カルシウム (Specialty Minerals Inc.)65.0 g；
(3)40重量%のALBACAR HO-40沈降炭酸カルシウム (Specialty Minerals Inc.)173.2 g；
(4)43重量%のCOLLOID 211ポリアクリレート分散剤(Kemira)0.7 g；
(5)100重量%のALBACAR HO沈降炭酸カルシウム(Specialty Minerals Inc.)69.3 g；
(6)49重量%のスチレンブタジエン・ラテックスCP692NA（登録商標）(Dow Chemical Co.)20.4 g；
(7)10重量%のCELVOL 325ポリビニルアルコール(Celanese Corp.)40.0 g；及び
(8)46重量%のCARTABOND GHFグルオキサル(Clariant)2.2 g。
【００９３】
発明塗布用組成物C(顔料95:5 ALBACAR HO:ALBAGLOS-S PCC)：
(1)71重量%のALBAGLOS-S沈降炭酸カルシウム (Specialty Minerals Inc.)13.0 g；
(2)44重量%のALBACAR HO-40沈降炭酸カルシウム (Specialty Minerals Inc.)267.2 g；
(3)43重量%のCOLLOID 211ポリアクリレート分散剤(Kemira)0.7 g；
(4)100重量%のALBACAR HO沈降炭酸カルシウム(Specialty Minerals Inc.)56.6 g；
(5)49重量%のスチレンブタジエン・ラテックスCP692NA（登録商標）(Dow Chemical Co.)20.4 g；
(6)10重量%のCELVOL 325ポリビニルアルコール(Celanese Corp.)40.0 g；及び
(7)46重量%のCARTABOND GHFグルオキサル(Clariant)2.2 g。
【００９４】
塗布用組成物A、B、及びCのそれぞれの状態を、混合してすぐに、そして24時間の静止後に再び観察した。比較塗布用組成物Aは、調製するとすぐにペーストの稠度を有し、塗布できなかった。発明塗布用組成物B及びCは、混合するとすぐに、また24時間静止させるとすぐに流動性になった。このことは、最小で5重量%の非偏三角面体状炭酸カルシウムが、偏三角面体状炭酸カルシウムを含有する塗布用組成物の塗布可能性を維持したことを示す。
【００９５】
例4
この例は、インクジェット画像記録要素の吸収特性に対する、組成物を変化させることの効果を示した。この例において、下記の無機粒子：
40 %固形分のALBACAR HO-40偏三角面体状沈降炭酸カルシウム、Specialty Minerals Inc.；
71 %固形分のALBAGLOS-S角柱状沈降炭酸カルシウム、Specialty Minerals Inc.；
71 %固形分のOPACARB 40針状沈降炭酸カルシウム、Specialty Minerals Inc.
を使用した。
【００９６】
下記配合：92.35重量部の無機粒子、5重量部のスチレンブタジエン・ラテックスCP692NA (49 %固形分)(Dow Chemical Co.)、2重量部のポリビニルアルコールCELVOL 325(10 %固形分)(Celanese Corporation)、0.5重量部のCARTABOND GHFグルオキサル架橋剤(Clariant Corporation)(46 %固形分)、0.15重量部のポリアクリレートCOLLOID 211 (Kemira Chemicals, Inc.)(43 %固形分)、及び40 %の最終ベース塗布用溶液を形成するのに十分な量の水、に従って、ベース層塗布用組成物B-1からB-11を調製した。ベース層塗布用組成物のそれぞれにおける無機粒子(全て炭酸カルシウム)は、下記表1に示す通りであった。
【００９７】
【表１】
2009519846.tif 000003
【００９８】
対応するベース塗布紙P-1からP-11において、乾燥塗布重量約27 g/m2をもたらすように、ベース層塗布用組成物B-1からB-11を、65# QUANTUM Smoothカバー紙(Domtar, Inc.)上にビード塗布した。
【００９９】
これらのベース層塗布紙を、ASTM試験法D 5455において記載されたBristow試験法を用いて、インク吸収に関して評価した。3重量部のBAYSCRIPT Cyan BAシアン染料(Bayer Chemical)、12重量部のジエチレングリコール、0.5重量部のSURFYNOL 465(Air Products)、0.02重量部のPROXEL GXL殺生物剤(Avecia)、0.3重量部のトリエタノールアミン(10 %)、及び84.18重量部の水を含む対照インク50マイクロリットルを、塗布用ホッパー内に測定して入れた。ベース層塗布紙のそれぞれの紙のBristowインク吸収値を、ホイール回転速度0.5 mm/秒及びホッパー圧力0.1 MPaで測定し、そしてその結果を下記表2に示す。
【０１００】
【表２】
2009519846.tif 000004
【０１０１】
上記表2から判るように、P-1における単独の構造化顔料ALBACAR HO PCCは、ベース層として塗布されると(このような組成物が、前の例に記載されているような剪断試験に失格したとはいえ)、優れたインク吸収率を提供する。少なくとも25 ml/m2の許容可能なBristow値を維持しつつ、ALBACAR HOの代わりに、最大75 %のコンベンショナルな顔料又はコンベンショナルな顔料の混合物、例えばALBAGLOS S及びOPACARB 40を塗布用組成物中で使用することができる。
【０１０２】
画像記録要素を調製するために、ベース塗布紙P-1からP-11に、乾燥塗布重量約5 g/m2を提供するトップ塗布用組成物を上塗りした。下記成分：86.40重量部のCATAPAL 200アルミナ(Sasol)(35 %固形分)、米国特許第6,440,537号明細書の例1に記載された手順によって調製された3.77重量部のコア／シェル粒子エマルジョン(40 %固形分)、3.75重量部のGOHSENOL GH-17ポリビニルアルコール(10 %固形分)(Nippon Gohsei Co., Ltd)、5重量部のポリ(ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド-コ-ジビニルベンゼン)(87:13モル比)エマルジョン(15 %固形分)、0.15重量部の硝酸、0.62重量部の界面活性剤SILWET L-7602(General Electric)(100 %活性)、0.31重量部の界面活性剤SILWET L-7230(General Electric)(30 %活性)、及び20 %固形分の最終トップ塗布用溶液を形成するための水を混合することにより、トップ塗布用溶液を調製した。
【０１０３】
塗膜を乾燥させた後、これらを500 psi及び115°Fでカレンダー加工した。次いで、前記Bristow法を用いて、試料のインク吸収を評価した。カレンダー加工されたトップ塗布された試料のBristowインク吸収値を、表3に示す。
【０１０４】
【表３】
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【０１０５】
表3の結果は、少なくとも25重量%の偏三角面体状PCCと少なくとも5 %の他の炭酸カルシウム粒子とを含む固形粒子を含むベース層、及びトップ層の両方を含む画像記録要素が、少なくとも15 ml/m2の優れたインク吸収率を提供したことを示す。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】図1は、専ら偏三角面体形態を有する沈降炭酸カルシウムを含む比較例1の塗布用組成物に関する、レオメーター上で測定した、増大する剪断速度における粘度を示すグラフである。
【図２】図2は、専ら角柱形態を有する沈降炭酸カルシウムを含む比較例2の塗布用組成物に関する、レオメーター上で測定した、増大する剪断速度における粘度を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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