(57)【要約】【課題】  良好な乾燥時間で優れた画像品質を有するインクジェット記録要素を提供すること。【解決手段】  湿潤強力ポリマーと、アミノ官能化無機粒子と、湿潤強力ポリマー以外の親水性ポリマーとの化学反応により形成されたポリマー網目構造を含む画像受容層を上に有する支持体を含んで成るインクジェット記録要素。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿潤強力ポリマーと、アミノ官能化無機粒子と、湿潤強力ポリマー以外の親水性ポリマーとの化学反応により形成されたポリマー網目構造を含む画像受容層を上に有する支持体を含んで成るインクジェット記録要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録要素及び印刷方法に関し、より詳細には、高分子網目構造（polymeric network）を含むインクジェット記録要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なインクジェット記録または印刷システムでは、インク滴を、記録要素又は媒体に向けてノズルから高速で吐出させ、媒体上に画像を生成させる。インク滴又は記録液は、一般的に、染料又は顔料等の記録剤と大量の溶媒を含む。溶媒又はキャリヤー液体は、典型的には、水と、一価アルコール、多価アルコール又はそれらの混合物等の有機物質とから構成される。
【０００３】
インクジェット記録要素は、典型的には、少なくともその一面にインク受容層又は画像受容層を有する支持体を含む。インクジェット記録要素としては、不透明支持体を有する反射観察を意図したもの、および透明支持体を有する透過光による観察を意図したものが挙げられる。
【０００４】
インクジェット記録要素の重要な特性は、印刷後にそれらが迅速に乾く必要があることである。そのため、液体インクを有効に収容するのに十分な厚さ及び細孔容積を有する限り、ほぼ瞬間的な乾きをもたらす多孔質記録要素がこれまで開発されている。
【０００５】
シリカゲル、沈降シリカ及びクレイ等の多孔質無機粒子は、それらの高い吸収性のために、インクジェット記録要素において広く使用されている。例えば、欧州特許出願公開第０７３９７４７Ａ１号明細書並びに米国特許第５，９６５，２４４号、第６，１１４，０２２号及び第６，１４０，４０６号明細書には、シリカゲル及び／又は沈降シリカを含む多孔質画像受容層が開示されている。しかしながら、これらのタイプの画像受容層は、多孔質粒子間の相互作用が弱い相互作用のために、往々にして機械的強度及びコーティングの保全性（integrity）が低く、そのため、画像受容層は、それがコートされた支持体から容易に剥がれることがある。
【０００６】
米国特許第５，５１０，００４号は、紙の湿潤強度を向上させるための剤としてのＮ，Ｎ−ジアリル−３−ヒドロキシアゼチジニウム塩のポリマー及びコポリマーの使用に関する。しかしながら、それらのポリマーをインクジェット記録要素用の画像受容層に使用することは開示されていない。
【０００７】
米国特許第６，４０９，３３４号には、インクジェット記録要素用の画像受容層を製造することに、アミノシラン化合物を反応性アゼチジニウム基を有する湿潤強力ポリマー（wet-strength polymer）と併用することが開示されている。しかしながら、画像受容層の保全性が大きく向上するように、アゼチジニウム基と反応する非ラテックスポリマーバインダーを使用することは開示されていない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第８５７００号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９６５，２４４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１１４，０２２号明細書
【特許文献４】米国特許第６，１４０，４０６号明細書
【特許文献５】米国特許第６，４０９，３３４Ｂ１号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第０７３９７４７Ａ２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の１つの目的は、良好な乾燥時間で優れた画像品質を有するインクジェット記録要素を提供することである。本発明の別の目的は、優れた保全性及び十分な耐水堅牢性を有する画像受容層を備えたインクジェット記録要素を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、上記要素を使用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】
【００１１】
これら及び他の目的は、湿潤強力ポリマーと、アミノ官能化無機粒子と、湿潤強力ポリマー以外の親水性ポリマーとの化学反応により形成されたポリマー網目構造を含む画像受容層を上に有する支持体を含んで成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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を使用することによって、良好な乾燥時間で優れた画像品質を有するインクジェット記録要素が得られる。さらに、望ましいコーティング保全性及び耐水堅牢性を有するインクジェット記録要素を製造することができる。
【００１３】
本発明の別の態様は、
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ーを用意すること；
Ｂ）前記プリンターに、上記インクジェット記録要素を装填すること；
Ｃ）前記プリンターに、インクジェットインク組成物を装填すること；及び
Ｄ）前記デジタルデータ信号に応答して、前記インクジェットインク組成物を使用して前記インクジェット記録要素上に印刷すること；
を含んで成るインクジェット印刷方法に関する。
【００１４】
上記のように、画像受容層は湿潤強力ポリマー又は樹脂を含む。これらの材料は、製紙及びパルプ業界でよく知られている。これらのポリマーは、セルロースとの架橋及びその後のペーパーウェブの繊維構造との自己架橋によって、紙に湿潤強度を付与する。有用な湿潤強力ポリマーは、陽イオン性で水溶性であるが、セルロースと水不溶性の網目構造を形成する。湿潤強力ポリマーは、セルロース及びその誘導体以外の、カルボキシル化及びヒドロキシル化ラテックス、ポリ（ビニルアルコール）、アミン含有化合物、アルギネート、ポリアクリレート、スターチ、及びそれらの誘導体等の様々な有機材料と架橋することができる。
【００１５】
好ましい湿潤強力ポリマーは、ポリアミン又はアミン含有骨格ポリマーと、第２の官能基を有するエポキシド、例えばエピクロロヒドリンとを水中で反応させることにより製造されるポリマーである。この反応によって、１又は２種の非常に反応性の高い基、すなわちアゼチジニウム及びエポキシドを含むポリマーが生成する。そのようなポリマーは、ポリマー化学分野で周知であり、例えばHercules Inc.製のKymene（商標）商品群として入手可能である。Kymene（商標）557LXが特に好ましい。本発明の画像受容層は、湿潤強力ポリマーを１〜１０質量％の量で含む。
【００１６】
本発明の好ましい態様において、アミノ官能化無機粒子は、無機粒子とアミノ官能化シランカップリング剤の間の化学結合形成により製造される。この化学は、有機シラン化学の技術分野で周知であり、例えば、United Chemical Technologies, Inc.から入手可能な"Silicon Compounds: Register and Review", 5th Editionに記載されている。この文献には、化学結合形成を生じさせることに関する理論及び方法、並びに個々の用途に合わせて適切な無機粒子及びカップリング剤をいかにして選択すべきかについて記載されている。
【００１７】
本発明の好ましい態様において、アミノ官能化無機粒子は、アミノ官能化シランカップリング剤と無機粒子とを１：５〜１：１００の比で化合させることにより製造される。
【００１８】
アミノ官能化シランカップリング剤と化合させるのに使用できる無機粒子としては、多孔質シリカ粒子、例えばシリカゲル、沈降シリカ、シリケート、非孔質シリカ粒子、アルミナ、ベーマイト、クレイ、炭酸カルシウム、チタニア、焼成クレイ、アルミノシリケート、及び硫酸バリウムが挙げられる。無機粒子は、多孔質であっても非孔質であってもよく、凝集粒子の形態にあってもなくてもよい。さらに、無機粒子は、以下で述べるようにシランカップリング剤と化学結合を形成することができるものでなくてはならない。本発明の好ましい態様において、無機粒子は多孔質シリカ粒子、例えばシリカゲル、沈降シリカ及びシリケートである。
【００１９】
別の好ましい態様において、アミノ官能化シランカップリング剤は、式：（Ｒ1）xＳｉ（ＯＲ2）y（Ｒ3）z［式中、各Ｒ1 は独立にアルキル又はアリール基を表し、少なくとも１つのＲ1 は少なくとも１つのアミノ基、例えばＮＨ2（ＣＨ2）3、ＮＨ2（ＣＨ2）4、ＮＨ2（ＣＨ2）5、ＮＨ2（ＣＨ2）6、ＮＨ2（ＣＨ2）2ＮＨ（ＣＨ2）2、ＮＨ2（ＣＨ2）3ＮＨ（ＣＨ2）2、ＮＨ2（ＣＨ2）2ＮＨ（ＣＨ2）3、ＮＨ2（ＣＨ2）3ＮＨ（ＣＨ2）3、ＮＨ2（ＣＨ2）2ＮＨ（ＣＨ2）（Ｃ6Ｈ4）（ＣＨ2）2、ＮＨ2（ＣＨ2）6ＮＨ（ＣＨ2）3、又はＮＨ2（ＣＨ2）3ＯＣ（ＣＨ3）2ＣＨ＝ＣＨで置換されており；各Ｒ2は独立にアルキル又はアリール基、例えばメチル、エチル、２−エチルヘキシル、メトキシエトキシエチル、又はトリメチルシリルを表し；各Ｒ3はアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピルまたはイソプロピルであり；ｘは１〜３であり；ｙは１〜３であり；ｚは０、１又は２であり；ｘとｙとｚの和は４に等しい］により表される。
【００２０】
本発明の別の好ましい態様において、カップリング剤は、３−アミノプロピルトリメトキシシラン又はＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシランである。本発明の好ましい態様において、画像受容層中に使用される無機粒子の１〜２０質量％をアミノ官能化シランカップリング剤と反応させる。
【００２１】
本発明において使用できる湿潤強力ポリマー以外の親水性ポリマーは、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、アロールート、グアー、カラギーナン、トラガカン、キサンタン、ラムサン（rhamsan）であることができる。
【００２２】
好ましい態様において、湿潤強力ポリマー以外の親水性ポリマーは、３０〜７０質量％の量で画像受容層中に存在する。
【００２３】
本発明のインクジェット記録要素は、アミノ官能化無機粒子の製造に使用される先に記載したもの等の他の粒子も含んでよい。それらの他の粒子は、画像受容層の１０〜７０質量％の量で使用できる。本発明の好ましい態様において、他の粒子に対するアミノ官能化粒子の比は１：５〜１：１００である。
【００２４】
画像受容層中には、１種以上の媒染作用のある化学種又はポリマーも存在する。媒染剤は、水溶性又は水不溶性であることができ、例えば可溶性ポリマー、電荷を帯びた分子、又は架橋された分散ミクロ粒子であることができる。媒染剤は非イオン性、陽イオン性又は陰イオン性であることができる。一態様において、媒染剤は水溶性の陽イオン性媒染剤である。好ましい態様において、媒染剤はポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロライド）である。存在する媒染剤の量は典型的には１０質量％以下である。
【００２５】
画像受容層の乾燥厚さは、５〜３０μｍ、好ましくは７〜２０μｍである、必要なコーティング厚さは、コーティングがインク溶剤の吸収のためのサンプ（sump）として作用する要件及びコーティング表面の近くに染料又は顔料を保持する必要性に応じて決定される。
【００２６】
本発明に使用されるインクジェット記録要素用の支持体は、樹脂加工紙、紙、ポリエステル、又はマイクロポーラス材料、例えば、Teslin（商標）の商標でPPG Industries, Inc.［ペンシルバニア州ピッツバーグ（Pittsburgh）所在］により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材料フィルム等の、インクジェット受容体として通常使用されているもののいずれであってもよい。不透明支持体としては、普通紙、加工紙、合成紙、印画紙支持体、溶融押出加工紙、および貼り合わせ紙、例えば二軸延伸支持体積層物が挙げられる。二軸延伸支持体積層物は、米国特許第５，８５３，９６５号、第５，８６６，２８２号、第５，８７４，２０５号、第５，８８８，６４３号、第５，８８８，６８１号、第５，８８８，６８３号および第５，８８８，７１４号に記載されている。これらの二軸延伸支持体は、紙ベースと、その紙ベースの片面または両面に貼り合わされた二軸延伸ポリオレフィンシート、典型的にはポリプロピレンとを含む。透明支持体としては、ガラス、セルロース誘導体、例えばセルロースエステル、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート；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）、およびそれらのコポリマー；ポリイミド類；ポリアミド類；ポリカーボネート類；ポリスチレン類；ポリオレフィン類、例えばポリエチレンまたはポリプロピレン；ポリスルホン類；ポリアクリレート類；ポリエーテルイミド類；およびそれらの混合物が挙げられる。上掲の紙には、印画紙等の高級紙（high end paper）から、新聞紙等の低級紙（low end paper）におよぶ様々な種類の紙が包含される。
【００２７】
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の厚さをとることができる。必要に応じて、酸化防止剤、帯電防止剤、可塑剤および他の周知の添加剤を支持体に組み込んでもよい。
【００２８】
本発明において使用されるコーティング組成物は、ディップコーティング、巻線ロッドコーティング、ドクターブレードコーティング、グラビア及びリバース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等を含む多くの周知の技術によって適用できる。周知のコーティング及び乾燥法は、リサーチ・ディスクロージャー（Research Disclosure）No. 308119（1989年12月発行）、第1007〜1008頁にさらに詳しく記載されている。コーティング後、一般的に、層を単純な蒸発によって乾燥させる。この蒸発は、対流加熱等の周知の方法によって促進できる。
【００２９】
色料の退色を改善するために、当該技術分野で知られているように紫外線吸収剤、ラジカル失活剤（radical quencher）又は酸化防止剤を画像受容層に添加してもよい。他の添加剤としては、接着促進剤、レオロジー調整剤、殺生物剤、滑剤、染料、蛍光増白剤、艶消剤、帯電防止剤等が挙げられる。
【００３０】
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さを生じるようにコートでき、粒子状コーティング配合物の場合に、固形分は１０〜６０質量％である。
【００３１】
本発明の記録要素に画像形成す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。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、溶媒又はキャリヤー液体、染料又は顔料、保湿剤、有機溶剤、洗浄剤、増粘剤、防腐剤などを含んでなる液体組成物である。溶媒又はキャリヤー液体は、単なる水であっても、多価アルコール等の他の水混和性溶剤と水を混合したものであってもよい。また、多価アルコール等の有機材料が主たるキャリヤー又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、典型的には、水溶性の直接染料又は酸性染料である。このような液体組成物は、例えば、米国特許第４，３８１，９４６号、第４，２３９，５４３号及び第４，７８１，７５８号の各明細書を含む従来技術文献に詳しく記載されている。
【００３２】
本明細書で開示される記録要素は主にインクジェットプリンターに有用であると言及したけれども、それらをペンプロッター集成装置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、インク溜めと接触している毛管の束からなるペンを使用して、記録媒体の表面に直接書き込むことによって機能する。
以下の例により本発明をさらに例示する。
【実施例】
【００３３】
本発明の要素１
１００ｇの６μｍシリカゲルGasil（商標）23F（INEOS Silicas）及び４２０ｇの水をガラス容器内で混合することによりコーティング組成物を調製した。次に、激しく攪拌しながら１０ｇの３−アミノプロピルトリメトキシシラン（United Chemical Technologies, Inc.）を加えた。１時間攪拌後、１７０ｇのポリビニルアルコールGohsenol（商標）GH-03（日本合成化学）を３０質量％溶液として加え、次に、１４ｇの湿潤強力ポリマーKymene（商標）557LX（Hercules Inc.）を１２．５質量％溶液として加えた。最後に、１４ｇの媒染剤ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロライド）Nalco CP-261（Nalco Corp.）を４０質量％溶液として加えた。混合物を水で希釈し、全固形分を２５質量％とした。
【００３４】
コーティング溶液を、画像受容層の最終的な乾燥厚さが約１０ｇ／ｍ2 となるようにメイヤー・ロッド（Meyer rod）を用いるハンドコーティング装置を使用して２５℃で紙にコートした。紙は、１５０ｇ／ｍ2 の坪量を有するCarrara White Nekoosa Solutions Smooth, グレード５１２８，カラー９２２０（Geogia Pacific Co.）であった。組成物をコートした後、即座に組成物を６０℃のオーブン内で乾燥させた。
【００３５】
本発明の要素２
この要素は、３−アミノプロピルトリメトキシシランの代わりにＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（United Chemical Technologies, Inc.）を使用したことを除き、要素１と同様に作製した。
【００３６】
比較用要素Ｃ−１（アミノシランまたは湿潤強力ポリマーを含まない）
この要素は、３−アミノプロピルトリメトキシシラン及びKymene（商標）557LXを使用しなかったことを除き、要素１と同様に作製した。
【００３７】
比較用要素Ｃ−２（湿潤強力ポリマーを含まない）
この要素は、Kymene（商標）557LXを使用しなかったことを除き、要素１と同様に作製した。
【００３８】
比較用要素Ｃ−３（アミノ官能化シランカップリング剤を含まない）
この要素は、アミノ官能化シランカップリング剤を使用しなかったことを除き、要素１と同様に作製した。
【００３９】
印刷
インクカートリッジ51645A（黒色）及びC6578DN（カラー）を備えたHewlett-Packard Deskjet（商標）970プリンターを使用して上記要素上に画像を印刷した。画像は、シアン、マゼンタ、イエロー、黒色、緑色、赤色及び青色のパッチの一連の長方形から構成された。各長方形は、幅０．８ｃｍ及び長さ２０ｃｍであった。
【００４０】
濃度試験
上記パッチの濃度を、X-Rite（商標）濃度計を使用して求めた。本発明の要素１及び２と比較用要素Ｃ−１、Ｃ−２及びＣ−３の上に印刷された濃度間に有意な差はなかった。
【００４１】
コーティング強度試験
コーティング表面に一片のScotch（商標）テープを貼りつけ、次に一定の力でコーティングからテープを徐々に引き剥がすことにより画像受容層の強度を試験した。コーティングの強度を以下のように評価した：
優良＝テープによって材料が取り去られなかったか、紙を引き裂かずにはコーティングからテープを除去できなかった。
まずまず＝テープによって少量の材料が取り去られた。
不十分＝テープによって多量の材料が取り去られた。
【００４２】
耐水堅牢性
各種のカラーパッチ上に１滴の水を垂らし、６０秒間待ち、次に、１枚のティッシュでその水を除くことにより耐水堅牢性試験を行なった。耐水堅牢性を以下のように評価した。
優良＝ほとんど又は全く濃度変化がなかった。
まずまず＝色濃度に僅かに視認できる変化があった。
不十分＝色濃度が大きく変化した。
【００４３】
【表１】
2004195980.tif 000002
【００４４】
上記結果から、本発明の要素が、比較用要素と比較した場合に、より優れたコーティング強度及び耐水堅牢性を有することが判る。