(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性材料または多孔質材料を含むベース層と、
高分子接着性バインダーおよび熱活性化接着性高分子粒子を含み、前記高分子接着性バインダーはポリウレタンを含み、前記高分子粒子を製造するのに用いられる高分子はポリカプロラクトンを含み、上記粒子：バインダーの比が95：５〜70：30であって、前記バインダーおよび前記高分子粒子を製造するのに使用されるポリマーの両方が、
ａ）１MPa を超える破断点引張強さ、
ｂ）10％を超える破断点伸び、
ｃ）１MPa を超える引張弾性率、および
ｄ）50℃未満のＴg 、
を有し、前記高分子粒子がまた10μm 未満の粒径および50℃を超えるＴm または軟化点を有する、インクジェット画像を受け入れることが可能な多孔質のインク受容性頂部層と
を記載されている順序で担持している支持体を含んでなるインクジェット記録要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録要素に関し、より詳細には、接着性粒子を含有しているインクジェット記録要素に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的なインクジェット記録または印刷システムにおいては、インク液滴が、記録要素または媒体に向かってノズルから高速で噴射され、媒体上に画像を生ずる。インク液滴（または記録液体）は、一般に、染料または顔料などの記録薬剤および大量の溶媒を含んでなる。溶媒（またはキャリア液体）は、概して、水、一価アルコール、多価アルコールまたはそれらの混合物などの有機材料から作られている。
【０００３】
インクジェット記録要素は、概して、少なくとも一方の表面に、液体を吸収するためのベース層およびインク受容層または画像形成層を担持している支持体を含んでなり、このような要素には、不透明な支持体を有する、反射式観察を目的とするもの、および透明な支持体を有する、透過光による観察を目的とするものが含まれる。
【０００４】
インクジェット画像を表側の表面（すなわちインク受容表面）を介して別の基材に接着させて、最終的な接着複合材料を形成させるのが望ましいことが多い。このような像形成され、接着された複合材料は、種々の画像ディスプレー用途における有用性を提供する。例えば、インクジェット画像を透明支持体に印刷し、剛直で不透明な基材上に取り付けて、この透明支持体を通して直接観察するための剛直な複合材料を提供することができる。また、インクジェット画像を、透明ポリエステルフィルムが表面に積層されている光拡散不透明ポリエステル支持体上に印刷して、背面照明ディスプレーのための複合材料を提供することもできる。
【０００５】
従来技術
米国特許第 5,795,425号明細書には、保護層および一時的なキャリア層上に塗布された接着性受容体層上にインクジェット画像が付着されるインクジェット像形成要素が開示されている。像形成後、この一時的なキャリア層は剥ぎ取られる。
【０００６】
米国特許第 4,785,313号明細書には、インク輸送層およびインク保持層を担持している支持体を含んでなる記録要素が開示されている。このインク輸送層は、バインダー（染色不能であることが必要とされる）中に染色不能粒子を含有していてもよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第 5,795,425号の要素には、一時的なキャリア層が必要とされ、接着性受容体層が多孔質ではないので乾燥時間がより長いという点に問題がある。米国特許第 4,785,313号においては、色素画像がインク保持層に到達するまでにはインク輸送層を通って行かなければならないので、画像がひろがり、画質が低下するいう点で要素に問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、画像ディスプレー用途のための別の支持体に積層することができ、優れた接着性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。本発明のもう１つの目的は、インクジェット画像を印刷した際の乾燥時間が速い、画像ディスプレー用途のためのインクジェット記録要素を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
これらの目的および他の目的は、
親水性材料または多孔質材料を含むベース層と、高分子接着性バインダーおよび熱活性化接着性高分子粒子を含み、上記粒子：バインダーの比が95：５〜70：30であって、上記バインダーおよび上記高分子粒子を製造するのに使用されるポリマーの両方が、
ａ）１MPa を超える破断点引張強さ、
ｂ）10％を超える破断点伸び、
ｃ）１MPa を超える引張弾性率、および
ｄ）50℃未満のＴg 、
を有し、上記高分子粒子がまた10μm 未満の粒径および50℃を超えるＴm または軟化点を有する、インクジェット画像を受け入れることが可能な多孔質のインク受容性頂部層とを記載されている順序で担持している実質的に透明な支持体を含んでな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。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい態様において、上記高分子バインダーおよび上記高分子粒子を製造するのに使用されるポリマーの両方が、
ａ）１MPa 〜70MPa 、好ましくは２MPa 〜50MPa の破断点引張強さ、
ｂ）10％〜 2,000％、好ましくは 100％〜 1,000％の破断点伸び、
ｃ）１MPa 〜 500MPa 、好ましくは２MPa 〜 400MPa の引張弾性率、および
ｄ）50℃未満、好ましくは−60℃〜20℃のＴg 、
を有する。
【００１１】
上記インク受容性頂部層を十分に多孔質のものとするためには、上記粒子：バインダーの比が95：５〜70：30、好ましくは90：10〜80：20であるべきである。この粒子：バインダーの比が上述の範囲を超えると、結合力がまったく無い層となるであろう。この粒子：バインダーの比が上述の範囲を下回ると、速い乾燥時間を提供するのに十分多孔質な層とはならないであろう。
【００１２】
本発明において使用される熱活性化接着性高分子粒子を製造するのに使用されるポリマーは、部分的に結晶質のポリマーまたは非晶質のポリマーであってもよく、例えば、Tone（商標）(Union Carbide Corp.) などのポリカプロラクトン、 Elvax（商標）(DuPont Corp.)などのエチレン−酢酸ビニルコポリマー、Kraton（商標）(Shell Chemical Corp.)などのスチレン−エチレン／ブチレン−スチレンブロックコポリマー、 Griltex CoPolyamide（商標）(EMS American Grilon Corp.) などのポリアミド、または Griltex CoPolyester（商標）(EMS American Grilon Corp.) などのポリエステルであってもよい。他の好適な材料は、Handbook of Common Polymers CRC Press 1971、および Properties of Polymers Elsevier 1990 において見出すことができる。好ましい態様において、上記高分子粒子を製造するのに使用されるポリマーはポリカプロラクトンを含んでなる。
【００１３】
本発明において使用される熱活性化接着性高分子粒子は、例えば米国特許第 4,833,060号明細書に記載されている蒸発限定凝集などの種々の技法を使用して製造することができる。他の技法としては、例えば、米国特許第 5,354,799号明細書に記載されている限定凝集、または米国特許第 4,273,294号明細書に記載されている極低温粉砕を使用してもよい。
【００１４】
上記の如く、上記熱活性化接着性高分子粒子を製造するのに使用されるポリマーは、50℃を超える溶融温度（Ｔm ）、または50℃を超える軟化点を有する。このＴm は示差走査熱分析（ＤＳＣ）を使用して測定される。好ましい態様において、このＴm は60℃〜 120℃である。ポリマーの軟化点は、ASTM E28に記載されている環球法によって測定することができる。
【００１５】
本発明の記録要素の頂部層において有用な高分子接着性バインダーは、例えば、Witcobond（商標）Aqueous Urethane Dispersion (Witco Corp.)などのポリウレタン、酢酸ビニル−エチレンコポリマーエマルション、エチレン−塩化ビニルコポリマーエマルション、 Airflex（商標）(Air Products Corp.)などの酢酸ビニル−塩化ビニル−エチレンターポリマーエマルション、Flexbond（商標）(Air Products Corp.)などのアクリル系エマルション、またはAirvol（商標）(Air Products Corp.)などのポリビニルアルコールであってもよい。好ましい態様において、上記接着性バインダーはポリウレタンを含んでなる。
【００１６】
上記ベース層は一般に１μm 〜20μm の厚みを有し、上記頂部層は通常は２μm 〜50μm の厚みを有するであろう。
【００１７】
上記ベース層は、インク溶媒を吸収するためのスポンジ層として作用することを主たる目的とするものである。そのため、上記ベース層は、主に親水性材料または多孔質材料からなる。一般に、上記ベース層は、５ g/m2 〜７ g/m2 、好ましくは 5.3 g/m2 〜 5.5 g/m2 の量で存在する。好適な親水性材料には、ゼラチン、アセチル化ゼラチン、フタル化ゼラチン、酸化ゼラチン、キトサン、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、改質ポリビニルアルコール、スルホン化ポリエステル、部分加水分解ポリ（酢酸ビニル／ビニルアルコール）、ポリアクリル酸、ポリ1-ビニルピロリドン、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリ（2-アクリルアミド -2-メタンスルホン酸）、ポリアクリルアミド、またはこれらの混合物が含まれる。これらのポリマーと疎水性モノマーとのコポリマーを使用してもよい。ベース層に好適な多孔質材料には、例えば、上述のものなどの親水性バインダーを含む高分子バインダー中のシリカまたはアルミナが含まれる。
【００１８】
本発明の好ましい態様において、上記ベース層はゼラチン（ポリ1-ビニルピロリドンなどの別の親水性材料を15％以下有していてもよい）を含んでなる。
【００１９】
本発明において、記録要素は不透明、半透明、または透明であってもよい。従って、本発明の記録要素において利用される支持体は特に限定されず、種々の支持体を用いることができる。従って、普通紙、樹脂コート紙、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルタイプの樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリスルホン樹脂、メタクリル系樹脂、セロハン、アセテートプラスチック、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンナフタレート、および二酢酸ポリエステルを含む種々のプラスチック、金属箔、および種々のガラス材料などを支持体として用いることができる。本発明において用いられる支持体の厚みは、例えば、12〜 500μm 、好ましくは75〜 300μm であることができる。インクジェット印刷された画像とは反対の側から観察する場合、基材は透明または半透明であることが必要とされる。好ましい態様において、支持体は透明または半透明のポリエチレンテレフタレートフィルムである。
【００２０】
望まれる場合には、ベース層の支持体に対する接着性を改良するために、ベース層または溶媒吸収層を支持体に適用する前に、支持体の表面にコロナ放電処理を施してもよい。あるいは、ハロゲン化フェノールまたは部分加水分解された塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマーから形成される層などの下塗りを支持体の表面に適用することもできる。
【００２１】
上記画像記録要素は他の画像記録物品または画像記録装置の駆動機構もしくは輸送機構と接触することになるので、例えば界面活性剤、滑剤、艶消し粒子などの添加剤を、それらが重要な性質を悪化させない程度に要素に添加してもよい。さらに、本発明の頂部層が、粘度調整剤または媒染剤などの他の添加剤を含有していてもよい。
【００２２】
ベース層および頂部層を含む上述の各層は、当該技術分野において一般的に使用されている従来の塗布手段によって支持体材料上に塗布することができる。塗布方法には、線巻きロッドコーティング、スロットコーティング、スライドホッパーコーティング、グラビアコーティング、カーテンコーティングなどが含まれるけれども、これらに限定されるものではない。これらの方法の中には、両方の層を同時に塗布することを可能とするものもあり、これは、製造コストの観点から好ましい。
【００２３】
本発明の記録要素を像形成され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一般的に使用されるインク組成物は、溶媒またはキャリア液体、染料または顔料、湿潤剤、有機溶媒、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。この溶媒またはキャリア液体は単なる水であってもよく、または多価アルコールなどの他の水混和性溶媒と混合された水であってもよい。多価アルコールなどの有機材料が主たるキャリアまた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、水および多価アルコールの混合溶媒である。このような組成物において使用される染料は、概して、水溶性の直接染料または酸性タイプの染料である。このような液体組成物は、例えば、米国特許第 4,381,946号、同 4,239,543号、および同 4,781,758号の各明細書を含む従来技術に詳細に記載されている。
【００２４】
本明細書において開示されてい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筆記することによって作動する。
【００２５】
以下の例により、本発明をさらに説明する。
【００２６】
【実施例】
例１−接着性試験
本発明において使用される接着性高分子粒子の調製
42,500の分子量（Ｍn ）、31MPa の引張強さ、 414MPa の引張弾性率、 600〜 800％の破断点伸び、−60℃のＴg 、および60℃のＴm を有するポリカプロラクトン (Aldrich Chemical Co.) （ 125ｇ）を 1.125kgの酢酸エチルに溶解させた。別個に、 1.875kgのｐＨ４の緩衝液、 105ｇの Ludox（商標）TMコロイド状シリカ (DuPont Corp.) 、および22.5ｇの10％ポリ（アジピン酸-co-メチルアミノエタノール）の水溶液を調製した。この水溶液を Silversonミキサーに入れ、上記ポリカプロラクトン溶液を添加し、そして 3,000rpm で１分間乳化させた。次に、このエマルションを Microfluidizer (Microfluidics Manufacturing 110T 型) に通して、エマルションの液滴の大きさをさらに小さくした。窒素気流下で酢酸エチルを蒸発させた後、 4.0μm の粒径を有する分布の狭いシリカ被覆ポリカプロラクトン粒子が得られた。このバッチをノットスクリーンを通して濾過し、十分に沈降させた後に水をデカンテーションして、固形分30％の分散液を得た。
【００２７】
10％を超える破断点伸びを有していないポリマーからの対照標準非接着性高分子粒子の調製
ポリカプロラクトンが10,000のＭn 、３〜４MPa の引張強さ、 414MPa の引張弾性率、−60℃のＴg 、60℃のＴm 、および 0.8〜 1.2％の破断点伸びを有することを除き、上記と同じ手順を使用した。 2.5〜 3.0μm の粒径を有する分布の狭いシリカ被覆ポリカプロラクトン粒子の30質量％の分散液が得られた。
【００２８】
以下のバインダーを使用して、コーティング溶液を製造した。
Ａ）本発明において使用される高分子接着性バインダー
30MPa の引張強さ、 700％の破断点伸び、７MPa の引張弾性率、および−12℃のＴg を有する Witcobond（商標）320 ポリウレタン (Witco Corp.) を固形分35％の分散液とした。
Ｂ）10％未満の破断点伸びおよび50℃を超えるＴg を有するポリマーからの対照標準バインダー
45％RHにおいて、１〜２％の破断点伸びおよび65℃のＴg を有するゼラチンを脱イオン水に溶解させて10％溶液とした。
【００２９】
本発明の溶液１（接着性粒子−バインダーＡ）
10.7ｇの接着性高分子粒子、1.15ｇのバインダーＡ、および8.15ｇの脱イオン水をいっしょに混合して、粒子：バインダーの比が９：１のコーティング溶液を形成させた。
【００３０】
本発明の溶液２（接着性粒子／バインダーＡの比が異なる）
10.7ｇの接着性高分子粒子、 2.3ｇのバインダーＡ、および 7.0ｇの脱イオン水をいっしょに混合して、粒子：バインダーの比が８：２のコーティング溶液を形成させた。
【００３１】
対照標準溶液１（接着性粒子−対照標準バインダーＢ）
12ｇの接着性高分子粒子、４ｇの対照標準バインダーＢ、および 4.0ｇの脱イオン水をいっしょに混合して、粒子：バインダーの比が９：１のコーティング溶液を形成させた。
【００３２】
対照標準溶液２（非接着性粒子−バインダーＡ）
10.7ｇの非接着性高分子粒子、1.15ｇのバインダーＡ、および8.15ｇの脱イオン水をいっしょに混合して、粒子：バインダーの比が９：１のコーティング溶液を形成させた。
【００３３】
対照標準溶液３（非接着性粒子−対照標準バインダーＢ）
12ｇの非接着性高分子粒子、４ｇの対照標準バインダーＢ、および４ｇの脱イオン水をいっしょに混合して、粒子：バインダーの比が９：１のコーティング溶液を形成させた。
【００３４】
塗布
112μm 厚のポリエチレンテレフタレート透明支持体に、83質量％のゼラチン、15質量％のポリビニルピロリドン K90 (International Specialty Products Co.) 、および２質量％の塩化カルシウムを含んでなるベース層を、40℃で、 8.6 g/m2 の乾燥厚みに塗布した。
【００３５】
上記５種の溶液の各々を、 120μm の湿潤レイダウンとなるように較正された線巻きロッドを使用して上記ベース層の上に塗布し、風乾させて、本発明の要素１および２，並びに対照標準要素１〜３を形成させた。
【００３６】
接着性試験
上記要素の各々を 2.5cm×20.3cmのストリップに切断し、剛直な 0.5cm厚の FomeCor（商標）Graphic-Arts Board (International Paper Co.)の 7.6cm×25cmの試料上に塗布面を下にして置いた。これらのストリップを上記ボール紙 (Board)の中央に置き、一方の端を縁（ 0.3cm）のところにテープを貼って、ボール紙上での要素の位置を固定し、要素の他方の端では、塗布面の 7.6cmの部分の上にテープを貼って、その塗布部分がボール紙に後に接着しないようにした。従って、12.4cmが、ボール紙への接着およびその後の剥離接着試験に利用可能である。次に、この複合材を、0.6 m/分の公称速度で、Seal Image（商標）400 貼合機のニップに通した。このトップローラーは 107℃に設定し、これらのニップローラーへの空気圧は 0.3MPa に設定した。
【００３７】
90°剥離接着試験を、上記ボール紙を可動そりに固定して、５および30 cm/分の剥離速度で、MTS Sintech ReNew 4204 Testing System を使用して行い、最大剥離力を測定した。上記のテープを貼った 7.6cmのフィルム部分をボール紙に対して垂直に起こし、キャリパーおよび非関節アーム (unarticulated arm)を介して測定器のロードセルに機械的につないだ。以下の結果が得られた。
【００３８】
【表１】
0004824176.tif 000002
【００３９】
上記結果は、対照標準要素のボール紙に対する接着が非常に不良であったか、または対照標準要素がボール紙にまったく接着しなかったのと比較して、本発明の要素が支持体に対する非常に良好な接着を提供した（基材が層間剥離した）ことを示している。
【００４０】
例２（乾燥時間）
本発明の溶液３（接着性粒子／バインダーＡの比が異なる）
この溶液は、10.7ｇの接着性高分子粒子、3.45ｇのバインダーＡ、および5.85ｇの脱イオン水をいっしょに混合して、粒子：バインダーの比が７：３のコーティング溶液を形成させたことを除き、本発明の溶液１と同様に調製した。
【００４１】
対照標準溶液４（粒子がまったく無い）
この溶液はバインダーのみとした。
【００４２】
塗布
上記コーティング溶液を例１と同様に塗布して、本発明の要素３および対照標準要素４を形成させた。
【００４３】
印刷
本発明の要素１〜３および対照標準要素４を、HP 51645A インクを使用する Hewlett-Packard 895C Ink Jet プリンターを使用して像形成させ、 191秒の時間をかけて、12mm× 260mmのべたの黒色のバーを得た。従って、印刷直後に試験をする場合、印刷されたバーの最初の領域は 191秒間乾燥されており、最後の領域は乾燥されていない。印刷直後に、ボンド紙の白紙を上記試験パターンの上に置き、このボンド紙の上に、1.75kgの金属円筒（長さ33cm×直径 4.9cm）を転がした。印刷されたバーに沿った、色素がもはや転写されない点により、 191秒の時間に対する分数の比率である時間値が得られ、乾燥時間に換算される。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
上記結果は、粒子がまったく無く、多孔質ではない対照標準要素と比較して、本発明の要素が良好な乾燥時間を有していたことを示している。
【００４６】
例３（像形成された複合材料）
本発明の溶液４
この溶液は、68ｇの接着性高分子粒子、 6.9ｇのバインダーＡ、 6.0ｇのポリオキサゾリン水溶性ポリマー Aquazol（商標）500 (Polymer Chemistry Innovations Inc.)の固形分20％の溶液、および19.1ｇの脱イオン水をいっしょに混合して、粒子：バインダーの比が７：３のコーティング溶液を形成させたことを除き、本発明の溶液１と同様に調製した。
【００４７】
塗布
溶液４を例１と同様に塗布して本発明の要素４を用意し、例２と同様に像形成させた。
【００４８】
接着性試験
次に、要素４を、例１と同様に、１片の FomeCor（商標）Graphic-Arts Boardに積層した。次に、この像形成された複合要素を、例１と同様に、接着性について試験した。この要素は、支持体に対する非常に良好な接着を提供した（基材が層間剥離した）。このように、良好な接着性を有する像形成された複合積層物が提供された。
【００４９】
【発明の効果】
画像ディスプレー用途のための別の支持体に積層することができ、優れた接着性、および速い乾燥時間を有するインクジェット記録要素が提供される。