JP2001511718A - インクジェット記録シート - Google Patents

インクジェット記録シート

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イクバル,モハメッド
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ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 本発明のインク受容組成物は、a)式(I) または式 (式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15の整数であり、PEは式

Description

【発明の詳細な説明】 インクジェット記録シート 技術分野 本発明は、インクジェット記録媒体として使用するために好適な組成物と、こ のような組成物が被覆されてから架橋され、インクジェットプリンターにおいて 画像形成するために好適な記録シートとに関する。 背景技術 インク−ジェットプリンターおよびペンプロッターなどの画像形成装置は、ラ ベルおよび多色図形を含む種々の情報をプリントするための確立された方法であ る。このような情報の発表は図面のオーバーレイとして、およびオーバーヘッド プロジェクションのためのスライドとして使用される透明なインク受容画像形成 可能なレセプターの需要を生み出している。インクジェットプリンターまたはペ ンプロッターのどちらかを用いた画像形成は、これらの透明なレセプターの表面 にインクを付着させることを含む。これらの画像形成装置は、従来、完全に乾燥 することなく、長期間空気に暴露されたままになることがあるインクを使用する 。これらのレセプターの面は画像形成直後、かなりの量の液体が吸収されたあと でも、乾燥し、接触しても粘着しないことが望ましいので、画像形成のための透 明な材料は、かなりの量の液体を吸収できると同時に、ある程度の耐久性と透明 性を維持することができることが望ましい。 インク−ジェットプリンターによる画像の作製により、大量の溶媒、一般にグ リコールと水とのブレンドが画像形成後の面に残存する。画像未形成領域へのこ の溶媒の拡散により、画像が「にじむ」ことがあり、そのとき染料が溶媒と共に 移動される。 米国特許第5,356,859号は、ポリオキシアルキレン修飾ジメチルシロ キサングラフトコポリマーを含む受容層を有する支持体を含む、熱的染料転写印 刷に有用な染料受容要素について開示している。好ましい実施態様において、ポ リマーが構成要素のオーバーコート層に存在する。このように組込む目的は、印 刷工程中に染料受容要素が染料供与体に付着する傾向を低下することである。 米国特許第5,141,797号は、水溶性ポリマー結合剤、チタンキレート 架橋剤および例えばシリカのような吸収能力が大きい無機フィラーを含むインク ジェット記録シートについて開示している。フィラーはポリマー結合剤に対する 比が2:1〜7:1で存在する。紙基材が好ましい。1層コーティングだけが開 示されている。 米国特許第5,134,198号の液体吸収材料は、乾燥を改善し、乾燥時間 を短縮する1つの方法について開示している。これら材料は液体吸収性半相互貫 入ポリマー網目構造の連続材料を形成することができる架橋ポリマー組成物を含 む。これらの網目構造はポリマーのブレンドであり、ポリマー成分の少なくとも 1つはブレンド後に架橋されて、材料の大半にわたって連続した網目構造を形成 し、それにより、巨視的に均質な組成物を形成する方法で未架橋のポリマー成分 が絡み合わされる。このような組成物は、上記の材料の欠点を生ずることなく、 耐久性で、インク吸収性で、透明な記録用材料を形成するのに有用である。 国際公開公報第8806532号は、記録シートと水溶性調製方法とについて 開示している。シートにはヒドロキシエチルセルロースポリマーまたはポリマー 混合物が被覆されている。被覆溶液は水平化および表面との接着性を促進するた めの界面活性剤並びに表面に鉛筆歯を与えるために酸化アルミニウム三水和物を 含有してもよい。 米国特許第5,277,965号は、1つの面にインク受容層、もう一方の面 に熱吸収層、熱吸収層の面に被覆された巻き付き防止層を有するベースシートを 含む記録媒体について開示している。インク受容層に好適な材料は、ポリエチレ ンオキサイドと例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(登録商標メトセ ル(Methocel))、ヒドロキシエチルセルロース、水溶性エチルヒドロキ シエチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピル セルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ビニルメ チルエーテル/マレイン酸コポリマー;アクリルアミド/アクリル酸コポリマー 、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース塩、酢酸セルロース;セルロー ス アセテートヒドロゲンフタレート、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレ ート;セルロースサルフェート、PVA;PVP、ビニルアルコール/ビニルア セテートコポリマー等との2成分系ブレンドなどの親水性材料を含んでもよい。 米国特許第5,068,140号は、支持基材および巻き付き防止またはコー ティングを含むシートについて開示している。1つの具体的な実施態様において 、巻き付き防止コーティングは2層を有する。1つの実施態様におけるインク受 容層は、ポリ(エチレンオキサイド)のブレンド、ポリ(エチレンオキサイド) とカルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシメチルセルロースなどの セルロースとの混合物、(1)ビニルメチルエーテル/マレイン酸コポリマー; (2)ヒドロキシプロピルセルロース;(3)アクリルアミド/アクリル酸コポリマ ー、(4)カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースナトリウム;(5)ヒド ロキシエチルセルロース;(6)水溶性エチルヒドロキシエチルセルロース;(7) セルロースサルフェート;(8)ポリ(ビニルアルコール);(9)ポリビニルピロリ ドン;(10)ポリ(アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸);(11)ポリ (ジエチレントリアミン−コ−アジピン酸);(12)ポリ(イミダゾリン)第4級 化物;(13)ポリ(N,N−メチル−3−S ジメチレンピペリジニウム)クロ ライド;(14)ポリ(エチレン イミン)エピクロロヒドリン修飾化物;(15) ポリ(エチレンイミン)エトキシレート化物からなる群から選択される成分:ポ リ(α−メチルスチレン)と塩素化化合物を有する成分とのブレンドを含む。 米国特許第4,141,797号は架橋結合剤と不透明シートを有するインク −ジェット紙について開示している。不透明さは、ペーパーストックを使用し、 無機フィラーを被覆層に組み入れることによって達成されている。チタンキレー ト架橋剤についても開示している。登録商標チゾール(Tyzor)TEが詳細 に記述されている。これらの他の特許、すなわち米国特許第4,609,479 号、同第3,682,688号および同第4,690,479号は架橋剤として のチタン化合物の一般的な使用について開示している。ゼラチン材料を含む結合 剤ポリマーは媒染剤の用途であると開示されている。 米国特許第5,429,860号はインク/媒体組み合わせ物について開示し ており、その目的はフィルムにマッチするようにインクを設計したり、またはそ の逆でもあるように設計することによって、優れた最終複写物に到達することで ある。インクが媒体と接触させられたら、外部エネルギー源を使用して固定段階 を実施する。少なくとも1種の多価金属塩である登録商標チゾール(Tyzor) 131は一般的な有機チタン酸塩であると開示されている。 欧州特許第0583168A2号は、インクジェットのインクが回転ロールに 付着され、次いで回転中の受容シートの次の点に転写される、オフセット印刷方 法について開示している。ロールは界面活性剤が被覆され、付着および放出を助 ける。シリコーン界面活性剤を含む広範囲の界面活性剤が開示されている。 米国特許第5,075,153号は、プラスチック基材とヒドロキシプロピル セルロース、ポリ(ビニルアルキルエーテル)、ビニルピロリドン−ビニルアセテ ートポリマー、ビニルピロリドン−ジアルキルアミノエチルメタクリレートコポ リマー第4級化物、ポリ(ビニルピロリドン)、ポリ(エチレンイミン)およびそ れらの混合物から選択されるコポリマーを含む結合剤層;顔料およびインク受容 ポリマー層を有する「裂けにくさ」を被覆した紙について開示している。 米国特許第3,562,786号は、シリコーン界面活性剤と界面活性剤を製 造する方法とについて開示している。シリコーンの水溶性は陽イオン洗剤と混合 することにより改善される。 本発明は本明細書において、所与の非イオン性シリコーン界面活性剤を含むイ ンク受容組成物を使用したインクジェットフィルム、インク受容ポリマーおよび セルロースポリマーは粘着性がなく永久的で、実質的に色のにじみがないが非常 に早く乾燥する永久的な高密度画像を提供する。 発明の開示 本発明は、インクジェット記録シートに使用するために好適な組成物と、少な くとも1つの主要面に前記組成物を被覆させたインクジェット記録シートと、1 層または2層コーティング構造を有するインクジェット記録シートとを提供する 。 本発明のインク受容組成物は、 a)以下の式 (式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15までの整数であり 、PEは式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜4−mの整数であり、Zは水素ま たは炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する、少なくとも1 種の非イオンポリオキシアルキレン修飾ポリメチルシロキサン界面活性剤と、 b)ヒドロキシセルロースおよび置換ヒドロキシセルロースポリマーからなる 群から選択される少なくとも1種のポリマーと を含み、 このような組成物は、基材に被覆され、少なくとも90℃の温度に曝された場合 に架橋可能である。 別の実施態様において、本発明のインク受容組成物は、 a)式 (式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15までの整数であり 、PEは式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜4−mの整数であり、Zは水素ま たは炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する、少なくとも1 種の非イオンポリオキシアルキレン修飾ポリメチルシロキサン界面活性剤と、 b)ヒドロキシセルロースおよび置換ヒドロキシセルロースポリマーからなる 群から選択される少なくとも1種のポリマーと を含み、 このような組成物は、基材に被覆され、少なくとも90℃の温度に曝された場合 に架橋可能である。 本発明のインクジェット記録シートは、2つの主要面を有するフィルム基材を含 み、少なくとも1つの主要面は、式 (式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15までの整数であり 、PEは式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜4−mの整数であり、Zは水素ま たは炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する0.05%〜6 %の少なくとも1種のポリオキシアルキレン修飾シリコーンと、 ヒドロキシセルロースおよび置換ヒドロキシセルロースポリマーからなる群か ら選択される14%〜93%の少なくとも1種のポリマーと、0〜10%の追加 のインク受容ポリマーとを含むインク受容組成物が被覆され、前記組成物は加熱 によって前記基材に架橋されている。 本発明の別のインクジェット記録シートは、上記の直鎖界面活性剤の代わりに 式 (式中、xは40から200の整数であり、yは3〜15の整数である)を有す る分岐鎖シリコーン界面活性剤を含む。 本発明の好ましいインクジェット記録シートは、 a)少なくとも1つの架橋可能なポリマー成分を含む吸収性底面層と、 b)以下の式 (式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15の整数であり、P Eは式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜40−mであり、Zは水素または 炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する)少なくとも1種の ポリオキシアルキレン修飾ジメチルシロキサン界面活性剤を含む光学的に透明な 上面層と を含む2層の画像形成可能なコーティングを有し、 前記上面層は加熱によって前記基材に架橋されている、 インクジェットシートを含む。 特に好ましいインクジェット記録シートは、 a)i)少なくとも1種の架橋可能なポリマー成分と、 ii)水吸収性ポリマーを含有する少なくとも1種の液体吸収性成分と、 iii)0〜5%の架橋剤と を含むモノマーから形成される吸収性底面層と、 b)i)式 (式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15の整数であ り、PEは式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜40−mであり、Zは水素または 炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する0.05%〜6%の 少なくとも1種のシリコーン界面活性剤と、 ii)14%〜94%のヒドロキシセルロースまたは置換ヒドロキシセル ロースポリマーと を含む光学的に透明な上面層と を含む2層コーティングを含み、 前記層の少なくとも1層が、0.5%〜10%の追加のインク受容ポリマーを含 み、 前記コーティングは熱の適用によって基材に架橋されている。 1つの好ましい実施態様において、2層コーティングは、 a)i)少なくとも1種の架橋可能なポリマー成分と、 ii)水吸収性ポリマーを含有する少なくとも1種の液体吸収性成分と、 iii)0〜5%の架橋剤と を含むモノマーから形成される吸収性底面層と、 b)i)式 (式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15の整数であり、PEは式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜40−mであり、Zは水素または 炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する0.05%〜6%の 少なくとも1種のシリコーン界面活性剤と、 ii)14%〜94%のヒドロキシセルロースまたは置換ヒドロキシセル ロースポリマーと、 iii)チタン、アルミニウムおよびジルコニアからなる群から選択され る、0〜80%の金属キレートと を含む光学的に透明な上面層と を含み、 前記コーティングは熱の適用によって基材に架橋されている。 以下の用語は本明細書においてこのような意味を持って使用されている: 1.「半−相互貫入網目構造」という用語は、ホモ架橋ポリマーと直鎖未架橋ポ リマーとの絡み合いを意味する。 2.「SIPN」という用語、半相互貫入網目構造をいう。 3.「媒染剤」という用語は、組成物中に存在するとき、染料と相互作用して組 成物中での拡散を防止する化合物を意味する。 4.「架橋可能な」という用語は、その化合物自体と、または本発明の目的のた めに添加された別の薬品と共有結合または強力なイオン結合を形成することがで きることを意味する。 5.「親水性」という用語は、材料の表面が水で濡れることができるという意味 、または材料の大半が大量の水を吸収することができるという意味のどちらかに おいて、一般に水を受容する材料を記載するために使用される。 水による表面濡れを示す材料は親水性面を有する。モノマー単位1モルあたり少 なくとも1モルの水を吸収する能力をモノマー単位が有する場合、モノマー単位 は親水性単位といわれる。 6.「疎水性」という用語は、水によって容易に濡れない表面を有する材料をい う。モノマー単位が自己自体で重合するとき、ごく少量の水しか吸収することが できない水不溶性ポリマーを形成する場合、モノマー単位は疎水性といわれる。 7.「界面活性剤」という用語は表面張力を低下し、それによって表面のぬれを 増す化合物を意味する。 8.「シリコーン界面活性剤」という用語は、少なくとも1つのSi原子を有す る界面活性剤を意味する。 9.「光学的に透明な」という用語は、通過光線の大半が散乱しないことを意味 する。 10.「キレート」という用語は、中心の金属イオンが配位結合によって2つ以 上の非金属配位子に結合し、金属イオンが各環の一部である複素環を形成する配 位化合物を意味する。 11.「相分離」という用語は、少なくとも2つの物理的に別個な領域を有する 溶液または混合物をいう。 本明細書の全ての部、パーセントおよび比は、特に明記しない限り、重量によ る。 発明の詳細な説明 本発明の組成物はインクジェット記録シートのコーティングに好適である。こ のような組成物は熱を適用することにより架橋可能であり、親水性部分と疎水性 部分を有する少なくとも1種のシリコーン界面活性剤と、ヒドロキシセルロース および置換ヒドロキシセルロースポリマーからなる群から選択される少なくとも 1種のセルロース材料とを含み、このような組成物は、基材に被覆され、少なく とも約90℃の温度に曝されると架橋可能である。相はまた少量の追加のインク 受容ポリマーを含有する。 本発明の組成物に有用なシリコーン界面活性剤は少なくとも1つの弱い親水性 部分と疎水性部分とを有するものである。有用な界面活性剤は2つの異なる構造 のポリアルキレンオキサイド修飾ポリジメチルシロキサンを含む。有用な界面活 性剤には、以下の式 (式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15までの整数であり、PE は式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜4−mの整数であり、Zは水素ま たは炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する直鎖型界面活性 剤が含まれる。このように、界面活性剤はエチレンオキサイド基、プロピレンオ キサイド基またはこれらの混合物だけを有してもよい。 式 (式中、x、y、m、n、ZおよびPEは直鎖界面活性剤と同じに規定される) を有する分岐鎖界面活性剤も有用である。 購入可能なシリコーン界面活性剤には、ユニオンカーバイド(UnionCa rbide)社製の商品名登録商標シルウェット(Silwet)、例えば登録商 標シルウェット(Silwet)L−77、登録商標シルウェット(Silwe t)L−720、登録商標シルウェット(Silwet)L−722並びに登録 商標シルウェット(Silwet)7614などの「7600」シリーズおよび 例えば登録商標シルウェット(Silwet)L−7001、7002、720 0、7210等のような「7000」シリーズとして購入可能なものが含まれ、 これらは全てポリアルキレンオキシド修飾ポリジメチルシロキサンと記載されて いることがある。 好ましいシリコーン界面活性剤は強力な親水性末端と強力な疎水性末端を有す るものである。疎水性末端は被覆層の面を効果的に乳白化し、親水性末端は水性 インクと相互作用して均一な付着を形成し、それによってより大きい画像密度、 すなわちより鮮明な画像を提供する大きい表面エネルギー部分を提供する。エチ レンオキサイド基だけを含有するシリコーン界面活性剤、すなわちnが0である 上記の式の界面活性剤も好ましい。これらの界面活性剤には、「7600」シリ ーズとして購入可能なものが含まれる。 微視的および巨視的にみた画像の均一性は重要な特徴であると考えられる。単 位面積あたりの顔料または染料が所定量の場合には、前記顔料または染料がその 面積に均一に分布すると、光の吸収が最大になることを示すことができる。(光 の吸収は通常、密度で示され、2つの測定値は同じ方法で算出される。すなわち 、Log10(入射光/透過光)−測定装置の幾何学に関する特定の命名の選択。) 極めて少量のシリコーン界面活性剤が使用されるだけでも、組成物は画像密度 の改善を示す。さらに、10%までの量でも改善が常に見られる;しかし、比較 的大量の界面活性剤を使用すると曇りを生ずることがある。従って、本発明の組 成物は、一般に0.01%〜10%、好ましくは0.05%〜6%の界面活性剤 を含む。 理論に結びつけられたくはないが、非イオン性シリコーン界面活性剤は被覆後 表面を乳白化すると考えられている。これは光学密度特性の改善を提供するだけ でなく、界面活性剤の親水性部分がインクジェット画像形成に使用される大きい インク滴を吸収層に搬送することを可能にする。組成物が被覆前に架橋される場 合には、界面活性剤は架橋後の網目構造内に捕獲され、どのような界面活性剤で あっても表面に存在するためにはかなり高濃度を必要とする。 組成物は少なくとも14%〜94%の少なくとも1種のヒドロキシセルロース ポリマーを含む。有用なヒドロキシセルロース材料には、ヒドロキシメチル−セ ルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチル−セルロース等が 含まれる。 本発明の組成物は1種以上の追加の吸水性、親水性ポリマー材料を含んでもよ い。種々のモノマー単位の吸収能力が例えば、ホフティザー(P.J.Hoft yzer)の共同研究者であるクレベリン(D.W.Van Krevelin )著、ポリマーの特性(Properties of Polymers):化学構 造との関係(Correlations with Chemical Struc ture)、エルセビアパブリッシングカンパニー(Elsevier Publ ishing Company)(アムステルダム、ロンドン、ニューヨーク、1 972年)、294〜296ページ。 このような追加が望まし場合には、有用な追加のインク受容ポリマーは、好ま しくは、ヒドロキシセルロースまたはヒドロキシメチル−セルロースポリマーと 少なくとも幾分かは相溶性でない。これには、ほとんどではないにしても、多数 の可溶性ポリマーが含まれる。有用な例にはポリ(ビニルアルコール)およびポ リ(ビニルピロリドン)、部分的に加水分解されたポリ(ビニルアルコール)ポリ (ビニルピロリドン−コ−ビニルアセテート)、ポリビニルピリジニウムハライド 、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリルアミド、ゼラチン、それらのポリマ ー乳化物およびそれらの混合物が含まれる。市販の例にはジーエーエフ コーポ レーション(GAF Corporation)製の共にポリ(ビニルアルコー ル)である登録商標エアーボール(Airvol)および登録商標ゴフセフノー ル(Gohsehnol)KPO、並びにポリ(ビニルピロリドン/ジメチルア ミノエチルメタクリレート)である「コポリマー958」が含まれる。 理論に結びつけたくはないが、追加のポリマーは不均質性を促進すると考えら れており、画像特性に実質的に影響を与えない少量を添加した場合も相分離が生 じる。 ポリマーブレンドは、好ましくは酸官能基を有するモノマー単位と共重合した アクリル単位または他の疎水性エチレン系不飽和モノマー単位の組み合わせから 誘導された疎水性ポリマー材料を含む。疎水性モノマー単位は、単独で重合した とき、水不溶性ポリマーを形成することができ、炭素原子数が10より多いアル キル側基を持たない。それらはまた、少なくとも1種の酸官能性モノマー単位と 共重合することができる。 存在する場合には、好ましい疎水性モノマー単位は好ましくは、ある種のアク リレートおよびメタクリレート、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル( メタ)アクリレート、アクリロニトリル、スチレンまたはa−メチルスチレンお よびビニルアセテートから選択される。疎水性モノマー単位と重合するための好 ましい酸官能性モノマー単位は2%〜20%のアクリル酸およびメタクリル酸で ある。 コーティングは半−相互貫入網目構造(SIPN)の形態であってもよい。S IPNは連続した網目構造で、米国特許第5,389,723号、同第5,24 1,006号、同第5,376,727号に記載されているように、架橋ポリマ ーは連続マトリックスを形成する。 組成物はシートに被覆される前には架橋されないが、上記の未架橋組成物とし て被覆され、被覆後加熱して乾燥するとき架橋する。これは一般に乾燥オーブン または他の温度制御装置内で実施される。 1つの層または2つの層系は金属キレートを含んでもよい。有用な金属キレー トには、チタン酸塩キレート、ジルコニウム酸塩キレートおよびアルミニウムキ レートが含まれる。このようなキレートは一般に架橋可能な材料と混合したとき 、速やかな加水分解を受けないが、キレート構造の破壊を開始させる昇温によっ て活性化されない限り、未反応のままである。必要な正確な温度はキレートに混 合されている他の成分の活性および金属キレート上の官能基に依存する。有用な 官能基にはエステル、アミン、アセトネート等、例えばトリエタノールアミン金 属キレートおよびアセチルアセトネートキレートが含まれる。アルミニウムおよ びチタン酸塩を含有するキレートが好ましく、トリエタノールアミンチタネート キ レートが特に好ましい。 金属キレートは、他の成分と合わせたとき加溶媒分解を受けず、フィルム乾燥 の際に加熱すると、架橋を開始すると考えられている。キレートはチタン酸塩金 属イオンを提供し、ついでヒドロキシセルロース材料と錯形成し、セルロースマ トリックス中で対応する金属酸化物または水酸化物に変換される。次いで、金属 イオンはアルカノールアミンとの反応をさらに受けて、ヒドロキシレート形態の チタン酸塩アルカノールアミンキレートを再生する。加溶媒分解プロフィールを 以下に示す: 市販のキレートには、イー アイ デュポン デ ネモアーズ(E.I.DuPont de Nemours)(デュポン(DuPont)製の登録商標チゾール(Tyzor) TEとして購入可能なトリエタノールアミンチタネートキレート;登録商標チゾ ール(Tyzor)DCとして購入可能なエチルアセトアセテートチタネートキ レート;登録商標チゾール(Tyzor)LA乳酸チタネートキレートおよび登 録商標チゾール(Tyzor)GBAアセチルアセトネートチタネートキレート が含まれる。 使用する場合には、本発明の1層コーティング、すなわち2層コーティング系 の上面層が5%〜80%、好ましくは5%〜35%の金属キレートを含む。 本発明の組成物は、インクの退色およびにじみを少なくするために媒染剤を含 有してもよい。存在する場合には、媒染剤は好ましくは1重量部〜20重量部、 好ましくは3重量部〜10重量部の固形分を含有する。有用な媒染剤には、少な くとも1つのグアニジン官能基を有するポリマー媒染剤が含まれる。 このような1層コーティングは媒染剤、ポリマー微小球、ポリエチレングリコ ール等などの巻き付き防止剤を含んでもよい。 1つの実施態様において、本発明のインクジェット記録シートは、少なくとも 1つの主要面に本発明の組成物の本質的な成分を含有する1つの層が被覆された 基材を含む。すなわち、1層組成物は親水性部分と疎水性部分とを有する少なく とも1種のシリコーン界面活性剤と、ヒドロキシセルロースおよび置換ヒドロキ シセルロースポリマーからなる群から選択される少なくとも1種のセルロース材 料と、少なくとも1種の追加のインク受容ポリマーを含む組成物である。追加の インク受容ポリマーは比較的少量、例えば0.5%〜10%、好ましくは5%未 満で使用される。 本発明の好ましい1層インクジェット記録シートは0.05%〜6%パーセン トのシリコーン界面活性剤と、ヒドロキシセルロースおよびヒドロキシエチルセ ルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等などの置換ヒドロキシセルロ ースポリマーから選択される、14%〜93%の少なくとも1種のセルロースポ リマーと、5%〜35%の金属キレートと、0.5%〜10%の追加のインク受 容ポリマーを含む。 本発明の特に好ましいインクジェット記録シートは、光学的に透明な上面層と インク吸収性の下層を含む2層コーティング系を含む。 このような系では、吸収性の下層は少なくとも1種の吸水性親水性ポリマー材 料を含み、好ましくは少なくとも1つの架橋可能な材料を含む。吸水性親水性ポ リマー材料は、ビニルラクタム、アルキル第3級アミノアルキルアクリレートま たはメタクリレート、アルキル第4級アミノ(メタ)アクリレート、2−ビニル ピリジンおよび4−ビニルピリジンから選択されるモノマー単位のホモポリマー またはコポリマーを含む。これらのモノマーの重合は周知のフリーラジカル技法 によって実施することができる。 疎水性ポリマー材料は、好ましくは、酸官能基を有するモノマーと共重合する アクリル単位または他の疎水性エチレン系不飽和モノマー単位の組み合わせから 誘導される。疎水性モノマー単位は水不溶性ポリマーを形成することができなけ ればならず、炭素原子数が10より多いアルキル側基を持たない。それらは単独 で重合されても、少なくとも1つの種類の酸官能性モノマー単位と共重合しても よい。 好ましい実施態様において、下層は半−相互貫入網目構造である。本発明のS IPNは、性質が疎水性または親水性であり、アクリルモノマーなどの酸性基を 有するエチレン系不飽和モノマー単位の共重合またはすでにエステル側基が存在 する場合には加水分解より誘導することができる架橋可能なポリマーを含む。米 国特許第5,389,723号および同第5,376,727号に開示されるよ うに、SIPNは、架橋ポリマーが連続マトリックスを形成する連続網目構造で ある。 本発明の下層を形成するために有用なSIPNは25〜99重量パーセント、 好ましくは30〜60重量パーセントの架橋可能なポリマーを含む。従って、液 体吸収性成分は1〜75重量パーセント、好ましくは40〜70重量パーセント の総SIPNを含むことができる。 このようなSIPN層のための架橋剤は、好ましくは、トリメチロールプロパ ン−トリス−(β−(N−アジリジニル)プロピオネート) ペンタエリスリトール−トリス(β−(N−アジリジニル)プロピオネート)、 トリメチロールプロパン−トリス−(β−(N−メチルアジリニジルプロピオネ ート)等などの、1分子あたり少なくとも2つの架橋部位を有する多官能性アジリジン の群から選択される。使用する場合には、架橋剤は、一般に、0.5〜6.0パ ーセント、好ましくは1.0〜4.5パーセントの架橋剤を含む。 上面層は、親水性部分と疎水性部分を有する少なくとも1種のシリコーン界面 活性剤と、ヒドロキシセルロースおよび置換ヒドロキシセルロースポリマーから 選択される少なくとも1種のセルロース材料を含む光学的に透明な薄い層である 。この上面層は0.05%〜10%の非イオン界面活性剤を含み、1層コーティ ングについて記載したものと同じ界面活性剤が好ましい。 上面層は、少なくとも14%〜94%の少なくとも1種のヒドロキシセルロー スポリマーをさらに含む、(追加のインク受容ポリマーがこの層に含有される場 合には、93%)。有用なヒドロキシセルロース材料はヒドロキシメチルセルロ ース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチル−セルロース等を含む 。このような材料は、例えばダウ ケミカル カンパニー(Dow Chemi cal Company)製の、A、E、F、J、Kと示される登録商標メトセ ル(Methocel)シリーズ、例えば登録商標メトセル(Methocel )F−50、登録商標メトセル(Methocel)A4M等として購入可能で ある。 上記のように、系の少なくとも1層は0.5%〜10%、好ましくは5%未満 の1種以上の追加のインク受容ポリマーを含んでもよい。 上面層は、取り扱い性および可撓性を改善する目的のために、中空または固体 であってもよいポリマー微小球またはビーズなどの粒子を含んでもよい。好まし い粒子材料は、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリ(ステアリルメタクリレート )ヘキサンジオールジアクリレートコポリマー、ポリ(テトラフルオロエチレン) 、ポリエチレンなどのポリマー材料;デンプンおよびシリカから形成される。ポ リ(メチルメタクリレート)ビーズが最も好ましい。粒子の量は、ASTM D 1003−61(1979年に再承認)により測定したとき、最終的なコーティ ングが曇り程度15%以下の透明でなければばらないという要件によって限定さ れる。粒子材料の好ましい平均粒子径は5〜40マイクロメーターで、粒子の少 なくとも25%は15マイクロメーター以上の系を有する。最も好ましくは、粒 子材料の少なくとも50%は20マイクロメーター〜40マイクロメーターの系 を有する。 普通の溶媒に成分を溶解することによって組成物を調製することができる。米 国特許第4,935,307号に記載されているように、普通の溶媒を選択する ための周知の方法は、ハンセン(Hansen)パラメータを使用する。 どのような従来のコーティング技法によっても、例えばメイヤー(Meyer) バーコーティング、ナイフコーティング、リバースロールコーティング、グラビ アコーティング等などの方法によって、溶液からの付着または溶媒もしくは水性 媒体もしくはこれらのブレンド中への樹脂の分散により、1層または2層コーテ ィングをフィルム基材に適用することができる。ベース層は、好ましくは厚さ0 . 5μm〜20μmに被覆され、上面層は、好ましくは、厚さが0.5μm〜10 μmである。 層の乾燥は従来の乾燥技法、例えば選択した具体的なフィルム基材に適当な温 度のホットエアーオーブン中で加熱することによって、実施することができる。 しかし、金属キレートをヒドロキシセルロースと共に架橋してコロイド状ゲルを 形成するために、乾燥温度は少なくとも約90℃、好ましくは少なくとも約12 0℃でなければならない。 キサンタンガム、触媒、増粘剤、接着性促進剤、グリコール、泡消剤、静電防 止材料等を含む追加の添加剤をどちらかの層に組み入れて処理性を改善してもよ い。同様に、媒染剤などの添加剤はベース層または両方の層よりも上面層に存在 することができる。下層に存在して巻き付きを制御することができる添加剤は可 塑性化合物である。有用な化合物には、例えば低分子量ポリエチレングリコール 、ポリプロピレングリコールまたはポリエーテル;例えばPEG600、登録商 標ピカル(Pycal)94および登録商標カルボワックス(Carbowax )600が含まれる。 フィルム基材は自己支持シートを形成することができるどのようなポリマーか らでも形成することができ、例えば、セルローストリアセテートまたはジアセテ ート、ポリスチレン、ポリアミド、塩化ビニルポリマーおよびコポリマー、ポリ オレフィンおよびポリアロマポリマーおよびコポリマー、ポリスルホン、ポリカ ーボネート並びにポリエステルなどのセルロースエステルのフィルムがある。好 適なポリエステルフィルムは、1種以上のジカルボン酸またはアルキル基が6ま での炭素原子を有するそれらの低級アルキルジエステル、例えばテレフタル酸、 イソフタル酸、フタル酸、2,5−、2,6−および2,7−ナフタレンジカル ボン酸、コハク酸、セバシン酸、アジピン酸、アゼライン酸とエチレングリコー ル、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール等などの1種以上のグ リコールと縮合させることによって得られたポリエステルから作成することがで きる。 好ましいフィルム基材はセルローストリアセテートまたはセルロースジアセテ ート、ポリエステルであり、特にポリ(エチレンテレフタレート)およびポリス チレンフィルムである。ポリ(エチレンテレフタレート)が最も好ましい。フィ ルム基材は50マイクロメーター〜125マイクロメーターの範囲のキャリパス を有することが好ましい。約50マイクロメーター未満のキャリパスを有するフ ィルム基材は、記録材料のための従来の方法を使用したとき取り扱いが困難であ る。125マイクロメーターを上回るキャリパスを有するフィルム基材は非常に 堅く、ある種の市販のインクジェットプリンターおよびペンプロッターでは供給 が困難となる。 ポリエステルまたはポリスチレンフィルム機材を使用する場合は、それらは好 ましくは2方向に配向し、画像を支持体に融合する際の形態安定性のために熱硬 化してもよい。これらのフィルムは、フィルムを2方向に延伸して分子の配向性 を与え、熱硬化することによって形態的に安定化するいかなる従来の方法によっ ても作成することができる。 下層とフィルム基材との接着性を促進するために、1層または2層のフィルム 基材の表面を1種以上のプライマーで処理することが望ましいことがある。有用 なプライマーには、フィルム基材ポリマーに対して膨潤効果を有することが周知 のものが含まれる。その例には、ハロゲン化フェノールを有機溶媒に溶解したも のが含まれる。または、フィルム基材の表面はコロナ処理またはプラズマ処理な どの処理により改良されてもよい。 使用する場合には、プライマー層は比較的薄くなければならず、好ましくは2 マイクロメーター未満で、最も好ましくは1マイクロメーター未満であり、従来 の被覆方法で被覆することができる。 本発明の透明性は、例えばオーバーヘッドプロジェクターと関連において、転 送方式で見るための、画像形成後の透明性を形成する際に特に有用である。 以下の実施例は例示目的であり、本発明の範囲を限定するものではなく、本発 明の範囲は請求の範囲によって規定されるものである。 試験方法 画像密度 転送画像密度は望ましい色を画像形成し、金とステータスAを用いたマクベス (Macbeth)TD903濃度計を使用して測定することによって測定され る。黒色画像密度は中実充填黒色矩形画像を測定することにより測定される。 乾燥時間 この試験の環境条件は70℃で、相対湿度(RH)50%である。プリントパ ターンは色が隣り合わせになった中実充填カラムである。カラムは幅0.64c m〜1.27cmで、長さ15〜23センチメーターである。プリント後、材料 を平坦な面におき、次いでボンド紙に接触させる。次いで幅6.3cm、2kg のゴムローラーを2回紙の上で通過させた。次いで紙を除去し、以下の式を使用 して乾燥時間Drを算出する: DT=TD+(LT/LP)TP (式中、TDは、プリント終了から画像をボンド紙に接触させておくまでの時間で あり、LTは画像を紙に転写する長さであり、LPはプリント後のカラムの長さで あり、TPはプリント時間である)。 モデルでの密度実験 以下に引用するモデル実験は画像密度均一性の重要性を説明する。 モデルでの密度実験1 光吸収層は入射光の全てを吸着するのに十分な顔料を有し、顔料は均一に分布 される。ここで、少量の顔料が、10%だとして、再分布されて面積の10%に 顔料を含ませない場合、層は入射光の10%を透過する。これは大きな割合であ る。密度または光線の吸収は非常に大きい(5より大きいまたは無限であったり する)値から1.0に低下した。密度が1.0の値を有する領域は人間の目によ り無限の密度を有する領域から容易に識別することができるので、オーバーヘッ ドプロジェクターで使用するためにはこれは大きい値であると考えられないだろ う。 モデルでの密度実験2 光吸収層は、波長550nmで密度1.0を与えるのに十分であり、均質に分 布された染料を有する。すなわち、波長550nmの入射光の90%が吸収され 、10%が透過される。単位面積あたり同じ染料を有する第2の層はその領域の 半分だけが被覆されている。未被覆領域は密度0.0であり、単位面積あたりの 染料濃度が均一に分布された第1の層の2倍の被覆領域は密度2.0である。面 積全体を評価すると、面積の半分は光線の100%を通過させ、面積の半分は光 線のわずか1.0%だけを通過させる。従って、透過した総光線は(0.51 .0)+(0.50.01)=0.505であり、結果として得られる密度は Log10(1.0/0.505)=0.297(入射光は1.0と考える)。従って、 染料を再分布することによって、密度は前の値の30%に低下した。 実施例 1〜12、14〜16並びに比較例C13およびC14 表1に掲載した下層組成物を有する層を塩化ポリビニリジエンを下塗りしたポ リエステル基材(基材厚さ−100μm)に連続スロットコーティングにより被 覆して、乾燥重量8g/m2のコーティングを得た。そして2分間乾燥させた後 。コポリマー958はPVP/DMAEMA組成物である。登録商標パイカル( Pycal)94はポリ(オキシ−1,2−エタンジイル)フェニルエーテルで 、CAS登録番号第62046−66−6号である。登録商標メトセル(Met hocel)F50はダウ ケミカル カンパニー(Dow Chemical Company)製のヒドロキシプロピルメチルセルロースである。ポリビニル アルコール(PVA)ブレンドは登録商標エアーボル(Airvol)520登 録商標ゴフセフノール(Gohsehnol)KPO−6の混合物であり、両者 共にポリビニルアルコールである。登録商標XAMA7はペンタエリスリトール トリス(3−アジリジノプロピオネート)であり、CAS登録番号第57116 −45−7号で、媒染剤は化学式 (式中、nは2以上である)を有する。 上記の組成物を被覆重量0.2〜0.5g/平方フィートまで過剰被覆するこ とによって一連のコーティングを作成した。過剰被覆の組成物は99.8%の登 録商標メトセル(Methocel)F50および0.2%界面活性剤であった 。最初の密度のあつ程度の変化はより均一な製品のコーティング方法ではなく、 手作業でのコーティング方法によることがある。使用した界面活性剤は以下の表 2のカラム1に示す。試験の結果はカラム2〜3に示す。 エプソン スチルス カラー プリンター(Epsom Stylus Col or Printer)型番ESC「P2」で各シートに別個に画像形成するこ とによってコーティングを試験した。カラム2および3に形成した結果は、それ ぞれ、画像形成直後(カラム2)および24時間の保存後(カラム3)の白色光 線に対する光学的な透過密度を示す。各データ採取地点は、試料の異なる地点で 採取した3カ所の別の密度測定の平均である。登録商標シルウェット(Silw et)範囲の界面活性剤の添加は、界面活性剤が存在しない対照よりも、密度の 顕著な改善を生じることは明らかである。 登録商標シルウェット(Silwet)範囲に加えて、ある種の他の界面活性 剤をスクリーニング試験に加えた。ダウ(Dow)「XUR」は特許のある界面活 性剤で、ダウ ケミカル カンパニー(Dow Chemical Compan y)製である。CAS名はRN 7732−18−5である。登録商標マイクロ ボンド(Microbond)1010はケンタッキー州ハロッズバーグのデタ ーカンパニー(De Ter Company)により供給され、CAS登録番 号は第68439−57−6号であり、非イオン界面活性剤とアニオン界面活性 剤の混合物である。これらの界面活性剤を含むこれらのコーティングは対照より 改善を示さなかったことに注目すること。密度測定の実験誤差は+または−0. 02であった。 実施例17 界面活性剤登録商標シルウェット(Silwet)L−7607を選択してさ らに調査を行った。上記の実施例1に概略した方法で試験した。この成分の濃度 は対照の0から第2のコーティングの乾燥重量の10%まで異なった。 これらのコーティングを試験した結果は表3に示す。カラム1は第2のコーテ ィングの界面活性剤の乾燥重量%を示し、カラム2、3および4は、表2の対応 するカラムと同じ方法で行った測定値を示す。 平均では、与えた範囲のシリコーン界面活性剤のどの量も、対照と比較したと き、最終的な画像密度に有用な影響を生じることがわかるだろう。これらの材料 が有用な影響を生じるだけでなく、非常に少量で有用な影響を生じるはずで、か なりの経済性を伴う有用な結果を示している。 界面活性剤を含まない場合の最初の値と比較したとき、最初の報告密度のかな りの改善がみられることも観察されるべきである。この改善の平均は0.09密 度単位であり、24時間間隔をおいた最初の最後の評価よりさらに0.04得ら れた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU,ID ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,Y U,ZW (72)発明者 ファルーク,オマール アメリカ合衆国55133―3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 トゥウィーテン,デイビッド・ダブリュー アメリカ合衆国55133―3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.インク受容組成物であって、 a)以下の式 (式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15までの整数であり、PE は式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜4−mの整数であり、Zは水素ま たは炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する、0.05%〜 6%の少なくとも1種の非イオン性シリコーン界面活性剤と、 b)ヒドロキシセルロースおよび置換ヒドロキシセルロースポリマーからなる 群から選択される、14%〜93%の少なくとも1種のポリマーと、 c)0〜10%の少なくとも1種の追加のインク受容ポリマーと を含み、 基材に被覆され、少なくとも90℃の温度に曝された場合に架橋可能である組成 物。 2.nが0である請求項1に記載のインク受容組成物。 3.前記ヒドロキシセルロースがヒドロキシプロピルメチルセルロースおよび ヒドロキシプロピルエチルセルロースからなる群から選択される請求項1に記載 のインク受容組成物。 4.ポリ(ビニルアルコール)、ポリアクリルアミド、ゼラチンおよびポリ(ビ ニルピロリドン)ポリ(ビニルアルコール)およびポリ(ビニルピロリドン)、部 分的に加水分解されたポリ(ビニルアルコール)ポリ(ビニルピロリドン−コ一 酢酸ビニル)、ポリビニルピリジニウムハライド、ポリビニルメチルエーテル、 それらのポリマー乳化物並びにそれらのブレンドからなる群から選択される少な くとも1種の追加の水溶性ポリマーをさらに含む請求項1に記載のインク受容組 成物。 5.金属キレートをさらに含み、前記金属がチタン、アルミニウムおよびジル コニウムからなる群から選択される請求項1に記載のインク受容組成物。 6.インク受容組成物であって、 a)以下の式 (式中、xは40〜200までの整数であり、yは3〜15までの整数であり、 PEは式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜4−mの整数であり、Zは水素ま たは炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する少なくとも1種 の非イオン性シリコーン界面活性剤と、 b)ヒドロキシセルロースおよび置換ヒドロキシセルロースポリマーからなる 群から選択される少なくとも1種のポリマーと、 を含み、 基材に被覆され、少なくとも90℃の温度に曝された場合に架橋可能である組成 物。 7.少なくとも1つの主要面に、 a)i)25%〜99%の1種の架橋可能なポリマー成分と、 ii)水吸収性ポリマーを含有する、1%〜75%の少なくとも1種の液 体吸収性成分と、 iii)0〜5%の多官能性アジリジン架橋剤と を含む吸収性底面層と、 b)i)式(式中、xは40〜200の整数であり、yは3〜15の整数であり、PEは式 (式中、mは1〜40の整数であり、nは0〜40−mであり、Zは水素または 炭素原子数1〜10のアルキル基である)を示す)を有する0.05%〜6%の 少なくとも1種のシリコーン界面活性剤と、 ii)14%〜93%のヒドロキシセルロースまたは置換ヒドロキシセル ロースポリマーと、 iii)ポリ(ビニルアルコール)、ポリアクリルアミド、ゼラチンおよび ポリ(ビニルピロリドン)ポリ(ビニルアルコール)およびポリ(ビニルピロリ ドン)、部分的に加水分解されたポリ(ビニルアルコール)ポリ(ビニルピロリド ン−コ−酢酸ビニル)、ポリビニルピリジニウムハライド、ポリビニルメチルエ ーテル、それらのポリマー乳化物並びにそれらのブレンドからなる群から選択さ れる、0〜6%の少なくとも1種の追加のインク受容ポリマーと、 を含む光学的に透明な上面層と を含む2層コーティングが被覆されている基材を含む請求項1に記載のインク− ジェット記録シート。 8.前記フィルム基材が透明である請求項1に記載のインク−ジェット記録シ ート。
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