JP2001030621A

JP2001030621A - 水性インク記録用シート及びそれを用いた記録体

Info

Publication number: JP2001030621A
Application number: JP11210135A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Kume; 義正粂
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】インク定着性等の要求品質に加え、より優れた
インク吸収性と適度のインク拡散性を有する水性インク
記録用シート、特に高速、高画質のフルカラー画像プリ
ンター用に好適な水性インクジェット記録用シートを提
供すること。【解決手段】基材の少なくとも片面にインク受容層とイ
ンク透過層とを順次設けてなる水性インク記録用シート
において、インク受容層をポリエーテルポリオールとカ
チオン性ポリアルキレン−アクリルアミド共重合体を主
成分とする層とし、インク透過層をポリイミノエチレン
基を有する化合物を含む樹脂ラテックスから得られるも
のとポリエーテルポリオールとを主成分とする層からな
るものであって、且つ、該インク透過層の最外表面と水
との接触角が２０〜５０゜となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は優れたインク定着性
とインク吸収性とを有すると共に、適度のインク拡散性
を有する水性インク記録用、特に、高速、フルカラー画
像の水性インクジェット記録用シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の水性インク記録、例えば、水性イ
ンクジェット記録に用いられる記録用シートとしては、
基材の表面に、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロ
リドン、セルロース誘導体、ポリエステル等の親水性ま
たは吸水性樹脂と、カチオン性界面活性剤やカチオン性
ポリマー等のカチオン性成分との混合物をコーティング
してなるシートがあった。

【０００３】斯かる水性インク記録用シートは、高温多
湿下では吸湿によりべとついたり、ブロッキングしたり
し、インクの定着性が充分でないため長期間保存すると
水性インクが滲みだしたり、退色したりするという欠点
があった。また、耐水性が劣るため水等が付着すると記
録画像が流れやすい等の欠点もあった。

【０００４】このような欠点を克服する記録用シートを
本発明者は特開平１１−１１００１号公報で開示した。
これは、親水性樹脂にカチオン変性ポリオレフィン系共
重合体及び微粒子を加えた組成物をインク受容層とする
ものであり、前記諸欠点を解決するのみならず、水性イ
ンクが表面で流れ出さない、即ちインクの拡散がなく、
隣接するインクドット間でインクが凝集する、いわゆる
ビーディングの発生がなく耐水性にも優れた水性インク
記録用シートであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、インクジェット
プリンターの改良は目覚ましいものがあり、大判対応は
勿論のこと、益々高速度化、高画質化が図られてきてい
る。また、単位面積当たりのドット数が違う各種モード
（例えば、普通紙モードやフォトプリントモード等）が
ユーザーによって適宜選定できるようになっている。

【０００６】これに伴って記録用シートに要求される品
質も変化してきており、特に、高速化に対応するために
より優れたインク吸収性、高画質化に対応するために適
度のインク拡散性が要求されるようになってきた。これ
らの要求に対して前記特開平１１−１１００１号公報で
開示したものでは対応しきれなくなってきた。

【０００７】本発明の課題は、インク定着性等従来から
要求されている品質に加え、より優れたインク吸収性と
適度のインク拡散性を有する水性インク記録用シート、
特に高速、高画質のフルカラー画像に好適な水性インク
ジェット記録用シートを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め本発明は、基材の少なくとも片面にインク受容層とイ
ンク透過層とを順次設けてなる水性インク記録用シート
において、インク受容層がポリエーテルポリオールとカ
チオン性ポリアルキレン−アクリルアミド共重合体とを
主成分とする層からなり、インク透過層がポリイミノエ
チレン基を有する化合物を含む樹脂ラテックスから得ら
れるものとポリエーテルポリオールとを主成分とする層
からなるものであって、インク透過層の最外表面と水と
の接触角が２０〜５０゜であることを特徴とする。

【０００９】また、インク受容層がさらにカチオン性微
粒子を含む層であることを特徴とし、インク透過層の最
外表面が紫外線照射処理してなる表面であることを特徴
とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の基材とは特に限定するも
のではなく、紙、合成紙、各種樹脂からなる透明、不透
明のシート等用途に応じて適宜選定すればよい。例え
ば、グラフィック用やＯＨＰ用の基材としては、寸法安
定性、適度の腰、平面性等の点から、２軸延伸ポリエス
テル系シートが特に好ましい。

【００１１】本発明のインク受容層は水性インクを定着
させる層であり、具体的にはポリエーテルポリオールと
カチオン性ポリアルキレン−アクリルアミド共重合体を
主成分とする層である。

【００１２】ポリエーテルポリオールとは、多価アルコ
ール類、多価フェノール類、アミン類、多価カルボン酸
類等、活性水素を２個以上有する公知の化合物に、公知
のアルキレンオキサイドを付加重合させたものをいう。
多価アルコール類としては、例えば、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリス
リトール等が、多価フェノール類としては、例えば、ハ
イドロキノン、ビスフェノールＡ等が、アミン類として
は、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、
アニリン等が、また、多価カルボン酸類としては、例え
ば、マレイン酸、フタル酸等が各々例示できる。アルキ
レンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイド等が例示できる。ポリエーテ
ルポリオールの分子量は特に限定するのものではない
が、通常２００００〜２５００００のものが望ましい。
分子量が２００００未満では耐水性が劣り、高湿度下に
長期間保存すると水性インクが滲みだす傾向にある。２
５００００を超えるとコーティング等加工適性が悪くな
る傾向にある。

【００１３】カチオン性ポリアルキレン−アクリルアミ
ド共重合体とは、下記一般式化１で示されるα−オレフ
ィン構造単位と下記一般式化２で示されるアミド構造単
位とを分子内に有するものをいう。具体的には、例え
ば、エチレン等のα−オレフィンとアクリル酸等のビニ
ルカルボン酸との共重合体に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ
プロピルアミン等のジアミンを反応させてアミド化した
後、メチルアイオダイド等の４級化剤を用いて４級化と
エステル化を行うことによって得られるものである。好
ましくはα−オレフィン構造単位を５５〜９８モル％、
アミド構造単位を４０〜１モル％含むものが望ましい。
カチオン性ポリアルキレン−アクリルアミド共重合体の
分子量は特に限定するものではないが、通常１０００〜
１０００００のものが望ましい。分子量が１０００未満
ではインクの定着性が不十分となり、高湿度下に長期間
保存すると水性インクが滲みだす傾向にある。１０００
００を超えるとコーティング等加工適性が悪くなる傾向
にある。

【００１４】（化１）（但し、Ｒは水素原子、メチル基、又はエチル基を示
す）

【００１５】（化２）（但し、Ｒ_１は水素原子又はメチル基を示し、Ｒ_２は炭
素数２〜８のアルキレン基を示し、Ｒ_３及びＲ_４は各々
独立に炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ_５は炭素数
１〜１８のアルキル基又は炭素数６〜８のアリールアル
キル基を示し、Ｘはハロゲン原子、ＣＨ_３ＯＳＯ_３、又
はＣ_２Ｈ_５ＯＳＯ_３を示す。）

【００１６】ポリエーテルポリオールとカチオン性ポリ
アルキレン−アクリルアミド共重合体との組成比は、ポ
リエーテルポリオール１００重量部に対して、カチオン
性ポリアルキレン−アクリルアミド共重合体が好ましく
は１〜６０重量部、より好ましくは５〜５０重量部、さ
らに好ましくは１０〜４０重量部の範囲にあるのが望ま
しい。ポリエーテルポリオール１００重量部に対してカ
チオン性ポリアルキレン−アクリルアミド共重合体が１
重量部未満であると、インクの定着性が不十分となり、
水に触れると印刷された画像（定着されたインキ）が流
れだしたり、経時でインクが滲むという不具合が発生す
る傾向にある。一方、６０重量部を超えると、インク定
着性はよくなるがインク吸収性が悪くなる傾向にある。
なお、インク受容層には特性を損なわない範囲で、合目
的的に他の樹脂を添加してもよい。

【００１７】インク受容層の厚さは通常１〜７０μｍ、
好ましくは５〜５０μｍである。１μｍ未満ではインク
吸収量が不足する傾向にあり、７０μｍを超えると透明
性が低下する傾向にあり、またコスト的にも不利とな
る。

【００１８】インク受容層の定着性をさらに堅固にし、
且つ、被膜強度を高めるために、カチオン性微粒子を添
加することが望ましい。カチオン性微粒子とは特に限定
するものではなく、例えば、陽性に帯電したアルミナゾ
ル、シリカゾル、酸化セリウムや、カチオン変性アクリ
ル系エマルジョン、カチオン変性アクリル−シリコン系
エマルジョン等が例示できる。カチオン性微粒子の粒径
（扁平な構造の場合には長径）は２〜１０００ｎｍであ
ることが望ましい。２ｎｍ未満では定着性向上の効果が
小さくなる傾向にあり、１０００ｎｍを超えると透明性
が悪くなる傾向にある。

【００１９】カチオン性微粒子の添加量は、ポリエーテ
ルポリオールとカチオン性ポリアルキレン−アクリルア
ミドとの合計量を１００重量部として、好ましくは３〜
４０重量部、より好ましくは５〜２５重量部である。３
重量部未満の場合には定着性に及ぼすカチオン性微粒子
の添加効果が小さくなる傾向にあり、４０重量部を超え
るとインク吸収性が悪くなる傾向にある。

【００２０】前記したカチオン性微粒子の中でも、とり
わけ、カチオン変性アクリル系エマルジョンは添加量が
少なくても優れた定着性と皮膜強度が得られるので、よ
り好ましい。これは、カチオン変性アクリル系エマルジ
ョンはポリエーテルポリオールとカチオン性ポリアルキ
レン−アクリルアミド共重合体との組成物に対して分散
性がよいためであると推定される。

【００２１】カチオン性アクリル系エマルジョンとは、
４級塩類のポリマーの存在下に、モノマーを水系媒体中
でラジカル重合させてなるものをいう。４級塩類とは、
例えば、Ｎ−（２−ジメチルアミノエチル）（メタ）ア
クリルアミドやＮ−（３−ジメチルアミノプロピル）
（メタ）アクリルアミドの、塩化メチルによる４級塩
類、硫酸ジメチルによる４級塩類、硫酸ジエチルによる
４級塩類が例示できる。ラジカル重合されるモノマーと
しては特に制限はなく、例えば、メチル（メタ）アクリ
レート、エチル（メタ）アクリレート等の（メタ）アク
リル酸エステルが例示できる。

【００２２】定着性や被膜強度を向上させるため、イン
ク受容層には更にアルミナゾル、シリカゾル、酸化セリ
ウム、アクリルエマルジョン、アクリル酸塩被覆ポリエ
ステル系微粒子等の無機物や有機物等の微粒子を添加す
るとより好ましい結果が得られる。微粒子の粒径（扁平
な構造の場合には長径）は２〜１０００ｎｍであること
が望ましい。微粒子の添加量はポリエーテルポリオール
とカチオン性ポリアルキレン−アクリルアミドとの合計
量を１００重量部として、好ましくは１０〜１５０重量
部、より好ましくは１５〜６０重量部である。

【００２３】インク受容層の上に積層するインク透過層
とは、水性インクを透過させる層であり、具体的には、
ポリイミノエチレン基を有する化合物を含む樹脂ラテッ
クスから得られるものとポリエーテルポリオールとを主
成分とする層からなるものである。

【００２４】ポリイミノエチレン基を有する化合物と
は、例えば、ポリエチレンイミンモノ（メタ）アクリル
アミド、アリルアミンのエチレンイミン付加物の（共）
重合体、ポリエチレンイミンのアルキレンオキシド付加
物、ポリエチレンイミンと二塩基酸との反応によって得
られるポリアミド等のうちポリイミノエチレン基を５０
重量％以上含有するものが例示できる。樹脂ラテックス
としてはスチレン−ブタジエン共重合体等のスチレン系
樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の酢酸ビニル系
樹脂、アクリル系樹脂のラテックスが好ましい。ポリエ
ーテルポリオールとは前記したものである。表面のブロ
ッキング防止やマット調に仕上げるために、インク透過
層にはシリカ、炭酸カルシュウム、架橋ポリメチルメタ
クリレート等の無機や有機の微粒子を添加しても構わな
い。

【００２５】本発明のインク透過層は優れたインク透過
性（インク透過速度）を有するのは勿論のこと、インク
受容層との接着性にも優れるため、インク透過層を透過
してきたインクがインク透過層とインク受容層との界面
で滞留して界面方向にインクが滲むという現象が起きな
い。また、誤って水等が記録体の表面に付着した時に、
これを除去するためハンカチ等で軽くこすっても、界面
で剥離したりしない。

【００２６】インク透過層の厚さは通常０．５〜１０μ
ｍ、好ましくは１〜５μｍである。０．５μｍ未満では
本来の透過層としての性能が発現しない傾向にあり、１
０μｍを超えると、性能の向上がさ程見られずコスト的
に不利な傾向にある。

【００２７】基材にインク受容層やインク透過層を設け
る方法は公知の如何なる方法を用いてもよいが、薄膜加
工性や偏肉精度等の点からはコーティングによるのが望
ましい。コーティングする方法としては適宜の方法によ
ればよく、例えば、グラビアコーティング、リバースロ
ールコーティング、エアーナイフコーティング、バーコ
ーティング等が例示できる。コーティング方法による場
合には、水、アルコール、脂肪族炭化水素、芳香族炭化
水素等の溶剤を用いて溶液を作成して用いてもよいし、
エマルジョン化して用いてもよい。

【００２８】本発明の記録用シートは基材の少なくとも
片面にインク受容層とインク透過層とを順次設けてなる
ものを基本構造とするが、例えば、基材とインク受容層
との間にアンカーコート層や接着層を設けたり、インク
受容層やインク透過層を２層以上の構成にする等適宜の
変形構造であっても構わない。

【００２９】従来のインクジェットプリンターはドット
径が大きく１ドットの液滴量が２０ｐｌ（ピコリット
ル）以上もあるので、インク拡散性が発生しない記録用
シートが最良とされてきた。しかしながら最近のプリン
ターは高画質化を図るため、ドット数を増やし１ドット
の径をできるだけ小さくする傾向にある。従って１ドッ
トの液滴量は１０ｐｌ以下、通常３〜７ｐｌｔという非
常に少ない量になってきている。それに伴って、適度な
インク拡散性がある表面を有する記録用シートが望まれ
ている。なお、インク拡散性とはインク液滴が記録用シ
ートの表面で広がる現象をいい、適度なインク拡散性が
ないとベタ印刷部においてインクとインクの間に空隙が
発生して良好な画像が得られない。

【００３０】適度なインク拡散性を付与するためには、
インクが噴射される記録用シートの表面と水との接触角
が２０〜５０゜、好ましくは３０〜４９゜、より好まし
くは３５〜４８゜の範囲にあるのが望ましい。５０゜を
超えると、インク拡散が起こらず前記したような不具合
が発生する。一方、２０゜未満ではインク拡散性が大き
くなりすぎ、多色記録において滲みが生じて良好な画像
が得られない。また、表面がべとつきやすくなる。な
お、ビーディングとは隣接するインクドット間でインク
が連結する現象をいう。

【００３１】親水性樹脂と水との接触角は一般に５５゜
を超え、大抵のものは６０゜を超える。接触角を２０〜
５０゜の範囲にするための手段はいかなるものであって
もよい。例えば、インク透過層を表面処理することによ
って達成することが好ましい手段として例示できる。表
面処理法としては、コロナ放電処理、火炎処理、電子線
照射処理、化学薬品処理等公知の処理法が例示できる。

【００３２】表面処理法のうち、最も好ましい方法は紫
外線照射による方法である。コロナ放電処理、火炎処
理、電子線照射処理、化学薬品処理等は、そのエネルギ
ーが比較的大きいので、インク透過層の主成分である親
水性樹脂の分子鎖切断が起こるのを防止したり、接触角
を前記した範囲内に納めるために、処理強度のコントロ
ールに細心の注意を払う必要があるいう難点がある。こ
れらに比し紫外線照射処理は比較的エネルギーが小さい
ため、所望の接触角を得るための条件幅が広くとれ、例
えば、電源電圧等が多少変動しても接触角に与える影響
が殆どないからである。また、親水性樹脂の分子鎖切断
も殆ど起きないからである。

【００３３】紫外線処理強度は好ましくは５０〜１２０
０ｍＪ／ｃｍ^２、より好ましくは１５０〜６００ｍＪ／
ｃｍ^２、波長としては１８０〜１８７ｎｍに波長ピーク
を持つ短波長の紫外線が望ましい。

【００３４】

【実施例】次に本発明の代表的な実施例を挙げて説明す
る。本発明において使用した物性値の測定方法及び評価
方法は次の通りである。

【００３５】インク透過層の最外表面と水との接触角
は、協和界面科学株式会社製ＣＡ−Ｓにて測定した。
（ＪＩＳＫ６８００に準拠）

【００３６】ビーディング性の評価は下記市販プリンタ
ーを用いて最もビーディングが発生しやすい条件設定で
多色ベタ印刷パターンを印刷しビーディングの発生状況
を目視評価した。プリンター：ＥＰＳＯＮＰＭ２０００Ｃ印刷条件：・普通紙モード・印刷品質：ファイン・色補正方法：色補正なし印刷パターン：下記のＣＭＹ混色の色（赤青緑）の印刷パターンを市販画像作成ソフトｉｌｌｕｓｔｒａｔｏｒ．ｖｅｒ．８．０（ａｄｏｂｅ社製）で作成した。

【００３７】乾燥性（速乾性）の評価は以下の方法によ
る。即ち、前記の印字（フォトプリント紙モード及び普
通紙モード）直後に、印字面に紙を押しつけ、色移りを
目視で評価し、色移りのないものを○、色移りが少しあ
るものを△、色移りがあるものを×とした。

【００３８】耐水性の評価は以下の方法による。即ち、
前記の印字（フォトプリント紙モード及び普通紙モー
ド）直後の記録用シートを水中に２４時間浸漬後、印字
が流れ出したものを×、印字が滲んだものを△、印字が
流れ出しも滲みもしなかったものを○とした。

【００３９】定着性（耐湿性）の評価は以下の方法によ
る。即ち、前記の印字（フォトプリント紙モード及び普
通紙モード）直後の記録用シートに水滴を１滴滴下し、
１分後にキムタオルでふき取り、前後での画像劣化を目
視評価して、劣化がないものを○、少し色移りがあった
ものを△、塗膜が剥離したものを×とした。

【００４０】（実施例１）厚さ１００μｍのポリエステ
ルシートの上に、ポリエーテルポリオール（三洋化成株
式会社製メルポールＳＳ３２（固形分２０ｗｔ％））
１００重量部、カチオン性ポリアルキレン−アクリルア
ミド共重合体（第一工業製薬株式会社製ＡＱ−１１０
（固形分１０ｗｔ％））８０重量部、カチオン性アクリ
ル微粒子ゾル（ジェイエスアール株式会社製ＳＸ４０
３（Ｂ）（固形分２０ｗｔ％））２０重量部、アルミナ
ゾル（日産化学工業株式会社製アルミナゾル５２０
（固形分２０ｗｔ％））４０重量部、及びポリカルボジ
イミド（日清紡株式会社製Ｖ−０２（固形分４０ｗｔ
％））１０重量部とからなる組成液を、乾燥後の塗布厚
さが２５μｍとなるようにバーコーティング法により塗
布し、乾燥して、インク受容層を有するシートを得た。
次いで、インク受容層上に、インク透過層となる組成液
を、前記ポリエーテルポリオール５０重量部、ポリイミ
ノエチレン基を有する化合物を含む樹脂ラテックス（三
洋化成工業株式会社製ＳＤ２２２（固形分４９ｗｔ
％））２５重量部、多孔性シリカ（シオノギ製薬株式会
社製カープレックスＢＳ３０４Ｆ）０．４重量部、及
び水６００重量部からなる組成液として、乾燥後の厚さ
が３μｍとなるようにバーコーティング法により塗布
し、乾燥して、インク透過層を有するシートを得た。次
いで、インク透過層表面を処理強度３６０ｍＪ／ｃｍ^２
で紫外線照射処理して目的とする水性インク記録用シー
トを得た。このシートの物性値及び評価結果を表１に示
す。

【００４１】（比較例１）紫外線照射処理をしない以
外、実施例１と同様にして記録用シートを得た。このシ
ートの物性値及び評価結果を表１に示す。

【００４２】（比較例２）インク透過層を設けない以
外、実施例１と同様にして記録用シートを得た。このシ
ートの物性値及び評価結果を表１に示す。

【００４３】（比較例３）インク透過層にポリビニルブ
チラール（積水化学株式会社製エスレックスＢＢＭ
−２）を用いた以外、実施例１と同様にして記録用シー
トを得た。このシートの物性値及び評価結果を表１に示
す。

【００４４】

【００４５】

【発明の効果】本発明は以上のような構成からなるの
で、以下に記載する効果を奏す。

【００４６】本発明の水性インク記録用シートは、優れ
たインク定着性とインク吸収性とを有すると共に、適度
のインク拡散性を有するので、ベタ印刷部の空隙（色ぬ
け）や多色印刷におけるビーディングが発生しない。こ
のため、特に、高速、高画質のフルカラー画像のプリン
ター用に好適な水性インクジェット記録用シートとな
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材の少なくとも片面にインク受容層とイ
ンク透過層とを順次設けてなる水性インク記録用シート
において、インク受容層がポリエーテルポリオールとカ
チオン性ポリアルキレン−アクリルアミド共重合体とを
主成分とする層からなり、インク透過層がポリイミノエ
チレン基を有する化合物を含む樹脂ラテックスから得ら
れるものとポリエーテルポリオールとを主成分とする層
からなるものであって、インク透過層の最外表面と水と
の接触角が２０〜５０゜であることを特徴とする水性イ
ンク記録用シート。
【請求項２】インク受容層がさらにカチオン性微粒子を
含む層である請求項１記載の水性インク記録用シート。
【請求項３】インク透過層の最外表面が紫外線照射処理
してなる表面である請求項１又は２のいずれか１項記載
の水性インク記録用シート。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項記載の水性イ
ンク記録用シートに水性インクによる画像が記録された
記録体。