JP2001310554A - インクジェット記録用シート - Google Patents

インクジェット記録用シート

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JP2001310554A
JP2001310554A JP2000324256A JP2000324256A JP2001310554A JP 2001310554 A JP2001310554 A JP 2001310554A JP 2000324256 A JP2000324256 A JP 2000324256A JP 2000324256 A JP2000324256 A JP 2000324256A JP 2001310554 A JP2001310554 A JP 2001310554A
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jet recording
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JP2000324256A
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Joel R Recht
ジョエル・アール・レチット
Jonathan L Snover
ジョナサン・エル・スノーバー
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Westvaco Corp
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/0035Uncoated paper
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/50Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
    • D21H21/52Additives of definite length or shape

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  • Paper (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク吸収性に優れそれでもなおしわの発生
を減少できるインクジェット記録用シートを提供する。 【解決手段】 インクジェット記録用シートの調製に利
用される紙料に通常利用されているフィラーピグメント
を、大きな内部気孔容積を有する大表面積のピグメント
と所定の量で置き換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、概略としてインク
ジェット記録用シートの製造に関する。より詳しくは、
本発明は印刷プロセスの間におけるインクジェット記録
用シートのしわを減少しあるいは防止するための方法に
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】インク
ジェット記録用紙は(a)低品質印刷用の無コーティン
グ紙と、(b)高品質(一般には多色)印刷用のコーテ
ィング紙と、の2つに分類することができる。無コーテ
ィング紙は一般に表面積の大きなピグメントを含んでお
り、これらは充填材であったり、ドットの広がりを補助
するためにサイズプレス時に添加されたものであったり
する。その目的はインクが迅速に浸透できて、しかも毛
羽立ちを最小にして印刷後のドットの良好な円形性を保
つことができるようにシートに十分な吸収性を与えるこ
とである。
【0003】高品質多色印刷に利用されるコーティング
されたインクジェット用紙もまた、迅速なインク吸収性
を有し、しかもインク媒質を消散させることができるこ
とが要求されている。しかしながら、インクはシート表
面のコーティング層内に保持されるので、インクやイン
ク媒質が基材に深く浸透する無コーティング紙よりも印
刷の質が優れている。それでも、インクジェット記録用
紙は両タイプとも、セルロース繊維がインク媒質を過多
に吸収しないようにするため、或る程度の量のサイジン
グ剤を含まねばならず、さもないとシートが印刷の際に
しわになってしまう。
【0004】一般に、インクジェット用インクは85〜
95%(重量で)の水を含む水性組成物である。紙の基
材に利用されているサイジング剤の量が少ない場合、セ
ルロース繊維が水を過剰に吸収してシートの寸法安定性
を損ない、しわを生じさせる。サイジング剤の量が多い
場合にはセルロース繊維は水を殆どか或いは完全に吸収
しないので、印刷性能が悪化し、乾燥時間がやたら長く
なる。
【0005】特定の理論に基づくわけではないが、紙に
しわがよる理由は水が紙の繊維に吸収されて繊維が膨張
し、繊維間結合が破壊されることによるものと考えられ
る。つまり、サイジング剤が殆どなく或いは全く無く
て、水がシートに浸透できる場合には、水の存在によっ
て紙のセルロース繊維がシートの寸法安定性やしわの生
成に影響するほどにまで膨張するものと思われる。従っ
て、ここで言うしわとは、印刷の直後に起きるところ
の、インクで湿された紙繊維の膨張と紙の変形のことで
ある。
【0006】インクジェット用紙のしわを減少させるた
め、過去において多くの努力がなされてきた。例えば、
アメリカ合衆国特許第5,207,824号はしわを減
少させるためにインクに抗しわ剤を重量で15〜50%
利用することを開示している。アメリカ合衆国特許第
5,419,644号はしわを減少させるために印刷の
際にペンとシートとの間隔を調整するプリンタ制御機構
を開示している。一方、アメリカ合衆国特許第5,43
1,724号においては、印刷の際の紙のしわを減少さ
せるものとして、インクジェットインクに対して水溶性
の溶剤或いは塩を添加することを開示している。
【0007】しわを減少させるためのこれらの従来技術
の方法とは異なり、本発明はインクジェットシートを形
成する紙料の変更に依存するものである。インクジェッ
トシートがコーティングされたものであれ、無コーティ
ングのものであれ、インク媒質が基材に迅速に吸収さ
れ、その間に記録用シートに受け取られた像がドライな
状態となるように、高インク吸収能を有さなくてはなら
ない。これは反れやしわの傾向に対する大きな抵抗性を
提供しつつ達成されなければならない。一般に、反れや
しわの傾向は記録用シートのインク吸収性が増すととも
に増大するので、記録用シートのインク吸収性を高める
要求は反れやしわの傾向を防止する要求と相反するもの
である。しかし、本発明によれば、このように一見相反
する結果が非常に有効でしかもコスト効率的に優れた方
法で達成される。
【0008】イメージの再生能に優れたインクジェット
記録用シートを得るにあたり、適用するインクとインク
媒質の最大吸収能を得ることと、一方でシートの寸法安
定性を得ることとの間に矛盾が有ることが知られてい
る。アメリカ合衆国特許第5,213,873号には優
れた印刷性能を得るための微細なシリカ粒子を含んだ高
吸収性トップコーティングを有するインクジェット記録
用中性紙シートの利用が記載されており、一方、アメリ
カ合衆国特許第5,985,424号には適度にサイジ
ングされたシート(約300〜900秒のヘラクレスサ
イズ(Hercules size))に優れた印刷性能を与えるた
めのベースコーティングとインク受容トップコーティン
グとの両方を施したものを開示している。インクジェッ
ト記録用シートのインク吸収能と寸法安定性との間の関
係を開示しているその他の従来特許としてはアメリカ合
衆国特許第4,780,356号、第4,902,56
8号及び第5,013,603号が有る。これら及びそ
の他の努力にもかかわらず、より効率的かつ経済的な方
法で所望の結果を達成する要望が業界には依然として有
る。
【0009】したがって、本発明の主たる目的はインク
ジェット印刷の際に優れた性能を持つインクジェット記
録用シートを提供することにある。
【0010】本発明のもう一つの目的は水性インキを利
用した場合に優れた寸法安定性を持つインクジェットシ
ートのための紙料を提供することにある。
【0011】本発明のさらにもう一つの目的はインクジ
ェット記録用シートの形成に利用される紙料にコスト的
に効率的な変更を行って、印刷の際のインクジェットシ
ートのしわを減少することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のこれら及びその
他の目的は、インクジェット記録用シートのための紙料
の製造に通常利用されている従来のフィラー材料を、些
少ではあるが有効なだけの量の、内部気孔容積が大きく
て表面積の大きなピグメントと置き換えることによって
達成される。本発明の表面積の大きなピグメントして好
ましいピグメントは従来のフィラーピグメントの比表面
積5〜15m2/gと比較して80〜650m2/gの範囲の比
表面積を有するものである。本発明において最も好まし
いピグメントは、従来のインクジェットピグメントの約
0.4〜1.0g/cm3の範囲の嵩密度と比較して約0.
14〜0.26g/cm3の嵩密度を有し、また従来のイン
クジェットピグメントのオイル吸収テストで測定される
0.10〜0.50cm3/gの内部気孔容積と比較してオ
イル吸収テストで測定された約1.35〜2.80cm 3/
g内部気孔容積を有するものである。このような従来の
ピグメントに対する本発明の大きな比表面積を有するピ
グメントの置換率は重量で約5%以下であり、また重量
で約1〜5%のオーダーである。
【0013】これに関連して、インクジェット記録用シ
ートに対する大きな比表面積を有するピグメントの基材
に適用されるコーティングとしての利用或いは基材それ
自体の内部への利用は上記米国特許第5,013,60
3号に例として示された文献に記されている。しかしな
がら、この従来技術ではこのようなピグメントを本発明
において予定した以上の量で利用することを教示してお
り、また、このようなピグメントは一般に非常に高価で
あり、紙の製造の際に十分に保持されないので、過去に
おいてなされていたこのようなピグメントの経済的な利
用の殆どは紙に適用するコーティング内への利用が主な
ものであった。しかしながら、今や、インクジェット紙
の製造に通常利用されている従来のピグメントの一部
を、僅かではあるが有効な量だけの上記の大きな比表面
積のピグメントと置き換えることによって、紙のしわを
大きくすることなくインクから水を吸収する能力が高め
られるのである。例として、5〜15m2/gの比表面積を
有する従来的なピグメント(例えば含水クレー、炭酸カ
ルシウム及び二酸化チタン)の1〜5%を大きな比表面
積のピグメント(すなわち約80〜650m2/gの比表面
積を有するピグメント)と置き換え、完成紙料(paperm
aking furnish)をヘラクルスサイジングテスト(Hercu
les sizing test)による測定で1000秒以上のレベ
ルでサイジングすると、これで形成された紙は(コッブ
のサイジング度(Cobb sizing degree)で測定して)所
定の長さの時間で、同じ度合までサイジングした従来の
ピグメントだけを含む紙よりも、より多くの水を吸収し
た。本発明のこのようなピグメントは主としてその大き
な気孔容積による、比表面積の大きな低嵩密度の結果、
紙料の密度が減少して、一般的なインクジェットインク
で印刷したときのしわの傾向が減少し、それでもなお、
最小のインク乾燥時間で良質の印刷を行うことができ
る。
【0014】つまり、本発明の主題はインクジェット印
刷の際の紙製インクジェット記録用紙のしわを減少させ
るための方法であって、この方法ではインクジェット紙
の製造に通常利用される従来の低比表面積のピグメント
を、僅かでは或いは有効な量だけ、大きな内部気孔容積
を有する高比表面積のピグメントと置き換えることによ
って、紙繊維に対する水分の透過を減少するために高度
のサイジングを行なった場合でも、記録用シートが依然
として高い吸水能を有するようにしている。本発明に従
って製造された紙料は低品質印刷用の無コーティングシ
ートとして利用でき、或いは高品質カラープリントを行
うのに利用するために一つあるいはそれ以上の受容コー
ティングでコーティングすることもできる。同様に、添
加した大きな比表面積のピグメントは嵩密度が低いの
で、形成された紙の密度は従来のインクジェット紙ピグ
メントで形成された紙の密度よりも減少している。イン
ク吸収の改良についての密度減少の利点は米国特許第
5,589,259号に十分に開示されており、同特許
にはインクジェット記録用シートにおけるベースとなる
紙の密度が減少すると、ベースとなる紙の内部の空隙が
大きくなってインクの吸収が良くなることが記載されて
いる。さらに、本発明に従って形成された紙料の密度が
小さいことから、このような紙は密度減少により利益を
受けるカバー紙料(coverstock)やボール紙その他の紙製
品に利用するのがまた有利である。
【0015】本発明はその主要な段階を説明する以下の
実施形態を検討することによって、より完全に理解され
るであろう。しかしながら、本発明は以下に述べる特定
の実施形態に限定されるものではない。
【0016】
【発明の実施の形態】実施形態1 最初の選別実験において、シリカ、珪酸カルシウム及び
アルミノ珪酸塩ナトリウムの群から選択した大きな表面
積のピグメントを硬材クラフトパルプ(hardwoodKraft
pulp)及び軟材クラフトパルプ(softwood Kraft pul
p)の混合物に0〜4%添加して約75g/m2のハンドシ
ートを形成した。大きな表面積のピグメント、特に大き
な内部空間容積を有するピグメントの存在により、好ま
しくは2〜3%の添加率で、低い紙密度が生じることが
見出された。このような初期実験による2インチ平方の
サンプルをオフィス紙にテープ止めし、HP 870 Cseプリ
ンタにてブルーで印刷して、しわを評価したところ、い
くつかのサンプルにおいて改善が見られた。これらのい
くつかのサンプル製品の組成と結果を以下の表1に概略
で示す。
【表1】
【0017】実施形態2 本発明のさらなる発展を一つの実験にて検討し、この実
験においてはフィラーをトータルで約10%加えた硬材
クラフトパルプから約170g/m2のハンドシートを作っ
た。Omyafilの粉砕炭酸カルシウム(GCC)、NO.
2高白色度(No.2 High Brightness)クレー及びMillen
ium Inorganicsのアナタース形二酸化チタン(TiO2)と
を混合してコントロールセットを作った。この粉砕炭酸
カルシウムとクレーと二酸化チタンとからなるピグメン
トの重量の2.0〜2.4%を、Huber Hubersorb 250
の珪酸カルシウム(表面積120m2/g)、Degussa FK-3
10のシリカ(表面積650m2/g)、及びSpeciality Min
erals Jetcoat 30の沈降炭酸カルシウム(表面積80m2
/g)の3つの大きな表面積のフィラーのうちの一つと置
き換えて実験セットを作った。これらの両セットを1.
81Kg/907.18Kg (4lb/ton)のHercules Herco
n 70 AKD(アルカリケトンダイマ)でサイジングしたハ
ンドシートと、無サイジングのハンドシートとを作っ
た。これらのハンドシートを2つのスチール製のニップ
の間で97.7Kg/linear 2.54cm(200 pounds/
linear inch)の圧力でカレンダ加工し、物理的及び光
学的特性を比較した。縦横が2.54cm x 17.78c
m(1inch x 7inch)のブラックストリップをカレンダ
加工した紙に(Epson 740インクジェットプリンタを利
用して)印刷し、しわを観察した。また特許品であるイ
ンクジェットベースコートとトップコートとをまた紙に
施して、Epson 740インクジェットプリンタでテストパ
ターンを印刷した。Hubersorb或いはFK-310を含んで作
られた紙料は、カレンダ加工の後にコントロールセット
よりも5%低い密度を有していた。FK-310フィラーを含
んで作られた紙料はブラックストリップの印刷の後にお
けるしわの減少を示した。これらの組成と結果とを以下
の表2に要約する。
【表2】
【0018】次に、約130g/m2(しわのテストに要求
される以上の重量)の基礎重量を有する軽量ハンドシー
トを用いて別の実験を行なった。そこでのサンプルはDe
gussaFK-310のシリカピグメントを0.2%及び4%添
加して調製され、AKD内部サイジング剤とSMA及びスター
チの表面適用との組合せによりサイジングされた。使用
したパルプとコントロールフィラーと添加剤は上記実施
形態2のものと同様である。結果を以下の表3に示す。
【表3】
【0019】インクジェット記録用シートに有用な従来
のピグメントフィラー材料の例としては、タルク、クレ
ー、カオリン、珪藻土、炭酸カルシウム、沈降炭酸カル
シウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタ
ン、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、珪酸アルミニウム、珪酸カル
シウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、合成
アモルファスシリカ、コロイドシリカのような無機ピグ
メント及び/もしくは尿素樹脂ピグメントのような有機
ピグメントやプラスチックピグメント等が有り、これら
は全て所望により、約5〜15m2/gのオーダーの非常に
小さな比表面積を有しうるものである。一方、本発明に
利用できる大きな比表面積のピグメントの例としては、
Huber Hubersorb 250の珪酸カルシウム(120m2/gの比表
面積)、Degussa FK-310のシリカ(650m2/gの比表面
積)及びSpeciality Minerals Jetcoat 30の沈降炭酸カ
ルシウム(80m2/gの比表面積)が有る。約0.14〜
0.26g/cm3のオーダーの低い嵩密度と、フタル酸ジ
ブチル吸収テスト(Dibutyl Phthalate (DBP) absorpti
on test)のようなオイル吸収テストによる測定で約
1.35〜2.80cm3/gの大きな内部気孔容積とを有
する、これら及びその他のシリカベースピグメントが本
発明における利用に好ましい。
【0020】以上に開示した本発明は上記で述べた目的
を満たすのに十分適用できるものであることは明白であ
るが、当業者には多くの変更や他の実施形態を考え得る
ことが理解されるであろう。従って、特許請求の範囲は
このような変更や実施形態を本発明の精神及び範囲内に
含むように意図したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョナサン・エル・スノーバー アメリカ合衆国 21043 メリーランド, エリコット・シティー,ブライトフィール ド・ロード 8008 Fターム(参考) 2H086 BA15 BA33 BA41 BA42 BA47 BA48 4L055 AA02 AA03 AC06 AG05 AG11 AG12 AG18 AG19 AG27 AG40 AH01 AH11 EA08 EA10 EA17 EA18 EA32 FA11 GA09

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクジェット記録用シートをベースと
    する紙の印刷の際における適用したインクの高い吸収能
    と短い乾燥時間を提供しつつ、紙のしわを減少させるた
    めの方法であって、インクジェット記録用シートの調製
    に利用される完成紙料に対して、適用したインク中の過
    剰な水を吸収するための大きな内部気孔容積を有する大
    きな表面積のピグメントを僅かではあるが有効な量で添
    加し、かつ同時に前記完成紙料をサイジングして該完成
    紙料中のパルプ繊維に耐水性を与える方法。
  2. 【請求項2】 前記大きな表面積のピグメントは約80
    〜650m2/gの範囲内の比表面積を有するものである請
    求項1の方法。
  3. 【請求項3】 前記大きな表面積のピグメントは前記完
    成紙料に約1〜5%で添加されるフィラーピグメントで
    ある請求項2の方法。
  4. 【請求項4】 前記完成紙料はヘラクレスサイズテスト
    (Hercules Size Test)による測定で約1000秒以上の
    サイズを有している請求項3の方法。
  5. 【請求項5】 前記大きな表面積のピグメントはオイル
    吸収テストによる測定で約1.35cm3/g以上の内部気
    孔容積を有している請求項4の方法。
  6. 【請求項6】 前記大きな表面積のピグメントはシリカ
    と、珪酸塩と、アルミノ珪酸塩とからなるグループから
    選択される請求項5の方法。
  7. 【請求項7】 耐しわ性が改良されたインクジェット記
    録用シートであって、ヘラクレスサイズテストによる測
    定で約1000秒以上のサイズを有するサイジングされ
    た紙料と、少なくとも約10%の総フィラー成分とを有
    し、該総フィラー成分の約1〜5%が約80〜650m2
    /gの比表面積と、オイル吸収テストによる測定で約1.
    35cm3/g以上の内部気孔容積と、約0.14〜0.2
    6g/cm3の嵩密度とを有する表面積の大きなピグメント
    からなっている、インクジェット記録用シート。
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