JP2002127587A - インクジェット記録用紙の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明に係るインクジェット記録用紙の製
造方法は、オフマシンコーターで製造されたインクジェ
ット記録用紙を凌ぐ高印字品質で、高速インクジェット
プリンターで印字してもインクの裏移りが無く、かつオ
フセット印刷可能なインクジェット記録用紙をオンマシ
ンコーターで製造するものである。 【解決手段】 本発明に係るインクジェット記録用紙の
製造方法は、シリカを主体とした顔料と水溶性高分子及
び水性樹脂を含有するバインダーを含み、該バインダー
含有量は前記顔料１００重量部に対し４０〜７０重量部
である塗料を支持体上にオンマシンで塗工することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
用紙の製造方法に関するするものであり、更に詳しくは
オフマシンコーターで製造されるコートタイプのインク
ジェット記録用紙をオンマシンコーターで製造する方法
であり、インクジェットプリンターで印字した場合、画
像の濃度が高く、色調が鮮明で、かつインクの吸収能力
が優れ、同時にオフセット印刷も可能なインクジェット
記録用紙の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式はインクの微小
液滴を、さまざまな吐出方式により飛翔させて紙などの
記録媒体に付着させ、画像、文字などの記録を行うもの
である。高速、低騒音、多色化が容易であり、カラー画
像等の記録装置として急速に普及している。

【０００３】このインクジェット記録方式で用いられる
記録用紙としては、インクドットの濃度が高く、色調が
明るく鮮やかであること、多色のインクドットが重なっ
た場合においても、インクが流れ出したり滲んだりしな
いための速いインク吸収が求められている。更に最近で
は印字速度がいっそう速くなり、多数枚を連続印字した
時に、短時間で印字部と次の記録紙の裏面（白紙面）が
重なって、印字部の色が移ってしまう裏移りと呼ばれる
現象が発生する場合が在るために、更なる速いインク吸
収が求められている。またインクジェットプリンターで
印字される以前にオフセット印刷で所定の文字や画像が
印刷される場合もある。

【０００４】これらの要求を満足させるために、従来か
らいくつかの提案が成されてきた。特開昭５５−５８３
０号公報には、支持体表面にインク吸収性の塗膜を設け
たインクジェット記録用紙が開示され、特開昭５５−１
１８２９号公報ではインク吸収速度の異なる２層構造を
持つ塗工紙が開示されている。更に、特公平６−５５５
４２号公報、第２６１８３５９号特許掲載公報、第２６
１８３５８号特許掲載公報では、各種溶媒の混合による
水溶液が、任意時間で記録用紙へ浸透する量を規定し
て、品質向上を図っている。特公平６−５５５４２号公
報では重合度４００のポリエチレングリコールと水の割
合が１：１の水溶液の浸透量を規定している。第２６１
８３５９号特許掲載公報、第２６１８３５８号特許掲載
公報はジエチレングリコール３０重量％水溶液の任意接
触時間での浸透量を規定している。

【０００５】一方、高品質のコート紙タイプに分類され
るインクジェット記録用紙を製造する方法としては、従
来もっぱら支持体を製造する工程と塗料を塗工する工程
が独立した方式であるオフマシンコーターを使用する方
法が主流であった。この理由の一つは、インクジェット
用塗料が顔料として合成シリカ、またバインダーとして
は水溶性高分子を主体とするものであり、塗料の固形分
を上げることが難しい点にある。これらの塗料の固形分
は最高でも３０重量％程度であり、通常は１５〜２５重
量％である。

【０００６】一方、満足すべき印字品質を得るためには
該塗料を最低でも５ｇ／ｍ^２以上、好ましくは１０ｇ／
ｍ^２前後支持体に塗工する必要がある。固形分の低い塗
料で所定の塗工量を付与するには、オンマシンコーター
で一般的なトランスファーロールコーター、サイズプレ
ス、ブレードコーター等では難しい。別の理由はオンマ
シンコーターでは支持体の製造工程と塗工工程が連続し
て行われるために、抄紙後の乾燥工程を経て加温された
支持体が冷え切らない状態で塗工工程に至ることにな
る。すなわち、オフマシンコーターでは冷えた状態の支
持体に塗料を付与できるが、オンマシンコーターでは加
温された状態の支持体に塗料が付与される。

【０００７】また、塗料の浸透を制御するために通常サ
イズ剤が支持体の製造工程で添加されるが、オンマシン
コーターではサイズ度が十分に発現されない状態で塗料
が付与される場合も多い。こららの状況では塗料は急激
に支持体に浸透し、支持体上に十分な厚みを持ったイン
ク受容層の形成がオフマシンコーター方式に比べ難し
い。オンマシンコーターにおけるこれらの状況は高品質
のインクジェット記録用紙を作成するには極めて不利な
条件となる。

【０００８】一方オンマシンコーターの利点は支持体製
造工程と塗工工程が連続しているために、工程数、運転
人員、エネルギー効率面でオフマシンコーターより優れ
ている。生産効率、エネルギー効率面で優れたオンマシ
ンコーターでオフマシンコーターを凌ぐ高品質のインク
ジェット記録用紙が製造できれば産業上も非常に好まし
いことである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のような状況に鑑
み、本発明者等はオンマシンコーターでの高品質のイン
クジェット記録用紙の製造方法について検討したとこ
ろ、上記問題点に加え以下の問題点が見出された。すな
わち、オフマシンコーターで所定の品質が得られること
を確認した同一塗料を、同一条件で製造された支持体上
に同一塗工方式であるオンマシンコーターに同一塗工量
塗工した場合、インクジェットプリンターで印字した際
に滲みに代表される印字品質の低下とともに、インクの
裏抜け及び表面強度の著しい低下が認められ、特に表面
強度の低下についてはオフセット印刷に耐えないもので
あった。印字品質の低下を補うために、塗工量を増やし
たところ印字品質は若干改善したが、表面強度はさらに
低下した。

【００１０】本発明の課題はこれらの問題点を解決し、
オフマシンコーターで製造されたインクジェット記録用
紙を凌ぐ高印字品質で、高速インクジェットプリンター
で印字してもインクの裏移りが無くかつオフセット印刷
可能なインクジェット記録用紙をオンマシンコーターで
製造する方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意検討し
た結果、上記問題点を解決するためには、塗料処方自体
をオンマシンコーターに合わせ設計しなおす必要がある
ことを見出した。すなわち本発明は以下により構成され
る。 （１） 本発明に係るインクジェット記録用紙の製造方
法は、シリカを主体とした顔料と水溶性高分子及び水性
樹脂を含有するバインダーを含み、該バインダー含有量
は前記顔料１００重量部に対し４０〜７０重量部である
塗料を支持体上にオンマシンで塗工するようにしたもの
である。

【００１２】（２） 上記（１）記載のインクジェット
記録用紙の製造方法は前記水溶性高分子／前記水性樹脂
＝５０／５０〜２０	／８０重量％としたものであ
る。

【００１３】（３） 上記（１）または（２）記載のイ
ンクジェット記録用紙の製造方法は、前記水溶性高分子
がポリビニルアルコールであり、前記水性樹脂がエチレ
ン酢酸ビニル共重合体としたものである。

【００１４】（４） 上記（１）〜（３）記載のインク
ジェット記録用紙の製造方法は、前記オンマシン塗工に
おいて、エアナイフコーターにより塗工し、上記塗料を
支持体に付与後エアナイフで計量するまでの時間が２秒
以下としたものである。

【００１５】（５） 上記（１）〜（４）記載のインク
ジェット記録用紙の製造方法は、インクジェット記録用
紙のインク受理面からの水の吸収量が５秒間で４０ｇ／
ｍ^２以上であり、かつ、エタノール水溶液吸収量が５秒
間で５０ｇ／ｍ^２以上としたものである。

【００１６】以下、本発明を詳細に示す。本発明におい
て塗料中に使用する顔料は合成シリカを主体とする。合
成シリカとしては平均粒子径１〜２０μｍの多孔質シリ
カが用いられる。必要に応じて軽質炭カル、重質炭カ
ル、カオリン、タルク、ニ酸化チタン、硫酸カルシウ
ム、硫酸バリウム、珪藻土、コロイダルシリカ、アルミ
ナ、炭酸マグネシウム、水酸カルシウム等の無機顔料、
プラスチックピグメント、尿素樹脂等の有機顔料を添加
しても良い。

【００１７】本発明で使用するバインダーは水溶性高分
子と水性樹脂を併用することが必要であり、水溶性高分
子は塗料の保水性と、インクジェットプリンターで印字
した場合の濃度、滲み、裏抜け性を改善し、水性樹脂は
塗料の固形分上昇、塗工層強度、特に表面強度を改善す
るために使用する。バインダー使用量は顔料１００重量
部に対し、３０〜８０重量部の範囲であることが必要で
あり、さらに好ましくは４０〜７０重量部である。３０
重量部未満ではオフセット印刷に耐える表面強度が得ら
れず、８０重量部を超えると印字した場合滲みが発生す
る。

【００１８】水溶性高分子と水性樹脂の比率は５０／６
０〜２０／８０重量％であることが必要である。水溶性
高分子の比率が５０重量％を超えると、塗料の固形分が
低下し所定の塗工量を付与することが難しくなり、２０
重量％未満では印字濃度が低下し、滲みが悪化するとと
もに裏抜けがしやすくなる。最適な比率は後記する、水
吸収量とエタノール水溶液吸収量を測定し、バインダー
量との兼ね合いで決定できる。

【００１９】水溶性高分子としては、ポリビニルアルコ
ール、シリル変性ポリビニルアルコール、カルボキシメ
チルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、各種デ
ンプン誘導体、ゼラチン、カゼイン、アクリルアミド、
大豆タンパク、ポリビニールピロリドン等が挙げられ、
単独または複数で使用できる。もっとも好ましいのはポ
リビニールアルコールである。

【００２０】水性樹脂としてはエチレン酢酸ビニル共重
合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリル系重合
体、ウレタン系樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂が挙げら
れ、単独または複数で使用できる。この中で特に好まし
いのはエチレン酢酸ビニル共重合体であり、水溶性高分
子であるポリビニルアルコールとの組み合わせること
で、強度とインクジェット印字特性を両立したインクジ
ェット記録用紙が得られる。さらに、その他の添加剤と
して、顔料分散剤、増粘剤、消泡剤、離型剤、着色顔
料、蛍光増白剤、耐水化剤、湿潤剤等を適宜配合でき
る。

【００２１】本発明で支持体とする原紙の原材料は、主
にＬ−ＢＫＰ，Ｎ−ＢＫＰに代表される木材パルプ、古
紙パルプ、草本植物パルプ等の天然繊維を使用する。そ
の叩解度は紙力強度との兼ね合いではあるが、インクの
吸収容量を上げるために、可能な限り粗いものが好まし
い。紙料中には紙力剤、填料、バンド、サイズ剤、歩留
まり向上剤、染料、蛍光染料等が適宜用いられる。

【００２２】紙力剤としてはカチオン澱粉、ポリアクリ
ルアマイドが用いられる。填料としては炭酸カルシウ
ム、タルク、クレー、合成ゼオライト、珪酸カルシウ
ム、チタン等が用いられる。サイズ剤としては填料に炭
酸カルシウムを用いる場合には、アルキルケテンダイマ
ー、アルケニル無水琥珀酸、中性ロジン等が用いられ、
炭酸カルシウム以外の填料では主に強化ロジン、鹸化ロ
ジンが用いられる。サイズ剤の添加量は水の吸収を阻害
しない程度とするが、殆ど無添加である。歩留まり向上
剤はコロイダルシリカ、ポリアクリルアマイド、ポリエ
チレンイミン等が用いられる。染料、蛍光染料は紙の色
相を調節するために添加され、直接染料、塩基性染料、
酸性染料等が用いられる。

【００２３】原紙抄造は丸網、長網抄紙機、トップワイ
ヤーの付いた長網抄紙機等で行われる。インク受理層の
塗工に先立ち、サイズプレス、ゲートロール等に代表さ
れる装置で澱粉、ポリビニルアルコール、表面サイズ剤
等の塗布液を塗布することは、オンマシン塗工時の塗料
の過度の浸透を制御するために有効な方法である。

【００２４】インクジェット用塗料をオンマシンで塗工
する際の装置としては、各種の塗工装置があるが、低濃
度の塗料を５００ｍ／分以下といった比較的低い塗工速
度でも多量付与できるロッドコーター、エアナイフコー
ターが好ましい。特に好ましい装置はエアナイフコータ
ーである。エアナイフコーターを使用する場合、塗料を
原紙に付与後エアナイフで計量するまでの時間（以後ド
ゥエルタイムと呼ぶ）が重要であり、前記塗料を使用し
た場合２秒以下にすることでインク受理層の強度と印字
品質が共に優れたインクジェット記録紙を得ることがで
きる。

【００２５】オンマシン塗工ではドゥエルタイムがオフ
マシン塗工における場合に比べ重要であり、２秒を超え
ると、塗料中のバインダー成分への原紙への浸透が進み
必要な塗工層強度が得られづらくなる。一方塗工層強度
をあげるためにバインダーを増量すると、インクの吸収
速度、滲みが悪化し印字品質が低下する。

【００２６】インク受理層の塗工量は５ｇ／ｍ^２〜１８
ｇ／ｍ^２の範囲が好ましい。さらに好ましくは８〜１５
ｇ／ｍ^２である。５ｇ／ｍ^２未満ではインクジェットプ
リンターで印字した場合滲みが発生し、鮮明さ、均一性
等の印字品位が不満足であり、滲みが発生しやすい。一
方１８ｇ／ｍ^２を超えると、均一性は良好であるが、イ
ンク乾燥性、インク濃度、強度が低下し好ましくない。
塗工された記録用紙は、乾燥工程を経てキャレンダー、
スーパーキャレンダー、ラスタープレス等を用いて表面
を平滑にすることで、インク受理層からの顔料の脱落を
防止することができる。

【００２７】本発明ではインクジェット記録用紙のイン
ク受理面からの水の吸収量が５秒間で４０ｇ／ｍ^２以上
であり、かつ、エタノール水溶液吸収量が５秒間で５０
ｇ／ｍ^２以上に調整することが好ましい。水の５秒間で
の吸収量が４０ｇ／ｍ^２未満の場合には、インクの吸収
が遅く、印字後の紙が積み重なった場合次の紙の裏面に
インクが点いてしまう裏移りと呼ばれる汚れが発生す
る。エタノール水溶液の吸収量が５０ｇ／ｍ^２未満では
インクの吸収が遅く、各色インクの境界が滲む現象が発
生し好ましくない。

【００２８】ここでインクジェット記録用紙のインク受
理面からの液体吸収量は水またはエタノール水溶液（エ
タノール：水の重量比が２５：７５の溶液）を用いて20
℃で５秒間一定面積のインク受理面に接触させ、余分な
液を吸い取り紙で取り除いて、インク受理面から吸収さ
れた水の重量を測定し、１ｍ^２当りのｇ数として算出し
た値を意味する。液体吸収量は原紙の吸収性とインク受
理層の吸収性の両者によって影響を受ける。

【００２９】

【実施例】以下に実施例を上げて詳細に説明するが、実
施例における部及び％は重量部及び重量％を表し、それ
ぞれの添加量は重量固形分換算量である。これらの実施
例によってなんら制限されるものではない。 実施例１ カナディアンスタンダードフリーネス（ＣＳＦ）５００
ｃｃに叩解したＬ−ＢＫＰに対して、填料としてタルク
を１０％、市販のロジンサイズ剤（コロパールＥ−５Ｈ
星光化学製）を０．０２％、硫酸バンド０．５％を添
加してスラリー調整した後、長網抄紙機を用いて米坪１
８０ｇ／ｍ^２の原紙を抄造し、次いでサイズプレスによ
り酸化デンプンの糊液を固形分換算２．５ｇ／ｍ^２（両
面）になるように付与後、オンマシンエアナイフコータ
ーで下記の塗料を片面１０ｇ／ｍ ^２塗工し、乾燥工程、
キャレンダーによる仕上工程を経て米坪１９０ｇ／ｍ^２
のインクジェット記録用紙を得た。エアナイフコーター
塗工時のドゥエルタイムは０．８秒であった。 ＜塗料液組成＞ 合成シリカ ；ファインシール（トクヤマ社製） １００部 ポリビニルアルコール；ＰＶＡ１１７（クラレ社製） ２０部 エチレン酢酸ビニルポリマー； スミカフレックス４４４HQ（住友化学製） ３０部 カチオン性染料固着剤；４級アンモニウム塩型ポリマー １０部 固形分重量 ２０％

【００３０】実施例２ 実施例１において塗料液組成中のポリビニルアルコール
を２０部、エチレン酢酸ビニルポリマー４０部とした以
外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得
た。

【００３１】実施例３ 実施例１において塗料液組成中のポリビニルアルコール
を１５部、エチレン酢酸ビニルポリマー４５部とした以
外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得
た。

【００３２】比較例１ 実施例１において塗料液組成中のポリビニルアルコール
を２０部、エチレン酢酸ビニルポリマー１５部とした以
外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得
た。

【００３３】比較例２ 実施例１において塗料液組成中のポリビニルアルコール
を３０部、エチレン酢酸ビニルポリマー４５部とした以
外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得
た。

【００３４】比較例３ 実施例１において市販のロジンサイズ剤（コロパールＥ
−５Ｈ 星光化学製）を０．１％添加した以外は実施例
１同様にしてインクジェット記録用紙を得た。

【００３５】比較例４ 実施例１においてエアナイフコーター塗工時のドゥエル
タイムを２．２秒とした以外は実施例１同様にしてイン
クジェット記録用紙を得た。

【００３６】比較例５ 実施例１において原紙抄造後、オンマシンで塗工するこ
となくリールに巻き取り、その後該原紙の片面にオフマ
シンエアナイフコーターを用い、同一塗料を塗工した以
外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得
た。

【００３７】評価方法 (１) 印刷強度RI印刷機（明製作所製）を使用し、市
販のオフセットインキを用いインク受理面に印刷しピッ
キング（剥け）状態を観察した。ピッキングが発生しな
い場合を○、発生した場合を×として評価した。

【００３８】(２) インクジェットプリンター印字評
価 印字評価１ 標準印字速度のプリンターとして、キャノン（株）製
インクジェットプリンターＢＪＣ４３０でフォトインク
を用いて印字した。インク滲みはシアン（Ｃ）、マゼン
タ（Ｍ）の境界滲みで評価した。境界滲みが発生しない
場合が○、発生する場合に×で評価した。裏抜けは目視
で観察しインクジェット面と反対面にインクが出て来る
場合を×、出ない場合を○として評価した。 印字評価２ 高印字速度のプリンターとして、キャノン（株）製 イ
ンクジェットプリンター（カードプリンター）Ｐ４００
−Ｃを用いて印字した。インク滲み、裏抜けについては
印字評価１に記載した方法と同様にして評価した。裏移
りは、１０枚連続印字し、インクジェット用紙の裏面に
インクが１枚でも転移した場合を×、全量移らない場合
を○として評価した。以上の結果を表１に示した。

【００３９】

【表1】

【００４０】比較例１と比較例５は同一インクジェット
用塗料をオンマシンコーターとオフマシンコーターで塗
工した場合の比較を示すが、オンマシンコーターでは印
刷強度が低下することが認められる。同一オンマシンコ
ーターで塗工した場合、本発明に属する実施例１〜３は
比較例１〜４と比べ、印刷強度と印字品質のバランスが
優れていることが明らかである。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば従来もっぱらオフマシン
コーターで製造されていた高品質のコート紙タイプのイ
ンクジェット記録用紙が生産効率、エネルギー効率で優
れるオンマシンコーターでも製造することが可能にな
る。またインクジェットプリンターの高速化に対応し、
高速で印字しても裏移りがなくオフセット印刷可能な汎
用性のあるインクジェット記録用紙を提供することが可
能になる。

【００４２】また本発明ではバインダー使用量を顔料１
００重量部に対し、４０〜７０重量部の範囲とすること
により、３０重量部未満ではオフセット印刷に耐える表
面強度が得られず、８０重量部を超えると印字した場合
滲みが発生するのが解消される。

【００４３】さらに、本発明では水溶性高分子と水性樹
脂の比率を５０／６０〜２０／８０重量％とすることに
より、水溶性高分子の比率が５０重量％を超えると、塗
料の固形分が低下し所定の塗工量を付与することが難し
くなり、２０重量％未満では印字濃度が低下し、滲みが
悪化するとともに裏抜けがしやすくなるのを解消するこ
とができる。

【００４４】また本発明は、水性樹脂としてエチレン酢
酸ビニル共重合体と、水溶性高分子としてポリビニルア
ルコールとの組み合わせることで、強度とインクジェッ
ト印字特性を両立したインクジェット記録用紙が得られ
る。

【００４５】さらにまた本発明は、オンマシン塗工にお
いてエアナイフコーターを使用する場合、塗料を原紙に
付与後エアナイフで計量するまでの時間（以後ドゥエル
タイムと呼ぶ）を２秒以下にすることによりインク受理
層の強度と印字品質が共に優れたインクジェット記録紙
を得ることができる。

【００４６】そして本発明ではインクジェット記録用紙
のインク受理面からの水の吸収量が５秒間で４０ｇ／ｍ
^２以上であり、かつ、エタノール水溶液吸収量が５秒間
で５０ｇ／ｍ^２以上に調整することにより、インクの吸
収が早く、印字後の紙が積み重なった場合でも次の紙の
裏面にインクが点いてしまう裏移りと呼ばれる汚れ発生
が解消される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 勤 新潟県長岡市西蔵王３−５−１北越製紙株 式会社研究所内 (72)発明者 太田 好彦 新潟県長岡市西蔵王３−５−１北越製紙株 式会社研究所内 (72)発明者 数森 康二 新潟県長岡市西蔵王３−５−１北越製紙株 式会社研究所内 Ｆターム(参考） 2C056 FC06 2H086 BA02 BA33 BA35

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリカを主体とした顔料と水溶性高分子
   及び水性樹脂を含有するバインダーを含み、該バインダ
   ー含有量は前記顔料１００重量部に対し４０〜７０重量
   部である塗料を支持体上にオンマシンで塗工することを
   特徴とするインクジェット記録用紙の製造方法。
2. 【請求項２】 前記水溶性高分子／前記水性樹脂＝５０
   ／５０〜２０／８０重量％であることを特徴とする請求
   項１記載のインクジェット記録用紙の製造方法。
3. 【請求項３】 前記水溶性高分子がポリビニルアルコー
   ルであり、前記水性樹脂がエチレン酢酸ビニル共重合体
   であることを特徴とする請求項１または２記載のインク
   ジェット記録用紙の製造方法。
4. 【請求項４】 前記オンマシン塗工において、エアナイ
   フコーターにより塗工し、上記塗料を支持体に付与後エ
   アナイフで計量するまでの時間が２秒以下であることを
   特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェット記
   録用紙の製造方法。
5. 【請求項５】 インクジェット記録用紙のインク受理面
   からの水の吸収量が５秒間で４０ｇ／ｍ^２以上であり、
   かつ、エタノール水溶液吸収量が５秒間で５０ｇ／ｍ^２
   以上であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記
   載のインクジェット記録用紙の製造方法。