JP2005186604A - インクジェット記録体の製造方法およびインクジェット記録体 - Google Patents

インクジェット記録体の製造方法およびインクジェット記録体 Download PDF

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Abstract

【課題】高速記録が可能なようにインク吸収性が良く、ドットが真円で、かつ画像濃度、光沢が高く、画像の均一性が極めて良好な染料、顔料とも優れるインクジェット記録体の製造方法を提供する。
【解決手段】インクジェット記録体の製造方法において、透気性基材または透気性基材に設けた記録層の上に平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料と親水性バインダーとを含有する記録層を塗工して乾燥する工程で、該記録層が減率乾燥部になる前に塗料を増粘またはゲル化させ、かつ減率乾燥部以降で前記微細顔料を含有する最表層を該記録層の上に塗工して、該最表層が湿潤状態にある間に、加熱された鏡面ドラムに圧着して得られることを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、高速記録が可能なようにインク吸収性が良く、ドットが真円で、かつ画像濃度、光沢が高く、画像の均一性が極めて良好な染料、顔料とも優れるインクジェット記録体の製造方法に関するものである。
水性インクを微細なノズルからインクジェット記録体に向かって噴出し、インクジェット記録体表面上に画像を形成させるインクジェット記録方式は、記録時の騒音が少ないこと、フルカラー画像の形成が容易であること、高速記録が可能であること、および、他の印刷装置より記録コストが安価であることなどの理由により、端末プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、あるいは帳票印刷等で広く利用されている。
近年、プリンタの急速な普及と、高精細・高速化により、インクジェット記録体には、従来以上のインク吸収速度の向上が求められ、さらにはデジタルカメラの登場により、銀塩方式の写真に匹敵する画像の均一性の実現が強く求められている。また、記録画像の品質を写真画像の品質により近づけるために、画像記録濃度や光沢性の更なる向上が望まれている。
一方で、銀塩写真に並ぶ画像保存性を実現するために、インク自体の改良も提案されており、従来の主流であった親水性の高い着色剤を使用した水性染料インク(以下、染料インクと呼称)とともに、耐水性や耐光性が優れる、疎水性の着色顔料を分散したインク(以下、顔料インクと呼称)も多用化されるようになっている。
顔料インク中の着色顔料は塗工表面に留まり易く、これまでに供されている染料インク対応の高光沢のインクジェット記録体では、顔料インクの定着性や擦過性が劣っているため、染料、顔料インクともに高画質で印画可能な記録メディアが強く要望されている。
これを実現するためにインク受容層には微細顔料を用い、塗工層の細孔直径分布曲線におけるピークがほぼ0.1μm以下、つまり塗膜のひび割れを制御してドットの真円性を再現しながら、更に高いインク吸収速度と光沢を得るための技術が必須である。
例えば、特開平11−115308号公報(特許文献1参照)や特開2001−246832号公報(特許文献2参照)では、インク記録層に平均一次粒子径20nm以下の無機顔料微粒子とバインダーにポリビニルアルコールを含んで構成されているインクジェット記録シートが提案されている。これは、ほう砂又はほう酸とポリビニルアルコールの架橋反応を利用して、該記録層が減率乾燥部になる前に塗料をゲル化させて、塗膜のひび割れを抑制しながら高い塗工量を付与することができる。これによってドットの真円性が再現され、染料インクにおいては優れた画質を得ることができるが、記録シートの表面の層が微細顔料とポリビニルアルコールにより形成されるため表面光沢性が不十分であり、また顔料インクにおいてはインク吸収性がまだ十分なものではなかった。
特開2001−246832号公報(特許文献2参照)では、支持体とインク記録層との間の支持体上に、硼酸またはホウ素化合物が支持体の一方の表面あたり0.1g/m以上塗工されており、記録層中のポリビニルアルコールは下塗りの硼酸またはホウ素化合物により架橋されて、該記録層が減率乾燥部になる前に塗料がゲル化して、塗膜のひび割れを抑制している。しかし、この方法においても得られた記録体の表面光沢はまだ満足できるレベルのものではなかった。
また、特開2000−301828号公報(特許文献3参照)では非吸水性の支持体に第一多孔質層を塗布乾燥後、もしくは乾燥終了より前に第二の多孔質層を塗布して、膜面に気泡の発生しないインクジェット記録シートが提案されている。この方法によって、気泡やひび割れのないインク記録層は得られるが、光沢やインク吸収速度はまだ不十分であった。
特開平5−104848号公報(特許文献4参照)や特公平7−37175号公報(特許文献5参照)では、吸水性の原紙を支持体に用いたインクジェット記録用紙の製造方法が記載されている。特開平5−104848号公報は、片艶紙の艶面にホウ砂または硼酸処理層及びインク受容層が順次設けられるものであるが、インク受容層には平均粒子径が1μm以上の湿式シリカを使用しているため、光沢及び画像濃度の向上には至らなかった。
また特公平7−37175号公報は、ホウ砂または硼酸を片面あたり0.1g/m以上塗工してなる基紙及び該基紙の被塗工面の一方に5〜20g/mのインク受容層を設けるインクジェット記録体であるが、これも平均粒子径が1μm以上の湿式シリカをインク受容層に使用しているため、高い光沢や画像濃度は得られなかった。
特許第3322980号公報(特許文献6参照)では、布地に硼酸または硼酸塩を担持された後、ポリビニルアルコールを含むベーマイトゾルを塗布してインクジェットプリンター用の布地を製造する方法が提案されている。これは、木綿からなる布地をオルトホウ酸ナトリウム水溶液に含浸し、乾燥させた後にベーマイトゾルを塗工するものであり、インクジェットプリンターで高精細の画像が得られる布地の製造方法に関するものである。
また、光沢を付与する技術として特開平7−101142号公報(特許文献7参照)では、ミクロンオーダーの顔料を主成分とする記録層上にコロイド粒子と高分子ラテックスを含有する光沢発現層を設ける試みがあった。このような構成では、ある程度の光沢は得られるが、インク中の染料がミクロンオーダーの記録層に定着するため、画像濃度が低く、画像の均一性も劣る。また、光沢発現層の細孔分布曲線におけるピークが0.1μmより大きく、つまり光沢発現層がひび割れているため、目視光沢が低く、顔料インクの定着性も劣る問題があった。
更に光沢を上げるために、特開平7−117335号公報(特許文献8参照)は、光沢発現層が湿潤状態のうちに加熱された鏡面ドラムに圧着し、その鏡面を写し取る方法が提案された。この方法によってある程度の光沢は得られるようになったが、光沢発現層にはひび割れがあるため画像の均一性が劣り、画像濃度や顔料インク適性の解決に至らなかった。
特開2001−10220号公報(特許文献9参照)は、基材上に2層以上の記録層を設け、かつ平均粒子径1μm以下の凝集体顔料を使用した最表層が、湿潤状態のうちに加熱された鏡面ドラムに圧着してキャスト加工し、光沢、画像濃度、インク吸収性などの問題を解決する試みがあった。しかし、最表層の細孔直径分布曲線におけるピークが0.1μm以下のみになっていない、つまり最表層のひび割れを制御していないため、印字後のドットが真円性に欠け、画像濃度が不足し、画像の均一性も低いものであった。また、昨今のプリンターの高精細・高速化に伴いインク吸収性も不足しており、顔料インクを用いた場合には、塗膜のひび割れ部分に着色顔料が多く吸収されるため、画像にムラが生じ不適であった。
特開平11−115308号公報(第3〜6頁) 特開2001−246832号公報(第3〜6頁) 特開2000−301828公報(第5〜6頁) 特開平5−104848号公報(第2〜3頁) 特公平7−37175号公報(第2〜3頁) 特許第3322980号公報(第2頁) 特開平7−101142号公報(第4および9〜10頁) 特開平7−117335号公報(第4頁) 特開2001−10220号公報(第3および9〜10頁)
本発明は上記の問題を解決し、支持体に透気性基材である紙基材を用い、高い光沢感、画像濃度を有しながら、染料、顔料ともに十分なインク吸収性を有し、かつドットが真円で、画像の均一性が極めて良好なインクジェット記録体の製造方法を提供することが課題である。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、透気性基材を用い、特定の記録層を形成し、その上に特定の最表層を形成する方法により、達成できることを見出し、本発明に至ったのである。
(1)基材上に記録層、最表層を設けるインクジェット記録体の製造方法において、基材が透気性基材であり、記録層が、平均粒子径0.01〜1μmの微細顔料と親水性バインダーを含有する記録層用塗液を、基材の一方の面に塗布、乾燥され、且つ、該塗布と同時に、ないしは乾燥時の塗液が減率乾燥速度を示すようになる前に、該塗布された塗液を増粘またはゲル化させて形成され、最表層は、記録層が減率乾燥速度を示すようになった後の記録層上に、平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料を含有する最表層用塗液を塗工し、該最表層が湿潤状態にある間に、加熱された鏡面ドラムに圧着処理して得られることを特徴とするインクジェット記録体の製造方法である(第一発明ともいう)。
(2)基材上に記録層、最表層を設けるインクジェット記録体の製造方法において、基材が透気性基材であり、記録層に使用する親水性バインダーと架橋反応が可能な架橋剤を有する塗液を基材の一方の面に塗布し、該塗液を乾燥後、あるいは乾燥することなく、塗布面に、平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料と親水性バインダーとを含有する記録層用塗液を塗布、乾燥し、記録層が減率乾燥速度を示すようになった後に記録層上に、平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料を含有する最表層用塗液を塗工し、該最表層が湿潤状態にある間に、加熱された鏡面ドラムに圧着処理して得られることを特徴とするインクジェット記録体の製造方法である(第二発明ともいう)。
(3)基材の片面に0.01〜1.5g/mのホウ素化合物が含浸又は塗工され、かつ記録層中に該ホウ素化合物により架橋反応が可能なポリマーが含まれる(1)又は(2)記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(4)ホウ素化合物により架橋反応が可能なポリマーが、ポリビニルアルコール、カチオン変性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、ポリビニルアセタール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白質類、でんぷん、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、スチレン−ブタジエン共重合体、メチルメタアクリレート、スチレン−酢酸ビニル共重合体から選ばれる少なくとも1種である、(3)記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(5)記録層用塗液に含有する親水性バインダーが、感温点よりも高い温度で疎水性を、感温点より低い温度で親水性を可逆的に示す感温性高分子化合物であり、記録層用塗液を塗布後、感温点以下の温度に冷却することにより増粘またはゲル化がされる(1)記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(6)透気性基材の、透気度(JIS−P−8117)が30〜500secであり、かつコッブ法による60秒の吸水度(JIS−P−8140)が10〜120g/mである(1)〜(5)記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(7)記録層及び最表層の細孔直径分布曲線におけるピークが、ほぼ0.001〜0.2μmにあることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(8)記録層用塗液に含有する微細顔料が、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物、アルミナ酸化物、およびアルミナ水和物から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする(1)〜(7)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(9)記録層用塗液に含有する微細顔料が、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物から選ばれる少なくとも1種のシリカ微細顔料を、カチオン性化合物で処理したシリカ−カチオン性化合物凝集体粒子であることを特徴とする(8)記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(10)最表層用塗液に含有する微細顔料が、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物、コロイダルシリカ、アルミナ酸化物、およびアルミナ水和物から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする(1)〜(9)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(11)最表層用塗液に含有する微細顔料が、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物、コロイダルシリカから選ばれる少なくとも1種のシリカ微細顔料を、カチオン性化合物で処理したシリカ−カチオン性化合物凝集体粒子である(10)記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(12)最表層用塗液に含有する微細顔料が、アルミナ酸化物である(10)記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(13)最表層用塗液に含有する微細顔料の平均粒子径が、記録層用塗液に含有する微細顔料の平均粒子径よりも小さい(1)〜(12)記載のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(14)基材の記録層及び最表層を有さない面に、最表層が形成された後にポリオレフィン樹脂を含むラミネート層が設けられることを特徴とする(1)〜(13)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(15)最表層用塗液及び記録層用塗液が、オンラインで塗工されることを特徴とする(1)〜(14)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法。
(16)記録層用塗液が前計量法の塗工方法によって塗工されることを特徴とする(1)〜(15)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(17)記録層の塗工量は、最表層の塗工量の3〜60倍を有することを特徴とする(1)〜(16)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(18)最表層のヘイズ値(JIS K 7105)が30%以下で、かつ最表層と記録層のヘイズ値の和が50%以下であることを特徴とする(1)〜(17)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(19)基材の緊度(JIS−P−8118)が0.8〜1.1g/mで、かつ厚さが160〜270μmであることを特徴とする(1)〜(18)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法である。
(20)基材上に記録層、最表層を設けるインクジェット記録体の製造方法において、連続する基材を供給する工程と、微細顔料と親水性バインダーを含有する記録層用塗液を塗布する工程と、記録層用塗液を増粘またはゲル化させる工程と、記録層用塗液を減率乾燥速度を示すまで乾燥する工程と、形成された記録層上に微細顔料を含有する最表層用塗液を塗布する工程と、最表層が湿潤状態にある間に加熱された鏡面ドラムに圧着する工程を有する塗工装置を用いて製造するインクジェット記録体の製造方法である(第三発明ともいう)。
(21)(1)〜(20)のいずれか一つに記載のインクジェット記録体の製造方法により製造されたインクジェット記録体である。
(22)基材上に記録層、最表層を設けるインクジェット記録体の製造するにおいて、連続する基材を供給する工程と、微細顔料と親水性バインダーを含有する記録層用塗液を塗布する工程と、記録層用塗液を増粘またはゲル化させる工程と、記録層用塗液を減率乾燥速度を示すまで乾燥する工程と、形成された記録層上に微細顔料を含有する最表層用塗液を塗布する工程と、最表層が湿潤状態にある間に加熱された鏡面ドラムに圧着する工程を有するインクジェット記録体の製造装置である。
本発明方法で得られるインクジェット記録体は、高速記録が可能なようにインク吸収性が良く、ドットが真円で、かつ画像濃度、光沢が高く、画像の均一性が極めて良好な染料インク、顔料インクともに優れるものである。
「基材」
本発明は、インクジェット記録体の表面光沢を高くするなどの目的で、最表層が湿潤状態にある間に、加熱された鏡面ドラムに圧着、好ましくは圧着、乾燥させるため、透気性基材を使用する。透気性基材としては、透気性を有する基材であれば特に限定されるものではなく、一般の塗工紙等に使用される酸性紙、あるいは中性紙等の紙基材が適宜使用される。また透気性を有する樹脂シート類や不織布類などでも用いることができる。
紙基材は、木材パルプと必要に応じ含有する填料を主成分として構成される。
木材パルプは、各種化学パルプ、機械パルプ、再生パルプ等を使用することができ、これらのパルプは、紙力、抄紙適性等を調整するために、叩解機により叩解度を調整できる。パルプの叩解度(フリーネス)は特に限定しないが、一般に250〜550ml(CSF:JIS−P−8121)程度である。平滑性を高めるためには叩解度を進めるほうが望ましいが、用紙に記録した場合にインク中の水分によって起こる用紙のボコツキや記録画像のにじみは、叩解を進めないほうが良好な結果を得る場合が多い。従ってフリーネスは300〜500ml程度が好ましい。
填料は、不透明性等を付与したり、インク吸収性を調整する目的で配合し、炭酸カルシウム、焼成カオリン、シリカ、酸化チタン等が使用できる。特に炭酸カルシウムは、白色度が高い基材となり、インクジェット記録用紙の光沢感が高まるので好ましい。紙基材中の填料の含有率(灰分)は1〜20%程度が好ましく、多すぎると紙力が低下するおそれがある。少ないと紙基材の透気性が悪くなるので、好ましい填料の含有率は7〜20%である。この範囲にすると、平滑度、透気度、紙力のバランスがとれているので、結果として光沢感が優れたインクジェット記録用紙が得られ易くなる。
紙基材には、助剤としてサイズ剤、定着剤、紙力増強剤、カチオン化剤、歩留り向上剤、染料、蛍光増白剤等を添加することができる。さらに、抄紙機のサイズプレス工程において、デンプン、ポリビニルアルコール類、カチオン樹脂等を塗布・含浸させ、表面強度、サイズ度等を調整できる。ステキヒトサイズ度(100g/mの紙として)は1〜200秒程度が好ましい。サイズ度が低いと、塗工時に皺が発生する等操業上問題となる場合があり、高いとインク吸収性が低下したり、印字後のカールやコックリングが著しくなる場合がある。より好ましいサイズ度の範囲は4〜120秒である。基材の坪量は、特に限定されないが、20〜400g/m程度である。
例えば、上質紙、アート紙、コート紙、キャスト塗被紙、クラフト紙、バライタ紙、含浸紙、蒸着紙、水溶性紙等の紙類が適宜使用される。
基材の透気度(JIS−P−8117)としては、30〜500secが好ましく、より好ましくは35〜300secである。因みに、透気度が30secより低いと、得られたインクジェット記録体の表面のボコツキが大きく、見た目の光沢感が劣る傾向にある。一方、500secより大きいと鏡面ドラムへの圧着時にドラムへの貼り付きが悪くなり、また最表層を十分に乾燥することができないため、高い表面光沢を得ることが困難になる傾向にある。
透気性基材は、記録層のインクジェットインク成分の溶媒を速やかに吸収させるため、或いは基材と記録層との密着性を高めるために、或いは得られた記録体の色合いを調節するためなどの目的で下塗り層を有していてもよい。なお、本発明では、下塗り層を有する場合、下塗り層を含めて透気性基材という。下塗り層は、顔料、接着剤、各種助剤を含む塗工層である。
下塗り層中の顔料は、カオリン、クレー、焼成クレー、非晶質シリカ(無定形シリカともいう)、合成非晶質シリカ、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、アルミナ、コロイダルシリカ、ゼオライト、合成ゼオライト、セピオライト、スメクタイト、合成スメクタイト、珪酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、珪藻土、スチレン系プラスチックピグメント、ハイドロタルサイト、尿素樹脂系プラスチックピグメント、ベンゾグアナミン系プラスチックピグメント等、一般塗工紙製造分野で公知公用の各種顔料を1種もしくはそれ以上、併用することができる。これらの中でも、インク吸収性の高い無定形シリカ、アルミナ、ゼオライトを主成分として含有させるのが好ましい。
これらの顔料の平均粒子径(凝集顔料の場合は凝集粒子径)は1〜10μm程度が好ましく、より好ましくは2〜10μmである。1μm未満であるとインク吸収速度向上の効果に乏しくなり、10μmを超えて大きいと記録層を設けた後での平滑性が不十分であり、記録層がひび割れるおそれがある。異なる平均粒子径を併用することも可能である。
なお、インク吸収性を調整したり、下塗り層上に塗工する塗工液の浸透を制御する目的で、副成分として平均粒子径の小さい顔料を配合することができる。この様な顔料としてはコロイダルシリカ、アルミナゾルが挙げられる。
下塗り層の接着剤としては、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白等の蛋白質類、澱粉や酸化澱粉等の各種澱粉類、ポリビニルアルコール、カチオン性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等の変性ポリビニルアルコールを含むポリビニルアルコール類、カルボキシメチルセルロースやメチルセルロース等のセルロース誘導体、スチレン−ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体の共役ジエン系重合体ラテックス、アクリル系重合体ラテックス、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体ラテックス、等一般に塗工紙用として用いられている従来公知の接着剤が単独、あるいは併用して用いられる。
顔料と接着剤の配合割合は、その種類にもよるが、一般に顔料100質量部に対し接着剤1〜100質量部、好ましくは2〜50質量部の範囲で調節される。その他、一般塗工紙の製造において使用される分散剤、増粘剤、消泡剤、帯電防止剤、防腐剤等の各種助剤が適宜添加される。下塗り層中には、蛍光染料、着色剤、白色顔料等を添加することもできる。
下塗り層を形成する方法としては、上記成分を含む塗液を公知の塗工方法により塗布するとよい。例えば、ブレードコーター、エアーナイフコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビアコーター、ロッドブレードコーター、リップコーター、カーテンコーター、スライドビード、スライドホッパー、およびスロットダイなどのダイコーター等、各種公知の塗工装置により塗工するとよい。
なお、本発明に用いられる透気性基材の緊度(JIS−P−8118)は、0.8〜1.1g/mであることがより好ましい。緊度が0.8g/mより小さいと、得られたインクジェット記録体の表面のボコツキが大きくなり、また1.1g/mより大きいと、鏡面ドラムへの圧着時にドラムへの貼り付きが悪くなり、高光沢を得ることが困難になるため好ましくない。
また、基材の厚さは160〜270μmであることがより好ましい。厚さが160μmより薄いと得られたインクジェット記録体の表面のボコツキが大きくなり、また270μmより厚いと鏡面ドラムへの圧着時にドラムへの貼り付きが悪くなり、高光沢を得ることが困難になるため好ましくない。
また、後で述べる記録層用塗液の増粘またはゲル化の手段として、透気性基材に架橋剤(例えば、ホウ素化合物)の溶液を予め含浸させておく場合、透気性基材のコッブ法による60秒の吸水度は10〜120g/mであることが好ましく、更には15〜100g/mであることが好ましい。基材の吸水度が10g/mより小さいとホウ素化合物の溶液が基材に十分に吸水されず、また120g/mより大きいと得られたインクジェット記録体の表面のボコツキが大きく、印字後にはコックリングが発生して光沢感が劣るので好ましくない。
「記録層の形成」
本発明は、上記の透気性基材に記録層を形成する。記録層は、最表層を通過あるいは吸収しきれないインク中の染料や溶剤成分を吸収定着すること目的で形成する層である。そのため、インク吸収速度とインク吸収容量のバランスが要求される。また、最表層の光沢性を高めるために、記録層には平滑性や成膜性が要求されるが、過度の成膜は、インクの吸収性を損なうことになる。
本発明の記録層は、平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料と親水性バインダーとを含有する記録層用塗液を塗布、乾燥し、且つ塗布と同時に、或いは塗布した層が乾燥途中であって、該記録層が減率乾燥部になる(減率乾燥速度を示す)前に、増粘またはゲル化(例えば、ホウ素化合物等の架橋剤によって塗液を増粘またはゲル化)させて形成する。
これは、塗料を乾燥初期に増粘またはゲル化させることで乾燥時の熱風による塗工層のひび割れを防ぎ、また基材への塗料のしみ込みを防止する大きな効果を有すると考えられる。
平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料としては、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物、アルミナ酸化物、およびアルミナ水和物から選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。このなかで、気相法シリカとアルミナ酸化物が好ましく選択される。アルミナ酸化物の中では気相法(フュームド)アルミナ酸化物が好ましい。
微細顔料の形態は、高いインク吸収性、及び塗工層の成膜性、平滑性を得る目的で上記顔料の凝集粒子分散体が主に好ましく用いられる。平均粒子径は、0.01〜1μmが必要である。インク吸収速度などの観点から平均1次粒子径0.003〜0.040μmの1次粒子が凝集してなる平均粒子径0.01〜0.7μmの凝集体顔料がより好ましい。インク中の染料や顔料を固定しやすく、かつ高いインク吸収速度、印字濃度、光沢を得るためには、平均1次粒子径0.005〜0.020μmの1次粒子が凝集してなる平均粒子径0.5μm以下の顔料がさらに好ましい。
平均粒子径0.7μm以下の顔料は、たとえば機械的手段で強い力、所謂breakingdown法(塊状原料を細分化する方法)により得ることが可能である。機械的手段としては、超音波ホモジナイザー、圧力式ホモジナイザー、液流衝突式ホモジナイザー、高速回転ミル、ローラミル、容器駆動媒体ミル、媒体攪拌ミル、ジェットミル、乳鉢、擂解機(鉢状容器中の被粉砕物を、杵状攪拌棒で磨砕混練する装置)、サンドグラインダー等が挙げられる。粒子径を小さくする為に、分級と繰り返し粉砕を行なうことができる。
本発明でいう平均粒子径は、顔料が粉体、スラリー状に関係なく、まず3%の顔料水分散液を200g調整し、続いて市販のホモミキサーで1000rpm、30分間を攪拌分散した後、直ちに電子顕微鏡(SEMとTEM)で観察した粒径である(1万〜40万倍の電子顕微鏡写真を撮り、5cm四方中の粒子のマーチン径を測定し平均したもの。「微粒子ハンドブック」、朝倉書店、p52、1991年参照)。本発明者らが測定した結果、顔料が粉体の場合(粒子径1μm以上の顔料が殆ど)はメーカーカタログ値とほぼ一致するが、スラリー状の場合(粒子径1μm以下の顔料が殆ど)は、スラリーの凝集状態によって粒子径が大きく変動するが、上記の測定条件であれば、ほぼ同じ値が得られる。
好ましく使用される気相法シリカは、フュームドシリカとも呼ばれ、一般的には火炎加水分解法によって作られる。具体的には四塩化珪素を水素及び酸素と共に燃焼して作る方法が一般的に知られているが、四塩化珪素の代わりにメチルトリクロロシランやトリクロロシランなどのシラン類も、単独または四塩化珪素と混合した状態で使用することが出来る。
メソポーラスシリカとは、1.5〜100nmに平均細孔径を有するシリカ多孔体である。また、アルミニウム、チタン、バナジウム、ホウ素、マンガン原子等を導入したメソポーラスシリカも使用できる。多孔体の物性としては特に限定されないが、BET比表面積(窒素吸着比表面積)は200〜1500m/gが好ましく、細孔容積としては0.5〜4cc/gが好ましい。メソポーラスシリカの合成方法は特に限定されないが、米国特許第3556725号明細書に記載されている、シリカのアルコキシドをシリカ源として、長鎖のアルキルを含む4級アンモニウム塩をテンプレートとした合成方法、特表平5−503499号公報等に記載されているアモルファスシリカ粉末やアルカリシリケート水溶液をシリカ源として、長鎖のアルキル基を有する4級アンモニウム塩、あるいはホスホニウム塩をテンプレートとする水熱合成法、特開平4−238810号公報等に記載されているシリカ源としてカネマイト等の層状ケイ酸塩を、長鎖のアルキルアンモニウムカチオン等をテンプレートとしてイオン交換法により合成する方法、更にドデシルアミン、ヘキサデシルアミン等のアミン、ノニオン系界面活性剤等をテンプレートとして、シリカ源として水ガラス等をイオン交換した活性シリカを用いて合成する方法などである。ナノポーラスシリカ前駆体からのテンプレートの除去方法としては高温で焼成する方法、有機溶媒で抽出する方法が挙げられる。
活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物とは、コロイド状に分散したシリカシード液にアルカリを添加したのち、該シード液に対し活性珪酸水溶液及びアルコキシシランから選ばれる少なくとも1種類からなるフィード液を少量ずつ添加してシリカ微粒子を成長させて得る2次シリカ分散体であり、例えば特開平2001−354408号公報などに記載されている方法で得ることが可能である。
アルミナ酸化物とは、一般的に結晶性を有する酸化アルミナとも呼ばれる。具体的には、χ、κ、γ、δ、θ、η、ρ、擬γ、α結晶を有する酸化アルミナが挙げられる。本発明は光沢感、インク吸収性から気相法アルミナ酸化物、γ、δ、θ結晶を有するアルミナ酸化物が好ましく選択される。粒度分布がシャープで、成膜性が特に優れる気相法アルミナ酸化物(フュームドアルミナ)が最も好ましい。
気相法アルミナ酸化物とは、ガス状アルミニウムトリクロライドの高温加水分解によって形成されたアルミナであり、結果として高純度のアルミナ粒子を形成する。これら粒子の1次粒子サイズはナノオーダーであり、非常に狭い粒子サイズ分布(粒度分布)を示す。かかる気相法アルミナ酸化物は、カチオン表面チャージを有する。インクジェット塗工における気相法アルミナ酸化物の使用は、例えば米国特許第5,171,626号公報に示されている。
アルミナ水和物とは、特に限定するものではないが、インク吸収速度や成膜性の観点からベーマイトか擬ベーマイトが好ましく選択される。アルミナ水和物の製造方法は例えばアルミニウムイソプロポキシドを水で加水分解する方法(B.E.Yoldas,Amer.Ceram.Soc.Bull.,54,289(1975)など)やアルミニウムアルコキシドを加水分解する方法(特開平06−064918号公報など)などが挙げられる。
記録層に含有する親水性バインダーとしては、インクジェット記録用として公知のバインダーの中で、記録層用塗液を塗工と同時、或いはその後に増粘またはゲル化する水溶性バインダー、水分散性バインダーであれば使用できる。
例えば、架橋剤を組み合わせて増粘またはゲル化する場合、架橋剤と架橋反応を起こすバインダーを選択使用する。架橋速度の速いホウ素化合物を代表例とすると、ポリビニルアルコール、カチオン変性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、ポリビニルアセタール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白質類、でんぷん、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、スチレンーブタジエン共重合体、メチルメタアクリレート、スチレンー酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。このなかで、特に顔料との接着性からポリビニルアルコールが好ましく選択される。このなかで、成膜性とインク吸収性のバランスから重合度2000以上のポリビニルアルコールが好ましく、重合度3600〜5000のポリビニルアルコールがより好ましい。なお、インク吸収性などを改善する意味で2種以上のバインダー(例えば、水溶性樹脂と水溶性樹脂、水溶性樹脂とラテックスなど)を併用しても良い。
記録層にはカチオン性化合物を含有せしめることが好ましい。カチオン性化合物としては、例えば、1)ポリエチレンアミンやポリプロピレンポリアミンなどのポリアルキレンポリアミン類、またはその誘導体、2)第2級アミン基や第3級アミン基、第4級アンモニウム基を有するアクリル樹脂、3)ポリビニルアミン、ポリビニルアミジン、5員環アミジン類、4)ジシアンジアミド−ホルマリン重縮合物に代表されるジシアン系カチオン樹脂、5)ジシアンジアミド−ジエチレントリアミン重縮合物に代表されるポリアミン系カチオン樹脂、6)エポクロルヒドリン−ジメチルアミン付加重合物、7)ジメチルジアリルアンモニウムクロライド−SO共重合物、8)ジアリルアミン−SO共重合物、9)ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合物、10)ビニルベンジルトリアリルアンモニウム塩の単独重合体又は共重合体、11)アリルアミン塩の重合物、12)ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレート4級塩重合物、13)アクリルアミド−ジアリルアミン塩共重合物、14)ポリ塩化アルミニウム、ポリ酢酸アルミニウム、ポリ乳酸アルミニウムなどのアルミニウム塩等の一般市販されるものが挙げられる。なお、カチオン性化合物の添加量としては、顔料100質量部に対し、1〜30質量部が好ましく、2〜15質量部がより好ましい。
顔料としてシリカ系を使用する場合は、シリカとカチオン性化合物を混合し凝集させることによって得られたシリカ−カチオン性化合物凝集体粒子を0.01〜1μm、好ましくは0.01〜0.7μmに粉砕したシリカ−カチオン性化合物凝集体微粒子であることが好ましい。この場合、カチオン性化合物は、上記のカチオン性化合物から適宜選択される。特にインク中の染料や顔料の定着性、分散性から1)5員環アミジン類、2)ポリ塩化アルミニウム、ポリ酢酸アルミニウム、ポリ乳酸アルミニウムなどのアルミニウム塩が好ましい。
記録層を形成するための記録層用塗液は、上記顔料と親水性バインダー、必要により併用されるカチオン性化合物を含有する水を溶媒とした水系塗液として調整される。顔料と親水性バインダーの比率は、質量比で100/50〜100/2の範囲であるとよい。インク吸収性と塗膜強度のバランスから100/30〜100/5が好ましく、100/25〜100/10がさらに好ましい。なお、記録層には顔料と親水性バインダー、必要により併用されるカチオン性化合物の他に、一般の塗被紙製造において使用される分散剤、増粘剤、消泡剤、着色剤、帯電防止剤、防腐剤等の各種助剤が適宜添加される。
記録層用塗液の塗工量は特に限定するものではないが、1〜40g/m程度、好ましくは5〜30g/mある。塗布量が少ないと、高精細且つ高速の昨今のプリンターではインク吸収速度が不足するおそれがあり、多すぎると塗膜のひび割れの制御が困難である。
インク吸収速度とインク吸収容量のバランスから、記録層の塗布量は後で述べる最表層塗布量の3倍以上が好ましい。7倍以上がさらに好ましく、10〜60倍は最も好ましい範囲である。
記録層用塗液を塗布する塗工装置としては、塗料の物性及び塗工量の点から前計量法の塗工方法が好適である。前計量法の塗工方法としては、リップコーター、カーテンコーター、スライドビード、スライドホッパー、およびスロットダイなどのダイコーター等、各種公知のものが挙げられる。また、二層以上塗工する場合にはWet on Wet(下層が未乾燥のうちに上層を下層の上に塗工する方法)で塗工することが好ましい。
塗工後、乾燥されるが、その乾燥方法は特に限定はしない。従来から塗工機で使用されている乾燥装置が利用でき、例えば、熱風乾燥、ガスヒーター乾燥、高周波乾燥、電気ヒーター乾燥、赤外線ヒーター乾燥、レーザー乾燥等の各種加熱乾燥方式が好ましく、適宜使用される。このなかで、熱風乾燥がコストの面で有利であるため好ましく採用される。
本第一発明は、塗布された記録層用塗液の増粘またはゲル化を、塗布と同時に行うか、塗布後、乾燥され、その乾燥が減率乾燥速度を示すようになる前に行う必要がある。
一般に、塗布された塗液の乾燥工程は、乾燥初期の恒率乾燥部、その後の減率乾燥部、そして乾燥終点に分類される。ここで恒率乾燥部とは、塗工層中の水分の含有量が一定の乾燥条件であれば時間に比例して減少する乾燥領域のことで、比較的自由な水が水の気化熱を奪いながら蒸発していくため、塗工層の表面温度はほぼ一定である。乾燥方法や塗工時の塗料の温度にもよるが、100℃以上の熱風乾燥の場合、恒率乾燥部での表面温度20〜45℃である。
これに対し、減率乾燥部とは塗工層中の水分の含有量が塗工層の空隙容量よりも少なくなった時の乾燥領域のことで、この領域では相互作用のある水を蒸発させるためのエネルギーも必要となるため、塗工層の表面温度は上昇する。この減率乾燥が終了すると、乾燥熱風の温度と塗工層の表面温度が一致する領域となり、これが乾燥終点である。
本第一発明において、記録層を塗工後に塗料を増粘またはゲル化させるのは塗布と同時、もしくは形成した記録層の乾燥途中であって記録層が減率乾燥部になる前、つまり恒率乾燥領域である。これは、塗料を乾燥初期に増粘またはゲル化させることで乾燥時の熱風による塗工層のひび割れを防ぎ、また基材への塗料のしみ込みを防止する意味でも大きな効果があるからである。
塗布された塗液を増粘またはゲル化させる方法としては、特に限定するものではない。
例えば、(a)記録層に配合した親水性バインダーと架橋反応可能な架橋剤を用いて増粘またはゲル化させる方法、(b)電子線などのエネルギーを供給することにより増粘またはゲル化させる方法、(c)親水性バインダーとして、温度条件によって親水性と疎水性を示す感温性高分子化合物を用い、温度変化させることにより増粘またはゲル化させる方法などが挙げられる。
(a)記録層に配合した親水性バインダーと架橋反応可能な架橋剤を用いて増粘またはゲル化させる方法としては、前記例示した親水性バインダーと、該親水性バインダーを架橋反応可能な架橋剤を組み合わせて使用する。例えば、架橋剤を予め基材に塗布・含浸させておき、記録層用塗液を塗布する、記録層用塗液に架橋剤を配合せしめておき塗布する、記録層用塗液を塗布後、架橋剤を塗布する方法などにより製造するとよいが、架橋剤を予め塗布しておくことが、増粘またはゲル化が均一な記録層が得られるため、好ましい。
架橋剤としては、ホウ素化合物、エポキシ化合物、グリシジル化合物、ジルコニウム化合物、アルミニウム化合物、クロム化合物等などが例示できる、中でも、ホウ素化合物は、増粘またはゲル化が早く生じるので特に好ましい。
ホウ素化合物としては、ホウ素原子を中心原子とする酸素酸及びその塩のことである。例としては、オルトホウ酸、メタホウ酸、次ホウ酸、四ホウ酸、五ホウ酸、及びそれらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩が挙げられる。このなかで、オルトホウ酸と四ホウ酸二ナトリウムが塗料を適度に増粘させる効果があるために好ましく用いられる。
ホウ素化合物の含有量は、ホウ素化合物及び親水性バインダーの種類にもよるが、基材の片面に0.01〜1.5g/m含有されるのが好ましい。1.5g/mより多いと親水性バインダーとの架橋密度が高くなり、塗膜が硬くなって折り割れしやすくなる。また、0.01g/mより少ないと親水性バインダーとの架橋が弱く、塗料のゲル化も弱くなって塗膜がひび割れやすくなる。
(b)電子線などのエネルギーを供給することにより増粘またはゲル化させる方法としては、記録層のバインダーとして、ラジカル重合性の不飽和結合を有さず、かつ水溶液に電子線を照射することによりハイドロゲルを形成する親水性バインダーを用い、前記微細顔料100質量部に対して、親水性バインダー1〜100質量部の割合で含有する塗液を塗布し、ついで電子線を照射して該塗布された塗液をハイドロゲル化させた後、乾燥して形成して記録層を形成するとよい。
ラジカル重合性の不飽和結合を有さず、かつ水溶液に電子線を照射することによりハイドロゲルを形成する親水性バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアルキレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、水溶性ポリビニルアセタール、ポリ−N−ビニルアセトアミド、ポリアクリルアミド、ポリアクリロイルモルホリン、ポリヒドロキシアルキルアクリレート、ポリアクリル酸、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ゼラチン、カゼイン、及びこれらの水溶性誘導体、並びにこれらの共重合体などが例示でき、これらを単独使用、或いは併用するとよい。
電子線の照射方式としては、例えばスキャニング方式、カーテンビーム方式、ブロードビーム方式などが採用され、電子線を照射する際の加速電圧は50〜300kV程度が適当である。電子線の照射量は1〜200kGy程度の範囲で調節するのが好ましい。1kGy未満では塗工層をゲル化させるのに不十分であり、200kGyを越えるような照射は基材や塗工層の劣化や変色をもたらす恐れがあるため好ましくない。
(c)親水性バインダーとして、温度条件によって親水性と疎水性を示す感温性高分子化合物を用い、温度変化させることにより増粘またはゲル化させる方法としては、バインダーとして、感温点以下の温度領域では親水性を示し、感温点より高い温度領域では疎水性を示す感温性高分子化合物を用いるとよい。
この感温性高分子化合物を用いた場合、感温点以上の温度で塗工を行い、感温点以下に冷却することにより、塗工した層が増粘またはゲル化され、その後乾燥して記録層を形成するとよい。このような感温性高分子化合物としては、特開2003−40916号公報に開示されている、ポリビニルアルコール及び/又はポリビニルアルコール誘導体の共存下に重合して得られる感温性高分子化合物が例示できる。
具体的には、
(1)単独重合することによって該温度応答性(親水性−疎水性の変化)を呈する高分子化合物が得られるモノマー(主モノマー(M))の1種あるいは2種以上をポリビニルアルコール及び/又はポリビニルアルコール誘導体の共存下で重合して得られる高分子化合物、あるいは、(2)該主モノマー(M)と反応して高分子化合物を作ることができかつ単独重合によっては該温度応答性を呈する高分子化合物が得られないモノマー(副モノマー(N))と主モノマー(M)とをポリビニルアルコール及び/又はポリビニルアルコール誘導体の共存下で重合して得られる高分子化合物である。
副モノマー(N)を共重合成分に使用することによって、感温点や成膜性の異なる高分子化合物を得ることが可能となる。
主モノマー(M)、副モノマー(N)、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール誘導体は各々1種あるいは2種以上のものを組み合わせて用いることも出来る。
感温性高分子化合物の感温点は、特に限定しないが、5〜30℃であることが好ましい。因みに、5℃に満たないと、インク受容層用塗液を塗工後、冷却して塗工層をゲル化する際の冷却効率が悪くなる。冷却効率が悪くなると、塗液がインク受容層下層に浸透してしまい、ゲル化が不十分となり、例えば、該層上に光沢層を設けた場合光沢性が低下する原因となる。30℃を越えると、インク受容層用塗液が塗工の際にゲル化してしまい、安定して製造することができなくなる傾向にある。特に好ましい感温点は、10〜20℃である。
感温性高分子化合物のガラス転移点は特に限定されないが、成膜性などの観点からガラス転移点は−20〜100℃が好ましく、一般的には得られる記録媒体への柔軟性付与の観点から−20〜40℃が好ましい。因みに−20℃に満たない場合は、インク吸収性が十分でなく、一方、100℃を越えると、成膜性が不十分となり塗膜強度が低下する。
感温性高分子化合物は、この感温性高分子化合物を含む高分子エマルジョンの形態で用いられることが好ましい。この高分子エマルジョンは、含有する感温性高分子化合物の温度変化による親水性−疎水性の変化の影響によって急激に粘度変化を生じる温度(感温点)を有することになる。
この様な感温点、ガラス転移点の調製は、以下の主モノマー(M)、副モノマー(N)、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体の配合比により調整可能である。
主モノマー(M)と副モノマー(N)、ポリビニルアルコールおよび/又はポリビニルアルコール誘導体の使用割合は、得られる高分子化合物(A)が温度応答性を呈する範囲の中で決められ、高分子化合物(A)中のポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体の含有率は該条件の範囲の中においては特に制限されないが最終的に得られる記録媒体の塗工膜の耐水性の観点から、0.1〜50wt%が好ましく用いられ、更に好ましくは0.5〜20wt%である。
主モノマー(M)としてはN−アルキルまたはN−アルキレン置換(メタ)アクリルアミド誘導体(ここで、(メタ)アクリルとはメタアクリル(あるいはメタクリル)またはアクリルを簡便に表記したものである)、ビニルメチルエーテルなどが挙げられ、具体的には例えば、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−シクロプロピル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルピロリジン、N−(メタ)アクリロイルピペリジン、N−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロポキシプロピル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−(2,2−ジメトキシエチル)−N−メチルアクリルアミド、N−メトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルモルホリンなどが挙げられる。成膜性の観点から、N−イソプロピルアクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−アクリロイルモルホリンが好ましい。
副モノマー(N)としては親油性ビニル化合物、親水性ビニル化合物、イオン性ビニル化合物などが挙げられ、具体的には、親油性ビニル化合物としてはメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、グリシジルメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、エチレン、イソプレン、ブタジエン、酢酸ビニル、塩化ビニルなどが挙げられ、親水性ビニル化合物としては2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有モノマー、2−メチル−5−ビニルピリジン、N−ビニル−2−ピロリドン、N−アクリロイルピロリジン、アクリロニトリル、などが挙げられ、イオン性ビニル化合物としてはアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フ マル酸、マレイン酸、クロトン酸、ブテントリカルボン 酸、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノメチル、イ タコン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル等のカルボン酸基含有モノマー、2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、(メタ)アクリルスルホン酸等のスルホン酸基含有モノマー、などが挙げられる。特に、メチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、アクリルアミド、メタアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミドが好ましく用いられる。また、本発明の高分子エマルジョンを用いて得られる塗工層の成膜性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、クロトン酸、ブテントリカルボン酸、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル等のカルボン酸基含有モノマー、2−アクリルアミド−2−メチル−プロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、(メタ)アクリルスルホン酸等のスルホン酸基含有モノマーなどのアニオン基含有モノマーを用いることは好ましく、特にアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸等のカルボン酸基含有モノマーを用いることは好ましい。
本第二発明は、透気性基材上に、記録層に使用する親水性バインダーと架橋反応が可能な架橋剤を有する塗液を予め基材の一方の面に塗布し、該塗液を乾燥後、あるいは乾燥することなく、塗布面に、記録層用塗液を塗布、乾燥する。
この場合、透気性基材のコッブ法による60秒の吸水度は10〜120g/mであることが好ましく、更には15〜100g/mであることが好ましい。基材の吸水度が10g/mより小さいと架橋剤の溶液が基材に十分に吸水されず、また120g/mより大きいと得られたインクジェット記録体の表面のボコツキが大きく、印字後にはコックリングが発生して光沢感が劣るので好ましくない。
架橋剤としては、前記架橋剤が適宜使用でき、中でも、ホウ素化合物は、増粘またはゲル化が早く生じるので特に好ましい。ホウ素化合物の中でも、オルトホウ酸と四ホウ酸二ナトリウムが塗料を適度に増粘させる効果があるために好ましく用いられる。
「最表層の形成」
本発明は、上記記録層上に最表層を形成する。この際、記録層が、増粘またはゲル化した記録用塗液が乾燥され、減率乾燥速度を示すようになった後に、最表層塗工液を形成する。最表層は表面光沢を得るために形成するが、これ以外に、インク中の染料または顔料をすばやく定着させ、高発色(高印字濃度)、且つ、均一画像(ドットの真円性)を得る機能を発現するための層である。
表面光沢を得るためには、前述した記録層が減率乾燥速度を示すようになった後に、平均粒子径0.01から1μmの微細顔料を含有する最表層用塗液を記録層の上に塗工し、湿潤状態にある間に加熱された鏡面ドラムに圧着することにより、最表層を形成する必要がある。これは、減率乾燥部以降での記録層に含有される水分、及び湿潤状態にある最表層に含有される水分は、加熱された鏡面ドラムに圧着されることにより蒸発し、鏡面ドラムから最表層を剥離すると、インク吸収性及び光沢に優れた最表層を有するインクジェット記録体を得ることができる。
最表層に含有する微細顔料は、例えば、前記記録層で開示した微細顔料が使用でき、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物、コロイダルシリカ、アルミナ酸化物、およびアルミナ水和物から少なくとも1種が選ばれる。このなかで、コロイダルシリカ、気相法シリカ、アルミナ酸化物は、優れた光沢が得られるので好ましい。特に、気相法シリカとアルミナ酸化物は、顔料インクの定着性が良好であるので好ましく、特にアルミナ酸化物が好ましい。アルミナ酸化物の中では気相法(フュームド)アルミナ酸化物が好ましい。顔料の形態は、単分散体であっても凝集粒子分散体であってもよいが、最表層には高印字濃度、高光沢を得るために上記顔料の単分散体、もしくは凝集粒子分散体のなかでも粒子径の小さいものが主に好ましく用いられる。
上記顔料の平均粒子径は、0.01〜1μmが必要である。インク吸収速度などの観点から平均1次粒子径0.003〜0.040μmの1次粒子が凝集してなる平均粒子径0.01〜0.7μmの凝集体顔料がより好ましい。インク中の染料や顔料を固定しやすく、かつ高いインク吸収速度、印字濃度、光沢を得るためには、平均1次粒子径0.005〜0.020μmの1次粒子が凝集してなる平均粒子径0.5μm以下の顔料がさらに好ましい。さらに、最表層を構成する微細顔料においては、平均1次粒子径0.007〜0.013μmの1次粒子が凝集してなる平均粒子径0.01〜0.2μmの顔料が、より高い光沢及び発色性を得るためさらに好ましい。
表面層に、コロイダルシリカを用いる場合は、バインダーを含有しなくても塗布することができるが、通常、微細顔料とバインダーを配合する。バインダーとしては、公知のバインダーが使用できるが、最表層には、ラテックスバインダーを配合することが好ましい。
ラテックスバインダーは、特に限定するものではないが、例えば、アクリル系樹脂エマルション、(ポリ)ウレタン系樹脂エマルション、スチレン系樹脂エマルション、スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂エマルション、スチレン−ブタジエン共重合体系エマルション、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体系エマルション、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの重合体や共重合体系エマルション、エチレン酢酸ビニル共重合体などのビニル系重合体エマルション、或いはこれら各種重合体のカルボキシ基などの官能基含有単量体による官能基変性重合体エマルションなどが挙げられる。特に、アクリル系樹脂エマルション、(ポリ)ウレタン系樹脂エマルション、スチレン系樹脂エマルションが好ましく選択される。光沢発現、印字濃度からエマルションラテックスの平均粒子径は0.08μm以下が好ましく、より好ましくは0.005〜0.05μmの範囲である。インクの定着性からエマルションラテックスはカチオン変性のものが好ましい。
高光沢を得るために、本発明は、最表層は湿潤状態にある間に加熱された鏡面ドラムに圧着する。好ましくは、圧着後、乾燥して、ドラムの鏡面を最表層用塗液層に写し取る、所謂キャスト法を採用する。より高平滑、高光沢の面を得るためにはエマルションラテックスのガラス転移温度は30℃以下であることが好ましい。更に好ましい範囲は−50℃〜10℃、最も好ましい範囲は−35℃〜0℃である。勿論、品質を阻害しない程度でその他のバインダー(例えば、水溶性樹脂バインダー)を併用してもよい。
最表層の微細顔料とラテックスバインダーの比率は、インク吸収性を阻害しなければ特に規定するものではないが、質量比で100/100〜100/3の範囲が好ましく、インク吸収性と塗膜強度のバランスから100/30〜100/10がさらに好ましい。
本発明は、0.01〜1μmの微細顔料を使用、或いは0.01〜1μmの微細顔料とラテックスバインダーを使用することにより、光沢、印字濃度発現及びインク吸収速度のバランス調整が可能となり、細孔直径分布曲線におけるピークをほぼ0.001〜0.2μm以下、つまり、塗膜にひび割れがない状態にすることで、画像の均一性を得ることが可能となる。
本発明の最表層には、カチオン性化合物を含有してもよい。カチオン性化合物としては、例えば1)ポリエチレンアミンやポリプロピレンポリアミンなどのポリアルキレンポリアミン類、またはその誘導体、2)第2級アミン基や第3級アミン基、第4級アンモニウム基を有するアクリル樹脂、3)ポリビニルアミン、ポリビニルアミジン、5員環アミジン類、4)ジシアンジアミド−ホルマリン重縮合物に代表されるジシアン系カチオン樹脂、5)ジシアンジアミド−ジエチレントリアミン重縮合物に代表されるポリアミン系カチオン樹脂、6)エポクロルヒドリン−ジメチルアミン付加重合物、7)ジメチルジアリルアンモニウムクロライド−SO共重合物、8)ジアリルアミン−SO共重合物、9)ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合物、10)ビニルベンジルトリアリルアンモニウム塩の単独重合体又は共重合体、11)アリルアミン塩の重合物、12)ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレート4級塩重合物、13)アクリルアミド−ジアリルアミン塩共重合物、14)ポリ塩化アルミニウム、ポリ酢酸アルミニウム、ポリ乳酸アルミニウムなどのアルミニウム塩等の一般市販されるものが挙げられる。なお、カチオン性化合物の添加量としては、顔料100質量部に対し、1〜30質量部が好ましく、2〜15質量部がより好ましい。
顔料としてシリカ系を使用する場合は、シリカとカチオン性化合物を混合し凝集させることによって得られたシリカ−カチオン性化合物凝集体粒子を0.01〜1μm、好ましくは0.01〜0.5μm、更に好ましくは0.01〜0.2μmに粉砕したシリカ−カチオン性化合物凝集体微粒子であることが望ましい。この場合カチオン性化合物は、前記記載のカチオン性化合物から適宜選択される。特にインク中の染料や顔料の定着性、分散性から1)5員環アミジン類、2)ポリ塩化アルミニウム、ポリ酢酸アルミニウム、ポリ乳酸アルミニウムなどのアルミニウム塩、3)ジアリルジメチルアンモニウムクロライドなどの第4級アンモニウム塩が好ましい。
最表層は、塗工後、鏡面ドラムに圧着され、好ましくは圧着した後、鏡面ドラムで乾燥して、鏡面を塗工層に写し取られる。鏡面ドラムから最表層層を剥離しやすくする為に、一般市販の離型剤、例えば、ステアリン酸アミド、ポリエチレンワックス、オレイン酸アンモニウムなどが最表層用塗液には適宜添加される。この中で、特にカチオン系離型剤が好ましい。離型剤の添加量は特に限定されるものではないが、一般的に顔料100質量部に対して0.5〜10質量部である。
最表層用塗液には、上記微細顔料、バインダー、カチオン性化合物、離型剤のほか、保存性改良剤、分散剤、増粘剤、消泡剤、着色剤、帯電防止剤、防腐剤等の各種助剤が適宜添加される。
最表層の塗布量は、0.1〜10g/mの範囲が好ましく、0.2〜5g/mがより好ましく、0.5〜2g/mがさらに好ましい。塗布量が少ないと、塗膜が薄くなり光による干渉色が生じやすく、一方、塗布量が多いと、インク吸収速度が著しく低下するおそれがある。
最表層を得るための塗工装置としては、ブレードコーター、エアーナイフコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビアコーター、ロッドブレードコーターなども挙げられるが、図1に示すような鏡面ドラムとプレスロールとの接線の上部に塗料溜まりを形成して最表層を塗工後、湿潤状態であるうちに加熱した鏡面ドラムに圧着する方法が光沢向上に極めて大きな効果を示すため好ましい。
また、一つの装置で、記録層を塗工、乾燥後、引き続き、表面層を塗工することが好ましい。この方法を採用すると、一旦記録層を塗工したシートを巻き取ることがないので、巻き取りの際に、芯に近い部分と、表面に近い部分の間の圧力差による記録層状態変化を防ぐことができるので、製造の流れ方向で均質な記録層及び表面層が形成できる。
最表層は、塗工後、鏡面ドラムに圧着する。そのまま、鏡面ドラムで塗液を乾燥し、鏡面を最表面に写し取る、所謂キャスト法が最も効果が大きく、好ましい。この場合、ひび割れ制御や最表層の乾燥効率を考えると、加熱された鏡面ドラムの表面温度は80〜120℃の範囲が好ましい。
また、鏡面ドラムで乾燥するのでなく、鏡面ドラムに圧着(ニップ)した後、後工程で乾燥を行っても構わない。後工程の乾燥方法としては、特に限定するものではなく、従来から公知の熱風乾燥、ガスヒーター乾燥、高周波乾燥、電気ヒーター乾燥、赤外線ヒーター乾燥、レーザー乾燥、電子線乾燥等の各種加熱乾燥方式が適宜使用される。このなかで、熱風乾燥がコストの面で有利であるため好ましく採用される。
なお、キャスト法においても、鏡面ドラムに圧着後、表面層の乾燥が不十分である場合は、後工程で乾燥するとよいし、鏡面ドラムに圧着、乾燥の際に、裏面から、赤外線などにより、乾燥を補助することも可能である。また、得られた記録体のカールを矯正するために、乾燥後に調湿エリアを設けてもよい。
本発明の最表層、記録層は透明性が高いほど印字濃度も高くなる傾向がある。最表層のヘイズ度(JIS K 7105)は30%以下、最表層と記録層のヘイズ度の和は50%以下が好ましい。最表層のヘイズ度が15%以下、最表層と記録層のヘイズ度の和は30%以下がさらに好ましい。
本発明は、記録層に平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料を用いるので、細孔直径分布曲線におけるピークがほぼ0.2μm以下、つまり塗膜のひび割れのない記録層を設け、印字濃度、インク吸収速度、インク吸収容量のバランスを調整することで上記の要求を満たすことができる。また、増粘またはゲル化させて乾燥した記録層を有するので、その上に形成する最表層の光沢発現がしやすく、最表層の細孔直径分布曲線におけるピークがほぼ0.2μm以下、つまり塗膜のひび割れ制御も簡単に行うことが可能となる。
本第三発明は、基材上に記録層、最表層を設けるインクジェット記録体の製造方法において、連続する基材を供給する手段と、微細顔料と親水性バインダーを含有する記録層用塗液を塗布する手段と、記録層用塗液を増粘またはゲル化させる手段と、記録層用塗液を減率乾燥速度を示すまで乾燥する手段と、形成された記録層上に微細顔料を含有する最表層用塗液を塗布する手段と、最表層が湿潤状態にある間に加熱された鏡面ドラムに圧着する手段を有するインクジェット記録体の製造装置を用いて製造するインクジェット記録体の製造方法である。
すなわち、基材を供給する工程(例えば、抄紙機や塗工機等から繰り出したり、アンワインダーにより巻き取り状態の基材を繰り出したりする手段)と、微細顔料と親水性バインダーを含有する記録層用塗液を塗布する工程(例えば、記録層用塗液を塗工機により塗布する手段)と、記録層用塗液を増粘またはゲル化させる工程(例えば、架橋剤を塗布する手段、電子線を照射する手段、又は冷却する手段)と、記録層用塗液を減率乾燥速度を示すまで乾燥する工程(例えば、熱風乾燥などの乾燥手段)と、形成された記録層上に微細顔料を含有する最表層用塗液を塗布する工程(例えば、最表層用塗液を塗工機により塗布する手段)と、最表層が湿潤状態にある間に加熱された鏡面ドラムに圧着する工程(例えば、公知のキャストドラムや図1に示すような塗工と鏡面ドラムに圧着が同時に行える塗工手段)を有する装置を用い、連続して製造する方法である。鏡面ドラムに圧着後には、鏡面ドラムから剥離する工程と、必要により、巻き取り状に巻き取る工程を有する。
各手段の間に巻き取り状に巻き取ったりすることなく、続けて製造される、すなわち、一つの装置で製造されるので、流れ方向での品質のバラツキが無くなるばかり、光沢感の高いものが得られる。
このようにして製造されたインクジェット記録体は、記録面側にカールがしやすいため、裏面にカール防止層を形成することが好ましい。カール防止層は、上記製造方法の任意の場所で形成することができるが、最表層の鏡面ドラムへの圧着や、その後の乾燥を考慮すると、最表層形成後に裏面にカール防止層を形成することが好ましい。カール防止層は、樹脂層、樹脂と顔料を含む層をコーティングにより設けるとよい。中でも、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)などの熱可塑性樹脂をラミネートすることが好ましい。これによりカールが改善でき、得られたインクジェット記録体の搬送性も改良され、記録体の質感も写真用印画紙に近づけることができる。なお、ラミネートに使用する熱可塑性樹脂中には、顔料や染料などを配合してもよい。
「インク」)
本発明のインクジェット記録方法で使用されるインクとしては、像を形成するための色素と該色素を溶解または分散するための液媒体を必須成分とし、必要に応じて各種分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、比抵抗調整剤、pH調整剤、防かび剤、記録剤の溶解または分散安定化剤等を添加して調整される。
インクに使用される染料、顔料としては、直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料、食用色素、分散染料、油性染料及び各種顔料等が挙げられるが、従来公知のものを特に制限なく使用することができる。前記染料や顔料の含有量は、インクの溶媒成分の種類、インクに要求される特性などに依存して決定されるが、本発明に使用されるインクの場合も、従来のインク中におけるような配合、即ち、0.1〜20質量%程度の使用で特に問題はない。
本発明で用いられるインクの溶媒としては、水及び水溶性の各種有機溶剤、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール等の炭素数1〜4のアルキルアルコール類、アセトン、ジアセトンアルコール等のケトンまたはケトンアルコール類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、エチレングリコール、、ポロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が2〜6個のアルキレングリコール類、ジメチルホルムアミド等のアミド類、テトラヒドロフラン等のエーテル類、グリセリン、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールメチル(エチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類などが挙げられる。
以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、勿論これらに限定されるものではない。また、例中の部及び%は特に断らない限り、水を除いた固形分であり、それぞれ質量部及び質量%を示す。
[カチオン性シリカ微粒子A]
平均粒子径1.0μmの気相法シリカ(日本アエロジル社製、商品名:エアロジルA300、平均1次粒子径:約0.008μm)を用い、ホモミキサーにより分散した後、平均粒子径が0.08μmになるまで高速流衝突型ホモジナイザーで粉砕分散し、10%の水分散液を調製した。前記10%水分散液に5員環アミジン構造を有するカチオン性化合物(ハイモ社製、商品名:SC−700、分子量:30万)10部を添加し、高速流衝突型ホモジナイザーで更に分散し、平均粒子径が0.15μmの10%の水分散液を調製した。
[カチオン性シリカ微粒子B]
上記カチオン性シリカ微粒子Aの10%水分散液を、更に高速流衝突型ホモジナイザーで分散して、平均粒子径が0.1μmの10%の水分散液を調製した。
[カチオン性シリカ微粒子C]
(メソポーラスシリカの調整)
水60gにテンプレートとしてエチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合物(旭電化工業製、プルロニックP123)8gと2N塩酸水溶液240gを加えて35℃で攪拌溶解させた。これに1,3,5−トリメチルベンゼン1.6gを攪拌しながら加えた。さらにテトラエトキシシラン17gを攪拌しながら添加し、35℃で20時間攪拌し、90℃で24時間静置した。得られた複合体を濾過し、水洗後48時間風乾し、シリカとテンプレートの複合体粉末を得た。得られた粉末を500℃で6時間焼成しメソポーラスシリカを得た。
(カチオン性シリカ微粒子の調製)
得られた粉末を用い、ホモミキサーにより分散した後、平均粒子径が0.1μmになるまで高速流衝突型ホモジナイザーで粉砕分散し、10%の水分散液を調製した。前記10%水分散液に5員環アミジン構造を有するカチオン性化合物(ハイモ社製、商品名:SC−700M、分子量:3万)10部を添加し、高速流衝突型ホモジナイザーで更に分散し、平均粒子径が0.3μmの10%の水分散液を調製した。
[カチオン性シリカ微粒子D]
(活性ケイ酸水溶液の調製)
SiO濃度30重量%、SiO/NaOモル比3.1のケイ酸ソーダ溶液(トクヤマ社製、商品名:三号珪酸ソーダ)に蒸留水を混合し、SiO濃度4.0重量%の希ケイ酸ソーダ水溶液を調製した。この水溶液を、水素型陽イオン交換樹脂(三菱化学社製、商品名:ダイヤイオンSK−1BH)が充填されたカラムに通じて活性ケイ酸水溶液を調製した。得られた活性ケイ酸水溶液中のSiO濃度は4.0重量%、pHは2.9であった。また、NaO換算濃度は0.1重量%以下であった。
(シード液の調製)
還流器、攪拌機、温度計を備えた5リットルのガラス製反応容器中で、500gの蒸留水を100℃に加温した。この熱水を100℃に保ちながら、上記の活性ケイ酸水溶液を1.5g/分の速度で合計450g添加し、シード液を調製した。
(シリカ微粒子分散液の調製)
上記のガラス製反応容器中で、950gの上記シード液に対しアンモニアを0.015モル添加し安定化させ、100℃に加温した。このシード液に対して、上記の活性ケイ酸水溶液を1.5g/分の速度で合計550g添加した。活性ケイ酸の添加終了後、そのまま溶液を100℃に保って9時間加熱還流を行い、シリカ微粒子分散液を得た。この分散液をエバポレーターにて濃縮し、10%の水分散液を調製した。
(カチオン性シリカ微粒子の調製)
前記10%水分散液に5員環アミジン構造を有するカチオン性化合物(ハイモ社製、商品名:SC−700M、分子量:3万)10部を添加し、平均粒子径が0.5μmになるまで高速流衝突型ホモジナイザーで粉砕分散し、10%の水分散液を調製した。
[アルミナ微粒子A]
平均粒子径約3.0μmの高純度アルミナ(住友化学工業社製、商品名:AKP−G015、γ結晶酸化アルミナ、平均1次粒子径:約0.1μm)を用い、ホモミキサーにより分散した後、高速流衝突型ホモジナイザーで更に分散し、平均粒子径が0.2μmになるまで液流衝突型ホモジナイザーで粉砕分散操作を繰り返し、10%の水分散液を調製した。
実施例1
[塗工液A]
カチオン性シリカ微粒子A100部に、バインダーとしてポリビニルアルコール(クラレ社製、商品名:PVA−235、重合度3500、けん化度88.5%)18部、分散剤(東亜合成社製、商品名:アロンSD−10)0.05部の混合水分散液(濃度:15%)を調製した。
[塗工液B]
カチオン性シリカ微粒子B100部に、バインダーとしてエマルション型アクリル樹脂ラテックス(平均粒子径:0.03μm、Tg=−20℃)15部、離型剤(オレイン酸アンモニウム)5部を混合した5%水溶液を調製した。
[インクジェット記録体の作製]
透気度72秒の原紙(厚さ232μm、緊度0.91g/m)にホウ砂を1g/m含有させた後、ホウ砂が塗布された面の上に、カチオン性シリカ微粒子とポリビニルアルコールを主成分とする塗工液Aを塗工量が20g/mになるように塗工して、速やかに塗料をゲル化させた。この時の塗工層の表面温度は25℃であった。
その後、110℃の熱風で塗工層を減率乾燥部まで乾燥させて、記録層を得た。この時の塗工層の表面温度は70℃であった。
続いて、オンラインにて該記録層上に塗工液Bを塗工量が2g/mになるように塗工し、湿潤状態である間に表面温度が95℃の鏡面ドラムに圧着して乾燥、剥離させてインクジェット記録体を作製し、仕上げに裏面に高密度ポリエチレン樹脂(密度0.954g/cm、メルトインデックス20g/10分)65部と低密度ポリエチレン樹脂(密度0.924g/cm、メルトインデックス4g/10分)35部からなるポリエチレンのラミネート層を設けた。
このようにして得られた、記録体の最表層の細孔ピークは0.018μmであった。
実施例2
記録層の乾燥後の表面温度を110℃にして、記録層を乾燥終点にした以外は実施例1と同様にしてインクジェット記録体を作製した。得られた最表層の細孔ピークは0.020μmであった。
実施例3
[インクジェット記録体の作製]
透気度30秒の原紙(厚さ219μm、緊度0.80g/m)にホウ砂を1.5g/m含有させた後、ホウ砂が塗布された面の上に、カチオン性シリカ微粒子とポリビニルアルコールを主成分とする塗工液Aを塗工量が16g/mになるように塗工して、速やかに塗料をゲル化させた。この時の塗工層の表面温度は25℃であった。
その後、110℃の熱風で塗工層を乾燥終点まで乾燥させて、記録層を得た。この時の塗工層の表面温度は110℃であった。
続いて、オンラインにて該記録層上に塗工液Aを塗工量が1g/mになるように塗工し、湿潤状態である間に表面温度が95℃の鏡面ドラムに圧着して乾燥、剥離させてインクジェット記録体を作製した。得られた最表層の細孔ピークは0.023μmであった。
実施例4
[塗工液C]
カチオン性シリカ微粒子D100部に、バインダーとしてポリビニルアルコール(クラレ社製、商品名:PVA−140、重合度4000、けん化度98%)18部、分散剤(東亜合成社製、商品名:アロンSD−10)0.05部の混合水分散液(濃度:15%)を調製した。
[塗工液D]
アルミナ微粒子A100部に、バインダーとしてエマルション型アクリル樹脂ラテックス(平均粒子径:0.03μm、Tg=−20℃)15部、離型剤(ステアリン酸アミド)5部を混合した5%水溶液を調製した。
[インクジェット記録体の作製]
透気度38秒の原紙(厚さ193μm、緊度0.88g/m)にホウ砂を0.1g/m含有させた後、ホウ砂が塗布された面の上に、カチオン性シリカ微粒子とポリビニルアルコールを主成分とする塗工液Cを塗工量が20g/mになるように塗工して、速やかに塗料をゲル化させた。この時の塗工層の表面温度は30℃であった。
その後、110℃の熱風で塗工層を乾燥終点まで乾燥させて、記録層を得た。この時の塗工層の表面温度は110℃であった。
続いて、オンラインにて該記録層上に塗工液Dを塗工量が1g/mになるように塗工し、湿潤状態である間に表面温度が95℃の鏡面ドラムに圧着して乾燥、剥離させてインクジェット記録体を作製した。得られた最表層の細孔ピークは0.025μmであった。
実施例5
[インクジェット記録体の作製]
透気度60秒の原紙(厚さ194μm、緊度0.90g/m)にホウ砂を0.5g/m含有させた後、ホウ砂が塗布された面の上に、カチオン性シリカ微粒子とポリビニルアルコールを主成分とする塗工液Aを塗工量が20g/mになるように塗工して、速やかに塗料をゲル化させた。この時の塗工層の表面温度は25℃であった。
その後、110℃の熱風で塗工層を乾燥終点まで乾燥させて、記録層を得た。この時の塗工層の表面温度は110℃であった。
続いて、オンラインにて該記録層上に塗工液Dを塗工量が2g/mになるように塗工し、湿潤状態である間に表面温度が95℃の鏡面ドラムに圧着して乾燥、剥離させてインクジェット記録体を作製した。得られた最表層の細孔ピークは0.020μmであった。
実施例6
[塗工液E]
カチオン性シリカ微粒子C100部に、バインダーとしてポリビニルアルコール(クラレ社製、商品名:PVA−235、重合度3500、けん化度88.5%)20部、分散剤(東亜合成社製、商品名:アロンSD−10)0.2部の混合水分散液(濃度:15%)を調製した。
[インクジェット記録体の作製]
透気度402秒の原紙(厚さ170μm、緊度1.08g/m)にホウ砂を0.05g/m含有させた後、ホウ砂が塗布された面の上に、カチオン性シリカ微粒子とポリビニルアルコールを主成分とする塗工液Cを塗工量が16g/mになるように塗工して、速やかに塗料をゲル化させた。この時の塗工層の表面温度は40℃であった。
その後、110℃の熱風で塗工層を乾燥終点まで乾燥させて、記録層を得た。この時の塗工層の表面温度は110℃であった。
続いて、該記録層上に塗工液Bを塗工量が2g/mになるように塗工し、湿潤状態である間に表面温度が95℃の鏡面ドラムに圧着して乾燥、剥離させてインクジェット記録体を作製した。得られた最表層の細孔ピークは0.018μmであった。
実施例7
[塗工液F]
市販沈降法シリカ(トクヤマ社製、商標:ファインシールX−37、粒子径:約2.6μm)100部を水に分散して、5員環アミジン構造を有するカチオン性化合物(ハイモ社製、商品名:SC−700、分子量:30万)10部を添加し、、バインダーとしてポリビニルアルコール(クラレ社製、商品名:PVA−235、重合度3500、けん化度88.5%)30部、及び分散剤(東亜合成社製、商品名:アロンSD−10)0.2部を加えて、混合水分散液(濃度:20%)を調製した。
[インクジェット記録体の作製]
透気度60秒の原紙(厚さ194μm、緊度0.90g/m)の上に、シリカとポリビニルアルコールを主成分とする塗工液Fを塗工量が8g/mになるように塗工して、原紙の上にあらかじめ記録層を設けた。この記録層を含めた原紙の透気度は50秒であった。
この記録層の上にホウ砂を1g/m含有させた後、実施例2と同じようにしてインクジェット記録体を作製した。得られた最表層の細孔ピークは0.020μmであった。品質評価の結果を表1に示した。
比較例1
[インクジェット記録体の作製]
透気度19000秒でコッブ法による吸水度が2g/mのアート紙(厚さ120μm、緊度1.15g/m)にホウ砂を0.05g/m含有し、ホウ砂が塗布された面の上に、カチオン性シリカ微粒子とポリビニルアルコールを主成分とする塗工液Aを塗工量が16g/mになるように塗工して、速やかに塗料をゲル化させた。この時の塗工層の表面温度は40℃であった。
その後、110℃の熱風で塗工層を乾燥終点まで乾燥させて、記録層を得た。この時の塗工層の表面温度は110℃であった。
続いて、該記録層上に塗工液Bを塗工量が2g/mになるように塗工し、湿潤状態である間に表面温度が95℃の鏡面ドラムに圧着させたが、原紙の透気度が高いために塗工層中の水分が裏面から抜けず、ドラムに圧着させることはできなかった。このようにして得られたインクジェット記録体の最表層の細孔ピークは0.015μmであった。品質評価の結果を表1に示した
比較例2
[インクジェット記録体の作製]
透気度38秒の原紙(厚さ193μm、緊度0.88g/m)にホウ砂を0.5g/m含有させた後、ホウ砂が塗布された面の上に、シリカとポリビニルアルコールを主成分とする塗工液Fを塗工量が16g/mになるように塗工して、速やかに塗料をゲル化させた。この時の塗工層の表面温度は25℃であった。
その後、110℃の熱風で塗工層を乾燥終点まで乾燥させて、記録層を得た。この時の塗工層の表面温度は110℃であった。
続いて、オンラインにて該記録層上に塗工液Aを塗工量が1g/mになるように塗工し、湿潤状態である間に表面温度が95℃の鏡面ドラムに圧着して乾燥、剥離させてインクェット記録体を作製した。
比較例3
[インクジェット記録体の作製]
実施例1において、最表層を塗工しないこと以外はすべて実施例1と同様にしてインクジェット記録体を作製した。得られた最表層の細孔ピークは0.015μmであった。
比較例4
[インクジェット記録体の作製]
実施例1において、記録層が減率乾燥部になってから(記録層の表面温度70℃)ホウ砂を塗布したこと以外はすべて実施例1と同様にしてインクジェット記録体を作製したところ、記録層は減率乾燥部ではすでにひび割れており、ホウ砂を塗布しても改善の効果はなく、記録層を設けることはできなかった。
比較例5
[インクジェット記録体の作製]
実施例1において、記録層が減率乾燥部になる前に(記録層の表面温度40℃)最表層を塗布したこと以外はすべて実施例1と同様にしてインクジェット記録体を作製した。得られた最表層の細孔ピークは0.020μmと1.00μmの2つであった。品質評価の結果を表1に示した。
比較例6
[インクジェット記録体の作製]
実施例1において、基材にホウ砂を含有しないこと以外はすべて実施例1と同様にしてインクジェット記録体を作製したが、ホウ砂による塗料のゲル化がないために塗膜はひび割れ、記録層を設けることはできなかった。
実施例8
[インクジェット記録体の作製]
実施例1において、透気度が30秒、吸水度が130g/mの原紙(厚さ255μm、緊度0.75g/m)を用いたこと以外はすべて実施例1と同様にしてインクジェット記録体を作製した。得られた最表層の細孔ピークは0.015μmであった。品質評価の結果を表1に示した。
[評価方法]
実施例1〜7および比較例1〜7で得られたインクジェット記録体の最表層の細孔分布ピーク、インク吸収性、画質、光沢は、以下に示す方法で評価した。また印字は、市販のインクジェットプリンターを用いた。(EPSON社製、商標:PM−950C、印字モード:PM写真用紙 きれいモード。)
(細孔分布のピーク)
本発明の規定の細孔直径分布曲線におけるピークについて説明する。測定方法としては、支持体の影響を避けるために、塗工層をカッター等で剥がし取り測定に用いた。細孔分布は、マイクロメトリックス・ポアサイザー9320(島津製作所製)を用い、水銀圧入法により求めた。水銀圧入法による細孔直径の測定は、細孔の断面を円形と仮定して導かれた下記の式を使って計算した。
R=−2γCOSθ/P
ただし、式中でそれぞれR:細孔半径(2R=細孔直径)、γ:水銀の表面張力、θ:接触角、P:圧力を示す。
水銀の表面張力は482.536dyn/cmとし、使用接触角は130°とし、水銀圧力の低圧部(0〜30psia、測定細孔半径:180〜3μm)と高圧部(0〜30001psia、測定細孔半径:3〜0.003μm)にて測定した。
細孔直径分布は、上記の原理を利用して、水銀に加える圧力を徐々に変化させ、その時に細孔内に進入した水銀の体積すなわち細孔容量Vを測定し、上記式に従って換算した細孔直径(2R)と細孔容積との関係を描き、この関係曲線の微分係数dV/d(2R)を求めて縦軸とし、細孔直径2Rを横軸にすることで求められる。塗工層の細孔直径分布曲線は通常1〜数個のピークが認められる。
(インク吸収性(印字斑))
記録体にグリーンベタ印字し、ベタ印字の斑があるかどうかを目視で観察し、以下の4段階で評価した。印字斑は、先に打ち込まれたインクが、完全にインクジェット記録体の塗工層に吸収されないうちに次のインクが飛来して表面で重なった場合に生じる現象であり、インク吸収速度が遅くなると、顕著に表れる。
◎:印字斑は、全く見られない。
○:印字斑は、多少あるが、実用上問題ないレベル。
△:印字斑が見られ、実用上問題あるレベル。
×:印字斑が多い。
(画質(ドットの真円性))
ISO−400の画像(「高精細カラーディジタル標準画像データISO/JIS−SCID」、p13、画像名称:果物かご)を印字し、画像の均一性(背景部)を目視で観察し、評価した。ドットが真円状であれば、ドットとドットが多く重なっている部分は極めて均一になるが、ドットが真円性からずれるほど、均一性に欠ける。
○:画像が均一で斑が見えない(ドットは真円で、エッジ部にギザギザは全く見られない)。
×:画像が不均一で、斑が見られる(ドットは真円性がなく、エッジ部がギザギザである)。
(光沢感)
ISO−400の画像(「高精細カラーディジタル標準画像データISO/JIS−SCID」、p13、画像名称:果物かご)を印字し、印字部に対して横の角度から目視し、以下の4段階で評価した。
◎:銀塩写真と同レベルの光沢感がある。
○:銀塩写真よりやや劣るレベルの光沢感がある。
△:コックリングが若干発生し、光沢感がやや劣るが。
×:一般市販の光沢インクジェット記録体同等か以下である。
××:光沢はなくマット調。
Figure 2005186604
実施例9
[塗工液G]
カチオン性シリカ分散液A100部に、バインダー兼ゲル化剤として降温により増粘ゲル化する感温性ポリマー(ALB−8.01、感温点15℃、ガラス転移温度90℃、旭化成製)20部を添加して、濃度12%の塗工液Gを調製した。
[塗工液H]
カチオン性コロイダルシリカ(スノーテックスAK、日産化学製)100部とポリビニルアルコール(クラレ社製、商品名:PVA−235、重合度3500、けん化度88.5%)5部、離型剤としてステアリン酸アミド2部を配合して濃度15%のキャスト塗工液を調製した。
[インクジェット記録体の作製]
透気度60秒の原紙(厚さ194μm、緊度0.90g/m)の上に、シリカとポリビニルアルコールを主成分とする塗工液Fを塗工量が10g/mになるように塗工して、原紙の上にあらかじめ記録層を設けた。この記録層を含めた原紙の透気度は43秒であった。
この記録層上に、塗工液Gを5g/mになるように塗工し、続いて冷風機を用いて温度が10℃になるまで冷却し、該塗工液をゲル化させた後に乾燥した。続いて塗工液Hを塗工量が1g/mになるように塗工して、湿潤状態にある間に、表面温度90℃の鏡面ドラムに圧接、乾燥して仕上げ、インクジェット記録用紙を得た。
比較例7
実施例9において、塗工液Gを塗工した後、冷却することなく、乾燥し、次いで、続いて塗工液Hを塗工量が1g/mになるように塗工して、湿潤状態にある間に、表面温度90℃の鏡面ドラムに圧接、乾燥して仕上げ、インクジェット記録用紙を得た。
[評価方法]
実施例9および比較例7で得られたインクジェット記録体の最表層の細孔分布ピーク、インク吸収性、画質、光沢は、以下に示す方法で評価した。また印字は、市販のインクジェットプリンターを用いた。(EPSON社製、商標:PM−950C、印字モード:PM写真用紙 きれいモード。)
Figure 2005186604
表1および表2から明らかなように、本発明で得られたインクジェット記録体は、光沢に優れ、インク吸収性が良好で、画質は画像記録層(記録層および最表層)にひび割れがなく、ドットの真円性が高いため、極めて良好である。
本発明のインクジェット記録体の製造方法は、写真画質を狙ったインク吐出の早い染料系や顔料系インクジェットプリンターに最適なインクジェット記録体を提供することができる。
最表層を塗工する工程の一例を説明する図である。
符号の説明
1:インクジェット記録体
2:基材
3:記録層
4:最表層用塗液
5:鏡面ロール
6:プレスロール
7:塗布液層
8:最表層
9:乾燥装置

Claims (21)

  1. 基材上に記録層、最表層を設けるインクジェット記録体の製造方法において、基材が透気性基材であり、記録層が、平均粒子径0.01〜1μmの微細顔料と親水性バインダーを含有する記録層用塗液を、基材の一方の面に塗布、乾燥され、且つ、該塗布と同時に、ないしは乾燥時の塗液が減率乾燥速度を示すようになる前に、該塗布された塗液を増粘またはゲル化させて形成し、最表層は、記録層が減率乾燥速度を示すようになった後の記録層上に、平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料を含有する最表層用塗液を塗工し、該最表層が湿潤状態にある間に、加熱された鏡面ドラムに圧着処理して形成することを特徴とするインクジェット記録体の製造方法。
  2. 基材上に記録層、最表層を設けるインクジェット記録体の製造方法において、基材が透気性基材であり、記録層に使用する親水性バインダーと架橋反応が可能な架橋剤を有する塗液を基材の一方の面に塗布し、該塗液を乾燥後、あるいは乾燥することなく、塗布面に、平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料と親水性バインダーを含有する記録層用塗液を塗布、乾燥して記録層を形成し、記録層が減率乾燥速度を示すようになった後に、該記録層上に、平均粒子径が0.01〜1μmの微細顔料を含有する最表層用塗液を塗工し、該最表層が湿潤状態にある間に、加熱された鏡面ドラムに圧着処理して形成することを特徴とするインクジェット記録体の製造方法。
  3. 基材の片面に0.01〜1.5g/mのホウ素化合物が含浸又は塗工され、かつ記録層中に該ホウ素化合物により架橋反応が可能なポリマーが含まれることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェット記録体の製造方法。
  4. ホウ素化合物により架橋反応が可能なポリマーが、ポリビニルアルコール、カチオン変性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、ポリビニルアセタール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白質類、でんぷん、ポリプロピレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、スチレン−ブタジエン共重合体、メチルメタアクリレート、スチレン−酢酸ビニル共重合体から選ばれる少なくとも1種である、請求項3記載のインクジェット記録体の製造方法。
  5. 記録層用塗液に含有する親水性バインダーが、感温点よりも高い温度で疎水性を、感温点より低い温度で親水性を可逆的に示す感温性高分子化合物であり、記録層用塗液を塗布後、感温点以下の温度に冷却することにより増粘またはゲル化がされる請求項1記載のインクジェット記録体の製造方法。
  6. 透気性基材の、透気度(JIS−P−8117)が30〜500secであり、かつコッブ法による60秒の吸水度(JIS−P−8140)が10〜120g/mである請求項1〜5のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。
  7. 記録層及び最表層の細孔直径分布曲線におけるピークが、0.001〜0.2μmにあることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。
  8. 記録層用塗液に含有する微細顔料が、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物、アルミナ酸化物、およびアルミナ水和物から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。
  9. 記録層用塗液に含有する微細顔料が、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物から選ばれる少なくとも1種のシリカ微細顔料を、カチオン性化合物で処理したシリカ−カチオン性化合物凝集体粒子であることを特徴とする請求項8記載のインクジェット記録体の製造方法。
  10. 最表層用塗液に含有する微細顔料が、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物、コロイダルシリカ、アルミナ酸化物、およびアルミナ水和物から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。
  11. 最表層用塗液に含有する微細顔料が、気相法シリカ、メソポーラスシリカ、活性ケイ酸を縮合させて製造された湿式法シリカのコロイド状物、コロイダルシリカから選ばれる少なくとも1種のシリカ微細顔料を、カチオン性化合物で処理したシリカ−カチオン性化合物凝集体粒子である請求項10記載のインクジェット記録体の製造方法。
  12. 最表層用塗液に含有する微細顔料が、アルミナ酸化物である請求項10記載のインクジェット記録体の製造方法。
  13. 最表層用塗液に含有する微細顔料の平均粒子径が、記録層用塗液に含有する微細顔料の平均粒子径よりも小さい請求項1〜12のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。、
  14. 基材の記録層及び最表層を有さない面に、最表層が形成された後にポリオレフィン樹脂を含むラミネート層が設けられることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。
  15. 最表層用塗液及び記録層用塗液が、オンラインで塗工されることを特徴とする請求項1〜14記載のインクジェット記録体の製造方法。
  16. 記録層用塗液が前計量法の塗工方法によって塗工されることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。
  17. 記録層の塗工量は、最表層の塗工量の3〜60倍を有することを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。
  18. 最表層のヘイズ値(JIS K 7105)が30%以下で、かつ最表層と記録層のヘイズ値の和が50%以下であることを特徴とする請求項1〜17のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。
  19. 基材の、緊度(JIS−P−8118)が0.8〜1.1g/mで、かつ厚さが160〜270μmであることを特徴とする請求項1〜18のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法。
  20. 基材上に記録層、最表層を設けるインクジェット記録体の製造方法において、連続する基材を供給する工程と、微細顔料と親水性バインダーを含有する記録層用塗液を塗布する工程と、記録層用塗液を増粘またはゲル化させる工程と、記録層用塗液を減率乾燥速度を示すまで乾燥する工程と、形成された記録層上に微細顔料を含有する最表層用塗液を塗布する工程と、最表層が湿潤状態にある間に加熱された鏡面ドラムに圧着する工程を有する塗工装置を用いて製造するインクジェット記録体の製造方法。
  21. 請求項1〜20のいずれか一項に記載のインクジェット記録体の製造方法により製造されたインクジェット記録体。

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