JP2005258343A - 電子写真用転写紙 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも一層以上の塗工層を有する電子写真転写紙において、原紙の地合にかかわらず特定の塗工層を設けることにより、印刷後の印刷物の外観と印刷面の画質に優れた電子写真用転写紙を提供するものである。
【解決手段】原紙上に少なくとも１層以上の塗工層を設けた電子写真用転写紙において、該塗工層に、２５℃での比誘電率が１．７以下の顔料を全顔料の１５質量％以上含有する事を特徴とする電子写真用転写紙。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真用転写紙に関するものである。さらに詳しくは、電子写真方式のプリンター、ファックス、複写機、オンデマンド印刷機により印刷することができ、特に、ベタ画像で微細なグロスムラや濃度ムラのなく高画質な画像が得られる電子写真用転写紙を提供する。

電子写真方式による出力は、パーソナルコンピューターからの印刷やオンデマンド印刷の広がりにより、急速に拡大している。これまで、高級なアウトプットメディアとしては、昇華型熱転写方式が先行しており、医療における画像処理分野などで使用されてきたが、価格が高いことと印刷処理時間が長いことが普及の大きな問題点であった。

最近になって、解像度の飛躍的な向上とインク滴の微細化技術が相まって、インクジェットプリント方式が写真画質に近づきつつあり、そのランニングコストの安さから幾つかのフォトシステムが市販されるに至っている。しかし、インクジェット方式は安価ではあるが、印刷処理に時間が掛かるという問題は解決されていない。

比較的安価で印刷処理時間の短い電子写真方式は、テキスト中心のアウトプットだけでなく、ビジュアルを重視したフルカラーのアウトプット方式として注目されている。電子写真方式は、半導体材料の上に、オリジナルの潜像を形成し、これをトナーによって目に見えるようにして、受像材上に転写する。トナーは、一般に熱によって受像材上に定着される。

電子写真方式による出力は年々高速化、高画質化しつつあり、これに伴い、用紙に求められる諸物性に対する要求も変化しつつある。用紙に求められる物性としては、乾式の電子写真方式に限れば、例えば、画像形成に用いる静電気の減衰に関する表面抵抗率・体積抵抗率、トナーの定着の加熱効率に関する熱伝導率（平滑、密度）、加熱時のブリスターを低減するための透気度もしくは紙の内部結合強度、用紙の高速搬送時の重送およびジャムリ問題に関する剛度および紙間摩擦係数などが挙げられる。

このうち、印刷後の印刷画像に着目すると、転写に関連する表面・体積抵抗値や着肉ムラの要因となる平滑度が重要である事が知られている。

電子写真方式の印刷機内では、電子写真用転写紙にトナーを転写させ、トナーを定着するために多く熱量が与えられる。トナーの転写原理は、紙を介してトナーと逆電位の静電気力を用いてトナーを引き付ける方法が基になっている。この時、紙の中で静電気が漏洩するとトナーを付着する静電気が弱くなり、トナーは紙に十分に転写しない。この紙の静電気の漏洩は、実験的に表面抵抗率、および、体積抵抗率に反比例する事が示されている事から、表面抵抗率、および、体積抵抗率は静電気の漏洩度合いの目安として使用されている。

表面抵抗率・体積抵抗率に関しては、各特許において様々な条件が規定されており、各特許ともそれぞれの規定値を満たさない限り鮮明な画像は得られないと記述している（例えば、特許文献１）。

しかし、実際に、各種用紙を試作し表面抵抗率、および、体積抵抗率を変化させた用紙に印字試験を実施すると、各種プリンタ毎に抵抗値の上限下限が存在する事が確認できる。一般的には、数年前までは抵抗値が低いほど良い、すなわち、上限が低い傾向があったのが、近年の電子写真プリンタの高速化に伴い、現在では下限が高くなりつつある。これは、高解像度になるに従いトナー粒径が小さくなり、トナーの転写に必要な転写電位が低くなる事が要因として考えられる。転写電位が低くなるほど、紙面上の静電気の拡散が少なくなければならず、結果として要求される表面・体積抵抗値は高くなる。ここに、表面抵抗率、および、体積抵抗率の範囲についての特許が数多く存在し、特許毎に規定値が異なる要因がある。以上の結果から印字速度との関連を無視した表面抵抗率、および、体積抵抗率の記述では規定の意味があいまいになる事が確認できる。

また、電子写真用転写紙の表面・体積抵抗値が適性な範囲にあっても、印刷ムラ（以下、印刷ムラと略す）が発生する事がある。これは、電子写真用紙の平滑度および地合に関連していると考えられている。一般に原紙の地合が良いほど、紙表面が平滑なほどムラは良化する。原紙の地合が悪いと、原紙中に存在するフロックのために静電気の局所的なチャージムラが発生する。また、トナーの加熱時にも同様に局所的な熱伝導ムラが発生すると考えられている。特許としては、少なくとも一層以上の塗工層を有する電子写真用転写紙の原紙の地合係数を規定している（例えば、特許文献２）ものがあるが、原紙の地合が悪いとどのような塗工層を設けても印刷ムラは発生する事が記されている。

紙に内添する顔料については多くの特許が存在するが、その中で、顔料の比誘電率に着目した特許が存在する（例えば、特許文献３）。しかし、チャージアップの防止、すなわち、静電気の蓄積を防ぐために比誘電率の大きい顔料を使用する事を特徴としており、現在の電子写真プリンタの高速化、高画質化に伴い転写電位が低くなると、逆に印字不良が発生しやすくなる事が推測される。

したがって、近年の電子写真用転写紙の高画像化に伴い、より印字後の品質が良いものが求められてきているが、反面プリンタの高速化に伴い印刷ムラが目につきやすくなる状況になっており、高速なプリンタであってもより均一な画像が出力できる電子写真用転写紙が求められている。
特許３２３２５１４号公報 特開平８−１２３０６６号公報 特開２０００−４７４１６号公報

そこで、本発明の目的は、少なくとも一層以上の塗工層を有する電子写真転写紙において、原紙の地合にかかわらず特定の塗工層を設けることにより、印刷後の印刷物の外観と印刷面の画質に優れた電子写真用転写紙を提供するものである。

本発明者は、上記に鑑み鋭意検討した結果、本発明の電子写真用転写紙を発明するに至った。

（１）本発明の電子写真用転写紙は、原紙上に少なくとも１層以上の塗工層を設けた電子写真用転写紙において、該塗工層に、２５℃での比誘電率が１．７以下の顔料を全顔料の１５質量％以上含有する事を特徴とする。

（２）（１）で、該塗工層に、２５℃での比誘電率が１．７以下の顔料を全顔料の３０質量％以上含有する事を特徴とする。

（３）（１）または（２）で、該塗工層の塗工量が１０ｇ／ｍ²より大である事を特徴とする。

本発明の電子写真用転写紙を用いる事によって、電子写真プリンタでの印刷後の印刷物の外観と印刷面の画質に優れた画像を印字する事が可能となった。

以下、本発明における電子写真用紙について、詳細に説明する。本発明は、原紙上に少なくとも１層以上の塗工層を設けた電子写真用転写紙に関するものである。

電子写真用転写紙の印刷ムラは、原紙のフロックによる静電気の蓄積ムラによって引き起こされる。したがって、原紙の地合を良化する事がまず重要である。ただし、少なくとも一層以上の塗工層を有する場合、塗工層を工夫する事により印刷ムラを低減させる事も可能である。

一般に、塗工層を設けると、印刷ムラが目立つようになる。これは、塗工層を設けることにより一見表面は平滑になり印刷が映えるようになる一方で、ムラも強調されるためである。また、一見平滑に見えても内部原紙の地合の影響により静電気の蓄積ムラが発生するためである。

静電気の蓄積ムラが発生するのは、原紙と塗工層の比誘電率が異なるためである。原紙の原料となるパルプのセルロースの比誘電率は６．７であるが、繊維の間には空気が存在するため、原紙全体としては一般的には、１．６〜２．０程度となる。原紙の比誘電率は、原紙配合が同じであれば、平滑性向上のために用いられるカレンダ処理によって変化する。しかし、一般的に、過剰なカレンダ処理は、製品の剛度不足による電子写真用プリンタ内部での紙詰まりを引き起こす事、また、コストメリットもない事から、塗工用の原紙の密度はかなり大きく見積もっても１．０ｇ／ｃｍ³以上となる事はないといえる。したがって、一般的には、原紙の比誘電率は最大２．０程度と考えて良い。これに対し、塗工層の比誘電率を同じ値に近づけるほど、静電気の蓄積ムラが低減されると考える事ができる。

一般に塗工用に用いられる市販顔料の比誘電率は、１．６〜４．５と幅広い。この中から、単純に原紙の比誘電率と同じ顔料を選択すればよい訳ではなく、顔料の比誘電率は低いほど良い。これは、塗工層の空隙率と原紙の空隙率とが異なる事、塗工層のバインダーに用いられる物資の比誘電率が顔料に比べて高い事、が原因と推測される。

比誘電率の低い顔料としては、一般に塗工用に用いられるものとしては、タルク（１．６〜２．０）、二酸化チタン（１．７〜２．０）、ポリエステル系中空顔料（１．６〜２．３）などが挙げられる。ポリエステル自体の比誘電率は比較的高い方であるが、中空の空気層の存在により見かけ上の比誘電率を下げる事ができる。もちろん、一般に塗工用に用いられていない物質であっても、比誘電率が低いものであれば効果は期待できる。特に、顔料への他物質の修飾技術によって修飾基による比誘電率の制御が可能であれば、印刷ムラ低減効果が発現すると推測される。

本発明の塗工層への比誘電率１．７以下の顔料の配合比率は、全顔料の１５質量％以上が必要であるが、他の顔料との組み合わせによってはより多くの配合量が必要となる。特に、他の顔料として、アクリル樹脂、ポリエステル系プラスチックピグメント、水酸化マグネシウムなど比誘電率の比較的高い顔料を使用する場合は、全顔料の３０質量％以上が好ましい。

同じ素材を使用する場合は、顔料の粒径が大きく粒径が揃っているほど良い。おそらく、塗工層中の顔料の空隙が大きくなるほど空気層の存在による比誘電率の低下が促進されるためと推測される。ただし、顔料を大きくしすぎると、塗工層を設けることによる平滑の向上、面感の向上といった利点が損なわれるため、求める品質に対し適宜調節が必要である。好ましくは、１．５μｍ〜２．５μｍである。

塗工層と原紙の比誘電率を同等にする手段の一つとして、原紙に工夫をして原紙の比誘電率を塗工層の比誘電率に近づけることも考えられる。例えば、誘電剤、もしくは、誘電性を持つ填料を添加すると、原紙の比誘電率を増加させる事は可能である。しかし、残念ながら、近年の電子写真プリンタの高速化、高画質化に伴い、原紙側の配合の操作では印字すらできなくなる場合がある。これは、高速化、高画質化に伴いトナーを転写する際の転写電位が小さくなったためと推測される。転写電位が小さくなると、小さい電位で効率よく静電気が蓄積されなければならないため、比誘電率は小さいほど良い。したがって、原紙側へは導電剤を添加しない方が好ましい。

塗工量に関しては、塗工液による原紙の被覆性が重要となる。原紙が十分に被覆されていないと、印字ムラよりは光沢ムラや面感のムラが目立つようになり、印刷面の画質に優れた画像を印字する事はできない。一般に、塗工原紙では片面５ｇ／ｍ²以上、原紙の状態によっては片面８ｇ／ｍ²以上が好ましいが、特に地合の悪い原紙も考慮すると好ましくは１０ｇ／ｍ²より大である必要がある。

本発明の電子写真用転写紙を製造する際に使用する内添填料としては、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウムの他に、カオリン、クレー、タルク、スチレンアクリル系中空顔料が挙げられる。

本発明の電子写真用転写紙の原紙を製造する際に使用する内添サイズ剤としては、例えば、酸性抄紙の場合には、ロジンサイズ剤、中性抄紙の場合には、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸、中性ロジンサイズ剤、カチオン性スチレンアクリルなどが挙げられる。

本発明の電子写真用転写紙の原紙表面には、澱粉、ポリビニルアルコールなどのバインダー、スチレン／アクリル酸系共重合体、スチレン／メタアクリル酸系共重合体、スチレン／メタアクリル酸系共重合体、アクリロニトリル／ビニルホルマール／アクリル酸エステル共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体などの表面サイズ剤、エチレン−尿素樹脂などの寸法安定化剤、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの無機導電剤、有機導電剤、界面活性剤、顔料、染料を含浸させる事は可能である。

上記のバインダーおよび表面サイズ剤等を塗工する装置としては、コンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、あるいはフィルムトランスファー方式のサイズプレス、ロッドコーター、ビルブレード、ショートドウェルコーターなどを用いる事ができる。これら塗工装置の中では紙層内部へも上記のサイズプレス液を含浸させるような方式のものが望ましい。

本発明の電子写真用転写紙の原紙を製造する際に使用できるパルプとしては、ＮＢＫＰ，ＬＢＫＰ，ＮＢＳＰ，ＬＢＳＰ，ＧＰ，ＴＭＰなどの他に、ケナフやバガス等の非木材パルプや古紙パルプが挙げられ、必要に応じて単独あるいは併用して用いられる。

その他の添加剤としては、例えば、ｐＨ調整剤、金属封鎖剤、防カビ剤、粘度調節剤、表面張力調節剤、潤滑剤、界面活性剤、および、防錆剤などが挙げられる。

本発明において、塗工層に用いられる比誘電率１．７以下の顔料以外の顔料は、特に限定されるものではなく、例えば、各種カオリン、タルク、粉砕炭酸カルシウムなどの精製した天然鉱物顔料、サチンホワイト、リトホンなどの複合合成顔料、酸化チタン、沈降性炭酸カルシウム、水酸化アルミナなどの半合成顔料、プラスチック顔料などの合成顔料が挙げられる。

また、塗工層に用いられる増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カゼイン、ポリアクリル酸ソーダなどの水溶性高分子、ポリアクリル酸塩、スチレンマレイン酸無水共重合体などの合成重合体、珪酸塩などの無機重合体などが挙げられる。

塗工層に用いられるバインダーとしては、通常の澱紛、酸化澱紛、エーテル化澱紛、エステル化澱紛、酵素変性澱紛やそれらをフラッシュドライして得られる冷水可溶性澱粉などの各種市販澱粉、スチレン−ブタジエン系、アクリル系、酢酸ビニル系などの各種共重合体ＳＢＲラテックス、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、ユリアまたはメラミン／ホルマリン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアミドポリアミン／エピクロルヒドリンなどの水溶性合成物、ワックス、カゼイン、大豆蛋白などの天然物およびこれらをカチオン化したものなどが挙げられる。

また、必要に応じて、分散剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤などの通常使用されている各種助剤、およびこれらの各種助剤をカチオン化したものが好適に用いられる。一連の操業で、塗工、乾燥された塗工紙は、必要に応じて各種カレンダー処理が施される。

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、これらの例に限定されるものではない。なお、特に断らない限り、例中の部および％はそれぞれ質量部および質量％を示す。
＜原紙配合＞
ＬＢＫＰ（濾水度４４０ｍｌｃｓｆ） ８０部
ＮＢＫＰ（濾水度４８０ｍｌｃｓｆ） ２０部

＜内添薬品＞
軽質炭酸カルシウム（原紙中灰分で表示） ７部
市販カチオン化澱粉 １．０部
市販カチオン系ポリアクリルアミド歩留まり向上剤 ０．０２部
パルプ、内添薬品を上記の配合で調整した。

＜塗工液＞
ポリスチレン系中空顔料（平均粒子径１．０μｍ、中空率５０％、比誘電率１．６５）
２０部
市販タルク（平均粒子径１．５μｍ、比誘電率１．７） ２０部
重質炭酸カルシウム（平均粒子径２．０μｍ、比誘電率２．２） ６０部
市販ポリアクリル酸系分散剤 ０．１部
市販接着剤（ＳＢＲラテックス） １０部
市販燐酸エステル澱粉 １部
水酸化ナトリウム ｐＨ９．６に調製

（実施例１）
上記原紙配合に従って、パルプスラリーを調成し、０．５％質量％のパルプスラリーを抄幅５０００ｍｍ、抄紙速度９００ｍ／分で脱水シューとして固定シューを使用したハイブリッドフォーマー（三菱重工製；ベルフォームフォーマー）を使って坪量１０３．９ｇ／ｍ²の原紙を製造した。なお、この原紙の２５℃での比誘電率は１．７であった。

得られた原紙に対して、塗工液を上記の配合により調整し濃度約６０％の塗工液を得た。得られた塗工液をファウンテンアプリケーション／ブレード方式塗工機を用いて、塗工速度１６００ｍ／分で塗工液を片面１２ｇ／ｍ²を両面塗工し、乾燥して坪量１２７．９ｇ／ｍ²の塗工紙を得た。

得られた塗工紙に対し、オフラインでスーパーカレンダー装置（段数：１０段、剛性ロール：外径４００ｍｍのチルドロール、弾性ロール：外径４００ｍｍのコットンロール、線圧：２２０ｋN／ｍ）を用いてカレンダリング処理を施し、実施例１の電子写真用転写紙を製造した。

（実施例２）
実施例１において顔料の配合比率を中空顔料／タルク／重質炭酸カルシウム＝０／４０／６０とした以外は、同様にして実施例２の電子写真用転写紙を作製した。

（実施例３）
実施例１において顔料の配合比率を中空顔料／タルク／重質炭酸カルシウム＝４０／０／６０とした以外は、同様にして実施例３の電子写真用転写紙を作製した。

（実施例４）
実施例１において顔料の配合比率を中空顔料／タルク／重質炭酸カルシウム＝１５／０／８５とした以外は、同様にして実施例４の電子写真用転写紙を作製した。

（実施例５）
実施例１において顔料の配合比率を中空顔料／タルク／重質炭酸カルシウム＝３０／７０／０とした以外は、同様にして実施例５の電子写真用転写紙を作製した。

（実施例６）
実施例１において塗工量を片面１５ｇ／ｍ²の両面塗工とした以外は同様にして実施例６の電子写真用転写紙を作製した。

（実施例７）
実施例１において塗工量を片面８ｇ／ｍ²の両面塗工とした以外は同様にして実施例７の電子写真用転写紙を作製した。

（実施例８）
実施例１において塗工量を片面５ｇ／ｍ²の両面塗工とした以外は同様にして実施例８の電子写真用転写紙を作製した。

（比較例１）
実施例１において顔料の配合比率を中空顔料／タルク／重質炭酸カルシウム＝１０／０／９０とした以外は、同様にして比較例１の電子写真用転写紙を作製した。

（比較例２）
実施例１において顔料の配合比率を中空顔料／タルク／重質炭酸カルシウム＝０／１０／９０とした以外は、同様にして比較例２の電子写真用転写紙を作製した。

＜印刷ムラ＞
実施例１〜８および比較例１〜２で得た電子写真用転写紙の印刷後の印刷ムラについては、電子写真プリンタとしてＣａｎｏｎ社製「ＣＬＣ５０００」を使用した。１０ｃｍ×１０ｃｍのベタ部を各電子写真用転写紙にＡ４ヨコ印字速度を２５枚／分で印刷し、ベタ印刷ムラを目視によって５段階で判断した。判断基準については以下の通り。「３」以上のレベルであれば実用レベルといえる。
「６」：印刷ムラなし。
「５」：ごくわずかな印刷ムラが認められる。
「４」：印刷ムラがやや認められる。
「３」：印刷ムラが認められるが、実用レベル。
「２」：印刷ムラがすぐ認識できる。
「１」：印刷ムラが目立つ。

上記実施例１〜８および比較例１〜２で得た電子写真用転写紙について印刷後の画像印刷ムラの評価結果を表１に示した。

表１から分かるように、実施例１〜８は比較例１、２に比べ印刷ムラが良好である。特に２５℃での比誘電率が１．７以下の顔料を全顔料の３０質量％以上用いた実施例５、及び塗工量を片面１５ｇ／ｍ²とした実施例６は特に印刷ムラに優れている。

Claims (3)

1. 原紙上に少なくとも１層以上の塗工層を設けた電子写真用転写紙において、該塗工層に、２５℃での比誘電率が１．７以下の顔料を塗工層の全顔料の１５質量％以上含有する事を特徴とする電子写真用転写紙。
2. 該塗工層に、２５℃での比誘電率が１．７以下の顔料を塗工層の全顔料の３０質量％以上含有する事を特徴とする請求項１記載の電子写真用転写紙。
3. 該塗工層の塗工量が１０ｇ／ｍ²より大である事を特徴とする請求項１または請求項２記載の電子写真用転写紙。