JP2008302664A

JP2008302664A - インクジェット記録用紙

Info

Publication number: JP2008302664A
Application number: JP2007154140A
Authority: JP
Inventors: Asako Watanabe; 麻子渡辺; Nobuo Tokutake; 伸郎徳武; Kosho Okuda; 晃章奥田; Yoshiyuki Nagase; 好幸長瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-12-18

Abstract

【課題】水性顔料インクを用いたインクジェット記録において、印字画像の擦過性に優れ、画像品位の良好な記録媒体を媒体を提供する。
【解決手段】基材上に設けられたインク受容層を表面層とインク吸収層の２層で構成する。該表面層に巾０．２μｍ以上１．０μｍ以下、長さ３０μｍ未満の表面亀裂を持たせることで擦過性を向上させる。該表面層の厚さを０．２μｍ以上３．０μｍ以下と薄くし、下層に亀裂のないインク吸収層を設けることで受容層強度を保持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はインクジェット記録用光沢紙に関し、顔料インクを打った際の擦過性が向上し、良好な画像品位を提供できる記録用紙に関する。

インクジェット記録法は比較的簡便な装置でフルカラー化が可能なこと、また高速化が可能で、操作性、保守性が簡易なことから、近年急速に普及してきている。また、インク射出技術や、インクジェット記録紙の向上により、写真画質に近い画像品位の高い記録が可能になり、デジタルカメラの普及とともにこのような高品位画質での記録の需要が高まりつつある。

インクジェット法で用いられるインクには大別して染料インクと顔料インクとがある。一般的には、ノズルによる射出の容易性や価格、記録画像の濃度の高さ、画質等から染料インクが広く使われている。しかしながら、染料インクは、紫外線や空気中の活性ガスにより染料が分解し、長期では画像の退色がおこるという問題があった。一方、顔料インクは、顔料微粒子を溶液に分散させたものであり、紫外線や活性ガスによる色素の分解がおこりにくいため、耐光性、耐ガス性に優れていると言う特徴がある。画質の向上とともに記録画像の保存性が要求されるようになり、今後顔料インクでの需要が増加していくものと思われる。

インクジェット記録法で用いられる記録紙には、高精細な画像を得るためには種種の性能が要求される。インクの吸収速度、乾燥速度が高いこと、印字濃度が高いこと、印字ドットの広がりが少なく、形状の崩れがないこと等である。特に写真画質の画像では中間調の濃度階調を得るために淡色インクを用いるため、インク打ち込み量が多くなる。このようなインク打ち込み量の多いときにも充分な吸収量と吸収速度をもち、前述の印字ドットの崩れがなく、インクのにじみやあふれのないことが要求される。また、印字濃度を高くするためには、染料あるいは顔料をインク受容層の表面近くの発色に寄与する部分にとどめる必要がある。染料インクは透明性が高いため表面近くの一定の深さの部分が発色に寄与するが、顔料インクは透明性が低いためインク受容層の最表面にとどまった顔料のみが発色に寄与する。このため顔料インク用記録紙としては、顔料をインク受容層にとどめ、速やかに溶媒を吸収するものが必要とされる。

従来、光沢紙とよばれる記録紙は、基材上にシリカやアルミナ等の無機微粒子とポリビニルアルコールなどのバインダーからなるインク受容層を設けたものからなっている。前述のように染料あるいは顔料を適切な位置に定着させ、かつ溶媒の吸収性を高めるために多層構造になっているものもある。最上層は印字品位と光沢性を高くするために、直径100nm程度以下の微粒子が用いられる。染料インクにおいてはこれらによって充分な吸収性と濃度が得られている。

しかしながら、顔料インクでこれらの記録紙に印字した場合、しばしばインク吸収容量や速度が不十分で、ビーディングとよばれるインクのあふれによる印字ムラが生じていた。顔料インク用記録紙では、最上層に用いる無機微粒子の粒子径を大きくし空隙率を大きくすることにより、インクの吸収性を向上させることができる。しかしながら、空隙が大きくなりすぎると、顔料インクがインク吸収層内に落ち込み、発色に寄与しなくなるため、濃度が急激に低下するという問題がある。これらを解決するために特許文献１のように細孔径を規定することにより、濃度と吸収性が両立する記録紙が提案されている。しかしながら、この方法ではインク吸収性が充分ではなく、完全にビーディングを防止することは出来なかった。

一方、光沢紙の製造方法として、キャストコート法がある。この方法は前述のような無機微粒子層を塗工後に光沢ドラム面に圧着し、その光沢面を写し取る方法である。前述のような光沢紙はインク受容層の平坦性を得るために原紙に樹脂コーティングを施したいわゆるレジンコート紙が一般的に用いられるが、キャストコート法では表面平坦性をキャストによって得られるため樹脂コーティングしていない紙が用いられる。また、通常、粗い無機微粒子層を下引きにして、数μｍ程度の厚さの微細粒子層を最表面に設ける。このため、光沢表面をもった記録紙が安価に製造できるという特徴がある。また、通常、最表面層には微細な亀裂が多数存在し、この亀裂によってインクの吸収性が向上している。

一方でこれらの亀裂が光沢低下や印字ドットの形状の崩れの原因ともなっている。従来のキャストコート紙では印字ドットに比較して亀裂が大きく密度も少ないため、亀裂に沿ってインクがにじみ印字ドットが変形したり、あるいは隣接する印字ドットとの印字ドット同士の結合の原因となりビーディングを引き起こしたり、亀裂の有無によって印字濃度ムラが生じたりすると言う問題があった。特に顔料インクでは、一般に亀裂のない部分での吸収が染料インクに比べて悪いためこれらの現象が顕著に現れていた。

また、染料インクと異なり、顔料インクを用いた記録画像は、顔料粒子が記録媒体表面上に固着するだけなので、引っかき等で削りとられやすく、画像が傷つきやすいという問題がある。

一方、吸収と発色を両立させる目的で受容層の亀裂を制限しているものはある（例えば特許文献１、特許文献２）。特許文献１では亀裂の大きさを長さ30μｍ未満、幅5μｍ未満の亀裂数を80個／0.1mm² 以下に規定することにより、高光沢、高画像品位の記録紙を提供している。特許文献２においては亀裂の幅を平均0.3μm以上、その数を5個/1000μｍ²以上、50個/1000μｍ²以下とすることで、濃度の低下を防ぎ、かつ顔料インクにおいても充分な吸収性を持つ記録紙が記載されている。
特開2001-287442号公報特開2004-299248号公報

特許文献１においては、染料インクでは、これらの記録表面の亀裂のない部分においても一定の吸収性が得られるため、亀裂を少なくすることによって、吸収性をさほど損なうことなく、高品位な記録画像が印字可能な記録紙を提供することができる。しかしながら、顔料インクでは亀裂のない部分の吸収性が悪いため、前記のような問題は解決できていなかった。さらにしかしこのようなメディアにおいては、亀裂により受容層強度が弱くなり、画像が剥がれてしまうといった問題がある。

特許文献２は、インクジェット用光沢紙に亀裂を持たせることで顔料インクに対する擦過性を向上させることが目的である。しかしながら亀裂のあるメディアにおいては受容層剥離により、画像劣化につながるといった問題がある。そこで表層に亀裂があっても受容層強度が弱くならないようなインクジェット記録用紙を得ることが本発明の課題である。

本発明の上記課題は、以下の本発明によって解決される。

即ち、本発明のインクジェット記録用紙、基材上に設けられたインク受容層が表面層とインク吸収層の２層で構成され、該表面層の厚さが０．２μｍ以上３．０μｍ以下であり、かつ該表面層は巾０．３μｍ以上１．０μｍ以下、長さ３０μｍ未満の表面亀裂を有しており、該インク吸収層が亀裂のない構造を有していることを特徴としたインクジェット記録用紙である。

本発明によれば、インク受容層を２層で構成し、表面層の下にインク吸収層を導入することで亀裂による受容層剥離を防ぐことができる。また表面層の亀裂により擦過性は改善され、亀裂の巾を制限することで発色の低下も防ぐことができる。

本発明のインクジェット記録材料の形態について以下で詳細に述べる。図１は被記録媒体の断面の模式図であり、図２は亀裂を示す模式図である。

本発明のインクジェット記録材料は、基材上に設けられたインク受容層が表面層とインク吸収層の２層で構成されるものとする。従来の亀裂のないメディアにて問題視される耐擦過性を向上させるために、表層に亀裂を有するものである。表層に亀裂があると、受容層が簡単に剥がれ落ちてしまい、画像強度の観点から問題がある。そこで本発明においては、表層の受容層強度を保つために、亀裂のある表面層を支える形でインク吸収層を設けることで受容層強度の保持を図る。亀裂の入った表面層の厚さを薄くすると、インク吸収層との密着がよくなり受容層強度は強くなるが、亀裂の深さが小さいため顔料インクと表面層とのアンカー効果が弱くなり、耐擦過性に対する効果は小さくなる。また、亀裂の巾が大きいほど、耐擦過性に対する効果は大きくなるが、顔料インクが下層に落ち込むため発色が悪くなる。従って、表面亀裂の巾は０．３μｍ以上１．０μｍ以下、長さは３０μｍ未満が好ましく、表面層の厚さは０．２μｍ以上３．０μｍ以下とする。

また、表面層に用いる無機粒子は、小さすぎると顔料が落ち込まないため吸収が悪く、大きすぎると顔料が下に沈みすぎて発色が悪くなることと、工程上の亀裂の入りやすさを考慮して、粒径１００〜２５０ｎｍのアルミナを用いることが好ましい。

インク吸収層に用いる無機粒子も同様に、小さすぎると吸収が悪く、大きすぎると発色が悪くなることと、こちらは層内に亀裂を生じさせないために、粒径は１５０〜３００ｎmのもので構成されることが好ましい。

本発明の記録紙はインク受容層塗工後に公知のキャスト処理を行うキャストコート法によって形成される。

基材上に前述の構成からなる塗工液を塗工し、インク受容層、つづいて表面層を形成する。インク受容層、表面層を形成する塗工方法としては、エアーナイフコーティング法、グラビアコーティング法、ダイコーティング法、ブレードコーティング法、ロールコーティング法、ロッドバーコーティング法等、公知の塗工方法が用いられる。

キャストコート法としてはウェット法、リウェット法、凝固法等があり、どの方法を用いても本発明の記録紙を形成することができるが、一般的には生産性から凝固法、リウェット法が主流になっている。凝固法は光沢性が高く、空隙率の高い表面が得られ、かつ亀裂の制御もしやすい。

凝固法で用いる凝固剤としては、蟻酸、酢酸、クエン酸、酒石酸、乳酸、塩酸、硫酸等のカルシウム、亜鉛、バリウム、鉛、マグネシウム、アルミニウム等の塩や硼酸、硼砂が用いられる。インク受容層のバインダーがポリビニルアルコール、ポリアセタールの場合には硼酸、硼砂が好適に用いられる。

前記コーターにてインク受容層を塗工後、インク受容層に凝固液を付与してキャストドラムに圧着してキャスト処理を行う。この際の凝固剤を付与してからキャストするまでの時間、キャストドラムの温度、圧着圧力、ライン速度等が亀裂制御に大きな影響を及ぼす。これらは使用する設備、塗料、構成等によって最適条件を求める必要がある。

本発明に用いる基材としては特に規定されるものではなく、キャストコートを行うための通気性のあるものであればよい。上質紙、中質紙、アート紙、バライタ紙等の紙類や、通気性があればポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチック類からなるフィルムも使用することができる。

＜基材＞
基材には坪量１８５ｇ／ｍ^２の上質紙を用いた。

（塗工液１の作製）
アルミナ粉末（Sasol社製；商品名：DISPERAL（登録商標）HP18,粒径:200nm,比表面積 150m²/g）をイオン交換水に攪拌しながら混合し、固形分２０wt%のアルミナ粗分散液を得た。さらに、そのアルミナ分散液をホモジナイザーにより分散処理を行い、凝固剤として0.5wt%のホウ酸を混合し、アルミナ分散液を得た。

該アルミナ分散液１００重量部に対し、ポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール株式会社 JM-26）の5％水溶液を、１５重量部、混合攪拌し、その後、イオン交換水で希釈し固形分１５wt％の塗工液１を得た。

（塗工液２の作製）
アルミナ粉末（Sasol社製；商品名：DISPERAL（登録商標）HP14,粒径:170nm,比表面積 180m²/g）をイオン交換水に攪拌しながら混合し、固形分２０wt%のアルミナ粗分散液を得た。さらに、そのアルミナ分散液をホモジナイザーにより分散処理を行いアルミナ分散液を得た。

該アルミナ分散液１００重量部に対し、ポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール株式会社 JM-26）の５％水溶液を、７重量部、混合攪拌し、その後、イオン交換水で希釈し固形分１５wt％の塗工液２を得た。

（塗工液３の作製）
アルミナ粉末（Sasol社製；商品名：DISPERAL（登録商標）HP10,粒径:150nm,比表面積 200m²/g）をイオン交換水に攪拌しながら混合し、固形分２０wt%のアルミナ粗分散液を得た。さらに、そのアルミナ分散液をホモジナイザーにより分散処理を行いアルミナ分散液を得た。

該アルミナ分散液１００重量部に対し、ポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール株式会社 JM-26）の５％水溶液を、７重量部、混合攪拌し、その後、イオン交換水で希釈し固形分１５wt％の塗工液３を得た。

（塗工液４の作製）
アルミナ粉末（Sasol社製；商品名：DISPERAL（登録商標）HP14,粒径:170nm,比表面積 180m²/g）をイオン交換水に攪拌しながら混合し、固形分２０wt%のアルミナ粗分散液を得た。さらに、そのアルミナ分散液をホモジナイザーにより分散処理を行いアルミナ分散液を得た。

該アルミナ分散液１００重量部に対し、ポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール株式会社 JM-26）の５％水溶液を、3重量部、混合攪拌し、その後、イオン交換水で希釈し固形分１５wt％の塗工液４を得た。

（塗工液５の作製）
アルミナ粉末（Sasol社製；商品名：DISPERAL（登録商標）HP10,粒径:150nm,比表面積 200m²/g）をイオン交換水に攪拌しながら混合し、固形分２０wt%のアルミナ粗分散液を得た。さらに、そのアルミナ分散液をホモジナイザーにより分散処理を行いアルミナ分散液を得た。

該アルミナ分散液１００重量部に対し、ポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール株式会社 JM-26）の５％水溶液を、3重量部、混合攪拌し、その後、イオン交換水で希釈し固形分１５wt％の塗工液５を得た。

（塗工液６の作製）
アルミナ粉末（Sasol社製；商品名：DISPERAL（登録商標）HP14,粒径:230nm,比表面積 130m²/g）をイオン交換水に攪拌しながら混合し、固形分２０wt%のアルミナ粗分散液を得た。さらに、そのアルミナ分散液をホモジナイザーにより分散処理を行いアルミナ分散液を得た。

該アルミナ分散液１００重量部に対し、ポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール株式会社 JM-26）の５％水溶液を、9重量部、混合攪拌し、その後、イオン交換水で希釈し固形分１５wt％の塗工液６を得た。

（塗工液７の作製）
アルミナ粉末（Sasol社製；商品名：DISPERAL（登録商標）HP14,粒径:170nm,比表面積 180m²/g）をイオン交換水に攪拌しながら混合し、固形分２０wt%のアルミナ粗分散液を得た。さらに、そのアルミナ分散液をホモジナイザーにより分散処理を行いアルミナ分散液を得た。

該アルミナ分散液１００重量部に対し、ポリビニルアルコール（日本酢ビ・ポバール株式会社 JM-26）の５％水溶液を、１重量部、混合攪拌し、その後、イオン交換水で希釈し固形分１５wt％の塗工液７を得た。

インク吸収層として、上記塗工液１を厚さが３０μm程度となるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。その上に表面層として、上記塗工液２を厚さが１．５μｍとなるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。

インク吸収層として、上記塗工液１を厚さが３０μm程度となるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。その上に表面層として、上記塗工液３を厚さが１．５μｍとなるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。

インク吸収層として、上記塗工液１を厚さが３０μm程度となるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。その上に表面層として、上記塗工液４を厚さが１．５μｍとなるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。

インク吸収層として、上記塗工液１を厚さが３０μm程度となるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。その上に表面層として、上記塗工液５を厚さが１．５μｍとなるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。

（比較例１）
インク吸収層として、上記塗工液１を厚さが３０μm程度となるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。その上に表面層として、上記塗工液６を厚さが１．５μｍとなるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。

（比較例２）
インク吸収層として、上記塗工液１を厚さが３０μm程度となるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。その上に表面層として、上記塗工液７を厚さが１．５μｍとなるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。

（比較例３）
インク吸収層として、上記塗工液１を厚さが３０μm程度となるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。その上に表面層として、上記塗工液２を厚さが３．５μｍとなるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。

（比較例４）
インク吸収層として、上記塗工液１を厚さが３０μm程度となるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。その上に表面層として、上記塗工液２を厚さが０．１μｍとなるよう、基材上にロッドバーコーティング法にて塗布した。

各々、得られた亀裂の大きさを表１に記載した。

それぞれの被記録媒体について、インクジェットプリンタW2200（キヤノン株式会社製）にて記録後、
（１）顔料擦過性（２）顔料発色性（３）受容層強度
を評価した。結果を表２に以下に示す。

＜評価方法＞
（１）顔料擦過性
印字後、２４時間室内で放置し、十分乾燥させた後、株式会社クレシア製キムワイプ（登録商標）S-200を使って、画像を指で強く擦った。

印字画像が削れて、白い基材が見えてしまうものを×、画像として変化のないものを○とした。

（２）顔料発色性
印字後、２４時間室内で放置し、十分乾燥させた後、画像濃度を測定した。

画像濃度が２．０以上を○、２．０未満を×とした。

（３）受容層強度
印字後、２４時間室内で放置し、十分乾燥させた後、印字面を爪で引っかいて画像が剥がれた場合を×、剥がれなかった場合を○とした。

本発明の被記録媒体の断面の模式図である。本発明の亀裂を示す模式図である。

符号の説明

１基材
２インク受容層（吸収層）
３インク受容層（表面層）
４亀裂

Claims

基材上に設けられたインク受容層が表面層とインク吸収層の２層で構成され、該表面層の厚さが０．２μｍ以上３．０μｍ以下であり、かつ該表面層は巾０．３μｍ以上１．０μｍ以下、長さ３０μｍ未満の表面亀裂を有しており、該インク吸収層が亀裂のない構造を有していることを特徴としたインクジェット記録用紙。
該表面層には粒径１００ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の無機粒子分散液を塗工液として用いられていることを特徴とした請求項１に記載のインクジェット記録用紙。
該インク吸収層には粒径１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の無機粒子分散液を塗工液として用いられていることを特徴とした請求項１に記載のインクジェット記録用紙。