JP2009107252A - インクジェット記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高い光沢度と高い印画濃度とを実現可能で、塗布欠陥の発生が抑制されたインクジェット記録媒体を提供する。
【解決手段】支持体上に少なくとも2層のインク受容層を有するインクジェット記録媒体であって、前記インク受容層のうち、支持体から最も遠いインク受容層に擬ベーマイトアルミナを含有せしめ、前記支持体から最も遠いインク受容層と支持体との間に設けられたインク受容層に、水溶性多価金属塩で分散された気相法シリカを含有せしめる。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット記録媒体及びその製造方法に関する。
近年、情報産業の急速な発展に伴い、種々の情報処理システムが開発され、その情報処理システムに適した記録方法および装置も開発されて、各々実用化されている。上記記録方法の中で、インクジェット記録方法は、多種の記録媒体に記録可能なこと、ハード(装置)が比較的安価であること、コンパクトであること、静粛性に優れること等の点から、オフィスは勿論、いわゆるホームユースにおいても広く用いられてきている。
また、近年のインクジェットプリンタの高解像度化やハード(装置)の発展に伴ない、インクジェット記録用の媒体も各種開発され、近年ではいわゆる写真ライクな高画質記録物を得ることも可能になってきた。
特にインクジェット記録用の媒体に要求される特性としては、一般に、(1)速乾性があること(インク吸収速度が大きいこと)、(2)インクドットの径が適正で均一であること(ニジミのないこと)、(3)粒状性が良好であること、(4)ドットの真円性が高いこと、(5)色濃度が高いこと、(6)彩度が高いこと(クスミのないこと)、(7)印画部の耐光性、耐ガス性、耐水性が良好なこと、(8)記録面の白色度が高いこと、(9)記録媒体の保存性が良好なこと(長期保存で黄変着色を起こさないこと、長期保存で画像が滲まないこと)、(10)変形し難く寸法安定性が良好であること(カールが十分小さいこと)、(11)ハード走行性が良好であること等が挙げられる。更に、いわゆる写真ライクな高画質記録物を得る目的で用いられるフォト光沢紙の用途としては、上記特性に加えて光沢性、表面平滑性、銀塩写真に類似した印画紙状の風合い等も要求される。
高い光沢性と高い印画濃度を両立可能な記録媒体として、支持体上に気相法シリカを含むインク受容層と、該インク受容層上に擬ベーマイトアルミナを含むインク受容層とを設けたインクジェット記録媒体が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、支持体上にカチオンポリマーで分散された気相法シリカを含むインク受容層と、該インク受容層上に水溶性多価金属塩で分散された気相法シリカを含むインク受容層を設けたインクジェット記録媒体が知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開2002−225423号公報 特開2004−203010号公報 特開2007−118346号公報
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載のインクジェット記録媒体では、分散された気相法シリカを含むインク受容層上に擬ベーマイトアルミナを含むインク受容層を設けた場合に、擬ベーマイトアルミナを含むインク受容層に塗布欠陥が生じやすい傾向があった。また、特許文献3に記載のインクジェット記録媒体では、印画濃度が十分であるとは言い難かった。
本発明は、擬ベーマイトアルミナを含むインク受容層を有する重層構造を持つ従来のインクジェット記録媒体に比べ、より高い光沢度と高い印画濃度とを実現可能で、塗布欠陥の発生が抑制されたインクジェット記録媒体及びその製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 支持体上に少なくとも2層のインク受容層を有し、前記インク受容層のうち、支持体から最も遠い第1のインク受容層は擬ベーマイトアルミナを含有し、前記第1の受容層と前記支持体との間に設けられた第2のインク受容層は、水溶性多価金属塩と該水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカを含有するインクジェット記録媒体。
<2> 前記水溶性多価金属塩で分散された気相法シリカは、気相法シリカに対して3〜30質量%の水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカであることを特徴とする前記<1>に記載のインクジェット記録媒体。
<3> 前記水溶性多価金属塩で分散された気相法シリカは、水溶性多価金属塩と前記水溶性多価金属塩に対して20質量%以下のI/O値2.2以上の有機カチオンポリマーとを用いて分散された気相法シリカであることを特徴とする前記<1>又は<2>に記載のインクジェット記録媒体。
<4> 擬ベーマイトアルミナを含む第1のインク受容層形成用塗布液と、水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカを含む第2のインク受容層形成用塗布液とを、第2のインク受容層形成用塗布液の上に第1のインク受容層形成用塗布液が重層するように支持体上に同時重層塗布して塗布層を形成する塗布工程を有するインクジェット記録媒体の製造方法。
<5> 前記塗布工程の後に、前記塗布層の膜面温度が20℃未満となる条件で塗布層を乾燥する乾燥工程を更に有することを特徴とする請求項4に記載のインクジェット記録媒体の製造方法。
<6> 前記塗布工程は、前記第2のインク受容層形成用塗布液として、気相法シリカに対して3〜30質量%の水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカを含む塗布液を用いて、前記塗布層を形成することを特徴とする前記<4>又は<5>に記載のインクジェット記録媒体の製造方法。
<7> 前記塗布工程は、前記第2のインク受容層形成用塗布液として、水溶性多価金属塩と前記水溶性多価金属塩に対して20質量%以下のI/O値2.2以上の有機カチオンポリマーとを用いて分散された気相法シリカを含む塗布液を用いて、前記塗布層を形成することを特徴とする前記<4>〜<6>のいずれか1項に記載のインクジェット記録媒体の製造方法。
本発明によれば、擬ベーマイトアルミナを含むインク受容層を有する重層構造を持つ従来のインクジェット記録媒体に比べ、より高い光沢度と高い印画濃度とを実現可能で、塗布欠陥の発生が抑制されたインクジェット記録媒体及びその製造方法を提供することができる。
本発明のインクジェット記録媒体においては、支持体上に少なくとも2層のインク受容層を有し、前記インク受容層のうち、支持体から最も遠い第1のインク受容層は擬ベーマイトアルミナの少なくとも1種を含有し、前記第1のインク受容層と前記支持体との間に設けられた第2のインク受容層は、水溶性多価金属塩の少なくとも1種と該水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカの少なくとも1種とを含有することを特徴とする。
第2のインク受容層が水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカを含有することにより、第2のインク受容層上に形成される擬ベーマイトアルミナを含有する第1のインク受容層における塗布欠陥の発生を抑制することができ、高い光沢度と高い印画濃度とを実現することができる。
本発明における支持体としては、耐水性支持体であることが好ましい。前記耐水性支持体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ジアセテート樹脂、トリアセテート樹脂、セロファン、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、及びポリエチレンナフタレート等のフィルム、樹脂被覆紙等が用いられる。特にこれらの支持体の厚みは、約50〜250μm程度のものが好ましく使用される。
前記フィルムや樹脂被覆紙にインク受容層形成用塗布液を塗布する場合、塗布に先立って、好ましくはコロナ放電処理、火炎処理、紫外線照射処理、プラズマ処理等を行う。
本発明においては、支持体として前記フィルムや樹脂被覆紙を使用する場合に、インク受容層を設ける面上に天然高分子化合物や合成樹脂を主体とするプライマー層を設けることが好ましい。
支持体上に設けられるプライマー層はゼラチン、カゼイン等の天然高分子化合物や合成樹脂を主体とすることができる。前記合成樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニリデン、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
上記プライマー層は、支持体上に0.01〜5μmの膜厚(乾燥膜厚)で設けることができる。プライマー層の乾燥膜厚として、好ましくは0.05〜5μmの範囲である。
本発明における支持体には筆記性、帯電防止性、搬送性、カール防止性などのために、各種のバックコート層を塗設することができる。バックコート層には無機帯電防止剤、有機帯電防止剤、親水性バインダー、ラテックス、顔料、硬化剤、界面活性剤などを適宜組み合わせて含有せしめることができる。
本発明における第1のインク受容層は擬ベーマイトアルミナの少なくとも1種を含有する。第1のインク受容層が擬ベーマイトアルミナを用いて構成されることにより、層の透明性が向上し、高濃度の画像を記録することができ、高い光沢度を得ることができる。また、インク吸収性及びその吸収速度を向上させることができる。
本発明における第1のインク受容層は擬ベーマイトアルミナを含むことを特徴とするが、本発明の効果を損なわない範囲で擬ベーマイトアルミナ以外の無機微粒子を含有していてもよい。無機微粒子の種類は特に限定されないが、光沢、インク吸収性の点で、気相法シリカ、気相法アルミナ等であることが好ましい。無機微粒子は1種単独で用いても2種以上を組合せて用いてもよい。
本発明における擬ベーマイトアルミナは、Al・nHO(1<n<3)の構成式で表され、nが1より大きく3未満であるときのアルミナ水和物を指す。
アルミナ水和物は、アルミニウムイソプロポキシド等のアルミニウムアルコキシドの加水分解、アルミニウム塩のアルカリによる中和、アルミン酸塩の加水分解等の公知の製造方法により得ることができる。
擬ベーマイトアルミナとしては、通常は数千から数万nmの二次粒子結晶を超音波や高圧ホモジナイザー、対向衝突型ジェット粉砕機等で50〜300nm程度まで粉砕したものを好ましく使用出来る。
本発明においては、擬ベーマイトアルミナの一次粒子の平均粒径は5〜30nmであることが好ましい。擬ベーマイトアルミナの一次粒子の平均粒径が30nm以下とすることで表面の光沢度が向上し、インク受容層の透明性が良好になり、印字濃度を高くすることができる。また5nm以上とすることでインク吸収性がより良好になる。
本発明における擬ベーマイトアルミナの一次粒子の平均粒径とは、分散された粒子の電子顕微鏡観察により一定面積内に存在する100個の粒子各々の投影面積に等しい円の直径を粒子の粒径として求めた。紡錘状粒子の平均粒径は長径と短径の平均で得られる。
本発明において擬ベーマイトアルミナの分散には、乳酸、酢酸、蟻酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、塩化アルミニウム等の酸を用いることができる。これらの酸の一般的な添加量は擬ベーマイトアルミナに対して0.1〜5質量%である。酸で分散された擬ベーマイトアルミナを使用することでホウ酸、またはホウ酸塩を使用しても塗布液特性が良好であり、塗布性も良好となる結果、白紙部光沢性、インク吸収性が良好となる。
本発明において、第1のインク受容層に含有される擬ベーマイトアルミナの総量の範囲は例えば、3〜35g/mであり、好ましくは5〜20g/mである。5g/m以上とすることによりインクジェット記録媒体表面の光沢度をより効果的に向上できる。また、20g/m以下とすることでより良好なインク吸収性を得ることができる。
本発明においては、擬ベーマイトアルミナを1種単独で使用してもよく、また2種以上の擬ベーマイトアルミナを併用しても良い。
本発明における第2のインク受容層は水溶性多価金属塩の少なくとも1種と該水溶性多価金属塩で分散された気相法シリカの少なくとも1種とを含有することを特徴とする。本発明においては水溶性多価金属塩を第2のインク受容層に含まれる気相法シリカに対して3〜30質量%用いることが好ましく、5〜20質量%用いることがより好ましい。水溶性多価金属塩を3質量%以上使用することで、気相法シリカの分散をより良好に行うことができる。また、30質量%以下とすることでより高い印画濃度が得られ、かつ、画像保存性(高湿下でのにじみ)を高めることができる。
本発明における第2のインク受容層は気相法シリカを含むことを特徴とするが、本発明の効果を損なわない範囲で、気相法シリカ以外の無機微粒子を含んでいてもよい。無機微粒子の種類は特に限定されないが、光沢、インク吸収性の点で、気相法シリカ以外のシリカ微粒子、アルミナ等を好ましく用いることができる。無機微粒子は1種単独で用いても2種以上を組合せて用いてもよい。
本発明に用いられる気相法シリカは、湿式法に対して乾式法とも呼ばれ、一般的には火炎加水分解法によって作られる。具体的には四塩化ケイ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、四塩化ケイ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等のシラン類も、単独または四塩化ケイ素と混合した状態で使用することができる。気相法シリカは、日本アエロジル(株)からアエロジル、トクヤマ(株)からQSタイプとして市販されており入手することができる。
一般的には気相法シリカは凝集して適度な空隙を有する二次粒子となっており、好ましくは一次粒子の平均粒径が3〜50nmの気相法シリカを用いて、500nm以下、好ましくは100〜400nmの二次粒子になる迄超音波や高圧ホモジナイザー、対向衝突型ジェット粉砕機等で粉砕、分散させたものが光沢度とインク吸収性が良好であり好ましい。
尚、気相法シリカの二次粒子の平均粒径は希薄分散液をレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置で測定して得られる。また、気相法シリカの一次粒子の平均粒径は擬ベーマイトアルミナの場合と同様にして測定できる。
本発明における気相法シリカの一次粒子の平均粒径は3〜50nmであることが好ましい。気相法シリカの一次粒子の平均粒径が50nm以下とすることで光沢度がより効果的に向上する。また第2のインク受容層のインク吸収速度が適切になり、第2のインク受容層の上に形成された第1のインク受容層にインク中の色剤や接着剤が定着しやすくなり、印画部の耐傷性が向上する。更に印画部の光沢性が向上し、印字濃度が高いより鮮明な色彩を得ることができる。一方、3nm以上とすることにより、第1のインク受容層にインクが溜まりすぎることがなく、滲みやビーディングの発生をより効果的に抑制でき、連続印画の場合であってもインクジェット記録媒体の裏面等の汚れの発生を抑制できる。
本発明における水溶性多価金属塩としては、カルシウム、バリウム、マンガン、銅、コバルト、ニッケル、アルミニウム、鉄、亜鉛、ジルコニウム、クロム、マグネシウム、タングステン、及びモリブデンから選ばれる金属の水溶性塩が挙げられる。具体的には例えば、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、ギ酸カルシウム、硫酸カルシウム、酢酸バリウム、硫酸バリウム、リン酸バリウム、塩化マンガン、酢酸マンガン、ギ酸マンガンニ水和物、硫酸マンガンアンモニウム六水和物、塩化第二銅、塩化アンモニウム銅(II)ニ水和物、硫酸銅、塩化コバルト、チオシアン酸コバルト、硫酸コバルト、硫酸ニッケル六水和物、塩化ニッケル六水和物、酢酸ニッケル四水和物、硫酸ニッケルアンモニウム六水和物、アミド硫酸ニッケル四水和物、硫酸アルミニウム、亜硫酸アルミニウム、チオ硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム九水和物、塩化アルミニウム六水和物、乳酸アルミニウム、臭化第一鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、フェノールスルホン酸亜鉛、臭化亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛六水和物、硫酸亜鉛、酢酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、塩化酸化ジルコニウム八水和物、ヒドロキシ塩化ジルコニウム、酢酸ジルコニル、硝酸ジルコニル、オクチル酸ジルコニル、ヒドロキシ塩化ジルコニル、酢酸クロム、硫酸クロム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム六水和物、クエン酸マグネシウム九水和物、リンタングステン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムタングステン、12タングストリン酸n水和物、12タングストケイ酸26水和物、塩化モリブデン、12モリブドリン酸n水和物等が挙げられる。これらの中でも特に、アルミニウム及び周期表IVa族元素(ジルコニウム、チタン等)の水溶性塩が好ましい。
ここで「水溶性」とは、常温常圧下で水に1質量%以上溶解することを意味する。
また、上記以外の水溶性アルミニウム化合物として、塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物が好ましく用いられる。塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物とは、主成分が下記の一般式1、2又は3で示され、例えば[Al(OH)153+、[Al8(OH)204+、[Al13(OH)345+、[Al21(OH)603+等のような塩基性で高分子の多核縮合イオンを安定に含んでいる水溶性のポリ水酸化アルミニウムである。
[Al(OH)Cl(6-n) ・・式1
[Al(OH)AlCl ・・式2
Al(OH)Cl(3n-m) 0<m<3n ・・式3
これらのものは多木化学(株)よりポリ塩化アルミニウム(PAC)の名で水処理剤として、浅田化学(株)よりポリ水酸化アルミニウム(Paho)の名で、また、(株)理研グリーンよりピュラケムWTの名で、また他のメーカーからも同様の目的を持って上市されており、各種グレードの物が容易に入手できる。本発明ではこれらの市販品をそのままでも使用できるが、pHが不適当に低い物もあり、その場合は適宜pHを調節して用いることも可能である。
本発明において、上記水溶性多価金属塩のインク受容層中における含有量としては0.1g/m〜10g/mが好ましく、より好ましくは0.2g/m〜5g/mである。
上記水溶性多価金属塩は、1種単独でも2種以上を併用してもよい。
本発明における気相法シリカは、塗布欠陥の発生をより効果的に抑制する観点から、水溶性多価金属塩として、アルミニウムの水溶性塩化合物又は水溶性ジルコニウム塩化合物を、気相法シリカに対して3〜30質量%用いて高圧分散処理したものであることが好ましく、水溶性多価金属塩として、塩基性水酸化ポリアルミニウム化合物、乳酸アルミニウム、酢酸ジルコニル、ヒドロキシ塩化ジルコニル、硝酸ジルコニル、オクチル酸ジルコニル、及び酸塩化ジルコニウムから選ばれる少なくとも1種を、気相法シリカに対して5〜20質量%用いて高圧分散処理したものであることがより好ましい。
本発明において気相法シリカの分散には、分散時に気相法シリカを投入しやすくする観点から、水溶性多価金属塩に加えて、有機カチオンポリマーを併用してもよい。本発明に用いられる有機カチオンポリマーは特に限定されるものではないが、I/O値が2.2以上の有機カチオンポリマーを用いることが好ましく、I/O値が2.5以上であることがより好ましい。
ここでI/O値とは、有機概念図に基づく無機性基を有機性基で割った値である。I/O値は、「有機概念図−基礎と応用−」(1984年 甲田善生著、三共出版発行)に記載の方法によって求めることができる。
ここで有機概念図とは、化合物の性質を、共有結合性を表わす有機性基と、イオン結合性を表わす無機性基に分け、すべての有機化合物を有機軸と無機軸と名付けた直行座標上の1点ずつに位置づけて示すものである。これに基づく無機性値とは無機性、すなわち種々の置換基の沸点への影響力の大小を、水酸基を基準に定め、直鎖アルコールの沸点曲線と直鎖パラフィンの沸点曲線との距離を炭素数5の付近で取ると約100℃となるので、水酸基1個の影響力を数値で100と定めた値である。一方有機性値とは、有機性の数値の大小は分子内のメチレン基を単位とし、そのメチレン基を代表する炭素原子の数で測ることができるとし、基本になる炭素数1個の数値は、直鎖化合物の炭素数5〜10付近での炭素1個加わることによる沸点上昇の平均値20℃を取り、これを基準に20と定めた値である。この無機性値と有機性値は、グラフ上で1対1に対応する様に定めてある。I/O値はこれらの値から算出したものである。
本発明においては、第2のインク受容層に含まれる気相法シリカが、水溶性多価金属塩と水溶性多価金属塩に対して20質量%以下のI/O値2.2以上の有機カチオンポリマーとで分散されたものであることが好ましく、水溶性多価金属塩と水溶性多価金属塩に対して3質量%以上15質量%以下のI/O値2.2以上の有機カチオンポリマーとを用いることがより好ましい。
有機カチオンポリマーのI/O値が2.2以上であることで、分散時にシリカの投入がやりやすくなり、シリカ分散がより効率的に進み、塗布欠陥の発生を抑制することができる。また、有機カチオンポリマーの含有率が水溶性多価金属塩に対して15質量%以下であることで、擬ベーマイト層の凝集をより抑えることが可能となり、効果的に塗布欠陥の発生を抑制することができる。
本発明に用いられる有機カチオンポリマーとしては、具体的には例えば、ポリエチレンイミン、ポリジアリルアミン、ポリアリルアミン、特開昭59−20696号、同59−33176号、同59−33177号、同59−155088号、同60−11389号、同60−49990号、同60−83882号、同60−109894号、同62−198493号、同63−49478号、同63−115780号、同63−280681号、特開平1−40371号、同6−234268号、同7−125411号、同10−193776号公報等に記載された1〜3級アミノ基、4級アンモニウム塩基を有するポリマーを挙げることができる。これらの有機カチオンポリマーの分子量は、5,000〜10万程度が好ましい。
本発明における第1のインク受容層及び第2のインク受容層は、水溶性バインダーを含むことができる。
水溶性バインダーとしては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、澱粉及びその変性物、ゼラチン及びそれらの変性物、カゼイン、プルラン、アラビアゴム、カラヤゴム、アルブミン等の天然高分子樹脂又はこれらの誘導体、カチオン変性、シラノール変性等のポリビニルアルコールの変性物、SBRラテックス、NBRラテックス、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のラテックス類、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等のビニルポリマー、ポリエチレンイミン、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、無水マレイン酸又はその共重合体等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
上記のうち、ポリビニルアルコール(PVA)が好ましく、擬ベーマイトアルミナ及び気相法シリカとの混合性、塗液粘度の調整、及び成膜性、および印画濃度向上の点で、特に平均重合度3000以上、ケン化度75〜90%のポリビニルアルコールが好ましい。
平均重合度が3000以上であると、塗膜強度が得られ、クラックを防止でき、印画後のヘイズも上昇が抑えられ、印画濃度が上がる傾向にある。
また、ケン化度は、75%以上にすることにより塗膜強度が得られ、クラックを防止でき、90%以下にすることにより擬ベーマイトアルミナ及び気相法シリカとの反応性が抑えられ、塗布液のゲル化を抑制でき、かつ印画後の受像層のヘイズ上昇が抑えられ、印画濃度が高くなりやすい。
ケン化度は、PVA中の残存酢酸基を既知量の水酸化ナトリウムにより反応させ、その水酸化ナトリウムの消費量からPVAにおけるケン化割合を求めることにより得られる。また、PVAの平均重合度としては、印画濃度、膜強度を上げる点で、3000〜5000が好ましい。平均重合度とモノマーの式量との積から分子量を求められる。
水溶性バインダーは、1種単独で用いるほか、2種以上を併用してもよい。例えば、ポリビニルアルコールと他の水溶性バインダーの1種もしくは2種以上とを組みあわせて用いることができる。
本発明において第1のインク受容層における水溶性バインダー(例えばPVA、あるいはPVA及び他の水溶性バインダー)の総含有率としては、擬ベーマイトアルミナに対して、5〜20質量%の範囲内が好ましく、8〜15質量%の範囲内がより好ましい。また、第2のインク受容層における水溶性バインダー(例えばPVA、あるいはPVA及び他の水溶性バインダー)の総含有率としては、気相法シリカに対して、5〜20質量%の範囲内が好ましく、8〜15質量%の範囲内がより好ましい。
水溶性バインダーの量が前記範囲内であると、塗布による成膜が容易であり、塗布膜のクラックや粉落ちを回避できると共に、インクの吸収性が良好になる。
本発明における第1のインク受容層においては、水溶性バインダーとしてポリビニルアルコールを用い、擬ベーマイトアルミナ(Al)とポリビニルアルコール(PVA)との質量比率(Al/PVA)をAl/PVA>8を満たす範囲とするのが好ましい。質量比率Al/PVAを前記範囲とすることにより、ヘイズを抑え、高い画像濃度及び光沢感が得られる。
質量比率Al/PVAは、ヘイズを抑え、高い画像濃度及び光沢感を得つつ、アルミナ水和物との混合性、塗液粘度の調整、及び成膜性を維持する点で、8〜15の範囲がより好ましい。
また、本発明における第2のインク受容層においては、水溶性バインダーとしてポリビニルアルコールを用い、気相法シリカ(Si)とポリビニルアルコール(PVA)との質量比率(Si/PVA)をSi/PVA>2を満たす範囲とするのが好ましい。質量比率Si/PVAを前記範囲とすることにより、塗布膜強度を高め、ヘイズを抑え、高い画像濃度及び光沢感が得られる。
質量比率Si/PVAは、ヘイズを抑え、高い画像濃度及び光沢感を得つつ、アルミナ水和物との混合性、塗液粘度の調整、及び成膜性を維持する点で、3〜6の範囲がより好ましい。
本発明における各インク受容層は、皮膜の脆弱性を改良するために各種油滴を含有することが好ましい。そのような油滴としては室温における水に対する溶解性が0.01質量%以下の疎水性高沸点有機溶媒(例えば、流動パラフィン、ジオクチルフタレート、トリクレジルホスフェート、シリコンオイル等)や重合体粒子(例えば、スチレン、ブチルアクリレート、ジビニルベンゼン、ブチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート等の重合性モノマーを一種以上重合させた粒子)を含有させることができる。そのような油滴は好ましくは水溶性バインダーに対して10〜50質量%の範囲で用いることができる。
本発明において、各インク受容層は、耐水性、ドット再現性を向上させる目的で架橋剤を含有することができる。架橋剤としてはインク受容層に含まれる水溶性バインダーとの関係で好適なものを適宜選択すればよい。
水溶性バインダーとしてポリビニルアルコールを用いる場合には、架橋反応が迅速である点で、ホウ酸及び/又はその塩が好ましい。ホウ酸には例えば、オルトホウ酸、メタホウ酸、次ホウ酸等を使用できる。ホウ酸塩はこれらの可溶性塩が好ましい。具体的には、Na・10HO、NaBO・4H0、K・5HO、NHHB・3HO、NHBO等が挙げられる。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
水溶性バインダーとしてゼラチンを用いる場合などには、ホウ酸及びその塩以外の下記化合物も架橋剤として用いることができる。
例えば、ホルムアルデヒド、グリオキザール、グルタールアルデヒド等のアルデヒド系化合物;ジアセチル、シクロペンタンジオン等のケトン系化合物;ビス(2−クロロエチル尿素)−2−ヒドロキシ−4,6−ジクロロ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジクロロ−6−S−トリアジン・ナトリウム塩等の活性ハロゲン化合物;ジビニルスルホン酸、1,3−ビニルスルホニル−2−プロパノール、N,N’−エチレンビス(ビニルスルホニルアセタミド)、1,3,5−トリアクリロイル−ヘキサヒドロ−S−トリアジン等の活性ビニル化合物;ジメチロ−ル尿素、メチロールジメチルヒダントイン等のN−メチロール化合物;メラミン樹脂(例えば、メチロールメラミン、アルキル化メチロールメラミン);エポキシ樹脂;1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等のイソシアネート系化合物;米国特許第3017280号明細書、同第2983611号に記載のアジリジン系化合物;米国特許第3100704号明細書に記載のカルボキシイミド系化合物;グリセロールトリグリシジルエーテル等のエポキシ系化合物;1,6−ヘキサメチレン−N,N’−ビスエチレン尿素等のエチレンイミノ系化合物;ムコクロル酸、ムコフェノキシクロル酸等のハロゲン化カルボキシアルデヒド系化合物;2,3−ジヒドロキシジオキサン等のジオキサン系化合物;乳酸チタン、硫酸アルミ、クロム明ばん、カリ明ばん、酢酸ジルコニル、酢酸クロム等の金属含有化合物、テトラエチレンペンタミン等のポリアミン化合物、アジピン酸ジヒドラジド等のヒドラジド化合物、オキサゾリン基を2個以上含有する低分子又はポリマー等である。架橋剤は、1種単独でも、2種以上を組合わせて用いてもよい。
架橋剤は、インク受容層形成用塗布液(インク受容層用塗布液)に含有すると共に、更に、インク受容層の隣接層を形成するための塗布液中に添加してもよく、あるいは予め架橋剤を含む塗布液を塗布した支持体上に、インク受容層用塗布液を塗布する、又は架橋剤非含有のインク受容層用塗布液を塗布し乾燥後に架橋剤溶液をオーバーコートする等してインク受容層に架橋剤を供給してもよい。
架橋剤(好ましくはホウ酸及び/又はその塩)は、1種単独で用いるほか、2種以上を併用してもよい。
架橋剤の塗布液中における総含有量としては、水溶性バインダー100質量部に対して、5〜40質量部が好ましく、15〜35質量部がより好ましい。架橋剤の含有量が前記範囲であると、水溶性バインダーを効果的に架橋してひび割れ等を防止することができる。
本発明において、各層のインク受容層には、更に、界面活性剤、架橋剤の他に着色染料、着色顔料、インク染料の定着剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、顔料の分散剤、消泡剤、レベリング剤、防腐剤、蛍光増白剤、粘度安定剤、pH調節剤などの公知の各種添加剤を添加することもできる。
本発明においては、第1のインク受容層、第2のインク受容層以外に層を更に設けてもよい。その場合にはインク浸透性を損なわない層であることが必要であり、少なくとも支持体から最も離れた最上層は擬ベーマイトアルミナを含有する第1のインク受容層とすることが光沢性から好ましい。
本発明においてインク受容層は、インク受容層形成用塗布液を支持体上又は既に形成されたインク受容層上に塗布して塗布層を形成し、これを乾燥することによって形成することができる。
インク受容層を構成している各層の塗布方法は、公知の塗布方法を用いることができる。例えば、スライドビード方式、カーテン方式、エクストルージョン方式、エアナイフ方式、ロールコーティング方式、ケッドバーコーティング方式等がある。
本発明においてインク受容層形成用塗布液は、擬ベーマイトアルミナ分散液又は気相法シリカ分散液と、必要に応じて水溶性バインダー、架橋剤、各種の添加剤等を通常の方法で混合することで調製することができる。
インク受容層形成用塗布液の調製に用いる溶媒には、水、有機溶媒、又はこれらの混合溶媒を用いることができる。塗布に用いることができる有機溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、メトキシプロパノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、酢酸エチル、トルエン等を挙げることができる。
本発明では各インク受容層形成用塗布液のpHは塗布液の安定性、粘性、インク定着性により適宜選択される。好ましくは擬ベーマイトアルミナを含有する第1のインク受容層形成用塗布液は4〜7、気相法シリカを含有する第2のインク受容層形成用塗布液では3〜6である。これによりインク吸収性、インク定着性が良好となる。
本発明のインクジェット記録媒体の製造方法は、擬ベーマイトアルミナを含む第1のインク受容層形成用塗布液と、水溶性多価金属塩で分散された気相法シリカを含む第2のインク受容層形成用塗布液とを、前記第2のインク受容層形成用塗布液の上に前記第1のインク受容層形成用塗布液が重層するように支持体上に同時重層塗布して塗布層を形成する塗布工程を少なくとも含むことを特徴とする。
気相法シリカ分散物を含む第2のインク受容層上に擬ベーマイトアルミナを含む第1のインク受容層を同時重層して形成した場合、第1のインク受容層に塗布欠陥が発生しやすくなる傾向があった。本発明のインクジェット記録媒体の製造方法は、第1のインク受容層の下層となる第2のインク受容層中の気相法シリカの分散が水溶性多価金属塩を用いて行われることを特徴とする。このため従来の同時重層塗布による場合に比べて、第2のインク受容層形成用塗布液による第1のインク受容層塗布液中の擬ベーマイトアルミナへの影響が軽減され、第1のインク受容層における塗布欠陥の発生が効果的に抑制される。
インク受容層を構成する各層を、乾燥工程を設けないで殆ど同時に塗布することにより各層に要求される特性が効率よく得られ、生産効率の点からも好ましい。これは即ち、各層を湿潤状態で積層することで各層に含有される成分が下層へ浸透しにくくなり乾燥後も各層の成分構成が良く保たれるためと予想される。
同時重層塗布は、公知の塗布装置を用いて行うことができ、例えば、スライドビードコーター、カーテンフローコーター、エクストルージョンダイコーター等を挙げることができる。
本発明において、擬ベーマイトアルミナを含むインク受容層用塗布液の塗布量としては、固形分換算で3〜50g/mが好ましく、より好ましくは20〜45g/mである。また、気相法シリカを含むインク受容層の塗布量としては、固形分換算で3〜50g/mが好ましく、より好ましくは20〜45g/mである。塗布量が前記範囲内であると、塗布膜の乾燥性が良好であり、クラックの発生も回避できる。
本発明のインクジェット記録媒体の製造方法においては、塗布膜の膜面温度が20℃未満になる場合を含む条件で、インク受容層の乾燥を行なうことが好ましい。すなわち、乾燥過程において、膜面温度が20℃未満となる乾燥段階が含まれていればよく、乾燥初期に膜面温度が20℃未満になるようにしてもよいし、乾燥開始から所定時間経過した後あるいは乾燥後期に膜面温度が20℃未満まで下がるように乾燥させるようにしてもよい。中でも、均一塗布面状、空隙容量の観点から、膜面温度が20℃未満となる乾燥段階を乾燥初期、特には乾燥開始直後に行なうことが好ましい。乾燥初期(特に乾燥開始直後)に膜面温度が20℃未満になるように乾燥を行なうことにより、塗布液が低粘度でも乾燥ムラを回避でき、光沢感を高めることができる。乾燥初期を高温で乾燥させると、特に塗布液の粘度が低い場合など、乾燥ムラが生じて光沢感は低下する。
前記膜面温度が20℃未満となる乾燥段階を設けることで、塗布液の膜面が急速に増粘し、より均一な塗布面状を得ることができる。また、膜面温度としては、0℃以上20℃未満が好ましく、5℃以上15℃以下が更に好ましい。膜面温度を0℃以上とすることにより、塗布液の増粘が進みすぎるのを抑え、塗布膜表面の凹凸形成を防止してより高い光沢度を得ることができる。
ここで、膜面温度は、乾燥時の塗布膜表面の温度であり、放射温度計により測定できる。
乾燥温度は、支持体の耐熱性にもよるが、60〜200℃が好ましく、より好ましくは70〜150℃である。乾燥温度が前記範囲内であると、インク吸収性をより向上でき、更にインク受容層の耐水性も向上できる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、特に断りのない限り、「部」及び「%」は質量基準である。
(実施例1)
[擬ベーマイトアルミナ分散液の作製]
イオン交換水2042gをディゾルバーで攪拌しながら、擬ベーマイトアルミナ(触媒化成工業(株)製、カタロイドAP-5、1次粒子径:8nm)を708g添加し、擬ベーマイトアルミナの粗分散液を得た。このときのディゾルバーの回転数は3000rpm、回転時間は10分間であった。
このアルミナ粗分散液を高圧分散機(スギノマシン社製、アルティマイザーHJP25005)にて微分散を行い、固形分濃度25%の白色透明な擬ベーマイトアルミナ分散液を得た。このときの圧力は100MPa、吐出量は600g/minであった。
得られた擬ベーマイトアルミナ分散液の平均粒子径は0.06μmであった。
[気相法シリカ分散液の作製]
イオン交換水3300gをディゾルバーで攪拌しながら、水溶性多価金属塩として塩基性ポリ塩化アルミニウム(大明化学工業(株)製、アルファイン83)100gを添加し、気相法シリカ(日本アエロジル社製、アエロジル300、1次粒子径:7nm)を600g添加し、気相法シリカ粗分散液を得た。このときのディゾルバーの回転数は3000rpm、回転時間は10分間であった。
この気相法シリカ粗分散液を高圧分散機(スギノマシン社製、アルティマイザーHJP25005)にて微分散を行い、固形分濃度15%の白色透明な気相法シリカ分散液を得た。このときの圧力は100MPa、吐出量は600g/minであった。
得られた気相法シリカ分散液の平均粒子径は0.104μmであった。
[インク受容層形成用塗布液の作製]
−上層形成用塗布液(第1のインク受容層形成用塗布液)−
上記で得られた擬ベーマイトアルミナ分散液1012.5g、イオン交換水405g、7.5%ホウ酸水溶液97.1g、ケン化度88%、重合度4500のポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、PVA245)の7%水溶液を346.7g、10%界面活性剤水溶液(日光ケミカルズ(株)製、スワノールAM2150)11.4gを、それぞれの液を60℃に保温後、混合し、上層形成用塗布液として、擬ベーマイトアルミナを含むインク受容層形成用塗布液を得た。
−下層形成用塗布液(第2のインク受容層形成用塗布液)−
上記で得られた気相法シリカ分散液892.2g、ケン化度88%、重合度4500のポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、PVA245)の7%水溶液を467.4g、10%界面活性剤水溶液(日光ケミカルズ(株)製、スワノールAM2150)11.4g、イオン交換水84.2g、59%AP−7(日本アルコール製、工業用エタノール)160gを混合前に30℃に保温した。各液を30℃で保温しながらよく混合し、下層形成用塗布液として気相法シリカを含むインク受容層形成用塗布液を得た。
[支持体の作製]
広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)と針葉樹晒サルファイトパルプ(NBSP)の1:1混合物をカナディアン スタンダード フリーネスで300mlになるまで叩解し、パルプスラリーを調製した。これにサイズ剤としてアルキルケテンダイマーを対パルプ0.5%、強度剤としてポリアクリルアミドを対パルプ1.0%、カチオン化澱粉を対パルプ2.0%、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂を対パルプ0.5%添加し、水で希釈して1%スラリーとした。このスラリーを長網抄紙機で坪量170g/mなるように抄造し、乾燥調湿してポリオレフィン樹脂被覆紙の原紙とした。抄造した原紙に、密度0.918g/cmの低密度ポリエチレン100%の樹脂に対して、10%のアナターゼ型チタンを均一に分散したポリエチレン樹脂組成物を320℃で溶融し、200m/分で厚さ35μmになるように押出コーティングし、微粗面加工されたクーリングロールを用いて押出被覆した。もう一方の面には密度0.962g/cmの高密度ポリエチレン樹脂70部と密度0.918の低密度ポリエチレン樹脂30部のブレンド樹脂組成物を同様に320℃で溶融し、厚さ30μmになるように押出コーティングし、粗面加工されたクーリングロールを用いて押出被覆した。
上記ポリオレフィン樹脂被覆紙表面に高周波コロナ放電処理を施した後、下引き層が下記組成であって、ゼラチンが50mg/mとなるように下引き層を形成して支持体を作製した。
−下引き層−
石灰処理ゼラチン 100部
スルホコハク酸−2−エチルヘキシルエステル塩 2部
クロム明ばん 10部
[インクジェット記録媒体の作製]
上記下引き層が形成された支持体上に、それぞれ45℃に保温した上記上層形成用塗布液と下層形成用塗布液とを、同時にスライドビード塗布装置で塗布した。形成された塗布層を、膜面温度が12℃になるように30秒間冷却後、全固形分濃度が90質量%までを45℃、10%RH、次いで35℃、10%RHという乾燥条件で乾燥して、インクジェット記録媒体を作製した。
このとき上層の擬ベーマイトアルミナの塗布量が固形分で20g/m、下層の気相法シリカの塗布量が固形分で9g/mとなるように塗布した。
(実施例2〜9)
実施例1の気相法シリカ分散液の作製において、塩基性ポリ塩化アルミニウムンの代わりに、下記表1に示した水溶性多価金属塩をそれぞれ固形分質量が同一になるように用いた以外は、実施例1と同様にしてインクジェット記録媒体を作製した。
(実施例10)
実施例1の気相法シリカ分散液の作製において、塩基性ポリ塩化アルミニウム100gの代わりに、塩基性ポリ塩化アルミニウム90gと、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドホモポリマー(第一工業製薬(株)製、シャロールDC902P、I/O値2.5)7gとを用いた以外は、実施例1と同様にしてインクジェット記録媒体を作製した。
(実施例11)
実施例1の気相法シリカ分散液の作製において、塩基性ポリ塩化アルミニウムを100gの代わりに400g用いた以外は実施例1と同様にしてインクジェット記録媒体を作成した。
(実施例12)
実施例1の気相法シリカ分散液の作製において、塩基性ポリ塩化アルミニウムを100gの代わりに、600g用いた以外は実施例1と同様にしてインクジェット記録媒体を作成した。
(実施例13)
実施例1の気相法シリカ分散液の作製において、塩基性ポリ塩化アルミニウムを100gの代わりに、塩基性ポリ塩化アルミニウム90gと、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドホモポリマー(第一工業製薬(株)製、シャロールDC902P、I/O値2.5)14gとを用いた以外は、実施例1と同様にしてインクジェット記録媒体を作製した。
(比較例1)
実施例1の気相法シリカ分散液の作製において、塩基性ポリ塩化アルミニウム100gの代わりに、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドホモポリマー(第一工業製薬(株)製、シャロールDC902P、I/O値2.5)52.4gを用いた以外は、実施例1と同様にしてインクジェット記録媒体を作製した。
[評価]
上記の実施例及び比較例で得られたインクジェット記録媒体について、下記の評価を行った。結果を表1に示した。
1)印画濃度
インクジェットプリンター(セイコーエプソン(株)製、PM−A820)を使用して、各インクジェット記録媒体上にブラックのベタ印刷を行った。ブラックのベタ印字部の画像濃度を、グレタグスペクトロリノSPM−50を用いて、視野角2°、光源D50、フィルターなしの条件で計測した。
2)光沢度
各インクジェット記録媒体について、デジタル変角光沢計(スガ試験機(株)UGV−5D 測定孔8mm)を用い、入射角60度、受光60度での光沢度を測定した。得られた結果を表1に示す。
3)塗布欠陥
各インクジェット記録媒体の100mについて、3mm以上の部分欠陥及び塗布ムラの発生状況を目視にて観察し、下記基準にて評価した。
なお、インクジェット記録媒体表面に元々ひび割れが発生しているものについては塗布欠陥の評価を行わなかった(表には−で示す)。
−評価基準−
A:部分欠陥が1個以下。
B:部分欠陥が2〜10個の範囲。
C:部分欠陥が11〜100個の範囲。
D:部分欠陥が101〜1000個の範囲。
E:部分欠陥が1001〜2000個以上である。
Figure 2009107252

表1から、本発明のインクジェット記録媒体は、高い光沢度と高い印画濃度を実現可能であることが分かる。また、本発明のインクジェット記録媒体は塗布欠陥の発生が抑制されていることが分かる。

Claims (7)

  1. 支持体上に少なくとも2層のインク受容層を有し、前記インク受容層のうち、支持体から最も遠い第1のインク受容層は擬ベーマイトアルミナを含有し、前記第1のインク受容層と前記支持体との間に設けられた第2のインク受容層は、水溶性多価金属塩と該水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカとを含有するインクジェット記録媒体。
  2. 前記水溶性多価金属塩で分散された気相法シリカは、気相法シリカに対して3〜30質量%の水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録媒体。
  3. 前記水溶性多価金属塩で分散された気相法シリカは、水溶性多価金属塩と前記水溶性多価金属塩に対して20質量%以下のI/O値2.2以上の有機カチオンポリマーとを用いて分散された気相法シリカであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインクジェット記録媒体。
  4. 擬ベーマイトアルミナを含む第1のインク受容層形成用塗布液と、水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカを含む第2のインク受容層形成用塗布液とを、第2のインク受容層形成用塗布液の上に第1のインク受容層形成用塗布液が重層するように支持体上に同時重層塗布して塗布層を形成する塗布工程を有するインクジェット記録媒体の製造方法。
  5. 前記塗布工程の後に、前記塗布層の膜面温度が20℃未満となる条件で塗布層を乾燥する乾燥工程を更に有することを特徴とする請求項4に記載のインクジェット記録媒体の製造方法。
  6. 前記塗布工程は、前記第2のインク受容層形成用塗布液として、気相法シリカに対して3〜30質量%の水溶性多価金属塩を用いて分散された気相法シリカを含む塗布液を用いて、前記塗布層を形成することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のインクジェット記録媒体の製造方法。
  7. 前記塗布工程は、前記第2のインク受容層形成用塗布液として、水溶性多価金属塩と前記水溶性多価金属塩に対して20質量%以下のI/O値2.2以上の有機カチオンポリマーとを用いて分散された気相法シリカを含む塗布液を用いて、前記塗布層を形成することを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載のインクジェット記録媒体の製造方法。
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