JP2011025177A - 塗布液の塗布方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混合すると経時的にゲル化が進行する複数の液によって構成される塗布液を支持体に長時間塗布してもゲル状塊による塗布故障を生じることがない。
【解決手段】混合すると経時的にゲル化が進行する複数の液によって構成される塗布液を、給液配管１６を介して塗布ヘッド１４に給液して支持体２４に塗布する塗布液の塗布において、給液配管１６では塗布直前に、複数の液をスタティックミキサー２２で混合して塗布液を形成し、形成された塗布液を金属製フィルタ４０を通すことで、塗布液に対して剪断力を付与する。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗布液の塗布方法及び塗布装置に係り、特に混合すると経時的にゲル化が進行する複数の液によって構成される塗布液を支持体に塗布する塗布方法及び装置に関する。

インクジェット記録装置は、低騒音性にすぐれ、ランニングコストが安く、多種多様の記録材料に対して高品位な画像を記録できることから幅広く利用されている。

インクジェット記録装置の記録材料（記録用紙）としては、シリカ等の無機微粒子とポリビニルアルコール等の親水性バインダーを含有する多孔質のインク吸収層を支持体上に備えたものが好ましく使用されている。かかる記録材料では、インク吸収層の耐水性改善等を目的として、カチオン性化合物を塗布液に添加することが知られている。

しかし、無機微粒子とカチオン性化合物とを含有する塗布液は、経時的に無機微粒子が凝集を起こしゲル状塊を生成するゲル状化現象が進行する。そして、塗布液中にゲル状塊が存在すると塗布性の悪化や塗布面欠陥等の塗布故障が発生し、印画濃度が低下する等の不具合が生じる。

このことから、例えば特許文献１では、塗布直前でカチオン性化合物をスタティックミキサーでインライン添加することを提案している。

特開２００１−７１６２８号公報

しかしながら、特許文献１のように、塗布直前でカチオン性化合物をスタティックミキサーでインライン添加しても、長時間の連続塗布の間にゲル状塊が徐々に生成され、給液経路に溜まりきれなくなったゲル状塊が塗布ヘッドに送られて塗布故障となる。このゲル状塊による塗布故障は、一度発生すると連続的に発生するため、塗布ラインを止めて給液経路を洗浄する必要があり、塗布効率が顕著に低下する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、混合すると経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成される複数の液によって構成される塗布液を、支持体に長時間連続塗布してもゲル状塊による塗布故障を生じることがない塗布液の塗布方法及び装置を提供することを目的とする。

本願請求項１の方法は、前記目的を達成するために、混合すると経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成される複数の液によって構成される塗布液を、給液経路を介して塗布ヘッドに給液して支持体に塗布する塗布液の塗布方法において、前記給液経路には、前記複数の液を混合して前記塗布液を形成する混合工程と、前記形成された塗布液に剪断力を付与する剪断工程と、を備えたことを特徴とする塗布液の塗布方法を提供する。

本発明によれば、混合することによって経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成される複数の液を混合して塗布液を形成した後に、塗布液に対して剪断力を付与してから塗布ヘッドに給液して塗布するようにした。

これにより、ゲル化の進行によってゲル状塊が生成されても、塗布液に剪断力が付与されることによって塗布液中のゲル状塊が破砕されてゾル化し、塗布液中に分散される。したがって、経時的にゲル状塊が生じ易い塗布液を長時間塗布してもゲル状塊による塗布故障を生じることがない。この場合混合工程と剪断工程とは、塗布直前に行うことが好ましい。

なお、支持体に塗布液を塗布して塗布層を形成した後、塗布層に硬膜化液を付与することが一層好ましい。これにより、インク吸収層を硬膜化することができるので、インク吸収層にひび割れが発生することを防止できる。

本発明において、前記剪断工程では、剪断速度１００００〜７００００ｓｅｃ^−１の範囲の剪断力を付与することが好ましい。

この範囲の剪断力は塗布液中のゲル状塊を効果的に破砕してゾル化することができるからである。

本発明の方法において、塗布液は、インクジェット記録材料のインク吸収層を形成するための塗布液であって、無機微粒子と水溶性バインダーとカチオン性化合物を少なくとも含有するものであることが好ましい。

無機微粒子と水溶性バインダーとカチオン性化合物を少なくとも含有するインク吸収層用の塗布液は、チキソトロピー性を有するため、これらの液が混合されて塗布液になることにより無機微粒子が凝集してゲル状塊が生成され易い。しかし、塗布液に剪断力を付与することで塗布液中のゲル状塊がドロドロ状態にゾル化し、凝集した無機微粒子の凝集が解砕されて塗布液中に分散混合される。したがって、本発明の塗布方法を適用することでゲル状塊に起因する塗布故障を防止できる。

本発明の方法において、前記剪断工程は、前記塗布液中に形成されたゲル状塊を裏ごしする工程であることが好ましい。

塗布液中のゲル状塊を裏ごしすることにより、塗布液に剪断力を付与することができると共に、塗布液中のゲル状塊を確実にゾル化して塗布液中に均一に分散させることができる。

本願請求項５の装置は、前記目的を達成するために、混合すると経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成される複数の液によって構成される塗布液を、給液経路を介して塗布ヘッドに給液して支持体に塗布する塗布液の塗布装置において、前記給液経路には、前記複数の液を混合して前記塗布液を形成するスタティックミキサーと、前記形成された塗布液に剪断力を付与する剪断装置と、が設けられていることを特徴とする塗布液の塗布装置を提供する。

請求項５は、本発明を装置として構成したものであり、給液経路の塗布液流れ方向において、スタティックミキサーと剪断装置とを順次設けたので、スタティックミキサーで複数の液が混合されることによって経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成されても、塗布液に剪断力が付与されることによって塗布液中のゲル状塊が破砕されてゾル化し、塗布液中に容易に分散される。したがって、経時的にゲル状塊が生じ易い塗布液を長時間塗布してもゲル状塊による塗布故障を生じることがない。

本発明の装置において、前記剪断装置は、前記給液経路の径方向に設けられた８０〜４００メッシュの網目状部材であって、前記給液経路を流れる塗布液が前記網目状部材によって剪断力を受ける構造のものであることが好ましい。

これにより、塗布液中に形成されたゲル状塊が金属製網目状部材によって裏ごしされるので、塗布液中に一層分散され易くなる。

本発明の装置において、前記剪断装置は、前記給液経路の径方向に設けられた８０〜４００メッシュの金属製網目状部材と、前記金属製網目状部材の網目表面を擦る擦り部材と、を備えた構成であることが好ましい。

塗布液が給液経路を流れる液圧によって、塗布液中のゲル状塊は裏ごしされるが、金属製網目状部材の網目表面を擦る擦り部材を備えることで、ゲル状塊を確実に裏ごしすることができる。これにより、ゲル状塊は塗布液中に一層分散され易くなる。

本発明の塗布液の塗布方法及び装置によれば、混合すると経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成される複数の液によって構成される塗布液を、支持体に長時間連続塗布してもゲル状塊による塗布故障を生じることがない。

したがって、本発明は、無機微粒子と水溶性バインダーとカチオン性化合物とを少なくとも含有するインクジェット記録材料のインク吸収層を形成するための塗布液に適用することで、塗布故障に起因する印画濃度の低下を確実に防止することができる。

本発明の塗布液の塗布装置の全体構成を説明する概念図 スタティックミキサーを説明する断面図 剪断装置の一例として金属製フィルタを説明する断面図 本発明の実施例と比較例を対比した試験結果の表図

以下、本発明の塗布液の塗布方法及び装置の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の塗布液の塗布装置１０の全体構成を示した概念図であり、以下この塗布装置１０の構成を説明しながら合わせて本発明の塗布方法を説明する。

なお、混合すると経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成される複数の液によって構成される塗布液の一例として、インクジェット記録材料のインク吸収層を形成するための塗布液の例で以下に説明する。この塗布液には、無機微粒子と水溶性バインダーとカチオン性化合物とが少なくとも含有されている。

［ステップ１］
図１に示すように、原料タンク１２内にて、無機微粒子及び水性バインダーを混合機１２Ａによって混合し、無機微粒子分散液を調製する。調製された無機微粒子分散液は、送液ポンプ１５によって、原料タンク１２と塗布ヘッド１４とをつなぐ給液配管１６に供給される。原料タンク１２の出口には開閉バルブ１８が設けられ、無機微粒子分散液を調製した後に開成される。

微粒子としては、特に気相法シリカを好ましく使用することができるが、気相法シリカ以外の無機微粒子であってもよい。気相法シリカ以外の無機微粒子としては例えばアルミナ、アルミナ水和物、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、珪藻土等を使用することができるが、この中ではアルミナ、アルミナ水和物が好ましい。

気相法シリカ及び必要に応じて用いられる気相法シリカ以外の他の無機微粒子の合計量は、インク吸収層を構成する全固形分に対して５０質量％以上含有されることが好ましく、さらに好ましくは６０質量％、特に好ましくは６５質量％以上である。本発明において、インク吸収層に含有される気相法シリカ及び必要に応じて用いられる気相法シリカ以外の他の無機微粒子の合計量（インク吸収層が２層以上の場合はその合計の量）は、１０〜５０ｇ／ｍ^２が好ましく、１５〜４０ｇ／ｍ^２の範囲がより好ましい。

気相法シリカ以外の他の無機微粒子を併用する場合、気相法シリカと該他の無機微粒子との含有比（質量基準）は、９５：５〜２０：８０が好ましく、９０：１０〜５０：５０がさらに好ましい。

本発明において、インク吸収層は１層構成であっても複数層の構成であってもよい。１層構成の場合、例えば気相法シリカを単独に含有する態様、あるいは気相法シリカ及び気相法シリカ以外の他の無機微粒子を併用する態様があり、いずれも採用することができる。インク吸収層が複数層構成の場合は、例えば気相法シリカのみで複数層を構成する態様、異なる種類を別々の層に含有する態様等があるが、具体的には、気相法シリカ含有層とアルミナあるいはアルミナ水和物を含有する層との２層構成、または粒子径が異なる気相法シリカを別々の層に含有する態様等が挙げられる。

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。

気相法シリカの平均一次粒子径は、５〜５０ｎｍが好ましく、より高い光沢を得るためには、５〜２０ｎｍでかつＢＥＴ法による比表面積が９０〜４００ｍ^２／ｇのものを用いるのが好ましい。本発明で云うＢＥＴ法とは、気相吸着法による粉体の表面積測定法の一つであり、吸着等温線から１ｇの試料の持つ総表面積、即ち比表面積を求める方法である。通常吸着気体としては、窒素ガスが多く用いられ、吸着量を被吸着気体の圧、または容積の変化から測定する方法が最も多く用いられている。多分子吸着の等温線を表すのに最も著名なものは、Ｂｒｕｎａｕｅｒ、Ｅｍｍｅｔｔ、Ｔｅｌｌｅｒの式であってＢＥＴ式と呼ばれ表面積決定に広く用いられている。ＢＥＴ式に基づいて吸着量を求め、吸着分子１個が表面で占める面積を掛けて、表面積が得られる。

また、水溶性バインダーとしては、各種水溶性ポリマーあるいはポリマーラテックスが好ましく用いられる。水溶性ポリマーとしては、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール、澱粉、デキストリン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸エステル系等やそれらの誘導体が使用されるが、特に好ましい水溶性バインダーは完全又は部分ケン化のポリビニルアルコールまたはカチオン変性ポリビニルアルコールである。

ポリビニルアルコールの中でも特に好ましいのは、ケン化度が８０％以上の部分又は完全ケン化したものである。平均重合度５００〜５０００のポリビニルアルコールが好ましい。また、カチオン変性ポリビニルアルコールとしては、例えば特開昭６１−１０４８３号に記載されているような、第１〜３級アミノ基や第４級アンモニウム基をポリビニルアルコールの主鎖あるいは側鎖中に有するポリビニルアルコールである。

また水溶性バインダーとして用いられるポリマーラテックスとしては、例えば、アクリル系ラテックスとしては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、ヒドロキシアルキル基等のアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステル類、アクリルニトリル、アクリルアミド、アクリル酸及びメタクリル酸等の単独重合体または共重合体、あるいは上記モノマーと、スチレンスルホン酸やビニルスルホン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、ビニルメチルエーテル、酢酸ビニル、スチレン、ジビニルベンゼン等との共重合体が挙げられる。オレフィン系ラテックスとしては、ビニルモノマーとジオレフィン類のコポリマーからなるポリマーが好ましく、ビニルモノマーとしてはスチレン、アクリルニトリル、メタクリルニトリル、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル等が好ましく用いられ、ジオレフィン類としてはブタジエン、イソプレン、クロロプレン等が挙げられる。

本発明のインク吸収層には有機バインダーを無機微粒子に対して５〜３５質量％の範囲で用いるのが好ましく、特に１０〜３０質量％の範囲で用いるのが好ましい。

［ステップ２］
次に、図１に示すように、給液配管１６の途中において、ステップ１で調製した無機微粒子分散液に、添加タンク２０からカチオン性化合物を添加する。給液配管１６の途中に添加タンク２０と給液配管１６とをつなぐ添加配管２１が連結され、添加配管２１に添加量調整バルブ２３が設けられる。この添加量調整バルブ２３によって、給液配管１６中を流れる無機微粒子分散液に所定量のカチオン性化合物が添加される。

インク吸収層にカチオン性化合物を含有することによって、インク吸収層のひび割れの防止及び耐水性の向上が図られる。更に、このカチオン性化合物を含有するインク吸収層の上にコロイダルシリカとカチオン性化合物を含有する層を設けることによって、耐傷性、耐水性、インク吸収性が更に向上し、加えて２つの層の界面における凝集が防止され、その結果塗布ムラや光沢ムラが解消する。

本発明に用いられるカチオン性化合物としては、カチオン性ポリマーあるいは水溶性の多価金属化合物が好ましく用いられる。これらのカチオン性化合物及び水溶性の多価金属化合物は、単独あるいは併用することができる。

本発明に用いられるカチオン性ポリマーとしては、４級アンモニウム基、ホスホニウム基、あるいは１〜３級アミンの酸付加物を有する水溶性カチオン性ポリマーが挙げられる。例えば、ポリエチレンイミン、ポリジアルキルジアリルアミン、ポリアリルアミン、アルキルアミンエピクロルヒドリン重縮合物、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カチオン性ポリマーが挙げられる。本発明に用いられるカチオン性ポリマーの重量平均分子量は１０万以下が好ましく、より好ましくは５万以下であり、下限は２千程度である。

これらのカチオン性ポリマーの使用量は無機微粒子に対して１〜１０質重量％の範囲が好ましい。

また、水溶性の多価金属化合物における多価金属としては、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、チタン、クロム、マグネシウム、タングステン、モリブデンが挙げられ、これらの金属の水溶性塩として用いることができる。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、ギ酸マンガン二水和物、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）二水和物、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、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、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、硝酸ジルコニウム、塩基性炭酸ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、炭酸ジルコニウム・アンモニウム、炭酸ジルコニウム・カリウム、硫酸ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、塩化ジルコニウム八水和物、オキシ塩化ジルコニウム、ヒドロキシ塩化ジルコニウム、塩化チタン、硫酸チタン、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タングスト珪酸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、アルミニウムあるいは周期表ＩＶａ族元素（ジルコニウム、チタン）の水溶性塩が好ましい。本発明において、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。

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。この化合物は、主成分が下記の一般式１、２又は３で示され、例えば［Ａｌ_６（ＯＨ）_１５］_３ ^＋、［Ａｌ_８（ＯＨ）_２０］_４ ^＋、［Ａｌ_１３（ＯＨ）_３４］_５ ^＋、［Ａｌ_２１（ＯＨ）_６０］_３ ^＋、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_２（ＯＨ）ｎＣｌ_６−ｎ］ｍ …式１
［Ａｌ（ＯＨ）_３］ｎＡｌＣｌ_３ …式２
Ａｌ_ｎ（ＯＨ）_ｍＣｌ_{（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市販されており、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。

本発明において、上記した水溶性の多価金属化合物のインク吸収層中の含有量は、０．１ｇ／ｍ^２〜１０ｇ／ｍ^２、好ましくは０．２ｇ／ｍ^２〜５ｇ／ｍ^２である。

なお、本実施の形態では、カチオン性化合物として、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）の例で以下に説明する。

［ステップ３］
次に、図１に示すように、ステップ２でポリ塩化アルミニウムが添加された無機微粒子分散液は、スタティックミキサー２２によって均一に混合される。これにより、塗布ヘッド１４から支持体２４に塗布するインク吸収容層の塗布液が調製される。塗布液を塗布する支持体としては、上質紙、アート紙、コート紙、キャスト塗被紙、箔紙、クラフト紙、バライタ紙、含浸紙、蒸着紙などの紙類、樹脂フィルム、樹脂フィルムをコート紙や上質紙等と接着剤を介して貼り合わせたもの等を使用できる。

なお、図１では塗布ヘッド１４としてエクストルージョン型の塗布ヘッド１４を用い、バックアップローラ２６に巻き掛けて連続走行する支持体２４に塗布するようにしたが、バー塗布、グラビア塗布等の他の種類の塗布ヘッドを用いてもよい。

かかるステップ２の混合によって、無機微粒子と水溶性バインダーとカチオン性化合物とを含有する塗布液は、チキソトロピー性を有するために、経時的に無機微粒子が凝集を起こしゲル状塊を生成するゲル状化現象が進行する。

図２は、給液配管１６の途中に設けられたスタティックミキサー２２の一例を示す概念図である。なお、図２における１６Ａはスタティックミキサー２２の流入口２８に接続される給液配管であり、１６Ｂはスタティックミキサー２２の流出口３０に接続される給液配管である。

図２に示すように、スタティックミキサー２２は、両端に流入口２８と流出口３０とが設けられた円筒状のハウジング３２内に、無機微粒子分散液の流れ方向（矢印方向）に沿って、右エレメント３４と左エレメント３６とが連続して交互に配設されることにより構成される。

このエレメント３４、３６は長方形の板を１８０度捩じった形の部材であり、右エレメント３４は右方向に、左エレメント３６は左方向に捩じられている。各エレメント３４、３６の寸法は、ハウジング３２の内径に対して１．５倍程度が好ましい。これにより、流入口２８からハウジング３２内に流入した無機微粒子分散液は、各エレメント３４、３６を通過する際に分割、転換、反転の作用を繰り返すことにより、ポリ塩化アルミニウムが均一に混合される。

なお、図２では、説明の便宜上右エレメント３４と左エレメント３６とが各々２個ずつで、合計４個のエレメントが内蔵されている構成を示したが、エレメント３４、３６の数に特に限定はない。給液配管１６の径と無機微粒子分散液の送液流量によって決まる耐圧限界の圧力損失にもよるが、エレメント３４、３６の数が多いほど、高い混合分散効果が得られる。本実施形態では、エレメント数を４〜５０とすることが好ましい。

［ステップ４］
次に、図１に示すように、ステップ３で調製された塗布液に、スタティックミキサー２２後段の給液配管１６Ｂ途中に設けられた剪断装置３８によって剪断力を付与した後、塗布ヘッド１４に給液して支持体に塗布する。剪断装置３８は、塗布ヘッド１４の直前に設けることが好ましい。この場合、塗布液に剪断速度１００００〜７００００ｓｅｃ^−１の範囲の大きさの剪断力を付与することが好ましい。

これにより、ステップ３のスタティックミキサー２２による無機微粒子分散液とポリ塩化アルミニウムとの混合により、経時的に無機微粒子のゲル状塊Ｓが生成されても、塗布液に剪断力が付与されることによって塗布液中のゲル状塊Ｓ（図３参照）が破砕されてゾル化することによって、無機微粒子の凝集が解砕され再び塗布液中に分散混合される。

したがって、経時的にゲル状塊Ｓが生じ易い塗布液を長時間塗布してもゲル状塊Ｓによる塗布故障を生じることがない。

図３は、本発明における好ましい剪断装置３８の１つであり、構造が最もシンプルな金属製フィルタ４０の場合である。即ち、スタティックミキサー２２の流出口３０に接続された給液配管１６Ｂの径方向には、塗布液の流れを塞ぐように金属製フィルタ４０が配設固定される。金属製フィルタ４０の孔径は８０〜４００メッシュの範囲であることが好ましく、１００〜２００メッシュの範囲であることがより好ましい。

剪断装置３８として金属製フィルタ４０を使用したときの剪断速度は次のようにして求めることができる。

剪断速度Ｄ＝Ｖ／（ｈ／２）［１／ｓｅｃ］
流速Ｖ＝Ｑ／Ａ［ｍ／ｓ］
ここで、Ｑ：給液配管を通る塗布液の体積流量［ｍ^３／ｓｅｃ］
Ａ：金属製フィルタの断面積［ｍ^２］
ｈ：金属製フィルタの目開き量［ｍ］
これにより、送液ポンプ１５によって給液配管１６Ｂを流れる塗布液は、フィルタ面４０Ａを通過す際に、フィルタ面４０Ａにおいて塗布液の流れ方向（図３の矢印方向）とは逆向きの抵抗を受ける。この結果、塗布液には、フィルタ面４０Ａを通過する際に大きな剪断力が作用することになる。したがって、塗布液中にゲル状塊Ｓが存在する場合には、この剪断力によりゲル状塊Ｓがゾル化すると共に、ゲル状塊Ｓが裏ごしされる。これにより、ゲル状塊Ｓは確実にゾル化されて塗布液中に分散される。換言すると、塗布液中に存在するゲル状塊Ｓが、金属製フィルタ４０において塗布液が流れる液圧によって裏ごしされた状態でフィルタ面４０Ａを通過する。実際に、ゲル状塊Ｓが存在する塗布液を金属製フィルタ４０に通すと、フィルタ表面（入口側の面）にゲル状塊Ｓが付着堆積されることはなく、全てフィルタ面４０Ａを通過している。このことは、金属製フィルタ４０がゲル状塊Ｓを濾過により除去するのではないことを示している。もし、無機微粒子が凝集してゲル化したゲル状塊Ｓを濾過により除去された場合には、インク受容層での無機微粒子の濃度が低減し、不具合が生じる。

これにより、混合すると経時的にゲル化が進行してゲル状塊Ｓが生成される複数の液によって構成される塗布液を、支持体２４に長時間塗布してもゲル状塊による塗布故障を生じることがない。また、金属製フィルタ４０によりゲル状塊Ｓが除去されないので、塗布液を支持体２４に塗布して得られるインク受容層の無機微粒子の濃度を精度良く制御することができる。

剪断装置３８としては、給液配管１６の途中に設けることができ、塗布液に剪断力（好ましくは剪断速度１００００〜７００００ｓｅｃ^−１の範囲の大きさの剪断力）を連続的に付与できものであればどのようなものでもよく、金属性フィルタ４０以外では例えば給液配管１６の途中にオリフィスを設けるようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、インク受容層の塗布液の成分構成として、本発明に関係する無機微粒子と水溶性バインダーとカチオン性化合物で説明したが、これ以外にも硬膜剤、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。特に、支持体に塗布形成された塗布層に、硬膜剤を含有する硬膜化液を塗布あるいは浸漬等により付与することが、インク吸収層を十分に硬膜化できるので好ましい。

また、本実施の形態では、混合すると経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成される複数の液によって構成される塗布液として、インクジェット記録材料のインク吸収層を形成するための塗布液の例で説明したが、これに限定されるものではない。複数の液の混合によって液中に生成されるゲル状塊が不具合をもたらす全ての塗布液に適用することができる。

本発明の塗布液の塗布方法を満足する場合と、満足しない場合とでゲル状塊による塗布故障の発現を比較試験した。

［無機微粒子含有の分散液の調製］
下記組成から成る無機微粒子（シリカ粒子）含有の分散液を調製した。

（１）気相法シリカ微粒子 ８．９ 部
（「ＡＥＲＯＳＩＬ３００ＳＦ７５」、日本アエロジル（株）製）
（２）イオン交換水 ４７．３ 部
（３）分散剤 ０．７８部
（含窒素有機カチオンポリマー「シャロールＤＣ−９０２Ｐ」（５１．５質量％水溶液）、第一工業製薬（株）製）
（４）酢酸ジルコニル ０．４８部
（「ＺＡ−３０」（５０質量％溶液）、第一稀元素化学工業（株）製）
（５）７．５質量％ホウ酸水溶液 ４．３８部
（６）ポリビニルアルコール（水溶性樹脂）溶解液 ２６．０ 部
「ポリビニルアルコール（水溶性樹脂）溶解液の組成」
・ポリビニルアルコール １．８ 部
（「ＪＭ３３」、鹸化度９５．５％、重合度３３００、日本酢ビ・ポバール（株）製）
・水溶性セルロース（「ＨＰＣ−ＳＳＬ」、日本曹達（株）製） ０．１ 部
・イオン交換水 ２３．０ 部
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル ０．５５部
（「ブチセノール２０Ｐ」、協和発酵ケミカル（株）製、）
・界面活性剤（「エマルゲン１０９Ｐ」、花王（株）製） ０．６ 部
（７）カチオン変性ポリウレタン １．８ 部
（「スーパーフレックス６５０−５」（２５質量％液）、第一製薬工業（株）製）
［インク吸収層を備えた記録用シートの作製］
上記の分散液１６５ｇ／ｍ^２に対して、下記の水溶性アルミニウム化合物を含有するインライン液をスタティックミキサーで１１．４ｇ／ｍ^２の速度でインライン混合した塗布液を、一方面にコロナ放電処理を行った水非浸透性支持体の処理側の面にエクストルージョン型塗布装置で塗布した。ちなみに、分散液に含まれる無機微粒子とインライン液に含まれるカチオン性化合物の混合比率を流量（Ｋｇ／分）に換算すると、無機微粒子１０ｋｇ／分に対してカチオン性化合物０．５ｋｇ／分の混合比率になる。

そして、熱風乾燥装置により、塗布されたインク吸収層を８０℃（風速３〜８ｍ／秒）での塗布層の固形分濃度が３６質量％になるまで乾燥した。この塗布層は、乾燥している間は恒率乾燥速度を示した。

「インライン液の組成」
（１）ポリ塩化アルミニウム水溶液 ２．０ 部
（「アルファイン８３」（２６質量％）、大明化学工業（株）製）
（２）イオン交換水 ７．８ 部
（３）ジメチルアミン・エピクロロヒドリン重縮合物 ０．２ 部
（「ハイマックスＳＣ−５０７」（７０質量％液）、ハイモ（株）製）
なお、インライン液の組成は、塗布液（分散液＋インライン液）を１００部としたときの割合である。

次に、塗布層の乾燥直後、下記組成の塩基性化合物を含む硬膜化液に３秒間浸漬して上記塗布層上に硬膜化液を１３ｇ／ｍ^２付着させ、更に熱風乾燥装置により７２℃条件下で１０分間乾燥してインク吸収層を硬膜化した。これにより、水非浸透性支持体にインク吸収層を形成した記録用シートを作成した。

［硬膜化液の組成］
（１）ホウ酸 ０．６５部
（２）炭酸アンモニウム（１級、関東化学（株）製 ５．０ 部
（３）イオン交換水 ８８．３５部
（４）１０％界面活性剤水溶液 ６．０ 部
（「エマルゲン１０９Ｐ」（１０質量％液）、花王（株）製）
［試験方法］
そして、上記の記録用シートの作製において、本発明の実施例１〜６では、分散液とインライン液とを混合した後の塗布液に対して給液経路の塗布直前位置において剪断装置により剪断力を付与した。一方、比較例１は給液経路に剪断装置を配設しない場合であり、比較例２は分散液とインライン液との混合前の給液経路に剪断装置を設けた場合である。そして、実施例１〜６と比較例１〜２とにおけるゲル状塊による塗布故障の発現を比較した。

実施例１…剪断装置として２００メッシュの金属フィルタを使用し、塗布液に付与される剪断力が７００００ｓｅｃ^−１の場合である。

実施例２…剪断装置として４８メッシュの金属フィルタを使用し、塗布液に付与される剪断力が１７０００ｓｅｃ^−１の場合である。

実施例３…剪断装置として１００メッシュの金属フィルタを使用し、塗布液に付与される剪断力が３４０００ｓｅｃ^−１の場合である。

実施例４…剪断装置として２７０メッシュの金属フィルタを使用し、塗布液に付与される剪断力が９５８００ｓｅｃ^−１の場合である。

実施例５…剪断装置として４００メッシュの金属フィルタを使用し、塗布液に付与される剪断力が１３７０００ｓｅｃ^−１の場合である。

実施例６…剪断装置としてオリフィルを配設し、塗布液に付与される剪断力が７００００ｓｅｃ^−１になるようにした場合である。

比較例１…給液経路に剪断装置を設けない場合である。

比較例２…スタティックミキサーで分散液とインライン液とを混合する前の給液経路に金属フィルタを配設して分散液及びインライン液にそれぞれ剪断力を付与した場合である。

［ゲル状塊による塗布故障の評価方法］
評価方法は、金属フィルタの実施例１〜５及び比較例２の場合には、塗布開始してフィルタが破損しフィルタ交換が必要になるまでのフィルタ交換時間と、塗布開始してゲル状塊による塗布故障が発生するまでの連続塗布時間との２項目について評価した。

〈フィルタ交換時間〉
◎…フィルタ交換時間９６時間（４日）以上の場合
○…フィルタ交換時間４８〜９６時間の範囲の場合
△…フィルタ交換時間４８（２日）未満の場合
〈連続塗布時間〉
◎…連続塗布時間１４４（６日）以上の場合
○…連続塗布時間９６（４日）〜１４４（６日）未満の範囲の場合
△…連続塗布時間４８（２日）〜９６（４日）未満の範囲の場合
×…連続塗布時間４８（２日）未満の場合
また、オリフィスの実施例６の場合及び剪断装置を設けない比較例１の場合には、連続塗布時間の１項目で評価した。

［評価結果］
図４の表から分かるように、塗布直前に金属フィルタ又はオリフィスを設けて分散液に剪断力を付与するようにした実施例１〜６は、フィルタ交換時間が４０〜１２０時間で△〜◎、連続塗布時間が７２〜１６８時間で△〜◎の評価であり、総合評価でも○〜◎の評価で合格であった。

特に金属フィルタの場合、フィルタ交換時間については剪断力が１７０００〜７００００ｓｅｃ^−１の範囲が◎となり、連続塗布時間については７００００〜１３７０００ｓｅｃ^−１の範囲が◎となった。総合評価では、剪断力７００００ｓｅｃ^−１のときにフィルタ交換時間及び連続塗布時間ともに◎となり一番良かった。

これに対して、剪断装置を設けない比較例１では、連続塗布時間が２４時間と１日しかなく×の評価であった。また、分散液とインライン液との混合前に剪断装置を設けた比較例２は、ゲル状塊が発現する混合前なのでフィルタ交換時間は１２０時間と◎であったが、連続塗布時間は３６時間と×の評価であった。このことは、ゲル塊が発生する混合前において分散液やインライン液にそれぞれ剪断力を付与しても効果がないことを証明しており、分散液とインライン液とを混合した後の塗布液に剪断力を付与することが重要である。

１０…塗布装置、１２…原料タンク、１４…塗布ヘッド、１５…送液ポンプ、１６…給液配管、１８…開閉バルブ、２０添加タンク、２１…添加配管、２２…スタティックミキサー、２４…支持体、２６…バックアップローラ、２８…流入口、３０…流出口、３２…ハウジング、３４…右エレメント、３６…左エレメント、３８…剪断装置、４０…金属製フィルタ

Claims (8)

1. 混合すると経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成される複数の液によって構成される塗布液を、給液経路を介して塗布ヘッドに給液して支持体に塗布する塗布液の塗布方法において、
   前記給液経路には、
   前記複数の液を混合して前記塗布液を形成する混合工程と、
   前記形成された塗布液に剪断力を付与する剪断工程と、を備えたことを特徴とする塗布液の塗布方法。
2. 前記剪断工程では、剪断速度１００００〜７００００ｓｅｃ^−１の範囲の剪断力を付与することを特徴とする請求項１の塗布液の塗布方法。
3. 前記塗布液は、インクジェット記録材料のインク吸収層を形成するための塗布液であって、無機微粒子と水溶性バインダーとカチオン性化合物とを少なくとも含有することを特徴とする請求項１又は２の塗布液の塗布方法。
4. 前記剪断工程は、前記塗布液中に形成されたゲル状塊を裏ごしする工程であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１の塗布液の塗布方法。
5. 混合すると経時的にゲル化が進行してゲル状塊が生成される複数の液によって構成される塗布液を、給液経路を介して塗布ヘッドに給液して支持体に塗布する塗布液の塗布装置において、
   前記給液経路には、
   前記複数の液を混合して前記塗布液を形成するスタティックミキサーと、
   前記形成された塗布液に剪断力を付与する剪断装置と、が設けられていることを特徴とする塗布液の塗布装置。
6. 前記剪断装置は、前記給液経路の径方向に設けられた直径３０〜５０ｍｍ、８０〜２００メッシュの金属製網目状部材であって、前記給液経路を流れる塗布液が前記金属製網目状部材によって剪断力を受けることを特徴とする請求項５の塗布液の塗布装置。
7. 前記塗布液中に形成されたゲル状塊が前記金属製網目状部材によって裏ごしされることを特徴とする請求項６の塗布液の塗布装置。
8. 前記剪断装置は、
   前記給液経路の径方向に設けられた８０〜４００メッシュの金属性網目状部材と、
   前記金属製網目状部材の網目表面を擦る擦り部材と、を備えたことを特徴とする請求項５の塗布液の塗布装置。

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