JP2011115996A - インクジェット記録材料 - Google Patents

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Abstract

【課題】プリンター搬送性及び耐傷性が良好で、かつインク吸収性と発色性及びめくり性に優れたインクジェット記録材料を提供する。
【解決手段】テーバー剛直度が1.5mN・m以下である非吸収性支持体の両面に、平均二次粒子径が500nm以下の無機微粒子を含有する少なくとも1層のインク受容層と、該インク受容層上にコロイダルシリカを主体に含有する最上層とをそれぞれ有し、該最表層同士を重ね合わせた時の動摩擦係数が0.32〜0.68であるインクジェット記録材料。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット記録材料に関し、プリンター搬送性及び耐傷性が良好で、インク吸収性と発色性に優れ、かつフォトブック用途に好適なめくり性を有するインクジェット記録材料に関する。
インクジェット方式は、記録ヘッドに設けられたノズルからインクの液滴を吐出させ、紙等の記録材料にインクを付着させて画像を記録する印刷方式である。インクジェット記録材料には高いインク吸収性が要求されるため、非吸収性支持体上にインク受容層を設けたものが開発され、インクジェット専用紙等として汎用されている。支持体としては、従来紙が一般的だったが、銀塩写真に匹敵する画質を得る場合、該支持体として紙を用いたのでは、光沢、質感、耐水性の点で不十分であった。そこで、近年、紙の両面をポリエチレンの樹脂で被覆した非吸収性支持体を用いたインクジェット専用紙が開発されて、汎用されている(例えば特許文献1)。
近年、銀塩写真並の画質を得ることができるインクジェット記録材料はフォトアルバム用途にも利用されるようになってきた。このような用途では、両面に画像を記録するインクジェット記録材料が必要となってくるが、従来は、片面記録用のインクジェット記録材料の裏面同士を貼り合わせるといった方法が取られていた。例えば結婚式や成人式の記念写真等を目的としているフォトアルバム用途には、高級感が求められることが多い。高級感は、画質によるところもあるが、印刷物を手に取った時の重量感やこしの強さ等も高級感を演出する重要な要素であるから、フォトアルバム用途には、厚みがあり剛直も高いインクジェット記録材料が好まれている(例えば特許文献2)。
両面に画像を記録するインクジェット記録材料の利用方法としては、フォトアルバムだけではなく、最近では、フォトブックと呼ばれるものも登場している。フォトブック用途に好適なインクジェット記録材料には、銀塩写真並の画質は当然必要であるが、フォトアルバム用途のような高級感を演出するような要素はあまり必要なく、むしろ軽量感やめくりやすい(こしが弱いもの)記録材料を使用し、手軽感が感じられるような記録材料が求められている。
フォトブック用途にも、両面に印刷できるインクジェット記録材料が必要となってくるが、片面記録用のインクジェット記録材料の裏面同士を貼り合わせる方法となると、手間やコストがかかる上に、貼り合わせ時にシワが生じたりする問題があった。また、薄いインクジェット記録材料同士を貼り合わせても厚みが出、剛直度も高くなってくるため、めくりにくくなるという問題があった。そこでフォトブック用途として非吸収性支持体上の両面にインク受容層を設けたインクジェット記録材料が望まれていた。
両面印字可能なインクジェット記録材料には、非吸収性支持体上の両面にインク受容層を設けているものがあり、インク受容層に十分なインク吸収性を確保するために、気相法シリカやアルミナ水和物のような粒子サイズの小さい無機微粒子を含有する。しかし両面にこのようなインク受容層を設けた場合、多数枚のインクジェット記録材料をセットできるプリンターでは複数枚が一度に搬送されたり、あるいは全く搬送されないという搬送不良が起こりやすかった。
従来、インク受容層の上にコロイダルシリカ層を設けることが知られている。例えば、非吸収性支持体上の一方の面にシリカ層の上にコロイダルシリカ層を設け、反対の面にはマット剤を含有したシリカ層の上にコロイダルシリカ層を設けたハガキ用インクジェット記録材料が知られている(例えば特許文献3)。また、カチオン化されたコロイダルシリカを用いることで、インク吸収性に優れるインクジェット記録材料を得ることが知られている(例えば特許文献4)。更には、リウエットキャストコート法で球状の一次粒子が2〜3個凝集した、凝集コロイダルシリカを用いることで、高光沢で色再現性等に優れるインクジェット記録材料が得られることが知られている(例えば特許文献5)。その他に、平均一次粒径が20〜60nmで、かつ平均一次粒径に対する平均二次粒径の比が1.5〜3であるカチオン性コロイダルシリカを最上層に有することで、インク吸収性と発色性に優れたインクジェット記録材料が得られることが知られている(例えば特許文献6)。
しかしながら、上述したような従来の記録材料では、本発明が目的とする、プリンターの搬送性、インク受容層の耐傷性、インク吸収性、発色性、及びフォトブック用途に好適なめくり性の全てを同時に満足することはできなかった。
特開2001−63205号公報 特開2006−175691号公報 特開2006−247980号公報 特開2004−50811号公報 特開2005−225155号公報 特開2008−246765号公報
しかるに本発明は、プリンター搬送性及び耐傷性が良好で、かつインク吸収性と発色性及びめくり性に優れたインクジェット記録材料を提供することを課題とする。
本発明の上記課題は、以下のインクジェット記録材料によって達成された。
(1)テーバー剛直度が1.5mN・m以下である非吸収性支持体の両面に、平均二次粒子径が500nm以下の無機微粒子を含有する少なくとも1層のインク受容層と、該インク受容層上にコロイダルシリカを主体に含有する最上層とをそれぞれ有し、該最表層同士を重ね合わせた時の動摩擦係数が0.32〜0.68であるインクジェット記録材料。
(2)前記コロイダルシリカが非球状コロイダルシリカである上記(1)記載のインクジェット記録材料。
(3)前記コロイダルシリカが、平均一次粒子径が30〜60nm、平均一次粒子径に対する二次粒子径の比が1.4〜3.1であり、かつカチオン性のコロイダルシリカである上記(1)または(2)記載のインクジェット記録材料。
本発明のインクジェット記録材料により、プリンター搬送性及び耐傷性が良好で、かつインク吸収性と発色性及びめくり性に優れたインクジェット記録材料を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用される非吸水性支持体としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ジアセテート樹脂、トリアセテート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリイミド樹脂、セロハン、セルロイド等のプラスチック樹脂フィルム、及び紙と樹脂フィルムを貼り合わせたもの、基紙の両面にポリオレフィン樹脂層を被覆したポリオレフィン樹脂被覆紙等が挙げられる。中でも基紙の両面にポリオレフィン樹脂層を被覆したポリオレフィン樹脂被覆紙が好ましい。これらの非吸水性支持体の厚みは140〜200μmのものが好ましい。
本発明に用いられるポリオレフィン樹脂被覆紙を構成する基紙としては天然パルプ、再生パルプ、合成パルプ等を1種もしくは2種以上混合して用いられる。この基紙には一般に製紙で用いられているサイズ剤、紙力増強剤、填料、帯電防止剤、蛍光増白剤、染料等の添加剤を配合してもよい。もしくは、表面サイズ剤、表面紙力剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、染料、アンカー剤等が表面塗布されていてもよい。
また、基紙の坪量は120〜190g/mのものが用いられる。紙を抄造中または抄造後カレンダー等にて圧力を印加して圧縮する等した表面平滑性のよいものが好ましい。
基紙を被覆するポリオレフィン樹脂としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテン等のオレフィンのホモポリマーまたはエチレン−プロピレン共重合体等のオレフィンの2つ以上からなる共重合体及びこれらの混合物であり、各種の密度、溶融粘度指数(メルトインデックス)のものを単独にあるいはそれらを混合して使用できる。
また、支持体の樹脂中には、酸化チタン、酸化亜鉛、タルク、炭酸カルシウム等の白色顔料、ステアリン酸アミド、アラキジン酸アミド等の脂肪酸アミド、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸金属塩、チバ・ジャパン(株)から市販されているイルガノックス1010、イルガノックス1076等の酸化防止剤、コバルトブルー、群青、セシリアンブルー、フタロシアニンブルー等のブルーの顔料や染料、コバルトバイオレット、ファストバイオレット、マンガン紫等のマゼンタの顔料や染料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤等の各種の添加剤を適宜組み合わせて加えるのが好ましい。
ポリオレフィン樹脂は、走行する基紙上に加熱溶融した樹脂を流延する、いわゆる押出コーティング法により製造され、両面が樹脂により被覆される。また、樹脂を基紙に被覆する前に、原紙にコロナ放電処理、火炎処理等の活性化処理を施すことが好ましい。ポリオレフィン樹脂被覆紙は、その用途に応じて光沢面、マット面等に加工される。また、ポリオレフィン樹脂被覆紙の厚みは、片面5〜30μmが好ましい。
非吸水性支持体上には、下塗り層を設けてもよい。この下塗り層は、インク受容層が塗設される前に、予め非吸水性支持体の表面に塗布乾燥されたものである。下塗り層は、皮膜形成可能な水溶性ポリマーやポリマーラテックス等を主体に含有する。好ましくは、ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性セルロース等の水溶性ポリマーであり、特に好ましくはゼラチンである。これらの水溶性ポリマーの付着量は10〜500mg/mが好ましく、20〜300mg/mがより好ましい。更に、下塗り層には、他に界面活性剤や硬膜剤を含有することができる。非吸水性支持体に下塗り層を設けることによって、インク受容層塗設時のひび割れ防止に有効に働き、均一な塗布面が得られる。
本発明に用いる非吸水性支持体のテーバー剛直度は1.5mN・m以下であり、より好ましくは0.95mN・m以下である。テーバー剛直度が1.5mN・mを超える場合、めくりにくいため無理な力がかかり良好なめくり性が得られない。テーバー剛直度はISO2493に基づき測定することができる。
本発明のインクジェット記録材料は、インク受容層上にコロイダルシリカを主体に含有する最上層を有する。ここで主体とは最表層の全固形分量に対するコロイダルシリカの割合が50質量%以上であることを意味し、コロイダルシリカの割合が80質量%以上、更には90質量%以上であることがより好ましい。コロイダルシリカとしては、例えばスノーテックスXS、スノーテックスOXS、スノーテックスS、スノーテックスST、スノーテックスOS、スノーテックス20、スノーテックス30、スノーテックス40、スノーテックスO、スノーテックスN、スノーテックスC、スノーテックスAK、スノーテックス50、スノーテックスO−40、スノーテックスCM、スノーテックス20L、スノーテックスOL、スノーテックスXL、MP−2040、MP4540M、スノーテックスUP、スノーテックスOUP、スノーテックスPS−S、スノーテックスPS−M(以上、日産化学工業(株)製)、PL−1、PL−3L、PL−5、PL−7(以上、扶桑化学工業(株)製)、カタロイドS−20L、カタロイドS−20H、カタロイドS−30L、カタロイドS−30H、カタロイドSI−30、カタロイドSI−40、カタロイドSI−50、カタロイドSI−350、カタロイドSI−45P、カタロイドSI−80P、カタロイドSN、カタロイドSA、カタロイドSB、カタロイドC−125(以上、日揮触媒化成(株)製)等を挙げることができる。
最表層が含有するコロイダルシリカとしては非球状コロイダルシリカを用いることが好ましい。非球状コロイダルシリカとは、一般的なコロイダルシリカが球状または球状に近い粒子が連結せずに独立して存在しているのに対して、小さいシリカ粒子が細長く連結した鎖状粒子、またそれらが三次元網目構造を有しているもの、球状の一次粒子が複数個連結した粒子等の形状で存在するコロイダルシリカである。
また本発明に用いるコロイダルシリカとしては、平均一次粒子径が30〜60nm、かつ平均一次粒子径に対する二次粒子径の比が1.4〜3.1であり、かつカチオン性のコロイダルシリカであることが好ましい。なお、平均一次粒径は一次粒径が判別できるまで分散された粒子の電子顕微鏡写真より一定面積内に存在する100個の粒子各々の平均粒径のことであり、平均一次粒径に対する平均二次粒径の比は、上記で求めた平均一次粒径に対する連なったコロイダルシリカの直径を求め、比を算出した値である。
コロイダルシリカのカチオン化は、カチオン性ポリマー、水溶性多価金属化合物、カチオン性シランカップリング剤等により、コロイダルシリカの表面を修飾することで、あるいはコロイダルシリカの製造過程で粒子表面にカチオン性基を導入することでカチオン化することができる。表面の装飾にあたってはカチオン性シランカップリング剤及び水溶性多価金属化合物によるカチオン化が好ましく、水溶性多価金属化合物がより好ましい。その際のゼータ電位の測定値は+5〜+70mVであることが好ましい。
カチオン性コロイダルシリカを得るために用いる上記カチオン性ポリマーとしては、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、アルキルアミン重合物、特開昭59−20696号公報、特開昭59−33176号公報、特開昭59−33177号公報、特開昭59−155088号公報、特開昭60−11389号公報、特開昭60−49990号公報、特開昭60−83882号公報、特開昭60−109894号公報、特開昭62−198493号公報、特開昭63−49478号公報、特開昭63−115780号公報、特開昭63−280681号公報、特開平1−40371号公報、特開平6−234268号公報、特開平7−125411号公報、特開平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が好ましく用いられる。これらのカチオンポリマーの分子量は1000〜10万程度が好ましい。
カチオン性コロイダルシリカを得るために用いる上記の水溶性多価金属化合物としては、水溶性多価金属塩として、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、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、蟻酸カルシウム、硫酸カルシウム、酢酸バリウム、リン酸バリウム、塩化マンガン、酢酸マンガン、蟻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、フェノールスルフォン酸ニッケル、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、塩基性ポリ水酸化アルミニウム、硫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、フェノールスルフォン酸亜鉛、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水和物等が挙げられる。これらの中にはpHが不適当に低いものもあり、その場合は適宜pHを調節して用いることも可能である。なお水溶性とは、常温常圧下で水に1質量%以上溶解することを目安とする。本発明では、ジルコニウム及びアルミニウムからなる水溶性多価金属塩が好ましく、特にアルミニウムからなる水溶性多価金属塩が最も好ましい。ジルコニウムからなる水溶性多価金属塩としては、例えば、第一希元素化学工業(株)からZA−30が市販されている。アルミニウムからなる水溶性多価金属としては、例えば、多木化学(株)よりタキバインとして、浅田化学工業(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販売されており、各種グレードのものが容易に入手できる。
カチオン性コロイダルシリカを修飾するカチオン性ポリマーまたは水溶性多価金属化合物の固形分混合比(コロイダルシリカ質量部/カチオン性ポリマーまたは水溶性多価金属化合物質量部)は、100/2〜100/20が好ましく、100/5〜100/15がより好ましい。
カチオン性シランカップリング処理剤によるコロイダルシリカのカチオン化は、アニオン性コロイダルシリカにアミノ基含有シランカップリング剤を添加して得ることができる。具体的な処理方法としては、例えば、コロイダルシリカを好ましくは40〜95℃、特に70℃程度に加熱し、これにカップリング剤を連続滴下させる方法、コロイダルシリカとカップリング剤を室温で仕込み、混合した後、上記温度に加熱して反応する方法、カップリング剤と触媒とを同時にコロイダルシリカに滴下する方法、カップリング剤を溶媒に溶解させた状態でコロイダルシリカを含む反応系に供給する方法、カップリング剤を乳化剤により乳化させた状態でコロイダルシリカを含む反応系に供給する方法が挙げられる。
カチオン性シランカップリング剤処理コロイダルシリカを得るために用いることのできるシランカップリング剤としては、アミノ基含有シランカップリング剤を利用することが好ましい。このシランカップリング剤としては、例えばN−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
コロイダルシリカをカップリング剤で処理する場合のカップリング剤の固形分混合比(コロイダルシリカ質量部/カップリング剤質量部)は、100/0.01〜100/20が好ましく、100/0.05〜100/10がより好ましい。
インク受容層上に積層される最表層に含有されるコロイダルシリカの固形分塗布量は、0.05〜0.5g/mが好ましく、0.08〜0.2g/mの範囲がより好ましい。また本発明のインクジェット記録材料は、最表層同士を重ね合わせた時の動摩擦係数を0.32〜0.68とするものであるが、かかる動摩擦係数の調整は最表層に用いるコロイダルシリカのサイズや固形分塗布量を適宜調整することで求められる。
また最表層は樹脂バインダーを含有することもできる。かかる樹脂バインダーとしては後述するインク受容層で使用する樹脂バインダーと同義である。
本発明のインクジェット記録材料は非吸収性支持体上に少なくとも1層のインク受容層を有するが、該インク受容層は平均二次粒径が500nm以下の無機微粒子を主体に含有する。ここで、主体に含有するとは、インク受容層の固形分塗布量に対して、無機微粒子を50質量%以上含有することであり、より好ましくは60質量%以上含有することである。
本発明のインク受容層が含有する平均二次粒子径が500nm以下の無機微粒子としては、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、二酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、合成シリカ、アルミナ、アルミナ水和物、水酸化マグネシウム等が挙げられ、またこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらの中でも、合成シリカ、アルミナあるいはアルミナ水和物が好ましく、これらの無機微粒子は高い印字濃度及び鮮明な画像が得られ、かつコスト面で有利である。本発明で更に好ましい無機微粒子は、非晶質合成シリカ、アルミナまたはアルミナ水和物である。
非晶質合成シリカは、製造法によって湿式法シリカ、気相法シリカに大別することができる。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等のシラン類も、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、(株)トクヤマからQSタイプとして市販されている。
湿式法シリカは、更に製造方法によって沈降法シリカ、ゲル法シリカ、ゾル法シリカに分類される。沈降法シリカは珪酸ソーダと硫酸をアルカリ条件で反応させて製造され、粒子成長したシリカ粒子が凝集・沈降し、その後濾過、水洗、乾燥、粉砕・分級の工程を経て製品化される。この方法で製造されたシリカの二次粒子は緩やかな凝集粒子となり、比較的粉砕しやすい粒子が得られる。沈降法シリカとしては、例えば東ソー・シリカ(株)からニップシールとして、(株)トクヤマからトクシール、ファインシールとして市販されている。ゲル法シリカは珪酸ソーダと硫酸を酸性条件化で反応させて製造する。熟成中に微小粒子は溶解し、他の一次粒子同士を結合するように再析出するため、明確な一次粒子は消失し、内部空隙構造を有する比較的硬い凝集粒子を形成する。例えば、東ソー・シリカ(株)からニップゲルとして、水澤化学工業(株)からミズカシルとして、グレースジャパン(株)からサイロイド、サイロジェットとして市販されている。
本発明で使用することができる気相法シリカについて説明する。本発明に用いられる気相法シリカの平均一次粒子径は30nm以下が好ましく、より高い光沢を得るためには、15nm以下が好ましい。更に好ましくは平均一次粒子径が3〜15nmでかつBET法による比表面積が200m/g以上(好ましくは250〜500m/g)のものを用いることである。なお、ここでいう平均一次粒子径とは、微粒子の電子顕微鏡観察により一定面積内に存在する100個の一次粒子各々の投影面積に等しい円の直径を粒子の粒子径として平均粒子径を求めたものであり、本発明でいう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。
本発明のインク受容層には、気相法シリカをカチオン性ポリマーの存在下で、該気相法シリカの平均二次粒子径が500nm以下、好ましくは10〜300nmに分散したものが使用できる。該気相法シリカの平均二次粒子径を500nm以下とするには、通常のプロペラ撹拌、タービン型撹拌、ホモミキサー型撹拌等で気相法シリカと分散媒を予備混合し、次にボールミル、ビーズミル、サンドグラインダー等のメディアミル、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー等の圧力式分散機、超音波分散機、及び薄膜旋回型分散機等を使用して分散を行うことが好ましい。なお、本発明でいう平均二次粒子径とは、得られた記録材料のインク受容層を電子顕微鏡による写真撮影で求めることができるが、簡易的には分散液についてレーザー散乱式の粒度分布計(例えば(株)堀場製作所製LA920)を用いて、個数メジアン径として測定することができる。
上記気相法シリカの分散に使用するカチオン性ポリマーとしては、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、アルキルアミン重合物、特開昭59−20696号公報、特開昭59−33176号公報、特開昭59−33177号公報、特開昭59−155088号公報、特開昭60−11389号公報、特開昭60−49990号公報、特開昭60−83882号公報、特開昭60−109894号公報、特開昭62−198493号公報、特開昭63−49478号公報、特開昭63−115780号公報、特開昭63−280681号公報、特開平1−40371号公報、特開平6−234268号公報、特開平7−125411号公報、特開平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が好ましく用いられる。特に、カチオン性ポリマーとしてジアリルアミン誘導体が好ましく用いられる。分散性及び分散液粘度の面で、これらのカチオンポリマーの分子量は、2000〜10万程度が好ましく、特に2000〜3万程度が好ましい。カチオン性ポリマーの使用量は気相法シリカに対して1〜10質重%の範囲が好ましい。
次に、本発明で使用することができる湿式法シリカについて説明する。本発明で用いられる湿式法シリカは、沈降法シリカあるいはゲル法シリカである。これらの粉砕前のシリカ粉末は、その平均一次粒子径50nm以下、より好ましくは3〜40nmでかつ平均凝集粒子径(二次粒子径)が5〜50μmであるのが好ましい。本発明では、これらの湿式法シリカを、例えばボールミル、ビーズミル、サンドグラインダー等のメディアミル、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー等の圧力式分散機、超音波分散機、及び薄膜旋回型分散機等を使用することで、水性媒体中で平均二次粒子径が500nm以下、好ましくは10〜300nmに粉砕したものを使用することができる。上記の粉砕は、カチオン性化合物の存在下で行われるのが好ましい。
通常の方法で製造された湿式法シリカは、1μm以上の平均凝集粒子径を有するため、これを粉砕して使用する。該湿式法シリカの平均二次粒子径を500nm以下とするには、粉砕方法として、水性媒体中に分散したシリカを機械的に粉砕する湿式分散法が好ましく使用できる。この際、分散液の初期粘度上昇が抑制され、高濃度分散が可能となり、粉砕・分散効率が上昇してより微粒子に粉砕することができることから、吸油量が210ml/100g以下、平均凝集粒子径5μm以上の沈降法シリカを使用することが好ましい。高濃度分散液を使用することによって、記録材料の生産性も向上する。吸油量は、JIS K−5101の記載に基づき測定される。
本発明に用いられる湿式法シリカの粉砕方法は、前記の気相法シリカの分散と同様の方法が使用できる。また、分散剤として前記の気相法シリカをカチオン化するのに使用されるものと同様のものが使用できる。
本発明のインク受容層に用いられる湿式法シリカとしては、沈降法シリカが好ましい。前述したように、沈降法シリカは、その二次粒子が緩やかな凝集粒子であるので、粉砕するのに好適である。
またインク受容層が含有する平均二次粒子径が500nm以下の無機微粒子としてアルミナまたはアルミナ水和物も好適に用いられる。アルミナまたはアルミナ水和物は、酸化アルミニウムやその含水物であり、結晶質でも非晶質でもよく、不定形や、球状、板状等の形態を有しているものが使用される。両者のいずれかを使用してもよいし、併用してもよい。
本発明に用いることのできる酸化アルミナとしては酸化アルミニウムのγ型結晶であるγ−アルミナが好ましく、中でもδグループ結晶が好ましい。γ−アルミナは一次粒子を10nm程度まで小さくすることが可能であるが、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平均二次粒子径が500nm以下、好ましくは50〜300nm程度まで分散したものが使用できる。
本発明に用いることのできるアルミナ水和物はAl・nHO(n=1〜3)の構成式で表される。酸化アルミニウム含水物は、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られる。本発明に使用されるアルミナ水和物の平均二次粒子径は500nm以下、好ましくは10〜300nmである。
本発明に用いられるアルミナ及びアルミナ水和物は、酢酸、乳酸、蟻酸、メタンスルホン酸、塩酸、硝酸等の公知の分散剤によって平均二次粒子径が500nm以下まで分散されたものが好ましく用いられる。
本発明のインク受容層は、皮膜としての特性を維持するためと、透明性が高くインクのより高い浸透性を得るために親水性の樹脂バインダーが用いられる。樹脂バインダーとしては、ポリビニルアルコール、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やそれらの誘導体が使用されるが、特に好ましい樹脂バインダーは完全または部分ケン化の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%以上のもの、または完全ケン化したものである。平均重合度は500〜5000のポリビニルアルコールが好ましい。
本発明のインク受容層において、樹脂バインダーと無機微粒子の混合比は好ましい範囲があり、無機微粒子の種類によって好ましい範囲が適宜選択される。合成シリカに対しては、10〜30質量%の樹脂バインダーを用いるのが好ましく、特に12〜25質量%用いるのが好ましい。アルミナまたはアルミナ水和物に対しては、5〜25質量%の樹脂バインダーを用いるのが好ましく、特に7〜15質量%用いるのが好ましい。
本発明のインク受容層には、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できる。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1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樹脂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。
本発明のインク受容層は、単層であっても2層以上あってもよい。インク受容層の固形分塗布量は、塗布する無機微粒子によって異なる。気相法シリカ単層の場合の固形分塗布量は5〜30g/mが好ましく、15〜30g/mの範囲がより好ましい。アルミナまたはアルミナ水和物単層の場合の固形分塗布量は10〜40g/mが好ましく、15〜35g/mがより好ましい。気相法シリカと、アルミナ及びアルミナ水和物を重層する際の総固形分量は10〜40g/mが好ましく、15〜35g/mがより好ましい。
本発明のインク受容層は、樹脂バインダーと共に硬膜剤を含有するのが好ましい。硬膜剤の具体的な例としては、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒドの如きアルデヒド系化合物、ジアセチル、クロルペンタンジオンの如きケトン化合物、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、米国特許第3,288,775号明細書記載の如き反応性のハロゲンを有する化合物、ジビニルスルホン、米国特許第3,635,718号明細書記載の如き反応性のオレフィンを持つ化合物、米国特許第2,732,316号明細書記載の如きN−メチロール化合物、米国特許第3,103,437号明細書記載の如きイソシアナート類、米国特許第3,017,280号、米国特許第2,983,611号明細書記載の如きアジリジン化合物類、米国特許第3,100,704号明細書記載の如きカルボジイミド系化合物類、米国特許第3,091,537号明細書記載の如きエポキシ化合物、ムコクロル酸の如きハロゲンカルボキシアルデヒド類、ジヒドロキシジオキサンの如きジオキサン誘導体、クロム明ばん、硫酸ジルコニウム、ほう酸及びほう酸塩の如き無機硬膜剤等があり、これらを1種または2種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特にほう酸あるいはほう酸塩が好ましい。硬膜剤の添加量はインク受容層を構成する樹脂バインダーに対して0.1〜40質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜30質量%である。
本発明において、インク受容層及び最上層には、着色染料、着色顔料、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調節剤等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、インク受容層及び最上層を設ける際の塗布方法は特に限定されないが、スライドビードコーター、カーテンコーター、エクストルージョンコーター、エアーナイフコーター、ロッドコーター、ブレードコーター、グラビアコーター等の塗布装置を単独及び組み合わせて使用できる。インク受容層と最上層を同時塗布する場合は、スライドビードコーター、カーテンコーターの塗布装置が使用できる。インク受容層を塗布後、最上層を逐次塗布する場合は、上記塗布装置を適宜組み合わせて使用することができる。本発明で同時塗布とは各層をほぼ同時に塗布することである。逐次塗布するとは、減率乾燥工程以降においてインク受容層の空隙が形成された後、最上層の塗布液を塗布することである。
以下に、本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。また、実施例、及び比較例において「部」及び「%」は、特に明示しない限り固形分あるいは実質成分の質量部及び質量%を示す。
<実施例1>
〔非吸収性支持体1の作製〕
広葉樹クラフトパルプ(LBKP)と針葉樹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0.2%スラリーとした。このスラリーを長網抄紙機で坪量165g/mになるように抄造し、乾燥調湿して支持体の基紙とした。抄造した基紙の両面それぞれに、密度0.918g/cmの低密度ポリエチレン樹脂に対して、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17μm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。作製した支持体の一方を表面とし、もう一方を裏面とした。この支持体のテーバー剛直度は0.8mN・mであった。
上記支持体の両面それぞれに、下記組成のインク受容層A塗布液を、各面固形分量が25g/mになるようにスライドビード塗布装置で塗布し、5℃30秒間冷却後、40℃10%RHで乾燥終了点まで乾燥した。その後それぞれの面に、下記組成の最上層塗布液1をコロイダルシリカ固形分量が0.1g/mになるようにグラビア塗布装置で逐次塗布し、50℃で乾燥した。
〔気相法シリカ分散液〕
水にジメチルジアリルアルミニウムクロライドホモポリマー(分子量:9000)3部と気相法シリカ(平均一次粒径7nm、比表面積300m/g)100部を添加し予備分散液を作製した後、高圧ホモジナイザーで処理して、固形分濃度20質量%の気相法シリカ分散液を作製した。なお、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置での測定による気相法シリカの平均二次粒径は80nmであった。
〔インク受容層塗布液A〕
気相法シリカ分散液 103部
ほう酸 5部
ポリビニルアルコール 23部
(ケン化度88%、平均重合度3500)
固形分濃度が12質量%になるように水で調整した。
〔最上層塗布液1〕
水にクォートロンPL−3L(扶桑化学工業(株)製コロイダルシリカ)を100部加え、固形分濃度5質量%液を調製後、撹拌しながら、約10分間かけて10部のタキバイン#1500(多木化学(株)製ポリ塩化アルミニウム水溶液;固形分濃度23.5質量%)を添加し、カチオン性コロイダルシリカを得た。添加終了後、温度80℃で1時間撹拌した後、室温にまで冷却し、固形分濃度が0.6質量%になるよう水で調整した。作製した最上層塗布液1をゼータ電位測定装置(ベックマン・コールター社製DELSA 440SX)でゼータ電位を測定した結果、+45mVであった。また、電子顕微鏡観察によるカチオン性コロイダルシリカの平均一次粒径は35nm、平均一次粒径に対する平均二次粒径の比は1.5であった。
<実施例2>
実施例1の非吸収性支持体1を、下記の非吸収性支持体2に変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2のインクジェット記録材料を作製した。
〔非吸収性支持体2の作製〕
非吸収性支持体1の基紙の坪量を190g/mに変更した。基紙の両面を被覆したポリエチレン樹脂組成物の厚みを各々30μmに変更した。この支持体のテーバー剛直度は1.1mN・mであった。
<実施例3>
実施例1のインク受容層塗布液Aを下記インク受容層塗布液Bに変更する以外は、実施例1と同様にして実施例3のインクジェット記録材料を作製した。
〔湿式法シリカ分散液〕
水にジメチルジアリルアンモニウムクロライドホモポリマー(分子量9000、4部)と沈降法シリカ(ニップシールVN3、平均二次粒径23μm、100部)を添加し、のこぎり歯状ブレード型分散機(ブレード周速30m/秒)を使用して予備分散液を作製した。次に得られた予備分散物をビーズミルに、直径0.3mmのジルコニアビーズ、充填率80容量%、円盤周速10m/秒の条件で1回通過させて、固形分濃度30質量%の湿式法シリカ分散液を得た。なお、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置での測定による湿式法シリカの平均二次粒径は200nmであった。
〔インク受容層塗布液B〕
湿式法シリカ分散液 104部
ほう酸 4部
ポリビニルアルコール 17部
(ケン化度88%、平均重合度3500)
固形分濃度が12質量%になるように水で調整した。
<実施例4>
実施例1のインク受容層塗布液Aを下記インク受容層塗布液Cに変更する以外は、実施例1と同様にして実施例4のインクジェット記録材料を作製した。なお、レーザー回折/散乱 式粒度分布測定装置での測定によるアルミナ水和物の平均二次粒径は160nmであった。
〔インク受容層塗布液C〕
アルミナ水和物 100部
(SASOL社製のDisperal.HP−14、平均二次粒径160nm)
硝酸 1.4部
ほう酸 0.2部
ポリビニルアルコール 9.5部
(ケン化度88%、平均重合度3500)
固形分濃度が15質量%になるように水で調整した。
<実施例5>
実施例1の最上層塗布液1を下記最上層塗布液2に変更した以外は、実施例1同様にして実施例5のインクジェット記録材料を作製した。
〔最上層塗布液2〕
水にクォートロンPL−1(扶桑化学工業(株)製コロイダルシリカ)を100部加え、固形分濃度5質量%液を調製後、撹拌しながら、約10分間かけて10部のタキバイン#1500(多木化学(株)製ポリ塩化アルミニウム水溶液;固形分濃度23.5質量%)を添加した。添加終了後、温度80℃で1時間撹拌した後、室温にまで冷却し、固形分濃度が0.6質量%になるよう水で調整した。作製した最上層塗布液3をゼータ電位測定装置(ベックマン・コールター社製DELSA 440SX)でゼータ電位を測定した結果、+38mVであった。また、電子顕微鏡観察によるカチオン性コロイダルシリカの平均一次粒径は15nm、平均一次粒径に対する平均二次粒径の比は2.7であった。
<実施例6>
実施例1の最上層塗布液1を下記最上層塗布液3に変更した以外は、実施例1同様にして実施例6のインクジェット記録材料を作製した。
〔最上層塗布液3〕
水にカタロイドSI−50(触媒化成工業(株)製コロイダルシリカ)を100部加え、固形分濃度5質量%液を調製後、撹拌しながら、約10分間かけて10部のタキバイン#1500(多木化学(株)製ポリ塩化アルミニウム水溶液;固形分濃度23.5質量%)を添加した。添加終了後、温度80℃で1時間撹拌した後、室温にまで冷却し、固形分濃度が0.6質量%になるよう水で調整した。作製した最上層塗布液3をゼータ電位測定装置(ベックマン・コールター社製DELSA 440SX)でゼータ電位を測定した結果、+42mVであった。また、電子顕微鏡観察によるカチオン性コロイダルシリカの平均一次粒径は25nm、平均一次粒径に対する平均二次粒径の比は1.2であった。
<実施例7>
実施例1の最上層塗布液1を下記最上層塗布液4に変更した以外は、実施例1同様にして実施例7のインクジェット記録材料を作製した。
〔最上層塗布液4〕
水にクォートロンPL−5(扶桑化学工業(株)製コロイダルシリカ)を100部加え、固形分濃度5質量%液を調製後、撹拌しながら、約10分間かけて10部のタキバイン#1500(多木化学(株)製ポリ塩化アルミニウム水溶液;固形分濃度23.5質量%)を添加した。添加終了後、温度80℃で1時間撹拌した後、室温にまで冷却し、固形分濃度が0.6質量%になるよう水で調整した。作製した最上層塗布液4をゼータ電位測定装置(ベックマン・コールター社製DELSA 440SX)でゼータ電位を測定した結果、+47mVであった。また、電子顕微鏡観察によるカチオン性コロイダルシリカの平均一次粒径は52nm、平均一次粒径に対する平均二次粒径の比は2.2であった。
<実施例8>
実施例1の最上層塗布液1を下記最上層塗布液5に変更した以外は、実施例1同様にして実施例8のインクジェット記録材料を作製した。
〔最上層塗布液5〕
水にクォートロンPL−7(扶桑化学工業(株)製コロイダルシリカ)を100部加え、固形分濃度5質量%液を調製後、撹拌しながら、約10分間かけて10部のタキバイン#1500(多木化学(株)製ポリ塩化アルミニウム水溶液;固形分濃度23.5質量%)を添加した。添加終了後、温度80℃で1時間撹拌した後、室温にまで冷却し、固形分濃度が0.6質量%になるよう水で調整した。作製した最上層塗布液5をゼータ電位測定装置(ベックマン・コールター社製DELSA 440SX)でゼータ電位を測定した結果、+38mVであった。また、電子顕微鏡観察によるカチオン性コロイダルシリカの平均一次粒径は70nm、平均一次粒径に対する平均二次粒径の比は1.7であった。
<実施例9>
実施例1の最上層塗布液1を下記最上層塗布液6に変更した以外は、実施例1同様にして実施例9のインクジェット記録材料を作製した。
〔最上層塗布液6〕
水にスノーテックスST−PS−M(日産化学工業(株)製コロイダルシリカ)を100部加え、固形分濃度5質量%液を調製後、撹拌しながら、約10分間かけて10部のタキバイン#1500(多木化学(株)製ポリ塩化アルミニウム水溶液;固形分濃度23.5質量%)を添加した。添加終了後、温度80℃で1時間撹拌した後、室温にまで冷却し、固形分濃度が0.6質量%になるよう水で調整した。作製した最上層塗布液6をゼータ電位測定装置(ベックマン・コールター社製DELSA 440SX)でゼータ電位を測定した結果、+38mVであった。また、電子顕微鏡観察によるカチオン性コロイダルシリカの平均一次粒径は35nm、平均一次粒径に対する平均二次粒径の比は4.0であった。
<実施例10>
実施例1の最上層塗布液1を下記最上層塗布液7に変更した以外は、実施例1同様にして実施例10のインクジェット記録材料を作製した。
〔最上層塗布液7〕
水にクォートロンPL−3L(扶桑化学工業(株)製コロイダルシリカ)を100部加え、固形分濃度5質量%液を調製後、撹拌後、温度80℃で1時間撹拌した後、室温にまで冷却し、固形分濃度が0.6質量%になるよう水で調整した。作製した最上層塗布液7をゼータ電位測定装置(ベックマン・コールター社製DELSA 440SX)でゼータ電位を測定した結果、−30mVであった。また、電子顕微鏡観察によるコロイダルシリカの平均一次粒径は35nm、平均一次粒径に対する平均二次粒径の比は1.5であった。
<実施例11>
実施例1の最上層塗布液1を下記最上層塗布液8に変更した以外は、実施例1同様にして実施例11のインクジェット記録材料を作製した。
〔最上層塗布液8〕
水にファインカタロイドC−125(日揮触媒化成(株)製コロイダルシリカ)を100部加え、固形分濃度が0.6質量%になるよう水で調整した。作製した最上層塗布液8をゼータ電位測定装置(ベックマン・コールター社製DELSA 440SX)でゼータ電位を測定した結果、+45mVであった。また、電子顕微鏡観察によるカチオン性コロイダルシリカの平均一次粒径は20nmであった。
<実施例12>
実施例1の最上層塗布液1を下記最上層塗布液9に変更した以外は、実施例1同様にして実施例12のインクジェット記録材料を作製した。
〔最上層塗布液9〕
水にST−50(日産化学工業(株)製コロイダルシリカ)を100部加え、固形分濃度が0.6質量%になるように水で調整した。電子顕微鏡観察によるコロイダルシリカの平均一次粒径は23nmであった。
<実施例13>
実施例1の最上層塗布液1のコロイダルシリカ固形分塗布量を0.05g/mに変更した以外は、実施例1同様にして実施例13のインクジェット記録材料を作製した。
<比較例1>
実施例1の非吸収性支持体1を、下記の非吸収性支持体3に変更した以外は、実施例1と同様にすることで比較例1のインクジェット記録材料を作製した。この支持体のテーバー剛直度は1.9mN・mであった。
〔非吸収性支持体3の作製〕
非吸収性支持体1の基紙の坪量を210g/mに変更した。
<比較例2>
実施例1の最上層塗布液1を塗布しないこと以外は、実施例1と同様にすることで比較例2の記録材料を作製した。
<比較例3>
実施例6の最上層塗布液3のコロイダルシリカ固形分塗布量を1.5g/mに変更した以外は、実施例6と同様にすることで比較例3のインクジェット記録材料を作製した。
<比較例4>
実施例11の最上層塗布液8のコロイダルシリカ固形分塗布量を0.05g/mに変更した以外は、実施例11と同様にすることで比較例4のインクジェット記録材料を作製した。
上記のようにして作製したインクジェット記録材料について、以下の評価を行った。その結果を表1に示す。
<めくり性>
白紙15枚でフォトブックを作製し、20人の男女でめくり性について官能評価を行った。
○:20人中めくりやすいと感じた人が11人以上。
△:20人中めくりやすいと感じた人が3人以上10人以下。
×:20人中めくりやすいと感じた人が3人未満。
<動摩擦係数>
上記のようにして作製したインクジェット記録材料の最表層同士を重ね合わせ、熊谷理機工業(株)製TENSILONを用いて動摩擦係数を測定した。
<搬送性>
インクジェットプリンター(セイコーエプソン(株)製 PM−G860)を用い、上記のようにして作製したインクジェット記録材料を4枚セットし、どちらか片面のみ連続して印刷を行い、その後もう一方も面を印刷した。この試験をそれぞれ10回繰り返し搬送性を評価した。
○:搬送エラーが全く発生しなかった。
△:僅かに搬送エラーが発生した。
×:搬送エラーが頻繁に発生した。
<耐傷性>
インクジェットプリンター(セイコーエプソン(株)製 PM−G860)を用い、インクジェット記録材料の白紙を1枚セットし、どちらか片面を印刷した後、もう一方の面を印刷し、印刷面の傷を目視評価した。
○:傷なし。
△:一部に傷が入る。
×:全面に傷が入る。
<インク吸収性>
インクジェットプリンター(セイコーエプソン(株)製 PM−G860)で、C,M,Y,K,R,G,Bをそれぞれ最大インク吐出量でベタ印字した直後、PPC用紙を印字部に重ねて軽く圧着し、PPC用紙に転写したインク量の程度目視で観察し、下記の基準で目視評価した。
○:全く転写しない。
△:やや転写するが、実用上問題なし。
×:転写が大きく、実用上不可。
<発色性>
染料インク用インクジェットプリンター(セイコーエプソン(株)製 PM−G860)で、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの原色を含んだ画像を印字して、発色性の程度を目視で観察し、下記の基準で評価した。
○:くすみが全くなく、発色濃度高く、発色性は非常に良好。
△:ややくすみがあるが実用的に問題ないレベル。
×:くすみ及び発色濃度の低下が著しい。
Figure 2011115996
上記の結果から明らかなように、本発明によりプリンター搬送性及び耐傷性が良好で、かつインク吸収性と発色性及びめくり性に優れたインクジェット記録材料が得られることが判る。

Claims (3)

  1. テーバー剛直度が1.5mN・m以下である非吸収性支持体の両面に、平均二次粒子径が500nm以下の無機微粒子を含有する少なくとも1層のインク受容層と、該インク受容層上にコロイダルシリカを主体に含有する最上層とをそれぞれ有し、該最表層同士を重ね合わせた時の動摩擦係数が0.32〜0.68であるインクジェット記録材料。
  2. 前記コロイダルシリカが非球状コロイダルシリカである請求項1記載のインクジェット記録材料。
  3. 前記コロイダルシリカが、平均一次粒子径が30〜60nm、平均一次粒子径に対する二次粒子径の比が1.4〜3.1であり、かつカチオン性のコロイダルシリカである請求項1または2記載のインクジェット記録材料。
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