JP2500962B2

JP2500962B2 - インクジェット記録用被記録材の製造方法

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Publication number: JP2500962B2
Application number: JP3199979A
Authority: JP
Inventors: 竜一新井; 滋雄戸叶
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPH05278321A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録法
に用いられる被記録材（記録用紙）の製造方法に関し、
インク（記録液）の吸収性が高く、適度の滲み度を有
し、かつ良好なインクドット形状が得られ、しかも高い
画素濃度の得られるインクジェット記録用被記録材の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録法は、高電圧印加に
よる静電吸引方式、圧電素子を用いてインクに機械的振
動または変位を与える方式等のインク吐出方式によりイ
ンクの小滴を発生させ、これを飛翔させて紙などの被記
録材に付着させて記録を行うものであり、騒音の発生が
少なく、高速印字、多色印字の行える記録法である。

【０００３】インクジェット記録用のインクとしては、
安全性、印刷適性の面から主に水系のものが使用され、
一般に記録剤と液媒体とを含む。

【０００４】このインクジェット記録法に使用される被
記録材としては、従来通常の紙が一般的に使用されてき
た。しかし、記録の高速化あるいは多色化などインクジ
ェット記録機の性能の向上に伴ない、インクジェット記
録用の被記録材に対しても、より高度な特性が要求され
つつある。

【０００５】このようなインクジェット記録用被記録材
としては、１）インクの吸収が可及的速やかであること、２）インクドットが重なった際に、後で付着したインク
が前のドットに流れ出さないこと、３）インクドットの径が所望の大きさで均一であるこ
と、４）インクドットの形状が真円に近く、またその周辺が
滑らかであること、５）白色度が高いこと、６）インクの着色成分の呈色性が優れたものであるこ
と、等の要求性能を満たすものであることが必要とされる。

【０００６】一方、インクジェット記録法により被記録
材に記録をする場合、一般的には、記録しようとする画
像（原画）を均当に細分割し、その細分割された画像の
１単位（画素）を、記録時に１つのインクドットあるい
は複数のインクドットにより表現する方式によって原画
を被記録材上に再現している。このような記録方式に於
ては、記録画像に充分な記録濃度を与えるためには、充
分な画素濃度（１画素全体としての記録濃度）の得られ
ることが必要となる。このためには、例えばこれを同一
記録剤濃度の同一量のインクにより１画素を１つのイン
クドットで表現する場合について説明すると、１画素中
に記録されたインクドットがなるべく均一に１画素全体
に広がるように記録されるのが好ましい。なぜならば、
一般に、１画素中に小さな径のインクドットが記録され
た場合、インクドット自体の記録濃度は高くなるが、画
素濃度は低くなる。一方、インクドットの径が大きくな
ると、インクドット自体の記録濃度は低くなるが、画素
濃度は逆に高くなる。そして、インクドットが画素全体
に均一に広がった時に画素濃度は最大となるからであ
る。これは、画素濃度が主に１画素中の記録された部分
と非記録部分との相対的な関係によって規定されるため
である。

【０００７】また、より大きな滲み度を有した被記録材
を用いて記録を行なえば、より大きな画素面積を使用し
て記録を行なうことができ、記録速度をより速くするこ
とができる。

【０００８】従って、所定の大きさの画素中に記録され
たインクドットが、画素全体に均一に広がるような適度
の滲み度を有していることが、更に前述の要求性能に加
えてインクジェット記録用被記録材には要求される。

【０００９】例えば、通常の上質紙を被記録材として用
いた場合、インク吸収性が悪く充分に大きなインクドッ
ト径が得られず、インクドットの形状が著しく悪い上所
望の画素濃度が均一に得られない。また、市販のノンコ
ート紙では、インク吸収性は十分であるが、紙の繊維を
伝わってインクが走り、滲みの度合が紙面内に於いて不
均一であり、インクドットの形状や大きさを制御しにく
く、またインクドット濃度の部分的なバラツキが生じた
りして充分な画素濃度が得られない。

【００１０】また、インクジェット記録用紙として、基
紙上にシリカなどの顔料を含む被覆層を設けた構成のも
のが、例えば特開昭５５−５１５８３号公報、特開昭５
８−７２４９５号公報に開示されているが、これらの記
録用紙は、基紙上に被覆層を設けることにより、ドット
の広がりを抑える工夫がなされたものであり、充分な画
素濃度が得られるものではない。

【００１１】本発明の目的は、前記のような諸要求を満
足させ、インク吸収性が高く、しかも所定の広さの画素
中に記録されたインクドットが画素全体に均一に広がる
ような適当な滲み度を有し、良好なインクドット形状が
得られ、かつ呈色性に優れたインクジェット記録用被記
録材の製造方法を提供することにある。

【００１２】上記の目的は、以下の本発明によって達成
される。

【００１３】すなわち本発明のインクジェット記録用被
記録材の製造方法は、少なくとも粒径が０．５〜２０μ
ｍの範囲にある充填材と結着材とを、重量比で１０／１
乃至１０／１５の範囲で含み、且つ固形分濃度の上限が
３２％である塗工液を繊維質基材上に乾燥塗工量として
１ｇ／ｍ²以上５ｇ／ｍ²未満の範囲に塗工して、前記基
材上に前記充填材と前記基材の繊維質材料とが混在し、
且つ前記繊維質材料の一部が表面に現れてなる表層を形
成することを特徴とする。

【００１４】本発明により得られる被記録材は、インク
を受容する被記録材の表層部分の独特な構造によって特
徴づけられる。

【００１５】すなわち、この被記録材は、基本的に、主
に繊維質材料からなる基材と、該基材の表面にごく薄く
散布されたように付着した充填材粒子とを有してなるも
のであり、被記録材のインクを受容する被記録材の表層
部分が、少なくとも前記充填材粒子と、前記基材を構成
している繊維の一部が混在してなるものである。

【００１６】なお、先に挙げた特開昭５５−５１５８３
号公報に記載のインクジェット記録用紙は、基紙上にシ
リカ粉末、高分子結着剤を含む被覆層を設けたもの、す
なわち基紙が被覆層に完全に覆われた構成を取るもので
あって、基材の繊維質材料の一部が表面に現れてなる表
層を有する本発明で得られる被記録材と明確に区別され
るものであり、同公報の記録用紙の構成から本発明の効
果を得ることはできない。

【００１７】また、特開昭５８−７２４９５号公報に開
示のインクジェット記録用紙もまた基紙が塗工層に完全
に覆われた構成を取るものであり、基紙の繊維質材料の
一部が塗工層中にも混在して表面に現れた表層を有する
ものではない。従って、この記録用紙は本発明で得られ
る被記録材と明確に区別されるものであり、同公報に開
示の記録用紙を用いても本発明の効果を得ることはでき
ない。

【００１８】なお、特開昭５８−７２４９５号公報の第
３頁右下欄表１に、シリカを含む塗工液の基紙上への塗
工量を乾燥塗工量で５ｇ／ｍ² とした記録用紙が開示さ
れている。

【００１９】しかしながら、このような少ない塗工量と
した場合でも同公報に記載の方法から上述の本発明で得
られる被記録材の構成を得ることはできない。

【００２０】これに対し、本発明で得られる被記録材は
上述のように、繊維質基材上に、少なくとも充填材と結
着剤とを含む塗工液を乾燥塗工量として１ｇ／ｍ² 以上
５ｇ／ｍ² 未満の範囲に塗工して、特徴的な構造の表層
を含む構成を有するものであり、かかる構成によって本
発明の所期の目的を達成するものである。

【００２１】本発明で得られる被記録材の代表的一例の
表層部分の被記録材の厚さ方向に垂直に切断した模式的
切断面部分図を図１に示す。

【００２２】図１に示すように、本発明により得られる
被記録材は、基本的に、表層部分３と中層部分２と下層
部分１とを有している。

【００２３】表層部分３は、少なくとも充填材粒子６
と、主に繊維質材料からなる基材４の繊維５の一部とが
混在してなるものであり、記録時に主にインクを受容す
る部分である。

【００２４】中層部分２は、表層部分３の下に位置し、
基材４からなる部分であり充填材粒子６は存在せず、主
に繊維５からなっており、この部分はほとんどインクを
吸収しない。

【００２５】下層部分１は、中層部分２の下に位置する
部分であり、中層部分２と共に一種類の基材４によって
構成されていても良いし、中層部分２を構成する基材４
と異なる基材または適当な支持体によって構成されてい
てもよい。

【００２６】充填材粒子６は、主に結着剤（不図示）に
よって基材４の表面にごく薄く散布されたように付着し
固着されている。そして、表層部分３に於いて、繊維５
は充填材粒子６に軽く覆われている部分もあれば、外界
と直接に接している部分もある。充填材粒子６は、繊維
５を軽く覆っているだけでなく、繊維５の間にある隙間
にも入り込んでいる。このようにして、少なくとも主に
基材４を構成している繊維質材料の繊維５の一部と充填
材粒子６とが混在した被記録材の表層部分３が形成され
ている。

【００２７】図２は、本発明により得ることのできる被
記録材の一例の走査型電子顕微鏡で観察した際の表層部
分の被記録材の厚さ方向に垂直な切断方向での拡大部分
断面図（１５００倍）であり、充填材粒子が主に結着剤
（不図示）によって基材の表面にごく薄く散布されたよ
うに付着し固着され、被記録材の表層に厚さ方向に於い
て主に充填材粒子と基材を構成している繊維の一部とが
混在している被記録材の表層部分の状態が良く示されて
いる。

【００２８】一方、図３は、従来の被記録材（商品名；
インクジェット用紙Ｌ，三菱製紙（株）社製）の表層部
分の被記録材の厚さ方向に垂直に切断した切断面の走査
型電子顕微鏡で観察した際の上記と同倍率の拡大部分断
面図である。図３には、無数のパルプ繊維が重なり合っ
たこの被記録材の表層部分の構造が良く示されており、
本発明により得ることのできる被記録材とは明確に区別
される。

【００２９】このような本発明により得られる被記録材
の表層部分に、インクによる記録が行われた時には、被
記録材の表面に付着したインクは、主に繊維５と充填材
粒子６とが混在した表層部分３に吸収される。そして、
被記録材内部の中層部分２にはほとんど吸収されず、す
なわち被記録材の厚さ方向にはほとんど吸収されず、表
層部分３を水平方向に広がる。

【００３０】これは、充填材粒子は、繊維に比べて小さ
いため充填材粒子の有する比表面積（単位重量当りの表
面積）は当然繊維よりも大きい。一方、インク（記録
液）は充填材または繊維の有する表面エネルギーにより
被記録材内に吸収される。このときインクはより多い表
面エネルギーを有する、すなわち表面積のより大きい多
数の充填材粒子によって形成された部分の方に、繊維よ
りなる部分よりも速く吸収される。従って、本発明で得
られる被記録材に於いては、その表層部分に充填材粒子
がごく薄く散布されたように付着し固着されているの
で、表層部分の表面積が被記録材内部よりも大きくなっ
ており、その吸収速度の差からインクが被記録材の厚さ
方向へ進むよりも横方向への進みの方を速くすることが
できる。このため、本発明で得られる被記録材はインク
の滲みが大きく、しかもインクの吸収が速く、前述の所
定の大きさの画素内に充分に大きいインクドットを記録
することができる。

【００３１】本発明における被記録材の主に繊維質材料
からなる基材４としては、紙を使用するのが適当である
が、布あるいは合成紙等も使用することができる。な
お、上述したような被記録材の厚さ方向へのインク吸収
性を押えるためには、サイジング等の方法により液体の
吸収性の押えられた繊維質材料からなる基材４を使用す
るのが好ましい。

【００３２】本発明における被記録材の下層部分１は、
上記基材４に使用した紙、布または合成紙等の他、樹脂
フィルム等の適当な支持体として用いることのできるも
のが使用できる。

【００３３】一方、表層部分３を基本的に構成する他の
成分の１つは、主に結着材によって基材４の表面に固着
された充填材６である。

【００３４】該充填材としては、例えばシリカ、クレ
ー、タルク、カオリン、ケイソウ土、炭酸カルシウム、
硫酸カルシウム、サチンホワイト、ケイ酸アルミニウ
ム、アルミナ、ゼオライト等が挙げられ、これらの１種
以上が用いられる。

【００３５】表層部分３に、主に基材４を構成している
繊維５の一部と上記充填材６が混在するように該充填材
の粒子を前記基材上に固着させ、しかも被記録材の表面
部分に良好なインク吸収性や滲みの度合を与えるために
は、使用される充填材の粒径が０．０５μｍ乃至５０μ
ｍ、より好ましくは０．１μｍ乃至２０μｍ程度のもの
であることが望ましい。充填材の粒径が余りにも大き過
ぎると被記録材の水平方向へのインクの滲みの度合が不
均一となりドットの大きさや形状の制御がしにくくなる
ため好ましくない。

【００３６】更に充填材６として、多孔性の充填材を用
いれば、被記録材の表面部分に付着したインクが多孔性
の充填材内部にも浸透し、インクの記録剤成分（例えば
染料や顔料）が多孔性の充填材に吸着されることによる
良好な呈色性を得ることができる。

【００３７】他方、上記充填材を基材４の表面に固着す
る結着材としては、デンプン、ゼラチン、カゼイン、ア
ラビアゴム、アルギン酸ソーダ、カルボキシメチルセル
ロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリド
ン、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド等の水
溶性高分子；合成ゴムラテックス等の合成樹脂ラテック
ス、ポリビニルブチラール、ポリビニルクロライド、ポ
リ酢酸ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタ
クリレート、ポリビニルホルマール、メラミン樹脂、ポ
リアミド、フェノール樹脂、ポリウレタン、アルキッド
樹脂等の有機溶剤可溶性樹脂が挙げられる。また、表層
部分３には、本発明の効果を損なわない範囲で、上記充
填材と共にプラスチックピグメント等の他の顔料類、更
には分散剤、蛍光染料、ｐＨ調整剤、消泡剤、潤滑剤、
防腐剤、界面活性剤等の各種添加剤を混在させることも
できる。

【００３８】本発明の方法は、例えばこれらの充填材と
結着剤とを主体とした成分を水等の媒体中に分散させて
調製した塗工液をロールコーティング法、ロッドバーコ
ーティング法、スプレーコーティング法、エアナイフコ
ーティング法等により基材上に塗工し、その後可及的速
やかに乾燥させる工程を有する。

【００３９】塗工液中の充填材と結着剤の混合比として
は、一般に充填材１００重量部に対して結着剤が１０乃
至１５０重量部が適当であり、充填材の平均粒径が大き
いときには、できるだけ結着材の量を少なく用いること
が好結果をもたらす。基材上に固着される充填材や結着
剤等を含む成分の塗工量は、１つのインクドットを形成
するインクの量とインクドットが記録される画素の大き
さに応じた所望のドット径とによって選定される。すな
わち、これら成分の塗工量をより少なくすることによ
り、より大きなインクドットを得ることができる。そし
て、その塗工量は、通常１〜３０ｇ／ｍ² 程度（乾燥塗
工量）の範囲から選択されるが、後述する実施例で示す
とおり、その塗工量が１ｇ／ｍ² 以上５ｇ／ｍ² 未満、
例えば３ｇ／ｍ² 程度であれば、上述の特徴的な構造の
表層を有する被記録材を確実に得ることができる。ま
た、表層部分３の厚さは、０．５μｍ〜１０μｍ程度と
なる。

【００４０】以上のように、本発明により得られる被記
録材は、その切断面に於ける表層部分に独特な構造を有
し、インク吸収性が高く、しかも所定の広さの画素中に
記録されたインクドットが画素全体に均一に広がるよう
な適当な滲み度を有し、良好なインクドット形状が得ら
れるので、充分な画素濃度が得られかつ呈色性に優れた
インクジェット記録用被記録材である。

【００４１】また、本発明で得られる被記録材を用いる
ことにより、同量のインクが使用された場合に、塗工成
分の量を変化させることにより、インクドット径を画素
の広さに適応した所望の大きさに制御することが可能と
なった。更に従来の被記録材と比べてより大きなインク
ドットを得ることもでき、より大きな画素面積を使用し
て記録を行なうことができ、記録速度をより速くするこ
とが可能となった。

【００４２】以下、実施例に従って本発明を更に詳細に
説明する。

【００４３】

【実施例】実施例１充填材として炭酸カルシウム（平均粒子径：１μｍ）を
用い、結着剤としてデンプンとＳＢＲラテックスを用い
て下記組成に基づき塗工用組成物を作製した。

【００４４】炭酸カルシウム１００重量部デンプン３０〃ＳＢＲラテックス１０〃水３００〃一方、繊維質基材としてはＪＩＳＰ８１２２に基づ
くサイズ度が３５秒の一般上質紙（坪量６５ｇ／ｍ² ）
を使用し、この支持体上に上記塗工用組成物を乾燥塗工
量３ｇ／ｍ² の割合でブレードコーター法により塗工
し、常法により乾燥させて被記録材を得た。得られた被
記録材の厚さ方向に垂直な断面を走査型電子顕微鏡で拡
大（１５００倍）して観察した際の部分断面を図２に示
す。

【００４５】この被記録材に対して、下記４色のインク
を用い、ドロップレット径９０μｍ、画素サイズ３００
×３００の記録条件でカラーインクジェット記録を行
い、被記録材の記録特性の評価を行った。

【００４６】イエローインク（組成）Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー２３２重量部ジエチレングリコール３０〃水７０〃マゼンタインク（組成）Ｃ．Ｉ．アシッドレッド９２２重量部ジエチレングリコール３０〃水７０〃シアンインク（組成）Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー８６２重量部ジエチレングリコール３０〃水７０〃ブラックインク（組成）Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１９２重量部ジエチレングリコール３０〃水７０〃被記録材の記録特性の評価結果を表１に示す。表１に於
ける記録特性の評価に際し、１）画素濃度は、全ての画素に記録した場合の反射光学
濃度を写真濃度計ＮＬＭ−ＳＴＤ−Ｔｒ（ナルミ商会
製）を用いて測定した。２）ドット形状は、印字ドットを実体顕微鏡で観察し
て、ほぼ円形のものを○、円形が多少くずれたものを
△、不定形のものを×とした。３）滲み度は、印字ドットの直径を実体顕微鏡で測定
し、インクドロップレットの何倍になったかで示した。４）色彩鮮明性は、インクジェット記録画像の色の鮮明
さを目視により比較し、最も良いものを◎、最も悪いも
のを×とし、◎、○、△、×のランク分けをした。５）インク吸収性は、インクを重ねて記録した場合、イ
ンクの流れ出しがなく、画像の鮮明なものを○、それ以
外を×とした。実施例２充填材としてシリカ（商品名：ニプシルＥ２２０Ａ、日
本シリカ工業製、平均粒子径１．０μｍ）を用い、結着
剤としてポリビニルアルコールとＳＢＲラテックスとを
用いて、下記組成に基づき塗工用組成物を作製した。

【００４７】シリカ１００重量部ポリビニルアルコール２５〃ＳＢＲラテックス５〃水５００〃一方、繊維質基材としては、実施例１と同じ一般上質紙
を使用し、この支持体上に上記塗工用組成物を乾燥塗工
量２ｇ／ｍ² の割合でブレードコーター法により塗工
し、常法により乾燥させて被記録材を得た。

【００４８】この被記録材の厚さ方向に垂直な断面を１
５００倍の走査型電子顕微鏡で観察したところ、図２に
示した実施例１で得られたものとほぼ同様であった。

【００４９】この被記録材の記録特性を実施例１と同様
にして評価した結果を表１に示す。実施例３充填材粒子としてタルク（平均粒子径１μｍ）を用い、
結着剤としてカゼインを用いて、下記組成に基づき塗工
用組成物を作製した。

【００５０】タルク１００重量部カゼイン２０〃水５００〃一方、繊維質基材としては、実施例１と同じ一般上質紙
を使用し、この支持体上に上記塗工用組成物を乾燥塗工
量２ｇ／ｍ² の割合でブレードコーター法により塗工
し、常法により乾燥させて被記録材を得た。

【００５１】この被記録材の厚さ方向に垂直な断面を１
５００倍の走査型電子顕微鏡で観察したところ、図２に
示した実施例１で得られたものとほぼ同様であった。

【００５２】この被記録材の記録特性を実施例１と同様
にして評価した結果を表１に示す。比較例１被記録材として市販のインクジェット用紙（商品名：イ
ンクジェット用紙Ｌ、三菱製紙（株）社製）を使用して
インクジェット記録特性の評価を実施例１と同様にして
行った。その結果を表１に示す。なお、このインクジェ
ット用紙の厚さ方向に垂直な断面を走査型電子顕微鏡で
拡大（１５００倍）して観察した際の部分断面を図３に
示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【発明の効果】本発明により、独特な表面構造を有し、
インク吸収性が高く、しかも所定の広さの画素中に記録
されたインクドットが画素全体に均一に広がるような適
当な滲み度を有し、良好なインクドット形状が得られる
ので、充分な画素濃度が得られかつ呈色性に優れたイン
クジェット記録用被記録材を提供することができる。

【００５５】また、本発明により得られる被記録材を用
いることにより、同量のインクが使用された場合に、塗
工成分の量を変化させることにより、インクドット径を
画素の広さに適応した所望の大きさに制御することが可
能となった。更に従来の被記録材と比べてより大きなイ
ンクドットを得ることもでき、より大きな画素面積を使
用して記録を行なうことができ、記録速度をより速くす
ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により得られる被記録材の一例の厚さ方
向に垂直な方向での部分断面図である。

【図２】本発明により得られる被記録材の一例の厚さ方
向に垂直な方向での拡大部分断面図（１５００倍）であ
る。

【図３】従来のインクジェット用紙の厚さ方向に垂直な
方向での拡大部分断面図（１５００倍）である。

【符号の説明】

１被記録材の下層部２被記録材の中層部３被記録材の表層部４主に繊維質材料からなる基材５繊維６充填材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−148582（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−148583（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−148584（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−148585（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−148586（ＪＰ，Ａ) 紙パ技協誌第24巻第６号第15〜24頁昭和45年６月号ペーパーセールス−エンジニアリングシリーズ１印刷用紙第65〜71頁昭和55年 10月30日再版紙業タイムス社発行

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも粒径が０．５〜２０μｍの範
囲にある充填材と結着材とを、重量比で１０／１乃至１
０／１５の範囲で含み、且つ固形分濃度の上限が３２％
である塗工液を繊維質基材上に乾燥塗工量として１ｇ／
ｍ²以上５ｇ／ｍ²未満の範囲に塗工して、前記基材上に
前記充填材と前記基材の繊維質材料とが混在し、且つ前
記繊維質材料の一部が表面に現れてなる表層を形成する
ことを特徴とするインクジェット記録用被記録材の製造
方法。
【請求項２】前記表層の厚さが０．５〜１０μｍの範
囲にある請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】塗工液をブレードコーターにより塗工す
る請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】塗工液の固形分濃度の下限が１９％であ
る請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】基材として液体の吸収が抑えられたもの
を使用する請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】基材のサイズ度が３５秒以上である請求
項１に記載の製造方法。
【請求項７】充填材がシリカ、炭酸カルシウム、タル
クから選択される請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】結着剤が水溶性高分子を主体としてなる
請求項１に記載の製造方法。
【請求項９】充填剤がシリカであり、結着剤がポリビ
ニルアルコールを主体としてなる請求項１に記載の製造
方法。