JP2668839B2

JP2668839B2 - インクジェット記録媒体及びインクジェット記録方法

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Publication number: JP2668839B2
Application number: JP34181289A
Authority: JP
Inventors: 豊倉林; 守坂木; 智美中津川; 博佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1997-10-27
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JPH03203967A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はインクジェット記録に好適に用いられる記録
媒体に関する。

（従来の技術）従来、インク受容層を有するインクジェット記録媒体
としては、特開昭56−148585号公報に記載されている様
に、インク吸収性を有する基紙上に多孔質無機顔料を用
いてインク受容層を設けたコート紙が用いられている。
コート層を形成する多孔質無機顔料として、例えば、特
開昭56−185690号公報に開示されているシリカを発色性
に優れた顔料として挙げることが出来る。その他にも炭
酸カルシウム、アルミナ等、多数例示可能である。

（発明が解決しようとしている問題点）上記従来例では、画像濃度の高い鮮明な画像を得る為
に、例えば、特開昭56−185690号公報に開示されている
比表面積の高いシリカを用いると、記録染料の経時変色
が起こり、室内の壁に貼っておく等の通常の環境下に置
いておくだけで記録画像の劣化が生じる。逆に比表面積
の小さい炭酸カルシウム、カオリン、タルク等の顔料を
用いると上述した室内変色は抑制されるが、得られる画
像濃度は低く鮮明な画像にはならないという問題が生じ
る。

即ち、室内変色を抑制することと高い画像濃度を得る
こととは相反する問題であり、従来技術では解決し得な
い問題であった。

従って本発明の目的は、記録画像の保存性、特に室内
変色による劣化が少なく、且つ画像濃度の高い記録媒
体、とりわけインクジェット用に好適な記録媒体を提供
することである。

（問題点を解決する為の手段）上記目的は以下の本発明によって達成される。

即ち、本発明は、支持体上に、顔料とバインダーを含
むインク受容層を設けてなるインクジェット記録媒体に
おいて、顔料として、一次粒子の凝集体である球状塩基
性炭酸マグネシウムを含有することを特徴とするインク
ジェット記録媒体、及び該記録媒体を使用するインクジ
ェット記録方法である。

（作用）本発明者等の知見によれば、記録画像の室内変色は一
般のPPC用紙等のノンコート紙には発生しないコート紙
特有の問題である。又、室内変色は紫外光、可視光の照
射による染料の褪色とは本質的に異なり、上記光の存在
が無くても発生する。

本発明者等の別の知見から、室内変色は染料と顔料及
び酸化性ガスの相互作用の存在下における染料の酸化分
解によるものと考えられる。従って用いる顔料の比表面
積が大きい程、酸化分解反応が促進されるものと考えれ
ば、顔料の比表面積が大きいコート紙程、室内変色の度
合が大きいことが説明される。

一方、画像濃度の点からみるとコート層の表層近くに
染料が吸着する活性表面が多い程、画像濃度は大きくな
る。

従って前記従来例では画像濃度も満足し、室内変色も
起きないというインクジェット用コート紙或いはコート
層を有するインクジェット用記録媒体は得られなかっ
た。

本発明では、インク受容層の形成に球状塩基性炭酸マ
グネシウムを用いることにより、小さい比表面積の顔料
で充分な画像濃度を与えることが判明した。この球状塩
基性炭酸マグネシウムの作用効果は十分明かになっては
いないが、単位面積当りの染料吸着量が塩基性炭酸マグ
ネシウムにおいては、例えば、シリカよりも大きく、且
つ塩基性炭酸マグネシウムが球状に凝集することによっ
て、通常の板状或いは柱状に凝集した塩基性炭酸マグネ
シウムと比べ、コート層形成時のパッキン状態が密にな
っており、同じインク浸透速度で比べた場合の染料捕捉
がコート層のより表面近くで行われる結果であると考え
られる。即ち球状塩基性炭酸マグネシウムはコート層形
成時に活性表面が他の形状の塩基性炭酸マグネシウムよ
りも有効に使われていると考えられる。

（好ましい実施態様）次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説
明する。

本発明における球状塩基性炭酸マグネシウムとは、既
に特開昭60−54915号公報、同61−63526号公報及び同63
−89418号公報に開示されている形態を有する塩基性炭
酸マグネシウムのことであるが、製造法についてはこれ
らに限定されるものではない。

本発明における球状とは、一次粒子の凝集粒子の形状
のことであり、必ずしも真球状である必要はない。好ま
しい球状はその長径をａ、短径をｂとした場合、0.7≦a
/b≦1.0の範囲の形状を有するものであり、その球状の
例として第１図に電子顕微鏡写真を示す。

しかしながら、この様な球状塩基性炭酸マグネシウム
を製造する際、粒子径、比表面積、吸油量その他の顔料
物性を抑制する為に反応条件を変化させた場合、必ずし
も第１図示の様な形態のものが出来るとは限らず、例え
ば、第２図示の様な球の一部が欠落したものや、第３図
示の様に花弁状に凝集したものが生じる場合もある。本
発明では第２図示の様な欠落部分が、球状をとると仮定
した場合の体積の1/4以内であれば、それも球状に含め
る。

又、第３図示の様に凝集構造を形成する粒子が比較的
大きく、球状体の最も外側に突出している粒子を結ぶと
凹凸が激しくなる場合、最外周の線は円形或いは前記の
b/aの許容範囲内の楕円形を当てはめた場合のｂ、ａが
最も大きくなる様にとる。これは第３図示の様な形態の
ものに限らず、第１図示及び第２図示の様な形態のもの
にも適用される。

又、本発明においては以上説明した様な球状粒子が全
体の粒子の85％以上あれば、球状塩基性炭酸マグネシウ
ムと呼ぶ。又、凝集粒子同士が癒着した様に見える場
合、少なくとも粒子の輪郭の半周が見分けられる場合、
１つの凝集粒子と数えることとする。

本発明において上述した球状塩基性炭酸マグネシウム
を用いた場合、記録媒体のインク浸透速度を10nl/mm²・
sec.以上60nl/mm²・sec.以下に合わせ込むことによって
更に効果的になる。

ここでインク浸透速度とは単位面積当りに所定量のイ
ンクをインクジェット方式により打ち込んだ後、何秒後
に定着しているかで評価する量であり、本発明において
は記録画像面に100g/cm²程度の荷重が掛る様なバーを設
置し（第４図参照）、インク打ち込み後0.5秒後に搬送
された記録媒体がそのバーを通過する様に設定した装置
（第４図参照）を用いて、バー通過後の画像がバーによ
ってこすられて流れるか否かを目視によって判定する。
0.5秒後に画像がこすられて流される限界の打ち込み量
が20nl/mm²であるとすれば、この時のインク浸透速度は
20（nl/mm²）÷0.5（sec.）＝40nl/mm²・sec.で与えら
れる。

インク浸透速度を上述の10nl/mm²・sec.以上60nl/mm²
・sec.以下に設定した場合に、特に本発明の効果が顕著
になる理由としては、動的染料吸着性に起因するものと
考えられる。

本発明で使用する支持体としては、好ましくはインク
吸収性を有する基紙であるが、特にこれに限定されるも
のではなく、例えば、ポリエステルの様な高分子フイル
ムであってもよい。以下に好ましい実施形態である支持
体がインク吸収性を有する基紙である場合について説明
する。

本発明のインクジェット記録媒体のインク受容層は、
前記した球状塩基性炭酸マグネシウム及びバインダー、
その他の添加剤によって構成される。

球状塩基性炭酸マグネシウムの平均粒子径としては、
0.5〜20μｍ、好ましくは１〜12μｍのものが望まし
い。粒子径が細かすぎるとインク吸収性が低下し、逆に
大きすぎると粉落ちが発生し易く好ましくない。

ここに粒子径とは前述した長径ａの値であり、平均粒
子径とは電子顕微鏡によって得られる100個以上の粒子
のａを測った場合の単純平均として与えられるものであ
る。又、球状塩基性炭酸マグネシウムの粒度分布として
は、25μｍ以下の粒子の個数が全体の95％以上あること
が好ましい。更に好ましくは15μｍ以下の粒子数が全体
の95％以上あること、最も好ましくは10μｍ以下の粒子
の数が全体の95％以上あることが望ましい。

あまり大きな粒子径を有するものの数が多すぎると、
粒子の分散性が低下しスラリー作成時に大きな凝集物が
出来、塗工適性或いは印字適性に悪影響が出るので好ま
しくない。

又、比表面積についてはBET法によって得られる値
で、10m²/g以上170m²/g以下のものを用いることが特に
好ましい。比表面積が小さすぎると画像濃度が大きくな
らない。又、比表面積が大きすぎても耐室内変色性が低
下する。

本発明では本発明の目的達成を妨げない範囲におい
て、前記球状塩基性炭酸マグネシウムに加えて従来一般
に使用されている他の無機顔料や有機顔料を併用するこ
とも出来る。

本発明で用いることの出来るバインダーとしては、例
えば、従来公知のポリビニルアルコール、澱粉、酸化澱
粉、カチオン化澱粉、カゼイン、カルボキシメチルセル
ロース、ゼラチン、ヒドロキシエチルセルロース、アク
リル系樹脂等の水溶性高分子及びSBRラテックス、ポリ
酢酸ビニルエマルジョン等の水分散型高分子の１種又は
２種以上が混合して用いられる。

本発明において、顔料とバインダーとの好適な使用割
合は、重量比で顔料／バインダー（P/B）が10/1〜1/4の
範囲内、より好適には6/1〜1/1の範囲内であり、1/4よ
りバインダー量が多いとインク受容層の持つインク吸収
性が低下し、一方、10/1より顔料が多いとインク受容層
の粉落ちが激しくなり、好ましくない。

更に本発明においては、インク受容層に必要に応じて
染料固着剤（耐水化剤）、蛍光増白剤、界面活性剤、消
泡剤、pH調整剤、防かび剤、紫外線吸収剤、酸化防止
剤、分散剤、減粘剤等の添加剤を含有させてもよい。こ
れらの添加剤については従来公知の化合物から目的に応
じて任意に選択すればよい。

添加剤の一例として染料固着剤について説明すると、
下記の様な染料固着剤を併用することによって形成され
た画像の耐水性を向上させることが出来る。

上記例は単なる例示であって、本発明はこれらに限定
されるものではない。又、染料固着剤はインクジェット
記録に使用される染料によっても耐水化効果が異なるの
で記録に使用される染料との組合せについても十分考慮
することが望ましい。

本発明の記録媒体を調製するに当っては、前記の如き
顔料、バインダー、その他の添加剤を含む水系塗工液
を、公知の方法、例えば、ロールコーター法、ブレード
コーター法、エアナイフコーター法、ゲートロールコー
ター法、サイズプレス法等により基材表面に塗工する。
その後、例えば、熱風乾燥炉、熱ドラム等を用いて乾燥
し本発明の記録媒体が得られる。

更にインク受容層表面を平滑化する為、或いはインク
受容層の表面強度を上げる為にスーパーカレンダー処理
を施してもよい。

インク受容層の顔料塗工量としては顔料の総量として
0.2〜50g/m²、より好ましくは0.2〜20g/m²の範囲内であ
る。塗工量が少ない場合には基材の一部が表面に露出し
ていてもよい。又、塗工量が0.2g/m²に満たない場合に
は、インク受容層を設けなかった場合に比べて染料の発
色性の点で効果がなく、一方、50g/m²を越えて設けた場
合にはコート層の粉落が発生し好ましくない。塗工量を
厚さで表した場合には顔料の塗工量は0.5〜100μｍの厚
みになる範囲が好適である。

次に上記の如くして得られる記録媒体のインク浸透速
度の制御法について説明する。支持体がプラスチックフ
イルムの様にインク吸収性を有しないフイルムである場
合には、記録媒体のインク浸透速度（以下これをＶと記
載する）は言うまでもなくコート層の構成成分及びその
比によって決定される。

コート層のインク浸透速度を決定する要因としては、
顔料の吸油量、平均粒子径、粒度分布（Dav）、顔料塗
工量、顔料／バインダー比、バインダーの種類、添加剤
の種類、その添加量、更には支持体がインク吸収性を有
する基紙である場合には、基紙のインク浸透速度（サイ
ズ度）、平滑度等が挙げられる。

一般的に言って記録媒体のインク浸透速度は、上記の
要因が複雑に絡み合って決まるものであり、個々の数値
がどの位の範囲に入っていればよいかの議論は困難であ
る。支持体がインク吸収性を有する基紙の場合、Ｖは基
紙の影響を最も大きく受け易いので、基紙のサイズ度に
より、最も適切なＶが得られる様な基紙を選択するのが
最も好ましい。Ｖについて微調整が必要である場合に
は、以下の物性とＶとの関係に留意し、所望のＶを得る
様にすればよい。

Ｖを大きくする方向としては、顔料の吸油量を大きく
する、粒度分布を広げる、塗工量を多くする、顔料／バ
インダー比を大きくする等が挙げられる。

以上説明した記録媒体にインクジェット記録を行う場
合のインクそれ自体は、公知のものが何等問題なく使用
可能である。又、記録剤としては直接染料、酸性染料、
塩基性染料、反応性染料、食用色素に代表される水溶性
染料が使用可能であり、通常のインクジェット記録用の
ものであれば特に制限なく使用することが出来る。

この様な水溶性染料は、従来のインク中において一般
には約0.1〜20重量％を占める割合で使用されており、
本発明においてもこの割合と同様でよい。

本発明に用いる水系インクに使用する溶媒は、水又は
水と水溶性有機溶剤との混合溶媒であり、特に好適なも
のは水と水溶性有機溶剤と混合溶媒であって、水溶性有
機溶剤としてインクの乾燥防止効果を有する多価アルコ
ールを含有するものである。

前記の記録媒体に上記のインクを付与して記録を行う
為の方法は、好ましくはインクジェット記録方法であ
り、該方法は、インクをノズルより効果的に離脱させ
て、射程体である記録媒体にインクを付与し得る方式で
あればいかなる方式でもよい。

特に、特開昭54−59936号公報に記載されている方法
で、熱エネルギーの作用を受けたインクが急激な体積変
化を生じ、この状態変化による作用力によって、インク
をノズルから吐出させるインクジェット方式は有効に使
用することが出来る。

（実施例）次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。尚、文中、部又は％とあるのは特に断りのない
限り重量基準である。

実施例１〜６本発明による記録媒体を作成するに当って、下記の平
均粒子径、最大粒径、比表面積及び吸油量を有する球状
塩基性炭酸マグネシウム（Ａ、Ｂ）を合成した（第１
表、合成法は特開昭60−54915号公報に開示されたもの
と同じ方法により反応条件を変化させて行った）。

サンプルＡの最大粒子径は15μｍ、Ｂの最大粒子径は
12.5μｍであった。

次にサンプルＡ及びＢと下記第２表に記載した支持体
Ｉ〜IIIを組合せて以下に述べる方法により本発明の記
録媒体を作成した。

尚、第２表中におけるブリストウ値とは、水にジエチ
レングリコールを20％含有させた混合溶媒に重量百分率
で２重量％の黒色染料FB−IIを溶解させたインクの紙−
ヘッド接触時間が0.08秒における浸透量を表す量であ
り、JTAPPI紙パルプ試験方法No.51に記載されている。

記録媒体は以下の方法により作成した。

先ず、球状塩基性炭酸マグネシウム15部を水85部と混
合し、市販のホモジナイザーにて10,000rpmで15分間撹
拌する。その後別に用意しておいたバインダー溶液（ポ
リビニルアルコール10％水溶液）と所望の顔料／バイン
ダー比（固形分換算）が得られる様に混合し、５分間撹
拌する。その後必要に応じて各種添加剤を特定量加えた
後、５分間撹拌を行う。

以上の様にして得られた塗工液をワイヤーバーコータ
ーによって塗布し、110℃にて５分間乾燥し、スーパー
カレンダーにより処理して本発明の記録媒体を得た。

いずれの記録媒体もバインダーとしては、クラレ
（株）製のポリビニルルコールPVA117（鹸化度98.5モル
％、重合度1,700）とPVA−217（鹸化度89モル％、重合
度1,700）とを固形分比でPVA117/PVA217＝8/2の割合で
含まれているものを使用した。

以上の様にして得られた記録媒体に使用した球状塩基
性炭酸マグネシウムの種類、支持体の種類、顔料／バイ
ンダー比、塗布量、添加剤の種類、顔料に対する添加割
合％及び得られた記録媒体のインク浸透速度を下記第３
表にまとまた。

＊日東紡績（株）製ポリアリルアミン塩酸塩（PAA HCl
−3L、分子量１万、添加量20重量％）実施例１〜６の記録媒体に下記組成のインクを用いて
1mm²当り単色当り8nl/mm²のインク量でインクジェット
記録を実施した。

インク組成染料５部ジエチレングリコール 20部水 80部染料 Y:C.I.ダイレクトイエロー86 M:C.I.アシッドレッド35 C:C.I.ダイレクトブルー199 Bk:C.I.フードブラック２評価項目として（１）画像濃度及び（２）室内保存性
の２点を評価した。

画像濃度はブラックベタ印字部の反射濃度0D（Bk）を
マクベス反射濃度計RD−918を用いて評価し、室内保存
性については印字物をオフィス内では外気よく流通する
が、太陽直射光は当らない環境を作り、そこに放置し１
ケ月後及び３ケ月後の色差（ΔＥ^＊）を村上色彩研究所
（株）製色差計CA−35にて測定した。評価結果を第４表
に記載した。

尚、目視によって変色が認められるのはΔＥ^＊が10前
後のところであり、これ以下では目視による変色は殆ど
感じられない。

比較例１次に比較例としてＰ−タイプ炭酸マグネシウム（宇部
化学工業（株）製、柱状結晶、平均粒子径12.8μｍ、比
表面積15m²/g、吸油量220cc/100g）を用いた他は実施例
６と同様にして記録媒体７を作成した。

比較例２別の比較例として重質炭酸マグネシウム（神島化学
（株）製、板状結晶、平均粒子径0.47μｍ、比表面積27
m²/g、吸油量79cc/100g）を用いた他は実施例６と同様
にして記録媒体８を作成した。

上記記録媒体７及び８について前記実施例と同様に評
価したところ、室内変色は実施例６と同程度であった
が、画像濃度が低く鮮明な画像は得られなかった（第５
表参照）。

（発明の効果）以上の様に、本発明によれば、画像濃度と耐室内変色
性が両立した記録画像を与えることが出来るインクジェ
ット記録媒体が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は球状塩基性炭酸マグネシウムの粒子構
造を示す電子顕微鏡写真であり、第４図はインク浸透速
度測定装置の概要を説明する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤博東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開平３−27976（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】支持体上に、顔料とバインダーを含むイン
ク受容層を設けてなるインクジェット記録媒体におい
て、顔料として、一次粒子の凝集体である球状塩基性炭
酸マグネシウムを含有することを特徴とするインクジェ
ット記録媒体。
【請求項２】記録媒体へのインク浸透速度が、10nl/mm²
・sec.以上60nl/mm²・sec.以下である請求項１に記載の
インクジェット記録媒体。
【請求項３】前記球状塩基性炭酸マグネシウムが、25μ
ｍ以下の粒子の個数が全体の95％以上である粒度分布を
有する請求項１に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項４】前記球状塩基性炭酸マグネシウムが、15μ
ｍ以下の粒子の個数が全体の95％以上である粒度分布を
有する請求項１に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項５】前記球状塩基性炭酸マグネシウムの平均粒
子径が、0.5〜20μｍの範囲にある請求項１に記載のイ
ンクジェット記録媒体。
【請求項６】前記球状塩基性炭酸マグネシウムの平均粒
子径が、１〜12μｍの範囲にある請求項１に記載のイン
クジェット記録媒体。
【請求項７】前記球状塩基性炭酸マグネシウムの比表面
積が、10m²/g以上170m²/g以下である請求項１に記載の
インクジェット記録媒体。
【請求項８】顔料とバインダーの比率が重量比で、10:1
〜1:4の範囲にある請求項１に記載のインクジェット記
録媒体。
【請求項９】顔料とバインダーの比率が重量比で、6:1
〜1:1の範囲にある請求項１に記載のインクジェット記
録媒体。
【請求項１０】インク受容層が、染料固着剤を含有する
請求項１に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項１１】顔料の塗工量が、0.2乃至50g/m²の範囲
にある請求項１に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項１２】顔料の塗工量が、0.2乃至20g/m²の範囲
にある請求項１に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項１３】前記支持体が基紙である請求項１に記載
のインクジェット記録媒体。
【請求項１４】インクを記録媒体に付与して記録を行う
インクジェット記録方法において、前記記録媒体として
請求項１乃至13のいずれかに記載の記録媒体を使用する
ことを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項１５】前記インクジェット記録方法が、インク
に熱エネルギーを作用させてインクを吐出させる方法で
ある請求項14に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１６】前記インクが水系インクである請求項14
に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１７】前記インクが水溶性染料を含む請求項14
に記載のインクジェット記録方法。