JP3123268B2 - インクジェット記録用シート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水性インクを用いたプリ
ンター、コピー等に用いられるインクジェット記録用シ
ートであって、基材およびインク受容性被覆層が強固
で、耐水性があり、印字のインク吸収速度、インク吸収
容量が大きく、色彩の発色性に優れ、鮮やかで、シャー
プな画像や印字を与えるなどの優れた特性を持つ改良さ
れたインクジェット記録用シートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水性インクを用いるインクジェット方式
のプリンターの性能、特にプリント速度、解像度、階調
性などの向上によって、被記録用シートに対してもイン
クの高速吸収性、高吸収容量、高濃度印字、画質の向上
の他に、印字物の耐水性、基材及びインク受容性被覆層
が強固で、耐水性を有する等、より高度な特性が要求さ
れるようになった。

【０００３】例えば、高濃度印字のために非膠質シリカ
と高分子バインダーからなる被覆層を設けることが特開
昭５５−５１５８３号公報に、また高解像度印字を達成
するために、無機顔料１００部に対して５〜１８部の水
性高分子接着剤を含有し２〜９ｇ／ｍ² で複数回塗布さ
れた記録用紙とすることが特公昭６１−６０７９４号公
報にそれぞれ開示されている。そして、後者において
は、解像力は接着剤を最低量とし、かつ、塗工量を増加
せしめることで向上させることができるが、塗膜強度が
低下するため、塗工層を複数回に分けて塗工することで
対処しているが、更に、高湿度や水滴にさらされるよう
な環境での使用には不十分である。

【０００４】水性インクによる印字においてインク吸収
性を有し、耐水性が高いインクジェット記録媒体として
は、特開昭６１−１３４２９０号公報にシリル基含有変
性ポリビニルアルコールを用いたものが記載され、ま
た、特開昭５６−８４９９２号公報にはポリカチオン高
分子電解質を用いたものが記載され、特開昭５６−８６
７８９号公報には多価金属塩を有する方法がそれぞれ開
示されている。

【０００５】高濃度、高画質に印字ができ、インク吸収
速度が速く、印字物の耐水性を向上するためにはカチオ
ン性樹脂を添加することが、染料をイオン的結合により
固着できるので有効である。しかし、基材が天然紙であ
れば、水濡れにより破れたりするし、また耐水化剤で改
善した紙を用いても、伸び、しわ、カール等の問題があ
り、実用上、耐水性があるとはいえない。

【０００６】特開昭６３−２８６８９号公報には合成紙
基材上に、微粉末シリカ、水系接着剤、カチオン性重合
体からなる記録シートを用いる方法が開示されている
が、インク受容性被覆層の強度や、印字物の高湿度や水
滴にさらされるような環境において使用する場合などに
ついて一層の改善が要望されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、前述の
欠点を解決するために、種々の検討を重ねた結果、顔料
に非晶質シリカを含有させ、接着剤に水系接着剤及びカ
チオン性重合体を含有するインク受容性被覆層を特定の
割合いで支持体の少なくとも一方の表面に２層設けるこ
とで、印字濃度、印字品位が良好で、インク受容性被覆
層の折曲げ、断裁時の粉落ちのない加工適性の良好な、
しかも、画像及び基材の耐水性、耐湿性に優れた、イン
クジェット用記録シートを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の従
来技術の欠点を解決するため、種々、検討を重ねた結
果、無機質微細顔料を含む複層構造ポリオレフィン系シ
ート状支持体の一面上に、インク受容性被覆層として全
塗料固形分の５０〜８０重量％の非晶質微粉シリカと、
１０〜３０重量％の水系接着剤と、２〜２０重量％のカ
チオン性重合体とを主成分とする塗工層を２層積層し、
かつ前記インク受容性被覆層を８〜２０ｇ／ｍ² の塗工
量となるように塗工することにより、印字濃度、印字品
位が良好で、インク受容性被覆層の表面強度の優れた、
加工適性の良好な、しかも、画像及び基材の耐水性、耐
湿性に優れた、インクジェット記録用シートが得られる
ことを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

【０００９】本発明の支持体は、ポリオレフィン樹脂
（例えばポリエチレン、又はポリプロピレンなど）と無
機顔料（例えば炭酸カルシウム）との混合物を主成分と
して含む多層構造フィルムを１または２軸延伸したもの
である。このような多層構造としては、例えば、無機顔
料を含むポリオレフィン樹脂からなる基材層の表及び裏
面に１軸又は２軸延伸フィルムからなる紙状層が結着さ
れている３層構造や、上記紙状層と基材層とに、１層以
上の他の層（例えば、白色度を向上させた表面層）を積
層合体した４層以上の構造であってもよい。

【００１０】このような延伸多層構造フィルム基材は、
既に合成紙として知られており、顔料の添加量、種類に
よって、不透明な紙から、半透明なトレース紙のような
種類まで製造されている。この熱可塑性樹脂としてはポ
リオレフィン樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸
ビニル共重合体が主成分となるが、他に、ポリスチレ
ン、アクリル酸エステル共重合体などの熱可塑性樹脂を
混合して用いることができる。

【００１１】前記、熱可塑性樹脂に配合することのでき
る無機質微粉顔料としては、基材層、紙状層及び表面層
には平均粒径が２０μｍ以下の炭酸カルシウム、焼成ク
レー、ケイ藻土、タルク、シリカなどが、また表面層に
は、炭酸カルシウム、酸化チタン、硫酸バリウムなどが
例示される。

【００１２】本発明に用いられるシート状支持体の厚み
は１０〜２００μｍ、坪量は１０〜２００ｇ／ｍ² が好
ましく、表面平滑性の良好なものが好ましい。また、本
発明のシート状支持体は、必要に応じ、前記、無機質微
粉顔料を含有する２軸延伸した多層構造のポリオレフィ
ンシートの他に、ポリエステルフィルム、ポリオレフィ
ンフィルム等の合成樹脂、天然樹脂等の透明、半透明、
不透明フィルムを基材に使用することも可能である。

【００１３】本発明のインク受容性被覆層は、前述の如
く、全塗料固形分の５０〜８０重量％の非晶質微粉シリ
カと、１０〜３０重量％の水系接着剤と、２〜２０重量
％のカチオン性重合体を主成分とするものである。

【００１４】本発明に使用される顔料はインクジェット
用紙に使用して、鮮明な画像を与えることが望ましく、
このような顔料としては、高吸油量で、かつ高い比表面
積を有し、２次粒子が１〜６μの非晶質微粉シリカが最
も優れている。微粉シリカはインク受容性被覆層中の全
固型分の５０〜８０重量％で使用する。微粉シリカが５
０重量％より少ないとインクの吸収容量が低下し、イン
クのにじみ、ドット径が拡大し好ましくない。また、８
０重量％より多いと画質は良好となるが、塗膜強度が低
下するため、実用上に問題が生ずる。

【００１５】この他、用紙の使用目的や、プリンターの
要求性能に応じて他の白色顔料を併用でき、例えば、ゼ
オライト、炭酸カルシウム、ケイソウ土、カオリン、焼
成クレー、タルク、水酸化アルミニウム、有機顔料（プ
ラスチックピグメント）等、一般に紙塗工に使用されて
いる顔料が使用できる。また上記顔料を塗料とするた
め、水中に均一に分散するためには通常の分散剤を添加
するのが好ましく、例えばポリアクリル酸ソーダ、燐酸
塩、界面活性剤などを使用できる。

【００１６】インク受容性被覆層に用いられる水系接着
剤としては、各種の水溶性、又は、水分散性接着剤が使
用可能であるが、具体的には、ポリビニルアルコール、
シラノール基を含むビニルアルコール共重合体、酸化澱
粉、エステル化、エーテル化、グラフト化澱粉などの澱
粉誘導体、セルロース誘導体、アクリル系共重合体、ス
チレン・ブタジエン樹脂などの天然もしくは加工接着剤
を適宜選定、使用することができる。水系接着剤の配合
量は、３０重量％以上では、画像の解像度やインク吸収
速度の低下し、インク乾燥性の低下や、印字の鮮明性低
下が問題となる。また、１０重量％以下では、インク受
容性被覆層の十分な強度が得られないので好ましくな
い。

【００１７】本発明においては、画像の耐水化のため、
カチオン性重合体を加える。カチオン性重合体として
は、ポリエチレンイミンの４級アンモニウム塩、４級ア
ンモニウム基を共重合性モノマーとして含むアクリル、
またはメタアクリル酸エステル共重合体などが適当であ
り、２〜２０重量％の範囲で存在させる。２重量％以下
では十分な効果が得られず、２０重量％以上では効果が
飽和し、それ以上の改善が得られないだけでなく、画像
の耐光性が低下するため好ましくない。

【００１８】本発明のインク受容性被覆層は、製造時に
２層積層することにより製造される。インク受容性被覆
層塗工量の合計は、インクの吸収容量、吸収速度、画像
濃度、解像性等から８〜２０ｇ／ｍ² ある。

【００１９】本発明に用いられる支持体は、無機質微細
顔料を含むポリオレフィンを主成分として、２軸延伸し
た多層構造のフィルムからなるシート状支持体であり、
主成分として熱可塑性樹脂を含有するため、紙と比較し
耐熱性は低く、１２０℃を越える温度での使用は、基材
が熱による収縮を発生し、カール等の問題が生ずる場合
があるため、乾燥温度は１２０℃以下とすることが好ま
しい。このように基材の熱収縮が懸念される条件下で塗
工乾燥するためには、塗工層はできるだけ薄く、乾燥の
加熱温度は、必要最小限であることが望ましい。

【００２０】このため、インク受容性被覆層の合計の塗
工量を８〜２０ｇ／ｍ² とするためには、２層に分割し
インク受容性被覆層を形成することが重要である。１回
に塗工される塗工層は必要に応じ適宜選択されるが、イ
ンク受容性被覆層の合計の塗工量の１／２前後の塗工量
が望ましい。１回に塗工される塗工層が１ｇ／ｍ² より
少ないと塗膜が均一性に表面を覆うことが難しく好まし
くなく、また、１０ｇ／ｍ² を越えると、基材に熱的影
響を与えない範囲で、十分な塗膜強度を得ることが困難
となる他、塗料調製時の微小な気泡等の影響を受け、画
質を損なう場合があり、好ましくない。

【００２１】また、積層された、インク受容性被覆層の
塗工量が８ｇ／ｍ² より少ないと、カラー印字での重色
部のインク吸収容量が不足する。また、２０ｇ／ｍ² よ
り多いと効果が飽和し、コストも上昇し好ましくない。

【００２２】本発明のインク受容性被覆層は上述の構成
成分を通常の方法で均一に水中に分散し塗工液とし、こ
れを例えば、バーコーター、ブレードコーター、エアー
ナイフコーター、グラビアコーター等の塗工方式で支持
体上の少なくとも一方の面上に塗工される。塗工後、必
要に応じて、表面の平滑化処理のためスーパーカレンダ
ー処理を行なっても良い。

【００２３】

【実施例】以下に実施例によって本発明をより具体的に
説明するが、勿論本発明はこれによって限定されるもの
ではない。尚、以下において部及び％とあるのは、すべ
て固形分重量部および固形分重量％を示す。

【００２４】実施例１ 塗料−１ 非晶質微粉シリカ（ファインシール：徳山曹達製） ７０％ シラノール化ポリビニルアルコール （Ｒ−１１３０：クラレ製） ２０％ ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−１０５：クラレ製） ６％ ポリエチレンイミン４級アンモニウム塩 ３％ ポリアクリル酸ソーダ（分散剤：東亜合成製） １％

【００２５】塗料−１を濃度１２重量％に調製し、無機
顔料を含む多層構造の合成紙ユポＦＰＧ８０（厚さ８０
μｍ：王子油化合成紙製）に、エアーナイフコーターで
固形分で４ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、更に、その
上に４ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、２層合計が８ｇ
／ｍ² の割合となるようにインク受容性被覆層を設け、
スーパーカレンダーで処理してインクジェット記録用シ
ートを作成した。

【００２６】実施例２ 塗料−２ 非晶質微粉シリカ（ファインシール：徳山曹達製） ６０％ けい藻土 １５％ シラノール化ポリビニルアルコール （Ｒ−１１３０：クラレ製） １５％ ４級アンモニウム塩含有アクリル共重合体エマルジョン ９％ ポリアクリル酸ソーダ（分散剤：東亜合成製） １％

【００２７】塗料−２を濃度１２重量％に調製し、無機
顔料を含む多層構造の合成紙ユポＦＰＧ８０（厚さ８０
μｍ：王子油化合成紙製）に、バーコーターで固形分で
４ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、更に、その上に６ｇ
／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、２層合計が１０ｇ／ｍ²
の割合となるようにインク受容性被覆層を設けスーパー
カレンダーで処理してインクジェット記録用シートを作
成した。

【００２８】実施例３ 塗料−３ 非晶質微粉シリカ（ミズカシル：水沢化学工業製） ７８％ シラノール化ポリビニルアルコール （Ｒ−１１３０：クラレ製） １８％ ポリエチレンイミン４級アンモニウム塩 ３％ ポリアクリル酸ソーダ（分散剤：東亜合成製） １％

【００２９】塗料−３を濃度１２重量％に調製し、無機
顔料を含む多層構造の合成紙ユポＦＰＧ６０（厚さ８０
μｍ：王子油化合成紙製）に、エアーナイフコーターで
固形分で８ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、更に、その
上に１０ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、２層合計が１
８ｇ／ｍ² の割合となるようにインク受容性被覆層を設
け、スーパーカレンダーで処理してインクジェット記録
用シートを作成した。

【００３０】実施例４ 塗料−４ 非晶質微粉シリカ（ファインシール：徳山曹達製） ５５重量％ けい藻土 １０重量％ シラノール化ポリビニルアルコール （Ｒ−１１３０：クラレ製） １５重量％ ４級アンモニウム塩含有アクリル共重合体エマルジョン ９重量％ ポリアクリル酸ソーダ（分散剤：東亜合成製） １重量％

【００３１】塗料−４を濃度１２重量％に調製し、無機
顔料を含む多層構造の合成紙ユポＦＰＧ６０（厚さ６０
μｍ：王子油化合成紙製）に、エアーナイフコーターで
固形分で４ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、更に、その
上に６ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、２層合計が１０
ｇ／ｍ² の割合となるようにインク受容性被覆層を設
け、スーパーカレンダーで処理してインクジェット記録
用シートを作成した。

【００３２】比較例１ 塗料−５ 非晶質微粉シリカ（ファインシール：徳山曹達製） ４５％ シラノール化ポリビニルアルコール （Ｒ−１１３０：クラレ製） １５％ ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−１０５：クラレ製） ３５％ ポリエチレンイミン４級アンモニウム塩 ４％ ポリアクリル酸ソーダ（分散剤：東亜合成製） １％

【００３３】塗料−５を濃度１２重量％に調製し、無機
顔料を含む多層構造の合成紙ユポＦＰＧ８０（厚さ８０
μｍ：王子油化合成紙製）に、エアーナイフコーターで
固形分で４ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、更に、その
上に４ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、２層合計が８ｇ
／ｍ² の割合となるようにインク受容性被覆層を設け、
スーパーカレンダーで処理してインクジェット記録用シ
ートを作成した。

【００３４】比較例２ 塗料−６ 非晶質微粉シリカ（ファインシール：徳山曹達製） ８５％ シラノール化ポリビニルアルコール （Ｒ−１１３０：クラレ製） ５％ ４級アンモニウム塩含有アクリル共重合体エマルジョン ９％ ポリアクリル酸ソーダ（分散剤：東亜合成製） １％

【００３５】塗料−６を濃度１２重量％に調製し、無機
顔料を含む多層構造の合成紙ユポＦＰＧ８０（厚さ８０
μｍ：王子油化合成紙製）に、エアーナイフコーターで
固形分で４ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、更に、その
上に６ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、２層合計が１０
ｇ／ｍ² の割合となるようにインク受容性被覆層を設
け、スーパーカレンダーで処理してインクジェット記録
用シートを作成した。

【００３６】比較例３ 塗料−７ 非晶質微粉シリカ（ファインシール：徳山曹達製） ７５％ ポリビニルアルコール（ＰＶＡ−１０５：クラレ製） ２３％ ポリエチレンイミン４級アンモニウム塩 １％ ポリアクリル酸ソーダ（分散剤：東亜合成製） １％

【００３７】塗料−７を濃度１２重量％に調製し、無機
顔料を含む多層構造の合成紙ユポＦＰＧ８０（厚さ８０
μｍ：王子油化合成紙製）に、バーコーターで固形分で
８ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、更に、その上に１０
ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、２層合計が１８ｇ／ｍ
² の割合となるようにインク受容性被覆層を設け、スー
パーカレンダーで処理してインクジェット記録用シート
を作成した。

【００３８】比較例４ 塗料−１を濃度１２重量％に調製し、無機顔料を含む多
層構造の合成紙ユポＦＰＧ８０（厚さ８０μｍ：王子油
化合成紙製）に、エアーナイフコーターで固形分で１０
ｇ／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、インク受容性被覆層を
設け、スーパーカレンダーで処理してインクジェット記
録用シートを作成した。

【００３９】比較例５ 塗料−１を濃度１２重量％に調製し、無機顔料を含む多
層構造の合成紙ユポＦＰＧ８０（厚さ８０μｍ：王子油
化合成紙製）に、エアーナイフコーターで固形分で３ｇ
／ｍ² の割合で塗工、乾燥し、更に、その上に３ｇ／ｍ
² の割合で塗工、乾燥し、２層合計が６ｇ／ｍ² の割合
となるようにインク受容性被覆層を設け、スーパーカレ
ンダーで処理してインクジェット記録用シートを作成し
た。

【００４０】比較例６ 塗料−１を濃度１２重量％に調製し、６５ｇ／ｍ² の上
質紙に、エアーナイフコーターで固形分で４ｇ／ｍ² の
割合で塗工、乾燥し、更に、その上に４ｇ／m²の割合で
塗工、乾燥し、２層合計が８ｇ／ｍ² の割合となるよう
にインク受容性被覆層を設け、スーパーカレンダーで処
理してインクジェット記録用シートを作成した。

【００４１】これらの各被記録材の評価結果を表−１に
示す。インクジェット用紙の記録特性は、インクジェッ
トプリンター（シャープ製ＩＯ−７２０）を用い発色濃
度、印字鮮明性について評価を行った。発色濃度は印字
物をマクベス濃度計にて測定した。印字鮮明性は、ＪＩ
Ｓ第１水準漢字を印字し、目視評価した。また、上記プ
リンターで文字を印字し、これを静水中に１分間浸漬し
印字物の水への再溶出の状態を観察し耐水性を評価し
た。

【００４２】インク受容性被覆層の強度は市販のセロフ
ァンテープを表面に貼り付け、これを剥離するときに塗
工層の剥がれ具合を観察し、官能的に評価した。また、
インク受容性被覆層の耐水強度は、インクジェット記録
用シートを水中に１６時間浸漬後、濾紙で圧着し付着水
を除去、指で擦り強度を測定した。印字耐水性、塗膜強
度、塗膜耐水強度の評価は性能の優れているものを３、
一般的な品質のものを２、使用に問題となる欠陥のある
ものを１として示す。

【００４３】

【表１】 表−１ インクジェット記録用紙 品質評価 ────────────────────────────── 発色濃度 鮮明性 印字 塗膜 塗膜耐 耐水性 強度 水強度 ────────────────────────────── 実施例 １ 0.95 ３ ３ ３ ３ ２ 0.95 ３ ３ ３ ３ ３ 0.85 ３ ３ ３ ２ ４ 0.88 ２ ３ ３ ３ ────────────────────────────── 比較例 １ 0.92 １ ３ ３ ３ ２ 0.90 ３ ３ １ １ ３ 0.75 ３ １ ２ ２ ４ 0.79 ３ ３ ２ １ ５ 0.88 １ ３ ３ ３ ６ 0.94 ３ ３ ３ １ ──────────────────────────────

【００４４】表１から明らかなように、本発明によれば
非晶質微粉シリカを５０〜８０重量％と、水系接着剤を
１０〜３０重量％と、カチオン性重合体を２〜２０重量
％とを主成分として含有するインク受容性被覆層を、無
機質微細顔料を含むポリオレフィンを主成分として、２
軸延伸した多層構造のフィルムからなるシート状支持体
の、少なくとも一方の面に、塗工層を２層積層してイン
ク受容性被覆層とし、かつ前記インク受容性被覆層を８
〜２０ｇ／ｍ² の割り合いで塗工するという各技術事項
を採択することによって、インクジェット記録による画
像の印字濃度、印字品位が良好で、インク受容性被覆層
の表面強度の優れた、加工適性の良好な、しかも、画像
および基材の耐水性、耐湿性を満足する水性インクジェ
ット記録用シートを得ることができる（実施例１〜
６）。

【００４５】これに対して、非晶質シリカが５０重量％
より少ないとインク吸収性が低下し、鮮明性、印字後の
乾燥性が低下するし、非晶質シリカが８０重量％より多
いと塗膜の強度が低下する。また、水系接着剤が１０重
量％より少ないと塗膜強度が低下、３０重量％より多い
とインク吸収性が低下する。

【００４６】さらに、カチオン性重合体が２重量％より
少ないと印字物の耐水性が低下する。（比較例１〜
３）。加えて、インク受容性被覆層を１層で製造すると
塗膜の強度が低下するし、２層積層しても、塗工量が８
ｇ／ｍ² より少ないとインク吸収性が低下し、乾燥性の
不足、印字の鮮明性の低下が発生する（比較例４〜
５）。基材として無機質微細顔料を含むポリオレフィン
を主成分として２軸延伸した多層構造のフィルムからな
るシート状支持体の代わりに紙基材を使用するとインク
ジェット記録用シートの耐水強度が不足する（比較例
６）。

【００４７】上記各比較例の結果が示すように、本発明
における前記各技術事項は、いずれも本発明が解決しよ
うとした水性インクジェット記録用シートにおける前記
課題の解決に欠くことのできない事項である。

【００４８】

【発明の効果】本発明のインクジェット用紙は表面が強
固で、印字が鮮明でインクの吸収性に優れ、印字物、記
録用シートの耐水性を改善することで、従来の記録紙の
欠点を解消した高解像度、高速、汎用のインクジェット
・プリント・システムを可能ならしめるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−104878（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−259882（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−28689（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−258980（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41M 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機質微細顔料を含む複層構造ポリオレ
   フィン系シート状支持体の一面上に、インク受容性被覆
   層として全塗料固形分の５０〜８０重量％の非晶質微粉
   シリカと、１０〜３０重量％の水系接着剤と、２〜２０
   重量％のカチオン性重合体を主成分とする塗工層を２層
   積層し、かつ、前記インク受容性被覆層の塗工量が、８
   〜２０ｇ／ｍ² であることを特徴とする水性インクジェ
   ット記録用シート。