JP3939387B2

JP3939387B2 - 顔料インク用インクジェット記録媒体

Info

Publication number: JP3939387B2
Application number: JP22911896A
Authority: JP
Inventors: 秀樹佐藤; 昌子若林; 純人寺山
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1996-08-29
Filing date: 1996-08-29
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2016-08-29
Also published as: JPH1067168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は顔料インクを用いたインクジェット記録方式に適した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子スチールカメラあるいはコンピュータなどの普及とともに、それらの画像を紙面等に記録するためのハードコピー技術が急速に発達した。これらハードコピーの究極の目標は銀塩写真であり、特に、色再現性、色濃度、解像度、光沢、耐候性などをいかに銀塩写真に近づけるかが開発の課題となっている。ハードコピーの記録方式には、銀塩写真によって画像を表示したディスプレイを直接撮影するもののほか、昇華型熱転写方式、インクジェット方式、静電転写型方式など多種多様である。
【０００３】
インクジェット方式によるプリンタは、フルカラー化が容易なことや印字騒音が低いことなどから、近年急速に普及しつつある。この方式ではノズルから記録媒体に向けてインク液滴を高速で射出するものであり、インク中に多量の溶媒を含む。このためインクジェットプリンタ用の記録媒体は、速やかにインクを吸収し、しかも優れた発色性を有することが要求される。
【０００４】
インクジェット記録方式ではこれまで染料を溶媒に溶解したタイプのインクを用いることが多かったが、顔料を主に水等に分散させたタイプの顔料インクを用いるものも知られている。顔料インクを用いたインクジェット記録物は退色、変色性が小さく特に耐久性に優れることを特長とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、顔料インクの吸収性が良好で、インク中の顔料を均一に定着して優れた発色性を示し、かつ、色濃度の高いインクジェット記録物を得ることのできる記録媒体を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、細孔半径が５〜３０ｎｍの細孔を単位面積当りの容積として２〜１０００ｃｃ／ｍ²を有し、厚みが１０〜５００μｍの基材上に、平均粒子直径が１〜５００ｎｍのシリカおよびシリカの固形分（ＳｉＯ₂換算）に対して１〜３０重量％のバインダーで結合された構成を有する顔料インクの定着層を有することを特徴とする顔料インク用インクジェット記録媒体にある。
【０００７】
本発明の記録媒体は、上記した基材を有することにその大きな特徴があり、かかる基材は、顔料インクの溶媒または分散媒である水などを主に縦方向に浸透させ、横方向には分散させにくいので、インクの速乾性に優れる。基材の材質は、好ましくはセルロース紙、ポリスチレン、またはポリエチレン、ポリプロピレン等の好ましくは延伸したポリオレフィン等の合成紙である。
【０００８】
基材は、上記の細孔物性および厚みを有することが必要であり、これらの範囲外の場合は、インクの吸収性が不適当である。上記の中でも細孔半径が５〜３０ｎｍの細孔を単位面積当りの容積として５〜５００ｃｃ／ｍ² および厚み３０〜２００μｍを有する基材が好ましい。
【０００９】
基材がそれ自体上記細孔物性を有する場合には、そのまま本発明の基材に使用できるが、そうでない場合には、基材を形成する材料（セルロース紙ならばパルプ、合成紙ならばポリマーなど）に、無機粒子が基材材料に対して、好ましくは０．１〜８５重量％、特には１〜８０重量％充填される。これにより基材の細孔半径および細孔容積が制御される。
【００１０】
基材材料に対して充填する無機粒子としては、平均粒子直径が好ましくは２０〜２００ｎｍ、特には１０〜９０ｎｍを有するシリカまたはアルミナの粒子が好ましい。なかでもシリカゾルまたはアルミナゾル等のように微細な粒子として分散したゾルで充填するのが好ましい。このようなゾルを乾燥して得られるキセロゲルは微細な細孔を多く含むので比較的少量の添加で充分な効果を挙げることができる。基材中にはバインダー成分やその他の添加成分が含まれていてもよい。
【００１１】
基材材料に無機粒子を充填させる方法は、基材材料に無機粒子を混合して抄紙する方法、基材材料を無機粒子を含むゾル液に含浸する方法などが採用される。含浸の方法としては、ディップ法、吸引濾過法、吹き付け法さらにはコーターによる塗工法などが採用できる。含浸法の場合、ゾル液の粘度が大きくなると無機粒子が基材材料に充分浸透しなくなるのでゾル液中のバインダー成分は適宜の量に制御される。
【００１２】
かかる無機粒子の充填した基材の好ましい例として、シリカなどの無機粒子を基材に対して５０〜８５重量％充填したポリエチレン（ポリプロピレン）等の延伸ポリオレフィンからなるフィルム状の微孔質物質である欧州特許２８８０２１号および欧州特許２８９８５９号に記載される合成紙が挙げられる。
【００１３】
上記基材に対して、その表面上に顔料インクの定着層が設けられる。かかる顔料インクの定着層は、平均粒子直径が好ましくは１〜５００ｎｍを有する無機粒子の多孔質層からなる。上記無機粒子の粒径は顔料インクの記録媒体への吸収性および定着層を向上させるために好ましく、なかでも無機粒子の平均粒子直径は２〜２００ｎｍであるのが特に好ましい。
【００１４】
顔料インクの定着層は、上記無機粒子がバインダーで結合された構成を有する。即ち、顔料インクの定着層は、基材上に無機粒子とバインダーを含む塗工液を塗布し、乾燥することにより形成する。無機粒子としては、シリカまたはアルミナが好ましく、本発明ではシリカを使用する。透明な顔料インクの定着層を得る場合には、アルミナ特に擬ベーマイトＡｌ_２Ｏ_３・ｎＨ_２Ｏ（ｎ＝１〜１．５）の組成式で表わされるアルミナ水和物が使用される。
【００１５】
無機粒子は、平均粒子直径が好ましくは１０〜９０ｎｍのゾルとして使用される。ゾル中の固形分濃度は好ましくは１〜２０重量％である。
【００１６】
バインダーとしては澱粉やその変性物、ポリビニルアルコールおよびその変性物、ＳＢＲラテックス、ＮＢＲラテックス、ヒドロキシセルロース、ケイ素含有ポリマー、ポリビニルピロリドン等の有機物を用いることができる。
【００１７】
バインダーの使用量はシリカの固形分（ＳｉＯ_２換算）に対して１〜３０重量％である。バインダーの使用量が１重量％に満たない場合は、シリカ層の機械的強度が不足する恐れがあるので好ましくない。バインダーの使用量が３０重量％を超える場合は、インクの吸収性が不足して画質の低下を引き起こし好ましくない。もっともバインダー量を上げるほど、インクの吸収速度は遅くなるが、印字ドット径は太らすことができ、用途に応じては有効な制御因子となる。バインダーの特に好ましい使用量は、５〜２０重量％である。
【００１８】
基材上に顔料インクの定着層を形成する方法としては、無機粒子にバインダーと分散媒を加えて好ましくはゾル状塗工液にし、これを基材に塗布した後乾燥する方法が望ましい。塗布方法としては、例えばダイコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーターまたはコンマコーターなどを用いることができる。塗工液の分散媒としては、水系、非水系の何れも採用できる。
【００１９】
顔料インクの定着層の厚さは０．１〜３０μｍが好ましい。顔料インクの定着層の厚みが薄すぎると印字ドット径が所望量より細くなる。また顔料インクの定着層が厚すぎるとインク吸収が遅く画質の低下を引き起こしたり、顔料インクの定着層の剥離を生じる。またインク溶媒が完全に顔料インクの定着層から基材に浸透せず顔料インクの定着層に残り、これも画質低下の原因となる。より好ましい厚みは０．１〜１０μｍである。
【００２０】
これら基材および顔料インクの定着層からなる本発明の記録媒体には種々の添加剤が含まれていてもよい。例えば、紫外線吸収剤や退色防止剤、滲み防止剤、黄変防止剤のような耐久性向上を目的としたもの、消泡剤や減粘剤あるいはゲル化剤のような製造性向上を目的としたもの、さらには蛍光増白剤のような付加価値の付与を目的としたものなど、適宜必要に応じて添加することができる。
【００２１】
本発明の記録媒体に対して顔料インクを使用してインクジェット記録する場合に使用される顔料インクは特に限定されないが、顔料を水にまたは非水系の媒体に分散または溶解させたものが使用される。顔料インク中の顔料はインク全体に対して好ましくは０．５〜２０重量％、好ましくは２〜１２重量％含有される。水が媒体の場合、インク中の水の含有量は通常１０〜９３重量％、好ましくは２５〜８７重量％である。顔料インクには必要に応じてｐＨ調整剤、防腐剤などが添加される。
【００２２】
顔料インク中の顔料は、黒インクに使用されるカーボンブラックとしてはファーネス法、チャンネル法で製造されたカーボンブラックで、一次粒径が１５〜４０ｎｍ、ＢＥＴ法による比表面積が５０〜３００ｍ² ／ｇ、ＤＢＰ吸油量が４０〜１５０ｍｌ／１００ｇ、揮発分０．５〜１２％、ｐＨ値が２〜９であるものが好ましい。
【００２３】
黒インクとしての顔料は、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌａｃｋ等が、イエローインクとしての顔料は、、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ等が、マゼンタインクとしての顔料は、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ等が、シアンインクとしての顔料は、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ等が使用される。
【００２４】
【実施例】
［例１］
セルロースからなる市販のフォーム紙（厚み７０μｍ）を、アルミナゾル（固形分濃度２０．７重量％、平均凝集粒子直径１８７ｎｍ）に片面からディップした後、６０℃のオーブンにて数分間乾燥した。この結果、パルプ繊維間にアルミナキセロゲルが１５ｇ／ｍ² 存在する基材が形成された。このとき、表面にはアルミナの析出はみられなかった。
【００２５】
一方、球状シリカのゾル（平均粒子直径４５ｎｍ）１００重量部（固形分換算）に対してポリビニルアルコール（ＰＶＡ）１１重量部（固形分換算）と水を加えて、総固形分濃度３．０重量％の塗工液を調製した。この塗工液を、上記基材上にバーコーターを用いて塗布し、６０℃のオーブンにて５分間乾燥して、乾燥時の厚みが１．０μｍのシリカゲル層を形成した。また、上記基材のみについて窒素吸着法で細孔分布を測定したところ、基材は細孔半径が５〜３０ｎｍの細孔の容積は１４ｃｃ／ｍ² を有していた。
【００２６】
なお、窒素吸着法による細孔分布の測定は、ガス吸着、脱着アナライザー（コールター社製、商品名：オムニソープ３６０）を用いた。
【００２７】
［例２］
基材として細孔を持つ市販の合成紙（ピーピージー・インダストリーズ・インコーポレーテッド社製、商品名：ＴＥＳＬＩＮ、厚さ１７８μｍ、シリカを充填したポリエチレンからなる延伸フィルム）を用いた以外は、例１と同様にして記録媒体を形成した。このときのシリカゲルの乾燥時の厚みは１．０μｍであった。また同様に、上記基材のみについて窒素吸脱着法で細孔分布を測定したところ、細孔半径が５〜３０ｎｍの細孔の容積は９６ｃｃ／ｍ² であった。
【００２８】
［例３（参考例）］
シリカゲル層の代りに擬ベーマイトの多孔質層を形成した以外は、例２と同様にして記録媒体を形成した。擬ベーマイトの多孔質層の形成は、アルミナゾル１００重量部（固形物換算）にＰＶＡ１１重量部（固形物換算）と水を加えて、総固形物濃度１６．５重量％の塗工液を使用した。このときの擬ベーマイトの多孔質層の乾燥時の厚みは２．０μｍであった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の記録媒体は、顔料インクについて高い吸収性と定着層を有し、色の発色性が良好である。特に顔料インクジェットプリンターの記録媒体としては好適である。

Claims

細孔半径が５〜３０ｎｍの細孔を単位面積当りの容積として２〜１０００ｃｃ／ｍ²を有し、厚みが１０〜５００μｍの基材上に、平均粒子直径が１〜５００ｎｍのシリカおよびシリカの固形分（ＳｉＯ₂換算）に対して１〜３０重量％のバインダーで結合された構成を有する顔料インクの定着層を有することを特徴とする顔料インク用インクジェット記録媒体。
基材が、無機粒子を０．１〜８５重量％充填したポリオレフィンからなるフィルムである請求項１に記載の顔料インク用インクジェット記録媒体。
無機粒子が、平均粒子直径２０〜２００ｎｍのシリカまたはアルミナの粒子である請求項２に記載の顔料インク用インクジェット記録媒体。