JP4251098B2 - 電子写真方式による記録に適した積層シート - Google Patents

Description

本願発明は、紙基材の少なくとも片面に熱可塑性樹脂からなる層が積層され、さらにその上に塗工層を設けた、電子写真方式による記録に適した積層シートに関する。

現在、転写型電子写真印刷方式による記録はごく一般的に普及している。この方式は、帯電した潜像トナーの転写によって、被複写物の文字・画像等を記録シートに複写するもので、プレーンペーパーコピー機（ＰＰＣ機）やレーザービームプリンター（ＬＢＰ）などが、この方式の記録装置として使用される。
このような電子写真用の記録シートには、通常、紙が用いられるが、耐水性が要求される場合には、いわゆる合成紙や積層紙が用いられる。これらのうち積層紙は、紙基材に熱可塑性樹脂を積層したもので、例えば、特許文献１に記載されているように、紙基材の片面又は両面に押出しラミネ−ション法や共押出しラミネーション法等によって熱可塑性樹脂を積層することにより製造される。
また、特許文献２には、耐水性を有する加工紙やポリオレフィン系フィルムを基材層とし、この表面に、無機微細粉末を含有する合成樹脂フィルムからなる記録層を積層した電子写真記録用紙が記載されている。

特許第２７６３０１１号（第１頁、請求項１） 特開２００２−９１０４９号、請求項１、段落００３０

電子写真方式では、潜像トナーを記録シートに転写して熱融着により固定する。記録シートとして紙ベースのものを用いた場合には、溶融したトナーが紙繊維間の空隙に沈み込むことで良好な定着性が得られる。ところが、表面に熱可塑性樹脂を積層した積層紙を用いた場合には、紙表面に比較して凹凸が少ないためトナー定着性に劣り、また、通常の紙と比較した場合は筆記性、特に溶融したトナーのヒートロールへの付着を防止するために、ヒートロールにシリコーンを塗付したタイプのプリンターにおいては、このシリコーンが紙表面へ移行することにより、印刷後の筆記性が劣るといった問題を有していた。

これらの問題を解決する手段として、上記特許文献２のように表面に無機微細粉末を配合した塗工層を設ける処方もあるが、トナー定着性、印刷後筆記性は改善されるものの、かぶり（白紙部分へトナーが飛散し地汚れを起こした状態）が発生しやすいといった欠点があった。
本願発明は以上を踏まえ、電子写真方式による記録の際にトナー定着性、印刷後筆記性が良好であり、なおかつかぶりの発生が少ない積層シートを提供することを目的とする。

本願発明者らは鋭意研究の結果、積層シートの表面に、小粒経の無機填料を配合した塗工層を、表面の平滑度が２００秒以上、表面抵抗率が５×１０^８〜１×１０^１１となるように設けることにより、上記課題が解決されることを見出し、本願発明を完成した。
即ち、本願発明は、紙基材の少なくとも片面に１以上の熱可塑性樹脂からなる層が積層され、その熱可塑性樹脂層上にバインダーと無機填料を含有する塗工層を設けた積層シートであって、前記熱可塑性樹脂はポリメチルペンテンであり、前記塗工層表面の平滑度が２００秒以上であり、かつ表面電気抵抗率が５×１０^８〜１×１０^１１であることを特徴とする電子写真記録用積層シートに関するものである。さらに、前記無機填料の平均粒径が２μｍ以下であることが好ましい。

（作用）
本願発明者らは、トナーのかぶりは表面の凹凸が激しく、かつ表面電気抵抗率が高いほど発生しやすい現象であることを見出した。これは用紙表面に存在する凸部は、凹部よりトナー転写ドラムやトナー転写ベルトに近く、選択的にトナーが付着しやすいためであり、また、表面の電気抵抗率が高いほど電気が逃げにくく、用紙へトナーを引きつける力が大きくなって、トナーが飛散し地汚れを招くと考えられる。これに対し、本願発明の積層シートは平滑度が高く表面が平坦であり、さらに表面電気抵抗率が最適化されたものとなっているため、かぶりの発生を抑えることができる。
また、積層シートの表面に存在する塗工層に無機填料等を配合した場合、これらの突起が表面に現れやすく、その突起が大きいほど凹凸が大きくなり、かぶりが発生しやすい。そのため小粒径のものを用いるとより効果的である。
このように、本願発明では、表面を平坦化し表面電気抵抗率を最適化することで、良好なトナー定着性、印刷後筆記性を有し、なおかつかぶりを改善することができる。

本願発明によれば、紙基材の少なくとも片面に熱可塑性樹脂を積層した積層シートでありながら、電子写真方式による記録の際に良好なトナー定着性が得られるとともにかぶりの現象も抑制され、しかも、その記録の前後で鉛筆及びボールペン等での筆記性が良好な積層シートを得ることができる。従って、本願発明の積層シートは電子写真方式による記録に適しており、また耐水性も備えたものであるため、屋内外での様々な用途に使用可能である。

以下に、本願発明を詳細に説明する。
本願発明において紙基材とは、植物繊維又は植物繊維とその他の繊維を絡み合わせ、膠着させて製造したものを言う。本願発明の積層シートは、この紙基材の少なくとも片面に、熱可塑性樹脂を積層したものであり、使用可能な熱可塑性樹脂は、ポリメチルペンテンである。最外層となる層には、不透明性を持たせる目的で酸化チタン、炭酸カルシウム等の無機填料を配合することもできる。もっとも、無機填料の配合は、積層シートの表面性を悪化させる原因ともなるため、配合量は、これが配合される最外層に対して２５重量％以下、できれば１５重量％以下とすることが好ましい。

紙基材に熱可塑性樹脂層を積層する方法としては、押出しラミネーション法や共押出しラミネーション法以外に、ウェットラミネート法、ドライラミネート法等のフィルムと紙基材を貼合する方法がある。但し、ウェットラミネート法では片面加工は可能であるが、両面にフィルムを貼合する場合は、溶剤の乾燥時に裏面もフィルムで覆われているために紙基材から蒸発した水分の逃げ場が遮られ、これらが膨張してフィルムを押し上げてしまい、ブリスターと呼ばれる空隙（非接着部分）が発生しやすい。また、ドライラミネート法では紙基材とフィルムとの接着性が甘く、電子写真方式で印刷や記録する場合、トナーを定着させるためのヒートロールでの加熱によって紙基材中の水分が蒸発、膨張しブリスターを発生させやすく、加工が困難となる。従って、本願発明の積層シートを電子写真方式での印刷や記録に用いる場合には、加工法として、押出しラミネーション法や共押出しラミネーション法が好ましい。

本願発明の熱可塑性樹脂層は、上述の通り押出しラミネーション法や共押出しラミネーション法等、公知の方法を単独で、又はこれらを適宜組合せて、紙基材に熱可塑性樹脂層を積層して形成する。前記したように、不透明性等を目的として酸化チタン等の無機填料を最外層を形成する樹脂に配合すると、ラミネーション加工性は悪化するが、かかる場合にはこの無機填料が配合された樹脂を無機填料を含まない樹脂と共に共押出しラミネートすれば、樹脂層の厚さを薄くしても、いわゆる膜切れ等のトラブルの発生を押さえて、安定的にラミネーションを行うことができる。また、紙基材や操業条件等により紙基材との接着性が不良な場合には、紙基材に予め接着層を塗工または積層することも可能であり、最外層あるいは他の層に使用する熱可塑性樹脂と接着性樹脂を共押出しラミネーションすることも可能である。接着性樹脂としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等が使用される。紙基材の両面に熱可塑性樹脂層が存在する場合、熱可塑性樹脂の種類や積層順序等は、一方の面と他方の面とで同一であっても異なっていても構わない。

次に、熱可塑性樹脂層表面に設けられる塗工層は、トナー定着層としての役割を持ち、主成分としてバインダーと無機顔料とを含有する塗工液を塗布して形成される。無機填料としては、平均粒径２．５μｍ以下のものが好適に使用可能である。より好ましくは２．０〜０．１μｍが良い。大きすぎるとかぶりを引き起こす原因となり、小さすぎても筆記性等の低下を招くことになる。なお、本願発明でいう平均粒径は、コールターカウンターで測定した値である。無機填料の種類としては、クレー、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等がある。

バインダーは、トナー定着性や筆記性に加え積層されている熱可塑性樹脂層との接着性等を考慮して選択する。例えば、かかるバインダーとして、スチレン、ブタジエン、アクリロニトリル、各種アクリル酸、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、塩化ビニル等をモノマー成分とする単独重合体、共重合体及び／又はこれらの変性物を、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂等と混合して、あるいは混合せずに用いることができる。

上記無機填料とバインダーの配合比率は８：２〜２：８が好ましい。バインダーの配合比率が８：２より少ないと、塗工層とこれを設ける熱可塑性樹脂層との密着性が劣り、バインダーの配合比率が２：８を超えると、無機填料の多くがバインダー中に埋没してその機能を果たさなくなるため、トナー定着性、印字後筆記性が劣るものとなる。

塗工層を設けるにあたっては、公知の種々の方法を採用することができる。典型的には、上記バインダーと無機填料とを配合した分散液を、エアナイフコーター、ブレードコーター、ロールコーター、カーテンコーター、グラビアコーター、ダイコーター、バーコーター等を用いて、紙基材上に設けた熱可塑性樹脂層表面に０．５〜７．５ｇ／ｍ^２（乾燥重量）、好ましくは１〜５ｇ／ｍ^２（乾燥重量）となるよう塗工すればよい。塗工量が０．５ｇ／ｍ^２（乾燥重量）よりも少ない場合には、十分なトナー定着性、印字後筆記性を付与することが難しく、塗工量が７．５ｇ／ｍ^２（乾燥重量）を超える場合には、塗工層が熱可塑性樹脂層表面から脱落するおそれがある。また、この塗工層は、作業者の健康面、環境への負荷の観点から、水系塗料であることが好ましい。このとき、塗工層の形成を容易にするため、熱可塑性樹脂層表面にコロナ処理等を施すことが望ましい。

本願発明の積層シートにおいて、紙基材、熱可塑性樹脂層、トナー定着層である塗工層には、上記した以外にも、本願発明の目的を害さない限り、種々の添加剤を添加することができる。例えば、これらの添加剤として、紙基材にはサイズ剤、無機填料（酸化チタン、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ等）を、最外層および他の熱可塑性樹脂層には耐ブロッキング剤（アクリルビーズ、ガラスビーズ、シリカ等）、接着性向上剤など、一般的に使用される添加剤を使用することができる。

本願発明の積層シートにおいて、表面の平滑度は王研式測定法で２００秒以上である。好ましくは１０００秒以上である。表面を平滑化する方法としては、使用する原紙をカレンダー処理して高平滑化したり、コート紙の使用、あるいは塗工層を形成後カレンダー処理すること等が挙げられる。

また、積層シートの表面電気抵抗率は、５．０×１０^８〜５．０×１０^１１である。好ましくは１．０×１０^９〜１．０×１０^１０が良い。５．０×１０^１１以上ではかぶりが発生し、５．０×１０⁸以下ではかぶりは起こらないものの、表面電気抵抗率が小さすぎると電気が逃げやすく、画線部に転写されるべきトナーまでもが転写されず、転写不良が発生する。本願発明の表面電気抵抗率を得る方法としては、例えば、塗工層に公知の帯電防止剤を添加、または熱可塑性樹脂層もしくは塗工層の表面に帯電防止剤を塗工することが好ましい。帯電防止剤の種類および添加量や塗工量は特に限定されるものではなく、所望の表面電気抵抗が得られるように適宜調整する。帯電防止剤の塗工方法としては、公知の塗工方式のいずれでも採用することができる。

以下に、本願発明を実施例に基づいて説明する。
なお、実施例及び比較例において、トナー定着性、筆記性、かぶりの評価は、以下のようにして行った。

＜平滑度の測定＞
王研式平滑度の測定を行った。

＜表面電気抵抗率の測定＞
三菱化学製 HIREST-UP MCP-HT450を使用し、三菱化学法（MCC-A）に従い、２３℃、５０％ＲＨ環境下において、印加電圧５００Ｖ、測定時間６０秒の条件にて測定を行った。

＜トナー定着性の評価＞
富士ゼロックス社製カラーレーザービームプリンター ドキュプリントＣ３５３０を使用してＡ３サイズのサンプル１００枚を印字し、各サンプルの印字面について、トナー定着性の評価を行った。評価法は印刷部分に４０ｇの荷重をかけて印刷物に接触させた罫書き針を、１０ｃｍ／秒の速さで移動させた際にトナーが脱落するかどうかを目視にて評価し、次の基準で示した。
○：トナーの脱落がない
△：一部トナーの脱落が見られる

＜印刷後筆記性の評価＞
富士ゼロックス社製カラーレーザービームプリンター ドキュプリントＣ３５３０を使用してＡ３サイズのサンプルを印字し、その印刷物について、一定荷重、一定スピード条件にて鉛筆（ＨＢ）及びボールペンを用いて筆記を行い、目視にて評価し、次の基準で示した。
○：全くかすれが見られない
△：一部かすれが見られる
×：全体的にかすれている

＜かぶり性の評価＞
富士ゼロックス社製カラーレーザービームプリンター ドキュプリントＣ３５３０を使用してＡ３サイズのサンプル１０枚を印字した際の、かぶりの有無について目視評価を行った。

［実施例１］
溶融ポリメチルペンテン（融点２２０℃、三井化学社製『TPX DX820』）を、坪量１５７ｇ／ｍ^２の上質紙の両面に、Ｔダイを用いて押出温度３００℃にて樹脂層厚さが２０μｍとなるように押出ラミネーションを行い、直ちに、これらの溶融樹脂と上質紙とを、クーリングロールと硬度９５度のニップロールを用いて、線圧１５ｋｇｆ／ｃｍで押圧・圧着し、基材シートを得た。
粒径１μｍ以下のクレー８０重量部、平均粒径１．６μｍのシリカ２０重量部を分散した水溶液に、スチレン−ブタジエン共重合体の水系分散液（濃度４５重量％、平均粒径０．４μｍ）１１０重量部、帯電防止剤を表面電気抵抗率が１．０×１０^１０となるように混合した後、固形分濃度４０重量％の塗工液を調製した。この塗工液を、上記基材シートの両面にグラビア塗工機を使用し７ｇ／ｍ^２塗工して、トナー定着層を設けた積層シートを得、これについてトナー定着性と筆記性、かぶり性を評価した。結果を表１に示す。

［実施例２］
トナー定着層として、粒径１μｍ以下のクレー８０重量部、平均粒径１．６μｍのシリカ２０重量部を分散した水溶液に、アクリル樹脂バインダーの水系分散液（濃度３５重量％、平均粒径０．６μｍ）１００重量部、帯電防止剤を表面電気抵抗率が１．０×１０^１０となるように混合した後、固形分濃度１５重量％の塗工液を調製した。この塗工液を用いた以外は、実施例１と同様にして加工を行った。得られた積層シートについて、トナー定着性と筆記性、かぶり性を評価した。結果を表１に示す。

［比較例１］
トナー定着層として、スチレン−ブタジエン共重合体の水系分散液（濃度４５重量％、平均粒径０．４μｍ）に帯電防止剤を表面電気抵抗率が１．０×１０^１０となるように混合し、固形分濃度１５重量％の塗工液を調製した。この塗工液を用いた以外は、実施例１と同様にして加工を行った。得られた積層シートについて、トナー定着性と筆記性、かぶり性を評価した。結果を表１に示す。

［比較例２］
トナー定着層に帯電防止剤を配合しなかった以外は、実施例１と同様にして加工を行った。得られた積層シートについて、トナー定着性と筆記性、かぶり性を評価した。結果を表１に示す。

Claims (2)

1. 紙基材の少なくとも片面に１以上の熱可塑性樹脂からなる層が積層され、その熱可塑性樹脂層上にバインダーと無機填料を含有する塗工層を設けた積層シートであって、前記熱可塑性樹脂はポリメチルペンテンであり、前記塗工層表面の平滑度が２００秒以上であり、かつ表面電気抵抗率が５×１０^８〜１×１０^１１であることを特徴とする電子写真記録用積層シート。
   
2. 前記無機填料の平均粒径が２μｍ以下である請求項１記載の電子写真記録用積層シート。