JPH10328613A

JPH10328613A - 塗布方法

Info

Publication number: JPH10328613A
Application number: JP14380397A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kashiwada; 浩貴柏田; Toshihito Maruyama; 利仁丸山
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 1998-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも２種以上の塗布液をカーテン塗布装
置によって同時塗布する方法において、多種多様な表面
粗度を有するインクジェット用支持体上にインク受容層
塗布液をヒール現象、空気同伴現象等に起因した塗布欠
陥が生じることなく高速で多層同時塗布する方法を提供
すること。【解決手段】少なくとも２種以上の塗布液を薄膜液状物
として自由落下させ、連続走行する支持体上に塗設する
カーテン塗布方法に於いて、前記支持体表面粗度を０．
１μｍ以上とし、且つ最下層塗布液の高剪断時の粘度を
３０ｃｐｓ以上３００ｃｐｓ以下、または、前記支持体
表面粗度を０．１μｍ未満とし、且つ最下層塗布液の高
剪断時の粘度を５ｃｐｓ以上２５ｃｐｓ以下としたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録シートの製造に関し、連続的に走行する帯状支持体
（以下、ウエブと称する）に薄膜液状物（以下、塗布液
膜と称する。）をカーテン塗布方式により多層同時塗布
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式は、静粛性、高
速印字性等に優れていることから、急速に普及してい
る。近年、より高い解像度と光沢が要求されるに伴い種
々の提案がなされている。例えば、特開昭６０−１６８
６５１号公報、同６１−１８１６７９号公報には、イン
ク受容性の高い透明なインク吸収層を設けた記録用シー
ト、特開昭６２−２５３４８３号公報、特開平７−１８
６５２１号公報には、２層以上のインク受容層を設けて
さらに高いインク吸収性を付与した記録用シートが開示
されている。

【０００３】また、特願平９−６２８３６号明細書に
は、インクの受容性のみならずドットの再現性やインク
の乾燥性を向上させるため、ゼラチンを含有してなるイ
ンク受容層が少なくとも２層以上具備されており、上層
にはゼラチンにさらに少なくとも１種以上の水溶性ビニ
ルポリマーを含んでおり、下層にはゼラチンにさらに少
なくとも１種以上の水溶性セルロース誘導体を含んでい
ることを特徴とするインクジェット記録用シートが開示
されている。

【０００４】更に、近年インクジェットプロッターを用
いた大判ポスター、オーバーヘッドプロジェクターの原
稿等、用途の拡大が進んでいる。何れにしても受容層の
多層化が進んでいることを示唆するものであり、受容層
の多層同時塗布方式選定が重要な課題である。

【０００５】多層同時塗布方式としてスライドビード方
式は一般的に知られており、特に精密薄層塗布が要求さ
れる写真感光材料の分野で用いられている。

【０００６】スライドビード方式は、前記したように精
密薄層同時塗布が可能である。しかしながら、高速塗布
化に伴い、乾燥負荷軽減の目的で塗布液が濃縮されるこ
とにより、結果として塗布液粘度が増大し、ウェブ走行
方向に等間隔の縦筋状塗布欠陥（リビングと称せられて
いる）が発生するという問題点を有している。

【０００７】かかる塗布欠陥発生を抑制するため、種々
の塗布方法が開示されている。例えば、キャリア層を付
与する塗布方法が特開昭６０−２５５１７２号公報、同
６３−５４９７５号公報に開示されている。

【０００８】本開示方法により、スライドビード方式に
おけるリビングをある程度抑制することは可能となる
が、別途キャリア層専用の送液系が必要となり装置構成
が複雑化すること、乾燥負荷が増大するなどの問題点を
有している。

【０００９】近年、生産性向上の観点から高速塗布が要
求されるに伴いカーテン塗布方式が多用されるようにな
ってきた。カーテン塗布方式は、連続的に走行するウエ
ブ上に塗布液膜を自由落下させて塗布する方法であり、
基本技術として特公昭４９−２４１３３号公報、同４９
−３５４４７号公報に開示されており、本開示記載のス
ライドカーテン塗布装置により多層同時塗布が可能とな
る。

【００１０】一方、特開平６−１８３１３２号公報、同
８−１０８６１５号公報にはインク受理層をカーテン塗
布装置を用いて塗布することを特徴とするインクジェッ
ト記録シートの製造方法が開示されている。本開示方法
により塗布欠陥がなく高い印字濃度を有し、画像色彩性
に優れたインクジェット記録シートが得られるが、カー
テンヘッドがスロット型であるためインク受容層が２層
以上であるような場合、同時に多層塗布できないという
問題点を有している。

【００１１】更に、スロット型、エクストルージョン型
の塗布ヘッドの場合、塗布液流量に応じてスリット間隔
を変更しなければならず、該スリット間隔を塗布幅方向
に対して均等に調整するために多大の時間を要してい
た。

【００１２】特公昭４９−２４１３３号公報記載のスラ
イドカーテン塗布装置によって、前記問題点は解消され
るものの、近年、更なる高速塗布が要請されるようにな
ってきたことに伴い種々の問題が取り上げられ、その対
策が講じられてきた。特開平３−１４６１７２号公報に
は、カーテン塗布方式による塗布速度を律する現象とし
て、ウェブと塗布液膜間に微小気泡を巻き込む現象（以
下、空気同伴現象と称する）、ウェブと塗布液膜の接触
線（以下、接液部と称する）に液だまりが発生する現象
（以下、ヒール現象と称する）、ウェブに対して塗布液
膜が付着せず飛び跳ねる現象（以下、液だれ現象と称す
る）について記載されている。

【００１３】これら現象の理論的取扱いについては、S.
F.KistlerとSchweizerの著書”1997,LIQUID FILM COATI
NG”に詳述されている。本著書には、空気同伴を伴った
ヒール現象についても述べられている。特に、高速高流
量時に問題視されるのは前記液だれ現象であり、塗布液
物性、用いられるウェブの表面状態にもよるが、流量が
概ね4.0cc/sec/cmを越えたとき顕著化するのである。

【００１４】近年、乾燥負荷軽減の目的で塗布液の濃縮
化が図られるようになった結果、前記液だれ現象の発生
は減少する傾向となった。しかしながら、流量が4.0cc/
sec/cm以下であっても、ウェブ表面粗度の多様性、高速
塗布化につれて前記ヒール現象及び空気同伴を伴ったヒ
ール現象の発生を抑制することは困難であった。

【００１５】ウェブ表面粗度と塗布液物性、特に粘度と
の関係においては、当業者では塗布性に少なからず影響
を与えることは周知のことであった。Kistlerの線図（A
IChEWinter National Meeting、1982）は、このことを
理論的側面から与えるものである。本線図に基づき、低
剪断時の粘度とウェブ表面粗度を規定することによって
液だれ現象を回避する塗布方法が特開平３−１４３５６
９号公報、同３−１４６１７２号公報に開示されてい
る。

【００１６】本開示方法により、前記したような高流量
時でも液だれ現象を回避することができるが、高剪断時
における粘度については全く検討されていなかった。一
方、本発明者等は、近年の高速塗布化によって、接液部
における剪断速度が著しく増大している点、更には、前
記空気同伴現象、ヒール現象等は接液部近傍の粘度に大
きく左右される点に着目し、ウェブ表面粗度との関係に
おいて、高剪断時の粘度が高速塗布性に大きな影響を及
ぼしていることを種々の実験によって見出したのであ
る。

【００１７】前記したように、インクジェット記録方式
の利用分野拡大化に伴い、多種多様なウェブ、即ち、種
々の表面粗度を有するインクジェット記録シートに対し
て、インク受容層塗布液を高速で多層同時塗布するため
の包括的且つ具体的な塗布技術は開示されていなかっ
た。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、少なくとも２種以上の塗布液をカーテン塗布
装置によって同時塗布する方法において、多種多様な表
面粗度を有するインクジェット用支持体上にインク受容
層塗布液をヒール現象、空気同伴現象等に起因した塗布
欠陥が生じることなく高速で多層同時塗布する方法を提
供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、請求項１に
於いて、少なくとも２種以上の塗布液を薄膜液状物とし
て自由落下させ、連続走行する支持体上に塗設するカー
テン塗布方法に於いて、前記支持体表面粗度を０．１μ
ｍ以上とし、最下層塗布液の高剪断時の粘度を３０ｃｐ
ｓ以上３００ｃｐｓ以下とすること。請求項２に於い
て、少なくとも２種以上の塗布液を薄膜液状物として自
由落下させ、連続走行する支持体上に塗設するカーテン
塗布方法に於いて、前記支持体表面粗度を０．１μｍ未
満とし、最下層塗布液の高剪断時の粘度を５ｃｐｓ以上
２５ｃｐｓ以下とすること。請求項３に於いて、バック
アップロール頂部に前記薄膜液状物を落下させ、且つ前
記支持体と前記バックアップロールが接する距離を前記
バックアップロール頂部を起点として前記支持体走行方
向に３ｍｍ以上とすることによって達成される。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例を示し
た模式構成側面図である。特公昭４９−２４１３３号公
報記載のスライドカーテンヘッド１によって、少なくと
も２種以上の塗布液を積層状態で塗布液膜２として自由
落下させ、連続走行するウェブ５上に衝突架橋させ塗設
する。

【００２１】本発明において、バックアップロール４頂
部に塗布液膜２を落下させるということは、接液部３で
のバックアップロール４に対する接線と塗布液膜２とが
なす角度α（以下、衝突角度αと称する）を９０度にす
ることである。

【００２２】図３（ｂ）は、本発明の実施態様である前
記衝突角度αを９０度にした場合を示している。図３
（ｃ）は前記衝突角度αを９０度より大きくした場合を
示した図であり、特公平６−５１１５８号公報に記載さ
れている。本開示方法では、比較的低流量、例えば2.0c
c/sec/cm以下であれば空気同伴を効果的に抑制できる
が、該流量を越えるような場合、逆にヒール現象、液だ
れ現象が顕著となるため好ましくない。

【００２３】一方、図３（ａ）は前記衝突角度αを９０
度より小さくした場合を示した図であり、ヒール現象、
液だれ現象は抑制されるが、塗布液膜２のウェブ５への
衝突力低下により空気同伴現象が発生し易くなるので好
ましくない。

【００２４】ただし、前記衝突角度αを９０度にした場
合、ウェブ５とバックアップロール４が接する距離Ｌの
選定は、接液部３の安定性を向上させる上で重要であ
る。

【００２５】図１において、ウェブ５とバックアップロ
ール４が接する距離Ｌは、バックアップロール４の頂部
を起点としてウェブ５の走行方向に３ｍｍ以上とするこ
とが好ましく、更に好ましくは５ｍｍ以上とすることで
ある。該接触距離Ｌが３ｍｍ未満であるとウェブの振動
が接液部３に伝搬し、筋状の塗布故障を誘発する。特
に、高速塗布時に顕著である。該接触距離Ｌが３ｍｍ以
上であるという条件を満たせば、該接触距離Ｌはバック
アップロール４の直径及びウェブ５の搬送方向によって
任意に定められる。

【００２６】本発明に於いて、高剪断時の粘度とは、剪
断速度が１０⁵sec^-1以上１０⁶sec^-1以下における粘度の
ことである。剪断速度によって粘度が変化する、いわゆ
る非ニュートン性を塗布液に持たせるため、増粘剤また
は非ニュートン性添加剤（高分子物質）を添加すること
は周知技術である。本発明では、対向ジェット式伸長粘
度計（レオメトリック社製ＲＦＸ）を用いて剪断粘度を
測定した。

【００２７】図２は、本発明における剪断速度と粘度の
関係を示した図である。剪断速度が１０⁴sec^-1以下の粘
度では、剪断速度に対する粘度、すなわち、ニュートン
流体の挙動を示す直線ｂ及び非ニュートン流体の挙動を
示す直線ａの経路に関係なく任意の粘度をとりうる。均
一塗布可能領域Ａはウェブ表面粗度が０．１μｍ以上の
場合を示しており、均一塗布可能領域Ｂはウェブ表面粗
度が０．１μｍ未満の場合を示している。ここで、均一
塗布とは、塗布欠陥がなく且つウェブ幅方向に対する湿
潤膜厚の平均値が、所定湿潤膜厚の±５％以内であるこ
とを意味するものとする。

【００２８】図４は接液部３近傍における流速分布の一
例を表した横断面図である。剪断速度は、液膜厚４１内
の平均流速を液膜厚４１で除することによって求められ
る。液膜厚４１は塗布液物性、ウェブ５の搬送速度に応
じて定められ、その範囲は全膜厚４２の１０％から３０
％と見積もることができる。

【００２９】本発明において、最下層塗布液の高剪断時
の粘度は、ウェブ５の表面粗度が０．１μｍ以上の場
合、３０ｃｐｓ以上３００ｃｐｓ以下であることが好ま
しく、より好ましくは８０ｃｐｓ以上１５０ｃｐｓ以下
である。該粘度が３０ｃｐｓ未満の場合、ヒール現象に
より塗布故障が発生する。該粘度が３００ｃｐｓを越え
ると空気同伴現象が顕著となり好ましくない。また、ウ
ェブ５の表面粗度が０．１μｍ未満の場合においては、
該高剪断時の粘度は５ｃｐｓ以上２５ｃｐｓ以下である
ことが好ましく、より好ましくは８ｃｐｓ以上１５ｃｐ
ｓ以下である。該粘度が２５ｃｐｓを越えると空気同伴
を伴ったヒール現象が顕著となり好ましくない。

【００３０】本発明において、インク受容層の構成は、
特願平９−６２８３６号明細書に記載されているように
上層及び下層の２層構成でもよいが、さらに上層と下層
の間に中間層を有する多層構成でもよい。該中間層をさ
らに多層化した３層を越えるような層構成にしてもかま
わない。該中間層はインクジェット印字適性を害しない
素材であれば特に制限されない。

【００３１】本発明において、最下層以外の層の粘度に
ついては特に制限されないが、層間混合を防止するとい
う観点から、相隣接する層間の低剪断時の粘度比を下層
側を基準として０．５以上１．５以下とすることが好ま
しい。ここで、低剪断時の粘度とは、前記剪断速度が１
０sec^-1以上１００sec^-1以下の範囲内における粘度のこ
とである。

【００３２】本発明に用いられる増粘剤は公知のものも
含めて全て使用しうるが、特に増粘効果が著しく、且つ
塗布時の故障（例えば、凝固物、塗布面質悪化）発生の
恐れのない増粘剤、例えば、特公昭３６−２１５７４号
公報に記載の硫酸エステル基を有する水溶性ポリマー、
特公昭３５−１１９８９号公報及び同４５−１２８２２
号公報に記載のデキストラン及びその硫酸エステル、特
公昭５３−１８６８７号公報に記載のスルホン酸基、カ
ルボン酸基又はリン酸基を有するポリマー、特公昭４８
−４３１３５号公報に記載のスチレン・無水マレイン酸
共重合物又はスチレン・無水マレイン酸共重合物とポリ
ビニルアルコールの縮合物等が用いられるが、これらに
限定されない。

【００３３】本発明における界面活性剤として、例えば
アルキル硫酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸
ナトリウム等に代表されるような陰イオン性界面活性
剤、アルキルアンモニウムクロリド、アルキルピリジニ
ウムクロリド等に代表される陽イオン性界面活性剤、ポ
リオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、アルキル
エステル等に代表される非イオン性界面活性剤、あるい
はアルキルアミノ酸等の両性界面活性剤等、適宜選択使
用することができる。

【００３４】本発明に使用されるウェブとしては、プラ
スチックフィルム、レジンコーテッド紙、合成紙等が含
まれる。プラスチックフィルムの材質として例えばポリ
オレフィン、ポリエステル、セルロースアセテート等が
使用される。レジンコーテッド紙に用いる樹脂として、
ポリエチレン、ポリオレフィン等が代表的であるが必ず
しもこれに限定されない。また、レジンコーテッド紙、
プラスチックフィルムの場合には、濡れ性改良のために
ゼラチン等の水溶性ポリマーを下引き層として予め塗設
しておくこともできる。

【００３５】本発明に使用されるウェブ５の表面粗度
は、前記最下層の高剪断時の粘度が３０ｃｐｓ以上３０
０ｃｐｓ以下である場合において、０．１μｍ以上が好
ましく、より好ましくは０．２μｍ以上である。該表面
粗度が０．１μｍ未満であると、前記最下層の高剪断時
の粘度が３０ｃｐｓ以上３００ｃｐｓ以下の範囲内であ
っても空気同伴を伴ったヒール現象が顕著となるため好
ましくない。

【００３６】なお、表面粗度が０．１μｍ以上であれ
ば、製品に要求される手触り感、高級感から適宜選定さ
れる。例えば、光沢面が要求される場合、ウェブ５の表
面粗度は０．１μｍ以上０．３μｍ以下の範囲が好まし
く、艶消し面が要求される場合、ウェブ表面粗度は０．
５μｍ以上であることが好ましい。

【００３７】前記最下層の高剪断時の粘度が５ｃｐｓ以
上２５ｃｐｓ以下の範囲内である場合、ウェブ５の表面
粗度は０．１μｍ未満が好ましく、より好ましくは０．
０５μｍ以下である。該表面粗度が０．１μｍ以上であ
る場合、高速塗布時に空気同伴現象に起因した塗布欠陥
が発生する。

【００３８】本発明において、ウェブ５の表面粗度は、
表面粗さ形状測定器（東京精密社製SURFCOM500B）を用
いて測定した。

【００３９】本発明において、高速塗布とは、搬送速度
が２５０ｍ／ｍｉｎ以上のウェブ５上に塗布液膜２を塗
設することをいうものとする。

【００４０】本発明において、塗布量湿分は特に制限さ
れるものではない。要求される印字特性、乾燥条件等に
応じて適宜定められる。常用範囲は、全層で４０ｇ／ｍ
²から１２０ｇ／ｍ²の範囲内である。

【００４１】

【実施例】特公昭４９−２４１３３号公報記載のスライ
ドカーテン塗布装置により下記条件に従って塗布を行っ
た。操作条件ウェブ：１４０μｍ厚ポリエチレン樹脂被覆紙表面粗度：０．２μｍ、０．２５μｍ、０．８μｍの３種類：１００μｍ厚ポリエチレンテレフタレートフィルム表面粗度：０．０１μｍウェブ幅：３５０ｍｍ塗布幅：３２０ｍｍカーテン高さ：７５ｍｍ

【００４２】塗布液：温度設定：３６℃ 表面張力は、プレート法（協和界面科学社製ＣＢＶＰ−
Ｚ）により測定した。全層塗布量湿分を４０ｇ／ｍ²か
ら１２０ｇ／ｍ²の範囲内で変化させることによって所
定粘度に調整した。なお、部とあるのは重量部を意味す
るものとする。本実施例は２層塗布であるので、表１、
表２、表３記載中「最下層高剪断時の粘度」とあるの
は、「下層高剪断時の粘度」を示すものとする。

【００４３】上層インク受容層塗布液組成石灰処理ゼラチン（８％水溶液）３５部ポリビニルピロリドンＫ−３０（８％水溶液）６３部ジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸ソーダ（１％水溶液）２部表面張力：２５ｄｙｎｅ／ｃｍ下層インク受容層塗布液組成石灰処理ゼラチン（８％水溶液）３５．５部カルボキシメチルセルロース（８％水溶液）６３．５部ジ−２−エチルヘキシルスルホコハク酸ソーダ（１％水溶液）１部表面張力：２８ｄｙｎｅ／ｃｍ

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【発明の効果】本発明により、少なくとも２種以上の塗
布液をカーテン塗布装置によって同時塗布する方法にお
いて、多種多様なインクジェット用支持体上にインク受
容層塗布液をヒール現象、空気同伴現象等に起因した塗
布欠陥が生じることなく高速で多層同時塗布する方法を
提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の模式構成側面図。

【図２】本発明における剪断速度と粘度の関係を示した
図。

【図３】塗布液膜落下位置を示した図。

【図４】接液部の流速分布の一例を示した横断面図。

【符号の説明】

１スライドカーテンヘッド２塗布液膜３接液部４バックアップロール５ウェブ４１液膜厚４２全膜厚 α 衝突角度Ｌバックアップロールとウェブの接触距離

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２種以上の塗布液を薄膜液状
物として自由落下させ、連続走行する支持体上に塗設す
るカーテン塗布方法に於いて、前記支持体表面粗度を
０．１μｍ以上とし、最下層塗布液の高剪断時の粘度を
３０ｃｐｓ以上３００ｃｐｓ以下としたことを特徴とす
る塗布方法。
【請求項２】少なくとも２種以上の塗布液を薄膜液状
物として自由落下させ、連続走行する支持体上に塗設す
るカーテン塗布方法に於いて、前記支持体表面粗度を
０．１μｍ未満とし、最下層塗布液の高剪断時の粘度を
５ｃｐｓ以上２５ｃｐｓ以下としたことを特徴とする塗
布方法。
【請求項３】バックアップロール頂部に前記薄膜液状
物を落下させ、且つ前記支持体と前記バックアップロー
ルが接する距離を前記バックアップロール頂部を起点と
して前記支持体走行方向に３ｍｍ以上としたことを特徴
とする請求項１または２記載の塗布方法。
【請求項４】前記塗布液がインク受容層塗布液である
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の塗布方
法。