JP2008230077A

JP2008230077A - インクジェット記録媒体

Info

Publication number: JP2008230077A
Application number: JP2007073764A
Authority: JP
Inventors: Junichi Hayakawa; 潤一早川; Akito Ogino; 明人荻野
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2007-03-21
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】インクジェット印刷時での印刷品質が良好であるだけでなく、オフセット印刷す
るに足る十分な表面強度をも有する、インクジェット記録媒体を提供する。
【解決手段】支持体上にの少なくとも一方の面に、インク受理層を設けたインクジェット記録媒体において、前記インク受理層中は結着剤と乾式粉砕により製造された粉末セルロースを含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット記録媒体に関し、特に発色性やインク吸収性のみならず表面強度にも優れたインクジェット記録媒体に関する。

インクジェット記録方式は、近年急速に発展してきた記録方式であり、フルカラー化や高速化が容易なことや印字騒音が少ない等の特徴を有する上、装置がコンパクトで低価格であることから、家庭やオフィスでのカラー印刷機として普及して来ている。インクジェット記録方式はノズルから紙などの記録媒体に向けてインク液滴を噴射させて画像を形成させるので、記録媒体とプリンタが直接接触しないノンインパクト式の印刷方式である。また、インクは安定した液滴を形成させる上から多量の溶媒を含むので、良画質の印刷をするためには、ノズルより噴射されたインク液滴を、記録媒体は速やかに吸収する必要がある。このために、記録媒体にはインク受理層が設けられる。

一般に、インク受理層は、インクを瞬時にまた多量に吸収するための顔料、顔料を支持体に結合させる結着剤、インクをインク受理層に固着させておくためのインク定着剤及び各種助剤から形成されている。顔料としては、インク吸収性及び発色性の観点から、合成非晶質シリカが最も一般的に使用されている。シリカは吸収性が高い顔料であるが嵩高で空隙が大きいため、一般印刷用塗工紙に使用されるような、カオリンや炭酸カルシウム等の顔料に比較して、同じ結着剤量では塗工層の表面強度が大幅に低いので、一般印刷用紙に使用するのは不向きである。しかしながら、前記したように、インクジェット記録方式はノンインパクト方式の印刷であるために印刷時の表面強度は従来大きな問題とはならず、インク吸収性及び発色性の特徴を活かし、インクジェット記録媒体の受容層に広く使用されてきた。

近年、インクジェット記録方式の急激な普及に伴い、例えば、一般的なオフセット印刷を部分的に施した後にインクジェット印刷を行うことを想定し、オフセット印刷適性とインクジェット記録適性の両方に優れたインクジェット印刷用紙の開発が望まれている。しかしながら、上述したシリカのようなインク吸収性の高い顔料から構成される塗工層は一般的に表面強度が弱い。また表面強度を上げるために結着剤を多量に配合すると、塗工液の粘度が上昇して塗工し難くなり、塗工ムラが生じることがあるし、塗工後も結着剤の一部が顔料粒子に吸着されたままの状態になるためインクジェット記録の印字濃度やインク吸収性が不充分になるという問題が生じる。また一般に、塗工液を作製する際には結着剤はいったん水溶液にしてから配合する。この場合の結着剤水溶液の濃度は低いので、結着剤の配合量を増やすと塗工液濃度が下がることになり、設計した塗布量を維持することが困難となることがあり、印刷品質が低下することもある。

表面強度を高くするためには、上述したように、一般印刷用塗工紙に使用されるようなシリカに比較して吸収性の低い顔料、例えばカオリン、タルク、炭酸カルシウム等を使用することによって表面強度を高くすることが出来るが、これらの顔料はインクの吸収性に劣るため、表面強度とインクジェット印刷の品質を両立させることは難しい。例えば、顔料分として比表面積が５０〜１３０ｍ^２／ｇである軽質炭酸カルシウムを５０質量％以上、及びシリカを５０質量％未満の配合とした場合には、軽質炭酸カルシウムの比表面積が大きすぎて、表面強度向上効果は少ない（特許文献１）。また、受理層中の全顔料に対して、３０質量％以上の重質炭酸カルシウムを含有させた非水系インク用インクジェット記録媒体が開示されているが（特許文献２）、水系インクではインク吸収性や発色性が劣り、通常用いられる水系のフルカラーインクジェットプリンターには適さないという欠点があった。

特開平２００１−１４６０７１号公報特開平２００１−２６０５２４号公報

従って本発明の目的は、インクジェット印刷時での印刷品質が良好であるだけでなく、オフセット印刷するに足る十分な表面強度をも有する、インクジェット記録媒体を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、インク受理層の顔料の代わりに、乾式粉砕により製造された粉末セルロースを使用することにより、インクジェット印刷品質を悪化させることなく、インク受理層の表面強度が通常より向上することを見出し本発明に到達した。
すなわち本発明は、支持体の少なくとも一方の面に、インク受理層を設けたインクジェット記録媒体において、前記インク受理層中は結着剤と乾式粉砕により製造された粉末セルロースを含有することを特徴とするインクジェット記録媒体である。

本発明のインクジェット記録媒体は、インクジェット記録性能に優れるだけでなくオフセ
ット印刷適性も有するので、オフセット印刷とインクジェット記録の両方を行う用途に対
して好適である。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明に用いる支持体は特に限定されるものではなく、透明であっても不透明であっても良い。例えば、セロハン、ポリエチレン、ポリプロピレン、軟質ポリ塩化ビニル、硬質ポリ塩化ビニル、ポリエステル等のプラスチックフィルム類、上質紙、ハガキ、印画紙原紙、画用紙、画彩紙、アート紙、コート紙、キャストコート紙、クラフト紙、含浸紙、合成紙、レジンコート紙等が挙げられ適宜用途に応じて使用することが出来るが、特にインク吸収性がある支持体が好ましい。

インク吸収性がある支持体としては、例えば主としてパルプと填料から構成される紙（塗工紙、非塗工紙等）を用いることが好ましい。前記紙の原料パルプとしては、化学パルプ（針葉樹の晒または未晒クラフトパルプ、広葉樹の晒または未晒クラフトパルプ等）、機械パルプ（グランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ等）、脱墨パルプ等を単独または任意の割合で混合して使用することが可能である。

本発明において、支持体上に設けられたインク受理層には、乾式粉砕により製造された粉末セルロースを含有することでインクジェット印刷品質を悪化させることなく、優れた表面強度が発現する理由は次のように推測される。本発明で使用する粉末セルロース（例えば、図１参照）は、木材パルプや非木材パルプを酸加水分解した後、濾過・水洗し、脱水・乾燥し、粉砕・篩別するという工程を経て製造されたものであり、乾燥後に粉砕（所謂、乾式粉砕）されている点を特徴とする。この乾式粉砕とは、乾燥させたパルプを高圧下で処理し、パルプ同士の衝突する際に発生する摩擦力によって粉砕する方法である。この摩擦力は、一般に行なわれている水中でビーズとパルプを処理（即ち、湿式粉砕）し、パルプとビーズとの間で発生する衝突力に比べて小さい。このため、乾式粉砕により得られる粉末セルロースは、導管由来のパルプの内部空隙を存在させた状態で、パルプが粉砕されパルプ表面が毛羽立ったものになると考えられる。

そのため、この粉末セルロースは、無機顔料と同様に粉末セルロース自身が持つ空隙にインクを吸収・定着させると共に、粉末セルロースを構成しているセルロース繊維間の毛細管現象によりインクを吸収する。このことにより、粉末セルロースは、従来から使用されていた多孔質の無機顔料（合成シリカ等）と比べてインク吸収速度が速く、特に、木材パルプを原料とした粉末セルロースは、原料の導管由来の大きな空隙も有しているため、過剰なインクを保持することができるため、優れたインク吸収性が発現されると考えられる。

また、この粉末セルロースは、上記のような製造上の特徴から、セルロースの中心繊維から外に伸びたより細い繊維やその表面の毛羽立ちを有し、これらによる絡み合いがあるため、インク受理層に含有させた場合においても十分な塗工層強度が得られ、良好な一般印刷適性が得られる。さらに、粉末セルロースを含有した層は、摩擦抵抗が小さくなるため、最表層に粉末セルロースを含有させた場合、良好な擦過性が得られると考えられる。

本発明で使用される乾式粉砕で製造された粉末セルロースとしては、ＮＰファイバー又はＫＣフロックを冠した粉末セルロース製品（日本製紙ケミカル社製）、具体的には、ＮＰファイバーＷ−１０ＭＧ２、ＫＣフロックＷ−５０、ＫＣフロックＷ−１００Ｇ、ＫＣフロックＷ−２００Ｇ、ＫＣフロックＷ−３００Ｇ、ＫＣフロックＷ−４００Ｇ（以上、日本製紙ケミカル社製）などが挙げられる。また、上記したようなこれらと同様に乾式粉砕により製造されたこれら粉末セルロースの同等品を用いてもよい。

本発明のインク受理層に用いる結着剤としては、従来の塗工紙に用いられている公知の樹脂（天然樹脂、合成樹脂等）を用いることができる。具体的には、ポリビニルアルコール、酸化澱粉やエステル化澱粉等の澱粉類、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、カゼイン、ゼラチン、大豆タンパク、スチレン−アクリル樹脂及びその誘導体、スチレン−ブタジエンラテックス、アクリルエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン、塩化ビニルエマルジョン、ウレタンエマルジョン、尿素エマルジョン、アルキッドエマルジョン及びこれらの誘導体等を、必要に応じて単独で或いは複数混合して用いることができる。特にインク発色性の点からは、ポリビニルアルコールを用いることが好ましい。

また、インク受理層中の樹脂成分の配合量は、粉末セルロース１００質量部に対して、５質量部〜５０質量部であることが好ましいが、必要な塗工層強度が得られる限り、特に限定されるものではない。

本発明により形成されるインク受理層には、通常インクジェット受容層に使用されるインク定着剤、顔料分散剤、増粘剤、消泡剤、抑泡剤、離型剤、発泡剤、着色染料、着色顔料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、耐水化剤、界面活性剤、湿潤紙力増強剤、表面サイズ剤等の助剤を、本発明の効果を損なわない範囲で適宜添加することが出来る。

また、本発明に用いられるインク受理層においては、上述した乾式粉砕法により使用された粉末セルロースと、無機や有機の顔料を本発明の効果を損なわない範囲で併用することもできる。顔料としては、、例えば合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合粒子、カオリン、クレー、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、水和アルミナ（アルミナゾル、コロイダルアルミナ、擬ベーマイト等）、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、サチンホワイト、二酸化チタン、モンモリロナイト、プラスチックピグメント等の顔料を単独で、もしくは２種類以上併用して使用することもできる。
本発明においては、透明性が高く、インクジェット記録を行った際の発色性が向上する合性非晶質シリカや、アルミナを用いることが好ましい。

本発明においては、インク受理層を支持体に設けるために、一般的な塗工装置である各種ブレードコーター、ロールコーター、エアーナイフコーター、バーコーター、ゲートロールコーター、カーテンコーター、ショートドゥエルコーター、グラビアコーター、フレキソグラビアコーター、サイズプレス等の各装置をオンマシンまたはオフマシンで使用することが出来る。
また、本発明においては、インク受理層の塗工前後に、原紙などの支持体を、マシンカレンダー、スーパーカレンダー、ソフトカレンダー等のカレンダー装置で表面処理することも可能である。

本発明における、支持体上に設けられるインク受理層の総数及び構成については特に限定されるものではない。すなわち、インク受理層を支持体の片面あるいは両面に２層以上設けてもよい。また、本発明において、インク受理層を支持体の片面に設けた場合は、支持体のインク受理層と反対側の面に、カール矯正あるいは搬送性改良等の目的で塗工層を設けることも可能である。

インク受理層の塗工量としては、インク受理層のインク吸収容量及び実用に耐えられる程度のインク受理層と支持体の接着強度を基準に決定することが好ましい。本発明においては、乾燥塗工量が３〜３０ｇ／ｍ^２の範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは５〜２０ｇ／ｍ^２である。乾燥塗工量が３ｇ／ｍ^２に満たないと、インク受理層である塗工層が支持体表面を完全に覆うことが難しく、塗工層によるインクの吸収性が十分でないため、吸収ムラが発生し、インクジェット印字性能に悪影響が生じる。また乾燥塗工量が３０ｇ／ｍ^２を越えるとインク受理層と支持体間の接着強度が実用に耐えられないレベルとなり、粉落ちと呼ばれる、支持体からの塗工層の剥離が発生し、重大な問題が生じる。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。また、実施例において示す「部」及び「％」は、特に明示しない限
り質量部及び質量％を表す。
＜実施例１＞
広葉樹漂白クラフトパルプ（濾水度３５０ｍｌｃ．ｓ．ｆ）からなるパルプスラリー１００部に対し、填料として炭酸カルシウム１５部、内添サイズ剤（サイズパインＮＴ−８７：荒川化学社製）０．４％カチオン化デンプン０．８部、を添加し、外添サイズ剤（燐酸エステル化デンプン５％とポリビニルアルコール０．５％の液）を、サイズプレスにより乾燥質量が３．６ｇ／ｍ^２となるように塗布し、マシンカレンダー処理して坪量１７５ｇ／ｍ^２の原紙（支持体）を製造した。

この支持体Ｘの片面に、粉末セルロースＮＰファイバーＷ−０６ＭＧ（日本製紙ケミカル社製）８０部、合成非晶質シリカファインシールＸ−３７（トクヤマ社製）２０部、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ１０３：クラレ社製）５０部、カチオン性樹脂（ポリアミンアンモニアエピクロロヒドリン、アニオン要求量：６ｍｅｑ／ｇ、分子量１００，０００）２０部、カチオン性サイズ剤（ＳＳ３３５：星光ＰＭＣ社製）１０部からなる塗工液（固形分：２１％）を、バーブレードコーターを用いて、乾燥塗布量が７．５ｇ／ｍ^２となる様に上記の塗料を塗工し、インクジェット記録媒体を得た。

＜実施例２＞
粉末セルロースＮＰファイバーＷ−０６ＭＧ（日本製紙ケミカル社製）に代えて粉末セルロースＮＰファイバーＷ−１０ＭＧ２（日本製紙ケミカル社製）８０部用いたこと以外は実施例１とまったく同様にして塗工液（固形分：２１％）を調製し、この塗工液を実施例１と全く同様にして支持体Ｘに乾燥塗布量が７．５ｇ／ｍ^２となる様に上記の塗料を塗工し、インクジェット記録媒体を得た。

＜実施例３＞
合成非晶質シリカファインシールＸ−３７（トクヤマ社製）２０部を除き、粉末セルロースＮＰファイバーＷ−０６ＭＧ（日本製紙ケミカル社製）１００部用いたこと以外は実施例１とまったく同様にして塗工液（固形分：２１％）を調製し、この塗工液を実施例１と全く同様にして支持体Ｘに乾燥塗布量が７．５ｇ／ｍ^２となる様に上記の塗料を塗工し、インクジェット記録媒体を得た。

＜比較例１＞
粉末セルロースＮＰファイバーＷ−０６ＭＧに代えて東ソー・シリカ社製ニップジェルＡＹ−６０１を８０部用いたこと以外は実施例１と全く同様にして塗工液（固形分：３０％）を調製し、この塗工液を実施例１とまったく同様にして支持体Ｘに乾燥塗布量が７．５ｇ／ｍ^２となる様に上記の塗料を塗工し、インクジェット記録媒体を得た。

＜比較例２＞
粉末セルロースＮＰファイバーＷ−０６ＭＧに代えてトクヤマ社製ファインシールＸ−１２を８０部用いたこと以外は実施例１と全く同様にして塗工液（固形分：２８％）を調製し、この塗工液を実施例１とまったく同様にして支持体Ｘに乾燥塗布量が７．５ｇ／ｍ^２となる様に上記の塗料を塗工し、インクジェット記録媒体を得た。

＜評価方法＞
実施例および比較例で得られたインクジェット記録媒体の評価を、以下に示す方法により
行った。各項目において、〇又は△以上の評価であれば実用することが出来る。なお、イ
ンクジェット記録の評価に関しては、市販のインクジェットプリンターＰＭ−Ｇ８２０（セイコーエプソン社製インクジェットプリンター）を用いた。結果は表１にまとめる。

・インク吸収性：
レッドとグリーンの各ベタ画像を隣り合わせにして印字し、その境界部の滲み具合で評価した。
◎：印字部の境界滲みが無い
○：印字部の境界滲みがほとんど無い
△：印字部の境界滲みが有るが程度は軽い
×：印字部の境界滲みがひどい

・フェザーリング：
セイコーエプソン社製ＰＭ−Ｇ８２０でサンプルに０．５Ｐｔの線を印字し３時間経過後に拡大観察して評価した。
○：フェザーリングがほとんど認められない
△：フェザーリングがやや認められるが、実使用上問題ないレベル
×：フェザーリングが激しく、実使用に耐えない

・耐水性：
セイコーエプソン社製ＰＭ−Ｇ８２０でサンプルに「電」の文字をブラックで印字し３時間経過後に２０μｌの水を印字部に滴下し、評価した。
○：印字部の滲みがほとんど見られない
△：印字部の滲みが見られるが、文字の判別は出来る
×：印字部が滲み、文字の判別がほとんど出来ない

・表面強度：
サンプルに粘着テープ（ニチバン社製１８ｍｍ）をローラーで２０往復させて貼り付け、粘着テープを１８０°剥離したときに粘着テープに付いた塗工層の量を目視で評価した。
○：塗工層の剥がれがほとんど無い
△：塗工層の剥がれが有るが、程度は軽い
×：塗工層が剥がれ、粘着テープ全面が白くなる

表１から明らかなように、インク受理層に乾式粉砕セルロースを含有する実施例１〜３においては、インク吸収性、フェザーリング、表面強度共に良好なインクジェット記録媒体を得ることができた。一方、粉砕セルロースの代わりに粒径が小さい合成シリカ含有する比較例１は表面強度が不十分であった。また、粒径が大きい合成シリカを含有する比較例２においては、フェザーリング、表面強度が劣る物であった。

Claims

支持体の少なくとも一方の面に、インク受理層を設けたインクジェット記録媒体において、前記インク受理層中は結着剤と乾式粉砕により製造された粉末セルロースを含有することを特徴とするインクジェット記録媒体。