JP2015003500A - 記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
アルゴンガスを用い、前記アルゴンガスの出力を25.6W(4kV×6.4μA)とし、エッチング角度45度でエッチングを行う。
本発明の記録媒体は、基材と、少なくとも1層のインク受容層とを有する。本発明においては、インクジェット記録方法に用いるインクジェット用記録媒体であることが好ましい。
基材に用いることが可能な材料としては、紙、フィルム、ガラス及び金属などが挙げられる。中でも、紙を用いた基材、所謂、基紙を用いることが好ましい。
基紙は、木材パルプを主原料とし、必要に応じてポリプロピレンなどの合成パルプや、ナイロンやポリエステルなどの合成繊維を加えて抄紙される。木材パルプとしては広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、広葉樹晒サルファイトパルプ(LBSP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、針葉樹晒サルファイトパルプ(NBSP)、広葉樹溶解パルプ(LDP)、針葉樹溶解パルプ(NDP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)などが挙げられる。これらは、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。木材パルプの中でも短繊維成分の多いLBKP、NBSP、LBSP、NDP、LDPを用いることが好ましい。パルプとしては、不純物の少ない化学パルプ(硫酸塩パルプや亜硫酸塩パルプ)が好ましい。また、漂白処理を行って白色度を向上させたパルプも好ましい。基紙中には、サイズ剤、白色顔料、紙力増強剤、蛍光増白剤、水分保持剤、分散剤、柔軟化剤などを適宜添加してもよい。
本発明において、基紙が樹脂で被覆されている場合は、樹脂層は基紙の表面の一部を被覆するように設けられていればよい。更には、樹脂層の被覆率(樹脂層で被覆された基紙の表面の面積/基紙の表面の全面積)が70%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、100%であること、即ち、基紙の表面の全面が樹脂層で被覆されていることが特に好ましい。
本発明において、インク受容層はアルミナ粒子と、シリカ粒子と、バインダーとを含有する。本発明において、アルミナ粒子と、シリカ粒子と、バインダーとを含有するインク受容層が、記録媒体の最表面のインク受容層であることが好ましい。更に、インク受容層は単層でもよいし、2層以上の複層でもよい。また、インク受容層は、上記基材の片面のみに設けられてもよく、両面に設けられてもよい。本発明においては両面に設けられていることが好ましい。基材の片面における、インク受容層の膜厚は、10μm以上60μm以下であることが好ましく、更には、15μm以上45μm以下であることがより好ましい。
上述の通り、本発明において、Al元素とSi元素の合計の存在量に対するSi元素の存在量の比率は、記録媒体の表面に対して略垂直方向に、表面側から基材側に向かって、エッチングしながらX線光電子分光法による組成分析を行うことで得る。本発明の記録媒体は、エッチング時間0分でのAl元素とSi元素の合計の存在量に対するSi元素の存在量の比率(Si元素/Al元素+Si元素)が10atom%以上90atom%以下であり、エッチング時間5分でのSi元素/Al元素+Si元素が50atom%以上である。また、エッチング時間0分において、40atom%以上90atom%以下となることが好ましく、60atom%以上80atom%以下となることがより好ましい。エッチング時間5分において、50atom%以上99atom%以下となることが好ましく、75atom%以上95atom%以下であることがより好ましい。更には、エッチング時間20分において、90atom%以下となることが好ましく、80atom%以下となることがより好ましく、15atom%以上50atom%以下となることが特に好ましい。
以下、インク受容層に含有することができる材料について、それぞれ説明する。
本発明においてアルミナ粒子の平均一次粒径は、5nm以上50nm以下が好ましく、更には、10nm以上40nm以下がより好ましく、10nm以上30nm以下が特に好ましい。尚、本発明において、アルミナ粒子の平均一次粒径は、電子顕微鏡によって観察したときのアルミナ粒子の一次粒子の投影面積と等しい面積を有する円の直径の数平均粒径である。このとき少なくとも100点以上で測定を行う。
Al2O3−n(OH)2n・mH2O
(式中、nは0、1、2又は3であり、mは0以上10以下、好ましくは0以上5以下である。ただし、mとnは同時に0にはならない。)
により表されるものを好適に用いることができる。尚、mH2Oは、多くの場合、結晶格子の形成に関与しない脱離可能な水相を表すものであるため、mは整数でなくてもよい。また、アルミナ水和物を加熱するとmは0となり得る。
R−SO3H
(式中、Rは水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルケニル基の何れかを表す。Rは、更にオキソ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、及びアシル基で置換されていてもよい。)
で表されるスルホン酸を用いることが、画像の滲みを抑制する効果が得られるため好ましい。本発明においては、上記酸の含有量は、アルミナ粒子の含有量に対して、1.0質量%以上2.0質量%以下であることが好ましく、1.2質量%以上1.6質量%以下であることがより好ましい。
本発明においてシリカ粒子の平均一次粒径は、5nm以上100nm以下が好ましい。尚、本発明において、シリカ粒子の平均一次粒径は、電子顕微鏡によって観察したときのシリカ粒子の一次粒子の投影面積と等しい面積を有する円の直径の数平均粒径である。このとき少なくとも100点以上で測定を行う。
本発明において、インク受容層はバインダーを含有する。本発明において、バインダーとは、アルミナ粒子やシリカ粒子といった無機粒子を結着し、被膜を形成することができる材料を意味する。
本発明において、インク受容層は更に架橋剤を含有することが好ましい。架橋剤としては、例えば、アルデヒド系化合物、メラミン系化合物、イソシアネート系化合物、ジルコニウム系化合物、アミド系化合物、アルミニウム系化合物、ホウ酸、及びホウ酸塩などが挙げられる。これらの架橋剤は、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。特にバインダーとしてポリビニルアルコールやポリビニルアルコール誘導体を用いる場合は、上記した架橋剤の中でも、ホウ酸やホウ酸塩を用いることが好ましい。
本発明において、インク受容層は、これまで述べてきたもの以外のその他の添加剤を含有してもよい。その他の添加剤としては、pH調整剤、増粘剤、流動性改良剤、消泡剤、抑泡剤、界面活性剤、離型剤、浸透剤、着色顔料、着色染料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤、耐水化剤、染料定着剤、硬化剤、耐候材料などが挙げられる。
本発明においては、基材とインク受容層との間に下塗り層を設けてもよい。下塗り層を設けることで、基材とインク受容層との密着性を向上することができる。下塗り層は、水溶性ポリエステル樹脂、ゼラチン、ポリビニルアルコールなどを含有することが好ましい。下塗り層の膜厚は、0.01μm以上5μm以下が好ましい。
本発明においては、基材のインク受容層が設けられる面とは反対側の面にバックコート層を設けてもよい。バックコート層を設けることで、ハンドリング性、搬送適性、多数枚積載での連続印字時の耐搬送傷性を向上することができる。バックコート層は、白色顔料やバインダーなどを含有することが好ましい。
本発明において、記録媒体を製造する方法としては、基材を作製する工程と、インク受容層用の塗工液を調製する工程と、インク受容層用塗工液を基材に塗工する工程とを有する方法が好ましい。以下、記録媒体の製造方法について説明する。
本発明において、基紙の作製方法としては、一般的に用いられている抄紙方法を適用することができる。抄紙装置としては、例えば長網抄紙機、丸網抄紙機、円胴、ツインワイヤーなどが挙げられる。基紙の表面平滑性を高めるために、抄紙工程中又は抄紙工程後に、熱及び圧力を加えて表面処理してもよい。具体的な表面処理方法としては、マシンカレンダーやスーパーカレンダーといったカレンダー処理が挙げられる。
本発明の記録媒体において、基材にインク受容層を形成する方法としては、例えば以下の方法を挙げることができる。まず、インク受容層用塗工液を調製する。そして、基材に上記塗工液を塗工及び乾燥することで、本発明の記録媒体を得ることができる。塗工液の塗工方法としては、カーテンコーター、エクストルージョン方式を用いたコーター、スライドホッパー方式を用いたコーターなどを用いることができる。尚、塗工時に塗工液を加温してもよい。また、塗工後の乾燥方法としては、直線トンネル乾燥機、アーチドライヤー、エアループドライヤー、サインカーブエアフロートドライヤーなどの熱風乾燥機を使用する方法、赤外線、加熱ドライヤー、マイクロ波などを利用した乾燥機を使用する方法が挙げられる。
<基材の作製>
カナダ標準濾水度が450mLCSFのLBKP80部、カナダ標準濾水度が480mLCSFのNBKP20部、カチオン化澱粉0.60部、重質炭酸カルシウム10部、軽質炭酸カルシウム15部、アルキルケテンダイマー0.10部、カチオン性ポリアクリルアミド0.030部を混合し、固形分の含有量が3.0質量%となるように水を加えて、紙料を得た。次いで、紙料を長網抄紙機で抄造し、3段のウエットプレスを行った後、多筒式ドライヤーで乾燥した。その後、サイズプレス装置で乾燥後の固形分が1.0g/m2となるように酸化澱粉水溶液を含浸、乾燥させた。更に、マシンカレンダー仕上げをして、坪量が170g/m2、ステキヒトサイズ度100秒、透気度50秒、ベック平滑度30秒、ガーレー剛度11.0mN、膜厚が100μmの基紙を作製した。次いで、低密度ポリエチレン70部と、高密度ポリエチレン20部と、酸化チタン10部とからなる樹脂組成物を、乾燥塗工量が25g/m2となる様に、基紙の片面(表面とする)に塗工した。更に、基紙の裏面に低密度ポリエチレン50部と、高密度ポリエチレン50部とからなる樹脂組成物を、乾燥塗工量が25g/m2となる様に塗工して、基材を得た。
(アルミナ水和物分散液の調製)
イオン交換水333部に対して、解膠酸として、メタンスルホン酸1.65部を添加した。このメタンスルホン酸水溶液をホモミキサー T.K.ホモミクサーMARKII2.5型(特殊機化工業製)で3,000rpmの回転条件で攪拌しながらアルミナ水和物DISPERAL HP14(平均二次粒径が140nm)(サソール製)100部を少量ずつ添加した。添加終了後もそのまま30分間攪拌し、固形分の含有量が23質量%のアルミナ水和物分散液を調製した。
イオン交換水333部に対して、解膠酸として、メタンスルホン酸1.65部を添加した。このメタンスルホン酸水溶液をホモミキサー T.K.ホモミクサーMARKII2.5型で3,000rpmの回転条件で攪拌しながら気相法γ−アルミナAeroxide Alu C(平均二次粒径が160nm)(Evonik製)100部を少量ずつ添加した。添加終了後もそのまま30分間攪拌し、固形分の含有量が23質量%の気相法アルミナ分散液を調製した。
イオン交換水420部に対し、ジメチルジアリルアンモニウムクロライドホモポリマー シャロールDC902P(第一工業製薬製)5部を吸引型分散撹拌機Conti−TDS(YSTRAL製)に添加した。更に、最大回転数で気相法シリカ AEROSIL50(平均一次粒径が30nm)(日本アエロジル製)を少量ずつ100部添加し、24時間分散を行い固形分の含有量が20質量%の気相法シリカ分散液1を得た。
上記(気相法シリカ分散液1の調製)において、AEROSIL50をAEROSIL200(平均一次粒径が12nm)(日本アエロジル製)にかえた以外は同様にして、固形分の含有量が20質量%の気相法シリカ分散液2を得た。
コロイダルシリカ分散液としては、以下の表1に記載したものを用いた。
(塗工液1−1〜1−5の調製)
塗工液1−1〜1−5は、上記で調製した無機粒子分散液と、バインダーであるポリビニルアルコールPVA235(クラレ製)と、架橋剤であるオルトホウ酸とを、固形分の含有量の部数が表2の値となるように混合したものをそれぞれ用いた。
塗工液2−1〜2−10は、上記で調製した無機粒子分散液と、バインダーであるポリビニルアルコールPVA235(表3中の「PVA」)又はシラノール変性ポリビニルアルコールR−1130(クラレ製)(表3中の「シラノール変性PVA」)と、架橋剤であるオルトホウ酸と、アセチレンジオール系界面活性剤であるサーフィノール440(日信化学製)を、固形分の含有量の部数が表3の値となるように混合したものをそれぞれ用いた。
上記で調製した塗工液1−1と塗工液2−1を質量比率で1:9となるように混合し、塗工液2−11とした。
上記で得た基材上に、上記で調製したインク受容層用塗工液を塗工した。塗工液を2種類(第1の塗工液と第2の塗工液)塗工する場合は、それぞれの塗工液の乾燥塗工量(g/m2)が表4に記載の値となるように多層スライドホッパー型塗工装置にて同時多層塗工法により塗工した。更に、塗工後、120℃の熱風で乾燥し、記録媒体を得た。得られた記録媒体について、上述のエッチング条件及び分析条件により、エッチングしながらX線光電子分光法による組成分析を行った。そして、エッチング時間0分、5分及び20分でのAl元素とSi元素の合計の存在量に対するSi元素の存在量の比率(Si元素/Al元素+Si元素)を得た。結果を表4に示す。
本発明においては、下記の各評価項目の評価基準のAA〜Bを好ましいレベルとし、C及びDを許容できないレベルとした。下記の各評価において、記録媒体に画像を記録する際は、インクジェット記録装置PIXUS MP990(キヤノン製)に、インクカートリッジBCI−321(キヤノン製)を装着して、温度:23℃、相対湿度:50%の条件で記録した。尚、上記インクジェット記録装置では、解像度600dpi×600dpiで1/600インチ×1/600インチの単位領域に約11ngのインクを1滴付与する条件で記録された画像を、記録デューティが100%であると定義する。
記録媒体に、上記インクジェット記録装置を用いて、記録デューティが200%、250%、300%、350%のグリーン色のベタ画像4つを記録した。得られた画像におけるビーディング現象の発生の有無を目視で確認することで、インク吸収性を評価した。尚、ビーディング現象とは、記録媒体に吸収される前のインク滴同士が合体する現象で、インク吸収性と相関が高いことが知られている。即ち、記録デューティが高い画像でもビーディング現象が発生しなければ記録媒体のインク吸収性が高いと判断することができる。評価結果を表5に示す。
AA:記録デューティが350%の画像でもビーディング現象が発生していなかった
A:記録デューティが350%の画像ではビーディング現象が発生していたが、300%の画像では発生していなかった
B:記録デューティが300%の画像ではビーディング現象が発生していたが、250%の画像では発生していなかった
C:記録デューティが250%の画像ではビーディング現象が発生していたが、200%の画像では発生していなかった
D:記録デューティが200%の画像でもビーディング現象が発生していた。
記録媒体に、上記インクジェット記録装置を用いて、記録デューティが100%のブラック色のベタ画像を記録した。得られた画像の光学濃度を光学反射濃度計 530分光濃度計(X−Rite製)を用いて測定し、以下の基準で画像の発色性を評価した。評価結果を表5に示す。
AA:画像の光学濃度が2.30以上であった
A:画像の光学濃度が2.20以上2.30未満であった
B:画像の光学濃度が2.10以上2.20未満であった
C:画像の光学濃度が2.00以上2.10未満であった
D:画像の光学濃度が2.00未満であった。
JIS−L0849に準じた学振型摩擦試験機II型(テスター産業製)を用いて、記録媒体の耐傷性の評価を行った。具体的には以下の通りである。摩擦試験機の振動台に記録媒体をインク受容層側が上になるようにセットした。そして、100gの重りを載せた摩擦子にキムタオルを装着したものを、記録媒体の表面を擦るように5往復させた。その後、擦った領域と、擦っていない領域の20°光沢度を測定し、その20°光沢度の差[=(擦った領域の20°光沢度)−(擦っていない領域の20°光沢度)]を算出した。擦った領域は、記録媒体の耐傷性が低い程、20°光沢度が高くなる傾向があるため、上記20°光沢度の差が大きくなる。尚、20°光沢度は、JIS−Z8741に記載の方法で測定した。評価基準は以下の通りである。評価結果を表5に示す。
AA:20°光沢度の差が2%未満であった
A:20°光沢度の差が2%以上5%未満であった
B:20°光沢度の差が5%以上10%未満であった
C:20°光沢度の差が10%以上15%未満であった
D:20°光沢度の差が15%以上であった。
記録媒体の20°光沢度をJIS−Z8741に記載の方法で測定し、以下の基準で光沢性を評価した。評価結果を表5に示す。
AA:20°光沢度が25%以上であった
A:20°光沢度が20%以上25%未満であった
B:20°光沢度が15%以上20%未満であった
C:20°光沢度が10%以上15%未満であった
D:20°光沢度が10%未満であった。
Claims (10)
- 基材とインク受容層とを有する記録媒体であって、
前記インク受容層が、アルミナ粒子と、シリカ粒子と、バインダーとを含有し、
前記記録媒体を、記録媒体の表面に対して略垂直方向に、表面側から基材側に向かって、下記のエッチング条件でエッチングしながら、X線光電子分光法による組成分析を行ったときに、エッチング時間0分でのAl元素とSi元素の合計の存在量に対するSi元素の存在量の比率が、10atom%以上90atom%以下であり、エッチング時間5分でのAl元素とSi元素の合計の存在量に対するSi元素の存在量の比率が、50atom%以上であることを特徴とする記録媒体。
(エッチング条件)
アルゴンガスを用い、前記アルゴンガスの出力を25.6W(4kV×6.4μA)とし、エッチング角度45度でエッチングを行う。 - エッチング時間20分でのAl元素とSi元素の合計の存在量に対するSi元素の存在量の比率が、90atom%以下である請求項1に記載の記録媒体。
- 前記シリカ粒子が、平均一次粒径が30nm以上100nm以下のコロイダルシリカである請求項1又は2に記載の記録媒体。
- 前記アルミナ粒子の平均二次粒径が、50nm以上300nm以下である請求項1乃至3の何れか1項に記載の記録媒体。
- 前記インク受容層が、前記アルミナ粒子として、アルミナ水和物及び気相法アルミナを共に含有する請求項1乃至4の何れか1項に記載の記録媒体。
- 前記インク受容層中の、前記アルミナ粒子及び前記シリカ粒子の合計の含有量が、50質量%以上98質量%以下である請求項1乃至5の何れか1項に記載の記録媒体。
- 前記インク受容層中の、前記バインダーの含有量が、前記アルミナ粒子及び前記シリカ粒子の合計の含有量に対して、8.0質量%以上30.0質量%以下である請求項1乃至6の何れか1項に記載の記録媒体。
- 前記バインダーが、シラノール基を有するポリビニルアルコールである請求項1乃至7の何れか1項に記載の記録媒体。
- 前記基材上に、アルミナ粒子を含有する塗工液と、シリカ粒子及びシラノール基を有するポリビニルアルコールを含有する塗工液とを同時多層塗工法により塗工することでインク受容層を得る請求項8に記載の記録媒体。
- 前記アルミナ粒子を含有する塗工液の乾燥塗工量が、15g/m2以上42g/m2以下であり、前記シリカ粒子及びシラノール基を有するポリビニルアルコールを含有する塗工液の乾燥塗工量が、0.3g/m2以上2.0g/m2以下である請求項9に記載の記録媒体。
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