JP2015030241A - 記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 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、コロイダルシリカと、ジルコニウム化合物と、アンモニウム塩と、ヒドロキシカルボン酸を含有し、前記インク受容層に含まれるコロイダルシリカのうち、90%以上が、前記記録媒体の最表面から深さ方向に0nm以上300nm以下の領域に存在することを特徴とする記録媒体。
【選択図】 図1
Description
したがって、本発明の目的は、光沢性及び耐傷性に優れた記録媒体を提供することにある。
本発明の記録媒体は、基材と、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として用いられることが好ましい。
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。
本発明の記録媒体は、コロイダルシリカと、ジルコニウム化合物と、アンモニウム塩と、ヒドロキシカルボン酸を含有するインク受容層を有する。本発明において、コロイダルシリカと、ジルコニウム化合物と、アンモニウム塩と、ヒドロキシカルボン酸を含有するインク受容層は、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。
本発明においてコロイダルシリカの平均一次粒径は、10nm以上120nm以下が好ましい。また、20nm以上100nm以下がより好ましい。20nmより小さいと、インク吸収性が十分に得られない場合がある。100nmより大きいと、耐傷性の向上効果が十分に得られない場合がある。尚、本発明において、コロイダルシリカの平均一次粒径は、電子顕微鏡によって観察したときのコロイダルシリカ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、インク受容層はコロイダルシリカ以外の無機粒子(以下、単に「無機粒子」ともいう)を含有してもよい。無機粒子の平均一次粒子径は、1nm以上であることが好ましい。更には、1μm以下がより好ましい。また、30nm以下がより好ましく、3nm以上10nm以下が特に好ましい。本発明において、無機粒子の平均一次粒子径は、電子顕微鏡によって観察したときの無機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子径である。このとき少なくとも100点以上で測定を行う。
一般式(X):Al2O3−n(OH)2n・mH2O
(一般式(X)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。)
により表されるアルミナ水和物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。
一般式(Y):R−SO3H
(一般式(Y)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、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、アルミナ水和物及び気相法アルミナの合計の含有量に対して、1.0質量%以上2.0質量%以下であることが好ましく、1.3質量%以上1.6質量%以下であることがより好ましい。
インク受容層における、ジルコニウム化合物の含有量は、耐傷性の観点から0.2mmol/m2以上であることが好ましく、0.4mmol/m2以上であることがより好ましい。また、得られる画像の発色性の観点から1.2mmol/m2以下であることが好ましく、0.8mmol/m2以下であることがより好ましい。インク受容層における、ジルコニウム化合物の含有量が、0.4mmol/m2以上0.8mmol/m2以下であることが特に好ましい。
本発明において、アンモニウム塩には、有機アンモニウム塩も含むものとする。アンモニウム塩の具体例としては、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミンなどの揮発性のアミンと炭酸、塩酸、酢酸などの酸との塩が挙げられる。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。本発明においては、上述のジルコニウム化合物と、アンモニウム塩を別々に含有させても良いが、特に好ましくはジルコニウム化合物のアンモニウム塩を含有させる方法が挙げられる。尚、本発明において、ジルコニウム化合物のアンモニウム塩を含有する場合は、ジルコニウム化合物とアンモニウム塩の両方を含有していると考えるものとする。ジルコニウム化合物のアンモニウム塩としては、特に、炭酸ジルコニウムアンモニウムを用いることが好ましい。
本発明において、ヒドロキシカルボン酸とは、ヒドロキシル基とカルボキシル基を有し、かつ、カルボキシル基のα位にヒドロキシル基を有する化合物を意味し、ヒドロキシカルボン酸塩も含むものとする。カルボキシル基のα位にヒドロキシル基を有することが必要である理由は以下の通りである。ヒドロキシカルボン酸は、ジルコニウム化合物に配位することで、ジルコニウム化合物の反応性を制御することができるが、カルボキシル基のα位にヒドロキシル基を有することで、ジルコニウム化合物への配位力が適度になるためである。ヒドロキシカルボン酸の具体例としては、グリコール酸、乳酸、酒石酸、リンゴ酸、ヒドロキシル酪酸、クエン酸、グルコン酸などが挙げられる。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。中でも、耐傷性の観点から、酒石酸が好ましい。
本発明において、インク受容層はバインダーを含有することが好ましい。本発明において、バインダーとは、コロイダルシリカなどの無機粒子を結着し、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。具体的には、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。
(第1の塗工液1−1の調製)
イオン交換水79.23部に対して、ポリジアリルジメチルアミン塩酸塩:シャロールDC902P(第一工業製薬製、固形分の含有量が50質量%)を1.54部添加した。この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、気相法シリカAEROSIL300(EVONIK製)19.23部を少量ずつ添加した(気相法シリカとポリジアリルジメチルアミン塩酸塩の比率が100:4)。更に、ナノマイザー(吉田機械興業製)で2回処理を行い、固形分の含有量が20質量%の気相法シリカ分散液を調製した。
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(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。
後述するコロイダルシリカ分散液と、ジルコニウム化合物と、ヒドロキシカルボン酸とを、固形分の含有量の部数が表1の値となるように混合した。尚、コロイダルシリカ分散液としては、以下の表2に記載したものを用いた。また、炭酸ジルコニウムアンモニウムは、AC−7(第一稀元素工業製)を用いた。
上記で得た基材、第1の塗工液、第2の塗工液を用いて、以下のようにして、記録媒体を作製した。用いた第1の塗工液及び第2の塗工液の組合せ、インク受容層におけるコロイダルシリカの塗工量(g/m2)、インク受容層における各材料の含有量(mmol/m2)及びその比率(倍)、並びに、最表面から0nm以上300nm以下の領域に存在するコロイダルシリカの存在比率(%)、最表面から0nm以上100nm以下の領域に存在するコロイダルシリカの存在比率(%)をそれぞれこれまで述べてきた方法により測定・算出した。結果を表3及び4に示す。
基材上に、40℃に加温した第1の塗工液を、乾燥時の膜厚が40μmとなるように、スライドダイを用いて塗工した。そして、温度:50℃、相対湿度10%の空気をあてて乾燥した。次いで、第2の塗工液を、インク受容層におけるコロイダルシリカの含有量(g/m2)が特定の値になるように、グラビアロールを用いて塗工した。そして、温度:50℃にて乾燥を行い、記録媒体を得た。
基材上に、第1の塗工液と第2の塗工液を、スライドダイを用いて同時多層塗工法により塗工した。そして、温度:50℃、相対湿度10%の空気をあてて乾燥し、記録媒体を得た。
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。
記録媒体の60°光沢度を、光沢度計VG−2000(日本電色製)を用いて、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。評価基準は以下の通りである。本発明においては、下記の評価基準のA〜Cを好ましいレベルとし、D及びEを許容できないレベルとした。評価結果を表5に示す。
A:60°光沢度が60%以上であった
B:60°光沢度が50%以上60%未満であった
C:60°光沢度が40%以上50%未満であった
D:60°光沢度が30%以上40%未満であった
E:60°光沢度が30%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75°光沢度を測定し、その75°光沢度の差[=(擦った領域の75°光沢度)−(擦っていない領域の75°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、75°光沢度が高くなる傾向があるため、上記75°光沢度の差が大きくなる。尚、75°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。本発明においては、下記の評価基準のA〜Cを好ましいレベルとし、D及びEを許容できないレベルとした。評価結果を表5に示す。
A:75°光沢度の差が5%未満であった
B:75°光沢度の差が5%以上10%未満であった
C:75°光沢度の差が10%以上15%未満であった
D:75°光沢度の差が15%以上20%未満であった
E:75°光沢度の差が20%以上であった。
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。評価基準は以下の通りである。評価結果を表5に示す。
A: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
B: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
C: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
D: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
E: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、「光沢プロ プラチナグレード 色補正なし」モードにて、シアンとマゼンタを用いて、ブルー地に白抜き(インクを付与しない)で文字“A”(20ポイント)を記録した。このとき、シアンの記録デューティを150%、マゼンタの記録デューティを150%とした。得られた画像を、温度:30℃、相対湿度:80%の高湿条件で1週間保存し、画像の白抜き部分を目視で観察することで、画像の耐湿性を評価した。評価基準は以下の通りである。評価結果を表5に示す。
A:画像の白抜き部分への色の滲み出しは観察されなかった
B:画像の白抜き部分への色の滲み出しが僅かに見られたが、気にならないレベルであった
C:画像の白抜き部分への色の滲み出しが見られたが、白抜き部分の線幅は保存試験前の半分以上であった
D:画像の白抜き部分への色の滲み出しが見られ、白抜き部分の線幅が保存試験前の半分未満になっていた
E:画像の白抜き部分への色の滲み出しが顕著に見られ、元の文字が認識できないレベルであった。
Claims (8)
- 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、コロイダルシリカと、ジルコニウム化合物と、アンモニウム塩と、ヒドロキシカルボン酸を含有し、
前記インク受容層に含まれるコロイダルシリカのうち、90%以上が、前記記録媒体の最表面から深さ方向に0nm以上300nm以下の領域に存在することを特徴とする記録媒体。 - 前記コロイダルシリカの平均一次粒径が、20nm以上100nm以下である請求項1に記載の記録媒体。
- 前記インク受容層における、前記コロイダルシリカの含有量が、0.02g/m2以上0.1g/m2以下である請求項1又は2に記載の記録媒体。
- 前記インク受容層における、前記ジルコニウム化合物の含有量が、0.4mmol/m2以上0.8mmol/m2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。
- 前記インク受容層における、前記アンモニウム塩の含有量が、0.4mmol/m2以上0.8mmol/m2以下である請求項1乃至4の何れか1項に記載の記録媒体。
- 前記インク受容層における、前記ヒドロキシカルボン酸の含有量が、0.04mmol/m2以上0.1mmol/m2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。
- 前記ヒドロキシカルボン酸が、酒石酸である請求項1乃至6の何れか1項に記載の記録媒体。
- 前記インク受容層における、前記ヒドロキシカルボン酸の含有量(mmol/m2)に対する、前記アンモニウム塩の含有量(mmol/m2)が、10倍以上20倍以下である請求項1乃至7の何れか1項に記載の記録媒体。
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