JP6226582B2 - 記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は記録媒体及びその製造方法に関する。
インク吸収性や耐傷性の高い記録媒体を得るために、基材上に、アルミナ、アルミナ水和物、乾式シリカ、湿式シリカなどを含有する多孔質層と、シリカゲルやコロイダルシリカなどの粒子を含有する最表層を設けた記録媒体が知られている(特許文献1及び2)。特許文献1には、基材上に多孔質層と10nm以上90nm以下のシリカゲルを含有する最表層を有する記録媒体によって、インク吸収性及び耐傷性が改善することが記載されている。特許文献2には、基材上に多孔質層と、105nm以上200nm以下の球状コロイダルシリカ粒子を含有する最表層を有する記録媒体によって、インク吸収性が改善することが記載されている。
特開平7−76162号公報 特開2010−30291号公報
しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献1及び2に記載の記録媒体は、表面が虹色に見える現象、所謂、干渉縞が発生することがあった。また、特許文献1に記載の記録媒体は、インク吸収性及び耐傷性に関して改良の余地があった。特許文献2に記載の記録媒体は、インク吸収性は高いものの、耐傷性に関して改良の余地があった。
したがって、本発明の目的は、干渉縞が抑制されており、インク吸収性及び耐傷性が高い記録媒体及びその製造方法を提供することにある。
上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明にかかる記録媒体は、基材と、少なくとも1層のインク受容層とを有し、前記記録媒体の最表面のインク受容層が、アルミナ水和物及び気相法アルミナから選択される少なくとも1種の無機粒子と、コロイダルシリカと、バインダーとを含有し、前記コロイダルシリカの平均一次粒子径が30nm以上100nm以下であり、前記記録媒体の最表面のインク受容層の膜厚が、5μm以上であり、前記記録媒体の最表面のインク受容層に含まれる前記無機粒子と異なる粒子のうち、70%以上90%以下が、前記記録媒体の最表面から深さ方向に500nm以下の領域に存在し、前記記録媒体の最表面に占める、前記コロイダルシリカが存在する領域の面積比率が、30%以上45%以下であり、前記最表面のインク受容層における前記バインダーの含有量が、前記インク受容層における前記無機粒子及びコロイダルシリカの合計の含有量に対して、7.0質量%以上14.5質量%以下であることを特徴とする。
また、本発明にかかる記録媒体の製造方法は、前記記録媒体を製造する記録媒体の製造方法であって、前記基材上に、前記無機粒子を含有し、かつ、前記コロイダルシリカを含有しない第1の塗工液を塗工した後、乾燥をせずに、前記コロイダルシリカを含有する第2の塗工液を塗工する工程を有することを特徴とする。
本発明によれば、干渉縞が抑制されており、インク吸収性及び耐傷性が高い記録媒体及びその製造方法を提供することができる。
以下、好適な実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、まず、特許文献1及び2に記載の記録媒体において干渉縞が発生する原因について検討を行った。その結果、特許文献1及び2に記載の記録媒体は、基材上に多孔質層用の塗工液を塗工・乾燥した後、最表層用の塗工液を塗工しており、多孔質層と最表層が2層に分かれているため、この層間において光が干渉することが原因であることが分かった。
そこで、本発明者らは、多孔質層と最表層が2層に分かれない構成が重要と考え、多孔質層と最表層を1層にする検討を行った。まず、多孔質層の材料(無機粒子やバインダーなど)と最表層の材料(特定の粒径の粒子やバインダーなど)を混合した塗工液を調製して、基材上に塗工したが、干渉縞は抑制されるものの、インク吸収性や耐傷性が低下してしまった。これは、記録媒体の表面に存在することで耐傷性に寄与する粒子がインク受容層の内部に存在するようになるため、本来の耐傷性の性能が低下してしまったことや、インク受容層の内部に粒子が多く存在することでインク吸収性が損なわれてしまうことが原因であると考えられる。
次いで、本発明者らは、多孔質層と最表層を1層にするものの、耐傷性に主に寄与する特定の粒径の粒子が多く存在する領域をインク受容層の最表層に近い領域にし、一方、インク吸収性に主に寄与する無機粒子の材料が多く存在する領域をインク受容層の最表層から遠い領域にすることで、耐傷性とインク吸収性を機能分離させる方法について検討した。その結果、本発明の構成に至ったのである。そして、本発明の構成によって、干渉縞は抑制されることが分かった。更に、インク吸収性及び耐傷性に関しても、より向上することが分かった。この理由は明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
一般的に、インク受容層が複層の場合は、層間においてインクの吸収能力が異なる。そのため、吸収されたインクが層間に達するときに、上層と下層のインクの吸収能力の違いによっては、層間でインクが吸収されにくくなる場合がある。一方、本発明においては、複層となっていないため、層間でインクが吸収されにくくなる現象が起きない。更に、インク受容層の最表層から遠い領域程、インクの吸収能力が高い構成となっているため、インクの吸収が加速され、インク吸収性が向上すると考えられる。一方、耐傷性については、バインダーによって特定の粒径の粒子や無機粒子が互いに強く決着することで、向上するものと考えられる。
以上のメカニズムのように、各構成が相乗的に効果を及ぼし合うことによって、本発明の効果を達成することが可能となる。
[記録媒体]
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。以下、本発明の記録媒体を構成する各成分について、それぞれ説明する。
<基材>
基材としては、基紙のみから構成されるものや、基紙と樹脂層を有するもの、即ち、基紙が樹脂で被覆されているものが挙げられる。本発明においては、基紙と樹脂層を有する基材を用いることが好ましい。その場合、樹脂層は、基紙の片面のみに設けられていてもよいが、両面に設けられて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。紙基材中には、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、基紙のJIS P 8118で規定される紙密度は、0.6g/cm以上1.2g/cm以下であることが好ましい。更には、0.7g/cm以上1.2g/cm以下であることがより好ましい。
本発明において、基材が樹脂層を有する場合は、樹脂層の膜厚は、20μm以上60μm以下であることが好ましい。尚、本発明において、樹脂層の膜厚は、以下の方法で算出する。まず、記録媒体の断面をマイクロトームで切り出し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察する。そして、樹脂層の任意の100点以上の膜厚を測定し、その平均値を樹脂層の膜厚とする。尚、本発明におけるその他の層の膜厚も同様の方法で算出するものとする。
樹脂層を基紙の両面に設ける場合は、両面の樹脂層の膜厚が上記範囲を満足することが好ましい。樹脂層に用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体などが挙げられる。これらの中でも、ポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。本発明において、ポリオレフィン樹脂とは、モノマーとしてオレフィンを用いた重合体を意味する。具体的には、エチレン、プロピレン、イソブチレンなどの単重合体や共重合体が挙げられる。ポリオレフィン樹脂は、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、ポリエチレンを用いることが好ましい。ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン(LDPE)や高密度ポリエチレン(HDPE)を用いることが好ましい。樹脂層は、不透明度や白色度や色相を調整するために、白色顔料や蛍光増白剤や群青などを含有してもよい。中でも、不透明度を向上することができるため、白色顔料を含有することが好ましい。白色顔料としては、ルチル型又はアナターゼ型の酸化チタンが挙げられる。
<インク受容層>
本発明において、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、30μm以上45μm以下であることが好ましい。
本発明においては、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。以下の説明においては、記録媒体の最表面のインク受容層を「最表面層」とする。また、インク受容層が複層の場合は、インク受容層のうち、最表面層以外の層を「中間層」とする。尚、本発明の効果を損なわないのであれば、最表面層の上に更に層を有してもよい。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。
(最表面層)
本発明において、最表面層の膜厚は5μm以上である。また、最表面層は、無機粒子と、平均一次粒子径が30nm以上100nm以下の粒子と、バインダーとを含有する。
(1)無機粒子
本発明において、インク受容層の最表面層は無機粒子を含有する。無機粒子の平均一次粒子径は、50nm以下が好ましい。更には、1nm以上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、無機粒子は、分散剤によって分散されている状態で、インク受容層用の塗工液に用いられることが好ましい。分散状態での無機粒子の平均二次粒子径は、0.1nm以上500nm以下が好ましく、更には、1.0nm以上300nm以下がより好ましく、10nm以上250nm以下が特に好ましい。尚、分散状態での無機粒子の平均二次粒子径は、動的光散乱法により測定することができる。
本発明において、インク受容層中に占める、無機粒子の含有量(質量%)は、50質量%以上98質量%以下であることが好ましく、更には、70質量%以上96質量%以下であることがより好ましい。
本発明において、インク受容層を形成する際に塗布する無機粒子の塗布量(g/m)は、8g/m以上45g/m以下であることが好ましい。上記範囲とすることで、好ましいインク受容層の膜厚となりやすい。
本発明に用いる無機粒子としては、例えば、アルミナ、アルミナ水和物、気相法シリカ、湿式シリカ、コロイダルシリカ、二酸化チタン、ゼオライト、カオリン、タルク、ハイドロタルサイト、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウムなどが挙げられる。これらの無機粒子は、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。上記無機粒子の中でも、インクの吸収性が高い多孔質構造を形成することができるアルミナ、アルミナ水和物、気相法シリカ、及び湿式シリカから選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。
インク受容層に用いるアルミナ水和物は、
一般式(X):Al3−n(OH)2n・mH
(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。)
により表されるものを好適に用いることができる。尚、mHO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。
本発明においてアルミナ水和物は、公知の方法で製造することができる。具体的には、アルミニウムアルコキシドを加水分解する方法、アルミン酸ナトリウムを加水分解する方法、アルミン酸ナトリウムの水溶液に、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムの水溶液を加えて中和する方法などが挙げられる。
アルミナ水和物の結晶構造としては、熱処理する温度に応じて、非晶質、ギブサイト型、ベーマイト型が知られている。尚、アルミナ水和物の結晶構造は、X線回折法によって分析することができる。本発明においては、これらの中でも、ベーマイト構造のアルミナ水和物又は非晶質のアルミナ水和物が好ましい。具体例としては、特開平7−232473号公報、特開平8−132731号公報、特開平9−66664号公報、特開平9−76628号公報などに記載されたアルミナ水和物や、市販品としてはDisperal HP14、HP18(以上、サソール製)などを挙げることができる。これらのアルミナ水和物は、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。
また、本発明において、アルミナ水和物のBET法で求められる比表面積が100m/g以上200m/g以下であることが好ましく、125m/g以上190m/g以下であることがより好ましい。ここでBET法とは、試料表面に大きさの分かった分子やイオンを吸着させて、その吸着量から、試料の比表面積を測定する方法である。本発明においては、試料に吸着させる気体として、窒素ガスを用いる。
アルミナ水和物は、平板状であることが好ましい。更には、アルミナ水和物の平均粒子厚さに対する、平板面の平均一次粒子径の比率である平均アスペクト比が3.0以上10以下であることが好ましい。尚、平均粒子厚さは、電子顕微鏡によって観察した際に、任意の10個のアルミナ水和物をピックアップし、その10個のアルミナ水和物の厚さの数平均により算出する。また、平板面の粒子径の最大値に対する最小値の比率が0.60以上1.0以下であることが好ましい。
インク受容層に用いるアルミナとしては、気相法アルミナが好ましい。気相法アルミナとしては、γ−アルミナ、α−アルミナ、δ−アルミナ、θ−アルミナ、χ−アルミナなどを挙げることができる。これらの中でも、画像の光学濃度やインク吸収性の観点から、γ−アルミナを用いることが好ましい。気相法アルミナの具体例としては、AEROXIDE;Alu C、Alu130、Alu65(以上、EVONIK製)などを挙げることができる。
本発明において、気相法アルミナのBET法で求められる比表面積が50m/g以上が好ましく、80m/g以上がより好ましい。また、150m/g以下が好ましく、120m/g以下がより好ましい。
また、気相法アルミナの平均一次粒子径は、5nm以上が好ましく、11nm以上がより好ましい。また、30nm以下が好ましく、15nm以下がより好ましい。
本発明に用いるアルミナ水和物及びアルミナは、水分散液としてインク受容層用塗工液に混合することが好ましく、その分散剤として酸を使用することが好ましい。酸としては、
一般式(Y):R−SO
(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。
インク受容層に用いるシリカは、その製法により湿式法と乾式法(気相法)に大別される。湿式法としては、ケイ酸塩の酸分解により活性シリカを生成し、これを適度に重合させ凝集沈降させて含水シリカを得る方法が知られている。一方、乾式法(気相法)としては、ハロゲン化珪素の高温気相加水分解による方法(火炎加水分解法)や、ケイ砂とコークスとを電気炉中でアークによって加熱還元気化し、これを空気で酸化する方法(アーク法)によって無水シリカを得る方法が知られている。本発明においては、乾式法(気相法)により得られるシリカ(以下、「気相法シリカ」ともいう)を用いることが好ましい。これは、気相法シリカは、比表面積が特に大きいので、インクの吸収性が特に高く、また、屈折率が低いので、インク受容層に透明性を付与でき、良好な発色性が得られるためである。具体的に、気相法シリカとしては、アエロジル(日本アエロジル製)、レオロシールQSタイプ(トクヤマ製)などが挙げられる。
本発明において、気相法シリカのBET法による比表面積は50m/g以上400m/g以下であることが好ましく、200m/g以上350m/g以下であることがより好ましい。
本発明において、気相法シリカは、分散剤によって分散されている状態で、インク受容層用の塗工液に用いられることが好ましい。分散状態での気相法シリカの粒子径は、50nm以上300nm以下であることがより好ましい。尚、分散状態での気相法シリカの粒子径は、動的光散乱法により測定することができる。
本発明において、アルミナ、アルミナ水和物、気相法シリカ、及び湿式シリカは混合して使用してもよい。具体的には、アルミナ、アルミナ水和物、気相法シリカ、及び湿式シリカから選択される少なくとも2種を、粉体状態で混合、分散して分散液とする方法が挙げられる。本発明においては、無機粒子として、アルミナ水和物及び気相法アルミナを用いることが好ましい。その場合、インク受容層の最表面層に含まれる、アルミナ水和物の含有量(質量%)が、気相法アルミナの含有量(質量%)に対して、質量比率で60/40倍以上90/10倍以下、即ち、1.5倍以上9.0倍以下であることが好ましい。
(2)バインダー
本発明において、インク受容層の最表面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、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。
本発明においては、インク吸収性の観点から、インク受容層中の、バインダーの含有量が、無機粒子の含有量に対して、7質量%以上25質量%以下が好ましい。
バインダーとしては例えば、酸化澱粉、エーテル化澱粉、リン酸エステル化澱粉などの澱粉誘導体;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体;カゼイン、ゼラチン、大豆蛋白、及びポリビニルアルコール、並びに、それらの誘導体;ポリビニルピロリドン、無水マレイン酸樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体などの共役重合体ラテックス;アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの重合体などのアクリル系重合体ラテックス;エチレン−酢酸ビニル共重合体などのビニル系重合体ラテックス;上記の重合体のカルボキシル基などの官能基含有単量体による官能基変性重合体ラテックス;カチオン基を用いて上記重合体をカチオン化したもの;カチオン性界面活性剤を用いて上記重合体の表面をカチオン化したもの;カチオン性ポリビニルアルコール下で上記重合体を構成するモノマーを重合し、重合体の表面にポリビニルアルコールを分布させたもの;カチオン性コロイド粒子の懸濁分散液中で上記重合体を構成するモノマーを重合し、重合体の表面にカチオン性コロイド粒子を分布させたもの;メラミン樹脂、尿素樹脂などの熱硬化合成樹脂などの水性バインダー;ポリメチルメタクリレートなどのアクリル酸エステルやメタクリル酸エステルの重合体及び共重合体;ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラール、アルキッド樹脂などの合成樹脂が挙げられる。これらのバインダーは、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。
上記したバインダーの中でも、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ことが好ましい。ポリビニルアルコール誘導体としては、カチオン変性ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、シラノール変性ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタールなどが挙げられる。カチオン変性ポリビニルアルコールとしては、例えば特開昭61−10483号公報に記載されているような、第1〜3級アミノ基または第4級アンモニウム基をポリビニルアルコールの主鎖又は側鎖中に有するポリビニルアルコールが好ましい。
ポリビニルアルコールは、例えば、ポリ酢酸ビニルをけん化して合成することができる。ポリビニルアルコールのけん化度としては、80mol%以上100mol%以下が好ましく、85mol%以上98mol%以下がより好ましい。尚、けん化度とは、ポリ酢酸ビニルをけん化してポリビニルアルコールを得た際の、けん化反応によって生じた水酸基のモル数の割合であり、本発明においては、JIS−K6726の方法で測定した値を用いるものとする。また、ポリビニルアルコールの平均重合度は、1,500以上が好ましく、2,000以上5,000以下がより好ましい。尚、本発明において平均重合度は、JIS−K6726の方法で求めた粘度平均重合度を用いるものとする。
最表面層用塗工液を調製する際は、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水溶液として使用することが好ましい。その際、水溶液中のポリビニルアルコール及びポリビニルアルコール誘導体の固形分の含有量は、3質量%以上10質量%以下が好ましい。
(3)平均一次粒子径が30nm以上100nm以下の粒子
本発明において、最表面層は平均一次粒子径が30nm以上100nm以下の粒子(以下、単に「粒子」ともいう)を含有する。更には、45nm以上80nm以下であることが好ましい。上記粒子の平均一次粒子径が30nmより小さいと、粒子同士が密に詰まることにより、インクの吸収性が低下する場合がある。また、上記粒子の平均一次粒子径が100nmより大きいと、粒子同士の結着性が弱くなるため、耐傷性が低下する場合がある。尚、粒子の平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡で、記録媒体の表面を5万倍にて観察し、表面に存在する任意の粒子100個をピックアップし、粒子径を測定し、数平均値を算出することで得る。
また、記録媒体の最表面から深さ方向の距離をdとしたときに、最表面層に含まれる上記粒子のうち、60%以上90%以下が、d≦500nmの領域に存在する。即ち、最表面層に含まれる上記粒子のうち10%以上40%以下は、d>500nmの領域に存在する。このような構成とすることで、上述の通り、干渉縞の発生を抑制し、かつ、インク吸収性及び耐傷性を向上することができる。尚、本発明において、上記深さ方向の粒子の含有量の分布は、以下の方法で測定する。まず、記録媒体の断面をマイクロトームで切り出し、走査型電子顕微鏡で5万倍にて観察する。そして、得られた画像のうちの、d≦500nmの領域Aと、d>500nmの領域Bとに分け、それぞれの領域に存在する粒子数を算出し、領域Aに存在する粒子数を、全領域(領域A+領域B)に存在する粒子数で除することで、記録媒体の最表面から深さ方向に500nm以下の領域に存在する粒子の比率を算出する。
上記の深さ方向の粒子の含有量の分布を満足する最表面層を得るための方法を具体的に示す。第1の方法は、平均一次粒子径が30nm以上100nm以下の粒子を含有しない塗工液を塗工した後、乾燥工程を経ずに、平均一次粒子径が30nm以上100nm以下の粒子を含有する塗工液を塗工する方法(ウェット・オン・ウェット法)が挙げられる。ウェット・オン・ウェット法としては、平均一次粒子径が30nm以上100nm以下の粒子を含有しない塗工液と、平均一次粒子径が30nm以上100nm以下の粒子を含有する塗工液とを同時に塗工する方法も含まれる。このとき、塗工液の塗布量や、塗工液中の平均一次粒子径が30nm以上100nm以下の粒子の含有量などを適宜調整することで、上記の深さ方向の粒子の含有量の分布を満足する最表面層を得ることができる。第2の方法は、平均一次粒子径が30nm以上100nm以下の粒子と、それよりも比重の大きい無機粒子を混合させた塗工液を塗工する方法である。この方法によれば、最表層から遠い領域に、比重の大きい無機粒子が多く存在するため、最表層に近い領域には、比重の小さい上記粒子が多く存在することとなる。この比重の大きさを適宜調整することによって、上記の深さ方向の粒子の含有量の分布を満足する最表面層を得ることができる。
本発明において、記録媒体の最表面に占める、粒子が存在する領域の面積比率は、30%以上80%以下である。更には、35%以上70%以下が好ましく、40%以上70%以下がより好ましい。上記面積比率が30%より小さいと、上記の深さ方向の粒子の含有量の分布を満足していたとしても、耐傷性が低い場合がある。また、上記面積比率が80%より大きいと、インク吸収性が低い場合がある。尚、本発明において、上記面積比率は以下の方法で測定する。まず、走査型電子顕微鏡で記録媒体の表面を5万倍にて観察し、観察視野領域に存在する粒子数を算出する。そして、上記で得た平均一次粒子径を用い、(平均一次粒子径/2)×粒子数×πを算出することで、粒子が存在する領域の面積を得る。そして、上記観察視野領域の面積で除することで、記録媒体の最表面に占める、粒子が存在する領域の面積比率を算出する。
上記粒子は、球状に近い方が好ましく、真球状が特に好ましい。また、その表面電荷は、上記の無機粒子と同じか、ノニオン性であることが好ましい。
上記粒子としては、コロイダルシリカや樹脂粒子が挙げられる。本発明においては、コロイダルシリカを用いることが好ましい。コロイダルシリカとしては、カチオン処理したものが好ましい。具体的にはCARTACOATK303C(クラリアント製)、スノーテックス;AKL,MP1040(以上、日産化学工業製)、コロイダルシリカPL−3(扶桑化学工業製)などが挙げられる。樹脂粒子としては、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、アイオノマー樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ナイロン、セルロース化合物、澱粉などの粒子が挙げられる中でも、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
(4)架橋剤
本発明において、インク受容層の最表面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。
ホウ酸としては、オルトホウ酸(HBO)、メタホウ酸、ジホウ酸などが挙げられる。ホウ酸塩としては、上記ホウ酸の水溶性の塩であることが好ましい。例えば、ホウ酸のナトリウム塩やカリウム塩などのホウ酸のアルカリ金属塩;ホウ酸のマグネシウム塩やカルシウム塩などのホウ酸のアルカリ土類金属塩;ホウ酸のアンモニウム塩などが挙げられる。これらの中でも、オルトホウ酸を用いることが、塗工液の経時安定性とクラックの発生を抑制する効果の点から好ましい。
架橋剤の使用量は、製造条件などに応じて適宜調整することができる。本発明においては、最表面層中の、架橋剤の含有量が、バインダーの含有量に対して、1.0質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上40質量%以下がより好ましい。
更に、バインダーがポリビニルアルコールであり、架橋剤がホウ酸及びホウ酸塩から選択される少なくとも1種である場合には、最表面層中の、ポリビニルアルコールの含有量に対する、ホウ酸及びホウ酸塩の合計の含有量が、10質量%以上15質量%以下であることが好ましい。
(5)その他の添加剤
本発明において、インク受容層の最表面層は、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。
(中間層)
本発明において、インク受容層が、複層の場合、基材と最表面層との間に、中間層を更に有してもよい。中間層の膜厚は、15μm以上30μm以下であることが好ましい。
本発明において、中間層は、無機粒子、バインダー、及び架橋剤を含有することが好ましい。中間層における無機粒子、バインダー、及び架橋剤は、上記の最表面層において例示した、無機粒子やバインダーと同様のものを使用することができる。
本発明においては、中間層中の、架橋剤の含有量が、バインダーの含有量に対して、1.0質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上15質量%以下がより好ましい。
[記録媒体の製造方法]
本発明において、記録媒体を製造する方法は、特に限定されないが、インク受容層用の塗工液を調製する工程、及び、インク受容層用塗工液を基材に塗工する工程を有する記録媒体の製造方法が好ましい。以下、記録媒体の製造方法について説明する。
<基材の作製方法>
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。
基紙の上に樹脂層を設ける方法、即ち、基紙を樹脂で被覆する方法としては、溶融押出法、ウェットラミネーション、ドライラミネーションなどが挙げられる。中でも、基紙の片面又は両面に溶融した樹脂を押し出しコーティングする溶融押出法が好ましい。例えば、搬送されてきた基紙と、押出ダイから押し出された樹脂を、ニップローラと冷却ローラーとの間のニップ点において接触させ、ニップで圧着することで樹脂層を基紙上にラミネートする方法(押出コーティング方法ともいう)が広く採用されている。溶融押出法により、樹脂層を設ける際には、基紙と樹脂層の接着がより強固となるように、前処理を施してもよい。前処理としては、硫酸クロム酸混液による酸エッチング処理、ガス炎による火炎処理、紫外線照射処理、コロナ放電処理、グロー放電処理、アルキルチタネートなどのアンカーコート処理などが挙げられる。中でも、コロナ放電処理が好ましい。
<インク受容層の形成方法>
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や、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などが挙げられる。
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に詳細に説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。尚、以下の実施例の記載において、「部」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
[記録媒体の作製]
<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/mとなるように酸化澱粉水溶液を含浸、乾燥させ、更に、マシンカレンダー仕上げをして、坪量が170g/m、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/mとなる様に、基紙の片面に塗工した。尚、この面を基材の表面とする。更に、低密度ポリエチレンを、基紙のもう一方の面に塗工することで、基材を得た。
<無機粒子分散液の調製>
(無機粒子分散液1の調製)
純水160.0g中に、アルミナ水和物DISPERAL HP14(サソール製)40.0g、メタンスルホン酸0.6gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、無機粒子としてアルミナ水和物を含有する無機粒子分散液1(固形分の含有量は20.0質量%)を調製した。無機粒子分散液1中のアルミナ水和物の平均一次粒子径は130nmであり、真比重は約4であった。
(無機粒子分散液2の調製)
純水160.0g中に、気相法アルミナAEROXIDE AluC(EVONIC製)40.0g、メタンスルホン酸0.5gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、無機粒子として気相法アルミナを含有する無機粒子分散液2(固形分の含有量は20.0質量%)を調製した。無機粒子分散液2中の気相法アルミナの平均一次粒子径は160nmであり、真比重は約4であった。
(無機粒子分散液3の調製)
純水392g中に、気相法シリカ アエロジル−A300(日本アエロジル製)100g、カチオンポリマー シャロールDC−902P(樹脂の含有量は50質量%、平均分子量が9,000)(第一工業製薬製)8gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、無機粒子として気相法シリカを含有する無機粒子分散液3(固形分の含有量は20.0質量%)を調製した。無機粒子分散液3中の気相法シリカの平均一次粒子径は150nmであり、真比重は約2であった。
<粒子分散液の調製>
(粒子分散液1の調製)
純水50g中に、コロイダルシリカCARTACOATK303C(クラリアント製)100gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、粒子としてコロイダルシリカを含有する粒子分散液1(固形分の含有量は10.0質量%)を調製した。粒子分散液1中のコロイダルシリカの平均一次粒子径は80nmであり、真比重は約2であった。
(粒子分散液2の調製)
純水50g中に、コロイダルシリカ スノーテックスMP1040(日産化学工業社)100gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、粒子としてコロイダルシリカを含有する粒子分散液2(固形分の含有量は10質量%)を調製した。粒子分散液2中のコロイダルシリカの平均一次粒子径は100nmであり、真比重は約2であった。
(粒子分散液3の調製)
純水50g中に、コロイダルシリカ スノーテックスAKL(日産化学工業社)100gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、粒子としてコロイダルシリカを含有する粒子分散液3(固形分の含有量は10質量%)を調製した。粒子分散液3中のコロイダルシリカの平均一次粒子径は45nmであり、真比重は約2であった。
(粒子分散液4の調製)
純水50g中に、コロイダルシリカPL−3(扶桑化学工業製)100gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、粒子としてコロイダルシリカを含有する粒子分散液4(固形分の含有量は10質量%)を調製した。粒子分散液4中のコロイダルシリカの平均一次粒子径は35nmであり、真比重は約2であった。
(粒子分散液5の調製)
純水50g中に、コロイダルシリカPL−7(扶桑化学工業製)100gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、粒子としてコロイダルシリカを含有する粒子分散液5(固形分の含有量は10質量%)を調製した。粒子分散液5中のコロイダルシリカの平均一次粒子径は120nmであり、真比重は約2であった。
(粒子分散液6の調製)
純水50g中に、コロイダルシリカPL−1(扶桑化学工業製)100gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、粒子としてコロイダルシリカを含有する粒子分散液6(固形分の含有量は10質量%)を調製した。粒子分散液6中のコロイダルシリカの平均一次粒子径は15nmであり、真比重は約2であった。
(粒子分散液7の調製)
純水80g中に、過硫酸カリウム0.5gを混合し、80℃に加熱した。次いで、スチレンモノマー20gを40g/時間の速度で滴下・撹拌し、ポリスチレン樹脂粒子が分散した粒子分散液7(固形分の含有量は10.0質量%)を調製した。粒子分散液7中のポリスチレン樹脂粒子の平均一次粒子径は80nmであり、真比重は約1であった。
<記録媒体の作製>
(記録媒体1〜27、33〜35、37の作製)
上記で得た基材上に、第1の塗工液及び第2の塗工液を、この順になるようにカーテンコーターで同時塗工した。このとき、それぞれ乾燥塗工量(g/m)が表1に記載の値となるようにした。更に、塗工後、100℃の熱風で乾燥し、記録媒体を得た。第1の塗工液及び第2の塗工液は、上記で調製した無機粒子分散液や粒子分散液と、バインダーであるポリビニルアルコ−ル水溶液(重合度3,500、けん化度88mol%であるPVA235(クラレ製)の固形分の含有量が8質量%)と、架橋剤であるオルトホウ酸水溶液(固形分の含有量が5質量%)とを、固形分の比率が表1の比率となるように混合したものをそれぞれ用いた。
(記録媒体28〜30、36の作製)
上記で得た基材の表面に、第3の塗工液、第1の塗工液、及び第2の塗工液を、この順になるようにカーテンコーターで同時塗工した。このとき、それぞれ乾燥塗工量(g/m)が表1に記載の値となるようにした。更に、塗工後、100℃の熱風で乾燥し、記録媒体を得た。第1〜第3の塗工液は、上記で調製した無機粒子分散液や粒子分散液と、バインダーであるポリビニルアルコ−ル水溶液(重合度3,500、けん化度88mol%であるPVA235(クラレ製)の固形分の含有量が8質量%)と、架橋剤であるオルトホウ酸水溶液(固形分の含有量が5質量%)とを、固形分の比率が表1の比率となるように混合したものをそれぞれ用いた。
(記録媒体31及び32の作製)
上記で得た基材の表面に、第1の塗工液及び第2の塗工液をそれぞれ乾燥塗工量(g/m)が表1に記載の値となるように、カーテンコーターで逐次塗工し、記録媒体を得た。即ち、基材に第1の塗工液を塗工・乾燥し、更に、第2の塗工液を塗工・乾燥した。乾燥には100℃の熱風を用いた。このとき第1の塗工液及び第2の塗工液は、上記で調製した無機粒子分散液や粒子分散液と、バインダーであるポリビニルアルコ−ル水溶液(重合度3,500、けん化度88mol%であるPVA235(クラレ製)の固形分の含有量が8質量%)と、架橋剤であるオルトホウ酸水溶液(固形分の含有量が5質量%)とを、固形分の比率が表1の比率となるように混合したものをそれぞれ用いた。
<記録媒体のインク受容層の特性>
マイクロトームにより、記録媒体の断面を切り出し、走査型電子顕微鏡SU−70(日立製作所製)で観察し、インク受容層の膜厚、インク受容層の深さ方向の粒子の含有量の分布を測定した。また、記録媒体の表面を走査型電子顕微鏡SU−70で観察し、記録媒体の最表面に占める、粒子が存在する領域の面積比率を測定した。得られた結果を、表2に示す。
[評価]
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。尚、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はPIXUS MP990(キヤノン製)に、インクカートリッジBCI−321(キヤノン製)を装着して記録した。その際の記録条件は、温度:23℃、相対湿度:50%とした。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%であると定義するものである。
(干渉縞の評価)
記録媒体から30cm離れた位置で60Wの蛍光灯をかざした時に、干渉縞が発生するかどうかを目視で観察した。評価基準は以下の通りである。評価結果を表2に示す。
A:干渉縞が観察されなかった
D:干渉縞が観察された。
(インク吸収性の評価)
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150%、200%、250%、300%、350%のグリーン色のベタ画像5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。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2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。
(耐傷性の評価)
上記インクジェット記録装置を、搬送ローラーの圧力を2.5kgf〜3.0kgfまで調整できるように改造した。このインクジェット記録装置を用いて、記録媒体全面に、ブラックのベタ画像(記録デューティが100%)を記録した。記録後の記録媒体について、搬送ローラーによる搬送傷の発生の有無を目視で観察することで、記録媒体の耐傷性を評価した。評価基準は以下の通りである。評価結果を表2に示す。
AA:搬送ローラーの圧力が3.0kgfでも、搬送傷は観察されなかった
A:搬送ローラーの圧力が2.8kgfでは搬送傷は観察されなかったが、3.0kgfでは搬送傷が観察された
B:搬送ローラーの圧力が2.7kgfでは搬送傷は観察されなかったが、2.8kgfでは搬送傷が観察された
C:搬送ローラーの圧力が2.5kgfでは搬送傷は観察されなかったが、2.7kgfでは搬送傷が観察された
D:搬送ローラーの圧力が2.5kgfでも搬送傷が観察された。
(画像の発色性の評価)
記録媒体に上記インクジェット記録装置を用いて、光沢ゴールド きれいモード(色補正なし)にて、5cm×5cmのブラックのベタ画像(記録デューティが100%)を記録した。得られた画像の光学濃度を、分光光度計Spectrolino(GretagMacbeth製)にて測定し、画像の発色性を評価した。評価基準は以下の通りである。評価結果を表2に示す。
AA:光学濃度が2.3以上であった
A:光学濃度が2.2以上2.3未満であった
B:光学濃度が2.1以上2.2未満であった
C:光学濃度が2.0以上2.1未満であった
D:光学濃度が2.0未満であった。
(記録媒体の光沢度の評価)
記録媒体の20°光沢度を、光沢計VG2000(日本電色工業製)を用いて測定し、記録媒体の光沢度を評価した。評価基準は以下の通りである。評価結果を表2に示す。
AA:20°光沢度が30以上であった
A:20°光沢度が27以上30未満であった
B:20°光沢度が25以上27未満であった
C:20°光沢度が20以上25未満であった
D:20°光沢度が20未満であった。

Claims (11)

  1. 基材と、少なくとも1層のインク受容層とを有する記録媒体であって、
    前記記録媒体の最表面のインク受容層が、
    アルミナ水和物及び気相法アルミナから選択される少なくとも1種の無機粒子と、
    コロイダルシリカと、
    バインダーと
    を含有し、
    前記コロイダルシリカの平均一次粒子径が30nm以上100nm以下であり、
    前記記録媒体の最表面のインク受容層の膜厚が、5μm以上であり、
    前記記録媒体の最表面のインク受容層に含まれる前記コロイダルシリカのうち、70%以上90%以下が、前記記録媒体の最表面から深さ方向に500nm以下の領域に存在し、
    前記記録媒体の最表面に占める、前記コロイダルシリカが存在する領域の面積比率が、30%以上45%以下であり、
    前記最表面のインク受容層における前記バインダーの含有量が、前記インク受容層における前記無機粒子及びコロイダルシリカの合計の含有量に対して、7.0質量%以上14.5質量%以下であることを特徴とする記録媒体。
  2. 前記無機粒子が、アルミナ水和物及び気相法アルミナである請求項1に記載の記録媒体。
  3. 前記記録媒体の最表面のインク受容層中の、前記アルミナ水和物の含有量(質量%)が、前記気相法アルミナの含有量(質量%)に対して、質量比率で1.5倍以上9.0倍以下である請求項2に記載の記録媒体。
  4. 前記記録媒体の最表面のインク受容層に含まれる前記コロイダルシリカのうち、70%以上80%以下が、前記記録媒体の最表面から深さ方向に500nm以下の領域に存在する請求項1乃至3の何れか1項に記載の記録媒体。
  5. 前記記録媒体の最表面に占める、前記コロイダルシリカが存在する領域の面積比率が、35%以上45%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。
  6. 前記最表面のインク受容層における前記バインダーの含有量が、前記インク受容層における前記無機粒子及びコロイダルシリカの合計の含有量に対して、7.0質量%以上12.0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。
  7. 前記コロイダルシリカの平均一次粒子径が45nm以上100nm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。
  8. 前記記録媒体の最表面のインク受容層が架橋剤を含有し、前記架橋剤が、ホウ酸及びホウ酸塩から選択される少なくとも1種である請求項1乃至7の何れか1項に記載の記録媒体。
  9. 前記バインダーが、ポリビニルアルコール及びポリビニルアルコール誘導体から選択される少なくとも1種である請求項1乃至8の何れか1項に記載の記録媒体。
  10. 請求項1乃至9の何れか1項に記載の記録媒体を製造する記録媒体の製造方法であって、
    前記基材上に、前記無機粒子を含有し、かつ、前記コロイダルシリカを含有しない第1の塗工液を塗工した後、乾燥をせずに、前記コロイダルシリカを含有する第2の塗工液を塗工する工程を有することを特徴とする記録媒体の製造方法。
  11. 前記第2の塗工液の乾燥塗工量が、0.10g/m2以上0.50g/m2以下である請求項10に記載の記録媒体の製造方法。
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