JP6226582B2 - 記録媒体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
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。
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、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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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、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。
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。
<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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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/m2)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。
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/m2)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。
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/m2)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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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