JPS62227689A - 被記録材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被記録材に関し、更に詳しくは水性インクに
よって記録するためのインクジェット記録用被記録材に
関する。

（従来の技術） インクジェット記録方法は１種々のインク（記録液）吐
出方式、例えば、静電吸引方式、圧電素子を用いてイン
クに機械的振動また変位を与える方式、インクを加熱し
て発泡させその圧力を利用する方式等により、インクの
小滴を発生、飛翔させ、それらの一部もしくは全部を紙
等の被記録材に付２７させて記録を行うものであるが、
騒音の発生が少なく、高速印字、多色印字の行える記録
方法として注目されている。

このインクジェット記録方法に使用される被記録材とし
ては従来、一般にプレーンペーパーと呼ばれている市販
の上〜中質紙やインクジェット記録用紙と称される被記
録材が使われてきた。

市販の上〜中質紙は優れた筆記性、印刷適性を有してい
るが、インクジェット記録を行うと以下に述べる欠点を
有している。

（１）インクジェット記録中または記録後、記録装置の
一部あるいは指等が記録部に触れるとインクの受容が速
やかでないため、受容されていないインクがこすれて、
汚れが生じ１画像品位を著しく低下する。更に、記録の
判読が不可能になる場合もある。

（２）インクが被記録材に付着後、ドツトからヒゲ状の
もの（フェザーリング）が発生し、真円度の著しく低い
ドツトになる。このため、ドツト形状が悪く、鮮明な画
像を得ることができない。

一方、インクジェット記録装置の性能の向上と普及に伴
ない高解像度、高品位の記録画像を得るため、インクジ
ェット記録用被記録材として種々の被記録材が考案され
ている（例えば、特開昭５９−３５９７７号公報、特開
昭５８−１３２５８６号公報、特開昭５２−７４３４０
号公報参照）。

ところが、特開昭５９−３５９７７号公報、特開昭５８
−１３２５８６号公報等に記載の被記録材は、インク吸
収性が高く且つ発色性の優れたインクジェット記録用コ
ート紙であるが、これらの被記録材は以下に述べる欠点
がある。

（３）被記録材に鉛筆や万年筆等の筆記具で筆記を行う
と、インク受容層が削れてしまい、正常に筆記できない
。

（４）被記録材にインクジェット記録を行うと、被記録
材と記録装置の紙送り部分等との機械的摩擦力により、
コート層がはがれる、いわゆる粉落ちが発生し、記録装
置を汚染する。特に粉落ちしたインク受容層がインクジ
ェット記録装置のヘッドに付着すると、ヘッドのノズル
の目詰まりの原因となる。

また、特開昭５２−７４３４０号公報等に記載のインク
ジェット記録用紙は、インクジェット記録を行うと次の
欠点がある。

（５）ドツト濃度が低い。

（６）ドツト周辺がぼけやすく、鮮明な画像を得ること
ができない。

（７）記録面の裏にインクが滲みでる現象、いわゆる裏
抜けが生じる。

従来の被記録材は、以上述べた欠点等があり、これらの
欠点を全て解決した被記録材は得られていないのが現状
である。

従って、本発明の目的は、上述の如き欠点を解決し、速
やかなインク吸収性を有し、ドツト形状に優れ、とりわ
け色彩性が良好で画像濃度の高い鮮明な画像を形成する
高性能のインクジェット記録用の被記録材を提供するこ
とにある。

（発明の開示） すなわち、本発明は、木材繊維を主成分とする記録面を
有する被記録材において、該被記録材の坪量変動のパワ
ースペクトルの波長１０ｓ＋ｗのピーク高さが５層−の
ピーク高さの１．５倍以内であることを特徴とする被記
録材である。

次に本発明を更に詳細に説明すると、本発明者は、特に
水性インクを用いるインクジェット記録用被記録材とし
て、前記従来技術の欠点を解決した被記録材を得るべく
鋭意研究の結果、木材繊維を主成分とする記録面を有す
る被記録材が、特定の坪量の変動値を有するときは、イ
ンクジェット記録用被記録材としてインクの吸収が優れ
且つインクの滲みやフェザーリングが発生せず、優れた
ドツト形状を与え、とりわけ色彩性が良く、高濃度且つ
高解像度の記録画像が得られたことを知見したものであ
る。

すなわち１紙の如く繊維を主成分とする被記録材に対す
る液体、例えば、水性インクの浸透の挙動については、
従来明確な説明はなされていない０例えば、液体の多孔
質物体への浸透は、ルーカス拳ヴアシュバーン（Ｌｕｃ
ａｓ−Ｗａｓｈｂｕｒｎ）式である程度説明されるが、
この式は、管内流は層流であること、流速の加速度は非
常に小さい等の前提条件のもとで、ハーゲン・ポアズイ
ユ（Ｈａｇｅｎ−Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ）の式を発展さ
せたものであるため。

上記のルー力ス−ヴアシュバーン式が実際の現象に適用
される範囲はかなり限定され、例えば非水系の液体の浸
透については、被記録材の性質を限定すれば、適用が可
能なことが立証されている。

しかしながら、インクジェット記録に使用する水性イン
クの如き水系液体については液体の浸透に伴ない、被記
録材の表面物性、膨潤による液体流路等が経時的に変化
するため、ルーカル・ヴアシュバーン式を直接適用でき
ない。

一方、被記録材への液体の浸透を支配している被記録材
の因子として、被記録材の固体表面張力、濡れ性、吸着
能や空孔の大きさ、形状分布等の幾何学的構造等が考え
られるが、これらの支配因子を厳密に測定することは現
在不可能である。

例えば被記録材を構成している物質の個々の固体表面張
力の測定は可能であるが、これらの種々の複雑な混合体
である紙等の被記録材の表面張力等を厳密に測定するこ
とは、被記録材を形成する各種の材料、主として繊維、
顔料、バインダー等の種々の物質が不均一に存在してい
るために、−律に測定することができない、また、被記
録材の濡れ性や液体の吸着能等も具体的に測定すること
は不可能である。

以上、１例を挙げたがその他種々の物性についても、被
記録材への液体、特に水系液体の浸透の挙動を厳密に測
定することは非常に困難である。

本発明者は、木材繊維を主成分とする記録面を有する被
記録材、すなわち紙糸の被記録材、特にインクジェット
記録用被記録材について、これらの被記録材と記録に使
用する水性インクとの関連について種々研究の結果、水
性インクの紙糸被記録材に対する浸透性等は、使用され
ている繊維、填料（顔料）、バインダー、サイズ剤、消
泡剤等によって異なり、更に同じ材料から構成した被記
録材であっても、それらの材料の集合状態によって、被
記録材の水性インクに対する物性は大きく変動するもの
であるが、これらの材料や組合せが変動しても、水性イ
ンクに対する吸収性は、全く予想外にも被記録材の坪量
変動のパワースペクトルの比が最も重要な因子であり、
このような被記録材の坪量変動のパワースペクトルの比
をある特定の範囲、すなわち、パワースペクトルの波長
１０１■のピーク高さが５層層のピーク高さの１．５倍
以内である時に最も優れていることを知見したものであ
る。

すなわち、被記録材の坪量変動のパワースペクトルの比
が、パワースペクトルの波長１０ｍ腸のピーク高さが５
層−のピーク高さの１．５倍を超える場合には、被記録
材のミクロ的な密度変化が激しく、坪量の小さいところ
では密度が低いため空隙が多数あるいは大きな空隙が存
在するため、インクが付着した場合には付着面でのイン
クの拡がりよりも被記録材中への浸透が早くなり、一方
、坪量が大であるところでは、上述の逆の現象が生じる
ものであり、坪量のバラツキが激しい程、インク吸収性
、水性インクの滲み、ドツト形状。

フェザーリング性、色彩性等が局部的に激しく変化する
ため、十分な鮮明性および解像度の画像が得られないも
のであった。

尚１本発明において云う被記録材の坪量変動のパワース
ペクトルとは、被記録材にＸ線フィルムを密着させ、β
線を照射し、Ｘ線フィルムを現像し、そのＸ線フィルム
の光学濃度変動を測定し、従来公知のＦＦＴ法、最大エ
ントロピー法、Ｂｌａｃｋ■ａｎ−Ｔｕｋｅｙ法等で求
めることができる。また、ドツト面積は画像解析装置を
用いて測定することができる。

以上の如き特徴を備えた本発明の被記録材は、被記録材
の構成がある程度変動しても、優れたインク吸収性、ド
ツト形状および高い色彩性を有するものであるが、この
ような種々の特性は、上記の如き坪量変動のパワースペ
クトルの比を上記の範囲に制御し、且つその範囲内で坪
量を適当な値に制御することによって更に向上すること
を知見した。

すなわち、上記の秤量変動のパワースペクトルの比の範
囲内で坪量を種々制御することによって、水性インクの
吸収性と水性インクによって形成されるドツト形状を変
化させることができ、本発明の被記録材においては、体
積が１．０ＸＩＯ’〜１、ＯＸｌ［ＦＩＬゴのインク液
滴によって記録面に形成されたドツト面積と該インク液
滴の体積との関係が下記式を満たすように秤量をコント
ロールすることによって、インクの吸収性、ドツト形状
の関係が最も良好であり、インクの滲みやフェザーリン
グが最少となり、最も優れた画像の鮮明性および画像の
解像度が達成されることを知見した。このような優れた
インク吸収性およびドツト形状は、坪量の変動値を前記
の如き範囲とし、且つこの範囲内で１坪量を約３０〜１
００ｇ／ｒｒｆに制御することにより最良に達成される
。

ｔ、ｓ＜ｓ’ｘｖ〜２．３ （但し上記式中のＳはドツト面ｍ＃Ｌｍ″であり。

■は液滴体積ＩＬゴである。） これに対して上記式の♂ＸＶ’（Ｆ）値が１．５未満と
なるような秤量の被記録材の場合には、記録面でのイン
クの水平方向の拡がりが不足し、すなわち、インクが表
面から内部に浸透する面積が少ないため、インク吸収性
が大幅に悪化し、インクジェット用紙としては必ずしも
十分とは云えなくに　当 なる、一方、ＳＸＶの値が２．３を越えるような秤量の
被記録材の場合には、インクが付着した記録面でのイン
クの拡がりが大きくなり、インク吸収性は満足できるも
のであるが、インクの拡がりが大き過ぎて記録面でのイ
ンクの拡がりが不均一となり、インクジェット記録の場
合には、画像が不鮮明になり、且つ解像度が低下するの
で好ましくない、従って、本発明の被記録材の場合には
。

坪量の変動値が前記範囲内にあり、且つインクの体積と
ドツト面積との関係が、上記式を満足させる関係にある
のが好ましく、更に上記♂脅？の値が１．８〜２．０と
なるときに最良のインク吸収性と画像品質の関係が達成
される。

尚、上記で云うインク液滴とは、表面張力（２０℃）が
２０〜８５　ｄｙｅｓ／ｃｍ　テ粘度（２５℃）が２０
ｃｐａ以下および水分が２０〜９０重量％の水性インク
から形成されるインク液滴である。

以上の如き被記録材の坪量変動のパワースペクトルの比
は、被記録材を調製する際に、原料として使用する繊維
の凝集の防止、微細繊維等の脱落防止等によって小さく
することができ、更に具体的には被記録材を構成する繊
維や充填剤等を適性な範囲に分別して使用する方法１分
散剤を用いて原料の分散性を均一にする方法１歩留まり
向上剤を使用する方法、製紙時の原料濃度を低下させる
方法によって、得られる被記録材の坪量の変動を小さく
することが可能である。また、被記録材の坪量は、パル
プ、填料、結着剤、その他の製紙原料の使用量や抄紙条
件、抄紙装置等を変えることにより所望の値にす葛こと
ができる。また、記録面における♂×ψも値は、上記方
法による外、被記録材の表面に各種の塗工層を形成した
り、表面サイズを施す方法、被記録材をプレスドライす
る方法やカレンダー処理する方法等によって行うことが
でき、♂×ψも値を所望の値にすることができる。

以上の如き特徴を有する本発明の被記録材は。

従来公知の製紙方法および／または紙の後処理方法に準
じて得られるものであり、例えば主成分としで使用され
る繊維としては、木材パルプを主体とし、目的に応じて
合成パルプ、合成繊維、ガラス繊維等を併用し、これら
に充填剤としての顔料、サイズ剤、各種バインダー、分
散剤、耐水化剤等の必要な添加剤を配合して抄紙するこ
とによって得られる。また、得られた紙に表面サイズ処
理等の表面処理を施すことによって、紙の各種物性を調
整することもできる。

また本発明においては、上記の如き被記録材の表面に塗
工層を形成することもでき、この場合には、基材となる
上記被記録材が特定の範囲の坪量の変動値を有するため
、一層良好な塗工層を形成することができる。

被記録材の表面を被覆するのに好ましい顔料としては１
例えばシリカ、クレー、タルク、カオリン、ケイソウ±
、炭醜カルシウム、硫醜カルシウム、サチンホワイトケ
イ酸アルミニウム、アルミナ、ゼオライト等が使用され
るものであり、特に好ましいものは、粒径が０．０５＃
Ｌｍ〜５０トｍ、より好ましくは０．１ルｍ〜２０終ｍ
のものである０粒径が余りにも大きすぎる時は、被記録
材の水平方向への水性インクの滲みの度合が不均一とな
るので好ましくない。

上記顔料からなる塗工層の形成は、顔料を水等の媒体中
に、例えば、５〜５０重量％重量％源度に分散させ、適
当な結着剤を加えて塗工液を調製し、該塗工液を公知の
方法、例えば、ロールコータ−法、バーコーターＬ　プ
レードコーター法、エアナイフコーター法、サイズプレ
ス法、ゲートロール法等により上記基材に塗工すること
によって行われる。塗工層の厚みは１通常１〜１５＃Ｌ
ｍ（乾燥塗工量）であり、好ましくは２〜１２＃Ｌｍ程
度である。

上記において使用する結着剤としては、例えば、でんぷ
ん、ゼラチン、カゼイン、アラビアゴム、アルギン酸ソ
ーダ、カルボキシルメチルセルロース、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ソーダ
等の水溶性ポリマー、あるいは、合成ゴムラテックス等
の合成樹脂ラテックス、ポリビニルブチラール、ポリビ
ニルクロリド等の水不溶性ポリマー等従来公知の結着剤
はいずれも使用できる。これらのポリマーは、顔料１０
０重量部あたり約１０〜２００重量部の割合で使用する
のが好ましい。

以上の如き本発明の被記録材は、万年筆、サインペン、
ボールペン等の水性インクを使用する一般の筆記用具は
勿論のこと、特に水性インクを使用するインクジェット
記録用被記録材として適しており１次の如き効果を奏す
る。

（１）水性インクの吸収性が高いため、インクの付与後
、直ちに乾燥したと同じ状態になり、記録装置の１部や
手指等が接着してもそれらを汚染したり、記録画像が汚
れることがない。

（２）インクジェット記録用として使用すると。

上記（１）の効果に加えて、インクドツトが真円に近く
、高濃度であり、ドツトが過大に滲んだり、ドツトから
フェザーリングが生じたりしないので鮮明且つ解像度の
高い画像が形成できる。

（３）本発明の被記録材には上述の如く塗工層を設ける
こともできるが、塗工層を設けなくても。

上記（１）および（２）の効果を十分に有するため。

塗工層を設けない場合には、従来技術の塗工層の粉落ち
等の問題が生じる余地がない。

従って本発明の被記録材は一般的な記録用紙としては勿
論、特にインクジェット記録用被記録材として優れたも
のである。

次に実施例、比較例および使用例を挙げて本発明を更に
具体的に説明する。なお１文中１部または％とあるのは
特に断りのない限りｉｉ量基準である。

実施例１ 広葉樹さらしクラフトパルプ（ＬＢＫＰ）と針葉樹さら
しクラフトパルプ（ＮＢＫＰ）とを４：ｌのｉｌｌ比で
混合し、フリーネス（Ｃ，Ｓ。

Ｆ、）４２０ｓｔｌに叩解し、繊維分別装置により。

繊維を１．０〜２−０ｗｍに分別し、これを原料パルプ
とした。この原料パルプに対して１、タルク３０部を配
合し１手抄きシートを作成し、次いで酸化デンプンをエ
アスプレーで０　、８　ｇ／ｒｒｅの割合で塗布し、本
発明の被記録材を得た。この被記録材の坪量の変動値は
、後記第１表の通りであり、平均の秤量は７５ｇ／ｍ″
であった。

実施例２ 実施例１で使用した原料パルプに対して、炭酸カルシウ
ム（商品名ニスカロン＄２００　、三共製粉製）３５部
、アルキルケテンダイマー０．００１部およびカチオン
化でん粉０．０２部を配合し。

実施例１と同様にして手抄きシートを作成した。

この表面にポリビニルアルコールを、エアースプレーで
０．５ｇ／ｒｎ’の割合で塗布し１本発明の被記録材を
得た。この被記録材の秤量の変動値は。

後記第１表の通りであり、平均の坪量は８１ｇ／ばであ
った。

実施例３ ＬＢＫＰとＮＢＫＰとを１＝４の重量比で混合し、フリ
ーネス（Ｃ，Ｓ、Ｆ、）４１０■ｌに叩解し、繊維分別
装置により、繊維を２．０〜３．０ｍｍに分別し、これ
を原料パルプとした。この原料パルプに対して、タルク
３０部、ロジンサイズ剤０．０１部、硫酸アルミニウム
０．０２部および分散剤（商品名　イオネッ）ＭＯ−４
００，三洋化成工業製）０．８部を配合し、実施例１と
同様にして手抄きシートを作成し、次いでポリビニルピ
ロリドンをバーコーターで０　、５　ｇ／ｎｆの割合で
塗布し、本発明の被記録材を得た。この被記録材の坪量
の変動値は、後記第１表の通りであり、平均の坪量は６
９ｇ／ｒｎ’であった。

実施例４ 実施例３で使用した原料パルプに対して、実施例と同じ
炭酸カルシウム３０部、アルキルケテンダイマー０．０
０１部、カチオン化でん粉０．００２部および分散剤（
商品名ＴＡＭＤＯ−１０、日光ケミカルズ製）０．８部
を配合し、実施例１と同様にして手抄きシートを作成し
た。

この表面に酸化でん粉を含む水溶液を、バーコーターで
０．８ｇ／ｍ″の割合で塗布し、本発明の被記録材を得
た。この被記録材の秤量の変動値は、後記第１表の通り
であり、平均の坪量は８７ｇ／ゴであった。

比較例１ 実施例１で用いた原料パルプに対し、タルク２０部、ロ
ジンサイズ剤０．３部および硫酸アルミニウム０．６部
を配合し、ＴＡＰＰＩスタンダードに従って手抄きシー
トを作成し、比較用の被記録材を得た。この被記録材の
坪量の変動値は、後記第１表の通りであり、平均の坪量
は８３ｇ／ｍ″であった。

比較例２ 実施例１で用いた原料パルプに対し、タルク５部を配合
し、ＴＡＰＰＩスタンダードに従って手抄きシートを作
成し、比較用の被記録材を得た。

この被記録材の坪量の変動値は、後記第１表の通りであ
り、平均の坪量は８０ｇ／ｍ″であった。

使用例 上記の実施例１〜４および比較例１〜２の各々の被記録
材に対し、下記の４種のインクを用いて、ピエゾ振動子
によってインクを吐出させるオンデマンド型インクジェ
ット記録ヘッド（吐出オリフィス径６５ＩＬｍ、ピエゾ
振動子駆動電圧４０〜１００Ｖ、周波数３．１ＫＨｚ）
を有する記録装置を使用し、インク吐出量を変化させて
インクジェット記録を実施した。

波圧Ｕ（組成） ｃ、ｘ、ダイレクトイエロー８６　　　５部ジエチレン
グリコール　　　　　　１５部ポリエチレングリコール
＃２００　　２０部水　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　７０部Ｌしｚｌ（組成） Ｃ，１，７シツドレツド３５　　　　　　５部ジエチレ
ングリコール　　　　　　１５部ポリエチレングリコー
ル＃２００　　２０部水　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　７部部亙ヱｚｌ（組成） Ｃ，１，ダイレクトブルー８６　　　　５部ジエチレン
グリコール　　　　　−１５部ポリエチレングリコール
＃２００　　２０部水　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　７部部１工上ｌ（組成） Ｃ，１，７シツドブラツク２６　　　　５部ジエチレン
グリコール　　　　　　１５部ポリエチレングリコール
＃２００　　２０　部水　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　７部部実施例および比較例の被記録材の
評価結果を第１表に示した。

第１表における各評価項目の測定は下記の方法に従った
。

（１）インク吸収性 ２色のインクを重ねて被記録材に記録した１秒後に、被
記録材上にインクの流れ出しがないものを０．それ以外
を×とした。

（２）　ＡＩＩ記性 パネラ−２０名（男性１２名１女性８名）に対し、２Ｈ
，Ｈ，ＨＢ、ＦおよびＢの５種類の鉛筆で筆記テストを
行い、なめらかに筆記できた鉛筆の本数を得点とし、そ
の合計点を示した。

（３）画像品位 パネラ−２０名（男性１２名　１女性８名）に対し、文
字と図形を記録されたサンプルに対して、１画像が鮮明
であるか」の質問に、良いという答を５卓、やや良いと
いう答を４点、普通という答を３点、やや悪いという答
を２点、悪いという答を１点としてその合計点を示した
。

（４）坪量の変動値 被記録材にＸ線フィルムを密着させ、β線を照射し、現
像したＸ線フィルムの光学濃度をマイクロデンシトメー
ターで測定し、ＦＦＴ法でパワースペクトルを求めて算
出した。

（５）ドツト面積 光学顕微鏡に接続された画像解析装置を用いて求めた。

（以下余白） 一ロ’、１３ベニ 一実廚励萄裏せ− ｆｆ　　　　Ｊ＠　　　　　　　ｌ　　　　　ヱ　　　
　旦　　　　Ａｒｎ”　　　　　１．４ＸＩＩ）’　　
　１．０ＸＩＯ”　　　２．０ＸＩＩ７’　　　８．０
ＸＩＯ”茗−）　　　　　ｒｎ”　　　　　３．ｌＸｌ
０”　　　５．５ＸＩＯ”　　　１．２ｘｌＯ”　　　
３．４ＸＩＩＦｓＪ４　　ｘ　　　ｖ−’ｆ　　　　２
．３　　　１．８　　　１．９　　　２．０１」Ｌ」Ｌ
ＪＬ値　　　　　１．２　　　　１．３　　　　１．４
　　　　１．２エコーム既」Ｌ性　　　　　ｏｏｏ。

１−−ｊＬ−−性　　　　　８２　　　　８８　　　　
８０　　　　８１医−１コ［−位　　　　　８９　　　
　８４　　　　８０　　　　９１−■防帥情譲用＝ ｒｎ”　　　　　１．４ＸＩＯ”　　　２．ＯＸＩ［Ｆ
１’−）　　　　ｒｎ’　　　　３．ｌＸ１Ｏ”　　　
５．５ＸＩＱ”ｓ′／２ｘ　　　ｖ−’５　　　１．４
　　　２．８圧−１」ＬＩＬｊｌ　−８２，０ 尚、Ｓはドツト面積ｇｒｎ”であり、■は液滴体積μＷ
であり、且つ坪　変動値は、パワースペクトルの波長ｌ
Ｏ鰭のピークの高さの値を波長５ＷＩＩのピークの高さ
の値で割った値である。

特許出願人　　　キャノン株式会社 ６、＋：ｉ：、、’、σ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）木材繊維を主成分とする記録面を有する被記録材
   において、該被記録材の坪量変動のパワースペクトルの
   波長１０ｍｍのピーク高さが５ｍｍのピーク高さの１．
   ５倍以内であることを特徴とする被記録材。 （２）被記録材の坪量が、体積が１．０×１０＾４〜１
   ．０×１０＾６μｍ＾３のインク液滴によって記録面に
   形成されたドット面積と該インク液滴の体積との関係が
   下記式を満たす坪量である特許請求の範囲第（１）項に
   記載の被記録材。 １．５＜Ｓ＾１＾／＾２×Ｖ＾−＾１＾／＾３＜２．３
   （但し上記式中のＳはドット面積μｍ＾３であり、Ｖは
   液滴体積県μｍ＾３である。） （３）インクジェット用である特許請求の範囲第（１）
   項に記載の被記録材。