インクジェット記録媒体
【課題】 産業用インクジェットプリンターに使用される記録媒体で、屋外および屋内での使用に際し良好な印字適性、保存性を付与するインクジェット記録媒体を提供する。
【解決手段】 基材の少なくとも一方の面にインク受理層を構成する層のうちの最もインクを吸収する量が多いインク吸収層が、多孔性顔料、定着剤、及びバインダーを含む材料から構成され、前記定着剤が、カチオン性を有するカチオン性成分とアニオン性を有するアニオン性成分とを含有する両性定着剤であり、該定着剤に含有されるカチオン性成分量とアニオン性成分量がモル比率で１対０．０１〜１対０．５の範囲にあり、インク吸収層に含有される定着剤の割合が、該インク吸収層の固形分に対して１〜３０重量％であることを特徴とし、本発明のインクジェット記録媒体にインクジェット印字を行なって得られる印字物は、画像品質、耐水性、耐熱性等保存性に優れる。
【解決手段】 基材の少なくとも一方の面にインク受理層を構成する層のうちの最もインクを吸収する量が多いインク吸収層が、多孔性顔料、定着剤、及びバインダーを含む材料から構成され、前記定着剤が、カチオン性を有するカチオン性成分とアニオン性を有するアニオン性成分とを含有する両性定着剤であり、該定着剤に含有されるカチオン性成分量とアニオン性成分量がモル比率で１対０．０１〜１対０．５の範囲にあり、インク吸収層に含有される定着剤の割合が、該インク吸収層の固形分に対して１〜３０重量％であることを特徴とし、本発明のインクジェット記録媒体にインクジェット印字を行なって得られる印字物は、画像品質、耐水性、耐熱性等保存性に優れる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明におけるインクジェット記録媒体は、染料を使用したインク、あるいは、着色顔料を使用したインクをインクジェット吐出口より吐出し、吐出されたインク滴を記録媒体に被弾させることにより画像を形成するいわゆるインクジェット記録方式において使用されるインクジェット記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式は、パーソナルコンピューターの出力装置として、オフィス用の一般文書の印刷・印字、電話料金の明細書などの産業用書類の印字、ダンボールの表面印字、Ｔシャツなどの布基材に転写して装飾するインクジェット熱転写印字など、極めて、広範囲に利用されている。インクジェット記録方式は、通常、インクカートリッジなどのインクだめから、加熱による蒸気圧力によりインクをノズルより吐出させるサーマル印字方式、ピエゾ素子を使用して電気信号を圧力に変換してインクを吐出させるピエゾ方式などの方式があり、吐出させたインク滴を紙、布などの記録媒体に被弾させ、印字ヘッドと非接触で画像を形成することができることを特徴としている。近年、インク滴の体積も数ピコリットルまで低下させたプリンターも開発され、記録画像の解像度も1440dot/inchを上回るものも開発されている。他方、産業用途では、印字速度を高める技術が進んでおり、毎分100〜150ｍの印字速度で印字できる高速プリンターも開発され実際に使用されている。インクジェット記録に使用されるインクも、色材として酸性染料などの染料を水、アルコールなどの溶媒に溶解した染料インキ、着色顔料を水、アルコールに分散させた顔料インキがあり、ひとつのプリンターで両方のインキを色別に使用するものもある。インクの溶媒、分散媒として水、アルコール以外に、乾燥性を高めるためにメチルエチルケトンなどの速乾性溶剤を使用する溶剤タイプのものもある。
【０００３】
近年、このように多用化したインクジェットプリンターに対応するようなインクジェット記録媒体が数多く開発され使用されている。インクジェット記録媒体としては、普通紙、インク受理層を紙、フィルムなどの基材に形成した専用紙、光沢紙、半光沢紙、布、不織布など極めて多品種のものが製造販売されている。このように多様化したインクジェット記録媒体において、300dot/inchを超える解像度でクリヤーな印字を確保するためには、記録媒体を構成する材料もさまざまなものが使用され、用途に応じて組み合わされて使用されている。インク受理層は、従来より、シリカなどの多孔性顔料をポリビニルアルコールなどの水溶性バインダーに分散させ、染料を吸着する性能をもつカチオン性定着剤を添加して塗料とし、得られた塗料をロールコーター、エアーナイフコーター、グラビアコーター、ブレードコーターなどで基材上に均一に塗布乾燥して形成することが一般に行われており、これに使用されるシリカ、水溶性バインダー、カチオン性定着剤も極めて多岐にわたっている（例えば特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開昭６０−２０４３９０号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８３３８２号公報
【０００４】
特に産業分野では、通常のオフィス用プリンターとは違い、一度に印字できる印字可能な幅が数100mm以上のいわゆるワイドフォーマットプリンターが使用されており、インテリアや壁材などの屋内装飾用途や、垂れ幕やのぼりなどの屋外展示用途として使用されている。このようなワイドフォーマットのインクジェットプリンターは、染料を着色成分とする染料インキ、顔料を着色成分とする顔料インキがあり、また、使用されるインクの溶剤成分が水、アルコールなどの水性タイプ、エーテルを主成分とするマイルドソルベントインキ、炭化水素を主成分とする油性インキなどがある。また、インクジェット記録を行う記録媒体としては、紙、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレンなどのフィルム、綿やポリエステルなどの布地、不織布などを基材として使用することが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、主に、ワイドフォーマット用のプリンターに対応するインクジェット記録媒体に関するものであり、前記のようにインクジェットプリンターに使用されるインクの種類、溶剤の種類に対応して、特徴のあるインク受理層を形成することにより、インクジェット印字の画像品質、耐水性などの保存性に優れたインクジェット記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインクジェット記録媒体は、基材の少なくとも一方の面に、インクジェット印字した際のインクを受理するためのインク受理層が少なくとも１層設けられたものにおいて、前記インク受理層を構成する層のうちの最もインクを吸収する量が多いインク吸収層が、多孔性顔料、定着剤、及びバインダーを含む材料から構成されており、前記定着剤が、カチオン性を有するカチオン性成分とアニオン性を有するアニオン性成分とを含有する両性定着剤であり、しかも該定着剤に含有されているカチオン性成分の量とアニオン性成分の量がモル比率で１対０．０１〜１対０．５の範囲にあり、前記インク吸収層に含有される前記定着剤の割合が、該インク吸収層の固形分に対して１〜３０重量％であることを特徴とする。
又、本発明は、上記の特徴を有したインクジェット記録媒体において、前記のカチオン性成分が、ジアリルジメチルアンモニウム塩、アリルアミン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートの中から選択された少なくとも１種であることを特徴とするものでもある。
更に、本発明は、上記の特徴を有したインクジェット記録媒体において、前記のカチオン性成分が、ジアリルジメチルアンモニウム塩と、ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルアクリレートのいずれか一方から構成されており、前記定着剤が、ジアリルジメチルアンモニウム塩をカチオン性成分として含有する第１の定着剤と、ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルアクリレートのいずれか一方をカチオン成分として含有する第２の定着剤との混合物であって、前記第１及び第２の定着剤の混合比率が、重量比率で５対１〜１対５の範囲にあることを特徴とするものでもある。
又、本発明は、上記の特徴を有したインクジェット記録媒体において、前記のインク吸収層が、前記バインダーとしてポリカーボネートポリウレタン樹脂を該インク吸収層の固形分比率にして５〜５０重量％の割合で含有することを特徴とするものでもある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のインクジェット記録媒体は、インクジェット印字による印字物の画像品質、耐水性、耐熱性等保存性に優れ、得られる印字物は、屋外や屋内の環境下での使用にも耐え得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に関するインクジェット記録媒体は、少なくとも、基材、および、基材上に設けられインクジェット印字した際のインクを吸収するためのインク受理層から構成される。
基材としては、紙、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレンなどのプラスチックフィルム、不織布、綿やポリエステルなどの布、あるいは、紙や不織布などの基材上にポリエチレンやポリプロピレンなどのポリマーをコーティングやラミネートにより接着させた複合材料などがある。本発明は主に、屋内および屋外でインクジェット印字物が使用される用途に対応するものであり、基材そのものも、耐熱性、耐水性などの保存性が要求される。これを満足するためには、プラスチックフィルムや、紙などをポリマー被覆処理した基材を使用することが多い。ところが、このようなポリマーを表面層とする基材は、一般に、インクジェット印字した際にインクを吸収することがほとんどない。そのため、基材上に設けたインク受理層のみでインクをほとんど吸収しなければならないという制約が生じることになるのである。このためには、インク受理層において多孔性顔料により形成された空隙の体積が十分なければならないように設計することが必要であり、そのため、インク受理層の厚みを通常の紙などのインク吸収性のある基材よりも大きくして空隙の体積を増やしたり、接着性の高い接着剤を使用したりして空隙の密度を上げるような工夫が必要とされる。
【０００９】
インク受理層は、基材の少なくとも一方の面、即ち、片面または両面に形成される。このインク受理層は１層または複数の層から構成され、このようなインク受理層においてインクを吸収する量が最も多い層を本発明では「インク吸収層」と呼ぶことにするが、本発明は、このようなインク吸収層を構成する材料に特徴がある。
インク吸収層は、シリカや炭酸カルシウムなどの多孔性顔料、染料を主に定着する成分である定着剤、インク吸収層を基材と密着させるための接着剤（バインダーと称する）、その他、消泡剤やレベリング剤などの添加助剤から構成される。
【００１０】
多孔性顔料としては、平均粒子径が0.1〜30μｍの無機、または、有機顔料が使用される。ここで「多孔性」とは、顔料粒子がバインダー成分等により相互に接着することにより顔料粒子の間に空隙が多数できることを意味し、通常、このような多孔性顔料のインク吸収性能としては、JIS K5101に記載されている吸油量を目安とすることが多い。本発明で使用される多孔性顔料としては、吸油量が100〜300ml/100gの顔料、より好ましくは、150ml〜300ml/100gの顔料が好ましい。吸油量が低すぎるとインク吸収性能が悪く、インクジェット印字したときにインクのにじみが発生し画像がぼやけることになる。また、吸油量が極端に高いとコーティング処理などで顔料を溶媒に分散する際に粘度が高くなりすぎ実用的ではない。インク吸収性能は、このような吸油量により多孔性顔料のインク吸収能力を示すものであるが、もちろん多孔性顔料単独では基材に接着せず、顔料相互の接着性もでない。この接着性を付与するのがバインダーである。一般に、バインダーを構成する材料としては、インクジェット分野では、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイドなどの水溶性樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル酸エステルやその共重合体、ポリウレタン樹脂などが使用されてきた。本発明は、主に、ワイドフォーマットプリンター用として屋内や屋外で使用されるインクジェット記録媒体に関するものであり、印字性能はもちろんのこと耐水性、耐熱性、耐光性などの保存性の優れていることが要求される。このためバインダーとしては、耐水性に劣る水溶性樹脂を使用することは好ましくない。また、耐熱性あるいは耐熱黄変性、すなわち、加熱した時に黄変しない性質の優れた合成樹脂を使用することが好ましい。このためには、ポリエステルポリウレタンやポリカーボネートポリウレタンなどのポリウレタン樹脂やエチレン酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン系ポリマーなどが好ましく、特に、ポリカーボネートポリウレタンを使用することが好ましい。このようなバインダーの使用量は、多孔性顔料が100重量部に対して、10重量部〜100重量部使用される。これより使用量が少ないと基材に対するインク受理層の接着性が悪くなり、また、顔料相互の結着性も悪くなる。また、これより使用量が多くなると多孔性顔料が形成した空隙の割合が少なくなりインクジェット印字する際のインク吸収性が悪くなる。本発明において特に好ましいバインダーであるポリカーボネートポリウレタンは、ポリカーボネートポリオールと多官能イソシアネートの反応物であるが、インクジェット用途としては、インク吸収性にすぐれ、耐熱性などの保存性に優れ、印字物の発色性に優れ、これをインク受理層に使用したインクジェット記録媒体の搬送性に優れている。ただ接着性能については、一般にアクリルやエチレン酢酸ビニル共重合体よりはよくない傾向にある。本発明では、インク吸収層に含まれるポリカーボネートポリウレタンの使用量が重量比率にして5〜50％であることが好ましい。これより使用量が多いと印字性と保存性のバランスをとることが難しく、使用量が少ないと多孔性顔料の接着性、および、インク吸収層の基材への接着性を十分に保持することが難しい。
【００１１】
本発明においては、インク吸収層を構成する成分の一つとして定着剤が使用され、該定着剤が、カチオン性成分とアニオン性成分から構成されている、いわゆる、両性の定着剤であることを特徴としている。一般のインクジェット記録媒体のインク受理層においては、カチオン性定着剤が使用されることが多いが、定着剤の構成成分がカチオン性のみからなる場合には、顔料との混和性に凝集などの問題が生じることが多い。この原因は、多孔性顔料として使用するシリカや炭酸カルシウムの表面がアニオン性であることが多く、このアニオン基と定着剤のカチオン基がコンプレックスを生じることによることに起因することが多いのであるが、もちろん、顔料自体の表面処理によりカチオン基を顔料表面に形成するような特殊な顔料もある。これらのカチオン性の表面処理した顔料は、カチオン性の定着剤との混和性がよいのであるが、表面処理により顔料の価格が上がることが難点である。また、顔料の種類によってはカチオン化処理ができないものがある。
【００１２】
本発明で使用する両性定着剤は、シリカや炭酸カルシウムなどのアニオン性の表面基を含有する多孔性顔料との混和性が良いため次のような特徴が生じる。まず、一般にインク受理層はコーティングマシンなどでコーティングすることにより形成する場合がほとんどであるが、コーティング剤としての塗料にインク受理層の材料を使用する場合に、塗料の塗布適性を改善することが上げられる。多孔性顔料は、塗料化した際に塗料の粘度を増加させる働きが強い。特に、塗料中における顔料の分散性が不充分であると塗料粘度が上がったり、塗料の保存安定性が悪くなり顔料の沈降が生じたりすることになる。次に、顔料の分散性がよくなると塗料の固形分濃度を上げることができる。一般に吸油量が200ml/100g近辺の多孔性顔料を使用した塗料では、塗料の固形分濃度が15〜25％、よくても30％程度が上限である。しかしながら本発明により開示された両性定着剤を使用する場合には、塗料の固形分濃度を40％程度まで増やすことができ、これにより、コーティングマシンで塗工する場合の塗布量を上げることが可能となる。特に、基材がポリエチレンテレフタレートやポリプロピレンなどのプラスチックフィルムやポリマーで表面処理したものは、基材自体がインクジェットインクを吸収することがほとんどないためインク吸収層の厚みを上げる必要がある。この場合のインク吸収層の厚みは、プリンターの機種によるインク吐出量にも左右されるのであるが、通常30μｍから50μｍが必要となる。これを一回の塗布により行うためには、できる限り塗料濃度を上げておく必要がある。厚塗りが可能なコーティングマシンとしては、そのコーターヘッドがロールナイフコーターやダイコーターなどが使用されているが、これにおいても塗布量は、塗料の状態で100μｍ程度である。したがって前記のインク吸収層の厚みを確保するためには、塗料の固形分濃度が30％〜50%が必要となる。さらに、ロールナイフコーターやダイコーターなどでは、塗料粘度が1000mPa・s〜3000mPa・sの範囲にあることが望ましく、粘度が低く過ぎると塗布後の液だれが生じ塗布面にむらができたり、安定した塗工量を確保できなくなる。塗料濃度が高すぎるとコーターヘッドへの送液に支障を生じたり、塗料のフローが悪くなり塗工面の塗工量のばらつき（プロファイル）が悪化することになる。
【００１３】
本発明では、インク吸収層を基材に形成するために、前記コーティングマシンにより基材に塗工することを想定している。コーティングマシン以外では、フレキソ印刷やスクリーン印刷などの印刷方法があるが、印刷厚みは10μｍ程度が上限に近く、十分な厚みのインク吸収層を形成することはむずかしい。コーティング方式としては、エアーナイフコーティング、バーコーティング、ブレードコーティング、ロールナイフコーティング、ダイコーティングなどがあるが、エアーナイフやブレードコーティングでは、塗布量が相対的に少なく、一回でインク吸収層を形成することはむずかしい。そのため２回以上の多層塗りをする必要性が生じるが、一般に多孔性顔料を含む多孔質な（ポーラスな）塗工層を２回塗りすると２回目に塗布する際に下塗り層の空気が泡となって塗工層表面まで抜けていく。この際に気泡の跡が塗工層表面に残り、塗工むらが生じることになる。このような理由でインク吸収層は1回で塗工することにより形成することが望ましい。このようなコーティングマシンとしては、前記ロールナイフコーターやダイコーターが望ましい。
【００１４】
本発明で使用する両性定着剤の化学構造に関しては、カチオン性成分としては、一般にインクジェット用カチオン性定着剤として使用されるものが適している。従来より、カチオン性成分としては、ポリエチレンイミン塩、ジメチルアミンエピハロヒドリン縮合体、ポリビニルアミン塩、ポリアリルアミン、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩、ジアリルアミンアクリルアミド共重合体、ポリスチレンの４級アンモニウム塩、ジシアンジアミド・ポリアルキレンポリアミン縮合体などがある。本発明では、主に、屋内および屋外で使用されるインクジェット記録媒体を想定しており、特に、耐熱性、耐水性などの保存性がよいことが要求される。これらの耐熱性（あるいは耐熱黄変性）、耐水性が優れたカチオン性成分としては、アリルアミン、ジアリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウム塩、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートなどがある。これらのカチオン性成分の中では、ジアリルジメチルアンモニウム塩やジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートが優れている。これらのカチオン性成分がインクジェット印字物の保存性に与える影響を理論的に説明できる根拠は乏しいのであるが、本発明者は、各種カチオン性成分を実際にインク吸収層に使用し、インクジェット印字を行い、保存性テストを実施することによりそれらの特性を比較し前記カチオン性成分が優れていることを検証することができたのである。ただ、このような経験的なテストからいえることは、ジメチルエピハロヒドリン縮合体やジシアンジアミド・ポリアルキレンポリアミン縮合体のようにポリマーの主鎖にカチオン性のアミンが含まれる場合には、耐熱性や耐光性などの保存性がよくない傾向があり、アリルアミン系カチオンやアクリレート系カチオンのような側鎖にアミンが含まれている場合には、耐水性と耐熱性のバランスがよい傾向にあると推測される。さらに付け加えて、アミンの中でも複数のアルキル基やベンジル基などとアミンを構成する窒素が結合したアミン（アンモニウム塩）の方が立体障害的効果のため加熱などにより変化しにくい傾向にあるものと推定される。例えばカチオン性成分としてアリルアミンやジアリルアミンを使用した場合より、ジアリルジメチルアリルアンモニウム塩を使用した場合の方が耐熱性に優れている傾向がある。
【００１５】
さて、アリルアミン系カチオン成分、特に、ジアリルジメチルアンモニウム塩は、耐水性に優れ、耐熱性にも良好であり、アクリル系カチオン成分は耐水性はやや劣るが、非常に優れた耐熱性を示す。本発明では、インク吸収層に含有されるジアリルジメチルアンモニウム塩を含有する両性定着剤の使用量とジメチルアミノエチルメタクリレート、あるいは、ジメチルアミノエチルアクリレートを含有する両性定着剤の使用量の比率は、重量比率にして、5対1から1対5の範囲にあることが好ましい。これよりアリル系定着剤の量が少ないと十分な耐水性が得られず、アクリル系定着剤の量が少ないと十分な耐熱性が発現できない。
【００１６】
本発明で使用する両性定着剤には前記カチオン性成分の他、多孔性顔料を塗料中における分散性能を出すために、定着剤中にアニオン性成分を含有するものを使用している。これらのアニオン性成分としては、カルボン酸ソーダやスルホン酸ソーダが一般的なものであり、本発明においてもこれらのものが使用される。定着剤中に占めるアミンなどのカチオン性成分とアニオン性成分のモル比率は、1対0.01〜1対0.5の範囲にあることが適している。カチオン性成分が減少するにつれてインクジェットインクの定着性能は低下し、耐水性が劣化する。他方、アニオン性成分が少ないと多孔性顔料の分散効果が低くなる。
本発明では、このような両性の定着剤を使用することに主な特徴があるのであるが、定着剤の使用量は、インク吸収層の固形分に対して重量比率で１〜30％の範囲にあることがこのましい。これより使用量が少ないとインクの定着性能が悪くなり、使用量が多すぎるとインク吸収層自体の耐水性が劣化する。これは、定着剤そのものが水溶性であることに起因している。
【００１７】
上述のように、基材へのインク吸収層は、コーティングマシンにより塗料を塗布することにより形成される。これに使用する塗料の調製方法は、定着剤、バインダーを混合し、水などで適度に希釈し、ミキサーで攪拌する。ミキサーとしては、コーレス型攪拌機や高速エンペラー攪拌機などの分散能力が高いものを使用すべきである。この攪拌した状態で、シリカなどの多孔性顔料を所定量添加していく。添加後、顔料が十分分散するまで攪拌を続ける。場合によっては、ホモミキサーなどの乳化分散機によりミクロ分散することも行われる。攪拌がよくないと、顔料の凝集している量が多くなり塗工面が不均一になったり、塗料の保存安定性が悪くなったりする。一方、顔料が過剰に粉砕されるまで攪拌を行うとインク受理層の空隙率が少なくなりインク吸収性が劣化する。一般にシリカを多孔性顔料として使用することが多い。これは、むろん、多孔質を形成しやすいことによるものであるが、顔料自体の屈折率が小さく透明性に優れ、インクジェット印字した際の発色性に優れるためである。微粉シリカについてはいろいろな合成方法があるが、たとえば、ゲルタイプのシリカを使用する場合には、一次粒子が凝集した二次粒子が多孔質を形成するので、あまり強く分散すると二次粒子が破壊されてしまう。
【００１８】
このように調製された塗料を前記コーティングマシンを使用して基材に塗布する。塗工量は基材にもよるが、厚みにして5〜60μｍの範囲、より好ましくは、プラスチックフィルムなどのインクが浸透しない基材を想定して、25〜50μｍの範囲がよい。塗工量が少なすぎるとインク吸収性能が悪くなり、耐水性も悪くなる。塗工量が多すぎるとインク受理層と基材の密着性が悪くなり、また、印字した際にインクの浸透範囲が深くなり印字が不鮮明になったりする。
コーティング時の基材は巻き取り状態なので、インクジェットプリンターに合わせて、スリッター処理し幅を調整したり、カッターでカッティングしシート状に加工することも行われる。
さて、本発明におけるインクジェット記録媒体は、その用途が、主に産業用途であり、屋内や屋外での環境下にあることが多く、耐熱性、耐水性、耐光性などの保存性が要求される。そのため、場合によっては、インクジェット印字した後に印字物をプラスチックフィルムでラミネートしたり、印字した表面にポリマー成分を塗工することにより保護層を形成することも行われる。
以下に本発明による実施例を記載してその効果を説明するが、本発明による実施の形態はこれらの実施例に限定されることがないことはいうまでもない。
【実施例】
【００１９】
［実施例１］
インク吸収層を構成する材料として、平均粒子径が7μｍで、吸油量が190ml/100gの微粉シリカを多孔性顔料として使用し、バインダーとしてポリカーボネートポリウレタンエマルジョンを使用し、定着剤としてジアリルジメチルアンモニウム塩をカチオン性成分として含み、カルボン酸ソーダをアニオン性成分として含有する両性定着剤を使用した。定着剤におけるカチオン性成分とアニオン性成分のモル比率は1対0.1である。多孔性顔料とバインダーと定着剤の配合比率は、重量にして、それぞれ、57対34対8.6である。
塗料の調製は、定着剤とバインダーと必要量の水をコーレス型攪拌機で30分間攪拌したのち、微粉シリカを添加し、シリカの添加終了後、100分間攪拌を行った。塗料の固形分濃度は41％である。攪拌終了後、200メッシュの金属スクリーンでろ過し、異物を取り除いた後、塗布液とした。このときの塗料粘度は1500mPa・sであった。
基材としては、厚み100μｍのコロナ処理による易接着処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、ロールナイフコーターにより前記塗料を塗布した。塗工時の塗料の厚みは100μｍであり、乾燥後の厚みは37μｍであった。
塗布後の巻き取りをスリッターにより幅1500mmにスリッター加工を施し、長さ100ｍの巻き取りにしインクジェット記録媒体を得た。
この巻取りを水性インキを使用しているワイドフォーマットプリンター（EPSON製PM‐9000）で印字し印字物を得た。
印字物の印字品質は目視により判別した。印字物の耐水性は、印字物を10秒間水に浸漬し、インクの滲みやインク落ちをみて判別した。印字物の耐熱性については、190℃のオーブン内で30分間熱処理を行い、色の変色および非印字部分の黄変を目視により判別した。各試験の結果については表１に示す。
【００２０】
［実施例２］
実施例１で使用した定着剤を次のものに変更した。実施例１で使用した定着剤を定着剤１とする。また、定着剤のカチオン性成分としてジメチルアミノエチルメタクリレートを使用し、アニオン性成分としてカルボン酸ソーダを使用して、それぞれのモル比率が1:0.2となるようにしたものを定着剤２とする。上記の定着剤１と定着剤２の使用比率を重量比率にして3対2になるようにした。また、実施例１で使用したバインダーをポリカーボネートポリウレタンとエチレン酢酸ビニル共重合体のエマルジョンに変更した。上記ポリカーボネートポリウレタンとエチレン酢酸ビニル共重合体のエマルジョンの配合比率は、重量にして２２対１２であった。それ以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料の固形分濃度は42％であり塗料粘度は1300mPa・sであった。これを実施例１と同様にして基材に塗布しインクジェット記録媒体を得た。このインク受理層の厚みは39μｍであった。これを実施例１と同様にして印字物の特性を調べ表１に記載した。
【００２１】
［実施例３］
実施例１で使用した定着剤のカチオン性成分をアリルアミンとした以外は実施例１と同様にして塗料を得た。このときの塗料の固形分濃度は39％であり、塗料粘度は1500mPa・sであった。これを実施例１と同様にして基材に塗布しインクジェット記録媒体を得た。このインク受理層の厚みは36μｍであった。これを実施例１と同様にして印字物の特性を調べ表１に記載した。
【００２２】
［実施例４］
実施例２で使用したバインダーをすべてエチレン酢酸ビニル共重合体にした以外は実施例１と同様にして塗料を得た。このときの塗料の固形分濃度は、43％であり塗料粘度は1200mPa・sであった。これを実施例１と同様にして基材に塗布しインクジェット記録媒体を得た。このインク受理層の厚みは41μｍであった。これを実施例１と同様にして印字物の特性を調べ表１に記載した。
【００２３】
［実施例５］
実施例２で使用した定着剤２のうちカチオン性成分をジメチルアミノエチルアクリレートにした以外は実施例２と同様にして塗料を得た。このときの塗料の固形分濃度は41％であり、塗料粘度は1300mPa・sであった。これを実施例１と同様にして基材に塗布し、インクジェット記録媒体を得た。このインク受理層の厚みは38μｍであった。これを実施例１と同様にして印字物の特性を調べ表１に記載した。
【００２４】
［比較例１］
実施例１に対して定着剤をカチオン性成分としてジアリルジメチルアンモニウム塩を含み、アニオン性成分を含まないものとした以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料の固形分は19％に設定したが塗料粘度は2500mPa・sであり、塗布条件としては上限に近い塗料粘度を示した。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成した。このインク受理層の厚みは15μｍであった。そして実施例１と同様にして印字物の特性を表１に記載した。
【００２５】
［比較例２］
実施例１において定着剤におけるカチオン性成分の量とアニオン性成分の量をモル比率にして1対0.008に設定した定着剤を使用した以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は23％で、そのときの塗料粘度は2000mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成したが、インク受理層の厚みは18μｍであった。さらに、実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００２６】
［比較例３］
実施例１において定着剤におけるカチオン性成分の量とアニオン性成分の量をモル比率にして1対0.6に設定した定着剤を使用した以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は44％で、そのときの塗料粘度は1700mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成したが、インク受理層の厚みは40μｍであった。さらに、実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００２７】
［比較例４］
実施例１において定着剤の使用量をインク受理層の固形分比率に対して0.5重量％にした以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は23％で、塗料粘度は1800mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成した。インク受理層の厚みは18μｍであった。さらに実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００２８】
［比較例５］
実施例１において定着剤の使用量をインク受理層の固形分比率に対して35重量％にした以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は43％で、塗料粘度は1600mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成した。インク受理層の厚みは39μｍであった。さらに実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００２９】
［比較例６］
実施例１において定着剤の種類をジメチルアミンエピクロルヒドリン縮合体に変更した以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は18％で、そのときの塗料粘度は1300mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成したが、インク受理層の厚みは13μｍであった。さらに、実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００３０】
【表１】
【技術分野】
【０００１】
本発明におけるインクジェット記録媒体は、染料を使用したインク、あるいは、着色顔料を使用したインクをインクジェット吐出口より吐出し、吐出されたインク滴を記録媒体に被弾させることにより画像を形成するいわゆるインクジェット記録方式において使用されるインクジェット記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式は、パーソナルコンピューターの出力装置として、オフィス用の一般文書の印刷・印字、電話料金の明細書などの産業用書類の印字、ダンボールの表面印字、Ｔシャツなどの布基材に転写して装飾するインクジェット熱転写印字など、極めて、広範囲に利用されている。インクジェット記録方式は、通常、インクカートリッジなどのインクだめから、加熱による蒸気圧力によりインクをノズルより吐出させるサーマル印字方式、ピエゾ素子を使用して電気信号を圧力に変換してインクを吐出させるピエゾ方式などの方式があり、吐出させたインク滴を紙、布などの記録媒体に被弾させ、印字ヘッドと非接触で画像を形成することができることを特徴としている。近年、インク滴の体積も数ピコリットルまで低下させたプリンターも開発され、記録画像の解像度も1440dot/inchを上回るものも開発されている。他方、産業用途では、印字速度を高める技術が進んでおり、毎分100〜150ｍの印字速度で印字できる高速プリンターも開発され実際に使用されている。インクジェット記録に使用されるインクも、色材として酸性染料などの染料を水、アルコールなどの溶媒に溶解した染料インキ、着色顔料を水、アルコールに分散させた顔料インキがあり、ひとつのプリンターで両方のインキを色別に使用するものもある。インクの溶媒、分散媒として水、アルコール以外に、乾燥性を高めるためにメチルエチルケトンなどの速乾性溶剤を使用する溶剤タイプのものもある。
【０００３】
近年、このように多用化したインクジェットプリンターに対応するようなインクジェット記録媒体が数多く開発され使用されている。インクジェット記録媒体としては、普通紙、インク受理層を紙、フィルムなどの基材に形成した専用紙、光沢紙、半光沢紙、布、不織布など極めて多品種のものが製造販売されている。このように多様化したインクジェット記録媒体において、300dot/inchを超える解像度でクリヤーな印字を確保するためには、記録媒体を構成する材料もさまざまなものが使用され、用途に応じて組み合わされて使用されている。インク受理層は、従来より、シリカなどの多孔性顔料をポリビニルアルコールなどの水溶性バインダーに分散させ、染料を吸着する性能をもつカチオン性定着剤を添加して塗料とし、得られた塗料をロールコーター、エアーナイフコーター、グラビアコーター、ブレードコーターなどで基材上に均一に塗布乾燥して形成することが一般に行われており、これに使用されるシリカ、水溶性バインダー、カチオン性定着剤も極めて多岐にわたっている（例えば特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開昭６０−２０４３９０号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８３３８２号公報
【０００４】
特に産業分野では、通常のオフィス用プリンターとは違い、一度に印字できる印字可能な幅が数100mm以上のいわゆるワイドフォーマットプリンターが使用されており、インテリアや壁材などの屋内装飾用途や、垂れ幕やのぼりなどの屋外展示用途として使用されている。このようなワイドフォーマットのインクジェットプリンターは、染料を着色成分とする染料インキ、顔料を着色成分とする顔料インキがあり、また、使用されるインクの溶剤成分が水、アルコールなどの水性タイプ、エーテルを主成分とするマイルドソルベントインキ、炭化水素を主成分とする油性インキなどがある。また、インクジェット記録を行う記録媒体としては、紙、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレンなどのフィルム、綿やポリエステルなどの布地、不織布などを基材として使用することが多い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は、主に、ワイドフォーマット用のプリンターに対応するインクジェット記録媒体に関するものであり、前記のようにインクジェットプリンターに使用されるインクの種類、溶剤の種類に対応して、特徴のあるインク受理層を形成することにより、インクジェット印字の画像品質、耐水性などの保存性に優れたインクジェット記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインクジェット記録媒体は、基材の少なくとも一方の面に、インクジェット印字した際のインクを受理するためのインク受理層が少なくとも１層設けられたものにおいて、前記インク受理層を構成する層のうちの最もインクを吸収する量が多いインク吸収層が、多孔性顔料、定着剤、及びバインダーを含む材料から構成されており、前記定着剤が、カチオン性を有するカチオン性成分とアニオン性を有するアニオン性成分とを含有する両性定着剤であり、しかも該定着剤に含有されているカチオン性成分の量とアニオン性成分の量がモル比率で１対０．０１〜１対０．５の範囲にあり、前記インク吸収層に含有される前記定着剤の割合が、該インク吸収層の固形分に対して１〜３０重量％であることを特徴とする。
又、本発明は、上記の特徴を有したインクジェット記録媒体において、前記のカチオン性成分が、ジアリルジメチルアンモニウム塩、アリルアミン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートの中から選択された少なくとも１種であることを特徴とするものでもある。
更に、本発明は、上記の特徴を有したインクジェット記録媒体において、前記のカチオン性成分が、ジアリルジメチルアンモニウム塩と、ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルアクリレートのいずれか一方から構成されており、前記定着剤が、ジアリルジメチルアンモニウム塩をカチオン性成分として含有する第１の定着剤と、ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルアクリレートのいずれか一方をカチオン成分として含有する第２の定着剤との混合物であって、前記第１及び第２の定着剤の混合比率が、重量比率で５対１〜１対５の範囲にあることを特徴とするものでもある。
又、本発明は、上記の特徴を有したインクジェット記録媒体において、前記のインク吸収層が、前記バインダーとしてポリカーボネートポリウレタン樹脂を該インク吸収層の固形分比率にして５〜５０重量％の割合で含有することを特徴とするものでもある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のインクジェット記録媒体は、インクジェット印字による印字物の画像品質、耐水性、耐熱性等保存性に優れ、得られる印字物は、屋外や屋内の環境下での使用にも耐え得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に関するインクジェット記録媒体は、少なくとも、基材、および、基材上に設けられインクジェット印字した際のインクを吸収するためのインク受理層から構成される。
基材としては、紙、ポリエチレンテレフタレートやポリプロピレンなどのプラスチックフィルム、不織布、綿やポリエステルなどの布、あるいは、紙や不織布などの基材上にポリエチレンやポリプロピレンなどのポリマーをコーティングやラミネートにより接着させた複合材料などがある。本発明は主に、屋内および屋外でインクジェット印字物が使用される用途に対応するものであり、基材そのものも、耐熱性、耐水性などの保存性が要求される。これを満足するためには、プラスチックフィルムや、紙などをポリマー被覆処理した基材を使用することが多い。ところが、このようなポリマーを表面層とする基材は、一般に、インクジェット印字した際にインクを吸収することがほとんどない。そのため、基材上に設けたインク受理層のみでインクをほとんど吸収しなければならないという制約が生じることになるのである。このためには、インク受理層において多孔性顔料により形成された空隙の体積が十分なければならないように設計することが必要であり、そのため、インク受理層の厚みを通常の紙などのインク吸収性のある基材よりも大きくして空隙の体積を増やしたり、接着性の高い接着剤を使用したりして空隙の密度を上げるような工夫が必要とされる。
【０００９】
インク受理層は、基材の少なくとも一方の面、即ち、片面または両面に形成される。このインク受理層は１層または複数の層から構成され、このようなインク受理層においてインクを吸収する量が最も多い層を本発明では「インク吸収層」と呼ぶことにするが、本発明は、このようなインク吸収層を構成する材料に特徴がある。
インク吸収層は、シリカや炭酸カルシウムなどの多孔性顔料、染料を主に定着する成分である定着剤、インク吸収層を基材と密着させるための接着剤（バインダーと称する）、その他、消泡剤やレベリング剤などの添加助剤から構成される。
【００１０】
多孔性顔料としては、平均粒子径が0.1〜30μｍの無機、または、有機顔料が使用される。ここで「多孔性」とは、顔料粒子がバインダー成分等により相互に接着することにより顔料粒子の間に空隙が多数できることを意味し、通常、このような多孔性顔料のインク吸収性能としては、JIS K5101に記載されている吸油量を目安とすることが多い。本発明で使用される多孔性顔料としては、吸油量が100〜300ml/100gの顔料、より好ましくは、150ml〜300ml/100gの顔料が好ましい。吸油量が低すぎるとインク吸収性能が悪く、インクジェット印字したときにインクのにじみが発生し画像がぼやけることになる。また、吸油量が極端に高いとコーティング処理などで顔料を溶媒に分散する際に粘度が高くなりすぎ実用的ではない。インク吸収性能は、このような吸油量により多孔性顔料のインク吸収能力を示すものであるが、もちろん多孔性顔料単独では基材に接着せず、顔料相互の接着性もでない。この接着性を付与するのがバインダーである。一般に、バインダーを構成する材料としては、インクジェット分野では、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイドなどの水溶性樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル酸エステルやその共重合体、ポリウレタン樹脂などが使用されてきた。本発明は、主に、ワイドフォーマットプリンター用として屋内や屋外で使用されるインクジェット記録媒体に関するものであり、印字性能はもちろんのこと耐水性、耐熱性、耐光性などの保存性の優れていることが要求される。このためバインダーとしては、耐水性に劣る水溶性樹脂を使用することは好ましくない。また、耐熱性あるいは耐熱黄変性、すなわち、加熱した時に黄変しない性質の優れた合成樹脂を使用することが好ましい。このためには、ポリエステルポリウレタンやポリカーボネートポリウレタンなどのポリウレタン樹脂やエチレン酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン系ポリマーなどが好ましく、特に、ポリカーボネートポリウレタンを使用することが好ましい。このようなバインダーの使用量は、多孔性顔料が100重量部に対して、10重量部〜100重量部使用される。これより使用量が少ないと基材に対するインク受理層の接着性が悪くなり、また、顔料相互の結着性も悪くなる。また、これより使用量が多くなると多孔性顔料が形成した空隙の割合が少なくなりインクジェット印字する際のインク吸収性が悪くなる。本発明において特に好ましいバインダーであるポリカーボネートポリウレタンは、ポリカーボネートポリオールと多官能イソシアネートの反応物であるが、インクジェット用途としては、インク吸収性にすぐれ、耐熱性などの保存性に優れ、印字物の発色性に優れ、これをインク受理層に使用したインクジェット記録媒体の搬送性に優れている。ただ接着性能については、一般にアクリルやエチレン酢酸ビニル共重合体よりはよくない傾向にある。本発明では、インク吸収層に含まれるポリカーボネートポリウレタンの使用量が重量比率にして5〜50％であることが好ましい。これより使用量が多いと印字性と保存性のバランスをとることが難しく、使用量が少ないと多孔性顔料の接着性、および、インク吸収層の基材への接着性を十分に保持することが難しい。
【００１１】
本発明においては、インク吸収層を構成する成分の一つとして定着剤が使用され、該定着剤が、カチオン性成分とアニオン性成分から構成されている、いわゆる、両性の定着剤であることを特徴としている。一般のインクジェット記録媒体のインク受理層においては、カチオン性定着剤が使用されることが多いが、定着剤の構成成分がカチオン性のみからなる場合には、顔料との混和性に凝集などの問題が生じることが多い。この原因は、多孔性顔料として使用するシリカや炭酸カルシウムの表面がアニオン性であることが多く、このアニオン基と定着剤のカチオン基がコンプレックスを生じることによることに起因することが多いのであるが、もちろん、顔料自体の表面処理によりカチオン基を顔料表面に形成するような特殊な顔料もある。これらのカチオン性の表面処理した顔料は、カチオン性の定着剤との混和性がよいのであるが、表面処理により顔料の価格が上がることが難点である。また、顔料の種類によってはカチオン化処理ができないものがある。
【００１２】
本発明で使用する両性定着剤は、シリカや炭酸カルシウムなどのアニオン性の表面基を含有する多孔性顔料との混和性が良いため次のような特徴が生じる。まず、一般にインク受理層はコーティングマシンなどでコーティングすることにより形成する場合がほとんどであるが、コーティング剤としての塗料にインク受理層の材料を使用する場合に、塗料の塗布適性を改善することが上げられる。多孔性顔料は、塗料化した際に塗料の粘度を増加させる働きが強い。特に、塗料中における顔料の分散性が不充分であると塗料粘度が上がったり、塗料の保存安定性が悪くなり顔料の沈降が生じたりすることになる。次に、顔料の分散性がよくなると塗料の固形分濃度を上げることができる。一般に吸油量が200ml/100g近辺の多孔性顔料を使用した塗料では、塗料の固形分濃度が15〜25％、よくても30％程度が上限である。しかしながら本発明により開示された両性定着剤を使用する場合には、塗料の固形分濃度を40％程度まで増やすことができ、これにより、コーティングマシンで塗工する場合の塗布量を上げることが可能となる。特に、基材がポリエチレンテレフタレートやポリプロピレンなどのプラスチックフィルムやポリマーで表面処理したものは、基材自体がインクジェットインクを吸収することがほとんどないためインク吸収層の厚みを上げる必要がある。この場合のインク吸収層の厚みは、プリンターの機種によるインク吐出量にも左右されるのであるが、通常30μｍから50μｍが必要となる。これを一回の塗布により行うためには、できる限り塗料濃度を上げておく必要がある。厚塗りが可能なコーティングマシンとしては、そのコーターヘッドがロールナイフコーターやダイコーターなどが使用されているが、これにおいても塗布量は、塗料の状態で100μｍ程度である。したがって前記のインク吸収層の厚みを確保するためには、塗料の固形分濃度が30％〜50%が必要となる。さらに、ロールナイフコーターやダイコーターなどでは、塗料粘度が1000mPa・s〜3000mPa・sの範囲にあることが望ましく、粘度が低く過ぎると塗布後の液だれが生じ塗布面にむらができたり、安定した塗工量を確保できなくなる。塗料濃度が高すぎるとコーターヘッドへの送液に支障を生じたり、塗料のフローが悪くなり塗工面の塗工量のばらつき（プロファイル）が悪化することになる。
【００１３】
本発明では、インク吸収層を基材に形成するために、前記コーティングマシンにより基材に塗工することを想定している。コーティングマシン以外では、フレキソ印刷やスクリーン印刷などの印刷方法があるが、印刷厚みは10μｍ程度が上限に近く、十分な厚みのインク吸収層を形成することはむずかしい。コーティング方式としては、エアーナイフコーティング、バーコーティング、ブレードコーティング、ロールナイフコーティング、ダイコーティングなどがあるが、エアーナイフやブレードコーティングでは、塗布量が相対的に少なく、一回でインク吸収層を形成することはむずかしい。そのため２回以上の多層塗りをする必要性が生じるが、一般に多孔性顔料を含む多孔質な（ポーラスな）塗工層を２回塗りすると２回目に塗布する際に下塗り層の空気が泡となって塗工層表面まで抜けていく。この際に気泡の跡が塗工層表面に残り、塗工むらが生じることになる。このような理由でインク吸収層は1回で塗工することにより形成することが望ましい。このようなコーティングマシンとしては、前記ロールナイフコーターやダイコーターが望ましい。
【００１４】
本発明で使用する両性定着剤の化学構造に関しては、カチオン性成分としては、一般にインクジェット用カチオン性定着剤として使用されるものが適している。従来より、カチオン性成分としては、ポリエチレンイミン塩、ジメチルアミンエピハロヒドリン縮合体、ポリビニルアミン塩、ポリアリルアミン、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩、ジアリルアミンアクリルアミド共重合体、ポリスチレンの４級アンモニウム塩、ジシアンジアミド・ポリアルキレンポリアミン縮合体などがある。本発明では、主に、屋内および屋外で使用されるインクジェット記録媒体を想定しており、特に、耐熱性、耐水性などの保存性がよいことが要求される。これらの耐熱性（あるいは耐熱黄変性）、耐水性が優れたカチオン性成分としては、アリルアミン、ジアリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウム塩、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートなどがある。これらのカチオン性成分の中では、ジアリルジメチルアンモニウム塩やジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートが優れている。これらのカチオン性成分がインクジェット印字物の保存性に与える影響を理論的に説明できる根拠は乏しいのであるが、本発明者は、各種カチオン性成分を実際にインク吸収層に使用し、インクジェット印字を行い、保存性テストを実施することによりそれらの特性を比較し前記カチオン性成分が優れていることを検証することができたのである。ただ、このような経験的なテストからいえることは、ジメチルエピハロヒドリン縮合体やジシアンジアミド・ポリアルキレンポリアミン縮合体のようにポリマーの主鎖にカチオン性のアミンが含まれる場合には、耐熱性や耐光性などの保存性がよくない傾向があり、アリルアミン系カチオンやアクリレート系カチオンのような側鎖にアミンが含まれている場合には、耐水性と耐熱性のバランスがよい傾向にあると推測される。さらに付け加えて、アミンの中でも複数のアルキル基やベンジル基などとアミンを構成する窒素が結合したアミン（アンモニウム塩）の方が立体障害的効果のため加熱などにより変化しにくい傾向にあるものと推定される。例えばカチオン性成分としてアリルアミンやジアリルアミンを使用した場合より、ジアリルジメチルアリルアンモニウム塩を使用した場合の方が耐熱性に優れている傾向がある。
【００１５】
さて、アリルアミン系カチオン成分、特に、ジアリルジメチルアンモニウム塩は、耐水性に優れ、耐熱性にも良好であり、アクリル系カチオン成分は耐水性はやや劣るが、非常に優れた耐熱性を示す。本発明では、インク吸収層に含有されるジアリルジメチルアンモニウム塩を含有する両性定着剤の使用量とジメチルアミノエチルメタクリレート、あるいは、ジメチルアミノエチルアクリレートを含有する両性定着剤の使用量の比率は、重量比率にして、5対1から1対5の範囲にあることが好ましい。これよりアリル系定着剤の量が少ないと十分な耐水性が得られず、アクリル系定着剤の量が少ないと十分な耐熱性が発現できない。
【００１６】
本発明で使用する両性定着剤には前記カチオン性成分の他、多孔性顔料を塗料中における分散性能を出すために、定着剤中にアニオン性成分を含有するものを使用している。これらのアニオン性成分としては、カルボン酸ソーダやスルホン酸ソーダが一般的なものであり、本発明においてもこれらのものが使用される。定着剤中に占めるアミンなどのカチオン性成分とアニオン性成分のモル比率は、1対0.01〜1対0.5の範囲にあることが適している。カチオン性成分が減少するにつれてインクジェットインクの定着性能は低下し、耐水性が劣化する。他方、アニオン性成分が少ないと多孔性顔料の分散効果が低くなる。
本発明では、このような両性の定着剤を使用することに主な特徴があるのであるが、定着剤の使用量は、インク吸収層の固形分に対して重量比率で１〜30％の範囲にあることがこのましい。これより使用量が少ないとインクの定着性能が悪くなり、使用量が多すぎるとインク吸収層自体の耐水性が劣化する。これは、定着剤そのものが水溶性であることに起因している。
【００１７】
上述のように、基材へのインク吸収層は、コーティングマシンにより塗料を塗布することにより形成される。これに使用する塗料の調製方法は、定着剤、バインダーを混合し、水などで適度に希釈し、ミキサーで攪拌する。ミキサーとしては、コーレス型攪拌機や高速エンペラー攪拌機などの分散能力が高いものを使用すべきである。この攪拌した状態で、シリカなどの多孔性顔料を所定量添加していく。添加後、顔料が十分分散するまで攪拌を続ける。場合によっては、ホモミキサーなどの乳化分散機によりミクロ分散することも行われる。攪拌がよくないと、顔料の凝集している量が多くなり塗工面が不均一になったり、塗料の保存安定性が悪くなったりする。一方、顔料が過剰に粉砕されるまで攪拌を行うとインク受理層の空隙率が少なくなりインク吸収性が劣化する。一般にシリカを多孔性顔料として使用することが多い。これは、むろん、多孔質を形成しやすいことによるものであるが、顔料自体の屈折率が小さく透明性に優れ、インクジェット印字した際の発色性に優れるためである。微粉シリカについてはいろいろな合成方法があるが、たとえば、ゲルタイプのシリカを使用する場合には、一次粒子が凝集した二次粒子が多孔質を形成するので、あまり強く分散すると二次粒子が破壊されてしまう。
【００１８】
このように調製された塗料を前記コーティングマシンを使用して基材に塗布する。塗工量は基材にもよるが、厚みにして5〜60μｍの範囲、より好ましくは、プラスチックフィルムなどのインクが浸透しない基材を想定して、25〜50μｍの範囲がよい。塗工量が少なすぎるとインク吸収性能が悪くなり、耐水性も悪くなる。塗工量が多すぎるとインク受理層と基材の密着性が悪くなり、また、印字した際にインクの浸透範囲が深くなり印字が不鮮明になったりする。
コーティング時の基材は巻き取り状態なので、インクジェットプリンターに合わせて、スリッター処理し幅を調整したり、カッターでカッティングしシート状に加工することも行われる。
さて、本発明におけるインクジェット記録媒体は、その用途が、主に産業用途であり、屋内や屋外での環境下にあることが多く、耐熱性、耐水性、耐光性などの保存性が要求される。そのため、場合によっては、インクジェット印字した後に印字物をプラスチックフィルムでラミネートしたり、印字した表面にポリマー成分を塗工することにより保護層を形成することも行われる。
以下に本発明による実施例を記載してその効果を説明するが、本発明による実施の形態はこれらの実施例に限定されることがないことはいうまでもない。
【実施例】
【００１９】
［実施例１］
インク吸収層を構成する材料として、平均粒子径が7μｍで、吸油量が190ml/100gの微粉シリカを多孔性顔料として使用し、バインダーとしてポリカーボネートポリウレタンエマルジョンを使用し、定着剤としてジアリルジメチルアンモニウム塩をカチオン性成分として含み、カルボン酸ソーダをアニオン性成分として含有する両性定着剤を使用した。定着剤におけるカチオン性成分とアニオン性成分のモル比率は1対0.1である。多孔性顔料とバインダーと定着剤の配合比率は、重量にして、それぞれ、57対34対8.6である。
塗料の調製は、定着剤とバインダーと必要量の水をコーレス型攪拌機で30分間攪拌したのち、微粉シリカを添加し、シリカの添加終了後、100分間攪拌を行った。塗料の固形分濃度は41％である。攪拌終了後、200メッシュの金属スクリーンでろ過し、異物を取り除いた後、塗布液とした。このときの塗料粘度は1500mPa・sであった。
基材としては、厚み100μｍのコロナ処理による易接着処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルムを使用し、ロールナイフコーターにより前記塗料を塗布した。塗工時の塗料の厚みは100μｍであり、乾燥後の厚みは37μｍであった。
塗布後の巻き取りをスリッターにより幅1500mmにスリッター加工を施し、長さ100ｍの巻き取りにしインクジェット記録媒体を得た。
この巻取りを水性インキを使用しているワイドフォーマットプリンター（EPSON製PM‐9000）で印字し印字物を得た。
印字物の印字品質は目視により判別した。印字物の耐水性は、印字物を10秒間水に浸漬し、インクの滲みやインク落ちをみて判別した。印字物の耐熱性については、190℃のオーブン内で30分間熱処理を行い、色の変色および非印字部分の黄変を目視により判別した。各試験の結果については表１に示す。
【００２０】
［実施例２］
実施例１で使用した定着剤を次のものに変更した。実施例１で使用した定着剤を定着剤１とする。また、定着剤のカチオン性成分としてジメチルアミノエチルメタクリレートを使用し、アニオン性成分としてカルボン酸ソーダを使用して、それぞれのモル比率が1:0.2となるようにしたものを定着剤２とする。上記の定着剤１と定着剤２の使用比率を重量比率にして3対2になるようにした。また、実施例１で使用したバインダーをポリカーボネートポリウレタンとエチレン酢酸ビニル共重合体のエマルジョンに変更した。上記ポリカーボネートポリウレタンとエチレン酢酸ビニル共重合体のエマルジョンの配合比率は、重量にして２２対１２であった。それ以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料の固形分濃度は42％であり塗料粘度は1300mPa・sであった。これを実施例１と同様にして基材に塗布しインクジェット記録媒体を得た。このインク受理層の厚みは39μｍであった。これを実施例１と同様にして印字物の特性を調べ表１に記載した。
【００２１】
［実施例３］
実施例１で使用した定着剤のカチオン性成分をアリルアミンとした以外は実施例１と同様にして塗料を得た。このときの塗料の固形分濃度は39％であり、塗料粘度は1500mPa・sであった。これを実施例１と同様にして基材に塗布しインクジェット記録媒体を得た。このインク受理層の厚みは36μｍであった。これを実施例１と同様にして印字物の特性を調べ表１に記載した。
【００２２】
［実施例４］
実施例２で使用したバインダーをすべてエチレン酢酸ビニル共重合体にした以外は実施例１と同様にして塗料を得た。このときの塗料の固形分濃度は、43％であり塗料粘度は1200mPa・sであった。これを実施例１と同様にして基材に塗布しインクジェット記録媒体を得た。このインク受理層の厚みは41μｍであった。これを実施例１と同様にして印字物の特性を調べ表１に記載した。
【００２３】
［実施例５］
実施例２で使用した定着剤２のうちカチオン性成分をジメチルアミノエチルアクリレートにした以外は実施例２と同様にして塗料を得た。このときの塗料の固形分濃度は41％であり、塗料粘度は1300mPa・sであった。これを実施例１と同様にして基材に塗布し、インクジェット記録媒体を得た。このインク受理層の厚みは38μｍであった。これを実施例１と同様にして印字物の特性を調べ表１に記載した。
【００２４】
［比較例１］
実施例１に対して定着剤をカチオン性成分としてジアリルジメチルアンモニウム塩を含み、アニオン性成分を含まないものとした以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料の固形分は19％に設定したが塗料粘度は2500mPa・sであり、塗布条件としては上限に近い塗料粘度を示した。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成した。このインク受理層の厚みは15μｍであった。そして実施例１と同様にして印字物の特性を表１に記載した。
【００２５】
［比較例２］
実施例１において定着剤におけるカチオン性成分の量とアニオン性成分の量をモル比率にして1対0.008に設定した定着剤を使用した以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は23％で、そのときの塗料粘度は2000mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成したが、インク受理層の厚みは18μｍであった。さらに、実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００２６】
［比較例３］
実施例１において定着剤におけるカチオン性成分の量とアニオン性成分の量をモル比率にして1対0.6に設定した定着剤を使用した以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は44％で、そのときの塗料粘度は1700mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成したが、インク受理層の厚みは40μｍであった。さらに、実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００２７】
［比較例４］
実施例１において定着剤の使用量をインク受理層の固形分比率に対して0.5重量％にした以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は23％で、塗料粘度は1800mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成した。インク受理層の厚みは18μｍであった。さらに実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００２８】
［比較例５］
実施例１において定着剤の使用量をインク受理層の固形分比率に対して35重量％にした以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は43％で、塗料粘度は1600mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成した。インク受理層の厚みは39μｍであった。さらに実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００２９】
［比較例６］
実施例１において定着剤の種類をジメチルアミンエピクロルヒドリン縮合体に変更した以外は実施例１と同様にして塗料を作成した。塗料濃度は18％で、そのときの塗料粘度は1300mPa・sであった。この塗料を実施例１と同様にしてインクジェット記録媒体を作成したが、インク受理層の厚みは13μｍであった。さらに、実施例１と同様にしてインクジェットプリンターで印字し、その特性を表１に記載した。
【００３０】
【表１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の少なくとも一方の面に、インクジェット印字した際のインクを受理するためのインク受理層が少なくとも１層設けられたインクジェット記録媒体において、前記インク受理層を構成する層のうちの最もインクを吸収する量が多いインク吸収層が、多孔性顔料、定着剤、及びバインダーを含む材料から構成されており、前記定着剤が、カチオン性を有するカチオン性成分とアニオン性を有するアニオン性成分とを含有する両性定着剤であり、しかも該定着剤に含有されているカチオン性成分の量とアニオン性成分の量がモル比率で１対０．０１〜１対０．５の範囲にあり、前記インク吸収層に含有される前記定着剤の割合が、該インク吸収層の固形分に対して１〜３０重量％であることを特徴とするインクジェット記録媒体。
【請求項２】
前記のカチオン性成分が、ジアリルジメチルアンモニウム塩、アリルアミン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートの中から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項３】
前記のカチオン性成分が、ジアリルジメチルアンモニウム塩と、ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルアクリレートのいずれか一方から構成されており、前記定着剤が、ジアリルジメチルアンモニウム塩をカチオン性成分として含有する第１の定着剤と、ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルアクリレートのいずれか一方をカチオン成分として含有する第２の定着剤との混合物であって、前記第１及び第２の定着剤の混合比率が、重量比率で５対１〜１対５の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項４】
前記のインク吸収層が、前記バインダーとしてポリカーボネートポリウレタン樹脂を該インク吸収層の固形分比率にして５〜５０重量％の割合で含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項１】
基材の少なくとも一方の面に、インクジェット印字した際のインクを受理するためのインク受理層が少なくとも１層設けられたインクジェット記録媒体において、前記インク受理層を構成する層のうちの最もインクを吸収する量が多いインク吸収層が、多孔性顔料、定着剤、及びバインダーを含む材料から構成されており、前記定着剤が、カチオン性を有するカチオン性成分とアニオン性を有するアニオン性成分とを含有する両性定着剤であり、しかも該定着剤に含有されているカチオン性成分の量とアニオン性成分の量がモル比率で１対０．０１〜１対０．５の範囲にあり、前記インク吸収層に含有される前記定着剤の割合が、該インク吸収層の固形分に対して１〜３０重量％であることを特徴とするインクジェット記録媒体。
【請求項２】
前記のカチオン性成分が、ジアリルジメチルアンモニウム塩、アリルアミン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートの中から選択された少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項３】
前記のカチオン性成分が、ジアリルジメチルアンモニウム塩と、ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルアクリレートのいずれか一方から構成されており、前記定着剤が、ジアリルジメチルアンモニウム塩をカチオン性成分として含有する第１の定着剤と、ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチルアミノエチルアクリレートのいずれか一方をカチオン成分として含有する第２の定着剤との混合物であって、前記第１及び第２の定着剤の混合比率が、重量比率で５対１〜１対５の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録媒体。
【請求項４】
前記のインク吸収層が、前記バインダーとしてポリカーボネートポリウレタン樹脂を該インク吸収層の固形分比率にして５〜５０重量％の割合で含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録媒体。
【公開番号】特開２００６−２８９７６６（Ｐ２００６−２８９７６６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１３１７０（Ｐ２００５−１１３１７０）
【出願日】平成１７年４月１１日（２００５．４．１１）
【出願人】（０００１０２９８０）リンテック株式会社 (1,750)
【出願人】（５９１０１８０５１）明成化学工業株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１１日（２００５．４．１１）
【出願人】（０００１０２９８０）リンテック株式会社 (1,750)
【出願人】（５９１０１８０５１）明成化学工業株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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