(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ（カチオン化処理されたシリカを除く。）を主体とした顔料と水溶性高分子及び水性樹脂を含有するバインダーを含み、該バインダー含有量は前記顔料１００重量部に対し４０〜７０重量部であり、かつ、固形分濃度が１５〜２５重量％の塗料を支持体上にオンマシンで、エアナイフコーターによって５〜１８ｇ／ｍ２の塗工量で塗工し、前記塗料を支持体に付与後エアナイフで計量するまでの時間が２秒以下とし、得られたインクジェット記録用紙のインク受理面からの水の吸収量が５秒間で４０ｇ／ｍ２以上であり、かつ、エタノール：水の重量比が２５：７５の水溶液の吸収量が５秒間で５０ｇ／ｍ２以上であることを特徴とするインクジェット記録用紙の製造方法。
【請求項２】
前記水溶性高分子／前記水性樹脂＝５０／５０〜２０／８０重量％であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録用紙の製造方法。
【請求項３】
前記水溶性高分子がポリビニルアルコールであり、前記水性樹脂がエチレン酢酸ビニル共重合体であることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録用紙の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録用紙の製造方法に関するするものであり、更に詳しくはオフマシンコーターで製造されるコートタイプのインクジェット記録用紙をオンマシンコーターで製造する方法であり、インクジェットプリンターで印字した場合、画像の濃度が高く、色調が鮮明で、かつインクの吸収能力が優れ、同時にオフセット印刷も可能なインクジェット記録用紙の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式はインクの微小液滴を、さまざまな吐出方式により飛翔させて紙などの記録媒体に付着させ、画像、文字などの記録を行うものである。高速、低騒音、多色化が容易であり、カラー画像等の記録装置として急速に普及している。
【０００３】
このインクジェット記録方式で用いられる記録用紙としては、インクドットの濃度が高く、色調が明るく鮮やかであること、多色のインクドットが重なった場合においても、インクが流れ出したり滲んだりしないための速いインク吸収が求められている。更に最近では印字速度がいっそう速くなり、多数枚を連続印字した時に、短時間で印字部と次の記録紙の裏面（白紙面）が重なって、印字部の色が移ってしまう裏移りと呼ばれる現象が発生する場合が在るために、更なる速いインク吸収が求められている。またインクジェットプリンターで印字される以前にオフセット印刷で所定の文字や画像が印刷される場合もある。
【０００４】
これらの要求を満足させるために、従来からいくつかの提案が成されてきた。特開昭５５−５８３０号公報には、支持体表面にインク吸収性の塗膜を設けたインクジェット記録用紙が開示され、特開昭５５−１１８２９号公報ではインク吸収速度の異なる２層構造を持つ塗工紙が開示されている。更に、特公平６−５５５４２号公報、第２６１８３５９号特許掲載公報、第２６１８３５８号特許掲載公報では、各種溶媒の混合による水溶液が、任意時間で記録用紙へ浸透する量を規定して、品質向上を図っている。特公平６−５５５４２号公報では重合度４００のポリエチレングリコールと水の割合が１：１の水溶液の浸透量を規定している。第２６１８３５９号特許掲載公報、第２６１８３５８号特許掲載公報はジエチレングリコール３０重量％水溶液の任意接触時間での浸透量を規定している。
【０００５】
一方、高品質のコート紙タイプに分類されるインクジェット記録用紙を製造する方法としては、従来もっぱら支持体を製造する工程と塗料を塗工する工程が独立した方式であるオフマシンコーターを使用する方法が主流であった。この理由の一つは、インクジェット用塗料が顔料として合成シリカ、またバインダーとしては水溶性高分子を主体とするものであり、塗料の固形分濃度（以下、単に、固形分ともいう。）を上げることが難しい点にある。これらの塗料の固形分は最高でも３０重量％程度であり、通常は１５〜２５重量％である。
【０００６】
一方、満足すべき印字品質を得るためには該塗料を最低でも５ｇ／ｍ２以上、好ましくは１０ｇ／ｍ２前後支持体に塗工する必要がある。固形分の低い塗料で所定の塗工量を付与するには、オンマシンコーターで一般的なトランスファーロールコーター、サイズプレス、ブレードコーター等では難しい。別の理由はオンマシンコーターでは支持体の製造工程と塗工工程が連続して行われるために、抄紙後の乾燥工程を経て加温された支持体が冷え切らない状態で塗工工程に至ることになる。すなわち、オフマシンコーターでは冷えた状態の支持体に塗料を付与できるが、オンマシンコーターでは加温された状態の支持体に塗料が付与される。
【０００７】
また、塗料の浸透を制御するために通常サイズ剤が支持体の製造工程で添加されるが、オンマシンコーターではサイズ度が十分に発現されない状態で塗料が付与される場合も多い。こららの状況では塗料は急激に支持体に浸透し、支持体上に十分な厚みを持ったインク受容層の形成がオフマシンコーター方式に比べ難しい。オンマシンコーターにおけるこれらの状況は高品質のインクジェット記録用紙を作成するには極めて不利な条件となる。
【０００８】
一方オンマシンコーターの利点は支持体製造工程と塗工工程が連続しているために、工程数、運転人員、エネルギー効率面でオフマシンコーターより優れている。生産効率、エネルギー効率面で優れたオンマシンコーターでオフマシンコーターを凌ぐ高品質のインクジェット記録用紙が製造できれば産業上も非常に好ましいことである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような状況に鑑み、本発明者等はオンマシンコーターでの高品質のインクジェット記録用紙の製造方法について検討したところ、上記問題点に加え以下の問題点が見出された。すなわち、オフマシンコーターで所定の品質が得られることを確認した同一塗料を、同一条件で製造された支持体上に同一塗工方式であるオンマシンコーターに同一塗工量塗工した場合、インクジェットプリンターで印字した際に滲みに代表される印字品質の低下とともに、インクの裏抜け及び表面強度の著しい低下が認められ、特に表面強度の低下についてはオフセット印刷に耐えないものであった。印字品質の低下を補うために、塗工量を増やしたところ印字品質は若干改善したが、表面強度はさらに低下した。
【００１０】
本発明の課題はこれらの問題点を解決し、オフマシンコーターで製造されたインクジェット記録用紙を凌ぐ高印字品質で、高速インクジェットプリンターで印字してもインクの裏移りが無くかつオフセット印刷可能なインクジェット記録用紙をオンマシンコーターで製造する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意検討した結果、上記問題点を解決するためには、塗料処方自体をオンマシンコーターに合わせ設計しなおす必要があることを見出した。すなわち本発明は以下により構成される。
（１）本発明に係るインクジェット記録用紙の製造方法は、シリカ（カチオン化処理されたシリカを除く。）を主体とした顔料と水溶性高分子及び水性樹脂を含有するバインダーを含み、該バインダー含有量は前記顔料１００重量部に対し４０〜７０重量部であり、かつ、固形分濃度が１５〜２５重量％の塗料を支持体上にオンマシンで、エアナイフコーターによって５〜１８ｇ／ｍ２の塗工量で塗工し、前記塗料を支持体に付与後エアナイフで計量するまでの時間が２秒以下とし、得られたインクジェット記録用紙のインク受理面からの水の吸収量が５秒間で４０ｇ／ｍ２以上であり、かつ、エタノール：水の重量比が２５：７５の水溶液（以下、単に、エタノール水溶液ともいう。）の吸収量が５秒間で５０ｇ／ｍ２以上であることを特徴とする。
【００１２】
（２） 上記（１）記載のインクジェット記録用紙の製造方法は前記水溶性高分子／前記水性樹脂＝５０／５０〜２０／８０重量％としたものである。
【００１３】
（３）  上記（１）または（２）記載のインクジェット記録用紙の製造方法は、前記水溶性高分子がポリビニルアルコールであり、前記水性樹脂がエチレン酢酸ビニル共重合体としたものである。
【００１６】
以下、本発明を詳細に示す。
本発明において塗料中に使用する顔料は合成シリカを主体とする。合成シリカとしては平均粒子径１〜２０μｍの多孔質シリカが用いられる。必要に応じて軽質炭カル、重質炭カル、カオリン、タルク、ニ酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、珪藻土、コロイダルシリカ、アルミナ、炭酸マグネシウム、水酸カルシウム等の無機顔料、プラスチックピグメント、尿素樹脂等の有機顔料を添加しても良い。
【００１７】
本発明で使用するバインダーは水溶性高分子と水性樹脂を併用することが必要であり、水溶性高分子は塗料の保水性と、インクジェットプリンターで印字した場合の濃度、滲み、裏抜け性を改善し、水性樹脂は塗料の固形分上昇、塗工層強度、特に表面強度を改善するために使用する。バインダー使用量は顔料１００重量部に対し、３０〜８０重量部の範囲であることが必要であり、さらに好ましくは４０〜７０重量部である。３０重量部未満ではオフセット印刷に耐える表面強度が得られず、８０重量部を超えると印字した場合滲みが発生する。
【００１８】
水溶性高分子と水性樹脂の比率は５０／６０〜２０／８０重量％であることが必要である。水溶性高分子の比率が５０重量％を超えると、塗料の固形分が低下し所定の塗工量を付与することが難しくなり、２０重量％未満では印字濃度が低下し、滲みが悪化するとともに裏抜けがしやすくなる。最適な比率は後記する、水吸収量とエタノール水溶液吸収量を測定し、バインダー量との兼ね合いで決定できる。
【００１９】
水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール、シリル変性ポリビニルアルコール、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、各種デンプン誘導体、ゼラチン、カゼイン、アクリルアミド、大豆タンパク、ポリビニールピロリドン等が挙げられ、単独または複数で使用できる。もっとも好ましいのはポリビニールアルコールである。
【００２０】
水性樹脂としてはエチレン酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリル系重合体、ウレタン系樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂が挙げられ、単独または複数で使用できる。この中で特に好ましいのはエチレン酢酸ビニル共重合体であり、水溶性高分子であるポリビニルアルコールとの組み合わせることで、強度とインクジェット印字特性を両立したインクジェット記録用紙が得られる。
さらに、その他の添加剤として、顔料分散剤、増粘剤、消泡剤、離型剤、着色顔料、蛍光増白剤、耐水化剤、湿潤剤等を適宜配合できる。
【００２１】
本発明で支持体とする原紙の原材料は、主にＬ−ＢＫＰ，Ｎ−ＢＫＰに代表される木材パルプ、古紙パルプ、草本植物パルプ等の天然繊維を使用する。その叩解度は紙力強度との兼ね合いではあるが、インクの吸収容量を上げるために、可能な限り粗いものが好ましい。紙料中には紙力剤、填料、バンド、サイズ剤、歩留まり向上剤、染料、蛍光染料等が適宜用いられる。
【００２２】
紙力剤としてはカチオン澱粉、ポリアクリルアマイドが用いられる。填料としては炭酸カルシウム、タルク、クレー、合成ゼオライト、珪酸カルシウム、チタン等が用いられる。
サイズ剤としては填料に炭酸カルシウムを用いる場合には、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水琥珀酸、中性ロジン等が用いられ、炭酸カルシウム以外の填料では主に強化ロジン、鹸化ロジンが用いられる。
サイズ剤の添加量は水の吸収を阻害しない程度とするが、殆ど無添加である。
歩留まり向上剤はコロイダルシリカ、ポリアクリルアマイド、ポリエチレンイミン等が用いられる。
染料、蛍光染料は紙の色相を調節するために添加され、直接染料、塩基性染料、酸性染料等が用いられる。
【００２３】
原紙抄造は丸網、長網抄紙機、トップワイヤーの付いた長網抄紙機等で行われる。インク受理層の塗工に先立ち、サイズプレス、ゲートロール等に代表される装置で澱粉、ポリビニルアルコール、表面サイズ剤等の塗布液を塗布することは、オンマシン塗工時の塗料の過度の浸透を制御するために有効な方法である。
【００２４】
インクジェット用塗料をオンマシンで塗工する際の装置としては、各種の塗工装置があるが、低濃度の塗料を５００ｍ／分以下といった比較的低い塗工速度でも多量付与できるロッドコーター、エアナイフコーターが好ましい。特に好ましい装置はエアナイフコーターである。エアナイフコーターを使用する場合、塗料を原紙に付与後エアナイフで計量するまでの時間（以後ドゥエルタイムと呼ぶ）が重要であり、前記塗料を使用した場合２秒以下にすることでインク受理層の強度と印字品質が共に優れたインクジェット記録紙を得ることができる。
【００２５】
オンマシン塗工ではドゥエルタイムがオフマシン塗工における場合に比べ重要であり、２秒を超えると、塗料中のバインダー成分への原紙への浸透が進み必要な塗工層強度が得られづらくなる。一方塗工層強度をあげるためにバインダーを増量すると、インクの吸収速度、滲みが悪化し印字品質が低下する。
【００２６】
インク受理層の塗工量は５ｇ／ｍ２〜１８ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。さらに好ましくは８〜１５ｇ／ｍ２である。５ｇ／ｍ２未満ではインクジェットプリンターで印字した場合滲みが発生し、鮮明さ、均一性等の印字品位が不満足であり、滲みが発生しやすい。一方１８ｇ／ｍ２を超えると、均一性は良好であるが、インク乾燥性、インク濃度、強度が低下し好ましくない。
塗工された記録用紙は、乾燥工程を経てキャレンダー、スーパーキャレンダー、ラスタープレス等を用いて表面を平滑にすることで、インク受理層からの顔料の脱落を防止することができる。
【００２７】
本発明ではインクジェット記録用紙のインク受理面からの水の吸収量が５秒間で４０ｇ／ｍ２以上であり、かつ、エタノール水溶液吸収量が５秒間で５０ｇ／ｍ２以上に調整することが好ましい。水の５秒間での吸収量が４０ｇ／ｍ２未満の場合には、インクの吸収が遅く、印字後の紙が積み重なった場合次の紙の裏面にインクが点いてしまう裏移りと呼ばれる汚れが発生する。エタノール水溶液の吸収量が５０ｇ／ｍ２未満ではインクの吸収が遅く、各色インクの境界が滲む現象が発生し好ましくない。
【００２８】
ここでインクジェット記録用紙のインク受理面からの液体吸収量は水またはエタノール水溶液（エタノール：水の重量比が２５：７５の溶液）を用いて20℃で５秒間一定面積のインク受理面に接触させ、余分な液を吸い取り紙で取り除いて、インク受理面から吸収された水の重量を測定し、１ｍ２当りのｇ数として算出した値を意味する。液体吸収量は原紙の吸収性とインク受理層の吸収性の両者によって影響を受ける。
【００２９】
【実施例】
以下に実施例を上げて詳細に説明するが、実施例における部及び％は重量部及び重量％を表し、それぞれの添加量は重量固形分換算量である。これらの実施例によってなんら制限されるものではない。
実施例１
カナディアンスタンダードフリーネス（ＣＳＦ）５００ｃｃに叩解したＬ−ＢＫＰに対して、填料としてタルクを１０％、市販のロジンサイズ剤（コロパールＥ−５Ｈ  星光化学製）を０．０２％、硫酸バンド０．５％を添加してスラリー調整した後、長網抄紙機を用いて米坪１８０ｇ／ｍ２の原紙を抄造し、次いでサイズプレスにより酸化デンプンの糊液を固形分換算２．５ｇ／ｍ２（両面）になるように付与後、オンマシンエアナイフコーターで下記の塗料を片面１０ｇ／ｍ２塗工し、乾燥工程、キャレンダーによる仕上工程を経て米坪１９０ｇ／ｍ２のインクジェット記録用紙を得た。エアナイフコーター塗工時のドゥエルタイムは０．８秒であった。
＜塗料液組成＞
合成シリカ ；ファインシール（トクヤマ社製）      １００部
ポリビニルアルコール；ＰＶＡ１１７（クラレ社製）   ２０部
エチレン酢酸ビニルポリマー；
スミカフレックス４４４ＨＱ（住友化学製）           ３０部
カチオン性染料固着剤；４級アンモニウム塩型ポリマー １０部
固形分濃度 ２０重量％
【００３０】
実施例２
実施例１において塗料液組成中のポリビニルアルコールを２０部、エチレン酢酸ビニルポリマー４０部とした以外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得た。
【００３１】
実施例３
実施例１において塗料液組成中のポリビニルアルコールを１５部、エチレン酢酸ビニルポリマー４５部とした以外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得た。
【００３２】
比較例１
実施例１において塗料液組成中のポリビニルアルコールを２０部、エチレン酢酸ビニルポリマー１５部とした以外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得た。
【００３３】
比較例２
実施例１において塗料液組成中のポリビニルアルコールを３０部、エチレン酢酸ビニルポリマー４５部とした以外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得た。
【００３４】
比較例３
実施例１において市販のロジンサイズ剤（コロパールＥ−５Ｈ  星光化学製）を０．１％添加した以外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得た。
【００３５】
比較例４
実施例１においてエアナイフコーター塗工時のドゥエルタイムを２．２秒とした以外は実施例１同様にしてインクジェット記録用紙を得た。
【００３６】
比較例５
比較例１において原紙抄造後、オンマシンで塗工することなくリールに巻き取り、その後該原紙の片面にオフマシンエアナイフコーターを用い、同一塗料を塗工した以外は比較例１と同様にしてインクジェット記録用紙を得た。
【００３７】
評価方法
(１)    印刷強度RI印刷機（明製作所製）を使用し、市販のオフセットインキを用いインク受理面に印刷しピッキング（剥け）状態を観察した。ピッキングが発生しない場合を○、発生した場合を×として評価した。
【００３８】
(２)    インクジェットプリンター印字評価
▲１▼印字評価１
標準印字速度のプリンターとして、キャノン（株）製  インクジェットプリンターＢＪＣ４３０でフォトインクを用いて印字した。インク滲みはシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）の境界滲みで評価した。境界滲みが発生しない場合が○、発生する場合に×で評価した。裏抜けは目視で観察しインクジェット面と反対面にインクが出て来る場合を×、出ない場合を○として評価した。
▲２▼印字評価２
高印字速度のプリンターとして、キャノン（株）製  インクジェットプリンター（カードプリンター）Ｐ４００−Ｃを用いて印字した。インク滲み、裏抜けについては印字評価１に記載した方法と同様にして評価した。裏移りは、１０枚連続印字し、インクジェット用紙の裏面にインクが１枚でも転移した場合を×、全量移らない場合を○として評価した。
以上の結果を表１に示した。
【００３９】
【表１】
0004342097.tif 000002
【００４０】
比較例１と比較例５は同一インクジェット用塗料をオンマシンコーターとオフマシンコーターで塗工した場合の比較を示すが、オンマシンコーターでは印刷強度が低下することが認められる。同一オンマシンコーターで塗工した場合、本発明に属する実施例１〜３は比較例１〜４と比べ、印刷強度と印字品質のバランスが優れていることが明らかである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば従来もっぱらオフマシンコーターで製造されていた高品質のコート紙タイプのインクジェット記録用紙が生産効率、エネルギー効率で優れるオンマシンコーターでも製造することが可能になる。またインクジェットプリンターの高速化に対応し、高速で印字しても裏移りがなくオフセット印刷可能な汎用性のあるインクジェット記録用紙を提供することが可能になる。
【００４２】
また本発明ではバインダー使用量を顔料１００重量部に対し、４０〜７０重量部の範囲とすることにより、３０重量部未満ではオフセット印刷に耐える表面強度が得られず、８０重量部を超えると印字した場合滲みが発生するのが解消される。
【００４３】
さらに、本発明では水溶性高分子と水性樹脂の比率を５０／６０〜２０／８０重量％とすることにより、水溶性高分子の比率が５０重量％を超えると、塗料の固形分が低下し所定の塗工量を付与することが難しくなり、２０重量％未満では印字濃度が低下し、滲みが悪化するとともに裏抜けがしやすくなるのを解消することができる。
【００４４】
また本発明は、水性樹脂としてエチレン酢酸ビニル共重合体と、水溶性高分子としてポリビニルアルコールとの組み合わせることで、強度とインクジェット印字特性を両立したインクジェット記録用紙が得られる。
【００４５】
さらにまた本発明は、オンマシン塗工においてエアナイフコーターを使用する場合、塗料を原紙に付与後エアナイフで計量するまでの時間（以後ドゥエルタイムと呼ぶ）を２秒以下にすることによりインク受理層の強度と印字品質が共に優れたインクジェット記録紙を得ることができる。
【００４６】
そして本発明ではインクジェット記録用紙のインク受理面からの水の吸収量が５秒間で４０ｇ／ｍ２以上であり、かつ、エタノール水溶液吸収量が５秒間で５０ｇ／ｍ２以上に調整することにより、インクの吸収が早く、印字後の紙が積み重なった場合でも次の紙の裏面にインクが点いてしまう裏移りと呼ばれる汚れ発生が解消される。