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発明の名称 インクジェットプリント記録用紙
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−105718(P2001−105718A)
公開日 平成13年4月17日(2001.4.17)
出願番号 特願平11−289124
出願日 平成11年10月12日(1999.10.12)
代理人
発明者 西川 正治
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】セルロースパルプと無機顔料を主成分とする抄造紙であって、前記無機顔料として微粉末シリカを前記抄造紙に対して20重量%以上含有させたことを特徴とするインクジェットプリント記録用紙。
【請求項2】前記記録用紙はその重量が100g/m2以下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プリント記録用紙。
【請求項3】前記無機顔料は、微粉末シリカを含めてその総量が50〜90重量%で有ることを特徴とする請求項1記載のインクジェットプリント記録用紙。
【請求項4】前記無機顔料として、さらに微粉末水酸化アルミニウムを含むことを特徴とする請求項3記載のインクジェットプリント記録用紙。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液状インクを用いるインクジェットプリンタに依ってプリントする為のインクジェットプリント記録用紙に関し、特にセルロースパルプと無機顔料を主成分とする抄造紙であって、その表面上に、特別なコーティング処理によるインク受容層が形成されないインクジェットプリント記録用紙に関する。
【0002】
【従来技術】インクジェットプリントは、簡単な小型低価格の構成の装置で簡易にプリントを行える特徴があるため、広く実用化されている。しかしながらインクジェットプリントに用いられる液状インクは、印刷インク等に比べて溶剤比率が著しく高い為に、抄造しただけの抄造紙にプリントすると、インク溶剤が用紙に吸収しきれずインクが流れてしまう、パルプの繊維に沿ったひげ状の滲みが発生して良好な形状のプリントドットが得られない、インクが用紙の裏側まで浸透してしまう、などの理由により高い画像濃度や鮮明な色の再現性が得られないといった問題があった。この様な問題に対応する為に、インクジェットプリントには、多量のインク溶剤を瞬時に吸収し、且つ高い画像濃度と鮮明な色彩再現性を可能とする特殊な専用用紙が用いられている。上記専用用紙は、通常、セルロースパルプを主体とする抄造紙上にインクジェットインクを吸収させる為のフィラーとバインダー樹脂からなるインク受容層としてのコーティング層を設けた構成となっている。
【0003】このコーティング層の形成に関しては、コーティング剤として高価なバインダー樹脂が用いられ、また形成の工程は原紙の抄造工程とは別に行われる。この為、作成された専用紙は単なる抄造によって作成される抄造紙に対して約5〜10倍程度コスト的に高価なものとなってしまう。ところで特殊な抄造紙の一例として、無機顔料を80%前後含む無機質紙が知られている。この抄造紙は不燃壁紙等の原紙(基紙)に用いられ、この表面に発泡性の熱可塑性樹脂層を設け、絵柄を印刷した後に発泡エンボス加工を施して壁紙を作成したり、表面に直接印刷を施して壁紙を作成したりする用途に供せられる。この無機質紙は単なる抄造紙であるから、コーティング層を施したインクジェットプリント専用紙に比べて大幅に低価格である。しかしながら、試みにこの無機質紙に直接インクジェトインクでプリントすると、良好なインク吸収性を示し良好な形状のプリントドットが得られるものの、画像濃度は低く画像の色の精彩度も悪い。したがって、従来、インクジェットプリントによって画像を形成する場合には、特開平7−276784号公報に開示されているように、セルロースパルプと無機顔料を主成分とする基紙と、この基紙の一面上に形成され、かつ微粒子合成シリカと樹脂接着剤を主成分として含むインク受容層とを有するインクジェット記録用紙を用いなければならなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常のインクジェットプリンタに於いては、マルチノズルプリントヘッドをプリント用紙に対して1mm程の間隙をもって対向させ、ヘッドを用紙に対して相対的に移動させつつプリントを行う。通常は水性インクが用いられるが、使用するインクの組成によってはプリント用紙のセルロースが膨潤し、波打ちが生じてしまう。また、インクの組成とは関係無く、プリント用紙が高湿に曝された場合に波打ちが生じてしまう問題もある。特にロール状に巻かれた用紙の場合、空気と直接に触れる用紙のエッジ部分から湿気が強く作用するため、エッジ部分に著しい波打ちを生じてしまう。この様な波打ちが生じると、用紙がプリントヘッドに接触してしまい、正常にプリントを行うことが出来ず、またヘッドを損傷してしまうといった問題が生じる。本発明者は、抄造の様な低コストの製造方法によって作成可能であり、インクジェットプリントインクを吸収する能力があり良好な形状のプリントドットが得られ、特に波打ち発生が少ない無機質紙を探索した結果、微粉末水酸化アルミニウムを多量に含有する無機質紙が良好であることを見いだした。上記無機質紙は不燃性を得ることに特徴があり、特に不燃壁紙用途に適用される。ところが無機顔料として微粉末アルミニウムのみを多量に含有させた無機質紙をインクジェットプリントに適用した場合、高い画像濃度と鮮明な色彩再現性を得ることが出来ない。更にこの種の従来の無機質紙は120μm以上200μm程度の紙厚に仕上げられていて、この紙厚であればインクジェットプリントに必要なインク吸収力が得られるものの、通常のインクジェットプリント用紙として好ましい100μm以下の紙厚にした場合には十分なインク吸収力は得られない、或いは辛うじてインク吸収力が確保出来ても、インクが用紙の裏まで浸透してしまい、見苦しい画像しか得られなかった。又、微粉末水酸化アルミニウムは十分な白色度を有しておらず、微粉末水酸化アルミニウムが含まれた抄造紙はカラープリント用紙として要求される白色度の条件を満たすことが出来なかった。本発明は、上述したような事情を考慮して成されたものであり、その第1の目的としては、その表面にインク受容層のコーティング処理が施されていない抄造紙であって、大きなインク吸収力を有し、滲みの少ない良好な形状のプリントドットが形成され、且つ高い画像濃度と鮮明な色彩再現性を有するインクジェットプリント記録用紙を提供することにある。また、第2の目的としては第1の目的に加え、汎用的で多方面での使用に沿うインクジェットプリント記録用紙を提供することにある。また、第3の目的としては第1の目的に加え、波打ち発生の少ないインクジェットプリント記録用紙を提供することにある(請求項3に対応)。また、第4の目的としては第3の目的に加え、難燃性能を有するインクジェットプリント記録用紙を提供することにある(請求項4に対応)。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェットプリント記録用紙は上述した目的を達成するために、セルロースパルプと無機顔料を主成分とする抄造紙であって、無機顔料として微粉末シリカを抄造紙に対して20重量%以上含有させた。
【0006】なお、前記記録用紙はその重量が100g/m2以下であることが汎用性を高める上で好ましい。また、前記無機顔料は、微粉末シリカを含めてその総量が抄造紙に対して50〜90重量%含有されることが用紙の波打ち発生を抑える上で好ましい。
【0007】また、前記無機顔料として、前記微粉末シリカに加えさらに微粉末水酸化アルミニウムを含有することが用紙の難燃性を高める上で好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明のインクジェットプリント用紙の構成を示す図である。図1に示すように、用紙1はセルロースパルプ2と微粉末シリカを主体とする無機顔料3を主要成分として構成され、抄造によって抄紙されたものである。セルロースパルプ2は、各種針葉樹クラフトパルプ、各種広葉樹クラフトパルプ、亜硫酸パルプや古紙パルプ等から選択し、単用又は各種混合状態で用いられる。上記セルロースパルプ2の空隙を埋める様に、微粉末シリカを主体とする無機質顔料3が配置されている。微粉末シリカは種々の製法によって作成され異なった特性を有しているが、これまでは特にインクジェットプリント専用紙におけるインク受容層を形成する為のフィラーとしてよく用いられており、高濃度画像と鮮明な色再現性を得るための有用な作用効果を有している。そのメカニズムは明確化されていないが、微粉末シリカの表面にはインクの色材が吸着し易く、高密度状態で色材が存在し、高い画像濃度と鮮明な色再現性が得られるものと推定される。微粉末シリカは種々のタイプの物が存在する。例えば、乾式法と言われ、四塩化珪素を気相中で焼成加水分解したもの、或いは湿式法と言われ高純度珪砂を原料とした珪酸ソーダと硫酸を混合し、珪酸ゾルを生成させて作られる。珪酸ゾルは重合して一次粒を形成し更に3次元的な凝集体を形成しゲル化し、このコロイド状シリカを1〜10μm程度に微粉化したもの、更には上記凝集体が成長する前に反応を止めて微粒子を沈降させたもの等が本発明に好適に適用される。上記一次粒子から三次元的な凝集体を形成した多孔性微粉末合成シリカは、高吸油性で且つ高比表面積を有していて、2次粒子径が1〜10mμmのものが特に本発明に適用するシリカとしては好適である。すなわち多孔性微粉末合成シリカは多孔性であるのでインクジェットインクの吸収性が高く、且つ鮮明な発色を可能とするものである。高発色性が得られる理由は、シリカ表面の高い吸着性に加え、微粉末合成シリカの多孔性による高いインク吸収力によって、インクの色材が用紙の表面に近い微粉末合成シリカに吸収保持され、高い密度で存在するためと推定される。特に顔料を色材とする顔料インクを用いる場合は、顔料は二次粒子を構成する一次粒子間の狭い隙間は自由には通過出来ないので、顔料粒子が表面に留まる確率が著しく高まり、鮮明な色彩が得られる効果は著しい。上述したように微粉末合成シリカは特徴ある構造を有しているのに対し、微粉末水酸化アルミニウム等の無機質粒子は、二次粒子構造や格別のインク色材の吸着性を高める性質は有していない。従ってインク吸収力を高める為には仕上がりの用紙の紙厚を厚くする必要があり、その場合でも鮮明な色彩再現性は得られない。なお、無機顔料としては、上記の微粉末シリカ、特に好ましくは多孔性微粉末合成シリカは不可欠であるが、さらにクレー、タルク、軟質炭酸カルシウム、焼成カリオン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン等を含ませても良い。カラープリント用紙として求められる白色度を確保するための白色顔料充填剤として微粉末シリカ、多孔性微粉末シリカ他上記各顔料は好適であるが、プラスチックピグメント等の有機顔料の添加も否定されない。又、内添サイズ剤として、アルキルケテンダイマー、アルケニルコハク酸等を添加する場合もある。本プリント用抄造紙に難燃性を求める場合には、後に説明するように微粉末水酸化アルミニウムを相当量添加することが好ましい。更に難燃性を高める為に以下の難燃化添加剤の添加が可能である。
【0009】アミノ系リン酸塩としては、リン酸メラミン、リン酸チオ尿素、リン酸グアジニン、リン酸モノグアジニン、リングアニル尿素などが挙げられる。リン有機化合物としては、トリエチルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート、酸性リン酸エステルなどが挙げられる。
【0010】ハロゲン含有高分子化合物としては塩化パラフィン、四塩化炭素などが挙げられる。ハロゲン含有アミノ系酸塩としては塩酸グアジニン、臭化水素酸グアジニンなどが挙げられる。
【0011】硫黄含有アミノ系酸塩としてはスルファミン酸グアジニン、硫酸グアジニン、スルファミン酸などが挙げられる。アンモニウム塩としてはリン酸アンモン、硫酸アンモン、ホウ酸アンモン、スルファミン酸アンモン、塩化アンモン、ポリリン酸アンモンなどが挙げられる。
【0012】無機酸としてはホウ酸、燐酸などが挙げられる。アルカリ金属塩としてはホウ砂、珪酸ソーダ、テトラホウ酸グアジニン、珪酸グアジニンなどが挙げられる。
【0013】金属化合物としては三酸化アンチモン、酸化チタンなどが挙げられる。本発明のインクジェットプリント記録用紙に含有させる微粉末シリカ、好ましくは多孔性微粉末合成シリカの量は、求める作用効果によって適性な値が異なる。インクジェットプリント記録紙に於いて、適度なインク吸収力と、滲みの少ないプリントドットの形成と、高い画像濃度及び鮮明な色再現性を求める場合、多孔性微粉末合成シリカ等の微粉末シリカの含有量を用紙に対して20重量%以上とすることが好ましい。特に抄造紙中に多孔性微粉末合成シリカを含ませた場合は、その多孔性の為に高いインク吸収力が有り、打ち込まれたインクを用紙表面に近い部分で吸収保持する。それ故に、同じ量のインクが吸収力不足のために用紙の奥深く分散して保持される場合に比べ、高い画像濃度と鮮明な色再現性が得られる。この様な効果が得られる為の多孔性微粉末合成シリカの含有量は少なくとも20重量%は必要である。20重量%以上の添加は可能であり、後に述べるように別の作用効果が得られ、最大90重量%程度迄の添加が可能である。インクジェットインクには染料タイプと顔料タイプの物があるが、両タイプのインクに対し上記の作用は共通であり、同様の改善効果を得ることが出来る。通常のインクジェットプリントで用いられる水性染料インク、水性顔料インク、油性顔料インク等は、例えば360DPIの解像度で打ち込まれるインク量は、1ドロップ当たり40pl前後である。通常の抄造紙である上質紙やコピー用紙は100g/m2以下の仕上げ重量となっているが、上述したタイプの2色のインクがフルドットで打ち込まれた場合には、インクが吸収しきれずに流れ出してしまうか、辛うじて吸収可能であっても、用紙の背面までインクが抜けてしまい、極めて低品位の画像しか得られない。インク吸収力は、用紙重量を重く、すなわち紙厚を厚くすることによって高められるが、紙厚を厚くしてしまうと用途が限定され、コスト高になってしまう。本発明のインクジェットプリント記録用紙の場合、抄造紙であるにもかかわらず、インク吸収力の高い多孔性微粉末合成シリカを抄造紙に対して20重量%以上含む為、用紙のインク吸収力は高められ、100g/m2以下の用紙重量に仕上げても十分なインク吸収力を得ることが可能になり、インク受容層を設けることなく汎用性の有るインクジェットプリント記録用紙を実現することが出来る。通常の抄造紙である上質紙やコピー用紙に於ける重要な欠点の一つは、環境湿度の変化によって用紙の寸法が大きく変化してしまう点である。このような変化は、抄造紙の主要な構成要素であるセルロースパルプが環境湿度に応じて伸び縮みすることが原因で生ずるものである。この伸び縮みは、用紙全体の寸法変化を嫌う用途には有害である。又、部分的な伸び縮みは用紙に波打ちを引き起こし、プリントヘッドと用紙の接触によるプリント不良や、プリントヘッドの損傷を引き起こす。本発明者の実験確認によれば、微粉末水酸化アルミニウムを大量に含む抄造紙である無機質紙に於いては用紙の寸法変化が低く押さえられていて、上記問題が発生しないことが解った。しかしながら上述したように画像濃度が低く鮮明な色彩再現性が得られない問題点があった。本発明に於いては、この様な問題点を解決すべく、セルロースパルプと無機顔料を主成分として含む抄造紙であって、無機顔料として微粉末シリカ、特に好ましくは多孔性微粉末合成シリカを抄造紙に対して20重量%以上含有させると共に、これらシリカを含め、無機顔料の総量が抄造紙に対して50〜90重量%となるようにした。この様に無機顔料の含有量を大幅に増加させた結果、セルロースパルプの量が相対的に著しく減少し、環境湿度の変化による用紙の寸法変化が押さえられ、用紙の波打ちの発生等が防止出来る。また無機顔料として多孔性微粉末シリカが抄造紙に対して20重量%以上含まれる為、高いインク吸収性が得られ、同時に既に説明した作用によって高い画像濃度と鮮明な色彩再現性が得られる。無機顔料は全量多孔性微粉末合成シリカ等の微粉末シリカであっても良いが、用途・目的に応じて他の無機顔料を使用可能である。例えば後に述べる様に難燃性、不燃性を求める場合には、微粉末水酸化アルミニウム等を極力多く含有させるのがよい。又、単に低価格を望む場合には、クレー、タルク等の低価格の無機顔料を含有させるのが良い。多孔性微粉末合成シリカ等の微粉末シリカ以外の無機顔料として微粉末水酸化アルミニウムを含有させる構成は、用紙に難燃性を付与する上で好適である。多孔性微粉末合成シリカ等の微粉末シリカをはじめ、各種無機顔料はそれ自身燃焼性が無いから、多量に含有させれば用紙の燃焼性が抑えられる。さらに微粉末水酸化アルミニウムの場合は、加熱を受けた時に水分を放出して燃焼を阻害する作用を有するため、際立った難燃化の効果が得られるのである。不燃又は高いレベルでの難燃性を確保する目的の抄造紙の場合、抄造紙に対して80〜90重量%の微粉末水酸化アルミニウムを含有させて抄造されている。本発明のインクジェットプリント記録用紙の場合は、プリント画像の濃度と色彩の鮮明度を確保するために20重量%以上の多孔性微粉末合成シリカ等の微粉末シリカを含有させる必要が有ることから、微粉末水酸化アルミニウムの含有量は制限されるが、その作用効果を維持する為には抄造紙に対して50重量%以上含有させることが望ましい。従来の無機質不燃紙に比べて、本発明のインクジェットプリント記録用紙の場合は微粉末水酸化アルミニウムの含有量が少ないが、不足分は燃焼性のない多孔性微粉末合成シリカ等の微粉末シリカで置き換えられるため、従来の無機質不燃紙に準ずる不燃性を併せもった勝れたインクジェットプリント特性が得られる。従来の不燃紙等の無機質紙は、微粉末水酸化アルミニウム等を大量に含有し、必ずしも高い白色度を有してはいなかったが、その表面にエンボス加工の為の加熱発泡層を設けたり、インク受容層を設けていたので不都合は生じなかった。しかし、本発明のインクジェットプリント記録用紙の場合は、抄造紙の表面に直接インクジェットプリントを行って使用するので、抄造紙自体に高い白色度が求められる。特にカラープリントに適用する場合には、鮮明な色彩再現性を得るためにより高い白色度が要求される。従って用紙表面の白色度が、JIS−P8148で指定される測定法による測定値で、80%以上となる様に構成する。多孔性微粉末合成シリカ等の微粉末シリカ自体が高い白色度を有しているので、その含有量を増すことによって所望の白色度を得ることもできるが、蛍光増白剤等を添加して白色度を高めても良い。以上、詳細に本発明を説明したが、本出願には以下の発明が含まれる。
(1)セルロースパルプと無機顔料を主成分とする抄造紙であって、無機顔料として微粉末シリカを抄造紙に対して20重量%以上含有させたことを特徴とするインクジェットプリント記録用紙。
【0014】この構成に依れば、表面上にコーティング処理によるインク受容層を設けない単なる抄造紙であるにもかかわらず、直接インクジェットインクを塗布させても、大きなインク吸収力を有し、滲みの少ない良好な形状のプリントドットが得られ、且つ高い画像濃度と鮮明な色再現性が得られ、しかもコストが安価なインクジェットプリント記録用紙を提供することができる。
【0015】さらに、微粉末シリカ自体が高い白色度を有していることから、カラープリントで要求される白色度を満たすことができる。
(2)前記記録用紙が100g/m2以下であることを特徴とする前記(1)項に記載のインクジェットプリント記録用紙。この構成によれば、さらに汎用的に各種用途に適用可能なインクジェットプリント記録用紙を提供することができる。
(3)微粉末シリカを含め、無機顔料の総量が抄造紙に対して50〜90重量%で有ることを特徴とする前記(1)項に記載のインクジェットプリント記録用紙。
【0016】この構成によれば、さらに環境湿度に起因する用紙の寸法変化を抑え、特にロール状に巻かれた用紙のエッジ部分の波打ち発生を防止する効果が得られる。
(4)無機顔料として、さらに微粉末水酸化アルミニウムを含むことを特徴とする前記(3)項に記載のインクジェットプリント記録用紙。この構成によれば、上記(3)の構成で得られた効果に加え、難燃性を有するインクジェットプリント記録用紙を提供できる。
(5)前記微粉末水酸化アルミニウムは抄造紙に対して50重量%以上含まれることを特徴とする前記(4)項に記載のインクジェットプリント記録用紙。
【0017】この構成によれば前記(4)の構成による効果に加え、さらに高い難燃性を有するインクジェットプリント記録用紙を提供できる。
(6) 前記記録用紙の白色度が80%以上であることを特徴とする前記(1)項に記載のインクジェットプリント記録用紙。
【0018】この構成によれば、特にカラープリントを行う上で効果的である。
(7)セルロースパルプと無機顔料を主成分とする抄造紙であって、無機顔料として多孔性微粉末合成シリカを抄造紙に対して20重量%以上含有させたことを特徴とするインクジェットプリント記録用紙。この構成に依れば、インク受容層を表面上に形成せずとも、大きなインク吸収力と滲みの少ない良好な形状のプリントドットが得られ、且つ高い画像濃度と鮮明な色再現性が得られる。しかもインク受容層を形成しないために、通常の抄造紙とほぼ同様の低価格で作成できる。
【0019】さらに、微粉末シリカ自体が高い白色度を有していることから、カラープリントで要求される白色度を満たすことができる。
(8)前記抄造紙が100g/m2以下であることを特徴とする前記(7)項に記載のインクジェットプリント用抄造紙。この構成によれば、さらに汎用的に各種用途に適用可能なインクジェットプリント記録用紙を提供することができる。
(9)多孔性微粉末合成シリカを含め、無機顔料の総量が抄造紙に対して50〜90重量%で有ることを特徴とする前記(7)に記載するインクジェットプリント記録用紙。この構成によれば、さらに環境湿度に起因する用紙の寸法変化を抑え、特にロール状に巻かれた用紙のエッジ部分の波打ち発生を防止する効果が得られる。
(10)無機顔料として、さらに微粉末水酸化アルミニウムを含むことを特徴とする前記(9)に記載のインクジェットプリント記録用紙。この構成によれば、上記(9)の構成で得られた効果に加え、難燃性を有するインクジェットプリント記録用紙を提供できる。
(11)前記微粉末水酸化アルミニウムは抄造紙に対して50重量%以上含まれることを特徴とする前記(10)項に記載のインクジェットプリント記録用紙。
【0020】この構成によれば前記(10)の構成による効果に加え、さらに高い難燃性を有するインクジェットプリント記録用紙を提供できる。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、インク受容層を形成せずとも、大きなインク吸収力を有し、滲みの少ない良好な形状のプリントドットが形成され、且つ高い画像濃度と鮮明な色彩再現性を有するインクジェットプリント記録用紙を提供することができる。また、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、さらに汎用的で多方面での使用に沿うインクジェットプリント記録用紙を提供することができる。また、請求項3記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、さらに波打ち発生の少ないインクジェットプリント記録用紙を提供することができる。また、請求項4記載の発明によれば、請求項3記載の発明に効果に加え、さらに難燃性を有するインクジェットプリント記録用紙を提供することができる。




 

 


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