JP2000319573A - 水性顔料分散液、水性インク組成物および前記インク組成物を用いた記録方法 - Google Patents

水性顔料分散液、水性インク組成物および前記インク組成物を用いた記録方法

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JP2000319573A
JP2000319573A JP2000067289A JP2000067289A JP2000319573A JP 2000319573 A JP2000319573 A JP 2000319573A JP 2000067289 A JP2000067289 A JP 2000067289A JP 2000067289 A JP2000067289 A JP 2000067289A JP 2000319573 A JP2000319573 A JP 2000319573A
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ink composition
carbon black
aqueous
water
pigment dispersion
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JP2000067289A
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English (en)
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Hiroshi Ito
藤 弘 伊
Masayuki Momose
瀬 雅 之 百
Hiroko Hayashi
広 子 林
Soushi Ito
東 草 子 伊
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Orient Chemical Industries Ltd
Seiko Epson Corp
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Orient Chemical Industries Ltd
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 印字濃度が高い水性顔料分散液ならびにイン
ク組成物を提供することにある。 【解決手段】 水と、表面改質カーボンブラックとを少
なくとも含んでなる水性顔料分散液であって、該表面改
質カーボンブラックが、比表面積(m/g)/DBP
吸油量(ml/100g)の比が0.3〜2.5であっ
て、かつ、親水性官能基がその表面に導入され、その結
果、分散剤無しに水に分散および/または溶解が可能と
されたものである、水性顔料分散液。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】発明の分野 本発明は、表面改質したカーボンブラックを含んでなる
水性顔料分散液、およびこの水性顔料分散液を含んでな
る水性インク組成物に関する。
【0002】背景技術 従来水性の筆記具やインクジェットプリンターに用いる
記録液には、水溶性の染料が用いられてきた。一方で、
近年、記録物の画質や耐久性を向上するためにカーボン
ブラックのような顔料が着色剤に用いられている。例え
ば、特開昭64−6074号および特開昭64−318
81号公報には、カーボンブラックを界面活性剤や高分
子分散剤で分散した水性顔料インクが記載されている。
【0003】しかしながら、これらのインクでは、記録
物の印字濃度を上げるために着色剤のインク含有量を増
やすと、それにともないインク粘度も急激に増加してし
まうことがあった。またカーボンブラックをインク中に
安定的に分散させるためには、過剰の界面活性剤または
高分子分散剤が必要であるが、これらの存在は気泡発生
や消泡性低下の原因となるため、特にインクジェット記
録用インクの場合には、印字安定性が悪化することが観
察された。
【0004】これらの課題を解決するために、特開平8
−3498号および特開平10−120958号公報に
は、カーボンブラックに一定量以上の表面活性水素ある
いはその塩を導入して、界面活性剤や高分子分散剤が無
くてもカーボンブラック単独で水系溶媒に分散させるこ
とができる、表面改質カーボンブラック分散液が記載さ
れている。また、特開平10−110127号公報に
は、カーボンブラックにスルホン基を導入する方法が記
載されている。さらに、特開平10−95941号公報
には上述の表面改質カーボンブラックとグリコールエー
テル類を含むインクジェットインクが提案されている。
【0005】
【発明の概要】本発明者等は、今般、特定の範囲の比表
面積/DBP吸油量比を持つ、表面を改質することによ
り得られた表面改質カーボンブラックによって、印字濃
度の高い印刷を実現可能であり、より高画質の記録物を
形成可能なインク組成物が得られるとの知見を得た。本
発明は、かかる知見に基づくものである。
【0006】よって、本発明は、印字濃度の高い印刷を
することができ、より高画質の記録物を形成することが
できる水性顔料分散液および水性インク組成物の提供を
その目的とする。
【0007】そして、本発明の水性顔料分散液は、水
と、表面改質カーボンブラックとを少なくとも含んでな
る水性顔料分散液であって、該表面改質カーボンブラッ
クが、比表面積(m/g)/DBP吸油量(ml/1
00g)の比が0.3〜2.5であって、かつ、親水性
官能基がその表面に導入され、その結果、分散剤無しに
水に分散および/または溶解が可能とされたものであ
る。
【0008】また、本発明の水性インク組成物は、前記
水性顔料分散液を少なくとも含んでなるものである。
【0009】
【発明の具体的説明】水性顔料分散液 本発明による水性顔料分散液は、水と、表面改質カーボ
ンブラックとを少なくとも含んでなり、この表面改質カ
ーボンブラックは、比表面積/DBP吸油量の比が0.
3〜2.5のカーボンブラックであって、親水性官能基
を導入することによってその表面が改質され、その結
果、分散剤無しに水に分散および/または溶解が可能と
されたものである。
【0010】本発明においては、カーボンブラックに親
水性官能基を大量に導入することによって、カーボンブ
ラック表面を改質し、それによって、カーボンブラック
自身に親水性を保持させる。このため、表面改質された
カーボンブラックは、あたかも水溶性染料が水に単分子
で溶解するように、該カーボンブラックが分散可能な粒
子径(好ましくは最小粒子径)となって分散剤の助けな
しに水中に分散すると考えられる。このような表面改質
カーボンブラックは、通常自己分散型カーボンブラック
と言われるが、本発明においては、このようなカーボン
ブラックを使用する。
【0011】本発明による水性顔料分散液を用いること
によって、分散剤なしにインク組成物を調製することが
できる。その結果、カーボンブラックの濃度を上げても
インク組成物の粘度は大きく変化することはなく、高濃
度のカーボンブラックをインク組成物中に存在させるこ
とができる。よって、高濃度の印刷画像が実現できる。
さらに、本発明による水性顔料分散液は、特定の比表面
積/DBP吸油量の比である、特定の表面改質がなされ
たカーボンブラックを用いることで、本発明による要件
を満足しないカーボンブラックと比較して、顕著な画像
の改善が図られるとの利点を有する。
【0012】本発明において、「分散剤なしに水に分散
および/または溶解」とは、カーボンブラックが分散剤
を用いることなく水中に分散可能な粒子径で安定的に存
在している状態を意味する。分散可能な粒子径とは、分
散時間を増してもそれ以上粒子が小さくならない粒子径
をいう。
【0013】本発明において、表面改質するために使用
されるカーボンブラックは、比表面積(m/g)とD
BP吸油量(ml/100g)の比が0.3〜2.5の
カーボンブラックであり、比表面積/DBP吸油量の比
が0.3〜1.75のカーボンブラックが好ましい。
【0014】本発明において、比表面積(m/g)
は、カーボンブラックにガスを吸着させ、その吸着量と
吸着状態における分子断面積からカーボンブラックの表
面積を算出すること(窒素吸着法として知られている)
によって求めることができる。なお、本発明において、
カーボンブラックの比表面積という場合には、表面改質
カーボンブラック、およびその原料とされる表面未改質
のカーボンブラックのいずれの態様のカーボンブラック
に基づく比表面積も包含されるものとする。また、表面
改質カーボンブラックの比表面積と、表面未改質のカー
ボンブラックの比表面積とは、実質的に同じであり、ほ
ぼ同等の値を示すと推定される。
【0015】また、DBP吸油量(ml/100g)
は、カーボンブラック100gにより吸収されるフタル
酸ジブチル(DBP)量として表される値であり、JI
S K6221に規定されている測定法にしたがって求
めることができる。なお、前記測定法によれば、アブソ
ープトメーターを使用し、カーボンブラックにDBPを
添加した時の最大トルクの70%から求めた100g当
たりのDBP吸収量が求められる。
【0016】本発明において好ましく用いられるカーボ
ンブラックの具体例としては、三菱化学株式会社製のカ
ーボンブラックである、#20Bおよび#40等;デグ
サ社製のカーボンブラックである、カラーブラックFW
18、カラーブラックS170、およびスペシャルブラ
ック250等;コロンビアカーボン社製のカーボンブラ
ックである、コンダクテックスSC、およびラーベン1
255等;および、キャボット社製のカーボンブラック
である、モナーク700、モナーク880、およびエル
フテックス12等が挙げられる。
【0017】本発明における表面改質カーボンブラック
は、前記のようなカーボンブラックに、親水性官能基を
導入して表面を改質することによって得ることができ
る。
【0018】ここで、「親水性官能基を導入する」と
は、カルボキシル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、
スルホン基、燐酸基、および第4級アンモニウム塩等の
親水性官能基、およびその塩を、顔料であるカーボンブ
ラックの表面に、直接またはアルキル基、アルキルエー
テル基、もしくはアリール基などを介して、結合するこ
とを意味する。
【0019】例えば、本発明における表面改質カーボン
ブラックは、真空プラズマ等の物理的処理や化学的処理
により、官能基または官能基を含んだ活性種を顔料表面
にグラフトさせることによって得ることができる。ま
た、該表面改質カーボンブラックは、水中で顔料表面を
酸化剤で酸化してカルボキシル基やスルホン基等の親水
性官能基を導入することによって、またはp−アミノ−
安息香酸等を結合することによってフェニル基を介して
カルボキシル基を導入することによっても得ることもで
きる。
【0020】本発明の好ましい態様においては、表面改
質カーボンブラックは、水中で顔料のカーボンブラック
表面を酸化剤で酸化して該表面に親水性官能基が導入さ
れてなるものである。
【0021】本発明のさらに好ましい態様においては、
表面改質カーボンブラックは、比表面積/DBP吸油量
の比が0.3〜2.5であって、次亜ハロゲン酸または
その塩を用いて湿式酸化して親水性官能基がその表面に
導入されてなるものである。ここで、次亜ハロゲン酸ま
たはその塩としては、例えば、次亜塩素酸水溶液、次亜
塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜臭素酸水
溶液、次亜臭素酸ナトリウム、および次亜臭素酸カリウ
ムなどが挙げられる。これらの中では、反応性やコスト
の点から、次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。
【0022】したがって、本発明によれば、前記した水
性顔料分散液の製造方法であって、比表面積/DBP吸
油量の比が0.3〜2.5であるカーボンブラックを、
次亜ハロゲン酸またはその塩を用いて湿式酸化して親水
性官能基を導入し、分散剤無しに前記カーボンブラック
を水に分散および/または溶解させる工程を含んでなる
方法も提供される。
【0023】水中で顔料表面を酸化して親水性官能基を
導入して表面改質カーボンブラックを得るためには、通
常、上述のようなカーボンブラックと例えば次亜塩素酸
ナトリウムとを水中において混合して、5時間以上、好
ましくは10〜20時間、反応を進行させる。その際、
カーボンブラックは、反応させる前に粉砕しておくか、
または粉砕しながら同時に反応させることが好ましい。
粉砕方法としては、ガラス、ジルコニア、アルミナ、ス
テンレス、もしくは磁性などのビーズと共に、カーボン
ブラックを、ボールミル、アトライター、コロイドミル
もしくはサンドミルなどによって粉砕することによって
行ってもよい。また、カーボンブラックが解砕され易い
ものである場合には、回転式ホモジナイザーまたは超音
波ホモジナイザーによってカーボンブラックの粉砕を行
ってもよい。
【0024】カーボンブラックを粉砕および酸化した
後、得られた液からビーズと粗大粒子を分離して取り除
き、次いで、酸化剤の副生成物や過剰のイオンを除くた
めの限外ろ過等の精製を行って、水性顔料分散液が得ら
れる。また必要に応じて、分離膜等での濃縮、金属フィ
ルターやメンブランフィルターなどを用いた濾過、また
は遠心分離による分級等を行ってもよく、また、アルカ
リ金属塩の水酸化物もしくはアミンによって中和を行っ
てもよい。
【0025】本発明による水性顔料分散液おいては、湿
式酸化した後の表面改質カーボンブラックにおける親水
性官能基量は、好ましくは1.5mmol/g以上であ
る。親水性官能基量がこのような値であることにより、
分散剤無しに水に分散または溶解することが可能とな
る。酸化処理で生成した表面改質カーボンブラックにお
けるカルボキシル基、カルボニル基もしくはヒドロキシ
ル基などの親水性官能基量は、一般的なカーボンブラッ
クの揮発分を測定する真空熱分解ガス法により判定する
ことができる。なお、前記真空熱分解ガス法とは、日本
化学会誌第88巻3号(1967年)第69〜74頁に
記載の方法であって、具体的には次のような方法であ
る。
【0026】すなわち、表面改質カーボンブラックにお
ける親水性官能基量は、図1のような、電気炉とガスク
ロマトグラフとを備えてなる真空熱分析装置を使用する
ことにより測定される。ここで、ガスクロマトグラフは
中間セル式のものとし、カラムは一段目にシリカゲル、
二段目にモレキュラーシーブ13Xをそれぞれ充填し、
アルゴンをキャリアーガスとして使用する。試料である
カーボンブラック0.1〜0.5gを秤量して石英管に
入れ、電気炉に装填し、前処理として吸着水分や空気を
除去するため120℃で2時間真空排気する。次に電気
炉の温度調節計を200℃に設定して1時間保ち、その
間の発生ガスを捕集し、ガスクロマトグラフにかけて組
成を分析する。そしてただちに、300℃に設定してつ
づく1時間の発生ガスを捕集して分析し、以後、順次、
400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、
900℃および1000℃における各1時間の発生ガス
を捕集し、その組成を分析する。なお、発生ガスは主と
して一酸化炭素および二酸化炭素である。このようにし
て得られた各温度条件おける発生ガス中の組成のデータ
から、表面改質カーボンブラックにおける親水性官能基
量を算出する。
【0027】本発明による水性顔料分散液においては、
水が主溶媒である。水は、イオン交換水、限外濾過水、
逆浸透水、蒸留水等の純水、または超純水を用いること
ができる。また、紫外線照射、または過酸化水素添加な
どにより滅菌した水を用いることにより、水性顔料分散
液を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止
することができるので好適である。
【0028】インク組成物 本発明による水性インク組成物は、インク組成物を用い
た記録方式に用いられる。インク組成物を用いた記録方
式とは、例えば、インクジェット記録方式、ペン等によ
る筆記具による記録方式、その他各種の印字方式が挙げ
られる。したがって、本発明による水性インク組成物
は、例えば水性ペンなどの筆記具類、インクジェット記
録方法、印刷、スタンプなどの用途に好ましく用いるこ
とができる。
【0029】本発明による水性インク組成物は、前記し
た水性顔料分散液を少なくとも含んでなるものである。
【0030】本発明による水性インク組成物は、表面改
質カーボンブラックを、インク組成物に対して、好まし
くは1〜15重量%の範囲で含有し、より好ましくは2
〜10重量%の範囲で含有する。このような範囲でイン
ク組成物が表面改質カーボンブラックを含有すること
は、充分な印字濃度を確保しつつ、インクジェット記録
方式で使用可能な粘度のインク組成物を得ることができ
る点で有利である。
【0031】本発明による水性インク組成物は、水を主
溶媒とすることが好ましい。水は、イオン交換水、限外
濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、または超純水を用
いることができる。また、紫外線照射、または過酸化水
素添加などにより滅菌した水を用いることにより、水性
インク組成物を長期保存する場合にカビやバクテリアの
発生を防止することができるので好適である。
【0032】本発明の好ましい態様においては、水性イ
ンク組成物は、前記した水性顔料分散液を含んでなるも
のであって、記録媒体へのインク組成物の塗布量が1m
g/cmであるとき、インク組成物の浸透時間が1秒
未満であるような浸透性を有するものであることが好ま
しい。
【0033】ここで、塗布量が1mg/cmであると
きの浸透時間が1秒未満であるような浸透性とは、具体
的には、例えば360dpi(ドット/インチ)×36
0dpiの面積に50ngのインク組成物を普通紙に塗
布した場合に、印刷面を触ってもインク組成物で汚れな
くなるまでの時間が1秒未満である場合をいう。このと
き、普通紙としては、中性普通紙、例えばゼロックス−
P(商品名、富士ゼロックス株式会社製)を用いる。
【0034】このようなインク組成物の浸透性は、水溶
液の表面張力を低下させる水溶性有機溶剤もしくは界面
活性剤のような浸透促進剤を添加することによって、記
録媒体への濡れ性を向上することにより得ることができ
る。
【0035】このような水溶性有機溶剤としては、例え
ば、エタノール、プロパノール等の低級アルコール、エ
チレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコ
ールモノエチルエーテル等のセロソルブ類、ジエチレン
グリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール
モノエチルエーテル等のカルビトール類、および、1,
2−ヘキサンジオ−ル、1,2−オクタンジオール等の
1,2−アルキルジオール類が挙げられる。
【0036】本発明の更に好ましい態様においては、浸
透促進剤として使用される水溶性有機溶剤としては、グ
リコールブチルエーテル系の水溶性有機溶剤がより好ま
しい。このようなグリコールブチルエーテル系の水溶性
有機溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノ−
n−ブチルエーテル、ジエチレングリコール−n−ブチ
ルエーテル、およびトリエチレングリコール−n−ブチ
ルエーテル等が挙げられる。このような水溶性有機溶剤
と表面改質カーボンブラックとを組み合わせることによ
り、印字時のにじみが低減された良好な印字物を提供す
ることができる。
【0037】前記のような界面活性剤としては、例え
ば、脂肪酸塩類、アルキル硫酸エステル塩類等のアニオ
ン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル等のノニオン
性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、および両イオン
性界面活性剤等が挙げられる。
【0038】より好ましい界面活性剤としては、ポリオ
キシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフ
ェニルエーテル等のノニオン性界面活性剤が挙げられ
る。これらはイオン性の界面活性剤に比較してインクの
発泡を低減できる点から有利である。このようなノニオ
ン性界面活性剤の具体例としては、ニッサンノニオンK
−211、K−220、P−213、E−215、E−
220、S−215、S−220、HS−220、NS
−212、およびNS−220(以上いずれも商品名、
日本油脂株式会社製)等が挙げられる。さらに好ましい
界面活性剤の例としては、ノニオン性界面活性剤の中
で、サーフィノール61、82、104、440、46
5、485(以上いずれも商品名、エア・プロダクツ・
アンド・ケミカルズ社製)等のアセチレングリコール系
界面活性剤が挙げられる。これらを、インク組成物に添
加すると、発泡がほとんど生じなくなるため、インク組
成物をインクジェット記録方法において使用する場合に
は特に好適である。
【0039】なお、本発明における表面改質カーボンブ
ラックは、界面活性剤のような分散剤を用いること無く
水に分散および/または溶解が可能なものであるため、
本発明によるインク組成物において用られるこれら界面
活性剤は、浸透促進効果のみを目的として選択すること
ができる。すなわち、通常、顔料に分散性を付与するた
めには、顔料と各々の材料とが吸着し合う組み合わせを
考慮して選ぶ必要があるが、本発明においては、そのよ
うな組み合わせを考慮することなく、浸透促進効果のみ
を考慮して界面活性剤を選択することができる。
【0040】本発明においては、浸透促進剤として、前
記したような水溶性有機溶剤もしくは界面活性剤を単独
で、またはそれらを併用して、使用することによって、
インク組成物の表面張力を、40mN/m未満、好まし
くは35mN/m未満に調整することが望ましい。
【0041】本発明による水性インク組成物は、インク
ジェット記録方法に用いた場合に、インクを吐出するノ
ズルの先端のインク乾燥防止を目的として、保湿剤をさ
らに含んでなることができる。
【0042】このような保湿剤は、通常、水溶性かつ吸
湿性の高い材料から選択される。具体的には、例えば、
グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、
ポリプロピレングリコール、1,3−プロパンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、1,2,6−ヘキサン
トリオール、ペンタエリスリトール等のポリオール類、
2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、ε−カ
プロラクタム等のラクタム類、尿素、チオ尿素、エチレ
ン尿素、1,3−ジメチルイミダゾリジノン類等の尿素
類、マルチトール、ソルビトール、グルコノラクトン、
マルトース等の糖類が挙げられる。
【0043】これらの保湿剤は、他のインク添加剤と併
用することによって、インク組成物の粘度を25℃で2
5mPa・s以下になるような量で本発明によるインク
組成物に添加することができる。
【0044】本発明による水性インク組成物には、必要
に応じて、定着剤、pH調整剤、酸化防止剤、紫外線吸
収剤、防腐剤および防かび剤等をさらに添加することが
できる。
【0045】定着剤としては、水溶性の樹脂類を用いる
ことができる。そのような定着剤としては、例えば,水
溶性ロジン類、アルギン酸類、ポリビニルアルコール、
ヒドロキシプロピルセルロース、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、メチルセルロー
ス、スチレン−アクリル酸樹脂、スチレン−アクリル酸
−アクリル酸エステル樹脂、スチレン−マレイン酸樹
脂、スチレン−マレイン酸半エステル樹脂、アクリル酸
−アクリル酸エステル樹脂、イソブチレン−マレイン酸
樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ポリビニルピロリド
ン、アラビアゴムスターチ、ポリアリルアミン、ポリビ
ニルアミン、ポリエチレンイミンなどが挙げられる。な
お、本発明の表面改質カーボンブラックは、水溶性樹脂
からなる分散剤を用いること無く水に分散および/また
は溶解が可能な着色剤であるため、本発明のインクで用
いる水溶性樹脂は、定着効果のみを目的として選択する
ことができる。すなわち、通常顔料に分散性を付与する
ためには顔料と各々の材料が吸着し合う組み合わせで選
ぶ必要があるが、本発明では、組み合わせを考慮せずに
定着性のみを考慮して選択することができる。
【0046】pH調整剤としては、例えば、水酸化リチ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエタノ
ールアミン、ジエタノールアミンなどのアルカリ金属の
水酸化物あるいはアミン類が挙げられる。
【0047】酸化防止剤および紫外線吸収剤としては、
例えば、アロハネート、メチルアロハネートなどのアロ
ハネート類、ビウレット、ジメチルビウレット、テトラ
メチルビウレットなどのビウレット類など、L−アスコ
ルビン酸およびその塩等、チバガイギー社製のTinu
vin328、900、1130、384、292、1
23、144、622、770、292、Irgaco
r252、153、Irganox1010、107
6、1035、MD1024、またはランタニドの酸化
物等が挙げられる。
【0048】防腐剤および防かび剤としては、例えば、
安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウ
ム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウ
ム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、
1,2−ジベンジソチアゾリン−3−オン(ICI社の
プロキセルCRL、プロキセルBDN、プロキセルGX
L、プロキセルXL−2、プロキセルTN)などが挙げ
られる。
【0049】記録方法 本発明によるインク組成物は、インク組成物を付着させ
て記録媒体に印字を行う記録方式に用いられる。
【0050】本発明の別の態様によれば、本発明による
インク組成物の液滴を吐出し記録媒体に付着させて印字
を行うインクジェット記録方法が提供される。本発明に
よるインクジェット記録方法としては、インク組成物を
微細なノズルより液滴として吐出して、その液滴を記録
媒体に付着させる方法であればいかなる方法も使用する
ことができる。そのような方法の具体例としては、種々
の態様の方法が知られている。
【0051】そのような方法の一例としては、例えば、
静電吸引方式が挙げられる。この方式では、ノズルとノ
ズルの前方に置いた加速電極の間に強電界を印可し、ノ
ズルからインクを液滴状で連続的に噴射させ、インク滴
が偏向電極間を飛翔する間に印刷情報信号を偏向電極に
与えて記録する。また、この方法においては必要に応じ
て、インク滴を偏向させることなく印刷情報信号に対応
して噴射させてもよい。他の態様としては、小型ポンプ
でインク液に圧力を加え、ノズルを水晶振動子等で機械
的に振動させることにより、強制的にインク滴を噴射さ
せる方法がある。この方法では、噴射したインク滴は噴
射と同時に帯電させ、インク滴が偏向電極間を飛翔する
間に印刷情報信号を偏向電極に与えて記録する。別の態
様としては、圧電素子を用いる方法が挙げられる。この
方法では、インク液に圧電素子で圧力と印刷情報信号を
同時に加え、インク滴を噴射させ、記録を行う。さらに
別の態様としては、熱エネルギーの作用によりインク液
を急激に体積膨張させる方法がある。この方法では、イ
ンク液を印刷情報信号に従って微小電極で加熱発泡さ
せ、インク滴を噴射させ、記録を行う。本発明によるイ
ンクジェット記録方法によれば、安定的にインクジェッ
ト記録を行うことができる。
【0052】さらに本発明によれば、これらの記録方法
により記録された記録物も提供される。
【0053】
【実施例】以下本発明を以下の実施例によって詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるれものではな
い。
【0054】顔料分散液の調整 顔料分散液1 比表面積/DBP吸油量の比率が1.63のカーボンブ
ラックのカラーブラックFW18(商品名、デグサ社
製)35gを水1kgに混合して、ジルコニアビーズに
よるボールミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩素
酸ナトリウム500gを加えて、10時間煮沸して湿式
酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維ろ紙GA
−100(商品名、アドバンテック東洋株式会社製)で
ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケー
キを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電導度が2
mS/cmになるまで脱塩および精製し、さらに顔料濃
度が10重量%になるまで濃縮して、顔料分散液1を調
整した。
【0055】顔料分散液2 比表面積/DBP吸油量の比率が1.33のカーボンブ
ラックのカラーブラックS170(商品名、デグサ社
製)40gを水1kgに混合して、ジルコニアビーズに
よるボールミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩素
酸ナトリウム500gを加えて、ボールミルで粉砕しな
がら5時間反応させ、さらに攪拌しながら4時間煮沸し
て湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維ろ
紙GA−100(商品名、アドバンテック東洋株式会社
製)でろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェッ
トケーキを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電導
度が2mS/cmになるまで脱塩および精製し、さらに
顔料濃度が10重量%になるまで濃縮して、顔料分散液
2を調整した。
【0056】顔料分散液3 比表面積/DBP吸油量の比率が1.91のカーボンブ
ラックのコンダクテックスSC(商品名、コロンビアカ
ーボン社製)40gを水1kgに混合して、ジルコニア
ビーズによるボールミルにて粉砕した。この粉砕原液に
次亜塩素酸ナトリウム500gを加えて、10時間煮沸
して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維
ろ紙GA−100(商品名、アドバンテック東洋株式会
社製)でろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェ
ットケーキを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電
導度が2mS/cmになるまで脱塩および精製し、さら
に顔料濃度が10重量%になるまで濃縮して、顔料分散
液3を調整した。
【0057】顔料分散液4 比表面積/DBP吸油量の比率が1.14のカーボンブ
ラックの#40(商品名、三菱化学株式会社製)60g
を水1kgに混合して、ジルコニアビーズによるボール
ミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩素酸ナトリウ
ム500gを加えて、ボールミルで粉砕しながら5時間
反応させ、さらに攪拌しながら4時間煮沸して湿式酸化
を行った。得られた分散原液をガラス繊維ろ紙GA−1
00(商品名、アドバンテック東洋株式会社製)でろ過
して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケーキを
水5kgに再分散して、逆浸透膜により電導度が2mS
/cmになるまで脱塩および精製し、さらに顔料濃度が
10重量%になるまで濃縮して、顔料分散液4を調整し
た。
【0058】顔料分散液5 比表面積/DBP吸油量の比率が1.91のカーボンブ
ラックのコンダクテックスSC(商品名、コロンビアカ
ーボン社製)40gを水1kgに混合して、ジルコニア
ビーズによるボールミルにて粉砕した。この粉砕原液に
次亜塩素酸ナトリウム500gを加えて、10時間煮沸
して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維
ろ紙GA−100(商品名、アドバンテック東洋株式会
社製)でろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェ
ットケーキを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電
導度が2mS/cmになるまで脱塩および精製し、さら
に顔料濃度が15重量%になるまで濃縮して、顔料分散
液5を調整した。
【0059】顔料分散液6 比表面積/DBP吸油量の比率が1.97のカーボンブ
ラックのラーベン1255(商品名、コロンビアカーボ
ン社製)100gをN−メチルピロリドン5kgに混合
して、ジルコニアビーズによるボールミルにて粉砕し
た。この粉砕原液にスルファミン酸50gを加えて、1
0時間150℃でスルホン化した。全量を氷10kgに
投入して、分散原液をガラス繊維ろ紙GA−100(商
品名、アドバンテック東洋株式会社製)でろ過して、さ
らに水5kgに再分散して、ろ過および洗浄した。得ら
れたウェットケーキを水2kgに再分散して、逆浸透膜
により電導度が2mS/cmになるまで脱塩および精製
し、さらに顔料濃度が15重量%になるまで濃縮して、
顔料分散液6を調整した。
【0060】顔料分散液7 比表面積/DBP吸油量の比率が1.63のカーボンブ
ラックのカラーブラックFW18(商品名、デグサ社
製)35gを水1kgに混合して、ジルコニアビーズに
よるボールミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩素
酸ナトリウム500gを加えて、10時間煮沸して湿式
酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維ろ紙GA
−100(商品名、アドバンテック東洋株式会社製)で
ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケー
キを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電導度が2
mS/cmになるまで脱塩および精製し、さらに顔料濃
度が15重量%になるまで濃縮して、顔料分散液7を調
整した。
【0061】顔料分散液8 比表面積/DBP吸油量の比率が1.33のカーボンブ
ラックのカラーブラックS170(商品名、デグサ社
製)40gを水1kgに混合して、ジルコニアビーズに
よるボールミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩素
酸ナトリウム500gを加えて、ボールミルで粉砕しな
がら5時間反応させ、さらに攪拌しながら4時間煮沸し
て湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維ろ
紙GA−100(商品名、アドバンテック東洋株式会社
製)でろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェッ
トケーキを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電導
度が2mS/cmになるまで脱塩および精製し、さらに
顔料濃度が15重量%になるまで濃縮して、顔料分散液
8を調整した。
【0062】顔料分散液9(比較例) 比表面積/DBP吸油量の比率が2.56のカーボンブ
ラックの#45L(商品名、三菱化学株式会社製)10
0gを水1kgに混合して、ジルコニアビーズによるボ
ールミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩素酸ナト
リウム500gを加えて、ボールミルで粉砕しながら5
時間反応させ、さらに攪拌しながら4時間煮沸して湿式
酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維ろ紙GA
−100(商品名、アドバンテック東洋株式会社製)で
ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケー
キを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電導度が2
mS/cmになるまで脱塩および精製し、さらに顔料濃
度が10重量%になるまで濃縮して、顔料分散液9を調
整した。
【0063】顔料分散液10(比較例) 比表面積/DBP吸油量の比率が0.24のカーボンブ
ラックのラーベン16(商品名、コロンビアカーボン社
製)300gを水1kgに混合して、ジルコニアビーズ
によるボールミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩
素酸ナトリウム300gを加えて、ボールミルで粉砕し
ながら5時間反応させ、さらに攪拌しながら4時間煮沸
して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維
ろ紙GA−100(商品名、アドバンテック東洋株式会
社製)でろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェ
ットケーキを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電
導度が2mS/cmになるまで脱塩および精製し、さら
に顔料濃度が10重量%になるまで濃縮して、顔料分散
液10を調整した。
【0064】顔料分散液11(比較例) 実施例1で用いたカラーブラックFW18(商品名、デ
グサ社製)100g、水溶性樹脂の分散剤のジョンクリ
ルJ−62(商品名、ジョンソンポリマー社製)150
g、水酸化ナトリウム6g、水250gを混合して、ジ
ルコニアビーズによるボールミルにて10時間分散を行
った。得られた分散原液を孔径約5μmのステンレス製
フィルターにより濾過して、水で顔料濃度が10重量%
になるまで希釈して、水溶性樹脂で分散した顔料分散液
11を調整した。
【0065】インク組成物の調整 インク組成物1 作成した水性顔料分散液(顔料分散液1)20g、保湿
成分としてグリセリン5gと2−ピロリドン5g、浸透
促進成分としてエタノール4gを混合して、全量が10
0gまで超純水を加えた。この混合液を2時間攪拌し
て、孔径約5μmのステンレス製フィルターにて濾過し
てインク組成物1を調製した。
【0066】インク組成物2 作成した水性顔料分散液(顔料分散液2)20g、保湿
成分としてトリエチレングリコール6gと尿素5g、浸
透促進成分としてエタノール4gを混合して、全量が1
00gまで超純水を加えた。この混合液を2時間攪拌し
て、孔径約5μmのステンレス製フィルターにて濾過し
てインク組成物2を調製した。
【0067】インク組成物3 顔料分散液5を45g、保湿成分としてグリセリン10
gと2−ピロリドン5g、浸透促進成分としてtert
−ペンタノール4gとノニオン性界面活性剤のニッサン
ノニオンNS−220(商品名、日本油脂株式会社製)
1gを混合して、超純水を加えて全量を100gとし
て、さらにインクpHが7.5になるまでトリエタノー
ルアミンを加えた。この混合液を2時間攪拌して、孔径
約5μmのステンレス製フィルターにて濾過してインク
組成物3を調製した。
【0068】インク組成物4 顔料分散液6を45g、保湿剤としてトリエチレングリ
コール10gとジエチレングリコール5g、浸透促進剤
としてノニオン性界面活性剤のニッサンノニオンNS−
210(商品名、日本油脂株式会社製)2.5gを混合
して、超純水を加えて全量を100gとして、さらにイ
ンクpHが7.5になるまでトリエタノールアミンを加
えた。この混合液を2時間攪拌して、孔径約5μmのス
テンレス製フィルターにて濾過してインク組成物4を調
製した。
【0069】インク組成物5 顔料分散液7を45g、保湿成分としてグリセリン10
gと2−ピロリドン5g、浸透促進成分としてtert
−ペンタノール4gとノニオン性界面活性剤のニッサン
ノニオンNS−220(商品名、日本油脂株式会社製)
1gを混合して、超純水を加えて全量を100gとし
て、さらにインクpHが7.5になるまでトリエタノー
ルアミンを加えた。この混合液を2時間攪拌して、孔径
約5μmのステンレス製フィルターにて濾過してインク
組成物5を調製した。
【0070】インク組成物6 顔料分散液8を45g、保湿剤としてトリエチレングリ
コール10gとジエチレングリコール5g、浸透促進剤
としてノニオン性界面活性剤のニッサンノニオンNS−
210(商品名、日本油脂株式会社製)2.5gを混合
して、超純水を加えて全量を100gとして、さらにイ
ンクpHが7.5になるまでトリエタノールアミンを加
えた。この混合液を2時間攪拌して、孔径約5μmのス
テンレス製フィルターにて濾過してインク組成物6を調
製した。
【0071】インク組成物7 顔料分散液8を45g、保湿剤としてグリセリン10g
とジエチレングリコール5g、浸透促進剤としてジエチ
レングリコール−モノ−n−ブチルエーテル7.5gを
混合して、超純水を加えて全量を100gとして、さら
にインクpHが7.3になるまでトリエタノールアミン
を加えた。この混合液を2時間攪拌して、孔径約5μm
のステンレス製フィルターにて濾過してインク組成物7
を調製した。
【0072】インク組成物8 顔料分散液7を45g、保湿剤としてグリセリン10g
と1,5−ペンタンジオール5g、浸透促進剤としてト
リエチレングリコール−モノ−n−ブチルエーテル5g
を混合して、超純水を加えて全量を100gとして、さ
らにインクpHが7.3になるまでトリエタノールアミ
ンを加えた。この混合液を2時間攪拌して、孔径約5μ
mのステンレス製フィルターにて濾過してインク組成物
8を調製した。
【0073】インク組成物9 顔料分散液7を45g、保湿剤としてグリセリン7.5
gと1,5−ペンタンジオール7.5g、浸透促進剤と
してアセチレングリコール系界面活性剤のサーフィノー
ル104を0.3gとサーフィノール485を1.5g
を混合して、超純水を加えて全量を100gとして、さ
らにインクpHが7.3になるまでトリエタノールアミ
ンを加えた。この混合液を2時間攪拌して、孔径約5μ
mのステンレス製フィルターにて濾過してインク組成物
9を調製した。
【0074】インク組成物10 顔料分散液8を45g、保湿剤としてグリセリン10g
とジエチレングリコール5g、浸透促進剤としてジエチ
レングリコール−モノ−n−ブチルエーテル5gとアセ
チレングリコール系界面活性剤のサーフィノール465
を1gを混合して、超純水を加えて全量を100gとし
て、さらにインクpHが7.2になるまでトリエタノー
ルアミンを加えた。この混合液を2時間攪拌して、孔径
約5μmのステンレス製フィルターにて濾過してインク
組成物10を調製した。
【0075】インク組成物11(比較例) 顔料分散液9を用いる以外はインク組成物1の場合と同
様の方法でインク組成物11を調製した。
【0076】インク組成物12(比較例) 顔料分散液10を用いる以外はインク組成物1の場合と
同様の方法でインク組成物12を調製した。
【0077】インク組成物13(比較例) 顔料分散液11を用いる以外はインク組成物1の場合と
同様の方法でインク組成物13を調製した。
【0078】インク組成物14(比較例) 比表面積/DBP吸油量の比率が2.56のカーボンブ
ラックの#45L(商品名、三菱化学株式会社製)30
0gを水1kgに混合して、ジルコニアビーズによるボ
ールミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩素酸ナト
リウム450gを加えて、ボールミルで粉砕しながら5
時間反応させ、さらに攪拌しながら4時間煮沸して湿式
酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維ろ紙GA
−100(商品名、アドバンテック東洋株式会社製)で
ろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケー
キを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電導度が2
mS/cmになるまで脱塩および精製し、さらに顔料濃
度が15重量%になるまで濃縮して顔料分散液を調整し
た。この顔料分散液45gを用いてインク組成物7の場
合と同様にしてインク組成物14を作成した。
【0079】インク組成物15(比較例) 比表面積/DBP吸油量の比率が0.24のカーボンブ
ラックのラーベン16(商品名、コロンビアカーボン社
製)300gを水1kgに混合して、ジルコニアビーズ
によるボールミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩
素酸ナトリウム300gを加えて、ボールミルで粉砕し
ながら5時間反応させ、さらに攪拌しながら4時間煮沸
して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維
ろ紙GA−100(商品名、アドバンテック東洋株式会
社製)でろ過して、さらに水で洗浄した。得られたウェ
ットケーキを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電
導度が2mS/cmになるまで脱塩および精製し、さら
に顔料濃度が15重量%になるまで濃縮して顔料分散液
を調整した。この顔料分散液45gを用いてインク組成
物7の場合と同様にしてインク組成物15を作成した。
【0080】顔料分散液の評価 顔料分散液1〜4および顔料分散液9〜11のそれぞれ
を塗布厚み25μmのアプリケータにより中性普通紙の
ゼロックス−P(商品名、富士ゼロックス株式会社製)
に塗布して乾燥させ、マクベス濃度計TR−927(商
品名、コルモーゲン社製)を用いて各OD値を測定し
た。結果は表1に示される通りであった。
【0081】 表1 顔料分散液 比表面積/DBP吸油量の比 OD値 1 1.63 1.53 2 1.33 1.55 3 1.91 1.45 4 1.14 1.47 9 2.56 1.30 10 0.24 1.25 11 1.63 1.32 インク組成物の評価1 インク組成物1および2ならびにインク組成物11〜1
3のそれぞれについて、圧電素子式オンデマンド型イン
クジェット記録装置MJ−500(商品名、セイコーエ
プソン株式会社製)によって中性普通紙のゼロックス−
P(商品名、富士ゼロックス株式会社製)に印刷を行
い、乾燥後、マクベス濃度計TR−927(商品名、コ
ルモーゲン社製)により各OD値を測定した。結果は表
2に示される通りであった。
【0082】 表2 インク組成物 比表面積/DBP吸油量の比 OD値 1 1.53 1.55 2 1.33 1.55 11 2.56 1.31 12 0.24 1.33 13 1.63 1.38 インク組成物の評価2 インクの浸透時間が1秒未満である浸透性を有するイン
ク組成物3〜10ならびにインク組成物14および15
のそれぞれについて、圧電素子式オンデマンド型インク
ジェット記録装置MJ−930C(商品名、セイコーエ
プソン株式会社製)によって中性普通紙のゼロックス−
P(商品名、富士ゼロックス株式会社製)に印刷を行
い、乾燥後、マクベス濃度計TR−927(商品名、コ
ルモーゲン社製)を用いて各OD値を測定した。結果は
表3に示される通りであった。
【0083】 表3 インク組成物 比表面積/DBP吸油量の比 OD値 3 1.91 1.40 4 1.97 1.37 5 1.63 1.42 6 1.33 1.44 7 1.33 1.44 8 1.63 1.42 9 1.63 1.43 10 1.33 1.47 14 2.56 1.17 15 0.24 1.24 インク組成物の評価3 前記評価2で得られた各印字物について、その印字品質
(例えば、印字物のにじみ)を目視で評価した。
【0084】浸透促進剤としてグリコールブチルエーテ
ル類を添加したインク組成物7および8の印字物は、印
字の周辺部分のにじみが少なく、その印字品質は特に良
好であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面改質カーボンブラックにおける親水性官能
基量を測定するための真空熱分解装置の概略を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 電気炉 2 石英試料管 3 マノメーター 4 冷却トラップ 5 真空ポンプ 6 テプラーポンプ 7 ガスビュレット 8 ガスクロマトグラフ 9 キャリヤーガス出入口 10 記録計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 百 瀬 雅 之 長野県諏訪市大和三丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 林 広 子 長野県諏訪市大和三丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 伊 東 草 子 大阪府寝屋川市讃良東町8番1号 オリヱ ント化学工業株式会社第一開発センター内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水と、表面改質カーボンブラックとを少な
    くとも含んでなる水性顔料分散液であって、 該表面改質カーボンブラックが、比表面積(m/g)
    /DBP吸油量(ml/100g)の比が0.3〜2.
    5であって、かつ、親水性官能基がその表面に導入さ
    れ、その結果、分散剤無しに水に分散および/または溶
    解が可能とされたものである、水性顔料分散液。
  2. 【請求項2】前記表面改質カーボンブラックの、比表面
    積(m/g)/DBP吸油量(ml/100g)の比
    が0.3〜1.75である、請求項1に記載の水性顔料
    分散液。
  3. 【請求項3】前記表面改質カーボンブラックが1.5m
    mol/g以上の親水性官能基を有するものである、請
    求項1または2に記載の水性顔料分散液。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれか一項に記載の水性
    顔料分散液の製造方法であって、 比表面積/DBP吸油量の比が0.3〜2.5であるカ
    ーボンブラックを、次亜ハロゲン酸またはその塩を用い
    て湿式酸化して親水性官能基を導入し、分散剤無しに前
    記カーボンブラックを水に分散および/または溶解させ
    る工程を含んでなる、方法。
  5. 【請求項5】請求項1〜3のいずれか一項に記載の水性
    顔料分散液を少なくとも含んでなる、水性インク組成
    物。
  6. 【請求項6】記録媒体へのインク組成物の塗布量が1m
    g/cmであるとき、インク組成物の浸透時間が1秒
    未満であるような浸透性を有する、請求項5に記載のイ
    ンク組成物。
  7. 【請求項7】インク組成物の表面張力が40mN/m未
    満である、請求項5または6に記載の水性インク組成
    物。
  8. 【請求項8】グリコールブチルエーテル系の水溶性有機
    溶剤をさらに含んでなる、請求項5〜7のいずれか一項
    に記載の水性インク組成物。
  9. 【請求項9】ノニオン性界面活性剤をさらに含んでな
    る、請求項5〜8のいずれか一項に記載の水性インク組
    成物。
  10. 【請求項10】ノニオン性界面活性剤がアセチレングリ
    コール系界面活性剤である、請求項9記載の水性インク
    組成物。
  11. 【請求項11】インク組成物を付着させて記録媒体に印
    字を行う記録方法であって、インク組成物として請求項
    5〜10のいずれか一項に記載の水性インク組成物を用
    いる、記録方法。
  12. 【請求項12】インク組成物の液滴を吐出し、該液滴を
    記録媒体に付着させて印字を行うインクジェット記録方
    法であって、インク組成物として請求項5〜10のいず
    れか一項に記載の水性インク組成物を用いる、インクジ
    ェット記録方法。
  13. 【請求項13】請求項11または12に記載の記録方法
    によって記録が行われた、記録物。
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