JP2006299054A

JP2006299054A - インクジェット用顔料インクの製造方法

Info

Publication number: JP2006299054A
Application number: JP2005121998A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yatake; 正弘矢竹
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】本発明は安定性に優れ、普通紙では高発色であり、光沢紙上では高光沢性を有し、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性に優れる。
【解決手段】本発明のインクジェット用顔料インクの製造方法は、顔料と分散剤としてのポリマーの溶液を自転公転しながら撹拌した後に、分散機により分散し、ビヒクル成分と混合することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は安定性に優れ、普通紙では高発色であり、光沢紙上では高光沢性を有し、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性に優れるインクジェット用顔料インクおよびその製造方法に関する。

従来のインクジェット用顔料インクは顔料とポリマー溶液とをディゾルバを用いて混合しプレミキシングを行ない、ジルコニアが混ざった酸化物練肉媒体による撹拌式ボールミルで分散したり（特許文献１参照）、顔料とポリマー溶液とをジルコニアビーズを充填した分散装置に通して循環方式で分散する方法（特許文献２参照）あるいは顔料とポリマー溶液とをプレミキシングしてマイクロフルイダイザーで処理する方法（特許文献３参照）などが検討されている。

特表２００４−５３５５０８号公報特開２００４−２１７９１６号公報特開２００３−１７６４３１号公報

しかしながら、従来のインクジェット用顔料インクの場合、プレミキシングに通常のアジテーターやディゾルバあるいは単なる混合方法を用いると、混合が不均一でしかも泡を抱きこみやすいという課題があった。泡があるとその部分のぬれ性がわるくなり、結果的に分散安定性が劣化するという課題を有する。分散安定性が劣化すると普通紙では発色性が低下し、光沢紙上では光沢が低下する。

本発明のインクジェット用顔料インクの製造方法は、顔料と分散剤としてのポリマーの溶液とを自転公転しながら撹拌した後に、分散機により分散し、ビヒクル成分と混合することを特徴とする。

すなわち、顔料とポリマー溶液とを自転公転しながら撹拌する工程と、分散機による分散工程と、ビヒクル成分と混合する工程とを少なくとも有することを特徴とする。

本発明は、インクジェット記録用インクにおいて、安定性に優れ、普通紙では高発色であり、専用紙上では高光沢性を有し、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性に優れることなどの特性が要求されていることに鑑み、鋭意検討した結果によるものである。

本発明のインクジェット用顔料インクの製造方法は、顔料とポリマー溶液とを自転公転しながら撹拌した後に、分散機により分散し、ビヒクル成分と混合することを特徴とする。

顔料とポリマー溶液とを自転公転しながら撹拌する装置としては、松尾産業株式会社から、ＳＮＢ−３５０Ｎ、ＳＮＢ−５５０ＮおよびＳＮＢ−２０００など数種類が市販されている。分散機としては、非メディア分散方式が好ましく、中でも湿式ジェットミル（ジーナス社）、ナノマーザー（ナノマーザー社）、ホモジナイザー（ゴーリン社）、アルティマイザー（スギノマシン社）およびマイクロフルイダイザー（マイクロフルイディクス社）などが挙げられる。

このようにして、上記インクジェット記録用インクを作成することによって、普通紙では高発色であり、専用紙上では高光沢性を有し、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性に優れるインクジェットインクを製造することができる。

本発明に用いることができる顔料は、例えば黒色インク用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、または銅酸化物、鉄酸化物（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられるがインクジェット用としては比重が比較的低く水中で沈降しにくいカーボンブラックが好ましい。更にカラー用としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１（ファストイエローＧ）、３、１２（ジスアゾイエローＡＡＡ）、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、７４、８１、８３（ジスアゾイエローＨＲ）、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１２８、１３８、１５３、１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、５、１７、２２（ブリリアントファーストスカーレット）、２３、３１、３８、４８:２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｂａ））、４８:２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｃａ））、４８:３（パーマネントレッド２Ｂ（Ｓｒ））、４８:４（パーマネントレッド２Ｂ（Ｍｎ））、４９:１、５２:２、５３:１、５７:１（ブリリアントカーミン６Ｂ）、６０:１、６３:１、６３:２、６４:１、８１（ローダミン６Ｇレーキ）、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１０５、１０６、１１２、１１４、１２２（キナクリドンマゼンタ）、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０２、２０９、２１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５（フタロシアニンブルーＲ）、１５:１、１５:２、１５:３（フタロシアニンブルーＧ）、１５:４、１５:６（フタロシアニンブルーＥ）、１６、１７:１、５６、６０、６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６等が使用できる。

本発明のインクジェット用顔料インクに用いる顔料の添加量は、０．５〜３０重量％（以下、単に「％」と記すこともある。）が好ましいが、さらに１．０〜１５％が好ましい。これ以下の添加量では、印字濃度が確保できなくなり、これ以上の添加量では、インクの粘度増加や粘度特性に構造粘性が生じ、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性が悪くなる傾向になる。

また、本発明のインクジェット用顔料インクのビヒクル成分としては、界面活性剤、有機溶剤および保湿剤などを用いる。表面張力を２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下の範囲がインクジェトで印字するドット径を最適な幅に広げるという観点から少なくとも界面活性剤を添加してなることが好ましい。

その界面活性剤が、アセチレンアルコール系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤およびシリコン系界面活性剤から選ばれた1種以上であることがさらに好ましい。

これらの界面活性剤を用いることで普通紙上のにじみが特に低減され、専用紙上でのドット径を最適な幅に広げることが可能となる。

また、本発明になるインクジェット用顔料インクの表面張力を２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下の範囲にするため、少なくともアルキレングリコールモノアルキルエーテルおよび／または１，２−アルキレングリコールを添加してなることが好ましい。そのアルキレングリコールモノアルキルエーテルが繰り返し単位１０以下のアルキレングリコールであって、且つ炭素数４〜１０のアルキルエーテルであることが好ましい。また、前述のアルキレングリコールモノアルキルエーテルがジ（トリ）エチレングリコールモノブチルエ−テルおよび／または（ジ）プロピレングリコールモノブチルエーテルであることが好ましい。

さらに、前述の１，２−アルキレングリコールが１，２−ヘキサンジオールおよび／または１，２−ペンタンジオールであることが好ましい。これらの添加により印字の乾燥性が向上し、連続して印刷しても前の印字部分が次の媒体の裏面に転写されることがなくなるため、高速印字が可能となる。

前述のアセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤およびシリコン系界面活性剤から選ばれた1種以上の物質の添加量が０．１％以上５％以下であることが好ましい。

また、本発明においては、少なくとも前述のアセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤およびシリコン系界面活性剤から選ばれた1種以上と、ジ（トリ）エチレングリコールモノブチルエーテル、（ジ）プロピレングリコールモノブチルエーテルおよび１，２−アルキレングリコールから選ばれた１種以上と、を含むことが好ましい。前述のアセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤およびシリコン系界面活性剤から選ばれた1種以上の添加量が０．０１％〜０．５％であり、ジ（トリ）エチレングリコールモノブチルエーテル、（ジ）プロピレングリコールモノブチルエーテルおよび１，２−アルキレングリコールから選ばれた１種以上の添加量が１％以上であることが好ましい。

さらに、本発明におけるインクジェット用顔料インクとしては、その放置安定性の確保、インクジェットヘッドからの安定吐出のため、目詰まり改善のためあるいはインクの劣化防止のためなどの目的で保湿剤、溶解助剤、浸透制御剤、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、溶解助剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤、腐食防止剤、分散に影響を与える金属イオンを捕獲するためのキレート等種々の添加剤を添加することもできる。

また、本発明では、顔料とポリマー溶液とを自転公転しながら撹拌した後に、分散機により分散し、ビヒクル成分と混合することを特徴とするが、顔料は粉体状であってもペースト状であってもよい。しかし、ペースト状の方が短時間処理で効果が得られるために好ましい。さらに、自転公転しながら撹拌する前後にアジテーターなどを用いて前処理、後処理などをすることも可能である。

以下、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

（１）分散体１の製造
分散体１はカーボンブラック（ＰＢｋ7）である米国キャボット社製モナーク８８０を用いた。攪拌機、温度計、還流管および滴下ロートをそなえた反応容器を窒素置換した後、パラクミルフェノキシエチレングリコールアクリレート６５部、ベンジルアクリレート１０部、アクリル酸２部、ｔ―ドデシルメルカプタン０．３部を入れて７０℃に加熱し、別に用意したパラクミルフェノキシエチレングリコールアクリレート１５０部、アクリル酸１５部、ブチルアクリレート５部、ｔ−ドデシルメルカプタン１部、メチルエチルケトン２０部およびアゾビスイソバレロニトリル１部を滴下ロートに入れて４時間かけて反応容器に滴下しながら分散ポリマーを重合反応させた。次に、反応容器にメチルエチルケトンを添加して４０％濃度の分散ポリマー溶液を作成した。

また、上記分散ポリマー溶液４０部とカーボンブラックであるモナーク８８０粉体（キャボット社製）３０部、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液１００部、メチルエチルケトン３０部を、松尾産業株式会社製ＳＮＢ３５０Ｎを用いて混合した。混合条件は上記混合物を専用容器に８０ｇづつ２個の容器にとり、公転速度３００ｒｐｍ自転速度は公転速度の０．４倍で１８０秒と公転速度６００ｒｐｍ自転速度は公転速度の０．７倍で３００秒で行なった。その後専用容器から取り出し、そのサンプルを計１０回繰り返した合計約１６００ｇを、超高圧ホモジナイザー（株式会社スギノマシン製アルティマイザーＨＪＰ−２５００５）を用いて２００ＭＰａで１５パスして分散した。その後、別の容器に移してイオン交換水を３００部添加して、さらに１時間攪拌した。そして、ロータリーエバポレーターを用いてメチルエチルケトンの全量と水の一部を留去して、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムで中和してｐＨ９に調整した。その後、０．３μｍのメンブレンフィルターでろ過しイオン交換水で調整して顔料濃度が２０％である分散体１とした。

（２）分散体２の製造
まず、分散体２はピグメントブルー１５：１（トリクロロ銅フタロシアニン顔料：山陽色素株式会社製Ｇ５００）を用いて分散体１と同様に作成した。

（３）分散体３の製造
まず、分散体３はピグメントバイオレット１９（キナクリドン顔料：クラリアント製）を用いて分散体１と同様に作成した。

（４）分散体４の製造
まず、分散体３はピグメントイエロー７４（縮合アゾ顔料：クラリアント製）を用いて分散体１と同様に作成した。

（５）インクジェット用顔料インクの調製
以下、インクジェット用顔料インクに好適な組成の例を表２に示す。本発明のインクジェットインクの調製は、上記の方法で作成した分散体１を用い、表２に示すビヒクル成分と混合することによって作成した。尚、表１中の残量の水の中にはインクの腐食防止のためトップサイド２４０（パーマケムアジア社製）を０．０５％、インクジェットヘッド部材の腐食防止のためベンゾトリアゾールを０．０２％、インク系中の金属イオンの影響を低減するためにＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）・２Ｎａ塩を０．０４％それぞれイオン交換水に添加したものを用いた。

（６）分散安定性の評価
顔料の粒子径の異なる分散体用いて作成したインクジェット用顔料インクを６０℃で３０日放置したときの粘度変化率（％）および沈降率（％）を表１に示す。分散安定性は各水性インクを６０℃で３０日放置したときの粘度変化率（％）として示す。粘度変化はドイツ国アントンパール製ＡＭＶｎにより角度６０°において測定して、１−（３０日後の値）／（初期の値）の１００分率（％）として示す。また、同時に比較例１としてＳＮＢ３５０Ｎを用いる撹拌を行わなかった場合について示す。

（７）普通紙ＯＤと光沢紙光沢度の評価
普通紙としては米国Ｘｅｒｏｘ社製Ｘｅｒｏｘ４０２４紙を用い、光沢紙としてはセイコーエプソン株式会社製ＰＭ写真用紙を用いた。プリンターはセイコーエプソン株式会社製のインクジェットプリンターＥＭ９３０Ｃを用い、普通紙はフォト７２０ｄｐｉで光沢紙はフォト１４４０ｄｐｉの印刷モードで印刷した試料を用いて評価した。ＯＤの測定は米国ＧＲＥＴＡＧ社製ＧＲＥＴＡＧＭＡＣＢＥＴＨＳＰＥＣＴＲＯＳＣＡＮＳＰＭ−５０を用いて行なった。光沢度の測定は入射角６０度における記録面の鏡面光沢度を堀場製作所株式会社製グロスチェッカＩＧ−３２０にて測定を行い、各記録紙ごとに５回の平均をとった値とした。メディアはセイコーエプソン株式会社製ＰＭ写真用紙で、プリンターはセイコーエプソン株式会社製ＥＭ９３０Ｃを用いてフォト７２０ｄｐｉで印刷した。結果を表１に示す。また、同時に比較例１としてＳＮＢ３５０Ｎを用いる撹拌を行わなかった場合について示す。

（８）吐出安定性の測定
インクジェットプリンターとしてセイコーエプソン株式会社製ＰＸ−Ｖ６００を用いて、３５℃３５％雰囲気で富士ゼロックス社製ＸｅｒｏｘＰ紙Ａ４判にマイクロソフトワードで文字サイズ１１の標準、ＭＳＰゴシックで４０００字／ページの割合で１００ページ印刷して評価した。全く印字乱れがないものをＡＡ、１箇所印字乱れがあるものをＡ、２〜３箇所印字乱れがあるものをＢ、４〜５箇所印字乱れがあるものをＣ、６箇所以上印字乱れがあるものをＤとして結果を表１に示す。また、同時に比較例１としてＳＮＢ３５０Ｎを用いる撹拌を行わなかった場合について示す。

（１）分散体５の製造
分散体５はカーボンブラック（ＰＢｋ7）である三菱化学工業株式会社製ＭＡ１００を用いた。攪拌機、温度計、還流管および滴下ロートをそなえた反応容器を窒素置換した後、スチレン４５部、ポリエチレングリコール４００アクリレート３０部、ベンジルアクリレート１０部、アクリル酸２部、ｔ―ドデシルメルカプタン０．３部を入れて７０℃に加熱し、別に用意したスチレン１５０部、ポリエチレングリコール４００アクリレート１００部、アクリル酸１５部、ブチルアクリレート５部、ｔ−ドデシルメルカプタン１部および過硫酸ナトリウム５部を滴下ロートに入れて４時間かけて反応容器に滴下しながら分散ポリマーを重合反応させた。次に、反応容器に水を添加して４０％濃度の分散ポリマー溶液を作成した。

また、上記分散ポリマー溶液４０部とカーボンブラックであるＭＡ１００（三菱化学工業株式会社製）３０部、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液１００部、松尾産業株式会社製ＳＮＢ３５０Ｎを用いて混合した。混合条件は上記混合物を専用容器に８０ｇづつ２個の容器にとり、公転速度３００ｒｐｍ自転速度は公転速度の０．４倍で１８０秒と公転速度６００ｒｐｍ自転速度は公転速度の０．７倍で３００秒で行なった。その後専用容器から取り出し、そのサンプルを計１０回繰り返した合計約１６００ｇを、ジルコニアビーズを用いたアイガーミルを用いて２時間かけて分散する。その後、別の容器に移してイオン交換水を３００部添加して、さらに１時間攪拌する。そして、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムで中和してｐＨ９に調整する。その後、０．３μｍのメンブレンフィルターでろ過し、固形分（分散ポリマーとカーボンブラック）が２０％である分散体５とした。

（２）分散体６の製造
まず、分散体６はピグメントブルー１５：４（銅フタロシアニン顔料：クラリアント製）を用いて分散体５と同様に作成した。

（３）分散体７の製造
まず、分散体７はピグメントレッド１２２（ジメチルキナクリドン顔料：クラリアント製）を用いて分散体５と同様に作成した。

（４）分散体８の製造
まず、分散体８はピグメントイエロー１８０（ジケトピロロピロール顔料：クラリアント製）を用いて分散体５と同様に作成した。

（５）インクジェットインクの調製
以下、インクジェット用顔料インクに好適な組成の例を表４に示す。インクジェットインクの調製は実施例１と同様に行なった。

（６）分散安定性の評価
分散安定性の評価は実施例１と同様に行なった。結果を表３に示す。また、同時に比較例２としてＳＮＢ３５０Ｎを用いる撹拌を行わなかった場合について示す。

（７）普通紙ＯＤと光沢紙光沢度の評価
普通紙ＯＤと光沢紙光沢度の評価は実施例１と同様に行なった。結果を表３に示す。また、同時に比較例２としてＳＮＢ３５０Ｎを用いる撹拌を行わなかった場合について示す。

（８）吐出安定性の測定
吐出安定性の測定は実施例１と同様に行なった。結果を表３に示す。また、同時に比較例２としてＳＮＢ３５０Ｎを用いる撹拌を行わなかった場合について示す。

Claims

顔料とポリマー溶液とを自転公転しながら撹拌する工程と、分散機による分散工程と、ビヒクル成分と混合する工程とを有することを特徴とするインクジェット用顔料インクの製造方法。
前記分散機による分散が、非メディア分散である、請求項１に記載の製造方法。
請求項１または２に記載の製造方法により得られるインクジェット用顔料インク。