JP2017119835A - 自己分散顔料の製造方法、自己分散顔料、インク、インクカートリッジ、及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の自己分散顔料の製造方法は、所定の処理剤を顔料の粒子表面に反応させて、親水性基を含む官能基を顔料の粒子表面に結合させる工程を有する。この処理剤は、下記一般式(1)で表される化合物、及び下記一般式(2)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である。以下、この工程を「工程(1)」とも記す。
反応効率(%)
=(「顔料の親水性基のモル数」/「処理剤の親水性基のモル数」)×100
・・・(A)
自己分散顔料を構成する顔料(顔料種)としては、例えば、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機顔料;アゾ、フタロシアニン、キナクリドンなどの有機顔料などを用いることができる。なかでも、カーボンブラックや有機顔料を用いることが好ましく、特には、他の顔料と比して粒子表面の反応活性点がより多く、官能基の導入量を高めやすいため、カーボンブラックを顔料として用いることが好ましい。カーボンブラックとしては、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、チャンネルブラックなどいずれのカーボンブラックも使用することができる。
本発明の製造方法においては、下記一般式(1)で表される化合物、及び下記一般式(2)で表される化合物の少なくとも1種を顔料の処理剤として用いる。一般式(1)及び(2)で表される化合物は、いずれも親水性基を有するアゾ化合物である。これらの化合物は、分解、活性種の生成、付加反応を経て、顔料の粒子表面に親水性基を含む官能基(R3及びR6で表される基)を結合させて、顔料を自己分散化させることが可能な化合物である。以下、一般式(1)で表される化合物、及び一般式(2)で表される化合物についてそれぞれ説明する。
本発明においては、上述の工程(1)を酸化剤の存在下で行って自己分散顔料を製造することもできる。酸化剤は反応速度の向上のために使用しうるものであるが、本発明の製造方法で利用する反応は酸化剤を使用しなくても進行する。
本発明の製造方法は、通常、水系の液媒体中で行う。水系の液媒体としては、水のみ、又は、水を主溶媒としてプロトン性や非プロトン性の有機溶剤を併用した水性媒体を使用することができる。水性媒体は、水及び有機溶剤の混合溶媒である。有機溶媒としては、水と任意の割合で混和又は溶解するものを用いることが好ましい。なかでも、水を50質量%以上含有する均一な混合溶媒を水性媒体として用いることが好ましい。水としては、イオン交換水や純水を用いることが好ましい。
(自己分散顔料)
本発明のインクは、色材として自己分散顔料を含有する。そして、この自己分散顔料が、前述の本発明の製造方法により製造された自己分散顔料である。自己分散顔料を色材として用いることにより、顔料をインク中に分散させるための分散剤の添加が不要となる、又は分散剤の添加量を少量とすることができる。インク中の自己分散顔料の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上10.0質量%以下であることがさらに好ましい。本発明のインクには、調色などのために、顔料とともに染料などを含有させてもよい。
本発明のインクには、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を用いることができる。本発明においては、水性媒体として少なくとも水を含有する、水性のインクとすることが好ましい。水は、脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、10.0質量%以上90.0質量%以下であることが好ましく、50.0質量%以上90.0質量%以下であることが好ましい。
本発明のインクは、上記した成分以外にも必要に応じて、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどの多価アルコール類;尿素、エチレン尿素、ヒダントイン類などの尿素誘導体;糖類などの、常温で固体の水溶性有機化合物を含有してもよい。さらに、本発明のインクは、必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、及び水溶性樹脂など、種々の添加剤を含有してもよい。
本発明のインクをインクジェット方式に適用する場合、その物性値を適切に制御することが好ましい。具体的には、25℃におけるインクの表面張力は、10mN/m以上60mN/m以下であることが好ましく、20mN/m以上60mN/m以下であることがさらに好ましい。なかでも、30mN/m以上50mN/m以下であることが好ましく、30mN/m以上40mN/m以下であることが特に好ましい。また、25℃におけるインクの粘度は、1.0mPa・s以上10.0mPa・s以下であることが好ましく、1.0mPa・s以上5.0mPa・s以下であることがさらに好ましく、1.0mPa・s以上3.0mPa・s以下であることが特に好ましい。25℃におけるインクのpHは、5.0以上9.0以下であることが好ましい。
本発明のインクカートリッジは、インクと、このインクを収容するインク収容部とを備える。そして、このインク収容部に収容されているインクが、上記で説明した本発明のインクである。図1は、本発明のインクカートリッジの一実施形態を模式的に示す断面図である。図1に示すように、インクカートリッジの底面には、記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口12が設けられている。インクカートリッジの内部はインクを収容するためのインク収容部となっている。インク収容部は、インク収容室14と、吸収体収容室16とで構成されており、これらは連通口18を介して連通している。また、吸収体収容室16はインク供給口12に連通している。インク収容室14には液体のインク20が収容されており、吸収体収容室16には、インクを含浸状態で保持する吸収体22及び24が収容されている。インク収容部は、液体のインクを収容するインク収容室を持たず、収容されるインク全量を吸収体により保持する形態であってもよい。また、インク収容部は、吸収体を持たず、インクの全量を液体の状態で収容する形態であってもよい。さらには、インク収容部と記録ヘッドとを有するように構成された形態のインクカートリッジとしてもよい。
本発明のインクジェット記録方法は、上記で説明した本発明のインクをインクジェット方式の記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録する方法である。インクを吐出する方式としては、インクに力学的エネルギーを付与する方式や、インクに熱エネルギーを付与する方式が挙げられる。本発明においては、インクに熱エネルギーを付与してインクを吐出する方式を採用することが特に好ましい。本発明のインクを用いること以外、インクジェット記録方法の工程は公知のものとすればよい。
以下の製造方法に関する記載における「mmol/g」は、顔料1.0g当たりのミリモル数(mmol)を意味する。
p−アミノ安息香酸(東京化成工業製)30.0g(166mmol)、及び3mol/Lの塩酸(304mL)を混合して混合物を得た。得られた混合物に、5℃以下に保った状態で、亜硝酸ナトリウム11.8g(171mmol)を含む水溶液12mLを滴下し、1時間撹拌して混合物1を得た。一方、ジメチルホスファイト(東京化成工業製)18.2g(166mmol)、炭酸水素ナトリウム90.6g(1079mmol)、及び水(815mL)を混合して混合物2を得た。この混合物2に、5℃以下に保った状態で、上記で得られた混合物1を添加した。その後、5℃以下に保った状態で一晩撹拌して混合物を得た。得られた混合物について、酢酸エチル/イソプロピルアルコール=7:1の混合溶媒4Lで抽出した。無水硫酸マグネシウムを用いて有機層を乾燥させた後、減圧下で濃縮して、濃赤色油状物である化合物1−1を16.9g得た。得られた化合物1−1のNMRデータを以下に示す。
1H−NMR(DMSO);3.5(6H)、7.7(2H)、8.3(2H)、11.6(1H)
ジメチルホスファイトを、ジエチルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−2を合成した。合成した化合物1−2のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−2に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料2の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);1.3(6H)、4.2(4H)、7.6(2H)、8.5(2H)、11.1(1H)
ジメチルホスファイトを、ジフェニルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−3を合成した。合成した化合物1−3のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−3に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料3の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);7.1−7.2(10H)、7.4(2H)、8.2(2H)、10.9(1H)
p−アミノ安息香酸を4−アミノフタル酸(東京化成工業製)166mmolに、また、ジメチルホスファイトをジエチルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−4を合成した。合成した化合物1−4のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−4に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料4の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);1.7(6H)、4.0(4H)、7.8(1H)、8.2(2H)、11.2(1H)、11.3(2H)
p−アミノ安息香酸を4−アミノフタル酸(東京化成工業製)166mmolに、また、ジメチルホスファイトをジフェニルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−5を合成した。合成した化合物1−5のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−5に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料5の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);7.1−7.3(10H)、7.4(2H)、8.1(2H)、11.2(1H)、11.4(1H)
p−アミノ安息香酸を4−アミノフタル酸(東京化成工業製)166mmolに、また、ジメチルホスファイトを、メチルホスフィン酸エチル(キシダ化学製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−6を合成した。合成した化合物1−6のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−6に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料6の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);1.3(3H)、1.5(3H)、4.2(2H)、7.9(1H)、8.1−8.2(2H)、11.1(1H)、11.3(1H)
p−アミノ安息香酸を4−アミノフタル酸(東京化成工業製)166mmolに、また、ジメチルホスファイトを、亜リン酸(和光純薬工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−7を合成した。合成した化合物1−7のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−7に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料7の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);7.9(1H)、8.3−8.4(2H)、11.2(1H)、11.4(1H)、11.7(2H,ブロード※リン原子に結合したヒドロキシ基のプロトンと帰属)
p−アミノ安息香酸を、5−アミノイソフタル酸(東京化成工業製)166mmolに、また、ジメチルホスファイトをジエチルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−8を合成した。合成した化合物1−8のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−8に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料8の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);1.2(6H)、4.1(4H)、8.1(2H)、8.7(1H)、10.9−11.2(2H,ブロード)
p−アミノ安息香酸を、4−アミノサリチル酸(東京化成工業製)166mmolに、また、ジメチルホスファイトをジエチルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−9を合成した。合成した化合物1−9のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−9に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料9の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);1.2(6H)、4.4(4H)、7.1−7.2(2H)、7.9(1H)、11.1(1H)[ヒドロキシ基のプロトンは確認できなかった]
p−アミノ安息香酸を4−アミノサリチル酸(東京化成工業製)166mmolに、また、ジメチルホスファイトをジフェニルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−10を合成した。合成した化合物1−10のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−10に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料10の水分散液を得た。1H−NMR(DMSO);7.1−7.3(10H)、7.1−7.2(2H)、7.9(1H)、11.3(1H)[ヒドロキシ基のプロトンは確認できなかった]
p−アミノ安息香酸を、スルファニル酸(東京化成工業製)166mmolに、また、ジメチルホスファイトをジエチルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−11を合成した。合成した化合物1−11のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−11に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料11の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);1.2(6H)、4.8(4H)、7.7−7.8(4H)[スルホン酸基のプロトンは確認できなかった]
p−アミノ安息香酸をスルファニル酸(東京化成工業製)166mmolに、また、ジメチルホスファイトをジフェニルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−12を合成した。合成した化合物1−12のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−12に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料12の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);7.1−7.3(10H)、7.6−7.7(4H)[スルホン酸基のプロトンは確認できなかった]
米国特許公開第2007/100024号明細書の記載に準じて、[(4−アミノベンゾイルアミノ)メタン−1,1−ジイル]ビスホスホン酸ナトリウム塩を合成した。p−アミノ安息香酸を、[(4−アミノベンゾイルアミノ)メタン−1,1−ジイル]ビスホスホン酸ナトリウム塩166mmolに変更した。また、ジメチルホスファイトをジエチルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更した。これらのこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−13を合成した。合成した化合物1−13のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−13に、イオン交換水180mLを、イオン交換水120mLとN−メチルピロリドン60mLの混合液に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料13の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);1.2(6H)、3.5(1H)、4.9(4H)、7.6(2H)、7.9−8.0(3H)、11.8−11.9(4H,ブロード※ホスホン酸基由来のプロトンと帰属)
p−アミノ安息香酸を、[(4−アミノベンゾイルアミノ)メタン−1,1−ジイル]ビスホスホン酸ナトリウム塩166mmolに変更した。また、ジメチルホスファイトをジフェニルホスファイト(東京化成工業製)166mmolに変更した。これらのこと以外は、前述の化合物1−1と同様にして化合物1−14を合成した。合成した化合物1−14のNMRデータを以下に示す。さらに、処理剤を化合物1−14に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料14の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);4.0(1H)、7.0−7.2(10H)、7.5(2H)、7.7−7.9(3H)、11.8−11.9(4H,ブロード※ホスホン酸基由来のプロトンと帰属)
酸化剤として0.5mmol/gのフェロシアン化カリウムを用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料15の水分散液を得た。
酸化剤として0.5mmol/gのフタロシアニン鉄(III)クロライド(シグマアルドリッチ製)を用いたこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料16の水分散液を得た。
酸化剤として0.5mmol/gの過酸化水素(5%過酸化水素水溶液(東京化成工業製)として使用)を用いたこと、及び反応の際のpH調整を行わなかったこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料17の水分散液を得た。なお、pH調整は行わなかったが、過酸化水素を用いたため、反応の際のpHは3.5となった。
酸化剤として0.5mmol/gの塩化鉄(III)(東京化成工業製)を用いたこと、及び35%塩酸を用いて反応の際のpHを3.5に調整したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料18の水分散液を得た。
酸化剤として過マンガン酸カリウム(東京化成工業製)を用いたこと、及び濃硫酸を用いて反応の際のpHを3.5に調整したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料19の水分散液を得た。
撹拌時間を48時間から120時間に変更したこと以外は、実施例1と同様にして自己分散顔料20の水分散液を得た。
顔料をカーボンブラック(商品名「NIPEX170IQ」、オリオンエンジニアドカーボンズ製)に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料21の水分散液を得た。
顔料をカーボンブラック(商品名「#2600」、三菱化学製)に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料22の水分散液を得た。
顔料をカーボンブラック(商品名「MCF88」、三菱化学製)に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料23の水分散液を得た。
顔料をカーボンブラック(商品名「Color Black FW200」、オリオンエンジニアドカーボンズ製)に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料24の水分散液を得た。
顔料をC.I.ピグメントブルー15:3(商品名「Heliogen Blue D7079」、BASF製)に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料1と同様にして自己分散顔料25の水分散液を得た。
顔料をC.I.ピグメントイエロー155(商品名「Inkjet Yellow 4G」、クラリアント製)に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料26の水分散液を得た。
顔料をC.I.ピグメントレッド122、商品名「Hostaperm Pink E02」、クラリアント製)に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料27の水分散液を得た。
1mol/Lの塩酸を用いて反応の際のpHを2に調整したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料28の水分散液を得た。
8mol/Lの水酸化カリウムを用いて反応の際のpHを9に調整したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料29の水分散液を得た。
1mol/Lの塩酸を用いて反応の際のpHを2に調整し、撹拌時間を48時間から120時間に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料30の水分散液を得た。
8mol/Lの水酸化カリウムを用いて反応の際のpHを9に調整し、撹拌時間を48時間から120時間に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料31の水分散液を得た。
温度を60℃から25℃に変更し、撹拌時間を240時間に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料32の水分散液を得た。この実施例は穏和な条件で反応を生じさせるものである。
p−アミノ安息香酸を4−アミノフタル酸(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、中間体の化合物を合成した。中間体の化合物を原料として、Journal of Organic Chemistry, 55(10), 3023−3028(1990)の記載に準じて酸化し、化合物2−1を合成した。合成した化合物2−1のNMRデータ及びMS(質量分析)データを以下に示す。さらに、処理剤を化合物2−1に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料33の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);3.5(6H)、8.4(1H)、8.6(1H)、8.7(1H)、10.9(1H)、11.3(1H)
MS(m/z);318
化合物1−1を原料として、Journal of Organic Chemistry, 55(10), 3023−3028(1990)の記載に準じて酸化し、化合物2−2を合成した。合成した化合物2−2のNMRデータ及びMS(質量分析)データを以下に示す。さらに、処理剤を化合物2−2に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料34の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);3.6(6H)、8.1(2H)、8.4(2H)、11.3(1H)
MS(m/z);274
p−アミノ安息香酸をスルファニル酸(東京化成工業製)166mmolに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、中間体の化合物を合成した。中間体の化合物を原料として、Journal of Organic Chemistry, 55(10), 3023−3028(1990)の記載に準じて酸化し、化合物2−3を合成した。合成した化合物2−3のNMRデータ及びMS(質量分析)データを以下に示す。さらに、処理剤を化合物2−3に変更したこと以外は、前述の実施例1と同様にして自己分散顔料35の水分散液を得た。
1H−NMR(DMSO);3.7(6H)、8.1(2H)、8.2(2H)[スルホン酸基のプロトンは確認できず]
MS(m/z);310
特許文献1の記載に準じて、以下に示す手順で比較自己分散顔料1の水分散液を得た。p−アミノ安息香酸3.0mmol/g、及びイオン交換水25mLを300mLフラスコに入れ、氷浴で温度5℃に保った。さらに濃塩酸5mLを入れた後、イオン交換水5.4mLに亜硝酸ナトリウム1.5gを溶解させた液体を滴下し、温度を保持したまま2時間撹拌して液体を得た。容量400mLのベッセル(アイメックス製)に、顔料18.0g及びイオン交換水200mLを入れた後、上記で得た液体を添加し、温度25℃、回転数2,000rpmで12時間撹拌した。顔料としては、カーボンブラック(商品名「トーカブラック#8300」、東海カーボン製)を用いた。その後、5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液15mLを入れ、液体のpHを9に調整した。次いで、実施例1と同様にして精製を行い、比較自己分散顔料1の含有量が10.0%である、比較自己分散顔料1の水分散液を得た。
処理剤をp−アミノフタル酸(シグマアルドリッチ製)に変更したこと以外は、前述の比較例1と同様にして比較自己分散顔料2の水分散液を得た。
米国特許公開第2007/100024号明細書の記載に準じて、2−(4−(アミノフェニル)−1−ヒドロキシエタン−1,1−ジイル)ビスホスホン酸一ナトリウム塩を合成した。処理剤を2−(4−(アミノフェニル)−1−ヒドロキシエタン−1,1−ジイル)ビスホスホン酸一ナトリウム塩に変更したこと以外は、前述の比較例1と同様にして比較自己分散顔料3の水分散液を得た。
特許文献2の記載に準じて、以下に示す手順で比較自己分散顔料4の水分散液を得た。顔料18.0g、イオン交換水200mL、及び4−ヒドラジノ安息香酸(東京化成工業製)1.0mmol/gを混合し、水酸化アンモニウムを用いて液体のpHを9に調整して混合液を得た。顔料としては、カーボンブラック(商品名「トーカブラック#8300」、東海カーボン製)を用いた。得られた混合液をパイレックス(登録商標)皿に入れてオーブンに投入し、温度120℃で24時間加熱して顔料を乾固させた。乾固させた顔料をイオン交換水に分散させ、超音波処理を行った。次いで、実施例1と同様にして精製を行い、比較自己分散顔料4の含有量が10.0%である、比較自己分散顔料4の水分散液を得た。
特許文献3の記載に準じて、以下に示す手順で比較自己分散顔料5の水分散液を得た。顔料18.0g、イオン交換水200mL、及び2,2−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミド]無水物(商品名「VA−057」、和光純薬製)1.0mmol/gを混合し、温度80℃で12時間撹拌して反応液を得た。顔料としては、カーボンブラック(商品名「トーカブラック#8300」、東海カーボン製)を用いた。反応液の温度を25℃とした後、5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を入れて反応液のpHを9に調整した。次いで、実施例1と同様にして精製を行い、比較自己分散顔料5の含有量が10.0%である比較自己分散顔料5の水分散液を得た。
特許文献4の記載に準じて、以下に示す手順で比較自己分散顔料6の水分散液を得た。顔料18.0g及びイオン交換水90mLを、窒素雰囲気下で温度60℃に加熱しながら12時間還流した。顔料としては、C.I.ピグメントレッド122(商品名「Hostaperm Pink E02」、クラリアント製)を用いた。還流の間に、特許文献4に記載の化合物1−1(親水性基を有するアゾ化合物)の水溶液(0.8mmol/g)を、0.01molずつ数回に分けて滴下した。その後、さらに24時間還流した。次いで、実施例1と同様にして精製を行い、比較自己分散顔料6の含有量が10.0%である比較自己分散顔料6の水分散液を得た。
自己分散顔料の製造条件を表3−1及び3−2に示す。表3−1及び3−2中の略号の意味(顔料の種類)は以下に示す通りである。また、表3−2中、比較例3で使用した処理剤を「ホスホン酸化合物」と表記し、比較例5で使用した処理剤を「アゾ化合物1」と表記し、比較例6で使用した処理剤を「アゾ化合物2」と表記した。
・CB1:トーカブラック#8300(東海カーボン製)
・CB2:NIPEX170IQ(オリオンエンジニアドカーボンズ製)
・CB3:#2600(三菱化学製)
・CB4:MCF88(三菱化学製)
・CB5:Color Black FW200(オリオンエンジニアドカーボンズ製)
・PC:Heliogen Blue D 7079(BASF製)
・AZ:Inkjet Yellow 4G(クラリアント製)
・QA:Hostaperm Pink E02(クラリアント製)
実施例及び比較例の各製造方法について以下に示す評価を行った。評価結果を表4−1及び4−2に示す。表4−1及び4−2には、自己分散顔料の粒子表面に結合している官能基の構造も示した。表4−1及び4−2中の「Ph」はフェニレン基又はフェニル基を意味する。
自己分散顔料の水分散液20.0gに0.1mol/Lの塩酸80.0gを添加して自己分散顔料を沈殿させた後、回転数5,000rpmで30分間遠心分離して上澄みの液体を除去する操作を2回繰り返して試料を得た。得られた試料を温度60℃のオーブン中に載置し、18時間乾燥させて乾固物を得た。得られた乾固物をメノウ乳鉢ですりつぶし、固形物0.5gを秤量した。この固形物に0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液30.0gを添加して1日撹拌した後、遠心分離機(ベックマンコールター製)を用いて、回転数80,000rpmで60分間遠心分離を行い、上澄みの液体を採取した。採取した液体について逆滴定を行い、顔料の粒子表面の官能基に含まれる親水性基量(「顔料の親水性基のモル数」、顔料1.0g当たりの値とする)を求めた。逆滴定には、電位差滴定装置(商品名「AT−510」、京都電子工業製)を用い、滴下量及び時間は自動制御とした。また、0.1mol/L塩酸(和光純薬工業製)を滴定液として用いた。
反応効率(%)
=(「顔料の親水性基のモル数」/「処理剤の親水性基のモル数」)×100
・・・(A)
AA:反応効率が30%以上であった。
A:反応効率が20%以上30%未満であった。
B:反応効率が10%以上20%未満であった。
C:反応効率が10%未満であった。
水分散液中の自己分散顔料の平均粒子径(体積基準の粒子径分布の50%累積値[D50(nm)])を以下の条件で測定した。
・装置:動的光散乱法を利用した粒度分析計(商品名「ナノトラックUPA150EX」、日機装製)
・SetZero:180秒
・測定回数:3回
・測定時間:120秒
・屈折率:1.8(カーボンブラック)、1.5(その他の顔料)
自己分散顔料の親水性基は電荷を有し、水性の液体中においてはその少なくとも一部がイオン解離する。したがって、自己分散顔料を含む水性の液体に電極を挿入し、直流電圧をかけると、自己分散顔料の親水性基が持つ電荷と反対の電極へ向かって自己分散顔料が泳動する。ゼータ電位はこの際の泳動速度に比例するので、単位時間当たりの泳動距離からゼータ電位を求めることができる。そして、個々の自己分散顔料の親水性基が有する電荷量のばらつきは、ゼータ電位のスペクトルチャートのピーク形状から算出されるゼータ電位の半値幅と相関関係がある。このため、ゼータ電位の半値幅を、個々の自己分散顔料の親水性基、すなわち官能基の導入量のばらつきの指標とすることができる。ゼータ電位の半値幅が小さいほど自己分散顔料の官能基の導入量が揃っていることを意味するため、自己分散顔料の分散性を生じさせる電気二重層が各顔料粒子について均一に形成されていることになり、自己分散顔料の分散状態が安定となりやすい。
・装置:電気泳動光散乱法によるゼータ電位測定装置(商品名「ゼータサイザー ナノZ」、Malvern Instruments製)
・サンプル:上記で調製したもの
・セル:Clear disposable zeta cell
・温度:25℃
以下に示す各成分(単位:%)を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ1.2μmのメンブレンフィルター(商品名「HDCIIフィルター」、ポール製)で加圧ろ過して各インクを調製した。なお、「アセチレノールE100」は、ノニオン性界面活性剤(川研ファインケミカル製)の商品名である。
・自己分散顔料の水分散液:30.0%
・グリセリン:10.0%
・トリエチレングリコール:5.0%
・アセチレノールE100:0.2%
・イオン交換水:54.8%
AA:平均粒子径の変化率が20%以下であった。
A:平均粒子径の変化率が20%を超えて35%以下であった。
B:平均粒子径の変化率が35%を超えて50%以下であった。
C:平均粒子径の変化率が50%を超えていた。
自己分散顔料の水分散液を用いて、以下に示す各成分(単位:%)を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ1.2μmのメンブレンフィルター(商品名「HDCIIフィルター」、ポール製)で加圧ろ過して各インクを調製した。「アセチレノールE100」は、ノニオン性界面活性剤(川研ファインケミカル製)の商品名である。
・自己分散顔料の水分散液:30.0%
・グリセリン:15.0%
・トリエチレングリコール:5.0%
・アセチレノールE100:0.2%
・イオン交換水:49.8%
A:光学濃度が1.40(1.10)以上であり、ベタ画像にムラがなく締まりがあった。
B:光学濃度が1.40(1.10)以上であったが、ベタ画像にわずかなムラがあった。
C:光学濃度が1.40(1.10)未満であった。
Claims (7)
- 自己分散顔料を製造する方法であって、
下記一般式(1)で表される化合物、及び下記一般式(2)で表される化合物の少なくとも1種の処理剤を、顔料の粒子表面に反応させて、親水性基を含む官能基を前記顔料の粒子表面に結合させる工程を有することを特徴とする自己分散顔料の製造方法。
(前記一般式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、又はOMを表し、Mは、それぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム、又は有機アンモニウムを表す。R3は、脂肪族基及び芳香族基の少なくとも一方を有する基に、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、及びホスホン酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の親水性基が置換した基を表す)
(前記一般式(2)中、R4及びR5は、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、又はOMを表し、Mは、それぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム、又は有機アンモニウムを表す。R6は、脂肪族基及び芳香族基の少なくとも一方を有する基に、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、及びホスホン酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種の親水性基が置換した基を表す) - 前記一般式(1)中のR3、及び前記一般式(2)中のR6が、アリーレン基及び複数のカルボン酸基を含む構造、並びにアミド結合及びホスホン酸基を含む構造の少なくとも一方を有する請求項1に記載の自己分散顔料の製造方法。
- 前記工程を、水系で行う請求項1又は2に記載の自己分散顔料の製造方法。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする自己分散顔料。
- 自己分散顔料を含有するインクであって、
前記自己分散顔料が、請求項4に記載の自己分散顔料であることを特徴とするインク。 - インクと、前記インクを収容するインク収容部とを備えたインクカートリッジであって、
前記インクが、請求項5に記載のインクであることを特徴とするインクカートリッジ。 - インクをインクジェット方式の記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、
前記インクが、請求項5に記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
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