インクジェット記録用水分散体の製造方法
【課題】印字濃度、吐出性、保存安定性のバランスに優れたインクジェット記録用水分散体の製造方法、その方法により得られた水分散体、その水分散体を含有する水系インク、及びインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法を提供する。
【解決手段】（１）自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる工程を有する、導電率を低減したインクジェット記録用水分散体の製造方法、（２）その製造方法により得られた導電率が１ｍＳ/ｃｍ以下である水分散体、（３）その水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク、及び（４）自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる、インクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法である。
【解決手段】（１）自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる工程を有する、導電率を低減したインクジェット記録用水分散体の製造方法、（２）その製造方法により得られた導電率が１ｍＳ/ｃｍ以下である水分散体、（３）その水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク、及び（４）自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる、インクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録用水分散体の製造方法、その方法により得られた水分散体、その水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク、及びインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式は、非常に微細なノズルからインク液滴を記録部材に直接吐出し、付着させて文字や画像を得る記録方式である。この方式は、フルカラー化が容易でかつ安価であり、記録部材として普通紙が使用可能で、被印字物に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。特に近年は、印字物の耐候性や耐水性の観点から、顔料系インクを用いるものが多くなってきている。
【０００３】
例えば、黒色インクの顔料としてはカーボンブラックが使用されている。しかし、カーボンブラック等は水中での分散性が悪いため、カーボンブラックを硝酸、次亜塩素酸塩、ペルオキソ２硫酸塩等の酸化剤やオゾンで酸化処理したり、カップリング反応により表面処理をして、その表面を親水化することにより分散安定性を改善した、いわゆる自己分散型顔料が知られている。しかしながら、特に硝酸、次亜塩素酸塩、ペルオキソ２硫酸塩等の酸化剤処理法では、副生するカルボン酸やフェノール、酸化剤に起因する塩素イオンやナトリウムイオン等の導電性不純物が液中に残存し、これらがインクジェットノズル部で固形物となり、吐出安定性を悪化させたり、インクヘッドの電極を劣化させて印字品質を悪化させる等の問題がある。
【０００４】
特許文献１には、（i）全酸性基が３μｅｑｕ／ｍ2であり抽出フミン酸濃度が吸光度で１以下である酸化処理カーボンブラック、及び（ii）酸化処理カーボンブラックが水に分散している分散液から、液中のフミン酸を除去することにより液中のフミン酸濃度を吸光度で１以下とするカーボンブラック分散液の製造方法が開示されている。
特許文献２には、ａ）イオン性基を有する有機基が結合したカーボンブラックとｂ）溶解した遊離種を含む分散体の純化方法であって、（ａ）約１μｍ超の粒度の粒子を除去する工程、（ｂ）遊離種を除去する工程、及び（ｃ）前記カーボンブラックを他の対イオンで交換する工程、を含む分散体の純化方法が開示されている。
しかし、上記の特許文献に開示された分散液の製造方法、及びそれらの方法により得られた水分散体又は水系インクは、吐出性、保存安定性等において、未だ満足しうるものではない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２１２４２６号公報
【特許文献２】特表２００２−５０１９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、印字濃度、吐出性、保存安定性のバランスに優れたインクジェット記録用水分散体の製造方法、その方法により得られた水分散体、その水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク、及びインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、自己分散型顔料を特定の条件下で吸着材処理することにより、自己分散型顔料の製造時に生じる導電性物質を効果的に低減することができ、その結果、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔４〕を提供する。
〔１〕自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる工程を有する、導電率を低減したインクジェット記録用水分散体の製造方法。
〔２〕前記〔１〕の製造方法により得られた水分散体であって、導電率（自己分散型顔料の固形分１０重量％、ｐＨ８、温度２５℃での測定値）が１ｍＳ/ｃｍ以下である、インクジェット記録用水分散体。
〔３〕前記〔２〕の水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク。
〔４〕自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる、インクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、印字濃度、吐出性、保存安定性のバランスに優れたインクジェット記録用水分散体の効率的な製造方法、その製造方法により得られた水分散体、その水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク、及びインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の、インクジェット記録用水分散体の製造方法、及びインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法は、自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させることを特徴とする。
以下、本発明のインクジェット記録用水分散体の製造方法、及び導電率の低減方法に用いる成分、工程について説明する。
【００１０】
（自己分散型顔料）
自己分散型顔料とは、アニオン性又はカチオン性の親水性官能基の１種以上を直接又は他の原子団を介して顔料の表面に結合することで、界面活性剤や樹脂を用いることなく水系媒体に分散可能である顔料を意味する。ここで、他の原子団としては、炭素原子数１〜２４、好ましくは炭素原子数１〜１２のアルカンジイル基、置換基を有してもよいフェニレン基又は置換基を有してもよいナフチレン基が挙げられる。
アニオン性親水性官能基としては、顔料粒子を水系媒体に安定に分散しうる程度に十分に親水性が高いものであれば、任意のものを用いることができる。その具体例としては、カルボキシ基（−ＣＯＯＭ1）、スルホン酸基（-ＳＯ3Ｍ1）、リン酸基（−ＰＯ3Ｍ12）、−ＳＯ2ＮＨ2 、−ＳＯ2 ＮＨＣＯＲ1、又はそれらの解離したイオン形（−ＣＯＯ-、-ＳＯ3-、−ＰＯ32-、−ＰＯ3- Ｍ1）等の酸性基が挙げられる。
上記化学式中、Ｍ1は、同一でも異なってもよく、水素原子；リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属；アンモニウム；モノメチルアンモニウム基、ジメチルアンモニウム基、トリメチルアンモニウム基；モノエチルアンモニウム基、ジエチルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基；モノメタノールアンモニウム基、ジメタノールアンモニウム基、トリメタノールアンモニウム基等の有機アンモニウムである。
Ｒ1は、炭素数１〜１２のアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基である。
【００１１】
カチオン性親水性官能基としては、アンモニウム基、アミノ基等が挙げられる。これらの中でも第４級アンモニウム基が好ましい。これらの親水性官能基の中では、特にカルボキシル基（−ＣＯＯＭ1）が印字濃度、分散安定性の観点から好ましい。
これらの中では、インク中の他の配合物との混合性の観点からアニオン性親水性官能基が好ましい。
自己分散型顔料に用いられる顔料としては特に制限はなく、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。これらの中では、特に黒色水系インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。
また、カラー水系インクにおいては、有機顔料が好ましい。有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アンソラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
好ましい有機顔料の具体例としては、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド、Ｃ．Ｉ．ピグメント・バイオレット、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・グリーンからなる群から選ばれる１種以上の各品番製品が挙げられる。
体質顔料としては、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
【００１２】
顔料を自己分散型顔料とするには、上記のアニオン性親水性官能基又はカチオン性親水性官能基の必要量を、顔料表面に化学結合させればよい。そのような方法としては、任意の公知の方法を用いることができる。例えば、米国特許第５５７１３１１号明細書、同第５６３０８６８号明細書、同第５７０７４３２号明細書、Ｊ．Ｅ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ'ｓ５０ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｆｅｒｅｎｃｅ（１９９７）、Ｙｕａｎ Ｙｕ， Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ'ｓ ５３ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（２０００）、ポリファイル，１２４８（１９９６）等に記載されている方法が挙げられる。
より具体的には、硝酸、硫酸、過硫酸、ペルオキソ２硫酸、次亜塩素酸、クロム酸のような酸化性を有する酸類及びそれらの塩等あるいは過酸化水素、窒素酸化物、オゾン等の酸化剤によってカルボキシ基を導入する方法、過硫酸化合物の熱分解によってスルホン基を導入する方法、カルボキシ基、スルホン基、アミノ基等を有するジアゾニウム塩化合物によって上記の親水性官能基を導入する方法等があるが、これらの方法に限定されるものではない。これらの中では、導電率低下効果を高める観点、及び分散安定性と経済性の観点から、本発明に用いられる自己分散型顔料は、酸化剤によりカルボキシ基を導入してなる自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックが好ましい。
【００１３】
自己分散型顔料中のアニオン性親水性官能基又はカチオン性親水性官能基の量は、保存安定性及び印字濃度の観点から、自己分散型顔料１ｇ当たり１００〜１０００μｍｏｌ／ｇが好ましく、１５０〜７５０μｍｏｌ／ｇがより好ましく、２００〜６００μｍｏｌ／ｇが更に好ましく、２００〜４８０μｍｏｌ／ｇが特に好ましい。
アニオン性親水性官能基又はカチオン性親水性官能基の量の測定は、実施例記載の電位差滴定法による。
水分散体中及び水系インク中、自己分散型顔料の平均粒子径は、該分散体及び水系インクの安定性の観点から、５０〜３００ｎｍが好ましく、６０〜２００ｎｍがより好ましく、８０〜１８０ｎｍが更に好ましい。なお、平均粒子径の測定は、実施例記載の方法による。
上記の自己分散型顔料は、単独で又は２種以上を任意の割合で混合して用いることができる。
【００１４】
（吸着材）
本発明における吸着材は、保存安定性、吐出性、印字濃度に影響を与える導電性物質等の不純物を低減するために用いられるものである。吸着材は、不純物と吸着材の表面との間に何らかの相互作用を有すると考えられる。
吸着材の平均粒径は、吸着材の除去を容易にするために、自己分散型顔料の平均粒子径に比べてかなり粒径が大きく、１μｍ〜５ｍｍが好ましく、３μｍ〜３ｍｍがより好ましい。吸着材の平均粒径は、光学顕微鏡又は目視により、１００個の数平均として求めることができる。吸着材に短径と長径がある場合は、長径で測定する。
【００１５】
吸着材としては、不純物を吸着材の表面に吸着できる性能を有していればよく、その他の制限はない。具体的には、活性炭、ゼオライト、アルミナ、シリカゲル、活性白土、吸着用合成樹脂、イオン交換樹脂、キレート樹脂等を用いることができ、導電性物質等の不純物を低減する観点から、活性炭、特に賦活工程により親水化された活性炭を用いることが好ましい。
【００１６】
吸着性と操作性の観点から、活性炭の物理的性状は下記のとおりである。
活性炭の平均粒径は、好ましくは０．０１〜５ｍｍ、より好ましくは０．２〜３ｍｍ、特に好ましくは０．５〜２ｍｍである。測定方法は前記の通りである。
液体窒素温度における窒素吸着量から求めた窒素吸着等温線において、ＢＥＴ法（多点法）で算出した活性炭の比表面積は、好ましくは５００〜２５００ｍ2／ｇ、より好ましくは８００〜２０００ｍ2／ｇである。
また、ＪＩＳ Ｋ１４７４−１９９１に従って測定した硬度は、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、特に好ましくは９０％以上である。
【００１７】
活性炭の市販品としては、三菱化学カルゴン株式会社製の石炭系又は木質系の粒状破砕炭、造粒炭、粉末炭（ダイヤホープ）、椰子殻粒状破砕炭、粉末炭（ダイヤソープ）等、二村化学工業株式会社製の太閤Ｋ、Ｓ、Ｍ、Ｐ、Ａ、ＳＧ、ＳＧＰ等、武田薬品工業株式会社製の白鷺Ａ、Ｍ、Ｃ、Ｐ、カルボラフィン、強力白鷺等、太平化学産業株式会社製の梅蜂Ａ、ＭＡ、ＨＣ等、味の素ファインテクノ株式会社製のＧＳ−Ａ、ＧＳ−Ｂ、ＣＬ−Ｋ等、関東化学株式会社製の粒状活性炭、粉末活性炭等が挙げられる。
操作性の観点からは、粒状炭が好ましく、吸着性の観点からは、粉末炭、破砕炭が好ましい。
【００１８】
（製造方法）
本発明の導電率を低減したインクジェット記録用水分散体の製造方法は、自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる工程を有するものであり、接触後、吸着材を該水分散体から分離することが好ましい。
本発明の製造方法の原料として用いられる自己分散型顔料の水分散体（導電率の低減前）の導電率（自己分散型顔料の固形分１０重量％、ｐＨ８、温度２５℃での測定値）は、好ましくは１．２〜３ｍＳ/ｃｍであり、より好ましくは１．２〜２ｍＳ/ｃｍである。導電率の測定は、実施例記載の方法による。
吸着材の使用量は自己分散型顔料の水分散体（自己分散型顔料の固形分換算）１００重量部に対して、好ましくは０．１〜１００重量部であり、より好ましくは０．５〜５０重量部であり、特に好ましくは１〜３０重量部である。
吸着性及び操作性の観点から、吸着剤処理を行う際の自己分散型顔料の水分散体の固形分濃度は、好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは５〜４０重量％、さらに好ましくは１０〜３０重量％である。なお、水分散体とは、水を主成分とする溶媒であればよく、他の溶剤、湿潤剤も本発明を損なわない限り、存在していてもよい。
【００１９】
自己分散型顔料の水分散体と吸着材との接触温度は、顔料中に存在する導電性物質等の不純物を効率的に溶出させ、保存安定性、吐出性、印字濃度を向上させる観点及び製造のし易さの観点から、４０℃以上、好ましくは５０℃以上、より好ましくは６０℃以上であり、上限は好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１１０℃以下、更に好ましくは１００℃以下、更に好ましくは９５℃以下である。上記観点から、該接触温度は、好ましくは４０〜１２０℃、より好ましくは５０〜１１０℃、更に好ましくは５０〜１００℃、更に好ましくは６０〜９５℃ある。なお、温度は水分散体の温度であり、温度が高い方が効率がよく、必要により加圧することができる。上記の温度範囲で処理を行うことで、自己分散型顔料の水分散体の導電率を、長期間、低く維持することができる。
接触時のｐＨは、導電性物質等の不純物の溶出性と吸着材への吸着性のバランスをとる観点から、ｐＨ７以下、好ましくはｐＨ６．５以下、より好ましくはｐＨ６以下であり、下限は好ましくはｐＨ２以上、より好ましくは３以上である。上記観点から、ｐＨは、好ましくは２〜７、より好ましくはｐＨ３〜６．５、更に好ましくは３〜６である。ｐＨの測定方法は実施例記載の方法による。
【００２０】
自己分散型顔料の水分散体と吸着材との接触方法は、（１）自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを混合し、望ましくは攪拌を加えた後、該吸着材を除去する方法、（２）吸着材を充填したカラムに自己分散型顔料の水分散体を通液する方法、（３）配管内の一部あるいは前面に吸着材を塗布した配管に自己分散型顔料の水分散体を通液する方法、（４）吸着材を充填したフィルターバッグを自己分散型顔料の水分散体に投入した後、該フィルターバックを除去する方法、（５）吸着材を表面に担持した粒子と自己分散型顔料の水分散体とを混合し、該粒子を除去する方法、（６）吸着材を表面に担持した粒子を充填したカラムに自己分散型顔料の水分散体を通液する方法などがあるが、これらに限定されるものではない。
自己分散型顔料の水分散体と吸着材との接触時間は、生産効率の観点から、好ましくは０．１〜２４時間、より好ましくは１〜１０時間である。なお、前記（２）、（３）及び（６）の方法の場合は、接触時間は通液時間とする。
また、前記（２）、（３）及び（６）の方法において、自己分散型顔料の水分散体を通液する場合の、自己分散型顔料の水分散体の通液回数は、生産効率の観点から、好ましくは平均０．５〜５００回、より好ましくは１〜２００回、さらに好ましくは５〜１００回である。
【００２１】
吸着処理された水分散体中に、吸着処理の際に吸着材の一部または全部が混入するような場合は、混合物から吸着材を除去する。吸着材を除去する方法は特に制限はなく、フィルターでろ過してもよく、遠心分離機を用いて分離してもよい。通常、吸着材の平均粒径が自己分散型顔料よりも粗大であることから、フィルターで吸着材を除去することができる。フィルターでろ過をする場合、用いるフィルターの孔径は、好ましくは０．５〜１０μｍ、より好ましくは１〜７μｍである。
遠心分離機を用いて分離する場合は、例えば、株式会社日立製作所製の遠心分離装置「ＣＲ２２Ｇ」、ローターＲ１２Ａ３（サンプル量１００ｇ）を用いて、例えば、１１６００ｒｐｍで１０分（２０℃）の条件で吸着材を分離させることができる。遠心分離の際の遠心力は、好ましくは５０００Ｇ以上、より好ましくは１００００Ｇ以上、特に好ましくは１５０００〜２５０００Ｇである。
遠心分離により、上澄み液と沈殿物とに分離して上澄み液を回収することにより、吸着材によって処理した自己分散型顔料の水分散体を得ることができる。
【００２２】
本発明の製造方法で得られたインクジェット記録用水分散体の導電率（自己分散型顔料の固形分１０重量％、ｐＨ８、温度２５℃での測定値）は、保存安定性、吐出性、印字濃度の観点から、好ましくは１ｍＳ/ｃｍ以下であり、より好ましくは０．７ｍＳ/ｃｍ以下であり、さらに好ましくは０．５ｍＳ/ｃｍ以下であり、下限は好ましくは製造効率の観点から０．１ｍＳ/ｃｍ以上である。
親水性官能基量が少ない自己分散型顔料の水分散体の導電率は、相対的に低い。これは、親水性官能基を生成するための化学処理の程度が低く、導電率を増加させる原因となる物質の発生が少ないためと考えられる。しかし、本発明では更にそれを低減し、上記範囲とすることで、保存安定性、吐出性、目詰り回復性、及び印字濃度を高レベルで優れたものとすることができる。
水分散体の導電率の調整は、吸着材の量、処理時間等により行うことができる。
【００２３】
本発明で得られるインクジェット記録用水分散体は、水を主成分とする溶媒中に、自己分散型顔料が分散している形態であり、乾燥性等の観点から、湿潤剤等を配合して保存しておくことが多い。水分散体は、そのままインクとして使用することも可能であるが、プリンターのヘッドやノズルの特性、印字の性能、安定性等、プリンター仕様や用途に合わせて、各種のインク用ビヒクルに分散して分散液とし、必要により、溶剤、界面活性剤、湿潤剤、分散剤、消泡剤、防黴剤、キレート剤等の添加剤を添加して、インクを調製することができる。特に水性媒体に分散して水分散体とすることにより、優れた性能を有する水系インクとすることができる。
水分散体中の処理された自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックの含有量は用途に応じて適宜決定することができるが、好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは３〜２０重量％である。
【００２４】
水分散体中の水の含有量は用途に応じて適宜決定することができるが、好ましくは５０〜９５重量％、より好ましくは６０〜９０重量％である。
水系インク中の処理された自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックの含有量は用途に応じて適宜決定することができるが、好ましくは０．５〜１５重量％、より好ましくは２〜１０重量％である。
水系インク中の水の含有量は用途に応じて適宜決定することができるが、好ましくは３０〜９０重量％、より好ましくは４０〜８０重量％である。
この範囲であればインクとした場合の印字濃度が良好で、しかもインクの粘度が抑えられ、優れた特性のインクを得ることができる。
【００２５】
（導電率の低減方法）
本発明のインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法は、自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる。接触条件等の好ましい態様は、前記製造方法の条件と同じである。
【実施例】
【００２６】
以下の製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「％」は特記しない限り「重量部」及び「重量％」である。
自己分散型カーボンブラックの親水性官能基量、自己分散型カーボンブラック及び顔料水分散体の導電率、自己分散型顔料の平均粒子径、及びｐＨは下記の方法により測定した。
＜自己分散型顔料中の親水性官能基量の測定＞
アニオン性親水性官能基量（酸性基量）は、ＮａＯＨやＫＯＨ等の強アルカリと反応した量として、以下の方法により求めることができる。
（測定条件）
装置：京都電子工業株式会社製、電位差自動滴定装置、ＡＴ−６１０
滴定条件：０．０１Ｎ−ＨＣｌ、滴定量０．０２ｍｌ、間欠時間３０秒、２５℃
０．０１Ｎ−ＮａＯＨは和光純薬製０．０１ｍｏｌ／ｌ水酸化ナトリウム（容量分析用）、０．０１Ｎ−ＨＣｌは和光純薬製０．０１ｍｏｌ／ｌ 塩酸（容量分析用）を使用した。
（測定手順）
カーボンブラックの水分散体を固形分で０．０５ｇとなるように精秤し、イオン交換水を加え５０ｍｌとし、０．０１Ｎ−ＮａＯＨを１．５ｍｌ（過剰量）添加し３０分間攪拌することにより、表面酸性基を全てＮａ塩とした。このアルカリ分散液に、０．０１Ｎ−ＨＣｌを０．０２ｇずつ、３０秒間隔で、分散液を攪拌しながら滴下し、ｐＨを測定する。過剰アルカリが中和される中和点（変曲点１）を起点として、続いて起こる中和変曲点の中で最も酸性よりの中和点（最終変曲点２）を終点としたときの、最終変曲点２−変曲点１の間の０．０１Ｎ−ＨＣｌの使用量から粒子表面の酸性基量を算出し、固形分１ｇ当りの当量として求めた。測定は２０℃で行った。
なお、カチオン性親水性官能基量は、アニオン性親水性官能基とは逆に、過剰量の０．０１Ｎ−ＨＣｌを添加した後、０．０１Ｎ−ＮａＯＨで同様に中和することで求めることができる。
【００２７】
＜導電率の測定＞
ＪＩＳ Ｋ０１３０−１９９５に準拠し、株式会社堀場製作所製、Ｄ−２４（導電率用電極３５５１−１０Ｄ）を用いて測定した。測定条件は、２５℃、カーボンブラック濃度１０％、ｐＨ８になるように調製（１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を添加で調整）した。
尚、測定の水分散体には、水以外の溶剤、湿潤剤等は導電率に影響を与えるので除去して測定する。導電率は、ｐＨにより異なるので、アニオン性親水性官能基を有する場合は、ｐＨ８で測定し、カチオン性親水性官能基を有する場合は、ｐＨ３で測定する。
＜自己分散型顔料の平均粒子径の測定＞
大塚電子株式会社のレーザー粒子解析システムＥＬＳ−８０００(キュムラント解析) を用いて測定した。測定条件は、温度２５℃、入射光と検出器との角度９０°、積算回数１００回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(１．３３３)を入力する。測定濃度は、通常５×１０-3重量％程度で行った。
＜ｐＨ＞
２０重量％の水溶性懸濁液又は泥状物を調製し、ＪＩＳ Ｚ８８０２法（２０℃）で測定した。
【００２８】
（自己分散型カーボンブラックの水分散体）
下記の自己分散型カーボンブラック１〜９の水分散体を製造した。
カーボンブラックをペルオキソ２硫酸塩で酸化処理することにより、下記の自己分散型カーボンブラック１、２の水分散体を製造した。
比較例１
＜自己分散型カーボンブラック１（ＣＢ１）の水分散体＞
ＣＢ１の水分散体は、ｐＨ６．０、全親水性官能基（酸性基）量４５０μｍｏｌ／ｇ、平均粒径１３０ｎｍ、濃度２０％、導電率２．１１ｍＳ／ｃｍであった。
比較例２
＜自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体＞
ＣＢ２の水分散体は、ｐＨ４．９、全親水性官能基（酸性基）量２９０μｍｏｌ／ｇ、平均粒径１３０ｎｍ、濃度２０％、導電率１．３６ｍＳ／ｃｍであった。
【００２９】
実施例１＜自己分散型カーボンブラック３（ＣＢ３）＞
前記自己分散型カーボンブラック１（ＣＢ１）の水分散体を耐圧ガラス容器に８０ｇ入れ、活性炭（三菱化学カルゴン株式会社製、ダイヤホープＭ００８）を４ｇ加えて、攪拌しながら９０℃まで昇温した。４時間加熱後、２５℃まで冷却し、出来るだけ活性炭が入らないように液をビーカーに移し換え、５ミクロンメンブランフィルターでろ過し、導電率０．９０ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック３（ＣＢ３）の水分散体を得た。
実施例２＜自己分散型カーボンブラック４（ＣＢ４）＞
実施例１において、前記自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体を用いた以外は調製例１と同様にして、導電率０．４４ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック４（ＣＢ４）の水分散体を得た。
実施例３＜自己分散型カーボンブラック５（ＣＢ５）＞
実施例１において、前記自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体を用い、温度を５０℃に変更した以外は実施例１と同様にして、導電率０．９５ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック５（ＣＢ５）の水分散体得た。
比較例３＜自己分散型カーボンブラック６（ＣＢ６）＞
実施例１において、前記自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体を用い、温度を２０℃に変更した以外は実施例１と同様にして、導電率１．２２ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック６（ＣＢ６）の水分散体を得た。
【００３０】
実施例４＜自己分散型カーボンブラック７（ＣＢ７）＞
前記自己分散型カーボンブラック４（ＣＢ４）の水分散体を１００ｍＬスクリュー管入れ、密閉した後、６０℃で７日間放置した。放置後２５℃に冷却し、５ミクロンメンブランフィルターでろ過し、導電率０．６６ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック７（ＣＢ７）の水分散体を得た。
比較例４＜自己分散型カーボンブラック８（ＣＢ８）＞
実施例４において、前記自己分散型カーボンブラック６（ＣＢ６）の水分散体を用いた以外は実施例４と同様にして、導電率１．３６ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック８（ＣＢ８）の水分散体を得た。
【００３１】
比較例５＜自己分散型カーボンブラック７（ＣＢ９）＞
前記自己分散型カーボンブラック１（ＣＢ１）の水分散体を１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ８に調整し、これを耐圧ガラス容器に８０ｇ入れ、活性炭（三菱化学カルゴン株式会社製、ダイヤホープＭ００８）を４ｇ加えて、攪拌しながら９０℃まで昇温した。４時間加熱後、２５℃まで冷却し、出来るだけ活性炭が入らないように液をビーカーに移し換え、５ミクロンメンブランフィルターでろ過し、導電率１．７５ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック９（ＣＢ９）の水分散体を得た。
【００３２】
実施例５＜自己分散型カーボンブラック１０（ＣＢ１０）＞
前記自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体を、温度計及びＤＣスターラー（攪拌翼径１００ｍｍ）を備えた２Ｌのセパラブルフラスコに１６００ｇ入れた。一方、８０ｇの活性炭（三菱化学カルゴン株式会社製、ダイヤホープＭ００８）を充填した内径３０ｍｍ、高さ３００ｍｍのガラス製カラム（上下に目皿を設置）と前記セパラブルフラスコとを送液ポンプを具備した配管で接続した。
攪拌翼の回転数を１５０ｒｐｍとし、ＣＢ２が８０℃になるまで昇温し、攪拌しながら送液ポンプを用いて液をおよそ２００ｍＬ／分の速度で、セパラブルフラスコから配管を通してガラス製カラムに送液し、カラムを通液させた後、セパラブルフラスコに戻す循環を４時間行った。次に、２５℃まで冷却し、さらに１時間循環を継続した。その後、処理されたカーボンブラックをセパラブルフラスコから取り出し、５ミクロンメンブランフィルターでろ過し、導電率０．４１ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック１０（ＣＢ１０）を得た。
【００３３】
実施例１〜５及び比較例１〜５の自己分散型カーボンブラックの水分散体からの水系インクの製造
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた自己分散型カーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ１０）の水分散体を用いて、自己分散型カーボンブラックの固形分に対して同量のグリセリンを加え、１Ｎ水酸化ナトリウムとイオン交換水を加えて、ｐＨ７．５、カーボンブラック濃度１５％に調整した。
次に、上記で得られた水分散体の調製品を用いて、全体で１００重量部になるように以下のインク組成成分となるように、２５℃で混合、撹拌した後、この混合液を０．８ミクロンのフィルターによって濾過し、水系インク１〜１０を得た。
（水系インク１〜１０の組成）
・自己分散型顔料（固形分換算） ７重量部
・グリセリン ７重量部
・２−ピロリドン ５重量部
・イソプロピルアルコール ２重量部
・アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル株式会社製） １重量部
・水 残量
【００３４】
得られた水系インクの（１）保存安定性、（２）吐出性、（３）目詰り回復性、及び（４）印字濃度を下記の方法により評価した。結果を表１に示す。
（１）保存安定性
２０ｍLスクリュー管にインク１０ｇを入れ、シールテープで密閉した状態で７０℃の環境下に１週間放置した。放置後、水系インク中の自己分散型顔料の平均粒子径の変化を測定した。
自己分散型顔料の平均粒径の変化が保存前よりも著しく変化する（±１０％以上）場合は、保存安定性が低く、実使用に適さない。
（２）吐出性
市販のインクジェットプリンター（セイコーエプソン株式会社製、型番：ＰＭ−９３０Ｃ）を用い、高品位専用紙（キヤノン株式会社製）に、ファインモード（高速印字モード）でベタ印字し、乾燥させた後、下記の基準により、目視で評価した。
Ａ：よれ、ぬけがない
Ｂ：よれがある
Ｃ：よれが著しい、または、ぬけがある。（実使用に適さない）
ここで、「よれ」とは、吐出しているが、飛翔方向が不安定で細い白い筋が入る場合をいい、「ぬけ」とは、吐出していないノズルがあり、太い白い筋が入る場合をいう。
【００３５】
（３）目詰り回復性
前記プリンターを用い、１０分間連続して印刷し、全てのノズルが正常に吐出していることを確認後、ノズルでの乾燥状態を加速するためにインクカートリッジを外し、記録ヘッドをヘッドキャップから外した状態で４０℃、２０％ＲＨの環境に１週間放置した。放置後、全ノズルが初期と同等に吐出するまでクリーニング動作を繰り返し、以下の判断基準により、回復しやすさを評価した。
Ａ：１〜３回のクリーニング操作で初期と同等に回復。
Ｂ：４〜６回のクリーニング操作で初期と同等に回復。
Ｃ：現実的な回数のクリーニング操作では回復せず。（実使用に適さない）
（４）印字濃度
前記プリンターを用い、ＰＰＣ用再生紙（日本加工製紙株式会社製）にベタ印字し、室温にて２４時間自然乾燥させた後、その光学濃度をマクベス濃度計（グレタグマクベス社製、品番：ＲＤ９１８）で測定した。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１から、本発明で得られた水分散体を用いて製造した実施例の水系インクは、比較例の水系インクに比べて、保存安定性、吐出性、目詰り回復性、及び印字濃度のバランスが高レベルで優れていることが分かる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録用水分散体の製造方法、その方法により得られた水分散体、その水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク、及びインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式は、非常に微細なノズルからインク液滴を記録部材に直接吐出し、付着させて文字や画像を得る記録方式である。この方式は、フルカラー化が容易でかつ安価であり、記録部材として普通紙が使用可能で、被印字物に対して非接触、という数多くの利点があるため普及が著しい。特に近年は、印字物の耐候性や耐水性の観点から、顔料系インクを用いるものが多くなってきている。
【０００３】
例えば、黒色インクの顔料としてはカーボンブラックが使用されている。しかし、カーボンブラック等は水中での分散性が悪いため、カーボンブラックを硝酸、次亜塩素酸塩、ペルオキソ２硫酸塩等の酸化剤やオゾンで酸化処理したり、カップリング反応により表面処理をして、その表面を親水化することにより分散安定性を改善した、いわゆる自己分散型顔料が知られている。しかしながら、特に硝酸、次亜塩素酸塩、ペルオキソ２硫酸塩等の酸化剤処理法では、副生するカルボン酸やフェノール、酸化剤に起因する塩素イオンやナトリウムイオン等の導電性不純物が液中に残存し、これらがインクジェットノズル部で固形物となり、吐出安定性を悪化させたり、インクヘッドの電極を劣化させて印字品質を悪化させる等の問題がある。
【０００４】
特許文献１には、（i）全酸性基が３μｅｑｕ／ｍ2であり抽出フミン酸濃度が吸光度で１以下である酸化処理カーボンブラック、及び（ii）酸化処理カーボンブラックが水に分散している分散液から、液中のフミン酸を除去することにより液中のフミン酸濃度を吸光度で１以下とするカーボンブラック分散液の製造方法が開示されている。
特許文献２には、ａ）イオン性基を有する有機基が結合したカーボンブラックとｂ）溶解した遊離種を含む分散体の純化方法であって、（ａ）約１μｍ超の粒度の粒子を除去する工程、（ｂ）遊離種を除去する工程、及び（ｃ）前記カーボンブラックを他の対イオンで交換する工程、を含む分散体の純化方法が開示されている。
しかし、上記の特許文献に開示された分散液の製造方法、及びそれらの方法により得られた水分散体又は水系インクは、吐出性、保存安定性等において、未だ満足しうるものではない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２１２４２６号公報
【特許文献２】特表２００２−５０１９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、印字濃度、吐出性、保存安定性のバランスに優れたインクジェット記録用水分散体の製造方法、その方法により得られた水分散体、その水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク、及びインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、自己分散型顔料を特定の条件下で吸着材処理することにより、自己分散型顔料の製造時に生じる導電性物質を効果的に低減することができ、その結果、上記課題を解決し得ることを見出した。
すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔４〕を提供する。
〔１〕自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる工程を有する、導電率を低減したインクジェット記録用水分散体の製造方法。
〔２〕前記〔１〕の製造方法により得られた水分散体であって、導電率（自己分散型顔料の固形分１０重量％、ｐＨ８、温度２５℃での測定値）が１ｍＳ/ｃｍ以下である、インクジェット記録用水分散体。
〔３〕前記〔２〕の水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク。
〔４〕自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる、インクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、印字濃度、吐出性、保存安定性のバランスに優れたインクジェット記録用水分散体の効率的な製造方法、その製造方法により得られた水分散体、その水分散体を含有するインクジェット記録用水系インク、及びインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の、インクジェット記録用水分散体の製造方法、及びインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法は、自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させることを特徴とする。
以下、本発明のインクジェット記録用水分散体の製造方法、及び導電率の低減方法に用いる成分、工程について説明する。
【００１０】
（自己分散型顔料）
自己分散型顔料とは、アニオン性又はカチオン性の親水性官能基の１種以上を直接又は他の原子団を介して顔料の表面に結合することで、界面活性剤や樹脂を用いることなく水系媒体に分散可能である顔料を意味する。ここで、他の原子団としては、炭素原子数１〜２４、好ましくは炭素原子数１〜１２のアルカンジイル基、置換基を有してもよいフェニレン基又は置換基を有してもよいナフチレン基が挙げられる。
アニオン性親水性官能基としては、顔料粒子を水系媒体に安定に分散しうる程度に十分に親水性が高いものであれば、任意のものを用いることができる。その具体例としては、カルボキシ基（−ＣＯＯＭ1）、スルホン酸基（-ＳＯ3Ｍ1）、リン酸基（−ＰＯ3Ｍ12）、−ＳＯ2ＮＨ2 、−ＳＯ2 ＮＨＣＯＲ1、又はそれらの解離したイオン形（−ＣＯＯ-、-ＳＯ3-、−ＰＯ32-、−ＰＯ3- Ｍ1）等の酸性基が挙げられる。
上記化学式中、Ｍ1は、同一でも異なってもよく、水素原子；リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属；アンモニウム；モノメチルアンモニウム基、ジメチルアンモニウム基、トリメチルアンモニウム基；モノエチルアンモニウム基、ジエチルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基；モノメタノールアンモニウム基、ジメタノールアンモニウム基、トリメタノールアンモニウム基等の有機アンモニウムである。
Ｒ1は、炭素数１〜１２のアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基である。
【００１１】
カチオン性親水性官能基としては、アンモニウム基、アミノ基等が挙げられる。これらの中でも第４級アンモニウム基が好ましい。これらの親水性官能基の中では、特にカルボキシル基（−ＣＯＯＭ1）が印字濃度、分散安定性の観点から好ましい。
これらの中では、インク中の他の配合物との混合性の観点からアニオン性親水性官能基が好ましい。
自己分散型顔料に用いられる顔料としては特に制限はなく、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。また、必要に応じて、それらと体質顔料を併用することもできる。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物、金属硫化物、金属塩化物等が挙げられる。これらの中では、特に黒色水系インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。
また、カラー水系インクにおいては、有機顔料が好ましい。有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、ジアゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、アンソラキノン顔料、キノフタロン顔料等が挙げられる。
好ましい有機顔料の具体例としては、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド、Ｃ．Ｉ．ピグメント・バイオレット、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・グリーンからなる群から選ばれる１種以上の各品番製品が挙げられる。
体質顔料としては、シリカ、炭酸カルシウム、タルク等が挙げられる。
【００１２】
顔料を自己分散型顔料とするには、上記のアニオン性親水性官能基又はカチオン性親水性官能基の必要量を、顔料表面に化学結合させればよい。そのような方法としては、任意の公知の方法を用いることができる。例えば、米国特許第５５７１３１１号明細書、同第５６３０８６８号明細書、同第５７０７４３２号明細書、Ｊ．Ｅ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ'ｓ５０ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｆｅｒｅｎｃｅ（１９９７）、Ｙｕａｎ Ｙｕ， Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ'ｓ ５３ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（２０００）、ポリファイル，１２４８（１９９６）等に記載されている方法が挙げられる。
より具体的には、硝酸、硫酸、過硫酸、ペルオキソ２硫酸、次亜塩素酸、クロム酸のような酸化性を有する酸類及びそれらの塩等あるいは過酸化水素、窒素酸化物、オゾン等の酸化剤によってカルボキシ基を導入する方法、過硫酸化合物の熱分解によってスルホン基を導入する方法、カルボキシ基、スルホン基、アミノ基等を有するジアゾニウム塩化合物によって上記の親水性官能基を導入する方法等があるが、これらの方法に限定されるものではない。これらの中では、導電率低下効果を高める観点、及び分散安定性と経済性の観点から、本発明に用いられる自己分散型顔料は、酸化剤によりカルボキシ基を導入してなる自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックが好ましい。
【００１３】
自己分散型顔料中のアニオン性親水性官能基又はカチオン性親水性官能基の量は、保存安定性及び印字濃度の観点から、自己分散型顔料１ｇ当たり１００〜１０００μｍｏｌ／ｇが好ましく、１５０〜７５０μｍｏｌ／ｇがより好ましく、２００〜６００μｍｏｌ／ｇが更に好ましく、２００〜４８０μｍｏｌ／ｇが特に好ましい。
アニオン性親水性官能基又はカチオン性親水性官能基の量の測定は、実施例記載の電位差滴定法による。
水分散体中及び水系インク中、自己分散型顔料の平均粒子径は、該分散体及び水系インクの安定性の観点から、５０〜３００ｎｍが好ましく、６０〜２００ｎｍがより好ましく、８０〜１８０ｎｍが更に好ましい。なお、平均粒子径の測定は、実施例記載の方法による。
上記の自己分散型顔料は、単独で又は２種以上を任意の割合で混合して用いることができる。
【００１４】
（吸着材）
本発明における吸着材は、保存安定性、吐出性、印字濃度に影響を与える導電性物質等の不純物を低減するために用いられるものである。吸着材は、不純物と吸着材の表面との間に何らかの相互作用を有すると考えられる。
吸着材の平均粒径は、吸着材の除去を容易にするために、自己分散型顔料の平均粒子径に比べてかなり粒径が大きく、１μｍ〜５ｍｍが好ましく、３μｍ〜３ｍｍがより好ましい。吸着材の平均粒径は、光学顕微鏡又は目視により、１００個の数平均として求めることができる。吸着材に短径と長径がある場合は、長径で測定する。
【００１５】
吸着材としては、不純物を吸着材の表面に吸着できる性能を有していればよく、その他の制限はない。具体的には、活性炭、ゼオライト、アルミナ、シリカゲル、活性白土、吸着用合成樹脂、イオン交換樹脂、キレート樹脂等を用いることができ、導電性物質等の不純物を低減する観点から、活性炭、特に賦活工程により親水化された活性炭を用いることが好ましい。
【００１６】
吸着性と操作性の観点から、活性炭の物理的性状は下記のとおりである。
活性炭の平均粒径は、好ましくは０．０１〜５ｍｍ、より好ましくは０．２〜３ｍｍ、特に好ましくは０．５〜２ｍｍである。測定方法は前記の通りである。
液体窒素温度における窒素吸着量から求めた窒素吸着等温線において、ＢＥＴ法（多点法）で算出した活性炭の比表面積は、好ましくは５００〜２５００ｍ2／ｇ、より好ましくは８００〜２０００ｍ2／ｇである。
また、ＪＩＳ Ｋ１４７４−１９９１に従って測定した硬度は、好ましくは８０％以上、より好ましくは８５％以上、特に好ましくは９０％以上である。
【００１７】
活性炭の市販品としては、三菱化学カルゴン株式会社製の石炭系又は木質系の粒状破砕炭、造粒炭、粉末炭（ダイヤホープ）、椰子殻粒状破砕炭、粉末炭（ダイヤソープ）等、二村化学工業株式会社製の太閤Ｋ、Ｓ、Ｍ、Ｐ、Ａ、ＳＧ、ＳＧＰ等、武田薬品工業株式会社製の白鷺Ａ、Ｍ、Ｃ、Ｐ、カルボラフィン、強力白鷺等、太平化学産業株式会社製の梅蜂Ａ、ＭＡ、ＨＣ等、味の素ファインテクノ株式会社製のＧＳ−Ａ、ＧＳ−Ｂ、ＣＬ−Ｋ等、関東化学株式会社製の粒状活性炭、粉末活性炭等が挙げられる。
操作性の観点からは、粒状炭が好ましく、吸着性の観点からは、粉末炭、破砕炭が好ましい。
【００１８】
（製造方法）
本発明の導電率を低減したインクジェット記録用水分散体の製造方法は、自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる工程を有するものであり、接触後、吸着材を該水分散体から分離することが好ましい。
本発明の製造方法の原料として用いられる自己分散型顔料の水分散体（導電率の低減前）の導電率（自己分散型顔料の固形分１０重量％、ｐＨ８、温度２５℃での測定値）は、好ましくは１．２〜３ｍＳ/ｃｍであり、より好ましくは１．２〜２ｍＳ/ｃｍである。導電率の測定は、実施例記載の方法による。
吸着材の使用量は自己分散型顔料の水分散体（自己分散型顔料の固形分換算）１００重量部に対して、好ましくは０．１〜１００重量部であり、より好ましくは０．５〜５０重量部であり、特に好ましくは１〜３０重量部である。
吸着性及び操作性の観点から、吸着剤処理を行う際の自己分散型顔料の水分散体の固形分濃度は、好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは５〜４０重量％、さらに好ましくは１０〜３０重量％である。なお、水分散体とは、水を主成分とする溶媒であればよく、他の溶剤、湿潤剤も本発明を損なわない限り、存在していてもよい。
【００１９】
自己分散型顔料の水分散体と吸着材との接触温度は、顔料中に存在する導電性物質等の不純物を効率的に溶出させ、保存安定性、吐出性、印字濃度を向上させる観点及び製造のし易さの観点から、４０℃以上、好ましくは５０℃以上、より好ましくは６０℃以上であり、上限は好ましくは１２０℃以下、より好ましくは１１０℃以下、更に好ましくは１００℃以下、更に好ましくは９５℃以下である。上記観点から、該接触温度は、好ましくは４０〜１２０℃、より好ましくは５０〜１１０℃、更に好ましくは５０〜１００℃、更に好ましくは６０〜９５℃ある。なお、温度は水分散体の温度であり、温度が高い方が効率がよく、必要により加圧することができる。上記の温度範囲で処理を行うことで、自己分散型顔料の水分散体の導電率を、長期間、低く維持することができる。
接触時のｐＨは、導電性物質等の不純物の溶出性と吸着材への吸着性のバランスをとる観点から、ｐＨ７以下、好ましくはｐＨ６．５以下、より好ましくはｐＨ６以下であり、下限は好ましくはｐＨ２以上、より好ましくは３以上である。上記観点から、ｐＨは、好ましくは２〜７、より好ましくはｐＨ３〜６．５、更に好ましくは３〜６である。ｐＨの測定方法は実施例記載の方法による。
【００２０】
自己分散型顔料の水分散体と吸着材との接触方法は、（１）自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを混合し、望ましくは攪拌を加えた後、該吸着材を除去する方法、（２）吸着材を充填したカラムに自己分散型顔料の水分散体を通液する方法、（３）配管内の一部あるいは前面に吸着材を塗布した配管に自己分散型顔料の水分散体を通液する方法、（４）吸着材を充填したフィルターバッグを自己分散型顔料の水分散体に投入した後、該フィルターバックを除去する方法、（５）吸着材を表面に担持した粒子と自己分散型顔料の水分散体とを混合し、該粒子を除去する方法、（６）吸着材を表面に担持した粒子を充填したカラムに自己分散型顔料の水分散体を通液する方法などがあるが、これらに限定されるものではない。
自己分散型顔料の水分散体と吸着材との接触時間は、生産効率の観点から、好ましくは０．１〜２４時間、より好ましくは１〜１０時間である。なお、前記（２）、（３）及び（６）の方法の場合は、接触時間は通液時間とする。
また、前記（２）、（３）及び（６）の方法において、自己分散型顔料の水分散体を通液する場合の、自己分散型顔料の水分散体の通液回数は、生産効率の観点から、好ましくは平均０．５〜５００回、より好ましくは１〜２００回、さらに好ましくは５〜１００回である。
【００２１】
吸着処理された水分散体中に、吸着処理の際に吸着材の一部または全部が混入するような場合は、混合物から吸着材を除去する。吸着材を除去する方法は特に制限はなく、フィルターでろ過してもよく、遠心分離機を用いて分離してもよい。通常、吸着材の平均粒径が自己分散型顔料よりも粗大であることから、フィルターで吸着材を除去することができる。フィルターでろ過をする場合、用いるフィルターの孔径は、好ましくは０．５〜１０μｍ、より好ましくは１〜７μｍである。
遠心分離機を用いて分離する場合は、例えば、株式会社日立製作所製の遠心分離装置「ＣＲ２２Ｇ」、ローターＲ１２Ａ３（サンプル量１００ｇ）を用いて、例えば、１１６００ｒｐｍで１０分（２０℃）の条件で吸着材を分離させることができる。遠心分離の際の遠心力は、好ましくは５０００Ｇ以上、より好ましくは１００００Ｇ以上、特に好ましくは１５０００〜２５０００Ｇである。
遠心分離により、上澄み液と沈殿物とに分離して上澄み液を回収することにより、吸着材によって処理した自己分散型顔料の水分散体を得ることができる。
【００２２】
本発明の製造方法で得られたインクジェット記録用水分散体の導電率（自己分散型顔料の固形分１０重量％、ｐＨ８、温度２５℃での測定値）は、保存安定性、吐出性、印字濃度の観点から、好ましくは１ｍＳ/ｃｍ以下であり、より好ましくは０．７ｍＳ/ｃｍ以下であり、さらに好ましくは０．５ｍＳ/ｃｍ以下であり、下限は好ましくは製造効率の観点から０．１ｍＳ/ｃｍ以上である。
親水性官能基量が少ない自己分散型顔料の水分散体の導電率は、相対的に低い。これは、親水性官能基を生成するための化学処理の程度が低く、導電率を増加させる原因となる物質の発生が少ないためと考えられる。しかし、本発明では更にそれを低減し、上記範囲とすることで、保存安定性、吐出性、目詰り回復性、及び印字濃度を高レベルで優れたものとすることができる。
水分散体の導電率の調整は、吸着材の量、処理時間等により行うことができる。
【００２３】
本発明で得られるインクジェット記録用水分散体は、水を主成分とする溶媒中に、自己分散型顔料が分散している形態であり、乾燥性等の観点から、湿潤剤等を配合して保存しておくことが多い。水分散体は、そのままインクとして使用することも可能であるが、プリンターのヘッドやノズルの特性、印字の性能、安定性等、プリンター仕様や用途に合わせて、各種のインク用ビヒクルに分散して分散液とし、必要により、溶剤、界面活性剤、湿潤剤、分散剤、消泡剤、防黴剤、キレート剤等の添加剤を添加して、インクを調製することができる。特に水性媒体に分散して水分散体とすることにより、優れた性能を有する水系インクとすることができる。
水分散体中の処理された自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックの含有量は用途に応じて適宜決定することができるが、好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは３〜２０重量％である。
【００２４】
水分散体中の水の含有量は用途に応じて適宜決定することができるが、好ましくは５０〜９５重量％、より好ましくは６０〜９０重量％である。
水系インク中の処理された自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラックの含有量は用途に応じて適宜決定することができるが、好ましくは０．５〜１５重量％、より好ましくは２〜１０重量％である。
水系インク中の水の含有量は用途に応じて適宜決定することができるが、好ましくは３０〜９０重量％、より好ましくは４０〜８０重量％である。
この範囲であればインクとした場合の印字濃度が良好で、しかもインクの粘度が抑えられ、優れた特性のインクを得ることができる。
【００２５】
（導電率の低減方法）
本発明のインクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法は、自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる。接触条件等の好ましい態様は、前記製造方法の条件と同じである。
【実施例】
【００２６】
以下の製造例、実施例及び比較例において、「部」及び「％」は特記しない限り「重量部」及び「重量％」である。
自己分散型カーボンブラックの親水性官能基量、自己分散型カーボンブラック及び顔料水分散体の導電率、自己分散型顔料の平均粒子径、及びｐＨは下記の方法により測定した。
＜自己分散型顔料中の親水性官能基量の測定＞
アニオン性親水性官能基量（酸性基量）は、ＮａＯＨやＫＯＨ等の強アルカリと反応した量として、以下の方法により求めることができる。
（測定条件）
装置：京都電子工業株式会社製、電位差自動滴定装置、ＡＴ−６１０
滴定条件：０．０１Ｎ−ＨＣｌ、滴定量０．０２ｍｌ、間欠時間３０秒、２５℃
０．０１Ｎ−ＮａＯＨは和光純薬製０．０１ｍｏｌ／ｌ水酸化ナトリウム（容量分析用）、０．０１Ｎ−ＨＣｌは和光純薬製０．０１ｍｏｌ／ｌ 塩酸（容量分析用）を使用した。
（測定手順）
カーボンブラックの水分散体を固形分で０．０５ｇとなるように精秤し、イオン交換水を加え５０ｍｌとし、０．０１Ｎ−ＮａＯＨを１．５ｍｌ（過剰量）添加し３０分間攪拌することにより、表面酸性基を全てＮａ塩とした。このアルカリ分散液に、０．０１Ｎ−ＨＣｌを０．０２ｇずつ、３０秒間隔で、分散液を攪拌しながら滴下し、ｐＨを測定する。過剰アルカリが中和される中和点（変曲点１）を起点として、続いて起こる中和変曲点の中で最も酸性よりの中和点（最終変曲点２）を終点としたときの、最終変曲点２−変曲点１の間の０．０１Ｎ−ＨＣｌの使用量から粒子表面の酸性基量を算出し、固形分１ｇ当りの当量として求めた。測定は２０℃で行った。
なお、カチオン性親水性官能基量は、アニオン性親水性官能基とは逆に、過剰量の０．０１Ｎ−ＨＣｌを添加した後、０．０１Ｎ−ＮａＯＨで同様に中和することで求めることができる。
【００２７】
＜導電率の測定＞
ＪＩＳ Ｋ０１３０−１９９５に準拠し、株式会社堀場製作所製、Ｄ−２４（導電率用電極３５５１−１０Ｄ）を用いて測定した。測定条件は、２５℃、カーボンブラック濃度１０％、ｐＨ８になるように調製（１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を添加で調整）した。
尚、測定の水分散体には、水以外の溶剤、湿潤剤等は導電率に影響を与えるので除去して測定する。導電率は、ｐＨにより異なるので、アニオン性親水性官能基を有する場合は、ｐＨ８で測定し、カチオン性親水性官能基を有する場合は、ｐＨ３で測定する。
＜自己分散型顔料の平均粒子径の測定＞
大塚電子株式会社のレーザー粒子解析システムＥＬＳ−８０００(キュムラント解析) を用いて測定した。測定条件は、温度２５℃、入射光と検出器との角度９０°、積算回数１００回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(１．３３３)を入力する。測定濃度は、通常５×１０-3重量％程度で行った。
＜ｐＨ＞
２０重量％の水溶性懸濁液又は泥状物を調製し、ＪＩＳ Ｚ８８０２法（２０℃）で測定した。
【００２８】
（自己分散型カーボンブラックの水分散体）
下記の自己分散型カーボンブラック１〜９の水分散体を製造した。
カーボンブラックをペルオキソ２硫酸塩で酸化処理することにより、下記の自己分散型カーボンブラック１、２の水分散体を製造した。
比較例１
＜自己分散型カーボンブラック１（ＣＢ１）の水分散体＞
ＣＢ１の水分散体は、ｐＨ６．０、全親水性官能基（酸性基）量４５０μｍｏｌ／ｇ、平均粒径１３０ｎｍ、濃度２０％、導電率２．１１ｍＳ／ｃｍであった。
比較例２
＜自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体＞
ＣＢ２の水分散体は、ｐＨ４．９、全親水性官能基（酸性基）量２９０μｍｏｌ／ｇ、平均粒径１３０ｎｍ、濃度２０％、導電率１．３６ｍＳ／ｃｍであった。
【００２９】
実施例１＜自己分散型カーボンブラック３（ＣＢ３）＞
前記自己分散型カーボンブラック１（ＣＢ１）の水分散体を耐圧ガラス容器に８０ｇ入れ、活性炭（三菱化学カルゴン株式会社製、ダイヤホープＭ００８）を４ｇ加えて、攪拌しながら９０℃まで昇温した。４時間加熱後、２５℃まで冷却し、出来るだけ活性炭が入らないように液をビーカーに移し換え、５ミクロンメンブランフィルターでろ過し、導電率０．９０ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック３（ＣＢ３）の水分散体を得た。
実施例２＜自己分散型カーボンブラック４（ＣＢ４）＞
実施例１において、前記自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体を用いた以外は調製例１と同様にして、導電率０．４４ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック４（ＣＢ４）の水分散体を得た。
実施例３＜自己分散型カーボンブラック５（ＣＢ５）＞
実施例１において、前記自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体を用い、温度を５０℃に変更した以外は実施例１と同様にして、導電率０．９５ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック５（ＣＢ５）の水分散体得た。
比較例３＜自己分散型カーボンブラック６（ＣＢ６）＞
実施例１において、前記自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体を用い、温度を２０℃に変更した以外は実施例１と同様にして、導電率１．２２ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック６（ＣＢ６）の水分散体を得た。
【００３０】
実施例４＜自己分散型カーボンブラック７（ＣＢ７）＞
前記自己分散型カーボンブラック４（ＣＢ４）の水分散体を１００ｍＬスクリュー管入れ、密閉した後、６０℃で７日間放置した。放置後２５℃に冷却し、５ミクロンメンブランフィルターでろ過し、導電率０．６６ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック７（ＣＢ７）の水分散体を得た。
比較例４＜自己分散型カーボンブラック８（ＣＢ８）＞
実施例４において、前記自己分散型カーボンブラック６（ＣＢ６）の水分散体を用いた以外は実施例４と同様にして、導電率１．３６ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック８（ＣＢ８）の水分散体を得た。
【００３１】
比較例５＜自己分散型カーボンブラック７（ＣＢ９）＞
前記自己分散型カーボンブラック１（ＣＢ１）の水分散体を１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ８に調整し、これを耐圧ガラス容器に８０ｇ入れ、活性炭（三菱化学カルゴン株式会社製、ダイヤホープＭ００８）を４ｇ加えて、攪拌しながら９０℃まで昇温した。４時間加熱後、２５℃まで冷却し、出来るだけ活性炭が入らないように液をビーカーに移し換え、５ミクロンメンブランフィルターでろ過し、導電率１．７５ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック９（ＣＢ９）の水分散体を得た。
【００３２】
実施例５＜自己分散型カーボンブラック１０（ＣＢ１０）＞
前記自己分散型カーボンブラック２（ＣＢ２）の水分散体を、温度計及びＤＣスターラー（攪拌翼径１００ｍｍ）を備えた２Ｌのセパラブルフラスコに１６００ｇ入れた。一方、８０ｇの活性炭（三菱化学カルゴン株式会社製、ダイヤホープＭ００８）を充填した内径３０ｍｍ、高さ３００ｍｍのガラス製カラム（上下に目皿を設置）と前記セパラブルフラスコとを送液ポンプを具備した配管で接続した。
攪拌翼の回転数を１５０ｒｐｍとし、ＣＢ２が８０℃になるまで昇温し、攪拌しながら送液ポンプを用いて液をおよそ２００ｍＬ／分の速度で、セパラブルフラスコから配管を通してガラス製カラムに送液し、カラムを通液させた後、セパラブルフラスコに戻す循環を４時間行った。次に、２５℃まで冷却し、さらに１時間循環を継続した。その後、処理されたカーボンブラックをセパラブルフラスコから取り出し、５ミクロンメンブランフィルターでろ過し、導電率０．４１ｍＳ／ｃｍの自己分散型カーボンブラック１０（ＣＢ１０）を得た。
【００３３】
実施例１〜５及び比較例１〜５の自己分散型カーボンブラックの水分散体からの水系インクの製造
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた自己分散型カーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ１０）の水分散体を用いて、自己分散型カーボンブラックの固形分に対して同量のグリセリンを加え、１Ｎ水酸化ナトリウムとイオン交換水を加えて、ｐＨ７．５、カーボンブラック濃度１５％に調整した。
次に、上記で得られた水分散体の調製品を用いて、全体で１００重量部になるように以下のインク組成成分となるように、２５℃で混合、撹拌した後、この混合液を０．８ミクロンのフィルターによって濾過し、水系インク１〜１０を得た。
（水系インク１〜１０の組成）
・自己分散型顔料（固形分換算） ７重量部
・グリセリン ７重量部
・２−ピロリドン ５重量部
・イソプロピルアルコール ２重量部
・アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル株式会社製） １重量部
・水 残量
【００３４】
得られた水系インクの（１）保存安定性、（２）吐出性、（３）目詰り回復性、及び（４）印字濃度を下記の方法により評価した。結果を表１に示す。
（１）保存安定性
２０ｍLスクリュー管にインク１０ｇを入れ、シールテープで密閉した状態で７０℃の環境下に１週間放置した。放置後、水系インク中の自己分散型顔料の平均粒子径の変化を測定した。
自己分散型顔料の平均粒径の変化が保存前よりも著しく変化する（±１０％以上）場合は、保存安定性が低く、実使用に適さない。
（２）吐出性
市販のインクジェットプリンター（セイコーエプソン株式会社製、型番：ＰＭ−９３０Ｃ）を用い、高品位専用紙（キヤノン株式会社製）に、ファインモード（高速印字モード）でベタ印字し、乾燥させた後、下記の基準により、目視で評価した。
Ａ：よれ、ぬけがない
Ｂ：よれがある
Ｃ：よれが著しい、または、ぬけがある。（実使用に適さない）
ここで、「よれ」とは、吐出しているが、飛翔方向が不安定で細い白い筋が入る場合をいい、「ぬけ」とは、吐出していないノズルがあり、太い白い筋が入る場合をいう。
【００３５】
（３）目詰り回復性
前記プリンターを用い、１０分間連続して印刷し、全てのノズルが正常に吐出していることを確認後、ノズルでの乾燥状態を加速するためにインクカートリッジを外し、記録ヘッドをヘッドキャップから外した状態で４０℃、２０％ＲＨの環境に１週間放置した。放置後、全ノズルが初期と同等に吐出するまでクリーニング動作を繰り返し、以下の判断基準により、回復しやすさを評価した。
Ａ：１〜３回のクリーニング操作で初期と同等に回復。
Ｂ：４〜６回のクリーニング操作で初期と同等に回復。
Ｃ：現実的な回数のクリーニング操作では回復せず。（実使用に適さない）
（４）印字濃度
前記プリンターを用い、ＰＰＣ用再生紙（日本加工製紙株式会社製）にベタ印字し、室温にて２４時間自然乾燥させた後、その光学濃度をマクベス濃度計（グレタグマクベス社製、品番：ＲＤ９１８）で測定した。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１から、本発明で得られた水分散体を用いて製造した実施例の水系インクは、比較例の水系インクに比べて、保存安定性、吐出性、目詰り回復性、及び印字濃度のバランスが高レベルで優れていることが分かる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる工程を有する、導電率を低減したインクジェット記録用水分散体の製造方法。
【請求項２】
自己分散型顔料が、１００〜１０００μｍｏｌ／ｇの親水性官能基を有する自己分散型カーボンブラックである、請求項１に記載のインクジェット記録用水分散体の製造方法
【請求項３】
吸着材が活性炭である、請求項１又は２に記載のインクジェット記録用顔料水分散体の製造方法。
【請求項４】
吸着材の使用量が、自己分散型顔料１００重量部に対して、０．１〜１００重量部である、請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録用水分散体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られた水分散体であって、導電率（自己分散型顔料の固形分１０重量％、ｐＨ８、温度２５℃での測定値）が１ｍＳ/ｃｍ以下である、インクジェット記録用水分散体。
【請求項６】
請求項５に記載のインクジェット記録用水分散体を含有する、インクジェット記録用水系インク。
【請求項７】
自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる、インクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法。
【請求項１】
自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる工程を有する、導電率を低減したインクジェット記録用水分散体の製造方法。
【請求項２】
自己分散型顔料が、１００〜１０００μｍｏｌ／ｇの親水性官能基を有する自己分散型カーボンブラックである、請求項１に記載のインクジェット記録用水分散体の製造方法
【請求項３】
吸着材が活性炭である、請求項１又は２に記載のインクジェット記録用顔料水分散体の製造方法。
【請求項４】
吸着材の使用量が、自己分散型顔料１００重量部に対して、０．１〜１００重量部である、請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録用水分散体の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法により得られた水分散体であって、導電率（自己分散型顔料の固形分１０重量％、ｐＨ８、温度２５℃での測定値）が１ｍＳ/ｃｍ以下である、インクジェット記録用水分散体。
【請求項６】
請求項５に記載のインクジェット記録用水分散体を含有する、インクジェット記録用水系インク。
【請求項７】
自己分散型顔料の水分散体と吸着材とを、４０℃以上、ｐＨ７以下の条件下で接触させる、インクジェット記録用水分散体の導電率の低減方法。
【公開番号】特開２００８−２５５１８９（Ｐ２００８−２５５１８９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９７４９７（Ｐ２００７−９７４９７）
【出願日】平成１９年４月３日（２００７．４．３）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月３日（２００７．４．３）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
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