WO2004061016A1 - 分散性色材とその製造方法、それを用いた水性インク、インクタンク、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法及びインクジェット記録画像 - Google Patents

分散性色材とその製造方法、それを用いた水性インク、インクタンク、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法及びインクジェット記録画像 Download PDF

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dispersible
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ink
aqueous
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Yoko Ichinose
Masashi Miyagawa
Hirofumi Ichinose
Itaru Tsuji
Junichi Sakai
Yoshio Nakajima
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Canon Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to a dispersible coloring material and a method for producing the same, and an ink for aqueous ink jet recording, an ink jet recording apparatus, and an ink jet recording method using the same.
  • the ink-jet method is a method of recording images and characters by ejecting minute droplets of ink from nozzles to reach a recording medium (paper or the like) based on various operating principles. It is easy to use, has high flexibility in recording patterns, and does not require development and fixing operations. In particular, in recent years, the technology of full-color aqueous ink jet recording has been remarkably developed, and it is necessary to form multicolor images that are comparable to multicolor printing by conventional plate-making methods and printing by color photography. When the number of copies is small, printed matter can be obtained at a lower cost than ordinary multicolor printing or printing, and it is being widely applied to the full color single image recording field.
  • the performance required of the ink jet recording ink used in the ink jet recording apparatus includes (1) bleeding and fogging on paper. (2) No clogging due to ink drying at the nozzle tip, good ejection response and stable ejection, (2) 3) good fixability of the ink on paper; (4) good image fastness (that is, weather resistance and water resistance); and (5) good long-term storage stability.
  • an ink that can dry and fix the ink quickly and obtain high-quality printing even when printing on plain paper such as copy paper.
  • the coloring materials used are mainly dyes and pigments.
  • Water-soluble dyes have been mainly used because of their ease of handling as water-based inks and their high coloring properties.
  • the development of inks that use water that is essentially insoluble in water, especially pigments, has been energetically developed as a coloring material for water-based ink jet recording that can achieve water resistance and water resistance.
  • a water-insoluble coloring material, particularly a pigment it is necessary to stably disperse the coloring material in water.
  • a method of stabilizing the dispersion using a surfactant or a polymer dispersant (hereinafter, also referred to as a dispersing resin) has been used.
  • a method of chemically modifying the surface of a water-insoluble colorant has been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-195360).
  • a microcapsule type pigment in which a pigment is coated with a resin has been proposed (see, for example, JP-A-8-183920 and JP-A-2000-34770). Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • a water-insoluble colorant dispersion containing a water-insoluble colorant is prepared by dispersing a water-insoluble colorant in an aqueous medium in the presence of a dispersant. It is a polymer obtained by adding a BULL monomer and polymerizing.When the dispersant disperses a water-insoluble colorant, it shows dispersion stability and when the BULL monomer is polymerized in the presence of only the dispersant. Discloses an aqueous coloring fine particle dispersion characterized by poor stability of the resulting latex, and ⁇ emulsion polymerization into a water-insoluble colorant dispersion '' is disclosed.
  • the affinity of the dispersant for the vinyl monomer and the resulting polymer is not so high, so that the dispersant is less likely to be desorbed from the pigment surface and the polymerization has proceeded on the surface of the pigment to which the dispersant has been adsorbed. ''"They can be obtained in high yield without agglomeration of the fine particle dispersion coated on the pigment surface.”
  • Use of the colored fine particle dispersion provides excellent dispersion stability and printability, and depends on paper type. The company claims that it has obtained an ink jet recording ink with no resistance, low metallic luster, and excellent water resistance, light resistance, and abrasion resistance. Disclosure of the invention
  • the functional groups that can be modified and their densities are limited.
  • the colorant is an organic pigment
  • the pigment molecules which are originally insoluble in water and crystallized become pigment molecules 13 which have been hydrophilized by the bonding of the hydrophilic groups 12. It was not a satisfactory technical level, for example, it was solubilized and dissolved from pigment particles, causing so-called “pigment peeling” and causing a significant change in color tone (see Figures 6A and 6B). .
  • An object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to provide a sufficiently high dispersion stability and a long-term stable dispersibility without detachment of the resin component from the coloring material.
  • An object of the present invention is to provide a coloring material and a simple method for producing the coloring material.
  • Another object of the present invention is to provide an ink for aqueous ink jet recording, an ink tank, an ink jet recording apparatus, an ink jet recording method, and an ink jet recorded image using such an excellent dispersible colorant. .
  • the present inventors have intensively studied means for solving the above-mentioned problems, and as a result, by using a dispersible colorant having a novel shape, a surfactant and a polymer dispersant were essentially required.
  • the development of a new dispersible colorant that maintains high dispersion stability and has long-term storage stability without detachment of the resin component from the colorant has been achieved.
  • an aqueous ink jet recording ink having sufficient discharge stability and dispersion stability for use in ink jet recording and giving a printed matter having high image quality and excellent fastness was obtained. That is, the object of the present invention is achieved by the following specific means.
  • a dispersive color material having a color material and chargeable resin pseudo fine particles that are smaller than the color material, wherein the color material and the charge resin pseudo fine particles are fixed. Colorant.
  • a dispersible color material having a color material and chargeable resin pseudo fine particles that are smaller than the color material, wherein the color material includes a plurality of the chargeable resin pseudo fine particles fixed to the color material.
  • a dispersible coloring material characterized in that it is made.
  • the glass transition temperature of the copolymer component constituting the charged resin pseudo fine particles is from 140 ° C. to 60 ° C.
  • chargeable resin pseudo fine particles according to any one of the above 1 to 5, wherein the chargeable resin pseudo fine particles comprise a copolymer of a monomer component containing at least one kind of hydrophobic monomer and at least one kind of hydrophilic monomer.
  • hydrophobic monomer contains at least one selected from benzyl methacrylate or methyl methacrylate.
  • dispersible coloring material according to any one of the above 6 to 9, further comprising at least an anionic monomer as the hydrophilic monomer.
  • the dispersible coloring material according to the item 10 wherein the ayuonic monomer contains at least one selected from atalylic acid, methacrylic acid, and p-styrenesulfonate.
  • a radical polymerizable monomer is subjected to aqueous precipitation polymerization using an aqueous radical polymerization initiator to integrate the water-insoluble colorant with the chargeable resin pseudo fine particles.
  • an aqueous radical polymerization initiator is used to carry out aqueous precipitation polymerization of a radically polymerizable monomer.
  • a method for producing a dispersible coloring material comprising: a step of integrating the water-insoluble coloring material with the chargeable resin pseudo fine particles; and (2) a step of purifying a product.
  • the aqueous dispersion of a water-insoluble colorant is an aqueous pigment dispersion in which an acid value is dispersed with a polymer dispersant having an acid value of 100 or more and 250 or less. 3.
  • the pigment-dispersed ice solution wherein the aqueous dispersion solution of the water-insoluble colorant is a pigment-dispersed ice solution dispersed with a polymer dispersant having an amine value of 150 or more and 300 or less. 4. The method for producing a dispersible colorant according to 4.
  • the radical polymerization initiator is an aqueous azo polymerization initiator. 13. The method for producing a dispersible colorant according to any one of the above items 13 to 21.
  • a water-based ink characterized by comprising at least one kind of self-dispersible resin fine particles.
  • the surface zeta potential of the dispersible coloring material in the aqueous medium constituting the aqueous ink is fixed to the resin pseudo fine particles, and the average value thereof is 15 mV or less and 180 mV or more.
  • An aqueous ink characterized in that the distribution has a standard deviation of less than 50.
  • aqueous ink containing a dispersible colorant wherein the dispersible colorant is formed by fixing the colorant and the positively chargeable resin pseudo fine particles, and the dispersible colorant in an aqueous medium constituting the aqueous ink.
  • the colorant constituting the dispersible colorant is a pigment, and the ratio of the pigment to all the resin components contained in the ink (resin mass Z pigment mass 2 B / P) is 0.3. 30.
  • An ink tank comprising the water-based ink according to any one of 24 to 30.
  • An ink jet recording apparatus characterized in that an ink jet recorded image is formed using the aqueous ink according to any of the above items 24 to 30.
  • the colorant surface is sufficiently dispersed and stabilized at a high functional group density, a resin component is present on the surface thereof, and the dispersible colorant is free from detachment of the resin component from the colorant, and A simple method for producing the dispersible colorant is provided.
  • a dispersible colorant excellent in quick drying property on a recording medium is provided.
  • Another advantage of the present invention is that the recording medium The present invention provides a dispersible colorant having excellent scratch resistance in the ink jet recording apparatus, and another effect is to provide a dispersible colorant having excellent discharge characteristics in an ink jet recording apparatus.
  • a dispersive colorant having excellent coloring properties on a recording medium is provided, and further, a dispersible colorant which can be stably used in a high to medium pH region, and Dispersible colorants that can be used stably in the low to high pH range are provided, and a simple production method thereof is also provided.
  • an aqueous ink excellent in gloss on a glossy recording medium and an aqueous ink excellent in scratch resistance on a glossy recording medium are provided.
  • an aqueous ink excellent in long-term storage stability is provided.
  • the ink composition has sufficient ejection stability and dispersion stability for ink jet recording use, and has high image quality and excellent fastness.
  • the present invention provides an excellent water-based ink, ink tank, ink jet recording device, ink jet recording method, and ink jet recorded image which provide printed matter having the same.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are schematic diagrams showing a basic structure of a dispersible colorant to which charged resin pseudo fine particles are fixed according to the present invention.
  • FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 2C, and FIG. 2D are schematic diagrams of typical steps in the manufacturing method of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a process of purifying charged resin pseudo fine particles and fixing the same to a coloring material in the production method of the present invention.
  • FIG. 4 shows the charged resin pseudo fine particles of the present invention enlarged from the interface side where they are fixed to the coloring material.
  • FIG. 5 is a schematic diagram in which the interface between the chargeable resin pseudo fine particles of the present invention and the coloring material is enlarged.
  • FIG. 6A and FIG. 6B are schematic diagrams of the pigment peeling phenomenon when a hydrophilic group is directly modified on an organic pigment as represented by JP-A-10-195360.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C are schematic diagrams showing the aggregation state of the dispersible colorant on the recording medium.
  • the term “dispersible colorant” means that it is dispersible in water or an aqueous ink medium without adding a surfactant or a polymer dispersant. Is a coloring material.
  • a first feature of the present invention is a dispersible color material comprising a color material and chargeable resin pseudo fine particles, wherein the color material fixes the chargeable resin pseudo fine particles.
  • FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams of a dispersible colorant which is characterized by the present invention and in which the chargeable resin pseudo fine particles 2 are fixed to the colorant 1.
  • the portions 2 and 3 in FIG. 1B are portions schematically showing a state in which a part of the charged resin pseudo fine particles 2 adhered to the surface of the coloring material 1 is fused.
  • the coloring material fixes the chargeable resin pseudo fine particles
  • the charge of the chargeable resin pseudo fine particles is applied to the surface of the color material, and the dispersible color material can be dispersed in water or an aqueous ink medium.
  • the dispersible colorant has excellent adhesiveness to the recording medium due to the presence of the resin component fixed on the surface.
  • the chargeable resin pseudo fine particles which is a feature of the dispersible color material according to the present invention, are fixed to the color material, the chargeable resin pseudo fine particles are Since it does not detach from the color material surface, the dispersible color of the present invention The material is also excellent in long-term storage stability.
  • the chargeable resin pseudo fine particles in the present invention are a resin aggregate in which the resin component is strongly aggregated, and preferably have a large amount of physical cross-links formed therein. Is a resin component having a stable form as a fine particle form or a microaggregate close to the fine particle form). The details of the charged resin pseudo fine particles will be described later.
  • FIG. 4 shows a schematic diagram in which the interface of the charged resin pseudo-fine particles in contact with the coloring material is enlarged.
  • the charged resin pseudo fine particles are formed by intertwining polymers composed of various monomer unit compositions.
  • the polymer locally has various structures, and the local surface energy also has various states.
  • the color material and the polymer are strongly bonded.
  • the merit of the dispersible colorant according to the present invention in which the chargeable resin pseudo fine particles are fixed to the color material is that the specific surface area of the dispersible colorant is fixed by the form in which the chargeable resin pseudo fine particles are fixed. Increase.
  • the charge of the chargeable resin pseudo fine particles can be converted to the surface charge of the dispersible colorant with extremely high efficiency. That is, the form of the dispersible colorant of the present invention is a form in which more surface charges are more efficiently distributed on the surface of the dispersible colorant, and is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-189392. Compared with a typical form in which a coloring material is coated with a resin, a high dispersion stability can be imparted even when the resin component has a substantially smaller acid value or amine value.
  • organic facial medicine is insolubilized (pigmented) by crystallization of color-forming coloring material molecules due to strong interaction.
  • the colorant of the present invention is an organic face
  • the chargeability is high.
  • the resin pseudo fine particles are fixed over some coloring material molecules in the pigment particles. (See FIG. 5.) Therefore, the "pigment peeling" due to the localization of the coloring material molecules described in FIGS. 6A and 6B does not occur in the present invention.
  • the size of the charged resin pseudo fine particles is controlled to a range smaller than the dispersed particle size of the pigment and larger than the coloring material molecules, so that An organic pigment dispersible coloring material having high dispersibility can be obtained without forming a crystal structure.
  • the state in which the coloring material “fixes” the chargeable resin pseudo fine particles can be simply confirmed by the following method involving three-stage separation.
  • the first separation the color material to be confirmed and contained in the ink or water dispersion And other water-soluble components (including the water-soluble resin component), and then, in the second separation, the coloring material contained in the precipitate in the first separation and the water-insoluble resin component are separated.
  • the second separation the coloring material contained in the precipitate in the first separation and the water-insoluble resin component are separated.
  • the resin component that is weakly adsorbed and the dispersible coloring material that fixes the charged resin pseudo fine particles are separated, and the resin component contained in the supernatant of the third separation is separated. Quantitative determination and comparison of the sediment of the second separation with the sediment of the third separation confirm the fixation between the coloring material and the chargeable resin pseudo fine particles.
  • the sediment in the second separation and the sediment in the third separation were each dried to a solid content of about 0.5 g at 30 ° C. for 18 hours under reduced pressure. Observe with a scanning electron microscope at a magnification of 50,000. Then, it was confirmed that the observed dispersible colorant had a plurality of fine particle-like substances or microaggregates equivalent thereto adhered to its surface, and that each of the sedimentation from the second separation and the third separation was observed. If the object has the same form, it is determined that the coloring material has resin pseudo fine particles fixed thereon.
  • the supernatant of the upper layer in the third separation is gently halved from above to about half in volume, and the solid content weight is calculated from the weight change before and after drying at 60 ° C for 8 hours. If it is less than 1%, it is considered that there is no detachment of the resin pseudo fine particles from the dispersible color material, and it can be determined that the dispersible color material has fixed the resin pseudo fine particles.
  • any method that achieves the above-mentioned first separation and the second and third separations can be applied as a method for determining whether or not it is the dispersible coloring material according to the present invention. can do. That is, the first separation aims at separating the water-soluble component from the coloring material contained in the ink and the aqueous dispersion and the resin component adsorbed thereon, and the second separation is intended to The purpose is to separate the coloring material and the resin component adhered to the coloring material from other resin components adsorbed on the coloring material. Further, the third separation is intended to confirm that the resin component adhered to the coloring material does not desorb.
  • any other known or newly developed separation method that achieves the purpose of each of the first, second and third separations may be used. Also, it is at least applicable.
  • a second feature of the present invention resides in that the water-insoluble coloring material 1 and the chargeable resin pseudo fine particles 2 are adhered to each other and are dispersed alone to form a dispersible coloring material.
  • the dispersible colorant according to the present invention can be stably dispersed in water and water-based inks without the help of other surfactants or polymer dispersants. It is a sex coloring material. This definition and determination method will be described later in detail. Therefore, to the dispersible colorant of the present invention, a polymer dispersant or other resin component or a surfactant component which may be detached in a long term is added for the purpose of stabilizing the colorant dispersion. No need.
  • the dispersible colorant of the present invention when used as a water-based ink, the degree of freedom in designing components other than the dispersible colorant increases, and for example, a recording medium having a high ink permeability such as plain paper. It is also possible to use a water-based ink capable of obtaining a sufficiently high print density.
  • the self-dispersibility of the dispersible colorant of the present invention can be confirmed, for example, as follows. Dilute the ink or aqueous dispersion in which the coloring material is dispersed 10 times with pure water, and concentrate it to the original concentration using an ultrafiltration filter having a molecular weight cutoff of 50,000. The concentrate is centrifuged at 1,200 rpm for 2 hours. Separate, remove the sediment and redisperse in pure water. At this time, those in which the sediment can be re-dispersed favorably are judged to have self-dispersibility.
  • Good re-dispersion depends on the fact that it is visually homogeneously dispersed, that there is no noticeable sediment during standing for 1 to 2 hours, and that even if it is shaken lightly, And that the average particle size is less than twice the particle size before the operation when measuring the dispersed particle size by the dynamic light scattering method.
  • the dispersible colorant according to the present invention takes a form in which the colorant has a high specific surface area by fixing the chargeable resin pseudo fine particles, and has a large amount of charge on its vast surface. Realize excellent storage stability. Therefore, more preferable results can be obtained when a large number of the chargeable resin pseudo fine particles are fixed to the coloring material in a dotted manner.
  • the fixed chargeable resin pseudo fine particles have a certain distance, and are preferably uniformly distributed. More preferably, it is desirable that the surface of the coloring material is exposed between the charged resin pseudo fine particles.
  • Such a form is confirmed by observing the ink for aqueous ink jet recording of the present invention with a transmission electron microscope or a scanning electron microscope.
  • the chargeable resin pseudo fine particles fixed to the surface of the color material are separated by a fixed distance, or the force between the plurality of fixed charge resin pseudo fine particles, or the surface of the color material is exposed between the fixed charge resin pseudo fine particles. Can be observed.
  • the charged resin pseudo fine particles are sometimes partially close to each other, and in some cases, the fused resin pseudo particles can be observed. However, there is a distance between the charged resin pseudo fine particles as a whole, If there is a portion where the resin is exposed and these states are distributed, it is considered that the charged resin pseudo fine particles are scattered and adhered to the coloring material. Is obvious.
  • the aqueous ink containing the dispersible colorant according to the present invention exhibited excellent quick-drying properties on a recording medium.
  • the reason for this is not clear, but it is thought to be based on the following mechanism.
  • the dispersible colorant is, as described above, The chargeable resin pseudo fine particles are fixed to the surface of the coloring material and dispersed in the ink. When this ink reaches the recording medium, the solvent in the ink is converted into pores on the recording medium (capacities between cellulose fibers in the case of plain paper, and a receiving layer in the case of coated paper or glossy paper) due to the capillary phenomenon. Is absorbed into the pores.
  • the chargeable resin pseudo fine particles are scattered at portions where the colorants are in contact with each other to form many fine gaps. For this reason, the ink solvent existing between the color materials causes a capillary action to be quickly absorbed into the recording medium.
  • the aqueous ink according to the present invention the one using a dispersible colorant in a form in which charged resin pseudo fine particles are scattered on the surface shows a more preferable quick drying property. It is expected that has been achieved.
  • Surface functional group density of the dispersible colorant according to the present invention 2 5 0 ⁇ ⁇ ⁇ than the 1, 0 0 0 mu mo is preferably less than 1 / g, 2 9 0 ⁇ mo I / g or more 9 0 0 More preferably, it is less than ⁇ o 1 Zg.
  • the surface functional group density is smaller than this range, the long-term storage stability of the dispersible colorant may be deteriorated. If the surface functional group density is much larger than this range, the dispersion stability becomes too high, and the dispersibility easily penetrates on the recording medium, making it difficult to secure a high print density. There are cases.
  • the surface functional group density is determined, for example, as follows, particularly when the surface charge of the dispersible colorant is anionic.
  • HC 1 hydrochloric acid
  • aqueous solution was added, precipitated with 2 0, 0 0 0 rpm s 1 hour condition by centrifugation apparatus dispersible colorant measured in including aqueous dispersion or Inku Let it.
  • Collect sediment After redispersing in pure water, the solid content is measured by a drying method. The redispersed sediment is weighed, a known amount of sodium hydrogen carbonate is added thereto, and the stirred dispersion is further settled by a centrifuge at 80,000 rpm for 2 hours.
  • the supernatant is weighed and the known amount of sodium hydrogen carbonate is subtracted from the neutralization amount obtained by neutralization titration with 0.1N hydrochloric acid to obtain the number of mo 1 per 1 g of coloring material. Functional group density is required.
  • sodium hydroxide (NaOH) is used in place of hydrochloric acid and ammonium chloride is used in place of sodium bicarbonate in the same manner as described above. , Can be similarly determined.
  • the surface energy of the dispersible colorant according to the present invention 7 0 111: Bruno 111 Rukoto 2 or less is also a preferred embodiment. According to the studies of the present inventors, it more possible to control the surface energy of the partial dispersion colorant to 7 O m J / m 2 or less of the range, obtain an appropriate fixing property on the recording medium it can. Wherein when the surface energy of the dispersible colorant is significantly greater than the 7 O m J / m 2, because too high hydrophilicity of the dispersible colorant table surface, the coloring material and an aqueous Inku medium on the recording medium Separation is slow, and the recorded image may not be dried easily. Further, even after the recorded image is dried, the water resistance of the printed matter may be insufficient.
  • the surface energy of the dispersible coloring material used in the present invention is controlled by any of the surface charge, the functional group structure of the coloring material used, and the chemical structure and surface structure of the chargeable resin pseudo fine particles adhered to the coloring material. be able to. Further, the chemical structure and surface structure of the charged resin pseudo fine particles are controlled by any of a polymerization initiator and a monomer component used when synthesizing the charged resin pseudo fine particles.
  • surface energy refers to the free energy of a material's interface and depends on the chemical structure of that interface. The higher the surface energy Indicates that it is easy to wet and has high affinity for water.
  • a value obtained by using an Imperth Gas Gas Chromatograph marketed by Surface 'Measurement System Co., Ltd. is defined as a surface energy value of the dispersible colorant. Specifically, it can be determined by drying a dispersible colorant to form a powder and using it as a stationary phase, and deviating from the retention time of each gas when an organic gas having a different polarity is used as a mobile phase.
  • the coloring material that is a component of the dispersible coloring material according to the present invention will be described below.
  • the coloring material used in the present invention any of known or newly developed coloring materials can be used.
  • hydrophobic dyes, inorganic pigments, organic pigments, metal colloids, coloring resins are used.
  • Desirable is a water-insoluble coloring material such as particles that can be stably dispersed in water together with a dispersant.
  • a coloring material having a dispersed particle size in the range of 0.01 to 0.5 ⁇ (10 to 500 ⁇ ), particularly preferably in the range of 0.03 to 0.3 ⁇ (30 to 300 nm) is used. use.
  • the dispersible coloring material of the present invention using a coloring material dispersed in this range is a preferable dispersing coloring material which gives an image having high coloring power and high weather resistance when used as an aqueous ink.
  • a dispersion particle diameter is an average value of cumulant of particle diameters measured by a dynamic light scattering method.
  • examples of inorganic pigments that can be effectively used as a coloring material include car pump racks, titanium oxide, zinc oxide, zinc oxide, tripon, iron oxide, aluminum oxide, silicon dioxide, kaolinite, and montmorillonite.
  • Talc Barium sulfate, Calcium carbonate, Silica, Alumina, Forced dome red, Benga, Molybdenum red, Kupa permillion, Molypdate range, Graphite, Chrome yellow, Cadmium yellow, Yellow iron oxide, Titanium yellow, Chromium oxide, Pyridian, Cobalt green, titanium cobalt Lean, cobalt chrome green, ultramarine blue, ultramarine blue, navy blue, cobalt pour, cerulean plum, manganese violet, cobalt violet, my power, and the like.
  • Organic pigments that can be effectively used in the present invention include, for example, azo-based, azomethine-based, polyazo-based, phthalocyanine-based, quinatalidone-based, anthraquinone-based, indigo-based, thioindigo-based, quinophthalone-based, benzimidazolone-based, Various pigments such as isoindoline type and isoindolinone type are exemplified.
  • organic insoluble coloring materials that can be used in the present invention include, for example, azo-based, anthraquinone-based, indigo-based, phthalocyanine-based, carbonyl-based, quinonimine-based, methine-based, quinoline-based, and nitro-based colorants.
  • hydrophobic dyes such as dyes. Among these, disperse dyes are particularly preferred.
  • Chargeable Resin Pseudo-Fine Particles-Chargeable resin pseudo-fine particles which are another component of the dispersible colorant of the present invention, are substantially insoluble in water, and are fixed in water of a colorant to be fixed.
  • the dispersion unit (dispersion particle size) in (in the ink) is small, and is defined as a microparticle composed of resin components having a sufficiently high degree of polymerization.
  • the shape of the microparticles may be pseudo-spherical or a plurality of microparticles (chargeable resin pseudo-fine particles) having a uniform size within a certain range.
  • the resin components constituting the charged resin pseudo fine particles are preferably physically or chemically cross-linked to each other.
  • the resin components constituting the charged resin pseudo fine particles are cross-linked to each other can be confirmed by using, for example, the following method.
  • the resin component constituting the charged resin pseudo fine particles is estimated in advance by a known analysis method, and a linear polymer having the same chemical structure (or the same monomer unit composition) is synthesized by solution polymerization, and the Immerse the charged resin pseudo-fine particles and the polymer in an organic solvent that is a good solvent for the polymer, and compare their solubility. Then, when the solubility of the charged resin pseudo fine particles is lower than the solubility of the polymer, it is confirmed that the inside of the charged resin pseudo fine particles is crosslinked.
  • the dispersed particle size of the charged resin pseudo fine particles in water can be measured by, for example, a dynamic light scattering method
  • the average value of the cumulant of the dispersed particle size is used. Is preferably in the range of 10 nm or more and 200 nm or less.
  • the polydispersity index of the dispersed particle size be suppressed to less than 0.2. Dispersion If the average value of the particle size is larger than 200 nm or the polydispersity index is larger than 0.2, the original purpose of colorant ⁇ finely dispersing and stabilizing is not sufficiently achieved. There is.
  • the average value of the dispersed particle diameter is smaller than 10 nm, the form as the chargeable resin pseudo fine particles cannot be sufficiently maintained, and the resin is easily dissolved in water. May not be possible.
  • the particle diameter is smaller than that of the coloring material particles themselves, so that the dispersion stabilization of the coloring material by fixation of the chargeable resin pseudo fine particles in the present invention is effective. Is expressed.
  • the above preferred embodiment is the same even when the dispersed particle size of the chargeable resin pseudo fine particles cannot be measured. In such a case, for example, the average diameter of the chargeable resin pseudo fine particles in an electron microscope observation is as described above. It is considered to be a preferable range or a range similar thereto.
  • the chargeable resin pseudo fine particles are set to a range smaller than the dispersed particle size of the pigment and larger than the coloring material molecule as described above. This is particularly desirable because a dispersible colorant that is extremely structurally stable and has high dispersibility can be obtained.
  • the term "chargeable” refers to a state in which an aqueous medium itself has an ionized functional group in some form, and is preferably self-dispersible due to its chargeability. Therefore, whether or not the particles are charged resin pseudo fine particles is determined by a known and arbitrary method using the surface of the charged resin pseudo fine particles.
  • the resin component constituting the chargeable resin pseudo fine particles may be any resin component, such as any commonly used natural or synthetic polymer or a polymer newly developed for the present invention. Can be used without.
  • the resin component that can be used include an acrylic resin, a styrene Z acrylic resin, a polyester resin, a polyurethane resin, a polyurea resin, a polysaccharide, a polypeptide, and the like.
  • polymers of monomer components having radical polymerizable unsaturated bonds such as acrylic resins and styrene Z acrylic resins, are included.
  • a copolymer can be used preferably.
  • Examples of the monomer having a radical polymerizable unsaturated bond preferably used in the present invention include the following.
  • Classified as hydrophobic monomers for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-propyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, benzyl acrylate, benzyl methacrylate
  • hydrophobic monomers for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isoptyl methacrylate, t-butyl methacrylate, tridecyl methacrylate, benzyl methacrylate, etc.
  • Styrene-based monomers such as styrene, ⁇ -methylinolestyrene, o-methinolestyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, and tert-butylstyrene; itaconate esteranol such as benzyl itaconate; Maleic esters such as dimethyl oleate; fumaric esters such as dimethyl fumarate; acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl acetate and the like.
  • monomers having an anionic group include, for example, monomers having a carboxyl group such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, ethacrylic acid, propylacrylic acid, isopropylacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, and the like.
  • Sulfonate groups such as salts thereof, styrene sulfonic acid, sulfonic acid 12-propyl pyracrylamide, acrylic acid 12-sulfonic acid ethyl ester, methacrylic acid 12-sulfonic acid ethyl ester, butyl acrylacrylamide sulfonic acid, etc.
  • salts thereof, and monomers having a phosphonic acid group such as methacrylic acid 1-2-phosphonate, acrylic acid 12-phosphonate ethyl and the like.
  • methacrylic acid 1-2-phosphonate acrylic acid 12-phosphonate ethyl and the like.
  • Examples of the monomer having a cationic group include monomers having a primary amino group such as aminoethyl acrylate, aminopropyl acrylate, amide methacrylate, aminoethyl methacrylate, and aminopropyl methacrylate; and methyl acrylate.
  • nonionic hydrophilic monomer specifically, for example, monomers having both a radical polymerizable unsaturated bond and a strong hydroxyl group in the structure at the same time are applicable.
  • Hydroxymethyl acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, etc. are classified into this category.
  • known or new various oligomers, macromonomers, and the like can be used without limitation.
  • crosslinkable monomer for example, divinyl benzene, aryl (meth) acrylate, methylenebisacrylamide, and the like can be used.
  • various known or novel crosslinkable monomers can be used.
  • the chargeable resin pseudo fine particles are formed of a copolymer of a monomer component containing at least one kind of hydrophobic monomer and at least one kind of hydrophilic monomer among the above-listed monomers. It is an aspect.
  • hydrophobic monomer one containing at least a monomer having a methyl group at the ⁇ -position and having a radically polymerizable unsaturated double bond.
  • the hydrophobic monomer contains at least an alkyl acrylate compound and an alkyl methacrylate compound (hereinafter, referred to as (meth) ⁇ '-alkyl acrylate compound). It is a form.
  • the (meth) acrylic acid alkyl ester compound has excellent adhesiveness to the coloring material, as well as excellent copolymerizability with the hydrophilic monomer component, uniformity of the surface properties of the chargeable resin pseudo fine particles, and A favorable result is given from the viewpoint of uniform fixation to the colorant.
  • the above-mentioned preferred hydrophobic monomers it is particularly preferable to include at least one selected from benzyl methacrylate or methyl methacrylate.
  • the above-mentioned two types of monomers give the chargeable resin pseudo fine particles favorable heat resistance and transparency.
  • the dispersible coloring material which is fixed exhibits excellent color development.
  • the dispersible color material and the Z or the chargeable resin pseudo fine particles adhered to the color material of the present invention are appropriately selected by selecting the monomer species and the copolymerization ratio constituting the chargeable resin pseudo fine particles.
  • the properties can be controlled, but the glass transition temperature of the copolymer component contained in the charged resin pseudo fine particles is 140 ° C or higher.
  • the temperature is also a preferable embodiment to control the temperature to be ⁇ 25 ° C. or more and 53 ° C. or less.
  • those which are known to have a low glass transition temperature of a homopolymer obtained from the monomer are selected and used.
  • n-butyl acrylate and acrylic acid as monomers in an appropriate ratio.
  • ethyl methacrylate and methacrylic acid as monomers at an appropriate ratio.
  • the glass transition temperature of the chargeable resin pseudo fine particles can be measured by generally used differential scanning calorimetry. For example, in the present invention, a value measured using DSC822e manufactured by METTLER is used. Detailed measurement conditions will be described in Examples.
  • a dispersible colorant comprising a copolymer component having a glass transition temperature of 140 ° C or higher and 60 ° C or lower is recorded by the high film forming property imparted to the chargeable resin pseudo fine particles.
  • a film can be formed with adjacent colorants on paper to form a strong colored film. Therefore, the printed matter obtained by using the dispersible coloring material having such a structure not only imparts high scratch resistance, but also has a scratch resistance even on a glossy recording medium which is extremely disadvantageous in the scratch resistance. Excellent printed matter can be obtained.
  • the aqueous ink containing the dispersible coloring material of the present invention comprising the copolymer component having the glass transition temperature in the above-described range has a temperature at the time of being applied on the recording medium, which is not particularly different from room temperature. Even in cases where it has excellent scratch resistance To give the printed matter. Although the reason for this has not been clarified, it is supposed as follows according to the study of the present inventors. Generally, the glass transition temperature measured by differential scanning calorimetry is the glass transition temperature of a resin in a dry state, but the glass transition temperature is known to decrease when the resin is in a water-absorbing state, for example. ing.
  • the glass transition temperature of the charged resin pseudo fine particles constituting the dispersible colorant present in the aqueous medium as the aqueous ink is lower than the measured glass transition temperature, it is applied to the recording medium.
  • the film exhibits its film forming property and adhesiveness when it is used. In particular, when the glass transition temperature is from 130 ° C to 55 ° C, more preferably from 125 ° C to 53 ° C, the above-mentioned film forming property and adhesiveness are preferably exhibited. Further, it has been clarified by the present inventors that a more preferable result is obtained when the resin component constituting the chargeable resin pseudo fine particles contains at least one kind of hydrophilic monomer at the same time.
  • a composition containing at least an anionic monomer as a hydrophilic monomer is also a preferred mode.
  • a configuration containing an anionic monomer more anionic groups can be introduced into the charged resin pseudo-fine particles, and the surface functional group density of the coloring material can be controlled to the preferable value as described above. This method is also effective.
  • a composition containing an anionic monomer a dispersible colorant exhibiting high dispersion stability particularly in a high pH region to a middle pH region can be obtained.
  • the anionic monomer used in the present invention is not particularly limited as long as it has a functional group exhibiting anionic properties in water.
  • Acrylic acid, methacrylic acid, p-styrenesulfonic acid, and salts thereof are particularly preferably used from the viewpoints of copolymerizability, general versatility, anionic properties, and the like.
  • the configuration containing at least a cationic monomer as a hydrophilic monomer is a preferable mode in which a dispersible colorant exhibiting high dispersion stability can be obtained, particularly in a medium pH region to a low pH region.
  • the cationic monomer is not particularly limited as long as it is a monomer having a functional group that exhibits cationicity in water, and among the radically polymerizable monomers described above, those mentioned as monomers having a cationic group are preferably used. .
  • the method and method for synthesizing the chargeable resin pseudo fine particles and the method for fixing the chargeable resin pseudo fine particles to the color material are known, and the method for synthesizing the charge resin pseudo fine particles and the color material is known. Can be implemented.
  • the present inventors have conducted intensive studies and found that a dispersible colorant comprising a colorant, which is a feature of the present invention, and chargeable resin pseudo fine particles smaller than the colorant, The present inventors have invented a manufacturing method capable of easily obtaining a diffused color material in a state where the chargeable resin pseudo fine particles are fixed to the color material.
  • a method for producing a dispersible colorant according to the present invention which is preferably implemented in the present invention, will be described.
  • the dispersible colorant according to the present invention having the above-mentioned properties can be produced extremely easily by applying the aqueous precipitation polymerization method under the following conditions.
  • a water-insoluble colorant is dispersed in a dispersant to prepare an aqueous dispersion of the water-insoluble colorant.
  • the chargeable resin pseudo fine particles and the coloring material are fixed to each other by a step of subjecting a radical polymerizable monomer to aqueous precipitation polymerization using an aqueous radical polymerization initiator.
  • the dispersible colorant obtained through the aqueous precipitation polymerization process is a chargeable resin pseudo fine particle synthesized in the aqueous precipitation polymerization process, It becomes a water-insoluble colorant that is strongly adhered to the colorant in a uniform and scattered state, and has excellent dispersion stability by itself. Further, in the above-mentioned aqueous precipitation polymerization process, the characteristics of the chargeable resin pseudo fine particles can be easily controlled to the preferable forms as described above. A good fixation state with the chargeable resin pseudo fine particles is achieved.
  • a preferred embodiment in the above-mentioned manufacturing method will be described in more detail.
  • the water-insoluble colorant preferably used in the present invention as described above is dispersed with a dispersant to obtain an aqueous dispersion.
  • a dispersing agent for dispersing the coloring material in the aqueous solution any of ionic, non-ionic and the like can be used, but from the viewpoint of maintaining the dispersion stability in the subsequent polymerization step, a polymer is used. It is desirable to use a dispersant or a water-soluble polymer.
  • those that have sufficient water solubility and have a hydrophobic portion that serves as an adsorption site of the radical polymerizable monomer, particularly a hydrophobic monomer, added to the oil droplet interface at the surface of the colorant fine particles and the polymerization step are preferably used.
  • at least one of the hydrophobic monomers used in the subsequent polymerization step is present as a unit constituting the dispersant. It is preferable from the viewpoint that it is easy to cause sticking to the coloring material.
  • the method for producing a polymer dispersant and a water-soluble polymer that functions as a dispersant that can be used in the present invention is not particularly limited.
  • a monomer having an ionic group and another polymerizable monomer may be used. It can be produced by reacting in a non-reactive solvent in the presence or absence of a catalyst.
  • a dispersant selected from acrylic polymer compounds if the obtained dispersible colorant is intended to have an anionic group in particular, the anionic dispersant is used.On the other hand, the obtained dispersible colorant is intended to have a cationic group in particular. In this case, it is desirable to select a dispersant having a cationic group or a nonionic dispersant.
  • Anionic dispersants are used from the viewpoint of promoting the fixation of the charged resin pseudo fine particles to the coloring material and maintaining the dispersion stability of the coloring material in the polymerization process in the subsequent aqueous precipitation polymerization. It is also a desirable embodiment to use an acid value of from 100 to 250 when using a compound and an amine value of from 150 to 300 when using a cationic dispersant. When the acid value and the amine value are smaller than these ranges, the affinity between the hydrophobic monomer and the dispersant becomes higher than the affinity between the coloring material and the dispersant during the aqueous precipitation polymerization, and the chargeable resin is not charged.
  • the dispersant Before the pseudo fine particles adhere to the colorant, the dispersant may be detached from the surface of the colorant and may not be able to maintain a dispersed state. If the acid value and the amine value are larger than the above ranges, the dispersing agent has a displaced volume effect on the surface of the coloring material and the electrostatic repulsion becomes too strong. Sticking may be hindered.
  • an anionic dispersant it is preferable to select a dispersant having a carboxyl group as an aionic group from the viewpoint of not inhibiting the fixation of the resin fine particles to the coloring material.
  • the colorant In the process of forming a water-insoluble colorant into a dispersion aqueous solution with a dispersant, the colorant preferably has a dispersed particle size of 0.01 m or more and 0.5 ⁇ m or less (10 nm or more and 500 nm or less). , And particularly preferably in the range of 0.03 / im or more and 0.3 / im or less (30 nm or more and 300 nm or less).
  • the dispersion particle size in this process largely reflects on the dispersion particle size of the obtained dispersible colorant, and the above range is preferable from the viewpoint of the coloring power and the weather resistance of the image and the dispersion stability. .
  • the dispersion particle size distribution of the water-insoluble colorant used in the present invention is preferably as monodisperse as possible.
  • the particle size distribution of the dispersible coloring material obtained by fixing the charged resin pseudo fine particles tends to be narrower than the particle size distribution of the aqueous dispersion solution before the polymerization step shown in FIG.
  • Certain forces basically depend on the particle size distribution of the aqueous dispersion described above. It is also important to narrow the particle size distribution of the coloring material in order to surely induce the fixation of the coloring material and the charged resin pseudo fine particles by hetero aggregation.
  • the obtained dispersible colorant has excellent dispersion stability.
  • the particle size of the colorant in a dispersed state differs depending on various measurement methods.
  • the organic pigment is a spherical particle, it is extremely small, but in the present invention, ELS-800 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. is used. At 0, the average particle diameter and polydispersity index determined by dynamic light scattering based on principle and cumulant analysis were used.
  • the method of dispersing the water-insoluble colorant in water may be any method among the methods in which the colorant can be stably dispersed in water under the conditions described above, as long as the method uses a dispersant as described above. It is not limited to any of the methods described. Alternatively, a dispersing method newly developed for the present invention may be used. In general, for example, when the water-insoluble colorant is a pigment, the amount of the polymer dispersant to be used is preferably from 10% by mass to 130% by mass based on the pigment. I have. In addition, when the water-insoluble colorant used has no self-dispersibility itself, the performance of the dispersible colorant obtained by the above-described preferred embodiment of the chargeable resin pseudo fine particles to be fixed can be controlled. It is preferred in that respect.
  • Examples of the method of dispersing the colorant used in the present invention include, for example, a disperser such as a paint shaker, a sand mill, an agitator mill, and a three-roll mill; If it is a dispersion method generally used for each color material, such as a machine, You are not limited in any way.
  • a disperser such as a paint shaker, a sand mill, an agitator mill, and a three-roll mill.
  • any general water-soluble radical polymerization initiator can be used.
  • the water-soluble radical polymerization initiator include persulfates and water-soluble azo compounds.
  • it may be a redox initiator formed by a combination of a water-soluble radical polymerization initiator and a reducing agent.
  • a polymerization initiator that gives a polymerization initiator residue having the same sign as the surface characteristics of the obtained dispersible colorant is selected.
  • An embodiment in which a water-soluble azo compound (hereinafter referred to as an aqueous azo radical polymerization initiator) is used as a radical polymerization initiator is another preferred embodiment of the present invention.
  • An azo-based radical polymerization initiator containing water is a compound having at least one azo group in the molecule. The azo group is cleaved by heat (or light) to generate a radical, and the polymerization is carried out. To start. Compared with the case where persulfate is used, when the aqueous azo radical polymerization initiator is used, the decrease in pH in the polymerization system due to the reaction of the initiator is smaller, so that the dispersibility in the polymerization system is reduced.
  • a quinacridone pigment is a pigment having a structure represented by the following general formula (1). Specifically, P.V. Ret) 19, PR (pigment red) 122, P.R. 192, PR 202, PR 206, PR 207, PR 209 and the like.
  • water-soluble azo polymerization initiator preferably used in the present application, those commonly used for conventional emulsion polymerization and the like are preferably used, and other polymerization initiators used for newly developed emulsion polymerization are used. Can also be used.
  • VA-080 (2,2'-azobis (2_methyl-1N- (1,1_bis (hydroxymethyl) -2-hydroxyhydroxyethyl) propionamide))
  • VA-086 (2,2, azobis ( 2-methyl-1-N- (2-hydroxyethyl) propionamide)), VA-057 (2,2, -azobis (2- (N- (2-carboxyethyl) amidino) propane)), VA- 058 (2, .2,1 azobis (2- (3,4,5,6, -tetrahydropyrimidine-12-yl) propane) dihydrochloride),
  • VA-060 (2,2,1 azobis (2 — (1— (2—Hydroxitytil) 1-2—Imidazoline-1-yl) Propane) Dihydrochloride, V—50 (2,2, -azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride), V—501 ( 4, 4, azobis (4-cyanopentanoic acid)) (all manufactured by Wako Pure Chemical
  • azo radical initiators particularly those having a carboxylic acid group and an amino group, for example, VA-057 (2,2'-azobis (2- (N- (2-carboxyethyl) amidino) propane)
  • VA-057 2,2'-azobis (2- (N- (2-carboxyethyl) amidino) propane
  • the radically polymerizable monomer used in the production method of the present invention becomes a component constituting the charged resin pseudo fine particles through the aqueous precipitation polymerization step described above, the resin substantially insoluble in water is used. As described in the section of the fine particles, it may be appropriately selected according to the characteristics of the chargeable resin pseudo fine particles and the dispersible colorant to be obtained.
  • any of conventionally known radical polymerization monomers or radically polymerizable monomers newly developed for the present invention can be used.
  • FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 2C, and FIG. 2D are process diagrams schematically illustrating the process flow of the manufacturing method. The process until a dispersible colorant is obtained by this process is considered as follows. First, as shown in FIG. 2A, a dispersion aqueous solution in which the coloring material 1 is dispersed in the aqueous solution by the dispersant 3 is prepared.
  • the coloring material is dispersion-stabilized by the adsorption of the dispersant, and the adsorption is in thermal equilibrium.
  • the temperature of the dispersion aqueous solution prepared in FIG. 2A is increased while stirring, and a monomer component 4 is added to the dispersion aqueous solution together with, for example, an aqueous radical polymerization initiator 5 (see FIG. 2B).
  • the added aqueous radical polymerization initiator is cleaved by raising the temperature and Of the monomer component added to the aqueous dispersion, and contributes to the reaction between the hydrophobic monomer dissolved in the aqueous phase in a small amount and the water-soluble monomer in the aqueous phase.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a process from the polymerization of the monomer 4 to the generation of the dispersible colorant 6 (FIG. 2C).
  • the reaction of the monomer 4 proceeds as described above, the oligomer 7 generated by the polymerization reaction of the monomer component becomes insoluble in water and precipitates from the aqueous phase to form a precipitate 8.
  • the oligomers precipitated at this time do not have sufficient dispersion stability, they form the charged resin pseudo fine particles 2 together.
  • the chargeable resin pseudo-fine particles 2 further cause hetero-aggregation around the hydrophobic surface of the colorant in the aqueous dispersion as a nucleus, and the resin component forming the surface of the color material 1 and the chargeable resin pseudo-fine particles 2 Are strongly adsorbed by hydrophobic interaction.
  • the polymerization reaction continues to progress inside the charged resin pseudo fine particles 2, and changes to a more energy stable form while increasing the number of adsorption points with the coloring material 1.
  • the inside of the charged resin pseudo fine particles 2 is highly formed with physical crosslinking, the form in which the most stable adsorption to the coloring material 1 is fixed is fixed.
  • the coloring material 1 is stabilized by the plurality of charged resin pseudo fine particles 2 being fixed, and the dispersant in the equilibrium state is separated from the surface of the coloring material 1.
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of the charged resin pseudo fine particles 2 obtained as described above on the side of the bonding interface with the coloring material 1.
  • the charged resin pseudo fine particles which are aggregates of the resin components, have a hydrophilic monomer unit 911, a hydrophobic mono unit 912, etc., which are arbitrarily distributed.
  • the surface energy has a distribution, and there are many adsorption points 10 which coincide with the surface energy of the coloring material.
  • FIG. 5 shows an enlarged schematic diagram of the interface between a part of the charged resin pseudo fine particles 11 and a part of the color material particles 1 a.
  • the interface 11 of the charged resin pseudo fine particles is shown in FIG. While adsorbing the adsorption point 10 shown in (1), the coloring material is stably fixed in a form corresponding to the surface shape of the portion 1a.
  • the charged tree Since the polymerization reaction is progressing inside the fat pseudo fine particles, the adsorption is stabilized and the fixing to the coloring material is achieved.
  • a dispersible colorant having the above-described configuration is easily formed (see FIG. 2D).
  • the charge resin pseudo fine particles are interposed between the charged resin pseudo fine particles. Due to the mutual action of electrostatic repulsion, the charged resin pseudo fine particles are scattered and adhered to the coloring material, and the above-described preferred embodiment is obtained.
  • the polymerization reaction conditions vary depending on the properties of the polymerization initiator, dispersant, and monomer used.For example, the reaction temperature is set to 10 ° C. or less, preferably
  • the reaction time is 1 hour or more, preferably 6 hours or more and 30 hours or less.
  • the stirring speed during the reaction is preferably from 50 rpm to 500 rpm, and more preferably from 150 rpm to 400 rpm.
  • the monomer component when polymerizing a monomer component containing at least one type of hydrophobic monomer and at least one type of hydrophilic monomer to obtain charged resin pseudo fine particles, preferably the monomer component is used. It is desirable that the aqueous radical polymerization initiator be dropped into an aqueous dispersion of a water-insoluble colorant which contains a polymerization initiator in advance. Alternatively, it is also desirable to add dropwise to the aqueous dispersion of the water-insoluble colorant simultaneously or separately with the aqueous radical polymerization initiator.
  • the copolymerization ratio of the monomers having the different properties should always be kept constant. Is desirable. If a mixture of the above monomers is added to the polymerization system in excess of the amount of the monomer consumed in the polymerization reaction within a fixed time, only a specific type of monomer is preliminarily polymerized, and the remaining monomers are preliminarily polymerized. The polymerized monomer tends to polymerize after consumption, and in this case, the generated chargeable resin pseudo fine particles have large non-uniform properties. Generated in this way Among the charged charged resin pseudo fine particles, those having a particularly high content of a hydrophilic monomer component may not be able to adhere to the surface of the coloring material in some cases.
  • an ionic monomer such as acrylic acid or methacrylic acid
  • it may be partially dependent on the properties of the polymer dispersant in which the coloring material is dispersed. In some cases, causing aggregation. In order to prevent this, it is also a preferred embodiment to neutralize the anionic monomer in advance and add it in the form of sodium salt or potassium salt.
  • a further purification treatment is performed. It is desirable to carry out.
  • purifying the unreacted polymerization initiator, monomer component, dispersant, water-soluble resin component that did not lead to fixation, and chargeable resin pseudo fine particles in the above means the storage stability of the dispersible colorant. It is important in keeping high.
  • the purification method to be used an optimum one may be selected from the generally used purification methods and used. For example, purification using a centrifugation method or an ultrafiltration method is also a preferable embodiment.
  • a dispersible colorant in which charged resin pseudo fine particles made of a desired copolymer are fixed on the surface of the colorant can be obtained by controlling many control factors.
  • the dispersible colorant that has undergone the process of the present invention can obtain a large surface functional group density even when the amount of the anionic monomer used in the above process is relatively small, and high Dispersion stability can be imparted.
  • the dispersion stability of the charged resin pseudo fine particles can be increased without impairing the long-term storage stability.
  • the present inventors think as follows.
  • the portion containing a lot of components derived from the aionic monomer is preferentially in the aqueous phase, that is, the charged resin pseudo fine particles.
  • the surface of the dispersible coloring material of the present invention having a structurally large specific surface area further has an anionic property derived from an anionic monomer component. It is expected that a large number of groups will be present, and as a result, the dispersible colorant according to the production method of the present invention will be stabilized with less anionic monomer components.
  • the aqueous ink according to the present invention is characterized by containing the dispersible coloring material described above.
  • the coloring material used is a pigment
  • the pigment content is generally 0.1% by weight to 20% by weight, preferably 0.3% by weight to 15% by weight based on the ink.
  • the dispersible coloring material of the present invention is present in the ink with the chargeable resin pseudo fine particles 2 fixed to the surface of the coloring material 1. Therefore, the coloring material adheres to the recording medium and the adjacent coloring material on the recording paper via the chargeable resin pseudo fine particles fixed on the surface. Therefore, printed matter obtained by using the aqueous ink of the present invention has excellent scratch resistance.
  • a water-based ink in which self-dispersible resin particles are dispersed is usually used, so that a water-insoluble coloring material such as a pigment is usually used on a glossy medium. High gloss printing is possible.
  • the chargeable resin pseudo fine particles ( ⁇ ) fixed to the coloring material and the self-dispersible resin fine particles ( ⁇ ) dispersed in the ink are present.
  • the monomer component constituting the fine particles ( ⁇ ) and the monomer component constituting the self-dispersing resin fine particles ( ⁇ ) contain at least one common monomer component, whereby the chargeable resin pseudo fine particles ( ⁇ ) Since the affinity between the dispersible coloring material to which the particles are fixed and the self-dispersing resin fine particles ( ⁇ ) is increased and the adhesive force is increased, the abrasion resistance of a printed matter particularly on a glossy medium is greatly improved.
  • the average value of the surface zeta potential of the dispersible colorant in the aqueous medium constituting the aqueous ink is one, especially when the dispersible colorant has an anionic group.
  • the range is 2 OmV or more and 18 OmV or less, and in the case of having a cationic group, the average value is +1 OmV or more and +6 OmV or less. is there.
  • the zeta potential when the zeta potential is in the range of 15 mV to +1 O mV, the high dispersion stability of the dispersible colorant is hindered by the action of the aqueous medium, and the long-term storage stability of the aqueous ink is reduced. May be insufficient.
  • the zeta potential when the zeta potential is lower than 18 O mV or higher than +6 O mV, the storage stability of the ink is excellent, but the water resistance of the printed matter may be insufficient. .
  • zeta ( ⁇ ) potential is also called zeta potential or electrokinetic potential.
  • zeta potential When a solid and a liquid that are in contact with each other make a relative motion, the potential difference generated at the interface between the two. Means It is used to analyze the surface state of a solid present in a liquid. Among the electric double layer generated at the interface between the solid and the liquid, the part close to the surroundings has a stationary phase (or adsorption phase). Opposite charge Are stuck. When a solid and a liquid make relative motion, this stationary phase moves together with the solid, so the potential difference that actually governs the movement is considered to be the potential difference between the surface of the stationary phase and the inside of the solution. This potential difference is called zeta potential.
  • the zeta potential takes a positive or negative value depending on whether the charge of the stationary phase is positive or negative.
  • the zeta potential of the water-insoluble colorant prevents the colorants from approaching each other and maintains the dispersed state.
  • the zeta potential is an important physical property value.
  • the absolute value of the zeta potential greatly contributes to dispersion stability, but also its distribution should be considered.
  • the surface of the dispersion having a small absolute value and the surface of the absolute value have the same sign.
  • a hetero-coagulation phenomenon is likely to occur due to an attractive force acting between large dispersion surfaces. That is, the zeta potential of the dispersible colorant in the aqueous ink according to the present invention is uniform, and the effect on the dispersion stability is exerted when the absolute value is uniform. According to the studies of the present inventors, it can be obtained the desired dispersion stability if less than 5 0 with a standard deviation becomes apparent to the zeta potential power the average value of the dispersible colorant of the present invention.
  • the zeta potential is a value that changes depending on various conditions such as the dielectric constant, pH, and salt concentration of the aqueous medium in which the coloring material (the same applies to all other colloidal dispersions).
  • the absolute values and distributions measured at the media conditions in which the material is used should be discussed.
  • the zeta potential of the dispersible colorant in the aqueous ink can be measured by a generally known and commonly used method.
  • the coloring material is diluted to an appropriate ratio in an aqueous mixed solvent used as an aqueous ink using ZEEC OM manufactured by Microtech Nichion Co., Ltd.
  • the moving speed of the dispersed particles (that is, the dispersible colorant in the case of the present invention) when the above electric field is applied is defined as a value obtained by measuring by an image processing method.
  • the electrical conductivity of the aqueous medium may be abnormally high, and the measurement may not be performed.
  • remove or reduce the electrolyte component until it reaches 0.01 M and measure the pH of the aqueous medium in accordance with the pH when the ink is used.
  • the zeta potential is preferably used in the present invention. An ink having stability can be obtained.
  • the adhesion between the coloring materials and between the coloring materials and the recording medium can be enhanced, so that excellent scratch resistance can be imparted to the printed matter.
  • a dispersible colorant obtained by adhering chargeable resin pseudo fine particles including a copolymer component having a glass transition temperature of 140 ° C.
  • the film forming property can be more effectively expressed, and the abrasion resistance of the glossy paper can be further improved.
  • B / P is significantly larger than 4.0, the ink becomes highly viscous as a whole, and the ejection stability may be impaired especially when used in an ink jet recording apparatus. Further, since the amount of the resin is extremely large relative to the coloring material, the coloring property of the coloring material on the recording medium may be hindered, and a sufficient printing density may not be obtained.
  • the ink jet recording apparatus has excellent abrasion resistance and can be used in an ink jet recording apparatus.
  • a water-based ink having both ejection stability can be obtained.
  • resin mass refers to the total amount of the charged resin pseudo fine particles contained in the ink according to the present invention, and also includes a resin component that is clearly strongly adsorbed on the pigment surface. There is. However, water-soluble resin components that can be easily separated from pigments are not included.
  • the value of B / P described above can be generally determined by a differential thermogravimetric analysis method. In the present invention, however,] / ⁇ 4 / ⁇ 0/30/85 Use the value measured and calculated in 1. That is, in the present invention, the sediment obtained by centrifuging the dispersible colorant or the aqueous ink jet recording ink containing the colorant according to the present invention at 80,000 rotations for 2 hours is dried.
  • the BZP was calculated by weighing and calculating the mass change before and after the decomposition temperature of each of the pigment and the fat component when the temperature was raised in a nitrogen atmosphere or in the atmosphere.
  • the ink jet recorded image according to the present invention is formed on a recording medium by an ink jet recording apparatus as described below, using the aqueous ink of the present invention containing the dispersible colorant having the above-described configuration.
  • a recording medium used in the present invention any medium capable of ink jet recording can be used without limitation.
  • the dispersible colorant of the present invention has a preferred form as shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C as an action due to its characteristic shape. (Most preferably only Figure 7B or Figure 7C), but the level of implementation includes them at the same time).
  • FIG. 7A is particularly likely to occur when the self-dispersible resin fine particles B are further added to the aqueous ink described above, and the charged resin pseudo fine particles are used to fill the unevenness between the coloring materials on the recording medium 14.
  • a highly glossy image is realized even on a recording medium by depositing the self-dispersing resin fine particles B.
  • FIG. 7B shows that the charged pseudo fine particles 2 adhered to each color material existing between the adjacent color materials, In this state, a strong colored film is formed by fixing to each of the coloring materials, and a recorded image having high durability and durability is formed. Furthermore, by making the ratio of the chargeable resin pseudo fine particles fixed to the surface of the color material relatively small, the function of FIG. A preferable form as shown in FIG. 7C is adopted.
  • Figure 7C shows the electrostatic repulsion (indicated by the arrow 15 in the figure) of the chargeable resin pseudo fine particles and the surface of the coloring material during the aggregation of the dispersible coloring material in the ink attached to the recording medium. It shows that the form of aggregation is controlled by the balance with the aggregation force. By performing such control, it becomes possible to control the image density or the bleeding of the ink by controlling the aggregation of the color material on the recording medium.
  • the dispersible coloring material according to the present invention and the water-based ink containing the coloring material are used for an ink jet discharge type head, or as an ink tank containing the ink, or as a filling material. It is also effective as an ink for use.
  • the present invention provides an excellent effect in a bubble jet (registered trademark) type recording head and recording apparatus among the ink jet recording methods.
  • the typical configuration and principle are described, for example, in the basic specifications disclosed in Japanese Patent Nos. 4,723,129 and 4,740,796. It is preferable to use the principle based on this principle.
  • This method can be applied to any of the so-called on-demand type and continuous type.
  • the on-demand type it is arranged corresponding to the sheet holding the ink and the liquid path.
  • a full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording medium that can be recorded by the recording apparatus a combination of a plurality of recording heads as disclosed in the above specification is used. Either a configuration that satisfies the length or a configuration as a single recording head that is integrally formed may be used, but the present invention can exert the above-described effects more effectively.
  • a replaceable chip-type recording head or the recording head itself which is attached to the main body of the device and enables electrical connection with the main body and supply of ink from the main body.
  • the present invention is also effective when a cartridge-type recording head provided integrally is used.
  • the present invention can further stabilize the effects of the present invention by adding recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, and the like provided as a configuration of the recording apparatus to which the present invention is applied. It is a good thing. To be specific, these are the caps for recording heads.
  • Recording ink 1 according to Example 1 was produced in the following manner. First, a mixture of 10 parts of carbon black, 6 parts of glycerin, 10 parts of a styrene-acrylic acid-based resin dispersant, and 74 parts of water was mixed at 1,500 rpm with a sand mill manufactured by Kaneda Rika Kogyo Co., Ltd. For 5 hours to obtain a pigment dispersion liquid 1. The sand mill used 0.6 mm zirconia beads and the filling rate in the pot was 70%.
  • the carbon black used in this example is B lack Pearls 880 (hereinafter abbreviated as BP 880) marketed by Cabot Co. of the United States.
  • an aqueous solution was prepared by previously adding water and a hydroxylic power equivalent to the above-mentioned acid value and stirring at 80 ° C.
  • the resulting Pigment Dispersion Liquid 1 was stably dispersed with an average dispersed particle size of 98 nm, and the polydispersity index was 0.16.
  • the pigment dispersion 1 obtained above as 100 parts, under a nitrogen atmosphere, heated to 70 ° C, and while stirring with a motor, the following mixed solution was gradually added dropwise and added for 5 hours. Polymerization was performed.
  • the mixed solution was composed of 5.5 parts of methyl methacrylate, 0.5 part of acrylic acid, 0.12 part of potassium hydroxide, 0.05 part of persulfuric acid, and 20 parts of water.
  • the resulting dispersion was diluted 10-fold with water, Aggregated components were removed by centrifugation at 5,000 rpm for 10 minutes. Thereafter, the mixture was further purified by centrifugation at 12,500 rpm for 2 hours to obtain a dispersible colorant 1 as a precipitate.
  • This dispersible colorant 1 was dispersed in water, centrifuged at 1,200 rpm for 60 minutes, and the sediment re-dispersed in water was dried.
  • the scanning electron microscope JS M When observed at 50,000 magnifications with -670 (manufactured by JEOL High-Tech Co., Ltd.), the dispersible coloring material 1 was observed to have resin fine particles fixed to the surface of carbon black. Was. The color materials after this described in the present example were confirmed in the same manner as above.
  • the dispersible colorant 1 obtained above was contained in the ink at a concentration of 4%, and the following component composition was mixed with the dispersible colorant 1. Further, the dispersible coloring material 1 was mixed with a filter having a pore size of 2.5 microns. The mixture was filtered under pressure to prepare a recording ink 1 of this example.
  • Example 2 Using 100 parts of the same pigment dispersion liquid 1 as prepared in Example 1, under a nitrogen atmosphere, heated to 70 ° C, and the following mixture was gradually dropped while stirring with a motor. In addition, polymerization was performed for 8 hours. The mixture used above consists of 5.7 parts of styrene, 0.3 parts of acrylic acid, 0.07 parts of potassium hydroxide, 0.05 parts of potassium persulfate and 20 parts of water. After the polymerization, purification was performed by centrifugation in the same manner as in Example 1 to obtain Dispersible Coloring Material 2. Further, in the same manner as in Example 1, the recording ink of the present example containing the dispersible colorant 2 obtained above at a concentration of 4% in the ink was used. 2 was prepared.
  • Example 2 Using 100 parts of the same Pigment Dispersion Liquid 1 as prepared in Example 1, under a nitrogen atmosphere, heated to 70 ° C, and the following mixture was gradually added dropwise while stirring with a motor. The polymerization was carried out for 6 hours.
  • the mixture used above consisted of 5.7 parts of methyl methacrylate, 0.3 part of acrylic acid, 0.07 part of potassium hydroxide, 0.05 part of potassium persulfate and 20 parts of water. After the polymerization, purification was performed by centrifugation in the same manner as in Example 1 to obtain Dispersible Coloring Material 3.
  • the ink contains the dispersible colorant 3 obtained above at a concentration of 4%, and further contains the resin fine particles B1 prepared above at a concentration of 1.2%.
  • a recording ink 3 of this example was prepared.
  • Example 2 Observation of the obtained dispersible colorant 4 in the same manner as in Example 1 revealed that even in the dispersible colorant 4, resin fine particles were present on the surface of the carbon black. Although the state of sticking was observed, it could be confirmed that compared with the case of Example 1, the portion that had been fused was more.
  • Example 5 As in the case of obtaining the fine resin particles B1 in Example 3, 100 parts of the pigment dispersion liquid 1 was replaced, polymerization was performed, and purification was performed by centrifugation to obtain the fine resin particles B2. Got. Then, in the same manner as in Example 1, the ink contains the dispersible colorant 4 obtained above at a concentration of 4%, and further contains the resin fine particles B2 prepared above at a concentration of 1.2%. A recording ink 4 of this example was prepared.
  • Example 5 Example 5
  • Example 2 Using 100 parts of the same pigment dispersion liquid 1 as prepared in Example 1, while heating at 50 ° C under a nitrogen atmosphere, the following mixed liquid was gradually dropped while stirring with a motor. In addition, polymerization was performed for 5 hours.
  • the mixed solution used above consisted of 6 parts of butyl acrylate, 0.05 part of potassium persulfate, and 20 parts of sodium thiosulfate and water in equimolar amounts to potassium persulfate. After the polymerization, purification was performed by centrifugation in the same manner as in Example 1 to obtain Dispersible Coloring Material 5.
  • Example 1 Observation of the obtained dispersible color material 5 in the same manner as in Example 1 reveals that even in the dispersible color material 5, resin fine particles are fixed to the surface of the car pump rack. As a result, it was confirmed that the number of fused portions was larger than that of Example 1. Further, in the same manner as in Example 1, a recording ink 5 of this example including the dispersible colorant 5 obtained above at a concentration of 4% in the ink was prepared.
  • Example 2 Using 100 parts of the same pigment dispersion liquid 1 as prepared in Example 1, under a nitrogen atmosphere, heated to 70 ° C, and the following mixture was gradually dropped while stirring with a motor. Force U, polymerization was carried out for 5 hours.
  • the mixture used above consisted of 17.2 parts of methyl methacrylate, 0.8 part of sodium p-styrenesulfonate, 0.05 part of potassium persulfate and 20 parts of water. After the polymerization, a far end was obtained in the same manner as in Example 1. Purification was performed by centrifugation to obtain dispersible coloring material 6. Further, in the same manner as in Example 1, a recording ink 6 of this example containing the dispersible colorant 6 obtained above at a concentration of 4% in the ink was prepared.
  • the recording ink 7 according to this example was produced in the following manner. First, a mixed solution having a composition consisting of 10 parts of carbon black, 6 parts of glycerin, 10 parts of a styrene-dimethylaminoethyl acrylate copolymeric cationic dispersant, and 74 parts of water was passed through a sand mill manufactured by Kaneda Rika Kogyo Co., Ltd. The mixture was dispersed at 1,500 rpm for 5 hours to obtain a pigment dispersion liquid 2. The sand mill used zirconia beads with a diameter of 0.6 mm, and the filling rate in the pot was 70%.
  • the dispersion was prepared by adding water and acetic acid slightly in excess of the amine value, stirring the mixture at 80 ° C., and forming a water solution.
  • the obtained pigment dispersion liquid 2 was stably dispersed at an average dispersed particle diameter of 105 nm, and had a polydispersity index of 0.18.
  • Example 8 It consists of 3 parts and 20 parts of water.
  • the obtained dispersion was diluted 10-fold with water, and centrifuged at 50,000 rpm for 10 minutes to remove aggregated components. Thereafter, the mixture was further purified by centrifugation at 12,500 rpm for 2 hours to obtain a dispersible colorant 7 as a precipitate. Further, in the same manner as in Example 1, the dispersible color material 7 obtained above was used, and the mixture was prepared and filtered according to the same formulation as in Example 1, and the dispersible color material 7 was added to the ink by 4%.
  • the recording ink 7 of this embodiment including the density Made. ⁇ Example 8 '
  • the recording ink 8 according to this example was produced in the following manner.
  • a coloring material a mixture having a composition consisting of 10 parts of Pigment Blue (PB) 15: 3 (manufactured by Clariant), 6 parts of dariserin, 10 parts of a styrene-acrylic acid-based dispersant, and 74 parts of water.
  • the liquid was dispersed in a sand mill manufactured by Kaneda Rika Kogyo Co., Ltd. at 1,500 rpm for 5 hours to obtain Pigment Dispersion Liquid 3.
  • a sand mill manufactured by Kaneda Rika Kogyo Co., Ltd. at 1,500 rpm for 5 hours to obtain Pigment Dispersion Liquid 3.
  • 0.6 mm zirconia beads were used, and the filling rate in the pot was set to 70%.
  • the resulting Pigment Dispersion Liquid 3 was stably dispersed at an average dispersed particle size of 108 nm, and had a polydispersity index of 0.14.
  • the recording ink 9 according to the present example was produced in the following manner. First, a composition consisting of 10 parts of Pigment Yellow (PY) 180 (manufactured by Clariant) as a coloring material, 6 parts of dariserin, 10 parts of a styrene-atalylic acid-based dispersant, and 74 parts of water. was dispersed in a sand mill manufactured by Kaneda Rika Kogyo Co., Ltd. at 1,500 rpm for 5 hours to obtain a pigment dispersion 4. The sand mill used 0.6 mm zircon your beads, and the filling rate in the pot was 70%.
  • PY Pigment Yellow
  • Clariant manufactured by Clariant
  • the resulting Pigment Dispersion Liquid 4 was stably dispersed at a mean particle size of 126 nm, and the polydispersity index was 0.16.
  • Example 2 Using the dispersible color material 9 obtained above, mixing and filtering were performed in the same manner as in Example 1, and the ink of the present example including the dispersible color material 9 at a concentration of 3.5% in the ink was recorded. Ink 9 was prepared.
  • the recording ink 10 according to the present example was produced in the following manner. First, 10 parts of Pigment Red (PR) 122 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) as a coloring material, 6 parts of glycerin, 10 parts of styrene-acrylic acid-based dispersant, and 74 parts of water
  • the mixed liquid having the composition was dispersed in a sand mill manufactured by Kaneda Rika Kogyo Co., Ltd. at 1,500 rpm for 5 hours to obtain Pigment Dispersion Liquid 5.
  • Zirconia beads with a diameter of 0.6 mm were used in the sand mill, and the filling rate in the pot was 70%.
  • the resulting pigment dispersion 5 is an average
  • the particles were dispersed stably at a dispersed particle size of 96 nm, and the polydispersity index was 0.13.
  • the mixture was further centrifuged at 12,500 rpm for 2 hours to obtain a dispersible coloring material 10 as a sediment.
  • the same formulation as in Example 1 was carried out, and the mixture was filtered and the dispersible color material 10 was contained in the ink at a concentration of 3.5%. Recording ink 10 was prepared.
  • a 5% aqueous dispersion of each dispersible colorant is diluted 10-fold with pure water and concentrated to the original concentration using an ultrafiltration filter with a molecular weight cut-off of 500,000.
  • the separated sediment is taken out, redispersed in pure water, and visually dispersed uniformly, and the average particle size measured by the dynamic light scattering method described below is 2% of the particle size before operation. It was confirmed that it was within 2 times and evaluated according to the following criteria.
  • each dispersible colorant was placed in a glass sample bottle in the form of a dispersion aqueous solution, and after standing for one month at 60 ° C in a closed state, the dispersion state was visually determined.
  • the evaluation criteria are as follows.
  • Each dispersible colorant was measured by a dynamic light scattering method using ELS-800, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., and the average value of cumulant was defined as the average particle size.
  • the glass transition temperature of the resin fine particles fixed to each dispersible colorant was determined by drying the dispersible colorant as a sample, and using a Mettler's Toledo DSC 82 22 e DSC 0.52 ° C / It was measured at a heating rate of min. • Surface functional group density
  • the surface functional group density of each dispersible colorant was determined as follows. A large excess amount of hydrochloric acid (HC 1) was added to the aqueous dispersion of the coloring material, and the precipitate that had settled under a condition of a centrifuge at 200,000 rpm for 1 hour was re-dispersed in pure water to obtain a solid content. The sediment was weighed to determine the ratio, and a dispersion of a known amount of sodium bicarbonate added and stirred was further sedimented by a centrifugal separator at 80,000 rpm for 2 hours.
  • HC 1 hydrochloric acid
  • the supernatant was weighed, and the surface functional group density was calculated by subtracting the known amount of sodium hydrogen carbonate and the blank value obtained by measuring pure water from the neutralization amount determined by neutralization titration with a 0.1N aqueous HC1 solution. did. If it is obvious that the polar group has a cationic group, sodium hydroxide (NaH) is used in place of the HC1 aqueous solution, and ammonium chloride is used instead of sodium hydrogencarbonate. I asked.
  • NaH sodium hydroxide
  • Table 1 shows the compositions and evaluation results of the inks of Examples 1 to 8.
  • M MA is methyl methacrylate
  • AAc is acrylic acid
  • St is styrene
  • Bz MA is benzyl methacrylate.
  • BA represents butyl acrylate
  • Na SS represents sodium p-styrenesulfonate
  • DMAEA dimethylaminoethyl acrylate
  • KPS represents persulfuric acid lime
  • NaTS represents sodium thiosulfate.
  • the characteristics of the ink were evaluated as follows.
  • printing on a recording medium is performed by an ink jet recording apparatus.
  • the obtained images were evaluated.
  • An image was formed using a BJS 600 marketed by Canon Inc. as the inkjet recording apparatus used.
  • the optical density (OD), sharpness, scratch resistance, marker resistance, storage stability at room temperature and ejection stability of the printed matter were evaluated as follows, and the results are shown in Table 2. .
  • BZP values were determined by differential thermogravimetry. The obtained ink was dried and used as a sample to measure and calculate with TGAZSDTA851 manufactured by METTLER TOLEDO.
  • Each of the dispersible coloring materials was diluted to about 100,000 times with an aqueous solvent from which the dispersible coloring material and the resin fine particles were removed from the ink formulation described in Example 1, and the cells were diluted with a microtech Nichion ZEECOM.
  • the value of the ⁇ potential on the stationary surface was measured for 100 particles, and the average value was defined as the ⁇ potential of each color material.
  • the standard deviation of each of the 100 measured values was determined.
  • the optical density (OD) of the printed matter after one day passed was measured and evaluated according to the following criteria.
  • cyan text was printed instead of Bk text, the optical density of cyan was measured instead of black, and the case where OD was 1.0 or more was evaluated as A.
  • the printed matter 00 is 1.3 or more.
  • OD of printed matter is 0.8 or more and less than 1.3.
  • O D of the printed matter is less than 0.8.
  • Abrasion resistance of printed matter has the printed portion multiplied by the weight of 40 g / cm 2 Silbon The paper was rubbed five times, and the disorder of the printed portion was visually observed and evaluated according to the following criteria. A: There is no printing disorder due to rubbing and no stain on the white portion.
  • the marker resistance of the printed matter was evaluated by the following criteria by tracing the printed part once with a fluorescent yellow marker pen (Zebra Optex), visually observing disturbance of the printed part, and evaluating the following criteria.
  • the storage stability was determined by visually observing the state of dispersion in the ink after each ink was placed in a glass sample bottle and allowed to stand at room temperature for one month in that state.
  • the evaluation criteria are as follows.
  • the ejection stability was determined by printing 100 sheets of a specific Bk text continuously, comparing the initial printed matter with the last printed matter, and visually checking the printed matter.
  • Example 3 in which self-dispersible resin fine particles were added exhibited excellent characteristics as compared with Recording Ink 1 containing a dispersible colorant synthesized from the same monomer species.
  • MA Methyl methacrylate
  • AAc Ataryl
  • St Styrene
  • BdlA methallyl undil
  • BA butyl acrylate
  • Example 1 2 Purification was performed by centrifugation at 2,500 rpm for 2 hours to obtain a dispersible colorant 11 as a precipitate. Further, the mixture was mixed and filtered according to the same formulation as in Example 1, to thereby prepare a recording ink 11 of the present example containing the dispersible colorant 11 obtained above at a concentration of 4% in the ink.
  • Example 1 2 Purification was performed by centrifugation at 2,500 rpm for 2 hours to obtain a dispersible colorant 11 as a precipitate. Further, the mixture was mixed and filtered according to the same formulation as in Example 1, to thereby prepare a recording ink 11 of the present example containing the dispersible colorant 11 obtained above at a concentration of 4% in the ink.
  • Example 1 2 Purification was performed by centrifugation at 2,500 rpm for 2 hours to obtain a dispersible colorant 11 as a precipitate. Further, the mixture was mixed and filtered according to the same formulation as in Example 1, to thereby prepare a recording ink 11 of
  • Example 2 Using 100 parts of the same pigment dispersion liquid 1 as prepared in Example 1, a mixture of the following composition was gradually added dropwise while stirring with a motor while heating at 70 ° C under a nitrogen atmosphere. And polymerization was carried out. The mixture used consisted of 45.6 parts of methyl methacrylate, 2.4 parts of acrylic acid, 0.6 part of potassium hydroxide, 0.1 part of potassium persulfate and 20 parts of water. After polymerization for 5 hours as described above, purification was carried out by centrifugation in the same manner as in Example 9 to obtain a dispersible colorant 12. Further, the mixture was prepared and filtered according to the same formulation as in Example 1, and a recording ink 12 of this example containing the dispersible colorant 12 obtained above at a concentration of 4% in the ink was prepared.
  • Example 2 Using 100 parts of the same pigment dispersion liquid 1 as prepared in Example 1, a mixture of the following composition was gradually added dropwise while stirring with a motor while heating at 70 ° C under a nitrogen atmosphere. And polymerization was carried out. The mixture used consisted of 5.7 parts of benzyl methacrylate, 0.3 part of acrylic acid, 0.07 part of potassium hydroxide, 0.01 part of potassium persulfate and 20 parts of water. After 5 hours of polymerization as described above, the mixture was purified by centrifugation under the same conditions as in Example 1 to obtain a dispersible colorant 13 as a precipitate. Further, the mixture was prepared and filtered according to the same formulation as in Example 1, to thereby prepare a recording ink 13 of the present example containing the dispersible colorant 13 obtained above at a concentration of 4% in the ink.
  • Example 15 Using 100 parts of the same pigment dispersion liquid 1 as prepared in Example 1, a mixture of the following composition was gradually stirred with a motor while heating at 70 ° C. under a nitrogen atmosphere. Polymerization was performed by dropwise addition. The mixed solution used consisted of 10 parts of methyl methacrylate, 8 parts of atarilic acid, 1.9 parts of hydroxide hydroxide, 0.05 parts of potassium persulfate and 20 parts of water. Perform after 7 hours of polymerization as described above. Purification was performed by centrifugation in the same manner as in Example 1 to obtain a dispersible colorant 14. Further, the mixture was prepared and filtered according to the same formulation as in Example 1 to prepare a recording ink 14 of this example containing the dispersible colorant 14 obtained above at a concentration of 4% in the ink. Example 15
  • Example 2 Using 100 parts of the same pigment dispersion liquid 1 as prepared in Example 1, a mixture of the following composition was gradually added dropwise while stirring with a motor while heating at 70 ° C under a nitrogen atmosphere. And polymerization was carried out. The mixture used was 4.5 parts of benzyl methacrylate, 1.2 parts of butyl acrylate, 0.3 parts of acrylic acid, 0.07 parts of potassium hydroxide, 0.05 parts of potassium persulfate and water. It consists of 20 parts. After polymerization for 5 hours as described above, purification was performed by centrifugation in the same manner as in Example 1 to obtain a dispersible colorant 15.
  • the ink contains the dispersible colorant 15 obtained above at a concentration of 4%, and further contains the resin fine particles B3 prepared above at a concentration of 19.2%.
  • a recording ink 15 of this example was prepared.
  • Table 3 shows the results of various observations and measurements of physical properties of the dispersible colorants obtained in Examples 11 to 15 described above in the same manner as in Examples 1 to 10.
  • St is styrene
  • H EMA is hydroxyethyl methacrylate
  • AAc is acryloline acid
  • E MA is ethyl methacrylate
  • MA c is methacryloline acid
  • Bz MA is benzyl methacrylate
  • MMA methyl methacrylate
  • BA represents butyl acrylate
  • KPS represents potassium persulfate.
  • Printing was performed in the same manner as in Examples 1 to 10. One minute after the completion of printing, the printed portion was rubbed with a finger, and the stain on the printed portion was evaluated according to the following criteria.
  • the printed matter printed in the same manner as in Examples 1 to 10 was tilted at an angle of 45 degrees from a horizontal plane with the printed surface up, and 1 m1 of water was sprayed from a height of 20 cm using a spot with Bk. Hanged on the text printing area. At this time, the degree of bleeding of the print was evaluated according to the following criteria.
  • Table 2 shows the compositions, physical properties, and evaluation results of the inks of Examples 11 to 15. As shown in Table 2, in all the examples, the observation results were good, and it was confirmed that a coloring material having a monodispersity was obtained. There were many parts where the resin was relatively aggregated, and the dottedness was poor. In addition, all of the recording inks exhibited excellent printing performance, but Example 11 having a high surface energy was slightly inferior to other Examples in quick drying and water resistance. Further, in Example 13 in which the dottedness of the resin fine particles was poor, it was found that the image density, the quick drying property, and the ejection stability were slightly inferior to the others. became.
  • Example 14 having a high surface functional group density, although sufficient image density and ejection stability were obtained, the marker resistance was slightly inferior, and especially the water resistance was inferior to the others.
  • Example 15 having a large B / P ratio, slight print misalignment may occur occasionally at the beginning of ejection or during high-speed printing, and the ejection stability is slightly inferior to other recording inks. The result was. This is presumably because the response to high-speed ejection became poor due to the increase in the viscosity of the recording ink.
  • MMA methyl methacrylate
  • BA butyl acrylate 4: 1 to 15
  • St Styrene
  • HEMA Methacryl hiro-shetyl
  • AAc Acrylic
  • EMA Ethyl methacrylate
  • MAc Methacrylic acid
  • BzMA Benzyl methacrylate
  • Comparative Ink 1 was prepared using Pigment Dispersion Liquid 1 before the polymerization step prepared in Example 1 and in the same formulation as in Example 1 so that the pigment had a concentration of 4%.
  • the color material in Comparative Ink 1 was observed in the same manner as in Example 1, no resin fine particles adhered to the surface of the color material were observed.
  • the resin-treated fine particles used in Example 3 were Cabojet 200 manufactured by Cabot Co., Ltd., which is a surface-treated self-dispersible carbon black, so that the solid content concentration was 4%.
  • a comparative ink 2 was prepared by preparing the same formulation as in Example 1 except that the concentration of the child B1 was 1.6%.
  • the coloring material in Comparative Ink 2 was observed in the same manner as in Example 1, resin fine particles adhering to the surface of the coloring material were found in some places, but the distribution was not uniform, and the aggregates of the resin fine particles were found. Was also observed.
  • Comparative Examples 1 and 2 were significantly inferior to the Examples of the present invention, particularly in terms of print density, long-term storage stability, and ejection stability.
  • Comparative Example 2 although it had homodispersibility, the resin particles could not be sufficiently fixed, so that the abrasion resistance, the water resistance, and the quick drying property were significantly inferior.
  • BzMA benzyl methacrylate
  • AAc atarilic acid
  • Examples 1 to 4, 6, 12, and 15 were evaluated as follows, and the results are shown in Table 7.
  • the printer used for the series of evaluations prints a 5 cm square solid patch of Bk on glossy paper PR-101 for ink jet recording from Canon Inc., and prints the image density on glossy paper. The abrasion and gloss were evaluated.
  • optical density (OD) of the printed matter was measured and evaluated according to the following criteria.
  • O D of printed matter is 2.3 or more.
  • B OD is 1.7 or more and less than 2.3.
  • C OD is less than 1.7.
  • the scratch resistance of the printed matter was evaluated by the following criteria by rubbing the printed part five times with a silbon paper weighing 40 g / cm 2 and visually observing the shaving of the image part.
  • the glossiness of the printed portion was visually evaluated according to the following criteria.
  • Example 2 using styrene and Example 15 having a high BZP, the image density of glossy paper tended to be slightly lower than that of other examples using a methacrylate ester-based monomer. In addition, the glossiness of the glossy paper was excellent in Examples 4, 12, and 15 having a low Tg and Example 3 in which the fine resin particles B were added.
  • Table 7 Ink compositions, properties, and evaluation results of applications 1 to 4 6 12 and 15
  • the dispersible coloring material which has high dispersion stability, does not detach
  • a dispersible color material having excellent scratch resistance on a recording medium is provided, and as another effect, a dispersible color material having excellent ejection characteristics in an ink jet recording apparatus is provided. You. Further, as another effect of the present invention, a dispersible colorant having excellent color developability on a recording medium is provided. (4) Dispersible coloring materials that can be used stably in the middle pH region to the low pH region are provided, and a simple production method thereof is also provided. Further, as another effect of the present invention, a water-based ink excellent in gloss on a glossy recording medium and a water-based ink excellent in scratch resistance on a glossy recording medium are provided. You.

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Abstract

色材表面が高い官能基密度で充分に分散安定化され、その表面に樹脂成分が存在し、且つ樹脂成分の色材からの脱離がない分散性色材、及びその簡便な製造方法を提供すること、更に、かかる優れた分散性色材を用いた水性インク、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法、及びインクジェット記録画像を提供すること。色材と、該色材より小さい荷電性樹脂擬似微粒子とを有する分散性色材であって、色材と荷電性樹脂擬似微粒子とが固着していることを特徴とする分散性色材。

Description

分散性色材とその製造方法、 それを用いた水性インク、 インクタンク、 インクジェット記録装置、 インクジェット記録方法
及ぴィンクジエツト記録画像
技術分野
本発明は、分散性色材とその製造方法に関し、 又、 これを用いた水性イン クジェット記録用ィンク、ィンクジヱット記録装置、ィンクジェット記録方 書
法、 及ぴインクジヱット記録画像に関する。
背景技術
インクジエツト方式は、種々の作動原理よりノズルからインクの微小液滴 を飛翔させて被記録媒体(紙等) に到達させ、画像や文字等を記録する方法 であるが、 高速、 低騒音、 多色化が容易であり、 記録パターンの融通性が高 レ、、現像及び定着操作が不要等の特徴があり、様々な用途において急速に普 及している。特に、近年はフルカラーの水性インクジエツト記録方式技術が めざましい発達を遂げており、従来の製版方式による多色印刷や、カラー写 真方式による印画と比較しても遜色のない多色画像を形成することも可能 となっており、作成部数が少ない場合には、通常の多色印刷や印画よりも安 価に印刷物が得られることから、フルカラ一画像記録分野まで広く応用され つつある。
そして、 更なる記録の高速化、 高精細化、 フルカラー化等の記録特性向上 の要求に伴って、水性ィンクジヱット記録装置及ぴ記録方法の改良が行われ てきている。一般的に、インクジエツト記録装置に用いられるインクジエツ ト記録用インクに要求される性能としては、 (1 ) 紙上で、滲みや、 かぶり のない、 高解像度、 高濃度で均一な画像が得られること、 (2) ノズル先端 でのインクの乾燥による目詰まりが発生せず、常に吐出応答性、吐出安定性 が良好であること、 (3) 紙上においてインクの定着性がよいこと、 (4) 画像の堅牢性 (即ち、 耐候性や耐水性等) がよいこと、 (5) 長期保存安定 性がよいこと、等が挙げられる。 特に、 近年における印字速度の高速化に伴 つて、 コピー用紙等の普通紙に印字しても、 インクの乾燥及び定着が速く、 且つ高画質な印字が得られるインクが要求されている。
水性ィンクジヱット記録方式に用!/、られる色材としては、主に染料と顔料 があり、従来から水性ィンクとしての扱いやすさ、発色性の高さによって水 溶性染料が主として用いられてきたが、近年、 より高い画像の耐候性、耐水 性を実現できる水性ィンクジェット記録用ィンクの色材として、本質的に水 に不溶な色材、 特に顔料を用いたインクの開発が精力的に進められている。 水に不溶な色材、特に顔料を水性インクジエツト記録用インクとして用いる ためには、水中に色材を安定に分散させることが必要となる。 この場合、一 般的に界面活性剤若しくは高分子分散剤 (以下、分散樹脂とも呼ぶ) を用い て分散安定化する方法が用いられてきた。 また、水不溶性色材の表面を化学 的に修飾する手法が提案されている(例えば特開平 1 0— 1 95360号公 報参照) 。 一方、顔料を樹脂で被覆するマイクロカプセル型顔料が提案され ている (例えば特開平 8— 1 83920号公報、特開 2000— 34770 号公報参照)。 特開 2000— 34770号公報では、 「水不溶性着色剤を 含有する水系着色微粒子分散物において、該着色微粒子分散物が水不溶性着 色剤を分散剤の存在下で水系媒体中に分散させた後にビュルモノマーを添 加して重合したものであり、該分散剤が水不溶性着色剤を分散した場合には 分散安定性を示し、且つ、該分散剤のみの存在下で該ビュルモノマーを重合 した場合には生じるラテックスの安定性が乏しいことを特徴とする水系着 色微粒子分散物」が開示されており、 「水不溶性着色剤分散物に乳化重合し た場合に、ビニルモノマーや生じたポリマーに対する分散剤の親和性がそれ ほど高くないために、顔料表面からの分散剤の脱着が起こりにくく、分散剤 が吸着した顔料表面で重合が進行したため」、 「顔料表面が被覆された微粒 子分散物を凝集することなく、 高い収率で得られる」 としており、該着色微 粒子分散物を用いることで、 分散安定性、 印字適性に優れ、紙種依存性がな く、 金属光沢が少なく、 耐水性、 耐光性、 耐擦過性に優れたインクジ ット 記録用インクを得たとしている。 発明の開示
しかしながら、上記した技術では分散安定性と長期保存安定性との両立が 充分でない場合があった。本発明者らの検討によれば、分散安定性を高める ためには色材の表面官能基密度を高くする必要があるが、従来の高分子分散 剤を用いた手法、およぴ特開平 8— 1 8 3 9 2 0号公報に示される樹脂によ -つて被覆された顔料とする手法においては、分散安定性を高くするために樹 脂の酸価を高くすると、樹脂の親水性も高くなるために経時と共に樹脂が色 材からはずれやすくなり、長期保存安定性を保てなくなる場合があった。一 方、特開平 1 0— 1 9 5 3 6 0号公報に示される方法によって水不溶性色材 の表面を化学的に修飾する手法においては、修飾できる官能基やその密度に は限界があり、また、色材が特に有機顔料である場合において直接化学修飾 を行うと、本来水に不溶となって結晶化している顔料分子が、親水基 1 2の 結合によって親水化された顔料分子 1 3となり、水溶化されて顔料粒子から 溶け出す、 いわゆる 「顔料剥離」 が起こって色調が著しく変化するという問 題が生じるなど (図 6 A、 図 6 B参照) 、 十分に満足できる技術レベルでは なかった。
本発明の目的は、 これら従来技術の課題を解決し、充分に分散安定性が高 く、且つ樹脂成分の色材からの脱離がなく、長期にわたり安定である分散性 色材およびその簡便な製造方法を提供することにある。更に、本発明の別の 目的は、斯かる優れた分散性色材を用いた水性ィンクジェット記録用ィンク、 インクタンク、 インクジエツト記録装置、 インクジエツト記録方法、及ぴィ ンクジエツト記録画像を提供することにある。
これに対し、 本発明者らは、 上記課題を解決する手段について鋭 意検討した結果、 新規な形状の分散性色材とすることで、 本質的に 界面活性剤や高分子分散剤を必要とせずに高い分散安定性を保ち、 且つ樹脂成分が色材から脱離することなく長期的に保存安定性で ある新規な分散性色材の開発を達成し、 かかる分散性色材を用いる ことで、 インクジェッ ト記録用途と して十分な吐出安定性や分散安 定性を有し、 更に、 高い画像品位及び優れた堅牢性をもつ印字物を 与える水性インクジェッ ト記録用インクを得た。 即ち、 本発明の目 的は、 以下のような具体的な手段によって達成される。
1 . 色材と該色材ょり小さい荷電性樹脂擬似微粒子とを有する分 散性色材であって、 上記色材と上記荷電性樹脂擬似微粒子とが固着 していることを特徴とする分散性色材。
2 . 色材と該色材ょり小さい荷電性樹脂擬似微粒子とを有する分 散性色材であって、 該色材は、 上記荷電性樹脂擬似微粒子が複数点 在して上記色材に固着されていることを特徴とする分散性色材。
3 . 前記分散性色材の表面官能基密度が、 2 5 0 t m o l Z g以 上 1 0 0 0 μ m o 1 g未満である前記 1又は 2に記載の分散性 色材。
4 . 前記分散性色材の表面エネルギーが、 7 0 m j / m 2以下で ある前記 1乃至 3の何れかに記載の分散性色材。
5 . 前記荷電性樹脂擬似微粒子を構成する共重合体成分のガラス 転移温度が、 一 4 0 °C以上 6 0 °C以下である前記 1乃至 4の何れか に記載の分散性色材。 '
6 . 前記荷電性樹脂擬似微粒子が、 少なく とも 1種類の疎水性モ ノマーと少なく とも 1種類の親水性モノマーとを含むモノマー成 分の共'重合体を含んでなる前記 1乃至 5の何れかに記載の分散性 色材。
7 . 前記疎水性モノマーが、 ひ位にメチル基を有し、 且つラジカ ル重合性不飽和二重結合を有するモノマーを少なく とも含有する 前記 6に記載の分散性色材。
8 . 前記疎水性モノマーが、 (メタ) アク リル酸エステル化合物 を少なく とも含有する前記 6又は 7に記載の分散性色材。
9 . 前記疎水性モノマーが、 メタクリル酸べンジル又はメタク リ ル酸メチルから選ばれる少なく とも一種を含有する前記 8に記載 の分散性色材。
1 0 . 前記親水性モノマーとしてァニオン性モノマーを少なく とも 含有する、 前記 6乃至 9の何れかに記載の分散性色材。
1 1 . 前記ァユオン性モノマーが、 アタ リル酸、 メタタリル酸、 p 一スチレンスルホン酸塩から選ばれる少なく とも 1種を含む前記 1 0に記載の分散性色材。
1 2 . 前記親水性モノマーと してカチオン性モノマーを少なく とも 含有する、 前記 6乃至 9の何れかに記載の分散性色材。
1 3 . 水不溶性色材の分散水溶液中にて、 水性ラジカル重合開始剤 を用いてラジカル重合性モノマーを水系析出重合せしめ、 前記水不 溶性色材と荷電性樹脂擬似微粒子と一体化することを特徴とする 分散性色材の製造方法。
1 4 . ( 1 ) 水不溶性色材の分散水溶液中にて、 水性ラジカル重合 開始剤を用いてラジカル重合性モノマーを水系析出重合せしめ、 前 記水不溶性色材と荷電性樹脂擬似微粒子と一体化する工程、 ( 2 ) 生成物を精製する工程、 を経ることを特徴とする分散性色材の製造 方法。
1 5 . 前記水不溶性色材の分散水溶液が、 酸価が 1 0 0以上 2 5 0 以下の高分子分散剤で分散されている顔料分散水溶液であること を特徴とする前記 1 3又は 1 4に記載の分散性色材の製造方法。
1 6 . 前記分散剤が、 アク リル酸またはメタク リル酸から選ばれる 少なく とも 1種のモノマーと、 スチレンモノマーとを少なく とも含 むモノマー成分の共重合体である前記 1 5に記載の分散性色材の 製造方法。
1 7 . 前記水性ラジカル重合開始剤が、 ァニオン性あるいは両性を 示すことを特徴とする前記 1 5又は 1 6記載の分散性色材の製造 方法。 ,
1 8 . 前記水不溶性色材の分散水溶液が、 ァミン価が 1 5 0以上 3 0 0以下の高分子分散剤で分散されている顔料分散氷溶液である ことを特徴とする前記 1 3又は 1 4記載の分散性色材の製造方法。
1 9 . 前記水性ラジカル重合開始剤が、 カチオン性あるいは両性を 示すことを特徴とする前記 1 8に記載の分散性色材の製造方法。
2 0 . 前記ラジカル重合性モノマー成分を重合系内に滴下すること を特徴とする前記 1 3乃至 1 9の何れかに記載の分散性色材の製 造方法。
2 1 . 前記ラジカル重合性モノマー成分として、 少なく とも 1種の 疎水性モノマーと少なく とも 1種の親水性モノマーとを含むこと を特徴とする前記 1 3乃至 2 0の何れかに記載の分散性色材の製 造方法。
2 2 . 前記ラジカル重合開始剤が、 水性ァゾ系重合開始剤であるこ とを特徴とする前記 1 3乃至 2 1 の何れかに記載の分散性色材の 製造方法。
2 3 . 前記 1 3乃至 2 2の何れかに記載の製造方法によって製造さ れた分散性色材。
2 4 . 前記 1乃至 1 2、 及ぴ 2 3の何れかに記載の分散性色材を含 んでなる水性ィンク。
2 5 . 色材と該色材ょり小さい荷電性樹脂擬似微粒子とを有する分 散性色材を含む水性インクであって、 前記分散性色材は前記色材と 前記荷電性樹脂擬似微粒子とが固着してなり、 且つ、 それ以外に少 なく とも 1種の自己分散性樹脂微粒子が含まれていることを特徴 とする水性ィンク。
2 6 . 前記荷電性樹脂擬似微粒子を構成する樹脂成分と、 前記自己 分散性樹脂微粒子の少なく とも 1種を構成する樹脂成分とが、 1種 以上の共通のモノマー成分を含む混合物の重合生成物を含んでな ることを特徴とする、 前記 2 5記載の水性インク。 '
2 7 . 前記荷電性樹脂擬似微粒子をうち少なく とも 1種と、 前記自 己分散性樹脂微粒子の少なく とも 1種を構成する樹脂成分とが、 1 種以上の共通のモノマー成分を含む混合物の重合生成物を含んで なる前記 2 6に記載の水性ィンク。
2 8 . 色材と、 該色材より小さい負荷電性樹脂擬似微粒子とを有す る分散性色材を含む水性インクであって、 前記分散性色材は、 前記 色材と前記負荷電性樹脂擬似微粒子とが固着してなり、 前記水性ィ ンクを構成する水性媒体中における前記分散性色材の表面ゼータ 電位が、 その平均値が一 1 5 m V以下一 8 0 m V以上、 その分布が 標準偏差にて 5 0未満であることを特徴とする水性ィンク。
2 9 . 色材と、 該色材より小さい正荷電性樹脂擬似微粒子とを有す る分散性色材を含む水性インクであって、 前記分散性色材は、 前記 色材と前記正荷電性樹脂擬似微粒子とが固着してなり、 前記水性ィ ンクを構成する水性媒体中における前記分散性色材の表面ゼータ 電位が、 その平均値が + 1 0 m V以上 + 6 0 m V以下、 その分布が 標準偏差にて 5 0未満であることを特徴とする水性ィンク。
3 0 . 前記分散性色材を構成している色材が顔料であり、 前記顔料 とィンク中に含まれる全樹脂成分との割合 (樹脂質量 Z顔料質量二 B / P ) が、 0 . 3以上 4 . 0以下の範囲である前記 2 4乃至 2 9 の何れかに記載の水性ィンク。
3 1 . 前記 2 4乃至 3 0の何れかに記載の水性インクを含んでなる インクタンク。
3 2 . 前記 2 4乃至 3 0の何れかに記載の水性ィンクを用いて、 ィ ンクジヱッ ト記録画像を形成することを特徴とするィンクジエツ ト記録装置。
3 3 . 前記 2 4乃至 3 0の何れかに記載の水性インクを用いて、 ィ ンクジエツ ト記録装置によ り画像を形成することを特徴とするィ ンクジヱッ ト記録方法。
3 4 . 前記 2 4乃至 3 0の何れかに記載の水性インクを用いて、 ィ ンクジエツ ト記録装置によ り形成されることを特徴とするインク ジ-ッ ト記録画像。
本発明によれば、 色材表面が高い官能基密度で充分に分散安定化 され、 その表面に樹脂成分が存在し、 且つ、 色材からの樹脂成分の 脱離がない分散性色材、 及び該分散性色材の簡便な製造方法が提供 される。
又、 本発明の別の効果として、 記録媒体上での速乾性に優れた分 散性色材が提供される。 更に本発明の別の効果として、 記録媒体上 での耐擦過性に優れた分散性色材が提供され、 又、 別の効果として インクジエツ ト記録装置における吐出特性に優れた分散性色材が 提供される。
又、 本発明の別の効果として、 記録媒体上での発色性に優れた分 散性色材が提供され、 更には、 高〜中 p H領域で安定に使用できる 分散性色材、 及び中〜低 p H領域で安定に使用できる分散性色材が それぞれ提供され、 又、 それらの簡便な製造方法についても提供さ れる。
更に、 本発明の別の効果として、 光沢性記録媒体上での光沢性に 優れた水性インク、 及ぴ光沢性記録媒体上での耐ひっかき性に優れ た水性インクがそれぞれ提供される。 本発明の別の効果と して、 長 期保存安定性に優れた水性ィンクが提供される。
本発明によれば、上記のような優れた分散性色材を用いることで、インク ジエツト記録用途として十分な吐出安定性や分散安定性を有し、高い画像品 位及ぴ優れた堅牢性をもつ印字物を与える優れた水性ィンク、インクタンク、 ィンクジェット記録装置、ィンクジェット記録方法、及ぴィンクジェット記 録画像が提供される。 図面の簡単な説明
図 1 A、図 1 Bは本発明による、荷電性樹脂擬似微粒子を固着している分 散性色材の基本的構造を示す模式図である。
図 2 A、 図 2 B、 図 2 C、 図 2 Dは本発明の製造方法における代表的なェ 程の模式図である。
図 3は本発明の製造方法における荷電性樹脂擬似微粒子の精製と色材へ の固着過程を示す模式図である。
図 4は本発明の荷電性樹脂擬似微粒子を、色材と固着する界面側から拡大 した模式図である。
図 5は本発明の荷電性樹脂擬似微粒子と色材が固着している界面を拡大 した模式図である。
図 6 A、図 6 Bは特開平 1 0— 1 9 5 3 6 0号公報に代表される、有機顔 料に親水性基を直接修飾した際の、 顔料剥離現象の模式図である。
図 7 A、図 7 B、図 7 Cは記録媒体上での分散性色材の凝集状態を表した 模式図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明の最良と思われる実施の形態を挙げて、本発明を具体的に 説明する。 本明細書で用いる 「分散性色材」 の意味するところは、本質的に 界面活性剤や高分子分散剤を添加することなく、水又は水性ィンク媒体中に 分散可能である、 即ち自己分散性を有する色材である。
本発明の第一の特徴は、色材と、荷電性樹脂擬似微粒子とからなる分散性 色材であって、上記色材が、上記荷電性樹脂擬似微粒子を固着している点に ある。 図 1 A、 図 I Bに、 本発明を特徴づける、 色材 1に、 荷電性樹脂擬似 微粒子 2が固着している分散性色材の模式図を示した。図 1 Bの 2, の部分 は、色材 1の表面に固着した荷電性樹脂擬似微粒子 2の一部が融着している 状態を模式的に示した部分である。
色材が荷電性樹脂擬似微粒子を固着することで、色材の表面に荷電性樹脂 擬似微粒子による電荷が付与され、水又は水性インク媒体へ分散可能な分散 性色材となる。 又、 同時に該分散性色材は、表面に固着している樹脂成分が 存在することによつて記録媒体への優れた接着性を有するものとなる。この とき、樹脂成分の単純な物理吸着ではなく、本発明にかかる分散性色材の特 徴である、荷電性樹脂擬似微粒子が色材に固着された状態とすると、荷電性 榭脂擬似微粒子が色材表面から脱離することがないため、本発明の分散性色 材は長期保存安定性にも優れている。
ここで、本発明における荷電性樹脂擬似微粒子とは、樹脂成分が強く凝集 状態にある樹脂集合体であり、好ましくはその内部に物理的架橋が多く形成 されているものである (樹脂集合体とは、樹脂成分が微粒子形態あるいはそ れに近い微小凝集体として安定な形態を有しているものである)。 この荷電 性樹脂擬似微粒子についての詳細は後述する。
本発明における荷電性樹脂擬似微粒子が色材に固着した状態は、色材表面 と荷電性樹脂擬似微粒子との強 、相互作用によるものであり、次のような状 態で達成されていると考えられる。 図 4に、荷電性榭脂擬似微粒子の色材と 接する界面を拡大した模式図を示した。先ず、荷電性樹脂擬似微粒子は様々 なモノマーユニット組成で構成されるポリマーが絡み合って形成されてい る。色材との界面において、ポリマーは局所的に多様な構造をとつているた め、 その局所的な表面エネルギーも多様な状態が分布している。 色材の、ィ匕 学構造及び表面構造から生じる表面エネルギーと、ポリマーの化学構造及び 表面構造から生じる表面エネルギーと力 局所的によく一致する点において、 色材とポリマーは強固に結合することとなる (図中に黒丸で示した部分) 。 更に、一つの荷電性樹脂擬似微粒子が色材と接する界面には、図 4の 1 0に 示される、両者の表面エネルギーが局所的に一致する点が複数ある。 この複 数個所の強固な相互作用によって本願の固着状態は成り立っていると予想 される。
特に、荷電性樹脂擬似微粒子の内部は構成するポリマー間に強い相互作用 が働いており、場合によっては構成するポリマーは互いに絡まりあって物理 架橋を形成している。 このため、荷電性樹脂擬似微粒子が多くの親水性基を 有する場合にあっても、固着した前記荷電性樹脂擬似微粒子が色材から脱離 したり、前記荷電性樹脂擬似微粒子から親水性基を有する樹脂成分が溶出し つづけたりすることがない。 これに対し、前記した特開平 8— 1 8 3 9 2 0 号公報のようなカプセル化方法においては、親水性の高い樹脂は色材と強く 結合できないために、樹脂が色材から脱離し、結果として長期保存安定性が 充分に得られない場合がある。
又、本発明にかかる分散性色材が、色材に荷電性樹脂擬似微粒子を固着し ていることによるメリットとして、荷電性樹脂擬似微粒子を固着したその形 態によって分散性色材の比表面積が増大することが挙げられる。分散性色材 が高い比表面積を有することによって、荷電性樹脂擬似微粒子の有する電荷 を極めて高い効率で分散性色材の表面電荷とすることができる。即ち、本発 明の分散性色材の形態は、より多くの表面電荷をより効率的に分散性色材の 表面に配する形態であり、特開平 8— 1 8 3 9 2 0号公報に代表されるよう な、色材を樹脂で被覆する形態に比して、樹脂成分の実質酸価又はアミン価 がより小さい場合においても高い分散安定性を付与できる。
一般的に、有機顔科は、発色性の色材分子が強い相互作用によって結晶化 することによって不溶化 (顔料化) したものである。本発明の色材を有機顔 科とした分散性色材の場合は、前述したように、荷電性樹脂擬似微粒子と色 材との界面に複数の相互作用点が分布しているので、荷電性榭脂擬似微粒子 は顔料粒子中のいくつかの色材分子にまたがって固着する。 (図 5参照。 ) 従って、 図 6 A、 図 6 Bで説明される、局所的に色材分子が親水化されるこ とによる 「顔料剥離」 は、 本発明において起こることはない。 好ましくは、 有機顔料を色材として用いる場合においては、前記荷電性樹脂擬似微粒子の 大きさを、顔料の分散粒径よりは小さく、且つ色材分子よりは大きい範囲に 制御することによって、顔料の結晶構造を壌さずに、高い分散性を付与した 有機顔料の分散性色材を得ることができる。
本発明において、色材が荷電性樹脂擬似微粒子を「固着」している状態は、 簡易的には次のような三段階の分離を伴う手法で確認することができる。先 ず、第一の分離にて、確認する対象の色材と、 インク又は水分散体中に含ま れるその他の水溶性成分 (水溶性樹脂成分も含む) とを分離し、 次に、 第二 の分離にて、第一の分離における沈殿物中に含まれる色材と水不溶性樹脂成 分とを分離する。 更に第三の分離にて、 弱く吸着されている樹脂成分と、 荷 電性樹脂擬似微粒子を固着している分散性色材とを分離し、第三の分離の上 澄みに含まれる樹脂成分の定量、及び第二の分離の沈殿物と第三の分離の沈 殿物との比較、を行うことによって色材と荷電性樹脂擬似微粒子との固着を 確認する。
具体的には、例えば、 次のような条件で確認できる。 色材が分散している ィンク又は水分散体 2 0 gをとり、全固形分重量が約 1 0 %程度となるよう に調製し、遠心分離装置にて、 1 2 , 0 0 0回転、 6 0分の条件で第一の分 離を行う。 分離したうちの、色材を含んでいる下層の沈降物を、該沈降物の ほぼ 3倍量の純水に再分散し、 続いて、 8 0, 0 0 0回転、 9 0分の条件に て第二の分離を行う。色材を含んでいる下層の沈降物を 3倍量の純水に再分 散したものを、再び 8 0 , 0 0 0回転、 9 0分の条件にて第三の分離を行い、 色材を含んでいる下層の沈降物を取り出す。 第二の分離における沈降物と、 第三の分離における沈降物をそれぞれ固形分で 0 . 5 g程度となるようにと り、 3 0 °C、 1 8時間にて減圧乾燥させたものを、 走査型電子顕微鏡にて 5 万倍で観察する。 そして、観察された分散性色材が、 その表面に微粒子様物 質又はそれに準ずる微小集合体を複数付着している様子が確認され、且つ第 二の分離と第三の分離からのそれぞれの沈降物が同様の形態を有していれ ば、 この色材は樹脂擬似微粒子を固着していると判断される。 更に、第三の 分離における上層の上澄み分を上から静かに体積で半分程度となるように とり、 6 0 °C、 8時間にて乾燥させた前後の重量変化から固形分率重量を算 出し、 1 %未満であれば、分散性色材から樹脂擬似微粒子の脱離がないと考 えられ、 分散性色材は樹脂擬似微粒子を固着していると判断できる。
上記した分離条件は好ましい例であり、その他のどのような分離方法又は 分離条件にあっても、上述した第一の分離及び第二、第三の分離の目的を達 する手法であれば、本発明にかかる分散性色材であるか否かの判定方法とし て適用することができる。 即ち、 第一の分離は、 インク及び水分散体中に含 まれる色材及ぴそれに吸着している樹脂成分と、水溶性成分とを分離するこ とが目的であり、 第二の分離は、 色材及ぴ色材に固着している樹脂成分と、 色材に吸着しているその他の樹脂成分とを分離することが目的である。更に、 第三の分離は、色材に固着している樹脂成分が脱離しないことを確認するこ とが目的である。 もちろん、第一、第二及び第三の分離のそれぞれの目的を 達する分離手法であれば、その他、公知或いは新しく開発されるどのような 分離手法でもよく、 その手順も三段階より多くても、又、少なくても適用で さる。
本発明の第二の特徴は、水不溶性色材 1力 荷電性樹脂擬似微粒子 2を固 着した状態で、単独で分散してなる分散性色材である点にある。前述したよ うに、本発明にかかる分散性色材は、本質的には他の界面活性剤や高分子分 散剤等の助けがなくとも、安定に水及び水性インク中に分散できる、 自己分 散性色材である。 この定義及ぴ判定方法については後に詳細に述べる。従つ て、本発明の分散性色材は、長期的に脱離する可能性がある高分子分散剤や その他の樹脂成分、或いは界面活性剤成分を色材の分散安定化を目的として 添加する必要がない。その結果、本発明の分散性色材を水性ィンクとして用 いた場合には、 分散性色材以外の成分に関する設計の自由度が大きくなり、 例えば普通紙のようなインクの浸透性が高い記録媒体上においても充分に 高い印字濃度を得られる水性ィンクとすることも可能である。
本発明の分散性色材の自己分散性については、例えば、次のように確認で きる。色材が分散しているインク又は水分散体を純水で 1 0倍に希釈し、分 画分子量 5 0 , 0 0 0の限外ろ過フィルターを用いて元の濃度になるまで濃 縮する。 この濃縮液を遠心分離装置にて 1 2, 0 0 0回転、 2時間の条件で 分離し、沈降物を取り出して純水に再分散させる。 このとき、 沈降物が良好 に再分散し得るものが、 自己分散性を有すると判断される。 良好に再分散し ているかどうかは、 目で見て均一に分散していること、 1〜 2時間静置して いる間に目立った沈降物が発生しないか、あっても軽く震蕩すれば元に戻る こと、動的光散乱法にて分散粒径を測定した際に、平均粒径が操作前の粒径 の 2倍以内であること、 等から総合的に判断できる。
前述したように、本発明にかかる分散性色材は、色材が荷電性樹脂擬似微 粒子を固着することによって高い比表面積を有する形態をとり、その広大な 表面に多くの電荷を有することで、 優れた保存安定性を実現する。 従って、 荷電性樹脂擬似微粒子は、色材に対して多数、且つ点在して固着しているこ とにより更に好ましい結果が得られる。特に、固着している荷電性樹脂擬似 微粒子間に一定の距離があり、好ましくは均一に分布していることが好まし い。更に好ましくは荷電性樹脂擬似微粒子間に色材の表面が露出しているこ とが望ましい。 このような形態は、本発明の水性インクジエツト記録用イン クを透過型電子顕微鏡或いは走查型電子顕微鏡で観察することにより確認 される。 即ち、 色材表面に固着している荷電性樹脂擬似微粒子が、 一定の距 離をおいて複数固着している力、或いは固着している荷電性樹脂擬似微粒子 間に、 色材表面が露出している状態が観察できる。 尚、荷電性樹脂擬似微粒 子は、時に部分的に近接し、場合によっては融着しているものも観察され得 るが、全体として荷電性樹脂擬似微粒子間に距離があり、又は色材表面が露 出している部分があり、 なおかつ、 これらの状態が分布している場合には、 荷電性樹脂擬似微粒子が色材に対して点在して固着していると見なされる ことは、 同業者には明白である。
更に、本発明にかかる分散性色材を含む水性インクは、記録媒体上で優れ た速乾性を示すことが明らかとなった。 この理由は定かではないが、次のよ うなメカニズムに基づくと考えられる。 前記分散性色材は上述したように、 色材表面に荷電性樹脂擬似微粒子を固着した形態にてインク中に分散して いる。 このインクが記録媒体上に到達したとき、インク中の溶媒は毛細管現 象により記録媒体上の細孔(普通紙の場合はセルロース繊維間の空隙であり、 コート紙や光沢紙の場合は受容層の細孔である) へ吸収される。 このとき、 本発明にかかる分散性色材は、その形態的特徴から、色材同士が接した部分 に荷電性樹脂擬似微粒子が点在して細かい隙間を多く形成する。 このため、 色材間に存在するインク溶媒に毛細管現象が働いて、速やかに記録媒体中に 吸収される。本発明にかかる水性インクにおいて、荷電性樹脂擬似微粒子が 表面に点在した形態の分散性色材を使用しているものが、より好ましい速乾 性を示すことからも、上述したメカニズムによって速乾性が達成されている ことが予想される。
本発明にかかる分散性色材の表面官能基密度は、 2 5 0 μ πιο ΐΖ§以 上 1, 0 0 0 μ m o 1 / g未満が好ましく、 2 9 0 μ m o I / g以上 9 0 0 μ o 1 Zg未満が更に好ましい。 この範囲より小さな表面官能基密度 を有する場合、分散性色材の長期保存安定性が悪くなることがある。 又、 こ の範囲よりかなり大きな表面官能基密度を有する場合には、分散安定性が高 くなりすぎて、記録媒体上で分散性が浸透し易くなり、高い印字濃度を確保 することが難しくなる場合がある。一方、色材としてカーボンブラックを用 いる場合においては、カーボンブラックの比重が高く分散安定性を高める必 要があることと、特に、記録媒体上での黒濃度は高いものが好まれることか ら、 この場合は、 色材の表面官能基密度を、 3 5 0 μ m o 1 Zg以上 8 0 0 μ mo 1 / g未満に設定することが更に好ましい。
上記表面官能基密度は、特に分散性色材の表面電荷がァニオン性である場 合には、 例えば、 次のようにして求める。 先ず、 測定対象の分散性色材を含 む水分散体又はィンクに大過剰量の塩酸 (HC 1 )水溶液を加え、遠心分離 装置にて 2 0, 0 0 0 r p ms 1時間の条件で沈降させる。沈降物を回収し、 純水に再分散させた後、乾燥法にて固形分率を測定する。再分散させた沈降 物を秤量し、既知量の炭酸水素ナトリゥムを加えて攪拌した分散液を、更に 遠心分離装置にて 8 0 , 0 0 0 r p m、 2時間の条件にて沈降させる。 上澄 みを秤量し、 0 . 1規定の塩酸にて中和滴定より求めた中和量から、炭酸水 素ナトリゥムの既知量を差し引くことで、色材 1 gあたりの m o 1数として、 表面官能基密度が求められる。一方、極性基としてカチオン性基を有する場 合には、 上記と同様の手法にて、塩酸の代わりに水酸化ナトリウム (N a O H) を用い、炭酸水素ナトリゥムの代わりに塩化アンモニゥムを用いること で、 同様に求めることができる。
又、本発明にかかる分散性色材の表面エネルギーが、 7 0 111:[ノ111 2以下 で ることも好ましい実施形態である。本発明者らの検討によれば、前記分 散性色材の表面エネルギーを 7 O m J /m 2以下の範囲に制御することに より、記録媒体上での適切な定着性を得ることができる。前記分散性色材の 表面エネルギーが 7 O m J /m 2より著しく大きい場合には、分散性色材表 面の親水性が高すぎるために、記録媒体上で色材と水性ィンク媒体との分離 が遅くなり、記録画像が乾燥しにくくなることがある。 又、記録画像が乾燥 した後にも、 印字物の耐水性が不充分となる場合があり、 これは、 印字物が 水或!/、は水性マーカーぺンに暴露された際、色材表面がもつ強い親水性によ つて、一旦は記録媒体上で凝集した色材が再分散してしまうことに起因する と考えられる。本発明で使用する分散性色材の表面エネルギーは、使用する 色材の表面電荷、官能基構造、及ぴ色材に固着する荷電性樹脂擬似微粒子の 化学構造及び表面構造の何れからも制御することができる。更に、荷電性樹 脂擬似微粒子の化学構造及び表面構造は、荷電性樹脂擬似微粒子の合成時に 使用する重合開始剤、 モノマー成分の何れからも制御される。
この明細書で使用する 「表面エネルギー」 は、物質の界面の自由エネルギ 一を表し、その界面の化学構造に依存する。表面エネルギーが高いものほど 濡れやすく、水との親和性が高いということを示す。本発明においてはサー フィス 'メジヤメント ·システム社から上市されるインパース ·ガス ·ク口 マトグラフを用いて求められる値を、その分散性色材の表面エネルギー値と 定義する。具体的には、分散性色材を乾固させて粉末としたものを固定相と し、極性の異なる有機ガスを移動相としたときのそれぞれのガスの保持時間 から外揷して求められる。
次に、 本発明にかかる分散性色材の各構成成分について説明する。
色ォ
本発明にかかる分散性色材の構成成分である色材について以下に説明す る。本発明で用いられる色材としては公知又は新規に開発された色材のうち、 どのようなものでも用いることができるが、好ましくは、 疎水性染料、無機 顔料、 有機顔料、 金属コロイド、 着色樹脂粒子等、 水に不溶な色材で、 分散 剤とともに水中にて安定に分散できるものが望ましい。好ましくは、分散粒 径が 0. 01〜0. 5 ιη (1 0〜500 ηπι) の範囲、 特に好ましくは 0. 03〜0. 3 μ ιη (30〜300 nm)の範囲となる色材を使用する。 この範囲に分散された色材を用いた本発明の分散性色材は、水性ィンクとし て用いた場合に、高い着色力と高い耐候性を有する画像を与える好ましい分 散性色材となる。 なお、 かかる分散粒径は、動的光散乱法によって測定され た粒径のキュムラント平均値とする。
本発明において、色材に有効に用いることのできる無機顔料としては、例 えば、 カーポンプラック、 酸化チタン、 亜鉛華、 酸化亜鉛、 トリポン、 酸化 鉄、 酸化アルミニウム、 二酸化ケイ素、 カオリナイ ト、 モンモリロナイ ト、 タルク、 硫酸バリゥム、 炭酸カルシウム、 シリカ、 アルミナ、 力ドミゥムレ ッド、 べんがら、 モリプデンレッド、 ク口ムパーミリオン、 モリプデートォ レンジ、 黄鉛、 クロムイェロー、 カドミウムイェロー、 黄色酸化鉄、 チタン イェロー、 酸化クロム、 ピリジアン、 コバルトグリーン、 チタンコバルトグ リーン、 コバルトクロムグリーン、 群青、 ウルトラマリンブルー、紺青、 コ パルトプルー、 セルリアンプル一、マンガンバイオレツト、 コバルトバイオ レット、 マイ力等が挙げられる。
本発明において有効に用いることのできる有機顔料としては、例えば、ァ ゾ系、 ァゾメチン系、 ポリアゾ系、 フタロシアニン系、 キナタリ ドン系、 ァ ンスラキノン系、 インジゴ系、 チォインジゴ系、 キノフタロン系、 ベンツイ ミダゾロン系、イソインドリン系、イソインドリノン系等の各種顔料が挙げ られる。
その他、本発明で用いることのできる有機性の不溶性色材としては、例え ば、 ァゾ系、 アントラキノン系、 インジゴ系、 フタロシアニン系、 カルボ二 ル系、 キノンィミン系、 メチン系、 キノリン系、 二トロ系等の疎水性染料が 挙げられる。 これらの中でも分散染料が特に好ましい。
荷電性樹脂擬似微粒子 - 本発明の分散性色材のもう一つの構成成分である荷電性樹脂擬似微粒子 は、水に対し実質的に不溶であり、 固着する対象である色材の水中 (あるい はインク中) での分散単位 (分散粒径) は小さく、 充分に重合度の高い樹脂 成分が集合してなる微小体と定義される。微小体の形態としては擬似的に球 体に近いか、 又は複数の微小体(荷電性樹脂擬似微粒子) の大きさが一定範 '囲内で揃っているものである。好ましくは荷電性樹脂擬似微粒子を構成する 樹脂成分は、 互いに物理的に又は化学的に架橋されていることが望ましい。 荷電性樹脂擬似微粒子を構成する樹脂成分が互いに架橋されているかどう かについては、例えば、以下のような手法を用いることで確かめられる。 荷 電性樹脂擬似微粒子を構成する樹脂成分を予め公知の分析方法にて推定し、 同じ化学構造となる (又は同じモノマーユニット組成となる)直鎖型ポリマ —を溶液重合にて合成し、そのポリマーに対して良溶媒である有機溶媒に荷 電性樹脂擬似微粒子及びポリマーをそれぞれ浸漬させてその溶解性を比較 したとき、荷電性樹脂擬似微粒子の溶解性がポリマーの溶解性よりも低い場 合に、 荷電性樹脂擬似微粒子の内部が架橋されていることが確かめられる。 又、別の好ましい様態としては、荷電性樹脂擬似微粒子の水中での分散粒 径が、例えば、動的光散乱法にて測定可能な場合においては、好ましくはそ の分散粒径のキュムラント平均値が 1 0 n m以上 2 0 0 n m以下の範囲に あることが望ましい。 更に、分散性色材の長期保存安定性の観点からは、 分 散粒径の多分散度指数が 0 . 2未満に抑えられることが更に好ましい。分散 粒径の平均値が 2 0 0 n mより大きい場合又は多分散度指数が 0 . 2より大 きい場合には、色材^微細に分散安定化するという本来の目的が充分達成さ れない場合がある。 又、 分散粒径の平均値が 1 0 n mより小さい場合には、 荷電性樹脂擬似微粒子としての形態を充分に維持できず、樹脂が水に溶解し 易くなるために、本発明のメリットが得られない場合がある。 一方、 1 0 n m以上 2 0 0 n m以下の範囲にて、更にその粒子径が色材粒子そのものより も小さいことによって、本発明における荷電性樹脂擬似微粒子の固着による 色材の分散安定化が効果的に発現される。上記の好ましい様態は、荷電性樹 脂擬似微粒子の分散粒径が測定不可能な場合においても同様であり、その場 合は、例えば、電子顕微鏡観察における前記荷電性樹脂擬似微粒子の平均径 力 上記した好ましい範囲か又はそれに準ずる範囲と考えられる。
又、色材が有機顔料である場合においては、上記の範囲に加えて、前述し たように荷電性樹脂擬似微粒子が顔料の分散粒径よりは小さく、且つ色材分 子より大きい範囲とすることによって、構造的に極めて安定で且つ高い分散 性を有する分散性色材が得られるので、 特に望ましい。
本発明における荷電性とは、水系媒体中においてそのもの自身が何らかの かたちでイオン化した官能基を保持しており、望ましくはその荷電性によつ て自己分散可能である状態をいう。従って、荷電性樹脂擬似微粒子であるか どうかについては、公知且つ任意の手法にて、荷電性樹脂擬似微粒子の表面 ゼータ電位を測定する方法、後述するような手法にて電位差滴定を行い、官 能基密度として算出する方法、荷電性樹脂擬似微粒子の水系分散体中に電解 質を添加して分散安定性の電解質濃度依存性を確かめる方法、又は、荷電性 樹脂擬似微粒子の化学構造分析を公知の手法にて行い、イオン性官能基の有 無を調べる方法、 の何れかの方法で確認することができる。
' 荷電性樹脂擬似微粒子を構成する樹脂成分は、一般的に用いられるあらゆ る天然又は合成高分子、 或いは本発明のために新規に開発された高分子等、 いかなる樹脂成分であっても制限なく使用できる。使用できる樹脂成分とし ては、例えば、アクリル樹脂、スチレン Zアクリル樹脂、ポリエステル樹脂,、 ポリウレタン樹脂、 ポリウレァ樹脂、多糖類、 ポリペプチド類等が挙げられ る。 特に、一般的に使用でき、荷電性樹脂擬似微粒子の機能設計を簡便に行 える観点から、アクリル樹脂やスチレン Zアクリル樹脂が類される、 ラジカ ル重合性不飽和結合を有するモノマー成分の重合体或いは共重合体が、好ま しく使用できる。
本発明で好ましく用いられるラジカル重合性不飽和結合を有するモノマ 一(以降、 ラジカル重合性モノマー或いは単にモノマーとして表記する) と しては、例えば、 以下のようなものが挙げられる。疎水性モノマーと分類さ れる、 例えば、 アクリル酸メチル、 アクリル酸ェチル、 アクリル酸イソプロ ピル、 アクリル酸一 n—プロピル、 アクリル酸一 n—ブチル、 アクリル酸一 t—プチル、 アタリル酸ベンジル、 メタタリル酸メチル、 メタタリル酸ェチ ノレ、 メタタリル酸ィソプロピル、 メタクリル酸一 n—プロピル、 メタクリル 酸一 n—プチル、 メタクリル酸ィソプチル、 メタクリル酸一 t—プチル、 メ タクリル酸トリデシル、 メタタリル酸ベンジル等の如き (メタ) アタリル酸 エステノレ;スチレン、 α—メチノレスチレン、 o—メチノレスチレン、 m—メチ ルスチレン、 pーメチルスチレン、 - t e r tーブチルスチレン等の如き スチレン系モノマー;イタコン酸べンジル等の如きイタコン酸エステノレ;マ レイン酸ジメチル等の如きマレイン酸エステル;フマール酸ジメチル等の如 きフマール酸エステル;ァクリロニトリノレ、 メタクリロニトリル、酢酸ビニ ル等が挙げられる。
又、以下のような親水性モノマーとして分類されるものも好ましく用いら れる。 例えば、 ァニオン性基を有するモノマーとしては、 例えば、 アクリル 酸、 メタクリル酸、 クロトン酸、 エタァクリル酸、 プロピルァクリル酸、 ィ ソプロピルアクリル酸、ィタコン酸、 フマール酸等の如きカルボキシル基を 有するモノマー及びこれらの塩、 スチレンスルホン酸、スルホン酸一 2—プ 口ピルァクリルアミ ド、 ァクリル酸一 2—スルホン酸ェチル、 メタクリル酸 一 2—スルホン酸ェチル、ブチルァクリルアミ ドスルホン酸等の如きスルホ ン酸基を有するモノマ とこれらの塩、メタクリル酸一 2—ホスホン酸ェチ ル、ァクリル酸一 2—ホスホン酸ェチル等の如きホスホン酸基を有するモノ マー等が挙げられる。 これらの中でも特に、ァクリル酸及ぴメタクリル酸を 使用することが好ましい。
又、カチオン性基を有するモノマーとしてはァクリル酸アミノエチル、 ァ クリル酸ァミノプロピル、メタタリ 酸ァミ ド、メタクリル酸ァミノェチル、 メタクリル酸アミノプロピル等の如き第 1級アミノ基を有するモノマー、ァ クリル酸メチルァミノェチル、アタリル酸メチルァミノプロピル、 アクリル 酸ェチルアミノエチル、 ァクリル酸ェチルアミノプロピル、 メタクリル酸メ チルァミノェチル、 メタタリル酸メチルァミノプロピル、 メタタリル酸ェチ ルアミノエチル、メタクリル酸ェチルァミノプロピル等の如き第 2級アミノ 基を有するモノマー、ァクリル酸ジメチルアミノエチル、ァクリル酸ジェチ- ルアミノエチル、 ァクリル酸ジメチルァミノプロピル、 ァクリル酸ジェチル ァミノプロピル、 メタタリル酸ジメチルァミノェチル、 メタタリル酸ジェチ ルァミノェチル、 メタタリル酸ジメチルァミノプロピル、 メタタリル酸ジェ チルァミノプロピル等の如き第 3級アミノ基を有するモノマー、ァクリル酸 ジメチルァミノェチルメチルク口ライド塩、メタタリル酸ジメチルァミノエ チルメチルクロライド塩、ァクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルク口ラ ィド塩、メタクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド塩等の如き 第 4級アンモ-ゥム基を有するモノマー、各種ビュルイミダゾール類等が挙 げられる。
又、 ノユオン性の親水性モノマーとしては、 具体的には、 例えば、 構造内 にラジカル重合性の不飽和結合と強い親水性を示すヒ ドロキシル基を同時 に有するモノマー類がこれに当てはまり、 (メタ)ァクリル酸ヒ ドロキシメ チル、 (メタ) アクリル酸ヒドロキシェチル、 (メタ) ァクリル酸ヒ ドロキ シルプロピル等がこれに分類される。 この他、公知又は新規の各種オリゴマ 一、 マクロモノマー等についても制限なく使用できる。
更に、架橋性モノマーを用いることも好ましい様態である。 例えば、 ジビ ニルベンゼン、 (メタ) ァクリル酸ァリル、 メチレンビスァクリルアミ ド等 が挙げられ、その他、公知又は新規の各種架橋性モノマーについても使用で きる。
荷電性樹脂擬似微粒子を構成するモノマーの種類や共重合比率、作製する 際に使用する重合開始剤の種類や濃度等の多くの制御因子によって、分散性 色材及ぴ荷電性樹脂擬似微粒子の種々の特性を、適宜に制御することが可能 である。 特に、 荷電性樹脂擬似微粒子を、 上記に列挙したモノマーのうち、 少なくとも 1種類の疎水性モノマーと、少なくとも 1種類の親水性モノマー とを含むモノマー成分の共重合体からなる構成とすることは望ましい様態 である。このとき少なくとも 1種類の疎水性モノマーを用いて構成すること で、色材への良好な固着性と熱安定性を、少なくとも 1種類の親水性モノマ 一を用いて構成することで良好な形態制御と分散安定性を、それぞれ付与で きる。 従って、 これらのモノマーを同時に用いることで、 常に良好に色材に 固着し、且つ良好な分散安定性を付与できる荷電性樹脂擬似微粒子を得るこ とができる。上記の条件を満たした上で更に、荷電性樹脂擬似微粒子を構成 する樹脂成分のモノマー種や共重合比率を適宜選択することにより、本発明 にかかる分散性色材及び/又は色材に固着される荷電性樹脂擬似微粒子に 更なる機能性を付与できる。
例えば、 前記疎水性モノマーとして、 α 位にメチル基を有し且つラジカ ル重合性不飽和二重結合を有するモノマーを少なくとも含有したものを使 用することも、 好ましい形態である。 α 位にメチル基を有するラジカル重 合性モノマーを用いた荷電性樹脂擬似微粒子を固着することにより、 特に、 熱エネルギーによりインクを吐出させるサーマルインクジエツト方式にお いて、分散性色材を含む水性インクの吐出性が極めて良好になる。 この理由 は明らかでないが、 α 位にメチル基を有するラジカル重合性モノマーを用 いた樹脂は、高温にて解重合を起こすことから、インクに熱エネルギーが加 わったときに α位にメチル基を有するモノマー成分から構成された樹脂が 解重合を起こし、吐出口内へのこびりつきが起こりにくくなるため、吐出性 が向上すると考えられる。
又、前記疎水性モノマーとして、ァクリル酸アルキルエステル化合物及ぴ メタアクリル酸アルキルエステル化合物 (以降、 (メタ) ァ'クリル酸アルキ ルエステル化合物のように表記する) を少なくとも含有することも、好まし い形態である。 (メタ) アクリル酸アルキルエステル化合物は、色材への良 好な接着性を有すると同時に、前記親水性モノマー成分との共重合性に優れ、 荷電性樹脂擬似微粒子の表面性質の均一性、及び色材への均一な固着性とい う観点から好ましい結果を与える。
上記した好ましい疎水性モノマー類のうち、メタタリル酸べンジル又はメ タクリル酸メチルから選ばれる少なくとも 1種を含むことは、特に好ましレ、。 上述した好ましい理由に加え、上記 2種のモノマーは、荷電性樹脂擬似微粒 子に好ましい耐熱性と透明性を付与するため、この荷電性樹脂擬似微粒子を 固着してなる分散性色材は優れた発色性を示す。
上述したように、荷電性樹脂擬似微粒子を構成するモノマー種や共重合比 率を適宜選択することにより、本発明の分散性色材及ぴ Z又は色材に固着さ れる荷電性樹脂擬似微粒子の性質を制御することができるが、荷電性樹脂擬 似微粒子に含まれる共重合体成分のガラス転移温度が一 4 0 °C以上
6 0 °C以下、 好ましくは一 3 0 °C以上 5 5 °C以下、 更に好ましくは
- 2 5 °C以上 5 3 °C以下となるように制御することも好ましい形態である。 このような荷電性樹脂擬似微粒子を得るには、上述した好ましく用いられる モノマー群のうち、そのモノマーから得られるホモポリマーのガラス転移温 度が低いことが知られているものを選択して用いる。例えば、ァクリル酸 n 一プチルとァクリル酸をモノマーとして適切な比率で用いることも好まし い実施形態である。又、 メタクリル酸ェチルとメタクリル酸をモノマーとし て適切な比率で用いることも別の好ましい実施形態である。荷電性樹脂擬似 微粒子のガラス転移温度は、一般的に用いられる示差走査熱分析にて測定す ることができる。例えば、 本発明においては、 ME T T L E R社製の D S C 8 2 2 eを用いて測定した値を使用する。詳細な測定条件は実施例の中で述 ベる。
ガラス転移温度が一 4 0 °C以上 6 0 °C以下となる共重合体成分を含んで 構成される分散性色材は、荷電性樹脂擬似微粒子に付与される高い造膜性に よって、 記録紙上で隣り合った色材と造膜し、 強固な着色膜を形成し得る。 従って、 このような構成を有する分散性色材を用いて得られる印字物に、高 い耐擦過性を付与するだけでなく、耐擦過性に極めて不利な光沢性記録媒体 上においても耐擦過性の優れた印字物とすることができる。
上述した範囲のガラス転移温度を有する共重合体成分を含んで構成され る本発明の分散性色材を含む水性ィンクは、記録媒体上に付与された時点で の温度が特に室温と大きく違わない場合においても、優れた耐擦過性を有す る印字物を与える。 この理由については、 明確にはなっていないが、本発明 者らの検討によれば次のように推測される。一般的に示差走査熱分析にて測 定されるガラス転移温度は乾燥状態にある樹脂のガラス転移温度であるが、 ガラス転移温度は例えば樹脂が吸水状態にある場合には低下することが知 られている。本発明の分散性色材を構成する荷電性樹脂擬似微粒子において も、少なくともィォン性官能基を有している周囲の樹脂は吸水状態にあると 考えられる。従って、水性インクとして水性媒体中に存在する分散性色材を 構成する荷電性樹脂擬似微粒子のガラス転移温度は、測定されるガラス転移 温度よりも低下した状態にあるため、記録媒体上に付与された際にその造膜 性及び接着性を発揮するものと考えられる。特にガラス転移温度が一 3 0 °C 以上 5 5 °C以下、更に好ましくは一 2 5 °C以上 5 3 °C以下となる場合におい て上記のような造膜性及び接着性は好ましく発現され、また、同時に荷電性 樹脂擬似微粒子を構成する樹脂成分に少なくとも 1種類の親水性モノマー を含んでいるときには更に好ましい結果となることが本発明者らの検討に より明らかになつている。
荷電性樹脂擬似微粒子を、少なくとも 1種類の疎水性モノマーと、少なく とも 1種類の親水性モノマーとを含むモノマー成分の共重合体からなる構 成において、親水性モノマーとしてァニオン性モノマーを少なくとも含む構 成も、好ましい形態である。 特に、 ァニオン性モノマーを含む構成とするこ とで、荷電性榭脂擬似微粒子により多くのァニオン性基を導入することがで き、色材の表面官能基密度を前述したような好ましい値へ制御する手法とし ても有効である。 又、 ァニオン性モノマーを含む構成とすることで、特に高 p H領域から中 p H領域で高い分散安定性を示す分散性色材を得ることが できる。
本発明で使用するァニオン性モノマーとしては、水中でァニオン性を示す 官能基を有するモノマーであれば特に限定されないが、他のモノマー成分と の共重合性、 汎用性、 ァニオン性の強さ等の観点から、 アクリル酸、 メタク リル酸、 p—スチレンスルホン酸及ぴこれらの塩が、特に好ましく用いられ る。
更に、前記の構成において、親水性モノマーとしてカチオン性モノマーを 少なくとも含む構成は、特に中 p H領域から低 p H領域で高い分散安定性を 示す分散性色材を得ることができる好ましい形態である。カチォン性モノマ 一としては、水中でカチオン性を示す官能基を有するモノマーであれば特に 限定されないが、前述したラジカル重合性モノマーのうち、カチオン性基を 有するモノマーとして挙げられたものが好ましく用いられる。
荷電性樹脂擬似微粒子の合成及ぴ色材への固着
荷電性樹脂擬似微粒子の合成方法、及び色材への固着方法は、その手順及 ぴ方法は公知である荷電性樹脂擬似微粒子の合成方法や、荷電性樹脂擬似微 粒子と色材の複合化方法によって実施し得る。これに対して、本発明者らは、 鋭意検討した結果、.本発明の特徴である、色材と、該色材より小さい荷電性 樹脂擬似微粒子とを有する分散性色材であって、該色材に、該荷電性樹脂擬 似微粒子が固着している状態の散性色材を簡便に得ることができるな製造 方法を発明するに至った。 以降、 本発明で好ましく実施される、本発明にか かる分散性色材の製造方法について述べる。
本発明者らの検討の結果、上述したような特性を有する本発明にかかる分 散性色材は、下記の条件で水系析出重合法を適用することによって、極めて 簡便に製造できることが明らかとなった。 かかる製造方法では、先ず、分散 剤にて水不溶性色材を分散することによって該水不溶性色材の分散水溶液 を調製する。 次いで、 この分散水溶液にて、水性ラジカル重合開始剤を用い てラジカル重合性モノマーを水系析出重合する工程によつて、荷電性樹脂擬 似微粒子と色材にとを固着させる。この水系析出重合する工程を経て得られ た分散性色材は、水系析出重合過程にて合成された荷電性樹脂擬似微粒子が、 均一且つ点在した状態で色材に強力に固着した水不溶性色材となり、単独で の分散安定性に優れたものとなる。又、上記した水系析出重合過程において、 荷電性樹脂擬似微粒子の特性を、これまで述べたような好ましい形態に簡便 に制御することができるが、その際にも本発明の特徴である色材と荷電性樹 脂擬似微粒子との固着状態が良好に達成される。以降、上記製造方法におけ る好ましい実施形態を更に詳しく述べる。
水不溶性色材の分散
先ず、前述したような本発明に好ましく用いられる水不溶性色材を分散剤 にて分散して、水分散体とする。色材を水溶液に分散させるための分散剤と しては、 イオン性、 ノ-オン性等、 何れのものも使用できるが、 その後の重 合工程での分散安定性を保つ観点から、高分子分散剤又は水溶性高分子を用 いることが望ましい。 特に、充分な水溶性を示し、色材微粒子表面及び重合 工程で加えられるラジカル重合性モノマー、特に疎水性モノマーの油滴界面 への吸着サイトとなる、 疎水部分を有しているものが好ましく用いられる。 更に望ましくは、その後の重合工程で用いる疎水性モノマーのうちの少なく とも 1種類が、分散剤を構成するュニットとして存在しているようにするこ とが、その後の重合工程において荷電性樹脂擬似微粒子の色材への固着を誘 起し易い観点から、 好ましい。
本発明で使用できる分散剤として機能する、高分子分散剤及び水溶性高分 子の製造方法は、特に限定されず、例えば、イオン性基を有するモノマーと、 他の重合しうるモノマーとを、非反応性溶媒中で、触媒の存在下又は不存在 下で反応させることにより製造できる。特に、前述したようなイオン性基を 有するモノマーと、スチレンモノマーとを必須成分として重合させることに よって得られるスチレン アクリル系高分子化合物、又はイオン性基を有す るモノマーと、炭素原子の個数が 5以上の (メタ) アクリル酸エステルモノ マーとを必須成分として重合させることによって得られるイオン性基含有 アクリル系高分子化合物から、選ばれる分散剤を用レ、ると良好な結果となる ことが明らかとなっている。 この際、得られる分散性色材が特にァニオン性 基を有することを目的とする場合にはァニオン性の分散剤を、一方、得られ る分散性色材が特にカチオン性基を有することを目的とする場合には、カチ オン性基を有する力 或いはノニオン性の分散剤を、それぞれ選択すること が望ましい。
後の水系析出重合の過程で、荷電性樹脂擬似微粒子の色材への固着を促進 することと、重合過程での色材の分散安定性を保持することを両立する観点 から、ァニオン性分散剤を用いる場合には酸価 1 0 0以上 2 5 0以下のもの、 カチオン性分散剤を用いる場合にはァミン価 1 5 0以上 3 0 0以下のもの、 をそれぞれ用いることも望ましい形態である。酸価及びァミン価がこの範囲 より小さい場合には、水系析出重合の際に、疎水性モノマーと分散剤との親 和性が、色材と分散剤との親和性より高くなり、荷電性樹脂擬似微粒子が色 材に固着するより前に分散剤が色材表面から脱離して、分散状態を保てなく なる場合がある。 又、酸価及びアミン価がこの範囲より大きい場合には、色 材表面での分散剤の排除体積効果及ぴ静電反発力が強くなり過ぎるために、 色材への荷電性樹脂擬似微粒子の固着が阻害される場合がある。ァニォン性 分散剤を用いる場合には、色材への樹脂微粒子の固着を阻害しない観点から、 ァ-オン性基としてカルボキシル基を有する分散剤を選択することが好ま しい。
水不溶性色材を分散剤にて分散水溶液とする過程において、色材は、好ま しくは分散粒径が 0 . 0 1 m以上 0 . 5 μ m以下 ( 1 0 n m以上 5 0 0 n m以下) の範囲、 特に好ましくは 0 . 0 3 /i m以上 0 . 3 /i m以下 ( 3 0 n m以上 3 0 0 n m以下) の範囲に分散する。 この過程での分散粒径が、 得られる分散性色材の分散粒径に大きく反映し、前述した着色力や画像の耐 侯性の観点、 及び分散安定性の観点から、 上記の範囲が好ましい。 又、本発明で使用する水不溶性色材の分散粒径分布は、なるべく単分散で あることが好ましい。一般的には、帯電樹脂擬似微粒子が固着して得られる 分散性色材の粒径分布は、図 2 Bに示した重合工程よりも前の、分散水溶液 の粒径分布よりも狭くなる傾向にある力 基本的には、上記した分散水溶液 の粒径分布に依存する。又、色材と帯電樹脂擬似微粒子とのヘテロ凝集によ る固着を確実に誘起するためにも、色材の粒径分布を狭くすることは重要で ある。 本発明者らの検討によれば、色材の多分散度指数が 0 . 2 5以下の範 囲にあるものを使用したときに、得られる分散性色材の分散安定性が優れた ものとなる。 · ここで、分散状態にある色材の粒径は各種測定方式で異なり、特に、有機 顔料は球形粒子である場合は極めて少ないが、本発明においては、大塚電子 工業社製 E L S— 8 0 0 0にて動的光散乱法を原理として測定し、キュムラ ント解析することによって求められた平均粒径と多分散度指数を用いた。 水不溶性色材を水に分散させる方法は、前記したような条件で色材が水に 安定に分散できる方法のうち、前記したような分散剤を用いた方法であれば 何れでもよく、従来知られている何れの方法にも限定されない。或いは本発 明のために新規に開発された分散方法であってもよい。使用する高分子分散 剤の添加量としては、一般的には、例えば、水不溶性色材が顔料である場合 は、 顔料に対し 1 0質量%以上1 3 0質量%以下とすることが適している。 又、用いる水不溶性色材としては、それ自体が自己分散性を有しないとき に、前述した固着する荷電性樹脂擬似微粒子の好ましい実施様態によって得 られる分散性色材の性能を制御できるので、 この点で好ましい。
本発明で用いられる色材の分散方法としては、例えば、ペイントシエイカ 一、サンドミル、 アジテーターミル、 3本ロールミル等の分散機やマイクロ フルイダィザ一、 ナノマイザ一、 アルチマイザ一等の高圧ホモジナイザー、 超音波分散機等、 それぞれの色材に一般的に用いられる分散方法であれば、 どのような手法でも制限されない。
ラジカル童合開始剤
本発明で使用するラジカル重合開始剤としては、一般的な水溶性のラジカ ル重合開始剤であれば、 どのようなものでも使用可能である。水溶性ラジカ ル重合開始剤の具体的な例としては、過硫酸塩、水溶性ァゾ化合物等が挙げ られる。或いは水溶性ラジカル重合開始剤と還元剤の組み合わせによるレド ックス開始剤であってもよい。具体的には、前記に列挙した、色材、分散剤、 モノマーの特性を考慮して、最適な組み合わせとなるように設計して使用す る。望ましくは、得られる分散性色材の表面特性と同符号の重合開始剤残基 を与える重合開始剤を選択する。 即ち、例えば、 ァ-オン性基を有する水不 溶性色材を得る場合には、開始剤残基が中性又はァ-オン性となるものを選 択する。これによつて、表面電荷をより効率的に得ることができる。同様に、 カチオン性基を有する分散性色材を得る場合には、開始剤残基が中性又は力 チオン性となるものを選択するのが好ましい。
水溶性ァゾ化合物(以後水性ァゾ系ラジカル重合開始剤とする) をラジカ ル重合開始剤として用いる形態は、本願の別の好ましい実施形態である。水 性を含むァゾ系ラジカル重合開始剤は、分子内に少なくとも 1つのァゾ基を 有する化合物で、 ァゾ基部分が熱 (または光) によって解裂することでラジ カルを生成し、重合を開始させる。 過硫酸塩を用いた場合に比べ、水性ァゾ 系ラジカル重合開始剤を用いた場合には、開始剤の反応に伴う重合系内の p H低下が少ないため、重合系内での分散性低下による粗大粒子の発生を抑制 することができる。特定の有機顔料、特にキナクリ ドン顔料を水不溶性色材 として本願を実施する際に本発明に係るァゾ系ラジカル重合開始剤を用い ることは、重合後の未反応モノマー残留量を少なくし、十分な転化率とする 点で特に好ましい形態である。 キナクリ ドン顔料とは下記一般式(1 ) で示 される構造を有する顔料であり、 具体的には、 P . V . (ビグメントバイオ レット) 1 9、 P. R. (ビグメントレッド) 1 22、 P. R . 1 92、 P. R. 202、 P. R. 206、 P. R. 207、 P. R. 209等が挙げら れる。 本願において好ましく用いられる例として、 P. R. 1 22の構造式 は下記一般式 (1) において、 R2、 R9 = CH3、 R R3、 R4、 R8、 R10、 RH Hである。
一般式 (1)
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本願において好ましく用いられる水溶性ァゾ系重合開始剤としては、従来 の乳化重合等に汎用的に用いられるものが好ましく用いられ、その他新規に 開発された乳化重合に用いられる重合開始剤であっても用いることができ る。 例えば、 VA— 080 (2, 2 ' —ァゾビス (2_メチル一N— (1, 1 _ビス(ヒ ドロキシメチル)ー 2—ヒ ドロキシェチル)プロピオンアミ ド)) VA- 086 (2, 2, ーァゾビス (2—メチル一 N— (2—ヒ ドロキシェ チル) 一プロピオンアミ ド) ) 、 VA— 057 (2, 2, ーァゾビス (2— (N- (2—カルボキシェチル)アミジノ)プロパン) )、 VA- 058 (2,. 2, 一ァゾビス ( 2— (3, 4, 5, 6, ーテトラヒ ドロピリミジン一 2— ィル) プロパン) ジヒ ドロクロライ ド) 、 VA— 060 (2, 2, 一ァゾビ ス (2— (1— (2—ヒ ドロキシェチル) 一2—イミダゾリン一 2—ィル) プロパン) ジヒ ドロクロライ ド、 V— 50 (2, 2, ーァゾビス (2—アミ ジノプロパン) ジヒ ドロクロライ ド)、 V— 501 (4, 4, ーァゾビス (4 —シァノペンタノン酸) ) (全て和光純薬 (株) 製) 等があげられる。 水性 ァゾラジカル開始剤の中でも、特にカルボン酸基とアミノ基を有する開始剤、 例えば、 V A— 0 5 7 ( 2 , 2 ' ーァゾビス (2— (N— ( 2 —カルボキシ ェチル) アミジノ) プロパン) ) を用いた場合には、 上記した好ましい点に 加え、生成した荷電性樹脂擬似微粒子表面に結合される開始剤残基が両性と なるので、広い p H領域において分散安定性の良好な分散性色材を得ること ができるため、 本発明の別の好ましい実施様態である。
ラジカル重合性モノマー
本発明の製造方法で用いられるラジカル重合性モノマーは、前記で説明し た水系析出重合工程を経て、荷電性樹脂擬似微粒子を構成する成分となるの で、先の実質的に水に不溶な樹脂微粒子の項で述べたように、得ようとする 荷電性樹脂擬似微粒子及び分散性色材の特性によって適宜に選択すればよ い。本発明の製造方法においても、従来から公知であるラジカル重合 モノ マー、又は本発明のために新規に開発されたラジカル重合性モノマー、のい かなるものでも使用できる。
水系析出重合
続いて、本発明の特徴である荷電性樹脂擬似微粒子を合成し、色材に固着 させる工程である、 水系析出重合の好ましい実施形態について述べる。 尚、 本発明は以下に述べる実施形態によって何ら制限されるものではない。図 2 A、 図 2 B、 図 2 C、 図 2 Dは、 上記製造方法の工程フローを模式的に記載 した工程図である。本工程によって分散性色材を得るまでの過程は、次のよ うに考えられる。 先ず、 図 2 Aに示したように、水溶液中に色材 1を分散剤 3によって分散した分散水溶液を用意する。 このとき、色材は、分散剤の吸 着によって分散安定化されていて、この吸着は熱的に平衡状態にある。次に、 図 2 Aで用意した分散水溶液を攪拌しながら昇温し、 この中に、モノマー成 分 4を、例えば、水性ラジカル重合開始剤 5と共に添加する(図 2 B参照)。 添加された水性ラジカル重合開始剤は、昇温することにより解裂してラジカ ルを発生し、分散水溶液中に添加されたモノマー成分のうち、微量に水相に 溶解した疎水性モノマーと水相中の水溶性モノマーとの反応に寄与する。 図 3は、 モノマー 4が重合し、 分散性色材 6 (図 2 C ) を生成するまでの 過程を記載した模式図である。前記したようなモノマー 4の反応が進行する と、モノマー成分の重合反応によって生成したオリゴマー 7は水に不溶とな り、水相より析出して析出物 8となる。 しかし、 このとき析出したオリゴマ 一は十分な分散安定性を有していないため、合一して荷電性樹脂擬似微粒子 2を形成する。荷電性樹脂擬似微粒子 2ほ更に、分散水溶液中の色材の有す る疎水性表面を核としてへテロ凝集を起こし、色材 1の表面と荷電性樹脂擬 似微粒子 2を構成する榭脂成分が疎水性相互作用によって強く吸着する。こ のとき、荷電性樹脂擬似微粒子 2の内部では重合反応が進行しつづけており、 色材 1との吸着点を増やしながら、よりエネルギー的に安定する形態へ変化 する。 同時に、荷電性樹脂擬似微粒子 2の内部は高度に物理架橋が形成され るため、色材 1と最も安定に吸着する形態を固定して固着状態となる。一方、 色材 1は、複数の荷電性樹脂擬似微粒子 2が固着していくことによって安定 ィ匕され、 平衡状態にあった分散剤は色材 1の表面から脱離する。
図 4に、上記のようにして得られた荷電性樹脂擬似微粒子 2の、色材 1と の固着界面側の模式図を示した。図 4に示したように、樹脂成分の集合体で ある荷電性樹脂擬似微粒子は、親水性モノマーュニット 9一 1、疎水性モノ マーュニット 9一 2等が任意に分布して存在するため、その局所的な表面ェ ネルギ一には分布があり、色材の表面エネルギーと一致する吸着点 1 0が多 数存在する。
図 5に、荷電性樹脂擬似微粒子 1 1の一部と色材粒子の一部 1 aとの固着 界面部分の拡大模式図を示したが、荷電性樹脂擬似微粒子の界面 1 1は、図 4に示した吸着点 1 0を吸着しながら、色材の一部 1 aの表面形状に応じた 形態をとつて安定に固着する。前述したようにこの過程においても荷電性樹 脂擬似微粒子内での重合反応が進行しているため、吸着が安定化した形態で 固定化されることで色材への固着を達成する。以上のような過程により、前 記した構成の分散性色材が、 容易に形成される (図 2 D参照) 。 このとき、 荷電性樹脂擬似微粒子が充分な表面電荷を有して自己分散性を達成してい る系においては、ヘテロ凝集による色材への吸着及び固着過程にて、荷電性 樹脂擬似微粒子間に相互に静電斥力が働くことによって、荷電性樹脂擬似微 粒子は、 色材に対して点在して固着し、 前述した好ましい形態となる。 重合反応条件は、使用する重合開始剤及び分散剤、モノマーの性質によつ ても異なるが、 例えば、 反応温度は 1 0 o °c以下とし、 好ましくは
4 0 °C以上 8 0 °C以下の範囲である。 又、 反応時間は、 1時間以上、'好まし くは 6時間以上 3 0時間以下である。反応中の攪拌速度は、 5 0 r p m以上 5 0 0 r p m以下、好ましくは 1 5 0 r p m以上 4 0 0 r p m以下とするの が望ましい。
前述した工程において、特に少なくとも 1種類の疎水性モノマーと、少な くとも 1種類の親水性モノマーを含むモノマー成分を重合させて荷電性樹 脂擬似微粒子を得る際には、好ましくは前記モノマー成分を、水性ラジカル 重合開始剤をあらかじめ含んだ水不溶性色材の分散水溶液中に滴下するこ とが望ましい。または水不溶性色材の分散水溶液中に、水性ラジカル重合開 始剤と同時または別々に滴下して加えることも望ましい形態である。疎水性 モノマーと親水性モノマーのように性質の異なるモノマーの混合物から、所 望の荷電性樹脂擬似微粒子を均一に得るためには、前記性質の異なるモノマ 一の共重合比率を常に一定に保つことが望ましい。前記モノマーの混合物を —定時間内に重合反応で消費されるモノマー量に比して過剰に重合系内に 添加した場合、特定のモノマー種のみが先行して重合し、残りのモノマーは 先行で重合したモノマーが消費されてから重合する傾向があり、この場合生 成する荷電性樹脂擬似微粒子の性質に大きな不均一が生じる。こうして生成 した荷電性樹脂擬似微粒子のうち、特に親水性モノマー成分の含有量の大き いものは、 色材の表面に固着できない場合がある。
更に、親水性モノマー成分の含有量の大きい樹脂成分に至っては、その高 い親水性によって析出できず、荷電性樹脂擬似微粒子が形成されずに水溶性 樹脂成分として系内に残存してしまう場合がある。 一方、 モノマー成分を、 水性ラジカル重合開始剤を含んだ水不溶性色材の分散水溶液中に滴下する ことによつて、疎水性モノマーと親水性モノマーとの共重合比率が常に一定 に保たれ、所望の共重合比率で構成される荷電性樹脂擬似微粒子を均一に得 ることができる。
又、 親水性モノマーとして、 特に、 アクリル酸、 メタクリル酸等のァ-ォ' ン性モノマーを重合系内に添加する際に、色材を分散している高分子分散剤 の特性によっては部分的に不安定化し、凝集を引き起こす場合もある。 これ を防ぐために、ァニオン性モノマーを予め中和し、ナトリゥム塩や力リゥム 塩の状態で添加することも好適な実施形態である。
上述した工程にて得た、本発明にかかる、荷電性樹脂擬似微粒子が色材に 固着した水不溶性色材を用いて水性インクを調製する際には、上記の工程に 加えて、 更に精製処理を行うことが望ましい。 特に、 上記において、 未反応 の重合開始剤、 モノマー成分、分散剤、 固着に至らなかった水溶性樹脂成分 及び荷電性樹脂擬似微粒子等について精製処理を行うことは、分散性色材の 保存安定性を高く維持する点で重要である。使用する精製方法としては、通 常一般的に用いられている精製方法から最適なものを選択して用いればよ い。例えば、遠心分離法や、 限外ろ過法を用いて精製することも好ましい実 施形態である。
上述した工程を経れば、多くの制御因子をコントロールすることによって、 色材の表面に所望の共重合体からなる荷電性樹脂擬似微粒子を固着した分 散性色材を得ることができる。特に、高い分散安定性を目的としてァ-オン 性モノマーを使用する場合には、本発明の工程を経た分散性色材は、上記の 工程で用いるァニォン性モノマーが比較的少ない量であっても大きな表面 官能基密度を得ることができ、高い分散安定性を付与することができる。 こ の結果、長期保存安定性を損なうことなく、荷電性樹脂擬似微粒子の分散安 定性を高くすることが可能となる。
この理由は明らかでないが、本発明者らは次のように考えている。水中で 発生したラジカルにより重合が開始され、ォリゴマ一が析出して荷電性樹脂 擬似微粒子を形成する際、ァユオン性モノマー由来成分の多い部分が優先的 に水相側、即ち、荷電性樹脂擬似微粒子の表面付近に配向する。この状態は、 前記荷電性樹脂擬似微粒子が色材に固着した後にも維持され、構造的に大き な比表面積を有する本発明の分散性色材の表面は、更にァニオン性モノマー 成分由来のァニオン性基が多く存在し、結果として、本発明の製造方法によ る分散性色材はより少ないァニオン性モノマー成分で安定化されると予想 される。 . '
水性インク
本発明にかかる水性ィンクは、以上説明した分散性色材を含むことを特徴 とする。使用する色材が顔料である場合には、一般的には顔料含有量がイン クに対して 0 . 1重量%以上 2 0重量%以下、好ましくは 0 . 3重量%以上 1 5重量%以下とする。 更に、水性媒体として水、水溶性の有機溶媒を必要 に応じて含むことも好ましい。又、記録媒体への浸透性を助けるための浸透 剤、 防腐剤、 防黴剤等を含んでもよい。
本発明の分散性色材は、図 1 A、図 1 Bに示したように、色材 1の表面に、 荷電性樹脂擬似微粒子 2を固着した状態でィンク中に存在している。従って、 色材は、 表面に固着している荷電性樹脂擬似微粒子を介して、 記録紙上で、 記録媒体及ぴ隣り合った色材と相互に接着する。従って、本発明の水性イン クを用いて得られる印字物は、優れた耐擦過性を有するものとなる。 より好 ましい実施様態としては、上記した構成に加えて更に、 自己分散性樹脂微粒 子が分散して存在する水性インクとすることにより、通常では、顔料等の水 不溶性色材では難しい光沢媒体上への高光沢印字が可能となる。更に好まし くは、 色材に固着している荷電性樹脂擬似微粒子 (Α) と、 インク中に分散 して存在する自己分散性樹脂微粒子 (Β ) とが存在する様態において、荷電 性樹脂擬似微粒子 (Α) を構成するモノマー成分と、 自己分散性樹脂微粒子 ( Β ) を構成するモノマー成分とが、 1種以上の共通のモノマー成分を含ん でなることにより、 荷電性樹脂擬似微粒子 (Α) を固着した分散性色材と、 自己分散性樹脂微粒子 (Β ) との親和性が大きくなり、接着力が増大するた め、 特に光沢媒体上での印字物の耐擦過性が大きく向上する。
又、本発明の分散性色材を用いた水性ィンクにおいて、該水性ィンクを構 成する水性媒体中における分散性色材の表面ゼータ電位が、特にァニオン性 基を有する場合には平均値が一 2 O m V以上一 8 O m V以下の範囲、カチォ ン性基を有する場合には平均値が + 1 O m V以上 + 6 O m V以下の範囲と することも別の好ましい実施形態である。表面ゼータ電位を上記の範囲とす ることで、水性インクとしての優れた長期保存安定性を付与できる。 これに 対して、ゼータ電位が一 1 5 mVから + 1 O m Vの範囲では、分散性色材の 高い分散安定性が水性媒体の作用によつて妨げられ、水性ィンクの長期保存 安定性が不充分になることがある。一方、ゼータ電位が一 8 O mVよりも小 さいか、又は + 6 O m Vよりも大きい場合には、ィンクの保存安定性は優れ るものの、 印字物の耐水性が不充分となる場合がある。
この明細書で使用する 「ゼータ (ζ ) 電位」 とは、 ゼータポテンシャル又 は界面動電位とも呼ばれ、互いに接している固体と液体とが相対運動を行つ たとき、両者の界面に生じる電位差を意味する。液中に存在する固体の表面 状態の解析に用いられ、固体と液体との界面に生じた電気二重層のうち、周 体に近い部分には固定相 (又は吸着相) があり、 固体表面と反対電荷のィォ ン等が固着している。 固体と液体とが相対運動をするとき、 この固定相は固 体とともに移動するので、実際に運動を支配する電位差は、固定相の面と溶 液内部との間の電位差であると考えられ、この電位差がゼータ電位と呼ばれ る。 ゼータ電位は固定相の電荷の正負に応じて、 正又は負の値をとる。水不 溶性色材がインク中に分散安定化している状態においては、水不溶性色材の もつゼータ電位によって色材同士の接近が妨げられることによって分散状 態が維持されるため、水不溶性色材を含むィンクジェット記録用ィンクの分 散安定性及ぴ保存安定性においては、ゼ一タ電位は重要な意義をもつ物性値 とされる。
更に、ゼータ電位はその絶対値が分散安定性に大きく寄与するのみならず、 その分布についても考慮されるべきである。特に、一般的にゼータ電位の異 なるコロイド分散体が共存する分散系においては、ゼータ電位の符号(正負) が同符号のものであっても、その絶対値の小さい分散体表面と絶対値の大き い分散体表面間に引力が働くために凝集し易くなるヘテロ凝集現象が知ら れている。即ち、本発明にかかる水性インクにおける分散性色材のゼータ電 位についても、その絶対値が均一であることで、分散安定性における効果が 発揮される。本発明者らの検討によれば、本発明の分散性色材のゼータ電位 力 その平均値に対して標準偏差で 5 0未満であれば望ましい分散安定性を 得られることが明らかとなった。
ただし、ゼータ電位は色材(その他あらゆるコロイド分散体に関しても同 様である) が分散する水性媒体の誘電率、 p H、塩濃度等の種々の条件によ つて変化する値であるので、色材の使用される媒体条件において測定された 絶対値及び分布について議論されるべきである。水性ィンク中の分散性色材 のゼータ電位は、一般的な公知慣用の方法により測定することができる。本 発明においては、 マイクロテック 'ニチオン社製の Z E E C OMを使用し、 水性ィンクとして用いる水性混合溶媒中に色材を適当な倍率に希釈し、一定 の電場を印加した場合の分散粒子(即ち、本発明の場合においては分散性色 材) の移動速度を画像処理法にて測定して求めた値とする。
ただし、特に特定の電解質を多く含んだインクとする場合においては、同 じ構成の水性媒体中で上述した測定を行おうとすると、水性媒体の電気伝導 度が異常に高くなって測定できない場合があるが、この場合は電解質成分を 0 . 0 1 Mとなるまで除くカ 或いは減らし、水性媒体の p Hをインク使用 時の p Hに合わせて測定することで、分散性色材のィンク媒体中でのゼータ 電位を知ることができる。 この場合、実際の水性インク中には電解質が多く 含まれるために、 水性インクとしての保存安定性は低下する傾向にある力 本発明で好ましく用いられるゼータ電位の範囲とすることで、より望ましい 保存安定性を有するインクとすることができる。
更に、色材として顔料を用いる場合において、顔科と荷電性樹脂擬似微粒 子との割合 (樹脂質量/顔料質量 = B / Pと表す) を、 0 . 3以上 4 . 0以 下の範囲となるようにすることも、色材によつて形成される印字物の耐擦過 性を高める上で、本発明の望ましい実施形態である。 B _/ P比を 0 . 3以上 とすることで、 色材間、 及び色材と記録媒体間との接着性を高めることで、 印字物に優れた耐擦過性を付与し得る。 特に、 前述したように、 ガラス転移 温度が一 4 0 °C以上 6 0 °C以下となる共重合体成分を含んで'構成される荷 電性樹脂擬似微粒子を固着してなる分散性色材を用いた水性インクにおい ては、その造膜性をより効果的に発現することができ、光沢紙における耐擦 過性をより高める結果となる。 B / Pが 4 . 0より著しく大きい場合には、 全体として粘性の高いインクとなり、特にインクジエツト記録装置に用いる 場合には、 吐出安定性を損なう場合がある。 又、 色材に対して樹脂量が極端 に多いために、記録媒体上で色材の発色性を妨げ、印字濃度が充分に得られ ない場合がある。 B Z Pの値を上述した 0 . 3以上 4 . 0以下の範囲に制御 することによって、優れた耐擦過性を有し、インクジエツト記録装置におい ては吐出安定性を両立した水性インクとすることができる。ここでいう樹脂 質量とは、本発明にかかるインク中に含まれる荷電性樹脂擬似微粒子の全量 のことであり、その他に明らかに顔料表面に強く吸着している樹脂成分につ いても含まれる場合がある。ただし、顔料と容易に分離可能な水溶性樹脂成 分については含まれないものとする。
上述した B / Pの値は、一般的には、示差熱重量分析法によって求めるこ とができるが、本発明では、 ]\4£丁丁し£ 1 社製の丁0 / 3 0丁 8 5 1 にて測定、 算出した値とする。 即ち、 本発明では、 本発明にかかる、 分散性 色材又は該色材を含有する水性ィンクジエツト記録用ィンクを 8 0, 0 0 0 回転、 2時間の条件にて遠心分離した沈降物を乾燥、 秤量し、 窒素雰囲気、, 或いは大気中において昇温を行つたときの、顔料及ぴ榭脂成分のそれぞれの 分解温度前後での質量変化を求め、 B Z Pを算出した。
記録画像
本発明にかかるインクジエツト記録画像は、前記した構成の分散性色材を 含む本発明の水性インクを用いて、後述するようなインクジエツト記録装置 にて記録媒体上に形成される。本発明において使用する記録媒体は、インク ジェット記録可能などのような媒体でも制限なく用いることができる。
本発明のインクジエツト記録画像において、本発明の分散性色材は、その 特徴的な形状による作用として図 7 A、図 7 B、図 7 Cに示したような好ま しい形態を含んでいるものである (最も好ましくは図 7 Bまたは図 7 C )の みとなるが、 実施レベルとしてはこれらが同時に含まれる) 。 図 7 Aは、 特 に、前述した水性ィンク中に自己分散性樹脂微粒子 Bを更に添加した場合に 起こりやすく、記録媒体 1 4上での色材間の凹凸を埋めるように荷電性樹脂 擬似微粒子あるいは自己分散性樹脂微粒子 Bが堆積することで記録媒体上 でも高光沢な画像を実現するものである。 また、 図 7 Bは、 隣あった色材間 に存在するそれぞれの色材に固着した荷電性擬似微粒子 2力 S、さらに隣接し た色材の夫々に対しても固着することで、強固な着色膜を形成し、高い耐さ つ過性を有する記録画像を形成した状態である。更に、色材表面に対して荷 電性樹脂擬似微粒子の固着する割合を相対的に小さくすることで、色材同士 の凝集を部分的に許容しつつ、図 7 Bの機能も利用することで、図 7 Cのよ うな好ましい形態がとられる。 図 7 Cは、記録媒体上に付着されたインク中 の分散性色材が凝集する過程において、 荷電性樹脂擬似微粒子の静電斥力 (図中 1 5の矢印で示される) と色材表面の凝集力とのバランスによって、 その凝集形態が制御されている様子を表している。このような制御を行うこ とにより、記録媒体上での色材の凝集制御による画像濃度またはィンクのに じみを制御することが可能となる。
画像記録方法及.び記録装置
本発明にかかる分散性色材、及び該色材を含有する水性インクは、インク ジエツト吐出方式のへッドに用いられ、又、そのインクが収納されているィ ンクタンクとしても、或いは、 その充填用のィンクとしても有効である。 特 に、本発明は、ィンクジ ット記録方式の中でもバブルジエツト(登録商標) 方式の記録ヘッド、 記録装置において、 優れた効果をもたらす。
その代表的な構成や原理については、 例えば、 来国特許第 4, 7 2 3 , 1 2 9号明細書、 同第 4, 7 4 0 , 7 9 6号明細書に開示されている基本的な 原理を用いて行うものが好ましい。 この方式は、所謂オンデマンド型、 コン ティ二ユアス型の何れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合 には、インクが保持されているシートゃ液路に対応して配置された電気熱変 換体に、記録情報に対応していて核沸騰を超える急速な温度上昇を与える少 なくとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱ェネル ギーを発生せしめ、記録へッドの熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆 動信号に一対一に対応し、インク内の気泡を形成できるので有効である。 こ の気泡の成長、収縮により吐出用開口を介してインクを吐出させて、少なく とも一つの滴を形成する。 この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に 気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れたインクの吐出が達成で き、 より好ましい。 このパルス形状の駆動信号としては、 米国特許第 4, 4 6 3, 3 5 9号明細書、 同第 4, 3 4 5 , 2 6 2号明細書に記載されている ようなものが適している。 尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明であ る米国特許第 4, 3 1 3, 1 2 4号明細鲁に記載されている条件を採用する と、 更に優れた記録を行うことができる。
記録へッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出 口、 液路、 電気熱変換体の組み合わせ構成 (直線状液流路又は直角液流路) の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許 第 4, 5 5 8, 3 3 3号明細書、 米国特許第 4, 4 5 9 , 6 0 0号明細書を 用 、た構成にも本発明は有効である。加えて、複数の電気熱変換体に対して、 共通すると吐出孔を電気熱変換体の吐出部とする構成(特開昭 5 9 - 1 2 3 6 7 0号公報等) に対しても、 本発明は有効である。 更に、 記録装置が記録 できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録 へッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録へッドの 組み合わせによって、その長さを満たす構成や一体的に形成された一個の記 録へッドとしての構成の何れでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有 効に発揮することができる。
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置 本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録へッ ド、或いは記録へッド自体に一体的に設けられたカートリ.ッジタイプの記録 へッドを用いた場合にも、 本発明は有効である。 又、 本発明は、 適用される 記録装置の構成として設けられる、記録へッドに対しての回復手段、予備的 な捕助手段等を付加することは、本発明の効果を一層安定できるので好まし いものである。 これらを具体的に挙げれば、記録へッドに対してのキヤピン グ手段、 タリーエング手段、加圧或いは吸引手段、 電気熱変換体、 或いはこ れとは別の加熱素子或いはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録と は別の吐出を行う予備吐出モードである。
実施例
次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を具体的に説明する。本発明は、 その要旨を超えない限り、 下記実施例により限定されるものではない。 尚、 文中 「部」 又は 「%」 とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
実施例 1
実施例 1にかかる記録インク 1を下記の要領で作製した。先ず、カーボン ブラック 1 0部、 グリセリン 6部、スチレン一ァクリル酸系樹脂分散剤 10 部、及ぴ水 74部からなる組成の混合液を、金田理化工業社製のサンドミル にて、 1, 500 r p mで 5時間分散し、 顔料分散液 1を得た。 サンドミル では 0. 6 mm径のジルコユアビーズを使用し、ポット内の充填率は 70% とした。本実施例で使用したカーボンブラックは、米国 C a b o t社より上 市されている B l a c k P e a r l s 880 (以下、 B P 880と略す) であり、 スチレン一アクリル酸系樹脂分散剤には、 共重合比 70 : 30、 M w= 8 , 000、酸価 1 70のものを使用した。 かかるスチレン一ァクリル 酸系樹脂分散剤は、 予め、水及び、上記の酸価と当量の水酸化力リゥムを加 えて 80°Cにて攪拌し、水溶液としたものを使用した。得られた顔料分散液 1は、 平均分散粒径 98 nmで安定に分散されており、 多分散度指数は 0. 1 6であった。 , 次に、 上記で得た顔料分散液 1を 100部として、 窒素雰囲気下、 70°Cに加熱した状態で、モーターで攪拌しながら下記の混合液を徐々に滴 下して加え、 5時間重合を行った。 該混合液は、 メタクリル酸メチル 5. 5部、 アクリル酸 0. 5部、 水酸化カリウム 0. 1 2部、 過硫酸力リウ ム 0.05部と水 20部からなる。得られた分散液を水にて 1 0倍に希釈し、 5, 0 0 0 r p mにて 1 0分間遠心分離を行って凝集成分を除去した。その 後、 更に 1 2 , 5 0 0 r p m、 2時間の条件で遠心分離することにより精製 して、 沈降物である分散性色材 1を得た。
この分散性色材 1を水に分散し、 1 2, 0 0 0回転、 6 0分間の遠心分離 を行つて沈降物を水に再分散させたものを乾燥させ、走查型電子顕微鏡 J S M- 6 7 0 0 (日本電子ハイテック (株) 製) にて 5万倍にて観察したとこ ろ、該分散性色材 1は、樹脂微粒子がカーボンブラックの表面に固着してい る状態が観察された。尚、本実施例に記載されるこれ以降の色材についても、 上記と同様の手法にて、 色材の形態を確認した。
上記で得た分散性色材 1が、 インク中に 4 %濃度で含まれるようにして、 これに、 下記の成分組成を混合し、 更に、 ポアサイズが 2 . 5ミクロンのメ ンプレンフィルタ一にて加圧ろ過し、本実施例の記録用ィンク 1を調製した。
• グリセリン 7部
• ジェチレングリコーノレ 5部
' トリメチロールプロパン 7部
•ァセチレノール E H (商品名:川研ファインケミ
カル社製) 0 . 2部
•イオン交換水 残部
実施例 2
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 1 0 0部用い、窒素雰囲気下、 7 0 °Cに加熱した状態で、モーターで攪拌しながら下記の混合液を徐々に滴 下して加え、 8時間重合を行った。 上記で使用した混合液は、 スチレン 5 . 7部、ァクリル酸 0 . 3部、水酸化力リウム 0 . 0 7部、過硫酸力リウム 0 . 0 5部と水 2 0部からなる。重合後、実施例 1と同様の方法で遠心分離にて 精製を行い、 分散性色材 2を得た。 更に、 実施例 1と同様にして、 上記で得 られた分散性色材 2をィンク中に 4 %濃度で含む本実施例の記録用ィンク 2を調製した。
実施例 3
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 1 0 0部用い、窒素雰囲気下、 7 0 ° Cに加熱した状態で、モーターで攪拌しながら下記の混合液を徐々に 滴下して加え、 6時間重合を行った。 上記で使用した混合液は、 メタクリル 酸メチル 5 . 7部、 アクリル酸 0 . 3部、 水酸化カリウム 0 . 0 7部、 過硫 酸カリウム 0 . 0 5部と水 2 0部からなる。 重合後、 実施例 1と同様の方法 で遠心分離にて精製を行い、 分散性色材 3を得た。
更に、 上記の重合において、 1 0 0部の顔料分散液 1の代わりに、 実施例 1で用いたスチレン一ァクリル酸系樹脂分散剤と等量の水酸化力リウムと の 2 %水溶液を 1 0 0部使用した以外は上記と同様にして重合を行い、その 後、 2 0 , 0 0 0回転、 1時間の条件とする以外は実施例 1と同様にして遠 心分離にて精製を行って、 樹脂微粒子 B 1を得た。
そして、実施例 1と同様にして、インク中に、 上記で得られた分散性色材 3を 4 %濃度で含み、更に、上記で調製した樹脂微粒子 B 1を 1 . 2 %濃度 で含む、 本実施例の記録用ィンク 3を調製した。
実施例 4
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 1 0 0部用い、窒素雰囲気下、 7 0 °Cに加熱した状態で、モーターで攪拌しながら下記の混合液を徐々に滴 下して加え、 6時間重合を行った。 上記で使用した混合液は、 メタクリル酸 ベンジル 4 . 5部、 アクリル酸プチル 1 . 2部、 アクリル酸 0 . 3部、 水酸 化カリウム 0 . 0 7部、過硫酸カリウム 0 . 0 5部と水 2 0部からなる。 重 合後、実施例 1と同様の方法で遠心分離にて精製を行い、分散性色材 4を得 た。
得られた分散性色材 4について、実施例 1と同様の方法で観察を行ったと ころ、該分散性色材 4にあっても、樹脂微粒子がカーボンブラックの表面に 固着している様子が観察されたが、実施例 1の場合と比べて、融着した部分 が多いものであることが確認できた。
更に.、 上記の重合において、 実施例 3で樹脂微粒子 B 1を得たと同様に、 1 0 0部の顔料分散液 1の置き換えを行って重合、遠心分離による精製を行 つて、樹脂微粒子 B 2を得た。そして、実施例 1と同様にして、ィンク中に、 上記で得られた分散性色材 4を 4 %濃度で含み、更に、上記で調製した樹脂 微粒子 B 2を 1 . 2 %濃度で含む、 本実施例の記録用インク 4を調製した。 実施例 5
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 1 0 0部用い、窒素雰囲気下、 5 0 °Cに加熱した状態で、モーターで攪拌しながら下記の混合液を徐々に滴 下して加え、 5時間重合を行った。 上記で使用した混合液は、 アクリル酸プ チル 6部、過硫酸力リウム 0 . 0 5部、過硫酸力リゥムと等モルのチォ硫酸 ナトリウムと水 2 0部からなる。重合後、実施例 1と同様の方法で遠心分離 にて精製を行い、 分散性色材 5を得た。
得られた分散性色材 5について、実施例 1と同様の方法で観察を行ったと ころ、該分散性色材 5にあっても、樹脂微粒子がカーポンプラックの表面に 固着している様子が観察されたが、実施例 1の場合と比べて、融着した部分 が多いものであることが確認できた。 更に、実施例 1と同様にして、 上記で 得られた分散性色材 5をィンク中に 4 %濃度で含む本実施例の記録用ィン ク 5を調製した。
実施例 6
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 1 0 0部用い、窒素雰囲気下、 7 0 °Cに加熱した状態で、モーターで攪拌しながら下記の混合液を徐々に滴 下して力 Uえ、 5時間重合を行つた。 上記で使用した混合液は、 メタクリル酸 メチル 1 7 . 2部、 p—スチレンスルホン酸ナトリウム 0 . 8部、 過硫酸力 リウム 0 . 0 5部と水 2 0部からなる。重合後、実施例 1と同様の方法で遠 心分離にて精製を行い、分散性色材 6を得た。更に、実施例 1と同様にして、 . 上記で得られた分散性色材 6をィンク中に 4%濃度で含む本実施例の記録 用インク 6を調製した。
実施例 7
本実施例にかかる記録インク 7を下記の要領で作製した。先ず、カーボン ブラック 1 0部、 グリセリン 6部、スチレン一アタリル酸ジメチルァミノエ チル共重合カチオン性分散剤 1 0部、及ぴ水 74部からなる組成の混合液を、 金田理化工業社製のサンドミルにて、 1, 500 r pmで 5時間分散し、顔 料分散液 2を得た。サンドミルでは 0. 6 mm径のジルコニァビーズを使用 し、ポット内の充填率は 70 %とした。本実施例で使用したカーポンプラッ クは、 実施例 1で使用したと同様の BP 880であり、 又、 スチレンーァク リル酸ジメチルァミノェチル共重合カチオン性分散樹脂には、 共重合比 7 0 : 30、 Mw= 8 , 000、 アミン価 1 70のものを使用した。 該分散樹 月旨は、予め、水及び、 ァミン価よりもやや過剰な酢酸を加えて 80°Cにて攪 拌し、水溶解液としたものを使用した。得られた顔料分散液 2は平均分散粒 径 1 05 nmにて安定に分散されており、多分散度指数は 0. 18であった。 次に、上記で得た顔料分散液 2を 90部、 窒素雰囲気下、 55°Cに加熱し た状態でモーターで攪拌しながら、下記の混合液を徐々に滴下して加え、 7 時間重合を行った。 使用した混合液は、 メタクリル酸べンジル 4. 2部、 ァ タリル酸ジメチルァミノェチル 1. 8部、 V— 50 (和光純薬工業社製) 0.
3部と水 20部からなる。得られた分散液を水にて 10倍に希釈し、 5, 0 00 r pmにて 10分間遠心分離を行って凝集成分を除去した。その後、更 に 1 2, 500 r pm、 2時間の条件で遠心分離することにより精製して、 沈降物である分散性色材 7を得た。 更に、 実施例 1と同様にして、 上記で得 られた分散性色材 7を甩い、実施例 1と同様の処方にて調合、 ろ過を行って ィンク中に分散性色材 7を 4 %濃度で含む本実施例の記録用ィンク 7を調 製した。 ■ 実施例 8 '
本実施例にかかる記録インク 8を下記の要領で作製した。先ず、色材とし てピグメントブルー (PB) 1 5 : 3 (クラリアント社製) を 10部、 ダリ セリン 6部、スチレンーァクリル酸系分散剤 1 0部、水 74部からなる組成 を有する混合液を、 金田理化工業社製のサンドミルにて 1, 500 r pm、 5時間分散し、 顔料分散液 3を得た。 サンドミルでは、 0. 6 mm径のジル コニァビーズを使用、ポット内の充填率は 70%とした。分散剤として用い たスチレン一ァクリノレ榭脂は、 共重合比 70 : 30、 Mw= 8 , 000、 酸 価 1 70のものを使用した。得られた顔料分散液 3は、平均分散粒径 1 08 nmにて安定に分散されており、 多分散度指数は 0. 14であった。
次に、 上記で得た顔料分散液 3を 1 00部用い、窒素雰囲気下、 Ί 0°Cに 加熱した状態で、モーターで攪拌しながら下記の組成の混合液を徐々に滴下 して加え、重合を行った。上記で使用した混合液は、メタクリル酸メチル 5. 7部、ァクリル酸 0. 3部、水酸化力リウム 0. 07部、過硫酸力リウム 0.
05部と水 20部からなる。上記したようにして 5時間かけて重合後、得ら れた分散液を水にて 1 0倍に希釈し、 5, 000 r pmにて 1 0分間遠心分 離を行って凝集成分を除去した後、 更に、.1 2, 500 r pm、 2時間の条 件で遠心分離することにより精製し、沈降物である分散性色材 8を得た。更 に、実施例 1と同様にして、 上記で得ちれた分散性色材 8を用い、実施例 1 と同様の処方にて調合、 ろ過を行ってインク中に分散性色材 8を 3. 5%濃 度で含む本実施例の記録用ィンク 8を調製した
実施例 9
本実施例にかかる記録インク 9を下記の要領で作製した。先ず、色材とし てピグメントイェロー (PY) 1 80 (クラリアント社製) を 10部、 ダリ セリン 6部、スチレン一アタリル酸系分散剤 1 0部、水 74部からなる組成 を有する混合液を、 金田理化工業社製のサンドミルにて 1 , 500 r pm、 5時間分散し、顔料分散液 4を得た。 サンドミルでは 0. 6 mm径のジルコ ユアビーズを使用、ポット内の充填率は 70%とした。分散剤として用いた スチレン一ァクリル樹脂は、 共重合比 70 : 30、 Mw= 8, 000、 酸価 1 70のものを使用した。得られた顔料分散液 4は平 分散粒径 1 26 n m にて安定に分散されており、 多分散度指数は 0. 1 6であった。
次に、 上記顔料分散液 4を 1 00部用い、 窒素雰囲気下、 70°Cに加熱し た状態で、モーターで攪拌しながら下記の組成の混合液を徐々に滴下して加 え、 重合を行った。 該混合液は、 メタクリル酸メチル 5. 7部、 アクリル酸 0. 3部、 水酸化カリウム 0. 07部、 過硫酸カリウム 0. 05部と水 20 部からなる。上記したようにして 5時間かけて重合後、得られた分散液を水 にて 10倍に希釈し、 5, O O O r pmにて 1 0分間遠心分離を行って凝集 成分を除去した後、 更に、 1 2, 500 r pm、 2時間の条件で遠心分離す ることにより、 沈降物である分散性色材 9を得た。
上記で得られた分散性色材 9を用い、実施例 1と同様の処方にて調合、ろ 過を行ってィンク中に分散性色材 9を 3. 5 %濃度で含む本実施例の記録用 インク 9を調製した。
実施例 1 0
本実施例にかかる記録インク 10を下記の要領で作製した。先ず、色材と してピグメントレッ ド (PR) 1 22 (チバ ·スぺシャリティーケミカルズ 社製) を 1 0部、 グリセリン 6部、 スチレン一アクリル酸系分散剤 10部、 水 74部からなる組成を有する混合液を、金田理化工業社製のサンドミルに て 1, 500 r pm、 5時間分散し、顔料分散液 5を得た。 サンドミルでは 0.6 mm径のジルコニァビーズを使用、ポット内の充填率は 70%とした。 分散剤として用いたスチレン一アクリル樹脂は、共重合比 70 : 30、 Mw =8, 000、酸価 1 70のものを使用した。 得られた顔料分散液 5は平均 分散粒径 9 6 n mにて安定に分散されており、多分散度指数は 0 . 1 3であ つた。
次に、 上記顔料分散液 5を 1 0 0部用い、 窒素雰囲気下、 Ί 0 °Cに加熱し た状態で、モーターで攪拌しながら下記の組成の混合液を徐々に滴下して加 え、 重合を行つた。 該混合液は、 メタタリル酸メチル 5 . 7部、 アクリル酸 0 . 3部、 水酸化カリウム 0 . 0 7部、 ー0 5 7 (和光純薬工業社製) 0 . 0 5部と水 2 0部からなる。 上記したようにして 5時間かけて重合後、 得られた分散液を水にて 1 0倍に希釈し、 5, 0 0 0 r p mにて 1 0分間遠 心分離を行って凝集成分を除去した後、 更に、 1 2, 5 0 0 r p m、 2時間 の条件で遠心分離することにより、 沈降物である分散性色材 1 0を得た。 上記で得られた分散性色材 1 0を用い、 実施例 1と同様の処方にて調合、 ろ過を行ってインク中に分散性色材 1 0を 3 . 5 %濃度で含む本実施例の記 録用インク 1 0を調製した。
分散性色材の特性
上記の実施例 1〜1 0で得た各分散性色材について、それぞれ下記に説明 した方法で観察、 及び各種の物性を測定し、 得られた結果を表 1に示した。 樹脂微粒子の固着 ·点在性
' 各分散性色材を水に分散して乾燥させ、走査型電子顕微鏡: TS M— 6 7 0 0 (日本電子ハイテック (株) 製) にて 5万倍にて観察し、 色材に樹脂微粒 子固着している状態、及び固着している樹脂微粒子の性状を下記のように評 価した。
樹脂微粒子の固着状態
〇:樹脂微粒子が固着している様子が確認できた。
X :樹脂微粒子が固着している様子が確認できなかった。
樹脂微粒子の点在性
〇:観察時、 樹脂微粒子が点在していることが確認できた。 X:観察時、樹脂微粒子が局在していたり不均一に固着している様子がみ られた。
分散安定性
各分散性色材の 5 %水分散液を純水で 1 0倍に希釈し、 分画分子量 5 0 , 0 0 0の限外ろ過フィルターを用いて元の濃度になるまで濃縮し、濃縮液を 遠心分離装置にて 1 2 , 0 0 0回転、 2時間の条件で分離した。 分離された 沈降物を取り出して純水に再分散させ、 目で見て均一に分散していること、 及び後述する動的光散乱法にて測定した平均粒径が操作前の粒径の 2倍以 内であることを確認し、 下記の基準で評価した。
〇:条件を満たしたもの。
X :条件を満たさなかったもの。
長期保存安定性
長期保存安定性は、ガラス製のサンプル瓶中に各分散性色材を分散水溶液 の状態で入れ、密閉状態で 6 0 °Cにて 1ヶ月放置した後における分散状態を 目視にて判断した。 評価基準は以下のとおりである。
A:固形分の凝集 ·沈降がみられない
B:固形分の沈降がややみられるが、軽く振ると元の均一な分散状態に戻 る
C :固形分の凝集 ·沈降がみられ、 軽く振っても均一にならない 平均粒子径
各分散性色材を、 大塚電子 (株) 製、 E L S— 8 0 0 0を用いて動的光散 乱法にて測定し、 キュムラント平均値を平均粒径とした。
ガラス転移温度: T g (°C)
各分散性色材に固着している樹脂微粒子のガラス転移温度は、分散性色材 を乾燥させたものを試料とし、メ トラー'トレド社製 D S C 8 2 2 eにて 0 · 5 °C/m i n . の昇温速度にて測定した。 •表面官能基密度
各分散性色材の表面官能基密度を次のように求めた。色材の水分散液に大 過剰量の塩酸 (H C 1 ) を加え、 遠心分離装置にて 2 0 , 0 0 0 r p m、 1 時間の条件で沈降したものを純水に再分散させ、固形分率を求めて沈降物を 秤量し、既知量の炭酸水素ナトリゥムを加えて攪拌した分散液を、更に遠心 分離装置にて 8 0, 0 0 0 r p m、 2時間の条件にて沈降させた。 上澄みを 秤量し、 0 . 1規定の H C 1水溶液にて中和滴定より求めた中和量から、炭 酸水素ナトリゥムの既知量及び純水を測定したブランク値を差し引き、表面 官能基密度を算出した。極性基としてカチオン性基を有すると明らかな場合 には、 同様の手法にて、 H C 1水溶液の代わりに水酸化ナトリウム (N a〇 H) を用い、炭酸水素ナトリゥムのかわりに塩化アンモニゥムを用いて求め た。
表面エネノレギー
各分散性色材を乾燥し、粉砕したものをカラムに詰め、 サーフィス 'メジ ヤメント ·システム社製ィンパース ·ガス 'クロマトグラフにて、 プロープ ガスをへキサン、 ヘプタン、 ペンタン、 クロロホノレム、 エタノーノレ、 ァセト ンとしてそれぞれ測定し、 各支持時間のプロットを外挿することで求めた。 表 1に、実施例 1 〜 8のィンクの組成及び評価結果を示したが、表 1中の M MAはメタクリル酸メチル、 A A cはァクリル酸、 S tはスチレン、 B z M Aはメタクリル酸ベンジル、 B Aはァクリル酸プチル、 N a S Sは p—スチ レンスルホン酸ナトリゥム及ぴ D MA E Aはァクリル酸ジメチルァミノエ チル、 K P Sは、過硫酸力リゥムを示し、 N a T Sはチォ硫酸ナトリゥムを それぞれ表わす。
水性ィンクジェット記録用ィンクの評価方法及ぴ評価結果
上述した方法で得た各記録用ィンクを用いて、インクの特性の評価を以下 のように行った。 また、インクジヱット記録装置にて記録媒体への印字を行 つて、得られた画像について評価した。使用したインクジヱット記録装置と しては、 キャノン株式会社から上市される B J S 600を使用して、画像 を形成した。 そして、 印字した印字物の光学濃度 (OD) 、 シャープネス、 耐擦過性、耐マーカー性、 常温保存安定性及び吐出安定性を、 以下のように して評価し、 その結果を表 2に示した。
樹脂質量/顔科質量 (B/P)
BZPの値は、示差熱重量測定法によって求めた。得られたインクを乾燥 させたものを試料とし、メ トラー · トレド社製 TGAZSDTA851にて 測定、 算出した。
表面ゼータ電位 (ζ 電位)
実施例 1記載のィンク処方から、分散性色材および樹脂微粒子を除いた水 系溶媒に、各分散性色材を 10万倍程度に希釈し、 マイクロテック ·ニチォ ン社製 ZEECOMにて、 セルの静止面における ζ 電位の値を粒子 100 個分測定し、 その平均値を各色材の ζ 電位とした。 さらに、 100個測定 したそれぞれの値の標準偏差を求めた。
光学濃度 (OD)
各記録用インクを用いてキャノン P PC用紙に Bkテキストを印字後、 1 日経過した印字物の光学濃度 (OD) を測定し、 下記の基準で評価した。 た だし、実施例 8については B kテキストの代わりにシアンのテキストを印字 し、 ブラックの代わりにシアンの光学濃度を測定し、 ODが 1. 0以上であ る場合を Aとして評価した。
:印字物の00が1. 3以上。
B :印刷物の ODが 0. 8以上 1. 3未満。
C :印刷物の O Dが 0. 8未満。
耐擦過性
印字物の耐擦過性は、印字部分を 40 g / c m 2の重さをかけたシルボン 紙で 5回擦り、 印字部分の乱れを目視で観察し、 下記の基準で評価した。 A:擦れによる印字の乱れや白色部の汚れがない。
B :擦れによる印字の乱れや白色部の汚れが殆どなく、 気にならない。 C :擦れにより印字が大きく乱れ、 白色部に汚れがみられる。
耐マーカー性
印字物の耐マーカー性は、 印字部分を蛍光黄色マーカーペン (ゼブラ ·ォ プテクス) にて一回なぞり、 印字部分の乱れを目視で観察し、 下記の基準で 評価した。
A:なぞった部分に印字の乱れがない。
B:なぞった部分に印字の乱れが少なく、ペン先がほとんど汚れていない。
C :なぞった部分の印字の乱れが大きく、 ペン先に色がつく。
長期保存安定性
保存安定性は、ガラス製のサンプル瓶中に各インクをいれ、その状態で室 温にて 1ヶ月放置した後におけるインク中の分散状態を目視にて判断した。 評価基準は以下の通りである。
A:固形分の凝集 ·沈降がみられない。
B:固形分の沈降がややみられるが、軽く振ると元の均一な分散状態に戻 る。
C :固形分の凝集 ·沈降がみられ、 軽く振っても均一にならない。
吐出安定性
吐出安定性は、特定の B kテキストを連続で 1 0 0枚印字し、初期の印字 物と最後の印字物を比較して目視にて判断した。
A : スジ、 ムラ等なく、 初期と最後で違いがない。
B :僅かなスジ、 ムラ、 ョレがあるものの、 問題なく印字できる。
C :大きく品位の低下がみられる、 又は印字できなくなる。
表 1に示した通り、何れの実施例においても、観察結果は良好であり、分 散安定性の良好な色材が得られることが確認された。又、表 2に示した通り、 何れの記録インクにおいても、優れた印字性能を示したが、表面官能基密度 の低い分散性色材 5を用い、 インク中での ζ 電位も低かった実施例 5にお いては、長期保存安定性及び吐出安定性において他の実施例より少し劣って いた。 又、耐擦過性の観点からは、 同じモノマー種から合成された分散性色 材を含む記録ィンク 1に比べ、自己分散性の樹脂微粒子 Βを加えた実施例 3 が優れた特性を示した。
Figure imgf000058_0001
MA:メ クリル酸メチル、 AAc:アタリル 、 St:スチレン、
BdlA:メタタリル ンジル、 BA:アタリル酸ブチル、
1&TS:チォ硫酸ナトリウム、 feSS: P-スチレンスルホン酸ナトリゥム
DMEA:アタリル酸ジメチルァミノェチル 表 2:記 g 1~10 印字 ff«g果
Figure imgf000059_0001
BIA: M St:
BzllS BA
KaSS p- DMAEA 実施例 1 1
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 100部用い、窒素雰囲気下、 70°Cに加熱した状態で、 モータ'一で攪拌しながら下記の組成の混合液を 徐々に滴下して加え、 重合を行った。 使用した混合液は、 スチレン 4. 28 部、 メタクリル酸ヒ ドロキシェチル 1. 42部、 アクリル酸 0. 3部、 水酸 化カリウム 0. 07部、 過硫酸カリウム 0. 05部と水 20部からなる。 上 記したようにして 5時間かけて重合後、分散液を水にて 1 0倍に希釈し、 5 00 r pmにて 1 0分間遠心分離を行って凝集成分を除去した後、更に、 1 2, 500 r pm 2時間の条件で遠心分離することにより精製して、沈降 物である分散性色材 1 1を得た。 更に、 実施例 1と同様の処方にて調合、 ろ 過し、上記で得られた分散性色材 1 1をインク中に 4 %濃度で含む本実施例 の記録用インク 1 1を調製した。 実施例 1 2
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 1 0 0部用い、窒素雰囲気下、 7 0 °Cに加熱した状態で、 モーターで攪拌しながら下記の組成の混合液を 徐々に滴下して加え、重合を行った。使用した混合液は、 メタクリル酸ェチ ル 4 5 . 6部、 アクリル酸 2 . 4部、 水酸化カリウム 0 . 6部、 過硫酸カリ ゥム 0 . 1部と水 2 0部からなる。上記したようにして 5時間かけて重合後、 実施例 9と同様にして遠心分離することにより精製して、分散性色材 1 2を 得た。 更に、 実施例 1と同様の処方にて調合、 ろ過し、 上記で得られた分散 性色材 1 2をィンク中に 4 %濃度で含む本実施例の記録用ィンク 1 2を調 製した。
実施例 1 3
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 1 0 0部用い、窒素雰囲気下、 7 0 °Cに加熱した状態で、 モーターで攪拌しながら下記の組成の混合液を 徐々に滴下して加え、重合を行った。使用した混合液は、 メタクリル酸ベン ジル 5 . 7部、 アクリル酸 0 . 3部、 水酸化カリウム 0 . 0 7部、 過硫酸力 リウム 0 . 0 1部と水 2 0部からなる。上記したようにして 5時間かけて重 合後、実施例 1と同様の条件で遠心分離することにより精製して、沈降物で ある分散性色材 1 3を得た。更に、実施例 1と同様の処方にて調合、ろ過し、 上記で得られた分散性色材 1 3をインク中に 4 %濃度で含む本実施例の記 録用インク 1 3を調製した。
実施例 1 4
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 1 0 0部用い、窒素雰囲気下、 7 0 °Cに力 U熱した状態で、 モーターで攪拌しながら下記の組成の混合液を 徐々に滴下して加え、重合を行った。使用した混合液は、 メタクリル酸メチ ル 1 0部、 アタリル酸 8部、 水酸化力リウム 1 . 9部、 過硫酸力リウム 0 . 0 5部と水 2 0部からなる。上記したようにして 7時間かけて重合後、実施 例 1と同様の方法で遠心分離にて精製を行って、分散性色材 1 4を得た。更 に、 実施例 1と同様の処方にて調合、 ろ過し、 上記で得られた分散性色材 1 4をインク中に 4 %濃度で含む本実施例の記録用インク 1 4を調製した。 実施例 1 5
実施例 1で調製したと同様の顔料分散液 1を 1 0 0部用い、窒素雰囲気下、 7 0 °Cに加熱した状態で、 モーターで攪拌しながら下記の組成の混合液を 徐々に滴下して加え、重合を行った。使用した混合液は、 メタクリル酸ベン ジル 4 . 5部、 アクリル酸プチル 1 . 2部、 アクリル酸 0 . 3部、 水酸化力 リウム 0 . 0 7部、 過硫酸カリウム 0 . 0 5部と水 2 0部からなる。 上記し' たようにして 5時間かけて重合後、実施例 1と同様の方法で遠心分離にて精 製を行い、 分散性色材 1 5を得た。
更に、上記の重合において、 1 0 0部の顔料分散液 1の代わりに、 実施例 1で用いたスチレンーァクリル酸系樹脂分散剤と等量の水酸化力リウムと の 2 %水溶液を 1 0 0部使用した以外は上記と同様にして重合を行い、その 後、 2 0 , 0 0 0回転、 1時間の条件とする以外は実施例 1と同様にして遠 心分離にて精製を行って、 樹脂微粒子 B 3を得た。
そして、 実施例 1と同様にして、 インク中に、 上記で得られた分散性色材 1 5を 4 %濃度で含み、 更に、上記で調製した樹脂微粒子 B 3を 1 9 . 2 % 濃度で含む、 本実施例の記録用インク 1 5を調製した。
各記録用インクの物性及ぴ評価
上記の実施例 1 1〜 1 5で得た各分散性色材について、実施例 1〜 1 0で 行ったと同様の方法で各種の観察及ぴ物性測定を行った結果を表 3に示し た。 表 3中の S tはスチレン、 H EMAはメタクリル酸ヒドロキシェチル、 A A cはァクリノレ酸、 E MAはメタクリル酸ェチル、 MA cはメタクリノレ酸、 B z MAはメタクリル酸ベンジル、 MMAはメタクリル酸メチル、 B Aはァ クリル酸プチル、 K P Sは、 過硫酸カリウムを表わす。 更に、各記録用ィンクについて実施例 1〜 1 0で行ったと同様の項目につい て印字評価を行った。加えて、 実施例 1 1〜1 5においては、 次のような印 字評価を行った。
速乾性
実施例 1〜1 0と同様に印字を行い、印字終了 1分後に指で印字部分を擦 り、 印字部分の汚れを下記の基準で評価した。
A: 白紙部分の汚れがほとんどない。
B : 白紙部分が僅かに汚れるが、 文字の認識には問題がない。
C :印字の乱れが発生し、 白紙部分が明らかに汚れる。
耐水性
実施例 1〜1 0と同様に印字した印字物を、印字面を上にして水平面から 4 5度の角度に傾け、 2 0 c mの高さからスポィトを用いて 1 m 1の水を B kテキスト印字部に垂らした。 このとき、印字のにじみ具合を下記の基準で 評価した。
A:印字のにじみがほとんどみられない。
B :印字の僅かなにじみがみられるが、 白紙部分にはほとんど跡がない。 C :印字部分から色が流れ、 白紙部分に跡がみられる。
結果を表 4に示した。
表 2に、 実施例 1 1〜1 5のインクの組成、 物性及び評価結果を示した。 表 2に示した通り、何れの実施例においても、観察結果は良好であり、 単 独分散性を有した色材が得られることが確認されたが、実施例 1 3のインク は、顔料表面に樹脂が比較的集合して存在する部分が多く、点在性は乏しか つた。 又、 何れの記録インクにおいても、優れた印字性能を示したが、 表面 エネルギーの高い実施例 1 1においては速乾性及ぴ耐水性において他の実 施例より少し劣っていた。又、樹脂微粒子の点在性が乏しい実施例 1 3にお いては、 画像濃度、速乾性、及ぴ吐出安定性において他よりやや劣る結果と なった。 更に、表面官能基密度の高い実施例 1 4においては、 充分な画像濃 度と吐出安定性が得られるものの、耐マーカー性にやや劣り、特に耐水性に おいて他より劣っていた。 一方、 B / P比の大きい実施例 1 5は、 吐出の初 期や高速印字時に時折僅かな印字ョレが発生することがあり、他の記録ィン クと比べて吐出安定性がやや劣る結果となった。 これは、記録インクの粘度 が高くなつたことにより、高速吐出への応答性が悪くなつたためと予想され る。
Figure imgf000063_0001
St:ス レン、 HEMA:メタクリル ヒ ドロキシェチル、 AAc:アクリル 、 KPS:過硫 力リゥム EMA:メタクリル酸ェチル、 MAc:メタクリル酸、 BzMA:メタタリル酸べンジル
MMA:メタタリル酸メチル、 BA:アタリル酸プチル 4 : ン 1〜 1 5の ぴ
Figure imgf000064_0001
St: スチレン、 HEMA: メタクリル ヒ ロ シェチル、 AAc:ァク ル
EMA: メタクリル酸ェチル、 MAc: メタクリル酸、 BzMA: メタタリル酸べンジル
メタクリル酸メチル、 BA:ァクリル酸ブチル 比較例 1
実施例 1で調製した重合工程前の顔料分散液 1を用い、顔料が 4 %濃度と なるように実施例 1と同様の処方にて調製し、比較インク 1とした。比較ィ ンク 1中の色材を実施例 1と同様に観察したところ、色材の表面には何ら固 着している樹脂微粒子は観察されなかった。
比較例 2
表面処理された自己分散カーボンブラックであるキヤボット社製 C a b o j e t 2 0 0を固形分濃度 4 %になるように、実施例 3で用いた榭脂微粒 子 B 1を 1 . 6 %の濃度になるようにして、実施例 1と同様の処方に調製し 比較インク 2を調製した。比較インク 2中の色材を実施例 1と同様に観察し たところ、ところどころ色材の表面には付着している樹脂微粒子がみられた が、 その分布は均一でなく、 樹脂微粒子の凝集体も観察された。
上記の比較例 1及ぴ 2で得た各色材について、実施例 1〜 1 5で行ったと 同様の方法で各種観察及ぴ物性測定を行い、 得られた結果を表 5に示した。 更に、比較例 1及ぴ 2で得た各記録用ィンクについて、実施例 9〜 1 5で行 つたと同様の方法で評価し、 得られた結果を表 6に示した。
上記の比較例 1及び 2で得た各色材について、実施例 1〜 1 3で行ったと 同様の方法で各種観察およぴ物性測定を行い、得られた結果を表 5に示した。 更に、比較例 1及ぴ 2で得た各比較ィンクについて、実施例 9〜 1 3で行つ たと同様の方法で評価し、 得られた結果を表 6に示した。
比較例 1及び 2のどちらも、 本発明の実施例に比較して、 特に印字濃度、 長期保存安定性、及び吐出安定性の点で大きく劣っていた。比較例 2におい ては、単独分散性は有していたものの、樹脂微粒子を充分に固着できないた めに耐擦過性や耐水性、 速乾性についても大きく劣っていた。
表 6 :比較インク 2の物性、 及び印字評価結果
Figure imgf000066_0001
Bz A:メタタリル酸ベンジル、 AAc:アタリル酸
Figure imgf000066_0002
BzMA:メタクリル酸ベンジル、 AAc:アタリル酸 更に、 実施例 1〜4、 6、 1 2、 及ぴ 1 5に対しては、 以下のような評価 を行い、結果を表 7に示した。一連の評価に用いたプリンタで、キャノン(株) から上巿されるイ ンクジエツト記録用光沢紙 PR— 101上に、 B kの 5 c m角のベタパッチを印字し、光沢紙上での画像濃度、 耐擦過性、及ぴ光沢性 について評価を行った。
光沢紙画像濃度
印字後、 1日経過した印字物の光学濃度 (OD) を測定し、 下記の基準で 評価した。
A:印字物の O Dが 2. 3以上。
B : ODが 1. 7以上 2. 3未満。 C : O Dが 1. 7未満。
光沢紙耐擦過性
印字物の耐擦過性は、印字部分を 40 g/c m2の重さをかけたシルボン 紙で 5回擦り、 画像部分の削れを目視で観察し、 下記の基準で評価した。
A:画像の削れや白色部の汚れがほとんどない。
B :画像の削れがあるが、 印字部分の 90%以上は残存している。
C :画像が大きく削れてしまう。
光沢性
印字部分の光沢性を目視にて、 以下の基準で評価した。
A: 白色部と殆どかわらない光沢性を有する。
B : 白色部に比べ乱反射が大きいが、 充分な光沢性がある。
C :つやがなく、 ほとんど光を反射しない。
スチレンを用いた実施例 2、及ぴ BZPの高い実施例 15において、メタ クリル酸ェステル系モノマーを用いた他のものと比べて光沢紙の画像濃度 がやや小さい傾向がみられた。 又、 光沢紙擦過性は、 T gが低い実施例 4、 12、 15、 及ぴ榭脂微粒子 Bを添加した実施例 3において優れていた。 表 7 : 施 1~4 6 1 2、 15のインク組成、 性、 および評価 果
Figure imgf000067_0001
BzMA.:メタタリル ベン ル、 AAc:アタリル 産業上の利用可能性
本発明によれば、分散安定性が高く、且つ樹脂成分の色材からの脱離がな く長期にわたり保存安定性が保たれる分散性色材及ぴその簡便な製造方法 が提供される。 又、 本発明によれば、 斯かる優れた水性インク、 インクタン ク、 インクジヱット記録装置、 インクジヱット記録方法、 インクジェット記 録画像が提供される。又、本発明の別の効果として記録媒体上での速乾性に 優れた分散性色材が提供される。更に、本発明の別の効果として記録媒体上 での耐擦過性に優れた分散性色材が提供され、また別の効果としてィンクジ エツト記録装置における吐出特性に優れた分散性色材が提供される。また本 発明の別の効果として、記録媒体上での発色性に優れた分散性色材が提供さ れ、さらには高 p H領域から中 p H領域において安定に使用できる分散性色 材、及ぴ中 p H領域から低 p H領域において安定に使用できる分散性色材が それぞれ提供され、 またそれらの簡便な製造方法についても提供される。 さらに、本発明の別の効果として、光沢性記録媒体上での光沢性に優れた水 性ィンク、及ぴ光沢性記録媒体上での耐ひっかき性に優れた水性ィンクがそ れぞれ提供される。
' 本発明の別の効果として、長期保存安定性に優れた水性インクが提供される。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 色材と該色材より小さい荷電性樹脂擬似微粒子とを有する分散性色 材であって、上記色材と上記荷電性樹脂擬似微粒子とが固着していることを 特徴とする分散性色材。
2. 色材と該色材ょり小さい荷電性樹脂擬似微粒子とを有する分散性色 材であって、該色材に対して、上記荷電性樹脂擬似微粒子が多数点在して上 記色材が複数点在し、 且つ固着していることを特徴とする分散性色材。
3. 前記分散性色材の表面官能基密度が、 250 ζ πιο 1 ^以上 1 0 00 m ο 1 Z g未満である請求項 1又は 2に記載の分散性色材。
4. 前記分散性色材の表面エネルギーが、 7 Om J/m2以下である請 求項 1乃至請求項 3の何れか 1項に記載の分散性色材。
5. 前記荷電性榭脂擬似微粒子を構成する共重合体成分のガラス転移温 度が、一 40°C以上 60°C以下である請求項 1乃至請求項 4の何れか 1項に 記載の分散性色材。
' 6. 前記荷電性樹脂擬似微粒子が、 少なくとも 1種類の疎水性モノマー と少なくとも 1種類の親水性モノマーとを含むモノマー成分の共重合体を 含んでなる請求項 1乃至請求項 5の何れか 1項に記載の分散性色材。
7. 前記疎水性モノマーが、 α位にメチル基を有し、 且つラジカル重合 性不飽和二重結合を有するモノマーを少なくとも含有する請求項 6に記载 の分散性色材。
8 . 前記疎水性モノマーが、 (メタ) アクリル酸エステル化合物を少な くとも含有する請求項 6又は請求項 7に記載の分散性色材。
9 . 前記疎水性モノマーが、 メタタリル酸べンジル又はメタクリル酸メ チルから選ばれる'少なくとも一種を含有する請求項 8に記載の分散性色材。
1 0 . 前記親水性モノマーとしてァニオン性モノマーを少なくとも含有す る、 請求項 6乃至請求項 9の何れか 1項に記載の分散性色材。
1 1 . 前記ァ-オン性モノマーが、 アクリル酸、 メタクリル酸、 p—スチ レンスルホン酸塩から選ばれる少なくとも 1種を含む請求項 1 0に記載の 分散性色材。
1 2 . 前記親水性モノマーとしてカチオン性モノマーを少なくとも含有す る、 請求項 6乃至請求項 9の何れか 1項に記載の分散性色材。
1 3 . 水不溶性色材の分散水溶液中にて、 水性ラジカル重合開始剤を用い てラジカル重合性モノマーを水系析出重合せしめ、前記水不溶性色材と荷電 性樹脂擬似微粒子と一体化することを特徴とする分散性色材の製造方法。
1 4 . ( 1 ) 水不溶性色材の分散水溶液中にて、水性ラジカル重合開始剤を 用いてラジカル重合性モノマーを水系析出重合せしめ、前記水不溶性色材と 荷電性樹脂擬似微粒子と一体化する工程、 (2 ) 生成物を精製する工程、 を 経ることを特徴とする分散性色材の製造方法。
1 5 . 前記水不溶性色材の分散水溶液が、 酸価が 1 0 0以上 2 5 0以下の 高分子分散剤'で分散されている顔料分散水溶液であることを特徴とする請 求項 1 3又は請求項 1 4に記載の分散性色材の製造方法。
1 6 . 前記分散剤が、 アクリル酸またはメタクリル酸から選ばれる少なく とも 1種のモノマーと、スチレンモノマーとを少なくとも含むモノマー成分 の共重合体である請求項 1 5に記載の分散性色材の製造方法。
1 7 . 前記水性ラジカル重合開始剤が、 ァニオン性あるいは両性を示すこ とを特徴とする請求項 1 5又は請求項 1 6記載の分散性色材の製造方法。
1 8 . 前記水不溶性色材の分散水溶液が、 ァミン価が 1 5 0以上 3 0 0以 下の高分子分散剤で分散されている顔料分散水溶液であることを特徴とす る請求項 1 3又は請求項 1 4記載の分散性色材の製造方法。
'
1 9 . 前記水性ラジカル重合開始剤が、 カチオン性あるいは両性を示すこ とを特徴とする請求項 1 8記載の分散性色材の製造方法。
2 0 . 前記ラジカル重合性モノマー成分を重合系内に滴下することを特徴 とする請求項 1 3乃至請求項 1 9の何れか 1項に記載の分散性色材の製造 方法。
2 1 . 前記ラジカル重合性モノマー成分として、 少なくとも 1種の疎水性 モノマーと少なくとも 1種の親水性モノマーとを含むことを特徴とする請 求項 1 3乃至請求項 2 0の何れか 1項に記載の分散性色材の製造方法。
2 2 . 前記ラジカル重合開始剤が、 水性ァゾ系重合開始剤であることを'特 徴とする請求項 1 3乃至請求項 2 1の何れか 1項に記載の分散性色材の製 造方法。
2 3 . 請求項 1 3乃至請求項 2 2のいずれかに記载の製造方法によって製 造された分散性色材。
2 4 . 請求項 1乃至請求項 1 2、 及ぴ請求項 2 3のいずれかに記載の分散 ― 性色材を含んでなる水性ィンク。
2 5 . 色材と該色材より小さい荷電性樹脂擬似微粒子とを有する分散性色 材を含む水性ィンクであって、前記分散性色材は前記色材と前記荷電性樹脂 擬似微粒子とが固着してなり、且つ、それ以外に少なくとも 1種の自己分散 性樹脂微粒子が含まれていることを特徴とする水性ィンク。
2 6 . 前記荷電性樹脂擬似微粒子を構成する樹脂成分と、 前記自己分散性 樹脂微粒子の少なくとも 1種を構成する樹脂成分とが、 1種以上の共通のモ ノマー成分を含む混合物の重合生成物を含んでなることを特徴とする請求 項 2 5記載の水性インク。
2 7 . 前記荷電性樹脂擬似微粒子を構成する樹脂成分と、 前記自己分散性 樹脂微粒子の少なくとも 1種を構成する樹脂成分とが、 1種以上の共通のモ ノマー成分を含む混合物の重合生成物を含んでなる請求項 2 6に記載の水 性インク。
2 8 . 色材と、 該色材より小さい負荷電性樹脂擬似微粒子とを有する分散 性色材を含む水性インクであって、前記分散性色材は、前記色材と前記負荷 電性樹脂擬似微粒子とが固着してなり、前記水性ィンクを構成する水性媒体 中における前記分散性色材の表面ゼータ電位が、'その平均値が一 1 5mV以 下一 8 OmV以上、その分布が標準偏差にて 50未満であることを特徴とす る水性インク。
29. 色材と、 該色材より小さい正荷電性樹脂擬似微粒子とを有する分散 性色材を含む水性インクであって、前記分散性色材は、前記色材と前記正荷 電性樹脂擬似微粒子とが固着してなり、前記水性ィンクを構成する水性媒体 中における前記分散性色材の表面ゼータ電位が、その平均値が + 1 OmV以 上 + 6 OmV以下、その分布が標準偏差にて 50未満であることを特徴とす る水性ィンク。
30. 前記分散性色材を構成している色材が顔料であり、 前記顔料とイン ク中に含まれる全樹脂成分との割合(樹脂質量/顏料質量 = B/P)が、0.
3以上 4. 0以下の範囲である請求項 24乃至請求項 29の何れか 1項に記 載の水性インク。 '
3 1. 請求項 24乃至 30の何れか 1項に記載の水性インクを含んでなる インクタンク。
32. 請求項 24乃至請求項 30の何れか 1項に記載の水性ィンクを用い て、インクジヱット記録画像を形成することを特徴とするインクジエツト記 録装置。
33. 請求項 24乃至請求項 30の何れか 1項に記載の水性インクを用い て、ィンクジヱット記録装置により画像を形成することを特徴とするィンク ジ ット記録方法。
3 4 . 請求項 2 4乃至請求項 3 0の何れか 1項に記載の水性ィンクを用い て、インクジエツト記録装置により形成されることを特徴とするインクジェ ット記録画像。
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