JPH0841395A - インクジェット記録液用色素分散液の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水性媒体及び分散剤を含有する液中に顔料や
油溶性染料等の色素が分散してなるインクジェット記録
液用色素分散液の製造方法において、メディアを用いず
に前記色素を微粒子化することを特徴とするインクジェ
ット記録液用色素分散液の製造方法。該メディアを用い
ない微粒子化方法としては、高圧ポンプにより加圧され
た水性媒体、分散剤及び色素を含有する液を２方向から
相互に衝突せしめる方法が好ましい。 【効果】 メディアや容器等に由来する異物の混入の著
しく少ない水性色素分散液を得ることが可能であり、と
りわけサーマルジェット形式のプリンターにおいては、
ヒーター表面の該異物の混入による汚染が少くなるた
め、良好な吐出安定性並びにプリンターの長寿命化がで
き、又ピエゾ圧電素子を用いるインクジェットプリンタ
ーにおいても、ノズル先端における目詰まりが少なく、
長時間にわたる安定な吐出ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット用、とり
わけサーマルインクジェット用の記録液の調製に適した
色素分散液の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、色素を微粒子化する方法として
は、ロールミル、ボールミル、サンドグラインドミル等
が用いられているが、ロールミルを用いた場合は、粘度
の低い液中での色素の分散はミリングの効率が著しく低
く、またボールミル及びサンドグラインドミルを用いた
場合は微粒子化に用いられるガラスビーズ等のメディア
同士あるいはメディアと容器との衝突により、メディア
や容器の破砕、摩耗がおき、色素分散液中にそれらの構
成物質に由来する異物の混入が避けがたいという大きな
問題点がある。

【０００３】上記の微粒子化に用いるメディアの材料と
しては、通常、ガラス、ジルコニア、ステンレスなどが
用いられ、容器の材料としてはステンレスあるいはウレ
タンコートされたステンレスなどが用いられるため、混
入する異物としては、Ｆｅ，Ｓｉ，Ｚｒ等の金属イオン
やこれらの金属のコロイドの他、ウレタンなどの微小片
等も考えられる。

【０００４】これらの異物の混入により惹起される問題
としては、例えば、一般のインクジェットプリンターに
おいては、ノズル先端部における目詰まりが挙げられ
る。また加熱によってインクを吐出するタイプのサーマ
ルインクジェット（例えばバブルジェット）プリンター
においては、ヒーター部分のコゲつきなどが挙げられ
る。これらはいずれもプリンターからのインクの吐出を
不安定にするものであり、プリンターにとっては致命的
な問題である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はインクジェッ
ト用、とりわけサーマルインクジェット用の記録液の調
製に適した異物の混入の著しく少ない色素分散液の製造
方法を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、水性媒
体及び分散剤を含有する液中に色素が分散してなるイン
クジェット用色素分散液の製造方法において、メディア
を用いずに前記色素を微粒子化することを特徴とするイ
ンクジェット記録液用色素分散液の製造方法に存する。
以下、本発明を詳細に説明する。本発明者らは、色素の
水性媒体中における微粒子比について種々検討の結果、
色素を含有する水性液を高圧に加圧した後互いに衝突さ
せることにより、微粒子化処理に用いる装置からの異物
の混入の少ない色素分散液を製造できることを見出し、
本発明に至ったものである。

【０００７】本発明に用いられる水性媒体は水を主体と
するが、この水に水溶性有機溶剤を添加して用いるのが
好ましい。水溶性有機溶剤としてはエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール（＃２００，＃４００）、グリセリン、
上記グリコール類のアルキルエーテル類、Ｎ−メチルピ
ロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリノン、チオジグ
リコール、２−ピロリドン、スルホラン、ジメチルスル
ホキシド、ジエタノールアミン、トリエタノールアミ
ン、エタノール、イソプロパノール等が挙げられる。又
保湿成分として、ヒアルロン酸ナトリウム、ピロリドン
カルボン酸ナトリウム、ラクトン酸ナトリウムなども添
加され得る。

【０００８】本発明に用いられる分散剤としては、各種
の陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、陽イ
オン性界面活性剤、両性界面活性剤、高分子系分散剤等
が挙げられる。陰イオン性界面活性剤としては脂肪酸塩
類、アルキル硫酸エステル塩類、アルキルベンゼンスル
ホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、スル
ホコハク酸塩類、アルキルスルホコハク酸塩類、アルキ
ルジフェニルエーテルジスルホン酸塩類、アルキルリン
酸塩類、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩
類、ポリオキシエチレンアルキルアリル硫酸エステル塩
類、アルカンスルホン酸塩類、ナフタレンスルホン酸ホ
ルマリン縮合物類、ポリオキシエチレンアルキルリン酸
エステル類、α−オレフィンスルホン酸塩類等が挙げら
れる。非イオン性界面活性剤としてはポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルア
リルエーテル類、オキシエチレン／オキシプロピレンブ
ロックコポリマー類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポ
リオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオ
キシエチレンソルビトール脂肪酸エステル類、グリセリ
ン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン脂肪酸エステ
ル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン類等が挙げら
れる。陽イオン性界面活性剤及び両性界面活性剤として
はアルキルアミン塩類、第４級アンモニウム塩類、アル
キルベタイン類、アミノキサイド類が挙げられる。ま
た、高分子系分散剤としてはポリアクリル酸、スチレン
／アクリル酸共重合体、スチレン／アクリル酸／アクリ
ル酸エステル共重合体、スチレン／（無水）マレイン酸
共重合体、スチレン／（無水）マレイン酸／アクリル酸
エステル共重合体、スチレン／メタクリル酸共重合体、
スチレン／メタクリル酸／アクリル酸エステル共重合
体、スチレン／（無水）マレイン酸ハーフエステル共重
合体、ビニルナフタレン／（無水）マレイン酸共重合
体、ビニルナフタレン／アクリル酸共重合体あるいはこ
れらの塩等が挙げられる（尚、（無水）マレイン酸は
「無水マレイン酸又はマレイン酸」を表わす）。これら
の分散剤のうち陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面
活性剤及び高分子系分散剤が特に優れている。

【０００９】本発明において使用される色素は、水性媒
体に溶解せず、分散する色素であって、カーボンブラッ
クなどの顔料及び油溶性染料、樹脂着色用染料などが使
用でき、市販されている物をそのまま使用することもで
きる。具体的にはカラーインデックスに記載されてい
る、ソルベントイエロー、ソルベントレッド、ソルベン
トバイオレット、ソルベントブルー、ソルベントグリー
ン、ソルベントブラック、ピグメントイエロー、ピグメ
ントレッド、ピグメントバイオレット、ピグメントブル
ー、ピグメントブラックなどの色素が挙げられるが、そ
れら以外でもフタロシアニン系、アゾ系、アントラキノ
ン系、アゾメチン系、縮合環系などの色素も用いること
ができる。この他、黄色 ４号、５号、２０５号、４
０１号 橙色 ２０４号 赤色 １０４号、２０１号、２０２号、２０４号、２
２０号、２２６〜２２８号、４０５号 青色 １号、４０４号等の有機顔料の他、 酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化鉄、群
青、紺青、酸化クローム等の無機顔料を用いることもで
きる。これら色素の微粒子化前の粒子径は通常５〜１０
０μｍ程度である。尚、調色などのため、これらの色素
を２種以上併用することも可能である。又、上記各種成
分の他に、水溶性樹脂、防カビ剤、殺菌剤、ｐＨ調整
剤、尿素などの各種添加剤を必要に応じて添加しても良
い。

【００１０】本発明においては、分散装置からの異物の
混入を少なくするため、色素の微粒子化はメディアを用
いないで行なう。好ましくは上記の各成分を混合してス
ラリーとし、これを高圧下に高速流体として相互に衝突
させ、その際の衝撃により色素を分散させる。色素の分
散は、色素の粒径が大略２μｍ以下となるまで行なうの
が好ましく、これにより色素は水性媒体中で沈降するこ
となく安定した分散状態が維持される。このような相互
衝突型の分散装置としてはナノマイザー（株）から販売
されているナノマイザー（登録商標）がある。

【００１１】図１は、ナノマイザーの構成を説明するた
めの分解斜視図である。尚Ａはこの装置内の色素含有液
の流路を表わす。図１に示すように、ナノマイザーは、
２枚のディスク１１（フロントディスク）および１２
（リアディスク）を有し、フロントディスク１１の前方
にはフロントディスク側抑え１３、またリアディスク１
２の後方にはリアディスク側抑え１４がそれぞれ設置さ
れている。

【００１２】フロントディスク１１には、２つの貫通孔
１１１とそれら２つの貫通孔を連結する連結溝（オリフ
ィス）１１２が設けられている。一方、リアディスク１
２には、２つの貫通孔１２１とそれら２つの貫通孔を連
結する連結溝（オリフィス）１２２が設けられている。
そして、フロントディスク１１とリアディスク１２と
は、連結溝１１２と連結溝１２２とが十字型になるよう
９０度位相をずらしてセットされている。

【００１３】図１において、フロントディスク１１側か
ら高圧ポンプ等により２００〜２０００ｋｇ／ｃｍ² 程
度に加圧された色素含有液は、２分割されてフロントデ
ィスク１１の２つの貫通孔に流入するとともに加速さ
れ、リアディスク１２のフラット面とフロントディスク
１１の連結溝１１２により構成されたオリフィスへ２つ
の貫通孔から流入し、該オリフィスの中心部へ向かっ
て、さらに加速されて最大流速となり、色素含有液同士
が連結溝１１２の中心部で衝突すると同時に色素が粉砕
されて水性媒体中に分散され、９０度位相をずらして形
成されたリアディスク１２の連結溝１２２とフロントデ
ィスク１１のフラット面で構成されたオリフィスからリ
アディスク１２の２つの貫通孔１２２を経由して色素が
超微粒子化された分散液となり、リアディスク１２側か
ら排出される。なお、色素の分散効率を高めるため、装
置全体をブライン等を用いて冷却するのが好ましい。こ
の冷却温度としては微粒子化後に排出される色素分散液
の温度が好ましくは１０〜２０℃程度になるようにする
のが良い。

【００１４】このような相互衝突型の分散装置を使用し
た分散処理では、高濃度の色素含有液を用いて行なうこ
とにより分散処理を効率的に実施できるので、高濃度の
色素含有液を用いて分散処理を行ない、得られた処理液
を水性媒体で希釈して最終製品であるインクとするのが
好ましい。例えば３〜２０ｗｔ％、好ましくは５〜１５
ｗｔ％程度の色素含有液を用いて分散処理を行ない、得
られた処理液を０．５〜５ｗｔ％、好ましくは２〜４ｗ
ｔ％程度に希釈して最終製品であるインクとする。通常
は最終製品であるインクの色素濃度の２倍以上、好まし
くは３倍以上の色素濃度を有する色素含有液を用いて分
散処理を行なうのが有利である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限りこれらの実
施例に限定されるものではない。 実施例１

【００１６】

【表１】 分散液の組成 使用量（部） グリセリン ３４ リポランＰＢ−８００ ４ （α−オレフィンスルホン酸塩系分散剤、ライオン（株）製品） カーボンブラック ＭＡ２３０ １１ （微粒子化前の平均粒子径 ４μｍ、三菱化成（株）製品） イオン交換水 ５１ ────────────────────────────────── 合計 １００

【００１７】上記組成の混合液を、ナノマイザーを用い
て圧力１７００ｋｇ／ｃｍ² にて粉砕する操作を４回く
り返して、超微粒子化した。得られた分散液中のカーボ
ンブラックの平均粒子径は０．１４μｍであった。又分
散液中のＦｅ，Ｓｉの含有量を誘導結合プラズマ発光分
光分析装置により分析したところ、１ｐｐｍ以下であっ
た。この分散液を等重量のイオン交換水と混合してイン
クジェットプリンター用記録液とした。 （記録液の吐出安定性評価）Ｄｅｓｋ Ｊｅｔ １２０
０Ｃ（サーマルジェットプリンター、Ｈｅｗｌｅｔｔ
Ｐａｃｋａｒｄ社製品）を用いて前記記録液の吐出安定
性の評価を行ったところインク４００ｍｌを安定に吐出
することができた。

【００１８】比較例１ 実施例１と同じ組成の混合液について、メディアとして
ガラスビーズを用いたサンドグラインダーにより微粒子
化した。カーボンブラックの平均粒径は０．２５μｍで
あった。分散液中のＦｅの含有量は３５０ｐｐｍ、Ｓｉ
の含有量は２１００ｐｐｍであった。この分散液を用い
て、実施例１と同様にして記録液としての吐出安定性を
評価したところ、インク８０ｍｌを吐出した時点で一部
のノズルが吐出不良となった。ノズル内のヒーター表面
をチェックしたところＦｅ，Ｓｉの堆積が認められ、こ
れによってヒーターの伝熱性が劣化して吐出不良となっ
たものと思われる。 実施例２

【００１９】

【表２】 分散液の組成 使用量（部） ジエチレングリコール ３０ ポリスターＳ−２−１０２０ ５ （スチレン−マレイン酸塩系分散剤、日本油脂（株）製品） Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ １２２ ７ （微粒子化前の平均粒子径 ３８μｍ） イオン交換水 ５８ ────────────────────────────────── 合計 １００

【００２０】上記組成の混合液を実施例１と同様に、圧
力１４００ｋｇ／ｃｍ² にて３回粉砕を行なって超微粒
子化した。キナクリドン系顔料であるＰｉｇｍｅｎｔ
Ｒｅｄ１２２の平均粒子径は０．３７μｍであった。こ
の分散液を用い、実施例１と同様にしてインクジェット
プリンター用記録液を調整して吐出安定性評価を行った
ところ、インク４００ｍｌを安定に吐出することができ
た。 実施例３〜１１ 後記表１の色素を用いて実施例１と同様にして分散処理
を行い、超微粒子化色素分散液を調製した。表−１に微
粒子化の圧力と回数及び処理後の色素の平均粒子径をま
とめて示す。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【発明の効果】本発明の色素分散液の製造方法により、
分散装置に由来する異物の混入の著しく少ない水性色素
分散液を得ることが可能であり、とりわけ熱によって気
泡を発生させ、インクを吐出させる、サーマルジェット
形式のプリンターにおいては、異物によるヒーター表面
の汚染が少くなるため、良好な吐出安定性を維持するこ
とができ、プリンターの長寿命化が期待できる。又、ピ
エゾ圧電素子を用いるインクジェットプリンターにおい
ても、ノズル先端における目詰まりが少なく、長時間に
わたる安定な吐出が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法において、色素を微粒子化し
て分散させるのに好適な装置であるナノマイザーの構成
を説明するための分解斜視図である。

【符号の説明】

１１ フロントディスク １２ リアディスク １３ フロントディスク側抑え １４ リアディスク側抑え １１１ フロントディスクの貫通孔 １１２ ２つの貫通孔１１１を連結する溝（オリフィ
ス） １２１ リアディスクの貫通孔 １２２ ２つの貫通孔１２１を連結する溝（オリフィ
ス） Ａ 色素含有液の流路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水性媒体及び分散剤を含有する液中に色
   素が分散してなるインクジェット記録液用色素分散液の
   製造方法において、メディアを用いずに前記色素を微粒
   子化することを特徴とするインクジェット記録液用色素
   分散液の製造方法。
2. 【請求項２】 水性媒体、分散剤及び色素を含有する液
   を加圧して、２方向から相互に衝突せしめることにより
   前記色素を微粒子化することを特徴とする請求項１記載
   のインクジェット記録液用色素分散液の製造方法。
3. 【請求項３】 サーマルインクジェット用記録液の調製
   に使用されることを特徴とする請求項１または２記載の
   インクジェット記録液用色素分散液の製造方法。
4. 【請求項４】 前記色素がカーボンブラックであること
   を特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記
   録液用色素分散液の製造方法。