JPH11228892A

JPH11228892A - インクジェット記録用水性分散インクの製造方法

Info

Publication number: JPH11228892A
Application number: JP32292598A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Iwasa; 陽一岩佐
Original assignee: Seiren Co Ltd
Current assignee: Seiren Co Ltd
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 1999-08-24
Anticipated expiration: 2018-10-29
Also published as: JP3859375B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製造後、長時間経過後においてもノズル詰ま
りが生じることのない極めて安定なインクジェット記録
用水性分散インクの製造方法を提供すること。【解決手段】（１）上記水不溶性ないし水難溶性着色
剤の原末ケーキを水洗精製する工程、（２）水洗精製し
て得られた上記着色剤を、必要に応じて各種インク用添
加剤と共に、水溶性分散剤を水性分散媒体に溶解した分
散剤溶液と混合して着色剤濃厚分散液を調製する工程、
（３）該着色剤濃厚分散液から着色剤を除いた成分から
なる希釈液を別個に調製し、該希釈液を上記着色剤濃厚
分散液と混合し分散してインク化分散液を作成する工
程、（４）上記インク化分散液を超音波照射処理に付し
て、該インク化分散液中に含まれる着色剤粒子の２次凝
集体を可能な限り１次粒子化し、均一で安定な水性分散
インクを得る工程、の上記（１）〜（４）の工程からな
るインクジェット記録用水性分散インクの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット印
写用インクに関し、更に詳しくは、水不溶性ないし水難
溶性の着色剤、水溶性分散剤及び水性分散媒体を必須成
分として含有するインクジェット記録用水性分散インク
の製造方法に関する。本発明のインクジェット記録用水
性分散インクは、紙、布帛類など水性分散インク受容能
を有する記録体であれば、いずれにも適用することがで
きるが、本発明の製造方法は、特に濃淡差の大きい図柄
を布帛類に印刷する場合に必要とされる、着色剤濃度の
大きく異なる各濃度の水性分散インクを製造する場合に
好適である。

【０００２】

【従来の技術】着色剤として、水不溶性ないし水難溶性
の着色剤を使用したインクジェット記録用水性分散イン
クは、水溶性着色剤を使用したインクに比べて滲みが少
なく、シャープな記録画像を形成することができ、また
多様な記録媒体に印刷できるなどの利点を有することか
ら、様々の研究開発が進められてきている。

【０００３】インクジェット記録用水性分散インクは、
一般にボールミル、サンドミル、ロールミル、スピード
ラインミル、ホモミキサー、サンドグラインダー等の分
散装置によって顔料や分散染料に代表される水不溶性な
いし水難溶性の着色剤を高濃度で水性分散媒体（水）に
分散し、得られた分散液（着色剤濃厚分散液）を１〜１
０倍程度に希釈し、さらに各種添加剤を加えインク化
し、濾過することにより製造されている。

【０００４】一般に、インクジェット記録用インクに対
しては、保存中に物性の変化を生じない点、吐出ノズル
を詰まらせない点、印刷濃度や彩度が高い点等の諸性質
を備えていること、さらに、その生産性の面からは効率
良く製造が行われること等が要求されている。特に、水
性分散インクの場合には、着色剤が水不溶性ないし水難
溶性であるという固有の性質上、その製造後、日を経る
にしたがって分散液の物性変化を生じ、次第に着色材の
分散状態の悪化（凝集沈降）を来し、そのためノズル詰
まりを生じるなどの問題がしばしば起こり、信頼性の点
で未だ十分とはいえない。この信頼性を充分確保するた
めには、分散を極めて均一で安定した状態に維持する必
要がある。

【０００５】そこで、安定な分散状態を具現するための
方策として、着色剤粒子と水性分散媒体間にはたらく水
溶性分散剤による界面活性をさらに高めるべく水溶性分
散剤の添加量を増加することが考えられる。しかし、ノ
ズルの吐出特性を担保するという面からは、インクの粘
度を一定値以下に低く保つ必要があり、そのために水溶
性分散剤の添加量は必要最低量に抑えなければならな
い。このように水溶性分散剤に関しては、二律背反する
要求に遭遇することになり、それを同時に満足させるこ
とは非常に困難であった。

【０００６】一方、着色剤の粗大粒子を含まなくシャー
プな粒径分布を有し、均一で安定な分散状態を実現する
ための方法として、特開平８−２０９０４５号公報に開
示されるような、ミル後の分散液に各種添加剤を加え希
釈した後に、高圧ホモジナイザーを使用し再度微分散し
てシャープな粒径分布を有する顔料インクを製造する方
法が提案されている。

【０００７】この製造方法は、着色剤、分散剤等を含む
分散媒体を均一に分散する際に、高圧高速で微細オリフ
ィスを通過させる高圧ホモジナイザーを使用した点にそ
の特徴があり、質量が大きい粒子ほど高速加速されるた
め、シャープな粒径分布を有する安定な水性分散液を得
ることができるというものである。しかし、長期に渡た
る絶対的な信頼性の確保という点では未だ十分とはいえ
ない。長時間経過後に発生するノズル詰まりは、水不溶
性ないし難溶性の着色剤粒子が安定に分散していないこ
とに起因する。

【０００８】また、生産性向上という面から、着色剤濃
厚分散液を希釈して水性分散インクとする際に、希釈液
（水性分散媒体）やインク特性を調整するための各種添
加剤を加え、高い希釈倍率で希釈して生産性の向上を図
ろうとする場合には、希釈時の液性変化が大きく、希釈
凝集（いわゆるソルベントショック）を起こして分散性
を低下させ、そのため安定した分散性を有する水性分散
インクを得ることができないという問題がある。

【０００９】希釈液を着色剤濃厚分散液に添加混合して
分散インクとする際の希釈倍率は、通常、一回の希釈で
１〜１０倍程度とされており、分散性の低下を抑えつ
つ、希釈倍率を１０倍以上まで上げて生産効率を高める
ためには、この希釈操作を数回繰り返して行う必要があ
る。その処理に要する時間と希釈操作を繰り返し行う工
程の複雑さは、生産効率向上のための大きなマイナス要
因となる。

【００１０】なお、着色剤濃厚分散液における着色剤お
よび分散剤の濃度を高く設定すれば、生産性を向上する
ことが可能となると考えられるが、その場合には希釈倍
率を高くする必要があり、結局はソルベントショックに
よる分散性低下を招くことになる。これを避けるために
は希釈操作を繰り返し行う工程を増加する必要があるか
ら、生産効率向上の手段とはならない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、製造
後、長時間経過後においてもノズル詰まりが生じること
のない極めて安定なインクジェット記録用水性分散イン
クの製造方法を提供することにある。本発明のもう一つ
の目的は、優れた生産性を有するインクジェット記録用
水性分散インクの製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を次
の（１）〜（４）の製造方法を採用することにより達成
するものである。

【００１３】即ち、本発明は、〔１〕、インクジェット
記録用水性分散インクを製造するに当たり、下記（１）
〜（４）の各工程を順次行うことからなる、水不溶性な
いし水難溶性の着色剤、水溶性分散剤及び水性分散媒体
を必須成分として含有するインクジェット記録用水性分
散インクの製造方法に存する。（１）上記水不溶性ないし水難溶性着色剤の原末ケーキ
を水洗精製する工程、（２）水洗精製して得られた上記
着色剤を、必要に応じて各種インク用添加剤と共に、水
溶性分散剤を水性分散媒体に溶解した分散剤溶液と混合
して着色剤濃厚分散液を調製する工程、（３）該着色剤
濃厚分散液から着色剤を除いた成分からなる希釈液を別
個に調製し、該希釈液を上記着色剤濃厚分散液と混合し
分散してインク化分散液を作成する工程、（４）上記イ
ンク化分散液を超音波照射処理に付して、該インク化分
散液中に含まれる着色剤粒子の２次凝集体を可能な限り
１次粒子化し、均一で安定な水性分散インクを得る工
程。

【００１４】そして、〔２〕、上記（１）の水洗精製す
る工程において、着色剤を５重量％含有する懸濁液のｐ
Ｈが４〜１０、電気伝導度が０〜０．２ｍＳ／ｃｍの範
囲になるまで水洗精製する上記〔１〕のインクジェット
記録用水性分散インクの製造方法に存する。

【００１５】そしてまた、〔３〕、上記（３）のインク
化分散液を作成する工程において、着色剤濃厚分散液に
添加する希釈液の量を、該着色剤濃厚分散液の５〜６０
０倍とする上記〔１〕又は〔２〕のインクジェット記録
用水性分散インクの製造方法に存する。

【００１６】そしてまた、〔４〕、上記（４）の工程に
おける超音波照射処理を、周波数５〜３０ｋＨｚで振幅
２０〜６０μｍ、照射エネルギー１リットル当たり１０
⁵〜１０⁶ Ｊの照射条件で行う上記〔１〕、〔２〕、又
は〔３〕のいずれか１のインクジェット記録用水性分散
インクの製造方法に存する。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の製造方法につい
て、各工程別に具体的に説明する。（１）着色剤の原末ケーキを水洗精製する工程；水不溶
性ないし水難溶性の着色剤である原末ケーキ中の不純物
を除去するために水洗精製を行う工程である。水不溶性
ないし水難溶性の着色剤である顔料や分散染料などの原
末ケーキ中には、合成時の不純物（副生物や未反応物ま
たは未分解物等）や酸、アルカリ、塩等の中和剤残査が
残留しており、これら不純物等は、合成終了後に水洗精
製して除去され製品化されている。

【００１８】この製品化され着色剤は、ほとんどの用途
ではそのまま使用しても不都合を生じないが、該着色剤
をインクジェット記録用水性分散インクの着色剤として
用いた場合には、僅かに残存する不純物や酸、アルカ
リ、塩等の残査がインクの安定性を損なう一因であるこ
とを、本発明者らは突き止めた。

【００１９】すなわち鋭意検討の結果、該着色剤を、例
えば、５重量％含有する懸濁液のｐＨが４〜１０、電気
伝導度が０〜０．２ｍＳ／ｃｍの範囲になるまで水洗精
製した場合には、分散安定性の向上した水性分散インク
が得られることを見出した。水不溶性ないし水難溶性の
着色剤の原末ケーキは、一般に合成直後の脱水ケーキで
あり、その状態は、含水率によってパウダー状からスラ
リー状、砕石状と多種多様であが、水洗精製を行う際に
は、精製効率を最大限向上させるため、予めそれらケー
キを水で希釈し、高速攪拌機で攪拌しながら着色剤粒子
を約１ｍｍ以下まで解かす、いわゆるリパルプ処理を行
う。

【００２０】次に着色剤原末水溶液をフィルター濾過
し、一旦、脱水ケーキ層を作成する。このケーキ層に、
さらに純水を通過させ、ケーキ空隙間に残存する水溶性
不純物を純水を通して洗い流し除去する。このとき、随
時サンプリングを行い、品質検査を実施し、例えば、着
色剤を５重量％含有する懸濁液（スラリー）のｐＨが４
〜１０、電気伝導度が０〜０．２ｍＳ／ｃｍの範囲にな
ったことを基準に洗浄を終了する。洗浄終了後は、ケー
キ層に含まれる水分を減圧脱水する。必要に応じて、ケ
ーキ表面を振動させ水分を遊離させる脱水補助加振機を
使用することもできる。尚、脱水終了後ケーキを取り出
し保管しておく場合には、必要に応じて防腐剤、防カビ
剤等を添加したり、窒素ガスを通じておくことが望まし
い。

【００２１】水不溶性ないし水難溶性の着色剤として
は、公知慣用の無機顔料、有機顔料、分散染料等がいず
れも使用できる。例えば、カーボンブラック、金属酸化
物、金属硫化物、金属塩化物があげられる。カーボンブ
ラックとしては、例えば、ファーネスブラック、ランプ
ブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等
があげられる。

【００２２】他に酸化チタン、カドミウムイエロー、チ
タニウムイエロー、亜鉛黄、ベンガラ赤、コバルト青、
群青、紺青、ギネー緑等の無機顔料、溶性アゾ顔料、不
溶性ジアゾ顔料、縮合アゾ顔料、フタロシアニン顔料、
キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジ
ン顔料、ペリノン顔料、ペリレン顔料、チオインジゴ顔
料、アントラキノン顔料、キノフタロン顔料等の有機顔
料、モノアゾ、ジスアゾ、ナフタレンアゾ系等のベンゼ
ンアゾ分散染料、チアゾールアゾ、ベンゾチアゾールア
ゾ、キノリンアゾ、ピリドンアゾ、イミダゾールアゾ、
ニトロチアゾール系等の複素環アゾ分散染料、アントラ
キノン分散染料、キノフタロン、ニトロ、クマリン、メ
チン、アミノケトン系等の縮合系分散染料があげられ
る。これらの水不溶性ないし水難溶性の着色剤は単独、
あるいは、２種以上を組み合わせて使用することができ
る。

【００２３】本発明の製造方法においては、上記水不溶
性ないし水難溶性の着色剤を、最終的に得られる水性分
散インク中に最大５重量％から最小０．００１重量％含
まれるように調整し使用することにより、着色剤濃度の
高いものからごく低いものまで濃淡の大きく異なる各種
濃度のインクを製造することができる。

【００２４】（２）着色剤濃厚分散液を調製する工程、
および（３）該着色剤濃厚分散液に希釈液を添加混合し
てインク化分散液を作成する工程；通常、水性分散イン
クの製造方法においては、水不溶性ないし水難溶性の着
色剤を水溶性分散剤を用いて水性分散媒体（水）に分散
し、一定濃度の水性分散液（着色剤濃厚分散液）を調製
し、次いで、水性分散媒体、およびインクに要求される
諸特性を満足する様に各種の添加剤を添加し、希釈して
目的の水性分散インクが製造される。

【００２５】上記添加剤としては、粘度、表面張力調整
用の物性調整剤や、ノズル詰まりを改良する湿潤剤等が
あげられるが、これらの添加剤を添加する際には、添加
の前後のインク液性が大きく異なることに起因して安定
な分散状態が崩れ、特にｐＨや分散液の組成変化等によ
り、着色剤粒子が瞬時にショック凝集を起こすことがあ
る。この分散状態の崩れ（破壊）によって、水性分散イ
ンク中の着色剤粒子の粒径分布はブロードとなり、分布
中心も大粒子径側にシフトする。このような安定な分散
状態が崩れたインクは、時間経過と共にインク特性の劣
化が進行する。

【００２６】そして、初期ではノズル詰まりが発生せず
に安定吐出していたインクも、長期放置によってやがて
ノズル詰まりが起こり、安定吐出が困難となるという問
題が生じる。以上の弊害を解決することが、水性分散イ
ンクにおける大きな課題となっていることは既に述べた
とおりである。

【００２７】そこで、この分散状態の破壊を防止する手
段として、上述したように、添加剤等を添加した後に、
高圧ホモジナイザーを使用し、再度微分散してシャープ
な粒径分布を有する顔料インクを製造する方法が提案さ
れているのであるが、高圧ホモジナイザーを使用した場
合には、その剪断力が強いために、高分子系分散剤など
の分散剤では、その主鎖が破断されるなどの分散剤自体
の劣化が引き起こされ、分散剤の本来の安定化機能を発
揮できない場合がある。

【００２８】本発明は、着色剤濃厚分散液を調製し、次
いで、希釈液や各種添加剤を添加して目的とする水性分
散インクを作成する際に、ｐＨ変化、分散液の組成変化
や粘度変化等により引起こされるショック凝集（希釈凝
集、いわゆるソルベントショック）を防ぐために、該着
色剤濃厚分散液から着色剤を除いた成分からなる希釈
液、つまり、着色剤を含まないという以外は着色剤濃厚
分散液と同一の成分（望ましくは同一の成分濃度）から
なる希釈液であって、該希釈液の分散剤や添加剤の濃度
を、着色剤濃厚分散液中の分散剤や添加剤の量と希釈に
用いた希釈液中の分散剤や湿潤剤等添加剤の量の総和が
目的とする水性分散インクの適切な濃度を満足するよう
な濃度となるように調製し、その様に調製した希釈液を
着色剤濃厚分散液に添加するという手段を採用すること
を特徴とする。

【００２９】すなわち、本発明の（２）着色剤濃厚分散
液を調製する工程および（３）該着色剤濃厚分散液に希
釈液を添加混合してインク化分散液を作成する工程は、
上記（１）の水洗精製工程で得られた着色剤に、水溶性
分散剤、水性分散媒体及び各種インク用添加剤を添加混
合して着色剤濃厚分散液を調製し、次いで、該着色剤濃
厚分散液から着色剤を除いた成分からなり、希釈液中の
分散剤や添加剤の濃度が目的とする水性分散インクの適
切な濃度を満足するようにそれらの濃度を調節した希釈
液を上記着色剤濃厚分散液に添加混合し、分散させてイ
ンク化分散液を作成することを特徴とするものである。

【００３０】以下、本発明の上記工程（２）および
（３）について更に詳しく説明する。〔イ〕、（２）着色材の濃厚分散液を調製する工程で
は、まず、純水（イオン交換水）に水溶性分散剤を溶解
させて分散剤水溶液を作成し、次いで、該分散剤水溶液
に上記（１）の水洗精製工程で得られた水不溶性ないし
水難溶性の着色剤を添加混合する。着色剤の混合は、通
常の混合攪拌手段、例えば回転翼による攪拌、振とう型
攪拌装置等を用いて行う。

【００３１】水溶性分散剤としては、一般にインクジェ
ット用に使用される陰イオン性、非イオン性の水溶性分
散剤、あるいは水溶性の樹脂分散剤のいずれも用いるこ
とができる。

【００３２】陰イオン性の水溶性分散剤としては、リグ
ニンスルホン酸塩類、ナフタレンスルホン酸のホルマリ
ン縮合物、アルキルナフタレンスルホン酸のホルマリン
縮合物、特殊芳香族スルホン酸類のホルマリン縮合物、
クレオソート油スルホン酸のホルマリン縮合物、および
それら縮合物の塩等があげられる。非イオン性の水溶性
分散剤としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキ
サイドとのブロック共重合物、アルキルフェノールのエ
チレンオキサイド付加物等があげられる。

【００３３】水溶性の樹脂分散剤としては、顔料分散能
力を有する高分子分散剤であればいずれも使用でき、例
えば、アクリル系樹脂、具体的には、スチレン−アクリ
ル酸共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキ
ルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合
体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエス
テル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリ
ル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリ
ル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、及びこれ
らの塩、ポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩、ビニ
ルナフタレン−アクリル酸共重合体、スチレン−マレイ
ン酸共重合体、マレイン酸−無水マレイン酸共重合体、
ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、及びこれらの
塩等があげられる。

【００３４】さらに、ゼラチン、アルブミン、カゼイン
等の蛋白質、アラビアゴム等の天然高分子、β−ナフタ
レンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩、リン
酸塩等の陰イオン性高分子などをあげることができる。
これらの水溶性分散剤は、単独、あるいは２種類以上組
み合わせて用いることができる。水溶性分散剤の添加量
は、最終的に得られるインクジェット記録用水性分散イ
ンクの０．１〜１５重量％が好ましく、特に０．５〜１
０重量％が好ましい。

【００３５】次に、着色剤を混合した分散剤水溶液に、
各種インク用添加剤を添加する。まず最初に、固体また
は液体の湿潤剤を添加することが好ましい。

【００３６】固体湿潤剤としては、ヒドロキシプロピル
−β−シクロデキストリン、トリメチロ−ルエタン、ト
リメチロ−ルプロパン、カプロラクタム、尿素、等のほ
かペントース、ヘキトース等の単糖類、二糖類、三糖類
といった多糖類、あるいはこれらの誘導体である糖アル
コール、デオキシ酸などの還元誘導体、アルドン酸、ウ
ロン酸などの酸化誘導体、脱水誘導体、アミノ酸、チオ
糖等があげられる。

【００３７】液体湿潤剤としては、高沸点低揮発性の多
価アルコール化合物が好ましく、例えば、エチレングリ
コール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、
ポリプロプレングリコール、トリエチレングリコール、
ポリトリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、
テトラエチレングリコール、ポリテトラエチレングリコ
ール、１．３−ブタンジオール、１．５−ペンタンジオ
ール、グリセリン、１．２．６−ヘキサントリオール等
があげられる。

【００３８】以上の湿潤剤の単独あるいは２種以上を組
み合わせて用いることができる。これら湿潤剤の添加量
は、最終的に得られるインクジェット記録用水性分散イ
ンクの０．１〜１５重量％が好ましく、特に０．５〜１
０重量％が好ましい。その他必要に応じて、ｐＨ調整
剤、キレート剤、増粘剤、流動性改善剤、電気伝導度調
整剤、防腐剤、防カビ剤、殺菌剤、酸化防止剤、紫外線
吸収剤、赤外線吸収剤、消泡剤等を添加してもよい。

【００３９】ｐＨ調整剤としては、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン等の有機アミン、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム、リン酸水素カリウム等の無機
塩基、有機酸や鉱酸があげられる。

【００４０】次に、分散剤水溶液に着色剤および添加剤
を混合した液を、ボールミル、サンドミル、ロールミ
ル、スピードラインミル、ホモミキサー、サンドグライ
ンダー等の各種分散装置で処理して、着色剤が均一に分
散した濃厚分散液とする。

【００４１】〔ロ〕、次に（３）上記着色剤濃厚分散液
から着色剤を除いた成分、つまり、着色剤を含まないと
いう以外は着色剤濃厚分散液と同一の成分（望ましくは
同一の成分濃度）からなり、着色剤濃厚分散液中の分散
剤や添加剤の量と希釈に用いた希釈液中の分散剤や湿潤
剤等添加剤の量の総和が目的とする水性分散インクの適
切な濃度を満足するような濃度となるように調製し、そ
の様に調製した希釈液を着色剤濃厚分散液に添加する。

【００４２】通常、着色剤濃厚分散液を所望の着色剤濃
度に希釈して水性分散インクとする場合には、着色剤濃
厚分散液を最高１０倍程度の範囲内で希釈して行う。し
かし、本発明では、ソルベントショック（ｐＨ変化、分
散液の組成変化や粘土変化等により引起こされる希釈凝
集）を防ぐため、該着色剤濃厚分散液から着色剤を除い
た成分からなる希釈液、つまり、着色剤を含まないとい
う以外は着色剤濃厚分散液と同一の成分からなる希釈液
を作成し、該希釈液を上記着色剤濃厚分散液に添加混合
して、目的とする適切な組成を有するインク化分散液を
作成するという手段を採用した。そのため、最高６００
倍程度まで希釈しても安定な水性分散インクを得ること
が可能である。

【００４３】したがって、この工程を採用したことによ
り、本発明は、特に濃淡差の大きい図柄を印刷する場合
に必要とされる、着色剤濃度の大きく異なる多種の水性
分散インクを製造する場合に好適である。

【００４４】本発明においては、例えば、分散液が顔
料、湿潤剤、ｐＨ調整剤、防腐剤および純水からなる系
である場合には、希釈液は、湿潤剤、ｐＨ調整剤、防腐
剤、純水から構成される。希釈液中の各添加剤の濃度
は、着色剤濃厚分散液の各添加剤濃度を考慮して、目的
とする水性分散インクに必要とされる濃度となるように
設計される。

【００４５】希釈時は、着色剤分散液を攪拌しながら、
そこへ希釈液を加えていくことが望ましい。希釈終了後
も、局所的不均一を無くすため、５〜２０分は攪拌し続
けることが望ましい。また、１００倍以上の高倍率希釈
を行う場合は、２ないし３段階に分けて、所望の着色剤
濃度まで希釈しても差支えない。

【００４６】（４）上記インク化分散液を超音波照射処
理に付して、該インク化分散液中に含まれる着色材粒子
の２次凝集体を可能な限り１次粒子化し、均一で安定な
水性分散インクを得る工程；上記（３）のインク化分散
液を作成する工程から得られるインク化分散液を、周波
数５〜３０ｋＨｚで振幅２０〜６０μｍ、照射エネルギ
ー１リットル当たり１０⁵ 〜１０⁶ Ｊの超音波照射条件
で行うことにより、目的の安定で均一なインクジェット
記録用水性分散インクを製造する。

【００４７】この工程では、インク化分散液を、超音波
ホモジナイザーで２次分散処理することにより、水不溶
性ないし水難溶性の着色剤粒子の粒径を揃えると共に、
インク化分散液中に含まれる着色剤粒子の２次凝集体を
可能な限り１次粒子化することにより、均一で安定な水
性分散インクを製造することができる。超音波ホモジナ
イザーは、機械的ミルでは実現不可能な、微粒化・均一
化が実現でき、機械的ミルと異なり、剪断力が適当であ
るため高速ミルにみられがちな分散剤主鎖の切断が起こ
らない等の利点を有する。

【００４８】その微粒化原理は、印加超音波の振動方向
に垂直（分散質／分散媒界面）に発生するキャピラリー
液が分散質を破断することによる、あるいは超音波振動
面と処理液との接触面上のキャビテーションによる衝突
作用によるものなどと考えられているが、いずれにせ
よ、高圧ホモジナイザーのような強い剪断力を伴わない
安全で穏やかな微粒化手段であるといえる。

【００４９】本発明において使用する超音波ホモジナイ
ザーとしては、〔（株）日本精機製作所製〕連続式ＵＳ
−１２００Ｔ（周波数１９．５ｋＨｚ、最大出力１２０
０Ｗ）、〔ブランソン（株）〕製連続式モデル９００型
（周波数２０ｋＨｚ、最大出力９００Ｗ）等があり、ど
の装置を使用しても良好な結果が得られる。

【００５０】超音波照射条件として、周波数、振幅、照
射時間（処理液１リットル当たりの必要照射エネルギー
から算出する）があげられるが、低周波ほどキャビテー
ションがおこりやすいため、５〜３０ｋＨｚ、好ましく
は１０〜２５ｋＨｚの低周波域で行うことが好ましい。
３０ｋＨｚより大きいと逆に、超音波の凝集作用が強く
なり、分散性の劣化を招く。振幅についても大きいほど
キャビテーション圧が高いため、一般的な振幅範囲２０
〜６０μｍ程度で行える。

【００５１】必要な照射時間については、以下の式で算
出することができる。照射時間（ＳＥＣ）＝必要照射エネルギー（Ｊ／リット
ル）×処理量（Ｊ／リットル）／超音波出力（Ｗ）

【００５２】鋭意検討の結果、本発明者らは、特に単位
体積当たりの必要照射エネルギーとして１０⁵ 〜１０⁶
Ｊ／リットル、好ましくは、２×１０⁵ 〜７×１０⁵ Ｊ
／リットルの超音波照射により、希釈凝集を起こすこと
なく２次粒子を効果的に解すことができることを見出し
た。

【００５３】実際の超音波処理時にはこの値と、処理
量、装置の超音波出力より照射時間を算出し実施するこ
とができる。照射エネルギーが低すぎると凝集体の解し
が不十分であり、高すぎるとそれ以上の分散効果が望め
ないばかりでなく、処理液の温度上昇によりこれも逆に
凝集を引き起こす。液中では音波減衰が激しく、熱変換
され液温上昇につながる。液温が高くなると、蒸気圧が
上がり、気泡が発生し音波を遮り、また、キャビテーシ
ョンの核となるべき細かな無数の気泡も無くなるため、
キャビテーションは除々に弱くなる。

【００５４】また、熱による粒子凝集もおこり始めるた
め、超音波照射部には冷却装置を組み込むことが望まし
い。水不溶性ないし水難溶性着色剤粒子の２次分散工程
後は、必要に応じてフィルター濾過や超遠心濾過等の一
般的な濾過を実施する。

【００５５】例えば、フィルター濾過としてカートリッ
ジ式でインラインで連続精密濾過できるものを使用すれ
ば、前述の超音波照射後、同時に濾過を効率的に行うこ
ともできる。このような濾過は、ミル分散や超音波２次
分散でさえ処理できなかった硬い粗大粒子等を除去し、
インクの安定性をさらに向上させる働きを有する。以
下、本発明の実施例および比較例を示して、本発明を具
体的に説明する。

【００５６】

【実施例１】・原料着色剤（原末ケーキ）の検査着色剤原料であるＣ．Ｉ．ＤｉｓｐｅｒｓｅＢｌｕｅ
１６５原末の含水泥状ケーキの精製度を検査するため
に、純水でその５重量％（固形分）液となるように希釈
した検査液を作成し、該検査液のｐＨ、電気伝導度を測
定した。その結果は、ｐＨ＝３．２６，電気伝導度＝
０．３２ｍＳ／ｃｍであったので、以下の精製工程へ移
行した。

【００５７】・着色剤の精製（着色剤スラリーの作成およびリパルプ）まず、着色剤
のＣ．Ｉ．ＤｉｓｐｅｒｓｅＢｌｕｅ１６５原末の
含水泥状ケーキを効率よく精製するため、以下の組成と
なるようにイオン交換水（純水）で希釈して着色剤スラ
リーを作成した。Ｃ．Ｉ．ＤｉｓｐｅｒｓｅＢｌｕｅ１６５（固形分３０％）３３重量％純水残量計１００重量％次いで、上記スラリー３００Ｋｇを大型の高速撹拌機で
２時間撹拌し、着色剤粒子径を約０．５ｍｍ以下に解し
て均一スラリーを作成した。

【００５８】（水洗精製）上記スラリーをフィルターに
通して濾過し、一旦、層状脱水ケーキを作成した後、該
脱水ケーキにさらに洗浄水（純水）を通過させ、ケーキ
空隙に残存する可溶性不純物を除去した。洗浄に使用し
た純水の量は、１サイクル当たり４００Ｋｇで、これを
３サイクル繰り返し洗浄を行った。次いで、洗浄したケ
ーキを吸引脱水して脱水ケーキとした。

【００５９】（検査）水洗精製した上記脱水ケーキを固
形分で５重量％となるように純水で希釈した検査液を作
成し、該検査液のｐＨ、電気伝導度を測定したところ、
ｐＨ＝６．６、電気伝導度＝０．０１ｍＳ／ｃｍであっ
たので、この時点で精製を終了した。 3)分散

【００６０】（着色剤濃厚分散液の作成）分散剤とイオ
ン交換水を充分混合溶解させた後、水洗精製した着色ケ
ーキを加え攪拌混合し、次に湿潤剤であるグリセリンや
ジエチレングリコールを添加して下記の着色剤混合液を
調整した。Ｃ．Ｉ．ＤｉｓｐｅｒｓｅＢｌｕｅ１６５（着色剤）１６重量％ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物ナトリウム塩（分散剤）５重量％〔デモールＮ，デモールＲＮ；〔花王（株）製〕）グリセリン３重量％ジエチレングリコール５重量％イオン交換水残量計１００重量％

【００６１】上記着色剤混合液をガラスビーズ充填率７
０容積％の存在下、サンドミルで１５時間湿式粉砕し微
粒子化した後、ガラスビーズを取り除き、着色剤濃厚分
散液を調整した。

【００６２】（希釈液の作成）着色剤を含まない下記の
希釈液を作成した。ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物ナトリウム塩５重量％グリセリン３重量％ジエチレングリコール５重量％イオン交換水残量計１００重量％

【００６３】（インク化分散液の作成）上記着色剤濃厚
分散液に対し、上記希釈液を加えて１０倍量に希釈し、
常温で２０分間攪拌を続けてインク化分散液を作成し
た。

【００６４】（超音波照射処理）上記インク化分散液
を、以下の処理条件で超音波照射処理を行った。分散装置；モデル９００型〔ブランソン（株）製〕周波数；２０ｋＨｚ振幅；４０μｍ照射エネルギー；３．２４×１０⁵ Ｊ／リットル（９００Ｗで６ｍｉｎ超音波照射／インク１リットル）処理方法；連続循環式（流量１５０リットル／ｈ×１５パス）超音波処理後、ポアサイズ５μｍのポリプロピレンカー
トリッジフィルター〔（株）アドバンテック製〕で濾過
し、インクジェット記録用水性分散インクを製造した。

【００６５】

【実施例２】水洗精製工程で洗浄水の量を、１サイクル
当たり２００Ｋｇとし、かつ１サイクルの洗浄を終了し
た時点での検査結果がｐＨ＝４．２、電気伝導度＝０．
１８ｍＳ／ｃｍである脱水ケーキを使用した以外は、上
記実施例１と同様に水性分散インクを製造した。

【００６６】

【実施例３】実施例１の（希釈液の作成）において下記
の希釈液を使用し、同じく（インク化分散液の作成）に
おいて着色剤濃厚分散液に下記希釈液を加えて２００倍
に希釈する以外は実施例１と同様にインクを作成した。（希釈液の作成）着色剤を含まない下記成分を混合し、
希釈した。ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物ナトリウム塩３重量％グリセリン３重量％ジエチレングリコール５重量％イオン交換水残量計１００重量％

【００６７】

【実施例４】実施例１の（着色剤濃厚分散液の作成）お
よび（希釈液の作成）の各項を以下のように代えて行う
以外は、実施例１と同様に水性分散インクを製造した。

【００６８】（着色剤濃厚分散液の作成）芳香族スルホン酸のホルマリン縮合物ナトリウム塩（デモールＳＮ−Ｂ；〔花王（株）製〕）１４重量％ＥＤＴＡ（キレート剤）０．１重量％ＫＨ₂ ＰＯ₄ （ｐＨ調整剤）０．１重量％純水（イオン交換水）残量計１００重量％上記成分を混合し、溶解させて分散剤水溶液を作成し
た。

【００６９】この分散剤水溶液に上記水洗精製したＣ．
Ｉ．ＤｉｓｐｅｒｓｅＢｌｕｅ１６５のケーキを乾燥
固形分換算で９重量％となるように加え、攪拌機でよく
混合した。次に、この液に湿潤剤としてグリセリンを２
重量％、ジエチレングリコールを７重量％加えて着色材
混合液を作成し，次いでサンドミルで湿式粉砕して着色
剤濃厚分散液を調製した。

【００７０】（希釈液の作成）以下の成分を混合し、希
釈液を作成した。ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物ナトリウム塩５重量％ＥＤＴＡ（キレート剤）０．１重量％ＫＨ₂ ＰＯ₄ （ｐＨ調整剤）０．１重量％グリセリン２重量％ジエチレングリコール５重量％イオン交換水残量計１００重量％

【実施例５】実施例１の（希釈液の作成）において下記
の希釈液を使用し、同じく（インク化分散液の作成）に
おいて着色剤濃厚分散液に下記希釈液を加えて５５０倍
に希釈する以外は実施例１と同様にインクを作成した。（希釈液の作成）着色剤を含まない下記成分を混合し、
希釈した。ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物ナトリウム塩２重量％グリセリン３重量％ジエチレングリコール５重量％イオン交換水残量計１００重量％

【００７１】

【比較例１】超音波照射処理を行わないこと以外は実施
例１と同様に水性分散インクを製造した。

【００７２】

【比較例２】着色剤濃厚分散液に対し、希釈液を加えて
２００倍に希釈する際に、専用希釈液を使用することに
代えて、着色剤濃厚分散液に該希釈液を構成する各成分
を別々に添加する。すなわち、イオン交換水を加えて攪
拌した後、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物ナ
トリウム塩３重量％、グリセリン３重量％、およびジエ
チレングリコール５重量％を、順次添加して希釈したイ
ンク化分散液を作成する以外は、実施例３と同様にして
水性分散インクを作成した。

【００７３】

【比較例３】水洗精製工程を行わなかったこと以外は実
施例１と同様に水性分散インクを製造した。

【００７４】

【比較例４】１０倍希釈時の凝集を防ぐため、専用希釈
液を用いるのではなく、着色剤濃厚分散液中の分散剤濃
度を以下のようにあらかじめ高くし調整した後、イオン
交換水、ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物ナト
リウム塩８重量％、グリセリン３重量、およびジエチレ
ングリコール５重量％の順に添加する以外は、実施例１
と同様にインクを調整した。（着色剤濃厚分散液の調整）Ｃ．Ｉ．ＤｉｓｐｅｒｓｅＢｌｕｅ１６５（着色剤）８重量％ナフタレンスルホン酸のホルマリン縮合物ナトリウム塩（分散剤）１５重量％〔デモールＮ，デモールＲＮ；花王（株）製〕〕イオン交換水残量計１００重量％

【００７５】（１）ノズル詰まりインクをカートリッジに充填したまま６ヶ月放置し、順
調に印刷できインクジェット印刷できるか否かを評価し
た。また、放置前の初期状態でも評価した。 ○ ：順調に印刷できた △ ：一部のノズルに詰まりがみられた × ：ほとんどが詰まり、印刷不可能

【００７６】（２）保存安定性インク１００ｃｃをガラス容器に密閉し、６０℃にて６
ヶ月放置した後、次のように評価した。 ○ ：問題発生無し △ ：わずかに凝集や粘度変化あり × ：著しい粒子凝集や増粘あり

【００７７】（３）インクジェット印刷方法及び被印刷
物の品位評価方法ａ）インクジェット印刷方法１．インクジェット方式：ステムメ型２．圧電素子印加電圧：１５０Ｖ３．パルス幅：１０μｓ４．駆動周波数：５０００Ｈｚ

【００７８】評価用の記録媒体として、市販のインクジ
ェット専用紙を使用し、以下の図柄を印刷した。図柄
は、（イ）５０×５０ｍｍの四角形、（ロ）幅０．５ｍ
ｍ、長さ５０ｍｍの経緯方向の細線による十字形の２パ
ターンとした。

【００７９】ｂ）被印刷物の品位評価方法上記ａ）で得られた被印刷物を下記の項目について観察
評価した。表面濃度；目視により（イ）の図柄の表面濃
度下記のとおり評価した。にじみ；目視により（ロ）の図柄のにじみの程度を下記
のとおり評価した。

【００８０】

【表１】

【００８１】表１より、着色剤の水洗精製→希釈液によ
る高倍率希釈→超音波２次分散の一連の工程を行って得
られた実施例１〜５のインクは、その工程の一部を省い
た比較例１〜４の場合と比較して、インクの分散安定性
が各段に向上していることがわかる。

【００８２】水性分散体、水溶性分散剤および添加剤か
らなる希釈液を用いる実施例１に代えて、まずイオン交
換水を着色剤濃厚分散液に添加し、次いで水溶性分散
剤、添加剤を順次添加する手段を採った比較例２の場合
は、保存安定性が悪く、印刷品位も満足できるものでは
なく、また、着色剤濃厚分散液中の分散剤濃度を高く設
定し、希釈液を用いる代わりに純水を用いて高倍率希釈
時の凝集を防ごうとした比較例４では、安定性は改善さ
れるものの、インクの印刷用紙への浸透が必要以上に大
きくなり、濃度低下や滲み不良を引起こしている。

【００８３】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録用水性分散
インクの製造方法は、（ａ）分散時の着色剤濃度を高く
設定できるため、インクジェット記録用水性分散インク
を効率よく生産でき，（ｂ）希釈率５〜６００倍の幅広
い範囲で保存安定性に優れたインクジェット記録用水性
分散インクを、１ロットの分散原液から簡単に得ること
ができ、（ｃ）粒度分布がシャープであり、保存安定性
が良好で、印刷時のノズル詰まりもなく、インクジェッ
ト記録用水性分散インクを得ることができ、さらに
（ｄ）水溶性分散剤の添加量を必要最低限に抑えられる
ため、印刷時の滲み防止、浸透防止に優れており、従っ
て濃度の高い記録画像を得ることができるという各利点
を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクジェット記録用水性分散インクを
製造するに当たり、下記（１）〜（４）の各工程を順次
行うことからなる、水不溶性ないし水難溶性の着色剤、
水溶性分散剤及び水性分散媒体を必須成分として含有す
るインクジェット記録用水性分散インクの製造方法。（１）上記水不溶性ないし水難溶性着色剤の原末ケーキ
を水洗精製する工程、（２）水洗精製して得られた上記
着色剤を、必要に応じて各種インク用添加剤と共に、水
溶性分散剤を水性分散媒体に溶解した分散剤溶液と混合
して着色剤濃厚分散液を調製する工程、（３）該着色剤
濃厚分散液から着色剤を除いた成分からなる希釈液を別
個に調製し、該希釈液を上記着色剤濃厚分散液と混合し
分散してインク化分散液を作成する工程、（４）上記イ
ンク化分散液を超音波照射処理に付して、該インク化分
散液中に含まれる着色剤粒子の２次凝集体を可能な限り
１次粒子化し、均一で安定な水性分散インクを得る工
程。
【請求項２】上記（１）の水洗精製する工程におい
て、着色剤を５重量％含有する懸濁液のｐＨが４〜１
０、電気伝導度が０〜０．２ｍＳ／ｃｍの範囲になるま
で水洗精製することを特徴とする請求項１記載のインク
ジェット記録用水性分散インクの製造方法。
【請求項３】上記（３）のインク化分散液を作成する
工程において、着色剤濃厚分散液に添加する希釈液の量
を、該着色剤濃厚分散液の５〜６００倍とすることを特
徴とする請求項１又は、２記載のインクジェット記録用
水性分散インクの製造方法。
【請求項４】上記（４）の工程における超音波照射処
理を、周波数５〜３０ｋＨｚで振幅２０〜６０μｍ、照
射エネルギー１リットルあたり１０⁵ 〜１０⁶Ｊの照射
条件で行うことを特徴とする請求項１、２、又は３いず
れか１項記載のインクジェット記録用水性分散インクの
製造方法。