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JPH11166145A - インクジェットプリンター用水性記録液の製造方法 - Google Patents

インクジェットプリンター用水性記録液の製造方法

Info

Publication number
JPH11166145A
JPH11166145A JP33548597A JP33548597A JPH11166145A JP H11166145 A JPH11166145 A JP H11166145A JP 33548597 A JP33548597 A JP 33548597A JP 33548597 A JP33548597 A JP 33548597A JP H11166145 A JPH11166145 A JP H11166145A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pigment
suspension
rotor
organic polymer
dispersion
Prior art date
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Granted
Application number
JP33548597A
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English (en)
Other versions
JP3803762B2 (ja
Inventor
Haruo Murata
春夫 村田
Isao Kitajima
勇夫 北島
Toshihiro Seki
俊大 関
Michiko Imazeki
美地子 今関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd filed Critical Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Priority to JP33548597A priority Critical patent/JP3803762B2/ja
Publication of JPH11166145A publication Critical patent/JPH11166145A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3803762B2 publication Critical patent/JP3803762B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】貯蔵安定性に優れたインクジェットプリンター
用水性記録液を得ること。 【解決手段】懸濁液の供給口と吐出口を有する、セパレ
ータを有する内壁が円筒状の外部固定容器(I)と、そ
の内部に所定間隙を介し設けられた、回転軸中心に回転
可能な円筒状ロータ(II)とからなり、当該ロータ
(II)が、円筒内部に中空の液室を有し、液室に向か
って懸濁液が供給できる、当該供給口に対向するスリッ
トと、液室外部に通じる円筒側壁に複数の液吐出孔とを
有するロータ(II)であり、外部固定容器(I)が、
当該ロータの円周外壁面と所定間隙を介して対向する、
分散媒体よりも小径の複数の穴を有するセパレータが円
筒状内壁に設けられた外部固定容器(I)であり、当該
ロータとセパレータとの間隙に分散媒体が充填された分
散装置内での滞在時間が30秒以下となる様に懸濁液を
供給してインクジェットプリンター用水性顔料分散液を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規にして有用な
るインクジェットプリンター用水性記録液の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年の環境問題に対応して、印刷インキ
や塗料を使用する分野では水性化が急速に進んでいる。
水性インキや水性塗料に使用される顔料は、その多くが
有機顔料であり、水中への分散においては水の大きな表
面張力の故に、非水系の分散に比べてなお一層困難をき
わめている。
【0003】水中への顔料分散方法として、従来から、
さまざまな方法が提示され、また実施されている。
【0004】例えば、T.C.Patton氏著の「P
aint Flow and Pigment Dis
persion」(John Wiley & Son
s,1979年刊、386頁)には、ボールミル、ペブ
ルミル、高速ディスクインペラー、高速衝突ミル、3本
ロールミル、高速ストーンミル、コロイドミル、サンド
ミル及びバッチ磨砕機等による顔料の分散方法が記載さ
れている。
【0005】また、特開昭56−157470号公報明
細書実施例には、ボールミル、アトラーター、サンドミ
ルでの顔料の重合体製造例が記載されている。また、米
国特許5310778号公報明細書には、2本ロールミ
ルで分散する方法が記載されている。
【0006】更に、「最新顔料分散技術」(1993年
1月6日株式会社技術情報協会発行)には、三本ロー
ル、ボールミル、アトライター、サンドミル及びサンド
ミルの改良として、ローターとステーターの間隔を狭く
してショートパスをなくしたコボールミルやパールミル
PM−DCP型及び網の中のメディアを撹拌することに
よって槽内全体が流動するバスケットミル等が記載され
ている。
【0007】上記分散機のうち、サンドミル、コボール
ミル、パールミルPM−DCP型、更にはダイノーミ
ル、ボアミル、ビスコミル及びモーターミル等は流通式
湿式ビーズミルとして一般に顔料分散用としてよく使用
される。流通式湿式ビーズミルは、送液ポンプによって
試料を分散機内部に送り込み、分散機内部に充填した分
散媒体(メディア)であるビーズを撹拌翼で回転しなが
ら、ビーズ、撹拌翼、分散機内壁等の間で生じる衝突に
よって分散し、次いで必要に応じて循環させて更に分散
させた後、スリットを通して試料だけを分離、回収する
ものある。
【0008】また、流通式湿式ビーズミルは、従来横型
のものが主流であったが、近年縦型のものも登場し、ビ
ーズの偏りが生じないような改良がされている。
【0009】これらは、いずれの分散機でも、その出力
や回転速度、運転時間などの条件設定によって、顔料の
分散粒子径をある程度制御することができる。
【0010】一般に、顔料は、発色性や透明性を上げる
ためにできるだけ微細化し、その状態を安定に保持する
ことが望ましい。特に、インクジェットプリンター用水
性記録液に使用される顔料分散体に対する要求は、より
高度の微細化が要求され、分散機も上記パールミル等の
高分散型が主流となってきた。また、分散メディアは、
ガラスビーズから、より硬度のジルコニアビーズが使用
されるようになってきた。
【0011】しかし、一方で、顔料を微細にすればする
ほど顔料の微細化と同時に顔料一次粒子の破砕が起き、
更に、表面エネルギーの増加により、同時に凝集エネル
ギーが大きくなるため、再凝集が起こりやすくなり、結
局は微細化した顔料分散体の貯蔵安定性が損なわれると
いった弊害が生じてくる。
【0012】顔料系のインクジェットプリンター用水性
記録液の貯蔵安定性改良のためには、分散系に、目的の
水性樹脂の他に、微細化や安定化のための様々な添加剤
が加えられることが一般的に広く行なわれている。
【0013】しかしながら、界面活性剤を用いて分散さ
れた顔料を含有するインクジェットプリンター用水性記
録液は、界面活性剤の分子量が小さいことから界面活性
剤が表面にブリードしやすく、得られる画像の耐水性が
きわめて悪くなり、実用性に乏しいという問題がある。
また、水溶性樹脂を含有する水性媒体中に顔料を分散さ
せるには、概して、有機溶剤媒体中に顔料を分散させる
場合よりも困難であり、顔料を高度なレベルで微細に分
散し、かつ、その状態を安定に保つことは難しい。
【0014】一方、水溶性樹脂を用いて顔料を単に分散
させた場合、顔料と樹脂との結合が吸着という弱い結合
のみによるものであり、たとえ、製造直後において、微
細に分散されていたものであっても、顔料が経時的に凝
集するので、貯蔵安定性は良くない、という問題点があ
る。
【0015】顔料の分散性を改良する方法として、塩基
で中和されたカルボキシル基を有する樹脂中に分散して
なる顔料の水性分散体に、酸を添加して当該樹脂を疎水
性化することによって樹脂を顔料に固着する、いわゆる
酸析法が知られている。
【0016】例えば、ロジンを使用して酸析法により顔
料に固着して、分散性の良好な粉末顔料を得る手法が知
られている。しかしながら、ロジンは、その分子量が小
さいために被膜形成性樹脂となり得ず、インクジェット
プリンター用水性記録液に使用した場合、ロジン単独で
は安定な水性記録液が得られず、また、得られた画像も
性能の低いものとなってしまう、という問題点がある。
【0017】この問題点を解決するために、特開昭50
−122528号公報、特公昭61−11979号公報
には、比較的高分子量のアクリル系樹脂という限定され
た樹脂を使用して酸析を行い、粉末または固形顔料を得
る方法が開示されている。
【0018】しかしながら、これらの方法では、いずれ
も、酸析後に粉末化あるは固形化されるため、その過程
でもって顔料が少なからず凝集してしまい、インクジェ
ットプリンター用水性記録液に使用する際には、再び分
散という手間の掛かる工程が必要とならざるを得ない、
という問題点がある。しかも、これらの方法で得られる
粉末または固形顔料は、未処理の粉末顔料よりも易分散
性であるとはいえ、一度粉末化あるいは固形化した顔料
であるため、インクジェットプリンター用水性記録液に
使用できるような高度な発色性や着色力を発揮する程度
に微分散するには、かなりの労力を要する、という問題
点もある。
【0019】一方、米国特許4,166,811号明細
書には、親水性の高い水溶性樹脂を使用し、酸析後に塩
基性化合物でもって再中和を行ない、水性媒体に分散し
易い顔料を得る方法が開示されている。
【0020】しかしながら、この方法の基本構成は、塩
基性化合物でもって再中和した後に、粉末化または固形
化する方法であって、水性媒体中に再分散する際には、
やはり、一度粉末化あるいは固形化されたものは顔料の
再凝集の問題を無視することができず、高度なレベルで
被塗物の発色性や着色力を発揮できないといった問題点
がある。また、粉末化または固形化後に水性媒体に再分
散し易くするために、この方法において使用できる樹脂
は、分子量が低く、かつ、酸価がかなり高いものとなっ
ており、着色剤として塗装された塗膜の強靭性や耐水性
が極めて低いものとなってしまう、という問題点もあ
る。
【0021】また、特開平9−31360には、塩基性
化合物を用いて中和されたカルボキシル基を有する樹脂
でもって微分散された顔料の水性分散体を、酸性化合物
を用いてpHを中性または酸性として樹脂を疎水性化す
ることによって樹脂を顔料に強く固着し(いわゆる「酸
析」)、次いで、必要に応じて、濾過および水洗後、再
度塩基性化合物を用いてカルボキシル基を中和して水に
再分散させることによって、光沢、発色性、着色力を高
度に発揮するに充分な程度に微分散され、しかも、貯蔵
安定性にも優れた水性顔料分散体を得ることができるこ
とが記載されている。
【0022】しかし、インクジェットプリンター用水性
記録液には、一般に、インクとしての印字特性を付加す
るため、エチレングリコール、グリセリン、pH調整
剤、活性剤等を加えるため、上記ヨーロッパ特許77
8,321号及び特開平9−31360のような方法で
得られた水性顔料分散体をもってしても、上記したサン
ドミル、コボールミル、パールミルPM−DCP型、ダ
イノーミル、ボアミル、ビスコミル及びモーターミル等
の流通式湿式ビーズミルでもって製造したインクジェッ
トプリンター用水性記録液は、顔料の一次粒子の破砕が
避けられず、貯蔵中に粘度上昇や粒子径増大等を起こ
し、記録液の貯蔵安定性を実用的なレベルまで解決する
には至っていない。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、インクジェットプリンター用水性記録液の
製造方法において、顔料の一次粒子の破砕を防ぎ、もっ
て貯蔵安定性に優れた製造方法を見い出すことにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、新
規にして有用なるインクジェットプリンター用水性記録
液の製造方法につき鋭意検討した結果、特定の分散装置
を特定条件で用いて顔料分散液として、中和されたアニ
オン性基を有する有機高分子化合物で顔料が被覆されて
なるインクジェットプリンター用水性記録液を製造する
ことによって、貯蔵安定性に優れたインクジェットプリ
ンター用水性記録液を得ることができることを見出し、
本発明を完成するに至った。
【0025】すなわち、本発明は、次の発明を提供す
る。 (1) 中和されたアニオン性基を有する有機高分子化
合物で顔料が被覆されてなるインクジェットプリンター
用水性記録液の製造方法であって、中和されたアニオン
性基を有する有機高分子化合物と顔料とを含む懸濁液を
混合し、顔料を微分散して顔料分散液とするに当たっ
て、分散装置として、懸濁液の供給口と吐出口を有す
る、セパレータを有する内壁が円筒状の外部固定容器
(I)と、その内部に所定間隙を介し設けられた、回転
軸中心に回転可能な円筒状ロータ(II)とからなり、
当該ロータ(II)が、円筒内部に中空の液室を有し、
液室に向かって懸濁液が供給できる、当該供給口に対向
するスリットと、液室外部に通じる円筒側壁に複数の液
吐出孔とを有するロータ(II)であり、当該外部固定
容器(I)が、当該ロータの円周外壁面と所定間隙を介
して対向する、分散メディアよりも小さい所定径の複数
の穴を有するセパレータが円筒状内壁に設けられた外部
固定容器(I)であり、当該ロータとセパレータとの間
隙には分散メディアが充填された分散装置を用い、ロー
タ(II)を回転させながら、容器(I)の供給口から
ロータのスリットに向けて、液室に懸濁液を供給し、遠
心力にて吐出孔から懸濁液を放出し、分散メディアを介
してセパレータを通過した懸濁液を容器(I)の吐出口
から取り出すに当たり、当該分散装置内での滞在時間が
30秒以下となる様に懸濁液を供給して、顔料を微分散
して顔料分散液とすることを特徴とするインクジェット
プリンター用水性記録液の製造方法。
【0026】(2) ロータ(II)の回転軸が、水平
に設けられている上記1記載のインクジェットプリンタ
ー用水性記録液の製造方法。
【0027】(3) 懸濁液を保持する容器と、循環ポ
ンプを更に設け、顔料が所定の粒子径となった顔料分散
液となる様、液吐出口、懸濁液を保持する容器、循環ポ
ンプ、液供給口をこの順序となる様に連結し、懸濁液を
上記滞在時間の範囲となる様に循環させ、繰り返して当
該懸濁液を処理し、顔料分散液を得る上記1または2記
載のインクジェットプリンター用水性記録液の製造方
法。
【0028】(4) アニオン性基を有する有機高分子
化合物が、酸価30〜150KOHmg/gのカルボキ
シル基を有する有機高分子化合物である上記1、2また
は3記載のインクジェットプリンター用水性記録液の製
造方法。
【0029】(5) アニオン性基を有する有機高分子
化合物が、酸価30〜150KOHmg/gかつ水酸基
価20〜120KOHmg/gの、カルボキシル基と水
酸基を有する有機高分子化合物である上記1、2、3ま
たは4記載のインクジェットプリンター用水性記録液の
製造方法。
【0030】(6) アニオン性基を塩基性化合物で中
和して水溶性化したアニオン性基を有する有機高分子化
合物と水性媒体と顔料とを混合し懸濁液として、懸濁液
の液媒体中に顔料を均一に微分散させるに当たり、分散
装置として、懸濁液の供給口と吐出口を有する、セパレ
ータを有する内壁が円筒状の外部固定容器(I)と、そ
の内部に所定間隙を介し設けられた、回転軸中心に回転
可能な円筒状ロータ(II)とからなり、当該ロータ
(II)が、円筒内部に中空の液室を有し、液室に向か
って懸濁液が供給できる、当該供給口に対向するスリッ
トと、液室外部に通じる円筒側壁に複数の液吐出孔とを
有するロータ(II)であり、当該外部固定容器(I)
が、当該ロータの円周外壁面と所定間隙を介して対向す
る、分散メディアよりも小さい所定径の複数の穴を有す
るセパレータが円筒状内壁に設けられた外部固定容器
(I)であり、当該ロータとセパレータとの間隙には分
散メディアが充填された分散装置を用い、ロータ(I
I)を回転させながら、容器(I)の供給口からロータ
のスリットに向けて、液室に懸濁液を供給し、遠心力に
て吐出孔から懸濁液を放出し、分散メディアを介してセ
パレータを通過した懸濁液を容器(I)の吐出口から取
り出すに当たり、当該分散装置内での滞在時間が30秒
以下となる様に懸濁液を供給して、顔料を微分散して顔
料分散液とした後、酸性化合物を加えてアニオン性基有
する有機高分子化合物を析出させることにより顔料をア
ニオン性基を有する有機高分子化合物で被覆し、次いで
塩基性化合物を加えてアニオン性基を有する有機高分子
化合物のアニオン性基を中和して水性媒体中に分散させ
て水性分散体とし、これを用いて、インクを調製する上
記1、2、3、4または5記載のインクジェットプリン
ター用水性記録液の製造方法。
【0031】
【発明の実施の形態】
【0032】本発明は、中和されたアニオン性基を有す
る有機高分子化合物で顔料が被覆されてなるインクジェ
ットプリンター用水性記録液の製造方法において、中和
されたアニオン性基を有する有機高分子化合物と顔料と
を含む懸濁液を混合し、顔料を微分散して顔料分散液と
するに当たって特定の分散装置を用いる。
【0033】本発明において使用する分散装置は、上記
(1)で説明の通りであるが、例えば図1に示される様
な、短い円筒形粉砕部内のロータとセパレータを有する
分散媒体撹拌型分散装置が挙げられる。
【0034】以下、図1を例に説明する。本発明で使用
できる分散装置は、外部固定容器(I)〔以下、外部固
定容器1と表示する。〕内に、所定の間隙を介して、円
筒状ロータ(II)〔以下、円筒状ロータ2と表示す
る。〕がそれの回転軸3を中心に回転可能な様に設けら
れている。回転軸3の向きは任意だが、水平、即ち地表
面に対して平行となる関係となっていることが後述する
理由から好ましい。図1では、好ましい向きで示してあ
る。また容器1には、顔料を含む懸濁液を供給するため
の供給口4と、吐出口9とが設けられている。
【0035】外部固定容器1の内壁には、顔料を含む懸
濁液中の顔料粒子が所定の粒子径となった時に通過可能
となる所定径の複数の穴を有するセパレータ8が固定さ
れており、容器1とロータ2の間隙には、懸濁液中の顔
料を粉砕するための、所定径の分散メディア7の粒子が
充填されている。
【0036】一方、ロータ2の円筒内部には、中空とな
った液室6が設けられており、供給口4から供給された
顔料を含む懸濁液が、更に液室6に供給出来るように、
回転軸を中心にして2つの異なる半径の円で挟まれた形
状のリング状切れ目からなるスリット5が設けられてい
る。そして、このスリット5は供給口4に対向してい
る。
【0037】このロータ2の円筒側壁には、矢印の通り
に液室6外部に通じる液吐出孔(符号なし)が複数設け
られている。このロータ2の各液吐出孔は、分散メディ
ア7の粒子より大きい孔径を有しており、当該懸濁液は
この液吐出孔から放出される様になっており、一方、セ
パレータ8に設けられた吐出口9に繋がる個々の穴の径
は、この分散メディア7の粒子よりも小さい径となって
おり、分散メディア7自体が吐出口9に流出しない様に
なっている。
【0038】そして、ロータ2の円周外壁面とセパレー
タ8とは対向しており、当該懸濁液は、液室6から分散
メディア7の粒子が充填されている、容器1とロータ2
との間隙に液吐出孔を通じて供給される様になってい
る。
【0039】当該懸濁液は、供給口4から、スリット5
を通じて液室6に向けて矢印に示される様に供給され
る。ロータ2を回転軸3中心に回転させた状態で当該懸
濁液が中空の液室6に供給されると、この分散装置に固
有の原理で顔料の粉砕が行われる。
【0040】本発明で用いる装置の特徴は、ロータ2を
回転させると遠心力が発生し、メディア7はセパレータ
8内壁部に層状に押し付けられる。同時に、ロータ2の
回転運動により、メディア7間に強力な剪断力が発生す
る。更に、遠心力と、当該顔料を含む懸濁液の流れる方
向が同一なため、均一な粉砕・分散とセパレータ8から
の大流量の当該懸濁液の排出が可能で、分散装置内の試
料の滞在時間を短くできる。
【0041】遠心力により液吐出孔から放出された当該
懸濁液中の顔料は、分散メディア7の粒子が充填された
間隙で粉砕され、セパレータ8に設けられた穴径よりも
小さい顔料粒子となった段階で、当該穴を通過し、懸濁
液の液媒体と共に、吐出口9から取り出される。こうし
て顔料が微分散された顔料分散液は吐出口9に取り出さ
れる。
【0042】尚、ロータ2の回転軸3を水平とするの
は、この遠心力による効果をより充分に利用するためで
ある。
【0043】本発明において使用する分散装置の運転条
件は、分散装置内での試料の滞在時間を30秒以下/パ
ス(通過)とするのが好ましい。試料の滞在時間が長く
なると顔料の一次粒子破砕が起きやすく、シャープな粒
度分布が得られなくなる。その他の運転条件(回転数、
分散試料温度、分散時間等)としては特に限定されるも
のではないが、装置の大きさ(容量)、分散試料の種類
や量、目標とする粒度分布などによって適宜設定され
る。
【0044】本発明では、上記した通り特定の有機高分
子化合物と顔料とを含む懸濁液を、上記した様な分散装
置に通過(パス)させることにより、顔料が微分散され
た顔料分散液を得る。供給口4への当該懸濁液の供給
は、通常ポンプ(図示せず)によって行い、常に液室6
が満たされている様に、当該懸濁液を連続供給するのが
好ましい。
【0045】当該懸濁液を分散装置に1回パス(通過)
させただけで、充分に顔料が微分散した顔料分散液が得
られない場合においては、2回以上パスすることが好ま
しい。1回目パスよりは、2回以上繰り返してパスした
場合の方が、液媒体に占める、当該穴より小さい所定粒
子径未満の顔料粒子の含有率はより高くなる。こうして
分散装置を通す懸濁液中の顔料粒子含有率が飽和し一定
になるまで、繰り返すことにより、当該セパレータ8の
穴径よりも小さい、所定粒子径に粉砕され液媒体に微分
散された、顔料粒子が均一に安定的に微分散した顔料分
散液とすることが出来る。
【0046】繰り返して、当該懸濁液を処理し、顔料分
散液を得る場合には、当該懸濁液を保持する容器(図示
せず)と、循環ポンプ(図示せず)を更に設け、顔料が
所定の粒子径となった顔料分散液となる様、液吐出口
9、懸濁液を保持する容器、循環ポンプ、液供給口4を
この順序となる様に連結し、懸濁液を上記滞在時間の範
囲となる様に循環させるのが好ましい。
【0047】本発明において、容器1とロータ2間に充
填する分散メディア7の種類は、特に制約されるもので
はないが、例えばガラスビーズ、酸化ジルコニアビー
ズ、スチールビーズ、セラミックビーズなどが挙げられ
る。ビーズの充填量もまた特に制約されるものではない
が、一例として当該間隙内容積の20〜50%とするこ
とが望ましい。
【0048】ビーズの大きさとしては細かくなるほど分
散能力が上がる反面、セパレータでのビーズの分離のた
めに大きな圧力を必要とするため、適正な範囲、例え
ば、直径0.05〜3mm、好ましくは直径0.1〜1
mmのビーズを用いる。
【0049】次に本発明の顔料分散液を得るのに用い
る、中和されたアニオン性基を有する有機高分子化合物
と顔料とを含む懸濁液について説明する。
【0050】本発明で用いる顔料としては、特に限定さ
れるものではなく、従来公知のものが使用できる。一例
を示すと、キナクリドン系顔料、キナクリドンキノン系
顔料、ジオキサジン系顔料、フタロシアニン系顔料、ア
ントラピリミジン系顔料、アンサンスロン系顔料、イン
ダンスロン系顔料、フラバンスロン系顔料、ペリレン系
顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ペリノン系顔料、
キノフタロン系顔料、アントラキノン系顔料、チオイン
ジゴ系顔料、ベンツイミダゾロン系顔料又はアゾ系顔料
などの有機顔料、カーボンブラック、酸化チタン、弁柄
などの無機顔料等が挙げられる。更には、従来公知の顔
料誘導体、例えばアゾ系、フタロシアニン系、キナクリ
ドン系等の顔料誘導体を適宜用いることができる。
【0051】これらは粉体として用いても、ウェットケ
ーキとして用いても、あるいは水性スラリーとして用い
ても構わない。更には、水溶性有機溶剤を適宜用いるこ
ともできる。
【0052】本発明において使用するアニオン性基を有
する有機高分子化合物としては、公知慣用のものが使用
できるが、アニオン性基に基づく酸価(KOHmg/
g)が30〜150の範囲にある有機高分子化合物が好
ましい。アニオン性基としては、カルボキシル基が代表
的である。
【0053】そのような有機高分子化合物としては、例
えば、ビニル系共重合体、ポリエステル樹脂、ポリウレ
タン樹脂、エポキシ樹脂、ロジン変性樹脂などが挙げら
れる。これらの中でも、カルボキシル基の導入の容易
さ、被膜の強靭性などの面から、ビニル系共重合体、ポ
リエステル樹脂およびポリウレタン樹脂が好ましい。
【0054】本発明において使用するビニル系共重合体
としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、
(メタ)アクリル酸エステル−スチレン共重合体樹脂、
スチレン−(無水)マレイン酸共重合体樹脂、含フッ素
ビニル系共重合体樹脂などが挙げられる。
【0055】また、本発明において使用するポリエステ
ル樹脂としては、例えば、飽和ポリエステル樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂は、適度な水溶性または水分散性を付与す
るため、アニオン性基としてカルボキシル基を含有する
ことが必須である。
【0056】カルボキシル基を有する重合性モノマーと
しては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン
酸、フマル酸、イタコン酸、(無水)マレイン酸、マレ
イン酸モノブチルの如きマレイン酸モノアルキル類、イ
タコン酸モノブチルの如きイタコン酸モノアルキル類な
どが挙げられるが、特にアクリル酸、メタクリル酸及び
マレイン酸が好ましい。
【0057】重合性モノマー組成物中に含まれるカルボ
キシル基を有する重合性ビニルモノマー以外の重合性ビ
ニルモノマーとしては、例えば、スチレン、ビニルトル
エン、α−メチルスチレンの如き芳香族ビニルモノマー
類;アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリ
ル酸メチル、アクリル酸2−ヒドロキシエチルの如きア
クリル酸エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル
酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸
tert−ブチル、メタクリル酸イソアミル、メタクリ
ル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸2−ヒドロキシ
エチル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸ラウリ
ル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキ
シル、メタクリル酸ブトキシメチル、メタクリル酸エト
キシジエチレングリコール、メタクリル酸ベンジル、メ
タクリル酸セチル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリ
ル、メタクリル酸イソボルニルの如きメタクリル酸エス
テル類;酢酸ビニル、安息香酸ビニル、バーサチック酸
ビニル、プロピオン酸ビニルの如きビニルエステル類;
(メタ)アクリロニトリルの如き重合性ニトリル類;フ
ッ化ビニル、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレ
ン、ヘキサフルオロプロピレンまたはクロロトリフルオ
ロエチレンの如きフッ素原子を有するビニルモノマー
類;メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸
ジメチルアミノエチル、N−ビニルイミダゾール、N−
ビニルカルバゾールの如き第3級アミノ基含有モノマー
類;2−(2’−ヒドロキシ−5−メタクリロイルオキ
シエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−
ヒドロシ−4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)
ベンゾフェノン、1,2,2,6,6−ペンタメチル−
4−ピペリジルメタクリレートの如き紫外線吸収性また
は酸化防止性を有するモノマー類;N−ビニルピロリド
ン、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸1,3−ジ
オキソラン−2−オン−4−イルメチル、1,3−ジオ
キソラン−2−オン−4−イルメチルビニルエーテル、
ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルア
ミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミドの如
きN−アルコキシメチル(メタ)アクリルアミド類など
の官能基含有モノマー類;γ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシランの如き
加水分解性アルコキシシラン基を有するモノマー類;メ
タクリル酸2−ホスホオキシエチル、メタクリル酸4−
ホスホオキシブチルの如き燐酸基含有モノマー類;分子
末端に重合性不飽和基を1個有するマクロモノマー類な
どが挙げられるが、特にアクリル酸2−ヒドロキシエチ
ル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル及びスチレンが
好ましい。
【0058】重合性ビニルモノマー組成物の重合方法
は、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、溶液重合など公知
の各種重合方法が利用できるが、溶液重合が簡便なので
好ましい。重合開始剤としては、公知の過酸化物やアゾ
系化合物が使用できる。
【0059】本発明において使用するカルボキシル基を
有するポリエステル樹脂は、カルボキシル基含有化合物
と水酸基含有化合物とを、カルボキシル基が残存するよ
うに、溶融法、溶剤法などの公知の方法によって脱水縮
合反応を行って製造される。
【0060】ポリエステル樹脂は、一塩基酸、二塩基
酸、多塩基酸の如きカルボキシル基を有する化合物と、
ジオール、ポリオールの如き水酸基を有する化合物とを
適宜選択して脱水縮合させて得られるものであり、さら
に、油脂類または脂肪酸類を使用したものがアルキッド
樹脂となる。
【0061】本発明において使用するポリエステル樹脂
が有するカルボキシル基は、主に、ポリエステル樹脂を
構成する二塩基酸または多塩基酸に由来する未反応のカ
ルボキシル基である。
【0062】二塩基酸または多塩基酸としては、例え
ば、アジピン酸、(無水)コハク酸、セバシン酸、ダイ
マー酸、(無水)マレイン酸、(無水)フタル酸、イソ
フタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロ(無水)フタル
酸、ヘキサヒドロ(無水)フタル酸、ヘキサヒドロテレ
フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、(無水)
トリメリット酸、(無水)ピロメリット酸などが挙げら
れる。
【0063】二塩基酸または多塩基酸以外に使用可能な
カルボキシル基を有する化合物としては、例えば、テレ
フタル酸ジメチルの如き酸の低級アルキルエステル類;
安息香酸、p−ターシャリブチル安息香酸、ロジン、水
添ロジンの如き一塩基酸類;脂肪酸および油脂類;分子
末端に1または2個のカルボキシル基を有するマクロモ
ノマー類;5−ソジウムスルフォイソフタル酸およびそ
のジメチルエステル類などが挙げられる。
【0064】水酸基を有する化合物としては、例えば、
エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、プロピ
レングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレン
グリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、
2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、1,4
−ブタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,6
−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノ
ール、1,5−ペンタンジオール、ビスフェノールAの
アルキレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールA、
水添ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
ポリテトラメチレングリコールの如きジオール類;グリ
セリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタ
ン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、トリスヒド
ロキシエチルイソシアヌレートの如きポリオール類;
「カージュラ E−10」(シェル化学工業株式会社製
の合成脂肪酸のグリシジルエステル)などのモノグリシ
ジル化合物類、分子片末端に水酸基を2個有するマクロ
モノマー類などが挙げられる。
【0065】また、ポリエステル樹脂を合成する際に、
ひまし油、12−ヒドロキシステアリン酸などの水酸基
含有脂肪酸または油脂類;ジメチロールプロピオン酸、
p−ヒドロキシ安息香酸、ε−カプロラクトンの如きカ
ルボキシル基と水酸基とを有する化合物なども使用でき
る。
【0066】さらに、二塩基酸の一部をジイソシアネー
ト化合物に代えることもできる。本発明において使用す
るカルボキシル基を有するポリエステル樹脂として、カ
ルボキシル基を有する重合性モノマーをポリエステル樹
脂にグラフトした変性ポリエステル樹脂も使用すること
ができる。
【0067】カルボキシル基を有するポリウレタンは、
水酸基を有するセグメントとして、ジメチロールプロピ
オン酸の如きカルボキシル基および水酸基を有する化合
物を使用することにより、容易に製造することができ
る。
【0068】本発明において使用するカルボキシル基を
有するポリウレタン樹脂は、カルボキシル基を導入する
成分としてのジメチロールプロピオン酸の如きカルボキ
シル基および水酸基を有する化合物を含有するポリオー
ル成分と、ポリイソシアネート成分とを反応させること
によって、容易に製造することができる。
【0069】ポリオール成分としては、ポリエステルの
製造方法において掲げたジオール成分のほか、必要に応
じて、3官能以上のポリオール化合物を使用することも
できる。
【0070】ポリイソシアネート成分には、例えば2,
4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイ
ソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシア
ネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、フェニレン
ジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネー
ト、メタキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、水添トリレンジイソシアネート、水添
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、水添メ
タキシリレンジイソシアネート、粗製4,4’−ジフェ
ニルメタンジイソシアネートの如きジイソシアネート化
合物のほか、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート
の如きポリイソシアネート化合物も使用できる。
【0071】ポリウレタン樹脂は、公知の方法で製造で
きる。例えば、イソシアネート基と反応しない不活性な
有機溶剤溶液中で、室温又は40〜100℃程度の温度
で付加反応を行うのが好ましい。その際、ジブチル錫ジ
ラウレート等の公知の触媒を使用しても良い。
【0072】ポリウレタン樹脂を製造する際の反応系に
は、例えばジアミン、ポリアミン、N−メチルジエタノ
ールアミンの如きN−アルキルジアルカノールアミン;
ジヒドラジド化合物などの公知の鎖伸長剤も使用でき
る。
【0073】また、本発明において使用するアニオン性
基を有する有機高分子化合物として、水酸基を有するビ
ニル系共重合体またはポリエステル樹脂に、例えば無水
マレイン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル
酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸の
如き無水多塩基酸を付加反応せしめる方法によって得ら
れるカルボキシル基を有する樹脂も使用することができ
る。
【0074】本発明で使用するアニオン性基を有する有
機高分子化合物としては、酸価30〜150の、カルボ
キシル基を有する有機高分子化合物が好ましい。酸価が
150を越えると、親水性が高くなり過ぎるため、被塗
物の耐水性が著しく低下する傾向にあり、また、酸価が
30よりも低いと、酸析して中和後の水への再分散性が
低下する傾向にあるので、好ましくない。
【0075】また、本発明において使用するアニオン性
基を有する有機高分子化合物は、カルボキシル基に加え
て、水酸基を有するものがより好ましく、水酸基に基づ
く水酸基価(KOHmg/g)が20〜120の範囲の
ものがより好ましい。水酸基価は樹脂固形分1gを中和
するのに必要な氷酢酸と等モル数のKOHのmg量で表
わす。
【0076】即ち、アニオン性基を有する有機高分子化
合物が、酸価30〜150でかつ水酸基価20〜120
の、カルボキシル基と水酸基を有する有機高分子化合物
がよち好ましい。水酸基価が120を越えると、親水性
が高くなり過ぎるため、被塗物の耐水性が低下する傾向
にあり好ましくない。有機高分子化合物に結合した水酸
基は、焼き付け塗料、焼き付けインキ、捺染剤などに使
用するとき、硬化剤と反応して、より強固な膜を形成す
ることができる。
【0077】カルボキシル基および水酸基を有するビニ
ル系共重合体は、カルボキシル基を有するビニル系共重
合体を製造する際に使用した重合性モノマーと水酸基を
有する重合性モノマーとを共重合する方法により、容易
に製造することができる。
【0078】水酸基を有する重合性モノマーとしては、
例えば、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル
酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシ
プロピル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチルの如き水
酸基を有するアクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキ
ル;「プラクセル FM−2」、「プラクセル FA−
2」(ダイセル化学工業株式会社製)に代表されるラク
トン化合物を付加したメタアクリルモノマー類;メタク
リル酸ポリエチレングリコールトモノマー類;モノメタ
クリル酸ポリプロピレングリコールモノマー類;ヒドロ
キシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエ
ーテルの如き水酸基を有するアルキルビニルエーテル等
が挙げられるが、特にアクリル酸2−ヒドロキシエチ
ル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルが好ましい。
【0079】カルボキシル基および水酸基を有するポリ
エステル樹脂は、ポリエステル樹脂の脱水縮合反応にお
いて、公知の方法に従って、水酸基が残存するように反
応すればよい。残存する水酸基は、ジオール化合物、ポ
リオール化合物またはカルボン酸ポリオール化合物など
に由来する未反応基である。
【0080】本発明において使用するカルボキシル基を
有するビニル系共重合体及びポリウレタン樹脂は、数平
均分子量が5,000〜20,000の範囲にあるもの
が好ましい。数平均分子量が5,000よりも小さい場
合、得られた水性顔料分散体を被覆剤に使用した時に、
塗膜が脆くなる傾向にあるので好ましくない。また、数
平均分子量が、20,000よりも大きい場合、微細な
水性顔料分散体を得にくくなる傾向にあるので好ましく
ない。
【0081】本発明において使用するポリエステル樹脂
は、分岐型であることがほとんどなので、線状のビニル
系共重合体などの場合とは異なり、数平均分子量が小さ
い場合であっても重量平均分子量が大きいので、塗膜と
して充分なる強靭性を有する。従って、当該ポリエステ
ル樹脂は、数平均分子量が1,000〜20,000の
範囲にあるものが好ましく、重量平均分子量では、5,
000〜100,000の範囲にあるものが好ましい。
【0082】次に、本発明の製造方法をその工程に従っ
て、順次、説明する。本発明では、中和されたアニオン
性基を有する有機高分子化合物と顔料とを含む懸濁液
を、顔料が所定粒子径で狭い粒子径分布となり、均一に
安定的微分散するまで上記した分散装置に通して、充分
に混合して顔料分散液とする。
【0083】この懸濁液には、当該有機高分子化合物と
顔料の他に、分散すべき媒体たる液媒体とが通常は含ま
れる。この液媒体としては、有機溶剤や水性媒体が用い
られる。本発明では、液媒体を構成する主たる溶媒が、
有機溶剤のものを有機溶剤媒体、水のものを水性媒体と
いう。
【0084】塩基性化合物で中和されたアニオン性基を
有する有機高分子化合物と顔料とを混合、分散する工程
としては、次の2方法が適当である。
【0085】(1)有機溶剤媒体中で、塩基性化合物で
中和されたアニオン性基を有する有機高分子化合物と顔
料とを混合し懸濁液とし、顔料を分散した後、水性媒体
中に分散する。 (2)水性媒体中で、塩基性化合物で中和されたアニオ
ン性基を有する有機高分子化合物と顔料とを混合し、分
散する。
【0086】塩基性化合物で中和されたアニオン性基を
有する有機高分子化合物と顔料とを混合し、分散する工
程に適用できる第1の方法である有機溶剤中での分散で
は、まず、塩基性化合物で中和されたアニオン性基を有
する有機高分子化合物の有機溶剤溶液と顔料とを含む懸
濁液を得て、これを、上記した様な、短い円筒形粉砕部
内のロータとセパレータを有する分散媒体撹拌型分散装
置を用いて微細に分散する。
【0087】この時、使用される有機溶剤は、一般にア
ニオン性基を有する有機高分子化合物に対する溶解性が
良く、アニオン性基を有する有機高分子化合物の合成上
も問題がないもの、蒸気圧が水より高く、脱溶剤し易い
もの、更に、水と混和性のあるものが好ましい。
【0088】このような溶剤としては、例えば、アセト
ン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、n
−プロパノール、イソプロパノール、酢酸エチル、テト
ラヒドロフランなどが特に好ましい。水との混和性は低
いが、メチルイソプロピルケトン、メチル−n−プロピ
ルケトン、酢酸イソプロピル、酢酸n−プロピル、塩化
メチレンなども使用できる。
【0089】有機溶剤媒体中に分散させた、塩基性化合
物で中和されたアニオン性基を有する有機高分子化合物
と顔料とからなる顔料分散液を更に水性媒体中に分散さ
せるには、次のような方法が適当である。
【0090】水性媒体中に分散する時には、通常の低シ
ェアーでの撹拌、ホモジナイザーなどでの高シェアー撹
拌、あるいは、超音波などを使用して行う。また、水性
媒体中への分散を補助する目的でもって、界面活性剤や
保護コロイドなどを、塗膜の耐水性を著しく低下させな
い範囲で併用することもできる。
【0091】アニオン性基を有する有機高分子化合物を
中和するための塩基性化合物としては、無機塩基と有機
アミンが挙げられる。無機塩基としては、例えば、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウムや水酸化リチウム等が挙
げられる。有機アミンとしては、例えばアンモニア、エ
タノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノール
アミン、トリブチルアミン、N−メチルエタノールアミ
ン、ジメチルエタノールアミン、ジイソプロパノールア
ミン、N−エチルジエタノールアミン、2−アミノ−2
−メチルプロパノール、2−エチル−2−アミノ−1,
3−プロパンジオール、2−(アミノエチル)エタノー
ルアミン、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、
ピペリジン、モルフォリン等が挙げられる。
【0092】次に、塩基性化合物で中和されたアニオン
性基を有する有機高分子化合物と顔料とを混合し、分散
する工程に適用できる第2の方法である水性媒体中での
分散は、まず、アニオン性基を有する有機高分子化合物
のアニオン性基を前記した塩基性化合物を用いて中和
し、水性媒体中で顔料と混合し、分散する。
【0093】この時、水に溶解または分散したアニオン
性基を有する有機高分子化合物が、有機溶剤を含有して
いても差し支えないし、脱溶剤を行って実質的に水のみ
の媒体であってもよい。顔料は、粉末顔料、水性スラリ
ー、プレスケーキのいずれも使用できる。分散方法、有
機溶剤、塩基性化合物は、有機溶剤媒体中での分散の場
合と同じ方法、同じ材料で可能である。
【0094】有機溶剤系、水性系いずれの分散の場合で
あっても、顔料の分散を補助する目的のために、顔料分
散剤や湿潤剤を塗膜の耐水性を低下させない範囲で使用
することもできる。
【0095】塩基性化合物で中和されたアニオン性基を
有する有機高分子化合物と顔料とを混合、分散する上記
方法としては、前者(1)の方法が好適である。
【0096】本発明では、上記した通り、顔料分散液を
得て、それを用いて公知慣用の方法により、中和された
アニオン性基を有する有機高分子化合物で顔料が被覆さ
れてなるインクジェットプリンター用水性記録液を得
る。
【0097】本発明の当該水性記録液は、好適には、上
記(6)の方法で調製できる。より具体的には、(i)
アニオン性基を塩基性化合物で中和して水溶性化したア
ニオン性基を有する有機高分子化合物と水性媒体とを含
有する、有機溶剤を含んでいても良い液媒体中に顔料を
混合し懸濁液とし、懸濁液を更に充分に混合し、顔料を
微分散させた後、(ii)酸性化合物を加えてアニオン
性基有する有機高分子化合物を析出させることにより顔
料をアニオン性基を有する有機高分子化合物で被覆し、
(iii)次いで塩基性化合物を加えてアニオン性基を
有する有機高分子化合物のアニオン性基を中和して水性
媒体中に分散させてなる水性分散体を含有することが好
ましい。
【0098】上記(i)の、顔料が分散すべき液媒体に
充分に均一分散していない状態にある懸濁液から、液媒
体中に顔料が均一に微分散した顔料分散液を得る工程に
て、上記した様な特定の分散装置を用いるわけである。
尚、本発明では、酸性化合物を用いてアニオン性基有す
る有機高分子化合物を析出させることを、酸析と称する
場合がある。
【0099】また、顔料を分散する際、あるいは、分散
後であって酸析する前に、顔料以外の物質、例えば、染
料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、被覆剤バインダーの硬
化触媒、防錆剤、香料、薬剤などを添加することもでき
る。
【0100】アニオン性基を有する有機高分子化合物と
顔料との割合は、顔料100重量部に対して、アニオン
性基を有する有機高分子化合物の固形分量で10〜20
0重量部の範囲が好ましい。アニオン性基を有する有機
高分子化合物の使用量が10重量部よりも少ない場合、
顔料を充分微細に分散しにくくなる傾向にあり、また、
200重量部よりも多い場合、分散体中の顔料の割合が
少なくなり、水性顔料分散体を塗装剤などに使用した時
に、配合設計上の余裕がなくなる傾向にあるので、好ま
しくない。
【0101】水性媒体中に微分散された顔料をアニオン
性基を有する有機高分子化合物で被覆する目的で行われ
る酸析は、酸性化合物を加えてpHを中性または酸性と
することによって、塩基性化合物によって中和されたア
ニオン性基を有する有機高分子化合物を析出させるもの
である。
【0102】使用される酸性化合物としては、例えば、
塩酸、硫酸、燐酸、硝酸の如き無機酸類;蟻酸、酢酸、
プロピオン酸の如き有機酸類などが使用できるが、排水
中の有機物が少なく、かつ、酸析効果も大きい塩酸、硫
酸が好ましい。酸析時のpHは3〜6の範囲が好ましい
が、顔料によっては酸によって分解されるものもあり、
このような顔料の場合には、pH4〜7の範囲で酸析す
ることが好ましい。また、酸析を行う前に、系に存在す
る有機溶剤を減圧蒸留、常圧蒸留などの方法を用いて予
め除いておくことが好ましい。
【0103】酸析後、必要に応じて濾過および水洗を行
って、アニオン性基を有する有機高分子化合物で被覆さ
れた顔料の含水ケーキを得る。濾過方法としては、吸引
濾過、加圧濾過、遠心分離など公知の方法が採用でき
る。
【0104】この含水ケーキは、乾燥させることなく、
含水した状態のままで塩基性化合物でもってアニオン性
基を再中和することによって、顔料粒子が凝集すること
なく、微細な状態を保持したままで、水性媒体中に再分
散される。再分散させるための塩基性化合物としては、
アニオン性基を有する有機高分子化合物を中和するため
に使用した塩基性化合物と同じ物が使用できる。
【0105】このようにして得られる塩基で中和された
カルボキシル基を有する有機高分子化合物で顔料が被覆
されてなる水性分散体は、体積平均粒子径が10〜50
0nmの範囲にあるものが好ましい。体積平均粒子径が
500nmよりも大きい場合、塗膜の光沢、発色性、着
色力に優れたものが得難くなる傾向にあるので好ましく
なく、また、体積平均粒子径が10nmよりも小さいも
のを得ることは非常に困難で現実的ではない。
【0106】本発明で得られる塩基で中和されたカルボ
キシル基を有する有機高分子化合物で顔料が被覆されて
なる水性分散体の評価方法としては、例えば次の様な方
法がある。
【0107】まず、水性分散体に更にインクとしての印
字特性を付与するため、エチレングリコール、グリセリ
ン、pH調整剤、活性剤等を加えてインクジェットプリ
ンター用水性記録液に調製した後、インクジェットプリ
ンターのカートリッジに詰めて画像を印刷する。
【0108】更に貯蔵安定性の評価としては、例えば調
製したインクジェットプリンター用水性記録液を70℃
の恒温槽中に静置保存し、粘度の変化及び体積平均粒子
径の変化を測定することにより評価できる。
【0109】上記のようにして得られるインクジェット
プリンター用水性記録液を用いて記録画像を形成させる
方法としては、例えばオンデマンドタイプのインクジェ
ットプリンターを用いて、各種の紙、シート、フィル
ム、繊維、金属等に印字させる方法がある。
【0110】インクジェットプリンターとしては、特に
限定されないが、例えばプリンターヘッドに圧電素子を
用いたピエゾ方式や、記録液に熱エネルギーを加え微細
孔から記録液を液滴として吐出させて記録するサーマル
方式等があげられる。更に、印字後に熱や紫外線等のエ
ネルギーを加えることによって画像を定着させることも
可能である。
【0111】上記のようにして製造された水性顔料分散
液はインクジェットプリンター用水性記録液として極め
て実用的に使用できる。
【0112】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に
説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるも
のではない。以下の実施例において、「部」および
「%」は、特に断りのない限り、すべて重量基準であ
る。
【0113】また、以下の実施例における分子量は、G
PC(ゲルパーミッションクロマトグラフィー)により
測定したものである。
【0114】また、インクジェットプリンターに、キャ
ノン社製のインクジェットプリンターBJC−400
J、インクジェットプリンター用水性記録液の粘度測定
にR−500型粘度計(東機産業社製、60rpm
値)、体積平均粒子径測定にマイクロトラックUPA−
150(日機装社製レーザードップラー式粒度分布計)
を使用した。
【0115】<合成例1>(スチレン/アクリル系共重
合体の合成) 滴下装置、温度計、窒素ガス導入管、撹拌装置および還
流冷却管を備えた容量3リットルの四つ口フラスコに、
メチルエチルケトン1,000部を仕込み、窒素シール
下に、撹拌しながら液温を78℃まで昇温させた後、
【0116】 スチレン 200部 メタクリル酸n−ブチル 400部 アクリル酸n−ブチル 50部 メタクリル酸2−ヒドロキシエチル 150部 メタクリル酸 200部 パーブチル O 80部 (日本油脂(株)製のtert−ブチルパーオキシオクトエート)
【0117】とからなる混合液を4時間掛けて滴下し
た。更に、同温度で8時間反応を続けた。反応混合物を
室温まで放冷した後、不揮発分が50%となるようにメ
チルエチルケトンを加えて希釈して、酸価130、水酸
基価65、数平均分子量13,000の有機高分子化合
物溶液Aを得た。
【0118】<合成例2>(低酸価スチレン/アクリル
系共重合体の合成) 滴下装置、温度計、窒素ガス導入管、撹拌装置および還
流冷却管を備えた容量3リットルの四つ口フラスコに、
メチルエチルケトン1,000部を仕込み、窒素シール
下に、撹拌しながら液温を78℃まで昇温させた後、
【0119】 メタクリル酸n−ブチル 700部 アクリル酸n−ブチル 50部 メタクリル酸2−ヒドロキシエチル 150部 アクリル酸 100部 パーブチル O 80部
【0120】とからなる混合液を4時間掛けて滴下し
た。更に、同温度で8時間反応を続けた。反応混合物を
室温まで放冷した後、不揮発分が50%となるようにメ
チルエチルケトンを加えて希釈して、酸価65、水酸基
価65、数平均分子量9,000の有機高分子化合物溶
液Bを得た。
【0121】<合成例3>(低水酸基価アクリル系共重
合体の合成) 滴下装置、温度計、窒素ガス導入管、撹拌装置および還
流冷却管を備えた容量3リットルの四つ口フラスコに、
メチルエチルケトン1,000部を仕込み、窒素シール
下に、撹拌しながら液温を78℃まで昇温させた後、
【0122】 メタクリル酸n−ブチル 735部 アクリル酸n−ブチル 50部 メタクリル酸2−ヒドロキシエチル 75部 アクリル酸 140部 パーブチル O 80部
【0123】とからなる混合液を4時間掛けて滴下し
た。更に、同温度で8時間反応を続けた。反応混合物を
室温まで放冷した後、不揮発分が50%となるようにメ
チルエチルケトンを加えて希釈して、酸価100、水酸
基価33、数平均分子量9,000の有機高分子化合物
溶液Cを得た。
【0124】<合成例4>(加熱架橋型共重合体の合
成) 滴下装置、温度計、窒素ガス導入管、撹拌装置および還
流冷却管を備えた容量3リットルの四つ口フラスコに、
メチルエチルケトン1,000部を仕込み、窒素シール
下に、撹拌しながら液温を78℃まで昇温させた後、
【0125】 n−ブチルメタクリレート 335部 n−ブチルアクリレート 358部 2−ヒドロキシエチルメタクリレート 150部 メタクリル酸 107部 グリシジルメタクリレート 50部 パーブチル O 80部
【0126】とからなる混合液を4時間掛けて滴下し
た。更に、同温度で8時間反応を続けた。反応混合物を
室温まで放冷した後、不揮発分が50%となるようにメ
チルエチルケトンを加えて希釈して、酸価70、水酸基
価65、数平均分子量10,000の有機高分子化合物
溶液Dを得た。
【0127】<実施例1> (1)顔料分散工程 20%水酸化ナトリウム4.6部及びイオン交換水5
5.4部を加え、均一になったところへ、合成例1で得
られた有機高分子化合物溶液A20部を加え、撹拌し
て、有機高分子化合物中のカルボキシル基を100%中
和すると共に、有機高分子化合物を水中に溶解させた。
【0128】次いで、Fastogen Blue T
GR(大日本インキ化学工業株式会社製の銅フタロシア
ニンブルー顔料C.I.Pigment Blue1
5:3)20部を撹拌しながらゆっくりと加え、更に3
0分間よく撹拌して銅フタロシアニンブルー顔料の懸濁
液を得た。
【0129】得られた銅フタロシアニンブルー顔料の懸
濁液を、図1に示す、外部固定容器と内部撹拌装置(ロ
ータ)を有する、ロータ回転軸が水平の分散媒体撹拌型
分散装置(ベッセル容量2L、モーター容量15kw)
を用いて分散し、塩基で中和されたカルボキシル基を有
する有機高分子化合物と顔料からなる水性分散体(顔料
分散液)を得た。
【0130】尚、当該懸濁液を保持する容器と、循環ポ
ンプを更に設け、液吐出口、懸濁液を保持する容器、循
環ポンプ、液供給口をこの順序となる様に連結し、前記
保持容器内において顔料が所定の粒子径の顔料分散液と
なるまで、懸濁液を上記滞在時間の範囲となる様に循環
させた。
【0131】この時の分散条件は、分散装置の内部撹拌
装置の回転数1650rpm、メディアである0.3m
mφジルコニアビーズ(株式会社ニッカトー社製YTZ
ビーズ)充填率40%、上記銅フタロシアニンブルー顔
料の懸濁液の時間当たり供給量は900L(分散機内滞
在時間8秒/パス)で1時間循環分散であった。
【0132】(2)溶剤蒸留 塩基で中和されたカルボキシル基を有する有機高分子化
合物と顔料からなる水性分散体(顔料分散液)に水を加
えて倍に希釈した後、常圧蒸留によってメチルエチルケ
トンを蒸留した。
【0133】(3)酸析 溶剤蒸留後の水性分散体をディスパーで撹拌しながら、
1規定塩酸を加えて水性分散体のpHを3〜5とし、有
機高分子化合物を析出させ、カルボキシル基を有する有
機高分子化合物で顔料を被覆した。
【0134】(4)濾過及び水洗 カルボキシル基を有する有機高分子化合物で被覆された
顔料スラリーを吸引濾過、水洗して、含水ケーキを得
た。
【0135】(5)中和及び水性媒体への再分散 ディスパーで撹拌下、含水ケーキに、水酸化ナトリウム
の10%水溶液を加え分散体のpHを8.5〜9.5と
した。更に、1時間撹拌を続けた後、水を加えて、不揮
発分が20%になるように調整して、塩基で中和された
カルボキシル基を有する有機高分子化合物で顔料が被覆
されてなる水性顔料分散体A−1を得た。
【0136】 (6)インクジェットプリンター用水性記録液の調製 上記水性顔料分散体A−1 20.0部 イオン交換水 44.4部 エチレングリコール 4.0部 グリセリン 8.0部 ジエタノールアミン 2.4部 エマルゲン147(花王社製のノニオン活性剤) 1.2部
【0137】を混合し、塩基で中和されたカルボキシル
基を有する有機高分子化合物で顔料が被覆されてなるイ
ンクジェットプリンター用水性記録液を調製した。
【0138】調製した上記記録液をキャノン社製のイン
クジェットプリンターBJC−400Jのカートリッジ
に詰め、カラーBJペーパー(キャノン社製)に印刷し
た結果、十分に発色の良いシアン色の画像を得た。
【0139】更に、貯蔵安定性の評価として、調製した
記録液を70℃の恒温槽中に静置し、粘度の変化及び体
積平均粒子径の変化を測定した。結果を表−1に記す
が、粘度の変化及び体積平均粒子径の変化が小さく貯蔵
安定性に優れていた。
【0140】<実施例2>実施例1における有機高分子
化合物溶液Aを合成例2で得られた有機高分子化合物溶
液Bに代えた以外は実施例1と同様にして、不揮発分2
0%の水性顔料分散体B−1を得た。
【0141】上記水性顔料分散体B−1を実施例1と同
様にインクジェットプリンター用水性記録液に調製し印
刷した結果、十分に発色の良いシアン色の画像を得た。
【0142】更に、実施例1と同様にして、記録液貯蔵
における粘度の変化、体積平均粒子径の変化を測定し
た。結果を表−1に記すが、粘度の変化及び体積平均粒
子径の変化が小さく貯蔵安定性に優れていた。
【0143】<実施例3>実施例1における有機高分子
化合物溶液Aを合成例3で得られた有機高分子化合物溶
液Cに代えた以外は実施例1と同様にして、不揮発分2
0%の水性顔料分散体C−1を得た。
【0144】上記水性顔料分散体C−1を実施例1と同
様にインクジェットプリンター用水性記録液に調製し印
刷した結果、十分に発色の良いシアン色の画像を得た。
【0145】更に、実施例1と同様にして、記録液貯蔵
における粘度の変化、体積平均粒子径の変化を測定し
た。結果を表−1に記すが、粘度の変化及び体積平均粒
子径の変化が小さく貯蔵安定性に優れていた。
【0146】<実施例4>実施例1における有機高分子
化合物溶液Aを合成例4で得られた有機高分子化合物溶
液Dに代えて顔料を分散し、溶剤蒸留した後に、加圧下
更に温度を上げ、120℃4時間加熱処理した以外は実
施例1と同様にして、不揮発分20%の水性顔料分散体
D−1を得た。
【0147】上記水性顔料分散体D−1を実施例1と同
様にインクジェットプリンター用水性記録液に調製し印
刷した結果、十分に発色の良いシアン色の画像を得た。
【0148】更に、実施例1と同様にして、記録液貯蔵
における粘度の変化、体積平均粒子径の変化を測定し
た。結果を表−1に記すが、粘度の変化及び体積平均粒
子径の変化が小さく貯蔵安定性に優れていた。
【0149】<実施例5>実施例1における顔料をFa
stogen Super Magenta RY(大
日本インキ化学工業株式会社製のキナクリドン顔料C.
I.Pigment Red 122)に代えた以外は
実施例1と同様にして、不揮発分20%の水性顔料分散
体A−2を得た。
【0150】上記水性顔料分散体A−2を実施例1と同
様にインクジェットプリンター用水性記録液に調製し印
刷した結果、十分に発色の良いマゼンタ色の画像を得
た。
【0151】更に実施例1と同様にして、記録液貯蔵に
おける粘度の変化、体積平均粒子径の変化を測定した。
結果を表−1に記す。比較例2に比べ、粘度の変化及び
体積平均粒子径の変化が小さく貯蔵安定性に優れてい
た。
【0152】<実施例6>実施例1における顔料をSy
muler Fast Yellow 4192(大日
本インキ化学工業株式会社製のベンツイミダゾロン顔料
C.I.Pigment Yellow 154)に代
えた以外は実施例1と同様にして、不揮発分20%の水
性顔料分散体A−3を得た。
【0153】上記水性顔料分散体A−3を実施例1と同
様にインクジェットプリンター用水性記録液に調製し印
刷した結果、十分に発色の良いイェロー色の画像を得
た。
【0154】更に、実施例1と同様にして、記録液貯蔵
における粘度の変化、体積平均粒子径の変化を測定し
た。結果を表−1に記すが、粘度の変化及び体積平均粒
子径の変化が小さく貯蔵安定性に優れていた。
【0155】<実施例7>実施例1における顔料をカー
ボンブラック#960(三菱化学株式会社製)に代えた
以外は実施例1と同様にして、不揮発分20%の水性顔
料分散体A−4を得た。
【0156】上記水性顔料分散体A−4を実施例1と同
様にインクジェットプリンター用水性記録液に調製し印
刷した結果、十分に発色の良いブラック色の画像を得
た。
【0157】更に、実施例1と同様にして、記録液貯蔵
における粘度の変化、体積平均粒子径の変化を測定し
た。結果を表−1に記すが、比較例3に比べ、粘度の変
化及び体積平均粒子径の変化が小さく貯蔵安定性に優れ
ていた。
【0158】<比較例1>20%水酸化ナトリウム4.
6部及びイオン交換水55.4部を加え、均一になった
ところへ、合成例1で得られた有機高分子化合物溶液A
20部を加え、撹拌して、有機高分子化合物中のカルボ
キシル基を100%中和すると共に、有機高分子化合物
を水中に溶解させた。
【0159】次いで、Fastogen Blue T
GR(大日本インキ化学工業株式会社製の銅フタロシア
ニンブルー顔料C.I.Pigment Blue1
5:3)20部を撹拌しながらゆっくりと加え、更に3
0分間よく撹拌して銅フタロシアニンブルー顔料の懸濁
液を得た。
【0160】得られた銅フタロシアニンブルー顔料の懸
濁液を、撹拌式ビーズミル装置DCP−3(ドライスヴ
ェルケ社製、容量12L、モーター容量45kw)を用
いて分散し、塩基で中和されたカルボキシル基を有する
有機高分子化合物と顔料からなる水性顔料分散体(顔料
分散液)を得た。
【0161】この時の分散条件は、撹拌機回転数980
rpm、0.3mmφジルコニアビーズ(株式会社ニッ
カトー社製YTZビーズ)充填率80%、上記銅フタロ
シアニンブルー顔料の懸濁液の時間当たり供給量516
L(分散機内滞在時間84秒/パス)で1時間循環分散
であった。
【0162】顔料分散後は、実施例1と同様にして、不
揮発分20%の水性顔料分散体A−5を得た。
【0163】上記水性顔料分散体A−5を実施例1と同
様にインクジェットプリンター用水性記録液に調製し印
刷した結果、満足なシアン色の画像は得られなかった。
【0164】更に、貯蔵安定性の評価として、調製した
記録液を70℃の恒温槽中に静置し、粘度の変化及び体
積平均粒子径の変化を測定した。結果を表−1に記す
が、記録液貯蔵後の粘度及び粒子径が大きく増大した。
【0165】<比較例2>実施例5で得られたキナクリ
ドン顔料の懸濁液を、比較例1と同様の分散機DCP−
3及び分散条件で分散した後、比較例1と同様のにして
水性顔料分散体A−6を得た。
【0166】上記水性顔料分散体A−6を実施例1と同
様にインクジェットプリンター用水性記録液に調製し印
刷した結果、満足なマゼンタ色の画像は得られなかっ
た。
【0167】更に比較例1と同様にして、記録液貯蔵に
おける粘度の変化、体積平均粒子径の変化を測定した。
結果を表−1に記すが、記録液貯蔵後の粘度及び粒子径
が大きく増大した。
【0168】<比較例3>実施例7で得られたカーボン
ブラック顔料の懸濁液を、撹拌式ビーズミル装置システ
ムゼータLMZ−10(株式会社アシザワ社製、容量1
0L、モーター容量22kw)を用いて分散した。この
時の分散条件は、撹拌機回転数900rpm、0.3m
mφジルコニアビーズ(株式会社ニッカトー社製YTZ
ビーズ)充填率80%、上記カーボンブラック顔料の懸
濁液の時間当たり供給量816L(分散機内滞在時間4
4秒/パス)で1時間循環分散であった。
【0169】顔料分散後は、実施例1と同様にして、不
揮発分20%の水性顔料分散体A−7を得た。
【0170】上記水性顔料分散体A−7を実施例1と同
様にインクジェットプリンター用水性記録液に調製し印
刷した結果、満足なブラック色の画像は得られなかっ
た。
【0171】更に、貯蔵安定性の評価として、調製した
記録液を70℃の恒温槽中に静置し、粘度の変化及び体
積平均粒子径の変化を測定した。結果を表−1に記す
が、記録液貯蔵後の粘度及び粒子径が大きく増大した。
【0172】
【表1】
【0173】表−1に示した結果から、本発明の製造方
法で得た塩基で中和されたカルボキシル基を有する有機
高分子化合物で顔料が被覆されてなるインクジェットプ
リンター用水性記録液は、製造直後及び製造後70℃7
日経過後において、粘度及び体積平均粒子径の変化が少
ないことから貯蔵安定性に優れていることが理解でき
る。
【0174】
【発明の効果】中和されたアニオン性基を有する有機高
分子化合物で顔料が被覆されてなるインクジェットプリ
ンター用水性記録液の製造方法であって、分散装置とし
て、円筒形粉砕部内のロータとセパレータを有する分散
媒体撹拌型分散装置を用いて、当該分散装置内の滞在時
間が30秒以内となる様にして、顔料を微分散した顔料
分散液を用いてインクを調製するので、従来の分散装置
を用いて得た顔料分散液で調製するのより、貯蔵安定性
に優れた極めて実用性の高いインクジェットプリンター
用水性記録液を得ることができるという格別顕著な効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で用いる分散装置の一例の断面図であ
る。
【符号の説明】
1 外部固定容器 2 円筒状ロータ 3 ロータの回転軸 4 供給口 5 スリット 6 液室 7 分散メディア 8 セパレータ 9 吐出口

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中和されたアニオン性基を有する有機高
    分子化合物で顔料が被覆されてなるインクジェットプリ
    ンター用水性記録液の製造方法であって、中和されたア
    ニオン性基を有する有機高分子化合物と顔料とを含む懸
    濁液を混合し、顔料を微分散して顔料分散液とするに当
    たって、分散装置として、懸濁液の供給口と吐出口を有
    する、セパレータを有する内壁が円筒状の外部固定容器
    (I)と、その内部に所定間隙を介し設けられた、回転
    軸中心に回転可能な円筒状ロータ(II)とからなり、
    当該ロータ(II)が、円筒内部に中空の液室を有し、
    液室に向かって懸濁液が供給できる、当該供給口に対向
    するスリットと、液室外部に通じる円筒側壁に複数の液
    吐出孔とを有するロータ(II)であり、当該外部固定
    容器(I)が、当該ロータの円周外壁面と所定間隙を介
    して対向する、分散メディアよりも小さい所定径の複数
    の穴を有するセパレータが円筒状内壁に設けられた外部
    固定容器(I)であり、当該ロータとセパレータとの間
    隙には分散メディアが充填された分散装置を用い、ロー
    タ(II)を回転させながら、容器(I)の供給口から
    ロータのスリットに向けて、液室に懸濁液を供給し、遠
    心力にて吐出孔から懸濁液を放出し、分散メディアを介
    してセパレータを通過した懸濁液を容器(I)の吐出口
    から取り出すに当たり、当該分散装置内での滞在時間が
    30秒以下となる様に懸濁液を供給して、顔料を微分散
    して顔料分散液とすることを特徴とするインクジェット
    プリンター用水性記録液の製造方法。
  2. 【請求項2】 ロータ(II)の回転軸が、水平に設け
    られている請求項1記載のインクジェットプリンター用
    水性記録液の製造方法。
  3. 【請求項3】 懸濁液を保持する容器と、循環ポンプを
    更に設け、顔料が所定の粒子径となった顔料分散液とな
    る様、液吐出口、懸濁液を保持する容器、循環ポンプ、
    液供給口をこの順序となる様に連結し、懸濁液を上記滞
    在時間の範囲となる様に循環させ、繰り返して当該懸濁
    液を処理し、顔料分散液を得る請求項1または2記載の
    インクジェットプリンター用水性記録液の製造方法。
  4. 【請求項4】 アニオン性基を有する有機高分子化合物
    が、酸価30〜150KOHmg/gのカルボキシル基
    を有する有機高分子化合物である請求項1、2または3
    記載のインクジェットプリンター用水性記録液の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 アニオン性基を有する有機高分子化合物
    が、酸価30〜150KOHmg/gかつ水酸基価20
    〜120KOHmg/gの、カルボキシル基と水酸基を
    有する有機高分子化合物である請求項1、2、3または
    4記載のインクジェットプリンター用水性記録液の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 アニオン性基を塩基性化合物で中和して
    水溶性化したアニオン性基を有する有機高分子化合物と
    水性媒体と顔料とを混合し懸濁液として、懸濁液の液媒
    体中に顔料を均一に微分散させるに当たり、分散装置と
    して、懸濁液の供給口と吐出口を有する、セパレータを
    有する内壁が円筒状の外部固定容器(I)と、その内部
    に所定間隙を介し設けられた、回転軸中心に回転可能な
    円筒状ロータ(II)とからなり、当該ロータ(II)
    が、円筒内部に中空の液室を有し、液室に向かって懸濁
    液が供給できる、当該供給口に対向するスリットと、液
    室外部に通じる円筒側壁に複数の液吐出孔とを有するロ
    ータ(II)であり、当該外部固定容器(I)が、当該
    ロータの円周外壁面と所定間隙を介して対向する、分散
    メディアよりも小さい所定径の複数の穴を有するセパレ
    ータが円筒状内壁に設けられた外部固定容器(I)であ
    り、当該ロータとセパレータとの間隙には分散メディア
    が充填された分散装置を用い、ロータ(II)を回転さ
    せながら、容器(I)の供給口からロータのスリットに
    向けて、液室に懸濁液を供給し、遠心力にて吐出孔から
    懸濁液を放出し、分散メディアを介してセパレータを通
    過した懸濁液を容器(I)の吐出口から取り出すに当た
    り、当該分散装置内での滞在時間が30秒以下となる様
    に懸濁液を供給して、顔料を微分散して顔料分散液とし
    た後、酸性化合物を加えてアニオン性基有する有機高分
    子化合物を析出させることにより顔料をアニオン性基を
    有する有機高分子化合物で被覆し、次いで塩基性化合物
    を加えてアニオン性基を有する有機高分子化合物のアニ
    オン性基を中和して水性媒体中に分散させて水性分散体
    とし、これを用いて、インクを調製する請求項1、2、
    3、4または5記載のインクジェットプリンター用水性
    記録液の製造方法。
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