(57)【要約】【課題】水系溶媒に対する初期、長期分散性に優れ、顔料粒子の凝集を起こしにくい保存安定性の優れた顔料水分散体及びインク組成物を提供する。【解決手段】可視光領域における吸収スペクトルの最大吸収波長λｍａｘが５００ｎｍから６００ｎｍの間に存在するベンズイミダゾロン構造を有し、かつ、化学的にスルホン化処理して表面にスルホン酸基が導入された親水性有機顔料を水中に分散させた顔料水分散体において、アミン化合物が添加され、かつ、顔料濃度Ｘ（重量％）及び分散体の粘度Ｙ（ｃｐ）が、下記（１）式及び（２）式を満たす。式（１）：０＜Ｘ＜４．０、式（２）：０＜Ｙ＜０．６５Ｘ２−０．６Ｘ＋３．２【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光領域における吸収スペクトルの最大吸収波長λｍａｘが５００ｎｍから６００ｎｍの間に存在するベンズイミダゾロン構造を有し、かつ、化学的にスルホン化処理して表面にスルホン酸基が導入された親水性有機顔料を水中に分散させた顔料水分散体において、
アミン化合物が添加され、かつ、顔料濃度Ｘ（重量％）及び分散体の粘度Ｙ（ｃｐ）が、下記式（１）及び式（２）を満たすことを特徴とする顔料水分散体。
０＜Ｘ＜４．０　　　　　　　　　　　　　　（１）
０＜Ｙ＜０．６５Ｘ２−０．６Ｘ＋３．２　　（２）
【請求項２】
調製初期の粘度Ｙ０（ｃｐ）及び６０℃、１ｗｅｅｋの加速試験後の粘度Ｙ１ｗ（ｃｐ）が、下記式（３）を満たす請求項１に記載の顔料水分散体。
｜（Ｙ１ｗ−Ｙ０）／Ｙ０｜＜０．２　　　　　（３）
【請求項３】
請求項１又は２に記載の顔料水分散体からなるインク組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顔料水分散体及びインク組成物であり、特にスルホン化処理有機顔料を用いた、水分散性、保存安定性及び色彩に優れた顔料水分散体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、種々の機構によりインクの小滴を吐出させ、その小滴をメディア上に付着させ、ドットを形成して画像記録を行なう方式である。このため、記録時の騒音が少ない、フルカラー化が容易である、現像及び定着が不要であり高速記録が可能であるなどの特長を有している。近年、このインクジェット記録方式は、ディスプレイなどに表示されたカラー画像、各種図形、カラー原稿などを印刷する方法として注目され、急速に普及している。
【０００３】
インクジェット記録方式に用いられるインクには、メディア上では速やかに乾燥定着し、ノズル内では乾燥しにくく、ノズルの目詰まりを起こしにくいという矛盾した特性が要求される。また、基本性能として保存安定性や安全性も要求される。さらにメディアの種類によってインクの浸透・吸収状態が大きく異なるため、使用できる紙が制限されるなどの問題点がある。特に近年ではオフィスで一般的に使用されているコピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋などのいわゆる普通紙に対しても良好な記録を行なえることが要求され、上記の問題点についての早急な改善が望まれている。
【０００４】
顔料を用いたインクは、オフィス、パーソナル分野向けに多用されている水溶性染料を用いたインクよりも耐水性、耐光性に優れ、デザイン、ディスプレイ市場向けの大判印刷の分野において実用化が進んでいる。しかし、多種多様なメディアに高画質の出力が求められるオフィス、パーソナル分野向けへの応用は困難な状況にある。
【０００５】
着色剤として顔料を用いた水性インクとしては、例えばマイクロカプセル化有機顔料を用いたもの（特開平１０−１４００６５号公報）があるが、彩度、乾燥速度、耐擦過性などの点で未だ充分とは言えない。
【０００６】
顔料系のインクでは、長期間安定に溶媒中に顔料を分散させること（保存安定性）、記録装置のノズルの目詰まりがないことが特に求められ、例えば特開平６−２１２１０６号公報には高分子分散剤、界面活性剤などの分散剤などを用いて溶媒中に顔料を分散させる技術が開示されている。しかしながら、このような分散剤の添加は、一般にインクの泡立ちの原因となり、インクの吐出過程に影響を及ぼし、その結果印字ムラを引き起こすという問題がある。
【０００７】
堅牢性に優れた顔料を着色剤として使用すれば耐水性・耐光性は容易に達成できるが、インクジェット記録方式のインクとしては、安定なインクの吐出の確保、インクの保存安定性が問題となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、水系溶媒に対する初期、長期分散性に優れ、顔料粒子の凝集を起こしにくい保存安定性の優れた顔料水分散体及びインク組成物を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、鋭意検討した結果、可視光領域における吸収スペクトルの最大吸収波長λｍａｘが５００ｎｍから６００ｎｍの間に存在するベンズイミダゾロン構造を持つ有機顔料を、化学的にスルホン化処理し、その表面にスルホン酸基が導入された親水性有機顔料を水中に分散させた水分散体において、アミン化合物を添加することによって下記式（１）及び式（２）を満たすことによって水性媒体中に長期間安定した状態で分散する顔料水分散体が提供できることを見出し、本発明に至った。
（１）　０＜Ｘ＜４．０
（２）　０＜Ｙ＜０．６５Ｘ２−０．６Ｘ＋３．２
（Ｘ：［顔料濃度（重量％）］、Ｙ：［粘度（ｃｐ）］）
【００１０】
すなわち、本発明は、可視光領域における吸収スペクトルの最大吸収波長λｍａｘが５００ｎｍから６００ｎｍの間に存在するベンズイミダゾロン構造を有し、かつ、化学的にスルホン化処理して表面にスルホン酸基が導入された親水性有機顔料を水中に分散させた顔料水分散体において、アミン化合物が添加され、かつ、顔料濃度Ｘ（重量％）及び分散体の粘度Ｙ（ｃｐ）が、下記式（１）及び式（２）を満たす顔料水分散体である。
０＜Ｘ＜４．０　　　　　　　　　　　　　　（１）
０＜Ｙ＜０．６５Ｘ２−０．６Ｘ＋３．２　　（２）
【００１１】
また、本発明は、調製初期の粘度Ｙ０（ｃｐ）及び６０℃、１ｗｅｅｋの加速試験後の粘度Ｙ１ｗ（ｃｐ）が、下記式（３）を満たす顔料水分散体である。
｜（Ｙ１ｗ−Ｙ０）／Ｙ０｜＜０．２　　　　　（３）
【００１２】
そして、本発明は、上記の顔料水分散体からなるインク組成物である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、可視光領域における吸収スペクトルの最大吸収波長λｍａｘが５００ｎｍから６００ｎｍの間に存在するベンズイミダゾロン構造を有し、かつ、化学的にスルホン化処理して表面にスルホン酸基が導入された親水性有機顔料を水中に分散させた顔料水分散体において、アミン化合物が添加され、かつ、顔料濃度Ｘ（重量％）及び分散体の粘度Ｙ（ｃｐ）が、下記式（１）及び式（２）を満たす顔料水分散体である。
０＜Ｘ＜４．０　　　　　　　　　　　　　　（１）
０＜Ｙ＜０．６５Ｘ２−０．６Ｘ＋３．２　　（２）
【００１４】
本発明で使用される有機顔料は、有機顔料表面を化学的にスルホン化処理することにより得られた親水性有機顔料である。
【００１５】
本発明に用いる有機顔料は、具体的にはＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｒｅｄ　１８５のベンズイミダゾロン構造を有する顔料が挙げられる。
【００１６】
また、本発明における顔料の処理方法としては、まず濃硫酸を用いて、有機顔料にスルホン酸基を導入させる。スルホン化させる溶剤としては、その他三酸化硫黄、クロロ硫酸、フルオロ硫酸、アミド硫酸などが用いられる。また、上記の改質処理では、通常の有機顔料の耐性が求められる。有機顔料によっては、改質処理中に分解又は変色したりすることもあるので、処理条件を最適化すると共に耐性のある顔料の選定が重要となる。
【００１７】
反応後の表面処理有機顔料は、反応液を冷却した大量の水に投入することで、酸析により表面処理有機顔料を取り出すことができる。その後、水分散液として濾過、洗浄を行ない、濾液のＰＨが５以上になるまで繰り返す。次いで、限外濾過等の膜処理、又は遠心分離装置により顔料濃度１０〜１５重量％の表面処理有機顔料ペーストとして得ることができる。この水易分散顔料ペーストは、熱乾燥により粉体顔料とすることが可能であるが、水分散体又は水系インクジェット用記録液としては水を含有したペーストの状態で用いることが好ましい。
【００１８】
得られた表面処理有機顔料の水分散体は、顔料表面の官能基がスルホン酸基という酸性基であることから、それ自身でも優れた安定性を示すが、顔料分散体に塩基性化合物を加え、酸性基の少なくとも一部を塩基性化合物で中和し、塩形成をすることによって安定性がさらに向上する。この現象は、顔料分散液に塩基性化合物を加えて溶液中のｐＨを高くすることで、負電荷を持つと考えられる顔料粒子周囲の電気二重層を厚くし、顔料間の静電反発力が大きくなることに起因するものであり、それによって分散液に存在する顔料粒子の分散安定化効果が高まることを示唆している。顔料粒子の塩基性化合物には、アルカリ金属、水溶性アミン化合物などがあり、いずれの場合も水性顔料分散体の初期分散安定性は向上する。しかしながら、本発明の親水性顔料に関しては、物性安定化の面で、塩基性化合物としてアルカリ金属よりも水溶性アミン化合物の方が望ましい。具体的には、炭素数１〜４のアルキル基で置換されたアミン化合物として、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミンが挙げられ、炭素数１〜３のアルカノール基で置換されたアルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、イソプロパノールアミンが挙げられ、炭素数１〜４のアルキル基及び炭素数１〜３のアルカノール基で置換されたアルキルアルカノールアミンとしては、ジエチルエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミンが挙げられる。その他の水溶性アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ−ジメチル−１，３−ジアミノプロパン、Ｎ，Ｎ−ジエチル−１，３−ジアミノプロパンなどが挙げられる。
【００１９】
親水性顔料の分散粒子径は、粒子の沈降速度を測定し、それを球形の粒子に置き換えたときの径をあらわす平均体積粒子径を意味し、レーザー光散乱粒度分布計等により測定される。
【００２０】
この最適粒子径は、顔料の色のみならず記録液の物性や印字物にとっても重要である。本発明の親水性顔料粒子においては、平均粒子径が５０〜１００ｎｍであり、３００ｎｍ以上の粒子が全粒子の５％以下、更には平均粒子径が５００ｎｍ以上の粗大粒子が２％以下であることが望ましい。平均粒子径が小さくなると、粘度が高くなったり保存安定性を損ないかねない。また、耐水性、耐光性にも影響を及ぼす危険がある。また、粗大粒子が多いと、インクジェット用記録液としてノズルの目詰まりや吐出あるいは分散の不安定性といった問題を生じる。
【００２１】
水分散体の粘度は、顔料濃度１．０〜４．０重量％においてインク処方を行った時に、通常のインクジェットヘッドで容易に吐出される粘度であることが望ましい。
【００２２】
本発明の顔料水分散体は、分散、保存安定性、インクジェット用記録液としての吐出安定性を有しているが、紙への定着性や、インキ塗膜の耐水性を与えるために、バインダー樹脂の添加が必要となる。その他、必要に応じて各種添加剤を加えることとなる。
【００２３】
本発明の顔料水分散体を用いて作製されるインクジェット用記録液は、親水性顔料とその他上記の成分を適宜、適当な方法で水に分散あるいは混合することにより製造することができる。分散は、ディスパー、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシェーカー、超音波分散機等通常の分散機で可能である。
【００２４】
また、混合攪拌は、通常の羽を用いた攪拌機による攪拌の他、高速の分散機、乳化機等により行なうことができる。また、製造された記録液は、予め孔径０．８μｍ以下のフィルター、若しくは孔径０．４５μｍ以下のフィルターにて濾過しておくことが好ましい。
【００２５】
本発明の顔料水分散体は、インクジェット用記録液の他、印刷インキ、塗料、化粧品、筆記用インキ、トナー、液体現像剤、電子写真用材料など広範囲の分野に利用が可能である。
【００２６】
以下、実施例を用いて、本発明を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、特に限定されるものではない。
【００２７】
実施例１を説明する。市販のＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｒｅｄ　１８５（クラリアントジャパン社製）の顔料を、３０〜４５℃の濃硫酸（９８％）中で４０分攪拌後、０℃の水中に滴下攪拌し、濾過・洗浄を繰り返して親水性マジェンタ顔料ペーストを得た。この親水性顔料ペーストは、顔料濃度１．５重量％でｐＨ２〜３程度の酸性を示した。次いでこの親水性顔料ペーストに、トリエタノールアミンを０．９６重量％添加した。その後、ボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に３時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００２８】
実施例２を説明する。実施例１で得られた親水性顔料１．５重量％の顔料ペーストにトリエタノールアミンを０．１８重量％添加した。その後、ボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に３時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００２９】
実施例３を説明する。実施例１で得られた親水性顔料１．５重量％の顔料ペーストにトリエタノールアミンを０．２４重量％添加した。その後、ボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に３時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００３０】
実施例４を説明する。実施例１で得られた親水性マジェンタ顔料ペーストをイオン交換水に分散した２．５重量％の水分散液に、トリエタノールアミンを１．６重量％添加した。その後、ボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に６時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００３１】
実施例５を説明する。実施例１で得られた親水性マジェンタ顔料ペーストをイオン交換水に分散した２．５重量％の水分散液に、トリエタノールアミンを１．６重量％添加した。その後、ボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に８時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００３２】
実施例６を説明する。実施例１で得られた親水性マジェンタ顔料ペーストをイオン交換水に分散した２．５重量％の水分散液に、トリエタノールアミンを１．６重量％添加した。その後、ボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に４時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００３３】
実施例７を説明する。実施例１で得られた親水性顔料１．５重量％の顔料ぺースト水分散液にトリエタノールアミンを０．１２重量％添加した。その後、ボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に３時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００３４】
実施例８を説明する。実施例１で得られた親水性マジェンタ顔料ペーストをイオン交換水に分散した２．５重量％の水分散液に、トリエタノールアミンを１．６重量％添加した。その後、ボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に１時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００３５】
比較例１を説明する。実施例１で得られた親水性顔料１．５重量％の顔料ペーストをボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に３時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００３６】
比較例２を説明する。市販のＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｒｅｄ　１８５（クラリアントジャパン社製）の顔料を、３０〜４５℃の濃硫酸（９８％）中で１８０分攪拌後、０℃の水中に滴下攪拌し、濾過・洗浄を繰り返して親水性マジェンタ顔料ペーストを得た。この親水性顔料水分散体は、顔料濃度１．５重量％でｐＨ２〜３程度の酸性を示した。次いでこの親水性顔料分散体に、トリエタノールアミンを０．９６重量％添加した。その後、マグネチックスターラーで１時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００３７】
比較例３を説明する。実施例１で得られた親水性顔料１．５重量％の顔料ペーストにトリエタノールアミンを０．０６重量％添加した。その後、ボールミル装置（ＦＲＩＳＣＨ社製）により直径０．５ｍｍのジルコニアビーズと共に３時間分散処理を施して顔料水分散体を得た。
【００３８】
上記の実施例及び比較例で得られた顔料水分散体の特性は、それぞれ以下に示す方法で評価した。
（Ａ）ｐＨ
各顔料水分散体のｐＨを新電元工業（株）社製のＰＨメータ（ＩＳＦＥＴ　ＰＨ　ＭＥＴＥＲ　ＫＳ５０１）で測定した。
（Ｂ）粘度
協和界面科学（株）社製の粘度計（ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ　ＤＩＧＩＴＡＬ　ＲＨＥＯＭＥＴＥＲ　ＭＯＤＥＬ　ＤＶ−ＩＩＩ）を用いて、回転数２００ＲＰＭで測定した。また、各顔料水分散体をラボランスクリュー管瓶に入れ、６０℃、１週間の保存テストを実施した。そして、テスト前後における粘度を測定し、その変化量を評価した。初期粘度に対して、保存安定性テスト後の変化割合が±２０％未満である場合を「○」、±２０％上の場合を「×」とした。
（Ｃ）粒子径
各顔料水分散体の平均体積粒子径を測定した。評価には、堀場製作所（株）社製の電気泳動光散乱光度計　ＬＢ−５００を用いて行なった。また、各顔料水分散体をラボランスクリュー管瓶に入れ、６０℃、１週間の保存テストを実施した。テスト前後における粒子径を測定し、その変化量を評価した。初期粘度に対して、保存安定性テスト後の変化割合が±１５％未満である場合を「○」、±１５％以上、３０％未満の範囲にある場合を「△」、±３０％以上の場合を「×」とした。
（Ｄ）色彩評価
反射濃度測定サンプルを用いて、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８（日本平版機材（株）社製）でＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における色特性（明度、色度）を評価した。色の鮮やかさは、
彩度（Ｃ＊）＝√｛（ａ＊）２＋（ｂ＊）２｝
で評価した。
【００３９】
測定結果を図１に示す。この結果から明らかなように、本発明の実施例１〜８で得たマジェンタ顔料水分散体は、顔料濃度Ｘ（重量％）及び粘度Ｙ（ｃｐ）が式（１）：０＜Ｘ＜４．０、式（２）：０＜Ｙ＜０．６５Ｘ２−０．６Ｘ＋３．２、式（３）：｜（Ｙ１ｗ−Ｙ０）／Ｙ０｜＜０．２を満たしており、長期間に渡って分散安定及び保存安定性に優れていることが判った。これに対し、比較例１〜３の顔料水分散体は、上記式（１）、（２）、（３）の１つ以上を満たしておらず、分散安定性及び保存安定性に問題があった。
【００４０】
なお、顔料濃度と粘度の関係等を説明する図表を図２に示し、顔料濃度と粘度の関係の曲線を説明する図を図３に示す。
【００４１】
以上実施例で説明したように、可視光領域における吸収スペクトルの最大吸収波長λｍａｘが５００ｎｍから６００ｎｍの間に存在するベンズイミダゾロン構造を持つ有機顔料を、化学的にスルホン化処理し、その表面にスルホン酸基が導入された親水性有機顔料を水中に分散させた水分散体において、アミン化合物を添加することによって下記式（１）、（２）、好ましくは式（３）も満たすことによって水性媒体中に長期間安定した状態で分散する顔料水分散体が提供できることが可能となった。
（１）　０＜Ｘ＜４．０
（２）　０＜Ｙ＜０．６５Ｘ２−０．６Ｘ＋３．２
（Ｘ：［顔料濃度（重量％）］、Ｙ：［粘度（ｃｐ）］）
（３）　｜（Ｙ１ｗ−Ｙ０）／Ｙ０｜＜０．２
（Ｙ０：調製初期の粘度（ｃｐ）、Ｙ１ｗ：６０℃、１ｗｅｅｋの加速試験後の粘度（ｃｐ））
なお、この親水性顔料水分散体は、グラビアインキ、水性塗料、その他印刷インキ分野にも分散剤を含まない状態で用いることが可能である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、水系溶媒に対する初期、長期分散性に優れ、顔料粒子の凝集を起こしにくい保存安定性の優れた顔料水分散体及びインク組成物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例及び比較例の特性等を説明する図表。
【図２】顔料濃度と粘度の関係等を説明する図表。
【図３】顔料濃度と粘度の関係の曲線を説明する図。
【図１】
2004018690.tif 000002
【図２】
2004018690.tif 000003
【図３】
2004018690.tif 000004