JP2006037087A - Dispersible colorant and method for producing the same, aqueous ink using the same, ink tank, ink jet recording apparatus, ink jet recording method, and ink jet recorded image - Google Patents
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Abstract
Description
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に関する。 The present invention relates to a dispersible color material and a method for producing the same, and also relates to an aqueous ink jet recording ink, an ink tank, an ink jet recording apparatus, an ink jet recording method, and an ink jet recorded image using the same.
インクジェット方式は、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り、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い、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。更に、近年はフルカラーの多色インクジェット記録方式技術が発達し、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、フルカラー画像記録分野まで広く応用されつつある。 The ink jet method is a method of recording images, characters, etc. by ejecting micro droplets of ink from nozzles to reach the recording medium (paper, etc.) based on various operating principles. Are easy to use, have high flexibility in recording patterns, and do not require development and fixing operations, and are rapidly spreading in various applications. Furthermore, in recent years, full-color multi-color ink jet recording system technology has been developed, and it is also possible to form multi-color images that are comparable to multi-color printing by conventional plate-making systems and printing by color photographic systems. In the case where the number of copies is small, printed matter can be obtained at a lower cost than ordinary multicolor printing or printing, and therefore it is being widely applied to the field of full-color image recording.
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、インクジェット記録装置及び記録方法の改良が行われてきている。インクジェット記録装置に用いられるインクジェッ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って、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。 In response to demands for further improvement in recording characteristics such as higher recording speed, higher definition, and full color, improvements have been made to ink jet recording apparatuses and recording methods. The performance required for the ink for ink jet recording used in the ink jet recording apparatus is as follows: (1) A uniform image with high resolution and high density without blurring or fogging can be obtained on paper; (2) Nozzle tip Clogging due to drying of the ink in the ink does not occur, the ejection responsiveness and ejection stability are always good, (3) the ink fixing property is good on the paper, and (4) the fastness of the image is good. (5) Long-term storage stability is good. In particular, with the recent increase in printing speed, there has been a demand for ink that can quickly dry and fix ink and obtain high-quality printing even when printing on plain paper such as copy paper.
かかる要求に対して、インクジェット記録用インクの色材として、画像の耐水性、耐候性に優れた、水に不溶な色材である顔料を用いたインクの検討が精力的に進められており、大判プリンター等の分野に以前から導入されている。更に、近年における傾向としてはオフィスやパーソナル用途のプリンターに対してより優れたインクジェット画像を得るために、顔料を用いたインクの検討が進められている。このような用途においては被記録媒体としては普通紙の利用が中心であり、又、光沢紙等の特殊紙との両立を鑑みながら、画像の定着性、耐擦過性、文字の品位、画像濃度、耐水性等、幾つかの特性の向上が従来以上に求められている。 In response to such demands, as a coloring material for ink jet recording ink, an ink using a pigment that is a water-insoluble coloring material that is excellent in water resistance and weather resistance of an image has been energetically advanced, It has been introduced in the field of large format printers. Further, as a trend in recent years, in order to obtain better ink jet images for office and personal use printers, inks using pigments are being studied. In such applications, the use of plain paper is mainly used as the recording medium, and in consideration of compatibility with special paper such as glossy paper, image fixability, scratch resistance, character quality, and image density. Improvements in several properties such as water resistance are required more than ever.
このような、水に不溶な色材、特に顔料を水性インクジェッ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先ず必要となる。一般的には、水に不溶な色材を水性インクジェット記録用インクとして用いる場合、界面活性剤若しくは高分子分散剤(分散樹脂とも呼ぶ)を用いて分散安定化される。 In order to use such a water-insoluble colorant, particularly a pigment, as an aqueous inkjet recording ink, it is first necessary to stably disperse the colorant in water. In general, when a water-insoluble colorant is used as an aqueous ink jet recording ink, the dispersion is stabilized using a surfactant or a polymer dispersant (also referred to as a dispersion resin).
例えば、特許文献1では、分散樹脂により分散安定化された色材を用いたインクジェット記録用インクが開示されている。この場合、分散樹脂自体が水への親和性が高く、即ち、水への溶解性が大きいため、色材表面から脱離しやすく長期的に十分な安定性が保てないという問題があった。又、特に普通紙上にインクが着弾した際には、親水性の高い分散樹脂が浸透剤としての働きを示し、色材とともに浸透してしまい、その結果、十分な画像濃度を得られないという問題が生じた。又、分散樹脂のような水に可溶な高分子成分を含むインクジェット記録用インクを用いた場合、インクジェット記録装置のノズル周囲やノズル内部でのインクのこびりつきが生じることがあった。そのために吐出されたインク滴の大きさや方向が一定に保たれず、その結果、画像の乱れが発生し、高精細な画像を得る場合には問題を生じることがあった。更に、普通紙及び光沢紙上での画像の耐擦過性を向上するために、水に可溶な分散樹脂の量を増やした場合、インクの粘度が増大し、インクジェット記録装置からのインクの吐出安定性を保つことが極めて難しくなるという問題が生じることがあった。
For example,
又、特許文献2では、界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩で顔料を分散したインクジェット記録用インクが開示されている。ここで、界面活性剤を用いて色材を分散した際は、色材に強く吸着した界面活性剤が浸透剤としても同時に作用する場合がある。よって、記録紙上に着弾した際に色材が紙面表面から深く浸透してしまい、高い印字濃度が得られにくいという問題が生じた。又、界面活性剤を用いて分散させた色材は、紙面で結着する作用を示す樹脂等の成分がないため、画像の耐擦過性、耐マーカー性が十分に得られないという問題が生じることがあった。
更に、分散樹脂や界面活性剤を含まずに色材を安定に分散する方法として、水不溶性色材の表面を化学的に修飾する手法が挙げられる。例えば、特許文献3では、カーボンブラックの表面に親水基を直接若しくは他の原子団を介して結合させた自己分散型カーボンブラックを色材として用いた水性顔料インクが開示されている。このような表面化学修飾型顔料は、自己分散型顔料と呼ばれ、水溶性樹脂等を必要としないために良好なインクジェット吐出安定性を示すが、本発明者らの検討によれば、樹脂を含まないために色材の記録紙への接着力が弱く、形成画像の耐擦過性、耐マーカー性を改善する必要があった。
Further, as a method of stably dispersing the color material without containing a dispersion resin or a surfactant, there is a method of chemically modifying the surface of the water-insoluble color material. For example,
又、上記の分散手法とは別に、特許文献4に有機溶剤に着色剤を分散した後、転相乳化を行って自己分散樹脂で着色剤を内包し、次いで水分散、溶剤除去する方法が開示されている。これは所謂マイクロカプセル型顔料であり、この場合も、十分な分散安定性を得るためには被覆している樹脂の親水性を高める必要がある。しかし、親水性を高めることにより分散性が高まる反面、被覆した樹脂が顔料表面から脱離することがあり、そのためにインクの粘度が高くなり、吐出安定性と分散安定性との兼ね合いが難しいことが本発明者らの検討により明らかになっている。
In addition to the above dispersion technique,
着色剤を樹脂で内包する方法としては他に、非特許文献1、特許文献5、特許文献6、特許文献7及び特許文献8のような水系析出重合を用いる手法が検討されている。前記非特許文献1及び特許文献5では、水系析出重合による顔料のカプセル化或いは顔料と樹脂との複合化について述べられているが、ここでは、いずれも色材の粒径が大きく、水系インクジェット記録用に用いるには分散安定性が不十分であった。
As a method for encapsulating the colorant with a resin, other methods such as
又、特許文献6及び特許文献7には、いずれも反応性界面活性剤にて色材を予め分散しておくことによりインクジェット記録用途に適した分散粒径とし、更に、反応性界面活性剤と他の単量体とを重合して樹脂を析出し、色材表面を被覆又は修飾する方法が開示されている。更に、特許文献8では、特別な条件を満たした界面活性剤にて色材を分散し、続いて水系析出重合を行う手法が開示されている。これらの方法において、得られる樹脂を修飾した色材は、本質的には界面活性剤や水溶性の高分子分散剤がインク中に存在することによって分散安定化されるものであり、前述したとおり、インクジェット記録装置に適した吐出安定性と、記録画像の印字品質、特に印字濃度の点において十分な品質とを両立することが極めて難しいという問題があった。
以上のように、不溶性色材、特に、各種顔料表面を、樹脂や界面活性剤によって分散処理する方法、化学修飾する方法、マイクロカプセル化する方法等が提案されているが、それぞれの方法において、画像濃度、吐出安定性、耐擦過性、耐マーカー性、分散安定性等、いずれかの解決すべき課題を残している。特に、普通紙記録における画像濃度の確保と耐擦過性、更には、吐出安定性との両立において改良の余地があった。 As described above, insoluble colorants, in particular, methods of dispersing various pigment surfaces with resins and surfactants, methods of chemical modification, methods of microencapsulation, and the like have been proposed. There remain problems to be solved such as image density, ejection stability, scratch resistance, marker resistance, and dispersion stability. In particular, there is room for improvement in securing image density and scratch resistance in plain paper recording, and also in achieving both ejection stability.
更に、特許文献9には着色剤として顔料表面に水分散性付与基を導入した顔料と、顔料表面を水分散性ポリマーで包含した顔料を両方含むインクが開示されている。この方法により普通紙に対する発色性の向上と専用紙による耐擦性の向上を狙ったものであるが、それぞれの特徴を持つ顔料をインク中に混合するだけのものであり、インクが着弾した後、それぞれの顔料がもつそれぞれの不十分な特性を補いあうには満足なものとは言えない。そのため、この、2つの特徴をもつ顔料を併用する方法においても発色性、耐擦性ともに、いまだ十分とは言えず、改良の余地があった。 Furthermore, Patent Document 9 discloses an ink containing both a pigment having a water dispersibility-imparting group introduced on the pigment surface as a colorant and a pigment having a pigment surface including a water dispersible polymer. This method aims to improve the color developability of plain paper and the abrasion resistance of special paper, but only mixes the pigments with the respective characteristics into the ink, and after the ink has landed It is not satisfactory to compensate for the insufficient properties of each pigment. For this reason, even in the method of using the pigments having these two characteristics in combination, both the color developability and the abrasion resistance are still not sufficient, and there is room for improvement.
又、特許文献10及び特許文献11にはカーボンブラック等の不溶性色材を有機高分子類で被覆してなるマイクロカプセル顔料の色材と被覆樹脂との関係を調整した顔料を用いるインクが開示されている。ここでは具体的には顔料の含有率、樹脂の被覆率を調整することにより、色濃度、高精細度、演色性、透明性、発色性の向上させている。しかし、これらの方法においては、主に、従来の転相乳化によるマイクロカプセル化が用いられており、色材表面を被覆する樹脂が均一でないことが特徴であった。
本発明者らは、上述の方法を用いて種々の検討を行った。その結果、本質的に水に不溶である色材をインク中に安定に分散させることと、優れた画像品位(特に普通紙記録における)と優れた耐擦過性、耐マーカー性を達成した印字物を得ることの両立は、解決すべき課題であると認識した。 The present inventors conducted various studies using the above-described method. As a result, it is possible to stably disperse the coloring material, which is essentially insoluble in water, in the ink, and to achieve excellent image quality (especially in plain paper recording), excellent scratch resistance, and marker resistance. Recognizing that coexistence is the issue to be solved.
又、本発明者らによれば、上記の問題は、特に普通紙記録においては、水不溶性色材を加工、修飾する際に、樹脂等の材料特性・及びその量、加工・修飾方法には適切な選択・方法が必要であり、従来の方法ではいずれも何らかの弊害、若しくは性能が不十分であることが確認できた。 Further, according to the present inventors, the problem described above is that, particularly in the case of plain paper recording, when processing and modifying a water-insoluble color material, the material characteristics and amount of the resin, the amount thereof, and the processing and modification method Appropriate selection and methods are necessary, and it has been confirmed that any of the conventional methods has some adverse effects or insufficient performance.
更に、本発明者らはこれらの問題を解決する上で、水不溶性色材に樹脂を付着固定する方法が適切であり、且つ、付着固定された樹脂の付着固定状態、形状、更には水不溶性色材の表面特性に至るまで改良することが必要不可欠であるという結論に至った。ここで、上述した従来の方法では色材表面を付着固定する樹脂の状態を均一にすることが難しく、又、付着固定形状、配置状態をコントロールすることは容易でない。更に、色材表面を付着固定する樹脂の特徴と水不溶性色材の表面の特徴を生かした加工をすることは困難であった。 Furthermore, in order to solve these problems, the inventors of the present invention appropriately use a method of adhering and fixing a resin to a water-insoluble colorant, and the adhering and fixing state and shape of the adhering and fixing resin, and further water insoluble. It came to the conclusion that it was essential to improve the surface properties of the colorant. Here, in the conventional method described above, it is difficult to make the state of the resin for adhering and fixing the color material surface uniform, and it is not easy to control the adhering and fixing shape and arrangement state. Furthermore, it has been difficult to carry out processing that takes advantage of the characteristics of the resin that adheres and fixes the surface of the color material and the characteristics of the surface of the water-insoluble color material.
従って、本発明の目的は、本質的に水に不溶である色材を用い、十分に分散安定性が高い分散性色材及びその簡便な製造方法を提供することである。更に、その分散性色材を用い、インク中で安定に分散させるだけでなく、得られる印字物が、優れた画像品位(画像濃度)と優れた耐擦過性、耐マーカー性とを両立したものとなる水性インクジェット記録用インクを提供することにある。又、更に、本発明の別の目的は、前記インクを用いたインクタンク、インクジェット用記録装置、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にある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a dispersible color material having a sufficiently high dispersion stability using a color material that is essentially insoluble in water, and a simple production method thereof. Furthermore, using the dispersible colorant, not only can it be stably dispersed in the ink, but the resulting printed matter has both excellent image quality (image density), excellent scratch resistance, and marker resistance. It is to provide an aqueous ink jet recording ink. Still another object of the present invention is to provide an ink tank, an ink jet recording apparatus, an ink jet recording method, and an ink jet recorded image using the ink.
本発明者らは、上記の課題を解決する手段として、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、不溶性色材の被覆形状及び色材自体の表面特性を加味した新規な分散性色材を得た。 As a means for solving the above problems, the inventors of the present invention maintain high dispersion stability without the need for a surfactant or a polymer dispersant, and also provide a coating shape of an insoluble colorant and surface characteristics of the colorant itself. Thus, a new dispersible color material was obtained.
即ち、本発明は、色材と該色材よりも小さい荷電性樹脂擬似微粒子が固着又は融着している分散性色材であって、該色材そのものが表面電荷を有することを特徴とする分散性色材である。 That is, the present invention is a dispersible color material in which a color material and chargeable resin pseudo fine particles smaller than the color material are fixed or fused, and the color material itself has a surface charge. Dispersible colorant.
又、本発明は、表面に少なくとも1種の極性基が直接若しくは他の原子団を介して結合して分散されている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、前記水不溶性色材表面に固着又は融着する荷電性樹脂擬似微粒子を形成することを特徴とする分散性色材の製造方法である。 In addition, the present invention uses an aqueous radical polymerization initiator in a dispersed aqueous solution of a water-insoluble colorant in which at least one polar group is bonded to the surface directly or via another atomic group. A method for producing a dispersible colorant, characterized in that a radically polymerizable monomer is subjected to water-based precipitation polymerization to form chargeable resin pseudo fine particles that are fixed or fused to the surface of the water-insoluble colorant.
又、本発明は、上記分散性色材を含んでなることを特徴とする水性インクである。 The present invention also provides a water-based ink comprising the dispersible colorant.
又、本発明は、上記水性インクを含んでなることを特徴とするインクタンクである。 The present invention also provides an ink tank comprising the above water-based ink.
又、本発明は、上記水性インクを搭載してなることを特徴とするインクジェット記録装置である。 In addition, the present invention is an ink jet recording apparatus comprising the above water-based ink.
又、本発明は、上記水性インクを用いて、インクジェット記録装置により画像を形成することを特徴とするインクジェット記録方法である。 According to another aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording method, wherein an image is formed by an ink jet recording apparatus using the water-based ink.
又、本発明は、上記水性インクを用いて、インクジェット記録装置により形成されたことを特徴とするインクジェット記録画像である。 In addition, the present invention is an ink jet recording image formed by an ink jet recording apparatus using the water-based ink.
本発明によれば、色材に樹脂を付着固定する方法により、即ち、付着固定された樹脂の付着固定状態、形状、更には色材の表面特性に至るまで改良することによって、付着固定した樹脂の配置状態をコントロールするにより、色材表面に付着固定する樹脂の特徴と水不溶性色材の表面の特徴を生かした加工が可能になった。よって、本質的に水に不溶である色材を用い、十分に分散安定性が高い分散性色材及びその簡便な製造方法を提供することができた。更に、その分散性色材を用い、インク中で安定に分散させるだけでなく、得られる印字物が、優れた画像品位と優れた耐擦過性とを両立したものとなるインクジェット記録に適する水性インク、水溶性インクを用いたインクタンク、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を提供することができた。 According to the present invention, the resin fixed and adhered by the method of adhering and fixing the resin to the coloring material, that is, by improving the adhesion and fixing state and shape of the adhered and fixed resin to the surface characteristics of the coloring material. By controlling the arrangement state, it was possible to make use of the characteristics of the resin adhered and fixed to the surface of the color material and the surface of the water-insoluble color material. Therefore, it was possible to provide a dispersible color material having a sufficiently high dispersion stability and a simple production method using a color material that is essentially insoluble in water. Further, the water-based ink suitable for ink-jet recording using the dispersible colorant and not only stably dispersing in the ink but also the obtained printed matter has both excellent image quality and excellent scratch resistance. In addition, it was possible to provide an ink tank, an ink jet recording apparatus, an ink jet recording method, and an ink jet recorded image using water-soluble ink.
次に、発明を実施するための最良の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。本発明で用いる「分散性色材」の意味するところは、本質的に分散のため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。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the best mode for carrying out the invention. The meaning of the “dispersible colorant” used in the present invention is essentially dispersible in water or an aqueous medium without adding a surfactant or a polymer dispersant for dispersion. It is a color material having self-dispersibility.
(1)色材への荷電性樹脂擬似微粒子の固着又は融着とその形態、作用効果
本発明の第1の特徴は、色材そのものが安定に分散できる表面電荷を有する水不溶性色材に、荷電性樹脂擬似微粒子が固着又は融着している点にある。図1に、本発明を特徴づける、模式図を示した。ここで、図1(a)は、水不溶性色材1に、荷電性樹脂擬似微粒子2が固着している状態を模式的に示し、図1(b)の3は表面に固着した荷電性樹脂擬似微粒子2−2の一部が融着している状態を示した部分である。又、図1(c)は扁平状荷電性樹脂擬似微粒子2−3が融着している状態を模式的に示している。
(1) Adhesion or fusion of chargeable resin pseudo fine particles to color material and its form and effect The first feature of the present invention is a water-insoluble color material having a surface charge capable of stably dispersing the color material itself. The charged resin pseudo fine particles are fixed or fused. FIG. 1 is a schematic view that characterizes the present invention. Here, FIG. 1 (a) schematically shows a state where the chargeable resin pseudo
本発明においては樹脂が水不溶性色材の表面に付着固定する際に、上記のような荷電性樹脂擬似微粒子が、その形状をある程度維持しながら固着する場合と、荷電樹脂擬似粒子の樹脂集合体が扁平状の形状で融着した状態にあることに大きな特徴がある。この結果、種々の作用効果が得られる。 In the present invention, when the resin adheres and fixes to the surface of the water-insoluble coloring material, the above-mentioned chargeable resin pseudo fine particles are fixed while maintaining their shape to some extent, and the resin aggregate of the charge resin pseudo particles There is a great feature that is in a fused state in a flat shape. As a result, various effects can be obtained.
先ず、色材が荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着することで、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を得る。又、同時に該分散性色材は、表面に固着している樹脂成分の存在によって記録媒体への優れた接着性を有する。このとき、樹脂成分の単純な物理吸着ではなく、本発明の分散性色材の特徴である、荷電性樹脂擬似微粒子の固着又は融着状態とすると、荷電性樹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。 First, the coloring material fixes or fuses the chargeable resin pseudo fine particles, so that the charge of the chargeable resin pseudo fine particles is imparted to the surface of the color material, thereby obtaining a dispersible color material that can be dispersed in water or an aqueous ink medium. . At the same time, the dispersible colorant has excellent adhesion to the recording medium due to the presence of the resin component adhering to the surface. At this time, if the charged resin pseudo fine particles are fixed or fused, which is a characteristic of the dispersible color material of the present invention, rather than simple physical adsorption of the resin component, the charged resin pseudo fine particles are detached from the surface of the color material. Since they are not separated, the dispersible colorant of the present invention is excellent in long-term storage stability.
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を多く形成しており、該樹脂集合体は微粒子形態或いはそれに近い微小凝集体、更には扁平状の樹脂集合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。 Here, the chargeable resin pseudo fine particles in the present invention are resin aggregates in which the resin component is strongly aggregated, and preferably have many physical crosslinks formed therein, and the resin aggregates are in the form of fine particles. Or it has a stable form as a micro-aggregate close | similar to it, and also a flat resin aggregate. Details of the chargeable resin pseudo fine particles will be described later.
本発明における固着又は融着状態は、色材表面と荷電性樹脂擬似微粒子との強い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、荷電性樹脂擬似微粒子の色材との界面を拡大した模式図を示した。先ず色材との界面において、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。このとき、ポリマーは局所的にさまざまな構造をとっており、その表面エネルギー状態には分布が生じている。色材の、化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が、局所的によく一致する点において、2つの界面は強固に結合することとなる。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おいて、図4の10に示されるような表面エネルギーが局所的に一致する点は複数あり、この複数個所の強固な相互作用によって本発明の固着又は融着状態は成り立っていると予想される。尚、本発明においては、図1(c)のような、荷電性擬似微粒子の表面積の例えば25%以上、好ましくは35%以上が色材と接するような状態を便宜上「融着」と称し、荷電性擬似微粒子と色材とが界面で溶け合っている必要はない。 The fixed or fused state in the present invention is due to a strong interaction between the color material surface and the chargeable resin pseudo fine particles, and is considered to be achieved in the following state. FIG. 4 shows a schematic diagram in which the interface between the chargeable resin pseudo fine particles and the color material is enlarged. First, at the interface with the color material, the chargeable resin pseudo fine particles are formed by intertwining polymers composed of various monomer unit compositions. At this time, the polymer has various structures locally, and the surface energy state is distributed. The two interfaces are firmly bonded in that the surface energy resulting from the chemical structure and surface structure of the colorant and the surface energy resulting from the chemical structure and surface structure of the polymer are well matched locally. Furthermore, at the interface where one chargeable resin pseudo fine particle is in contact with the color material, there are a plurality of points where the surface energies as shown by 10 in FIG. 4 are locally matched. It is expected that the fixed state or the fused state is established. In the present invention, a state in which, for example, 25% or more, preferably 35% or more of the surface area of the chargeable pseudo fine particles as shown in FIG. It is not necessary for the chargeable pseudo fine particles and the color material to melt at the interface.
特に、前記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ため、前記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、固着又は融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続けたりすることがない。 In particular, since the inside of the charged resin pseudo fine particles has a strong interaction between the constituent polymers, and in some cases, the constituent polymers are entangled with each other to form physical crosslinks. Even when the resin has many hydrophilic groups, the charged resin pseudo fine particles fixed or fused are detached from the coloring material, or the resin component having hydrophilic groups is eluted from the charge resin pseudo fine particles. There's nothing to continue.
又、本発明の分散性色材が荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着することによるメリットとして、その形態によって分散性色材の比表面積が増大し、その多くの部分に荷電性樹脂擬似微粒子が表面に有する電荷を分布させることができる点が挙げられる。前記分散性色材が高い比表面積を有することによって、前記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、従来の方法による特開平8−183920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。 In addition, as a merit that the dispersible colorant of the present invention fixes or fuses the chargeable resin pseudo fine particles, the specific surface area of the dispersible colorant increases depending on the form, and the chargeable resin pseudo fine particles are in many parts. It is possible to distribute the charge on the surface. When the dispersible color material has a high specific surface area, the charge of the chargeable resin pseudo fine particles can be converted to the surface charge of the dispersible color material with extremely high efficiency. That is, the form of the dispersible color material of the present invention is a form in which more surface charges are more efficiently arranged on the surface of the dispersible color material, and is represented by JP-A-8-183920 by a conventional method. High dispersion stability can be imparted even when the substantial acid value or amine value of the resin component is smaller than the form in which such a color material is coated with a resin.
色材を有機顔料とした本発明の分散性色材の場合においても、前述したように色材と固着又は融着した状態において荷電性樹脂擬似微粒子の複数の相互作用点がランダムに分布しているために、前記荷電性樹脂擬似微粒子は顔料結晶中のいくつかの顔料分子にまたがって固着する(図5参照)。従って、図6(a)及び(b)で説明した、局所的に顔料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、顔料粒子よりは小さく、且つ顔料分子よりは大きい範囲に制御することによって、顔料の結晶構造を壊さずに、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。 Even in the case of the dispersible color material of the present invention in which the color material is an organic pigment, a plurality of interaction points of the chargeable resin pseudo fine particles are randomly distributed in the state of being fixed or fused with the color material as described above. Therefore, the chargeable resin pseudo fine particles adhere to several pigment molecules in the pigment crystal (see FIG. 5). Therefore, the “pigment peeling” caused by locally hydrophilizing the pigment molecules described in FIGS. 6A and 6B does not occur in the present invention. Preferably, when an organic pigment is used as a coloring material, the size of the chargeable resin pseudo fine particles is controlled to be smaller than the pigment particles and larger than the pigment molecules, thereby breaking the crystal structure of the pigment. In addition, an organic pigment dispersible colorant imparted with high dispersibility can be obtained.
本発明において、色材が荷電性樹脂擬似微粒子を「固着」又は「融着」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又は融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又は融着を確認する。 In the present invention, the state in which the coloring material “fixes” or “fuses” the chargeable resin pseudo fine particles can be simply confirmed by a technique involving the following three stages of separation. First, the coloring material to be confirmed in the first separation and the other water-soluble component (including the water-soluble resin component) contained in the ink or water dispersion are separated, and then in the second separation, The coloring material and the water-insoluble resin component contained in the precipitate in the first separation are separated. Further, in the third separation, the weakly adsorbed resin component is separated from the dispersible colorant to which the chargeable resin pseudo fine particles are fixed or fused, and the resin component contained in the third separation supernatant. The fixation of the coloring material and the chargeable resin pseudo fine particles is confirmed by performing the determination of the amount and comparison of the precipitate of the second separation and the precipitate of the third separation.
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インク又は水分散体20gをとり、全固形分質量が約10%程度となるように調整し、遠心分離装置にて、12,000回転、60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、80,000回転、90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80,000回転、90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3倍量の純水に再分散する。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0.5g程度となるようにとり、30℃、18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。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又は融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、60℃、8時間にて乾燥させた前後の質量変化から固形分率質量を算出し、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く、分散性色材は樹脂擬似微粒子を固着又は融着していると判断できる。 Specifically, for example, it can be confirmed under the following conditions. Take 20 g of the ink or water dispersion in which the color material is dispersed, adjust the total solid content to about 10%, and use a centrifuge to perform the first test at 12,000 rpm for 60 minutes. Separation. Of the separated substances, the lower sediment containing the coloring material is redispersed in pure water approximately three times the amount of the sediment, and then the second sediment is obtained at 80,000 rpm for 90 minutes. Perform separation. The lower layer containing the color material is subjected to the third separation again under the condition of 80,000 rotations and 90 minutes by redispersing the sediment of the lower layer containing the color material in 3 times the amount of pure water. Re-disperse the sediment in 3 volumes of pure water. The sediment in the second separation and the sediment in the third separation were each taken to have a solid content of about 0.5 g and dried under reduced pressure at 30 ° C. for 18 hours using a scanning electron microscope. Observe at 50,000 times. It was confirmed that the observed dispersible colorant had a plurality of fine particle-like substances or micro-aggregates equivalent thereto attached to the surface, and the same sediments from the second separation and the third separation were the same. If it has this form, it is judged that this coloring material has fixed or fused resin pseudo fine particles. Further, the upper layer supernatant in the third separation was gently taken from the top so that the volume became about half, and the solid content mass was calculated from the mass change before and after drying at 60 ° C. for 8 hours, and 1% If it is less than this, it can be determined that there is no detachment of the resin pseudo fine particles from the dispersible color material, and the dispersible color material fixes or fuses the resin pseudo fine particles.
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、本発明の分散性色材の判定方法として適用することができる。即ち、第一の分離においては、インク及び水分散体中に含まれる色材及びそれに吸着している樹脂成分がある場合、その樹脂成分と、水溶性成分とを分離することが目的であり、第二の分離において色材及び色材に固着又は融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、色材に固着又は融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における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、少なくても適用できる。 The above-described separation conditions are preferable examples, and any other separation method or separation condition can be used as long as the method achieves the purpose of the first separation and the second and third separations described above. It can be applied as a method for determining a dispersible colorant. That is, in the first separation, when there is a color material contained in the ink and the aqueous dispersion and a resin component adsorbed thereto, the purpose is to separate the resin component from the water-soluble component, The purpose is to separate the color material and the resin component fixed or fused to the color material and the other resin component adsorbed to the color material in the second separation. Further, the third separation is intended to confirm that the resin component fixed or fused to the colorant does not desorb. Of course, as long as the separation method achieves the respective purposes in the first, second, and third separations, any other separation method that is known or newly developed may be used. Moreover, it is applicable even if it is at least.
本発明の第2の特徴は、分散性色材が、前記水不溶性色材1が、荷電性樹脂擬似微粒子2、3を固着、又は扁平状の荷電性樹脂擬似微粒子を融着した状態で、「単独で分散」してなる点にある。
The second feature of the present invention is that the dispersible colorant is in a state where the water-
前述したように、本発明の分散性色材は、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。この定義及び判定方法については後に詳細に述べる。従って、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イ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インクとすることも可能である。 As described above, the dispersible colorant of the present invention is essentially a self-dispersible color that can be stably dispersed in water and water-based inks without the aid of other surfactants or polymer dispersants. It is a material. This definition and determination method will be described in detail later. Therefore, the dispersible colorant of the present invention needs to add a polymer dispersant or other resin component or surfactant component that may be released for a long period of time for the purpose of stabilizing the dispersion of the colorant. Absent. As a result, when the dispersible color material of the present invention is used as a water-based ink, the degree of freedom in design regarding components other than the dispersible color material is increased, and for example, recording with high ink permeability such as plain paper is performed. It is also possible to obtain a water-based ink that can obtain a sufficiently high print density even on the medium.
本発明の分散性色材の自己分散性について、例えば、次のように確認される。色材が分散しているインク又は水分散体を純水で10倍に希釈し、分画分子量50,000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80,000回転、90分の条件で分離し、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。 For example, the self-dispersibility of the dispersible colorant of the present invention is confirmed as follows. The ink or water dispersion in which the color material is dispersed is diluted 10-fold with pure water, and concentrated to the original concentration using an ultrafiltration filter having a molecular weight cut off of 50,000. This concentrated solution is separated by a centrifuge at 80,000 rpm for 90 minutes, and the sediment is taken out and redispersed in pure water. At this time, it is judged that what the sediment can redisperse well has self-dispersibility. Whether or not it is well re-dispersed depends on whether it is uniformly distributed visually, or if there is no noticeable sediment during standing for 1 to 2 hours, or if it is shaken lightly When the dispersion particle diameter is measured by the dynamic light scattering method, it can be comprehensively determined from the fact that the average particle diameter is within twice the particle diameter before the operation.
前述したように、本発明の分散性色材は、色材が荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融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、且つ点在して固着又は融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、固着又は融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、更に好ましくは色材の表面が露出していることが望ましい。 As described above, the dispersible colorant of the present invention takes a form having a high specific surface area by fixing or fusing the chargeable resin pseudo fine particles, and has a large amount of charges on its vast surface. In order to achieve excellent storage stability. Therefore, more preferable results can be obtained when the chargeable resin pseudo fine particles are scattered in large numbers and fixed or fused to the color material. In particular, it is desirable that there is a certain distance between the charged resin pseudo fine particles fixed or fused, preferably uniformly distributed, and more preferably the surface of the color material is exposed.
このような形態は本発明の分散性色材を透過型電子顕微鏡或いは走査型電子顕微鏡で観察することにより確認される。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か、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、場合によっては固着と融着しているものが存在する場合も観察され得るが、全体として荷電性樹脂擬似微粒子間に距離があり、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又は融着していると見なされることは、当業者には明白である。 Such a form is confirmed by observing the dispersible colorant of the present invention with a transmission electron microscope or a scanning electron microscope. A plurality of charged resin pseudo fine particles fixed to the surface of the color material are fixed at a certain distance, or the surface of the color material is exposed between the fixed charged resin pseudo fine particles. I can observe. In addition, the charged resin pseudo fine particles are sometimes close to each other, and in some cases, there may be observed what is fixed and fused, but there is a distance between the charged resin pseudo fine particles as a whole, When there is a portion where the surface of the color material is exposed and these states are distributed, it is considered that the charged resin pseudo fine particles are scattered or fixed or fused to the color material. This will be apparent to those skilled in the art.
本発明の分散性色材が極性基を有することによる表面官能基密度は、質量平均において250μmol/g以上1,000μmol/g未満が好ましく、290μmol/g以上900μmol/g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、分散性色材を長期保存した際に、分散安定性が充分に維持できない場合がある。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、分散安定性は充分に高くなるものの、本発明の分散性色材を水性インクとして記録媒体に付与した際、記録媒体上で色材が浸透しやすくなり、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いために、長期にわたって分散安定性を充分に維持するには更に高い表面官能基密度を必要とする一方、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、好ましくは350μmol/g以上800μmol/g未満に設定される。 The surface functional group density due to the dispersible colorant of the present invention having a polar group is preferably 250 μmol / g or more and less than 1,000 μmol / g, more preferably 290 μmol / g or more and less than 900 μmol / g in terms of mass average. When the surface functional group density is smaller than this range, the dispersion stability may not be sufficiently maintained when the dispersible colorant is stored for a long period of time. Further, when the surface functional group density is considerably larger than this range, the dispersion stability is sufficiently high. However, when the dispersible colorant of the present invention is applied to the recording medium as an aqueous ink, the color on the recording medium is increased. The material is likely to penetrate and it may be difficult to ensure a high print density. On the other hand, when carbon black is used as the coloring material, the specific gravity of carbon black is high, so that a higher surface functional group density is required to maintain sufficient dispersion stability over a long period of time. Since a high black density is preferred, it is preferably set to 350 μmol / g or more and less than 800 μmol / g.
特に分散性色材の表面電荷がアニオン性である場合には、本発明における表面官能基密度は、例えば、次のように求められる。前記分散性色材又は水性インクに大過剰量のHCl水溶液を加え、遠心分離装置にて20,000rpm、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ウムを加えて撹拌した分散液を、更に遠心分離装置にて80,000rpm、2時間の条件にて沈降させる。上澄みを秤量し、0.1規定HClにて中和滴定より求めた中和量から、炭酸水素ナトリウムの既知量を差し引くことで、分散性色材1g当たりのmol数として求められる。極性基としてカチオン性基を有する場合には、同様の手法にて、HClの代わりにNaOHを、炭酸水素ナトリウムの代わりに塩化アンモニウムを用いて求めることができる。 In particular, when the surface charge of the dispersible colorant is anionic, the surface functional group density in the present invention is determined as follows, for example. A large excess amount of an aqueous HCl solution is added to the dispersible colorant or water-based ink, and the mixture is precipitated in a centrifuge at 20,000 rpm for 1 hour. The sediment is collected and redispersed in pure water, and then the solid content is measured by a drying method. The redispersed sediment is weighed, and a dispersion obtained by adding a known amount of sodium hydrogen carbonate and stirring the mixture is further sedimented in a centrifuge at 80,000 rpm for 2 hours. The supernatant is weighed, and is obtained as the number of moles per gram of the dispersible colorant by subtracting the known amount of sodium bicarbonate from the neutralized amount obtained by neutralization titration with 0.1 N HCl. In the case of having a cationic group as a polar group, it can be determined by using a similar method using NaOH instead of HCl and ammonium chloride instead of sodium bicarbonate.
(2)水不溶性色材そのものが有する表面電荷
次に、本発明の第3の特徴は、前記水不溶性色材そのものが表面電荷を有する点にある。「表面電荷を有する」とは、即ち、樹脂微粒子が固着して分散している水分散体において、水不溶性色材そのものが、「他の界面活性剤や高分子分散剤の助けがなくとも安定に水及び水性インク中に安定に分散することができる」状態であること、つまり、色材自体が自己分散性を有することを示すことになる。
(2) Surface charge of water-insoluble color material itself Next, a third feature of the present invention is that the water-insoluble color material itself has a surface charge. “Having a surface charge” means that the water-insoluble colorant itself is “stable without the aid of other surfactants or polymer dispersants” in an aqueous dispersion in which resin fine particles are fixed and dispersed. In other words, the color material itself is self-dispersible.
本発明においては、荷電性擬似微粒子だけではなく、水不溶性色材そのものが表面電荷をもつことにより、本発明の第1の特徴である荷電性樹脂擬似微粒子の固着又は融着による被覆の効果を発現させながら、記録される記録媒体である紙表面との親和性、反発性をコントロールすることができる。これによって、普通紙記録において、従来の方法でマイクロカプセル化した色材の課題であった、紙に浸透、拡散しやすくなる結果、画像濃度が得られにくかった点について改善できることが本発明者らの検討の結果、確認された。 In the present invention, not only the chargeable pseudo fine particles but also the water-insoluble colorant itself has a surface charge, so that the effect of coating by fixing or fusing the chargeable resin pseudo fine particles, which is the first feature of the present invention, is achieved. While developing, it is possible to control the affinity and resilience with the paper surface that is the recording medium to be recorded. As a result, the present inventors have been able to improve the point that it was difficult to obtain image density as a result of easy penetration and diffusion into paper, which was a problem of color materials microencapsulated by conventional methods in plain paper recording. As a result of examination, it was confirmed.
本発明における水不溶性色材そのものの表面電荷は、インク中の水不溶性色材に固着又は融着している荷電性樹脂擬似微粒子を脱離及び/又は溶解した後、前記水不溶性色材を水に分散して測定される電荷である。これは、界面活性剤や高分子樹脂等の分散剤が吸着して示しているものとは異なる。即ち、分散させる成分が、有機溶剤等で容易に脱離及び/又は溶解しない状態で水不溶性色材表面に存在することを示し、水不溶性色材そのものの表面に極性基が結合していることを特徴とする。 The surface charge of the water-insoluble colorant itself in the present invention is such that after the chargeable resin pseudo fine particles fixed or fused to the water-insoluble colorant in the ink are detached and / or dissolved, the water-insoluble colorant is washed with water. Charge measured by being dispersed in This is different from what is adsorbed by a dispersing agent such as a surfactant or a polymer resin. That is, it indicates that the component to be dispersed is present on the surface of the water-insoluble colorant in a state where it is not easily detached and / or dissolved by an organic solvent or the like, and the polar group is bonded to the surface of the water-insoluble colorant itself. It is characterized by.
具体的には、本発明の水不溶性色材は表面に親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合して分散処理されたものであり、例えば、上記親水性基としては−COOM1、−SO3M1及び−PO3H(M1)2(式中のM1は水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを表わす。)等のアニオン性基が挙げられる。 Specifically, the water-insoluble colorant of the present invention has a hydrophilic group bonded to the surface directly or through another atomic group and dispersed, and examples of the hydrophilic group include -COOM1, And anionic groups such as —SO 3 M1 and —PO 3 H (M1) 2 (wherein M1 represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium or organic ammonium).
又、上記したような種々の親水性基は、水不溶性色材の表面に直接結合させてもよい。或いは他の原子団を、顔料粒子表面と該親水性基との間に介在させ、親水性基を顔料粒子の表面に間接的に結合させてもよい。この場合、上記したような親水性基が他の原子団を介して顔料粒子表面に結合しているものが好ましい。 Various hydrophilic groups as described above may be directly bonded to the surface of the water-insoluble colorant. Alternatively, another atomic group may be interposed between the pigment particle surface and the hydrophilic group, and the hydrophilic group may be indirectly bonded to the surface of the pigment particle. In this case, it is preferable that the hydrophilic group as described above is bonded to the pigment particle surface via another atomic group.
ここで他の原子団の具体例としては、例えば、炭素原子数1〜12の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基、置換若しくは未置換のフェニレン基、置換若しくは未置換のナフチレン基が挙げられる。ここでフェニレン基及びナフチレン基の置換基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基等)が挙げられる。又、他の原子団と親水性基の組み合わせの具体例としては、例えば、−C2H4−COOM1、−Ph−SO3M1、−Ph−COOM1等(但し、Phはフェニル基を表す)が挙げられる。上記のアニオン性基のうちでも特に−COOM1、−SO3M1基を有する色材は、インクを構成する水性媒体中おいて分散性が良好であるので好ましい。 Here, specific examples of the other atomic group include, for example, a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted phenylene group, and a substituted or unsubstituted naphthylene group. . Here, as a substituent of a phenylene group and a naphthylene group, an alkyl group (for example, methyl group etc.) is mentioned, for example. Specific examples of combinations of other atomic groups and hydrophilic groups include, for example, —C 2 H 4 —COOM1, —Ph—SO 3 M1, —Ph—COOM1, etc. (where Ph represents a phenyl group). Is mentioned. Particularly Among the above anionic groups -COOM1, colorant having a -SO 3 M1 group is dispersible at an aqueous medium constituting the ink are preferable than is good.
ここで、上述したような水不溶性色材の表面に親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合している水不溶性色材は、水不溶性色材に固着又は融着している荷電性樹脂擬似微粒子を脱離及び/又は溶解した後であっても、この水不溶性色材を水に分散が可能な特徴をもっている。具体的には、以下のようにして、色材そのものが表面電荷を有していたか否かが確認できる。 Here, the water-insoluble color material in which the hydrophilic group is bonded to the surface of the water-insoluble color material as described above directly or through another atomic group is charged or fused to the water-insoluble color material. Even after detaching and / or dissolving the functional resin pseudo fine particles, this water-insoluble colorant has a characteristic that it can be dispersed in water. Specifically, whether or not the color material itself has a surface charge can be confirmed as follows.
本発明の分散性色材やインクを遠心分離装置にて12,000回転、60分間の条件で遠心分離する。分離後、分散性色材を含んでいる下層の沈殿物を取り出し、これをトルエンやアセトン等の樹脂に対する溶解性の高い有機溶剤に投入する。その結果、固着又は融着している荷電性樹脂擬似微粒子は溶解し、水不溶性色材から脱離して、水不溶性色材そのものが有機溶剤中に存在することになる。これを遠心分離装置において80,000回転させ、水不溶性色材を沈殿、分離させる。得られた色材を洗浄後、純水中に再分散させる。 The dispersible colorant or ink of the present invention is centrifuged in a centrifuge at 12,000 rpm for 60 minutes. After the separation, the lower layer precipitate containing the dispersible colorant is taken out and put into an organic solvent having high solubility in a resin such as toluene or acetone. As a result, the charged resin pseudo fine particles fixed or fused are dissolved and detached from the water-insoluble color material, and the water-insoluble color material itself is present in the organic solvent. This is rotated 80,000 times in a centrifugal separator to precipitate and separate the water-insoluble colorant. The obtained color material is washed and then redispersed in pure water.
本発明の分散性色材のように、コアとなる水不溶性色材自体が表面電荷を有する場合、取り出した水不溶性色材は上記の方法によって再分散し、表面電荷の測定が可能である。一方、界面活性剤や高分子樹脂等の分散剤を吸着して得た場合、更には従来のマイクロカプセル化によって得られた水分散体やインクにおいては、有機溶媒に投入した時点で吸着していた成分が溶解し、水不溶性色材から脱離するために、純水中に再分散されず、本発明における水不溶性色材そのものの表面電荷を測定することはできない。 When the water-insoluble colorant that is the core itself has a surface charge as in the dispersible colorant of the present invention, the extracted water-insoluble colorant is redispersed by the above method, and the surface charge can be measured. On the other hand, when it is obtained by adsorbing a dispersing agent such as a surfactant or a polymer resin, the aqueous dispersion or ink obtained by conventional microencapsulation is adsorbed when it is introduced into an organic solvent. Since the components are dissolved and desorbed from the water-insoluble colorant, they are not redispersed in pure water, and the surface charge of the water-insoluble colorant itself in the present invention cannot be measured.
この時、水不溶性色材が再分散されるためには当然のことながら微粒子化されていることが好ましく、この状態で表面電荷を有していることになる。表面電荷を有しているということは、即ち、正又は負に帯電していることになる。尚、水中に分散している状態においては、この水不溶性色材は、その周囲にイオン固定相と呼ばれる反対極性のイオンに囲まれている。更に、その外側には、イオン固定相と逆極性や同極性のイオンが拡散的に混在し、イオンの雲のようなエリアを形成している。これは拡散二重層と呼ばれており、全体としては中性となっている。 At this time, in order to re-disperse the water-insoluble colorant, it is naturally preferable that the water-insoluble colorant is finely divided, and in this state, it has a surface charge. Having a surface charge means that it is charged positively or negatively. When dispersed in water, the water-insoluble colorant is surrounded by ions of opposite polarity called an ion stationary phase. Further, on the outer side, ions having opposite polarity or the same polarity as the ion stationary phase are diffusely mixed to form an area like an ion cloud. This is called a diffusion double layer and is neutral as a whole.
本発明の水不溶性色材そのものを水中に再分散させ、その水分散液の左右に+−の電圧を加えると、水不溶性色材はイオン固定相と拡散二重層の一部(すべり面の内側)と共に反対極性の電極に引きつけられて移動する。ここで、すべり面を含む微粒子、即ち、不溶性色材の内側の電位をゼータ電位と呼び、水不溶性色材が表面電荷を有する、即ち、分散可能ならば、幾つかの方法でこのゼータ電位は測定可能である。一方、このゼータ電位がゼロに近づくと微粒子は凝集してしまい、本発明のものとは異なる。 When the water-insoluble color material of the present invention itself is re-dispersed in water and a voltage of + − is applied to the left and right of the aqueous dispersion, the water-insoluble color material becomes part of the ion stationary phase and the diffusion bilayer (inside the slip surface). ) And is attracted to the opposite polarity electrode to move. Here, the potential inside the fine particles including the slip surface, that is, the insoluble colorant is called a zeta potential, and if the water-insoluble colorant has a surface charge, that is, is dispersible, this zeta potential is expressed in several ways. It can be measured. On the other hand, when the zeta potential approaches zero, the fine particles aggregate and are different from those of the present invention.
本発明においてはこの水不溶性色材の有する表面電荷は上述したゼータ電位を測定することにより確認され、顕微鏡電気泳動測定法によってその値は測定される。ここでは、水不溶性色材を水に分散し、電圧をかけたときに電気泳動が始まり、即ち、微粒子である水不溶性色材の移動しやすさが顕微鏡にて確認され、その移動距離から移動速度を測定するものである。このとき、この微粒子の移動のし易さが測定液の比誘電率と粘度に関係し、又、移動している微粒子と液との境界部における電位差に関係している。この時、測定されるゼータ電位はsmoluchowskiの式により、
ζ=4πη/ε×U×300×300×1000 (1)
Uは電気泳動易動度=v/V/L (2)
となり
ζ=ゼータ電位(単位mV)
η=液体の粘性(poise)
v=微粒子の速度(cm/sec)
V=電圧(volt)
ε=溶液の比誘電率
L=電極間距離(cm)
である。
In the present invention, the surface charge of the water-insoluble colorant is confirmed by measuring the zeta potential described above, and the value is measured by a microscopic electrophoresis measurement method. Here, when water-insoluble color material is dispersed in water and voltage is applied, electrophoresis starts, that is, the ease of movement of water-insoluble color material, which is fine particles, is confirmed with a microscope, and it moves from its moving distance. It measures speed. At this time, the ease of movement of the fine particles is related to the relative dielectric constant and viscosity of the measurement liquid, and is also related to the potential difference at the boundary between the moving fine particles and the liquid. At this time, the measured zeta potential is expressed by the smoluchowski equation:
ζ = 4πη / ε × U × 300 × 300 × 1000 (1)
U is electrophoretic mobility = v / V / L (2)
Ζ = zeta potential (unit: mV)
η = liquid viscosity
v = velocity of fine particles (cm / sec)
V = Voltage (volt)
ε = dielectric constant of solution L = distance between electrodes (cm)
It is.
本発明においては、水不溶性色材を純水に再分散した後、純水にて適当な濃度に希釈した後、一定の電場を印加した場合の色材の移動速度を顕微鏡で観察しながら、その観察したものの移動速度を画像処理法にて測定した値とする。 In the present invention, after redispersing the water-insoluble coloring material in pure water, after diluting to an appropriate concentration with pure water, while observing the moving speed of the coloring material when a constant electric field is applied with a microscope, The moving speed of the observed object is a value measured by an image processing method.
本発明において、水不溶性色材そのものが有する表面電荷として測定されるゼータ電位は、マイナスの値としては−100mV以上−15mV以下、プラスの値としては10mV以上70mV以下であることが好ましい。マイナスの値としてはこの値より大きい場合には不溶性色材そのものが安定に分散できるだけの表面電荷を有していないことになる。一方、プラスの値としてはこの値より小さい場合には同様に不溶性色材そのものが安定に分散できるだけの表面電荷を有していないことになる。又、上記範囲に入っていることにより、即ち、水不溶性色材の表面電荷がこの範囲に入ることにより、後述する表面電荷と紙表面のサイズ剤等との作用に有利に働く。一方、ゼータ電位が−100mVより小さいか又は70mVよりも大きい場合には、表面電価と紙表面のサイズ剤の作用が不十分の場合があり耐水性をアップすることが不十分となることがある。 In the present invention, the zeta potential measured as the surface charge of the water-insoluble colorant itself is preferably -100 mV to -15 mV as a negative value, and 10 mV to 70 mV as a positive value. If the negative value is larger than this value, the insoluble colorant itself does not have a surface charge that can be stably dispersed. On the other hand, if the positive value is smaller than this value, the insoluble colorant itself does not have a surface charge that can be stably dispersed. Further, by being within the above range, that is, when the surface charge of the water-insoluble colorant is within this range, it is advantageous for the action of the surface charge described later and the sizing agent on the paper surface. On the other hand, when the zeta potential is smaller than −100 mV or larger than 70 mV, the surface charge and the sizing agent on the paper surface may be insufficient and it may be insufficient to improve the water resistance. is there.
(3)荷電性樹脂擬似微粒子の固着又は融着と水不溶性色材そのものの表面電荷による相互作用
本発明において上述したように水不溶性色材に荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着させて分散させることにより、分散安定性の向上、樹脂微粒子の樹脂成分の紙への結着力による耐擦過性の向上が可能になる。又、樹脂微粒子形状によるインク溶媒の毛細管現が生じることにより得られる溶媒の吸収、定着性の向上が実現できる。更には、それらの特性を損なわずに、水不溶性色材そのものが表面電荷を有しているために、普通紙記録において、その表面電荷が紙の表面に処理されているサイズ剤等と作用し、更には、水不溶性色材そのものの紙への浸透、拡散を抑制し、画像濃度の向上が実現できることが明らかになった。
(3) Interaction of fixed or fused chargeable resin pseudo fine particles and surface charge of water-insoluble colorant itself As described above in the present invention, the chargeable resin pseudofine particles are fixed or fused to the water-insoluble colorant and dispersed. By doing so, it becomes possible to improve the dispersion stability and improve the scratch resistance due to the binding force of the resin component of the resin fine particles to the paper. Further, the absorption of the solvent obtained and the improvement of the fixability can be realized by the capillary appearance of the ink solvent due to the resin fine particle shape. Furthermore, since the water-insoluble coloring material itself has a surface charge without impairing these characteristics, the surface charge acts on a sizing agent or the like processed on the paper surface in ordinary paper recording. Furthermore, it has been revealed that the image density can be improved by suppressing the penetration and diffusion of the water-insoluble colorant itself into the paper.
又、本発明において、前記水不溶性色材に、前記荷電性樹脂擬似微粒子が点在して固着又は融着していることが望ましい。特に、極性基を有する荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着することが好ましく、固着している樹脂微粒子間に一定の距離があり、これにより、好ましくは水不溶性色材の表面が一部露出していることが望ましい。即ち、本発明においては、荷電性樹脂擬似微粒子が点在して固着又は融着することによって、水不溶性色材の表面が荷電性樹脂擬似微粒子によって全ては覆われない。そのため、水不溶性色材そのものが有する極性基が現れている部分があり、上述した表面電荷の作用を、より顕著に発現することが可能になる。 In the present invention, it is desirable that the chargeable resin pseudo fine particles are scattered and fixed or fused to the water-insoluble colorant. In particular, it is preferable to fix or fuse the charged resin pseudo fine particles having a polar group, and there is a certain distance between the fixed resin fine particles, thereby preferably exposing a part of the surface of the water-insoluble colorant. It is desirable that In other words, in the present invention, the surface of the water-insoluble colorant is not entirely covered with the chargeable resin pseudo fine particles because the chargeable resin pseudo fine particles are scattered and fixed or fused. Therefore, there is a portion where the polar group of the water-insoluble color material itself appears, and the effect of the surface charge described above can be expressed more remarkably.
つまり、荷電性樹脂擬似微粒子が点在して固着するため、上述した、水不溶性色材同士間の毛細管現象によりインク溶媒の速やかに吸収される段階を経て、ここで生じる固液分離が速やかに行われることが、水不溶性色材そのものの表面電荷の作用を、より発現し易くする。これは、水不溶性色材の表面電荷が紙表面のサイズ剤等に作用すると同時に固液分離が速やかに起こり、色材自身の分散破壊が速やかに行われるため、不溶性色材の紙繊維内への沈み込みが減少するからと推測される。即ち、普通紙記録における、画像濃度のコントロールや文字の滲みの低減がより優位にできる。 In other words, since the chargeable resin pseudo fine particles are scattered and fixed, the solid-liquid separation that occurs here is promptly passed through the stage where the ink solvent is rapidly absorbed by the capillary phenomenon between the water-insoluble colorants described above. What is performed makes it easier to express the effect of the surface charge of the water-insoluble colorant itself. This is because the surface charge of the water-insoluble color material acts on the sizing agent on the paper surface, and at the same time, solid-liquid separation occurs quickly, and the dispersion of the color material itself is quickly performed. This is presumed to be due to a decrease in subduction. In other words, the control of image density and the reduction of blurring of characters in plain paper recording can be more advantageous.
更に、定着性においても、荷電性樹脂擬似微粒子の固着又は融着形状の効果を発揮しながら紙表面にとどまりやすく、固液分離によって紙繊維への吸収が促進される溶媒と、水不溶性色材との分離を促すため、定着性がより向上することが本発明者らの検討で明らかになった。又、固着又は融着した荷電性樹脂擬似微粒子の結着力が定着後に発揮されて、優れた耐擦過性が得られることが明らかになった。このように、従来の顔料インクでは画像濃度と定着性、耐擦過性の発現が相反してしまい、その両立が困難であったが、本発明では可能となった。これは、固着又は融着している荷電性樹脂擬似微粒子と不溶性色材そのものの表面状態が有する機能を分離し、それぞれの機能から得られる効果を双方で補助する相乗効果によりその両立が可能となったと本発明者らは認識している。 Furthermore, in terms of fixability, a solvent that easily stays on the paper surface while exhibiting the effect of fixing or fusing the chargeable resin pseudo fine particles, and a solvent that promotes absorption into paper fibers by solid-liquid separation, and a water-insoluble colorant The inventors have clarified that the fixability is further improved in order to promote separation from the above. Further, it has been clarified that the binding force of the charged resin pseudo fine particles fixed or fused is exhibited after fixing, and excellent scratch resistance can be obtained. As described above, in the conventional pigment ink, the expression of image density, fixability, and scratch resistance are contradictory, and it has been difficult to achieve both, but this is possible in the present invention. This separates the functions of the surface state of the chargeable resin pseudo fine particles and the insoluble colorant itself that are fixed or fused together, and can achieve both by synergistic effects that assist the effects obtained from each function in both. The present inventors recognize that it has become.
(4)分散性色材及びインクにおける従来の製造方法との相違点
本発明の分散性色材の製造方法における特徴は、表面に少なくとも1種の極性基が直接若しくは他の原子団を介して結合された水不溶性色材を、水中に分散した状態で、次に、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を用いる、これにより、この重合して得られた荷電性樹脂擬似微粒子を水不溶性色材表面に固着又は融着させるものである。
(4) Dispersible colorant and ink in difference from the conventional production method The feature of the dispersible colorant production method of the present invention is that at least one polar group is directly or via other atomic groups on the surface. The combined water-insoluble colorant is dispersed in water, and then a step of aqueous precipitation polymerization of a radical polymerizable monomer using an aqueous radical polymerization initiator is used. Charged resin pseudo fine particles are fixed or fused to the surface of a water-insoluble colorant.
本発明においては、先ず、表面に少なくとも1種の極性基が、直接若しくは他の原子団を介して結合された水不溶性色材を水中に良分散した状態に保つ。次いで、この水分散液の中で、相溶性の高い水性ラジカル重合開始剤を用い、ラジカル重合性モノマーを水系析出させながら重合させる。この析出重合された粒子は親水性モノマーと疎水性モノマーから構成された重合体であり、水分散している水不溶性色材の疎水表面に順次析出固着又は融着していく。この固着又は融着は、従来の高分子樹脂等の分散剤による「吸着」とは異なり、「強固な固着」である。又、本発明においては従来の転相乳化マイクロカプセル化のように一旦、溶剤分散した系で製造されるものとは異なる。即ち、色材を樹脂溶剤溶液中に分散した後に、更に塩基を混合溶解し、中和して自己分散性樹脂とし、その後、滴下等で水を必須成分とする水性媒体を混合して乳化させる、所謂、転相乳化する方法を経て得られる従来の水分散体は、本発明によって得られるものとは大きく異なる。 In the present invention, first, a water-insoluble colorant having at least one polar group bonded to the surface directly or via another atomic group is kept in a well-dispersed state in water. Next, in this aqueous dispersion, an aqueous radical polymerization initiator having high compatibility is used, and the radical polymerizable monomer is polymerized while being precipitated in an aqueous system. The precipitated polymerized particles are a polymer composed of a hydrophilic monomer and a hydrophobic monomer, and are sequentially deposited and fixed or fused to the hydrophobic surface of the water-insoluble colorant that is dispersed in water. This fixation or fusion is different from “adsorption” by a dispersant such as a conventional polymer resin, and is “strong fixation”. Further, in the present invention, it is different from the one manufactured by a solvent-dispersed system like conventional phase inversion emulsification microencapsulation. That is, after dispersing the coloring material in the resin solvent solution, the base is further mixed and dissolved, neutralized to make a self-dispersing resin, and then an aqueous medium containing water as an essential component is mixed and emulsified by dropping or the like. The conventional aqueous dispersion obtained through the so-called phase inversion emulsification method is greatly different from that obtained by the present invention.
本発明においては、水中で、表面に少なくとも1種の極性基が直接若しくは他の原子団を介して結合された水不溶性色材を良分散した状態に保ち、樹脂を析出重合させるため、荷電性樹脂擬似微粒子が微粒子状又は扁平状に水不溶性色材表面に固着又は融着形成される。このように、本発明においては水中で全ての工程を行うことにより、水不溶性色材の周囲を樹脂で被覆する際に、微粒子状、扁平状になるので比表面積が高い形状で形成被覆することができる。又、樹脂の被覆を点在して行うことができる。即ち、本発明は、上述したような方法で樹脂微粒子を順次形成するために、水不溶性色材の表面を部分的に残して固着形成被覆することが可能であり、形成状態もある程度均一性をもって得ることができる。 In the present invention, the water-insoluble coloring material having at least one polar group bonded to the surface directly or through other atomic groups is kept in a well-dispersed state in water, and the resin is precipitated and polymerized. The resin pseudo fine particles are fixed or fused on the surface of the water-insoluble colorant in the form of fine particles or flat. As described above, in the present invention, by performing all the steps in water, when the periphery of the water-insoluble colorant is coated with a resin, it becomes a fine particle shape and a flat shape, so that it is formed and coated in a shape having a high specific surface area. Can do. Moreover, it can carry out by covering with resin. That is, according to the present invention, since the resin fine particles are sequentially formed by the above-described method, it is possible to leave the surface of the water-insoluble color material partially, and to fix and coat, and the formation state has a certain degree of uniformity. Obtainable.
一方、従来の転相乳化法を用いる場合には、表面に少なくとも1種の極性基が直接若しくは他の原子団を介して結合された水不溶性色材を、例えば、一旦、乾燥し、樹脂溶剤溶液中に分散する必要がある。この際に、従来法では微粒子状に樹脂が固着・融着形成できず、又、点在して固着・融着形成できない。即ち、その被覆形状から、水不溶性色材のそのものの表面電荷をもつ部分を、ある程度均一点在させることが困難になる。よって得られた水分散物の表面状態、電荷状態は本発明とは異なったものとなる。 On the other hand, when the conventional phase inversion emulsification method is used, a water-insoluble color material having at least one polar group bonded to the surface directly or through another atomic group is dried, for example, once, and the resin solvent Must be dispersed in solution. At this time, in the conventional method, the resin cannot be fixed and fused in the form of fine particles, and the resin cannot be scattered and fixed or fused. That is, it is difficult to make the water-insoluble colorant part having the surface charge of the water-insoluble color material uniformly scattered to some extent due to the covering shape. Therefore, the surface state and charge state of the obtained aqueous dispersion are different from those of the present invention.
(5)本発明における分散性色材の構成材料と製造方法の詳細な説明
(水不溶性色材)
本発明のインクジェット記録用インクの必須成分である水不溶性色材について説明する。本発明で用いられる水不溶性色材としては、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、色材そのものが表面電荷をもつことが可能であり、且つ、本発明における荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着して水中にて安定に分散できるものであれば、どのようなものでも用いることができる。好ましくは、分散粒径が0.01μm以上0.5μm以下(10nm以上500nm以下)の範囲、特に好ましくは0.03μm以上0.3μm以下(30nm以上300nm以下)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、高い着色力と高い耐候性を有する分散性色材となる。尚、かかる分散粒径は、動的光錯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。
(5) Detailed description of constituent materials and manufacturing method of dispersible colorant in the present invention (water-insoluble colorant)
The water-insoluble colorant, which is an essential component of the ink for ink jet recording of the present invention, will be described. The water-insoluble colorant used in the present invention is a water-insoluble colorant such as a hydrophobic dye, an inorganic pigment, an organic pigment, a metal colloid, or a colored resin particle, and the colorant itself can have a surface charge. Any material can be used as long as it is capable of fixing or fusing the charged resin pseudo fine particles in the present invention and stably dispersing in water. Preferably, a colorant having a dispersed particle diameter in the range of 0.01 to 0.5 μm (10 to 500 nm), particularly preferably 0.03 to 0.3 μm (30 to 300 nm) is used. . The dispersible color material of the present invention using the color material dispersed in this range is a dispersible color material having high coloring power and high weather resistance. In addition, let this dispersion | distribution particle size be the cumulant average value of the particle size measured by the dynamic light confusion method.
本発明において色材として有効に用いることのできる無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、亜鉛華、酸化亜鉛、トリポン、酸化鉄、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムバーミリオン、モリブデートオレンジ、黄鉛、クロムイエロー、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、チタンイエロー、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、コバルトブルー、セルリアンブルー、マンガンバイオレット、コバルトバイオレット、マイカ等が挙げられる。 Examples of the inorganic pigment that can be effectively used as a coloring material in the present invention include carbon black, titanium oxide, zinc white, zinc oxide, tripone, iron oxide, cadmium red, molybdenum red, chrome vermilion, molybdate orange, Yellow lead, chrome yellow, cadmium yellow, yellow iron oxide, titanium yellow, chromium oxide, pyridian, cobalt green, titanium cobalt green, cobalt chrome green, ultramarine blue, ultramarine blue, bitumen, cobalt blue, cerulean blue, manganese violet, cobalt Examples include violet and mica.
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、アゾ系、アゾメチン系、ポリアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アンスラキノン系、インジゴ系、チオインジゴ系、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。 Examples of organic pigments that can be effectively used in the present invention include azo, azomethine, polyazo, phthalocyanine, quinacridone, anthraquinone, indigo, thioindigo, quinophthalone, benzimidazolone, Various pigments such as indoline and isoindolinone are listed.
その他、本発明で用いることのできる有機性の水不溶性色材としては、例えば、アゾ系、アントラキノン系、インジゴ系、フタロシアニン系、カルボニル系、キノンイミン系、メチン系、キノリン系、ニ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。 Other organic water-insoluble colorants that can be used in the present invention include, for example, azo, anthraquinone, indigo, phthalocyanine, carbonyl, quinoneimine, methine, quinoline, nitro, and other hydrophobic materials. Sexual dyes. Of these, disperse dyes are particularly preferable.
(水不溶性色材の表面電荷処理)
本発明においては上述したような水不溶性色材を用い、そのものが表面電荷をもつように処理する。即ち、水不溶性色材の表面に直接若しくは他の原子団を介して結合させる。ここで、水不溶性色材表面に結合された原子団は極性基が好ましく、極性基としてはアニオン性基又はカチオン性基のいずれかが適宜選択される。
(Surface charge treatment of water-insoluble colorant)
In the present invention, the water-insoluble colorant as described above is used and processed so as to have a surface charge. That is, it is bonded to the surface of the water-insoluble coloring material directly or via another atomic group. Here, the atomic group bonded to the surface of the water-insoluble colorant is preferably a polar group, and either an anionic group or a cationic group is appropriately selected as the polar group.
アニオン性基としては、例えば、−COOM、−SO3M、−PO3HM、−PO3M2、−SO2NH2、−SO2NHCOR(但し、式中のMは水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを表わし、Rは炭素原子数1〜12のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基又は置換若しくは無置換のナフチル基を表わす)等が挙げられる。ここでフェニル基及びナフチル基の置換基としては、例えば、炭素数1〜6の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。本発明においては、これらの中で、特に、−COOM、−SO3Mが水不溶性色材表面に結合するのに好適である。
Examples of the anionic group, for example, -COOM, -SO 3 M, -PO 3 HM, -PO 3
又、上記親水性基中の「M」は、アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられ、有機アンモニウムとしては、モノ乃至トリメチルアンモニウム、モノ乃至トリエチルアンモニウム、モノ乃至トリメタノールアンモニウムが挙げられる。 “M” in the hydrophilic group includes, for example, lithium, sodium, potassium and the like as an alkali metal, and examples of organic ammonium include mono to trimethyl ammonium, mono to triethyl ammonium, and mono to trimethanol ammonium. Is mentioned.
これらのアニオン性の表面電荷を有する水不溶性色材を得る方法としては、例えば、色材表面に−COONaを導入する方法として、色材を次亜塩素酸ナトリウムで酸化処理する方法が挙げられるが、勿論、本発明はこれらに限定されるわけではない。 Examples of a method for obtaining these water-insoluble color materials having an anionic surface charge include a method of oxidizing the color material with sodium hypochlorite as a method for introducing -COONa into the color material surface. Of course, the present invention is not limited to these.
特に、カーボンブラックは一般的には疎水性表面を有しており、特に、ファーネス法により製造されるカーボンブラックは、顔料表面にカルボキシル基や水酸基等の親水性基は殆どなく、その表面は疎水性である。このようなカーボンブラックの表面を親水製にするためには、酸化処理によりヒドロキシル基や水産基を付与せしめることが好ましい。一方、同じカーボンブラックであっても、比較的酸素が存在する環境下で生産されるデグッサ社等のガスブラックは、表面に親水基を有しており、これらを用いてもよい。このようなガスブラックとしてはデグッサ社FW1、FW2及びFW200等を挙げることができる。 In particular, carbon black generally has a hydrophobic surface. In particular, carbon black produced by the furnace method has few hydrophilic groups such as carboxyl groups and hydroxyl groups on the pigment surface, and the surface is hydrophobic. It is sex. In order to make the surface of such carbon black hydrophilic, it is preferable to impart a hydroxyl group or a marine group by oxidation treatment. On the other hand, even with the same carbon black, gas black produced by Degussa, etc. produced in an environment where oxygen is relatively present has a hydrophilic group on the surface, and these may be used. Examples of such gas black include Degussa FW1, FW2, and FW200.
このようなカーボンブラック表面の酸化の度合いは、カーボンブラックの揮発分(%)として評価されている。通常、カーボンブラックを真空状態下に、1,000℃程度まで加熱を行うと、表面に存在する官能基の種類に応じたガスが発生し、該ガスの総量、或いはガス種を分析することにより、表面官能基の種類と量を知ることができる。又、加熱重量減少量の総和が高い程、親水基を大量に有するカーボンであることが分かる。 The degree of oxidation of the carbon black surface is evaluated as the volatile content (%) of carbon black. Normally, when carbon black is heated to about 1,000 ° C. under vacuum, a gas corresponding to the type of functional group present on the surface is generated, and the total amount of the gas or the gas species is analyzed. The type and amount of surface functional groups can be known. Moreover, it turns out that it is carbon which has a large amount of hydrophilic groups, so that the sum total of heating weight reduction amount is high.
本発明における加熱重量減少量としては2質量%以上20質量%以下が好ましい。上記範囲より少ない場合には、色材表面の親水性が低いため十分な分散安定性が得られない場合がある。又、上記範囲より多い場合には十分な画像濃度やブリード等の品位が得られない場合がある。 In the present invention, the weight loss by heating is preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less. When the amount is less than the above range, sufficient dispersion stability may not be obtained due to the low hydrophilicity of the color material surface. On the other hand, if the amount is larger than the above range, there may be a case where sufficient image density, bleed or the like cannot be obtained.
カーボンブラックの表面の酸化度合いを高めることのできる方法としては、湿式酸化法が挙げられる。該方法は、水相にカーボンブラックを含浸せしめ、ペルオキソ2酸或いはペルオキソ2酸塩等の酸化剤を添加して、60〜90℃程度で反応せしめ、表面酸化を行う方法である。このようなカーボンブラックに対する湿式酸化は、より具体的には、特開2003−183539公報に記載される方法等により実施できる。又、湿式酸化の別の方法としては特開2003−96372公報に記載されるように次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カリウム等の次亜塩素酸類を用いて酸化する方法もある。この時、酸化するカーボンとしてはガスブラックや酸性ブラック等の比較的親水性のカーボンを用いた場合の方がより均一な酸化が可能となる。 A wet oxidation method is mentioned as a method which can raise the oxidation degree of the surface of carbon black. In this method, carbon black is impregnated in the aqueous phase, an oxidizing agent such as peroxodiacid or peroxodiacid salt is added, and the reaction is performed at about 60 to 90 ° C. to perform surface oxidation. More specifically, such wet oxidation on carbon black can be carried out by the method described in JP-A-2003-183539. As another wet oxidation method, there is a method of oxidizing using hypochlorous acid such as sodium hypochlorite and potassium hypochlorite as described in JP-A-2003-96372. At this time, more uniform oxidation is possible when relatively hydrophilic carbon such as gas black and acidic black is used as the carbon to be oxidized.
カチオン性基としては、例えば、第4級アンモニウム基が好ましく、より好ましくは、下記に挙げる第4級アンモニウム基が挙げられ、本発明においては、これらのいずれかを色材表面に結合するのが好適である。 As the cationic group, for example, a quaternary ammonium group is preferable, and more preferable examples include the quaternary ammonium groups listed below. In the present invention, any of these is bonded to the color material surface. Is preferred.
上記したようなカチオン基が結合された水不溶性色材を製造する方法としては、例えば、下記に示す構造のN−エチルピリジル基を結合させる方法として、例えば、色材を3−アミノ−N−エチルピリジニウムブロマイドで処理する方法が挙げられるが、勿論、本発明はこれに限定されない。 As a method for producing a water-insoluble color material to which a cationic group is bonded as described above, for example, as a method for bonding an N-ethylpyridyl group having the structure shown below, for example, a color material is 3-amino-N- Although the method of processing with ethyl pyridinium bromide is mentioned, of course, this invention is not limited to this.
又、本発明においては、上記に挙げたような極性基が、他の原子団を介して顔料の表面に結合されていてもよい。他の原子団としては、例えば、炭素原子数1〜12のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基が挙げられる。上記した親水性基が他の原子団を介して色材の表面に結合する場合の具体例としては、例えば、−C2H4COOM、−PhSO3M、−C5H10NH3 +等が挙げられるが、勿論、本発明はこれらに限定されない。
In the present invention, the polar group as mentioned above may be bonded to the surface of the pigment through another atomic group. Examples of other atomic groups include an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group which may have a substituent, or a naphthyl group which may have a substituent. Specific examples of the hydrophilic group described above is bonded to the surface of the colorant via other atomic group, for example, -C 2 H 4 COOM, -PhSO 3 M, -C 5
色材表面に極性基を導入する方法として、例えば、色材にp−アミノベンゼンスルホン酸をジアゾ化し色材に反応させる方法が挙げられるが、もちろん本発明はこれらに限定されるわけではない。上記のようなジアゾ化による親水性官能基導入においては、副反応を抑えるために色材が第1級アミンを持たないことが望ましい。 Examples of a method for introducing a polar group on the surface of the color material include a method in which p-aminobenzenesulfonic acid is diazotized in the color material and reacted with the color material. However, the present invention is not limited to these methods. In introducing the hydrophilic functional group by diazotization as described above, it is desirable that the coloring material does not have a primary amine in order to suppress side reactions.
(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、固着又は融着する対象である色材よりは小さく、十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、その形態として固着しているものは擬似的に球体に近く、融着しているものは擬似的に扁平な球状である。又、複数の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微小体である。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、以下のような手法にて確かめられる。前記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)直鎖型ポリマー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前記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、前記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低い場合に、前記荷電性樹脂擬似微粒子の内部が架橋されていると確かめられる。
(Chargeable resin pseudo fine particles)
The chargeable resin pseudo fine particles, which are another constituent of the dispersible color material of the present invention, are substantially insoluble in water and are smaller than the color material to be fixed or fused, and have a sufficient degree of polymerization. Is defined as a fine body formed by agglomeration of resin components having a high particle size, and what is fixed as its form is pseudo-spherical, and what is fused is a pseudo-flat spherical shape. Moreover, it is a minute body in which the sizes of the plurality of chargeable resin pseudo fine particles are aligned within a certain range. It is preferable that the resin components constituting the chargeable resin pseudo fine particles are physically or chemically cross-linked with each other. Whether or not the resin components constituting the chargeable resin pseudo fine particles are cross-linked with each other can be confirmed by the following method, for example. The resin component constituting the chargeable 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 polymer When the solubility of the chargeable resin pseudo fine particles is lower than the solubility of the polymer when the chargeable resin pseudo fine particles and the polymer are respectively immersed in an organic solvent that is a good solvent and their solubility is compared, It is confirmed that the inside of the chargeable resin pseudo fine particles is crosslinked.
又、別の好ましい様態としては、前記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平均値が10nm以上200nm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、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200nm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、色材を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10nm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、樹脂が水に溶解しやすくなるために、本発明のメリットが得られない場合がある。一方、10nm以上200nm以下の範囲にて、更にその粒径が色材粒子そのものよりも小さいことによって、本発明の、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、前記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が、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。 In another preferred embodiment, when the dispersed particle diameter 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 dispersed particle diameter is preferably It is desirable to be in the range of 10 nm or more and 200 nm or less. Furthermore, from the viewpoint of long-term storage stability of the dispersible color material, it is more preferable that the polydispersity index of the dispersed particle diameter is suppressed to less than 0.2. When the average value of the dispersed particle diameter is larger than 200 nm or when the polydispersity index is larger than 0.2, the original purpose of finely dispersing and stabilizing the coloring material may not be sufficiently achieved. Further, when 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, so that the merit of the present invention cannot be obtained. There is a case. On the other hand, in the range of 10 nm or more and 200 nm or less, the particle size is smaller than the color material particles themselves, so that the dispersion stabilization of the color material by the fixing of the chargeable resin pseudo fine particles of the present invention is effectively expressed. The The above preferable aspect is the same when the dispersed particle size of the charged resin pseudo fine particles is not measurable. In this case, for example, the average diameter of the charged resin pseudo fine particles in the electron microscope observation is Is considered to be a preferred range or a range equivalent thereto.
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1次粒子よりは小さく、且つ顔料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を得られるので望ましい。 When the colorant is an organic pigment, in addition to the above range, as described above, the charged resin pseudo fine particles are smaller than the primary particle of the pigment and larger than the pigment molecule. This is desirable because a dispersible colorant having a very stable structure and high dispersibility can be obtained.
本発明において水不溶性色材に固着又は融着している荷電性樹脂擬似微粒子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っ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前記荷電性樹脂擬似微粒子の表面ゼータ電位を測定する、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、前記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、又は前記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、のいずれかの方法にて達成される。 In the present invention, the chargeability in the chargeable resin pseudo fine particles fixed or fused to the water-insoluble colorant means that the functional group is ionized in some form in the aqueous medium, and preferably the charge is charged. A state in which self-dispersion is possible depending on sex. Therefore, as to whether it is a chargeable resin pseudo fine particle, the surface zeta potential of the chargeable resin pseudo fine particle is measured by a publicly known and arbitrary method. Calculate, confirm the dependence of dispersion stability on the electrolyte concentration by adding an electrolyte to the aqueous dispersion of the charged resin pseudo fine particles, or analyze the chemical structure of the charged resin pseudo fine particles by a known method This can be achieved by any method of examining the presence or absence of a functional group.
又、好ましい実施形態として、この荷電性樹脂擬似微粒子は、極性基を持つことによって得られる。荷電性樹脂擬似微粒子が極性基を有していることにより、高い自己分散安定性が得られる。極性基としてはアニオン性基又はカチオン性基が望ましい。又、荷電性樹脂擬似微粒子が有している極性基と水不溶性色材そのものに化学結合している極性基が同極性であることが望ましい。これによって、水不溶性色材が安定に分散している状態で荷電性樹脂擬似微粒子が反発することなく強固に固着している。又、荷電性樹脂擬似微粒子が固着又は融着した水分散体は安定して存在できる。 In a preferred embodiment, the chargeable resin pseudo fine particles are obtained by having a polar group. Since the chargeable resin pseudo fine particles have polar groups, high self-dispersion stability can be obtained. The polar group is preferably an anionic group or a cationic group. Further, it is desirable that the polar group possessed by the chargeable resin pseudo fine particles and the polar group chemically bonded to the water-insoluble colorant itself have the same polarity. As a result, the chargeable resin pseudo fine particles are firmly fixed without being repelled in a state where the water-insoluble colorant is stably dispersed. Further, an aqueous dispersion in which the chargeable resin pseudo fine particles are fixed or fused can exist stably.
ここで、前記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/アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、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、樹脂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/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。 Here, 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 limitation. Examples of resin components that can be used include acrylic resins, styrene / acrylic resins, polyester resins, polyurethane resins, polyurea resins, polysaccharides, and polypeptides. In particular, from the standpoint that it can be used generally and functional design of resin fine particles can be easily performed, a polymer or copolymer of a monomer component having a radical polymerizable unsaturated bond, such as acrylic resin and styrene / acrylic resin, is used. It can be preferably used.
本発明ではラジカル重合性不飽和結合を有するモノマー(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)が好ましく用いられる。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、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−プロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸−t−ブチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−プロピル、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−t−ブチル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ベンジル等の如き(メタ)アクリル酸エステル;スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン等の如きスチレン系モノマー;イタコン酸ベンジル等の如きイタコン酸エステル;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;アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル等が挙げられる。尚、本発明において、(メタ)アクリル酸とは、メタクリル酸とアクリル酸を意味する。 In the present invention, a monomer having a radical polymerizable unsaturated bond (hereinafter referred to as a radical polymerizable monomer or simply a monomer) is preferably used. For example, the following can be mentioned. Classified as hydrophobic monomers, for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, acrylate-n-propyl, acrylate-n-butyl, acrylate-t-butyl, benzyl acrylate, methyl methacrylate (Meth) acrylic acid esters such as ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, methacrylate-n-propyl, methacrylate-n-butyl, isobutyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, tridecyl methacrylate, benzyl methacrylate, etc. Styrene monomer such as styrene, α-methyl styrene, o-methyl styrene, m-methyl styrene, p-methyl styrene, p-tert-butyl styrene, etc .; itaconate such as benzyl itaconate; dimethyl maleate, etc. Such as Esters; fumaric acid such as fumaric acid esters such as dimethyl acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl acetate, and the like. In the present invention, (meth) acrylic acid means methacrylic acid and acrylic acid.
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、ア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、エタアクリル酸、プロピルアクリル酸、イソプロピルアクリル酸、イタコン酸、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−2−プロピルアクリルアミド、アクリル酸−2−スルホン酸エチル、メタクリル酸−2−スルホン酸エチル、ブチルア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ーとこれらの塩、メタクリル酸−2−ホスホン酸エチル、アクリル酸−2−ホスホン酸エ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、アクリル酸及びメタクリル酸を使用することが好ましい。 In addition, those classified as the following hydrophilic monomers are also preferably used. For example, 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. A monomer having a sulfonic acid group such as a salt, styrene sulfonic acid, sulfonic acid-2-propylacrylamide, acrylic acid-2-ethyl sulfonate, methacrylic acid-2-ethyl sulfonate, butyl acrylamide sulfonic acid, and the like; And monomers having a phosphonic acid group such as ethyl methacrylate-2-phosphonate and ethyl acrylate-2-phosphonate. Among these, it is particularly preferable to use acrylic acid and methacrylic acid.
又、カチオン性基を有するモノマーとしてはアクリル酸アミノエチル、アクリル酸アミノプロピル、メタクリル酸アミド、メタクリル酸アミノエチル、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、アクリル酸メチルアミノエチル、アクリル酸メチルアミノプロピル、アクリル酸エチルアミノエチル、アクリル酸エチルアミノプロピル、メタクリル酸メチルアミノエチル、メタクリル酸メチルアミノプロピル、メタクリル酸エチルアミノエチル、メタクリル酸エチルア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、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸ジメチルアミノプロピル、アクリル酸ジエチルアミノプロピル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、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プロピル、メタクリル酸ジエチルア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、アクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、メタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、アクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド塩、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級アンモニウム基を有するモノマー、各種ビニルイミダゾール類等が挙げられる。 Monomers having a cationic group include monomers having a primary amino group such as aminoethyl acrylate, aminopropyl acrylate, methacrylamide, aminoethyl methacrylate, aminopropyl methacrylate, and the like, and methylaminoethyl acrylate. Secondary amino groups such as methylaminopropyl acrylate, ethylaminoethyl acrylate, ethylaminopropyl acrylate, methylaminoethyl methacrylate, methylaminopropyl methacrylate, ethylaminoethyl methacrylate, ethylaminopropyl methacrylate, etc. Monomers having dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl acrylate, diethylaminopropyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, Monomers having a tertiary amino group such as diethylaminoethyl silylate, dimethylaminopropyl methacrylate, diethylaminopropyl methacrylate, dimethylaminoethyl methyl chloride salt, dimethylaminoethyl methyl chloride salt, dimethylaminoethyl acrylate Examples thereof include monomers having a quaternary ammonium group such as benzyl chloride salt and dimethylaminoethyl benzyl chloride salt, and various vinylimidazoles.
又、ノニ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る。(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)ア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ー、マクロモノマー等についても制限なく使用できる。 Specific examples of the nonionic hydrophilic monomer include monomers having a radical polymerizable unsaturated bond and a hydroxyl group exhibiting strong hydrophilicity in the structure at the same time. Hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxylpropyl (meth) acrylate, and the like are classified into this. In addition, various known or novel oligomers and macromonomers can be used without limitation.
特に、前記荷電性樹脂擬似微粒子として、上述したうち、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、更に好適な印字特性を有する水性インクジェット記録用インクを得る点で好ましい。即ち、樹脂微粒子を作製する際に、例えば、使用する重合開始剤の種類や濃度、構成するモノマーの種類や共重合比率等の多くの制御因子によって、色材表面に固着する樹脂微粒子の種々の特性等を、適宜に制御することが可能であるが、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水不溶性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ー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有する樹脂微粒子とすることができる。上記の条件を満たした上で更に、樹脂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、本発明の水不溶性色材及び/又は該色材に固着されている樹脂微粒子にさらなる機能性を付与できる。 In particular, the chargeable resin pseudo fine particles are more preferably composed of a copolymer of monomer components including at least one kind of hydrophobic monomer and at least one kind of hydrophilic monomer among those described above. It is preferable at the point which obtains the ink for water-based inkjet recording which has a printing characteristic. That is, when preparing resin fine particles, for example, various types of resin fine particles fixed to the surface of the colorant depending on many control factors such as the type and concentration of the polymerization initiator to be used, the type of monomer to be constituted, and the copolymerization ratio The properties and the like can be appropriately controlled. At this time, at least one kind of good fixing property and heat stability to the water-insoluble colorant can be obtained by using at least one kind of hydrophobic monomer. By using this hydrophilic monomer, good form control and dispersion stability can be imparted, respectively. Therefore, by using these monomers at the same time, it is possible to obtain resin fine particles that are always well fixed to the colorant and have good dispersion stability. In addition to satisfying the above conditions, the water-insoluble colorant of the present invention and / or the resin fine particles fixed to the colorant can be further selected by appropriately selecting the monomer species and copolymerization ratio constituting the resin fine particles. Can add functionality.
又、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樹脂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ェット方式において、水不溶性色材を含む水性インクジェット記録用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。 It is also a preferred embodiment that the hydrophobic monomer contains at least a monomer having a methyl group at the α-position and having a radical polymerizable unsaturated double bond. By fixing resin fine particles using a radically polymerizable monomer having a methyl group at the α-position, particularly in a thermal ink jet method in which ink is ejected by thermal energy, the ejectability of an aqueous inkjet recording ink containing a water-insoluble colorant Becomes very good. The reason for this is not clear, but resins using a radically polymerizable monomer having a methyl group at the α-position cause depolymerization at high temperatures, and therefore have a methyl group at the α-position when thermal energy is applied to the ink. Since the resin composed of the monomer component undergoes depolymerization and sticking into the discharge port is less likely to occur, it is considered that the discharge property is improved.
更に、扁平状の荷電性樹脂擬似微粒子を融着する場合には、上述した、少なくとも1種類の疎水性モノマーと、少なくとも1種類のノニオン性親水性モノマーと、少なくとも1種類のアニオン性若しくはカチオン性親水性モノマーを含むモノマー成分の共重合体からなることは望ましい態様である。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融着性と熱安定性を、少なくとも1種類のノニオン性親水性モノマーを用いて構成することで荷電性樹脂擬似微粒子に扁平な球状の形状と分散安定性を、少なくとも1種類のアニオン性若しくはカチオン性親水性モノマーを用いて構成することで、良好な分散安定性をそれぞれ付与できる。 Furthermore, when fusing the flat charged resin pseudo fine particles, at least one kind of hydrophobic monomer, at least one kind of nonionic hydrophilic monomer, and at least one kind of anionic or cationic, as described above. It is a desirable mode to consist of a copolymer of monomer components including a hydrophilic monomer. At this time, by using at least one kind of hydrophobic monomer, it is possible to form a good fusing property and thermal stability to the colorant, and by using at least one kind of nonionic hydrophilic monomer, the chargeability. Good dispersion stability can be imparted to each of the resin pseudo fine particles by forming a flat spherical shape and dispersion stability using at least one kind of anionic or cationic hydrophilic monomer.
又、前記疎水性モノマーとして、アクリル酸アルキルエステル化合物及びメタアクリル酸アルキルエステル化合物(以降、(メタ)ア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、水不溶性色材のもつ疎水性表面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、前記樹脂微粒子の表面性質の均一性、及び水不溶性色材への均一な固着・融着性という観点から、好ましい結果を与える。 Moreover, it is also a preferable form to contain at least an acrylic acid alkyl ester compound and a methacrylic acid alkyl ester compound (hereinafter referred to as a (meth) acrylic acid alkyl ester compound) as the hydrophobic monomer. The (meth) acrylic acid alkyl ester compound has good adhesion to the hydrophobic surface of the water-insoluble colorant, and at the same time, is excellent in copolymerization with the hydrophilic monomer component, and has the surface properties of the resin fine particles. From the viewpoints of uniformity and uniform fixation / fusion to a water-insoluble colorant, preferable results are given.
更に、上述した好ましい疎水性モノマー類のうち、メタクリル酸ベ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、特に好ましい。上述した好ましい理由に加え、上記2種のモノマーは、前記樹脂微粒子に好ましい耐熱性と透明性を付与し、この樹脂微粒子を固着した水不溶性色材を含む水性インクジェット記録用インクは、発色性の優れたインクとなる。 Furthermore, it is particularly preferable that at least one selected from benzyl methacrylate or methyl methacrylate is included among the preferred hydrophobic monomers described above. In addition to the above preferred reasons, the two types of monomers impart preferable heat resistance and transparency to the resin fine particles, and the water-based inkjet recording ink containing the water-insoluble color material to which the resin fine particles are fixed has a coloring property. Excellent ink.
又、扁平状の荷電性樹脂擬似微粒子を融着する場合には前記ノニオン性親水性モノマーとしては、具体的には、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル等の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基を同時に有するモノマー類、更に、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレン(メタ)アクリレート等のアルキレンオキサイド基を含むモノマー類、この他、公知又は新規の各種オリゴマー、マクロモノマー等についても制限なく使用できる。特に、前記アルキレンオキサイド基含有モノマーは、前記疎水性モノマー成分と共重合性に優れ、前記荷電性樹脂擬似微粒子の表面性の均一性、及び色材への融着性という観点から好ましい結果を与える。 In addition, when the flat charged resin pseudo fine particles are fused, the nonionic hydrophilic monomer is specifically a structure such as hydroxyethyl (meth) acrylate or hydroxypropyl (meth) acrylate. Monomers having a radically polymerizable unsaturated bond and a hydroxyl group having strong hydrophilicity at the same time, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, ethoxymethoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene ( Monomers containing an alkylene oxide group such as (meth) acrylate, other known or novel various oligomers, macromonomers, and the like can also be used without limitation. In particular, the alkylene oxide group-containing monomer is excellent in copolymerizability with the hydrophobic monomer component, and gives favorable results from the viewpoints of uniformity of the surface property of the chargeable resin pseudo fine particles and adhesion to a colorant. .
又、前記疎水性モノマーや親水性モノマーといった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、本発明の水不溶性色材及び/又は該色材に固着又は融着されてい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、色材に前記荷電性樹脂擬似微粒子を固着する場合には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−40℃以上60℃以下となるように制御することも好ましい形態である。又、扁平状の融着を形成する際には、共重合体成分のガラス転移温度が−100℃以上0℃以下となるように制御することも好ましい形態である。ガラス転移温度をこの範囲にすることで、本発明の固着又は融着している荷電性樹脂擬似微粒子は所望の形状を得ることができ、且つ、色材とより強固に融着することができる。 In addition, the water-insoluble colorant and / or the colorant of the present invention can be fixed or fused by appropriately selecting the monomer species constituting the chargeable resin pseudo fine particles such as the hydrophobic monomer and the hydrophilic monomer and the copolymerization ratio. The property of the charged resin pseudo fine particles can be controlled. However, when the charge resin pseudo fine particles are fixed to the colorant, the glass transition temperature of the copolymer component contained in the charge resin pseudo fine particles is low. It is also a preferable form to control the temperature so that it is −40 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. Moreover, when forming a flat fusion | fusion, it is also a preferable form to control so that the glass transition temperature of a copolymer component may be -100 degreeC or more and 0 degrees C or less. By setting the glass transition temperature within this range, the charged resin pseudo fine particles fixed or fused according to the present invention can have a desired shape and can be more firmly fused with the colorant. .
このような前記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、アクリル酸−n−ブチルとア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、メタクリル酸エ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。特に、扁平状の融着を形成する際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、疎水性モノマーとしては下記(1)で示されるものが挙げられる。
CH2=CR−COOCnH(2n+1) (1)
(上記(1)において、Rは、H又はCH3を表し、3≦n≦10である。)
In order to obtain such a chargeable resin pseudo fine particle, a monomer group that is known to have a low glass transition temperature of a homopolymer obtained from the monomer among the monomer groups that are preferably used is selected and used. For example, it is also a preferable embodiment to use acrylic acid-n-butyl and acrylic acid as monomers in an appropriate ratio. It is also another preferred embodiment to use ethyl methacrylate and methacrylic acid as monomers in an appropriate ratio. In particular, when forming a flat fusion, a monomer group that is known to have a low glass transition temperature of a homopolymer obtained from the monomer among the monomer groups that are preferably used is selected and used. For example, examples of the hydrophobic monomer include those represented by the following (1).
CH 2 = CR-COOC n H (2n + 1) (1)
(In (1) above, R represents H or CH 3 and 3 ≦ n ≦ 10.)
具体的には、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸−t−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−エチルブチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、メタクリル酸−3,3−ジメチル−2−ブチル、メタクリル酸−1,1−ジエチルプロピル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸−1−メチルブチル等である。又、親水性モノマーとしては上述したアルキレンオキサイド基を含むモノマー類等が挙げられる。 Specifically, (meth) acrylic acid propyl, (meth) acrylic acid isopropyl, (meth) acrylic acid-n-butyl, (meth) acrylic acid-t-butyl, (meth) acrylic acid isobutyl, (meth) acrylic Pentyl acid, hexyl (meth) acrylate, heptyl acrylate, octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, (meth) acrylate-2-ethylhexyl, (meth) acrylic acid -2-ethylbutyl, dodecyl (meth) acrylate, 3,3-dimethyl-2-butyl methacrylate, 1,1-diethylpropyl methacrylate, isodecyl methacrylate, and 1-methylbutyl methacrylate. Further, examples of the hydrophilic monomer include monomers containing the above-described alkylene oxide group.
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、METTLER社製のDSC822eを用いて測定した値を使用する。ガラス転移温度が上記のような共重合体成分を含んで構成される前記樹脂微粒子を固着又は融着してなる水不溶性色材は、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、普通紙記録におけ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。 The glass transition temperature of the chargeable resin pseudo fine particles can be measured by a commonly used differential scanning calorimetry. For example, in this invention, the value measured using DSC822e by a METTTLER company is used. The water-insoluble colorant obtained by fixing or fusing the resin fine particles having a glass transition temperature containing the copolymer component as described above has a high film-forming property imparted to the chargeable resin pseudo fine particles, A strong colored film can be formed by forming a film with a color material adjacent on the recording paper. Accordingly, not only high scratch resistance is imparted to the printed matter in plain paper recording, but also a printed matter having excellent scratch resistance even on a glossy medium that is extremely disadvantageous in scratch resistance.
更に、前記水不溶性色材として顔料を用いる場合において、顔料と前記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、0.1〜4.0の範囲となるようにすることも、印字物の耐擦過性を高める上で望ましい実施形態である。B/P比を0.1以上とすることで、色材同士、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、上述したようなガラス転移温度となる共重合体成分を含んで構成される前記荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着してなる水不溶性色材を用いた場合には、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、インクジェット記録用インクとしての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、印字物の印字濃度が充分に得られない場合がある。B/Pを上述した0.1〜4.0の範囲に制御し、更に、色材の有する表面電荷との相互関係によって、優れた耐擦過性と吐出安定性を両立した水性インクジェット記録用インクとすることができる。ここでいう樹脂質量とは、本発明の水性インクジェット記録用インク中に含まれる前記樹脂微粒子の全量のことであるが、その他に明らかに色材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。但し、色材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。 Further, in the case of using a pigment as the water-insoluble colorant, the ratio of the pigment to the chargeable resin pseudo fine particles (resin mass / pigment mass, expressed as B / P) is in the range of 0.1 to 4.0. This is also a desirable embodiment in order to improve the scratch resistance of the printed matter. By setting the B / P ratio to be 0.1 or more, excellent scratch resistance can be imparted to the printed matter by improving the adhesion between the color materials and between the color material and the recording medium. In particular, when a water-insoluble colorant formed by fixing or fusing the above-mentioned chargeable resin pseudo fine particles comprising a copolymer component having a glass transition temperature as described above is used, the film forming property thereof Can be expressed more effectively, resulting in an increase in scratch resistance on glossy paper. When B / P is significantly larger than 4.0, the ink becomes highly viscous as a whole, and the ejection stability as the ink for inkjet recording may be impaired. In addition, since the amount of resin is extremely large relative to the color material, the coloring property of the color material on the recording medium is hindered, and the print density of the printed matter may not be sufficiently obtained. B / P is controlled within the above-described range of 0.1 to 4.0, and further, the ink for water-based inkjet recording has both excellent scratch resistance and ejection stability due to the correlation with the surface charge of the coloring material. It can be. The resin mass as used herein refers to the total amount of the resin fine particles contained in the water-based inkjet recording ink of the present invention, but also includes resin components that are clearly strongly adsorbed on the color material surface. There is a case. However, the water-soluble resin component that can be easily separated from the coloring material is not included.
上述したB/Pは、一般的には示差熱質量測定法によって求めることができるが、本発明ではMETTLER社製のTGA/SDTA851にて測定、算出した値とする。本発明においては、本発明の水性インクジェット記録用インクを80,000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ったときの色材及び樹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/Pを算出した。 The above-mentioned B / P can be generally obtained by a differential thermal mass measurement method, but in the present invention, it is a value measured and calculated by TGA / SDTA851 manufactured by METTTLER. In the present invention, the sediment obtained by centrifuging the ink for water-based inkjet recording of the present invention at 80,000 rpm for 2 hours is dried, weighed, and heated in a nitrogen atmosphere or air. The mass change before and after the decomposition temperature of each of the coloring material and the resin component was determined, and B / P was calculated.
前記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ア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、アニオン性モノマーを含む構成とすることで、前記荷電性樹脂擬似微粒子により多くのア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、前記アニオン性モノマーを含む構成とすることで、特に高pH領域から中pH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。 The chargeable resin pseudo fine particles may be composed of a copolymer of monomer components including at least one type of hydrophobic monomer and at least one type of hydrophilic monomer, and may include at least an anionic monomer as the hydrophilic monomer. Is a preferred form. In particular, by including an anionic monomer, more anionic groups can be introduced into the chargeable resin pseudo fine particles, and the surface functional group density of the colorant is controlled to a preferable value as described above. It is also effective. In addition, by including the anionic monomer, it is possible to obtain a dispersible colorant exhibiting high dispersion stability particularly in a high pH region to a medium pH region.
前記アニオン性モノマーとしては、水中でア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、ア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びこれらの塩が特に好ましく用いられる。 The anionic monomer is not particularly limited as long as it is a monomer having a functional group exhibiting anionic property in water. From the viewpoint of copolymerization with other monomer components, versatility, anionic strength, etc., acrylic Acid, methacrylic acid, p-styrenesulfonic acid and salts thereof are particularly preferably used.
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pH領域から低pH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。前記カチオン性モノマーとしては、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。 Furthermore, in the above-described configuration, a configuration including at least a cationic monomer as a hydrophilic monomer is a preferable form capable of obtaining a dispersible colorant exhibiting high dispersion stability 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 a cationic property in water, but among the radical polymerizable monomers described above, those mentioned as monomers having a cationic group are preferably used. .
(荷電性樹脂擬似微粒子の合成、及び水不溶性色材への固着又は融着)
前記荷電性樹脂擬似微粒子の合成方法、及び、前記水不溶性色材への固着又は融着方法は、その手順及び方法は、公知である前記自己分散性樹脂微粒子の一般的な合成方法や自己分散性樹脂微粒子と色材の複合化方法によって実施され得る。
(Synthesis of chargeable resin pseudo fine particles and fixation or fusion to water-insoluble colorant)
The method for synthesizing the chargeable resin pseudo fine particles and the method for fixing or fusing to the water-insoluble colorant are known in general procedures and methods for self-dispersing resin fine particles. It can be carried out by a composite method of the conductive resin fine particles and the color material.
しかしながら、本発明者らは、鋭意検討の結果、本発明の特徴である、表面電荷を有す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、前記色材と前記荷電性樹脂擬似微粒子とが固着又は融着していることを特徴とする分散性色材の簡便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、本発明の分散性色材の製造方法について述べる。 However, as a result of intensive studies, the present inventors have obtained a dispersible color material having a color material having a surface charge and charged resin pseudo fine particles smaller than the color material, which is a feature of the present invention. The inventors have invented a simple method for producing a dispersible colorant characterized in that the material and the chargeable resin pseudo fine particles are fixed or fused. Hereinafter, a method for producing a dispersible colorant of the present invention, which is preferably implemented in the present invention, will be described.
本発明者らの検討によって、上述したような特性を有する荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着した状態で、且つ単独で分散している前記水不溶性色材を、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。即ち、先ず、上述した製造方法にて、表面電荷をそのものの表面に有する水不溶性色材が水中に分散している水分散体を得る。次いで、この水分散体中にて、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する工程によって、荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着する製造方法である。この工程を経ることにより、水不溶性色材には、前記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を、均一且つ点在した状態で強力に固着しており、単独での分散安定性に優れている。前記水系析出重合過程において、前記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、その際にも本発明の特徴である水不溶性色材との固着・融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詳しく述べる。 As a result of the study by the present inventors, the water-insoluble colorant, which is dispersed in a state in which the charged resin pseudo fine particles having the above-described characteristics are fixed or fused, and is dispersed alone, is subjected to an aqueous precipitation weight under the following conditions. It became clear that it can be manufactured very simply by applying the legal method. That is, first, an aqueous dispersion in which a water-insoluble colorant having a surface charge on its surface is dispersed in water by the production method described above is obtained. Next, in this aqueous dispersion, the chargeable resin pseudo fine particles are fixed or fused by a step of aqueous precipitation polymerization of a radical polymerizable monomer using an aqueous radical polymerization initiator. Through this process, the chargeable resin pseudo fine particles synthesized in the water-based precipitation polymerization process are firmly fixed in a uniform and scattered state on the water-insoluble colorant. Excellent in properties. In the aqueous precipitation polymerization process, the characteristics of the chargeable resin pseudo fine particles can be easily controlled to the preferred form as described above, and also in this case, with the water-insoluble colorant that is a feature of the present invention. Adherence and fusion can be achieved satisfactorily. Hereinafter, preferred embodiments of the manufacturing method will be described in detail.
(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、そのものの表面に電荷を有する色材を水中に分散した水分散体とする。この水分散体の作成方法については上述したような表面電荷をもつように処理する。即ち、水不溶性色材の表面に直接若しくは他の原子団を介して結合させ、安定に図2(b)に示したように水分散させる。
(Dispersion of water-insoluble colorant)
First, an aqueous dispersion in which a coloring material having a charge on its surface, which is preferably used in the present invention as described above, is dispersed in water. About the preparation method of this water dispersion, it processes so that it may have a surface charge as mentioned above. That is, it is bonded directly to the surface of the water-insoluble coloring material or via another atomic group, and is stably dispersed in water as shown in FIG.
水不溶性色材を上述した処理により水分散液とする過程において、色材は、好ましくは分散粒径の平均値が0.01μm以上0.5μm以下(10nm以上500nm以下)の範囲、特に好ましくは0.03μm以上0.3μm以下(30nm以上300nm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候性の観点、及び分散安定性の観点から、上記の範囲が好ましい。 In the process of converting the water-insoluble colorant into an aqueous dispersion by the above-described treatment, the colorant preferably has an average dispersed particle diameter in the range of 0.01 μm to 0.5 μm (10 nm to 500 nm), particularly preferably. Disperses in the range of 0.03 μm to 0.3 μm (30 nm to 300 nm). The dispersed particle diameter in this process largely reflects the dispersed particle diameter of the dispersible colorant to be obtained, and the above range is preferable from the viewpoint of the above-mentioned coloring power, image weather resistance, and dispersion stability.
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、荷電性樹脂擬似微粒子が固着又は融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が、基本的には前記分散水溶液の粒径分布に依存する。又、色材と荷電性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0.25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。 The dispersion particle size distribution of the water-insoluble colorant used in the present invention is preferably monodispersed as much as possible. In general, the particle size distribution of the dispersible colorant obtained by fixing or fusing the chargeable resin pseudo fine particles is the particle size distribution of the dispersed aqueous solution before the polymerization step shown in FIG. However, it basically depends on the particle size distribution of the dispersed aqueous solution. It is also important to narrow the particle size distribution of the color material in order to reliably induce fixation due to heteroaggregation of the color material and the chargeable resin pseudo fine particles. According to the study by the present inventors, when the polydispersity index of the color material is in the range of 0.25 or less, the dispersion stability of the obtained dispersible color material becomes excellent.
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ELS−8000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る。 Here, the particle size of the colorant in a dispersed state varies depending on various measurement methods. In particular, the organic pigment is very small in the case of spherical particles, but in the present invention, the particle size is dynamically changed by ELS-8000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. The average particle diameter and polydispersity index determined by measuring with the light scattering method as the principle and by cumulant analysis are used.
(ラジカル重合開始剤)
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、モノマー等の特性を考慮して、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、得ようとする荷電性樹脂擬似微粒子が固着又は融着した水不溶性色材の表面特性と同荷電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、アニオン性基を有する前記水不溶性色材を得る場合には、開始剤残基が中性又はアニオン性となるものを選択することで、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前記水不溶性色材を得る場合には、開始剤残基が中性又はカチオン性となるものを選択するのが好ましい。
(Radical polymerization initiator)
As the radical polymerization initiator used in the present invention, any general water-soluble radical polymerization initiator can be used. Specific examples of the water-soluble radical polymerization initiator include persulfate. Or the redox initiator by the combination of a water-soluble radical polymerization initiator and a reducing agent may be sufficient. Specifically, it is designed and used so as to obtain an optimal combination in consideration of the characteristics such as the colorant and the monomer listed above. Desirably, a polymerization initiator that gives a polymerization initiator residue having the same charge as the surface characteristics of the water-insoluble colorant to which the chargeable resin pseudo fine particles to be obtained are fixed or fused is selected. That is, for example, when the water-insoluble colorant having an anionic group is obtained, the surface charge can be obtained more efficiently by selecting the initiator residue that is neutral or anionic. . Similarly, when the water-insoluble colorant having a cationic group is obtained, it is preferable to select one having an initiator residue that is neutral or cationic.
(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、前記水系析出重合を経て前記荷電性樹脂擬似微粒子を構成する成分である。ここで、ラジカル重合性モノマーは、得られる性能の荷電性樹脂擬似微粒子の特性、及び、水不溶性色材の表面に荷電性樹脂擬似微粒子を固着して得られる水分散体の特性によって適宜選択すればよい。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性モノマー、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。具体的には、前述したようなラジカル重合性不飽和結合を有する種々のモノマーが挙げられる。
(Radically polymerizable monomer)
The radical polymerizable monomer used in the production method of the present invention is a component constituting the chargeable resin pseudo fine particles through the aqueous precipitation polymerization. Here, the radically polymerizable monomer is appropriately selected depending on the characteristics of the chargeable resin pseudo fine particles having the obtained performance and the characteristics of the aqueous dispersion obtained by fixing the chargeable resin pseudo fine particles to the surface of the water-insoluble colorant. That's fine. In the production method of the present invention, any conventionally known radically polymerizable monomer or a radically polymerizable monomer newly developed for the present invention can be used. Specific examples include various monomers having the radical polymerizable unsaturated bond as described above.
(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、前記水不溶性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。図2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。先ず、図2(a)に示したように、水溶液中に分散剤3を用いて水不溶性色材を分散した水分散体を調製する。次に、図2(a)で用意した分散体を撹拌しながら昇温して、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水溶液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、水分散体に添加されたモノマー成分のうち、その微量が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。前記反応が進行すると、モノマー成分の重合反応によって生成したオリゴマーは水に不溶となり、水相より析出するが、このとき析出したオリゴマーは十分な分散安定性を有していないため、合一して自己分散性樹脂微粒子を形成する(図2(c)参照)。図3は、モノマー4が重合し、分散性色材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、水相より析出する(図中の8)が、このとき析出したオリゴマーは十分な分散安定性を有していないため、合一してスルホン酸基を有する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は更に、分散水溶液中の色材1の有する疎水性表面を核としてヘテロ凝集を起こし、色材表面と荷電性樹脂擬似微粒子2を構成する樹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続けており、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化されて、平衡状態にあった分散剤3は色材表面から脱離する(図2(d)及び図3参照)。
(Aqueous precipitation polymerization)
Subsequently, a preferred embodiment of aqueous precipitation polymerization, which is a step of synthesizing the chargeable resin pseudo fine particles, which is a feature of the present invention, and fixing it to the water-insoluble colorant will be described. FIG. 2 is a process diagram schematically showing a process flow of the manufacturing method. First, as shown in FIG. 2A, an aqueous dispersion in which a water-insoluble colorant is dispersed in an aqueous solution using a
この自己分散性樹脂微粒子は更に、水溶液中に分散している水不溶性色材を核としてヘテロ凝集することにより安定化される。従って、色材の分散単位一つに対し、複数の荷電性樹脂擬似微粒子6が水不溶性色材表面に固着又は融着した形態として、本発明に使用される水不溶性色材が得られる。更に、重合に伴う析出と色材への固着又は融着が同時に進行する本工程においては、自己分散性樹脂微粒子が十分な分散安定性を有しない段階で凝集することになるため、荷電性樹脂擬似微粒子と色材との間には強い分子間力及び疎水性相互作用が働き、更に荷電性樹脂擬似微粒子は、色材の表面形状に対してより安定な形に吸着して、強固に色材に固着又は融着する。以上のような過程により、前記した構成の水不溶性色材が、容易に形成される(図2(d)参照)。
The self-dispersing resin fine particles are further stabilized by heteroaggregating with the water-insoluble colorant dispersed in the aqueous solution as a nucleus. Therefore, the water-insoluble color material used in the present invention is obtained in a form in which a plurality of chargeable resin pseudo
重合反応条件は、使用する重合開始剤、モノマー等の性質によっても異なるが、例えば、反応温度は100℃以下とし、好ましくは40〜80℃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〜30時間である。反応中の撹拌速度は、50〜500rpm、好ましくは150〜400rpmとするのが望ましい。又、用いる重合開始剤、モノマー、水不溶性色材の性質等によっては、荷電性樹脂擬似微粒子の保護コロイド物質を予め重合系内に微量入れてもよい。これにより、荷電性樹脂擬似微粒子の粒径を小径化に調整できる場合がある。この保護コロイド物質としては、例えば、水溶性高分子樹脂が挙げられる。本発明の分散性色材の製造方法においては、色材そのものが安定に分散できる表面電荷を有するので、本質的には界面活性剤や高分子分散剤等を必要とせずに上述した工程を行うことができるが、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る過程の前又はその途中にて、上記したような水溶性高分子樹脂を重合系内に添加すると、固着される荷電性樹脂擬似微粒子の大きさがより小さく、均一となるとともに、樹脂質量/顔料質量、B/P比をより高くできる観点で好ましい結果を与えることが明らかとなった。この際、添加量としては製造する水分散体の0.05〜5質量%が好ましく、0.1〜2質量%が更に好ましい。 The polymerization reaction conditions vary depending on the properties of the polymerization initiator, monomer, and the like to be used. For example, the reaction temperature is 100 ° C. or lower, preferably in the range of 40 to 80 ° C. The reaction time is 1 hour or longer, preferably 6 to 30 hours. The stirring speed during the reaction is 50 to 500 rpm, preferably 150 to 400 rpm. Depending on the properties of the polymerization initiator, monomer, and water-insoluble colorant used, a small amount of a protective colloid substance of chargeable resin pseudo fine particles may be previously placed in the polymerization system. Thereby, the particle diameter of the chargeable resin pseudo fine particles may be adjusted to be smaller. Examples of the protective colloid substance include water-soluble polymer resins. In the method for producing a dispersible color material of the present invention, since the color material itself has a surface charge that can be stably dispersed, the above-described steps are essentially performed without the need for a surfactant or a polymer dispersant. However, before or during the process of water-based precipitation polymerization of the radically polymerizable monomer using an aqueous radical polymerization initiator, the water-soluble polymer resin as described above is added to the polymerization system and fixed. It became clear that the size of the chargeable resin pseudo fine particles is smaller and uniform, and preferable results are obtained from the viewpoint of increasing the resin mass / pigment mass and the B / P ratio. At this time, the addition amount is preferably 0.05 to 5% by mass, and more preferably 0.1 to 2% by mass of the aqueous dispersion to be produced.
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高分子分散剤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、分散剤を構成するユ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、荷電性樹脂擬似微粒子を構成する樹脂成分を構成するモノマーとして上記したうち、イオン性基を有するモノマーと、他の重合し得るモノマーとを、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。 In particular, a polymer dispersant having a hydrophobic portion that exhibits sufficient water solubility and serves as an adsorption site for the surface of the colorant fine particles and the radically polymerizable monomer added in the polymerization process, particularly the hydrophobic monomer to the oil droplet interface. Is preferably used. More preferably, at least one of the hydrophobic monomers used in the subsequent polymerization step is present as a unit constituting the dispersing agent, so that the color of the charged resin pseudo fine particles in the subsequent polymerization step. This is preferable from the viewpoint of easily inducing adhesion to the material. The method for producing the polymer dispersant and water-soluble polymer that can be used in the present invention is not particularly limited. For example, among the above-described monomers constituting the resin component constituting the chargeable resin pseudo fine particles, the polymer dispersant has an ionic group. It can be produced by reacting a monomer with another polymerizable monomer in a non-reactive solvent in the presence or absence of a catalyst.
特に、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い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アニオン性基を有することを目的とする場合にはア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か、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。 In particular, a styrene / acrylic polymer compound obtained by polymerizing a monomer having an ionic group and a styrene monomer as essential components, or a monomer having an ionic group, It is clear that good results are obtained when a dispersant selected from ionic group-containing acrylic polymer compounds obtained by polymerizing acrylate monomer as an essential component is used. In this case, the purpose is that the dispersible colorant to be obtained has an anionic group especially when the objective is to have an anionic group, while the dispersible colorant to be obtained has a cationic group in particular. In this case, it is desirable to select a dispersant having a cationic group or a nonionic dispersant.
上述した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、アニオン性高分子分散剤を用いる場合には酸価100以上250以下のもの、カチオン性高分子分散剤を用いる場合にはアミン価150以上300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。酸価及びア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高くなりすぎるために荷電性樹脂擬似微粒子が色材に固着するよりも分散剤と強く吸着して色材への固着が起こりにくくなる場合がある。又、酸価及びアミン価がこの範囲より大きい場合には、色材周囲での分散剤の排除体積効果及び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。アニオ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、アニオン性基としては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。 From the viewpoint of both promoting the fixation of the chargeable resin pseudo fine particles to the coloring material in the process of the aqueous precipitation polymerization described above and maintaining the dispersion stability of the coloring material in the polymerization process. In the case of using a dispersant, it is also desirable to use an acid value of 100 to 250, and in the case of using a cationic polymer dispersant, an amine value of 150 to 300. When the acid value and the amine value are smaller than this range, the affinity between the hydrophobic monomer and the dispersant becomes too high during the aqueous precipitation polymerization, so that the charged resin pseudo fine particles are fixed to the colorant. In some cases, it is strongly adsorbed with the dispersant and is less likely to adhere to the colorant. Also, if the acid value and amine value are larger than this range, the excluded volume effect of the dispersant around the color material and the electrostatic repulsion force become too strong, so that the chargeable resin pseudo fine particles adhere to the color material. May be inhibited. When an anionic dispersant is used, it is preferable to select a dispersant having a carboxyl group as the anionic group from the viewpoint of not inhibiting the adhesion of the resin fine particles to the colorant.
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含んだ水不溶性色材の水分散体中に滴下することが望ましい。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、所望の自己分散性樹脂微粒子を均一に得るためには、前記性質の異なるモノマー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一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、水不溶性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を形成でき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、前記モノマー成分を、水性ラジカル重合開始剤を含んだ水不溶性色材の水分散体中に滴下することによって、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。 In the above-described step, particularly when the charged resin pseudo fine particles are obtained by polymerizing a monomer component containing at least one hydrophobic monomer and at least one hydrophilic monomer, the monomer component is preferably an aqueous radical. It is desirable to drop it into an aqueous dispersion of a water-insoluble colorant containing a polymerization initiator. In order to uniformly obtain desired self-dispersing resin fine particles from a mixture of monomers having different properties such as a hydrophobic monomer and a hydrophilic monomer, it is desirable to always keep the copolymerization ratio of the monomers having different properties constant. . When the mixture of monomers is added to the polymerization system in excess of the amount of monomer consumed in the polymerization reaction within a certain time, only a specific monomer species is polymerized in advance, and the remaining monomers are polymerized in advance. There is a tendency to polymerize after the consumed monomer is consumed, and in this case, a large non-uniformity occurs in the properties of the generated chargeable resin pseudo fine particles. Among the chargeable resin pseudo fine particles generated in this way, those having a particularly large hydrophilic monomer component content may not be able to adhere to the surface of the water-insoluble colorant. Furthermore, when the resin component has a high content of the hydrophilic monomer component, it may not be precipitated due to its high hydrophilicity, and may remain in the system as a water-soluble resin component without forming the chargeable resin pseudo fine particles. . On the other hand, by dropping the monomer component into an aqueous dispersion of a water-insoluble colorant containing an aqueous radical polymerization initiator, the copolymerization ratio of the hydrophobic monomer and the hydrophilic monomer is always kept constant, and is desired. The chargeable resin pseudo fine particles composed of the copolymerization ratio can be obtained uniformly.
又、親水性モノマーとして、特に、アクリル酸、メタクリル酸等のアニオン性モノマーを重合系内に添加する際に、極性基を結合して表面に電荷をもった水不溶性色材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、アニオン性モノマーを予め中和し、ナトリウム塩やカリウム塩の状態で添加することも好適な実施形態である。 In addition, when adding an anionic monomer such as acrylic acid or methacrylic acid to the polymerization system as a hydrophilic monomer, depending on the characteristics of the water-insoluble colorant having a charge on the surface by binding polar groups May become unstable and cause aggregation. In order to prevent this, it is also a preferred embodiment that the anionic monomer is neutralized in advance and added in the form of sodium salt or potassium salt.
上述した工程にて得た、本発明の荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着した水不溶性色材を用いてインクジェット記録用インクを調製する際には、上記の工程に加えて、水不溶性色材表面に固着しなかった樹脂微粒子や、反応しなかったモノマー、不純物等を取り除くために、更に精製処理を行ってもよい。この際に使用する精製するための方法としては、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方法が好ましい実施形態として挙げられる。 When preparing an ink jet recording ink using the water-insoluble color material obtained by fixing or fusing the chargeable resin pseudo fine particles of the present invention obtained in the above-described process, in addition to the above-described process, a water-insoluble color is used. In order to remove resin fine particles that have not adhered to the surface of the material, monomers that have not reacted, impurities, and the like, further purification treatment may be performed. As a method for purification used at this time, an optimum method may be selected from generally used purification methods. For example, a method of purification using a centrifugal separation method or an ultrafiltration method may be mentioned as a preferred embodiment.
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、水不溶性色材の表面に所望の共重合体からなる樹脂微粒子を形成できる。特に高い分散安定性を目的としてアニ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水不溶性色材は、上記の工程で用いるアニオン性モノマーが比較的少ない量であっても、高い分散安定性を付与することができる。この結果、耐水性を損なうことなく、水不溶性色材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、本発明者らの検討によれば、水中で発生したラジカルにより重合が開始され、オリゴマーが析出して荷電性樹脂擬似微粒子を形成する際に、アニ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水不溶性色材に固着又は融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水不溶性色材の表面は、更にアニオン性モノマー成分由来のアニオン性基が多く存在し、結果として、前記荷電性樹脂擬似微粒子を固着又は融着した水不溶性色材はより少ないアニオン性モノマー成分で安定化されると予想される。 Through the above-described steps, resin fine particles made of a desired copolymer can be formed on the surface of the water-insoluble colorant by controlling many control factors. In particular, when an anionic monomer is used for the purpose of high dispersion stability, the water-insoluble colorant having undergone the process of the present invention is highly dispersed even if the amount of the anionic monomer used in the above process is relatively small. Stability can be imparted. As a result, it is possible to increase the dispersion stability of the water-insoluble colorant without impairing water resistance. The reason for this is not clear, but according to the study by the present inventors, polymerization is initiated by radicals generated in water, and when an oligomer is precipitated to form a charged resin pseudo fine particle, Many portions are preferentially oriented near the water phase, that is, near the surface of the chargeable resin pseudo fine particles. This state is maintained even after the chargeable resin pseudo fine particles are fixed or fused to the water-insoluble colorant, and the surface of the water-insoluble colorant of the present invention having a structurally large specific surface area further comprises an anionic monomer component. As a result, it is expected that the water-insoluble colorant to which the chargeable resin pseudo fine particles are fixed or fused is stabilized with a smaller amount of anionic monomer component.
(6)インク及びインクセット
本発明の水性インクは、以上説明した分散性色材を含むことを特徴とする。前記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質量%以上20質量%以下、好ましくは0.3質量%以上15質量%以下とする。
(6) Ink and ink set The water-based ink of the present invention includes the dispersible colorant described above. When the colorant is a pigment, the pigment content is generally 0.1% by mass or more and 20% by mass or less, and preferably 0.3% by mass or more and 15% by mass or less with respect to the ink.
次に、上記で本発明におけるインクを構成する水性分散物以外の成分とインクセットについて説明する。本発明で使用する水性液媒体としては、水を主成分とすることが好ましく、又、インク中の水の含有量はインク全質量に対して、10〜95質量%、好ましくは25〜93質量%、より好ましくは40〜90質量%の範囲とすることが望ましい。本発明で使用する水としては、イオン交換水が好ましく用いられる。 Next, components other than the aqueous dispersion constituting the ink in the present invention and the ink set will be described. The aqueous liquid medium used in the present invention preferably contains water as a main component, and the water content in the ink is 10 to 95% by mass, preferably 25 to 93% by mass with respect to the total mass of the ink. %, More preferably 40 to 90% by mass. As the water used in the present invention, ion-exchanged water is preferably used.
又、本発明のインクにおいては、水性液媒体として、水を単独で用いてもよいが、水に水溶性有機溶剤を併用させることによって、本発明の効果をより顕著にすることもできる。本発明で使用できる水溶性有機溶剤としては、具体的には、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、n−ペンタノール等の炭素数1−5のアルキルアルコール類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシエチレン又はオキシプロピレン付加重合体;エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブチレングリコール、ペンタンジオール、へキシレングリコール等のアルキレン基が2〜6個の炭素原子を含むアルキレングリコール類;グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオール等のトリオール類;チオジグリコール;ビスヒドロキシエチルスルホン;エチレングリコールモノメチル(又はエチル、ブチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル、ブチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル、ブチル)エーテル等の低級アルキルグリコールエーテル類;トリエチレングリコールジメチル(又はエチル)エーテル、テトラエチレングリコールジメチル(又はエチル)エーテル等の低級ジアルキルグリコールエーテル類;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等のアルカノールアミン類;スルホラン、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン及び1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が挙げられる。上記の如き水溶性有機溶剤は、単独でも或いは混合物としても使用することができる。 In the ink of the present invention, water may be used alone as an aqueous liquid medium, but the effect of the present invention can be made more remarkable by using a water-soluble organic solvent in combination with water. Specific examples of the water-soluble organic solvent that can be used in the present invention include methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, and isobutyl alcohol. Alkyl alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as n-pentanol; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; ketones or ketoalcohols such as acetone and diacetone alcohol; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; Oxyethylene or oxypropylene such as triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol Lene addition polymers; alkylene glycols containing 2 to 6 carbon atoms such as ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, butylene glycol, pentanediol, hexylene glycol; glycerin, trimethylolethane, trimethylol Triols such as propane and 1,2,6-hexanetriol; thiodiglycol; bishydroxyethyl sulfone; ethylene glycol monomethyl (or ethyl, butyl) ether, diethylene glycol monomethyl (or ethyl, butyl) ether, triethylene glycol monomethyl ( Or lower alkyl glycol ethers such as ethyl, butyl) ether; triethylene glycol dimethyl (or ethyl) ether, tetraethylene glycol dimethyl ether Lower dialkyl glycol ethers such as ru (or ethyl) ether; alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine; sulfolane, N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone and 1,3-dimethyl-2 -Imidazolidinone and the like. The above water-soluble organic solvents can be used alone or as a mixture.
これらの水溶性有機溶剤のインク中における含有量は、一般的には、インクの全質量に対して合計して50質量%以下、好ましくは5〜40質量%、より好ましくは10〜30質量%の範囲とすることが望ましい。これらの溶剤の中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、2−ピロリドン、グリセリン、ポリエチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール等を用いることが好ましい。 The content of these water-soluble organic solvents in the ink is generally 50% by mass or less, preferably 5 to 40% by mass, more preferably 10 to 30% by mass with respect to the total mass of the ink. It is desirable to be in the range. Among these solvents, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 2-pyrrolidone, glycerin, polyethylene glycol, 1,2,6-hexanetriol and the like are preferably used.
本発明のインク中には上記成分の他、必要に応じて、インクに所望の性能を与えるための、界面活性剤、消泡剤、表面張力調整剤、pH調整剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、蒸発促進剤、防錆剤、防カビ剤及びキレート化剤等の添加剤を配合してもよい。界面活性剤としては表面張力の調整や、吐出性を改善するために、ノニオン系の界面活性剤を添加してもよい。ノニオン系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、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物等が好ましい。HLBは10以上、特に12以上、更には15以上のものが好ましい。これら界面活性剤の使用量は、吐出持続性の効果を十分に得るために、インク全質量に対し0.3質量%以上、特に0.5質量%以上、更には0.8質量%以上であることが好ましく、又、多すぎるとインクの粘度が高くなりすぎるため、インク全質量に対し3質量%以下、特に2.5質量%以下、更には2.0質量%以下であることが好ましい。 In the ink of the present invention, in addition to the above components, if necessary, a surfactant, an antifoaming agent, a surface tension adjusting agent, a pH adjusting agent, a viscosity adjusting agent, and an antiseptic for imparting desired performance to the ink. Additives such as antioxidants, evaporation accelerators, rust inhibitors, fungicides, and chelating agents may be blended. As the surfactant, a nonionic surfactant may be added in order to adjust the surface tension and improve the discharge property. As the nonionic surfactant, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, ethylene oxide adduct of acetylene glycol and the like are preferable. HLB is preferably 10 or more, particularly 12 or more, and more preferably 15 or more. These surfactants are used in an amount of 0.3% by mass or more, particularly 0.5% by mass or more, and more preferably 0.8% by mass or more with respect to the total mass of the ink in order to obtain a sufficient discharge sustaining effect. If the amount is too large, the viscosity of the ink becomes too high. Therefore, it is preferably 3% by mass or less, particularly 2.5% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less, based on the total mass of the ink. .
更に、色材に固着又は融着している荷電性樹脂擬似微粒子(A)と、インク中に分散して存在する自己分散性樹脂微粒子(B)とが存在してもよい。荷電性樹脂擬似微粒子(A)を構成するモノマー成分と、自己分散性樹脂微粒子(B)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、前記荷電性樹脂擬似微粒子(A)を固着した分散性色材と、前記自己分散性樹脂微粒子(B)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向上する効果が得られる。 Furthermore, the chargeable resin pseudo fine particles (A) fixed or fused to the coloring material and the self-dispersible resin fine particles (B) dispersed and present in the ink may be present. When the monomer component constituting the chargeable resin pseudo fine particles (A) and the monomer component constituting the self-dispersing resin fine particles (B) comprise one or more types of common monomer components, the chargeable resin Since the affinity between the dispersible colorant to which the pseudo fine particles (A) are fixed and the self-dispersing resin fine particles (B) is increased and the adhesive force is increased, the scratch resistance of the printed matter particularly on the glossy medium is increased. The effect which improves is acquired.
又、本発明のインクの粘度は、25℃において0.7〜12mPa・sの範囲内にあることが好ましい。インクの粘度が上記範囲内であると、インクジェット記録において正常な吐出が可能であり、又、その粘度抵抗により記録媒体への浸透が早く、定着性の面からも問題がなく、好ましい。又、本発明に用いられるインクの表面張力は、25℃において20〜60mN/mの範囲に調整されることが好ましい。表面張力が20mN/m以上のとき、インクジェット記録において液滴が吐出した後、メニスカスを引き戻そうとする力が強いか、或いは逆にメニスカスが突出した際に、引き戻す力が比較的強いため、泡を抱き込んだり、オリフィス部が濡れてヨレの原因となるといった問題が起こらない。上記のようなインクとすることにより、本発明で提案されるインクは、普通紙対応型インクジェット記録に用いられるインクとして、特に、得られる画像の耐水性、インクの保存性に優れ、且つ記録濃度、定着性、印字品位及び、固着特性の性能に優れたインクの提供が可能になる。 The viscosity of the ink of the present invention is preferably in the range of 0.7 to 12 mPa · s at 25 ° C. It is preferable that the viscosity of the ink is within the above-mentioned range because normal ejection can be performed in ink jet recording, and the penetration into the recording medium is quick due to the viscosity resistance, and there is no problem in terms of fixing properties. The surface tension of the ink used in the present invention is preferably adjusted to a range of 20 to 60 mN / m at 25 ° C. When the surface tension is 20 mN / m or more, after droplets are ejected in ink jet recording, the force to pull back the meniscus is strong. There is no problem of embracing or causing the orifice to get wet. By using the ink as described above, the ink proposed in the present invention is excellent in the water resistance of the obtained image, the ink storage stability, and the recording density, particularly as the ink used for plain paper compatible ink jet recording. In addition, it is possible to provide an ink excellent in performance of fixing property, printing quality, and fixing property.
以上のようにして構成される本発明の水性インクは、スタンプやペンのインクとしても用いることができるが、インクジェット記録で用いられる際に、特に効果的である。インクジェット記録方法としては、インクに力学的エネルギーを作用させて液滴を吐出する記録方法、及びインクに熱エネルギーを加えてインクの発泡により液滴を吐出するインクジェット記録方法があり、それらのインクジェット記録方法に本発明の記録用インクは特に好適である。 The water-based ink of the present invention configured as described above can be used as a stamp or pen ink, but is particularly effective when used in ink jet recording. Inkjet recording methods include a recording method in which mechanical energy is applied to ink to eject droplets, and an inkjet recording method in which thermal energy is applied to ink and droplets are ejected by foaming of the ink. The recording ink of the present invention is particularly suitable for the method.
本発明のインクセットにおいて、ブラック用、カラー用(イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、ブルー、グリーン、オレンジ、バイオレッド等の種々の可能な色を含む)インクを有するインクセットにおいて、少なくとも1種のインクが本発明のインクであることを特徴とする。即ち、用いるインクの組み合わせが全て本発明のインクであるインクセットや、1つのインク(例えば、ブラックインク)を本発明のインクとし、他のインクに染料を色材として用いたインク等にするインクセットも含まれる。これらのインクの選択、組み合わせは適宜可能であり、使用する目的等によって選択可能である。 In the ink set of the present invention, at least one type of ink set having ink for black and color (including various possible colors such as yellow, magenta, cyan, red, blue, green, orange, and bio red) is used. The ink is the ink of the present invention. That is, an ink set in which all combinations of inks used are the inks of the present invention, or an ink that uses one ink (for example, black ink) as the ink of the present invention and another ink that uses a dye as a coloring material. A set is also included. These inks can be selected and combined as appropriate, and can be selected according to the purpose of use.
(7)記録画像、画像記録方法及び記録装置
(記録画像)
本発明のインクジェット記録画像は、本発明の水性インクを用いて、後述するようなインクジェット記録装置にて記録媒体上に形成される。本発明における記録媒体はインクジェット記録可能等のような媒体でも制限なく用いることができる。
(7) Recorded image, image recording method and recording apparatus (recorded image)
The ink jet recording image of the present invention is formed on a recording medium using the water based ink of the present invention by an ink jet recording apparatus as will be described later. The recording medium in the present invention can be used without limitation even if it is an ink-jet recordable medium.
(画像記録方法及び記録装置)
本発明の分散性色材、及び水性インクは、インクジェット吐出方式のヘッドに用いられ、又、そのインクが収納されているインクタンクとしても、或いは、その充填用のインクとしても有効である。特に、本発明は、インクジェット記録方式の中でもバブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果をもたらすものである。
(Image recording method and recording apparatus)
The dispersible color material and the water-based ink of the present invention are used in an ink jet ejection type head, and are effective as an ink tank in which the ink is stored or as a filling ink. In particular, the present invention provides an excellent effect in a bubble jet type recording head and recording apparatus among ink jet recording types.
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第4,723,129号明細書、同第4,740,796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、コンティニュアス型のいず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や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、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘ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4,463,359号明細書、同第4,345,262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の米国特許第4,313,124号明細書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。 As for the typical configuration and principle, for example, those performed using the basic principle disclosed in US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796 are preferable. . This method can be applied to both the so-called on-demand type and the continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, the electric circuit arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the ink is used. By applying at least one drive signal corresponding to the recording information and giving a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling to the heat conversion body, heat energy is generated in the electrothermal conversion body, and the heat acting surface of the recording head This is effective because the film can be boiled and, as a result, the drive signals can be made to correspond one-to-one and bubbles in the ink can be formed. By the growth and contraction of the bubbles, ink is ejected through the ejection openings to form at least one droplet. It is more preferable that the drive signal has a pulse shape, because the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus ink discharge with particularly excellent responsiveness can be achieved. As this pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further excellent recording can be performed by employing the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface.
記録ヘ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4,558,333号明細書、米国特許第4,459,600号明細書を用い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59−123670号公報等)に対しても、本発明は有効である。 As the configuration of the recording head, in addition to the combination configuration (linear liquid channel or right-angle liquid channel) of the discharge port, the liquid channel, and the electrothermal transducer as disclosed in each of the above-mentioned specifications, the heat acting part The present invention is also effective for configurations using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose configurations in which the lens is disposed in a bending region. In addition, the present invention is also effective for a configuration (Japanese Patent Laid-Open No. 59-123670, etc.) in which a discharge hole is used as a discharge portion of the electrothermal transducer when common to a plurality of electrothermal transducers. .
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ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘ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ヘッドとしての構成のいずれでもよいが、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。 Furthermore, as 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, the length is set by combining a plurality of recording heads as disclosed in the above specification. Either a satisfying configuration or a single recording head configuration may be used, but the present invention can exhibit the above-described effects more effectively.
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ヘッド、或いは記録ヘ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ヘ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、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補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、記録ヘッドに対してのキャピング手段、クリーニング手段、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。 In addition, it is mounted on the main body of the device so that it can be electrically connected to the main body of the device and supplied with ink from the main body of the device. The present invention is also effective when a cartridge type recording head is used. In the present invention, it is preferable to add recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, etc. provided as the configuration of the recording apparatus to be applied, because the effects of the present invention can be further stabilized. . Specifically, capping means for the recording head, cleaning means, pressurization or suction means, electrothermal converter or preheating means using a heating element different from these, or a combination thereof, and recording This is a preliminary discharge mode in which another discharge is performed.
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4]
実施例及び比較例に水不溶性色材として用いた色材1〜色材4は、以下の通りである。これらの色材1〜色材4を用いて、実施例1〜4の本発明の分散性色材及び水性インクジェット用インクを製造した。
色材1:C.I.ピグメントブラック(キャボット社製・Cabojet300:自己分散顔料/カルボン酸基)
色材2:C.I.ピグメントブルー15:3(キャボット社製・Cabojet253:自己分散顔料/スルホン酸基)
色材3:C.I.ピグメントレッド122(キャボット社製・Cabojet266:自己分散顔料/スルホン酸基)
色材4:C.I.ピグメントイエロー74(キャボット社製・Cabojet273:自己分散顔料/スルホン酸基)
Next, an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely. The present invention is not limited by the following examples unless it exceeds the gist. In the text, “part” or “%” is based on mass unless otherwise specified.
[Examples 1 to 4]
Color material 1: C.I. I. Pigment Black (Cabot Jet 300: self-dispersing pigment / carboxylic acid group)
Color material 2: C.I. I. Pigment Blue 15: 3 (Cabot Jet 253: Self-dispersing pigment / sulfonic acid group)
Color material 3: C.I. I. Pigment Red 122 (Cabot Jet 266: Self-dispersing pigment / sulfonic acid group)
Color material 4: C.I. I. Pigment Yellow 74 (Cabojet, Cabojet 273: Self-dispersing pigment / sulfonic acid group)
(実施例1)
実施例1にかかる記録用インク1を下記の要領で作製した。先ず、ブラックインク作製のため、色材1を固形分換算で10部になるように水を添加して調整し、顔料分散液1を得た。得られた顔料分散液1は、平均分散粒径97nmで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、前記顔料分散液1を100部として、窒素雰囲気下、70℃に加熱した状態で、モーターで撹拌しながら下記の3つの液を夫々滴下装置に充填し滴下して加え、5時間重合を行った。3つの液は、(1)メタクリル酸メチル5.5部、(2)アクリル酸0.5部と水酸化カリウム0.12部と水20部、(3)過硫酸カリウム0.05部及び水20部、からなる。得られた分散液を水にて10倍に希釈し、5,000rpmにて10分間遠心分離を行って凝集成分を除去した。
Example 1
A
この時、色材1について下記の方法でカーボンブラックの表面酸素量を測定した。カーボンブラックの表面酸素の量は、下記の加熱減量法にて測定した。該手法では、真空下950℃にてカーボンブラックを10分程度加熱し、その際に生じる重量減少から表面酸素量を推定する。即ち、上記条件下の加熱で発生するガスは一酸化炭素や二酸化炭素であり、これらのガスは、カーボン表面に存在するカルボキシル基、水酸基、キノン等に起因するため、該加熱の際に生じる加熱減量が大きいほど表面酸素量が多いと言える。測定の結果、加熱減量は10%であった。
At this time, the surface oxygen amount of the carbon black was measured for the
その後、更に12,500rpm、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を得た。該分散性色材1を水に分散し、80,000回転、90分間の遠心分離を行って沈降物を水に再分散させたものを乾燥させ、走査型電子顕微鏡JSM−6700(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は樹脂擬似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。更に、この分散液を80,000回転、90分の条件にて遠心分離を行った上澄みの質量固形分が1%以内となることを確認し、該分散性色材1が色材よりも小さい荷電性擬似微粒子を色材に固着していることを確かめた。尚、本実施例に記載されるこれ以降の色材についても同様の手法にて形態を確認している。
Then, the
又、同様の方法で作製した上記分散性色材を別に準備し、遠心分離装置にて12,000回転、60分間の条件で分離し、分離後、色材を含んでいる下層の沈殿物を取り出し、これをトルエンに投入し、溶解した。次に、これを遠心分離装置において80,000回転させ、水不溶性色材を沈殿、分離させた。更に、この色材を洗浄後、純水中に再分散させたところ、沈殿物が生じることなく分散した。尚、本実施例に記載されるこれ以降の色材についても同様の手法にて色材自体が表面電荷を有してそれ自体が分散可能であるかを確認している。又、下記の評価に示す方法でゼータ電位を測定した。以上の結果は表1に示した。 In addition, the dispersible colorant prepared in the same manner is prepared separately, separated by a centrifuge at 12,000 rpm for 60 minutes, and after separation, the lower layer precipitate containing the colorant is removed. It was taken out and poured into toluene to dissolve it. Next, this was rotated 80,000 times in a centrifugal separator to precipitate and separate the water-insoluble colorant. Furthermore, when this coloring material was washed and then redispersed in pure water, it was dispersed without causing precipitation. In addition, it is confirmed whether the color material itself has a surface charge and is dispersible by the same method also about the color material after this described in a present Example. Further, the zeta potential was measured by the method shown in the following evaluation. The above results are shown in Table 1.
得られた分散性色材1が、インク中に4%濃度になるように、下記成分を混合し、更に、ポアサイズが2.5ミクロンのメンブレンフィルターにて加圧濾過し、本実施例の記録用インク1とした。尚、インクの全量が100部となるように水で調整した。以降のインクにおいても同様である。
・グリセリン 7部
・ジエチレングリコール 5部
・トリメチロールプロパン 7部
・アセチレノールEH(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
The following components were mixed so that the obtained
・ Glycerol 7 parts ・
(実施例2)
実施例2にかかる記録用インク2を下記の要領で作製した。先ず、シアンインク作製のため、色材2を固形分換算で10部になるように水を添加して調整し、顔料分散液2を得た。得られた顔料分散液2は、平均分散粒径123nmで安定に分散されており、多分散度指数は0.20であった。次に実施例1と同様にして分散性色材2を得た。得られた分散性色材における荷電性擬似微粒子の色材への固着の観察確認、色材自体の分散性の確認は実施例1と同様に行った。
(Example 2)
A
(実施例3)
実施例3にかかる記録用インク3を下記の要領で作製した。先ず、マゼンタインク作製のため、色材3を固形分換算で10部になるように水を添加して調整し、顔料分散液3を得た。得られた顔料分散液3は、平均分散粒径127nmで安定に分散されており、多分散度指数は0.22であった。次に実施例1と同様にして分散性色材3を得た。得られた分散性色材における荷電性擬似微粒子の色材への固着の観察確認、色材自体の分散性の確認は実施例1と同様に行った。
(Example 3)
A
(実施例4)
実施例4にかかる記録用インク4を下記の要領で作製した。先ず、イエローインク作製のため、色材2を固形分換算で10部になるように水を添加して調整し、顔料分散液4を得た。得られた顔料分散液4は、平均分散粒径115nmで安定に分散されており、多分散度指数は0.17であった。次に実施例1と同様にして分散性色材4を得た。得られた分散性色材における荷電性擬似微粒子の色材への固着の観察確認、色材自体の分散性の確認は実施例1と同様に行った。
Example 4
A
[実施例5〜実施例10]
実施例1の色材を用い、モノマー混合液の種類、配合、製造条件を変える等して分散性色材及びインクを作製した。
[Examples 5 to 10]
Using the color material of Example 1, a dispersible color material and an ink were prepared by changing the type, blending, and production conditions of the monomer mixture.
(実施例5)
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℃に加熱した状態で、モーターで撹拌しながら下記の3つの液を夫々滴下装置に充填し、滴下して加え8時間重合を行った。該3つの液は、(1)スチレン5.7部、(2)アクリル酸0.3部と水酸化カリウム0.07部と水20部、(3)過硫酸カリウム0.05部及び水20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。更に、得られた分散性色材5が4%濃度になるように、実施例1と同様にして、本実施例の記録用インク5を調製した。
(Example 5)
Using 100 parts of the
(実施例6)
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℃に加熱した状態で、モーターで撹拌しながら下記の3つの液を夫々滴下装置に充填し、滴下して加え、6時間重合を行った。該3つの液は、(1)メタクリル酸メチル5.7部、(2)アクリル酸0.3部と水酸化カリウム0.07部と水20部、(3)過硫酸カリウム0.05部及び水20部、からなる。上記のようにして5時間かけて重合した後、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6を得た。
(Example 6)
Using 100 parts of the
更に、上記において、顔料分散液1の代わりに実施例1で用いたスチレン−アクリル酸系樹脂分散剤と等量の水酸化カリウムとの2%水溶液を100部として、同様に重合を行い、実施例1と同様に20,000回転、1時間の条件にて遠心分離にて精製を行って、樹脂微粒子B1を得た。得られた分散性色材6が4%濃度に、樹脂微粒子B1が1.2%濃度にそれぞれなるように、実施例1に同様に調合し、本実施例の記録用インク6を調製した。
Further, in the above, polymerization was carried out in the same manner using 100 parts of a 2% aqueous solution of the styrene-acrylic acid resin dispersant used in Example 1 instead of the
(実施例7)
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℃に加熱した状態で、モーターで撹拌しながら下記の3つの液を夫々滴下装置に充填し、滴下して加え、6時間重合を行った。該3つの液は、(1)メタクリル酸ベンジル4.5部とアクリル酸ブチル1.2部、(2)アクリル酸0.3部と水酸化カリウム0.07部と水20部、(3)過硫酸カリウム0.05部及び水20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って、分散性色材7を得た。
(Example 7)
Using 100 parts of the
更に、上記において、実施例6と同様の置き換えを行って重合、遠心分離による精製を行って、樹脂微粒子B2を得た。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7にあっても、樹脂擬似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。得られた分散性色材7が4%濃度に、樹脂微粒子B2が1.2%濃度にそれぞれなるように、実施例1に同様に調合し、本実施例の記録用インク7を調製した。 Furthermore, in the above, the same replacement as in Example 6 was performed, and purification by polymerization and centrifugation was performed to obtain resin fine particles B2. When observation was performed in the same manner as in Example 1, it was observed that the resin pseudo fine particles were fixed to the surface of the carbon black even in the dispersible colorant 7. In the case of Example 1, It was confirmed that there were many fused parts compared to. The recording ink 7 of this example was prepared in the same manner as in Example 1 so that the obtained dispersible colorant 7 was 4% concentration and the resin fine particle B2 was 1.2% concentration.
(実施例8)
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℃に加熱した状態で、モーターで撹拌しながら下記の3つの液を夫々滴下装置に充填し、滴下して加え、5時間重合を行った。該3つの液は、(1)メタクリル酸メチル17.2部、(2)p−スチレンスルホン酸ナトリウム0.8部と水20部、(3)過硫酸カリウム0.05部及び水20部、からなる。上記のようにして7時間かけて重合した後、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8を得た。得られた分散性色材8が、4%濃度になるように、実施例1と同様にして、本実施例の記録用インク8を調製した。
(Example 8)
Using 100 parts of the
(実施例9)
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℃に加熱した状態で、モーターで撹拌しながら下記の3つの液を夫々滴下装置に充填し、滴下して加え、5時間重合を行った。該3つの液は、(1)アクリル酸ブチル4.0部とメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(分子量約1,100、新中村化学(株)製、商品名M230G)1.5部、(2)アクリル酸0.5部と水酸化カリウム0.35部と水20部、(3)過硫酸カリウム0.05部及び水20部、からなる。上記のようにして5時間かけて重合した後、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9を得た。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9おいては、樹脂擬似微粒子がカーボンブラックの表面にカーボンブラックよりも小さい扁平な球状の荷電性樹脂擬似微粒子が融着している状態が確認できた。得られた分散性色材9が、4%濃度になるように、実施例1と同様にして、本実施例の記録用インク9を調製した。
Example 9
Using 100 parts of the
(実施例10)
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℃に加熱した状態で、モーターで撹拌しながら下記の3つの液を夫々滴下装置に充填し、滴下して加え、8時間重合を行った。該3つの液は、(1)メタクリル酸ベンジル3.0部とメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(分子量約500、新中村化学(株)製、商品名M230G)2.5部、(2)アクリル酸0.5部と水酸化カリウム0.35部と水20部、(3)過硫酸カリウム0.05部及び水20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10を得た。更に、得られた分散性色材10が4%濃度になるように、実施例1と同様にして、本実施例の記録用インク10を調製した。
(Example 10)
Using 100 parts of the
(比較例1)
比較例1にかかる記録用インクを下記の要領で作製した。即ち、従来の自己分散顔料を用いたインクを作製した。実施例1で用いた顔料分散液と同じものを用い、該顔料分散液を重合処理等をすることなく、この顔料分散液を用いて顔料濃度が4%になるようにして、実施例1と同様の方法で、本比較例の記録用インクを調製した。
(Comparative Example 1)
A recording ink according to Comparative Example 1 was prepared as follows. That is, an ink using a conventional self-dispersing pigment was prepared. The same pigment dispersion used in Example 1 was used, and this pigment dispersion was used so that the pigment concentration would be 4% without subjecting the pigment dispersion to polymerization treatment. A recording ink of this comparative example was prepared in the same manner.
(比較例2)
比較例2にかかる記録用インクを下記の要領で作製した。即ち、従来の高分子樹脂分散材で分散した顔料を用いて作製した。先ず、カーボンブラック(米国Cabot社製Black Pearls 880)10部、グリセリン6部、スチレン−アクリル酸系樹脂分散剤10部、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1,500rpm、5時間分散し、顔料分散液12を得た。このとき、カーボンブラックの表面酸素量を下記の加熱減量法にて測定した。該手法では、真空下950℃にてカーボンブラックを10分程度加熱し、その際に生じる重量減少から表面酸素量を推定する。即ち、上記条件下の加熱で発生するガスは一酸化炭素や二酸化炭素であり、これらのガスは、カーボン表面に存在するカルボキシル基、水酸基、キノン等に起因するため、該加熱の際に生じる加熱減量が大きいほど表面酸素量が多いと言える。測定の結果、1.5%の加熱減量であった。サンドミルで分散する際、0.6mm径のジルコニアビーズを使用し、ポット内の充填率は70%とした。ここで、スチレン−アクリル酸系樹脂分散剤には、共重合比70:30、Mw=8,000、酸価170のものを使用した。かかるスチレン−ア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カリウムを加えて80℃にて撹拌し、水溶液としたものを使用した。得られた顔料分散液は、平均分散粒径98nmで安定に分散されており、多分散度指数は0.16であった。次に、この顔料分散液を用いて顔料濃度が4%になるようにして、実施例1と同様の方法で、本比較例の記録用インクを調製した。
(Comparative Example 2)
A recording ink according to Comparative Example 2 was prepared as follows. That is, it was prepared using a pigment dispersed with a conventional polymer resin dispersion. First, a mixed liquid composed of 10 parts of carbon black (Black Pearls 880 manufactured by Cabot, USA), 6 parts of glycerin, 10 parts of styrene-acrylic acid resin dispersant, and 74 parts of water was placed in a sand mill manufactured by Kanada Rika Kogyo Co., Ltd. And dispersed at 1,500 rpm for 5 hours to obtain a
(比較例3)
比較例3にかかる記録用インクを下記の要領、即ち、従来の転相乳化法によるマイクロカプセル法で作製した。先ず、n−ブチルメタクリレート175部、n−ブチルアクリレート10.5部、β−ヒドロキシエチルメタクリレート37.5部、メタクリル酸26.8部及びt−ブチルパーオキシオクトエート20部からなる混合液を作製し、更に、メチルエチルケトン250部に窒素雰囲気下で撹拌しながら75℃に加熱し、上記混合液を2時間かけて滴下し、更に温度を維持したまま15時間反応させて樹脂溶液を作製した。次いで、この樹脂溶液を11.6部、ジエタノールアミン1.6部及びカーボンブラック(米国Cabot社製Black Pearls 880)30部を加え、総量150部とし平均粒径0.5mmのジルコニアビーズ500gを加え、ペイントシェーカーで4時間混練した。最後にジルコニアビーズを濾別して樹脂と顔料からなる分散液を得た。
(Comparative Example 3)
A recording ink according to Comparative Example 3 was prepared in the following manner, that is, by a microcapsule method using a conventional phase inversion emulsification method. First, a mixed solution comprising 175 parts of n-butyl methacrylate, 10.5 parts of n-butyl acrylate, 37.5 parts of β-hydroxyethyl methacrylate, 26.8 parts of methacrylic acid and 20 parts of t-butyl peroxyoctoate was prepared. Further, the mixture was heated to 250 ° C. with stirring in 250 parts of methyl ethyl ketone under a nitrogen atmosphere, the above mixed solution was dropped over 2 hours, and further reacted for 15 hours while maintaining the temperature to prepare a resin solution. Next, 11.6 parts of this resin solution, 1.6 parts of diethanolamine and 30 parts of carbon black (Black Pearls 880 manufactured by Cabot, USA) are added, and the total amount is 150 parts, and 500 g of zirconia beads having an average particle diameter of 0.5 mm are added. It knead | mixed for 4 hours with the paint shaker. Finally, zirconia beads were separated by filtration to obtain a dispersion composed of a resin and a pigment.
次に、更に純水を加えて、2倍に希釈し撹拌しながら、1規定の塩酸を加えていき、色材に樹脂が被覆するまで滴下した。尚、この時のpHは3〜5であった。次いで、吸引ろ過し、塩を水洗して含水ケーキを得た。pHが8.5〜9.5となるようにジエタノールアミン10%水溶液を加えた。更に1時間撹拌した後に色材濃度が10%となるように顔料分散液を調整した。得られた顔料分散液は、平均分散粒径98nmで安定に分散されており、多分散度指数は0.16であった。次に、この顔料分散液を用いて、顔料濃度が4%になるように、実施例1と同様の方法で、本比較例の記録用インク13を調製した。 Next, pure water was further added, diluted 1-fold, and 1N hydrochloric acid was added while stirring, and dropped until the color material was covered with the resin. In addition, pH at this time was 3-5. Subsequently, suction filtration was performed, and the salt was washed with water to obtain a water-containing cake. A 10% aqueous solution of diethanolamine was added so that the pH was 8.5 to 9.5. Further, after stirring for 1 hour, the pigment dispersion was adjusted so that the colorant concentration became 10%. The obtained pigment dispersion was stably dispersed with an average dispersion particle size of 98 nm, and the polydispersity index was 0.16. Next, using this pigment dispersion, a recording ink 13 of this comparative example was prepared in the same manner as in Example 1 so that the pigment concentration was 4%.
(比較例4)
比較例4にかかる記録用インクを下記の要領、即ち、従来の自己分散顔料と従来の転相乳化法によるマイクロカプセル法で作製した顔料の混合インクを作製した。比較例1で作製した顔料分散液と比較例3で作製した顔料分散液を用いて、これらの顔料濃度が、それぞれ2%濃度になるように、即ち、合計の顔料濃度が4%になるようにして、実施例1と同様の方法で、本比較例の記録用インクを調製した。
(Comparative Example 4)
A recording ink according to Comparative Example 4 was prepared in the following manner, that is, a mixed ink of a conventional self-dispersed pigment and a pigment prepared by a microcapsule method using a conventional phase inversion emulsification method. Using the pigment dispersion prepared in Comparative Example 1 and the pigment dispersion prepared in Comparative Example 3, these pigment concentrations are each 2%, that is, the total pigment concentration is 4%. Thus, a recording ink of this comparative example was prepared in the same manner as in Example 1.
(比較例5)
比較例5にかかる記録用インクを下記の要領、即ち、従来の自己分散顔料に従来の転相乳化法によるマイクロカプセル法で被覆処理を施して作製した顔料のインクを作製した。先ず、実施例1の顔料分散液1を90℃オーブンで乾燥させ粉体とした。次に、n−ブチルメタクリレート175部、n−ブチルアクリレート10.5部、β−ヒドロキシエチルメタクリレート37.5部、メタクリル酸26.8部及びt−ブチルパーオキシオクトエート20部からなる混合液を作製し、更に、メチルエチルケトン250部に窒素雰囲気下で撹拌しながら75℃に加熱し、上記混合液を2時間かけて滴下し、更に温度を維持したまま15時間反応させて樹脂溶液を作製した。次いで、この樹脂溶液を11.6部、ジエタノールアミン1.6部、及び乾燥させて得られたカーボンブラック顔料30部を加え、総量150部とし平均粒径0.5mmのジルコニアビーズ500gを加え、ペイントシェーカーで4時間混練した。最後にジルコニアビーズを濾別して樹脂と顔料からなる分散液を得た。
(Comparative Example 5)
A recording ink according to Comparative Example 5 was prepared in the following manner, that is, a pigment ink prepared by coating a conventional self-dispersed pigment by a microcapsule method using a conventional phase inversion emulsification method. First, the
次に、更に純水を加えて、2倍に希釈し撹拌しながら、1規定の塩酸を加えていき、色材に樹脂が被覆するまで滴下した。尚、この時のpHは3〜5であった。次いで、吸引ろ過し、塩を水洗して含水ケーキを得た。pHが8.5〜9.5となるようにジエタノールアミン10%水溶液を加えた。更に1時間撹拌した後に色材濃度が10%となるように顔料分散液を調整した。得られた顔料分散液は、平均分散粒径98nmで安定に分散されており、多分散度指数は0.16であった。次に、この顔料分散液を用いて、顔料濃度が4%になるようにして、実施例1と同様の方法で、本比較例の記録用インクを調製した。 Next, pure water was further added, diluted 1-fold, and 1N hydrochloric acid was added while stirring, and dropped until the color material was covered with the resin. In addition, pH at this time was 3-5. Subsequently, suction filtration was performed, and the salt was washed with water to obtain a water-containing cake. A 10% aqueous solution of diethanolamine was added so that the pH was 8.5 to 9.5. Further, after stirring for 1 hour, the pigment dispersion was adjusted so that the colorant concentration became 10%. The obtained pigment dispersion was stably dispersed with an average dispersion particle size of 98 nm, and the polydispersity index was 0.16. Next, a recording ink of this comparative example was prepared in the same manner as in Example 1 using this pigment dispersion so that the pigment concentration was 4%.
[評価]
(分散性色材の特性)
実施例1〜10及び比較例1〜5で得た各分散性色材或いは顔料分散液を構成する色材(以下、分散性色材という)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〜表3に示した。
[Evaluation]
(Dispersible colorant characteristics)
Each of the dispersible color materials obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 or the color material constituting the pigment dispersion (hereinafter referred to as dispersible color material) is observed by the methods described below, and various color materials are used. Table 1 to Table 3 show the obtained results.
<観察結果・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JSM−6700(日本電子ハイテック(株)製)にて5万倍にて観察し、樹脂微粒子が固着又は融着している様子が確認できたものを○、できなかったものを×として評価した。又、観察時、樹脂微粒子が点在していることが確認できたものを○、局在していたり、不均一に融着している様子がみられたものを×として点在性を評価した。更に固着、融着の状態を確認した。
<Observation results / spotting>
Each dispersible colorant is dispersed in water and dried, and is observed with a scanning electron microscope JSM-6700 (manufactured by JEOL Hi-Tech Co., Ltd.) at a magnification of 50,000, and resin fine particles are fixed or fused. The case where the state could be confirmed was evaluated as ○, and the case where the state was not confirmed was evaluated as ×. In addition, during observation, evaluation was made with ◯ indicating that the resin fine particles were scattered, and X indicating localized or non-uniform fusion. did. Furthermore, the state of fixation and fusion was confirmed.
<分散安定性>
各分散性色材の5%水分散液を純水で10倍に希釈し、分画分子量50,000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12,000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、条件を満たしたものを○、条件を満たさなかったものを×として単独分散性を評価した。
<Dispersion stability>
A 5% aqueous dispersion of each dispersible colorant is diluted 10-fold with pure water, concentrated to the original concentration using an ultrafiltration filter with a molecular weight cut off of 50,000, and the concentrated solution is centrifuged. At 12,000 rpm for 2 hours. The separated sediment is taken out and redispersed in pure water, and is visually dispersed uniformly. The average particle diameter measured by the dynamic light scattering method described later is 2 before the operation. It was confirmed that the dispersion was within the range, and the single dispersibility was evaluated by ◯ indicating that the condition was satisfied and × indicating that the condition was not satisfied.
<色材表面の電荷の有無確認、ゼータ電位の測定>
各分散性色材を水に分散し、遠心分離装置にて12,000回転、60分間の条件で分離し、分離後、色材を含んでいる下層の沈殿物を取り出し、これをトルエンに投入し、溶解した。次に、これを遠心分離装置において80,000回転させ、水不溶性色材を沈殿、分離させた。更に、この色材を洗浄後、純水中に再分散させて沈殿物の有無を確認した。沈殿物がないものは○、あるものは×とし、沈殿物がないものは各分散性色材を10万倍程度に純水で希釈し、マイクロテック・ニチオン社製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。更に、100個測定したそれぞれの値の標準偏差を求めた。
<Confirmation of presence or absence of charge on color material surface, measurement of zeta potential>
Each dispersible colorant is dispersed in water and separated in a centrifuge at 12,000 rpm for 60 minutes. After separation, the lower layer precipitate containing the colorant is taken out and put in toluene. And dissolved. Next, this was rotated 80,000 times in a centrifugal separator to precipitate and separate the water-insoluble colorant. Furthermore, this coloring material was washed and then redispersed in pure water to confirm the presence of precipitates. If there is no precipitate, the mark is ○, and if there is no precipitate, each dispersible colorant is diluted with pure water to about 100,000 times, and the cell is stopped with ZEECOM manufactured by Microtech Nichion. The value of the ζ potential on the surface was measured for 100 particles, and the average value was taken as the ζ potential of each color material. Furthermore, the standard deviation of each value measured for 100 was obtained.
<平均分散粒径>
各分散性色材を、大塚電子(株)製、ELS−8000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。
<Average dispersed particle size>
Each dispersible colorant was measured by a dynamic light scattering method using ELS-8000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., and the cumulant average value was defined as the average particle size.
<ガラス転移温度:Tg(℃)>
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DSC822eにて測定した。
<Glass transition temperature: Tg (° C.)>
The glass transition temperature of the resin fine particles adhering to each dispersible colorant was measured with a DSC822e manufactured by METTLER TOLEDO using a sample obtained by drying the dispersible colorant.
<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HCl水溶液を加え、遠心分離装置にて20,000rpm、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ウムを加えて撹拌した分散液を、更に遠心分離装置にて80,000rpm、2時間の条件にて沈降させた。上澄みを秤量し、0.1規定HClにて中和滴定より求めた中和量から、炭酸水素ナトリウ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ことが明らかな場合には、同様の手法にて、HClの代わりにNaOHを、炭酸水素ナトリウムの代わりに塩化アンモニウムを用いて求めた。
<Surface functional group density>
The surface functional group density of each dispersible colorant was determined as follows. A large excess of HCl aqueous solution is added to the aqueous dispersion of the color material, and the precipitate precipitated at 20,000 rpm for 1 hour in a centrifugal separator is redispersed in pure water, and the solid content is determined to obtain the precipitate. The dispersion obtained by weighing, adding a known amount of sodium hydrogen carbonate and stirring the mixture was further precipitated in a centrifuge at 80,000 rpm for 2 hours. The supernatant was weighed, and the surface functional group density was calculated by subtracting the blank value obtained by measuring the known amount of sodium bicarbonate and pure water from the neutralization amount obtained by neutralization titration with 0.1 N HCl. When it was clear that it had a cationic group as a polar group, NaOH was used instead of HCl and ammonium chloride was used instead of sodium bicarbonate in the same manner.
(記録用インクの評価方法及び評価結果)
上述した方法で得た各記録用インクを用い、インクジェット記録装置にて記録媒体への印字を行って、得られた画像について評価した。使用したインクジェット記録装置としてはキヤノン(株)製インクジェットプリンタBJS700を用いて画像を形成した。この時、ブラックインクはBCI−3eBkのタンクに注入し、シアン、マゼンタ、イエローはそれぞれの色のタンクに注入しセットした。そして、上記条件で印字した印字物の光学濃度(OD)、耐擦過性、耐マーカー性、吐出安定性を以下のようにして評価し、更に、インクそのものの長期保存安定性を確認し、その結果を表4〜6に示した。
(Evaluation method and evaluation result of recording ink)
Each recording ink obtained by the above-described method was used to print on a recording medium with an ink jet recording apparatus, and the obtained image was evaluated. As an ink jet recording apparatus used, an image was formed using an ink jet printer BJS700 manufactured by Canon Inc. At this time, black ink was injected into the BCI-3eBk tank, and cyan, magenta, and yellow were injected into the tanks of the respective colors and set. Then, the optical density (OD), scratch resistance, marker resistance and ejection stability of the printed matter printed under the above conditions are evaluated as follows, and further, the long-term storage stability of the ink itself is confirmed. The results are shown in Tables 4-6.
<光学濃度(OD)>
各記録用インクを用いてキヤノンPPC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)を測定した。印字物のODが1.4以上である場合をA、ODが0.8以上1.4未満である場合をB、ODが0.8未満である場合をCと、それぞれ評価した。但し、実施例2、3、4についてはBkテキストの代わりにそれぞれシアン、マゼンタ、イエローのテキストを印字し、それぞれの色における光学濃度を測定し、ODが1.0以上である場合をAとして評価した。
<Optical density (OD)>
After printing Bk text on Canon PPC paper using each recording ink, the optical density (OD) of the printed matter after one day was measured. The case where the OD of the printed matter was 1.4 or more was evaluated as A, the case where the OD was 0.8 or more and less than 1.4 was evaluated as B, and the case where the OD was less than 0.8 was evaluated as C. However, in Examples 2, 3, and 4, instead of Bk text, cyan, magenta, and yellow texts are printed, the optical density in each color is measured, and the case where OD is 1.0 or more is designated as A. evaluated.
<耐擦過性>
印字物の耐擦過性は、印字部分を40g/cm2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。
<Abrasion resistance>
The scratch resistance of the printed matter was evaluated based on the following criteria by rubbing the printed portion with a Silbon paper having a weight of 40 g /
A: There is no disorder of printing due to rubbing or smearing of the white part.
B: There is almost no disorder of printing due to rubbing and no smearing of the white part, and it is not worrisome.
C: Printing is greatly disturbed by rubbing, and white portions are stained.
<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・オプテクス)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、ペン先が殆ど汚れていない。
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。
<Marker resistance>
The marker resistance of the printed matter was evaluated based on the following criteria by tracing the printed portion once with a fluorescent yellow marker pen (Zebra Optix) and visually observing the disorder of the printed portion.
A: The printed part is not disturbed.
B: There is little disorder of printing in the traced part, and the pen tip is hardly soiled.
C: The trace of the traced part is greatly disturbed, and the pen tip is colored.
表に示した通り、いず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、いずれの記録用インクにおいても、優れた印字性能を示した。 As shown in the table, the observation results were good in any of the examples, and it was confirmed that a color material having good dispersion stability was obtained. In addition, any of the recording inks showed excellent printing performance.
[実施例11〜実施例12]
実施例1の色材を用い、モノマー混合液の種類、配合を変えずに製造条件を変えて分散性色材を作製した。
[Example 11 to Example 12]
Using the color material of Example 1, a dispersible color material was produced by changing the production conditions without changing the type and composition of the monomer mixture.
(実施例11)
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℃に加熱した状態で、モーターで撹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。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0.12部、過硫酸カリウム0.05部、スチレン−アクリル酸系樹脂分散剤(共重合比70:30、Mw=8,000、酸価170)0.2部及び水20部からなる。本実施例で用いたスチレン−ア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カリウムを加えて80℃にて撹拌し、20%水溶液としたものを使用した。得られた分散液を水にて10倍に希釈し、5,000rpm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12,500rpm、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11を得た。得られた分散性色材11が、4%濃度になるようにして、実施例1と同様の方法で、本実施例の記録用インク11を調製した。
(Example 11)
Using 100 parts of the
(実施例12)
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℃に加熱した状態で、モーターで撹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。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0.12部、過硫酸カリウム0.05部、スチレン−アクリル酸系樹脂分散剤(共重合比25:75、Mw=6,000、酸価420)0.2部及び水20部からなる。本実施例で用いたスチレン−ア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カリウムを加えて80℃にて撹拌し、20%水溶液としたものを使用した。得られた分散液を水にて10倍に希釈し、5,000rpm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12,500rpm、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12を得た。得られた分散性色材12が、4%濃度になるようにして、実施例1と同様の方法で、本実施例の記録用インク12を調製した。
(Example 12)
Using 100 parts of the
[評価]
(分散性色材の樹脂質量/顔料質量比)
実施例1、11及び12で得た各分散性色材について、樹脂質量/顔料質量の比(B/P)を測定した。80,000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、METTLER社製のTGA/SDTA851を用いて大気中において昇温を行ったときの、顔料及び樹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/Pを算出した。
[Evaluation]
(Resin dispersible colorant mass / pigment mass ratio)
For each dispersible colorant obtained in Examples 1, 11 and 12, the ratio of resin mass / pigment mass (B / P) was measured. The sediments centrifuged at 80,000 rpm for 2 hours were dried, weighed, and each of the pigment and the resin component when heated in the atmosphere using TGA / SDTA851 manufactured by METTTLER. The mass change before and after the decomposition temperature was determined, and B / P was calculated.
(記録用インクの評価方法及び評価結果)
実施例1〜10、比較例1〜5にて行ったのと同様に印字を行い、耐擦過性の評価を行った。結果を表7に示した。いずれも良好な耐擦過性を示したが、その中でも特にB/P比の大きい実施例11は特に優れた耐擦過性を示すことが目視にて確認された。
(Evaluation method and evaluation result of recording ink)
Printing was performed in the same manner as in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5, and scratch resistance was evaluated. The results are shown in Table 7. All showed good scratch resistance, but it was visually confirmed that Example 11 having a particularly large B / P ratio showed particularly excellent scratch resistance.
(実施例13)
実施例1と異なる極性の表面電荷を有する色材5を用いて記録用インク16を以下の要領で作製した。先ず、30gの水にH3N+C6H4N+(CH3)3Cl-・I-が3.08g溶けた溶液中に、硝酸銀1.69gを撹拌しながら加える。発生した沈殿物をろ過により除去し、ろ液を、水70gに比表面積が230m2/gでDBPAが70ml/100gのカーボンブラック10gが分散している懸濁液に撹拌しながら加える。次に、2.25gの濃硝酸を加え、それから水10gに0.83gの亜硝酸ナトリウムが溶けた溶液を加える。すると、下記に示す構造を有するN2 +C6H4N+(CH3)3基を有するジアゾニウム塩がカーボンブラックと反応して、窒素ガスが発生する。窒素ガスの泡が止まったら、その分散液を120℃のオーブンで乾燥する。この結果、カーボンブラックの表面にC6H4N+(CH3)3基が付いた生成物が得られた。この得られたカーボンブラック粉末を水に再分散させ、顔料濃度15%の自己分散型カーボンブラック分散体を得た。得られたカーボンブラックのカウンターイオンをイオン交換樹脂で酢酸の共役塩基に変換し、カーボンブラック分散体(色材5)を得た、次いでこれを固形分換算で10部になるように水を添加して調整し、顔料分散液16を得た。得られた顔料分散液16は、平均粒径105nmで安定に分散されており、多分散度指数は0.19であった。
(Example 13)
A recording ink 16 was produced in the following manner using the
次に、前記顔料分散液16を100部として、窒素雰囲気下55℃に加熱し、モーターで撹拌しながら、下記の組成の混合液を序々に滴下して加え、7時間重合を行った。該混合液は、メタクリル酸ベンジル4.2部、アクリル酸ジメチルアミノエチル1.8部、過硫酸カリウム0.3部及び過硫酸カリウムと等モルのチオ硫酸ナトリウムと水20部からなる。重合後、得られた分散液を水にて10倍に希釈し、5,000rpmにて10分間遠心分離を行って凝集成分を除去して分散性色材16を得た。 Next, 100 parts of the pigment dispersion 16 was heated to 55 ° C. in a nitrogen atmosphere, and a liquid mixture having the following composition was gradually added dropwise while stirring with a motor, and polymerization was performed for 7 hours. The mixture consists of 4.2 parts of benzyl methacrylate, 1.8 parts of dimethylaminoethyl acrylate, 0.3 part of potassium persulfate, equimolar amount of sodium thiosulfate and 20 parts of water. After the polymerization, the obtained dispersion was diluted 10 times with water, and centrifuged at 5,000 rpm for 10 minutes to remove the aggregating component, thereby obtaining a dispersible colorant 16.
得られた分散性色材の荷電性擬似微粒子を固着の観察確認、色材自体の分散性の確認は実施例1と同様に行った。更に、実施例1と同様にしてインクを作製した。次いで、実施例1と同様の方法で観察、及び各種の物性を測定し、得られた結果を表8に示した。更に、実施例1と同様にして記録用インクを用いて印字を行い、同様に評価し、結果を表9に示した。 Observation and confirmation of fixation of the obtained chargeable pseudo fine particles of the dispersible color material and confirmation of dispersibility of the color material itself were carried out in the same manner as in Example 1. Further, an ink was prepared in the same manner as in Example 1. Next, observation and various physical properties were measured in the same manner as in Example 1, and the obtained results are shown in Table 8. Further, printing was performed using the recording ink in the same manner as in Example 1, and the same evaluation was made. The results are shown in Table 9.
本発明によれば、水不溶性色材に樹脂付着固定する方法により、即ち、付着固定された樹脂の付着固定状態、形状、更には水不溶性色材の表面特性に至るまで改良することによって、付着固定配置状態をコントロールするにより、色材表面に付着固定する樹脂の特徴と水不溶性色材の表面の特徴を生かした加工が可能になった。よって、本質的に水に不溶である色材を用い、十分に分散安定性が高い分散性色材及びその簡便な製造方法を提供することが可能になった。更に、その分散性色材を用い、インク中で安定に分散させるだけでなく、得られる印字物が、優れた画像品位(画像濃度)と優れた耐擦過性、耐マーカー性とを両立したものとなる水性インクジェット記録用インクを提供することが可能となった。 According to the present invention, adhesion is improved by a method of adhering and fixing a resin to a water-insoluble coloring material, that is, by improving the adhesion and fixing state and shape of the adhering and fixing resin to the surface characteristics of the water-insoluble coloring material. By controlling the fixed arrangement state, processing that makes use of the characteristics of the resin that adheres and fixes to the surface of the colorant and the surface of the water-insoluble colorant can be performed. Therefore, it is possible to provide a dispersible color material having a sufficiently high dispersion stability and a simple production method using a color material that is essentially insoluble in water. Furthermore, using the dispersible colorant, not only can it be stably dispersed in the ink, but the resulting printed matter has both excellent image quality (image density), excellent scratch resistance, and marker resistance. It became possible to provide an aqueous inkjet recording ink.
1:色材
2−1:荷電性樹脂擬似微粒子
2−2:一部融着した荷電性樹脂擬似微粒子
2−3:融着した扁平状荷電性樹脂擬似微粒子
3:分散剤
4:モノマー
5:重合開始剤水溶液
6:分散性色材
7:モノマーが重合して形成されたオリゴマー
8:オリゴマーが水に不溶化した析出物
9−1:荷電性樹脂擬似微粒子中の親水性モノマーユニット部分
9−2:荷電性樹脂擬似微粒子中の疎水性モノマーユニット部分
10:色材との結合部位
11:荷電性樹脂擬似微粒子の色材との界面部分
12:色材に直接修飾された親水性基
1: Color material 2-1: Charged resin pseudo fine particles 2-2: Partially fused charge resin pseudo fine particles 2-3: Fused flat chargeable resin pseudo fine particles 3: Dispersant 4: Monomer 5: Polymerization initiator aqueous solution 6: Dispersible colorant 7: Oligomer formed by polymerization of monomer 8: Precipitate in which oligomer is insolubilized in water 9-1: Hydrophilic monomer unit portion 9-2 in charged resin pseudo fine particles : Hydrophobic
Claims (22)
An inkjet recording image formed by an inkjet recording apparatus using the water-based ink according to claim 16 or 18.
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