JP2024008101A - Aqueous ink, ink cartridge, and inkjet recording method - Google Patents
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Images
Landscapes
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Abstract
Description
本発明は、水性インク、インクカートリッジ、及びインクジェット記録方法に関する。 The present invention relates to an aqueous ink, an ink cartridge, and an inkjet recording method.
耐候性及び耐水性などの堅牢性を記録する画像に付与すべく、顔料を色材として含有するインクジェット用の水性インクが広く使用されている。近年、顔料を用いたインク(顔料インク)は、商業用や大判用のインクジェット記録装置で記録されるサイネージやグラフィックアートの分野においても展開されてきている。これらの分野では、品位だけでなく、記録工程、記録後の加工工程、物流、及び展示環境において削れや剥がれなどが生じないように、耐擦過性を有する画像を記録しうることが要求されている。 BACKGROUND ART Water-based inks for inkjet use containing pigments as coloring materials are widely used in order to impart fastness such as weather resistance and water resistance to recorded images. In recent years, inks using pigments (pigment inks) have been used in the fields of signage and graphic art, which are recorded using commercial and large-format inkjet recording devices. In these fields, it is required not only to improve quality but also to be able to record images with scratch resistance to prevent scratching or peeling during the recording process, post-recording processing process, logistics, and exhibition environment. There is.
また、顔料インクは、インクジェット記録方法で用いる記録ヘッドの内部に形成された微細なインク流路内で凝集及び固着しやすく、吐出状態が不安定になりやすい。さらに、記録後に長時間放置すると、回復動作を行っても、インクの吐出状態が元通りになりにくく、不吐出や吐出よれなどが発生しやすくなる。このため、固着しにくいインクとすることが要求されている。 Further, pigment ink tends to aggregate and stick within minute ink channels formed inside a recording head used in an inkjet recording method, and the ejection state tends to become unstable. Furthermore, if the ink is left for a long time after recording, even if a recovery operation is performed, the ink ejection state is difficult to return to its original state, and non-ejection or ejection skewing is likely to occur. For this reason, there is a demand for ink that is less likely to stick.
顔料は記録媒体の表面上に固体として存在するため、何らかの方法によって顔料を保護しなければ画像の耐擦過性を向上させることは困難である。記録する画像の耐擦過性を向上すべく、例えば、ポリエチレンなどの鎖状炭化水素で形成されたワックス粒子を含有するインク、及びこのインクを用いる記録方法が提案されている(特許文献1)。また、ポリオレフィンなどの鎖状炭化水素で形成された樹脂粒子を含有するインクと、インクの凝集を促進させる凝集促進剤を含有するプライマーと、を組み合わせたインクセットが提案されている(特許文献2)。 Since the pigment exists as a solid on the surface of the recording medium, it is difficult to improve the scratch resistance of the image unless the pigment is protected by some method. In order to improve the scratch resistance of recorded images, an ink containing wax particles formed of a chain hydrocarbon such as polyethylene and a recording method using this ink have been proposed (Patent Document 1). Furthermore, an ink set has been proposed that combines an ink containing resin particles formed from a chain hydrocarbon such as polyolefin and a primer containing an aggregation promoter that promotes aggregation of the ink (Patent Document 2). ).
本発明者らは、特許文献1及び2で提案された鎖状炭化水素で形成された樹脂粒子を含有するインクの固着回復性について検討した。具体的には、インクジェット方式の記録ヘッドからインクを吐出後、長時間放置してから吸引回復動作を実施した。その結果、インクの固着が解消せず、初期の正常な吐出正常へと回復させることが困難であることが判明した。すなわち、特許文献1及び2で提案されたインクを用いて、インクジェット記録装置を長時間放置後に画像を記録すると、インクの不吐出や吐出よれなどが発生しやすくなることがわかった。 The present inventors investigated the fixation recovery properties of inks containing resin particles formed from chain hydrocarbons proposed in Patent Documents 1 and 2. Specifically, after ink was ejected from an inkjet recording head, the ink was left to stand for a long time, and then a suction recovery operation was performed. As a result, it was found that the sticking of ink was not resolved and it was difficult to restore the initial normal ejection state. That is, it has been found that when an image is recorded using the inks proposed in Patent Documents 1 and 2 after an inkjet recording apparatus has been left unused for a long time, ink non-ejection or ejection distortion is likely to occur.
したがって、本発明の目的は、耐擦過性に優れた画像を記録することが可能な、固着回復性に優れたインクジェット用の水性インクを提供することにある。また、本発明の別の目的は、この水性インクを用いたインクカートリッジ、及びインクジェット記録方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide an aqueous inkjet ink that can record images with excellent scratch resistance and has excellent fixation recovery properties. Another object of the present invention is to provide an ink cartridge and an inkjet recording method using this aqueous ink.
すなわち、本発明によれば、顔料、樹脂粒子、及び水溶性樹脂を含有するインクジェット用の水性インクであって、前記樹脂粒子が、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、オゾケライト、及びセレシンからなる群より選択される少なくとも1種の第1樹脂で形成されており、前記水溶性樹脂が、結晶性を有する第2樹脂であることを特徴とする水性インクが提供される。 That is, according to the present invention, there is provided a water-based inkjet ink containing a pigment, resin particles, and a water-soluble resin, wherein the resin particles include polyethylene, oxidized polyethylene, Fischer-Tropsch wax, microcrystalline wax, paraffin wax, Provided is a water-based ink formed of at least one first resin selected from the group consisting of ozokerite and ceresin, wherein the water-soluble resin is a second resin having crystallinity. .
本発明によれば、耐擦過性に優れた画像を記録することが可能な、固着回復性に優れたインクジェット用の水性インクを提供することができる。また、本発明によれば、この水性インクを用いたインクカートリッジ、及びインクジェット記録方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an aqueous inkjet ink that can record images with excellent scratch resistance and has excellent fixation recovery properties. Further, according to the present invention, it is possible to provide an ink cartridge and an inkjet recording method using this aqueous ink.
以下に、好ましい実施の形態を挙げて、さらに本発明を詳細に説明する。本発明においては、化合物が塩である場合は、インク中では塩はイオンに解離して存在しているが、便宜上、「塩を含有する」と表現する。また、インクジェット用の水性インクのことを、単に「インク」と記載することがある。物性値は、特に断りのない限り、常温(25℃)における値である。 Hereinafter, the present invention will be further explained in detail by citing preferred embodiments. In the present invention, when a compound is a salt, the salt is dissociated into ions and exists in the ink, but for convenience, it is expressed as "containing a salt." Furthermore, water-based ink for inkjet is sometimes simply referred to as "ink." Physical property values are values at room temperature (25° C.) unless otherwise specified.
まず、本発明者らは、画像の耐擦過性を向上すべく、特性の異なるワックスを含有するインクについて検討した。その結果、ワックスの種類によらずに、インクの固着回復性は低下する傾向にあるが、鎖状炭化水素であるワックスで形成される樹脂粒子を含有するインクで記録した画像の耐擦過性は良好であることが判明した。さらに、鎖状炭化水素のうち、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、オゾケライト、セレシン、フィッシャートロプシュワックス、ポリエチレン、及び酸化ポリエチレンが好ましいことがわかった。樹脂粒子は、画像(形成される顔料層中)に残存しやすい。また、直鎖状及び分岐鎖状の炭化水素で実質的に形成された樹脂粒子は、結晶性が高く、結晶分子同士の間で強く相互作用している。このため、画像の強度が向上し、耐擦過性が高まると考えられる。 First, the present inventors studied inks containing waxes with different characteristics in order to improve the scratch resistance of images. As a result, the fixation recovery of ink tends to decrease regardless of the type of wax, but the scratch resistance of images recorded with ink containing resin particles formed from wax, which is a chain hydrocarbon, decreases. It turned out to be good. Furthermore, among the chain hydrocarbons, paraffin wax, microcrystalline wax, ozokerite, ceresin, Fischer-Tropsch wax, polyethylene, and oxidized polyethylene were found to be preferable. The resin particles tend to remain in the image (in the pigment layer to be formed). Further, resin particles substantially formed of linear and branched hydrocarbons have high crystallinity, and the crystal molecules interact strongly with each other. Therefore, it is thought that the strength of the image is improved and the scratch resistance is increased.
一方、ポリプロピレンワックスで形成された樹脂粒子を用いた場合には、結晶分子同士の間の相互作用が強くなりすぎる傾向にあるため、画像が硬く脆くなり、耐擦過性が向上しにくくなることがわかった。さらに、蜜蝋、鯨蝋、及びセラック蝋などの動物由来のワックス;カルナバ蝋、木蝋、ライスワックス、及びキャンデリラワックスなどの植物由来のワックス;モンタンワックスなどの鉱物由来のワックス;についても検討した。その結果、これらのワックスは炭化水素鎖を有する一方で、エステル結合やカルボン酸基をさらに有するため、分子間相互作用が弱く、画像の耐擦過性が向上しにくくなることがわかった。つまり、画像の耐擦過性を向上するためには、適度な分子間相互作用を持つワックスを選択する必要があり、鎖状炭化水素系ワックスの特定の種類のものが適していることが判明した。 On the other hand, when resin particles made of polypropylene wax are used, the interaction between crystal molecules tends to be too strong, resulting in images that are hard and brittle, making it difficult to improve scratch resistance. Understood. Furthermore, animal-derived waxes such as beeswax, spermaceti, and shellac wax; plant-derived waxes such as carnauba wax, wood wax, rice wax, and candelilla wax; and mineral-derived waxes such as montan wax were also investigated. As a result, it was found that while these waxes have hydrocarbon chains, they also have ester bonds and carboxylic acid groups, so intermolecular interactions are weak, making it difficult to improve the scratch resistance of images. In other words, in order to improve the scratch resistance of images, it is necessary to select a wax with appropriate intermolecular interactions, and it has been found that a specific type of chain hydrocarbon wax is suitable. .
次いで、本発明者らは、鎖状炭化水素で形成される樹脂粒子を含有するインクの固着回復性について検討した。その結果、鎖状炭化水素で形成される樹脂粒子に起因して、インクの固着回復性が特に低下することが判明した。樹脂粒子を構成する結晶成分の分子間相互作用によって樹脂粒子が凝集して凝集物が生成するとともに、水分蒸発により凝集物が堆積して固着した状態となる。そして、このような現象が長時間放置された吐出口近傍で発生すると、吐出口が塞がれやすくなり、インクの不吐出や吐出よれが生じやすくなると考えられる。 Next, the present inventors investigated the fixation recovery properties of ink containing resin particles formed of chain hydrocarbons. As a result, it was found that the fixation recovery property of the ink was particularly reduced due to the resin particles formed of chain hydrocarbons. The resin particles aggregate due to the intermolecular interaction of the crystalline components constituting the resin particles to form aggregates, and the aggregates accumulate and become fixed due to water evaporation. If such a phenomenon occurs in the vicinity of the ejection port that has been left unused for a long time, it is thought that the ejection port is likely to become clogged, leading to non-ejection or skewed ejection of ink.
本発明者らは、分子間相互作用を弱めて樹脂粒子の凝集を抑制すべく、樹脂粒子に安定して吸着しうる界面活性剤や樹脂分散剤などの添加剤を併用することについて検討した。その結果、上記した特定のワックスとともに結晶性を有する水溶性樹脂を含有させることで、インクの固着回復性が良好になることを見出し、本発明に至った。 The present inventors have studied the combined use of additives such as surfactants and resin dispersants that can be stably adsorbed to resin particles in order to weaken intermolecular interactions and suppress agglomeration of resin particles. As a result, it was discovered that the fixation recovery property of the ink can be improved by containing a crystalline water-soluble resin together with the above-mentioned specific wax, leading to the present invention.
結晶性を有する水溶性樹脂は、水を主な液媒体とする水性インク中に溶解している。このため、水溶性樹脂中の結晶部分は、分子レベルで液媒体中に拡散している。インク中に拡散した水溶性樹脂中の結晶部分は、結晶成分を有する樹脂粒子と分子間相互作用することで、樹脂粒子の表面に選択的かつ強固に吸着する。水溶性樹脂は、強固に吸着した樹脂粒子の表面から遊離しにくく、樹脂粒子同士の分子間相互作用を弱めて凝集を抑制するので、インクの固着回復性が向上すると考えられる。 A water-soluble resin having crystallinity is dissolved in an aqueous ink whose main liquid medium is water. Therefore, the crystalline portion in the water-soluble resin is diffused into the liquid medium at the molecular level. The crystalline portion in the water-soluble resin diffused into the ink selectively and firmly adsorbs to the surface of the resin particle through intermolecular interaction with the resin particle having a crystal component. The water-soluble resin is difficult to be released from the surface of the strongly adsorbed resin particles, weakens the intermolecular interaction between the resin particles, and suppresses aggregation, so it is thought that the fixation recovery property of the ink is improved.
また、結晶性を有する水溶性樹脂及び鎖状炭化水素で形成された樹脂粒子を含有するインクを用いると、水溶性樹脂を含有せず、樹脂粒子を含有するインクを用いた場合に比して、画像の耐擦過性がさらに向上することが判明した。水溶性樹脂が樹脂粒子同士の間に介在した状態のままで、記録媒体上で水分が蒸発すると、水溶性樹脂中の結晶部分同士の相互作用によって樹脂粒子の凝集力が高まり、画像の耐擦過性が向上すると考えられる。 In addition, when using an ink containing resin particles formed from a water-soluble resin having crystallinity and a chain hydrocarbon, compared to using an ink containing resin particles without containing a water-soluble resin, It was found that the scratch resistance of the image was further improved. When the water evaporates on the recording medium while the water-soluble resin remains interposed between the resin particles, the cohesive force of the resin particles increases due to the interaction between the crystal parts in the water-soluble resin, and the scratch resistance of the image increases. This is thought to improve performance.
なお、動物、植物、及び鉱物由来の上述のワックスで形成された樹脂粒子と、結晶性を有する水溶性樹脂とを組み合わせても、インクの固着回復性を向上させることは困難である。これは、動物由来などの上述のワックスで形成された樹脂粒子には、水溶性樹脂が吸着しうる部位が少なく、水溶性樹脂を樹脂粒子の周囲に安定的に存在させることが困難であるためと考えられる。 Note that even if resin particles made of the above waxes derived from animals, plants, and minerals are combined with a water-soluble resin having crystallinity, it is difficult to improve the fixation recovery property of the ink. This is because resin particles made of the above-mentioned animal-derived waxes have few sites where water-soluble resin can be adsorbed, and it is difficult to have water-soluble resin stably exist around the resin particles. it is conceivable that.
<インク>
本発明の水性インクは、顔料、樹脂粒子、及び水溶性樹脂を含有するインクジェット用の水性インクである。樹脂粒子は、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、オゾケライト、及びセレシンからなる群より選択される少なくとも1種の第1樹脂で形成されている。そして、水溶性樹脂は、結晶性を有する第2樹脂である。以下、インクを構成する各成分などについて詳細に説明する。
<Ink>
The aqueous ink of the present invention is an inkjet ink containing a pigment, resin particles, and a water-soluble resin. The resin particles are made of at least one first resin selected from the group consisting of polyethylene, oxidized polyethylene, Fischer-Tropsch wax, microcrystalline wax, paraffin wax, ozokerite, and ceresin. The water-soluble resin is a second resin having crystallinity. Each component constituting the ink will be described in detail below.
(顔料)
インクは、顔料を含有する。顔料の分散方式としては、樹脂分散剤により分散させた樹脂分散顔料、界面活性剤により分散させた顔料、及び顔料の粒子表面の少なくとも一部を樹脂などで被覆したマイクロカプセル顔料などを挙げることができる。また、顔料の粒子表面にアニオン性基などの親水性基を含む官能基を結合させた自己分散顔料や、顔料の粒子表面に高分子を含む有機基を化学的に結合させた顔料(樹脂結合型の自己分散顔料)などを用いることもできる。また、分散方式の異なる顔料を組み合わせて用いてもよい。
(pigment)
The ink contains pigment. Examples of pigment dispersion methods include resin-dispersed pigments dispersed with a resin dispersant, pigments dispersed with a surfactant, and microcapsule pigments in which at least a portion of the pigment particle surface is coated with a resin or the like. can. In addition, there are self-dispersing pigments in which functional groups containing hydrophilic groups such as anionic groups are bonded to the surface of pigment particles, and pigments in which organic groups containing polymers are chemically bonded to the surface of pigment particles (resin bonding). A type of self-dispersing pigment) can also be used. Further, pigments having different dispersion methods may be used in combination.
顔料としては、無機顔料や有機顔料などを用いることができる。顔料の具体例としては、カーボンブラック、酸化チタンなどの無機顔料;アゾ、フタロシアニン、キナクリドン、イソインドリノン、イミダゾロン、ジケトピロロピロール、ジオキサジンなどの有機顔料を挙げることができる。インク中の顔料の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上10.0質量%以下であることがさらに好ましい。 As the pigment, inorganic pigments, organic pigments, etc. can be used. Specific examples of pigments include inorganic pigments such as carbon black and titanium oxide; organic pigments such as azo, phthalocyanine, quinacridone, isoindolinone, imidazolone, diketopyrrolopyrrole, and dioxazine. The pigment content (mass%) in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 15.0% by mass or less, and 1.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, based on the total mass of the ink. It is more preferable that
樹脂分散剤としては、アニオン性基の作用によって顔料を水性媒体中に分散させうるものを用いることが好ましい。樹脂分散剤としては、後述するような樹脂、なかでも水溶性樹脂を用いることができる。インク中の顔料の含有量(質量%)は、樹脂分散剤の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.3倍以上10.0倍以下であることが好ましい。 As the resin dispersant, it is preferable to use one that can disperse the pigment in an aqueous medium by the action of an anionic group. As the resin dispersant, resins such as those described below, especially water-soluble resins, can be used. The pigment content (mass %) in the ink is preferably 0.3 times or more and 10.0 times or less relative to the resin dispersant content (mass %).
自己分散顔料としては、カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基などのアニオン性基が、顔料の粒子表面に直接又は他の原子団(-R-)を介して結合しているものを用いることができる。アニオン性基は、酸型及び塩型のいずれであってもよく、塩型である場合は、その一部が解離した状態及び全てが解離した状態のいずれであってもよい。アニオン性基が塩型である場合において、カウンターイオンとなるカチオンとしては、アルカリ金属カチオン、アンモニウム、有機アンモニウムなどを挙げることができる。他の原子団(-R-)の具体例としては、炭素原子数1乃至12の直鎖又は分岐のアルキレン基;フェニレン基やナフチレン基などのアリーレン基;カルボニル基;イミノ基;アミド基;スルホニル基;エステル基;エーテル基などを挙げることができる。また、これらの基を組み合わせた基であってもよい。 As a self-dispersing pigment, one in which an anionic group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, or a phosphonic acid group is bonded to the particle surface of the pigment directly or via another atomic group (-R-) is used. be able to. The anionic group may be either an acid type or a salt type, and when it is a salt type, it may be either partially or completely dissociated. When the anionic group is a salt type, examples of the cation serving as a counter ion include an alkali metal cation, ammonium, and organic ammonium. Specific examples of other atomic groups (-R-) include linear or branched alkylene groups having 1 to 12 carbon atoms; arylene groups such as phenylene groups and naphthylene groups; carbonyl groups; imino groups; amide groups; sulfonyl groups. Groups; ester groups; ether groups, etc. can be mentioned. Furthermore, a combination of these groups may be used.
(樹脂粒子)
インクは、第1樹脂で形成された樹脂粒子を含有する。第1樹脂は、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、オゾケライト、及びセレシンからなる群より選択される少なくとも1種である。第1樹脂は、水性媒体中に分散し、粒子径を有する状態で水性媒体中に存在しうる樹脂である。
(resin particles)
The ink contains resin particles made of a first resin. The first resin is at least one selected from the group consisting of polyethylene, polyethylene oxide, Fischer-Tropsch wax, microcrystalline wax, paraffin wax, ozokerite, and ceresin. The first resin is a resin that can be dispersed in an aqueous medium and exist in the aqueous medium in a state having a particle size.
ある樹脂が、樹脂粒子(水分散性樹脂)であるか、水溶性樹脂であるかについては、以下に示す方法にしたがって判断することができる。まず、酸価相当のアルカリ(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)により中和された樹脂を含む液体(樹脂固形分:10質量%)を用意する。次いで、用意した液体を純水で10倍(体積基準)に希釈して試料溶液を調製する。そして、試料溶液中の樹脂の粒子径を動的光散乱法により測定した場合に、粒子径を有する粒子が測定された場合に、その樹脂は「樹脂粒子(水分散性樹脂)」であると判断することができる。一方、試料溶液中の樹脂の粒子径を動的光散乱法により測定した場合に、粒子径を有する粒子が測定されない場合に、その樹脂は「水溶性樹脂」であると判断することができる。 Whether a certain resin is a resin particle (water-dispersible resin) or a water-soluble resin can be determined according to the method shown below. First, a liquid (resin solid content: 10% by mass) containing a resin neutralized with an alkali equivalent to an acid value (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) is prepared. Next, the prepared liquid is diluted 10 times (by volume) with pure water to prepare a sample solution. When the particle size of the resin in the sample solution is measured by dynamic light scattering, if particles with the same particle size are measured, the resin is determined to be "resin particles (water-dispersible resin)". can be judged. On the other hand, when the particle size of the resin in the sample solution is measured by dynamic light scattering and no particles having the same particle size are detected, the resin can be determined to be a "water-soluble resin."
動的光散乱法による粒度分布測定装置としては粒度分析計(例えば、商品名「UPA-EX150」、日機装製)などを使用することができる。この際の測定条件は、例えば、SetZero:30秒、測定回数:3回、測定時間:180秒、形状:真球形、屈折率:1.59、とすることができる。勿論、使用する粒度分布測定装置や測定条件などは上記に限られるものではない。中和した樹脂の粒子径を測定するのは、十分に中和されて粒子をより形成しにくい状態となっても、粒子が形成されていることを確認するためである。このような条件であっても粒子の形状を持つ樹脂は、水性インク中でも粒子の状態で存在する。 As a particle size distribution measuring device using a dynamic light scattering method, a particle size analyzer (for example, trade name "UPA-EX150", manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) or the like can be used. The measurement conditions at this time can be, for example, Set Zero: 30 seconds, number of measurements: 3 times, measurement time: 180 seconds, shape: spherical, and refractive index: 1.59. Of course, the particle size distribution measuring device and measurement conditions used are not limited to those described above. The purpose of measuring the particle diameter of the neutralized resin is to confirm that particles are being formed even if the resin is sufficiently neutralized and becomes more difficult to form particles. Even under such conditions, the resin having a particle shape exists in a particle state even in the aqueous ink.
第1樹脂は、酸化ポリエチレンであることが好ましい。酸化されていないポリエチレンは結晶性が高すぎることがあり、ポリエチレン同士の間に第2樹脂が過剰に存在しやすくなる。これにより、耐擦過性を向上する作用を示すポリエチレンが第2樹脂で被覆されやすくなり、画像の耐擦過性の向上効果がやや低下する場合がある。また、酸化ポリエチレン以外の第1樹脂は相対的に結晶性が低く、第1樹脂同士の間に第2樹脂が存在しにくくなり、耐擦過性の向上効果がやや低下する場合がある。 Preferably, the first resin is polyethylene oxide. Unoxidized polyethylene may have too high crystallinity, and an excessive amount of the second resin tends to exist between the polyethylenes. As a result, the polyethylene, which has the effect of improving the scratch resistance, becomes more likely to be covered with the second resin, and the effect of improving the scratch resistance of the image may be slightly reduced. In addition, the first resin other than oxidized polyethylene has relatively low crystallinity, making it difficult for the second resin to exist between the first resins, and the effect of improving scratch resistance may be slightly reduced.
第1樹脂は、酸価を有しなくてもよいが、酸価を有することが好ましい。酸価を有しない樹脂は電荷反発しないため、樹脂粒子同士が近接しやすくなる。このため、記録媒体上で水分が蒸発すると、第2樹脂が樹脂粒子同士の間に存在しにくくなり、耐擦過性の向上効果がやや低下する場合がある。第1樹脂の酸価は、40mgKOH/g以下であることが好ましい。第1樹脂の酸価が40mgKOH/g超であると、第2樹脂と電荷反発しやすくなる。このため、第2樹脂が樹脂粒子同士の間に介在しにくくなり、耐擦過性の向上効果がやや低下する場合がある。第1樹脂の酸価は、0mgKOH/g以上であることが好ましく、5mgKOH/g以上であることがさらに好ましい。 The first resin does not need to have an acid value, but preferably has an acid value. Since a resin without an acid value does not repel charges, the resin particles tend to come close to each other. Therefore, when moisture evaporates on the recording medium, it becomes difficult for the second resin to exist between the resin particles, and the effect of improving scratch resistance may be slightly reduced. The acid value of the first resin is preferably 40 mgKOH/g or less. When the acid value of the first resin exceeds 40 mgKOH/g, charge repulsion with the second resin is likely to occur. For this reason, the second resin is less likely to be interposed between the resin particles, and the effect of improving scratch resistance may be slightly reduced. The acid value of the first resin is preferably 0 mgKOH/g or more, more preferably 5 mgKOH/g or more.
第1樹脂及び後述する第2樹脂の酸価は、いずれも滴定法により測定及び算出することができる。具体的には、まず、樹脂を水中に分散又は溶解させた試料を用意する。次いで、電位差自動滴定装置を使用し、メチルグリコールキトサン溶液(後述する実施例では200/N滴定液を使用)を用いて電位差滴定して、樹脂1g当たりのアニオン官能基数を算出する。その後、算出したアニオン官能基数を水酸化カリウム(KOH)の質量に換算して、樹脂の酸価(mgKOH/g)を算出することができる。電位差自動滴定装置としては、例えば、商品名「AT510」(京都電子工業製)などを使用することができる。 The acid values of the first resin and the second resin described below can both be measured and calculated by a titration method. Specifically, first, a sample in which a resin is dispersed or dissolved in water is prepared. Next, using a potentiometric automatic titrator, potentiometric titration is performed using a methyl glycol chitosan solution (a 200/N titrant is used in the examples described later) to calculate the number of anionic functional groups per gram of resin. Thereafter, the acid value (mgKOH/g) of the resin can be calculated by converting the calculated number of anionic functional groups into the mass of potassium hydroxide (KOH). As the automatic potentiometric titrator, for example, the product name "AT510" (manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.) can be used.
第1樹脂の重量平均分子量は、2,000以上40,000以下であることが好ましい。第1樹脂の重量平均分子量が2,000未満であると、樹脂が柔らかく弱くなるため、耐擦過性の向上効果が低下する場合がある。一方、第1樹脂の重量平均分子量が40,000超であると、樹脂が硬く脆くなり、耐擦過性の向上効果が低下する場合がある。また、樹脂粒子を乳化法により製造する場合、樹脂が変形しにくくなり、樹脂粒子を調製することが困難になる場合がある。 The weight average molecular weight of the first resin is preferably 2,000 or more and 40,000 or less. When the weight average molecular weight of the first resin is less than 2,000, the resin becomes soft and weak, and the effect of improving scratch resistance may be reduced. On the other hand, if the weight average molecular weight of the first resin exceeds 40,000, the resin becomes hard and brittle, and the effect of improving scratch resistance may decrease. Furthermore, when resin particles are produced by an emulsification method, the resin becomes difficult to deform, which may make it difficult to prepare the resin particles.
インク中の第1樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.01質量%以上5.0質量%以下であることが好ましい。第1樹脂の含有量が0.01質量%未満であると、耐擦過性向上成分が少なくなるため、耐擦過性がやや低下する場合がある。一方、第1樹脂の含有量が5.0質量%超であると、第1樹脂が過剰になりやすく、インクの固着回復性の向上効果がやや低下する場合がある。インク中の第1樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上1.0質量%以下であることが好ましい。 The content (% by mass) of the first resin in the ink is preferably from 0.01% by mass to 5.0% by mass, based on the total mass of the ink. When the content of the first resin is less than 0.01% by mass, the scratch resistance improving component is reduced, so the scratch resistance may be slightly reduced. On the other hand, if the content of the first resin is more than 5.0% by mass, the first resin tends to be excessive, and the effect of improving the fixation recovery property of the ink may be slightly reduced. The content (% by mass) of the first resin in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less based on the total mass of the ink.
第1樹脂の融点は、40℃以上140℃以下であることが好ましい。第1樹脂の融点が40℃未満であると、樹脂が柔らかく弱くなるため、耐擦過性の向上効果がやや低下する場合がある。一方、第1樹脂の融点が140℃超であると、樹脂が硬く脆くなり、耐擦過性の向上効果がやや低下する場合がある。また、樹脂粒子を乳化化により製造する場合、樹脂が変形しにくくなり、樹脂粒子を調製することが困難になる場合がある。第1樹脂の融点は、110℃以上であることがさらに好ましい。第1樹脂の融点が110℃未満であると、結晶性が低くなるので、耐擦過性の向上効果がやや低下する場合がある。 The melting point of the first resin is preferably 40°C or more and 140°C or less. If the melting point of the first resin is less than 40° C., the resin becomes soft and weak, so that the effect of improving scratch resistance may be slightly reduced. On the other hand, if the melting point of the first resin exceeds 140° C., the resin becomes hard and brittle, and the effect of improving scratch resistance may be slightly reduced. Moreover, when producing resin particles by emulsification, the resin becomes difficult to deform, which may make it difficult to prepare the resin particles. It is more preferable that the first resin has a melting point of 110° C. or higher. If the melting point of the first resin is less than 110°C, the crystallinity will be low, so the effect of improving scratch resistance may be slightly reduced.
第1樹脂で形成される樹脂粒子の体積基準の累積50%粒子径(D50)は、30nm以上300nm以下であることが好ましい。樹脂粒子のD50が30nm未満であると、インクが付与された記録媒体において、樹脂粒子が顔料粒子の隙間に入り込みやすくなるため、耐擦過性の向上効果が低下する場合がある。一方、樹脂粒子のD50が300nm超であると、インク中で樹脂粒子が分離して浮遊しやすくなることがある。 The volume-based cumulative 50% particle diameter (D 50 ) of the resin particles formed of the first resin is preferably 30 nm or more and 300 nm or less. If the D50 of the resin particles is less than 30 nm, the resin particles tend to enter the gaps between the pigment particles in the recording medium to which the ink has been applied, so that the effect of improving scratch resistance may be reduced. On the other hand, if the D50 of the resin particles exceeds 300 nm, the resin particles may easily separate and float in the ink.
(水溶性樹脂)
インクは、水溶性樹脂を含有する。水溶性樹脂は、結晶性を有する第2樹脂である。第2樹脂は、結晶性を有する水溶性樹脂であれば特に限定されない。第2樹脂としては、例えば、ポリエステル、α-オレフィン-無水マレイン酸共重合体、エチレン-アクリル酸共重合体、水溶性ナイロン、及びポリビニルアルコールなどを挙げることができる。
(Water-soluble resin)
The ink contains a water-soluble resin. The water-soluble resin is a second resin having crystallinity. The second resin is not particularly limited as long as it is a water-soluble resin having crystallinity. Examples of the second resin include polyester, α-olefin-maleic anhydride copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, water-soluble nylon, and polyvinyl alcohol.
樹脂が「結晶性を有する」か否かについては、JIS K 6863:1994に準拠して測定される「R&B軟化点」により判断することができる。すなわち、ガラス転移温度以上のR&B軟化点を有する樹脂は、「結晶性を有する」と判断することができる。樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量測定機(例えば、商品名「DSC2500」(TAインスツルメントジャパン製))を使用して測定することができる。 Whether or not a resin "has crystallinity" can be determined by the "R&B softening point" measured in accordance with JIS K 6863:1994. That is, a resin having an R&B softening point equal to or higher than the glass transition temperature can be determined to "have crystallinity." The glass transition temperature of the resin can be measured using a differential scanning calorimeter (for example, trade name "DSC2500" (manufactured by TA Instruments Japan)).
ポリエステルは、通常、ポリカルボン酸とポリオールの縮合物である。ポリエステルが芳香族化合物に由来するユニットを構成ユニットとして含むことで、ポリエステルの結晶性が向上する。また、スルホン酸に由来するユニットや、ジカルボン酸と異なるカルボン酸に由来するユニットを含むことで、ポリエステルの水溶性が向上する。具体的には、イソフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジメチル、及び2,6-ナフタレンジカルボン酸ジメチルなどに由来するユニットを含むポリエステルは、より好ましい結晶性を有する。また、無水トリメリット酸及び5-スルホイソフタル酸ジメチルナトリウムなどに由来するユニットを含むポリエステルは、より好ましい水溶性を有する。 Polyesters are usually condensates of polycarboxylic acids and polyols. When the polyester contains a unit derived from an aromatic compound as a constituent unit, the crystallinity of the polyester is improved. Moreover, the water solubility of the polyester is improved by including a unit derived from a sulfonic acid or a unit derived from a carboxylic acid different from a dicarboxylic acid. Specifically, polyesters containing units derived from dimethyl isophthalate, dimethyl terephthalate, dimethyl 2,6-naphthalene dicarboxylate, etc. have more preferable crystallinity. Further, polyesters containing units derived from trimellitic anhydride, dimethyl sodium 5-sulfoisophthalate, etc. have more preferable water solubility.
α-オレフィン-無水マレイン酸共重合体は、α-オレフィンの炭化水素鎖が長いと、結晶性が向上する。また、α-オレフィン-無水マレイン酸共重合体は、無水マレイン酸に由来するユニットの割合が多いと、水溶性が向上する。具体的には、α-オレフィンの炭化水素数が12以上であるとともに、酸価が100mgKOH/g以上あるα-オレフィン-無水マレイン酸共重合体は、より好ましい結晶性及び水溶性を有する。 The α-olefin-maleic anhydride copolymer has improved crystallinity when the α-olefin has a long hydrocarbon chain. Further, the α-olefin-maleic anhydride copolymer has improved water solubility when the proportion of units derived from maleic anhydride is high. Specifically, an α-olefin-maleic anhydride copolymer in which the α-olefin has a hydrocarbon number of 12 or more and an acid value of 100 mgKOH/g or more has more preferable crystallinity and water solubility.
エチレン-アクリル酸共重合体は、エチレンとアクリル酸の二元共重合体であることが好ましい。エチレン-アクリル酸共重合体は、エチレンに由来するユニット(エチレン骨格)を有するので、結晶性が高く、樹脂粒子に吸着しやすく、インクの固着回復性をより向上させることができる。 The ethylene-acrylic acid copolymer is preferably a binary copolymer of ethylene and acrylic acid. Since the ethylene-acrylic acid copolymer has a unit derived from ethylene (ethylene skeleton), it has high crystallinity, is easily adsorbed to resin particles, and can further improve the fixation recovery property of the ink.
エチレン-アクリル酸共重合体は、アクリル酸に由来するユニットの割合が多いと、水溶性が向上する。一方、(メタ)アクリル酸エステルに由来するユニットをさらに有するエチレン-アクリル酸共重合体は、結晶性及び水溶性が低下しやすくなる。具体的には、エチレンに由来するユニット及びアクリル酸に由来するユニットのみで構成されるとともに、酸価が20mgKOH/g以上であるエチレン-アクリル酸共重合体は、より好ましい結晶性及び水溶性を有する。 The water solubility of the ethylene-acrylic acid copolymer improves when the proportion of units derived from acrylic acid is high. On the other hand, an ethylene-acrylic acid copolymer further having a unit derived from a (meth)acrylic acid ester tends to have lower crystallinity and water solubility. Specifically, an ethylene-acrylic acid copolymer that is composed only of units derived from ethylene and units derived from acrylic acid and has an acid value of 20 mgKOH/g or more has more preferable crystallinity and water solubility. have
第2樹脂は、ポリエステル及びエチレン-アクリル酸共重合体の少なくとも一方であることが好ましい。主鎖にエステル結合を有しない樹脂は水素結合が強いため、樹脂同士で強く相互作用して樹脂粒子に吸着しにくくなり、固着回復性の向上効果が低下する場合がある。 The second resin is preferably at least one of polyester and ethylene-acrylic acid copolymer. Since resins that do not have ester bonds in their main chains have strong hydrogen bonds, the resins interact strongly with each other and become difficult to adsorb onto resin particles, which may reduce the effect of improving fixation recovery.
第2樹脂は、ナフタレン骨格を有するポリエステルであることが好ましい。ナフタレン骨格を有するポリエステルは結晶性が高いため、樹脂粒子に吸着しやすく、インクの固着回復性をより向上させることができる。 The second resin is preferably a polyester having a naphthalene skeleton. Since polyester having a naphthalene skeleton has high crystallinity, it is easily adsorbed to resin particles and can further improve the fixation recovery property of the ink.
第2樹脂は、酸価を有しなくてもよいが、酸価を有することが好ましい。酸価を有しない樹脂は、樹脂粒子同士の分子間相互作用を妨げにくいことがあり、インクの固着回復性の向上効果が低下する場合がある。第2樹脂の酸価は、40mgKOH/g以下であることが好ましい。第2樹脂の酸価が40mgKOH/g超であると、電荷反発によって樹脂粒子への吸着力が低下しやすく、インクの固着回復性の向上効果が低下する場合がある。第2樹脂の酸価は、0mgKOH/g以上であることが好ましく、5mgKOH/g以上であることがさらに好ましい。 The second resin does not need to have an acid value, but preferably has an acid value. Resins that do not have an acid value may be difficult to prevent intermolecular interactions between resin particles, and the effect of improving ink fixation recovery may be reduced. The acid value of the second resin is preferably 40 mgKOH/g or less. If the acid value of the second resin exceeds 40 mgKOH/g, the adsorption force to the resin particles tends to decrease due to charge repulsion, and the effect of improving the fixation recovery property of the ink may decrease. The acid value of the second resin is preferably 0 mgKOH/g or more, more preferably 5 mgKOH/g or more.
第1樹脂の酸価と第2樹脂の酸価の差は、15mgKOH/g以下であることが好ましい。2つの樹脂の酸価の差が15mgKOH/g超であると、樹脂粒子表面の電荷密度に偏りが生じ、分散性が不安定になって凝集しやすくなることがある。これにより、インクの固着回復性の向上効果が低下する場合がある。第1樹脂の酸価と第2樹脂の酸価の差は、0mgKOH/gであってもよく、1mgKOH/g以上であることが好ましい。 The difference between the acid value of the first resin and the acid value of the second resin is preferably 15 mgKOH/g or less. If the difference in acid value between the two resins exceeds 15 mgKOH/g, the charge density on the surface of the resin particles will be uneven, and the dispersibility may become unstable and agglomeration may occur. As a result, the effect of improving ink fixation recovery properties may be reduced. The difference between the acid value of the first resin and the acid value of the second resin may be 0 mgKOH/g, and is preferably 1 mgKOH/g or more.
インク中の第2樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.001質量%以上5.0質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上1.0質量%以下であることがさらに好ましい。インク中の第2樹脂の含有量(質量%)は、第1樹脂の含有量(質量%)に対する質量比率で、1.0倍以上3.0倍以下であることが好ましい。上記の質量比率が1.0倍未満であると、樹脂粒子に吸着する第2樹脂の量が減少し、インクの固着回復性の向上効果が低下する場合がある。一方、上記の質量比率が3.0倍超であると、第2樹脂の量が過剰になり、耐擦過性を示す樹脂粒子が第2樹脂で被覆されやすくなり、画像の耐擦過性の向上効果がやや低下する場合がある。 The content (mass%) of the second resin in the ink is preferably 0.001% by mass or more and 5.0% by mass or less, and 0.1% by mass or more and 1.0% by mass, based on the total mass of the ink. % or less is more preferable. The content (mass %) of the second resin in the ink is preferably 1.0 times or more and 3.0 times or less relative to the content (mass %) of the first resin. When the above mass ratio is less than 1.0 times, the amount of the second resin adsorbed to the resin particles decreases, and the effect of improving the fixation recovery property of the ink may decrease. On the other hand, if the above mass ratio is more than 3.0 times, the amount of the second resin becomes excessive, and the resin particles exhibiting scratch resistance are likely to be covered with the second resin, improving the scratch resistance of the image. The effect may be slightly reduced.
第2樹脂の軟化点は、40℃以上200℃以下であることが好ましい。第2樹脂の軟化点が40℃未満であると、結晶性が低下して樹脂粒子へ吸着しにくくなり、インクの固着回復性の向上効果がやや低下する場合がある。一方、第2樹脂の軟化点が200℃超であると、樹脂が硬く脆くなるため、画像の耐擦過性の向上効果がやや低下する場合がある。第2樹脂の軟化点は、JIS K 6863:1994に準拠して測定される前述の「R&B軟化点」である。 The softening point of the second resin is preferably 40°C or more and 200°C or less. If the softening point of the second resin is less than 40° C., the crystallinity of the second resin decreases, making it difficult to adsorb onto the resin particles, and the effect of improving the fixation recovery property of the ink may be slightly decreased. On the other hand, if the softening point of the second resin exceeds 200° C., the resin becomes hard and brittle, so that the effect of improving the scratch resistance of the image may be slightly reduced. The softening point of the second resin is the aforementioned "R&B softening point" measured in accordance with JIS K 6863:1994.
第2樹脂の軟化点は、樹脂粒子を形成する第1樹脂の融点以上であることが好ましい。第2樹脂の軟化点が第1樹脂の融点未満であると、第2樹脂の結晶性が第1樹脂の結晶性よりも低くなることがある。このため、第2樹脂が樹脂粒子に吸着しにくくなることがあり、インクの固着回復性の向上効果が低下する場合がある。 The softening point of the second resin is preferably higher than the melting point of the first resin forming the resin particles. If the softening point of the second resin is lower than the melting point of the first resin, the crystallinity of the second resin may be lower than that of the first resin. For this reason, the second resin may become difficult to adsorb to the resin particles, and the effect of improving ink fixation recovery may be reduced.
第2樹脂の重量平均分子量は、2,000以上30,000以下であることが好ましい。第2樹脂の重量平均分子量が2,000未満であると、結晶性が低下して樹脂粒子に吸着しにくくなり、インクの固着回復性の向上効果が低下する場合がある。一方、第2樹脂の重量平均分子量が30,000超であると、樹脂が硬く脆くなり、耐擦過性の向上効果が低下する場合がある。 The weight average molecular weight of the second resin is preferably 2,000 or more and 30,000 or less. If the weight average molecular weight of the second resin is less than 2,000, the crystallinity of the second resin decreases, making it difficult to adsorb onto resin particles, and the effect of improving the fixation recovery property of the ink may decrease. On the other hand, if the weight average molecular weight of the second resin exceeds 30,000, the resin becomes hard and brittle, and the effect of improving scratch resistance may be reduced.
(水性媒体)
インクは、水性媒体として少なくとも水を含有する水性インクである。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。インクには、水性媒体としてさらに水溶性有機溶剤を含有させることができる。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。また、水溶性有機溶剤としては、インクに一般的に用いられているものをいずれも用いることができる。例えば、アルコール類、(ポリ)アルキレングリコール類、グリコールエーテル類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類などを挙げることができる。インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。
(aqueous medium)
The ink is an aqueous ink containing at least water as an aqueous medium. As water, it is preferable to use deionized water or ion-exchanged water. The water content (mass%) in the ink is preferably 50.0% by mass or more and 95.0% by mass or less, based on the total mass of the ink. The ink can further contain a water-soluble organic solvent as an aqueous medium. As water, it is preferable to use deionized water or ion-exchanged water. The water content (mass%) in the ink is preferably 50.0% by mass or more and 95.0% by mass or less, based on the total mass of the ink. Further, as the water-soluble organic solvent, any one commonly used for ink can be used. Examples include alcohols, (poly)alkylene glycols, glycol ethers, nitrogen-containing compounds, and sulfur-containing compounds. The content (mass%) of the water-soluble organic solvent in the ink is preferably 3.0% by mass or more and 50.0% by mass or less, based on the total mass of the ink.
(その他の添加剤)
インクは、上記した成分以外にも必要に応じて、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどの多価アルコール類や、尿素、エチレン尿素などの尿素誘導体などの、常温で固体の水溶性有機化合物を含有してもよい。さらに、インクは、必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、及びその他の樹脂などの種々の添加剤を含有してもよい。
(Other additives)
In addition to the above ingredients, the ink may also contain water-soluble organic compounds that are solid at room temperature, such as polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and trimethylolethane, and urea derivatives such as urea and ethylene urea. You may. Furthermore, the ink may contain surfactants, pH adjusters, rust inhibitors, preservatives, antifungal agents, antioxidants, reduction inhibitors, evaporation accelerators, chelating agents, and other resins, etc., as necessary. It may contain various additives.
(インクの物性)
インクは、インクジェット方式に適用する水性インクであるので、その物性値を適切に制御することが好ましい。具体的には、プレート法により測定される、25℃におけるインクの表面張力は、20mN/m以上60mN/m以下であることが好ましく、25mN/m以上45mN/m以下であることがさらに好ましい。また、25℃におけるインクの粘度は、1.0mPa・s以上10.0mPa・s以下であることが好ましく、1.0mPa・s以上5.0mPa・s以下であることがさらに好ましい。また、25℃におけるインクのpHは、7.0以上10.0以下であることが好ましい。
(Physical properties of ink)
Since the ink is a water-based ink applied to the inkjet method, it is preferable to appropriately control its physical property values. Specifically, the surface tension of the ink at 25° C., measured by a plate method, is preferably 20 mN/m or more and 60 mN/m or less, and more preferably 25 mN/m or more and 45 mN/m or less. Further, the viscosity of the ink at 25° C. is preferably 1.0 mPa·s or more and 10.0 mPa·s or less, and more preferably 1.0 mPa·s or more and 5.0 mPa·s or less. Further, the pH of the ink at 25° C. is preferably 7.0 or more and 10.0 or less.
<インクカートリッジ>
本発明のインクカートリッジは、インクと、このインクを収容するインク収容部とを備える。そして、このインク収容部に収容されているインクが、上記で説明した本発明の水性インクである。図1は、本発明のインクカートリッジの一実施形態を模式的に示す断面図である。図1に示すように、インクカートリッジの底面には、記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口12が設けられている。インクカートリッジの内部はインクを収容するためのインク収容部となっている。インク収容部は、インク収容室14と、吸収体収容室16とで構成されており、これらは連通口18を介して連通している。また、吸収体収容室16はインク供給口12に連通している。インク収容室14には液体のインク20が収容されており、吸収体収容室16には、インクを含浸状態で保持する吸収体22及び24が収容されている。インク収容部は、液体のインクを収容するインク収容室を持たず、収容されるインク全量を吸収体により保持する形態であってもよい。また、インク収容部は、吸収体を持たず、インクの全量を液体の状態で収容する形態であってもよい。さらには、インク収容部と記録ヘッドとを有するように構成された形態のインクカートリッジとしてもよい。
<Ink cartridge>
The ink cartridge of the present invention includes ink and an ink storage portion that stores the ink. The ink contained in this ink storage portion is the water-based ink of the present invention described above. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an ink cartridge of the present invention. As shown in FIG. 1, an
<インクジェット記録方法>
本発明のインクジェット記録方法は、上記で説明した本発明の水性インクをインクジェット方式の記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録する方法である。インクを吐出する方式としては、インクに力学的エネルギーを付与する方式や、インクに熱エネルギーを付与する方式が挙げられる。本発明においては、インクに熱エネルギーを付与してインクを吐出する方式を採用することが特に好ましい。本発明のインクを用いること以外、インクジェット記録方法の工程は公知のものとすればよい。
<Inkjet recording method>
The inkjet recording method of the present invention is a method of recording an image on a recording medium by ejecting the aqueous ink of the present invention described above from an inkjet recording head. Examples of methods for ejecting ink include a method of applying mechanical energy to the ink and a method of applying thermal energy to the ink. In the present invention, it is particularly preferable to adopt a method of ejecting ink by applying thermal energy to the ink. Other than using the ink of the present invention, the steps of the inkjet recording method may be those known in the art.
図2は、本発明のインクジェット記録方法に用いられるインクジェット記録装置の一例を模式的に示す図であり、(a)はインクジェット記録装置の主要部の斜視図、(b)はヘッドカートリッジの斜視図である。インクジェット記録装置には、記録媒体32を搬送する搬送手段(不図示)、及びキャリッジシャフト34が設けられている。キャリッジシャフト34にはヘッドカートリッジ36が搭載可能となっている。ヘッドカートリッジ36は記録ヘッド38及び40を具備しており、インクカートリッジ42がセットされるように構成されている。ヘッドカートリッジ36がキャリッジシャフト34に沿って主走査方向に搬送される間に、記録ヘッド38及び40から記録媒体32に向かってインク(不図示)が吐出される。そして、記録媒体32が搬送手段(不図示)により副走査方向に搬送されることによって、記録媒体32に画像が記録される。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of an inkjet recording device used in the inkjet recording method of the present invention, in which (a) is a perspective view of the main part of the inkjet recording device, and (b) is a perspective view of the head cartridge. It is. The inkjet recording apparatus is provided with a conveying means (not shown) for conveying the
記録ヘッドには、吐出するインクを加温するインクの温度制御手段を設けることが好ましい。加温したインクを吐出することで、インクの固着回復性をより向上させることができる。記録ヘッドから吐出するインクの温度は、40℃以上とすることが好ましい。吐出するインクの温度が40℃未満であると、水分蒸発後のインク中における樹脂粒子のブラウン運動が弱まり、樹脂粒子が液媒体中に拡散しにくくなるので、インクの固着回復性の向上効果が低下する場合がある。記録ヘッドから吐出するインクの温度は、70℃以下とすることが好ましく、60℃以下とすることがさらに好ましい。インクの温度制御手段としては、例えば、記録ヘッドに接触するように配設されるインク温度調整用のヒーターや、インク吐出用のヒーターなどを挙げることができる。インク吐出用のヒーターによってインクを加温するには、例えば、インクが吐出しない程度の電流を繰り返し通電すればよい。インクの温度は、記録ヘッドに設けた温度センサーで読み取ることができる。 Preferably, the recording head is provided with an ink temperature control means for heating the ink to be ejected. By discharging the heated ink, the fixation recovery property of the ink can be further improved. The temperature of the ink ejected from the recording head is preferably 40° C. or higher. If the temperature of the ink to be ejected is less than 40°C, the Brownian motion of the resin particles in the ink after water evaporates will be weakened, making it difficult for the resin particles to diffuse into the liquid medium, so the effect of improving the fixation recovery of the ink will be reduced. It may decrease. The temperature of the ink ejected from the recording head is preferably 70°C or lower, more preferably 60°C or lower. Examples of the ink temperature control means include a heater for adjusting the ink temperature and a heater for discharging ink, which are arranged so as to be in contact with the recording head. In order to heat the ink with the ink ejection heater, for example, it is sufficient to repeatedly apply a current to an extent that the ink is not ejected. The temperature of the ink can be read by a temperature sensor provided in the print head.
インク中の樹脂粒子を形成する第1樹脂の融点よりも40℃以上低い温度のインクを記録ヘッドから吐出することが好ましい。吐出するインクの温度と第1樹脂の融点の差が40℃未満であると、分子が動きやすくなるために樹脂粒子が変形しやすくなる。このため、樹脂粒子の表面状態が変化して表面積が増加し、凝集しやすくなるので、インクの固着回復性の向上効果が低下する場合がある。樹脂粒子を形成する第1樹脂の融点及び記録ヘッドから吐出するインクの温度の差は、100℃以下とすることが好ましい。 It is preferable to eject ink from the recording head at a temperature that is 40° C. or more lower than the melting point of the first resin forming the resin particles in the ink. If the difference between the temperature of the ink to be ejected and the melting point of the first resin is less than 40° C., the molecules will move more easily and the resin particles will be more likely to deform. For this reason, the surface condition of the resin particles changes, the surface area increases, and they become more likely to aggregate, which may reduce the effect of improving the fixation recovery property of the ink. The difference between the melting point of the first resin forming the resin particles and the temperature of the ink ejected from the recording head is preferably 100° C. or less.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。成分量に関して「部」及び「%」と記載しているものは特に断らない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples in any way unless it exceeds the gist thereof. Regarding component amounts, "parts" and "%" are based on mass unless otherwise specified.
<顔料分散液の調製>
(顔料分散液1)
C.I.ピグメントブルー15:3(商品名「Hostaperm Blue B2G」クラリアント製)12.0部、樹脂分散剤の水溶液24.0部、及びイオン交換水を64.0部、を混合して混合物を得た。樹脂分散剤の水溶液としては、酸価250mgKOH/g、重量平均分子量8,000のスチレン-アクリル酸共重合体を、10.0%水酸化ナトリウム水溶液で中和して得た、樹脂の含有量が20.0%の水溶液を用いた。得られた混合物をバッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に仕込み、0.3mmのジルコニアビーズを85部充填し、水冷しながら3時間分散した。その後、遠心分離して粗大粒子を含む非分散物を除去した。さらに、ポアサイズ3.0μmのセルロースアセテートフィルター(アドバンテック製)にて加圧ろ過して、顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が4.0%の顔料分散液1を調製した。
<Preparation of pigment dispersion>
(Pigment dispersion liquid 1)
C. I. A mixture was obtained by mixing 12.0 parts of Pigment Blue 15:3 (trade name "Hostaperm Blue B2G" manufactured by Clariant), 24.0 parts of an aqueous solution of a resin dispersant, and 64.0 parts of ion-exchanged water. The aqueous solution of the resin dispersant was obtained by neutralizing a styrene-acrylic acid copolymer with an acid value of 250 mgKOH/g and a weight average molecular weight of 8,000 with a 10.0% aqueous sodium hydroxide solution. An aqueous solution containing 20.0% was used. The resulting mixture was placed in a batch type vertical sand mill (manufactured by Imex), filled with 85 parts of 0.3 mm zirconia beads, and dispersed for 3 hours while cooling with water. Thereafter, non-dispersed matter containing coarse particles was removed by centrifugation. Furthermore, pressure filtration was performed using a cellulose acetate filter (manufactured by Advantech) with a pore size of 3.0 μm to prepare a pigment dispersion liquid 1 having a pigment content of 10.0% and a resin content of 4.0%.
(顔料分散液2)
顔料の種類をC.I.ピグメントイエロー74(商品名「Hansa yellow 5GXB」、クラリアント製)に変更したこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして、顔料分散液2を調製した。顔料分散液2中の顔料の含有量は10.0%、樹脂の含有量は4.0%であった。
(Pigment dispersion liquid 2)
The type of pigment is C. I. Pigment dispersion 2 was prepared in the same manner as in the case of pigment dispersion 1, except that the pigment was changed to Pigment Yellow 74 (trade name "Hansa yellow 5GXB", manufactured by Clariant). The pigment content in Pigment Dispersion 2 was 10.0%, and the resin content was 4.0%.
(顔料分散液3)
顔料の種類をC.I.ピグメントレッド202及びC.I.ピグメントバイオレット19の固溶体(商品名「CROMOPHTAL JET MAGENTA 2BC」、チバスペシャリティケミカルズ製)に変更した。このこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして、顔料分散液3を調製した。顔料分散液3中の顔料の含有量は10.0%、樹脂の含有量は4.0%であった。
(Pigment dispersion liquid 3)
The type of pigment is C. I. Pigment Red 202 and C.I. I. Pigment Violet 19 solid solution (trade name "CROMOPHTAL JET MAGENTA 2BC", manufactured by Ciba Specialty Chemicals). Pigment dispersion liquid 3 was prepared in the same manner as in the case of pigment dispersion liquid 1 described above except for this. The pigment content in Pigment Dispersion 3 was 10.0%, and the resin content was 4.0%.
(顔料分散液4)
顔料の種類をカーボンブラック(商品名「Black Pearls 880」、キャボット製)に変更したこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして、顔料分散液4を調製した。顔料分散液4中の顔料の含有量は10.0%、樹脂の含有量は4.0%であった。
(Pigment dispersion liquid 4)
Pigment dispersion 4 was prepared in the same manner as in the case of pigment dispersion 1, except that the type of pigment was changed to carbon black (trade name "Black Pearls 880", manufactured by Cabot). The pigment content in Pigment Dispersion 4 was 10.0%, and the resin content was 4.0%.
<酸化ポリエチレンの調製>
(酸化ポリエチレン1~6)
温度計、撹拌装置、温度調節機、圧力計、ガス導入管、及びガス排気管を備えた内容量2.0Lのオートクレーブを用意した。ポリエチレン粉末500部をオートクレーブに入れ、内温140℃となるまで加熱してポリエチレン粉末を溶融させた。溶融物を250rpmで撹拌するとともに、空気及び酸素を、それぞれ1.2L/min及び0.18L/minの速度で溶融物中に導入した。内圧0.69MPa、温度140℃、撹拌速度250rpmの条件で空気及び酸素を導入し、酸化処理の時間を2~12時間の範囲で変えて反応させて、酸価及び融点が異なる酸化ポリエチレン1~6を得た。得られた酸化ポリエチレン1~6の酸価及び融点を表1に示す。
<Preparation of polyethylene oxide>
(Polyethylene oxide 1-6)
An autoclave with an internal capacity of 2.0 L was equipped with a thermometer, a stirring device, a temperature controller, a pressure gauge, a gas inlet pipe, and a gas exhaust pipe. 500 parts of polyethylene powder was placed in an autoclave and heated until the internal temperature reached 140°C to melt the polyethylene powder. The melt was stirred at 250 rpm and air and oxygen were introduced into the melt at a rate of 1.2 L/min and 0.18 L/min, respectively. Air and oxygen were introduced under the conditions of an internal pressure of 0.69 MPa, a temperature of 140°C, and a stirring speed of 250 rpm, and the reaction was carried out by changing the oxidation treatment time in the range of 2 to 12 hours to produce oxidized polyethylenes 1 to 1 with different acid values and melting points. I got 6. Table 1 shows the acid values and melting points of polyethylene oxides 1 to 6 obtained.
<樹脂粒子分散液の調製>
(樹脂粒子分散液1~17)
温度計、撹拌装置、温度調節機、圧力計、ガス導入管、及びガス排気管を備えた内容量2.0Lの乳化設備を有するオートクレーブを用意した。表2に示す種類の第1樹脂360部、ポリオキシエチレンオレイルエーテル60部、48%水酸化カリウム水溶液33.6部、及びイオン交換水873.2部をオートクレーブに入れ、窒素で置換して密閉した。ポリオキシエチレンオレイルエーテルとしては、商品名「NIKKOL BO-20V」(日光ケミカルズ製)を用いた。内容物を撹拌しながら、第1樹脂の融点より20℃高い温度まで昇温し、その温度のまま3時間撹拌した。40℃まで冷却した後、水を添加して希釈し、樹脂粒子(第1樹脂)の含有量が20.0%である樹脂粒子分散液1~17を得た。用いた第1樹脂の詳細を以下に示す。
・フィッシャートロプシュワックス1:商品名「sasolwax H1」、sasol製
・フィッシャートロプシュワックス2:商品名「sasolwax C80M」、sasol製
・フィッシャートロプシュワックス3:商品名「sasolwax C80」、sasol製
・マイクロクリスタリンワックス:商品名「Hi-Mic-1070」、日本精鑞製
・パラフィンワックス:商品名「Paraffin Wax-115」、日本精鑞製
・セレシン:商品名「精製セレシンN」、日興リカ製
・オゾケライト:商品名「Ozokerite Wax Psstilles SP-1021P」、Strahl and Pitsch製
・モンタンワックス:商品名「LICOWAX KST」、クラリアントケミカルズ製
・カルナバワックス:商品名「カルナバワックス」、トーヨーケム製
・セラックワックス:商品名「セラック」、興洋化学製
<Preparation of resin particle dispersion>
(Resin particle dispersion 1 to 17)
An autoclave equipped with emulsification equipment having an internal capacity of 2.0 L and equipped with a thermometer, a stirring device, a temperature controller, a pressure gauge, a gas inlet pipe, and a gas exhaust pipe was prepared. 360 parts of the first resin of the type shown in Table 2, 60 parts of polyoxyethylene oleyl ether, 33.6 parts of 48% potassium hydroxide aqueous solution, and 873.2 parts of ion-exchanged water are placed in an autoclave, which is purged with nitrogen and sealed. did. As the polyoxyethylene oleyl ether, the trade name "NIKKOL BO-20V" (manufactured by Nikko Chemicals) was used. While stirring the contents, the temperature was raised to a
・Fischer-Tropsch wax 1: Product name “Sasolwax H1”, manufactured by Sasol ・Fischer-Tropsch wax 2: Product name “Sasolwax C80M”, manufactured by Sasol ・Fischer-Tropsch wax 3: Product name “Sasolwax C80”, manufactured by Sasol ・Microcrystalline wax: Product name: "Hi-Mic-1070", made by Nippon Seizan - Paraffin wax: product name: "Paraffin Wax-115", made by Nippon Seizan - Ceresin: product name: "Purified Ceresin N", made by Nikko Rica - Ozokerite: product name "Ozokerite Wax Psstilles SP-1021P", manufactured by Strahl and Pitsch - Montan wax: product name "LICOWAX KST", manufactured by Clariant Chemicals - Carnauba wax: product name "Carnauba wax", manufactured by Toyochem - Shellac wax: product name "Shellac", Koyo Chemical Co., Ltd.
(樹脂粒子分散液18)
温度計、撹拌装置、温度調節機、圧力計、ガス導入管、及びガス排気管を備えた内容量2.0Lの乳化設備を有するオートクレーブを用意した。酸化ポリエチレン1 180部、水溶性ポリエステル(商品名「プラスコートZ687」、互応化学工業製、固形分25%)180部、及びイオン交換水873.2部をオートクレーブに入れ、撹拌しながら150℃まで昇温して3時間反応させた。水溶性ポリエステルの酸価は4mgKOH/g、ガラス転移温度は110℃、軟化点は185℃である。40℃まで冷却した後、水を添加して希釈し、コアシェル構造を有する樹脂粒子(第1樹脂)の含有量が20.0%である樹脂粒子分散液18を得た。この樹脂粒子は、酸化ポリエチレン1で形成されたコア、及び、前記コアを覆う水溶性ポリエステルで形成されたシェルを有し、樹脂粒子に占めるコアの比率は80.0%、シェルの比率は20.0%である。
(Resin particle dispersion liquid 18)
An autoclave equipped with emulsification equipment having an internal capacity of 2.0 L and equipped with a thermometer, a stirring device, a temperature controller, a pressure gauge, a gas inlet pipe, and a gas exhaust pipe was prepared. 180 parts of polyethylene oxide 1, 180 parts of water-soluble polyester (trade name "Plus Coat Z687", manufactured by Gooh Chemical Industry Co., Ltd., solid content 25%), and 873.2 parts of ion-exchanged water were placed in an autoclave and heated to 150°C while stirring. The temperature was raised and the reaction was carried out for 3 hours. The water-soluble polyester has an acid value of 4 mgKOH/g, a glass transition temperature of 110°C, and a softening point of 185°C. After cooling to 40° C., water was added for dilution to obtain a
(樹脂粒子分散液19)
ポリエステルエマルション(商品名「エリーテルKT-0507」、ユニチカ製)に水を添加して希釈し、樹脂粒子の含有量が20.0%である樹脂粒子分散液19を得た。樹脂粒子を構成する樹脂の酸価は5mgKOH/gであり、融点は65℃であった。
(Resin particle dispersion liquid 19)
A polyester emulsion (trade name "Elytel KT-0507", manufactured by Unitika) was diluted by adding water to obtain a resin particle dispersion 19 having a resin particle content of 20.0%. The acid value of the resin constituting the resin particles was 5 mgKOH/g, and the melting point was 65°C.
(樹脂粒子分散液20)
撹拌装置、窒素導入管、還流冷却装置、及び温度計を備えたフラスコに、ブチルメタクリレート18.0部、メタクリル酸0.35部、重合開始剤2.0部、及びn-ヘキサデカン2.0部を入れ、窒素ガスを導入しながら30分間撹拌した。重合開始剤としては、2,2’-アゾビス(2-メチルブチルニトリル)を用いた。ポリオキシエチレンセチルエーテル(商品名「NIKKOL BC-20」、日光ケミカルズ製)の6.0%水溶液78.0部を滴下し、30分間撹拌して混合物を得た。超音波照射機を使用して超音波を3時間照射して混合物を乳化させた後、窒素雰囲気下、80℃で4時間重合した。5℃まで冷却してろ過した後、適量の純水を添加して、樹脂粒子の含有量が20.0%である樹脂粒子分散液20を得た。樹脂粒子を構成する樹脂の酸価は10mgKOH/gであり、融点は観測されなかった。
(Resin particle dispersion 20)
In a flask equipped with a stirring device, nitrogen inlet tube, reflux condenser, and thermometer, 18.0 parts of butyl methacrylate, 0.35 parts of methacrylic acid, 2.0 parts of polymerization initiator, and 2.0 parts of n-hexadecane were added. and stirred for 30 minutes while introducing nitrogen gas. 2,2'-azobis(2-methylbutylnitrile) was used as a polymerization initiator. 78.0 parts of a 6.0% aqueous solution of polyoxyethylene cetyl ether (trade name "NIKKOL BC-20", manufactured by Nikko Chemicals) was added dropwise and stirred for 30 minutes to obtain a mixture. The mixture was emulsified by irradiating ultrasonic waves for 3 hours using an ultrasonic irradiator, and then polymerized at 80° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere. After cooling to 5° C. and filtering, an appropriate amount of pure water was added to obtain a
(樹脂粒子分散液21)
ポリウレタンエマルション(商品名「レザミン D-1060」、大日精化工業製)に水を添加して希釈し、樹脂粒子の含有量が20.0%である樹脂粒子分散液21を得た。樹脂粒子を構成する樹脂の酸価は12mgKOH/gであり、融点は観測されなかった。
(Resin particle dispersion liquid 21)
A polyurethane emulsion (trade name "Rethermin D-1060", manufactured by Dainichiseika Chemical Industry Co., Ltd.) was diluted by adding water to obtain a resin particle dispersion 21 having a resin particle content of 20.0%. The acid value of the resin constituting the resin particles was 12 mgKOH/g, and no melting point was observed.
<水溶性ポリエステルの調製>
(水溶性ポリエステル1~4)
温度計、K字管、撹拌装置、ガス導入管を備えたステンレス製のセパラブルフラスコを用意した。表3に示す種類及び量(単位:部)の各成分、並びにチタンテトラブトキシド(東京化成工業製、一級)0.1部をセパラブルフラスコに入れ、常圧、窒素雰囲気下で撹拌しながらマントルヒータで160℃まで加熱した。その後、4時間かけて徐々に260℃まで昇温してエステル交換反応を行った。撹拌しながら、250℃で常圧から0.5mmHgへと徐々に減圧し、この状態で2時間撹拌して重縮合反応を進行させた。セパラブルフラスコ内に窒素を導入し、常圧、常温に戻して、水溶性ポリエルテル1~4を得た。得られた水溶性ポリエステル1~4の酸価、ガラス転移温度、及び軟化点を表3に示す。
<Preparation of water-soluble polyester>
(Water-soluble polyester 1-4)
A stainless steel separable flask equipped with a thermometer, a K-tube, a stirrer, and a gas introduction tube was prepared. Each component of the type and amount (unit: part) shown in Table 3 and 0.1 part of titanium tetrabutoxide (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, first class) were placed in a separable flask, and the mantle was placed under stirring under normal pressure and nitrogen atmosphere. It was heated to 160°C with a heater. Thereafter, the temperature was gradually raised to 260° C. over 4 hours to perform a transesterification reaction. While stirring, the pressure was gradually reduced from normal pressure to 0.5 mmHg at 250° C., and stirring was continued in this state for 2 hours to allow the polycondensation reaction to proceed. Nitrogen was introduced into the separable flask and the temperature was returned to normal pressure and temperature to obtain water-soluble polyesters 1 to 4. Table 3 shows the acid values, glass transition temperatures, and softening points of the water-soluble polyesters 1 to 4 obtained.
<樹脂を含む液体の調製>
(樹脂を含む液体1~12、14、15)
表4に示す種類の第2樹脂20部及びイオン交換水80部を混合し、80~90℃加熱して2時間撹拌して、樹脂の含有量が20.0%である樹脂を含む液体1~12、14、15を得た。用いた第2樹脂の詳細を以下に示す。得られた樹脂を含む液体は、いずれも樹脂が溶解した樹脂水溶液である。
・水溶性ポリエステルA:商品名「プラスコートZ-687」、互応化学工業製
・水溶性ポリエステルB:商品名「プラスコートZ-760」、互応化学工業製
・水溶性ポリエステルC:商品名「プラスコートZ-730」、互応化学工業製
・水溶性ポリエステルD:商品名「プラスコートZ-446」、互応化学工業製
・水溶性ポリエステルE:商品名「プラスコートRZ-105」、互応化学工業製
・水溶性ポリエステルF:商品名「プラスコートZ-221」、互応化学工業製
・水溶性ポリエステルG:商品名「プラスコートZ-561」、互応化学工業製
・エチレン-アクリル酸共重合体:商品名「ポリ(エチレン-co-アクリル酸)」、Sigma-Aldrich製
・水溶性ナイロン:商品名「AQナイロン T-70」、東レ製
・ポリビニルアルコール:商品名「ポリ(ビニルアルコール)」、東京化成工業製
<Preparation of liquid containing resin>
(Liquids containing resin 1 to 12, 14, 15)
20 parts of the second resin of the type shown in Table 4 and 80 parts of ion-exchanged water were mixed, heated at 80 to 90°C and stirred for 2 hours, and liquid 1 containing a resin with a resin content of 20.0% was prepared. ~12, 14, and 15 were obtained. Details of the second resin used are shown below. The obtained resin-containing liquids are all resin aqueous solutions in which the resin is dissolved.
・Water-soluble polyester A: Product name "Plus Coat Z-687", manufactured by Gooo Kagaku Kogyo ・Water-soluble polyester B: Product name "Plus Coat Z-760", manufactured by Gooo Kagaku Kogyo ・Water-soluble polyester C: Product name "Plus Coat Z-730'', manufactured by Goio Kagaku Kogyo ・Water-soluble polyester D: product name ``Plus Coat Z-446'', manufactured by Goio Kagaku Kogyo ・Water-soluble polyester E: product name ``Plus Coat RZ-105'', manufactured by Gooo Kagaku Kogyo・Water-soluble polyester F: Product name "Plus Coat Z-221", manufactured by Gooo Kagaku Kogyo ・Water-soluble polyester G: Product name "Plus Coat Z-561", manufactured by Gooo Kagaku Kogyo ・Ethylene-acrylic acid copolymer: Product Name: "Poly(ethylene-co-acrylic acid)", manufactured by Sigma-Aldrich Water-soluble nylon: Product name: "AQ Nylon T-70", manufactured by Toray Polyvinyl alcohol: Product name: "Poly(vinyl alcohol)", Tokyo Kasei industrial
(樹脂を含む液体13)
撹拌装置、窒素導入管、還流冷却装置、及び温度計を備えたフラスコを用意した。平均炭素原子数17のα-オレフィン258部をフラスコに入れ、窒素ガスで十分置換した後、190℃に加熱して撹拌した。無水マレイン酸44部及びジ-t-ブチルパーオキシド2.27部を2時間かけてフラスコ内に同時に滴下して重合した。190℃1時間熟成させた後に冷却して、α-オレフィン-無水マレイン酸共重合体300部を得た。得られたα-オレフィン-無水マレイン酸共重合体の粉砕物20部をフラスコに入れた。水酸化ナトリウム4.90部を蒸留水80部に溶解させて得た水酸化ナトリウム水溶液を添加し、90℃で8時間撹拌した。室温まで冷却した後、適量の蒸留水を加えて、樹脂の含有量が20.0%である樹脂を含む液体13を得た。得られた樹脂を含む液体13は、樹脂が溶解した樹脂水溶液である。
(Liquid containing resin 13)
A flask equipped with a stirring device, a nitrogen inlet tube, a reflux condenser, and a thermometer was prepared. 258 parts of an α-olefin having an average number of carbon atoms of 17 was placed in a flask, and after the flask was sufficiently purged with nitrogen gas, it was heated to 190° C. and stirred. 44 parts of maleic anhydride and 2.27 parts of di-t-butyl peroxide were simultaneously dropped into the flask over 2 hours for polymerization. After aging at 190° C. for 1 hour, the mixture was cooled to obtain 300 parts of an α-olefin-maleic anhydride copolymer. 20 parts of the obtained pulverized α-olefin-maleic anhydride copolymer was placed in a flask. An aqueous sodium hydroxide solution obtained by dissolving 4.90 parts of sodium hydroxide in 80 parts of distilled water was added, and the mixture was stirred at 90°C for 8 hours. After cooling to room temperature, an appropriate amount of distilled water was added to obtain a resin-containing liquid 13 with a resin content of 20.0%. The obtained resin-containing liquid 13 is an aqueous resin solution in which the resin is dissolved.
(樹脂を含む液体16)
撹拌機、還流冷却装置、及び窒素ガス導入管を備えたフラスコを用意した。フラスコにエチレングリコールモノブチルエーテル100.0部を入れ、窒素ガスを導入した後、撹拌して110℃に昇温させた。スチレン39.5部、メチルメタクリレート40.0部、及びアクリル酸20.5部の混合物と、t-ブチルパーオキサイド(重合開始剤)1.3部のエチレングリコールモノブチルエーテル溶液を、3時間かけて滴下した。2時間エージングした後、エチレングリコールモノブチルエーテルを減圧下で除去して、固形の水溶性アクリル樹脂を得た。得られた水溶性アクリル樹脂に酸価と当量の水酸化カリウム及び適量のイオン交換水を加え、80℃で中和溶解させて、樹脂の含有量が20.0%である樹脂を含む液体16を得た。得られた樹脂を含む液体16は、樹脂が溶解した樹脂水溶液である。
(
A flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, and a nitrogen gas introduction tube was prepared. After putting 100.0 parts of ethylene glycol monobutyl ether into a flask and introducing nitrogen gas, the flask was stirred and heated to 110°C. A mixture of 39.5 parts of styrene, 40.0 parts of methyl methacrylate, and 20.5 parts of acrylic acid was mixed with a solution of 1.3 parts of t-butyl peroxide (polymerization initiator) in ethylene glycol monobutyl ether over a period of 3 hours. dripped. After aging for 2 hours, ethylene glycol monobutyl ether was removed under reduced pressure to obtain a solid water-soluble acrylic resin. Potassium hydroxide in an amount equivalent to the acid value and an appropriate amount of ion-exchanged water are added to the obtained water-soluble acrylic resin, and the mixture is neutralized and dissolved at 80°C to obtain a resin-containing
(樹脂を含む液体17)
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、及び還流管を備えたフラスコを用意した。フラスコに、イソホロンジイソシアネート41.7部、ポリプロピレングリコール(数平均分子量2,000)40.1部、ジメチロールプロピオン酸13.2部、及びメチルエチルケトン200.0部を入れ、窒素ガス雰囲気下、80℃で6時間反応させた。次いで、エチレンジアミン0.6部、メタノール2.0部、ジメチロールプロピオン酸2.4部、及びメチルエチルケトン100.0部を添加した。FT-IRによりイソシアネート基の残存率を確認し、所望の残存率になるまで80℃で反応させて反応液を得た。得られた反応液を40℃まで冷却した後、イオン交換水を添加し、ホモミキサーで高速撹拌しながら水酸化カリウム水溶液を添加して液体を得た。得られた液体からメチルエチルケトンを加熱減圧して留去した後、適量のイオン交換水を添加して、樹脂の含有量が20.0%である樹脂を含む液体17を得た。得られた樹脂を含む液体17は、樹脂が溶解した樹脂水溶液である。
(Liquid containing resin 17)
A flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen gas introduction tube, and a reflux tube was prepared. 41.7 parts of isophorone diisocyanate, 40.1 parts of polypropylene glycol (number average molecular weight 2,000), 13.2 parts of dimethylolpropionic acid, and 200.0 parts of methyl ethyl ketone were placed in a flask, and the mixture was heated at 80°C under a nitrogen gas atmosphere. The mixture was allowed to react for 6 hours. Then, 0.6 parts of ethylenediamine, 2.0 parts of methanol, 2.4 parts of dimethylolpropionic acid, and 100.0 parts of methyl ethyl ketone were added. The residual rate of isocyanate groups was confirmed by FT-IR, and the reaction was carried out at 80°C until the desired residual rate was reached to obtain a reaction solution. After cooling the obtained reaction solution to 40° C., ion-exchanged water was added, and while stirring at high speed with a homomixer, an aqueous potassium hydroxide solution was added to obtain a liquid. After methyl ethyl ketone was distilled off from the obtained liquid by heating under reduced pressure, an appropriate amount of ion-exchanged water was added to obtain a resin-containing liquid 17 with a resin content of 20.0%. The resulting resin-containing liquid 17 is an aqueous resin solution in which the resin is dissolved.
(樹脂を含む液体18)
撹拌機、温度計、還流冷却器、及び窒素ガス導入管を備えたフラスコを用意した。フラスコに、ポリエチレン100.0部、及びジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート100.0部を入れた。窒素雰囲気下、内温170℃となるように加熱して撹拌し、ベンジルアクリレート10.0部、アクリル酸5.0部、及びジ-t-ブチルパーオキサイド0.4部を添加した。170℃で30分間反応させた後、同量のベンジルアクリレート、アクリル酸、及びジ-t-ブチルパーオキサイドをさらに添加した。同様にして、ベンジルアクリレート、アクリル酸、及びジ-t-ブチルパーオキサイドを30分毎に合計5回添加した。50℃まで冷却した後、アスピレーターで1時間減圧して、溶媒、未反応の単量体、ジ-t-ブチルパーオキサイド、及びジ-t-ブチルパーオキサイドの分解物を除去した。2時間エージングした後、エチレングリコールモノブチルエーテルを減圧下で留去して樹脂を得た。得られた樹脂に、酸価と等モル量の水酸化カリウム及び適量のイオン交換水を加え、80℃に加熱して溶解させた。これにより、樹脂の含有量が20.0%である樹脂を含む液体18を得た。得られた樹脂を含む液体18は、樹脂が溶解した樹脂水溶液である。
(Liquid containing resin 18)
A flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, and a nitrogen gas introduction tube was prepared. 100.0 parts of polyethylene and 100.0 parts of diethylene glycol monoethyl ether acetate were placed in a flask. The mixture was heated and stirred under a nitrogen atmosphere to an internal temperature of 170°C, and 10.0 parts of benzyl acrylate, 5.0 parts of acrylic acid, and 0.4 parts of di-t-butyl peroxide were added. After reacting at 170° C. for 30 minutes, equal amounts of benzyl acrylate, acrylic acid, and di-t-butyl peroxide were further added. Similarly, benzyl acrylate, acrylic acid, and di-t-butyl peroxide were added every 30 minutes for a total of five times. After cooling to 50° C., the pressure was reduced using an aspirator for 1 hour to remove the solvent, unreacted monomers, di-t-butyl peroxide, and decomposed products of di-t-butyl peroxide. After aging for 2 hours, ethylene glycol monobutyl ether was distilled off under reduced pressure to obtain a resin. Potassium hydroxide in an amount equivalent to the acid value and an appropriate amount of ion-exchanged water were added to the obtained resin, and the mixture was heated to 80° C. to dissolve it. As a result, a resin-containing
(樹脂を含む液体19)
ポリエステルエマルション(商品名「エリーテルKT-0507」、ユニチカ製、25%エマルション)を水で希釈して、樹脂の含有量が20.0%である樹脂を含む液体19を得た。得られた樹脂を含む液体18は、分散状態の樹脂(樹脂粒子)を含有する樹脂分散液である。
(Liquid containing resin 19)
A polyester emulsion (trade name "Elytel KT-0507", manufactured by Unitika, 25% emulsion) was diluted with water to obtain a resin-containing liquid 19 with a resin content of 20.0%. The obtained resin-containing
<インクの調製>
表5-1~5-4の中段に示す各成分(単位:%)を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過して、各インクを調製した。表5-1~5-4中、「アセチレノールE100」は、川研ファインケミカル製のノニオン性界面活性剤の商品名である。インクの特性を表5-1~5-4の下段に示す。調製したインクのpHは、いずれも8.5~9.0の範囲内であった。
<Preparation of ink>
Each component (unit: %) shown in the middle row of Tables 5-1 to 5-4 was mixed, thoroughly stirred, and filtered under pressure using a microfilter (manufactured by Fujifilm) with a pore size of 3.0 μm. was prepared. In Tables 5-1 to 5-4, "Acetylenol E100" is the trade name of a nonionic surfactant manufactured by Kawaken Fine Chemicals. The properties of the ink are shown in the lower rows of Tables 5-1 to 5-4. The pH of all the prepared inks was within the range of 8.5 to 9.0.
<評価>
上記で得られた各インクをインクカートリッジに充填し、熱エネルギーによりインクを吐出する記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置(商品名「PIXUS PRO 10-S」(キヤノン製)の改造機)にセットした。このインクジェット記録装置には、記録ヘッドの発泡室内のインクを加温する機構として、記録素子(ヒータ)とは別に、吐出口列を囲うようにサブヒータを設けた。このインクジェット記録装置は、解像度が600dpi×600dpiであり、1/600インチ×1/600インチの単位領域に4.0ngのインク滴を8滴付与する条件で記録した画像を、記録デューティが100%であると定義する。本発明においては、下記の各項目の評価基準で、「AA」、「A」、及び「B」を許容できるレベルとし、「C」を許容できないレベルとした。評価結果を表6に示す。
<Evaluation>
Each ink obtained above was filled into an ink cartridge and set in an inkjet recording device (a modified model of the product name "PIXUS PRO 10-S" (manufactured by Canon)) equipped with a recording head that ejects ink using thermal energy. . In this inkjet recording apparatus, a sub-heater was provided as a mechanism for heating the ink in the bubbling chamber of the recording head so as to surround the ejection port array, in addition to the recording element (heater). This inkjet recording device has a resolution of 600 dpi x 600 dpi, and prints an image under conditions of applying 8 ink droplets of 4.0 ng to a unit area of 1/600 inch x 1/600 inch at a recording duty of 100%. Define it as . In the present invention, in the evaluation criteria for each item below, "AA", "A", and "B" were defined as acceptable levels, and "C" was defined as unacceptable level. The evaluation results are shown in Table 6.
(耐擦過性)
記録媒体(商品名「キヤノン写真用紙・光沢ゴールドGL-101」、キヤノン製)に、記録デューティが100%であるベタ画像(200mm×200mm)を記録して記録物を得た。記録の24時間後に、JIS L 0849に準拠した学振型試験機である耐摩耗試験機(井元製作所製)を使用し、ベタ画像の部分について、荷重500gで30往復及び60往復する条件の摩擦試験を行った。試験後のベタ画像を目視で観察し、以下に示す評価基準にしたがって画像の耐擦過性を評価した。
AA:60往復しても画像に擦過痕が生じなかった。
A:30往復しても画像に擦過痕が生じなかったが、60往復すると記録媒体の白地が見えない程度の擦過痕がわずかに生じた。
C:60往復して画像に擦過痕が生じ、記録媒体の白地も見えていた。
(Abrasion resistance)
A solid image (200 mm x 200 mm) with a recording duty of 100% was recorded on a recording medium (trade name: "Canon Photo Paper Glossy Gold GL-101", manufactured by Canon) to obtain a recorded matter. After 24 hours of recording, using an abrasion tester (manufactured by Imoto Seisakusho), which is a JIS L 0849-compliant Gakushin type tester, the solid image was tested for friction under the conditions of 30 reciprocations and 60 reciprocations with a load of 500g. The test was conducted. The solid image after the test was visually observed, and the scratch resistance of the image was evaluated according to the evaluation criteria shown below.
AA: No scratch marks were produced on the image even after 60 reciprocations.
A: Even after 30 reciprocations, no scratch marks were produced on the image, but after 60 reciprocations, slight scratch marks were generated to the extent that the white background of the recording medium was not visible.
C: Scratch marks appeared on the image after 60 reciprocations, and the white background of the recording medium was also visible.
(固着回復性)
インクジェット記録装置の回復操作(クリーニング)を実施し、キャリッジが動作している途中で電源ケーブルを引き抜いて、記録ヘッドがキャッピングされていない状態とした。この状態のまま、インクジェット記録装置を温度30℃、相対湿度10%の環境に14日間置いた。その後、インクジェット記録装置の回復操作(クリーニング)を実施してからノズルチェックパターンを記録した。記録したノズルチェックパターンを目視で観察し、以下に示す評価基準にしたがってインクの固着回復性を評価した。固着回復性が「B」であったもののうち、相対的に性能が劣っていたものを「B’」とした。
AA:1~2回の回復操作で正常に記録できる状態となった。
A:3~5回の回復操作で正常に記録できる状態となった。
B:6~10回の回復操作で正常に記録できる状態となった。
C:回復操作を11回実施した時点で正常に記録できる状態とならなかった。
(Adhesion recovery)
A recovery operation (cleaning) was performed on the inkjet recording apparatus, and the power cable was pulled out while the carriage was in operation, so that the recording head was not capped. In this state, the inkjet recording apparatus was left in an environment with a temperature of 30° C. and a relative humidity of 10% for 14 days. Thereafter, a recovery operation (cleaning) of the inkjet recording apparatus was performed, and then a nozzle check pattern was recorded. The recorded nozzle check pattern was visually observed, and the ink fixation recovery property was evaluated according to the evaluation criteria shown below. Among those whose fixation recovery properties were rated "B", those whose performance was relatively poor were rated "B'".
AA: After one or two recovery operations, it became possible to record normally.
A: After 3 to 5 recovery operations, it became possible to record normally.
B: Normal recording became possible after 6 to 10 recovery operations.
C: After performing the recovery operation 11 times, it was not possible to record normally.
本実施形態の開示は、以下の構成及び方法を含む。
(構成1)顔料、樹脂粒子、及び水溶性樹脂を含有するインクジェット用の水性インクであって、
前記樹脂粒子が、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、オゾケライト、及びセレシンからなる群より選択される少なくとも1種の第1樹脂で形成されており、
前記水溶性樹脂が、結晶性を有する第2樹脂であることを特徴とする水性インク。
(構成2)前記第1樹脂が、酸化ポリエチレンである構成1に記載の水性インク。
(構成3)前記第2樹脂が、ポリエステル及びエチレン-アクリル酸共重合体の少なくとも一方である構成1又は2に記載の水性インク。
(構成4)前記第1樹脂の酸価が、40mgKOH/g以下である構成1乃至3のいずれか1項に記載の水性インク。
(構成5)前記第2樹脂の酸価が、40mgKOH/g以下である構成1乃至4のいずれか1項に記載の水性インク。
(構成6)前記第1樹脂の酸価と前記第2樹脂の酸価の差が、15mgKOH/g以下である構成1乃至5のいずれか1項に記載の水性インク。
(構成7)前記第2樹脂の含有量(質量%)が、前記第1樹脂の含有量(質量%)に対する質量比率で、1.0倍以上3.0倍以下である構成1乃至6のいずれか1項に記載の水性インク。
(構成8)前記第2樹脂の軟化点が、前記第1樹脂の融点以上である構成1乃至7のいずれか1項に記載の水性インク。
(構成9)前記第2樹脂が、ナフタレン骨格を有するポリエステルである構成1乃至8のいずれか1項に記載の水性インク。
(構成10)インクと、前記インクを収容するインク収容部とを備えたインクカートリッジであって、
前記インクが、構成1乃至9のいずれか1項に記載の水性インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
(方法1)インクをインクジェット方式の記録ヘッドから吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、
前記インクが、構成1乃至9のいずれか1項に記載の水性インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
(方法2)40℃以上の前記水性インクを前記記録ヘッドから吐出する方法1に記載のインクジェット記録方法。
(方法3)前記第1樹脂の融点よりも40℃以上低い温度の前記水性インクを前記記録ヘッドから吐出する方法1又は2に記載のインクジェット記録方法。
The disclosure of this embodiment includes the following configuration and method.
(Structure 1) A water-based ink for inkjet containing a pigment, resin particles, and a water-soluble resin,
The resin particles are formed of at least one first resin selected from the group consisting of polyethylene, oxidized polyethylene, Fischer-Tropsch wax, microcrystalline wax, paraffin wax, ozokerite, and ceresin,
A water-based ink, wherein the water-soluble resin is a second resin having crystallinity.
(Structure 2) The aqueous ink according to Structure 1, wherein the first resin is polyethylene oxide.
(Structure 3) The aqueous ink according to Structure 1 or 2, wherein the second resin is at least one of polyester and ethylene-acrylic acid copolymer.
(Structure 4) The aqueous ink according to any one of Structures 1 to 3, wherein the first resin has an acid value of 40 mgKOH/g or less.
(Structure 5) The aqueous ink according to any one of Structures 1 to 4, wherein the second resin has an acid value of 40 mgKOH/g or less.
(Structure 6) The aqueous ink according to any one of Structures 1 to 5, wherein the difference between the acid value of the first resin and the acid value of the second resin is 15 mgKOH/g or less.
(Configuration 7) Configurations 1 to 6, wherein the content (mass%) of the second resin is 1.0 times or more and 3.0 times or less as a mass ratio to the content (mass%) of the first resin. The water-based ink according to any one of the items.
(Structure 8) The water-based ink according to any one of Structures 1 to 7, wherein the second resin has a softening point equal to or higher than the melting point of the first resin.
(Structure 9) The aqueous ink according to any one of Structures 1 to 8, wherein the second resin is polyester having a naphthalene skeleton.
(Structure 10) An ink cartridge including ink and an ink storage section that stores the ink,
An ink cartridge, wherein the ink is the water-based ink according to any one of Structures 1 to 9.
(Method 1) An inkjet recording method in which an image is recorded on a recording medium by ejecting ink from an inkjet recording head, the method comprising:
An inkjet recording method, wherein the ink is the water-based ink according to any one of Structures 1 to 9.
(Method 2) The inkjet recording method according to Method 1, wherein the aqueous ink at a temperature of 40° C. or higher is ejected from the recording head.
(Method 3) The inkjet recording method according to method 1 or 2, wherein the aqueous ink at a temperature lower than the melting point of the first resin by 40° C. or more is ejected from the recording head.
Claims (13)
前記樹脂粒子が、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、オゾケライト、及びセレシンからなる群より選択される少なくとも1種の第1樹脂で形成されており、
前記水溶性樹脂が、結晶性を有する第2樹脂であることを特徴とする水性インク。 A water-based ink for inkjet containing a pigment, resin particles, and a water-soluble resin,
The resin particles are formed of at least one first resin selected from the group consisting of polyethylene, oxidized polyethylene, Fischer-Tropsch wax, microcrystalline wax, paraffin wax, ozokerite, and ceresin,
A water-based ink, wherein the water-soluble resin is a second resin having crystallinity.
前記インクが、請求項1又は2に記載の水性インクであることを特徴とするインクカートリッジ。 An ink cartridge comprising ink and an ink accommodating portion accommodating the ink, the ink cartridge comprising:
An ink cartridge, wherein the ink is the aqueous ink according to claim 1 or 2.
前記インクが、請求項1又は2に記載の水性インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。 An inkjet recording method that records an image on a recording medium by ejecting ink from an inkjet recording head, the method comprising:
An inkjet recording method, wherein the ink is the aqueous ink according to claim 1 or 2.
The inkjet recording method according to claim 11, wherein the aqueous ink is ejected from the recording head at a temperature that is 40° C. or more lower than the melting point of the first resin.
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