JPH08269207A - 着色樹脂粒子の製造方法 - Google Patents
着色樹脂粒子の製造方法Info
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Abstract
合する際に、いずれかの成分に該有機溶剤溶液または水
に可溶性である樹脂と着色剤を含むようにして着色樹脂
粒子を製造する方法において、該両成分を1×105P
a以上の剪断応力または2.9×107Pa以上の衝突
圧力の条件下で混合することからなる着色樹脂粒子の製
造方法。 【効果】 本発明の製造方法によれば、粒度分布の均一
性の高い微粒子が得られる。
Description
に関し、更に詳しくいえば、水に溶解可能な有機溶剤の
成分と水の成分のうちの少なくともどちらかに溶解した
樹脂と着色剤を、強力な剪断応力または衝突圧力により
混合してなる着色樹脂粒子の製造方法に関する。本発明
は、インキ、塗料、電子写真用トナー等の様々な分野に
適用可能な着色樹脂粒子の製造方法に関する。
液の製造方法では、攪拌機によるミキシングは通常10
Pa程度の剪断応力で行われている。このような剪断応
力では、得られる樹脂粒子の粒子径の分布がシャープで
ない。
能な有機溶剤の成分と水の成分とを混合する際に、いず
れかの成分に該有機溶剤または水に可溶性である樹脂と
着色剤を含むようにして他の成分と混合することによっ
て、分子量分布がシャープな着色樹脂粒子の製造する方
法を提供することにある。
題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明を解
決するに至った。即ち、本発明は上記課題を解決するた
めに、水に溶解可能な有機溶剤の成分と水の成分とを混
合する際に、いずれかの成分に該有機溶剤または水に可
溶性である樹脂と着色剤を含むようにして着色樹脂粒子
を製造する方法において、該両成分を1×105Pa以
上、好ましくは1×107〜3×108Paの剪断応力ま
たは2.9×107Pa以上の衝突圧力の条件下で混合
することを特徴とする着色樹脂粒子の製造方法を提供す
るものである。
剤とは、水と有機溶剤が自由に相溶する必要はなく、水
に対して僅かでも溶解度を有しているものを指し、例え
ば、メタノール、エタノール、プロパノール等の脂肪族
アルコール類;アセトン、ジメチルケトン、メチルエチ
ルケトン等のケトン類;酢酸エチル等の酢酸エステル
類;セロソルブやカルビトール等のグリコールエーテル
類;グリコールエステル類;アミド類等があるが、これ
らに限られたものではなく、二種類以上組合わせて使用
することも可能であり、水溶液の組み合わせで良好な樹
脂粒子を形成するように選択すればよい。
は、水に不溶な有機溶剤可溶性樹脂と油溶性染料やカ−
ボンブラック等の無機顔料、有機顔料の着色剤が必須で
あり、必要に応じて乳化剤、可塑剤等の添加剤を加える
ことができる。
しては、具体的には、アクリル樹脂、スチレンアクリル
樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、テルペンフェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、ポリエ
ステル樹脂、セルロース系樹脂、塩酢ビ系樹脂、石油系
樹脂、ロジンエステル等が挙げられるが、水溶液と組み
合わせて安定な樹脂粒子の分散液を形成するものであれ
ば、これらに限定されるものではなく同時に2種類以上
混合して使用しても良い。
溶液と組み合わせる水の成分は基本的には水であり、水
溶性樹脂、着色剤を含む必要はなく、場合により、乳化
剤、pH調整剤、防腐剤等の添加剤を含んでいても良
い。
用いる場合、水の成分には、有機溶剤に不溶な水溶性樹
脂及び水溶性染料、分散染料等の染料やカ−ボンブラッ
ク等の無機顔料、有機顔料等の着色剤を必須とし、必要
に応じてpH調整剤、水溶性有機溶剤、乳化剤、防腐
剤、キレート剤等の添加剤を加えることができる。
白・レシチン等の天然樹脂、ポリビニルアルコール・ポ
リビニルピロリドン・カルボキシメチルセルロース等の
水溶性合成樹脂が挙げられるが、有機溶剤溶液と組み合
わせて安定なマイクロカプセルを形成するものであれば
これらに限定されるものではなく、同時に2種類以上混
合して使用しても良い。
基本的には水に溶解可能な有機溶剤であり、有機溶剤可
溶性樹脂、着色剤を含む必要はなく、乳化剤等の添加剤
を含んでいても良い。
を混合すると、着色樹脂粒子は比較的短時間にその混合
系においてある粒径に達するが、樹脂を溶解している溶
剤または水が相手方と混和する結果、樹脂の不溶化及び
着色剤の凝集に伴い系は不安定となり、粒子同士の融合
により極短時間に粒径が増大してくる。この場合、生成
した樹脂粒子は両溶性でなくなり、固体状態となり、結
合した粒子が分離して再分散しなくなる。しかし、造粒
が終了する前に強力なシェア(剪断応力)をかけると、
粒子同士の融合する前に微粒子の状態で安定化すると同
時に、粒子径の分布が比較的均一な優れた着色樹脂粒子
が得られる。好ましくは、水成分と有機溶剤成分の混合
後直ちに分散装置で微粒子化を完了させる必要があり、
好ましくは1分以内、さらに好ましくは10秒以内、で
きれば粒子化装置内に別々の配管を通して有機溶剤溶液
と水溶液を供給することが望ましい。
を生成するのは、有機溶剤が水に10%以上溶解可能で
あって、かつ必須成分として水に不溶で酸価30以上の
有機溶剤可溶性樹脂と着色剤を含んでいる有機溶剤溶液
と水または水溶液と混合する場合であって、さらに有機
溶剤溶液及びまたは水溶液が必須成分として塩基性物質
を含んでいる場合である。
エチルケトンのケトン系有機溶剤及びまたはエタノール
・イソプロピルアルコール等の低級アルコール、樹脂は
酸価30以上のアクリル酸系樹脂、着色剤としては油性
染料・カ−ボンブラック等の無機顔料・各種有機顔料、
塩基性物質としては、トリメチルアミン・トリエチルア
ミン等の脂肪族アミン、N−メチルジエタノールアミン
・N,N−ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコ
ール類;モルホリン、ピリジン等の含窒素化合物等が挙
げられるがこれらに限られたものではない。
脂粒子を水分散液として使用するとき、水の蒸発に伴う
凝集物の発生が起きるためしばしばグリセリン等の乾燥
防止剤の併用が必要になるが、得られた着色樹脂粒子の
水分散物に乾燥防止剤を後添加すると添加のショックに
より粒子の凝集や、乾燥防止剤添加までの間に粒子の凝
集物が生じるという問題があるが、微粒子化の前に水溶
液にグリセリンなどの乾燥防止剤を添加しておくことに
よって、凝集物の発生が無く、乾燥防止効果を有する着
色樹脂粒子水分散物が得られる。
着色樹脂粒子の分散安定性を高めるに着色樹脂粒子化後
に、着色樹脂粒子樹脂成分を溶解、膨潤しうる有機溶剤
を除去することが非常に有効である。
合してすぐに、または混合と同時に1×105Pa
(1.0×106ダイン/cm2)以上、好ましくは1×
107〜3×108Pa(1×108〜3×109ダイン/
cm2)の剪断応力をそれらにかけて造粒化を行う。こ
のような剪断応力をかけ得る分散装置としては、いわゆ
る通常の攪拌装置は不適であり、好ましい装置としては
強力なシェアがかかり、混合後直ちに微粒子化処理が可
能なサンドミルや連続アトライターのような連続分散機
が有効である。
2液に分けて両者を衝突せしめるか、水成分及び有機溶
剤成分を衝突せしめてもよく、その際の衝突圧力を2.
9×107Pa(300Kg/cm2)以上、好ましくは
4.9×107Pa(500Kg/cm2)以上にする必
要がある。このような場合には、別々の配管を通して衝
突チャンバーの手前で混合し、さらに混合液を2つの流
路に分けてそれらの混合液を衝突チャンバー内の流路に
導入するか、水溶液と有機溶剤溶液を別々の配管を通し
て衝突チャンバー内に導入して、衝突チャンバーの流路
内の平面部あるいは流路内の混合物同士の衝突により粒
子化を行う方法が、ほとんど瞬間的に粒子処理が可能
で、着色樹脂粒子の再粉砕もなく、より微粒子で分散安
定性に優れた着色樹脂粒子が得られるので好ましい。
ては、有機溶剤成分の比率が高すぎると着色樹脂粒子が
形成されなかったり、有機溶剤による生成樹脂粒子の膨
潤が激しく剪断応力によって微小粒子の発生が多くなっ
たり、場合によっては逆に樹脂粒子の粉砕が生じてしま
うことになる。また、水成分の比率が高すぎると、樹脂
粒子の結合・融合が強固になり、剪断応力による凝集粒
子のほぐれ効果が得られなくなり、逆に着色樹脂粒子の
粉砕が生じてしまうことになる。本発明における有機溶
剤成分と水成分との好ましい重量比率は1:5〜5:1
であり、さらに好ましくは1:3〜3:1の間であり、
このような比率で混合すると、上記の欠点を改善でき、
特に有機溶剤成分と水成分を混合してから剪断応力を与
えるまでの間の粒子の結合・融合を効果的に抑えること
ができる。
て着色樹脂粒子の分散液を製造した後、樹脂に対して貧
溶媒である有機溶剤又は水性液を追加すると、着色樹脂
粒子の分散安定性が向上するので好ましい。この時、有
機溶剤成分と水成分との比率をコントロールして剪断又
は衝突を行い、次いで貧溶媒を添加することによって、
好ましくは分散液に貧溶媒を滴下することによって、顔
料表面が露出した着色樹脂粒子の面がさらに薄い樹脂壁
で覆われることになり極めて分散安定性の高い着色樹脂
粒子が得られる。特に両成分の混合時には1×105P
aの剪断応力または2.9×107Pa以上の衝突圧力
の条件下で行うのが好ましい。後添加する貧溶媒である
有機溶剤としては、水溶性有機溶剤、例えばメタノー
ル、エタノール、グリセリン、セロソルブ等が挙げられ
るが、樹脂の成分によって適宜選択して使用される。ま
た、水成分としては、水や水と前記水溶性有機溶剤との
混合液が挙げられる。
は有機溶剤成分は、簡単に他の成分と混合してもよい
が、顔料のような固形粒子の着色剤を含有するときは、
事前に顔料をよく分散していることが望ましい。
図1及び図2に示す。図1において、ブロックAは液供
給装置、ブロックBは衝突式分散装置であり、供給する
液が二種類の場合である。加熱冷却装置1で恒温に保た
れたジャケット付き供給タンク2の第1液と第2液はポ
ンプ3によって各々一定の比率でエアー式三方弁4と逆
止弁5を経て混合される。この時、循環ライン6によっ
て過剰の液が供給タンク2に戻されることにより、安定
した液の供給が可能となる。安全性を考慮してリリーフ
弁7を設置した方がよい。また検量用バルブ8から液を
取り出して液の供給量を知ることができる。
整した後、衝突式分散装置の高圧ポンプ10に送られ
る。高圧ポンプで加圧された混合液はフィルター11を
経て衝突チャンバー12に送られ、衝突チャンバー内で
二液に分けられた後2.9×107Pa以上の衝突圧力
で流路内の平面部あるいは液同士が衝突し、粒子化が行
われる。得られた微粒子分散液は冷却装置13で冷却さ
れて回収される。
ディスク原理図である図3に示すように予め2液が混合
され、次いでその混合液を2分し、それぞれをチャンバ
ー内の貫通孔を通過し、先ずチャンバー内の壁に衝突
し、貫通孔の断面積よりも小さい断面積を有するオリフ
ィス部分で加速されることによって、両液が激しく衝突
した後、衝突チャンバー内から外に流出する。
ブロックBは衝突式分散装置であり、供給する液が二種
類の場合である。加熱冷却装置1で恒温に保たれたジャ
ケット付き供給タンク2の第1液と第2液はポンプ3に
よって各々一定の比率で衝突式分散装置の高圧ポンプ1
0に送られる。この時、循環ライン6によって過剰の液
が供給タンク2に戻されることにより、安定した液の供
給が可能となる。安全性を考慮してリリーフ弁7を設置
した方がよい。また検量用バルブ8から液を取り出して
液の供給量を知ることができる。高圧ポンプは2つの液
を別々の配管を通して一定の比率で衝突チャンバーに供
給するために、ダブルプランジャーポンプのような同期
のとれる高圧ポンプが必要であり、また衝突チャンバー
内の2つの流路にバランスのとれた加圧を維持してかつ
任意に2液の比率を設定するために、プランジャーの断
面積と衝突チャンバーの貫通孔及びオリフィスの断面積
の比率を調整する等の工夫が必要である。
別々の配管を経てフィルター11を経て衝突チャンバー
12に送られ、2.9×107Pa以上の衝突圧力で流
路内の平面部あるいは液同士が衝突し、粒子化が行われ
る。得られた微粒子分散液は冷却装置13で冷却されて
回収される。
スク原理図である図4に示すように異なる2液がそれぞ
れチャンバー内の貫通孔を通過し、先ずチャンバー内の
壁に衝突し、貫通孔の断面積よりも小さい断面積を有す
るオリフィス部分で加速されることによって、両液が激
しく衝突した後、衝突チャンバー内から外に流出する。
つの流路にバランスのとれた加圧を維持してかつ任意に
2液の比率を設定するために、プランジャーの断面積と
衝突チャンバーの図3及び4の貫通孔及びオリフィスの
断面積の比率を調整する等の工夫が必要である。また、
これらの装置では、両液が衝突した後、オリフィス部分
から噴出されるため、混合液の混練は一層促進される。
を図5に示す。この分散装置は通常の縦型ビーズミルの
下部にある液供給口の直前で、異なる2液(有機溶剤成
分と水成分)が混合された後、分散装置内に供給され
て、分散され上部取り出し口から樹脂微粒子分散液が取
り出される。この時、両液は配管中に設置されたスタテ
ィックミキサーの剪断力により効率よく混合される。
と、高速で回転するローターとステーターの狭いクリア
ランスで発生する剪断力で乳化を行う装置であるが、液
取り入れ口を2重円筒式の第1液取り入れ口と第2液取
り入れ口を有する構造とし、上部取り出し口から樹脂微
粒子分散液が取り出される。
クジェット記録用着色剤として用いられたとき、着色樹
脂粒子は超微粒子で分散安定性に優れていることから、
安定したインクの噴射が可能で、ノズル目詰まりもな
く、インクジェット記録用インクの着色剤として最適で
ある。
具体的に説明する。尚、以下の実施例中における「部」
は『重量部』を表わす。 (実施例1) (有機溶剤溶液例) カ−ボンブラック 20部 スチレンアクリル酸樹脂(酸価60、分子量4万) 20部 MEK 60部 ガラスビーズ 150部 の配合物をペイントシェーカーで4時間練肉し、 MEK 30部 IPA 45部 を加えて取り出し、有機溶剤溶液150部を得た。
て液温20℃、混合重量比率1:4で剪断応力3×10
7Paで強力にシェアーをかけて混合した。得られたカ
プセル液をロータリーエバポレーターを用いて有機溶剤
を留去し、最終の着色マイクロカプセル水分散物を得
た。この分散液は平均0.3μmの粒径を有し、粒径分
布もシャープで、凝集物もなく長期にわたって安定な分
散を示した。
リセリンを20部加えて攪拌後3μmフィルターでろ過
を行い、インクジェット記録用水性インクとした。得ら
れた水性インクをインクジェットプリンターを用いて噴
射した結果、安定した噴射が可能でノズル目詰まりも無
かった。 (比較例1)実施例1の有機溶剤例の組成物150部に
実施例1の水溶液例の組成物600部を、有翼攪拌機を
用いて500回転で剪断応力30Paで攪拌しながら毎
分10部の滴下速度で滴下混合して、1時間後に滴下・
攪拌を終了し、実施例と同様に有機溶剤を留去し、最終
の着色マイクロカプセル分散液を得た。
μmの粒径を有し、粒径分布がシャープでなく、しかも
目視可能な凝集物が多量に存在していた。この分散液を
1.5μmのフィルターでろ過したが、目詰まりが激し
くてろ過できなかった。 (実施例2) (有機溶剤溶液例) カ−ボンブラック 20部 スチレンアクリル酸樹脂(酸価60、分子量4万) 20部 MEK 60部 ガラスビーズ 150部 の配合物をペイントシェーカーで4時間練肉し、 MEK 30部 IPA 45部 N−メチル−ジエタノールアミン 2部 を加えて取り出し、有機溶剤溶液150部を得た。
例1と同様にして着色マイクロカプセル水分散物を得
た。この分散液は平均0.3μmの粒径を有し、粒径分
布もシャープで、凝集物もなく長期にわたって安定な分
散を示した。
を行い、インクジェット記録用水性インクとした。得ら
れた水性インクをインクジェットプリンターを用いて噴
射した結果、安定した噴射が可能でノズル目詰まりも無
かった。 (比較例2)実施例2の有機溶剤例の組成物150部に
実施例1の水溶液例の組成物600部を、有翼攪拌機を
用いて500回転で剪断応力30Paで攪拌しながら毎
分10部の滴下速度で滴下混合して、1時間後に滴下・
攪拌を終了し、実施例と同様に有機溶剤を留去し、最終
の着色マイクロカプセル分散液を得た。
μmの粒径を有し、粒径分布がシャープでなく、しかも
目視可能な凝集物が多量に存在していた。この分散液を
1.5μmのフィルターでろ過したが、目詰まりが激し
くてろ過できなかった。 (実施例3)実施例1の有機溶剤例の組成物150部
と、水298部とN−メチル−ジエタノールアミン2部
とからなる水溶液300部を図1及び3に示す装置を用
いて液温を20℃とし、両者の混合比率1:2がとなる
ようにして衝突圧力11.6×107Paで衝突せしめ
て混合した後、更に50重量%のグリセリン水溶液を2
00部加えてカプセル液を得た。得られたカプセル液を
ロータリーエバポレーターを用いて有機溶剤を留去し、
最終の着色マイクロカプセル水分散物を得た。この分散
液は平均0.2μmの粒径を有し、粒径分布もシャープ
で、凝集物もなく長期にわたって安定な分散を示した。
1.5μmフィルターでろ過を行い、インクジェット記
録用水性インクとした。得られた水性インクをインクジ
ェットプリンターを用いて噴射した結果、安定した噴射
が可能でノズル目詰まりも無かった。 (実施例4)実施例1の有機溶剤例の組成物300部
と、水298部とN−メチル−ジエタノールアミン2部
とからなる水溶液300部を図1及び3に示す装置を用
いて液温を20℃とし、両者の混合比率1:1がとなる
ようにして実施例1と同様な条件で着色マイクロカプセ
ル水分散物を得た。この分散液は平均0.2μmの粒径
を有し、粒径分布もシャープで、凝集物もなく長期にわ
たって安定な分散を示した。
1.5μmフィルターでろ過を行い、インクジェット記
録用水性インクとした。得られた水性インクをインクジ
ェットプリンターを用いて噴射した結果、安定した噴射
が可能でノズル目詰まりも無かった。
分と水の成分のいずれかの成分に該有機溶剤または水に
可溶性である樹脂と着色剤を含むようにして両成分を1
×10 5Pa以上の剪断応力または2.9×107Pa以
上の衝突圧力の条件下で混合することによって、粒子径
分布のシャープな着色樹脂粒子を製造することができ
る。
製造装置システムダイアグラム図。
ル製造装置システムダイアグラム図。
ク原理図。
ク原理図。
略図。
略図。
Claims (7)
- 【請求項1】 水に溶解可能な有機溶剤の成分と水の成
分とを混合する際に、いずれかの成分に該有機溶剤また
は水に可溶性である樹脂と着色剤を含むようにして着色
樹脂粒子を製造する方法において、該両成分を1×10
5Pa以上の剪断応力または2.9×107Pa以上の衝
突圧力の条件下で混合することを特徴とする着色樹脂粒
子の製造方法。 - 【請求項2】 剪断応力が1×107〜3×108Paで
あることを特徴とする請求項1記載の着色樹脂粒子の製
造方法。 - 【請求項3】 衝突圧力が 4.9×107Pa以上であ
ることを特徴とする請求項1記載の着色樹脂粒子の製造
方法。 - 【請求項4】 有機溶剤成分と水成分との重量比率が
1:5〜5:1であることを特徴とする請求項1記載の
着色樹脂粒子の製造方法。 - 【請求項5】 有機溶剤が水に10%以上溶解可能であ
ることを特徴とする請求項1記載の着色樹脂粒子の製造
方法。 - 【請求項6】 必須成分として水に不溶で酸価30以上
の有機溶剤可溶性樹脂と着色剤を含んでいる有機溶剤溶
液の成分と水または水溶液の成分とを用い、かつ両成分
のいずれかに塩基性物質を含んでいることを特徴とする
請求項1記載の着色樹脂粒子の製造方法。 - 【請求項7】 水に溶解可能な有機溶剤の成分と水の成
分とを混合する際に、いずれかの成分に該有機溶剤また
は水に可溶性である樹脂と着色剤を含むようにして該両
成分を衝突せしめて混合した後、該樹脂に対して貧溶媒
である有機溶剤又は水性液を着色樹脂粒子溶液中に添加
することを特徴とする着色樹脂粒子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1390796A JP3555296B2 (ja) | 1995-01-31 | 1996-01-30 | 着色樹脂粒子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7-13853 | 1995-01-31 | ||
JP1385395 | 1995-01-31 | ||
JP1390796A JP3555296B2 (ja) | 1995-01-31 | 1996-01-30 | 着色樹脂粒子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08269207A true JPH08269207A (ja) | 1996-10-15 |
JP3555296B2 JP3555296B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
ID=26349703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1390796A Expired - Fee Related JP3555296B2 (ja) | 1995-01-31 | 1996-01-30 | 着色樹脂粒子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3555296B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015050149A1 (ja) | 2013-10-02 | 2015-04-09 | 古河電気工業株式会社 | 蛍光標識粒子 |
WO2015050150A1 (ja) | 2013-10-02 | 2015-04-09 | 古河電気工業株式会社 | 標的物質の検出方法 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP1390796A patent/JP3555296B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015050149A1 (ja) | 2013-10-02 | 2015-04-09 | 古河電気工業株式会社 | 蛍光標識粒子 |
WO2015050150A1 (ja) | 2013-10-02 | 2015-04-09 | 古河電気工業株式会社 | 標的物質の検出方法 |
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---|---|
JP3555296B2 (ja) | 2004-08-18 |
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