JP2000017212A - インクジェット用ホットメルト型インク組成物 - Google Patents
インクジェット用ホットメルト型インク組成物Info
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Abstract
ンク組成物における顔料分散安定性の改良。 【解決手段】 室温で固体のインク組成物を加熱により
液化させて記録媒体上に噴射させ、記録ドットを形成す
るインクジェット用ホットメルト型インク組成物におい
て、該インクの組成物がpH7.0以下の顔料、及びカ
ルナウバワックスまたはヒドロキシル価が20以上15
0以下のアルコール型ワックスを含有するように調整す
る。
Description
録装置に用いられるホットメルトインク組成物に関す
る。
成物としては、水溶性液体インク組成物が広く使われて
いる。しかしながら、インクのしみ込みやすい紙への記
録では「にじみ」が生じてしまい、記録媒体は加工紙に
限定される。またオーバヘッドプロジェクタ(OHP)
シートへの記録でも、インクの乾燥性が悪いためシート
表面に特殊な処理が必要である。このため、紙質に関係
なく良好な印字品質を提供するインク組成物として、室
温で固体のワックス等を素材としたホットメルト型イン
ク組成物を用いて、加熱等により液化し、何らかのエネ
ルギーを加えて噴射させ、記録媒体上に付着しつつ冷却
固化し記録ドットを形成するホットメルト型インクジェ
ット記録方式が提案されている。
て、該インクは室温で固体状であるため取扱い時に汚れ
ないし、また、溶融時のインクの蒸発量を最小限にでき
るためノズルの目詰まりがない。更に、付着後直ちに固
化するため「にじみ」もなく、和紙から画用紙、葉書と
いったさまざまな記録媒体を前処理等なしで用いること
ができる。米国特許第4,390,369、4,484,948号、5,350,
789号、5,703,145号には、紙質に関係なく良好な印刷品
質を提供するインク組成物が記述されている。また、特
開平5−311101号公報にはポリアミド及び脂肪酸アミ
ド、特開平5−194897号公報、特開平6−107987号公報に
は、グリセライドを使用し光透過性の優れたインクジェ
ット用ホットメルト型インク組成物が記述されている。
上するために、インクの着色剤として顔料を用いること
が一般的であり、レーザプリンタ、溶融転写型プリン
タ、液体インクジェットプリンタ及びソリッドインクジ
ェットプリンタ等の各種のプリンタのインクとして使用
されている。
ルト型インク組成物は、一般に成分間の相溶性の維持が
困難で、特に耐候性に優れる有機顔料を着色剤として用
いた場合に溶融状態で分離しやすいと言う欠点を有して
いた。また、インク製造後、ペレット状あるいはスティ
ック状に固化する際、インク表面に亀裂を生じる場合が
あった。
を克服して、インク組成間の相溶性を向上しかつインク
固化物(ペレット、スティックなど)に亀裂を生じない
インク添加物を提供することにある。
からインク滴を噴射させるに十分な、流動安定性に優れ
た低粘度でかつ分離のない、顔料を用いたソリッドイン
クジェットプリンタ用インク組成物を提供することにあ
る。
明の要旨は、室温で固体のインク組成物を加熱により液
化させた上で、何らかの噴射エネルギを付与することに
よりインク液滴を記録媒体上に噴射させ、記録ドットを
形成するインクジェット用ホットメルト型インク組成物
の組成が、pH7.0以下の顔料、及びカルナウバワッ
クスまたはヒドロキシル価が20以上150以下のアル
コール型ワックスを含有することにある。
カーボンブラック顔料より選ばれるたものであるとよ
い。
石鹸を添加するとよい。
は、JIS規格K5101の41頁記載の方法に基づき測定さ
れた値である。本発明には各種顔料から選択されたもの
が色材として特に制限なく使用される。これらには、例
えば下記カラーインデックスで示される材料がある。
トレッド3、5、19、22、31、38、43、48:1、48:2、4
8:3、48:4、48:5、49:1、53:1、57:1、57:2、5
8:4、63:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、88、1
04、108、112、122、123、144、146、149、166、168、1
69、170、177、178、179、184、185、208、216、226、2
38、257、ピグメントバイオレット3、19、23、29、30、
37、50、88、ピグメントオレンジ13、16、20、36などで
ある。青またはシアン顔料としては、ピグメントブルー
1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:5、15:6、1
6、17:1、22、27、28、29、36、60、緑顔料としては、
ピグメントグリーン7、26、36、50、黄顔料としては、
ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、34、35、3
7、55、74、81、83、93、94、95、97、108、109、110、
128、137、138、139、151、153、154、155、157、166、
167、168、180、185、193、黒顔料としては、ピグメン
トブラック7、28、26などが目的に応じて使用できる。
e)も使用でき、上記顔料と混合しても利用できる。
以下、好ましくは7.0以下の弱アルカリ性から酸性の
顔料が使用される。本発明の効果の理由については明瞭
ではないが、酸性顔料とホットメルトインクに汎用され
るビヒクル素材との特定の相性が顔料の分散安定性に寄
与していることは疑いない。中でも黒顔料であるカーボ
ンブラック顔料については、このpH領域が更に酸性側
の7.0以下、好ましくは6.5以下が特に好適に使用
できることが判明した。
量%、特に0.7重量%以上が適量である。特に望まし
くは、0.7〜3重量%である。0.5重量%未満では
彩度が不十分で、5重量%より多いとインク粘度特性に
悪影響を与え、且つ彩度も低下してしまう。
ク組成物として特に限定されず、モノアミド、ビスアミ
ド、テトラアミド、ポリアミド、エステルアミド、イソ
シアネート、イミド、ビスイミド、ポリエステル、ポリ
酢酸ビニル、アクリル酸系及びメタクリル酸系高分子、
スチレン系高分子、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ
ケトン、シリコーン樹脂、クマロン樹脂、脂肪酸エステ
ル、トリグリセライド、天然樹脂、天然及び合成ワック
ス等から選択された1ないし多成分から成ることが可能
である。
グノセリン酸ドトリアコンシル等を主成分とする植物系
天然ワックスであるカルナウバワックス、又は分子中に
ヒドロキシル基を有するアルコール型ワックス材料が特
に好適に用いられる。これら材料は特に有機顔料に極め
て相性がよく、比較的容易に凝集状態を解離した分散体
を製造することが可能である。この理由は分明ではない
が、各ヒヒクル素材の相溶性指数、比重、あるいはヒド
ロキシル基等と顔料分子中の官能基との特定の相互作用
にもとづく可能性がある。これに従い、十分な彩度の得
られる高濃度で且つ使用時の溶融粘度がインクジェット
記録に適した低粘度となる特性を達成したものである。
は、アルコールとエテンのホモポリマーであるか、また
はパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワック
ス、ペトロラタムを原料とする酸化反応により製造され
たワックスであり、このホモポリマーが炭素数24以上
55以下のアルコールを含む。本発明のアルコール型ワ
ックスとしては、直鎖状の完全飽和タイプであり、かつ
水酸基の位置がすべての炭素に均等に付いている等、従
来の分留法によって得られるアルコールよりも反応性に
富むものが望ましい。
IN550、UNILIN700、またこれらをエトキシ化して得られ
たユニトックス420、ユニトックス450、ユニトックス48
0、ユニトックス520、ユニトックス550、ユニトックス7
20、ユニトックス750(東洋ペトロライト製)等が使用
できる。さらに、パラフィンワックス、マイクロクリス
タリンワックス、ペトロラタムを原料とする酸化反応に
より製造されたアルコールリッチなアルコール型ワック
スとしてOX1949、OX020T、NPS9210、NPS9125、NPS9035
(日本精蝋製)等が望ましい。また、KOW、VLTN−4、VL
TN−5、VLTN−6(川研ファインケミカル製)等も挙げら
れる。特に望ましいのは、UNILIN425、UNILIN550、OX19
49である。
基価は20以上150以下が好ましいが、最も好ましい
のは60〜130程度である。ヒドロキシル基価が20
未満では、前述した顔料の分散が不十分で沈殿を生じや
すく、かつ150を超えると過剰な分極性が顔料とビヒ
クルの分離を生じる。
TM E222改で定義された測定方法に基づくものである。
分子量に対するヒドロキシル基価の目安としては、ヒド
ロキシル基価/(57×分子量)の値が1ないしはそれ
以下、好ましくは1〜0.5のアルコール型ワックスが
好適である。
度は5〜50mPa・s、好ましくは5〜30mPa・sが望まし
い。5mPa・s未満の粘度では顔料の沈降を防止できず、
50mPa・sを超える粘度ではインクジェット記録を行う
ことが困難である。
しいアルコール型ワックスの炭素数は、18〜100程
度び値が選定され、特に好ましくは25〜55である。
炭素数25未満のワックスは粘度が過小で顔料の分散安
定性が不十分となり、100を超えると粘度が過大でイ
ンクジェット記録が困難となる。同様の理由により、分
子量としては、200〜1500程度、好ましくは30
0〜700の範囲が望ましい。
インクの噴射安定性および印刷物の保管安定性の点か
ら、50以上120℃以下が望ましい。特に望ましいの
は70℃以上100℃以下である。熱および光に対する
安定性が必要であるため、酸価は12.0以下、ヨウ素
価は3以下が特に望ましく、これらはインクジェット用
インクの主成分として十分な印刷物保管安定性が得られ
る。
リラワックス、カルナバワックス、カストルワックス、
木ろうに代表される植物系ワックスと良い相溶性を示し
混合して用いることができる。その他にも例えばパラフ
ィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油
系ワックス、ポリエチレンワックス、ステアリン酸、ベ
ヘン酸等の高級飽和及び不飽和脂肪酸、ステアロン、ラ
ウロン等のケトン、脂肪酸エステルアミド、飽和あるい
は不飽和脂肪酸アミド、脂肪酸エステル、ヒマシ油、硬
化ヒマシ油等を含む飽和及び不飽和脂肪酸グリセライ
ド、さらにロジン系樹脂、炭化水素系樹脂、アミド系樹
脂、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、アクリル酸系及び
メタクリル酸系高分子、スチレン系高分子、エチレン酢
酸ビニル共重合体、ポリケトン、シリコーン、クマロン
等の高分子量の樹脂等を添加して特性を向上することも
できる。本発明に使用するビヒクル系は他の顔料にも広
く適用することも可能である。
するため、各種の表面処理剤、界面活性剤、粘度低下
剤、酸化防止剤、老化防止剤、架橋促進剤、紫外線吸収
剤、可塑剤、防腐剤、分散剤、染料等を混合することが
できる。
る金属石鹸が特に好適に使用される。これらの金属石鹸
はインク組成物に含有されている顔料の分散安定性の向
上に大きく寄与する。
酸、ラウリン酸、安息香酸、P−tert−ブチル安息香
酸、オレイン酸のCa、Al、Mg、Zn、Ba、S
r、Li、Pb、Na、K等の塩、リン酸エステル系金
属塩などがあり、具体的にはステアリン酸カルシウムと
して、CS−101、SAK−CS−P、CS−G、CS−PPT−1、CS−
GPT−1、CS−GHG(以上品川化工製)、CS、CS−S、CS−
1、CA−ST微粉(以上アデカファインケミカル製)、カ
ルシウムステアレート、カルシウムステアレートGF−20
0、S、C、FI、GP(以上日本油脂製)、SC−100、300、3
00P、PS、P、PG、H(以上堺化学製)、ステアリン酸亜
鉛として、ZS−101、SAK−ZS、ZS−G、ZS−PT(以上
品川化工製)、ZNS−P、Pフレーク、K、KF、F、Fフレー
ク、F5、FL、FPフレーク、S、L、730、750、1000(以上
アデカファインケミカル製)、ジンクステアレート、ジ
ンクステアレートGF−200、S、(以上日本油脂製)、S
Z−2000、100、100F、P、PF、PG、PK、T、TF、TG、TK
(以上堺化学製)、ステアリン酸マグネシウムとして、
SAK−MS−P、MS−PCP(以上品川化工製)、MGS、MGS−1
(以上アデカファインケミカル製)、マグネシウムステ
アレートGR、GF−200(以上日本油脂製)、SM−1000、P
(以上堺化学製)、ステアリン酸バリウムとして、BS−
101(品川化工製)、SB(堺化学製)、バリウムステア
レートGF(日本油脂製)、ステアリン酸鉛として、NS−
2、DS−2(以上品川化工製)、バリウムステアレート
(日本油脂製)、ステアリン酸アルミニウムとして、AS
−1(品川化工製)、ALS−1、ALS−3(以上アデカファ
インケミカル製)、アルミニウムステアレート300、60
0、900(以上日本油脂製)、SA−1000、1500、2000(以
上堺化学製)、ステアリン酸リチウムとして、LIS(ア
デカファインケミカル製)、S−700D(堺化学製)、ス
テアリン酸ナトリウムとして、B、B−65(以上アデカフ
ァインケミカル製)、SNA−100(堺化学製)、ステアリ
ン酸ストロンチウムとして、SSR−100(堺化学製)、ラ
ウリン酸亜鉛として、Z−12(堺化学製)、ジンクラウ
レートG、GP、パウダーベースGL(以上日本油脂製)、
ステアリン酸マグネシウム亜鉛複合系として、MZ−50、
カルシウム亜鉛複合系として、CZ−55、カルシウム系と
してCS−10、MX−724、マグネシウム系としてMX−770、
No.5(以上アデカファインケミカル製)、その外、S−
700DH(堺化学製12−ヒドロキシステアリン酸リチウ
ム)、カルシウムヒマステ(日本油脂製:12−ヒドロキ
システアリン酸カルシウム)、C−12(堺化学製;ラウ
リン酸カルシウム)、B−12(堺化学製:ラウリン酸バ
リウム)、L−06(堺化学製:安息香酸亜鉛)などが使
用される。特に好ましくはステアリン酸の亜鉛、アルミ
ニウム、マグネシウム等の金属塩がソリッドインクのビ
ヒクルとの相溶性において、所望の特性を示しやすい。
ビヒクル材料に依存するが、顔料と等量あるいはそれ以
下が好適である。
の成分の混合、分散には周知の各種の粉砕又は分散装置
が使用できる。これらには、高速回転ミル、ローラーミ
ル、容器駆動媒体ミル、媒体撹拌ミル、ジェットミル等
の区分があり、例えば、ハイスピードデイスパーサ、イ
ンペラデイスパーザ、ゲートミキサ、ビーズミル、サン
ドミル、パールミル、コブラミル、ピンミル、モリネッ
クスミル、撹拌ミル、ユニバーサルミル、センチュリー
ミル、プレッシャミル、アジテータミル、2本ロールエ
クストルーダ、2本ロールミル、3本ロールミル、ニッ
チェミル、ニーダ、ミキサ、コロイドミル、ストーンミ
ル、ケーデイミル、遊星ミル、ボールミル、パドルミキ
サ、アトライタ、フロージェットミキサ、スラッシャー
ミル、ペグミル、マイクロフルダイザ、クレアミック
ス、ライノミル、ホモジナイザ、ピン付きビーズミル、
横型ビーズミル等がある。混練時間は、装置により各種
設定される。
する方法、着色剤をあらかじめ高濃度に混合してマスタ
バッチとし希釈する方法、成分を順次追加混合する方
法、液体中で分散し固相中に導入するフラッシュ方法
等、塗料、インキ、樹脂着色等に使用される各種の方法
が使用できる。
は多くの重要な因子のバランスを必要とする。本発明の
インクは、ホットメルト型インクジェットプリンタに適
用するために、周知の幾つかの要件を満足する。すなわ
ち、このインクは室温で十分な硬度と安定性があり、印
刷前の保管および印刷後の画質に信頼性がある。記録媒
体に付着後は十分な透明性と彩度を有し、かつ均一な薄
膜を形成して良好な画質の印刷物を与える。これらの要
件は複雑で、本発明のインクについて必ずしも明瞭に数
値化できるわけではないが、例えば、融点が相対的に低
いホットメルトインクは典型的に滲みやすく、オフセッ
トが発生しやすい。40℃保管状態でも印刷物を重ねて
おいた状態で、オフセットが発生しないことが必要であ
る。しかし、インク組成物の融点が高いと粘度が高くな
るが、印刷時の溶融粘度としては50mPa・s以下、特に
5〜15mPa・sの範囲が装置上望ましい。過剰な粘度は
噴射時により大きなエネルギーが必要となり、またあま
りに低粘度の材料では室温での保存安定性に問題を生じ
る。室温(25℃)での粘度は10、000mPa・s以上
である。
って噴射適性範囲に粘度を低下させることができるが、
噴射温度を高めると熱安定性の問題を生じ、インクリザ
ーバ(インク室)やプリントヘッドの中で長時間加熱す
るとインクが分解したり、インクと接する金属材料を腐
食しかねないため、本発明のビヒクルの如く比較的低温
で低溶融粘度が得られる組成は実用上特に好ましい。
アレンシーフィルムを用いたマンドレル試験において5
mmφ以下特に3mmφ以下の試験に合格することが望
ましい。
装置を簡便で低価格にするために、100〜150℃の
範囲が最適である。
ましい。溶融状態から固体に転移する際の体積変化は1
0%以下が望ましい。
要とするときのみインク小滴を噴射させる、従来公知の
インクジェットプリンタ例えば、オフィス用プリンタ、
工業用マーキングに使用されているプリンタ、ワイドフ
ォーマット型プリンタ、刷版及び製版用プリンタ、ラベ
ルプリンタおよびこの典型的操作を持つすべてのタイプ
のプリンタに使用可能である。記録媒体としては、紙、
プラスチックフィルム、カプセル、ジェル、金属箔、布
等が挙げられるが、非接触印刷が可能なだけに媒体の形
状は広範なものが使用でき、これに限定されるものでは
ない。一旦転写体に記録し、記録媒体に転写する方法、
加圧加熱装置等の処理を含む記録方法も使用できる。
るが、記載例に限定されるものではない。
ックス(野田ワックス製)及びエステルアミド(川研フ
ァインケミカル製、商品名:カワスリップSA)の各50
重量%混合物を使用し、これに対して、着色剤として表
1に示す各種顔料を夫々1.5重量%添加し、ホモジナ
イザ(セイコーEG&G製:クレアミックス)により15
0℃で、均質な溶融混合物が得られるまで混練した。続
いて加熱加圧ろ過を行い不純物等を除去し、室温で放冷
して均質なホットメルトインク組成物を得た。
れ、135℃で3日間放置して、インク層の分離(分離
割合を%表示)を観察し、回転粘度計(トキメック製ED
Lモデル)を用いて130℃における溶融粘度を測定し
た。また、ソリッドインクジェットプリンタ(日立工機
製:JOLT SJ01A)に入れてプリントを行った。
の方法に従った。結果を表1に示す。
番号を示し、例えばY−14はピグメントイエロー1
4、またR、B、Bkは夫々レッド、ブルー、ブラック
を意味する。
1に図示する。
7.0を境として、分離安定性が急激に改良されること
が認められる。プリントの結果(○:可能、×:一部に
ノズル詰まり発生)に示されるように、pH7.0以下
にインクとして可能な領域が存在する。特にカーボンブ
ラック顔料に関しては6.5以下である。
(川研ファインケミカルズ製:カスターワックス)及び
OX1949(東洋ペトロライト製:アルコール型ワックス)
各50重量%を用い、これにステアリン酸亜鉛(日本油
脂製:ジンクステアレートGF−200)を1.0重量%、
着色剤としてpH3のカーボンブラック顔料(森下産業
製:カーボンブラック)、1.5重量%を含有する混合
物全300gをモータミル(アイガージャパン製:M−25
0)を用いて、均質な溶融混合物が得られるまで加熱、
混練(3時間)し、続いて加熱加圧ろ過を行いて不純物
等を除去し、室温で放冷して均質なブラックホットメル
トインク組成物(A)を得た。
の組成、混練条件で同様にホットメルトインク組成物
(B)を得た。
ついて実施例1と同様の評価を行うと、インク(1)は
分離0%(粘度10mPa・s)に対してインク(B)は分
離15%(粘度9mPa・s)と分散安定性が劣った。ま
た、両者ともプリントは可能であったが、インク(B)
は5μmφのろ紙を用いた上述の加熱ろ過が著しく困難
であった。
(東洋ペトロライト製、アルコール型ワックス)70重
量%、カルナウバワックス(日本精蝋製)30重量%の
混合物を用い、これに対して着色剤として各種pHのカ
ーボンブラック顔料(三菱化学製MA77(組成物C)、#
25(組成物D)、#44(組成物E))を各々2重量%加
えた混合物全500gをホモジナイザ(日立工機製HG3
0)を用いて、均質な溶融混合物が得られるまで加熱、
混練(3時間)し、続いて加熱加圧ろ過を行い不純物等
を除去し、室温で放冷して均質なブラックホットメルト
インク組成物(C)〜(E)を得た。MA77(C)、#25
(D)及び#44(E)のpHは順に3.1、8.0及び
8.0である。
様の方法で評価した。インク組成物(D)、(E)はい
ずれも粘度15mPa・s以上、分離30%以上とホットメ
ルトインクとしては不良であったのに比べ、インク組成
物(C)は分離2%と分散安定性に優れ、粘度10mPa・
sであり、良好にプリントを行うことができた。
(東洋ペトロライト製、アルコール型ワックス)を用
い、これに対して着色剤としてカーボンブラック顔料
(三菱化学製:MA77)3重量%、、金属石鹸として、ジ
ンクステアレートGP(試料1)、アルミニウムステアレ
ート#300(試料2)、カルシウムステアレートGP(試料
3)、マグネシウムステアレートGR(試料4)、バリウム
ステアレートGF(試料5)(いずれも日本油脂製)各々
1重量%を加えた混合物全500gをホモジナイザ(日
立工機製:HG30)を用いて、実施例3と同様に処理して
均質なブラックホットメルトインク組成物を得、実施例
1と同様の方法で評価した。
合があるものの、金属石鹸を添加することにより、顕著
な分散安定性の向上が認められた。
型インク組成物は、従来顔料インクを製造する場合に問
題とされていた溶融時の分離安定性が改良され、従来の
インクに比べ発色性の高いインク製造が可能になった。
フ。
Claims (3)
- 【請求項1】室温で固体のインク組成物を加熱により液
化させた上で、何らかの噴射エネルギを付与することに
よりインク液滴を記録媒体上に噴射させ、記録ドットを
形成するインクジェット用ホットメルト型インク組成物
において、 前記インクの組成物が、pH7.0以下の顔料、及びカ
ルナウバワックスまたはヒドロキシル価が20以上15
0以下のアルコール型ワックスを含有することを特徴と
するインクジェット用ホットメルト型インク組成物。 - 【請求項2】請求項1記載のインクジェット用ホットメ
ルト型インク組成物において、 前記顔料が、好ましくはpH6.5以下のカーボンブラ
ック顔料であることを特徴とするインクジェット用ホッ
トメルト型インク組成物。 - 【請求項3】請求項2記載のインクジェット用ホットメ
ルト型インク組成物において、 更に金属石鹸が添加されていることを特徴とするインク
ジェット用ホットメルト型インク組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18859598A JP2000017212A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | インクジェット用ホットメルト型インク組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP18859598A JP2000017212A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | インクジェット用ホットメルト型インク組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000017212A true JP2000017212A (ja) | 2000-01-18 |
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JP18859598A Pending JP2000017212A (ja) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | インクジェット用ホットメルト型インク組成物 |
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JP (1) | JP2000017212A (ja) |
Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2005536375A (ja) * | 2002-08-20 | 2005-12-02 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 装飾用積層安全ガラス |
JP2012219268A (ja) * | 2011-04-12 | 2012-11-12 | Xerox Corp | 透明オーバーコート組成物およびこの組成物を安定化する方法 |
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1998
- 1998-07-03 JP JP18859598A patent/JP2000017212A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005536375A (ja) * | 2002-08-20 | 2005-12-02 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 装飾用積層安全ガラス |
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