JP2013185109A - インクジェット用インク、インクカートリッジ及び記録物 - Google Patents

インクジェット用インク、インクカートリッジ及び記録物 Download PDF

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彰彦 松山
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Abstract

【課題】保存安定性、吐出安定性に優れ、かつ用紙に印字した際のカールの発生が少ないインクジェット用インクの提供。
【解決手段】顔料、水および下記構造式(1)で示される分散剤、および3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、イソプロピリデングリセロール、または特定のアミド化合物から選ばれる水溶性有機溶剤を含有するインクジェット用インク。[構造式(1)]
Figure 2013185109

上記式中、MはLi、Na、K、アンモニウム、メタノールアミンのいずれかであり、p、q、rはそれぞれ5〜50の自然数である。また、Rは特定ののポリシロキサン構造を有し、Rは水酸基、メトキシ基、エトキシ基のいずれかであり、Rはメチル基、エチル基、ヘキシル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基のいずれかであり、mは1〜10の自然数である。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット用インク、これを用いたインクカートリッジ及び記録物に関する。
インクジェットプリンターは低騒音、低ランニングコストといった利点から目覚しく普及し、普通紙に印字可能なカラープリンタも市場に盛んに投入されるようになった。しかしながら、画像の色再現性、耐擦化性、耐久性、耐光性、画像の乾燥性、文字にじみ(フェザリング)、色境界にじみ(カラーブリード)、両面印刷性、吐出安定性などの要求される全ての特性を満足することは非常に難しく、用途に応じて優先される特性から用いるインクが選択されている。
インクジェット記録に使用されるインクは水を主成分とし、これに着色剤及び目詰まり防止等の目的でグリセリン等の湿潤剤を含有したものが一般的である。着色剤としては、優れた発色性や安定性から主に染料が用いられているが、染料系インクを用いて得られる画像の耐光性、耐水性等は劣るものである。耐水性については、インク吸収層を有するインクジェット専用記録紙の改善によってある程度向上しているが、普通紙については満足できるものではない。
これらの欠点を補うため、近年では着色剤として顔料を用いたインクが使用され始めている。染料の欠点である画像の耐光性、耐水性等は大きく改善されるものの、顔料内部で光の多重反射などによる異なった波長・位相の光が干渉し合うことにより、発色を悪くしてしまうため、一般的に染料に較べて顔料の発色性は劣っている。このような顔料内部の光の干渉を小さくするためには、顔料粒子の粒子径を60nm以下に小さくする必要があり、近年では粒子を小さくすることで彩度や光沢度を染料に近いところまで改善することができるようになってきた。顔料粒子を小さく分散するためには、分散剤を用いた分散方法が有効であり、ビーズミルや超音波分散機を用いて、粒子径を60nm以下に微細化することが可能になってきている。
インクジェット記録方法としては従来、記録用紙の幅方向にヘッドを走査しながら印字する構造のシリアルプリンターが用いられてきた。このようなシリアルプリンターの場合、フルカラー画像を600×300dpi程度の画素密度でA4の用紙に印字すると、1分間に30枚程度を印刷するのが限界であった。しかし、近年、記録用紙の幅をカバーするラインヘッドを用いたラインプリンターが開発され、フルカラー画像を600×300dpi程度の画素密度でA4の用紙に1分間に200枚以上印字できるようになり、インクジェット記録の高速化が進んでいる。
このようなインクジェット記録の高速化に伴い、水溶性インクを普通紙に印字した場合に発生するカールが問題となってきた。例えば、枚葉の普通紙がインクジェット印字後の搬送経路内でカールしてしまった場合、紙詰まりが発生することで、高速に印字することさえもできなくなってしまう。カールが発生する原因としては、インク中に含まれる水分が紙のセルロース繊維間の水素結合を切り、繊維間に水分子が入り込み水素結合を形成することで膨潤し、水分を多く含む印字面が伸びることで、裏面の印字していない面との張力のバランスが崩れて発生するといわれている。
インクジェット記録の場合、インク滴を大きくした方が高速で印字できるが、単位面積当たりのインクの付着量が多くなるためカールが発生し易くなり、シャープネス、諧調性の低下などの印字画像の粗さが目立つようになる。逆にインク滴を小さくすればこのような問題は発生しないが、印字時間が極めて長くなり生産性が極端に落ちてしまうため、実用に供するには無理がある。
印字後、印字物を加熱して水分を蒸発させ、カールを抑制する方法も提案されているが、加熱用のエネルギーが必要であり、インクジェット記録方法の利点である省エネルギー性能を生かすことができなくなってしまう。加えて、加熱乾燥するためのスペースが必要となり、省スペース化という観点からもインクジェット記録方法の特性を生かせなくなってしまう。
また、印字直後は印字面の伸びによりカールが発生するものの、紙に吸収された水分が時間とともに蒸発するにしたがって、セルロース繊維間の水素結合が復活し、徐々にカールは元に戻る動きをする。しかし、インクの水分が蒸発しても、一旦カールした紙は元の平面に完全に戻ることはないから、カールを発生させるような印字システムを採用することは難しい。
一方、油性インクは水分を含有していないので全くカールせず高速印字に適している。しかし、インクジェットで用いることのできる油性インクは粘度が低く、インクの沈み込みが速いため画像濃度が低くなり、裏面にまでインクが到達してしまうため両面に印刷できないという問題を抱えている。加えて、画像の滲みがひどく、充分な文字品質が得られないという課題も抱えているため、限定的な用途で使用されているのが現状である。
文献に開示された公知技術としては、特許文献1に、水溶性有機溶剤としてアルコキシ基の炭素数が3〜10のβ−アルコキシプロピオンアミドを用いたインクが、特許文献2に、水溶性有機溶剤に、アルコキシ基の炭素数が1〜8のβ−アルコキシプロピオンアミドを用いたインクが記載されている。また、特許文献3には、グラフト化したアクリルシリコン樹脂を用いて分散したインクジェットインクが記載されている。また、特許文献4には、水溶性有機溶剤として3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンやイソプロピリデングリセロールを用いることによりカールの発生を抑えたインクジェットインクが記載されている。
前記特許文献1、2のインクにおいて分散剤として使用される塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂は、本発明で用いる水溶性有機溶剤によって膨潤する傾向があり、インクの粘度が経時で上昇してしまうという不具合があるため、インクジェット用インクには採用できない。
また、特許文献3のインクの場合、カールを防止するために溶剤量を増やすとインクの粘度が高くなってしまい、ヘッドから吐出できなくなるという問題が生じる。
また、特許文献4に記載の水溶性有機溶剤を、分散剤を用いた顔料粒子と併用すると、顔料表面に吸着している分散剤が離脱して分散が不安定になり、顔料粒子が凝集したり、分散剤自体がこれらの溶剤に対して膨潤して拡がり、粒子間距離が短くなるため増粘したりするという問題が生じる。
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、保存安定性、吐出安定性に優れ、かつ用紙に印字した際のカールの発生が少ないインクジェット用インクの提供を目的とする。
上記課題は、次の1)の発明によって解決される。
1) 少なくとも顔料、分散剤、水溶性有機溶剤、及び水を含有するインクジェット用インクにおいて、該分散剤として下記構造式(1)で示される樹脂を含有し、該水溶性有機溶剤として3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、イソプロピリデングリセロール、及び下記構造式(2)で示されるアミド化合物から選ばれた少なくとも1種を含有することを特徴とするインクジェット用インク。
[構造式(1)]
Figure 2013185109
上記式中、MはLi、Na、K、アンモニウム、メタノールアミンのいずれかであり、p、q、rはそれぞれ5〜50の自然数である。また、Rは下記構造式(α)のポリシロキサン構造を有し、Rは水酸基、メトキシ基、エトキシ基のいずれかであり、Rはメチル基、エチル基、ヘキシル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基のいずれかであり、mは1〜10の自然数である。
[構造式(α)]
Figure 2013185109
[構造式(2)]
Figure 2013185109
上記式中、Rは炭素数1〜5の直鎖状アルキル基である。
本発明によれば、保存安定性、吐出安定性に優れ、かつ用紙に印字した際のカールの発生が少ないインクジェット用インクを提供できる。
インクジェット記録装置のインクカートリッジ装填部のカバーを開いた状態の斜視説明図である。 インクジェット記録装置の全体構成を説明する概略構成図である インクカートリッジのインク袋の一例を示す概略図である。 図3のインク袋をカートリッジケース内に収容したインクカートリッジを示す概略図である。
以下、上記本発明1)について詳しく説明する。また、本発明の実施の態様には、次の2)〜5)の発明も含まれるので、これらについても併せて説明する。
2) 前記顔料の体積平均粒径が、10〜60nmであることを特徴とする1)に記載のインクジェット用インク。
3) 前記インクが更に浸透剤を含み、該浸透剤が、炭素数8〜11のポリオール、下記構造式(3)、(4)で示される化合物のいずれか又は2種以上を含むことを特徴とする1)又は2)に記載のインクジェット用インク。
[構造式(3)]
Rf−CHCH(OH)CHO−(CHCHO)−Q
上記式中、Rfは、−C又は−C、Qは、−C2b+1(bは11〜19の自然数を示す)、−CHCH(OH)CH−C、又はCHCH(OH)CH−Cを表し、kは20〜35の自然数である。
[構造式(4)]
HORC−(CH−CRCROH
上記式中、R、Rは炭素数3〜6個のアルキル基、R、Rは炭素数1〜2個のアルキル基であり、jは1〜6の自然数である。
4) 1)〜3)のいずれかに記載のインクジェット用インクを容器に収容したことを特徴とするインクカートリッジ。
5) 1)〜3)のいずれかに記載のインクジェット用インクを用いて記録された記録物。
用紙のカールを防止するには、インクジェット用インク(以下、インクということもある)中の水分を減らし、インク中の有機溶剤の量を増やす方法が有効である。ところが、従来インクの湿潤剤として用いられているグリセリンやジオール系溶剤は、カールを抑制する効果が小さいため、紙詰まりしない程度のカール量に抑えるためには、溶剤の添加量をインク全体の70〜80重量%まで増やさなければならない。しかし、溶剤量が増えると、インクの染み込みが大きくなり、紙の裏面での濃度(裏抜け濃度)が高くなるため、画像を両面に印刷できなくなってしまう。その対策として、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンやイソプロピリデングリセロールを用いれば、インク中の有機溶剤の量を70重量%以下に抑えてもカールの発生は小さく、印刷後の紙搬送にも問題がなく、紙の裏面への染み込みが小さいため両面印刷が可能となる。しかし、これらのカール防止に有効な有機溶剤は樹脂に対する溶解性が強いため、顔料分散剤の樹脂が膨潤して、インク粘度が徐々に上昇してしまい、ノズルから吐出できなくなるという問題が生じる。
また、カール防止のために水分よりもジオール系溶剤の方を多くすると、インク粘度が20mPa・sを超えてしまい、インクジェットノズルから吐出できなくなる。その対策として、構造式(2)の有機溶剤を用いれば、ノズルから吐出できる程度まで粘度を下げることはできる。しかし、この有機溶剤は樹脂に対して溶解性を有するため、前記カール防止に有効な有機溶剤の場合と同様に顔料分散剤の樹脂が膨潤し、インクの粘度が徐々に上昇してノズルから吐出できなくなってしまう。
上記の問題を解決するには、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、イソプロピリデングリセロール及び構造式(2)の有機溶剤と併用しても、これらの有機溶剤により膨潤せず、インク粘度を変化させない分散剤が必要である。
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、構造式(1)のポリシロキサン構造を有する分散剤を用いれば、前記有機溶剤に対して溶解性がなく膨潤しないこと、及び、長期間に渡り安定なインクが得られることを見出し本発明に至った。
−水溶性有機溶剤−
本発明のインクは水を液媒体として使用するが、インクの乾燥防止用の湿潤剤として、また分散安定性向上などの目的で、水溶性有機溶剤を併用する。また、水溶性有機溶剤の一部を固体の湿潤剤に替えることもできる。
水溶性有機溶剤としては、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、イソプロピリデングリセロール、及び前記構造式(2)で示されるアミド化合物から選ばれた少なくとも1種を用いるが、他の水溶性有機溶剤や湿潤剤を併用してもよい。
また、水溶性有機溶剤及び湿潤剤の配合量は、インク全体の10〜80重量%が好ましく、より好ましくは40〜70重量%、更に好ましくは50〜65重量%である。この範囲であれば、インクの乾燥性、保存安定性、信頼性が非常に良好となる。
前記構造式(2)で示されるアミド化合物の例としては、下記構造式(2)−1の、N,N−ジメチル−β−メトキシプロピオンアミド、構造式(2)−2の、N,N−ジメチル−β−ブトキシプロピオンアミドが挙げられる。これらは、湿潤剤としての保水性が高いだけでなく、粘度が低くインク中に大量に加えることができるため、小さなエネルギーでインク滴を噴射することができ、吐出安定性に対し極めて高い効果を発揮する。
[構造式(2)−1]
Figure 2013185109
[構造式(2)−2]
Figure 2013185109
併用可能なその他の水溶性有機溶剤や湿潤剤の具体例としては、以下のものが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
グリセリン、ジエチレングリコール、1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類;
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;
エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類;
2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物;
ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチル−β−メトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ブトキシプロピオンアミド等のアミド類;
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類;
ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類;
プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等
その他に、糖を湿潤剤として含有させてもよい。糖類としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類及び四糖類を含む)及び多糖類が挙げられる。好ましいのはグルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオースなどである。ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロースなど自然界に広く存在する物質を含む意味に用いることとする。
また、これらの糖類の誘導体としては、前記した糖類の還元糖、酸化糖、アミノ酸、チオ酸などが挙げられる。特に糖アルコールが好ましく、具体例としてはマルチトール、ソルビットなどが挙げられる。
−分散剤−
本発明では、前記構造式(1)の樹脂を分散剤として用いる。この樹脂は、アクリル系モノマーとシラン化合物を重合して得ることができる。
前記アクリル系モノマーとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、2−ヒドロキシエチルアクリレート、アクリロイルモルフォリン、N,N′−ジメチルアミノエチルアクリレート等のアクリル酸エステルモノマー;メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、N,N′−ジメチルアミノエチルメタクリレート等のメタクリル酸エステルモノマー;N−メチロールアクリルアミド、メトキシメチルアクリルアミド等のアミド系アクリレート;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボン酸含有モノマー等が挙げられる。
前記構造式(α)のポリシロキサンは、一般的にシランカップリング剤として知られている単量体を用いることもでき、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチルブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、等が挙げられる。
上記の分散剤を水系媒体に溶解させ、次に顔料を加えて充分に湿潤させた後、ホモジナイザーによる高速撹拌、ビーズミルやボールミルのようなボールを用いた混練分散機、ロールミルのような剪断力を用いた混練分散機、超音波分散機、溶解した顔料を析出させて粒子を形成するマイクロリアクター、レーザー光を照射し微粒子化する液相レーザアブレーション等の方法で分散体を作製することができる。ただし、このような分散工程の後には粗大粒子が含まれていることが多く、インクジェットノズルや供給経路の目詰まりの原因となるため、フィルターや遠心分離器を用いて粒径1μm以上の粒子を除去する必要がある。
本発明では、上記構造式(1)で示される分散剤以外に、目的に応じてその他の分散剤を併用することができる。
このような分散剤の例としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体、変性ポリウレタン等が挙げられる。
本発明の好ましい態様によれば、顔料に対して分散剤は10〜100重量%の比率で使用することが好ましく、より好ましくは20〜60重量%である。分散剤量が少ないと充分に顔料を微細化することができず、分散剤量が多すぎると顔料に吸着していない過剰成分がインク物性に影響を与え、画像滲みや、耐水性、耐擦性の劣化を招くことになる。また、インク中の分散微粒子の含有量は顔料と分散剤を併せた固形分で2〜20重量%程度が好ましく、より好ましくは3〜15重量%である。
−顔料−
本発明で用いる顔料としては有機顔料又はカーボンブラックが有効であり、有機顔料としてはフタロシアニン系、キナクリドン系、ジケトピロロピロール系、アゾ系、アントラキノン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダミンBレーキ顔料等が挙げられる。
具体的には、イエロー顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG)、2、3、12(ジスアゾイエローAAA)、13、14、16、17、20、23、24、34、35、37、53、55、73、74、75、81、83(ジスアゾイエローHR)、86、93、95、97、98、100、101、104、108、109、110、114、117、120、125、128、129、137、138、139、147、148、150、151、153、154、155、166、168、180、185等が挙げられる。
マゼンタ顔料としては、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、7、9、12、17、22(ブリリアントファーストスカーレット)、23、31、38、48:1〔パーマネントレッド2B(Ba)〕、48:2〔パーマネントレッド2B(Ca)〕、48:3〔パーマネントレッド2B(Sr)〕、48:4〔パーマネントレッド2B(Mn)〕、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81(ローダミン6Gレーキ)、83、88、92、97、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(ジメチルキナクリドン)、123、146、149、166、168、170、172、175、176、178、179、180、184、185、190、192、193、202、209、215、216、217、219、220、223、226、227、228、238、240、255、272等が挙げられる。
シアン顔料としては、C.I.ピグメントブルー1、2、3、15(銅フタロシアニンブルーR)、15:1、15:2、15:3(フタロシアニンブルーG)、15:4、15:6(フタロシアニンブルーE)、16、17:1、22、56、60、63、64、バットブルー4、バットブルー60等が挙げられる。
また中間色の顔料としては、レッド、グリーン、ブルー用として、C.I.ピグメントレッド177、194、224、254、264、C.I.ピグメントオレンジ16、36、43、51、55、59、61、71、C.I.ピグメントバイオレット3、19、23、29、30、37、40、50、C.I.ピグメントグリーン7、36等が挙げられる。
顔料の体積平均粒径は10〜60nmが好ましい。前述したように60nm以下にすることは技術進歩によってもたらされたものである。一方、10nm未満になると、顔料粒子中の分子数が少なくなるため、染料との耐光性の差がなくなり、顔料を用いるメリットが活かせなくなる。
インク中の顔料濃度は1〜15重量%が好ましく、2〜12重量%がより好ましく、4〜10重量%が更に好ましい。顔料濃度が1重量%未満では着色力が不十分であって画像濃度や画像の彩度が劣る傾向があり、顔料濃度が15重量%を超えるとインクの保存安定性が低下するのみならず、画像がくすむ傾向がある。
−浸透剤−
浸透剤をインクに添加することにより表面張力が低下し、ノズルへのインク充填性が向上し、吐出の安定性が向上することに加え、記録媒体にインク滴が着弾した後の記録媒体中への浸透が速くなるため、フェザリングやカラーブリードを軽減することができる。
浸透剤としては界面活性剤や浸透性を有する有機溶剤などが用いられる。
界面活性剤は、親水基によりアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤に大別され、疎水基によりフッ素系界面活性剤、アセチレン系界面活性剤等に大別することができる。
アニオン系界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩などが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオール、グリコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、アセチレングリコールなどが挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルエーテル化合物等が挙げられる。
特に下記構造式(3)−1、(3)−2で示されるフッ素系界面活性剤が有用である。
[構造式(3)−1]
Figure 2013185109
[構造式(3)−2]
Figure 2013185109
アセチレングリコール系の界面活性剤としては、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オールなどのアセチレングリコール系(例えばエアープロダクツ社製のサーフィノール104、82、465、485、TGなど)を用いることができるが、特にサーフィノール465、104やTGが良好な印字品質を示す。
浸透性を有する有機溶剤としては、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールなどの炭素数8〜11のポリオール、炭素数3〜9のグリコールエーテル、又は下記構造式(4)−1、(4)−2で示される化合物が挙げられる。
[構造式(4)−1]
Figure 2013185109
[構造式(4)−2]
Figure 2013185109
上記浸透剤は、単独で又は二種以上を混合して用いることができる。
インク全体に対する浸透剤の添加量は0.01〜5重量%の範囲が好ましく、より好ましくは0.03〜2重量%である。界面活性剤量が少ないと印字後のドットの広がりが悪く、ドット径が小さくなるためベタ画像の埋まりが悪くなり、画像濃度や彩度が低下してしまう。界面活性剤量が多すぎると泡立ちやすくなり、泡がノズル内の流路を塞ぐため、吐出しなくなるなどの問題が発生してしまう。
本発明のインクには、必要に応じて、pH調整剤、防腐防黴剤、キレート試薬、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤、コゲーション防止剤などの従来公知の添加剤を適宜選択して加えることができる。
−pH調整剤−
pH調整剤を加えてアルカリ性に保つことにより分散状態を安定化し、吐出を安定化することができる。また、pH11以上ではインクジェットのヘッドやインク供給ユニットを溶かし出す量が大きく、インクの変質や、漏洩、吐出不良等の問題が発生してしまう。pH調整剤は、顔料を分散剤とともに水に混錬分散する際に加えておく方が、混錬分散後、湿潤剤、浸透剤等の添加剤とともに加えるよりも望ましい。これは、pH調整剤の種類によっては添加することにより分散を破壊する場合もあるためである。
pH調整剤としては、アルコールアミン類、アルカリ金属水酸化物、アンモニウム水酸化物、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属炭酸塩を一種類以上含むものが好ましい。
アルコールアミン類としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール等が挙げられる。
アルカリ金属元素の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。
アンモニウムの水酸化物としては、例えば、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物などが挙げられる。
ホスホニウムの水酸化物としては、第4級ホスホニウム水酸化物などが挙げられる。
アルカリ金属の炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。
−防腐防黴剤−
防腐防黴剤としては、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が挙げられる。
−キレート試薬−
キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等が挙げられる。
−防錆剤−
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等が挙げられる。
−酸化防止剤−
酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、りん系酸化防止剤、などが挙げられる。
−紫外線吸収剤−
前記紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、ニッケル錯塩系紫外線吸収剤、などが挙げられる。
−コゲーション防止剤−
本発明のインクにはコゲーション防止剤を添加することができる。
コゲーションとは、ヒーターに電流を流してインクを瞬間的に加熱し、インクが発泡する力を利用してインクを吐出するサーマル式ヘッドにおける不具合であり、インクが熱せられる際にインク成分に変質が起こり、ヒーターに変質物が付着する現象を言う。コゲーションが生じると、ヒーターによる加熱が正常に行われなくなり、吐出力が弱くなったり、最悪の場合はインクが吐出しなくなってしまう。
コゲーション防止剤としては、例えば、ポリリン酸、ポリアミノカルボン酸、アルドン酸、ヒドロキシカルボン酸、ポリオールリン酸エステル、及びこれらの塩、あるいは、アミノ基を有する酸及び/又はその塩、あるいは、メチル基又はメチレン基とカルボキシル基とを有する酸のアンモニウム塩、などが挙げられる。
−記録装置−
本発明のインクは、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機などに好適に使用することができる。
以下、実施例でも用いたインクジェット記録装置について概要を説明する。
図1に示すインクジェット記録装置は、装置本体(101)と、装置本体(101)に装着した用紙を装填するための給紙トレイ(102)と、装置本体(101)に装着され画像が記録(形成)された用紙をストックするための排紙トレイ(103)と、インクカートリッジ装填部(104)とを有する。インクカートリッジ装填部(104)の上面には、操作キーや表示器などの操作部(105)が配置されている。インクカートリッジ装填部(104)は、インクカートリッジ(200)の脱着を行うための開閉可能な前カバー(115)を有している。(111)は上カバー、(112)は前カバーの前面である。
装置本体(101)内には、図2に示すように、左右の側板(不図示)に横架したガイド部材であるガイドロッド(131)とステー(132)とで、キャリッジ(133)を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ(不図示)によって移動走査する。
キャリッジ(133)には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個のインクジェット記録用ヘッドからなる記録ヘッド(134)の複数のインク吐出口を、主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
記録ヘッド(134)を構成するインクジェット記録用ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、インクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどが使用できる。
また、キャリッジ(133)には、記録ヘッド(134)に各色のインクを供給するための各色のサブタンク(135)を搭載している。サブタンク(135)には、インク供給チューブ(不図示)を介して、インクカートリッジ装填部(104)に装填された本発明のインクカートリッジ(200)から、本発明のインクセットに係るインクが供給されて補充される。
一方、給紙トレイ(103)の用紙積載部(圧板)(141)上に積載した用紙(142)を給紙するための給紙部として、用紙積載部(141)から用紙(142)を1枚づつ分離給送する半月コロ〔給紙コロ(143)〕、及び給紙コロ(143)に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド(144)を備え、この分離パッド(144)は給紙コロ(143)側に付勢されている。
この給紙部から給紙された用紙(142)を記録ヘッド(134)の下方側で搬送するための搬送部として、用紙(142)を静電吸着して搬送するための搬送ベルト(151)と、給紙部からガイド(145)を介して送られる用紙(142)を搬送ベルト(151)との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ(152)と、略鉛直上方に送られる用紙(142)を略90°方向転換させて搬送ベルト(151)上に倣わせるための搬送ガイド(153)と、押さえ部材(154)で搬送ベルト(151)側に付勢された先端加圧コロ(155)とが備えられ、また、搬送ベルト(151)表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ(156)が備えられている。
搬送ベルト(151)は無端状ベルトであり、搬送ローラ(157)とテンションローラ(158)との間に張架されて、ベルト搬送方向に周回可能である。この搬送ベルト(151)は、例えば、抵抗制御を行っていない厚さ40μm程度の樹脂材〔例えば、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体(ETFE)〕で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層(中抵抗層、アース層)とを有している。搬送ベルト(151)の裏側には、記録ヘッド(134)による印写領域に対応してガイド部材(161)が配置されている。なお、記録ヘッド(134)で記録された用紙(142)を排紙するための排紙部として、搬送ベルト(151)から用紙(142)を分離するための分離爪(171)と、排紙ローラ(172)及び排紙コロ(173)とが備えられており、排紙ローラ(172)の下方に排紙トレイ(103)が配されている。
装置本体(101)の背面部には、両面給紙ユニット(181)が着脱自在に装着されている。両面給紙ユニット(181)は、搬送ベルト(151)の逆方向回転で戻される用紙(142)を取り込んで反転させて再度、カウンタローラ(152)と搬送ベルト(151)との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット(181)の上面には手差し給紙部(182)が設けられている。
このインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙(142)が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙(142)は、ガイド(145)で案内され、搬送ベルト(151)とカウンタローラ(152)との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド(153)で案内されて先端加圧コロ(155)で搬送ベルト(151)に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
このとき、帯電ローラ(156)によって搬送ベルト(157)が帯電されており、用紙(142)は、搬送ベルト(151)に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ(133)を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド(134)を駆動することにより、停止している用紙(142)にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙(142)を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙(142)の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙(142)を排紙トレイ(103)に排紙する。
そして、サブタンク(135)内のインクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ(200)から所要量のインクがサブタンク(135)に補給される。
このインクジェット記録装置においては、インクカートリッジ(200)中のインクを使い切ったときには、インクカートリッジ(200)における筐体を分解して内部のインク袋だけを交換することができる。また、インクカートリッジ(200)は、縦置きで前面装填構成としても、安定したインクの供給を行うことができる。したがって、装置本体(101)の上方が塞がって設置されているような場合、例えば、ラック内に収納したり、あるいは装置本体(101)の上面に物が置かれているような場合でも、インクカートリッジ(200)の交換を容易に行うことができる。
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型(シャトル型)インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。
−インクカートリッジ−
インクセットを構成する各インクは、容器に収容してインクカートリッジとして用いることができ、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材を付設してもよい。
容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを有するものなどが好適に挙げられる。
上記インクカートリッジについて、図3、図4を参照して説明する。図3は、インクカートリッジのインク袋241の一例を示す概略図であり、図4は図3のインク袋241をカートリッジケース244内に収容したインクカートリッジ200を示す概略図である。
図3に示すように、インク注入口242からインクをインク袋241内に充填し、該インク袋中に残った空気を排気した後、該インク注入口242を融着により閉じる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口243に装置本体の針を刺して装置に供給する。インク袋241は、透気性のないアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成する。そして、図4に示すように、通常、プラスチック製のカートリッジケース244内に収容し、インクカートリッジ200として各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いる。
インクカートリッジは、前述のインクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いることが特に好ましい。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、例中の「部」は「重量部」である。
また、実施例1〜22、比較例1〜13で用いた構造式(1)の分散剤の種類を表1、表3に、各インク処方の内容を表2、表4に示す。
実施例1
<分散体A処方>
・TONER YELLOW 3GP(C.I.ピグメントイエロー155、クラリア
ント・ジャパン社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤a1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

分散剤a1をイオン交換水に溶解し、ピグメントイエロー155を加えて充分に湿潤させ、超音波ホモジナイザーにより10分間プレ分散を行った後で、0.03mmのジルコニアビーズを充填したウルトラアスペックミルUAM015型(寿工業社製)に投入し、1時間分散処理を行った。次いで、1μmのフィルターでろ過して顔料濃度15重量%の分散体Aを得た。

<インク処方>
・分散体A 30.0部
・グリセリン 20.0部
・1,3−ブタンジオール 10.0部
・3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン 15.0部
・前記構造式(2)−1で表される水溶性有機溶剤 20.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2.0部
・前記構造式(3)−1で表される浸透剤 0.05部
・前記構造式(4)−1で表される浸透剤 0.1部
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール 0.5部
・プロキセルLV(アベシア社製、防腐防黴剤) 0.1部
・イオン交換水 2.25部

分散体A以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Aを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用イエローインクを得た。
実施例2
<分散体B処方>
・ECB−301(C.I.ピグメントブルー15:3、大日精化社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤b1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例1と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Bを得た。

<インク処方>
実施例1の分散体Aを分散体Bに変え、構造式(4)−1の浸透剤を構造式(4)−2の浸透剤に変えた点以外は、実施例1と同様の処方と方法で、インクジェット用シアンインクを得た。
実施例3
<分散体C処方>
・ECR−184(C.I.ピグメントレッド122、大日精化社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤c1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例1と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Cを得た。

<インク処方>
・分散体C 30.0部
・グリセリン 20.0部
・3−メチル−1,3−ブタンジオール 10.0部
・イソプロピリデングリセロール 10.0部
・前記構造式(2)−1で表される水溶性有機溶剤 10.0部
・前記構造式(2)−2で表される水溶性有機溶剤 10.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2.0部
・前記構造式(3)−2で表される浸透剤 0.05部
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール 0.5部
・プロキセルLV(アベシア社製、防腐防黴剤) 0.1部
・イオン交換水 7.35部

分散体C以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Cを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用マゼンタインクを得た。
実施例4
<分散体D処方>
・NIPex150(カーボンブラック、デグサ社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤d1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例1と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Dを得た。

<インク処方>
実施例3の分散体Cを分散体Dに変え、3−メチル−1,3−ブタンジオールを1,3−ブタンジオールに変え、イソプロピリデングリセロールを3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンに変えた点以外は、実施例3と同様にして、インクジェット用ブラックインクを得た。
実施例5
<分散体E処方>
・TONER YELLOW HG(C.I.ピグメントイエロー180、クラリアン
ト・ジャパン社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤a1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

分散剤a1を水に加えて溶解し、顔料TONER YELLOW HGを混合・攪拌して充分に湿潤したところで、混練装置としてダイノーミル KDL A型(WAB社製)にφ0.5mmジルコニアビーズを充填して、2000rpmで1時間混練を行なった。ミルベースを取り出して1μmのフィルターでろ過し、顔料濃度15重量%の分散体Eを得た。

<インク処方>
・分散体E 30.0部
・グリセリン 20.0部
・1,3−ブタンジオール 10.0部
・イソプロピリデングリセロール 5.0部
・前記構造式(2)−1で表される水溶性有機溶剤 10.0部
・前記構造式(2)−2で表される水溶性有機溶剤 10.0部
・ゾニールFS−300 1.5部
〔ポリオキシアルキレン(C2〜3)−2−パーフルオロアルキル(C4〜16)
エチルエーテル、固形分40%、デュポン社製〕
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2.0部
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール 0.5部
・プロキセルLV(アベシア社製、防腐防黴剤) 0.1部
・イオン交換水 10.9部

分散体E以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Eを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用イエローインクを得た。
実施例6
<分散体F処方>
・IRGALITE BLUE GLVO(C.I.ピグメントブルー15:4、
BASFジャパン社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤b1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例5と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Eを得た。

<インク処方>
実施例5の分散体Eを分散体Fに変え、イソプロピリデングリセロールを3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンに変えた点以外は、実施例5と同様の処方と方法で、
インクジェット用シアンインクを得た。
実施例7
<分散体G処方>
・CINQUASIA Violet R RT−101−D(C.I.ピグメント
バイオレット19、BASF・ジャパン社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤d1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例5と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Gを得た。

<インク処方>
・分散体G 30.0部
・グリセリン 20.0部
・3−メチル−1,3−ブタンジオール 10.0部
・前記構造式(2)−2で表される水溶性有機溶剤 20.0部
・エマルゲンLS−106 1.0部
(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、花王社製)
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 1.0部
・前記構造式(4)−1で表される浸透剤 0.1部
・0.1N−KOH水溶液 0.1部
・プロキセルLV(アベシア社製、防腐防黴剤) 0.1部
・イオン交換水 17.7部

分散体G以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Gを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用マゼンタインクを得た。
実施例8
<分散体H処方>
・NIPex150(カーボンブラック、デグサ社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤c1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例5と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Hを得た。

<インク処方>
実施例7の分散体Gを分散体Hに変えた点以外は、実施例7と同様の処方と方法で、
インクジェット用ブラックインクを得た。
実施例9
<分散体I処方>
・TONER YELLOW 3GP(C.I.ピグメントイエロー155、クラリ
アント・ジャパン社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤d1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例5と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Iを得た。

<インク処方>
・分散体I 30.0部
・グリセリン 20.0部
・3−メチル−1,3−ブタンジオール 15.0部
・前記構造式(2)−1で表される水溶性有機溶剤 15.0部
・ゾニールFS−300 1.5部
〔ポリオキシアルキレン(C2〜3)−2−パーフルオロアルキル(C4〜16)
エチルエーテル、固形分40%、デュポン社製〕
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 1.0部
・0.1N−KOH水溶液 0.1部
・プロキセルLV(アベシア社製、防腐防黴剤) 0.1部
・イオン交換水 17.3部

分散体I以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Iを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用イエローインクを得た。
実施例10
<分散体J処方>
・ECB−301(C.I.ピグメントブルー15:3、大日精化社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤c1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例5と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Jを得た。

<インク処方>
実施例9の分散体Iを分散体Jに変えた点以外は、実施例9と同様の処方と方法で、
インクジェット用シアンインクを得た。
実施例11
<分散体K処方>
・ECR−184(C.I.ピグメントレッド122、大日精化社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤b1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例5と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Kを得た。

<インク処方>
・分散体K 30.0部
・グリセリン 20.0部
・1,3−ブタンジオール 20.0部
・前記構造式(2)−1で表される水溶性有機溶剤 10.0部
・エマルゲンLS−106 1.0部
(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、花王社製)
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール 0.5部
・プロキセルLV(アベシア社製、防腐防黴剤) 0.1部
・イオン交換水 18.4部

分散体K以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Kを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用マゼンタインクを得た。
実施例12
<分散体L処方>
・NIPex150(カーボンブラック、デグサ社製) 15.0部
・表1に示す構造式(1)の分散剤a1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例5と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Lを得た。

<インク処方>
実施例11の分散体Kを分散体Lに変えた点以外は、実施例11と同様の処方と方法でインクジェット用ブラックインクを得た。
比較例1
実施例9のインク処方における構造式(2)−1で表される水溶性有機溶剤を、Rの炭素数が6である下記構造式(2)−3で表される水溶性有機溶剤に変えた点以外は、実施例9と同様の材料と方法で、インクジェット用イエローインクを得た。
[構造式(2)−3]
Figure 2013185109
比較例2
実施例4の分散剤d1を、表1に示す分散剤d2〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例4と同様の処方と方法で、インクジェット用ブラックインクを得た。
比較例3
実施例6の分散剤b1を、表1に示す分散剤b2〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例6と同様の処方と方法で、インクジェット用シアンインクを得た。
比較例4
実施例5の分散剤a1を、表1に示す分散剤a2〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例5と同様の処方と方法で、インクジェット用イエローインクを得た。
比較例5
実施例3の分散剤c1を、表1に示す分散剤c2〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例3と同様の処方と方法で、インクジェット用マゼンタインクを得た。
比較例6
実施例3の分散剤c1を、表1に示す分散剤c3〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例3と同様の処方と方法で、インクジェット用マゼンタインクを得た。
Figure 2013185109
Figure 2013185109
上記表2中の数値は重量部である。また、略号の意味は以下のとおりである。
GLY :グリセリン
13BD :1,3−ブタンジオール
MBD :3−メチル−1,3−ブタンジオール
IPG :イソプロピリデングリセロール
EHO :3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン
(2)−1 :前記構造式(2)−1で表される水溶性有機溶剤
(2)−2 :前記構造式(2)−2で表される水溶性有機溶剤
(2)−3 :前記構造式(2)−3で表される水溶性有機溶剤
FS−300:ポリオキシアルキレン(C2〜3)−2−パーフルオロアルキル(C4
〜16)エチルエーテル、固形分40%、デュポン社製
LS−106:ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、花王社製
2H13HD:2−エチル−1,3−ヘキサンジオール
(3)−1 :構造式(3)−1で表される浸透剤
(3)−2 :構造式(3)−2で表される浸透剤
(4)−1 :構造式(4)−1で表される浸透剤
(4)−2 :構造式(4)−2で表される浸透剤
AEPD :2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール
KOH :0.1規定KOH水溶液
LV :プロキセルLV(アベシア社製、防腐防黴剤)
実施例13
<分散体M処方>
・NIPex150(カーボンブラック、デグサ社製) 15.0部
・表3に示す構造式(1)からなる分散剤d1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

分散剤d1をイオン交換水に溶解し、カーボンブラックを加えて充分に湿潤させ、超音波ホモジナイザーにより10分間プレ分散を行った後で、0.03mmのジルコニアビーズを充填したウルトラアスペックミルUAM015型(寿工業社製)に投入し、1時間分散処理を行った。次いで、1μmのフィルターでろ過して顔料濃度15重量%の分散体Mを得た。

<インク処方>
・分散体M 30.0部
・グリセリン 20.0部
・イソプロピリデングリセロール 15.0部
・前記構造式(2)−1で表される水溶性溶剤 15.0部
・エマルゲンLS−106 1.0部
(ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、花王社製)
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2.0部
・0.1N−KOH水溶液 0.1部
・プロキセルLV 0.1部
・イオン交換水 16.8部

分散体M以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Mを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用ブラックインクを得た。
実施例14
<分散体N処方>
・TONER YELLOW 3GP 15.0部
(C.I.ピグメントイエロー155、クラリアント・ジャパン社製)
・表3に示す構造式(1)からなる分散剤a1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例13と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Nを得た。

<インク処方>
・分散体N 30.0部
・グリセリン 20.0部
・1,3−ブタンジオール 5.0部
・3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン 15.0部
・前記構造式(2)−2で表される水溶性溶剤 15.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2.0部
・前記構造式(3)−1で表される浸透剤 0.05部
・2−アミノ−2−エチル−1,3プロパンジオール 0.5部
・プロキセルLV 0.1部
・イオン交換水 12.35部

分散体N以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Nを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用イエローインクを得た。
実施例15
<分散体O処方>
・ECR−184(C.I.ピグメントレッド122、大日精化社製) 15.0部
・表3に示す構造式(1)からなる分散剤d1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例13と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Oを得た。

<インク処方>
・分散体O 30.0部
・グリセリン 20.0部
・1,3−ブタンジオール 10.0部
・3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン 10.0部
・イソプロピリデングリセロール 10.0部
・前記構造式(2)−1で表される水溶性溶剤 10.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 1.0部
・前記構造式(3)−2で表される浸透剤 0.05部
・前記構造式(4)−1で表される浸透剤 0.1部
・0.1N−KOH水溶液 0.1部
・プロキセルLV 0.1部
・イオン交換水 8.65部

分散体O以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Oを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用マゼンタインクを得た。
実施例16
<分散体P処方>
・ECB−301(C.I.ピグメントブルー15:3、大日精化社製) 15.0部
・表3に示す構造式(1)からなる分散剤b1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

分散剤b1を水に加えて溶解し、顔料ECB−301を混合・攪拌し充分に湿潤したところで、混練装置としてダイノーミル KDL A型(WAB製)にφ0.5mmジルコニアビーズを充填して、2000rpmで1時間混練を行なった。ミルベースを取り出して1μmのフィルターでろ過し、顔料濃度15重量%の分散体Pを得た。

<インク処方>
・分散体P 30.0部
・グリセリン 20.0部
・1,3−ブタンジオール 10.0部
・イソプロピリデングリセロール 10.0部
・前記構造式(2)−1で表される水溶性溶剤 10.0部
・前記構造式(2)−2で表される水溶性溶剤 10.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 1.0部
・前記構造式(4)−2で表される水溶性溶剤 0.1部
・2−アミノ−2−エチル−1,3プロパンジオール 0.5部
・プロキセルLV 0.1部
・イオン交換水 7.3部

分散体P以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Pを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用シアンインクを得た。
実施例17
<分散体Q処方>
・NIPex150(カーボンブラック、デグサ社製) 15.0部
・表3に示す構造式(1)からなる分散剤c1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例16と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Qを得た。

<インク処方>
・分散体Q 30.0部
・グリセリン 20.0部
・1,3−ブタンジオール 15.0部
・3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン 10.0部
・イソプロピリデングリセロール 15.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 1.0部
・前記構造式(3)−1で表される浸透剤 0.05部
・前記構造式(4)−1で表される浸透剤 0.1部
・2−アミノ−2−エチル−1,3プロパンジオール 0.5部
・プロキセルLV 0.1部
・イオン交換水 8.25部

分散体Q以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Qを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用ブラックインクを得た。
実施例18
<分散体R処方>
・TONER YELLOW HG 15.0部
(C.I.ピグメントイエロー180、クラリアント・ジャパン社製)
・表3に示す構造式(1)からなる分散剤a1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例16と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Rを得た。

<インク処方>
・分散体R 30.0部
・グリセリン 20.0部
・1,3−ブタンジオール 15.0部
・3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン 15.0部
・ゾニールFS−300 1.5部
(ポリオキシアルキレン(C2〜3)−2−パーフルオロアルキル(C4〜16)
エチルエーテル、固形分40%、デュポン社製)
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2.0部
・2−アミノ−2−エチル−1,3プロパンジオール 0.5部
・プロキセルLV 0.1部
・イオン交換水 15.9部

分散体R以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Rを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用イエローインクを得た。
実施例19
<分散体S処方>
・CINQUASIA Violet R RT−101−D 15.0部
(C.I.ピグメントバイオレット19、BASF・ジャパン社製)
・表3に示す構造式(1)からなる分散剤c1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例17と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Sを得た。

<インク処方>
・分散体S 30.0部
・グリセリン 20.0部
・3−メチル−1,3−ブタンジオール 10.0部
・3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン 15.0部
・イソプロピリデングリセロール 15.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 1.0部
・2−アミノ−2−エチル−1,3プロパンジオール 0.5部
・プロキセルLV 0.1部
・イオン交換水 8.4部

分散体S以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Sを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用マゼンタインクを得た。
実施例20
<分散体T処方>
・IRGALITE BLUE GLVO 15.0部
(C.I.ピグメントブルー15:4、BASFジャパン社製)
・表3に示す構造式(2)からなる分散剤b1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例17と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Tを得た。

<インク処方>
・分散体T 30.0部
・グリセリン 20.0部
・1,3−ブタンジオール 20.0部
・イソプロピリデングリセロール 15.0部
・ゾニールFS−300 1.5部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2.0部
・0.1N−KOH水溶液 0.1部
・プロキセルLV 0.1部
・イオン交換水 11.3部

分散体T以外の上記材料をイオン交換水に溶解してビヒクルを作製し、次いで分散体Tを加えて混合・攪拌した後、1μmのフィルターでろ過してインクジェット用シアンインクを得た。
実施例21
<分散体U処方>
・NIPex150(カーボンブラック、デグサ社製) 15.0部
・表3に示す構造式(1)からなる分散剤e1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例13と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Uを得た。

<インク処方>
実施例13の分散体Mを分散体Uに変えた点以外は、実施例13と同様の処方と方法でインクジェット用ブラックインクを得た。
実施例22
<分散体V処方>
・ECB−301(C.I.ピグメントブルー15:3、大日精化社製) 15.0部
・表3に示す構造式(1)からなる分散剤f1 10.0部
・イオン交換水 75.0部

上記材料を用い、実施例16と同様の方法で顔料濃度15重量%の分散体Vを得た。

<インク処方>
実施例16の分散体Pを分散体Vに変えた点以外は、実施例16と同様の処方と方法でインクジェット用シアンインクを得た。
比較例7
実施例18のインク処方における3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンをイオン交換水に変えた点以外は、実施例18と同様の材料と方法で、インクジェット用イエローインクを得た。
比較例8
実施例18のインク処方における3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンを1,3−ブタンジオールに変えた点以外は、実施例18と同様の材料と方法で、インクジェット用イエローインクを得た。
比較例9
実施例13の分散剤d1を、表3に示す分散剤d2〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例13と同様の処方と方法で、インクジェット用ブラックインクを得た。
比較例10
実施例16の分散剤b1を、表3に示す分散剤b2〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例16と同様の処方と方法でインクジェット用シアンインクを得た。
比較例11
実施例14の分散剤a1を、表3に示す分散剤a2〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例14と同様の処方と方法で、インクジェット用イエローインクを得た。
比較例12
実施例19の分散剤c1を、表3に示す分散剤c2〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例12と同様の処方と方法で、インクジェット用マゼンタインクを得た。
比較例13
実施例19の分散剤c1を、表3に示す分散剤c3〔構造式(1)の範囲外〕に変えた点以外は、実施例19と同様の処方と方法で、インクジェット用マゼンタインクを得た。
Figure 2013185109
Figure 2013185109
上記表4中の数値は重量部である。また、略号の意味は前記表2の場合と同じである。
実施例、比較例で作製した分散体及びインクについて、以下のようにして測定・評価した。結果を纏めて表5、表6に示す。
(1)インクの体積平均粒径
実施例、比較例で作製したインクの体積平均粒径を測定した。マイクロトラック社製のUPA−EX150を用い、イオン交換水でインクを250倍に希釈して測定セルに投入し、25℃で60秒間の測定を行った。測定パラメータとしては、カーボンの密度1.80g/mL、有機顔料の密度1.40g/mLを用いた。なお、インクの体積平均粒径とは、実質上、インク中の顔料の体積平均粒径である。
(2)インクの粘度
実施例、比較例で作製したインクの粘度(mPa・s)、及び密封状態で50℃の環境に1ヶ月間保存した後の粘度の変化率を測定した。粘度変化率は±10%以下であれば、充分に安定であり、実用に供することができる。測定は回転式粘度計(東機産業社製RE−80L)を用い、コーン1°34′×R24、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、25℃で3分間行った。粘度変化率は次の式で求めた。

粘度変化率(%)=〔(保存後の粘度−保存前の粘度)/保存前の粘度〕×100
(3)吐出安定性
実施例、比較例で作製したインクを、前述した図1〜図2の構造のインクジェットプリンターIPSiO GX e5500(リコー社製)に充填してセットし、以下の方法で吐出安定性の評価を行った。
上記ノズルプレートをセットしたプリンターを用いて10分間連続印字を行ない、ヘッド面にインクが付着した状態で保湿キャップをしてプリンターを50℃60%RH環境下で1ヶ月間放置した後、クリーニングを実施して放置前と同等に復帰させた。その後、以下の条件で間欠印写試験を行ない吐出安定性を評価した。
即ち、以下の印刷パターンチャートを20枚連続で印字後、20分間印字を実施しない休止状態にし、これを50回繰り返し、累計で1000枚印写後、もう1枚同じチャートを印写した時の5%チャートベタ部の筋、白抜け、噴射乱れの有無を、目視により評価した。なお、印刷パターンは、紙面全面積中、各色印字面積が5%であるチャートにおいて、各インクを100%dutyで印字した。印字条件は、記録密度は600×300dpi、ワンパス印字とした。
評価基準は次のとおりであり、ランク◎、○が許容範囲である。
<評価基準>
◎:ベタ部にスジ、白抜け、噴射乱れが無い。
○:ベタ部にスジ、白抜け、噴射乱れが若干認められる。
△:ベタ部にスジ、白抜け、噴射乱れが認められる。
×:ベタ部全域にわたってスジ、白抜け、噴射乱れが認められる。
(4)カール
実施例、比較例で作製したインクを、前述した図1及び図2の構造のインクジェットプリンターIPSiO GX e5500(リコー社製)に充填してセットし、印刷試験用紙として普通紙:P−PAPER GF−500(A4、キヤノン社製)を使用し、記録密度600×300dpi、ワンパスでA4全面べた画像の印字を行った。インクの付着量は300〜340mg/A4に調整し、印字終了から10分後の画像を、印字面を下にして平らな机の上に置き、紙の端面と基準面との距離をスケールで測定した。紙の右端と左端の測定値の平均値をカール量とした。
評価基準は下記のとおりであり、◎及び○が許容範囲である。

<評価基準>
◎:5mm未満
○:5mm以上、20mm未満
△:20mm以上、50mm未満
×:両端が回り込んで紙が筒状になっている。
(5)彩度
実施例、比較例で作製したインクを、リコー社製インクジェットプリンターIPSiO GX e5500に充填し、記録密度600×300dpi、ワンパスでA4全面べた画像の印字を行った。印刷試験用紙は前記普通紙A、Bを使用し、印字乾燥後、明度を反射型カラー分光測色濃度計X−Rite938(X−Rite社製)で測定した。
得られたa*、b*の値から、彩度C=〔(a*)+(b*)1/2を算出し、標準色(Japan color ver.2)の彩度の値C(シアン:62.82、グリーン:77.64、イエロー:91.34、レッド:83.64、マゼンタ:74.55、ブルー:54.78)との比率k=C/Cを算出して、次の評価基準で評価した。ランク◎、○が許容範囲である。
なお、実施例4、8、12、13、17、比較例2、9はブラックインクのため、彩度の評価はしなかった。
<評価基準>
◎: 1.0≦k
○: 0.9≦k<1.0
△: 0.8≦k<0.9
×: k<0.8
Figure 2013185109
Figure 2013185109
101 装置本体
102 給紙トレイ
103 排紙トレイ
104 インクカートリッジ装填部
105 操作部
111 上カバー
112 前カバーの前面
115 前カバー
131 ガイドロッド
132 ステー
133 キャリッジ
134 記録ヘッド
135 サブタンク
141 用紙載置部
142 用紙
143 給紙コロ
144 分離パッド
145 ガイド
151 搬送ベルト
152 カウンタローラ
153 搬送ガイド
154 押さえ部材
155 加圧コロ
156 帯電ローラ
157 搬送ローラ
158 テンションローラ
161 ガイド部材
171 分離爪
172 排紙ローラ
173 排紙コロ
181 両面給紙ユニット
182 手差し給紙部
200 インクカートリッジ
241 インク袋
242 インク注入口
243 インク排出口
244 カートリッジケース
特開2010−168433号公報 特開2011−068838号公報 特許第3882064号公報 特開2008−163238号公報

Claims (5)

  1. 少なくとも顔料、分散剤、水溶性有機溶剤、及び水を含有するインクジェット用インクにおいて、該分散剤として下記構造式(1)で示される樹脂を含有し、該水溶性有機溶剤として3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、イソプロピリデングリセロール、及び下記構造式(2)で示されるアミド化合物から選ばれた少なくとも1種を含有することを特徴とするインクジェット用インク。
    [構造式(1)]
    Figure 2013185109
    上記式中、MはLi、Na、K、アンモニウム、メタノールアミンのいずれかであり、p、q、rはそれぞれ5〜50の自然数である。また、Rは下記構造式(α)のポリシロキサン構造を有し、Rは水酸基、メトキシ基、エトキシ基のいずれかであり、Rはメチル基、エチル基、ヘキシル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基のいずれかであり、mは1〜10の自然数である。
    [構造式(α)]
    Figure 2013185109
    [構造式(2)]
    Figure 2013185109
    上記式中、Rは炭素数1〜5の直鎖状アルキル基である。
  2. 前記顔料の体積平均粒径が、10〜60nmであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット用インク。
  3. 前記インクが更に浸透剤を含み、該浸透剤が、炭素数8〜11のポリオール、下記構造式(3)、(4)で示される化合物のいずれか又は2種以上を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェット用インク。
    [構造式(3)]
    Rf−CHCH(OH)CHO−(CHCHO)−Q
    上記式中、Rfは、−C又は−C、Qは、−C2b+1(bは11〜19の自然数を示す)、−CHCH(OH)CH−C、又はCHCH(OH)CH−Cを表し、kは20〜35の自然数である。
    [構造式(4)]
    HORC−(CH−CRCROH
    上記式中、R、Rは炭素数3〜6個のアルキル基、R、Rは炭素数1〜2個のアルキル基であり、jは1〜6の自然数である。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット用インクを容器に収容したことを特徴とするインクカートリッジ。
  5. 請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット用インクを用いて記録された記録物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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