JP3437211B2 - 水性顔料インク、これを用いたインクジェット記録方法及びかかるインクを用いた機器 - Google Patents
水性顔料インク、これを用いたインクジェット記録方法及びかかるインクを用いた機器Info
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- JP3437211B2 JP3437211B2 JP10823393A JP10823393A JP3437211B2 JP 3437211 B2 JP3437211 B2 JP 3437211B2 JP 10823393 A JP10823393 A JP 10823393A JP 10823393 A JP10823393 A JP 10823393A JP 3437211 B2 JP3437211 B2 JP 3437211B2
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Description
に、オフイスや家庭で使用されている非塗工紙、いわゆ
る普通紙に対しても、高速かつ高精細、高画質フルカラ
ー記録が可能な水性顔料インク、インクジェット記録方
法記録ユニット、インクカートリッジ及びインクジェッ
ト記録装置に関する。
音の発生がなく、高集積のヘッドを使用することによ
り、高解像の記録画像が高速で得られるという利点を有
している。このようなインクジェット記録方法では、記
録液としてのインクとして各種の水溶性染料を水また
は、水と有機溶剤との混合液に溶解させたものが使用さ
れている。しかしながら、水溶性染料を用い場合には、
これらの水溶性染料は本来耐光性が劣るため、記録画像
の耐光性が問題になる場合が多い。
画像の耐水性が問題となる場合が多い。すなわち、記録
画像に、雨、汗、あるいは飲食用の水がかかったりした
場合、記録画像が滲んだり、消失したりすることがあ
る。
具においても同様の問題があり、耐光性、耐水性の問題
を解決するために種々の文房具用水性顔料インクの提案
がなされている。水性顔料インク実用化のため、分散安
定性、ペン先でのインクの固化防止、ボールペンのボー
ルの摩耗防止を検討している例として特開昭58−80
368号公報、同61−200182号公報、同61−
247774号公報、同61−272278号公報、同
62−568号公報、同62−101671号公報、同
101672号公報、特開平1−249869号公報、
同1−301760号公報等が挙げられる。最近では、
水性顔料インクを用いたボールペンや、マーカーが商品
として市場にでるようになってきた。また、水性顔料イ
ンクを用いたインクジェット用インクとしては、特開昭
56−147859号公報、同56−147860号公
報等に、特定の水溶性溶剤と高分子分散剤を用いた顔料
インクが提案されている。また、特開平4−57859
号公報、同4−57860号公報等には、顔料と染料を
併用したインクの提案がなされている。
水性顔料インクは、特に、非塗工紙である普通紙(コピ
ー用紙、ボンド紙などの一般にオフィスに普及している
紙)に記録を行った場合、紙の種類によっては、印字品
位、印字濃度が、著しく劣化するという不都合が生じ
る。一般に、普通紙は、インクジェット専用紙と異な
り、紙の表面状態が一定でないために、インクの吸収
性、滲みかた等の違いにより、印字品位が変化する。特
に、印字品位を大きく左右する印字濃度を考えた場合、
水溶性染料を用いたインクでは、染料が紙の繊維に染着
し、紙の表面に残りやすいために、紙の表面状態による
印字濃度などへの影響は、比較的少ない。一方、水性顔
料インクでは、紙の表面に顔料を残存させることによ
り、印字濃度を得ているために紙の表面状態が、印字物
の印字濃度に与える影響は大きい。即ち、水性顔料イン
クは分散剤としてアルカリ可溶型樹脂を用いている例が
多く、これが紙面上で凝集することによって印字濃度を
上昇させていると考えられるが、この場合、紙の種類に
よっては著しく印字品位、印字濃度が劣化するものがあ
る。この印字濃度、印字品位を上昇させる一つの手段と
して、pHを酸性側にさせる等の方法があるが、反面、
分散状態を不安定にさせてしまい、インクジェット用イ
ンクとしての吐出安定性、長期分散安定性、更に微細ノ
ズル先端における長期の放置による固化防止等多数の信
頼性にかかわる問題が残り、印字濃度、印字品位との両
立は困難な状態にある。また、よりpH安定性の高い樹
脂を分散剤として用いた場合、信頼性にかかわる問題や
紙種による印字濃度の差というものはかなり改善される
が、印字濃度、印字品位はかなり劣化してしまう。
より印字品位、印字濃度をアップさせることも考えられ
るが、上記の信頼性問題が大きく低下してしまう。
着性も重要な問題となるが、この定着性をアップさせる
ために速乾性有機溶剤や界面活性剤の併用が考えられ
る。しかしながら満足できる定着性を得る範囲の添加量
では印字濃度、印字品位の低下が著しいことが判ってい
る。
る手段として、例えば特開昭56−147863号公
報、同56−147868号公報、同56−15747
0号公報、同60−223074号公報、同60−22
3075号公報等にアルカリ可溶型樹脂を分散剤として
用いたインクの記載がある。しかし、この方法ではイン
クジェット用として用いるには満足な印字濃度、印字品
位は得られない。又、特開昭61−168677号公
報、同61−235478号公報等にはグリコールのモ
ノブチルエーテルをインク中の水溶性溶媒として、筆記
具及びインクジェットの耐乾燥性、吐出性向上のため、
使用することが報告されている。しかし、水溶性溶剤と
してグリコールのモノブチルエーテルを使用するだけで
は、満足のいく印字濃度、印字品位は得られない。
98173号公報、特開昭62−91574号公報等に
シリカ微粒子を混入させる記載があるが、この方法では
インクジェット用として用いるには満足な印字濃度、印
字品位は得られない。さらに特開昭63−145381
号公報、特開昭63−218779号公報等には球状樹
脂粒子をインク中に含有させることが報告されている
が、これらの方法によっても印字濃度、印字品位とイン
クジェット用としての信頼性の両立が満足なレベルでは
ない。
信頼性、特にこの場合、分散安定性、吐出安定性を満足
しつつ、印字濃度、印字品位を改善させる手段の確立が
望まれている。
の問題点を解消し、各種の普通紙上においても、良好な
印字濃度、印字品位を与え、信頼性に優れた水性顔料イ
ンク、これを用いたインクジェット記録方法、記録ユニ
ット、インクカートリッジ及びインクジェット記録装置
を提供することにある。
以下の本発明によって達成されることが検討の結果明ら
かになった。
しての顔料、分散剤、水溶性有機溶剤及び水を含むイン
クジェット記録用の水性顔料インクであって、該水溶性
有機溶剤が、ジオールのモノアルキルエーテル、トリオ
ールのモノアルキルエーテル及びトリオールのジアルキ
ルエーテルから選択される少なくとも1種であり、該水
性顔料インクは更に白色無機微粒子として二酸化チタン
微粒子もしくはアルミナ微粒子を含有していることを特
徴とするインクジェット記録用の水性顔料インクであ
る。
方法の一実施態様は、記録信号に応じて記録ヘッドのオ
リフィスからインクを吐出させて被記録材に付着せしめ
る工程を有するインクジェット記録方法において、前記
インクが、上記の水性顔料インクであることを特徴とす
る。
施態様は、インクを収容しているインク収容部と該イン
クを吐出させる為のヘッド部とを具備し、前記インク
が、上記の水性顔料インクであることを特徴とする。
は、インクを収容しているインク収容部を具備してなる
インクカートリッジにおいて、前記インクが前記の水性
顔料インクであることを特徴とする。
装置の一実施態様は、インクを収容しているインク収容
部と該インクを吐出させる為のヘッド部とを有する記録
ユニットを具備し、前記インクが、上記の水性顔料イン
クであることを特徴とする。
他の実施態様は、インクを収容しているインク収容部を
有するインクカートリッジ、該インクを吐出する記録ヘ
ッド及び該インクカートリッジに収容されているインク
を該インクカートリッジから記録ヘッドに供給する為の
インク供給部を具備し、前記インクが、上記の水性顔料
インクであることを特徴とする。
クを用いて普通紙上にインクジェット記録を行った場
合、紙の種類によって、印字品位、印字濃度が、著しく
劣化する原因を鋭意検討した結果、紙の表面状態が印字
品位、とりわけ印字濃度に与える影響が大きいことを見
いだし、本発明に至った。つまり、水性顔料インクは、
吐出したインクが紙の表面に到達した直後にインクが凝
集し、紙の表面に留まることによって印字濃度が得ら
れ、紙の表面状態が、インクの安定性を壊すものであれ
ば、良好な印字濃度が得られ、逆に、インクの凝集よ
り、浸透が先に起これば、望ましい印字濃度は得られな
いということである。一方、普通紙は、大きく酸性紙と
中性紙に分類されるが、その表面状態は、紙の用途によ
り、いろいろな処理が施されており、全ての紙におい
て、表面で瞬時に凝集が開始するようなインクを設計す
ることは、困難である。また、前述したように、インク
の分散状態を不安定にして、印字濃度を得るというイン
ク設計は、インクジェット用インクに要求される吐出安
定性、長期の貯蔵安定性、さらに、微細なノズル先端に
おける長期の放置による固化防止とは、相反するもので
ある。
この分散剤に着目し、そのモノマー組成について検討を
行った結果、親水部を有するモノマーとして上記のモノ
マーを含有するポリマーを分散剤として用いることによ
り、インクジェット用インクに要求される吐出安定性、
長期の貯蔵安定性、さらに、微細なノズル先端における
長期の放置による固化防止と印字濃度、印字品位の両立
が可能となる事が明らかになった。
酸部分の効果による従来の凝集効果による印字濃度、印
字品位の向上に加えて、長鎖ノニオン基含有モノマー部
分の効果、即ち水溶性の向上、pH安定性の向上によ
り、インクジェット用インクに要求される吐出安定性、
長期の貯蔵安定性、さらに、微細なノズル先端における
長期の放置による固化防止に大きな効果を持つことが明
らかになった。また、長鎖ノニオン基含有モノマーの分
散剤中への導入は、印字濃度、印字品位の向上にも大き
な効果を持つことが明らかになった。
溶性溶剤として、少なくともジオールのモノアルキルエ
ーテル及び/又はトリオールのモノアルキルエーテル及
び/又はトリオールのジアルキルエーテル(アルキル基
の炭素数4以上)を含有させることが印字品位、印字濃
度を満足させるために有効であることを発見した。
について詳細に述べる。
される分散剤としての水溶性樹脂は、上記の一般構造を
有する3種の中から選ばれた少なくとも1種の長鎖ノニ
オン基含有モノマーを3−25モル%含むが、この様な
モノマーの具体例として、 (1)CH2=C(R)−COO−(CH2CH2O)
m−H(m=2〜24) CH2=C(CH3)−COO−(CH2CH2O)m
−H:ブレンマーPE−90(m=1.9,Nippo
nOil&FatsCo.) CH2=C(CH3)−COO−(CH2CH2O)m
−H:ブレンマーPE−200(m=4.4,Nipp
onOil&FatsCo.) CH2=C(CH3)−COO−(CH2CH2O)m
−H:ブレンマーPE−350(m=7.7,Nipp
onOil&FatsCo.) CH2=CH−COO−(CH2CH2O)m−H:m
=24試作品 (2)CH2=C(R)−COO−(CH2CH2O)
n−(CH2)lH(n=2〜24,l=1〜12) メトキシトリエチレングリコールアクリレート(R=
H,n=3,l=1,NKエステルAM−30G) メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート
(R=H,n=約10,l=1,NKエステAM−90
G) メトキシジエチレングリコールメタアクリレート(R=
CH3,n=2,l=1,NKエステルM−20G) メトキシテトラエチレングリコールメタアクリレート
(R=CH3,n=4,l=1,NKエステルM−40
G) メトキシポリエチレングリコール#400メタアクリレ
ート(R=CH3,n=約10,l=1,NKエステル
M−90G) メトキシポリエチレングリコール#1000メタアクリ
レート(R=CH3,n=約24,l=1,NKエステ
ルM−230G) ブトキシジエチレングリコールアクリレート(R=H,
n=2,l=4,NKエステルAB−20G)、以上は
新中村化学工業の製品 (3)CH2=C(R)−COO−(CH2CH2O)
p−phenyl−(CH2)qHP=1〜12,q=
0〜16 フェノキシジエチレングリコールアクリレート(R=
H,p=2,q=0,NKエステルAMP−20G) フェノキシポリエチレングリコールアクリレート(R=
H,p=約5,q=0,NKエステルAMP−60G) ノニルフェノキシエチルアクリレート(R=H,p=
1,q=8,NKエステルNPA−10G)、以上は新
中村化学工業の製品 CH2=CH−COO−(CH2CH2O)10−ph
enyl−(CH2)16−H:試作品 の様なモノマーを挙げることが出来る。
チレン性不飽和カルボン酸を5−60モル%含有させる
ことが必須である。このようなモノマーとしては、アク
リル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、クマ
ール酸等をあげることができる。さらにこれらの誘導体
でもよい。
に用いられる疎水性モノマーとしては、スチレン、αメ
チルスチレン、ビニルトルエンなどのスチレン類、及び
(メタ)アクリル酸アルキルエステル類である。(メ
タ)アクリル酸アルキルエステルとしてはメチル(メ
タ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロ
ピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アク
リレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、sec−
ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブメチル(メ
タ)アクリレート、2−メチルブチル(メタ)アクリレ
ート、2−エチルブチル(メタ)アクリレート、3−メ
チルブチル(メタ)アクリレート、1,3−ジメチルブ
チル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレ
ート、3−ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル
(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)ア
クリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル
(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、
2−エトキシエチルアクリレート、3−エトキシプロピ
ルアクリレート、2−エトキシブチルアクリレート、3
−エトキシブチルアクリレート、3−エトキシブチルア
クリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート等が挙
げられる。
る分散剤の重合は、通常のラジカル共重合により簡便に
行うことが出来る。
から30000の範囲が好ましい。さらに、好ましくは
1000から15000の範囲である。
全量に対して0.1から5重量%の範囲である事が好ま
しい。
明する。
色無機微粒子としては、二酸化チタン微粒子或はアルミ
ナ微粒子である。また、粒子形については特に限定され
るものではないが、球状のものが好ましく用いられる。
また、これらを親水化、疎水化等表面処理したものでも
よい。これらの中では特に表面を親水化した二酸化チタ
ン粒子が特に好ましい。この製品としては出光興産
(株)チタニアシリーズ、また、他の二酸化チタン微粒
子域はアルミナ微粒子としては、日本アエロジル(株)
チタニウムジオキサイドP25、アルミニウムオキサイ
ドC等を挙げることが出来る。
次粒径はその時に用いられる色材としての顔料の1次粒
径に対して1/10〜5/1の範囲内にあることが好ま
しい。この範囲をはずれると、本発明の効果、とりわけ
印字品位、印字濃度の点で満足のいく結果は得られにく
い。この場合、インクジェット用インクに用いられる顔
料の粒径を考慮すると、白色無機微粒子の1次粒径は5
〜200nm程度となるが、本発明の目的を十分に満足
させるには5〜100nm程度がより良好である。ま
た、白色無機微粒子の重量含有率については、その時に
用いられる色材としての顔料の重量含有率に対して1/
20〜1/1が望ましく、1/20以下の重量含有率で
は特に印字品位、印字濃度の点で、また、1/1以上の
重量含有率では特に保存安定性、吐出安定性等の信頼性
の点で良好な結果が得られにくい。さらに、本発明の目
的を十分に満足させるには1/10〜1/2の範囲がよ
り望ましい。
としての顔料、及び白色無機微粒子の分散剤としては、
水溶性樹脂ならどんなものでも使用可能だが、重量平均
分子量は500から30000の範囲が好ましい。さら
に、好ましくは1000から15000の範囲である。
具体的には、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタ
レン、ビニルナフタレン誘導体、α,β−エチレン性不
飽和カルボン酸の脂肪族アルコールエステル等、アクリ
ル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導
体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマール酸、フマ
ール酸誘導体等から選ばれた少なくとも選ばれる2つ以
上の単量体からなるブロック共重合体、あるいは、ラン
ダム共重合体、また、これらの塩等が挙げられる。これ
らの樹脂は、塩基を溶解させた水溶液に可溶なアルカリ
可溶型樹脂であり、インクジェット用インクに用いるも
のとして、分散液の低粘度化が可能で、分散も容易であ
るという利点が有るために特に好ましく用いられる。さ
らに、親水性単量体からなるホモポリマー、また、それ
らの塩でも良い。また、ポリビニルピロリドン、ポリビ
ニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ナフタ
レンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等の水溶性樹
脂、ロジン、セラック等の天然樹脂も使用することが可
能である。また、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類等各種界面
活性剤を用いてもよい。前記水溶性樹脂、界面活性剤は
インク全量に対して0.1から5重量%の範囲で含有さ
れる事が好ましい。以上のごとき、顔料、白色無機微粒
子及び水溶性樹脂は水溶性媒体中に分散または溶解され
る。
ついて説明する。
されるロジン変性マレイン酸については、その種類は特
に限られるものではないが、マルキードNO.31、マ
ルキードNO.32(以上荒川化学製)ハイパラック
C、ハイパラックPR(以上日本シェラック製)ハリマ
ック145P、ハリマックR−120AH(以上ハリマ
化成製)等が挙げられる。尚、その他上記第3の態様で
併用できる分散剤は、水溶性樹脂ならどんなものでも使
用可能だが、重量平均分子量は500から30000の
範囲が好ましい。さらに、好ましくは、1000から1
5000の範囲である。具体的には、スチレン、スチレ
ン誘導体、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導
体、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アル
コールエステル等、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マ
レイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸
誘導体、フマール酸、フマール酸誘導体等から選ばれた
少なくとも選ばれる2つ以上の単量体からなるブロック
共重合体、あるいは、ランダム共重合体、また、これら
の塩等が挙げられる。これらの樹脂は、塩基を溶解させ
た水溶液に可溶なアルカリ可溶型樹脂であり、インクジ
ェット用インクに用いるものとして、分散液の低粘度化
が可能で、分散も容易であるという利点が有るため特に
好ましく用いられる。さらに、親水性単量体からなるホ
モポリマー、また、それらの塩でも良い。また、ポリビ
ニルピロリドン、ポリビニルアルコール、カルボキシメ
チルセルロース、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒ
ド縮合物等の水溶性樹脂、セラック等の天然樹脂も使用
することが可能である。また、ポリオキシエチレンアル
キルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル
類等各種界面活性剤を用いてもよい。前記水溶性樹脂、
界面活性剤は記録液全量に対して0.1から5重量%の
範囲で含有される事が好ましい。
用いられる水溶性溶剤として、ジオールのモノアルキル
エーテル及び/又はトリオールのモノアルキルエーテル
及び/又はトリオールのジアルキルエーテル(アルキル
基の炭素数は4以上)が挙げられ、その中でもジエチレ
ングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコール
モノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチ
ルエーテル、グリセリンのモノペンチルエーテル、1,
2,6−ヘキサントリオールのジヘキシルエーテル1,
2,4−ブタントリオールペトリオール等が好ましい。
尚、前記ジオールのモノアルキルエーテル及び/又はト
リオールのモノアルキルエーテル及び/又はトリオール
のジアルキルエーテル(アルキル基の炭素数は4以上)
の量はインク全量に対して0.01から5重量%の範囲
で含有されることが好ましく、それ以下だと、印字濃
度、印字品位向上に効果がなく、それ以上だと、インク
の定着性が早くなり、印字品位が悪化する。
として、水と混合して使用される水溶性有機溶剤として
は、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n
−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−
ブチルアルコール、sec−ブチルアルコールtert
−ブチルアルコール等の炭素数1−4のアルキルアルコ
ール類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
等のアミド類;アセトン、ジアセトンアルコール等のケ
トンまたはケトアルコール類;テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル類;ポリエチレングリコール、ポ
リプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール
類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチ
レングリコール、トリエチレングリコール、1,2,6
−ヘキサントリオール、チオジグリコール、ヘキシレン
グリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が
2−6個の炭素原子を含むアルキレングリコール類;グ
リセリン;エチレングリコールモノメチル(またはエチ
ル)エーテル、ジエチレングリコールメチル(またはエ
チル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル
(またはエチル)エーテル等の多価アルコールの低級ア
ルキルエーテル類;N−メチル−2−ピロリドン、2−
ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン
等が挙げられる。これらの多くの水溶性有機溶剤の中で
もジエチレングルコール等の多価アルコール、トリエチ
レングリコールモノメチル(またはエチル)エーテル等
の多価アルコールの低級アルキルエーテル(アルキル基
の炭素数3以下)が好ましい。
ノール、あるいは、イソプロピルアルコール、または多
価アルコールの低級アルキルエーテル類を添加すること
が効果的である。これはこれら溶剤を添加することによ
って記録液の薄膜抵抗体上での発泡をより安定に行うこ
とができるからと考えられる。
含有量は、多価アルコールのアルキルエーテル(アルキ
ル基の炭素数は4以上)も含めて、インク全重量の3−
50重量%の範囲であり、好ましくは3−40重量%の
範囲である。
は、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒であり、水として
は種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交
換水(脱イオン水)を使用するのが好ましい。使用する
水は記録液全重量の10−90重量%、好ましくは30
−80重量%の範囲である。
1−20重量%、好ましくは2−12重量%の範囲で用
いる事が好ましい。本発明で使用する顔料は上記性能を
満足するものならばどのようなものでも使用可能だが、
黒インクに使用されるカーボンブラックとしては、ファ
ーネス法、チャネル法で製造されたカーボンブラック
で、一次粒子径が15から40nm、BET法による比
表面積が、50から300平方m/g、DBP吸油量
が、40から150m1/100g、揮発分が0.5か
ら10%、pH値が、2から9を有し、例えば、NO.
2300,NO.900,MCF88,NO.33,N
O.40,NO.52,MA7,MA8,NO.220
0B(以上三菱化成製)、RAVEN1255(コロン
ビア製),REGAL400R,REGAL330R,
REGAL660R,MOGULL(キャボット製)、
Color Black FW1,Color Blac
k FW18,Color Black S170,Co
lor Black S150,Printex 35,
Printex U(デグッサ)等の市販品を使用する
ことが出来る。また、本発明のために新たに試作された
ものでもよい。イエローインクに使用される顔料として
は、C.I.Pigment Yellow 1,C.
I.Pigment Yellow 2,C.I.Pig
ment Yellow3,C.I.Pigment Y
ellow 13,C.I.Pigment Yello
w 16,C.I.Pigment Yellow 8
3、マゼンタインクとして使用される顔料としては、
C.I.Pigment Red 5,C.I.Pigm
ent Red 7,C.I.Pigment Red 1
2,C.I.Pigment Red 48(Ca),
C.I.Pigment Red 48(Mn)、C.
I.Pigment Red 57(Ca),C.I.P
igment Red 112,C.I.Pigment
Red 122、シアンインクとして使用される顔料と
しては、C.I.Pigment Blue 1,C.
I.Pigment Blue 2,C.I.Pigme
nt Blue 3,C.I.Pigment Blue
15:3,C.I.Pigment Blue 16,
C.I.Pigment Blue 22,C.I.Va
t Blue 4,C.I.Vat Blue 6等が挙げ
られるが、本発明のために新たに製造されたものでも使
用可能である。
ンク全体が中性またはアルカリ性に調整されていること
が、前記水溶性樹脂の溶解性を向上させ、一層の長期保
存性に優れたインクとすることができるので望ましい。
但し、この場合、インクジェット記録装置に使われてい
る種々の部材の腐食の原因となる場合があるので好まし
くは7−10のpH範囲とされるのが望ましい。
エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノー
ルアミン等の各種有機アミン、水酸化ナトリウム、水酸
化リチウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸物
等の無機アルカリ剤、有機酸や、鉱酸が挙げられる。
溶性媒体中に分散または溶解される。
に必要に応じて所望の物性値を持つ記録液とするため
に、界面活性剤、消泡剤、防腐剤等を添加することがで
き、さらに、市販の水溶性染料などを添加することもで
きる。
ものでインクに対して保存安定性等の悪影響を及ぼさな
いものであれば限られるものではなく、例えば、脂肪酸
塩類、高級アルコール硫酸エステル塩類、液体脂肪油硫
酸エステル塩類、アルキルアリルスルホン酸塩類等の陰
イオン界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ポリオ
キシエチレンソルビタンアルキルエステル類、アセチレ
ンアルコール、アセチレングリコール等の非イオン性界
面活性剤があり、これらの1種または、2種以上を適宜
選択して使用できる。その使用量は分散剤により異なる
がインク全量に対して0.01から5重量%が望まし
い。この際、記録液の表面張力は30dyne/cm以
上になるように活性剤の添加する量を決定する事が好ま
しい。なぜなら、記録液の表面張力がこれより小さい値
を示す事は、本発明のような記録方式においてはノズル
先端のぬれによる印字よれ(インク滴の着弾点のズレ)
等好ましくない事態を引き起こしてしまうからである。
めに、分散樹脂、水を少なくとも含有する水溶液に顔
料、(白色顔料)を添加し、撹拌した後、後述の分散手
段を用いて分散を行い、必要に応じて遠心分離処理を行
い、所望の分散液を得る。次に、この分散液に上記で挙
げたような成分を加え、攪拌し記録液とする。
にプレミキシングを30分間以上行うことも又必要であ
る。このプレミキシング操作は、顔料表面の濡れ性を改
善し、顔料表面への吸着を促進するものである。
液に添加される塩基類としては、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、アミ
ンメチルプロパノール、アンモニア等の有機アミン、あ
るいは、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機塩
基が好ましい。
使用される分散機なら、如何なるものでも良いが、たと
えば、ボールミル、ロールミル、サンドミルなどが挙げ
られる。
く、たとえば、スーパーミル、サンドグラインダー、ビ
ーズミル、アジテータミル、グレンミル、ダイノーミ
ル、パールミル、コボルミル(いずれも商品名)等が挙
げられる。
顔料の分散体を得る方法としては、分散機の粉砕メディ
アのサイズを小さくする、粉砕メディアの充填率を大き
くする、また処理時間を長くする、吐出速度を遅くす
る、粉砕後フィルターや遠心分離機等で分級するなどの
手法が用いられる。またはそれらの手法の組合せが挙げ
られる。
適な記録装置としては、記録ヘッドの室内の記録液に記
録信号に対応した熱エネルギーを与え、該エネルギーに
より液滴を発生させる装置が挙げられる。
図1(b)、図2に示す。ヘッド13は、インクを通す
溝14を有するガラス、セラミクス、またはプラスチッ
ク板などと、感熱記録に用いられる発熱ヘッド15(図
では薄膜ヘッドが示されているが、これに限定されるも
のではない)とを接着して得られる。発熱ヘッド15
は、酸化シリコンなどで形成される保護膜16、アルミ
ニウム電極17ー1、17−2、ニクロム等で形成され
る発熱抵抗体層18、蓄熱層19、アルミナ等の放熱性
の良い基板20により成っている。
2まで来ており、圧力Pによりメニスカス23を形成し
ている。
が加わると、発熱ヘッド15のnで示される領域が急激
に発熱し、ここに接しているインク21に気泡が発生
し、その圧力でメニスカス23が突出し、インク21が
吐出し、オリフィス22より記録小滴24となり被記録
体25に向かって飛翔する。図2には、図1(a)に示
すヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該
マルチヘッドはマルチ溝26を有するガラス板27と、
図1(a)に説明したものと同様な発熱ヘッド28を接
着して作られている。
ド13の断面図であり、図1(b)は図1(a)のA−
B線での切断面である。
ジェット記録装置の一例を示す。図3において、61は
ワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブ
レード保持部材によって保持されて固定端となりカンチ
レバーの形態をなす。ブレード61は記録ヘッドによる
記録領域に隣接した位置に配置され、又、本例の場合、
記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持される。
62はキャップであり、ブレード61に隣接するホーム
ポジションに配設され、記録ヘッドの移動方向と垂直な
方向に移動して吐出面と当接しキャッピングを行う構成
を具える。さらに63はブレード61に隣接して設けら
れるインク吸収体であり、ブレード61と同様、記録ヘ
ッドの移動経路中に突出した形態で保持される。上記ブ
レード61、キャップ62、吸収体63によって吐出回
復部64が構成され、ブレード61及び吸収体63によ
ってインク吐出口面の水分、塵やほこり等の除去が行わ
れる。65は吐出エネルギー発生手段を有し、吐出口を
配した吐出口面に対向する被記録材にインクを吐出して
記録を行う記録ヘッド、66は記録ヘッド65を搭載し
て記録ヘッド65の移動を行うためのキャリッジであ
る。キャリッジ66は、ガイド軸67と摺動可能に係合
し、キャリッジ66の一部は、モータ68によって駆動
されるベルト69と接続(不図示)している。これによ
りキャリッジ66はガイド軸67に沿った移動が可能と
なり、記録ヘッド65による記録領域及びその隣接した
領域の移動が可能となる。
部、52は不図示のモータにより駆動される紙送りロー
ラである。これら構成によって記録ヘッドの吐出口面と
対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行するに
つれて排紙ローラ53を配した排紙部へ排紙される。
終了等でホームポジションに戻る際、ヘッド回復部64
のキャリッジ62は記録ヘッド65の移動経路から退避
しているが、ブレード61は移動経路中に突出してい
る。この結果、記録ヘッド65の吐出口面がワイピング
される。なお、キャップ62が記録ヘッド65の吐出面
に当接してキャッピングを行う場合、キャップ62は記
録ヘッドの移動経路中へ突出するように移動する。
録開始位置へ移動する場合、キャップ62及びブレード
61は上述したワイピング時の位置と同一の位置にあ
る。この結果、この移動においても、記録ヘッド65の
吐出口面はワイピングされる。
の移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録
ヘッドが記録のために記録領域を移動する間に所定の間
隔で記録領域に隣接したホームポジションへ移動し、こ
の移動に伴って上記ワイピングが行われる。
して供給されるインクを収容したインクカートリッジ4
5の一例を示す図である。ここで40は供給用インクを
収納したインク袋であり、その先端にはゴム製の栓42
が設けられている。この栓42に針(不図示)を挿入す
ることにより、インク袋40中のインクをヘッドに供給
可能にできる。44は廃インクを受容するインク吸収体
である。
置としては、上記のごときヘッドとインクカートリッジ
とが別体となったものに限らず、図5に示すごときそれ
らが一体になったものも好適に用いられる。
トリッジであって、この中にはインクを含浸させたイン
ク吸収体が収納されており、かかるインク吸収体中のイ
ンクが複数のオリフィスを有するヘッド部71からイン
ク滴として吐出される構成になっている。72はカート
リッジ内部を大気に連通させるための大気連通口であ
る。
図3で示す記録ヘッド65に代えて用いられるものであ
って、キャリッジ66に対して着脱自在になっている。
ーPE−200 15モル%の割合でそれぞれエチレン
グリコールモノメチルエーテルとイソプロピルアルコー
ルの混合溶媒中に仕込み常法によって溶液重合し、数平
均分子量9700、重量平均分子量13500の重合体
1を得た。
樹脂分を完全に溶解させる。この溶液に新たに試作され
たカーボンブラック(MCF88三菱化成製)15部、
イソプロピルアルコール1部を加え、30分間プレミキ
シングをおこなった後、下記条件で分散処理を行った。 分散機サンドグラインダー(五十嵐機械製) 粉砕メディアジルコニウムビーズ1mm径 粉砕メディアの充填率50%(体積) 粉砕時間3時間 さらに遠心分離処理(12000RPM,20分間)を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
ら10になるように調製し、インクを得た。
%、メトキシテトラエチレングリコールメタアクリレー
ト NKエステルM−40G 10モル%の割合でそれぞ
れエチレングリコールモノメチルエーテルとイソプロピ
ルアルコールの混合溶媒中に仕込み常法によって溶液重
合し、数平均分子量4900、重量平均分子量8800
の重合体2を得た。
樹脂分を完全に溶解させる。この溶液にカーボンブラッ
ク(MCF88,三菱化成製)13部を加え、30分間
プレミキシングをおこなった後、下記の条件で分散処理
を行った。 分散機パールミル(アシザワ製) 粉砕メディアガラスビーズ1mm径 粉砕メディアの充填率50%(体積) 吐出速度100ml/min. さらに遠心分離処理(12000RPM,20分間)を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
ミノメチルプロパノールで調製し、インクを得た。
レングリコールアクリレート NKエステルAMP−6
0G 8モル%、アクリル酸40モル%の割合でそれぞ
れ、エチレングリコールモノメチル−エーテルとブチル
アルコールの混合溶媒中に仕込み常法によって溶液重合
し、数平均分子量7600、重量平均分子量12500
の重合体3を得た。
樹脂分を完全に溶解させる。この溶液に新たに試作され
たカーボンブラック(S170,デグサ製)15部、イ
ソプロピルアルコール1部を加え、60分間プレミキシ
ングをおこなった後、下記条件で分散処理を行った。 分散機サンドグラインダー(五十嵐機械製) 粉砕メディアジルコニウムビーズ0.5mm径 粉砕メディアの充填率70%(体積) 粉砕時間10時間 さらに遠心分離処理(12000RPM,20分間)を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
%、試作モノマーCH2=CH−COO−(CH2 CH2
O)24−H 10モル%の割合でそれぞれエチレングリ
コールモノメチルエーテルとイソプロピルアルコールの
混合溶媒中に仕込み常法によって溶液重合し、数平均分
子量6800、重量平均分子量10200の重合体4を
得た。
て、分散樹脂を上記で合成した重合体4に変更した以外
は参考例1と全く同様にして顔料分散液の調製およびイ
ンクの作成を行った。
モノマーCH2=CH−COO−(CH2CH2O)
10−phenyl−(CH2)16−H 7モル%の
割合でそれぞれエチレングリコールモノメチルエーテル
とイソプロピルアルコールの混合溶媒中に仕込み常法に
よって溶液重合し、数平均分子量6400、重量平均分
子量9200の重合体5を得た。
て、分散樹脂を上記で合成した重合体5に変更した以外
は参考例2と全く同様にして顔料分散液および調製およ
びインクの作成を行った。
モノブチルエーテルを添加せず、その分をイオン交換水
とし、他は参考例1と同様にインクを作成した。
ダム共重合体SMAレジン1440(商品名、ARCO
Chem.Co.製、酸価175、重量平均分子量25
00)に変更し、他は全く参考例2と同様にして顔料分
散液、インクを作成した。
ソーダ塩ローマD(商品名、サンノプコ製、重量平均分
子量1800)に変更し、インク作成時にトリエチレン
グリコールモノブチルエーテルを添加せず、その分をイ
オン交換水とし、他は全く参考例3と同様にして顔料分
散液、インクを作成した。
とにより記録液を吐出させるオンデマンド型マルチ記録
ヘッドを有するインクジェット記録装置であるBJ−1
0v(商品名、キヤノン製)に搭載して下記の試験を行
った。
性の評価し、下記3段階で評価を行った。 〇:良好 △:べた部において、かすれがある ×:ほとんど吐出せず (評価2) 印字物の印字濃度 上記のインクジェット記録装置を用いて、Xerox4
024コピー用紙、キヤノンNP−DRYコピー用紙に
印字を行い、印字物の印字濃度をマクベス濃度計(TR
918)で測定した。
ープさを評価し、下記3段階で評価をおこなった。 〇:べた印字部における均一性が高く、文字部のエッジ
もシャープである △:文字部のエッジは、シャープであるが、べた印字部
にむらがある ×:文字部のエッジが、ぼやけており、べた印字部のむ
らもひどい 表1に評価結果を示す。
樹脂分を完全に溶解させる。この溶液に新たに試作され
たカーボンブラック(MCF88三菱化成製1次粒径1
8nm)10部、表面処理二酸化チタン(DS−4出光
興産製、1次粒径17nm)2.5部、イソプロピルア
ルコール1部を加え、30分間プレミキシングをおこな
った後、下記の条件で分散処理を行った。 分散機サンドグラインダー(五十嵐機械製) 粉砕メディアジルコニウムビーズ1mm径 粉砕メディアの充填率50%(体積) 粉砕時間3時間 さらに遠心分離処理(12000RPM,20分間)を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
ら10になるように調製し、本発明のインクを得た。
樹脂分を完全に溶解させる。この溶液にカーボンブラッ
ク(MCF88三菱化成製1次粒径18nm)15部、
表面処理二酸化チタン(DS−4出光興産製、1次粒径
17nm)3部を加え、30分間プレミキシングをおこ
なった後、下記の条件で分散処理を行った。 分散機パールミル(アシザワ製) 粉砕メディアガラスビーズ1mm径 粉砕メディアの充填率50%(体積) 吐出速度100ml/min. さらに遠心分離処理(12000RPM,20分間)を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
ミノメチルプロパノールで調製し、本発明のインクを得
た。
ャボット製、1次粒径24nm)に変更した以外は全く
同様にして本発明のインクを調製した。
ン(IT−PC出光興産製、1次粒径60nm)に変更
した以外は全く同様にしてインクを調製した。
ルミニウムオキサイドC日本アエロジル製、1次粒径1
3nm)に変更した以外は全く同様にしてインクを調製
した。
樹脂分を完全に溶解させる。この溶液に新たに試作され
たカーボンブラック(S170,デグサ製、1次粒径1
7nm)11部、表面処理二酸化チタン(DS−4出光
興産製、1次粒径17nm)2部、イソプロピルアルコ
ール1部を加え、60分間プレミキシングをおこなった
後、下記の条件で分散処理を行った。 分散機サンドグラインダー(五十嵐機械製) 粉砕メディアジルコニウムビーズ0.5mm径 粉砕メディアの充填率70%(体積) 粉砕時間10時間 さらに遠心分離処理(12000RPM,20分間)を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
ら10になるように調製し、本発明のインクを得た。
ルモノブチルエーテルを添加せず、その分をイオン交換
水としたものを比較例4のインクとした。
加せず、その分をイオン交換水としたものを比較例5の
インクとした。
ルモノブチルエーテルを添加せず、その分をイオン交換
水としたものを比較例6のインクとした。
加せず、その分をイオン交換水としたものを比較例7の
インクとした。
わりにポリメタクリル酸メチル系微粒子ME1000c
f(綜研化学製、1次粒径450nm,水分散体)を固
形分換算で2.5部加えたものを比較例8のインクとし
た。
に示す。
樹脂分を完全に溶解させる。この溶液に新たに試作され
たカーボンブラック(MCF88三菱化成製1次粒径1
8nm)10部、イソピロピルアルコール1部を加え、
30分間プレミキシングをおこなった後、下記の条件で
分散処理を行った。 分散機サンドグラインダー(五十嵐機械製) 粉砕メディアジルコニウムビーズ1mm径 粉砕メディアの充填率50%(体積) 吐出時間3時間 さらに遠心分離処理(12000RPM,20分間)を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
ら10になるように調製し、インクを作成した。
樹脂分を完全に溶解させる。この溶液にカーボンブラッ
ク(MCF88三菱化成製1次粒径18nm)15部を
加え、30分間プレミキシングをおこなった後、下記の
条件で分散処理を行った。 分散機パールミル(アシザワ製) 粉砕メディアガラスビーズ1mm径 粉砕メディアの充填率50%(体積) 吐出速度100ml/min. さらに遠心分離処理(12000RPM,20分間)を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
ミノメチルプロパノールで調製し、インクを得た。
ャボット製、1次粒径24nm)に変更した以外は全く
同様にしてインクを調整した。
樹脂分を完全に溶解させる。この溶液に新たに試作され
たカーボンブラック(S170デグサ製、1次粒径17
nm)11部を加え、60分間プレミキシングをおこな
った後、下記の条件で分散処理を行った。 分散機サンドグラインダー(五十嵐機械製) 粉砕メディアジルコニウムビーズ0.5mm径 粉砕メディアの充填率70%(体積) 粉砕時間10時間 さらに遠心分離処理(12000RPM,20分間)を
おこない、粗大粒子を除去して分散液とした。
ら10になるように調製し、インクを作成した。
アルコールのアルキエーテル(アルキル基の炭素数4以
上)である、ジエチレングリコールモノブチルエーテル
を使用せず、その分イオン交換水の量を増やし、インク
を作成した。
マレイン酸である、ハイパラックCを分散剤として使用
せず、そのかわりにスチレン−アクリル酸−アクリル酸
ブチル共重合体(酸価110/重量平均分子量700
0)を加えてインクを作成した。
ールモノブチルエーテルを使用せず、その分イオン交換
水の量を増やし、インクを作成した。
す。
熱エネルギーを利用したインクジェットプリンターに適
用したとき、印字物の堅牢性に優れることはもちろんの
こと、駆動条件の変動や長時間の使用で常に安定した吐
出を行うことが出来、信頼性、長期保存安定性に優れて
いる状態において、各種の普通紙に印字した場合にも印
字品位、印字濃度に優れている効果を有する。
面図である。(b)は図1(a)のA−B線での切断面
を説明する断面図である。
チヘッドを説明する外観図である。
録装置を説明する斜視図である。
るインクを収容したインクカートリッジの一例を説明す
る断面図である。
ンクジェット記録装置の例を説明する斜視図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 色材としての顔料、分散剤、水溶性有機
溶剤及び水を含むインクジェット記録用の水性顔料イン
クであって、該水溶性有機溶剤が、ジオールのモノアル
キルエーテル、トリオールのモノアルキルエーテル及び
トリオールのジアルキルエーテルから選択される少なく
とも1種であり、該水性顔料インクは更に白色無機微粒
子として二酸化チタン微粒子もしくはアルミナ微粒子を
含有していることを特徴とするインクジェット記録用の
水性顔料インク。 - 【請求項2】 白色無機微粒子の1次粒径と顔料の1次
粒径の比が1/10〜5/1の範囲にある請求項1に記
載の水性顔料インク。 - 【請求項3】 白色無機微粒子と顔料の重量含有比が1
/20〜1/1の範囲にある請求項1に記載の水性顔料
インク。 - 【請求項4】 記録信号に応じて記録ヘッドのオリフィ
スからインクを吐出させて被記録材に付着せしめる工程
を有するインクジェット記録方法において、前記インク
が、請求項1〜3の何れかに記載の水性顔料インクであ
ることを特徴とするインクジェット記録方法。 - 【請求項5】 前記被記録材が非塗工紙である請求項4
に記載のインクジェット記録方法。 - 【請求項6】 前記インクジェット記録方法が、インク
に熱エネルギーを作用させて吐出せしめる工程を含む請
求項4に記載のインクジェット記録方法。 - 【請求項7】 インクを収容しているインク収容部と該
インクを吐出させる為のヘッド部とを具備している記録
ユニットにおいて、前記インクが請求項1〜3の何れか
に記載の水性顔料インクであることを特徴とする記録ユ
ニット。 - 【請求項8】 ヘッド部が、インクに熱エネルギーを作
用させて吐出させるヘッドを含む請求項7に記載の記録
ユニット。 - 【請求項9】 インクを収容しているインク収容部を具
備してなるインクカートリッジにおいて、前記インクが
請求項1〜3のいずれかに記載の水性顔料インクである
ことを特徴とするインクカートリッジ。 - 【請求項10】 インクを収容しているインク収容部と
該インクを吐出させる為のヘッド部とを有する記録ユニ
ットを具備しているインクジェット記録装置において、
前記インクが請求項1〜3の何れかに記載の水性顔料イ
ンクであることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 【請求項11】 インクを収容しているインク収容部を
有するインクカートリッジ、該インクを吐出する記録ヘ
ッド及び該インクカートリッジに収容されているインク
を該インクカートリッジから記録ヘッドに供給する為の
インク供給部を具備してなるインクジェット記録装置に
おいて、前記インクが請求項1〜3の何れかに記載の水
性顔料インクであることを特徴とするインクジェット記
録装置。 - 【請求項12】 記録ヘッドが、インクに熱エネルギー
を作用させて吐出させるヘッドである請求項10又は1
1に記載のインクジェット記録装置。
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JPH06322306A (ja) | 1994-11-22 |
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