JPH01213376A - プリンタ用流体インク - Google Patents

プリンタ用流体インク

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JPH01213376A
JPH01213376A JP63329648A JP32964888A JPH01213376A JP H01213376 A JPH01213376 A JP H01213376A JP 63329648 A JP63329648 A JP 63329648A JP 32964888 A JP32964888 A JP 32964888A JP H01213376 A JPH01213376 A JP H01213376A
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JP
Japan
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ink
value
hydroxide
basic substance
printing
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JP63329648A
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Inventor
Akio Owatari
章夫 大渡
Isatake Yamada
山田 勇毅
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェット式記録装置等のプリンタ用流体
インクに関するもので、特に印字後の印刷速乾性を改良
したインクジェット式記録用水性インクに関するもので
ある。
インクジェット式記録装置の原理は、50〜150um
直径の微少インク液滴を発生させる手段、液滴を記録紙
の所定の位置へ飛行させる手段により、所望の印刷を可
能にするものである。液滴は加圧されたインクが30〜
150um直径の微細なノズルオリフィスから噴出する
ことにより発生し、液滴に電荷をもたせ、電界操作する
ことにより液滴を記録紙の所定の位置へ飛行させる静電
偏向型インクジェット方式、液滴を複数のノズルオリフ
ィスより必要な個所だけ発生させ、記録紙にダイレクト
に飛行させるドロップオンデイマント型インクジェット
方式などがある。いずれもインクジェット方式という点
で液体インクを扱うための次のような問題点がある。
(1) インクが30〜15ol1m直径の微細なノズ
ルオリフィスで、乾燥しノズルオリフィス部のインクの
粘度上昇、もしくは染料等の析出によりノズルオリフィ
スの目が詰まる。
(2)液体インク粒が直接記録紙に付着してから乾燥す
るまでの時間、すなわち印刷乾燥時間がかかる。
(3)インク流通経路中に空気等の気泡が混入、もしく
は発生することにより、記録ヘッドインク加圧室内でイ
ンクが加圧できないため、ノズルオリフィスよりインク
微少滴が発生できなくなる。
(4)記録紙に付着したインク粒のドツト円形度、ドツ
トコントラストが十分でない。
そしてこれらの問題点をふまえて、インクジェット記録
用インクとして必要とされる要件は、(a)  インク
が記録ヘッドのノズルオリフィスにおいて目詰まりをお
こさないこと。
(ロ)インクが記録紙に転写された時、迅速に乾燥する
こと。
(c)  インクが自ら気体を発生するような成分を含
まないこと。
(d)  インクが長期にわたり変質を起こさず、貯蔵
性がよいこと。
(e)  インクがインク接液材料を腐蝕させないこと
(f)  インクの濃度が大きく紙に転写された時、ド
ツトの円形度、コントラストが明確であること。
等があげられる0以上の事柄の内には、(a)の要件に
示す如く、インクが乾燥し難いという条件のもとに、(
ロ)に示す如く紙に付着した時、迅速に乾燥しなければ
ならないという、相反する性質がある。
従って(a)〜(f)の要件すべてを完全に満足するイ
ンクを作ることは非常に難しく、それ故にインク以外の
他の手段を用いることにより(a)〜(f)の要件を満
足させる方向に進む場合が多かった。たとえば印刷物の
乾燥をはやめるために、装置にドライヤーを設けたり、
記録紙にインクの浸透のはやい祇を用いれば、(a)、
 (b)の要件を満たすことができる。
しかし装置が大型化しエネルギー的にも不経済であった
り、印字用紙が所定のものでなければならないという欠
点がある。
本発明の目的は、(a)〜(f)の要件をすべて満たす
インクジェット記録用インクを提供することにある。
従来のインクジェット記録用インクは、はとんど水溶性
インクであり、インクの構成は染料、湿潤剤、水の3つ
の組成分を中心として成る。染料は記録紙を着色するこ
とにより、所望の図形、文字を視覚的及び光学的に伝達
する重要なインク組成分で、水は染料を記録紙へ転写す
るための運搬媒体である。従ってインクジェット記録用
インクとしては、染料、水の2組成分でもよいわけであ
るが、ノズルオリフィスは使用時大気に開放されている
ため水分の蒸発がおこり、ノズルオリフィス中で染料が
析出し、ノズル目を詰まらせることがある。これを防止
するめ、湿潤剤を加えるわけであるが、湿潤剤を添加す
ることにより、インク全体の蒸気圧が下がり、ノズルオ
リフィス中での染料析出はある程度防げることは公知で
ある。そのためインクは乾き難くなっており、ノズルオ
リフィス中で目詰まり防止効果がある反面、転写後の記
録紙上でのインクの速乾性はなく、速乾性をだす場合に
は、前記三組成分系に界面活性剤を添加し、インクの表
面張力を低下させ記録紙に浸透させることにより速乾性
をだす方法が用いられている。しかしこの方法によると
インクが紙の繊維方向に煩雑に浸透するため、インク要
件げ)のドツト円形度を満足できず印字品質が低下する
欠点がある。
本発明は従来の欠点を除去するもので、ノズルオリフィ
スの目詰まりを起こし難く、しかもインク粒が記録紙に
転写されてから迅速1にきれいなドツト円形度を保ちな
がら浸透するインクジェット記録用インクを提供するも
のである。
本発明の主旨は、記録紙を構成する繊維材料、サイズ剤
材料、表面処理剤材料の少なくとも1つ以上を化学的に
溶解させる成分をインクジェット記録用インク中に存在
させ、この成分により紙を腐蝕することにより、インク
の浸透を迅速にするもので、以下本発明について第1図
を用いて具体的に述べる。
一般にいう普通記録紙は、天然高分子であるパルプを原
料として作られているが、パルプ自体は親水性、吸水性
が非常にあり、実際そのまま使用するには不都合が多い
ため、サイズ剤を用いることにより浸透速度を減少させ
ている。なかには記録紙の表面状態をなめらかにしたり
、さらに浸透速度を減少させる目的で表面処理剤を紙表
面にコーティングすることもある0本発明者等は、これ
らサイズ剤や表面処理剤を溶解することにより、パルプ
によりはやくインクを浸透させ、2インクの浸透による
印字速乾性をだす目的で鋭意研究を進めてきた結果、イ
ンクpH値が20℃において10〜14の範囲、より好
ましくは12.0〜13.5の範囲にあるインクは非常
に印字乾燥時間がはやく、しかも印字ドツトの円形度も
満足できるものであることを発見した。第1図は20℃
におけるインクpH値と印字乾燥時間との関係を記録紙
A、B、C,D、Eについて実験により得たグラフであ
る。
第1図の印字乾燥時間とは、当社試作マルチノズルヘッ
ド(ノズルオリフィス直径40μm、噴出ノズル液滴直
径およそ80μm)で文字パターンを印字した時、イン
クが記録紙面に付着してから印字部分を手で触れて手及
び紙面を汚すことがなくなるまでの乾燥時間をいう。第
1図に示すように、紙の種類によっては多少ばらつきは
あるものの、印字乾燥時間はpH12〜13.5の間で
、急激に小さくなっている。しかも印字品質は界面活性
剤を用いて表面張力を低下させたインクのように繊維方
向への煩雑なにじみはなく、きれいな円形ドツトを保ち
、非常に優れたものである。また印字乾燥時間は、紙の
種類以外にも文字パターンやインクの噴射量によっても
変化するが、本発明のインクの乾燥性はpH値に依存し
ているため、同−紙に同じ文字パターン、同じ噴射量で
印字すれば本発明のインクの速乾性は優れている。
本発明のインクのpH値の範囲は、経験的なものであり
、実際、pH12〜13.5で印字乾燥時間が急激に減
少しているのでこの範囲が、適量のアルカリで最大限の
効果がだせるため、いちばん好ましいが、第1図にみる
ように8紙におけるpH12,8の時の乾燥時間と、0
紙におけるpH12の時の乾燥時間はほとんど変わらな
いように、記録紙による差も大きい、従って、本発明の
速乾性インクのpH値の下限としては、速乾性があられ
れ始めるPH12が適当であり、上限としてはアルカリ
溶液の限界値であるPH14ならば本発明のインクによ
る速乾性の効果が発揮できる。
以上の如く本発明のインクジェット記録用インクがPH
12〜14に調整することにより速乾性が現れたのは、
記録紙のサイズ剤及び表面処理剤がアルカリ性のもとで
溶解され、パルプ地が露出することにより迅速にインク
が浸透するものと思われる。
本発明のインクジェット用インク組成分の構成は、まず
pH値を12〜14に調整するための塩基性物質、染料
、湿潤剤、水が基本的な組成分である。
塩基性物質としては、水に対する溶解度、湿潤剤に対す
る溶解度が優れている安定した強塩基性物質が好ましく
、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム
というアルカリ金属の水酸化物がある。その他、アルカ
リ土類金属の水酸化物、アミンなども使用可能である。
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムと
いう強塩基性物質を用いる場合、インクpH値を20℃
で12〜14に調整するには、0.1〜15重量部をイ
ンク組成分として加えれば満足される。また、強塩基性
物質を組成分として加えるに際して強塩基性物質を水溶
液として加えた方が取り扱いやすい、10規定の強塩基
水溶液を作りこれを0゜3〜10重量部インクの組成分
として加えれば十分前記pH値を満足できる。
また、本発明のプリンタ用流体インクのpH値を満足さ
せるためには、アルカリ金属の水酸化物以外に、アルカ
リ土類金属の水酸化物、アミンなども使用可能である。
アルカリ土類金属の水酸化物は一般的に水に溶解し難い
が、水酸化バリウムは水溶液中で強いアルカリ性を示し
、0.1〜5重量部の添加により本発明のプリンタ用流
体インクのpH値12〜14を満足することができる。
またアミン類も強アルカリ性を示すものとしてテトラエ
チレンペンタミン、ジエチレントリアミン等がある。こ
れらは液状で吸湿性を示し、3〜30重量部の添加によ
りPH12〜14を満足する。
水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの強アルカリは
、グリセリン等の湿潤剤と化学反応を起こしアルコキシ
ドを生成しやすい、実際、85℃の環境で10規定水酸
化ナトリウム、10規定水酸化カリウムを15%グリセ
リン水溶液に、それぞれ3重量部加えたものを、塩化ビ
ニルチューブ(直径1印)に充填したところ、3日後に
はチューブ中に、ナトリウムアルコキシド、カリウムア
ルコキシドの生成が認められた。特にグリセリンのナト
リウムアルコキシドはゲル状にチューブ中に詰まる。一
方カリウムアルコキシドは液状であるため、pHm整を
行う場合、高温安定性が要求される場合は水酸化カリウ
ムの方が望ましい。しかし、常温では両者ともアルコキ
シドを生成し難いため、特に高温安定性を問題にしない
場合は水酸化カリウムより腐蝕性が少なく、一般に広く
用いられている水酸化ナトリウムも使用できる。
染料は、まず第1に印刷物の耐水性、耐光性を向上させ
るために、水溶性直接染料、及び分散染料が好ましい、
また、水、湿潤剤に対する溶解度、分散度が大きい方が
ノズルオリフィスでの染料析出による目詰まりが起こり
難いため、水、湿潤剤に対する溶解度、分散度の大きい
染料が好ましい。
例えば、Kayaku Direct Deep BI
ackXA 、 KayakuDirect 5pec
ial Black AXN、 Kayaset Bl
ack 009A 、 Kayaset Black 
10、Kayaset Black 0215Kaya
set Violet 001SKayaset Bl
ue 005、KayarusTurquoise B
lue GL  (いずれも日本化薬製染料商標〕など
がある。染料の添加量としては、10重量部をこえると
ノズルオリフィスの目詰まりが起こりやすくなるので1
0重量部以下が好ましい。
湿潤剤はインク全体の蒸気圧を下げ、インク中の水分の
蒸発を減速させるとともに染料や塩基性物質もある程度
溶解することにより、ノズルオリフィスの目詰まりを防
止する。従って、まず水に対する溶解性がよく、吸水性
があり、しかも染料溶解度及び塩基性物質溶解度の高い
湿潤剤が好ましい点から、脂肪族多価アルコール類、脂
肪族多価アルコール類のアルキルエーテル誘導体類、脂
肪族多価アルコール類のアセテート誘導体類が優れてい
る。具体的にはエチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール
、ポリエチレングリコール、グリセリン等の多価アルコ
ール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、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
ールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモツプ
チルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル
、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエ
チレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコー
ル類のアルキルエーテル誘導体類、エチレングリコール
モノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール
モノエチルエーテルアセテート、グリセリルモノアセテ
ート、グリセリルジアセテート等の多価アルコールのア
セテート誘導体類がある。また上記の多価アルコール類
、多価アルコールのアルキルエーテル誘導体類、多価ア
ルコールのアセテート誘導体類の混合物も用いることが
できる。
インク中の湿潤剤組成分量は、インクの粘度を決定する
重要因子である為、湿潤剤添加量を多くすることは、イ
ンクの粘度を増大させることになるので好ましくない、
何故なら、インク粘度が増大することによりインクジェ
ット記録ヘッドの応答周波数が低下したり、駆動電圧が
高くなることが、本発明者等により確かめられているか
らである。従って、5〜45重量部の湿潤剤を添加する
のが好ましく、粘度も20℃で1.5〜19センチボイ
ズの範囲に調整することが可能である。
又、本発明に R,、、N、。
CHC=0 hz        R。
(R’はアルキレン基、Rt、R−はアルキル基である
。) で示されるヒドロキシリアルキル−2−ピロリドン類 (R,、R,、R,、R,はアルキル基である。)で示
されるN−アルキル−2ピロリドン類を添加することも
可能で、これらの組成分を1〜16重量部添加すること
により、湿潤剤との併用でノズルオリフィスでの目詰ま
り防止効果が向上することが認められている。
更に、長期インクの保存の為、細菌やカビの発生を抑制
する為に、ジオキシン、テヒドロ酢酸ナトリウムなど既
知の防カビ剤を用いることができるが、本発明のインク
の場合、インクのpH値が高いため、防カビ剤を添加し
なくても細面等の発生が認められなかった。
本発明のインクは、インク粒が紙に付着した瞬間に祇パ
ルプをおおうサイズ剤材料を溶がして、紙の繊維パルプ
に迅速に浸透するものであるが、この浸透速度を界面活
性剤などの添加によりはやくすることができる。界面活
性剤としては、耐アルカリ性の優れたフッ素系の界面活
性剤があげられるが、一般に用いられている陰イオン系
界面活′性剤、非イオン系の界面活性剤なども用いるこ
とができる。
界面活性剤を添加した場合の表面張力は21〜48dy
ne/c+++に調整することにより、いく分速乾性は
向上するが、紙に対する接触角の小さい界面活性剤、例
えば、オレイン酸ソーダ、ジオクチルスルホコハク酸ソ
ーダのような界面活性剤は紙に対する浸透力が大きいた
め、紙の繊維間にはん雑ににじみ、不適である。フッ素
系の界面活性剤においては、FC−128(住友スリー
エム社製界面活性剤商標)を0.001〜0. 1重量
部を本発明のインクに添加することにより速乾性はさら
に向上した。
尚、本発明のインクは、すべての流体インクを用いるプ
リンターにも使用でき、インクジェットプリンター用イ
ンクに限定するものではない。
以上の如く、本発明のインクジェット記録用インクは、
ノズルオリフィスでの目詰まりがおこり難く、しかも記
録紙面に転写されてから迅速に乾燥し、インク自体から
気体を発生する成分が含まれていないばかりか、強塩基
性物質の添加によりインクの凝固点がかなり低下し、イ
ンクの凝固による気泡の発生が生じ難く、安定な組成分
で構成されている為、長期に亘る貯蔵性も優れており、
インク液性がアルカリ性の為、ステンレスなどの接液材
料を腐蝕することがなく、又印字乾燥後の印字濃度、ド
ツト円形度も十分である点から、前記インク要件(a)
〜(f)をすべて満足するものであり、その効果は非常
に大きい。
以下、実施例を挙げることにより本発明を説明するが、
これらの実施例は本発明を更に具体的に説明するもので
あり、実施の態様がこれにより限定されるものではない
実施例 1 撹拌機を装備した22のビーカーに、蒸留水809g、
及びグリセリン150gを仕込み撹拌しながらテヒドロ
酢酸ナトリウム1gを徐々に加えた。別に水酸化ナトリ
ウム40gを100 ccの蒸留水に徐々に冷却しなが
ら加え、完全に溶解させて10規定水酸化ナトリウム水
溶液を作り、該水酸化ナトリウム水溶液20gを前記2
f!、ビーカーに加え、更にKayaku Direc
t Deep B1ackXA20gを徐々に加え、ビ
ーカーを60℃で一定に保ちなから6時間撹拌を続けた
。室温に冷却後、10μm及び1μmのミリポアメンプ
レインフィルターでろ過した。得られたインクは下記の
通りである。
(組成) Kayaku Direct Deep BlackX
A     2重量部グリセリン          
    1510規定水酸化ナトリウム水溶液    
  2テヒドロ酢酸ナトリウム         0.
 1蒸留水               80.9得
られたインクの粘度は20’Cで1. 8c、p、、表
面張力は20℃で54 dyne/cm、 p H値は
20℃で12.4であった。
このインクを当社試作マルチヘッド(ノズルオリフィス
直径40μm)に充填し、ジェット印刷を行ったところ
、黒色鮮明で印字品質の高い印刷記録が得られた。印刷
後の記録紙上でのインクの乾燥時間はおよそ5秒程度で
使用に際し十分な速乾性を示した。
実施例 2 実施例1に記載の方法により、次の組成を有するインク
を作成した。
(組成) Kayaku Direct 5pecial Bla
ck AXN  2重量部グリセリン        
      5トリエチレングリコール       
   1010規定水酸化カリウム水溶液      
 2テヒドロ酢酸ナトリウム         0.1
蒸留水               80.9得られ
たインクの粘度は20℃で1. 9c、p、、表面張力
が20゛Cで52dyne/cm、 p H値は20℃
で12.4であった。
実施例 3 実施例1に記載の方法により次の組成を有するインクを
作成した。
(組成) Kayaset Black 021        
  1重量部グリセリン              
 6グリセリンモノアセテート         10
10規定水酸化カリウム水溶液       3テヒド
ロ酢酸ナトリウム         0. 1蒸留水 
              79.9得られたインク
の粘度は20℃で1. 8c、p、、表面張力が20℃
で46dyne/Cm、 p H値は20℃で12.5
であった。
実施例 4 実施例1に記載の方法により次の組成を有するインクを
作成した。
(組成) Kayaku Dtrect 5pecial Bla
ck AXN  2重量部グリセリン        
       4トリエチレングリコール      
   12N−メチル−2−ピロリドン       
  510規定水酸化ナトリウム水溶液      2
テヒドロ酢酸ナトリウム         0. 1蒸
留水               74.9得られた
インクの粘度は20℃で2.Oc、p、、表面張力が2
0℃で51 dyne/ Cm、 p H値は20℃で
12.4であった。
実施例 5 実施例1に記載の方法により次の組成を有するインクを
作成した。
(組成) Kayaset Violet 001       
  2重量部グリセリン              
 4トリエチレングリコール          20
10規定水酸化ナトリウム水溶液      3FC−
128(住友スリーエム社製フッソ系界面活性剤)  
              O,OL蒸留水    
          70.99得られたインクの粘度
は20℃で22C,p。、表面張力は20℃で28 d
yne/ cm、 p H値は20℃で12.5であっ
た。
実施例 6 下記組成を有するインクを作成した。
(組成) Kayaku Direct 5pecial Bla
ck AX N (商品名)1.5重量部 グリセリン          4.0〃ジエチレント
リアミン     15.O〃ジエチレングリコール 
     3.0 〃蒸留水            
76.5 〃得られたインクの粘度は20゛Cで2. 
4c、p、、表面張力は20℃で52dyne/am、
pH値は20“Cで12.8であった。
実施例 7 下記組成を有するインクを作成した。
(組成) Kayarus Turguoise Blue GL
(商品名)2重量部 ポリエチレングリコール(分子量400)8〃プロピレ
ングリコール       10 〃水酸化リチウム 
        0.5 〃蒸留水         
   79.5 〃得られたインクの粘度は20℃で2
. 5c、p、、表面張力が20℃で45dyne/a
m、pH値は20℃で12.5であった。
実施例 8 下記組成を有するインクを作成した。
(組成) Kayaset Black 009A (商品名) 
    1重量部グリセリン           1
2 〃ジエチレングリコール        4 〃水
酸化バリウム         0.5〃蒸留水   
         82.5  〃得られたインクの粘
度は20“Cで2.  Oc、p、、表面張力は20℃
で45 dyne/ cm、 p H値は20℃で12
.7であった。
実施例1〜8のインクを当社試作マルチヘッド(ノズル
オリフィス直径40μm)に充填し、ジェット印刷を行
ったところ、印字濃度、印字品質が高く、しかも印刷後
5秒以下で乾燥した。ノズルオリフィスの目詰まりにつ
いては、1時間ジェット噴射印刷後、ノズルオリフィス
を大気に開放のまま72時間後、再噴射を行ったが、本
実施例中のインクは1つも目詰まりすることなく、良好
に再噴射を行った。更に、実施例2〜5については、1
44時間後の再噴射にも良好なる結果を示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は、20゛Cに於けるインクpH値と、当社試作
マルチヘッド(ノズルオリフィス直径40μm)で印刷
した時の印刷乾燥時間の関係を表わしたグラフである。 A−Eは記録紙の種類を表わしている。 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 鈴木喜三部 他1名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 塩基性物質を含みインクpH値が20℃において12〜
    14の範囲にあるインクジェット記録装置等のプリンタ
    用流体インクにおいて、 前記塩基性物質として次の(a)〜(c)群(a)水酸
    化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムより選
    ばれたアルカリ金属の水酸化物を0.1〜15重量部含
    有させたもの (b)水酸化バリウム0.1〜5重量部添加させたもの (c)強アルカリ性を示すアミン類3〜30重量部添加
    させたもの のいずれかの群の塩基物質を用いたインクpH調整をし
    たことを特徴とするプリンタ用流体インク。
JP63329648A 1988-12-27 1988-12-27 プリンタ用流体インク Pending JPH01213376A (ja)

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JP (1) JPH01213376A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10330667A (ja) * 1997-06-03 1998-12-15 Ricoh Co Ltd インクセットおよびインクジェット記録方法

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JPH10330667A (ja) * 1997-06-03 1998-12-15 Ricoh Co Ltd インクセットおよびインクジェット記録方法

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