JPS62149770A - インクジェット記録用水性インク組成物 - Google Patents

インクジェット記録用水性インク組成物

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JPS62149770A
JPS62149770A JP60290813A JP29081385A JPS62149770A JP S62149770 A JPS62149770 A JP S62149770A JP 60290813 A JP60290813 A JP 60290813A JP 29081385 A JP29081385 A JP 29081385A JP S62149770 A JPS62149770 A JP S62149770A
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hydroxide
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勝 島田
Tamotsu Ariga
保 有賀
Hiroyuki Kamimura
上村 浩之
Kiyofumi Nagai
希世文 永井
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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】 [技術分野] 本発明は、ボールペン、サインペン、万年筆等の筆記用
インク、さらにはペンプロッタ−、インクジェットプリ
ンター記録釦等の印字記録用インクその仙スタンプイン
ク等の印鑑用インクとして用いられる水性インク組成物
に関する。
[従来技術] 上記の各種インクに要求される特性は、染料の含有量が
十分に高く印字された画像の濃度が高いこと、画像の耐
水性、耐光性が十分に高いこと、粘度、表面張力等の物
性値が適正な範囲であること、長期間保存しても沈澱を
生じたり、物性値が変化したりしないこと、長期間使用
を中断した後にもペン先やノズルに目詰りを生じること
なく、正常な印字かできること等が挙げられる。これら
の特性には相反する性質で市るものが多い。例えば画像
濃度を高めるためにインク中の染料の含有量を高めると
、目詰りを生じ易くなったり、保存中に沈澱か生じ易く
なってしまう。
これらの問題を解決するために、従来溶解性の高い染料
の選定、染料を良く溶解する有機溶媒の選定、界面活性
剤の添加等数多くの対策が行われてきた。これらの対策
により一応実用に耐えるインクは開発されているか、画
像濃度、耐目詰り性は十分に高いとは言えず、これらの
特性の向上か望まれている。
[目  的1 本発明は前述の各種用途において、長期間使用を停止し
て放置した後にも目詰りを生じず、正常な筆記、印字、
記録が可能な水性インクを提供することを目的とするも
のである。
[構 成] 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、分
子構造としてスルフォン酸、カルボン酸又はフェノール
基を有する染料およびそのカウンターイオンとして下記
の一般式を有するアンモニウムイオンを含有することを
特徴とする水性インク組成物である。
[ただし、R1、R2、R1、R4tよ非置換又は置換
基を有するアルキル基] 上記のアルキル基はインクに用いる有機溶媒の種類およ
び樹、染料様に依存するか特に炭素数1〜4が好ましい
。置換基を有する場合には水酸基あるいはハロゲンで一
部が置換されたものが好ましい。これらの置換基は分子
中に1種のみでなく複数種あっても効果は変らない。炭
素数が5以上になると染料の水に対する溶解性が悪くな
る。又、R1−R4のいずれかが水素となったアミン塩
も溶解性が悪く、またアミンをインクに用いると悪臭の
原因となり易い。
上記染料の具体例としては、カラーインデックス分類に
よるところの酸性染料、置換染料、および反応性染料が
挙げられる。より具体的な例として酸性染料としてはC
Iアシッドイエロー17、CIアシッドイエロー23、
CIアシッドイエロー42、CIアシッドイエロー44
、CIアシッドイエロー79、CIアシッドイエロー1
42、CIアシッドレッド35、CIアシッドレッド4
2、CIアシッドレッド52、CIアシッドレッド82
、CIアシッドレッド87、CIアシッドレッド92、
CIアシッドレッド134 、CIアシッドレッド24
9 、CIアシッドレッド254 、CIアシッドレッ
ド289 、CIアシッドブルー1、CIアシッドブル
ー9、CIアシッドブルー15、CIアシッドブルー5
9、CIアシッドブルー93、CIアシッドブルー24
9 、CIアシッドブラック2等がある。
直接染料としてはCIダイレクトイエロー33、CIダ
イレクトイエロー44、CIダイレクトイエロー50、
CIダイレクトイエロー86、CIダイレクトイエロー
144 、CIダイレクトオレンジ26、CIダイレク
トレッド9、CIダイレクトレッド17、CIダイレク
トレッド28、CIダイレクトレッド81、CIダイレ
クトレッド83、CIダイレクトレッド89、CIダイ
レクトレッド225、CIダイレクトレッド227、C
Iダイレクトブルー15、CIダイレクトブルー76、
CIダイレクトブルー86、CIダイレクトブルー20
0 、 CIダイレクトブルー201 、CIダイレク
トブルー202 、CIダイレクトブラック19、CI
ダイレクトブラック22、CIダイレクトブラック32
、CIダイレクトブラック38、CIダイレクトブラッ
ク51、CIダイレクトブラック154が挙げられ、反
応性染料としてはCIリアクティブイエロー17、CI
リアクティブレッド6、CIリアクティブブルー2が本
発明に用いられる好ましい例である。
上記の染料は一般に市販されるでいるものであるか、こ
れらはナトリウム塩、カリウム塩、アミン塩、遊離酸の
型で市販されている。本発明に用いる染料は、染料中の
スルフォン酸、カルボン酸、フェノール基が遊離酸の型
をとっていればそのまま用いることが出来るか、他のナ
トリウム塩、アミン塩となっている時には、一旦遊離酸
型にして用いるか、直接本発明の4級アンモニウム塩に
変換して用いる必要がある。
ナトリウム等の塩を遊離酸にするには染料の水溶液に塩
散、酢酸等の酸を加えて生じる染料の沈澱を濾過で分離
したり、沈澱を生じない場合には溶媒で抽出する方法が
例示できる。他の方法としてイオン交換樹脂により遊離
酸にすることもできる。また直接4級アンモニウム塩に
変換する方法としてはイオン交換樹脂による方法、染料
溶液に4級アンモニウムイオンを加えておいて溶媒抽出
を行なう方法等が挙げられる。
カウンターイオンとしてのアンモニウムイオンは4扱ア
ンモニウムイオンであり、R1−R4は少なくとも1つ
の炭素を有する置換された、又は非置換のアルキル基で
ある。具体例としては、 等か挙げられる。
これらの4扱アンモニウムイオンを染料のカウンターイ
オンとするには、染料が遊離酸として得られている時に
は、水酸化イオンとしてインク中に添加する。Vなわち
下記の一般式の化合物をインクに添加することにより染
料を塩を形成する。
本発明において染料中のスルフォン酸、カルボン酸、フ
ェノール基の酸性基のすへてか4扱アンモニウム塩とな
っていることは必要不可欠ではないし、染料に対して当
量以上の4扱アンモニウムがインク中に含ませることも
できる。
塩酸等の強い酸で染料を溶液から沈澱させ遊離酸を得た
としても、染料の溝道によりすべての酸性基はti離酸
の型にならない場合かおる。また所望のIDH値にイン
クを調整するために当量以下又は当量以上の4級アンモ
ニウムの水酸化物を加えなければならない場合かある。
また4級アンモニウムイオンの添加量はインク中の硫駿
イオン、塩素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、酢
酸イオン等の不純物として含まれる陰イオンの量も考慮
して添加しなければならない。本発明においてはこれら
の不純物としての陰イオンはインク中0.1wt%以下
にすることか好ましく、またカウンターイオンとしての
4級アンモニウムイオンは、染料中のすべての酸性基か
ら計算される当量の30%以上かインク中に含ませるこ
とにより本発明を最も効果的にすることができる。
本発明のインクは溶媒成分として水を使用するものであ
るが、インク物性を所望の値に調整するため、インクの
乾燥を防止するため、染料の溶解性を向上するため等の
目的で、下記の水溶[生有機溶媒と水とを混合して使用
する。
すなわち、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、ポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、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
ール七ツメチルエーテル、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、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリ
エチレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコ
ールのアルキルエーテル類、その他、\−メチルー2−
ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダ
ゾリジノン、ジメチルホルムアミド、トリエタノールア
ミン等である。これらは単独で使用しても2種以上を併
用してもよい。
これらの中で特に好ましいのはジエチレングリコール、
ポリエチレグリコール200〜600、トリエチレング
リコール、エチレングリコール、グリセリン、N−メチ
ル−2−ピロリドンであり、これらを用いることにより
染料の高い溶解性と水分蒸発防止による目詰り防止の効
果を得ることが出来る。
インク中の上記水溶性有機溶媒の含有量はインク全重量
に対して5〜80%の範囲で使用できるが、粘性、乾燥
性等から10〜60%の範囲で用いることが好ましい。
本発明のインクには上記染料、溶剤の他に下記のような
添加剤を加えることができる。
例えば防腐防黴剤としてはデヒドロ酢酸ソーダ、ソルビ
ン酸ソーダ、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
ルナトリウム等が本発明に使用できる。
DH調整剤としては、調合されるインクに悪影響をおよ
ぼさずに、インクのpHを8.0〜12.0の範囲に制
御できるものであれば任意の物質を使用することができ
る。
その例として、ジェタノールアミン、トリエタノールア
ミンなどのアミン、水酸化リチウム、水酸化す1〜リウ
ム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属元素の水酸化物
、水酸化アンモニウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム
、炭酸カリウムなどのアルカリ金属の炭酸塩などがあげ
られる。
圧電気伝導度調整剤としては、例えば、塩化カリウム、
塩化アンモニウム、5A酸ナトリウム、炭酸ナトリウム
などの無機塩、トリエタノールアミンなどの水溶性アミ
ンなどかめる。
キレート試薬としては、例えば、エチレンシアミン四酢
酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロオキ
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、ウラミルニ酢酸ナトリ
ウムなどがおる。
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などがある。
その他目的に応じて、水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外
線吸収剤、水溶性高分子化合物、染料溶解剤、界面活性
剤などを添加することかできる。
上記の添加物の中で水素イオン以外の陽イオンを含む塩
を添加する場合には、添加量を少なくするか、又は陽イ
オンを水素イオン又は4扱アンモニウムイオンに変えて
インクに添加し、インク中の陽イオンの総モル数の30
以上が4級アンモニウムイオンとなることか好ましい。
本発明においては、染料のカウンターイオンとして上述
の4@アンモニウムを用いることにより、長期間使用を
中止した後の目詰りが著しく少なくなる。したがって、
染料のインク中の含有量を高くすることができるため、
画像濃度を高くできる。また一般に耐水性の良い染料は
分子量が大きく目詰りし易い特性を有するが、本発明に
よりこれらの染料をインクに使用することが可能となり
、耐水性の改良も行なうことができる。
本発明により目詰り特性が著しく改良される理由は明確
ではないが、染料のカウンターイオンとして4級アンモ
ニウムを用いることにより、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、テトラエ
チレングリコール、ポリエチレングリコール等の多価ア
ルコール類およびそのエーテル類、N−メチル−2−ピ
ロリドンに対する溶解性が向上すること、またはインク
中の水分の蒸発を抑制することが考えられる。
つぎに実施例並びに比較例について述べる。
実施例1 ダイレクトブラック154(日本生薬社製〉の15wt
%水溶液を作製し、この溶液にR塩酸を加えて液のpH
f直か0.5となるようにした。生じた沈澱を濾過し、
水洗および濾過を4回繰退し、最終的に得られた染料の
酸型遊離体を真空乾燥器で乾燥し、固型物として染料を
jけた。
次にこの酸型染料を用いて下記の処方によりインクを作
製した。
染料(酸型)4w[% ジエチレングリコール    10 wt%トリエチレ
ングリコール    7 wt%N−メチル−2−ピロ
リドン  8 wt%テトラプロピルアンモニウム ハイドロオキサイド(40〜νt%水溶液〉(例示3の
イオン)LIwt% 2−ピリジンチオール−1− オキサイドナトリウム[0,2wt% 精製水            残 量インクの物性値
は表面張力は55.3dyne、、’ cm(25°C
)、粘度2.15 C,I) (30℃) 、pH1o
、。
(25°C)であった。また、インク中のナトリウム量
を発光分析にて測定した結果、テトラプロピルアンモニ
ウムイオンはインク中全陽イオンの74%であることが
判った。
このインクを5台のリコー製ワードプロセッサ・リポー
ト5600J用インクジエツトプリンタに充填し、印字
を行なったところ鮮明な画像が得られた。
得られた画像を水に浸漬して耐水性を調べたところ、画
像濃度は浸漬前とほぼ同じであった。
また5台のプリンターを20’C,65%RHの至に使
用せず、6か月間放置した後、印字を行なつ゛たところ
、正常な印字が可能であった。
比較例1 実施例1のテトラプロピルアンモニウムハイドロオキサ
イドに代えて水酸化ナトリウムを0、32wt%添加し
、差分だけ水を増した処方のインクを作製した。このイ
ンクの物性値は表面張力55.5dyne/cm (2
5°C)、粘度2.10 c、p(30’C’l 、p
H10,1であった。
このインクを用いて実施例1と同様に試験を行なったと
ころ、初期の印字は正常に行われ鮮明な画像が得られた
が、6か月放置後は、5台中4台のプリンターでプリン
ター中に設けられている噴射位置検出装置により噴射位
置が設定範囲内に入らないことが検出され、印字ができ
なかった。
比較例2 実施例1のテトラプロピルアンモニウムハイドロオキサ
イドに代えて、水酸化アンモニウムの3 wt%水溶液
をインク中に4.1wt%添加(実施例1のテトラプロ
ピルアンモニウム、比較例1の水酸化ナトリウムとほぼ
同一のモル故を添加)したインクを作製した。このイン
クの物性値は表面張力55.5dyne/cm (25
°C〉、粘度2.12 C,t) (30’C) 、p
H8゜8(25°C)であった。
このインクを用いて実施例1と同様に試験を行なったと
ころ、初期の印字は正常に行われ、鮮明な画像が得られ
たが、6か月後は5台の全部のプリンターにおいてノズ
ルからインクの噴射か行われず、ポンプの圧力が上昇し
、ポンプ圧検知回路により、ポンプの作動が停止してし
まい、印字を行なうことかできなかった。
比較例3 実施例1のデトラプロビルアンモニウムハイド(コオキ
サイトに代えてトリエチルアミン0.81wt%(モル
濃度はほぼ同量)を添加し、差分だけ水を増した処方の
インクを作製した。このインクの物性値は表面張力55
.8dyne/cm (25°C)、粘度2.13 C
,p(30’C) 、pH94(25°C)であった。
このインクを用いて実施例1と同様に試験を行なったと
ころ、初期の印字は正常に行われ、鮮明な画像か得られ
たが、6か月後は比較例2と同様に5台金部のプリンタ
ーでノズルが完全に詰ってしまい印字か不可能であった
実施例2 ダイレクトブラック19(オリエント社ウォーターブラ
ック20叶)を実施例1と同様に処理して、酸型の固型
物を得た。この染料を用いて下記の処方のインクを作製
した。
染料(酸型)          4 wt%グリセリ
ン         10 wt%ポリエチレングリ]
−ル200  15 wt%ジエチレングリコール七ノ
ジノブチルエーテル5t% テトラメチルアンモニウムハイドロ オキ丈イド(25%水)容液)  2.9wt%デヒド
ロ酢酸ソーダ     0.5wt%精製水     
       残 優比較例4〜6 実施例2のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ドに代えてそれぞれ水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
、シクロヘキシルアミンをそれぞれテトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイドと当モル数だけ加えたインク
を作製した。
実施例2および比較例4〜6を実施例1と同様に6か月
放置後の噴出特性を試験した結果を表1に示す。表1に
おいて詰りが○のものは噴出したもの、Xは噴出しなか
ったものである。
噴出したものの中で噴出位置で印字可能の範囲でめった
ものは噴射位置をQ、範囲を越えたものをXとした。ま
た、実施例2のインク中のテトラメチルアンモニウム塩
はインク中の全陽イオンの72%でめった。
表−1 実施例3 染料ダイレフ1〜ブラツク154  (M型)4wt% ジエチレングリコール    15wt%N−メチル−
2−ピロリドン 10 wt%ポリエチレングリコール
200  5wt%テトラプロピルアンモニウム ハイドロキサイド(40%水溶液)4.1wt%精製水
            残 量を混合してインクを作
製した。
そして、外観が第1図、断面が第2図に示1ようなニッ
ケル製ノズル(直径30μm)用意した。1はノズル孔
、2は試験インクを示す。これを用いpH値10.0に
調製した炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムの緩衝水
溶液を圧力400気圧でヘッドに取付けたノズルから吐
出させ、時間当りの吐出量および吐出位置(ノズルから
50mm離れた位置での)を測定した。
そして、上記組成のインクをノズルに1μ文マイクロシ
リンダで付着させ、そのノズルを50°C125%RH
に調整した恒温旧湿器に5日間入れた後、取り出しても
とのヘッドに取り付けて乾燥前と同様に緩衝液を噴出さ
せて、その吐出量、吐出位置を測定した。結果を表2に
示す。
吐出量が乾燥面よりも2%以上減っているものを×1ま
ったく吐出しないものをXx1吐出量変化が2%未満の
ものをOとした。また吐出したもののうち吐出位置変化
か1mm未渦0ものを○、1〜3mmのものをX、  
3mm以上のものをXXと判定した。
比較例7〜12 実施例3のテトラプロピルアンモニウムハイドロオキサ
イトに代えて、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム
、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、水酸化カリ
ウム、テラトペンチルアンモニウムハイドロオキサイド
を同一モル濃度になるように添加したものを用いて、実
施例3と同様のテストをした。結果を表2に示す。
比較例12は染料が溶解せず、インクの濾過かできず、
印字ができない。
実施例4 実施例3のテトラプロピルアンモニウムハイドロオキサ
イドに代えて、テトラエチルアンモニウムハイi〜ロオ
キサイドを用い、他は実施例3と同様にして試験をした
。結果を表2に示す。
実施例5 実施例3のテトラプロピルアンモニウムハイドロオキサ
イドに代えてメチルトリエタノールアンモニウムハイド
ロオキサイドを用い他は実施例3と同様にして試験をし
た。結果を表2に示す。
実施例6 染料ダイレクトブルー86(酸型)3wt%ジエチレン
グリコール    15 wt%エチレングリコールフ
ェニルエーテル 3 wt% ポリエチレングリコール200 10 wt%メチルト
リエチルアンモニウムハイドロオギサイド(40%水溶
液)  2.0wt%精製水            
残 量上記組成のインクを調製した。インク中全陽イオ
ン中の4級アンモニウムイオンは53%であった。
このインクを用いて実施例3と同様の試験をした。結果
を表2に示す。
比較例13 実施例6のメチルトリエチルアンモニウムハイドロオキ
サイドに代えて水酸化ナトリウムを用い、同様の試験を
した。結果を表2に示す。
比較例14 実施例6のメチルトリエチルアンモニウムハイドロオキ
サイドに代えてシクロヘキシルアミンを用い、同様の試
験をした。結果を表2に示す。
実施例7 染料ダイレクトイエロー86(酸型) 3 wt% ポリエチレングリコール200 25 wt%エチルト
リプロピルアンモニウムハイドロオキサイド(40%水
)d液)2.1wt%精製水           残
 量 上記組成のインクを調製した。インク中の全陽イオン中
4級アンモニ「ラムイオンは68%であつた。
このインクを用いて実施例3と同様の試験をした。結果
を表2に示す。
比較例15 実施例7におけるエチルトリプロピルアンモニウムハイ
ドロオキサイドの代りに水酸化ナトリウムを用い、同様
の試験をした。結果を表2に示す。
比較例16 実施例7にあけるエチルトリプロピルアンモニウムハイ
ドロオキサイドの代りにトリエチルアミンを用い、同様
の試験をした。結果を表2に示す。
実施例8 染料アシッドレッド254  <M型)3〜vt%エチ
レングリコール     10 wt%ジエチレングリ
コール    20 wt%グリセリン       
  5wt%エチルトリエタノールアンモニウム ハイドロオキサイト 1.8〜vt% 上記組成のインクを調製した。インク中の全陽イオン中
4綴アンモニウムイオンは93%でめった。
このインクを用いて実施例3と同様の試験をした。結果
を表2に示す。
比較例17 実施例8におけるエチルトリエタノールアンモニウムハ
イトロオキサイドの代りに水酸化ナトリウムを用い、同
様の試験をした。結果を表2に示す。
比較例18 実施例8におけるエチルトリエタノールアンモニウムハ
イドロオキサイドの代りに水酸化カリウムを用い、同様
の試験をした。結果を表2に示す。
表−2 表−2つづき [効  果] 本発明のインク組成物は、長期間使用を中止した後の目
詰りか箸しく少なくなる。したがって、インク中の染料
の含有量を高くすることができるため画像濃度を高くで
きる。また一般に耐水性の良い染料は分子mが大ぎく目
詰りし易い特性を有するか、本発明によりこれらの染料
をもインクに使用することか可能となり、耐水性の改良
を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例、比較例のテストに用いたノズルの斜視
図、第2図は同断面図を示す。 1・・・ノズル孔、2・・・試験インク。 特許出願人 株式会社リ コ − 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭     宏 ′At1図 A・2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)分子構造としてスルフォン酸、カルボン酸又はフ
    ェノール基を有する染料およびそのカウンターイオンと
    して下記の一般式を有するアンモニウムイオンを含有す
    ることを特徴とする水性インク組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼ [ただし、R_1、R_2、R_3、R_4は非置換又
    は置換基を有するアルキル基]
  2. (2)カウンターイオン中のR_1、R_2、R_3、
    R_4が炭素数1〜4の非置換又は水酸基あるいはハロ
    ゲンで一部置換されたアルキル基である特許請求の範囲
    (1)項記載の水性インク組成物。
JP60290813A 1985-12-25 1985-12-25 インクジェット記録用水性インク組成物 Granted JPS62149770A (ja)

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Cited By (5)

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