JPS6348374A - 水性インク組成物 - Google Patents

水性インク組成物

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JPS6348374A
JPS6348374A JP61192513A JP19251386A JPS6348374A JP S6348374 A JPS6348374 A JP S6348374A JP 61192513 A JP61192513 A JP 61192513A JP 19251386 A JP19251386 A JP 19251386A JP S6348374 A JPS6348374 A JP S6348374A
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格二 村上
Masaru Shimada
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 本発明は水性インク組成物に関するものであり、さらに
詳しくはボールペン、サインベン、万年瓜等の筆記用イ
ンク、及びペンプロッタ−、インクジェットプリンター
、記録計等のプリント用インク並びにスタンプインクに
関するものである。
従来技術 上記の分野で用いられるインクに請求される特性は、染
料のインク中の含有量が十分に大きく、印字された画像
のaIfが高いこと、画像の耐水性、耐光性か十分に昼
いこと、粘度、表面張力等の物性値のS適正な範囲にあ
ること、長期間保存しても沈澱を生じたり、物性値が変
化しないこと、長期間使用を中断した仮にも、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
と等力5挙げられる。これらの%性には相反するものか
多い。例えば画像濃度を筒めるためにインク中の染料の
含有前ヲ扁めると目詰りを生じ易くなったり、保存中に
沈澱を生じ易くなってしまう。また耐水性を同上するた
めに比較的筒分子の染料を用いると、粘度が不安定にな
ったり、目詰りや保存中の沈澱力5発生し易かったりす
る。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、染料を艮く醪解する有機M媒(湿潤剤)の選
定、界面活註剤の添加等多数の噴射かなされてきた。こ
れらの検討により一応実用に耐えるインクは開発されて
いる。しかしな力jら、画像濃度、耐目詰り性は十分に
高いとは言えず、これらの向上が望まれている。
目      的 本発明は、ボールペン、サインペン、記録計用ペン、ペ
ンプロツター、インクジェット・プリンター等において
、画像の耐水性、耐光性に浸れ、長期間放置してもtj
:、澱を生じない、高画像濃度を与え、かつ長期間便用
を停止しても目詰りしない等のインクに要求される品質
を総合的K (A足するような水性インク組成物、特に
インクジェット・プリンターにおいて長期間印字を停止
した後の印字を安定に行うことができる水性インク組成
物(−提供することを目的とする。
$4  成 本発明者1′!前記目的を達成するために鋭意研究した
結果、下記一般式、 で表わされる4級ホスホニウムイオンを含有する水性イ
ンク組成物を提供することによって前記目的が達成でき
ることを見出した。
本発明で使用される第4級ホスホニウムイオンの具体例
としては →の5挙げられる。
これらのホスホニウムイオンの中で、特に好ましいのは
几、〜R4に含まれる炭素の数が1ボスホニウム分子当
り4〜15のものである。R1〜R4の基はインクに用
いる;’b−ta g媒の極類、および蛍、用いる染料
の徨耕等によって適当のものを選択する必要はある力3
、インク甲の25%以上刃5水分である水性インクに8
いては上記の比奴的炭素数の少ないホスホニウムカニ染
料の昼い溶解性を与える。
ホスホニウムイオンをインク組成物をて6Sミ加するに
は、下記のような方法かある。
(1)  pH調整剤として添加する方法pH1直の調
整剤として水酸化ホスホニウム、炭酸ホスホニウム等と
して添加することによってホスホニウムイオンをインク
組成物に添加すること力1できる。すなわち、水酸化ホ
スホニウム、炭酸ホスホニウム等は、水酸化ナトリウム
、炭酸ナトリウム等とおよそ同等の酸塩基解離定数を有
しており、従来、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等
を用いてインクのpHf 1iffl整していたのと同
様にホスホニウムを用いて行なうこと力5できる。
(11)  染料のカウンターイオンとして務加する方
法−80,H,−COOI−1,−OH等の酸性基を有
する染料のカウンターイオンとして添加する方法には次
のような方法かある。
(a)  酸析法 染料かその溶液のpH値を下げた時に沈澱する場合に用
いることかできる。ホスホニウム以外の陽イオン(一般
にはNa+)の塩となっている染料[DM:]%浴媒に
俗旌し、塩酸、硫酸、酢酸、硝酸等の敵を加え、遊離酸
型の染料を沈澱させる。
D M +HX−+DH↓+MX (D・・・染料イオン、M・・・Na 、 NT−I4
 、 K等の陽イオン、X−・・・C1−、NOa 、
 Sol□。
ctr、coo−等の陰イオン〕 沈澱を口過、洗浄し、不純物としてのλIXを除く。こ
のようにして得られた染料を水酸化ホスホニウムで溶解
してインクに用いる。
DH+(:R,R2Ra几、P:)  OH→D  [
RlR,几、R,P)  +H20(b)  塩析法 染料を水、水−エタノール混合溶媒、水−メタノール混
合溶媒、水−アセトノが1合溶媒に溶解しておき、石化
ホスホニウム、酢酸ホスホニウム、硫酸ホスホニウム等
のホスホニウム塩を添加して行き、染料をホスホニウム
均として沈澱すせる。
D  M  +C几、R2R,R4P:]  X→DL
R,几WaS几。P、ll+M  X得られた沈澱を口
過し、前記の溶媒等で洗浄し、M+X−を除く。この染
料はそのま丈インクに用いること力5できる。
(C)  イオン交換法 陽イオン父換能のある樹脂または膜を用い染料浴液を樹
脂または膜を通過させて直接にホスホニウム塩にしたり
、−担、(a)の酸析法のように遊離酸型にした後、水
酸化ホスホニウムで染料のホスホニウム塩を得る。
イ)イオン交換基のイオンをホスホニウム型にして染料
浴液を通壇させる。
R″″[RqRtRiR4P、I +D M −+H,
M +D−[:R,R2R,R,P〕”(lvはイオン
父換衝脂又は膜のイオン交換基)口)イオン交換基をH
型にして染料溶液を通過させる。この場合、遊離位型の
染料の溶解性か尚い酸性呆科のイオン交換に特に適する
RH+D M −+D H+R八へ (d)  合成段階でのホスホニウム塩添加性染料を合
成する時の材料にホスホニウム塩を用いる。例えば、原
料中の酸性化合物を溶解し添加する際に、従来ζまNa
OHを使用して溶解しているところを水酸化ホスホニウ
ムを用いて溶解する方法である。ジアゾ化に用いるNa
NO2のかわりに(RIR1R3R4P)”No2%用
いる。アルカリカップリングを行なう1こめに従来反応
数中にNaOH、Na、CO3を加えていたか、これに
替えてホスホニウム塩を添加する方法等か挙げられる。
(e)  抽出法 り八1 とD−()t、R2R,几。P〕 又はDHの
特定溶媒に対するg;屡度の差を利用して得られるD−
[R,I’t、R,It、P )  をインクにオリ用
する方法である。例えば、DM  の染料を溶解した後
、ホスホニウム環そ添加し、溶液中の溶傳ト覧発乾固し
て染料のホスホニウム塩とM  塩との混合′+iJ8
侍た後、メタノール寺の有ナラ溶媒でソックスレー抽出
を行ない、メタノールに溶解性の高い染料のホスホニウ
ム塩をイコJる方法力j挙けらnる。
(引 染料以外のインクへの添加物のカウンターイオン
として添加する方法 電気伝導性調整剤・・・従来NaCL 、 L:C1、
Na2804 。
N aNOs等か用いられているの51これらに替えて
ホスホニウム 塩を用いることかできる。
防 腐 剤・・・デヒドロ酢酸ソータ、女息合酸ソーダ
、2−2リジンチオ ールオキサイド・ナトリウム 塩、1.2−ペンズイソテアサ リン−3−オン・ナトリウム 塩等が用いられているが、こ れらのナトリウム塩に賛えて ホスホニウム環そ用いる。
界面活性剤・・・ドデシルベンゼンスルフォノ酸・ナト
リウム垣等アニオン 界面活性剤のすh IJウムの代 りにホスホニウムを用いる。
−l−レー トil・・・EDTA三ナトリウム塩の代
りにホスホニウム塩を用いる。
ホスホニウムイオンをインク組成物に添加するには、p
H値の調整剤として水酸化ホスホニウムまたは炭酸ホス
ホニウムとして添加するか、あるいはスルホン酸、カル
ボン酸等の酸性基を含む染料のカウンターイオンとして
添加するのが最も好ましい。pH調整剤として用いても
、他の染料等のインク原料のカウンターイオンとして用
いても、ホスホニウムイオンのほとんどはインク中で解
離して(R,IR,R,R,P )  として存在する
ことには変わりなく、ただ友釣な点で通常インク中の湯
イオンは染料のカウンターイオンとして存在するもの力
S最も多い。
インク中に含まれるホスホニウム以外のNa 。
K、NH4等のイオンは出来る映り少ない方か本発明の
効果は大きいので、目的に応じて上記のいずれか、又は
他の方法により染料のカウンターイオン(陽イオン)を
ホスホニウムに^えて圧用すること力5好ましい。
〔染料成分〕
本発明に用いられる染料成分としては、−8o、H。
−COOH、−OH等の酸性−jf5を有する染料であ
る。
これらの染料の具体例としては、カラーインデックスに
よる分類によるところの酸性染料、直接染料、反応性染
料力3挙げられる。
より具体的な例として酸性染料としてはCI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142、CI
アシッドレッド35、CIアシッドレッド42.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249、CIアシ
ッドレッド254、C!I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59、CIアシッド
ブルー93、CIアシッドブルー249、CIアシッド
ブラック2等力jある。
直接染料としてはCIダイレクトイエロー3人CIダイ
レクトイエロー4へ CIダイレクトイ二〇−50、C
Iダイレクトイエロー86、CIダイレクトイエロー1
44、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タイレクトレッド227、CI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200、
CIダイレクトブルー201、CIダイレクトブルー2
02、CIダイレクトブラック19、CIダイレクトブ
ラック22.CIダイレクトブランク32.CIダイレ
クトブラック38、CIダイレクトブラック511CI
ダイレクトブランク154が挙げられ、反応性染料とし
てはCI IJ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(ま一般に市販されているものであるか、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。
染料の中で特に好ましいのは耐水性に優れた直換染料、
1分子中に4個以上のスルフォン酸基を含まない染料、
トリスアゾ、テトラキスアゾ染料等の比較的分子量の高
い染料である。これらの染料を用いて本発明を実施する
ことにより、優れた耐水性の画像が得られ、本発明をよ
り効果的にすることかできる。
〔湿潤剤成分〕
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
る力5、インク物性を所望の値に病弊するため、インク
の乾燥8防止するため、染料の溶解性を向上するため等
の目的で、下記の水溶性有機溶媒と水とを混合して湿潤
剤成分として使用する。
すfi b チ、エチレングリコール、ジニナレングリ
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−ルモノプチルエーテル、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、N−メチル
−2−ピロリドン、2−ピロリドン、l、3−ジメチル
イミダゾリジノン、ジメナルホルムアミド、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、
ポリエチレングリコール200〜6001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、1,3−ジメチルイミダゾリジ
ノンであり、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8得ることか
比来る。
〔その他のj)S加物〕
本発明のインクには上記染料、溶剤の他に下記のような
添加剤を加えるこおができる。
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11ウム咎か本発明に使用できる。
キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢
rβ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故ナトリウム、ウラミルニ酢酵ナト
リウムなど力Sある。
防請剤としては、h′Ijえば、酸性亜硫酸基、チオ硫
酸ナトリウム、チオグリコール酸アンモン、ジイソゾロ
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力
5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ができる。
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、添加蛍を少なくするか、又は陽イ
オンを水素イオン又は4級ホスホ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級ホスホニウムイオンとなることか好ましい。
本発明を下記の実施例によってさらに詳しく説明するか
、本発明はさらに限定されるものでないことを理解すべ
きである。
実施例1 ダイレクトブラック154(日本化薬社製)の15wt
チ水浴液を作製し、この溶液に濃塩酸を加えて液のpH
値力jQ、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回株返し、最終的に得られた染料の
改型遊離体を真空乾燥器で乾燥し、固型物として染料を
得た。
次にこの暇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傅レジエチレ
ングリコール        10Wtチドリエチレン
グリコール         7wt%N−メチル−2
−ピロリドン       8wtチ(例示6のイオン
)10%水溶液9.8 w t%2−ピリジンチオール
−1− オキサイドナトリウム塩       0.2wt%イ
#製水            残量インクの物性値は
表面張力は53.2 dyne / an(25℃)、
粘度2.10c、p (30℃)、pH10,2(25
℃)であった。また、インク中のナトリウムtFi−発
光分析にてdill定した結果、ホスホニウムイオンは
インク中全陽イオンの74チであることのS判った。
このインクを5台のリコー畏ワードプロセッサリポート
5600J用インクジェットプリンタに充填し、印字を
行なったところ鮮明な画1家か得られた。
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℃、65%相体湿度の室に
使用せず、6か月間放置した後、印字を行なったところ
、正常な印字か可能であった。
比較例1 実施flJ 1のトリメチルモノエタノールホスホニウ
ムハイドロオキサイドに代入て水酸化ナトリウムを0.
32係そ添刃口し、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5 S5 d
yne / cm (25℃)、粘度Z10c、p(3
0℃)、pH10,1であった。
このインクを用いて実り例1と同様に試験を行ったとこ
ろ、初期の印写は正常に行われ鮮明な画像か得られた力
3.6か月数直後は、5台中4台のプリンターでプリン
ター中に設ヴられている噴射位置検出装置により噴射位
置力’Ffsl定範囲内に入らないことが検出され、印
字かできなかった。
比較例2 実施例1のトリメチルモノエタノールホスホニウムハイ
ドロオキサイドに代えて、水酸化アンモニウムの3 w
t%水溶gそインク中に4.1wt%添加(実施例1の
トリメチルモノエタノールホスホニウム、比較例1の水
酸化ナトリウムとほぼ同一のモル数を添加)したインク
を作製した。
このインクの物性値は表面強力5a5dyne / a
n(25℃〕、粘度112c、p (30℃)、pH8
,8(25℃)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1象力j得られたが、6か病後は5台の
全部のプリンター力1目詰りして作動しなかった。
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200L )を実施例1と同様に処理して、ば型の
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)          4wt%グリセリン ポリエチレングリコール200    15wt%ジエ
チレングリコールモツプチルエーテル5wt% 20チ水溶液    4.04wt% デヒドロ酢酸ソーダ          0.5 w 
tチ鞘製水            残量 比較例3〜5 実り例2のテトラエチルホスホニウムハイドロオキサイ
ドに代えてそれぞれ水数化ナトリウム、ホスホニウム、
トリエチルアミンをそれぞれテトラエチルホスホニウム
ハイドロオキサイドと当モル数たけ加えたインクを作製
した。
実施例2および比較例3〜5を実施9111.1!: 
P1様に6か月数直後の吹出特性を試験した結果を表1
に示す。表Iにおいて話りカS○のものは噴出したもの
、×は噴出しな力)つたものである。
噴出したものの中で吹出位置で印字可Nεの範囲であっ
たものは噴射位置を○、範囲を越えたものを×とした。
また、実施例2のインク中のテトラエチルホスホニウム
塩はインク中の全1Mイオンの72襲で、あった。
(以下余白) 実施例3 染料ダイレクトブラック154(酸型)  4wt−%
ジエチレングリコール        15wt%N−
メチル−2−ピロリドン     10wtチポリエチ
レングリコール200     5wt%テトラプロピ
ルホスホニウムハイドロ オキサイド 20%水溶液     8.9wtチ稍製
氷            残量 を混合してインクを作製した。
そして、外観か第1図、断面力5第2図に示すようなニ
ッケル製ノズル(直径30μm)を用意した。1はノズ
ル孔、2は試験インクを示す。
これを用いpHHIO20に調製した炭酸ナトIJウム
、炭酸水素ナトリウムの緩衝水m叡を圧力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71)ら50m!I+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1ptマイクロシ
リンダで付着させ、そのノズル%50℃、25%几Hに
調整した恒已恒湿器VC5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。
吐出量が乾燥前よりも2%以上減っているものそ×、ま
ったく吐出しないものを××、吐出量変化力32%未満
のものを○とした。また吐出したもののうち吐出位置変
化かlll1l+未満のものを○、1〜3mのものを×
、3鵡以上のものを××と判定した。
比較例6〜11 実施例3のテトラプロピルホスホニウムハイドロオキサ
−fドに代えて、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、テトラブチルホスホ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91111は染料が溶解せず、インクの濾過かでき
ず、印字かできない。
実施例4 実施例3のテトラプロピルホスホニウムハイドロオキサ
イドに代えて、テトラメチルホスホ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。
実力巧十?15 実励例3のテトラプロピルホスホニウムハイドロオキサ
イドに代えて、トリノチルモノエチルホスホニウムハイ
ドロオキサイドを用い実施例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 (km )    3wt
%ジエチレングリコール        15wt%エ
チレングリコールフェニルエーテル 3wt%ポリエチ
レングリコール200    10wt%テトラメチル
ホスホニウムハイドロ オキサイド 20wt%水溶奴    2.4 wt%
柁製氷           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級ホスホニウムイオンは53チであった。
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12 実施例6のテトラメチルホスホ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13 実施例6のテトラメチルホスホ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。
(以下余白) 実施例7 下記構造式を有する染料(夏)    3wt%ポリエ
チレングリコール200    25wt%テトラメチ
ルホスホニウムハイドロ オキサイド 20wtチ水溶液    28wtチ2−
チリ−ンチオールー1−オキサ イドナトリウム塩          0.3wtチ梢
襄水            残量 上記組成のインクを調整した。このインクを用いて実施
例3と同様の試験を行なった。vi来を表3に示す。
比較例14 実施例7におけるテトラメチルホスホニウムハイドロオ
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′t?、3に示す。
効果 以上述べたように、本発明の水性インク組成物によれば
、長期間使用を停止しても目詰りせず、印字を女定に行
うこと力3できる。
【図面の簡単な説明】
811図は実施例、比較例のテストに用いたノズルの用
祝図、第2図は同断面図を示す。 1・・・ノズル孔    2・・・試朕インク特iff
:出順人 株式会社 リ コ −ミi:1f旨。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、下記一般式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (ただし、R_1〜R_4は置換又は無置換のアルキル
    基、置換又は無置換のフェニル基を表わす。) で表わされる4級ホスホニウムイオンを含有する水性イ
    ンク組成物。
JP19251386A 1986-08-15 1986-08-15 水性インク組成物 Expired - Lifetime JPH07116399B2 (ja)

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