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JP2005220298A - インクジェットインクおよびインクジェット記録方法 - Google Patents

インクジェットインクおよびインクジェット記録方法 Download PDF

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JP2005220298A
JP2005220298A JP2004031740A JP2004031740A JP2005220298A JP 2005220298 A JP2005220298 A JP 2005220298A JP 2004031740 A JP2004031740 A JP 2004031740A JP 2004031740 A JP2004031740 A JP 2004031740A JP 2005220298 A JP2005220298 A JP 2005220298A
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solvent
paper
inkjet
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JP2004031740A
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English (en)
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Kenichi Okubo
賢一 大久保
Hirotaka Iijima
裕隆 飯島
Teruyuki Fukuda
輝幸 福田
Yasuhiko Kawashima
保彦 川島
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Abstract

【課題】 普通紙上での文字再現性が良好であり、記録媒体の裏抜け、記録後のカールにが抑制され、普通紙上での浸透・乾燥が早く、高速印字特性に優れたインクジェットインクおよび該インクジェットインクを用いたインクジェット記録方法を得ることにある。
【解決手段】 着色剤および溶媒を含有するインクジェットインクにおいて、該インクジェットインクに含まれる溶媒について下記の式(1)、(2)で定義されるΣSを求めたとき、その値が6以上、35未満であり、かつ溶媒が水を10質量%以上、45質量%未満含有することを特徴とするインクジェットインク。式(1)S=H/M×1000 H:1分子当たりの水酸基とアミノ基の総数 M:分子量、式(2)ΣS=S1×C1+・・・+Sn×Cn1:溶媒1のS、C1:溶媒1のインク中の質量分率 Sn:溶媒nのS、Cn:溶媒nのインク中の質量分率
【選択図】 なし

Description

本発明は、普通紙での文字再現性、裏抜け、カール等のおこりにくく、かつ、紙上での浸透、乾燥の速い、高速印字性に優れたインクジェットインクおよび該インクジェットインクを用いたインクジェット記録方法に関する。
近年、インクジェット記録方式は簡便・安価に画像を作成出来るため、写真、各種印刷、マーキング、カラーフィルター等の特殊印刷など、様々な印刷分野に応用されてきている。特に、微細なドットを出射、制御する記録装置や、色再現域、耐久性、出射適性等を改善したインク及びインクの吸収性、色材の発色性、表面光沢などを飛躍的に向上させた専用紙を用い、銀塩写真に匹敵する画質を得ることも可能となっている。
しかしながら、専用紙を必要とするインクジェットシステムでは、用いることのできる記録媒体が制限されること、記録媒体のコストアップ等が問題となる。
一方、オフィスにおいては、記録媒体(例えば、普通紙、コート紙、アート紙、普通紙両面印刷等)の制約を受けずに高速でフルカラー印字が行えるシステムのニーズが益々高まりつつある。
インクジェットインクの組成についても、高速で印字でき、普通紙での文字再現性がよくカールが起こりにくい、また紙への浸透が速く乾燥が速い等の観点で種々の検討が行われてきた。
高速で印字を行うことのできる、ソルベント系インクも検討されている。即ち、揮発性溶媒を含有して乾燥性を高めた油性インク(ソルベント系インクジェットインク)を用いることで、普通紙に印字しても、記録媒体への浸透が速く乾燥時間が短く、記録媒体のカール等が生じず、高速な印字が可能である。しかしながらソルベント系インクは、普通紙媒体への浸透性が強いため、文字再現性が悪いこと、および記録媒体の裏にインクが抜けて、裏からみえてしまう現象である所謂裏抜けする欠点がある。
一方、水の含有量が多い水性インクを用いた場合、普通紙上に於いて、文字再現性が良好であり、前記の裏抜けについても良好であるが、インク中の水による乾燥時間が長いため、高速印字には不適であること、また、水系インクにおいては、記録媒体にカールが生じやすい欠点がある。
上記課題に対し、ブリストウ法における記録媒体への濡れ時間と吸収係数を規定し、浸透性を改良したインクを用いるインクジェット記録方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、この方法では、インク中の色剤も同時に普通紙内部に浸透してしまうため、画像濃度の低下やインクの裏抜けが大きくなり、特に、両面印刷には適性を有していないという欠点を抱えている。
また、特定のアミド化合物、ピリジン誘導体、イミダゾリン化合物または尿素化合物をカール防止剤として含有するインクジェットインクが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、この方法では、インク液の乾燥に伴い、記録ヘッドのノズル部で目詰まりを起こしやすいという問題を有している。
また、上記カールを改良する方法として、画像印字面の裏面側に、水を含む溶液を付与してカールバランスを適正化するインクジェット記録方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。しかしながら、この方法では、両面記録適性を有していないこと、普通紙へのインク及びカールバランス液の付着量の増加に伴い、普通紙の強度が低下し、搬送時にジャミング等を生じやすい欠点があった。
上記のように普通紙記録に於いては裏抜けとカールはトレードオフの関係にあり、これまでこれらの特性を充分に満足するインクはなかった。
特開平10−316915号公報 特開平9−176538号公報 特開平10−272828号公報
従って本発明は、普通紙上での文字再現性が良好であり、記録媒体の裏抜けが抑制され、しかも記録後のカールについても抑制され、普通紙上での浸透・乾燥が早く、高速印字特性に優れたインクジェットインクおよび該インクジェットインクを用いたインクジェット記録方法を得ることにある。
本発明の上記目的は以下の手段により達成される。
(請求項1)
着色剤および溶媒を含有するインクジェットインクにおいて、
該インクジェットインクに含まれる溶媒について下記の式(1)、(2)により定義されるΣSを求めたとき、その値が6以上、35未満であり、かつ、溶媒が水を10質量%以上、45質量%未満含有することを特徴とするインクジェットインク。
式(1) S=H/M×1000
H:溶媒1分子当たりの水酸基とアミノ基の総数
M:溶媒の分子量
式(2) ΣS=S1×C1+S2×C2+S3×C3・・・+Sn×Cn
1:溶媒1のS、C1:溶媒1のインク中の質量分率
n:溶媒nのS、Cn:溶媒nのインク中の質量分率
(請求項2)
前記式(2)により定義されるΣSの値が6以上、25未満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インク。
(請求項3)
界面活性剤を含有し、該界面活性剤の含有量が1質量%未満であることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェットインク。
(請求項4)
界面活性剤の含有量が0.1質量%未満であることを特徴とする請求項3に記載のインクジェットインク。
(請求項5)
前記式(1)により定義されるSの値が25以上、55未満である溶媒の含有量の合計が10質量%未満であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
(請求項6)
前記式(1)により定義されるSの値が25以上、55未満である溶媒の含有量の合計が5質量%未満であることを特徴とする請求項5に記載のインクジェットインク。
(請求項7)
表面張力が25mN/m以上、35mN/m以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
(請求項8)
着色剤として顔料を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
(請求項9)
請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェットインクをインクジェットヘッドにより吐出し、普通紙に印字することを特徴とするインクジェット記録方法。
(請求項10)
請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェットインクをインクジェットヘッドにより吐出し、副走査方向に対して5m/分以上の記録速度で印字することを特徴とするインクジェット記録方法。
(請求項11)
請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェットインクをインクジェットヘッドにより吐出し、被記録媒体の両面に印字することを特徴とするインクジェット記録方法。
本発明により、普通紙上に於いて、高速印字が出来、カールが、裏移りが共に少なく、優れた印字品質を得ることの出来るインクジェットインクおよび該インクジェットインクを用いたインクジェット記録方法が得られる。
次に本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
前記のように普通紙記録に於いては裏抜けとカールはトレードオフの関係にあり、水の含有量が多い水系インクは文字再現性・裏抜け抑制は良好なものの、カールが生じ易い欠点がある。一方で、水を含有しない油系インクにおいてはカールは生じ難いものの、文字再現性が悪くインクの裏抜けを起こしやすい。
本発明者等は、インクジェットインクに含まれる溶媒について、水の含量を制御すること、およびインクに用いられる各溶媒の特性を各溶媒の構造に関連するバラメータを用い選択することにより、前記トレードオフの関係を解消できる普通紙に用いても良好な印字特性を得ることの出来るインクジェットインクを得ることが出来た。即ち、着色剤および溶媒を含有するインクジェットインクにおいて、インク溶媒が水を10質量%以上、45質量%未満含有し、かつ、該インクジェットインクに含まれる溶媒について下記の式(1)、(2)により定義されるΣSを求めたとき、その値が6以上、35未満、より好ましくは、6以上、25未満である場合に該インクジェットインクは良好な文字再現性を示し、裏抜けが防止され、かつ、普通紙に於いてカールが抑制できることをみいだした。
インクにおける水の含有量を10質量%以上とすることにより、良好な文字再現性を示し、裏抜けが防止され、さらに、水の含有量を45質量%未満、また下記の式(1)、(2)により定義される溶媒のパラメーターΣSを6以上、35未満、より好ましくは、6以上、25未満とすることによって、カールが防止できる。
式(1) S=H/M×1000
ここに於いて、H:溶媒1分子当たりの水酸基とアミノ基の総数 M:溶媒の分子量である。
式(2) ΣS=S1×C1+S2×C2+・・・+Sn×Cn
ここに於いて、S1:溶媒1のS、C1:溶媒1のインク中の質量分率 S2:溶媒2のS、C2:溶媒2のインク中の質量分率 Sn:溶媒nのS、Cn:溶媒nのインク中の質量分率である。
(S値について)
上記のS値について、具体的に説明する。
S値は、前記の定義の通り、水酸基(−OH)、アミノ基(−NH−,−NH2,−N+3(アンモニオ基))の基を、何れも1つとしてその数をカウントする。
例えば、エチレングリコールは、
HO−CH2CH2−OH であり、水酸基(−OH)は2個、アミノ基等は0個、分子量は62.1であり、S値は、
2÷62.1×1000=32.2
トリエタノールアミンは、
N(CH2CH2OH)3 であり、水酸基(−OH)は3個、アミノ基等はなし、分子量は149であり、S値は、
3÷149×1000=20.1
2−ピロリドンは、
(−C(=O)−NH−CH2CH2CH2−) であり、アミノ基(−NH−)が1個、分子量は85.1であり、S値は、
1÷85.1×1000=11.7
水は、
H−O−H であり、水酸基(−OH)が1個(と定義する)、分子量が18であり、S値は、
1÷18×1000=55.6
上記のように有機溶媒或いは水のS値を以上のように計算できる。
本発明に於いてはこのように計算したインク中で用いる各溶媒のS値を求め、これに基づき、前記のようにインク中の溶媒のΣSを所定の範囲となるように溶媒および溶媒比を選択し、また、水の含有量を一定の範囲に制御することで、本発明の目的とするインクジェットインクが得られる。好ましくは、これらに加え、活性剤或いは、S値の大きい溶媒の量を一定以下に抑えることでさらに好ましい効果が得られる。
本発明のインクジェットインク(以下単にインクともいう)に於いては、インク中の界面活性剤の含有量も前記の裏抜けとカールに関係しており、好ましくは界面活性剤の含有量は、1質量%未満、より好ましくは0.1質量%未満である。
また、前述の式(1)におけるS値が25以上、55未満となる溶媒の含有量もカールと相関があり、インクにおけるその含有量の合計が10質量%未満、好ましくは5質量%未満であることが好ましい。これら活性剤、溶媒の総含有量が多いとカールをおこし易く、界面活性剤や、前記のS値が25以上、55未満の溶媒は、紙の繊維であるセルロースと水素結合によって相互作用しやすく、それによりカールが生じるものと推定している。
また、本発明のインクは浸透性、乾燥性が共に優れていることが特徴の1つである。近年、被記録媒体と同じ幅をもつ所謂ラインヘッドが開発されており、従来のシャトル型ヘッドに比較して高速に印字することが可能となった。このような記録装置では、排紙した印刷物を重ねたときに前の印字部分が裏面に転写してしまうことが問題となりやすく、インクにも早い浸透性、速乾性が求められる。本発明のインクは、浸透性がよく、速乾性であり記録媒体表面上にインクが残る時間が短く、前述のような記録速度が高速な印刷方法において特に高い適性を示す。即ち副走査方向(紙送り方向)に対し5m/分以上の記録速度で印字する際に適性を有する。
また、被記録媒体の両面に印刷を行う場合にも、本発明のインクは有効である。両面印刷では、片面に印字した後に被記録媒体を裏返し、印字面を下にして搬送することが多いが、本発明のインクは前記特性を有しているため、搬送不良が生じたり搬送ベルトがインクで汚染されることがない。
本発明のインクに於いては、水が前記の規定量より少ないと裏抜け・文字の滲みが多くなり、規定量より多いとカールが起こりやすい。ΣSについては、これが小さいと系が疎水的となり、水を充分に溶解できずインクが作成できない、大きすぎるとカールが生じやすい。
通常インクジェットインクの表面張力は37mN/m〜55mN/mの範囲であるが、本発明に於いては、特に25〜35mN/mの範囲内が好ましく、普通紙に於いて、浸透性がよく、より乾燥性に優れたインクとなる。これにより前記のラインヘッド等の高速印字の出来るヘッドを用いて、普通紙に印字する際に、必要な浸透性と、乾燥性、また同時に裏移りや裏抜け等のない高速印字に適したインクとなる。表面張力の測定方法は、ウイルヘルミー型表面張力計により、相対湿度55%23℃の環境で測定する。
本発明のインクジェットインクは、前記の溶媒中に着色剤、さらに、後述するような添加剤を必要に応じ含有しなるものであり、本発明に用いられる着色剤の色相としてはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ブルー、グリーン、レッドが好ましく用いられ、特に好ましくはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各着色剤である。
本発明に於いては、着色剤が水溶性染料である染料インク、或いは着色剤がインクジェットインクを構成する溶媒に不溶であり微細な分散系を形成する顔料である顔料インク、また、着色剤が着色した高分子ポリマーの分散体からなる分散インクであっても基本的には、前記の如く、その溶媒系に注目して、前記の式(1)、(2)そして、水の含有量等を前記の範囲で制御することによって達成される効果であるから、着色剤の種類には限定はされず、種々のインクジェットインクに適用できる。
本発明で用いることのできる水溶性染料としては、アゾ染料、メチン染料、アゾメチン染料、キサンテン染料、キノン染料、フタロシアニン染料、トリフェニルメタン染料、ジフェニルメタン染料等を挙げることができ、その具体的化合物としては、例えば、特開2002−264490号公報に例示した染料を挙げることができる。
また、前記ポリマー等と共に着色微粒子を形成し着色剤となる油溶性染料については通常カルボン酸やスルホン酸等の水溶性基を有さない有機溶剤に可溶で水に不溶な染料、例えば分散染料等が選ばれる。また、水溶性染料を長鎖の塩基と造塩することにより油溶性を示す染料も含まれる。例えば、酸性染料、直接染料、反応性染料と長鎖アミンとの造塩染料が知られている。
しかしながら、本発明に於いては、着色剤としては顔料を用いることが好ましく、前記溶媒系に溶解度を有しない顔料が、その溶剤系の前記のような普通紙(セルロース)への水素結合等の親和性が、着色剤によって余り変化することが少なく、制御が容易であり好ましい。
本発明において使用できる顔料としては、従来公知のものを特に制限なく使用でき、水分散性顔料、溶剤分散性顔料等何れも使用可能であり、例えば、不溶性顔料、レーキ顔料等の有機顔料及び、カーボンブラック等の無機顔料を好ましく用いることができる。
不溶性顔料としては、特に限定するものではないが、例えば、アゾ、アゾメチン、メチン、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、キナクリドン、アントラキノン、ペリレン、インジゴ、キノフタロン、イソインドリノン、イソインドリン、アジン、オキサジン、チアジン、ジオキサジン、チアゾール、フタロシアニン、ジケトピロロピロール等が好ましい。
好ましく用いることのできる具体的顔料としては、以下の顔料が挙げられる。
マゼンタまたはレッド用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
オレンジまたはイエロー用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー15:3、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
グリーンまたはシアン用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
以上の他にレッド、グリーン、ブルー、中間色が必要とされる場合には以下の顔料を単独あるいは併用して用いることが好ましく、例えば
C.I.Pigment Red209、224、177、194;
C.I.Pigment Orange43;
C.I.Vat Violet3;
C.I.Pigment Violet19、23、37;
C.I.Pigment Green36、7;
C.I.Pigment Blue15:6;
等が用いられる。
また、ブラック用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブラック1、C.I.ピグメントブラック6、C.I.ピグメントブラック7等が挙げられる
本発明で用いられる顔料は、分散剤及びその他所望する諸目的に応じて必要な添加物と共に分散機により分散して用いることが好ましい。分散機としては従来公知のボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル、ペイントシェーカー等を用いることができる。
本発明に於いて、前記顔料の分散において、高分子分散剤を用いることができる。本発明に用いられる高分子分散剤としては、アクリル酸エステル共重合体、スチレン・アクリル酸エステル共重合体等、部分鹸化ポリビニルアルコールをアセタール化させたブチラール樹脂、酢酸ビニル共重合体などの樹脂などがあり、ポリエチレングリコール等のアルキレングリコール樹脂、ロジン系樹脂、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ステアリルアミンアセテート、顔料誘導体等も挙げることができる。特に、アクリル酸エステル共重合体、スチレン・アクリル酸エステル共重合体、ブチラール系樹脂、ポリビニルアルコールトリエチレングリコールが好ましい。
これらの例としては、エスレックBL−1、BM−1等(ブチラール樹脂;積水化学製)、ポリエチレングリコールPEG6000S(三洋化成社)、アクリル系樹脂Collacral P(BASF製)。ロジン系樹脂;ライムレジン(荒川化学工業社製)、ポリアクリル酸ナトリウムAcrysol GS(Rohm&Haas社製)、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
また、前記以外の具体例としては、以下のものも挙げられる。
BYK Chemie社製「Anti−Terra−U(ポリアミノアマイド燐酸塩)」、「Anti−Terra−203/204(高分子量ポリカルボン酸塩)」、「Disperbyk−101(ポリアミノアマイド燐酸塩と酸エステル)、107(水酸基含有カルボン酸エステル)、110(酸基を含む共重合物)、130(ポリアマイド)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共重合物)」、「400」、「Bykumen」(高分子量不飽和酸エステル)、「BYK−P104、P105(高分子量不飽和酸ポリカルボン酸)」、「P104S、240S(高分子量不飽和酸ポリカルボン酸とシリコン系)」、「Lactimon(長鎖アミンと不飽和酸ポリカルボン酸とシリコン)」。
また、Efka CHEMICALS社製「エフカ44、46、47、48、49、54、63、64、65、66、71、701、764、766」、「エフカポリマー100(変性ポリアクリレート)、150(脂肪族系変性ポリマー)、400、401、402、403、450、451、452、453(変性ポリアクリレート)、745(銅フタロシアニン系)」、共栄社化学社製「フローレンTG−710(ウレタンオリゴマー)」、「フローノンSH−290、SP−1000」、「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合物)」、楠本化成社製「ディスパロン KS−860、873SN、874(高分子分散剤)、#2150(脂肪族多価カルボン酸)、#7004(ポリエーテルエステル型)」が挙げられる。
更に、花王社製「デモールRN、N(ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)、MS、C、SN−B(芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)、EP」、「ホモゲノールL−18(ポリカルボン酸型高分子)」、「エマルゲン920、930、931、935、950、985(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)」、「アセタミン24(ココナッツアミンアセテート)、86(ステアリルアミンアセテート)」、ゼネカ社製「ソルスパーズ5000(フタロシアニンアンモニウム塩系)、13240、13940(ポリエステルアミン系)、17000(脂肪酸アミン系)、24000、32000」、日光ケミカル社製「ニッコール T106(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート)、MYS−IEX(ポリオキシエチレンモノステアレート)、Hexagline 4−0(ヘキサグリセリルテトラオレート)」等が挙げられる。
前記高分子分散剤としては、分子量が2,000〜100,000、好ましくは3,000〜10,000のものを使用することが分散安定性の面から好ましい。これらの樹脂は、顔料に対し、0.1質量%〜100質量%程度、好ましくは、1質量%〜60質量%の範囲で用いるのが好ましい。多くなるとインクの粘度が上昇する。尚、本発明に於ける分子量の測定は、高温GPC(ゲル パーミィエイション クロマトグラフィー)を用い、分子量を普遍校正法によるポリスチレン絶対分子量換算で求めた数平均分子量である。
本発明のインクに使用する顔料分散体の平均粒径は、10nm以上200nm以下であることが好ましく、10nm以上100nm以下がより好ましく、10nm以上50nm以下がさらに好ましい。顔料分散体の平均粒径が100nmを越えると、分散が不安定となり。また、顔料分散体の平均粒径が10nm未満になっても顔料分散体の安定性が悪くなりやすく、インクの保存安定性が劣化しやすくなる。
顔料分散体の粒径測定は、光散乱法、電気泳動法、レーザードップラー法等を用いた市販の粒径測定機器により求めることが出来る。また、透過型電子顕微鏡による粒子像撮影を少なくとも100粒子以上に対して行い、この像をImage−Pro(メディアサイバネティクス製)等の画像解析ソフトを用いて統計的処理を行うことによっても求めることが可能である。
本発明のインクジェットインクにおいて、分散時の添加剤としてまた界面活性剤を用いることができる。本発明に用いられる界面活性剤としては陽イオン性、陰イオン性、両性、非イオン性のいずれも用いることができる。界面活性剤の添加量としては、前記のように本発明のインクに於いては表面張力が25mN/m〜55mN/mさらに好ましくは、25〜35mN/mの範囲とするように調整することが好ましい。
陽イオン性界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、等が挙げられる。
陰イオン性界面活性剤としては、脂肪酸石鹸、N−アシル−N−メチルグリシン塩、N−アシル−N−メチル−β−アラニン塩、N−アシルグルタミン酸塩、アシル化ペプチド、アルキルスルフォン酸塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、アルキルスルホ酢酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、N−アシルメチルタウリン、硫酸化油、高級アルコール硫酸エステル塩、第2級高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、第2級高級アルコールエトキシサルフェート、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、モノグリサルフェート、脂肪酸アルキロールアミド硫酸エステル塩、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。
非イオン活性剤としては、ポリオキシエチレン2級アルコールエーテル、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ステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体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、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアミンオキサイド、アセチレングリコール、アセチレンアルコール等が挙げられる。
また、インク吐出後のインク液滴のメディア中への浸透を加速するために界面活性剤を使用することが好ましく、そのような界面活性剤としては、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、上記の分散時の添加剤として使用する界面活性剤と同様のものが用いることができる。
本発明のインクは、前記のように溶媒として、水または水溶性有機溶媒を主な液媒体成分とする。即ち、インク溶媒が水を10質量%以上、45質量%未満含有し、かつ、該インクジェットインクに含まれる溶媒について前記の式(1)、(2)により定義されるΣSを求めたとき、その値が6以上、35未満である場合、即ち、用いた溶媒の前記S値及びインク中の質量分率CからΣSを計算して、これらの値が前記の範囲にあるように溶媒を用いることにより本発明の効果が得られる。
これらインク溶媒として用いられる有機溶媒は、以下の水溶性有機溶媒から選ばれる。アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等)、多価アルコール類(例えば、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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール等)、多価アルコールエーテル類(例えば、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、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フェニルエーテル、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、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピ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ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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、トリ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ジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等)、アミン類(例えば、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、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、モルホリン、N−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等)、アミド類(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等)、複素環類(例えば、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−シクロヘキシル−2−ピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等)、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシド等)、スルホン類(例えば、スルホラン等)、スルホン酸塩類(例えば1−ブタンスルホン酸ナトリウム塩等)、尿素、アセトニトリル、アセトン等を挙げることができるが、本発明においては、アルキレングリコールモノエーテル類またはアルカンジオール類であることが好ましく、より好ましくは、アルキレングリコールモノエーテル類としては、エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、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ブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテルであり、アルカンジオール類としては1,2−ヘキサンジオール、あるいは1,2−ペンタンジオールであり、特に好ましくは、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ペンタンジオールが好ましい。特にそれらの水溶性有機溶媒(水を溶媒として含む場合にはこれに加えて水も含める)をインク中に前記ΣSが6以上、35未満となるように含有する。
インク中の上記水溶性有機溶媒の総含有量は、用いる溶媒の前記S値によっても異なり一概には特定できないが、水溶性有機溶媒及び水からなるインク溶媒のうち、一般には大凡40〜95質量%、特に60〜90質量%が好ましい。
また、本発明のインクジェットインク中には、インクの多価金属イオンであるカルシウムイオン、マグネシウムイオン及び鉄イオンの総含有量が、10ppm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5ppm、特に好ましくは0.1〜1ppmである。
インクジェットインク中の多価金属イオンの含有量を、上記で規定した量とすることにより、高い分散安定性を有するインクを得ることができる。本発明に係る多価金属イオンは、硫酸塩、塩化物、硝酸塩、酢酸塩、有機アンモニウム塩、EDTA塩等に含有されている。
本発明のインクジェットインクでは、上記説明した以外に、必要に応じて、出射安定性、プリントヘッドやインクカートリッジ適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、公知の各種添加剤、例えば、粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防ばい剤、防錆剤等を適宜選択して用いることができ、例えば、流動パラフィン、ジオクチルフタレート、トリクレジルホスフェート、シリコンオイル等の油滴微粒子、特開昭57−74193号、同57−87988号及び同62−261476号に記載の紫外線吸収剤、特開昭57−74192号、同57−87989号、同60−72785号、同61−146591号、特開平1−95091号及び同3−13376号等に記載されている退色防止剤、特開昭59−42993号、同59−52689号、同62−280069号、同61−242871号及び特開平4−219266号等に記載されている蛍光増白剤等を挙げることができる。
本発明のインクジェットインクを吐出して画像形成を行う際に、使用するインクジェットヘッドはオンデマンド方式でもコンティニュアス方式でも構わない。又吐出方式としては、電気−機械変換方式(例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等)、電気−熱変換方式(例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット(R)型等)
等など何れの吐出方式を用いても構わない。
本発明のインクジェットインクを用いた画像形成方法においては、例えば、インクジェットインクを装填したプリンター等により、デジタル信号に基づきインクジェットヘッドよりインクを液滴として吐出させインク受容体に付着させることで、例えばインクジェット画像記録媒体上にインクジェット記録画像が形成されたインクジェットプリントが得られる。
インクジェット画像記録媒体としては、例えば、普通紙、コート紙、キャストコート紙、光沢紙、光沢フィルム、OHPフィルムのいずれも使用することができ、高画質な画像を得るためには支持体の上に例えば多孔質層が形成されている所謂空隙層を有する記録液受容層が塗布された記録媒体を用いてもよいが、コピー紙等事務用紙に代表される普通紙であることが、安価であること、また本発明のインクジェットインクに用いる記録媒体として、インクの特性を充分に発揮(印字品質がよく、裏抜けがないまた、印字後に皺やカールが少ない)できるため好ましい。
普通紙とは、非塗工用紙、特殊印刷用紙及び情報用紙の一部に属す、80〜200μmの非コート紙が望ましい。本発明の普通紙としては、例えば、上級印刷紙、中級印刷紙、下級印刷紙、薄様印刷紙、微塗工印刷用紙、色上質紙等特殊印刷用紙、フォーム用紙、PPC用紙、その他情報用紙等があり、具体的には下記する用紙及びこれらを用いた各種の変性/加工用紙があるが、本発明は特にこれらに限定されるものではない。
上質紙および色上質紙、再生紙、複写用紙・色もの、OCR用紙、ノーカーボン紙・色もの、ユポ60、80、110ミクロン、ユポコート70、90ミクロン等の合成紙、その他片面アート紙68kg、コート紙90kg、フォームマット紙70、90、110kg、発泡PET38ミクロン、みつおりくん(以上、小林記録紙)、OK上質紙、ニューOK上質紙、サンフラワー、フェニックス、OKロイヤルホワイト、輸出上質紙(NPP、NCP、NWP、ロイヤルホワイト)OK書籍用紙、OKクリーム書籍用紙、クリーム上質紙、OK地図用紙、OKいしかり、きゅうれい、OKフォーム、OKH、NIP−N(以上、新王子製紙)、金王、東光、輸出上質紙、特需上質紙、書籍用紙、書籍用紙L、淡クリーム書籍用紙、小理教科書用紙、連続伝票用紙、上質NIP用紙、銀環、金陽、金陽(W)、ブリッジ、キャピタル、銀環書籍、ハープ、ハープクリーム、SKカラー、証券用紙、オペラクリーム、オペラ、KYPカルテ、シルビアHN、エクセレントフォーム、NPIフォームDX(以上、日本製紙)、パール、金菱、ウスクリーム上質紙、特製書籍用紙、スーパー書籍用紙、書籍用紙、ダイヤフォーム、インクジェットフォーム(以上、三菱製紙)、金毯V、金毯SW、白象、高級出版用紙、クリーム金毯、クリーム白象、証券・金券用紙、書籍用紙、地図用紙、複写用紙、HNF(以上、北越製紙)しおらい、電話帳表紙、書籍用紙、クリームしおらい、クリームしおらい中ラフ、クリームしおらい大ラフ、DSK(以上、大昭和製紙)、せんだいMP上質紙、錦江、雷鳥上質、掛紙、色紙原紙、辞典用紙、クリーム書籍、白色書籍、クリーム上質紙、地図用紙、連続伝票用紙(以上、中越パルプ)、OP金桜(チューエツ)、金砂、参考書用紙、交換証用紙(白)、フォーム印刷用紙、KRF、白フォーム、カラーフォーム、(K)NIP、ファインPPC、紀州インクジェット用紙(以上紀州製紙製)、たいおう、ブライトフォーム、カント、カントホワイト、ダンテ、CM用紙、ダンテコミック、ハイネ、文庫本用紙、ハイネS、ニューAD用紙、ユトリロエクセル、エクセルスーパーA、カントエクセル、エクセルスーパーB、ダンテエクセル、ハイネエクセル、エクセルスーパーC、エクセルスーパーD、ADエクセル、エクセルスーパーE、ニューブライトフォーム、ニューブライトNIP(以上大王製紙製)、日輪、月輪、雲嶺、銀河、白雲、ワイス、月輪エース、白雲エース、雲岑エース(以上日本紙業製)、たいおう、ブライトフォーム、ブライトニップ(以上名古屋パルプ)、牡丹A、金鳩、特牡丹、白牡丹A、白牡丹C、銀鳩、スーパー白牡丹A、淡クリーム白牡丹、特中質紙、白鳩、スーパー中質紙、青鳩、赤鳩、金鳩Mスノービジョン、スノービジョン、金鳩スノービジョン、白鳩M、スーパーDX、はまなすO、赤鳩M、HKスーパー印刷紙(以上本州製紙製)、スターリンデン(A・AW)、スターエルム、スターメイプル、スターローレル、スターポプラ、MOP、スターチェリーI、チェリーIスーパー、チェリーIIスーパー、スターチェリーIII、スターチェリーIV、チェリーIIIスーパー、チェリーIVスーパー(以上丸住製紙製)、SHF(以上東洋パルプ製)、TRP(以上東海パルプ製)、コニカコピーペーパーNR−A100(コニカミノルタビジネステクノロジー社製)。
被記録媒体としては、例えば、上質紙および色上質紙、インクジェット普通紙および専用紙、再生紙および伝票用紙等があげられる。通常普通紙として広範に使用される膜厚80〜200μmの用紙が本発明の目的に特に好ましい。
本発明のインクインクジェットインクは、上記のような、普通紙上において、高速で印字を行うことができ、浸透性、乾燥性に優れ、しかも通常のインクと異なり普通紙に印字してもカール等が、生じず、しかも文字再現性がよく、および記録媒体の裏にインクが抜けて、裏からみえてしまう現象である所謂裏抜け等の現象を生じない、また、印字直後でも裏写りのない浸透性、乾燥性に優れたインクが得られる。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
以下に記載の方法に従って、染料インクを調製した。
以下の表1・2中に示した溶媒、顔料、活性剤、分散剤等各添加剤を、ペイントシェーカーを用いてそれぞれ2時間分散を行い、その後、ろ過、中空糸膜を使用した膜脱気処理を行いインクジェットインクを調製した(実施例1〜13、比較例1〜6)。尚、分散剤として分散剤A(メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチルを共重合させたアクリル酸エステル共重合体(分子量12,000))を用いた。また表中、S1、S2、S3、S4はそれぞれ用いた溶媒1〜4のS値を、C1〜C4はそれぞれの溶媒の質量分率(%)を示している。
Figure 2005220298
Figure 2005220298
SDS;ドデシル硫酸ナトリウム
オルフィンE1010;アセチレンジオールのエチレンオキサイド(10モル)付加物(日信化学製)
《インクジェット画像の形成》
ノズル直径23μm、1色当りのノズル数128、同色ノズル密度90dpi(dpiとは1インチ、即ち2.54cm当たりのドット数を表す)のピエゾ型ヘッドを搭載し、記録密度1440dpi×1440dpi、1滴あたりの液滴体積が6plとなるように設定したオンデマンド型インクジェットプリンタに前記作製したインクジェットインクをそれぞれセットして、さらに記録媒体として普通紙(コニカコピーペーパーNR−A100(コニカミノルタビジネステクノロジー社製))を給紙トレーにセットして、各インクにより10cm×10cmのベタ画像を、各インクによるべた画像が隣接するように印字した。印字は低速印字(副走査方向に対し3m/分の記録速度)モード、高速印字(同5m/分)モードでそれぞれ試料を作製し、低速印字、或いは高速印字での画像記録試料それぞれについて下記の評価を行った。
《画像記録試料の評価》
(裏抜け耐性の評価)
前記の普通紙(コニカコピーペーパーNR−A100)に印字した試料の裏面を目視観察し、下記の基準に従って裏抜け耐性の評価を行った。
A:裏面にインクの滲み、裏抜けが全く認められない
B:裏面にインクの滲み、裏抜けが僅かに認められる程度であり許容される品質である
C:裏面にインクの滲み、裏抜けがやや認められるが、裏面印刷に際し気にならない程度である
D:裏面にインクの滲み、裏抜けがかなり認められ、裏面印刷に際し許容されない品質である
E:明らかな裏面へのインクの滲み、裏抜けが認められ、裏面印刷に対しては不適の品質である
(カール耐性の評価)
前記10cm×10cmの面積でベタ印字を行った試料について印字後その環境下で3分放置してカールを測定し、各画像を出力したときのカールについて、下記の基準に則り評価を行った。
A:カール全くなし
B:わずかにカールが発生している
C:やや伸縮が認められ、弱いカールが発生しているが実用上問題となる品質ではない
D:収縮が大きく、明らかなカールが発生し、実用上問題となる品質である
E:収縮が大きく、強いカールが発生し、実用上問題となる品質である
(裏移りの評価)
上記ベタ印字画像を、連続的に200枚印字し、排紙トレー上に重ねて排出された印字後の試料について、重なった試料の白地の裏面に、ベタ印字部からのインクの転写があるか否かを目視観察して判定した。
A:重なった他の試料裏面へのインクの転写が全く認められなかった
B:ややインク転写が認められた
C:弱いインク転写が認められた
D:明らかにインク転写が認められた
E:かなり激しいインク転写が認められた
(両面印刷適性の評価)
裏移りを評価した上記ベタ印字画像200枚を、裏移り評価後直ちに、再び、同じインクを用いて、前記インクジェットプリンターの給紙トレーに裏面がプリント面になる様に、再度セットし、ベタ画像を連続的に印字した。
印字中、或いは印字後に、搬送不良や、プリンタ搬送部の汚染がないかどうかを見て総合的に両面印刷適性を判定した。
A:搬送不良や、プリンタ搬送部の汚染が全く認められなかった
B:搬送不良はみとめられず、プリンタ搬送部の汚染は殆ど認められなかった
C:搬送不良はみとめられず、プリンタ搬送部にやや汚染が認められたが、実用上問題になる程度ではなかった。
D:連続印字中に搬送不良が発生し、また、プリンタ搬送部にも汚染が認められた
E:連続印字中に搬送不良が度々発生し、また、プリンタ搬送部にもかなり汚染が認められた
実施例1〜13、比較例1〜6の各インクジェットインクインクについて、低速印字、高速印字での各評価結果について、表に示した。
Figure 2005220298
実施例1〜13の本発明に係わる試料が総合的に良好な結果を示していることがわかる。

Claims (11)

  1. 着色剤および溶媒を含有するインクジェットインクにおいて、
    該インクジェットインクに含まれる溶媒について下記の式(1)、(2)により定義されるΣSを求めたとき、その値が6以上、35未満であり、かつ、溶媒が水を10質量%以上、45質量%未満含有することを特徴とするインクジェットインク。
    式(1) S=H/M×1000
    H:溶媒1分子当たりの水酸基とアミノ基の総数
    M:溶媒の分子量
    式(2) ΣS=S1×C1+S2×C2+S3×C3・・・+Sn×Cn
    1:溶媒1のS、C1:溶媒1のインク中の質量分率
    n:溶媒nのS、Cn:溶媒nのインク中の質量分率
  2. 前記式(2)により定義されるΣSの値が6以上、25未満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インク。
  3. 界面活性剤を含有し、該界面活性剤の含有量が1質量%未満であることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェットインク。
  4. 界面活性剤の含有量が0.1質量%未満であることを特徴とする請求項3に記載のインクジェットインク。
  5. 前記式(1)により定義されるSの値が25以上、55未満である溶媒の含有量の合計が10質量%未満であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
  6. 前記式(1)により定義されるSの値が25以上、55未満である溶媒の含有量の合計が5質量%未満であることを特徴とする請求項5に記載のインクジェットインク。
  7. 表面張力が25mN/m以上、35mN/m以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
  8. 着色剤として顔料を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のインクジェットインク。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェットインクをインクジェットヘッドにより吐出し、普通紙に印字することを特徴とするインクジェット記録方法。
  10. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェットインクをインクジェットヘッドにより吐出し、副走査方向に対して5m/分以上の記録速度で印字することを特徴とするインクジェット記録方法。
  11. 請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェットインクをインクジェットヘッドにより吐出し、被記録媒体の両面に印字することを特徴とするインクジェット記録方法。
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