JP2005325279A - 油性インクジェットインクとそれを用いたインクジェット記録方法 - Google Patents

油性インクジェットインクとそれを用いたインクジェット記録方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明の目的は、様々な記録媒体に印字が可能で、特に、普通紙記録における裏抜け耐性、印字画像品質に優れ、またインク吸収層の無い印刷用コート紙での印字画像品質や定着性に優れ、併せてインク自体の保存安定性および出射安定性が改良された油性インクジェットインクとそれを用いたインクジェット記録方法を提供する。
【解決手段】 下記一般式(I)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
【化1】
Figure 2005325279

〔式中、R1は水素原子、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表し、R2は直鎖もしくは分岐アルキル基、または−(CH2n1−COOR3を表す。R3は直鎖もしくは分岐アルキル基を表し、n1は1または2を表す。〕
【選択図】 なし

Description

本発明は、新規の油性インクジェットインクとそれ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・安価に画像を作成できるため、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。
今日のインクジェット記録方式の画質向上は、インクジェット記録装置、インクジェット用インク、専用紙の全てが揃って初めて達成されている。
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。電子写真方式では、1分当たりA4サイズで100枚の印字が可能な高速タイプがあるが、その印字はモノクロ画像に限られており、カラー印字において印字の高速化、装置の簡便性、コスト、消費電力等のいずれの要求を満たすためには、その技術的な課題が未だ多く、ユーザーの要望を満足するには至っていないのが現状である。
例えば、普通紙を用いた印字方法において、一般の水性染料インクや水性顔料インクを用いた場合、表面張力の調整等の方法により普通紙へのインク浸透性を制御しやすく、普通紙に記録した場合でもインクの裏抜けを抑えることも可能である。しかしながら、水性染料インクや水性顔料インクでは普通紙に記録した後にカールやコックリングが発生することが多く、例えば、両面印刷を行った場合には片面を印刷後にもう片面を印刷する際に紙が湾曲することによりヘッドとの擦れが生じて印刷面を汚す場合がある。さらには紙のジャムが発生する場合もある。また、カール、コックリングは数日間経過してから顕著になることも多くあり、保管資料等の場合には特に問題であった。カール、コックリングは実用面を考えると、裏抜けや、文字品位よりも問題が大きい。
普通紙でのカール、コックリングを防ぐ方法として油性インクを使用する方法が知られている。油性インクの成分である石油系溶剤や植物油などは紙を構成しているセルロースとの相互作用が小さく網目構造を崩さないためと考えられている。しかしながら、油性インクは普通紙での浸透性が大きく、裏抜けが大きく、文字品位が悪いことが問題である。この問題を解決する方法として、油性物質をエマルジョンとして含有する水性インクを用いて普通紙上での浸透と滲みを抑制する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)が、この構成をもってしてもカール、コックリングの低減効果は小さい。また、界面活性物質を用いて水性物質を油性溶媒中に分散した所謂O/W型の分散インクを用いて普通紙への滲みと耐水性を改良する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照。)が、この方法では出射時の衝撃により分散破壊が起きやすく、これによるヘッドの目詰まりや飛翔曲がりが起こりやすいという問題があった。さらに、0℃以下の環境でインクを保管する場合に分散安定性が低下するという問題があった。また、油性インクの分散方法としてポリアミン化合物と12−ヒドロキシステアリン酸自己凝集物を顔料分散剤として、オリフィスを通過させた液を衝突させた力を用いたインクにより、普通紙での発色性やフェザリングを改良し、さらに顔料分散性、インクの経時安定性、吐出安定性を向上させる技術が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。しかしながら、普通紙での発色性およびフェザリングにやや改善が見られるものの、裏抜けについては十分な改善がされていないという問題があった。
一方、低融点ワックスを含む常温固体インクを加熱(例えば、120℃以上)、溶融させ、溶融した状態で該インクを出射し、記録媒体上で瞬時に固化させる方法が知られている。この方法によれば、普通紙等のインク吸収能を有する記録媒体でもほどほどの品位を有する画像を得ることはできるが、形成された画像の擦過耐性を高めるためには、固化したインクの硬度を高める必要があるが、所望の硬度を得るためには融点の高いワックスの使用が必要となる。例えば、融点が120℃以上のワックスを用いた場合、120℃以上という高温に加熱するため、インクジェット印字装置のヘッドの耐熱性、インク供給系の部材に負荷がかかり、印字装置の耐久性に難があり、その装置も大型にせざるを得ないという課題を抱えている。特に、記録ヘッドにピエゾ素子を使用した方式では、高温限界点としてキュリー温度があり、自ずと加熱できる温度に上限が存在する。
また、本発明者らは油脂や有機溶剤をゲル化する機能を持った所謂油ゲル化剤をインクに添加することにより、普通紙に記録した場合の裏抜け耐性や印字画像品質が改良できることを確認したが、インクにチクソトロピー性が出る場合があることや、インクを0℃で低温保存した時にゲル化剤と思われる物質の析出が見られる場合があるなどの問題があった。
特開平7−140058号公報 特開2002−212466号公報 特開2003−277660号公報
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、様々な記録媒体に印字が可能で、特に、普通紙記録における裏抜け耐性、印字画像品質に優れ、またインク吸収層の無い印刷用コート紙での印字画像品質や定着性に優れ、併せてインク自体の保存安定性および出射安定性が改良された油性インクジェットインクとそれを用いたインクジェット記録方法を提供する。
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
(請求項1)
下記一般式(I)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
Figure 2005325279
〔式中、R1は水素原子、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表し、R2は直鎖もしくは分岐アルキル基、または−(CH2n1−COOR3を表す。R3は直鎖もしくは分岐アルキル基を表し、n1は1または2を表す。〕
(請求項2)
下記一般式(II)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
Figure 2005325279
〔式中、R3、R4はそれぞれ独立に環状構造を含むことができる直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表す。〕
(請求項3)
下記一般式(III)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
Figure 2005325279
〔式中、R5は置換基を有しても良いベンジル基を表し、R6は直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表し、Aは炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。n2は1または2を表す。〕
(請求項4)
下記一般式(IV)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
Figure 2005325279
〔式中、R7は直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表し、R8、R9はそれぞれ直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐もしくは環状のアルケニル基を表す。n3は2、3または4を表す。〕
(請求項5)
下記一般式(V)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
Figure 2005325279
〔式中、R10は直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表し、R11、R12はそれぞれ直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐もしくは環状のアルケニル基を表す。n4は2、3または4を表す。〕
(請求項6)
インク全質量に対する前記一般式(I)〜(V)から選ばれる少なくとも1種の化合物の添加量が、0.1質量%以上、20質量%未満であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の油性インクジェットインク。
(請求項7)
着色剤として顔料を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の油性インクジェットインク。
(請求項8)
温度により可逆的にゾルゲル相転移することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の油性インクジェットインク。
(請求項9)
前記ゾルゲル相転移する温度が、30℃以上、100℃未満であることを特徴とする請求項8に記載の油性インクジェットインク。
(請求項10)
請求項1〜9のいずれか1項に記載の油性インクジェットインクを用いて、記録媒体上に記録を行うインクジェット記録方法であって、記録ヘッド内での該油性インクジェットインクの温度と、該記録媒体の温度との温度差が10℃以上あ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1〜9のいずれか1項に記載の油性インクジェットインクを用いて、記録媒体上に記録を行うインクジェット記録方法であって、記録ヘッド内の該油性インクジェットインクを加熱することにより、記録ヘッド内での該油性インクジェットインクの温度と、該記録媒体の温度との温度差を10℃以上とすることを特徴とするインクジェット記録方法。
本発明によれば、様々な記録媒体に印字が可能で、特に、普通紙記録における裏抜け耐性、印字画像品質に優れ、またインク吸収層の無い印刷用コート紙での印字画像品質や定着性に優れ、併せてインク自体の保存安定性および出射安定性が改良された油性インクジェットインクとそれを用いたインクジェット記録方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意検討を行った結果、前記一般式(I)〜(V)で表される化合物を含有する油性インクジェットインクにより、様々な記録媒体に印字が可能で、特に、普通紙記録における裏抜け耐性、印字画像品質に優れ、またインク吸収層の無い印刷用コート紙での印字画像品質や定着性に優れ、併せてインク自体の分散安定性および出射安定性が改良された油性インクジェットインクを実現できることを見出し、本発明に至った。
前記一般式(I)〜(V)で表される化合物を含有する本発明の油性インクジェットインクは、出射時には低粘度で良好な流動性を有する。しかし、記録媒体への着弾は、主にインク温度の低下により速やかにインク粘性の増加またはゾルからゲルへの相転移が起こり、流動性が著しく低下することにより、低表面張力のインクであっても普通紙記録におけるフェザリングや裏抜けを飛躍的に改良できたものと考えられる。
以下、本発明の詳細について説明する。
本発明の油性インクジェットインク(以下、単にインクといもいう)においては、少なくとも前記一般式(I)〜(V)から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することが特徴である。
本発明に係る前記一般式(I)〜(V)から選ばれる化合物を、インクに添加することにより、温度降下に伴いインクの増粘あるいはゲル化させることが可能となる。
インクを増粘させるか、あるいはゲル化させるかについては、インクに対する前記一般式(I)〜(V)から選ばれる化合物の添加量で調整することが可能である。記録媒体上での印字品質や裏抜け性能を最大限に発揮するためには、インクは記録媒体上でゲル化することが好ましい。本発明でいうゲル化とは、ラメラ構造、共有結合や水素結合した高分子網目、物理的な凝集状態によって形成される高分子網目、微粒子の凝集構造などの相互作用により、物質が独立した運動を失って集合した構造を持ち、急激な粘度上昇や弾性増加を伴って固化した、または半固化した状態のことをいう。
本発明のインクが温度によりゾルゲル相転移を起こす場合、そのゾルゲル転移温度は任意に設定されるが、30℃以上、100度未満であることが好ましい。インクの相転移温度が30℃未満では、記録ヘッドからインク液滴を出射する際に、印字環境温度に影響されて、安定した出射性を得ることが難しく、また100℃以上では、インクジェット記録装置を過度の高温に加熱する必要があり、インクジェット記録装置のヘッドやインク供給系の部材への負荷がかかり、耐久性に問題を生じると共に、装置全体の大型化やそれに伴う高コスト化を招く結果となる。本発明でいうゾル−ゲルによる相転移温度とは、流動性のある溶液状態から急激に粘度が変化してゲル状態になる温度のことを言い、ゲル転移温度、ゲル溶解温度、ゲル軟化温度、ゾル−ゲル転移点、ゲル化点と称される用語と同義である。
インクにおける相転移温度の測定方法は、例えば、ヒートプレート上にゲル状の試験片を置き、ヒートプレートを加熱していき、試験片の形状が崩れる温度を測定し、これをゾル−ゲル相転移温度として求めることができる。また、ゾルゲル転移温度はヘッド内でのインク温度と記録媒体の温度の間であることが好ましい。本発明のインクのゾルゲル転移温度は、本発明に係る前記一般式(I)〜(V)から選ばれる化合物の添加量により調整が可能である。
本発明のインクにおいては、20℃におけるJIS K 2207−1996で規定する方法に従って測定した荷重10gにおける針入度が、1以上、100以下であることが好ましい。
本発明でいう針入度(20℃)とは、荷重のみを10gに変更した以外はJIS K 2207−1996で規定された方法に従い測定した値である。
具体的な測定方法としては、JIS K 2207−1996の図1に記載の針入度試験装置を用いて、荷重0gの状態でバランスを保ってある図2に記載の形状からなる針に、10g±0.1gの荷重を掛ける。一方、ガラス容器に被検体であるインクジェット用インクを入れ、20±0.1℃に保温した後、上記針を保持器具及びおもりと共にインクジェット用インク表面に垂直侵入させ、針の先端とインク表面とが接してから5秒後の針入距離(mm)を、変位差計(ダイヤルゲージ)で測定し、得られた値の10倍した値を針入度(20℃)と定義する。
本発明で規定する針入度(20℃)が、100を超えると、普通紙に記録した場合に十分な文字品質や裏抜け耐性を得ることができず、また1未満では出射安定性が取り崩されるため好ましくない。
本発明のインクにおいて、上記で規定する針入度(20℃)を達成する方法として、特に制限はないが、本発明においては、本発明に係る前記一般式(I)〜(V)から選ばれる化合物の種類(融点等)の選択や、添加量の調整を行うことにより、所望の針入度を有するインクを得ることができる。
次に、本発明のインクに係る前記一般式(I)〜(V)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
Figure 2005325279
Figure 2005325279
Figure 2005325279
Figure 2005325279
Figure 2005325279
Figure 2005325279
本発明に係る前記一般式(I)〜(V)で表される化合物のインク中への添加量としては、本発明の目的効果により任意に調整されるが、インク全質量に対して0.1質量%以上、20質量%未満であることが好ましく、1.0質量%以上、20質量%未満であることが更に好ましく、3.0質量%以上、15質量%未満であることが特に好ましい。
本発明のインクは、記録媒体へ着弾した際に増粘またはゲル化することが特徴であるが、特にゲル化することが好ましい。
本発明に係る前記一般式(I)〜(V)で表される化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種類以上を併用して用いても良い。2種類以上用いる時にはその総量がインク全質量に対して20質量%未満であることが好ましい。
本発明のインクにおいて、インク全質量に対して、前記一般式(I)〜(V)で表される化合物の添加量が0.1質量%未満である場合には、記録媒体に着弾した際の増粘やゲル化が不十分となるため、記録媒体上での印字品質や裏抜け性能が十分に満たされない結果となる。また、インク全質量に対し、前記一般式(I)〜(V)で表される化合物の添加量が20質量%以上の場合には、出射が不安定なる場合があり、また色材に顔料を使用した場合には、顔料の分散安定性を損なう場合がある。
次いで、本発明のインクについて、上記項目を除いた各構成要素について説明する。
本発明のインクにおいては、インクを構成する色材としては、染料あるいは顔料を制限なく用いることができるが、インク成分に対し良好な分散安定性を有し、かつ耐候性に優れた顔料を用いることが好ましい。顔料としては、特に限定されるわけではないが、本発明には、例えば、カラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が使用できる。
赤或いはマゼンタ顔料としては、Pigment Red 3、5、19、22、31、38、43、48:1、48:2、48:3、48:4、48:5、49:1、53:1、57:1、57:2、58:4、63:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、88、104、108、112、122、123、144、146、149、166、168、169、170、177、178、179、184、185、208、216、226、257、Pigment Violet 3、19、23、29、30、37、50、88、Pigment Orange 13、16、20、36、青又はシアン顔料としては、pigment Blue 1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17−1、22、27、28、29、36、60、緑顔料としては、Pigment Green 7、26、36、50、黄顔料としては、Pigment Yellow 1、3、12、13、14、17、34、35、37、55、74、81、83、93、94,95、97、108、109、110、137、138、139、153、154、155、157、166、167、168、180、185、193、黒顔料としては、Pigment Black 7、28、26などが目的に応じて使用できる。
具体的に商品名を示すと、例えば、クロモファインイエロー2080、5900、5930、AF−1300、2700L、クロモファインオレンジ3700L、6730、クロモファインスカーレット6750、クロモファインマゼンタ6880、6886、6891N、6790、6887、クロモファインバイオレット RE、クロモファインレッド6820、6830、クロモファインブルーHS−3、5187、5108、5197、5085N、SR−5020、5026、5050、4920、4927、4937、4824、4933GN−EP、4940、4973、5205、5208、5214、5221、5000P、クロモファイングリーン2GN、2GO、2G−550D、5310、5370、6830、クロモファインブラックA−1103、セイカファストエロー10GH、A−3、2035、2054、2200、2270、2300、2400(B)、2500、2600、ZAY−260、2700(B)、2770、セイカファストレッド8040、C405(F)、CA120、LR−116、1531B、8060R、1547、ZAW−262、1537B、GY、4R−4016、3820、3891、ZA−215、セイカファストカーミン6B1476T−7、1483LT、3840、3870、セイカファストボルドー10B−430、セイカライトローズR40、セイカライトバイオレットB800、7805、セイカファストマルーン460N、セイカファストオレンジ900、2900、セイカライトブルーC718、A612、シアニンブルー4933M、4933GN−EP、4940、4973(大日精化工業製)、KET Yellow 401、402、403、404、405、406、416、424、KET Orange 501、KET Red 301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、336、337、338、346、KET Blue 101、102、103、104、105、106、111、118、124、KET Green 201(大日本インキ化学製)、Colortex Yellow 301、314、315、316、P−624、314、U10GN、U3GN、UNN、UA−414、U263、Finecol Yellow T−13、T−05、Pigment Yellow1705、Colortex Orange 202、Colortex Red101、103、115、116、D3B、P−625、102、H−1024、105C、UFN、UCN、UBN、U3BN、URN、UGN、UG276、U456、U457、105C、USN、Colortex Maroon601、Colortex BrownB610N、Colortex Violet600、Pigment Red 122、Colortex Blue516、517、518、519、A818、P−908、510、Colortex Green402、403、Colortex Black 702、U905(山陽色素製)、Lionol Yellow1405G、Lionol Blue FG7330、FG7350、FG7400G、FG7405G、ES、ESP−S(東洋インキ製)、Toner Magenta E02、Permanent RubinF6B、Toner Yellow HG、Permanent Yellow GG−02、Hostapeam BlueB2G(ヘキストインダストリ製)、カーボンブラック#2600、#2400、#2350、#2200、#1000、#990、#980、#970、#960、#950、#850、MCF88、#750、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA77、#52、#50、#47、#45、#45L、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#5、#44、CF9(三菱化学製)などが挙げられる。
又、顔料を予め水、溶剤、重合性モノマー等に高濃度分散した分散液を使用することもできる。
本発明のインクにおいては、顔料を分散するための顔料分散剤を用いることが好ましい。本発明で用いることのできる分散剤としては、例えば、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アミンオキシド等の活性剤、あるいは、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、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、フマル酸、フマル酸誘導体から選ばれた2種以上の単量体からなるブロック共重合体、ランダム共重合体およびこれらの塩を挙げることができる。
顔料の分散には、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。又、顔料の分散を行う際に分散剤を添加することも可能である。
本発明においては、顔料分散剤の添加量としては、顔料に対し10〜100質量%であることが好ましい。
上記方法で得られる顔料の平均分散粒子径は、50nm以上、150nm以下であることが好ましい。顔料の平均分散粒子径が上記で規定する範囲であれば、インクの分散安定性を向上させることができ、その結果、ヘッドノズルの詰まりを抑制し、出射安定性がより一層向上させるとともに、インク透明性の向上に伴い、後述する活性光線硬化型組成物を含有させた際の活性光線の硬化効率を高めることができる。本発明のインクにおいて、顔料の平均分散粒子径を上記で規定する範囲に調整する手段としては、例えば、顔料、分散剤、分散媒体の選定、分散条件、ろ過条件を適宜選択あるいは組み合わせることにより達成することができる。
また、本発明のインクにおいては、従来公知の染料、好ましくは油溶性染料の必要に応じて用いることができる。本発明で用いることのできる油溶性染料として、以下にその具体例を挙げるが、本発明はこれらにのみ限定されるものではない。
〈マゼンタ染料〉
MS Magenta VP、MS Magenta HM−1450、MS Magenta HSo−147(以上、三井東圧社製)、AIZENSOT Red−1、AIZEN SOT Red−2、AIZEN SOTRed−3、AIZEN SOT Pink−1、SPIRON Red GEH SPECIAL(以上、保土谷化学社製)、RESOLIN Red FB 200%、MACROLEX Red Violet R、MACROLEX ROT5B(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Red B、KAYASET Red 130、KAYASET Red 802(以上、日本化薬社製)、PHLOXIN、ROSE BENGAL、ACID Red(以上、ダイワ化成社製)、HSR−31、DIARESIN Red K(以上、三菱化成社製)、Oil Red(BASFジャパン社製)。
〈シアン染料〉
MS Cyan HM−1238、MS Cyan HSo−16、Cyan HSo−144、MS Cyan VPG(以上、三井東圧社製)、AIZEN SOT Blue−4(保土谷化学社製)、RESOLIN BR.Blue BGLN 200%、MACROLEX Blue RR、CERES Blue GN、SIRIUS SUPRATURQ.Blue Z−BGL、SIRIUS SUPRA TURQ.Blue FB−LL 330%(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Blue FR、KAYASET Blue N、KAYASET Blue 814、Turq.Blue GL−5 200、Light Blue BGL−5 200(以上、日本化薬社製)、DAIWA Blue 7000、Oleosol Fast Blue GL(以上、ダイワ化成社製)、DIARESIN Blue P(三菱化成社製)、SUDAN Blue 670、NEOPEN Blue 808、ZAPON Blue 806(以上、BASFジャパン社製)。
〈イエロー染料〉
MS Yellow HSm−41、Yellow KX−7、Yellow EX−27(三井東圧)、AIZEN SOT Yellow−1、AIZEN SOT YelloW−3、AIZEN SOT Yellow−6(以上、保土谷化学社製)、MACROLEX Yellow 6G、MACROLEX FLUOR.Yellow 10GN(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Yellow SF−G、KAYASET Yellow2G、KAYASET Yellow A−G、KAYASET Yellow E−G(以上、日本化薬社製)、DAIWA Yellow 330HB(ダイワ化成社製)、HSY−68(三菱化成社製)、SUDAN Yellow 146、NEOPEN Yellow 075(以上、BASFジャパン社製)。
〈ブラック染料〉
MS Black VPC(三井東圧社製)、AIZEN SOT Black−1、AIZEN SOT Black−5(以上、保土谷化学社製)、RESORIN Black GSN 200%、RESOLIN BlackBS(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Black A−N(日本化薬社製)、DAIWA Black MSC(ダイワ化成社製)、HSB−202(三菱化成社製)、NEPTUNE Black X60、NEOPEN Black X58(以上、BASFジャパン社製)等である。
顔料あるいは油溶性染料の添加量は0.1〜20質量%が好ましく、更に好ましくは0.4〜10質量%である。0.1質量%以上であれば、良好な画像品質を得ることができ、20質量%以下であれば、インク出射における適正なインク粘度を得ることができる。又、色の調整等で2種類以上の着色剤を適時混合して使用できる。
本発明のインクを構成する溶媒としては、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、イソオクタン、イソデカンなどの脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカンなどの脂環式炭化水素類、オクタノール、デカノール、オクタデセノールなどの高級アルコールが好ましい。さらに溶媒として高級脂肪酸エステル、シリコーンオイルも使用できる。
また、上記溶媒と併用して植物油を含有することも好ましい。本発明のインクで使用可能な植物油の例としては、大豆油、綿実油、菜種油、ゴマ油、コーン油等の半乾性油類、オリーブ油、落花生油、椿油等の不乾性油類、亜麻仁油、サフラワー油等の乾性油類があげられる。
更に、本発明のインク中には有機溶剤も含有することができる。本発明のインクで使用できる有機溶剤の例としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール類、エチレングリコール、ジ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等のアルキレングリコール類、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のポリアルキレングリコールエーテル類が挙げられる。
本発明のインクでは、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、防バイ剤、防錆剤等を適宜選択して用いることができる。
本発明のインクによる画像形成に用いることのできる記録媒体としては、広くインクジェット方式で用いられる各種用紙を使用することができる。例えば、インクジェット用光沢紙、インクジェットコート紙や普通紙である。中でも本発明のインクおよび記録方法を用いることにより、価格が安価な普通紙に対する記録特性を飛躍的に向上させることが可能となる。普通紙の例としては電子写真用紙や電子写真方式とインクジェット方式の共用紙、印刷用の上質紙、中質紙などが挙げられる。
次いで、本発明のインクジェット記録方法について説明する。
本発明のインクジェット記録方法において好ましい形態の1つは、本発明に係る一般式(I)〜(V)から選ばれる化合物を含むインクを用いて、記録ヘッド内でのインク温度と記録媒体の温度に差を付けた状態で画像形成を行うインクジェット記録方法であって、記録媒体上に着弾した本発明のインクを温度低下により増粘あるいはゲル化する固化手段を用いる方法であり、記録ヘッド内での油性インクジェットインクの温度と、記録媒体の温度との温度差を10℃以上とすることが特徴である。
上記の増粘またはゲル化による固定化手段としては、例えば、インクジェット記録に用いるインクジェット記録装置を、室温等の比較的低温度環境下において、所定の温度に加熱した後、記録媒体上に着弾させて、環境温度により自然冷却して固定化させる方法や、記録媒体を予め冷却したり、あるいは冷風を強制的に着弾部に吹き付けて固定化する方法等を適宜選択して用いることができるが、記録ヘッド内のインクを室内温度よりも高く加熱する方法が簡便であり好ましい。記録ヘッド内のインクを加熱する方法としては、記録ヘッドの内部または外部にヒーターを付けて直接または間接的にインクを加熱する方法、記録ヘッド駆動時に発生する発熱を利用する方法などを挙げることができる。
(インク着弾後の総インク膜厚)
本発明では、記録媒体上にインクが着弾し、活性光線を照射して硬化した後の総インク膜厚が2〜25μmであることが好ましい。尚、ここで「総インク膜厚」とは記録媒体に描画されたインクの膜厚の最大値を意味し、単色でも、それ以外の2色重ね(2次色)、3色重ね、4色重ね(白インクベース)のインクジェット記録方式で記録を行った場合でも総インク膜厚の意味するところは同様である。
(インクの吐出条件)
インクの吐出条件としては、記録ヘッド及びインクを35〜100℃に加熱し、吐出することが吐出安定性の点で好ましい。本発明のインクは、温度変動による粘度変動幅が大きく、粘度変動はそのまま液滴サイズ、液滴出射速度に大きく影響を与え、画質劣化を起こすため、インク温度を上げながらその温度を所定の範囲内に保ち、その状態で出射することが好ましい。この所定の温度範囲としては、好ましくは設定温度±5℃、より好ましくは設定温度±2℃、更に好ましくは設定温度±1℃である。ここでいう設定温度とは、インクを出射する際のインクの温度として設定された基準の温度をいう。
また、本発明では、記録ヘッドの各ノズルより吐出する液滴量が2〜15plであることが好ましい。本来、高精細画像を形成するためには、液滴量がこの範囲であることが必要であるが、この液滴量で吐出する場合、前述した吐出安定性が特に厳しくなる。本発明によれば、インクの液滴量が2〜15plのような小液滴量で吐出を行っても吐出安定性は向上し、高精細画像が安定して形成することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
実施例1
《インクの調製》
〔インク1の調製〕
下記の各添加剤を順次混合し、80℃に加熱して攪拌した後、得られた液体を加熱下、#3000の金属メッシュフィルターでろ過し、冷却してシアンインクであるインク1を調製した。
油性溶媒:アイソパーL(エクソン社製) 51部
油性溶媒:オクタデセノール 10部
油性溶媒:大豆油 10部
顔料分散液1(下記) 10部
〈顔料分散液1の調製〉
顔料:ブラック顔料(カーボンブラック MA100 三菱化学社製) 20部
顔料分散剤:Solsperse36000(Avecia製) 5部
油性溶媒:アイソパーL(エクソン社製) 75部
上記各添加剤を混合した後、ビーズミルを用いて練肉して、顔料分散液1を調製した。このブラック顔料を含む顔料分散液1の顔料粒子の体積平均粒子径を、ゼータサイザー1000(マルバーン社製)を用いて測定した結果、70nmであった。
〔インク2〜4の調製〕
上記インク1の調製において、添加剤として12−ヒドロキシステアリン酸(表1には、12−HSAと略記)を表1に記載のように添加した以外は同様にして、インク2〜4を調製した。
〔インク5〜24の調製〕
上記インク1の調製において、各種添加剤および添加量を表1に記載のように変更した以外は同様にして、インク5〜24を調製した。
《インクの各特性値の測定》
以上により調製したインク1〜24について、以下の方法により相転移温度の測定を行った。得られた結果を表1に示す。
〔相転移温度の測定〕
融点測定機(アズワン社製 ATM−01)にゲル状の各インクの試験片を置き、昇温速度5℃/分以下で加熱し、試験片が溶融した温度を測定し、この操作を3回繰り返して平均値を求め、その平均値の小数点第一位を四捨五入して、これをインクの相転移温度とした。
Figure 2005325279
《インクジェット画像の形成》
ピエゾ型インクジェットノズルを備えたラインヘッド方式のインクジェット記録装置に、上記調製した各インクを装填し、PPC用紙(コニカミノルタビジネステクノロジー社製 ファーストクラス紙)に、4、5、6ポイントのMS明朝体で文字「口、四、日、回、因、困、固、国、目、図、國」の文字および黒ベタ画像を印字して画像1〜24を得た。インク供給系は、インクタンク、供給パイプ、記録ヘッド直前の前室インクタンク、フィルター付き配管、ピエゾヘッドからなり、前室タンクから記録ヘッド部分まで断熱してインクの相転移温度+20℃に加温した。また、ピエゾヘッドもヒーターを内蔵させ、記録ヘッド内のインク温度を相転移温度+20℃に加温した。また、ゲル化を生じないインクについては、一律80℃にインクを加熱した。ピエゾヘッドはノズル径25μm、ノズル数256ノズル(128ノズル×2列、千鳥配列、1列のノズルピッチ360dpi)で、各々1滴の液滴量が4plとなる条件で、液滴速度約8m/secで出射させて、1440dpi×1440dpiの記録解像度で印字した。上記の画像形成は、23℃、55%RHの環境下で行った。なお、本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。
《形成画像の評価》
上記作成した画像1〜24について、以下の方法に従って、文字品質、裏抜け耐性、インクチクソ性、インク保存性および出射安定性の評価を行った。
〔文字品質の評価〕
上記方法により、PPC用紙(コニカミノルタビジネステクノロジー社製 ファーストクラス紙)に対して解像度1400dpi×1400dpiで、3ポイント、4ポイントおよび5ポイントのMS明朝体で漢字「口、四、日、回、因、困、固、国、目、図、國」の文字を印字し、印字した文字画像を目視観察し、下記の評価基準に従って文字品質の評価を行った。
◎:4ポイントの文字全てが、細部にまで明瞭に記録されている
○:4ポイントの文字全てが、判読可能である
△:4ポイントの文字は一部しか判読できないが、5ポイントの文字全てが判読可能である
×:4,5ポイントの文字は一部しか判読できないが、6ポイントの文字全てが判読可能である
××:6ポイントの文字の中にも判読できないものがある
〔裏抜け耐性の評価〕
上記方法により、PPC用紙(コニカミノルタビジネステクノロジー社製 ファーストクラス紙)上に作成した黒ベタ画像部の裏面濃度を、光学濃度計(X−Rite社製938分光濃度計)を用いて測定した、また同紙の非記録部の濃度も同様に測定した。次いで、(黒ベタ画像部の裏面濃度)−(非画像部の濃度)を求め、下記の評価基準に従って裏抜け耐性の評価を行った。
◎:濃度差が0.05未満である
○:濃度差が0.05以上、0.08未満である
△:濃度差が0.08以上、0.12未満である
×:濃度差が0.12以上、0.15未満である
××:濃度差が0.15以上である
〔インクチクソ性の評価〕
インク1〜24を粘弾性測定装置(UDS−300;PaarPhysica製)を用いて、シェアレート1secおよび1000secでの粘度を測定した。測定時のインク温度は、ゲル化するインクについては相転移温度+20℃とし、ゲル化しないインクについては一律80℃とした。次いで、下式により計算されるチクソ指標を用いてインクのチクソ性を判定した。
チクソ指標=(シェアレート1secでの粘度)/(シェアレート1000secでの粘度)
◎:チクソ指標が0.98以上、1.02未満である
○:チクソ指標が0.95以上、0.98未満、あるいは1.02以上、1.05未満である
△:チクソ指標が0.90以上、0.95未満、あるいは1.05以上、1.10未満である
×:チクソ指標が0.75以上、0.90未満、あるいは1.10以上、1.25未満である
××:チクソ指標が0.75未満あるいは1.25以上である
〔インク保存性の評価〕
インク1〜24をガラス製のサンプル瓶に入れて密栓し、0℃と23℃の環境下で各々14日間保存した。保存終了後、0℃で保存したものは室温に戻して、2つのインク状態を比較観察し、下記の基準に従ってインク保存性を評価した。
◎:2種のインクに全く差異は認められない
○:0℃保存したインクの表面に僅かに分離した液体が認められる
△:0℃保存したインク全体に、僅かに分離が見られる
×:0℃保存したインク全体に分離が見られる
〔出射安定性の評価〕
上記調製した各インクを搭載したプリンターを、1サイクルが12時間で10〜40℃の温度範囲で変化させ、これを3サイクル繰り返した後、画像出射を行いノズル欠および出射曲がりの有無について目視観察を行い、下記の基準に則り、出射安定性の評価を行った。
◎:ノズル欠の発生が全く認められなかった
○:全ノズル256中、1〜5個のノズルで出射方向の曲がりが認められた
△:全ノズル256中、6〜10個のノズルで出射方向の曲がりが認められた
×:全ノズル256中、1〜2個のノズルで出射不良が認められた
××:全ノズル256中、3個以上のノズルで出射不良が認められた
以上により得られた結果を、表2に示す。
Figure 2005325279
表2の結果より明らかなように、本発明に係る一般式(I)〜(V)で表される化合物を含有する本発明の油性インクジェットインクは、比較例に対し、形成した画像の文字品質と耐裏抜け性に優れ、更にインクとしてチクソ性が殆ど無く、出射安定性、保存安定性に優れていることが分かる。
実施例2
《顔料分散液の調製》
〔イエロー顔料分散液1の調製〕
顔料:イエロー顔料(Novoperm P−HG クラリアント社製) 15部
顔料分散剤:Solsperse36000(Avecia製) 5部
油性溶媒:アイソパーL(エクソン社製) 80部
上記各添加剤を混合した後、ビーズミルを用いて練肉して、イエロー顔料分散液1を調製した。このイエロー顔料分散液1の顔料粒子の体積平均粒子径を、ゼータサイザー1000(マルバーン社製)を用いて測定した結果、115nmであった。
〔マゼンタ顔料分散液1の調製〕
顔料:マゼンタ顔料(Hostperm Pink E クラリアント社製)15部
顔料分散剤:Solsperse36000(Avecia製) 5部
油性溶媒:アイソパーL(エクソン社製) 80部
上記各添加剤を混合した後、ビーズミルを用いて練肉して、マゼンタ顔料分散液1を調製した。このマゼンタ顔料分散液1の顔料粒子の体積平均粒子径を、ゼータサイザー1000(マルバーン社製)を用いて測定した結果、95nmであった。
〔シアン顔料分散液1の調製〕
顔料:シアン顔料(Hostperm Blue B2G クラリアント社製)
20部
顔料分散剤:Solsperse36000(Avecia製) 5部
油性溶媒:アイソパーL(エクソン社製) 75部
上記各添加剤を混合した後、ビーズミルを用いて練肉して、シアン顔料分散液1を調製した。このシアン顔料分散液1の顔料粒子の体積平均粒子径を、ゼータサイザー1000(マルバーン社製)を用いて測定した結果、80nmであった。
〔ブラック顔料分散液1〕
実施例1に記載のブラック顔料分散液1を用いた。
《インクセットの調製》
下記の各色インクからなるインクセットを調製した。
〔イエローインクの調製〕
下記の各添加剤を順次混合し、80℃に加熱、攪拌した後、得られた液体を加熱下、#3000の金属メッシュフィルターでろ過した後冷却して、イエローインクを調製した。
油性組成物:アイソパーL(エクソン社製) 45部
油性組成物:オクタデセノール 5部
油性組成物:大豆油 10部
イエロー顔料分散液1 30部
例示化合物(III−1) 10部
〔マゼンタインクの調製〕
下記の各添加剤を順次混合し、80℃に加熱、攪拌した後、得られた液体を加熱下、#3000の金属メッシュフィルターでろ過した後冷却して、マゼンタインクを調製した。
油性組成物:アイソパーL(エクソン社製) 55部
油性組成物:オクタデセノール 5部
油性組成物:大豆油 10部
マゼンタ顔料分散液1 20部
例示化合物(III−1) 10部
〔シアンインクの調製〕
下記の各添加剤を順次混合し、80℃に加熱、攪拌した後、得られた液体を加熱下、#3000の金属メッシュフィルターでろ過した後冷却して、シアンインクを調製した。
油性組成物:アイソパーL(エクソン社製) 65部
油性組成物:オクタデセノール 5部
油性組成物:大豆油 10部
シアン顔料分散液1 10部
例示化合物(III−1) 10部
〔ブラックインクの調製〕
下記の各添加剤を順次混合し、80℃に加熱、攪拌した後、得られた液体を加熱下、#3000の金属メッシュフィルターでろ過した後冷却して、ブラックインクを調製した。
油性組成物:アイソパーL(エクソン社製) 55部
油性組成物:オクタデセノール 5部
油性組成物:大豆油 10部
ブラック顔料分散液1 20部
例示化合物(III−1) 10部
〔ライトマゼンタインクの調製〕
下記の各添加剤を順次混合し、80℃に加熱、攪拌した後、得られた液体を加熱下、#3000の金属メッシュフィルターでろ過した後冷却して、ライトマゼンタインクを調製した。
油性組成物:アイソパーL(エクソン社製) 70部
油性組成物:オクタデセノール 5部
油性組成物:大豆油 10部
マゼンタ顔料分散液1 5部
例示化合物(III−1) 10部
〔ライトシアンインクの調製〕
下記の各添加剤を順次混合し、80℃に加熱、攪拌した後、得られた液体を加熱下、#3000の金属メッシュフィルターでろ過した後冷却して、ライトシアンインクを調製した。
油性組成物:アイソパーL(エクソン社製) 73部
油性組成物:オクタデセノール 5部
油性組成物:大豆油 10部
シアン顔料分散液1 2部
例示化合物(III−1) 10部
《インクの各特性値の測定》
以上により調製した各色インクについて、実施例1に記載の方法と同様にして相転移温度の測定を行い、得られた結果を表3に示す。
Figure 2005325279
《インクジェット画像の形成及び評価》
実施例1のラインヘッド方式のインクジェットプリンターを用い、紙搬送方向に6列並べたラインヘッドプリンタに上記6色のインクを詰め、記録条件は実施例1と同様に、PPC用紙(コニカミノルタビジネステクノロジー社製 ファーストクラス紙)に、3P明朝体の文字画像及びJIS/SCID N5「自転車」画像をプリントし、実施例1に記載の方法と同様にして、文字品質の評価、裏抜け耐性の評価、高温滲み耐性の評価、耐インク転写性の評価を行った結果、すべての評価項目において優れた効果を確認することができた。また、作成したJIS/SCID N5「自転車」画像を目視観察した結果、鮮鋭性に優れ、また高い光学濃度が得られることを確認することができた。

Claims (11)

  1. 下記一般式(I)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
    Figure 2005325279
    〔式中、R1は水素原子、直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表し、R2は直鎖もしくは分岐アルキル基、または−(CH2n1−COOR3を表す。R3は直鎖もしくは分岐アルキル基を表し、n1は1または2を表す。〕
  2. 下記一般式(II)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
    Figure 2005325279
    〔式中、R3、R4はそれぞれ独立に環状構造を含むことができる直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表す。〕
  3. 下記一般式(III)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
    Figure 2005325279
    〔式中、R5は置換基を有しても良いベンジル基を表し、R6は直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表し、Aは炭素数1〜4の直鎖もしくは分岐のアルキル基を表す。n2は1または2を表す。〕
  4. 下記一般式(IV)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
    Figure 2005325279
    〔式中、R7は直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表し、R8、R9はそれぞれ直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐もしくは環状のアルケニル基を表す。n3は2、3または4を表す。〕
  5. 下記一般式(V)で表される化合物を含有することを特徴とする油性インクジェットインク。
    Figure 2005325279
    〔式中、R10は直鎖もしくは分岐のアルキル基、または直鎖もしくは分岐のアルケニル基を表し、R11、R12はそれぞれ直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基、または直鎖、分岐もしくは環状のアルケニル基を表す。n4は2、3または4を表す。〕
  6. インク全質量に対する前記一般式(I)〜(V)から選ばれる少なくとも1種の化合物の添加量が、0.1質量%以上、20質量%未満であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の油性インクジェットインク。
  7. 着色剤として顔料を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の油性インクジェットインク。
  8. 温度により可逆的にゾルゲル相転移することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の油性インクジェットインク。
  9. 前記ゾルゲル相転移する温度が、30℃以上、100℃未満であることを特徴とする請求項8に記載の油性インクジェットインク。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の油性インクジェットインクを用いて、記録媒体上に記録を行うインクジェット記録方法であって、記録ヘッド内での該油性インクジェットインクの温度と、該記録媒体の温度との温度差が10℃以上あることを特徴とするインクジェット記録方法。
  11. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の油性インクジェットインクを用いて、記録媒体上に記録を行うインクジェット記録方法であって、記録ヘッド内の該油性インクジェットインクを加熱することにより、記録ヘッド内での該油性インクジェットインクの温度と、該記録媒体の温度との温度差を10℃以上と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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