JP3123000B2 - インクジェット記録用インク、これを用いたインクジェット記録方法及びかかるインクを用いた機器 - Google Patents

インクジェット記録用インク、これを用いたインクジェット記録方法及びかかるインクを用いた機器

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録用
インク、これを用いたインクジェット記録方法、かかる
インクを用いた機器に関し、更に詳しくはインクの目詰
まり防止性に優れ、且つ一般のオフィス等で使用されて
いる上質紙、中性紙、ボンド紙等の非塗工紙、いわゆる
普通紙及び再生紙等の被記録材に対しても良好な記録が
行えるインクジェット記録用インク、これを用いたイン
クジェット記録方法、かかるインクを用いた機器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から筆記具(万年筆、サインペン、
水性ボールペン等)用インク及びインクジェット用イン
クについては、実に様々な組成のものが報告されてい
る。中でも近年はオフィスで一般に使用されているコピ
ー用紙、レポート用紙、ノート、便箋、ボンド紙、連続
伝票用紙等の普通紙に対しても良好な記録を行うことが
出来る様に、インクの組成及び物性等の多様な面から詳
細な研究開発が為されている。例えば、一般にインク中
には乾燥防止、目詰り防止等の目的でグリコール等の高
沸点有機溶剤が含有されているが、この様なインクを用
いてサイズ度の高い普通紙に記録を行った場合には、紙
内部へインクが浸透しにくく、且つ記録部の乾燥性が悪
い為、記録物を手で触れるとインクが手についたり、文
字が擦れて汚れたりする等の定着性の問題があった。
【0003】これに対して、紙内部へのインクの浸透性
を高める為に、特開昭55−29546号公報にはイン
ク中に多量の界面活性剤を添加する方法が提案されてい
る。しかし、この場合には紙の種類によっては滲みが非
常に多く発生したり、筆記具に充填した場合にはペン先
からインクがボタ落ちしたり、又、インクジェット用ヘ
ッドに充填した場合に、ヘッドの構造条件によっては
ンクジェット記録用インクがオリフィス面より後退して
吐出が行われなかったり、逆にオリフィス面全体が濡れ
てインクが吐出しない等のトラブルが見られた。
【0004】更に、特開昭54−104933号公報及
び特公昭62−14189号公報には、インクジェット
記録用インク中にN,N−ビス(ポリオキシエチレン
(又はプロピレン))−P−トルエンスルホン酸アミド
等を添加する方法が開示されており、この方法によれば
染料の溶解性向上には有効であるものの、目詰まり防止
性を十分にする為には、かなり多量の多価アルコール等
の有機溶剤の併用が要求される為に、紙等の被記録材上
での乾燥性が悪く、長時間経過後であっても接触によっ
て汚れを発生するという問題があり、その為、紙への浸
透性を向上させる為に界面活性剤の併用も要求され、そ
の結果滲みが生じて印字品位が十分でない。
【0005】又、インクジェット記録に使用し、インク
吐出を中断した場合において、水等が蒸発すると上記化
合物がオリフィス面から後退し、目詰まり防止性が悪い
という問題がある。上記以外にも今までに種々の改良が
試みられているが、前記の乾燥性、印字品位、更には目
詰り性の問題を全て十分に解決するというインクジェッ
ト記録用インクは、今迄のところ知られていないのが現
状である。
【0006】
【発明が解決しようとしている問題点】そこで本発明の
目的は、プリンター装置の一時停止及び長期停止時等に
おいてもプリンターヘッドの目詰まりを防止出来、万一
目詰まりが生じた場合でもその回復性が容易であるこ
と、しかも普通紙に対して不規則な滲みの少ない丸いド
ットからなる高品位の画像を形成することが出来るイン
クジェット記録用インク、これを用いたインクジェット
記録方法及びかかるインクを用いた機器を提供すること
にある。
【0007】
【問題点を解決する為の手段】上記目的は以下の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、記録剤及びこれ
を溶解又は分散する液媒体を含む、普通紙へのインクジ
ェット記録に用いられる水性インクにおいて、トリカル
ボン酸の有機アミン塩を含有し、且つ該インク全重量に
対して1〜40重量%の水溶性有機溶剤を含有すること
を特徴とする普通紙へのインクジェット記録用インク、
これを用いたインクジェット記録方法及びかかるインク
を用いた機器である。
【0008】
【作用】本発明者等は、記録時におけるノズルの目詰ま
り防止性、普通紙上におけるインクジェット記録用イン
クの滲みの少ない高画質画像が得られる様に、様々なイ
ンク組成について鋭意検討の結果、インクジェット記録
インク中にトリカルボン酸の有機アミン塩を含有させ
ることによって、水の蒸発によるインク濃縮状態での染
料溶解性が向上する為、目詰まり防止が可能であるこ
と、且つ万一プリンターヘッドのノズル先端のインク中
の揮発性成分が完全に蒸発した場合でも、トリカルボン
酸の有機アミン塩が染料と共に残る為、染料の強固な凝
集析出を緩和することが出来、従来よりも回復性が非常
に容易になることを知見した。又、トリカルボン酸の有
機アミン塩を含有するインクジェット記録用インクは、
プリンターヘッドのノズルより液滴として吐出される場
合には、普通紙上での蒸発、浸透に伴う急激なインク組
成変化によって、トリカルボン酸の有機アミン塩は速や
かに増粘及び結晶化する為、印字されたドットは不規則
な滲みの少ない丸い形状を維持するという知見を得た。
【0009】
【好ましい実施態様】次に好ましい実施態様を挙げて本
発明を更に詳しく説明する。本発明で使用するトリカル
ボン酸の有機アミン塩としては、先ずトリカルボン酸と
してクエン酸、イソクエン酸、トリカルバリル酸、ヘミ
メリト酸、トリメリト酸、トリメシン酸、ナフタレント
リカルボン酸等が使用出来、又、これらのトリカルボン
酸と反応させる有機アミンとして、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、モノメチ
ルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等の各
種アルカノールアミン、及びエチルアミン、ジエチルア
ミン、トリエチルアミン等の脂肪族アミン、及びアニリ
ン、ベンジルアミン、トリフェニルアミン等の芳香族ア
ミン等を使用することが出来る。又、これらのトリカル
ボン酸と有機アミンは夫々2種以上併用してもよい。
【0010】本発明で使用するトリカルボン酸の有機ア
ミン塩のインク中での割合は0.1〜20重量%程度
を、好適には0.5〜10重量%を占める割合である。
本発明に使用する色材は、カラーインデックス(Col
or Index)に記載されている水溶性の酸性染
料、直接染料、塩基性染料、反応性染料はその殆ど全て
が使用出来る。又、カラーインデックスに記載のないも
のであっても水溶性の染料であれば使用可能である。こ
れらの染料の使用量については特に制限されるものでは
ないが、一般的にはインク全重量に対して0.1〜15
重量%の範囲が好適で、より好適には0.1〜10重量
%である。
【0011】尚、本発明のインクジェット記録用インク
は上記成分の外に水溶性有機溶剤を含み、必要に応じて
界面活性剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤、
酸化防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、水溶性ポリマ
ー等の種々の添加剤を添加してもよい。本発明で使用す
る液媒体としては、水と水溶性有機溶剤との混合物であ
る。具体的な水溶性有機溶剤の例としては、例えば、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド
類;アセトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオ
キサン等のエーテル類;ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール等のポリアルキレングリコール
類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチ
レングリコール、トリエチレングリコール、1,2,6
−ヘキサントリオール、チオジグリコール、ヘキシレン
グリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が
2〜6個の炭素原子を含むアルキレングリコール類;グ
リセリン;エチレングリコールモノメチル(又はエチ
ル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又は
エチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル
(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級アル
キルエーテル類;N−メチル−2−ピロリドン、1,3
−ジメチル−2−イミダゾリジノン、トリエタノールア
ミン、スルホラン、ジメチルサルフォオキサイド等が挙
げられる。
【0012】上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般には
インクの全重量に対して重量%で1%〜40%であり
より好ましくは3%〜30%の範囲である。特に目詰り
防止を目的として一般的に使用される多価アルコール等
の湿潤剤の使用量は、本発明で使用するトリカルボン酸
の有機アミン塩の目詰まり防止効果により、多量に使用
する必要性はなく、むしろ40重量%以上含有させると
紙上での印字定着性及び印字品位が低下するという結果
が得られた。又、インクジェット記録用インク中の水の
含有量は、色材の溶解性、インクの粘性、十分な固着特
性、印字物の濃度等の点から、より好ましくは30〜9
5重量%の範囲で使用される。
【0013】本発明のインクジェット記録用インクは、
熱エネルギーによるインクの発泡現象によりインクを吐
出させるタイプのインクジェット記録方法に適用する場
合に特に好適であり、吐出が極めて安定となり、サテラ
イトドットの発生等が生じないという特徴がある。但し
この場合には、熱的な物性値(例えば、比熱、熱膨張係
数、熱伝導率等)を調整する場合もある。更に、本発明
インクジェット記録用インクは普通紙に記録した場合
のインクの滲み及び記録物の乾燥性、浸透性の問題を解
決すると同時に、インクジェット用ヘッドに対するマッ
チングを良好にする面から、インク自体の物性として2
5℃における表面張力が30〜68dyne/cm、粘
度が15cP以下、好ましくは10cP以下、より好ま
しくは5cP以下に調整されることが望ましい。従っ
て、上記物性にインクジェット記録用インクを調整し、
普通紙における問題を解決する為には、本発明のインク
中に含有される水分量としては50重量%以上98重量
%以下、好ましくは60重量%以上95重量%以下とさ
れるのが好適である。
【0014】本発明のインクジェット記録用インクは、
熱エネルギーの作用により液滴を吐出させて記録を行な
うインクジェット記録方法にとりわけ好適に用いられ
る。本発明のインクジェット記録用インク(以下単に
「インク」という)を用いて記録を行うのに好適な方法
及び装置としては、記録ヘッドの室内のインクに記録信
号に対応した熱エネルギーを与え、該熱エネルギーによ
り液滴を発生させる方法及び装置が挙げられる。
【0015】その装置の主要部であるヘッド構成例を図
1、図2及び図3に示す。ヘッド13はインクを通す溝
14を有するガラス、セラミックス又はプラスチック板
等と、感熱記録に用いられる発熱ヘッド15(図ではヘ
ッドが示されているが、これに限定されるものではな
い)とを接着して得られる。発熱ヘッド15は酸化シリ
コン等で形成される保護膜16、アルミニウム電極17
−1、17−2、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層
18、蓄熱層19、アルミナ等の放熱性の良い基板20
よりなっている。インク21は吐出オリフィス(微細
孔)22まで来ており、圧力Pによりメニスカス23を
形成している。今、電極17−1、17−2に電気信号
が加わると、発熱ヘッド15のnで示される領域が急激
に発熱し、ここに接しているインク21に気泡が発生
し、その圧力でメニスカス23が突出し、インク21が
吐出し、オリフィス22より記録小滴24となり、普通
25に向かって飛翔する。図3には図1に示すヘッド
を多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチヘ
ッドはマルチ溝26を有するガラス板27と、図1に説
明したものと同様な発熱ヘッド28を密着して製作され
ている。尚、図1は、インク流路に沿ったヘッド13の
断面図であり、図2は図1のA−B線での切断面であ
る。
【0016】図4に、かかるヘッドを組み込んだインク
ジェット記録装置の1例を示す。図4において、61は
ワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブ
レード保持部材によって保持されて固定端となり、カン
チレバーの形態をなす。ブレード61は記録ヘッドによ
る記録領域に隣接した位置に配設され、又、本例の場
合、記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持され
る。62はキャップであり、ブレード61に隣接するホ
ームポジションに配設され、記録ヘッドの移動方向と垂
直な方向に移動して吐出口面と当接し、キャッピングを
行う構成を備える。更に63はブレード61に隣接して
設けられる吸収体であり、ブレード61と同様、記録ヘ
ッドの移動経路中に突出した形態で保持される。上記ブ
レード61、キャップ62、吸収体63によって吐出回
復部64が構成され、ブレード61及び吸収体63によ
ってインク吐出口面に水分、塵埃等の除去が行われる。
【0017】65は吐出エネルギー発生手段を有し、吐
出口を配した吐出口面に対向する普通紙にインクを吐出
して記録を行う記録ヘッド、66は記録ヘッド65を搭
載して記録ヘッド65の移動を行う為のキャリッジであ
る。キャリッジ66はガイド軸67と慴動可能に係合
し、キャリッジ66の一部はモータ68によって駆動さ
れるベルト69と接続(不図示)している。これにより
キャリッジ66はガイド軸67に沿った移動が可能とな
り、記録ヘッド65による記録領域及びその隣接した領
域の移動が可能となる。51は普通紙を挿入する為の給
紙部、52は不図示のモータにより駆動される紙送りロ
ーラである。これらの構成によって記録ヘッドの吐出口
面と対向する位置へ普通紙が給紙され、記録が進行する
につれて排紙ローラ53を配した排紙部へ排紙される。
【0018】上記構成において記録ヘッド65が記録終
了等でホームポジションに戻る際、ヘッド回復部64の
キャップ62は記録ヘッド65の移動経路から退避して
いるが、ブレード61は移動経路中に突出している。こ
の結果、記録ヘッド65の吐出口面がワイピングされ
る。尚、キャップ62が記録ヘッド65の吐出面に当接
してキャッピングを行う場合、キャップ62は記録ヘッ
ドの移動経路中に突出する様に移動する。記録ヘッド6
5がホームポジションから記録開始位置へ移動する場
合、キャップ62及びブレード61は上述したワイピン
グ時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動に
おいても記録ヘッド65の吐出口面はワイピングされ
る。上述の記録ヘッドのホームポジションへの移動は、
記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッドが記
録の為に記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域
に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴っ
て上記ワイピングが行われる。
【0019】図5は、ヘッドにインク供給部材、例えば
チューブを介して供給されるインクを収容したインクカ
ートリッジの一例を示す図である。ここで40は供給用
インクを収容したインク収容部、例えば、インク袋であ
り、その先端にはゴム製の栓42が設けられている。こ
の栓42に針(不図示)を挿入することにより、インク
袋40中のインクをヘッドに供給可能ならしめる。44
は廃インクを受容する吸収体である。インク収容部とし
ては、インクとの接液面がポリオレフィン、特にポリエ
チレンで形成されているものが本発明にとって好まし
い。本発明で使用されるインクジェット記録装置として
は、上記の如きヘッドとインクカートリッジとが別体と
なったものに限らず、図6に示す如きそれらが一体にな
ったものにも好適に用いられる。
【0020】図6において、70は記録ユニットであっ
て、この中にはインクを収容したインク収容部、例え
ば、インク吸収体が収納されており、かかるインク吸収
体中のインクが複数のオリフィスを有するヘッド部71
からインク滴として吐出される構成になっている。イン
ク吸収体の材料としては、ポリウレタン、セルロース又
はポリビニルアセタールを用いることが本発明にとって
好ましい。72は記録ユニット内部を大気に連通させる
為の大気連通口である。この記録ユニット70は、図4
で示す記録ヘッドに代えて用いられるものであって、キ
ャリッジ66に対し着脱自在になっている。
【0021】
【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に
具体的に説明する。尚、文中、部及び%とあるのは特に
断りのない限り重量基準である。 実施例1〜5 下記の各成分を混合し、十分撹拌して溶解後、ポアサイ
ズが0.45μmのフロロポアフイルター(商品名:住
友電工製)にて加圧瀘過し、5種類の本発明のインクを
調製した。実施例1のインク組成 C.I.ダイレクトブラック154 4部 ジエチレングリコール 10部 エチレングリコール 10部 イソクエン酸ジエタノールアミン塩 5部 水 71部実施例2のインク組成 C.I.フードブラック2 3部 グリセリン 5部 チオジグリコール 5部 イソプロピルアルコール 3部 クエン酸ジエタノールアミン塩 3部 水 81部実施例3のインク組成 C.I.ダイレクトイエロー86 2部 トリエチレングリコール 15部 エチルアルコール 5部 トリカルバリル酸ジエチルアミン塩 8部 水 70部実施例4のインク組成 C.I.アシッドレッド35 3部 ポリエチレングリコール#200 12部 ジエチレレングリコールモノフェニルエーテル 3部 ヘミメリト酸ジエチルエタノールアミン塩 6部 水 76部実施例5のインク組成 C.I.フードブラック2 4部 グリセリン 10部 エチレングリコール 15部 トリメシン酸トリエチルアミン塩 5部 水 66部
【0022】比較例1〜5 実施例1〜5のインク中に含有するトリカルボン酸の有
機アミン塩を除き、その含有量を水に置換した成分を実
施例1と同様に処理して比較例のインク1〜5を得た。
次に得られた実施例1〜5及び比較例1〜5のインクを
用いて、インクジェット記録装置として発熱素子をイン
クの吐出エネルギー源として利用するインクジェットプ
リンターBJ−130(商品名:キヤノン(株)製)を
使用し、印字乾燥性、目詰まり評価及び印字品位評価を
行なった。その結果を表1に示す。
【0023】[評価方法及び評価基準] (1)目詰り性評価 プリンターに所定のインクを充填して10分間連続して
英数文字を印字した後、プリントを停止し、キャップを
施して30日間放置(放置条件:40℃、10±5%R
H)した後、ノズル目詰まりの回復操作を行い、再び英
数文字を印字して回復操作回数と文字のカスレ、欠け等
の不良箇所の有無により判定した。○:0〜3回の回復
操作で初期と同等な印字が可能 △:4〜9回の回復操作で初期と同等な印字が可能 ×:10回以上の回復操作で初期と同等な印字が可能 (2)印字品位評価 市販のコピー用紙(XEROX 4024)に印字した
後、1時間以上放置し、その後ドットレベルでの滲み、
エッジのシャープさを25℃及び60%RHの環境条件
にて評価した。 ○:滲みがなく、エッジはシャープである。 △:滲みが多少認められ、エッジも少しぼやけている。 ×:滲みが多く、ドットもエッジがぼやけている。 (3)印字の乾燥性 印字乾燥性については、市販の連続伝票用紙にプリンタ
ーで英数文字を印字した後、10、20、30、40、
50及び60秒後に濾紙(東洋濾紙製No.2(商標
名))でこすり、印字部が汚れなくなるまでの秒数を基
にして判定した(20±5℃,50±10%RHにて測
定)。 ○:15秒以内。 △:16〜30秒。 ×:31秒以上。
【表1】
【0024】
【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、コピ
ー紙、レポート紙、ノート、便箋等のオフィスで一般に
使用されている一般の普通紙や再生紙に対して滲みがな
く品位の優れた且つ浸透性の良好な記録が可能となる。
更に本発明のインクによれば、筆記具のペン先やインク
ジェット用ヘッドのノズルにおける目詰まりの発生しな
い信頼性の高い記録を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 インクジェット記録装置のヘッド部の縦断面
図。
【図2】 インクジェット記録装置のヘッド部の横断面
図。
【図3】 図1に示したヘッドをマルチ化したヘッドの
外観斜視図。
【図4】 インクジェット記録装置の一例を示す斜視
図。
【図5】 インクカートリッジの縦断面図。
【図6】 記録ユニットの斜視図。
【符号の説明】
61:ワイピング部材 62:キャップ 63:インク吸収体 64:吐出回復部 65:記録ヘッド 66:キャリッジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−139408(JP,A) 特開 昭58−183768(JP,A) 特開 昭50−6408(JP,A) 特開 平3−252469(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 11/00 - 11/20 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録剤及びこれを溶解又は分散する液媒
    体を含む、普通紙へのインクジェット記録に用いられる
    水性インクにおいて、トリカルボン酸の有機アミン塩を
    含有し、且つ該インク全重量に対して1〜40重量%の
    水溶性有機溶剤を含有することを特徴とする普通紙への
    インクジェット記録用インク。
  2. 【請求項2】 インク全重量に対して3〜30重量%の
    水溶性有機溶剤を含有する請求項1に記載のインク。
  3. 【請求項3】 インク全重量に対して13〜25重量%
    の水溶性有機溶剤を含有する請求項1に記載のインク。
  4. 【請求項4】 トリカルボン酸の有機アミン塩の含有量
    がインク全重量の0.1〜20%の範囲にある請求項1
    に記載のインク。
  5. 【請求項5】 記録剤及びこれを溶解又は分散する液媒
    体を含む水性インクを記録信号に応じてオリフィスから
    吐出させて普通紙に記録を行うインクジェット記録方法
    において、上記インクが、トリカルボン酸の有機アミン
    塩を含有し、且つ該インク全重量に対して1〜40重量
    %の水溶性有機溶剤を含有することを特徴とする普通紙
    へのインクジェット記録方法。
  6. 【請求項6】 インク全重量に対して3〜30重量%の
    水溶性有機溶剤を含有する請求項5に記載のインクジェ
    ット記録方法。
  7. 【請求項7】 インク全重量に対して13〜25重量%
    の水溶性有機溶剤を含有する請求項5に記載のインクジ
    ェット記録方法。
  8. 【請求項8】 インクに熱エネルギーを作用させてイン
    ク滴を吐出させる請求項に記載のインクジェット記録
    方法。
  9. 【請求項9】 インクを収容したインク収容部、該イン
    クをインク滴として吐出させる為のヘッド部を備えた記
    録ユニットにおいて、前記インクが請求項1に記載のイ
    ンクであることを特徴とする記録ユニット。
  10. 【請求項10】 ヘッド部が、インクに熱エネルギーを
    作用させてインク滴を吐出させるヘッドを含む請求項
    に記載の記録ユニット。
  11. 【請求項11】 インクを収容したインク収容部を備え
    たインクカートリッジにおいて、前記インクが請求項1
    に記載のインクであることを特徴とするインクカートリ
    ッジ。
  12. 【請求項12】 インクを収容したインク収容部と、該
    インクをインク滴として吐出させる為のヘッド部を有す
    る記録ユニットを備えたインクジェット記録装置におい
    て、前記インクが請求項1に記載のインクであることを
    特徴とするインクジェット記録装置。
  13. 【請求項13】 ヘッド部が、インクに熱エネルギーを
    作用させてインク滴を吐出させるヘッドを含む請求項
    に記載のインクジェット記録装置。
  14. 【請求項14】 インク滴を吐出する為の記録ヘッド、
    インクを収容したインク収容部を有するインクカートリ
    ッジ及び該インクカートリッジから記録ヘッドにインク
    を供給する為のインク供給部を備えたインクジェット記
    録装置において、前記インクが請求項1に記載のインク
    であることを特徴とするインクジェット記録装置。
  15. 【請求項15】 記録ヘッドが、インクに熱エネルギー
    を作用させてインク滴を吐出させるヘッドである請求項
    14に記載のインクジェット記録装置。
JP14076791A 1991-05-17 1991-05-17 インクジェット記録用インク、これを用いたインクジェット記録方法及びかかるインクを用いた機器 Expired - Fee Related JP3123000B2 (ja)

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