JPH07242849A - インク - Google Patents

インク

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JPH07242849A
JPH07242849A JP3608694A JP3608694A JPH07242849A JP H07242849 A JPH07242849 A JP H07242849A JP 3608694 A JP3608694 A JP 3608694A JP 3608694 A JP3608694 A JP 3608694A JP H07242849 A JPH07242849 A JP H07242849A
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ink
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    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 堅牢な水不溶性の着色剤を使用し、しかも水
溶性染料なみの保存安定性、吐出安定性を有するインク
を提供する。 【構成】 式(1) または(2) で表される単量体を重合さ
せた水溶性重合体を、水不溶性の着色剤を水性媒体中に
分散させる分散剤として使用する。上記単量体と、式
(3) または(4) で表される単量体とを共重合させてもよ
い。着色剤は、顔料と水不溶性染料とを併用してもよ
い。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は水性のインクに関し、
とくにインクジェット記録方式に適したインクに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、イ
ンクジエット記録方式においては、水、または水と水溶
性の有機溶媒との混合液(総称して「水性媒体」とい
う)に、水溶性染料を溶解させたインクが使用されてい
るが、水溶性染料は、本来的に耐水性、耐光性に劣るた
め、記録画像の堅牢性が問題になる場合が多い。
【0003】そこで水溶性染料に代えて、カーボンブラ
ック等の顔料や、あるいは分散染料、油溶性染料等の水
不溶性染料などの、堅牢性、とりわけ耐水性、耐光性等
にすぐれた水不溶性の着色剤を使用することが検討さ
れ、これら水不溶性の着色剤を水性媒体中に安定的に分
散させるべく、種々の分散剤が検討された。しかし従来
の分散剤では、上記水不溶性の着色剤を水性媒体中に安
定的に分散させるのは困難であり、とくにインクを長期
間保管した際に着色剤が凝集してしまったり(保存安定
性の悪化)、あるいはインクがインクジエットプリンタ
のオリフィス(ノズル等)に目詰まりして安定的に吐出
できなくなったり(吐出安定性の悪化)するという問題
があった。
【0004】この発明は、以上の事情に鑑みてなされた
ものであって、水不溶性の着色剤を使用し、しかも水溶
性染料なみの保存安定性、吐出安定性を有するインクを
提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するための、この発明のインクは、水性媒体と、水不
溶性の着色剤と、この着色剤を水性媒体中に分散させる
分散剤とを含み、かつ上記分散剤が、式(1) :
【0006】
【化5】
【0007】で表されるアクリロイルモルフォリン、お
よび一般式(2) :
【0008】
【化6】
【0009】〔式中Mはアルカリ金属原子またはアミノ
基を示す。〕で表されるスチレンスルホン酸塩のうちの
少なくとも一方を含む単量体を重合させた水溶性重合体
であることを特徴とする。なお上記水溶性重合体は、上
記式(1) で表されるアクリロイルモルフォリン、または
一般式(2) で表されるスチレンスルホン酸塩に、一般式
(3) :
【0010】
【化7】
【0011】〔式中nは0または1〜15の整数を示
し、R1 ,R2 は、同一または異なって、水素原子また
はメチル基を示す。〕で表される低級脂肪酸ビニルエス
テル、および式(4) :
【0012】
【化8】
【0013】で表されるスチレンのうちの少なくとも一
方を共重合させることで構成されているのが好ましい。
さらに水不溶性の着色剤としては、顔料と水不溶性染料
とを併用するのが好ましい。上記構成からなる、この発
明のインクによれば、上記式(1) で表されるアクリロイ
ルモルフォリン、および一般式(2) で表されるスチレン
スルホン酸塩のうちの少なくとも一方を含む単量体を重
合させた水溶性重合体からなる分散剤の作用により、水
不溶性の着色剤の、水性媒体中での分散安定性が向上す
る。その結果、この発明のインクは、水不溶性の着色剤
を使用して、しかも水溶性染料なみの保存安定性、吐出
安定性を有するものとなり、とくにインクジエットプリ
ンタにおける、記録画像の堅牢性向上に寄与する。
【0014】また、上記2種の単量体のうちの少なくと
も一方を、前記一般式(3) で表される低級脂肪酸ビニル
エステル、および式(4) で表されるスチレンのうちの少
なくとも一方と共重合させた水溶性重合体からなる分散
剤を使用した場合には、着色剤の分散性をさらに向上で
きる。また、記録画像の紙への定着性を向上できるとい
う利点もある。
【0015】さらに、水不溶性の着色剤として顔料と水
不溶性染料とを併用した場合には、いずれか単独の場合
に比べて、記録画像の画像濃度を高めることができる。
以下にこの発明を説明する。この発明に使用される水性
媒体とは、従来同様に水、または水と水溶性の有機溶媒
との混合液を指す。水と混合される水溶性の有機溶媒と
しては、これに限定されるものではないが、たとえばメ
タノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコー
ル類;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、ジアセトンアルコール等のケト
ンまたはケトンアルコール類、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル類、N−メチル−2−ピロリド
ン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等があげ
られる。
【0016】これらの有機溶媒は、紙上に印刷されたイ
ンクの蒸発を助けて、その蒸発速度を調整する蒸発調整
剤として作用する。これら有機溶媒の、水に対する割合
は、水性媒体としての特性を維持するために、30重量
%以下、とくに5〜20重量%程度が好ましい。水不溶
性の着色剤としては、たとえば顔料、油溶性染料、分散
染料等があげられる。
【0017】顔料としては、無機あるいは有機の種々の
顔料が使用できるが、とくに黒色のインクの場合、顔料
としては各種カーボンブラック、ランプブラック、ダイ
ヤモンドブラック等が好適に使用される。また油溶性染
料、分散染料としては、アゾ系、アントラキノン系、キ
ノフタロン系、インジゴ系、フタロシアニン系、ジオキ
サン系、ニトロ系等の構造を有する染料があげられる。
【0018】これら着色剤の割合はとくに限定されない
が、顔料は、全インク量の1〜15重量%程度が好まし
く、とくに3〜10重量%程度がより好ましい。また油
溶性染料、分散染料は、それぞれ単独で使用する場合、
全インク量の1〜10重量%、とくに5重量%前後が好
ましい。着色剤の割合が、それぞれの範囲の下限未満の
場合には、インクの着色力が不十分で、記録画像の画像
濃度が不足するおそれがある。また逆に着色剤の割合
が、それぞれの範囲の上限を超えた場合には、たとえこ
の発明の構成であっても、インク中に均一に分散させる
のが困難になるおそれがある。
【0019】また顔料と油溶性染料とを併用する場合に
は、顔料は前記の割合が好ましく、油溶性染料は、全イ
ンク量の0.05〜4重量%、とくに1重量%前後が好
ましい。油溶性染料の割合が上記範囲未満では、油溶性
染料を添加したことによる効果が十分に得られないおそ
れがあり、逆に上記範囲を超えた場合には、インク中に
均一に分散させるのが困難になるおそれがある。
【0020】上記の着色剤を水性媒体中に分散させる分
散剤としては、前記式(1) で表されるアクリロイルモル
フォリン、および一般式(2) で表されるスチレンスルホ
ン酸塩のうちの少なくとも一方を含む単量体を重合させ
た水溶性重合体が使用される。上記一般式(2) で表され
るスチレンスルホン酸塩の具体例としては、たとえば式
(2a):
【0021】
【化9】
【0022】で表されるスチレンスルホン酸ナトリウム
等があげられる。水溶性重合体は、上記2種の単量体の
うちの一方を単独で重合させるか、両者を共重合させる
か、あるいは、2種の単量体のうちの少なくとも一方
と、さらに他の単量体とを共重合させることで形成され
る。上記2種の単量体のうちの少なくとも一方と共重合
される他の単量体としては、従来公知の種々の単量体が
使用可能であるが、とくに前記一般式(3) で表される低
級脂肪酸ビニルエステル、または式(4) で表されるスチ
レンが、好適なものとしてあげられる。
【0023】上記一般式(3) で表される低級脂肪酸ビニ
ルエステルは、式中のnが0〜3であるのが好ましい。
上記低級脂肪酸ビニルエステルの具体例としては、たと
えば式(3a):
【0024】
【化10】
【0025】で表されるピバリン酸ビニル等があげられ
る。これら他の単量体を共重合させる場合、その割合は
とくに限定されないが、全モノマー中の20〜80重量
%、とくに35〜65重量%程度が好ましい。他の単量
体の割合が上記範囲未満では、その添加効果が十分に得
られない。逆に他の単量体の割合が上記範囲を超えた場
合には、相対的に、重合体の水溶性を維持する、前記式
(1)(2)で表される単量体の割合が低下して、重合体の水
溶性が損なわれるおそれがある。
【0026】上記各単量体からなる水溶性重合体の重合
度についてはとくに限定されないが、重合度が高すぎる
とインクの粘度が上昇してしまうため、水溶性重合体の
重合度は、およそ99以下、とくに20〜70程度であ
るのが好ましい。上記水溶性重合体の割合はとくに限定
されないが、全インク量の0.1〜10重量%、とくに
0.3〜5重量%程度が好ましい。
【0027】水溶性重合体の割合が上記範囲未満では、
その添加効果が十分に得られず、着色剤の分散性が低下
して、インクの保存安定性、吐出安定性が悪化するおそ
れがある。逆に水溶性重合体の割合が上記範囲を超えた
場合には、インクの粘度が上昇してしまうおそれがあ
る。上記各成分からなるこの発明のインクには、さらに
必要に応じて、従来公知の各種添加剤を、適宜の割合で
配合することができる。添加剤の例としては、これに限
定されるものではないが、たとえば、インク中の水の蒸
発を抑えるとともにインクの粘度を調整するための粘度
調整剤や、あるいはインクのpHを調整するためのpH
調整剤等があげられる。粘度調整剤としては、たとえば
グリセリンやジエチレングリコール等があげられ、pH
調整剤としては、たとえばモノエタノールアミンやジエ
チルアミン等があげられる。また着色剤として、油溶性
染料や分散染料を使用する場合には、これら染料に対す
る添加剤として、紫外線吸収剤や酸化防止剤等を配合し
てもよい。
【0028】上記各成分からなるこの発明のインクは、
分散剤の水溶液に着色剤を添加し、ボールミル等の分散
手段を用いて分散処理を行い、さらに必要に応じて遠心
分離処理を行った後、この分散液に添加剤等を加えて、
所定の濃度になるように水性媒体で希釈する、従来と同
様の方法で製造することができる。また少量の場合は、
後で希釈したり添加剤を加えたりするのでなく、分散系
に、最初から所定量の水性媒体と添加剤を加えて、分散
処理を行ってもよい。
【0029】また、着色剤として油溶性染料を使用し
(単独使用および顔料との併用の両方を含む)、かつ分
散剤として、式(1) で表されるアクリロイルモルフォリ
ン、および一般式(2) で表されるスチレンスルホン酸塩
のうちの少なくとも一方と、一般式(3) で表される低級
脂肪酸ビニルエステル、および式(4) で表されるスチレ
ンのうちの少なくとも一方とを共重合させた水溶性重合
体を使用する場合には、下記の方法によってインクを製
造のが好ましい。
【0030】まず、水溶性重合体を構成する各単量体の
うち、上記一般式(3) で表される低級脂肪酸ビニルエス
テル、または式(4) で表されるスチレンに、油溶性染料
と、必要に応じて紫外線吸収剤、酸化防止剤等の添加剤
とを溶解させて油相成分を作製する。一方、式(1) で表
されるアクリロイルモルフォリン、または一般式(2) で
表されるスチレンスルホン酸塩を所定量の水性媒体に溶
解し、そこへ、上記油相成分と重合開始剤とを加え、攪
拌下で重合させて分散液を作製する。
【0031】そしてこの分散液に、顔料との併用系の場
合は顔料を加え、さらに必要に応じて粘度調整剤やpH
調整剤等の添加剤を加えた後、必要に応じてボールミル
等の分散手段を用いて分散処理を行ってインクとする。
この方法によると、後添加の場合に比べて、油溶性染料
の分散性をさらに向上させることができ、インクの色味
が向上する。
【0032】上記この発明のインクは、とくにインクジ
ェット記録方式に適したものであるが、この発明の構成
を、その他の記録方式用のインクに応用することも可能
である。
【0033】
【実施例】以下にこの発明を、実施例、比較例に基づい
て説明する。実施例1 前記式(2a)で表されるスチレンスルホン酸ナトリウムの
3gと、式(3a)で表されるピバリン酸ビニルの3gと
を、重合開始剤としての2,2−アゾビス(2−アミノ
プロピル)ジハイドロクロライドの0.3gとともに、
250gの純水中に加え、攪拌下、80℃で5時間、重
合反応させて、分散剤としての水溶性重合体の水溶液
(固形分としての水溶性重合体の濃度1.6重量%、水
溶性重合体の重合度30)を得た。
【0034】つぎにこの水溶液の31.5gに、顔料と
してのカーボンブラックの1.5gと、粘度調整剤とし
てのジエチレングリコールの10gと、蒸発調整剤とし
てのエタノールの5gと、pH調整剤としてのモノエタ
ノールアミンの2gとを加え、ボールミルにて5時間、
混合攪拌してインクを得た。実施例2 前記式(2a)で表されるスチレンスルホン酸ナトリウムの
8gを、重合開始剤としての2,2−アゾビス(2−ア
ミノプロピル)ジハイドロクロライドの0.5gととも
に、250gの純水中に加え、攪拌下、80℃で5時
間、重合反応させて、分散剤としての水溶性重合体の水
溶液(固形分としての水溶性重合体の濃度2.3重量
%、水溶性重合体の重合度45)を得た。
【0035】つぎにこの水溶液の30gに、顔料として
のカーボンブラックの2gと、粘度調整剤としてのジエ
チレングリコールの5gと、蒸発調整剤としての2−プ
ロパノールの10gと、pH調整剤としてのモノエタノ
ールアミンの3gとを加え、ボールミルにて5時間、混
合攪拌してインクを得た。実施例3 前記式(2a)で表されるスチレンスルホン酸ナトリウムの
4gと、式(4) で表されるスチレンの2.5gとを、重
合開始剤としての2,2−アゾビス(2−アミノプロピ
ル)ジハイドロクロライドの0.5gとともに、250
gの純水中に加え、攪拌下、80℃で5時間、重合反応
させて、分散剤としての水溶性重合体の水溶液(固形分
としての水溶性重合体の濃度1.9重量%、水溶性重合
体の重合度51)を得た。
【0036】そしてこの水溶液の30gを使用したこと
以外は、実施例2と同様にしてインクを得た。実施例4 前記式(1) で表されるアクリロイルモルフォリンの2g
と、式(4) で表されるスチレンの1gとを、重合開始剤
としての2,2−アゾビス(2−アミノプロピル)ジハ
イドロクロライドの0.5gとともに、200gの純水
中に加え、攪拌下、80℃で5時間、重合反応させて、
分散剤としての水溶性重合体の水溶液(固形分としての
水溶性重合体の濃度1.1重量%、水溶性重合体の重合
度33)を得た。
【0037】そしてこの水溶液の31.5gを使用した
こと以外は、実施例1と同様にしてインクを得た。実施例5 前記式(1) で表されるアクリロイルモルフォリンの5g
と、式(3a)で表されるピバリン酸ビニルの3gとを、重
合開始剤としての2,2−アゾビス(2−アミノプロピ
ル)ジハイドロクロライドの0.5gとともに、250
gの純水中に加え、攪拌下、80℃で5時間、重合反応
させて、分散剤としての水溶性重合体の水溶液(固形分
としての水溶性重合体の濃度1.6重量%、水溶性重合
体の重合度60)を得た。
【0038】そしてこの水溶液の31.5gを使用した
こと以外は、実施例1と同様にしてインクを得た。実施例6 前記式(1) で表されるアクリロイルモルフォリンの8g
を、重合開始剤としての2,2−アゾビス(2−アミノ
プロピル)ジハイドロクロライドの0.5gとともに、
250gの純水中に加え、攪拌下、80℃で5時間、重
合反応させて、分散剤としての水溶性重合体の水溶液
(固形分としての水溶性重合体の濃度2.0重量%、水
溶性重合体の重合度68)を得た。
【0039】そしてこの水溶液の30.0gを使用した
こと以外は、実施例2と同様にしてインクを得た。実施例7 前記式(4) で表されるスチレンの5gに、油溶性染料
(三井東圧染料社製の商品名TON109)の0.3g
を溶解して油相成分を作製し、つぎにこの油相成分の全
量を、式(1) で表されるアクリロイルモルフォリンの8
g、および重合開始剤としての2,2−アゾビス(2−
アミノプロピル)ジハイドロクロライドの0.5gとと
もに、150gの純水中に加え、攪拌下、80℃で5時
間、重合反応させて、分散剤としての水溶性重合体が溶
解し、かつ油溶性染料が分散された分散液(固形分とし
ての水溶性重合体の濃度6.7重量%、水溶性重合体の
重合度30)を得た。
【0040】つぎにこの分散液の23.5gに、顔料と
してのカーボンブラックの1.5gと、粘度調整剤とし
てのグリセリンの10gと、蒸発調整剤としてのエタノ
ールの10gと、pH調整剤としてのジエチルアミンの
5gとを加え、ボールミルにて5時間、混合攪拌してイ
ンクを得た。実施例8 前記式(3a)で表されるピバリン酸ビニルの5gに、油溶
性染料(三井東圧染料社製の商品名TON109)の
0.3gを溶解して油相成分を作製し、つぎにこの油相
成分の全量を使用して、実施例7と同様にして、分散剤
としての水溶性重合体が溶解し、かつ油溶性染料が分散
された分散液(固形分としての水溶性重合体の濃度6.
3重量%、水溶性重合体の重合度52)を得た。
【0041】そしてこの分散液の23.5gを使用した
こと以外は、実施例7と同様にしてインクを得た。比較例1 従来の分散剤としての、ドデシルベンゼンスルホン酸ナ
トリウムの0.2%水溶液の30gを使用したこと以外
は、実施例2と同様にしてインクを得た。
【0042】比較例2 前記式(2a)で表されるスチレンスルホン酸ナトリウムの
1.5gを重合させない状態で、28.5gの純水に溶
解した水溶液の30gを使用したこと以外は、実施例2
と同様にしてインクを得た。比較例3 水溶性染料(オリエント社製の商品名WATER BL
ACK 100L)を純水で溶解して、濃度1.5重量
%の水溶液を作製し、比較例3のインクとした。
【0043】上記各実施例、比較例のインクについて、
以下の各試験を行い、その特性を評価した。分散性評価試験I 実施例、比較例のインクについて、製造直後の段階にお
ける、カーボンブラックの分散粒径〔中心粒径D50(μ
m)〕を光散乱法により測定し、分散性を評価した。
【0044】分散性評価試験II 実施例、比較例のインクを、室温で60日間放置した後
の、カーボンブラックの分散粒径〔中心粒径D50(μ
m)〕を光散乱法により測定し、分散性を評価した。画像濃度測定試験 実施例、比較例のインクを、市販のインクジエットプリ
ンタに使用して白紙上に印字し、その印字濃度を、反射
濃度計(東京電色社製の型番TC−6D)を用いて測定
した。
【0045】耐水性試験 上記印字が施された紙を、20℃の水に浸して5分間放
置し、ついで十分に乾燥させた後、同じ印字の印字濃度
を、上記反射濃度計を用いて測定し、下記式から耐水性
を求めた。
【0046】
【数1】
【0047】以上の結果を表1に示す。
【0048】
【表1】
【0049】上記表1の結果より、従来の分散剤である
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを使用した比較
例1のインク、およびスチレンスルホン酸ナトリウムを
重合させないで、分散剤として使用した比較例2のイン
クは、いずれも顔料としてのカーボンブラックの分散粒
径が、インクの製造直後から、インクとして使用するに
は好ましくないとされる1μmを大きく上回っており、
分散性がよくないことがわかった。そこで60日間放置
後の粒径は測定しなかった。
【0050】また水溶性染料を使用した比較例3のイン
クは、初期の印字濃度にすぐれるものの、耐水性が極め
て低いことがわかった。これに対し実施例1〜8のイン
クは、いずれも、初期および放置後の分散性にすぐれる
とともに、耐水性にもすぐれることが確認された。ま
た、顔料としてのカーボンブラックと油溶性染料とを併
用した実施例7,8は、他の実施例に比べて印字濃度を
高くできることも判明した。
【0051】実施例9 前記式(3a)で表されるピバリン酸ビニルの5gに、油溶
性染料(三井東圧染料社製の商品名TON109)の
0.3gを溶解して油相成分を作製し、つぎにこの油相
成分の全量を、式(1) で表されるアクリロイルモルフォ
リンの8g、および重合開始剤としての2,2−アゾビ
ス(2−アミノプロピル)ジハイドロクロライドの0.
5gとともに、150gの純水中に加え、攪拌下、80
℃で5時間、重合反応させて、分散剤としての水溶性重
合体が溶解し、かつ油溶性染料が分散された分散液(固
形分としての水溶性重合体の濃度5.8重量%、水溶性
重合体の重合度50)を得た。
【0052】つぎにこの分散液の23.5gに、粘度調
整剤としてのグリセリンの10gと、蒸発調整剤として
のエタノールの10gと、pH調整剤としてのジエチル
アミンの5gとを加え、ボールミルにて5時間、混合攪
拌してインクを得た。比較例4 従来の分散剤としての、ドデシルベンゼンスルホン酸ナ
トリウムの0.2%水溶液の163.5gに、油溶性染
料(三井東圧染料社製の商品名TON109)の0.3
gを分散させた分散液の23.5gを使用したこと以外
は、実施例9と同様にしてインクを得た。
【0053】上記実施例、比較例のインクについて、下
記の分散性評価試験III と、前記画像濃度測定試験、耐
水性試験を行い、その特性を評価した。分散性評価試験III 実施例、比較例のインクを室温で60日間放置した後、
油溶性染料が沈澱したか否かを目視にて観察した。
【0054】以上の結果を表2に示す。
【0055】
【表2】
【0056】上記表2の結果より、従来の分散剤である
ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを使用した比較
例4のインクは、60日間放置後に油溶性染料の沈澱が
確認され、このことから分散性がよくないことがわかっ
た。そこでその他の試験を行わなかった。これに対し実
施例9のインクは、分散性にすぐれるとともに、耐水性
にもすぐれることが確認された。
【0057】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、特定の単量体を重合させた水溶性重合体からなる分
散剤の作用により、水不溶性の着色剤の、水性媒体中で
の分散安定性を向上できる。したがってこの発明のイン
クは、水不溶性の着色剤を使用して、しかも水溶性染料
なみの保存安定性、吐出安定性を有するものとなり、と
くにインクジエットプリンタにおける、記録画像の堅牢
性向上に寄与する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水性媒体と、水不溶性の着色剤と、この着
    色剤を水性媒体中に分散させる分散剤とを含むインクに
    おいて、上記分散剤が、式(1) : 【化1】 で表されるアクリロイルモルフォリン、および一般式
    (2) : 【化2】 〔式中Mはアルカリ金属原子またはアミノ基を示す。〕
    で表されるスチレンスルホン酸塩のうちの少なくとも一
    方を含む単量体を重合させた水溶性重合体であることを
    特徴とするインク。
  2. 【請求項2】分散剤としての水溶性重合体が、上記式
    (1) で表されるアクリロイルモルフォリン、または一般
    式(2) で表されるスチレンスルホン酸塩に、一般式(3)
    : 【化3】 〔式中nは0または1〜15の整数を示し、R1 ,R2
    は、同一または異なって、水素原子またはメチル基を示
    す。〕で表される低級脂肪酸ビニルエステル、および式
    (4) : 【化4】 で表されるスチレンのうちの少なくとも一方を共重合さ
    せることで構成されている請求項1記載のインク。
  3. 【請求項3】水不溶性の着色剤として、顔料と水不溶性
    染料とを併用する請求項1または2記載のインク。
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