【発明の詳細な説明】
シリコーン含有ポリマをその中に取り込ませた水性着色インク
発明の分野
本発明は、添加剤としてシリコーン含有ポリマをその中に有するインクに関す
る。
発明の背景
インクジェットアプリケーションのための着色インクは、いくつかの厳しい条
件を満たさなければならない。例えば、顔料の沈着およびノズルの詰まりを避け
るために、粒子サイズは非常に小さくなければならず、そして粒子サイズの分布
は狭くなければならない。ノズルの詰まりを避け、そして良好な貯蔵期間を有す
るために、分散液は凝集に対して良好な安定性を有しなければならない。インク
は、「コゲイション」を避けるために、特に熱インクジェットプリンタでの適用の
ために十分な熱安定性を有しなければならない。良好なスメア抵抗を有し、そし
て「マッドクラッキング」の問題を避けるために、インクは良好な薄膜形成特性
を有しなければならない。滴下速度、滴下量および補充時間等の正しい噴出特性
を有するために、インクの粘度は適切な範囲内でなければならない(典型的には1
.2〜10センチポアズであり、好ましくは1.2〜5センチポアズである)。表面張力
、乾燥速度、抗生物学的成長、色域および色密度等の他の特性もまた非常に重要
である。
上記の要素のうち、分散安定性、抗コゲイションおよび抗マッドクッラキング
は、インクを処方する者にとって最も困難な課題である。
顔料分散液は、熱力学的に不安定である。懸濁された顔料粒子は、ファンデル
ワールス引力により凝集する傾向がある。インクジェットプリンタは、(約80マ
イクロメートル未満のオーダーで)非常に小さいジェットノズルを使用して高解
像度の画像を提供するため、顔料の凝集が生じると、プリンタヘッドは詰まる傾
向がある。更に、熱インクジェットシステムの場合、そのようなインクはまた、
材料がプリンタヘッドの加熱素子上に沈着して、加熱素子を覆う傾向に見舞われ
る。これはプリンタヘッドの熱効率の低下を引き起こし、これにより、より小さ
なインク小滴が形成して、画像の質を悪化する。この影響は、一般に「コゲイシ
ョン」と呼ばれる。
上記の問題を解決するために、典型的には、分散剤が用いられる。分散剤は顔
料表面に吸着し、(静電的または立体的またはその両方の組合せのいずれかで)各
粒子のまわりに保護層を作り、引力を和らげる。
米国特許第5,125,968号および同第4,959,661号に開示される方法では、分散剤
が、親水性部分および疎水性部分を含む界面活性剤から選択される。
もう1つのアプローチでは、親水性セグメントおよび疎水性セグメントを有す
るポリマが使用されている。ランダム構造およびブロック構造の両方を有するポ
リマ分散剤が開示されている。これらの方法の例が、米国特許第4,597,794号お
よび同第5,085,698号に記載されている。
ポリマ分散剤の使用に関する他の試みも、同様に行われている。例えば、スチ
レン−アクリル酸コポリマ等の水溶性ポリマ、スルホン酸化ポリエステルおよび
粒状ポリマ分散剤もまた検討されているが、これらはごく一部でしか成功してい
ない。特に、このようなシステムは、可能性はあるものの、不均一に印刷された
中実ブロック
画像を作成する傾向があった。印刷される画像の均一性の欠如は、印刷時間の延
長によってより際立ち、画像領域における受容体表面が不完全に覆われることに
よって生じる。
この問題は、一般に「バンディング」と呼ばれ、印刷作業が進行する間に発射
されるインク小滴が漸次小さくなる結果生じる。この影響は、コゲイションの結
果であると考えられ、印刷カートリッジ内の加熱素子上に断熱性材料が堆積する
ことによって生じる。その結果、インクへの熱伝導効率が減少し、それによって
印刷処理に必要な適切な大きさのインクバブルを生成する能力が低下する。堆積
した材料が熱伝導性である場合でも、加熱中のヒーター表面上での核生成挙動を
変化させ得、バブルの形成にも悪影響を及ぼし得る。
コゲイションおよびバンディングが関係する問題は、分散剤としての界面活性
剤を適切に選択することによって軽減または除去することができる。しかし、界
面活性剤は、典型的には、低分子量であり、従って薄膜形成剤ではないので、印
刷された画像、特に等和色および4色による黒色領域では、しばしばマッドクラ
ッキングが生じる。発明の概要
本発明の1つの態様は、インクジェットプリンタアプリケーション、特に熱イ
ンクジェットおよび他の印刷アプリケーションの厳しい要件を満たし得る水性着
色インクに関する。
本発明のもう1つの態様は、バンディングおよびマッドクラッキングの問題の
可能性を最小限にすることによって印刷画像の質を改善するために、水溶性また
は水に分散性のシリコーン含有ポリマが添加物として組み込まれている水性着色
インクに関する。
“水性”とは、水または水混和性有機溶媒のいずれかをいう。そ
のような有機溶媒の非制限的例としては、アルコールが挙げられる。本発明のイ
ンクは、様々な水性キャリア液体における使用が意図されている。
水性着色インク処方物は、水溶性または水に分散性のビニルシリコーンポリマ
を含み得る。
本発明のもう1つの態様は、シリコーンポリマセグメントおよびビニルポリマ
セグメントを有するビリルシリコーングラフトまたはブロックコポリマを含むイ
ンク処方物に関する。このブロックまたはグラフトコポリマは、メルカプト官能
性シリコーン鎖転移剤とビニルモノマとのフリーラジカル重合によって調製され
る。
本発明のもう1つの態様は、エチレン不飽和モノマの重合によって形成される
骨格上に、ペンダントポリシロキサンを有するコポリマを含むインク処方物に関
する。
本発明では広範囲の顔料を使用することができ、それには、限定されないが様
々な有機顔料および様々な無機顔料が含まれる。
本発明の特徴は、インクが印刷において、特にインクジェット印刷アプリケー
ションにおいて一般的な有用性を有することである。
水溶性シリコーンポリマを添加剤として選択することは、いくつかの考察に基
づいている。シリコーンに基づくポリマはあまりコゲイションを引き起こさない
であろうと思われるいくつかの理由があり、これらの材料のヒーター素子への吸
着はおそらく他のポリマ材料に比べて比較的弱いからである。
第2に、シリコーンに基づくポリマは、通常熱安定性がより高く、そのため噴
出工程の間にヒーター素子が顕著に加熱されても分解が生じ難いようである。ポ
リマ材料が熱分解すると水に不溶なフラグメントを生じる可能性があり、このフ
ラグメントはヒーター素子上に堆積する性質を有することがある。
第3に、ポリマ添加剤は、溶液粘性を等分子量の他のポリマの溶液粘性よりも
顕著に低下させる。このことは、重要な考慮である。何故なら、インク滴下速度
、滴下量および補充速度等の正しい噴出特性を達成するためには、インクは、上
記のような低い粘性範囲で維持しなければならないからである。
本発明のポリマを使用するもう1つの利点となり得ることは、このポリマが、
印刷画像の水感受性を減少するのに役立つ可能性のあるシリコーン様表面特性を
有する基質上にフィルムを残すことである。
更なる特徴および利点については、本発明の実施態様を説明する際に明らかに
なろう。発明の実施態様 インク処方物
本発明のインクは、顔料、分散剤、界面活性剤、水性液体キャリア、シリコー
ン含有ポリマ添加剤、およびジエチレングリコール等の多価アルコールを含む。
インク処方物中の顔料の量は、全インク組成物の約0.1〜約15重量%、好まし
くは約0.5%〜約8重量%の範囲である。
インク処方物中の分散剤の量は、全インク組成物の約0.1〜約20重量%、好ま
しくは約0.2%〜約8重量%の範囲である。
インク処方物中の界面活性剤の量は、全インク組成物の約0.1〜約20重量%、
好ましくは約0.2%〜約8重量%の範囲である。
インク処方物中の水または水混和性有機溶媒のいずれかの量は、全インク組成
物の約20〜約90重量%、好ましくは約30%〜約80重量%の範囲である。
インク処方物中のシリコーン含有ポリマの量は、全インク組成
物の約0.01〜約8重量%、好ましくは約0.02%〜約4重量%の範囲である。
インク処方物中の多価アルコールの量は、全インク組成物の約5〜約70重量%
、好ましくは約10%〜約50重量%の範囲である。
当業者に公知の実施にしたがって、殺生物剤、キレート剤、pH改変剤、湿潤
剤、粘度改変剤等の他の添加剤をインク組成物に任意に添加することができる。顔料
上記のように、インク処方物は、様々な有機顔料のうちのいずれか、および様
々な無機顔料のうちのいずれかを用いることができる。
黒色顔料の非制限的例としては、Special Black 4、Special Black 5、Specia
l 6、Special Black 4A、Color Black FW200、およびColor Black FW2顔料(全て
Degussa Corporation of Ridgefield、NJにより製造);Raven 1200カーボンブラ
ック、Raven 1170カーボンブラック、Raven 3500カーボンブラック、およびRave
n 5750カーボンブラック顔料(全て、Columbian Chemical Corp.of Atlanta、GA
より入手可能);Mogol LカーボンブラックおよびSterling NSカーボンブラック
顔料(Cabot Corp.of Boston、MAより入手可能);ならびにCarbon Black MA-100
顔料(Mitsubishi Kasei Corp.of Tokyo、Japan)等のカーボンブラックが挙げ
られる。
マゼンタ顔料の非制限的例としては、Quindo Magenta RV-6828 Pigment Red 1
22、Quindo Magenta RV-6831 Pigment Red 122 presscake、 Quindo Red R-6713
PV 19、およびQuindo Magenta RV-6843 Pigment Red 202顔料(全てBayer Corp.
of Rock Hill、SCより入手可能);ならびにSunfast Magenta 122およびSunfast
Magenta 202顔料(Sun Chemical Corp.of Cincinnati、OHより入手可能)が挙げ
られる。
シアン顔料の非制限的例としては、Palomar Blue B-4810 PB 15:3、Palomar B
lue B-4710 PB 15:3、およびPalomar Blue B.4900(全てBayer Corp.より入手可
能);ならびにSunfast Blue 15:3顔料プレスケーキ(Sun Chemicalより入手可能
)が挙げられる。
黄色顔料の非制限的例としては、Fanchon Fast Y-5700 PY 139およびFanchon
Fast Y-5688 C.I.Pigment Yellow 150顔料(Bayer Corp.より入手可能);Sunbri
te Yellow 14プレスケーキおよびSpectra Pac Yellow 83顔料(両者ともSun Chem
icalより入手可能);ならびにIrgazin Yellow 2RLT PY 110、Irgazin Yellow 2G
LTN PY 109、Irgazin Yellow 2GLTE PY 109、およびIrgazin Yellow 3RLTN PY 1
10顔料(Ciba Geigy of Newport、Delaware)が挙げられる。分散剤
本発明のインク処方物は、イオン性および非イオン性分散剤を用いることがで
きる。非制限的例としては、Pluronic L62LF、Pluronic L31、Pluronic L92、お
よびPluronic F68顔料(全てBASF Corp.of Parsippany、NJより入手可能);Anta
rox P-84およびAntarox P-104分散剤(両者ともRhone-Poulence of Cranbury、NJ
より入手可能);Poly-Tergent P-9E、Poly-Tergent P-17DおよびPoly-Tergent 2
A1分散剤(全てOlin Chemicals of Stamford、CTより入手可能);Amphoterge KJ-
2およびAmphoterge K-2分散剤(Lonza of Fairlawn、NJより入手可能);Sokalan
PA 30CL分散剤(BASF Corp.より入手可能);Solsperse 27000分散剤(Zeneca Col
ors of Wilmington、DEより入手可能);Carbowax
Polyethylene Glycol 400、Carbowax Polyethylene Glycol 600、Carbowax Poly
ethylene Glycol 1000、Carbowax Polyethylene Glycol 1450、およびCarbowax
Polyethylene Glycol 3350分散剤(全てUnion Carbide Corp.of Danbury、CTより
入手可能);ならびにAcusol 445N、Acusol 450、およびAcusol 480N分散剤(全
てRohm and Philadelphia、PAより入手可能)が挙げられる。
アミンで開環し続いて水酸化ナトリウム溶液で加水分解した、ビニルアズラク
トンとBayerのアスパラギン酸エステルとの反応生成物もまた分散剤として有用
である。界面活性剤
本発明のインク処方物は、イオン性および非イオン性の界面活性剤を用いるこ
とができる。
アニオン性界面活性剤の非制限的例としては、Aerosol OT界面活性剤(America
n Cyanamid of West Paterson、NJより入手可能);ならびにDarvan No.1およ
びDarvan No.7界面活性剤(両方ともR.T.Vanderbilt Co.of Norwalk、CTよ
り入手可能)が挙げられる。
非イオン性界面活性剤の非制限的例としては、Triton X-100、Triton X-102、
Triton X-114、Triton X-101、およびTriton CF-10界面活性剤(全てUnion Carbi
de Corp.より入手可能);Surfynol CT-136、Surfynol 104、Surfynol 465、Surf
ynol TG界面活性剤(全てAir Products and Chemicals of Allentown、PAより入
手可能)ならびにTergitol NP-8、Tergitol NP-9、およびTergitol NP-10界面活
性剤(全てUnion Cabide Chemicals and Plastics Co.of Danbury、CTより入手
可能)が挙げられる。ポリマ添加剤
本発明において有用なポリマ添加剤は、ビニルシリコーングラフトまたはブロ
ックコポリマである。
本発明において有用なシリコーン含有コポリマおよびそれらの調製方法の非制
限的例については、米国特許第5,468,477号(Kumarら)およびPCT特許公開WO 9
5/03776に開示のビニルシリコーングラフトまたはブロックコポリマである。
本発明に有用なシリコーン含有コポリマの他の例としては、エチレン不飽和モ
ノマの重合によって形成される骨格上にペンダントポリシロキサングラフトを有
するコポリマがある。米国特許第4,981,902号(Mitraら)および同第4,981,903
号(Garbeら)に開示のA、B、Cモノマの繰り返しを包含する。コポリマは、
米国特許第4,972,037号(Garbeら)に開示されているようなフルオロモノマを任
意に含むことができる。
望ましくは、本発明の処方物に用いられるコポリマは、グラフトまたはブロッ
クのいずれかのコポリマであり、以下の一般式で表される。ここで、G5は独立して、アルキル、アリール、アルカリル、アルコキシ、アル
キルアミノ、フルオロアルキル、水素、および−ZSAから成る群より選択される
、同じかまたは異なり得る一価の部分を
示し;Aはフリーラジカル重合可能な重合化したモノマーから本質的になるビニ
ルポリマーセグメントを示し、Zは二価の結合基である。有用な二価の結合基Z
には、以下:C1〜C10アルキレン、アルカリレン、アリーレン、およびアルコ
キリアルキレンを含むが、これらに限定されない。好ましくは、Zは、市販され
ているという理由から、メチレンおよびプロピレンから成る群より選択される。
G6は独立して、アルキル、アリール、アルカリル、アルコキシ、アルキルア
ミノ、フルオロアルキル、水素、および−ZSAからなる群から選択される、同じ
かまたは異なり得る一価の部分を示し;
G2はAを含み;
G4はAを含み;
R1は独立して同じかまたは異なり得、かつアルキル、アリール、アルカリル
、アルコキシ、アルキルアミノ、フルオロアルキル、水素、およびヒドロキシル
から成る群より選択される、一価の部分を示し;好ましくは、R1は、市販され
ているという理由から、独立して、C1-4アルキルおよびヒドロキシルからなる
群から選択される、同じかまたは異なり得る一価の部分を示す。最も好ましくは
、R1はメチルである。
R2は独立して同じかまたは異なり得、かつ二価の結合基を示す。適切な二価
の結合基としては、以下:C1〜C10アルキレン、アリーレン、アルカリレン、
およびアルコキリアルキレンが挙げられるが、これらに限定されない。好ましく
は、R2は、化合物の合成が容易なため、C1-3アルキレンおよびC7〜C10アル
カリレンから成る群より選択される。最も好ましくは、R2は、-CH2-、1,3-プロ
ピレン、および
から成る群より選択される。
R3は独立して同じかまたは異なり得、かつアルキル、アリール、アルカリル
、アルコキシ、アルキルアミノ、フルオロアルキル、水素、およびヒドロキシル
からなる群から選択される、一価の部分を示す。好ましくは、R3は、市販され
ているという理由から、C1-4アルキルおよびヒドロキシルからなる群から選択
される、同じかまたは異なり得る一価の部分を示す。最も好ましくは、R3はメ
チルである。
R3は独立して同じかまたは異なり得、かつ二価の結合基である。
適切な二価の結合基としては、以下:C1〜C10アルキレン、アリーレン、ア
ルカリレン、およびアルコキリアルキレンが挙げられるが、これらに限定されな
い。好ましくは、R2は、化合物の合成が容易なため、C1-3アルキレンおよびC7
〜C10アルカリレンから成る群より選択される。最も好ましくは、R2は、-CH2
-、1,3-プロピレン、および
から成る群より選択され、
xは0〜3の整数であり;
yは5以上の整数であり;好ましくは、yは、約750〜約20,000
の範囲の分子量を有するシリコーンを提供するために約10〜約270の範囲の整数
である。最も好ましくは、yは約40〜約270の範囲の整数であり;
qは0〜3の整数であり;
ここで、以下
qは少なくとも1の整数である;
xは少なくとも1の整数である;
G5は少なくとも1つの−ZSA部分を含有する;
G6は少なくとも1つの−ZSA部分を含有する、
のうちの少なくとも1つが正しい。
上記のように、Aはフリーラジカル重合可能な重合化したモノマから形成され
るビニルポリマセグメントである。Aの選択は、組成物の意図した使用、および
その意図する目的を達成するためにコポリマが有さなければならない特性に基づ
く。ブロックコポリマの場合にAがブロックを有するならば、ABおよびABA構造
を有するポリマは、それぞれ、メルカプト官能基-SHがメルカプト官能性シリコ
ーン化合物の1末端または両末端のシリコーン原子に結合するかどうかに依存し
て得られる。ビニルポリマブロックまたはセグメント対コポリマのシリコーンセ
グメントの重量比は、変化し得る。好ましいコポリマは、コポリマが異なるポリ
マセグメントのそれぞれに本来ある特性を有する一方で低密度シリコーンオイル
および/または低沸点オイルにおけるポリマ全体の溶解度を保持するため、ビニ
ルポリマセグメント対シリコーンセグメントの重量比は、98:2〜40:60の範囲
である。
ポリ(ジメチルシロキサン)-g-ポリ(アクリレート)ポリマは、本発明での使用
に好適である。これらのポリマは、ポリ(ジメチルシロキサン)とポリ(アクリレ
ート)ポリマとをグラフトすることによっ
て形成される。得られるポリマは、以下の化学構造を有する:ここで、RおよびR’は、独立して水素、および約1〜約18炭素原子を有するア
ルキル基から成る群より選択され;ここで、m/nは9〜49の範囲であり;ここ
で、pは約1〜約10,000の範囲の数である。
ポリ(ジメチルシロキサン)ポリマは、約750〜約20,000、好ましくは約3,000〜
約20,000の範囲の分子量(数平均)を有し得る。
ポリ(アクリレート)ポリマは、約4〜約25個の炭素原子、好ましくは約4〜
約15個の炭素原子を有するアクリルモノマから形成される任意のモノマであり得
る。本明細書においてA(以後「Aモノマ」)で表されるビニルポリマセグメント
を形成するために用いることができるモノマの代表的な例は、低級〜中級のアク
リル酸エステル、またはアルキルアルコールのメタクリル酸エステルである。そ
のようなアルコールの特定の例としては、メタノール、エタノール、1-プロパノ
ール、2-プロパノール、1-ブタノール、1,1-ジメチルエタノール、2-メチル-1-
プロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノール、2-メチル-1
-ブタノール、3-メチル-1-ブタノール、2-ヘキサノール、3-メチル-1-ペンタノ
ール、3-
メチル-1-ペンタノール、シクロヘキサノール、2-エチル-1-ブタノール、3-ヘキ
サノール、ベンジルアルコール、2-オクタノール、6-メチル-1-ヘプタノール、2
-エチル-1-ヘキサノール、3,5-ジメチル-1-ヘキサノール、3,5,5-トリメチル-1-
ヘキサノール、1-デカノール、および1-ドデカノール等が挙げられる。好ましく
は、アルコールは、1〜18個の炭素原子、好ましくは1〜12個の炭素原子を有し
、炭素原子の平均数は約4〜18である。若干量の共重合可能なスチレン、ビニル
エステル、塩化ビニル、塩化ビニリジン、アクリロニトリル、アルリルプロピル
トリ-メトキシラン、メタクリルオキシプロピル トリ-メトキシラン、他のア
クリロイルモノマなどを使用してもよい。そのようなモノマは当該分野において
公知であり、多くは市販されている。特に好ましいモノマとしては、イソオクチ
ル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル
(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、i-ペンチル(メタ)ア
クリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、
メチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、トリデシル(メ
タ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等、およびそれらと上記で
定義したモノマとの混合物が挙げられる。
Aモノマとして有用な極性の代表的例としては、カチオン性、アニオン性、非
イオン性、または両イオン性の性質の親水性不飽和モノマが挙げられ、それらは
、ラジカル重合を介して重合可能である。そのような極性モノマの例としては、
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、ビニル酢酸、アクリロニトリル、フマ
ル酸、マレイン酸、マレイン酸無水物、クロトン酸、アクリルアミド、ビニルピ
リジン、ビニルピロリドン、ヒドロキシメチルメタクリレート、ポリエチレング
リコールモノ(メタ)アクリレート、N,N-ジメチ
ルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルエチルジアリルアンモニウ
ムクロリドまたはブロミド、ビニルスルホン酸、p-スチレンスルホン酸、N,N-
ジメチルアクリルアミド、N-t-ブチルアクリルアミド、メタクリロニトリル、ま
たはそれらの塩等が挙げられる。
ポリマ添加剤は、約2〜約60重量%のポリ(ジメチルシロキサン)グラフト、
好ましくは全ポリマの約5〜約40重量%を含有する。ポリマ添加剤はグラフトポ
リマの骨格としてポリ(アクリレート)ポリマでバランスを保っている。
ポリマ添加剤は、約1,000〜約1,000,000、好ましくは約10,000〜約100,000、
最も好ましくは約20,000〜30,000の範囲の分子量(数平均)を有し得る。
ポリマ添加剤は、約1〜約10、好ましくは約2〜3の範囲の多分散性を有し得
る。
様々な市販のポリ(ジメチルシロキサン)-g-ポリ(アクリレート)ポリマが、本
発明のポリマ添加剤として有用である。これらの市販のポリマのうち、Encapsul
ated Products of Minnesota Mining and Manufacturing Company of St.Paul
、MNより市販の水溶性シリコーンポリマ、3Mブランドの「Sillcones‘Plus’Pol
ymer」ポリ(ジメチルシロキサン)-g-ポリ(アクリレート)、製品番号VS 80が好適
である。発明の有用性
水性着色インク処方物において選択されたポリマ添加剤を使用すると、インク
がコゲイト(kogate)し、インクジェット媒体上の印刷画像がマッドクラッキン
グの問題を有する可能性が減少する。
本発明のインク処方物は、当業者に公知の任意の適切なインク
ジェット媒体上で使用することができる。
本発明では、インクジェット、特に熱インクジェット印刷アプリケーションの
ための水性着色インクにおいて、ポリ(ジメチルシロキサン)-g-ポリ(アクリレ
ート)を添加剤として使用する際の主な2つの利点があることを見出した。
意外にも、特に着色黒色インクの場合、ポリ(ジメチルシロキサン)-g-ポリ(ア
クリレート)を取り込むと、僅かではあるが明らかなバンディングの問題を顕著
に減少することによって、印刷画像の均質性を顕著に改善される。このことは、
少なくともシリコーンポリマはインクがコゲイトする可能性を顕著に抑制するこ
とを示す。
さらに意外にも、インク処方物にポリ(ジメチルシロキサン)-g-ポリ(アクリレ
ート)を取り込むと、4色による黒色画像によって印刷された画像領域における
任意のマッドクラッキングの問題が顕著に抑制され、さらに単色の黒原色インク
処方物で印刷した画像慮域におけるバンディングの問題が顕著に抑制される。
さらに意外にも、水および水混和製有機溶媒システム、特にカルボキシ機能性
モノマを含むポリマを有するそれらのシステムで水溶性を増強するために揮発性
アミン(アンモニア等)で部分的に中和したものを使用すると、溶媒除去後およ
び画像の任意の再湿潤の間のにじみに対して抵抗性を呈する画像を提供する。不
慮または故意の画像の再湿潤が画像を損なうことはない。
以下の実施例は例示的なものであり、本発明を制限するものではない。以下の
実施例のいくつかには、3M Company of St.Paul、MN由来の3Mブランドの「Silic
ones‘Plus’Polymer」が含まれる。このポリマは、2.7の多分散性を有する約26
,000のMn分子量;946の酸当量(946g/モル-COOH);約98℃のガラス転位温度を有
する。実施例 実施例1(単色黒)
以下の手順に従って着色黒色インクを調製した:
1. 分散剤の40%溶液の5.0グラムを4オンス(114ml)ガラスジャーに秤量し
た。分散剤は、ビニルジメチルアズラクトンとBayerのアスパラギン酸エステル
との反応生成物を開環のためにオクチルアミンで処理し、続いて水酸化ナトリウ
ム溶液を用いて加水分解することによって作製した。
2. 20.0グラムの写真用ジエチレングリコール(Sigma Chemical Co.、St.L
ouis、MOより入手)を分散剤に添加した。
3. 68.0グラムの脱イオン水を上記の混合物に添加した。
4. 1.0グラムの3MブランドのSilicones“Plus”Polymer VS-80(10%水溶
液)(3M Co.、St.Paul、Mn)を水性混合物に添加した。
5. 均質な溶液が得られるまで、穏やかに振盪しながら混合物を混合した。
6. 3.0グラムのDegussa Special Black 4(Degussa Corporation、Ridgefi
eld、Nj)を溶液に添加し、穏やかに振盪することによって徹底的に混合した。
7. 3.0グラムのTriton X-100(Union Carbide Chemical and Plastics Com
pany Inc、Danbury、CT)を混合物に添加した。
8. 過剰な泡の形成を避けるために、穏やかに振盪することによって得られ
た混合物を再度徹底的に混合した。この時点で、得られた混合物のpHを測定し
、9.03と決定した。
9. 顔料を、Misonix Incorporated(Farmingdale、NY)によって作製され
たモデルXL2020 Sonicatorを用い、3分間、192ワットの設定で顔料を分散させ
た。
10. この時点で分散剤のpHを測定して8.05と決定し;ULアダプタ付のBroo
kfield粘度計を用いて粘度を測定し、3.54センチポアズと決定した。
11. 次に、Sorvall GLC-2B General Laboratory Centrifugeを用いて、2800
rpm(ダイヤルの読みで)で1時間、分散剤を遠心分離し、大きな粒子を除去し
た。
このように調製した最終インクをきれいな空のHP 51626A DeskJetカートリッ
ジに充填し、NovaJetプリンタを用いて試験印刷を行った。連続印刷を行い、カ
ートリッジが空になるまで34インチ(863.6mm)×36インチ(914.4mm)の中実ブ
ロックを3M ScotchprintTMOpaque Ink Jet Film(製品番号8502)上に印刷した
。インクは、何ら問題を生じることなく連続的に印刷し、極めて上質の均質な黒
色画像を作成した。全印刷処理の間、ノズルの目詰まりは観察されず、印刷画像
上にバンディングは認められず、見た目の色の濃さは、印刷された中実ブロック
の最初から終わりまで、同一のままであった。実施例2(単色黒)
下記の方法に従い、以下の処方を用いてもう1つの黒色顔料インクを調製した
。
(1) 分散剤は、ビニルジメチルアズラクトンとBayerのアスパラギン酸エステル
との反応生成物を開環のためにオクチルアミンで処理し、続いて水酸化ナ
トリウム溶液を用いて加水分解することによって作製した。
(2) 3MブランドのSilicones“Plus”Polymer VS-80(10%水溶液)
(3M Co.、St.Paul、MN)
(3) Sigma Chemical Co.、St.Louis、MOより入手。
16オンス(455ml)のガラスジャーで上記の成分を穏やかに振盪することによっ
て、予め混合した。Misonix Incorporated(Farmingdale、NY)によって作製さ
れたモデルXL2020 Sonicatorを用い、8分間、165ワットの設定で混合物を分散
させた。次に、Sorvall GLC-2B General Laboratory Centrifugeを用いて、2800
rpm(ダイヤルの読みで)で1時間、得られた分散剤を遠心分離し、大きな粒子
を除去した。実施例3(黄色)−比較実施例
実施例2の方法に従い、以下の処方を用いて黄色顔料インクを調製した:
(4) Bayer Fanchon Fast Yellow Y-5688 C.I.Pigment Yellow 150
(Bayer Corporation、Rock Hill、SC)
上記の成分を実施例2に記載のように予め混合し、分散させ、遠心分離して最
終黄色インクを生産した。実施例4(マゼンタ)
実施例2の方法に従い、以下の処方を用いてマゼンタ顔料インクを調製した:
(5) Bayer Quindo Magenta RV-6828 Pigment Red-122(Bayer
Corporation、Rock Hill、SC)
上記の成分を実施例2に記載のように予め混合し、分散させ、遠心分離して最
終マゼンタインクを生産した。実施例5(シアン)
実施例2の方法に従い、以下の処方を用いてシアン顔料インクを調製した:
(6) Bayer Palomar Blue B-4810 C.I.Pigment Blue-15:3(Bayer
Corporation、Rock Hill、SC)
上記の成分を実施例2に記載のように予め混合し、分散させ、遠心分離して最
終マゼンタインクを生産した。実施例6(黄色)
下記の方法に従い、以下の処方を用いて黄色顔料インクを調製した:
8オンス(228ml)のガラスジャーで上記の成分を穏やかに振盪することによっ
て、予め混合した。Misonix Incorporatedによって作製されたモデルXL2020 Son
icatorを用い、4分間、165ワットの設定で混合物を分散させた。次に、Sorvall
GLC-2B General Laboratory Centrifugeを用いて、2800rpm(ダイヤルの読みで
)で1時間、得られた分散剤を遠心分離し、大きな粒子を除去した。
実施例2〜実施例6由来のインクをきれいな空のHP 51626A DeskJetカートリ
ッジに充填した。次に、それらをそれぞれ4色からなる2つの独立したセットの
インクに分け、テストパターンを用いて試験印刷し、以下の順序で原色および等
和色の両方の0.5インチ(12.7mm)のストライプを作成した:黄色、マゼンタ、
シアン、赤、緑、青、4色による黒色、単色の黒色。カラーストライプを、3M S
cotchprintTMOpaque Ink Jet Film(製品番号8502)上に印刷した。これらの2
つのセットのインクを以下に示す:
インクセット番号1:実施例2(黒)
実施例3(黄)
実施例4(マゼンタ)
実施例5(シアン)
インクセット番号2:実施例2(黒)
実施例3(黄)
実施例4(マゼンタ)
実施例5(シアン)
これらの2つのセットのインクによって作成された等和色のストライプの外観
は、著しく異なった。インクセット番号1は、全ての等和色ストライプにおいて
、重度のマッドクラッキングの問題を有し:赤、緑、および4色による黒色は、
全てある程度黄色を使用した。青色もまた、いくらかのマッドクラッキングを示
した。何故青色もマッドクラッキングを示したのかは現在のところ不明である。
インクセット番号2は、青色、および4色による黒色ストライプにおいてマッド
クラッキングを示さなかったが、赤および緑においては若干のマッドクラッキン
グが認められ、それは、短い距離で観察した場合は明確であった。このことは、
本発明の比較実施例3についての受容可能な結果であり、これは、特に黄色顔料
、Fanchon Fast Yellow Y-5688 C.I.Pigment Yellow 150については、インク処
方物中にポリマ添加剤が存在する必要がないことを示した。しかし、他の黄色顔
料は、本発明で用いられるポリマ添加剤の存在が必要であり得る。実施例7(単色黒色)
下記の方法に従い、以下の処方を用いて黒色顔料インクを調製した:(7) Lonza Inc.、Fair Lawn、NJより入手
(8) Fisher Scientific Company、Fair Lawn、NJより入手
8オンス(227ml)のガラスジャーで上記の成分を穏やかに振盪することによっ
て、予め混合した。Misonix Incorporatedによって作製されたモデルXL2020 Son
icatorを用い、4分間、165ワットの設定で混合物を分散させた。次に、Sorvall
GLC-2B General Laboratory-Centrifugeを用いて、2800rpm(ダイヤルの読みで
)で1時間、得られた分散剤を遠心分離し、大きな粒子を除去した。実施例8(マゼンタ)
実施例7の方法に従い、以下の処方を用いてマゼンタ顔料インクを調製した:
上記の成分を実施例7に記載のように予め混合し、分散させ、遠心分離して最
終マゼンタインクを生産した。実施例9(シアン)
実施例7の方法に従い、以下の処方を用いてシアン顔料インクを調製した:
上記の成分を実施例7に記載のように予め混合し、分散させ、遠心分離して最
終マゼンタインクを生産した。実施例10(単色黒色)、比較実施例
実施例7の方法に従い、以下の処方を用いて黒色顔料インクを調製した:
上記の成分を実施例7に記載のように予め混合し、分散させ、遠心分離して最
終マゼンタインクを生産した。実施例11(黄色)、比較実施例
実施例7の方法に従い、以下の処方を用いて黄色顔料インクを調製した:
上記の成分を実施例7に記載のように予め混合し、分散させ、遠心分離して最
終黄色インクを生産した。実施例12(マゼンタ)、比較実施例
実施例7の方法に従い、以下の処方を用いてマゼンタ顔料インクを調製した:
上記の成分を実施例7に記載のように予め混合し、分散させ、遠心分離して最
終マゼンタインクを生産した。実施例12(シアン)、比較実施例
実施例7の方法に従い、以下の処方を用いてシアン顔料インクを調製した:
上記の成分を実施例7に記載のように予め混合し、分散させ、遠心分離して最
終マゼンタインクを生産した。
実施例7〜実施例13由来のインクをきれいな空のHP 51626A DeskJetカートリ
ッジに充填した。次に、それらをそれぞれ4色か
らなる2つの独立したセットのインクに分け、テストパターンを用いて試験印刷
し、以下の順序で原色および等和色の両方の0.5インチ(12.7mm)のストライプ
を作成した:黄色、マゼンタ、シアン、赤、緑、青、4色による黒色、黒色。カ
ラーストライプを、3M ScotchprintTMOpaque Ink Jet Film(製品番号8502)上
に印刷した。これらの2つのセットのインクを以下に示す:
インクセット番号3:実施例7(黒)
実施例6(黄)
実施例8(マゼンタ)
実施例9(シアン)
インクセット番号4:実施例10(黒)
比較実施例 実施例11(黄)
実施例12(マゼンタ)
実施例13(シアン)
試験の結果は、これら2つのセットのインクによって作成された4色による黒
色ストライプの外観が顕著に異なることを示した。インクセット番号3は、黒色
、マゼンタ、およびシアン中に本発明のポリマ添加剤を含み、何らマッドトラッ
キングのない4色による均質な黒色ストライプを印刷したが、4色のいずれにも
本発明のポリマ添加剤を伴わないインクセット番号4は、4色による黒色ストラ
イプにおいて顕著なマッドクラッキングを示した。2つのセットのインクによっ
て印刷された両青ストライプ(シアンおよびマゼンタの混合に基づく等和色)は
、マッドクラッキングがなかったが、緑のストライプおよび赤のストライプ(黄
色を含む混合に基づく等和
色)の両セットは、いくらかのマッドクラッキングを示し、近い距離で観察した
場合は明確であった。近い距離でしか認められないマッドクラッキングは受容可
能な結果である。
実施例から、当業者は、本発明のポリマ添加剤がシアン、マゼンタ、黒色顔料
インクに有益であり、用いられる粒状黄色顔料に依存して黄色顔料インクに有益
であり得ることを認識するであろう。本発明に用いられるポリマ添加剤の累積的
便益性は、シアン、マゼンタ、および黒色顔料インクのうちいずれか2つの混合
を必要とする等和色において最も認められる。あまりに過剰なポリマ添加剤は、
インク処方物が通過するインクジェット送達システムを効果的に妨害し、インク
の粘度があまりにも高くなり過ぎて印刷過程の間の効率的なインク小滴の形成が
できなくなるからといって、等和色のマッドクラッキングを最小限にするために
顔料のうち1つまたは2つのみを介して、本発明で使用するポリマ添加剤の全て
を供給することはできない。
更に、本発明のポリマ添加剤を使用すると、特に単色黒原色に関与する試験に
おいて、バンディングが最小限に抑えられる。本発明のインク処方物中のポリマ
添加剤を使用すると、発射されるインク小滴が漸次小さくなる減少が最小限に抑
えられる。そうでなければ、小適が小さくなる結果、バンディングまたは所望し
ない反射光学密度の低下のいずれかが生じ得る。本発明のインク処方物中のポリ
マ添加剤を使用すると、インクジェットインクの滴下速度の漸次減少も最小限に
抑えることができる。そうでなければ、媒体に向かうインク小滴の所望しない方
向の誤りが生じ得る。
本発明は上記の実施態様に限定されない。以下は請求の範囲である。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,
DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I
L,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK
,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,
MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,R
U,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR
,TT,UA,UG,UZ,VN
(72)発明者 ボイヤー,チャールズ イー.ザ サード
アメリカ合衆国,ミネソタ 55133―3427,
セントポール,ピー.オー.ボックス
33427
(72)発明者 ペンダーグラス,ダニエル ビー.
アメリカ合衆国,ミネソタ 55133―3427,
セントポール,ピー.オー.ボックス
33427