JP2000508683A - インク組成物及びそれから作られる像の形成方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
(57)【要約】
着色剤並びにポリビニルイミダゾール、ポリビニルイミダゾールの誘導体、ビニルイミダゾールのコポリマー及びビニルイミダゾール誘導体のコポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーを含むインク組成物が開示されている。本発明はまた、着色剤、並びにポリビニルピリジン、ポリビニルピリジンの誘導体、ビニルピリジンのコポリマー及びビニルピリジン誘導体のコポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーを含むインク組成物に関する。また、顔料並びにポリエチレンイミン及びその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーを含むインク組成物が開示されている。更に、印刷装置中に上記のインク組成物を入れ、像を基材上に形成することを含む印刷された像を形成する方法が開示されている。
Description
【発明の詳細な説明】
インク組成物及びそれから作られる像の形成方法
発明の背景
1.発明の分野
本発明はインクジェットに有用なインク組成物に関する。好ましくは、これら
の組成物は、印刷されたとき、改善された耐水滲出性(waterfastne
ss)を増進する。
2.関連技術の検討
インクジェット印刷は、非衝撃プロセスであり、この場合、電気信号に応答し
てインクの液滴が作られ、紙、透明フィルム、又は繊維材料のような基材上に堆
積される。典型的なインクジェット印刷システムは連続流又はドロップオンデマ
ンド(drop−on−demand)型である。
連続的インクジェットシステムにおいては、インクは少なくとも1つのオリフ
ィス又はノズルを通して圧力下に連続状態で放出される。この流れは摂動を与え
られ、オリフィスから固定された距離の所で小滴に分裂させる。この分裂された
点で、この液滴はデジタルデータ信号に従って帯電させ、電界を通過させる。こ
の電界は各小滴が再循環のために排液溝に向かい又は記録媒体上の特定の位置に
向けられ、像を作りだす。ドロップオンデマンドシステムにおいては、デジタル
データ信号に従って発生された圧力により、小滴はオリフィスから記録媒体上の
所定の位置に直接放出される。
ドロップオンデマンドインクジェットシステムには、3つの基本的なタイプが
ある。1つのタイプは、一端にノズルを、及び圧力パ
ルスを産みだす圧電トランスデューサーを備えたインクで充填された導管を持っ
ている。
ドロップオンデマンドシステムの第2のタイプは、熱インクジェットプリンタ
ー又はバブルジェットプリンターとして知られている。主たる構成部分は一端に
ノズルを備えたインクで充填された導管及び熱発生抵抗器である。この抵抗器を
加熱することにより、前記導管の内側及び外側の間に圧力差が生じさせられ、直
ぐ付近の中のインクを蒸発させ、バブルを作りだす。
ドロップオンデマンドシステムの第3のタイプは、音響インクプリンターとし
て知られている。このプリンターは圧電トランスデューサーを利用して音響エネ
ルギーを形成し、これは前記導管中の液体に圧力を加え、インクの小滴を像形成
基材上に噴出させる。
インクジェットプリンター用の従来のインクは、水又は水と水溶性もしくは水
混和性の有機溶媒の混合物である媒体中に溶解性である染料を一般に含む。しか
しながら、染料はインクジェットインク中に使用されるとき、幾つかの不利益を
有する。水溶性又は水と有機物の混合物に溶解性の染料は、湿分又は水に曝され
ると、再溶解し、滲み出す。即ち、それらは耐水滲出性に乏しい。染料は色調又
はpHの変化にも敏感であり得る。更に、染料像はフェルトペンマーカーと接触し
たとき、又は指で擦ったとき不鮮明になったり、擦り取られたりする。染料は、
可視光線又は紫外線、例えば日光又は蛍光に曝されたとき、光安定性が小さい。
溶解性染料を含むインクは、また溶媒の蒸発による噴出導管の詰まりを起こし、
それによって染料の溶解性、染料の結晶化、及び不純物の濃縮をもたらす。染料
ベースのインクは熱的・化学的安定性が小さいことがあり、これは印刷の品質を
落とすことになる。染料はまた、紙の孔の中に滲み出したり拡散したりして、印
刷の品質を落としたり、像の光学濃度を
下げたりする。これらの問題の故に、染料を含むインクジェットインクには、し
ばしば特殊紙が必要である。同様に、受け取り紙(receiving pap
er)上の染料の耐水滲出性を改善するために、インクジェットインク中のある
種の水溶性染料にポリエチレンイミン(“PEF”)を添加することが知られて
いる。更に、赤外線像又は読みやすい像を得るために、望ましくない重金属又は
他の添加剤が染料ベースのインクに必要になることがある。性質、調製、及び水
溶性インクの使用についての一般的論述に関しては、The Printing
Manual,5th Ed.,Leach et al.,Eds.(Ch
apman & Hall,1993)を参照のこと。この文献をここに引用す
ることによってその内容をここの記載に含める。
PEIを含むこれらの染料ベースのインクは改善をもたらすが、それでも不利
を有する。インクの染料は、上に述べた幾つかの望ましくない性質を示す蛍光が
ある。更に、望ましい耐水滲出性は何時も達成される訳ではない。
一般的ではないが、顔料もインクジェットインクとして、染料に代替して又は
染料と共に使用されてきた。顔料は、耐光性、複写濃度、熱安定性、pH鈍感性、
酸化及び化学的安定性、非滲出性、他の着色剤との混和性、並びに被覆された/
処理された紙及び普通紙の両方との混和性を提供する傾向がある。インクジェッ
トインクに使用される顔料は、カーボンブラック、二酸化チタン白、コバルトブ
ルー(CoO−Al2O3)、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、
及びクロームイエロー(PbCrO4)を包含する。
その望ましい性質に拘わらず、顔料は、インク中の適当な分散を得ることにし
ばしば付随する困難の故に、インクジェットインク中
の一般的な着色剤として染料に置き代わっていない。カーボンブラックのような
顔料粒子は、一般に凝集した(clumped or agglomerate
d)状態で存在する。しかしながら、インクジェットインクを調製するためには
、カーボンブラックは分散され、次いでその分散された形態で安定化されるべき
である。そのような分散及び安定化は得るのが困難である。不安定な又は不適当
な分散は、開口部のスケール形成又は詰まりを生じ、それによってノズルの流れ
を遮断することがある。従って、分散の程度はインクジェット印刷特性、例えば
噴出性、印刷の品質、光学濃度等に直接影響する。
従って、現在の顔料及び染料ベースのシステムに典型的に伴われる問題を克服
した、要求されている安定性を有する改善されたインク組成物、特にインクジェ
ット印刷に使用するためのインク用に対する需要が残っている。更に、改善され
た耐水滲出性を有する印刷像を生ずるインク組成物に対する需要が残っている。
発明の要約
本発明は、着色剤並びにポリビニルイミダゾール、ポリビニルイミダゾールの
誘導体、ビニルイミダゾールのコポリマー及びビニルイミダゾールの誘導体のコ
ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーを含むインク組成物
に関する。本発明はまた、着色剤並びにポリビニルピリジン、ポリビニルピリジ
ンの誘導体、ビニルピリジンのコポリマー及びビニルピリジンの誘導体のコポリ
マーからなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーを含むインク組成物に関
する。本発明は更に、顔料並びにポリエチレンイミン及びその誘導体からなる群
から選ばれる少なくとも1つを含むインク組成物に関する。任意に、本発明のイ
ンク組成物は更にアンモニ
ウム塩を含む。これらのインク組成物はインクジェットインク及び他の適当な用
途に使用できる。
また、開示されているのは、印刷装置中に上記インク組成物を装填し、支持体
上に像を形成することを含む印刷された像を形成する方法である。
上述の一般的記述及び以下の詳細な記述の両方は、例示であり、特許請求した
発明の更なる説明を提供することを意図したものである。
発明の詳細な説明
本発明はインクジェットプリンターに使用するのに適したインク組成物に関す
る。
本発明の1つの具体例によれば、前記インク組成物は着色剤並びにポリビニル
イミダゾール、ポリビニルイミダゾールの誘導体、ビニルイミダゾールのコポリ
マー及びビニルイミダゾールの誘導体のコポリマー(集合的に「PVI」と言う
)からなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーからなる群から選ばれる少
なくとも1つのポリマーを含む。このポリマーは前記インク組成物中に溶解性で
あるべきである。「溶解性」とは、このポリマーが前記インク媒体中に溶解し、
1つの相系を形成するという意味である。好ましいポリビニルイミダゾールはポ
リ−N−ビニルイミダゾールである。好ましいポリビニルイミダゾールのコポリ
マーはアクリル酸エステル、アクリロニトリル、ビニルピロリドン、及び塩化ビ
ニルから選ばれるモノマーを含む。このポリマーは、これに代えてポリビニルピ
リジン、ポリビニルピリジンの誘導体、ビニルピリジンのコポリマー及びビニル
ピリジンの誘導体のコポリマーから選ばれる少なくとも1つのポリマーであって
もよい。PVIに関するここに述べた解
説はこれらのポリマーにも同様に当てはまる。このポリマーは、好ましくは、イ
ンク組成物それ自体の性質、例えば安定性に悪影響を与えることなくこのインク
組成物から形成される像の耐水滲出性を増進するに十分な量、典型的にはインク
組成物の重量を基準として約0.1〜10%、好ましくは0.5〜5%で存在す
る。
このインク配合物中の着色剤は、顔料、染料、又はこれらの組み合わせであり
得、負の荷電もしくは正の荷電を持ち、又は荷電されていない。負に荷電された
着色剤の場合、このインクがインクジェットプリンター中に貯蔵されている間安
定な溶液を維持するために、このインクは一般に塩基性、即ちpH7より大に配合
さる。しかしながら、受容媒体、例えば紙は、一般にこのインクのpHよりも低い
pHを持つ。このインクを紙表面に適用するとき、PVIの窒素原子はプロトン化
され、負に荷電した着色剤を引きつけるものと信じられる。このプロトン化され
たPVI及び負に荷電した着色剤は不溶性錯体を形成し、これは、インク溶液か
ら沈殿し又は凝集して紙表面に付着し、これによって好ましくは印刷の耐水滲出
性の度合いを改善する。
着色剤が正に荷電しているときは、インクが紙に適用されるとき、PVIのプ
ロトン化された窒素原子とカチオン性着色剤の間の荷電による引きつけはないも
のと信じられる。紙繊維はいくらかの負の荷電を有すると考えられるので、カチ
オン性着色剤は紙の表面に引きつけられ、それ自体で、好ましくは比較的良好な
耐水滲出性を有する印刷を形成するものと理論付けられる。しかしながら、PV
Iの添加は形成された像の改善された耐水滲出性に寄与することが見いだされた
。本発明者等は、本発明を何らかの特別な理論で限定したくないが、PVIが紙
の表面に付着するときは、ポリマーは前記カチオン性着色剤の何かを捉え又は結
合し、これによって好まし
くは印刷の耐水滲出性を改善するものと信じている。
非荷電の着色剤が必要とされる安定性を有するインク組成物中に配合できるな
らば、この着色剤も本発明の水性インク組成物に有用であると予想される。この
目的のために、界面活性剤、例えば非イオン性界面活性剤の使用は、系を安定化
させるのを助け、これによって着色剤の沈殿も凝集も防ぐのに必要であるかも知
れない。
窒素のプロトン化による不溶性錯体の形成は、広い範囲のpHで起こり、ポリマ
ーの分子量及び種類に依存し得るということが認識されるべきである。その結果
、特に負に荷電した着色剤を使用するとき、印刷装置中に不溶性錯体の沈殿及び
凝集を防ぐために、インクのpHを十分に高く保持することが望ましい。このプロ
トン化機構は一旦インクが印刷媒体と接触したときにのみ望ましくなる。50,
000未満、より好ましくは30,000未満の重量平均分子量は、本発明のイ
ンク組成物に有効であることが見いだされた。
好ましくは、印刷の耐水滲出性の度合いを高めるために、上に記載した方法の
いずれか1つでPVIと相互作用することのできる全ての着色剤は本発明のイン
ク組成物に使用するのに適当であると予想される。1つの実施態様において、着
色剤は、米国特許出願No.08/356653発明の名称“Reaction
of Carbon Materials with Diazonium
Salts and Resultant Carbon Products”
(1994年12月15日出願)に記載された、荷電されたカーボン製品である
。これをここに引用することによって、この明細書に開示された全ての記載をこ
こに含める。他の実施態様において、着色剤は荷電された、少なくとも1つの結
合された有機基を有する変性カーボンブラックである。これらの変性されたカー
ボンブラック製品の完全な解説は米国特許出願No.08/35666
0発明の名称“Reaction of Carbon Black With
Diazonium Salts,Resultant Carbon Bl
ack Products and Teir Uses”(1994年12月
15日出願)及びその一部継続出願No.08/572525(1995年12月
14日出願)に見いだされる。これらをここに引用してそれらの全記載をここに
含める。
カーボンブラックに結合してもよい好ましいセットの有機基は、官能基として
イオン性又はイオン化可能な基で置換された有機基である。イオン化可能な基は
使用する媒体中でイオン性基を形成可能なものである。前記イオン性基はアニオ
ン基であっても、カチオン基であってもよく、イオン化可能な基はアニオン又は
カチオンを形成しうる。もし、イオン化可能な基が着色剤に結合しているときは
、当該インク組成物中の着色剤の時期尚早な沈殿又は凝集を防ぐために、安定化
剤、例えば水酸化ナトリウムが必要であろうということを、当業者は認めるであ
ろう。更に、顔料が負に荷電した基を含むときは、インク組成物の安定性を維持
するために、ポリマーは第4級化されていないことが好ましい。
アニオンを形成するイオン化可能な官能基は、例えば酸性基又は酸性基の塩を
含む。それ故、有機基は有機酸から誘導された基を含む。好ましくは、有機基が
アニオンを形成するイオン化可能な基を含むときは、そのような有機基は、a)
芳香族基、並びにb)pKa11未満の少なくとも1つの酸性基、又はpKa11
未満の少なくとも1つの酸性基の塩、又はpKa11未満の少なくとも1つの酸
性基及びpKa11未満の少なくとも1つの酸性基の塩の混合物を有する。酸性
基のpKaは、全体としての有機基のpKaのことを言い、この酸性基のみのもの
を言うのではない。より好ましくは
、前記pKaは10未満であり、最も好ましくは9未満である。好ましくは、前
記有機基の芳香族基はカーボンブラックに直接結合している。この芳香族基は、
例えばアルキル基で更に置換されていてもよく、又は置換されていなくてもよい
。より好ましくは、この有機基はフェニル基又はナフチル基であり、酸性基はス
ルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基、又はカルボン酸基である。最も好
ましくは、前記有機基は、置換されたもしくは非置換のスルホフェニル基もしく
はその塩;置換されたもしくは非置換のカルボキシフェニル基;置換されたもし
くは非置換の(ポリスルホ)フェニル基もしくはその塩;置換されたもしくは非
置換のスルホナフチル基もしくはその塩;又は置換されたもしくは非置換の(ポ
リスルホ)ナフチル基もしくはその塩である。そのような基は、例えば、C6H4
SO3 -M+,C6H4CO2 -M+(ここに、M+はNa+,K+,又はLi+である)を
含む。好ましい置換されたスルホフェニル基はヒドロキシフェニル基又はその塩
である。
アミンはカチオン基を形成するイオン化可能な官能基の例である。例えば、ア
ミンは酸性媒体中でプロトン化されアンモニウム基を形成する。好ましくは、ア
ミン置換基を有する有機基はpKbが5より小さい。第4級アンモニウム基及び
第4級ホスホニウム基もカチオン基の例である。好ましくは、前記有機基は芳香
族基、例えばフェニル基又はナフチル基及び第4級アンモニウム基又は第4級ホ
スホニウム基を含む。この芳香族基は好ましくはカーボンブラックに直接結合し
ている。第4級化された環状アミン、及び第4級化された芳香族アミンも、有機
基として使用できる。従って、N−置換ピリジニウム化合物、例えばN−メチル
−ピリジルは、この点で使用できる。
有機基の例としては、C6H4N(CH3)3 +X-,C6H4
COCH2N(CH3)3 +X-,C6H4(NC5H5)+X-,(C5H4N)C2H5 +X-
,C6H4COCH2(NC5H5)+X-,(C5H4N)CH3 +X-,及びC6H4C
H2N(CH3)3 +X-(ここにXは1価のイオンである)が挙げられるが、これ
らに限られない。本発明のための好ましい結合された有機基としては、C6H4N
(CH3)3 +X-及びC6H4(NC5H5)+X-がある。何故ならば、そのような基
は、インク組成物から形成される像又は印刷に耐水滲出性の度合いを特に改善す
ることが見いだされたからである。
好ましくは、変性されたカーボンブラック製品又は他の顔料は、インクの性能
に致命的な影響を与えることなく、望ましい像の品質、例えば光学濃度を提供す
るに十分な量でインク中に存在する。典型的には、変性されたカーボンブラック
製品又は他の顔料は、インク組成物の重量を基準として、約1%〜約20%、好
ましくは約2%〜約10%の範囲の量、存在するであろう。同様に、変性された
カーボンブラック又は他のカーボン製品が使用されるのであれば、そのようなカ
ーボンブラック又はカーボン製品は、印刷に望みの有用性を提供し、且つインク
組成物中での顔料の安定性を維持するに十分な量の望みの処理剤で処理されるべ
きである。
顔料に加えて、染料も、単独で又は顔料と組み合わせて、本発明のインク組成
物中に使用できる。上に解説したようにPVIと相互作用し、インク組成物に溶
解性の全ての染料は、適当であり、直接染料、酸性染料及び食用色素を含む。好
ましくは、これら染料は、不溶性錯体を形成するために少なくとも1つのアニオ
ン基を有する。一般に、染料の濃度は、インク組成物の重量を基準として、約1
wt%〜約10wt%、好ましくは約2wt%〜約7wt%である。
アンモニウム塩を加えると、本発明のインク組成物から形成され
る印刷又は像の耐水滲出性を更に高め得ることが見いだされた。前記アンモニウ
ム塩は、そのアンモニウム塩のない同じインク組成物に較べて、前記インク組成
物を不安定にするように働かずに、それから形成される印刷又は像の耐水滲出性
を改善するのに有効な量で前記インク組成物に加えられる。この塩のイオン強度
に依存して、前記アンモニウム塩の濃度は、一般に約0.02M(モル/L)〜
約0.06Mに見いだされる。完全には理解されていないが、前記アンモニウム
塩は、印刷が乾燥すると蒸発し、これによってポリマーのカチオン性を高め、究
極的に、上述のように、不溶性錯体の沈殿又は凝集を促進するものと信じられる
。
前記アンモニウム塩は、アンモニウム、アルキルアンモニウム、ジアルキルア
ンモニウム、トリアルキルアンモニウム、アリールアルキルアンモニウム、環状
アンモニウム、及び環状アルキルアンモニウムからなる群から選ばれる正のイオ
ン、並びに脂肪酸イオン、脂環式カルボン酸イオン、芳香族カルボン酸イオン、
アリールアルキルカルボン酸イオン、アルキルアリールカルボン酸イオン、スル
ホン酸イオン、及び鉱酸から誘導されるアニオンからなる群から選ばれる負のイ
オンを有する。好ましくは、前記アンモニウムイオンは、アンモニウム、メチル
アンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、トリエチルア
ンモニウム、ベンジルアンモニウム、ピペリジニウム、及びピロリジニウムから
なる群から選ばれ、前記アニオンは酢酸イオン、プロピオン酸イオン、ブタン酸
イオン、シクロヘキサンカルボン酸イオン、安息香酸イオン、フェニル酢酸イオ
ン、メタンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、及びトルエンスルホ
ン酸イオンからなる群から選ばれる。好ましくは、前記アミンは揮発性で、前記
酸は不揮発性である。安息香酸アンモニウムは特に好ましい塩である。更に、追
加の量のアミ
ンをインク組成物に添加するのは、この組成物の老化安定性を改善するのに有用
であることが見いだされた。
本発明の他の実施態様において、前記インク組成物は、顔料及びポリエチレン
イミン、及びその誘導体、例えばヒドロキシエチル化PEI、エトキシル化PE
I、ヒドロキシプロピル化PEI、エピクロロヒドリン変性PEI等(集合的に
「PEI」という)からなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーを含む。
このPEIは、好ましくは、インク組成物それ自体の性質、例えば安定性に致命
的な影響を与えることなくインク組成物から形成される像の耐水滲出性を増進す
るのに十分な量、典型的には、そのインク組成物の重量を基準として、約0.0
1%〜10%、好ましくは0.02%〜5%で存在する。更に、PEIの重量平
均分子量は、約300〜約70,000、より好ましくは約600〜約50,0
00が、本発明のインク組成物に有効であることが見いだされた。
PVIに関して上に解説した態様でPEIと相互作用する全ての顔料も適用で
き、本発明のこの実施態様において利用可能である。例えば、この顔料は正に荷
電し、負に荷電し、又は非荷電であり得る。この顔料は、先にPVIに関して解
説したように、好ましくはカーボンブラックであり、より好ましくは結合した有
機基を有する荷電したカーボンブラックである。微細に分割されたカーボン製品
及び他の顔料も、もしそれらが同様にポリマー及び紙の表面と相互作用し、要求
される安定性を提供するならば、PEIを含むインク組成物に有用である。変性
されたカーボンブラック製品又は他の顔料は、当該インクの性能に致命的な影響
を与えることなく、望みの像品質、例えば光学濃度を与えるに十分な量でインク
中に存在する。典型的には、前記変性されたカーボンブラック製品又は他の顔料
は、前記インク組成物の重量を基準として約1%〜約20%、好ま
しくは約2〜約10%の範囲の量で存在する。同様に、変性されたカーボンブラ
ック又は他のカーボン製品が使用される限り、そのブラック又は製品は、当該イ
ンク組成物中の顔料の安定性を維持する一方で、最終製品用途に望みの有用性を
提供するに十分な量の望みの処理剤で処理されるべきである。同様に、着色剤と
PVIの間の相互関係に関する先の解説は、顔料とPEIを含むインク組成物に
も適用可能である。最後に、PVIを含む組成物中にて有用な同じアンモニウム
塩はPEIを含むインク組成物にも利用できる。前記アンモニウム塩は前記イン
ク組成物に、そのアンモニウム塩がない同じインク組成物に較べて、そのインク
組成物から形成される印刷又は像中の耐水滲出性を改善するのに有効であるが、
そのインク組成物を不安定にするように作用しない量で、添加される。この塩の
イオン強度に依存して、このアンモニウム塩の濃度は一般に約0.02M〜約0
.06Mに見いだされる。
本発明のインク組成物は、当業者に知られている従来法、例えば適当な媒体中
で望みの成分を合体させ又は混合することによって調製できる。典型的には、前
記インク組成物は水系であり、その中に多量の水、好ましくは脱イオン水又は蒸
留水を含む。例えば、水又は同様な媒体は、前記インク組成物の重量を基準とし
て、一般に約60%〜約95%、好ましくは約75%〜約90%の量で存在する
。
適当な添加剤が、インク組成物中に、多数の望みの性質を与え、一方ではその
組成物の安定性を維持するために、一般に添加される。そのような添加剤は当技
術分野で周知であり、保湿剤、殺生剤、バインダー、乾燥促進剤、浸透剤、界面
活性剤、等を包含する。例えば、保湿剤は、プリントヘッドノズルの詰まりを最
小にするためにインク中の水の蒸発速度を減らすために添加される。もし、イン
クが完全乾燥を始めたら、前記保湿剤濃度は増加し、蒸発は更に減少する。保湿
剤はまた、インク及びそれから作られる印刷の他の性質、例えば粘度、pH、界面
張力、光学濃度、及び印刷品質にも影響するであろう。そのような保湿剤は、典
型的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール
、グリセリン、ジプロピレングリコール類、ポリエチレングリコール類、ポリプ
ロピレングリコール類、アルカンジオール類、アミド類、エーテル類、カルボン
酸類、エステル類、アルコール類、有機スルフィド類、有機スルホキサイド類、
スルホン類、アルコール誘導体類、2−ピロリドン、エーテル誘導体類、アミノ
アルコール類、及びケトン類を包含する。特定の添加剤の量は、種々のファクタ
ー、例えばポリマー類の分子量、粘度、もし添加されているときは添加されたア
ンモニウム塩の量、及び前記ポリマーの性質、顔料例えば変性されたカーボンブ
ラック製品に結合されたいずれかの有機基の性質に依存して変化するであろう。
印刷された像は、本発明の印刷組成物を適当な印刷装置に添加し、基材の上に
像を形成することにより、そのインク組成物から形成することができる。適当な
インクジェットプリンターとしては、例えば熱プリンター、圧電プリンター、連
続プリンター、バルブプリンター等がある。同様に、普通紙、ボンデッドペーパ
ー、コーテッドペーパー、透過性材料、繊維材料、プラスチック、ポリマーフィ
ルム、無機基材等を含む全ての基材を使用することができる。
本発明を以下の例によって更に説明するが、これらは純粋に本発明の例である
ことを意図したものである。
手順
以下の手順を用いて、例を通じて関連する性質を測定した。
カーボンブラック特性説明:BET窒素表面積は、ASTM D−4820に
従って得た。CTAB表面積はASTM D−3765に従って測定した。DB
PA構造データはASTM D−2414に従って得た。
表面張力:インクの表面張力はASTM D−1331及びD−1590の手
順を用い、CSC Scientific Co.,Inc.,Faifax,
VAから得られるCSC−DU NOUY Tensiometer,No.7
0535を用いて測定した。
粘度:インクの粘度は、ASTM手順D−4212を用いてNorcross
Corporation.,Newton,MAから得られるNo.1及びN
o.2シェルカップ(shell cup)を用いて測定した。
粒子径:平均粒子径及び最大検出直径は、Leed & Northrup
Co.,St.Petersburg,FLから得ら
Analyzerを用いて測定した。以下の条件を用いた:不透明,非球状粒
子;粒子密度=1.86g/m3;水を分散液とした。実験時間6か月を用いた。
(MICROTRACは、Leed & Northrup Co.の登録商標
である)。
光学濃度:光学濃度はANSI手順CGTS,4−1993に従い、Macb
eth,New Windsorから得られたMACBETH RD−915デ
ンシトメーターを用いて測定した。(MACBETHはKollmorgen
Instruments,Corporationの登録商標である)。
耐水滲出性:洗浄前の像の光学濃度に対する洗浄(蒸留水を用い更なるインク
が除かれなくなるまで洗浄)後の像の光学濃度の比。
(例1)
(カーボンブラック製品の調製)
例1は、本発明のインク組成物に有用な種々の着色剤の調製を含む。
A)BET表面積が200m2/gで、DBPAが122mL/100gのカーボ
ンブラックを100部/時間で、水溶液としての12.5部/時間のスルファニ
ル酸及び5.2部/時間の亜硝酸ナトリウムと共に連続的ピンミキサーに装填し
た。得られた物質は結合したC6H4SO3 -Na+基を有するカーボンブラック製
品及び水の混合物であり、60%の固体を含んでいた。このカーボンブラック製
品を、使用の前に、水で希釈し、ろ過した。
B)14gのスルファニル酸、100gのカーボンブラック及び400gの水
の攪拌された混合物に、6.15gのNaNO2の水溶液を加えて、結合したC6
H4SO3 -Na+基を有する変性カーボンブラックの水分散液を形成した。このカ
ーボンブラックはBET表面積が140m2/gであり、DBPAが114mL/1
00gであった。1時間攪拌した後、得られた分散液をろ過した。
C)CTAB表面積が350m2/gで、DBPAが120mL/100gのカー
ボンブラックを100部/時間で、水溶液としての25部/時間のスルファニル
酸及び10部/時間の亜硝酸ナトリウムと共に連続的に作動しているピンミキサ
ーに装填した。得られた物質は結合したC6H4SO3 -Na+基を有するカーボン
ブラック製品及び水の混合物であり、72%の固体を含んでいた。このカーボン
ブラック製品を、使用の前に、水で希釈し、ろ過した。
D)ピンミキサー中に、41.2gの4−アミノ安息香酸及び300gのカー
ボンブラック(BET表面積が200m2/gで、DBPAが122mL/100g
)を混合した。十分に混合した後、15
0gの水、100gの水中の20.7gのNaNO2の溶液、そして50gの水
を加えた。得られた分散液は、結合したC6H4CO2 -Na+基を有するカーボン
ブラック製品及び水の混合物であり、56%の固体を含んでいた。
E)亜硝酸銀(30.9g)を700gの水中の41.4gの塩化N−(4−
アミノフェニル)ピリジニウムの溶液に加え、この混合物を70℃で1+1/2
時間攪拌した。この混合物をろ過し、200gのカーボンブラック(BET表面
積が200m2/gで、DBPAが122mL/100g)を加えた。追加の1Lの
水を加え、20gの濃HClを加えた。この分散液を70〜80℃で2+1/2
時間撹拌し、次いで125℃の炉中で乾燥し、結合したC6H4NC5H5 +基を有
する乾燥カーボンブラック製品を形成した。
F)亜硝酸銀(8.31g)を250gの水中の11.2gの塩化N−(4−
アミノフェニル)ピリジニウムの溶液に加え、この混合物を70〜80℃で1時
間、室温で一夜攪拌した。この混合物を70〜80℃で更に1時間加熱し、冷却
し、珪藻土のベッドを通してろ過した。得られた溶液の一部(53.5g)を1
0gのカーボンブラック(CTAB表面積が108m2/gで、DBPAが116
mL/100g)を加えた。約35gの水をこの分散液に加え、その後約0.7g
の濃HClの溶液を加えた。得られた分散液を70〜90℃で2時間攪拌し、次
いで125℃の炉中で乾燥し、結合したC6H4NC5H5 +基を有する乾燥カーボ
ンブラック製品を形成した。
G)亜硝酸銀(1.6g)を水中2.84gの塩化4−アミノフェニルトリメ
チルアンモニウムの溶液に加え、この混合物を1時間沸騰させた。この混合物を
ろ過し、10gのカーボンブラック(BET表面積が200m2/gで、DBPA
が122mL/100g)を
加えた。追加の水を加えて体積を約100mLにし、1.0gの濃HClを加えた
。この分散液を80℃で1時間攪拌した。得られた分散液は、結合したC6H4N
(CH3)3 +基を有するカーボンブラック製品及び水の混合物であった。
H)亜硝酸銀(1.23g)を水中1.83gの塩化4−アミノフェナシルト
リメチルアンモニウムの溶液に加え、この混合物を1時間沸騰させた。この混合
物をろ過し、8gのカーボンブラック(BET表面積が200m2/gで、DBP
Aが122mL/100g)を加えた。追加の水を加えて混合物の体積を約80mL
にした。この混合物を約70℃に加熱し、0.79gの濃HClを攪拌しながら
加えた。この分散液を70℃で1時間攪拌した。得られた分散液は、結合したC6
H4COCH2N(CH3)3 +基を有するカーボンブラック製品及び水の混合物で
あった。
(例2)
(ポリマーの調製)
例2は、本発明のインク組成物に有用な種々のポリマーの調製を含む。
A)過硫酸アンモニウム(0.5g)を、70〜90℃で攪拌されている22
5gの水中の24gの1−ビニルイミダゾールの溶液に加えて、ポリビニルイミ
ダゾールを調製した。4gの水中の0.5のメルカプトエタノールの溶液を1時
間かけて加え、この溶液を70〜90℃で更に2時間攪拌した。この製品は重量
平均MWが、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)で測定して、1100であ
った。
B)過硫酸アンモニウム(0.25g)を、70〜90℃で攪拌されている2
25gの水中の24gの1−ビニルイミダゾールの溶液に加えて、ポリビニルイ
ミダゾールを調製した。4gの水中の0
.25のメルカプトエタノールの溶液を40分かけて加え、この溶液を80℃で
更に4.5時間攪拌した。この製品は重量平均MWが、GPCで測定して、90
0であった。
C)過硫酸アンモニウム(0.5g)を、70〜90℃で攪拌されている22
5gの水中の24gの1−ビニルイミダゾールの溶液に加えて、ポリビニルイミ
ダゾールを調製した。この溶液を80℃で4.5時間攪拌した。この製品は重量
平均MWが、GPCで測定して、800であった。
D)過硫酸アンモニウム(0.5g)を、65℃で攪拌されている60gの水
中の5gの1−ビニルイミダゾール及び20gのN−ビニルピロリドンの溶液に
加えて、ポリ(ビニルイミダゾール−コ(co)−ビニルピロリドン)を調製し
た。4gの水中の0. 5gのメルカプトエタノールの溶液を45分かけて加え
、この溶液を65℃で更に2時間攪拌した。この製品は重量平均MWが、GPC
で測定して、4900であった。
E)過硫酸アンモニウム(0.5g)を、65℃で攪拌されている130gの
水中の12.5gの1−ビニルイミダゾール及び12.5gのN−ビニルピロリ
ドンの溶液に加えて、ポリ(ビニルイミダゾール−コ(co)−ビニルピロリド
ン)を調製した。4gの水中の0.5gのメルカプトエタノールの溶液を45分
かけて加え、この溶液を65℃で更に2時間攪拌した。この製品は重量平均MW
が、GPCで測定して、1500であった。
F)2,2’−アゾ(2−ビスアミジノプロパン)二塩酸塩(0.5g)を、
70℃で攪拌されている160gの水中の18.75gの1−ビニルイミダゾー
ル及び6.25gのN−ビニルピロリドンの溶液に加えて、ポリ(ビニルイミダ
ゾール−コ(co)−ビニルピロリドン)を調製した。3gの水中の0.5gの
メルカプトエ
タノールの溶液を40分かけて加え、この溶液を65℃で更に2.5時間攪拌し
た。この製品は重量平均MWが、GPCで測定して、17,000であった。
G)過硫酸アンモニウム(0.5g)を、65℃で攪拌されている60gの水
中の5gの4−ビニルピリジン及び20gのN−ビニルピロリドンの混合物に加
えて、ポリ(ビニルピリジン−コ(co)−ビニルピロリドン)を調製した。4
gの水中の0.5gのメルカプトエタノールの溶液を30分かけて加え、この溶
液を65℃で更に2時間攪拌した。この製品は重量平均MWが、GPCで測定し
て、24,000であった。
H)過硫酸アンモニウム(0.5g)を、65℃で攪拌されている40gの水
中の12.5gの4−ビニルピリジン及び12.5gのN−ビニルピロリドンの
混合物に加えて、ポリ(ビニルピリジン−コ(co)−ビニルピロリドン)を調
製した。4gの水中の0.5gのメルカプトエタノールの溶液を20分かけて加
え、この溶液を65℃で更に1.5時間攪拌した。メタノール(2mL)を加え、
この溶液を更に2時間攪拌した。この製品は重量平均MWが、GPCで測定して
、30,000であった。
I)過硫酸アンモニウム(0.5g)を、65℃で攪拌されている50gの水
中の2.5gの4−ビニルピリジン及び22.5gのN−ビニルピロリドンの溶
液に加えて、ポリ(ビニルピリジン−コ(co)−ビニルピロリドン)を調製し
た。4gの水中の0.5gのメルカプトエタノールの溶液を30分かけて加え、
この溶液を65℃で更に2.5時間攪拌した。この製品は重量平均MWが、GP
Cで測定して、33,000であった。
J)過硫酸アンモニウム(0.5g)を、65℃で攪拌されている50gの水
中の1.25gの4−ビニルピリジン及び23.75
gのN−ビニルピロリドンの溶液に加えて、ポリ(ビニルピリジン−コ(co)
−ビニルピロリドン)を調製した。4gの水中の0.5gのメルカプトエタノー
ルの溶液を30分かけて加え、この溶液を65℃で更に2.5時間攪拌した。こ
の製品は重量平均MWが、GPCで測定して、18,000であった。
K)過硫酸アンモニウム(0.5g)を、65℃で攪拌されている215gの
水中の23.7gの1−ビニルイミダゾール及び1.3gの4−ビニルピリジン
の溶液に加えて、ポリ(ビニルイミダゾール−コ(co)−ビニルピリジン)を
調製した。4gの水中の0.5gのメルカプトエタノールの溶液を40分かけて
加え、この溶液を65℃で更に2.5時間攪拌した。この製品は重量平均MWが
、GPCで測定して、1900であった。
(インク組成物の調製)
例3〜26は、本発明のインク組成物の実例である。一旦調製されると、例3
〜17及び21〜26の全てのインクを、3ミルのバードアプリケーター(Bi
rd applicator)を用いてフィルムとして線に引き、例3〜11に
おいては10分、例12〜27においては15分乾燥させた。像又は印刷の一部
を更なるインクがもはや洗浄除去されなくなるまで水流でリンスした。約10〜
15分の空気乾燥の後、以下のようにして測定した洗浄部及び非洗浄部の光学濃
度を測定して、耐水滲出性のパーセントを決定した。例18〜20のインク組成
物を空のインクジェットカートリッジ(No.51626タイプ)に入れ、He
lett−Packard DeskJet(商標)540インクジェットイン
クプリンターで印刷し、次いで同様にして引き線について上に述べた手順を用い
て耐水滲出性を試験した。
(例3)
例2A〜2Fで調製されたポリマー溶液を例1Aで調製されたカーボンブラッ
ク製品の水分散液に加えることにより、インクジェットインクの7つのサンプル
を調製した。このインクは、乾燥カーボンブラックを基準として、7wt%の濃度
のカーボンブラック製品を有していた。このインク及びそれから作られた引き線
の関連する性質を以下に示す。
サンプル5の例外を除いて、本発明のインク組成物から調製された全ての像は
、対照のサンプル1に較べて改善された耐水滲出性を示した。
(例4)
例2Aのポリマー及びトルエンスルホン酸を、例1Aで調製されたカーボンブ
ラック製品の水分散液に溶解することにより、インクジェットインクの7つのサ
ンプルを調製した。ポリマーの濃度を変化させた。このインクは、乾燥カーボン
ブラックを基準として、カーボンブラック製品濃度7wt%であった。このインク
及びそれから作った引き線の関連する性質を以下に示す。
サンプル2〜7は、対照サンプル1に較べて、本発明のインク組成物から調製
される像の耐水滲出性を改善するために、ポリマー及び塩の添加を更に使用でき
ることを示している。
(例5)
例1Aで調製されたカーボンブラック製品の水性分散液中に、例2Aのポリマ
ー及び種々の塩を溶解することによって、インクジェットインクの12のサンプ
ルを調製した。全てのインク中のポリマー、添加された塩、及びカーボンブラッ
ク製品の濃度は、それぞれ1.75wt%、0.04M、及び7wt%であった。イ
ンク及びそれから作られた引き線の関連する性質を以下に示す。 種々の塩は、ポリマーと共同して、良好な又は高い度合いの耐水滲出性を持っ
た像を作るのに使用できることを、この例は示す。
(例6)
例1Aで調製されたカーボンブラック製品の水性分散液中に、例2Aのポリマ
ー及び種々の塩を溶解することによって、インクジェットインクの12のサンプ
ルを調製した。前記カーボンブラックの濃度10wt%であった。他の成分の濃度
及び関連する性質を以下
に示す。
更に塩を加えても、加えなくても、本発明のインク組成物は、対照サンプル1
に較べて改善された度合いの耐水滲出性を有する像を形成することを、サンプル
2〜9は示した。
(例7)
例1Aで調製されたカーボンブラック製品の水性分散液中に、例2A及び2C
〜2Eのポリマー及びフェニル酢酸アンモニウムを溶解することによって、イン
クジェットインクの5個のサンプルを調製した。ポリマー、フェニル酢酸アンモ
ニウム、及びカーボンブラ
ック製品の濃度は、それぞれ1.75wt%、0.04M、及び7wt%であった。 ポリマー及び塩を含むこの例のインク組成物から調製された像は、全て良好な
又は高い耐水滲出性を示した。
(例8)
例1A〜1Dで調製されたカーボンブラック製品の水性分散液中に、例2Aの
ポリマー及び安息香酸アンモニウムを溶解することによって、インクジェットイ
ンクの9個のサンプルを調製した。カーボンブラックの濃度は7wt%であった。
これらインク及びこれから作られた引き線の関連する性質を以下に示す。 上記表から明らかなように、種々のカーボンブラック製品を本発明のインク組
成物に用いて、サンプル1、3、5及び7の対照に較べて改善された耐水滲出性
を有する像を形成することができる。更に、塩を用いるとそのような耐水滲出性
を更に高めることができる。
(例9)
例1E〜1Hで調製したカーボンブラックの製品の水分散液に種々のポリマー
を溶解することにより、複数のインクジェットインクを調製した。これらのポリ
マーは、特に断らないかぎり、例2で調製した。インクのpHはある場合にはHC
lh又はNaOHで調節した。これらインク及びこれらから調製した引き線の関
連する性質を以
下に示す。 ** ポリエチレンイミン,Mw 700(Aldrich Chemical Co.,
Milwaukee,WIから入手可能)。
* ヒドロキシエチル化ポリエチレンイミン,MW 40,000〜
60,000(Polysciences,Warington,PAから入手可能)。
この例は、PVI又はPEIベースのポリマーと共にカチオン性
基を含む種々のカーボンブラック製品は、本発明のインク組成物から形成される
像の耐水滲出性を改善するのに有用であることを示している。更に、これらイン
ク組成物は広い範囲のpHに亘って有用である。しかしながら、そのような組成物
が特定の最終製品用途に有用であるためには、この組成物組成物のpHを調整する
必要があるということを、当業者は理解するであろう。
(例10)
ビニルピリジンコポリマーを例1Aのカーボンブラック製品の水分散液に加え
ることにより、インクジェットインクを調整した。このカーボンブラック製品の
濃度は7%であった。メタノール又は安息香酸アンモニウムを、以下に示すよう
に、幾つかのインクに添加した。これらインク及びそれから形成された引き線の
関連する性質を以下に示す。
* 5%のメタノールをも含む。
** 0.04Mの安息香酸アンモニウムをも含む。
上記結果は、ビニルピリジンコポリマーも、改善された耐水滲出性を有するイ
ンク組成物から像を形成するのに有用であったことを示している。
(例11)
染料ベースの着色剤並びに例2A、2D及び2Eのポリマーを用いて、本発明
の水性インクを調整した。インク組成物及びこれらから形成された引き線から得
られた関連する性質を以下に示す。
A=Pro−Jet(商標)Fast Black(Zeneca,Ltd.
から入手可能)。
B=Direct Black(Aakash Chemical & Dy
stuff, Inc.,Addison,ILから入手可能)。
照=対照。
ビニルイミダゾールのポリマー及びコポリマーは、本発明による
染料ベースの着色剤から形成される像の耐水滲出性の度合いを改善するのに使用
できることを、これら結果は示した。
(例12)
5wt%の例1Aのカーボンブラック、5wt%の分子量600のポリエチレンイ
ミン(Polysciences,Inc.から入手可能)、及び残り蒸留水を
混合することにより、インク組成物を調製した。このインクはpHが11.7であ
り、粘度が1.80cPであり、表面張力が74.0dynes/cmであった。Xer
ox 4024紙上の得られたインク引き線は、耐水滲出性が100%であった
。比較の目的で、0wt%のポリエチレンイミン及び95wt%の蒸留水を選んだ他
は、上記の手順を繰り返して類似のインク組成物を調製した。このインクはpHが
8.2であり、粘度が1.43cPであり、表面張力が74.1dynes/cmであっ
た。Xerox 4024紙上のこの第2のインクから作られた引き線の耐水滲
出性は94%であった。他の関連する性質を以下に示す。
本発明に従って作ったインク組成物は、94%から100%に高められた度合
いの耐水滲出性を示す像を作りだすことを、この例は示している。
(例13)
分子量600のポリエチレンイミンを0.02〜5wt%で選んだ他は、例1
2の手順を繰り返すことによりインク組成物を調製した。これらインクから作っ
た、例12に記載されたようにして調製された引き線の耐水滲出性は、99〜1
00%の範囲であった。関連
するインクの性質及びこのインクから形成された引き線の耐水滲出性を以下に示
す。
PEIの種々の濃度での例13における複数のインクから形成された全ての像
は、0%のポリ(エチレンイミン)を有し、耐水滲出性が94%である例12の
インク組成物の耐水滲出性に較べてより高い耐水滲出性を有していた。
(例14)
分子量600のポリ(エチレンイミン)の代わりに分子量1200のポリ(エ
チレンイミン)を0.02〜5wt%で選んだ他は、例12の手順を繰り返すこと
によって、インク組成物を調製した。分子量1200のポリ(エチレンイミン)
を有するインクから作られた引き線の耐水滲出性は、99%〜100%であった
。インクの関連する性質及びこのインクから形成された引き線を以下に示す。
この例は、本発明のインク組成物から形成される像の耐水滲出性のために、種
々の濃度のPEIを使用することができることを示した。
(例15)
分子量2000のポリエチレンイミンを0.02〜1wt%から選んだ他は、例
12の手順を繰り返すことによって、複数のインクを調製した。これら複数のイ
ンクから作られた引き線の耐水滲出性は98〜100%の範囲であった。耐水滲
出性及び他のインクの性質を以下に示す。 (例16)
分子量600のポリエチレンイミンの代わりに分子量50,00
0のエトキシル化ポリエチレンイミン(Aldrich Chemical C
o.から入手)を0.02wt%で選んだ他は、例12の手順を繰り返すことによ
って、インクを調製した。インクのpHを11.2に上げるに十分な量のジメチル
エタノールアミン(Aldrich Chemical Co.から入手可能)
を加えた。分子量50,000のポリエチレンイミンを含むインクから作られた
引き線の耐水滲出性は、98%(洗浄前の光学濃度=1.37;洗浄後の光学濃
度=1.34)であった。このインクの粘度は1.45cPであり、表面張力は
75.0dynes/cmであり、pHは11.2であった。
(例17)
例1Aのカーボンブラック製品を5wt%、Polysciences,Inc
.から入手した分子量2000のヒドロキシル化ポリエチレンイミンを0.02
wt%、及び残り蒸留水、を混合することによってインクを調製した。少量のAl
drich Chemical Co.から入手したN,N−ジメチルエタノー
ルアミンで、このインクのpHを約11.0に調節した。得られた引き線の耐水滲
出性を測定したところ96%(洗浄前の光学濃度=1.36;洗浄後の光学濃度=
1.33)であった。このインクの粘度は1.79cPであり、表面張力は72
.8dynes/cmであり、pHは11.0であった。
(例18)
例1Aで調製されたカーボンブラック製品を5wt%、Aldrich Che
mical Co.から入手したエチレングリコール(保湿剤)を10wt%、P
olysciences,Inc.から入手した分子量600のポリ(エチレン
イミン)を5wt%、及び残り蒸留水、を混合することによってインクジェットイ
ンクを調製し
た。Xerox4024紙上にインクを用いて得た印刷は耐水滲出性が100%
であった。他の性質を以下に示す。比較のため、例1Aで調製されたカーボンブ
ラック製品を5wt%、エチレングリコールを10wt%、ポリエチレンイミンを0
wt%、及び残り蒸留水、を混合することによって他のインクを調製した。0wt%
のポリエチレンイミンを有するこのインクからXerox4024紙上に作った
印刷の耐水滲出性を測定したところ、87%であり、他の性質を以下に示す。
(例19)
ポリエチレンイミンが分子量1200及び2000を持つ他は、例18の手順
を繰り返すことにより、インクジェットインクを作った。このインク組成物中に
用いられたポリエチレンイミンの濃度及び分子量並びに例14の手順を用いたイ
ンクの印刷から得られた耐水滲出性を以下に示す。
(例20)
ポリエチレンイミンの代わりに分子量2000のヒドロキシル化ポリエチレン
イミン0.02wt%を選び、少量のN,N−ジメチルエタノールアミンを加える
ことにより、インクのpHを11に調節し
た他は例18の手順を繰り返すことにより、インクジェットインクを作った。0
.02wt%のヒドロキシル化ポリエチレンイミンから作った例18の手順を用い
て印刷の耐水滲出性は89%(洗浄前光学濃度=1.38;洗浄後光学濃度=1
.38)であった。このインクは粘度が1.79であり、表面張力が72.8dy
nes/cmであり、pHが11.0であった。明らかなように、PEIポリマーを含む
インクから作った印刷は耐水滲出性が89%であり、これに対してPEIポリマ
ーなしのインクから作った印刷の耐水滲出性は87%であった(上の例18、P
EIが0%のものを参照のこと)。
(例21)
インク組成物が種々の紙に有用であることを示すために、分子量600のポリ
エチレンイミン0.5wt%を使用した他は、例12に記載されたようにしてイン
クジェットインクを調製した。比較の目的で、ポリエチレンイミンのない類似の
インクも調製した。使用し
nから入手)、Nashua DB−500(Nashua Co
imberly−Clark Corp.)であった。Fisher Chem
ical Co.からの万能緩衝液(universal buffer)で測
定されることに加えて、Nashua Corporation及びKimbe
rly−Clark Corporationによって与えられる紙の表面pH、
及びPEIを用い又は用いないインクから作った引き線の耐水滲出性を以下に示
す。 (例22)
例IFのカーボンブラック製品5.0wt%、分子量600のポリエチレンイミ
ン0.5wt%、及び残り蒸留水をインクに形成することにより、インク組成物を
調製した。Xerox 4024紙上の、このインクから形成した引き線は、1
00%であった。0wt%のポリエチレンイミン使用した他は、上記手順を繰り返
すことにより同様のインク組成物を調製した。Xerox 4024紙上の、こ
のインク、即ちPEIのないインクで作った引き線の耐水滲出性は95%であっ
た。他の関連する性質は以下の通りである。
上に示したように、本発明に従って作ったインクから製造された像の耐水滲出
性は改善された。
(例23)
分子量600のポリエチレンイミンの代わりに分子量2000のポリエチレン
イミン0.5wt%を使用した他は、例22の手順を繰り返すことによってインク
ジェットインクを調製した。Xerox
4024紙上の、分子量2000のポリエチレンイミンを有するインクで作っ
た引き線の耐水滲出性は、100%(洗浄前光学濃度=1.48;洗浄後光学濃度
=1.49)であった。このインクは粘度が1.39cPであり、表面張力が7
4.6dynes/cmであり、pHは9.4であった。
(例24)
分子量600のポリエチレンイミンの代わりに分子量2000のヒドロキシル
化ポリエチレンイミン0.02wt%を使用した他は、例22の手順を繰り返すこ
とによってインクジェットインクを調製した。Xerox 4024紙上の、こ
のインクで作った引き線の耐水滲出性は、100%(洗浄前光学濃度=1.43
;洗浄後光学濃度=1.44)であった。このインクは粘度が1.32cPであ
り、表面張力が74.8dynes/cmであり、pHは2.6であった。
(例25)
例IDのカーボンブラック製品5wt%、分子量600のポリエチレンイミン0
.5wt%、及び残り蒸留水を混合し、インクを形成した。Nashua DB−
500紙上に、このインクから形成された引き線の耐水滲出性は94%(洗浄前
光学濃度=1.54;洗浄後光学濃度=1.44)であった。0wt%のポリエチ
レンイミンをを使用する他は上記手順を繰り返すことにより、同様のインク組成
物を調製した。Nashua DB−500紙上の、0%ポリエチレンイミンを
含有するインクから作った引き線の耐水滲出性は82%であった。他の性質を以
下に示す。
(例26)
分子量600のポリ(エチレンイミン)の代わりに分子量2000のポリエチ
レンイミン0.5wt%を使用した他は、例25の手順を繰り返すことによってイ
ンクジェットインクを調製した。Nashua DB−500紙上の、このイン
クで作った引き線の耐水滲出性は、99%(洗浄前光学濃度=1.64;洗浄後光
学濃度=1.62)であった。このインクは粘度が1.46cPであり、表面張
力が74.5dynes/cmであり、pHは10.7であった。
(例27)
分子量600のポリエチレンイミンの代わりに分子量2000のヒドロキシル
化ポリエチレンイミン0.02wt%を使用した他は、例25の手順を繰り返すこ
とによってインクジェットインクを調製した。Nashua DB−500紙上
の、このインクで作った引き線の耐水滲出性は、92%(洗浄前光学濃度=1.
54;洗浄後光学濃度=1.42)であった。このインクは粘度が2.85cP
であり、表面張力が75.0dynes/cmであり、pHは8.1であった。
上記のように、本発明のインク組成物は広範な印刷用途に有効であり、特にイ
ンクジェットインク印刷用途に有効である。従来の印刷プロセス、耐水滲出性熱
印刷ジェットプリンターに用いられたとき、これら組成物は高い印刷品質及び迅
速な乾燥性を提供する。
本発明の好ましい具体例の記載は実例と説明のために提示したものである。そ
れは、本発明を、網羅したり、開示された正確な形のものに限定するものではな
く、上の教えに照らして複数の修飾及び変形が可能であるか、又は本発明の実施
から得ることができる。具体例は、本発明の原理及びその原理を明らかにし、当
業者が本発明を種々の具体例に利用し、また予想される特定の用途に適する種々
の変形を行って利用することが出来るようにするために、選択され、記載された
。
─────────────────────────────────────────────────────
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(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ
,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU
,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,
CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G
B,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE,KG
,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,
LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,N
O,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG
,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,
UZ,VN,YU
(72)発明者 ジョンソン,ジョセフ イー.
アメリカ合衆国,ニュー ハンプシャー
03060,ナシュア,エイヤー ストリート
9
(72)発明者 スミス,ジョン シー.
アメリカ合衆国,テキサス 77077,ヒュ
ーストン,ブライアーウエスト #6
2379
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.着色剤並びにポリビニルイミダゾール、ポリビニルイミダゾールの誘導体 、ビニルイミダゾールのコポリマー及びビニルイミダゾール誘導体のコポリマー からなる群から選ばれるポリマーを含み、ここに前記ポリマーは前記インク組成 物に溶解性である、インク組成物。 2.前記インク組成物が水性インク組成物である、請求項1のインク組成物。 3.前記ビニルイミダゾールがポリ−N−ビニルイミダゾールである、請求項 1のインク組成物。 4.前記ポリビニルイミダゾールのコポリマーのポリマー成分がが、アクリレ ートエステル類、アクリレートアミド類、メタクリレートエステル類、メタクリ レートアミド類、アクリロニトリル、ビニルピロリドン、及び塩化ビニルからな る群から選ばれる、請求項1の組成物。 5.前記ポリマーが重量平均分子量50,000未満である、請求項1のイン ク組成物。 6.前記ポリマーが重量平均分子量50,000未満である、請求項5のイン ク組成物。 7.前記着色剤が少なくとも1つの顔料、少なくとも1つの染料、及びこれら の混合物からなる群から選ばれる、請求項1のインク組成物。 8.前記顔料がカーボンブラックである、請求項7のインク組成物。 9.前記顔料が荷電されたカーボンブラックである、請求項7のインク組成物 。 10.前記顔料が、少なくとも1つの結合された有機基を有する、荷電され、 変性されたカーボンブラックである、請求項7のインク組成物。 11.前記カーボンブラックが負に荷電されている、請求項9のインク組成物 。 12.前記カーボンブラックが正に荷電されている、請求項9のインク組成物 。 13.前記カーボンブラックの前記有機基が、C6H4SO4 -M+,C6H4CO2 - M+,C6H4N(CH3)3 +X-,C6H4COCH2N(CH3)3 +X-,及びC6H4 (NC5H5)+X-(ここに、M+は、Na+,K+,又はLi+であり、X-は1価 のアニオンである)からなる群から選ばれる、請求項10のインク組成物。 14.前記顔料が荷電され、微細に分割されたカーボンブラック製品である、 請求項7の組成物。 15.前記染料が前記インク組成物に溶解性である、請求項7のインク組成物 。 16.前記染料が、直接染料、酸性染料、及び食用色素からなる群から選ばれ る、請求項15のインク組成物。 17.更にアンモニウム塩を含む、請求項1のインク組成物。 18.前記アンモニウム塩がアンモニウム、アルキルアンモニウム、ジアルキ ルアンモニウム、トリアルキルアンモニウム、アリールアルキルアンモニウム、 環状アンモニウム、及び環状アルキルアンモニウムからなる群から選ばれる正の イオン、並びにアルカン酸イオン、シクロアルキルカルボン酸イオン、芳香族カ ルボン酸イオン、アリールアルキルカルボン酸イオン、アルキルアリールカルボ ン酸イオン、スルホン酸イオン、及び鉱酸から誘導されたアニオン からなる群から選ばれる負のイオンを有する、請求項17のインク組成物。 19.前記アンモニウムイオンが、アンモニウム、メチルアンモニウム、ジエ チルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ベンジ ルアンモニウム、ピペリジニウム、及びピロリジニウムからなる群から選ばれ、 前記アニオンが、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、ブタン酸イオン、シクロヘ キサンカルボン酸イオン、安息香酸イオン、フェニル酢酸イオン、メタンスルホ ン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、及びトルエンスルホン酸イオンからな る群から選ばれる、請求項18のインク組成物。 20.前記インクがインクジェットインクとして適している、請求項1のイン ク組成物。 21.前記ポリマーが、前記インク組成物から形成される像の耐水滲出性を改 善するに十分な量で存在する、請求項1のインク組成物。 22.着色剤並びにポリビニルピリジン、ポリビニルピリジンの誘導体、ビニ ルピリジンのコポリマー及びビニルピリジン誘導体のコポリマーからなる群から 選ばれる少なくとも1つのポリマーであり、前記ポリマーが前記インク組成物に 溶解可能である、インク組成物。 23.前記インク組成物が水性インク組成物である、請求項22のインク組成 物。 24.前記ビニルピリジンのコポリマーのポリマー成分が、アクリル酸エステ ル、アクリル酸アミド、メタクリル酸エステル、メタクリル酸アミド、アクリロ ニトリル、ビニルピロリドン、及び塩化ビニルからなる群から選ばれる、請求項 22のインク組成物。 25.前記ポリマーが50,000未満の重量平均分子量を有す る、請求項22のインク組成物。 26.前記ポリマーが50,000未満の重量平均分子量を有する、請求項2 2のインク組成物。 27.前記着色剤が少なくとも1つの顔料、少なくとも1つの染料、及びこれ らの混合物からなる群から選ばれる、請求項22のインク組成物。 28.前記顔料がカーボンブラックである、請求項27のインク組成物。 29.前記顔料が荷電されたカーボンブラックである、請求項27のインク組 成物。 30.前記顔料が、少なくとも1つの結合された有機基を有し、荷電され、変 性されたカーボンブラックである、請求項27のインク組成物。 31.前記荷電されたカーボンブラックが負に荷電されている、請求項29の インク組成物。 32.前記荷電されたカーボンブラックが正に荷電されている、請求項29の インク組成物。 33.前記カーボンブラックの前記有機基が、C6H4SO3 -M+,C6H4CO2 - M+,C6H4N(CH3)3 +X-,C6H4COCH2N(CH3)3 +X-,及びC6H4 (NC5H5)+X-(ここに、M+は、Na+,K+,又はLi+であり、X-は1価 のアニオンである)からなる群から選ばれる、請求項26のインク組成物。 34.前記顔料が荷電され、微細に分割されたカーボンブラック製品である、 請求項27のインク組成物。 35.前記染料が前記インク組成物に溶解性である、請求項27のインク組成 物。 36.前記染料が、直接染料、酸性染料、及び食用色素からなる群から選ばれ る、請求項35のインク組成物。 37.更にアンモニウム塩を含む、請求項22のインク組成物。 38.前記アンモニウム塩がアンモニウム、アルキルアンモニウム、ジアルキ ルアンモニウム、トリアルキルアンモニウム、アリールアルキルアンモニウム、 環状アンモニウム、及び環状アルキルアンモニウムからなる群から選ばれる正の イオン、並びにアルカン酸イオン、シクロアルキルカルボン酸イオン、芳香族カ ルボン酸イオン、アリールアルキルカルボン酸イオン、アルキルアリールカルボ ン酸イオン、スルホン酸イオン、及び鉱酸から誘導されたアニオンからなる群か ら選ばれる負のイオンを有する、請求項37のインク組成物。 39.前記アンモニウムイオンが、アンモニウム、メチルアンモニウム、ジエ チルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ベンジ ルアンモニウム、ピペリジニウム、及びピロリジニウムからなる群から選ばれ、 前記アニオンが、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、ブタン酸イオン、シクロヘ キサンカルボン酸イオン、安息香酸イオン、フェニル酢酸イオン、メタンスルホ ン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、及びトルエンスルホン酸イオンからな る群から選ばれる、請求項38のインク組成物。 40.前記インクがインクジェットインクとして適している、請求項22のイ ンク組成物。 41.前記ポリマーが、前記インク組成物から形成される像の耐水滲出性を改 善するに十分な量で存在する、請求項22のインク組成物。 42.顔料並びにポリエチレンイミン及びその誘導体からなる群から選ばれる ポリマーを含む、インク組成物。 43.前記インク組成物が水性インク組成物である、請求項42のインク組成 物。 44.前記ポリエチレンイミンの誘導体が、ヒドロキシエチル化ポリエチレン イミン、エトキシル化PEI、ヒドロキシプロピル化ポリエチレンイミン、及び エピクロロヒドリン−変性ポリエチレンイミンである、請求項42のインク組成 物。 45.前記ポリマーが、300〜70,000の重量平均分子量を有する、請 求項42のインク組成物。 46.前記ポリマーが、600〜50,000の重量平均分子量を有する、請 求項42のインク組成物。 47.前記顔料がカーボンブラックである、請求項42のインク組成物。 48.前記顔料が荷電されたカーボンブラックである、請求項42のインク組 成物。 49.前記顔料が、少なくとも1つの結合された有機基を有し、荷電され、変 性されたカーボンブラックである、請求項42のインク組成物。 50.前記荷電されたカーボンブラックが負に荷電されている、請求項48の インク組成物。 51.前記荷電されたカーボンブラックが正に荷電されている、請求項48の インク組成物。 52.前記カーボンブラックの前記有機基が、C6H4SO3 -M+,C6H4CO2 - M+,C6H4N(CH3)3 +X-,C6H4COCH2N(CH3)3 +X-,及びC6H4 (NC5H5)+X-(ここに、M+は、Na+,K+,又はLi+であり、X-は1価 のアニオンである)からなる群から選ばれる、請求項49のインク組成物。 53.前記顔料が荷電され、微細に分割されたカーボンブラック製品である、 請求項42のインク組成物。 54.前記ポリマーがポリエチレンイミンであり、前記顔料が有機基の結合し た変性カーボンブラックである、請求項42のインク組成物。 55.更にアンモニウム塩を含む、請求項42のインク組成物。 56.前記アンモニウム塩がアンモニウム、アルキルアンモニウム、ジアルキ ルアンモニウム、トリアルキルアンモニウム、アリールアルキルアンモニウム、 環状アンモニウム、及び環状アルキルアンモニウムからなる群から選ばれる正の イオン、並びにアルカン酸イオン、シクロアルキルカルボン酸イオン、芳香族カ ルボン酸イオン、アリールアルキルカルボン酸イオン、アルキルアリールカルボ ン酸イオン、スルホン酸イオン、及び鉱酸から誘導されたアニオンからなる群か ら選ばれる負のイオンを有する、請求項55のインク組成物。 57.前記アンモニウムイオンが、アンモニウム、メチルアンモニウム、ジエ チルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ベンジ ルアンモニウム、ピペリジニウム、及びピロリジニウムからなる群から選ばれ、 前記アニオンが、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、ブタン酸イオン、シクロヘ キサンカルボン酸イオン、安息香酸イオン、フェニル酢酸イオン、メタンスルホ ン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、及びトルエンスルホン酸イオンからな る群から選ばれる、請求項56のインク組成物。 58.前記インクがインクジェットインクとして適している、請求項42のイ ンク組成物。 59.前記ポリマーが、前記インク組成物から形成される像の耐水滲出性を改 善するに十分な量で存在する、請求項42のインク組 成物。 60.印刷装置中に請求項1のインク組成物を入れ、そして像を基材の上に形 成する工程を含む、印刷された像を形成する方法。 61.前記印刷装置がインクジェット印刷装置である、請求項6。の方法。 62.印刷装置中に請求項22のインク組成物を入れ、そして像を基材の上に 形成する工程を含む、印刷された像を形成する方法。 63.前記印刷装置がインクジェット印刷装置である、請求項62の方法。 64.印刷装置中に請求項42のインク組成物を入れ、そして像を基材の上に 形成する工程を含む、印刷された像を形成する方法。 65.前記印刷装置がインクジェット印刷装置である、請求項64の方法。
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