JP2001072906A - インクジェットプリンター・ノズルをキャッピングするための速乾性インクジェットインク組成物 - Google Patents

インクジェットプリンター・ノズルをキャッピングするための速乾性インクジェットインク組成物

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JP2001072906A
JP2001072906A JP2000179382A JP2000179382A JP2001072906A JP 2001072906 A JP2001072906 A JP 2001072906A JP 2000179382 A JP2000179382 A JP 2000179382A JP 2000179382 A JP2000179382 A JP 2000179382A JP 2001072906 A JP2001072906 A JP 2001072906A
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Allan L Hudd
エル．フッド アラン
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】インパルスインクジェットプリンタの静止期間
におけるインク詰まりを防止するための、周囲空気と接
触時に高粘度インクのバリアーを形成するインクを提供
する。 【解決手段】ａ）Ｃ約３〜２０のグリコールアルキルエ
ーテル、ケトンアルコール、１，４−ブタンジオール、
変性エタノール、ベンジルアルコール、アルキルラクテ
ートまたはそれらの混合物を含む溶媒約２０〜約９５重
量％；ｂ）ポリエステル樹脂、ポリビニルブテロール樹
脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂またはそれらの
混合物を含むポリマー性樹脂約１〜約２０重量％；およ
びｃ）約１〜約２０重量％の着色剤を含むインパルスイ
ンクジェットプリンター用の速乾性インク組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】この出願は、１９９７年７月３１日に出願
された米国出願シリアル番号第０８／９０３，０１６号
の一部継続出願であって、参照することによってその開
示を全体としてここに組み込む。
【０００２】
【発明の属する技術分野】発明の分野本発明はインクジ
ェットプリンターに関し、とりわけ、このようなデバイ
スにおけるインク詰まりを防止するための方法および装
置に関する。
【０００３】
【従来の技術】発明の背景インクジェット印刷は、プリ
ントヘッドからインク小滴（droplet ）を基材に放出す
ることによって行われる。それらの小滴は、プリントヘ
ッドの中のオリフィスまたはノズルを介して放出され、
その上に像を形成するように基材に導かれる。他の多く
のタイプの印刷に対比して、好ましいことに、そのプリ
ンターとインク・ジェット印刷での基材との間の接触は
ない。
【０００４】当該技術において公知の大部分のインクジ
ェットプリンターは、インク小滴が基材に導かれるメカ
ニズムに従い、連続的またはインパルス装置のいずれか
として特徴づけることができる。連続的なインク・ジェ
ットシステムにおいては、本質的に中断されないインク
の流れが、ノズルから放出されて、小滴に分割される。
記録されるべき特定の像に従って変調された印加電界に
よって、それらが偏向可能なように、その小滴は電荷を
帯びている。その電界は、その小滴を基材またはインク
再循環リザーバのいずれかに向ける。
【０００５】いわゆる「インパルス」または「オンデマ
ンド液滴」型のインクジェット・プリンターでは、印加
電界を変調するより、むしろ例えば、圧電トランスデュ
ーサまたはソレノイドを選択的に活性化または非活性化
することによって像形成が制御される。基材上で像を形
成することが必要になるまで、インクはプリントヘッド
またはノズル内に貯蔵される。次いで、プリンターがプ
リント・シグナルによって活性化されて、インクに圧力
を印加し、基材の方へ離散的な選択された数のインク小
滴を放出する。
【０００６】インパルス型プリンターからはインクが定
期的にのみ放出されるため、これらの装置は、連続的な
インク・ジェットシステムにおいては典型的には遭遇し
ないいくつかの問題を提起する。一つのプリント・サイ
クルの間で個々のプリント・シグナルの間の比較的短い
間隔で生ずるこれらの問題は、不規則な形の液滴および
／又は液滴の不適当なスペース間隔を含む。これらの問
題の根本的な原因は、プリント・シグナルが生成される
時、特に３ＫＨｚを越える周波数で印刷する努力がなさ
れている場合、インク・メニスカスの動きに起因する可
能性がある。ジュリアナ・ジュニアらの名において、こ
れらの問題への一つのアプローチが米国特許第４，２６
６，２３２号によって提示され、それは、所定の等しい
間隔のいずれの一つにおいても、相互に同期的な方法で
駆動パルスを印加することによって、実質的に均一なサ
イズおよびスペース間隔のインク液滴が生成されるイン
パルス・プリンターを開示している。液滴が形成される
ことになっていないとき、その駆動パルスの振幅はプリ
ント・シグナルのそれ未満であるように、その駆動パル
スの振幅が制御される。更に良いアプローチが、Howkin
s の名において、米国特許第４，４５９，６０１号で提
示され、その中で、発射前充填（fill-before-fire）動
作モード、すなわちジェットチャンバの充填を開始する
ために所定の長さのパルスが用いられ、且つ小滴の発射
がそのパルスの立下り区間（trailingedge ）で生ずる
ものが開示される。
【０００７】インパルスインクジェットプリンターに関
連する他の問題は、プリント・サイクルの間のかなり長
い間隔に関する。連続的なインクジェットプリンターと
異なり、インパルス装置は、比較的長い間隔、時々は
秒、分、更には時間のオーダーで、典型的には待機また
は静止モードで維持される。これらの間隔の間、インク
は静止され、インク成分の蒸発のために濃くなって、プ
リントヘッドのノズルを詰まらせる可能性がある。イン
パルス・プリンターは、その場のこのような濃くなった
材料で、印刷サイクルを開始する可能性がある。インパ
ルス・プリンターで遭遇するスタートアップ問題の多く
は、静止期間の間、ノズルを詰まらせるインクに起因し
ている。典型的にはインク流れにおける中断が殆ど無
く、且つこのような中断がかなり短い期間であるため、
連続式システムにおけるインク詰まりの懸念はより小さ
い。インクが連続的なインクジェットプリンターにおい
て静止して固化さえ生じた場合でも、これらの装置が働
くかなり高い圧力で、それはより容易にパージされる。
【０００８】静止期間の間にインクジェットプリンター
における詰まりを防止するための、多くの方法および装
置は当該技術において公知である。例えば、Gattenの名
において、米国特許第４，９７０，５２７号は、プリン
ターが働いていない際に多少のインクドットを印刷する
ことにより、詰まりを防止するインクジェットプリンタ
ーを開示している。しかしながら、Gattenの方法は、イ
ンクおよび印刷基材を浪費する。
【０００９】Kashioの名において、米国特許第第３，９
２５，７８９号は、静止期間の長さを決定するためのタ
イマーと、もし静止期間が所定量の時間を越えるなら
ば、ノズルから予めインクを放出するための手段を含む
インク・ジェット記録装置を開示している。放出された
インクは、印刷基材よりむしろインク収集器に向けられ
る。
【００１０】Biggs らの名において、米国特許第４，５
４０，９９７号は、プリンターが時間の所定の期間機能
しないならば、静止期間の間、ノズルを洗浄ステーショ
ンと連通するように移動させ、次いでそのノズルから洗
浄ステーションにインクを放出することによって、詰ま
りを最小限にしたインクジェットプリンタを開示してい
る。
【００１１】Liker の名において、米国特許第５，３２
９，２９３号は、静止期間の間ノズル内のインクにパル
スを与える（pulsing ）ことによって、インク詰まりを
最小限にするジェットプリンター装置を開示している。
与えられたパルスシグナルは、そのノズルからのインク
放出を引き起こすパルスシグナルのサイズより小さい。
この技術は、サブパルス印加（sub-pulsing ）と称され
ている。サブパルス印加方法および装置は、インクがノ
ズルを詰まらせることを防止する際に効果的且つ効率的
である。しかしながら、非常に速乾性のインクでは、サ
ブパルス印加は、そのインクからの溶媒の連続的な蒸発
を招く。この結果、そのノズル内のインクの全ては、サ
ブパルス印加期間の間、粘度の増加を被る可能性があ
る。結局、粘度があまりに増加し過ぎ、且つそのプリン
ターの操作に悪影響を与える可能性がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】したがって、インクお
よび印刷基材を浪費せず、且つインク収集器と洗浄ステ
ーション等の追加的装置を必要とせずに、速乾性インク
でのインクジェット詰まりを防止するための比較的単純
な装置および方法のためのニーズが存在する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】発明の概要 本発明は、インパルスインクジェットプリンタにおいて
使用するための速乾性インクジェットインク組成物を提
供する。その速乾性インク組成物は、好ましくは、約３
〜２０個の炭素原子を有するグリコールアルキルエーテ
ル、ケトンアルコール、１，４- ブタンジオール、変性
エタノール、ベンジルアルコール、アルキルラクテー
ト、またはそれらの混合物のいずれかである、溶媒の約
２０〜約９５パーセント質量％（重量％）を含む。その
速乾性インクジェットインク組成物は、約l 〜約２０質
量％（重量％）のポリマー性樹脂を含む。ポリマー性樹
脂は、好ましくは、ポリエステル樹脂、ポリビニルブテ
ロール（buterol ）樹脂、フェノール系樹脂、アクリル
系樹脂またはそれらの混合物のいずれかをも含む。その
速乾性インクジェットインク組成物は、約１〜約２０質
量％（重量％）の着色剤をも含む。
【００１４】本発明に従って、そのインクが周囲の空気
と接触する場合に、高粘度インクのバリヤーを形成する
性質を有するインクを提供することによって、静止期間
の間のインク詰まりを防止できることが見出された。こ
の結果、この粘度バリヤーは、静止期間の間、残ってい
るインクを空気曝露の効果からシールドする。その後、
そのバリヤーは、粘度バリヤーを再均質化し、それによ
りノズルをクリーニングする一連のサブパルスによって
除去される。
【００１５】
【発明の実施の形態】発明の詳細な説明 本発明の方法および装置は、待機または静止期間に供さ
れる実質的に任意のインパルスまたは「オンデマンド液
滴」インクジェットプリンターと組合せて用いることが
できる。図１を参照して、複数のノズル１２を有するプ
リントヘッド１０と、そのプリントヘッドに電気的に接
続された制御手段１６とを含む、本発明に従う代表的な
プリント装置が示される。
【００１６】それが制御シグナルに応じてインク小滴を
放出する少くとも１つのノズルを含む限り、当該技術に
おいて公知のプリントヘッドの広範囲にわたる任意のも
のを、本発明において使用することができる。プリント
ヘッドは、圧電気のタイプ、より好ましくはMICROCODER
３２/ １６または多分ULTRAJETＩＩ １９２/ ３２液体
インクジェット像形成（imaging ）プリントヘッド（両
方ともコネチカット州、BrookfieldのTrident 社から商
業的に入手可能である）であることが好ましい。
【００１７】制御手段１６は、制御シグナルを生成可能
な、当該技術において公知の任意のものであることがで
きる。図１において示されるように、制御手段１６は、
好ましく電源１６a 、電圧または電流レギュレータ１６
b 、シグナル発生器l ６c 、および発射シグナルの間の
間隔を決定するためのタイミング回路１６d を含む。電
圧レギュレータが使用できること、およびシグナル発生
器がソフトウェア制御の下で開始されるシグナルを生成
することが好ましい。本発明の実施に好ましい（amenab
le）制御手段は、マイクロプロセッサー、マイクロコン
トローラー、コンデンサー、スイッチ、回路、論理ゲー
トまたは等価ロジック装置等のコンピューティング装置
を含む。好ましい制御手段１６は、 Trident社から商業
的に入手可能なTrident １６- チャネル アナログドラ
イバーボード（部品番号０１６-７００８- ０１）に接
続されたパーソナルコンピューターを含む。その好まし
いドライバーボードは、１４．５μ秒の立上がり（lead
ing ）パルス、続く１. ５μ秒のオフタイムおよび３.
５μ秒の立下がりパルスを有するＲＣ時定数制御の波形
の形で制御シグナルを生成する。１９９７年３月２５日
に出願され、参照することによってここに組み込む「高
性能インパルスインクジェット方法および装置」と題さ
れた米国特許出願シリアル番号０８／８２３，７１８号
は、インクジェットノズルからインクを放出するための
発射波形を開示し、且つ、本発明の好ましい発射パルス
を含む。
【００１８】図１および図２Ａ〜２Ｅにおいて示される
ように、圧電トランスデューサ１３を選択的に活性化ま
たは非活性化することにより、１個以上のインク小滴１
４cがノズル１２から基材２０の方へ放出可能である。
好ましい態様において、チャンバ１５内に含まれるイン
ク１４a の体積と物理的に接触する、膜、シーラント、
または他の可撓性部材１５ａに、個々のトランスデュー
サ１３が取り付けられる。そのトランスデューサは、制
御シグナルの印加を介して活性化および非活性化され
る。制御シグナル波形は多くの公知のインク小滴発射シ
グナルから選ぶことができるが、簡潔さおよび理解の容
易さのために、発射制御シグナルは図２Ａにおいて矩形
波の形で示される。
【００１９】上記の背景部分において論じたように、そ
れによりそのノズルが詰まるのを防止するために、より
小さい振幅のシグナルが静止期間の間に与えられるサブ
パルス印加技術は当該技術で公知である。図３Ａ〜３Ｅ
は、ノズルの内のインクがサブパルスシグナルに反応で
きる方法を図示する。図３Ａにおいて示されるように、
サブパルスシグナルは、完全な液滴放出パルスより、典
型的には、より小さい振幅およびより短い持続時間にあ
る。そのパルスはそれ自体で、ノズル内でノズルからイ
ンクを放出することなくそのインクを動かすのに充分で
ある。このような技術は、プリンターが静止状態にある
際に速乾性溶媒ベースのインクが乾燥して、ノズルを詰
まらせることを防止するために用いられて来た（そのノ
ズル内のインクを動かして詰まりを防止するためには充
分であるが、インク小滴を放出するために不充分である
パルスをノズルに印加するサブパルス印加スキームにつ
いては、例えば、参照することによってここに組み込む
米国特許第４，４５９，６０１号を参照のこと）。本発
明者は、ノズル内で絶えずインクを混合して一貫した粘
度を維持することによって、サブパルスが機能すると考
える。
【００２０】あるプリント適用において、極めて速乾性
の時間を有するインクを有することは有利である。より
速乾性のインクのいくつかに対して、サブパルスの単な
る印加は、結局はそのノズル内インクの粘度を、濃く、
使えない状態に増大させる。本発明は、速乾性インクの
ノズル内での乾燥を許容することが、ノズルオリフィス
とチャンバ１５に含まれるインクとの間に、高粘度懸濁
固体のバリヤーを形成することを認める。このようなバ
リヤーがノズルを詰まらせて、動作を無効果にする濃い
プラグになるため、インクジェット産業は、一般にこの
ような効果を避けようと試みて来た。これとは全く対照
的に、本発明は速乾性インクの、この以前には望ましく
ない特徴を利用して、且つ、明確な利点でそれを使用す
る。本質的に、適当なインク処方によって、そのインク
内の溶媒の蒸発を有利に制御するような方法でバリヤー
が形成される。その結果、チャンバ内のインクは比較的
一定の粘度を維持する。本発明の一つの面によれば、イ
ンクが静止期間の間、そのノズルのオリフィスで粘度バ
リヤーが迅速に形成されるように、極めて速乾性を有す
るように処方される。溶媒および樹脂ベースのインク
は、以下で詳述するように、所望の性質を示した。
【００２１】ここで用いられるように、用語「約」によ
って先行された数値範囲は、列挙された範囲に限られて
いるとみなされるべきではない。むしろ、用語「約」に
よって先行された数値範囲は、本発明に従うインパルス
インクジェットインク処方における与えられた任意の要
素に対する、当業者によって受けられる範囲をも包含す
ると理解されるべきである。
【００２２】好ましい速乾性インク組成物は、溶媒また
は溶媒の組合せを約２０〜約９５質量％（重量％）で、
ポリマー性樹脂系を約１〜約２０質量％（重量％）で、
および着色剤を約１〜約２０質量％（重量％）で含む。
好ましい速乾性インク組成物は、低沸点溶媒を含む。一
般に、選ばれた溶媒は、１５０℃未満の沸点を有する。
好ましい低沸点溶媒は、例えば約３〜２０個の炭素原
子、より好ましく約３〜７個の炭素原子、最も好ましく
は４個の炭素原子を有するグリコールアルキルエーテル
類、ケトンアルコール、例えばジアセトンアルコール
等、１，４- ブタンジオール、変性エタノール、ベンジ
ルアルコールおよびアルキルラクテート類を含む。グリ
コールアルキルエーテル類は、特に好ましい。好ましい
グリコールアルキルエーテルは、プロピレングリコール
メチルエーテルである。本発明に従うインク組成物は、
上記の溶媒の任意の一つ、またはその混合物を含むこと
ができる。好ましくは、このような溶媒または溶媒の組
合せは、インクジェット式インク組成物において、約２
０〜約９５質量％（重量％）、好ましくは約５０〜９０
％質量％（重量％）、最も好ましくは約７０〜約８８質
量％（重量％）で存在するであろう。
【００２３】本発明の好ましい速乾性インク組成物は、
更に、約１〜約２０％のポリマー性樹脂を含む。好まし
いポリマー性樹脂は、ポリエステル樹脂、ポリビニルブ
テロール樹脂、例えばMOWIFOL Ｂ３０２０Ｈ（英国のヘ
キスト社から商業的に入手可能）等、フェノール系樹
脂、例えばALNOVOL ＰＮ３２０（英国ヘキスト社から商
業的に入手可能）等、および、スチレンアクリル系樹脂
等のアクリル系樹脂を含む。本発明に従うインク組成物
のポリマー性樹脂系は、上記のポリマー性樹脂の任意の
一つまたはその混合物を含むことができ、好ましくは、
ポリマー性樹脂化合物として述べられた樹脂のみを含
む。好ましくは、インク組成物は、約１〜約２０質量％
（重量％）のアルコール可溶性のポリエステルベースの
樹脂、および約１〜約１０％のスチレンアクリル系ポリ
マー樹脂を含む。より好ましくは、約５〜１５質量％
（重量％）のアルコール可溶性のポリエステルベースの
樹脂および約３〜約６％質量％（重量％）のスチレンア
クリル系ポリマー樹脂、最も好ましくは約９質量％（重
量％）のアルコール可溶性のポリエステルベースの樹脂
および約４. ５質量％（重量％）のスチレンアクリル系
ポリマー樹脂を含む。一つの好ましいアルコール可溶性
のポリエステルは、Prince５１８０（イリノイ州Nortli
brook のLawter Internationalによって製造される）で
ある。好ましいスチレンアクリル系ポリマーの一つは、
S.C. Johnson & Son Inc. から入手可能なJoncryl ６７
８である。
【００２４】好ましいインク組成物は、着色剤をも含
む。着色剤およびその濃度の選択は、主に着色剤の溶解
性および特定の応用のためのその色の強さに依存する。
好ましくは、着色剤は、人間の目、または例えばバーコ
ードスキャナーまたは他のタイプの光学式文字読取り装
置等のいくつかの機械的データ収集装置に対してインク
組成物を可視的にするように選ばれる。好ましい着色剤
は、ニューヨーク州Ardsley のチバガイギー社から入手
可能なOrasolブラックＲＬＩ等の染料を含む。好ましく
は、着色剤は、インク組成物の約１〜約２０質量％（重
量％）を構成する。
【００２５】本発明において使用するための速乾性イン
パルスインクジェットインク組成物は、典型的には、１
５０ドット／インチ（ＤＰＩ）のテキストを印刷するた
めに用いられた際に約３〜約３５秒で乾燥し、１５０Ｄ
ＰＩのブロック文字に対して約５〜約１００秒で乾燥す
るように処方される。全てのプリント試験は、Microcod
er３２／１６プリントヘッド（コネチカット州Brookfie
ldのTrident International 社から商業的に入手可能）
で行われた。ベースラインとして、乾燥時間は、ガラス
基材の上で外界温度で外来の加熱装置の適用なしで測定
した。乾燥時間法は、典型的には不正確な技術である。
以下に言及されるように、例えば紙または綿棒（swab）
等で基材をこする際に、プリントされた文字またはブロ
ックにおいて可視的なよごれが観察されないために必要
な時間を測定することによって、乾燥時間が得られた。
当業者は、本発明の速乾性インパルスインクジェットイ
ンク組成物の乾燥時間が、選ばれた１種以上の溶媒の組
成、および個々の溶媒の特定の量に基づいて変動するこ
とを認識するであろう。
【００２６】例えば、所望の速乾性を示す一つの好まし
いインクジェットインク組成物を、以下のように製造し
た： プロピレングリコールメチルエーテル（溶媒） 約４
４. ０％ ジアセトンアルコール（溶媒） 約４０. ６％ Prince５１８０（樹脂） 約６. ３％ Joncryl ６７８（樹脂） 約１. ７％ Orasol BlackＲＬＩ（染料） 約７. ４％ この処方は、典型的にはガラス基材上で、外界温度で１
５０ＤＰＩブロック文字に対して約５０秒、１５０ＤＰ
Ｉテキストに対して約１９秒の乾燥時間を示す。このイ
ンクジェットインク処方は、１５０ＤＰＩテキストを高
密度ポリエチレン基材上に印刷しているとき、外界温度
で約７〜９秒で乾燥するであろう。艶消しコートの、非
光沢のストック紙上で１５０ＤＰＩのテキストを印刷す
るとき、インクジェットインク処方は、外界温度で約３
〜４秒で乾燥するであろう。
【００２７】比較において、所望の速乾性を示すより好
ましいインクジェットインク組成物を以下のように製造
した： プロピレングリコールメチルエーテル（溶媒） 約２
２．５％ 変性エタノール（溶媒） 約５５. ０％ ベンジルアルコール（溶媒） 約５. ０％ Prince５１８０（樹脂） 約９. ０％ Joncryl ６７８（樹脂） 約４. ５％ Orasol BlackＲＬＩ（染料） 約５. ０％ この処方は、典型的にはガラス基材上で、外界温度で１
５０ＤＰＩブロック文字に対して約６秒、１５０ＤＰＩ
テキストに対して約３秒の乾燥時間を示す。このインク
ジェットインク処方は、１５０ＤＰＩテキストを高密度
ポリエチレン基材上に印刷しているとき、外界温度で約
４秒で乾燥するであろう。艶消しコートの、非光沢のス
トック紙上で、１５０ＤＰＩのテキストを印刷すると
き、インクジェットインク処方は、外界温度で約２秒で
乾燥するであろう。
【００２８】更に、所望の速乾性を示すより好ましいイ
ンクジェットインク組成物を以下のように製造した： プロピレングリコールメチルエーテル（溶媒） 約８
０. ０％ ジアセトンアルコール（溶媒） ５. ０％ Prince５１８０（樹脂） ６. ３％ Joncryl ６７８（樹脂） 約１. ７％ Orasol BlackＲＬＩ（染料） 約７. ４％ この処方は、典型的にはガラス基材上で、外界温度で１
５０ＤＰＩブロック文字に対して約２０秒、１５０ＤＰ
Ｉテキストに対して約８．０秒の乾燥時間を示す。
【００２９】本発明の一つの態様において、特に速乾性
溶媒例えば変性エタノール等が用いられる場合に、イン
ク処方の乾燥時間を制御するため、すなわちその乾燥速
度を低減するために、速乾性インクジェット式インク組
成物に水を添加剤として加えることができる。その水
は、約１％〜約４０質量％（重量％）で存在することが
できる。用いられる特定の水の量は、用いられた溶媒の
揮発性に依存するであろう。以下の速乾性インクジェッ
トインク処方は、そうでなければ印刷品質の制御を許容
するにはあまりに速かった乾燥時間を制御するために、
水が加えられた他の好ましい速乾性インク組成物を示
す： 変性エタノール（溶媒） 約６７. ０％ 蒸留水（添加剤） １０. ０％ １，４- ブタンジオール（溶媒） ３. ０％ Mowifol Ｂ３０２０Ｈ（樹脂） 約１. ０％ Alnovol ＰＮ３２０（樹脂） 約１４. ０％ Valifast３８０６（染料） 約５. ０％ この処方は、典型的にはガラス基材上で、外界温度で１
５０ＤＰＩブロック文字に対して約６．０秒、１５０Ｄ
ＰＩテキストに対して約３．０秒の乾燥時間を示す。比
較のために、加えられた水なしでは、この処方は、ほと
んど直ちに乾燥し、印刷品質を維持するのが難しかっ
た。
【００３０】当業者は、本発明に従う速乾性インパルス
インクジェットインク処方が、上述したようにノズルの
オリフィスで容易に粘度バリヤーを形成するのみなら
ず、インクが基材上で乾燥する速度を増大させるために
典型的に用いられる外来の加熱装置、例えばマイクロ波
加熱器、強制熱風加熱器、対流（convection）加熱器、
その他等のニーズをも除去することを認識するであろ
う。
【００３１】本発明のインク組成物は、添加剤の取込み
が後に詳述するような重要な乾燥性を変えない限り、追
加的な添加剤を含むことができる。本発明の他の態様に
おいて、本発明のインク組成物は、更に、約０. ０１〜
約２、より好ましく０. ０１〜０. ２質量％（重量％）
の間で酸化防止剤を含む。最も好ましくは、酸化防止剤
は、インク組成物の約０. ２質量％（重量％）を構成す
る。
【００３２】酸化防止剤は、好ましくはそのプリントヘ
ッドにおいて動的スループット性能を改善するその能力
のために選ばれる。キャビテーションは、液体中のガス
気泡の形成であって、その液体中に存在する溶解ガスに
起因する。インパルス型のプリントヘッドの内側に、拡
張および収縮してそのチャンバ内で振動する圧力場を生
ずる、液体チャンバの壁に装着された圧電がある。振動
する圧力場における気泡の形成、それらの当初の成長と
続く収縮の可能性は、プリントヘッドジェット性能を有
意に（significantly ）低減する。
【００３３】例えばULTRAJETＩＩ １９２/ ３２のプリ
ントヘッド（コネチカット州BrookfieldのTrident Inte
rnational から商業的に入手可能）等の、より多数のオ
リフィスを有する圧電気インクジェット式のプリントヘ
ッドを用いているとき、キャビテーションを制御するこ
とは、少くとも２つの理由から特に重要である。第一
に、このようなより大きいプリントヘッドは、典型的に
は蒸発のためのより大きい機会を与えるより大きい表面
積を有する。第二に、オリフィスのより大きい数は、先
に述べた圧電の動作の結果、空気巻き込み（entrainmen
t ）のための機会を典型的には増大させる。
【００３４】速乾性インクジェットインク組成物との使
用のための適当な酸化防止剤は、１９９９年６月９日に
出願され、参照することによってここに組み込まれる出
願中の米国特許出願第０９/ ３２８，６５２号、代理人
一覧番号TRID- ０１５６において開示される。このよう
な酸化防止剤の例は、例えば、オイゲノール、ハイドロ
キノン、ピロカテコール、グアイアコール（guaiacol；
メチルカテコール）、ブチル化ヒドロキシトルエン、ブ
チル化ヒドロキシアニソール、メチルエチルケトオキシ
ム、ブチルアルドオキシム、およびシクロヘキサノンオ
キシムを含む。
【００３５】本発明に従って、インク処方および他の要
素に基づいて選ばれる所定の時間を越える静止期間の間
のノズルのオリフィス上に、実際に固体になり得る懸濁
固体の粘度バリアーが形成されるように、インク組成物
が選ばれる。その後、印刷が要請される際に、それをフ
レッシュなインクで再均質化することによって粘度バリ
ヤーを除去して印刷が再開することができる前に、サブ
パルス印加が活性化される。何らの特定の理論によって
束縛されることを欲しないが、粘度バリヤー動作の理論
的な説明は、以下に詳述されるようなものと考えられ
る。
【００３６】サブパルス印加なしでは、その揮発性溶媒
が蒸発するにつれて溶媒濃度勾配がノズルオリフィス内
のインクの表面で迅速に形成される（図４Ａを参照）。
この粘度勾配またはバリヤー１８の形成は、ノズル１２
からの溶媒ロスの速度を劇的に遅くする。多くのインク
と違って、上述した処方等の正しく選ばれたインクで
は、サブパルスの摂動作用の下で再均質化が容易に生ず
る。したがって、速乾性インクを含むノズルに最初にサ
ブパルス印加することによって、１時間以上活動静止中
のノズル１２は、サブパルス印加の数秒後、再び発射を
成功させることができる。
【００３７】対照的に、上述した好ましいインク等のこ
のような速乾性インクに一定のサブパルス印加系が適用
されるならば、印加ノズル１２内のインク粘度はあまり
に高く上がって、貧しいプリント性能を与える。このよ
うな系において、サブパルス印加はノズル１２内のイン
クを攪拌する渦電流を生成し、その均一性を維持すると
考えられる。結果として、フレッシュな溶媒がノズルオ
リフィスで連続的に与えられ、粘度勾配は形成されな
い。サブパルス印加の延長期間にわたって、ノズル１２
中の溶媒レベルは非常に枯渇され、特にそのサブパルス
印加が最小の効果（図４Ｂを参照）を有するノズル１２
のエッジで、そのインクの粘度をかなり上昇させる。
【００３８】粘度バリヤーおよびサブパルス印加を使用
するステップの好ましいシーケンスが、図５のフローチ
ャートにおいて示す。ノズルが延長された時間働いてい
ない（ステップ２０）の期間であったときはいつでも、
スタートアップシーケンスが開始する。スタートアップ
の後、ノズル１２には、所定の期間のサブパルス印加さ
れる。好ましくは、サブパルスは、約１. ５μ秒パルス
幅を有し、約５ＫＨｚの周波数を有する（ステップ２
２）。サブパルスの振幅は、そのインクを動かすが、そ
のインクをノズル１２から放出するためには未だ不充分
なように選ばれる。特定のサブパルスパラメーターは、
好ましいインクで効果的に動作するように選ばれた。特
にインク処方がここで開示した好ましいインクと異なる
場合には、他のパラメーターで置き換えて、類似した結
果を与えることができる。サブパルス印加時間の所定の
期間は、そのノズルの中のインクが、チャンバからのフ
レッシュなインクで再均質化されることを確実にするた
めに必要な時間である。上述した好ましいインク処方に
よって形成される粘度バリヤーを破壊するために５秒が
充分な時間であると決定された。もちろん、他の再均質
化期間も、選ばれたインクの特定の特性、および所望の
操作の品質に従って使用可能であった。５秒間の後（ス
テップ２４）、そのノズルのプリント機能が可能となる
（ステップ２６）。そのノズルは、次いで印刷が完了す
るまで、要求あり次第小滴を放出するために利用可能
で、静止状態（ステップ２８）に戻る。
【００３９】そのプリンターが活性な、およびその後の
ある期間、そのインクのサブパルス印加は、一定のサブ
パルス印加系と同様にインクの一定の粘度を維持し続け
ることができる。すなわち、ちょうど一定のサブパルス
印加系と同様に、ここで開示された系は、そのノズルを
詰まらせるか、またはインク粘度を非通常のレベルまで
上昇させることなく、いくらかの所定の期間そのプリン
ターは、一定のサブパルス印加オンで動作可能にされた
ままであることができる。しかしながら、プリンターが
延長期間（本例においては約１５分）働いていないまま
であるならば、サブパルス印加を終了して、粘度バリア
ー１８がオリフィス上に形成されることを許容すべきで
ある（図４Ａをも参照）。従って、タイマーは、オンデ
マンドで印刷を再開できる（ステップ３０、３２）約１
５分間にセットされる。その時間が終了した後、サブパ
ルス印加が停止され、再開には、粘度バリヤー（ステッ
プ３４、３６）を再均質化するスタートアップシーケン
スの完了が要求される。
【００４０】当業者は、本発明の好ましい態様に多数の
変形および修正をすることが可能であり、このような変
形および修正が、本発明の精神から逸脱することなく行
うことができると認めるであろう。例えば、本発明にお
けるように印加された電気エネルギーの振幅を変調する
ことによって制御シグナルを生成する代わりに、印加さ
れた光エネルギーまたは熱を変調することにより、この
ようなシグナルを生成することが可能である。更に、そ
れらが所望の速乾性を示す限り、完全に異なる処方を用
いる他の速乾性インクを用いもよい。したがって、添付
の請求項が、本発明の真の精神および範囲に入る全ての
このような均等なバリエーションをカバーすることを意
図する。
【図面の簡単な説明】
本発明の多数の目的と利点は、以下に示す添付の図を参
照することによって、当業者によりよく理解することが
できる：
【図１】本発明に従うインパルスインクジェットプリン
ト装置を示す図である。
【図２】プリントヘッドノズルに印加された発射シグナ
ル、およびそのシグナルに応じたノズル内でのインクの
動きを示す図である。
【図３】プリントヘッドノズルに印加されたサブ発射シ
グナル、およびそのシグナルに応じたノズル内でのイン
クの動きを示す図である。
【図４】ノズル内でインクのメニスカス上に形成された
バリヤーの図である。
【図５】発射およびサブ発射シグナルのシーケンスのフ
ローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ローゼンバーガー アメリカ合衆国，コネチカット 06479, プランツビル，ロックスベリー ロード 135 (72)発明者 ジェイムス イー．フォックス イギリス国，ウォーリックシャー シーブ イ37 ８ピーピー，ストラットフォード− オン−エイボン，ウェルフォード−オン− エイボン，シュナイダー ミドウ レー ン，ウェルフォード ボート ステイショ ン (72)発明者 アラン エル．フッド イギリス国，ハーフォードシャー エスジ ー８ ８エヌジー，ナザムステッド，ベリ ー エンド，ベリー コテージ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）約３〜２０個の炭素原子を有するグ
    リコールアルキルエーテル、ケトンアルコール、１，４
    - ブタンジオール、変性エタノール、ベンジルアルコー
    ル、アルキルラクテート、またはそれらの混合物を含む
    溶媒の約２０〜約９５質量％（重量％）； ｂ）ポリエステル樹脂、ポリビニルブテロール樹脂、フ
    ェノール系樹脂、アクリル系樹脂またはそれらの混合物
    を含むポリマー性樹脂の約１〜約２０質量％（重量
    ％）；および、 ｃ）約１〜約２０質量％（重量％）の着色剤 を含むインパルスインクジェットプリンター用の速乾性
    インク組成物。
  2. 【請求項２】 溶媒がインク組成物の約６０〜９０質量
    ％（重量％）で存在する請求項１の速乾性インク組成
    物。
  3. 【請求項３】 溶媒がプロピレングリコールメチルエー
    テルおよびジアセトンアルコールを含む請求項２の速乾
    性インク組成物。
  4. 【請求項４】 溶媒がプロピレングリコールメチルエー
    テルおよびベンジルアルコールを含む請求項２の速乾性
    インク組成物。
  5. 【請求項５】 グリコールアルキルエーテルが約３〜約
    ７個の炭素原子を有する請求項１の速乾性インク組成
    物。
  6. 【請求項６】 水がインク組成物の約１〜約２０％を構
    成する請求項１の速乾性インク組成物。
  7. 【請求項７】 少くとも１個のノズルを有するインパル
    スインクジェットプリンターを操作する方法であって、
    より高い粘度のバリヤーがインク内に形成されるよう
    に、前記ノズルに含まれるインクの部分を空気に晒し；
    且つ、前記インクが ａ）約３〜２０個の炭素原子を有するグリコールアルキ
    ルエーテル、ケトンアルコール、１，４- ブタンジオー
    ル、変性エタノール、ベンジルアルコール、アルキルラ
    クテート、またはそれらの混合物を含む溶媒の約２０〜
    約９５質量％（重量％）； ｂ）ポリエステル樹脂、ポリビニルブテロール樹脂、フ
    ェノール系樹脂、アクリル系樹脂またはそれらの混合物
    を含むポリマー性樹脂の約１〜約２０質量％（重量
    ％）；および、 ｃ）約１〜約２０質量％（重量％）の着色剤、を含み；
    前記バリヤーを除去するためには有効であるが、インク
    の小滴を放出するためには未だ無効な振幅を有する複数
    のサブパルスシグナルを生成し；および、前記ノズルか
    らインクの小滴を放出するために効果的な振幅を有する
    複数の発射（firing）シグナルを生成する、ステップを
    含む方法。
  8. 【請求項８】 グリコールアルキルエーテルが約３〜約
    ７個の炭素原子を有する請求項７の方法。
  9. 【請求項９】 水がインク組成物の約１〜約２０％を構
    成する請求項７の速乾性インク。
  10. 【請求項１０】 水がインク組成物の約１〜約１０％を
    構成する請求項７の速乾性インク。
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