JP2003206425A - 改善された画像品質と信頼性のためのインクジェットインク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改善された画像品質並びに信頼性をもたらす
インクジェット印刷用インクを提供する。 【解決手段】 本発明のインクジェット印刷用インク
は、0.1〜0.5重量％の少なくとも１つの染料、１，２−
ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれ
らの組合せから成る群から選択される、８重量％から20
重量％の有機溶媒、0.1重量％から５重量％の脂肪族ア
ルコール又は脂肪族アルコール混合物、及び緩衝剤、殺
生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独
立して選択される、0.1重量％から1.5重量％の少なくと
も１つの成分を含み、該インクジェットインクは実質的
に界面活性剤を含まない。本発明によって調合されたイ
ンクジェットインクは、良好なドットサイズ、カラー−
カラーブリードの低減、改善された凝集性、低いキア及
び改善されたプリントヘッド材料の相溶性をもたらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、概して、改善され
た画像品質と信頼性を備えたインクジェットインクに関
する。

【０００２】

【従来の技術】サーマルインクジェットプリンタは、紙
を含む種々の媒体上へインクジェットインクを吐出する
効果的な手段を提供する。これらのプリンタは、インク
を沸騰するまで加熱するのに抵抗体発熱素子を使用し、
次いでその上にあるオリフィスプレートを介してインク
を吐出することによってこれを達成することができる。
具体的には、典型的なインクジェットプリントヘッド
は、精密に形成されたノズル列がノズルプレート上に配
置され、且つインクジェットプリントヘッドの基板に取
付けられている。その基板には、１つ又はより多くの溜
め容器との液体連通を介して液体インク（溶媒に溶解さ
れるか又は分散された着色剤）を受容する発射チャンバ
の列が組み込まれている。各チャンバは、ノズルに対向
して配置された薄膜抵抗体を有し、そのため発射抵抗体
とノズルの間にインクを溜めることができる。ある特定
の抵抗体素子に通電すると、インクの液滴がノズルを通
ってプリント媒体の方へ放出される。ヒューレットパッ
カード社のDeskJet（商標）及びDesignJet（商標）プリ
ンタに代表されるようなプリンタは、幾つかの理由で使
用するのに望ましい。例えば、サーマルインクジェット
プリンタは、比較的速いスループットを有しながらも比
較的ランニングコストがかからない。加えて、これらの
プリンタは、使用が比較的容易であり、且つインク交換
も容易である。

【０００３】インクジェット印刷が、種々の表面、特に
紙上でのポピュラーな画像記録方法となった理由が幾つ
かある。それらの幾つかの理由には、プリンタの低騒
音、高速記録の可能性及び多色記録が含まれる。加え
て、これらの利点が、消費者にとって比較的低価格で実
現できることである。しかし、インクジェット印刷にお
いて大きな改善がなされたとはいえ、この改善につれ
て、この分野の消費者による、例えば、より高速度、よ
り高解像度、フルカラー画像形成、高安定性、新しい用
途等の要求も高まっている。新しいインクジェットイン
クが開発される際、印刷表面又は基体と関連づけてイン
クを評価する時に考慮すべき慣習的な特性が幾つかあ
る。前述の特性は、表面上の画像のエッジ明瞭度と光学
濃度、基体上のインクの乾燥時間、基体への接着性、イ
ンク滴の偏差の有無、全ドットの存在、乾燥後のインク
の水及びその他の溶媒に対する耐性、長期保管安定性、
十分なドットサイズ及びドットゲイン、カラーからカラ
ーへのブリードの低減、低いキア(chia)、許容できる凝
集性及び腐食又はノズル目詰りの無い長期信頼性を包含
する。上に挙げた諸特性は、達成する価値のある目標を
与えるとはいえ、上記特性の全てを満足させることに付
随する困難がある。上記特性の１つを満足させるつもり
で１つのインク成分を含有させると、別の特性を満足さ
せられないことが多々ある。従って、インクジェットプ
リンタに供されるほとんどの市販インクは、上に挙げた
要件の全てを満足させることにおいて少なくとも適切な
回答を得ようとする試みでの妥協を象徴するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】インクジェットインク
の組成物は、画像に対する要求が増大するにつれ、益々
複雑化する傾向にある。良好なインクジェットインクの
幾つかの望ましい特性を示すインクジェットインク組成
物が従来技術に記載されている（例えば、特許文献１参
照）。例えば、ゼラチン被覆媒体上に印刷する際の、優
れたカラーからカラーへのブリードの低減、十分なドッ
トゲイン、十分なドットサイズ等が観察されている。し
かし、そのインク調合はある程度複雑であり、多数の成
分を含む。従って、従来技術のインクが有する同様の利
点の幾つかをもたらすインクジェットインクを調合する
と同時に、製造が比較的簡便であり且つ典型的なプリン
トヘッドに使用される材料に対する侵食性が比較的低い
インクジェットインク組成物を実現することが望まれる
であろうことは認識されている。

【０００５】

【特許文献１】米国特許第5,788,754号公報

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、次の成分を含
むインクジェット印刷用インクジェットインクを提供す
る。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、
１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール
及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％
〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族
アルコール又は脂肪族アルコール混合物、緩衝剤、殺生
物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立
して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つ
の成分、及び68.5重量％〜91.7重量％の水。

【０００７】あるいは又、本発明は、次の成分を含むイ
ンクジェット印刷用インクジェットインクを提供する。
0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２
−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそ
れらの組合せから成る群から選択される８重量％〜20重
量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコ
ール又は脂肪族アルコール混合物、及び緩衝剤、殺生物
剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立し
て選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの
成分であり、但し、この場合、インクジェットインク組
成物中には界面活性剤が存在しない。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の原理の理解を促進する目
的で、次に、例示的な実施態様について言及し、それら
を記述するため特有の言語を使用することにする。それ
でも、本発明の範囲をそれれらによって制限するもので
ないことは理解されるであろう。関連技術及び本開示を
所有する当業者にとって、ここに示される本発明の特徴
の任意の変更及びさらなる修正、及びここに説明される
ような本発明の原理の任意の補足的用途が、本発明の範
囲内であるとは見出されるであろう。

【０００９】本開示において、名詞が使用される場合、
その内容が別途明確に指示されない限り、単数の意味だ
けではなく複数の意味も包含する。従って、例えば、
「染料」は、１つ又はより多くの染料であることを含
む。

【００１０】ここで用いるとき、「有効量」は、所望の
効果を達成するのに十分である、物質又は薬剤の最少量
を意味する。例えば、「インクビヒクル」の有効量は、
効果的なインク噴射に必要な諸性質を維持しながら、イ
ンク組成物を作り出すのに要する最少量である。

【００１１】ここで用いるとき、「インクビヒクル」
は、インク組成物を形成するためにその中に染料が添加
されるビヒクルを意味する。インクビヒクルは当分野で
周知であり、本発明のシステム、方法及びインク組成物
と共に広範囲のインクビヒクルを用いてよい。しかし、
本発明に関しては、インクビヒクルは、特定量の特定成
分によって限定されるものであって、界面活性剤のよう
な共通の添加剤は対象外とする。

【００１２】「インクジェットインク」又は「インク組
成物」は、インクビヒクルと、染料と、水とから構成さ
れる。

【００１３】１つの実施態様において、本発明は、次の
成分を含むインクジェット印刷用インクットインクを提
供する。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染
料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオ
ール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重
量％〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂
肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、緩衝剤、
殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ
独立して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも
１つの成分、及び68.5重量％〜91.7重量％の水。別の実
施態様において、本発明は、次の成分を含むインクジェ
ット印刷用インクジェットインクを提供する。0.1重量
％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２−ペンタ
ンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組
合せから成る群から選択される８重量％〜20重量％の有
機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコール又は
脂肪族アルコール混合物、及び緩衝剤、殺生物剤及び金
属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立して選択さ
れる0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの成分であ
る。重要なのは、このインクジェットインク組成物中に
欠如しているのが、アニオン界面活性剤やノニオン界面
活性剤などの界面活性剤の存在である。

【００１４】本発明のインクジェットインク組成物の各
成分に関して、存在しなければならない１つの成分は、
脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物である。
好ましくは、脂肪族アルコールは、３〜９個の炭素原子
を含むことができる。特に、ネオペンチルアルコール及
び／又は３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール
が好ましい。本発明者等により、本発明の調合物に従え
ば、そのようなアルコールの添加がドットゲイン、ドッ
トサイズ及び結果的に画像品質を改善できることが確認
された。

【００１５】本発明の適当な有機溶媒の使用に関して
は、好ましい有機溶媒は、１，２−ヘキサンジオール、
１，２−ペンタンジオール及びそれらの組合せから成る
群から選択することができる。これら２つの有機溶媒の
うち、１，２−ヘキサンジオールは、ほとんどの場合で
使用するのに最も好ましい溶媒である。使用できる範囲
は８重量％〜20重量％に限定されるが、実用的には、有
機溶媒は、約８重量％〜約13重量％で好ましく存在す
る。本発明の目標が、十分なドットサイズ、カラー−カ
ラーブリードの低減、凝集性の改善、低いキア｛chia、
ヘッドの走査により形成される帯状領域（スワス）の始
まりにおける溶媒と染料のマイグレーション｝及びプリ
ントヘッド材料の適合性の改善であるため、インクジェ
ットインク組成物内の有機溶媒の濃度は重要である。

【００１６】補助的な成分も又、本発明のインクジェッ
トインク調合物中に存在しなければならない。例えば、
本発明は、緩衝剤、金属キレート化剤及び殺生物剤から
成る群から独立して選択される少なくとも１つの成分を
含まなければならない。１つの実施態様では、各成分に
つき１つずつ存在する。

【００１７】具体的には、本発明の実施に際して緩衝剤
を用いてpHを調整することができる。これらの緩衝剤
は、有機系の生物緩衝剤又は無機緩衝剤であってよい。
しかし、使用するのに好ましい緩衝剤は、有機系の緩衝
剤であり得る。インクジェットインクの分野において
は、ある用途に対してほぼ中性のpHが望まれることが多
々ある。例えば、３〜９のpHの範囲が好ましいことがあ
る。より詳細には、幾つかの実施態様において、6.5〜
８のpHが望ましい場合がある。本発明の緩衝剤は、その
ようなpHレベルを達成するのに使用することができる。

【００１８】使用できる緩衝剤の例には、これらに限定
されるものではないが、Aldrich Chemicalから入手可能
なTRIZMAベース、４−モルホリンエタンスルホン酸(ME
S)及び４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)等が含
まれる。１つの実施態様においては、４−モルホリンプ
ロパンスルホン酸が使用可能な好ましい緩衝剤である。

【００１９】本発明のインクジェットインクは、0.1重
量％〜1.5重量％の緩衝剤を含み得る。しかし、他の成
分（キレート化剤及び／又は殺生物剤）が存在する場
合、1.5重量％未満の量が含まれる。従って、より好ま
しくは、殺生物剤は、インクジェットインク組成物中に
0.1重量％〜約0.5重量％で存在し、約0.1％〜約0.3％の
濃度であればより好ましい。

【００２０】金属キレート化剤成分については、遷移金
属のカチオンを結合することができる金属キレート化剤
が存在していてよい。化学分野で知られている標準的な
金属キレート化剤はエチレンジアミン四酢酸(EDTA)であ
り、本発明のインクジェットインクに添加することがで
きる。ジエチレンジトリアミン五酢酸(DTPA)、トランス
−１，２−ジアミノシクロヘキサン四酢酸(CDTA)、（エ
チレンジオキシ）ジエチレンジニトリロ四酢酸(EGTA)又
は遷移金属カチオンを結合できるその他のキレート化剤
などの、その他の金属キレート化剤も又、添加され得
る。エチレンジアミン四酢酸(EDTA)及びジエチレンジト
リアミン五酢酸(DTPA)は、使用し得る最も好ましい金属
キレート化剤である。特に、二ナトリウム塩の形のエチ
レンジアミン四酢酸(EDTA)は、本発明の実施に採用する
ことができ、良好な結果をもたらす。

【００２１】金属キレート化剤を使用する場合、調合物
中に0.1重量％〜約1.5重量％で存在してよい。しかし、
他の成分（緩衝剤及び／又は殺生物剤）が存在する場
合、1.5重量％未満の量が含まれる。従って、より好ま
しくは、金属キレート化剤は、インクジェットインク組
成物中に0.1重量％〜約0.5重量％で存在し、約0.1％〜
約0.3％の濃度であればより好ましい。

【００２２】インクジェットインクに通常用いられる殺
生物剤は、本発明によって得ようとする諸特性、例え
ば、十分なドットサイズ、カラー−カラーブリードの低
減、凝集性の改善、低いキア及び改善されたプリントヘ
ッド材料の適合性に実質的に悪影響を及ぼさなければ、
いずれも本発明の調合物中に使用することができる。使
用し得る殺生物剤の例には、これらに限定されるもので
はないが、Huls Americaから入手可能なNUOSEPT 95、Ze
necaから入手可能なPROXEL GXL及びUnion Carbide Comp
anyから、UCARCIDE 250の商標を付して市販されている
グルタルアルデヒド等がある。PROXEL GXLの使用が好ま
しい。

【００２３】本発明のインクは、0.1重量％〜約1.5重量
％の殺生物剤を含んでよい。しかし、他の成分（緩衝剤
及び／又は金属キレート化剤）が存在する場合、1.5重
量％未満の量が含まれる。従って、より好ましくは、殺
生物剤は、インクジェットインク組成物中に0.1重量％
〜約0.5重量％で存在し、約0.1％〜約0.3％の濃度であ
ればなお好ましい。

【００２４】次に、本発明のインクジェットインク組成
物と共に使用し得る着色剤については、インクジェット
インクに所望の色を付与する染料であればいずれも使用
できるが、本発明で達成されることが望まれる諸特性を
実質的に減じないものである。従って、適当な染料を選
択する際は、インクビヒクル中の染料の溶解度と色の強
度を考慮すべきである。本発明において、染料は、イン
クジェットインクの調合物中に約0.1重量％〜５重量％
で存在し得る。染料は、用途又は所望の使用に依存し
て、着色された又はブラック染料であってよい。使用で
きる染料の例には、これらに限定されるものではない
が、Direct Blue 199(Zeneca ColrosからProjet Cyan S
pecialとして入手可能）、Direct Red 9、Direct Red 2
27、Magenta377｛Rue de l'Industrie, CH-1700,Frigou
rg（スイス）のIlford AGから入手可能｝、Acid Yellow
23、Direct Yellow 86、Yellow 104(Ilford AG)、Dire
ct Yellow 4(BASF)、Yellow PJY H-3RNA(Zeneca Color
s)、Direct Yellow 50(ZenecaColors)、Pacified React
ive Black 31、及びその他の類似染料等がある。使用す
るのに最も好ましい染料は、Direct Blue 199、Magenta
377、Ilford Yellow104及びPacified Reactive Black
31を含む。このように、各１色ずつ、即ち、シアン、マ
ゼンタ、及びイエロー、及びブラックそれぞれのインク
ジェットインクを使用するのに調合できる。

【００２５】

【実施例】以下の例は、現時点で最も良く知られている
本発明の好ましい実施態様を説明する。しかし、本発明
の範囲内でもあるその他の実施態様も実行することがで
きる。

【００２６】例１ 下記の成分によってシアンインクジェットインクを調製
した（それぞれは重量％）。 1.50％ Direct Blue 199 0.10％ エチレンジアミン四酢酸(EDTA)（金属キレート化剤） 0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤） 0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤） 9.25％ １，２−ヘキサンジオール 0.50％ ネオペンチルアルコール バランス 水

【００２７】例２ 下記の成分によってシアンインクジェットインクを調製
した（それぞれは重量％）。 1.50％ Direct Blue 199 0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤） 0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤） 0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤） 11.25％ １，２−ヘキサンジオール 0.50％ ネオペンチルアルコール バランス 水

【００２８】例３ 下記の成分によってシアンインクジェットインクを調製
した（それぞれは重量％）。 1.50％ Direct Blue 199 0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤） 0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤） 0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤） 9.25％ １，２−ヘキサンジオール 1.50％ ３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール 0.50％ ネオペンチルアルコール バランス 水

【００２９】例４ 下記の成分によってブラックインクジェットインクを調
製した（それぞれは重量％）。 1.48％ Pacified Reactive Black 31 0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤） 0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤） 0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤） 9.25％ １，２−ヘキサンジオール 0.50％ ネオペンチルアルコール バランス 水

【００３０】例５ 下記の成分によってイエローインクジェットインクを調
製した（それぞれは重量％）。 3.00％ Yellow 104 0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤） 0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤） 0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤） 9.25％ １，２−ヘキサンジオール 0.50％ ネオペンチルアルコール バランス 水

【００３１】例６ 下記の成分によってマゼンタインクジェットインクを調
製した（それぞれは重量％）。 2.35％ Magenta 377 0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤） 0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤） 0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤） 9.25％ １，２−ヘキサンジオール 0.50％ ネオペンチルアルコール バランス 水

【００３２】例７− 印刷品質（ドットサイズ）の評価 ドットサイズを評価するため、インクジェットフォトプ
リンタから一様なドットを噴射することによりゼラチン
被覆インクジェット媒体(H-P Photosmart Glossy, C598
2A)上にドットを配置した。概して言えば、このプリン
タ／媒体の組合せを1200dpiで使用する時は、約80から1
10μｍのドットサイズが望ましい場合がある。ドットサ
イズが小さい程、画素の不十分な広がり、あるいは、例
えば、ノズルの誤噴射などの印刷の欠点に対する隠ぺい
力の欠如の何れか又は両方に起因する、劣った品質を有
する画像になる傾向がある。反対に、ドットサイズが大
きい程、ぼやけた、且つ輪郭が明瞭でない画像を呈する
傾向がある。具体的には、顕微鏡下での目視によりドッ
トサイズを評価した。次の表は、例１〜例６で調製され
た各インクジェットインクについてのドットサイズをμ
ｍ単位で示すものである。

【００３３】

【表１】

【００３４】上の表１は、例１〜例６の調合を利用する
ことにより最適ドットサイズに匹敵する許容ドットサイ
ズを得ることができることを示している。

【００３５】一定の好ましい実施態様を参照して本発明
を説明してきたが、様々な修正、変更、省略及び置換は
本発明の趣旨から逸脱することなく実行し得るというこ
とは、当業者には明らかであろう。それ故、本発明は特
許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、改善された画像品質及
び信頼性をもたらすインクジェット印刷用インクが提供
される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アミヤ・ケイ・チャタージー アメリカ合衆国カリフォルニア州92128, サンディエゴ，オークビュー・ウェイ・ 12241 (72)発明者 ジョン・エム・ガードナー アメリカ合衆国カリフォルニア州92131, サンディエゴ，エバーゴールド・ストリー ト・11690 (72)発明者 アン・エム・ケリー−ロウレイ アメリカ合衆国カリフォルニア州92129, サンディエゴ，デロン・アベニュー・ 13281 Ｆターム(参考） 2C056 EA13 FC02 2H086 BA52 BA56 BA59 BA60 BA62 4J039 BC06 BC07 BC09 BC19 BC53 BC54 BC59 BE02 BE12 BE19 BE30 BE32 BE33 CA03 EA48 GA24

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 0.1重量％から５重量％の少なくとも１
   つの染料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサ
   ンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択され
   る８重量％から20重量％の有機溶媒、0.1重量％から５
   重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合
   物、及び緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成
   る群からそれぞれ独立して選択される、0.1重量％から
   1.5重量％の少なくとも１つの成分を、 インクジェットインク組成物中に界面活性剤が存在しな
   いという条件で含む、インクジェット印刷用インク。
2. 【請求項２】 前記脂肪族アルコール又は脂肪族アルコ
   ール混合物が、３〜９個の炭素原子を有するアルコール
   を含む、請求項１に記載のインクジェットインク。
3. 【請求項３】 前記脂肪族アルコールがネオペンチルア
   ルコールである、上記１又は２に記載のインクジェット
   インク。
4. 【請求項４】 前記脂肪族アルコールが、３，５−ジメ
   チル−１−ヘキシン−３−オールである、請求項１又は
   ２に記載のインクジェットインク。
5. 【請求項５】 前記有機溶媒が、１，２−ヘキサンジオ
   ールである、請求項１又は２に記載のインクジェットイ
   ンク。
6. 【請求項６】 前記有機溶媒が、約８重量％から約13重
   量％の量で存在する、請求項１又は２に記載のインクジ
   ェットインク。
7. 【請求項７】 緩衝剤、殺生物剤、及び金属キレート化
   剤から成る群から選択される各成分の少なくとも１つが
   存在する、請求項１又は２に記載のインクジェットイン
   ク。
8. 【請求項８】 ３から約９の範囲のpHを有する、請求項
   １又は２に記載のインクジェットインク。
9. 【請求項９】 6.5から約８の範囲のpHを有する、請求
   項８に記載のインクジェットインク。
10. 【請求項１０】 前記少なくとも１つの染料が、Direct
    Blue 199、Yellow104、Magenta 377及びPacified Reac
    tive Black 31からなる群から選択される、請求項１又
    は２に記載のインクジェットインク。