JP2005179679A - ラテックスインクジェットインクの頻度応答を改善するための液体ビヒクルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、高頻度射出時にもラテックス微粒子の凝集が起きない、ラテックス微粒子含有インクジェットインクを提供する。
【解決手段】
本発明のラテックス微粒子含有インクジェットインクは、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及びそれらの混合物から成る群から選択される、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含む水性液体ビヒクルを含むことができる。当該インクジェットインクは、さらに、液体ビヒクル中に分散しているラテックス微粒子を含むことができ、液体ビヒクル中に溶媒和又は分散している着色剤を含むこともできる。本発明の実施形態によれば、当該インクジェットインクは、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有するように構成することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、概して、ラテックスポリマーの噴射性を改善するのに使用し得る液体ビヒクルシステムに関する。より詳細には、本発明の液体ビヒクルシステムを利用することによって、酸官能化ラテックスポリマーをサーマルインクジェット機器からより効率的に噴射することができる。

インクジェット印刷が、種々の媒体表面、特に紙、の上に画像を記録するための主要な方法となったのにはいくつかの理由がある。それら幾つかの理由として、プリンタ騒音の低さ、高速記録できること、及び多色記録できることが挙げられる。加えて、これらの利点は、使用者にとって比較的低価格で実現できることも挙げられる。大きな改善がなされてきたインクジェット印刷技術ではあるが、多くの点において改善の余地がある。

インクジェットインクの化学的性質に関しては、市販の大多数のインクジェットインクは、水をベースとしている。従って、それらの構成成分は、一般に、（多くの染料に関する場合のように）水溶性であるか又は（多くの顔料に関する場合のように）水分散性である。水をベースとするそれらの性質のために、一般的に、インクジェットインクは、水又は高湿度にさらされた際に、他の写真又は印刷方法と比較してより劣った画像退色と耐久性を呈する傾向がある。

特定のインクジェット適合性ラテックスの添加により、インクジェットインクの耐久性は大きく改善されている。当該ラテックスには、水性液に分散されている高分子量且つサブミクロンの高分子粒子が含まれ得、当該液体は最終的にインクジェットインクの液体ビヒクルの少なくとも一部となる。インクジェットインクの一部として印刷されると、ラテックス微粒子は、バインダーとして作用して、媒体表面に対する色素着色剤の付着を改善することができる。しかしながら、そのようなラテックス組成物は、インクジェット機器の信頼性及び噴射性に関連する問題、並びにラテックス粒子の経時的沈降に関連する問題を引き起こす場合がある。例えば、インクジェット機器に共通の高頻度噴射及び射出チャンバの補充プロセスに配慮して、インクジェットインクは、典型的に低粘度である。そのようなビヒクルにおいては、ラテックスは、噴射プロセス時のラテックス微粒子の熱せん断に関連すると考えられる問題を呈す傾向があり、最終的に、それはインクジェット機器内部で問題となるポリマー堆積に帰着し得る。特に比較的高頻度射出時に、即ち、比較的高速印刷設定時に、そのような凝集が生じ、そしてインクジェット機器内で射出プロセスに悪影響を及ぼすことがあり、それによって前述の噴射性問題が引き起こされる。

特に高頻度印刷時に、サーマルインクジェット機器にて使用されるラテックス微粒子を含有するための液体ビヒクルを開発することが有益であると考えられる。

この認識に従って、本発明は、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均ドロップ（液滴）速度範囲を有するように構成された、ラテックス微粒子含有インクジェットインクに関する。平均液滴速度範囲は、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、１０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって測定することができる。当該インクジェットインクは、液体ビヒクルと、該液体ビヒクルに分散している、表面酸基を含むラテックス微粒子と、前記液体ビヒクルに溶媒和又は分散している着色剤とを含むことができる。液体ビヒクルは、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及びそれらの混合物から成る群から選択される、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含むことができる。

他の実施形態では、ラテックス分散液は、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有するように構成することができる。平均液滴速度範囲は、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、１０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって測定することができる。ラテックス分散液は、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及びそれらの混合物からなる群から選択される、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含むことができる。ラテックス分散液中のラテックス微粒子は、液体ビヒクルに分散させることができ、且つ表面酸基を含むことができる。

他の実施形態では、画像をインクジェット印刷する方法は、媒体基材上にインクジェットインクをインクジェットするステップを包含することができ、この場合、当該インクジェットインクは、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有するように構成される。平均液滴速度範囲は、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、１０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって測定することができる。インクジェットインクは、水性液体ビヒクルと、該液体ビヒクルに分散しているラテックス微粒子と、前記液体ビヒクルに溶媒和又は分散している着色剤とを含むことができる。液体ビヒクルは、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及びそれらの混合物からなる群から選択される、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含むことができる。

他の実施形態では、ラテックス分散液を高速印刷するためのシステムは、ラテックス分散液と、該ラテックス分散液を１０ｋＨｚを超える平均射出頻度で射出できるよう構成されたインクジェット機器を含む。ラテックス分散液は、水性液体ビヒクルと、該液体ビヒクルに分散しているラテックス微粒子とを含むことができる。水性液体ビヒクルは、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及びそれらの混合物からなる群から選択される、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含むことができる。

本発明によれば、高頻度射出時にもラテックス粒子の凝集が起きない、ラテックス粒子含有インクジェットインクを提供することができる。本発明の他の特徴及び利点は、例示目的で本発明の特徴を記載する以下の詳細な説明から明らかになろう。

本願発明を開示、説明する前に、本発明が、ここに開示される特定の処理ステップ並びに材料に限定されないことを理解されたい。何故ならば、前述の処理ステップ並びに材料は、多少変更し得るからである。また、本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態のみを記述するだけの目的で用いられていることを理解されたい。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ限定されるものとし、当該用語は、本発明を特定の形態に限定することを意図するものではない。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いるとき、単数形は、その内容が別途明確に指示されない限り、複数形の意味を包含する。

本明細書で使用するとき、「液体ビヒクル」又は「インクビヒクル」とは、本発明によるインクジェット可能なラテックス分散液又はインクジェットインクを形成するために、着色剤及び／又はラテックス微粒子もしくはコロイドをその中に溶解又は分散させるところの液体を意味する。多くの液体ビヒクル及びビヒクル成分が当分野で周知である。典型的なインクビヒクルは、界面活性剤、共溶媒、緩衝剤、殺生物剤、金属イオン封止剤、粘度修正剤、及び水のような、様々な各種の物質の混合物から構成することができる。上記物質に加えて、当該液体ビヒクルは、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及びそれらの混合物からなる群から選択される、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含むことができる。さらに、一実施形態では、ラテックス分散液の水相は、液体ビヒクルの一部となり得る。

「着色剤」には、染料、顔料、及び／又は本発明の実施形態に従って調製されるラテックス微粒子含有インクビヒクル中に懸濁又は溶解させ得る他の微粒子が含まれ得る。染料は、典型的に水溶性であり、それ故、多くの実施形態において好ましく使用できる。しかしながら、顔料もまた、他の実施形態において使用することができる。使用し得る顔料には、自己分散性顔料及び非自己分散性顔料が包含される。自己分散性顔料には、電荷又は高分子基で化学的に表面修飾された顔料が含まれる。この化学的修飾によって、顔料は液体ビヒクル中で分散状態となり且つ／又は実質的にその状態に維持されるのが助長される。顔料は非分散性顔料であってもよく、これは、液体ビヒクル中の又は顔料表面に物理的にコーティングされている、別個の結合していない分散剤（例えば、ポリマー、オリゴマー、又は界面活性剤であり得る）を利用するものである。

用語「フリクセル（ｆｒｅｑｃｅｌ）」とは、インクジェット機器の射出頻度を高めた場合に、インク液滴放出速度が減少することを表すものである。液滴速度が低下すると、射出される液滴の軌道が変化し、印刷媒体上の液滴配置精度が低下し得るため、問題となり得る。特定の理論にとらわれるわけではないが、フリクセルは、射出動作時のラテックス粒子の凝集に起因すると考えられる。

用語「デセル」とは、比較的少ない回数射出動作した後に液滴速度が低下することを表すものである。例えば、液滴速度は、高速で開始して、短時間の枠内で著しく低速にまで急落することがある。液滴速度の低下は、印刷処理を停止して、液滴速度を射出以前の初期状態にまで再度回復させることによって、無効にすることができる。

用語「デキャップ」とは、ノズルが閉塞するまでにどれだけ長く不作動状態で維持され得るか及び適切な液滴放出を再回するのに何回インクジェット機器の射出が必要となるかの尺度である。

用語「モノマーエマルション」とは、水性相又は水相中に乳化している有機モノマー又はモノマーミックスを指す。有機モノマー又はモノマーミックスを重合させることによって、ラテックス分散液が形成される。

用語「ラテックス」又は「ラテックス分散液」は、ラテックス微粒子と、該ラテックス微粒子がその中に分散されるところの水性媒体の両方を含んで成る。より詳細には、ラテックスは、（水及び／又はその他の液体のような）液体と、粒径が２０ｎｍ〜５００ｎｍ（好ましくは、１００ｎｍ〜３００ｎｍ）で、且つ約１０，０００Ｍｗ〜２，０００，０００Ｍｗ（好ましくは、約４０，０００Ｍｗ〜１００，０００Ｍｗ）の重量平均分子量を有する高分子微粒子とを含む懸濁液である。典型的に、高分子微粒子は、当該液体中に０．５ｗｔ％〜１５ｗｔ％存在し得る。そのような高分子微粒子は、典型的にはランダム重合されており、且つ架橋結合され得るところの複数のモノマーから構成し得る。架橋結合されると、分子量は、上述の値より高くなることさえある。さらに、一実施形態では、ラテックス成分は、約−２５℃〜１００℃のガラス転移温度を有することができる。

用語「ラテックス微粒子（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓ）」又は「ラテックス粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）」とは、ラテックス分散液中に分散している高分子から成る塊である。

用語「酸性化ラテックス微粒子」とは、微粒子表面に中和された酸基を有するラテックス微粒子を意味する。当該酸基は、静電安定性を有するコロイドラテックス粒子を形成し、射出動作時及び保管時の粒子−粒子の凝集を回避することができる。

「ＨＬＢ」、即ち「親水性／親油性バランス」は、疎水性部分と親水性部分の両方を有する界面活性剤及びその他の組成物を分類するための１つの手段である。詳細には、ＨＬＢの尺度は、０〜４０の範囲にあり、ここで、低ＨＬＢを有する製品は比較的油溶性であり、高めのＨＬＢをもつ製品は比較的水溶性である。ＨＬＢは、界面活性剤の分子構造に基づいて数値計算された数値であり、従って、測定されたパラメータではない。本発明の実施形態によれば、本発明の目的を達成するための「高ＨＬＢ」とは少なくとも１５の数値を表す。

「安定な液滴速度」を引用する場合、典型的には、所定の射出頻度範囲全体にわたって、サーマルインクジェット機器から射出される際の平均液滴速度範囲が４０％を上回って変化しないことを意味する。この平均液滴速度範囲は、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、１０ｋＨｚ以下の、又は他の実施形態においては２０ｋＨｚ以下の、比較的高い多重射出頻度にて射出された比較速度と比較することによって測定することができる。例えば、０．２ｋＨｚで射出された１２ｍ／ｓという初期液滴速度は、１０ｋＨｚ以下の、及び他の実施形態では２０ｋＨｚ以下の、比較的高い頻度では８ｍ／ｓより低く落ちることはない。この試験は、インクジェットインクが試験範囲内で射出されるべきであるかどうかを限定するものではなく、また、インクジェットインクが特定の種類のインクジェット機器から射出されるべきであるかどうかを限定するものでもない。このパラメータは、単に、特定のインクジェットインクが広範囲のインクジェット頻度にわたって満足に機能するかどうかを判断する手段として与えられるものである。射出頻度は、レーザ速度計のような、任意の多数の測定器を利用して測定することができる。平均液滴速度の安定性は、１ｐＬ〜４０ｐＬ、より好ましくは４ｐＬ〜２０ｐＬ、のサーマルインクジェット液滴重量を用いて測定することができる。一実施形態では、液滴重量試験は、約７ｐＬ〜８ｐＬで実施することができる。

本明細書では、濃度、量、及びその他の数値データを範囲形式で表現又は提示することがある。そのような範囲形式は、その便利さ及び簡便さのために用いるものであって、範囲の限界値として明記する数値を含むだけでなく、各数値及び副範囲があたかも明記されているものとして、その範囲内に包含される個別の数値又は副範囲を全て包含するものと柔軟に解釈すべきであることを理解されたい。例を挙げて説明すると、「０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％」という濃度範囲には、０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％という明記された濃度が含まれるだけでなく、その指示範囲内の個々の濃度、並びに副範囲も含まれるものと解釈すべきである。従って、１ｗｔ％、２ｗｔ％、３ｗｔ％、及び４ｗｔ％のような個別濃度、及び０．１ｗｔ％〜１．５ｗｔ％、１ｗｔ％〜３ｗｔ％、２ｗｔ％〜４ｗｔ％、３ｗｔ％〜５ｗｔ％等のような副範囲もこの数値範囲に含まれる。同じ原理が、１つの数値だけを挙げている範囲にも適用される。例えば、「５ｗｔ％未満」として記述された範囲は、０ｗｔ％〜５ｗｔ％の全ての値及び副範囲を含むものと解釈すべきである。さらに、上述の解釈は、範囲の幅又は記述中の特性とは無関係に適用されるべきである。

本明細書で用いるとき、「有効量」とは、所望の効果を達成するのに十分であるところの、物質又は薬剤の最小量以上の量を意味する。例えば、「液体ビヒクル」の有効量とは、効率的なインク噴射に必要な諸特性を維持しつつ、インクジェットインク組成物を製造するのに要する最小量以上の量である。

数値又は範囲を引用するときの用語「約」は、測定時に起こり得る実験誤差から生ずる値を包含するものとする。

これらの定義を銘記して、本発明は、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有するように構成されたラテックス微粒子含有インクジェットインクを提供する。平均液滴速度範囲は、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、１０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって測定することができる。インクジェットインクは、液体ビヒクルと、該液体ビヒクルに分散している中和された表面酸基を含むラテックス微粒子と、前記液体ビヒクルに溶媒和又は分散している着色剤とを含むことができる。水性液体ビヒクルは、典型的に、主要な量をなす水と、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及びそれらの混合物から成る群から選択される、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤とを含む。

また、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有するように構成されたラテックス分散液も開示する。平均液滴速度範囲は、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、１０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって測定することができる。ラテックス分散液は、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤、及びそれらの混合物からなる群から選択される、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含む水性液体ビヒクルから構成することができる。ラテックス分散液は、液体ビヒクルに分散しているラテックス微粒子も含むことができ、一方、当該ラテックス微粒子は中和された表面酸基を含む。

他の実施形態では、画像をインクジェット印刷する方法は、媒体基材上にインクジェットインクをインクジェットするステップを包含することができ、この場合、当該インクジェットインクは、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有するように構成される。平均液滴速度範囲は、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、１０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって測定することができる。一実施形態では、インクジェットインクは、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有するように構成することができ、この場合、平均液滴速度範囲は、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、２０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって測定することができる。この実施形態では、インクジェットするステップの射出頻度は、１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚであってよく、又は多くの実施形態においてはそれより大きいことさえある。他の実施形態では、インクジェットするステップの射出頻度は、１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚであってよく、又はそれ以上でもよい。インクジェットインクは、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及びそれらの混合物からなる群から選択される０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含む水性液体ビヒクルと、該液体ビヒクルに分散しているラテックス微粒子と、前記液体ビヒクルに溶媒和又は分散している着色剤とを含むことができる。一実施形態では、ラテックス微粒子は中和された表面酸基を含むことができる。

さらに別の実施形態では、ラテックス分散液を高速印刷するためのシステムは、ラテックス分散液と、該ラテックス分散液を１０ｋＨｚを超える平均射出頻度で射出できるよう構成されたインクジェット機器を含むことができる。一実施形態では、射出頻度は、１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ、又は１５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとすることができる。任意に、当該インクジェットインクは、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有するように構成するこができる。平均液滴速度範囲は、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、１０ｋＨｚ以下、又は２０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度にて射出された比較液滴速度と比較することによって測定することができる。ラテックス分散液は、水性液体ビヒクルと、該液体ビヒクルに分散しているラテックス微粒子とを含むことができる。水性液体ビヒクルは、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及びそれらの混合物からなる群から選択される、０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含むことができる。一実施形態では、ラテックス微粒子は中和された表面酸基を含むことができる。

本明細書に開示する実施形態の各組成物及び方法に関して、前記添加剤は、１つ又は複数の特定の種類の組成物であり得る。例えば、一実施形態において、液体ビヒクルの添加剤としてＣ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオールを選択して使用する場合は、１，２−ヘキサンジオールを用いることができる。あるいは、添加剤として少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤を選択して使用する場合は、ＴＲＩＴＯＮシリーズの界面活性剤の多くに見られるような、アルコールエトキシレート界面活性剤を用いることができる。使用に適する、許容し得る好適な例の界面活性剤の一般式を以下に示す。

式中、ｎは１５以上、例えば１５〜１００とし得る。オクチルフェノールエトキシラートの種類の界面活性剤を示すが、１５より多い酸化エチレンユニットを有する他のエトキシ化界面活性剤又は分散物を用いることもできる。これは、ＨＬＢ値が少なくとも１５の場合、特に当てはまる。少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤である、使用し得る他の界面活性剤又は分散剤には、例えば、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ １５−Ｓ−４０（ダウ社）、Ｉｇｅｐａｌ ＣＯ−８９０（ダウ社）、Ｂｒｉｊ ９８（ユニケマ社）、及びＳｏｌｓｐｅｒｓｅ ２０，０００（アビシア社）が含まれる。本開示を考慮すれば当業者によって確認されるように、その他の多数の材料も使用に供すべく選択することができる。その他の高ＨＬＢエトキシレートのより包括的なリストは、ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎ’ｓ Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ ２００３（Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｅｄｉｔｉｏｎ又はＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｄｉｔｉｏｎｓ，ＭｃＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｇｌｅｎ Ｒｏｃｋ，ＮＪ）に見出すことができる。

さらに、ラテックス分散液及びラテックス粒子含有インクジェットインクに十分なインクジェット能をもたらすものとして、２つの特定の種類の添加剤を記載しているが、その他の界面活性剤、その他の共溶媒、緩衝剤、殺生物剤、金属イオン封鎖剤、粘度修正剤、及び水のような、様々な各種物質をはじめとする、他の添加剤を用いて液体ビヒクルを同様に調製することができる。本明細書に記載するラテックス分散液及びラテックス粒子含有インクジェットインクに関して使用し得る典型的な液体ビヒクル調合物は、水と、任意に、インクジェット機器に依存して全体で０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％存在する１つ以上の補助的な共溶媒を含むことができる。さらに、１つ以上の補助的な非イオン、陽イオン、陰イオン、又は両性の界面活性剤（単数又は複数）も、０．０１ｗｔ％〜８．０ｗｔ％の範囲で含むことができる。

含有し得る補助的な共溶媒の好適な例には、２−ピロリドン、ＬＥＧ−１、グリセロール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、１，５−ペンタンジオール、及び／又はその類が含まれる。上記好適な例の特定の共溶媒に加えて、添加剤（Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−ヘキサンジオール又は少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤）に添加して使用し得る共溶媒の種類には、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、ジオール、グリコールエーテル、ポリグリコールエーテル、カプロラクタム、ホルムアミド、アセトアミド、及び長鎖アルコールが含まれる。前述の化合物の例としては、第一脂肪族アルコール、第二脂肪族アルコール、１，２−アルコール、１，３−アルコール、１，５−アルコール、エチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテルの高次の同族体、Ｎ−アルキルカプロラクタム、未置換カプロラクタム、置換及び未置換の両ホルムアミド、置換及び未置換の両アセトアミド等がある。

Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−ヘキサンジオール又は少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤に加えて、１つ又は複数の、多くの界面活性剤も用いることができる。そのような界面活性剤には、アルキルポリエチレンオキシド、アルキルフェニルポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシドブロックコポリマー、アセチレンポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキシド（ジ）エステル、ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミン、プロトン化ポリエチレンオキシドアミド、ジメチコンコポリオール、フルオロアルキルポリエチレンオキシド、置換アミンオキシド等が含まれる。本発明の調合物に添加される界面活性剤の量は、添加される場合には、０．０１ｗｔ％〜８ｗｔ％の範囲とし得る。インクビヒクルに使用し得るとして記述した界面活性剤は、前述のように、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤とは同じものでないことに留意されたい。

本発明のラテックス分散液及びラテックス粒子含有インクジェットインクは、水と、界面活性剤、溶媒、等のような他の成分とから構成され得る、主として水性の相（又は液相）を元々含むことに留意されたい。従って、ラテックス分散液の液相は液体ビヒクル成分と混合されて液体ビヒクルを形成することができ、又はその液相は、着色剤が付加されると液体ビヒクルとなり得る。

本発明の調合物に矛盾することなく、その他の種々の添加剤を用いて特定用途に使えるようインク組成物の諸性質を最適化することができる。これらの添加剤の例は、有害微生物の成長を阻害するのに添加されるものである。これらの添加剤は、インクの調合に日常的に用いられるところの、殺生物剤、殺菌剤、及びその他の微生物剤であってよい。適切な微生物剤の例は、限定はしないが、Ｎｕｏｓｅｐｔ（ヌデックス社）、Ｕｃａｒｃｉｄｅ（ユニオンカーバイド社）、Ｖａｎｃｉｄｅ（Ｒ．Ｔ．ヴァンダービルト社）、Ｐｒｏｘｅｌ（アイシーアイ アメリカ社）、及びそれらの組合せを包含する。

重金属不純物の有害な影響を排除するために、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）のような、金属イオン封鎖剤を含有させることもでき、またインクのｐＨを制御するために緩衝剤溶液を使用することもできる。これらは、例えば、０ｗｔ％〜２．０ｗｔ％にて用いることができる。インクの諸性質を望み通り改良するために、当業者に周知の他の添加剤と同様に、粘度調節剤及び緩衝剤を含有させることもできる。そのような添加剤は、０ｗｔ％〜２０．０ｗｔ％存在させることができる。

含有させ得る着色剤に関しては、有効量の顔料及び／又は染料の両方又はいずれかを用いて、インクジェットインクに所望の色又はその他の性質を付与することができる。一実施形態では、着色剤は、０．１ｗｔ％〜１０．０ｗｔ％にて含有させ得る。

ラテックス分散液又はラテックス含有インクジェットインクに含有させ得るラテックス微粒子に関しては、１つ又は複数の、多くの各種のラテックスを用いることができる。しかし、インクジェット機器用として特に適合されたラテックスが好ましい。従って、ラテックスペイント等に存在するであろうような、沈降しがちで且つ撹拌を必要とするラテックス微粒子は、本発明と無関係でないとはいえ、使用するのはそれ程好ましくない。

表面酸基を有するラテックス微粒子は、長期間にわたって比較的安定である傾向があり、且つ凝集に対し耐性を有する傾向がある。従って、一実施形態では、中和された表面酸基をラテックス微粒子上に存在させることができる。これらの酸基は、表面上をはじめとする、ラテックス微粒子の全体に存在してよく、又は表面においてより濃縮されて存在してもよい。より詳細な態様では、ラテックス微粒子は、他のモノマーと共重合した酸モノマーを用いてモノマーエマルション（これが、次にラテックス微粒子を形成し始める）を形成することによって調製することができる。酸官能性が中和されてラテックス微粒子上に表面電荷を与える。この実施形態では、酸モノマーは、ラテックス微粒子を形成するのに用いられる全モノマーの１ｗｔ％〜１５ｗｔ％にて存在することができる。ラテックス微粒子の表面を酸性にするのに利用されてきた典型的な酸は、カルボキシ酸を含むが、より強い酸を用いることもできる。カルボン酸は弱酸であり、これは、ラテックス／インクジェットインクシステムに使用するのにかなり有効であった。例えば、メタクリル酸官能基化ラテックス微粒子は、６ｗｔ％のメタクリル酸含有モノマーを用いて形成することができる。調製時、そのメタクリル酸モノマーの約半分だけが有機相に留まり、そしてその残りがエマルションの水性相へ移動するであろう。

別のより詳細な態様では、ラテックス微粒子は、ラテックス微粒子を形成すべく共重合された複数のモノマーによってもたらされ、ここで当該複数のモノマーには、ラテックス微粒子を形成するのに用いられた全モノマーの０．１ｗｔ％〜３ｗｔ％にて存在する少なくとも１つの架橋結合性モノマーが含まれる。そのような架橋結合性モノマーは、酸基を与えないが、インクジェット用途において望ましい他の諸性質をラテックスに賦与することができる。

使用し得るラテックス微粒子の具体的な例としては、ラテックスを形成すべく共重合されるところの、スチレン、ヘキシルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、及びメタクリル酸からなる、種々の重量比のエマルションモノマーミックスを用いて調製されたものが含まれる。典型的には、スチレン及びヘキシルメタクリレートのモノマーは、ラテックス微粒子の塊（ｂｕｌｋ）をもたらすことができ、そしてエチレングリコールジメタクリレート及びメチルメタクリレートは、比較的少量でそれらと共重合させることができる。この実施形態では、酸基は、メタクリル酸によって与えられる。このラテックス微粒子を用いた実施例を示しているが、他の組合せのモノマーを用いてラテックス微粒子を形成することもできる。使用し得る好適な例のモノマーには、スチレン、Ｃ_１〜Ｃ_８のアルキルメタクリレート、Ｃ_１〜Ｃ_８のアルキルアクリレート、エチレングリコールメタクリレート及びジメタクリレート、メタクリル酸、アクリル酸などが含まれる。

ラテックスポリマー含有インクジェットインク及びその他のラテックス分散液は、慣習的に、確実な噴射に関連する諸問題を抱えていた。例えば、ラテックスインクは、しばしば、デセル、即ち印刷幅全体にわたって液滴速度が経時的に低下する可逆的現象、を示すことがある。これは、しばしば、印刷を完全に阻止するまでに至る。印刷を停止し、そして再度開始すると、次の印刷の経時変化が起こるまでは初期の液滴速度を取り戻すであろう。同様の問題は、フリクセルと呼ばれるもので、この場合、液滴速度（但し、液滴の質量ではない）は射出頻度に依存する。フリクセルを呈するインクは、典型的に、比較的低い射出頻度で高速度を有するが、比較的高い射出頻度では減速した又は不安定な液滴速度を呈する。デセルとフリクセルは、両方とも、望ましくない液滴配置、画像品質、及びノズルの信頼性に帰着することになる。これらの問題は、本発明の液体ビヒクルシステムを使用することで、軽減させ得る。

本発明の他の態様では、ラテックスは、所望のガラス転移温度、微粒子密度、及び誘電率のような諸性質を備えることができる。例えば、一実施形態では、ラテックス微粒子のポリマー−ガラス転移温度は−２０℃〜＋３０℃の範囲であってよく、ラテックス微粒子の密度は０．９〜１．１ｇ／ｃｍ^３の範囲内にあってよく、ラテックス微粒子の粒子表面誘電率は２．８を下回ってもよい。これらの諸性質は、熱せん断安定性、フリクセル、デセル、デキャップ、粒子沈降、及び共溶媒抵抗性（ｃｏ−ｓｏｌｖｅｎｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）に関連する所望のインク性能に寄与すべく、個別に又は組合せて選択することができる。

周知のように、サーマルインクジェットシステムは、それらの噴射特性の点で、圧電式インクジェットシステムとは全く異なっている。従って、圧電式インクジェットシステム用として有効であるラテックス微粒子であっても、サーマルインクジェットインクシステムに使用する際に必ずしも有効であるとはいえない。しかしながら、その逆は必ずしも真でない。換言すれば、サーマルインクジェットシステムに対して十分機能するラテックス微粒子は、圧電式システムに対しても機能しそうである（その逆の場合と比較して）。それ故、サーマルインクジェットシステムの許容性は圧電式インクジェットシステムより低いため、サーマルインクジェットシステム用のラテックス微粒子の選択又は製造は、しばしば、より細心の注意を要する。

実施例
以下の実施例は、現在知られている本発明の実施形態を説明するものである。従って、これらの実施例は、本発明を制限するものと考えられるべきではなく、現行の実験データに基づいて本発明の最もよく知られている組成物をどのように調製するかを単に教示しているに過ぎない。代表的な組成物とそれらの製造方法を以下に開示する。

メタクリル酸モノマーを取り込んでいるラテックスの調製
約１１６０ｍｌの水を反応器中で９０℃まで加熱した。１６０ｍｌの水に溶かした１．３９ｇの過硫酸カリウムの開始剤溶液も調製した。この開始剤溶液３２ｍｌを、まず反応器槽に加えて撹拌した。別個に、スチレン８０ｇ、ヘキシルメタクリレート２９２ｇ、エチレングリコールジメタクリレート４ｇ、メタクリル酸２４ｇ、イソオクチルチオグリコレート連鎖移動剤１．６ｇ、及び９．９８ｇの３０％ Ｒｈｏｄａｆａｃ ＲＳ７１０を含む第１のモノマーエマルションを１５９．４ｍｌの水中で調製した。当該モノマーエマルションを３０分間にわたって反応容器に滴下添加し、そして撹拌した。同時に、１２９．４ｇの開始剤溶液を同一の時間にわたって反応容器に滴下添加した。当該反応物を、９０℃に保ち、３時間撹拌した。次いで、その反応物を５０℃にまで冷却した。次いで、水酸化カリウム（水中５０％）を添加し、形成されたラテックス溶液をｐＨ８．５にした。内容物を周囲温度まで冷やし、その後、ラテックス溶液を２００メッシュフィルターでろ過して、光散乱法で約２３０ｎｍと測定される平均粒径のラテックス微粒子を含有する、固形分２０．９％のラテックス分散液を得た。

１，２−ヘキサンジオールを含むラテックス含有インクジェットインクの調製
実施例１に従って調製したラテックスを、６ｗｔ％の１，２−ヘキサンジオール、６ｗｔ％の２−ピロリジノン、４ｗｔ％のグリセロール、４ｗｔ％のエトキシ化グリセロール、０．５ｗｔ％の第二級アルコールエトキシレート界面活性剤、０．１ｗｔ％のフッ化界面活性剤、３ｗｔ％の顔料分散物、及び約３ｗｔ％のラテックス固形分を含んで成るインクへと調合した。そのｐＨは、希釈したＫＯＨを用いて８．５に調節した。各インクジェットインクの残部は水である。

６ｗｔ％の１，２−ヘキサンジオールを含むラテックス含有インクジェットインクを用いた印刷結果
実施例２のインクジェットインクをサーマルインクジェット機器中に導入し、紙上において、一連の液滴頻度特性（ｄｒｏｐ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）にて印刷した。例えば、＜８ｐＬという比較的低液滴容積での印刷時でも、及び例えば、＞１０ｋＨｚ又は実に１５ｋＨｚという高頻度印刷時でも、実施例２の調合物は、媒体基材上で許容し得るデセル及びフリクセル応答にて首尾よく印刷することができた。より詳細には、実施例２記載の量で１，２−ヘキサンジオールが存在すると、０．２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚという広域範囲において、インクジェット頻度応答の改善が実現された。

オクチルフェノールエトキシレート界面活性剤を含むラテックス含有インクジェットインクの調製
以下の調合に従って、７種類の種々のインクジェットインクを調製した。実施例１に従って調製したラテックスを、２ｗｔ％のオクチルフェノールエトキシレート界面活性剤、６ｗｔ％の２−ピロリジノン、４ｗｔ％のグリセロール、４ｗｔ％のエトキシ化グリセロール、０．５ｗｔ％の第二級アルコールエトキシレート界面活性剤、０．１ｗｔ％のフッ化界面活性剤、３ｗｔ％の顔料分散物、及び約３ｗｔ％のラテックス固形分を含んで成るインクへと調合した。各インクジェットインクは、使用した界面活性剤の酸化エチレンの鎖長以外は、同じものである。より詳細には、７種のインクジェットインクの各々は、５、７．５、９．５、１６、３０、３５、又は５５の酸化エチレン（ＥＯ）ユニットの平均長さを有する２ｗｔ％のオクチルフェノールエトキシレートを含む。各インクジェットインクのｐＨは、希釈したＫＯＨを用いて８．５に調節した。各インクジェットインクの残部は水である。

各種ＴＲＩＴＯＮ界面活性剤を含む種々のラテックス含有インクジェットインクの印刷結果
実施例４に従って調製した７種類のインクジェットインクを５５℃に温め、そしてサーマルインクジェット機器から０．２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの範囲の頻度で、７ｐＬの液滴重量で噴射して、種々の頻度において（もし維持されれば）どのような液滴速度が維持され得るかを測定した。試験した全頻度範囲にわたって比較的不変の液滴速度にて、例えば、頻度を初期の０．２ｋＨｚから１０ｋＨｚにまで、及び好ましくは初期の０．２ｋＨｚから２０ｋＨｚにまで高くする際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度にて、噴射させ得るインクジェットインクが望ましい結果を示すものである。以下の表１は、そうした１つの試験で収集されたデータを示すものである、

６ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ及びその近辺及びそれ以上の許容噴射特性を有することが望ましい。さらに、広範囲の頻度にわたって十分機能するインクジェットインクを提供することも望ましい特性である。これらの望ましい特性に鑑み、本実施例においては、酸化エチレン（ＥＯ）ユニット数が約１５より大きい酸化エチレン鎖を有する界面活性剤を使用した場合に、平均射出頻度に関しては許容し得る。さらに、酸化エチレンユニット数が３０以上では、試験した全射出頻度範囲、即ち、０．２ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ、にわたって許容射出頻度を達成することができた。それより高い平均射出頻度においてさえ、許容射出頻度応答を達成することも可能である。

特定の好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の趣旨から逸脱することなく、様々な修正、変更、省略、及び置換を成し得ることは、当業者には明らかであろう。それ故、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。

Claims (17)

1. サーマルインクジェット機器により射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有するように構成された、ラテックス微粒子含有のインクジェットインクであって、
   前記平均液滴速度範囲が、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を１０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって決定され、前記インクジェットインクが、
   ａ）
   ｉ）Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、
   ｉｉ）少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及び
   ｉｉｉ）それらの混合物、
   から成る群から選択される０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含む水性ビヒクルと、
   ｂ）前記水性ビヒクル中に分散しており、中和された表面酸基を有するラテックス微粒子と、
   ｃ）前記液体ビヒクルに溶媒和又は分散している着色剤と、
   を含む、ラテックス微粒子含有インクジェットインク。
2. 前記添加剤が、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオールである、請求項１記載のラテックス微粒子含有インクジェットインク。
3. 前記Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオールが、１，２−ヘキサンジオールである、請求項２記載のラテックス微粒子含有インクジェットインク。
4. 前記添加剤が、高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤である、請求項１記載のラテックス微粒子含有インクジェットインク。
5. 前記高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤が、３０〜１００の酸化エチレンユニットを有するアルコールエトキシレートである、請求項４記載のラテックス微粒子含有インクジェットインク。
6. 前記ラテックス微粒子の表面酸基が、前記ラテックス微粒子を形成すべく他のモノマーと共重合された酸モノマーによってもたらされ、前記酸モノマーが、前記ラテックス微粒子を形成するのに使用される全モノマーの１ｗｔ％〜１５ｗｔ％の量で存在する、請求項１記載のラテックス微粒子含有インクジェットインク。
7. 前記ラテックス微粒子が、前記ラテックス微粒子を形成すべく共重合された複数のモノマーによってもたらされ、前記複数のモノマーが、ラテックス微粒子を形成するのに使用された全モノマーの０．１ｗｔ％〜３ｗｔ％の量で存在する少なくとも１つの架橋結合性モノマーを含む、請求項１記載のラテックス微粒子含有インクジェットインク。
8. 前記平均液滴速度範囲が、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、２０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって決定される、請求項１記載のラテックス微粒子含有インクジェットインク。
9. 画像をインクジェット印刷する方法であって、媒体基材上にインクジェットインクをインクジェットするステップを包含し、前記インクジェットインクがサーマルインクジェット機器により射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有し、前記平均液滴速度範囲が、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を１０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって決定され、前記インクジェットインクが、
   ａ）
   ｉ）Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオール、
   ｉｉ）少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤、及び
   ｉｉｉ）それらの混合物、
   から成る群から選択される０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含む水性ビヒクルと、
   ｂ）前記水性ビヒクル中に分散しているラテックス微粒子と、
   ｃ）前記液体ビヒクルに溶媒和又は分散している着色剤と、
   を含む、方法。
10. 前記添加剤が、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオールであり且つ２ｗｔ％〜８ｗｔ％の量で存在する、請求項９記載の方法。
11. 前記添加剤が、高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤又は分散剤であり且つ０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％の量で存在する、請求項９記載の方法。
12. 前記平均液滴速度範囲が、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を、２０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって決定される、請求項９記載の方法。
13. ラテックス分散液を高速印刷するためのシステムであって、
    ａ）
    ｉ）Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオールと、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤と、それらの混合物から成る群から選択される０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の添加剤を含む水性ビヒクルと、
    ｉｉ）前記水性ビヒクル中に分散しているラテックス微粒子と、
    を含むラテックス分散液と、
    ｂ）１０ｋＨｚを超える平均射出頻度にて前記ラテックス分散液を射出できるよう構成されているインクジェット機器と、
    を含む、システム。
14. 前記添加剤が、Ｃ_４〜Ｃ_８の１，２−アルカンジオールである、請求項１３記載のシステム。
15. 前記添加剤が、少なくとも１５の酸化エチレンユニットを有する高ＨＬＢの非イオン性界面活性剤である、請求項１３記載のシステム。
16. 前記ラテックス分散液が、サーマルインクジェット機器から射出される際に４０％を上回って変化しない安定な平均液滴速度範囲を有し、前記平均液滴速度範囲が、０．２ｋＨｚで射出された初期液滴速度を２０ｋＨｚ以下の比較的高射出頻度で射出された比較液滴速度と比較することによって決定され、且つ前記インクジェット機器が１５ｋＨｚを越える頻度にて前記ラテックス分散液を射出できるように構成されている、請求項１３記載のシステム。
17. 前記液体ビヒクルに溶媒和又は分散している着色剤をさらに含む、請求項１３記載のシステム。