JP2007505203A - インクジェットインキ - Google Patents
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Abstract
Description
(a)SDP着色剤;
(b)水性ビヒクル;および
(c)可溶性構造化ポリマー
を含むことを特徴とする水性インクジェットインキ組成物に関する。
本発明のインキ中の着色剤は顔料を含む。定義により、顔料は水性ビヒクル中で(著しい程度に)溶液を形成せず、分散されなければならない。
−CO2Z (I) −SO3Z (II)
式中、Zは、有機塩基の共役酸、アルカリ金属イオン;、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオンおよびスルホニウムイオンなどの「オニウム」イオン、ならびにテトラアルキルアンモニウムイオン、テトラアルキルホスホニウムイオンおよびトリアルキルスルホニウムイオンなどの置換「オニウム」イオン、または適する他のあらゆるカチオン対イオンからなる群から選択される。有用なアニオン部分はホスフェートおよびホスホネートも含む。タイプI(「カルボキシレート」)アニオン部分は最も好ましい。
「水性ビヒクル」は、水または水と少なくとも1種の水溶性有機溶媒(共溶媒)の混合物を意味する。適する混合物の選択は、所望の表面張力および粘度、選択された着色剤、インキの乾燥時間、およびインキが印刷される基材のタイプなどの特定の用途の要件に応じて異なる。選択してもよい水溶液有機溶媒の代表的な例は、米国特許公報(特許文献47)で開示されている(その開示は、完全に記載されたかのようにすべての目的のために本明細書に引用して援用する)。
インキは少なくとも1種の可溶性ポリマー結合剤を含有する。可溶性は、水性ビヒクルに溶解されることを意味する。可溶性ポリマーは更に構造化ポリマーである。「構造化ポリマー」という用語は、ブロック構造、分岐構造またはグラフト構造を有するポリマーを意味する。米国特許公報(特許文献47)で開示されたものなどのABブロックコポリマーまたはBABブロックコポリマー、米国特許公報(特許文献48)で開示されたものなどのABCブロックコポリマーおよび米国特許公報(特許文献49)で開示されたものなどのグラフトポリマーは特に好ましい。これらの3つの刊行物の開示は完全に記載されたかのようにすべての目的のために本明細書に引用して援用する。
インキは分散されたポリマー結合剤を任意選択的に含んでもよい。これらは、ビヒクルに溶解されているのでなく均質分散相にあるポリマーであり、時には、「エマルジョンポリマー」または「ラテックス」とも呼ばれる。ポリマーは、インキを基材に結合するために適するあらゆる化学的クラスであることが可能であり、ポリマーには、例えば、ポリアクリレート、スチレン−ポリアクリレートおよびポリウレタンが挙げられる。
他の成分がインキの安定性およびジェット性を妨げない程度に、こうした他の成分をインクジェットインキに配合してもよい。その程度は、日常の実験によって容易に決定することが可能である。こうした他の成分は、一般的な意味において当業界で周知されている。
ジェット速度、小滴の分離長さ、滴サイズおよびストリーム安定性はインキの表面張力および粘度によって大いに影響を受ける。顔料入りインクジェットインキは、典型的には25℃で約20ダイン/cm〜約70ダイン/cmの範囲内の表面張力を有する。粘度は25℃で30cPほどに高いことが可能であるが、典型的には多少、より低い。インキは、広範囲の噴出条件、すなわちピエゾエレメントの駆動周波数、あるいはドロップオンデマンド装置または連続装置のいずれかのためのサーマルヘッドに関する噴出条件、ならびにノズルの形状およびサイズと適合する物理的特性を有する。インキは、インクジェット装置内で著しい程度に目詰まりしないように長期間にわたって優れた貯蔵安定性を有するべきである。更に、インキは、インキが接触することになるインクジェット印刷装置の部品を腐食させるべきでなく、インキは本質的に無臭および無毒であるべきである。
本発明は一般的電子写真複写機紙などの普通紙上の印刷のために特に有利である。
本発明によるインキセットは少なくとも3種の異なる着色インキ(CMYなど)、好ましくは少なくとも4種の着色インキ(CMYKなど)を含む。ここで、インキの少なくとも1種は、上で記載したように
(a)SDP着色剤;
(b)水性ビヒクル;および
(c)可溶性構造化ポリマー
を含む。
(a)ブラックSDP着色剤;
(b)水性ビヒクル;および
(c)可溶性構造化ポリマー
を含む。
カーボンブラック(デグッサ(Degussa)製のS−160、表面積150m2/g)を(特許文献46)に記載されたプロセスによりオゾンで酸化させ、LiOHで中和した。回収後、水中の自己分散カーボンブラック顔料の16.6重量%分散液を3.5cps(25℃)の粘度で得た。中央粒度は110nmであり、酸価(官能化度)は3.3μモル/m2であった。測定された官能化度は、3.0μモル/m2未満の目標レベルより若干高かった。
カーボンブラック(デグッサ(Degussa)製のFW−18、表面積260m2/g)を(特許文献46)に記載されたプロセスによりオゾンで酸化させた。回収後、水中の自己分散カーボンブラック顔料の17重量%分散液を6.4cps(25℃)の粘度で得た。中央粒度は90nmであり、酸価(官能化度)は2.8μモル/m2未満であった。
ポリマー1は、ベンジルメタクリレート//メタクリル酸/エチルトリエチレングリコールメタクリレート(BzMA//MAA/ETEGMA、モル比13//13/7.5)からなるブロックコポリマーである。ETEGMAの量を若干落としたことを除き、米国特許公報(特許文献51)(完全に記載されたかのようにすべての目的のために本明細書に引用して援用する)に記載された「ポリマー2」に似た方式でポリマー1を調製した。数平均分子量は約5,000であり、重量平均分子量は約5,000g/モルであった。
ポリマー2は、ベンジルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、エチルトリエチレングリコールメタクリレートおよびメタクリル酸(BzMA/HEMA/ETEGMA/MAA、重量比60/20/10/10)からなるランダムコポリマーであり、ランダムポリマーを製造するために適切な割合ですべてのモノマーを共添加したことを除き、ポリマー1と同じ技術によって製造した。数平均分子量は約5,000であり、重量平均分子量は約5,000g/モルであった。
ポリマー3は、ベンジルメタクリレート//メタクリル酸/エチルトリエチレングリコールメタクリレート(BzMA//MAA/ETEGMA、重量比40/50/10)からなるブロックコポリマーである。上のポリマー1と同じ技術によってポリマー3を調製した。数平均分子量は約2000〜2500であり、重量平均分子量は約2500g/モルであった。
ポリマー5は、メタクリル酸//ベンジルメタクリレート/エチルトリエチレングリコールメタクリレート(MAA//BzMA//ETEGMA、モル比13//15/14)からなるブロックコポリマーである。BzMA比がより高いことを除き、前に援用した米国特許公報(特許文献48)に記載された「調製4」に似た方式でポリマー5を調製した。数平均分子量は約5,000であり、重量平均分子量は約5,000g/モルであった。
PUD1は、ポリエステルジオールであるポリオール成分によるポリウレタンである。酸価は25であり、中央粒子径は0.018マイクロメートルであった。PUD1を固形物26重量%入りの水分散液として用いた。
可溶性構造化ポリマー入りのインキ(実施例1〜5)およびランダム可溶性ポリマー入りの比較インキ(比較例1〜3)を以下の処方により調製した。
以下の紙をプリント試験において基材として用いた。ハンマーミル・コピー・プラス(Hammermill Copy Plus)事務紙、ゼロックス(Zerox)4024事務紙および「ヒューレット・パッカード(Hewlett Packard)事務紙。
HP51645Aサーマルインクジェットペンを試験しようとするインクで満たした。0.08ミリ秒の連射のために12kHzの周波数でコンピュータ噴射22個選択ノズルによってドライバーを制御した。インキ滴を集め、秤量し、噴射された滴当たりの重量(滴重量)を計算する。カートリッジ内のインキ体積(約25グラム)がなくなるまで、同じ22個ノズルを用いて滴を噴射し秤量するプロセスを繰り返す。試験中に変更が行われる場合、噴出されたインキの量の関数としての滴重量をプロットすることが可能である。最も好ましくは、良好な色密度を提供する観点から、滴重量は試験全体を通して一定のままである。
コゲーションは、サーマルインクジェットペンを滴重量試験において用いた後のサーマルインクジェットペンのノズルおよび/またはレジスタ上に残された残留物の量の目安である。ノズルプレートをこじ開けてレジスタおよびノズルチャンバを露出させた後、用いたレジルタノズルを顕微鏡で観察し、次の通り採点した。
良−残留物の際だった量なし−クリーンレジスタ
可−残留物少量−部分的に覆われたレジスタ
不可−残留物の際だった量−覆われたレジスタ
最も好ましくは、長いペン寿命の観点から、残留物はない。
可溶性グラフトポリマーであるポリマー5を次の通り調製した。最初に、エトキシトリエチレングリコールメタクリレート−co−メタクリル酸のマクロモノマーを部分1〜3の反応により製造した。
Claims (10)
- (a)SDP着色剤;
(b)水性ビヒクル;および
(c)可溶性構造化ポリマー
を含むことを特徴とする水性インクジェットインキ組成物。 - 前記可溶性構造化ポリマーが約0.5〜約20の間のP/B比で存在することを特徴とする請求項1に記載のインキ。
- 前記可溶性ポリマーが約1,000〜約20,000の範囲内の数平均分子量を有する実質的に線状のアニオンポリマーであることを特徴とする請求項1に記載のインキ。
- 前記実質的に線状の可溶性ポリマーがブロックコポリマーであることを特徴とする請求項1に記載のインキ。
- 分散されたポリマー結合剤を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のインキ。
- 前記分散されたポリマー結合剤がポリウレタンであることを特徴とする請求項1に記載のインキ。
- 自己分散顔料がアニオン性親水性部分を含む自己分散カーボンブラック顔料であることを特徴とする請求項1に記載のインキ。
- 前記自己分散カーボンブラック顔料上の前記アニオン性親水性部分が顔料表面に直接結合した第一カルボキシル基であることを特徴とする請求項7に記載のインキ。
- 少なくとも3種の異なる着色インキであって、その少なくとも1種がシアンであり、その少なくとも1種がマゼンタであり、その少なくとも1種がイエローである着色インキを含み、前記インキの少なくとも1種が請求項1〜6のいずれか1項に記載の水性インクジェットインキであることを特徴とするカラー印刷のためのインクジェットインキセット。
- 少なくとも4種の異なる着色インキであって、その少なくとも1種がシアンであり、その少なくとも1種がマゼンタであり、その少なくとも1種がイエローであり、その少なくとも1種がブラックである着色インキを含み、前記インキの少なくとも1種が請求項1〜8のいずれか1項に記載のブラックインキであることを特徴とするカラー印刷のためのインクジェットインキセット。
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