JP2007517946A - 消すことのできないインクジェットインク組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般にインクジェットインク組成物に関するものであり、特に消すことのできないイメージを紙又は紙をベースとする基板のような多孔質基板、特に郵便切手のような半多孔性基板に形成するインクジェットインク組成物に関するものである。イメージは水性及び/又は非水液体の使用によって除去又は洗い流すことが難しい、又はできない。
多孔質又は半多孔性基板から印刷されたイメージを除去できないようにするために、イメージが消すことのできないものであることが望まれている。多孔質又は半多孔性基板に印刷されたイメージは、水性又は非水液体を用いてイメージ(マーク)を除去又は洗い流そうとする試みに耐えることが必要である。
メッセージを印刷するために現在使用されているインクは、水に不溶性であるが、有機溶媒に可溶性である色指数の専門語で、「ソルベント染料」を含んでいる。このインクから多孔質又は半多孔性基板に印刷したイメージは、水性液体で洗浄することによっては除去されないが、非水液体で洗浄した場合に、除去される。非水液体でも消すことができないことが必要である。
インクジェット印刷はよく知られている。典型的には、連続タイプ及びドロップ・オン・デマンドタイプの2種類のインクジェット印刷システムがある。連続インクジェット印刷システムでは、インクの液滴は帯電領域を通過し、帯電領域で個々の液滴はシグナルに応じて電荷を受け取る。次いで、液滴は電場を通過し、電荷及び電場の強度に依存して個々の液滴の種々の偏向を生じる。液滴は連続的に生成され、印刷される基板に、又はバイパス溝に連続的に方向付けられる。ドロップ・オン・デマンドシステムでは、インク液滴は、印刷プロセスにおいて必要な場合にのみ、印刷ヘッドから放出される。そのようなインクは導電性である必要はない。
本発明はそのようなインク組成物を提供する。本発明の利点及び本発明のさらなる特徴は本明細書の発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
本発明は多孔質基板又は半多孔性基板に消すことができないイメージを形成するインクジェットインク組成物を提供する。本発明の利点は、印刷動作の信頼性を犠牲にすることなく、消すことができないことを達成したことである。本発明のインク組成物は液状(インク)キャリア、第1着色料及び第2着色料組成物を含み、第1着色料は前記液状キャリアに可溶性であり、第2着色料組成物は前記液状キャリアに分散性である。第2着色料組成物は顔料を含み、前記液状キャリアに不溶性又は実質的に不溶性である。
本発明は液状キャリア、第1着色料及び第2着色料組成物を含み、第1着色料は前記液状キャリアに可溶性であるが、水に不溶性又は実質的に不溶性であり、第2着色料組成物は顔料を含み、前記液状キャリアに分散性である。実施態様では、液状キャリアは1又は2以上の有機溶媒を含む。
任意の適した第1着色料及び第2着色料組成物を用いることができる。例えば、第1着色料はソルベント染料であり、第2着色料組成物は顔料を含み、必要に応じて分散剤を含んでもよい。さらに、本発明は、複数の開口部から本発明のインクジェットインク組成物の一連の液滴を基板に放射し、液滴が所望の印刷されたイメージ又はメッセージを形成するように放出された液滴の基板の移動に対するタイミングをコントロールし、イメージ又はメッセージを乾燥させることを含む基板に消すことができないイメージ又はメッセージをインクジェット印刷する方法を提供する。
本発明はある特定の実施態様及び手順を参照して説明されているが、それは、本発明をその具体的な実施態様に限定することを意図しない。むしろ、それは、本発明の意図及び範囲内に包含されるような別の実施態様及び変更のすべてに及ぶことを意図する。
本発明は、紙及び紙をベースとする基板のような多孔質基板又は半多孔性基板へのマーキング用インクジェットインク組成物を含む。半多孔性基板は、基板の多孔性を減らす(除去しない)ために、相当量のインクで被覆又は印刷された多孔質基板である。半多孔性基板の例は郵便切手である。
ある実施態様では、前記インクジェットインク組成物中の可溶性染料及び分散性顔料の使用によって、水性及び非水液体にインクジェット印刷されたイメージが消えないようにする。前記インクジェットインク組成物は、例えば郵便切手のような基板の消印を印刷するために使用できる。消印を消すことができないようにすることは、切手がただ一度だけ使用されることを保証するために望まれている。前記インクはインクジェットプリンターで印刷できるように設計される。このインクで使用される好ましいインクジェットプリンターはドロップ・オン・デマンドプリンターである。さらに、インクが圧電アクチュエータの動作によって放出されるインクジェットプリンターが好ましい。そのようなプリンターの例はMARSH ENCORE(商標)プリンターである。
インクジェットインク組成物の成分は、液状キャリア、前記液状キャリアに可溶性である第1着色料及び顔料を含む第2着色料組成物であり、第2着色料組成物は前記液状キャリアに分散性であるが、前記液状キャリアに不溶性又は実質的に不溶性である。第2着色料組成物は前記液状キャリアに分散性である顔料のみを含むことができ、あるいは第2着色料組成物は顔料と、分散性又は分散安定性を与えるために前記顔料と関連した分散剤とを含むことができる。ある実施態様では、インクジェットインク組成物は前記担体に可溶性である第1着色料、顔料及び分散剤を含む。分散剤は、例えば界面活性剤、ポリマー、樹脂又はこれらの組合せであってもよく、前記液状キャリアでの顔料の分散を可能にする。
適した化学成分は、X線、UV、可視又は赤外線領域で固有の吸収又は発光(例えば、蛍光又は燐光)を有してもよく、又は固有の分子量又は断片質量(fragment mass)(質量分析によって決定されるような)を有してもよい。例としては、蛍光染料又は少なくとも1つの固有の元素又は同位体を含む材料が挙げられる。固有の元素はインクジェットインク組成物の任意の他の成分に含まれない化学元素であってもよい(成分の一部として、又はそれに含まれる重要な汚染物質若しくは副生成物として)が、固有の質量又はX線蛍光放出(例えば、それぞれ質量分析又はX線蛍光で検出される)を有する。例えば、X線蛍光に効果的である元素としては、遷移金属、ランタニド金属及び非毒性アルカリ、アルカリ土類、又はナトリウムと等しいかナトリウムよりも大きい原子番号を有する主族元素が挙げられる。そのような元素の例としては、ジルコニウム、銅及び臭素が挙げられる。固有の同位体は、典型的には天然存在度が低くてもよく、好ましくは約2%未満であり、質量分析において固有の特徴を与えるために、安定、すなわち非放射性でなければならない。安定な同位体の例としては、重水素、炭素-13及び酸素-18が挙げられる。安定な同位体を含む化合物は、自然に生じるレベルをはるかに超える同位体を含み、質量分析においてバックグラウンドレベルと区別できる。例えば、米国特許第6,477,134号、第6,477,227号及び第6,501,825号を参照のこと。
好ましい液状キャリアは、約20℃から約70℃の温度で液体である1又は2以上のグリコール又はグリコールエーテル溶媒を含む。液状キャリアは任意の適したグリコールを含むことができる。グリコールの例としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール及びトリプロピレングリコールが挙げられる。任意の適したグリコールエーテル、例えばエチレングリコール及びプロピレングリコールのグリコールエーテル、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール及びトリプロピレングリコールのモノアルキルエーテルを用いてもよい。グリコールエーテルの例としては、ジエチレングリコール モノメチル エーテル、ジエチレングリコール モノエチル エーテル、ジエチレングリコール モノプロピル エーテル、ジエチレングリコール モノブチル エーテル、トリエチレングリコール モノメチル エーテル、トリエチレングリコール モノエチル エーテル、トリエチレングリコール モノプロピル エーテル、トリエチレングリコール モノブチル エーテル、ジプロピレングリコール モノメチル エーテル、ジプロピレングリコール モノエチル エーテル、ジプロピレングリコール モノプロピル エーテル、ジプロピレングリコール モノブチル エーテル、トリプロピレングリコール モノメチル エーテル、トリプロピレングリコール モノエチル エーテル、トリプロピレングリコール モノプロピル エーテル及びトリプロピレングリコール モノブチル エーテルが挙げられる。また、このような溶媒の任意の組合せ、例えばグリコールとグリコールエーテルの混合物、例えばトリエチレングリコールとトリプロピレングリコール モノメチル エーテルの混合物も使用できる。
第2着色料組成物は、前記液状キャリアに不溶性であるが、分散できるように選ばれる。顔料のイメージは、第1着色料が除去された場合でさえ、例えば印刷されたイメージが、第1着色料が可溶性である溶媒で洗浄された場合でさえ、残っていなければならない。残っているマークは裸眼で判読可能であるが、暗い色である必要はない。2又は3以上の第2着色料組成物の組合せを用いて、第1着色料が印刷されたイメージから除去された後、基板に所望の色を生成してもよい。カーボンブラックは顔料として、又は第2着色料組成物の一部として好ましい。顔料は、任意の適した粒子サイズ、例えば約1μm未満、好ましくは約0.5μm未満、より好ましくは約0.3μm未満の容積平均粒子サイズを有することができる。
第2着色料組成物は、前記液状キャリアにおいて分散した顔料粒子の安定性を維持するために、着色料と分散剤との組合せを含んでもよい。このように、第2着色料組成物は、1若しくは2以上の分散剤を含み、その分散剤の機能が前記液状キャリアにおける顔料の安定な分散状態を維持することであるチップ(chip)、分散状態又は色組成物の一部であってもよい。安定性及び分散状態を維持するために、顔料がインクジェットインクにおいて分散剤を必要とすることは、当該技術において一般に知られている。分散剤は、一般に界面活性剤、ポリマー、樹脂、ポリマー分散剤又はこれらの組合せである。ポリマー分散剤の例としては、ポリウレタン、ポリアクリラート及びアミン官能性ポリマー/酸縮合ポリマーが挙げられる。ポリマー分散剤はアミン官能性ポリマー又はコポリマー、例えばブロックコポリマーであってもよい。アミン官能性ブロックコポリマーの例としては、ビックケミー(BYK Chemie)のDISPERBYK(商標)-115、DISPERBYK-160及びDISPERBYK-161が挙げられる。アミン官能性ポリマー/酸縮合ポリマーの例としては、ルブリゾールのSOLSPERSE(商標) 13940、SOLSPERSE 38500及びSOLSPERSE 32500が挙げられる。適した分散剤の選択は、例えば顔料及び液状キャリアの種類に基づく。第2着色剤組成物の適した例は、ジブラルタル・ケミカル・ワークス(Gibraltar Chemical Works)によって供給される929-39230 Bar Code Black(トリプロピレングリコール モノメチル エーテル(TPM)に分散剤によってカーボンブラックを分散させたもの)に含まれる。
本発明のインクジェットインク組成物は任意の適した粘度を有することができる。インク組成物の粘度は、好ましくは印刷ヘッドの動作温度で約3〜約30センチポアズ、例えば50℃で約8〜約15センチポアズである。印刷ヘッドの動作温度は選択された印刷ヘッドの種類及び使用されるシステムに依存し、例えば約20〜約70℃である。粘度は、液状キャリアの一部として使用される溶媒の選択及び組成、選択される着色料の種類又は使用される着色料の量によって調整できる。
本発明は、ある実施態様では、液状キャリアがインクジェットインク組成物の約60〜約97重量%の量で存在し、第1着色料がインクジェットインク組成物の約3〜約20重量%の量で存在し、第2着色料組成物が約0.1〜約5重量%の量で存在するインクジェットインク組成物を提供する。
本発明は、別の実施態様では、液状キャリアがインクジェットインク組成物の約80〜約95重量%の量で存在し、第1着色料がインクジェットインク組成物の約5〜約12重量%の量で存在し、第2着色料組成物が約0.5〜約3重量%の量で存在するインクジェットインク組成物を提供する。
本発明のインクジェットインク組成物は任意の適した方法によって、例えば必要な成分を添加混合し、必要によりインクをろ過して任意の不要な材料を取り除くことによって調製することができる。
本発明のインクジェットインク組成物は消すことができないイメージを印刷することができる。消すことができないとは、設定した時間、例えば24時間溶媒で洗浄又は溶媒に浸漬した後、目に見えるマークが残っていることと定義される。イメージは、1又は2以上の水性又は非水液体で洗浄しても除去されない。水性液体の例としては、市販の洗浄剤の水溶液、クリーニング溶液又は水混和性有機溶媒の水溶液が挙げられる。非水液体の例としては、有機溶媒、例えばアセトン、ブタノール、クロロベンゼン、エタノール、酢酸エチル、イソブタノール、メタノール、塩化メチレン、ピリジン及びトルエン並びに有機流体、例えばDOT3ブレーキ液、ライター用流体燃料及びガソリン添加剤の工業用混合物が挙げられる。
以下の実施例で、本発明をさらに詳細に説明するが、もちろんいかなる場合にも、本発明の範囲を限定して解釈されるべきではない。
この実施例は本発明の実施態様に従うインクジェットインク組成物を示す。また、この実施例は本発明のインクジェットインク組成物の実施態様の利点を示す。
表2に示すように、複数の多孔質基板を種々の有機溶媒を用いて試験し、コントロールと改善された実施例インク組成物#1とを比較した。多くの場合、試験後、コントロールの光学密度において明らかな減少が見られた。すべての場合で、改善されたインクによって作成された比較できるコードは同様に暗く、又はたいていの場合、コントロールよりも暗かった。コントロールのコードがかすかに目に見えるだけである場合でも、実施例インク#1は容易に識別できるマークを基板に残した。コントロールのコードが完全に除去される3つの場合でも、実施例インク#1はまだ容易に識別できた。
コントロールの場合、コードを除去するのに特に有効であると判明した溶媒としては、アセトン、ピリジン及びテトラヒドロフランが挙げられる。これらの各溶媒は1つの基板上でコントロールのコードを完全に除去した。対照的に、改善された組成物の実施例インク#1はこれらの各溶媒/基板の組み合わせでも容易に識別できるコードを残していた。
本発明を記載に関連して(特に特許請求の範囲に関連して)用いられる用語「a(不定冠詞)」、「an(不定冠詞)」及び「the(定冠詞)」は、特に明記しない限り、又は文脈によって明らかに否定されていない限り、単独の、及び複数の意味の両方をカバーするものと解釈されるべきである。「含む(comprising)」、「有する」、「含む(including)」及び「含む(containing)」なる用語は、特に明記しない限り、オープンエンドな用語(すなわち、「含むが、これに限られない」ことを意味する)として解釈されるべきである。本明細書において、値の範囲の列挙は、特に明記しない限り、単にその範囲内に含まれる各別個の値を個々に参照する省略方法として役立つように意図され、各別個の値は、それが個々に本明細書で引用されたかのように明細書に組み込まれるものとする。本明細書に記載されたすべての方法は、特に明記しない限り、又は文脈によって明らかに否定されていない限り、任意の適した順序で行ってもよい。本明細書で使用されるいずれかの、及びすべての例の使用(すなわち、例示的な用語(例えば、「のような」))は、本発明をより詳細に説明することのみを意図し、特に明記しない限り、本発明の範囲を制限することを主張するものではない。本明細書における用語は、本発明の実施に必要な任意の特許請求の範囲に記載されていない要素を示すものと解釈されるべきではない。
Claims (31)
- 液状キャリア、第1着色料及び第2着色料組成物を含むインクジェットインク組成物であって、第1着色料は前記液状キャリアに可溶性であるが、水に不溶性又は実質的に不溶性であり、第2着色料組成物は顔料を含み、分散性であるが、前記液状キャリアに不溶性又は実質的に不溶性である、前記インクジェットインク組成物。
- 液状キャリアが非水キャリアを含む、請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- 非水キャリアがグリコール及びグリコールエーテルからなる群より選ばれる1又は2以上の溶媒を含む、請求項2記載のインクジェットインク組成物。
- グリコールがジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール及びトリプロピレングリコール並びにこれらの任意の組合せからなる群より選ばれる、請求項3記載のインクジェットインク組成物。
- グリコールエーテルがジエチレングリコール モノメチル エーテル、ジエチレングリコール モノエチル エーテル、ジエチレングリコール モノプロピル エーテル、ジエチレングリコール モノブチル エーテル、トリエチレングリコール モノメチル エーテル、トリエチレングリコール モノエチル エーテル、トリエチレングリコール モノプロピル エーテル、トリエチレングリコール モノブチル エーテル、ジプロピレングリコール モノメチル エーテル、ジプロピレングリコール モノエチル エーテル、ジプロピレングリコール モノプロピル エーテル、ジプロピレングリコール モノブチル エーテル、トリプロピレングリコール モノメチル エーテル、トリプロピレングリコール モノエチル エーテル、トリプロピレングリコール モノプロピル エーテル及びトリプロピレングリコール モノブチル エーテル並びにこれらの任意の組合せからなる群より選ばれる、請求項3記載のインクジェットインク組成物。
- 非水キャリアがトリエチレングリコールとトリプロピレングリコール モノメチル エーテルの混合物を含む、請求項3記載のインクジェットインク組成物。
- 第1着色料がインクジェットインク組成物の20重量%未満の量で存在する、請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- 第1着色料がインクジェットインク組成物の15重量%未満の量で存在する、請求項7記載のインクジェットインク組成物。
- 第1着色料がソルベント染料である、請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- ソルベント染料が黒色染料である、請求項9記載のインクジェットインク組成物。
- 黒色染料がC.I. Solvent Black 3、C.I. Solvent Black 7、C.I. Solvent Black 27、C.I. Solvent Black 29、C.I. Solvent Black 35及びC.I. Solvent Black 48並びにこれらの任意の組合せからなる群より選ばれる、請求項10記載のインクジェットインク組成物。
- 第2着色料組成物が顔料である、請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- 顔料がカーボンブラックである、請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- 第2着色料組成物が分散剤を含む、請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- 分散剤が界面活性剤、ポリマー、ポリマー分散剤及び樹脂の少なくとも1つを含む、請求項14記載のインクジェットインク組成物。
- 第2着色料組成物がインクジェットインク組成物の約5重量%未満の量で存在する、請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- 第2着色料組成物がインクジェットインク組成物の約3重量%未満の量で存在する、請求項16記載のインクジェットインク組成物。
- 顔料がインクジェットインク組成物の約2重量%未満の量で存在する、請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- 顔料がインクジェットインク組成物の約1重量%未満の量で存在する、請求項18記載のインクジェットインク組成物。
- さらに、バインダー樹脂、可塑剤、界面活性剤、消泡剤及び信頼性を決定するための化学成分からなる群より選ばれる1又は2以上の添加剤を含む請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- 信頼性を決定するための化学成分が蛍光染料である、請求項20記載のインクジェットインク組成物。
- 液状キャリアがインクジェットインク組成物の約60〜約97重量%の量で存在し、第1着色料がインクジェットインク組成物の約3〜約20重量%の量で存在し、第2着色料組成物が約0.1〜約5重量%の量で存在する、請求項1記載のインクジェットインク組成物。
- 液状キャリアがインクジェットインク組成物の約80〜約95重量%の量で存在し、第1着色料がインクジェットインク組成物の約5〜約12重量%の量で存在し、第2着色料組成物が約0.5〜約3重量%の量で存在する、請求項22記載のインクジェットインク組成物。
- 複数の開口部から請求項1記載のインクジェットインク組成物の一連の液滴を基板に放射し、液滴が基板上にイメージを形成するように放射された液滴の基板の移動に対するタイミングをコントロールし、イメージを乾燥させることを含むインクジェットインクイメージを基板に印刷する方法。
- 複数の開口部がドロップ・オン・デマンドのインクジェットプリンターに配置される、請求項24記載の方法。
- インクジェットプリンターが圧電アクチュエータの動作を使用して液滴を放射する、請求項25記載の方法。
- 基板が多孔質基板である、請求項24記載の方法。
- 多孔質基板が紙又は紙をベースとする基板である、請求項27記載の方法。
- 基板が半多孔性基板である、請求項24記載の方法。
- 半多孔性基板が郵便切手である、請求項29記載の方法。
- 水性又は非水液体で洗浄した場合に、イメージが除去されない、請求項24記載の方法。
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