JP2008504399A - 顔料入りインクジェットインクおよびインクセット - Google Patents

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Abstract

本発明は、顔料ベースのインクジェットインクおよびインクセットに関する。より具体的には本発明は、ある種の顔料組合せを含んでなる、色が赤、緑または青色であるインクに関する。本発明はさらに、少なくとも1つの赤、緑または青色インクを含んでなるインクセットに、最も好ましくは、シアン、マゼンタ、黄、赤、青および緑色インクを含む少なくとも6つの異なる色に着色されたインクのインクセットに関する。

Description

本発明は、顔料ベースのインクジェットインクおよびインクセットに関する。より具体的には本発明は、ある種の顔料組合せを含んでなる、色が赤、緑または青色であるインクに関する。本発明はさらに、少なくとも1つの赤、緑または青色インクを含んでなるインクセットに、最も好ましくは、シアン、マゼンタ、黄、赤、青および緑色インクを含む少なくとも6つの異なる色に着色されたインクのインクセットに関する。
インクジェット印刷は、インクの小滴が紙などの基材上に沈着されて所望の画像を形成するノンインパクト印刷法である。小滴はマイクロプロセッサによって生み出された電気的信号に応答してプリントヘッドから噴出される。インクジェットプリンターは低コスト高品質印刷を提供し、他のタイプのプリンターの人気ある代替品になってきた。
顔料含有インクの色特性は、印刷されたインクジェット画像の品質で重要な役割を果たす。知覚色品質は、当該技術でよく知られているように、CIELAB(CIE No.15.2、比色分析(Colorimetry)、第2版、Commission Internationale de l’Eclarage、オーストリア国ウィーン(Vienna,Austria)、1986年)またはマンセル(Munsell)(Munsell Book of Color,Munsell Color Co.、メリーランド州バルチモア(Baltimore,MD)、1929年)などの幾つかの色−空間系の任意の1つを用いて特徴づけることができる。マンセル色空間に関して、所与の色は3つの用語、すなわち色相、明度および彩度を用いて定義される。CIELAB色空間に関して、色は、3つの用語L*、a*およびb*を用いて定義される。この系でL*は色の明るさを規定し、それは0(黒)〜100(白)の範囲である。用語a*およびb*は一緒になって色相を規定し、ここでa*は負数(緑)〜正数(赤)の範囲であり、b*は負数(青)〜正数(黄)の範囲である。色相角(h°)および彩度(C*)などの追加の用語もまた、a*およびb*の代わりに所与の色を記載するために用いることができ、ここで、
Figure 2008504399
Figure 2008504399
フルカラー画像を達成するために、インクジェットプリンターは典型的にはシアン(「C」)、マゼンタ(「M」)および黄色(「Y」)インクを用いる。これらの色は、光が着色剤を通過するにつれてそれが減じられるので、減法混色の原色として知られる。これらの色が対で混合される時それらは赤、緑および青(いわゆる「二次色」)を形成し、そしてすべてが一緒に混合される時それらは黒を形成する。このように、これらの3色インクは、良好な色度および/または色飽和で全体範囲の色相を印刷するために使用することができる。
所与のインクセットが印刷できる色の範囲は色域と呼ばれ、所与の基材にインクセットで印刷できる代表的な色のパレットを包含するL***色空間での体積によってCIELAB系で記載することができる。CMYインクセットはすべての可能な色の色相を生み出すことができるが、色域は、人間の目で知覚することができる色すべてを包含しない。従って、印刷画像品質を向上させ、かつ、印刷できる色の範囲を拡大させるという要求は依然としてある。
画像品質または色域を向上させるための一方法は、印刷のために使用されるインクセットを拡大して追加インクを含めることである。拡大されたインクセットを用いる様々な方法がある。
一方法は、同じ色相だが、より低い濃度のインク(いわゆる「明るいもの」)を含めることによる。明色は、よりスムーズな色調の階調および明色を画像に生み出すことによって画像品質を向上させる。明色のためには、フル強度色の10%〜20%の着色剤含量を典型的に有する「明るい」または「写真」インクが使用される。中間強度色のためには、「明るい」およびフル強度インクが混合される。最も暗い色のためには、フル強度インク滴のみが使用される。こうして、色調のスムーズな階調を得ることができる。
「明るいもの」を使用することのさらなる利点は、それが画像上の暗いまばらに間隔が空いたドットの問題を有することなくフル強度インクの染料濃度をさらに上げさせることである。より高い濃度のインクは、高品質写真用紙上で混合された時により高い彩度の二次色を生み出し、かつ、それらはまた、より暗いCMYプロセスブラックをも生み出す。これらの2つの効果は、色域を著しく高めるのに役立つ。
米国特許第5,833,743号明細書は、いかにして原色のそれぞれの3つ以下の異なる濃度を使用してCMYインクセットから得られる色域を大きく増大させ得るかを開示している。黄はいかなる粒状性も好ましくないほどではないように十分に明るいので、典型的に「明るい」インクはシアンおよびマゼンタについてのみ使用される。
米国特許第6,509,916号明細書は、改善された階調再現を向上させ、かつ、色域を拡大するために、異なる色相の明るいインクが3色セットに追加される印刷方法を開示している。
拡大されたインクセットを用いることができる別の方法は、CMY以外の色相のより多くのインクを含めることによる。印刷されるべき画像が多数のある種の色を含有し、その結果色がインクセットに特に追加される幾つかのケースでは、この追加インクはスポットカラーとして知られるものであってもよい。このスポットカラーは必ずしもCMYインクセットの既存色域の外側にあるわけではない。所望の色が該色域の内側にあるケースでは、インクの追加は、単一インクが混合物よりもむしろ使用されるので、より少ないインクの使用という利点を依然として提供し、それはまた、他の色の混合物を使用することを回避することによって再び、改善された明るい色調を提供するかもしれない。別の例として、印刷されるべきデジタル画像は、既存のインクセットでは正確に印刷することが困難なある種の色を含有するかもしれず、当該色はインクセット用の追加インクとして選択することができる。
上に特定された公報のすべては、まるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される。
上記の技術は、具体的な問題に対処するために基本的なCMYインクセットへの少しずつの追加を行うことによって画像品質を向上させようと試みるものであるが、解決策のどれも、明るい色調を再現するだけでなく写真およびコンピュータモニター画像を再現することができる色の範囲を本来提供しない。さらに、解決策の多くは、インクセットに色を追加することが簡単な事柄であると推測している。多くの従来の(非インクジェット)印刷方法ではそうかもしれないが、インクジェット印刷では、利用可能なインクスロットの数はプリンターデザインによって決定され、そしてまたプリントヘッドの幅および重量を制限する多インクジェット印刷のスキャニング性のために制限される。
「改善された色再現のためのインクジェット・インクセット(Inkjet Ink Set for Improved Color Reproduction)」という表題の、米国仮特許出願第60/564062号明細書(2004年4月21日出願)の優先権を主張する本願と所有権者を同じくする米国特許出願第11/105258号明細書(2005年、4月13日出願)(それらの開示はまるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために参照により援用される)は、6色染料ベースのインクセットを記載している。
従って、(a)色域拡大の系統的な方法を(b)明るい色調、ハイライトおよびグルースケールの印刷方法と、(c)限定数のインクチャネルを用いて統合するインクセットに対する必要性がある。さらに、これらの画像品質改善を顔料ベースのインクで達成して顔料着色剤の本質的により良好な色堅牢度を得る必要性がある。これらの問題に対処するインクジェットインクおよびインクセットを提供することが本発明の目的である。
本発明の一態様に従って、顔料着色剤およびビヒクル、好ましくは水性ビヒクルを含み、そして赤、緑および青からなる群から選択された色を有する着色インクジェットインクであって、
(a)着色インクジェットインクが赤色である場合、顔料着色剤が、好ましくは約2:1〜約1:2の重量比(M:Y)で、少なくとも1つのマゼンタ顔料と少なくとも1つのイエロー顔料との混合物を含み、
(b)着色インクジェットインクが緑色である場合、顔料着色剤が、好ましくは約2:1〜約1:2の重量比(C:Y)で、少なくとも1つのシアン顔料と少なくとも1つのイエロー顔料との混合物を含み、そして
(c)着色インクジェットインクが青色である場合、顔料着色剤が、好ましくは約2:1〜約1:2の重量比(M:C)で、少なくとも1つのマゼンタ顔料と少なくとも1つのシアン顔料との混合物を含む
インクジェットインクが提供される。
混合CYM顔料から誘導された赤、緑および青色インクは、入手可能な単一の着色剤赤、緑または青色顔料と比較して望ましい色特性を提供することが分かった。
本発明の別の態様に従って、着色インクジェットインクの少なくとも1つが顔料着色剤およびビヒクル、好ましくは水性ビヒクルを含み、そして赤、緑および青からなる群から選択された色を有する、複数の着色インクジェットインクを含むインクジェット・インクセットであって、
(a)着色インクジェットインクが赤色である場合、顔料着色剤が、好ましくは約2:1〜約1:2の重量比(M:Y)で、少なくとも1つのマゼンタ顔料と少なくとも1つのイエロー顔料との混合物を含み、
(b)着色インクジェットインクが緑色である場合、顔料着色剤が、好ましくは約2:1〜約1:2の重量比(C:Y)で、少なくとも1つのシアン顔料と少なくとも1つのイエロー顔料との混合物を含み、そして
(c)着色インクジェットインクが青色である場合、顔料着色剤が、好ましくは約2:1〜約1:2の重量比(M:C)で、少なくとも1つのマゼンタ顔料と少なくとも1つのシアン顔料との混合物を含む
インクジェット・インクセットが提供される。
好ましくはインクセットは少なくとも4つの異なる着色インク、より好ましくはシアン、マゼンタ、イエローおよび赤、青または緑の少なくとも1つ、そしてさらにより好ましくは、それらのすべてが好ましくは顔料ベースであるCYMRGBを含む。インクセットはさらに好ましくはブラック顔料入りインクジェットインクを含む。
一次インク色で使用されるような二次インク色を形成するために同じCYM顔料を使用することによって、必要とされる異なる顔料および分散系の数は最小にされる。
本発明の別の態様に従って、
(a)色がシアンであり、約180〜約250の色相角を有し、かつ、第1ビヒクルおよびシアン顔料を含む第1の顔料入りインクジェットインク、
(b)色が黄であり、約70〜約120の色相角を有し、かつ、第2ビヒクルおよびイエロー顔料を含む第2の顔料入りインクジェットインク、
(c)色がマゼンタであり、約320〜約10の色相角を有し、かつ、第3ビヒクルおよびマゼンタ顔料を含む第3の顔料入りインクジェットインク、
(d)色が青であり、約250〜約320の色相角を有し、かつ、第4ビヒクルおよびブルー顔料着色剤を含む第4の顔料入りインクジェットインク、
(e)色が赤であり、約10〜約70の色相角を有し、かつ、第5ビヒクルおよびレッド顔料着色剤を含む第5の顔料入りインクジェットインク、ならびに
(f)色が緑であり、約120〜約180の色相角を有し、かつ、第6ビヒクルおよびグリーン顔料着色剤を含む第6の顔料入りインクジェットインク
を含むインクジェット・インクセットが提供される。
「ある」具体的な色顔料についての言及は一般に、当該色の1つ以上の顔料を意味する。例えば、「マゼンタ顔料」は1つ以上のマゼンタ顔料を意味する。「ある」具体的な色顔料着色剤についての言及は一般に、当該色の1つ以上の顔料、または当該色を達成するための異なる色に着色された顔料の組合せを意味する。例えば、「ブルー顔料着色剤」は1つ以上のブルー顔料、または青色をもたらす様々な顔料(マゼンタおよびシアンなど)の組合せを意味する。
少なくともCYMRGBインクセットの一実施形態では、それぞれのインクの総重量を基準にして、第1、第2および第3インクのそれぞれ中の顔料含量は個々に約1.5重量%〜約4重量%であり、第4、第5および第6インクのそれぞれ中の顔料含量は個々に約4重量%〜約9重量%である。
CYMRGBインクセットの別の実施形態では、第1、第2、第3、第4、第5および第6インクのそれぞれ中の顔料含量は個々に、それぞれのインクの総重量を基準にして約1.5重量%〜約4重量%である。
好ましくは、インクセットは上に記載された特性の様々な組合せを有する。同様に好ましくは、インクジェット・インクセットはブラック顔料入りインクジェットインクをさらに含む。
CYMRGBインクセットの一利点は拡大された色域である。別の利点は、CYMインクの濃度が(CYMで二次色を作る必要性をなくすことによって)低く保たれるので、改善された画像品質(粒状性の少ない明るい色調)である。別の利点は、RGBインクの存在のためにより望ましい二次色であり、加えて、二次色はより低いインク・ロードで達成される。さらに別の利点は、RGBを使用することによって達成されるより魅力的な複合黒である。
本発明のさらに別の態様に従って、上記のようなインクジェットインクまたはインクジェット・インクセットを装着した、デジタルデータ信号に応答するインクジェットプリンターが提供される。好ましくはプリンターはページ幅のプリントヘッド・アレイをさらに装備する。
本発明のさらに別の態様では、
(a)デジタルデータ信号に応答するインクジェットプリンターを提供する工程と、
(b)印刷されるべき基材をプリンターに装着する工程と、
(c)上に記載されるおよび下にさらに詳細に説明されるようなインクジェットインクまたはインクジェット・インクセットをプリンターに装着する工程と、
(d)デジタルデータ信号に応答してインクまたはインクジェット・インクセットを用いて基材へ印刷する工程と
を含む、基材へのインクジェット印刷方法が提供される。
好ましい基材には、普通紙、写真用紙およびテキスタイルが含まれる。
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、次の詳細な説明を読むことで当業者によってより容易に理解されるであろう。明確にするために、個々の実施形態との関連で上におよび下に記載される本発明の幾つかの特徴はまた、単一の実施形態で組み合わせて提供されてもよいことが理解されるべきである。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態との関連で記載される本発明の様々な特徴はまた、別々にまたは任意のサブコンビネーションで提供されてもよい。加えて、単数形での言及にはまた、文脈が特に明記しない限り複数形が含まれてもよい(例えば、単数形(「(a)」および「(an)」)は1つ、または1つ以上を意味してもよい)。さらに、範囲で述べられた値への言及には、当該範囲内の各値およびあらゆる値が含まれる。
着色インク
着色インクはビヒクル、好ましくは水性ビヒクル、および着色剤を含む。着色剤は、インクビヒクルに可溶である(染料)または分散する(顔料)ことができる。本発明による、または本発明に従って使用される赤、緑および青色インクは、少なくとも1つの顔料を含み、好ましくは顔料の組合せを含む。インクは染料をさらに含んでもよいが、着色剤は依然として主に顔料である。顔料入りインクに加えて、本発明によるインクセットは、必要とされる顔料ベースのインクジェットインクに加えて1つ以上の染料ベースのインクを含んでもよい。
着色剤は、染色業者および着色者協会、英国ヨークシャー、ブラッドフォード(Society Dyers and Colourists,Bradford,Yorkshire,UK)によって確立され、カラー・インデックス、第3版(The Color Index,Third Edition)、1971年に公表されたそれらの「C.I.」呼称によって本明細書では言及される。当該呼称は、名称の一部として知覚色を用いるが、何が橙、赤、紫、青、緑などを構成するかについての公式なスペクトル定義は全くない。本発明の目的のためには、インク色は次のような色相角範囲によって命名されるであろう。
Figure 2008504399
インクジェット・インクセット用の着色剤を選ぶ際に、所与の色についての色相角は好ましくは下記の範囲内に入る。
Figure 2008504399
色相角は、当業者によって一般に理解されるように、および下にさらに詳細に説明されるように、写真用紙などの高品質インクジェット媒体へインクを印刷し、そして分光計で色を測定することによって好ましくは求められる。
有用な顔料には、(シアン)ピグメント・ブルー(Pigment Blue)15:3およびピグメント・ブルー15:4;(マゼンタ)ピグメント・レッド(Pigment Red)122およびピグメント・レッド202;(黄)ピグメント・イエロー(Pigment Yellow)14、ピグメント・イエロー74、ピグメント・イエロー95、ピグメント・イエロー110、ピグメント・イエロー114、ピグメント・イエロー128およびピグメント・イエロー155;(赤)ピグメント・オレンジ(Pigment Orange)5、ピグメント・オレンジ34、ピグメント・オレンジ43、ピグメント・オレンジ62、ピグメント・レッド17、ピグメント・レッド49:2、ピグメント・レッド112、ピグメント・レッド149、ピグメント・レッド177、ピグメント・レッド178、ピグメント・レッド188、ピグメント・レッド255およびピグメント・レッド264;(緑)ピグメント・グリーン(Pigment Green)1、ピグメント・グリーン2、ピグメント・グリーン7およびピグメント・グリーン36;(青)ピグメント・ブルー60、ピグメント・バイオレット(Pigment Violet)3、ピグメント・バイオレット19、ピグメント・バイオレット23、ピグメント・バイオレット32、ピグメント・バイオレット36およびピグメント・バイオレット38;ならびに(黒)カーボンブラックが含まれる。
好ましい顔料には、(シアン)PB15:3およびPB15:4;(マゼンタ)PR122およびPR202;(黄)PY74、PY95、PY110、PY128およびPY155;(赤)PR149、PR177、PR178、PR264およびPO34;(緑)PG36;ならびに(青)PB60およびPV23が含まれる。
インクはまた、顔料の混合物から形成されてもよい。所与のインク中の「顔料含量」は、単一の顔料種であろうと2つ以上の顔料種の組合せであろうと、当該インク中に存在する総顔料を意味する。
顔料は、従来、ポリマー分散剤または界面活性剤などの分散剤によってビヒクル中の分散系に安定化される。しかしながらより最近になって、いわゆる「自己分散できる」または「自己分散する」顔料(本明細書では以下「SDP」)が開発された。その名称が暗示するように、SDPは分散剤なしに水、または水性ビヒクル中に分散できる。このように、顔料は、自己分散するための表面処理によって(例えば、その開示がまるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される、国際公開第01/94476号パンフレットを参照されたい)、従来のやり方で分散剤での処理によって、または表面処理と分散剤とのある組合せによって分散系に安定化されてもよい。
好ましくは、分散剤が用いられる時、分散剤はランダムまたは構造化ポリマー分散剤である。好ましいランダムポリマーには、アクリルポリマーおよびスチレン−アクリルポリマーが含まれる。AB、BABおよびABCブロックコポリマー、分岐ポリマーおよびグラフトポリマーを含む構造化分散剤が最も好ましい。幾つかの有用な構造化ポリマーは米国特許第5,085,698号明細書、EP−A−0556649号明細書および米国特許第5,231,131号明細書(それらの開示はまるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される)に開示されている。
有用な顔料粒度は典型的には約0.005ミクロン〜約15ミクロンの範囲にある。好ましくは、顔料粒度は約0.005ミクロン〜約5ミクロン、より好ましくは約0.005ミクロン〜約1ミクロン、最も好ましくは約0.005ミクロン〜約0.3ミクロンの範囲であるべきである。
ビヒクル
ビヒクルは任意の好適なビヒクルであることができるが、好ましくは水または水と少なくとも1つの水溶性有機溶剤(共溶剤)との混合物を意味する「水性ビヒクル」である。好適な混合物の選択は、所望の表面張力および粘度、選択された着色剤、インクの乾燥時間、およびインクが印刷される基材のタイプなどの、具体的用途の要件に依存する。選択されてもよい水溶性有機溶剤の代表的な例は、米国特許第5,085,698号明細書(その開示はまるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される)に開示されている。
水と水溶性溶剤との混合物が使用される場合、水性ビヒクルは典型的には約30%〜約95%水を含有し、残り(すなわち、約70%〜約5%)は水溶性溶剤である。好ましい組成物は、水性ビヒクルの総重量を基準にして約60%〜約95%の水を含有する。
水性ビヒクルをベースにするインクは、界面活性剤またはグリコールエーテルおよび1,2−アルカンジオールなどの浸透剤を含めることによって速浸透性(速乾性)であるようにすることができる。グリコールエーテルには、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、1−メチル−1−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル、およびジプロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテルが含まれる。1,2−アルカンジオールは好ましくは1,2−C4〜6アルカンジオール、最も好ましくは1,2−ヘキサンジオールである。好適な界面活性剤には、エトキシル化アセチレンジオール(例えばAir Products製のSurfynols(登録商標)シリーズ)、エトキシル化第一アルコール(例えばShell製のNeodol(登録商標)シリーズ)およびエトキシル化第二アルコール(例えばUnion Carbide製のTergitol(登録商標)シリーズ)、スルホスクシネート(例えばCytec製のAeorsol(登録商標)シリーズ)、オルガノシリコーン(例えばWitco製のSilwet(登録商標)シリーズ)ならびにフルオロ界面活性剤(例えばDuPont製のZonyl(登録商標)シリーズ)が含まれる。
添加されるグリコールエーテルおよび1,2−アルカンジオールの量は、適切に決定されなければならないが、インクの総重量を基準にして、典型的には約1〜約15重量%、より典型的には約2〜約10重量%の範囲にある。界面活性剤は、インクの総重量を基準にして、典型的には約0.01〜約5%、好ましくは約0.2〜約2%の量で使用されてもよい。
「非水性ビヒクル」は、その溶剤が極性および/または非極性であり得る、非水性溶剤またはかかる溶剤の混合物から実質的になるビヒクルを意味する。極性溶剤の例には、アルコール、エステル、ケトンおよびエーテル、特に、モノ−、ジ−およびトリ−プロピレングリコールのモノメチルエーテルならびにエチレン、ジエチレンおよびトリエチレングリコールのモノ−n−ブチルエーテルなどのグリコールおよびポリグリコールのモノ−およびジ−アルキルエーテルが挙げられる。非極性溶剤の例には、少なくとも6個の炭素原子を有する脂肪族および芳香族炭化水素、ならびに精油所蒸留製品および副産物をはじめとするそれらの混合物が挙げられる。溶剤はまた、部分的に、または完全に、UV光の適用時に硬化する(UV硬化性)溶剤などの重合性溶剤を含んでいてもよい。
水が非水性ビヒクルに意図的に全く加えられない時でさえ、幾らかの付随的な水が調合物に持ち込まれるかもしれないが、一般にこれは約2〜4%以下であろう。定義によれば、本発明の非水性インクは、非水性ビヒクルの総重量を基準にして約10重量%以下、好ましくは約5重量%以下の水を有するであろう。
他の成分
他の成分は、かかる他の成分がインクの安定性およびジェット可能性を妨げない程度までインクジェットインク中へ調合されてもよく、それは通常の実験で容易に決定されるかもしれない。かかる他の成分は一般的な意味で当該技術ではよく知られている。
ポリマーが耐久性を向上させるためにインクに添加されてもよい。該ポリマーはビヒクルに可溶であるまたは分散させることができ(例えば「エマルジョンポリマー」または「ラテックス」)、イオン性または非イオン性であることができる。有用なクラスのポリマーには、アクリル、スチレン−アクリルおよびポリウレタンが含まれる。
殺生物剤が微生物の増殖を抑えるために使用されてもよい。
エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、イミノ二酢酸(IDA)、エチレンジアミン−ジ(o−ヒドロキシフェニル酢酸)(EDDHA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、トランス−1,2−シクロヘキサンジアミン四酢酸(CyDTA)、ジエチレントリアミン−N,N,N’,N”,N”−五酢酸(DTPA)、およびグリコールエーテルジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸(GEDTA)、ならびにそれらの塩などの金属イオン封鎖(キレート)剤の包含は、例えば、重金属不純物の悪影響をなくすために有利であるかもしれない。
成分の割合
上に概略記載されたような、および当業者によって一般に認められるような、所望のインク特性を達成するために上記の成分を組み合わせて様々な割合および組合せのインクを製造することができる。幾つかの実験が特定の最終用途向けのインクを最適化するために必要であるかもしれないが、かかる最適化は一般に当業者の技術の範囲内である。
例えば、インク中のビヒクルの量は、水性であろうと非水性であろうと、典型的には、インクの総重量を基準にして、約70重量%〜約99.8重量%、好ましくは約80重量%〜約99.8重量%の範囲内にある。
着色インクでは、着色剤は一般に、インクの総重量を基準にして、約12重量%以下の量で、より典型的には約1重量%〜約9重量%の範囲で存在するであろう。分散剤は、不溶性着色剤の安定化のために必要とされる場合、着色剤の量を基準にしたレベルで用いられ、通常重量比で表される。一般に、分散剤は約1:3〜約4:1の範囲の顔料対分散剤重量比で用いられる。
他の成分(添加剤)は、存在する場合、一般にインクの総重量を基準にして約15重量%未満を含む。界面活性剤は、添加される場合、一般にインクの総重量を基準にして約0.2〜約3重量%の範囲にある。ポリマー定着剤以外のポリマーは、必要に応じて添加することができるが、一般にインクの総重量を基準にして約15重量%未満であろう。
インク特性
落下速度、小滴の分離長さ、滴径および流れ安定性は、インクの表面張力および粘度によって大きく影響される。インクジェットインクは典型的には25℃で約20ダイン/cm〜約70ダイン/cmの範囲の表面張力を有する。粘度は25℃で30cPほどに高いことができるが、典型的には幾分より低い(30cP以下である)。インクは、噴出条件およびプリントヘッドデザインに合わせられている物理的特性を有する。インクは、インクジェット装置で有意な程度まで詰まらないように長期にわたって優れた貯蔵安定性を有するべきである。さらに、インクは、それが接触するインクジェット印刷装置の部品を腐食すべきでなく、かつ、それは本質的に無臭で、無毒であるべきである。
任意の特定の粘度範囲またはプリントヘッドに限定されないが、本発明で考慮される塗布はより低い粘度のインクを一般に必要とするであろう。このようにインクの粘度(25℃での)は約7cps未満、約5cps未満、約3.5cps未満であることができる。
インクセット
用語「インクセット」は、ジェットするためにインクジェットプリンターに装着される流体すべてを意味する。これらの流体には、上に言及される少なくとも4つの着色インクが含まれる。例えば、印刷された画像の耐摩耗性および/また光沢を高めるために着色インクのすべての後に塗布されるであろう耐久性または光沢強化成分を含有する追加の無色インク(「トップコート」)などの他のインク(または流体)もまた存在することができよう。別のタイプのかかる流体は、それらの開示がまるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される、米国仮特許出願第60/533068号明細書(2003年12月29日出願)の優先権を主張する、本願と所有権者を同じくする米国特許出願第11/013128号明細書(2004年12月15日出願)に開示されているような、(好ましくは無色の)定着剤流体である。
本明細書に規定されるインクセットは、赤、緑および青色から選択される二次色である少なくとも1つのインクを含む。これらの赤、緑および青色インクの任意の1つまたはすべてが、一次(CYM)顔料着色剤の混合物である着色剤を含む(そして好ましくは)含むことができる。通常、インクセットは一次色、CYMのインクを含むであろうし、そして赤、緑および青色インク中の着色剤がCYM顔料の混合物を含んでなる場合、一次色に使用されるものと同じCYM顔料を混合二次色に使用することが有利である。
一次および二次色の6色インクセット、CYMRGBは、
PB15:3および/またはPB15:4の1つまたは任意の組合せから選択された着色剤入りシアンインク、
PR122入りマゼンタインク、
PY74、95、110、128および155の1つまたは任意の組合せから選択された着色剤入り黄色インク、
PO34、PR149、PR177、PR178およびPR264の1つまたは任意の組合せから選択された着色剤入り赤色インク、
PG36入り緑色インク、ならびに
PB60およびPV23の1つまたは任意の組合せから選択された着色剤入り青色インク
を含むことができる。
6色セット中のRGBインクの任意のものまたはすべてが、本明細書で前述したようなCYM顔料の混合物である着色剤を含むことができる。
赤色インクは、少なくとも1つのマゼンタ顔料、好ましくはPR122と、PY74、PY95、PY110、PY128およびPY155からなる群から好ましくは選択された少なくとも1つのイエロー顔料とを含む混合M/Y着色剤を含むことができる。
緑色インクは、PB15:3およびPB15:4からなる群から好ましくは選択された少なくとも1つのシアン顔料と、PY74、PY95、PY110、PY128およびPY155からなる群から好ましくは選択された少なくとも1つのイエロー顔料とを含む混合C/Y着色剤を含むことができる。
青色インクは、少なくとも1つのマゼンタ顔料、好ましくはPR122と、PB15:3およびPB15:4からなる群から選択された少なくとも1つのシアン顔料とを含む混合M/C着色剤を含むことができる。
いかなるインクセットも、顔料ベースの黒色インク、特にカーボンブラック顔料を含む黒色インクをさらに含むことができる。
インクセットのインクのそれぞれは個々に、ビヒクル、好ましくは水性ビヒクル、適切な着色剤および任意の添加剤を成分割合で含み、上記のような特性を有する。
プリンター
本発明のインクセットは、ジェットされたインクの体積を減らすために有利であり、それ故、インクすべてをワンパスで塗布するインクジェットプリンターによる塗布に特に好適である。かかるプリンターは、例えば、所定の位置に固定されているプリントヘッド・アレイ(固定アレイ)を装備したものであることができる。
プリンターは、例えば、米国特許第6,443,555号明細書(その開示はまるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される)に記載されているものに類似であることができる。かかるプリンター用のプリントヘッドは、例えば、米国特許第6,426,014号明細書および米国特許出願公開第2002/0033863号明細書(それらの開示もまたまるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される)に記載されているものであることができる。インクジェットプリンターはデジタルデータ信号に応答する。
固定アレイプリンターは一般に、少なくとも約600dpi、好ましくは少なくとも約1200dpi、より好ましくは少なくとも約1600dpiを印刷することができるであろう。印刷は好ましくはワンパスで行われ、こうしてプリントヘッドは、印刷ゾーンによって基材のワンパスで規定dpiを達成するように配置構成される。
印刷ゾーンの幅は、印刷をワンパスで迅速に行うことができるように、印刷されるべき区域の幅と同じくらい少なくとも幅広い。従って、この種のプリントヘッドはページ幅アレイまたは全幅アレイと一般に言われる。いわゆる「SOHO」(小さなオフィス、ホームオフィス)および「ネットワーク」印刷のために、印刷ゾーンの幅は少なくとも、例えばA4サイズ紙および/または手紙サイズ(8.5×11インチ)紙などの標準紙のような幅である。いわゆる「幅広フォーマット」印刷のために、印刷ゾーンは好ましくは少なくとも約36インチ幅であり、ロールから供給される媒体を受け入れることができる。
プリントヘッドから噴出されたインク小滴は任意の好適な体積のものであることができるが、好ましくは小滴は約10pL未満であり、より好ましくは約1〜約5pL、さらにより好ましくは約1〜約2pLの範囲にある。
基材
本発明での使用に好適な基材は、当業者に公知の任意の有用な基材であることができる。例えば、基材は、一般の電子写真複写紙などの普通紙であることができる。基材はまた、マイクロポーラスペ−パー、ポリマー被覆紙および該2つのハイブリッドなどの特殊メディアであることもできる。基材は塩化ビニルおよびポリエステルなどのポリマーフィルムであることができる。ポリマーフィルムは標識、掲示板およびバナーなどの幅広フォーマット用途で特に有用である。基材は、スパンボンドポリオレフィン(例えばTyvek(登録商標)、DuPont Co.)などの不織布であることができる。基材はまた、絹、コットン、ナイロンおよびポリエステルなどの織布であることもできる。
構造化ポリマーを分散剤として用いた。分散剤Aはメタクリル酸ベンジルとメタクリル酸とのブロックコポリマー(13//10)であった。分散剤Bは、POEAがアクリル酸フェノキシエチルを意味し、ETEGMAがエトキシトリエチレングリコールメタクリレートを意味する、POEA−g−ETEGMA/メタクリル酸(66−g−4/30)のグラフトコポリマーであった。模範的な調製方法は、米国特許第6,742,869号明細書(その開示はまるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される)に「分散剤1」および「分散剤2」の見出しで記載されている。
シアン分散系1
PB15:4を、KOHで中和した分散剤Aと共に(1.5の顔料/分散剤重量比)2ロールミルで粉砕した。生じたチップを水中へ落として15重量%顔料の濃厚な分散系を製造した。
シアン分散系2
水中9.9重量%顔料のCabot Corporationから入手した自己分散シアン顔料分散系(Cab−o−Jet 250C)。
マゼンタ分散系1
PR122を、KOHで中和した分散剤Aと共に(1.5の顔料/分散剤重量比)2ロールミルで粉砕した。生じたチップを水中へ落として15重量%顔料の濃厚な分散系を製造した。
マゼンタ分散系2
水中9.7重量%顔料のCabot Corporationから入手した自己分散マゼンタ顔料分散系(Cab−o−Jet 260M)。
イエロー分散系1
PY128を、KOHで中和した分散剤Aと共に(1.22の顔料/分散剤重量比)2ロールミルで粉砕した。生じたチップを水中へ落として15重量%顔料の濃厚な分散系を製造した。
イエロー分散系2
水中10.2重量%顔料のCabot Corporationから入手した自己分散イエロー顔料分散系(Cab−o−Jet 270Y)。
レッド分散系
PR149を、KOHで中和した分散剤Aと共に(1.5の顔料/分散剤重量比)2ロールミルで粉砕した。生じたチップを水中へ落として15重量%顔料の濃厚な分散系を製造した。
グリーン分散系
PG36を、KOHで中和した分散剤Bと共に(1.5の顔料/分散剤重量比)メディアミルで粉砕した。生じたスラリーを水で希釈して15重量%顔料の濃厚な分散系を製造した。
ブルー分散系
PB60を、KOHで中和した分散剤Aと共に(4.0の顔料/分散剤重量比)2ロールミルで粉砕した。生じたチップを水中へ落として15重量%顔料の濃厚な分散系を製造した。
インクの調製
インクを次の配合表に従って調製した。成分を一緒に混合し、濾過した。水は脱イオンした。Surfynol(登録商標)465はAir Products Corp(Allentown,PA,USA)製の界面活性剤である。Proxel(登録商標)GXLはAvecia(Wilmington,DE,USA)製の殺生物剤である。割合は、特に明記しない限り、インクの総重量を基準にするパーセント重量である。
Figure 2008504399
Figure 2008504399
Figure 2008504399
Figure 2008504399
インクR1レシピを用いて追加の赤色インクを、顔料濃度を調節することによって製造した。インクR2を2重量%顔料で、インクR3を3重量%顔料で、インクR4を4重量%顔料で、インクR5を5重量%顔料で、インクR6を6重量%顔料で、そしてインクR7を7重量%顔料で製造した。
Figure 2008504399
インクB1レシピを用いて追加の青色インクを、顔料濃度を調節することによって製造した。インクB2を2重量%顔料で、インクB3を3重量%顔料で、インクB4を4重量%顔料で、インクB5を5重量%顔料で、インクB6を6重量%顔料で、そしてインクB7を7重量%顔料で製造した。
Figure 2008504399
インクG1レシピを用いて追加の緑色インクを、顔料濃度を調節することによって製造した。インクG2を2重量%顔料で、インクG3を3重量%顔料で、インクG4を4重量%顔料で、インクG5を5重量%顔料で、インクG6を7重量%顔料で、そしてインクG7を8重量%顔料で製造した。
Figure 2008504399
測定
インクを、特に明記しない限り、Canon i550プリンターを用いてEpson Premium Glossy Photo Paperへ印刷した。色値は、Greytag−Macbeth Spectrolino分光計を用いて測定した。
色域体積は、その開示がまるで完全に記載されているかのようにあらゆる目的のために本明細書に参照により援用される、本願と所有権者を同じくする米国特許出願公開第2004/0100643号明細書に記載された方法に従って計算した。体積はL***の千単位で報告する。
実施例1
混合M/Y顔料赤色インクR8〜R11の印刷サンプルを、レッド顔料入り赤色インク、インクR1、およびインクY3とインクM3各100%とを印刷することによって作った複合赤色と比較する。各ケースで、面積当たりの全顔料は同じ(8%)である。
Figure 2008504399
混合M/Y顔料赤色インクR8〜R11は、匹敵する彩度でより高い光学密度およびより低いL*値を提供するのに有利である。
実施例2
混合C/M顔料青色インクB8〜B11の印刷サンプルを、ブルー顔料入り青色インク、インクB1、およびインクCY3とインクM3各100%とを印刷することによって作った複合青色と比較する。各ケースで、面積当たりの全顔料は同じ(8%)である。
Figure 2008504399
混合C/M顔料青色インクB8〜B11は、匹敵する彩度でより高い光学密度およびより低いL*値を提供するのに有利である。
実施例3
混合C/Y顔料緑色インクG8〜G11の印刷サンプルを、グリーン顔料入り緑色インク、インクG1、およびインクCY3とインクY3各100%とを印刷することによって作った複合緑色と比較する。各ケースで、面積当たりの全顔料は同じ(8%)である。
Figure 2008504399
混合C/Y顔料緑色インクG8〜G11は、匹敵する彩度でより高い光学密度およびより低いL*値を提供するのに有利である。
実施例4
DOIおよび光沢への顔料濃度の影響を次の表にまとめる。
Figure 2008504399
Figure 2008504399
使用したインクは青色インクB2〜B7およびB1、緑色インクG2〜G5、G1およびG6〜G7、赤色インクR2〜8およびR1、シアンインクCY1〜CY3、マゼンタインクM1〜M3、ならびに黄色インクY1〜Y3であった。
30以上のDOI値は、それが鋭い明確な反映像を示すので有利である。高い光沢およびDOIの両方が高品質画像にとって重要である。両特性は顔料濃度に関係し、約3〜4%より高い顔料使用量で顕著に低下する。
実施例5
次の表は、様々な顔料濃度のCYMKおよびCYMKRGBインクセットについての色域値をまとめる。
黒色インクを、異なるインクセット間でより良好な比較を提供するために使用されるインクセットに含めた。黒色インクなしでは、色域のための黒値は、使用された異なる色の混合物から得られた。追加色がインクセットに加えられるので、色を混合することから得ることができた黒は従って変化した。この影響を回避し、よりバランスのとれた比較を提供するために、標準の黒色インクを色域体積評価に使用した。黒色インクは、CYM調合物をベースにし、顔料として(3.5重量%)の自己分散カーボンブラックを使用した。
最高の色域は、低(約2〜4%)濃度のCMYおよび高(約4〜9%)濃度のRGBで得られた。高濃度のRGBは暗い有彩色を生み出した。より低濃度のCおよびMは魅力的なより明るい色調を可能にした。これは、光沢およびDOIが要因ではない普通紙への印刷にとって良好な組合せであった。
最良の光沢およびDOIは、より低い顔料使用量で得られた。このように、写真印刷などの用途向けには、すべてのインクでの顔料使用量が約4%未満であるCYMRGBインクセットが、(CYMKセットと比較して)色域を犠牲にすることなく良好な光沢およびDOIを可能にした。
Figure 2008504399

Claims (20)

  1. 顔料着色剤およびビヒクルを含み、かつ、赤、緑および青からなる群から選択された色を有する着色インクジェットインクであって、
    (a)前記着色インクジェットインクが赤色である場合、前記顔料着色剤が少なくとも1つのマゼンタ顔料と少なくとも1つのイエロー顔料との混合物を含み、
    (b)前記着色インクジェットインクが緑色である場合、前記顔料着色剤が少なくとも1つのシアン顔料と少なくとも1つのイエロー顔料との混合物を含み、そして
    (c)前記着色インクジェットインクが青色である場合、前記顔料着色剤が少なくとも1つのマゼンタ顔料と少なくとも1つのシアン顔料との混合物を含む
    ことを特徴とするインクジェットインク。
  2. 前記インク中に存在する顔料着色剤の総量が前記インクの総重量を基準にして少なくとも約1重量%であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットインク。
  3. (a)前記インクが赤色であり、そしてM:Yの重量比が約2:1〜約1:2である、または
    (b)前記インクが緑色であり、そしてC:Yの重量比が約2:1〜約1:2である、または
    (c)前記インクが青色であり、そしてM:Cの重量比が約2:1〜約1:2である
    ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェットインク。
  4. 前記インクが赤色であり、前記少なくとも1つのマゼンタ顔料がPR122およびPR202からなる群から選択され、そして前記少なくとも1つのイエロー顔料がPY74、PY95、PY110、PY128およびPY155からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットインク。
  5. 前記インクが緑色であり、前記少なくとも1つのシアン顔料がPB15:3およびPB15:4からなる群から選択され、そして前記少なくとも1つのイエロー顔料がPY74、PY95、PY110、PY128およびPY155からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットインク。
  6. 前記インクが青色であり、前記少なくとも1つのマゼンタ顔料がPR122およびPR202からなる群から選択され、そして前記少なくとも1つのシアン顔料がPB15:3およびPB15:4からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットインク。
  7. 前記ビヒクルが水性ビヒクルであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットインク。
  8. 少なくとも4つの異なる色に着色されたインクを含むインクジェット・インクセットであって、
    前記異なる色に着色されたインクが請求項1〜7のいずれか一項に記載の赤、緑または青色インクであることを特徴とするインクセット。
  9. 少なくとも1つのインクがマゼンタ顔料を含む顔料入りマゼンタインクであり、少なくとも1つのインクがイエロー顔料を含む顔料入り黄色インクであり、そして少なくとも1つのインクがシアン顔料を含む顔料入りシアンインクであることを特徴とする請求項8に記載のインクジェット・インクセット。
  10. 前記赤、緑および/または青色インク中の前記マゼンタ、イエローおよびシアン顔料が、それぞれ、顔料入りマゼンタインク、顔料入り黄色インクおよび顔料入りシアンインク中と同じものであることを特徴とする請求項9に記載のインクジェット・インクセット。
  11. 顔料入りマゼンタインク、顔料入り黄色インク、顔料入りシアンインク、顔料入り赤色インク、顔料入り緑色インクおよび顔料入り青色インクを含む請求項8に記載のインクジェット・インクセット。
  12. (a)色がシアンであり、約180〜約250の色相角を有し、かつ、第1ビヒクルおよびシアン顔料を含む第1の顔料入りインクジェットインク、
    (b)色が黄であり、約70〜約120の色相角を有し、かつ、第2ビヒクルおよびイエロー顔料を含む第2の顔料入りインクジェットインク、
    (c)色がマゼンタであり、約320〜約10の色相角を有し、かつ、第3ビヒクルおよびマゼンタ顔料を含む第3の顔料入りインクジェットインク、
    (d)色が青であり、約250〜約320の色相角を有し、かつ、第4ビヒクルおよびブルー顔料着色剤を含む第4の顔料入りインクジェットインク、
    (e)色が赤であり、約10〜約70の色相角を有し、かつ、第5ビヒクルおよびレッド顔料着色剤を含む第5の顔料入りインクジェットインク、ならびに
    (f)色が緑であり、約120〜約180の色相角を有し、かつ、第6ビヒクルおよびグリーン顔料着色剤を含む第6の顔料入りインクジェットインク
    を含むインクジェット・インクセット。
  13. 第4、第5または第6の顔料入りインクジェットインクの少なくとも1つ中の前記顔料着色剤が、前記第1の顔料入りインク中のシアン顔料、前記第2の顔料入りインク中のマゼンタ顔料、および前記第3の顔料入りインク中のイエロー顔料からなる群から選択された少なくとも2つの顔料の混合物を含むことを特徴とする請求項12に記載のインクジェット・インクセット。
  14. それぞれのインクの総重量を基準にして、前記第1、第2および第3インクのそれぞれ中の顔料含量が個々に約1.5重量%〜約4重量%であり、そして前記第4、第5および第6インクのそれぞれ中の顔料含量が個々に約4重量%〜約9重量%であることを特徴とする請求項13に記載のインクジェット・インクセット。
  15. 前記第1、第2、第3、第4、第5および第6インクのそれぞれ中の顔料含量が、それぞれのインクの総重量を基準にして個々に約1.5重量%〜約4重量%であることを特徴とする請求項13に記載のインクジェット・インクセット。
  16. (a)前記第1の顔料入りインクジェットインク中のシアン顔料がPB15:3および/またはPB15:4、ならびにそれらの組合せからなる群から選択され、
    (b)前記第2の顔料入りインクジェットインク中のマゼンタ顔料がPR122およびPR202、ならびにそれらの組合せからなる群から選択され、
    (c)前記第3の顔料入りインクジェットインク中のイエロー顔料がPY74、PY95、PY110、PY128およびPY155、ならびにそれらの組合せからなる群から選択され、
    (d)前記第4の顔料入りインクジェットインクがPB60、PV23、シアン−マゼンタ顔料混合物からなる群から選択されたブルー顔料着色剤であって、前記マゼンタ顔料がPR122およびPR202からなる群から選択され、そして前記シアン顔料がPB15:3およびPB15:4、ならびにそれらの組合せからなる群から選択されるブルー顔料着色剤を含んでなり、
    (e)前記第5の顔料入りインクジェットインクがPO34、PR149、PR177、PR178、PR264、イエロー−マゼンタ顔料混合物からなる群から選択されたレッド顔料着色剤であって、前記マゼンタ顔料がPR122およびPR202からなる群から選択され、そして前記イエロー顔料がPY74、PY95、PY110、PY128およびPY155、ならびにそれらの組合せからなる群から選択されるレッド顔料着色剤を含み、
    (f)前記第6の顔料入りインクジェットインクがPG36、およびイエロー−シアン顔料混合物からなる群から選択されたグリーン顔料着色剤であって、前記シアン顔料がPB15:3およびPB15:4からなる群から選択され、そして前記イエロー顔料がPY74、PY95、PY110、PY128およびPY155、ならびにそれらの組合せからなる群から選択されるグリーン顔料着色剤を含む
    ことを特徴とする請求項12または13に記載のインクジェット・インクセット。
  17. 水性顔料ベースの黒色インクである第7インクをさらに含む請求項12に記載のインクジェット・インクセット。
  18. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のインクジェットインク、または請求項8〜17のいずれか一項に記載のインクジェット・インクセットを装着したインクジェットプリンター。
  19. ページ幅プリントヘッド・アレイを装備した、請求項18に記載のインクジェットプリンター。
  20. (a)デジタルデータ信号に応答するインクジェットプリンターを提供する工程と、
    (b)印刷されるべき基材を前記プリンターに装着する工程と、
    (c)請求項1〜7のいずれか一項に記載のインクジェットインク、または請求項8〜17のいずれか一項に記載のインクジェット・インクセットを前記プリンターに装着する工程と、
    (d)前記デジタルデータ信号に応答して前記インクジェットインクを用いて前記基材へ印刷する工程と
    を含む、基材へのインクジェット印刷方法。
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