JP2009510210A - インクジェット印刷 - Google Patents

Abstract

サーマルインクジェット印刷に適した単相水性組成物は、少なくとも２つの硬化性オリゴマーを含む硬化性物質の混合物と、１つ以上の前記硬化性物質用共溶媒とを含有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット印刷、特にサーマルインクジェット印刷に関し、サーマルインクジェット印刷に適した組成物に関係する。

インクジェット印刷プロセスは、２つの主なタイプに分けられる。すなわち、連続プロセスとドロップ・オン・デマンド（ＤＯＤ）プロセスである。連続プロセスは、導電性インクを用い、荷電されたインクの液滴の流れを作り、液滴の流れは、電場によって被印刷物上の適切な位置へ曲げられる。ＤＯＤプロセスでは、インクの個々の液滴が、（圧電インクジェット印刷では）圧電性アクチュエータにより、または（サーマルインクジェット印刷、またバブルジェット印刷としても知られている印刷では）インクを温めてバブルを形成することにより、プリントヘッドのノズルから射出される。サーマルインクジェット印刷は、圧電インクジェット印刷に対し、プリンタやプリントヘッドが低コストである点および印刷プロセスがより高い解像度で行える点で有利である。

インクジェット用インクは、下記を含め多くの要求を満たさなければならない。
・ 粘性が適度でなければならない。ＤＯＤ用インクでは、圧電印刷よりサーマル印刷に対してより大きな制限があり、一般的にインクは、サーマルインクジェット印刷されるためには、プリントヘッドの運転温度（典型的には４０〜５０℃）で約４ｍＰａ・ｓより低い粘性を有し、このことは一般的に室温（２５℃）では６．５ｍＰａ・ｓより低い粘性と同等である。この明細書では、特に指定しない限り、粘性の値はすべて２５℃のものである。
・ インクは、容認できないレベルの印刷ノズルの目詰まりや閉塞を引き起こしてはならない。
・ インクは、プリントヘッドの作動寿命中に容認できないレベルまで、サーマルインクジェット印刷ヘッドの吐出ヒータに堆積（「コゲーション（ｋｏｇａｔｉｏｎ）」として知られるプロセス）してはならない。
・ インクは、原料が沈殿したり凝固したりすることなく、貯蔵中に安定していなければならない。
・ 印刷結果は、使用される分野に応じた所望の特性を満足しなければならず、関連するファクタの候補としては、耐水性、引っかき抵抗性、耐久性、収縮がないこと、クラックが生じないこと、柔軟性、光学濃度（カラーインクに対して）、沈着の均一性などが含まれる。

硬化性ＤＯＤインクは知られている。硬化性ＤＯＤインクは典型的には、適当な条件、典型的には紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）あるいは熱などに反応して硬化する１つ以上のモノマーなどを含有する。

米国特許第５，６２３，００１号（サイテックス社、Ｓｃｉｔｅｘ）は、水分（２０〜７５％）と、水混和性ＵＶ硬化性モノマーおよび／または、たとえばアクリル材料などのオリゴマー（２０〜６０％）とを含有するＵＶ硬化性ＤＯＤインクジェット用インクを開示し、特に圧電印刷用である。該文献では、サーマルインクジェット印刷については言及しておらず、サーマルインクジェット印刷に適した６．５ｍPa・ｓの粘性を有するインクの製造方法を教示せず、コゲーションの防止方法についても教示していない。

米国特許第５，９５２，４０１号（キャノン社）は、硬化性モノマーを用いた、圧電およびバブルジェット印刷用硬化性水性インクを開示する。該文献では、硬化性物質により生ずるコゲーションの防止については取り組んでいない。

米国特許第６，２９４，５９２号（ＢＡＳＦ社）は、ＵＶ硬化性ポリウレタンの分散によって実証された硬化性インクジェット用インクを開示する。該文献では、粘性やコゲーションを防止する問題については取り組んでいない。

硬化性モノマーやオリゴマーは、水への溶解性、混和性が限定される傾向があり、サーマルインクジェット印刷用に使用できる十分に低い粘性（６．５ｍＰａ・ｓより低い）を有し、望ましくない相分離をせず、容認できないレベルのコゲーションを生ぜず、また、適切で有用な性質の印刷物を製造する水溶性インクを製造するのに、本質的な実用上の困難性を生ずる。

本発明者らは、注意深く選定した硬化性物質の混合物を、硬化性物質用の水と混合可能な溶媒（共溶媒という）と共に使用することにより、インクジェット印刷に適した低粘性の組成物を製造できることを見出した。また、本発明者らは、コゲーションを防止しあるいは低減するのに効果的な種々の物質（本書では抗コゲーション剤という）を見出した。

一局面において、本発明は、少なくとも２つの硬化性オリゴマーを含む混合物と、１つ以上の硬化性物質用の共溶媒とを含有する、サーマルインクジェット印刷に適した単相水性組成物を提供する。

その組成物はサーマルインクジェット印刷に適し、よって、一般的に６．５ｍＰａ・ｓ（２５℃における）より低い粘性を有する。

用語「単相」は、水および共溶媒に溶解しあるいはそれらと完全に混合し、硬化性物質が完全に溶解された状態を意味するのに用いられる。相分離や沈殿は生じない。それにもかかわらず、単相組成物は、固体の他の物質を搬送することが出来、所望の用途での特性を達成する。たとえば、顔料の微細粒子は、従来通りに、分散して搬送され、色を与える。

硬化性物質は、印刷後、ＵＶ、熱あるいは赤外線などの適切な硬化刺激に晒されて（適切な反応開始剤が使われて）硬化により固まり、普通はフィルム形状で印刷物質を形成する。

２つのオリゴマーは、同種の物質の異なったグレードからよりも異なった化学的分類からで、たとえば、異なった鎖長、分子量などを有して、化学的に区別できるのが好ましい。

硬化性オリゴマーは、１つ以上のアルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパンを含むのが好ましい。これらは組成物の重量に対し、１〜１０重量％、好ましくは３〜６重量％の範囲の総量で存在するのが適当である。

硬化性オリゴマーは、１つ以上のポリアルケンアクリル酸グリコールを含むのが好ましい。これらは組成物の重量に対し、３〜１５重量％、好ましくは４〜１０重量％の範囲の総量で存在するのが適当である。

少なくとも１つのアルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパンと少なくとも１つのポリアルケンアクリル酸グリコールの混合物を用いることで、よい結果が得られた。第１級のオリゴマーは、適度な水溶性を有し、たとえば固さや耐水性などの点でよい品質の印刷フィルムを生成するが、比較的高い粘性を有している。第２級のオリゴマーは、より高い水溶性とより低い粘性を有するが、かなり柔らかく、より水の影響を受けやすいフィルムを生成する。２つの級のオリゴマーの混合物を用いることで、よく全体的にバランスの取れた品質が得られる。

アルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパン・オリゴマーは、アクリレート、メタクリレート、および、ジ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリレート等を含む多官能性（メタ）アクリレートをも含む。官能性の数は、より大きな官能性の物質では、より大きな収縮、より大きな耐水性／耐薬品性、およびより高い耐久性を有するフィルムを生成し、出来上がった硬化したフィルムの品質に影響する。より大きな官能性は、また、速い硬化反応を提供し、官能基が１〜２の材料は通常ゆっくりと硬化／重合し、かなり多くの割合の開始剤と硬化条件下に長時間晒される必要がある。官能性がとくに大きな（５以上）の物質のいくつかの欠点は、粘性が高いことと、収縮が大きく、柔軟性に乏しいフィルムが生成されることである。４官能性の物質は、架橋結合密度、および耐薬品性および印刷フィルムの引っかき抵抗性が向上するが、粘性が高く、よって控えめに（典型的には１〜２重量％）使わなければならない。

アルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパン・オリゴマーは、大きな水溶性を有するので、一般的に好ましいエトキシ化オリゴマーとエトキシ化、プロポキシ化等される。アルコキシル化する程度は、オリゴマーの水溶性に、また、出来上がった印刷物の水の影響の受けやすさに影響し、より高いレベルのアルコキシル化は、より水溶性の大きなオリゴマーおよびより水の影響を受けやすい印刷物を生成する。バランスのよい品質のためには、可能ならばエトキシ化のレベルの低い物質少量と組み合わせて、エチレンオキシド２０単位（２０ ＥＯ）を有する物質を用いるのが好ましい。エトキシ化（２０ ＥＯ）トリアクリル酸トリメチロールプロパン（ＴＭＰＴＡ）でよい結果が得られた。この物質は、優れた水溶性、速い硬化反応および低い皮膚刺激性を有し、優れた耐水性、耐溶媒性および脆性のないすなわちよい延性を有する印刷フィルムを生成する。

適切な市販の材料は、サートマー社（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）から販売の次のＵＶ硬化性物質を含む。
ＳＲ４１５（ＥＯ ２０ ＴＭＰＴＡ）、ＣＮ４３５、ＳＲ９０１５（ＥＯ １５ ＴＭＰＴＡ）
この級の有用な多官能性材料はＳＲ４９４（ＥＯ ４ テトラアクリル酸ペンタエリスリトール−ＥＯ ４ ＰＥＴＡ）である。

３．５重量％のＥＯ ２０ ＴＭＰＴＡ（ＳＲ４１５）と１重量％のＥＯ ４ ＰＥＴＡ（ＳＲ４９４）との混合物でよい結果が得られた。

ポリアルケンアクリル酸グリコール・オリゴマーは、アクリレート、メタクリレートおよび、ジ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリレート等を含む多官能性（メタ）アクリレートをも含む。ジアクリレートが今のところ好適である。ジアクリレートに比べてメタクリレートやジメタクリレートは粘性が低い（これは利点である）が、硬化反応が遅い（これは欠点である）。ポリアルケンは、ポリエチレン、ポリプロピレン等でよいが、ポリエチレングリコールが好ましい。よって、今のところ好ましい物質は、ジアクリル酸ポリエチレングリコール（ＰＥＧ ＤＡ）である。ＰＥＧ ＤＡは、異なった分子量を有する異なったグレードの範囲で入手可能である。水溶性、顔料親和性や硬化反応速度などの要素を考慮すると、ＰＥＧ４００ＤＡ（たとえば、サートマー社のＳＲ３４４として）が好適な材料である。ＰＥＧ２００ＤＡ（たとえば、サートマー社のＳＲ２５９）はＰＥＧ４００ＤＡより粘性は低い（低分子量のために）が、水溶性が低く、安定性も低くて貯蔵寿命が短いという欠点がある。ＰＥＧ６００ＤＡ（たとえば、サートマー社のＳＲ６１０）は、完全に水混和性で、とても柔軟な印刷物となる。ＰＥＧ６００ＤＡの欠点は、ＰＥＧ４００ＤＡやＰＥＧ２００ＤＡと比べて、粘性が高く、印刷物がより水の影響を受けやすいということである。

ＰＥＧ４００ＤＡ（ＳＲ３４４）を７重量％含む組成物でよい結果が得られた。

架橋結合密度を上昇させ出来上がったフィルムの反応性と引っかき抵抗性を向上するために、多官能性オリゴマーが、組成物に少量（典型的には１〜２重量％、粘性が高いので４重量％未満）だけオプションとして含まれてもよい。この種の物質の候補としては以下を含む。
・ テトラアクリル酸ペンタエリスリトール（ＰＥＴＡ）（たとえば、サートマー社のＳＲ２９５）。この物質は、高粘性である。また、室温で固体であり、よって、組成物の粘性を著しく増大させ、噴出性に影響を与える。
・ テトラアクリル酸ジメチロールプロパン（ＤＭＰＴＡ）（たとえば、サートマー社のＳＲ３５５）。硬化したフィルムに優れた品質を与えるが、高粘性である。
・ ペンタアクリル酸ジペンタエリスリトール（ＤＰＥＰＡ）（たとえば、サートマー社のＳＲ３９９）。親水性であるが、とても粘性である。印刷フィルムの耐水性を著しく向上するが、組成物の粘性に悪い影響を与える。
・ ＥＯテトラアクリル酸ペンタエリスリトール（ＰＥＴＡ）（たとえば、サートマー社のＳＲ４９４）で、上記で参照。反応性、多官能性、耐薬品性、親水性および粘性の間でよく調和させる。

組成物は、１つ以上の硬化性モノマー材料を含むのが好ましい。これら材料は一般的に低い粘性を有し、組成物の粘性を下げるように作用する。これら材料は硬化性保湿剤として作用し、噴出の安定性や印刷の信頼性に役立ち、ノズルの乾燥を防ぐ。これら材料はオリゴマーと硬化し、フィルムの厚さを増す。オリゴマーと硬化するので、硬化の前後に印刷物から取り除く必要はない。よい結果が得られることが分かったので、Ｎ−ビニルモノマー材料、好ましくはＮ−ビニルアセトアミドを用いるのが好適である。Ｎ−ビニルピロリドン（ＮＶＰ）も使えるが、健康と安全性の理由から避けるほうが好ましい。他の候補としては、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミドがある。Ｎ−アクリロイルモルホリン（これは硬化性でもある）は、Ｎ−ビニルモノマー材料と組み合わせて有用な物質である。Ｎ−ビニルアセトアミドとＮ−アクリロイルモルホリンとの組み合わせは、よい結果をもたらすことが見出された。硬化性モノマー材料は、特にＮ−ビニル材料は、共溶媒としても機能する。Ｎ−ビニルモノマーは、コゲーションを防止あるいは低減するのに驚くほど有益であることが分かり、抗コゲーション剤として機能する。モノマー材料は、組成物の総重量の約４０重量％までの量で用いることができるが、典型的には２５重量％以下のレベルで用いる。

たとえば、５重量％のＮ−ビニルアセトアミドと５重量％のＮ−アクリロイルモルホリンの混合物は、単に共溶媒として機能する他の物質と組み合わせて、よい結果が得られる（以下に議論する）。

種々のＵＶ硬化性物質（素材供給業者から得られる）の粘性の値を下表に示す。

テトラブチル臭化アンモニウム（ＴＢＡＢ）は抗コゲーション剤として効果的であり、組成物の残余と混合可能であることも見出した。この物質は、少量、典型的には５重量％以下で存在するのがよい。３．５重量％のＴＢＡＢを含有する組成物でよい結果が得られた。

したがって、さらなる局面では、本発明はサーマルインクジェット印刷に適した単相水性組成物を提供し、該組成物は、１つ以上の硬化性物質と；硬化性物質用の１つ以上の共溶媒と；Ｎ−ビニルアセトアミド、テトラブチル臭化アンモニウム、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドンおよびこれらの混合物から選択された抗コゲーション剤を含有する。

Ｎ−ビニルアセトアミドとＴＢＡＢの混合物を含有する抗コゲーション剤で、よい結果が得られた。

本発明のこの局面における他の特徴は、本発明の他の局面に関連して別のところで記載するのがよい。

共溶媒は、硬化性物質の溶媒として機能する。共溶媒は、水とよい親和性を有し、低粘性であるのが理想的である。共溶媒は、アルコール、チオール、エーテル等を含む水溶性有機溶媒から選ばれるのが典型である。グリコールエーテルは、水とのよい親和性、低粘性、および高沸点を有するので、共溶媒として上手く機能する。さらに、グリコールエーテルは、保湿剤として機能し、プリントヘッドノズルの乾燥を防止する。エチレングリコールモノブチルエーテル（ＥＧＭＢＥ）は、特に好ましい。共溶媒の候補としての限定的なリストには次のものが含まれる：イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）（これは、よい噴出をする。）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、メトキシプロピルアセテート（ＭＰＡ）（これは低粘性である。）、ジアセトンアルコール（ＤＡＡ）、メトキシプロパノール（ＭｅＯＰｒ）、メチルアルコール、エチルアルコール、乳酸メチル、乳酸エチル、２−ピロリドン、１，４−ブタンジオール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、グリコールエーテル、特にプロピレングリコール・Ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、プロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコール・Ｎ−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコール・Ｎ−ブチルエーテル、プロピレングリコールメチル酢酸エーテル、ジプロピレングリコールメチル酢酸エーテル、プロピレングリコール・Ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコール・Ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコール・Ｎ−ブチルエーテル（またはエチレングリコールモノブチルエーテル（ＥＧＭＢＥ））、ジエチレングリコール・Ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル。

上記のように、ある硬化性モノマーは、たとえばＮ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミドなどのＮ−ビニルモノマー材料と、Ｎ−アクリロイルモルホリンとは、共溶媒として機能する。

本発明のある特定の実施の形態では、組成物は、モノマー材料としても機能するわけではない共溶媒を含む。そのような共溶媒は、硬化性モノマー材料と共に用いられる。

本発明の別の特定の実施の形態では、組成物は、モノマー材料としても機能する共溶媒だけを含む。Ｎ−ビニルアセトアミドをモノマーおよび共溶媒として用い、他の共溶媒物質を出来るだけ含まない組成物が、特に興味深い。

好適な局面では、本発明は、サーマルインクジェット印刷に適した単相水性混合物を提供し、該混合物は少なくとも２つの硬化性オリゴマーを含む硬化性物質の混合物と、硬化性物質用の１つ以上の共溶媒とを備え、硬化性オリゴマーにはアルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパンとポリアルケンアクリル酸グリコールを含む。

本発明のさらに好適な局面は、サーマルインクジェット印刷に適した単相水性混合物にあり、該混合物は少なくとも２つの硬化性オリゴマーと少なくとも１つの硬化性モノマーとを含む硬化性物質の混合物と、硬化性物質用の１つ以上の共溶媒とを備え、硬化性オリゴマーにはアルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパンとポリアルケンアクリル酸グリコールを含み、該モノマーはＮ−ビニル化合物を含有する。

この局面では、Ｎ−ビニルアセトアミドはモノマーと共溶媒との両方として機能するのが好ましい。

別の局面では、本発明は、サーマルインクジェット印刷に適した単相水性混合物を提供し、該混合物は少なくとも２つの硬化性オリゴマーと硬化性Ｎ−ビニルモノマーとを含む硬化性物質の混合物と、硬化性物質用の非硬化性の共溶媒とを含有する。

非硬化性の共溶媒の例としては、上記のように、ＥＧＭＢＥ、ＮＭＰ、ＩＰＡ等がある。

物質の混合物は、共溶媒として用いられる。ある好適な共溶媒は、Ｎ−アクリロイルモルホリン（これは、硬化性であり、高沸点で適度の粘性を有する）とエチレングリコールモノブチルエーテルとの混合物を含有する。Ｎ−アクリロイルモルホリンは、組成物の重量の５％の量で存在するのが都合がよく、ＥＧＭＢＥは組成物の重量の約１６％を構成する。

共溶媒は、典型的には組成物の全重量の１５〜３０重量％の範囲の量で存在する。

組成物は、オプションとして、濡れ性を向上するために少量（いわば１重量％まで）の界面活性剤を含む。適切な界面活性剤は、組成物が印刷される被印刷物を考慮して選定される。適切な界面活性剤は以下のものを含む。

たとえばＦＣ４４３０やＦＣ４４３２などのフッ素系界面活性剤で、たとえば０．２重量％の量のものが、現在のところ好適である。

組成物は、典型的には、硬化性物質に適した適切な開始剤、たとえば熱開始剤、光開始剤などを含む。適切な開始剤は、適当なレベルの使用（典型的には約５重量％未満）で、当業者に周知である。光開始剤の例としては、イルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ）２９５９、イルガキュア１８４、６５１、１２７、１８００、８１９（チバ社、Ｃｈｉｂａ）、ダロキュア（Ｄａｒｏｃｕｒｅ）１１７３等がある（イルガキュアとダロキュアは登録商標）。熱開始剤の例としては、和光ケミカル社から販売のＶＡ０４４（２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］二塩酸塩）、ＶＡ０５７（２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシエチル）−２−メチル−プロピオンアミジン］がある。硬化性物質のあるものは、開始剤の存在なしで、たとえば電子ビームに晒されることに応答して硬化する（電子ビーム硬化として知られている）。

組成物は、また水分を、通常は少なくとも約３５重量％、より典型的には少なくとも約４５重量％以上の量で含む。

組成物は、たとえばメチルハイドロキノンなどの、任意的な安定剤を含んでもよい。

組成物は、たとえば被印刷物上の透明コーティングまたは層またはフィルムを印刷するのに用いられる。あるいは、組成物は、たとえば、文字や画像の印刷用に周知の方法で溶液中の染料や分散した顔料を搬送するなどの、媒体として用いられる。たとえば、黒文字や画像を印刷するためには、アクリジェット（ＡｃｒｙＪｅｔ）１７０（ローム・アンド・ハース社；Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ）、ホスタジェット（Ｈｏｓｔａｊｅｔ）（クラリアント社；Ｃｌａｒｉａｎｔ）、キャブ・オー・ジェット（Ｃａｂ−Ｏ−Ｊｅｔ）３００およびキャブ・オー・ジェット２００（キャボット社；Ｃａｂｏｔ Ｃｒｏｐ．）などのカーボンブラックの水分散液を用いるのは適している。分散用に、キャブ・オー・ジェット２００は顔料表面にスルホン酸基を有し、キャブ・オー・ジェット３００は顔料表面にカルボン酸基を有する。アクリジェット、ＨｏｓｔａｊｅｔおよびＣａｂ−Ｏ−Ｊｅｔは登録商標である。

インクを印刷用の従来のおよび任意的な成分のさらなる詳細と、それらの使用は、たとえば米国特許第６，２９４，５９２号にある。

本発明による組成物は、従来の方法で、サーマルインクジェットプリンタを使って、用いられる。組成物は、所望の被印刷物上に印刷され、たとえばＵＶ光や熱などに晒されるなど、硬化性物質の性質により適切な硬化状況に晒される。たとえばマイクロ波への照射を用いるなど、乾燥工程も要求される。ＵＶ硬化性物質では、乾燥工程により耐濡れ性や耐久性の向上したフィルムを生成することが分かったので、たとえば赤外線源への露出など、短い乾燥工程は硬化を行うのに有利であることが分かった。

組成物は、種々の被印刷物上に印刷され、金属やプラスチック（たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、低密度（ＬＤ）ポリエチレン、配向ポリスチレン、高密度（ＨＤ）ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート、ポリイミドフィルム、等）などの、非多孔性あるいはセミ多孔性の被印刷物との特有の使用を見出した。

非多孔性の被印刷物の取り扱いが困難であっても、本発明は速乾性で耐久性の高い高品質の印刷を生成する組成物を提供する。特に、出来上がった印刷は、優れた引っかき抵抗性、耐水性、柔軟性ならびに光学濃度（カラーインク用）の要求を満たす。この組成物は、非多孔性被印刷物への産業用印刷で特に用途を見出す。

本発明を説明のために、以下の実施例で、添付の図面を参照して、さらに説明する。

実施例においては、特に断らない限り、数量はすべて重量％である。

規定の材料を混合して、以下のＵＶ硬化性インク処方が作られた。

すべてのインクは、分散した顔料を搬送する、単相水性組成物の形であった。

粘性は、ブルックフィールド（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ）ＤＶ−II＋粘度計を用い、２５℃の温度で６０ｒｐｍの回転速度で動かして測定した。簡潔に、１７．５ｍｌのインク組成物をチャンバーに移し、次に適切なスピンドルをチャンバー内に下げて、温度が安定するまで放置した。測定は、再現性のある粘性指示値が得られるまで、３０、６０、１２０および３００秒ごとに行われた。

組成物を、ＨＰ４５Ａカートリッジ（４３ｍｌのインク容量）を用いて、ボルク（Ｗｏｌｋｅ）（登録商標）プリンタから６００×６００ｄｐｉで異なる被印刷物のある範囲に印刷した。印刷物は、毎分３０ｍの線速度で赤外線ランプとＵＶシステムの下をコンベア輸送され、１秒間赤外線ランプ（３００ワット球）に晒すことによる予硬化・加熱／乾燥工程を経て、「Ｈ」バルブ付き５００ワット・フュージョン・ライト・ハマー（５００ Ｗａｔｔ Ｆｕｓｉｏｎ Ｌｉｇｈｔ Ｈａｍｍｅｒ）６システムからのＵＶに晒されて硬化した（Ｆｕｓｉｏｎ Ｌｉｇｈｔ Ｈａｍｍｅｒは登録商標）。

噴出信頼性は、プリンターカートリッジの寿命を通じて定期的な間隔で印刷の品質を観察することにより評価した。印刷の品質が低下する前に、製品は、少なくともカートリッジのインクのすべてを噴出できるのがよい。耐濡れ性は、濡れた布で拭き、印刷のインクの減少を調べて評価した。噴出信頼性と耐濡れ性は、１から５のスケールで評価した。実用的に使用する組成物としては、噴出信頼性は少なくとも評価４であるのがよい。耐濡れ性が重要な用途では、組成物は少なくとも耐濡れ性の評価４であるのが好ましいが、耐濡れ性が重要でない用途もある。

図１と図２は、それぞれインク処方Ｈ１７とＨ４５ｂのインクで印刷した後のプリントヘッドを示す。Ｈ１７インクでは、かなりの量の沈殿が観察され、噴出信頼性１の理由となった。この性能は、抗コゲーション剤がないためである。対照的に、Ｈ４５ｂインクでは、２つのカートリッジ全部のインクを印刷した後にも目立った沈殿は観察されなかった。

種々の被印刷物にＨ４５ｂインクを用いたテスト結果のまとめを以下に示す。

［テストの方法］
１．スリーエム（３Ｍ）テープでのテスト（３Ｍは登録商標）。１片のスリーエム６１６テープに強い圧力をかける。１分間待った後、テープを取り出し、フィルムが除去された％を記録する。

２．濡れ磨耗テスト。テスト用試料を水に浸し、親指で強く圧力を掛けて２０回こする。フィルムが除去された％を記録する。

Ｈ４５ｂ組成物は、好ましい処方である。優れた噴出信頼性と耐濡れ性を有することに加え、よい開始停止性能（すなわち、ある時間の連続印刷の後にカートリッジを空運転させ、再スタート時に印刷がすぐに復帰する）を示す。Ｈ４５ｂ組成物のカートリッジの２つを全部印刷した後に、プリントヘッドヒータに有意な物質の沈殿はなかった。Ｈ４組成物およびＨ３８組成物もまた、短期間の印刷ではかなり興味深く、さらに最適化できる。

さらなる実験として、Ｈ４５ｂをベースとした組成物でＴＢＡＢの代わりに２つの周知の抗コゲーション剤、デクエスト（Ｄｅｑｕｅｓｔ）２０１６（１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸テトラナトリウム塩）とデクエスト２０５４（ヘキサメチレンジアミン・テトラ（メチレンホスホン酸））（米国特許出願第２００３／００１５１１９号に開示のように）をそれぞれ１．２％および０．５％のレベルで、テストした。しかし、両物質ともインクに加えると凝固し、よってこの目的には適さない。

図１は、インクジェットプリントヘッドの一部分の写真であり、Ｈ１７インク処方の１つの全カートリッジを印刷後の、ヒータとインク流路が結合された４つの印刷ヘッドノズルを示す。 図２は、プリントヘッドの図１と類似のもので、Ｈ４５ｂインク処方の２つの全カートリッジを印刷後である。

Claims (21)

1. サーマルインクジェット印刷に適した単相水性組成物であって、
   少なくとも２つの硬化性オリゴマーを含む硬化性物質の混合物と；
   １つ以上の前記硬化性物質用共溶媒とを含有する；
   組成物。
2. 前記硬化性オリゴマーは、少なくとも１つのアルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパンと少なくとも１つのポリアルケンアクリル酸グリコールを含有する；
   請求項１の組成物。
3. 前記アルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパン・オリゴマーはトリアクリレート（トリメタクリレート）を含有する；
   請求項２の組成物。
4. 前記アルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパン・オリゴマーはエトキシ化トリアクリル酸トリメチロールプロパンを含有する；
   請求項３の組成物。
5. 前記アルコキシル化アクリル酸トリメチロールプロパン・オリゴマーはエトキシ化テトラアクリル酸ペンタエリスリトールをさらに含有する；
   請求項４の組成物。
6. 前記ポリアルケンアクリル酸グリコール・オリゴマーはポリエチレンジアクリル酸グリコールを含有する；
   請求項２ないし請求項５のいずれか１項の組成物。
7. 前記硬化性物質の混合物は１つ以上の硬化性モノマーをさらに含有する；
   請求項１ないし請求項６のいずれか１項の組成物。
8. 前記硬化性モノマーはＮ−ビニルモノマー材を含有する；
   請求項７の組成物。
9. 前記硬化性モノマーはＮ−ビニルアセトアミドを含有する；
   請求項８の組成物。
10. 前記硬化性モノマーは、Ｎ−ビニルピロリドンの不存在下、Ｎ−ビニルアセトアミドを含有する；
    請求項９の組成物。
11. 前記硬化性モノマーは、Ｎ−ビニルアセトアミドとＮ−アクリロイルモルホリンを含有する；
    請求項８ないし請求項１０のいずれか１項の組成物。
12. 前記共溶媒は、水溶性有機溶媒である；
    請求項１ないし請求項１１のいずれか１項の組成物。
13. 前記共溶媒は、グリコールエーテル、好ましくはエチレングリコールモノブチルエーテルである；
    請求項１２の組成物。
14. 前記組成物は、抗コゲーション剤を含む；
    請求項１ないし請求項１３のいずれか１項の組成物。
15. 前記抗コゲーション剤は、テトラブチル臭化アンモニウムを含む；
    請求項１４の組成物。
16. 少なくとも約３５重量％の量の水分を含む；
    請求項１ないし請求項１５のいずれか１項の組成物。
17. 染料または顔料をさらに含む；
    請求項１ないし請求項１６のいずれか１項の組成物。
18. サーマルインクジェット印刷に適した単相水性組成物であって、
    1つ以上の硬化性物質と；
    １つ以上の前記硬化性物質用共溶媒と；
    Ｎ−ビニルアセトアミド、テトラブチル臭化アンモニウム、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドンおよびこれらの混合物から選択された抗コゲーション剤とを含有する；
    組成物。
19. 前記抗コゲーション剤は、Ｎ−ビニルアセトアミドとテトラブチル臭化アンモニウムを含む；
    請求項１８の組成物。
20. 請求項１ないし請求項１９のいずれか１項による組成物を被印刷物にサーマルインクジェット印刷する工程を含有する；
    印刷方法。
21. 前記被印刷物は、非多孔性である；
    請求項２０の方法。

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