JP3006893B2 - 耐水堅牢性の改良されたインクジェットプリンター用インク - Google Patents

耐水堅牢性の改良されたインクジェットプリンター用インク

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JP3006893B2
JP3006893B2 JP2401258A JP40125890A JP3006893B2 JP 3006893 B2 JP3006893 B2 JP 3006893B2 JP 2401258 A JP2401258 A JP 2401258A JP 40125890 A JP40125890 A JP 40125890A JP 3006893 B2 JP3006893 B2 JP 3006893B2
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    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンタ
ー用の配合物に関し、さらに詳しくは特に感熱インクジ
ェットプリンター用の耐水堅牢性インク配合物に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】感熱インクジェットプリン
ターは複数のレジスタ素片を使用して、これに組合され
た複数のノズルからインクの小滴を噴射させることによ
って作動する。即ち、代表的には約50μm ×50μm の寸
法の抵抗性材料のパッドよりなる各レジスタ素片がイン
ク溜めから供給されるインクを満した小室中に配置され
ている。ノズルプレートは複数のノズル、すなわち開口
からなり、レジスタ素片と組合された各々のノズルを備
え、この小室の一部を画成している。ある特定のレジス
タ素片を付勢すると、ノズルから紙、布、その他の印刷
媒体に向ってインクの小滴が噴射される。インク小滴の
噴射は主としてマイクロプロセッサの制御の下に行わ
れ、その信号は電気的トレースによってレジスタ要素に
伝達される。信号を適当に選択することによって文字数
字その他の記号が印刷媒体上に形成される。
【０００３】ノズルの寸法（代表的には直径50μm ）が
精密であることは、インクがノズルを詰らせないことを
必要とする。また、レジスタ素片はインクカートリッジ
の耐用寿命期間を通じて約1,000 万回の噴射に耐えなけ
ればならないが、この繰返し噴射の結果、レジスタ素片
は汚れることになる。さらに、インク組成物は印刷媒
体、特に紙と相互に作用し合って過度に拡がらないで紙
に浸透しなければならず、汚れに対して抵抗し、耐水堅
牢性でなければならない。
【０００４】前述の特性のうち少なくとも一つの特性を
有するインクは知られている。しかしながら、一つの特
性の改良は他の特性を劣化させる結果になることが多い
ので前述の特性をすべて兼ね備えたインク組成物はほと
んど知られていない。したがって、商業的に使用される
多くのインクは前述の考慮のそれぞれに少なくとも適当
な対応を示すインクを得ようとする試みにおける妥協を
意味する。
【０００５】Ｄ．グリーンウッド等の米国特許第4,767,
549 号は、Ｃ．Ｉ．ＤＩＲＥＣＴ ＢＬＡＣＫ（ＤＢ）
１６８の溶液を含むインクジェット印刷用のインクを開
示し特許請求している。ＤＢ−１６８は水溶性陰イオン
染料であり、商業的に入手可能なものは対イオンとして
ナトリウム（Na+ ）を含んでいる。この染料のナトリウ
ム型のものの耐水堅牢性は通常の事務用紙に印刷するた
めのインクジェットの利用には不十分だということが分
った。
【０００６】したがって、改良された特性を有し他の特
性を犠牲にしないで一つの特性を向上させるようなイン
ク配合物を開発する研究が続けられている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＤＢ−
１６８の耐水堅牢性はアンモニウムイオンおよびアルキ
ルアミンイオンで陽イオン置換することによって改良さ
れる。ナトリウム陽イオンがこれらの陽イオンで置換さ
れたインクはナトリウム、リチウム、カリウムまたはテ
トラメチルアンモニウム（ＴＭＡ）などの陽イオンを含
む染料を配合したインクよりも耐水堅牢性が優れてい
る。
【０００８】樹脂カラム、逆浸透などを利用したイオン
交換などのよく知られた陽イオン交換法が本発明を実施
するのに利用できる。
【０００９】ＤＢ−１６８は３個のスルホネート基を有
し、１個のナトリウム陽イオンがこれらの基のそれぞれ
一つと会合している。だから、１個の染料分子の置換可
能なナトリウム陽イオンの最大数は３個である。
【００１０】本発明によれば、耐水堅牢性の改良された
インクを提供するためにナトリウムを置換するのに利用
される陽イオンとしては、アンモニウム（ＮＨ４ ＋）、
例えばジエチレントリアミン（ＤＴＡ）、トリエチレン
テトラミンおよびテトラエチレンペンタミンなどの多官
能アミン、メチルアミン、エチルアミンなどの低級アル
キルアミンやジメチルアミン、ジエチルアミンなどの低
級ジアルキルアミンを含む揮発性アミンなどがあげられ
る。本出願においては、アンモニウム陽イオンを含むこ
のような望ましい陽イオンを“アミン”と呼ぶ。
【００１１】イオン交換はイオン交換樹脂および逆浸透
法の利用を含む幾つかの方法によって行われる。イオン
交換樹脂の場合には、カラムに陽イオン交換樹脂を充填
し、濃塩酸などの強酸をカラムを通過させることによっ
てこの樹脂を水素型に変換する。溶出液のpHを測定する
ことによって、樹脂が水素型に変換されたかどうかを確
認することができる。次に水酸化物などの塩基型のアミ
ンを通すことによって樹脂を適当なアミン型に変換す
る。これによって樹脂に望ましいアミンが充填される。
【００１２】商業的に得られる染料はカラムを通過させ
られてナトリウム陽イオンがアミン陽イオンに置換され
る。これに先立って染料は逆浸透により公知の方法、条
件を適用してあらかじめ精製されて過剰のナトリウムイ
オンが除去される。
【００１３】それからカラムはアミン型に変換して新た
にナトリウム型染料を通過させるために再び酸性化され
て水素型に変換される。カラムが再酸性化されたかどう
かの確認はカラムを通過させた後に染料のナトリウム含
有量を周期的に測定してあらかじめ設定された最大許容
水準、例えば500ppmまたは1,000ppmなどと比較すること
によって簡単に行われる。
【００１４】別の手法においては、染料は沈澱剤などの
無機酸を使用して水溶液から沈澱され、酸性化された染
料が単離されて、適当なアミン塩基によって染料が中和
される。このようにしてナトリウムイオンは再び所望の
アミン陽イオンによって置換される。
【００１５】結局、ナトリウム陽イオンを所望のアミン
陽イオンで置換するためによく知られた逆浸透法が利用
される。しかしながら、この場合の変換率は実質的に10
0 ％ではない。
【００１６】いずれの場合にも、ナトリウム陽イオンを
アミン陽イオンで置換することが必要である。アミン塩
基の形態でアミン陽イオンを添加するだけでは、ナトリ
ウム陽イオンが存在するために望ましい耐水堅牢性が得
られる結果にはならない。したがって、ＤＢ−１６８染
料分子と結合している実質的にすべてのナトリウム陽イ
オンが少なくとも一つの前述のアミンによって置換され
ることが好ましい。しかしながら、部分的に置換された
染料も有用な改良された耐水堅牢特性を十分に示す。
【００１７】次にこの染料はビヒクルに溶解されてイン
クが造り上げられる。pHを維持するための緩衝剤、殺生
剤、乾燥時間改良剤その他の化合物がこの技術分野でよ
く知られているようにインクに添加されてもよい。
【００１８】ビヒクルは０〜約15％のラクタム、好まし
くは約５〜15％のラクタムと残余の水を含有している。
このラクタムは０〜約10％の範囲のＮ−（２−ヒドロキ
シエチル）−２−ピロリドン（ＮＨＥＰ）、０〜約５％
の範囲のＮ−メチルピロリドンおよび０〜約15％の範囲
の２−ピロリドンのうち少なくとも一つを含有すること
が好ましい。特別に指摘しない限り、すべての量は重量
％で示されている。すべての成分の純度は通常商業的に
実施されるときに使用される純度である。
【００１９】陽イオン置換ＤＢ−１６８はインク組成物
全体に対して約0.5 〜10％、好ましくは約１〜４％の範
囲にある。
【００２０】好ましいインク組成物は約10％の２−ピロ
リドンよりなるビヒクルと残余の水を含んでいる。好ま
しいインク組成物中の染料濃度は約２％である。
【００２１】本発明のインクは約５〜９の範囲のpHを有
しており、約６〜８のpHが好ましい。広い範囲のpHを有
するインクは圧電プリンターに使用することができる
が、感熱インクジェットプリンターはプリントヘッドの
材料とインクとの間の好ましくない相互作用の可能性が
あるためにpH範囲を狭く制御する必要がある。pH水準を
維持するためには緩衝剤が使用される。有用な緩衝剤の
中には酢酸アンモニウム、２−〔Ｎ−モルホリノ〕エタ
ンスルホン酸または３−〔Ｎ−モルホリノ〕−２−ヒド
ロキシプロパンスルホン酸があり、これらの緩衝剤のう
ちで２番目のもの（ＭＯＰＳＯ）が最も好ましい。
【００２２】本発明において有用な殺生剤は感熱ジェッ
トプリンター用のインクとともに通常使用される少なく
とも一つの殺生剤であればよいが、例えばＰｒｏｘｅｌ
およびＮｕｏｓｅｐｔがある。
【００２３】本発明のインクは耐水堅牢性を向上させ
た。印刷サンプルの耐水堅牢性はその初期Ｌ* 座標の測
定によって決定される。次にサンプルは水を入れたビー
カーに投入されて５分間洗浄される。この後で、サンプ
ルは乾燥されてＬ* の座標が再測定される。初期Ｌ* と
最終Ｌ* との差異はΔＬである。ΔＬがより小さいこと
は耐水堅牢性の改良を示す。
【００２４】適当な導電性添加剤を添加して本発明の配
合物は連続的なインクジェットプリンターに利用するこ
とができる。任意の非腐食性、低毒性、水溶性塩が約0.
01〜0.1 重量％の濃度で使用することができる。低級ア
ルキル塩化アンモニウムが代表的な実例である。
【００２５】本発明のインク配合物は水性インクが使用
されるところにはいずれも利用でき、更に耐水性の印刷
に対する要求がある。しかしながら、これらのインクは
デスクジェット（ＤｅｓｋＪｅｔ）プリンターのような
感熱インクジェット装置において効果を発揮するように
特別に設計されている。デスクジェット（ＤｓｅｋＪｅ
ｔ）はヒューレットパッカード社の商標である。
【００２６】
【実施例】実施例１ 二つのインクが調整され、ビヒクルが様々に変えられた
がそれぞれのインクの染料濃度は２％であった。一方の
インクにおいてはＤＢ−１６８染料が酸性化された陽イ
オン交換樹脂上で水酸化アンモニウムによって陽イオン
交換されてナトリウムイオンがアンモニウムイオンで置
換された。他方のインクにおいては比較の目的のために
ＤＢ−１６８染料は陽イオン交換されずにナトリウム陽
イオンが対イオンとして残された。
【００２７】500mlのＤＯＷＥＸ 50×８陽イオン交換
樹脂に500mlの６Ｎ塩酸を約１時間にわたって流すこと
によってこの樹脂は酸(H+)型に変換された。次に樹脂は
カラムの流出液がpH 6.0になるまで脱イオン水によって
洗浄された。2500mlの１重量％ナトリウム型ＤＢ−１６
８が１分間に約20mlの速度で樹脂を通過させられた。そ
して酸型のＤＢ−１６８が収集されて分解を防止するた
めに冷却して貯蔵された。
【００２８】特定の遊離アミンによって混合物のpHが約
8.0になるまで中和することによって酸型の染料の特定
対イオンへの変換が行われた。リチウム、カリウムその
他のアルカリ金属対イオンが所望される場合には、対応
する水酸化物による中和が行われた。
【００２９】適当なイオン型の濃縮染料が次に一連の水
性ビヒクルで希釈されて感熱インクジェットプリンター
によって事務用紙に印刷するために使用された。そして
印刷された活字の耐水堅牢性が測定された。
【００３０】
【表１】
【００３１】* ビヒクルの残余は水であった。
【００３２】これらの数値と相当するナトリウム型との
比較は本発明の置換陽イオンの存在によって耐水堅牢性
の改良が実現できることを示している。ΔＬの数値がよ
り小さいことは耐水堅牢性が改良された結果を示してい
る。
【００３３】実施例２ 10％の２−ピロリドン（２Ｐ）よりなるビヒクルと残余
の水を使用して実施例２（アンモニウム陽イオン置換）
で調製されたインクと実施例１で調製されたインクとの
比較が行われた。染料の濃度は２％であった。ΔＬとし
て測定された耐水堅牢性は以下の表11に示されている。
【００３４】
【表２】
【００３５】やはり、本発明によるアミン陽イオンを使
用して耐水堅牢性の改良が明らかに認められる。
【００３６】実施例３ 多様なインクが調製され、それぞれのインクは10％の２
−ピロリドンよりなるビヒクルと残余の水にＤＢ−１６
８を濃度２％で含有している。それぞれのインクにおい
て、染料は実施例１と同様にして交換され、ナトリウム
陽イオンを置換した様々の陽イオンを有する一連の染料
が提供された。比較のためにナトリウム陽イオンをその
まま有するインクが調製された。この場合の染料の変換
は、ｍＯ．Ｄ．（光学濃度）に換算して測定された。結
果は以下の表III に示されている。
【００３７】
【表３】
【００３８】この表は、陽イオン置換ＤＢ−１６８イン
クの耐水堅牢性がかなり向上していることを示してお
り、これは、本発明のイオン交換に使用されたアミンに
ついての染料変換数によって測定されたものである。ｍ
Ｏ．Ｄ．の数値が小さいことは耐水堅牢性の向上を意味
している。アンモニウムおよびジエチレントリアミンは
ナトリウムを置換する他の陽イオンよりも優れているこ
とが認められる。
【００３９】以上のように、ナトリウムイオンが置換さ
れたＤＢ−１６８染料を使用した改良インクが開示され
てきた。このようなインクは事務用紙に対して耐水堅牢
性の改良を立証した。自明の性質の様々の変化や変更態
様が本発明の精神から外れることなく行われることは、
この技術分野の熟練者にとっては容易に理解されるであ
ろう。この変化や変更態様はすべて特許請求の範囲によ
って規定された本発明の範囲に入るものと考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ・エル・サーヘイマー，ジュ ニア アメリカ合衆国オレゴン州97330コーヴ ァリス，ノースウェスト・アンジェリ カ・ドライヴ・3047 (72)発明者 ジョン・エム・スキーン アメリカ合衆国オレゴン州97035レイ ク・オスウェゴ，キングスゲイト・69 (56)参考文献 特開 昭62−41269（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−52964（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−105079（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】インクジェットプリンター用インクにおい
    て、 (a) N-(2-ヒドロキシエチル)-2-ピロリドン、N-メチル
    ピロリドン、2-ピロリドン、及びこれらの混合物からな
    る群より選ばれる、ピロリドン５から15重量％と、 (b) アンモニウム、多官能アミン陽イオン、及び揮発性
    アミン陽イオンからなる群より選ばれる陽イオンがDB-1
    68染料の実質的に全てのスルホネート基と結合されたDB
    -168染料0.5 から10重量％と、 (c) 残余の水と、 からなるインク。
  2. 【請求項２】 前記揮発性アミン陽イオンは、メチルア
    ミン、エチルアミン、ジメチルアミン、及びジエチルア
    ミンからなる群より選ばれる、請求項１に記載のイン
    ク。
  3. 【請求項３】 前記多感能アミン陽イオンは、ジエチレ
    ントリアミン、トリエチレンテトラミン、及びテトラエ
    チレンペンタミンからなる群より選ばれる、請求項１に
    記載のインク。
  4. 【請求項４】５から９のpHに緩衝されている、請求項１
    に記載のインク。
  5. 【請求項５】６から８のpHに緩衝されている、請求項４
    に記載のインク。
  6. 【請求項６】 緩衝剤として、酢酸アンモニウム、アン
    モニウム型、２−〔Ｎ−モルホリノ〕エタンスルホン
    酸、又は３−〔Ｎ−モルホリノ〕−２−ヒドロキシプロ
    パンスルホン酸を含有する、請求項５に記載のインク。
  7. 【請求項７】 添加剤として殺生剤を含有する、請求項
    １に記載のインク。
  8. 【請求項８】 添加剤として、非腐食性、低毒性、水溶
    性塩を含有する、請求項１に記載のインク。
  9. 【請求項９】 前記非腐食性塩は、低級アルキル塩化ア
    ンモニウムである、請求項８に記載のインク。
  10. 【請求項１０】前記染料は、１から４重量％の範囲で存
    在する、請求項１に記載のインク。
  11. 【請求項１１】インクジェットプリンター用インクにお
    いて、 (a) N-(2-ヒドロキシエチル)-2-ピロリドン、N-メチル
    ピロリドン、2-ピロリドン、及びこれらの混合物からな
    る群より選ばれる、ピロリドン５から15重量％と、 (b)アンモニウム及びジエチレントリアミンからなる群
    より選ばれる陽イオンがDB-168染料の実質的に全てのス
    ルホネート基と結合されたDB-168染料１から４重量％
    と、 (c) インクに６から８のpHを与えるための緩衝剤と、 (d) 残余の水と、 からなるインク。
  12. 【請求項１２】 前記緩衝剤は、酢酸アンモニウム、ア
    ンモニウム型、２−〔Ｎ−モルホリノ〕エタンスルホン
    酸、及び３−〔Ｎ−モルホリノ〕−２−ヒドロキシプロ
    パンスルホン酸からなる群より選ばれる、請求項１１に
    記載のインク。
  13. 【請求項１３】DB-168染料を含有するインクの耐水堅牢
    性を向上する方法において、前記染料上の実質上全ての
    第１の陽イオンを、アンモニウム、多官能アミン陽イオ
    ン、及び揮発性アミン陽イオンからなる群より選ばれた
    第２の陽イオンで置換するステップを含む方法。
  14. 【請求項１４】 前記揮発性アミン陽イオンは、メチル
    アミン、エチルアミン、ジメチルアミン、及びジエチル
    アミンからなる群より選ばれる、請求項１３に記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記多感能アミン陽イオンは、ジエチ
    レントリアミン、トリエチレンテトラミン、及びテトラ
    エチレンペンタミンからなる群より選ばれる、請求項１
    ３に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記第２の陽イオンは、アンモニウム
    及びジエチレントリアミンからなる群より選ばれる、請
    求項１３に記載の方法。
JP2401258A 1989-12-11 1990-12-11 耐水堅牢性の改良されたインクジェットプリンター用インク Expired - Lifetime JP3006893B2 (ja)

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JPH0481475A JPH0481475A (ja) 1992-03-16
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